JPH07504824A - 放熱装置 - 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】 放熱装置 本発明は、加温療法のための放熱装置に関するものであり、さらに詳しくは、膀 胱等の空洞器官に発生した腫瘍を加温治療するための高周波放熱装置に関するも のである。

各種の人体疾患の加温治療のための装置がすでに知られており、このような装置 は、加熱液、光放射、高周波アンテナ、ザーミスタなどを使用している。

米国特許第４，７７６．３３４号には、治療すべき腫瘍内に、温度センサつきの 高周波装置を挿入することにより、腫瘍を治療するためのカテーテルが開示され ている。

フランス特許出願第２，６００，２０５号は、膨張式バルーンと光センサを用い て、内腔に光を照射する装置に関するものである。

米国特許第４，１５４，２４６号は、人体の自然の内腔内に、又は腫瘍に直接挿 入する高周波共鳴回路を開示している。

ドイツ特許出願第２，８４８，６３６号は、加熱された液体がポンプによって人 体内腔内で閉ループ状に循環し、液温が外部サーモスタットによって調節される 加熱液の使用を請求している。

ＥＰ−Ａ−３７０８９０は、加温治療のための放熱床用装置を開示しており、そ のアンテナが含む力ｔ−チルは、膨張式バルーンと、そのバルーンを通る一列以 上の液体の流れを受けるようになっており、無線周波放熱アンテナと１つ以上の 熱電対を持ち、アン六すの閉じられたターミナル端部から戻ってきた上記液体ひ とつの中に静められＣいる。その放熱装置は加えて、個別の直腸コントロール手 段を含んでいる。

ＧＢ−Ａ−２０４５６２０は、大腸用放熱針と、温度感知手段と、膨張式バルー ンを含むカテーテル（＋＋ｐａｃｅｄ　ａｐａｒｔ　ｔｒａｎｓｕｒｅｔｈａｌ 　ｃａｔｈｅｔｅｒ）からなる、加温治療用のアプリケ−クーに関するものであ る。

ＵＳ−Ａ−４９５７７６５は、マルチチューブと、アンテナの周囲のらせん状の チューブと、温度センサー、床用の受け身の排水チューブを開示する。

本発明の目的は、人体の自然の内腔内の腫瘍を加温治療するための装置で、既知 の装置の利点を結集しながら、それらの欠点を解消した装置を提供することであ る。

本発明による装置は、基本的には、プラスチックケーシング内に電力供給用の遮 蔽ケーブルと数個の熱電対とを収容して、このケースの周囲を液体流により包囲 させてなる高周波放熱アンテナを備えた、可撓性三重通路カテーテルによって構 成され、第二通路には、前記液体の還流によって囲まれた数個の外側熱電対のた めの電源ケーブルを通し、第三通路には、治療すべき内腔ヘカテーテルが挿入さ れたときに、カテーテルの先端部の近くにあるバルーンを膨張させるだめの液体 を貫流させる。

例証のために、また非限定的に示した特定の吏廁例、ならびに添付図面にもとづ いて、本発明を以下にさらに詳しく説明す名。前記に関して、各図面では、示さ れた各部分は縮尺通りではな（、相互の寸法は比例しておらず、各部材の断面は 実際にはきわめて薄い（小さい）。

図１は、人体の自然内腔に挿入される、本発明による装置の先端部の拡大図であ る。

図ＬＡは、前記図１の線Ａ−Ａに沿った本発明の装置の拡大断面図である。

図２は、図１の装置内に一般に示される高周波アンテナの構造の詳細を示す要部 拡大図である。

図２Ａは、図２の線Ａ−Ａに沿った放熱アンテナの拡大断面図である。

図３は、図１に示した端部に対して対向位置にある本発明による装置の端部の図 である。

図４は、図２の放熱アンテナによって発生する放熱の強さを縦軸にとったグラフ である。

図５は、膀胱内に挿入されたあとの、図】の装置の端部を示す図である。

図６は、治療すべき器官内へ挿入する準備ができたときの、図１の装置の端部に おける構造を示す図である。

本発明による装置は、可撓性カテーテルの所要形状と実質を備えており、その１ ｉｉｉ端は、図１に示すように、通路２を流れる液体流で囲まれたアンテナ１を その中に内蔵していて、液体は開口部３を通って膀胱内に導入され、前記膀胱内 を自由に循環したあと、開口部４を通って再びカテーテル内に吸い込まれる。前 記開口部４は、例えば６．６′、６〜のような数個の熱電対の導線を収納する第 二通路、すなわちカテーテル側部通路５と連通していて、バルーン７内に第三通 路すなわち側部通路８から端部開口部９を通じて気体状流体又は液体を流入させ て、該バルーン７を膨張させることにより、熱電対が外側へ偏向するようになっ ている。

