(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の治療対象器官を治療するため凍結手術プローブを前記治療対象器官内に挿入して治療を行うための凍結手術装置であって、
（ａ）筐体により挿入移動可能に支持され、患者の前記治療対象器官に隣接する隣接器官に挿入されて前記治療対象器官の超音波画像を得る超音波プローブと、
（ｂ）前記筐体に連結されるとともに前記治療対象器官に向いて設けられ、先端に前記治療対象器官の一部を凍らせてアイスボールを形成するための凍結手術用先端部を備えた凍結手術プローブをそれぞれ挿入可能な複数の手術プローブ挿入用開口が前記超音波プローブの挿入方向に直交する平面上に並んでネット状に形成されてなる案内要素と、
（ｃ）前記超音波プローブを様々な深度に挿入して、前記手術プローブ挿入用開口の延びる方向における様々な深度毎に前記手術プローブ挿入用開口の延びる方向に垂直な面上における前記治療対象器官の画像を形成する画像形成装置とを備えて構成され、
前記画像形成装置により形成された前記治療対象器官の画像の上に、前記案内要素の前記複数の手術プローブ挿入用開口のネットに相関するネットが表示され、且つこのように表示されたネットに前記手術プローブ挿入用開口を通してその先端部により前記治療対象器官にアイスボールを形成する中心位置を示すマークが設けられていることを特徴とする凍結手術装置。
【請求項２】
前記治療対象器官が前立腺であり、前記隣接器官が直腸であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記凍結手術プローブが、直径約０．２ｍｍ〜約１．４ｍｍであることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の装置。
【請求項４】
前記凍結手術プローブが前記案内要素の前記手術プローブ挿入用開口を通って前記治療対象器官に穿刺される穿刺深度を示す目盛を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記案内要素において、隣り合う前記手術プローブ挿入用開口の間隔の内の少なくともいずれかの間隔が、前記凍結手術プローブがこれら隣り合う前記手術プローブ挿入用開口を通って前記治療対象器官に穿刺されて形成されるアイスボール同士が重なる程度まで近いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記凍結手術プローブが各々ジュール-トムソン冷却子を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記凍結手術プローブがマニフォルドに連結され、前記マニフォルドが前記凍結手術プローブに高圧気体を分配するよう作用することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記マニフォルドが、前記凍結手術プローブに流入する前記高圧気体を予冷却するための予冷却要素を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記予冷却要素がジュール−トムソン冷却子を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記凍結手術プローブが前記マニフォルドに着脱自在に連結されることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記マニフォルドの予冷却要素の前記ジュール−トムソン冷却子に第１の高圧気体が供給され、前記凍結手術プローブの前記ジュール−トムソン冷却子に第２の高圧気体が供給されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記予冷却要素が電気冷却要素を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記予冷却要素が極低温流体を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記凍結手術プローブが各々熱センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記凍結手術プローブが各々熱交換器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記凍結外科プローブが各々、前記プローブの動作を手動で制御するためのスイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隣接組織および器官の損傷を最小限に抑えつつ組織の予め定められた部分を効果的かつ正確に凍結して破壊することができる、高分解能凍結手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
凍結手術手技は、組織内の細胞または細胞器官の破裂によって組織を破壊する深部組織凍結を伴う。深部組織凍結は、内視鏡的または腹腔鏡的に凍結手術装置の先端部を組織に導入し、従来技術においてアイスボールとして知られているものを先端部周囲に形成して行われる。
