KR100243503B1 - 선택 조직의 절개 장치(apparatus for ablation of a selected mass) - Google Patents

선택 조직의 절개 장치(apparatus for ablation of a selected mass) Download PDF

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KR100243503B1
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incision
main antenna
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main
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KR1019970702465A
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에드워즈 제이. 고
앨런 에이. 스타인
Original Assignee
번즈 패트
리타 메디칼 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 절개 치료 장치는 다중 안테나 장치를 포함한다. 상기 다중 안테나 장치는 종축, 중앙 관강과 말단부를 구비하는 주안테나 및 말단부를 구비하는 부안테나를 포함한다. 부안테나는 주안테나 중앙 관강으로부터 그 종축에 대해 횡방향으로 전개된다. 센서가 주안테나 또는 부안테나 말단부의 하나 또는 양자 모두에 설치된다. 피드백 제어 시스템이 에너지원 및 센서에 연결되어 상기 피드백 제어 시스템은 상기 센서로부터의 측정 특성에 응답하여 에너지원으로부터 하나 이상의 안테나로 절개 에너지 출력의 전달을 제공한다.

Description

선택 조직의 절개 장치
[도면의 간단한 설명]
도1은 관강(lumen), 냉매 유입관 및 유출관, 관강(lumen) 내부에 형성되는 측벽구(ports)로부터 뻗어 있는 두 탐침(probes)을 가지는 전극을 나타내는, 본 발명에 따른 절개 장치의 단면도이다.
도2(a)는, 도1의 두 냉매관의 폐쇄 루프 말단부의 단면도이다.
도2(b)는 도1의 장치에 의해서 달성되는 원뿔형 절개의 투시도이다.
도2(c)는 주안테나의 중앙 관강에 위치하는 폐쇄 말단 및 냉각 요소를 가지는 주안테나의 단면도이다.
도2(d)는 주안테나의 중앙 관강에 위치하는 개방 말단부 및 신장(elongated) 냉각 요소를 가지는 주안테나의 단면도이다.
도2(e)는 도2(d)의 장치의 말단부이다.
도2(f)는 2(f)-2(f) 선을 따라 취한 제2(d) 장치의 단면도이다.
도3a는 선택된 조직 조직에 배치된 두 부안테나(secondery antenna)를 가지는 본 발명에 따른 다중 안테나 절개 장치의 투시도이다.
도3b는 상기 두 냉매관의 폐쇄 루프 말단부에 대한 다른 실시예의 단면도이다.
도4는 4-4선을 따라 취한 도1의 단면도이다.
도5는 한 센서는 절개 부피의 외주(外周)에, 두번째 센서는 전극과 탐침 말단부 사이의 탐침 중앙점에 위치한, 4cm의 구형 절개 공간의 형성을 보여준다.
도6(a)는 전극의 말단부로부터 뻗어나온 두 탐침이 그려진, 본 발명에 따른 절개 장치의 투시도이다.
도6(b)는 유지(retaining) 및 쥠(gripping) 기능을 제공하는 두 개의 안테나가 그려진, 본 발명에 따르는 다중 안테나 절개의 투시도이다.
도6(c)는 유지 및 쥠 기능을 제공하는 세 개의 부안테나가 그려진, 본 발명에 따른 다중 안테나 절개의 투시도이다.
도6(d)는 6(d)-6(d)선을 따라 취한 제6(c) 장치의 단면도이다.
도7는 절연 슬리브의 말단부로부터 뻗어나온 탐침을 가진, 본 발명에 따른 전극 말단부의 투시도이다.
도8는 상기 전극으로부터의 네 개의 탐침 배치를 나타내는, 본 발명에 따른 절개 장치 투시도이다.
도9는 조절기, 에너지원 및 본 발명의 다른 전기적인 요소의 포함을 나타내는 블럭도(block diagram)이다.
도10는 관강(管腔, lumen), 냉매 유입관, 냉매 유출관 및 관강안에 형성된 측벽구에서 뻗어나온 두 탐침을 가진 전극을 나타내는, 본 발명에 따른 절개 장치의 단면도이다.
도11는 도10의 두 냉매관의 폐쇄 루프 말단부의 단면도이다.
도12는 두 냉매관의 폐쇄 루프 말단부의 다른 실시예의 단면도이다.
도13는 4-4선을 따라 취한 도12의 단면도이다.
도14는 첫번째 센서는 절개 부피의 외주(外周)에, 두번째 센서는 전극과 탐침 말단부 사이의 탐침 중앙점에 위치한 4cm의 구형 절개 공간의 형성을 보여준다.
도15는 에너지 전달 전극의 온도를 조절하는데 유용한 피드백 시스템(feedback system)을 나타내는 블록도이다.
도16는 도15의 피드백 시스템을 실행하는데 유용한 회로를 보여준다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 12 : 다중 안테나 절개 장치 내지 전극
14 : 주안테나 16 : 부안테나
18 : 절연 슬리브 20 : 에너지원
24 : 센서 26 : 틈(aperture)
30 : 전류 센서 32 : 전압 센서
40 : 냉매 유입관 42 : 냉매 유출관
46 : 측벽구(sidewall port) 50, 52, 54 : 센서
t1, t2: 변압기 74, 76 : 주권선(primary winding)
78, 80 : 변압기의 부권선(secondary winding)
86 : 펌프
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 출원은 여기에 함께 실린 고 에트 알(Gough, et al)이 1995년 8월 15일에 출원한 미국 특허 출원 No. 01/515,379 "다중 안테나 절개 장치"를 우선권으로 주장한다.
본 발명은 일반적으로 종양과 같은 신체 조직의 처리 및 절개를 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 전극을 가지는 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
현재 알려진 종양 치료 절차는 극단적으로 파괴적이어서 건강한 세포 조직에 큰 손실을 유발한다. 외과 수술 도중 의사는 종양의 씨를 형성해 결과적으로 전이(轉移)를 일으키는 종양을 절개해내지 못할 것을 우려하며 수술해야 한다. 최근 몇년 사이에, 전통적인 외과 수술의 외상을 최소화 하는데 중점을 둔 여러 결과의 발달이 있었다.
종양을 취급하는 도구로서 발열요법(hyperthermia) 분야에서 상대적으로 눈에 띄는 많은 활동이 있었다. 종양의 온도를 높이는 것이 암 조직의 처리 및 관리에 도움이 된다는 것은 알려져 있다. 발열요법에 의해 암 세포가 선택적으로 제거되는 메카니즘은 완전하게 이해되고 있지는 않다. 그러나, 암세포에 미치는 발열요법의 네가지의 세포학적인 효과가 제안되었으며, (i) 세포내 변화나 핵막의 투과성 및 유동성의 변화, (ii) 소화 효소 분비를 유발하는 세포질내의 리소말(lysomal)의 분해, (iii) 세포 호흡과 DNA 또는 RNA의 생성에 영향을 미치는 단백질의 열적 손상, (iv) 면역 체계의 잠재력 상승이 그것이다. 종양에 열을 가함으로써 치료하는 방법은 직접 접촉 라디오 주파수(radio-frequency, RF) 어플리케이서, 마이크로웨이브 방사(microwave radiation), 유도 복합 RF 필드, 초음파 및 여러 간단한 열전도 기술의 사용을 포함한다.
이러한 모든 과정과 관련된 여러 문제점 중에 하나는, 피부 표면 수 cm 밑의 깊이에 고온의 열을 아주 정확하게 집중시켜야 한다는 것이다. 마이크로웨이브나 초음파로 여러 원하는 곳에 에너지를 모으는 몇몇 기술이 개발되었다. 그러나, 일반적으로 집중 범위가 열악하므로, 결과적으로 건강한 조직이 손상된다. 또한 유도 가열은 입사 에너지의 정확한 집중을 더욱 더 어렵게 한다. 비록 신체의 표면에 안테나를 위치시킴으로써 유도 가열을 행할 수는 있으나, RF 전류를 사용하여 열을 유도하는 경우에 안테나 바로 옆에서 표면 와류 전류(superficial eddy currents)가 발생하고, 바람직하지 못한 표면 열이 발생하여 그 아래 조직으로 거의 열을 전달하지 못하게 된다.