カテーテルの図１に示されている先端とは反対側の基端部（図３）には、前記カ テーテルの３つの通路、すなわち通路２，５．８に対応する３つの分岐した入口 が設けられている。中央入口１０内には、中央通孔と分枝１３とを備えたプラグ １１が圧着挿入されている。プラグ１１の中央通孔１２内には、第ニブラグ１４ が圧着され、これも中央通孔１５を備えている。アンテナ１に電流を供給する遮 蔽ケーブル１６が、前記同軸方向に配置されたプラグの中央通孔１２と１５とを 貫通し、分枝１３は、通路２に沿って流れる調整液の人口と出口の役目を果たし ている。熱電対電源ケーブル６．６′、６−は、分枝１８を備えた側方入口１７ を通して配置され、ケＥプルは側部通路５に沿って走り、該側部通路５内には逆 方向に調整液が流れていて、この液体は前記分枝１８を通して流入、流出するよ うになっている。また、別の側方入口１９には、バルーン７を膨張させるための 液体を導入して第二の側部通路８に沿って流すために、一方向弁が設けられてい る。

前記の３つの人口１０，１７．１９からやや下流位置には、カテーテル本体のま わりに密着して外部から既知の方法で操作される熱交換器３１がスリーブ状に設 けられ、中央通路２を通って側部通路５内へと還流するか、又はその逆方向に流 れる前記調整液を冷却し、又は加熱するのに用いられる。

図２および２Ａには、放熱アンテナ１がさらに詳細に図示されている。直線双極 アンテナ１の有効な放熱部分は、中央導線２２のコイル状部分２１によって構成 されており、中央導線はコイル部２１のすぐ上流位置で、第一プラスチック製内 部スリーブ２３と、金属製編組部材からなるシールド２４と、第ニブラスチック 製中間スリーブ２５と、シールド２４に電気的に接続された金属円筒２６と、プ ラスチック製外部スリーブ２７とによって順次、密着封入されている。

上記スリーブ２７のすぐ下方には、アンテナ及び電源ケーブルの所定の位置での 作動温度を検出するのに適するように配置された、数個の熱電対のための電源ケ ーブルが設けられている。例えば、第一熱電対２８は、カテーテルとそのアンテ ナが膀胱内に挿入されるとき、尿道前立腺部に位置するカテーテルの延長部の位 置に配置され、また、第二熱電対２９は、膀胱頚部におけるアンテナ１のやや上 流位置に配置され、さらに第三熱電対３０は、中間スリーブ２５及び金属円筒２ ６のすぐ上流位置でシールド２４のまわりに１回又はそれ以上巻かれたあと、金 属円筒２６から突出している中央溝１１！２２の、エンドコイル部２１を形成す るために巻かれる前の延長部のまわりに何回か巻かれることにより、金属円筒２ ６とエンドコイル部２１の間において中央導線２２に密着している。そして、前 記２点を接続する熱電対３０の電源ケーブルの伸張部が、中間スリーブ２５と金 属円筒２６の間に両者から抵抗を受けることなく接触して挿入されている。

いずれの場合にも、各熱電対のすぐ前方部分すなわち電源ケーブルの末端延長部 は、温度を検出するための熱容量の増加と高周波抵抗の増加とを図るために、多 重巻きされたコイル部の中に包み込まれ、前記ケーブルに沿った分散熱伝導を最 少限に抑えるか、又は完全に抑制している。

図ＩＡは、本発明によるカテーテルの断面を、熱交換器３１から中間スリーブ２ ５までの伸張部の任意の位置で示したものであるが、熱電対６．６′、６″の各 電源ケーブルを通すための側部通路５と、バルーン７を膨張させる液体を通すた めの側部通路８とが示され、前記側部通路５および８は実際のカテーテルの厚み の範囲内に収められ、調整液を流すためのカテーテルの内部通路２には、その中 央位置に、中央導線２２と、内部スリーブ２３と、シールド２４と、外部スリー ブ２７と、内部熱電対２８．２９および３０用の電源ケーブル（図示せず）によ って構成される遮蔽ケーブル１６が収納されている。

図２Ａは、アンテナ１を図２の綿Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。その内 部には、中央から順に次の各部材が収納されている。すなわち、導線２２、内部 スリーブ２３、金属シールド２４、中間スリーブ２５、金属円筒２６、外部スリ ーブ２７、ならびに熱電対３０用電源ケーブルである。

図４は、アンテナｌのコイル部２１から遮蔽電源ケーブル２２．１６へ至る放熱 強さを示す分布図である。同図に示すように、放熱強さは、放熱コイル部２１か ら金属円筒２６により保護されている伸張部へと通るときに最大値となり、遮蔽 ケーブル１６の位置でゼロに近くなる。