【０００３】
このようなアイスボールによって組織を効果的に破壊するためには、治療対象となる組織領域よりもボールの直径の方が実質的に大きくなければならない。このような制約はアイスボール全体にわたる温度分布についての特定のプロファイルから外れている。
【０００４】
具体的には、組織を効果的に破壊するために必要な温度は約−４０℃以下である。しかしながら、アイスボールの表面温度は０℃である。この温度は、約−４０℃の等温面が一般にはアイスボール内の実質的にボールの中心と表面との間の中程に位置する形でボールの中心に向かって指数的に低下する。
【０００５】
したがって、組織を効果的に破壊するためには−４０℃の等温面を被治療組織の周囲に位置させる必要があるが、これによって隣接する通常は健康な組織がアイスボールの外側部分に暴露されることになる。健康な組織が約−４０℃〜０℃の温度下におかれると通常はかなりの損傷が発生し、このような損傷が原因で機能器官の一過性または持続性の機能障害が生じることがある。
【０００６】
また、後にさらに詳細に説明するような前立腺凍結治療の事例など被凍結治療組織からみて反対側の境界に隣接組織が存在する場合には、アイスボールが周囲へのすべての方向で実質的にほぼ同じ速度で成長するため、凍結手術装置の先端部の中心が正確に定められていないとアイスボールは境界の１ヶ所に達する前に他の箇所に達することになり、近隣の健康な組織を損傷するかもしれないのを承知で凍結プロセスを継続するか、あるいは被治療組織の破壊が不完全であるかもしれないのを承知で凍結プロセスを中止するかの判断をしなければならない。
【０００７】
本発明はあらゆる凍結手術療法に適用可能であるが、本願明細書では患者の前立腺の凍結手術療法に焦点を絞って述べる。
【０００８】
ここで、患者の前立腺に位置する腫瘍を治療する際には、（ａ）前立腺尿道と前立腺周囲との間にある前立腺組織を効果的に破壊し、直腸および神経などの患者の尿道または前立腺に隣接する器官に不可避な損傷を引き起こすことと、（ｂ）前立腺尿道および隣接する器官の損傷を回避するが、効果のない前立腺腫瘍破壊によって患者を悪性腫瘍の危険にさらすことの２つの選択肢の間にトレードオフがある。
【０００９】
現在、前立腺治療のための凍結手術手技には、５〜７本のプローブを前立腺に導入することが含まれる。これらのプローブは一般に、単一プローブが好ましくは中心を合わせて前立腺尿道と前立腺周囲との間に位置するように前立腺尿道周囲に配置される。この単一プローブの寸法は、前立腺の大きさに応じて例えば先端部直径３ｍｍで直径３〜４ｃｍのアイスボールを生成するなど、尿道から前立腺周囲までの前立腺組織セグメントを効果的に治療できるように定められているのが普通である。このような前立腺組織セグメントは１個のアイスボールを用いて凍結されるため、損傷を受ける隣接組織の量は被治療組織の量よりも実質的に多い。例えば、アイスボールの面積が断面でΠＲ２であり、Π（Ｒ／２）２の面積（断面）に少なくとも−４０℃での効果的な治療を行う場合、約−４０℃〜約０℃におかれる隣接組織の面積（断面）はΠＲ２−０．２５（ΠＲ２）＝０．７５（ΠＲ２）となる。これはアイスボールによって効果的に治療される組織の面積の３倍である。
【００１０】
隣接組織に対する過剰な損傷を回避するために現在とられている方策は、さらにサイズの小さなアイスボールを生成する小径単一プローブを使用することであり、よって患者は悪性腫瘍の危険にさらされる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術の方法および装置では、患者の器官への凍結手術プローブの穿刺軸に垂直な面に沿った治療の効果的な分解能は得られない。
【００１２】
さらに、前立腺などの解剖器官は通常、非対称な三次元の形状が特徴であるため、凍結手術プローブを器官内の特定の穿刺路に沿って導入することで特定の穿刺深度に位置する特定の領域に対して効果的な治療を施せることがあるが、同時に他の穿刺深度に位置する器官の他の部分を激しく損傷する場合もある。
【００１３】
したがって、患者の器官への凍結手術プローブの穿刺軸および穿刺軸に垂直な面の両方に沿って高い治療分解能が得られる凍結手術方法および装置には、広く認められた需要があり、このような方法および装置を有することは極めて有利である。
【００１４】
具体的には、隣接組織および器官への損傷を最小限に抑えつつ患者の組織の選択された部分を効果的に破壊できる高分解能凍結手術方法および装置には、広く認められた需要があり、このような方法および装置を有することは極めて有利である。
【００１５】
さらに、器官の深度の異なる場所に位置する組織の様々な部分を選択的に治療することで、穿刺軸に沿った他の深度に位置する他の組織および器官への損傷を回避しつつ組織の選択された部分を効果的に凍結できる方法および装置には広く認められた需要がある。
【００１６】
