KR20180136475A - 에너지 전달용 시스템 - Google Patents

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KR20180136475A
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패트릭 모란
데이비드 앤더슨
리차드 더블유 쉐펠커
크리스토퍼 엘. 브레이스
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뉴웨이브 메디컬, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 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 포괄적인 시스템 및 방법에 관한 것이다. 소정 실시예에서, 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 식별하고 처치하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.

Description

에너지 전달용 시스템
본 발명은 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 포괄적인 시스템 및 방법에 관한 것이다. 소정 실시예에서, 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역(target tissue region)을 식별하고 처치하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
에너지 전달 장치(예컨대, 안테나, 프로브(probe), 전극 등)(예컨대, 마이크로파 절제 장치)(예컨대, 무선주파수 절제 장치)가 원하는 조직 영역을 "처치"하기 위해 원하는 조직 영역에 에너지를 전달하는데 사용된다. 다양한 질환 및/또는 장애(예컨대, 종양 세포)의 처치를 위한 최소 침습 기법인 절제 치료(예컨대, 마이크로파 절제, 무선주파수 절제)가 널리 사용된다. 그러한 기법 내에서, 절제 에너지(예컨대, 마이크로파 에너지)(예컨대, 무선주파수 에너지)가 원하는 조직 영역을 원하는 온도로 가열하여 가열된 영역에서 조직 파괴를 일으키기 위해 사용된다.
절제 시술의 성공은 일반적으로 원하는 조직 절제의 양을 최대화시키는 것과 원하지 않는 조직 절제의 양을 최소화시키는 것에 의존한다. 그러한 성공은 표적 조직 영역의 정밀하고 정확한 식별, 그러한 식별된 표적 조직 영역에서의 에너지 전달 장치의 위치설정, 및 식별된 조직 영역으로의 그러한 에너지의 전달에 의존한다.
절제 시술에 대해 표적이 되는 표적 조직 영역을 정확하고 정밀하게 식별하기 위한 개선된 기법이 필요해진다.
본 발명은 이러한 필요성을 다룬다.
절제 시술을 위해 표적 조직 영역을 식별하기 위한 현재의 기법은, 예를 들어 CT 이미지 형성 또는 다른 이미지 형성 방식의 사용을 수반한다. 예를 들어, CT 이미지 형성은 절제될 특정 해부학적 영역(예컨대, 3차원 해부학적 치수)을 식별하고 위치확인하는 데 사용되고, 그러한 식별된 위치에 기초하여, 에너지 전달 장치를 그러한 식별된 위치에 위치시키고 식별된 위치에 절제 에너지를 전달하는 데 사용된다.
그러나, 절제 시술의 성공을 제한하는 문제는 표적 조직 영역이 절제되는 동안에 겪는 해부학적 변화를 수반한다. 실제로, 절제 시술을 받는 조직 영역의 해부학적 치수는 조직 영역이 절제될 때 변한다. 예를 들어, 조직 영역의 해부학적 치수는 절제 동안에 수축을 겪으며, 이는 조직 영역의 시술전 및 시술후 해부학적 치수를 변화시킨다. 시술 동안에 일어나는 그러한 해부학적 변화(예컨대, 수축)는 원하지 않는 조직(예컨대, 건강한 조직)이 절제 에너지에 노출되는 결과를 초래한다. 그러한 비-표적 조직의 원하지 않는 절제는 절제 시술의 성공을 위태롭게 할 뿐만 아니라, 특히 절제 구역이 건강한 중요한 조직 또는 구조체 부근에 있는 경우에 심각한 불리한 건강 결과를 초래할 수 있다. 보다 작은 구역을 선택함으로써 보상하려고 시도하는 경우에, 의도된 조직 전부를 파괴하지 못할 위험을 무릅쓰게 되며, 이는 처치를 덜 효과적이게 만들거나, 종양 절제의 경우에 종양 재생 및 전이를 허용할 수 있다.
(예컨대, CT 스캔을 통해) 절제될 특정 해부학적 영역(예컨대, 3차원 해부학적 치수)을 위치확인하고 식별하기 위해 사용되는 현재의 기법은, 표적 조직 영역이 절제 시술을 겪을 때 그러한 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)를 수용하지 못한다.
