JPS59135066A - 腔内用誘電加熱電極構造体 - 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】 本発明は医用加熱装置に係り、より詳細には高周波加熱
電極装置、特に腫瘍に対する温熱治療等に適用され得る
医用高周波電極装置に係る癌細胞等が正常細胞と比較し
て熱に弱いことを利用して患部を加温することにより治
療を行なう高周波温熱治療は知られている。

従来の高周波加熱法では、例えば第１図及び第２　図に
示す様に生体１の目標とする加熱部位２を含む領域３を
対向する２つの板状電極４．５ではさみ、高周波電源６
でこの腹側及び背側電極４．５間に高周波電流を流すこ
とにより温熱治療が行なわれていた。

この方法では、高周波電流が対向電極間の領域でほぼ平
行に流れる故に目標とする加熱部位２以外も同様な加熱
を受ける虞れがあること、並びに皮下脂肪層７と内腔臓
器組織との間の電気定数（導電率、導電率）の違いの故
に皮下脂肪層７の方がより強く加熱される傾向があり、
患者の熱感愁訴９表層組織の熱庶傷の危険性等があるこ
とのために、深部にある目標加熱部位２を治療温度まで
加熱することが困難であった。

この問題を解決する一手段として、金属針等の鋭利な導
電性材料を目標加熱部位に配置し、対向する２つの電極
間の電界をこの金属針に集中させ局所的加熱を行なう方
法も試みられた。この方法は電界を目標部位に集中させ
るためには有効であるが、金属針等の設置及び抜去に外
科的手技を要する点、並びに患者に苦痛等を与える点に
おいて必ずしも好ましいものではない。

本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであり。

その目的とするところは、患者に多大な苦痛を与えるこ
となく生体深部の所与の領域を選択的に加温することを
可能にする医用加熱装置を提供することにある。

この目的は、本発明によれば、生体の管腔臓器内に配置
されるように構成された第一電極と、第一電極近傍の生
体部を強く加熱し得るように空間的に一様でない電場を
第一電極と協働して生体内に生せしめるべく、第一電極
と対向して生体の外周に配置されるように構成された第
二電極とを有してなる医用加熱装置によって達成される
。

本発明の好ましい一具体例によれば、管腔臓器内に配置
されるべく構成された第一電極は全体として筒状に形成
されており、生体外周上に配置さの電極間に高周波電流
を流すことにより、第一電極近傍により強い電界分布を
作り、第一電極周辺の生体深部のみを選択的に加温し得
る。

更に第一電極が管腔臓器内に配置されるべく構成されて
いる故に、この第一電極が経口、経肛門。

軽暖ｆ等の方法で容易に設置・抜去可能であり、患者に
与える苦痛が極めて小さく抑えられる。

次に、本発明装置の概要を第３図乃至第８図に基づいて
説明する。第３図において、同軸に配置された筒状第一
電極１０（半径ａ）及び筒状第二電極１１（半径ｂ＞ａ
）が高周波電源１２に接続されている。説明の簡明化の
ために、二つの電極１０．１１間の空間は一定の電気定
数（導電率、誘電率）を有する等方性の媒質で一様に満
たされているとする。この時電極端での電界の歪みを無
視すれば、二つの電極１０．１１の間で電気力線は放射
状に拡がることになり、電界強度Ｅは第４図のように中
心軸１３からの距離ｒに反比例してＥ　ｏｃ　１の形で
減少する。単位体積当りの発熱量Ｗは（導電率）×（電
界強度）２であるから、第５図に示すようにｒ２に反比
例してＷ　（Ｘ：　？の形で変化し、第６図に示す如く
第一電極１０の近傍の領域１４がよυ強く加熱される。

一方、第７図に示す様に筒状第一電極１５と、筒状電極
１１の一部よりなる湾曲板状第二電極１６又は平板状第
二電極とを高周波’２１ＨＭ’、１７に接続した場合に
は、電界分布は第４図の様に単純な実際の生体加熱では
前記電気定数が空間的に一様でない為、電界の分布は複
雑になるが、第一電極近傍がより強く加熱されることに
変わりはない。

尚、生体管腔内に配置されるべく構成された第一電極は
、該配置を可能とするように細く、且つ該第−電極近傍
の電場が第二電極近傍の電場と比較して大きくなるよう
に全体として曲率の小さい外表面を有していればよく、
第一電極は、円筒状のかわりに楕円筒状、角筒状等でも
よく、多数の導体細片を電気的に接続してなるものでも
よい。

尚、後述の冷却媒体の管路となるように、第一電極は中
空であることが好ましいが、中実であってもよい。

第二電極は生体に接する部位での電場が比較的弱くなる
ように全体として第一電極より大きく形成される限り、
１枚の導体板のかわりに多数の導至第１１図に基づいて
説明する。

