KR102601297B1 - 에너지 전달 시스템 및 이의 사용 - Google Patents
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Abstract
의료 시술(예컨대, 조직 절제, 절제술, 소작, 혈관 혈전증, 심장 부정맥 및 심박장애의 처치, 전기수술, 조직 채취 등)을 비롯한 매우 다양한 응용을 위해 조직에 에너지를 전달하기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 본 명세서에 제공된다. 소정 실시예에서, 접근 곤란 조직 영역(예컨대, 중심 또는 말초 폐 조직)에 에너지를 전달하고/하거나 에너지 전달 동안에 방출되는 원치 않는 열량을 감소시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 제공된다.
Description
의료 시술(예컨대, 조직 절제(tissue ablation), 절제술(resection), 소작(cautery), 혈관 혈전증(vascular thrombosis), 심장 부정맥(cardiac arrhythmia) 및 심박장애(dysrhythmia)의 처치, 전기수술(electrosurgery), 조직 채취(tissue harvest) 등)을 비롯한 매우 다양한 응용을 위해 조직에 에너지를 전달하기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 본 명세서에 제공된다. 소정 실시예에서, 접근 곤란 조직 영역(difficult to access tissue region)(예컨대, 중심 또는 말초 폐 조직)에 에너지를 전달하고/하거나 에너지 전달 동안에 방출되는 원치 않는 열량을 감소시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 제공된다.
절제는 양성 종양(benign tumor) 및 악성 종양(malignant tumor)과 같은 소정 조직, 심장 부정맥, 심장 심박장애 및 심계항진(tachycardia)을 처치하기 위한 중요한 치료 전략이다. 가장 공인된 절제 시스템은 절제 에너지원으로서 무선 주파수(radio frequency, RF) 에너지를 사용한다. 따라서, 현재 다양한 RF 기반 카테터(catheter) 및 동력 공급부가 의사에게 이용가능하다. 그러나, RF 에너지는 얕은 "번(burn)" 및 보다 깊은 종양 또는 부정맥성 조직에의 접근 실패를 초래하는, 표면 조직에서의 에너지의 급속한 소산을 비롯한 여러 가지 제약을 갖는다. RF 절제 시스템의 다른 제약은 전기 에너지의 추가적인 부여(deposition)를 제한하는, 에너지 방출 전극 상에 형성되는 가피(eschar) 및 혈전(clot) 형성의 경향이다.
마이크로파 에너지는 생체 조직을 가열하기 위한 효과적인 에너지원이고, 예를 들어 암 치료 및 주입 전의 혈액의 예열과 같은 응용에 사용된다. 따라서, 전통적인 절제 기술의 단점을 고려하여, 최근에 마이크로파 에너지를 절제 에너지원으로서 사용하는 데 많은 관심이 있었다. RF에 비해 마이크로파 에너지의 이점은 조직 내로의 보다 깊은 침투, 탄화(charring)에 대한 비-민감성(insensitivity), 접지(grounding)의 필요성의 부존재, 더욱 신뢰성 있는 에너지 부여, 보다 신속한 조직 가열, 및 실제 절제 절차를 상당히 간단하게 하는, RF보다 훨씬 더 큰 열 병변(thermal lesion)을 생성하는 능력이다. 따라서, 절제 에너지원으로서 마이크로파 주파수 범위 내의 전자기 에너지를 사용하는 개발 중인 다수의 장치가 있다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,641,649호, 제5,246,438호, 제5,405,346호, 제5,314,466호, 제5,800,494호, 제5,957,969호, 제6,471,696호, 제6,878,147호, 및 제6,962,586호 참조).
불행하게도, 현재의 장치들은 이들이 에너지를 전달할 수 있는 신체 영역에 관하여 크기와 가요성에 의해 제한된다. 예를 들어, 폐에서, 기관지 수상구조(bronchial tree)의 공기 경로들은 이들이 폐의 말초부 내로 깊이가 증가하면서 분지됨에 따라 점점 좁아진다. 그러한 도달 곤란 영역(difficult to reach region)에 대한 에너지 전달 장치의 정확한 배치가 현재의 장치로는 실현가능하지 않다. 또한, 기존의 마이크로파 시스템은 경로를 따라 조직을 과열시키고 태우지 않고서는 멀리 떨어진 절제 표적 영역에 충분한 마이크로파 에너지를 전달할 수 없다. 도달 곤란 조직 영역에 에너지를 전달하기 위한 개선된 시스템 및 장치가 필요하다.
의료 시술(예컨대, 조직 절제(tissue ablation), 절제술(resection), 소작(cautery), 혈관 혈전증(vascular thrombosis), 심장 부정맥(cardiac arrhythmia) 및 심박장애(dysrhythmia)의 처치, 전기수술(electrosurgery), 조직 채취(tissue harvest) 등)을 비롯한 매우 다양한 응용을 위해 조직에 에너지를 전달하기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 본 명세서에 제공된다. 소정 실시예에서, 접근 곤란 조직 영역(예컨대, 중심 및 말초 폐 조직들)에 에너지를 전달하고/하거나 에너지 전달 동안에 방출되는 원치 않는 열량을 감소시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전송선을 따른 열 방출을 감소시키기 위한 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다.
몇몇 실시예에서, 조직 영역(예컨대, 종양, 내강, 장기(organ) 등)에 에너지를 전달하기 위한 구성요소를 채용하는 시스템, 장치, 및 방법이 본 명세서에 제공된다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 에너지 전달 장치와, 프로세서, 동력 공급부, 동력을 보내고 제어하며 전달하기 위한 구성요소(예컨대, 동력 분배기), 이미지 형성 시스템, 튜닝(tuning) 시스템, 온도 조절 시스템, 및 장치 배치 시스템 중 하나 이상을 포함한다.
신체 내의 멀리 떨어진 또는 도달 곤란 위치(예컨대, 중심 및 말초 폐 조직들)에 절제 에너지량을 전달하는 데 다수의 상당한 문제가 있다. 예를 들어, 기관지내 또는 경기관지 치료의 경우, 그러한 기술은 기다란 가요성 전달 경로와 작은 직경의 장치를 필요로 할 수 있다. 이들 요인은 표적 조직으로의 충분히 높은 에너지량의 전달을 복잡하게 한다. 그러한 경로를 따라 에너지 전달을 증가시키는 것은 상당한 가열을 초래하고, 사용되는 재료에 문제를 제기한다. 가열은 경로를 따라 조직을 태워, 원하지 않거나 허용불가한 손상을 유발한다. 이들 문제를 극복하고 (예컨대, 기관지내 방식으로(endobronchially) 또는 경기관지 방식으로(transbronchially)) 신체의 멀리 떨어진 영역에 도달할 수 있는 기다란 가요성의 작은 직경의 장치로 성공적인 조직 절제를 달성하는 데 필요한 요인들의 균형을 이루는 장치, 시스템, 및 방법이 본 명세서에 제공된다.
몇몇 실시예에서, 이러한 장치, 시스템, 및 방법은 냉각제가 장치의 제1 채널을 통해 장치의 근위 단부(proximal end)로부터 장치의 원위 단부(distal end)로 유동되는 동축 또는 삼축(triaxial) 마이크로파 에너지 전달 장치를 채용하며, 여기서 냉각제는 원위 단부에서 반전되고, 다시 장치를 통해 상이한 채널을 통해서 원위로부터 근위로 유동한다. 몇몇 실시예에서, 제1 채널은 내측 전도체의 중공 중심부 내에 제공되고, 귀환 채널은 내측 전도체와 외측 전도체 사이에 제공된다.
예를 들어, 몇몇 실시예에서, 신체의 멀리 떨어진 영역에 마이크로파 에너지를 전달하기 위한 에너지 전달 장치로서, a) 마이크로파 에너지 발생기 및/또는 냉각제 공급원에 직접적으로 또는 간접적으로 연결가능하거나 연결되는 근위 단부; b) 원위 단부로서, 원하는 조직 영역을 절제하기 위해 원위 단부를 둘러싸는 한정된 영역에서 절제 에너지를 발생시키도록 구성되는, 상기 원위 단부; c) 내측 전도체(예컨대, 중공 내측 전도체); d) 내측 전도체의 일부분을 둘러싸는 스페이서(spacer)(예컨대, 내측 전도체 주위에 나선형으로 권취되는 모노필라멘트 튜브(monofilament tube)); e) 스페이서를 둘러싸는 비-전도성 코어(예컨대, 유전성 코어)로서, 스페이서에 의해 점유되지 않는 영역들에서 코어와 내측 전도체 사이에 공기 간극이 형성되는, 상기 비-전도성 코어; f) 코어를 둘러싸는 외측 전도체; 및 하나의 소스(예컨대, 중공 내측 전도체)로부터 냉각제를 수용하고 냉각제를 공기 간극으로 귀환시키도록 구성되는, 원위 단부에 있는 냉각제 유동 교환기 중 하나 이상 또는 이들 각각을 포함하는, 에너지 전달 장치가 본 명세서에 제공된다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 신체 외부로부터 신체 내부의 표적 영역까지 연장되기에 충분히 길다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 길이가 20 센티미터 이상이다(예컨대, 길이가 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200 cm 이상 등이거나 이들 사이의 내부 범위임).
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 외측 전도체를 둘러싸는 비-전도성 재킷(jacket)을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 비-전도성 재킷을 둘러싸는 전도성 시스(sheath)를 포함하며, 이때 전도성 시스는 외측 전도체 및 내측 전도체와 함께 삼축 안테나를 형성한다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 그의 원위 단부에서 투관침(trocar) 또는 원추형 또는 다른 조직-침투 팁(tip)을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 팁은 전도성이다. 몇몇 실시예에서, 내측 전도체는 팁에 전기적으로 연결되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 내측 전도체는 팁에 용량 결합된다(capacitively coupled).
몇몇 실시예에서, 냉각제 유동 교환기는 캡(cap)을 포함하고, 캡은 캡 내에 개구를 형성하는 개방 근위 단부 및 폐쇄 원위 단부를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 내측 전도체는 캡 내의 개구 내로 삽입된다. 몇몇 실시예에서, 캡 내의 개구는 냉각제를 내측 전도체로부터 캡의 개방 근위 단부 밖으로 그리고 공기 간극 내로 귀환시키는 하나 이상의 채널을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 장치는 중심 또는 말초 폐 결절(lung nodule)로의 마이크로파 에너지의 기관지내 전달을 위해 크기 설정되는 외경을 갖는다(예컨대, 3 mm, 2.8 mm, 2.5 mm, 2.3 mm, 2.1 mm, 2 mm, 1.9 mm, 1.8 mm, 1.7 mm, 1.6 mm, 1.5 mm, 1.4 mm 미만 등).
또한, 그러한 에너지 전달 장치 및 하나 이상의 다른 구성요소를 포함하는 시스템이 본 명세서에 제공된다. 그러한 시스템은 에너지 전달 장치를 신체 외부로부터 신체 내부의 표적 영역에(예컨대, 대상의 입으로부터 기관지내 방식으로 또는 경기관지 방식으로 중심 또는 말초 폐 영역에) 전달하기 위한 전달 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 전달 튜브를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 전달 튜브는 전도성이다. 몇몇 그러한 실시예에서, 전달 튜브는 에너지 전달 장치의 외측 및 내측 전도체들과 함께 삼축 안테나를 형성하는 최외측 전도체를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 전달 튜브는 외측 전도체를 제공하고, 에너지 전달 장치는 내측 전도체만을 포함하여, 전달 장치가 동축 안테나를 완성한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 발생기(예컨대, 마이크로파 발생기)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 냉각제 공급부(예컨대, CO2와 같은 가압 가스의 공급부)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각제 공급부는 냉각제를 내측 전도체 또는 다른 통로를 통해 0 내지 1000 psi(예컨대, 700 psi)로 전달한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 에너지 및/또는 냉각제 전달의 타이밍과 양을 비롯한 임의의 원하는 시스템 구성요소를 제어하는 제어 컴퓨터를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 이미지 형성 장치를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 에너지 전달 장치를 동력 및 냉각제 공급부들에 연결하기 위한 에너지 및 냉각제 인터페이스를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 인터페이스는 a) 냉각제 공급원에 연결하기 위한 가스 커넥터; b) 전원에 연결하기 위한 전력 커넥터; 및 c) 마이크로파 발생기에 연결하기 위한 절제 동력 커넥터를 포함한다.
또한, 에너지 전달 장치 또는 관련 시스템을 사용하는 방법이 본 명세서에 제공된다. 몇몇 실시예에서, 조직을 절제하는 방법으로서, 에너지 전달 장치의 원위 단부를 표적 조직 부근에 위치시키는 단계, 및 장치로부터 절제 에너지를 인가하는 단계를 포함하는, 조직을 절제하는 방법이 본 명세서에 제공된다. 몇몇 실시예에서, 조직은 폐 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 기관지내 방식으로 또는 경기관지 방식으로 위치된다. 몇몇 실시예에서, 표적 조직은 중심 또는 말초 폐 결절이다. 몇몇 실시예에서, 시스템, 장치, 및 방법은 (예컨대, 폐 조직의 천공에 의한 폐 내로의 진입 없이) 중심 또는 말초 폐 조직 상의 폐 결절, 종양, 및/또는 병변에 접근한다. 몇몇 실시예에서, 시스템, 장치, 및 방법은 기관(trachea) 및/또는 기관지 수상구조(bronchial tree)(예컨대, 일차, 이차, 및 삼차 기관지, 및 세기관지(bronchiole))를 통한 중심 또는 말초 폐 조직 상의 폐 결절, 종양, 및/또는 병변에의 접근을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 시스템, 장치, 및 방법은 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)를 조직 손상 없이(예컨대, 경로를 따라 조직을 현저히 손상시킴이 없이) 기관지 수상구조를 통해 중심 또는 말초 폐에 전달한다.
시스템은 채용되는 냉각제 물질의 특성에 의해 제한되지 않는다. 냉각제는 액체와 기체를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 예시적인 냉각제 유체는 물, 글리콜, 공기, 불활성 가스, 이산화탄소, 질소, 헬륨, 육불화황, 이온 용액(예컨대, 칼륨 및 다른 이온이 있거나 없는 염화나트륨), 포도당 수용액, 링거 젖산(Ringer's lactate), 유기 화학 용액(예컨대, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 또는 프로필렌 글리콜), 오일(예컨대, 미네랄 오일, 실리콘 오일, 플루오로카본 오일), 액체 금속, 프레온, 할로메탄, 액화 프로판, 다른 할로알칸, 무수 암모니아, 이산화황 중 하나 이상 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 냉각제 유체는 또한 유전성 재료로서 역할한다. 몇몇 실시예에서, 냉각제는 임계점에서 또는 그 부근에서 압축되는 가스이다. 몇몇 실시예에서, 냉각은 냉각제의 농도, 압력, 체적, 또는 온도를 변화시킴으로써 적어도 부분적으로 일어난다. 예를 들어, 냉각은 가스 냉각제를 통해 주울-톰슨 효과(Joule-Thompson effect)를 이용하여 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각은 화학 반응에 의해 제공된다. 장치는 특정 유형의 온도 감소 화학 반응으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 온도 감소 화학 반응은 흡열 반응(endothermic reaction)이다. 몇몇 실시예에서, 냉각제는 과냉 가스이다. 몇몇 실시예에서, 냉각은 압력 제어 시스템에 의해 제어된다. 몇몇 실시예에서, 냉각제의 냉각은 열전 칠러(thermoelectric chiller)(예컨대, 펠티어 냉각기(Peltier cooler), 열교환기 등)를 채용한다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 온도가 증가할 때 장치로부터 방출되는 에너지의 양을 조절함으로써(예컨대, 장치로부터 공진하는 에너지 파장을 조절함으로써) 원하지 않는 가열을 방지하고/하거나 원하는 에너지 전달 특성을 유지시킨다. 장치는 장치로부터 방출되는 에너지의 양을 조절하는 특정 방법으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 장치는 장치가 소정 한계 온도에 도달할 때 또는 장치가 일정 범위를 넘어 가열할 때, 장치로부터 공진하는 에너지 파장이 조절되도록 구성된다. 장치는 장치로부터 공진하는 에너지 파장을 조절하는 특정 방법으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 에너지 파장의 조절(예컨대, 저하) 없이 에너지 전달 프로그램을 조절함으로써 원하지 않는 가열을 방지하고/하거나 원하는 에너지 전달 특성을 유지시킨다. 몇몇 실시예에서, 펄스식 프로그램(pulsed program)이 전송 경로를 따른 원치 않는 가열의 유도 없이 에너지의 방출(예컨대, 원하는 작업(예컨대, 절제)을 수행하기에 충분한 에너지의 방출)을 처치 부위에 전달한다. 몇몇 실시예에서, 펄스식 프로그램은 연속 전달 프로그램과 비교할 때 전송 경로를 따른 열을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 펄스 프로그램들의 상이한 패턴들이 효과적으로, 처치 부위에 전달되는 대량의 에너지와 전달 경로를 따른 감소된 열의 잠재적 상충 요구들의 균형을 이룬다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달과 경로 가열을 최적화시키기 위해 상이한 펄스 패턴(예컨대, 에너지를 전달하는 시간의 길이, 에너지 펄스들 사이의 시간의 길이) 및 상이한 에너지 수준(예컨대, 에너지 파장)이 사용된다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 반사 열 손실을 감소시키는 최적화된 튜닝 능력을 갖는 삼축 마이크로파 프로브(probe)를 포함한다(예컨대, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제7,101,369호 참조; 또한 미국 특허 출원 제10/834,802호, 제11/236,985호, 제11/237,136호, 제11,237,430호, 제11/440,331호, 제11/452,637호, 제11/502,783호, 제11/514,628호; 및 국제 특허 출원 제PCT/US05/14534호 참조). 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 유전성 코어로서 공기 또는 다른 가스를 갖는 동축 전송선(예컨대, 동축 케이블)을 통해 에너지를 방출한다(예컨대, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 제11/236,985호 참조).
제어 시스템은 특정 유형의 제어기 또는 프로세서로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 예를 들어 시스템의 구성요소(예컨대, 온도 모니터링 시스템, 에너지 전달 장치, 조직 임피던스 모니터링 구성요소 등)로부터 정보를 수신하고 그러한 정보를 사용자에게 표시하며, 시스템의 다른 구성요소를 조작(예컨대, 제어)하도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 에너지 전달 장치, 동력 공급부, 동력을 보내고 제어하며 전달하는 수단(예컨대, 동력 분배기), 이미지 형성 시스템, 튜닝 시스템, 및/또는 온도 조절 시스템을 포함하는 시스템 내에서 작동하도록 구성된다.
시스템, 장치, 및 방법은 특정 유형의 동력 공급부로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 임의의 원하는 유형의 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지, 무선주파수 에너지, 방사선, 극저온 에너지, 전기천공(electroporation), 고 강도 집속 초음파, 및/또는 이들의 혼합)를 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 둘 이상의 에너지 전달 장치에 대한 에너지의 전달을 허용하기 위해 동력 분배기를 사용한다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 동력 분배기, 프로세서, 에너지 전달 장치, 이미지 형성 시스템, 튜닝 시스템, 및/또는 온도 조절 시스템을 포함하는 시스템 내에서 작동하도록 구성된다.
