(57)【要約】【課題】ＭＲＩ装置のＭＲ画像に影響を与えることのないマイクロ波手術装置を提供すること【解決手段】マイクロ波発振器５７と高周波同軸ケーブル４の入力端との間にノイズフィルタ３を設け、マイクロ波手術用電極５からマイクロ波が照射されている時にマイクロ波発振器５７のマグネトロンで発生するＭＲＩ装置６のＭＲ信号の周波数帯域のノイズを除去することで、ＭＲＩ装置６によりＭＲ画像を表示しながらマイクロ波手術装置により手術を行った場合でも、ＭＲＩ装置６から鮮明なＭＲ画像の表示を可能にした。【選択図】　　　　図１
2004129847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴画像装置により断層画像の撮像が行われている状態のもとで使用できるマイクロ波手術装置であって、
マグネトロンによって構成され、所定の周波数のマイクロ波信号を発振出力する出力回路に直流を遮断する電気絶縁体が設けられているマイクロ波発振手段と、
上記マイクロ波信号を病変組織部位に対して照射可能に構成された手術用電極と、
上記マイクロ波発振手段と上記手術用電極との間に設けられ、上記マイクロ波発振手段から出力される上記マイクロ波信号に含まれる連続性ノイズから上記断層画像の撮像用周波数と共振するノイズ成分のみを外部アースに導いて除去するノイズフィルタ手段と、
を備えていることを特徴とするマイクロ波手術装置。
【請求項２】
上記ノイズフィルタ手段は、
上記核磁気共鳴画像装置により撮影される上記断層画像に影響を与えるノイズ成分を除去することで、上記核磁気共鳴画像装置において上記病変組織部位の温度分布をリアルタイムで表示可能としたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波手術装置。
【請求項３】
上記ノイズフィルタ手段で除去するノイズ成分は、上記核磁気共鳴画像装置の磁場強度により決定されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波手術装置。
【請求項４】
上記ノイズフィルタ手段は、
上記マイクロ波発振手段から上記手術用電極に上記マイクロ波信号を伝送する一対の伝送路に対してそれぞれ挿入され、少なくとも所定の周波数のマイクロ波信号を通過可能に形成される第１の帯域通過回路と、
上記伝送路と上記外部アースとの間に挿入され、上記マグネトロンで発生する連続性ノイズのうち、上記断層画像の撮像用周波数と共振する周波数のノイズ成分のみを通過可能に形成される第２の帯域通過回路と、
からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波手術装置。
【請求項５】
上記第１の帯域通過回路はコンデンサにより形成され、上記第２の帯域通過回路はコンデンサとインダクタとを直列接続して形成した同調回路により形成されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波手術装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば生体組織にマイクロ波を照射して、凝固、止血、切除等の手術を行うマイクロ波手術装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電気手術装置（電気メス）やレーザ手術装置（レーザーメス）などと共にマイクロ波手術装置が知られている。
マイクロ波手術装置は、マイクロ波を生体組織内に照射することで、組織内に発生した誘電熱を利用して、凝固、止血、切除等を行う手術装置であり、例えば含有血液の多い肝臓などの実質臓器の手術に好適なものとされる。
【０００３】
ところで、上記したようなマイクロ波手術装置により生体組織の手術や治療を行う際には、手術・治療部位の様子を観測しながら行うことが望ましい。
マイクロ波手術装置により手術・治療を行いながら、手術・治療部位の観測を行うには、マイクロ波手術装置と核磁気共鳴画像（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置を組み合わせることが考えられる。
【０００４】
しかしながら、核磁気共鳴画像装置（以下、「ＭＲＩ装置」という）は、人体を静磁場中に置いた状態で高周波磁場（ＲＦ磁場）を与えて、人体内のスピンを持つ核を励起し、この励起した核が元に戻る間に生じた所定周波数のＭＲ信号を検出して人体の断層像を表示する装置である。
このため、一般にはマグネットから発せられる強力な静磁場を所定領域から外部に出すことなく、しかも人体から発せられる極めて微量なＲＦ信号を効率良く受信するために電磁シールドが施されたシールドルーム内部に設置するなどして、微量なＭＲ信号がノイズなどの影響を受けないように構成する必要がある。
【０００５】
