KR102359545B1 - Rf 에너지와 마이크로파 에너지를 전달하기 위한 전기수술 프로브 - Google Patents

Rf 에너지와 마이크로파 에너지를 전달하기 위한 전기수술 프로브 Download PDF

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Abstract

전자기 네비게이션 기관지 내시경(ENB) 기구의 원위 단부에서 조직 절제를 수행하기 위한 에너지 전달 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은, ENB 기구의 조향 가능 기구 코드의 기구 채널을 통해 삽입 가능하며, 방사 팁 부분을 갖는 동축 케이블을 포함한다. 방사 팁 부분은, 동축 케이블의 내부 도전체에 전기적으로 접속된 제1 도전성 소자 및 내부 도전체로부터 전기적으로 절연된 제2 도전성 소자를 포함한다. 도전성 소자들은, 방사 팁 부분을 둘러싸는 조직 내로 RF 에너지를 전달하기 위한 활성 전극과 회귀 전극, 및 마이크로파 에너지를 국부화된 마이크로파 필드로서 방사하기 위한 안테나로서 기능하도록 배치된다. 시스템은, RF와 마이크로 에너지 또는 이들의 조합의 인터리빙 기간들을 포함하는 소정의 프로파일에 따라 또는 검출된 조직 임피던스에 기초하는 동적 프로파일에 따라 에너지를 전달하도록 배치될 수 있다.

Description

RF 에너지와 마이크로파 에너지를 전달하기 위한 전기수술 프로브
본 발명은, 표적 조직을 절제하도록 무선 주파수 에너지와 마이크로파 에너지를 생물학적 조직에 전달하기 위한 전기수술 프로브에 관한 것이다. 구체적으로, 프로브는, 예를 들어, 종양, 병변, 또는 자궁근종을 절제하고 천식을 치료하도록 폐 내부로 조향될 수 있는 카테터 또는 기관지 내시경의 채널을 통해 삽입될 수 있도록 구성된다.
특히 작은 결절이 발생할 가능성이 있는 말초 구역쪽 기관지 나무의 치수가 작은 것으로 인해, 폐 종양에 접근하는 것이 본질적으로 어렵다. 이로 인해 화학 요법(표적 약물, 항암제(화학 요법제)), 방사선 치료(전리 방사선 전달), 수술(침습적 및 최소 침습적), 및 RF/마이크로파 절제와 같은 많은 치료 옵션이 사용되었다. 외과적 절차는 폐 절제(하나의 폐의 제거), 폐엽 절제(엽 제거), 소매 폐엽 절제(부착된 기관지 부분과 함께 폐엽 절제술), 쐐기 절제술(폐의 쐐기 형상 부분의 제거), 및 분절 절제/분절 절제술(특정 폐 분절 절제술)을 포함한다.
폐 및 다른 신체 조직의 다양한 상태를 치료하기 위해 마이크로파 방사 탐침을 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 폐에서 마이크로파 복사선은 천식을 치료하고 종양 또는 병변을 제거하는데 사용될 수 있다.
시장에 존재하는 기존의 마이크로파 절제 디바이스는 경피적으로 삽입되도록 설계되었다. 그러나 이러한 디바이스는 움직이는 폐 안에 경피적으로 위치하는 것이 어렵기 때문에 기흉이나 혈흉(흉막 내에 공기와 혈액이 각각 있는 것)과 같은 합병증을 유발할 수 있다.
탐침을 사용하여 표적 조직으로 에너지를 전달하는 것은 복사 부분을 표적 부위에 가깝게 위치시킬 수 있어서 표적 부위에 높은 비율의 전력을 전달할 수 있고 주변 건강한 조직에 더 낮은 비율의 전력을 상실하기 때문에 바람직하다. 이것은 치료의 부작용을 감소시킬 뿐만 아니라 효율성을 증가시킨다.
폐암 환자의 사망률을 줄이고 수술 중 및 수술 후 합병증 발생률을 줄이기 위해서는 최소 침습적 절차를 통한 효과적인 폐암 치료가 바람직하다. 탐침은 복강경 수술, 개방 수술 또는 기도와 같은 신체의 채널을 통해 조직으로 삽입될 수 있다. 최저 침습적인 방법은 신체의 채널을 사용하는 것이어서 이로 인해 수술 절차에 의한 환자의 부담을 덜어준다. 카테터 또는 기관지 내시경을 사용하여 기기를 표적 부위로 안내하는데 도와줄 수 있으며, 사용된 기구의 일부 예는 US2009/306644에 기재되어 있다.
US2014/046174에서, 마이크로파 절제 카테터는 환자의 기도를 통해 기관지 내시경에 의해 표적 부위로 전달되는 복사 구획을 갖는 것이 개시된다.
US2014/046174에서와 같이 원위 단부 상에 복사 부분을 갖는 동축 케이블 및 US2013/324995의 에너지 전달 디바이스와 같은 복사 부분에 다양한 설계가 사용될 수 있다.
본 발명은, 가장 일반적으로, 전자기 네비게이션 기관지 내시경(Electromagnetic Navigation Bronchoscopy; ENB) 기구의 원위 단부에서 절제가 수행될 수 있게 하는 에너지 전달 시스템을 제공한다. ENB 시스템은, 종래의 기관지 내시경의 범위를 넘는 종양에 접근할 수 있지만, 통상적으로는 위치 표시 및 생검 과정에 사용된다. 예를 들어, 일단 생검이 결절이나 종괴라는 높은 수준의 확신이 있도록 임상의가 조직 덩어리의 위치를 알고 나면 일반적으로 촬상 시스템을 사용하여 ENB 카테터를 기도 내로 이동시킨 후 생검 도구를 사용하여 조직 생검을 실시한다.
전기수술 치료, 특히, 조직 절제(ablation)는, 예를 들어, 기구가 자체의 길이를 따라 매우 뜨거워짐으로 인해 원치 않는 효과를 야기하는 결과적 손실 없이 기구에서 사용가능한 좁은 직경을 통해 충분한 동력을 전달하는 것이 어렵기 때문에, 이러한 환경에서 어려움을 겪고 있다.
에너지 손실은 에너지를 전달하기 위해 사용가능한 공간이 작기 때문에 문제가 된다. 통상적인 ENB 기구 코드(instrument cord) 또는 카테터의 기구 채널은 통상적으로 2.0mm 이하이다.
본 개시 내용은, 다수의 동축 기반 에너지 전달 구성 예를 제시하며, 예를 들어, 에너지 손실로 인한 원치 않는 영향을 최소화하거나 제거하면서 원하는 절제 효과를 달성하는 방식으로 RF와 마이크로파의 조합을 사용할 수 있는 원위 방사 부분을 갖는 동축 케이블을 제시한다. 따라서, 본 발명은, ENB 장치의 가이드 카테터 내로 도입될 수 있는 조직 절제 기구를 제공할 수 있어서, 조직 절제 기구가 폐 내의 복잡한 기도를 통해(즉, 기관지나무 내로 및 세기관지로) 조향될 수 있다.
