JP7217976B2 - 靱帯を熱的に治療するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、コラーゲン構造の熱によって誘発された変性によって靱帯引締めを実行するための装置及び方法に関する。

靱帯は、関節を形成するために骨と骨を接続する織り合わされたコラーゲンスレッドで構成される樹脂ケーブル状構造である。年をとるにつれて、または暴力による傷害で、関節の靱帯は、損傷し得る（例えば、裂ける、または伸びる）。これは、関節に痛み及び不安定性を生じさせ得る。

伸びた靱帯を修復する１つの方法は、靱帯を加熱することによって行われる。加熱は、靱帯を収縮及び引き締めさせる。肩の嚢靱帯を治療するための熱嚢縫合術として既知の非接触加熱の技術は、この概念に基づいて開発されてきた。熱嚢縫合術では、プローブは、肩関節に侵襲的に挿入される。プローブの先端は、そのすぐ近くで分子を熱的に励起する無線周波数（ＲＦ）電磁エネルギーを放出するように配置される。プローブ先端自体は熱くない。

ＵＳ２００２／００９５１９９号に記載された熱嚢縫合術に関連付けられる１つの問題は、靱帯内でプローブによって誘発される温度が、神経への回復不可能な損傷を生じさせるほどに高いことである。特に懸念されるのは、下関節上腕靱帯の直下を走行する腋窩神経である。靱帯が腋窩神経のすぐ近くで加熱される場合、永久的損傷の危険性がある。腋窩神経が通る実際の経路が、人によって変わり得るため、治療のために常に安全である靱帯の領域を指定することが可能ではない。

ＵＳ２００２／００９５１９９号は、熱靱帯治療をアクティブにする前に神経刺激パルス（例えば、いわゆる、凝固ＲＦ波を有する）を放出するプローブを構成することによって、この問題に取り組んでいる。神経刺激パルスが（視覚的に観察され得る）神経を刺激する場合、プローブの周囲の領域が熱靱帯治療に安全ではないことが理解され得る。適切な治療ゾーンが発見されるまで、例えば、外科医によって、プローブは周囲で移動され得る。

また、コラーゲンの収縮を制御することよって靱帯に変化をもたらすために、マイクロ波エネルギーを送達することは既知である。例えば、ＵＳ６，４６１，３５３号は、偏向可能な遠位端を伴うトロカールを有する、整形外科装置を開示している。マイクロ波エネルギーを治療部位に送達するために、電極は遠位端に位置付けられている。

最も一般的には、本発明はマイクロ波エネルギーを使用して靱帯を引き締めるための電気手術装置を提供し、検出器は、神経組織、または周囲の皮膚もしくは筋膜構造への望まない熱的副作用（例えば、２次的熱損傷）がなく、必要な熱的効果を標的組織（例えば、靱帯、腱等）に生じさせる方式でエネルギーを送達することを可能にする治療ゾーンの状態または特性についての情報を取得するために使用される。

本発明に従って、靱帯を引き締めるための電気手術装置が提供され、本装置は、マイクロ波電磁（ＥＭ）エネルギーを発生及び出力するように配置される電気手術発電機と、電気手術発電機に接続されるプローブであって、マイクロ波ＥＭエネルギーを伝えるための同軸伝送線を含有する可撓シャフトと、可撓シャフトの遠位端にあるアプリケータであって、マイクロ波ＥＭを同軸伝送線から受信し及び受信されたマイクロ波ＥＭエネルギーをアプリケータに隣接する治療ゾーンに放出するように配置される、エネルギー送達構造を有する、アプリケータと、を備える、当該プローブと、治療ゾーンの特性を監視するように配置される検出器と、検出器によって取得された情報に基づいて、プローブに送達されたマイクロ波ＥＭエネルギーのエネルギー送達プロフィールを制御するように配置されるコントローラと、を備える。本装置を用いて、エネルギーは、正確な方式で標的組織に送達されることができる。本装置は、例えば、適宜、エネルギー送達プロフィールを制御するために、組織の種類を検出するためにまたはエネルギー送達のレベルを検知するために治療部位を監視することによって、周囲組織への付帯的損害を回避することを確実にできる。

一例では、検出器は、温度センサ（例えば、熱電対等）を備え得る。温度センサは、例えば、治療ゾーンの温度を検出するために、アプリケータの遠位端に搭載され得る。検出器は、例えば、治療ゾーンの視覚フィードバックを提供するために、撮像デバイスを備え得る。撮像デバイスは、例えば、治療ゾーンの内部の異なる温度の可視指示を提供するような効率的な温度センサであり得る。例えば、可視スペクトルまたは赤外線の光学的放射線を使用して、撮像デバイスは動作し得る。当該撮像デバイスは、治療ゾーンに及びそこから光学的放射線を伝えるような、可撓シャフトに沿って延在する光ファイバー束を備え得る。他の例では、撮像デバイスは、他のモダリティ（例えば、超音波等）を使用できる。

検出器は、電気手術発電機からプローブに進行する順方向電力信号と、プローブから後方に反射される反射電力信号とを検出するように配置される電力検知モジュールを備え得、コントローラは、治療ゾーン内の体内組織の種類を示す情報を取得するために、検出された順方向電力信号及び反射電力信号を処理するように配置される。したがって、コントローラは、適切な治療ゾーンを自動的に検出する検出器の出力を使用するように配置され得る。例えば、本発明は、プローブの遠位端に位置する治療ゾーン内の物質（体内組織）の誘電特性を測定し得る。制御装置は、測定に基づいて、治療を自動的に制御するように配置され得る。一実施形態では、測定は、治療ゾーン内の物質の減衰及び／または位相定数を判定するために、プローブの遠位端から反射される信号を検出し、反射信号を順方向信号と比較することによって行われ得る。次に、順方向信号は、すなわち、治療ゾーンに送達されるエネルギーを制御するために、この比較に基づいて調節され得る。

本発明は、治療ゾーンの変化を検出する機能を提供し得る。例えば、適切ではないゾーンが治療中に検出された場合、本装置は自動的に反応し得る。したがって、本装置は、例えば、神経／神経組織に対する損傷の危険性を減らすことができる応答装置及び感知装置を提供し得る。

コントローラは、神経組織が潜在的に有害な放射線に露出する時間を減らし得る取得情報に基づいて自動的に動作し得る。適切に変調するマイクロ波エネルギー送達プロフィールは、効率的に、治療ゾーンのほぼ瞬間的な加熱効果を生じさせ得、他の場所での加熱効果は最小限である。したがって、取得情報に基づいてコントローラを自動的に動作させることによって、神経組織（例えば、治療ゾーン内の神経組織及び／または治療ゾーンの近くの神経組織）への損傷を防止しながら、効率的な靱帯引締めを行うことができる。

本明細書では、体内組織の種類は、神経組織を含有する体内組織と、神経組織を含有しない体内組織とを包含する。靱帯引締めを行う場合、体内組織の種類は、実質的に靱帯組織だけを含有する体内組織を含むことが好ましい。いくつかの実施形態では、体内組織の種類は、また、靱帯組織の種類（例えば、膝、肩、足首等）を指し得る。

コントローラは、検出された順方向電力信号及び反射電力信号から、治療ゾーン内の体内組織の種類の（ｉ）複素インピーダンス、あるいは（ｉｉ）減衰及び／または位相定数のいずれかを判定するように配置され得、治療ゾーン内の体内組織の種類を示す情報は、複素インピーダンス、あるいは減衰及び／または位相定数を判定した結果である。コントローラは、参照データを記憶するメモリと、治療ゾーン内の体内組織の種類を示す情報を参照データと比較するソフトウェアコマンドを実行し、及び当該比較に基づいてエネルギー送達プロフィールを制御するように配置される、マイクロプロセッサとを含む。

本装置は、熱エネルギーを治療ゾーンから除去するための冷却機構を含み得る。冷却機構は、例えば、アプリケータを用いて、冷却剤（例えば、水または生理食塩水等の流体）を治療ゾーンと熱的接触させるための手段を含み得る。一例では、プローブは可撓シャフトを通って延在する流体供給導管を含み得る。冷却機構は、冷却液を、流体供給導管を通して治療ゾーンに送達するためのアクチュエータを備え得る。

冷却機構は所望の温度効果の直線分布を提供するために使用され得る。例えば、本装置は、均等な温度プロフィールを生じさせるために、治療ゾーンの内部の熱との、治療ゾーンの表面における冷却のバランスを提供するように配置され得る。６０度～７０度の範囲の温度は、腱または靱帯のコラーゲンの縮みを生じさせるための最適温度であり得る。８０度を超える温度では、コラーゲンは全てのその構造を完全に失う。したがって、係る温度を上回るいずれかの熱領域は望ましくない成果をもたらす。

エネルギー送達プロフィールは、制限された最大電力レベル（例えば、１５Ｗ以下）を有するように配置され得る。より高い電力における加熱によって組織の引張強度の減少し得る危険性がある。デバイスの引張強度を低下させることなく、所望の縮みを得るために、組織の異なる領域上でエネルギーのいくつかの印加を使用することが有益であり得る。そこで手術中に潜在的に速度を改善する方法は、所望の組織への影響を得るように距離を調整し得る２つ以上のアプリケータであり得る。

