(57)【要約】冷却部分および該冷却部分の領域における導電性の第1の部分を有する細長い冷凍プローブ（12）を備える冷凍外科療法用装置について開示する。導電性の第2の部分を有する取り外し可能なシース（12）は、冷凍プローブの導電性の第1の部分から間隔があいたその導電性の第2の部分を伴って冷凍プローブ上に収容される。電気的絶縁が第1の部分と第2の部分との間になされる。冷凍プローブに供給された冷却物質は冷却部分の領域において組織の凍結を生じる。電磁エネルギーが第1の部分または第2の部分のいずれかに供給されるのに対して、該第1の部分または第2の部分の他方はアース端子に接続され、アイスボールの配置を制御するために、冷却部分によって産生されるアイスボールを取り囲む組織における選択的加熱を提供する。
2005534405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍外科療法用装置であって、
処置される組織中に配置されるように適合され、かつ活性化の際に組織を冷却して該組織においてアイスボールを形成することができる近位端、遠位端、および冷却部分と、導電性の第1の部分とを有する細長い冷凍プローブ、
該冷凍プローブに連結され、かつ該第1の部分から間隔のあいた領域における導電性の第2の部分を有するエネルギー伝導エレメント、
該第1の部分と該第2の部分との間になされる電気的絶縁、ならびに
アイスボールの配置を制御するために該アイスボールの領域における組織の加熱を産生することが可能である該第1の部分および第2の部分の一方に操作可能に連結された電磁エネルギーの供給源
を備える、装置。
【請求項２】
エネルギーの供給源が高周波エネルギー発生装置を備える、請求項1記載の装置。
【請求項３】
第1の部分および第2の部分の一方が電磁エネルギー発生装置に操作可能に接続され、第1の部分および第2の部分の他方がアース端子に接続されている、請求項1記載の装置。
【請求項４】
第2の部分がアース端子に接続され、冷凍プローブから側方に間隔をあけて組織中で配置されるように適合され且つアイスボールの配置のさらなる制御を提供するためにアース端子に接続される導電性アース針をさらに備える、請求項3記載の装置。
【請求項５】
アース針の遠位端部分が露出され、かつ電気的絶縁物質が該アース針の残りの部分を覆う、請求項4記載の装置。
【請求項６】
冷凍プローブが細長い導電性メンバーを備え、エネルギー伝導エレメントが該導電性メンバーの一部を取り囲み、および電気的絶縁が該導電性メンバーと該エネルギー伝導エレメントとの間になされる、請求項1記載の装置。
【請求項７】
伝導エレメントが同軸上に冷凍プローブの一部を取り囲む細長い電気的かつ熱的に伝導性のシースを備え、露出した該伝導エレメントの遠位端および電気的な絶縁性物質の第2の層が該伝導エレメントの残りの部分を覆っている、請求項6記載の装置。
【請求項８】
極低温媒体を冷凍プローブに供給するための機構をさらに備える、請求項1記載の装置。
【請求項９】
伝導エレメントが冷凍プローブの一部の上部に配置された細長いシースを備え、該シースは冷凍プローブから取り外し可能である、請求項1記載の装置。
【請求項１０】
シースを冷凍プローブに固定するための開放可能なインターロックをさらに備える、請求項9記載の装置。
【請求項１１】
冷凍プローブの冷却部分の領域に温度を感知することが可能な温度センサーをさらに備える、請求項1記載の装置。
【請求項１２】
第2の部分の領域に温度を感知することが可能な温度センサーをさらに備える、請求項1記載の装置。
【請求項１３】
冷凍プローブが、細長い熱伝導性かつ導電性の針メンバーを備え、ここで、極低温媒体が冷却部分の領域において組織凍結を生じるために該針メンバーを通過され得る、請求項1記載の装置。
【請求項１４】
冷却部分および導電性の第1の部分が冷凍プローブの遠位端に隣接する、請求項1記載の装置。
【請求項１５】
エネルギー伝導エレメントが、シースから外部に長軸方向に広がる冷凍プローブの遠位端を有する冷凍プローブ上に収容された細長いシースを備え、該遠位端は組織を貫通するように配置される、請求項14記載の装置。
【請求項１６】
シースが冷凍プローブ上に取り外し可能に収容され、該シースを該冷凍プローブに固定するための取り外し可能なインターロックをさらに備える、請求項15記載の装置。
【請求項１７】
電気的絶縁が冷凍プローブとシースとの間になされ、該絶縁の遠位端部分は該シースから外部に長軸方向に広がり、かつ該冷凍プローブの遠位端は該絶縁から外側に長軸方向に広がる、請求項15記載の装置。
【請求項１８】
アース端子に接続された冷凍プローブから側方向に間隔をおいて組織中に位置決めするための導電性針をさらに備える、請求項1記載の装置。
【請求項１９】
冷凍プローブが配置される被験体の皮膚に対して位置決めするための導電性かつアースされたエレメントをさらに備える、請求項1記載の装置。
【請求項２０】
冷凍外科療法用装置であって、
近位端および遠位端を有する細長い冷凍プローブであって、該遠位端は処置される組織中に位置決めされるように適合され、かつ活性化の際に該組織においてアイスボールを形成することができ、該遠位端は導電性の第1の部分を有する、冷凍プローブ、