시스템, 장치, 및 방법은 특정 유형의 이미지 형성 시스템으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 이미지 형성 장치(예컨대, 내시경 장치, 정위(stereotactic) 컴퓨터 보조식 신경외과 내비게이션 장치, 열 센서 위치설정 시스템, 운동 속도 센서, 조종 와이어 시스템, 시술중(intraprocedural) 초음파, 투시 촬영(fluoroscopy), 컴퓨터 단층 촬영 자기 공명 영상, 핵 의학 이미지 형성 장치 삼각 측정 이미지 형성, 간질(interstitial) 초음파, 마이크로파 이미지 형성, 음향 단층 촬영, 이중 에너지 이미지 형성, 열음향 이미지 형성, 적외선 및/또는 레이저 이미지 형성, 전자기 이미지 형성)를 사용한다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,817,976호, 제6,577,903호, 및 제5,697,949호, 제5,603,697호와 국제 특허 출원 공개 WO 06/005,579호 참조). 몇몇 실시예에서, 시스템은 본 발명의 에너지 시스템과 함께 사용되는 물품들 중 임의의 것의 배치, 위치설정, 및/또는 모니터링을 허용하거나 돕는 내시경 카메라, 이미지 형성 구성요소, 및/또는 내비게이션 시스템을 사용한다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 에너지 전달 시스템의 특정 구성요소의 위치 정보(예컨대, 에너지 전달 장치의 위치)를 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 프로세서, 에너지 전달 장치, 동력 공급부, 튜닝 시스템, 및/또는 온도 조절 시스템을 포함하는 시스템 내에서 작동하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 에너지 전달 장치 내에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 절제 구역 특성(예컨대, 직경, 길이, 단면적, 체적)에 관한 정성적 정보를 제공한다. 이미지 형성 시스템은 정성적 정보를 제공하기 위한 특정 기술로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 정성적 정보를 제공하기 위해 사용되는 기술은 단독으로 하나의 간질 장치에만 기초하거나 다른 간질 장치 또는 외부 장치와 상호작용하는, 시간-도메인 반사측정, 비행 시간(time-of-flight) 펄스 검출, 주파수-변조 거리 검출, 고유 모드(eigenmode) 또는 공진 주파수 검출, 또는 임의의 주파수에서의 반사 및 투과를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 간질 장치는 이미지 형성(예컨대, 전기-음향 이미지 형성, 전자기 이미지 형성, 전기 임피던스 단층 촬영)을 위한 신호 및/또는 검출을 제공한다.
시스템, 장치, 및 방법은 특정 튜닝 시스템으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 튜닝 시스템은 에너지 전달 시스템 내의 변수(예컨대, 전달되는 에너지의 양, 전달되는 에너지의 주파수, 시스템 내에 제공되는 복수의 에너지 장치 중 하나 이상에 전달되는 에너지, 제공되는 냉각제의 양 또는 유형 등)의 조절을 허용하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 튜닝 시스템은 에너지 전달 장치의 기능을 연속적으로 또는 일정 시점에 모니터링하는 프로세서 또는 사용자에게 피드백을 제공하는 센서를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달을 평가하기 위해 반사 에너지(reflected energy)가 모니터링된다. 센서는 시스템의 구성요소의 하나 이상의 위치에서의 열(예컨대, 온도), 조직에서의 열, 조직의 특성, 영역의 정성적 정보 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 개수의 특성을 기록 및/또는 보고할 수 있다. 센서는 CT, 초음파, 자기 공명 영상, 투시 촬영, 핵 의학 이미지 형성, 또는 임의의 다른 이미지 형성 장치와 같은 이미지 형성 장치의 형태일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 특히 연구 응용의 경우, 시스템은 일반적으로 시스템의 미래 최적화에 사용하기 위해 그리고/또는 특정 조건(예컨대, 환자 유형, 조직 유형, 표적 영역의 크기 및 형상, 표적 영역의 위치 등) 하에서의 에너지 전달의 최적화를 위해 정보를 기록하고 저장한다. 몇몇 실시예에서, 튜닝 시스템은 프로세서, 에너지 전달 장치, 동력 공급부, 이미지 형성, 및/또는 온도 조절 시스템을 포함하는 시스템 내에서 작동하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 또는 다른 제어 구성요소는 동력 출력(또는 다른 제어 파라미터)이 조절되어 최적 조직 반응을 제공할 수 있도록 절제 장치에 피드백을 제공한다.
시스템, 장치, 및 방법은 특정 온도 조절 시스템으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 온도 조절 시스템은 의료 시술(예컨대, 조직 절제) 동안에 시스템의 다양한 구성요소(예컨대, 에너지 전달 장치)의 원치 않는 열을 감소시키거나 표적 조직을 소정 온도 범위 내로 유지시키도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 온도 조절 시스템은 프로세서, 에너지 전달 장치, 동력 공급부, 동력을 보내고 제어하며 전달하기 위한 구성요소(예컨대, 동력 분배기), 튜닝 시스템, 및/또는 이미지 형성 시스템을 포함하는 시스템 내에서 작동하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 시스템의 다양한 구성요소(예컨대, 에너지 전달 장치) 및/또는 조직 영역의 온도 또는 반사 동력(reflected power)을 모니터링하기 위한 온도 모니터링 또는 반사 동력 모니터링 시스템을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 모니터링 시스템은 예를 들어 온도 또는 반사 에너지의 양이 미리 결정된 값을 초과하면 특정 조직 영역에 대한 에너지의 전달을 변화(예컨대, 방지, 감소)시키도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 온도 모니터링 시스템은 조직 또는 에너지 전달 장치를 바람직한 온도로 또는 바람직한 온도 범위 내로 유지시키기 위해 특정 조직 영역으로의 에너지의 전달을 변화(예컨대, 증가, 감소, 지속)시키도록 설계된다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 예를 들어 이전에 사용된 구성요소(예컨대, 비-멸균 에너지 전달 장치)의 사용을 방지하도록, 시스템의 구성요소의 특성을 식별하여 시스템의 다른 구성요소가 양립성(compatibility) 또는 최적화된 기능을 위해 적절히 조절될 수 있도록 구성되는 식별 또는 추적 시스템을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 본 발명의 시스템의 구성요소와 관련된 바코드(bar code) 또는 다른 정보 전달 요소를 판독한다. 몇몇 실시예에서, 시스템의 구성요소들 사이의 연결은 추가의 사용을 방지하기 위해 사용 후에 변화(예컨대, 단절)된다. 본 발명은 시스템에 사용되는 구성요소의 유형 또는 채용되는 용도에 의해 제한되지 않는다. 실제로, 장치는 임의의 원하는 방식으로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 시스템과 장치는 에너지가 전달되어야 할 임의의 응용에 사용될 수 있다. 그러한 용도는 임의의 그리고 모든 의료, 수의학, 및 연구 응용을 포함한다.
시스템, 장치, 및 방법은 표적 조직 또는 영역의 특성에 의해 제한되지 않는다. 용도는 심장 부정맥의 처치, 종양 절제(양성 및 악성), 출혈의 임의의 다른 제어를 위한, 외상 후 수술 동안의 출혈의 제어, 연조직의 제거, 조직 절제술 및 채취, 정맥류의 처치, 관내(intraluminal) 조직 절제(예컨대, 바렛 식도(Barrett's Esophagus) 및 식도 선암(esophageal adenocarcinoma)과 같은 식도 병증을 처치하기 위함), 골 종양, 정상 골, 및 양성(benign) 골 질환의 처치, 안구내(intraocular) 사용, 성형 수술에서의 사용, 뇌 종양 및 전기적 장애를 비롯한 중추 신경계의 병증의 처치, 불임 시술(예컨대, 나팔관의 절제) 및 임의의 목적을 위한 혈관 또는 조직의 소작을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 수술 응용은 절제 치료(예컨대, 응고성 괴사를 달성하기 위함)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수술 응용은 예를 들어 전이(metastatic 종양을 표적으로 하는 종양 절제를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 장치는 뇌, 목, 가슴, 폐(예컨대, 중심 또는 말초 폐), 배, 및 골반을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 원하는 위치에서 조직 또는 생체(organism)에 대한 최소의 손상을 갖고서 이동하고 위치설정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 예를 들어 컴퓨터 단층 촬영, 초음파, 자기 공명 영상, 투시 촬영 등에 의한 안내 전달을 위해 구성된다.
시스템, 장치, 및 방법은 다른 시스템, 장치, 및 방법과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 시스템, 장치, 및 방법은 다른 절제 장치, 다른 의료 장치, 진단 방법 및 시약, 이미지 형성 방법 및 시약, 장치 배치 시스템, 및 치료 방법 및 치료제와 함께 사용될 수 있다. 사용은 동시에 발생할 수 있거나, 다른 개입(intervention) 이전 또는 이후에 일어날 수 있다.
또한, 사용자에 대한 피드백을 특징으로 하고 다양한 시스템 구성요소들 사이의 통신을 허용하는 통합형 절제 및 이미지 형성 시스템이 제공된다. 에너지 전달을 최적화하기 위해 절제 동안에 시스템 파라미터가 조절될 수 있다. 게다가, 사용자는 시술이 성공적으로 완료될 때를 더욱 정확하게 결정할 수 있어, 성공하지 못한 처치 및/또는 처치 관련 합병증의 가능성을 감소시킨다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 에너지 전달 장치를 도달 곤란 구조체, 조직 영역, 및/또는 장기(예컨대, 분지 구조체(예컨대, 사람 폐)) 내에 배치하기 위한 장치, 시스템, 및 방법을 제공한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 본 발명은 내측 루멘(주 루멘(primary lumen))을 포함하는 주 카테터; 내측 루멘(채널 루멘)을 포함하고 주 루멘 내에 끼워맞추어지도록 구성되는 채널 카테터 또는 시스(sheath); 및 채널 루멘 내에 끼워맞추어지도록 구성되는 하나 이상의 삽입가능 도구(예컨대, 조종가능 내비게이션 카테터, 치료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치, 생검 겸자(biopsy forcep), 바늘 등) 등)를 포함하는 다중-카테터 시스템 또는 장치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 접근 곤란 조직 영역(예컨대, 고도 분지 조직(highly branched tissue), 예컨대, 폐의 말초부)에 접근하기 위한 방법으로서, 조종가능 내비게이션 카테터를 채널 카테터의 채널 루멘 내에 제공하는 단계를 포함하고, 채널 카테터는 주 카테터의 주 루멘 내에 있는, 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 i) 임상의 또는 조작자에 의한 환자, 장기, 내강, 및/또는 조직 내에서의 위치의 조작을 허용하는 조종가능 팁, 및 ii) 환자, 장기, 내강, 및/또는 조직을 통한 조종가능 내비게이션 카테터의 추적을 허용하는 위치 센서를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터의 조종가능 팁은 카테터의 팁을 원하는 운동 방향으로 지향시킴으로써 기능한다. 몇몇 실시예에서, 카테터의 수동 또는 자동 이동이 팁의 방향으로 보내지는 이동을 초래한다. 몇몇 실시예에서, 주 카테터, 채널 카테터, 및 조종가능 내비게이션 카테터가 환자 내의 조직 영역(예컨대, 기관지) 내로 삽입되고, 주 카테터(예컨대, 기관지경)는 가용 공간(예컨대, 내강(예컨대, 기관지의 내강))의 크기 및 주 카테터(예컨대, 기관지경)의 크기가 허용하는 만큼 멀리 조직 영역 내로 삽입된다. 몇몇 실시예에서, 주 카테터, 채널 카테터 및 조종가능 내비게이션 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터의 조종가능 팁 및/또는 주 카테터 내의 조종 메커니즘을 통하여 환자, 장기, 내강, 및/또는 조직을 통해 이동된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터와 조종가능 내비게이션 카테터는 주 카테터의 단부를 지나 연장되어 보다 작은, 보다 깊은, 그리고/또는 더욱 접근하기 어려운 조직 영역(예컨대, 중심 또는 말초 기관지, 세기관지 등)에 접근한다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터와 조종가능 내비게이션 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터의 조종가능 팁을 통하여 환자, 장기, 내강, 및/또는 조직을 통해 이동된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터와 조종가능 내비게이션 카테터의 위치는 조종가능 내비게이션 카테터의 위치 센서를 통해 모니터링된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터 및 조종가능 내비게이션 카테터의 원위 단부는 환자, 장기, 내강, 및/또는 조직(예컨대, 폐의 중심 또는 말초 기관지, 중심 또는 말초 폐 결절 등) 내의 표적 부위(예컨대, 처치 부위)에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터 및 조종가능 내비게이션 카테터의 원위 단부를 표적 부위(예컨대, 처치 부위)에 적절히 배치할 때, 채널 카테터(예컨대, 채널 카테터의 원위 단부)가 제 위치에 고정된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터의 원위 단부는 당업계에서 이해되는 바와 같이, 임의의 적절한 안정화 메커니즘(예컨대, 스크루, 클립, 윙(wing) 등)을 사용하여 적절한 장소에 고정된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터 및 조종가능 내비게이션 카테터의 원위 단부를 표적 부위(예컨대, 처치 부위)에 적절히 배치할 때, 조종가능 내비게이션 카테터가 채널 카테터를 통해 그리고 채널 카테터의 근위 단부 밖으로 인출된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 카테터를 채널 카테터의 근위 단부로부터 인출하는 것은 채널 카테터를, 임의의 적합한 삽입가능 도구(예컨대, 치료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치, 생검 장치 등) 등)를 이용하여 표적 부위(예컨대, 처치 부위)에 접근하기 위한 채널로서 제 위치에 남긴다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터가 제거된 상태로 적절히 위치되어 고정된 채널 카테터는 대상의 신체 외부로부터 삽입가능 도구(예컨대, 에너지 전달 장치, 생검 장치 등)를 이용하여 표적 부위(예컨대, 폐의 중심 또는 말초 기관지)에 접근하기 위한 안내 채널을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 삽입가능 도구(예컨대, 치료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치, 생검 장치 등) 등)가 빈 채널 카테터(예컨대, 안내 채널)를 통해 삽입되고, 삽입가능 도구의 원위 팁이 표적 부위(예컨대, 처치 부위)에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치(예컨대, 마이크로파 절제 장치)가 빈 채널 카테터(예컨대, 안내 채널)를 통해 삽입되고, 에너지 전달 장치의 원위 팁이 표적 부위(예컨대, 처치 부위)에 배치된다. 몇몇 실시예에서, (예컨대, 표적 부위에 있는 조직을 절제하기 위해) 삽입된 에너지 전달 장치를 경유하여 채널 카테터를 통해 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)가 전달되어 에너지를 표적 부위에 전달한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 카테터를 분지 구조체를 통해 표적 위치로 조종하기 위한 방법으로서, (a) 조종가능 내비게이션 카테터를 제공하는 단계로서, 조종가능 내비게이션 카테터는 카테터의 원위 팁 부근에 위치되는 위치 센서 요소를 포함하고, 위치 센서 요소는 3차원 좌표계(frame of reference)에 대해 카테터의 팁의 위치와 지향 방향을 측정하는 시스템의 일부인, 상기 조종가능 내비게이션 카테터를 제공하는 단계; (b) 3차원 좌표계에 대해 표적 위치를 지정하는 단계; (c) 카테터를 분지 구조체 내로 전진시키는 단계; 및 (d) 카테터의 팁의 지향 방향과 카테터의 팁으로부터 표적 위치를 향하는 방향 사이의 기하학적 관계에 의해 한정되는 적어도 하나의 파라미터의 표현을 표시하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 채널 카테터의 루멘 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 상기 메커니즘에 의해 채널 카테터의 이동을 안내한다.
몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터와 채널 카테터는 주 카테터(예컨대, 기관지경)의 루멘 내에 있다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 상기 메커니즘에 의해 채널 카테터와 주 카테터의 이동을 안내한다. 몇몇 실시예에서, 주 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터와 별개인 방향 제어(조종) 메커니즘을 구비한다.
몇몇 실시예에서, (예컨대, 조종가능 내비게이션 카테터의 위치 및/또는 방향에 관한 정보를 사용자에게 제공하기 위해) (i) 조종가능 내비게이션 카테터의 팁의 지향 방향, 및 (ii) 조종가능 내비게이션 카테터의 팁으로부터 표적 위치를 향하는 방향 사이의 기하학적 관계에 의해 한정되는 적어도 하나의 파라미터의 표현이 표시된다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 파라미터는 조종가능 내비게이션 카테터의 팁의 지향 방향과 조종가능 내비게이션 카테터의 팁으로부터 표적 위치를 향하는 방향 사이의 각도 편차를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 파라미터는 조종가능 내비게이션 카테터의 지향 방향을 표적 위치와 정렬시키는 데 필요한 편향 방향을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 파라미터의 표현은 조종가능 내비게이션 카테터의 팁의 지향 방향을 따라 취해진 뷰(view)의 표현과 관련하여 표시된다. 몇몇 실시예에서, 위치 센서 요소는 3가지 병진이동 및 3가지 회전 자유도로 조종가능 내비게이션 카테터의 팁의 위치와 자세를 측정하는 6 자유도 위치 측정 시스템의 일부이다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터에는 적어도 3가지 상이한 방향 중 임의의 방향으로 카테터의 원위 부분을 선택적으로 편향시키도록 구성되는 다방향 조종 메커니즘이 추가로 제공된다. 몇몇 실시예에서, 이러한 조종 메커니즘은 조종가능 내비게이션 카테터의 근위 단부에 있는 제어 장치를 통해 사용자에 의해 제어된다. 몇몇 실시예에서, 조종 메커니즘은 원격 제어 장치를 통해 사용자에 의해 제어된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터의 팁이 이동하는 경로가 위치 센서 요소의 사용에 의해 모니터링되고, 이동하는 경로의 표현이 팁의 현재 위치와 함께 표시되는데, 이때 이러한 표현은 팁의 지향 방향에 평행하지 않은 적어도 하나의 방향으로부터 보이는 바와 같이 투영된다.