本装置は、具体的には、低侵襲外科手術に適し得る。例えば、本装置は、操縦可能器具コードを通って延在する器具チャネルを伴う操縦可能器具コードを有する、手術スコープデバイス（例えば、内視鏡、胃カメラ、気管支鏡、腹腔鏡等）を含み得る。プローブは、治療ゾーンに達するために器具チャネルを通して挿入可能になるように寸法決定され得る。

エネルギー送達プロフィールは、測定エネルギー送達プロフィールまたは治療エネルギー送達プロフィールのいずれかであり得る。治療エネルギー送達プロフィールの電力の大きさは、測定エネルギー送達プロフィールの電力の大きさよりも（例えば、１桁分）大きくなり得る。

コントローラは、当該比較から、治療ゾーン内の神経組織の存在を検出するように配置され得る。測定電力の大きさにおけるマイクロ波エネルギーが、神経組織を含有しない治療ゾーンを安全に特定するために測定モードで使用され得る。いったん測定モードを使用して神経組織を含有しない治療ゾーンを特定すると、治療電力の大きさにおけるマイクロ波エネルギーが、次に靱帯組織を熱的に治療する治療モードで使用され得る。言い換えれば、測定モードは、治療モードを使用／アクティブにする前に、安全／適切な治療ゾーンを識別するために使用され得る。コントローラは、適宜、エネルギー送達プロフィールを制御するように構成され得る。例えば、コントローラは、神経組織が治療ゾーン内に存在しないと判定されたとき、治療エネルギー送達プロフィールを選択するように配置され得る。

測定エネルギー送達プロフィールの電力の大きさは、誘電特性（例えば、神経組織の存在または不在）を検出するのに十分であるが、治療ゾーン内にかなりの加熱効果を生じさせるのに不十分であり、ひいては神経組織を損傷させるのに不十分であるように選択され得る。治療エネルギー送達プロフィールの電力の大きさは、靱帯組織に加熱効果を生じさせるのに十分であるように、すなわち、靱帯引締めの治療効果をもたらすのに十分であるように選択され得る。治療電力の大きさは、測定電力の大きさよりも１桁以上大きいものであり得、組織を、５５度よりも大きい温度（例えば、７０度～８０度の範囲）まで速く加熱するのに十分であり得る。測定電力の大きさは１０ｍＷ（１０ｄＢｍ）以下であり得る。したがって、測定モードを使用することによって、（好ましくは、実質的に）５５度を下回る温度に、神経組織の温度を維持することが可能であり得る。したがって、永久的な神経損傷が発生することを防止することが可能であり得る（永久的神経損傷が５５度を超える温度で発生するように示されている場合）。治療電力の大きさは、１０Ｗ以上（ただし、上記に説明したように、１５Ｗ以下）であり得る。

反射エネルギー信号を検査するために、連続波（ＣＷ）エネルギー送達プロフィールに従って、測定モードで放射線を送達するのに好ましい場合があり得、反射エネルギー信号から、治療ゾーン内の組織の誘電特性を判定し得る。次に、所望の治療効果を生じさせるために、治療モードは、１つ以上のパルス（複数可）から成るパルスエネルギー送達プロフィールを使用し得る。いくつかの実施形態では、単一の存続期間の短いパルスは、治療ゾーンの靱帯組織の所望のほぼ瞬間的な加熱効果を生じさせるのに十分であり得る。

エネルギー送達構造は、受信されたマイクロ波ＥＭエネルギーを伴う電場を放射するための任意の適切なエミッタを備え得る。例えば、エネルギー送達構造は、進行波スロット放射器、マイクロストリップアンテナ、及び開放導波路のいずれかを備え得る。エネルギー送達構造は、人体または動物体の治療ゾーンに適合するように配置され得る。例えば、アプリケータは、エネルギー送達構造を治療ゾーンに延在するように拡張するために配置される、膨張可能部を備え得る。一例では、プローブは、エネルギー送達構造に接するように組織の一部を保定するためのフック部を備え得る。

上記に簡潔に説明したように、いったん適切な治療ゾーンが検出されると、本装置は、複数のエネルギー送達プロフィールから選択されたエネルギー送達プロフィールを使用して、治療電力の大きさにおいて電力をアンテナに送達するように配置され得る。各送達プロフィールは、各々の靱帯の種類に関連付けられ得る。コントローラは、送達プロフィールに従って、順方向電力信号を送達するために、可変減衰器及び／または信号変調デバイスを制御するように配置され得る。送達プロフィールは、治療ゾーン内の組織の種類を示す取得情報に従って、コントローラによって自動的に選択可能であり得る。代替として、または加えて、本装置は、例えば、治療される本体（膝、肩等）のエリアに応じて、適切な／所望の送達プロフィールのユーザ選択を可能にするためのコントローラに接続されるユーザインタフェースを含み得る。

さらに、適切な治療ゾーンが検出されたとき、本装置は発電機に接続されたインピーダンス調節器を含み得、インピーダンス調節器は、治療ゾーン内の体内組織の検出インピーダンスを一致させるために、マイクロ波検出信号に基づいてコントローラによって制御可能である、調節可能である複素インピーダンスを有する。さらに、順方向電力信号及び反射電力信号は、治療ゾーンに送達される電力を監視するために使用され、それにより、靱帯（非神経）組織への最大エネルギー移送を達成する。靱帯引締めの治療が実行されるときインピーダンスを動的に調節することによって、また、加熱によるコラーゲン変化の誘電特性でさえも、最大電力送達を確実にすることが可能であり得る。言い換えれば、コラーゲンの反発係数はコラーゲンが加熱にするにつれて変化するため、本発明の装置は、この変化を検出し電力送達を最大にする。また、引締め治療の進捗を監視するために、変化を監視し得る。組織に送達されるマイクロ波エネルギーの投与量は、正確に定量化され得る。

出力電力は、１ＧＨｚ～３００ＧＨｚの範囲の周波数を有し得る。具体的な以下の周波数帯域を使用し得る。その周波数帯域として、２．４ＧＨｚ～２．５ＧＨｚ、５．７２５ＧＨｚ～５．８７５ＧＨｚ、１４ＧＨｚ～１４．５ＧＨｚ、２４ＧＨｚ～２４．２５ＧＨｚ、３０ＧＨｚ～３２ＧＨｚ、及び４５ＧＨｚ～４７ＧＨｚが挙げられる。さらにより具体的には、以下のスポット周波数を考慮し得る。そのスポット周波数として、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１４．５ＧＨｚ、２４ＧＨｚ、３１ＧＨｚ、４５ＧＨｚ、及び６１．２５ＧＨｚが考慮される。これらの高周波数において、（治療ゾーンのサイズに関する）放射線の浸透の深度は小さく、これにより、治療ゾーンの場所の制御と、治療ゾーン内の物質の誘電特性を明確に測定する能力との両方を補助する。また、標的組織の縮みも支援する組織を脱水するマイクロ波エネルギーのいくつかの利点があり得る。

アンテナは、その遠位端における放出領域内の進行波スロット放射器を備え得る。
別の態様では、本発明は、靱帯組織を熱的に治療する方法を提供し得、本方法は、治療ゾーンにアンテナを位置付けることと、マイクロ波周波数電磁場をアンテナから治療ゾーンに放出し、治療ゾーン内で生物組織の加熱を生じさせることと、アンテナに送達される順方向電力信号と、アンテナから後方に反射する反射電力信号とを検出することと、検出された前方電力信号及び反射電力信号から、治療ゾーン内の生物組織の誘電特性の変化を判定することと、誘電特性の判定された変化に基づいて、順方向電力信号の大きさを制御することと、を含む。

またさらなる態様では、本発明は、靱帯組織を熱的に治療する方法を提供し得、本方法は、治療ゾーンにアンテナを位置付けることと、測定電力レベルにおけるマイクロ波周波数電磁場をアンテナから治療ゾーンに放出することと、アンテナに送達される順方向電力信号と、アンテナから後方に反射する反射電力信号とを検出することと、検出された順方向電力信号及び反射電力信号から、治療ゾーン内の神経組織の存在または不在を判定することと、神経組織が治療ゾーンから不在であることが判定された場合、治療電力レベルにおけるマイクロ波周波数電磁場をアンテナから治療ゾーンに放出することであって、治療電力レベルは測定電力レベルを上回る大きさを有する、当該放出することと、を含む。

本発明の装置は、肩の靱帯の治療（例えば、熱嚢縫合術での治療）、足首の靱帯の治療（すなわち、足首の不安定性の治療）、及び膝の靱帯の治療（例えば、側副靱帯損傷の治療）を行うために使用され得る。