該冷凍プローブに連結され、かつ該第1の部分から該近位端に向かって間隔のあいた位置において導電性の第2の部分を有するエネルギー伝導エレメント、ならびに
該第1の部分と該第2の部分との間になされる電気的絶縁
を備え、
該第1の部分および該第2の部分は、アイスボールの配置を制御するために該アイスボールの領域における組織の加熱を生じるように組織加熱電磁エネルギーの供給源に対する操作可能な連結のために適合されている、装置。
【請求項２１】
冷凍プローブが細長い導電性メンバーを備え、エネルギー伝導エレメントが導電性メンバーの一部を取り囲み、および電気的絶縁が該導電性メンバーと該エネルギー伝導エレメントとの間になされる、請求項20記載の装置。
【請求項２２】
伝導エレメントが、露出した該伝導エレメントの遠位端を有する冷凍プローブの一部を同軸上に取り囲む細長いシースを備え、絶縁物質の第2の層が伝導エレメントの残りの部分を覆う、請求項21記載の装置。
【請求項２３】
伝導エレメントが冷凍プローブの一部の上部に配置された細長いシースを備え、該シースは該冷凍プローブから取り外し可能である、請求項20記載の装置。
【請求項２４】
冷凍プローブにシースを固定するための取り外し可能なインターロックをさらに備える、請求項23記載の装置。
【請求項２５】
冷凍プローブの遠位端の領域において温度を感知することができる温度センサーをさらに備える、請求項20記載の装置。
【請求項２６】
第2の部分の領域において温度を感知することができる温度センサーをさらに備える、請求項20記載の装置。
【請求項２７】
冷凍プローブが熱伝導性かつ導電性の細長い針メンバーを備え、該針メンバーにおいて、極低温媒体が遠位端の領域において組織凍結を産生するために通過することができ、かつホルダーが冷凍プローブの近位端に連結される、請求項20記載の装置。
【請求項２８】
エネルギー伝導エレメントが針上に収容されるようなサイズにされた細長いシースを備え、該針は該シースから外側に長軸方向に広がる該針の遠位端を有する、請求項27記載の装置。
【請求項２９】
シースを冷凍プローブに固定するための取り外し可能なインターロックをさらに備える、請求項28記載の装置。
【請求項３０】
電気的絶縁が針とシースとの間になされ、該絶縁の遠位端部分がシースから外側に長軸方向に広がり、該針の遠位端が該絶縁から外側に長軸方向に広がる、請求項28記載の装置。
【請求項３１】
冷凍プローブが該冷凍プローブに極低温媒体を供給するための機構に操作可能に接続されるように適合されたコネクターを備える、請求項20記載の装置。
【請求項３２】
冷凍外科療法用装置であって、
近位端および遠位端を有する細長い冷凍プローブであって、該冷凍プローブは極低温媒体が導入され得る細長い針メンバーを備え、該遠位端は活性化の際にこのような組織においてアイスボールを形成するために処理されかつ操作可能であるように組織中に配置されるように適合され、該遠位端は露出された導電性の第1の部分を有する、プローブ、
シースから突出する冷凍プローブの遠位端を有する冷凍プローブを同軸状に取り囲む細長いシースを備えるエネルギー伝導エレメントであって、該シースは該冷凍プローブに取り外し可能に連結され、該第1の部分から該近位端に向かって間隔のあいた位置において露出した導電性の第2の部分を有する、エレメント、
該第1の部分と該第2の部分との間に挿入された電気的絶縁物質の第1の層、ならびに
該第2の部分以外の該エネルギー伝導エレメントの部分を覆う電気的絶縁物質の第2の層
を備え、
該第1の部分および該第2の部分は、該アイスボールの配置を制御するために該アイスボールを取り囲む組織を通して組織加熱エネルギーを方向付けるため組織加熱エネルギーの供給源に対する操作可能な接続のために適合される、装置。
【請求項３３】
電気的絶縁の第1の層が針とシースとの間に挿入され、該絶縁の遠位端部分は該シースから外側に長軸方向に広がり、該針の遠位端は該絶縁から外側に長軸方向に広がる、請求項32記載の装置。
【請求項３４】
冷凍プローブにシースを固定するための取り外し可能なインターロックをさらに備える、請求項32記載の装置。
【請求項３５】
冷凍プローブの遠位端の領域において温度を感知することができる温度センサーをさらに備える、請求項32記載の装置。
【請求項３６】
第2の部分の領域において温度を感知することができる温度センサーをさらに備える、請求項32記載の装置。
【請求項３７】
冷凍プローブが、該冷凍プローブに極低温媒体を供給するための機構に操作可能に接続されるように適合されたコネクターを備える、請求項32記載の装置。
【請求項３８】
エネルギーの供給源が高周波エネルギー発生装置を備える、請求項32記載の装置。
【請求項３９】
第1の部分および第2の部分の一方が高周波発生装置に操作可能に接続され、かつ第1の部分および第2の部分の他方がアース端子に接続されている、請求項38記載の装置。
【請求項４０】
第2の部分が電気的アースに接続され、かつ導電性アースの針をさらに備え、該針は、冷凍プローブから側方に間隔のあいた組織中に配置され且つアイスボールの配置のさらなる制御を供給するためにアース端子に接続される、請求項39記載の装置。
【請求項４１】
