(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気手術装置、特に組織(1)を失活させるためのプローブ(10)であって、
プローブ本体(12)、
該組織(1)にHF(高周波)電流を印加するための少なくとも１つの電極(16,16',16”)であって、これによって組織加熱又は熱分布場を、該組織の失活化のために発生させることができる電極、
該組織加熱又は熱分布場に影響を与えるための冷却装置であって、該冷却装置が蒸発領域(20)を有し、ここに吸気口(13)を介して流体を供給して該プローブ本体(12)を少なくとも部分的に冷却する装置、
該蒸発領域(20)から該流体を取り除くための排気口(14)、
該吸気口(13)における圧力(P1)及び/又は該排気口(14)における圧力(P2)を調整するための調節装置(42)、及び
コントローラ(50)を備え、
該蒸発領域(20)は、該蒸発領域(20)を少なくとも１つの遠位領域及び少なくとも１つの近位領域に分割し更に圧力条件が該近位領域と該遠位領域との間で吸気口圧力(P1)の上昇に伴って変化するように構成されている少なくとも１つの抵抗要素又は渦巻要素(21,21')を備えており、該コントローラ(50)が該調整装置(42)を制御して、該吸気口圧力(P1)及び/又は該排気口圧力(P2)を変化させることによって該プローブ本体(12)における組織加熱又は熱分布が調節可能となり、該吸気口圧力(P1)を増加させることにより該遠位領域より該近位領域においてより強く冷却することを特徴とした電気手術装置。
【請求項２】
請求項１において、
該蒸発領域(20)は、主圧力勾配が、該吸気口圧力(P1)及び/又は該排気口圧力(P2)に依存して該蒸発領域(20)内において、特に該プローブ(10)の長手軸方向に沿って形成されるように配置・形成される複数の抵抗及び/又は渦巻要素(21,21')を備えていることを特徴とした電気手術装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
該渦巻要素(21,21')の少なくとも１つが、膨張要素、特に膨張ノズル(22)であることを特徴とした電気手術装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか1つにおいて、
該制御装置が、該組織を加熱するHF電流を調節するものであり、該HF電流の印加時に、所定の組織加熱又は熱分布場、特に本質的に球状の組織加熱又は熱分布場が該組織に生ずるようにしたものであることを特徴とする電気手術装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項1に係る電気手術装置に関するものである。
電気(外科用)手術装置及び特に組織を失活させるプローブ(切除プローブ)が知られており、これはHF(高周波)電流を印加するための少なくとも１つの電極を備えたプローブ本体と冷却装置とを備えたものである。HF電流はHF発電機を介して発生される。
【０００２】
高周波手術においては、組織を選択的に損傷させるため高周波の交流電流を人体に通す。高周波手術が適用される１つの領域は腫瘍組織の失活化である。高周波手術は加熱による熱効果を利用して組織の失活化を図っている。
【０００３】
HF電流を印加するのが双極型なのか単極型なのかによって違いがある。単極型印加の場合には、電気手術装置の器具が、たった1つの電極を備え、他方、別の中立電極が患者に直接付けられるものである。この場合の電流は、該器具の電極から該中立電極へ組織の抵抗に反比例して流れる。該器具の電極のすぐ近くの電流密度は、前述した熱効果が生じるのに十分高いものである。この電極からの距離が増すと、その電流密度はその逆2乗に比例して落ちる。従ってHF電流の失活効果は空間的に限定されている。
【０００４】
双極型印加の場合には、該器具は２つの電極を備える。例えば、プローブ先端を第１の電極として設定し、他方、該プローブの近位区間（近接部分）を第２の電極として機能させる。HF電流又はHF電圧が、互いに絶縁されている２つの電極間に印加される。それらの間に位置した組織を介して回路が完結する。電流分布場は、プローブの直近に集中した形で生ずる。