本発明の例は、添付の図面を参照して下記に詳細に説明される。

本発明の第１の実施形態による、電気手術装置の全体の概略的装置図である。 本発明の第２の実施形態による、電気手術装置の概略図である。 本発明の実施形態で使用されるインピーダンス調節器及びマイクロ波信号検出器の概略的回路図である。 本発明の実施形態で使用されるのに適切なインピーダンス調節器の別の例の概略的回路図である。 本発明の実施形態で使用されるのに適切なインピーダンス調節器のまた別の例の概略的回路図である。 分布素子回路として扱われる完全なマイクロ波エネルギー送達構造の概略図である。 分離測定チャネルを有する、本発明の第３の実施形態による、電気手術装置の概略的装置図である。 分離測定チャネルを有し、発電機を整調するための手段を有する、本発明の第３の実施形態による、別の電気手術装置の概略的装置図である。 本発明での使用に適切な概略的プローブ構造の概略図である。 第１の例示的プローブ構造の概略的な上面図である。 第１の例示的プローブ構造の概略的な断面側面図である。 第２の例示的プローブ構造の概略的断面側面図である。 第３の例示的プローブ構造の概略的な断面側面図である。 第３の例示的プローブ構造の概略的な上面図である。 第４の例示的プローブ構造の概略的側面図である。 非展開構造の第５の例示的プローブ構造の概略図である。 展開構造の第５の例示的プローブ構造の概略図である。 第６の例示的プローブ構造の概略図である。 第７の例示的プローブ構造の概略図である。

概して、靱帯治療装置は、靱帯引締めプローブの遠位端に位置するエネルギー送達構造に結合される電源において高周波数マイクロ波電力を発生するための手段を提供し、エネルギー送達構造は、効率的な靱帯引締めまたは筋肉引締めを行うことを可能にし得る実質的に瞬間的な局部温度上昇を生じさせるように、集められた電磁場を小さな繊細な靱帯組織構造に放つように適合される。

さらに、本装置は、電磁場が放たれる物質（体内組織）の誘電特性を測定するための手段を含み得る。感度の高い測定装置を提供することによって、加熱効果は、実質的に標的組織（例えば、靱帯組織）だけを含有する治療ゾーンに限定され得、神経組織への損傷を防止する。

好適に形成されたプローブ構造を用いて、本発明は、例えば、眼筋靱帯、膝靱帯、足首靱帯、及び／または肩靱帯を治療するために使用されることができる。

下記に説明されるいくつかの実施形態は、組織の種類を識別する技術を組み込み、しかしながら、本発明は係る技術に制限される必要はない。これらの技術は、測定モードを使用して、誘電特性に従って、どの神経組織及び靱帯組織が治療ゾーン内に存在するかを判定するために、治療ゾーンにおける組織の種類を特徴付けることが可能である。例えば、アンテナに送達されるマイクロ波電力の大きさは、適宜調節され得、例えば、治療モードで靱帯を引き締めるのに適切なエネルギーを送達するように、神経組織が検出されないときに実質的に増加し得る。したがって、神経組織へのマイクロ波放射線の送達からの治療ゾーンの加熱効果を実質的に減らすことができ、神経損傷が発生することを防止する。

下記に説明されるいくつかの実施形態は、また、適切な治療ゾーン（例えば、神経組織を含有しない治療ゾーン）が検出されたとき、１０Ω未満から１００ｋΩよりも大きい値まで変動し得るインピーダンスの範囲にわたって、組織への最大エネルギー送達を確実にする動的組織整合技術を組み込んでいる。

他の実施形態では、靱帯治療プローブは、治療ゾーンにおける温度を示す出力を提供する温度センサまたは他の変換器を含み得る。マイクロ波エネルギーの送達は、検出温度に基づいて制御され得る。

装置及び発電機構成の全体
本システムで使用され得る靱帯治療システム及び電気手術発電機の全体の態様は、図１～図８を参照して下記に説明される。

図１は、本発明の第１の実施形態である電気手術靱帯引締め装置１００に関する装置図の全体を示す。

装置１００は、靱帯を治療（例えば、引締め）するのに適切な電力レベルで、マイクロ波周波数電磁信号を発生及び制御するための構成要素を含有する。本実施形態では、装置１００は、位相同期発振器（マイクロ波電源）１００７、信号増幅器１００８、可変信号減衰器（例えば、アナログまたはデジタルダイオード減衰器）１００９、増幅ユニット（ここでは、駆動増幅器１０１０及び電力増幅器１０１１）、順方向電力結合器１０１２、サーキュレータ１０１３、及び反射電力結合器１０１４を含む。サーキュレータ１０１３は、結合器１０１２、１０１４に存在する望まない信号成分を減らすために、順方向信号を反射信号から分離し、すなわち、それは、結合器の指向性を増加させる。結合器１０１２、１０１４は、まとめて、発電機の順方向信号及び反射信号の検出器として考慮され得る。随意に、発電機１０４は、調節可能インピーダンスを有するインピーダンス整合予備装置（図示されない）を含む。このオプションは、図２を参照して、下記により詳細に説明される。

この状況では、マイクロ波エネルギーは、３００ＭＨｚを超えるいかなるもの、すなわち、１ＧＨｚ～３００ＧＨｚ、好ましくは、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、２４ＧＨｚ等である。

装置１００はコントローラ１０６と通信する発電機１０４を含み、コントローラ１０６は、信号調整回路及び汎用インターフェース回路１０８、マイクロコントローラ１１０、及びウオッチドッグ部１０１５を備え得る。ウオッチドッグ部１０１５は、本装置がその意図される仕様を行わない結果になり得る（すなわち、本装置は、ユーザによって求められるものよりも大きい出力または治療時間に起因してエネルギーの誤った投与量を患者の体内組織に送達する）、様々な潜在的なエラー状態を監視し得る。ウオッチドッグ部１０１５は、マイクロコントローラ１１０が正確に機能することを確実にする、マイクロコントローラ１１０から独立しているマイクロプロセッサを備える。ウオッチドッグ部１０１５は、例えば、ＤＣ電源供給部からの電圧レベル、またはマイクロコントローラ１１０によって判定されるパルスのタイミングを監視し得る。コントローラ１０６は、制御信号を発電機１０４の構成要素に通信するように配置される。本実施形態では、マイクロプロセッサ１１０は、可変信号減衰器１００９に関するマイクロ波制御信号Ｃ_Ｍを出力するようにプログラムされる。この制御信号は、エネルギー送達プロフィールと、発電機１０４から出力されたマイクロ波ＥＭ放射線のアンテナによって送達されるその電力の大きさとを設定するために使用される。具体的には、可変信号減衰器１００９は、出力放射線の電力レベルを制御することが可能である。例えば、増加した電力の大きさで、コントローラ１０６が装置／発電出力を治療モードに切り替えるように減衰器を制御する点において、神経組織がない領域が検出されるまで、減衰器は１０ｍＷの測定電力の大きさで測定モードを維持するように配置されることが好ましい。さらに、調節可能な信号減衰器１００９は、出力放射線の波（例えば、パルス幅、デューティサイクル等）を設定することが可能であるスイッチング回路を含み得る。

マイクロプロセッサ１１０は、順方向電力結合器１０１２及び反射電力結合器１０１４からの信号情報に基づいて、マイクロ波制御信号Ｃ_Ｍを出力するようにプログラムされる。本実施形態では、マイクロ波発電機は、発電機から（サンプリングされた順方向電力情報及び反射電力情報から）取得されることができる位相情報の測定値だけによって制御され得る。順方向電力結合器１０１２は順方向電力レベルを示す信号Ｓ_Ｍ１を出力し、反射電力結合器１０１４は反射電力レベルを示す信号Ｓ_Ｍ２を出力する。順方向電力結合器１０１２及び反射電力結合器１０１４からの信号Ｓ_Ｍ１、Ｓ_Ｍ２は、信号調整回路及び汎用インターフェース回路１０８と通信し、それらの信号は、マイクロプロセッサ１１０に移動するのに適切な形態に適合される。

ユーザインタフェース１１２（例えば、タッチスクリーンパネル、キーボード、ＬＥＤ／ＬＣＤディスプレイ、メンブランキーパッド、足踏みスイッチ等）は、コントローラ１０６と通信し、治療についての情報をユーザ（例えば、臨床医／外科医）に提供し、例えば、適切なユーザコマンドを用いて、治療の様々な態様（例えば、治療される靱帯組織の種類）を手動で選択または制御することを可能にする。本装置は、またコントローラ１０６に接続される従来式足踏みスイッチ１０１６を使用して動作し得る。

コントローラ１０６は、メモリ（図示されない）を備え、本装置を動作させるソフトウェア命令を実行するように配置される。具体的には、コントローラ１０６は、プローブに供給される順方向電力信号の大きさ及びプロフィール（すなわち、パルス波形及び期間）を制御する。この制御は、アンテナが患者に対して移動するときに、アンテナの遠位端における組織種類を示す取得情報の変化に基づき得る、または、メモリ内に記憶され得る既定の参照データとの取得情報の比較に基づき得る。例えば、メモリはインピーダンス測定値に関する閾値条件を記憶し得、それによって、閾値条件（すなわち、靱帯組織の存在を示す及び／または神経組織の不在を示す、閾値条件）を満足する取得情報は、治療を始め得る。