몇몇 실시예에서, 표적 위치(예컨대, 처치 위치(예컨대, 종양))는 (a) 대상의 컴퓨터 단층 촬영 데이터의 사용에 의해 표적 위치를 지정하고, (b) 컴퓨터 단층 촬영 데이터를 3차원 좌표계와 정합(registering)시킴으로써 지정된다. 몇몇 실시예에서, 다른 매핑 데이터(예컨대, MRI, x-선, PET 등)가 본 명세서에 기술된 본 발명의 임의의 실시예에서 컴퓨터 단층 촬영 데이터를 대체한다. 몇몇 실시예에서, 정합은 (a) 조종가능 카테터에 카메라를 제공하고, (b) 대상 내의 적어도 3개의 특유한 특징부들 각각의 카메라 뷰를 생성하며, (c) 컴퓨터 단층 촬영 데이터로부터 적어도 3개의 특유한 특징부들 각각의 시뮬레이션 뷰(simulated view)를 생성하고(이때, 각각의 카메라 뷰와, 시뮬레이션 뷰들 중 대응하는 하나의 시뮬레이션 뷰는 한 쌍의 유사한 뷰를 구성함), (d) 조작자가 카메라 뷰들 각각 내에서 보여지는 기준점(reference point)과 각각의 대응하는 시뮬레이션 뷰 내에서 보여지는 대응하는 기준점을 지정하게 하며, (e) 지정된 기준점들로부터 컴퓨터 단층 촬영 데이터와 3차원 좌표계 사이의 최적 맞춤 정합(best fit registration)을 도출함으로써 수행된다. 몇몇 실시예에서, 표적 위치로의 대상을 통한(예컨대, 대상 내의 분지 구조체(예컨대, 폐 구조체(예컨대, 기관지))를 통한) 의도된 경로(route)가 컴퓨터 단층 촬영 데이터의 사용에 의해 지정되고, 의도된 경로의 표현이 팁의 현재 위치와 함께 표시되는데, 이때 이러한 표현은 팁의 지향 방향에 평행하지 않은 적어도 하나의 방향으로부터 보이는 바와 같이 투영된다. 몇몇 실시예에서, (a) 위치 센서 요소의 현재 위치가 검출되고, (b) 위치 센서 요소에 대해 사전규정된 공간 관계 및 정렬로 위치된 카메라에 의해 보일 이미지에 대응하는 가상 내시경 이미지가 컴퓨터 단층 촬영 데이터로부터 생성되며, (c) 가상 내시경 이미지를 표시한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 카테터 시스템은 조종가능 내비게이션 카테터, 및 근위 삽입 개구로부터 원위 개구까지 연장되는 루멘을 갖는 채널 카테터; 및 시스의 근위 개구를 통해 삽입 위치로 삽입되어 루멘을 따라 원위 개구까지 연장되도록 구성되는 안내 요소를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터(또는 에너지 전달 장치)가 관통 삽입 및/또는 인출될 수 있는 시스이다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터 및 채널 카테터의 원위 팁이 표적 위치(예컨대, 처치 부위(예컨대, 종양))에 인접하도록 채널 카테터를 위치시키는 데 사용된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 표적 위치에서 적절한 위치로 로킹된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 채널 루멘으로부터 인출되어, 대상 내로의 삽입 지점으로부터 표적 부위까지 연장되는 개방 채널을 남긴다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 삽입가능 도구(예컨대, 의료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치))의 삽입에 이용가능하다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 (a) 팁이 표적 위치에 인접하는 위치까지 조종가능 내비게이션 카테터를 채널 카테터 내에서 안내하는 단계; 및 (b) 조종가능 내비게이션 카테터를 채널 카테터로부터 인출하여 의료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치)의 삽입에 이용가능한 채널 루멘을 남기는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 카테터 시스템은 조작 손잡이와 주 루멘을 갖는 주 카테터(예컨대, 가요성 내시경, 가요성 기관지경 등), 주 루멘 내에서 전개되고 채널 루멘을 구비하는 채널 카테터, 및 채널 루멘 내에서 전개되는 조종가능 내비게이션 카테터를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 채널 카테터와 조종가능 내비게이션 카테터를 내장한 주 카테터를, 주 카테터가 그의 최대 삽입 거리(예컨대, 추가의 삽입으로부터 크기에 의해 제한됨)에 도달할 때까지 대상, 장기, 조직, 및/또는 내강 내로 삽입하는 단계; (b) 조종가능 내비게이션 카테터를 채널 루멘 내에 로킹시켜 채널 카테터에 대한 조종가능 내비게이션 카테터의 이동을 방지하는 단계; (c) 조종가능 내비게이션 카테터와 채널 카테터를 주 카테터의 원위 단부를 지나 표적 위치로 안내하는 단계; (d) 채널 카테터를 주 루멘 내에 로킹시켜 주 카테터 및/또는 조작 손잡이에 대한 채널 카테터의 상대 운동을 방지하는 단계; 및 (e) 조종가능 내비게이션 요소를 채널 카테터로부터 로킹해제시키고 인출하여 도구(예컨대, 에너지 전달 장치)를 표적 위치로 삽입하기 위한 안내로서 채널을 제 위치에 남기는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 시스템 또는 장치는 대상 및/또는 신체 영역 내에서 전개될 때 하나 이상의 요소를 제 위치에 유지시키기 위한 안정화 및/또는 고정 메커니즘을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 선택적으로 작동가능한 고정 메커니즘이 채널 카테터의 일부분과 연관된다. 몇몇 실시예에서, 선택적으로 작동가능한 고정 메커니즘은 팽창가능 요소를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 선택적으로 작동가능한 고정 메커니즘은 기계적으로 전개되는 요소를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 장치의 일부분이 이웃한 조직을 동결시켜 조직 로크(tissue lock)를 일으키기에 충분히 냉각된다(예컨대, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제9,119,649호 참조).
몇몇 실시예에서, 채널 카테터 및/또는 조종가능 내비게이션 카테터는 카테터의 지향 방향으로 이미지를 생성하기 위해 전개되는 이미지 센서를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이미지 센서는 조종가능 내비게이션 카테터와 함께 인출되도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 컴퓨터 단층 촬영 데이터(또는 다른 매핑 데이터, 예컨대 MRI, PET, X-선 등)와 위치 측정 시스템의 3차원 좌표계 사이의 정합을 달성하기 위한 방법으로서, (a) (i) 3차원 좌표계에 대한 카테터의 팁의 위치와 지향 방향의 측정을 허용하도록 위치 측정 시스템의 일부로서 작동하는 위치 센서 요소, 및 (ii) 이미지 센서를 갖는 카테터를 제공하는 단계; (b) 컴퓨터 단층 촬영 데이터로부터 분지 구조체 내의 특유한 특징부의 적어도 3개의 시뮬레이션 뷰를 생성하는 단계; (c) 특유한 특징부의 적어도 3개의 카메라 뷰를 생성하는 단계로서, 각각의 카메라 뷰와, 시뮬레이션 뷰들 중 대응하는 하나의 시뮬레이션 뷰는 한 쌍의 유사한 뷰를 구성하는, 상기 특유한 특징부의 적어도 3개의 카메라 뷰를 생성하는 단계; (d) 조작자가 카메라 뷰들 각각 내에서 보여지는 기준점과 각각의 대응하는 시뮬레이션 뷰 내에서 보여지는 대응하는 기준점을 지정하게 하는 단계; 및 (e) 지정된 기준점들로부터 컴퓨터 단층 촬영 이미지와 3차원 좌표계 사이의 최적 맞춤 정합을 도출하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 조작자에 의한 카메라 뷰들 각각 내에서의 기준점의 지정은 조작자가 위치 센서 요소를 기준점에 근접하게 위치시킴으로써 수행된다. 몇몇 실시예에서, 조작자에 의한 각각의 시뮬레이션 뷰 내에서의 기준점의 지정은 (a) 조작자가 각각의 시뮬레이션 뷰 내에서 시뮬레이션 이미지 기준점을 선택하고, (b) 시뮬레이션 이미지 기준점으로부터 시뮬레이션-시점-대-기준점 벡터(simulated-viewing-point-to-reference-point vector)를 계산하며, (c) 컴퓨터 단층 촬영 데이터로부터 도출되는 신체의 일부분의 수치 모델에서 조직 표면과 시뮬레이션-시점-대-기준점 벡터 사이의 교점을 계산함으로써 수행된다. 몇몇 실시예에서, (a) 컴퓨터 단층 촬영 데이터 내의 적어도 하나의 위치가 식별되고, (b) 적어도 하나의 위치의 위치가 3차원 좌표계 내에서 계산되며, (c) 적어도 하나의 위치의 표현이 위치 센서 요소의 위치의 표현과 함께 표시된다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 위치는 의료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치(예컨대, 마이크로파 절제 장치) 등)가 보내질 표적 위치(예컨대, 처치 위치(가령, 종양, 기관지(예컨대, 중심 또는 말초 기관지) 등))를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 위치는 계획 경로를 한정하는 일련의 위치들인데, 계획 경로를 따라 의료 도구가 보내질 것이다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨터 단층 촬영 데이터와 위치 측정 시스템의 3차원 좌표계 사이의 정합을 달성하기 위한 방법으로서, 이러한 방법은 (a) (i) 3차원 좌표계에 대한 카테터의 팁의 위치와 지향 방향의 측정을 허용하도록 위치 측정 시스템의 일부로서 작동하는 위치 센서 요소, 및 (ii) 이미지 센서를 갖는 조종가능 내비게이션 카테터를 제공하는 단계; (b) 카테터의 팁을 분지 구조체의 제1 분지 부분을 따라 이동시키고 카메라로부터 복수의 이미지를 도출하는 단계로서, 각각의 이미지는 3차원 좌표계에서의 위치 센서의 대응하는 위치 데이터와 연관되는, 상기 복수의 이미지를 도출하는 단계; (c) 3차원 좌표계에서 제1 분지 부분에 대한 사전규정된 기하학적 모델의 최적 맞춤을 도출하도록 이미지 및 대응하는 위치 데이터를 처리하는 단계; (d) 분지 구조체의 제2 분지 부분에 대해 단계 (b)와 단계 (c)를 반복하는 단계; 및 (e) 제1 및 제2 분지 부분들의 기하학적 모델을 컴퓨터 단층 촬영 데이터와 상관시켜 컴퓨터 단층 촬영 데이터와 3차원 좌표계 사이의 최적 맞춤 정합을 도출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이미지 및 대응하는 위치 데이터를 처리하는 단계는 (a) 상이한 위치들에서 취해지는 복수의 이미지 내에 각각 존재하는 가시 특징부(visible feature)들을 식별하는 단계; (b) 가시 특징부들 각각에 대해, 복수의 이미지 각각 내에서 카메라-특징부 방향(camera-to-feature direction)을 도출하는 단계; (c) 카메라-특징부 방향 및 대응하는 위치 데이터를 채용하여 각각의 가시 특징부에 대한 특징부 위치를 결정하는 단계; 및 (d) 특징부 위치들에 대한 사전규정된 기하학적 모델의 최적 맞춤을 도출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 사전규정된 기하학적 모델은 원통이다. 몇몇 실시예에서, (a) 컴퓨터 단층 촬영 데이터 내의 적어도 하나의 위치가 식별되고, (b) 3차원 좌표계 내의 적어도 하나의 위치의 위치가 계산되며, (c) 적어도 하나의 위치의 표현이 위치 센서 요소의 위치의 표현과 함께 표시된다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 위치는 의료 도구(예컨대, 에너지 전달 장치(예컨대, 마이크로파 절제 장치))가 보내질 표적 위치(예컨대, 처치 위치(예컨대, 종양(예컨대, 중심 또는 말초 기관지 내의 종양)))를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 위치는 계획 경로를 한정하는 일련의 위치들인데, 계획 경로를 따라 의료 도구가 보내질 것이다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 적어도 2가지 독립적인 방향 중 임의의 방향으로 조종가능 내비게이션 카테터의 원위 부분을 선택적으로 편향시키기 위한 조종 메커니즘으로서, (a) 카테터를 따라 연장되는 적어도 3개의 기다란 인장 요소로서, 인장 요소들 중 임의의 인장 요소에 인가되는 장력이 대응하는 사전규정된 방향으로의 카테터의 팁의 편향을 유발하도록 구성되는, 상기 적어도 3개의 기다란 인장 요소; (b) 제1 위치로부터 제2 위치로 변위가능한 액추에이터; 및 (c) 제1 위치로부터 제2 위치로의 액추에이터의 변위가 기다란 인장 요소들 중 선택된 적어도 하나에 장력을 인가하도록 기다란 인장 요소들 중 선택된 적어도 하나와 액추에이터를 선택적으로 기계적으로 상호연결하도록 구성되는 셀렉터 메커니즘(selector mechanism)을 포함하는, 조종 메커니즘을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 셀렉터 메커니즘의 제1 상태는 액추에이터의 변위가 사전규정된 방향들 중 하나로의 팁의 편향을 발생시키도록 기다란 인장 요소들 중 하나를 액추에이터와 기계적으로 상호연결하고, 셀렉터 메커니즘의 제2 상태는 액추에이터의 변위가 사전규정된 방향들 중 둘 사이의 중간 방향으로의 팁의 편향을 발생시키도록 기다란 인장 요소들 중 둘을 액추에이터와 기계적으로 상호연결한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 3개의 인장 요소는 짝수 개의 인장 요소들을 포함하는데, 이때 인장 요소들의 쌍들이 셀렉터 메커니즘으로부터 카테터를 따라 팁까지 그리고 다시 조종가능 내비게이션 카테터를 따라 셀렉터 메커니즘까지 연장되는 하나의 기다란 요소로서 구현된다. 몇몇 실시예에서, 적어도 3개의 인장 요소는 각각의 인장 요소가 단독으로 작동될 때 실질적으로 90°의 배수만큼 분리되는 4가지 사전규정된 방향들 중 상이한 방향으로의 팁의 편향을 유발하도록 전개되는 4개의 인장 요소로서 구현된다. 몇몇 실시예에서, 셀렉터 메커니즘의 제1 상태는 액추에이터의 변위가 4가지 사전규정된 방향들 중 하나로의 팁의 편향을 발생시키도록 기다란 인장 요소들 중 하나를 액추에이터와 기계적으로 상호연결하고, 셀렉터 메커니즘의 제2 상태는 액추에이터의 변위가 4가지 사전규정된 방향들 중 둘 사이에 각각 놓이는 4가지 중간 방향들 중 하나로의 팁의 편향을 발생시키도록 기다란 인장 요소들 중 둘을 액추에이터와 기계적으로 상호연결한다. 몇몇 실시예에서, 액추에이터는 카테터와 연관된 손잡이에 대해 활주가능한 링을 포함하고, 셀렉터 메커니즘은 인장 요소들 각각에 부착되고 손잡이 내에서 활주가능하게 전개되는 슬라이드 및 링으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하여, 링이 회전될 때, 적어도 하나의 돌출부가 슬라이드들 중 적어도 하나와 선택적으로 맞물리게 되어 링의 변위가 적어도 하나의 슬라이드의 이동을 유발하도록 한다.
도 1은 냉각제 채널들을 갖는 에너지 전달 장치의 단면도.
도 2는 냉각제 채널들을 갖는 에너지 전달 장치의 절결도.
도 3a 내지 도 3c는 냉각제 유동 반전 캡을 도시한 도면. 도 3a는 근위 개구를 도시한 외관도(external view). 도 3b는 절결도. 도 3c는 치수의 외관도.
도 4a와 도 4b는 냉각제 유동 반전 캡을 갖는 에너지 전달 장치를 도시한 도면. 도 4a는 완성된 장치를 도시한 도면. 도 4b는 도 4a의 장치의 제조에서의 3가지 단계를 도시한 도면.
도 5는 그 중 일부가 외측 전도체 외부에 있는 냉각제 채널들을 갖는 에너지 전달 장치의 단면도.
도 6은 냉각제 튜브가 외측 전도체 외부에 있는 에너지 전달 장치의 단면도.
도 7은 에너지 전달 장치를 동력 및 냉각제 공급원들에 연결하기 위한 예시적인 인터페이스를 도시한 도면.
도 2는 냉각제 채널들을 갖는 에너지 전달 장치의 절결도.
도 3a 내지 도 3c는 냉각제 유동 반전 캡을 도시한 도면. 도 3a는 근위 개구를 도시한 외관도(external view). 도 3b는 절결도. 도 3c는 치수의 외관도.
도 4a와 도 4b는 냉각제 유동 반전 캡을 갖는 에너지 전달 장치를 도시한 도면. 도 4a는 완성된 장치를 도시한 도면. 도 4b는 도 4a의 장치의 제조에서의 3가지 단계를 도시한 도면.
도 5는 그 중 일부가 외측 전도체 외부에 있는 냉각제 채널들을 갖는 에너지 전달 장치의 단면도.
도 6은 냉각제 튜브가 외측 전도체 외부에 있는 에너지 전달 장치의 단면도.
도 7은 에너지 전달 장치를 동력 및 냉각제 공급원들에 연결하기 위한 예시적인 인터페이스를 도시한 도면.
본 명세서에 제공되는 시스템, 장치, 및 방법은 의료 시술(예컨대, 조직 절제(예컨대, 종양 절제), 절제술, 소작, 혈관 혈전증, 중공 내장의 관내 절제, 부정맥의 처치를 위한 심장 절제, 전기수술, 조직 채취, 성형 수술, 안구내 사용 등)을 비롯한 매우 다양한 응용을 위해 조직에 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)를 전달하기 위한 포괄적인 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 접근 곤란 조직 영역(예컨대, 중심 또는 말초 폐 종양)을 처치하기 위한 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다.
본 명세서에 기술된 에너지 전달 장치는 다양한 시스템/키트 실시예 내에 조합될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 임의의 하나 이상의 부속 구성요소(예컨대, 수술 기구, 시술을 돕기 위한 소프트웨어, 프로세서, 온도 모니터링 장치 등)와 함께, 발생기(generator), 동력 배분 시스템(power distribution system), 동력을 보내고 제어하며 전달하기 위한 구성요소(예컨대, 동력 분배기, 장치 배치 시스템(예컨대, 다중 카테터 시스템) 중 하나 이상을 포함한다.
이러한 시스템, 장치, 및 방법은 조직 영역에 대한 에너지(예컨대, 무선주파수 에너지, 마이크로파 에너지, 레이저, 집속 초음파 등)의 전달을 수반하는 임의의 의료 시술(예컨대, 경피적 시술 또는 외과적 시술)에 사용될 수 있다. 시스템은 특정 유형 또는 종류의 조직 영역(예컨대, 뇌, 간, 심장, 혈관, 발, 폐, 뼈 등)을 처치하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 시스템은 종양 조직(예컨대, 폐 종양(예컨대, 중심 또는 말초 폐 종양))을 절제하는 데 사용된다. 추가의 처치는 심장 부정맥의 처치, 종양 절제(양성 및 악성), 출혈의 임의의 다른 제어를 위한, 외상 후 수술 동안의 출혈의 제어, 연조직의 제거, 조직 절제술 및 채취, 정맥류의 처치, 관내 조직 절제(예컨대, 바렛 식도 및 식도 선암과 같은 식도 병증을 처치하기 위함), 골 종양, 정상 골, 및 양성 골 질환의 처치, 안구내 사용, 성형 수술에서의 사용, 뇌 종양 및 전기적 장애를 비롯한 중추 신경계의 병증의 처치, 불임 시술(예컨대, 나팔관의 절제) 및 임의의 목적을 위한 혈관 또는 조직의 소작을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 수술 응용은 절제 치료(예컨대, 응고성 괴사를 달성하기 위함)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수술 응용은 예를 들어 원발성(primary) 또는 전이 종양 또는 중심 또는 말초 폐 결절을 표적으로 하는 종양 절제를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수술 응용은 출혈(hemorrhage)의 제어(예컨대, 전기소작)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 수술 응용은 조직 절단 또는 제거를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 장치는 뇌, 목, 가슴, 배, 골반, 및 사지를 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 원하는 위치에서 조직 또는 생체에 대한 최소의 손상을 갖고서 이동하고 위치설정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 장치는 예를 들어 컴퓨터 단층 촬영, 초음파, 자기 공명 영상, 투시 촬영 등에 의한 안내 전달을 위해 구성된다. 몇몇 실시예에서, 이러한 장치, 시스템, 및 방법은 에너지 전달 장치를 도달 곤란 구조체, 조직 영역, 및/또는 장기(예컨대, 분지 구조체(예컨대, 사람 폐)) 내에 배치한다.
에너지 전달 시스템의 예시적인 구성요소가 하기의 섹션, 즉 I. 동력 공급부; II. 에너지 전달 장치; III. 프로세서; IV. 이미지 형성 시스템; V. 튜닝 시스템; VI. 온도 조절 시스템; VII. 식별 시스템; VIII. 온도 모니터링 장치; IX. 시술 장치 허브(Procedure Device Hub); X. 사용; 및 XI. 장치 배치 시스템에서 더욱 상세히 기술된다.
I.
