JP7066685B2 - 望ましくない組織を治療するためのシステム - Google Patents
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Description
・患者内部の組織を選択的に加熱するのに有用な装置、
・温熱治療装置用の制御システム、
・患者内部の組織を選択的に加熱するための装置を制御する方法、
・患者内部の組織の選択的加熱を含む、患者の治療方法
を含む。本明細書で説明するような方法および装置の非限定的な適用例としては、病変肺組織、例えば、肺気腫または他の形態のCOPDの影響を受けた肺組織の治療が挙げられる。
・患者の組織における閉ループ温度制御を提供するのに有用な装置および方法、
・患者の標的組織を加熱する電磁放射線の照射計画に有用な装置および方法、
・灌流の差異(differential perfusion)に対する補償および/または適応がある、患者の組織を加熱するのに有用な装置および方法、
・新規の特徴の組み合わせを含む、患者の組織を加熱するのに有用な装置および方法、
・肺気腫および/またはCOPDを治療するための医療方法
を含む。これらの技術革新は、個別に適用されてもよいし、任意の組み合わせで適用されてもよい。
[態様1]
肺気腫またはCOPDの治療に有用な医療用熱アブレーション装置であって、
当該装置は、複数の電磁信号印加器を備え、当該複数の電磁信号印加器は、肺組織の患部およびより健康な部分の加熱の差異化のために当該肺組織に電磁エネルギーを送達するよう適合させられ、当該複数の電磁信号印加器は、体が第1電磁信号印加器と第2電磁信号印加器(または本明細書における任意の他の態様)との間にあるよう、治療対象となる当該体の片側に位置決め可能な第1組の2つ以上の当該第1電磁信号印加器と、当該第1の側に対向する、治療対象となる当該体の第2の側に位置決め可能な第2組の少なくとも1つの当該第2電磁信号印加器とを有し、当該第1電磁信号印加器および当該第2電磁信号印加器は、
加熱エネルギー信号発生器と、
当該加熱エネルギー信号発生器から出力信号を受信するよう接続され、かつ、当該電磁信号印加器の複数の対のうちの何れかに当該出力信号を選択的に印加するよう接続されている選択回路であって、当該電磁信号印加器の当該対はそれぞれ、当該第1電磁信号印加器のうちの1つと当該第2電磁信号印加器のうちの1つとを含む、選択回路と、
当該選択回路を制御するよう接続されているコントローラであって、当該コントローラは、時間の間隔をあけて当該電磁信号印加器の当該対のうちの現在選択されているものから当該電磁信号印加器の当該対のうちの異なる対に当該出力信号を印加すべく切り替えるよう動作可能である、コントローラと
を含む、医療用熱アブレーション装置。
[態様2]
当該電磁信号印加器はそれぞれ電極を含む、態様1(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様3]
加熱エネルギー信号発生器と電極との間にインピーダンス整合ネットワークを備える、態様2(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様4]
当該インピーダンス整合ネットワークは、複数の設定を含み、当該設定の各々が、当該複数の電極対のうちの少なくとも1つに関するインピーダンス整合を提供し、当該電極対の各々が、当該設定のうちの1つに対応し、当該コントローラは、当該電極対のうちの当該現在選択されているものに対応する当該設定に当該インピーダンス整合ネットワークを切り替えるように、当該インピーダンス整合ネットワークを制御するよう接続される、態様3(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様5]
当該コントローラは、100Hz以下の周波数で、当該電極対のうちの当該現在選択されているものから当該電極対のうちの異なる電極対に当該出力信号を印加すべく切り替えるよう構成される、態様2から4の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様6]
当該電極選択回路は、当該熱エネルギー信号発生器の第1出力を当該第1電極のうちの1つに接続するよう切り替え可能な第1のスイッチまたはスイッチネットワークを含む、態様2から5の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様7]
当該第2電極が複数の第2電極を含み、当該電極選択回路は、当該熱エネルギー信号発生器の第2出力を当該複数の第2電極のうちの1つに接続するよう切り替え可能な第2のスイッチまたはスイッチネットワークを含む、態様2から6の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様8]
当該熱エネルギー信号発生器の当該第1出力および当該第2出力のうちの一方が、接地電位である、態様7(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様9]
当該加熱エネルギー信号発生器は、無線周波数(RF)信号発生器を含む、態様1から8の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様10]
当該RF信号発生器は、少なくとも1MHzの周波数を有する信号を出力するよう動作可能である、態様9(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様11]
当該周波数は、約10MHzから約100MHzの範囲にある、態様10(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様12]
当該コントローラは、当該体の内部の1つまたは複数の位置における組織の温度を示す温度信号を受信するよう接続され、当該温度信号に少なくとも部分的に基づいて、当該熱エネルギー信号発生器から当該体に送達された加熱エネルギーを調整するためにフィードバック制御を適用するよう構成される、態様1から11の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様13]
当該コントローラは、当該熱エネルギー信号発生器の当該出力信号に時間領域変調を適用するよう構成される、態様1から12の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様14]