患者の器官を三次元的にマッピングして器官の三次元グリッドが形成されるようにし、かつグリッドに従って器官に導入されるマルチプローブシステムを利用して器官をシステマティックに高分解能三次元凍結手術治療できるようにすると共に周囲の健康な組織に対する損傷を最小限に抑えて被治療組織を選択的に破壊する凍結手術方法および装置を有するとさらに有利である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、患者の治療対象器官を治療するため凍結手術プローブを前記治療対象器官内に挿入して治療を行うための凍結手術装置であって、（ａ）表示装置と、（ｂ）前記表示装置と固定された位置関係を有して設けられ、前記治療対象器官に向いて設けられるように構成され、先端に前記治療対象器官の一部を凍らせてアイスボールを形成するための凍結手術用先端部を備えた凍結手術プローブをそれぞれ挿入可能な複数の手術プローブ挿入用開口がネット状に形成されてなる案内要素と、（ｃ）前記手術プローブ挿入用開口の延びる方向における様々な深度毎に前記手術プローブ挿入用開口の延びる方向に垂直な面上における前記治療対象器官の画像を形成して前記表示装置に表示する画像形成装置とを備えて構成され、前記表示装置に表示された前記治療対象器官の画像の上に、前記案内要素の前記複数の手術プローブ挿入用開口のネットに相関するネットが表示され、且つこのように表示されたネットに前記手術プローブ挿入用開口を通してその先端部により前記治療対象器官にアイスボールを形成する中心位置を示すマークが設けられる。
【００１９】
さらに、上記装置において、前記画像形成装置が、筐体により挿入移動可能に指示され、患者の前記治療対象器官に隣接する隣接器官に挿入されて前記治療対象器官の超音波画像を得る超音波プローブを有し、前記案内要素が、前記筐体に連結されて前記治療対象器官に向いて設けられるように構成され、前記超音波プローブの挿入方向に直交する平面上に前記手術プローブ挿入用開口がネット状に形成され、前記超音波プローブを様々な深度に挿入して、前記画像形成装置により、前記様々な深度毎に前記案内要素の前記手術プローブ挿入用開口の延びる方向に垂直な面上における前記治療対象器官の画像を形成するように構成されている。
【００２０】
上記装置において、好ましくは、前記治療対象器官が前立腺であり、前記隣接器官が直腸である。また、好ましくは、前記凍結手術プローブが、直径約０．２ｍｍ〜約１．４ｍｍである。また好ましくは、前記凍結手術プローブが前記案内要素の前記手術プローブ挿入用開口を通って前記治療対象器官に穿刺される穿刺深度を示す目盛を含む。さらに好ましくは、前記案内要素において、隣り合う前記手術プローブ挿入用開口の間隔の内の少なくともいずれかの間隔が、前記凍結手術プローブがこれら隣り合う前記手術プローブ挿入用開口を通って前記治療対象器官に穿刺されて形成されるアイスボール同士が重なる程度まで近い。さらに好ましくは、前記凍結手術プローブが各々ジュール-トムソン冷却子を含む。
【００２１】
また、好ましくは、前記プローブがマニフォルドに連結され、前記マニフォルドが前記プローブに高圧気体を分配するよう作用する。ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装置。さらに、好ましくは、前記マニフォルドが、前記凍結手術プローブに流入する前記高圧気体を予冷却するための予冷却要素を含む。さらに、好ましくは、前記予冷却要素がジュール−トムソン冷却子を含む。さらに、好ましくは、前記凍結手術プローブが前記マニフォルドに着脱自在に連結される。
【００２２】
また、好ましくは、前記マニフォルドの予冷却要素の前記ジュール−トムソン冷却子に第１の高圧気体が供給され、前記凍結手術プローブの前記ジュール−トムソン冷却子に第２の高圧気体が供給される。さらに、好ましくは、前記予冷却要素が電気冷却要素を含む、もしくは前記予冷却要素が極低温流体を含む。さらに、好ましくは、前記凍結手術プローブが各々熱センサを含む、もしくは前記凍結手術プローブが各々熱交換器を含む。さらに好ましくは、前記凍結外科プローブが各々、前記プローブの動作を手動で制御するためのスイッチを含む。
【００２７】
本発明は、患者の器官への凍結手術プローブの穿刺軸および穿刺軸に垂直な面の両方に沿って高い治療分解能が得られる凍結手術装置を提供することによって、現在知られている構成の欠点にうまく対処している。
【００２８】
さらに、本発明は、隣接組織および器官への損傷を最小限に抑えつつ患者の組織の選択された部分を効果的に破壊できる凍結手術装置を提供することによって、現在知られている構成の欠点にうまく対処している。
【００２９】
また、本発明は、器官の深度の異なる場所に位置する組織の様々な部分を選択的に治療することで、穿刺軸に沿って位置する他の組織および器官への損傷を回避しつつ組織の選択された部分を効果的に凍結できる凍結手術装置を提供することによって、現在知られている構成の欠点にうまく対処している。
【００３０】
さらに、本発明は、患者の器官を三次元的にマッピングして器官の三次元グリッドが形成されるようにし、かつグリッドに従って器官に導入されるマルチプローブシステムを利用して器官を高分解能凍結手術治療できるようにする凍結手術装置を提供することによって、現在知られている構成の欠点にうまく対処している。