【０００５】
HF電流の印加開始に拘わらず、高い場の密度が該器具の直近に形成されることは自明である。この場の密度が高いことが周囲の組織の炭化につながることになる。この炭化は少なくとも腫瘍の失活化においては望ましくないものである。その理由はこのように形成された層が強い絶縁効果を呈し、より深い組織領域における治療を妨げてしまうことになるからである。加えて、人体は容易にはそのような炭化された組織を分解することができない。
【０００６】
このような理由から、冷却装置を用いて直接隣接した組織を冷却し、該隣接組織の乾燥(脱水)及び/又は炭化を防いでいる。
切除プローブの助けを借りて腫瘍組織を失活させるとき、隣接する構造 (例えば血管、リンパ管、臓器)が、電流分布、従ってプローブに近い熱分布を悪くすることが生じ得る。単極型プローブの場合には、そのプローブ又は器具に相対的な中立電極の位置が、組織内の望ましくない電流分布をもたらすことがある。従って、例えば腫瘍を治療するときには、腫瘍を完全に失活させるため、熱分布場をできるだけ均等にし且つ好ましくは球状にすることが望ましい。
【０００７】
このような先行技術から進んで、本発明の目的は、組織を失活させるための改良された電気手術装置を提供することにある。特に、従来の電気手術装置を改良して、組織を失活させるための所定の熱分布場を発生させるものである。
【０００８】
本発明によるこの目的は、請求項１による装置、特に電気手術装置、特に組織を失活させるためのプローブであって、
プローブ本体、
該組織にHF(高周波)電流を印加するための少なくとも１つの電極であって、これによって組織加熱又は熱分布場を、該組織の失活化のために発生させることができる電極、
該熱分布場に影響を与えるための冷却装置であって、該冷却装置が冷却領域を有し、ここに吸気口を介して流体を供給して該プローブ本体を少なくとも部分的に冷却する装置、及び
該蒸発領域から該流体を取り除くための排気口を備え、
該蒸発領域は、該プローブ本体における熱分布が、該吸気口における吸気口圧力及び/又は該排気口における排気口圧力を変化させることによって調節可能となるように構成されている電気手術装置、によって達成される。
【０００９】
本発明の中心的な思想は、HF電流を用いることによって発生された熱分布場が、プローブ本体に対する所定の熱分布によって影響されるということにある。従って、この熱分布場は局所的な条件に対して調節することができる。特に、他の組織とは異なった導電率を有し、電流分布場に影響を与える構造が考慮される。単極型器具の場合には、該器具の電極の区域と中立電極との距離が変化しても熱分布場に影響を与えないか、又は僅かに与えるだけとなるようにプローブ本体を介して熱分布を調節することができる。
【００１０】
本発明によればプローブ本体又はその一部に対する熱分布を、吸気口(入口)圧力及び/又は排気口(出口)圧力を変化させることによって設定することができる。
この電気手術装置は、吸気口圧力及び/又は排気口圧力を調節するための調節装置を備えることができる。圧力条件、又は吸気口圧力若しくは排気口圧力の調整を外部装置において行うことが考えられる。或いは、本発明による電気手術装置は、吸気口圧力又は排気口圧力を調節するために、調節用装置、例えばバルブを備えている。
【００１１】
蒸発領域においては、少なくとも１つの抵抗要素(素子)又は渦巻要素（素子）を備えることができ、これは、蒸発領域を少なくとも１つの遠位（遠方）領域と１つの近位（近接）領域とに分割し、吸気口圧力の増加と共に、近位領域と遠位領域との間で圧力条件が変化するように構成されている。
【００１２】
