(57)【要約】本発明は、組織アブレーションを監視および制御するためのシステムである。システムは、アブレーションデバイスを用いたアブレーション手技中に受信されたアブレーションフィードバックに基づいて、アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を選択的に制御するように構成されたコントローラを含む。コントローラは、アブレーション手技中に１つ以上のセンサからフィードバックデータを受信するように構成され、フィードバックデータは、アブレーションデバイスの電極アレイの動作および電極アレイに隣接した組織のうちの少なくとも１つに関連付けられた１つ以上の測定値を備えている。コントローラは、受信されたフィードバックデータに応答して、アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を制御するためのアブレーションパターンを生成するようにさらに構成されている。
2020508152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織アブレーションを監視および制御するためのシステムであって、前記システムは、
アブレーションデバイスを用いたアブレーション手技中に受信されたアブレーションフィードバックに基づいて、前記アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を選択的に制御するように構成されたコントローラであって、前記コントローラは、メモリに結合されたハードウェアプロセッサを備え、前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を含み、前記命令は、
前記アブレーション手技中に１つ以上のセンサからフィードバックデータを受信することであって、前記フィードバックデータは、前記アブレーションデバイスの前記電極アレイの動作および前記電極アレイに隣接した組織のうちの少なくとも１つに関連付けられた１つ以上の測定値を備えている、ことと、
前記受信されたフィードバックデータに応答して、前記アブレーションデバイスの前記電極アレイからのエネルギー放出を制御するためのアブレーションパターンを生成することと
を前記コントローラに行わせる、システム。
【請求項２】
前記測定値は、アブレーション期間中の経過時間、前記電極アレイに隣接した前記組織の導電率または複素電気インピーダンス特性、前記アブレーションデバイスの前記電極アレイの１つ以上の伝導性ワイヤに関連付けられた導電率または複素電気インピーダンス、前記１つ以上の伝導性ワイヤに供給されている電流、前記電極アレイに隣接した組織の温度、前記電極アレイに隣接した前記組織の光子特性、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アブレーションパターンは、前記電極アレイの複数の伝導性ワイヤからの選択された１つ以上の伝導性ワイヤであって、前記１つ以上の伝導性ワイヤは、それらからのエネルギー放出のための電流を受け取る、選択された１つ以上の伝導性ワイヤ、選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき電流のレベル、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき経過時間の長さ、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき１つ以上の間隔、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記アブレーションデバイスの前記電極アレイは、電流を独立して受け取るように構成された複数の独立した伝導性ワイヤを備えている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記アブレーションパターンは、前記複数の伝導性ワイヤのうちの選択された１つまたは２つ以上のものの選択された組を備え、前記選択された１つまたは前記２つ以上のものの選択された組は、前記電極アレイの一部に対応するそれからのエネルギーの放出をもたらし、それによって、隣接した組織の標的化アブレーションをもたらす、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記アブレーションパターンの生成は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで前記フィードバックデータを処理することと、前記処理されたフィードバックデータに基づいて、アブレーションステータスマッピングを生成することとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記アブレーションステータスマッピングは、アブレーションされるべき前記組織、現在アブレーションを受けている前記組織、またはアブレーションを受けた前記組織の状態の推定を提供する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記アブレーションステータスマッピングは、アブレーションされるべき前記組織、現在アブレーションを受けている前記組織、またはアブレーションを受けた前記組織のアブレーションの深さの推定を提供する、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記アブレーションステータスマッピングの生成は、少なくとも部分的に訓練データに基づく分類モデルに基づく、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記分類モデルは、機械学習アルゴリズムを介した前記訓練データの処理に基づいて、複数の基準組織アブレーションパラメータを提供する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記機械学習アルゴリズムは、非線形機械学習分類子を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記分類子は、多層パーセプトロン（ＭＬＰ）分類子である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アブレーションステータスマッピングの生成は、経過したアブレーション処置時間、前記アブレーションデバイスに対する組織の幾何学的場所、組織アブレーションに先立つ前記電極アレイの少なくとも２つの電極間の初期電気インピーダンス、組織アブレーションに先立つ組織の１つ以上の部分の初期導電率、組織アブレーション中の前記電極アレイの少なくとも２つの電極間の電気インピーダンス、組織アブレーション中の組織の１つ以上の部分の導電率、前記デバイスの１つ以上の部分の表面温度、およびそれらのうちの少なくとも２つの組み合わせのうちの少なくとも１つに従って、前記フィードバックデータを処理することを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アブレーションパターンの生成は、隣接した組織の後続の標的化アブレーションのための選択的伝導性ワイヤアクティブ化のための１つ以上のアブレーション制御パラメータの割り当てのために、アブレーションステータスマッピングデータと電極アクティブ化アルゴリズムとの組み合わせをさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システムは、アブレーションマッピングモジュールと、アブレーション幾何学形状成形モジュールとをさらに備え、前記アブレーションマッピングモジュールは、前記フィードバックデータを受信し、それを処理し、マッピングデータを前記アブレーション幾何学形状成形モジュールに伝送するように構成され、前記前記アブレーション幾何学形状成形モジュールは、前記マッピングデータを処理し、前記アブレーションパターンを生成するように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アブレーション幾何学形状成形モジュールは、前記アブレーションパターンを電極接続多重化装置コントローラに伝送するように構成され、前記電極接続多重化装置コントローラは、前記アブレーションパターンに応答して、選択された１つの伝導性ワイヤ、または２つ以上の伝導性ワイヤの選択された組に電流を供給するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６２／４６２，５２９号（２０１７年２月２３日出願）および米国仮出願第６２／５３７，２１９号（２０１７年６月２６日出願）の利益およびそれらに対する優先権を主張し、上記出願の各々の内容は、それらの全体が参照により本明細書に引用される。
【０００２】
（政府支援）
本発明は、米国科学財団によって授与されたＩＩＰ第１６２２８４２号に従って政府の支援により行われた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