そこで、従来のマイクロ波手術装置においては、ＭＲ検査室の外部にマイクロ波発振器を設け、このマイクロ波発振器とＭＲ検査室内で使用するマイクロ波アプリケーションとをマイクロ波中継ケーブルにより接続する。そのうえで、マイクロ波発振器とマイクロ波アプリケーションとを連結するマイクロ波中継ケーブルの途中に同軸型フィルタを介設することで、マグネトロンから出力されるマイクロ波がＭＲ検査室内のＭＲＩ観察空間に入る前にノイズをカットする方法なども提案されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６７１３３号公報（第１２頁−第１３頁、第３１図−第３７図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、上記したような特許文献１に記載されているマイクロ波手術装置により手術を行う場合は、通常、他の治療機器、或いは生体監視装置などが併用されるため、マイクロ波手術装置を含む何れかの装置のアース回路に、何らかの原因によって異常が発生した場合には、術者や患者が漏れ電流よる電気ショック（感電、電撃）を起こし危険な状態になるおそれがあった。
【０００８】
また、マイクロ波手術装置では、マイクロ波手術用電極を用いて腫瘍などの患部にマイクロ波を照射して病変部の凝固、止血、切除などの手術を行うようにされるが、このとき、その状態をＭＲ画像（断層画像）で確認しながら行うことが望ましいとされる。
【０００９】
しかしながら、マイクロ波手術装置と、ＭＲＩ装置とを同時に使用する場合には、マイクロ波手術装置の手術用器具として、磁場に影響を与える器具を使用すると、手術用器具により作られる局所磁場の歪みが問題となる。
このため、手術用電極などは非磁性体で構成したものを用いるようにしているが、ＭＲ撮像下の手術では、リアルタイムで、より鮮明な画像を確認できることが必要不可欠であることから、より高磁場のＭＲＩ装置の使用が望まれている。
この結果、ＭＲＩ対応の手術用器具を用いただけでは、依然としてＭＲＩ装置により得られるＭＲ画像の乱れが問題となっていた。
【００１０】
またＭＲＩ装置の種類によっては、漏洩磁場の関係で狭い手術室内でも磁場の影響を受けない領域を確保できるものがあり、その場合は通常の手術用器具を使用することが可能とされる。しかし、その場合はＭＲＩ装置のガントリーの外に正対したベット上で手術を行い、撮影はベットをガントリー内に素早く移動さるという迅速な作業を可能にする設備と体制が前提となり、かつ、リアルタイムでＭＲ画像を確認することが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、ＭＲＩ装置と同時に使用した場合でもＭＲ画像に影響を及ぼすことなく、高解像度の画像をリアルタイムで表示可能であり、しかも他の装置を併用した場合でも安全なマイクロ波手術装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のマイクロ波手術装置は、核磁気共鳴画像装置により断層画像の撮像が行われている状態のもとで使用できるものとされる。
そして、マグネトロンによって構成され、所定の周波数のマイクロ波信号を発振出力する出力回路に直流を遮断する電気絶縁体が設けられているマイクロ波発振手段と、マイクロ波信号を病変組織部位に対して照射可能に構成された手術用電極と、マイクロ波発振手段と手術用電極との間に設けられ、マイクロ波発振手段から出力されるマイクロ波信号に含まれる連続性ノイズから断層画像の撮像用周波数と共振するノイズ成分のみを外部アースに導いて除去するノイズフィルタ手段とを備えている。
【００１３】
またノイズフィルタ手段は、核磁気共鳴画像装置により撮影される断層画像に影響を与えるノイズ成分を除去することで、核磁気共鳴画像装置において病変組織部位の温度分布をリアルタイムで表示可能とした。
またノイズフィルタ手段で除去するノイズ成分は、核磁気共鳴画像装置の磁場強度により決定するようにした。
【００１４】
さらにノイズフィルタ手段は、マイクロ波発振手段から手術用電極にマイクロ波信号を伝送する一対の伝送路に対してそれぞれ挿入され、少なくとも所定の周波数のマイクロ波信号を通過可能に形成される第１の帯域通過回路と、伝送路と外部アースとの間に挿入され、マグネトロンで発生する連続性ノイズのうち、断層画像の撮像用周波数と共振する周波数のノイズ成分のみを通過可能に形成される第２の帯域通過回路とからなる。
また、第１の帯域通過回路をコンデンサにより形成し、第２の帯域通過回路をコンデンサとインダクタを直列接続した同調回路により形成するようにした。
【００１５】
本発明によれば、マイクロ波発振手段と手術用電極との間にノイズフィルタ手段を設け、マイクロ波発振手段から出力されるマイクロ波信号に含まれる連続性ノイズから断層画像の撮像用周波数と共振するノイズ成分のみを外部アースに導いて除去するようにしている。
