(57)【要約】 【課題】  臓器内患部等への刺入を容易としながらも横方向の広範囲に亘って患部組織を加熱することができる。【解決手段】  外部電極２と、この外部電極２の内側に絶縁体３を介して設けられ、外部電極２の先端部より導出した部分にマイクロ波照射部５を形成した中心電極４とを備える。マイクロ波照射部５は、中心電極４の先端部に、内側電極４ｂと外側電極４ｃとが一体で先端面４ｄが平坦なＲＬ部４ａが設けられている。ＲＬ部４ａの平坦な先端面４ｄには、誘電体によって全体が先鋭をなす刺入頭部６が形成され、刺入頭部６の先端部には、導電体７が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電極と、この外部電極の内側に絶縁体を介して設けられ、上記外部電極の先端部より導出した部分にマイクロ波照射部を形成した中心電極とを備え、
上記マイクロ波照射部は、中心電極の先端部に、内側電極と外側電極とが一体で先端面が平坦なＲＬ（Reactive Load）部が設けられ、
上記ＲＬ部の平坦な先端面には、誘電体によって全体が先鋭をなす刺入頭部が形成され、
上記刺入頭部の先端部には、導電体が形成されていることを特徴とするマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波による生体組織の凝固を行うマイクロ波凝固療法用同軸アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波凝固療法用同軸アンテナは、外部電極の内側に絶縁体を介して設けられた中心電極を外部電極の先端より導出させてなり、この中心電極の先端部にマイクロ波照射部が設けられている。このマイクロ波照射部は、中心電極より供給される交流電流によって、生体組織内にマイクロ波を照射し、生体組織内に発生した誘電熱によって病変組織を熱凝固させる。
【０００３】
この種のマイクロ波凝固療法用同軸アンテナには、例えば特許文献１のものがある。この特許文献１のマイクロ波凝固療法用同軸アンテナは、先端部に中心電極と一体の先鋭の刺入頭部が設けられている（特許文献１の図１参照）。これによれば、刺入頭部によって、臓器内患部等にも容易に刺入することができる。また、このマイクロ波手術器は、中心電極と一体の導電体で刺入頭部が形成されていることから、斜めの外周面から電気力線が出現することから、マイクロ波の照射範囲が中心軸線（縦）方向に長くなり、中心軸線（縦）方向の広範囲に亘ってマイクロ波を照射することになる。
【０００４】
ところで、癌等の臓器内患部は、一般に球に近い楕円体をしていることが多い。したがって、このマイクロ波手術器のように、マイクロ波が中心軸線（縦）方向の広範囲に亘って発生すると、臓器への刺入時に臓器内患部だけでなくその周囲の正常組織まで破壊してしまうおそれがある。一方で、マイクロ波の照射範囲は、楕円体状の患部を広範囲に凝固することができるようにするため、中心軸線（縦）に対して略直角な横方向には広がりがあった方が良い。
【０００５】
また、特許文献１には、先鋭の刺入頭部をセラミック等の絶縁体で形成し、刺入頭部の加熱温度を低くし、凝固組織の付着を低減することが記載されている（特許文献１の図２参照）。しかしながら、セラミックは、使用時に、破損してしまうおそれもある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８７７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、臓器内患部等への刺入を容易としながらも中心軸線（縦）に対して略直角な横方向の広範囲に亘って患部組織を加熱凝固することができるマイクロ波凝固療法用同軸アンテナを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、先端に形成された刺入頭部を強固にしたマイクロ波凝固療法用同軸アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るマイクロ波凝固療法用同軸アンテナは、上述の課題を解決するために、外部電極と、この外部電極の内側に絶縁体を介して設けられ、上記外部電極の先端部より導出した部分にマイクロ波照射部を形成した中心電極とを備える。