본 발명은 표적 조직 영역이 절제 시술을 겪을 때 그러한 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)를 수용하는 표적 조직 영역의 식별 및 위치확인을 허용하는 시스템, 재료 및 방법을 제공한다.
소정 실시예에서, 본 발명은 에너지 전달 장치 및 프로세서를 포함하는 시스템으로서, 프로세서는 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 식별, 선택, 및/또는 수정하도록 구성되는, 시스템을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 표적 조직 영역의 식별은, 조직 영역과 에너지 전달 장치에 관한 정보의 수신, 조직 영역 내에서의 수축 영역의 계산, 조직 영역 내에서의 예상되는 수축 지점들의 결정, 조직 영역 내에서의 예상되는 수축 변형(deformation)들의 계산(예컨대, 각각의 수축 지점에 대해 예상되는 수축 거리들(예컨대, 최대 및 최소) 및 방향들의 결정), 계산된 예상되는 수축 변형들의 적용, 및 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 상기 표적 조직 영역의 식별 및 보고를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 프로세서는 에너지 전달 장치와 통신한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 에너지 전달 장치를 원하는 조직 영역에 위치시키도록 그리고/또는 절제 시술 동안에 에너지 전달을 제어하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 원하는 조직 영역은 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 식별된 표적 조직 영역이다.
몇몇 실시예에서, 프로세서는 수축 지점들에 관한 정보를 (예컨대, 프로세서 기반 시각 디스플레이를 통해, 무선 통신을 통해, 기타 등등을 통해) 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 조직 영역은 시술 동안에(예컨대, 시술 전에, 시술 후에, 그리고 시술 동안의 임의의 시점에) 수축 지점들 및 각각의 지점에 대한 계산된 수축 지점 거리들 및 방향들과 함께 제공된다. 몇몇 실시예에서, 조직 영역과 각각의 수축 지점에 대한 최소 및 최대 여유(margin) 거리가 제공된다.
소정 실시예에서, 프로세서는 절제(예컨대, 수축 후의 절제) 전과 후의 표적 조직 영역 사이의 최소 및 최대 거리를 측정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 그러한 측정된 거리는 절제 시술 동안과 이후에 원하는 여유가 충족되는지 여부를 결정하기 위해 사용된다.
몇몇 실시예에서, 프로세서는 절제-관련 해부학적 변화에 맞춘 조절 전의 표적 조직 영역과 절제-관련 해부학적 변화에 맞춘 조절 전의 표적 조직 영역 사이의 거리 차이 및/또는 방향 차이를 정량화하고 비교하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 절제-관련 해부학적 변화에 맞게 조절되지 않은 표적 조직 영역과 절제-관련 해부학적 변화에 맞게 조절된 표적 조직 영역 사이의 실제 거리 차이 및/또는 방향 차이(예컨대, 절제 시술 전과 절제 시술 후)를 정량화하고 비교하도록 구성된다.
소정 실시예에서, 프로세서는 절제 시술 동안에 하나 이상의 양상에 관한 피드백을 모니터링 및/또는 제어 및/또는 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 프로세서는 절제 시술 동안에 각각의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및 방향을 모니터링하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 절제 시술을 중단시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 절제 시술 동안에 전달되는 에너지의 양을 조절(예컨대, 증가 또는 감소)하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 하나 이상의 수축 지점에 대한 수축 지점 거리 및/또는 방향을 재계산하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 수축 지점에 대한 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 새로운 수축 지점을 식별하고/하거나 하나 이상의 기존 수축 지점에 대한 수축 지점 거리 및/또는 방향을 재계산하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 조직 영역 내에서의 예측 대 실제 온도 차이, 에너지 전달 장치 내에서의 예측 대 실제 온도 차이 등에서의 차이에 기초하여 유사하게 조절하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 에너지 전달 장치에 전기 접속되는 전원을 추가로 포함한다.