（分野）
本開示は、概して、医療デバイスに関し、より具体的には、組織空洞の周囲の辺縁組織の標的化部分のアブレーションおよび破壊のための処置を送達するために、アブレーションデバイスに所望の形状またはパターンでエネルギーを放出させるためにアブレーションデバイスを監視し、制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
癌は、身体の他の部分に侵襲する潜在性または広がる潜在性を伴う異常細胞成長を伴う疾患の群である。癌は、概して、患者の身体の特定のエリアに局所化され得る（例えば、特定のもしくは器官に関連付けられる）か、または、全体にわたって広げられ得る腫瘍の形態における組織の異常成長として現れる。腫瘍は、良性および悪性の両方は、特に、癌が身体の他の部分まで広がっていない場合、多くの場合、外科手術が完全な除去および治癒の最大の機会を提供するので、一般的に、外科手術介入を介して処置および除去される。例えば、電気外科手術方法が、これらの異常組織成長を破壊するために使用されることができる。しかしながら、いくつかの事例では、外科手術のみでは、局所環境から全ての癌性組織を適正に除去するために不十分である。
【０００５】
例えば、早期の乳癌の処置は、典型的には、外科手術およびアジュバント放射線治療の組み合わせを伴う。乳房切除術と異なり、乳腺腫瘍摘出術は、腫瘍およびその周囲の正常組織の小縁（エリア）のみを除去する。放射線治療は、癌再発の機会を低下させるように、除去された腫瘍の周囲の局所環境内に残留し得る癌細胞を根絶する試みにおいて、乳腺腫瘍摘出術後に行われる。しかしながら、術後処置としての放射線治療は、種々の欠点に悩まされる。例えば、放射線技法は、高価かつ時間がかかり得、典型的には、数週間、時として、数カ月にわたる複数回の処置を伴う。さらに、放射線は、多くの場合、標的区域の外側の組織への意図せぬ損傷をもたらす。したがって、典型的には、元々の腫瘍場所の近傍にある、残留の可能性が高い組織に影響を及ぼすのではなく、放射線技法は、多くの場合、皮膚、肺、および心臓に影響を及ぼす短期および長期の合併症等、健常組織に悪影響を及ぼす。
【０００６】
故に、そのようなリスクは、数週間の毎日の放射線の負担と組み合わせられると、乳腺腫瘍摘出術の代わりに乳房切除術を選定するように一部の患者を追いやり得る。さらに、乳腺腫瘍摘出術を受ける一部の女性（例えば、最大３０パーセント（３０％））は、放射線処置の欠点に起因して、全処置を完了する前に治療を中止する。これは、特に、地方、または患者が放射線施設への限定されたアクセスを有し得る他の地域において当てはまり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
腫瘍は、良性および悪性の両方は、特に、癌が転移していない場合、外科手術が、多くの場合、完全な除去および治癒の最大の機会を提供するので、一般的に、外科手術介入を介して処置および破壊される。しかしながら、腫瘍が破壊された後、中空空洞が、残り得、この空洞を包囲し、元々の腫瘍部位を包囲する組織は、外科医が切除し損ねるか、または切除することが可能ではない異常もしくは潜在的癌性細胞を依然として残し得る。この周辺組織は、一般的に、「縁組織」または「辺縁組織」と称され、腫瘍の再発が起こる可能が最も高くあり得る患者内の場所である。
【０００８】
放射線治療を使用することのいくつかの代替処置は、空洞性切除床内に挿入され、手技に続いて空洞を包囲する辺縁組織に無線周波数（ＲＦ）エネルギーを送達するためのアブレーションデバイスの使用を含む。例えば、１つのタイプの提案されるアブレーションアプリケータは、外科医またはオペレータによる手動操作に応じた辺縁組織へのＲＦエネルギーの送達のための長い堅い針ベースの電極アプリケータを含む。別のタイプのアブレーション適用は、一緒に接続され、ＲＦエネルギーを送達するために傘様方式で展開可能な電極の傘タイプアレイを含む。
【０００９】
現在のアブレーションデバイスは、ある形態の組織アブレーションを提供し得るが、いずれも、辺縁空洞組織アブレーションを実施するときに遭遇する全ての必要性および状況を満たすことが証明されていない。例えば、乳房組織等の不均質組織にＲＦアブレーション手技を実施するとき、電流は、概して、最も抵抗の少ない経路を通して進行し、それは、組織の不均一な加熱をもたらし得る。例えば、乳房組織では、脂肪が線維腺組織にちりばめられ、各々が、特定の導電率を有する。概して、脂肪含有量が多いほど、電気抵抗は、大きくなり、それによって、ＲＦアブレーション手技中に乳房組織の中に放出される電流の効果を減衰させ、それは、意図される辺縁組織の不均一な加熱をもたらし、したがって、さらに、不完全なアブレーションにつながり得る。これをさらに複雑にするのは、乳房組織密度が年齢および肥満度指数に起因して患者毎に変動するという事実であり、それは、種々の患者を横断する均一かつ予測的なアブレーションを達成することに複雑性をさらに追加する。さらに、ある事例では、組織空洞内に不均一なアブレーションを生成することが、望ましくあり得る。いくつかの事例では、不可欠な器官または重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚等）が、組織空洞に近接近し得、ＲＦエネルギーへのいずれの意図せぬ暴露も、悪影響を及ぼし得る。
【００１０】
現在のＲＦアブレーションデバイスは、ＲＦエネルギーの放出に対する精密な制御を提供することが可能ではなく、したがって、それらは、アブレーション手技中に不均質組織全体にわたってエネルギーの伝送および後続の均一加熱を効果的に提供する能力を欠いている。現在のＲＦアブレーションデバイスは、放出が不可欠な器官または重要な内部／外部構造に到達することを防止する能力をさらに欠いている。特に、長い堅い針ベースの電極ＲＦアプリケータは、概して、外科医またはオペレータが、アブレーションを制御するために、針場所を手動で調節し、場合によっては、いくつかの電極を複数回再調節することを要求し、それは、ＲＦ放出を誘導することにおける不正確さおよび困難につながり得る。傘アレイＲＦアプリケータは、傘アレイが空洞内に適合するように設計されていないこともある点で、それらの物理的幾何学形状によって限定される。加えて、または代替として、一緒に接続されている電極の結果としての傘アレイの均一な電位分布は、傘アレイを物理的に移動させずに調節可能ではない組織アブレーション幾何学形状をもたらし、したがって、長い堅い針ベースのＲＦアプリケータと類似する問題をもたらす。
【００１１】
本開示のシステムは、組織インピーダンス、温度等を含む生理学的パラメータに関連する測定値を取得することを含み得る所与の組織のアブレーション進行を監視するために、アブレーション手技中に使用されることができる。システムは、アブレーションされるべき組織、現在アブレーションを受けている組織、またはアブレーションを受けた組織の状態の正確な推定を含み得る組織のそのステータスを能動的に感知するように構成される。さらに、システムは、測定の結果として、関連する組織タイプにおけるアブレーション深さを感知するように構成される。応答して、システムは、感知された組織ステータスおよびアブレーション深さに基づいて、アブレーションデバイスからのエネルギー放出を制御し、例えば、乳房組織において一般的に見出され得る独特の不均質および異なる組織密度に適応するようにエネルギー放出を具体的に調節することができる。したがって、本開示のシステムは、個々の組織密度および伝導率を考慮することによって、変動する組織組成および密度（すなわち、患者毎の変動する乳房密度）にかかわらず、任意の患者のためのリアルタイムまたはほぼリアルタイムのアブレーション最適化を可能にし、さらに、標的化アブレーション部位に近接近する不可欠な器官および任意の重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚）の能動的回避を可能にする。
【００１２】
本開示のシステムは、概して、少なくとも部分的にアブレーションデバイスを用いたアブレーション手技中に受信されたアブレーションフィードバックに基づいて、アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を制御するように構成されたコントローラを含む。コントローラは、アブレーション手技中に電極アレイの動作および電極アレイに隣接した任意の組織のうちの少なくとも１つに関連付けられたフィードバックデータを受信するように構成される。フィードバックデータは、限定ではないが、アブレーション期間中の経過時間、電極アレイの１つ以上の伝導性ワイヤに関連付けられた導電率または複素インピーダンス（インピーダンスの大きさおよび位相を含む）、１つ以上の伝導性ワイヤに供給されている電流、電極アレイに隣接した組織の温度、電極アレイに隣接した組織の光子特性、およびそれらの組み合わせを含む１つ以上の測定値を含む。