これにより、マイクロ波手術装置をＭＲＩ装置と同時に使用した場合でも、高解像度の画像を得ることができるので、病変組織部位の温度分布をリアルタイムで表示することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態としてのマイクロ波手術装置について説明する。
本実施の形態の説明は次の順序で行う。
１．本実施の形態のマイクロ波手術装置を利用した手術システム
２．マイクロ波手術装置の構成
２−１　マイクロ波手術装置の外観構成
２−２　マイクロ波手術装置の内部構成
２−３　マイクロ波手術用電極の構造
３．本発明に至った背景
４．ノイズフィルタの構成
４−１　ノイズフィルタの構造
４−２　フィルタの特性
【００１７】
１．本実施の形態のマイクロ波手術装置を利用した手術システム
先ず、図１を用いて本発明の実施の形態としてのマイクロ波手術装置を利用した手術システムの概要について簡単に説明しておく。
この図１に示す手術システムは、本実施の形態としてのマイクロ波手術装置１とＭＲＩ装置６とにより構成される。
本実施の形態のマイクロ波手術装置１は、手術装置本体２内において発生させた２４５０ＭＨｚのマイクロ波信号をマイクロ波手術用電極５から被験者７の患部に収束照射することで、生体組織内に発生した誘電熱を利用して、例えば含有血液の多い肝臓などの実質臓器に対して凝固、止血、切除等を手術するのに好適なものとされる。
この場合、手術装置本体２はノイズフィルタ３を介して高周波同軸ケーブル４と接続され、この高周波同軸ケーブル４にマイクロ波手術用電極５が接続されている。
【００１８】
ＭＲＩ装置６は、ＭＲＩ装置本体６ａとマグネット部６ｂ，６ｂとからなる、いわゆる解放型のＭＲＩ装置であり、主たる制御を行うＭＲＩ装置本体６ａと、被験者（患者）７に静磁場を与えるためのマグネット部６ｂ，６ｂとが信号線６ｃにより接続されている。また、被験者７の断層画像（ＭＲ画像）を表示するモニター６ｄを備えて構成される。
ＭＲＩ装置６の長所としては、Ｘ線被爆がなく、被験者の身体を動かさなくとも人体の断層像が任意の角度から得られるため、病変部の広がり、大きさ、周囲組織との関係、温度画像などをモニター６ｄに表示することができる点になどが挙げられる。
加えて、この図１に示すような開放型のＭＲＩ装置６は、閉鎖型（トンネル型）のＭＲＩ装置とは異なり、ＭＲＩ装置の静磁場を形成するマグネット部６ｂ，６ｂの間から、術者が静磁場内の被験者７にアクセスすることが可能である。即ち、図示していない術者が被験者７にアクセスするスペースが上下方向に設けられているため、術者は、該スペースの手前方向に位置することにより、モニター６ｄにより表示される病変部の様子をＭＲ画像をリアルタイムで視認しながら、手術などの様々な処置を簡単に、しかも正確、且つ、安全に行うことができるようになる。
【００１９】
なお、本実施の形態においては、ＭＲＩ装置６を図１に示したような開放型のＭＲＩ装置で、しかもマグネット部６ｂ，６ｂが垂直に配置され、術者が静磁場内の被験者にアクセスするスペースが上下方向に設けられている垂直型（ダブルドーナツ型）の装置を例に挙げているが、これはあくまでも一例である。
例えば、ＭＲＩ装置６としては、マグネット部６ｂ，６ｂが水平に配置され、術者が被験者にアクセスするスペースが横方向に設けられている水平型（ハンバーグ型）の装置であっても良い。また、閉鎖型（トンネル型）のＭＲＩ装置でも良い。
【００２０】
そして、図１に示した手術システムを構成している本実施の形態のマイクロ波手術装置１は、ＭＲＩ装置６と同時に使用した場合でもＭＲ画像に影響を及ぼさないように構成した。これにより、例えば、マイクロ波手術用電極を用いて腫瘍などの患部にマイクロ波信号を照射して病変部の凝固、止血、切除などの手術をＭＲ画像でリアルタイムに確認しながら行うことができるようにしたものである。
さらに他の装置を併用した場合でも、術者や患者が漏れ電流よる電気ショックを与えないように安全な構成としたものである。
【００２１】
２．マイクロ波手術装置の構成
２−１　マイクロ波手術装置の外観構成
以下、図２〜図４を参照しながら本実施の形態のマイクロ波手術装置の構成について説明する。
先ず、図２、図３を用いて本実施の形態のマイクロ波手術装置の外観構成について説明する。
図２は本実施の形態のマイクロ波手術装置の外観構成を示した図であり、図３（ａ）は手術装置本体の正面図、図３（ｂ）はその背面図をそれぞれ示した図である。
この図２に示すように、マイクロ波手術装置１の手術装置本体２は、小型で架台１０上に配置可能とされる。また手術装置本体２とフットスイッチ９（９ａ，９ｂ）とをフットケーブル８により接続することで足によるオン／オフ操作が可能とされる。
【００２２】
