(57)【要約】【課題】同軸プローブの表面に立つ定在波を抑えて先端部付近の周囲のみで加熱を行えるようにした同軸プローブを構成する。【解決手段】内導体１と外導体３との間に誘電体２が介在し、先端部分で外導体３と内導体１とを電気的に接続するとともに、外導体３の一部にスリットＳによる電磁波放射部を設けてなる同軸プローブにおいて、同軸プローブ１００の先端に対してスリットＳの形成位置より更に離れた位置に抵抗体４を設ける。この抵抗体により、同軸プローブの外導体表面に生じる定在波を電力消費させ、外導体表面からの電磁波の輻射を抑える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内導体と外導体との間に誘電体が介在し、先端付近に内導体および誘電体の露出による電磁波の放射部を設けた同軸プローブにおいて、
前記先端に対して前記放射部より離れた位置に前記外導体の表面に略円筒状の抵抗体を設けたことを特徴とする同軸プローブ。
【請求項２】
前記抵抗体の導電率が０を超え０．１以下である請求項１に記載の同軸プローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば生体組織内に侵入させてマイクロ波により加熱治療を行う際に用いることができる同軸プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、悪性腫瘍等の病気に対する治療法として電磁波を利用した方法が幾つか開発されている。その１つに同軸プローブを用いた凝固療法と呼ばれる治療法がある。
この凝固療法は、同軸プローブを直接患部に挿し込み、同軸プローブから放射される電磁波で患部を直接加温することによって、患部の組織を凝固壊死させる方法である。
【０００３】
同軸プローブを患部に挿し込む方法として例えば肝臓に対しては、開腹した状態で穿刺する方法、経皮的に穿刺する方法、胸腔鏡または腹腔鏡のガイド針の中に挿入する方法等がある。この同軸プローブを用いた凝固療法は、切開部分が小さく、治療に要する時間も比較的短くてすむため、手術の際患者への負担が小さい等の利点がある。
【０００４】
ここで、従来の同軸プローブ（例えば特許文献１参照）の構造を図５に示す。図５において（Ａ）は肝臓などを模式化した臓器ＯＲ内に同軸プローブ１００を挿入した状態での同軸プローブ１００の長手方向の断面図、（Ｂ）は同軸プローブ１００の長手方向に対して垂直な面での断面図である。この図５に示すように、内導体１と外導体３との間に誘電体２を介在させて、先端部分で外導体３と内導体１とを電気的に接続するとともに、外導体３の一部にスリットＳを設けている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２７５２４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５における図中の各寸法は従来用いられている同軸プローブの具体的な寸法（単位ｍｍ）である。このような寸法構造の同軸プローブをシミュレーションしたところ、反射係数が０．６５であり、入力信号の約６．５割も入力側に反射してしまうため、電磁波の放射効率が低いという問題があった。
【０００７】
また、この同軸プローブの放射パターンを求めたところ、図６に示すような結果が得られた。ここで横軸は同軸プローブ先端位置を０とするプローブの位置（単位ｍｍ）、縦軸は半径方向の距離（単位ｍｍ）であり、ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）を濃度で表している。ＳＡＲは電磁波の生体に対するエネルギー吸収量の評価として使用されるものであり、単位質量に吸収される単位時間あたりのエネルギーをＷ／ｋｇで表したものである。図６で濃度変化の１段階は２．５ｄＢに相当している。このようにスリットＳ付近でＳＡＲが高く、このスリットＳの近傍で患部が加熱されることになる。
【０００８】
従来の同軸プローブでは、同軸プローブ１００の先端から離れた位置（図５に示した例では１０ｍｍ）位置にスリットＳが設けられていたため、使用し難いという問題があった。すなわち、加熱すべき患部を通り抜けて同軸プローブのスリット部分が患部の中央にくるように挿入することになり、その分患者に対する侵入度（正常な組織を冒す度合い）  が増大したり治療可能範囲が狭くなるといった問題があった。
