(57)【要約】      （修正有）【課題】疾患組織への加熱がより良好に制御されて、治療中の周囲の正常組織への損傷が最小化されるマイクロ波凝固アプリケータ及びシステムを提供する。【解決手段】マイクロ波アブレーション治療を提供するために、生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ１０は、アプリケータの取り付け端部とアプリケータの挿入端部の方のアンテナとの間に延びるマイクロ波伝送線を含み、外部導電性スリーブ１８が伝送線の周囲に包囲された流体空間を形成する。冷却流体の循環は、案内スリーブによって流体空間内で案内される。センサーは冷却流体のおよその温度を感知する。流体の一部は治療されない組織を湿潤化するために、アプリケータの周囲の組織に流体の一部が注入され得る。１つ又は複数のいずれかのアプリケータのために同調されたマルチプレクシング及びパワースプリッティング回路を含み、アプリケータの数及び正確な接続を検出する。【選択図】図１
2019115719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、前記生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、前記マイクロ波アプリケータは、
前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及びマイクロ波エネルギー源への取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置された、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナと、
前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線と、
外部導電性スリーブであって、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面の周囲に延び、かつここから離間されて前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつ前記マイクロ波伝送線の前記外側表面と前記外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する、外部導電性スリーブと、
前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面、及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に、これらから離間するように同心状に位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面に沿った内部冷却流体空間と、前記外部導電性スリーブの前記内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する、案内スリーブであって、前記内部冷却流体空間は前記外部冷却流体空間と連通し、それによって前記案内スリーブは、マイクロ波エネルギー伝送線及び前記外部導電性スリーブを冷却するために、前記冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合される、案内スリーブと、
前記アプリケータ本体の前記挿入端部を形成し、前記伝送線の前記内部導体と電気的に連結される、導電性アプリケータ先端部と、
前記導電性スリーブと前記導電性先端部との間に位置付けられ、これらを接合し、前記導電性先端部を前記導電性スリーブから、及び前記マイクロ波伝送線の前記外部導体から電気的に絶縁する、誘電材料と
を含む、マイクロ波アプリケータ。
【請求項２】
前記誘電材料が、前記外部導電性スリーブと前記同軸マイクロ波伝送線の前記外部導体との間に延びて、前記アプリケータの前記挿入端部の方に前記冷却流体空間の端部を形成する、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項３】
前記冷却流体空間が、前記マイクロ波エネルギー伝送線の長さに沿って、前記アンテナに到達する手前で終わっている、請求項２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項４】
前記細長いアプリケータ本体から、所望の加熱ゾーンの近位端付近に隣接し、かつそこから近位方向に延びる、前記細長いアプリケータ本体の周囲の近位組織の領域内に流体を注入し、疾患組織の加熱治療中に、前記近位組織の領域内の水分を維持するための手段を更に含む、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項５】
前記細長いアプリケータ本体から前記近位組織の領域に流体を注入するための前記手段が、前記近位組織の領域に対して開いている、前記細長いアプリケータ本体の１つ以上の開口部と連通している流体源を含む、請求項４に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項６】
前記アプリケータの動作中に、前記冷却流体空間に冷却流体が存在する際に、冷却流体のおよその温度を測定するために位置付けられた温度センサーを更に含む、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項７】
前記アンテナがアプリケータ加熱ゾーンを形成して、前記アプリケータ加熱ゾーンの周囲の組織を加熱し、前記細長いアプリケータ本体は、前記細長いアプリケータ本体及び前記加熱ゾーンが前記生体内に挿入される深さの指標として、前記細長いアプリケータ本体上で可視であり、前記細長いアプリケータ本体に沿って規則的な間隔で離間した深さマーキングを更に含み、前記アプリケータを身体から引き抜く間に、前記加熱ゾーンが前記身体の皮膚に接近するときに、ユーザーに警告するために、前記アプリケータの前記加熱ゾーンと前記取り付け端部との間、かつ前記加熱ゾーンから予め設定された距離で、前記細長いアプリケータ本体外側上において可視の警告マーキングを更に含む、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項８】
生体内の疾患組織の加熱治療のための、マイクロ波療法のためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロ波エネルギーを出力するためのマイクロ波発生器と、
ｂ）前記マイクロ波発生器からマイクロ波アプリケータへとマイクロ波エネルギーを供給するために、前記マイクロ波発生器に連結された同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルと、
ｃ）少なくとも１つのマイクロ波アプリケータと、
ｄ）前記システムの動作を制御するためのシステムコントローラと、
ｅ）前記マイクロ波発生器に接続されたマイクロ波電力入力部、及び同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに接続されるように適合された複数の出力ポートとを有するマイクロ波パワースプリッタ回路であって、前記複数の出力ポートの１つが、前記少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが前記パワースプリッタ回路に接続された単一のマイクロ波アプリケータである場合に使用するための、単一接続出力ポートであり、前記複数の出力ポートの残りの出力ポートは、前記少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが前記パワースプリッタ回路の２つ以上の多数接続出力ポートに接続される２つ以上のマイクロ波アプリケータである場合に使用するための多数接続出力ポートであり、前記単一接続出力ポートは単一のアプリケータを使用する際に効率的なエネルギー伝達を提供するようにインピーダンス整合及び同調されており、前記多数接続出力ポートは、２つから提供される多数の出力ポートの合計数までの間の数のアプリケータを使用する際に、効率的なエネルギー伝達を提供するためにインピーダンス整合及び同調されている、マイクロ波パワースプリッタ回路と
を含む、システム。
【請求項９】
前記パワースプリッタ回路は、１つの単一接続出力ポート及び３つの多数接続出力ポートを含み、単一のアプリケータの前記１つの単一接続出力ポートへの取り付け、２つのアプリケータの前記多数接続出力ポートのうちの２つへの取り付け、又は３つのアプリケータの前記パワースプリッタ回路の前記多数接続出力ポートのうちの３つへの取り付けを可能にし、前記パワースプリッタ回路に接続された１つ、２つ又は３つのアプリケータを提供する、請求項８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１０】
前記システムは、前記システムに４つ以上のアプリケータを提供するために、前記マイクロ波発生器に接続された複数のパワースプリッタ回路を含む、請求項９に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１１】
温度センサーであって、前記温度センサーによって感知される温度の指標である温度センサー信号を生成するように適合された、少なくとも１つのアプリケータのそれぞれと関連する温度センサーと、前記温度センサーを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結し、温度センサー信号をマイクロ波エネルギーから分離しかつこれと結合するように適合され、これによって温度センサー信号は前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される結合回路とを更に含み、前記パワースプリッタ回路はまた、コントローラを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルと連結するための、温度センサーをマイクロ波エネルギーと分離及び結合するように適合されたマルチプレクサ回路であり、前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される温度センサー信号は、前記システムコントローラに及びここから方向付けられる、請求項８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１２】
前記マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路は、各出力ポートにおいてマイクロ波エネルギーから温度センサー信号を分離し、それによって、出力ポートに接続された各アプリケータにおいて前記マイクロ波エネルギーと共に前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて伝達される温度センサー信号は、別個に前記システムコントローラに方向付けられ、前記システムコントローラは、アプリケータがポートに接続されたことを示す、そのポートからの温度センサー信号の受信によってどの出力ポートにアプリケータが接続されているかを判定するようにプログラムされ、前記コントローラは、前記マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路に接続されているアプリケータの数、及び前記アプリケータが接続されている特定の出力ポートの判定により、単一のアプリケータのみが検出される場合に前記単一のアプリケータが前記単一接続アプリケータ出力ポートに適切に接続されているかどうか、及び複数のアプリケータが検出される場合に、前記複数のアプリケータが前記多数接続出力ポートのみに適切に接続されているかを判定し、前記アプリケータが適切に接続されていない場合にはこれを示す出力信号を提供するように、プログラムされている、請求項１１に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１３】
マイクロ波エネルギーを出力するための前記マイクロ波発生器は９１５ＭＨｚの周波数のマイクロ波エネルギーを出力し、２４５０ＭＨｚの第２周波数でマイクロ波エネルギーを出力するための第２マイクロ波発生器と、単一の第２周波数マイクロ波アプリケータと、前記第２マイクロ波発生器から前記第２周波数マイクロ波アプリケータにマイクロ波エネルギーを供給するための、前記第２マイクロ波発生器に連結された第２周波数同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルとを更に含む、請求項８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１４】
前記システムコントローラは、前記マイクロ波発生器及び前記第２マイクロ波発生器の動作を制御する、請求項１３に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１５】
前記システムコントローラは、前記マイクロ波発生器又は前記第２マイクロ波発生器のいずれかを、任意の特定の時間において動作させる、請求項１４に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１６】
生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロ波エネルギーを出力するためのマイクロ波発生器と、
ｂ）前記マイクロ波発生器からマイクロ波アプリケータへとマイクロ波エネルギーを供給するために、前記マイクロ波発生器に連結された同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルと、
ｃ）マイクロ波アプリケータであって、
ｉ）前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及び前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルへの取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体、
ｉｉ）前記アプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置された、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナ、
ｉｉｉ）前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線、
ｉｖ）前記温度センサーによって感知される温度の指標である温度センサー信号を生成するように適合された温度センサー、並びに
ｖ）前記温度センサーを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結し、前記温度センサー信号をマイクロ波エネルギーから分離しかつこれと結合するように適合され、これによって前記温度センサー信号は前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される、結合回路
を含む、マイクロ波アプリケータと、
ｄ）前記温度センサー信号を踏まえて前記システムの動作を制御するためのシステムコントローラと、
ｅ）前記システムコントローラを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結するためのものであり、かつ温度センサー信号をマイクロ波エネルギーから分離しかつこれと結合するように適合され、これによって前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される温度センサー信号は、前記システムコントローラに及びここから方向付けられる、マルチプレクサ回路と
を含む、システム。
【請求項１７】
前記アプリケータは、外部導電性スリーブであって、前記マイクロ波エネルギー伝送線の外側表面の周囲に延び、かつここから離間されて前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつ前記マイクロ波伝送線の前記外側表面と前記外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する外部導電性スリーブと、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面、及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に、これらから離間するように同心状に位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面に沿った内部冷却流体空間と、前記外部導電性スリーブの前記内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する、案内スリーブであって、前記内部冷却流体空間は前記外部冷却流体空間と連通し、それによって前記案内スリーブは、マイクロ波エネルギー伝送線及び前記外部導電性スリーブを冷却するために、前記冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合される、案内スリーブとを更に含み、前記温度センサーは、前記アプリケータの動作中に前記冷却流体空間内に冷却流体が存在する際に前記冷却流体のおよその温度を測定するために位置付けられる、請求項１６に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１８】
前記細長いアプリケータ本体は、前記細長いアプリケータ本体が前記生体内に挿入された深さの指標として、前記細長いアプリケータ本体の外側で可視であり、前記細長い本体に沿って規則的な間隔で離間した深さマーキングを更に含み、かつ規則的なリズム音を生成するリズム音発生器を更に含み、それによって前記規則的に離間した深さマーキングと合わせた前記規則的なリズム音が、前記アプリケータを実質的に一定の所定の速度でアプリケータを引き出すために、アプリケータの引き出し中に使用されるように適合され、これは、マイクロ波電力の前記アプリケータへの適用と共に行われる場合に、前記挿入経路に沿った前記アプリケータの引き出し中に、前記挿入経路に沿った経路アブレーションを提供する、請求項１６に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項１９】
生体内の疾患組織の加熱治療のための、マイクロ波療法のためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロ波エネルギーを出力するためのマイクロ波発生器と、
ｂ）前記マイクロ波発生器から少なくとも１つのマイクロ波アプリケータへとマイクロ波エネルギーを供給するために、前記マイクロ波発生器に連結された同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルと、
ｃ）少なくとも１つのマイクロ波アプリケータであって、
ｉ）前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及び前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルへの取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体、
ｉｉ）前記アプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置された、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナ、
ｉｉｉ）前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線、
ｉｖ）前記アプリケータ内の冷却流体空間、
ｖ）それを通じて冷却流体が前記冷却流体空間に供給される、冷却流体源への接続のための冷却流体吸入口、及び
ｖｉ）それを通じて冷却流体が前記冷却流体空間から取り出される、冷却流体の排出管への接続のための冷却流体排出口
を含む、少なくとも１つのマイクロ波アプリケータと、
ｄ）それぞれ冷却流体吸入口に接続されるように適合された複数の冷却流体供給コネクタ及びそれぞれ冷却流体排出口に接続されるように適合された複数の冷却流体戻りコネクタを有する冷却流体循環システムであって、前記複数の冷却流体供給コネクタのそれぞれは通常閉じている遮断弁を含み、これは冷却流体吸入口に接続される際に開いて、冷却流体吸入口に接続されるとき以外は前記冷却流体供給コネクタからの流体の流れを防ぎ、前記複数の冷却流体戻りコネクタのそれぞれは一方向弁を含み、流体の流れを冷却流体戻りコネクタのみに流す、冷却流体循環システムとを含み、
ｅ）ここで、少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが単一のアプリケータである場合、前記複数の流体供給コネクタの１つが前記単一のアプリケータの前記冷却流体吸入口に接続され、前記複数の冷却流体戻りコネクタの１つが前記単一のアプリケータの前記冷却流体排出口に接続され、前記単一アプリケータを通じた冷却流体の流れを提供し、前記少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが複数のアプリケータである場合、前記複数の冷却流体供給コネクタの１つが前記複数のアプリケータのそれぞれの前記冷却流体吸入口に接続され、前記複数の冷却流体戻りコネクタの１つが前記複数のアプリケータのそれぞれの前記冷却流体排出口に接続されて、前記複数のアプリケータのそれぞれを通じて冷却流体の流れを提供する、
システム。
【請求項２０】
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、前記生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、前記マイクロ波アプリケータは、
前記生体の組織区域への挿入のための遠位端及び近位端を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置されるマイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナであって、前記アンテナは、前記細長いアプリケータ本体が前記生体組織内へと挿入されて、マイクロ波エネルギーが前記アンテナから放射される際に、前記生体組織内に所望の加熱ゾーンを生成するように適合され、前記所望の加熱ゾーンは、前記細長いアプリケータ本体の前記近位端の方にその近位端を有する、アンテナと、
前記細長いアプリケータ本体が前記生体組織内に挿入されるときに、前記アンテナからの放射のために前記アンテナにマイクロ波エネルギーを供給するための手段と、
前記細長いアプリケータ本体から、前記所望の加熱ゾーンの前記近位端付近に隣接し、かつそこから近位方向に延びる、前記細長いアプリケータ本体の周囲の近位組織の領域内に流体を注入し、疾患組織の加熱治療中に、この近位組織の領域内の水分を維持するための手段と
を含む、マイクロ波アプリケータ。
【請求項２１】
前記細長いアプリケータ本体から前記近位組織の領域に流体を注入するための前記手段が、前記近位組織の領域に対して開いている、前記細長いアプリケータ本体の１つ以上の開口部と連通している流体源を含む、請求項１に記載の生体組織に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項２２】
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、前記生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、前記マイクロ波アプリケータは、
前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及びマイクロ波エネルギー源への取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置されるマイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナであって、前記アンテナは、マイクロ波エネルギーを放射する際に主要エネルギー放射ゾーンを生成する、アンテナと、
前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線と、
外部導電性スリーブであって、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面の周囲に延び、かつここから離間されて前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつ前記マイクロ波伝送線の前記外側表面と前記外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する、外部導電性スリーブと、
前記アプリケータ本体の前記挿入端部を形成し、前記伝送線の前記内部導体と電気的に連結される、導電性アプリケータ先端部と、
前記導電性スリーブと前記導電性先端部との間に位置付けられて、これらを接合し、前記導電性先端部を前記導電性スリーブから、及び前記マイクロ波伝送線の前記外部導体から電気的に絶縁する、誘電材料と、
前記細長いアプリケータ本体の前記取り付け端部の方の、前記主要エネルギー放射ゾーンの端部にほぼ隣接する部分から、前記細長いアプリケータ本体の前記取り付け端部に向かって延びる、前記細長いアプリケータ本体の周囲の湿潤化されるべき組織の領域内に、前記冷却流体空間から流体を注入するための、前記冷却流体空間から前記外部導電性スリーブを通じて延びる、１つ以上の開口部と