第９図に筒状第一電極構造体２Ｑの断面図を示す。

図中２１が狗状電極であり、電極２１は支持体としての
外筒管２２上に設置されており、内筒管２３中の電極リ
ード線２４を介して高周波電源（図示せず）の一方の出
力端子に接続されている。内筒管２３及び外筒管２２は
後述の様に送水管及び排水管としても機能する。電極構
造体２ｏは、生体治療時に目標とする管腔臓器への４４
ｊ人・抜去が容易となる様に可撓性を有することが望ま
しく、内筒管２３及び外筒管２２としてゴム、軟質塩化
ビニル、シリコーン等の高分子材料で形成されたもの、
電極２１として金属箔、銅等の金属線組品等で形成され
る柔軟性のあるものを用いるのが好ましい。

次に、第一電極構造体２０の通水系について説明する。

外筒管２２の一端は終端枠２５で封止されており、電極
２１の付近において、外筒管２２の周壁には複数の通水
孔２６．２７，２８．２’９があけられている。３ｏは
伸縮性高分子Ｒ膜よジなる外包装であり、その両端は外
筒管２２及び終端枠２５に接着されている。この電極構
造体２゜を目標とする管腔臓器内に設置した後、内筒管
２３を介して入方向に通水すると、内外筒２２．２３外
部に水が流出し、外包装３ｏが膨張を始める。

更に通水を続けると、外包装３０は管腔臓器壁にに流入
し、外筒管２２を介してＢ方向に排出される。この通水
は２つの効果をもたらす。第一に。

電極２１と管腔臓器壁との間の空隙を例えば生体に近い
電気定数の水で満たすことにより、空隙による電力損失
を低減し、患部のより有効な高部を加熱を行ない得る。

第二に、電界強度は電極２１の表面で最も強い為、電極
２１の近傍は極めて強く加熱され熱傷を起す虞れがある
が、この部分を水循環という手段により強制冷却するこ
とによυ熱傷の発生を未然に防ぎ得る。尚、上記２点の
効果を発揮するものであれば、循環する液体は水板外に
食塩水等の導電性液体でも良い。また、電＠楢遺体２０
の外径は対象とする管腔臓器内径より小さければ任意で
よく、電極２１の長さは目標とする加熱部位の長さに応
じて選べばよい。

次に第１０図及び第１１図により被加熱生体外周に配置
する板状第二電極構造体４０の一具体例を説明する。第
１０図は電極構造体４０の外観図であり、外包装４１は
生体に密着しやすい様に軟質塩化ビニル等の柔軟な高分
子膜桐で作られている。この外包装４１の内部には第１
１図に示すが奉 ごとく、＠等の金属箔、金属編組等からなる柔軟性板状
電極４２及びこの電極４２の上に設置された水循環用管
４３が収容されている。電極４２はこれに接続された電
極リード線４４により高周波電源（図示せず）の他方の
端子に接続される。水循環用管４３は軟質塩化ビニル等
の柔軟性材料からなるのが好ましい。電極４２．管４３
及び外包装４１で構成される電極本体を被加熱生体の外
周に固定する為に固定用柔軟性帯４５及び固定具４６が
外包装４１に取り付けられている。外包装４１の内部に
は、電極４２と生体との間に空気層が生じないように若
干の水を入れることが望せしいが、水のかわりに適描な
電気定数を有するその他の液体、柔軟性材料を入れてお
いてもよい。同様に水循環用管４３を通る液体も水に限
られない。ところで、既に説明したように第二電極付近
の電界はかなジ弱く、従って加熱量も小さい。それ故、
場合によっては第二電極付近の生体部を強制冷却する必
要がなく、水循環用管４３はなくてもよく。

更には外包装４１をも設けないで、単に電極板４２を被
加熱生体に直接接触させるようにしてもよい。

固定具４５．４６も使用目的によってはなくてもよい。

また電極板４２の縦横寸法は、第−電極及び目標とする
加熱部位の位置及び大きさによジ決まるものであり、生
体全周を榎うような寸法の場合もある。更に、電極４２
の形状は矩形に限らず円板等信の形状でもよい。

以上述べたような電極対を有する医用加熱装置を生体蚤
用墳加熱に適用すれば、実施例の項に詳しく述べるよう
に、■目標とする加熱部位である管腔臓器内に容易に設
置・抜去可能で、■目標加熱部位である第一電極近傍の
生体深部のみを選択的に加熱し得かつ０表層、特に皮下
脂肪層に無用の加熱昇温を生じさせない生体深部の選択
的加熱を行ないイＭる。