【０００９】
しかし、スリットの位置を単に同軸プローブの先端付近に配置しただけでは、上記反射係数の低下に起因して放射効率を高めることができない。
また、同軸プローブの表面に定在波が周期的に立つため、ＳＡＲの大きな部分が２２ｍｍ以上のところで図６に示した分布が周期的に現れる。そのため、治療対象である患部以外の体内組織も同時に加熱されてしまうという問題があった。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、電磁波の放射効率を高めるとともに、より先端付近でＳＡＲを高めた同軸プローブを提供することにある。
【００１１】
また、同軸プローブの表面に立つ定在波を抑えて先端部付近の周囲のみで加熱を行えるようにした同軸プローブを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、内導体と外導体との間に誘電体が介在し、先端付近に内導体および誘電体の露出による電磁波の放射部を設けた同軸プローブにおいて、先端に対して放射部より離れた位置に外導体の表面に略円筒状の抵抗体を設けたことを特徴としている。
【００１３】
このように外導体の表面に抵抗体を設けることによって、同軸プローブの外導体表面に生じる定在波を抵抗体で電力消費させ、外導体表面からの電磁波の輻射を抑える。
【００１４】
また、この発明は、前記抵抗体の導電率を、０を超え０．１以下の値にしたことを特徴としている。
これによって、上記抵抗体による不要な電力を効率よく消費させて不要輻射の抑制し、電磁波放射対象（患部）以外の加熱を抑える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る同軸プローブの構造を図１に示す。ここで（Ａ）は肝臓などを模式化した臓器ＯＲ内に同軸プローブ１００を挿入した状態での同軸プローブ１００の長手方向の断面図、（Ｂ）は同軸プローブ１００の長手方向に対して垂直な面での断面図である。この図に示すように、内導体１と外導体３との間に誘電体２を介在させて、先端部分で外導体３と内導体１とを電気的に接続するとともに、外導体３の一部にスリットＳを設けている。さらに、同軸プローブ１００の先端に対しスリットＳから更に離れた位置の外導体３の表面に、略円筒状の抵抗体４を長Ｌ３に亘って設けている。
【００１６】
一般に、同軸プローブによって生体組織にマイクロ波を照射した場合、単位時間当たりに吸収される割合である比吸収率ＳＡＲは次のようにして求める。
【００１７】
すなわち、ＳＡＲは単位質量に吸収される単位時間あたりのエネルギーをＷ／ｋｇで表したものであり、電界強度Ｅのなかにある誘電体に吸収される単位体積あたりの電力Ｐは、生体組織の誘電率をεとすると、
Ｐ＝ωεＥ２ｔａｎδ
と表せる。
【００１８】
また、単位質量に吸収される電力は、生体組織の密度をρとすると、
ＳＡＲ＝ωεＥ２ｔａｎδ／ρ
である。さらに、生体組織の導電率をσとすると、
ｔａｎ  δ＝σ／（ωε）であるから、
ＳＡＲ＝σＥ２  ／ρ
と表せる。
【００１９】
したがって電磁波の吸収率を如何に高めるかは、電界Ｅを如何に強くするかにかかっている。
【００２０】
図２および図３は図１に示した同軸プローブにおいて、同軸プローブ１００の先端からスリットＳまでの距離ｈを変化させたときの反射係数の変化をシミュレーションによって求めた結果を示している。ここで、図１における各部の条件は次のとおりである。
【００２１】
《同軸プローブ》
〔各部の寸法〕
ｈ＝０．８
ｇ＝２．０
Ｌ１＝５０
Ｌ２＝３０
Ｌ３＝１０
ｒ１＝０．２４
ｒ２＝０．８
ｔ３＝０．１
ｔ４＝０．１
（単位は全て［ｍｍ］）
〔誘電体〕
比誘電率εｒ＝９．７（アルミナセラミックス）
〔抵抗体〕
比誘電率εｒ＝１．０
導電率σ＝０．１〜１．０（０．１ステップで変化）
《臓器ＯＲ》
〔各部の寸法〕
Ｌ＝５０
Ｒ＝１０
（単位は［ｍｍ］）
比誘電率εｒ＝４３．０（肝臓の比誘電率に等しい値）
ｔａｎδ＝１０×１０１０
導電率σ＝１．６９
上記の条件で、周波数を２．４５ＧＨｚとし、ＦＥＭ（有限要素法）を用いてシミュレーションした。
【００２２】