【００３１】
本発明の要旨は、三次元的に制御された高分解能組織凍結である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照し、本発明の一実施例について説明する。
【００３３】
本発明は、隣接する健康な組織および器官の損傷を最小限に抑えつつ組織の予め定められた部分を効果的かつ正確に破壊することができる、高分解能凍結手術方法および装置についてのものである。
【００３４】
図面および添付の説明を参照することによって、本発明による方法および装置の原理および作用を一層よく理解できるであろう。
【００３５】
本発明の少なくとも１つの実施例を詳細に説明する前に、本発明の用途は、以下の説明に記載または図面に示される構成および構成要素の配置の具体的な内容に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施例でも可能であり、あるいは様々な方法で実施または実行できるものである。また、本願明細書において用いる表現および用語は、説明を目的としたものであり、限定的なものとはみなしていないことを理解されたい。
【００３６】
以下、図面を参照すると、図１ａは、凍結手術プローブの先端に形成されたアイスボール全体の温度分布プロファイルを示している。図示のように、アイスボールの表面５における温度は０℃である。温度は、約−４０℃の等温面７が一般にはアイスボール内のボールの中心と表面との間の中程に位置する形で、−１７０℃の値に達すると好ましいボールの中心１に向かって指数的に低下する。したがって、アイスボールの半径をＲとすると、−４０℃の等温面７の半径は約Ｒ／２となる。
【００３７】
図１ｂは、凍結手術治療の有効性を温度の関数として（組織破壊率（％）で）示すグラフである。図示のように、組織を効果的に破壊するのに必要な温度は少なくとも約−４０℃である。したがって、組織を効果的に破壊するためには被治療組織全体が少なくとも約−４０℃になるように−４０℃の等温面（図１ａに示す）を被治療組織の周囲に位置させる必要があるが、これによって隣接する健康な組織および器官がアイスボールの外側部分に暴露されることになる。健康な組織が約−４０℃〜０℃の温度下におかれると通常はかなりの損傷が発生し、このような損傷が原因で機能器官の一過性または持続性の機能障害が生じることがある。
【００３８】
図２ａ乃至図２ｃは、実質的に直径が大きく、一般に３〜５ｍｍである１本の凍結手術プローブを患者の前立腺と前立腺周囲との間に導入し、その間にある前立腺組織を破壊する、従来の凍結手術方法を説明するための図である。
【００３９】
具体的には、図２ａ乃至図２ｃは、患者の前立腺２に導入された従来の凍結手術用先端部に形成されるアイスボール９の断面図である。患者の前立腺尿道、直腸および神経をそれぞれ４、３および６で示す。前立腺尿道４と前立腺周囲１３との間にある前立腺セグメント内に１個のアイスボール９が形成される。従来の凍結手術プローブの寸法は、約−１７０℃〜約−４０℃の温度を印加できるように、上記の組織セグメントの実質的に大部分に延在している内側の部分１０を有するアイスボール９が得られるように設計されている。１個のアイスボール９を得るために１本のプローブを利用することで、複数の選択肢間のトレードオフが生じる。
【００４０】
図２ａおよび図２ｂは、患者の前立腺尿道４に対する損傷は回避されるが、前立腺２の周囲１３（図２ａ）付近に存在する神経６には損傷が及ぶ第１の選択肢と、患者の神経６に対する損傷は回避されるが、尿道４（図２ｂ）には損傷が及ぶ第２の選択肢との間のトレードオフを説明するための図である。
【００４１】
図２ａに示されるように、アイスボール９の表面５を実質的に患者の尿道４付近に位置決めし、−４０℃の等温面７が実質的に患者の前立腺２の周囲１３に位置するようにして、患者の尿道４に損傷が及ぶのを回避している。このため、アイスボール９の内側の部分１０によって前立腺の周辺領域（断面）が効果的に凍結され、アイスボール９の一方外側の部分１２は患者の神経６を介して延在している。患者の神経６が約−４０℃〜０℃の温度に暴露されると、神経の一過性または持続性の機能障害が生じることがある。
【００４２】
同様に、尿道４に対する損傷を回避するためにアイスボール９が患者の尿道４と直腸３との間に位置する場合には、患者の直腸が約−４０℃〜０℃の温度に暴露されることで、直腸の一過性または持続性の機能障害が生じることがある。
【００４３】
図２ｂに示されるように、アイスボール９の表面５を実質的に患者の神経６および／または直腸３（図示せず）付近に位置決めし、−４０℃の等温面７が実質的に患者の尿道４付近に位置するようにして、患者の神経６および／または直腸３（図示せず）に損傷が及ぶのを回避している。このため、アイスボール９の内側の部分１０によって前立腺２の中心領域（断面）が効果的に凍結され、アイスボール９の一方外側の部分１２は患者の尿道４を介して延在している。患者の尿道４が約−４０℃〜０℃の温度に暴露されると、神経の一過性または持続性の機能障害が生じることがある。