동력 공급부
에너지 전달 시스템 내에 사용되는 에너지는 동력 공급부를 통해 공급된다. 이러한 기술은 특정 유형 또는 종류의 동력 공급부로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 에너지 전달 시스템(예컨대, 에너지 전달 장치)의 하나 이상의 구성요소에 에너지를 제공하도록 구성된다. 동력 공급부는 특정 유형의 에너지(예컨대, 무선주파수 에너지, 마이크로파 에너지, 방사 에너지, 레이저, 집속 초음파 등)를 제공하는 것으로 한정되지 않는다. 그러나, 몇몇 바람직한 실시예에서, 마이크로파 에너지가 채용된다. 동력 공급부는 특정 에너지량을 또는 특정 전달 속도로 제공하는 것으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 조직 절제의 목적을 위해 에너지 전달 장치에 에너지를 제공하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 임의의 원하는 유형의 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지, 무선주파수 에너지, 방사선, 극저온 에너지, 전기천공, 고 강도 집속 초음파, 및/또는 이들의 혼합)를 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부를 이용하여 제공되는 에너지의 유형은 마이크로파 에너지이다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 조직 절제의 목적을 위해 절제 장치에 마이크로파 에너지를 제공한다. 마이크로파 에너지를 조직의 절제에 사용하는 것은 다수의 이점을 갖는다. 예를 들어, 마이크로파는 상응하게 큰 능동 가열(active heating) 구역을 갖는 넓은 동력 밀도 필드(field of power density)(예컨대, 인가 에너지의 파장에 따라 안테나 주위로 대략 2cm)를 가져, 표적 구역 및 혈관주위 영역 둘 모두 내에서의 균일한 조직 절제를 허용한다(예컨대, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 국제 특허 출원 공개 WO 2006/004585호 참조). 게다가, 마이크로파 에너지는 더욱 신속한 조직 가열을 갖는 다수의 프로브를 사용하여 조직의 큰 또는 다수의 구역을 절제하는 능력을 갖는다. 마이크로파 에너지는 조직에 침투하여 적은 표면 가열로 심부 병변을 생성하는 능력을 갖는다. 에너지 전달 시간은 무선주파수 에너지의 경우보다 짧고, 프로브는 예측가능하고 제어가능한 깊이의 균일하고 대칭인 병변을 생성하기에 충분히 조직을 가열할 수 있다. 마이크로파 에너지는 혈관 부근에 사용될 때 일반적으로 안전하다. 또한, 마이크로파는 조직, 유체/혈액뿐만 아니라 공기를 통해 방사되기 때문에 전기 전도에 의존하지 않는다. 따라서, 마이크로파 에너지는 조직, 내강, 폐, 혈관 내에서 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 에너지 발생기이다. 몇몇 실시예에서, 발생기는 915 ㎒ 내지 5.8 ㎓의 주파수의 100 와트만큼 많은 마이크로파 동력을 제공하도록 구성되지만, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 마이크로파 오븐에 흔히 사용되는 유형의 종래의 마그네트론(magnetron)이 발생기로서 선택된다. 몇몇 실시예에서, 단일-마그네트론 기반 발생기(예컨대, 단일 채널을 통해 300 W를 출력하거나 다수의 채널로 분할되는 능력을 가짐)가 사용된다. 그러나, 임의의 다른 적합한 마이크로파 동력원이 대신에 대체될 수 있음이 인식되어야 한다. 몇몇 실시예에서, 발생기의 유형은 미국 코네티컷주 노워크 소재의 코버-무에게, 엘엘씨(Cober-Muegge, LLC)로부터 입수가능한 것, 사이렘(Sairem) 발생기, 및 걸링 어플라이드 엔지니어링(Gerling Applied Engineering) 발생기를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 발생기는 이용가능한 적어도 대략 60 와트(예컨대, 50, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 70, 100, 500, 1000 와트)를 갖는다. 보다 고 성능의 작동을 위해, 발생기는 대략 300 와트(예컨대, 200 와트, 280, 290, 300, 310, 320, 350, 400, 750 와트)를 제공할 수 있다. 다수의 안테나가 사용되는 몇몇 실시예에서, 발생기는 필요한 만큼 많은 에너지(예컨대, 400 와트, 500, 750, 1000, 2000, 10,000 와트)를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 발생기는 별개로 작동되고 위상-제어될 수 있는 고체 증폭기 모듈(solid state amplifier module)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 발생기 출력은 건설적으로 조합되어 총 출력 동력을 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 동력 공급부는 동력 배분 시스템으로 에너지(예컨대, 발생기로부터 수집됨)를 분배한다. 본 발명은 특정 동력 배분 시스템으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 배분 시스템은 조직 절제의 목적을 위해 에너지 전달 장치(예컨대, 조직 절제 카테터)에 에너지를 제공하도록 구성된다. 동력 배분 시스템은 예를 들어 발생기로부터 에너지를 수집하는 특정 방식으로 한정되지 않는다. 동력 배분 시스템은 절제 장치에 에너지를 제공하는 특정 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 배분 시스템은 발생기의 특성 임피던스(characteristic impedance)가 에너지 전달 장치(예컨대, 조직 절제 카테터)의 특성 임피던스에 정합하도록 발생기의 특성 임피던스를 변환시키도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 동력 배분 시스템에는 에너지 전달 장치의 상이한 영역들에 또는 상이한 에너지 전달 장치들(예컨대, 조직 절제 카테터)에 다양한 에너지 수준을 제공하기 위해 가변 동력 분배기가 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 시스템의 별개의 구성요소로서 제공된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 다수의 에너지 전달 장치에 별개의 에너지 신호들을 공급하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 각각의 에너지 전달 장치에 전달되는 에너지를 전기적으로 절연시켜, 예를 들어 장치들 중 하나가 증가된 온도 편차의 결과로서 증가된 부하를 겪으면, 그러한 유닛에 전달되는 에너지가 변화되는(예컨대, 감소되는, 중단되는) 반면, 다른 장치들에 전달되는 에너지는 변화되지 않도록 한다. 본 발명은 특정 유형 또는 종류의 동력 분배기로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 에스엠 일렉트로닉스(SM Electronics)에 의해 설계된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 동력 발생기로부터 에너지를 받고 추가의 시스템 구성요소(예컨대, 에너지 전달 장치)에 에너지를 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 하나 이상의 추가의 시스템 구성요소와 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 에너지 전달 장치의 상이한 영역들로부터 가변 에너지량을 전달하는 목적을 위해 장치 내의 상이한 영역들에 가변 에너지량을 전달하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 조직 영역을 처치하는 목적을 위해 다수의 에너지 전달 장치에 가변 에너지량을 제공하는 데 사용된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 프로세서, 에너지 전달 장치, 온도 조절 시스템, 동력 분배기, 튜닝 시스템, 및/또는 이미지 형성 시스템을 포함하는 시스템 내에서 작동하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 최대 발생기 출력에, 예를 들어 25%(예컨대, 20%, 30%, 50%)를 더한 출력을 처리할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 동력 분배기는 1000-와트-정격 2-4 채널 동력 분배기이다.
다수의 안테나가 채용되는 몇몇 실시예에서, 시스템은 안테나들을 동시에 또는 순차적으로(예컨대, 스위칭을 이용) 작동시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 보강 또는 상쇄 간섭을 위해 필드들을 위상조정(phasing)하도록 구성된다. 위상조정은 또한 단일 안테나 내의 상이한 요소들에 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스위칭이 위상조정과 조합되어, 다수의 안테나가 동시에 동작하고 위상 제어된 다음에 새로운 세트의 안테나들로 스위칭되도록 한다(예컨대, 스위칭은 완전히 순차적일 필요가 없음). 몇몇 실시예에서, 위상 제어는 정밀하게 달성된다. 몇몇 실시예에서, 위상은 공간과 시간에서 보강 또는 상쇄 간섭의 영역들을 이동시키도록 연속적으로 조절된다. 몇몇 실시예에서, 위상은 랜덤으로 조절된다. 몇몇 실시예에서, 랜덤 위상 조절은 기계 및/또는 자기 간섭에 의해 수행된다.
II.
에너지 전달 장치
에너지 전달 시스템은 에너지를 전달(예컨대, 방출)하도록 구성되는 임의의 유형의 에너지 전달 장치(예컨대, 절제 장치, 수술 장치 등)의 사용을 고려한다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제9,119,649호, 제9,072,532호, 제8,672,932호, 제7,467,015호, 제7,101,369호, 제7,033,352호, 제6,893,436호, 제6,878,147호, 제6,823,218호, 제6,817,999호, 제6,635,055호, 제6,471,696호, 제6,383,182호, 제6,312,427호, 제6,287,302호, 제6,277,113호, 제6,251,128호, 제6,245,062호, 제6,026,331호, 제6,016,811호, 제5,810,803호, 제5,800,494호, 제5,788,692호, 제5,405,346호, 제4,494,539호, 미국 특허 출원 제11/728,460호, 제11/728,457호, 제11/728,428호, 제11/237,136호, 제11/236,985호, 제10/980,699호, 제10/961,994호, 제10/961,761호, 제10/834,802호, 제10/370,179호, 제09/847,181호; 영국 특허 출원 제2,406,521호, 제2,388,039호; 유럽 특허 제1395190호; 및 국제 특허 출원 공개 WO2011/140087호, WO 06/008481호, WO 06/002943호, WO 05/034783호, WO 04/112628호, WO 04/033039호, WO 04/026122호, WO 03/088858호, WO 03/039385호, WO 95/04385호 참조).
몇몇 실시예에서, 에너지를 방출하도록 구성되는 안테나는 동축 전송선(coaxial transmission line)을 포함한다. 이러한 장치는 동축 전송선의 특정 구성으로 한정되지 않는다. 동축 전송선의 예는 패스터낵(Pasternack), 마이크로-코액스(Micro-coax), 및 에스알씨 케이블즈(SRC Cables)에 의해 개발된 동축 전송선을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동축 전송선은 내측(즉, 중심) 전도체, 유전체 요소, 및 외측 전도체(예컨대, 외측 실드(shield))를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 (예컨대, 예를 들어 폐 정맥 주위에 또는 관상 구조체를 통해 위치설정하는 목적을 위해) 가요성 동축 전송선을 갖는 안테나를 사용한다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제7,033,352호, 제6,893,436호, 제6,817,999호, 제6,251,128호, 제5,810,803호, 제5,800,494호 참조).
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 삼축 전송선을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 삼축 마이크로파 프로브 설계는 안테나의 개선된 튜닝을 허용하여 전송선을 통한 반사 에너지를 감소시키는 최외측 전도체를 구비한다. 이러한 개선된 튜닝은 전송선의 가열을 감소시켜, 더욱 많은 동력이 조직에 인가되고/되거나 보다 작은(예컨대, 보다 좁은) 전송선이 사용되게 한다. 또한, 외측 전도체는 튜닝의 조절이 튜닝에 미치는 조직의 영향을 보정하게 하기 위해 내측 전도체에 대해 활주할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 및 제3 전도체들을 포함하는 장치는 구불구불한 경로를 통과하기에(예컨대, 대상 내의 분지 구조체를 통해(예컨대, 기관지 수상구조를 통해)) 충분히 가요성이다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전도체들은 제3 전도체 내에 활주가능하게 끼워맞추어질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 동축 전송선 또는 삼축 전송선의 하나 이상의 구성요소는 가요성 및/또는 붕괴성(collapsible) 재료(예컨대, 이축-배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(boPET)(예컨대, 마일라(MYLAR), 멜리넥스(MELINEX), 호스타판(HOSTAPHAN) 등) 등)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 동축 전송선의 외측 전도체(또는 삼축 전송선의 제2 (중간) 전도체)는 가요성 및/또는 붕괴성 재료(예컨대, boPET)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 동축 전송선의 구성요소(예컨대, 외측 전도체)는 원하는 특성(예컨대, 전기 전도도, 단열 등)을 제공하기 위해 하나 이상의 필름으로 코팅되는 boPET를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 전송선이 가변 단면 프로파일(예컨대, 가변 직경, 가변 형상 등)을 채용하도록 허용한다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 내측 전도체를 둘러싼다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 내측 전도체 주위에 폐쇄 색(closed sack)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 유체(예컨대, 유전성 재료, 및/또는 냉각제)가 붕괴성 외측 전도체를 통해 유동되어 그의 가변 단면 프로파일을 조절할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 유체가 외측 전도체 내의 영역으로부터 인출될 때 붕괴된 형태(collapsed conformation)를 취하여, 외측 전도체 내의 압력을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 붕괴된 형태에서, 외측 전도체는 최소화된 단면 프로파일을 보인다. 몇몇 실시예에서, 붕괴된 형태에서, 외측 전도체는 내측 전도체의 주연부에 밀접하게 들러붙는다. 몇몇 실시예에서, 붕괴된 형태는 감소된 단면 프로파일 및/또는 증가된 가요성을 제공하여 동축 전송선의 삽입, 배치, 및/또는 인출을 돕는다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 유체가 외측 전도체 내의 영역 내로 유동될 때 확장된 형태(expanded conformation)를 취하여, 외측 전도체 내의 압력을 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 확장된 형태에서, 외측 전도체는 최대화된 단면 프로파일을 보인다. 몇몇 실시예에서, 확장된 형태에서, 내측 전도체와 외측 전도체 사이의 거리가 최대화된다. 몇몇 실시예에서, 확장된 형태는 증가된 단면 프로파일 및/또는 최적화된 전도를 제공하여 동축 전송선을 따른 에너지 전달을 돕는다. 몇몇 실시예에서, 확장된 형태는 동축 전송선을 따른 냉각제의 증가된 체적을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 확장된 형태에서 임의의 적합한 형상을 취한다. 몇몇 실시예에서, 동축 전송선은 루멘을 통해 연장되는데, 루멘의 형상은 붕괴성 외측 전도체의 확장된 형상을 좌우한다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 붕괴된 형태에서 임의의 적합한 형상을 취한다. 몇몇 실시예에서, 유전성 재료의 형상 또는 구성이 붕괴성 외측 전도체의 붕괴된 형상을 좌우한다. 몇몇 실시예에서, 붕괴성 외측 전도체는 또한 본 명세서에 기술된 바와 같이 냉각제 시스를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 유전성 재료 코어는 유전성 공간 내에 채널(예컨대, 공기 채널, 냉각제 채널, 빈 채널 등)을 제공하도록 형상화된다. 몇몇 실시예에서, 채널은 유전성 재료에 의해 완전히 또는 부분적으로 둘러싸인다. 몇몇 실시예에서, 유전성 재료는 유전성 공간을 채널들로 분할하여 "왜건 휠(wagon wheel)" 형태를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 유전성 재료는 유전성 공간(예컨대, 내측 전도체와 외측 전도체 사이의 공간)을 1개 이상의 채널(예컨대, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 이상의 채널)로 분할한다. 몇몇 실시예에서, 유전성 공간 내의 채널은 냉각제 채널로서 역할한다. 몇몇 실시예에서, 유전성 공간 내의 채널은 냉각제 튜브를 내장한다. 몇몇 실시예에서, 채널 내의 냉각제 튜브가 전송선을 따라 냉각제를 전달하고, 냉각제 채널이 전송선의 근위 단부로의 귀환 경로를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 채널은 다수의 냉각제 튜브(예컨대, 냉각제 및 귀환)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 유전성 재료에 의해 형성되는 채널은 비-금속성 충전제(filler)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 비-금속성 충전제는 전송선의 원위 영역에서(예컨대, 외측 전도체의 단부를 지나) 채널 내에 있다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치에는 근위 부분 및 원위 부분이 제공되는데, 여기서 원위 부분은 탈착가능하며, 근위 부분에 부착될 수 있는 다양한 상이한 구성으로 제공된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 근위 부분은 손잡이, 및 시스템의 다른 구성요소(예컨대, 동력 공급부)에 대한 인터페이스를 포함하고, 원위 부분은 원하는 특성을 갖는 탈착가능 안테나를 포함한다. 상이한 용도들을 위해 구성되는 복수의 상이한 안테나가 제공되고, 적절한 조치를 위해 손잡이 유닛에 부착될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 에너지 전달 장치의 원치 않는 사용을 방지하도록 설계된 보호 센서를 내부에 구비한다. 에너지 전달 장치는 특정 유형 또는 종류의 보호 센서로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는, 예를 들어 에너지 전달 장치 및/또는 에너지 전달 장치와 접촉하는 조직의 온도를 측정하도록 설계된 온도 센서를 내부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 온도가 소정 수준에 도달할 때, 센서는 예를 들어 프로세서를 통해 사용자에게 경고를 전달한다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 피부(예컨대, 피부의 외부 표면)와 에너지 전달 장치의 접촉을 검출하도록 설계된 피부 접촉 센서를 내부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 원치 않는 피부와의 접촉시, 피부 접촉 센서는 예를 들어 프로세서를 통해 사용자에게 경고를 전달한다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 주위 공기와 에너지 전달 장치의 접촉을 검출(예컨대, 장치를 통과하는 전기의 반사능(reflective power)의 측정을 통한 검출)하도록 설계된 공기 접촉 센서를 내부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 원치 않는 공기와의 접촉시, 피부 접촉 센서는 예를 들어 프로세서를 통해 사용자에게 경고를 전달한다. 몇몇 실시예에서, 센서는 원치 않는 사건(occurrence)(예컨대, 피부와의 접촉, 공기와의 접촉, 원치 않는 온도 증가/감소)의 검출시 (예컨대, 동력 전달을 자동으로 감소시키거나 방지함으로써) 에너지 전달 장치의 사용을 방지하도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 센서는 프로세서가 원치 않는 사건이 없을 때 알림(notification)(예컨대, 녹색등(green light))을 표시하도록 프로세서와 통신한다. 몇몇 실시예에서, 센서는 프로세서가 원치 않는 사건이 있을 때 알림(예컨대, 적색등(red light))을 표시하고 원치 않는 사건을 식별하도록 프로세서와 통신한다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 제조자의 권장 동력 등급(power rating)을 초과하여 사용된다. 몇몇 실시예에서, 보다 높은 동력 전달을 허용하기 위해, 본 명세서에 기술된 냉각 기술이 적용된다. 본 발명은 특정 동력 증가량으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 동력 등급은 제조자의 권장을 5배 이상(예컨대, 5배, 6배, 10배, 15배, 20배 등)만큼 초과한다.
몇몇 실시예에서, 장치는 안테나를 특정 조직 영역에 고정시키기 위한 고정 요소(anchoring element)를 추가로 포함한다. 장치는 특정 유형의 고정 요소로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 고정 요소는 팽창가능 벌룬(inflatable balloon)이다(예컨대, 여기서 벌룬의 팽창이 안테나를 특정 조직 영역에 고정시킴). 팽창가능 벌룬을 고정 요소로서 사용하는 추가의 이점은 벌룬의 팽창시 특정 영역으로의 혈액 유동 또는 공기 유동의 억제이다. 그러한 공기 또는 혈액 유동 억제는, 예를 들어 심장 절제 시술, 및 폐 조직, 혈관 조직 및 위장 조직을 수반하는 절제 시술에 특히 유용하다. 몇몇 실시예에서, 고정 요소는 특정 조직 영역과 맞물리도록(예컨대, 특정 조직 영역 상에 래칭(latching)하도록) 설계된 안테나의 연장부이다. 추가의 예는, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제6,364,876호 및 제5,741,249호에 기재된 고정 요소를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 고정 요소는 안테나와 조직 사이의 계면을 동결시켜 안테나를 제 위치에 고착시키는 순환제(circulating agent)(예컨대, 임계점에서 또는 그 부근에서 전달되는 가스; CO2)를 구비한다. 그러한 실시예에서, 조직이 녹을 때, 안테나는 조직 건조(desiccation)로 인해 조직 영역에 고정되어 유지된다.
