(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁外科手術による処置で使用するための電気外科手術システムを提供する。【解決手段】システム１００は、器具１３０に電気外科手術用エネルギーを提供するように構成された発生器１０２と、器具１３０と発生器１０２との間に連結され、電気外科手術用エネルギーを抽出するように構成された双方向の連結器１０４とを備える。システムはまた、抽出された電気外科手術用エネルギーの１つ以上の特性を検出するように構成されたセンサーモジュール１１２と、検出された１つ以上の特性を受信するように構成され、検出された１つ以上の特性に基づいて発生器１０２の出力を制御するように構成され制御器１２０と、センサーモジュール１１２と制御器１２０との間に連結された絶縁装置１１４も備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具に電気外科手術用エネルギーを提供するように構成された発生器と、
前記発生器と前記器具との間に連結され、前記電気外科手術用エネルギーを抽出するように構成された双方向の連結器と、
前記抽出された電気外科手術用エネルギーの少なくとも１つの特性を検出するように構成されたセンサーモジュールと、
前記検出された少なくとも１つの特性を受信するように構成され、かつ前記検出された少なくとも１つの特性に基づき前記発生器の出力を制御するように構成された制御器と、
前記センサーモジュールと前記制御器との間に連結された絶縁装置と、を具備する電気外科手術システム。
【請求項２】
前記センサーモジュールが、位相、順電圧、または反射電圧の少なくとも１つを検出する、請求項１に記載の電気外科手術システム。
【請求項３】
前記絶縁装置が、少なくとも１つコンデンサを備える、請求項１に記載の電気外科手術システム。
【請求項４】
前記絶縁装置が、少なくとも１つの変圧器を備える、請求項１に記載の電気外科手術システム。
【請求項５】
前記センサーモジュールと前記絶縁装置との間に作動可能に連結されたアナログ−デジタル変換器をさらに具備する、請求項１に記載の電気外科手術システム。
【請求項６】
前記絶縁装置が、少なくとも１つ光連結器を備える、請求項５に記載の電気外科手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概ね、疾患を診断および治療するために組織の中に直接挿入され得る、マイクロ波アンテナを有したマイクロ波外科手術装置を利用する、マイクロ波による焼灼処置に関する。より詳細には、本開示は、マイクロ波による焼灼処置の間に組織インピーダンスを測定することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
癌のような疾患の治療において、ある種の癌細胞は上昇した温度（通常、健常細胞を傷つける温度よりもわずかに低い温度）で変性することが判明している。概して温熱療法として知られるこの種の治療は、一般的に４１℃を上回る温度まで病変細胞を加熱するために電磁放射線を利用するが、一方では不可逆的な細胞破壊が生じない低い温度で近接する健常細胞を維持する。組織を加熱するために電磁放射線を利用する他の処置は、組織の焼灼および凝固も含む。例えば、月経過多症に対して行われるマイクロ波による焼灼処置のような処置は、典型的に標的組織を焼灼および凝固させるために行われ、該組織を変性または死滅させる。電磁放射線治療を利用する、多くの処置および多くの種類の装置が当該技術分野で知られている。そのようなマイクロ波治療は、典型的に前立腺、心臓、肝臓、肺、腎臓、および胸部のような組織および器官の治療に使用される。
【０００３】
非侵襲的な処置の１つは、概して、マイクロ波エネルギーを使用することによって皮膚の下層にある組織（例えば腫瘍）を治療することに関わる。マイクロ波エネルギーは、下層組織に到達するまで皮膚を非侵襲的に突き通すことができる。しかし、この非侵襲的な処置は、無用に健常組織を加熱してしまう場合がある。従って、マイクロ波エネルギーを非侵襲的に使用するには、十分に制御することが必要である。
【０００４】
現在、使用において、モノポール、ダイポールおよびらせんなど数種類のマイクロ波プローブが存在する。１つ目の種類はモノポール・アンテナのプローブであり、当該プローブは、当該プローブの端部で露出された単一の細長いマイクロ波導体から構成される。典型的に、プローブは、誘電スリーブにより包囲される。一般的に使用される２つ目の種類のマイクロ波プローブはダイポール・アンテナであり、当該プローブは内側導体と内側導体の一部分を隔離させる接合点を備えた外側導体とを有する同軸構造から構成される。内側導体は第１ダイポールの放射部に対応する部分に連結され得、外側導体の一部分は第２ダイポールの放射部に連結され得る。ダイポールの放射部は、一方の放射部が誘電性の接合点から近位方向に配置され、他方の放射部が誘電性の接合点から遠位方向に配置されるように構成され得る。モノポールおよびダイポール・アンテナのプローブでは、マイクロ波エネルギーは、一般的に導体の軸から垂直に放射する。