手術装置本体２の正面には、図３（ａ）に示すように、上段側に主操作パネル部１１が設けられ、下段側に副操作パネル部１２が設けられている。
主操作パネル部１１は、アラーム領域１３、モード領域１４、凝固領域１５、解離領域１６、メモリー領域１７に区分されている。
アラーム領域１３には、当該マイクロ波手術装置１の状態を報知するための各種アラームランプ２１が設けられている。
【００２３】
モード領域１４は、当該マイクロ波手術装置１の動作モードを切り換えるための領域であり、上記図２に示したフットスイッチ９による操作モードをノーマル（踏みっぱなし）モードと、オートリピート（ポンと一度踏むだけ）モードに切り換えるためのモード切替スイッチ２２や、リピート回数を表示するリピート回数表示部２３が設けられている。
【００２４】
凝固領域１５は、マイクロ波手術用電極５より被験者７に対して手術（凝固）を行う際に照射するマイクロ波の各種設定を行うための領域とされる。このため、マイクロ波の出力設定や、出力設定をリセットするためのマイクロ波出力設定スイッチ２４，２５や、凝固時間のリセット、或いはマイクロ波出力を出力設定値まで段階的に徐々に上げながらマイクロ波を照射するスロー凝固モードに切り換えるための切替スイッチ２６，２７が設けられている。
また表示部として凝固確認ランプ２８や、マイクロ波の出力値を表示する出力表示器２９、凝固時間を表示する凝固時間表示器３０、凝固時間の単位（秒／分）を表示する凝固時間単位確認ランプ３１が設けられている。
【００２５】
解離領域１６は、マイクロ波手術用電極５を被験者７の生体から引き抜く際にマイクロ波手術用電極５に生体組織が付着するのを防止するための各種設定を行う領域であり、解離確認ランプ３２や解離時間表示器３３、解離時間設定スイッチ３４、解離電流表示器３５、解離電流設定スイッチ３６が設けられている。
【００２６】
メモリー領域１７には、凝固条件（ワット数、凝固時間、解離時間など）の設定を記憶するメモリースイッチ３７が設けられている。
【００２７】
一方、副操作パネル部１２には、マイクロ波を出力可能な２つの出力コネクタ４０，４１と、これらの出力コネクタ４０，４１を同時に通電する同時通電スイッチ３８、マイクロ波手術用電極５に対して負荷が加わったときに出力コネクタ４０，４１を通電状態にするＵＲＳスイッチ３９、フットスイッチ接続コネクタ４２、主電源スイッチ４３が設けられている。
【００２８】
この場合、出力コネクタ４０，４１には、それぞれ高周波同軸ケーブル４，４を介してマイクロ波手術用電極５，５が接続される。そして、このマイクロ波手術用電極５，５からマイクロ波が出力される。
そして、本実施の形態では、この出力コネクタ４０（または４１）と高周波同軸ケーブル４との間にノイズフィルタ３を設けるようにしている。
なお、フットスイッチ接続コネクタ４２には、上述したフットケーブル８を介してフットスイッチ９が接続されることになる。
【００２９】
手術装置本体２の背面側には、図３（ｂ）に示すように音量調整ツマミ４５、ヒューズホルダー４６、通風孔４７、等電位化端子４８が設けられている。また手術装置本体２の両側にはそれぞれ把手４４，４４が設けられている。
【００３０】
２−２　マイクロ波手術装置の内部構成
次に、本実施の形態のマイクロ波手術装置の内部構成を図４に示すブロック図を用いて説明する。なお、図３と同一部位には同一番号を付して説明は省略する。
この図４に示すように、商用交流電源からの商用交流電圧（定格電圧）は、ヒューズ５１、主電源スイッチ４３、漏電ブレーカー５２を介して設定出力安定装置５３に供給される。なお、漏電ブレーカー５２には漏電を報知するための接地警報灯２１ａが取り付けられている。接地警報灯２１ａは、上記図３（ａ）に示したアラーム領域１３にアラームランプ２１として設けられるものである。
【００３１】
設定出力安定装置５３は、出力設定器５４の設定に応じて高圧電源５６に供給する電圧レベルを設定する。設定出力安定装置５３の出力タイミングは出力制御装置５５により制御されている。出力表示器２９は出力設定器５４の設定値を表示する表示器である。
【００３２】
高圧電源５６は、高圧トランスなどにより構成され、設定出力安定装置５３からの電圧を昇圧してマイクロ波発振器５７に出力する。
マイクロ波発振器５７は、マグネトロンにより構成され、高圧電源５６からの昇圧電圧を利用して、例えば２４５０ＭＨｚのマイクロ波を発生する。そして、その出力回路には直流を遮断するように電気絶縁体が設けられている。
【００３３】
マイクロ波発振器５７で発生したマイクロ波は、破線で囲ったマイクロ波伝送部５８のノイズフィルタ３と同軸リレー５９、及び高周波同軸ケーブル４を介してマイクロ波手術用電極５に供給され、マイクロ波手術用電極５から被験者７に照射するようにされる。
【００３４】