【００１３】
コントローラは、受信されたフィードバックデータに応答して、アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を制御するためのアブレーションパターンを生成するようにさらに構成される。アブレーションパターンは、限定ではないが、エネルギー放出のための電流を受け取るための、電極アレイの複数の伝導性ワイヤからの選択された１つ以上の伝導性ワイヤ、選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき電流のレベル、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき経過時間の長さ、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき１つ以上の間隔、およびそれらの組み合わせを含み得る。アブレーションデバイスの電極アレイは、電流を独立して受け取るように構成された独立した伝導性ワイヤを含み得、アブレーションデバイスの遠位プロービング端の側または面の周囲に配列され得る。したがって、いくつかの実施形態では、アブレーションパターンは、電極アレイの一部、したがって、デバイスの遠位プロービング端の側または面に対応するそれらからのエネルギーの放出をもたらし、それによって、隣接した組織の標的化アブレーションをもたらす、複数の伝導性ワイヤのうちの選択された１つ、またはそれらのうちの２つ以上のものの選択された組を含み得る。
【００１４】
アブレーションパターンの生成は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムでフィードバックデータを処理することと、処理されたフィードバックデータに基づいて、アブレーションステータスマッピングを生成することとを含み得る。アブレーションステータスマッピングは、アブレーションされるべき組織、現在アブレーションを受けている組織、またはアブレーションを受けた組織の状態の推定を提供する。アブレーションステータスマッピングの生成は、少なくとも式（ｔ，ｓ，ｉｎｉｔ＿ｌｏｃａｌ＿Ｚ［］，ｉｎｉｔ＿ｇｌｏｂａｌ＿Ｚ［］，ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｌｏｃａｌ＿Ｚ［］，ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｇｌｏｂａｌ＿Ｚ［］，ｘ，ｙ，ｚ）→ＡｂｌａｔｉｏｎＳｔａｔｕｓによる、フィードバックデータの処理を含み得、式中、「ｔ」は、秒単位の経過時間を示し、「ｓ」は、アブレーションデバイスのアブレーション端部のサイズを示し、「Ｚ」は、インピーダンスを示し、「［］」は、いくつかの伝導性ワイヤの長さを伴うアレイを示し、「ｘ，ｙ，ｚ」は、組織のサブ体積の座標である。
【００１５】
アブレーションパターンの生成は、隣接した組織の後続の標的化アブレーションのための選択的伝導性ワイヤアクティブ化のための１つ以上のアブレーション制御パラメータの割り当てのために、アブレーションステータスマッピングデータと電極アクティブ化アルゴリズムとの組み合わせをさらに含み得る。故に、システムは、アブレーションマッピングモジュールと、アブレーション幾何学形状成形モジュールとを含み得、アブレーションマッピングモジュールは、フィードバックデータを受信し、それを処理し、マッピングデータをアブレーション幾何学形状成形モジュールに伝送するように構成され、アブレーション幾何学形状成形モジュールは、マッピングデータを処理し、アブレーションパターンを生成するように構成される。アブレーション幾何学形状成形モジュールは、アブレーションパターンを電極接続多重化装置コントローラに伝送するように構成され得、電極接続多重化装置コントローラは、アブレーションパターンに応答して、伝導性ワイヤのうちの選択された１つ、またはそのうちの２つ以上のものの組に電流を供給するように構成される。
【００１６】
本開示のシステムおよび方法は、局所環境内の全ての微視的疾患が処置されることを確実にするために役立つことができる。これは、特に、再発する傾向がある腫瘍の処置において当てはまる。さらに、少なくとも部分的にアブレーション手技中に受信されたフィードバック（例えば、組織インピーダンス、温度等を含む測定された生理学的パラメータ）に基づいて、カスタムアブレーション成形を提供することによって、システムは、任意の所与の標的組織のための特性（例えば、伝導率、深さ等）に調整された多数のＲＦエネルギー放出形状またはプロファイルを提供するように単一のアブレーションデバイスを制御することができる。故に、本発明のシステムは、アブレーション手技中に不均質組織全体にわたって最適なエネルギーの伝送および後続の均一加熱を提供することが可能である。加えて、単一のアブレーションデバイスから多数のＲＦエネルギー放出形状またはプロファイルを提供することによって、システムは、不均一なアブレーションが起こることを可能にする。これは、特に、局所環境内の残留辺縁組織が処置されることを確実にしながら、腫瘍部位に近接近する不可欠な器官および任意の重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚）を回避するようにアブレーション形状を制御することにおいて有用である。
【００１７】
本開示のデバイスが、そのような外科手術後処置に限定されず、本明細書で使用されるように、語句「体腔」は、尿管（例えば、前立腺処置のため）、子宮（例えば、子宮アブレーションまたは子宮筋腫処置のため）、卵管（例えば、断種のため）等の生得の体腔および導管等の非外科手術的に作成された空洞を含み得ることに留意されたい。加えて、または代替として、本開示の組織アブレーションデバイスは、身体および器官（例えば、肺、肝臓、脾臓等）の種々の部分における辺縁組織のアブレーションのために使用され得、乳癌の処置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
請求される主題の特徴および利点が、その説明が付随の図面を参照して考慮されるべきである、それと一貫する実施形態の以下の詳細な説明から明白となるであろう。
【図１】図１は、本開示と一貫するアブレーションシステムの概略図である。
【図２】図２は、図１のシステムのデバイスコントローラのアブレーション監視および成形システムをより詳細に図示するブロック図である。
【図３】図３は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムを使用するアブレーション手技中のＲＦ電流のフローを図示するブロック図である。
【図４】図４は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムを使用するアブレーションフィードバックデータのフローを図示するブロック図である。
【図５】図５は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムを図示する簡略化ブロック図である。
【００１９】
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、遠位プロービング端の異なる面を図示する本開示のシステムと適合する例示的アブレーションデバイスの遠位プロービング端の斜視側面図である。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、デバイス専用電極（図７Ａ）および外部電極（図７Ｂ）を使用するアブレーションデバイスの遠位プロービング端の１つの面からのアブレーション深さに対する測定された複素インピーダンス値（インピーダンスの大きさ）のプロットである。
【図８】図８Ａおよび８Ｂは、デバイス専用電極（図８Ａ）および外部電極（図８Ｂ）を使用するアブレーションデバイスの遠位プロービング端の１つの面からのアブレーション深さに対する測定された複素インピーダンス値（位相）のプロットである。
【図９】図９は、アブレーションステータスを提供するためにアブレーションマッピングサブシステムによって使用されるニューラルネットワークのアーキテクチャのプロットである。
【図１０】図１０は、本開示と一貫するデバイスのアブレーション、測定、および算出のタイミングを図示する図である。
【図１１】図１１は、アブレーションデバイスの遠位プロービング端のアクティブ化面に対する標的組織のサブ体積の図示である。
【図１２】図１２は、プログラムされたアクティブ化アルゴリズムにおける電極アクティブ化を含むアブレーション手技中に収集されたフィードバックデータに基づいてアブレーション深さに変換されるアブレーションステータスマッピングの例示的出力である。
【図１３】図１３は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムとの使用のための多重化装置／スイッチ（Ｍｕｘ）の概略図である。