図３は、同軸プローブ１００の先端からスリットＳまでの距離ｈを変化させたときの反射係数の変化をシミュレーションによって求めた結果を示している。（Ａ）は、図５に示した従来の同軸プローブの特性であり、誘電体２としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いている。（Ｂ）は誘電体２としてアルミナセラミックスを用い、抵抗体４を設けない条件での結果である。誘電体２としてアルミナセラミックスを用い、ｈ＝０．８となる位置にスリットＳを設けることによって、（Ａ）に示したように、従来の同軸プローブの反射係数が約０．６５であったものが、約０．１５にまで低減できる。しかも同軸プローブのより先端付近から電磁波を放射できるようになる。
【００２３】
図２の（Ａ）は抵抗体４の導電率を１．０にしたときのＳＡＲ分布、（Ｂ）は抵抗体４の導電率を０．１にしたときのＳＡＲ分布をそれぞれ示している。また、（Ｃ）は抵抗体４を設けなかった場合のＳＡＲ分布を示している。ここで濃度変化の１段階は２．５ｄＢに相当している。
（Ａ），（Ｂ）のいずれの場合も（Ｃ）に示したものに比べて外導体表面からのマイクロ波の不要輻射を抑えることができる。これは外導体表面に生じる定在波が抵抗体４を伝搬することによって電力消費されるためである。特に、（Ｂ）に示すように、抵抗体４の導電率を０．１またはそれ以下にすることによってＳＡＲ分布を１０ｄＢ程度も抑えることができる。
【００２４】
次に、第２の実施形態に係る同軸プローブについて図４を参照して説明する。
【００２５】
第１の実施形態ではマイクロ波を放射する放射部を、内導体１を取り囲むように外導体３にスリットＳを形成することによって設けたが、この第２の実施形態では、同軸プローブ１００の先端を円錐形状として、内導体１と誘電体２を露出させることによって放射部を構成している。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２６】
マイクロ波の放射部がこのような構造であっても、上述のようにして、同軸プローブに抵抗体４を形成するとともに、その軸方向の寸法Ｌ３と、先端からの距離Ｌ４を、この抵抗体４を設けることによって定在波が最も効率良く抑制されるように定める。これにより同軸プローブ１００の外導体３表面に発生する（先端部以外の根本方向に延びる）定在波を抑えることができ、患部以外の生体組織への不要な加熱を抑えることができる。また、反射係数が最も小さくなるように、円錐形状部１００ｃの高さｔを定めることによって、電磁波の放射効率を高めるとともに、同軸プローブ１００の先端付近にＳＡＲの高い領域を形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、内導体と外導体との間に誘電体が介在し、先端付近に内導体および誘電体の露出による電磁波の放射部を設けた同軸プローブにおいて、先端に対して放射部より離れた位置に外導体の表面に略円筒状の抵抗体を設けたことにより、同軸プローブの外導体表面に生じる定在波が抵抗体で電力消費され、外導体表面からの電磁波の不要輻射が抑えられる。
【００２８】
また、この発明によれば、前記抵抗体の導電率が０を超え０．１以下の値であることにより、上記抵抗体による不要な電力が効率よく消費されて不要輻射の抑制効果が高まり、電磁波放射対象（患部）以外の加熱が大きく抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る同軸プローブと、その比較対象である同軸プローブの構造を示す図
【図２】同同軸プローブのＳＡＲ分布を示す図
【図３】同同軸プローブの先端からのスリットの位置変化に対する反射係数の変化について示す図
【図４】第２の実施形態に係る同軸プローブの構成を示す図
【図５】従来の同軸プローブの構成を示す図
【図６】同同軸プローブのＳＡＲ分布を示す図
【符号の説明】
１−内導体
２−誘電体
３−外導体
４−抵抗体
Ｓ−スリット
ＯＲ−臓器
１００−同軸プローブ
【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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