JP7399873B2 - 子宮頸部用マイクロ波アプリケータ - Google Patents

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Description

本開示は、子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用する、特に、限定的ではないが、上皮病変組織又は子宮頸部腫瘍形成などの組織に影響を及ぼす状態を治療する際に使用するマイクロ波アンテナ装置又はアプリケータ、マイクロ波アセンブリ及びマイクロ波システムに関する。本開示はまた、マイクロ波アンテナ装置又はアプリケータを製造する方法、及びマイクロ波アンテナ装置又はアプリケータを用いて子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する方法に関する。
加熱を促進し、子宮頸部の表面組織における生物学的効果を活性化するためにマイクロ波アプリケータを使用して子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射することが知られている。これらの生物学的効果の正確な特徴はまだ定量化されていないが、特定の生物学的反応、その大きさ、又は生物学的反応が示されるのに要する時間の原因となるのは熱だけではないかもしれない。熱効果は、組織が40℃から50℃の範囲にある場合に見られる。理論に縛られることを望まないが、非アブレーションのマイクロ波エネルギーが、2’-5’-オリゴアデニル酸シンテターゼなどの特定のインターフェロン調節酵素を上方制御し得ると仮定されている。これは、ウイルスと宿主のRNAを分解することによってウイルスの攻撃に対抗する抗ウイルス酵素である。この酵素は、2’-特異的ヌクレオチジル転移反応で(アデノシン三リン酸)ATPを利用して、潜在性リボヌクレアーゼ(RNASEL)を上方制御し、ウイルスRNAの分解とウイルス複製の阻害を促進する2’-5’-オリゴアデニル酸を合成する。RNASELのアップレギュレーションは、非アブレーションの治療の1つの手段として、頸部組織に存在する不死化E6/E7ケラチノサイトに対する選択毒性を治療的に目標に定めるために使用できる。
マイクロ波アンテナの実施に対するも1つの制限は、誘電体と標的組織との間のあらゆるエアギャップが、設計において十分に適合され、製造において調整によって制御されていない限り、マイクロ波の動作性能に影響を及ぼし得ることである。エアギャップはまた、高次モードの形成を可能にし、高電力用途では、電極のアーク放電及び燃焼を引き起こす絶縁破壊の原因となる可能性がある。エアギャップの影響は、誘電体の比誘電率すなわちε相対(Er)値が周囲の空気(Er1)の比誘電率よりもはるかに大きい場合に、例えばEr20Er40Er70などの高誘電体組織において、特に関係がある。
標的組織の誘電特性は、生物学的反応及び温度範囲(40℃から50℃)を達成するために必要なエネルギーを決定する要因である。組織の電気伝導率はもう1つの要因である。したがって、必要なエネルギーの範囲は様々であり、出力(0.1Wから20W)及び時間(0.1秒から30秒)の組み合わせを変更することによって制御することができる。
子宮頸部上皮内腫瘍(CIN)は、ヒトパピローマウイルス(HPV)に関連する子宮頸部の一般的な前癌状態であり、誰にでも発生する可能性があるが、妊孕性の維持を希望する若い女性によく見られ、治療はしばしば外科的切除を含む。病変は、異形成の程度に応じてCIN1、CIN2、又はCIN3の3つのステージ、最小(軽度)であるCIN1からCIN2(中等度)及び最大(重度)であるCIN3のいずれかにある。総称して、CIN2+はCIN2(中等度)及びCIN3を指す。
子宮頸癌予防のための前癌病変のスクリーニング及び治療に関する世界保健機関(WHO)のガイドライン(補足資料:GRADE evidence-to-recommendation tables and evidence profiles for each recommendation, 2013)によれば、WHOの標準的な診療は、細胞診(パップ試験)を用いて女性をスクリーニングすることであり、細胞診の結果が陽性の場合、CINの診断はその後のコルポスコピー、疑わしい病変の生検、及びCIN2+が組織学的に確認された場合にのみ治療に基づいている。CIN2+は、10年から20年かけて子宮頸部の浸潤癌に進行する可能性がある。
子宮頸部は子宮の下部円状遠位部分を表し、子宮膣部及び子宮頸管内膜の2つの領域に分けられる。子宮膣部は腟鏡診の際に見える。子宮頸管内膜(又は子宮頸管)は、膣腔と子宮頸部の内子宮口との間の通路を形成する子宮頸部内の内腔である。子宮頸管の上限は、内子宮口又は峡部と呼ばれ、子宮頸管内膜から子宮内膜への切り替わりを示す。
最初の感染は頸部領域のどこでも起こり得るが、その後の異形成の起源は円柱上皮と扁平上皮の2つの異なる種類の細胞が出会う領域に生じる。この接合部は思春期前から思春期後まで移動し、「移行帯」を残す。
移行帯1型(T1)のCINでは、子宮膣部領域の下部外側面のみが腫瘍により障害を受けており、処置なしの検査で完全に見える。移行帯2型(T2)のCINでは、腫瘍を有する子宮膣部領域及び子宮頸管内領域の組合せが認められ、これも処置なしで見える。移行帯3型(T3)のCINでは、視認性の限界を超える頸管内の構成部分の更なる拡張があり、処置により3mmの子宮口視覚的に露出させることができる。
CINは、外科的切除による除去、又はレーザー療法、加熱又は凍結、温熱療法及び凍結療法などの切除治療などによる子宮頸部を覆う細胞の破壊のいずれかによって子宮頸部の手術で治療することができる。これはほとんどの場合に有効であるが、手術は出血や感染などの即時の望ましくない影響、又は子宮頸部の瘢痕化による月経困難症及び早期陣痛(早期分娩)を含むその後の合併症を引き起こす可能性がある。
ループ電気外科切除法(LEEP)は、高度子宮頸部前癌病変(CIN2+)を治療及び管理するための一般的な外科的侵襲処置である。LEEPは、女性が仰向けになり、脚があぶみに、殿部がテーブルの下縁にある状態(仰臥砕石位)で行われる。スペキュラを腟内に配置し、子宮頸部をライト付きの双眼又は単眼の顕微鏡(コルポスコープ)の焦点とする。異なる地理的領域では、LEEPは移行帯の大ループ切除(LLETZ)としても知られている。
LEEP介入は、かなりの後遺症のリスクを伴う。LEEPで治療された患者のうち、67%が疼痛、86%が出血(介入後2~8週間)、65%がおりものを報告している。TOMBOLA (Trial Of Management of Borderline and Other Low-grade Abnormal smears) Group, “After-effects reported by women following colposcopy, cervical biopsies and LLETZ: results from the TOMBOLA trial”, BJOG: An International Journal of Obstetrics & Gynaecology, 116: 1506-1514, 2009参照。その後のLEEP治療領域の焼灼は、遅発性出血の発生率に影響し、患者が経験する疼痛の一因となり得る。最も一般的な焼灼方法は、患者の臀部の下にパッドを配置して固定電極を形成する単極ジアテルミーである。第2の電極は、手術器具の小さな表面積によってエネルギーが集中される所望の焼灼部位に配置される。電気回路は患者の体に電流を流すことで完成する。LEEP治療の一部としてのこの二次治療は、患者に電気ショック及び火傷を発生させ、更なる不快感を与える可能性がある。Cheney, F.W., Posner, K.L., Caplan, R.A. and Gild, W.M., “Burns from warming devices in anesthesia: A closed claims analysis,” Anesthesiology, 80(4), pp. 806-810, 1994参照。
治療を受けた患者の約10%が、安心感のために又は感染が疑われる場合は抗生物質のために一般開業医を受診する。その後の変化には、70%が月経パターンの乱れを経験することも含まれる。患者さんの最長6週間にわたるライフスタイルの変更には、性交なし又はタンポンの使用も含まれる。
CIN治療としてのLEEPの有効性は、14か月のフォローアップ期間で86%から98%で14あると報告されている。Boonlikit, S. and Srichongchai, H., “Comparison of Recurrence Rates with Contour-Loop Excision of the Transformation Zone (C-LETZ) and Large Loop Excision of the Transformation Zone (LLETZ) for CIN,” Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 15(15), pp. 6005-6008, 2014参照。より長期の5年間では、有効性は43%と低い可能性がある。Flannelly, G., Bolger, B., Fawzi, H., Lopes, A. and Monaghan, J.M., “Follow up after LLETZ: could schedules be modified according to risk of recurrence?”, BJOG: An International Journal of Obstetrics & Gynaecology, 108(10), pp. 1025-1030, 2001参照。LEEP介入の目的は病変組織の根絶である。HPVウイルスは、処置後の患者の22%に依然として存在し、全体的な低い有効率の一因となっている。この率は、外科的介入があり、30%が再発する場合の、HPV感染の別の症状である疣贅の再発と同様である。Lipke, M.M., “An armamentarium of wart treatments,” Clinical Medicine & Research, 4(4), pp. 273-293, 2006参照。LEEP法によって生成されるガス状プルーム中のHPVの存在が抽出も必要とするレーザー除去技術と類似しているため、介入中に放出されるHPV粒子も、要因である可能性がある。Sood, A.K., Bahrani-Mostafavi, Z., Stoerker, J. and Stone, I.K., “Human papillomavirus DNA in LEEP plume,” Infectious Diseases in Obstetrics and Gynecology, 2(4), pp. 167-170, 1994参照。
