KR19980703219A - 조직 애블레이션 장치 - Google Patents

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칼 디. 버틀러
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Abstract

조직 애블레이션 장치(10)는 제너레이터(14)의 능동 단자(16)에 접속된 근접 단부를 갖는 카테테르(26)를 통하여 저널된 다수의 와이어(24)를 갖는 프로브(12)와 카테테르의 말단부로부터 돌출하는 말단부를 구비한다. 프로브 와이어 말단부(24a)는 방사상으로 위치되는 말단부(24a)를 갖는 배열로 배열되어 카테테르 말단부(26a)로부터 균일하게 이격된다. 제너레이터의 리턴 단자(18)에 접속된 도선(22)은 애블레이트될 조직을 통하여 폐쇄 전기 회로를 형성하기 위한 프로브 와이어 배열(28)에 위치된다. 프로브 와이어 배열(28)은 카테테르 말단부(26a)로부터 각각 아치로 형성되는 10-와이어를 구비하는 것이 바람직하다. 도선(22)으로는 조직이 지지되는 종래의 접지 플레이트(20), 또는 프로브(12)를 통해 연장하고 프로브 와이어(24)로부터 절연되는 도체 와이어가 가능하다.

Description

조직 애블레이션 장치
간은 위암, 장암, 췌장암, 신장암, 및 폐암 등을 포함하는 여러 가지 암이 전이하는 공동 저장소이다. 직장암의 경우, 간은 환자의 1/3 이상에게 있어서 확산이 시작하는 지점이고, 환자의 2/3 이상에게 사망의 요인이 된다. 간으로의 직장암 전이에 대한 치료를 받지 않은 환자 중에는 5년 이상 살아남은 생존자가 없고, 절제 수술을 받은 환자는 약 25-30%가 5년 이상 생존했다. 불행하게도, 제한된 소수의 환자만이 절제 수술의 수혜자가 될 수 있다.
냉동 수술은 간장암 전이의 치료에 사용된다. 냉동-해동 처리로써 비선택적으로 세포를 죽이는 냉동 수술은 절제 수술처럼 효과적이지만, 조직 보호에 있어서는 절제 수술보다 효과적이다. 냉동 수술은 절개 조직 절제 수술에 비해 개선점은 있지만, 여전히 불리함을 갖고 있다. 절개 수술 절차는 비교적 대형인 프로브를 5개까지 설치해야 하고, 제한된 수의 손상부에만 적용될 수 있다. 피부를 관통하는 프로브가 개발되어 있지만, 현재는 작은 손상부의 치료만을 할 수 있을 뿐이다. 그러나, 직장암 전이에 관한 손상부는 통상 대형이므로 피부 관통 냉동 요법에 관한 앞으로의 전망이 신중하게 고려되고 있다.
많은 연구자는 간암 치료를 위해, 외부 전극을 설치하여 고주파 고온치료(hyperthermia)를 이용해왔다. 종양 세포는 정상 세포보다 열에 민감한 것으로 공지되었으므로, 고주파에 의해 전달되는 외부적 인가 국부 과열은 정상 조직을 심각한 상해로부터 보호하면서 종양을 애블레이트한다. 이러한 치료법은 조직적 화학 요법에 대한 응답을 개선시키는 반면에, 장기간 생존자에게 이롭지 않은 점도 갖고 있다. 고온치료의 한 가지 제약은 치명적으로 높은 온도로 종양에 열을 가하기가 어렵다는 것이다. 또한, 조기 치료후에 살아남는 종양 세포는 열저항력이 생기게 된다.
피부 관통 레이저 고온치료는 제1기의 전이성 간암 치료에 사용되어왔다. 레이저 섬유는 초음파 지시에 따라 바늘을 통해 삽입된다. 레이저에 의해 생긴 손상부는 손상부의 크기를 모니터하는데 이용될 수 있는 실시간 초음파 이미지상의 반향 초점(hyperechoic foci)으로써 표현된다. 냉각 시스템이 필요없는 낮은 에너지의 단일 섬유 시스템은 직경이 약 15㎜로 제한된 회저(necrosis) 부분을 발생시킬 수 있다. 이러한 작은 직경은 임상적으로 당면하게되는 거대한 주 손상부 치료에는 충분하지 못하므로, 다수의 레이저 섬유 설치와 장기간의 처리 시간을 필요로한다.
표준 전기수술 제너레이터와 플라스틱으로 부분 포장된 미세한 바늘을 사용하는 고주파(RF) 열처리는 간 및 다른 기관의 악성 종양(solid tumor)의 치료에 사용되어왔다. 하나의 시스템에서, 상기 장치는 돼지의 간에 약 1×2cm의 손상부를 생성시킬 수 있었다. 한 개의 바늘로 치료할 수 있는 면적을 크게하기 위해, 치료될 조직의 면적을 확대시키지 않고도 연소 및 탄화되는 조직을 생성시키도록 높은 전류 및 온도가 사용되어왔다. 보다 큰 손상부를 치료하기 위해, 상이한 장소에 다수의 바늘 통로가 필요하게 된다. 예비 실험에서, 이 시스템은 40 개월 경과 시점에서 75%의 생존자를 창출하였다.
제1기의 전이성 간 종양과 신체의 다른 부위의 악성 종양의 치료가 문제로 남아있음을 알 수 있을 것이다. 수술은 효과적이긴 하지만, 수술을 받을 수 있는 환자의 수는 매우 적다. 냉동 요법은 개선된 효과를 갖고 있지만, 이러한 치료를 받을 수 있는 환자의 인구는 수술을 받을 수 있는 환자의 수와 본질적으로 같다. 피부 관통 방법은 덜 침해적이라는 장점을 갖고 있어서, 보다 넓은 범위의 환자에게 적절하게 사용될 수 있지만, 현재의 피부 관통 방법은 단일 프로브 통로를 이용하여 한 번의 처리로 대량의 조직을 애블레이트하기 위해 제한된 성능을 제공한다.