【図１４】図１４は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムとの使用のための例示的マトリクススイッチ回路の概略図である。
【図１５】図１５および１６は、アブレーションデバイスの異なる面に関連付けられた２つ以上の電極を接続するための多重化装置／スイッチ（Ｍｕｘ）の異なるラインのためのハードウェア設定の概略図である。
【図１６】図１５および１６は、アブレーションデバイスの異なる面に関連付けられた２つ以上の電極を接続するための多重化装置／スイッチ（Ｍｕｘ）の異なるラインのためのハードウェア設定の概略図である。
【図１７】図１７は、アブレーションデバイス上のラインを接続するための図１５のマトリクススイッチ回路の概略図である。
【図１８】図１８Ａおよび１８Ｂは、本開示のアブレーション監視および成形システムを用いて制御されるアブレーションデバイスを使用して標的化アブレーションを受けた組織の切断方法を図示する。切断方法は、異なる部分への組織のブロックの分割を含み、アブレーションデバイスの面に対応する組織のビューを提供する。
【図１９】図１９Ａおよび１９Ｂは、図１８Ａおよび１８Ｂに図示される切断方法による、異なる部分に分割された第１の組織サンプルの画像であり、画像は、第１のアブレーションパターン／幾何学形状による標的化様式における組織の制御されたアブレーションを示す。
【００２０】
【図２０】図２０Ａおよび２０Ｂは、図１８Ａおよび１８Ｂに図示される切断方法による、異なる部分に分割された第２の組織サンプルの画像であり、画像は、第２のアブレーションパターン／幾何学形状による標的化様式における組織の制御されたアブレーションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示の徹底的な理解のために、上で説明される図面と関連して、添付される請求を含む以下の詳細な説明が、参照されるべきである。本開示は、例示的実施形態と関連して説明されるが、本開示は、本明細書に記載される具体的形態に限定されることを意図していない。状況が示唆し、または好都合である場合、均等物の種々の省略および代用が考慮されることを理解されたい。
【００２２】
概観として、本開示は、概して、組織空洞の周囲の辺縁組織の標的化部分のアブレーションおよび破壊のための処置を送達するために、アブレーションデバイスに最適な形状またはパターンでエネルギーを放出させるためにアブレーションデバイスを監視および制御するためのシステムを対象とする。
【００２３】
特に、本開示のシステムは、所与の組織のアブレーション進行を監視するために、アブレーション手技中に使用されることができ、それは、組織インピーダンス、温度等を含む生理学的パラメータに関連する測定値を取得することを含み得る。システムは、組織のそのステータスを能動的に感知するように構成され、それは、アブレーションされる組織、現在アブレーションを受けている組織、またはアブレーションを受けた組織の状態の正確な推定を含み得る。さらに、システムは、測定の結果として、関連する組織タイプにおけるアブレーション深さを感知するように構成される。応答して、システムは、感知された組織ステータスおよびアブレーション深さに基づいて、アブレーションデバイスからのエネルギー放出を制御し、例えば、乳房組織において一般的に見出され得る独特の不均質および異なる組織密度に適応するようにエネルギー放出を具体的に調節することができる。したがって、本開示のシステムは、個々の組織密度および伝導率を考慮することによって、変動する組織組成および密度（すなわち、患者毎の変動する乳房密度）にかかわらず、任意の患者のためのリアルタイムまたはほぼリアルタイムのアブレーション最適化を可能にし、さらに、不可欠な器官および標的化アブレーション部位に近接近した任意の重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚）の能動的回避を可能にする。
【００２４】
本開示のシステムは、概して、少なくとも部分的にアブレーションデバイスを用いたアブレーション手技中に受信されたアブレーションフィードバックに基づいて、アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を制御するように構成されたコントローラを含む。コントローラは、アブレーション手技中に電極アレイの動作および電極アレイに隣接した任意の組織のうちの少なくとも１つに関連付けられたフィードバックデータを受信するように構成される。フィードバックデータは、限定ではないが、アブレーション期間中の経過時間、電極アレイの１つ以上の伝導性ワイヤに関連付けられた導電率または複素インピーダンス（インピーダンスの大きさおよび位相を含む）、１つ以上の伝導性ワイヤに供給されている電流、電極アレイに隣接した組織の温度、電極アレイに隣接した組織の光子特性、およびそれらの組み合わせを含む１つ以上の測定値を含む。
【００２５】
コントローラは、受信されたフィードバックデータに応答して、アブレーションデバイスの電極アレイからのエネルギー放出を制御するためのアブレーションパターンを生成するようにさらに構成される。アブレーションパターンは、限定ではないが、エネルギー放出のための電流を受け取るための電極アレイの複数の伝導性ワイヤからの選択された１つ以上の伝導性ワイヤ、選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき電流のレベル、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき経過時間の長さ、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき１つ以上の間隔、およびそれらの組み合わせを含み得る。アブレーションデバイスの電極アレイは、電流を独立して受け取るように構成された独立した伝導性ワイヤを含み得、電極アレイは、アブレーションデバイスの遠位プロービング端の側または面の周囲に配列され得る。したがって、いくつかの実施形態では、アブレーションパターンは、複数の伝導性ワイヤのうちの選択された１つ、またはそれらのうちの２つ以上のものの選択された組を含み得、それらは、電極アレイの一部、したがって、デバイスの遠位プロービング端の側または面に対応するそれからのエネルギーの放出をもたらし、それによって、隣接した組織の標的化アブレーションをもたらす。
【００２６】
本開示のシステムおよび方法は、局所環境内の全ての微視的疾患が処置されることを確実にするために役立つことができる。これは、特に、再発する傾向がある腫瘍の処置において当てはまる。さらに、少なくとも部分的にアブレーション手技中に受信されたフィードバック（例えば、組織インピーダンス、温度等を含む測定された生理学的パラメータ）に基づいて、カスタムアブレーション成形を提供することによって、システムは、任意の所与の標的組織のための特性（例えば、伝導率、深さ等）に調整された多数のＲＦエネルギー放出形状またはプロファイルを提供するように単一のアブレーションデバイスを制御することができる。故に、本発明のシステムは、アブレーション手技中に不均質組織全体にわたって最適なエネルギーの伝送および後続の均一加熱を提供することが可能である。加えて、単一のアブレーションデバイスから多数のＲＦエネルギー放出形状またはプロファイルを提供することによって、システムは、不均一なアブレーションが起こることを可能にする。これは、特に、局所環境内の残留辺縁組織が処置されることを確実にしながら、腫瘍部位に近接近する不可欠な器官および任意の重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚）を回避するようにアブレーション形状を制御することにおいて有用である。
【００２７】
本開示のデバイスがそのような外科手術後処置に限定されず、本明細書で使用されるように、語句「体腔」は、尿管（例えば、前立腺処置のため）、子宮（例えば、子宮アブレーションまたは子宮筋腫処置のため）、卵管（例えば、断種のため）等の生得の体腔および導管等の非外科手術的に作成された空洞を含み得ることに留意されたい。
【００２８】
図１は、患者１２における腫瘍除去手技中に辺縁組織の標的化アブレーションを提供するためのアブレーションシステム１０の概略図である。アブレーションシステム１０は、概して、遠位プロービング先端１６を有するプローブを含むアブレーションデバイス１４を含む。アブレーションデバイス１４は、電気接続を経由してデバイスコントローラ１８およびアブレーション発生器２０に結合され得る。いくつかの実施形態では、アブレーションデバイスは、（アブレーション手技の前、その間、またはその後に灌注もしくは他の流体流を提供するために）流体接続を経由して灌注ポンプまたは点滴装置にも結合され得る。
【００２９】