조직 절제 기구는, 1.9mm 이하, 이상적으로는 1.6mm 이하, 또는 심지어 1.5mm 이하의 최대 외경을 모두 갖는 동축 케이블과 원위 단부 조립체를 포함할 수 있다. 이러한 기하학적 구조는, 일단 결절 또는 덩어리가 조직 덩어리를 절제하도록 위치 파악되었다면 ENB 카테터 내에 끼워질 수 있다. 가능한 시술은, (i) ENB 카테터를 도입하는 것, (ii) 생검 샘플을 취하는 것, (iii) (카테터가 제 위치에 있는 동안) 샘플 조직학을 즉시 평가하는 것, (iv) 치료가 필요한 경우 조직 절제 안테나를 도입하고 절제를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 다른 가능한 시술은, 결절이 확인될 때마다, 즉, 결절이 비암성인지 또는 암성인지에 관계없이 절제하는 것이다.
또한, 본원에서는 본 발명에 사용될 수 있는 다수의 RF/마이크로파 에너지 전달 프로파일을 개시하며, 즉, 조직 절제를 달성하기에 충분한 에너지를 제공하면서 에너지 손실을 최소화하거나 제거하도록 설계된 다수의 RF/마이크로파 에너지 전달 프로파일을 개시한다. 에너지 전달 프로파일은, 검출된 조직 임피던스에 기초할 수 있고, 또는 (예를 들어, 조직 임피던스 정보가 없는 경우) 예를 들어 RF와 마이크로파 에너지 또는 이 둘의 조합의 인터리빙(interleaved) 기간들을 포함하는 소정의 (즉, 미리 고정된) 에너지 전달 패턴을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "마이크로파"는, 400MHz 내지 100GHz, 그러나 바람직하게는 1GHz 내지 60GHz의 주파수 범위를 나타내도록 넓게 사용될 수 있다. 고려된 특정 주파수는 915MHz, 2.45GHz, 3.3GHz, 5.8GHz, 10GHz, 14.5GHz, 및 24GHz이다. 상술한 장치는 이러한 마이크로파 주파수들 중 하나보다 많은 주파수에서 에너지를 전달할 수 있다. 대조적으로, 본 명세서에서는, 크기가 적어도 세 자리 작은, 예를 들어, 최대 300MHz, 바람직하게는 10kHz 내지 1MHz의 주파수 범위를 나타내도록 "무선 주파수" 또는 "RF"를 사용한다.
본 발명에 따르면, 무선 주파수(RF) 에너지와 마이크로파 에너지를 폐 조직 내에 전달하기 위한 전기수술 장치를 제공하며, 전기수술 장치는, RF 에너지와 마이크로파 에너지를 개별적으로 또는 동시에 발생시키는 발생기; 및 전기수술 기구를 포함하고, 전기수술 기구는, 발생기에 접속되고, RF 에너지와 마이크로파 에너지를 반송하도록 배치된 동축 케이블로서, 동축 케이블이 내부 도전체, 외부 도전체, 및 내부 도전체와 외부 도전체를 분리하는 유전 물질을 갖는 것인, 동축 케이블; 및 동축 케이블로부터 RF 에너지와 마이크로파 에너지를 수신하도록 동축 케이블의 원위 단부에 배치된 방사 팁 부분을 포함하고, 방사 팁 부분은, 내부 도전체에 전기적으로 접속된 제1 도전성 소자 및 내부 도전체로부터 전기적으로 절연된 제2 도전성 소자를 포함하고, 제1 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는, 방사 팁 부분을 둘러싸는 조직 내로 RF 에너지를 전달하기 위한 활성 전극과 회귀 전극, 및 마이크로파 에너지를 국부화된 마이크로파 필드(field)로서 방사하기 위한 안테나로서 기능하도록 배치되고, 전기수술 기구는 전자기 네비게이션 기관지 내시경 내의 조향 가능 기구 코드의 기구 채널을 통해 삽입 가능하다. 따라서, 본 발명은, ENB 카테터에 맞고 RF 에너지와 마이크로파 에너지 모두를 생물학적 조직에 전달할 수 있는 치수의 전기수술 기구를 제공한다. 따라서, 단일 기구는, 이전에는 최소 침습 절제 치료가 불가능하였던 폐의 영역들에서 조직 절제를 달성할 수 있는 적절한 전달 매체(예를 들어, 조직의 임피던스에 따라 RF 또는 마이크로파)를 사용하여 원하는 양의 동력을 전달하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 장치는 환자의 폐 내로의 비경피(non-percutaneous) 삽입을 위한 조향 가능 기구 코드를 갖는 전자기 네비게이션 기관지 내시경을 포함할 수 있고, 기구 코드는 자체의 길이를 따라 이어지는 기구 채널을 갖는다.
조종가능하고 기구 코드의 원위 단부에 접근하도록, 동축 케이블과 방사 팁 부분은 1.9mm 이하, 바람직하게는 1.6mm 이하의 최대 외경을 가질 수 있다.
마이크로파 에너지를 반송하는 구성요소들은 손실을 가능한 한 최소화하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 동축 케이블은, 예컨대, 적합한 선택이나 물질 및 기하학적 구조를 통해 마이크로파 에너지를 반송할 때 2dB/m 이하의 손실을 나타내도록 배치될 수 있다.
발생기로부터 기구로 에너지가 전달되는 방식도 손실에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 발생기는, 에너지 전달 프로파일에 따라 RF 에너지와 마이크로파 에너지를 전달하여 방사 팁 부분에서의 조직 절제를 야기하도록 배치될 수 있다. 에너지 전달 프로파일은, 원하는 양 또는 동력 또는 전력이 조직으로 전달되는 것을 보장하도록 또는 소정의 조직 효과(예를 들어, 소정의 볼륨 내에서의 절제)가 달성되는 것을 보장하도록 RF 에너지와 마이크로파 에너지의 크기, 지속 시간, 및 기타 파라미터를 특정하는 데이터 구조일 수 있다.
에너지 전달 프로파일은 RF 에너지만으로 이루어진 초기 부분을 포함할 수 있다. 치료 시작 시, 조직에는, 임피던스가 있어서, RF 가열에 취약하다. 절제의 초기 볼륨은 RF 에너지를 사용하여 달성될 수 있다. 이것은, 동축 케이블이 RF 에너지에 상응하는 주파수에서 무시할 수 있는 손실을 나타낼 수 있기 때문에 유리하다.
에너지 전달 프로파일은, 예를 들어, 마이크로파 에너지가 전달되지 않는 일련의 OFF 부분들에 의해 분리된, 마이크로파 에너지가 전달되는 일련의 ON 부분들을 포함하는 곳인, 펄스화 마이크로파 에너지를 포함하는 마이크로파 절제 부분을 포함할 수 있다. OFF 부분에서는, 케이블로부터의 손실을 무시할 수 있으며, 이는 손실 에너지(열)에 대한 시간이 소멸되게 할 수 있다. RF 에너지는 절제 볼륨을 유지하도록 하나 이상의 OFF 부분에서 전달될 수 있다.