アース針の遠位端部分が露出され、かつ電気的絶縁物質がアース針の残りの部分を覆う、請求項40記載の装置。
【請求項４２】
冷凍外科療法用装置であって、
処置される組織中に配置されるように適合され、かつ活性化の際に該組織においてアイスボールを形成するために組織を冷却することが可能である冷凍プローブ上に近位端、遠位端、および冷却部分と、該冷却部分の領域に露出された導電性の第1の部分とを有する細長い冷凍プローブ、
隣接する組織中に配置されるが、露出した導電性の第2の部分を有する第1の部分から間隔があくように適合されるエネルギー伝導エレメント、ならびに
第1の部分または第2の部分の一方に操作可能に連結され、かつアイスボールの配置を制御するために該アイスボールの領域における組織の加熱を生じることが可能である、組織加熱用電磁エネルギーの供給源
を備える、装置。
【請求項４３】
電磁エネルギーの供給源に接続されていない第1の部分または第2の部分の他方がアース端子に接続されるように適合されている、請求項42記載の装置。
【請求項４４】
電磁エネルギーの供給源が高周波発生装置を備える、請求項42記載の装置。
【請求項４５】
冷凍プローブによって組織中で形成されたアイスボールの配置を制御するための方法であって、
熱伝導性冷却部分および電導性の第1の部分を有する冷凍プローブを供給する段階、
該第1の部分から間隔のあいた領域中で該冷凍プローブの一部を取り囲む電導性の第2の部分を有するエレメント、および該第1の部分と該第2の部分との間になされる電気的絶縁を提供する段階、
処置される組織に冷凍プローブを挿入する段階、
冷却部分に隣接した組織中でアイスボールを形成するために冷凍プローブを活性化する段階、
組織加熱用電磁エネルギーの供給源に、該第1の部分および第2の部分の選択された一方を接続し、該アイスボールの領域中で組織の加熱を産生するために該選択された一方に電磁エネルギーを提供する段階
を含む、方法。
【請求項４６】
電磁エネルギーの供給源が高周波エネルギー発生装置である、請求項45記載の方法。
【請求項４７】
選択された一方を高周波エネルギー発生装置に接続し、他方をアース端子に接続する段階をさらに含む、請求項46記載の方法。
【請求項４８】
選択された一方から他方に、アイスボールを取り囲む組織を通して高周波エネルギーを通過させて該アイスボールに隣接した組織を加熱し、かつ該アイスボールの配置を制御する段階をさらに含む、請求項47記載の方法。
【請求項４９】
冷凍プローブから側方向に間隔のあいた組織に第2の導電性エレメントを挿入する段階、該第2のエレメントをアース端子に接続する段階、および選択された一方と第2のエレメントとの間の組織を通して高周波エネルギーを通過させてアイスボールの配置をさらに制御する段階をさらに含む、請求項48記載の方法。
【請求項５０】
組織中で形成されるアイスボールの配置を冷凍プローブによって制御するための方法であって、
導電性かつ熱伝導性の遠位端を有する冷凍プローブを供給する段階、
電導性エレメントを提供する段階、
冷凍プローブを処置される組織に挿入する段階、
伝導エレメントを、隣接するが冷凍プローブの遠位端からは間隔のあいている組織に挿入する段階、
該組織中でアイスボールを形成するために冷凍プローブを活性化する段階、
組織加熱用エネルギーの供給源に、冷凍プローブの遠位端および該伝導エレメントの選択された一方を接続し、該アイスボールの領域中で組織を加熱するために該選択された一方に組織加熱エネルギーを供給する段階
を含む、方法。
【請求項５１】
組織加熱エネルギーの供給源が電磁エネルギー発生装置である、請求項50記載の方法。
【請求項５２】
電磁エネルギー発生装置に選択された一方を接続する段階、および冷凍プローブの遠位端の他方または導電性エレメントをアース端子に接続する段階をさらに含む、請求項51記載の方法。
【請求項５３】
選択された一方から他方まで、アイスボールを取り囲む組織を通して電磁エネルギーを通過させて、アイスボールに隣接する組織を加熱し、かつアイスボールの配置を制御する段階をさらに含む、請求項52記載の方法。
【請求項５４】
選択された修飾剤を冷凍プローブに隣接する組織に注入して、該注入された組織の組織加熱エネルギー伝導特性を修飾する段階をさらに含む、請求項50記載の方法。
【請求項５５】
冷凍プローブに隣接する組織にエレメントを注入する段階をさらに含み、該エレメントはそこにカプセル化された薬剤を有し、加熱された際に該薬剤を組織中に放出する、請求項48記載の方法。
【請求項５６】
電磁エネルギーの供給源が高周波エネルギー発生装置を備える、請求項50記載の方法。
【請求項５７】
電磁エネルギーの供給源がマイクロ波エネルギー発生装置を備える、請求項50記載の方法。
【請求項５８】
電磁エネルギーの供給源が可変周波数エネルギー発生装置を備える、請求項50記載の方法。
【請求項５９】
冷凍プローブを活性化する段階が0℃〜-180℃の範囲で組織中の温度を冷却することを生じる、請求項50記載の方法。
【請求項６０】
熱エネルギーを供給する段階が10℃〜200℃の範囲で組織中の温度を加熱することを生じる、請求項50記載の方法。
【請求項６１】