冷却効果を得るため、蒸気圧縮冷凍ユニット又はジュールトムソン効果のいずれかを用いることができる。両方の工程により、与えられる冷却力は、基本的に蒸発領域内の圧力条件に依存している。本発明は、蒸発領域内に配置された少なくとも１つの渦巻要素又は抵抗要素を提供するものであり、これは蒸発領域を少なくとも２つの圧力領域、特に近位圧力領域と遠位圧力領域とに分割するものである。吸気口圧力又は排気口圧力により、圧力条件は、近位圧力領域と遠位圧力領域との間で異なることがある。例えば、低い吸気口圧力(ここでは少しだけの流体が蒸発領域に導入される)の場合には、渦巻要素の流れ抵抗は無視できる程に低くなり得る。従って、近位圧力領域における圧力は、遠位圧力領域における圧力とは僅かに違うだけである。吸気口における圧力が増すと、流れ抵抗は、流れ抵抗の抵抗要素又は渦巻要素の構造に依存して増大する。吸気口は遠位圧力領域に通じているので、ここでは近位圧力領域よりもかなり高い圧力が生じ得る。冷媒(冷却剤)に対して或る温度を与えると、これは、該冷媒が遠位圧力領域において蒸発しないか又は部分的にのみ蒸発するが、近位圧力領域においては完全な蒸発が生じることを意味する。吸気口圧力と排気口圧力との関係又は排気口圧力に依存した圧力条件における対応変化も確保することができる。
【００１３】
該蒸発領域は、少なくとも１つの主圧力勾配が、該吸気口圧力及び/又は該排気口圧力に依存して該蒸発領域内において、特に該プローブの長手軸方向に沿って形成されるように配置・構成される複数の抵抗及び/又は渦巻要素を備えている。従って、蒸発領域は、定めた流れ抵抗が流体の流れ方向に沿って存在するように構成することができる。例えば、複数の抵抗要素をその中に配置することができ、これは、吸気口圧力及び/又は導入した流体量に依存して異なる流れ抵抗を誘発するものである。従って、吸気口圧力及び/又は排気口圧力に依存して主圧力の勾配を変化させることができる。いずれの場合も、その主圧力勾配がどこで沸騰圧力又は沸騰圧力領域を下回ろうとも、最大の冷却効果が生じることになる。従って、必要に応じて、プローブ本体内で最大の冷却効果を位置付けることができる。
【００１４】
プローブは細長い形状及び長手方向軸を有し且つ蒸発領域が該長手方向軸に沿って形成されている場合、吸気口圧力及び/又は排気口圧力に依存して該主圧力勾配を、冷媒がプローブの近端又は遠端の近いところで蒸発するように調節することができる。絶えず調整可能な位置が考えられる。
【００１５】
渦巻要素の少なくとも１つは、膨張要素、特に膨張ノズルを含むことができる。例えば、流体をこの膨張ノズルを介して蒸発領域に導くことができる。吸気口圧力及び/又は排気口圧力の設定により、沸騰圧力が膨張ノズルのすぐ後について発生する。吸気口圧力及び/又は排気口圧力を調整することにより、流れ方向に沿って沸騰圧力をずらすことができる。例えば、吸気口圧力を増大させることにより、流れ抵抗をそれに続く渦巻要素において増大させることができ、以って沸騰圧力がこれらの渦巻要素の後でのみ強く下がり蒸発が生ずることとなる。
【００１６】
本電気手術装置は、該組織を加熱するHF電流を調節すると共に該プローブの冷却を決定する吸気口圧力及び/又は排気口圧力を調節する制御装置であって、該HF電流の印加時に、所定の熱分布場、特に本質的に球状の熱分布場が該組織に生ずるようにした装置を備えることができる。例えば、腫瘍の治療において、対称的な、特に球状の熱分布場が形成されるならば有効である。熱分布場は、当該領域がプローブ本体(これはHF電流によって加熱される)に近い３次元領域となるように定めることができる。特に、熱分布場は、この領域内の組織が失活化を受けるように強力に加熱されるように定めることができる。
【００１９】
以下、本発明を、図面を参照することにより、より詳細に説明するいくつかの実施例に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電気手術装置の本質的な構成要素を示す図である。
【図２】近位領域においてより強い冷却を有する熱分布場を備えた双極型切除プローブを示す図である。
【図３】遠位領域においてより強い冷却を有する熱分布場を備えた双極型切除プローブを示す図である。
【図４】遠位領域においてより強い冷却を有する熱分布場を備えた単極型切除プローブを示す図である。
【図５】ラメラ（lamellar）配列において抵抗要素を備えた切除プローブの断面を示した図である。
【図６】螺旋状の抵抗要素を備えた切除プローブの断面を示した図である。
【図７】三角形抵抗要素を備えた切除プローブの断面を示した図である。
【００２１】
