JPH02502887A - 電界及び温度プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電界及び温度プローブ 本発明は、電界及びこの電界内の周囲温度を測定するブＯ−プに関し、特に温熱 療法により治療される人体内の電界及び周囲温度についての深部測定用に適した 小型のプローブに関する。

最近では、温熱療法がある種のガン腫瘍に対して容認された治療法となった。第 １型式の温熱療法、及び温熱療法を行なう装置は、米国特許第４，４６２．４１ ２号にターナ−（Ｔｕｒｎｅｒ）の名により「生物組織用環状電磁照射適用器及 び方法（Ａｎｎｕｌａｒ　ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＲａｄｉａｔｉｏｎ 　Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ　Ｆｏｒ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｉ５ｓｕｅ　Ａｎ ｄＭｅｔｈｏｄ　）　Ｊと題して開示されている。この特許の開示によると、電 磁エネルギを１！瘍に向かって集束させて腫瘍をある温度、例えば４２℃以上に 加熱させる。これによる前記集束された′Ｒ電磁界及びこれに関連したＩＩの加 熱は、！１！組織を破壊する結果となる。

高温治療法の熱源として、集束された電磁エネルギを用いたときの問題の一つは 、所望の点、即ち腫瘍の全体に電磁エネルギを正確に集束したか否かの判断が困 難ということである。従来、温度検知プローブは皮膚を介して腫瘍領域に経皮的 に挿入され、ｉｉａ及び他の組織の温度を測定していた。高温治療法の目的は、 約４２℃の破壊温度にまでｉ！瘍組織の温度を上昇させ、近傍の正常組織の損傷 を最小化させることである。前記目的は、エネルギ・フィールドを腫瘍内に集束 させたときにのみ達成される。

従来技術の温度測定方法は腫瘍内の電磁エネルギ量を表示することはない。更に 、腫瘍に対するエネルギの適用と、温度の上昇と、エネルギ・フィールドを正し く集束させたことに対応した表示との間には、かなりの時間が存在する。従って 、この温度測定方法は、温熱療法装置が正しく集束されていない状態を直接表示 するものではない。

更に、強力な電磁界領域において温度プローブを用いた場合には、他の問題もあ る。ワイヤのような導電線を用いたときは、これらがアンテナとして作用して非 常に高温となり、特に８Ｉ電線が体内に存在するときは、火傷させるものとなる 。この問題を解決するため、導電線の代わりに、高抵抗線と関連させてサーミス タを用いる装置が説明されていた。例えば、ｒｌＥＥＥマイクロ波理論及び技術 に関する会報（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　Ｏｎ　ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒ ｙ　Ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　）　Ｊ　、第ＭＴＴ−２２巻、第４３８頁〜 第４４４頁（１９７４年４月）、ラールセン（Ｌ、　Ｅ、　Ｌａｒｓｅｎ）他著 「マイクロ波デカップル脳温度トランスデユーサ（Ａ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｄ ｅｃｏｕｐｌｅｄ　Ｂｒａｉｎ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ ｒ）　Ｊ　、及びＩＥＥＥ、ｒマイクロ波理論及び技術に関する会報」、第ＭＴ Ｔ−２４巻、第４３頁〜第４５頁（１９７６年１月）、ポーマン（Ｒ，Ｒ，Ｂｏ ｗ■ａｎ）著「無線周波加熱材料における温度測定用ブＯ−ブ（Ａ　Ｐｒｏｂｅ 　Ｆｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ＩｎＲａｄｉｏ　Ｆ ｒｅＱｕｅｎｃｙ　Ｈｅａｔｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌ）を参照されたい。

例えば、米国特許第４．１３６．５６６号、第４．２４５．５０７号及び第４． ４３７，７７２号に説明されているように、光フアイバ技術を用いる他のプロー ブも示唆されていた。光フアイバ温度センサは熱の問題がそれほどではないが、 これらは精度が悪く、ラールセン他と、ボーマンとにより示唆された温度プロー ブよりかなり高価である。

その他の問題は、腫瘍内の温度を測定する際に用いるプローブ型式がどのような ものであっても、殆ど瞬時的な電磁界の適用に比較して、温度が緩慢に上昇する 傾向があるということである。従って、エネルギの分布を検出するまでにかなり の時間が必要である。電磁界を指示するものとしては、温度を測定するよりも、 電磁界そのものを直接測定するのが好ましい。しかし、カテーテルに挿入し、次 いで人体に挿入するために十分に小さい、電界の等方性の測定をするプローブは 現存していない。

ある点の電界はＸ、Ｙ及び２方向のように３つの成分を有するベクトルであると いうことは、良く知られている。

全電界を測定するためには、その電界のＸ、Ｙ及び２成分を測定する必要がある 。

従来、一つのダイポールを有し、カテーテルで用いられる弱電界のプローブが作 成されていた。例えば、米国特許第４．６４２．５５８号を参照されたい。しか し、一つのダイポールよっては、電界の一成分のみを測定できるのに過ぎない。

このことは、特に、挿入されたダイポールの方向は常時同一というわけでもなく 、また測定している電界の方向も同一というわけではないので、誤った結果を導 出することにもなる。同様に、米国特許第３．７５０，０１７号及び第４．０９ １．３２７号に説明されているように、電界の等方性測定に適したプローブも知 られている。しかし、これらのプローブは、カテーテルの中の使用に適するよう に十分に小さく作るのに強度を測定するのと平行して、温度を測定するに適した 装置と組合わせることはできない。