温度勾配を産生することが可能な患者の隣接組織を配置するための冷凍外科療法用装置であって、該組織における該濃度勾配は該装置に接触する約0℃〜-180℃の範囲の低さから、該装置から間隔があいた組織の領域における約10℃〜200℃の範囲の高さまでに及ぶ、装置。
【請求項６２】
熱の範囲が組織における熱感受性化合物および/または熱感受性薬剤を活性化することができる、請求項61記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本発明は、冷凍外科療法および他の応用における使用のための冷凍プローブ装置に関する。より詳細には、本発明は、組織中で形成されたアイスボールの配置を制御するために増強された性能を有する冷凍外科用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
冷凍外科療法または冷凍切除は、最も古い局所的熱切除技術の1つである。これは19世紀に最初に開発された。これは、身体の深いところにある組織（例えば、腫瘍）を破壊および制御するために使用されてきた。
【０００３】
冷凍外科療法または冷凍切除のための冷凍外科用プローブの使用は、種々の異なる良性および悪性の腫瘍の処置のために多くの臨床的な報告において記載されてきた。さらに、冷凍外科療法または冷凍切除のための冷凍外科用プローブの使用は、腹腔鏡のおよび経皮的な臨床報告において記載されてきた。
【０００４】
冷凍外科療法の一般的な歴史の要約およびそこに含まれるメカニズムは、Annual Reviews in Biomedical Engineering, 2000, 2:157-187において公開された、Boris Rubinskyによる「冷凍外科療法（Cryosurgery）」という表題の論文（これは参照として本明細書に組み入れられる）において十分に発表されている。
【０００５】
冷凍外科療法または冷凍切除は、組織のインサイチュー凍結の方法である。ここでは、氷点下の温度が、凍結剤、または冷却剤もしくは冷却物質が循環している、貫入しているかまたは表面の冷凍プローブを通して送達される。冷凍外科用プローブは、冷凍壊死または組織の死を引き起こすために冷凍プローブに隣接する組織を迅速に冷凍する。不可逆的な組織破壊が一般的に-20℃より下の温度で起こり、そして細胞死は、直接的な冷凍、細胞膜破裂、細胞の水和、細胞タンパク質の変性、および虚血性低酸素症によって引き起こされる。次いで、壊死組織は、身体によって吸収されるか、または排出される。凍結および融解の複数回の適用が、冷凍プローブを取り外す前に適用され得る。
【０００６】
冷凍外科療法のこの方法は、多くの基本的な欠点を有する。現在、冷凍外科療法または冷凍除去は、主として観血療法技術である。腫瘍サイズに依存して、直径1.5〜8ミリメートルのサイズの範囲の1〜8個の冷凍プローブが標的組織に配置される。極低温物質（代表的には液体窒素またはアルゴンガス）は、-120℃より下の温度を達成するために数分間の間、冷凍プローブを通して循環される。1秒間の冷凍の後、冷凍プローブを代表的には暖かい液体またはヘリウムガスを循環させることによって加熱し、冷凍プローブを取り外し、そして止血のために管を填入する。出血はしばしば、冷凍切除または冷凍外科療法の手順後に報告される一般的な合併症である。さらなる合併症には、熱、腎不全、敗血症、汎発性血管内凝固症候群、および白血球増加症が挙げられる。他の限定要因には、大きな冷凍プローブのサイズ、冷凍ゾーンまたはアイスボールに直接隣接する組織への損傷、ならびに、組織中で形成されたアイスボールのサイズおよび形状が挙げられる。
【０００７】
例えば、OnikおよびCohen「経直腸的に超音波誘導された経皮的放射状冷凍外科療法的な前立腺の切除（Transrectal Ultrasound-Guided Percutaneous Radial Cryosurgical Ablation of the Prostate）」Cancer 72:1291, 1993において記載されている前立腺の冷凍外科療法または冷凍切除における使用のための冷凍外科療法プローブの使用は、冷凍外科的または冷凍切除的な手順を詳述する。冷凍冷却剤または冷凍プローブを、超音波誘導を使用して事前に配置されたカニューレを通して前立腺に配置する。不規則な形状の肥大した前立腺は、この組織を完全に処置するために特定のアイスボールの形状を必要とする。隣接する組織または構造が損傷されることを妨害するために、尿道、外肛門括約筋、および膀胱頸括約筋は、尿道中に配置されたカテーテルを通しての暖かい生理食塩水の連続的注入によって凍結から保護される。さらに、肝転移の冷凍外科療法または冷凍切除には、異なる課題が課せられる。一次肝腫瘍（例えば、肝細胞癌）とは異なり、肝転移の形状は不規則であり、かつ代表的には局在性が乏しく、それによって、隣接する組織または構造の損傷が主要な関心である。
【０００８】
種々の異なる良性または悪性の組織を処置する際の上述の困難さ、ならびに現在の冷凍外科療法プローブおよび冷凍切除手順に伴う複雑さが、改善された冷凍外科療法デバイスおよび方法のための必要性を惹起している。
【発明の開示】
【０００９】
概要
組織中で形成されたアイスボールの配置に対して制御を供給することができる冷凍切除手順および使用の方法が開示される。
【００１０】