발생기는 방사 팁 부분에서 조직의 임피던스를 검출하도록 배치될 수 있다. 에너지 전달 프로파일은 검출된 임피던스에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 에너지 전달 프로파일은, 마이크로파 에너지를 포함하는 제2 부분이 뒤따르는, RF 에너지만으로 이루어진 제1 부분을 포함할 수 있다. 발생기는, 조직 임피던스가 소정의 임계값을 초과하는 것으로 결정되는 경우 제2 부분으로 스위칭하도록 배치될 수 있다. 그러나, 조직 임피던스를 감시할 필요가 없을 수 있다. 에너지 전달 프로파일은, 고정된 파라미터들, 예컨대, 지속 시간, 동력 수준 등을 가질 수 있다.
에너지 전달 프로파일은 마이크로파 에너지가 전달되는 부분을 포함할 수 있으며, 발생기는 RF 에너지에 상응하는 주파수에서 마이크로파 에너지를 변조하도록 배치된다. 이는 장치의 원위 단부에서 절제 효과를 유지하면서 케이블로부터의 손실 효과를 감소시킬 수 있다.
제1 도전성 소자는 외부 도전체의 원위 단부를 넘어 연장되는 내부 도전체의 길이를 포함할 수 있으며, 제1 도전성 소자는 자체의 길이를 따라 유전 물질에 의해 둘러싸여 있다. 이 구조는 마이크로파 에너지를 위한 다이폴 안테나를 형성한다. 제2 도전성 소자는, 외부 도전체의 원위 단부일 수 있으며, RF 에너지를 위한 회귀 전극을 형성할 수 있다.
제1 도전성 소자와 제2 도전성 소자는 방사 팁 부분에 하나 이상의 원주 방사 슬롯을 형성할 수 있다. 각 슬롯은, 유전 물질이 노출되어 있는 제거된 외부 도전체의 스트립일 수 있다. 외부 도전체는 원주의 전부 또는 일부 주위에서 제거될 수 있다. 구형 절제 볼륨을 제공하도록, 슬롯이 전체 원주 둘레에 있는 것이 바람직하다.
일례로, 제1 도전성 소자와 제2 도전성 소자는 방사 팁 부분에 복수의 원주 방사 슬롯을 형성할 수 있고, 복수의 원주 방사 슬롯은, 유전 물질의 마이크로파 에너지의 파장의 약 1/10의 길이를 갖는 근위 슬롯, 유전 물질의 마이크로파 에너지의 파장의 약 1/10의 길이를 갖는 원위 슬롯, 및 근위 슬롯과 원위 슬롯 간의 중간 슬롯을 포함하고, 중간 슬롯은 유전 물질의 마이크로파 에너지의 파장의 약 1/4의 길이를 갖는다. 다른 슬롯 구성을 이용할 수 있다.
방사 슬롯은 다이폴형 방사기와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전성 소자는 방사 팁 부분의 원위 영역에서 제2 도전성 부분의 원위 단부를 넘어 연장될 수 있다. 대안으로, 제1 도전성 소자와 제2 도전성 소자는 둘 다 슬롯의 원위 에지를 넘어 방사 팁 부분의 원위면으로 연장될 수 있다.
제1 도전성 소자는, 예를 들어, 활성 전극을 형성하도록 및/또는 제2 도전성 소자의 원위 에지와 함께 방사 구조를 형성하도록 방사 팁 부분의 원위면에서 노출될 수 있다.
기구는 생검 샘플을 수집하도록 개폐될 수 있는 한 쌍의 치형부(jaw)를 포함할 수 있다. 제1 도전성 소자와 제2 도전성 소자는, 예를 들어, 한 쌍의 치형부의 일부로 통합될 수 있고 또는 한 쌍의 치형부 상에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명한다:
도 1은 본 발명의 일 실시예인 전자기 네비게이션 기관지 내시경 장치에 사용하기 위한 폐 절제 시스템을 도시하는 개략도;
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 기관지 내시경 기구 코드의 기구 코드를 통한 개략적 단면도;
도 3은 본 발명에 사용하는 데 적합한 절제 기구의 단면도;
도 4는 도 3의 기구로부터의 시뮬레이션된 전력 손실을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명에 사용하는 데 적합한 다른 절제 기구의 단면도;
도 6은 본 발명에 사용하는 데 적합한 또 다른 절제 기구의 단면도;
도 7은 본 발명에 사용하는 데 적합한 또 다른 절제 기구의 단면도;
도 8a는 폐쇄된/수축된 구성인 경우에 본 발명에 사용하는 데 적합한 결합된 생검 및 절제 기구의 단면도; 및
도 8b는 개방/ 돌출 구성인 경우의 도 8a의 기구의 단면도.
도 1은, 마이크로파 에너지와 유체, 예컨대, 냉각 유체를 침습성 전기수술 기구의 원위 단부에 공급할 수 있는 완전한 전기수술 시스템(100)의 개략도이다. 시스템(100)은 무선 주파수(RF) 및 마이크로파 에너지를 제어가능하게 공급하기 위한 발생기(102)를 포함한다. 이러한 목적을 위한 적합한 발생기는 문헌 WO 2012/076844에 기술되어 있으며, 이 문헌은 본원에 참고로 원용된다. 발생기는, 전달을 위한 적절한 전력 레벨을 결정하기 위해 기구로부터 수신되는 반사 신호를 감시하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 발생기는 최적의 전달 전력 레벨을 결정하기 위해 기구의 원위 단부에서 보이는 임피던스를 계산하도록 배치될 수 있다. 발생기는 환자의 호흡 주기와 일치하도록 변조된 일련의 펄스로 전력을 전달하도록 배치될 수 있다. 이것은 폐가 수축된 경우 전력이 전달될 수 있게 한다.
발생기(102)는 인터페이스 케이블(104)에 의해 인터페이스 조인트(106)에 접속된다. 인터페이스 조인트(106)는, 또한, 주사기와 같은 유체 전달 장치(108)로부터 유체 공급부(107)를 수용하도록 접속된다. 필요한 경우, 인터페이스 조인트(106)는, 예를 들어, 하나 이상의 제어 와이어 또는 푸시로드(도시하지 않음)의 길이방향(전후) 이동을 제어하도록 트리거(110)를 슬라이딩함으로써 동작가능한 기구 제어 메커니즘을 수용할 수 있다. 복수의 제어 와이어가 있는 경우, 전체 제어를 제공하도록 인터페이스 조인트에 여러 개의 슬라이딩 트리거가 존재할 수 있다. 인터페이스 조인트(106)의 기능은, 발생기(102), 유체 전달 장치(108), 및 기구 제어 메커니즘으로부터의 입력들을, 인터페이스 조인트(106)의 원위 단부로부터 연장되는 단일 가요성 샤프트(112)에 결합하는 것이다.
가요성 샤프트(112)는, 본 발명에서 바람직하게는 예컨대 Covidien의 superDimension® 네비게이션 시스템 등의 전자기 네비게이션 기관지 내시경(ENB) 시스템의 일부인 기관지 내시경(114)의 기구(작업) 채널의 전체 길이를 통해 삽입될 수 있다.