【０００５】
典型的なマイクロ波アンテナは、外側導体もプローブの軸に沿って伸長できるように、プローブの軸に沿って伸長し、誘電材料により包囲され、さらに誘電材料の周囲の外側導体により包囲される長くて薄い内側導体を有する。エネルギーまたは加熱の外側に向けた効果的な放射を提供するプローブの別の変形では、外側導体の一部分または複数部分を取り除くことができる。この種類の構造は、一般的に「漏洩導波管」アンテナまたは「漏洩同軸」アンテナと呼ばれる。マイクロ波プローブに関して別の変形は、効果的に放射するために必要な構造を提供するため、らせんのような均一ならせんパターンへと形成されたチップを有することを伴う。この変形は、エネルギーを特定の方向、例えば、軸に対して垂直か、前方向（すなわち、アンテナの遠端に向かう方向）か、またはそれらを組み合わせた方向に指向させるために使用することができる。 
【０００６】
侵襲的な処置および装置が開発されており、マイクロ波アンテナ・プローブは、通常の身体開口部を介して治療部分に直接挿入されるか、または経皮的に挿入され得る。そのような侵襲的な処置および装置は、可能性として治療される組織の良好な温度制御を提供する。悪性細胞を変性させるために必要な温度と、健常細胞を傷つける温度との差は小さいため、加熱が治療される組織に限定されるように、加熱パターンを知っておくこと、および温度を予測可能に制御することが重要である。例えば、約４１．５℃の閾値温度での温熱治療では、大抵の悪性腫瘍の細胞に対してほとんど効果がない。しかし、およそ４３℃〜４５℃の範囲を上回るわずかに上昇した温度では、大抵の種類の健常細胞に熱損傷を与えることが決まって観測されている。従って、健常細胞にはこれらの温度を超えないように十分に注意しなければならない。
【０００７】
焼灼処置の間に良好な制御を実現させるため、影響を受けた組織域および／または焼灼システムの様々な特性を測定し、決定するために、センサーが利用される。典型的に、そのようなセンサーは、接地基準側に置かれる傾向があり、患者を基準にしない。従って、特に位相が測定される場合、センサーの精度は、接地基準側から患者までの絶縁境界に起因して損なわる場合がある。絶縁境界の種類でさえ、センサーの読み取りに不正確さを生じさせる場合がある。例えば、コンデンサが絶縁境界として使用される場合、コンデンサの耐性および／またはコンデンサの機械的実装により、センサーに影響を与える位相およびインピーダンスに変化をもたらす場合がある。連結機構が絶縁境界として使用される場合、装置から装置へと反復連結を持たせることが困難となり得、センサーの読み取りが不正確になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、電磁外科手術による処置で使用するために提供される電気外科手術システムに関する。システムは、器具に電気外科手術用エネルギーを提供するように構成された発生器と、発生器と器具との間に連結され、電気外科手術用エネルギーを抽出するように構成された双方向の連結器とを備える。システムはまた、抽出された電気外科手術用エネルギーの１つ以上の特性を検出するように構成されたセンサーモジュールと、検出された１つ以上の特性を受信するように構成され、かつ検出された１つ以上の特性に基づいて発生器の出力を制御するように構成された制御器と、センサーモジュールと制御器との間に連結された絶縁装置とを備える。
【０００９】
センサーモジュールは、位相、順電圧、または反射電圧のうち少なくとも１つを検出する。絶縁装置は、１つ以上のコンデンサまたは１つ以上の変圧器を備え得る。
【００１０】
別の実施形態では、電気外科手術システムは、絶縁装置が光連結器である場合は、センサーモジュールと絶縁装置との間に作動可能に連結されたアナログ−デジタル変換器を備え得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態による電気外科手術システムの概略ブロック図である。
【図２】本開示の別の実施形態による電気外科手術システムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の前述のこと、並びに他の態様、特徴、および有益性は、添付の図面と組み合わせると、以下の詳細な説明を鑑みてより明らかになるであろう。
【００１３】