したがって、本装置は、治療ゾーンに送達されるマイクロ波電力の量（すなわち、組織加熱投与量）を臨床医によって定められることを可能にし得、順方向電力レベル及び反射電力レベルを連続的にサンプリングし、送達電力が要求と同じであることを確実にするために調節を行うことによって送達される電力に対して動的制御を提供し得る。コントローラ１０６と通信するユーザインタフェース１１２は、ユーザ（例えば、臨床医または外科医）が、ユーザによって定義されたパラメータのセットを入力し、また、有用な情報（例えば、選択されたエネルギー投与量及び組織に送達されたエネルギー）を表示することを可能にする。ユーザインタフェース１１２は、また、技術的パラメータ（例えば、時間関数のような反射電力及び順方向電力）を表示することを可能にし得る。この情報は、最適なエネルギープロフィールを達成するために使用されることができる。

制御ソフトウェアは、単一のボードコンピュータ（例えば、マイクロプロセッサボードまたはＤＳＰ）で起動し得る。ユーザインタフェース１１２は、適切なフラットスクリーンディスプレイ及びメンブランキーパッド、またはタッチスクリーンディスプレイを含み得る。

本装置は、アンテナ１１８を含有するハンドピース内の足踏みスイッチ（図示されない）またはスイッチによって制御可能であり得る。

最終的に、本装置は電力供給ユニット１０１７を含み、電力供給ユニット１０１７は、電力を外部電源１０１８（例えば、電源電力）から受信し、電力を、本装置内の構成要素のＤＣ電源供給信号Ｖ_１～Ｖ_６に変換する。したがって、ユーザインタフェースは電力信号Ｖ_１を受信し、マイクロプロセッサ１１０は電力信号Ｖ_２を受信し、発電機は電力信号Ｖ_４を受信し、信号調整回路及び汎用インターフェース回路１０８は電力信号Ｖ_５を受信し、ウオッチドッグ１０１５は、電力信号Ｖ_６を受信する。

図２は、本発明の第２の実施形態による、電気手術装置１０１の装置図である。本装置の発電機区分１０４の予備構成要素が示され、本実施形態では、下記に説明されるような整調要素を含む。図１に共通する構成要素は、同じ参照数字が与えられ、再度、説明されない。

発電機１０４は、低電力マイクロ波エネルギーを発生するために使用されるマイクロ波電源１４８を含む。電源１４８は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、誘電共振発振器（ＤＲＯ）、ガンダイオード発振器等であり得る。電源１４８の出力は、電力レベルコントローラ及び変調ユニット１５０によって受信される。電力レベルコントローラ及び変調ユニット１５０は、発電機をパルスモードで動作させることを可能にするように配置される信号変調デバイスと、ユーザが組織に送達される電力のレベルを制御することを可能にするように配置される電力制御減衰器とを含み得る。靱帯治療に関して、エネルギーの単一パルス（例えば、５０Ｗ／２０ｍｓ）は、靱帯を引き締めるために、靱帯を加熱するのに十分であり得る。信号変調デバイスは、パルス持続期間を制御する能力を提供する。

変調ユニット内の減衰器は、ユーザが組織（例えば、治療ゾーン内の靱帯組織）に送達される電力のレベル／大きさを制御することを可能にするために使用される。変調スイッチの出力は増幅器及び保護ユニット１５２に入力され、増幅器及び保護ユニット１５２は、靱帯を引き締めさせるために、治療に適切な電力レベル（すなわち、治療ゾーン内の生物組織のかなり速い温度上昇を生じさせるのに適切な電力レベル）まで、電力信号を増幅するように配置される。第１の電力レベルは１０Ｗ以上（例えば、５０Ｗ）であり得る。減衰器は、増幅器１５２の入力電力を制御するために、ひいては、増幅器１５２の出力電力を間接的に制御するために使用されることができる。代替として、減衰器は省略され得、制御信号は、例えば、増幅器及び保護ユニット１５２のゲインを制御することによって、電力レベルを制御するために使用され得る。

増幅器及び保護ユニット１５２は、周波数源１４８によって生じる出力信号レベルを増幅する駆動増幅器と、駆動増幅器によって生じる信号を、靱帯を引き締めさせるのに適切なレベルまで増幅する電力増幅器とを含み得る。したがって、測定モードが治療ゾーン内に神経組織が存在しないことを検出するとき、増幅器及び保護ユニット１５２は、（例えば、順方向電力信号を治療電力の大きさまで増幅することによって）発電機出力を測定モードから治療モードに切り替えるために、コントローラ１０６によって制御され得る。高レベルの反射マイクロ波エネルギーから増幅器及び電源を保護するために、電力増幅器からの出力はマイクロ波サーキュレータに接続され得る。サーキュレータだけが、マイクロ波電力が時計回り方向に流れることを可能にし、したがって、サーキュレータが３つのポートデバイスである場合、電力増幅器に戻るいずれかの反射電力は電力ダンプ負荷によって吸収される。第１のポートは増幅器から出力電力を取り込む。第２のポートは、この電力を給電構造及びプローブに出力し、プローブの遠位端が体内組織のインピーダンスと不整合であるとき、プローブ及びを給電構造から戻る電力を受信する。第３のポートは反射電力を吸収することが可能である電源負荷に接続され、サーキュレータのインピーダンスとかなり良好に整合される。整合負荷のインピーダンスは、本装置のインピーダンス（すなわち、５０＋ｊ０Ω）と同じであることが好ましい。方向性結合器は、サーキュレータの第３のポートと、整合負荷に対する入力との間に接続され、反射電力をサンプリングすることを可能にし得る。

増幅器及び保護ユニット１５２の出力は第１の電力結合ユニット１５４に入力され、第１の電力結合ユニット１５４は、発電機の順方向及び反射マイクロ波エネルギーをサンプリングするように配置される順方向性結合器及び反射方向性結合器を備え得る。サンプリングされた順方向電力レベル及び反射電力レベルは、各々、第１の電力検出ユニット１５６の順方向検出部及び反射方向検出部（例えば、ダイオード検出器、またはヘテロダイン／ホモダイン検出器を使用して、電力レベルが検出される）に入力され、順方向及び反射電力の一部をサンプリングし、大きさ、または大きさ及び位相、または位相だけの情報を、サンプリング信号から抽出することを可能する。第１の電力検出ユニット１５６によって生じる信号は、コントローラ１０６に入力され、順方向電力及び反射電力の大きさ及び／または位相を使用して、組織に送達される正味電力を計算し、電力レベルコントローラ及び変調器１５０に入る必要な入力信号を判定することを可能にし、実際の送達電力または送達エネルギーが要求される電力またはエネルギーに等しいことを確実にする。

次に、順方向信号及びリターン信号の大きさ（治療ゾーン内の体内組織の減衰を示すもの）、治療ゾーン内の組織の誘電特性のインジケータは、神経組織及び／または靱帯組織の存在／不在を判定するために使用されることができる。次に、適宜、順方向電力を調節できる。加えて、または代替として、順方向信号及びリターン信号からの位相情報を使用できる。上記に説明したように、治療ゾーン内の組織の種類を判定するために、位相及び／または減衰情報を既定の参照データと比較し得る。

また、本実施形態は、動的インピーダンス整合装置（インピーダンス調節器）を使用して、増幅器及び保護ユニット１５２によって発生するマイクロ波エネルギーを、インピーダンスに関して、（測定値誘電特性から）治療ゾーンが神経組織を含有しないと判定されたとき、治療ゾーン内の組織によって、プローブ１１８の遠位端に存在する負荷と整合させることを可能にし得る。本発明は、マイクロ波電力送達装置用の自動整調機構の使用に限定されない。すなわち、プローブ（ラジエータ）の遠位端は、動作周波数において、ある特定の生物組織の種類／状態に整合し得る、またはプローブのインピーダンスは、機械的に調節され得、すなわち、ハンドピース内に含まれる機構によって調節され、プローブインピーダンスと、プローブと接触する組織のインピーダンスとの間の整合のレベルを提供する。第１の電力結合ユニット１５４の出力は整調ネットワーク１５８によって受信され、整調ネットワーク１５８は、第１の電力検出ユニット１５６及び第２の電力検出ユニット１６４から集められた情報に基づいてコントローラ１０６の制御の下で整調ネットワーク調節機構１６０の状態によって判定される、発電機１０４の調節可能インピーダンスを有する。

インピーダンス調節器１５８の出力は第２の電力結合ユニット１６２に入力され、第２の電力結合ユニット１６２は、第１の電力結合ユニット１５４に同様の方式で構成され、発電機１０４から順方向電力レベル及び反射電力レベルをサンプリングし、それらを各々第２の順方向電力及び反射電力検出ユニット１６４に入力し得、ユニット１６４は、検出電力レベル及び／または位相情報をコントローラ１０６に転送する。

第１の電力検出ユニット１５６及び第２の電力検出ユニット１６４によって利用可能になる情報は、インピーダンス調節器１５８に要求される調節を判定するために比較され、電源を治療ゾーン内の体内組織のインピーダンスにインピーダンス整合させることを可能にし得る。