몇몇 실시예에서, 장치는 대량의 공기 및/또는 혈액 유동을 갖는 조직 영역(예컨대, 폐 조직, 심장 조직, 위장 조직, 혈관 조직)의 절제에 사용된다. 대량의 공기 및/또는 혈액 유동을 갖는 조직 영역의 절제를 수반하는 몇몇 실시예에서, 그러한 조직 영역으로의 공기 및/또는 혈액 유동을 억제하기 위한 요소가 추가로 사용된다. 본 발명은 특정 공기 및/또는 혈액 유동 억제 요소로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 장치는 기관내 및/또는 기관지내 튜브와 조합된다. 몇몇 실시예에서, 장치에 부착된 벌룬이 장치(들)를 원하는 조직 영역 내에 고정시키고 원하는 조직 영역으로의 혈액 및/또는 공기 유동을 억제하는 목적을 위해 조직 영역에서 팽창될 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 본 발명의 시스템, 장치, 및 방법은 통로의 폐색(예컨대, 기관지 폐색)을 제공하는 구성요소와 결합되는 절제 장치를 제공한다. 폐색 구성요소(예컨대, 팽창가능 벌룬)는 절제 시스템 상에 직접 장착될 수 있거나, 시스템과 연관된 다른 구성요소(예컨대, 기관내 또는 기관지내 튜브)와 조합하여 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 장치는 추가의 의료 시술 장치 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 장치는 내시경, 혈관내 카테터, 기관지경, 또는 복강경 상에 장착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 장치는 조종가능 카테터 상에 장착된다. 몇몇 실시예에서, 가요성 카테터가 내시경, 혈관내 카테터 또는 복강경 상에 장착된다. 예를 들어, 가요성 카테터는 몇몇 실시예에서 처치를 위한 원하는 위치로 통과하기 위해 원하는 대로 굽힘과 조종을 허용하는 (예컨대, 지네와 같이) 다수의 조인트를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 장치는 내시경, 혈관내 카테터, 기관지경, 또는 복강경을 통해 전개된다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 에너지 전달 시스템은 최적화된 특성 임피던스를 갖고서 마이크로파 에너지를 전달하도록 구성된 장치를 사용한다. 그러한 장치는 50 Ω 이상(예컨대, 50 내지 90 Ω; 예컨대, 50, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62,.. 90 Ω, 바람직하게는 77 Ω)의 특성 임피던스를 갖고서 작동하도록 구성된다. 그러나, 다른 실시예(예컨대, 보다 큰 내측 전도체가 채용되는 경우)에서, 50 Ω 미만의 특성 임피던스가 채용된다. 몇몇 실시예에서, 최적화된 특성 임피던스는 적절한 유전성 재료의 선택(또는 그의 부존재)을 통해 달성된다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 내측 전도체를 포함하는 안테나, 및 상기 안테나의 원위 단부에 있는 전도성 팁을 포함하며, 여기서 내측 전도체는 상기 전도성 팁에 물리적으로 결합되지 않는다(예컨대, 여기서 내측 전도체는 전도성 팁에 용량-결합됨)(예컨대, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2013/0165915호 참조). 몇몇 실시예에서, 안테나는 내측 전도체의 적어도 일부분을 둘러싸는 전도성 외측 전도체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 전도성 팁은 투관침을 포함한다.
폐 조직에 대한 절제 에너지의 기관지내 또는 경기관지 전달에 대해 최적화되고 시험되는 에너지 전달 장치의 일 실시예의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 최외측 층은 재킷이다. 재킷은 바람직하게는 에너지 전달 장치 내부로부터 장치 외부로의 그리고 장치와 접촉되거나 그 부근에 있는 임의의 조직으로의 열 전달을 최소화시키기 위해 열 밀봉된다. 재킷은 임의의 원하는 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 재킷은 폴리에스테르를 포함한다.
다음의 내부 층은 실드(예컨대, 외부 전도체)이다. 실드는 에너지 전달 장치 내부로부터 장치 외부로의 그리고 장치와 접촉되거나 그 부근에 있는 임의의 조직으로의 열 전달을 최소화시키는 데 도움을 준다. 실드는 또한 동축 또는 삼축 전송선에서 외측 전도체 또는 중간 전도체를 제공한다. 실드는 임의의 원하는 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 실드는 하나 이상의 전기 전도성 재료, 예를 들어 금속을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 실드는 구리이다. 몇몇 실시예에서, 실드는 도금된 구리이다. 몇몇 실시예에서, 도금은 은이다. 몇몇 실시예에서, 외측 전도체는 강도 및 가요성 둘 모두를 제공하기 위해 편조된(braided) 또는 이어진(jointed) 재료로 구성된다.
다음의 내부 층은 비-전도성 코어 튜브이다. 코어 튜브는 전적으로 유전성 재료일 수 있다. 하나 이상의 채널이 재료 내에 존재할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 코어 튜브는 플라스틱을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 코어 튜브는 불소중합체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 불소중합체는 반-결정질 완전-플루오르화 용융 가공성 불소중합체(예컨대, MFA(솔베이(Solvay)))이다.
다음의 내부 층은 코어를 내측 전도체로부터 분리시키고 이격시키는 모노필라멘트 튜빙(monofilament tubing)을 수용하는 공기 간극이다. 몇몇 실시예에서, 복수의(예컨대, 2개, 3개, 4개 등의) 튜브가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 튜브 또는 튜브들은 내측 전도체 주위에 나선형으로 권취된다. 튜브는 바람직하게는 비-전도성의 임의의 원하는 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 튜브는 플라스틱이다. 몇몇 실시예에서, 튜브는 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA) 튜브이다.
다음의 내부 층은 내측 전도체이다. 내측 전도체는 임의의 원하는 전도성 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 내측 전도체는 구리이다. 몇몇 실시예에서, 내측 전도체는 연동(annealed copper)이다. 몇몇 실시예에서, 내측 전도체는 내측 전도체의 길이를 따른 유체(예컨대, 기체 또는 액체 냉각제)의 전달을 허용하는 통로를 중심에 포함하는 중공형이다.
각각의 층의 절대 및 상대 치수들은 원하는 대로 선택될 수 있다. 바람직하게는, 외경은 내부 폐의 작은 기도(airway) 또는 표적화될 다른 원하는 생체 영역 내로의 안테나의 진입을 허용하기에 충분히 작다. 예시적인 치수가 도 1에 도시되어 있으며, 이때 재킷 층의 외부에서 측정되는 외경은 1.65 mm(+/- 0.05 mm)이고, 실드의 외측 에지(edge)에서의 직경은 1.6 mm(+/- 0.05 mm)이며, 코어의 외측 에지에서의 직경은 1.4 mm(+/- 0.025 mm)이고, 코어의 내측 에지에서의 직경은 1.0 mm(+/- 0.025 mm)이다. 몇몇 실시예에서, 안테나 또는 그의 개별 층은 도 1에 예시된 것보다 크거나 작다(예컨대, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 등).
도 2는 절결도가 내부 구성요소들을 보여주는, 길이방향으로 도시된 도 1의 예시적인 에너지 전달을 도시한다.
몇몇 실시예에서, 내부 전도체는 그의 원위 단부에서 가스 귀환 핀(gas return pin) 형태의 냉각제 유동 교환기로 종료된다. 핀은 개구를 갖는 근위 단부 및 폐쇄 원위 단부를 구비한다. 근위 단부에 있는 개구는 내측 전도체를 수용하도록 크기 설정된다. 개구는 또한 개구 내로 삽입되는 내측 전도체에 대해 외부에 있는 하나 이상의 채널을 제공하도록 크기 설정된다. 핀의 외경은 코어 내에 끼워맞춤되도록 크기 설정된다. 중공 내측 전도체는 내부 전도체의 원위 단부 밖으로 유동하는 냉각제가 핀 내의 개구에 들어가고 하나 이상의 채널을 통해 핀의 근위 단부를 향해 귀환되도록 핀 내에서 종료된다. 채널 밖으로 나온 냉각제는 내측 전도체와 코어 사이의 공기 공간 내로 이동한다. 이러한 영역 내의 모노필라멘트 튜빙의 존재는 에너지 전달 장치의 길이를 따라 하나 이상의 채널(예컨대, 나선형 채널)을 생성하여, 냉각제가 에너지 전달 장치를 따라 원위로부터 근위로 이동할 때 냉각제에 대한 큰 표면적을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 냉각제 경로는 반전되어 초기에 내측 전도체와 코어 사이의 공기 간극을 따라 근위로부터 원위로 이동하고, 캡 내에서 내측 전도체의 중공 통로 내로 반전되어 에너지 전달 장치를 따라 원위로부터 근위로 귀환한다. 캡은 임의의 원하는 재료로 제조될 수 있고, 전도성 또는 비-전도성일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캡은 황동으로 제조된다. 예시적인 캡(100)이 도 3a 내지 도 3d에 도시되어 있다. 도 3a는 둥근 원위 팁(110)을 갖는 캡의 외관도를 도시한다. 캡의 내부는 캡의 내부의 길이에 걸쳐 연장되는 4개의 리지(ridge)(120)를 포함한다. 리지들은 내측 전도체가 캡 내로 삽입될 때 4개의 냉각제 귀환 채널(130)을 생성한다. 도 3b는 중공 내측 전도체(200)가 내부에 삽입된 캡의 내부 절결 구조를 도시한다. 캡의 내부는 내측 전도체의 원위 단부를 위치시키기 위한 정지부(stop)(140)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 정지부는 내측 전도체로부터 캡으로의 전기 흐름을 방지하기 위해 비-전도성이다. 몇몇 실시예에서, 정지부는 전도성이어서, 내측 전도체로부터 캡으로의 전기 흐름을 허용한다. mm 및 인치(괄호 안의) 단위의 치수가 제공되어 있다. 도 3c는 캡의 외부의 예시적인 치수를 보여준다.
도 4a는 캡이 내부에 삽입된 에너지 전달 장치의 절결도를 도시한다. 도 4b는 캡을 삽입하기 위한 예시적인 제조 공정을 도시한다. 상부 그림은 내측 전도체에서 종료되는 에너지 전달 장치를 도시한다. 중간 그림은 캡의 원위 단부가 에너지 전달 장치의 단부를 지나(이 예에서 1 mm) 연장되는 상태로 내측 전도체 위로의 캡의 삽입을 도시한다. 하부 그림은 에너지 전달 장치의 외부 팁을 형성하기 위한 재료의 추가를 도시한다. 에너지 전달 장치의 형성된 둥근 팁이 도 4a에 도시되어 있다. 몇몇 실시예에서, 투관침 또는 다른 조직-관통 팁이 둥근 팁 위에 부착된다(도시되지 않음).
다양한 대안적인 냉각제 관리 시스템이 사용될 수 있다. 도 5는 에너지 전달 장치의 단면도를 제공하는 일례를 도시한다. 이 실시예에서, 내측 전도체(500)는 중공형보다는 중실형이다. 코어(510)가 코어와 내측 전도체(500) 사이에 공기 공간(520)을 생성한다. 공기 공간 내에서 내측 전도체 주위에 나선형으로 권취되는 모노필라멘트 튜브(530)가 공기 공간(520)을 나선형 채널로서 개조한다. 외측 전도체(540)가 코어(520) 외부에 있다. 이러한 설계에서, 외측 재킷(550)이 외측 전도체 주위에 제공된다. 외측 재킷은 비-전도성 절연 재료로 제조될 수 있거나, 전도성일 수 있다(외측 전도체 및 내측 전도체와 함께 삼축 안테나를 형성함). 공기 간극(560)이 외측 재킷과 외측 전도체 사이에 생성된다. 공기 간극(560)은 스페이서 튜빙(spacer tubing)(570)의 추가에 의해 복수의 채널로 변형된다. 몇몇 그러한 실시예에서, 냉각제는 공기 간극(520)을 따라 근위로부터 원위로 유동된다. 냉각제는 공기 간극(560)을 통해 원위로부터 근위로 귀환된다.
다른 실시예가 도 6에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 기체 입구 튜브(600)가 외측 전도체와 외측 재킷 사이에 제공된다. 냉각제는 기체 입구 튜브(600)를 통해 근위로부터 원위로 유동되고, 내측 전도체와 코어 사이의 공기 공간 내에서 귀환된다.
III.
프로세서
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 시스템의 구성요소들 중 하나 이상을 모니터링 및/또는 제어 및/또는 그에 관한 피드백을 제공하는 프로세서를 사용한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 컴퓨터 모듈 내에 제공된다. 컴퓨터 모듈은 또한 그 기능들 중 하나 이상을 수행하기 위해 프로세서에 의해 사용되는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 시스템은 (예컨대, 피드백 시스템을 통한) 표적 조직의 크기 및 형상, 조직 영역의 온도 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 조직 영역의 하나 이상의 특성의 모니터링을 통해 조직 영역에 제공되는 마이크로파 에너지의 양을 조절하기 위한 소프트웨어를 제공한다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 제11/728,460호, 제11/728,457호, 및 제11/728,428호 참조). 몇몇 실시예에서, 소프트웨어는 정보(예컨대, 모니터링 정보)를 실시간으로 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 소프트웨어는 조직 영역에 전달되는 에너지의 양을 상승 또는 저하(예컨대, 튜닝)시킬 수 있도록 에너지 전달 시스템과 상호작용하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 소프트웨어는 에너지 전달 장치의 사용 전에 냉각제가 원하는 온도에 있도록 냉각제를 예를 들어 에너지 전달 장치 내로의 분배를 위해 준비시키도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 처치되는 조직의 유형(예컨대, 폐)이 프로세서가 그러한 특정 유형의 조직 영역을 위한 사전-교정된 방법에 기초하여 조직 영역에 대한 마이크로파 에너지의 전달을 조절(예컨대, 튜닝)하게 하는 목적을 위해 소프트웨어에 입력된다. 다른 실시예에서, 프로세서는 특정 유형의 조직 영역에 기초하여 시스템의 사용자에게 유용한 특성을 표시하는 차트(chart) 또는 다이어그램(diagram)을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 예를 들어 고온에 의해 유발되는 급속한 가스 방출(out-gassing)로 인한 조직 균열(tissue cracking)을 피하기 위해 동력을 천천히 증가시키는 목적을 위한 에너지 전달 알고리즘을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 사용자가 동력, 처치 기간, 상이한 조직 유형에 대한 상이한 처치 알고리즘, 다중 안테나 모드에서의 안테나에 대한 동력의 동시 인가, 안테나 사이에서의 절환식(switched) 동력 전달, 간섭성(coherent) 및 비간섭성(incoherent) 위상조정 등을 선택하게 한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 유사한 또는 유사하지 않은 환자 특성을 갖는 이전의 처치에 기초하여 특정 조직 영역을 위한 절제 처치에 관한 정보(예컨대, 요구되는 에너지 수준, 특정 환자 특성에 기초한 조직 영역에 대한 처치 기간)의 데이터베이스를 생성하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 원격 제어에 의해 작동된다.
몇몇 실시예에서, 프로세서는 조직 특성(예컨대, 종양 유형, 종양 크기, 종양 위치, 주위 혈관 정보, 혈액 유동 정보 등)의 입력에 기초하여 절제 차트를 생성하는 데 사용된다. 그러한 실시예에서, 프로세서는 절제 차트에 기초하여 원하는 절제를 달성하도록 에너지 전달 장치의 배치를 지시한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 시스템과 장치의 적절한 배치를 제공하기 위해 위치 센서 및/또는 조종 메커니즘과 통신한다.
몇몇 실시예에서, 사용자가 처치될 조직의 파라미터(예컨대, 절제될 종양 또는 조직 섹션의 유형, 크기, 절제될 종양 또는 조직 섹션이 위치되는 장소, 혈관 또는 취약 구조체의 위치, 및 혈액 유동 정보)를 입력한 다음에 원하는 결과를 제공하기 위해 CT 또는 다른 이미지 상에 원하는 절제 구역을 그리도록 허용하는 소프트웨어 패키지(예컨대, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체의 임의의 원하는 형태로 구현됨)가 프로세서와 상호작용하도록 제공된다. 프로브가 조직 상에 배치될 수 있고, 컴퓨터가 제공되는 정보에 기초하여 예상 절제 구역을 생성한다. 그러한 응용은 피드백을 통합할 수 있다. 예를 들어, CT, MRI, 또는 초음파 이미지 형성 또는 온도측정(thermometry)이 절제 동안에 사용될 수 있다. 이러한 데이터는 다시 컴퓨터에 공급되고, 원하는 결과를 산출하기 위해 파라미터가 재조절된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "컴퓨터 메모리"와 "컴퓨터 메모리 장치"는 컴퓨터 프로세서에 의해 판독가능한 임의의 저장 매체를 지칭한다. 컴퓨터 메모리의 예는 랜덤 액세스 메모리(ROM), 판독-전용 메모리(ROM), 컴퓨터 칩, 광 디스크(예컨대, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD) 등), 자기 디스크(예컨대, 하드 디스크 드라이브(HDD), 플로피 디스크, ZIP.RTM. 디스크 등), 자기 테이프, 고체 저장 장치(예컨대, 메모리 카드, "플래시(flash)" 매체 등)를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "컴퓨터 판독가능 매체"는 정보(예컨대, 데이터 및 명령)를 저장하고 컴퓨터 프로세서에 제공하기 위한 임의의 장치 또는 시스템을 지칭한다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예는 광 디스크, 자기 디스크, 자기 테이프, 고체 매체, 및 매체를 네트워크를 통해 스트리밍(streaming)하기 위한 서버를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "프로세서"와 "중앙 처리 장치" 또는 "CPU"는 교환가능하게 사용되고, 컴퓨터 메모리 장치(예컨대, ROM 또는 다른 컴퓨터 메모리)로부터 프로그램을 판독하고 이러한 프로그램에 따라 한 세트의 단계를 수행할 수 있는 장치를 지칭한다.
IV.
이미지 형성 시스템
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 이미지 형성 장치 및/또는 소프트웨어를 포함하는 이미지 형성 시스템을 사용한다. 에너지 전달 시스템은 특정 유형의 이미지 형성 장치(예컨대, 내시경 장치, 정위 컴퓨터 보조 신경외과 내비게이션 장치, 열 센서 위치설정 시스템, 운동 속도 센서, 조종 와이어 시스템, 시술중 초음파, 간질 초음파, 마이크로파 이미지 형성, 음향 단층 촬영, 이중 에너지 이미지 형성, 투시 촬영, 컴퓨터 단층 촬영 자기 공명 영상, 핵 의학 이미지 형성 장치 삼각 측정 이미지 형성, 열음향 이미지 형성, 적외선 및/또는 레이저 이미지 형성, 전자기 이미지 형성)로 한정되지 않는다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,817,976호, 제6,577,903호, 및 제5,697,949호, 제5,603,697호와 국제 특허 출원 공개 WO 06/005,579호 참조). 몇몇 실시예에서, 시스템은 본 발명의 에너지 시스템과 함께 사용되는 물품들 중 임의의 것의 배치, 위치설정, 및/또는 모니터링을 허용하거나 돕는 내시경 카메라, 이미지 형성 구성요소, 및/또는 내비게이션 시스템을 사용한다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 이미지 형성 장비(예컨대, CT, MRI, 초음파)를 사용하도록 구성되는 소프트웨어를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 장비 소프트웨어는 사용자가 조직의 알려진 열역학적 및 전기적 특성, 혈관구조, 및 안테나(들)의 위치에 기초하여 예측하게 한다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 소프트웨어는 조직 영역(예컨대, 종양, 부정맥)의 위치, 안테나(들)의 위치의 3차원 맵(map)의 생성과 절제 구역의 예측 맵의 생성을 허용한다.
몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 절제 시술(예컨대, 마이크로파 열 절제 시술, 무선-주파수 열 절제 시술)을 모니터링하기 위해 사용된다. 본 발명은 특정 유형의 모니터링으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 열 절제 시술을 받는 특정 조직 영역(들) 내에서 행해지는 절제의 양을 모니터링하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 모니터링은 특정 조직 영역에 전달되는 에너지의 양이 조직 영역의 이미지 형성에 의존하도록 절제 장치(예컨대, 에너지 전달 장치)와 함께 운용된다. 이미지 형성 시스템은 특정 유형의 모니터링으로 한정되지 않는다. 본 발명은 이미지 형성 장치를 이용하여 모니터링되고 있는 것으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 모니터링은 예를 들어 열 절제 시술 전에, 동안에 그리고 후에 영역의 변화를 검출하기 위해 특정 영역에 대한 혈액 관류를 이미지 형성하는 것이다. 몇몇 실시예에서, 모니터링은 MRI 이미지 형성, CT 이미지 형성, 초음파 이미지 형성, 핵 의학 이미지 형성, 투시 촬영 이미지 형성을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 열 절제 시술 전에, 조영제(contrast agent)(예컨대, 요오드 또는 다른 적합한 CT 조영제; 가돌리늄 킬레이트 또는 다른 적합한 MRI 조영제, 미세기포 또는 다른 적합한 초음파 조영제 등)가 대상(예컨대, 환자)에게 공급되고, 절제 시술을 받고 있는 특정 조직 영역을 통해 관류하는 조영제가 혈액 관류 변화에 대해 모니터링된다. 몇몇 실시예에서, 모니터링은 절제 구역 특성(예컨대, 직경, 길이, 단면적, 체적)에 관한 정성적 정보이다. 이미지 형성 시스템은 정성적 정보를 모니터링하기 위한 특정 기술로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 정성적 정보를 모니터링하기 위해 사용되는 기술은 비-이미지 형성 기술(예컨대, 단독으로 하나의 간질 장치에만 기초하거나 다른 간질 장치 또는 외부 장치와 협동하는, 시간-도메인 반사측정, 비행 시간 펄스 검출, 주파수-변조 거리 검출, 고유모드 또는 공진 주파수 검출 또는 임의의 주파수에서의 반사 및 투과)을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 간질 장치는 이미지 형성(예컨대, 전기-음향 이미지 형성, 전자기 이미지 형성, 전기 임피던스 단층 촬영)을 위한 신호 및/또는 검출을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 비-이미지 형성 기술이 안테나를 둘러싸는 매질의 유전 특성을 모니터링하고 절제된 영역과 정상 조직 사이의 계면을 공진 주파수 검출, 반사측정 또는 거리-측정 기술, 간질 안테나 또는 외부 안테나로부터의 동력 반사/투과 등을 비롯한 여러 가지 수단을 통해 검출하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 정성적 정보는 절제 상태, 동력 전달 상태, 및/또는 동력이 인가되고 있는지 확인하기 위한 단순한 진행/중지 검사(go/no-go check)의 추정치이다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 시스템은 특정 조직 영역을 임의의 원하는 빈도로(예컨대, 1초 간격마다, 1분 간격마다, 10분 간격마다, 1시간 간격마다 등) 자동으로 모니터링하도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 조직 영역의 이미지(예컨대, MRI 이미지 형성, CT 이미지 형성, 초음파 이미지 형성, 핵 의학 이미지 형성, 투시 촬영 이미지 형성)를 자동으로 획득하고 조직 영역의 임의의 변화(예컨대, 혈액 관류, 온도, 괴사 조직의 양 등)를 자동으로 검출하며 이러한 검출에 기초하여 에너지 전달 장치를 통해 조직 영역에 전달되는 에너지의 양을 자동으로 조절하도록 설계되는 소프트웨어를 제공한다. 마찬가지로, 시스템이 영역을 효과적으로 처치하기 위한 절제 프로브의 유형, 개수, 및 위치를 추천하도록 절제될 조직 영역의 형상(예컨대, 종양 형상)과 크기를 예측하기 위해 알고리즘이 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 내비게이션 또는 유도 시스템(예컨대, 삼각측정 또는 다른 위치설정 루틴을 채용함)을 이용하여 프로브들의 배치와 이들의 사용을 돕거나 안내하도록 구성된다.
예를 들어, 그러한 시술은 절제 또는 다른 처치 시술의 진행을 추적하기 위해 조영 물질 볼루스(contrast material bolus)의 증강 또는 증강의 결여를 사용할 수 있다. 감산 방법(subtraction method)이 또한 사용될 수 있다(예컨대, 디지털 감산 혈관조영(digital subtraction angiography)에 사용되는 것과 유사함). 예를 들어, 제1 이미지가 제1 시점에 촬영될 수 있다. 후속 이미지가 제1 이미지로부터의 정보의 일부 또는 전부를 제거하여, 조직의 변화가 더욱 쉽게 관찰되도록 한다. 마찬가지로, (나이퀴스트 샘플링(Nyquist sampling)과 대조적으로) "언더 샘플링(under sampling)" 기법을 적용하는 가속 이미지 형성 기술이 사용될 수 있다. 그러한 기술이 시간 경과에 따라 획득되는 다수의 저 해상도 이미지를 사용하여 우수한 신호-대-잡음을 제공하는 것이 고려된다. 예를 들어, 본 발명의 시스템의 실시예에 적용될 수 있는 HYPER(highly constrained projection reconstruction)로 불리는 알고리즘이 MRI에 이용가능하다.
조직 온도가 예를 들어 50℃를 초과할 때 열-기반 처치가 혈관을 응고시킴에 따라, 이러한 응고는 완전히 응고된 영역에 대한 혈액 공급을 감소시킨다. 응고된 조직 영역은 조영제의 투여 후에 증강되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 예를 들어 소량의 조영제 시험 주입을 제공하여 당해 조직 영역에의 조영제 도달 시간을 결정하고 기준 증강(baseline enhancement)을 확립함으로써 이미지 형성 시스템을 사용하여 절제 시술의 진행을 자동으로 추적한다. 몇몇 실시예에서, 절제 시술의 개시 후에 일련의 소량의 조영제 주입이 후속하여 수행되고(예컨대, CT의 경우에, 300 mgI/ml 수용성 조영제의 일련의 최대 15개의 10 ml 볼루스가 주입됨), (예컨대, 시험 주입으로부터 결정되는 바와 같은) 원하는 적절한 주입후 시간에 스캔이 수행되며, 표적 영역의 조영 증강(contrast enhancement)이 CT에 대한 감쇠(하운스필드 단위(Hounsfield Unit)[HU]), 신호(MRI), 에코발생(echogenicity)(초음파) 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다수의 파라미터 중 임의의 것을 추적하기 위해 예를 들어 관심 영역(region-of-interest)(ROI)을 사용하여 결정된다. 이미지 형성된 데이터는 특정 표시 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 이미지 형성 데이터는 감쇠/신호/에코발생의 변화의 컬러 코딩된(color-coded) 또는 그레이 스케일(grey scale) 맵 또는 오버레이(overlay), 표적 조직과 비-표적 조직 사이의 차이, 처치 동안의 조영제 볼루스의 도달 시간의 차이, 조직 관류의 변화, 및 조영 물질의 주입 전과 후에 측정될 수 있는 임의의 다른 조직 특성으로서 표시된다. 본 발명의 방법은 선택된 ROI로 한정되지 않으며, 임의의 이미지 내의 모든 픽셀에 일반화될 수 있다. 픽셀은 컬러-코딩될 수 있거나, 조직 변화가 발생하였거나 발생하고 있는 곳을 보여주기 위해 사용되는 오버레이일 수 있다. 픽셀은 조직 특성이 변할 때 색상(또는 다른 특성)을 변화시켜, 처치의 진행의 근 실시간(near real-time) 표시를 제공할 수 있다. 이 방법은 또한 이미지 표시의 3d/4d 방법에 일반화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 처치될 영역이 컴퓨터 오버레이 상에 표시되고, 상이한 색상 또는 음영의 제2 오버레이가 처치의 진행의 근 실시간 표시를 산출한다. 몇몇 실시예에서, 표시 및 이미지 형성은 이미지 형성 결과에 기초하여 동력(또는 임의의 다른 제어 파라미터)을 변조시키기 위해 처치 기술(RF, MW, HIFU, 레이저, 극저온 등)에 대한 피드백 루프가 있도록 자동화된다. 예를 들어, 표적 영역에 대한 관류가 표적 수준으로 감소되면, 동력이 감소되거나 중단될 수 있다. 예를 들어, 그러한 실시예는, 동력/시간/주파수/듀티 사이클(duty cycle) 등이 조직 처치의 정밀하게 조형된 구역(precisely sculpted zone)을 생성하기 위해 위상 배열 시스템(phased array system) 내의 각각의 개별 어플리케이터(applicator) 또는 요소에 대해 변조될 때, 다수의 어플리케이터 시스템에 적용가능하다. 역으로, 몇몇 실시예에서, 이러한 방법은 처치되도록 의도되지 않는 영역(예컨대, 담관, 장 등과 같은 회피될 필요가 있는 취약 구조체)을 선택하기 위해 사용된다. 그러한 실시예에서, 방법은 회피될 영역에서 조직 변화를 모니터링하고, 보존될 구조체가 손상 위험이 있음을 알람(예컨대, 가시 및/또는 가청 알람)을 사용하여 사용자(예컨대, 처치 의사)에게 경고한다. 몇몇 실시예에서, 피드백 루프는 처치되지 않도록 선택되는 조직 영역의 지속적인 손상을 피하도록 동력 또는 임의의 다른 파라미터를 변화시키기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 절제로부터의 조직 영역의 보호는 취약 영역에서 표적 ROI와 같은 한계치를 설정하거나 컴퓨터 오버레이를 사용하여 사용자가 원하는 대로 "무 처치(no treatment)" 구역을 한정함으로써 달성된다.
V.
튜닝 시스템
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 조직 영역에 전달되는 에너지의 양을 조절하기 위해 튜닝 요소를 사용한다. 몇몇 실시예에서, 튜닝 요소는 시스템의 사용자에 의해 수동으로 조절된다. 몇몇 실시예에서, 사용자가 원하는 대로 장치의 에너지 전달을 조절하도록 허용하기 위해 튜닝 시스템이 에너지 전달 장치 내에 통합된다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,957969호, 제5,405,346호 참조). 몇몇 실시예에서, 장치는 원하는 조직에 대해 사전튜닝되고, 시술 전반에 걸쳐 고정된다. 몇몇 실시예에서, 튜닝 시스템은 발생기와 에너지 전달 장치 사이의 임피던스를 정합시키도록 설계된다(예컨대, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,364,392호 참조). 몇몇 실시예에서, 튜닝 요소는 프로세서에 의해 자동으로 조절되고 제어된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서가 열, 표적 조직의 특성 및/또는 위치, 원하는 병변의 크기, 처치 시간의 길이, 민감한 장기 영역 또는 혈관에 대한 근접도 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 개수의 원하는 요인을 고려하여, 시술 전반에 걸쳐 일정한 에너지를 제공하도록 시간 경과에 따라 에너지 전달을 조절한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 장치의 기능을 연속적으로 또는 일정 시점에 모니터링하는 프로세서 또는 사용자에게 피드백을 제공하는 센서를 포함한다. 센서는 시스템의 구성요소의 하나 이상의 위치에서의 열, 조직에서의 열, 조직의 특성 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 개수의 특성을 기록 및/또는 보고할 수 있다. 센서는 CT, 초음파, 자기 공명 영상, 또는 임의의 다른 이미지 형성 장치와 같은 이미지 형성 장치의 형태일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 특히 연구 응용의 경우, 시스템은 일반적으로 시스템의 미래 최적화에 사용하기 위해 그리고/또는 특정 조건(예컨대, 환자 유형, 조직 유형, 표적 영역의 크기 및 형상, 표적 영역의 위치 등) 하에서의 에너지 전달의 최적화를 위해 정보를 기록하고 저장한다.
VI.
온도 조절 시스템
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 에너지 전달 장치(예컨대, 조직 절제 카테터) 내에서의 그리고 에너지 전달 장치를 따른 원치 않는 가열을 감소시키기 위해 냉각제 시스템을 사용한다. 이러한 시스템은 특정 냉각 시스템 메커니즘으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 동축 전송선(들) 또는 삼축 전송선(들) 및 안테나(들) 온도가 감소되도록 냉각제(예컨대, 공기, 액체 등)를 에너지 전달 장치를 통해 순환시키도록 설계된다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 전송선의 길이를 따른 원치 않는 가열을 감소시키기 위해 감소된 온도 에너지 패턴을 사용한다. 몇몇 실시예에서, 일정한 저 동력 에너지 전송이 전송선의 경로를 따라 과도한 가열 없이 표적 부위에 충분한(예컨대, 효과적인 종양 절제에 충분한) 에너지를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 에너지는 연속 전달보다 전송선을 따른 더 적은 열 축적을 갖고서 표적 부위에 충분한(예컨대, 효과적인 종양 절제에 충분한) 에너지의 방출을 제공하도록 펄스 패턴으로 전달된다. 몇몇 실시예에서, 펄스 패턴의 길이와 세기는 전송선을 따라 또는 전송선을 둘러싸는 조직 내에서 온도를 모니터링함으로써 설정된다. 몇몇 실시예에서, 펄스 패턴이 표적 부위에 전달되는 에너지량과 전송선을 따른 열 방출량의 균형을 이루도록 미리 결정된다. 몇몇 실시예에서, 임의의 적합한 펄스 패턴이 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법과 함께 사용될 것이다. 몇몇 실시예에서, 절제 알고리즘이 시간(예컨대, 처치 시간, 펄스 시간, 펄스들 사이의 시간), 동력(예컨대, 발생 동력, 전달 동력, 손실 동력 등), 및 온도 모니터링의 조합에 기초하여 계산되거나 결정된다.
몇몇 실시예에서, 냉각제의 유동이 온도를 평가하고 제어하도록 모니터링된다. 예를 들어, 고정된 크기의 챔버를 통한 냉각제 배출물의 압력이 모니터링될 수 있다. 유입과 유출 차이를 측정함으로써, 냉각제 성능이 평가될 수 있다. 임의의 파라미터가 허용가능 성능 범위 밖에 있으면, 알람이 울릴 수 있고, 시스템 제어가 원하는 대로 변화될 수 있다(비상 정지(emergency off) 등).
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 전송선의 원위 단부에 커패시터 및/또는 에너지 게이트(energy gate)를 포함한다. 커패시터 및/또는 게이트는 일단 에너지의 한계치가 커패시터 및/또는 게이트 뒤에 축적되었으면 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)를 표적 부위에 전달한다. 저 수준 에너지가 전송선을 따라 전달됨으로써, 경로를 따른 열 축적을 감소시킨다. 일단 충분한 에너지가 커패시터 및/또는 게이트에 축적되었으면, 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)의 고 에너지 방출이 표적 부위에 전달된다. 커패시터 및/또는 게이트 전달 방법은 저 수준 에너지 전달로 인한 전송 경로를 따른 감소된 가열의 이점과, (예컨대, 종양 절제에 충분한) 고 에너지의 방출이 표적 부위에 전달되는 이점을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 에너지 발생 회로의 전부 또는 일부가 전송선을 따라 하나 이상의 지점에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 마이크로파 발생 회로의 전부 또는 일부가 전송선을 따라 하나 이상의 지점에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)를 전송선을 따라 하나 이상의 지점에서 발생시키는 것은 에너지가 이동할 필요가 있는 거리를 감소시킴으로써, 에너지 손실과 원치 않는 열 발생을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)를 전송선을 따라 하나 이상의 지점에서 발생시키는 것은 처치 부위에 동일한 에너지 수준을 제공하면서 감소된 에너지 수준에서의 작동을 허용한다.
VII.
식별 시스템
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 시스템의 하나 이상의 구성요소와 연관된 식별 요소(예컨대, RFID 요소, 식별 링(예컨대, 기준점(fiducial)), 바코드 등)를 사용한다. 몇몇 실시예에서, 식별 요소는 시스템의 특정 구성요소에 관한 정보를 전달한다. 본 발명은 전달되는 정보에 의해 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 전달되는 정보는 구성요소의 유형(예컨대, 제조자, 크기, 에너지 등급, 조직 구성 등), 구성요소가 이전에 사용되었는지 여부(예컨대, 비-멸균 구성요소가 사용되지 않는지 확인하기 위해), 구성요소의 위치, 환자-특정적 정보 등을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 정보는 본 발명의 프로세서에 의해 판독된다. 몇몇 그러한 실시예에서, 프로세서는 시스템의 다른 구성요소를 식별 요소를 포함하는 구성요소와 함께 사용하기 위해, 또는 그와의 최적 사용을 위해 구성한다.
몇몇 실시예에서, 특정 에너지 전달 장치의 식별을 개선하기 위해(예컨대, 유사한 외양을 갖는 다른 장치 부근에 위치되는 특정 장치의 식별을 개선하기 위해) 에너지 전달 장치는 마킹(marking)(예컨대, 스크래치(scratch), 색상 배합(color scheme), 에칭, 인쇄된 콘트라스트 촉진제 마킹(painted contrast agent marking), 방사선 불투과성 밴드, 식별 링(예컨대, 기준점), 및/또는 리지)을 상부에 구비한다. 마킹은 다수의 장치가 환자 내로 삽입되는 경우에 특히 사용된다. 그러한 경우에, 특히 장치들이 다양한 각도로 서로 교차할 수 있는 경우에, 처치 의사가 환자 신체 밖에 위치되는 어떤 장치의 근위 단부가 환자 신체 내부에 위치되는 어떤 장치의 원위 단부에 대응하는지 관련시키기 어렵다. 몇몇 실시예에서, 마킹(예컨대, 숫자)이 의사의 눈에 의해 보이도록 장치의 근위 단부 상에 존재하고, 제2 마킹(예컨대, 숫자에 대응함)이 신체 내에 존재할 때 이미지 형성 장치에 의해 보이도록 장치의 원위 단부 상에 존재한다. 한 세트의 안테나들이 채용되는 몇몇 실시예에서, 세트의 개별 부재들의 근위 및 원위 단부들 둘 모두 상에 번호(예컨대, 1, 2, 3, 4 등)가 부여된다. 몇몇 실시예에서, 손잡이에 번호가 부여되고, 정합하는 번호부여된 탈착가능(예컨대, 일회용) 안테나가 사용 전에 손잡이에 연결된다. 몇몇 실시예에서, 시스템의 프로세서가 (예컨대, RFID 태그 또는 다른 수단에 의해) 손잡이와 안테나가 제대로 정합되는지 확인한다. 안테나가 일회용인 몇몇 실시예에서, 시스템은 일회용 구성요소가 폐기되어야 할 때, 일회용 구성요소가 재-사용되도록 시도되면 경고를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 마킹은 MRI, CT, 및 초음파 검출을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 유형의 검출 시스템에서 식별을 개선한다.
본 발명의 에너지 전달 시스템은 특정 유형의 추적 장치로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, GPS 및 GPS 관련 장치가 사용된다. 몇몇 실시예에서, RFID 및 RFID 관련 장치가 사용된다. 몇몇 실시예에서, 바코드가 사용된다.
그러한 실시예에서, 식별 요소에 의한 장치의 사용 전의 인가(예컨대, 코드의 입력, 바코드의 스캐닝)가 그러한 장치의 사용 전에 요구된다. 몇몇 실시예에서, 정보 요소는 구성요소가 이전에 사용되었는지 확인하고, 새로운 멸균 구성요소가 제공될 때까지 시스템의 사용을 로킹(예컨대, 차단)하도록 정보를 프로세서에 보낸다.
VIII.
온도 모니터링 시스템
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 온도 모니터링 시스템을 사용한다. 몇몇 실시예에서, 온도 모니터링 시스템은 에너지 전달 장치의 온도를 (예컨대, 온도 센서로) 모니터링하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 온도 모니터링 시스템은 조직 영역(예컨대, 처치되는 조직, 주위 조직)의 온도를 모니터링하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 온도 모니터링 시스템은 프로세서가 시스템을 적절히 조절하도록 허용하기 위해 프로세서에 또는 사용자에게 온도 정보를 제공하는 목적을 위해 프로세서와 통신하도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 온도는 절제 상태, 냉각 상태 또는 안전 점검을 추정하기 위해 안테나를 따라 수개의 지점에서 모니터링된다. 몇몇 실시예에서, 안테나를 따라 수개의 지점에서 모니터링되는 온도는 예를 들어 절제 구역의 지리적 특성(geographical characteristic)(예컨대, 직경, 깊이, 길이, 밀도, 폭 등)을 (예컨대, 조직 유형, 및 에너지 전달 장치에 사용되는 동력의 양에 기초하여) 결정하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 안테나를 따라 수개의 지점에서 모니터링되는 온도는 예를 들어 시술 상태(예컨대, 시술 종료)를 결정하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 온도는 열전대(thermocouple) 또는 간질 안테나를 통한 전자기 수단을 사용하여 모니터링된다. 몇몇 실시예에서, 온도 모니터링으로부터 수집되는 데이터가 본 명세서에 기술된 하나 이상의 냉각 절차(예컨대, 냉각제 유동, 저하된 동력, 펄스 프로그램, 차단 등)를 개시하기 위해 사용된다.