凍結手術及び凍結切除としても知られている凍結療法は、組織を破壊するために極度の低温を使用する。氷の結晶は特定の温度以下で細胞内に生じ、細胞膜を引き裂いて永久的な損傷を与え、細胞を殺す。低温の発生源は、液体窒素又は他のガスから生じ得、衝撃を局所化するために針を通して供給され得る。他の患者の組織又は手術者に偶発的な損傷が発生しないことを確実にするために、厳格な衛生安全ガイドラインが使用される。瘢痕化はしばしば、この過程の付加的な副作用である。
レーザー治療は、例えば集束CO2レーザーを使用して組織を燃焼して破壊することができる代替的なアブレーション技術である。浸透の深さは凍結療法の影響よりかなり小さいが、これは高度に局在化された技術である。気化作用は、患者及び手術者の二次感染を防ぐために抽出しなければならないエアロゾル又はプルームを生成する。レーザーの出力は、破壊が数秒で起こることを意味し、その結果、レーザーを健康な組織又は手術者の手に誤って向けることにより事故が発生する可能性がある。更なる操作リスクは、レーザーが反射面で跳ね返って反射する能力により生じ、その結果、この処置は特殊な環境でのみ行うことができる。
HPVに感染した組織を治療するためにマイクロ波エネルギーを使用することが知られている。マイクロ波エネルギーは、表皮層内に深く真皮まで容易に浸透できることが示されている。HPVウイルスは基底層に存在することが知られており、有棘層と顆粒層で複製される。同様に、子宮頸部の上皮層にも、感染時は基底層に、剥離後は上部扁平上皮にHPV粒子が存在する。
当業者は、本明細書に記載される装置、アセンブリ、システム又は方法のうちのいずれか1つの特徴のいずれを、単独で、又は本明細書に記載される装置、アセンブリ、システム又は方法のうちの他のいずれか1つに対するあらゆる組み合わせで適用することができることを理解すべきである。
子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するマイクロ波アンテナ装置が本明細書に記載されており、装置は、
開口を画定する導電性の接地要素と、
開口を通って延び、遠位端で終端する導電性の細長い要素と、
1つ以上の誘電体要素と
を備え、
誘電体要素の1つ以上が、細長い要素及び接地要素を互いに電気的に絶縁する。
マイクロ波アンテナ装置を使用して、子宮頸部の選択された領域、例えば、子宮頸部上皮内腫瘍(CIN)を示すと予め同定された子宮頸部の選択された領域にマイクロ波エネルギーを送達することができる。
接地要素及び細長い要素は、同軸であり得る。これは、マイクロ波アンテナ装置による子宮頸部の表面組織へのマイクロ波エネルギーの伝送の効率を改善することができる。
誘電体要素の1つ以上が、子宮頸部の表面との係合のための外側面を画定することができる。
誘電体要素の1つ以上が、細長い要素の遠位端を覆うことができる。
誘電体要素の1つ以上が、細長い要素の遠位部分を覆うことができる。
細長い要素は、予め定められた長さだけ接地要素を越えて軸方向に延びることができ、誘電体要素の1つ以上が、細長い要素の予め定められた長さの一部を覆うことができる。
細長い要素は、予め定められた長さだけ接地要素を越えて軸方向に延びることができ、誘電体要素の1つ以上が、細長い要素の予め定められた長さの全体を覆うことができる。
誘電体要素の1つ以上が、マイクロ波アンテナ装置の使用時に、細長い要素が子宮頸部の表面と接触するのを防ぐように構成することができる。これは、子宮頸部の表面の組織の燃焼又は炭化を防ぐのに役立ち得る。
誘電体要素の1つ以上が、子宮頸部の表面の組織から所望の予め定められた距離だけ接地要素及び/又は細長い要素を引き離すように構成することができる。例えば、誘電体要素の1つ以上が、所望の予め定められた厚さを有することができる。
1つ以上の誘電体要素は、接地要素によって画定される開口を埋めることができる。
1つ以上の誘電体要素は、子宮頸部の子宮頸管口の軸に対してアンテナを中心に置くための中心遠位構造を画定することができる。
中心遠位構造は、子宮頸管口の近位部分にマイクロ波エネルギーを放射するように構成することができる。
1つ以上の誘電体要素は、子宮頸部の近位子宮膣部領域を覆いかつ子宮頸部の子宮頸管口への中心遠位構造の過度の挿入を防ぐための陥凹構造を画定することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、細長い導体の遠位端に又は細長い導体の遠位端に隣接して導電性のキャップ要素を備えることができる。例えば、マイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端を1つ以上の誘電要素によって画定することができ、キャップ要素を細長い導体の遠位端とマイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端との間に配置することができる。代わりに、キャップ要素は、マイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端を画定することができる。
誘電体要素の1つ以上が、接地要素の少なくとも一部を覆うことができる。これにより、マイクロ波アンテナ装置の使用時に、接地要素が子宮頸部の表面に接触するのを防ぐことができる。これは、子宮頸部の表面の組織の燃焼又は炭化を防ぐのに役立ち得る。
誘電体要素の1つ以上が、接地要素の遠位面の少なくとも一部を覆うことができる。
誘電体要素の1つ以上が、接地要素の遠位面の少なくとも一部を覆うことができる。
マイクロ波アンテナ装置は、軸を画定することができる。例えば、マイクロ波アンテナ装置は、軸に関して円柱状に対称であり得る。
細長い要素は、予め定められた長さ、例えば、50mm以下の、5mmから15mmの間の、又は実質的に10mmに等しい予め定められた長さだけ接地要素を越えて軸方向に延びることができる。
細長い要素は棒状であり得る。細長い要素は円柱状であり得る。細長い要素は円錐形であり得る。
接地要素の半径方向の大きさは、予め定められた半径方向オフセットだけ誘電体要素の半径方向の大きさよりも大きいか又は小さいことができる。半径方向オフセットは、20mm以下、10mm以下、又は5mm以下であることができる。
接地要素は、環状又は概ね環状であり得る。接地要素は、平面又は概ね平面であり得る。接地要素は、湾曲していてもよい。接地要素は、カップ又はボウルの形態で成形され、カップ又はボウルの開口部が細長い要素の遠位端に向けられ得る。接地要素は、逆さのカップ又は逆さのボウルの形に成形され、逆さのカップ又は逆さのボウルの開口部が細長い要素の遠位端と反対方向に向けられ得る。
細長い要素は、細長い要素の遠位端に対して接地要素の反対側に近位部分を備えることができる。
接地要素は、本体部分と外部導体部分とを備えることができ、外部導体部分は、細長い要素の遠位端に対して本体部分の反対側で本体部分と反対方向に延び、接地要素の外部導体部分は、細長い要素の近位部分と同軸に配置されている。マイクロ波アンテナ装置は、同軸電気コネクタなどの電気コネクタを備えることができ、電気コネクタは、接地要素の外部導体部分及び細長い要素に電気的に接続されている。
マイクロ波アンテナ装置は、細長い要素の遠位端に対して接地要素の反対側で接地要素に電気的に接続されかつ接地要素と反対方向に延びる外部導体を備えることができ、外部導体は、細長い要素の近位部分と同軸に配置されている。外部導体は、接地要素に半田付け又は溶接することができ、外部導体は、導電性エポキシを用いて接地要素に電気的に接続することができ、かつ/又は、外部導体及び接地要素は、例えば圧力嵌めによって機械的に接続することができる。誘電体要素の1つ以上が、外部導体及び細長い要素を互いに電気的に絶縁することができる。マイクロ波アンテナ装置は、同軸電気コネクタなどの電気コネクタを備えることができ、電気コネクタは、外部導体及び細長い要素に電気的に接続されている。