本明細書により詳細に説明されるであろうように、デバイスコントローラ１８は、アブレーション手技中のデータの監視および収集を提供することと、カスタムアブレーション成形をさらに提供することとを行うように構成されたアブレーション監視および成形システム１００を含み、カスタムアブレーション成形は、アブレーションデバイス１４からのユーザ定義されたアブレーションパターンまたは幾何学形状、または、少なくとも部分的に収集されたアブレーションデータに基づく自動的に生成されたアブレーションパターンまたは幾何学形状のいずれかの作成を含む。ある場合、デバイスコントローラ１８は、アブレーションデバイス１４内に格納され得る。いくつかの実施形態では、アブレーション発生器２０は、患者１２の皮膚に取り付けられた戻り電極１５にも接続され得る。しかしながら、アブレーションデバイス１４は、双極式動作モードを含み、したがって、いくつかの実施形態では、別個の戻り電極１５の使用は、不必要であることに留意されたい。
【００３０】
本明細書により詳細に説明されるであろうように、アブレーション処置中、アブレーション発生器２０は、概して、デバイスコントローラ１８によって制御されるように、ＲＦエネルギー（無線周波数（ＲＦ）範囲（例えば、３５０〜８００ｋＨｚ）内の電気エネルギー）をアブレーションデバイス１４の電極アレイに提供し得る。ＲＦエネルギーは、患者１２の血液および組織を通して進行し、プロセス中、アクティブにされている電極アレイの一部に隣接した組織の領域をアブレーションする。
【００３１】
図２は、デバイスコントローラ１８のアブレーション監視および成形システム１００を図示するブロック図である。アブレーション監視および成形システム１００は、アブレーション手技中にシステム１００によって収集されたフィードバックデータに応答して、アブレーションデバイス１４上に提供される電極アレイからのエネルギー放出を制御するためのアブレーションパターンを生成するように構成される。
【００３２】
アブレーションデバイス１４が、少なくとも２つ以上の電極を含む電極アレイを含み得、少なくとも２つ以上の電極が、独立して制御される（すなわち、独立して電流を受け取り、互いに独立してアクティブにされる）ことが可能である伝導性ワイヤの形態であり得ることに留意されたい。そのような設計は、システム１００が各伝導性ワイヤのアクティブ化を独立して制御する（例えば、アブレーション発生器２０からの電流の形態におけるエネルギーの送達およびそれに応答するＲＦエネルギーの後続の放出を制御する）ことを可能にする。デバイスコントローラ１８は、システム１００を介した伝導性ワイヤの各々への電流の供給を選択的に制御するように構成される。電極アレイの少なくとも２つ以上の電極は、異なる側または面等、アブレーションデバイス１４の遠位プロービング先端１６の異なる部分上に位置付けられ得ることにさらに留意されたい。故に、電極のうちの１つのアクティブ化時、ＲＦエネルギーが、アクティブにされた電極に関連付けられた遠位プロービング先端１６の対応する側または面から放出される。
【００３３】
故に、システム１００によって提供されるアブレーションパターンは、限定ではないが、エネルギー放出のための電流を受け取るための電極アレイの複数の伝導性ワイヤからの選択された１つ以上の伝導性ワイヤ、選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき電流のレベル、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき経過時間の長さ、電流が選択された１つ以上の伝導性ワイヤに供給されるべき１つ以上の間隔、およびそれらの組み合わせを含み得る。したがって、いくつかの実施形態では、アブレーションパターンは、複数の伝導性ワイヤのうちの選択された１つ、またはそのうちの２つ以上のものの選択された組を含み得、それらは、電極アレイの一部、したがって、デバイス１４の遠位プロービング端１６の側または面に対応するそれからのエネルギーの放出をもたらし、それによって、隣接した組織の標的化アブレーションをもたらす。
【００３４】
アブレーション監視および成形システム１００は、以下のうちの１つ以上のものを含む：ユーザインターフェース１０２、アブレーション追跡インターフェースサブシステム１０４、アブレーションマッピングサブシステム１０６、アブレーション幾何学形状成形サブシステム１０８、電極接続乗算器コントローラ１１０、および電極接続多重化装置コントローラ１１２。破線の接続（ユーザインターフェース１０２と、電極接続乗算器コントローラ１１０、電極接続多重化装置コントローラ１１２との間）は、通常動作中に使用されないか、または使用を意図されないフェイルセーフおよび帯域外制御ラインを示すことに留意されたい。しかしながら、コンポーネントのうちの１つ以上のものが意図されるように動作することができない場合、ユーザは、１つ以上の伝導性ワイヤ２８のアクティブ化を直接制御するために、そのようなコンポーネントを無効にし得る。
【００３５】
すでに説明されたように、電極アレイ（例えば、電気的に絶縁され、互いに独立した複数の伝導性ワイヤ）の特別な設計は、各伝導性ワイヤが、アブレーション発生器２０から電流の形態におけるエネルギーを受け取り、応答してＲＦエネルギーを放出することを可能にする。特に、デバイスコントローラ１８は、電極アレイの対応する部分のアクティブ化（例えば、ＲＦエネルギーの放出）をもたらすように、個々の伝導性ワイヤまたは伝導性ワイヤの指定された組み合わせが制御されることを可能にする。
【００３６】
いくつかの実施形態では、デバイスコントローラ１８は、具体的には、アブレーション監視および成形システム１００を用いて、伝導性ワイヤの各々への電流の供給を手動で制御する能力をユーザに提供する。より具体的には、ユーザインターフェース１０２は、デバイスコントローラ１８のディスプレイ上に提供されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の形態であり得る双方向性インターフェースを介して、カスタムアブレーション形状もしくはパターンを作成する能力、またはアブレーションパラメータ（例えば、タイミングおよび強度）をさらに操作する能力をユーザに提供し得る。故に、アブレーション監視および成形システム１００は、ユーザが、電極アレイからの放出を手動で制御することと、ユーザが適合すると考えるようにアブレーション形状または幾何学形状をカスタマイズすることとを可能にし得る。
【００３７】
他の実施形態では、アブレーション監視および成形システム１００は、ユーザからの手動入力に加えて、またはその代替として、カスタムアブレーション成形を自動的に提供するように構成され得る。例えば、デバイスコントローラ１８は、ＲＦアブレーション手技中に組織の状態の推定を提供するために、リアルタイムデータ収集（例えば、伝導性ワイヤのうちの１つ以上のものからの温度および伝導率測定値（複素インピーダンス測定値）に基づいて、アブレーションステータスマッピングを提供するように構成され得る。特に、システム１００は、所与の組織のアブレーション進行を監視するために、アブレーション手技中に使用されることができ、それは、組織インピーダンス、温度等を含む生理学的パラメータに関連する測定値を取得することを含み得る。システム１００は、アブレーションされる組織、現在アブレーションを受けている組織、またはアブレーションを受けた組織の状態の正確な推定を含み得る組織のそのステータスを能動的に感知するように構成される。さらに、システム１００は、測定の結果として、関連する組織タイプにおけるアブレーション深さを感知するように構成される。応答して、システム１００は、感知された組織ステータスおよびアブレーション深さに基づいて、アブレーションデバイスからのエネルギー放出を制御し、例えば、乳房組織において一般的に見出され得る独特の不均質および異なる組織密度に適応するようにエネルギー放出を具体的に調節することができる。いくつかの実施形態では、システム１００は、少なくとも部分的にアブレーション中の標的組織の伝導率の時間的変化を特性評価し、そのような変化を温度および細胞生存能力と互いに関係づけることに基づいて、標的組織のアブレーションステータスマッピングを生成するように構成される。アブレーションステータスマッピングは、次いで、アブレーション成形のための選択的電極アクティブ化のためのパラメータの割り当てのために、電極アクティブ化アルゴリズムと組み合わせられ得る。
【００３８】
故に、本発明の自動化カスタムアブレーション成形特徴は、アブレーションマッピングおよび成形システムの空間分解能が生体外で生じ、マッピング／感知システムが信頼性のある推定を提供し得る電極からの深さをさらに決定することを可能にする。したがって、システム１００は、個々の組織密度および伝導率を考慮することによって、変動する組織組成および密度（すなわち、患者毎の変動する乳房密度）にかかわらず、任意の患者のためのリアルタイムまたはほぼリアルタイムのアブレーション最適化を可能にし、さらに、標的化アブレーション部位に近接近する不可欠な器官および任意の重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚）の能動的回避を可能にする。