【００４４】
しかしながら、図２ａおよび図２ｂに示される選択肢ではいずれも、尿道４と前立腺周囲１３との間にある前立腺セグメント全体に対して効果的な治療（少なくとも約−４０℃の温度）はなされないため、患者は悪性腫瘍の危険にさらされる。
【００４５】
図２ｃは、先端部直径が４〜６ｍｍのさらに厚みのある凍結手術プローブを用いて直径約４〜５ｃｍとさらに大きなアイスボールを形成し、尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある前立腺セグメント全体を効果的に治療できるようにする、もう１つの可能な選択肢を示している。図示のように、アイスボール９の内側の部分１０は、尿道４と前立腺周囲１３との間の組織セグメント全体（断面）にわたって延在しているため、尿道４および神経（図示せず）ならびに直腸３がアイスボール９の外側の部分１２に暴露されている。
【００４６】
アイスボールの外側の部分１２に暴露された組織の厚さ（断面）は約Ｒ／２（Ｒはアイスボール９の直径）である。このため、損傷を受ける隣接組織の量は被治療組織の量よりも実質的に多い。
【００４７】
したがって、従来の凍結手術プローブおよび方法では、組織を正確かつ効果的に破壊する一方で隣接する他の組織および器官を保護できるようにするために必要な治療分解能は得られない。
【００４８】
図３ａおよび図３ｂは、実質的に小径の複数の凍結手術プローブを患者の前立腺尿道４と前立腺２の周囲１３との間に導入し、その間にある前立腺組織を破壊する、本発明による凍結手術方法の概略図である。
【００４９】
図３ａにおいて示されるように、患者の前立腺尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある前立腺セグメントに２本のプローブを導入し、２個の小さなアイスボール９ａおよび９ｂを形成すると好ましい。
【００５０】
図３ａに示される構成によれば、アイスボール９ａおよび９ｂは各々半径がＲ／２であるが、これは図２ｃに示すアイスボール９の半径の半分である。結果として、アイスボール９ａおよび９ｂはそれぞれ、各々半径がＲ／４である内側の部分１４ａおよび１４ｂと各々厚さがＲ／４である外側の部分１６ａおよび１６ｂとを含む。
【００５１】
したがって、前立腺尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある組織セグメントに直径の大きな１本のプローブではなく直径の小さな２本のプローブを導入することで、損傷を受ける隣接組織の厚さは実質的に少なくなる。図３ａの具体的な例として、約−４０℃〜０℃に暴露される隣接組織の厚さ（断面）はわずかＲ／４であり、従来の方法（図２ｃに示す）を用いた場合に受ける損傷と比べて厚さが半分、量はさらに少ない（例えば８分の１以下）。
【００５２】
凍結手術プローブの直径をさらに小さくし、尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある組織セグメントに複数のプローブを導入することで、周辺の組織に対する損傷をさらに抑えることができるため、凍結手術療法の分解能は改善される。
【００５３】
もう１つの実施例を図３ｂに示す。この実施例では、２個のアイスボール９ａおよび９ｂが形成するために、アイスボール９ａの内側の部分１４ａが実質的にアイスボール９ｂの内側の部分１４ｂから離れ、アイスボール９ａの外側の部分１６ａがアイスボール９ｂの外側の部分１６ｂと部分的に重なる（重なっている領域を１７で示す）ように患者の尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある組織セグメントに２本のプローブを導入する。図３ｂに示す具体的な例は、各々半径がＲ／５（Ｒは図２ｃに示されるような従来のアイスボールの半径）である２個のアイスボールについてのものである。このような構成を用いることで、損傷を受ける隣接組織の厚さをＲ／５まで減らし、その量もそれぞれ減らすことができる。ここに示す例では、２本のプローブによって熱を取り除く領域１７のかなりの部分が−４０℃よりも低温になることは明らかであろう。
【００５４】
図３ａおよび図３ｂに示す具体例は、接触および離隔した内側の部分を有する２個のアイスボールについてのものである。しかしながら、各々直径が異なり、その内側の部分が接触または離隔した複数のプローブを使用してもよい。
【００５５】
図４を参照すると、前立腺尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある組織セグメントに単一プローブを導入する従来技術の凍結手術方法が、患者の前立腺の前後左右における複数の凍結手術プローブの分布と共に示されている。このような従来技術の方法によれば、各々直径約３ｍｍである約５〜７本のプローブが患者の前立腺に導入される。図４は、内側の部分１０ａ〜１０ｅおよび外側の部分１２ａ〜１２ｅを有する５個のアイスボールを形成するために５本のプローブを導入した場合の具体例を示している。図示のように、内側の部分１０ａ〜１０ｅおよびその間にある１９で示した領域によって、前立腺の限られた領域に対してのみ効果的な治療がなされるが、外側の部分１２ａ〜１２ｅによって患者の尿道４、直腸３および神経６ｂなどの隣接組織に引き起こされる損傷はかなりのものである。