を含む、マイクロ波アプリケータ。
【請求項２３】
前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面、及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に、これらから離間するように同心状に位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面に沿った内部冷却流体空間と、前記外部導電性スリーブの前記内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する、案内スリーブであって、前記内部冷却流体空間は前記外部冷却流体空間と連通し、それによって前記案内スリーブは、マイクロ波エネルギー伝送線及び前記外部導電性スリーブを冷却するために、前記冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合される、案内スリーブを更に含む、請求項２２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項２４】
前記誘電材料は、前記外部導電性スリーブと前記同軸マイクロ波伝送線の外部導体との間に延びて、前記アプリケータの前記挿入端部の方に前記冷却流体空間の端部を形成し、前記冷却流体空間が、前記マイクロ波エネルギー伝送線の長さに沿って、前記アンテナに到達する手前で終わっている、請求項２２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項２５】
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、生体組織内に挿入するために、少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに複数の選択可能な周波数の少なくとも１つのマイクロ波エネルギーを提供するためのマイクロ波療法システムであって、前記システムは、
第１周波数のマイクロ波信号を生成するための第１マイクロ波発生器と、
第２周波数のマイクロ波信号を発生するための第２マイクロ波発生器と、
前記第１マイクロ波発生器からマイクロ波信号を受信するために第１マイクロ波アプリケータを接続するための第１コネクタであって、前記第１マイクロ波アプリケータは生体組織内への挿入に適合され、第１周波数のマイクロ波エネルギーを身体組織内に放射するように適合されている、第１コネクタと、
前記第２マイクロ波発生器からマイクロ波信号を受信するために少なくとも１つの第２マイクロ波アプリケータを接続するための少なくとも１つの第２コネクタであって、前記第２マイクロ波アプリケータは生体組織内への挿入に適合され、前記第２周波数のマイクロ波エネルギーを身体組織内に放射するように適合された、少なくとも１つの第２コネクタと、
前記生体組織内の前記疾患組織に所望の加熱治療を提供するために、第１及び第２マイクロ波発生器の動作を制御及び調整するためのシステムコントローラと
を含む、マイクロ波療法システム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの第２コネクタは、前記第２マイクロ波発生器からマイクロ波信号を受信するために、１つ又は複数の第２マイクロ波アプリケータを接続するための複数の第２コネクタである、請求項２５に記載の少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに複数の選択可能な周波数の少なくとも１つのマイクロ波エネルギーを提供するためのシステム。
【請求項２７】
前記第１周波数は２４５０Ｍｈｚであり、前記第２周波数は９１５ＭＨｚである、請求項２６に記載の少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに複数の選択可能な周波数の少なくとも１つのマイクロ波エネルギーを提供するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射（ＥＭＲ）療法、より具体的には、治療部位において治療を必要とする組織を加熱するために、生体の治療部位に電磁エネルギーを適用するための、アプリケータ及びシステムに関する。本発明は、マイクロ波凝固又はアブレーションの性質を有する治療のために有用である。
【背景技術】
【０００２】
疾患の治療のために組織を加熱するために、電磁（ＥＭ）エネルギーを使用することは既知である。組織の加熱のために、マイクロ波エネルギーを使用する際、マイクロ波放射アンテナを有するアプリケータは、アンテナから放射されたマイクロ波エネルギーが、組織を透過及び加熱するように、治療（加熱）される組織に対して位置付けられる。多くのマイクロ波アプリケータが、当該技術分野において既知である。生体組織細胞の死、又は壊死は、十分な時間にわたる、正常細胞温度を上回る高温において生じる。十分な時間は一般的に、細胞が加熱される温度に依存する。約４１．５℃の閾値温度を超えると、殆どの悪性細胞において実質的な熱損傷が生じる。約４５℃を超える温度において、殆どの細胞に熱損傷が生じる。治療中、標的組織内において、所望の細胞損傷を生じるために十分な時間にわたり、高温を生成する一方で、周辺の健康な組織を安全な低い温度に維持することが望ましい。この理由のため、組織加熱を含む治療が使用される場合、腫瘍境界までの腫瘍全体を通じた十分な腫瘍加熱と、重要な正常細胞のより低い温度の両方を確保することが重要である。
【０００３】
加熱療法は場合により、外科手術、電離放射線、化学療法などの、他の治療と組み合わされる。例えば、加熱が放射線と組み合わされる場合、疾患組織内の温度を約４２℃〜４５℃の範囲内に維持することが望ましい。集学的治療法が使用される場合、高温は通常望ましくないが、これは、高温が微細血管の圧壊に繋がる場合があり、放射線治療に対する抵抗を生じ、微細血管の損傷を有する場合に腫瘍に到達する全身化学療法の量を低減させるためである。低温は、これが十分な治療的効果を提供しない場合があるために、望ましくない。したがって、集学的治療法のために、温度を所望の範囲内に制御し、かつ他の治療によるそのような組織損傷が悪化し得る場合には、腫瘍内又は腫瘍周辺の組織を４５℃を超えて加熱させないことが重要である。この制御された温度範囲内における治療は、通常、温熱治療と称される。
【０００４】
加熱のみによって組織を殺す熱療法の形態は、一般的に凝固又はアブレーションと称される。熱の適用のみにより癌性腫瘍を的確に根絶するために、腫瘍全体を通じて十分な加熱が達成されることを確実にする必要がある。悪性腫瘍の場合においては、製造腫瘍細胞が残されている際、腫瘍は急速に成長して戻り、患者に元の問題を残す。一般的にマイクロ波凝固、すなわちマイクロ波アブレーションと称されるものにおいては、疾患組織は、少なくとも約５５℃超、及び一般的には約６０℃超まで、細胞を殺すために十分な暴露時間、典型的には約１分間超にわたり加熱される。マイクロ波凝固及びアブレーション治療により、治療される組織における高温から、治療される組織の外部の３７℃の正常組織温度までの範囲の温度を有する部分において容積の減少が生じる。治療される組織容積内の全体的な熱分布の外側縁はひいては、正常組織が過熱された場合にこのような正常組織への損傷を生じ得る。したがって、凝固又はアブレーション容積が非常に高い温度に維持される、長期の凝固又はアブレーション治療は、周辺の正常組織への損傷の高い危険性を伴う。標的の癌性腫瘍容量、又は治療される他の組織容量の適切な治療のために、腫瘍組織を根絶するために十分な時間にわたって正確な熱分布を適切に供給すると同時に、重要な周辺正常組織への損傷を最小限にすることが非常に重要となる。幸いにも、肝臓組織など、患者の健康に影響を与えることなく、限られた領域において加熱により破壊することができる正常組織内に存在する腫瘍位置が存在する。このような状況においては、癌性腫瘍の全てが破壊されることを確実にするため、限定された周辺の正常組織の破壊に安全範囲を含むように、積極的な方法で凝固が適用され得る。
【０００５】
高温まで急速に加熱するプロセス（これは凝固及びアブレーション治療において一般的である）は、かなり短い暴露時間を使用し得る。この際に、生じる温度分布は、主に組織内の電力吸収分布の結果となる。しかしながら、このような治療が何分間にもわたり継続する場合、腫瘍及び周辺組織の血流及び熱伝導が温度分布を変えて、より予測可能性の低い熱分布を生じるが、これは、このような加熱された区域において生じる血流の変化が、予測可能でないことがあるためである。治療処方とより良好に対応する、より予測可能な温度分布に繋がる、吸収される組織加熱電力の均一性を最適化することが重要である。電力のパラメーター及び組織に適用される電力の相対位相から生じる、電力及び温度分布を計算するための、治療前及び場合により治療中の、治療前計画の実行が、凝固及びアブレーションのためだけでなくまた、温熱治療のためにも重要であり得る。治療中に高温が使用されると、これは患者の不快感及び疼痛を増加させることがあり、よって患者の鎮静の必要性を低減させるために、過度の温度を避けることが有用であり得る。
【０００６】
侵襲性マイクロ波エネルギーアプリケータは、生体組織内に挿入されて、加熱源を疾患組織領域内又はその近位に配置することができる。侵襲性アプリケータは、標的組織区域が皮膚の下に位置する場合（例えば、前立腺（prostrate））に表面アプリケータが被るいくつかの困難を克服するために有用である。侵襲性アプリケータは、所望の治療領域の付近への加熱を局限化するために適切に配置されなくてはならない。しかしながら、適切に配置された場合であっても、周囲の健康な組織を過熱することなく、疾患組織において十分な熱が生じることを確実にするのは困難であった。更に、凝固及びアブレーションのために必要な高温を生成するために、より高い電力レベルで動作するアプリケータにおいては、同軸ケーブルが、身体の外部からアプリケータの放射アンテナの位置まで続くアプリケータの部分において、望ましくない程高温になる傾向があり、これは、アプリケータが治療する疾患組織に到達するために通る正常組織に熱損傷を生じ得る。したがって、先行技術において、アプリケータを冷却する様々な方法が使用されてきた。
【０００７】
先行技術の無線周波（ＲＦ）の使用において、一次電極が身体内に侵襲的に挿入され、一方で二次電極は、例えば、双極ＲＦアプリケータ内、若しくは別の位置に別個で、身体内に侵襲的に挿入されるか、又は身体の外側の皮膚上に配置され、無線周波加熱電流が一次電極から二次電極まで伝達する。このプロセスにおいて、一次電極の周囲の組織は乾燥し、炭化する傾向を有する。ＲＦ加熱電流を二次電極へと流す必要がある一次電極の周囲の組織が乾燥すると、電極の周囲の組織の乾燥が高い電気抵抗を生じ、加熱電流の流れを阻害する。この組織の乾燥はひいては、一次電極からの電流が、乾燥した又は炭化した組織の先の組織に流れることを制限し、それによって組織凝固ゾーンを、電極周囲の乾燥した又は炭化した組織の形成以前に達成されたものまでに制限する。このような主要ＲＦ電極の先端部から食塩水などの流体を注入し、組織流体をこれがこの領域において加熱されると共に置換することを可能にし、これによって電極付近の組織の湿潤性及び導電性を維持することによって電流への抵抗を低減する技術が開発されてきた。これは一次電極からの継続的な望ましい電流の流れを可能にし、所望の組織の加熱及び凝固を生成する。この例は、米国特許番号第６，０６６，１３４号、同第６，１１２，１２３号、及び同第６，１３１，５７７号に示されている。食塩水溶液などの流体は、主要な放射及び加熱領域内の組織の流体を置換することによって、アンテナの放射インピーダンスの維持を補助するために、食塩水などの流体の注入が主要加熱区域に導入されるマイクロ波アンテナと共に使用され得ることもまた、当該技術分野において既知である。この例は、公開されている米国特許出願公開第２００６／０１２２５９３号、及び同第２００９／０２４８００６号に示される。周波数変化（米国特許番号第７，５９４，９１３号）及び露出される放射アンテナ先端部の変更（米国特許出願公開第２００９／０１３１９２６号）による微調整変更など、組織のマイクロ波凝固中においてインピーダンス整合を改善するための他の方法がまた使用され得る。
【０００８】
マイクロ波エネルギーアプリケータ、特に９１５ＭＨｚで動作する特定のアプリケータにおいては、放射されるエネルギーが涙滴形の加熱パターンを形成し、その尾部がアプリケータシャフトに沿って所望の組織加熱ゾーンから、アプリケータ挿入経路に沿った正常組織へと、アプリケータの近位端の方に向かって戻るようにして延びることも既知である。いくつかの場合において、治療中の尾部の範囲は、アプリケータの位置付けと共に、例えばアプリケータの挿入経路と共に変化する。様々な妥当な挿入深さにおいて、凝固ゾーンは一定であるべきであり、かつアプリケータにより生成される加熱ゾーンは、より球形に近いアブレーションゾーンを生成するために、望ましくはより球形に近い形状を有するべきであるため、この加熱された尾部の形成、及び変化する挿入深さの関数としての凝固ゾーンの変化は、望ましい結果ではない。
【０００９】
組織に適用されるマイクロ波の周波数が、生成される加熱及びアブレーションゾーンの形状の要因であることもまた、見出されている。９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚのマイクロ波周波数が、医学的温熱治療及びアブレーション用途のために承認されている。９１５ＭＨｚ周波数のマイクロ波は、２４５０ＭＨｚ周波数のマイクロ波よりも長い。一般的に、より長い９１３ＭＨｚ周波数のマイクロ波が、組織内により深く透過し、これらが組織内に透過する際により少ない減衰を有するため、所与の電力レベルにおいて、より高い２４５０ＭＨｚ周波数の波長よりも、大きな加熱パターンを生成することが見出されてきた。しかしながら、より長い９１３ＭＨｚマイクロ波はより大きな加熱パターンを生成する一方で、現在入手可能な９１３ＭＨｚ周波数マイクロ波アプリケータにより生成される加熱パターンは、楕円形の形状であり、アンテナから後方の本体外側に向かってアプリケータに沿って細長くなる傾向がある。単一の９１５ＭＨｚマイクロ波アンテナの、加熱又はアブレーションゾーンの放射状直径は、アプリケータに沿った加熱又はアブレーションゾーンの長さの半分程小さくなる場合がある。現在入手可能な２４５０ＭＨｚ周波数マイクロ波アプリケータもまた、若干楕円形の加熱パターンを生成するが、２４５０ＭＨｚ周波数マイクロ波アプリケータによって生成される加熱パターンは、楕円形の傾向が弱く、９１５ＭＨｚ周波数アプリケータによって生成される加熱パターンよりも球形に近くなる。したがって、９１５ＭＨｚは、より深い透過及びより長い凝固パターン長さを提供し、２４５０ＭＨｚは、より浅い透過及びより短い凝固パターン長さを提供する。例えば、Ｓｕｎらによる「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｚｏｎｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ９１５−ａｎｄ  ２，４５０−ＭＨｚ  Ｃｏｏｌｅｄ−Ｓｈａｆｔ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ：Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｉｎ  Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｐｏｒｃｉｎｅ  Ｌｉｖｅｒｓ」，ＤＯＩ：１０．２２１４／ＡＪＲ．０７．３８２８及びＡＪＲ  ２００９；１９２：５１１〜５１４、並びにＬｉｕらによるＣｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ９１５ＭＨｚ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ２４５０ＭＨｚ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｌａｒｇｅ  ｈｅｐａｔｏｃｅｌｌｕｌａｒ  ｃａｒｃｉｎｏｍａ，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｉａ，２０１０，１〜８，Ｅａｒｌｙ  Ｏｎｌｉｎｅを参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許番号第６，０６６，１３４号
【特許文献２】米国特許番号第６，１１２，１２３号
【特許文献３】米国特許番号第６，１３１，５７７号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０１２２５９３号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０２４８００６号
【特許文献６】米国特許番号第７，５９４，９１３号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００９／０１３１９２６号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｓｕｎら、Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｚｏｎｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ９１５−ａｎｄ  ２，４５０−ＭＨｚ  Ｃｏｏｌｅｄ−Ｓｈａｆｔ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ：Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｉｎ  Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｐｏｒｃｉｎｅ  Ｌｉｖｅｒｓ」，ＤＯＩ：１０．２２１４／ＡＪＲ．０７．３８２８及びＡＪＲ  ２００９；１９２：５１１〜５１４
【非特許文献２】Ｌｉｕら、Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ９１５ＭＨｚ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ２４５０ＭＨｚ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｌａｒｇｅ  ｈｅｐａｔｏｃｅｌｌｕｌａｒ  ｃａｒｃｉｎｏｍａ
【００１２】
出願者が行った試験及びシミュレーションにおいて、出願者は、単一のアンテナアプリケータ用途において、２４５０ＭＨｚの使用は、９１５ＭＨｚの単一アンテナアプリケータを使用する場合よりも、シャフトに沿ったより短いアブレーション及び加熱長さを提供することを見出した。これは、単一のアプリケータアブレーションにおいて、２４５０ＭＨｚにおいて、９１５ＭＨｚにおけるよりも球形に近いアブレーションゾーンを生じる。治療される癌性腫瘍は実質的に球形の形状であることが多いため、小さく、より球形のアブレーションパターンが所望されるとき、特に単一のアプリケータを使用するとき、２４５０ＭＨｚの使用が有利であるように思われる。しかしながら、多数のアプリケータが位相配列構成において使用されるとき、９１５ＭＨｚ周波数を使用して、２４５０ＭＨｚで動作する多数のアンテナの配列、又は９１５ＭＨｚ若しくは２４５０ＭＨｚのいずれかにおける単一のアプリケータアブレーションにおけるよりも大きく、球形に近いアブレーション及び加熱パターンが生成され得る。これは、治療される疾患組織のまとまりの大きさ及び形状によって、いくつかの状況においては２４５０ＭＨｚの使用が、他の状況においては９１５ＭＨｚの使用が有利であり得ることを示唆している。２４５０ＭＨｚ及び９１５ＭＨｚマイクロ波の組織治療システムは、別個のシステムとして現在市販されている。
【００１３】
組織にマイクロ波エネルギーを適用して組織に加熱を提供するための、多くのマイクロ波アプリケータ及びシステムが当該技術分野において既知であるが、使用が容易であり、より一定し、予測可能な加熱及びアブレーションパターンを有し、アプリケータシャフトの効果的な冷却を有し、かつ必要であれば経路凝固又はアブレーションを提供し得る、より良好なアプリケータに対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明により、マイクロ波凝固及びアブレーション治療における用途のためのマイクロ波アプリケータは、生体の組織区域内に挿入するための挿入（遠位）端部、及びマイクロ波エネルギー源に取り付けるための取り付け（近位）端部を含む。組織内に所望の加熱及びアブレーションパターンを生成するために、治療される組織内にマイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナが、細長いアプリケータ本体の挿入端部の方に配置される。アプリケータの取り付け端部からアンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、同軸マイクロ波エネルギー伝送線がアプリケータ本体内に配置される。外部導電性スリーブは、アプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつマイクロ波エネルギー伝送線の周囲で同心状に離間して、外部導電性スリーブの内側表面と、マイクロ波エネルギー伝送線の外部表面との間に冷却流体空間を形成する。案内スリーブは、この冷却流体空間内に同心状に位置付けられ、外部導電性スリーブから内側方向に離間され、かつマイクロ波エネルギー伝送線の外側の周囲でこれから外側方向に離間している。案内スリーブは、循環する冷却流体の流れをマイクロ波エネルギー伝送線ラインの外側表面、及び外部導電性スリーブの内側表面に沿って案内して、マイクロ波エネルギー伝送線及び外部導電性スリーブを冷却し、生体の外側と生体内の治療される組織との間に延びるアプリケータの部分を、健常組織を損傷する温度未満に維持する。温度センサーが位置付けられて循環する冷却流体のおよその温度を測定し、それによってマイクロ波凝固又はアブレーション治療中、冷却流体が冷却流体空間内で積極的に循環し、マイクロ波エネルギー伝送線及び外部導電性スリーブが積極的に冷却されていることを示す。冷却流体のおよその温度をモニタリングすることにより、アプリケータの生体内、疾患組織への挿入経路に沿った組織の加熱がより良好に制御されて、治療中の周囲の正常組織への損傷が最小化されることを確実にすることができる。冷却流体空間は、アプリケータの近位端から所望の加熱及びアブレーションゾーンの近位端付近まで延びる。凝固及びアブレーション治療中、治療される組織において通常、冷却は必要ないため、組織の加熱が所望されるアプリケータの放射アンテナの領域には冷却は提供されない。
【００１５】
本発明の一実施形態において、生体内における疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波アプリケータは、生体内に挿入するためにアプリケータを把持及び操作し得るためのハンドルを含む。生体の組織区域内に挿入するための挿入端部を有する細長いアプリケータ本体は、通常、アプリケータの取り付け端部を形成するハンドルから延びている。アプリケータ本体の挿入端部の方にアンテナが配置されている。マイクロ波エネルギーは、ハンドルからアンテナへと、アプリケータ本体内に配置される同軸ケーブルの形態のマイクロ波エネルギー伝送線を介して伝導する。同軸ケーブルは、その間の誘電材料によって分離される内部導体及び外部導体を含む。外部導電性スリーブは、ハンドルから、通常は誘電材料を充填されている間隙によって導電性先端部から分離されている、外部導電性スリーブの挿入端部へと延びる。生体内への挿入のために実質的に平滑で細長いアプリケータ本体を形成するため、挿入先端部、外部導電性スリーブ及びその間の間隙を充填する誘電材料の外径は全てほぼ等しい。細長いアプリケータ本体、又は少なくとも生体内に挿入されるその部分は、Ｔｅｆｌｏｎなどの耐粘着性誘電材料でコーティングされ得る。これは、特に組織凝固及びアブレーションの領域における、凝固組織のアプリケータ外部表面への粘着を少なくとも部分的に低減し、治療後のアプリケータの除去を容易にし得る。しかしながら、アプリケータの一実施形態において、導電性先端部と外部導電性スリーブを分離する誘電材料の一部は、加熱された組織との直接的接触のために露出されたままである。誘電材料は、加熱された組織が粘着する、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの材料である。これはアプリケータに沿った比較的小さい領域であるが、加熱の際に組織がこの誘電材料に粘着し、このような粘着がアプリケータを安定化し、組織の治療の間にこれを適所に維持する。アプリケータの除去が所望される際、組織を解放してアプリケータの除去を可能にするため、アプリケータは例えば３０°〜４５°の回転により回転され得る。
【００１６】