当該コントローラは、当該出力信号をパルス信号として放出させるべく当該熱エネルギー信号発生器を制御するよう構成され、当該コントローラは、当該パルスの幅を制御するよう構成される、態様1から13の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様15]
当該医療用熱アブレーション装置は、皮下のおよび/または侵襲的な温度センサを更に備え、当該温度信号は、当該皮下のおよび/または侵襲的な温度センサからの出力信号を含む、態様12から14の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様16]
当該皮下のおよび/または侵襲的な温度センサは、サーミスタを含む、態様15(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様17]
当該コントローラは、当該体の少なくとも一部の熱的モデルを含み、当該熱的モデルは、当該位置のうちの1つにおける温度を、対象位置の温度と関連付け、当該コントローラは、当該温度信号を入力として用いて当該熱的モデルを適用するよう構成され、当該熱的モデルの出力に少なくとも部分的に基づいて、当該加熱エネルギーを調整するよう構成される、態様12から16の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様18]
当該熱的モデルは、当該体における複数の異なる組織型の熱伝導率、当該体における当該複数の異なる組織型の分布、当該電磁エネルギー印加器のジオメトリ、および、当該体における血液循環のうちの幾つかまたは全てを含む、態様17(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様19]
当該温度信号は、非接触型温度測定から導出される、態様12から18の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様20]
当該温度信号は、磁気共鳴画像(MRI)信号を処理することから導出された信号を含む、態様12から19の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様21]
当該第1組および当該第2組の電磁信号印加器のうちの少なくとも一方の当該電極は、アレイとして配置される、態様2から20の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様22]
当該アレイは、当該体の内部の肺の投影と概して適合する形状を持つ、態様21(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様23]
当該アレイは、二次元のアレイである、態様21または22(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様24]
当該第1組および当該第2組の電磁信号印加器は、第1二次元電極アレイおよび第2二次元電極アレイをそれぞれ含む、態様1(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様25]
当該二次元電極アレイはそれぞれ、等しい数の電極で構成される、態様24(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様26]
当該第1電極アレイの各電極が、当該第2電極アレイの対応する電極の真向かいに位置決めされる、態様24または25(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様27]
当該第1電極アレイは、当該体に沿って軸方向に離間された第1列の電極と、当該体に沿って軸方向に離間された第2列の電極とを含む、態様24から26(または本明細書における任意の他の態様)の何れか1つに記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様28]
当該第1電極アレイおよび当該第2電極アレイは、互いに鏡像関係にある構成を有する、態様24から27の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様29]
当該第1列の電極および当該第2列の電極の各々が、3つから7つの電極で構成される、態様27または28(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様30]
当該第1電極アレイは、少なくとも4つの電極列を含み、各電極列の当該電極は、当該体に沿って軸方向に離間される、態様24から29の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様31]
当該コントローラは、当該1つまたは複数の位置のうちの1つにおける温度を少なくとも50℃の温度まで上げ、かつ、当該温度を選択された時間にわたって50℃以上に維持すべく、当該加熱エネルギーを調整するよう構成される、態様12から30の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様32]
当該コントローラは、当該1つまたは複数の位置のうちの1つにおける当該温度が安全温度閾値を超えるのを阻止すべく、当該加熱エネルギーを調整するよう構成される、態様12から31の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様33]
当該安全温度閾値は、50℃より低い、態様32(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様34]
当該コントローラは、当該1つの位置における当該温度が当該安全温度閾値を超えた場合に、当該加熱エネルギーの印加を中止するよう構成される、態様32または33(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様35]
当該コントローラは、当該1つの位置における当該温度が温度上昇閾値よりも速い速度で当該安全温度閾値に向かって上昇している、および/または、安全マージンより当該安全温度閾値に近い場合に、当該加熱エネルギー信号発生器からの加熱エネルギーの印加を変調するよう構成される、態様32または33(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様36]
当該電極のうちの1つまたは複数と当該体との間に配置されたシールドを備える、態様2から35の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様37]