【００３９】
アブレーションステータスマッピングの能力を達成するために、アブレーション監視および成形システム１００は、機械学習モデルのためのデータを収集し、次いで、モデルを使用し、アブレーションステータスをリアルタイムでマッピングするように構成される。収集されるデータは、限定ではないが、標的組織の温度測定値、伝導率または複素インピーダンス測定値、および光子特性を含む。時間および標的組織のインピーダンス（実または複素）、温度、および／または、光子特性の変化を測定することによって、システム１００は、アブレーション形状または幾何学形状（電極アレイからのエネルギー放出）をリアルタイムまたはほぼリアルタイムで決定するように構成される。
【００４０】
デバイス１４の電極アレイにおける各伝導性ワイヤはが電気的に独立しているので、各伝導性ワイヤは、双極式インピーダンス測定回路を使用したインピーダンス測定を可能にする方式で接続されることができる。例えば、伝導性ワイヤは、四極性または保護四極性電極構成が使用され得るような方式で構成されることができる。例えば、伝導性ワイヤの１つの対は、電流ドライバおよび電流リターンとして機能し得る一方、伝導性ワイヤの別の対は、電圧測定対として機能し得る。分散接地パッド１５も、電流リターンおよび電圧基準として機能することができる。それらの設置は、電流経路を決定づけ、したがって、複数の基準を有することは、組織のアブレーションステータスを決定するための追加の経路を提供することによって役立つこともできる。
【００４１】
電極接続多重化装置コントローラ１１２は、局所的インピーダンス（遠位先端上の伝導性ワイヤの間のインピーダンス）および大域的インピーダンス（伝導性ワイヤと大域的分散リターン１５との間のインピーダンス）の形態におけるデータを収集し、そのようなデータをアブレーションマッピングサブシステム１０６にさらに伝送するように構成される。２００ｋＨｚにおいて５００μΑで駆動されるＫｅｌｖｉｎ電極構成（４７０ｋＨｚ  ＲＦ信号からフィルタ処理するため）が、これらのインピーダンスを測定するために使用され得る。
【００４２】
アブレーションマッピングサブシステム１０６は、アブレーション体積全体のある部分のアブレーションステータスの判断を形成するために、時間経過に伴うインピーダンスデータを分析するように構成される。特に、アブレーションマッピングサブシステム１０６は、カスタム、専用、公知、および／または後に開発される分析コード（または命令の組）、ハードウェア、および／または、ファームウェアを含み得、それらは、概して、明確に定義され、データの１つ以上の組を受信し、そのようなデータの分析に基づいて、局所標的組織サブ体積のアブレーションステータスを推定するように動作可能である。したがって、アブレーションマッピングサブシステム１０６は、アブレーション体積の任意のサブ体積に関するアブレーションステータス整数を出力するために、特定の入力モデルを利用し得る。入力モデルは、以下の通りである。
（ｔ，ｓ，ｉｎｉｔ＿ｌｏｃａｌ＿Ｚ［］，ｉｎｉｔ＿ｇｌｏｂａｌ＿Ｚ［］，ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｌｏｃａｌ＿Ｚ［］，ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｇｌｏｂａｌ＿Ｚ［］，ｘ，ｙ，ｚ）→ＡｂｌａｔｉｏｎＳｔａｔｕｓ
【００４３】
式中、「ｔ」は、秒単位の時間を示し、「ｓ」は、アプリケータのサイズ（遠位先端の直径、面積、体積等）を示し、「Ｚ」は、インピーダンスを示し、「［］」は、いくつかの伝導性ワイヤの長さを伴うアレイを示し、「ｘ，ｙ，ｚ」は、サブ体積の座標である。
【００４４】
上で提供される入力モデルのように、アブレーションマップの各サブ体積は、５つの可能なステータスを含み得る：いかなるアブレーションも起こっていないことを示す「０」、加熱が起こっていることを示す「１」、瞬間的アブレーションまたは凝固が開始された（組織が６０℃の温度に到達した）ことを示す「２」、アブレーションが起こったことを示す「３」、および乾燥（蒸発）が起こっていることを示す「４」。分類モデルを開発するために、ベンチトップアブレーションが、実施され、以下の訓練データが、収集される：ｔｉｍｅ、ｉｎｉｔ＿ｌｏｃａｌ＿Ｚ［］、ｉｎｉｔ＿ｇｌｏｂａｌ＿Ｚ［］、ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｌｏｃａｌ＿Ｚ［］、ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｇｌｏｂａｌ＿Ｚ［］、およびアプリケータを包囲する半径の組（０．２５、０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５ｃｍ）に対して、アブレーションステータス（初期温度に対して０、≧４０℃に対して１、≧５０℃に対して２、≧６０℃に対して３、≧１００℃に対して４）に変換される厳密な温度。アブレーションマッピングの方法は、大部分が不均質不変であるようにも設計される。なぜなら、局所的インピーダンスが、存在する異なる組織タイプとして不均質組織を処理するモデルへの入力であるからである。
【００４５】
基準組織アブレーションパラメータを取得するために、訓練データは、次いで、複数の教師あり機械学習アルゴリズムに入力され得、最も正確な分類子が、リアルタイムシステムのために使用されるであろう。訓練データは、１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの生体外ウシおよびブタ肝臓ブロック内で収集され得る。組織は、生理食塩水槽内に設置されることができ、それによって、大域的見地は、非接近場としてシミュレートされ、楽観的大局的インピーダンス測定を防止する。分類子に対する検証が、印加されるＲＦエネルギーの有無別の対照群を含む成功基準を確実にするために、モデルが学習された後に実施されるであろう。
【００４６】
標的エンドポイントは、局所場（アプリケータ表面から≦１．０ｃｍ深さ）に対して１．０ｍｍの空間サブ体積分解能を伴うアブレーションステータスマッピングの９０％正確度（ゼロ誤アブレーションステータスを伴う）である。追加の成功基準は、サブ大域場（アプリケータ表面から１．０〜２．０ｃｍ深さ）への最大３．０ｍｍサブ体積分解能のアブレーションステータスマッピングの正確度を含み得る。
【００４７】
分類子が、初期インピーダンスおよびインピーダンスの変化のみに基づいて分類することができない場合、追加のパラメータである推定された局所組織伝導率が、モデルに追加されるであろう。推定された伝導率は、モデル内で初期および早期インピーダンスによって代行されるが、より明示的な変数が、要求され得る。標的エンドポイント空間分解能が実現されることができなかった場合、電極が、より高い空間分解能のために密度を増加させるために、数において増加させられるであろう。
【００４８】
アブレーション幾何学形状成形サブシステム１０８は、アブレーションマッピングサブシステム１０６から、出力データ、具体的には、アブレーションステータスマッピングデータを、アブレーション追跡インターフェースサブシステム１０４を介して受信し、アブレーションステータスマッピングに基づいて、所望のカスタムアブレーション形状を達成するために、出力する特定のアブレーション形状または幾何学形状を決定する（例えば、電力を印加する特定の伝導性ワイヤまたは伝導性ワイヤの組み合わせおよび特定のパラメータを識別する）ように構成される。特に、アブレーション幾何学形状成形サブシステム１０８は、伝導性ワイヤを無線周波数電力発生器２０に接続するソリッドステートリレーのネットワーク（クロスバーとしても公知である）を動作させるために必要な電極アクティブ化アルゴリズムに依拠し得る。アブレーション幾何学形状成形サブシステム１０８は、電極アクティブ化アルゴリズムを介したアブレーションステータスマッピングデータの処理に基づいて、アブレーション形状データを生成し得る。
【００４９】
アブレーション幾何学形状成形サブシステム１０８は、次いで、所望のアブレーション形状を達成するために、特定の伝導性ワイヤまたは伝導性ワイヤの組み合わせの活性化のために、アブレーション形状データを電極接続多重化装置コントローラ１１２に伝送し得る。例えば、電極接続乗算器コントローラ１１０は、必要とされる電極をＲＦ電力に接続する電極接続多重化装置（電極切り替え／電力切り替え回路）上のソリッドステートリレーを物理的に動作させるように構成され得る。時分割多重化によって、異なる伝導性ワイヤが、パルス幅変調（ＰＷＭ）と類似する様式で動作し、伝導性ワイヤは、規定された持続時間にわたって電力に接続され、次いで、繰り返しパターンで接続解除される。時間多重化は、特に、複数の伝導性ワイヤの間に幾何学的に存在するより深いアブレーションのために重要であり得、理論的回路は、近傍（すなわち、現在電気的に伝導していない）組織への熱伝達と、多重化された方式でアクティブ化する伝導性ワイヤの組み合わせられた労力による所望の区域内のみの熱の集中とに依拠する。