例示される代表的な実施形態において、ハンドルから延びる細長いアプリケータ本体は実質的に剛性である。外部導電性スリーブは、ステンレス鋼などの材料で作製され得る。アプリケータの導電性挿入先端部はまた、黄銅又はステンレス鋼などの金属であり、アプリケータが治療される組織に直接挿入され得るように、十分に鋭利にされていてもよい。しかしながら、鋭利である場合でさえも、アプリケータは皮膚の硬い組織を通じて直接挿入されず、通常、例えば皮膚を通じて挿入される皮下針によって作製される切開部又は開口部が最初に形成され、その後このような切開部又は開口部を通じてアプリケータが挿入されることを必要とする。更に、例示される代表的な実施形態において、導電性金属シャントが、外部導電性スリーブの挿入端部において挿入先端部の方に延びるように位置付けられる。シャントはまた、マイクロ波エネルギー伝送線の外部導体に電気的に連結され、それによってマイクロ波エネルギー伝送線の外部導体を、外部導電性スリーブに電気的に連結する。挿入先端部は実質的に剛性の誘電性スペーサーによってシャントの挿入端部に固定されているがこれから分離されており、誘電性スペーサーは構造的剛性を有してシャントと先端部との間の接合部の屈曲を防ぎ、マイクロ波エネルギー伝送線内部導体と電気的に連結している先端部を、マイクロ波エネルギー伝送線外部導体と電気的に連結しているシャントから、電気的に絶縁する。実質的に剛性の誘電性スペーサーは、例えばエポキシ接着剤によって、シャント及びアプリケータ先端部に結合される。別の例示される代表的な実施形態において、シャントは使用されず、誘電材料は、導電性先端部を外部導電性スリーブに接続する。この代表的な実施形態において、外部導電性スリーブは、外部導電性先端部及びマイクロ波エネルギー伝送線の外部導体の両方から、電気的に絶縁される。
【００１７】
非導電性案内スリーブは、ハンドルから延び、外部導電性スリーブの内側で内側方向に離間され、かつマイクロ波エネルギー伝送線の外側周囲で外側方向に（すなわち、その外部導体から外側方向に）離間されて、細長いアプリケータ内で同心状に位置付けられる。案内スリーブは、循環する冷却流体の流れを、ハンドルから同軸マイクロ波伝送線の外側表面に沿って、案内スリーブの端部までアプリケータの挿入端部の方向に向かって、案内スリーブの端部周辺から、外部導電性スリーブの内側表面に沿ってハンドルまで案内する。冷却流体の反対の流れもまた使用され得る。冷却流体の循環は、同軸マイクロ波伝送線及び導電性スリーブを冷却し、生体の外側と生体内の治療される組織との間で延びるアプリケータの部分を、健常組織を損傷する温度未満に維持する。アプリケータ内で循環している冷却流体のおよその温度を測定するため、例えば、ハンドル内に温度センサーが位置付けられる。アプリケータ内の冷却流体の温度は、流体システムが動作しているかどうか、及びこれが十分に冷却しているかどうかの指標である。
【００１８】
通常、可撓性ホースを通じた加圧冷却流体源との、冷却流体の供給及び戻り接続がハンドル内に提供される。また、例えば、可撓性同軸ケーブルによる、マイクロ波電力源と接続する接続も、ハンドル内に提供される。ハンドルは、マイクロ波発生器から延びる、より可撓性の同軸ケーブル及び冷却流体源からのより可撓性の流体ホースと、実質的に剛性の細長いアプリケータとの間のインターフェースとして機能する。１つの代表的な実施形態において、ハンドルから延びるホース及び可撓性同軸ケーブルを封入し、これらを一緒に保持してアプリケータの取り扱いをより容易にするために、シースが提供される。シース材料の実施形態は、伸張させた際に封入されるホース及び同軸ケーブルの周囲で締め付ける、プラスチック編組材料である。
【００１９】
アプリケータ内で使用される温度センサーはサーミスタであり得る。サーミスタの抵抗は、サーミスタの温度と共に変化する。サーミスタによって測定される温度測定値は、一定の直流をサーミスタに流すことによって温度を測定する外部回路によって得られる。サーミスタの抵抗はひいてはサーミスタの温度の指標である直流電圧を生成する。ハンドル内の温度センサー、又はアプリケータに沿って位置付けられる温度センサーは、マイクロ波発生器から、抵抗性及び容量性結合回路網などの、結合回路網を通じて延びる、可撓性同軸ケーブルに連結され得る。抵抗性及び容量性結合ネットワークは、同軸ケーブル導体からサーミスタへ、及びサーミスタから同軸ケーブル導体へと直流が流れるのを可能にする一方で、サーミスタをマイクロ波電力信号から分離し、マイクロ波電力信号がアンテナに流れるのを可能にする一方で、アンテナを直流から分離する。同様に、結合回路網は、可撓性同軸ケーブルの反対側の端部、例えば、パワースプリッティング及びマルチプレクシング回路で使用される場合があり、直流温度信号を可撓性同軸ケーブル導体から分離し、これらをシステムコントローラ内の温度感知回路に方向付ける一方で温度感知回路をマイクロ波電力信号から分離し、システムマイクロ波発生器からのマイクロ波電力信号を通す一方で、システムマイクロ波発生器を直流温度信号から分離する。システムコントローラ内のコンピュータを使用して、順方向電力、反射電力を感知し、サーミスタ温度を測定し、かつ場合によっては１つ以上の別個に挿入される温度センサーによって組織温度をモニタリングするなどして、他の変数をモニタリングすることは、適用されるマイクロ波電力のための制御及びフィードバック、並びにマイクロ波凝固又はアブレーション処置の適切な安全性及び動作を提供する。
【００２０】
アプリケータ内の冷却流体ラインのおよその温度を測定するための温度センサーに加えて、アプリケータに沿った生体の組織の温度を測定するための位置に、１つ以上の温度センサーを配置するため、細長いアプリケータ本体に沿って１つ以上の温度センサーが配置され得る。このような追加的な温度センサーが提供される場合、通常、アプリケータの動作中にアンテナによって加熱される生体組織の、所望の又は許容可能な加熱領域の予測される外側縁付近の位置にこのような温度センサーの１つを位置付けることが有利である。これは、治療される領域の縁部の外側の、保護されるべき組織が望ましくない高温に近付いている場合に警告を提供するために使用され得る。これはまた、治療中の有効加熱容積の外側縁の位置を推測するために使用され得る。
【００２１】
位相配列の使用はまた、同相で駆動され、挿入されたアプリケータの外部に沿った部分的な電力相殺と、これらの挿入されたアプリケータ間の組織加熱の増加とを提供する一定の距離で分離された、アンテナ間のエネルギーのクロス結合により、アプリケータのシャフトに沿ったマイクロ波加熱を低減することができる。この部分的な電力相殺は、ほぼ平行に挿入されたアンテナの間の距離が、波長のおよそ半分であり、その結果、クロス結合するエネルギーの位相が、アンテナ上の位相と、その自らの放射エネルギーのために、若干ずれている際に達成される。例えば、９１５ＭＨｚの波長において、例えば筋肉及び腫瘍組織などの典型的な高い含水量の組織中の波長は、４．３〜４．７ｃｍである。これは、２．１〜２．４ｃｍの挿入間隔について、この間隔がこの１８０°の関係のためにほぼ適切であることを意味する。１８０°以外の顕著な位相差におけるクロス結合位相相殺もまた存在し、例えば、１３５、又は２２５°の位相差は依然として、マイクロ波結合場のクロス結合による部分的な位相相殺を提供し、挿入されたアプリケータの外部に沿ってマイクロ波エネルギーを部分的に相殺する。これは、９１５ＭＨｚの例において、約１．６〜３．０ｃｍのアプリケータ間隔と一致する。挿入されるシャフトの周囲のマイクロ波電力の部分的な相殺は、積極的なマイクロ波組織加熱の間における、挿入されたシャフトに沿った加熱の低減を生じる。これはまた、放射アンテナ及び外部シャフトの局部的周囲の、局部的電力場を低減し、アンテナ及びシャフトへの組織の粘着を低減する。
【００２２】
加熱の制御はまた、腫瘍容積全体、及び特に腫瘍縁部の組織における、改善された均質性の、電力堆積、温度及び／又は凝固を生成及び制御するために、アプリケータの配列に理想的な挿入パターン、並びに電力及び位相適用を提供するための、治療前計画の形態の最適化コンピュータガイダンスによる、位相配列におけるアプリケータの体系的使用を更に含み得る。治療はしたがって、計画される挿入パターン及びアンテナの数、又は様々な非侵襲的画像化プロセス、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波、又は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）によって示され、達成される実際のパターンのいずれかの数量的計算の補助により、最適化及び制御される。コンピュータによる数量的モデルからの予測される電力パターンを使用して、コンピュータ制御されるシステムによる指示に従い、挿入されるアプリケータのそれぞれの電力振幅及び位相を調節するために、このような計画情報を使用することも実行可能であり得る。
【００２３】
本発明の位相配列実施形態において、単一のマイクロ波発生器を使用して全てのアプリケータにマイクロ波電力を提供する。発生器は通常、医療用途において一般的に認可された放射周波数である、９１５ＭＨｚで動作する。単一の発生器は、上記のアプリケータに関して記載されような、１つ以上のマイクロ波ダイポールアンテナに接続された、多数のポートに同時に電力を方向付けるために使用される、受動的な、非スイッチングマイクロ波インピーダンス整合パワースプリッタ（分配器）に接続される。この構成は、各出力接続ポートに、ほぼ同等の電力を同時に提供する。この構成はまた、各出力ポートにおいて、等しい位相の出力のマイクロ波エネルギーを提供する。したがって、多数のアンテナがパワースプリッタのポートに接続される際、これらは等しい電力及び等しい位相を有し、したがって、正確に位相配列のアンテナと称される。各アンテナの放射点に通じるケーブルは、同じ電気的長さに維持され、それによってアンテナからの放射エネルギーは、位相が同期し、位相が一貫している。位相が同期しているとは、全てのアンテナの放射位相の間に固定した位相関係が存在することを意味し、位相が一貫しているとは、各アンテナからの相対的な放射される位相がほぼ同じであることを意味する。記載される位相配列の使用は、チャネル切替、並びに他の非位相同期的及び非同時的チャネル動作方法を使用する場合よりも高い電力吸収を提供する、標的組織の凝固の改善された均一性を提供することによって、アンテナ間の空間の加熱を増加させる。
【００２４】
アプリケータの位相配列を使用する際、アプリケータアンテナは、治療される組織の周囲の挿入円形部の周辺部に沿った等しい間隔と対応する、およそのパターンで挿入される。これは、挿入パターンの外辺部に沿ったアンテナの間のほぼ等しい間隔を提供する。したがって、あるパターンの２つのアンテナは、挿入円形部の直径を示す分離間隔において挿入される。３つのアンテナは、これらが円形挿入パターンの周辺部周囲でおよそ等間隔で離間するため、三角形のパターンを形成する。４つのアンテナは、正方形のパターンを形成する。アンテナはほぼ平行に挿入されるべきであり、各アンテナからの放射の中心点が、治療される組織に対してほぼ同じ深さの位置へと挿入されて、ほぼ横並びに位置合わせされた放射線供給点を有する。
【００２５】
示されるように、本発明のアプリケータは、疾患組織内に挿入される単一のアプリケータとして使用されるか、又は疾患組織内若しくはその周囲に位置付けられる２つ以上のアプリケータの配列として使用され得る。マイクロ波発生器から治療される組織へとマイクロ波エネルギーの最も効率的な伝達を提供するため、マイクロ波発生器からアプリケータアンテナへのマイクロ波エネルギーの伝達経路は、使用される数のアプリケータにおいて、インピーダンス整合及び同調するべきである。これにより、単一のアプリケータが使用される際、又は配列を形成するように多数のアプリケータが使用される際に、異なるパワースプリッタを有する異なるシステムが必要とされ得る。本発明は、単一のアプリケータ又は複数のアプリケータに単一のシステムが使用され得るように、特別なパワースプリッタ回路を提供し得る。本発明により、マイクロ波エネルギー発生器を、マイクロ波発生器からマイクロ波アプリケータにマイクロ波エネルギーを供給するための少なくとも１つの同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結するために、少なくとも１つのパワースプリッタ回路が提供される。少なくとも１つのパワースプリッタ回路は、マイクロ波発生器に接続されたマイクロ波電力入力部及び複数の出力ポートを有し、複数の出力ポートの１つは、単一の同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル及びマイクロ波アプリケータのみがパワースプリッタ回路に接続される場合の用途のための単一接続出力ポートであり、複数の出力ポートの残りの出力ポートは、２つ以上の同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル及びマイクロ波アプリケータがパワースプリッタ回路の２つ以上の多数接続出力ポートに接続される場合の用途のための多数接続出力ポートである。単一接続出力ポートは、単一のアプリケータを使用する際に効率的なエネルギー伝達を提供するために、インピーダンス整合及び同調され、多数接続出力ポートは、２つから提供される多数接続出力ポートの合計数の間の数のアプリケータを使用する際に効率的なエネルギー伝達を提供するためにインピーダンス整合及び同調されている。このようにして、単一のアプリケータが使用される場合、これは単一接続出力ポートに接続される。多数のアプリケータが使用される場合、多数のアプリケータのそれぞれは、異なる多数接続出力ポートに接続され、単一出力ポートには接続されない。
【００２６】
特定のマイクロ波電力出力ポートにアンテナが接続されているかどうか、及びこのアンテナが正しいポートに接続されているかどうかを検出するための手段が提供され得る。これは、上記のようにサーミスタ又は他の抵抗性温度センサーがアプリケータ内で使用され、実質的に直流温度センサー信号が同軸電力供給ケーブルを通じてシステムコントローラに伝達される場合に行なわれ得る。このような場合、システムコントローラは、そのような出力ポートに温度センサー信号が存在するかどうかを検出することによって、どの出力ポートにアプリケータが取り付けられているかを検出し得る。パワースプリッタ回路の出力ポートに取り付けられたアプリケータの数、及びこれらがどの出力ポートに取り付けられているかを検出することにより、システムコントローラは、単一のアプリケータが接続されているか、及び接続されている場合、これが単一接続出力ポートに適切に接続されているかどうか、又は２つ以上のアプリケータが接続されているかどうか、及び接続されている場合、これらが全て多数接続出力ポートに適切に接続されているかどうかを判定することができる。システムコントローラは、多数のアプリケータの１つが単一接続出力ポートに取り付けられている場合、又は単一のアプリケータが多数のアプリケータ出力ポートの１つに取り付けられている場合、警告信号を提供することができる。
【００２７】
更に、内部で冷却流体がアプリケータを通じて循環する、多数の流体冷却アプリケータの配列を使用する際、各アプリケータの冷却流体のための、冷却流体源及び戻りラインを提供する必要がある。様々な数のアプリケータの接続を迅速及び容易に確立するため、本発明は、単一のアプリケータから予め設定された数までの多数のアプリケータに接続し、これに冷却流体循環を提供するように適合された、冷却流体循環システムを提供することができる。本発明のこのような流体循環システムは、別個のアプリケータ冷却流体吸入口に接続されるようにそれぞれ適合された、複数の冷却流体供給コネクタと、別個のアプリケータ冷却流体排出口に接続されるようにそれぞれ適合された同じ数の複数の冷却流体戻りコネクタを含む。複数の冷却流体供給コネクタはそれぞれ、通常閉じている遮断弁を含み、これはアプリケータ冷却流体吸入口に接続される際に開く。この遮断弁は、冷却流体吸入口に接続されるとき以外は、冷却流体供給コネクタからの流体の流れを阻止する。複数の冷却流体戻りコネクタそれぞれは、冷却流体戻りコネクタ内への流体の流れのみを可能にする、一方向弁を含む。これは、流体が冷却流体戻りコネクタを通じてシステム外に流れることを防止するが、アプリケータ冷却流体排出口に接続される際に、戻り流体がこのようなコネクタを通じてシステム内に流れることを可能にする。
【００２８】
この冷却流体循環システムにおいて、単一のアプリケータのみが使用される場合、複数の冷却流体供給コネクタの１つが、単一のアプリケータの冷却流体吸入口に接続され、複数の冷却流体戻りコネクタの１つが、単一のアプリケータの冷却流体排出口に接続される。これは、単一のアプリケータを通じた冷却流体の流れを提供する。冷却流体は、アプリケータと接続されない、冷却流体供給コネクタ又は冷却流体戻りコネクタのいずれにも流れない。複数のアプリケータが使用される場合、複数の冷却流体供給コネクタの１つが複数のアプリケータの１つの冷却流体吸入口に接続され、複数の冷却流体戻りコネクタの１つが複数のアプリケータの１つの冷却流体排出口に接続される。これは、各アプリケータ冷却流体吸入口に接続された冷却流体供給コネクタ、及び各アプリケータ冷却流体排出口に接続された冷却流体戻りコネクタを提供し、それによってシステムに取り付けられた複数のアプリケータのそれぞれを通じて冷却流体の流れを提供する。流体供給システム内の、冷却流体供給コネクタの数までの、任意の数のアプリケータが、流体供給システムに接続され得る。また、冷却流体は、アプリケータと接続されない、冷却流体供給コネクタ又は冷却流体戻りコネクタのいずれにも流れない。
【００２９】
冷却流体循環システムの一実施形態はまた、冷却流体リザーバと、冷却流体リザーバから複数の冷却流体供給コネクタに冷却流体をポンプ移送するために接続されたポンプと、冷却流体戻りコネクタから流体リザーバへの流体の流れを可能にするために複数の冷却流体戻りコネクタを冷却流体リザーバに接続する流体導管とを含み得る。流体リザーバは、無菌の食塩水を充填した標準的なＩＶバッグの形態を都合よくとることができる。
【００３０】
導電性アプリケータ挿入先端部と、外部導電性スリーブの挿入端部との間の狭い分離間隔の設計は、この間隔において高マイクロ波強度のゾーンを提供し、これは、マイクロ波アンテナが治療組織から引き出される際にマイクロ波電力が適用される場合に、挿入経路に沿って組織を凝固するために使用され得る。これは、アプリケータが組織から取り出される際に、挿入経路に沿って存在し得る組織及び血管、並びに経路に沿って存在し得る疾患組織の凝固を提供する。細長いアプリケータ上に規則的に離間した深さマーキングを提供し、規則的なリズム音に合わせて生体からアプリケータを引き出すことにより、効果的な経路アブレーションのために、生体からのアプリケータの、実質的に一定速度の除去が達成され得る。規則的に離間した深さマーキングに加え、組織アブレーション（加熱ゾーン又はアブレーションゾーン）を生じるアプリケータの部分から、アプリケータの取り付け端部に向かって既知の距離にある位置の、細長いアプリケータの外側で可視の警告マーキングを提供することがまた有利であることが見出されている。アプリケータが治療組織から引き出される際に、経路アブレーション又は凝固のゾーンが外部皮膚表面に近付いているときに、この警告マーキングが現れてこれを示し、それによってアプリケータの引き出しは皮膚領域の手前の所望の位置で停止され、皮膚領域内の組織の損傷又は凝固を避けることができる。
【００３１】
示されるように、マイクロ波凝固及びアブレーション、特に９１５ＭＨｚで動作するアプリケータに使用される現在のマイクロ波アンテナに見出される限界は、エネルギー分布パターンが一般的に、アプリケータのマイクロ波エネルギー放射部分の周囲の所望の凝固及びアブレーションゾーンの近位端からアプリケータの近位端の方へと、アプリケータに沿って戻るように延びることである。これは、凝固及びアブレーションゾーンを、アプリケータに沿ってアプリケータの近位端の方に、凝固又は焼灼されることが所望される組織を超えて、望ましくない形で延ばす。これは、楕円形又は涙滴形の加熱パターン形状を生じるが、エネルギー分布パターン、並びに凝固及びアブレーションゾーンにおいて所望される形状は、一般的により球形である。
【００３２】
発明者らは、所望の加熱ゾーンの近位端からアプリケータの近位端の方に、アプリケータに沿って延びるマイクロ波エネルギーによって生じる、マイクロ波アンテナにより生成される加熱ゾーンの尾部、及びマイクロ波エネルギーの適用中における、アプリケータに沿ったこの尾部の多くの場合における連続的な延長部は、最初はマイクロ波アンテナの周囲の所望の加熱及びアブレーションゾーンにおいて、その後所望の加熱ゾーンからアプリケータの近位端の方へとアプリケータ本体に沿って、組織が乾燥することによって生じるものとして、理論化した。この理論は、所望の加熱ゾーンの周囲で組織が乾燥するに従い、組織の誘電率が減少し、組織内のマイクロ波エネルギーの波長が増加するというものである。組織内のマイクロ波エネルギーの波長が増加すると、エネルギーによって加熱される面積が近位端に向かいアプリケータに沿って増加し、より長い波長がそこに延びるこの新しい領域内の組織の加熱を生じる。この加熱は組織を乾燥させて、この領域におけるマイクロ波の波長を更に延ばし、これはアプリケータシャフトに沿った加熱領域を更に延ばし、したがって、アプリケータの挿入経路に沿ったシャフトの近位端の方に向かって、アプリケータシャフトに沿った組織のより多くを加熱する。加えて、又は代わりに、組織が乾燥して組織の誘電率値が低減するとき、アプリケータの近位外側部分（この外側部分は通常、金属外部シャフトによって形成される）を囲む乾燥組織内に集中する、より高い放射電界が存在する。これは、金属シャフトの金属と垂直であり、対応する組織の誘電率の値と反比例する、電界の分布が、湿潤組織と乾燥組織との間の境界と共に変化するという事実による。これは、乾燥組織層を通じて垂直な金属シャフトへと垂直に通る電界ラインが、組織に対するこれらの分布において変化することを意味する。例えば、シャフトの周囲の組織の誘電率値が１／１０に減少すると（炭化によって生じ得る）、この乾燥し炭化した区域において電界強度の１０倍の増加が生じ、この電界強度は、これがアプリケータの外部金属本体に沿って近位端の方に伝搬する際に、非乾燥組織における場合と比較してはそれほど急速に減衰しない。これは、アプリケータの近位本体部分に沿った組織の加熱又はアブレーションゾーンのテーパ状尾部の長さを更に増加させ得る。
【００３３】
発明者らは、所望の加熱ゾーンのほぼ近位端からアプリケータの近位端に向かって延びるアプリケータシャフトに沿った組織に、食塩水溶液などの流体を供給してこのような組織の流体を置換し、このような組織の乾燥を防ぐことにより、加熱ゾーンの尾部が制限されること、及びこれが加熱時間の増加と共に増加せず、実質的に一定に維持されることを見出した。したがって、所望の加熱ゾーンの近位端付近からアプリケータの近位端の方に向かって延びるアプリケータシャフトに沿った組織に流体を注入することにより、この領域の組織は、その湿潤又は含水量を維持し、アプリケータに沿って延びる尾部の距離を制限し、加熱時間中の尾部の連続的な伸長を実質的に防ぐ。結果として、加熱及びアブレーションゾーンは、涙滴形の傾向を弱め、より球形に近くなる。これは、所望の加熱ゾーンに流体を注入することを必要とせず、かつこれによって所望の加熱ゾーンの組織が加熱中に乾燥するにもかかわらず、生じる。所望の加熱ゾーンの外側で、かつ近位方向に示される領域内の組織への流体の注入により、アプリケータは、実質的に一定の加熱及びアブレーションゾーンを生成するように設計及び調整され得る。流体は様々な方法で組織に供給され得る。アプリケータがアプリケータ流体冷却システムを含む場合、組織に注入される流体は、冷却システムから組織へと方向付けられるアプリケータ冷却システムからの冷却流体の一部であってもよく、又は流体冷却システムを備え若しくは備えずに、流体は組織へとこれを湿った状態に維持するため専用に、直接的に提供されてもよい。
【００３４】
例えば、本発明の例示される実施形態に関して記載されるように、アプリケータを通じて冷却流体を循環させる冷却システムを有するアプリケータを使用する際に、組織への流体注入が望ましい場合、外部導電性スリーブ及び／又はシャントはそれを通じた１つ以上の開口部を備え、冷却流体の一部を、これがアプリケータ内で循環する際にアプリケータから、アプリケータによって生成される所望の加熱及びアブレーションゾーンの近位端に隣接し、所望の加熱及びアブレーションゾーンからアプリケータ近位端に向かって一定の距離で延びるアプリケータ周囲の組織へと、流す。１つ以上の開口部は、アプリケータの動作中に組織内の水分を維持するため、アプリケータ内で流体が循環する間に、実質的に所定量の流体が組織内に流すために大きさを決定され、位置付けられる。
【００３５】
更に、示されるように、治療される疾患組織のまとまりの大きさ及び形状によって、いくつかの状況においては２４５０ＭＨｚの使用が、他の状況においては９１５ＭＨｚの使用が有利であり得る。本発明の更なる実施形態において、マイクロ波アブレーションシステムは、治療される組織に２４５０ＭＨｚ周波数のマイクロ波を適用するために適合されたアプリケータ、及び／又は治療される組織に９１５ＭＨｚ周波数のマイクロ波を適用するために適合された１つ以上のアプリケータのための、出力接続を提供するための、共通の電源及び共通の制御システムを備える９１５ＭＨｚマイクロ波発生器及び２４５０ＭＨｚマイクロ波発生器の両方を含む。システムは例えば、特定の治療手順のために、選択された一方、又は他方の周波数を提供してもよく、あるいは両方の周波数の出力を同時提供するように適合されるか、又は両方の周波数を実質的に同時的に、若しくは、一方の周波数が所定の時間間隔にわたり提供され、他方の周波数がその後所定の時間間隔にわたり提供されるように時限的に提供されるべく多重化されてもよい。このようなシステムは、単一の操作システムによる共通の制御によって、異なる治療手順の間に９１５ＭＨｚマイクロ波又は２４５０ＭＨｚマイクロ波のいずれかの使用を提供することができ、又は同じ治療手順中に９１５ＭＨｚマイクロ波及び２４５０ＭＨｚマイクロ波の両方を提供することができる。