発電機１０４のより詳細な例は、図３～図５を参照して下記に説明される。
使用中、コントローラ１０６は、各々のチャネルのインピーダンスをプローブ１１８の遠位端における負荷に整合させるためのマイクロ波エネルギー供給中、インピーダンス調節器１５８の分散整調要素のキャパシタンス及びインダクタンスの値を制御するように動作する。実際には、インピーダンス調節器の整調要素は、可変のスタブ／マイクロストリップ伝送線、または電力ＰＩＮ／バラクタダイオード（分布素子）であり得る。この状況のインピーダンス整合は、治療ゾーン内の組織への電源（すなわち、本装置）の複素共役整合によって、（マイクロ波エネルギーの放射によって）組織へのエネルギーの移送を最大にすることを指す。マイクロ波源は放射及び伝導によってエネルギーを送達できるが、戻り経路は、マイクロ波電流のために局所化されることが留意され得る。

マイクロ波周波数におけるエネルギーを固定の温度安定周波数にするために、発振器１４８を安定温度の補正済み結晶基準電源に位相ロックすることが好ましい場合がある。

インピーダンス調節器は、靱帯（非神経）組織への最大エネルギー移送を達成することを確実にするために、組織に接触するアンテナ構造を組織のインピーダンスに良好に整合することと、アプリケータの放射区分から送達されるエネルギーを良好に定量化することができることとを確実にするために使用され得、すなわち、送達ケーブル及びアプリケータの挿入損失を考慮して、組織（すなわち、コラーゲン）のインピーダンスが加熱効果の結果として変化するときでさえ、高い信頼性で標的組織に１００Ｊのエネルギーを送達するような１０Ｗ／１０秒のユーザ要求を達成できる。

図３は、実施形態による、本装置の発電機の構成要素の概略図を示す。電源２２８は、安定（例えば、固定）マイクロ波周波数を有するマイクロ波信号を出力する。電源２２８からの出力は可変減衰器２３０に入力され、可変減衰器２３０は、コントローラ（図示されない）からの制御信号Ｃ_９に基づいて、出力の大きさを制御する。可変減衰器２３０からの出力は切替ユニット２３２に入力され、切替ユニット２３２は、コントローラからの制御信号Ｃ_１０に基づいて、出力を変調する。実際に、ユニット２３０及び２３２は、本デバイスが変調器として働くことを可能にするのに、または本装置がパルスモードで動作することを可能にするに、十分に速い応答時間（新しいデジタル入力信号を受信したとき、信号減衰を変化させる時間）で可変減衰器を使用することによって、１つの単一ユニットに組み合わせら得る。すなわち、減衰器の応答時間が１００ｎｓであり、本装置がパルスモードで動作する場合（パルス幅が５ｍｓになるように要求され、パルス間のオフタイムが２０ｍｓである場合）は、本デバイスは、２つの目的の役割を果たすためにかなり容易に使用されることができる。切替ユニット２３２の出力は電力増幅器２３４によって受信され、電力増幅器２３４は、神経組織が治療ゾーン内で検出されないとき、マイクロ波信号を有用な治療の靱帯の引締め効果をもたらすのに適切な電力レベルまで増幅する。電力増幅器２３４からの出力はサーキュレータ２３６の第１のポートに入力される。サーキュレータ２３６は、増幅器を、プローブから戻るように進行する反射信号から分離する。サーキュレータの第２のポートに戻るように受信したいずれかの反射信号は、第３のポートから出るように電力ダンプ負荷２３８に向かう。

増幅器からの順方向信号は、サーキュレータの第２のポートから出力され、第２のポートは順方向性結合器２４０に接続され、順方向性結合器２４０は、順方向指向信号の一部を検出器２４２に結合する。検出器２４２の出力はコントローラに接続される。順方向性結合器２４０の出力は、逆方向性結合器２４４に入力され、逆方向性結合器２４４は、任意の反射信号の一部を検出器２４６に結合する。検出器２４６の出力はコントローラに接続される。逆方向性結合器２４４の出力は、調節可能インピーダンスを有するマイクロ波インピーダンス調節器２４８に入力される。インピーダンス調節器２４８の出力は、順方向性結合器２４０及び逆方向性結合器２４４と同様の様式で、順方向信号及び反射信号の一部の各々を検出器２５４、検出器２５６に結合するために、順方向性結合器２５０及び逆方向性結合器２５２に入力される。検出器２５４、検出器２５６の出力はコントローラに接続される。本発明は、ダイオード検出器の使用に限定されない。すなわち、ログ振幅検出器、ホモダイン位相検出器及びホモダイン振幅検出器、ヘテロダイン位相検出器及びヘテロダイン振幅検出器、または排他的ＯＲゲート（ＸＯＲ）位相検出器は、検出器２４２、２４６、２５４及び２５６を実施するために使用され得る。位相情報及び振幅情報を抽出する能力は、マイクロ波整調ネットワークの正確かつ動的な調節を行い、より大きい範囲の制御を提供し、神経損傷を効率的に防止し、整合され得る利用可能なインピーダンスに関する整合装置の性能を改善することが可能であることに関して利点があるが、本発明は、本装置を制御するために、位相情報及び振幅情報を抽出する必要性によって制限されない。例えば、位相情報だけを測定することによって、発電機の測定情報を作成し得る。

コントローラは、ダイオード検出器２４２、２４６、２５４、２５６（または、他の種類の検出器）からの出力を使用して、負荷（例えば、靱帯組織）に送達される電力量を判定し得る、及び／または、インピーダンス調節器２４８のインピーダンスを制御するための手段として、反射電力を最小にし、発電機によって生じるエネルギーを組織負荷の変化するインピーダンスに整合させ、その誘電特性が加熱によって変化するとき、靱帯組織へのエネルギー送達の最適な効率を提供し、発電機に戻されるエネルギー及び標的靱帯（非神経）組織へのエネルギー送達の正確な定量化に起因して加熱する構成要素の最小化に関する装置の最適な性能を提供し得る。

図３のインピーダンス調節器２４８は、発電機に並列に接続された３つのＰＩＮダイオードスイッチ２５８を備える。ＰＩＮダイオードスイッチ２５８のそれぞれは、独立ＤＣまたは比較的低周波数（すなわち、最大１０ｋＨｚ）と、その状態を制御するための電圧制御信号Ｃ_１１～Ｃ_１３（コントローラによって生じる）とを有する。ＰＩＮダイオードスイッチは、各々の分路キャパシタンス２６０（伝送線（すなわち、マイクロストリップまたは同軸ケーブル）の区分によって形成され得る）を発電機に切り替えるように動作する。直列インダクタ２６２（また、伝送線の区分であり得る）は、分岐要素間に接続されるように示される。分路キャパシタンス及び直列インダクタンスの組み合わせは、整調ネットワークまたはフィルタを形成し、流入及び流出するキャパシタンスまたはインダクタンスの全部の値を形成する個別の要素を切り替える能力は、ネットワークが可変整調フィルタとして働くことを可能にする。整調範囲を増加させるために、ネットワーク内の要素の数は増加し得る。同調容量の全部の値を作る分路キャパシタンスの固定値は、可能な限り広範囲の変動を提供するように加重（すなわち、バイナリ加重）され得る。インピーダンス調節器／整調ネットワークを形成するインダクタ及びキャパシタの位置は交換され得る（すなわち、インダクタは並列に接続され得、キャパシタは直列に接続される）。ネットワークで使用されるキャパシタンス及びインダクタンスの値は、分岐要素間に、及び／または伝送線と、整調要素にわたって並列で接続されるスイッチとの間に、長さが変動する伝送線を挿入することによって実現され得る（すなわち、誘導された波長の１／８に等しい物理長の伝送線の長さは、伝送線の特性インピーダンスに等しい値の誘導リアクタンスを生じさせる）。

インピーダンス調節器２４８は、他の方法で実施され得る。図４は、複数の第１のバラクタダイオード２６４（または、電力ＰＩＮダイオード）が発電機に直列で接続され、複数の第２のバラクタダイオード２６６（または、電力ＰＩＮダイオード）が発電機に並列で接続されるような代替配置を示す。制御可能ＤＣバイアス信号Ｃ_１４～Ｃ_１９は、バラクタダイオード２６４、２６６のそれぞれにわたる電圧を制御し、空乏領域の長さを修正するために印加されることができ、次に、キャパシタンスを変動させる。ブロックインダクタ２６８は、マイクロ波エネルギーがＤＣ源に戻ることを防止する。これらのインダクタは、マイクロストリップ（すなわち、プリントインダクタ、またはワイヤの小さなコイル）において実現され得る。このように、直列バラクタダイオードは最大λ／２まで変動し得る電気的長さを有する伝送線の一部として働く（式中、λはマイクロ波エネルギーの波長である）。並列分路バラクタダイオードは最大λ／４まで変動し得る電気的長さを有するスタブとして働き得る。ＤＣブロックキャパシタ２７０は、整調ネットワークとプローブとの間に接続され、ＤＣまたは低周波数ＡＣ電流を患者の体内に送達することを防止する（すなわち、ＤＣ患者隔離バリアを提供する）。