소정 실시예에서, 본 발명은 조직 영역을 절제하는 방법으로서,
그러한 시스템을 제공하는 단계; 프로세서를 이용하여, 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 식별하는 단계; 에너지 전달 장치를 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 식별된 표적 조직 영역에 위치시키는 단계; 및 조직 영역을 절제하는(예컨대, 그리고 표적 조직 영역 밖의 조직을 절제하지 않는) 단계를 포함하는, 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 표적 조직 영역은 절제 시술 동안에 식별 및/또는 수정된다.
몇몇 실시예에서, 조직 영역은 대상(subject)(예컨대, 인간 대상) 내에 있다.
몇몇 실시예에서, 절제되는 조직 영역은 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 식별된 표적 조직 영역 내에 포함되지 않는 조직을 포함하지 않는다.
도 1은 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 생성하기 위해 사용되는 예시적인 과정의 개략도.
(예컨대, CT 스캔을 통해) 절제될 특정 해부학적 영역(예컨대, 3차원 해부학적 치수)을 위치확인하고 식별하기 위해 사용되는 현재의 기법은 표적 조직 영역이 절제 시술을 받을 때 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)를 수용하지 못한다. 그러한 해부학적 변화는 시술의 목적과 모순되게, 건강한 조직의 원하지 않는 절제를 초래하거나 그렇지 않으면 조직의 과도한 또는 불충분한 절제를 야기한다.
본 발명은 표적 조직 영역이 절제 시술을 받을 때 그러한 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)를 수용하는, 표적 조직 영역의 식별, 위치확인, 및 절제를 허용하는 시스템, 재료 및 방법을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 프로세서(예컨대, 컴퓨터)가 그러한 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)를 수용하는 조직 이미지 형성 데이터로부터 표적 조직 영역 또는 영역들을 식별하고 위치확인하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 절제될 조직 영역과 연관된 변수 및 시술 동안에 사용될 에너지 전달 장치 및 에너지의 유형과 연관된 변수의 존재 또는 부존재를 평가하는 소프트웨어를 사용한다.
절제될 조직 영역과 연관된 그러한 변수 및 시술 동안에 사용될 에너지 전달 장치 및 에너지의 유형과 연관된 변수의 예는, 시술 동안에 이용될 에너지의 유형(예컨대, 마이크로파 또는 무선주파수, 또는 둘 모두), 시술 시간의 길이, 시술 동안에 달성될 온도의 범위(예컨대, 조직에서의 온도(들)), 시술을 받는 조직 영역의 유형(예컨대, 간, 폐, 심장, 신장, 고형 종양 등), 조직 영역의 온도, 대상의 연령, 대상의 전반적인 건강상태 등을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 표적 조직 영역의 식별은 입력 변수(예컨대, 절제될 조직 영역과 연관된 변수 및 시술 동안에 사용될 에너지 전달 장치 및 에너지의 유형과 연관된 변수)에 기초한 계산을 수반한다.
몇몇 실시예에서, 그러한 계산은 입력된 변수 정보에 기초하여 원하는 조직 영역이 시술 동안에 겪을 해부학적 변화의 양과 유형을 예측한다.
몇몇 실시예에서, 그러한 계산은 수축 지점들의 결정, 수축 영역의 계산, 수축 변형의 계산, 그러한 수축 변형의 적용, 및 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역의 생성을 수반한다.
그러한 평가는 수축 지점들을 결정하고 수축 영역을 계산하는 특정 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 절제 시술 동안에 수축되는 조직 영역(예컨대, 기관 조직)의 전체 범위의 근사치의 계산을 통해 수축 지점들을 결정한다. 이러한 근사치는 형태학적이거나 조직 및 인근 구조체의 유형에 기초할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 수축 지점에서 조직이 가장 많이 수축할 것이고 그러한 지점으로부터의 거리 및 방향의 함수로서 감소할 것이라는 지식을 활용함으로써 수축 영역을 계산한다. 그러한 실시예에서, 이 방법은 절제된 영역 내에서 하나 이상의 수축 지점을 계산한다. 이러한 계산은 절제된 영역의 기하학적 구조 또는 절제 프로브의 위치설정에 기초할 수 있다.