図５は、本発明による放熱アンテナを備えたカテーテルが、膀胱内に挿入された 操作状態での縦方向断面図である。内部に放熱アンテナを備えているカテーテル は、金属円筒２６の後端が前立腺３３と膀胱３２の間の領域すなわちほぼ膀胱頚 部に位置するように、尿道を通して膀胱３２内へ挿入され、この場合同時に、カ テーテルの前端によって膀胱内壁に圧力が加わらないよう注意が払われる。カテ ーテルがいったんこのようにして膀胱内に挿入されると、調整液２の供給ポンプ が作動する。調整液は、ある場所の細胞に対して選択的に毒性を示す物質を含む ことが望ましく、この調整液は、熱電対６．６′、６″の電源ケーブルを備えた 側部通路５に沿って、開口部３から膀胱内に送出したあと開口部４から帰還させ るように循環させるか、又はその逆方向に循環させる。前述した液体の強制循環 は、外部平衡手段と脱気室とを備えた可変流量供給ポンプによって行われ、病理 的又は生理的な尿の産生と平衡を保つべく膀胱内の液体量が随意に補整され、一 方、異方性媒体の共存によって生じる放射の不均等性を防止するために、循環に より発生したガス、又は意に反して循環内に侵入したガスを膀胱内から完全に排 出する。

膀胱３２が調整液２で完全に満たされると、側部通路８からその末端開口部９を 通じて流体を導入することにより、バルーン７を膨張させる。流体は気体でもよ いが、液体であることが好ましい。前記のように膨張したバルーン７は、外側熱 電対６．６’　、６＝の電源ケーブルを押し、アンテナｌによって発生した放射 （熱）によって生じた内部の温度を検出するために、さまざまな位置で前記熱電 対を膀胱壁３２に対して接線方向に動かす。外側熱電対の位置と数を変えること によって、熱電対を膀胱壁又は治療すべき器官の所望の位置に配置することがで き、異なった箇所で温度を個別にチェックすることができる。膨張したバルーン ７は、放熱アンテナの接近によって生じた余分な熱から膀胱の頚部壁を保護し、 また、カテーテルが不意に移動したり、膀胱頚部から脱出したりしないようにす る。

アンテナ１の寸法は、治療すべき膀胱内に完全に収納されながらカテーテルに沿 って自由に配置できるような寸法であることが望ましいが、一方で、癌細胞にと って致死的となるような温度に達するための治療用熱放射を行うのに適した寸法 とすることも必要である。アンテナの物理的長さは、前記アンテナのインピーダ ンスと、アンテナにより熱放射される周囲からのインピーダンスに関連した式か ら得られる仮想的電気的長さに関係しているから、アンテナの電気的長さは被放 射媒体の導電率に反比例する。従って、水性溶液の導電率は空気の導電率よりも 数倍も高いから、水性環境で操作するときは、空気中で操作するのに必要な長さ よりも、物理的にずっと短いアンテナを使用することができる。

本発明におけるダイポールは、四分の一波長型ダイボールに対応し、溶液を満た した膀胱を含む水性環境では、９００〜１００１００Ｏの範囲の周波数で操作す ることが可能である。とくに、９１５ＭＨｚの周波数を選んだのは、これ以外の 周波数を用いると、浸透性や強度あるいはその他の効果が人体組織内では必ずし も正確に予測できず、調節できないからであり、一般に高い周波数は浸透力が弱 く、従って局所加熱が望むようにできず、低い周波数は浸透力が強く、組織に深 く侵入して損傷を与えるからである。

一方、これ以外の異なる波長での放射は、各国で法律により保護されている無線 および電話通信を妨害する可能性がある。

熱電対に対する高周波の影響又は各種の熱電的影響を最少限に抑え、又はな（す ために、熱電対の温度検出部近傍の電源ケーブルの端部はらせん形に巻いてあり 、これにより、各測定点で測定した温度は上述した影響を受けない信頼性の高い データとなる。前記の構造は、伝導に起因する測定誤差を防止し、例えば熱電対 ３０の場合、ダイポールへの給電位置の温度測定では信頼性の高い値を得ること ができる。そして、エネルギーがきわめて高度に集中する場合にも、高周波によ る熱電対の自己加熱を非常に効果的に低下させることができ、この場合、前記の ような構造は高周波域における悪影響をほとんど受けない。

本発明による装置の各部品のサイズ、とくに断面積は、この装置が用いられる特 殊な分野に適合するよう、きわめて小さくなければならないので、例えばアンテ ナ電源ケーブルの自己加熱によるエネルギー損失は特に高（、それは２０へ４０ ％の範囲である。このようなジュール熱による好ましくない自己加熱は、尿道壁 の過熱を引き起こすかもしれず、これは治療を受けている患者に不快感を与えた り、あるいは細胞組織やアンテナを損傷する。そこで、膀胱へ向けて流入させた り膀胱から流出させる調整液によって、アンテナ自体を操作中たえず冷却する必 要があり、この場合、膀胱内と尿道内の液体の温度をも同時調節する。この温度 調節は、調整液の供給流量と冷却源の温度とを変化させることによって行う。