上記マイクロ波照射部は、中心電極の先端部に、内側電極と外側電極とが一体で先端面が平坦なＲＬ（Reactive Load）部が設けられている。このＲＬ部からは、平坦な先端面に対して垂直に電気力線が発生することから、中心軸線（縦）に対して略直角な横方向の広範囲に亘って臓器内患部を加熱凝固することができる。上記ＲＬ部の平坦な先端面には、誘電体によって全体が先鋭をなす刺入頭部が形成されており、臓器内患部に容易に刺入することができる。そして、上記刺入頭部の先端部は、導電体によって補強されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、中心電極の先端部に内側電極と外側電極とが一体で先端面が平坦なＲＬ部が形成されていることから、先端面に対して垂直な電気力線を発生させることができ、これにより、中心軸線（縦）に対して略直角な横方向に膨らみを持ったＳＡＲ（Specific Absorption Rate）分布を実現することができる。そして、誘電体によって略先鋭の刺入頭部が設けられていることから、この特性を維持しながら、臓器内患部等に容易に刺入することができる。この刺入頭部は、先端部に導電体が設けられていることから、強度補強がされており、使用時等に破壊することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るマイクロ波凝固療法用同軸アンテナについて図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明に係るマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ１（以下、単に「アンテナ１」という。）は、ＲＬ（Reactive Load）付同軸アンテナであり、先端部が先鋭で臓器内に刺入し易く構成されており、肝臓癌等の臓器内患部の凝固療法に用いられる。具体的に、図１に示すように、このアンテナ１は、外周部に外部電極２が設けられ、この外部電極２の内側に、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂で形成された筒状の絶縁体３を介して中心電極４が設けられている。中心電極４は、外部電極２の先端部より更に導出するように形成されており、絶縁体３は、外部電極２の内側のみならず、外部電極２の先端部より導出した中心電極４も被覆している。中心電極４には、電流が供給され、この中心電極４の外部電極２より導出した部分は、マイクロ波照射部５となる。マイクロ波照射部５は、その外表面を、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂や強度のあるセラミック等で、強度補強をしつつ、生体組織の付着を防止するようにしても良い。
【００１３】
マイクロ波照射部５の先端側、すなわち中心電極４の先端部は、ＲＬ部４ａとなっており、図２に示すように、内側電極４ｂの周囲に外側電極４ｃが一体的に形成され、先端面４ｄが平坦となるように形成されている。これにより、図２中矢印で示す電気力線（図中矢印で示す。）は、平坦な先端面４ｄに対して垂直となり、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate）分布を横方向（ｘ−ｙ方向）に膨らみを持たせることができる。
【００１４】
更に、マイクロ波照射部５には、先端部に、臓器への刺入を行う易くするため、刺入等部６が設けられている。この刺入頭部６は、先鋭をなし、セラミック等の誘電体で形成されている。更に、刺入頭部６は、脆弱な先端部の補強のため、先端部に導電体７が設けられている。なお、刺入頭部６の先端部の導電体７は、誘電体の表面に形成しても良く、また、先端部を導電体で形成しても良い。
【００１５】
以上のようなアンテナ１は、マイクロ波照射部５の先端部に刺入頭部６が設けられていることから、臓器内に容易に刺入することができると共に、導電体７で先端部が補強されていることから、治療中に刺入頭部６の先端部が破損することを防止することができる。また、中心電極４の先端部は、内側電極４ｂと外側電極４ｃとが一体で、更に、先端面が平坦に形成されたＲＬ部５ａとなっていることから、電気力線を平坦な先端面４ｄに対して略垂直に発生させることができ、ＳＡＲ分布を横方向（ｘ−ｙ方向）に膨らみを持たせることができる。すなわち、横方向（ｘ−ｙ方向）の広範囲に亘って臓器内患部の凝固治療を行うことができる。