コンタクトチェッカー６１は、マイクロ波手術用電極５から誤ってマイクロ波が出力されるのを防止するために、マイクロ波手術用電極５が被験者７と接触状態にあるか否かを検出して、その検出結果を出力制御装置５５に出力するようにされる。
【００３５】
出力制御装置５５は、フットスイッチ９ａが操作された時に、出力時間設定器６３により設定された時間だけ、設定出力安定装置５３から所定レベルの電圧が高圧電源５６に入力されるように制御している。また、出力制御装置５５は、上記したコンタクトチェッカー６１の検出結果に基づいて出力制御を行うようにされる。なお、出力制御装置５５の動作電圧は低圧電源回路６２から供給されている。
【００３６】
マグネトロン強制冷却装置６４は、マイクロ波発振器５７のマグネトロンを強制的に冷却するようにされる。このマグネトロン強制冷却装置６４には、冷却ファンの状態を監視し、冷却ファンに異常が発生した時に報知するため冷却ファン監視灯２１ｂが取り付けられている。
【００３７】
低圧電源回路６２は、漏電ブレーカー５２を介して入力される商用電圧を所定の低圧レベルに変換して出力する。その出力電圧は出力制御装置５５やフットスイッチ９ａ、音声出力装置６５などに駆動電源として供給される。
【００３８】
音声出力装置６５は、出力制御装置５５においてマイクロ波を出力する際に異常を検出した時、或いはアース検出回路６７や組織解離装置６９において異常を検出した時にスピーカ６６から警報音を出力する。
また、音声出力装置６５は、アース検出回路６７において漏洩電流を検出したときにスピーカ６６から警報音を出力するようにされる。
【００３９】
また、本実施の形態のマイクロ波手術装置１においては、手術のためにマイクロ波手術用電極５を組織に刺入して手術を行った後、マイクロ波手術用電極５を組織より引き抜く際に、マイクロ波手術用電極５に組織が付着するのを防止するために組織解離装置６９が備えられている。
【００４０】
組織解離装置６９は、手術終了後に同軸リレー５９を介してマイクロ波手術用電極５に対して、数ｍＡ程度の陰極直流電流を通電することで、組織とマイクロ波手術用電極５との間の細胞膜を境として電気滲透現象によりマイナス側になる後記中心電極の周辺に凝集する水分により、マイクロ波手術用電極５への組織の付着を防止するようにしている。
組織解離装置６９の通電時間は、通電時間設定器７０により設定可能とされ、その通電時間は通常短時間（例えば６０秒程度）に設定される。
また、この組織解離装置６９のオン／オフは、例えばフットスイッチ９ｂを操作し、直流電源６８をオン／オフして行うようにしている。
【００４１】
２−３　マイクロ波手術用電極の構造
ここで、図５を用いてマイクロ波手術用電極の構造例を示しておく。
図５（ａ）は手術用電極の全体の構造図、図５（ｂ）は手術用電極の先端部分の拡大図である。
図５（ａ）（ｂ）に示すマイクロ波手術用電極５は、例えばＭＲＩ対応の非磁性体などにより構成される手術用電極とされる。
このようなマイクロ波手術用電極５は、コネクタ本体７１に、略円筒状の外部電極７２が取り付けられている。そして、この外部電極７２の先端に絶縁体７３を介して中心電極７４が取り付けられている。
中心電極７４は、絶縁体７３内に形成されている中心導体７５、及び外部電極７２内の中心導体（図示しない）を介してコネクタ本体７１内の図示しない中心電極に接続されている。また、外部電極７２はコネクタ本体７１の外部電極と接続されている。なお、外部電極７２と中心電極とは絶縁されている。
【００４２】
３．本発明に至った背景
ところで、先においても説明したように、マイクロ波手術装置１とＭＲＩ装置６によるＭＲ画像の表示を同時に行いながらマイクロ波手術装置１により手術を行った場合は、上記したようなＭＲＩ対応の手術用器具を用いるだけでは依然としてＭＲＩ装置により得られるＭＲ画像の乱れが問題となる。
【００４３】
そこで、本願発明者らは、この問題の原因について追求した結果、以下のことが明らかになった。
ＭＲＩ装置６は生体内のプロトンの共鳴周波数と同じ周波数（例えば、静磁場の磁場強度が０．５Ｔ（テスラ：Ｔｅｓｌａ）のＭＲＩ装置の場合は、２１．２８ＭＨｚ）の微弱な電磁波（ＲＦ）を撮像用周波数としてプロトンに送り込むための送信装置（図示しない）と、送信を中止したときにプロトンから再放射される同じ周波数の電磁波を受けとるための受信装置（図示しない）を備えている。
【００４４】
一方、マイクロ波手術装置１においてマイクロ波を発生させるマグネトロンは高効率で大出力が得られ、動作が安定していることから電子レンジ等にも多用されているが、マグネトロンの発振波形には低レベルではあるが特有の雑音波形が重畳されて連続性ノイズが発生する。
このため、ＭＲＩ装置６とマイクロ波手術装置１を併用した場合は、上述したマグネトロンの発振波形に重畳している連続性ノイズの中から、プロトンの共鳴周波数と同じ周波数の電磁波がＭＲＩ装置６の受信装置に共鳴して入り込み、プロトンから再放射された受信信号と混合してこれを妨害するため、正しいＭＲ画像が得られなくなっていることが分かった。