본 발명은 조직 애블레이션용 고주파 전극에 관한 것이며, 특히 대량의 조직을 애블레이트하기 위한 와이어 전개 배열을 갖는 개선된 RF 전극에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 조직 애블레이션 장치의 측면 입면도.
도 2는 도 1의 장치의 단부를 나타낸 도면.
도 3은 단일 바늘 프로브에 대한 종래 기술의 영향을 나타내는 조직 절단 단면도.
도 4는 본 발명의 프로브의 결과를 나타내는 조직 절단 단면도.
도 5는 본 발명의 프로브의 제2 실시예의 측면 투시도.
도 6은 본 발명의 실시예의 쌍극성 프로브의 측면 투시도.
도 7은 제2 쌍극성 프로브의 측면 투시도.
도 8은 제3 쌍극성 프로브의 측면 투시도.
도 9 내지 도 14는 악성 조직의 목표 부위의 RF 치료에 있어서 본 발명에 따른 모범적인 프로브 시스템의 사용을 예시하는 도면.
본 발명의 목적은 개선된 전기수술 방법을 제공하여 한 번의 전개로 대량의 조직을 열로 애블레이트하도록 피부 관통 처리시에 전개될 수 있는 프로브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 피부 관통 처리만큼 절개 수술에 유용한 방법 및 프로브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 대량의 손상부내의 조직을 균일하게 치료하는 전기수술 프로브를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은 작은 액세스 홀을 필요로 하면서도 대량의 조직 애블레이션을 제공하는 피부 관통식 전기수술 프로브를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은 단일 바늘 프로브가 공통적으로 갖는 연소 및 탄화 문제를 회피하는데 있다.
본 발명은 본 명세서에서 치료 부위로서 나타낸, 악성 조직내의 특정 부위의 고주파(RF) 치료 방법과 장치를 모두 제공한다. 상기 방법과 장치는 치료 부위내의 목표 지점에 적어도 2개의 전극, 보통은 적어도 3개의 전극을 삽입함으로써 이루어진다. 목표 지점에 도달한 후에, 다수의 전극은 악성 조직내에 보통은 3차원 배열로 전개되며, 치료 부위의 전체를 에워싸거나 치료 부위의 가능한 한 큰 면적을 에워싸는 구성인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 전극을 통해 RF 전류를 인가하여 치료되는 전체 조직 면적이 통상적으로 균일한 가열 및 회저를 초래하도록 인접하는 전극이 서로 동등하게 공간 이격된다(즉, 인접하는 한 쌍의 전극은 반복 패턴으로 공간 이격된다). 비교적 큰 면적의 조직을 치료하는데 다수의 전극을 사용하여 RF 에너지가 낮은 전류 밀도(즉, 보다 큰 총 전극 면적으로부터)로 인가되게 하여 조직에서 낮은 온도로 전극을 즉시 에워싼다. 이렇게 하여, 조직의 연소 및 탄화(단일 전극 시스템의 사용과 관련된)는 감소한다. 대량의 조직의 균일한 치료는 임의 크기의 조직 부위를 치료하는데 필요한 전극 전개의 수를 감소시킨다.
제1 형태에 따르면, 본 발명의 방법은 치료 부위내의 목표 지점으로 악성 조직을 통해 적어도 2개의 전극을 삽입하는 단계를 포함한다. 2개 이상의 전극은 상기 조직을 통해 목표 지점으로 진행될 때 방사상으로 구속되거나 붕괴되는 구성으로 유지된 후, 소망의 산개 패턴으로 목표 지점으로부터 치료 부위로 전개된다. RF 전류 흐름은 적어도 2개의 전극간에, 또는 적어도 2개의 전극과 분리된 리턴 전극사이에(즉, 단극성으로) 생성된다. 이 단극성 리턴 전극은 임의의 전기수술 효과를 방산(dissipate)하기에 충분히 표면 영역을 갖는다. 상기 적어도 2개의 전극은 여러 가지 특정한 방법으로 전개될 수 있다. 예컨대, 외장(sheath)은 폐색구(obturator) 또는 탐침(stylet)을 이용하여 목표 지점에 종래의 방식으로 초기 설치될 수 있다. 폐색구 또는 탐침을 제거한 후, 전극은 외장을 통해 삽입되고 외장의 말단부로부터 악성 조직으로 진행될 수 있다. 선택적으로, 전극은 왕복가능하게 전극을 수용하는 튜브와 같은, 연장 부재내에 또는 그 위에 배치될 수 있다. 그리고나서 전극은 상기 튜브로부터 진행하거나, 이와 반대로 외장으로부터 조직으로 전극이 진행하기 이전의 전극으로부터 근접하게 회수될 수도 있다.