따라서, 전혀 침투적이지 않게 내부 종양에 열을 제공하는 방법은, 특정되고 선택적인 처치를 달성하는데 상당한 어려움을 가지고 있다.
RF나 마이크로웨이브원(microwave source)으로부터 생성될 수 있는 발열요법- 45℃를 넘지 않는 - 은 세포 조직에 열을 제공하므로 보통의 세포는 살아남는다. 열치료에 있어서 45℃ 이상의 열에너지는 조직의 손상, 단백질의 탈수와 변성을 유발한다. 최근에 발열요법은 악성 종양의 치료에 더욱 더 응용되어왔다. 발열요법에 있어서는 투과성의 전류 가열로 특정 영역에 집중되는 이상 고온 상태를 유도하는 것이 바람직하며, 동시에 주위의 건강한 조직의 열적 손상을 최소화하는 것도 보장되어야 한다. 종종 종양이 피하에 위치하고 그 위치를 파악하는데 수술이나 내시경 또는 외부 복사(external radiation)가 요구된다. 전류 밀도가 건강한 조직에 의해 흡수되어 희석되기 때문에 신체 깊은 조직에 외부적으로 이상 고온을 유도하는 것은 어렵다. 게다가, RF 에너지의 일정 부분이 근육/지방, 뼈 사이에서 반사되므로 작은 종양에 필요한 양의 열을 바로 집적시키는데 더욱 문제가 있다.
투과성의 국지적 이상 고온을 이용한 시도는 그리 성공적으로 증명되지 않았다. 결과는 때때로 종양 전체를 통해 불균일한 온도를 발생해 왔다. 발열요법에 의한 종양 크기의 감소는 열 투여량(thermal dose)과 관련이 있다고 믿어진다. 열 투여량은 소정 주기의 시간동안 종양 조직 전체에 공급되는 최소 유효 온도이다. 혈액의 흐름이 종양 가열시 열 손실의 주된 기구이고, 혈액의 흐름은 종양에 따라 다르기 때문에 효과적인 치료를 보장하기 위해 종양 조직을 더욱 더 가열하는 것이 필요하다.
RF 에너지를 이용한 종양 자체의 절개에 있어서도 똑같다. 종양과 같은 조직을 RF 절개하기 위해 다른 방법들이 활용되었다. 종양을 가열하는 대신에 에너지를 인가하여 절개할 수 있다. 상기 방법들은 다음과 같은 여러 인자 때문에 달성하기 곤란하다. (i) 조직 전부를 효과적으로 절개하기 위한 RF 절개 전극의 위치 선정, (ii) RF 절개 전극의 종양 위치로의 삽입, (iii) 비종양 세포의 손상없이 성공적인 절개를 달성하기 위한 RF 에너지의 모니터와 에너지 전달의 조절.
가장 비침투적으로 종양을 제거하기 위한 많은 다른 치료 방법과 장치들이 있다. 그러한 하나의 예로써 미국 특허 No. 4,920,978에서 게시되는 종양안에서 RF 이상 고온을 발생하는 내시경이 있다. 마이크로웨이브 내시경 장치는 미국 특허 NO. 4,409,993에 설명되어 있다. 미국 특허 No. 4,920,978에서, RF 이상 고온용 내시경이 개시되어 있다.
미국 특허 No. 4,763,671(이하 "671특허"라 함)에 따르면, 종양으로 침투하여 삽입되는 두개의 카테테르(catheter)가 최소한도로 비침투적인 과정에 활용되고 있다. 상기 카테테르는 단단한 플라스틱 지지 부재를 포함한다. 상기 지지부재 주위에는 열린 그물 모양의 도체가 있다. 절연층이 접착성 구슬로 상기 도체에 부착되어 있다. 절연층이 소정의 조절 불가능한 길이를 제외하고는 상기 도체 전부를 싸고 있다. 같은 전극으로는 다른 크기를 갖는 종양을 치료할 수 없다. 관상 슬리브(sleeve)가 지지 부재내로 삽입되어 있어 방사 성능의 씨(seed)를 보유하고 있다. '671 특허장치는 향상된 치료를 위해 화학 치료제와 같은 유동 매질을 종양안으로 삽입하는데는 실패하고 있다. 전극 전도성 표면의 크기도 다양하지 못하다. 또한 '671 특허 장치는 전압 내지 전류의 변화와 무관하게, 소정의 파워 레벨을 유지할 수도 없다.
미국 특허 No. 4,565,200(이하 "'200특허"라 함)에서는, 정해진 신체 부위로 삽입하기 위해 단일의 출입침 캐뉼러(cannula)가 사용되는 전극 시스템을 설명하고 있다. '200 특허 장치는 단일의 출입침에 국한되어 유체 주입 장치와 절연 슬리브 를 포함하는 - 그러나 그에 한정되지는 않는 - 다양한 삽입체를 투입하고 제거하는데는 실패하고 있다. 게다가, '200 특허 장치는 전류 내지 전압의 변화에 무관하게 일정한 파워를 유지하지도 못한다. 종양 내부 또는 인접 부위, 기타 다른 고체 조직에 삽입하여, 여러 전극이 상기 종양이나 고체 부분 주위에 있게 하는 장치나 방법이 필요하다.
따라서, 신체 내부로 삽입되면서 여러 전극 내지 안테나를 포함하는 절개 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 다른 목적은 인체내에 삽입되어, 절개되어야 하는 선택 조직을 둘러싸기 위해 삽입체에 배치되는 여러 전극 내지 안테나를 가지는 절개 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 피드백 조절을 포함하는, 배치된 다중 전극 내지 안테나를 가지는 절개 장치를 공급하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 하나 내지 그 이상의 열센서를 가지는, 배치된 여러 전극 내지 안테나를 가지는 절개 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 냉각 수단을 가지는, 배치된 여러 전극 내지 안테나를 가지는 절개장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저해하지 않는, 배치된 여러 전극 내지 안테나를 가지는 절개장치를 제공하는데 있다.
상기 목적들은 절개 치료 장치로 달성된다. 종축과 중앙 관강 및 말단부를 가지는 주안테나, 말단부를 가지는 부안테나를 구비하는 다중안테나 장치가 상기 절개치료 장치에 포함된다. 상기 부안테나는 상기 주안테나의 중앙 관강으로부터 상기 종축에 대해 횡방향으로 배치된다. 센서가 상기 주안테나 말단부 및 부안테나 말단부중의 하나 내지 둘 모두에 위치한다. 피드백 조절시스템이 상기 센서 및 에너지원에 연결되고, 상기 피드백 조절 시스템은 상기 센서에서 탐지된 특성에 반응성을 가지며 상기 에너지원으로 부터 하나 내지 그 이상의 상기 안테나로 절개 에너지 출력 전달을 제공한다.
[실시예]
도1에서 보여지듯이 절개 치료 장치 10은 길이의 조절이 가능한 다중안테나 장치 12를 포함한다. 다중안테나장치 12는 조절 가능하거나 불가능한 에너지 전달표면 또는 길이를 갖는 주안테나 14를 포함하며, 주안테나에서 적어도 부분적으로 형성된 관강으로부터 전형적으로 삽입된 하나 또는 그 이상의 부안테나를 갖는다. 각각의 부안테나 역시 조절 가능하거나 또는 불가능한 에너지 전달 표면 또는 길이를 갖는다. 길이의 조절 가능 정도는 목표된 조직을 여러 기하학적 형태로 절개하는 것을 가능하게 한다. 주안테나 및 부안테나 14, 16의 길이는 조절할 수 있으며, 주안테나 14는 반드시 대칭성은 아닌 다양한 기하학적 형태로 조직을 절개하고, 센서와 함께 절개된 조직의 경계를 한정하기 위해 위 아래, 종축 주위로 회전, 앞 뒤로 움직여진다.