図５は、マイクロストリップスタブを使用して実施されるインピーダンス調節器に関する別の代替配置を示す。この例では、異なる長さを有する３つのマイクロストリップスタブ２７２は、発電機のマイクロストリップラインに接続される。スタブ２７２のそれぞれは独立して、ＤＣ信号Ｃ_２０～Ｃ_２２の制御の下でＰＩＮダイオード（または、電気機械）スイッチ２７４を使用して、短絡回路（閉鎖されているスイッチ接点またはスイッチ結合点）と、開放回路（開放されているスイッチまたはチャネル）との間に切り替えられ得る。スタブ２７２を形成する伝送線は、（容量性または誘導性）リアクタンスまたはインピーダンスの範囲を表す長さに設定されることができる。図５に示される配置は、８つの異なる整調位置（すなわち、２^３）を選択することを可能にする。図３の例では、インダクタ２７６は、分岐スタブの間に、直列に接続されるように示される。これらのインダクタは、ここでは、伝送線の特性インピーダンスを形成する線よりも狭い誘電材料の上にラインをプリントすることによって、マイクロストリップラインに実現された細い伝送線として示される。また、他の伝送線構成（線の幅／直径及び／または線の長さが、動作周波数において要求されるインダクタンスのインダクタを実現することを可能にする）を使用し得る。この構成は、インダクタ２７６を使用することに限定されない（すなわち、マイクロストリップラインの幅は、整調インダクタンスよりもむしろ整調キャパシタンスを生じさせるために、伝送線の特性インピーダンスに等しいインピーダンスで線を形成するために要求されたものよりも大きくなるように増加し得る）。

別の例では、伝送線スタブ、またはスタブを形成する導波路（長方形または円筒状）区分はマイクロストリップスタブの代わりに使用され得、同軸トロンボーン構造は、位相が変動するように実施され得る。

図６は、電気手術装置の動作を分析するために使用され得る発電機の分布回路３０２を示す。

図６に示される発電機の分析は、インピーダンスの分散型ネットワークに基づいて行われ、各要素は複素インピーダンスとして表される。マイクロ波発電機３１８は、発電機３２０のインピーダンスに直列で接続されるように示され、公称５０Ωである。電源インピーダンスは、４つの直列に接続された固定インピーダンス３２２、３２４、３２６、３２８と、前述の直列インピーダンスの遠位端と近位端との間に接続された３つの並列に接続された可変インピーダンス３３０、３３２、３３４とを備える、分布素子マイクロ波チューナーに接続される。整調ネットワークの出力は、公称インピーダンス３３６（５０Ω）を有する同軸ケーブルアセンブリに接続される。

ある範囲のインピーダンス値及び可変／固定の線長によって表され及び図６に示される、分布素子マイクロ波整調装置から、（インピーダンス３３６を伴う）同軸ケーブルアセンブリ及び（インピーダンス３３８を伴う）アンテナが、インピーダンスチューナーの出力ポートと、アンテナと接触する組織との間に接続されるとき、整調ネットワークの内部の可変要素３３０、３３２、３３４は、電源インピーダンス３２０を組織インピーダンス３４０に整合させる必要がある。

図７は、本発明の第３の実施形態による、電気手術装置４００の完全な装置図を示す。本実施形態では、発電機は、マイクロ波電源４０２と、治療チャネルと、治療チャネルとは分離している測定チャネルとを有する。

治療チャネルは、電力制御モジュール（制御信号Ｖ_１０を用いてコントローラ４０６によって制御される可変減衰器４０４と、制御信号Ｖ_１１を用いてコントローラ４０６によって制御される信号変調器４０８とを備える）と、増幅モジュール（治療に適切である電力レベルにおいてプローブ４２０からの送達のために、順方向マイクロ波ＥＭ放射線を発生するための駆動増幅器４１０及び電力増幅器４１２を備える）とを備える。増幅モジュールの後に、治療チャネルには、マイクロ波信号結合モジュール（マイクロ波信号検出器の一部である）が続き、マイクロ波信号結合モジュールは、サーキュレータ４１６の第１のポートと第２のポートとの間の経路に沿って、マイクロ波ＥＭエネルギーを電源からプローブに送達するように接続されるサーキュレータ４１６と、サーキュレータ４１６の第１のポートにおける順方向結合器４１４と、サーキュレータ４１６の第３のポートにおける反射結合器４１８とを備える。反射結合器を通過した後、第３のポートからのマイクロ波ＥＭエネルギーは、電力ダンプ負荷４２２に吸収される。また、マイクロ波信号結合モジュールは、順方向結合信号または反射結合信号のいずれかを検出用のヘテロダイン受信機に接続するために、制御信号Ｖ_１２を用いて、コントローラ４０６によって動作するスイッチ４１５を含む。

本実施形態で測定チャネルを作るために、電力スプリッタ４２４（例えば、３ｄＢのパワースプリッタ）は、信号を電源４０２から２つの分岐に分けるために使用される。代替実施形態では、電力スプリッタ４２４は省略され得、別の電源が測定チャネルのために使用される。電力スプリッタ４２４からの１つの分岐は治療チャネルを形成し、それに接続される上記に説明した構成要素を有する。他の分岐は測定チャネルを形成する。測定チャネルは、治療チャネルの増幅器（複数可）をバイパスさせ、ひいては、治療ゾーン内のかなりの加熱効果を生じることなく、プローブからの低電力信号（例えば、治療ゾーン内の組織の種類を検出する測定モードで使用されるのに適切な１０ｍＷの連続波電力信号）を送達するように配置される。本実施形態では、制御信号Ｖ_１３を用いてコントローラ４０６によって制御される１次チャネル選択スイッチ４２６は、治療チャネルまたは測定チャネルのいずれかからプローブに送達するために、信号を選択するように動作可能である。例えば、コントローラ４０６は、神経組織が治療ゾーン内に存在しないと測定モードで判定されたとき、スイッチ４２６を、靱帯引締めを行うために高い電力出力を送達するための治療チャネルに切り替えさせ得る。

本実施形態の測定チャネルは、プローブから反射された電力の位相及び大きさを検出するように配置される構成要素を含み、当該構成要素は、プローブの遠位端に存在する生物組織の物質（例えば、種類（靱帯または神経））についての情報を生じさせ得る。測定チャネルは、サーキュレータ４２８の第１のポートと第２のポートとの間の経路に沿って、マイクロ波ＥＭエネルギーを電源４０２からプローブに送達するために接続されるサーキュレータ４２８を備える。プローブから戻された反射信号は、サーキュレータ４２８の第３のポートに向かう。サーキュレータ４２８は、正確な測定を容易にするために、順方向信号と反射信号との間に隔離をもたらすために使用される。しかしながら、サーキュレータがその第１のポートと第３のポートとの間に完全な隔離をもたらさないとき（すなわち、順方向信号の一部が第３のポートを通り抜け、反射信号に干渉し得るとき）、キャリアキャンセル回路は、（投入結合器４３２を用いて）第３のポートから出てくる信号に戻るように（順方向結合器４３０から）順方向信号の一部を投入するように使用される。キャリアキャンセル回路は位相調節器４３４を含み、位相調節器４３４は、投入部が、信号をキャンセルするために、第１のポートから第３のポートに通り抜けるいずれかの信号と１８０度だけ位相をずらすことを確実にする。また、キャリアキャンセル回路は信号減衰器４３６を含み、信号減衰器４３６は、投入部の大きさがいずれかのブレイクスルー信号と同じになることを確実にする。

順方向信号の任意のドリフトを補償するために、順方向結合器４３８は、測定チャネルに提供される。サーキュレータ４２８の第３のポートから順方向結合器４３８及び反射信号の結合された出力は、スイッチ４４０の各々の入力端子に接続され、スイッチ４４０は、結合された順方向信号または反射信号のいずれかを検出用のヘテロダイン受信機に接続するために、制御信号Ｖ_１４を用いてコントローラ４０６によって動作する。

スイッチ４４０の出力（すなわち、測定チャネルからの出力）及びスイッチ４１５の出力（すなわち、治療チャネルからの出力）は、２次チャネル選択スイッチ４４２の各々の入力端子に接続され、２次チャネル選択スイッチ４４２は、１次チャネル選択スイッチと併せて、制御信号Ｖ_１５を用いてコントローラ４０６によって動作可能であり、１次チャネル選択スイッチは、測定チャネルがエネルギーをプローブに供給するとき、測定チャネルの出力がヘテロダイン受信機に接続されることと、治療チャネルがエネルギーをプローブに供給するとき、治療チャネルの出力がヘテロダイン受信機に接続されることと、を確実にする。

ヘテロダイン受信機は、位相情報及び振幅情報を、２次チャネル選択スイッチ４４２によって出力される信号から抽出するために使用される。図７に示される実施形態では、単一のヘテロダイン受信機を使用する。信号がコントローラに入る前に２回下回る光源周波数を混合する（２つのローカル発振器及び混合器を含有する）ダブルヘテロダイン受信機は、必要に応じて使用され得る。ヘテロダイン受信機は、ローカル発振器４４４と、２次チャネル選択スイッチ４４２によって出力される信号をミックスダウンするための混合器４４８とを備える。ローカル発振器信号の周波数は、混合器４４８からの出力がコントローラ４０６で受信される適切な中間周波数において行われるように選択される。バンドパスフィルタ４４６、４５０は、ローカル発振器４４４及びコントローラ４０６を高周波マイクロ波信号から保護するために提供される。