제2 형태에 따르면, 본 발명의 방법은 치료 부위내의 목표 지점으로부터 적어도 3개의 전극을 진행시키는 단계를 포함한다. 전극은 3차원 패턴으로 분기하여, 개개의 전극은 상기 논의된 바와 같이, 균일한 체적을 치료하기 위해 동등하게 공간 이격되는 것이 바람직하다. 이후에 적어도 3개의 전극간에, 또는 상기 3개의 전극과 리턴 전극간에 RF 전류를 통과시킴으로써 치료가 행해진다. 바람직하게는, 상기 방법은 3개 이상의 전극을 사용하고, 가끔은 5개 이상의 전극, 6개 이상의 전극, 8개 이상의 전극, 및 10개 이상의 전극을 사용하는 경우도 있다. 많은 수의 개별 전극은 치료의 균일성을 강화시키는 반면에 임의의 단일 전극으로부터 방출되는 전력의 양(전류 밀도)을 제한함으로써 전극의 인접 부위의 온도를 감소시킨다. 선택적으로, 상기 3개 이상의 전극은 반전된다(즉, 우선 방사상 외측 방향으로 향하였다가 목표 지점으로부터 진행될 때 근접한 방향으로 향하게 된다). 이러한 다수의 반전된 전극을 사용하여 비교적 큰 부피의 조직을 치료하는데 적절한 배열을 형성한다. 특히, 반전된 전극 배열은 전류를 공급하여 치료될 전형적 종양 또는 다른 손상부의 구형체 또는 타원체 모양에 거의 일치하는 일반적인 구형 체적으로 열을 발생시킬 것이다. 이에 반해, 비반전 전극 배열은 다소 협폭의 원뿔형 또는 불규칙적인 치료 면적에만 영향을 미치게 된다.
본 발명의 장치의 제1 형태에 있어서, 프로브 시스템은 인접 단부와 말단부를 갖는 연장 부재를 포함한다. 2개 이상의 악성 조직 침투 전극 소자는 연장 부재가 악성 조직을 통하여 치료 부위내 또는 그 부근의 목표 지점에 삽입되어진 후에 조직으로 진행할 수 있도록, 연장 부재상에 또는 그 안에 왕복가능하게 배치된다. 조직을 통과하여 연장 부재를 목표 지점에 삽입하는 수단 또한 제공된다. 상기 수단은 다양한 형태를 취할 수 있으며, 최초의 침투를 형성하는데 사용될 수 있는 외장 및 폐색구(탐침) 어셈블리를 구비한다. 교호적으로, 자체 침투 소자는 연장 부재상에 직접 형성될 수 있다. 악성 조직에 샤프트 및 다른 연장 부재를 삽입하는데 이용되는 타입의 다른 종래의 디바이스 및 방법 또한 사용된다.
조직 침투 전극 소자는 연장 부재의 축 루멘에 수용되는 와이어를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 와이어는 그 중앙에 가까운 부분에서 함께 묶여질 수 있지만, 그 말단 부분에서는 분리되어 있다가 조직으로 진행될 때 선택된 패턴으로 분기하도록 성형된다. 통상, 와이어는 연장 부재로부터 직접 진행되지만(연장 부재가 외장 내측에 남겨지거나 외장이 회수될 때), 연장 부재는 전극이 조직으로 침투하기 전에 전극으로부터 근접하게 회수될 때에는 외장으로부터 진행될 수 있다.
본 발명의 장치의 제2 형태에 따르면, 프로브 시스템은 인접 단부 및 말단부를 포함하고, 3개 이상의 악성 조직 침투 전극 소자는 연장 부재에 왕복가능하게 부착된다. 상기 3개 이상의 전극은 연장 부재로부터 말단 방향으로 진행할 때 3차원 패턴으로 분기되도록 구성된다. 통상, 연장 부재는 조직 침투 전극 소자를 왕복가능하게 수신하는 축 루멘을 갖는 튜브이고, 상기 전극 소자는 상기 논의된 바와 같이 묶여질 수 있는 개별 와이어를 포함한다. 와이어 또는 다른 전극 소자의 말단부는 상기 튜브의 축 루멘에 존재하는 동안은 방사상으로 구속된 구성을 갖고 튜브로부터 축성 연장될 때에는 방사상으로 분기하는 구성을 갖도록 적절하게 성형된다. 양호한 구성에서, 몇 개 이상의 와이어의 말단부는 튜브 또는 다른 연장 부재로부터 축성 연장될 때 외측으로 반전된 구성을 갖도록 성형된다. 상기 프로브 시스템은 서로 축성 공간 이격된 3개 이상의 전극으로 이루어진 하나, 둘, 또는 그 이상의 그룹으로 구성된다. 특히, 이러한 축성 공간 이격된 전극 그룹은 연장 부재의 말단부로부터 연장되거나 연장 부재를 따라 분포될 수 있어서 소망의 3차원 구성을 갖도록 개별적으로 연장할 수 있다. 조직 침투 와이어 또는 다른 전극 소자로 이루어진 각각의 그룹은 상기 논의된 바와 같이, 3개 이상의 전극을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시스템의 일반적인 설명