주안테나 내지 전극 14는 고체 조직 내부로 관통하거나 복강경처럼 삽입될 수 있는 구조로 구성된다. 주안테나 14는 고체 조직으로의 삽입을 돕기 위해 날카로운 말단부를 가질 수도 있다. 각각의 부안테나 16는 구조적으로 주안테나 14보다 덜 단단하게 만들어진다. 이는 다음과 같은 방법으로 달성된다. (i) 주, 부안테나 14 및 16의 재료를 다르게 선택하거나, (ii) 같은 재료이더라도 부안테나에는 더 적은 재료를 포함시키는, 예컨데 부안테나를 주전극보다 덜 두껍게 하거나 다양한 구조적 단단함을 갖도록 14 또는 16 안테나의 하나에 또다른 물질을 포함시킨다. 상기 게시에서, 구조적 강도(rigidity)는 안테나가 자신의 종축(longitudinal axis)에 대해 상대적으로 휘는 양으로 정의된다. 주어진 안테나는 자신의 길이에 따라 다른 강도의 정도를 가질 것이라고 예상된다. 주안테나와 부안테나는 금속성 내지 비금속성인 경우 모두, 다양한 전도성 물질로 만들어질 수 있다. 하나의 적당한 재료로는 피하 주사의 재질을 가진 타입 304 스테인레스강이 있다. 주안테나 14의 강도는 부안테나 16보다 크다. 응용에 따라 부안테나 16의 강도는 주안테나 14 강도의 약 10%, 25%, 50%, 75% 및 90%일 수 있다. 주, 부안테나 14, 16은 금속성이거나 아닌 경우 모두, 다양한 전도성의 물질로 만들어질 수 있다. 몇몇 응용의 경우에는 두번째 전극 16은 캘리포니아 멘로 파크(California Menlo Park)에 있는 레이켐 코포레이션 (Raychem Corporation)에 의해 상업적으로 활용된 NiTi 같은, 형상 기억 금속(shaped memory metal)으로 만들어질 수 있다.
주안테나 14 내지 부안테나 16 각각은 다른 길이를 가질 수 있다. 적당한 길이는 17.5cm, 25.0cm, 30.0cm 이나 이에 국한되지는 않는다. 안테나의 실제적 길이는 의사가 복강경, 피부관통, 또 다른 과정중 어느 것을 택하느냐 아니냐 뿐만 아니라, 절개될 목표 고체 조직의 위치, 피부로부터의 거리, 접근 가능성(accessibility)에도 좌우된다. 또한, 절개 치료 장치 10, 더 상세하게 다중 안테나 장치 12는 가이드를 통해 원하는 조직 영역으로 삽입될 수 있다.
절연 슬리브 18은 주안테나와 부안테나 14, 16 각각의 하나 내지 둘 모두의 외곽 주위에 위치된다. 바람직하게는, 각각의 절연 슬리브는 절개 전달 표면을 제공하는 안테나의 길이가 다양하게 변할 수 있도록 하기 위해 조절 가능하게 위치한다. 주안테나 14를 둘러싼 각 절연 슬리브 18은 하나 내지 그 이상의 틈(aperture)을 포함할 수 있다. 이는 주안테나 14와 절연 슬리브 18을 통해 부안테나 16이 삽입되는 것을 허용한다. 절연 슬리브로부터 뻗어나오는 부안테나의 길이는 말단부 16’의 길이를 결정한다.
하나 내지 그 이상의 센서 24는 주안테나 14, 부안테나 16 또는 절연 슬리브 18의 내부 또는 외부 표면에 위치한다. 바람직하게는, 센서 24는 주안테나 말단부 14'와 부안테나 말단부 16' 및 절연 슬리브 말단부 18'에 위치한다. 부안테나 16은 절연 슬리브 말단부 18'로부터 주안테나 14의 횡방향으로 뻗어날갈 수 있고, 센서 24는 절연 슬리브 말단부 18'에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 센서 24는 말단부 16'의 외부표면에 적어도 부분적으로 위치된다.
L1은 주안테나 14의 전자기 에너지 전달 표면의 길이이다. L2는 센서가 말단부 16'의 적어도 외곽에 부분적으로 위치하는 경우 주안테나 14로부터 센서 24 까지의 거리이다. L2는 말단부 16'의 표면을 따라 주안테나 14로부터 측정된다. 여러 실시예에서, L2의 길이는 L1의 33.33%, L1의 50%, L1의 75% 및 L1과 같은 길이와 적어도 같거나 더 크다.
일 실시예에서 절연 슬리브는, 폴리아미드 절연체의 맨위에 위치한 센서와 0.002인치 수축랩(shrink wrap)을 가지는, 폴리아미드 재료로 구성될 수 있다. 폴리아미드 절연층은 반고체이다. 상기 센서가 폴리아미드의 전체 길이를 실질적으로 정한다.
본 발명은 다중 안테나 절개 장치를 제공한다. 장치는 전자기 에너지원, 말단부를 가지는 투관침(trocar), 투관침의 종축을 따라 뻗은 속이 빈 관강(管腔, lumen), 세개 내지 그 이상의 안테나를 가지는 다중 안테나 절개 장치를 포함한다. 상기 안테나들은 투관침이 조직에 삽입될 때는 우선 투관침 관강 내부에 위치한다. 선택된 조직 위치에서 상기 안테나들은 투관침 관강의 종축에 대해 횡방향으로 배치될 수 있다. 배치된 각 상기 안테나는 다음을 형성하는데 충분한 크기의 전자기 에너지 전달 표면을 갖는다 (i) 배치된 안테나 사이에서 부피를 가지는 절개를 형성하고, (ii) 전자기 에너지원으로부터 다중 안테나 절개 장치로 10 내지 50 와트의 전자기 에너지가 전달될 때 배치된 안테나의 그 어느 것도 저해됨이 없이 부피를 가지는 절개를 형성한다. 적어도 하나의 케이블이 다중 안테나 절개 장치와 전자기 에너지원을 연결한다. 이 명세서에서 "저해됨 (impeding out)"이란 용어는 조직 위치가 충분히 건조되고 탄화되어, 상기 건조되고 탄화된 조직 위치가 응고 조직을 형성하는 과정을 손상시키는 결과적인 높은 전기 저항을 가지게 됨을 의미한다.
에너지원 20은 하나 내지 그 이상의 케이블 22에 의해 다중 안테나 장치 12에 연결된다. 에너지원 20은 RF원, 마이크로웨이브원, 단파원, 간섭성이거나 비간섭성인 초음파원등이 될 수 있다. 다중 안테나 장치 12는 RF 안테나, 마이크로웨이브 안테나, 또는 그들의 조합인 주안테나 및 부안테나 14와 16으로 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서는 에너지원 20은 조합 RF/마이크로웨이브 박스이다. 부가적으로 레이저원 20과 연결된 레이저 광섬유가 주, 부안테나 14와 16중 하나 내지 둘 모두를 통해 삽입될 수 있다. 하나 내지 그 이상의 주안테나 14 또는 부안테나 16는 광섬유를 삽입하기 위한 가지로 사용될 수 있다.
안테나 14 및 16 각각은 전자기적으로 에너지원 20과 연결된다. 연결은 에너지원 20으로부터 각 안테나 14 및 16으로 직접 될 수도 있고, 안테나 14와 16을 에너지원 20에 연결시키는 콜레트(collet)나, 슬리브 같은 것을 사용하여 간접적으로 될 수도 있다.
하나 내지 그 이상의 센서 24는 주안테나 14, 부안테나 16, 절연 슬리브 18의 내부 또는 외곽 표면에 위치한다. 바람직하게는, 센서 24는 주안테나 말단부 14', 부안테나 말단부 16' 및 절연 슬리브 말단부 18'에 위치한다. 센서 24는 다음의 사항을 결정하기 위해 필요한 조직 위치에서의 온도를 정확하게 측정하게 해준다. (i) 절개의 범위, (ii) 절개의 양, (iii) 더이상의 절개가 필요한지 아닌지, (iv) 절개 조직의 경계나 외주(外周). 더우기 센서 24는 목표가 아닌 조직이 파괴되거나 절개되는 것을 방지한다.
센서 24는 서미스터(thermistors), 열전지(thermocouples) 및 저항선 등을 포함하지만 그에 국한되지는 않는, 전통적인 디자인이다. 적당한 열센서 24는 구리 콘스탄탄(constantene)을 가지는 T 타입 열전지, J 타입, E 타입, K 타입, 광섬유, 저항선, 열전대 적외선 탐지기 같은 것들을 포함한다. 센서 24는 열센서일 필요는 없을 것으로 평가된다.