기관지 내시경(114)은 다수의 입력 포트를 갖는 본체(116) 및 기구 코드(120)가 연장되는 출력 포트를 포함한다. 기구 코드(120)는 복수의 내강을 둘러싸는 외부 자켓을 포함한다. 복수의 내강은 본체(116)로부터 기구 코드(120)의 원위 단부로 다양한 것을 반송한다. 복수의 내강 중 하나는 전술한 기구 채널이다. 다른 내강들은, 광학적 방사를 반송하기 위한, 예를 들어, 원위 단부에서의 조명을 제공하거나 원위 단부로부터 화상을 수집하기 위한 채널을 포함할 수 있다. 본체(116)는 원위 단부를 보기 위한 아이 피스(eye piece; 122)를 포함할 수 있다. 원위 단부에서 조명을 제공하도록, 광원(124)(예를 들어, LED 등)은 조명 입력 포트(126)에 의해 본체(116)에 접속될 수 있다.
가요성 샤프트(112)는, 기관지 내시경(114)의 기구 채널을 통과하여 기관지 내시경의 튜브의 원위 단부에서 (예를 들어, 환자 내부로) 돌출하도록 성형된 원위 조립체(118)(도 1에서는 축척되지 않음)를 갖는다. 원위 단부 조립체는 고주파 및/또는 마이크로파 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 활성 팁을 포함한다.
후술하는 원위 조립체(118)의 구조는 ENB 시스템과 함께 사용하도록 특정하게 설계될 수 있고, 이에 의해, 원위 조립체(118)의 최대 외경이 2.0mm 이하, 예컨대, 1.9mm 미만이며(더욱 바람직하게는 1.5mm 미만이며)， 가요성 샤프트의 길이는 1.2m 이상일 수 있다.
본체(116)는, 무선 주파수 및 마이크로파 에너지를 발생기(102)로부터 원위 조립체(118)로 반송할 수 있는 동축 케이블(예를 들어, 종래의 동축 케이블)을 포함하는 가요성 샤프트에 접속하기 위한 전력 입력 포트(128)를 포함한다. ENB 장치의 기구 채널을 물리적으로 끼울 수 있는 동축 케이블은, 다음에 따르는 1.19mm(0.047"), 1.35mm(0.053"), 1.40mm(0.055"), 1.60mm(0.063"), 1.78mm(0.070")의 외경을 갖는 것으로 사용할 수 있다. 맞춤형 동축 케이블(즉, 주문시 제작됨)도 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기구 코드(120)의 적어도 원위 단부의 위치를 제어할 수 있는 것이 바람직하다. 본체(116)는, 기구 코드(120)를 통해 연장되는 하나 이상의 제어 와이어(도시되지 않음)에 의해 기구 코드(120)의 원위 단부에 기계적으로 결합되는 제어 액추에이터(130)를 포함할 수 있다. 제어 와이어는 기구 채널 내에서 또는 자신의 전용 채널 내에서 이동할 수 있다. 제어 액추에이터(130)는 레버 또는 회전가능 노브, 또는 다른 임의의 알려진 카테터 조작 장치일 수 있다. 기구 코드(120)의 조작은, 예를 들어, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 화상들로부터 조립된 가상 3차원 지도를 사용하여 소프트웨어에 의해 지원될 수 있다.
도 2는 기구 코드(120)의 축을 따른 도이다. 본 실시예에서는, 기구 코드(120) 내에 4개의 내강이 있다. 가장 큰 내강은 기구 채널(132)이다. 나머지 내강들은 카메라 채널(134) 및 한 쌍의 조명 채널(136)을 포함하지만, 본 발명은 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 예컨대 제어 와이어 또는 유체 전달 또는 흡입을 위한 다른 내강이 있을 수 있다.
본 발명은 ENB 시스템 카테터의 원위 단부에서 조직 절제를 수행할 수 있는 기구를 제공하고자 한다. 부작용을 줄이고 기구의 효율을 극대화하도록, 송신 안테나를 표적 조직에 가능한 한 가깝게 배치해야 한다. 이상적으로, 기구의 방사 부분은 치료 중 종양의 내부(예를 들어, 중심)에 위치한다. 폐 내의 표적 부위에 도달하기 위해, 기구는 기도를 통과하고 성대와 같은 장애물 주변으로 유도될 필요가 있다. 이것은, 기구가 이상적으로는 유연하고 단면이 작음을 의미한다. 특히, 기구는, 좁고 구불구불한 세기관지를 따라 조향될 필요가 있는 안테나 근처에서 매우 유연해야 한다. 안테나의 구성요소들이 단단한 경우 안테나가 작은 위치에서 적절히 기능할 수 있고 기구의 가요성을 증가시킬 수 있도록, 기구의 안테나 부품의 크기도 가능하다면 감소시켜야 한다.
이하의 설명은 전술한 원위 조립체(118)에 사용하는 데 적합한 다수의 안테나 구성을 제시하는 것이다. 또한, 다수의 에너지 전달 프로파일을 개시한다. 에너지 전달 프로파일들 중 임의의 것을 안테나 구조들 중 임의의 것과 함께 사용할 수 있으며, 모든 가능한 조합이 개시되는 것으로서 이해되어야 한다는 점을 이해해야 한다.
이하의 설명에서, 달리 언급되지 않는 한, 구성요소의 길이는 동축 케이블/기구 코드의 길이방향 축에 평행한 방향의 치수를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 원위 조립체(118)의 방사기로서 사용되는 전기수술 기구(200)의 원위 단부의 단면도이다. 전기수술 기구(200)는, 무선 주파수(RF) 및 마이크로파 에너지를 반송하도록 자신의 근위 단부에서 전기수술 발생기(도시되지 않음)에 접속되는 동축 케이블(202)을 포함한다. 동축 케이블(202)은, 제1 유전 물질(210)에 의해 외부 도전체(208)로부터 분리된 내부 도전체(206)를 포함한다. 동축 케이블(202)은 마이크로파 에너지에 대해 저 손실인 것이 바람직하다. 원위 단부로부터 반사되는 마이크로파 에너지의 역 전파를 억제하고 이에 따라 장치를 따른 역방향 가열을 제한하도록 동축 케이블 상에 초크(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
장치는 원위 단부에서 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서, 열전대(230)는, 기구의 원위 단부에서의 온도를 나타내는 신호를 근위 단부로 다시 송신하도록 외부 도전체 상에 장착된다.
온도 감시를 위한 다른 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 물리적 구성이 온도에 민감한 하나 이상의 마이크로 기계 구조가, 장치의 원위부에, 예를 들어, 후술하는 외부 연피 내에 또는 상에 장착될 수 있다. 이러한 구조는 광 섬유와 인터페이싱될 수 있어서, 그 구조의 움직임으로 인한 반사 신호의 변화가 온도 변화를 나타낼 수 있다.