【００５６】
図５は、本発明の方法による凍結手術プローブ５の好ましい分布を示している。図示のように、尿道４と前立腺２の周囲１３との間にある前立腺組織の特定のセグメントに実質的に小径の少なくとも２本の凍結手術プローブを導入する。図５は、具体例を示している。尿道４から周囲１３までの前立腺の特定セグメントに位置する内側および外側の凍結手術プローブ５対を含み、さらに別の（実施例では５対）外側の凍結手術プローブがその間に配置された２０本のプローブを患者の前立腺２に導入する。外側および内側のプローブ対によって形成されるアイスボールの内側の部分をそれぞれ１４ａおよび１４ｂで示し、これらの間に形成されるアイスボールの内側の部分を１４ｃで示す。
【００５７】
本発明による単一凍結手術プローブの直径は約１．２ｍｍ〜約１．４ｍｍであると好ましい。
【００５８】
図示のように、実質的に小径の凍結手術プローブを上記のように分布させることで、損傷を受ける健康な隣接組織の厚さを実質的に最小限に抑える一方で、少なくとも４０℃の効果的な治療を前立腺組織の一層広い領域に対して施すことができる。
【００５９】
このように、本発明による方法は、従来技術の方法と比較すると治療の有効性および分解能を実質的に高める。
【００６０】
図５に示すプローブの分布パターンは、プローブの一部が内側のプローブと外側のプローブとの対で配置されている、プローブの内側の円および外側の円を含んでいる。他の構成（図示せず）によれば、プローブは内側の円および外側の円に配置されるが、必ずしも内側のプローブと外側のプローブとの対であるとは限らない。
【００６１】
患者の前立腺の選択した部分をシーケンシャルに凍結させることができるように、プローブを前立腺に対してシーケンシャルに挿入・抜去する。プローブの先端部に貼り付いた組織断片を損傷することなく患者からすみやかにプローブを抜去する方法については後述する。
【００６２】
複数の小径凍結手術プローブを導入することで、プローブの前立腺への穿刺軸に垂直な平面に沿った治療の分解能が改善される。しかしながら、前立腺は、他の解剖器官と同様、非対称な三次元の形状が特徴である。このため、プローブの特定の分布パターンによって特定の穿刺深度に位置する特定の平面に対して効果的な治療を施せることがあるが、同時に他の穿刺深度に位置する前立腺組織以外の部分を激しく損傷する場合もある。従来技術では、患者の器官へのプローブの穿刺軸および穿刺軸に垂直な面の両方に沿って高い治療分解能が得られる凍結手術方法および装置は得られない。
【００６３】
本発明によれば、凍結手術プローブの患者器官への穿刺軸ならびに穿刺軸に垂直な平面に沿って高分解能の治療を施すことができる凍結手術方法および装置が得られる。このような高分解能は、好ましくは超音波画像形成を用いて器官の三次元グリッドを形成し、グリッドによって得られる情報に基づいて凍結手術プローブを各々器官内の特定の深度に挿入することによって達成される。
【００６４】
図６ａ、図６ｂおよび図７を参照すると、本発明による凍結手術装置１５は、患者の組織を凍結させるためのＪｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ冷却子を含む施術用先端部５２と、外科医に把持するための保持部材５０とを各々有する複数の凍結手術プローブ５３を含んでいる。図７に示されるように、施術用先端部５２は、施術用先端部５２の先端に位置するオリフィス８０に高圧気体を供給するために先端部を貫通した少なくとも１本の通路７８を含んでいる。オリフィス８０は、施術用先端部５２を冷却し、先端９０にアイスボールを形成するための高圧気体の通り道である。冷却用に使用可能な気体としては、アルゴン、窒素、空気、クリプトン、ＣＯ２、ＣＦ４、キセノンまたはＮ２Ｏが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００６５】
オリフィス８０を介してアルゴンなどの高圧気体を膨張させると、気体が液化して施術用先端部５２のチャンバ８２内に凍結手術プールが形成される。この凍結手術プールが施術用先端部５２の表面８４を効果的に冷却する。施術用先端部５２の表面８４は、その先端９０においてアイスボールを形成できるようにするために、金属などの熱伝導性の材料で作られていると好ましい。
【００６６】
あるいは、逆Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎプロセスによって施術用先端部５２を加熱し、冷却−加熱サイクルによって治療を行えるようにし、さらに、患者の体内から抜去する際にプローブが組織に貼り付くのを防止して、抜去する必要がある時に迅速に抜去できるようにするために、ヘリウムなどの高圧気体を使用してもよい。
【００６７】