【００５０】
アブレーションマッピングサブシステム１０６およびアブレーション幾何学形状成形システム１０８は、アブレーション手技の正確度および安全性をさらに改良し得る最新情報を提供するために、手技中に連続的に動作するように構成され得る。例えば、アブレーションステータスマッピングデータは、アブレーション成形データを連続的に生成するために、連続的に生成され、アブレーション幾何学形状成形システム１０８にフィードされ得、アブレーション成形データは、印加される電流アブレーションエネルギーを検証するために、または、アブレーション形状を更新もしくは補正するために（すなわち、アブレーションを継続する場所またはアブレーションを停止する時間を示すために）使用され得る。アブレーションマッピングステータスは、３Ｄマップ用途と類似するユーザインターフェース１０２（例えば、タッチスクリーン等）によって制御され得る３Ｄ可視化を使用して、ユーザに表示され得ることにさらに留意されたい。組織の各層は、オペレータが、アブレーションされている領域およびアブレーションされていない領域を確認することを可能にするために若干透明であるように表示され得る。
【００５１】
システム１００によってフィードバックデータを収集するプロセス、その後のアブレーションパターンまたは幾何学形状を生成するプロセスは、概して、３つの別個のフローを含む：ＲＦ電流フロー、アブレーションフィードバックデータフロー、および制御データフロー。図３および４は、アブレーション手技中のＲＦ電流のフローおよびシステム１００へのアブレーションフィードバックデータの後続のフローを図示するブロック図である。図５は、デバイス１４からの放出を制御するために、デバイス１４に戻るような後続の制御データフローを提供するアブレーション監視および成形システム１００を図示する簡略化ブロック図である。
【００５２】
システム１００の試験中、デバイス１４の電極は、クロスバーマトリクススイッチ１１６に接続され、スイッチ１１６は、グリッド（図１６および１９に示される）として可視化され得、任意の入力が任意の出力に接続され得る（逆もまた同様である）。クロスバーマトリクススイッチ１１６の使用は、デバイス１４の個々の電極が、ＬＣＲメータ１１４によって測定されるようなＲＦ電流の複素インピーダンス測定とアブレーション発生器２０によって供給されるようなＲＦアブレーション電流との間で切り替えられることを可能にする。ＬＣＲメータ１１４は、概して、電子コンポーネントのインダクタンス（Ｌ）、容量（Ｃ）、および抵抗（Ｒ）を測定するために使用されるタイプの電子試験機器である。
【００５３】
標的組織へのＲＦ電流フローは、ＬＣＲメータ１１４またはアブレーション発生器２０のいずれかによって生成された電流によって開始される。電流は、一度に１つのみのＲＦ電流源が接続されることを可能にするマトリクススイッチ１１６を通して、マトリクススイッチ１１６によって接続されるデバイス１４上の電極１１８を介して標的組織の中に流動する。同様に、マトリクススイッチ１１６は、外部電極との接続も可能にする。しかしながら、本明細書（図９Ａ−９Ｂおよび１０Ａ−１０Ｂ）により詳細に説明されるであろうように、実験データは、外部電極がミリメートル分解能推定目的のために要求されなかったことを示している。
【００５４】
図４のアブレーションデータフローは、機械学習処理のために、温度プローブおよびＬＣＲメータ１１４によって収集されるアブレーションフィードバックデータ訓練データのデータログ（アブレーションデータロガー１１２）へのフローである。例えば、熱データが、信号調整ＲＴＤアナログ／デジタルコンバータ１２０によって記録される。複素インピーダンスデータは、ＬＣＲメータ１１４によって測定され、記録される。両方のデータストリームが、システム１００内に提供されるプロセッサおよび／または追加のハードウェアによって記録および処理される。
【００５５】
図５に図示されるアブレーションスイッチコントローラコンポーネント、具体的には、アブレーションマッピングサブシステム１０６およびアブレーション成形サブシステム１０８は、最終的に、収集されたフィードバックデータに基づいて、デバイス１４からのＲＦ放出を制御することが可能である。アブレーションマッピングサブシステム１０６およびアブレーション成形サブシステム１０８のいずれかによって実行される論理によって制御される主要デバイスは、マトリクススイッチ１１６であり、それは、順に、システム１００のためにアブレーションモードまたは測定モードのいずれかを選択するように構成される。ユーザがグラフィカルユーザインターフェースを介して標的組織内に所望されるカスタムアブレーション幾何学形状を選択し得るヒューマンマシンインターフェース（ユーザインターフェース１０２）は、図５に図示されるアブレーション制御フローの開始ノードの一部であり得る。制御ループを閉じるために、システム１００は、測定された複素インピーダンスおよび熱データをマッピングコントローラに送信し、それは、（関連付けられる電極に対応する）遠位プロービング先端１６の所与の面または側における存在する標的組織のアブレーション深さをユーザに表示し、論理に基づいて、それに応じてアブレーション手技を調節するように構成される。
【００５６】
図６Ａおよび６Ｂは、本開示のシステム１００と適合する例示的アブレーションデバイス１４の遠位プロービング端１６の斜視側面図である。すでに説明されたように、アブレーションデバイス１４は、複数の電極を含み得、それらの各々は、遠位プロービング先端１６の対応する部分上に位置付けられ得る。故に、電極のうちの１つの独立したアクティブ化時、ＲＦエネルギーが、遠位プロービング先端１６の対応する部分から放出される。例えば、図６Ａおよび６Ｂに示されるように、遠位先端１６は、上（Ｓ）面、下（Ｉ）面、外側（Ｌ）面、内側（Ｍ）面、前（Ａ）面、および後（Ｐ）面を含み得る６つの側または面を含み得る。本実施形態では、先端１６は、面がそれぞれ臨床辺縁に接触するように、空洞（すなわち、乳腺腫瘍摘出術空洞）内に設置され得る。電極の個々の制御、したがって、対応する面からのＲＦ放出に対する制御が、特に重要である。空洞内の辺縁のアブレーションを伴う多くの手技では、Ａ面は、患者の皮膚に最も近接する面である可能性が高い一方、Ｐ面は、胸壁に最も近接する可能性が高い。したがって、前（Ａ）面および後（Ｐ）面からのエネルギー放出に対する制御は、空洞内の辺縁組織のアブレーション中に重要な構造の近傍に位置付けられるそれらの増加した確率に起因して、特に重要であり得る。システム１００は、辺縁側の個々の制御が、所望のアブレーション幾何学形状を達成し、より重要なこととして、これらの重要な構造をアブレーションしない、または損傷させることを回避することを可能にする。本明細書により詳細に説明されるように、試験中に収集されたデータは、システム１００が、デバイス１４の面の各々からのエネルギー放出を、エネルギーが不均質に対処するために標的組織内に差異を伴って送達されることが可能であり、皮膚および筋肉等の重要な構造への損傷が回避されることが可能であるような程度まで制御することが可能であったことを例証している。例えば、システム１００は、Ａ面またはＰ面のいずれにおいてもいかなるアブレーションも起こらないように制御することが可能である一方、他の面における所望のアブレーションが、達成され、それは、皮膚損傷を防止するために臨床的に重要である。
【００５７】
図７Ａおよび７Ｂは、デバイス専用電極（図７Ａ）および外部電極（図７Ｂ）を使用するアブレーションデバイスの遠位プロービング端の１つの面からのアブレーション深さに対する測定された複素インピーダンス値（インピーダンスの大きさ）のプロットである。図８Ａおよび８Ｂは、デバイス専用電極（図８Ａ）および外部電極（図８Ｂ）を使用するアブレーションデバイスの遠位プロービング端の１つの面からのアブレーション深さに対する測定された複素インピーダンス値（位相）のプロットである。
【００５８】
電極の組の間の複素電気インピーダンス（大きさおよび位相）が、３つの組織の異なるモデルのアブレーション中に１００ｋＨｚ（ＲＦアブレーションの周波数範囲）で収集された。電極の組は、デバイス上電極と、外部電極とを含んでいた。デバイス上電極のみを使用して収集されたデータ対デバイス上電極および外部電極の両方を使用して収集されたデータを比較する複素インピーダンスデータ（インピーダンスの大きさおよび位相）の個々の成分の類似する形態は、外部電極を使用することがパターン認識のために要求されなかったことを示した。外部電極を使用することは、測定された電流経路が標的組織の全ての組織を通過することを保証し、デバイス上電極を使用する電気感知を可能にする。しかしながら、デバイス専用電極と外部電極との間の深さの関係が、この概念実証内で研究された組織モデルにおいて有意に異なっていなかったことを所与として、外部電極は、ユーザ面談および展開の簡易化のために、最終システムから除去された。