【００４５】
従って、マグネトロンの連続性ノイズの中に生体プロトンの共鳴周波数と同じ電磁波（ＭＲ撮像用周波数と共振するノイズ成分）が出現したときは、ノイズフィルタ３によって、そのノイズ成分を外部アースに導いて除去すれば、ＭＲ画像に影響を与えない、すなわちマイクロ波手術装置１からマイクロ波が照射されている病変組織部位の高解像度の画像や温度分布画像をＭＲＩ装置６によりリアルタイムで表示することが可能になることが判明した。
【００４６】
一般に、ＭＲＩ装置６では、ＭＲＩ装置本体６ａにおいてＭＲ信号の処理を行い、モニター６ｄ上に被験者７のＭＲ画像を表示する場合、ＭＲＩ装置６の撮像周波数ｆと静磁場の磁場強度Ｔとの間には次のような関係がある。
１．０Ｔ＝４２．５６ＭＨｚ
０．５Ｔ＝２１．２８ＭＨｚ
０．３Ｔ＝１２．７６８ＭＨｚ
０．２Ｔ＝　８．５１２ＭＨｚ
【００４７】
これは、例えばＭＲＩ装置６の磁場強度Ｔが１．０Ｔのときは、マイクロ波手術装置１のマイクロ波発振器５７において発生する４２．５６ＭＨｚ付近の帯域の連続性ノイズが、マイクロ波手術用電極５から出力されることによってＭＲＩ装置のＭＲ画像に乱れが発生することを意味している。
【００４８】
そこで、本実施の形態のマイクロ波手術装置１においては、マイクロ波発振器５７とマイクロ波手術用電極５との間にノイズフィルタ３を設け、マグネトロンで発生するＭＲ画像に影響を与える所要帯域の連続性ノイズを除去するようにしている。
【００４９】
また、先においても説明したように、特許文献１に開示されている装置では、他の治療機器或いは生体監視装置などを併用した場合には、もし何れかの装置のアース回路に、何らかの原因によって異常が生じた場合、術者や患者が漏れ電流よる電気ショックを与えるおそれがある。
このため、本実施の形態のマイクロ波手術装置１では、患者、術者に漏れ電流による電気ショックを防止するため、図示しないがマイクロ波発振器５７の出力回路に直流を遮断するシリコンゴムからなる電気絶縁体を設けるようにしている。これにより、マイクロ波発振器５７をマイクロ波手術装置１のアースからフローティングするようにしている。
【００５０】
即ち、前記特許文献１に記載されているような同軸フィルタを含む一般的なノイズフィルタでは、良好なアースを有し、同軸構造の内部導体を利用して伝送するマイクロ波信号成分から不要な信号成分を除去するようにしているのに対して、本実施の形態のマイクロ波手術装置１は、前記のとおり、高周波同軸ケーブル４の外皮部分、すなわち外部導体部分をアースに対して直流的に接続しないようにしている。但し、その場合は高周波同軸ケーブル４の外部導体を介してマイクロ波手術用電極５の外部電極７２に伝送される不要な高周波信号を除去することはできない。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、アースからフローティングさせるように形成したうえで、マグネトロンで発生しＭＲ画像に影響を与えるノイズ成分を除去するために、ノイズフィルタ３を以下のように構成することとした。
【００５２】
４．ノイズフィルタの構成
４−１　ノイズフィルタの構造
以下、本実施の形態のマイクロ波手術装置に設けられているノイズフィルタの構造について説明する。
なお、本実施の形態では手術装置本体２に対して外付け可能なノイズフィルタ３を例に挙げて説明するが、ノイズフィルタは手術装置本体２の内部に設けることも勿論可能である。また、ノイズフィルタ３を高周波同軸ケーブル４とマイクロ波手術用電極５との間に設けることも可能である。
本実施の形態において説明するノイズフィルタ３は、手術装置本体２に対して外付け可能とされるため、図６に示すように、その外観はシールドケース８１に覆われている。また、シールドケース８１とコネクタ８２との間は例えばガラスエポキシ樹脂などの絶縁部材によって絶縁されている。
【００５３】
また、ノイズフィルタ３の回路構成としては、手術装置本体２の出力コネクタ４０，４１と接続される側のコネクタ８２と、マイクロ波手術用電極５のコネクタ本体７１と接続される側のコネクタ８３との間で、内部導体に相当する内部伝送路８４と外部導体に相当する外部伝送路８５がそれぞれ形成されている。
そして、各々の伝送路８４，８５には、マイクロ波信号を通過可能に形成される第１の帯域通過回路として、図示するように、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている。
コネクタ８２−コンデンサＣ１間の内部伝送路８４とシールドケース８１との間には、第２の帯域通過回路として、コイルＬ１とコンデンサＣ３とを直列に接続して形成した同調回路が設けられている。