【００３６】
本発明の他の特徴は、以下の詳細な説明を、図面と合わせ読むことによってより容易に理解され、添付の図面は、本発明を実行するためにここで想到される、最良の形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態によるアプリケータの側面図。
【図２】図１のアプリケータの一部の垂直断面図。
【図３】図２のアプリケータの一部の部分的に切り取った斜視図。
【図４】図１のアプリケータのハンドル部の垂直断面図。
【図５】図４に示されるアプリケータのハンドル部分内の電気接続の回路図。
【図６】本発明のアプリケータのハンドルの別の実施形態の部分的に切り取った斜視図。
【図７】本発明のアプリケータを使用するマイクロ波療法のためのシステムのブロック図。
【図８】複数のアプリケータの配列を使用する際の、本発明のシステムで使用するための、パワースプリッタ及びマルチプレクサのブロック図。
【図９】アプリケータに沿った追加的な深さマーキングを示す、図１に示されるアプリケータの側面図。
【図１０】本発明のアプリケータの異なる実施形態の、図２のものと同様の垂直断面図。
【図１１】本発明の冷却流体循環システムの略図。
【図１２】本発明のアプリケータにより生成される加熱パターンの、コンピュータ生成表現。アプリケータの近位端に沿った組織が乾燥させられ、炭化されている。
【図１３】図１２で使用されるものと同じ本発明のアプリケータにより生成される加熱パターンの、図１２のものと同様のコンピュータ生成表現。組織の乾燥及び炭化を制限するためにアプリケータの近位端に沿って組織に流体が注入されている。
【図１４】流体注入ポートを有する、本発明のアプリケータの異なる実施形態の、図１０のものと同様の垂直断面図。
【図１５】流体注入ポートを有する、本発明のアプリケータの異なる実施形態の、図２のものと同様の垂直断面図。
【図１６】流体注入ポートを有し、かつ冷却流体戻り経路を有さない、本発明のアプリケータの異なる実施形態の、図１０及び図１４のものと同様の垂直断面図。
【図１７】流体注入ポートを有し、かつ冷却流体戻り経路を有さない、本発明のアプリケータの異なる実施形態の、図２及び図１５のものと同様の垂直断面図。
【図１８】図１１と同様であるが、流体戻りライン及び流体戻りコネクタを有さず、図１７及び図１８のアプリケータと共に使用可能である、本発明の冷却流体循環システムの略図。
【図１９】流体戻りライン、流体戻りコネクタ及び流体ポンプを有さず、かつ図１７及び図１８のアプリケータと共に使用可能である、本発明の冷却流体循環システムの略図。
【図２０】本発明の二重周波アブレーションシステムの実施形態を示す、ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ここで、図面に例示される代表的な実施形態を参照し、これを説明するために、本明細書において特定の専門語が使用される。しかしながら、本発明の範囲の限定がそれによって意図されないことが理解される。当業者及び本開示の所有者により想到される、本明細書において例示される本発明の特徴の変更及び更なる修正、並びに、本明細書において例示される本発明の原理の追加的用途は、本発明の範囲内とみなされる。
【００３９】
生体組織内の疾患組織のマイクロ波凝固及びアブレーション治療のための、本発明のマイクロ波アプリケータの一実施形態が、図１に例示される。一般的に１０と称されるアプリケータは、ハンドル１２を含み、ここから実質的に剛性の細長いアプリケータ本体１４が延びて、挿入先端部１６は、生体の組織区域内への挿入のための、アプリケータの挿入端部を形成する。実質的に剛性の細長いアプリケータ本体１４は、ハンドル１２から延びる外部導電性スリーブ１８、導電性シャント２０、導電性挿入先端部１６、及び挿入先端部１６とシャント２０との間に位置付けられる誘電性カラー２２を含む。図に示されるように、誘電性カラー２２は、導電性挿入先端部１６をシャント２０及び、シャント２０を通じて外部導電性スリーブ１８に接合する。生体組織内への挿入のための平滑で連続的な細長いアプリケータ本体を形成するため、外部導電性スリーブ１８、導電性シャント２０、誘電性カラー２２及び挿入先端部１６（これはその挿入端部１７において鋭利になっている場合がある）の露出している部分の外径は、全てほぼ等しい。細長いアプリケータ本体は、Ｔｅｆｌｏｎなどの耐粘着性誘電材料でコーティングされ得る（図示されない）。ピストルグリップ２４は、アプリケータの操作のために、ハンドルを容易に把持することを可能にする。
【００４０】
アプリケータは、アンテナ部分から生体組織へとマイクロ波エネルギーを放射する細長いアプリケータ本体１４の挿入先端部の方に、マイクロ波アンテナ部分２５を有する。マイクロ波エネルギーは、細長いアプリケータ本体内にあり、間に位置付けられる誘電材料２８によって分離される内部導体２９及び外部導体２７を有する、同軸マイクロ波伝送線２６（図２〜４）によって、ハンドル１２から細長いアプリケータを通じ、アンテナ部分へと伝達される。必要ではないが、同軸伝送線２６は、銅製の内部及び外部導体、並びにＴｅｆｌｏｎ又はＴｅｆｌｏｎ及び空気誘電材料を有する半剛性の同軸ケーブルであり得る。外部誘電性絶縁材料は使用されない。このような同軸ケーブルは通常、約５０Ωのインピーダンスを有し、これは、マイクロ波発生器及び典型的な生体組織特性に対して良好なインピーダンス整合を提供する。
【００４１】
同軸伝送線の外径（また同軸伝送線の外部導体２７の外径）は、外部導電性スリーブ１８の内径よりも小さく、よって伝送線と外部導電性スリーブとの間に空間８２が提供される。この空間は、冷却流体空間と称される。導電性シャント２０は、伝送線外部導体２７の挿入端部８３、及び外部導電性スリーブ１８の両方の周囲に位置付けられ、電気的に接触する。シャント２０は、同軸伝送線２６の外部導体２７の外側表面と、外部導電性スリーブ１８の内側表面との間の空間８２にフィットするような寸法の、アプリケータのハンドル端部の方に向かう、より小さい外径の端部８４を含む。シャント２０は、良好な電気接続を確保するため、外部導体２７及び外部スリーブ１８の両方にハンダ付けされ得る。ハンダ付けはまた、シャント２０とスリーブ１８の強い接続のために、シャント２０を外部スリーブ１８に固定する。しかしながら、シャント２０は、エポキシ接着剤材料などの結合剤により、スリーブ１８に、かつ所望により、外部導体２７に固定され得る。結合剤が導電性である場合、これはハンダ付けに取って代わることができる。この接続により、シャント２０は、冷却流体空間８２を、外部導電性スリーブ１８の挿入端部８５の方へと閉ざすか又は遮断する。
【００４２】
シャント２０は外部導体の実際の端部８６を超えて延び、より大きい内径のシャント部分８７を形成する。より大きな直径のシャント部分８７の挿入端部は、その上に誘電性カラー２２を有するアプリケータ先端部１６のより小さい外径の取り付け端部８８を受容することができる。誘電性カラー２２は、アプリケータ先端部１６のより小さい外径の取り付け部分８８の上にフィットし、それ自体は、より大きい内径のシャント部分８７内にフィットするより小さい外径の挿入部分８９を有する。この相互フィット構成は、先端部のアプリケータの残部に対する強い接続を生成し、誘電性カラー２２は、エポキシなどの接着剤材料によって先端部及びシャントに結合される。
【００４３】
シャント２０と先端部１６との間に位置付けられる誘電性カラー２２は、先端部１６をシャント２０から、及び外部導電性スリーブ１８から電気的に絶縁する。シャント２０は、同軸伝送線２６の外部導体２７に電気的に接続されているため、シャント２０は、外部導体２７の延長部となり、導電性シャント２０の挿入端部９０は、外部導体２７の効果的な挿入端部となる。同軸伝送線の内部導体２９は、アプリケータの挿入端部の方に、同軸伝送線誘電材料２８の挿入端部９１を超えて、内部導体挿入端部９２まで延びる。しかしながら、同軸伝送性誘電材料の挿入端部９１及び同軸伝送性内部導体の挿入端部９２の両方が、シャント２０のより大きい内径のシャント部分８７の内部にあり、シャント２０の挿入端部９０を超えて延びない。
【００４４】
アプリケータ先端部１６のより小さい半径の取り付け端部８８はまた、そこからアプリケータのハンドル端部、及び同軸伝送線誘電体２８の挿入端部９１の方に延びる、先端部タブ９３を含む。先端部タブ９３は、同軸伝送線誘電体２８の端部９１を超える、同軸伝送線内部導体２９の延長部が、先端部タブ９３と隣接し、ハンダ付けによって固定されて電気的に接触し得るように位置付けられる。この構成において、内部導体２９は、先端部１６内に延びず、先端部タブ９３に単に隣接し、電気的に接続される。
【００４５】
構成に際し、外部導電性スリーブ１８は、ステンレス鋼などの金属材料からできてもよく、導電性先端部及びシャントは、黄銅又はステンレス鋼などの金属材料から形成されてもよく、誘電性絶縁カラーは、実質的に剛性のプラスチック材料から形成されてもよい。このような部分は全て、エポキシ樹脂を使用して結合され得る。更に、この例示される実施形態に関して記載される構成は、アプリケータ挿入端部の方に向かうマイクロ波アンテナの実施形態を提供するが、アプリケータの挿入端部の方に向かうマイクロ波アンテナを形成し、アプリケータの挿入端部を形成するために、他の様々なアプリケータ構成が使用され得る。例えば、図１０は、シャントが使用されない、アプリケータ挿入部の別の実施形態を示す。図１０に示されるように、導電性アプリケータ挿入先端部１６は、導電性アプリケータ挿入先端部を外部導電性スリーブ１８から電気的に絶縁する誘電性カラー２２によって、外部導電性スリーブ１８に直接接続される。アプリケータの取り付け端部の方に向かう誘電性カラー２２の端部は、外部導電性スリーブ１８と、同軸マイクロ波伝送線２６の外部導体２７との間の空間８２に延び、外部導電性スリーブ１８を外部導体２７から電気的に絶縁する。この実施形態において、外部導電性スリーブ１８は、外部導体２７に電気的に接続されていない。誘電性カラー２２はまた冷却流体空間８２の、アプリケータの挿入端部の方に向かう端部を形成する。図２に示される構成と同様に、挿入先端部１６は、内部導体２９に連結される、先端部タブ９３を含む。アプリケータのアンテナ及び挿入端部の構成もまた、本発明の用途において良好であることが見出された。
【００４６】
図１に示されるように、細長いアプリケータ本体１４がハンドル１２から延びる。図４に示されるように、外部導電性スリーブ１８は、ハンドル本体１５の前方部分１３内及び冷却流体リザーバ３８の前方端部内に固定され、この冷却流体リザーバ３８は、ハンドル本体１５内に取り付けられる。冷却流体リザーバ３８は、案内スリーブ４０によって分離される２つのリザーバチャンバ３４及び３６を含み、案内スリーブ４０は、リザーバ隔壁３５との接続部から外部導電性スリーブ１８に、かつ外部導電性スリーブ１８内でアプリケータの挿入端部に向かって延びる。案内スリーブ４０は、Ｋａｐｔｏｎなどのポリイミドプラスチックで作製される、薄い壁様のプラスチックスリーブであり得る。外部導電性スリーブ１８のハンドル本体１５、及び流体リザーバ３８への取り付け、並びに案内スリーブ４０のリザーバ隔壁３５への取り付けは、接着剤、エポキシ又は他の結合剤による場合がある。同軸伝送線２６は、冷却流体リザーバ３８を通じて、案内スリーブ４０内へと延びる。同軸伝送線２６は、案内スリーブ４０の全長を通じ、案内スリーブ挿入端部４１を超えて（図２）、シャント２０内へと延びる。
【００４７】
図２及び図４に示されるように、案内スリーブ４０は、同軸伝送線２６の外側と、外部導電性スリーブ１８の内側との間の冷却流体空間８２内へと延びる。案内スリーブ４０は、冷却流体空間８２を、空間８２内の案内スリーブ４０の長さに沿って、内部冷却流体空間４２と外部冷却流体空間４３とに分割する。内部冷却流体空間４２は、同軸伝送線２６の外側表面と案内スリーブ４０の内側表面との間に形成され、外部冷却流体空間４３は、案内スリーブ４０の外側表面と外部導電性スリーブ１８の内側表面との間に形成される。リザーバチャンバ３４は、内部冷却流体空間４２と連通し、リザーバチャンバ３６は外部冷却流体空間４３と連通する。
【００４８】
リザーバ３４又は３６のいずれかが、冷却流体吸入口又は冷却流体排出口であり得るが、温度センサーの配置の容易性のために、温度センサー６０の位置に関して説明されるように、リザーバチャンバ３４は、冷却流体吸入リザーバであり得、リザーバ３６は、冷却流体排出リザーバであり得ることが見出されている。このような場合において、アプリケータへの冷却流体は、冷却流体源（図示されない）から、管３０を通じてリザーバチャンバ３４に流れる。リザーバチャンバ３４から、冷却流体は内部冷却流体空間４２を通じ、同軸伝送線２６の外側表面に沿って流れ、同軸伝送線２６の外側表面を冷却する。図２に関して先に示されたように、案内スリーブ４０がその中に延びる冷却流体空間８２は、空間８２の挿入端部内にフィットし、これを遮断する、シャント２０のより小さい直径の部分８４によって、外部導電性スリーブ１８の挿入端部において遮断される。図２に示されるように、案内スリーブ４０の挿入端部４１は、内部冷却流体空間４２と外部冷却流体空間４３を接続する分割されていない流体空間部分を残すように、シャント２０によって形成される空間８２の端部に到達する手前で終わっている。したがって、内部冷却流体空間４２内でアプリケータの挿入端部の方に流れる冷却流体が案内スリーブ４０の挿入端部４１に到達すると、これは案内スリーブ４０の挿入端部４１の周辺の分割されていない空間８２内、外部冷却流体空間４３内に流れ、外部導電性スリーブ１８の内側表面に沿って、リザーバチャンバ３６内に戻り、流体排出管３２から出て、冷却及び再循環するために流体供給源に戻るか、又は流体ドレーン管へと流れる。
【００４９】
図４に示されるように、マイクロ波エネルギーは、マイクロ波発生器（図示されない）からアプリケータへと、発生器からアプリケータへのマイクロ波エネルギーのための経路を提供する同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６により、提供される。同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６は典型的には、内部又は中央導体４８、外部導体４９及びその間の誘電性スペーサー５０を含む、可撓性の５０Ω同軸ケーブルである。例示される実施形態において、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６と、半剛性同軸伝送線２６との間の接続が、小型チップコンデンサ及びレジスタを支持するプリント回路カード５８上の結合回路を通じて提供される（図４の回路の回路図である、図５も参照）。同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル中央導体４８は、回路基板５８上の導電性金属経路５１により、コンデンサ５２に接続され、これは同軸伝送線２６の内部導体２９に接続されている。同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル外部導体４９は、導電性要素又はワイヤー４７によって回路カード５８上の導電性金属経路５３に接続され、これは同軸伝送線２６の外部導体２７に接続される。これは、マイクロ波電流が、外部導体間で流れるための、直接経路を提供する。回路図である図５は、２つの外部導体４９と２７との間で接続されるコンデンサ５５を示すが、これは必要ではなく、図４には示されないものの、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６の直流電流からのマイクロ波アンテナの更なる絶縁を提供するために、含めると有利な場合がある。
【００５０】
サーミスタ６０の形態の温度センサーは、外部導電性スリーブ１８の上に配置されてこれに結合され、それによってこれは、外部導電性スリーブ１８とおよそ同じ温度となる。サーミスタ６０は、図４に示される位置に配置される場合、そのハンドル端部周辺の外部導電性スリーブ１８の温度を測定し、これはほぼ、細長いアプリケータ本体１４を通じて流れた後の冷却流体の温度となる。サーミスタ６０は、これはアプリケータを通じて流れた後、又はその間の冷却流体のおよその温度を示すことを可能にする、他の位置に位置することができる。示されるように位置する場合、サーミスタ６０は、冷却流体が、内部冷却流体空間４２及び外部冷却流体空間４３を通じて流れた後に、冷却流体排出リザーバチャンバ３６に戻ると、案内スリーブ４０と外部導電性スリーブ１８との間の冷却流体のおよその温度を測定する。この位置において冷却流体は、ほぼその最高温度に達している。サーミスタ６０は、必要であれば、例えば冷却流体排出リザーバチャンバ３６内など、冷却流体自体の中に位置し得る。このサーミスタ６０の機能は、マイクロ波電力が適用される度に、冷却流体がアプリケータ内を実際に流れていることの指標を提供することである。マイクロ波エネルギーの適用中、マイクロ波エネルギーは、アプリケータ内の同軸伝送線２６の自己加熱を生じる。これは、同軸伝送線２６の温度を増加させ、それによってサーミスタ６０と同軸伝送線２６との間の周囲部分を加熱する。冷却流体の循環なしでは、アプリケータ外部導電性スリーブ１８は、正常組織を損傷し得る温度に達し得る。同軸伝送線２６及び外部導電性スリーブ１８に沿ったアプリケータ内の冷却流体の流れは、この生じた熱の多くを排除し、それによってサーミスタ６０は、冷却流体が流れているときに、流体流れが存在しないときよりも低温に保たれる。流体流れが停止するか制限されるとき、流体は、適切に流れているときよりも、高い温度まで加熱される。適切に流れているとき、アプリケータ外部導電性スリーブ１８は、組織を損傷する温度よりも低く保たれる。
【００５１】
サーミスタは、その温度に応じて抵抗を変える、抵抗性電気装置である。サーミスタ６０からの、２本のワイヤー６２ａ及び６２ｂが、コンデンサ５６を通して接続されている。ワイヤー６２ａは、コンデンサ５６に接続し、また可撓性同軸ケーブル４６の外部導体４９と直接接続する。ワイヤー６２ｂは、コンデンサ５６の反対側に、また導電性金属経路５７を通じてレジスタ５４の一方の側に取り付けられている。レジスタ５４の他方の側は、ワイヤー又は導電性金属経路５９を介して導電性金属経路５１に接続している。したがって、サーミスタ６０は、可撓性同軸ケーブル４６の内部導体４８と外部導体４９との間で電気的に接続されている。これは、サーミスタ６０の抵抗が、中央導体４８から導電性金属配線５１及び５９を通じてレジスタ５４に、導電性金属配線５７及びワイヤー６２ｂを通じてサーミスタ６０に、ワイヤー６２ａ及びワイヤー４７を介して可撓性同軸ケーブル４６の外部導体４９に戻る、直流電流によってモニタリングされることを可能にする。コンデンサ５２は、直流電流が、同軸伝送線２６の内部導体２９に流れることを防止し、それによって直流電流がアプリケータアンテナ及びアプリケータが挿入される生体に流れることを防止する。回路にコンデンサ５５が提供される場合、これは直流電流が同軸伝送線２６の外部導体２７に流れることを防ぎ、直流電流がアンテナ及びアプリケータが挿入される生体に流れないことを更に確実にする。この記載される回路は、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルが、二重目的を果たすことを可能にする。サーミスタ６０の抵抗をモニタリングするための直流は、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６を、マイクロ波エネルギー発生器からアプリケータへと、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６を通じて流れるマイクロ波エネルギーと共に流れる。記載される構成において、温度指示信号が、サーミスタとシステムコントローラとの間で、マイクロ波発生器からアプリケータにマイクロ波電力を伝達する同じ２つの同軸ケーブル導体４８及び４９を通じて、伝達される。これは、サーミスタからの温度信号を伝達するための、ハンドルからシステムコントローラへの別個の追加的なワイヤーの必要性を排除する。
【００５２】
示されるように、サーミスタ６０からの信号は、外部導電性スリーブ及びアプリケータ内で循環する冷却流体の温度の指標をシステムコントローラに提供する。同軸伝送線２６の加熱を生じる、アプリケータへのマイクロ波電力の適用において、冷却流体がアプリケータ内を適切に流れている限り、サーミスタ６０の温度は低く保たれる。何らかの理由により冷却流体がアプリケータ内で流れなくなる場合、又は流れが制限される場合、同軸伝送線２６は、加熱され始め、外部導電性スリーブ１８、及びアプリケータ内のいずれかの流れない、又は緩慢に流れる流体の温度もまた上昇する。これは、サーミスタ６０の温度を上昇させる。このサーミスタ６０の測定温度の上昇は、冷却流体が適切に流れていないことの指標を提供し、システムコントローラはアラームを起動するか、又は他の補正動作を起動することができる。
【００５３】
図６は、図４のものと同様のハンドルの部分的に切り取った斜視図を示すが、僅かに異なる構成の本体４５、及びリザーバチャンバ３４及び３６からの異なる配置の吸入管３０及び排出管３２を有する。しかしながら、ハンドル構成要素の構成は実質的に同じであり、構成要素は図４と同じように付番されている。サーミスタ４０からのワイヤーは示されない。図６は、アプリケータハンドルの実際の構成のより良好な例示を提供する。
【００５４】
上記の説明から理解され得るように、生体内への挿入のためにアプリケータが把持され、かつ操作されるための方法を提供することに加え、ハンドル１２は、実質的に剛性のアプリケータ本体１４と、マイクロ波発生器からアプリケータに延びる可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルとの間のインターフェースとして機能し、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルへの温度信号の挿入を提供し、冷却流体源からの又はそこへの可撓性流体ホースと、冷却流体リザーバとの間インターフェースとして機能する。ハンドルの様々な構成が使用され得る。可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル及び可撓性流体ホースは、ハンドルグリップの端部から延びる（かつ、必要に応じてシース内に封入され得る）ものとして示されているが、コネクタがハンドルに直接提供されてもよく、それによって可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルは、ハンドルから脱着可能であり、その結果可撓性流体ホースもまた、ハンドルから脱着可能となる。図４に示される実施形態において、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６並びに可撓性流体ホース３０及び３２は、ハンドル１２において横並びの関係で一緒になり、ハンドルから延長する距離にわたってケーブル及びホースを一緒にしておくために、ピストルグリップ２４の端部の外側に延びるシース１５４に入るものとして示される。これは、使用中におけるアプリケータのより容易な操作を可能にする。ホース３０及び３２、並びにケーブル４６は、シース１５０の端部１５６から延び、ホースは、冷却流体供給ホースコネクタ及び冷却流体戻りホースコネクタとの接続のために適合される、ホースコネクタ１５８及び１６０で終わっている。同軸ケーブル４６は、更なるマイクロ波エネルギー供給ケーブルに接続するように適合されている、ケーブルコネクタ１６２で終わっている。シース１５４には、様々な材料が使用され得る。封入されたケーブル及びホースの周囲で締め付ける、古い「中国式手錠」様に機能するプラスチック編組材料は、アプリケータの取り扱い及び保存を改善する良好な外部カバーを提供するため、及び同軸ケーブルによって生成される熱を容易に伝達させるために、良好であることが見出されている。
【００５５】
図７は、患者の治療のための、単一のアプリケータを使用する上記の本発明の基本システムの機能ブロック図である。操作者インターフェース６１、例えば、コンピュータスクリーン及びキーボード又は単純なタッチスクリーンが、システム制御及び治療手順の表示及びモニタリングのために提供される。ユーザーインターフェースは、ケーブル６３により、例えば、コンピュータプロセッサなどのシステムコントローラ６４に接続される。コントローラは、ケーブル６６を通じてマイクロ波発生器６８の制御及びモニタリングを提供する。発生器６８は、マイクロ波オシレータを有し、発生器６８の出力における、順方向及び反射電力の両方の測定値を含む、電力振幅がコントローラ６４によって制御及びモニタリングされ得る。生成されるマイクロ波電力はその後、例えば、同軸ケーブルなどの伝送線ケーブル７０によって、マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路７４に方向付けられる。マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路７４内のマイクロ波経路は、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル７２によって、マイクロ波電力を、細長いアプリケータ本体１４を有するアプリケータ１０へと方向付ける、インピーダンス整合したマイクロ波経路を含む。記載されるように、アプリケータ１０の内部には、温度感知サーミスタを通じて流れる直流経路が存在し、これは直流が同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル７２を流れることも可能にしている。アプリケータの細長い本体１４内の温度を測定するために使用される直流は、マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路７４のマルチプレクサ部分内のマイクロ波電力信号とは分離されており、温度モニタリング回路７８に向けられた直流回路経路７６に沿って送信される。温度モニタリング回路７８はその後、ケーブル８０を通じて温度信号をコントローラ６４に返し、コントローラがマイクロ波発生器６８によって生成されるマイクロ波電力レベルをモニタリング及び制御することを可能にし、アプリケータ１０において過剰な温度が測定された場合にアプリケータに伝達されるマイクロ波電力を制限する。温度モニタリング回路７８は、コントローラ６４の一部であってもよい。