본 발명에 따른 시스템은 환자의 악성 조직내의 치료 부위에 다수의 전극 소자를 삽입하도록 설계되었다. 치료 부위는 신체 중에 고열에 노출하면 이로운 어떤 장소라도 될 수 있다. 대체적으로, 치료 부위는 간, 신장, 췌장, 유방, 전립선(요도를 거쳐 액세스되지 않은) 등과 같은, 신체의 장기내의 악성 종양을 포함한다. 치료될 면적은 종양또는 다른 손상부의 크기에 의존할 것이며, 통상적으로 1㎤ 내지 150㎤의 총 면적을 갖고, 보통은 1㎤ 내지 50㎤이며, 가끔은 2㎤ 내지 35㎤일 때도 있다. 치료 부위의 주변 치수는 예컨대, 구형 또는 타원형으로 규칙적일 수도 있지만, 불규칙적인 것이 보통이다. 치료 부위는 예컨대, 종양 조직과 같은 목표 조직을 검사할 수 있는 초음파 스캐닝, 자기 공진 이미징(MRI), 컴퓨터 지원 X선 단층 촬영(CAT), 형광 투시 검사, 핵 스캐닝(방사성 동위 원소를 이용한 종양용 프로브) 등과 같은 종래의 이미지 방법을 사용하여 식별될 수 있다. 외과 수술 또는 외용으로 치료될 종양 또는 다른 손상부의 크기 및 위치를 모니터하는데 사용될 수 있는 고 해상도 초음파를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 시스템은 본 명세서에서 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 치료 부위내의 목표 지점으로부터 진행될 때 조직으로 침투할 수 있는 뾰족한 형태의, 작은 직경의 금속 와이어를 갖는 다수의 조직 침투 전극을 사용할 것이다. 그러나, 상기 전극 소자는 다른 방식으로 칼날, 나선, 나사 등의 형태도 가능하다. 이러한 전극 소자의 중요한 필요 조건은 바람직하게는 조직의 치료 부위내의 목표 지점으로부터 퍼져나오는 3차원 배열로 전개될 수 있어야 한다는 것이다. 통상, 전극 소자는 우선 방사상으로 붕괴되거나 다른 구속된 구성의 목표 지점에 삽입되고, 그 후에 소망의 3차원 배열을 획득하기 위해 분기하는 패턴으로 전달 소자로부터 조직으로 진행된다. 바람직하게는, 전극 소자는 균일한 패턴 즉, 대체로 균일적 및/또는 대칭적 패턴으로 전개하는 인접 전극간에서 이격되는 패턴으로 전달 소자(목표 지점에 위치된)로부터 방사상 외측으로 분기할 것이다. 모범적인 실시예에서, 인접하는 전극의 쌍은 유사하거나 또는 독특한 반복 패턴으로 서로로부터 공간 이격되어 전달 소자의 축 부근에 대칭적으로 위치될 것이다. 전극 소자는 목표 지점으로부터 직선을 따라서 연장 또는 돌출할 수 있지만, 방사상 외측으로 휘도록 성형되는 것이 보통이고 완전히 전개될 때 부분적으로 또는 전체적으로 근접 방향에 접하도록 선택적으로 반전한다. 특정 패턴의 다양한 변형은 치료될 부위를 균일하게 덮도록 형성될 수 있음을 인식할 것이다.
전극 배열의 개별 전극 소자의 바람직한 형태는 소망의 패턴으로 전개하도록 조직내 목표 지점의 전달 소자로부터 연장할 수 있는 성형된 말단 부분을 갖는 단일 와이어이다. 이러한 와이어는 스테인레스강, 니켈 티타늄 합금, 용수철 강 합금 등과 같은 적당한 모양의 메모리를 갖는 전도성 금속으로부터 형성될 수 있다. 상기 와이어는 원형 또는 비원형 단면을 가질수 있고, 원형 와이어는 통상 직경이 약 0.1㎜ 내지 2㎜이며, 0.2㎜ 내지 0.5㎜인 것이 바람직하고, 0.2㎜ 내지 0.3㎜인 것도 있다. 비원형 와이어는 보통 동등한 단면 면적을 갖는다. 선택적으로, 와이어의 말단부는 조직 침투성이 촉진되도록 연마되거나 또는 날카롭게 된다. 이러한 와이어의 말단부는 종래의 고온 치료 또는 다른 야금 처리를 이용하여 경화될 수 있다. 이러한 와이어는 절연재로 부분적으로 덮이게 되지만, 치료될 조직으로 침투하는 말단 부분의 절연재로부터는 적어도 부분적으로 자유로울 것이다. 쌍극성 전극 배열의 경우, 전력 전달시에 서로 접촉하는 부위에서 양전극 와이어와 음전극 와이어를 절연시킬 필요가 있다. 단극성 배열의 경우, 전체 묶음에 비해 단일 절연층만을 갖는 근접 부분으로 와이어를 함께 묶는 것이 가능하다. 이렇게 묶여진 와이어는 적당한 RF 전력 공급을 위해 직접 연결되거나, 이와 반대로 동축 케이블 등과 같은 다른 (중간) 전도체를 거쳐 접속될 수 있다.
상기 전극 특성은 소망의 수술 효과, 즉 조직 주변의 가열 단계를 갖는 능동 전극에만 인가된다. 단극성 동작에 있어서, 수동 또는 분산형 전극은 생성될 회로를 위한 리턴 경로를 완료하도록 형성되어야 한다. 환자의 피부에 외부적으로 부착되는 이같은 전극은 성인의 경우 통상 약 130㎠의 상당히 큰 면적을 가지므로, 전류 유동(flux)은 현저한 가열 및 다른 수술 효과를 회피하기에 충분히 낮다. 이하에 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 본 발명의 시스템의 외장 부분 또는 연장 부재상에 직접 분산형 리턴 전극을 형성하는 것도 가능하다(통상, 상기 리턴 전극이 외장상에 존재하는 경우 디바이스는 계속 쌍극으로 나타낸다).
RF 전력 공급기로는 종래의 사인파 또는 비사인파형의 400kHz 내지 1.2MHz 주파수대에서 동작하는 종래의 범용 전기수술 전력 공급기가 가능하다. 이러한 전력 공급기는 Valleylabs, Aspen, Bovie, Birtcher와 같은 공급 업자로부터 입수할 수 있다.