그러한 방법은 수축 변형을 계산하는 특정 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 수축의 특성으로 인해, 수축 영역(들) 내의 모든 위치가 어느 정도 변환(transformation)되고, 변환의 양이 수축 지점으로부터의 거리 및 방향의 함수라는 지식을 이용한다. 몇몇 실시예에서, 계산된 수축 변형은 설정된 거리 및 방향을 포함할 수 있거나, 다수의 방향 변화에 대한 다수의 거리를 포함할 수 있다. 이러한 함수는 수축 지점으로부터의 거리 및 방향에 기초하여 기하학적일 수 있거나, 영역 내에서의 구조체 및 그러한 위치에 있는 조직의 특성에 기초하여 물리적일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 실제 수축 거리가 절제 전과 절제 후에 각각의 수축 지점에 대해 예측된다. 몇몇 실시예에서, 실제 수축 방향(잠재적으로 다수의 방향 변화를 포함함)이 절제 전과 절제 후에 각각의 수축 지점에 대해 예측된다. 몇몇 실시예에서, 실제 수축 거리 및 방향(잠재적으로 다수의 방향 변화를 포함함) 둘 모두가 절제 전과 절제 후에 각각의 수축 지점에 대해 예측된다. 예를 들어, 소정 수축 지점에 대해, 수축 거리 및 방향(잠재적으로 다수의 방향 변화를 포함함)의 양이 측정된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 각각의 수축 지점에 대해 예측 수축 거리 및 방향과 실제 수축 거리 및 방향을 비교하도록 구성된다.
그들 변환은 변형 그리드(deformation grid) 내에 저장되는 변형으로 기술될 수 있다. 각각의 위치에서의 변형은 크기와 방향이 수축의 특성을 기술하는 벡터로 기술될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 변형 그리드의 각각의 요소는 수축 지점의 방향으로 향하는 벡터에 의해 정의될 수 있고, 그의 크기는 수축 지점으로부터의 거리의 선형 함수로서 정의될 수 있다.
그러한 방법은 변형을 적용하는 특정 방식으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 이러한 과정은 변형에 의해 기술되는 바와 같은 수축의 특성을 절제될 조직 영역에 적용한다. 절제 영역 내의 각각의 위치에서, 그 위치가 표적과 교차한다고 결정할 때, 그러한 대응하는 위치에서의 변형 그리드로부터의 변환의 양이 결정된다. 몇몇 실시예에서, 표적이 절제 영역과 교차하지 않으면, 변환의 크기에 일정 값(예컨대, 0)이 적용된다. 몇몇 실시예에서, 절제될 조직 영역의 치수가 그러한 조절에 기초하여 조절된다(예컨대, 조직 영역이 변환의 방향과 크기에 기초하여 새로운 위치로 변환됨).
도 1은 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 생성하는 데 사용되는 예시적인 방법의 개략도를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 기억 장치(예컨대, 컴퓨터)는 절제될 조직 영역에 관한 정보 및 추가의 인자를 수신한다. 다음에, 시스템은 수축 지점들을 결정하고, 수축 영역을 계산한다. 다음에, 결정된 수축 지점들과 계산된 수축 영역에 기초하여 수축 변형들이 계산된다. 마지막으로, 계산된 수축 변형들에 기초하여 변형들이 적용되고, 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역이 생성된다.
소정 실시예에서, 시스템은, 에너지 전달 장치가 식별된 표적 조직 영역에 적절히 위치되어, 절제 과정에 의해 유발되는 조직 수축을 고려하여 원하는 조직을 절제할 절제를 달성하도록, 에너지 전달 장치 또는 조작자와 통신한다.
소정 실시예에서, 본 발명은 대상 내의 조직 영역을 처치하기 위한 시스템을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 그러한 시스템은 (연관 소프트웨어를 갖는) 전술된 바와 같은 프로세서, 및 에너지 전달 장치 또는 장치들을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 에너지 전달 장치와 통신하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 에너지 전달 장치와 통신하는 에너지 발생기를 추가로 포함한다.