1つの態様において、細長い冷凍プローブは、冷却部分および冷却部分の領域中の導電性の第1の部分を有し、エネルギー伝導エレメントは、冷凍プローブに隣接して配置され、かつ冷凍プローブ上の第1の部分から間隔のあいた領域中に導電性の第2の部分を有し、ならびに、磁気エネルギーの供給源は、アイスボールの配置を制御するためにアイスボールの領域における組織の加熱を産生することが可能である第1の部分および第2の部分の一方に操作可能に連結されている。
【００１１】
1つの態様において、本発明の装置および方法は、電磁エネルギーが冷凍プローブの冷却部分によって形成されたアイスボールを取り囲む組織を通して伝達され、そのようなエネルギーはアイスボールの配置を制御する際に補助するために隣接しかつ取り囲む組織を加熱するといったものである。
【００１２】
いくつかの態様において、本発明の装置および/または方法は、取り囲む組織の選択的加熱を通しての熱的損傷から隣接する組織もしくは構造を保護することができるか、または熱産生エネルギー伝達によって取り囲む組織にさらなる熱的損傷を誘導し得るかのいずれかである。
【００１３】
本発明のいくつかの態様において、装置および/または方法は、冷凍機構または電磁力供給源エネルギーの両方によって産生される熱エネルギーから隣接する組織において課せられるエネルギーの総量を制御するために供給され、従って、組織の死または組織の壊死の総量に影響を与える。
【００１４】
詳細な説明
単数形（「a」、「an」、および「the」）は、文脈が他を明確に指示しない限り、1つまたは1つより多くをいう。例えば、用語「冷凍プローブを備える」には、単数形または複数形の冷凍プローブが含まれ、語句「少なくとも1つの冷凍プローブを備える」と等価と見なされる。
【００１５】
用語「または」は、言及された代替的なエレメントの単数のエレメントまたは2つもしくはそれ以上のエレメントの組み合わせをいう。例えば、語句「高周波またはマイクロ波のエネルギー」は、高周波エネルギー、マイクロ波エネルギー、または高周波エネルギーおよびマイクロ波エネルギーの両方をいう。
【００１６】
用語「備える」は「含む」を意味する。従って、「AおよびBを備える」とは、さらなるエレメントを排除することなく、「AおよびBを含む」ことを意味する。
【００１７】
用語「近位の」は、操作者に対してより近い機器の部分をいうのに対して、「遠位の」は操作者からより遠く離れた機器の部分をいう。
【００１８】
用語「被験体」とは、ヒトおよび動物の両方の被験体をいう。特定の態様において、被験体はヒトまたは他の哺乳動物である。
【００１９】
図面、より詳細には、図1〜3および5を参照すると、10において本発明の態様に従う装置が一般的に示される。この装置は細長い冷凍プローブ12および取り囲む同軸上に配置されたシース、またはカニューレ14を備える。冷凍プローブは遠位端12a、および操作者に最も近い近位端12bを有する。
【００２０】
冷凍プローブは細長い中空針メンバー16を備え、これはその遠位端で閉じておりかつ先がとがっており、およびその近位端で開いている。細長い同軸上に配置された内部チューブ20はメンバー16内に装着される。図5において見られるように、Giaque-Hampson熱交換器21およびJoule-Thomsonノズル22を備えるチューブ20は、メンバー16の閉じた遠位端に向かって末端となっており、メンバー16の近位端から外側に広がる。チューブ20は、そこを通って冷却剤または冷媒物質が冷凍プローブ12に供給され得る極低温媒体供給チャンネルを供給する。チューブ20の外側とメンバー16の内壁との間に供給される間隔は、メンバー16の近位端を通って出るための極低温媒体のためのリターンパスを供給する。
【００２１】
図5において最も良好に見られるように、例えば24において一般的に示されるようなものが、26において一般的に示される極低温媒体サプライからそこを通って極低温媒体が供給され得るチューブ20の近位端に操作可能に連結され得る。メンバー16の近位端に操作可能に連結されたリターンコネクター30は、極低温媒体サプライ26に、または使用済み冷却液をそこに方向付けることが所望される別の領域に戻るための極低温媒体のためのリターンパスを供給する。
【００２２】
図5における矢印によって示されるように、極低温媒体サプライ26からの極低温媒体は、Giaque-Hampson熱交換器21およびJoule-Thomsonノズル22を備えるチューブ20を通して冷凍プローブ12の遠位端に向かって方向付けられ、拡張チャンバーとして働きかつ冷凍プローブの遠位端12aに向かって冷却するメンバー16の遠位端部分に向かってJoule-Thomsonノズル22を出る。次いで、液体が、チューブ20とメンバー16との間に供給されたチャンネルに沿って戻り、リターンコネクター30を通して装置を出る。
【００２３】
メンバー16は、メンバー16の遠位端部分が、活性化の際にそれが挿入される組織を凍結させ得る凍結チップまたは冷却部分と見なされ得るものとして働くように、熱伝導性物質から構築される。
【００２４】