電界強度を測定することは、温熱療法装置の正しい集束の比較的良好な指示を与 えるものではあるが、ｌｌｓの温度を測定することが望ましいことに変わりはな い。勿論、３次元の電界と、プローブがおかれた環境の周囲温度との両方を測定 することができる単一のプローブが得られることは好ましいことである。ブＯ− ブの測定領域内において２つ以上の遠方ポイントにおける温度を測定する能力が あれば更に都合がよい。一定の既知の電界に対する潤度上昇の時間を解析するこ とにより、臨床に有用な重要な付加的な情報が得られる。

この発明の一特徴によれば、電界強度を測定する高入力インピーダンスの電圧計 に用いる電界プローブが提供される。この電界プローブは、互いに直交して配置 された低い固有抵抗の３つのダイポール手段を備え、かつ各ダイポール手段はそ れぞれ第１及び第２の端子を有する。

更に、このプローブは、前記ダイポール手段のうちの第１のダイポール手段の１ つの端子から前記ダイポール手段のうちの第２のダイポール手段の１つの端子へ 、更に前記第２のダイポール手段の他方の端子から前記ダイポール手段のうちの 第３のダイポール手段の１つの端子へ接続された、高い固有抵抗の相互接続線手 段を備えている。最後に、この電界プローブは、前記第１及び第２のダイポール 手段の他方の端子を前記電圧計に接続する高い固有抵抗のリード線手段を備えて いる。

本発明の他の特徴によれば、ＩＩＩに電界を集束させてｌ！瘍の特性を判断し、 その温度を上昇させる方法が提供される。この方法は、前記腫瘍の内部電界強度 及びその温度を決定するステップと、時間対温度曲線の傾斜を決定するステップ とを備えている。更に、この方法は、前記時間対温度曲線の２数機分の符号を決 定するステップを備えている。

以下、例示のため、付図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、温熱療法を受けている患者及びこのような治療に関連して用いられる 本発明のプローブ装置を示す図である。

第２図は、電界Ｅの種々の方向のベクトル図である。

第３図は、電界強度を等力測定するために３つのダイポール及び２つのサーミス タを用いる方法を示す図である。

第４図は、電界強度及び温度を測定するために用いる本発明の第１の実施例の電 気回路を示す図である。

第５図は、電界強度及び温度を測定するために用いる本発明の第２の実施例の電 気回路を示す図である。

第６図は、本発明に用いられる種々の部品のレイアウトについて一つの手法を示 す図である。

第７図は、本発明の種々の部品のレイアウトについて他の手法を示す図である。

さて、第１図を参照すると、患者１０に、ガン！１ｉｉ１４を破壊するために環 状フェーズド・アレー温熱療法装置１２を用いた治療が行なわれている。環状フ ェーズド・アレー温熱療法装置１２は、米ｌユタ州ソルト・レーク・シティ−市 のメディカル・コーポレーションのＢ、Ｓ、Ｄにより製造されたものと同じよう なものでよく、ガン１！１！１４に電磁エネルギを集束させ、その温度を治療温 度へ上昇させるために用いられる。

環状フェーズド・アレー温熱療法装置によるガン腫瘍の治療では、ガンｌ！ｌ１ １４に挿入でき、かつガン腫ｌ１１４の電界強度及び温度を測定することが可能 なプローブを備えていることが望ましい。このようなブロー７は、望ましいもの として、プローブを保持しているカテーテルを用いて経皮的に（皮膚を介して） 患者１ｏのガン腫１１１４に挿入される。ブＯ−ブ及びカテーテルから、ガン腫 １ｉ１４の電界強度及び温度を共に記録又は表示する測定器に至る接続ケーブル が必要である。このケーブルは、カテーテル内に適合するように小型化される必 要があり、かつ、電界からエネルギを吸収するアンテナとして作用することによ り患者１ｏを火傷させる型式のものであってはならない。

カテーテル１６は、第１図に示すように、ガン１瘍１４に挿入するように適応さ れ、カテーテル１６内にブロー７１８が収容されている。ケーブル２０はカテー テル１６から伸延して電圧計２２に接続されている。電圧計２２は、それぞれガ ン腫瘍１４内の電界を表示する電界表示装置２４と、２つの異なる温度を表示す る温度表示装置！２６及び２８とを備えている。

ここで、第２図を参照すると、電界Ｅは３成分を有し、それぞれを、ｘｌｙ及び ２方向を指向するＥ、Ｅ、及びＥ２と呼ぶ。アンテナ・ダイポールを用いて総合 的な電界Ｅ　（Ｅ％　＋Ｅ　　２＋Ｅ％　）を決定するためには、■ 相対的な３成分の電界Ｅ　　、Ｅ　　及びＥ２を測定するこＶ とが必要である。これらを測定する際には、各ダイポールをｘＳｙ又はｚ軸のう ちの一つに合わせてその軸上の電界強度を正しく測定をすることが必要である。

このために、プローブ１８は独立した３つのアンテナ・ダイポールを備える必要 がある。これらのアンテナ・ダイボールは互いに直角の方向を向いており、これ によって相対的なＸ％ｙ、ｚ軸を構成している。直角に方向付けられたこのよう なダイポールなしには、電界Ｅの総合的な大きさを誤って読み取る結果となる。

第３図を参照すると、プローブ１８が示されており、総合的な電界Ｅ　　、Ｅ、 、Ｅ２の大きさとと、独立した２点における組織内の２つの温度の値とを測定す るために有用な構成を有し、同時に小さな内径（約１履）のカテーテル１６内に 十分に適合するものである。プローブ１８は三角形のプリズム３０を備えており 、このプリズム３ｏは平行した三角形の２つの端部３２及び３４と、端部３２と 端部３４との間の３つの矩形面３６．３８及び４０を有する。プローブ１８を１ ａｍのカテーテル１６内の開口に適合させるために、三角形の端部３２及び３４ の各辺の寸法は、その長さは０．８６ａｓ程度でなければならない。端部３２及 び３４を隔てる距離は厳密なものではないが、約４ｓｍ〜５Ａｌ１以上であって はならない。