当該シールドは、当該電極と相対的に移動可能である、態様36(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様38]
当該シールドの電気的インピーダンスが空間的に変化する、態様36または37(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様39]
当該導電性流体を供給するよう当該電極における出口に接続されている導電性流体の源を備える、態様2から38の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様40]
当該第1組の電磁信号印加器の当該電極は、当該第2組の電磁信号印加器の当該電極とは面積が異なる、態様2から39の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様41]
当該電極のうちの少なくとも幾つかが、導電性流体の供給部に接続されている嚢を含む、態様2から40の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様42]
当該医療用熱アブレーション装置は、当該導電性流体を排出するよう接続されている1つまたは複数のポンプを備え、当該コントローラは、当該嚢のうちの1つまたは複数から当該導電性流体を排出するように当該1つまたは複数のポンプを操作するよう構成され、当該導電性流体が当該1つまたは複数の嚢から排出されたときに、当該体からMRIデータを取得するようにMRIマシンを操作するよう構成される、態様41(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様43]
当該コントローラは、当該MRIデータを処理して、当該体の内部の1つまたは複数の位置における温度を特徴付ける情報を取得するよう構成される、態様42(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様44]
当該電磁信号印加器はそれぞれ、コイルを含む、態様1(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様45]
当該電磁信号印加器は、当該体と相対的に移動するよう取り付けられる、態様1から44の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様46]
当該電磁信号印加器は、当該体と相対的に回転可能なフレームに取り付けられ、当該医療用熱アブレーション装置は、当該フレームの回転を駆動するよう接続されているモータを備える、態様1から45の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様47]
当該電磁信号印加器は、当該体と相対的に 軸方向に移動するよう取り付けられ、当該医療用熱アブレーション装置は、当該電磁信号印加器が当該体と相対的に螺旋状に動かされるよう当該フレームが回転させられている間に当該電磁信号印加器を軸方向に動かすよう結合されている1つまたは複数のアクチュエータを備える、態様46(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様48]
当該第1電磁信号印加器および当該第2電磁信号印加器のうちの少なくとも一方が固定され、当該装置は、当該第1電磁信号印加器および当該第2電磁信号印加器のうちの当該少なくとも一方と相対的に当該体を動かすよう動作可能な、当該コントローラにより制御されるアクチュエータを備える、態様1から44の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様49]
当該電磁信号印加器のうちの1つまたは複数を当該体に向けて付勢するための付勢手段を備える、態様1から48の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様50]
当該付勢手段は、膨張可能なチャンバを含む、態様49(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様51]
当該電磁信号印加器のうちの当該1つまたは複数に可撓性があり、当該付勢手段は、当該電磁信号印加器のうちの当該1つまたは複数を凹面に適合するように曲げるよう適合させられる、態様49または50(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様52]
当該膨張可能なチャンバと流体連通している、加圧された冷たい流体の源を備える、態様50(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様53]
肺気腫またはCOPDの当該治療に有用な医療用熱アブレーション装置であって、
加熱エネルギー信号発生器と、
当該加熱エネルギー信号発生器から出力信号を受信するよう接続されている、当該信号発生器からの電磁エネルギーを体の組織に結合するよう動作可能な1つまたは複数の電磁エネルギー信号印加器であって、電極、コイルおよびアンテナから成る群から選択される1つまたは複数の信号印加器を有する1つまたは複数の電磁エネルギー信号印加器と、
当該体の内部の1つまたは複数の位置における当該組織の温度を示す温度信号を受信するよう接続されているコントローラであって、当該温度信号に少なくとも部分的に基づいて、当該熱エネルギー信号発生器から当該体に送達された加熱エネルギーを調整するためにフィードバック制御を適用するよう構成されるコントローラと
を備える装置。
[態様54]
当該コントローラは、当該熱エネルギー信号発生器に時間領域変調を適用するよう構成される、態様53(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様55]
当該コントローラは、当該出力信号をパルス信号として放出させるべく当該熱エネルギー信号発生器を制御するよう構成され、当該コントローラは、当該パルス信号のパルスの幅を制御するよう構成される、態様53または54(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様56]
当該医療用熱アブレーション装置は、皮下のおよび/または侵襲的な温度センサを更に備え、当該温度信号は、当該皮下のおよび/または侵襲的な温度センサからの出力信号を含む、態様53から55の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様57]
当該皮下のおよび/または侵襲的な温度センサは、サーミスタを含む、態様56(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様58]