マイクロ波アンテナ装置は、所望の予め定められた放射パターンがあらゆる他の物体の近接によって乱されないように、マイクロ波アンテナ装置があらゆる他の物体から離れて配置されているときに、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の予め定められた放射パターンを提供するように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、所望の予め定められた放射パターンが子宮頸部の表面の近接によって乱されないように、マイクロ波アンテナ装置が子宮頸部の表面から離れて配置されているときに、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の予め定められた放射パターンを提供するように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波アンテナ装置を用いて子宮頸部にマイクロ波エネルギーを印加するときにマイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の予め定められた放射パターンを提供するように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波アンテナ装置を用いて子宮頸部にマイクロ波エネルギーを印加するときにマイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の治療効果を提供するように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、子宮頸部の1つ以上の感染領域などの1つ以上の領域にマイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して適切な生物学的反応を生じるように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部組織の比誘電率に適合するか又は実質的に適合する比誘電率を有し得る。これにより、子宮頸部組織へのマイクロ波エネルギーの伝送の効率が改善し得る。これにより、マイクロ波アンテナ装置自体を加熱するリスクが大幅に減少し、それによってアンテナが処置の直後に隣接する組織に接触した場合の組織の偶発的な燃焼のリスクが減少し得る。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部組織の比誘電率の50%未満、10%未満、1%未満、又は0.1%未満だけ異なる比誘電率を有することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部の表面組織の局所的な非アブレーションの温熱療法を引き起こすように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関してヒトパピローマウイルス(HPV)に感染しかつ/又は子宮頸部上皮内腫瘍(CIN)と診断された子宮頸部の表面組織の1つ以上の領域に生物学的反応を生じるように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部の表面組織の局所的なアブレーションを引き起こすように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部の表面組織を焼灼するように構成することができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、マイクロ波エネルギーの周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、及びパルス繰返し率のうちの少なくとも1つを含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、約500MHzから約200GHzの範囲、約900MHzから約100GHzの範囲、又は約5GHzから約15GHzの範囲の周波数を含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、約8GHzの周波数を含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、0.1Wから20Wの出力を含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、0.1秒から30秒の範囲の曝露時間を含むことができる。
マイクロ波アンテナ装置は、子宮頸部の表面組織の1つ以上の予め定められた領域に放射するための予め定められた放射パターンを提供するように構成することができる。マイクロ波アンテナ装置は、子宮頸部の表面組織の1つ以上の子宮膣部領域に放射するための放射パターンを提供するように構成することができる。マイクロ波アンテナ装置は、子宮頸部の表面組織の1つ以上の子宮頸管内領域に放射するための放射パターンを提供するように構成することができる。
マイクロ波アンテナ装置は、使い捨て可能又は再利用可能であり得る。
マイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波アプリケータを備えることができる。
上述のマイクロ波アンテナ装置のいずれかを複数提供することができ、各マイクロ波アンテナ装置は、対応する異なる放射パターンを提供するように選択された異なる構成を有する。放射パターンは、例えば、子宮頸部の表面組織の1つ以上の対応する子宮膣部領域及び/又は子宮頸管内領域に放射するために選択され得る。
マイクロ波アンテナ装置は、異なるように構成された外側面を有することができる。例えば、マイクロ波アンテナ装置は、異なる形状及び/又はサイズの外側面を有することができる。マイクロ波アンテナ装置は、異なるように構成された細長い要素及び/又は接地要素を有することができる。
誘電材料の1つ以上が、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のいずれか1つ以上を含むことができる。
子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するマイクロ波アセンブリが本明細書に記載されており、マイクロ波アセンブリは、上述のマイクロ波アンテナ装置のいずれかに接続されたシャフトを備える。
マイクロ波アセンブリは、シャフトとマイクロ波アンテナ装置とを接続する接続装置を備えることができ、接続装置は、マイクロ波アンテナ装置の軸とシャフトの軸との間の角度を変えるように構成されている。
接続装置は、ピボット装置、ヒンジ、フレキシブルジョイント、ボールソケットジョイントなどを備えることができる。
このような接続装置により、マイクロ波アンテナ装置を子宮頸部入口又は子宮頸管口との整列のために調節又は配向することができる。例えば、このような接続装置は、マイクロ波アンテナ装置の軸とシャフトの軸との間の角度をマイクロ波アンテナ装置の子宮頸管口との軸アライメントのために選択することを可能にし得る。マイクロ波アンテナ装置の向きの変更は、マイクロ波アンテナ装置を膣内に挿入した後にマイクロ波アンテナ装置の軸とシャフトの軸との間の角度を調節することによって膣管の内部で行うことができる。代わりに、マイクロ波アンテナ装置の向きの変更は、マイクロ波アンテナ装置を膣内に挿入する前にマイクロ波アンテナ装置の軸とシャフトの軸との間の角度を事前調節することによって膣管の外部で行うことができる。
アライメント角度は、1度から90度の間のいずれかの固定角度であることができる。
マイクロ波アンテナ装置は、膣内に挿入され、膣内で操作されるように構成(例えば、寸法付け及び/又は成形)することができる。マイクロ波アンテナ装置は、膣内に挿入され、膣内で操作されて、子宮頸部の表面組織の1つ以上の子宮膣部領域及び/又は子宮頸管内領域に到達するように構成することができる。マイクロ波アンテナ装置は、患者が仰臥砕石位にあるときにコルポスコピー技師によって膣内に挿入され、膣内で操作されるように構成することができる。
接続装置は、マイクロ波アンテナ装置をシャフトに取り外し可能に取り付けるように構成することができ、それにより代替的な構成、例えば代替的な形状及び/又はサイズを特徴とし得る異なるマイクロ波アンテナ装置の取り付けを可能にする。
マイクロ波アセンブリは、マイクロ波アセンブリの近位端に又はマイクロ波アセンブリの近位端に隣接してハンドグリップ又はハンドピースを備えることができる。例えば、マイクロ波アセンブリは、シャフトの近位端に又はシャフトの近位端に隣接してハンドグリップ又はハンドピースを備えることができる。
ハンドグリップ又はハンドピースは、シャフトに取り外し可能に取り付けることができる。これにより、ハンドグリップ又はハンドピースをシャフトから取り外すことができる。マイクロ波アンテナ装置及びシャフトは、ハンドグリップ又はハンドピースをシャフトから取り外すことによりマイクロ波アンテナ装置及びシャフトの廃棄が可能になるように、使い捨て可能であり得る。代わりに、マイクロ波アンテナ装置及びシャフトは再利用可能であり得、ハンドグリップ又はハンドピースをシャフトから取り外すことによりマイクロ波アンテナ装置及びシャフトを再利用前に滅菌することができる。
ハンドグリップ又はハンドピースとシャフト軸は同軸であり得る。ハンドグリップ又はハンドピースは、シャフト軸に対して角度をなして配置することができる。例えば、ハンドグリップ又はハンドピースは、シャフト軸に対して30度、45度又は90度の角度で配置することができる。
ハンドグリップ又はハンドピースは、使い捨て可能又は再利用可能であり得る。
マイクロ波アセンブリは、電気スイッチがマイクロ波発生器からマイクロ波アンテナ装置へのマイクロ波エネルギーの伝送を可能にするオン状態と、電気スイッチがマイクロ波発生器からマイクロ波アンテナ装置へのマイクロ波エネルギーの伝送を阻止するオフ状態との間で設定可能な電気スイッチを備えることができる。ハンドグリップ又はハンドピースは、電気スイッチをオン状態とオフ状態との間で再構成するためのボタンなどの手動制御要素を備えることができる。
マイクロ波アセンブリは、マイクロ波導波管によるマイクロ波アセンブリのマイクロ波発生器への電気接続を可能にする同軸電気コネクタなどの電気コネクタを備えることができる。マイクロ波アセンブリは、可撓性マイクロ波ケーブル及び/又は同軸マイクロ波ケーブルなどのマイクロ波ケーブルによるマイクロ波アセンブリのマイクロ波発生器への電気接続を可能にする同軸電気コネクタなどの電気コネクタを備えることができる。電気コネクタは、例えば、電気スイッチに電気的に接続することができる。
子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するマイクロ波システムが本明細書に記載されており、システムは、
マイクロ波発生器と、
上述のマイクロ波アセンブリのいずれかと、
マイクロ波導波管と
を備え、
マイクロ波導波管は、マイクロ波発生器とマイクロ波アセンブリとを電気的に接続する。
マイクロ波導波管は、可撓性マイクロ波ケーブル及び/又は同軸マイクロ波ケーブルなどのマイクロ波ケーブルを備えることができる。