다수의 전극 소자는 통상 강성의 금속 또는 플라스틱 캐뉼러(cannula)인 전달 소자를 통합시킨 연장 부재에 의해 또는 그 내부에 포함될 것이다. 연장 부재는 방사상 붕괴되는 구성으로 개개의 전극 소자를 구속하도록 작용하여 조직의 목표 지점에 삽입하는 것을 용이하게 한다. 그리고나서 전극 소자는 상기 연장 부재로부터 조직으로 전극 소자의 말단부가 연장함으로써 통상, 3차원 구성인 소망의 구성으로 전개될 수 있다. 관형 캐뉼라의 경우, 이러한 현상은 전극 소자의 말단부를 방사상 외측의 패턴으로 빠져나와 편향하도록(통상, 자체 탄성 메모리의 결과로서) 튜브로부터 말단의 전방으로 진행시킴으로써 간단히 달성될 수 있다. 교호적으로, 일부 편향 소자 또는 메커니즘이 소망의 3차원 패턴의 메모리를 형성한 또는 형성하지 않은 편향 부재를 위해 연장 부재상에 형성될 수 있다.
구성 요소 또는 소자는 치료될 치료 부위내의 목표 지점에 연장 부재를 삽입하도록 형성된다. 예컨대, 종래의 외장 및 날카로운 폐색구(탐침) 어셈블리는 목표 지점을 최초로 액세스하는데 이용될 수 있다. 폐색구/탐침을 갖는 상기 어셈블리는 초음파 또는 다른 종래의 이미징을 거쳐서 외장을 통하여 액세스 루멘을 남기고 제거된다. 그 다음에 전극 소자는 통상, 연장 부재내에 구속되면서 외장 루멘을 통하여 삽입될 수 있다. 전극 소자는 외장의 말단부를 지나서 조직의 치료 부위로 연장되고, 상기 연장 부재는 그 후에 돌출되거나 제자리에 남아있게 된다. RF 전류는 전극을 통해 단극성 또는 쌍극성 유형으로 인가될 수 있다. 단극성 치료에 있어서, 환자에게 외부적으로 부착되는 분산형 플레이트는 RF 전력 공급기로부터 다른 도선에 부착된다. 교호적으로, 비교적 큰 표면 면적을 갖는 리턴 전극은 연장 부재, 또는 외장 상에 형성될 수 있다. 쌍극성 동작에 있어서, 개개의 전극 소자는 RF 전력 공급시의 2개의 극에 선택적으로 접속될 수 잇다. 교호적으로, 하나 이상의 추가 전극 소자는 조직으로 침투하여 제2극에 접속된 공통 전극으로서 작용할 수 있다.
양호 실시예의 설명
도면을 참조하면, 유사하거나 대응하는 부분은 동일한 참조 번호와 일치하고, 특히 도 1에서 본 발명의 조직 애블레이션 장치는 (10)으로 지정되며 제너레이터(14)에 전기 접속된 프로브(12)를 구비한다.
본 발명의 기본 실험에서, 발명자는 특정 에너지의 고주파 전류를 생성하기 위한 제너레이터(14)로 Bovie(상표명) X-10 전기수술 유닛을 이용하고, 능동 전극으로서 프로브(12)를 사용하고 분산형 또는 접지형 플레이트상에 조직 샘플을 설치하였다. 제너레이터(14)는 적어도 단자(18)에 도선(22)에 의해 전기 접속된 분산형 또는 접지형 플레이트(20)와 함께, 능동 단자(16)와 리턴 단자(18)을 구비한다.
프로브(12)는 근접 단부에서 묶이게되고 거기로부터 RF 전류를 전도하기 위해 단자(16)에 접속된다. 와이어(24)는 전기 절연되거나 비전도성의 튜브 또는 카테테르(catheter: 26)를 통하여 이어진다.
와이어(24)는 탄성 와이어 또는 메모리를 유지하는 다른 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 10-와이어 배열(28)은 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 와이어가 실질적으로 균일하게 이격되어 일반적인 U 형상인 카테테르(26)로부터 아치를 이루는 각각의 와이어(24)로 형성된다. 그러므로, 배열(28)은 카테테르(26)의 말단부(26a)의 축으로부터 방사상 외측으로 곡선을 이루는 다수의 와이어를 형성한다. 와이어(24)는 와이어(24)의 각 부분이 튜브(26)의축에 수직이 되도록 길이가 연장하고, 와이어 말단부(24a)가 튜브 말단부(26a)의 축에 평행하게 지향되도록 자신에 대해 후방측으로 휘어짐을 계속한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 와이어 말단부(24a)는 튜브 말단부(26a)에 직교하는 평면내에 있고, 서로 균일하게 공간 이격된다.
와이어(24)는 용수철 강으로 형성되었기 때문에, 침투 삽입을 위해 카테테르(26)내에 끌어당겨질 수 있다. 일단 카테테르(26)의 말단부(26a)가 자리잡게 되면, 카테테르(26)을 통과한 슬라이딩 와이어(24)는 와이어의 메모리로 하여금 도 1 및 도 2에 도시된 방사상 분산형의 배열(28)을 취하게 할 것이다.
도 3은 간 샘플(30)을 취한 단면도로서, 간(30)에 삽입될 때 1.2cm가 노출되는 금속을 갖고 5분 동안 100% 동결시킨 전류와, 20watt 전력으로 동작하는 종래의 직침 게이지(31)의 결과를 도시하고 있다. 도 3에서 알 수 있듯이, 손상부(32)는 약 1.2cm의 직경과 약 2cm의 길이를 갖는 좁은 타원형(거의 원형인)의 단일 바늘에 의해 생긴다. 도 3은 또한 단일 바늘 전기수술 소스와 공통으로 가스 형성을 갖는 프로브 팁 근처에 미치는 매우 높은 온도의 영향을 도시하고 있고, 이러한 고열은 바늘 주위에 즉시 연소 및 탄화된 조직(34)을 생성시킨다. 단일 바늘 프로브가 위치하는 곳에 연소 가스 및 관련 가스가 형성되면 인가될 수 있는 전력을 현저하게 제한한다.