동축 케이블(202)은 자신의 원위 단부에서 방사 팁 섹션(204)으로 종단된다. 본 실시예에서, 방사 팁 섹션(204)은, 외부 도전체(208)의 원위 말단(209) 앞으로 연장되는 내부 도전체(206)의 원위 도전성 섹션(212)을 포함한다. 원위 도전성 섹션(212)은, 자신의 원위 단부에서 제1 유전 물질(210)과 동일하거나 상이할 수 있는 제2 유전 물질로 형성된 유전 팁(214)에 의해 둘러싸여 있다. 유전 팁(214)의 길이는 원위 도전성 섹션(212)의 길이보다 짧다.
동축 케이블(202)과 방사 팁 섹션(204)의 최외측면 위에는 생체적합성 외부 연피(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 외부 연피(218)는 생체적합성 물질로 형성될 수 있다.
유전 팁(214)은 임의의 적합한 원위 형상, 예컨대, 돔 형상, 원통형, 원뿔형 등 중 임의의 것을 가질 수 있다. 매끄러운 돔 형상이 바람직할 수 있는데, 이는 작은 채널을 통해 안테나가 이동함에 따라 안테나의 이동성이 증가하기 때문이다.
도 4는 도 3에 도시된 구성을 갖는 안테나의 흡수 패턴의 시뮬레이션의 길이방향 단면을 도시한다.
치료 중, 주변 조직은 방사된 에너지를 흡수한다. 에너지가 전달되는 조직의 볼륨은 마이크로파 에너지의 주파수에 의존한다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에서 원위 조립체(118)의 방사기로서 사용되는 전기수술 기구(220)의 원위 단부의 단면도이다. 도 3과 공통되는 특징부들에는 동일한 참조 번호를 부여하고 다시 설명하지 않는다.
도 5에서, 방사 팁 섹션(204)은, 외부 도전체(208)를 3개의 원주 영역(222, 224, 226)으로부터 제거하여 노출된 유전체의 3개의 섹션을 남김으로써 형성된 3-슬롯 안테나를 포함한다. 3개의 원주 영역(본원에서 "슬롯"이라고도 함)(222, 224, 226)은 짧은 동축 섹션들(228, 232)에 의해 분리되어 있다. 최원위 슬롯(226)은 기구(220)의 원위 팁으로부터 후방으로 설정되며, 이에 의해 기구가 동축 섹션(234)으로 종단된다. 근위 슬롯(222)과 원위 슬롯(226)은, 유전 물질(214) 내의 마이크로파 에너지의 파장의 1/10과 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 중간 슬롯(224)은, 유전 물질(214) 내의 마이크로파 에너지의 1/4 파장과 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 슬롯들의 이격 거리, 즉 동축 섹션들(228, 232, 234)의 길이는 유전 물질(214) 내의 마이크로파 에너지의 1/4 파장과 실질적으로 동일하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 원위 조립체(118)의 방사기로서 사용되는 전기수술 기구(240)의 원위 단부의 단면도이다. 도 3과 공통되는 특징부들에는 동일한 참조 번호를 부여하고 다시 설명하지 않는다.
도 6에서, 방사 팁 섹션(204)은 결합된 다이폴 안테나 및 슬롯 안테나를 포함한다. 이것은 전력 손실 밀도 프로파일을 더욱 구형으로 만들고 동축 케이블의 외면을 따른 역방향 가열을 감소시키기 위한 것이다. 방사 슬롯(242)은, 외부 도전체(208)를 원주 영역으로부터 제거하여 유전 물질을 노출시킴으로써 형성된다. 슬롯(242)은, 외부 도전체가 또한 제거되는 원위 팁 섹션(244)으로부터 짧은 동축 섹션(246)에 의해 분리된다. 원위 팁 섹션(244)은 도 3에 도시된 실시예의 전체 방사 팁 섹션(204)과 동일한 방식으로 기능한다.
슬롯(242)은, 유전 물질(214) 내의 마이크로파 에너지의 파장의 1/10과 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 슬롯(242)과 원위 팁 섹션(244) 사이의 이격 거리(즉, 동축 섹션(246)의 길이)는 유전 물질(214) 내의 마이크로파 에너지의 1/4 파장과 실질적으로 동일하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 원위 조립체(118)의 방사기로서 사용되는 전기수술 기구(250)의 원위 단부의 단면도이다. 도 3과 공통되는 특징부들에는 동일한 참조 번호를 부여하고 다시 설명하지 않는다.
도 7에서, 방사 팁 섹션(204)은 단일 슬롯 안테나 및 방사 원위 단부면을 포함한다. 이러한 구성은 비구형 전력 손실 밀도 프로파일을 나타내며, 이는 방사형 팁 섹션의 기하학적 구조를 변화시킴으로써 상이한 형상의 전력 손실 밀도 프로파일들이 생성될 수 있음을 입증한다.
도 7에서, 방사 슬롯(252)은, 외부 도전체(208)를 원주 영역으로부터 제거하여 유전 물질을 노출시킴으로써 형성된다. 슬롯(252)은, 원위 단부면(256)과 동일한 높이로 종단되는 짧은 동축 섹션(254)에 의해 기구의 원위 단부면(256)으로부터 분리된다.
본 발명의 절제 안테나는 생검 도구 내에 통합될 수 있다. 이러한 결합에 의해, 조직 샘플링과 생검의 기능들이 단일 기구에 의해 제공될 수 있으며, 이는 시술을 가속할 수 있다.
도 8a와 도 8b는 결합된 생검 및 절제 기구의 일례를 도시한다. 도 8a는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 원위 조립체(118)의 방사기로서 사용될 수 있는 원위 치형 조립체(300)의 단면도의 개략도를 도시한다. 원위 치형 조립체(300)는 기구 코드(120)의 원위 단부로부터 돌출된다. 기구 코드(120)에 의해 반송되는 동축 케이블(304)은, 내부 도전체(306), 외부 도전체(308), 및 외부 도전체(308)로부터 내부 도전체(306)를 분리하는 유전 물질(310)을 포함한다. 동축 케이블(304)의 원위 단부에는 한 쌍의 치형부(312a, 312b)가 배치되어 있다. 한 쌍의 치형부(312a, 312b)는, 예를 들어, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 원위 단부에서 힌지(314)에 의해 서로에 대해 회동가능하게 접속된다. 한 쌍의 치형부(312a, 312b)는 생물학적 조직의 샘플을 수집하기 위한 볼륨을 둘러싸는 쉘(shell)을 형성한다. 본 실시예에서, 쉘은 마름모꼴과 유사하지만, 실제로는 쉘의 형상에 제한이 없다. 한 쌍의 치형부의 회동가능 기능은, 치형부들이 분리되어 치형 조립체의 원위 단부를 향하여 대면하는 볼륨에 대한 입구를 형성할 수 있도록 작용한다(도 8b 참조). 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 각각은, 도전성 외부 쉘(예를 들어, 구리, 은, 금, 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조됨)을 포함한다. 일례로, 도전성 외부 쉘은, 자신의 외면 상에 은 또는 금 도금을 갖는 스테인레스 스틸로 형성된다. 내부 스테인리스 스틸 층은 외부 도금보다 낮은 열 전도율을 갖고, 이는 조직 샘플이 가열됨으로 인해 손상되지 않음을 보장하도록 내부 볼륨과 외면 사이의 열 장벽을 개선한다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 각각은 얇은 단열층(318)을 포함한다. 이 층은 낮은 열 전도성을 갖는 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리스티렌과 같은 플라스틱 물질이 사용될 수 있다. 단열층(318)은, 대응하는 도전성 외부 쉘의 내면에 형성(예를 들어, 접착 또는 그 외에는 고정)될 수 있다. 대안으로, 단열층은, 먼저 몰딩될 수 있고 그 위에 금속화층 또는 도금층이 형성되어 도전성 쉘을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 각각은, 자신의 개방된 에지에서 서로 대향하는 개방된 컵형 구조를 형성한다. 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 대향 에지들(316)은 세레이트형(serrated) 또는 톱니형 프로파일을 가질 수 있다. 대향 에지들(316)은, 치형 조립체가 폐쇄된 구성에 있을 때 정합하도록(즉, 함께 맞춰지도록) 배치된다. 치형부 내부에 필드가 존재하는 것을 보장하도록 에지를 따라 홈이 있을 수 있으며, 즉, 이는 조직 가열을 야기할 수 있는 마이크로파 필드가 치형부 내의 조직에 진입하는 것을 방지하도록 EM 가스켓 또는 밀봉부를 형성할 수 있다. 도전성 외부 쉘들은 폐쇄 구성에서 전기적으로 접속된다. 이것은, 전도성 물질의 쉘이 패러데이 케이지(Faraday cage)로서 기능하여 원위 치형 조립체가 폐쇄될 때 밀폐된 볼륨 내에 전기장(특히, 동축 케이블로부터 공급되는 에너지의 마이크로파 필드)이 존재하는 것을 방지하거나 억제할 수 있음을 의미한다.