当該皮下のおよび/または侵襲的な温度センサは、細い針の中に配置される、態様56または57(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様59]
当該コントローラは、当該体の少なくとも一部の熱的モデルを含み、当該熱的モデルは、当該位置のうちの1つにおける温度を、対象位置の温度と関連付け、当該コントローラは、当該温度信号を入力として用いて当該熱的モデルを適用するよう構成され、当該熱的モデルの出力に少なくとも部分的に基づいて、当該加熱エネルギーを調整するよう構成される、態様53から58の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様60]
当該熱的モデルは、当該体における複数の異なる組織型の熱伝導率、当該体における当該複数の異なる組織型の分布、当該電磁エネルギー印加器のジオメトリ、および、当該体における血液循環のうちの幾つかまたは全てを含む、態様59(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様61]
当該温度信号は、非接触型温度測定から導出される、態様53から55の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様62]
当該温度信号は、磁気共鳴画像(MRI)信号を処理することから導出された信号を含む、態様61(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様63]
当該1つまたは複数の信号印加器は、電場の方向を変えるよう制御可能であり、当該コントローラは、当該方向を変えるべく当該1つまたは複数の信号印加器を周期的に制御するよう構成される、態様53から62(または本明細書における任意の他の態様)の何れか1つに記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様64]
当該信号印加器は、アンテナと、当該アンテナを移動可能に位置決めするよう結合されている少なくとも1つのアクチュエータ(または本明細書における任意の他の態様)とを有し、当該コントローラは、当該電場の当該方向を変えるべく当該アンテナを動かすよう構成される、態様63(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様65]
当該信号印加器は、複数の電極対と電極選択回路とを有し、当該コントローラは、異なる時点で当該電極対のうちの異なる電極対に当該加熱エネルギー信号発生器の出力を印加すべく当該電極選択回路を操作するよう構成される、態様63(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様66]
当該信号印加器は、少なくとも1対の電極と、当該少なくとも1対の電極を対象物と相対的に動かすよう動作可能な少なくとも1つのアクチュエータとを有し、当該コントローラは、当該少なくとも1つのアクチュエータを制御するよう接続される、態様63(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様67]
当該信号印加器は、複数のコイル対と選択回路とを有し、当該コントローラは、当該コイル対のうちの異なるコイル対が、異なる時点で当該加熱エネルギー信号発生器からの当該出力信号を保持しているよう、一度に当該コイル対のうちの1つのコイル対の当該コイルに当該加熱エネルギー信号発生器の出力を印加すべく当該選択回路を操作するよう構成される、態様63(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様68]
当該信号印加器は、少なくとも1対のコイルと、当該少なくとも1対のコイルを対象物と相対的に動かすよう動作可能な少なくとも1つのアクチュエータとを有し、当該コントローラは、当該少なくとも1つのアクチュエータを制御するよう接続される、態様63(または本明細書における任意の他の態様)に記載の医療用熱アブレーション装置。
[態様69]
肺気腫またはCOPDの当該治療における、態様1から68の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の装置の使用。
[態様70]
肺気腫またはCOPDの治療に有用な医療用熱アブレーション装置を制御するための方法であって、
一対の電磁信号印加器に加熱エネルギー信号発生器からの信号を印加する段階であって、当該複数の電磁信号印加器は、肺組織の患部およびより健康な部分の加熱の差異化のために当該肺組織に電磁エネルギーを送達するよう適合させられ、当該一対の電磁信号印加器は、治療対象となる体の片側に位置決め可能な第1組の2つ以上の第1電磁信号印加器のうちの1つの電磁信号印加器と、当該第1の側に対向する、治療対象となる当該体の第2の側に位置決め可能な第2組の少なくとも1つの第2電磁信号印加器のうちの別の電磁信号印加器とを含む、印加する段階と、
当該信号が異なる当該一対の電磁信号印加器に印加されるよう、時間の間隔をあけて当該信号を切り替える段階であって、それぞれの異なる当該一対の電磁信号印加器は、当該第1電磁信号印加器のうちの1つと当該第2電磁信号印加器のうちの1つとを含む、切り替える段階と
を備える方法。
[態様71]
当該複数の電磁信号印加器はそれぞれ、電極を有し、当該方法は、当該加熱エネルギー信号発生器のインピーダンスをそれぞれの当該一対の電磁信号印加器により表されたインピーダンスに整合させる段階を備える、態様70(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様72]
インピーダンス整合ネットワークの設定をデータ記憶部に記憶する段階と、当該異なる一対の電磁信号印加器に当該信号を印加するよう当該信号を切り替える段階と併せて、当該異なる一対の電磁信号印加器に対応する当該設定のうちの1つに従って、当該インピーダンス整合ネットワークを構成する段階とを備える、態様71(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様73]
当該複数の電磁信号印加器には可撓性があり、当該方法は、当該複数の電磁信号印加器のうちの少なくとも1つを凹面に適合するよう形成する段階を備える、態様70から72の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様74]