実施例 以上説明した筒状第一電極４１ｔ造体２０を被加熱生体
としての犬５０の目標加熱部である食道５１内に配置し
、板状第二電極構造体４０を犬５０の胸かく部５２の一
側外周上に配置し、上記２つの電極構造体２０．４０の
電極２１．４２を高周波電源５３（周波数１３．５６Ｍ
ＨＸ、出力２００Ｗ）に接続して、犬食道５１の加温を
試みた例について第１２図乃至第１４図に基づいて述べ
る。

第１２図には、実験に用いた大尉部断面及び電極配置が
示されている。５２は胸部断面、５１は目標とする加熱
部位である食道、５４は肺、５５はを柱であり、筒状電
極構造体２０は食道内に、板状電極構造体４．０は外周
上に設置した。またＴ１〜Ｔ６は各部の温度測定用に設
置した測温用テフロン被覆微小熱電対である。熱電対Ｔ
６は第１２図に示す様に第二電極構造体４０側の皮下脂
肪層に配設され、他の熱電対Ｔ１〜Ｔ５は食道５１の近
傍に配設された。より詳細には、食道付近拡大図である
第１３図に示すように、第一電極２０外周の第二電極構
造体４０（１１１１に熱電対Ｔ１を、第一電極構造体２
０の外周で第二電極構造体４０の反対側の２ケ所に熱電
対Ｔ２．Ｔ３を、食道５１の組織内に熱電対Ｔ４を、そ
して食道５１の外壁に熱電対Ｔ５を配置した。実験では
熱１Ｍ、対Ｔ１の温度指示を高周波電源５３の大切の制
御に用いた。

具体的には、熱電対Ｔ１の指示が上限温度４４Ｃに達し
た際に電源５３を切り、自然冷却の後熱電対Ｔ１の指示
が下限温度４２Ｃまで低下した際に電源５３を入れると
いう過程を繰り返した。

第１４図に経過時間ｔ＠）と各部の温度変化Ｔ　（Ｃ）
の関係を示す。加熱開始前、皮下脂肪層の熱電対Ｔ６の
指示温度が３ＩＣ１その他の部位の指示温度は３４ｒで
あった。加熱開始後約３分で熱電対Ｔ１の指示が４４ｔ
ｒに達したため電源５３を切り、その後約１．５分で４
２Ｕまで低下した所で電源５３を入れ再加熱し、１分弱
後で４４Ｃに達し、再び電源５３を切った。以降これを
繰返した。食道５１近辺の他の熱電対Ｔ２〜Ｔ５の温度
指示は熱電対Ｔ１の温度指示の変化とほぼ同様に変化し
、熱電対Ｔ１の指示温度に比べて、熱電対Ｔ４の指示温
度は約０．５Ｃ高く、熱電対Ｔ２の指示温度は約１Ｃ１
熱電対Ｔ５の指示温度は約２０．熱電対Ｔ３の指示温度
は約４Ｃ低かった。熱電対Ｔ６で検出された皮下脂肪層
の温度は僅かながら増加傾向にあったが、その昇温は１
０分間で２Ｃ程度で熱傷の危険性はなかった。更に昇温
を抑えたければ第二電極構造体４０の循環水量を増やす
などの手段を講ずればよい。熱電対Ｔ１より第一電極（
１４造体２０から遠い位置にある熱電対Ｔ４の指示が若
干高いのは熱電対Ｔｌ付近が循環水により冷却されてい
ることによる。以上の結果が示す通り、本発明の加熱装
置によ、！ｌｌｌ第一電極構造体２０付近の目標加熱部
位である食道５１が選択的に加熱され得ることが確かめ
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の医用加熱装置の説明図、第３
図乃至第８図は本発明加熱装置の概要を示す二つの例の
説ＢＡ図、第９図乃至第１１図は本発明による好ましい
一具体例の加熱装置の電極の詳細を示す説明図、第１２
図乃至第１４図は第９図乃至第１１図に示された電極を
用いて犬の食道の加熱を行なった例を示す説明図である
。 １０、１５．、２０・・・第一電極％　１１．１６．４
０・・・第二電極、２１．４２・・・電極、５ｏ・・・
犬、５１・・・食道、Ｅ・・・電場。 代理人弁理士今　　村　　　５ｉ 第１図 第２図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 生体の管腔臓器内に配置されるように構成された第一電
   極と。 第一電極近傍の生体部を強く加熱し得るようにｊ空間的
   に一様でない電場を第一電極と協働して生体内に生せし
   めるべく、第一電極と対向して生体の外周に配置θされ
   るように構成された第二電極とを有してなる医用加熱装
   置。