전기장이 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 도전성 외부 쉘을 관통하는 것을 방지하도록, 이들 쉘을 형성하는 도전성 물질은, 동축 케이블에 의해 반송되는 마이크로파 에너지의 주파수에서 물질의 적어도 3개의 표피 깊이를 가지며, 이는 이상적으로는 5개의 표피 깊이 이상이다.
한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 도전성 외부 쉘들은, 예를 들어, 힌지(314)를 통해 연장되는 접속부를 개재하여 동축 케이블(304)의 내부 도전체(306)에 전기적으로 접속된다.
원위 치형 조립체(300)는, 원위 치형 조립체(300)를 폐쇄 구성과 개방 구성 간에 변경하도록 동축 케이블(304)에 대해 축 방향으로 이동가능한 슬라이딩 슬리브(320)를 더 포함한다. 슬라이딩 슬리브(320)는 동축 케이블(304) 주위 및 기구 코드(120) 내에 장착된다. 대체 실시예에서, 슬리브는 피드 케이블 자체의 일부일 수 있는데, 즉, 피드 케이블은 자신 내부의 동축 케이블에 대해 수축가능할 수 있다. 슬라이딩 슬리브의 근위 단부는, 기구 코드를 통해 근위측으로 연장되고 전술한 풀 트리거(110)에 의해 제어가능한 푸시 로드(322)에 접속된다.
외부 슬리브(320)는 외부 도전층 및 내부 유전층(324)을 포함한다. 내부 유전층(324)은, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 외면에 맞닿으며 한 쌍의 치형부를 외부 도전층으로부터 전기적으로 절연시킨다. 외부 도전층은, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)로부터 공간적으로 분리된 영역에서 내부 유전층(324)을 통해 연장되는 접속 부분(326)에 의해 동축 케이블(304)의 외부 도전체(308)에 전기적으로 접속된다.
본 실시예에서, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)는, 예를 들어, 힌지(314)에 스프링을 포함시킴으로써 서로로부터 편향되며, 이에 따라 슬라이딩 슬리브(320)에 대해 가압된다. 따라서, 슬라이딩 슬리브가 한 쌍의 치형부(312a, 312b)에 대해 근위 방향으로(도 8a의 좌측으로) 미끄러질 때, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)는 편향력의 영향으로 슬리브로부터 돌출되고 밀폐된 볼륨에 대한 접근을 제공하도록 개방된다. 이동 특성은, 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 외부 쉘에 적합한 외부 프로파일을 제공함으로써 제어된다.
도 8b는, 개방 구성인 경우, 즉, 슬리브(320)가 근위측으로 미끄러져 한 쌍의 치형부(312a, 312b)를 노출시킨 경우 도 8a에 도시된 원위 치형 조립체의 개략도를 도시한다. 따라서, 한 쌍의 치형부(212a, 212b)는 생물학적 조직의 샘플을 수용하도록 개방되어 있다.
사용시, 장치는 폐쇄 구성에 있는 동안 치료(샘플 추출) 위치에 삽입된다. 슬리브(220)는, 일단 제 위치에 있게 되면, 한 쌍의 치형부(212a, 212b)를 개방하도록 수축될 수 있다. 개방 치형부들이 조직의 원하는 부분에 대해 위치될 때, 슬리브(320)는 치형부들 위로 원위 방향으로 가압되고, 이에 따라 생물학적 조직의 샘플을 파지하고 제거한다. 한 쌍의 치형부(312a, 312b)의 대향 에지들은 절단 효과를 개선하도록 예리하게 될 수 있다. 일단 조직 샘플을 제거하고 치형부들의 쉘 내에 밀폐하면, 샘플이 제거된 후에 남아 있는 출혈 표면을 응고시키도록 마이크로파 에너지를 동축 케이블을 통해 공급한다. 슬리브의 외부 도전층과 한 쌍의 치형부에 의해 방출되는 마이크로파 필드를 이하에서 더욱 상세하게 설명한다. 폐쇄된 치형부들은 패러데이 케이지로서 작용하고 마이크로파 필드의 관통 깊이가 쉘의 두께와 비교할 때 무시할 수 있으므로, 샘플이 마이크로파 필드로부터 보호되므로, 원하지 않는 조직 효과를 피하게 된다.
밀폐된 볼륨 내부에 온도 센서(328)(예를 들어, 소형 열전대 등)를 장착하여 조직 샘플의 온도를 감시할 수 있다. 온도 센서(328)는, 힌지(314)를 통과하여 피드 케이블의 내부를 따라 연장될 수 있는 와이어(330)에 의해 외부 프로세서에 접속될 수 있다. 온도 센서는, 또한, 마이크로파 응고 또는 절제가 요구될 때 조직의 온도를 측정하도록 외부 치형부 또는 쉘에 접속될 수 있다.
조기 진단과 치료는 폐암에서 생존하는 데 결정적이다. 전술한 기구 구성은 조기 단계 폐암의 검출 및 진단을 위한 최소 침습적 ENB 시술과 함께 사용된다. 그러나, 이러한 작은 케이블을 통한 마이크로파의 전달은 본질적으로 손실이 있다. 본 발명에서는, 이 문제가, (예를 들어, 5.8 GHz에서의) 마이크로파 에너지를 전달할 때 손실을 2dB/m로 제한하도록 (특히 기구 코드 내의) 에너지 전달 케이블을 설계함으로써 해결된다.