소정 실시예에서, 본 발명은 전원, 전달 전력 관리 시스템(예컨대, 2개 이상의 프로브로의 전력 전달을 제어하기 위한 전력 분배기(power splitter)), 프로세서, 에너지 방출 장치(예컨대, 절제 프로브), 냉각 시스템, 이미지 형성 시스템, 온도 모니터링 시스템, 및/또는 시술 추적 시스템을 포함하는, 절제 에너지의 전달을 위한 시스템을 제공한다.
소정 실시예에서, 프로세서는 절제-관련 해부학적 변화에 맞춘 조절 전의 표적 조직 영역과 절제-관련 해부학적 변화에 맞춘 조절 전의 표적 조직 영역 사이의 거리 및 방향 차이를 정량화하고 비교하도록 추가로 구성된다. 유사하게, 몇몇 실시예에서, 프로세서는 절제-관련 해부학적 변화에 맞게 조절되지 않은 표적 조직 영역과 절제-관련 해부학적 변화에 맞게 조절된 표적 조직 영역 사이의 실제 거리 및 방향 차이(예컨대, 절제 시술 전과 절제 시술 후)를 정량화하고 비교하도록 구성된다.
소정 실시예에서, 프로세서는 수축 지점들에 관한 정보를 (예컨대, 프로세서 기반 시각 디스플레이를 통해, 무선 통신을 통해, 기타 등등을 통해) 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 조직 영역은 시술 동안에(예컨대, 시술 전에, 시술 후에, 그리고 시술 동안의 임의의 시점에) 수축 지점들 및 각각의 지점에 대한 계산된 수축 지점 거리들 및 방향들과 함께 제공된다. 몇몇 실시예에서, 조직 영역과 각각의 수축 지점에 대한 최소 및 최대 여유(margin) 거리 및 방향이 제공된다.
소정 실시예에서, 프로세서는 절제(예컨대, 수축 후의 절제) 전과 후의 표적 조직 영역 사이의 최소 및 최대 거리를 측정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 그러한 측정된 거리는 절제 시술 동안과 이후에 원하는 여유가 충족되는지 여부를 결정하기 위해 사용된다.
소정 실시예에서, 프로세서는 절제 시술 동안에 하나 이상의 양상에 관한 피드백을 모니터링 및/또는 제어 및/또는 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 프로세서는 절제 시술 동안에 각각의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향을 모니터링하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 절제 시술을 중단시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 절제 시술 동안에 전달되는 에너지의 양을 조절(예컨대, 증가 또는 감소)하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 하나 이상의 수축 지점에 대한 수축 지점 거리 및/또는 방향을 재계산하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 하나 이상의 수축 지점에 대한 예측 수축 지점 거리 및/또는 방향이 각각의 수축 지점에 대한 실제 수축 지점 거리 및/또는 방향과 일치하지 않으면 새로운 수축 지점을 식별하고/하거나 하나 이상의 기존 수축 지점에 대한 수축 지점 거리 및/또는 방향을 재계산하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프로세서는 조직 영역 내에서의 예측 대 실제 온도 차이, 에너지 전달 장치 내에서의 온도 차이 등에서의 차이에 기초하여 유사하게 조절하도록 구성된다.
소정 실시예에서, 프로세서는 절제(예컨대, 수축 후의 절제) 전과 후의 표적 조직 영역 사이의 최소 및 최대 거리를 측정하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 그러한 측정된 거리는 절제 시술 동안과 이후에 원하는 여유가 충족되는지 여부를 결정하기 위해 사용된다.
본 발명의 시스템은 다양한 시스템/키트 실시예 내에 조합될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 시스템은 임의의 하나 이상의 액세서리 구성요소(예컨대, 외과용 기구, 온도 모니터링 장치 등)와 함께, 프로세서를 갖는 컴퓨터, 발전기, 배전 시스템(power distribution system), 및 에너지 어플리케이터(energy applicator) 중 하나 이상 또는 모두를 포함한다. 예시적인 시스템 구성요소가 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,101,369호, 제9,072,532호, 제9,119,649호, 및 제9,192,438호와 미국 특허 출원 공개 제20130116679호에 기재되어 있다.