添付の図面を参照して、本開示の特定の実施形態を本明細書で以下に説明するが、開示する実施形態は単に開示の例示に過ぎず、様々な形態で実体化され得ることが理解されるべきである。周知の機能または構造は、不必要な詳細で本開示が曖昧になることを避けるため、詳細には説明しない。それ故、本明細書で開示する特定の構造および機能の詳細は、限定するものと解釈されるべきではなく、単に請求の範囲の基盤として、かつ実質的に任意の適した詳細構造で本開示を様々に使用する当業者に教示する代表的な基盤として解釈されるべきである。図面の説明を通して、同様の参照番号は類似または同一の要素を指し得る。 
【００１４】
電磁エネルギーは、一般的にラジオ波、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、Ｘ線、およびγ線へとエネルギーを増加または波長を低下させることにより分類される。本明細書で使用されるように、「マイクロ波」とは、一般的に３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３×１０８サイクル／秒）〜３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３×１０１１サイクル／秒）の周波数範囲にある電磁波を指す。本明細書で使用されるように、「ＲＦ」という用語は、一般的にマイクロ波よりも低い周波数を有する電磁波を指す。「焼灼処置」という成句は、一般的にＲＦまたはマイクロ波による焼灼、またはマイクロ波による焼灼に支援された切除のような任意の焼灼処置を指す。「伝送線」という成句は、一般的にあるポイントから別のポイントに信号を伝播させるために使用できる任意の伝送媒体を指す。
【００１５】
本開示は、医療処置の実行に使用するための電気外科手術システムを目的とする。そのようなシステムは、２００７年７月１１日に出願された、「電磁外科手術により処置するための測定および制御システム並びに方法」と題する、同時係属中の共同保有する出願番号第１１／８２７，２６６号明細書に説明されており、当該内容は参照により本明細書に組み込まれる。 
【００１６】
図１は、本開示の一実施形態による電気外科手術システム１００の概略ブロック図である。システム１００は、伝送線１４０（例えば同軸ケーブル）などを介してエネルギー送達具または器具１３０（例えば電気外科手術用ペンシル、マイクロ波焼灼用アンテナなど）に電磁エネルギー、例えばマイクロ波またはＲＦエネルギーを供給する発生器１０２を備え得る。
【００１７】
図１には明確に示されていないが、発生器１０２は、発生器１０２を制御するための好適な入力制御部（例えばボタン、アクチベータ、スイッチ、タッチスクリーンなど）と共に、外科医に様々な出力情報（例えば強度設定、治療完了指針など）を提供する１つ以上の表示スクリーンを備える。制御部により、外科医はエネルギー電力、波形、および特定の任務（例えば組織焼灼）に好適な所望の波形を実現する他のパラメータを調整することができる。さらに、器具１３０は、発生器１０２の入力制御部と重複する複数の入力制御部を備え得る。器具１３０に入力制御部を設置することにより、外科処置する間、発生器１０２と相互作用させる必要無く、より簡単かつ迅速にエネルギーパラメータを変更させることができる。
【００１８】
システム１００はまた、発生器１０２と器具１３０との間に作動可能に連結された双方向の連結器１０４も備える。双方向の連結器１０４は、システム１００の順エネルギーおよび反射エネルギーを抽出するために使用される。絶縁装置１０６は、患者から発生器１０２を隔てるため、発生器１０２と双方向の連結器１０４との間に設けられる。絶縁装置は、コンデンサ（単数または複数）または変圧器のような別個の構成材でよく、または伝送線１４０内に組立てられてもよい。
【００１９】
双方向の連結器１０４により抽出された順エネルギーおよび反射エネルギーは、伝送線１０８および１１０のそれぞれを介してセンサーモジュール１１２に提供される。センサーモジュール１１２は、様々な特性または状態、例えば組織インピーダンス、組織部位における電圧、組織部位における電流などを検出するために、戦略的に配置された複数のセンサー（明確には図示せず）を備えてよい。センサーは、制御器１２０に情報を伝達するために、リード線（または無線）に設けられてよい。センサーモジュール１１２は、複数のセンサーから情報を受信する制御回路を備えてよく、制御器１２０に情報および情報源（例えば情報を提供する特定のセンサー）を提供する。 
【００２０】
より詳細には、センサーモジュール１１２は、外科手術部位に印加される電圧および電流に関連したリアルタイムの値を検出するために、リアルタイムで電圧を検出するシステム（明確には図示せず）、およびリアルタイムで電流を検出するシステム（明確には図示せず）を備えてよい。従って、ＲＭＳ電圧を検出するシステム（明確には図示せず）およびＲＭＳ電流を検出するシステム（明確には図示せず）は、外科手術部位に印加される電圧および電流に対するＲＭＳ値を検出および引き出すために備えられてよい。