マイクロ波導波管は、マイクロ波アセンブリに接続すること、例えば、半田付けすること、溶接すること、又は導電性接着剤で固定することができる。
マイクロ波導波管は、シャフト内に収容することができる。シャフトは、マイクロ波導波管のための機械的支持を提供することができる。
マイクロ波アセンブリは、同軸電気コネクタなどの電気コネクタを備えることができ、マイクロ波導波管は、電気コネクタに電気的に接続されている。
マイクロ波システムは、マイクロ波発生器によって提供されるマイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択するためにマイクロ波発生器を制御するように構成された処理リソースを備えることができる。
処理リソースは、所望の予め定められた放射パターンがあらゆる他の物体の近接によって乱されないように、マイクロ波アンテナ装置があらゆる他の物体から離れて配置されているときに、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の予め定められた放射パターンを提供するべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、所望の予め定められた放射パターンが子宮頸部の表面の近接によって乱されないように、マイクロ波アンテナ装置が子宮頸部の表面から離れて配置されているときに、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の予め定められた放射パターンを提供するべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、マイクロ波アンテナ装置を用いて子宮頸部にマイクロ波エネルギーを印加するときにマイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の予め定められた放射パターンを提供するべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、子宮頸部にマイクロ波エネルギーを印加するためにマイクロ波アンテナ装置が使用されるとき、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して所望の治療効果を提供するべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、子宮頸部の1つ以上の感染領域などの1つ以上の領域にマイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して適切な生物学的反応を生じるべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部の表面組織の局所的な非アブレーションの温熱療法を引き起こすべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関してHPVに感染しかつ/又はCINと診断された子宮頸部の表面組織の1つ以上の領域に生物学的反応を生じるべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部の表面組織の局所的なアブレーションを引き起こすべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
処理リソースは、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部の表面組織を焼灼するべくマイクロ波発生器を制御するように構成することができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、マイクロ波エネルギーの周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、及びパルス繰返し率のうちの少なくとも1つを含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、約500MHzから約200GHzの範囲、約900MHzから約100GHzの範囲、又は約5GHzから約15GHzの範囲の周波数を含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、約8GHzの周波数を含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、0.1Wから20Wの出力を含むことができる。
マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性は、0.1秒から30秒の範囲の曝露時間を含むことができる。
上述のマイクロ波アンテナ装置のいずれかを形成する際に使用する方法が本明細書に記載される。
方法は、マイクロ波アンテナ装置の導電性中心遠位構造のいずれか又はすべて、その上及び/又はその周囲に1つ以上の誘電材料を形成することによって、マイクロ波アンテナ装置の誘電体要素の1つ以上を形成することを含むことができる。このような方法により、マイクロ波アンテナ装置の導電性中心遠位構造が、形成されたマイクロ波アンテナ装置と一体になり、それによってマイクロ波アンテナ装置の組み立ての必要性を回避することができる。
方法は、射出成形プロセスを用いて誘電体要素の1つ以上を形成することを含むことができる。射出成形プロセスは、誘電体要素の1つ以上を形成するために1つ以上の誘電材料を射出成形することを含むことができる。したがって、特に多数の使い捨てマイクロ波アンテナ装置及び/又はシャフトなどの多数のマイクロ波アンテナ装置及び/又はシャフトを製造する場合に、より低コストでより効率的な製造が得られ得る。
射出成形プロセスは、細長い要素及び/又は接地要素、その上及び/又はその周囲に1つ以上の誘電材料を形成することを含むことができる。
射出成形プロセスは、細長い要素及び/又は接地要素を少なくとも部分的に覆う誘電材料、その上及び/又はその周囲に1つ以上の誘電材料を形成することを含むことができる。
射出成形プロセスは、金型キャビティ内に既に存在する既存のコンポーネント、その上及び/又はその周囲に1つ以上の誘電材料を形成することを含むことができる。このプロセスは、オーバーモールディングとして知られている。このような既存のコンポーネントは、マイクロ波アンテナ装置の中心遠位構造のいずれか又はすべてを含むことができる。
誘電材料の1つ以上が、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のいずれか1つ以上を含むことができる。
方法は、1つ以上の誘電材料の粉末形態がラムによって又は押し出しプロセスによって所望の形態に圧縮される冷間圧縮を用いて誘電体要素の1つ以上を形成することを含むことができる。このような冷間圧縮プロセスは、PTFEに適している可能性がある。
方法は、誘電材料の固形素材を機械加工すること、例えば回転させることによって、誘電体要素の1つ以上を形成することを含むことができる。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの合成フルオロポリマー材料が従来の射出成形プロセスに適さない可能性があるので、このような方法はこのような材料に適している。
方法は、接着剤を用いてマイクロ波アンテナ装置をシャフトに固定することを含むことができる。例えば、方法は、シアノアクリレート及び/又はエポキシ接着剤を用いてマイクロ波アンテナ装置をシャフトに固定することを含むことができる。
方法は、マイクロ波アンテナ装置とシャフトとを互いに熱融着することによってマイクロ波アンテナ装置をシャフトに固定することを含むことができる。熱融着は、マイクロ波アンテナ装置及び/又はシャフトが合成フルオロポリマー材料を含む場合に、効果的な接合方法であり得る。
方法は、めっき、成形、プレス、3D印刷、成形された誘電体への取り付け、導電性材料の3D表面への堆積などのうちの少なくとも1つによって接地要素を形成することを含むことができる。
接地要素は、1つ以上の金属を含むか又は1つ以上の金属から形成することができる。
細長い要素は、1つ以上の金属を含むか又は1つ以上の金属から形成することができる。
方法は、マイクロ波アンテナ装置の外部導体とマイクロ波アンテナ装置の接地要素との間に電気的接続を形成することを含むことができる。方法は、外部導体と接地要素とを互いに半田付け又は溶接することを含むことができる。方法は、導電性エポキシを用いて外部導体と接地要素との間に電気的接続を形成することを含むことができる。方法は、外部導体と接地要素とを機械的に接続して、例えば圧力嵌めによって外部導体と接地要素との間に電気的接続を形成することを含むことができる。
子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用する方法が本明細書に記載されており、方法は、
子宮頸部の表面を上述のマイクロ波アンテナ装置のいずれかの遠位面と係合させることと、
マイクロ波アンテナ装置を用いて子宮頸部にマイクロ波エネルギーを印加することと
を含む。
方法は、所望の予め定められた放射パターンがあらゆる他の物体の近接によって乱されないように、マイクロ波アンテナ装置があらゆる他の物体から離れて配置されているときに、所望の予め定められた放射パターンを提供するように、マイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、所望の予め定められた放射パターンが子宮頸部の表面の近接によって乱されないように、マイクロ波アンテナ装置が子宮頸部の表面から離れて配置されているときに、所望の予め定められた放射パターンを提供するように、マイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、所望の予め定められた放射パターンを提供するように、マイクロ波エネルギーの周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、パルス繰返し数などのうちの1つ以上を選択することを含むことができる。