オリフィス８０を介してヘリウムなどの高圧気体を膨張させると、この気体によってチャンバ８２が加熱され、施術用先端部５２の表面８４が加熱される。
【００６８】
施術用先端部５２は、気体を施術用先端部５２から大気に脱気するために内部を貫通して延在している少なくとも１本の脱気路９６を含む。
【００６９】
図７に示されるように、通路７８を通る気体を予冷却するための熱交換器を保持部材７２に含んでもよい。具体的には、通路７８の上側部分を脱気路９６周囲に巻回された螺旋状チューブ７６の形にし、この螺旋状チューブをチャンバ９８内に収容する。このようにすることで、通路９６を介して脱気される気体によって螺旋状チューブ内を流れる流入気体を予冷却することができる。
【００７０】
図７にさらに示されるように、保持部材７２は、外部の環境から熱交換器を熱的に絶縁するための絶縁体９２を含んでもよい。
【００７１】
さらに、施術用先端部５２は、チャンバ８２内の温度を検知するための少なくとも１つの熱センサ８７を含んでもよい。そのワイヤ８９は、脱気路９６を介して延在させるか、あるいは専用の通路（図示せず）に通しておく。
【００７２】
また、保持部材７２は、プローブ５３の動作を外科医が手動で制御するための複数のスイッチ９９を含んでもよい。このようなスイッチは、流入通路７０と、冷却用または加熱用の気体を含む適当な外部の気体容器とを選択的かつ制御可能に連通させることによって、オン／オフ、加熱、冷却、加熱および冷却の予め定められたサイクルなどの機能を提供できる。
【００７３】
図６ａに示されるように、凍結手術プローブ５３は各々、好ましくは結合要素５１によって、可撓性連結コード５４を介して筐体要素５８の連結サイト５６に連結されている。凍結手術プローブ５３は連結サイト５６に着脱自在に連結されていてもよい。
【００７４】
好ましくは、以下に示すように、流出する気体を結合要素５１または例えばマニフォルド５５などの他の適当な任意の位置に設けられた開口を介して脱気できるように、脱気路９６は連結コード５４を通って延在する。好ましくは、コード５４は、熱センサおよびスイッチ（図示せず）に電気信号を供給するための電線をさらに含む。
【００７５】
各凍結手術プローブ５３は、筐体５８内に収容されたマニフォルド５５と流体連通状態にある。マニフォルド５５は、流入する高圧気体をコード５７を介して凍結手術プローブ５３に分配するためのものである。
【００７６】
図示のように、筐体５８は、気体チューブ（図示せず）を含む可撓性ケーブル６０を介してコネクタ６２に連結されている。コネクタ６２は、装置を高圧気体源および電源に連結するためのものである。
【００７７】
この装置はさらに、ケーブル６０および筐体５８を介して延在し、電源と凍結手術プローブ５３とを電気的に接続する電線（図示せず）も含んでいる。
【００７８】
好ましくは、筐体５８は、凍結手術プローブ５３に流入する高圧気体を予冷却するための、全体を６１で示す予冷却要素を含む。好ましくは、予冷却要素６１は、Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ冷却子であり、チャンバ４９内に収容される管状部材４８を含んでいる。管状部材４８は、高圧気体を通してチャンバ４９を冷却することで管状部材４８を介してマニフォルド５５に流入する気体を冷却するためのオリフィス５９を含む。
【００７９】
予冷却要素６１の別の構成を図６ｂに示す。同図において、管状部材４８は、管状部材４８とチャンバ４９内の冷却用気体との接触面積が大きくなるように円筒形要素４７の周囲に巻回された螺旋状チューブの形である。
【００８０】
さらに他の構成（図示せず）によれば、筐体５８は、第１の高圧気体をマニフォルド５５に供給するための第１の管状部材と、第２の高圧気体を予冷却要素６１に供給するための第２の管状部材とを含む。このような管状部材の中を流れる気体の冷却および／または加熱用には、どのような気体の組み合わせを使用してもよい。
【００８１】
あるいは、液体窒素などの極低温流体を使用して、筐体５８内を流れる気体を予冷却してもよい。あるいは、電気的な予冷却要素を使用して気体を予冷却してもよい。
【００８２】
好ましくは、ケーブル６０およびマニフォルド５５内に熱センサ（図示せず）を配置し、その中を流れる気体の温度を測定することができる。
【００８３】
図８乃至図１０を参照すると、本発明による方法および装置では、例えば前立腺などの患者の被治療器官の三次元グリッドを形成するために、超音波、ＭＲＩまたはＣＴなどの画像形成装置を使用する。この三次元グリッドは器官の三次元形状についての情報を得るためのものである。次いで、このグリッドによって得られる情報に基づいて各凍結手術プローブを器官内の特定の深度に挿入する。
【００８４】
図８に示されるように、超音波プローブ１３０は患者の直腸への挿入用として設けられている。超音波プローブ１３０は筐体要素１２８内に収容されている。筐体要素１２８には、連結アーム１２６によって案内要素１１５が連結されている。図示のように、案内要素１１５は、複数の開口１２０からなるネットを有するプレート１１０の形である。各開口には凍結手術プローブが挿入される。好ましくは、隣接する開口１２０同士の距離は約２ｍｍ〜約５ｍｍである。