【００５６】
多くの場合において、単一のアプリケータではなく、位相配列のアプリケータを使用して、患者の治療を提供することが望ましい。位相配列を使用する場合、複数のアプリケータが、治療される組織の周囲の挿入円形部の周辺部に沿って、ほぼ等間隔のパターンで、ほぼ平行な配置で、患者内に挿入される。各アプリケータは、放射アンテナが、ほぼ横並びに位置合わせされた放射線供給点を有するために、治療される組織に対してほぼ同じ深さの位置になるように、挿入されるべきである。位相配列の多数のアプリケータの使用は一般的に、治療される腫瘍容積全体、及び特に腫瘍境界において、単一のアプリケータを使用する際よりも均一な電力堆積、温度及び／又は組織凝固を生成する、アプリケータの良好な制御を可能にする。位相配列の使用はまた、同相で駆動され、挿入されたアプリケータの外部に沿った部分的な電力相殺と、これらの挿入されたアプリケータ間の組織加熱の増加とを提供する一定の距離で分離された、アンテナ間のエネルギーのクロス結合により、アプリケータのシャフトに沿ったマイクロ波加熱を低減することができる。位相配列により、所望の加熱を生成及び制御するために、アプリケータの配列に理想的な挿入パターン、並びに電力及び相適用を提供するため、治療前計画が使用され得る。治療はしたがって、計画される挿入パターン及びアンテナの数、又は様々な非侵襲的画像化プロセス、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波、又は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）によって示される、達成される実際のパターンのいずれかの数量的計算の補助により、最適化及び制御される。挿入されるアプリケータそれぞれの、電力振幅及び位相は、コンピュータの数量的モデルから予測される電力パターンを使用して、コンピュータ制御されたシステムの指示により、調節され得る。更に、実際の温度測定値が取られ、予測された電力パターン及び予測された温度と比較されて、誤差を補うためにシステム制御される。
【００５７】
本発明の位相配列実施形態において、単一のマイクロ波発生器を使用して全てのアプリケータにマイクロ波電力を提供する。発生器は通常、医療用途において一般的に認可された放射周波数である、９１５ＭＨｚで動作する。単一の発生器は、上記のアプリケータに関して記載されような、１つ以上のマイクロ波ダイポールアンテナに接続された、多数のポートに同時に電力を方向付けるために使用される、受動的な、非スイッチングマイクロ波インピーダンス整合パワースプリッタ（分配器）に接続される。この構成は、各出力接続ポートに、ほぼ同等の電力を同時に提供する。この構成はまた、各出力ポートにおいて、等しい位相の出力のマイクロ波エネルギーを提供する。したがって、多数のアンテナがパワースプリッタのポートに接続される際、これらは等しい電力及び等しい位相を有し、したがって、正確に位相配列のアンテナと称される。各アンテナの放射点に通じるケーブルは、同じ電気的長さに維持され、それによってアンテナからの放射エネルギーは、位相が同期し、位相が一貫している。位相が同期しているとは、全てのアンテナの放射位相の間に固定した位相関係が存在することを意味し、位相が一貫しているとは、各アンテナからの相対的な放射される位相がほぼ同じであることを意味する。異なる最適化される治療には、異なる配列パターンが望ましく、所望の治療は単一のアプリケータ又は異なる数の多数のアプリケータを使用し得るため、単一のアプリケータ又は多数のアプリケータを駆動及びモニタリングし得るシステムを有することが望ましい。しかしながら、現在のシステムは通常、単一のアプリケータ、又は一定数の多数のアプリケータのいずれかへの電力供給を最適化するように設計される。これは、単一の供給システムを使用する異なる配列を構成するために所望される柔軟性を提供しない。配列電力システムにおいて、特定のマイクロ波電力出力ポートに接続されたアンテナが存在するかどうかに関する指標、及びアンテナが正確に接続されているかどうかに関する指標を有することが望ましい。
【００５８】
図８は、本発明によるマルチプレクサ及びパワースプリッタ回路の実施形態を示し、これは複数のアプリケータのマイクロ波電力信号からの温度信号の分離を提供し、かつこれは単一のアプリケータ、２つのアプリケータ、又は３つのアプリケータの取り付けの最適化を提供し得る。マイクロ波発生器（図示されない）からのマイクロ波電力信号は、一般的に５０Ωインピーダンスである同軸ケーブル１００を通じてマルチプレクサ及びパワースプリッタに供給される。マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路は一般的に、Ｔｅｆｌｏｎ系材料などの低損失誘電材料から作製されるプリント回路カード上にあり、接地面を一方の側に、様々な伝送線を形成する導電性経路を表す図８に示される回路を他方の側に有する。入力マイクロ波電力信号は、導電性パッチ１０２の形態の入力部と接続し、これが電力分割区分を提供する。これがマイクロ波電力を、４つの経路（経路１０４によって示される１つの経路、及び経路１１４によって示される３つの同一の経路）に方向付ける。経路１０４に沿ってチップ型コンデンサ１０６があり、これはマイクロ波電流を伝導するが、直流を遮断し、直流が電力分割パッチ１０２に到達するのを防止する。入力マイクロ波は、コンデンサ１０６を通じ、伝送線１０８に沿って回路出力ポート１１０に流れる。伝送線１０４及び１０８は５０Ωの伝送線であり、これらは両方で、マイクロ波動作周波数において、１８０°の電気的長さにおける遅延を有する。コンデンサ１０６は、伝送線の不整合を回避するために、典型的には２オーム未満の無効インピーダンスの低いインピーダンスを有する。これはその後、入力伝送線１００からのマイクロ波電力を、回路出力ポート１１０に方向付ける。出力ポート１１０は、出力ポート１１０に取り付けられた５０Ωインピーダンス同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じた、単一のアプリケータアンテナの接続のための、出力ポートを形成する。この出力ポート１１０は、単一のアンテナがマルチプレクサ及びパワースプリッタ回路に接続される場合にのみ使用され、本明細書においては場合により、単一接続出力ポートと称される。
【００５９】
パワースプリッタ導電性パッチ１０２はまた、それぞれ経路に沿って直列チップコンデンサ１１２を有するマイクロ波入力区分１１４、及びマイクロ波出力区分１１６を有する、３つの同一の他の伝送線に接続される。コンデンサ１０６と同様に、マイクロ波入力区分の各コンデンサ１１２は、典型的には２Ω未満の無効インピーダンスの、低いインピーダンスを有し、マイクロ波電流が流れるのを可能にするが、直流の流れを遮断し、直流が電力分割パッチ１０２に到達するのを防ぐ。経路１１４に沿ったコンデンサ１１２を通じたパワースプリッタ導電性パッチ１０２からの伝送線のマイクロ波入力区分の全体長さは、マイクロ波周波数において、およそ９０°の遅延である。また、パワースプリッタ導電性パッチ１０２から経路１１４の端部までの、典型的には７０〜９０Ωのコンデンサ１１２を有する伝送線１１４のマイクロ波入力区分の特性インピーダンスが、２つ又は３つのアプリケータが多数のコネクタ出力ポート１１８に接続される際の、入力のためのインピーダンス整合区分を提供するために使用される。マイクロ波出力区分１１６は、５０Ωの区分であり、これらは、ライン１１４を多数接続出力ポート１１８に接続し、これらのマイクロ波出力区分１１６は、マイクロ波信号をおよそ９０°遅延させる長さである。マイクロ波出力区分１１６の５０Ωのインピーダンスは、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル及び出力ポート１１８に接続されたアプリケータのための、インピーダンス整合を提供する。
【００６０】
記載されるパワースプリッタ回路は、インピーダンス整合したマイクロ波パワースプリッタを形成し、これは、単一のアプリケータが使用されるときに、単独でポート１１０への単一接続出力部に接続される。この場合、他の３つの出力ポート（それぞれ、多数接続出力ポート１１８）は、アプリケータに接続されない。パワースプリッタ導電性経路１０２から、これらの多数接続出力ポート１１８それぞれまでの経路長さは、１８０°である。これらの多数接続出力ポート１１８まで伝搬するマイクロ波電力は、ポートに接続が存在しない場合には完全に反射して戻され、この反射した電力は、これが開いた回線終端であるために、これらのポートに入ってくる電力と同じ位相角度で反射される。これは、パワースプリッタ導電性パッチ１０２から多数接続出力ポート１１８、そしてパワースプリッタ導電性パッチ１０２まで戻る電力の全体的な位相遅延は、３６０°であることを意味する。この固有の位相遅延はひいては、パワースプリッタに、開回路であることを示す。したがって、開いたポート１１８は、これらの経路を同調経路とし、これらは入力ライン１００に到達する電力を反射せず、単一のアプリケータへの効率的な電力伝達のために、全電力を単一接続出力ポート１１０、出力ポート１１０に接続される単一のアプリケータのみに方向付ける。
【００６１】
２つの又は３つのアプリケータが対応する多数接続出力ポート１１８に接続されるとき、ポート１１０にアプリケータは接続されない。パワースプリッタ導電性パッチ１０２及び出力ポート１１０との間の経路遅延はまた、１８０°である。出力ポート１１０まで、そして導電性パッチ１０２に戻るまでの遅延は、３６０°である。単一接続出力ポート１１０にアプリケータが取り付けられていない場合、これはやはり、マイクロ波エネルギーのための同調経路となる。結果として、マイクロ波マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路は、１つ、２つ又は３つのアプリケータに電力が自動的に方向付けられる、インピーダンス整合スプリッタである。単一のアプリケータのみを多数接続出力ポート１１８の１つに取り付けることは許容されないが、これは、そのようにすることによってインピーダンス不整合が生じ、入力ライン１００への許容不可能な反射電力を生じるためである。また、アプリケータがパワースプリッタのポートのいずれにも接続されない場合、全ての伝達経路は開回路とされる。これは、必要とされる場合に、４つ以上のアプリケータを提供するために、多数のパワースプリッタ回路が使用されることを可能にする。例えば、２つのパワースプリッタ回路が使用される場合、１〜６つのいずれかのアプリケータがシステムに接続され得る。
【００６２】
マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路はまた、伝送線１０４及び１１４のそれぞれに接続される、誘導性コイル又はチョーク１２０、１２２、１２４及び１２８も含む。これらの各誘導性コイルは、それぞれ、１２８、１３０、１３２及び１３４を備え、静電容量を介して、接地シャーシに接続されている。これらのコンデンサ及び誘導性コイルは、マイクロ波信号を、温度感知ポート１３６、１３８、１４０及び１４２に通さないようにフィルタリングするが、伝送線１０８及び１１４からの直流信号をこれらの温度感知ポートに通す。これらの温度感知ポートは、温度モニタリング回路に、ひいてはシステムコンピュータ又はコントローラに接続され、上記のアプリケータの２本のワイヤー同軸マイクロ波エネルギー供給コネクタに接続されるサーミスタの測定される抵抗を検出する。アプリケータから温度感知ポートまでの、これらの直流温度感知信号は、各アプリケータ内の温度センサーにより測定される温度の測定値をシステムコントローラに提供する。
【００６３】
アプリケータから温度感知ポートへの、これらの直流温度感知信号はまた、システムコントローラに、アプリケータがマルチプレクサ及びパワースプリッタ回路の特定の出力ポートに接続されているかどうかに関する測定値を提供する。アプリケータが特定のマルチプレクサ及びパワースプリッタ回路出力ポート、例えば、出力ポート１１０に接続されている場合、温度信号は、温度感知ポート１３６上に存在する。システムコントローラはひいては、アプリケータが出力ポート１１０に接続されていることを知る。同様に、温度信号が温度感知ポート１３８及び１４２上に存在する場合、システムコントローラは、２つのアプリケータが多数接続出力ポート１１８のうちの２つに接続されていることを知り、どの２つの出力ポートがこれに接続されたアプリケータを有するのかを特定することができる。システムコントローラが、温度感知ポート１３６及び１３８に温度信号を感知する場合、システムコントローラは、２つのアプリケータがマルチプレクサ及びパワースプリッタ回路に接続されているが、アプリケータは適切に接続されておらず、２つのアプリケータの一方が単一接続出力ポート１１０に不適切に接続され、一方で２つのアプリケータのもう一方が多数接続出力ポート１１８の１つに適切に接続されていることを知る。システムコントローラは次に、システムユーザーに、アプリケータが不適切に接続されていること、及び単一接続出力ポート１１０に接続されたアプリケータは取り外されて、多数接続出力ポート１１８の１つに接続されるべきであることを示す、警告信号を提供し得る。この特別なマルチプレクサ及びパワースプリッタ回路の使用は、接続されるアプリケータへの効率的かつ所望のマイクロ波電力の供給のために、適切な数のアプリケータが正しい出力ポートに接続されていることの指標を提供することに加えまた、正常生体組織を保護するために、接続された各アプリケータ内に流体が適切に流れていることを判定するための、アプリケータ冷却温度の測定を可能にする。
【００６４】
温度感知が必要でないが、マイクロ波アプリケータのパワースプリッタ回路への取り付けの感知が望ましい場合、直流温度信号を提供するサーミスタ又は他の温度センサーは、一般的なレジスタと交換することができ、これは実質的にサーミスタと同じ様式で直流信号を提供し、マイクロ波アプリケータがパワースプリッタ出力ポートに取り付けられていることを示し、どのポートにアプリケータが取り付けられているかを示す。レジスタのこの用途は、アプリケータ検出の目的のための、サーミスタ又は直流温度センサー信号を提供する他の温度センサーと同等のものとみなされる。
【００６５】
内部で冷却流体がアプリケータを通じて循環する、多数の流体冷却アプリケータの配列を使用する際の別の検討事項は、各アプリケータの冷却流体のための、冷却流体源及び戻りラインを提供する必要性である。様々な数のアプリケータの接続を迅速及び容易に確立するため、本発明は、単一のアプリケータから予め設定された数までの多数のアプリケータに接続し、これに冷却流体循環を提供するように適合された、冷却流体循環システムを提供することができる。図１１を参照し、本発明の冷却流体循環システムは、アプリケータ冷却流体吸入口にそれぞれ接続された、複数の冷却流体供給コネクタ１６６（ここでは、３本のコネクタとして示される）、例えば、冷却流体吸入口コネクタ１５８（図４）を含む。同じ複数の（ここでは３本）の冷却流体戻りコネクタ１６８が提供され、それぞれ、冷却流体排出口、例えば、冷却流体排出コネクタ１６０（図４）に接続するように適合される。複数の冷却流体供給コネクタ１６６はそれぞれ、通常閉じている遮断弁を含み、これはアプリケータ冷却流体吸入口に接続される際に開く。この遮断弁は、冷却流体吸入口に接続されるとき以外は、冷却流体供給コネクタからの流体の流れを阻止する。複数の冷却流体戻りコネクタ１６８それぞれは、冷却流体戻りコネクタ内への流体の流れのみを可能にする、一方向弁を含む。これは、流体が冷却流体戻りコネクタ１６８を通じてシステム外に流れることを防止するが、アプリケータ冷却流体排出口１６０に接続される際に、戻り流体がこのようなコネクタを通じてシステム内に流れることを可能にする。冷却流体供給コネクタ１６６は、冷却流体吸入コネクタ１５８に接続するが、冷却流体排出コネクタ１６０には接続しないように構成される。同様に、冷却流体戻りコネクタ１６８は、冷却流体排出コネクタ１６０に接続するが、冷却流体吸入コネクタ１５８には接続しないように構成される。このようにして、ユーザーは、冷却流体接続を不適切に接続することができなくなる。
【００６６】
図１１のシステムにおいて、冷却流体ポンプ１７０はライン１７２を通じて冷却流体リザーバ１７４から冷却流体を引き、ライン１７６及びラインスプリッタ１７８を通じてライン１８０内へ、複数の冷却流体供給コネクタ１６６へとポンプ移送する。各冷却流体戻りコネクタ１６８は、ライン１８６を通じて冷却流体リザーバ１７４に接続されるライン結合器１８４に接続するライン１８２に接続する。したがって、冷却流体は、リザーバから、複数の冷却流体供給コネクタ１６６にポンプ移送される。アプリケータからの冷却流体が、冷却流体戻りコネクタ１６８から、流体リザーバ１７４へと戻るように流される。流体リザーバ１７４は、無菌の食塩水を充填した標準的なＩＶバッグの形態を都合よくとることができる。これは、無菌の食塩水を冷却流体として提供する。
【００６７】
本発明の例示される冷却流体循環システムにおいて、単一のアプリケータのみが使用される場合、複数の冷却流体供給コネクタ１６６の１つが、単一のアプリケータの冷却流体吸入口１５８に接続され、複数の冷却流体戻りコネクタ１６８の１つが、単一のアプリケータの冷却流体排出口１６０に接続される。これは、単一のアプリケータを通じた冷却流体の流れを提供する。冷却流体は、アプリケータと接続されない、冷却流体供給コネクタ又は冷却流体戻りコネクタのいずれにも流れない。複数のアプリケータが使用される場合、複数の冷却流体供給コネクタ１６６の別個の１つが、複数のアプリケータのそれぞれの、冷却流体吸入口１５８と接続され、複数の冷却流体戻りコネクタ１６８の別個の１つが、複数のアプリケータのそれぞれの、冷却流体排出口１６０に接続される。これは、各アプリケータ冷却流体吸入口１５８に接続された冷却流体供給コネクタ１６６、及び各アプリケータ冷却流体排出口１６０に接続された冷却流体戻りコネクタ１６８を提供し、それによってシステムに取り付けられた複数のアプリケータのそれぞれを通じて冷却流体の流れを提供する。流体供給システム内の、冷却流体供給コネクタの数（ここでは３本が示される）までの、任意の数のアプリケータが、流体供給システムに接続され得る。また、冷却流体は、アプリケータと接続されない、冷却流体供給コネクタ又は冷却流体戻りコネクタのいずれにも流れない。これは、臨床的に使用するために非常に単純かつ容易な流体供給システムをつくる。操作者は単純に、アンテナの噛み合う取付部品を、冷却流体循環システムの適合する種類のコネクタに接続する。吸入口及び排出口は、間違いを避けるために、異なる種類のコネクタ取付部品を有する。操作者は、使用される数のアンテナを接続するのみでよく、他の使用されない取付部品は、冷却流体の流出を防ぐために遮断されたままである。操作者は、いずれの構成要素を取り外し、廃棄することも、又は構成要素を追加することも必要とせず、部品を一緒に接続することのみを必要とする。この設計はまた、これらの全ての用途に適合するように作製される冷却流体循環システムの保存及び殺菌を可能にし、臨床的用途における大幅な単純化を提供する。流体リザーバを形成するＩＶバッグは、無菌食塩水を既に充填されたものとして得られる。外科的及び非侵襲的処理における使用のために、全ての冷却流体循環システム及び流体リザーバは、無菌で提供される。
【００６８】
多くの場合において、疾患組織の治療が完了したときに、身体内の治療部位からアプリケータを引き出す際、マイクロ波電流をアプリケータに維持しておくことが望ましい。これは、いくつかの場合において、治療部位からの疾患組織が挿入及び引き出し経路に沿って残される場合があり、これが追加的な疾患組織の成長の原因となり得るためである。更に多くの身体位置において、アプリケータの除去は、挿入経路に沿って開放創を残し、これが出血する。アプリケータを引き出す際の熱の適用は、組織及び血管の凝固を提供し、これは、アプリケータが治療部位から引き出される間の、挿入経路に沿った出血を防ぐ場合がある。図９に示されるように、導電性アプリケータ挿入先端部１６と、シャント２０の挿入端部である外部導電性スリーブ１８の有効な挿入端部との間の狭い分離間隔２２は、この間隔において高マイクロ波強度のゾーンを提供し、これは、マイクロ波アンテナが治療組織から引き出される際にマイクロ波電力が適用される場合に、挿入経路に沿って組織を凝固するために効果的に使用され得る。アプリケータが段階的に引き出され、各段階においてマイクロ波アブレーション加熱が行われる、段階的経路アブレーションの方法が既知である一方で、経路アブレーションは、アプリケータの連続的な引き出しと共に行なわれ得ることが既知であるが、効果的な連続的経路アブレーションは、実質的に制御され、一定の予め設定された、アプリケータの引き出し速度を必要とする。アプリケータの引き出し時にこれを得ることは困難である。
【００６９】
図９に示されるように、本発明のアプリケータは、細長いアプリケータ本体に沿って規則的な間隔の、細長いアプリケータ本体の外側で可視である、深さマーキング１５０を備える場合がある。これらのマーキングの目的は、生体内へのアプリケータ貫通深さに関する指標を提供することであり、このようなマーキングは、貫通深さを示すために使用され得る細長いアプリケータ本体の長さの一部に沿って、例えば、１ｃｍごとなど、規則的に離間されている。挿入されたシャフトに沿ったこれらの規則的に離間した深さマーキングは、挿入経路の効果的な凝固を提供するために、アプリケータの引き出し速度を案内するために使用され得ることが見出されている。このプロセスにおいて、システムは規則的なリズム音を生成し得る、音発生器を含む。音発生器は、例えば、コントローラの一部であり得る。リズム音を、アプリケータが引き出されるに伴って顕れる深さマーキングによって示されるアプリケータの引き出し量と合わせることにより、アプリケータの引き出しの適切で一定な速度が得られ、挿入経路に沿った組織に均一な凝固を確実にし得る。本発明のアプリケータの引き出しの典型的な所望の速度は、６０ワットの電力レベルにおいて、およそ毎秒５ｍｍである。よって、例えば、深さマーキングが挿入されるシャフトに沿って１ｃｍで離間しており、ビープ音などの可聴信号を毎秒提供するリズムを有する場合、リズム音は各可聴ビープ音ごとに５ｍｍの割合の引き出しの案内を提供する。これは、２秒ごと（２回のビープ音ごと）に１ｃｍの割合を提供し、挿入される経路に沿った出血を低減するための、引き出し中の組織の均一な凝固を確実にする。これは、２回のビープ音ごとに深さマークが顕れるように、アプリケータが引き出されることを意味する。
【００７０】
規則的に離間した深さマーキングに加え、組織アブレーションを生じるアプリケータの部分（加熱ゾーン又はアブレーションゾーン）から、アプリケータの取り付け端部に向かって既知の距離にある位置の、細長いアプリケータの外側で可視の、赤色又は他の色のマーキングなどの警告マーキング１５２を提供することがまた有利であることが見出されている。この距離は例えば、加熱ゾーンの取り付け端部から約２〜３ｃｍであり得る（示されるアプリケータでは、これはアプリケータの挿入端部から約５ｃｍである）。アプリケータが治療組織から引き出される際に、この警告マーキングが現れて、経路アブレーション又は凝固のゾーンが外部皮膚表面に近付いている（約２又は３ｃｍ）ことを示し、それによってアプリケータの引き出しを皮膚領域の手前の所望の位置で停止し、皮膚領域内の組織の損傷又は凝固を避けることができる。経路アブレーションを行うためにアプリケータを引き出す医師はこのように皮膚表面への接近に対する注意を喚起され、この時点で経路アブレーションを停止するか、又は短い追加的な距離だけ経路アブレーションを継続することができ、いずれにしろ、医師の最良の判断によって適切な凝固を提供すると共にまた皮膚表面を保護する。
【００７１】
加熱、凝固又は焼灼された組織などの、組織のアプリケータへの粘着を回避するか、又は可能な限り低減することが重要であると一般的に考えられているが、治療の期間中に、治療される組織内のアプリケータの位置を固定するために、一定の粘着が有利であり得ることが見出されている。本発明の実施形態において、図１、２、９及び１０に示されるものなどの誘電性カラー２２は、（他の場合においては組織粘着を低減するために誘電性カラー２２を覆う）Ｔｅｆｌｏｎコーティングなどの材料で被覆されておらず、誘電材料は、加熱された組織が粘着するＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの材料である。これはアプリケータに沿った比較的小さな領域であるが、加熱されると、組織がこの誘電材料に粘着する。これは、アブレーション処置を通じてアプリケータを組織に固定する有益な効果を有する。この粘着は、治療期間の最初の約１分間で生じ、標的組織に対するアンテナの固定した位置付けを提供することを助け、それによってアンテナは、典型的に９分間以上であり得る残りの治療期間の間に、意図される位置に留まる。ＰＥＥＫ材料は、高度な高温熱可塑性を有し、優れた耐化学性を有する。これは優れた機械特性を有し、高い曲げ強度、耐衝撃性、引っ張り強度を備え、実質的に剛性であり、かつエポキシ樹脂に良好に結合する。アプリケータの除去が所望される場合（粘着により治療組織からアプリケータを真っ直ぐに直接引っ張ると抵抗があり、このような真っ直ぐの除去は推奨されない）、アプリケータは例えば、３０〜４５°の回転により、回転され得、これが粘着組織を容易に解放してアプリケータの除去を可能にする。