方法は、マイクロ波アンテナ装置を用いて子宮頸部にマイクロ波エネルギーを印加するときに治療効果を提供するためにマイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、子宮頸部の1つ以上の感染領域などの1つ以上の領域に適切な生物学的反応を生じるように、マイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関してマイクロ波アンテナ装置の比誘電率を子宮頸部組織の比誘電率に適合させるか又は実質的に適合させることを含むことができる。これにより、子宮頸部組織へのマイクロ波エネルギーの伝送の効率が改善し得る。これにより、マイクロ波アンテナ装置自体を加熱するリスクが大幅に減少し、それによってアンテナが処置の直後に隣接する組織に接触した場合の組織の偶発的な燃焼のリスクが減少し得る。
方法は、マイクロ波エネルギーの1つ以上の所与の特性に関して子宮頸部組織の比誘電率の50%未満、10%未満、1%未満、又は0.1%未満だけ異なるマイクロ波アンテナ装置の比誘電率を選択することを含むことができる。
方法は、治療効果を提供するために、マイクロ波エネルギーの空間分布、周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、パルス繰返し数などのうちの1つ以上を選択することを含むことができる。
方法は、約500MHzから約200GHzの範囲、約900MHzから約100GHzの範囲、又は約5GHzから約15GHzの範囲のマイクロ波エネルギーの周波数を選択することを含むことができる。
方法は、約8GHzのマイクロ波エネルギーの周波数を選択することを含むことができる。
方法は、0.1Wから20Wのマイクロ波エネルギーの出力を選択することを含むことができる。
方法は、0.1秒から30秒の範囲の曝露時間を選択することを含むことができる。
方法は、子宮頸部の表面組織の局所的な非アブレーションの温熱療法を引き起こすためにマイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、子宮頸部の表面組織の局所的な非アブレーションの温熱療法を引き起こすように、マイクロ波エネルギーの空間分布、周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、パルス繰り返し数などのうちの1つ以上を選択することを含むことができる。
方法は、HPVに感染しかつ/又はCINと診断された子宮頸部の表面組織の1つ以上の領域に生物学的反応を生じるように、マイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、HPVに感染しかつ/又はCINと診断された子宮頸部の表面組織の1つ以上の領域に生物学的反応を生じるように、マイクロ波エネルギーの空間分布、周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、パルス繰り返し数などのうちの1つ以上を選択することを含むことができる。
方法は、子宮頸部の表面組織の局所的なアブレーションを引き起こすためにマイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。
方法は、子宮頸部の表面組織の局所的なアブレーションを引き起こすように、マイクロ波エネルギーの空間分布、周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、パルス繰返し数などのうちの1つ以上を選択することを含むことができる。
方法は、子宮頸部の表面組織を焼灼するためにマイクロ波エネルギーの1つ以上の特性を選択することを含むことができる。子宮頸部の表面組織を焼灼することは、例えば、LEEP後に有用であり得る。
方法は、子宮頸部の表面組織を焼灼するために、マイクロ波エネルギーの空間分布、周波数、周波数スペクトル、出力、出力密度、エネルギー、エネルギー密度、強度、強さ、量、大きさ、曝露時間、線量、パルス持続時間、パルス繰返し数などのうちの1つ以上を選択することを含むことができる。
以下の図面を参照して、マイクロ波アンテナ装置又はアプリケータ、マイクロ波アセンブリ及びマイクロ波システムを非限定的な例としてのみ説明する。
ヒトの子宮頸部の概略図である。 ヒトの子宮頸部の移行帯I型の概略図である。 ヒトの子宮頸部の移行帯II型の概略図である。 ヒトの子宮頸部の移行帯III型の概略図である。 マイクロ波システムの概略図である。 移行帯I型(T1)CINの治療に使用するように設計されたマイクロ波アンテナ装置「タイプA」の外部特徴の図である。 移行帯II型(T2)CINの治療に使用するように設計されたマイクロ波アンテナ装置「タイプB」の外部特徴の図である。 移行帯III型(T3)CINの治療に使用するように設計されたマイクロ波アンテナ装置「タイプC」の外部特徴の図である。 異形成が子宮頸部の子宮口の(子宮口に続く)開口部にのみ存在する場合に使用するように設計されたアンテナ「タイプC」の変形であり得る、マイクロ波アンテナ装置「タイプD」の外部特徴の図である。 タイプA、B及びCに共通のマイクロ波アンテナ装置の外部特徴の図である。 子宮頸部に当てている、タイプA、B、C及びDに共通のマイクロ波アンテナ装置タイプの断面図である。 タイプA、B、C及びDに共通のマイクロ波アンテナ装置タイプの内部特徴の断面図である。 タイプA、B及びCに共通のマイクロ波アンテナ装置を用いたSAR(表面吸収率)の形態での、特に子宮頸部における電磁場及びマイクロ波場の分布の表現である。 RFエネルギーがマイクロ波アンテナ装置を通って組織内にどのように伝播するかを数値化する数学的構成である散乱パラメータS11を示す。 金属グランドプレーンが組織と接触しているタイプA、B及びCに共通のマイクロ波アンテナ装置を用いたSAR(表面吸収率)の形態での、特に子宮頸部における電磁場及びマイクロ波場の分布の表現である。 金属グランドプレーンが組織と接触していないタイプA、B及びCに共通のマイクロ波アンテナ装置を用いたSAR(表面吸収率)の形での、特に子宮頸部における電磁場及びマイクロ波場の分布の表現である。 よりグランドプレーンに向かって限定された組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンを実現するための、マイクロ波アンテナ装置の中心導体の臨界全長の影響を示す。 よりグランドプレーンから離れて限定された組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンを実現するための、マイクロ波アンテナ装置の中心導体の臨界全長の影響を示す。 組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンに対する、グランドプレーンからマイクロ波アンテナ装置の外形までの臨界半径距離の影響を示す。 組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンに対する、グランドプレーンの直径及びマイクロ波アンテナ装置の外形の直径が等しいことの影響を示す。 中心導体の長さが延長された場合の、組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンに対する、グランドプレーンからマイクロ波アンテナ装置の外形までの臨界半径距離の影響を示す。 中心導体の長さが延長された場合の、組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンに対する、グランドプレーンの直径及びマイクロ波アンテナ装置の外形の直径が等しいことの効果を示す。 組織内の電磁場の全体的なエネルギー分布パターンに対するマイクロ波アンテナ装置の円錐形のグランドプレーンの影響を示す。 組織内の電磁場の全体的なエネルギー分布パターンに対するマイクロ波アンテナ装置の逆さのカップ形状のグランドプレーンの影響を示す。 組織内の電磁場の全体的なエネルギー分布パターンに対するマイクロ波アンテナ装置のカップ形状のグランドプレーンの影響を示す。 マイクロ波アンテナ装置のグランドプレーンが組織と接触していない状態での組織内のマイクロ波場の全体的なエネルギー分布パターンを示す。 子宮頸管内膜に向かってより高い場及び子宮膣部に向かって減少した場を有する組織内のマイクロ波場の不均一な全体的なエネルギー分布パターンを示す、マイクロ波アンテナ装置の中心導体のより長い長さの影響を示す。 頸部領域全体のマイクロ波場の均一な全体的なエネルギー分布パターンを実現するために中心導体の形状を変えることによってマイクロ波アンテナ装置の中心導体の延長された長さの影響を補償することを示す。 図5のマイクロ波システムのマイクロ波アセンブリを示す。
健康なヒトの子宮頸部の典型的な概略図を図1に示す。子宮頸部1は、子宮膣部2及び子宮頸管内膜3の形態の外側部分と、子宮腔4と膣腔5とを連結する管とを備える。子宮頸部1の膣腔5への開口部は、外子宮口6として知られている。子宮頸管内膜3が子宮膣部2に接する領域は、移行帯(TZ)7と呼ばれる。この領域は、CIN(子宮頸部腫瘍)に対して最も脆弱であり、ほとんどの異常がこの領域で発生すると考えられる。図2は、完全に子宮膣部の、完全に見える、小さい場合も大きい場合もあるI型移行帯(TZ)8の概略図である。子宮頸管の構成部分を有するが依然として完全に見え、小さい又は大きい子宮膣部の構成部分を有するII型TZ9を図3に示す。図4に示すIII型TZ10は、子宮頸管内の構成部分を有し、上端が完全には見えず、子宮膣部の構成部分(存在する場合)は小さい場合も大きい場合もある。
図5は、子宮頸部組織を治療するための全体として100で示されるマイクロ波システムを示す。マイクロ波システム100は、マイクロ波エネルギーを提供するためのマイクロ波発生器11と、同軸ケーブル12などの可撓性相互接続マイクロ波ケーブルと、ハンドグリップ又はハンドピース13と、マイクロ波アンテナ装置14とを備える。