【００８５】
図９に示されるように、超音波プローブ１３０は、患者の直腸３内の特定の深度１１３に導入される。得られた超音波画像１１４の上に複数のマーク１１２からなるネットが設けられる。画像１１４上の複数のマーク１１２からなるネットは、案内要素１１５上の複数の開口１２０からなるネットと正確に相関している。
【００８６】
したがって、画像１１４上のマーク１１２は、開口１２０を介して患者の前立腺２に挿入される凍結手術プローブの先端において形成可能なアイスボールの中心の正確な位置を示し、画像１１４は前立腺２への凍結手術プローブの特定の穿刺深度１１３と関連している。
【００８７】
図９に示されるように、超音波プローブ１３０は直腸３の様々な深度１１３に緩徐に導入され、一組の画像１１４が生成される。ここで、各画像はそれぞれ前立腺２への穿刺深度と関連している。このため、画像１１４は各々凍結手術プローブの穿刺軸に垂直な特定の平面に関連している。
【００８８】
一組の画像１１４によって前立腺の三次元グリッドが得られる。このような三次元グリッドは、凍結手術手順を計画する際に用いられる。
【００８９】
例えば、特定の穿刺軸に沿って第１の深度に凍結手術プローブを導入することで前立腺セグメントを効果的に破壊できる場合がある。一方、第２の深度にプローブを導入することで前立腺尿道を激しく損傷することもある。
【００９０】
アイスボールは凍結手術プローブの先端に局所的に形成されるため、他の穿刺深度に位置する前立腺組織または前立腺組織以外の部分を損傷することなく、各プローブを特定の深度に導入して前立腺の限られた部分に対して局所的に効果的な治療を施すことができる。
【００９１】
図１０は、案内要素１１５の開口を介して患者の前立腺２に凍結手術プローブ５０の施術用先端部５２を挿入する様子を示している。
【００９２】
好ましくは、案内要素１１５の開口１２０を介して複数の凍結手術プローブをシーケンシャルに患者の前立腺に挿入する。このとき、各プローブを特定の深度に導入し、他の前立腺組織または前立腺組織以外の部分を損傷することなく、前立腺組織の異なるセグメントに対して実質的に局所的に効果的な治療を施す。
【００９３】
好ましくは、各凍結手術プローブは、前立腺への穿刺深度を示す目盛を含む。
【００９４】
以上、特定の実施例について本発明を説明したが、当業者であれば、様々な選択肢、修正例および変更例を考え得ることは明白である。したがって、添付の請求の範囲の趣旨および広義の範囲に含まれる選択肢、修正例および変更例はいずれもこれに包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】凍結手術プローブ先端に形成されるアイスボール内の温度分布プロファイルを示すグラフである。
【図１ｂ】凍結手術治療の有効性を温度の関数として組織破壊率（％）で示すグラフである。
【図２ａ】患者の前立腺に導入された従来の凍結手術プローブの先端部に形成されるアイスボールの断面図である。
【図２ｂ】患者の前立腺に導入された従来の凍結手術プローブの先端部に形成されるアイスボールの断面図である。
【図２ｃ】患者の前立腺に導入された従来の凍結手術プローブの先端部に形成されるアイスボールの断面図である。
【図３ａ】患者の前立腺に導入された本発明による凍結手術プローブの先端部に形成される２個のアイスボールの断面図である。
【図３ｂ】患者の前立腺に導入された本発明による凍結手術プローブの先端部に形成される２個のアイスボールの断面図である。
【図４】患者の前立腺を治療するための従来の方法を説明するための断面図である。
【図５】患者の前立腺を治療するための本発明による方法を説明するための断面図である。
【図６ａ】本発明によるマルチプローブ凍結手術装置の概略図である。
【図６ｂ】本発明による予冷却要素の概略図である。
【図７】本発明による好ましい凍結手術プローブの概略長手方向断面である。
【図８】超音波プローブに接続された、本発明による凍結手術プローブを収容するための案内要素の斜視図である。
【図９】患者の前立腺の三次元グリッドを形成するステップと、患者の前立腺に凍結手術プローブを導入するステップとを含む、本発明による方法を説明するための図である。
【図１０】患者の前立腺の三次元グリッドを形成するステップと、患者の前立腺に凍結手術プローブを導入するステップとを含む、本発明による方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２    前立腺
４    前立腺尿道
９    アイスボール
１３  前立腺周囲
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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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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