표적 부위에 마이크로파 방사선을 전달하기 위한 케이블은 저 손실이어야 하고, 작은 단면을 가져야 하고, 유연해야 한다. 케이블은, 치료 중 가열을 피하도록 그리고 안테나로부터 원하는 방사선을 생성하기 위해 원위 단부에서 충분한 전력이 있도록 저 손실이어야 한다.
바람직한 케이블 유형은, 외부 도전체에 의해 축 방향으로 둘러싸인 유전 연피에 의해 축 방향으로 둘러싸인 내부 도전체로 구성된 동축 케이블이다. 이러한 케이블로 제조된 안테나의 방사 부분은, 내부 도전체의 한 섹션, 및 동축 케이블의 외부 도전체의 단부로부터 돌출되는 유전 연피로 구성될 수 있다.
그럼에도 불구하고, 저 손실 케이블이라 할지라도, 원위 안테나에서 절제를 위해 이용가능한 전력은 제한될 것이라고 인식된다. 이를 해결하고 반복적이며 일관된 절제를 수행할 수 있도록, 전술한 기구를 RF와 마이크로파 에너지의 조합을 전달하는 데 사용할 수 있다.
전술한 안테나는 초기에 RF 에너지를 전달하는 데 사용될 수 있다. RF 에너지는 정상(즉, 비교적 낮은) 조직 임피던스에서 조직을 효과적으로 절제할 수 있다. 절제 시술의 시작시 RF 에너지를 사용하는 이점은 에너지 손실로 인한 악영향이 사실상 없다는 점이다. RF 에너지는 케이블 가열의 무시할만한 양을 야기한다. 이러한 초기 단계 동안, 조직 임피던스는 낮지만, 전술한 기구는 RF 에너지를 전달하여 반경 5mm 정도의 절제 구역을 갖는 원위 팁 주위에 절제 구체를 생성할 수 있다.
절제가 진행됨에 따라, 조직 임피던스가 상승하고 RF 에너지가 덜 효과적이게 된다. 이 단계에서, 마이크로파 에너지는 여전히 조직 절제를 수행하는 데 효과적일 수 있다. 이에 따라, 에너지 전달 프로파일은, 조직 임피던스가 변함에 따라 절제 구역이 계속 성장할 수 있도록 마이크로파 에너지를 포함할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 본원에서 사용되는 에너지 전달 프로파일은, 마이크로파 에너지를 전달하는 것에 연관된 손실 없이 RF 에너지에 의해 달성될 수 있는 절제량을 최대화하고자 한다.
에너지 전달 프로파일이 마이크로파 에너지를 포함하도록 조정될 수 있는 여러 가지 방식이 있다. 그러나, 손실로 인한 악영향을 야기할 수 있는 것은 마이크로파 에너지이므로, 에너지 손실을 최소화하는 방식으로 에너지 전달 프로파일에 마이크로파 에너지를 통합하는 것이 바람직하다.
일례로, 조직 임피던스가 측정될 수 있고, 조직 임피던스가 소정의 임계값을 초과하였음을 검출한 후에 마이크로파 에너지가 스위칭될 수 있다.
조직 임피던스를 검출할 필요는 없을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, RF 및 마이크로파 에너지는 소정의 시간-기반 프로파일로 전달될 수 있다. 간단한 일례로, RF 에너지는 초기 기간(예를 들어, 1분 내지 5분) 동안 전달될 수 있으며, 이어서 절제 크기를 증가시키기 위해 마이크로파 에너지 전달의 현재 기간이 후속될 수 있다.
위 예들에서, 마이크로파 에너지가 전달될 때, 이것은 에너지 손실의 영향을 완화시키는 방식으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체도 기구 코드를 통해 또는 외부 냉각 자켓 내에서 전달될 수 있다. 대안으로 또는 또한, 마이크로파 에너지는, 펄스화될 수 있고, 즉, 마이크로파 에너지가 전달되지 않는 윈도우(OFF 기간)에 의해 분리되는 미리 설정된 윈도우(또는 ON 기간)로 전달될 수 있다. OFF 기간을 가짐으로써, 케이블을 따라 손실되는 에너지가 소멸되는 소정의 복구 시간을 제공한다. 다른 일례로, 마이크로파 에너지는, 9%의 듀티 사이클로, 예를 들어, 10ms의 ON 부분과 100ms의 OFF 부분으로 이루어지는 110ms 기간으로 전달될 수 있다. 듀티 사이클은 9% 미만, 예를 들어, 5%일 수 있다.
OFF 기간 동안 절제 효과를 유지하도록, 기구는 OFF 기간 동안 RF 에너지를 전달하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, RF 및 마이크로파 에너지는 인터리빙될 수 있다. 일부 실시예에서, RF 에너지는 마이크로파 에너지가 펄스화되는 동안 연속적으로 인가될 수 있다.
마이크로파 에너지는 상이한 전력 레벨들로 전달될 수 있다. 예를 들어, 하나의 마이크로파 에너지 전달 프로파일은, 100W에서 2초의 초기 ON 기간과, 이어서 10W에서 100초의 후속 ON 기간을 포함할 수 있다. 이 프로파일은 1200J를 시스템에 프론트 로드(front-loaded) 방식으로 전달한다. 전달되는 총 에너지는 절제 구역 크기에 영향을 줄 수 있다. 다른 일례에서, 370J는, 예를 들어, 10W에서 5초의 초기 ON 기간과 이어서 4W에서 80초의 후속 ON 기간을 포함하는 유사한 프론트 로드 프로파일을 사용하여 전달될 수 있다.
또 다른 일례로, 마이크로파 에너지는 RF 에너지의 주파수에서 변조될 수 있는데, 즉 마이크로파 필드의 진폭은 시간에 따라 변할 수 있다. 이것은 RF 및 마이크로파 필드들의 효과가 결합될 수 있게 한다.
손실 및 케이블 가열을 감소시키기 위한 다른 고려 사항으로는, 기구의 물리적 특성을 맞추는 것이 있을 수 있다. 예를 들어, 에너지 전달에 사용되는 동축 케이블은, 저 손실 에너지 전달에 더욱 적합한 특성 임피던스를 갖도록 맞춤화될 수 있다. 안테나는, 반사된 전력을 제한하도록 구성될 수 있고, 또는 연피 전류를 방지하도록 초크와 함께 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 맞춤화는 필요한 에너지 손실 감소를 실현하는 경제적인 방식이 아닐 수도 있다.