図29により詳細に示すように、ハンドグリップ又はハンドピース13とマイクロ波アンテナ装置14は、シャフト202によって接続される。ハンドグリップ又はハンドピース13、マイクロ波アンテナ装置14及びシャフト202は、共にマイクロ波アセンブリ200を構成する。マイクロ波アセンブリ200は、同軸ケーブル12によってマイクロ波発生器11に接続される。同軸ケーブル12は、シャフト202を通って、ハンドグリップ又はハンドピース13とマイクロ波アンテナ装置14との間に延びる。マイクロ波アセンブリ200は、マイクロ波アンテナ装置14とシャフト202とを接続するための接続装置204をさらに備える。接続装置は、マイクロ波アンテナ装置14の軸とシャフト202の軸との間の角度を変えるように構成される。例えば、接続装置204は、ピボット装置、ヒンジ、フレキシブルジョイント、ボールジョイントなどを備えることができる。このような接続装置204は、子宮頸部入口又は子宮頸管口との整列のためにマイクロ波アンテナ装置14を調節又は配向することを可能にし得る。例えば、このような接続装置204は、マイクロ波アンテナ装置14と子宮頸管口との軸アライメントのためにマイクロ波アンテナ装置14の軸とシャフト202の軸との間の角度を選択することを可能にし得る。マイクロ波アンテナ装置14の向きの変更は、マイクロ波アンテナ装置14を膣内に挿入した後にマイクロ波アンテナ装置14の軸とシャフト202の軸との間の角度を調節することによって膣管の内部で行うことができる。代わりに、マイクロ波アンテナ装置14の向きの変更は、マイクロ波アンテナ装置14を膣内に挿入する前にマイクロ波アンテナ装置14の軸とシャフト202の軸との間の角度を事前調節することによって膣管の外部で行うことができる。例えば、アライメント角度は、1度から90度の間のいずれかの固定角度であることができる。
マイクロ波アンテナ装置14は、膣内に挿入され、膣内で操作されるように構成(例えば、寸法付け及び/又は成形)することができる。マイクロ波アンテナ装置14は、膣内に挿入され、膣内で操作されて、子宮頸部の表面組織の1つ以上の子宮膣部領域及び/又は子宮頸管内領域に到達するように構成することができる。マイクロ波アンテナ装置14は、患者が仰臥砕石位にあるときにコルポスコピー技師によって膣内に挿入され、膣内で操作されるように構成することができる。
接続装置204は、マイクロ波アンテナ装置14をシャフト202に取り外し可能に取り付けるように構成することができ、それにより代替的な構成、例えば代替的な形状及び/又はサイズを特徴とし得る異なるマイクロ波アンテナ装置の取り付けを可能にする。接続装置204は、マイクロ波アンテナ装置14及び同軸ケーブル12の電気的接続/切断を可能にする同軸電気コネクタなどの電気コネクタ(図示せず)を備えることができる。
ハンドグリップ又はハンドピース13は、シャフト202に取り外し可能に取り付けられ得る。これにより、ハンドグリップ又はハンドピース13をシャフト202から取り外すことができる。ハンドグリップ又はハンドピース13は、ハンドグリップ又はハンドピース13と同軸ケーブル12との電気的接続/切断を可能にする同軸電気コネクタなどの電気コネクタ(図示せず)を備えることができる。
マイクロ波アンテナ装置14及びシャフト202は、ハンドグリップ又はハンドピース13をシャフト202から取り外すことによりマイクロ波アンテナ装置14及びシャフト202の廃棄が可能になるように、使い捨て可能であり得る。代わりに、マイクロ波アンテナ装置14及びシャフト202は、再利用可能であり得、ハンドグリップ又はハンドピース13をシャフト202から取り外すことによりマイクロ波アンテナ装置14及びシャフト202を再利用前に滅菌することができる。
ハンドグリップ又はハンドピース13は、シャフト202の軸に対して角度をなして配置される。例えば、ハンドグリップ又はハンドピース13は、「ピストルグリップ」のように、シャフト202の軸に対して30度、45度又は90度の角度で配置することができる。
マイクロ波アセンブリ200は、電気スイッチ206がマイクロ波発生器11からマイクロ波アンテナ装置14へのマイクロ波エネルギーの伝送を可能にするオン状態と、電気スイッチ206がマイクロ波発生器11からマイクロ波アンテナ装置14へのマイクロ波エネルギーの伝送を阻止するオフ状態との間で設定可能な電気スイッチ206をさらに備える。ハンドグリップ又はハンドピース13は、オン状態とオフ状態との間で電気スイッチ206を再設定するためのボタン208などの手動制御要素を備える。
マイクロ波アンテナ装置14の外形は、CINの所望のTZ型及び治療ゾーンに応じて、複数の異なる形状をとることができる。図2に示すTZ Iの治療では、子宮膣部領域の下部外側面のみが腫瘍7によって乱され、図6に示すタイプAのマイクロ波アンテナ装置を使用することができる。図6に示すタイプAのマイクロ波アンテナ装置は、子宮頸部の子宮口6を治療する必要はない。その結果として、遠位端の中心構造15は、かなりの長さである必要はなく、マイクロ波エネルギーを伝播する必要もない。中心構造15の目的は、ユーザにセンタリング配置補助手段を提供し、中心構造15の周囲又は直径が中心/同軸で子宮膣部と接触することを確実にすることである。
図3に示すTZ II CINを治療する場合、可視の子宮膣部領域及び子宮頸管内領域と腫瘍8との組み合わせがあり、このため図7に示すタイプBのマイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波アンテナ装置を子宮頸部に対して配置するだけでなく、子宮頸管口6の近位部分、例えば最初の3mmにエネルギーを送達するのにも役立つ放射中心構造16を特徴とする。
図4に示すTZIII型CINを治療する場合、可視又は不可視の子宮頸管内領域とともに可視の子宮膣部領域に腫瘍9が存在する。その結果として、図8のタイプCのマイクロ波アンテナ装置は、マイクロ波アンテナ装置を子宮頸部に対して配置するだけでなく、タイプBのマイクロ波アンテナ装置で治療可能なものよりも遠位の子宮頸管内領域にエネルギーを送達するのに役立つ放射中心構造17を特徴とする。
このような状況では、患者には子宮膣部のCINが存在しないか又はほとんど存在せず、異形成は子宮口6の(子宮口6に続く)開口部にのみ存在するので、図9に示すタイプDのマイクロ波アンテナ装置を使用することができる。図9に示すタイプDのマイクロ波アンテナ装置は、例えば、タイプCのマイクロ波アンテナ装置の変形であり得る。ここで、タイプDのマイクロ波アンテナ装置は、主に半径方向にマイクロ波エネルギーを放射するように構成された中心構造18を備える。
あらゆるタイプのマイクロ波アンテナ装置14の外部特徴は、患者によって異なり得る様々な解剖学的構造タイプに適合するように形成されている。タイプA、B及びCに共通するのは、主軸に沿って先細りするか又は平行であることができ、子宮頸部の子宮口6の軸に対してアンテナを中心に置くために丸みを帯びた遠位端19を有する、図10に示す形である。タイプA、B及びCに共通するのは、子宮頸部の子宮口6への過度の挿入を防ぎかつ典型的な近位子宮膣部2の形に適合する環状の陥凹構造20である。また、この同じ領域の典型的な直径に適合するように設計されているのはアンテナ21の全径であり、これは、スペキュラの操作及び/又はコルポスコープを通しての子宮頸部の観察を妨げるべきではない。マイクロ波アンテナ装置14の子宮頸部へのアプローチ角度は、手術者によって制御される患者に対するマイクロ波アセンブリ200のシャフト202の軸の角度と、マイクロ波アンテナ装置14が取り付けられているシャフト22によって決まるマイクロ波アンテナ装置14の軸の角度との組み合わせによって決まる。アプローチ角度は、マイクロ波アンテナ装置の軸と子宮口の軸とが同一直線上になるように設定される。これは、マイクロ波アンテナ装置14の前向きの遠位面が子宮頸部に均一に係合し、結果的にマイクロ波エネルギーへの均一な曝露ひいては均一な治療をもたらすことを確実にするのに役立ち得る。以下でより詳細に説明するように、非導電性コーティング23が、マイクロ波アセンブリ200を形成する露出した金属部品を覆う。これは、マイクロ波アンテナ装置14からマイクロ波エネルギーが放射されるときに、不注意による燃焼/エネルギーの堆積につながる可能性がある高強度電磁場のリスクを軽減することができる。このコーティング23は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)又はフルオロエチレンポリマー(FEP)又は他のコポリマーコーティングなどの生体適合性のある実質的に電磁的に透明な材料から作られている。シャフト202の長さ及び直径は、コルポスコープを通してのユーザの視界を遮ることなく、スペキュラで膣を開くときにユーザが動きやすいように設計されている。
タイプA,B,Cに共通のマイクロ波アンテナ装置14の断面図を図11に示す。アンテナは、空気26を介して子宮頸部組織25に当てられる。
図12は、タイプA、B及びCにわたる一般的なマイクロ波アンテナ装置14の断面を示す。タイプDのマイクロ波アンテナ装置は、陥凹構造を除いて図12に示すのと同じ特徴を有する。マイクロ波アンテナ装置14は、中心導体30の形態の導電性の細長い要素と、アンテナグランドプレーン31の形態の導電性の接地要素とを備える。アンテナグランドプレーン31は、中心導体30が貫通する開口31aを画定する。マイクロ波アンテナ装置14は、アンテナグランドプレーン31の遠位又は前向きの面の少なくとも一部を覆いかつマイクロ波アンテナ装置14の外側の遠位又は前向きの面又は外形を画定する、誘電体要素33をさらに備える。誘電体要素33はまた、中心導体30がアンテナグランドプレーン31の開口を通る所で中心導体30をアンテナグランドプレーン31から絶縁する。