下記の説明において、同一及び同様の記号は同一及び同様の作用部分に対して用いられる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図1は、本発明に係る電気手術装置の本質的な構成要素を示す。切除プローブ10には、通常、流体源40からの流体が供給される。所定の吸気口圧力P1及び/又は排気口圧力P2を調節するため、流体源40は、複数のバルブ及び測定用センサを備え得る流体調整装置42と流体接続されている。
【００２３】
HF発電機30は切除プローブ10と電気的に接続されており適当な電極16, 16’(図2参照)又は16”(図4参照)を介して治療すべき組織1に印加されるHF電流を発生する。この電気手術装置は更にHF発電機30及び流体調整装置42を制御するコントローラ50を備えている。コントローラ50は、担当する医師が電気手術装置に関する設定を行うことができる操作ユニット60からの信号を入力する。例えば、凝固工程は操作ユニット60を介して開始させることができる。
【００２４】
図2は、本発明に係る切除プローブ10の第1の実施例を示している。このプローブは、第1の電極16及び第2の電極16’を有する双極型切除プローブ10である。電極16, 16’は、プローブ先端11に近いプローブ本体12の末端領域に位置している。これら２つの電極16, 16’は電気的に互いに絶縁されている。
【００２５】
HF電流が電極16, 16’に印加されるや否や、切除プローブ10に接する組織1において電流分布場が生じる。この組織1が均質であるとすると、この電流分布場は本質的に球状に形成され、ここではプローブ本体12からの距離が増加するにつれて電流密度が低下する。該組織にはHF電流が働き、熱エネルギーとして現れる。組織1の構造により、熱分布場が形成される。この熱分布場内は、組織が失活されるほど十分高い温度上昇がある領域である。この領域は凝固ゾーン4と定められる。
【００２６】
血管、リンパ管又は臓器などの組織1における凹凸形状が、電流分布場に影響して非対称の熱分布場が生じる。非対称熱分布場、すなわち非対称凝固ゾーン4は多くの場合好ましくない。
【００２７】
図2に示す実施例において、血管2は切除プローブ10の直近に位置している。従来の切除プローブ10の場合には、血管2の領域において高い非対称性を有する凝固ゾーン4になってしまっていた。
【００２８】
しかしながら、本発明による切除プローブ10の場合にはこの効果を弱めることができる。このため、第1の電極16のすぐ背後に位置する第2の電極16’がより強力に冷却される。図2に示すほぼ対称的な凝固ゾーン4が形成される。
【００２９】
図3は、本発明による切除プローブ10の別の実施例を示す。血管2は、第1の電極16の近く、従ってプローブ先端11のすぐ近くに位置している。これから生ずる凝固ゾーン4の非対称性は、切除プローブ10の遠位領域、すなわち第1の電極16をより強力に冷却することによって是正することができる。従って、プローブ本体12における熱分布を考慮すると、最大の冷却性能(最低限の温度)(これは近位方向において減少する)がプローブ先端11の領域において生ずる。従って、蒸発領域への流体の遠位導入は、蒸発領域における近位方向への主圧力勾配を減少させることになる。
【００３０】
図4は、本発明による切除プローブ10の更に別の実施例を示す。これは単極型プローブ10である。従って切除プローブ10は唯一の電極16を備えている。HF電流を印加するための第2の電極は中立電極16”であり、これは組織1の表面上で大きな領域に渡って印加される。この大きな領域の中立電極16”に対する切除プローブ10の位置及び方位により、電流分布場が生じ、これは電極16, 16”間の距離に依存している。図4の実施例において、プローブ先端11に近い組織1の電流濃度は、電極16の近端と中立電極16”との間に在る領域よりも実質的に高い。従って、組織1の好ましくない炭化はプローブ先端11に近いところで生じ得る。この影響を排除するため、現在の切除プローブ10は、プローブ先端11に近い領域においてより強力にプローブ本体12を冷却する。特に、電極16の遠位領域は近位領域よりもより強力に冷却される。
【００３１】