본 발명의 시스템은 조직 영역에 대한 에너지(예컨대, 무선주파수 에너지, 마이크로파 에너지, 레이저, 집속 초음파 등)의 전달을 수반하는 임의의 의료 시술에 사용될 수 있다.
시스템은 특정 유형 또는 종류의 조직 영역(예컨대, 뇌, 간, 심장, 혈관, 발, 폐, 뼈 등)을 처치하는 것으로 한정되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 절제 종양 영역에서 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(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 원발성(primary) 또는 전이(metastatic) 종양을 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.
에너지 전달 시스템은 에너지를 전달(예컨대, 방출)하도록 구성되는 임의의 유형의 장치(예컨대, 절제 장치, 수술 장치 등)의 사용을 고려한다(예컨대, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 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 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). 그러한 장치는 에너지 방출을 위해 구성되는 임의의 그리고 모든 의료, 수의학, 및 연구 응용 장치뿐만 아니라 농업 환경, 제조 환경, 기계적 환경, 또는 에너지가 전달될 임의의 다른 응용에 사용되는 장치를 포함한다.
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. 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 냉각제를 조절하도록 설계된다. 몇몇 실시예에서, 처치되는 조직의 유형(예컨대, 간)이 프로세서가 그러한 특정 유형의 조직 영역을 위한 사전-교정된 방법에 기초하여 조직 영역에 대한 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, 에너지 전달 시스템의 구성요소를 모니터링 및/또는 작동시키기 위해 사용자 인터페이스 소프트웨어가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 사용자 인터페이스 소프트웨어는 터치 스크린 인터페이스에 의해 작동된다. 몇몇 실시예에서, 사용자 인터페이스 소프트웨어는 멸균 환경(예컨대, 시술실) 내에 또는 비-멸균 환경 내에 구현되어 작동될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 사용자 인터페이스 소프트웨어는 (예컨대, 프로세서를 통해) 시술 장치 허브 내에 구현되어 작동된다. 몇몇 실시예에서, 사용자 인터페이스 소프트웨어는 (예컨대, 프로세서를 통해) 시술 카트 내에 구현되어 작동된다. 사용자 인터페이스 소프트웨어는 특정 기능으로 한정되지 않는다. 사용자 인터페이스 소프트웨어와 연관된 기능의 예는, 에너지 전달 시스템 내의 구성요소당 사용 횟수의 추적(예컨대, 에너지 전달 장치가 사용되는 횟수의 추적), 각각의 구성요소 또는 각각의 구성요소의 부분들의 실시간 온도의 제공 및 추적(예컨대, 에너지 전달 장치를 따른 상이한 위치의(예컨대, 손잡이에서의, 스틱(stick)에서의, 팁에서의) 실시간 온도의 제공)(예컨대, 에너지 전달 시스템과 연관된 케이블의 실시간 온도의 제공), 처치되는 조직의 실시간 온도의 제공 및 추적, 에너지 전달 시스템의 일부 또는 전부에 대한 자동 차단(예컨대, 비상 차단)의 제공, 예를 들어 시술 전에, 동안에 및 후에 축적된 데이터에 기초한 보고서의 생성, 가청 및/또는 시각 경보(예컨대, 시술이 시작되었고/되었거나 완료되었음을 나타내는 경보, 온도가 이상 수준(aberrant level)에 도달하였음을 나타내는 경보, 시술 시간이 디폴트(default)를 초과하였음을 나타내는 경보 등)의 사용자에게의 제공을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 에너지 전달 시스템은 이미지 형성 장치를 포함하는 이미지 형성 시스템을 이용한다. 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 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, 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, 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.
시스템은 또한 본 발명의 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, 본 발명의 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.
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, 시스템은 에너지의 절개 수술(open surgery), 경피, 혈관내, 심장내, 내시경, 관내(intraluminal), 복강경, 또는 외과적 전달을 위해 구성된다. 몇몇 실시예에서, 에너지 전달 장치는 카테터를 통해, 외과적으로 발생된 개구를 통해, 그리고/또는 체공(body orifice)(예컨대, 입, 귀, 코, 눈, 질, 음경, 항문)을 통해(예컨대, N.O.T.E.S. 시술) 환자의 신체 내에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 표적 조직 또는 영역으로의 에너지의 전달을 위해 구성된다.