さらに、メンバー16は、外科手術用スチールのような導電性物質から構築され得、図5に図示されるように、その近位端に結合された電気的コネクター32を有する。これは、以下にさらに記載されるように、電気的または電磁的な装置に操作可能に連結されること、およびその近位端とその遠位端との間の電気的または電磁的エネルギーを伝導することを可能にする。
【００２５】
メンバー16は、エネルギーがその近位端とその遠位端との間で伝導され得るように、全体にわたって一般的に導電性物質から構築されると本明細書中では記載されるが、メンバー16の部分は導電性でない物質から作られ得ること、および冷凍プローブの冷却部分に隣接する部分のみが導電性の露出した部分を有することが認識されるべきである。このような場合において、適切な伝導体は、電気的エネルギーがその間で伝達され得るように、メンバー上の導電性部分と電気コネクター32との間に拡張される。
【００２６】
電気的絶縁物質38の層は、その近位端とその遠位端との間のメンバー16の主要な部分を覆う。図5において最も良好に見られるように、メンバー16の近位端12bは、コネクター32の適用のためにいくぶん露出されたままであり得、およびメンバー16の遠位端部分は露出したままである。電気的絶縁物質は導電性でないラバー、プラスチック、または絶縁物質に隣接する組織を遮蔽することができる他のポリマーであり得る。
【００２７】
マウンティングスリーブ40は、冷凍プローブ12の近位端部分に固定され、42に点線の輪郭線で一般的に示されるようなそこに結合されるホルダーを有するように働き、操作者が使用の間にそれを通して装置をつかみかつ操作し得るつかみ棒を供給する。ホルダー42は多くの異なる形態を取り得るので、ここでは一般化された形態においてのみ示される。
【００２８】
図3および5を参照すると、シース14は遠位端46aおよび近位端46bを有する細長いカニューレ46を備える。このカニューレは中心の開口または間隙を有し、メンバー16およびそれに付随する電気的絶縁物質48をそこからスライド可能なように収容するようなサイズである。カニューレ46は、その主要な部分を覆う電気的絶縁物質48の層を有する。カニューレを覆う電気的絶縁物質は、メンバー16上で使用されるものと同様であり得る。カニューレ16の遠位端および近位端は絶縁物質によって覆われていないが、図3および5において最も良好に図示されているように露出されたままである。
【００２９】
カニューレ46は導電性物質から作られ得、電気的エネルギーがカニューレ46の遠位端46aと近位端46bとの間で伝達され得るように、その近位端に結合された電気的コネクター50を有する。代替的な構成において、このカニューレは、その遠位端46aで供給される導電性部分を有する導電性でない材料から作られ得、適切な伝導体が、その遠位端でこのような導電性部分を50において示されるようなコネクターに接続し、それによって、電気的エネルギーがこのような点の間で伝達され得る。
【００３０】
デテント52は、カニューレ46の近位端部分46bにおいて形成される。マウンティングスリーブ40に固定された曲げ可能なインターロック機構56は、図5に図示されるように、冷凍プローブ12上にシース14を保持するためにデテント52を取り外し可能に係合するように配置される。インターロック機構は、図5に図示されている保持位置にバネでバイアスをかけている。この機構は、手動でデテント52からインターロック機構を動かすことによって容易に開放され、シース14が冷凍プローブ12からスライドして外れることを可能にする。
【００３１】
図1および5において図示されている装置は、冷凍プローブ12上に同軸上に装着され、かつインターロック機構56によってその場所に保持されているシース14を有する。この位置において、電気的絶縁物質48がカニューレ46の長さの主要な部分を覆い、その遠位端部分46bを露出したままにする。針メンバー16の長さの大部分を取り囲む電気的絶縁物質38は、メンバー16からカニューレ46を電気的に絶縁する。図1および5において最も良好に見られるように、電気的絶縁物質38は、カニューレ46の遠位端部分46から外側に長軸方向に広がる。メンバー16の遠位端は絶縁物質38から、およびカニューレ46から外側に長軸方向に広がり、その結果、メンバー16の遠位端部分は電気的および熱的の両方で露出される。
【００３２】
冷凍プローブ12およびシース14は円形の横断面を有するように示されているが、他の横断面もまた受容可能であることが理解されるべきである。これらには、楕円型、長方形、三角形、またはその他が含まれ得る。
【００３３】
図5を参照すると、冷凍プローブ12内に装着された温度感知熱電対60は、冷凍プローブの遠位端部分において温度を決定すること、およびTpで示された記録装置にこのような情報を伝達することが実施可能である。同様に、カニューレ46に付随する熱電対62は、カニューレの遠位領域における温度に関する情報を、Tcで示された温度記録デバイスに伝達することが実施可能である。
【００３４】