【００１６】
以上のような本発明に係るアンテナ１の効果確認のため、比較例となる図３及び図４に示すマイクロ波凝固療法用同軸アンテナを作成した。図３に示すマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ１０（以下、単に「アンテナ１０」という。）は、マイクロ波照射部５の先端部の刺入頭部６が中心電極４と一体的形成されていることを特徴とするものであり、上記特許文献１の図１と類似のものである。すなわち、刺入頭部６は、中心電極４と連続した導電体によって全体が形成されている。
【００１７】
また、図４に示すマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ２０（以下、単に「アンテナ２０」という。）は、刺入頭部６を設けないものであり、本発明に係るアンテナ１の前提となるものである。すなわち、このアンテナ２０は、本発明のアンテナ１と同じＲＬ部４ａを有しており、ＲＬ部４ａの先端面４ｄが平坦に形成されることで、電気力線を平坦な先端面４ｄに対して略垂直に発生させ、ＳＡＲ分布を横方向（ｘ−ｙ方向）に膨らみを持たせることができる。このアンテナ２０は、先端面が平坦であることから、臓器内患部への刺入に不向きであり、口腔内患部の加熱凝固治療に用いらている。なお、本発明のアンテナ１は、このアンテナ２０の性能を維持しながら臓器内患部の加熱凝固治療を可能にするものである。
【００１８】
アンテナ１，１０，２０の絶縁体３については、全て比誘電率ε１＝２．０３のテフロンを用いた。また、本発明のアンテナ１の刺入頭部６には、比誘電率ε２＝１０．０のセラミックを用いた。また、図１、図３及び図４に示すように、外部電極２、絶縁体３、中心電極４等の寸法は、同じにした。これらのマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ１，１０，２０について、横断面（ｘ−ｙ）は（正）方形で近似し、励振点をスロット（絶縁体３が外周部に露出した図１、図３、図４中、長さ１０ｍｍの部分）中心から高さ６３ｍｍ、その周波数ｆ＝２．４５ＧＨｚ、入力電力Ｐ＝２０Ｗとした。また、解析には、ＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain）法を用いた。計算領域を構成する微小セルは直方体（δｘ＝δｙ＝０．１ｍｍ、δｚ＝０．５ｍｍ）であり、仮想六面には８層ＰＭＬ（A Perfectly Matched Layer）吸収境界条件を与えている。
【００１９】
以上のような条件で、アンテナ１，１０，２０を肝臓内に刺入した際の肝臓内のＳＡＲ分布を図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示す。なお、ここで使用した肝臓の誘電率ε３＝４３．０で導電率σ３は４３．０である。また、図５（Ａ）が本発明のアンテナ１のＳＡＲ分布で、図５（Ｂ）が本発明の比較例となるアンテナ１０のＳＡＲ分布で、図５（Ｃ）が本発明の前提となるアンテナ２０のＳＡＲ分布である。また、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の上段は、ｚ×ｘ＝４０．０ｍｍ×２５．６ｍｍ、下段は、ｘ×ｙ＝２５．６ｍｍ×２５．６ｍｍである。
【００２０】
本発明の図５（Ａ）に示したＳＡＲ分布と本発明の前提となる図５（Ｃ）に示したＳＡＲ分布とを比較すると、本発明のアンテナ１は、ＲＬ部４ａの平坦な先端面４ｄから垂直に電気力線が発生することから、本発明の前提となるアンテナ２０と同様に、横方向（ｘ−ｙ方向）に膨らみを持ったＳＡＲ分布となっている。これに対して、図５（Ｂ）の比較例となっているアンテナ１０は、刺入頭部６の斜めの外周面から電気力線が出ることから、ＲＬの効果が弱まり、図５（Ａ）及び図５（Ｃ）よりＳＡＲ分布の膨らみが小さくなる。このことから、本発明のアンテナ１は、刺入頭部６を設けても、この刺入頭部６を誘電体で形成することによって、本発明の前提となるアンテナ２０と同様なＳＡＲ分布を実現することができることが分かる。
【００２１】