【００２１】
制御器１２０は、揮発型のメモリ（例えばＲＡＭ）および／または非揮発型のメモリ（例えばフラッシュ媒体、ディスク媒体など）でよいメモリ１２４を有するマイクロプロセッサ１２２を備える。マイクロプロセッサ１２２は、発生器１０２に接続された出力ポートを備え、それによりマイクロプロセッサ１２２が、開ループ制御スキームおよび／または閉ループ制御スキームのいずれかに従って発生器１０２の出力を制御することができる。
【００２２】
閉ループ制御スキームは、一般的にフィードバック制御ループを備え、ここでセンサーモジュール１１２が制御器１２０にフィードバック（すなわち、組織インピーダンス、組織温度、順電流、反射電流、および／または順電圧、反射電圧などのような様々なパラメータを検出するための１つ以上の検出メカニズムから得られた情報）を与える。次に、制御器１２０は発生器１０２に信号を送り、次に出力される電磁エネルギーを調整する。制御器１２０はまた、発生器１０２および／または器具１３０の入力制御部から入力信号も受信する。制御器１２０は、発生器１０２の電力の出力を調整するために入力信号を利用し、かつ／または他の制御機能を遂行させるために発生器１０２に指示を出す。
【００２３】
マイクロプロセッサ１２２は、センサーモジュール１１２により受信したデータを処理し、それに従って発生器１０２に制御信号を出力するためのソフトウェア命令を実行することができる。制御器１２０により実行可能なソフトウェア命令は、制御器１２０のメモリ１２４に記憶されている。
【００２４】
センサーモジュール１１２は、信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１１６に、検出された様々な特性または状態を示す信号を提供する。デジタル信号は、当該信号を制御器１２０に伝達する絶縁装置１１４に送信される。絶縁装置１１４は、患者側から発生器側に情報またはデータを伝達するために使用される光連結器でもよい。センサーモジュール１１２は、患者側に置かれ、信号をデジタルに変換して絶縁装置１１４により提供された絶縁境界を移動するように構成されてもよい。
【００２５】
制御器１２０は、マイクロプロセッサ１２２ではなく、またはマイクロプロセッサ１２２と組み合わせて、検出値を処理し、発生器１０２に送信される制御信号を決定するためのアナログ回路／または倫理回路を備えてもよい。 
【００２６】
絶縁装置１１４は、センサーモジュール１１２と制御器１２０との間に連結される。絶縁装置１１４は、患者と発生器１０２との間に電気の絶縁を提供する。センサーを患者側に移すことにより、双方向の連結器１０４と絶縁境界との間の相互作用が取り除かれる。これにより、位相、順電圧、および反射電圧をより正確に測定することができる。従って、絶縁境界に伴うどんな耐性問題も、センサーに影響を与えない。絶縁装置１１４は、コンデンサ、光連結器、または変圧器でよい。 
【００２７】
本明細書で先に説明したシステム１００の構成材は、単一の装置、または互いが作動可能に接続される別個の構成材でよいことに留意されたい。
【００２８】
次に図２を見ると、本開示の別の実施形態による電気外科手術システムは、概して２００と示されている。電気外科手術システム２００は、詳細を先に説明した電気外科手術システム１００と同様の構成材を備えており、本明細書では後述して繰り返さない。センサーモジュール１１２と同様に、センサーモジュール２１２は、組織インピーダンス、組織部位における電圧、組織部位における電流など、様々な特性または状態を検出するために、戦略的に配置された複数のセンサー（明確には図示せず）を備え得る。システム２００は、双方向の連結器の信号を発生器の参照部に転移させるため、コンデンサまたは変圧器のような絶縁装置２１４を使用する。絶縁装置２１４は、双方向の連結器１０４とセンサーモジュール２１２との間に設けられる。センサーモジュール２１２は、システム１００のように信号をデジタル信号に変換する必要はない。しかし、センサーモジュール２１２は、所望する場合または必要な場合は信号をデジタル化してよい。
【００２９】
前述の説明は、本開示の例示にすぎないことが理解されるべきである。当業者であれば、本開示から逸脱することなく、様々な代案および修正を考案することができる。従って、本開示は、そのような代案、修正、および変更を包含することを意図する。添付の作図を参照して説明した実施形態は、本開示の特定の例示を証明するためだけに提示している。先に説明したこと、および／または添付の請求の範囲と実体を伴わずに異なる他の要素、工程、方法、および技術も、本開示の範囲内にあることを意図する。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2011177512000001.pdf