なお図5を参照して、針メンバー16およびカニューレ46は、冷凍プローブに隣接する領域中の組織に熱エネルギーを供給するために装置への連結のために適合される。図示された態様において針メンバー16は、電気的コネクター32を通して電磁エネルギー発生装置66に接続され、これは図示された態様において、高周波（RF）発生装置、マイクロ波発生装置、または他の適切な可変周波数電磁エネルギー発生装置であり得る。カニューレ46は、その電気的コネクター50を通してアース端子に操作可能に接続されるように示される。代替的な態様において、カニューレ46は、アース端子に接続されたエネルギー発生装置および冷凍プローブ12に接続され得る。
【００３５】
市販の電磁エネルギー発生装置が、所望のRFエネルギー、マイクロ波エネルギー、または他の適切な可変周波数電磁エネルギーを産生するためのシステムにおいて使用され得る。当業者は、産生されるアイスボールの配置を制御するための所望の結果を提供するために必要とされる電磁エネルギーの型およびレベルを産生するために適切であり得る電磁エネルギー発生装置の型に精通している。装置に供給される電磁エネルギーは、変調されたかまたはパルス化された様式のいずれかで制御され得る。
【００３６】
同様に、このシステムにおいて使用される極低温物質サプライは、当業者に周知であるように、このような操作のために適切である任意の市販の極低温物質サプライであり得る。
【００３７】
これまでに開示された装置の操作を説明し、および図4を最初に引用すると、装置10の遠位端が、処置される被験体の組織70に挿入される。針メンバー16の鋭い遠位端が挿入を容易にする。冷凍プローブが組織内の所望の標的位置に挿入された後、極低温媒体サプライ26からの極低温媒体がメンバー16に供給され、その結果、冷凍プローブの冷却部分を取り囲みかつそれに隣接する領域における組織が、一般的に72において示されるように、アイスボール中に凍結される。
【００３８】
アイスボールが発生装置66からの電磁エネルギーを形成し始めた後、例えば、高周波またはマイクロ波または他の適切な可変周波数電磁エネルギーが伝導性針エレメント16に供給されるのに対して、導電性カニューレ46はアース端子に接続される。針メンバー16の遠位端に伝達された電磁エネルギーは、図4における矢印74によって一般的に図示されるように、メンバー16からアイスボール72を取り囲む組織70を通ってアースされたカニューレ46まで流れる。アイスボールに隣接しかつそれを取り囲む組織を通しての電磁エネルギーの伝達は、このような取り囲む組織を加熱するため、およびアイスボールの配置を制御するために働く。アイスボールの配置の制御の程度は、アイスボール72を取り囲む組織70を通して針メンバー16に、およびカニューレ46に伝達されるエネルギーのレベルおよびタイミングによって産生される。
【００３９】
当業者に知られているように、組織を通しての電磁エネルギーの伝播は周波数依存性である。操作者は、形成されるアイスボールの配置およびサイズの所望の制御を生じるための適切な周波数を選択する。
【００４０】
極低温物質は、好ましくは、約0℃〜-180℃またはそれ以下の範囲の温度に組織を冷却することができる。
【００４１】
組織において加えられる電磁エネルギーは、組織が10℃〜200℃またはそれ以上の温度に加熱されることを可能にし得る。
【００４２】
-180℃まで温度を冷却すること、および200℃まで温度を加熱することが注目されてきたが、冷凍プローブへの極低温媒体の供給が冷凍プローブの冷却部分の領域中の組織のための適切な凍結温度を産生するために制御され得ること、および組織のための加熱温度は発生装置66からの電磁エネルギーの適切な供給によって制御され得ることが認識されるべきである。凍結のために使用される冷却温度および使用される組織加熱温度は、手順のために最も適切であるように操作者によって選択される。
【００４３】
図7は、使用の間に装置を取り囲む組織において産生される温度範囲の例を図示する。見られるように、組織中での温度勾配は、装置の極低温部分に接触した約-180℃の低さから、そこからの一定の距離の間隔があいた約200℃の高さまでの範囲（それらの間の中間の温度の範囲を伴う）であり得る。ここに示した温度勾配は単なる例である。
【００４４】
凍結のために使用される温度は、針メンバー16中の熱電対60によって測定され、デバイスTp上で記録される。同様に、装置に隣接する加熱温度は、カニューレ46上の熱電対62からの温度の読み取りから判断され得、記録デバイスTc上で記録される。
【００４５】
単なる例として、冷凍プローブ12は、一般的に、選択された手順のために必要とされる任意の適切な長さおよび直径であり得る。いくつかの態様において、冷凍プローブは、約10cm〜25cmの長さおよび約.1〜.8cmの直径を有し得る。冷凍プローブ12の非絶縁遠位端部分12aは絶縁覆い38の外部端から約2cm突出する。絶縁覆い38はカニューレ46から外側に長軸方向に約.5cm突出し、カニューレ46の露出した遠位端部分46aはその絶縁覆い48から外側に約2cm広がり得る。しかし、これらは、単なる代表的な寸法である。熱伝導性および導電性の両方のために露出した構成成分および部分のサイズは、異なる態様のために、ならびに選択された冷却能力および加熱能力を供給するために変化され得る。
【００４６】
図6は、第2の導電性エレメント80が使用される別の態様を図示する。導電性エレメント80は、組織への挿入のための先の鋭い遠位端82a、およびエレメント80の長さの主要な部分を覆うが遠位端82は露出したままにする非電導性物質84の覆いを有する細長い導電性メンバー82を備える。メンバー82は、示されるようにアース端子に接続される。