また、コネクタ８２−コンデンサＣ２間の外部伝送路８５とシールドケース８１との間にも、第２の帯域通過回路として、コイルＬ２とコンデンサＣ４とを直列に接続して形成した同調回路が設けられている。
さらに、外部伝送路８５とシールドケース８１との間には、当該ノイズフィルタ３を構成するにあたり、ノイズフィルタ３の機構上発生する容量などを補正するための補正用コンデンサＣ５，Ｃ６を接続するようにしている。
【００５４】
従って、このようなノイズフィルタ３を、マイクロ波手術装置１の手術装置本体２とマイクロ波手術用電極５との間に設けるようにすれば、手術装置本体２からコネクタ８２を介して供給される高周波信号の内、手術に必要なマイクロ波信号は周波数が高いため、コンデンサＣ１，Ｃ２を通過してコネクタ８３からマイクロ波手術用電極５に対して供給することができる。
【００５５】
これに対して、ＭＲＩ画像に障害を与える高周波信号（以下、「ノイズ成分信号」という）は周波数が低いため、コンデンサＣ１，Ｃ２を通過することができず、コイルＬ１−コンデンサＣ３の直列回路、及びコイルＬ２−コンデンサＣ４の直列回路を介してシールドケース８１のネジ端子８６からアースへ導かれることになる。これにより、マイクロ波手術用電極５へ供給されるＭＲ撮像用周波数と同等とされるノイズ成分信号の割合を著しく低下させることができる。
【００５６】
このように、本実施の形態のマイクロ波手術装置１においては、マグネトロンで発生する連続性ノイズからＭＲ撮像用周波数と共振するノイズ成分のみを外部アースに導いて除去するノイズフィルタ３を設けるようにしているため、マイクロ波手術装置１とＭＲＩ装置６とを組み合わせて手術を行った場合でも、ＭＲＩ装置６のＭＲ画像に与える障害を除去及び軽減することが可能になる。
【００５７】
４−２　フィルタの特性
上記したノイズフィルタのフィルタ特性の一例を図８〜図１０に示す。
なお、ここでは本実施の形態のマイクロ波手術装置１を磁場強度が０．５ＴのＭＲＩ装置６と同時に使用可能にするためのノイズフィルタのフィルタ特性を例に挙げる。
図８は、ノイズフィルタ３の全帯域におけるフィルタ特性を示した図である。
本実施の形態のノイズフィルタ３の全帯域（０〜３０００ＭＨｚ）における挿入損失特性は、図８（ａ）のように示される。また、ノイズフィルタ３の全帯域におけるリターンロスは図８（ｂ）のように示される。
また、ノイズフィルタ３の阻止帯域（２１．２８ＭＨｚ±１００ｋＨｚ）における挿入損失特性は、図９（ａ）のように示され、リターンロスは図９（ｂ）のように示される。
さらにノイズフィルタ３の通過帯域（２２００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚ）における挿入損失特性は、図１０（ａ）のように示され、リターンロスは図１０（ｂ）のように示される。
【００５８】
これら図８〜図１０に示す特性データから、ノイズフィルタ３は、磁場強度が０．５ＴのＭＲＩ装置６においてＭＲＩ画像に障害を与える２１．２８ＭＨｚ付近の周波数成分が５０ｄＢ以上減衰されていることが分かる。またマイクロ波手術装置において必要な２３００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの周波数成分は、０．４ｄＢ程度の僅かな損失で伝送されていることが分かる。
【００５９】
即ち、ノイズフィルタ３によれば、手術に必要な２３００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの周波数成分については殆ど減衰させることなく、ＭＲＩ画像に障害を与える２１．２８ＭＨｚ付近の周波数成分だけを十分減衰することができるノイズフィルタを形成することができる。
【００６０】
図１１は、本実施の形態のマイクロ波手術装置１とＭＲＩ装置を同時に動作させたときのＭＲ画像の様子を示した図である。
本実施の形態のマイクロ波手術装置１とＭＲＩ装置を同時に動作させたときのＭＲ画像は、図１１（ａ）のように示される。また、従来のマイクロ波手術装置とＭＲＩ装置を同時に動作させたときのＭＲ画像、すなわちノイズフィルタを備えていないマイクロ波手術装置とＭＲＩ装置を同時に動作させたときのＭＲ画像は図１１（ｂ）のように示される。従って、これら図１１（ａ）（ｂ）を比較すれば分かるように、本実施の形態のマイクロ波手術装置１のようにノイズフィルタ３を設けるようにすれば、ＭＲ画像のノイズを防止できることが実証された。
【００６１】