これらの長さにより、通常のカテーテル１６を用いるプローブ１８をガンｌ！８ １４に配置することができる。

第２図に示すように、共通の交点を有するｘ、ｙ１ｚ軸に沿って電界の等方性読 み取りを行うために、３つのダイポールを配置する必要があるということは、実 際的ではなく、また望ましいものではない。このような構成は、カテーテル１６ 内に適合するようにプローブ１８を十分に小さく作成した場合に得られるスペー スより、多くのスペースが必要となる。更に、これらのダイポールを接続する線 間のクロストークも増加する。更に、等方性測定するために、各ダイポールが中 心軸４２に対して５４．７４’の角度をなすように、ダイポールをプリズム３０ のような三角構造の中心軸４２からずらしてもよいことも周知である。例えば、 ボーランド医学出版、ワルシャワ（１９７４）第２２０頁〜第２２１頁の「マイ クロ波放射の生物学的な効果及び健康に対する危険に」おける、ボーマン（Ｒｌ Ｒ，Ｂｏｗｍａ口）：「危険な電磁界の特徴及び測定に関する最近のいくつかの 発展（ＳｏｍｅＲｅｃｅｎｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｌｎ　Ｔｈｅ　Ｃｈ ａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ＡｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　　Ｏｆ　　Ｈ ａｚａｒｄｏｕｓ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｆｉｅｌｄｓ）　　 Ｊを参照されたい。従って、中心軸４２に対して５４．７４＠の角度をなすプリ ズム３ｏの３つの面３６．３８及び４０に上に３つのダイポール４４．４６及び ４８を配置する。以下、第４図、第５図、第６図及び第７図について説明する付 加的な素子は、ケーブル２０にダイポール４４．４６及び４８を接続するために 用いる相互接続線及びコネクタ素子と共に、プリズム３０の面３６．３８及び４ ０の上に配置されている。

第４図を参照すると、それぞれ３つのダイポール４４゜４６及び４８は、低い固 有抵抗の材料により形成され、その中心でそれぞれダイオード５０．５２及０５ ４のような！１！手段により２つのアームに分割される。更に、整流された３つ のダイポール４４，４６及び４８は、高い固有抵抗のリード線により直列接続さ れ、これによって１／２ダイポール４４ｂの終端５６は高い固有抵抗のリード線 手段５８を介して１／２ダイポール４６ａの終端６０に接続され、また１／２ダ イポール４６ｂの終端６２は高い固有抵抗のリード線手段６４を介して１／２ダ イポール４８ａの終端６６に接続ぎれている。１／２ダイポール４４ａの他の終 端６６は高い固有抵抗のリード線手段７０を介して測定器２４に接続され、１／ ２ダイポール４８ｂの他の終端７２は高い固有抵抗のリード線手段７４を介して 測定器２４の他の入力に接続されている。測定器２４は、測定している電界強度 を表わす電圧“ｅ″を示す任意の高入力インピーダンスの電圧計でよい。それぞ れ２つの１／２ダイポール４４ａ及び４４ｂ、４６ａ及び４６ｂ、４８ａ及び４ ８ｂは、銅又は金のように固有抵抗が低い金属で作られたものでよく、またそれ ぞれ高い固有抵抗のリード線手段５８，６４゜７０及び７４は高い固有抵抗の材 料、例えばカーボン、又は製造の際に用いられる薄膜又はモノリシック技術に適 した他の材料で作られたものでよい。

従来技術の等方性電界の測定用プローブでは、各ダイポールから測定器まで高い 固有抵抗の２つのリード線を備える必要がある。従フて、３ダイポールの場合は 、６つのリード線が必要となる。しかし、これは、以下において説明するように 、特に、温度測定リード線もこれに含まれるとすれば、ケーブル２０は大き過ぎ 、かつ壇れ易いものにとなる。リード線の数を減少させるためには、ダイオード ５０．５２及び５４及び抵抗値が高い相互接＠１１５Ｂ及び６４を備え、かつ各 ダイオードの電気的な極性を同一方向にする。これにより、３つのダイポール４ ４．４６及び４８の整流出力を十分に大きな抵抗を介して組合わさせることによ り、ダイポール４４．４６及び４８の相互の間において無線周波の分離が得られ る。

第３図から、ダイポール４４，４６及び４８を相対的に定められたｘ、ｙ、ｚ軸 の一つに沿って配置したこと、及び総合的な電界の平方値は各軸について測定さ れた成分の平方の和（Ｅ％＋Ｅ　　２＋Ｅ　　２）であることをｚ 想起すべきである。ダイポールの側６８とダイポールの側７２との間の電圧は、 各ダイポール４４．４６及び４８の両端間電圧と、各リードＩ！５８及び６４の 両端間電丁圧との和である。測定器２４のインピーダンスが低いために、Ｎ流は 非常に小さく、従りて抵抗性のリード１１５８及び６４の両端間の電圧降下は無 視できる。平方則領域にあるダイオード５０．５２及び５４のために、各ダイオ ードの電圧は各ダイポールに平行な電界の平方に比例している。従って、総合的 な電界の平方値は側部６８と’ｔｌＡｍ７２との簡の電圧降下により決定するこ とができる。また、高い固有抵抗のリード線５８及び６４をインダクタにより置 換してもよいが、半導体技術によりインダクタを製造することは非常に困難であ り、ミニチュア化に適したものでもない。更に、インダクタを用いると、異なっ た周波数に対するリアクタンスのばら付きが大きく、広帯域のブＯ−ブを作成す ることができない。