도 4는 간 샘플(30')을 절단한 단면도로서, 본 발명의 프로브(12)의 10-와이어 배열(28)에 의해 생기는 회저성 손상부(32')를 도시한다. 프로브(12)는 손상부가 필요한 장소에서 중앙에 위치되는 튜브 말단부(26a)를 갖는 조직 샘플(30')에 놓여진다. 당업계에 공지된 여러 가지 방법이 와이어(24)가 전개(점선으로 도시된 전개처럼)하기 전에 프로브(12)를 설치하는데 이용될 수 있다. 튜브 말단부(26a)의 위치설정은 초음파 또는 다른 이미지 방법으로 실현된다. 일단 튜브(26)가 적절하게 위치되면, 와이어(24)는 조직(30')으로 전개되고, 와이어 물질의 메모리는 와이어 전개가 소정의 배열을 형성하게 한다.
본 출원인은 5분 동안 100% 동결시킨 전류와, 60watt의 전력으로 동작하는 동일한 제너레이터(14)를 이용하였다. 프로브(12)에 의해 생긴 회저성 손상부는 약 3.5cm의 직경을 갖는 거친 구형체임을 알 수 있다. 또한, 치료될 조직의 체적내에는 연소한 흔적, 즉 스파크한 표시가 없고, 온도 분포가 보다 균일하다. 실험하는 동안, 프로브(12)의 액세스로부터 떼어낸 2cm 크기의 조직의 온도는 5분의 마지막에 51.4℃였다. 동일한 10-와이어 프로브(12)는 동일한 설정단계에 반복적으로 사용되어 실질적으로 똑같은 손상부가 생성되었다. 치사 가열 면적은 서미스터 측정이 프로브(12)로 반복 실험된 후에 도 4에 도시된 가시적 손상부를 지나서 1cm 이상 연장할 수 있다.
도 1 및 도 2가 10-와이어(24)를 갖는 분수형 배열을 도시하지만, 대칭적 손상부를 생성하기 위해 카테테르 말단부(26a)로부터 와이어 말단부(24a)를 균일하게 이격시키거나, 비대칭적 손상부를 생성하기 위해 불균일하게 이격시키는 여러 가지 다른 배열로 설계하여도 좋다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 다중 배열(28')은 다른 배열로부터 세로로 이격되어 형성될 수 있다. 단극성 조직 애블레이션 장치의 이 실시예는 (110)으로 지정되며, 제너레이터(14)에 전기 접속된 프로브(112)를 구비한다. 프로브(112)는 튜브 말단부(126a)로부터 연장하는 제1 배열(28'a)을 형성하기 위해 전개할 수 있는 와이어 말단부(124a)를 갖는 튜브(126)를 통해 저널된 제1 와이어 묶음(124)을 구비한다. 제2 와이어 묶음(125)는 외부 튜브 말단부(127a)로부터 돌출하는 제2 배열(28'b)을 형성하도록 전개할 수 있는 와이어 말단부(125a)를 갖고, 외부 튜브(127)내의 튜브(126)을 둘러싼다. 와이어 묶음(124,125)의 근접 단부(124a,125b)는 능동 단자(16)에 공통으로 전기 접속된다.
동작에 있어서, 외부 튜브(127)는 손상부의 소정 부위에 위치된 말단부(127a)로 위치 설정된다. 제2 배열(28'b)은 제2 와이어 묶음(125)의 와이어 단부(125a)를 전개시킴으로써 형성된다. 내부 튜브(126)는 튜브 말단부(126a)가 튜브 말단부(127a)로부터 세로로 이격되도록 축을 따라 이동한다. 제1 와이어 묶음(124)은 와이어 단부(124a)형성 배열(28'a)이 배열(28'b)로부터 세로로 이격되도록 전개된다.
도 6을 참조하면, 조직 애블레이션 장치의 쌍극성 실시예는 (21)으로 지정되고 제너레이터(14)에 전기 접속된 프로브(212)를 구비한다. 와이어(224)는 제너레이터(14)상의 단자(16)에 전기 접속되고 제1 실시예의 배열(28)과 동일한 방식의 배열(228)로 차단된다. 그러나, 장치(210)는 비전도성 물질(236)으로 코팅된 리턴 와이어(238)로 구성되는 일체형 리턴 경로를 포함하여, 카테테르(226)를 통해 와이어의 묶음(224)으로 연장하고, 배열(228)내의 중앙으로 돌출하는 말단부(238a)를 갖는다. 와이어(238)의 근접 단부(238b)는 프로브(212)가 조직내에서 전개될 때 전기 회로를 형성하기 위해 리턴 단자(18)에 접속되므로, 분산형 플래이트는 필요하지 않다.
도 7을 참조하면, 조직 애블레이션 장치의 제2 쌍극성 실시예는 (310)으로 지정되고 제너레이터(14)의 능동 단자(16)에 접속된 와이어(324)를 갖는 프로브(312)를 포함한다. 와이어(324)는 배열(328)을 형성하기 위해 튜브(326)의 말단부(326a)로부터 돌출한다.
쌍극성 장치(310)은 도 6의 쌍극성 장치(210)와는 2가지 면에서 상이하다. 첫째, 칼라(340)는 튜브 말단부(326a)의 외면에 부착되고 도선(342)에 의해 리턴 단자(18)에 전기 접속되어 와이어(324)에 의해 공급되는 전류에 대해 전기적 리턴을 형성한다. 도선(342)은 튜브(326)의 외측에 부착될 수도 있고, 와이어(324)로부터 전기 절연되면서 튜브(326)를 통해 이어질 수도 있다.