このようにして、温度を上昇させ、また熱を排出することができる。

バルーン７が膨張するときに、膀胱壁の温度を検出する外側熱電対６．６’　。

６″が安全に外側へ偏向できるようにするため、細いステンレス鋼線を被覆内部 に挿入することによってケーブルを全長にわたって補強し、それによって必要な 剛性と可撓性を電源ケーブルに与えている。このような補強ワイヤの挿入によっ て、ケーブルを側部通路Ｓ内に挿入するとき又は熱電対６．６′、　６″を所望 の位置に配置するときに圧縮応力および引張応力が生じても、それらに耐えるに 必要な機械的強度を熱電対電源ケーブルに与えることができる。

このような各種の部材から構成されるカテーテルが膀胱に達するまで尿道内に挿 入されると、バルーン７の上流側において開口部４から突出している外側熱電対 ６．６′、６−の端部は、図６に示すように、バルーン７より下流位置、すなわ ちカテーテルの端部に近い適当な位置に配置された１個又はそれ以上のノツチ（ 切れ込み）に挿入することにより、一時的にロックされる。このノツチは、治療 すべき器官や患者に応じて他の適当な位置に設けることができる。バルーン７が 膨張すると、熱電対端部がノツチから外れ、膀胱壁に当接するまで外側へ偏向す る。この熱電対６．６’　、　６″の外側への偏向によって熱電対を含む各電源 ケーブルの端部が膀胱壁に接触したときに、過度の圧力が生じないようになって いる。膀胱壁に接したとき、熱電対端部の接触位置において壁部の実際の温度を 測定することができる。つまり、前記壁部と、膀胱に充満している液体との境界 には、はぼ静止した薄い液層があり、これは物理的吸引によって組織に付着して いるので、膀胱内の液体の循環による影響を受けることがなく、一方、ケーブル 末端は熱電対の熱容量を増加させるためコイル状をしているが、熱電対の直径は コイル部を含めて０．７ｍｍ未満であって、厚さ約１ｍｍの静止液層内に大金に 入り込むからである。

熱電対が膀胱内で外側へ偏向したあと、前記のように補強電源ケーブルに押込み 作用及び／又は引張り作用を加えることによって、また熱電対を収納しているカ テーテルを回転することによって、熱電対の位置を変更することができる。

膀胱壁土及び／又は循環液体内で検出される温度は、前記液体の流量を毎分数ｃ ｒｎ”から数十ｃｒｒＩ′まで変化させることによって調節することができる。

液体を循環させる循環システムは、膀胱内又は回路内において存在している気泡 を消滅させ、又はその形成を防止する。すなわち、膀胱内又は回路内で形成中の 、あるいはすでに存在している空気又は他の気体の泡は、前記液体の連続流によ って捕捉され、外部ポンプ回路の適切な箇所で外部へと排出される。さらに、前 記のような液体循還は、アンテナとその周辺に過熱が起こらないよう防止し、ま た循環液体内に望ましくない反応が起こるのを防止する。

膀胱内を循環する液体に接触するアンテナと熱電対部品はすべて、ポリテトラフ ルオロエチレン層により外部環境から絶縁されて収容され、使用するたびに、そ の後の使用に備えて殺菌される。

図１ 距離　（ｃｍ） 図５ 国際調査報告　。１，７０、。５／１１１１１７５ＰＣＴ／よＴ９に１００１４ ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．膨張式のバルーン（７）を端部に備えると共に、流体が流れるのに適する複 数の流路（２、５、８）を備えたカテーテルと、高周波放熱アンテナ（１）と、 一つ又はそれ以上の熱電対（６、６′、６′）とによって構成され、前記放熱ア ンテナ（１）が前記流路内の液体中に没している加温療法のための放熱装置であ って、 前記放熱アンテナ（１）は、該放熱アンテナ（１）を収容した中央通路（２）内 において、該通路を通って前記カテーテルの端部方向に流れたあと第１の開口部 （３）を通って治療すべき膀胱内に流れ込むと共に、前記熱電対（６、６′、６ ′）の電源ケーブルを収容した側部通路（５）の第２の開口部（４）を通って前 記カテーテルの基端部方向に還流する液体中に没し、前記熱電対（６、６′、６ ′）の各端部は、前記カテーテルの開口部（４）から突出していて、前記バルー ン（７）を側部通路（８）及び開口部（９）から流体を注入して膨張させたとき に外側へ偏向可能となるように配設され、該熱電対（６、６′、６′）の外側へ 偏向する端部が、前記アンテナにより放射される膀胱壁（３２）に対して接触自 在であることを特徴とする放熱装置。