高い固有抵抗のリード線７０及び７４ば一国有抵抗が高いプローブ１８内のリー ド線に接続されており、更にプローブ１８は測定器２４に接続されている。前述 のように、測定器２４は高入力インピーダンスを有する必要があるので、以下説 明するように、特に、温度を測定するためにサーミスタがリードＩ！５８及び６ ４を備えているときは、電圧抵抗の値が大きく、かつ、可変のリード線５８及び ６４が電圧測定の精度に対して影響を与えることはない。

プローブ１８を電界測定装置として用いると共に、温度測定装置として用いるた めに、一対のサーミスタ７６及び７８がそれぞれ高い固有抵抗のリード線５８及 び６４の一部分として備えられている。更に、高い固有抵抗のリード［１８０， ８２，８４及び８６がサーミスタ７６及び７８の両側部からそれぞれ測定器２６ 及び２８に接続されている。更に、サーミスタ７６及び７８を介して一定ＩＲ流 を流すようにするために電流源８８を備えている。Ｎ流ｌ＃Ｉ８８は時分割動作 を行ない、電界測定と干渉しないように、温度の読み取りの間のみ動作する。こ れは、スイッチ８９により示されている。

周知のように、サーミスタはその抵抗がその要素を取り囲む温度に関連して変化 する。このために、ガンｌｌ１１４内の温度が上昇するに従って、サーミスタ７ ６及び７８の抵抗値が変化する。従って、電流源８８からの一定電流がサーミス タ７６及び７８を介して供給されると、温度が変化することによる抵抗値の変化 により、それらの両端間の電圧が変化する。この電圧は測定器２６及び２８によ り測定される。測定器２６及び２８は、高入力インピーダンスの増幅器でもよく 、それらの出力はサーミスタ７６及び７８により検知された温度を表わしている 。

コンデンサ９０及び９２は高い固有抵抗のリード［１７０と高い固有抵抗のり− ド１１７２との間に接続され、電界測定ではフィルタとして用いられる。また、 コンデンサ９４及び９６は、リード線の対の８０．８２と、リード線の対の８４ ．８６のそれぞれの間に備えられ、サーミスタ７６及び７８のＲＦ加熱を防止し ている。コンデンサ９４及び９６は、特に、ｓＩ！又は厚膜技術のような半導体 製造方法を利用しているリード線８０とリード線８２との間、又はリード［１８ ４とリード線８６との間においては、固有のライン容量である。これに代わって 、コンデンサ９４及び９６は個別のミニアチュア部品であってもよい。

第５図を参照すると、プローブｉ８Ａが示されている。

プローブ１８Ａは、第４図の実施例のものと比べると、ダイオード５０．５２及 び５４を全波整流器９８．１００及び１０２により置換した点のみが異なる。適 宜、同一部品には同一番号が与えられている。全波整流器９８゜１００及び１０ ２は、それぞれブリッジ構成により接続された４つのダイオードを有する。ダイ オードのアノードとカソードとを共通接続したブリッジの２端子は、各ダイポー ル４４．４６及び４８のアームに接続されている。ブリッジ構成の反対側の２端 子は、２つのアノードか又は２つのカソードを共通接続しており、リード１１５ ｓ、６４．７０及び７４を接続する端子として用いるものである。更に、コンデ ンサ１０４，１０６及び１ｏ８が、全波整流器９８，１００及び１０２の端子間 に接続されている。

他の構成のダイポール４４．４６及び４８も可能である。重要なことは、互いに 直交する３つのダイポール・アンテナ４４．４６及び４８がリード１１７０とリ ード線７４との間に印加可能な直流出力を有することである。

換言すれば、リード１１５Ｂ及び６４の高抵抗値が各アンテナ４４．４６及び４ ８の間のＲＦ分離を与えるように、３つのダイポール４４．４６及び４８の整流 出力を組合わせることを意図している。

第６図及び第７図を参照すると、第３図及び第４図について以上で説明した種々 の部品を物理的に配置する構成の例が示されている。第６図及び第７図において 、部品は、第３図に示すように、プリズム３０を形成するシリコン又はガリウム ひ素の基板上に直接構築されてもよく、又は、カプトン（にａｐｔｏｎ）若しく は他の誘電体膜上に薄膜又は圧膜技術により作成されてもよく、この誘電体膜は 、後でプリズム３０の形式を有するガラス若しくは他の不活性物質の基板上に付 着される。

第６図を参照すると、３次元のダイポール４４．４６及び４８が公知のｉｌ膜技 術によりカプトン９１１１０上に形成される。ダイポール４４．４６及び４８の 各１／２ダイポールは、銅又は金のように固有抵抗が低いものでもよい。それに 代えて、１０μΩ・メートル以下の固有抵抗を有する任意の物質を用いてもよい 。高周波応答のために、約１Ω・メートルの高抵抗のダイポールを用いることが 望ましい。各ダイポール４４．４６及び４８は、第６図において垂直方向に対し て５４．７４°に配置される。各ダイポールのアーム間に、ダイオード５０．５ ２及び５４が１／２ダイポールの回路内に接続されている。好ましいものとして は、ダイオード５０．５２及び５４は、０バイアスされたビーム・リード・ショ ットキー・ダイオードである。このショットキー・ダイオードは、一般的に低レ ベルのＲＦ他信号対する好適な検出器である。例えば、第４図の構成ではヒユー レット・パラカード５０８２〜２８３フ型ダイオードを用いてもよく、第５図の 構成では５０８２〜９３９４型カツド・ダイオードを用いてもよい。