【００７２】
マイクロ波凝固及びアブレーションに使用される現在のマイクロ波アプリケータに見出される限界は、エネルギー分布パターンが一般的に、アプリケータのマイクロ波エネルギー放射部分の周囲における所望の凝固及びアブレーションゾーンの近位端から、アプリケータの近位端の方へと、アプリケータに沿って戻るように延びることである。これは、凝固及びアブレーションゾーンをアプリケータに沿って、アプリケータの近位端の方に、凝固又は焼灼されることが所望される組織を超えて、望ましくない形で延ばし、尾部と称されるものを形成する。これは、楕円形又は涙滴形のエネルギー分布及び加熱パターン形状を生じ、同様の形状の凝固及びアブレーションゾーンを生じるが、エネルギー分布パターン並びに凝固及びアブレーションゾーンの一般的な所望の形状は、一般的により球形である。発明者らは、アプリケータの近位部分に沿った加熱パターンのこの尾部又は延長部は、少なくとも部分的には、組織の加熱の結果としてアプリケータのこの近位部分の周囲の組織が乾燥することに起因し得ること、及び組織の乾燥が低減され得る場合、形成される加熱された尾部もまた低減されるであろうことを理論化した。組織が加熱される際、熱によって組織から水分が奪われ、組織は乾燥する。組織が乾燥すると、組織の誘電率は減少し、組織の加熱が組織を更に乾燥させ、最終的に炭化させる。組織のこの加熱及び炭化は、所望のアブレーションゾーンにおいては、これは焼灼を所望される組織を焼灼するので問題ではないが、これがアブレーションゾーンを焼灼を所望されない組織内にまで延長する場合には問題となる。加熱された尾部を生成する、加熱ゾーンのこの伸長の例が図１２に示される。図１２は、円筒２００によって表されるマイクロ波アプリケータによって生成される、予測される加熱パターンの、ＣＯＭＳＯＬコンピュータモデル化プログラムによって生成される数量的モデルであり、マイクロ波放射及び所望の加熱ゾーン２５がアプリケータ２０２の遠位部分にある。領域２０４は、図１、２及び１０のカラー２２などの誘電性カラーを表し、領域２０６は、図１、２及び１０の導電性挿入先端部１６を表す。図示される加熱パターンは、アプリケータ２００を囲む円筒形２１０によって表される、アプリケータの全体的な挿入長さに沿った組織が炭化する段階までの過熱及び乾燥を想定している。組織誘電率は、ε＝４６．７及びσ＝０．８６Ｓ／ｍの、通常条件下における肝臓組織の値において想定される定数であり、周囲の円筒形２１０は、ε＝５．２及びσ＝０．１３Ｓ／ｍの炭化組織値の、乾燥し、炭化した組織を表す。アプリケータの近位端は図１２の上部にあり、図１２はアプリケータの近位端の方向に延びる加熱ゾーンの延長部を示し、加熱ゾーンの涙滴形を示す。
【００７３】
図１３は、円筒形２００によって表される同じマイクロ波アプリケータによって生成される、予測される加熱パターンの、ＣＯＭＳＯＬコンピュータモデル化プログラムによって生成される数量的モデルであり、マイクロ波放射及び所望の加熱ゾーン２５がアプリケータ２０２の遠位部分にある。この加熱パターンは、アプリケータの遠位部分２０２における、マイクロ波放射ゾーン２５の各端部をやや超えるまで延びる、円筒形２１２（４ｃｍの長さでモデル化される）によって表される、所望の加熱ゾーンに沿った組織のみの炭化の段階までの過熱及び乾燥を想定している。これは、所望の加熱ゾーン２１２の近位端２１４から、図１３の上部のアプリケータの近位端に向かって延びている組織（本明細書において、場合により近位組織と称される）が、湿潤したままであり、乾いていない状況を表している。再び、組織誘電率は、ε＝４６．７及びσ＝０．８６Ｓ／ｍの、通常条件下における、肝臓組織の値において想定される定数であり、周囲の円筒形２１２は、ε＝５．２及びσ＝０．１３Ｓ／ｍの炭化組織値の、乾燥し、炭化した組織を表す。
【００７４】
図１２と図１３の比較は、近位組織が湿潤なままである図１３の加熱パターンが、近位組織が乾燥している図１２の加熱パターンよりも短く、より球形に近く、アプリケータの近位端に向かう尾部が遥かに少ないことを示すこれらのモデルにおいては、図１２の絶対温度約３４０°の計算されたモデル温度を表す等温線２１６は、図１３の６．１ｃｍに対して６．６ｃｍであり、図１２の絶対温度約３２８°の計算されたモデル温度を表す等温線２１８は、図１３の６．８ｃｍに対して８．１ｃｍであった。これらの図は、加熱パターンの伸長が、部分的には近位組織の加熱及び乾燥に起因するものであるという、発明者らの理論を裏付ける。したがって、治療中に近位組織が湿潤状態に維持されると、生成される加熱パターンは、組織が湿潤状態に維持されない場合に生成される加熱パターンよりも、望ましい球形の加熱パターンとなる。
【００７５】
図１４は、図１０のアプリケータの垂直断面図であり、外部導電性スリーブ１８を通じて延びる１つ以上の小さな開口部、穴又はスロット１９０を更に含み、これは、アプリケータ１４の冷却流体空間８２内で循環する流体の一部が、開口部１９０の領域において、アプリケータ１４の外部導電性スリーブ１８を通じて流れ、外部導電性スリーブを囲む組織内に注入されることを可能にする。開口部１９０は、所望の加熱領域２５の近位端周辺から始まり（所望の加熱領域又は主要なエネルギー放射ゾーンの端部からアプリケータの取り付け端部又は近位端に向かい）図１のハンドルによって表されるアプリケータの取り付け端部又は近位端まで、一定距離だけ延びる、組織の区域において、組織へと冷却流体を注入するように位置付けられる。アプリケータに沿って、所望の加熱領域２５の近位端から、アプリケータの近位端に向かい流体注入が延びる距離、及び外部導電性スリーブ１８の周囲の開口部の数及び開口部の構成は、組織の乾燥を低減又は制限し、流体の注入を有さない同様の動作条件における特定のアプリケータによって生成される加熱パターンの伸長と比較して、加熱パターンの伸長の度合いを所望の度合いに低減又は制限するために、効果的であるように決定される距離、数及び構成である。この湿潤な組織は、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織と称される。アプリケータ内を循環する冷却流体の一部を組織内に注入する目的は、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織を流体で直接冷却することではなく、所望の加熱ゾーンと隣接する近位組織を、これが乾燥しないように湿潤させる又は濡らすことである。この近位組織の湿潤は、本来生じるであろう組織の乾燥を緩和し、この近位組織の通常の誘電率を維持する傾向がある。これは、アプリケータの近位部分を伝搬するマイクロ波エネルギーの量を低減し、これは、所望の加熱ゾーンから外部導電性スリーブ１８まで伝達するマイクロ波エネルギーの量を低減する（図１４）。
【００７６】
図１５は、図２のアプリケータの垂直断面図であり、これは誘電性カラー２２と外部導電性スリーブ１８との間に導電性シャント２０を含み、加えて図１４に示されるような、外部導電性スリーブ１８を通じて延びる１つ以上の小さな開口部、穴又はスロット１９０を含み、これはアプリケータ１４の冷却流体空間８２内を循環する流体の一部がアプリケータ１４の外部導電性スリーブ１８を通じて流れ、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織内に注入されることを可能にする。外部導電性スリーブ１８を通じて延びる開口部の構成は、所望の加熱ゾーン２５の近位端直近から僅かな距離で離間しているが、これは、本明細書の目的のために、依然として所望の加熱ゾーンのほぼ近位端としてみなされる。更に、通常、組織に注入される流体は、開口部から所望の加熱ゾーン２５の近位端直近の方にある程度広がる。所望の加熱ゾーン２５の近位端直近からの、示される僅かな距離により、加熱ゾーンがアプリケータの近位端の方に僅かな距離だけ拡大することがあるが、この僅かな距離は一般的に有意ではない。所望により、シャント２０のより小さい外径の端部８４は、外部導電性スリーブ１８を通じた開口部が所望の加熱ゾーン２５の近位端直近により近く位置付けられるように短くされ得るか、又は所望の加熱ゾーン２５の近位端直近により近い、外部導電性スリーブ１８を通じた開口部に続くシャント２０のより小さい外径の端部８４内に経路が提供され得る。
【００７７】
図１４及び図１５の実施形態は、アプリケータ内への及びアプリケータ外への、並びにアプリケータ冷却流体空間８２を通じた、冷却流体の循環を維持するが、アプリケータから流体戻り経路を通じて流れる流体は、アプリケータに供給されるものよりも少ない。図１１に示されるような流体循環システムは、アプリケータに冷却流体を供給し、アプリケータからの冷却流体の戻り流れを受け取るために使用され得る。このような場合、流体ポンプ１７０は一般的に、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織を湿潤状態に維持するために、少量の流体を外部導電性スリーブ１８の開口部１９０を通じて組織内に推進するために、十分な水圧を提供する。例示されるアプリケータ本体内の冷却流体空間内の冷却流体の典型的な流量は、２０〜４０ｍＬ／分の範囲である。アプリケータの挿入される近位部における、組織内に流体を注入するために必要な流量は、一般的には１０ｍＬ／分未満であり、典型的には１〜６ｍＬ／分の範囲である。図１１の流体循環システム内のポンプ１７０は一般的に、少量を組織内に流すと同時にアプリケータを通じて冷却循環を維持するように、流体循環システムに接続された数のアプリケータに十分な流れを提供するように選択され得る。所望されるか、又は必要な場合、特に、例えば、図示されるシステムで可能な３つを超える、多く様々な数のアプリケータが流体循環システムに取り付けられ得る場合、多数のアプリケータが流体循環システムに接続される際に、接続されたアプリケータを通じた、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織への所望の流体注入を確実にするために十分であり、１つ又は少数のアプリケータが流体循環システムに接続される際に、過剰な圧力及び流体注入を提供しない、接続されるアプリケータに供給される流体の圧力及び／又は流量を、測定及び維持するための圧力及び／又は流れセンサー及びポンプコントローラが提供され得る。
【００７８】
アプリケータの更なる実施形態において、アプリケータ内の流体流れ空間からの所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織内への流体の注入は、流体戻り経路を遮断するか、又はアプリケータ本体内の流体戻り経路を排除することのいずれかによってアプリケータからの流体流れ戻り経路を排除し、かつ例えば、より低い流量の流体ポンプを提供するか、又は静脈（ＩＶ）液用途に典型的な流体重力滴下ラインを提供することによって、アプリケータにより低い流量の冷却流体を提供することによって提供され得る。図１６は、図１０のものと同様の垂直断面であるが、冷却流体排出口を有さず、案内スリーブ４０を有さず、かつ追加的に、図１４に示されるような、外部導電性スリーブ１８を通じて延びる１つ以上の小さな開口部、穴又はスロット１９０を含む。しかしながら、このアプリケータの実施形態において、冷却流体空間８２内への及びこれを通じた冷却流体の流れは、開口部１９０を通じて、所望の加熱ゾーンの近位端に隣接する近位組織内に流れる流体に限定される。ここでも、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織内への流体注入の目的は、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織を湿潤させるか又は濡らし、これが乾かないようにすることである。この近位組織の湿潤は、本来生じるであろう組織の乾燥を緩和し、この近位組織の通常の誘電率を維持する傾向がある。これは、アプリケータの近位部分を伝搬するマイクロ波エネルギーの量を低減し、これは、所望の加熱ゾーンから外部導電性スリーブ１８まで伝達するマイクロ波エネルギーの量を低減する（図１６）。この実施形態において、冷却流体空間８２を通じ、同軸伝送線２６の外側に沿って、外部導電性スリーブ１８内を流れる冷却流体によるアプリケータの冷却は、冷却流体の流れが遥かに少ないために、図１０及び図１４の実施形態において提供される冷却よりも遥かに少ない。示されるように、流体吸入口及び流体排出口を有する、図１０及び図１４のアプリケータ本体内の典型的な流量は、２０〜４０ｍＬ／分の範囲である。所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織内に流体を注入するために必要な流量は、１０ｍＬ／分未満、及び典型的には僅か１〜６ｍＬ／分の範囲である。したがって、冷却流体空間８２を流れるのは、１〜１０ｍＬ／分未満の範囲の冷却流体の、遥かに少ない流れのみである。しかしながら、アプリケータの多くの用途において、治療中に必要なのはこれだけである。
【００７９】
図１７は、図２のものと同様の垂直断面図であるが、冷却流体排出口を有さず、案内スリーブ４０を有さず、追加的に、図１５に示されるような、外部導電性スリーブ１８を通じて延びる１つ以上の小さな開口部、穴、又はスロット１９０を含む。ここでも、図１６の実施形態と同様に、このアプリケータの実施形態において、冷却流体空間８２内への及びこれを通じた冷却流体の流れは、開口部１９０を通じて、所望の加熱ゾーンの近位端に隣接する近位組織内に流れる流体に限定される。図１５の実施形態と同様に、所望により、シャント２０のより小さい外径の端部８４は、外部導電性スリーブ１８を通じた開口部が所望の加熱ゾーン２５の近位端直近により近く位置付けられるように短くされ得るか、又は所望の加熱ゾーン２５の近位端直近により近い、外部導電性スリーブ１８を通じた開口部に続くシャント２０のより小さい外径の端部８４内に経路が提供され得る。
【００８０】
図１６及び図１７のアプリケータへの流体の流量は、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織の湿潤化のために必要なもののみ（すなわち、１〜１０ｍＬ／分未満の範囲）にまで低減されているため、このようなアプリケータに流体を供給するために使用される流体供給システムは、より少ない流量で流体を供給するのみでよく、アプリケータからの戻り流体を受け取る設備を必要としない。図１８は、図１１のものと同様であるが、冷却流体戻りライン１８６及び冷却流体戻りコネクタ１６８を有さない、流体供給システムを示す略図である。流体ポンプ１７０は、典型的には、図１１のポンプによって提供される２０〜４０ｍＬ／分ではなく、約１〜１０ｍＬ／分未満の、より低い流量で冷却流体を供給するように選択される。更に、流体注入のみを有する場合において、冷却流体空間８２を通じ流体リザーバへ戻る流体流れを有する場合よりも、注入される流体の制御が重要であり得るため（特に、例えば、図示されるシステムで可能な３つを超える、多く様々な数のアプリケータが流体循環システムに取り付けられ得る場合）、多数のアプリケータが流体循環システムに接続される際に、接続されたアプリケータを通じた、所望の加熱ゾーンに隣接する近位組織への所望の流体注入を確実にするために十分であり、１つ又は少数のアプリケータが流体循環システムに接続される際に、過剰な圧力及び流体注入を提供しない、接続されるアプリケータに供給される流体の圧力及び／又は流量を、測定及び維持するための圧力及び／又は流れセンサー並びにポンプコントローラが提供され得る。図１１の流体供給システムは、一方向弁を含み、そのため冷却流体排出コネクタがこれに接続されない場合に遮断される冷却流体戻りコネクタ１６８を含むため、図１１のこのようなシステムは、図１８のものと同様に動作し、必要に応じて流体出力圧力及び／又は流量を調節するだけで、図１６及び図１７のアプリケータのために、図１８の代替として使用することができることに、留意すべきである。
【００８１】
図１９は、ポンプ又は冷却流体戻りライン及び冷却流体戻りコネクタを有さない流体供給システムを示す略図である。図１９の流体供給システムは、静脈（ＩＶ）液用途に典型的な流体重力滴下ラインを使用する。このような場合において、重力滴下ラインからの流体流量は、流体供給システムに取り付けられた各アプリケータに１〜６ｍＬ／分の範囲の、典型的に所望される流量を提供する、規定の流量に設定され得る。この流体リザーバ（ＩＶバッグ）からのこのような流量は、システムに取り付けられるアプリケータの数が変更される度に調節される。
【００８２】
いくつかの場合において、治療される組織に２４５０ＭＨｚ周波数のマイクロ波を適用するために適合されたアプリケータ、及び／又は治療される組織に９１５ＭＨｚ周波数のマイクロ波を適用するために適合された１つ以上のアプリケータのための、出力接続を提供するための、一般的な電源及び一般的な制御システムを備える、９１５ＭＨｚマイクロ波発生器及び２４５０ＭＨｚマイクロ波発生器の両方を含む、マイクロ波アブレーションシステムを提供することが望ましい場合がある。システムは例えば、特定の治療手順のために、選択された一方、又は他方の周波数を提供してもよく、あるいは両方の周波数の出力を同時提供するように適合されるか、又は両方の周波数を実質的に同時に、若しくは、一方の周波数が所定の時間間隔にわたり提供され、他方の周波数がその後所定の時間間隔にわたり提供されるように時限的に提供されるべく多重化されてもよい。このようなシステムは、単一の操作システムによる共通の制御によって、異なる治療手順の間に９１５ＭＨｚマイクロ波又は２４５０ＭＨｚマイクロ波のいずれかの使用を提供することができ、又は同じ治療手順中に９１５ＭＨｚマイクロ波及び２４５０ＭＨｚマイクロ波の両方を提供することができる。典型的には、いくつかは大きく、いくつかは小さい、多数の腫瘍が存在し得る。結合された周波数システムは、同じ患者治療設定及びシステムにおいて、両方の周波数を同時に、２つの周波数間で時限的に切り替えて、又は連続的に使用して、患者が多数の腫瘍又は更に腫瘍の拡大したより大きな部分の治療に備えることを可能にする。更に、システムは、操作者に遥かに容易でより実用的な治療計画、設定及び供給を提供するために、共通のインターフェースを使用して、一般的な治療コントローラ、典型的にはデジタルコンピュータによって自動的に制御される、異なる標的腫瘍ゾーンの独立自動制御及び治療を提供し得る。同じ電源、コンピュータコントローラ、コンピュータインターフェースディスプレイ、コンピュータ制御ソフトウェア及び単一の電源に冷却空気流を提供するためのファンを有する完全な一体化システムを有することは全て、各周波数のために別個のシステムを有することと比較して、大きなコスト削減及び空間削減となる。更にシステムは、共通の組織温度モニタリング及び制御、治療データ記録の維持、並びにより迅速な治療供給による患者の鎮静時間の低減という、利点を提供し得る。２４５０ＭＨｚでの使用に適合された任意のアプリケータを２４５０ＭＨｚ電力出力コネクタに接続することができ、９１５ＭＨｚでの使用に適合された任意のアプリケータを９１５ＭＨｚ電力出力コネクタに接続することができる。上記の９１５ＭＨｚアプリケータは、このシステムで使用するために良好であり、二重周波数システムの以下の記載は、この９１５ＭＨｚが使用される本発明に記載されるアプリケータの使用を対象とする。
【００８３】
図２０は、本発明の二重周波数システムの代表的な実施形態を示すブロック図である。このようなシステムは、９１５ＭＨｚ信号発生器３００及び２４５０ＭＨｚ信号発生器３０２を含む。９１５ＭＨｚ信号発生器及び２４５０ＭＨｚ信号発生器のそれぞれは、典型的には５０％〜７０％の、比較的高効率の入力対出力を提供し得る、別個の狭帯域同調マイクロ波発生器であり得る。例えば、９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚを含む周波数範囲にわたり調節され得る、同調可能広域発生器などの、周波数が可変の発生器は、典型的には、約６％〜場合によっては２０％の遥かに低い効率で動作する。したがって、別個の狭帯域同調マイクロ波発生器は、遥かに高い電力効率をシステムに提供する。可変周波数マイクロ波電力発生器の低い効率は、遥かに高い入力電力を必要とし、これはこのような可変周波数信号発生器に入力電力を供給する電源が、単一狭帯域発生器を供給する電源よりも３倍超大きく、高く、かつ更に２つの狭帯域発生器に同時に電力を供給することができる電源よりも遥かに高い定格である必要があることを意味する。電源が大きいほど、より多くの熱が生成され、これは内部で余分に発生される熱を除去するためにより多くの空気流冷却及びファン騒音を必要とし、より多くの熱が治療室に排出される。より高い効率の狭帯域同調マイクロ波発生器により提供されるより高いシステム効率は、より小さい装置パッケージ、より低い冷却騒音、及びより少ない熱の治療環境への排出を可能にする。
【００８４】
システムは、９１５ＭＨｚ信号発生器と２４５０ＭＨｚ信号発生器の両方の同時の動作を提供し、それによって所望される場合、９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚマイクロ波の両方が、９１５ＭＨｚアプリケータ及び２４５０ＭＨｚマイクロ波アプリケータの両方に同時に供給され得、これは電源が両方の発生器をそれらの最大電力要件で同時に駆動するために十分な電力出力を有することを必要とするが、単一の発生器の間で迅速に切り替える能力により、一度に１つのみのマイクロ波信号発生器を操作することによって実質的に同じ結果が得られる場合があり、それによって電源及び全体的なシステムに対する電力出力要件を低減する。組織加熱は、組織における平均電力吸収の結果であるため、適用される電力はパルス状であっても、周期的シーケンスであっても、連続波であっても、平均電力が同じであり、時間周期が約２０秒超え得ない限り、構わない。このような構成において、医師はアプリケータ位置付け期間中に９１５ＭＨｚ及び２４５０ＭＨｚのアプリケータ両方を挿入し、９１５ＭＨｚアンテナの配列を通じて、かつ連続的又は周期的に２４５０ＭＨｚアンテナを通じて治療を適用するために、システムを備えることができる。これは、２つの信号発生器の間の時限的な切り替えにより、又は医師が他方のアンテナ及び周波数に切り替える準備ができたときの手動制御による切り替えにより、提供することができる。これは、ある治療フィールドから、他方の可能な隣接するフィールドへと移動することによって行うことができ、迅速な切り替えにより、第１治療のアブレーションゾーンが、他方を適用する間にその温度を維持し、又は同じ処理中に時限的に切り替えられる場合は、区域全体が２つの周波数モードの間での時間ゲート切り替えによって提供されるアブレーション温度に留まり、９１５ＭＨｚの位相配列が単独で達成するものに対してより大きく、より調整されたアブレーションパターンを提供する。これはまた、２つの周波数動作モードの間でその動作を時限的に切り替えるシステムを有することにより、２４５０ＭＨｚでより小さい腫瘍の同時的な加熱を提供する一方で、より大きな腫瘍が９１５ＭＨｚで処理される。この切り替えは恐らくは、別個の接続部を通じて適切なアプリケータが接続され得る、２つの別個の発生器の提供により、かつ両方の発生器が共通の制御システムによって制御される場合にのみ可能である。
【００８５】
背景技術に先に示したように、現在利用可能なマイクロ波アプリケータでは、組織治療に単一の２４５０ＭＨｚアプリケータが使用される場合、アプリケータの周囲の組織に、小さいが球形に近い加熱パターンが形成されることが見出されている。単一の９１５ＭＨｚアプリケータが使用される場合、加熱パターンはより大きいが、楕円形の形状である。更に、出願者は、９１５ＭＨｚを使用して多数のアプリケータが位相配列構成において使用されるとき、２４５０ＭＨｚで動作する多数のアンテナの配列、又は９１５ＭＨｚ若しくは２４５０ＭＨｚのいずれかにおける単一のアプリケータアブレーションにおけるよりも大きく、球形に近いアブレーション及び加熱パターンが生成され得ることを見出した。治療される癌性腫瘍は実質的に球形の形状であることが多いため、小さく、より球形のアブレーションパターンが所望されるとき、２４５０ＭＨｚの使用が有利であるように思われる。しかしながら、多数の９１５ＭＨｚアプリケータが位相配列構成において使用されるとき、２４５０ＭＨｚで動作する多数のアンテナの配列、又は９１５ＭＨｚ又は２４５０ＭＨｚのいずれかにおける単一のアプリケータアブレーションにおけるよりも大きく、球形に近いアブレーションパターンが生成され得る。したがって、広範なアブレーションパターンの提供を可能にするためには、単一のアプリケータ２４５０ＭＨｚアブレーション、単一のアプリケータ９１５ＭＨｚアブレーション、及び多数のアプリケータ９１５ＭＨｚ位相配列アブレーションを提供することができるマイクロ波治療システムを提供することが有利であるものと判定された。
【００８６】