同軸ケーブル27は、導電性の外側シールド28の形態の外部導体と、更なる誘電体要素29と、中心導体30とによって形成される。外側シールド28は、全てのエネルギーが所望の領域に伝送されることを確実にするために、良好な完全性でアンテナグランドプレーン31に接続されている。これを達成することができないと、エネルギー伝播効率が低下し、非一様場となり、治療ゾーンが不均一になる可能性がある。当業者は、同軸ケーブル12がマイクロ波アセンブリ200のシャフト202を通って延びることができ、マイクロ波アンテナ装置14の中心導体30及び外側シールド28が同軸ケーブル12の対応する中心導体(図示せず)及び対応するシールド(図示せず)に電気的に接続され得ることを理解するであろう。マイクロ波アンテナ装置14は、外側シールド28の外側面に絶縁性の支持ジャケット32をさらに備える。
誘電体支持構造34の形態の更なる誘電体要素が、追加の支持を提供し、グランドプレーン31と子宮頸部の組織との間の接触を回避するのに役立つ。外側ジャケット35の形態のさらに別の誘電体要素が、グランドプレーン31のための追加の支持及び絶縁を提供する。
誘電体要素32、33、34及び35のいずれか1つ以上は、任意の低損失生体適合性材料を含むか又は任意の低損失生体適合性材料から形成することができる。例えば、誘電体要素32、33、34及び35のいずれか1つ以上は、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリカーボネート、PC-ABS、ポリプロピレン、アルミナ及びFEPなどのセラミックのうちの少なくとも1つを含むか又はそれらの少なくとも1つから形成することができる。
誘電体要素32、33、34及び35のいずれか1つ以上は、同じ材料を含むか又は同じ材料から形成することができる。
中心導体30及びグランドプレーン31は、銅、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属を含むか又は金属から形成することができる。
3Dシミュレーションモデルを用いて様々な異なるマイクロ波アンテナ装置をシミュレートした。この場合、シミュレーションモデルは、有限要素法(FEM)ベースの全波電磁ソルバーであるHFSS(Ansoft社)である。シミュレーションにより、結合効率及び比吸収率(SAR)に対する予測応答を計算できる可能性がある。SARは、無線周波数(RF)の電磁場にさらされたときに人体がエネルギーを吸収する速度の尺度である。
図13は、マイクロ波アンテナ装置36を用いた子宮頸部組織などの組織37内へのマイクロ波場の分布を表したものである。マイクロ波アンテナ装置36は、子宮頸部の子宮頸管38に適合する。マイクロ波アンテナ装置36の組織37と係合していない部分は、空気39にモデル化される。マイクロ波場のSAR場分布40は、グレースケールマップ41を用いて示されている。RFエネルギーがマイクロ波アンテナ装置を通って組織にどのように伝播するかを数値化する散乱パラメータS11の応答を図14に示す。マイクロ波場の動作周波数はX軸にプロットされ、S11又はリターンロスはY軸にデシベルで示されている。プロットは、99%を超えるエネルギーが8GHzで組織に送達されていることを示し、アンテナ36と組織37とが8GHzで非常に良く適合することを示している。
マイクロ波エネルギーの動作周波数は、組織への浸透の深さ及び治療ゾーン全体の寸法を決める上で基本的な役割を果たす。8GHzは、所与の出力に対するエネルギー浸透密度のバランスが良い周波数である。8GHz未満の周波数は、浸透が深すぎる可能性がある。8GHzを超える周波数は、適切な生物学的反応を得るのに十分な深さまで浸透できない可能性がある。
図15は、組織がSAR場43を示す金属グランドプレーンと接触42している場合を示す。金属と組織の界面における電場の高い集中は、その後の組織への炭化及び熱傷を引き起こす可能性がある。その結果として、図16は、組織と金属グランドプレーンとの間のあらゆる金属と組織の界面を回避するために金属グランドプレーンの一部を覆う誘電体要素45を含むマイクロ波アンテナ装置のSAR場44を示し、図15に比べてSAR場44が同軸方向に広がらないより安全な解を提供している。
図17を参照すると、グランドプレーン48から軸方向に突出する中心導体47の全長46は、組織内への全体的なエネルギー伝送パターンを実現するために重要である。例えば、タイプDのマイクロ波アンテナ装置では、中心導体47がグランドプレーン48から予め定められた長さ46にわたって延びている。図17は、中心導体47がグランドプレーン48から軸方向に10mm突出している場合のSAR場分布パターン49を示す。SAR場分布パターン49は、場がグランドプレーンに向かってより強くなっていることを示す。これは、子宮膣部領域への大きな塊を治療するのに有益である可能性がある。図18において、中心導体50の長さが15mmである場合、場51をより近位領域に向かって引っ張り又はグランドプレーンから引き離すことができる。これは、子宮頸管内の構成部分を有するII型又はIII型TZのCINを治療する場合に使用できる。
図19は、グランドプレーン53の半径方向の大きさと外形54の半径方向の大きさ又は半径方向外側の輪郭との間の半径方向オフセット距離52が、組織内への全体的により強い遠位方向に拡張されたエネルギー分布パターン55を実現するのにどれほど重要であるかを示す。中心導体56は、10mmなどの特定の長さであり得る。図20において、外形57及びグランドプレーン58の直径は同一であり、これは、図19に示される場55と比べてグランドプレーン59から離れる場の移動を示す。図20のマイクロ波アンテナ装置は、子宮頸管内及び子宮膣部の構成部分を有するか又は有さない、異なるタイプのTZのCINを治療する場合に使用することができる。
図21は、グランドプレーン61の半径方向の大きさとマイクロ波アンテナ装置の外形62の半径方向の大きさとの間の半径方向オフセット距離60の変化の影響が、中心導体56の長さを延長することによってどのように補償され得るかを示す。具体的には、図21は、グランドプレーン61と外形62との間の半径方向オフセット60に対するSAR場を示し、半径方向オフセット60は半径方向オフセット52と同一であり、中心導体63が図19に示される中心導体56よりもさらにグランドプレーンより上に突出している場合である。場64は、グランドプレーン61から離れるように限定されている。
図22は、図21の変形例であって、グランドプレーン65と外形66との間に半径方向のギャップがないものを示す。場64と場67は、異なる半径方向距離を有するにもかかわらず、分布領域に関してほぼ同一である。これはまた、延長された中心導体が外形とグランドプレーンとの間の半径方向距離の差にわたって場の分布パターンを引き継ぐ場合を意味する可能性がある。
グランドプレーンは、電磁場の様々な形状を組織内に分布させるために様々な形状を有することができ、その結果、電磁場の様々な形状を使用して異なる型のTZ腫瘍を治療することができる。例えば、子宮頸部1の子宮頸管内の構成部分3により多くのエネルギー69を伝送することができる円錐形のグランドプレーン68が図23に示され、一方、図24に示す逆さのカップ形状のグランドプレーン70は、グランドプレーンの近くにより多く放射することができ、すなわち、SAR場71を子宮頸部の子宮膣部の構成部分により多く放射することができる。
図25は、放射73を子宮頸部の子宮膣部の構成部分にさらに広げて引き込むことができるカップ形状の構造を有する別の形態のグランドプレーン72を示す。
図20のマイクロ波アンテナ装置のグランドプレーンが組織と接触すると、組織の炭化を生じ得る高い電磁場をもたらす場合がある。代わりに、図26に示すように、アンテナは組織から引き戻され、グランドプレーン74と組織75との接触の可能性を回避し、これは59と比較して放射場76の変化を示さない。
図27は、中心導体、特に延長された長さの中心導体の形状が、場の分布にどのように影響を与え得るかを示す。図27は、子宮頸部の子宮頸管内の構成部分により多く放射し得る不均一な場のパターン78を示す長さ20mmの中心導体77を示す。同様に、図28を参照すると、中心導体79の底部を太くしかつ中心導体79を頂部に向かって先細りにすることによって、場80を一直線にし、CINの進行例において子宮頸部の全長に沿って均一に伝送することができる。
当業者は、上述の装置、アセンブリ又はシステムのいずれにも様々な変更を加えることができることを理解するであろう。例えば、エネルギーの軸方向伝播を制限するために、マイクロ波アンテナ装置の遠位端に又は遠位端に隣接して導電性のキャップ要素を含むことができる。例えば、マイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端を1つ以上の誘電要素によって画定することができ、キャップ要素を細長い導体の遠位端とマイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端との間に配置することができる。代わりに、キャップ要素は、マイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端を画定することができる。
同軸ケーブルの導電性シールドは、2つのコンポーネントを備えることができる。例えば、同軸ケーブルの導電性シールドは、導電性材料のメッシュ又は織物とホイルラップとを備えることができる。ホイルラップはメッシュ又は織物を補足することができる。
同軸ケーブルはコーティングを備えることができる。コーティングは、任意の好適な絶縁材料、例えば、PTFR、PEEK、FEB、又はパリレンを含むことができる。このようなコーティングは、堅牢性を高めることができる。このようなコーティングは、摩擦を減らし、ケーブルが別の物体に対してスライドし得る容易性を高めることができる。

Claims (34)

  1. 子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するマイクロ波アンテナ装置であって、
    開口を画定する導電性の接地要素と、
    前記開口を通って延び、遠位端で終端する導電性の細長い要素と、