単極型切除プローブ10の位置決め及び方位（ここにおける電極16の近位領域が、可能な最も均等に低下する熱分布場を生じさせるためにより強く冷却されなければならない）が考えられる。
【００３２】
本発明では、切除プローブ10のプローブ本体12における熱分布を調節できるようにすることが重要である。特に、本発明による切除プローブ10は最大冷却効果を、その長手軸方向に沿って移動させることができる。従って、切除プローブ10の先端11では最大の冷却ゾーンを設定することができる。あるいは、冷却ゾーンを電極16の近端17に近いところに位置決めすることができる。
【００３３】
図5乃至図7に示す切除プローブ10の実施例では、吸気口圧力P1によって冷却中心の調節又は位置決めを可能にする。このような切除プローブ10は、冷媒が蒸発し切除プローブ10、特にプローブ本体12が熱エネルギーを抽出する蒸発領域20を備えている。この蒸発領域20は切除プローブ10の長手軸方向に沿って近位方向にプローブ先端11から伸びている。
【００３４】
冷却剤がプローブ先端11に近い吸気口13を介して蒸発領域20に導入される。冷媒によっては沸点はその支配する圧力及び温度に依存するので、冷媒は、沸騰圧力より低い圧力P3がプローブ先端11に近い蒸発領域20において支配的になったときだけ与えられた温度で蒸発する。
【００３５】
蒸発領域20は複数の渦巻要素21, 21’を備えており、これらは図5においては交互に配置されており、排気口14への帰還路上では冷却剤が、渦巻要素21, 21’を形成する個々のラメラ(薄膜)を通過しなければならないようにしている。この結果乱流が生ずる。この乱流はとりわけ、冷媒と切除プローブ10との間の熱移動を改善しており、一方では吸気口圧力P1によって増加する流れ抵抗を生じさせてもいる。
【００３６】
従って、沸騰圧力直下の低い吸気口圧力P1では、低い流れ抵抗しかない。冷媒は、膨張ノズル22に近い蒸発領域20の遠位領域において蒸発する。従ってこの主圧力勾配は蒸発領域の遠位領域における沸騰圧力より低くなる。吸気口圧力P1が高くなると流れ抵抗が増加する。これは、結果として、蒸発領域20の遠位方向において増加する背圧になる。渦巻要素21, 21’は圧力P3が流れの方向に低下するように配置され構成されている。従って吸気口圧力P1を、冷媒の蒸発が最後の渦巻要素21’の後でのみ生ずるように調整することが考えられる。従って主圧力勾配の圧力P3は前記の最後の渦巻要素21’まで沸騰圧力より高い状態に留まっている。吸気口圧力P1の変動を通して、蒸発領域20における圧力P3の主圧力勾配を、蒸発領域、すなわち最大冷却の領域が希望通り位置決めできるように調整することができる。
【００３７】
図6及び図7は、渦巻要素21, 21’の別の実施例を示す。図6では、渦巻要素21, 21’は、吸気口13に巻き付く螺旋として構成されている。
図7では、渦巻要素21, 21’は、蒸発領域に突き出る鋸歯形状で形成されている。
【符号の説明】
【００３８】
1             組織
2             血管
4             凝固ゾーン
10            切除プローブ
11            プローブ先端
12            プローブ本体
13            吸気口(入口)
14            排気口（出口）
16, 16'       電極
16”          中立電極
17            電極16の近端
20            蒸発領域
21, 21'       渦巻要素(素子)
22            膨張ノズル
30            HF発電機
40            流体源
42            流体調整装置
50            制御ユニット(コントローラ)
60            操作ユニット
P1            吸気口圧力
P2            排気口圧力
P3            蒸発領域20の圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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