この結果、核磁気共鳴画像装置より高解像度のリアルタイム画像を表示しながらマイクロ手術を行うことが可能になる。したがって、マイクロ波照射中の病変組織部位の温度分布を見ながら、生体組織の凝固変化や凝固範囲等の治療効果を確認することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、ＭＲＩ装置６の撮像周波数ｆが２１．２８ＭＨｚ、すなわち静磁場強度が０．５Ｔとされるときのノイズフィルタ３を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、例えばＭＲＩ装置６の撮像周波数ｆが４２．５６ＭＨｚ、１２．７６８ＭＨｚ、８．５１２ＭＨｚなどの場合でも、手術に必要な２３００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの周波数成分については殆ど減衰させることなく、ＭＲＩ画像の撮像周波数ｆ付近の周波数成分だけを十分減衰することができるノイズフィルタ３を形成すれば、マイクロ波手術装置１とＭＲＩ装置を同時に利用しても、ＭＲ画像のノイズを防止することができるのはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマイクロ波手術装置によれば、マイクロ波発振手段と手術用電極との間にノイズフィルタ手段を設け、マイクロ波発振手段から出力されるマイクロ波信号に含まれる連続性ノイズから断層画像の撮像用周波数と共振するノイズ成分のみを外部アースに導いて除去するようにしているため、高磁場のＭＲＩ装置を使用した場合でもＭＲ画像に影響を与えることのないマイクロ波手術装置を実現することができる。
これにより、ＭＲＩ装置により病変組織部位の高解像度の画像や温度分布の画像をリアルタイムで表示することが可能になるため、生体組織の凝固変化や凝固範囲などの治療効果を容易に確認することができる。
【００６４】
また、マイクロ波発振手段の出力回路に直流を遮断する電気絶縁体を設けると共に、ノイズフィルタ手段の伝送路と外部アースとの間にコンデンサとインダクタとにより同調回路を形成し、ノイズフィルタ手段を直流的にはフローティング状態にすることで、マイクロ波手術装置と他の治療機器、或いは生体監視装置などを併用したときに、これらの何れかの装置のアース回路に、何らかの原因によって異常が発生した場合でも、術者や患者が漏れ電流より電気ショックを受けないように構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のマイクロ波手術装置を利用した手術システムの構成を示した図である。
【図２】本実施の形態のマイクロ波手術装置の外観構成を示した図である。
【図３】本実施の形態のマイクロ波手術装置の外観構成を示した図である。
【図４】本実施の形態のマイクロ波手術装置の内部構成を示したブロック図である。
【図５】マイクロ波手術用電極の構造例を示した図である。
【図６】ノイズフィルタの外観構造を示した図である。
【図７】ノイズフィルタの回路構成を示した図である。
【図８】ノイズフィルタの特性を示した図である。
【図９】ノイズフィルタの特性を示した図である。
【図１０】ノイズフィルタの特性を示した図である。
【図１１】ＭＲ画像の様子を示した図である
【符号の説明】
１　マイクロ波手術装置、２　手術装置本体、３　ノイズフィルタ、４　高周波同軸ケーブル、５　マイクロ波手術用電極、６　ＭＲＩ装置、７　患者、８　フットケーブル、９　フットスイッチ、１０　架台、１１　主操作パネル部、１２　副操作パネル部、１３　アラーム領域、１４　モード領域、１５　凝固領域、１６　解離領域、１７　メモリー領域、２１　ランプ、２２　モード切替スイッチ、２３　リピート回数表示部、２４　２５　マイクロ波出力設定スイッチ、２６　２７　切替スイッチ、２８　凝固確認ランプ、２９　出力表示器、３０　凝固時間表示器、３１　凝固時間単位確認ランプ、３２　解離確認ランプ、３３解離時間表示器、３４　解離時間設定スイッチ、３５　解離電流表示器、３６解離電流設定スイッチ、３７　メモリースイッチ、３８　同時通電スイッチ、３９　スイッチ、４０　４１　出力コネクタ、４２　フットスイッチ接続コネクタ、４３　主電源スイッチ、４４　把手、４５　音量調整ツマミ、４６　ヒューズホルダー、４７　通風孔、４８　等電位化端子、５１　ヒューズ、５２　漏電ブレーカー、５３　設定出力安定装置、５４　出力設定器、５５　出力制御装置、５６　高圧電源、５７　マイクロ波発振器、５８　マイクロ波伝送部、５９　同軸リレー、６１　コンタクトチェッカー、６２　低圧電源回路、６３　出力時間設定器、６４　マグネトロン強制冷却装置、６５　音声出力装置、６６　スピーカ、６７　アース検出回路、６９　組織解離装置、７１　コネクタ本体、７２外部電極、７３　絶縁体、７４　中心電極、７５　中心導体、８１　シールドケース、８２　８３　コネクタ、８４　内部伝送路、８５　外部伝送路、８６　ネジ端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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