IX.
시술 장치 허브
시스템은 또한 다른 구성요소의 특징을 직접적으로 또는 간접적으로 이용하거나 돕는 하나 이상의 추가의 구성요소를 채용할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 모니터링 장치가 시스템의 임의의 하나 이상의 구성요소의 기능을 모니터링 및/또는 보고하기 위해 사용된다. 또한, 장치와 함께 직접적으로 또는 간접적으로 사용될 수 있는 임의의 의료 장치 또는 시스템이 시스템에 포함될 수 있다. 그러한 구성요소는 멸균 시스템, 장치, 및 구성요소, 다른 수술, 진단, 또는 모니터링 장치 또는 시스템, 컴퓨터 장비, 핸드북(handbook), 설명서(instruction), 라벨, 및 지침서(guideline), 로봇 장비 등을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 펌프, 저장소, 튜빙, 배선, 또는 본 발명의 시스템의 다양한 구성요소의 접속성에 관한 도구를 제공하는 다른 구성요소를 채용한다. 예를 들어, 임의의 유형의 펌프가 본 발명의 안테나에 기체 또는 액체 냉각제를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 냉각제를 수용하는 기체 또는 액체 취급 탱크가 시스템 내에 채용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나의 탱크가 비워질 때, 추가의 탱크가 시술의 중단을 방지하기 위해 자동으로 사용되도록 하나 초과의 탱크가 사용된다(예컨대, 하나의 CO2 탱크가 비워질 때, 제2 CO2 탱크가 자동으로 사용되어 시술 중단을 방지함). 소정 실시예에서, 에너지 전달 시스템(예컨대, 에너지 전달 장치, 프로세서, 동력 공급부, 이미지 형성 시스템, 온도 조절 시스템, 온도 모니터링 시스템, 및/또는 식별 시스템)과 모든 관련 에너지 전달 시스템 사용 소스(energy delivery system utilization source)(예컨대, 케이블, 와이어, 코드(cord), 튜브, 에너지를 제공하는 파이프, 가스, 냉각제, 액체, 압력, 및 통신 물품)는 원치 않는 외양 문제(presentation problem)(예컨대, 비조직화된(unorganized) 에너지 전달 시스템 사용 소스와 연관된 멸균성 훼손(sterility compromise), 혼잡함(cluttering), 및 엉킴(tangling))를 감소시키는 방식으로 제공된다. 본 발명은 원치 않는 외양 문제가 감소되도록 에너지 전달 시스템과 에너지 전달 시스템 사용 소스를 제공하는 특정 방식으로 한정되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 케이블을 조직화하고 집중화하며 혼잡성을 최소화하면서 제어 특징부를 집중화하고 통합하는 시술 장치 허브가 채용된다. 예를 들어, 임포트(import)/익스포트(export) 박스가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 임포트/익스포트 박스는 동력 공급부와 냉각제 공급부를 수용한다. 몇몇 실시예에서, 임포트/익스포트 박스는 환차가 처치되고 있는 멸균 필드 밖에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 임포트/익스포트 박스는 환차가 처치되고 있는 방(room) 밖에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 케이블이 임포트/익스포트 박스를 시술 장치 포드(procedure device pod)에 연결하며, 이러한 시술 장치 포드는 이어서 에너지 전달 장치에 연결되고 이에 에너지와 냉각제를 공급한다. 몇몇 실시예에서, 단일 케이블(예컨대, 이송 시스(transport sheath))이 사용된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 이송 시스는 임포트/익스포트 박스로의 그리고/또는 이로부터의 에너지 및 냉각제 둘 모두의 전달을 위한 구성요소를 수용한다. 몇몇 실시예에서, 이송 시스는 의사에게 물리적 장애를 초래함이 없이 시술 장치 포드에 연결된다(예컨대, 바닥 아래, 머리 위 등으로 지나감). 몇몇 실시예에서, 케이블은 저-손실 케이블(예컨대, 동력 공급부를 시술 장치 허브에 부착시키는 저-손실 케이블)이다. 몇몇 실시예에서, 저-손실 케이블은 케이블의 우발적인 견인(pulling)의 경우에 부상을 방지하기 위해 (예컨대, 시술 장치 허브에, 시술 테이블에, 천장에) 고정된다. 몇몇 실시예에서, 동력 발생기(예컨대, 마이크로파 동력 발생기)와 시술 장치 허브를 연결하는 케이블은 저-손실 재사용가능 케이블이다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브를 에너지 전달 장치에 연결하는 케이블은 가요성 일회용 케이블이다. 몇몇 실시예에서, 서투스(CERTUS) 140 마이크로파 절제 시스템(미국 위스콘신주 매디슨 소재의 뉴웨이브 메디컬(NeuWave Medical))이 채용된다.
본 발명은 특정 유형 또는 종류의 시술 장치 포드로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 임포트/익스포트 박스 또는 다른 소스로부터 동력, 냉각제, 또는 다른 요소를 받도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 에너지를 의료 장치에 전달하는 것, 냉각제를 의료 장치로 순환시키는 것, 데이터(예컨대, 이미지 형성 데이터, 에너지 전달 데이터, 안전성 모니터링 데이터, 온도 데이터 등)를 수집하고 처리하는 것, 및 의료 시술을 용이하게 하는 임의의 다른 기능을 제공하는 것 중 임의의 하나 이상을 위한, 물리적으로 환자 부근에 위치되는 제어 센터를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 관련 에너지 전달 시스템 사용 소스를 수용하기 위해 이송 시스와 맞물리도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 다양한 에너지 전달 시스템 사용 소스를 수용하고 이를 적용가능 장치(예컨대, 에너지 전달 장치, 이미지 형성 시스템, 온도 조절 시스템, 온도 모니터링 시스템, 및/또는 식별 시스템)에 배분하도록 구성된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 에너지 전달 시스템 사용 소스로부터 마이크로파 에너지와 냉각제를 받아 이러한 마이크로파 에너지와 냉각제를 에너지 전달 장치에 배분하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 원하는 대로 특정 에너지 전달 시스템 사용 소스의 양을 (예컨대, 자동으로 또는 수동으로) 온(on) 또는 오프(off) 상태로 하고 교정하며 조절하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 원하는 대로 특정 에너지 전달 시스템 사용 소스의 양을 조절하기(예컨대, 수동으로 또는 자동으로 온 상태로 하기, 오프 상태로 하기, 교정하기) 위한 동력 분배기를 내부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 원하는 방식으로 에너지 전달 시스템 사용 소스를 제공하도록 설계되는 소프트웨어를 내부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 각각의 에너지 전달 시스템 사용 소스에 대한 관련 특성(예컨대, 현재 사용되고 있는/사용되지 않는 장치, 특정 신체 영역에 대한 온도, 특정 CO2 탱크 내에 존재하는 기체의 양 등)을 표시하는 디스플레이 영역을 구비한다. 몇몇 실시예에서, 디스플레이 영역은 터치 능력을 갖는다(예컨대, 터치 스크린). 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템과 연관된 프로세서는 시술 장치 포드 내에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템과 연관된 동력 공급부는 시술 장치 포드 내에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 원치 않는 사건(예컨대, 원치 않는 가열, 원치 않는 누출, 원치 않는 압력 변화 등)의 발생시 하나 이상의 에너지 전달 시스템 사용 소스를 자동으로 억제하도록 구성되는 센서를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브의 중량은 시술 장치 허브가 환자에게 불편 및/또는 피해를 초래함이 없이 환자 상에 배치될 수 있도록 한다(예컨대, 15 파운드 미만, 10 파운드 미만, 5 파운드 미만).
도 7은 에너지 전달 장치를 에너지 및 냉각제 공급부에 연결하기 위한 포드의 구성요소의 예를 제공한다. 이러한 구성요소는 하우징(700)(내부 구성요소를 보여주기 위해 절결되어 도시됨)을 포함한다. 냉각제 연결 구성요소(710) 공급부(예컨대, 스웨즈락(Swagelok), 신속 연결을 위한 SS-QM2-S-100)가 냉각제에 연결되도록 하우징 밖으로 연장된다. 절제 에너지 연결 구성요소(720)(예컨대, 신속 연결을 위한 QMA 커넥터)가 발생기에 연결되도록 하우징 밖으로 연장된다. 전기 연결 구성요소(730)가 전원에 연결되도록 하우징 밖으로 연장된다. 에너지 전달 장치 케이블의 근위 단부가 관통 삽입되어 에너지 및 냉각제 공급부에 연결되게 하는 변형 방지 장치(strain relief)(740)가 제공된다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치의 중공 내측 전도체가 냉각제 연결 구성요소(710)와 직접 결합된다(예컨대, 함께 납접됨). 몇몇 그러한 실시예에서, 절제 에너지원은 또한, 일단부에서 에너지 연결 구성요소(720)의 내부 단부에 그리고 타단부에서 냉각제 연결 구성요소(710)를 통해 내측 전도체에 부착되는 케이블에 의해, 냉각제 연결 구성요소(710)에 결합된다. 따라서, 냉각제 및 에너지 둘 모두가 동일한 인터커넥터(interconnector)(710) 내에서 함께 연결된다. 몇몇 그러한 실시예에서, 에너지 케이블은 내측 전도체의 단부로부터 1/4 파장의 거리를 두고 직각으로 내측 전도체에 부착된다. 따라서, 후방 반사되는 파가 상쇄되어, 에너지가 후방 반사되는 것을 방지한다.
몇몇 실시예에서, 하우징(700)은 압력 센서(도시되지 않음)를 추가로 포함한다. 압력 센서는 임의의 원하는 메커니즘(예컨대, 유동 센서, 압력 센서, 2개의 상이한 지점에서의 차분 분석(differential analysis), 하나의 지점에서의 유동 변화 등)을 통해 냉각제 유동을 모니터링한다. 이상(aberrant) 냉각제 유동이 식별되는 경우에, 알람이 작동되고/되거나 시스템 파라미터가 자동으로 변경된다(예컨대, 동력 차단, 냉각제 차단).
몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 멸균 환경 내에 위치되도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 환자의 침대, 환자가 위에 있는 테이블(예컨대, CT 이미지 형성, 초음파 이미지 형성, MRI 이미지 형성 등에 사용되는 테이블), 또는 환자 부근의 다른 구조체(예컨대, CT 갠트리(gantry)) 상에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 별개의 테이블 상에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 천장에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 사용자(예컨대, 의사)가 시술 장치 포드를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록(이에 의해 에너지 전달 시스템 사용 소스(예컨대, 케이블, 와이어, 코드, 튜브, 에너지를 제공하는 파이프, 가스, 냉각제, 액체, 압력, 및 통신 물품)를 사용 중인 동안에 환자 상에 또는 환자 부근에 위치시킬 필요를 피할 수 있도록) 천장에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 환자 상에(예컨대, 환자의 다리, 넓적다리, 허리, 가슴) 상에 놓이도록 위치된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 환자의 머리 위에 또는 환자의 발 아래에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 원하는 영역(예컨대, 시술 테이블, 환자의 드레이프(drape) 및/또는 가운(gown)) 상에의 부착을 허용하는 벨크로(Velcro)를 구비한다.
몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 의료 시술에 사용되는 시술 스트랩(예컨대, CT 안전 스트랩)에 대해 부착되도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 스트랩은 (예컨대, 시술 테이블의 측부 상의 슬롯을 통해, 벨크로를 통해, 접착제를 통해, 흡인을 통해) 시술 테이블(예컨대, CT 테이블)에 부착되고, (예컨대, 환자 주위에 권취하고 예를 들어 벨크로를 이용하여 연결함으로써) 환자를 시술 테이블에 고정시키기 위해 사용된다. 시술 장치 허브는 시술 스트랩에 의한 특정 부착 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 시술 스트랩에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 별개의 스트랩에 부착되어 시술 스트랩의 교체를 허용한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 시술 스트랩에 부착되도록 구성되는 별개의 스트랩에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 시술 테이블의 임의의 영역에 부착되도록 구성되는 별개의 스트랩에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 환자의 편안함을 보장하기 위해 단열재 및/또는 패딩을 갖는 별개의 스트랩에 부착된다.
몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 시술 링에 부착되도록 구성된다. 본 발명은 특정 유형 또는 종류의 시술 링으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시술 링은 환자 주위에(예컨대, 환자의 몸통, 머리, 발, 팔 등 주위에) 배치되도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 링은 시술 테이블(예컨대, CT 테이블)에 부착되도록 구성된다. 시술 장치 링은 특정 형상으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 링은 예를 들어 난형(oval), 원형, 직사각형, 대각선 등이다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 링은 원통 형상의 대략 반(예컨대, 원통 형상의 25%, 원통 형상의 40%, 원통 형상의 45%, 원통 형상의 50%, 원통 형상의 55%, 원통 형상의 60%, 원통 형상의 75%)이다. 몇몇 실시예에서, 시술 링은 예를 들어 금속, 플라스틱, 흑연, 목재, 세라믹, 또는 이들의 임의의 조합이다. 시술 장치 허브는 시술 링에 대한 특정 부착 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 (예컨대, 벨크로를 이용하여, 스냅식(snap-on)으로, 접착제를 이용하여) 시술 링 상에 부착된다. 저-손실 케이블을 사용하는 몇몇 실시예에서, 저-손실 케이블이 또한 시술 링 상에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 시술 링의 크기는 환자의 크기를 수용하도록 조절(예컨대, 단축, 신장)될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추가의 물품이 시술 링에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시술 링은 환자 부근으로 그리고 환자 부근으로부터 용이하게 이동될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 맞춤형(custom) 멸균 드레이프 상에 부착되도록 구성된다. 본 발명은 특정 유형 또는 종류의 맞춤형 멸균 드레이프로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 맞춤형 멸균 드레이프는 환자 상에(예컨대, 환자의 몸통, 머리, 발, 팔, 전신 등 상에) 배치되도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 맞춤형 멸균 드레이프는 시술 테이블(예컨대, CT 테이블)에 부착되도록 구성된다. 맞춤형 멸균 드레이프는 특정 형상으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 맞춤형 멸균 드레이프는 예를 들어 난형, 원형, 직사각형, 대각선 등이다. 몇몇 실시예에서, 맞춤형 멸균 드레이프의 형상은 맞춤형 멸균 드레이프가 환자의 특정 신체 영역을 수용하도록 한다. 몇몇 실시예에서, 시술 링은 예를 들어 천(cloth), 플라스틱, 또는 이들의 임의의 조합이다. 시술 장치 허브는 맞춤형 멸균 드레이프에 대한 특정 부착 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 (예컨대, 벨크로를 이용하여, 스냅식으로, 접착제를 이용하여, 클램프(예컨대, 앨리게이터 클램프(alligator clamp))를 이용하여) 맞춤형 멸균 드레이프 상에 부착된다. 저-손실 케이블을 사용하는 몇몇 실시예에서, 저-손실 케이블이 또한 맞춤형 멸균 드레이프 상에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 추가의 물품이 맞춤형 멸균 드레이프에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 맞춤형 멸균 드레이프는 환자 부근으로 그리고 환자 부근으로부터 용이하게 이동될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 맞춤형 멸균 드레이프는 의료 시술을 수행하는 목적을 위해 하나 이상의 천공(fenestration)을 구비한다.
몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브에는 허브를 환자 부근에 위치시키기 위한 레그(leg)가 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 조절가능 레그를 구비한다(예컨대, 이에 의해 시술 장치 허브를 다양한 위치에 위치시키는 것을 허용함). 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 3개의 조절가능 레그를 구비함으로써, 장치가 다양한 삼각대(tri-pod) 위치로 위치되게 한다. 몇몇 실시예에서, 레그는 벨크로를 내부에 구비하여 원하는 영역(예컨대, 시술 테이블, 환자의 드레이프 및/또는 가운) 상에의 부착을 허용한다. 몇몇 실시예에서, 레그는 시술 테이블(예컨대, CT 테이블) 위에 원호(arc)를 형성하고 시술 테이블의 레일(rail)을 압박하도록 구성되는 탄성 재료로부터 형성된다. 몇몇 실시예에서, 레그는 시술 테이블의 레일 상에 부착되도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 허브는 침대 프레임 또는 시술 테이블 레일에 연결될 수 있는 아암(arm)에 직접적으로 또는 간접적으로 부착된다.
몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 프로세서(예컨대, 컴퓨터, 인터넷, 휴대 전화, PDA)와 (무선으로 또는 와이어를 통해) 통신하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 원격 제어를 통해 작동될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 하나 이상의 발광체(light)를 상부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 동력이 시술 장치 허브로부터 에너지 전달 장치로 흐를 때 검출가능 신호(예컨대, 청각, 시각(예컨대, 펄스식 광(pulsing light)))를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 청각 입력부(예컨대, MP3 플레이어)를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 소리(예컨대, MP3 플레이어로부터의 소리)를 제공하기 위한 스피커를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 외부 스피커 시스템에 소리를 제공하기 위한 청각 출력부를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드의 사용은 보다 짧은 케이블, 와이어, 코드, 튜브, 및/또는 파이프(예컨대, 4 피트, 3 피트, 2 피트 미만)의 사용을 허용한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드 및/또는 이에 연결되는 하나 이상의 구성요소, 또는 이들의 부분들이 멸균 시스에 의해 덮인다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 허브는 동력을 (예컨대, 에너지 전달 장치에) 공급하기 위한 동력 증폭기를 구비한다.
몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 냉각 또는 온도 유지를 개선하기 위해서 예를 들어 냉각제를 원하는 압력(예컨대, 가스의 임계점)으로 유지시키기 위해 이송된 냉각제(예컨대, CO2)를 임의의 원하는 압력으로 압축시키도록 구성된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 장치, 라인, 케이블, 또는 다른 구성요소의 온도를 일정한 규정된 온도로 또는 그 부근으로 유지시키는 목적을 위해 가스가 그의 임계점에서 또는 그 부근에서 제공된다. 몇몇 그러한 실시예에서, 구성요소의 온도가 시작 온도(예컨대, 실온)로부터 떨어지지 않는다는 점에서 구성요소가 그 자체로는 냉각되지 않지만, 대신에 개입이 없다면, 구성요소가 있을 온도보다 낮은 일정한 온도에서 유지된다. 예를 들어, 시스템의 구성요소가 조직을 태우지 않기에 충분히 저온이도록 그러나 마찬가지로 이 구성요소와 접촉하는 피부가 동결되거나 달리 저온에 의해 손상될 정도로 실온 또는 체온보다 상당히 아래로 유지되거나 냉각되지 않도록 하는 온도를 유지하기 위해, CO2는 그의 임계점(예컨대, 78.21 ㎪에서 섭씨 31.1도)에서 또는 그 부근에서 사용될 수 있다. 그러한 구성을 사용하는 것은 사람으로부터 또는 주위 환경으로부터 보호되어야 하는 "저온" 구성요소가 없기 때문에 보다 적은 단열재의 사용을 허용한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 사용된 그리고/또는 사용되지 않은 케이블, 와이어, 코드, 튜브, 에너지를 제공하는 파이프, 가스, 냉각제, 액체, 압력, 및 통신 물품을 후퇴시키도록 설계되는 후퇴 요소(retracting element)를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 에너지 전달 장치의 사용 전에 냉각제가 원하는 온도에 있도록 냉각제를 예를 들어 에너지 전달 장치 내로의 분배를 위해 준비시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시술 장치 포드는 에너지 전달 장치의 사용 전에 시스템이 원하는 온도에 있도록 냉각제를 예를 들어 에너지 전달 장치 내로의 분배를 위해 준비시키도록 구성되는 소프트웨어를 내부에 구비한다. 몇몇 실시예에서, 임계점에서의 또는 그 부근에서의 냉각제의 순환은 추가의 냉각 메커니즘(예컨대, 팬)을 사용할 필요 없이 에너지 전달 장치의 전자 요소의 냉각을 허용한다.