센서 24는 모니터해서 너무 많은 조직을 파괴하지 않고 적당한 정도의 절개가 달성될 수 있게 온도 및/또는 임피던스를 측정한다. 이는 절개되는 목표 부분 주위를 싸는 조직의 손상을 줄여준다. 선택된 부분의 내부 다양한 지점의 온도를 모니터함으로써 언제 절개가 끝날 지 결정될 뿐 아니라, 종양 외주도 결정될 수 있다. 만약 센서가 적당한 절개 온도를 초과했다고 결정하면, 적당한 피드백 신호가 에너지원 20에 접수되고 이어 주안테나 및/또는 부안테나로 전달되는 에너지의 양을 조절한다.
따라서, 절개되는 모양(geometry)은 선택 가능하며 조절 가능하다. 많은 다른 절개 모양이 달성될 수 있다. 이는 센서 24를 포함할 뿐 아니라, 주안테나 14의 절개 표면과 부안테나 16의 절개 표면이 다양한 길이를 가지는 결과이다.
더욱 바람직하게는, 부안테나 16이 주안테나 14에 형성된 틈 26의 바깥으로 횡방향으로 배치된다. 틈 26은 전형적으로 주안테나 14의 종축을 따라 위치한다.
먼저 주안테나 14가 목표인 고체 조직 내부 또는 인접한 곳에 삽입된다. 부안테나가 틈 26 밖으로 나와 고체 조직속으로 삽입된다. 부안테나 16의 휘는 양은 아주 다양하다. 예컨데, 주안테나 14의 종축으로부터 몇 도(°) 정도 휠 수 있다. 또는 부안테나는 후크 "7"을 포함하나 그에 한정되지 않는 많은 종류의 기하학적 형태로 휠 수 있다. 더우기, 부안테나는 주안테나로부터 수 mm 정도 삽입될 수도 있고, 또는 더 큰 거리만큼 삽입될 수도 있다. 부안테나에 의한 절개는 주안테나로부터 수 mm 떨어져 시작할 수 있고, 또는 주안테나로부터 더 많은 거리를 진행하여 그 지점에서 부안테나에 의한 초기 절개를 시작할 수도 있다.
도(2a)에 나타난 바와 같이, 주안테나 14는 선택된 조직 또는 종양 28 속으로 삽입되었다. 이어서, 부안테나 말단부 16'이 틈 26 밖으로 나와 선택된 조직 28 안으로 진행한다. 센서 24는 말단부 16'에 위치한다. 절연 슬리브도 포함될 수 있고, 상기 절연관은 고정되거나 조절 가능할 것이다. RF, 마이크로웨이브, 단파 같은 에너지가 주안테나 14 및 부안테나 16 둘 모두 또는 오직 하나에만 전달된다. 안테나 14 내지 16 둘 중 하나는 활동하거나 활동하지 않을 수 있다. 부안테나가 활동하는 경우, 주안테나 말단부 14'이 센서 24를 포함한다. 상기 실시예의 경우에, L1은 말단부 16'의 전자기 에너지 전달 표면의 길이이며, L2는 말단부 14'의 맨 끝으로부터 주안테나 14에 위치한 부안테나 16이 횡으로 뻗어나온 출입구(port)까지의 거리이다. 안테나 14 및 16은 단극 모드(RF)에서 작동하거나 또는 양자 중 택일적으로 작동된다. 다중 안테나 장치 12는 이중극 모드(RF)에서 작동될 수 있다. 다중 안테나 장치 12는 단극 및 이중극 작동 사이에서 스위칭될 수 있고, 안테나 14 및 16 사이에서 다중 송신 기능을 가진다. 부안테나 말단부 16'이 주안테나 14의 내부로 들어가고, 그 다음 주안테나가 회전된다. 그 후 부안테나 말단부 16'이 선택된 조직 28로 삽입된다. 부안테나는 작은 영역을 절개하기 위해 선택된 조직 28 속으로 짧은 거리 삽입될 수도 있다. 그리고 더 넓은 절개 범위를 형성하기 위해 수배의 거리를 더 진행할 수도 있다. 다시, 부안테나 말단부 16'은 주안테나 14로 복귀한다.
또한 도2(a)에 나타난 바와 같이, 주안테나 14는 선택된 조직 28 속으로 삽입되었다. 이어서, 부안테나 말단부 16'이 틈 26 밖으로 나와 선택된 조직 28 안으로 진행한다. 센서 24는 말단부 16'에 위치한다. 절연 슬리브도 포함될 수 있고, 고정되거나 조절 가능할 것이다. RF, 마이크로웨이브, 단파 같은 에너지가 주안테나 14, 부안테나 16, 또는 오직 하나에만 전달된다. 안테나 14나 16 둘 중 하나는 활동하거나 활동하지 않을 수 있다. 부안테나가 활동하는 경우, 주안테나 말단부 14'가 센서 24를 포함한다. 이 경우에, L1은 말단부 16'의 전자기 에너지 전달표면의 길이이며, L2는 말단부 14'의 맨 끝으로부터 주안테나 14에 위치한 부안테나 16이 횡으로 뻗어있는 출입구(port)까지의 거리이다. 안테나 14 및 16은 단극 모드(RF)에서 작동하거나 또는 양자 중 택일적으로 작동된다. 다중 안테나 장치 12는 이중극 모드(RF)에서 작동될 수 있다. 다중 안테나 장치 12는 단극 또는 이중극 작동 사이에서 스위칭될 수 있고, 안테나 14 및 16사이에서 다중 송신 기능을 가진다. 부안테나 말단부 16'이 주안테나 14의 내부로 들어가고, 그 다음 주안테나가 회전된다. 그러면 부안테나 말단부 16'이 선택된 조직 28로 삽입된다. 부안테나는 작은 영역을 절개하기 위해 선택된 조직 28속으로 짧은 거리 삽입될 수도 있다. 그리고 더 넓은 절개 범위를 형성하기 위해 수배의 거리를 더 진행할 수도 있다. 다시, 부안테나 말단부 16'은 주안테나 14로 복귀한다.
더 넓은 절개 범위를 형성하기 위해 수 배의 거리로 종양 28 내부로 더 진행할 수 있다. 다시, 부안테나 16은 주안테나 14로 복귀하고, 주안테나 14는 (i) 다시 회전하고, (ii) 부안테나 16이 주안테나 안밖으로 삽입되거나 복귀하는 또 다른 일련의 절개를 시작하기 위해 종양 28의 종축을 따라 이동하고, (iii) 종양 28로 부터 제거될 수 있다. 이런 많은 요소들 때문에, 다양한 길이 절개면들이 있는 주, 부안테나 14, 16 및 센서 24의 이용을 가지는 일련의 절개를 포함하는 여러 다른 자취와 형태의 종양 조직 절개가 가능해진다.
도2(b)에 나타난 바와 같이, 주안테나 14는 하나 내지 그 이상의 냉각 요소 27을 포함할 수 있다. 냉각 요소를 삽입하기 위한 순환 시스템과 연결된, 밀폐되고 신장된 구조 27'이 적당한 냉각 요소 27의 한 실시예이다. 두 개의 관강이 주안테나 14나 부안테나 16에 편입되어 안테나 14, 16 쪽으로 또는 멀리 냉매를 운반하게 된다. 한 실시예에서는 관강들의 크기는; 외부 관강은 0.117인치의 외부 직경과 0.088인치의 내부 직경을, 내부 관강은 0.068인치의 외부 직경과 0.060의 내부 직경을 갖게한다. 냉매는 주안테나 14에 들어가서, 주안테나를 둘러싼 조직에서 발생한 열을 흡수하고 그후에는 가열된 매질이 안테나 14 내부에 존재하게 된다. 이는 두 관강의 사용; 즉 한 관강이 냉매를 도입하고 다른 관강이 가열된 냉각 용액을 제거함으로써 달성된다. 이어서, 가열된 매질로부터 열이 제거되고 다시 냉각된 매질이 안테나 14를 통해 재순환하게 된다. 이는 연속적인 과정이다. 냉각 요소 27은 절개 에너지 전달 표면을 갖는 안테나 14의 단면을 따라서만 위치될 필요가 있으며 이로써 냉각 기능을 제공한다. 절연 슬리브 18은 주안테나 14의 길이를 따라 미끄러지는 조절이 가능하거나, 또는 고정된 위치를 가질 수도 있다. 절연 슬리브 18로 싸여있지 않은 주안테나의 외곽이 절개 에너지 전달면을 제공한다. 인접한 조직으로 전달된 전자기 에너지로부터 가열되고 타게 되는 유일한 표면이 바로 이 표면이다. 따라서 안테나 14의 상기 표면을 냉각할 필요만 있으며, 냉매 17에 의한 냉각은 절개 에너지 전달 표면에 국한될 수 있다.