当該複数の電磁信号印加器のうちの当該1つを形成する段階は、当該複数の電磁信号印加器のうちの当該1つに隣接するチャンバを膨張させる段階を含む、態様73(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様75]
当該信号を切り替える段階が100Hz以下で実行される、態様70から74の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様76]
当該信号は、無線周波数(RF)信号を含む、態様70から75の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様77]
当該RF信号は、少なくとも1MHzの周波数を含む、態様76(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様78]
当該RF信号は、約10MHzから約100MHzの範囲の周波数を含む、態様76(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様79]
温度信号に少なくとも部分的に基づいて、当該加熱エネルギー信号発生器の出力を調整する段階を備える、態様70から78の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様80]
当該加熱エネルギー信号発生器の当該出力を調整する段階は、フィードバック制御アルゴリズムを適用する段階を含む、態様79(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様81]
当該信号は、パルス信号を含み、当該加熱エネルギー信号発生器の当該出力を調整する段階は、当該パルス信号に時間領域変調を適用する段階を含む、態様79または80(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様82]
当該時間領域変調は、パルス幅変調を含む、態様81(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様83]
当該第1組および当該第2組の電磁信号印加器はそれぞれ、二次元電極アレイを含む、態様70から82の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様84]
当該二次元電極アレイは、概して人間の肺に適合する形状を持つ、態様83(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様85]
ある位置における温度を閾値温度まで上げ、かつ、当該温度を選択された時間にわたって当該閾値温度以上に維持すべく、当該加熱エネルギー信号発生器を調整するようコントローラを設定する段階を備える、態様70から84の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様86]
当該閾値温度は、少なくとも50℃である、態様85(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様87]
ある位置における当該温度が安全温度閾値を超えるのを阻止すべく、当該加熱エネルギー信号発生器を調整するよう当該コントローラを設定する段階を備える、態様70から86の何れか1つ(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様88]
当該安全温度閾値は、50℃より低い、態様87(または本明細書における任意の他の態様)に記載の方法。
[態様89]
肺気腫またはCOPDなどの肺病を治療するための方法であって、
患者の肺の対向し合う側にある第1電磁信号印加器と第2電磁信号印加器との間の当該患者の肺の組織に電磁エネルギーを印加する段階と、
当該肺の内部の病変組織の1つまたは複数の領域が治療温度閾値と少なくとも等しい温度まで加熱される一方で、より健康な組織の領域の温度が、当該治療温度閾値よりも低い安全温度閾値より低く維持されるように当該肺の当該より健康な組織の領域が循環血液により冷却されるよう、ある電力レベルで当該電磁エネルギーを印加し続ける段階と
を備える方法。
[態様90]
当該治療温度閾値は、少なくとも50℃である、態様89に記載の方法。
[態様91]
当該電磁エネルギーを印加する段階は、当該電磁エネルギーの源のインピーダンスを、当該第1電磁信号印加器および当該第2電磁信号印加器により表されたインピーダンスに整合させる段階を含む、態様89または90に記載の方法。
[態様92]
当該方法において、鉛直線と相対的に当該患者の向きを変える段階を備える、態様89から91の何れか1つに記載の方法。
[態様93]
当該病変組織の1つまたは複数の領域の内部の第1位置における温度を監視する段階と、当該第1位置の当該監視された温度に基づいて当該電磁エネルギーの当該印加を制御する段階とを備える、態様89から92の何れか1つに記載の方法。
[態様94]
当該より健康な組織の1つまたは複数の領域の内部の第2位置における温度を監視する段階と、当該第2位置の当該監視された温度に基づいて当該電磁エネルギーの当該印加を制御する段階とを備える、態様89から93の何れか1つに記載の方法。
[態様95]
当該電磁信号印加器のうちの少なくとも1つを当該患者の凹面に適合するよう形成する段階を備える、態様89から94の何れか1つに記載の方法。
[態様96]
当該電磁信号印加器を形成する段階は、当該電磁信号印加器に隣接する膨張可能なチャンバを膨張させる段階を含む、態様95に記載の方法。
[態様97]
当該電磁エネルギーを印加している間に当該電磁信号印加器と当該患者との間に液体を流す段階を備える、態様89から97の何れか1つに記載の方法。
[態様98]
当該液体は導電性がある、態様97に記載の方法。
[態様99]
当該液体は生理食塩水を含む、態様98に記載の方法。
[態様100]
当該電磁エネルギーを印加している間に当該患者が吸うための冷気を供給する段階を備える、態様89から99の何れか1つに記載の方法。
[態様101]
当該電磁エネルギーを印加している間に当該電磁信号印加器のうちの1つまたは複数を能動的に冷却する段階を備える、態様89から100の何れか1つに記載の方法。
[態様102]
当該電磁エネルギーを印加している間に当該電磁エネルギーの電磁場方向を変える段階を備える、態様89から101の何れか1つに記載の方法。
[態様103]
当該電磁エネルギーの当該電磁場方向を変える段階は、当該第1電磁信号印加器および/または当該第2電磁信号印加器を当該患者と相対的に動かす段階を含む、態様102に記載の方法。