Claims (20)

  1. 무선 주파수(RF) 에너지와 마이크로파 에너지를 폐 조직 내에 전달하기 위한 전기수술 장치로서,
    RF 에너지와 마이크로파 에너지를 개별적으로 또는 동시에 발생시키는 발생기;
    환자의 폐 내로의 비경피(non-percutaneous) 삽입을 위한 조향 가능 기구 코드(steerable instrument cord)를 갖는 전자기 네비게이션 기관지 내시경(electromagnetic navigation bronchoscope)으로서, 상기 상기 기구 코드는 자체의 길이를 따라 이어지는 기구 채널을 갖는, 상기 전자기 네비게이션 기관지 내시경;
    전기수술 기구를 포함하되, 상기 전기수술 기구는,
    상기 발생기에 접속되고, RF 에너지와 마이크로파 에너지를 반송하도록 배치된 동축 케이블로서, 내부 도전체, 외부 도전체, 및 상기 내부 도전체와 상기 외부 도전체를 분리하는 유전 물질을 갖는, 상기 동축 케이블; 및
    상기 동축 케이블로부터 상기 RF 에너지와 마이크로파 에너지를 수신하도록 상기 동축 케이블의 원위 단부에 배치된 방사 팁 부분을 포함하고,
    상기 방사 팁 부분은, 상기 내부 도전체에 전기적으로 접속된 제1 도전성 소자 및 상기 내부 도전체로부터 전기적으로 절연된 제2 도전성 소자를 포함하고,
    상기 제2 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는 상기 유전 물질을 노출시키기 위하여 상기 동축 케이블의 복수의 원주 영역으로부터 상기 외부 도전체를 제거함으로써 형성된 복수의 방사 슬롯을 형성하고, 그리고
    상기 제1 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는,
    상기 방사 팁 부분을 둘러싸는 조직 내로 상기 RF 에너지를 전달하기 위한 활성 전극과 회귀 전극, 및
    상기 마이크로파 에너지를 국부화된 마이크로파 필드로서 방사하기 위한 안테나
    로서 기능하도록 배치되고, 그리고
    상기 전기수술 기구는 상기 전자기 네비게이션 기관지 내시경 내의 상기 조향 가능 기구 코드의 기구 채널을 통해 삽입 가능한, 전기수술 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동축 케이블과 상기 방사 팁 부분은 1.9mm 이하의 최대 외경을 갖는, 전기수술 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 동축 케이블은 상기 마이크로파 에너지를 반송하는 경우 2dB/m 이하의 손실을 나타내도록 배치된, 전기수술 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발생기는, 에너지 전달 프로파일에 따라 RF 에너지와 마이크로파 에너지를 전달하여 상기 방사 팁 부분에서의 조직 절제를 야기하도록 배치된, 전기수술 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에너지 전달 프로파일은 RF 에너지만으로 이루어진 초기 부분을 포함하는, 전기수술 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 에너지 전달 프로파일은 펄스화 마이크로파 에너지를 포함하는 마이크로파 절제 부분을 포함하는, 전기수술 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 펄스화 마이크로파 에너지는, 상기 마이크로파 에너지가 전달되지 않는 일련의 OFF 부분들에 의해 분리된, 상기 마이크로파 에너지가 전달되는 일련의 ON 부분들을 포함하고, RF 에너지는 상기 OFF 부분들 중 하나 이상에서 전달되는, 전기수술 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 발생기는 상기 방사 팁 부분에서 조직의 임피던스를 검출하도록 배치되고, 상기 에너지 전달 프로파일은 검출된 상기 임피던스에 기초하여 조절 가능한, 전기수술 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에너지 전달 프로파일은 RF 에너지만으로 이루어진 제1 부분과 후속하는 마이크로파 에너지를 포함하는 제2 부분을 포함하고, 상기 발생기는, 상기 조직의 임피던스가 소정의 임계값을 초과하는 것으로 결정된 경우 상기 제2 부분으로 스위칭하도록 배치된, 전기수술 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 전달 프로파일은 상기 마이크로파 에너지가 전달되는 부분을 포함하고, 상기 발생기는 상기 RF 에너지에 대응하는 주파수에서 상기 마이크로파 에너지를 변조하도록 배치된, 전기수술 장치.
  11. 무선 주파수(RF) 에너지와 마이크로파 에너지를 폐 조직 내에 전달하기 위한 전기수술 장치로서,
    RF 에너지와 마이크로파 에너지를 개별적으로 또는 동시에 발생시키는 발생기;
    환자의 폐 내로의 비경피 삽입을 위한 조향 가능 기구 코드를 갖는 전자기 네비게이션 기관지 내시경으로서, 상기 상기 기구 코드는 자체의 길이를 따라 이어지는 기구 채널을 갖는, 상기 전자기 네비게이션 기관지 내시경;
    전기수술 기구를 포함하되, 상기 전기수술 기구는,
    상기 발생기에 접속되고, RF 에너지와 마이크로파 에너지를 반송하도록 배치된 동축 케이블로서, 내부 도전체, 외부 도전체, 및 상기 내부 도전체와 상기 외부 도전체를 분리하는 유전 물질을 갖는, 상기 동축 케이블; 및
    상기 동축 케이블로부터 상기 RF 에너지와 마이크로파 에너지를 수신하도록 상기 동축 케이블의 원위 단부에 배치된 방사 팁 부분을 포함하고,
    상기 방사 팁 부분은, 상기 내부 도전체에 전기적으로 접속된 제1 도전성 소자 및 상기 내부 도전체로부터 전기적으로 절연된 제2 도전성 소자를 포함하고,
    상기 제2 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는 상기 유전 물질을 노출시키기 위하여 상기 동축 케이블의 원주 영역으로부터 상기 외부 도전체를 제거함으로써 형성된 원주 방사 슬롯을 형성하고,
    상기 제1 도전성 소자는 상기 외부 도전체의 원위 단부를 넘어 연장되는 상기 내부 도전체의 길이를 포함하고, 상기 제1 도전성 소자는 자체의 길이를 따라 상기 유전 물질에 의해 둘러싸이고, 그리고
    상기 제1 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는,
    상기 방사 팁 부분을 둘러싸는 조직 내로 상기 RF 에너지를 전달하기 위한 활성 전극과 회귀 전극, 및
    상기 마이크로파 에너지를 국부화된 마이크로파 필드로서 방사하기 위한 안테나
    로서 기능하도록 배치되고, 그리고
    상기 전기수술 기구는 상기 전자기 네비게이션 기관지 내시경 내의 상기 조향 가능 기구 코드의 기구 채널을 통해 삽입 가능한, 전기수술 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 원주 방사 슬롯은, 상기 유전 물질 내의 상기 마이크로파 에너지의 파장의 1/10의 길이를 갖는 근위 슬롯, 상기 유전 물질 내의 상기 마이크로파 에너지의 파장의 1/10의 길이를 갖는 원위 슬롯, 및 상기 근위 슬롯과 상기 원위 슬롯 간의 중간 슬롯을 포함하고, 상기 중간 슬롯은 상기 유전 물질 내의 상기 마이크로파 에너지의 파장의 1/4의 길이를 갖는, 전기수술 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는 둘 다 상기 방사 팁 부분의 원위면으로 연장되는, 전기수술 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 동축 케이블의 상기 내부 도전체는 상기 방사 팁 부분의 원위면에서 노출된, 전기수술 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 도전성 소자와 상기 제2 도전성 소자는 조직의 일부를 밀폐하도록 배치된 한 쌍의 치형부(jaw) 상에 형성된, 전기수술 장치.
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