【００４７】
図6に示される装置の操作において、冷凍プローブ装置10は以前に記載されたように処置される組織に挿入され、極低温媒体サプライ26、発生装置66、およびアース端子に適切に接続される。エレメント80は、露出した冷却部分および針メンバー16の導電性部分を有し、所望されるように整列されたメンバー82の露出した部分を伴う、冷凍プローブ12に隣接しかつそれから側方向に間隔があいている組織に挿入される。
【００４８】
発生装置66からのエネルギーが針メンバー16に伝達されるときに、このようなエネルギーは矢印74によって示されるようにアースされたカニューレメンバー46に流れるのみならず、矢印86によって示されるようなアースされたメンバー82にも流れる。メンバー82、およびおそらく冷凍プローブに隣接して配置されるがそこから側方向に間隔があいている他の同様の導電性エレメントを用いて、組織を通して伝達された電磁エネルギーは、冷凍プローブ装置10によって生成されたアイスボールの配置をさらに制御するように働く。
【００４９】
図8は、分散電極ともまたいわれる第2の導電性エレメント88が使用される別の態様を図示する。エレメント88は、電気的にアースされている導電性プレートを備える。このプレートは、冷凍プローブ装置が使用される被験体の皮膚に対して配置され得る。
【００５０】
図8に示される装置の操作において、冷凍プローブ装置10は処置される組織に挿入され、極低温媒体サプライ26、発生装置66、およびアース端子に適切に接続される。エレメント88は、操作者によって適切に選択された領域中の処置される被験体の皮膚と接触して配置される。発生装置66からのエネルギーが針メンバー16に伝達されるとき、このようなエネルギーは矢印74によって示されるようにアースされたカニューレメンバー46に流れるのみならず、矢印90によって示されるようにアースされたメンバー88にもまた流れる。針メンバー16とメンバー88との間に伝達された電磁エネルギーは、冷凍プローブ装置10によって生成されたアイスボールの配置をさらに制御するように働く。
【００５１】
本発明の装置は、上記に図示された配置において、および上記に配置されるように記載されてきたが、所望されるように機能する他の形態もまた使用され得ることが認識されるべきである。例えば、冷凍プローブの冷却部分が装置の両端の中間に配置され得、露出した伝導エレメントは、装置の遠位端に向かって、または装置の遠位端に配置され得る。しかし、組織加熱エネルギーが、冷凍プローブの冷却部分によって形成されるアイスボールの周辺に広がる組織を通って流れるように、電気的絶縁物質が2つの導電性構成成分（その一方は発生装置からの電磁エネルギーを受容し、そしてその他方はアース端子に接続されている）の間に挿入されることは重要である。
【００５２】
適切な凍結およびアイスボールの配置の制御を産生するための方法は、冷凍プローブの領域における組織の導電性特性および熱伝導性特性を修飾する（増加させるか減少させる）ことによってさらに増強され得、従って、組織の死および組織壊死の総量に影響を与える。このことは、組織に種々の薬剤を導入することによって達成され得、上記薬剤は生体適合性、熱的特性、および電気的特性に基づいて選択される。このような薬剤は当業者に公知である。
【００５３】
これまでに記載されてきた装置の治療的効果および操作の方法はまた、熱によって放出される、その中にカプセル化されたエレメントの注入によってさらに増強され得る。冷凍プローブ装置に隣接する組織の領域へのこのような物質の注入は、アイスボールに隣接する組織を加熱する際に電磁エネルギー発生装置から生成する熱が、さらなる治療的効果を提供するためにそれらのカプセル化状態から薬剤を放出させることを可能にする。
【００５４】
好ましい態様および方法が本明細書中で記載されてきたが、添付の特許請求の範囲に記載されている限り、バリエーションおよび修飾が本発明の精神から逸脱することなく可能であることは当業者には明らかであるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】シースによって取り囲まれる細長い中心に配置された冷凍プローブを有する、本発明の1つの態様に従う装置の一部の斜視図である。
【図２】シースが取り外された、図1と同様の冷凍プローブの図である。
【図３】冷凍プローブから取り外されたシースの斜視図である。
【図４】選択的に配置されるアイスボールを形成するために組織中に挿入されかつ操作する冷凍プローブ装置の遠位端の拡大斜視図である。
【図５】図1の線5--5に概して沿って取られた拡大断面図である。
【図６】本発明の別の態様の遠位端の斜視図である。
【図７】操作可能な温度範囲の例を記載する冷凍プローブ装置の遠位端部分の拡大斜視図である。
【図８】本発明の別の態様の遠位端の斜視図である。
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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