[態様104]
当該第1電磁信号印加器および/または当該第2電磁信号印加器を当該患者と相対的に動かす段階は、当該第1電磁信号印加器および/または当該第2電磁信号印加器を当該患者と相対的に螺旋経路に沿って動かす段階を含む、態様103に記載の方法。
[態様105]
当該第1電磁信号印加器は、第1組の1つまたは複数の電磁信号印加器のうちの1つであり、当該第2電磁信号印加器は、第2組の2つ以上の電磁信号印加器のうちの1つであり、当該電磁エネルギーの当該電磁場方向を変える段階は、当該第1組の電磁信号印加器のうちの1つと、当該第2組の当該第2電磁信号印加器以外の電磁信号印加器のうちの1つとで構成された対に当該電磁エネルギーを印加すべく切り替える段階を含む、態様102に記載の方法。
[態様106]
当該第2組の電磁信号印加器は、当該患者の肺のうちの第1のものに隣接する、当該患者の体に沿って離間された当該電磁信号印加器の第1列と、当該患者の肺のうちの第2のものに隣接する、当該患者の体に沿って離間された当該電磁信号印加器の第2列とを含む、電磁信号印加器アレイを含む、態様105に記載の方法。
[態様107]
当該電磁信号印加器アレイは、患者の肺の各々に隣接する、患者の体に沿って離間された当該電磁信号印加器の複数の列を含み、当該複数の列の各々は、複数の当該電磁信号印加器を含む、態様107に記載の方法。
[態様108]
当該肺の内部の当該病変組織の1つまたは複数の領域が、少なくとも当該治療温度閾値に等しい温度まで加熱されている間に、当該患者の肺を収縮させ、次に当該患者の肺を再膨張させる段階を備える、態様89から107の何れか1つに記載の方法。
[態様109]
当該電磁信号印加器は複数の電極を備え、当該患者の肺の当該組織に当該電磁エネルギーを印加する段階は、当該肺組織の誘電加熱を含む、態様89から108の何れか1つに記載の方法。
[態様110]
当該電磁エネルギーを印加している間に当該複数の電極のうちの1つと当該患者との間に配置されたシールドを動かす段階を備える、態様109に記載の方法。
[態様111]
当該シールドの電気的インピーダンスが空間的に変化する、態様110に記載の方法。
[態様112]
当該電磁信号印加器はコイルを備え、当該患者の肺の当該組織に当該電磁エネルギーを印加する段階は、当該エネルギーを当該組織に誘導結合させる段階を含む、態様89から108の何れか1つに記載の方法。
[態様113]
当該電磁エネルギーは、無線周波数エネルギーを含む、態様89から112の何れか1つに記載の方法。
[態様114]
当該無線周波数エネルギーは、少なくとも1MHzの周波数を含む、態様113に記載の方法。
[態様115]
当該無線周波数エネルギーは、約10MHzから約100MHzの範囲の周波数を含む、態様113に記載の方法。
[態様116]
当該電磁エネルギーを当該患者の肺全体に印加する段階を備える、態様89から115の何れか1つに記載の方法。
[態様117]
本明細書の任意の箇所で説明されているような新規性および進歩性がある任意の、特徴、特徴の組み合わせ、または、特徴の部分的組み合わせを備える装置。
[態様118]
本明細書の任意の箇所で説明されているような新規性および進歩性がある任意の、ステップ、動作、ステップおよび/もしくは動作の組み合わせ、または、ステップおよび/もしくは動作の部分的組み合わせを備える方法。
・皮下の温度センサ(これらには、例えば、ゲージ数の非常に小さい針(例えば、直径が約0.6mmの針)に保持された電子温度センサが含まれ得る)、
・磁気共鳴画像(MRI)システム、または、温度を監視できる他の外部画像システムにより得られた処理データ、
・熱電対、
・サーミスタまたは他の温度センサを備えた気管支鏡、
・ソリッドステート温度センサ、および
・同様のもの
が挙げられる。
・電極のサイズ、形状および位置、
・電極と患者の体との間の界面のインピーダンス、
・電極経由で送達されている電磁エネルギーに存在する1つまたは複数の周波数、
・電極のサイズが様々である場合に、どの電極に最も高い電圧が印加されるか(加熱速度は力線の密度に関係しているため、高い電圧付近の組織がより迅速により高い温度まで加熱されやすくなる)
を含む様々な要因の影響を受けることがある。幾つかの実施形態では、これらの要因のうちの1つまたは複数が、患者における望ましい電場分布を達成するよう操作される。例えば、
・抵抗率が空間的に変化する材料および/または塗料の選択により電極が構築されてよく、
・当該電極と患者の体との間にシールドおよび/または導波管が置かれてよく、
・当該電極(および/または、存在する場合はシールドおよび/または導波管)は、治療が実施されている間に動かされてよい。上記のうちの1つまたは複数などの特徴は、例えば、治療対象となる肺または他の組織容量において概して均一な電場分布を達成するために適用され得る。
・電極配置、
・電極を切り替える順序および/またはタイミング、
・RF信号の特性(電力、周波数など)
のうちの1つまたは複数を規定する治療プランを設計することができる。当該治療プランは、的確な標的組織を標的にし、十分に均一な加熱を達成し、かつ、重要な組織(例えば、心臓)の過剰加熱を回避するのに役立ち得る。幾つかの実施形態によると、患者の生体構造の分析により、患者の体の両面(例えば、胸および背中)において患者の肺を覆うよう寸法決めされた電極アレイを含む電極パターンが生成され、当該電極パターンを用いたプリント工程、切断工程、または他のコンピュータ制御された作製工程により、患者向けにカスタマイズされた電極の組が作製される。
・示されている電極のうちの幾つかまたは全てをより多くの電極に置き換えること(当該より多くの電極は、場合によっては、示されている電極よりも小さいことがある)、
・示されている電極を分割して、より多くの電極列を提供すること(当該列は、例えば、患者の片側または両側に患者の脊椎と概して平行に配置され得る。例えば、示されている電極22の各々が、2つまたは3つの電極から成る行で置き換えられ得る。図3A、図3B、図3Cおよび図3Dには、例示的な実施形態が示されており、電極22A、22B、22Cおよび22Dの各々が2つの電極で置き換えられている)、
・示されている電極を分割して、より多くの電極行を含めること
を含む様々なやり方で変更され得る。
・どの電極対が駆動されているかに応じて、コントローラがRF発生器30の電力出力を様々な値に自動設定し得る。
・幾つかの電極が複数の部分に分割され得る。電極が他のどの電極と対になるかに応じて、当該複数の部分のうちの複数の異なるもの、または、当該複数の部分の複数の異なる組み合わせが使用され得る。