냉매는 에칠알콜, 프레온, 폴리디메틸실록산과 같은 것들로, 그러나 그에만 한정되지는 않는 것들이 될 것이다. 냉각은 역시 줄-톰슨 효과에 의한 가스 팽창 냉각으로 달성될 수 있다.
냉각 요소 27의 또 다른 실시예에서는, 말단부 14'는 역시 폐쇄되어있고, 냉매가 안테나 14에 형성된 중앙 관강을 통해 흐른다. 냉매 27은 펌프를 가진 열교환기와 같은 재순화 시스템과 연결된다. 주안테나 14를 통하는 유체의 흐름율은 많은 다른 변수에 기초하여 다양하다.
또 다른 실시예에서는, 냉각 요소 27은 신장된 구조 27"를 통해 흐르는 냉매를 가지는, 실린더 같은 관형 부재를 포함하는 - 그러나 그에 한정되지 않는 - 신장된 구조 27"로 표현된다.(도2(c)) 신장된 구조 27"는 주안테나 14의 중앙 관강 내부에 위치하고 말단부 14'까지 뻗칠수 있다. 말단부 14'는 폐쇄되어 있거나 개방되어 있다. 냉매는 신장된 구조 27"안에 국한된다. 이로써 주안테나 14의 속이 빈 관강을 통해 다른 매질을 삽입하고 흐르게 할 수 있다. 부안테나 16는 말단부 14'에서 나갈수 있으며, 또는 양자 택일적으로, 안테나 14의 옆을 따라 나올 수도 있다.(도2(d))
냉각요소 27를 통한 유체의 흐름은 첫번째 출입구(port)를 통해 유입되고 두번째 출입구를 통해 나간다.(도2(e))
다양한 다른 냉매로써 가스, 차가운 공기, 냉각 공기, 압축 공기, 프레온, 물, 알콜같은 것을 사용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 냉각 요소 27은 주안테나를 한정하는 벽 속에 편입될 수 있으며, 주안테나 외곽에 위치할 수도 있다. 바람직한 냉각 효과는 냉매의 재순환없이 달성될 수 있다. 냉각 장치(chiller) 역시 유용할 수 있다. 냉매의 흐름율과 온도의 조합이 적당한 정도의 냉각을 달성하는데 중요하다.
냉각양이 증가할수록, 더 많은 RF 에너지 효과들이 넓은 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 안테나 14와 16에 인접한 조직이 절개되는 절개의 마지막까지 냉각이 제공되고 조절된다. 조직에 미치는 RF 복사 효과는 냉각 전도 효과에 의해 조절된다.
냉각요소 27은 주안테나 14에서 실행된 바와 같이, 부안테나 16에도 포함될 수 있다.
주안테나 14 내지 부안테나 16을 통해 전달된 전자기 에너지는, 절개 에너지 전달 표면을 가지는 안테나에 인접한 조직을 가열하고, 그 열을 안테나 14 및 16에 돌려주는 현상을 초래한다. 더욱 더 많은 열이 제공되고 돌려받아지면, 안테나 14 및 16의 타는 효과(charring effect)도 증가한다. 이는 안테나를 통한 전자기 에너지 전도도의 손실로 귀착할 수 있다. 냉각 요소 27의 포함은 목표된 부분에로의 전자기 에너지의 유효한 전달에 영향을 미치지 않는다. 냉각 요소 27은 안테나 14와 16에 인접한 조직의 열을 제거하거나 감소시키면서, 목표된 부분 전체를 절개하도록 해준다. 냉각은 노출된 안테나 14 및 16의 표면이 있는 곳에서만 필요하다.
도3(a)에서 보여진 바와 같이, 절개 치료 장치는 주안테나 14의 종축을 따른 여러 다른 위치에 따라 독립적으로 또는 종속적으로 횡으로 배치될 수 있는, 둘 또는 그 이상의 부안테나 16을 포함할수 있다. 각 부안테나 16은 주안테나 14의 몸체에 형성된 분리된 틈26(aperture)으로부터 진행되어 있다. 여러 부안테나들 16은 모두 같은 평면을 따라 삽입될 수도 있고, 복수 평면 또는 그 둘의 조합을 이룰 수도 있다.
도3(b)에서, 두 개의 부안테나 16은 각각 말단부 14'밖으로 배치되어 있고 선택된 조직 부분 28으로 삽입된다. 부안테나들 16은, 주안테나 14 및 부안테나 16의 절개 표면 사이에 펼쳐진 절개면과 절개 영역을 형성한다. 주안테나 14는 선택된 조직 부분에 인접한 관계로 삽입된다. 이러한 특별한 배치는 작은 선택 조직 조직 28이나, 관통된 선택 조직 28이 바람직하지 않는 곳을 위해 유용하다. 부안테나 16이 주안테나 14의 중앙 관강안으로 복귀하면서, 주안테나는 회전할 수 있고, 두 부안테나 사이에 한정된 또 다른 절개 공간이 형성된다. 또 주전극 14는 선택 조직 부분 28과 인접한 초기 지점으로부터 후퇴하여 선택 조직 부분 28에 인접한 또 다른 지점에 자리잡을 수 있으며, 배치된 부안테나 16은 다른 절개 사이클을 시작한다. 여러 다양한 다른 위치 선정은 다른 기하학적 구조나 크기의 선택 조직의 바람직한 절개 구조를 형성시킨다.
구형 절개의 형성이 도4에 나타나 있고, 원통형 절개의 형성은 도5에 나타나 있다.
도6(a)에서, 탐침 24와 26은 각각 전극 12말단부 바깥으로 배치되고 선택조직으로 삽입된다. 탐침 24와 26은 평면을 형성한다.
도6(b) 및 도6(c)에 나타낸 바와 같이, 안테나 16은 다중 안테나 장치 12를 선택 조직안에 부착(anchoring)시키는 부가적인 기능을 제공할 수 있다. 도6(b)에서는 하나 내지 두 개의 안테나 16이 주안테나를 고정시키거나 투관침 14를 위치시키는데 사용되고 있다. 더우기, 하나 또는 두 개의 부안테나 16은 또한 조직을 절개하는 데도 사용된다. 도6(c)에서는 세 개의 안테나가 배치되어 주안테나 또는 투관침 14를 부착시킨다.
도6(d)는 다중 안테나 장치 12의 주입 능력을 나타내고 있다. 세 개의 안테나 16이 투관침 14의 중앙 관강 14"안에 위치한다. 하나 또는 그 이상의 안테나 16은 또한 주입 원료와 연결된 중앙 관강을 가질 수 있다. 중앙 관강 14"는 주입 원료에 연결되어 다양한 주입 물질을 목표 절개 조직 내외부의 선택된 위치에 전달한다. 적당한 주입 물질은 치료 약품, 전도도 향상 물질, 항생 물질이나 염료같은 것을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 치료 약품의 하나의 예는 화학 치료제이다.
도7에서와 같이 절연 슬리브 18은 절연 슬리브 18 말단부 밖으로 배치된 추가적인 탐침뿐 아니라 부탐침 24, 26을 접수하기 위한 하나 또는 그 이상의 관강을 포함할 수 있다.
도8은 전극 12 몸체에 형성된 여러 다른 측벽구 바깥으로 삽입되어 있는 네개의 탐침을 나타낸다. 일부 내지 전부의 탐침은 부착 기능을 제공한다.