なお、本発明の図５（Ａ）のＳＡＲ分布を見ると、刺入頭部６の導電体７に対応する部分にも、「点」状のＳＡＲ分布を確認することができる。これは、ＲＬ部４ａからの変位電流及び／又は肝臓を介した迂回電流によるものである。「点」状のＳＡＲ分布の大きさは、ＲＬ部４ａと導電体７との間の距離を可変することによって制御可能であり、例えば、導電体７とＲＬ部４ａとの距離を短くすると大きくすることができる。本発明のンテナ１では、刺入頭部６の導電体７を癌等の患部の最奥部に位置させ患部の凝固治療を行うことによって、臓器内患部の加熱凝固可能な範囲を広げることもできる。この場合には、本発明に係るアンテナ１の刺入頭部６も生体組織を凝固可能な温度まで上がり、凝固組織が付着する虞がある。そこで、使用時には、正常組織に凝固組織が付着することを防止するため、凝固組織が付着しない温度にまで下げてから、アンテナ１を臓器内患部より引き抜くことが必要となる。
【００２２】
更に詳細なＳＡＲ分布を図６及び図７に示す。図６は、同軸中心からｘ＝１．５ｍｍ、図７は同軸中心からｘ＝３．０ｍｍの同軸方向（ｚ方向）のＳＡＲ分布である。これらの図中、線３１は、図１に示すアンテナ１の特性を示し、線３２は、図３に示す本発明の比較例となるアンテナ１０の特性を示し、線３３は、図４に示す本発明の前提となるアンテナ２０の特性を示す。本発明のアンテナ１を示す線３１及び本発明の前提のアンテナ２０を示す線３３を見ると、本発明のアンテナ１は、刺入頭部６が誘電体で形成されていることから、本発明の前提のアンテナ２０と略同じ特性を有し、スロット中心のＳＡＲよりその両側のＳＡＲ分布が同じような強度をもって大きくなっている。なお、上昇温度特性を見たときには、スロット中心よりその両側が大きい特性は緩和されることから、スロット中心の谷部は小さくなり、均一な温度分布で生体組織の凝固治療が可能となる。
【００２３】
そして、本発明のアンテナ１を示す線３１及び本発明の前提のアンテナ２０を示す線３３は、本発明の比較例となるアンテナ１０の線３２より立ち上がりが速く、アンテナ１，２０は、比較例のアンテナ１０より中心軸線（縦）に対して略直角な横方向の広範囲に亘って凝固治療が可能であることを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るマイクロ波凝固療法用同軸アンテナの縦（ｚ−ｘ）断面図である。
【図２】本発明に係るマイクロ波凝固療法用同軸アンテナのＲＬ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の比較例となる導電体で刺入頭部が形成されたマイクロ波凝固療法用同軸アンテナの縦（ｚ−ｘ）断面図である。
【図４】本発明の前提となる先端面が平坦なＲＬ部を有するマイクロ波凝固療法用同軸アンテナの縦（ｚ−ｘ）断面図である。
【図５Ａ】肝臓内のＳＡＲ分布を示す写真であり、上段は横（ｘ−ｙ）断面、下段は縦（ｚ−ｘ）断面であり、図１に示した本発明に係るマイクロ波凝固療法用同軸アンテナのＳＡＲ分布を示す。
【図５Ｂ】肝臓内のＳＡＲ分布を示す写真であり、上段は横（ｘ−ｙ）断面、下段は縦（ｚ−ｘ）断面であり、図３に示した本発明の比較例となるマイクロ波凝固療法用同軸アンテナのＳＡＲ分布を示す。
【図５Ｃ】肝臓内のＳＡＲ分布を示す写真であり、上段は横（ｘ−ｙ）断面、下段は縦（ｚ−ｘ）断面であり、本発明の前提となるマイクロ波凝固療法用同軸アンテナのＳＡＲ分布を示す。
【図６】ｘ＝１．５ｍｍの肝臓内のＳＡＲ特性を示す特性図である。
【図７】ｘ＝３．０ｍｍの肝臓内のＳＡＲ特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  マイクロ波凝固療法用同軸アンテナ、２  外部電極、３  絶縁体、４  中心電極、４ａ  ＲＬ部、４ｂ  内側電極、４ｃ  外側電極、４ｄ  先端面、５  マイクロ波照射部、６  刺入頭部、７  導電体、１０  比較例のマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ、２０  本発明の前提となるマイクロ波凝固療法用同軸アンテナ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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