コントローラ４０６は、ヘテロダイン受信機の出力を受信し、当該受信された出力から、治療チャネル及び／または測定チャネル上の順方向信号及び／または反射信号の位相及び大きさを示す情報を判定する（例えば、抽出する）。この情報は、例えば、治療ゾーン内で検出された靱帯組織の種類に応じて、治療チャネル上で高電力マイクロ波ＥＭ放射線の送達を制御するために使用されることができる。ある実施形態では、前方向信号及び反射信号から判定されるような治療ゾーン内の物質の誘電特性が神経組織を含有しない治療ゾーンを示すとき、コントローラは、本装置を高電力マイクロ波ＥＭ放射線を送達するように切り替える。上記で説明したように、参照データを使用して、この判定を行い得る。上記の実施形態でも説明したように、ユーザは、また、ユーザインタフェース４５２を介してコントローラ４０６と相互作用し得る。

図８は、図７の第３の実施形態に示される装置をわずかに改変した電気手術装置５００の完全な装置図を示す。図７と図８とで共通する構成要素は、同じ参照数字が与えられ、再度、説明されない。

治療チャネル上では、インピーダンス調節器５０２は、増幅モジュールとプローブとの間に接続される。インピーダンス調節器５０２は、制御信号Ｖ_１７を用いて、コントローラ４０６によって制御される。サーキュレータ５０４は、電力増幅器４１２を反射信号から保護するために、増幅モジュールとインピーダンス調節器５０２との間でアイソレータとして働く。電力増幅器４１２とサーキュレータ５０４との間に接続される順方向結合器５０６は、信号を監視する電力増幅器の結合を解除する。順方向結合器５０８及び反射結合器５１０は、サーキュレータ５０４とインピーダンス調節器５０２との間に接続され、インピーダンス調節器５０２の前の発電機の順方向電力信号及び反射電力信号についての情報を提供する。順方向結合器５１２及び反射結合器５１４は、インピーダンス調節器５０２とプローブ４２０との間に接続され、インピーダンス調節器５０２の後の発電機の順方向電力信号及び反射電力信号についての情報を提供する。組み合わせることで、結合器５０８、５１０、５１２、５１４は、コントローラ４０６がプローブから送達される電力とインピーダンス調節器５０２の電力損失とを判定することを可能にする情報を抽出できる。後者は選択的であり、したがって、結合器５１２、５１４の１対だけを必要とし得る。制御信号Ｖ_１２を用いてコントローラ４０６によって動作可能である信号選択スイッチ５１６は、マイクロ波信号情報を提供するために、出力がコントローラ４０６に送信されるヘテロダイン受信機への結合器５０６、５０８、５１０、５１２、５１４の出力のうちの１つを接続する。

利用可能である位相情報及び振幅情報は、インピーダンス調節器５０２の内部で含有される可変要素を制御し、治療チャネルからのエネルギー送達の効率を最大にするために使用されることができる。

プローブ構造
ここで、上記に説明した装置が使用されるのに適切なプローブ構造は、図９～図１６を参照して説明される。プローブ構造６００の全体は図９に示される。プローブは、標的部位に位置付けできるマイクロ波ケーブル（例えば、同軸ケーブル）を含有する可撓シャフト６０２（例えば、ケーブルをシャフト６０２の管腔を通して搬送するもの）を備える。可撓シャフト６０２の遠位端において、マイクロ波電磁（ＥＭ）エネルギーをケーブルから受信し、当該エネルギーを標的部位における組織に送達するために接続される、エネルギー送達構造を有するアプリケータ６０４がある。エネルギー送達構造に関する例示的構成は下記に説明される。エネルギーは、例えば、オペレータに、アプリケータの適切な配向によって治療される組織の領域に対する制御を行わさせるような方向性のある方式で送達され得る。可撓シャフト６０２の近位端は、上記に説明したようなマイクロ波ＥＭエネルギーを供給及び制御する発電機（図９に示されない）に接続され得る。

２つの使用シナリオが想定される。プローブが開手術または一般的手術で使用される場合、１つ以上のガイドワイヤ（図示されない）は、シャフト６０２の管腔を通して搬送され得る。アプリケータ６０４は、ガイドワイヤを操作することによって移動できる可撓先端を備え得る。プローブが手術スコープデバイス（例えば、前十字靱帯手術またはアキレス腱再建では内視鏡）とともに使用される場合、アプリケータ６０４及び可撓シャフト６０２はスコープデバイスの器具チャネルを通して挿入され得る。この例では、内視鏡を操作することによって、プローブの移動（例えば、操縦）を制御し得る。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、第１の例示的プローブ６１０を示す。プローブ６１０は、シャフト６１２の遠位端に搭載されるエネルギー送達構造を備える。この例では、エネルギー送達構造は、湾曲遠位縁（例えば、実質的に放物線の形状のもの）を有する誘電材料（例えば、セラミック等）の平面物体６１４を備える。平面物体６１４の上部表面は、その片側に形成（例えば、堆積）される第１の導体材料６１８を有する。導体材料は、金属（例えば、金またはステンレス鋼）であり得る。同様に、第２の導体材料６２０は、平面物体６１４の底表面に形成され得る。底表面は、それを覆うように搭載される保護用ハル６２２を有する。保護用ハル６２２は誘電材料から作成され、平面物体６１４の縁に対して徐々に先細りになる。

図１０Ｂの断面側面図に示されるように、同軸ケーブルは、シャフト６１２の内部で搬送されている。同軸ケーブルは、内側導体６１３、外側導体６１７、及び誘電材料６１５を備える。内側導体６１３は、誘電材料６１５の遠位端を越えて遠位に延在し、第１の導体材料６１８に電気的に接触する。外側導体６１７は、導電性リンク６１９によって第２の導体材料６２０に電気的に接続される。このように、第１の導体材料６１８及び第２の導体材料６２０は、エネルギー送達構造を形成する。マイクロ波エネルギーがプローブに送達されたとき、マイクロ波エネルギーは、導体材料６１８で覆われる本体６１４の側面から放射状に広がる。

テーパ状遮蔽体カバー６１６は、関節を保護するように、内側導体６１３と第１の導体材料との間の接続部にわたって搭載される。

本体６１４の上部表面の一部だけに導電コーティングを提供し、プローブ６１０がエネルギーを放射する方式で、プローブ６１０に指向性を与える。

図１１は、第２の例示的プローブ６２４を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに共通する特徴は、同じ参照数字が与えられ、再度、説明されない。この例では、アプリケータは、シャフト６１２の遠位端に搭載される誘電体キャップ６２８によって形成される単純なマイクロ波アンテナを備える。同軸ケーブルの内側導体６１３は、アンテナを形成する誘電体キャップの中の同軸ケーブルの残りの部分を越えて突出する遠位部６２６を含む。誘電体キャップ６２８の誘電特性は、望ましい場形状を提供するように選ばれる。プローブ６２４は、さらに、誘電体キャップ６２８の遠位端を越えて延在するフック要素６３０を備える。フック６３０は、マイクロ波エネルギーが印加される前に、標的組織を引っ掛けるために使用されることができる。フック６３０は、例えば、適切なガイドロッド（図示されない）の操作によって後退可能であり得る。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、第３の例示的プローブ６３２を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに共通する特徴は、同じ参照数字が与えられ、再度、説明されない。プローブ６３２によって使用されるエネルギー送達構造は、「漏洩フィーダ」型伝送線であり、スロットは、エネルギーが出ることを可能にする接地面内に形成される。この例では、エネルギー送達構造は、両面に金属化された可撓誘電体シート６４２を備える。外側金属層は、シャフト６１２を通して搬送される同軸ケーブル６３４の外側導体に接続される。内側金属層は、同軸ケーブル６３４の内側導体に接続される。図１２Ｂに示されるように、複数のスロット６４４は、形成された進行波スロットアンテナに対する外側金属層内に形成される。スロットのサイズ及び位置は、既知の方式で、可撓誘電体シート６４２及びマイクロ波エネルギー周波数の特性に基づいて選択される。この例では、プローブ６３２は、さらに、可撓誘電体シートが、標的部位における組織に接するように拡張し、（例えば、組織の周囲で巻くように）当該組織に適合することを可能にするように構成されている。これは、フレーム６４０の内部に軟質シートを搭載し及びフレーム６４０と軟質シート６４２との間に膨張可能体積６３８を提供することによって行われる。膨張可能体積６３８（バルーンまたは同等物であり得る）は、制御可能な媒体の膨張を可能にする膨張媒体（例えば、適切な不活性または生体適合性の気体または液体）と流体連通する。この目的のために、流体供給導管６３６は、シャフト６１２を通して搬送され得る。膨張可能体積は、膨張するとき、軟質シート６４２に所望の形状を表させるように配置される既定の形状を有し得る。例えば、軟質シートが、標的部位における組織に凹表面を提示することが望ましい場合がある。