도9에 의하면 주안테나 14 및 부안테나 16을 통해 전달된 전류는 전류 센서 30으로 측정된다. 전압은 전압 센서 32로 측정된다. 임피던스와 퍼워는 파워 및 임피던스 계산 장치 34에서 계산된다. 그러면, 이 수치는 사용자 인터페이스나 디스플레이에 표시된다. 파워나 임피던스 수치를 나타내는 신호는 조절기 38에 의해 접수된다.
일 실시예에서는, 절개 장치는 손잡이, 손잡이 말단부로부터 펼쳐진 전극, 탐침, 열센서와 에너지원을 포함한다. 전극은 말단부와 관강, 냉매 유입관과 냉매 유출관을 포함한다. 이 두 유출입관은 전극 관강을 따라 전극 말단부까지 뻗어 있다. 유출입관을 흐르는 냉매와 격리되어 있는 측벽구는 전극 안에 형성된다. 탐침은 적어도 전극 관강에 부분적으로 위치하며 측면 틈쪽으로 또는 바깥쪽으로 진행하거나 수축하는 형상을 가진다. 열센서는 탐침에 의해 지지된다. 전극은 에너지원과 연결된다.
도10에서 보이는 바와 같이, 절개 장치 10은 손잡이 11, 전극 14, 냉매 유입관 40, 냉매 유출관 42 및 말단부에 붙어서 밀폐된 냉각 시스템을 형성하는 덮개(cap) 44를 가진다. 다양한 다른 냉매로는 가스, 찬 공기, 냉각 공기, 압축 공기, 프레온, 물, 알콜, 염수같은 것을 포함하나 그에 한정되지는 않는다. 첫번째 측벽구 46은 안테나 14의 측면에 형성된다. 두번째 측벽구 역시 포함될 수 있다. 첫번째 또는 두번째 측벽구는 안테나 14에 기계적으로 약한 지점을 만들어내는, 안테나 14에 형성된 창문들이다. 첫번째 탐침 24는 전극 내부에 위치하며, 첫번째 측벽구 쪽으로 수축하거나 바깥쪽으로 진행할 수 있다. 선택적인 두번째 탐침 26도 전극 관강 내부에 위치하며 두 번째 측벽구를 통해 옆의 선택 조직을 절개하기 위해 진행하거나 수축할 수 있다.
안테나 14는 선택된 절개 조직으로 전자기 에너지를 전달하는 외부 절개 에너지 전달 표면을 갖고, 점차 가늘어지거나 날카로와지는 말단부를 가질 수도 있다. 종양의 절개를 위해 0.25인치 또는 이보다 다소 작은 길이의 외부 절개 에너지 전달 표면을 가지며, 안테나 14의 외부 직경은 약 0.072인치나 이보다 다소 작은 값을 가질 수 있다.
각 탐침 24와 26은 스테인레스강, 형상 기억 금속과 같은 - 그러나 그에 한정되지 않는 - 다양한 재료로 형성될 수 있다. 탐침 24와 26의 크기는 의료 응용에 따라 다양하다. 종양의 취급을 위해, 탐침 24와 26은 측벽구로부터 조직으로 3cm 또는 이보다 다소 작게 뻗은 길이를 갖는다. 첫번째 센서 50은 탐침 24에 의해 내부 또는 외부 표면에 지지될 수 있다. 바람직하게는 첫번째 센서 50은 탐침의 말단부에 위치한다. 두번째 센서 52는 안테나 14 외부 표면과 탐침 24 말단부 사이의 중간인 탐침 24 위 어느 지점에 위치한다. 더 바람직하게는, 두번째 센서 50은 선택된 조직 절개부피 가운데서 온도를 감지할 수 있게 하는 지점에 위치한다. 두번째 센서 52는 탐침 24이 혈관 같은 방해물을 만난 경우에 절개 과정을 결정하는데 유용하다. 만약 첫번째 센서 50이 두번째 센서 52보다 높은 온도를 측정하면, 이는 두번째 센서 52가 순환하는 혈관에 가까움을 나타낸다. 이 경우에는, 절개 에너지가 혈관에 의해 멀리 옮겨진다. 유사하게, 두번째 탐침 26도 하나 내지 그 이상의 센서를 포함할 수 있다. 세번째 센서 54는 안테나 14의 외부 표면에 위치할 수 있다.
센서 50, 52, 54는 (i) 절개의 범위 (ii) 절개의 양, (iii) 더 이상의 절개가 필요한지 아닌지, (iv) 절개된 조직의 경계나 외주 등을 결정하기 위해 조직 위치의 온도를 정확하게 측정하게 해준다. 적당한 열센서로는 구리 콘스탄탄(constantene)을 가진 T 타입 열전지, J 타입, E 타입, K 타입, 광섬유, 저항선, 열전대 IR 탐지기 같은 것을 포함하나 그에 한정되지는 않는다.
센서 50, 52 및 54는 너무 많은 조직의 파괴없이 바람직한 단계의 절개를 달성하고 모니터하기 위해 온도 및/또는 임피던스를 측정한다. 이는 절개되어야 하는 목표 조직을 둘러싸는 조직의 손상을 감소시킨다. 선택된 조직의 내부 다양한 지점의 온도를 모니터함으로써, 절개가 끝난 시기를 결정할 뿐 아니라 선택 조직의 외주(periphery)의 결정이 이루어진다. 만약, 센서 50, 52 및 54가 바람직한 절개 온도를 초과한다고 결정한 때에는, 그 이후에 적당한 피드백 신호가 에너지원 20에 접수되고, 이후에 더 완전히 설명되어질 바와 같이, 안테나 14로 전달되는 에너지의 양을 조절한다.
안테나 14는 전선, 납땜, 보통의 커플릿(couplet)으로의 연결과 같은 방법에 의해 전자기 에너지원 20에 연결된다. 안테나 14는 탐침 24 및 26으로부터 전자기 에너지원 2-으로 독립적으로 연결될 수 있다. 안테나 14와 탐침 24 및 26은 다중 송신 장치일 것이며, 따라서 에너지가 안테나 14로 전달될 때 탐침 24와 26으로는 에너지가 전달되지 않을 수 있다. 전자기 에너지 파워원은 RF원, 마이크로웨이브원, 단파원등이 될 수 있다.
안테나 14는 삽입기 없이 조직을 통해 피하에 투과적으로 또는 복강경적으로 (laparsocspically) 삽입될 수 있게 충분히 단단하게 만들어진다. 안테나의 실제적 길이는 의사가 복강경, 피부 관통, 또 다른 과정중 어느것을 택하느냐 아니냐에도 좌우되지만, 절개될 선택 조직의 위치, 피부로부터의 깊이, 조직에의 접근성에도 좌우된다. 적당한 길이는 17.5cm, 25.0cm, 30.0cm이나 이에 한정되지는 않는다. 안테나 14는 가이드를 통해서 선택된 조직 절개 위치로 삽입될 수 있다.
절연 슬리브 18은 안테나 14의 외부 표면을 둘러싸는 관계로 위치할 수 있다. 절연 슬리브 18은 다양한 길이의 절개 에너지 전달 표면을 제공하기 위해 전극 12의 외부 표면을 따라 움직이게 할 수 있다.
일 실시예에서는, 절연 슬리브 18은 폴리아미드 재료를 포함할 수 있다. 센서는 폴리아미드 절연 슬리브 18의 최상단 부분에 위치할 것이다. 폴리아미드 절연슬리브 18은 반고체(semi-rigid)이다. 센서는 폴리아미드 절연 슬리브의 전체 길이를 따라 충분히 아래에 놓을 수 있다. 손잡이 11은 손잡이의 기능을 제공할 수 있으며, 또 전극 12의 노출된 절개 에너지 전달 표면의 길이와 절연 슬리브의 길이를 보여주는 표시를 포함할 수 있다.