    1つ以上の誘電体要素と
    を備え、
    前記誘電体要素の1つ以上が、前記細長い要素及び前記接地要素を互いに電気的に絶縁し、
    前記1つ以上の誘電体要素は、前記マイクロ波アンテナ装置の軸を子宮頸部の子宮頸管口の軸と合わせるための中心遠位構造を画定し、
    前記1つ以上の誘電体要素は、子宮頸部の近位子宮膣部領域を覆いかつ子宮頸部の子宮頸管口への前記中心遠位構造の過度の挿入を防ぐための陥凹構造を画定する、マイクロ波アンテナ装置。
  2. 前記接地要素と前記細長い要素は同軸である、請求項1に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  3. 前記誘電体要素の1つ以上が、子宮頸部の表面との係合のための外側面を画定する、請求項1又は2に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  4. 前記誘電体要素の1つ以上が、前記細長い要素の遠位端を覆い、かつ/又は前記誘電体要素の1つ以上が、前記細長い要素の遠位部分を覆う、請求項1から3のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  5. 前記細長い要素は、前記接地要素を越えて軸方向に延びる、請求項1から4のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  6. 前記誘電体要素の1つ以上が、前記細長い要素の前記接地要素を越えて軸方向に延びる部分の少なくとも一部を覆う、請求項5に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  7. 前記誘電体要素の1つ以上が、前記マイクロ波アンテナ装置の使用時に前記細長い要素が子宮頸部の表面に接触するのを防ぐように構成されている、請求項1から6のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  8. 前記誘電体要素の1つ以上が、子宮頸部の表面の組織から前記接地要素及び/又は前記細長い要素を引き離すように構成される、請求項1から7のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  9. 前記1つ以上の誘電体要素は、前記接地要素によって画定される前記開口を埋める、請求項1から8のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  10. 前記中心遠位構造は、子宮頸管口の近位部分にマイクロ波エネルギーを放射するように構成されている、請求項1から9のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  11. 前記誘電体要素の1つ以上が、前記接地要素の少なくとも一部を覆う、請求項1から10のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  12. 前記誘電体要素の1つ以上が、前記接地要素の遠位面の少なくとも一部を覆う、請求項1から11のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  13. 前記マイクロ波アンテナ装置は前記マイクロ波アンテナ装置の軸に関して円柱状に対称である、請求項1から12のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  14. 前記細長い要素は、棒状、円柱状又は円錐状である、請求項13に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  15. 前記マイクロ波アンテナ装置のに対して垂直な前記接地要素の外形の長さは、前記マイクロ波アンテナ装置のに対して垂直な前記1つ以上の誘電体要素の外形の長さよりも大きいか又は小さい、請求項13又は14に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  16. 前記接地要素が環状であるか、
    前記接地要素が平面状であるか、
    前記接地要素が曲面状であるか、
    前記接地要素がカップの形に成形され、前記カップの開口部が前記細長い要素の遠位端に向けられているか、又は
    前記接地要素が逆さのカップの形に成形され、前記逆さのカップの開口部が前記細長い要素の遠位端と反対方向に向けられている、請求項13から15のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  17. 前記導電性の細長い要素の遠位端に又は前記導電性の細長い要素の遠位端に隣接して導電性のキャップ要素を備える、請求項1から16のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  18. 前記マイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端が、前記誘電体要素の1つ以上によって画定され、前記導電性のキャップ要素は、前記導電性の細長い要素の遠位端と前記マイクロ波アンテナ装置の外側面の遠位端との間に配置されている、請求項17に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  19. 前記マイクロ波アンテナ装置は、使い捨て可能又は再利用可能である、請求項1から18のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  20. 前記マイクロ波アンテナ装置は、
    ヒトパピローマウイルス(HPV)に感染しかつ/又は子宮頸部上皮内腫瘍(CIN)と診断された子宮頸部の1つ以上の領域などの1つ以上の領域に治療効果を提供するため、
    ヒトパピローマウイルス(HPV)に感染しかつ/又は子宮頸部上皮内腫瘍(CIN)と診断された子宮頸部の1つ以上の領域などの1つ以上の領域に適切な生物学的反応を生じるため、
    子宮頸部の表面組織の局所的な非アブレーションの温熱療法、
    子宮頸部の表面組織の局所的なアブレーション、
    子宮頸部の表面組織の焼灼
    のうちの少なくとも1つのために、子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するように構成される、請求項1から19のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置。
  21. 子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用する複数のマイクロ波アンテナ装置であって、各マイクロ波アンテナ装置が請求項1から20のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置であり、各マイクロ波アンテナ装置が異なる放射パターンを提供するように異なる構成を有する、複数のマイクロ波アンテナ装置。
  22. 子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するマイクロ波アセンブリであって、請求項1から20のいずれか一項に記載のマイクロ波アンテナ装置と、前記マイクロ波アンテナ装置に接続されたシャフトとを備える、マイクロ波アセンブリ。
  23. 前記シャフトと前記マイクロ波アンテナ装置とを接続する接続装置を備え、前記接続装置は、前記マイクロ波アンテナ装置の軸と前記シャフトの軸との間の角度を変えるように構成されている、請求項22に記載のマイクロ波アセンブリ。
  24. 前記接続装置は、ピボット装置、ヒンジ、フレキシブルジョイント、及びボールソケットジョイントのうちの少なくとも1つを備える、請求項23に記載のマイクロ波アセンブリ。
  25. 前記接続装置は、前記マイクロ波アンテナ装置を前記シャフトに取り外し可能に取り付けるように構成される、請求項23又は24に記載のマイクロ波アセンブリ。
  26. 前記シャフトは、使い捨て可能又は再利用可能である、請求項22から25のいずれか一項に記載のマイクロ波アセンブリ。
  27. 前記シャフトの近位端に又は前記シャフトの近位端に隣接してハンドグリップを備える、請求項22から26のいずれか一項に記載のマイクロ波アセンブリ。
  28. 前記ハンドグリップは、前記シャフトに取り外し可能に取り付けられている、請求項27に記載のマイクロ波アセンブリ。
  29. 前記ハンドグリップは使い捨て可能又は再利用可能である、請求項27又は28に記載のマイクロ波アセンブリ。
  30. 電気スイッチがマイクロ波発生器からマイクロ波アンテナ装置へのマイクロ波エネルギーの伝送を可能にするオン状態と、電気スイッチがマイクロ波発生器からマイクロ波アンテナ装置へのマイクロ波エネルギーの伝送を阻止するオフ状態との間で設定可能な電気スイッチを備える、請求項22から29のいずれか一項に記載のマイクロ波アセンブリ。
  31. 前記ハンドグリップは、前記電気スイッチをオン状態とオフ状態との間で再設定するための、ボタンなどの手動制御要素を備える、請求項27から29のいずれか一項に従属する請求項30に記載のマイクロ波アセンブリ。
  32. 子宮頸部の表面組織にマイクロ波エネルギーを放射する際に使用するマイクロ波システムであって、
    請求項22から31のいずれか一項に記載のマイクロ波アセンブリと、
    マイクロ波発生器と
    マイクロ波導波管と
    を備え、
    前記マイクロ波導波管は、前記マイクロ波発生器と前記マイクロ波アセンブリとを電気的に接続する、マイクロ波システム。
  33. 前記マイクロ波導波管はマイクロ波ケーブルを備える、請求項32に記載のマイクロ波システム。
  34. 前記マイクロ波導波管は前記シャフト内に収容される、請求項33に記載のマイクロ波システム。
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