図１３は、第４の例示的プローブ６４６を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに共通する特徴は、同じ参照数字が与えられ、再度、説明されない。プローブ６４６のアプリケータは、１対のジョー６５０によって画定される捕捉器具の形態である。ジョー６５０は、治療される組織を受容するために、ジョー６５０の間に空間を画定するような対向方式で配置される。一方または両方のジョー６５０は、空間内に存在する組織に接触するように、ジョー６５０に搭載されるエネルギー送達構造６５２を有し得る。ジョー６５０は、空間を開閉するように調節可能であり得る。また、本実施形態では、空間内の温度を示す情報を検出するように配置される変換器６４８がある。変換器６４８は熱電対等であり得る。本明細書に説明される他のプローブ構造のいずれかは、同様の変換器が提供され得る。他の例では、撮像要素（例えば、レンズを伴う光ファイバー束）は、治療部位を監視する変換器とともに、または、変換器の代わりに使用され得る。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、第５の例示的プローブ６５４を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに共通する特徴は、同じ参照数字が与えられ、再度、説明されない。この例では、アプリケータは、調節可能形状を有するワイヤ構造６５６を備える。図１４Ｂに概略的に示されるように、ワイヤ構造６５６は、例えば、治療される組織の周囲で巻くように、使用中にらせん形状を採用するように構成され得る。エネルギーは、ワイヤ構造が組織に接触する点で、ワイヤ構造から送達され得る。図１４Ａに示されるように、ワイヤ構造６５６は、らせん構造から直線構成に弾性的に変形し得る。ワイヤ構造の変形は、シャフト６１２を通って延在する１つ以上のガイドロッドを操作することによって行われ得る。アプリケータは標的部位の位置にあり得、ワイヤ構造６５６が直線構成であり、そのとき、ワイヤ構造６５６は、治療される組織を囲むらせん構造を採用するために開放され得る。

図１５は、第６の例示的プローブ６５８を示す。この例では、アプリケータは、供給ケーブル６６０の遠位端に取り付けられる開放長方形導波路６６２である。開放導波路６６２によって送達される電力は、電場が２乗された余弦波のように導波路の開口にわたって変動する。電場は、開口の側壁においてゼロであり、中心において最大である。導波路６６２は、放射開口のサイズを減らすために、誘電材料６６４で満たされ得る。サイズの減少は、誘電率の平方根に比例し、したがって、導波路が２５の誘電率を有する物質で満たされる場合、サイズ減少は５になる。言い換えれば、充填されない長い壁の長さが２５ｍｍの導波路アプリケータは、充填材の比誘電率が２５である場合に５ｍｍの充填された壁の長さを有する。短い壁が１０ｍｍである場合、これは２ｍｍに減り、したがって、空気が存在する１０ｍｍ×２５ｍｍである構造は、２５の誘電率を有する物質で満たされるとき、２ｍｍ×５ｍｍの構造になる。これを達成するために使用され得る物質は、ＥＣＣＯＳＴＯＣＫ（登録商標）ＨｉＫ５００Ｆである。

図１６は、第７の例示的プローブ６６８を示す。この例では、アプリケータは、供給ケーブル６７０の遠位端に取り付けられるホーンアンテナ６７２である。ホーンアンテナ６７２は、エネルギーを靱帯に集めるために、集められたビーム幅（例えば、１８度）を生じさせるように構成され得る。別の例では、数々のアンテナ（例えば、ホーンアンテナまたは他の構造のもの）は、アプリケータに提供され得る。係る例では、放射されるエネルギーの方向性は、アンテナの特性、または各アンテナが受信する信号を制御することによって調節可能であり得る。例えば、ある配置の各アンテナの位相を制御することによって、アンテナによって放射されるビームは、ある点に集束するように配置され得る。

標的部位の温度の閉制御を維持するために、上記に説明したプローブのいずれかは、表面の組織を冷却するように配置され得る。これは、例えば、シャフトによって搬送される流体供給導管を介して、治療部位に冷却液を直接送達することによって行われることができる。または、冷却は、例えば、治療部位に隣接する皮膚の表面を介して、プローブから独立して適用され得る。表面を冷却することは、熱損傷から、皮膚及び他の組織構造（例えば、筋膜）を保護することを補助できる。例えば、周辺（非標的）組織の温度を下げるために、マイクロ波エネルギーが導入される前に冷却が行われ得る。

他の可能である使用分野
上記の説明では、靱帯を引き締めることに関して本発明を提示している。これに関連して、本発明は、肩、膝、及び足の靱帯を治療する際に特定の使用を見いだし得る。本発明は、また、腱（例えばアキレス腱等）を引き締める、または他には、腱（例えばアキレス腱等）を治療するために使用され得る。

本発明は、また、他の分野で適用可能であり得る。例えば、本発明は、例えば、出産後に伸びた筋肉及び関連の構造を引き締めるために、子宮脱出症の管理における使用を見いだし得る。同様に、本発明は、尿失禁しないことを助けるために、膀胱の周囲で、筋肉を引き締めるために、または狭窄を作るために使用され得る。

Claims (15)

1. 靱帯を引き締めるための電気手術装置であって、
   マイクロ波電磁（ＥＭ）エネルギーを発生及び出力するように配置される電気手術発電機と、
   前記電気手術発電機に接続されるプローブであって、
   前記マイクロ波ＥＭエネルギーを伝えるための同軸伝送線を含有する可撓シャフトと、
   前記可撓シャフトの遠位端にあるアプリケータであって、前記マイクロ波ＥＭエネルギーを前記同軸伝送線から受信し及び前記受信されたマイクロ波ＥＭエネルギーを前記アプリケータに隣接する治療ゾーンに放出するように配置される、エネルギー送達構造を有する、前記アプリケータと、を備える、前記プローブと、
   前記治療ゾーンの特性を監視するように配置される検出器と、
   前記検出器によって取得された情報に基づいて、前記プローブに送達された前記マイクロ波ＥＭエネルギーのエネルギー送達プロフィールを制御するように配置されるコントローラと、を備え、
   前記エネルギー送達プロフィールは、
   （ｉ）測定エネルギー送達プロフィール、または、
   （ｉｉ）治療エネルギー送達プロフィールのいずれかであり、
   前記治療エネルギー送達プロフィールの電力の大きさは、前記測定エネルギー送達プロフィールの電力の大きさよりも大きく、
   前記検出器は、前記電気手術発電機から前記プローブに進行する前記測定エネルギー送達プロフィールの順方向電力信号と、前記プローブから後方に反射される反射電力信号とを検出するように配置される電力検知モジュールを備え、
   前記コントローラは、前記治療ゾーン内の体内組織の種類を示す情報を取得するために、前記検出された順方向電力信号及び反射電力信号を処理するように配置され、
   前記コントローラは、参照データを記憶するメモリと、マイクロプロセッサとを含み、前記マイクロプロセッサは、
   前記治療ゾーン内の体内組織の種類を示す前記情報を前記参照データと比較するソフトウェアコマンドを実行し、
   前記比較から、前記治療ゾーン内の神経組織の存在を検出し、
   神経組織が前記治療ゾーンに不在であると判定されたとき、前記治療エネルギー送達プロフィールを選択するように配置される、前記電気手術装置。
2. 前記検出器は温度センサを備える、請求項１に記載の電気手術装置。
3. 前記検出器は撮像デバイスを備える、請求項１または２に記載の電気手術装置。
4. 前記コントローラは、前記検出された順方向電力信号及び反射電力信号から、前記治療ゾーン内の前記体内組織の種類の
   （ｉ）複素インピーダンス、あるいは、
   （ｉｉ）減衰及び／または位相定数のいずれかを判定するように配置され、前記治療ゾーン内の前記体内組織の種類を示す前記情報は、前記複素インピーダンス、あるいは前記減衰及び／または位相定数を判定した結果である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気手術装置。
5. 熱エネルギーを前記治療ゾーンから除去するための冷却機構を備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気手術装置。
6. 前記プローブは前記可撓シャフトを通って延在する流体供給導管を含み、前記冷却機構は、冷却液を、前記流体供給導管を通して前記治療ゾーンに送達するためのアクチュエータを備える、請求項５に記載の電気手術装置。
7. 手術スコープデバイスを備え、器具チャネルが当該手術スコープデバイスを通って延在し、前記プローブは、前記治療ゾーンに達するために前記器具チャネルを通して挿入可能になるように寸法決定される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電気手術装置。
8. 前記測定エネルギー送達プロフィールの前記電力の大きさは、１０ｍＷ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気手術装置。
9. 前記治療エネルギー送達プロフィールの前記電力の大きさは、１５Ｗ以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電気手術装置。
10. 前記エネルギー送達構造は、進行波スロット放射器を備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電気手術装置。
11. 前記エネルギー送達構造はマイクロストリップアンテナを備える、請求項１～９のいずれか１項に記載の電気手術装置。
12. 前記エネルギー送達構造は開放導波路を備える、請求項１～９のいずれか１項に記載の電気手術装置。
13. 前記エネルギー送達構造は、人体または動物体の治療ゾーンに適合するように配置される、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電気手術装置。
14. 前記アプリケータは、前記エネルギー送達構造を前記治療ゾーンに延在させるために拡張するように配置される、膨張可能部を備える、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電気手術装置。
15. 前記プローブは、前記エネルギー送達構造に接するように組織の一部を保定するためのフック部を備える、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の電気手術装置。

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