図２０に示されるように、２４５０ＭＨｚ信号発生器３０２の出力は、ケーブル３０４、例えば同軸ケーブルによって２４５０ＭＨｚマイクロ波出力ポート３０６、例えば同軸ケーブルコネクタに接続され、ここに可撓性同軸ケーブル（図示されない）が接続されて、２４５０ＭＨｚ信号発生器３０２を単一の２４５０ＭＨｚアプリケータ（図示されない）に接続する。９１５ＭＨｚ信号発生器３００の出力は、９１５ＭＨｚマイクロ波出力ポートに直接接続され得、ここに可撓性同軸ケーブルが接続され、９１５ＭＨｚ信号発生器３００の出力を単一９１５ＭＨｚアプリケータに直接接続し得る。しかしながら、これは単一の９１５ＭＨｚアプリケータの使用のみを可能にする。多くの治療状況において、複数の９１５ＭＨｚアプリケータの配列を提供するのが有利であることが見出されているため、９１５ＭＨｚ信号発生器３００の出力を９１５ＭＨｚパワースプリッタ３０８に接続するのが有利であることが見出されている。これは、ケーブル３１０、例えば同軸ケーブルによって行なわれ得る。９１５ＭＨｚパワースプリッタ３０８は、上記で詳述され、図８に示されている。このようなパワースプリッタは、マイクロ波電力出力ポート３１２、３１４、３１６及び３１８を提供し得る。上記のように、最大３つの９１５ＭＨｚアプリケータが同軸ケーブル（図示されない）を介して選択される９１５ＭＨｚマイクロ波電力出力ポート３１２、３１４、３１６及び３１８に接続され得、これにより、９１５ＭＨｚマイクロ波を、単一アプリケータを通じて、又は２若しくは３つのアプリケータの配列を通じて、組織に適用することが所望される場合、最大３つの９１５ＭＨｚアプリケータをケーブル及び電力出力ポートを通じて９１５ＭＨｚパワースプリッタに接続する。４つの９１５ＭＨｚ出力ポートの１つ（ここでは出力ポート３１２）は、単一９１５ＭＨｚマイクロ波アプリケータが使用されるときに使用するための、図８の単一接続出力ポート１１０として提供される。単一の９１５ＭＨｚアプリケータは、可撓性同軸ケーブル（図示されない）によって９１５ＭＨｚマイクロ波電力出力ポート３１２に接続される。４つの９１５ＭＨｚ出力ポートのうちの３つ（ここでは出力ポート３１４、３１６及び３１８）は図８の３つの多数接続出力ポート１１８に対応し、９１５ＭＨｚアプリケータを多数の出力ポート３１４、３１６及び３１８の２つ又は３つのいずれかに接続するために、多数接続出力ポートとして提供される。パワースプリッタは、インピーダンス整合したスプリッタ回路であり、これは、図８関連して記載されるように、自動的に電力を１つ、２つ又は３つのアプリケータの接続部に向けさせ、一方で９１５ＭＨｚ信号発生器３００と、９１５ＭＨｚ出力ポートに接続される１つ、２つ又は３つのアプリケータとの間のインピーダンス整合を維持し、発生器からアプリケータへの効率的な電力伝達を提供する。配列に対して４つ以上のアプリケータが所望される場合、追加的なパワースプリッタがシステムに含まれ得る。例えば、２つのパワースプリッタ回路が使用される場合、１〜６つのいずれかの９１５ＭＨｚアプリケータがシステムに接続され得る。図８のパワースプリッタに関して記載されるように、パワースプリッタに接続されるアプリケータ内の温度センサーからの温度センサー信号は、電力信号から分離され、モニタリング、制御及び警告の目的のためにシステムで使用され得る。
【００８７】
信号発生器は、システムコンピュータコントローラ３２０によって制御され、これは、インターフェース制御及びモニタリングケーブル３２２によって２４５０ＭＨｚ発生器３０２に接続され、インターフェース制御及びモニタリングケーブル３２４によって９１５ＭＨｚ発生器３００に接続される。コンピュータコントローラ３２０から各発生器への信号は、発生器の動作、例えば、特定の発生器が接続されているか又は切断されているか、及び接続されている場合は発生器によって生成される出力信号の電力レベルを制御する。発生器は、順方向電力レベル（すなわち、発生器によって生成される出力信号の電力レベル）、及び反射電力レベル（すなわち、発生器に反射して戻されるいずれかの電力のレベル）などのものを示すために、コンピュータコントローラに信号を提供して戻す。ディスプレイスクリーン及びキーボード、又はタッチスクリーンなどの制御インターフェース３２６は、ケーブル３２８などによってコンピュータコントローラに接続され、コンピュータコントローラからの情報をシステム操作者に供給し、システム操作者からの情報及び指示をコンピュータコントローラに供給する。コンピュータコントローラはまた、インターフェースケーブル３３０によって９１５ＭＨｚパワースプリッタ３０８に接続され、アプリケータのパワースプリッタへの接続、及びマイクロ波電力ラインを通じてアプリケータからパワースプリッタへ供給されるいずれかのセンサー信号、例えば、本発明の上記のアプリケータを使用する際のアプリケータ温度センサーからの信号を、コンピュータコントローラによりモニタリングすることを可能にする。他の９１５ＭＨｚアプリケータが使用される場合、このようなアプリケータによって様々な他の信号が提供され得る。更に、加熱される組織内に挿入される温度センサーなど、他のセンサーがシステムで使用され得る。このような温度センサーは、センサーの位置における組織温度を示し、測定される温度は例えば、組織に適用される電力量を制御し、加熱された組織の温度を制御するため、又は温度が予め設定された最大値を超える場合には警告を提供するか若しくはシステムを停止するために、システムのためのフィードバック制御信号として使用され得る。このような温度センサーが、加熱を所望される組織の外側縁、又はその付近の組織内に位置付けられる場合、このような温度センサーは、保護されるべき正常組織が過熱状態に近付いており、よって適用電力の低減又はシステム停止などの保護措置をとる必要があるときにこれを示し得る。マイクロ波電力ケーブルとは別個のワイヤーを通じて信号を提供するセンサーが使用される場合、このようなセンサーワイヤーは、コネクタ３３２を通じてセンサーモジュール３３４に接続され得、これがこのようなセンサー信号を解読してインターフェースケーブル３３６を通じてコンピュータコントローラに情報を提供するか、又はこのような信号はコンピュータコントローラに直接接続されてもよい。例えば、本明細書において記載されるアプリケータなどのアプリケータを通じて冷却流体を循環させることによって、システムにおいて使用されるアプリケータの１つ以上が冷却される場合、システムは冷却システム３４０を含む。冷却システムとアプリケータとの間の様々な接続は、図２０には示されない。システムはまた電源３４２を含み、これは信号発生器、コンピュータコントローラ、制御インターフェース、及びシステムに含まれる場合には冷却システムなど、電力を必要とするシステム構成要素それぞれに電力を供給する。電源と特定の実施形態の間のワイヤー接続によって、システム構成要素に電力が供給されるが、このような接続は図２０には示されない。更に、電源は、一般的な１１０ボルトで使用する電気プラグなどの、外部電源に接続される。
【００８８】
９１５ＭＨｚ周波数などの特定の周波数に言及するとき、この周波数は、使用に際して承認される周波数の範囲内の周波数を含み得る。したがって、９１５ＭＨｚの周波数は、９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚを含む。
【００８９】
本発明はここでは、実際の実施において本発明を実行するための最良の形態として現在想到されるその実施形態を参照して例示及び記載されているが、本明細書において開示され、以下の請求項によって包括される、より広い発明概念から逸脱することなく、本発明を異なる実施形態に適合するにあたって様々な変更が成され得ることが理解される。
【図１】
2019115719.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月27日(2019.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために生体組織内へ挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、
生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及び、マイクロ波エネルギー源への取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部に向けて配置され、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナであって、マイクロ波エネルギーを放射するとき主要エネルギー放射ゾーンを生成するアンテナと、
前記細長いアプリケータ本体内に配置されて当該細長いアプリケータ本体の前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するマイクロ波エネルギー伝送線であって、内部導体及び外部導体を有するマイクロ波エネルギー伝送線と、
前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外部導体の周囲に延び、当該外部導体から離間された外部導電性スリーブであって、前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、当該マイクロ波エネルギー伝送線の当該外部導体と当該外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する外部導電性スリーブと、
前記冷却流体空間内の冷却流体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部を形成し、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記内部導体と電気的に連結される導電性アプリケータ先端部と、
前記外部導電性スリーブと前記導電性アプリケータ先端部との間に位置付けられこれらを接合し、当該導電性アプリケータ先端部を当該外部導電性スリーブから、及び、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外部導体から電気的に絶縁する誘電材料と、
前記冷却流体空間から前記細長いアプリケータ本体の周囲の湿潤化されるべき組織の領域内に冷却流体を注入するための当該冷却流体空間から前記外部導電性スリーブを通って延びる複数の開口部であって、当該細長いアプリケータ本体に沿って前記主要エネルギー放射ゾーンの端部にほぼ近接する部分から当該細長いアプリケータ本体の前記取り付け端部に向けて延びる当該細長いアプリケータ本体に近接して選択的に位置付けられている複数の開口部と、
を含み、
前記冷却流体は、前記冷却流体空間及び前記複数の開口部の内外を循環し、それにより、実質的に球形のアブレーションゾーンの形成を引き起こす前記主要エネルギー放射ゾーンの尾部を制限する、マイクロ波アプリケータ。
【請求項２】
前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外部導体の周囲及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に同心状にあり、これらから離間して位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、当該マイクロ波エネルギー伝送線の当該外部導体に沿った内部冷却流体空間と、当該外部導電性スリーブの当該内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する案内スリーブであって、当該内部冷却流体空間は当該外部冷却流体空間と連通し、それによって、当該マイクロ波エネルギー伝送線及び当該外部導電性スリーブを冷却するために当該冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合された案内スリーブを更に含む、請求項１に記載の生体組織内へ挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項３】
前記誘電材料は、前記外部導電性スリーブと前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外部導体との間に延びて、前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部に向けて前記冷却流体空間の端部を形成する、請求項２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項４】
前記冷却流体空間は、前記マイクロ波エネルギー伝送線の長さに沿って、前記アンテナに到達する手前で終わっている、請求項３に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項５】
前記外部導電性スリーブと前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外部導体との間に延びて、前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部に向けて前記冷却流体空間の端部を形成する導電性シャントであって、当該外部導電性スリーブの延長部を形成する導電性シャントを更に含み、
前記誘性材料は、前記導電性シャントと前記導電性アプリケータ先端部との間に位置付けられこれらを接合し、当該導電性アプリケータ先端部を当該導電性シャント、当該外部導電性スリーブ、当該マイクロ波エネルギー伝送線の前記外部導体から電気的に絶縁する、請求項２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項６】
前記冷却流体空間は、前記マイクロ波エネルギー伝送線の長さに沿って、前記アンテナに到達する手前で終わっている、請求項５に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項７】
ハンドルを更に含み、前記外部導電性スリーブと前記マイクロ波エネルギー伝送線と前記案内スリーブとが当該ハンドルから延びる、請求項２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項８】
前記ハンドルは、冷却流体源への接続のための吸入口と、冷却流体の流出のための排出口とを含み、
冷却流体が前記冷却流体吸入口を通じて供給されるとき、冷却流体は前記細長いアプリケータ本体内の前記冷却流体空間の中へ前記ハンドルから流れ、冷却流体の一部は当該細長いアプリケータ本体内の当該冷却流体空間から当該ハンドルへ戻る、請求項７に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項９】
前記冷却流体吸入口に接続されるように適合された少なくとも１つの流体供給コネクタ及び前記冷却流体排出口に接続されるように適合された少なくとも１つの流体戻りコネクタを有する冷却流体循環システムを更に含み、
前記少なくとも１つの流体供給コネクタは、通常閉じているが前記冷却流体吸入口に接続される際に開く遮断弁を含み、
前記少なくとも１つの流体戻りコネクタは、当該少なくとも１つの流体戻りコネクタのみに流す一方向弁を含む、請求項８に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１０】
ハンドルを更に含み、前記外部導電性スリーブと前記マイクロ波エネルギー伝送線とが当該ハンドルから延び、
前記ハンドルは、冷却流体源への接続のための吸入口を含み、
冷却流体が前記冷却流体吸入口を通って供給されるとき、冷却流体は、前記細長いアプリケータ本体内の前記冷却流体空間の中へ前記ハンドルから流れ、
冷却流体の少なくとも一部は、前記細長いアプリケータ本体内の前記冷却流体空間から前記複数の開口部を通って前記湿潤されるべき組織の中へ流れる、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１１】
前記冷却流体吸入口に接続されるように適合された少なくとも１つの流体供給コネクタを有する冷却流体循環システムを更に含み、
前記少なくとも１つの流体供給コネクタは、通常閉じているが前記冷却流体吸入口に接続される際に開く遮断弁を含み、流体が当該冷却流体吸入口の中へ流れることを許容する、請求項１０に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１２】
前記細長いアプリケータ本体は、冷却流体源への接続のための吸入口を含み、
冷却流体が前記冷却流体吸入口を通じて供給されるとき、冷却流体は前記細長いアプリケータ本体内の前記冷却流体空間の中へ流れ、冷却流体の一部は当該細長いアプリケータ本体内の当該冷却流体空間から前記複数の開口部を通って前記湿潤されるべき組織の中へ流れる、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１３】
前記導電性アプリケータ先端部は、金属である、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１４】
前記導電性アプリケータ先端部は、ステンレス鋼である、請求項１３に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１５】
前記導電性アプリケータ先端部は、真鍮である、請求項１３に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１６】
前記外部導電性スリーブは、金属である、請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１７】
前記外部導電性スリーブは、ステンレス鋼である、請求項１６に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
【請求項１８】
生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステムであって、
請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータと、
前記冷却流体空間と連通し冷却流体を当該冷却流体空間へ供給する流体リザーバと、
を備え、
前記流体リザーバは、流体が重力によって当該流体リザーバから前記冷却流体空間へ流れることを許容するように位置付けられ適合されている、システム。
【請求項１９】
前記流体リザーバは、流体重力滴下ラインを備えた標準的な流体充填ＩＶバッグである、請求項１８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
【請求項２０】
生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステムであって、
請求項１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータと、
流体リザーバと、
流体を前記流体リザーバから前記冷却流体空間へ汲み出すポンプと、
を備える、システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
シャント２０は外部導体の実際の端部８６を超えて延び、より大きい内径のシャント部分８７を形成する。より大きな直径のシャント部分８７の挿入端部は、その上に誘電性カラー２２を有するアプリケータ先端部１６のより小さい外径の取り付け端部８８を受容することができる。誘電性カラー２２は、アプリケータ先端部１６のより小さい外径の取り付け端部８８の上にフィットし、それ自体は、より大きい内径のシャント部分８７内にフィットするより小さい外径の挿入部分８９を有する。この相互フィット構成は、先端部のアプリケータの残部に対する強い接続を生成し、誘電性カラー２２は、エポキシなどの接着剤材料によって先端部及びシャントに結合される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図６は、図４のものと同様のハンドルの部分的に切り取った斜視図を示すが、僅かに異なる構成の本体４５、及びリザーバチャンバ３４及び３６からの異なる配置の吸入管３０及び排出管３２を有する。しかしながら、ハンドル構成要素の構成は実質的に同じであり、構成要素は図４と同じように付番されている。サーミスタ６０からのワイヤーは示されない。図６は、アプリケータハンドルの実際の構成のより良好な例示を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記の説明から理解され得るように、生体内への挿入のためにアプリケータが把持され、かつ操作されるための方法を提供することに加え、ハンドル１２は、実質的に剛性のアプリケータ本体１４と、マイクロ波発生器からアプリケータに延びる可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルとの間のインターフェースとして機能し、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルへの温度信号の挿入を提供し、冷却流体源からの又はそこへの可撓性流体ホースと、冷却流体リザーバとの間インターフェースとして機能する。ハンドルの様々な構成が使用され得る。可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル及び可撓性流体ホースは、ハンドルグリップの端部から延びる（かつ、必要に応じてシース内に封入され得る）ものとして示されているが、コネクタがハンドルに直接提供されてもよく、それによって可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルは、ハンドルから脱着可能であり、その結果可撓性流体ホースもまた、ハンドルから脱着可能となる。図４に示される実施形態において、可撓性同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブル４６並びに可撓性流体ホース３０及び３２は、ハンドル１２において横並びの関係で一緒になり、ハンドルから延長する距離にわたってケーブル及びホースを一緒にしておくために、ピストルグリップ２４の端部の外側に延びるシース１５４に入るものとして示される。これは、使用中におけるアプリケータのより容易な操作を可能にする。ホース３０及び３２、並びにケーブル４６は、シース１５４の端部１５６から延び、ホースは、冷却流体供給ホースコネクタ及び冷却流体戻りホースコネクタとの接続のために適合される、ホースコネクタ１５８及び１６０で終わっている。同軸ケーブル４６は、更なるマイクロ波エネルギー供給ケーブルに接続するように適合されている、ケーブルコネクタ１６２で終わっている。シース１５４には、様々な材料が使用され得る。封入されたケーブル及びホースの周囲で締め付ける、古い「中国式手錠」様に機能するプラスチック編組材料は、アプリケータの取り扱い及び保存を改善する良好な外部カバーを提供するため、及び同軸ケーブルによって生成される熱を容易に伝達させるために、良好であることが見出されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
本発明はここでは、実際の実施において本発明を実行するための最良の形態として現在想到されるその実施形態を参照して例示及び記載されているが、本明細書において開示され、以下の請求項によって包括される、より広い発明概念から逸脱することなく、本発明を異なる実施形態に適合するにあたって様々な変更が成され得ることが理解される。
〔態様１〕
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、前記生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、前記マイクロ波アプリケータは、
前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及びマイクロ波エネルギー源への取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置された、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナと、
前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線と、
外部導電性スリーブであって、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面の周囲に延び、かつここから離間されて前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつ前記マイクロ波伝送線の前記外側表面と前記外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する、外部導電性スリーブと、
前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面、及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に、これらから離間するように同心状に位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面に沿った内部冷却流体空間と、前記外部導電性スリーブの前記内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する、案内スリーブであって、前記内部冷却流体空間は前記外部冷却流体空間と連通し、それによって前記案内スリーブは、マイクロ波エネルギー伝送線及び前記外部導電性スリーブを冷却するために、前記冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合される、案内スリーブと、