본 발명은 표적 조직 또는 영역의 특성에 의해 한정되지 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 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 전이 종양을 표적으로 하는 종양 절제를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 장치는 뇌, 목, 가슴, 배, 및 골반을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 원하는 위치에서 조직 또는 생체에 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.
소정 실시예에서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 시스템(예컨대, 에너지 전달 장치, 및 하기의 구성요소: 본 발명의 알고리즘을 사용하는 프로세서, 전원, 온도 모니터, 이미저(imager), 조정 시스템, 및/또는 온도 감소 시스템 중 적어도 하나)과 조직 영역을 제공하는 단계; 예상되는 절제-관련 해부학적 변화(예컨대, 조직 수축)에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 식별하고 위치확인하는 단계; 에너지 전달 장치의 일부분을 조직 영역 부근에 위치시키는 단계; 및 일정량의 에너지를 장치를 이용하여 조직 영역에 전달하는 단계를 포함하는, 조직 영역을 처치하는 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 조직 영역은 종양이다. 몇몇 실시예에서, 에너지의 전달은 예를 들어 조직 영역 및/또는 혈관의 혈전의 절제, 및/또는 조직 영역의 전기천공을 초래한다. 몇몇 실시예에서, 조직 영역은 종양이다. 몇몇 실시예에서, 조직 영역은 심장, 간, 생식기, 위, 폐, 대장, 소장, 뇌, 목, 뼈, 신장, 근육, 힘줄, 혈관, 전립선, 방광, 및 척수 중 하나 이상을 포함한다.
위의 명세서에 언급된 모든 공보와 특허는 모든 목적에 대해 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 설명된 구성, 방법, 및 본 기술의 용도의 다양한 변화와 변형이 설명된 바와 같은 본 기술의 범주와 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 기술이 예시적인 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 청구된 바와 같은 본 발명이 그러한 특정 실시예로 과도하게 한정되지 않아야 하는 것이 이해되어야 한다. 실제로, 당업자에게 명백한, 본 발명을 실시하기 위한 기술된 모드의 다양한 변화가 하기의 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 에너지 전달 장치 및 프로세서를 포함하는 시스템으로서,
    상기 프로세서는 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 표적 조직 영역(target tissue region)을 식별하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 예상되는 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 상기 표적 조직 영역의 식별은,
    a) 상기 조직 영역과 상기 에너지 전달 장치에 관한 정보의 수신,
    b) 상기 조직 영역 내에서의 수축 영역의 계산,
    c) 상기 조직 영역 내에서의 수축 지점들의 결정,
    d) 상기 조직 영역 내에서의 수축 변형(deformation)들의 계산,
    e) 상기 계산된 수축 변형들의 적용, 및
    f) 절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 상기 표적 조직 영역의 식별
    을 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 에너지 전달 장치와 통신하는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 프로세서는 원하는 조직 영역으로의 상기 에너지 전달 장치의 위치설정을 안내하도록 구성되는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 원하는 조직 영역은 상기 식별된 표적 조직 영역인, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 에너지 전달 장치에 전기 접속되는 전원을 추가로 포함하는, 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 수축 변형들은 각각의 수축 지점에 대한 수축 지점 거리들 및 수축 지점 방향들을 포함하는, 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 수축 지점에 대한 수축 지점 방향들은 하나 이상의 방향 변화들을 포함하는, 시스템.
  9. 조직 영역을 절제하는 방법으로서,
    제1항에 기재된 시스템을 제공하는 단계;
    절제-관련 해부학적 변화들에 맞게 조절된 표적 조직 영역을 식별하는 단계;
    상기 에너지 전달 장치를 상기 식별된 표적 조직 영역에 위치시키는 단계; 및
    상기 조직 영역을 절제하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조직 영역은 대상(subject) 내에 있는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 대상이 인간 대상인, 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 절제된 조직 영역은 상기 식별된 표적 조직 영역 내에 포함되지 않는 조직을 포함하지 않는, 방법.
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