ダイポール４４．４６及び４８の各終端には、高い固有抵抗のリードａ７０．５ ８．６４及び７４が接続されている。高い固有抵抗のリード１！７０．５８．６ ４及び７４の材質は約１０・メートルの抵抗を有するカーボン添加のテフロンで もよい。それに代えて、リードｌ１１７０゜５８．６４及び７４の固有抵抗が測 定している電界の擾乱を最小限にするほど十分に大きく、かつ、リード［１５８ 及び６４の固有抵抗がダイポールの無線周波電圧をデカップルするほど十分に大 きければ、ダイポールに用いた物質の固有抵抗の少なくともｉ　ｏｏｏ倍以上の 固有抵抗を有する任意の物質を用いることができる。

高い固有抵抗のリード線５８及び６４をそれぞれ形成する２つの線の間には、ハ イブリッド構成に適したサーミスタ７６及び７８が接続されている。適当なサー ミスタの例としては、米国ニュージャージ州エジソンのサーモメトリックス（Ｔ ｈｅｒｍｏｍｅｔｒｉｃｓ　）により製造された「サー−ｔ”−フレーク（Ｔｈ ｅｔｖｏ　Ｆｌａｋｅ）　Ｊサーミスタがある。それに代えて、モノリシック技 術を用いてサーミスタを形成してもよい。サーミスタ７６及び７８から延伸して いるリード１！８０．８２．８４及び８６は、前述の高い固有抵抗のリード線７ ０．５８．６４及び７４と同じような高固有抵抗材料からなる。

物理的な大きさとして、各ダイポール４４．４８及び４８の結合長は約１．０ｏ ｍにされるべきであり、また各リード線５８．６４，７０，７４．８０，８２． ８４及び８６の幅は約０．１０ｊｗにされるべきである。プリズム３０の面３６ ．３８及び４ｏに対応する各パネルの総合的な幅は約０．８６ａ＋ｒある。面３ ８．３８及ヒ４゜に対応する各パネルの総合的な長さは、約２ｍｌである。

前記の大きさは、１．２ｏｍの内径を有するカテーテル１６にはめこめうるほと 十分に小さいブＯ−ブを構成するのに適している。多くの応用では、カテーテル １６に内蔵するのに必要な電界計と同程度の小さな電界計を作成することが必要 である。このような場合では、前述の大きさは例示したものの数倍であってもよ い。しかし、通常、ダイポールの長さは、測定している電界の波長の１７”２未 満である。

第７図を参照すると、第６図の実施例のレイアウトと比較されるべき他の実施例 のレイアウトが示されている。

相違のみについて説明するものとし、かつ、同等部品には同一参照番号が与えら れている。第７図の実施例においては、プリズム３００２つの終端３２及び３４ 上にベリリウム酸化物、又はダイヤモンド層１１２及び１１４が配置される。ベ リリウム酸化物及びダイヤモンド層は、異常な特性の組合わせを有するｙｈ電体 材料であり、高い熱伝導率及び低誘電体損失を有する誘電体であることは周知で ある。従って、サーミスタ７６及び７８を、ベリリウム酸化物、又はダイヤモン ド層１１２及び１１４と物理的な接触状態に置くと、その物質の高い熱伝導特性 のために、サーミスタ７６及び７８をガン腫瘍１４内の２つの異なった離隔した 位置における温度の平均温度に到達させる。ベリリウム酸化物又はダイヤモンド 層１１２及び１１４の形状は、カテーテル１６の中へ又はそれより外にプローブ １８を滑動させることをより容易にするだめに、三角形ではなく円形にしてもよ い。ベリリウム酸化物又はダイヤモンド層１１２及び１１４の誘電体損失が低い ために、これらは、測定している電界においてＲＦ加熱されることは殆どない。

更に、プローブ１８の背面の終端上には、コネクタ・ストリップ１１６が設けて あり、それに向かってリード線７４．８０．８２゜８４及び８６が延伸し、かつ 、より容易にケーブル２０に接続可能になっている。

腫瘍が組成上不均質となり得ることは周知である。臨床医は、ｌｓ内における電 界と、温度上昇の態様とを知ることにより、これまで入手不可能であった治療に 関する付加的な情報を得ることができる。例えば、電界強度の平方と温度の時間 変化の微分との比は、σ／Ｉ）Ｃに比例している。ここで、σは導電率、ｐは密 度、０は比熱であり、これらは全て組織の特性である。従って、組織の構成に関 する情報が治療中に得られる。更に、温度の時間変化の二次微分を計禅すること により、測定領域が周回の組織に対して高温であるか低温であるかを判ｌ１ｉ１ ｊることができる。この後者の情報は、臨床医にとって、所望の領域に電界が正 しく集束されているか否かを判断するのに有用である。

第１図を参照すると、プローブ１８の使用に際して、患者１０を温熱療法装＠１ ２に位置決めする前に、プローブ１８をガン腫！ｔ１４に挿入してもよい。温熱 療法装置１２に対して患者１ｏを正しく位置決めした後に、電磁界の初期集束は 、測定器２４により読み取られるガン腫瘍１４の電界強度を最大化することによ り連成される。同時に、温度上昇の時間内の連続的な読み取りを、測定器２６及 び２８によって行なう０次に、時間対温度の変化の一次微分、すなわち温度上昇 率が決定される。