하나의 예시적인 실시예에서, 임포트/익스포트 박스는 하나 이상의 마이크로파 동력원과 냉각제 공급부(예컨대, 가압 이산화탄소 가스)를 수용한다. 이러한 임포트/익스포트 박스는 마이크로파 에너지 및 냉각제 둘 모두를 시술 장치 포드에 전달하는 단일 이송 시스에 연결된다. 이송 시스 내의 냉각제 라인 또는 에너지 라인이 서로 권취되어 이송 시스 그 자체의 최대 냉각을 허용할 수 있다. 이송 시스는 환자를 돌보는 의료진의 이동을 방해하지 않는 위치에서 바닥을 따라 시술이 행해지도록 의도되는 멸균 필드 내로 연장된다. 이송 시스는 환자가 위에 눕는 이미지 형성 테이블 부근에 위치되는 테이블에 연결된다. 테이블은 이동식이고(예컨대, 바퀴가 달림), 이미지 형성 테이블에 연결가능하여 이들이 함께 이동하도록 한다. 테이블은 아암을 포함하며, 이러한 아암은 환자 위에서의 그리고 환자를 지나서의 아암의 위치설정을 허용하기 위해 가요성 또는 삽통식(telescoping)일 수 있다. 이송 시스, 또는 이송 시스에 연결된 케이블은 아암을 따라 머리 위의 위치까지 연장된다. 아암의 단부에는 시술 장치 포드가 있다. 몇몇 실시예에서, 2개 이상의 아암에는 2개 이상의 시술 장치 포드 또는 단일 시술 장치 포드의 2개 이상의 하위-구성요소(sub-component)가 제공된다. 시술 장치 포드는 환자 위로의 용이한 이동과 위치설정을 허용하기 위해 작다(예컨대, 1 세제곱 피트 미만, 10 세제곱 센티미터 미만 등). 시술 장치 포드는 시스템의 모든 컴퓨팅 태양(computing aspect)을 제어하기 위한 프로세서를 포함한다. 장치 포드는 에너지 전달 장치로 이어지는 케이블을 연결하기 위한 하나 이상의 연결 포트를 포함한다. 케이블이 포트에 연결된다. 케이블은 신축가능하고, 길이가 3 피트 미만이다. 짧은 케이블의 사용은 비용을 감소시키고, 동력 손실을 방지한다. 사용되지 않을 때, 케이블은 환자의 신체와 접촉하지 않는 상태로 환자 위에서 공중에 매달린다. 포트에는 사용되지 않을 때(예컨대, 에너지 전달 장치가 특정 포트에 연결되지 않을 때) 의사 부하(dummy load)가 구성된다. 시술 장치 포드는 시술 동안에, 실시간으로, 컴퓨터 제어부가 조절될 수 있고 표시된 정보를 볼 수 있도록 처치 의사의 손이 닿는 곳에 있다.
X.
에너지 전달 시스템의 용도
본 발명의 시스템은 특정 용도로 한정되지 않는다. 실제로, 본 발명의 에너지 전달 시스템은 에너지의 방출이 적용가능한 임의의 환경에서 사용하도록 설계된다. 그러한 용도는 임의의 그리고 모든 의료, 수의학, 및 연구 응용을 포함한다. 게다가, 본 발명의 시스템과 장치는 농업 환경, 제조 환경, 기계적 환경, 또는 에너지가 전달되도록 의도되는 임의의 다른 응용에 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 신체의 도달 곤란 영역(예컨대, 폐의 말초 또는 중심 영역)에 접근하는 시스템을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 분지 신체 구조체(예컨대, 기관지 수상구조)를 통해 통과하여 표적 부위에 도달한다. 몇몇 실시예에서, 시스템, 장치, 및 방법은 신체, 장기, 또는 조직의 도달 곤란 영역(예컨대, 폐의 말초 또는 중심 영역)에 대한 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지, 조직 절제를 위한 에너지)의 전달을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 분지 구조체(예컨대, 기관지 수상구조)를 통해 표적 부위에 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지, 조직 절제를 위한 에너지)를 전달한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 기관지(예컨대, 일차 기관지, 이차 기관지, 삼차 기관지, 세기관지 등)를 통해 폐의 말초 또는 중심 영역에 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지, 조직 절제를 위한 에너지)를 전달한다. 몇몇 실시예에서, 기관지를 통해 폐에 접근하는 것은 폐의 부수적 손상을 최소화시키면서 정밀하고 정확한 접근법을 제공한다. 폐 외부로부터 폐(예컨대, 중심 폐 또는 폐 말초부)에 접근하는 것은 폐의 천공 또는 절단을 필요로 하는데, 이는 기관지 접근에 의해 회피될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 채널 카테터와 조종가능 내비게이션 카테터를 수용하는 주 카테터(예컨대, 내시경, 기관지경 등)가 기관지의 감소하는 둘레가 주 카테터의 추가의 전진을 허용하지 않을 때까지 (예컨대, 기관(trachea)을 통해) 기관지 수상구조 내로 전진된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터와 조종가능 내비게이션 카테터를 수용하는 주 카테터(예컨대, 내시경, 기관지경 등)가 채널 카테터의 전개를 위한 원하는 지점까지 (예컨대, 기관을 통해) 기관지 수상구조 내로 전진된다. 몇몇 실시예에서, 주 카테터는 기관, 일차 기관지, 및/또는 이차 기관지 내로 전진되지만, 추가로 전진되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터를 수용하는 채널 카테터가 주 카테터를 통해, 그리고 주 카테터의 원위 팁을 지나, (예컨대, 기관을 통해, 일차 기관지를 통해, 이차 기관지를 통해, 삼차 기관지를 통해, 세기관지를 통해 등등) 기관지 수상구조 내로 표적 위치(예컨대, 처치 부위, 종양 등)까지 전진된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터를 수용하는 채널 카테터가 기관지의 감소하는 크기가 (예컨대, 삼차 기관지 내에서의, 세기관지 내에서의, 표적 부위에서의) 추가의 전진을 허용하지 않을 때까지 (예컨대, 기관, 일차 기관지 등을 통해) 기관지 수상구조 내로 전진된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 기관, 일차 기관지, 이차 기관지, 삼차 기관지, 및/또는 세기관지 내로 전진된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 기관, 일차 기관지, 이차 기관지, 삼차 기관지, 및/또는 세기관지 내로 처치 부위까지 전진된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 채널 카테터를 통해 인출되어, (예컨대, 대상 내로의, 기관 내로의, 기관지 수상구조 내로의 등등) 삽입 지점으로부터 기관지 수상구조를 통해(예컨대, 기관, 일차 기관지, 이차 기관지, 삼차 기관지, 세기관지 등을 통해) 표적 부위(예컨대, 처치 부위, 종양, 중심 또는 말초 폐 종양)까지 연장되는 개방 채널 루멘을 남긴다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치(예컨대, 마이크로파 절제 장치)가 개방 채널 루멘을 통해 삽입되어 표적 부위에 접근한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 마이크로파 절제 장치로 기관지 수상구조를 통해 중심 또는 말초 폐 종양에 접근하기 위한 시스템, 장치, 및 방법을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 경기관지 처치가 채용된다. 그러한 실시예에서, 장치는 기도를 통해(예컨대, 기관지 수상구조를 따라) 표적까지의 최적 직선 또는 다른 원하는 경로로 위치된다. 이어서, 기도 벽이 천공되고, 장치가 표적에 근접하게 전진되어 절제를 용이하게 한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 에너지 전달 장치를 대상 내의 접근 곤란 조직 영역에 배치하기 위한 시스템, 방법, 및 장치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 조직 절제 치료(예컨대, 종양 절제)를 위한 에너지 전달 장치의 배치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 폐의 말초부 상의 또는 중심 폐 내의 종양, 증식물(growth), 및/또는 결절에의 접근 및/또는 그의 처치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 말초 폐 결절에의 접근 및 그의 절제를 제공한다. 말초 폐 결절과 중심 결절은 종래의 장치와 기술이 미치지 않는 범위에 있는, 삼차 기관지와 세기관지 부근에 있는 그들의 위치로 인해 기관지 수상구조를 통해 접근하기 어렵다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법은 기관지 수상구조를 통한 중심 및 말초 폐 결절에의 접근을 제공한다. 말초 폐 결절은 직경이 대체로 25 mm 미만(예컨대, 25 mm 미만, 20 mm 미만, 10 mm 미만, 5 mm 미만, 2 mm 미만, 1 mm 미만 등)이다. 몇몇 실시예에서, 말초 폐 결절은 직경이 0.1 mm 내지 25 mm(예컨대, 0.1 mm… 0.2 mm… 0.5 mm… 1.0 mm…1.4 mm…2.0 mm…5.0 mm…10 mm…20 mm…25 mm, 및 그 내의 직경)이다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 대상 내의(예컨대, 대상의 폐 내의) 임의의 위치와 임의의 크기의 종양, 증식물, 및 결절의 접근과 처치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 중심 또는 말초 폐 내의 종양(예컨대, 결절)의 완치 치료(curative treatment) 및/또는 완화 치료(palliative treatment)를 제공한다.
XI. 장치 배치 시스템
몇몇 실시예에서, 본 발명은 주 카테터(예컨대, 내시경, 기관지경 등)를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 당업자에게 알려진 임의의 적합한 내시경 또는 기관지경이 본 발명의 주 카테터로서 사용된다. 몇몇 실시예에서, 주 카테터는 당업계에 알려진 하나 이상의 내시경 및/또는 기관지경의 특성과 본 명세서에 기술된 특성을 채용한다. 하나의 유형의 종래의 가요성 기관지경이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,880,015호에 기술되어 있다. 기관지경은 길이가 790 mm이고, 2개의 주요 부분, 즉 작업 헤드(working head)와 삽입 튜브를 구비한다. 작업 헤드는 아이피스(eyepiece); 디옵터(diopter) 조절 링을 갖는 대안 렌즈(ocular lens); 흡입 튜빙, 흡입 밸브, 및 광원을 위한 부착부; 및 다양한 장치와 유체가 작업 채널 내로 그리고 기관지경의 원위 단부 밖으로 관통 통과될 수 있게 하는 접근 포트(access port) 또는 생검 입구(biopsy inlet)를 포함한다. 작업 헤드는, 전형적으로 길이가 580 mm이고 직경이 6.3 mm인 삽입 튜브에 부착된다. 삽입 튜브는 원위 팁에서 대물 렌즈에서 종료되는 광섬유 다발, 도광체, 및 작업 채널을 포함한다. 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 다른 내시경 및 기관지경, 또는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 이들의 부분들이 미국 특허 제7,473,219호; 미국 특허 제6,086,529호; 미국 특허 제4,586,491호; 미국 특허 제7,263,997호; 미국 특허 제7,233,820호; 및 미국 특허 제6,174,307호에 기술되어 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 채널 카테터(또한 안내 카테터, 시스, 시스 카테터 등으로 알려짐)를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 안내 카테터는 주 카테터의 루멘 내에 끼워맞추어지도록 구성되고, 조종가능 내비게이션 카테터 및/또는 하나 이상의 적합한 도구(예컨대, 에너지 전달 장치)를 수용하기에 충분한 직경(예컨대, 1 mm… 2 mm…3 mm…4 mm… 5 mm)의 채널 루멘을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 삽입 부위(예컨대, 입, 대상의 신체 내로의 절개부 등)로부터 기관 및/또는 기관지 수상구조를 통해 중심 또는 말초 폐 내의 처치 부위까지 연장되기에 충분한 길이를 갖는다(예컨대, 50 cm…75 cm…1 m…1.5 m…2m). 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 주 카테터의 범위를 지나 연장되어 처치 부위(예컨대, 중심 또는 말초 폐 조직)에 도달하기에 충분한 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 대상을 통해(예컨대, 분지 구조체를 통해, 기관지 수상구조를 통해 등) 우회 경로(circuitous route)에 접근하도록 고도로 가요성이다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 당업계에서 이해되는 바와 같이, 강도 및 가요성 둘 모두를 제공하기 위해 편조 재료로 구성된다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 삼축 또는 동축 전송선의 외측 전도체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 내비게이션 및/또는 조종 메커니즘을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 독립적인 내비게이션, 위치 인식, 또는 조작 수단이 없다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 배치를 위해 주 카테터 또는 조종가능 내비게이션 카테터에 의존한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 조종가능 내비게이션 카테터를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 채널 카테터의 루멘 내에 끼워맞추어지도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 본 명세서에 기술된 에너지 전송선과 유사한 직경(예컨대, 0.2 mm…0.5 mm…1.0 mm…1.5 mm…2.0 mm)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 삽입 부위(예컨대, 입, 대상의 신체 내로의 절개부 등)로부터 처치 부위까지(예컨대, 기관 및/또는 기관지 수상구조를 통해 중심 또는 말초 폐 내의 처치 부위까지) 연장되기에 충분한 길이(예컨대, 50 cm…75 cm…1 m…1.5 m…2m)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 주 카테터의 범위를 지나 연장되어 처치 부위(예컨대, 중심 또는 말초 폐 조직)에 도달하기에 충분한 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터의 이동이 채널 카테터의 동시 이동을 유발하도록 채널 카테터와 맞물린다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터가 대상 내의 경로를 따라 삽입될 때, 조종가능 내비게이션 카테터를 둘러싸는 채널 카테터가 조종가능 내비게이션 카테터와 함께 이동한다. 몇몇 실시예에서, 채널 카테터는 조종가능 내비게이션 카테터에 의해 대상 내에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터는 채널 카테터로부터 맞물림 해제될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터와 채널 카테터의 맞물림 해제는 조종가능 내비게이션 카테터가 채널 카테터의 이동 없이 경로를 따라 추가로 이동하도록 허용한다. 몇몇 실시예에서, 조종가능 내비게이션 카테터와 채널 카테터의 맞물림 해제는 조종가능 내비게이션 카테터가 채널 카테터의 이동 없이 채널 카테터를 통해 후퇴하도록 허용한다.
몇몇 실시예에서, 시스템 또는 장치의 모든 삽입된 구성요소는 대상을 통해(예컨대, 분지 구조체를 통해, 기관지 수상구조를 통해 등등) 좁은 우회 경로를 따라 이동하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 구성요소는 급격한 회전 반경(tight turning radius)을 위해 구성되는 가요성 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 급격한 회전 반경을 허용하기 위해 필연적으로 강성의 구성요소의 크기가 감소된다(예컨대, 짧은 길이).
위의 명세서에 언급된 모든 공보와 특허는 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 발명의 기술된 방법과 시스템의 다양한 변화와 변형이 본 발명의 범주와 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 청구된 바와 같은 본 발명이 그러한 특정 실시예로 과도하게 제한되지 않아야 하는 것이 이해되어야 한다. 실제로, 당업자에게 명백한 기술된 본 발명을 실시하기 위한 기술된 모드의 다양한 변화가 하기의 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (30)
- 신체의 멀리 떨어진 영역에 마이크로파 에너지를 전달하기 위한 에너지 전달 장치로서,
a) 마이크로파 에너지 발생기와 냉각제 공급원에 연결가능한 근위 단부(proximal end);
b) 원위 단부(distal end)로서, 상기 원위 단부를 둘러싸는 한정된 영역에서 절제(ablative) 에너지를 발생시키도록 구성되는, 상기 원위 단부;
c) 중공 내측 전도체;
d) 중심 영역으로서, 상기 중심 영역은,
상기 내측 전도체를 둘러싸는 비-전도성 코어로서, 상기 비-전도성 코어와 상기 내측 전도체 사이에 공기 채널이 존재하는, 상기 비-전도성 코어, 및
상기 내측 전도체 주위에 나선형으로 감겨지고 상기 내측 전도체 및 상기 비-전도성 코어와 접촉하는 스페이서를 포함하며, 상기 스페이서는 모노필라멘트 튜브를 포함하고, 상기 스페이서는 1) 상기 스페이서를 관통하는 간극, 2) 상기 스페이서와 상기 내측 전도체 사이의 간극 및 3) 상기 스페이서와 상기 비-전도성 코어 사이의 간극이 없도록 상기 내측 전도체 주위에 나선형으로 감긴, 상기 중심 영역;
e) 상기 코어를 둘러싸는 외측 전도체; 및
f) 상기 중공 내측 전도체로부터 냉각제를 수용하고 냉각제를 상기 간극들로 귀환시키도록 구성되는, 상기 원위 단부에 있는 냉각제 유동 교환기를 포함하는, 에너지 전달 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 에너지 전달 장치는 길이가 적어도 20 센티미터인, 에너지 전달 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에너지 전달 장치는 길이가 50 센티미터인, 에너지 전달 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 외측 전도체를 둘러싸는 비-전도성 재킷(jacket)을 추가로 포함하는 에너지 전달 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 에너지 전달 장치는 상기 비-전도성 재킷을 둘러싸는 전도성 시스(sheath)를 추가로 포함하고, 상기 전도성 시스는 상기 외측 전도체 및 상기 내측 전도체와 함께 삼축 안테나(triaxial antenna)를 형성하는, 에너지 전달 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 원위 단부는 투관침(trocar)을 포함하는, 에너지 전달 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 투관침은 전도성인, 에너지 전달 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 내측 전도체는 상기 투관침에 전기적으로 연결되지 않는, 에너지 전달 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 내측 전도체는 상기 투관침에 용량 결합되는(capacitively coupled), 에너지 전달 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 냉각제 유동 교환기는 캡(cap)을 포함하고, 상기 캡은 상기 캡 내에 개구를 형성하는 개방 근위 단부 및 폐쇄 원위 단부를 갖는, 에너지 전달 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 내측 전도체는 상기 캡 내의 상기 개구 내로 삽입되는, 에너지 전달 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 캡 내의 상기 개구는 냉각제를 상기 내측 전도체로부터 상기 캡의 상기 개방 근위 단부 밖으로 그리고 상기 간극들 내로 귀환시키는 하나 이상의 채널을 포함하는, 에너지 전달 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는 중심 또는 말초 폐 결절(lung nodule)로의 마이크로파 에너지의 기관지내(endobronchial) 전달을 위해 크기 설정되는 외경을 갖는, 에너지 전달 장치.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 에너지 전달 장치 및 전달 튜브를 포함하는 시스템.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 에너지 전달 장치 및 마이크로파 발생기를 포함하는 시스템.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 에너지 전달 장치 및 냉각제 공급부를 포함하는 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 냉각제 공급부는 가압 가스를 포함하는, 시스템.
- 제20항에 있어서, 상기 가압 가스는 CO2인, 시스템.
- 제20항에 있어서, 상기 냉각제 공급부는 냉각제를 상기 에너지 전달 장치의 상기 내측 전도체를 통해 0 내지 1000 psi로 전달하는, 시스템.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 에너지 전달 장치 및 제어 컴퓨터를 포함하는 시스템.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 에너지 전달 장치 및 이미지 형성 장치를 포함하는 시스템.
- 제1항, 제3항 내지 제6항 및 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 에너지 전달 장치, 및 동력 및 냉각제 인터페이스를 포함하는 시스템.
- 제25항에 있어서, 상기 인터페이스는 a) 냉각제 공급원에 연결하기 위한 가스 커넥터; b) 전원에 연결하기 위한 전력 커넥터; 및 c) 마이크로파 발생기에 연결하기 위한 절제 동력 커넥터를 포함하는, 시스템.
- 삭제
- 삭제
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- 삭제
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