도11에 의하면, 덮개 44는 폐쇄 루프 냉매 흐름관을 형성하는 것으로 나타나있다. 덮개 44는 용접, 납땜, 에폭시 수지의 응용을 포함하는 - 그러나 그에 한정되지 않는 - 여러 다양한 수단으로 관 40과 42의 말단부에 안전하게 고정된다. 덮개 44는 납땜, 용접, 프레스 시트(press sit)등과 같은 방법에 의해 안테나 14 말단부에 안전하게 부착되는 단계를 가질 수 있다. 도12에 나타난 바대로, 덮개 44 대신에 "U" 조인트가 관 40, 42의 말단부에 형성될 수 있다.
도13에 의하면, 전극의 단지 일부분이 냉매 유입관 40과의 인터페이스를 가진다. 그러나, 냉매 유입관 40과 안테나 14의 직경은, 에너지가 선택 조직 절개 위치로부터 그 영역의 외주(外周)로 전이되는 것을 막기위해 안테나 14의 외부 표면에 인접하여 형성된 조직 인터페이스가 충분히 건조 및 타지 않도록, 크기 지워진다.
4cm 직경의 구형 절개의 형성이 도14에 나타나 있다. 안테나 14의 4cm 절개 에너지 전달 표면이 노출되어 있다.
안테나 14에 의해 전달된 전자기 에너지는 전극 절개 표면에 있는 전극/조직 인터페이스를 가열하고, 그 열을 안테나 14로 되돌려 준다. 더욱 더 많은 열이 제공되고 돌려 받아 질수록 안테나 14의 타는 효과(charring effect)도 증가한다. 이는 선택된 조직 영역을 통한 전자기 에너지 전도도의 손실로 귀착될 수 있다. 안테나 14로의 냉각의 포함은 선택된 조직 절개 영역에로의 전자기 에너지 유효 전달에는 영향을 미치지 않는다. 냉각은 전극/조직 인터페이스의 가열을 감소시키거나 제거하면서 전체의 선택된 조직 절개 영역이 절개되는 것을 가능하게 한다.
도15는 안테나 14를 통한 냉매 흐름율을 조절하는데 사용될 수 있는 온도/임피던스 피드백 시스템의 블록도이다. 전자기 에너지는 에너지원 34에 의해 안테나 14로 전달되고, 조직에 인가된다. 모니터 60은 조직에 전달되는 에너지에 기초한 조직 임피던스를 조사하고, 측정된 임피던스 값을 정해진 값과 비교한다. 만약 측정된 임피던스 값이 정해진 값을 초과하는 기능 억제 신호 62가 에너지원 20으로 전달되고, 안테나 14로의 더 이상의 에너지 전달을 중단한다. 만약 측정된 임피던스의 값이 허용 한계 이내이면 에너지는 계속해서 조직으로 전달된다. 조직으로의 에너지 전달 도중에 센서 64는 조직 및/또는 안테나 14의 온도를 측정한다. 비교기 68은 측정된 온도를 표시하는 신호를 수신하고, 이 값을 적정 온도를 나타내는 소정 신호와 비교한다. 비교기 68은 조직의 온도가 너무 높으면 더 많은 냉매 흐름을 요구하는 신호를, 온도가 적정 온도를 초과하지 않았으면 흐름율을 유지하라는 신호를 흐름 조절기 70에 보낸다.
도16에 의하면, 에너지원 20은 생물학적으로 안전한 전압을 조직으로 인가하기 위해 안테나 14와 연결된다. 전극 14와 72는 변압기 권선(winding)인 74와 76의 주면(primary side)으로 연결된다. 일반적인 주권선(primary winding) 74, 76은 부권선(secondary winding) 78, 80로 변압기 코아가 자기적으로 연결된다.
첫번째 변압기 t1의 주권선 74는 절개 장치 10의 출력 전압을 부권선 78에 연결한다. 두번째 변압기 t2의 주권선 60은 절개 장치 10의 출력 전압을 부권선 80에 연결한다.
회로의 측정은 기하 평균(RMS) 값이나 전류와 전압의 크기를 결정한다. 전압으로 표현된 상기 값들은, 전압의 RMS 값을 전류의 RMS 값으로 나눔으로써 센서 68에서 조직의 임피던스를 기하학적으로 계산하기 위해 분할 회로(divider circuit) D로 입력된다.
분할 회로(divider circuit) D의 출력 전압은 비교기 A의 양(+)입력 터미널에 표시된다. 전압원 Vo는 다양한 저항 R을 통해 전압을 공급하고, 그중 하나가 비교기 A의 음의 입력에 나타나는 전압을 수동적으로 조절할 수 있게 한다. 이 전압은 안테나 14에 공급되지 않을 어떤 파워의 범위를 넘어서는 최대 임피던스값을 나타낸다. 정확하게는, 조직이 최대 차단(cut-off) 임피던스 보다 큰 임피던스값에 해당되는 온도로 가열되면, 에너지원 20은 안테나 14로의 에너지 공급을 중단한다.
냉매의 흐름율은 신호 82에 의해 나타나는 조직 임피던스에 기초하거나, 신호 84에 의해 나타나는 조직 온도에 기초하여 조절될 수 있다. 한 실시예에서는, 스위치 S는 임피던스 신호 82가 비교기 A의 양(+) 입력 터미널로 들어가도록 작동한다. 이 신호는 음(-) 입력 터미널에 주어딘 기준 전압과 함께 비교기가 출력 신호를 발생하도록 비교기를 작동시킨다. 만약 선택된 조직 절개 영역이 생물학적 손상 온도로 가열되면 조직 임피던스가 음(-) 입력 터미널에 나타나는 정해진 임피던스값을 초과할 것이다. 그 때문에 에너지원 20을 억제하는 억제신호 62를 발생하고, 안테나 14로 공급되는 파워가 중단된다.
비교기 A의 출력신호는 펌프 86로 전달될 수 있다. 만약 선택된 조직 절개 영역의 온도가 너무 높으면, 비록 조직 임피던스가 허용 한계내로 떨어졌다 해도, 펌프 86은 안테나 14의 온도를 낮추기 위해 안테나 14로 공급되는 냉매의 흐름율을 조절한다. 비교기 A의 출력 신호는, 조직의 임피던스로 반영되는 조직의 온도에 따라, 에너지원 20의 에너지 출력을 불가능하게 하거나 안테나 14를 냉각하거나, 또는 상기 두 작용을 동시에 수행할 것이다.
본 발명의 적절한 실시예에 대한 전술한 설명은 상세한 설명을 위한 목적으로 표현되어졌다. 소모적이 되거나 발명을 게시된 세세한 형식으로 제한하는것을 의도하지 않는다. 분명하게, 이 분야에서 통상의 지식을 갖는 당업자에게는 많은 변화와 변용이 명백할 것이다. 발명의 범위가 이하의 청구항과 그의 등가물에 의해 정의되기 바란다.