電界強度の平方と、温度の時間変化の一次微分との比は、治療を゛実施している 組織の型の表示を与える。

組織の型が一般的に分かつているときに、温度上昇が予想以上に緩慢ならば、温 熱療法装置１２が正しく集束されていないことを示すものである。最初の温度の 時間８を挿入しているガン１１１１１４は局所的な「ホット・スポット」であり 、これは所望の応答である。また、二次微分がＯより大きいときは、プ０−１１ ８を挿入しているガン腫瘍１４は「コールド・スポット」であり、従って、温熱 療法側ｒ２からの電界強度は治療に不充分であるか、又は正しく集束されていな いことを示している。

温度と電界強度とを同一位置で同時に測定すれば、これらの測定の精度は増加す る。従って、ブ０−７１８は付加的な情報を得るのに理想的である。

更に、ブＯ−ブ１８は、適用装置１１２のエネルギの初期集束の間に、臨床医を 助けるためにも使用することができる。初期集束においては、適用装置１１２に より加えられる信号の電力は、健康な組織が破壊されないように低い値に保持さ れる。プローブ１８がガンｌ！１ｉＡ１４の中に挿入された後は、適用装置ｆ１ ２の集束は、測定器２６により最高電界の指示が示されるまで調整される。その 後に、適用＠１ｉ１２から全出力の電磁界エネルギが供給される。

本発明の排他的な権利即ち特許権の請求の範囲は特許請求の範囲により決定され る。

ｊ佼−Ｚ 手続補正書 １、事件の表示 ＰＣＴ　／　ＵＳ　８９　／　０１６０５２、発明の名称 電界測定用プローブ及びその使用方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　フロリダ　インターナショナル居　所　〒１００東京都千代田区大手町 二丁目２番１号新大手町ビルヂング３３１ ７、補正の内容　　別紙のとおり ８、添付書類の目録 同時に出願審査請求書を提出してあります。

１、発明の名称を次の通り訂正する。

１電界測定用プローブ及びその使用方法Ｊ２、特許請求の範囲を別紙の通り補正 する。

疼　明細書第５頁第３．４．５．６．７．８．９　（２箇所）、　１０゜１２及 び１３行の「手段」を削除する。

４、　明細書第７頁第１９行の括弧の中の「Ｅ８２Ｊの前にｒＥ２＝Ｊを加入す る。

５、　明細書第８頁第６行の「総合的な」を１相対的な３成分の１に補正する。

６、　明細書第８頁第１０行の「三角形」をｒ正三角柱１に補正する。

７、　明細書第９頁第５行の「三角構造」を１正三角柱構造ｊに補正する。

８、　明細書第９頁第５．５．８．１０及び１６行の「手段Ｊを削除する。

９、　明細書第１１頁第２行より第３行までの「相互接続線」を１相互接続リー ド線ｊに補正する。

１０、　　明細書第１１頁第１０行の「総合的な電界」の後にｒＥＪを加入する 。

１１、明細書第１１頁第１６行の「抵抗性の」を削除する。

１２、明細書第１７頁第１３行の「終端」を１端部１に補正する。

「２、特許請求の範囲 １、電界（Ｅ、　Ｅ、及びＥ、）の強さを測定す刺な笠高入力インピーダンス電 圧検出器（２４）と共に用いられ、互いに直交して配置された３つの低固直抵抗 のダイポール（４４，４６及び４８）を含んでいる電界測定里プローブ（１８） であって、前記ダイボニ＞ｂｃｖ’）ちの第１のダイポール凹の一端（５６）旦 前記ダイボニ）１／　（１）立ちの第２のダイボールエ昶工の一端（６０）との 間に接続され、之２前記第２のダイポール（４６）の他端（６２）　ｈ　ｔＪ　 記ダイポールのうちの第３のダイポールＧしの一端（６６）との間にそれぞれ接 続された泉皿宣抵抗の相互接続リード線（５８及び６４）と、 前記第１及び第３のダイポール（，４４及び４８）の他端（６８及び７２）をそ れぞれ前記二玉検出器（２４）に接続するための高固有抵抗の電圧検出器リード 線（７０及び７４）と を有することを特徴とする電界測定里プローブ。

２、請求項１記載の電界測定反プローブにおいて、更に、前記ＮＥ検出器２ユは 、前記電界（Ｅ、　Ｅ、及びＥ、）の強さを表わすものとして、印加て、更に、 前記ダイポール（４４，４６及び４８）は、正三角狂のプリズム（３０）の３つ の皿面（３６，３８及び。

４０）上にそれぞれ配置され、かつ前記ダイポール（４４，４６及び４８）旦工 韮プリズム（３０）の軸（４２）ダイポール素子（４４ａ、　４４ｂ　；　４６ ａ、　４６ｂ　；及び４８ａ。