・どの電極22の対が駆動されているかに応じて、パルス幅変調または他の時間領域補償が適用され得る。
・駆動されたときに同様のエネルギー密度を生成する、より多くの異なる電極22の対を選択することが可能となるよう、より多くの電極22が提供され得る。
・複数の異なる電極対で表されたインピーダンスを整合させるよう、インピーダンス整合ネットワークが調整されてもよいし、切り替えられてもよい。
・上記のうちの何れか2つ以上の組み合わせ。
・その他。
・電極の長さおよび/または幅は、伸縮可能である(例えば、電極は、導電性の伸縮可能な布、または、織成もしくは不織の伝導性メッシュ、または、伸縮可能な伝導性プラスチックのシートで作られ得る)。
・電極は屈曲可能である。
・電極は、(例えば、接着剤もしくは面ファスナー、または、クリップもしくは取り外し可能なファスナーなどを用いて)ベスト、ベルトまたは他の衣料品に取り付けられるか、または取り付け可能である。
電極は、例えば、特定の患者に適したサイズに切断すること、または引きちぎることにより小さくなるよう設計される。
電極は、複数のより小さな電極で構成される。任意で、電極のサイズを個々の患者に合うよう調節すべく、当該複数のより小さな電極の間で接続が形成または切断され得る。
・接着剤(自己接着剤および/または分離塗布接着剤を含み得る)および/またはゲル、
・電極が取り付けられるか、または組み込まれた衣料品、
・例えば、電極の上に着用される伸縮性のおよび/または膨張可能なベストまたはシャツなどの衣料品、
・その他
のうちの1つまたは複数により、患者Pの定位置に固定され得る。
・体の少なくとも一部が電極の間にあるように、体の両側に少なくとも1対の電極を配置し(事実上は、体の組織がその中で誘電体を形成するキャパシタを形成し)、かつ、当該電極の間にRFエネルギーを送達すること(組織内部の誘電損失によって熱が生成される)、
・体の少なくとも一部をコイルの内側に、または、幾つかのコイルの間に挟み込むように配置してインダクタを形成し、当該インダクタにRF信号を駆動し、このインダクタの損失(主に渦電流の損失)を用いて体の組織で熱を生成すること(渦電流加熱は、変化する磁場により患者の組織内の渦電流が誘導された場合に起こる)、
・例えば、米国特許8444635で開示されているように、電磁エネルギーをアンテナから体内に放射すること(電磁放射線を体内に放射することによる加熱は主に、マイクロ波周波数などの高周波数に最適である)
により、電磁エネルギーが体に結合され得る。本明細書で説明するような閉ループ温度制御、および/または、非標的組織の加熱を軽減するための電磁場線の方向の切り替えが、これらの加熱方法のうちの何れかを適用する実施形態において提供され得る。
[実施例]
・13.56MHzで100WのRF電力、
・電極が生理食塩水で洗浄された直列C並列L整合ネットワーク
であった。
[用語の解釈]
「備える(comprise)」および「備える(comprising)」などは、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味、すなわち「限定されるわけではないが、~を含む」という意味で解釈されるべきである。
「接続され」、「結合され」、またはそれらの任意の変形例は、2つ以上の要素間での直接的または間接的な任意の接続または結合を意味し、当該要素間の結合または接続は、物理的なもの、論理的なもの、またはそれらの組み合わせであってよい。
「本明細書」、「上記」、「以下」、および同様の趣旨の語は、本明細書を記載するために使用される場合、本明細書全体を指しているものとし、本明細書の何れか特定の部分を指しているわけではない。
2つ以上の項目の一覧に関連する「または」は、その語を以下のように、すなわち、一覧中の項目の何れか、一覧中の項目の全て、および一覧中の項目の任意の組み合わせとして解釈することを全て網羅する。
単数形の「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「その(the)」は、任意の適切な複数形の意味も含む。
「電磁信号印加器」は、電極(例えば、電場を印加して誘電加熱をするのに使用され得る)と、コイル(例えば、磁場を印加して渦電流加熱をするのに使用され得る)と、アンテナ(例えば、マイクロ波を印加して組織を加熱するのに使用され得る)とを包含する一般的な用語である。
Claims (23)
- 肺気腫またはCOPDの治療に有用な医療用熱アブレーション装置であって、
前記医療用熱アブレーション装置は、
複数の電磁信号印加器であって、前記複数の電磁信号印加器は、肺組織の患部およびより健康な部分の加熱の差異化のために前記肺組織に電磁エネルギーを送達するよう適合させられ、前記複数の電磁信号印加器は、治療対象となる体が第1電磁信号印加器と第2電磁信号印加器との間にあるよう前記体の第1の側に位置決め可能な第1組の2つ以上の前記第1電磁信号印加器と、前記第1の側に対向する、治療対象となる前記体の第2の側に位置決め可能な第2組の少なくとも1つの前記第2電磁信号印加器とを有する、複数の電磁信号印加器と、
加熱エネルギー信号発生器と、
前記加熱エネルギー信号発生器から出力信号を受信するよう接続され、かつ、前記複数の電磁信号印加器の複数の対のうちの何れかの間に前記出力信号を選択的に印加するよう接続されている選択回路であって、前記複数の電磁信号印加器の前記複数の対はそれぞれ、前記第1電磁信号印加器のうちの1つと前記第2電磁信号印加器のうちの1つとを含む、選択回路と、
前記選択回路を制御するよう接続されているコントローラであって、
非標的組織内の1つの位置を含む前記体の内部の1つまたは複数の位置における組織の温度を示す温度信号を受信するよう接続され、時間の間隔をあけて前記複数の電磁信号印加器の前記複数の対のうちの現在選択されている対から前記複数の電磁信号印加器の前記複数の対のうちの異なる対に前記出力信号の印加を切り替え、
前記温度信号に少なくとも部分的に基づいて、前記加熱エネルギー信号発生器から前記体に送達される加熱エネルギーを調整するためにフィードバック制御を適用し、
前記1つまたは複数の位置のうちの1つにおける温度が50℃よりも低い安全温度閾値を超えるのを阻止すべく、前記加熱エネルギーを調整するよう動作可能である、
前記コントローラと、
を備える、医療用熱アブレーション装置。 - 前記複数の電磁信号印加器はそれぞれ、電極を含む、請求項1に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記加熱エネルギー信号発生器と前記電極との間にインピーダンス整合ネットワークを備え、