둘째, 와이어(324)는 전기 절연 물질로 코팅된 부분(344)을 갖는다. 코팅 부분(344)은 와이어(324)의 선택된 부분으로부터의 전류 흐름을 규제하고 와이어(324)의 나머지 노출 부분으로부터 보다 균일하게 열을 분포시키기 위해 다수의 와이어(324)를 따라 공간 이격된다.
조직 애블레이션 장치의 제3 실시예는 도 8에서 (410)으로 지정되었다. 쌍극성 장치(410)는 전류 제너레이터(14')의 일단자(16')에 접속된 제1 세트의 와이어와 대향 단자(18')에 접속된 제2 세트의 와이어로 이루어진 프로브(412)를 구비한다. 와이어 묶음(424,425)의 개개의 와이어는 서로간에 전기 접촉을 방지하기 위해 튜브(426)를 통해 전기 절연성 코팅을 갖는다. 와이어(424,425)는 배열(428)을 통과하여 교차하므로, 전류는 와이어(424)와 와이어(425)간에 흐르게 된다.
본 발명의 방법에 대한 설명
도 9 내지 도 14를 참조하면, 조직 T내의 치료 부위 TR은 환자의 피부 S 바로 밑에 위치된다. 치료 부위는 악성 종양 또는 RF 고열에 의해 치료하고자 하는 부위의 다른 손상부이다. 치료되기 전의 치료 부위 TR은 도 9에 도시되었다.
본 발명의 방법에 따라 전극 배열을 삽입하기 위해, 종래의 외장 및 폐색구/탐침 어셈블리(550)이 도 10에 도시된 바와 같이, 외장의 말단부가 목표 지점 TS로 또는 그 안에 놓여지도록 침투성으로(피부를 관통하여) 삽입된다. 폐색구/탐침(504)은 외장(502)으로부터 끌려나와서, 도 11에 도시된 바와 같이, 목표 지점으로 액세스 루멘을 남기게 된다. 그리고나서, 본 발명의 특징 중 하나인 전달 프로브(510)는 도 12에 도시된 바와 같이, 프로브의 외부 캐뉼라(515)의 말단부(512)가 외장(502)의 말단부 근처에 놓이도록 외장(502)의 액세스 루멘을 관통하여 삽입된다. 개개의 전극(520)은 도 13에 도시된 바와 같이, 진행 케이블(516)에 의해 프로브(510)의 말단부(512)로부터 화살표(519) 방향으로 연장하게 된다. 전극(520)은 우선 각자로부터 방사상 외측으로 분기하도록(도 13) 진행되고, 도 14에 도시된 바와 같이, 근접 방향으로 결국 반전된다. 원한다면, 프로브(510)의 캐뉼라(515)는 전극 케이블(516)로부터 근접하게 횟수될 수 있고, 전극 케이블은 이후에 도 14에 도시된 바와 같이, 단극성 방식의 RF 전력 공급기(518)에 부착될 수 있다. 고주파 전류는 전력 공급기(518)로부터 소망의 양, 즉 통상 42℃ 이상이고 보통은 50℃ 이상의 온도로 10분 이상까지 치료 부위 TR의 온도를 상승시키기에 충분한 레벨 및 지속 시간으로 인가될 수 있다. 높은 온도는 매우 짧은 치료 시간을 필요로 할 것이다.
상기 방법 및 시스템이 치료 전극을 삽입하기 위해 분리 외장 및 폐색구/탐침 어셈블리(500)를 사용하지만, 이러한 분리 삽입기를 사용할 필요가 없음을 인식할 것이다. 교호적으로, 상기 전극은 연장 부재를 통하여 삽입될 수 있으며, 연장 부재는 조직 침투성을 강화하기 위해 뾰족한 팁 또는 전기수술 팁과 같은 자체 침투 소자로 형성된다. 이와는 또 반대로, 전극의 묶음은 치료 부위내의 목표 지점에 도달한 후에 선택적으로 풀려나는 압박 방식(예컨대, 제거가능한 고리, 용해될 수 있는 외장 등)으로 삽입될 수 있다. 본 발명은 여러 가지 시스템을 사용하여 악성 조직내의 목표 지점에 다수의 전극을 삽입하고난후, 개개의 전극 소자를 소망의 3차원 배열 또는 다른 기하학적 구성으로 목표 지점을 둘러싼 치료 부위에 풀어주어 분기시킨다.
본 발명이 바람직한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 첨부된 청구범위가 의도하는 기술 사상을 벗어나지 않고서 다양한 변경, 대체 및 추가가 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 조직 애블레이션 장치는 침투 및 절개 수술 삽입에 적당한, 효과적이고 바람직한 전기수술 애블레이션 시스템을 제공하여, 균일한 손상부를 생성시키고, 넓은 범위의 환자를 치료하기에 충분히 큰 손상부를 생성시킴을 알 수 있다.