４８ｂ）を皇亘ことを特徴とする電界測定里プローブ。

先　電界（Ｅ）の強さを測定するための第１の高入力インピーダンス電圧検出器 （２４）と共に、用いられ、かつ、前記電存（Ｅ）の±大濫叉を測定するための 第２の高入力インピーダンス電圧検出器（２６又は２８）と共に用いられる電界 及び温度測定尻プローブであ２二、更に、前記電界及び温度測定用プローブは、 互いに直交して配置された３つの低里血抵抗のダイポニｊ）　ｌ＄、４６及び４ ８）を有し、かつ、前記３つのダイボニｔｂ　（、ｇ、　４６　及１４８　）は それぞれ第１及び第２の終端（Ｂ　５６　；　６０．６２　；　７１）　ＩＦ６ ６、７２１ｉ有する前記電界及び温度測定反プローブあって、サーミスタ（７６ 又は７８）を含み、前記ダイボ≦２立ちの第１のダイポール亙Ｕｎの一端（５６ ）＆前記ダイポー）Ｉｉ（７）立ちの第２のダイポール亙の一′ｊＷＪ（６０） との間に接続され、かつ前記第２のダイポール（４６）の他端（６２）＆前記ダ イボー）ｋユちの第３のダイボールエタユの一端（６６）＆（７）間にそれぞれ 接続された前記第に五里血抵抗のリード線（５８及び６４）と、 前記第１及び第３のダイポール（４４及び４８）二里１６８及び７２）をそれぞ れ前記第１の’ｔＪＥｆＥ検出器（２４）ｌ：接続するための第２の高■抵抗の リード線（７０及び７４）と、 前記サーミスタ（７６又は７８とｔ匹第２のｔＢＥ検出器（２６又は２８）に接 続するための第３二五里！抵抗のリード線（８０，８２；ス旦８４．並）と、を 有することを特徴とする電界及び温度測定具プローブ。

■　電界（Ｅ）を集束させて温度を上昇させることにより腫瘍（１４）の特性を 決定するための電界及び温度測定用プローブの使用方法であって、前記腫瘍（１ ４）における電界（Ｅ）の強さ及びその温度を決定するステップと、温度対時間 曲線の傾斜をことにより腫瘍（１４）の特性を決定することを特徴とする電　及 び温度測定用プローブの使用方法。