前記アプリケータ本体の前記挿入端部を形成し、前記伝送線の前記内部導体と電気的に連結される、導電性アプリケータ先端部と、
前記導電性スリーブと前記導電性先端部との間に位置付けられ、これらを接合し、前記導電性先端部を前記導電性スリーブから、及び前記マイクロ波伝送線の前記外部導体から電気的に絶縁する、誘電材料と
を含む、マイクロ波アプリケータ。
〔態様２〕
前記誘電材料が、前記外部導電性スリーブと前記同軸マイクロ波伝送線の前記外部導体との間に延びて、前記アプリケータの前記挿入端部の方に前記冷却流体空間の端部を形成する、態様１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様３〕
前記冷却流体空間が、前記マイクロ波エネルギー伝送線の長さに沿って、前記アンテナに到達する手前で終わっている、態様２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様４〕
前記細長いアプリケータ本体から、所望の加熱ゾーンの近位端付近に隣接し、かつそこから近位方向に延びる、前記細長いアプリケータ本体の周囲の近位組織の領域内に流体を注入し、疾患組織の加熱治療中に、前記近位組織の領域内の水分を維持するための手段を更に含む、態様１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様５〕
前記細長いアプリケータ本体から前記近位組織の領域に流体を注入するための前記手段が、前記近位組織の領域に対して開いている、前記細長いアプリケータ本体の１つ以上の開口部と連通している流体源を含む、態様４に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様６〕
前記アプリケータの動作中に、前記冷却流体空間に冷却流体が存在する際に、冷却流体のおよその温度を測定するために位置付けられた温度センサーを更に含む、態様１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様７〕
前記アンテナがアプリケータ加熱ゾーンを形成して、前記アプリケータ加熱ゾーンの周囲の組織を加熱し、前記細長いアプリケータ本体は、前記細長いアプリケータ本体及び前記加熱ゾーンが前記生体内に挿入される深さの指標として、前記細長いアプリケータ本体上で可視であり、前記細長いアプリケータ本体に沿って規則的な間隔で離間した深さマーキングを更に含み、前記アプリケータを身体から引き抜く間に、前記加熱ゾーンが前記身体の皮膚に接近するときに、ユーザーに警告するために、前記アプリケータの前記加熱ゾーンと前記取り付け端部との間、かつ前記加熱ゾーンから予め設定された距離で、前記細長いアプリケータ本体外側上において可視の警告マーキングを更に含む、態様１に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様８〕
生体内の疾患組織の加熱治療のための、マイクロ波療法のためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロ波エネルギーを出力するためのマイクロ波発生器と、
ｂ）前記マイクロ波発生器からマイクロ波アプリケータへとマイクロ波エネルギーを供給するために、前記マイクロ波発生器に連結された同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルと、
ｃ）少なくとも１つのマイクロ波アプリケータと、
ｄ）前記システムの動作を制御するためのシステムコントローラと、
ｅ）前記マイクロ波発生器に接続されたマイクロ波電力入力部、及び同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに接続されるように適合された複数の出力ポートとを有するマイクロ波パワースプリッタ回路であって、前記複数の出力ポートの１つが、前記少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが前記パワースプリッタ回路に接続された単一のマイクロ波アプリケータである場合に使用するための、単一接続出力ポートであり、前記複数の出力ポートの残りの出力ポートは、前記少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが前記パワースプリッタ回路の２つ以上の多数接続出力ポートに接続される２つ以上のマイクロ波アプリケータである場合に使用するための多数接続出力ポートであり、前記単一接続出力ポートは単一のアプリケータを使用する際に効率的なエネルギー伝達を提供するようにインピーダンス整合及び同調されており、前記多数接続出力ポートは、２つから提供される多数の出力ポートの合計数までの間の数のアプリケータを使用する際に、効率的なエネルギー伝達を提供するためにインピーダンス整合及び同調されている、マイクロ波パワースプリッタ回路と
を含む、システム。
〔態様９〕
前記パワースプリッタ回路は、１つの単一接続出力ポート及び３つの多数接続出力ポートを含み、単一のアプリケータの前記１つの単一接続出力ポートへの取り付け、２つのアプリケータの前記多数接続出力ポートのうちの２つへの取り付け、又は３つのアプリケータの前記パワースプリッタ回路の前記多数接続出力ポートのうちの３つへの取り付けを可能にし、前記パワースプリッタ回路に接続された１つ、２つ又は３つのアプリケータを提供する、態様８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１０〕
前記システムは、前記システムに４つ以上のアプリケータを提供するために、前記マイクロ波発生器に接続された複数のパワースプリッタ回路を含む、態様９に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１１〕
温度センサーであって、前記温度センサーによって感知される温度の指標である温度センサー信号を生成するように適合された、少なくとも１つのアプリケータのそれぞれと関連する温度センサーと、前記温度センサーを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結し、温度センサー信号をマイクロ波エネルギーから分離しかつこれと結合するように適合され、これによって温度センサー信号は前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される結合回路とを更に含み、前記パワースプリッタ回路はまた、コントローラを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルと連結するための、温度センサーをマイクロ波エネルギーと分離及び結合するように適合されたマルチプレクサ回路であり、前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される温度センサー信号は、前記システムコントローラに及びここから方向付けられる、態様８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１２〕
前記マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路は、各出力ポートにおいてマイクロ波エネルギーから温度センサー信号を分離し、それによって、出力ポートに接続された各アプリケータにおいて前記マイクロ波エネルギーと共に前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて伝達される温度センサー信号は、別個に前記システムコントローラに方向付けられ、前記システムコントローラは、アプリケータがポートに接続されたことを示す、そのポートからの温度センサー信号の受信によってどの出力ポートにアプリケータが接続されているかを判定するようにプログラムされ、前記コントローラは、前記マルチプレクサ及びパワースプリッタ回路に接続されているアプリケータの数、及び前記アプリケータが接続されている特定の出力ポートの判定により、単一のアプリケータのみが検出される場合に前記単一のアプリケータが前記単一接続アプリケータ出力ポートに適切に接続されているかどうか、及び複数のアプリケータが検出される場合に、前記複数のアプリケータが前記多数接続出力ポートのみに適切に接続されているかを判定し、前記アプリケータが適切に接続されていない場合にはこれを示す出力信号を提供するように、プログラムされている、態様１１に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１３〕
マイクロ波エネルギーを出力するための前記マイクロ波発生器は９１５ＭＨｚの周波数のマイクロ波エネルギーを出力し、２４５０ＭＨｚの第２周波数でマイクロ波エネルギーを出力するための第２マイクロ波発生器と、単一の第２周波数マイクロ波アプリケータと、前記第２マイクロ波発生器から前記第２周波数マイクロ波アプリケータにマイクロ波エネルギーを供給するための、前記第２マイクロ波発生器に連結された第２周波数同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルとを更に含む、態様８に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１４〕
前記システムコントローラは、前記マイクロ波発生器及び前記第２マイクロ波発生器の動作を制御する、態様１３に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１５〕
前記システムコントローラは、前記マイクロ波発生器又は前記第２マイクロ波発生器のいずれかを、任意の特定の時間において動作させる、態様１４に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１６〕
生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロ波エネルギーを出力するためのマイクロ波発生器と、
ｂ）前記マイクロ波発生器からマイクロ波アプリケータへとマイクロ波エネルギーを供給するために、前記マイクロ波発生器に連結された同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルと、
ｃ）マイクロ波アプリケータであって、
ｉ）前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及び前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルへの取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体、
ｉｉ）前記アプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置された、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナ、
ｉｉｉ）前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線、
ｉｖ）前記温度センサーによって感知される温度の指標である温度センサー信号を生成するように適合された温度センサー、並びに
ｖ）前記温度センサーを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結し、前記温度センサー信号をマイクロ波エネルギーから分離しかつこれと結合するように適合され、これによって前記温度センサー信号は前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される、結合回路
を含む、マイクロ波アプリケータと、
ｄ）前記温度センサー信号を踏まえて前記システムの動作を制御するためのシステムコントローラと、
ｅ）前記システムコントローラを前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルに連結するためのものであり、かつ温度センサー信号をマイクロ波エネルギーから分離しかつこれと結合するように適合され、これによって前記マイクロ波エネルギー供給ケーブルを通じて前記マイクロ波エネルギーと共に伝達される温度センサー信号は、前記システムコントローラに及びここから方向付けられる、マルチプレクサ回路と
を含む、システム。
〔態様１７〕
前記アプリケータは、外部導電性スリーブであって、前記マイクロ波エネルギー伝送線の外側表面の周囲に延び、かつここから離間されて前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつ前記マイクロ波伝送線の前記外側表面と前記外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する外部導電性スリーブと、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面、及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に、これらから離間するように同心状に位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面に沿った内部冷却流体空間と、前記外部導電性スリーブの前記内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する、案内スリーブであって、前記内部冷却流体空間は前記外部冷却流体空間と連通し、それによって前記案内スリーブは、マイクロ波エネルギー伝送線及び前記外部導電性スリーブを冷却するために、前記冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合される、案内スリーブとを更に含み、前記温度センサーは、前記アプリケータの動作中に前記冷却流体空間内に冷却流体が存在する際に前記冷却流体のおよその温度を測定するために位置付けられる、態様１６に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１８〕
前記細長いアプリケータ本体は、前記細長いアプリケータ本体が前記生体内に挿入された深さの指標として、前記細長いアプリケータ本体の外側で可視であり、前記細長い本体に沿って規則的な間隔で離間した深さマーキングを更に含み、かつ規則的なリズム音を生成するリズム音発生器を更に含み、それによって前記規則的に離間した深さマーキングと合わせた前記規則的なリズム音が、前記アプリケータを実質的に一定の所定の速度でアプリケータを引き出すために、アプリケータの引き出し中に使用されるように適合され、これは、マイクロ波電力の前記アプリケータへの適用と共に行われる場合に、前記挿入経路に沿った前記アプリケータの引き出し中に、前記挿入経路に沿った経路アブレーションを提供する、態様１６に記載の生体内の疾患組織の加熱治療のためのマイクロ波療法のためのシステム。
〔態様１９〕
生体内の疾患組織の加熱治療のための、マイクロ波療法のためのシステムであって、前記システムは、
ａ）マイクロ波エネルギーを出力するためのマイクロ波発生器と、
ｂ）前記マイクロ波発生器から少なくとも１つのマイクロ波アプリケータへとマイクロ波エネルギーを供給するために、前記マイクロ波発生器に連結された同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルと、
ｃ）少なくとも１つのマイクロ波アプリケータであって、
ｉ）前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及び前記同軸マイクロ波エネルギー供給ケーブルへの取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体、
ｉｉ）前記アプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置された、マイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナ、
ｉｉｉ）前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線、
ｉｖ）前記アプリケータ内の冷却流体空間、
ｖ）それを通じて冷却流体が前記冷却流体空間に供給される、冷却流体源への接続のための冷却流体吸入口、及び
ｖｉ）それを通じて冷却流体が前記冷却流体空間から取り出される、冷却流体の排出管への接続のための冷却流体排出口
を含む、少なくとも１つのマイクロ波アプリケータと、
ｄ）それぞれ冷却流体吸入口に接続されるように適合された複数の冷却流体供給コネクタ及びそれぞれ冷却流体排出口に接続されるように適合された複数の冷却流体戻りコネクタを有する冷却流体循環システムであって、前記複数の冷却流体供給コネクタのそれぞれは通常閉じている遮断弁を含み、これは冷却流体吸入口に接続される際に開いて、冷却流体吸入口に接続されるとき以外は前記冷却流体供給コネクタからの流体の流れを防ぎ、前記複数の冷却流体戻りコネクタのそれぞれは一方向弁を含み、流体の流れを冷却流体戻りコネクタのみに流す、冷却流体循環システムとを含み、
ｅ）ここで、少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが単一のアプリケータである場合、前記複数の流体供給コネクタの１つが前記単一のアプリケータの前記冷却流体吸入口に接続され、前記複数の冷却流体戻りコネクタの１つが前記単一のアプリケータの前記冷却流体排出口に接続され、前記単一アプリケータを通じた冷却流体の流れを提供し、前記少なくとも１つのマイクロ波アプリケータが複数のアプリケータである場合、前記複数の冷却流体供給コネクタの１つが前記複数のアプリケータのそれぞれの前記冷却流体吸入口に接続され、前記複数の冷却流体戻りコネクタの１つが前記複数のアプリケータのそれぞれの前記冷却流体排出口に接続されて、前記複数のアプリケータのそれぞれを通じて冷却流体の流れを提供する、
システム。
〔態様２０〕
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、前記生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、前記マイクロ波アプリケータは、
前記生体の組織区域への挿入のための遠位端及び近位端を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置されるマイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナであって、前記アンテナは、前記細長いアプリケータ本体が前記生体組織内へと挿入されて、マイクロ波エネルギーが前記アンテナから放射される際に、前記生体組織内に所望の加熱ゾーンを生成するように適合され、前記所望の加熱ゾーンは、前記細長いアプリケータ本体の前記近位端の方にその近位端を有する、アンテナと、
前記細長いアプリケータ本体が前記生体組織内に挿入されるときに、前記アンテナからの放射のために前記アンテナにマイクロ波エネルギーを供給するための手段と、
前記細長いアプリケータ本体から、前記所望の加熱ゾーンの前記近位端付近に隣接し、かつそこから近位方向に延びる、前記細長いアプリケータ本体の周囲の近位組織の領域内に流体を注入し、疾患組織の加熱治療中に、この近位組織の領域内の水分を維持するための手段と
を含む、マイクロ波アプリケータ。
〔態様２１〕
前記細長いアプリケータ本体から前記近位組織の領域に流体を注入するための前記手段が、前記近位組織の領域に対して開いている、前記細長いアプリケータ本体の１つ以上の開口部と連通している流体源を含む、態様１に記載の生体組織に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様２２〕
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、前記生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータであって、前記マイクロ波アプリケータは、
前記生体の組織区域内に挿入するための挿入端部、及びマイクロ波エネルギー源への取り付けのための取り付け端部を有する細長いアプリケータ本体と、
前記細長いアプリケータ本体の前記挿入端部の方に配置されるマイクロ波エネルギーを放射するためのアンテナであって、前記アンテナは、マイクロ波エネルギーを放射する際に主要エネルギー放射ゾーンを生成する、アンテナと、
前記アプリケータの前記取り付け端部から前記アンテナにマイクロ波エネルギーを伝導するために、前記細長いアプリケータ本体内に配置されるマイクロ波エネルギー伝送線であって、前記マイクロ波エネルギー伝送線は外側表面、並びに内部導体及び外部導体を有する、マイクロ波エネルギー伝送線と、
外部導電性スリーブであって、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面の周囲に延び、かつここから離間されて前記細長いアプリケータ本体の一部の外側を形成し、かつ前記マイクロ波伝送線の前記外側表面と前記外部導電性スリーブの内側表面との間に冷却流体空間を提供する、外部導電性スリーブと、
前記アプリケータ本体の前記挿入端部を形成し、前記伝送線の前記内部導体と電気的に連結される、導電性アプリケータ先端部と、
前記導電性スリーブと前記導電性先端部との間に位置付けられて、これらを接合し、前記導電性先端部を前記導電性スリーブから、及び前記マイクロ波伝送線の前記外部導体から電気的に絶縁する、誘電材料と、
前記細長いアプリケータ本体の前記取り付け端部の方の、前記主要エネルギー放射ゾーンの端部にほぼ隣接する部分から、前記細長いアプリケータ本体の前記取り付け端部に向かって延びる、前記細長いアプリケータ本体の周囲の湿潤化されるべき組織の領域内に、前記冷却流体空間から流体を注入するための、前記冷却流体空間から前記外部導電性スリーブを通じて延びる、１つ以上の開口部と
を含む、マイクロ波アプリケータ。
〔態様２３〕
前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面、及び前記外部導電性スリーブの前記内側表面の周囲に、これらから離間するように同心状に位置付けられ、前記冷却流体空間の少なくとも一部を、前記マイクロ波エネルギー伝送線の前記外側表面に沿った内部冷却流体空間と、前記外部導電性スリーブの前記内側表面に沿った外部冷却流体空間とに分割する、案内スリーブであって、前記内部冷却流体空間は前記外部冷却流体空間と連通し、それによって前記案内スリーブは、マイクロ波エネルギー伝送線及び前記外部導電性スリーブを冷却するために、前記冷却流体空間内の冷却流体の流れを案内するように適合される、案内スリーブを更に含む、態様２２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様２４〕
前記誘電材料は、前記外部導電性スリーブと前記同軸マイクロ波伝送線の外部導体との間に延びて、前記アプリケータの前記挿入端部の方に前記冷却流体空間の端部を形成し、前記冷却流体空間が、前記マイクロ波エネルギー伝送線の長さに沿って、前記アンテナに到達する手前で終わっている、態様２２に記載の生体組織内に挿入するためのマイクロ波アプリケータ。
〔態様２５〕
生体組織内の疾患組織の加熱治療のために、生体組織内に挿入するために、少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに複数の選択可能な周波数の少なくとも１つのマイクロ波エネルギーを提供するためのマイクロ波療法システムであって、前記システムは、
第１周波数のマイクロ波信号を生成するための第１マイクロ波発生器と、
第２周波数のマイクロ波信号を発生するための第２マイクロ波発生器と、
前記第１マイクロ波発生器からマイクロ波信号を受信するために第１マイクロ波アプリケータを接続するための第１コネクタであって、前記第１マイクロ波アプリケータは生体組織内への挿入に適合され、第１周波数のマイクロ波エネルギーを身体組織内に放射するように適合されている、第１コネクタと、
前記第２マイクロ波発生器からマイクロ波信号を受信するために少なくとも１つの第２マイクロ波アプリケータを接続するための少なくとも１つの第２コネクタであって、前記第２マイクロ波アプリケータは生体組織内への挿入に適合され、前記第２周波数のマイクロ波エネルギーを身体組織内に放射するように適合された、少なくとも１つの第２コネクタと、
前記生体組織内の前記疾患組織に所望の加熱治療を提供するために、第１及び第２マイクロ波発生器の動作を制御及び調整するためのシステムコントローラと
を含む、マイクロ波療法システム。
〔態様２６〕
前記少なくとも１つの第２コネクタは、前記第２マイクロ波発生器からマイクロ波信号を受信するために、１つ又は複数の第２マイクロ波アプリケータを接続するための複数の第２コネクタである、態様２５に記載の少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに複数の選択可能な周波数の少なくとも１つのマイクロ波エネルギーを提供するためのシステム。
〔態様２７〕
前記第１周波数は２４５０Ｍｈｚであり、前記第２周波数は９１５ＭＨｚである、態様２６に記載の少なくとも１つのマイクロ波アプリケータに複数の選択可能な周波数の少なくとも１つのマイクロ波エネルギーを提供するためのシステム。
【外国語明細書】
2019115719000001.pdf