Claims (27)

  1. 다수의 전극을 악성 조직으로 침투시키는 프로브 시스템에 있어서, 근접 단부 및 말단부를 갖는 연장 부재와; 연장 부재에 왕복가능하게 부착된 3개 이상의 악성 조직 침투 전극 소자를 포함하고, 상기 전극은 상기 연장 부재로부터 말단 방향으로 진행될 때 3차원 패턴으로 분기하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  2. 다수의 전극을 악성 조직으로 침투시키는 프로브 시스템에 있어서, 근접 단부 및 말단부를 갖는 연장 부재와; 연장 부재를 악성 조직을 관통하여 삽입시키는 수단과; 연장 부재에 왕복가능하게 부착되는 2개 이상의 악성 조직 침투 전극 소자를 포함하고, 상기 전극 소자는 상기 연장 부재가 악성 조직을 관통하여 목표 지점에 삽입된 후에 조직으로 진행될 수 있는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연장 부재는 조직 침투 전극 소자를 왕복가능하게 수용하는 축성 루멘을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 삽입 수단은 폐색구 및 외장 어셈블리를 포함하는데, 상기 폐색구는 뾰족한 말단 팁을 갖고 외장내에 루멘을 형성하여 연장 부재를 수용하도록 외장으로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 삽입 수단은 상기 연장 부재의 말단부에 배치된 자체 침투 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조직 침투 전극 소자는 연장 부재의 축성 루멘을 통하여 연장하고 말단부를 갖는 와이어를 포함하는데, 상기 말단부는 상기 와이어가 상기 루멘내로 축성 수축할 때는 방사상 구속되는 구성을 갖고 상기 와이어가 상기 연장 부재를 지나 축성 연장할 때는 방사상 분기하는 구성을 갖도록 성형되는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 와이어 중 몇 개 이상의 와이어의 말단부는 상기 연장 부재의 말단부를 지나 축성 연장될 때 외측으로 반전되는 구성을 갖도록 성형되는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 그룹으로 구성되고 제1 축 위치로부터 상기 연장 부재를 따라 연장하는 적어도 3개의 전극 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 추가의 축 위치로부터 상기 연장 부재를 따라 연장하는 적어도 3개의 전극 소자로 이루어진 제2 그룹을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극 소자는 다수의 능동 전극 표면을 규정하기 위해 조직으로 진행되는 부위에서 부분적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 프로브 시스템.
  11. 조직 애블레이션 장치에 있어서, 제1항 내지 제10항중 어느 한 항의 프로브 시스템과; 능동 및 리턴 단자를 갖는 전류 제너레이터를 포함하고, 상기 능동 및 리턴 단자중 적어도 하나의 단자는 전극 소자와 접속 가능한 것을 특징으로 하는 조직 애블레이션 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전류 제너레이터는 고주파 제너레이터인 것을 특징으로 하는 조직 애블레이션 장치.
  13. 제11항에 있어서, 2개의 단자는 상기 프로브 시스템과 접속 가능하고 일단자는 하나의 조직 침투 전극에 접속되고 타단자는 다른 조직 침투 전극 또는 상기 연장 부재의 또 다른 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 조직 애블레이션 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 전류 제너레이터의 단자 중 하나에 접속할 수 있는 분산형 플레이트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 애블레이션 장치.
  15. 환자의 악성 조직내의 치료 부위를 고주파 전류로 치료하는 방법에 있어서, 치료 부위내의 또는 그에 인접하는 목표 지점에 악성 조직을 통과하여 적어도 2개의 조직 침투 전극을 삽입하는 단계와; 목표 지점으로부터 상기 악성 조직으로 상기 2개 이상의 전극을 목표 지점에 근접하게 진행시키는 단계와; 적어도 2개의 조직 침투 전극간에 또는 상기 2개의 전극과 공통 전극간에 고주파 전류 흐름을 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  16. 환자의 악성 조직내의 치료 부위를 고주파 전류로 치료하는 방법에 있어서, 치료 부위내의 목표 지점으로부터 3차원 패턴으로 전개하는 3개 이상의 전극을 치료 부위내의 목표 지점으로부터 악성 조직으로 진행시키는 단계와; 적어도 3개의 조직 침투 전극간에 또는 상기 3개 이상의 전극과 공통 전극간에 고주파 전류 흐름을 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 진행 단계는 목표 지점으로부터 치료 부위로 연장하는 축에 대해 조직 침투 전극을 대칭적으로 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 조직 침투 전극은 진행시에 서로로부터 동등하게 공간 이격되는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 진행 단계는 추가로 진행될 때 조직 침투 전극을 반전시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 고주파 전류 생성 단계는 상기 조직 침투 전극과 환자의 악성 조직에 외부적으로 위치된 분산형 플레이트간에 고주파 전위를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  21. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 고주파 전류 생성 단계는 상기 조직 침투 전극과 목표 지점 근처에 배치된 리턴 또는 분산형 전극간에 고주파 전위를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  22. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 고주파 전류 생성 단계는 상기 2개 이상의 조직 침투 전극간에 고주파 전위를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  23. 제15항 또는 제16항에 있어서, 악성 조직을 통과하여 목표 지점에 연장 부재를 삽입하는 단계를 추가로 포함하는데, 상기 조직 침투 전극은 연장 부재에 의해 목표 지점으로 운반되는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 삽입 단계는 악성 조직을 통과하여 치료 부위내의 목표 지점에 연장 부재의 말단 팁을 침투시키는 단계를 포함하고 상기 진행 단계는 상기 부재가 침투된 후에 연장 부재로부터 목표 지점으로 전극을 연장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  25. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 삽입 단계는 목표 지점에 외장-폐색구 어셈블리를 침투시키는 단계, 외장으로부터 폐색구를 제거하는 단계, 및 외장의 루멘을 통하여 조직 침투 전극을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 조직 침투 전극은 외장 루멘을 통과할 때 중앙 루멘 및 말단 팁을 갖는 튜브에 배치되고, 상기 진행 단계는 튜브의 루멘으로부터 말단 팁의 말단에 배치된 조직으로 상기 조직 침투 전극을 진행시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 조직 침투 전극은 외장 루멘을 통과할 때 중앙 루멘을 갖는 튜브에 배치되고, 상기 튜브는 전극이 조직으로 진행하기 전에 전극에 근접하게 회수되는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 치료 방법.
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