焦　温熱療法を開始する前に、腫瘍（１４）に対す前記腫瘍（１４）の中に肌ｎ 隻界及１温叉測定用プローブ（１８）を配置するステップと、前記温熱適用器（ １２）より低電力の電界（Ｅ）を発生するステップと、 最初は前記低電力の電界（Ｅ）を前記腫瘍（１４）に対し集束させるステップと 、 前記三１１匹邸酊釦肌定月−ブローブ（１８）により最大の電界（Ｅ）が測定さ れるまで前記電界（Ｅ）の集束を調節するステップと、 前記温熱適用器（１２）により発生される前記電界（Ｅ）の電力を増加させるス テップと を包含することにより腫瘍皿に対する温熱適用器（１２）の集束を調節すること を特徴とする電び温度測定用プローブの使用方法。」 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電界（Ｅｘ、Ｅｙ及びＥｚ）の強さ測定する高入力インピータンス電圧検出 器（２４）と共に用いられ、互いに直交して配置された３つの低い固有抵抗のダ イポール（４４，４６及び４８）を含んでいる電界測定プローブ（１８）であっ て、 前記ダイポール（４４）のうちの第１のダイポールの一端（５６）から前記ダイ ポール（４６）のうちの第２のダイポールの一端（６０）に接続され、前記第２ のダイポール４６の他端６２から前記ダイポール４８のうちの第３のダイポール の一端（６６）に接続された高い固有抵抗の相互接続線（５８及び６４）と、前 記第１及び第３のダイポール（４４及び４８）の他端（６８及び７２）を前記検 出器（２４）に接続するための高固有抵抗検出器接続線（７０及び７４）とを有 することを特徴とする電界測定プローブ。 ２．請求項１記載の電界測定プローブにおいて、更に、前記検出器は、前記電界 （Ｅｘ、Ｅｙ及びＥｚ）の強さを表わすものとして印加された電圧（ｅ）を検出 して表示することを特徴とする電界測定プローブ。 ３．請求項１記載の電界測定プローブにおいて、更に、前記ダイポール（４４， ４６及び４８）は、それぞれ正三角形のプリズム（３０）の３つの面（３６，３ ８及び４０）上に配置され、かつ、前記ダイポール（４４，４６及び４８）は、 それぞれ前記プリズム（３０）の軸（４２）に対して５４，７４°の角度で前記 プリズム（３０）の面上に配置されたダイポール素子（４４ａ，４４ｂ，及び４ ６ａ，４６ｂ，及び４８ａ，４８ｂ）を有することを特徴とする電界測定プロー ブ。 ４．請求項１記載の電界測定プローブにおいて、更に、前記ダイポール（４４， ４６及び４８）のおのおのの長さと、被測定電界（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）の波長と の比は、１／２未満であることを特徴とする電界測定プロープ。 ５．請求項１、２、３又は４記載の電界測定プロープにむいて、更に、前記ダイ ポール（４４，４６及び４８）は、それぞれ整流回路（５０，５２及び５４，又 は９８，１００及び１０２）を有することを特徴とする電界測定プローブ。 ６．請求項５記載の電界測定プローブにおいて、更に、前記ダイポール（４４， ４６及び４８）の終端（５６，６０，６２，６６，７２及び６８）は、それぞれ 前記整流回路（５０，５２又は５４）から遠方にあることを特徴とする電界測定 プローブ。 ７．請求項５記載の電界測定プローブにおいて、更に、前記整流回路は、それぞ れ前記ダイポール（４４，４６及び４８）の終端（５６，６０，６２，６６，７ ２及び６８）の中間に配置されたダイオード（５０，５２又は５４）であること を特徴とする電界測定プローブ。 ８‘請求項５記載の電界測定プローブにおいて、更に、ダイポール（４４，４６ 及び４８）の終端（５６，６０，６２，６６，７２及び６８）は、それぞれ整流 回路（９８，１００及び１０２）の一部分であることを特徴とする電界測定プロ ーブ。 ９．請求項５記載の電界測定プローブにおいて、前記ダイポール（４４，４６及 び４８）は、それぞれ第１及び第２のダイポール・アーム（４４ａ，４４ｂ，及 び４６ａ，４６ｂ，及び４８ａ，４８ｂ）を有し、更に、前記整流回路は、それ ぞれ前記ダイポール・アーム（４４ａ，４４ｂ，及び４６ａ，４６ｂ，及び４８ ａ，４８ｂ）の間に配置された全波整流器（１０４，１０６又は１０８）であり 、かつ、それらには、前器ダイポール（４４，４６及び４８）の終端（５６，６ ０，６２，６６，７２及び６８）とダイポール・アーム（４４ａ，４４ｂ，及び ４６ａ，４６ｂ，及び４８ａ，４８ｂ）とがそれぞれ接続されていることを特徴 とする電界測定プロープ。 １０．電界（Ｅ）の強さを測定するための第１の高入力インピーダンス電圧検出 器（２４）と共に用いられ、かつ、前記電界（Ｅ）の環境の温度を測定するため の第２の高入力インピーダンス電圧検出器（２６又は２８）と共に用いられる電 界及び温度測定プローブであり、更に、前記プローブは、互いに直交して配置さ れた３つの低い固有抵抗のダイポール素子（４４，４６及び４８）を有し、かつ 、前記ダイポール素子（４４，４６又は４８）はそれぞれ第１及び第２の終端（ ５６，６０，６２，６６，７２及び６８）を有する前記電界及び温度測定プロー プにおいて、 第１の高い固有抵抗のリード線（５８及び６４）であって、サーミスタ（７６又 は７８）を含み、前記ダイポール（４４）のうちの第１のダイポールの一端（５ ６）から前記ダイポール（４６）のうちの第２のダイポールの一端（６０）へ接 続され、かつ前記第２のダイポール（４６）の他端（６２）から前記ダイポール （４８）のうちの第３のダイポールの一端（６６）へ接続された前記第１の高い 固有抵抗のリード線（５８及び６４）と、前記第１及び第３のダイポール（４４ 及び４８）の他の終端（６８及び７２）を前記第１の検出器（２４）へ接続する 第１の高い固有抵抗のリード線（７０及び７４）と、前記サーミスタ（７６又は ７８）をそれぞれ前記第２の検出器（２６又は２８）に接続する第３の高い固有 抵抗のリード線（８０，８２，８４，及び８６）と、を有することを特徴とする 電界及び温度測定プローブ。 １１．請求項１０記載の電界及び温度測定プローブにおいて、前記プローブ（１ ８）は更に、前記温度を測定している間、前記第１の高い固有抵抗のリード線（ ７６）と首記第２の高い固有抵抗のリード線（７８）との間に一定電流を流すた めの時分割電流源（８８）を有することを特徴とする電界及び温度測定プローブ 。 １２．請求項１０記載の電界及び温度測定プローブにおいて、更に、 前記３つの低い固有抵抗のダイポール素子（４４，４６及び４８）は、三角形の プリズム（３０）の軸（４２）に対して５４．７４°の角度で前記プリズム（３ ０）の面（３６，３８及び４０）の上に配置されていることを特徴とする電界及 び温度測定プローブ。 １３．請求項１０記載の電界及び温度測定プローブにおいて、前記ダイポール素 子（４４，４６及び４８）は、それぞれ整流手段（５０，５２及び５４，又は９ ８，１００及び１０２）を有することを特徴とする電界及び温度測定プローブ。 １４．請求項１０記載の電界及び温度測定プローブにむいて、更に、前記リード 線（５８，６４，７０，７２，８０，８２，８４及び８６）のそれぞれの固有抵 抗は、前記ダイポール素子（４４，４６及び４８）のそれぞれの固有抵抗の少な くとも千倍の大きさを有することを特徴とする電界及び温度測定プローブ。 １５．電界（Ｅ）を集束させて温度を上昇させることにより腫瘍（１４）の特性 を決定するための方法であって、前記腫瘍（１４）における電界（Ｅ）の強さ及 びその温度を決定するステップと、温度対時間曲線の傾斜を決定するステップと 、温度対時間曲線の二次微分の符号を決定するステップとを含むことを特徴とす る腫瘍（１４）の特性を決定するための方法。 １６．請求項１５記載の方法にむいて、更に、前記符号を決定するステップは、 前記腫瘍の特性を表示することを特徴とする腫瘍（１４）の特性を決定するため の方法。 １７．請求項１５記載の方法にむいて、更に、前記符号を決定するステップは、 前記電界の適正な集束を表示することを特徴とする腫瘍（１４）の特性を決定す るための方法。 １８．請求項１５記載の方法において、更に、前記符号を決定するステップは、 前記電界（Ｅ）の適正な値を表示することを特徴とする腫瘍（１４）の特性を決 定するための方法。 １９．温熱療法を開始する前に、腫瘍（１４）に対する温熱適用器（１２）の集 束を調節するための方法であって、 前記腫瘍（１４）の中に温度及び電界強度測定用プロープ（１８）を配置するス テップと、前記温熱適用器（１２）より低電力の電界（Ｅ）を発生するステップ と、 最初は前記低電力の電界（Ｅ）を前記腫瘍（１４）に対し集束させるステップと 、 前記プローブ（１８）により最大の電界（Ｅ）が測定されるまで前記電界（Ｅ） の集束を調節するステップと、前記温熱適用器（１２）により発生される前記電 界（Ｅ）の電力を増加させるステップと を包含することを特徴とする、腫瘍に対する温熱適用器（１２）の集束を調節す るための方法。