前記インピーダンス整合ネットワークは、複数の設定を含み、前記複数の設定の各々が、複数の電極対のうちの少なくとも1つに関するインピーダンス整合を提供し、前記複数の電極対の各々が、前記複数の設定のうちの1つに対応し、前記コントローラは、前記複数の電極対のうちの前記現在選択されている電極対に対応する前記複数の設定のうちの1つの設定に前記インピーダンス整合ネットワークを切り替えるように、前記インピーダンス整合ネットワークを制御するよう接続される、
請求項2に記載の医療用熱アブレーション装置。 - 前記コントローラは、100Hzまたはそれより低い周波数で、前記複数の電極対のうちの前記現在選択されている電極対から前記複数の電極対のうちの異なる電極対に前記出力信号の印加を切り替えるよう構成される、請求項3に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記加熱エネルギー信号発生器は、無線周波数信号発生器(RF信号発生器)を含み、
前記RF信号発生器は、少なくとも1MHzの周波数を有する信号を出力するよう動作可能である、請求項1に記載の医療用熱アブレーション装置。 - 前記周波数は、10MHzから100MHzの範囲にある、請求項5に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記加熱エネルギー信号発生器の前記出力信号に時間領域変調を適用するよう構成される、請求項1から6の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記出力信号をパルス信号として放出させるべく前記加熱エネルギー信号発生器を制御するよう構成され、前記コントローラは、前記パルス信号のパルスの幅を制御するよう構成される、請求項1から7の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 皮下のおよび/または侵襲的な温度センサを更に備え、前記温度信号は、前記皮下のおよび/または侵襲的な温度センサからの出力信号を含む、請求項1から8の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記体の少なくとも一部の熱的モデルを含み、前記熱的モデルは、前記1つまたは複数の位置のうちの1つにおける温度を、対象位置の温度と関連付け、前記コントローラは、前記温度信号を入力として用いて前記熱的モデルを適用するよう構成され、前記熱的モデルの出力に少なくとも部分的に基づいて、前記加熱エネルギーを調整するよう構成される、請求項1から9の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記熱的モデルは、前記体における複数の異なる組織型の熱伝導率、前記体における前記複数の異なる組織型の分布、前記複数の電磁信号印加器のジオメトリ、および、前記体における血液循環のうちの幾つかまたは全てを含む、請求項10に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記温度信号は、非接触型温度測定から導出される、請求項1から11の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記温度信号は、磁気共鳴画像(MRI)信号を処理することから導出された信号を含む、請求項1から12の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記1つまたは複数の位置のうちの1つにおける温度を少なくとも閾値温度の温度まで上げ、かつ、前記温度を選択された時間にわたって前記閾値温度またはそれより高い温度に維持すべく、前記加熱エネルギーを調整するよう構成される、請求項1から13の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記1つの位置における前記温度が前記安全温度閾値を超えた場合に、前記加熱エネルギーの印加を中止するよう構成される、請求項1から14の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記1つの位置における前記温度が温度上昇閾値よりも速い速度で前記安全温度閾値に向かって上昇している、および/または、安全マージンより前記安全温度閾値に近い場合に、前記加熱エネルギー信号発生器からの加熱エネルギーの印加を変調するよう構成される、請求項1から15の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記医療用熱アブレーション装置は、前記電極のうちの1つまたは複数と前記体との間に配置されたシールドを備える、請求項2から4の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記医療用熱アブレーション装置は、導電性流体を供給するよう前記電極における出口に接続されている前記導電性流体の源を備える、請求項2から4および17の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記電極のうちの少なくとも幾つかが、導電性流体の供給部に接続されている嚢を含む、請求項2から4、17、および18の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記医療用熱アブレーション装置は、前記導電性流体を排出するよう接続されている1つまたは複数のポンプを備え、前記コントローラは、前記嚢のうちの1つまたは複数から前記導電性流体を排出するように前記1つまたは複数のポンプを操作するよう構成され、前記導電性流体が前記1つまたは複数の嚢から排出されたときに、前記体からMRIデータを取得するようにMRIマシンを操作するよう構成される、請求項19に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記コントローラは、前記MRIデータを処理して、前記体の内部の1つまたは複数の位置における温度を特徴付ける情報を取得するよう構成される、請求項20に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記複数の電磁信号印加器はそれぞれ、コイルを有する、請求項1に記載の医療用熱アブレーション装置。
- 前記複数の電磁信号印加器は、前記体と相対的に移動するよう取り付けられる、請求項1から22の何れか一項に記載の医療用熱アブレーション装置。
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