Claims (58)

  1. 종축과 중앙 관강 및 말단부를 구비하는 주안테나와, 말단부를 가지며 상기 주안테나 중앙 관강의 바깥으로 상기 종축에 대해 횡방향으로 전개(展開)되는 제1부안테나를 포함하는 다중 안테나 장치로, 상기 주안테나 내지 제1부안테나 중 하나는 에너지원에 전기자기적으로 연결되는 선택된 안테나이고, 다른 안테나는 상기 선택된 안테나에 전기자기적으로 연결되는 선택되지 않은 안테나인 다중 안테나 장치; 상기 주안테나 말단부 내지 제1부안테나 말단부 중의 하나에 위치하는 센서; 및 상기 에너지원 및 센서에 연결되는 피드백 조절 시스템으로, 상기 센서로부터의 탐지 특성에 반응하여 상기 에너지원으로부터 하나 이상의 상기 안테나로 절개 에너지 출력 전달을 제공하는 피드백 조절 시스템; 으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1부안테나는 목표 선택 조직으로 절개 에너지를 전달하고, 상기 주안테나는 상기 목표 선택 조직으로의 절개 에너지 전달 없이 상기 에너지원으로부터 수용한 절개 에너지를 상기 부안테나로 전달하는 것을 특징으로하는 절개 치료 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 에너지원으로부터 수용한 절개 에너지를 목표 선택 조직으로 전달하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  4. 제4항에 있어서, 상기 주안테나는 절개 에너지 전달 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주안테나는 조절 가능한 절개 에너지 전달 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주안테나는 절개 에너지 전달 표면을 가지지 않는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1부안테나는 조절 가능한 절개 에너지 전달 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 주안테나 내지 상기 제1부안테나 중 하나의 말단부에 위치한 제2센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2센서는 상기 피드백 조절 시스템에 연결된 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 주안테나 외곽을 둘러싸는 관계로 위치하는 절연 슬리브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 절연 슬리브는 상기 주안테나 주위에 접동(摺動) 가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 주안테나를 둘러싸는 상기 절연 슬리브의 말단부에 위치하는 제3센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1부안테나의 외곽을 둘러싸는 관계로 위치하는 절연 슬리브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  14. (정정) 제13항에 있어서, 상기 제1부안테나 외곽을 둘러싸는 관계에 있는 상기 절연 슬리브는 상기 제1부안테나의 외곽에 접동 가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1부안테나 외곽을 둘러싸는 상기 절연 슬리브는 고정 위치에 있는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 탐지 특성은 센서에서의 임피던스인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 탐지 특성은 센서에서의 온도인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나는 RF 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나는 마이크로웨이브 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  20. 제1항에 있어서, 그 말단부에 위치하는 제4센서를 구비하면서 상기 종축에 대해 횡방향으로 상기 주안테나의 중앙 관강 바깥으로 전개하는 제2부안테나로, 상기 주안테나는 상기 절개 에너지 출력을 수용하기 위해 상기 에너지원에 연결되고, 상기 주안테나로부터 절개 에너지를 수용하기 위해 상기 주안테나에 연결되는 제2부안테나를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  21. (정정) 관강 및 종축을 구비하는 주안테나, 상기 주안테나가 조직을 통해 삽입될 때는 상기 주안테나의 내부에 위치하고 선택된 조직에서는 상기 종축에 대해 횡방향으로 상기 주안테나로부터 전개되는 부안테나를 포함하는 다중 안테나 장치로, 각 부안테나의 적어도 말단부는 상기 주안테나보다 유연하게 구성되고 상기 주안테나는 조직을 통해 삽입될 수 있게 충분히 단단하게 구성되는 다중 안테나 장치; 에너지원; 상기 주안테나 내지 부안테나중 어느 하나 내지 양자 모두를 상기 에너지원에 연결하는 적어도 하나의 케이블; 상기 주안테나 말단부 내지 부안테나 말단부 중 하나에 위치하는 센서; 및 상기 에너지원 및 상기 센서에 연결된 것으로, 상기 센서로부터의 탐지 특성에 반응하고 상기 에너지원으로부터 상기 안테나의 어느 하나 내지 양자에 절개 에너지 출력을 제공하는 피드백 조절 시스템; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  22. (정정) 제21항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 20% 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  23. (정정) 제21항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 1/3 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  24. (정정) 제21항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 1/2 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  25. 제21항에 있어서, 두 개의 부전극이 제공되고 상기 주안테나로부터 횡으로 전개되며, 각각의 상기 주안테나 및 부안테나들은 상기 절개 표면 사이에 절개 공간을 형성하는 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  26. 제21항에 있어서, 세 개의 부전극이 제공되고 상기 주안테나로부터 횡으로 전개되며, 각각의 상기 주안테나 및 부안테나는 상기 절개 표면 사이에 절개 공간을 형성하는 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  27. (정정) 제21항에 있어서, 상기 주안테나 외곽의 일부분 주위를 둘러싸는 관계로 위치하는 절연 슬리브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  28. 제21항에 있어서, 단극(monopolar) 모드에서 작동하는 상기 주안테나 및 부안테나를 구비하는 그라운드 패드 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 철개 치료 장치.
  29. 제21항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나는 RF 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  30. 제21항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나는 마이크로웨이브 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  31. 에너지원; 관강 및 종축을 구비하는 주안테나와 상기 주안테나가 조직을 통해 삽입될 때는 상기 주안테나의 내부에 위치하고 선택된 조직에서는 상기 종축에 대해 횡방향으로 상기 주안테나로부터 전개되는 부안테나를 포함하는 단극 다중 안테나 장치로, 상기 주안테나 및 부안테나 각각이 전자기적으로 상기 에너지원에 연결되어 있는 단극 다중 안테나 장치; 및 상기 안테나들의 하나 내지 양자 모두를 상기 에너지원에 연결시키는 적어도 하나의 케이블; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 부안테나 말단부의 일부분은 상기 주안테나보다 유연하게 구성되고 상기 주안테나는 조직을 통해 삽입될 수 있게 충분히 단단하게 구성되는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  33. (정정) 제31항에 있어서, 상기 주안테나 내지 부안테나 외곽 표면 위에 부분적으로 위치하는 센서; 및 상기 에너지원 및 센서에 연결되어 있으며, 상기 센서로부터의 탐지 특성에 반응하고 상기 에너지원으로부터 하나 이상의 상기 안테나들에 절개 에너지 출력 전달을 제공하는 피드백 조절 시스템; 을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  34. (정정) 제31항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 20% 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  35. (정정) 제31항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 1/3 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  36. (정정) 제31항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 1/2 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  37. 제31항에 있어서, 두 개의 부전극이 제공되고 상기 주안테나로부터 횡으로 전개되며, 각각의 상기 주안테나 및 부안테나들은 상기 절개 표면 사이에 절개 공간을 형성하는 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  38. 제31항에 있어서, 각각의 부안테나는 온도를 측정하기 위한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  39. 제31항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나들은 RF 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  40. 제31항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나들은 마이크로웨이브 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  41. 제31항에 있어서, 상기 주안테나는 중공 상태이고 주입 물질을 수용하기 위해 주입 물질원과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  42. 에너지원; 종축 및 중앙 관강을 가지는 주안테나, 상기 관강으로부터 상기 종축에 대해 횡방향으로 전개 가능한 부안테나를 포함하는 다중 안테나 장치로, 선택된 주안테나 내지 부안테나는 상기 에너지원에 전자기적으로 연결되어 있고 선택되지 않은 안테나는 상기 선택된 안테나에 연결되는 다중 안테나 장치; 및 상기 선택된 안테나를 상기 선택되지 않은 안테나에 연결하기 위한 적어도 하나이 케이블;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 선택된 안테나는 상기 주안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  44. 제42항에 있어서, 상기 선택된 안테나는 상기 부안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  45. (정정) 제42항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 20% 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  46. (정정) 제42항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 1/3 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  47. (정정) 제42항에 있어서, 상기 주안테나는 상기 부안테나 절개 표면 길이의 1/2 길이의 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  48. 제42항에 있어서, 두 개의 부전극이 제공되고 상기 주안테나로부터 횡으로 전개되고, 각각의 상기 주안테나 및 부안테나들은 상기 절개 표면 사이에 절개 공간을 형성하는 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  49. 제42항에 있어서, 세 개의 부전극이 제공되고 상기 주안테나로부터 횡으로 전개되고, 각각의 상기 주안테나 및 부안테나는 상기 절개 표면 사이에 절개 공간을 형성하는 절개 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  50. (정정) 제42항에 있어서, 상기 주안테나 외곽의 일부분 주위를 둘러싸는 관계로 위치하는 절연 슬리브를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  51. 제50항에 있어서, 상기 절연 슬리브는 상기 주안테나의 외곽을 따라 조절 가능하게 이동 가능한 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  52. (정정) 제42항에 있어서, 상기 부안테나 외곽의 일부분 주위를 둘러싸는 관계로 위치하는 절연 슬리브를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  53. 제52항에 있어서, 상기 절연 슬리브는 상기 부안테나의 외곽을 따라 조절 가능하게 이동 가능한 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  54. 제52항에 있어서, 단극 모드에서 작동하는 상기 주안테나 및 부안테나를 구비하는 그라운드 패드 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  55. 제52항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나들은 RF 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  56. 제52항에 있어서, 상기 주안테나 및 부안테나들은 마이크로웨이브 안테나인 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  57. 제52항에 있어서, 상기 장치는 단극 및 이중극 작동 사이에서 스위칭 가능한 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
  58. 제52항에 있어서, 상기 주안테나는 중공 상태이고 주입 물질을 수용하기 위해 주입 매체원과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 절개 치료 장치.
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