【００５９】
（図７Ａおよび７Ｂに示されるような）標的組織辺縁の片側のアブレーションの深さにわたるインピーダンスの変化の異なる形態は、電気インピーダンスとアブレーション深さとの間に非線形であるが明確な関係が存在することを例証している。この関係は、生物学的組織の物理的特性と一致し、それは、体積の温度に基づいて、異なる値の導電率（体積あたりのインピーダンスの大きさの逆数または電気体積抵抗率）を提示する。生物学的組織の導電率は、タンパク質の凝固および蒸発まで温度に伴って増加し、それは、ＲＦ電流を運搬する電解質が組織の体積を離れると、組織の導電率に急落させる。
【００６０】
ＲＦアブレーションは、熱生成に基づくので、深さと減少する電気インピーダンスの大きさの値との関係は、物理的理論と整合し、組織サブ体積の導電率は、組織のより多くのサブ体積が温度において増加するにつれて増加し、全体的なインピーダンスの大きさを減少させる。インピーダンス位相（図８Ａおよび８Ｂに示される）は、アブレーション深さの関係に対する別の尺度を提供し、タンパク質凝固におそらく起因して、ある容量が、形成され、電極によるＲＦ電流印加がイオン移動を引き起こし、したがって、標的組織の仮想コンデンサを作成する。
【００６１】
これらの２つの直接的関係は、デバイス面表面温度も同様に使用され得るが、追加のデータを伴わずにアブレーション幾何学形状マップを分類および推定するために機械学習アルゴリズムが使用されることを可能にする。初期複素インピーダンス値は、組織の開始導電率についての情報も供給し、ニューラルネットワーク内の組織タイプ判別、および、潜在的に、デバイス面の近傍の構造のタイプ（脂肪のポケットまたは血管等）の推定を可能にする。デバイス面表面温度は、（他の原因の中でもとりわけ、不良な生理食塩水灌注または不均質組織中の脂肪の異なる密度に起因する）異常に高い界面温度の潜在性に起因して、使用されなかった。したがって、複素インピーダンス値のみが、試験段階において訓練データのために使用された。
【００６２】
試験中、デバイス面あたりのアブレーション深さを計算することにおいて使用するためのアブレーション体積ステータスを収集するために、各アブレーションが実行されるとき、温度プローブが、組織温度を収集する。温度プローブ（炭素繊維スパイン上の０．０、５．０、１０．０、および１５．０ｍｍにおける抵抗温度検出器から成る）は、５つ以上の点において標的組織の中に挿入される（辺縁あたり少なくとも１つのプローブ、潜在的熱傷を監視することを除いて、訓練データ収集のために随意の上部皮膚側を伴う）。０．０ｍｍセンサは、アブレーションデバイス１４の表面に直接接触し、したがって、デバイス−組織界面温度を測定する。温度収集は、２Ｈｚでリアルタイムで起こり、複素インピーダンス収集との時間トリガ同期を可能にし、それは、発生器からのアブレーションＲＦ電流がアブレーションデバイス１４に接続されていないときは常に起こる。センサの間の補間は、機械学習のための温度点のアップサンプリングを可能にする。方法の正確度は、熱変色性組織モデル上で測定された最終総アブレーション辺縁に対して検証された。
【００６３】
アブレーションマッピングおよび成形システム１００の具体的実施形態は、ある体積に対するアブレーションの深さを返し得る機械学習分類子を訓練するための電気複素インピーダンスおよび組織温度データの使用である。これは、アブレーション処置のリアルタイム制御を可能にする。加えて、複素インピーダンス値を異なる組織タイプおよび組織ステータスに抽象化することによって、処置計画が、厳密な時間および電力の事前知識を要求しない方法で実行されることができる。
【００６４】
図９は、アブレーションステータスを提供するためにアブレーションマッピングサブシステムによって使用されるニューラルネットワークのアーキテクチャのプロットである。伝統的な機械学習分類子最適化では、第１のステップは、データが基本的線形関数としてモデル化され得るかどうかを確認するために、線形分類子を試行することである。線形サポートベクタマシン（ＳＶＭ）が、アブレーションデータのサイズおよびタイプに起因して、線形機械学習分類子クラスを表すために選定された。アブレーション深さ、インピーダンスの大きさ、インピーダンス位相、組織サブ体積温度、および時間は、線形に関連しないので、線形ＳＶＭは、組織サブ体積のステータスを分類せず、アブレーション深さを明確に推定しなかった。システム１００は、非線形機械学習分類子、具体的には、多層パーセプトロン（ＭＬＰ）分類子を利用し、それは、線形ＳＶＭと比較したとき、アブレーションステータスおよび深さの改良されたモデル化を提供する。
【００６５】
特に、ＭＬＰ分類子は、あるタイプの人工ニューラルネットワークであり、（パラメータの形態における）着信データが、出力データを作成するために隠れニューロン層においてソフトウェアニューロンによって変換され、それは、図９に図示される。推定器は、訓練されると、各ニューロンにおける加重入力和に基づく非線形関数の算出をもたらすであろう。したがって、層ｎ内のニューロンｉが、入力重みｗと前のニューロンｊからの入力値ｖとを有し、非線形活性化関数がｇである場合、ニューロンの出力値ｙは、以下である。
【数１０】
2020508152.tif 000003
発明者のＭＬＰ深さ推定器は、非線形活性化関数の代わりに以下の整流線形単位関数を使用した。
【数１１】
2020508152.tif 000004
【００６６】
ロジスティックシグモイドまたは双曲線正接関数等の他の活性化関数は、異なる結果をもたらすであろう。出力層は、最後の隠れ層の出力値の二項分類への最終変換を行う。訓練は、費用関数および勾配降下を利用する逆伝搬アルゴリズムを介して起こった。
【００６７】
これは、ディープラーニングの形態であり、機械が、より高い正確度および精度を伴う分類子を作成するために、データへの線形変換および非線形変換の両方を行うことが可能である。浮動小数点数としてニューラルネットワークの中に入力される特徴は、デバイス面、推定する深さ、初期インピーダンスの大きさ、現在のインピーダンスの大きさ、初期インピーダンス位相、および現在のインピーダンス位相である。出力は、規定された面および深さにおける組織がアブレーションされたかどうかの二項分類である。温度データが、訓練のために出力標識を計算するために使用され、≧１０分にわたって４３℃＋、≧５分にわたって５０℃＋、および≧２秒にわたって５７℃＋における組織が、アブレーションされたと考えられた。これは、ＲＦＡ研究において使用される既存の細胞死暴露モデルに従った。
【００６８】
データの過剰適合を追跡するために、７０％〜３０％の訓練試験データ分割が、それ自体における訓練試験データ分割に対して実行された。言い換えると、データの全てが、訓練および試験するために使用された。一般に、交差検証方法が、モデル内の過剰適合を試験するために使用されるが、１，０００，０００個を上回るサポートデータ点が存在する（最終訓練データセットは、７２回のサンプルアブレーションからの約２，０００，０００個のデータ点から成る）ことを所与として、７０％〜３０％の訓練試験データ分割が、下記の表１に提供されるように、このモデル化効果を例証することにおいて適切であった。
【表１】
2020508152.tif 000005
【００６９】
表１に示される混同行列を見ると、分割データセットおよび全データセットを使用して訓練された各分類子内に殆ど差異は存在しないが、重要な結論は、ＭＬＰニューラルネットワークが、線形ＳＶＭにおいて、特に、両方のデータセットにおけるアブレーションされるステータスコードに対して有意に良くなることである。したがって、ＭＬＰ分類子は、アブレーションステータスマッピングをモデル化するためにより好適である。
【００７０】
開発された制御ソフトウェア内で、デバイス面に対する辺縁からのアブレーションの深さは、アブレーションされたステータスを伴う最も深いサブ体積の深さに基づいて計算される。このアプローチは、デバイス面あたり１つの深さの推定のみを出力する回帰モデルではなく、デバイス面あたりより多くの推定を可能にすることによってエラー耐性を可能にする。例えば、サブ体積温度が、機械学習分類子による別の推定として選択された。下記に提供される表２は、分類子がサブ体積のアブレーションステータスの代わりにサブ体積の温度を推定するように求められ、アブレーションデバイス１４が、所望される場合、アブレーションステータスマッピングへの追加の機能性として、仮想組織温度計として機能することを効果的に可能にするときの結果を示す。しかしながら、これは、アブレーションステータスマッピングよりも多くの調整を要求するであろう。
【表２】
2020508152.tif 000006
【００７１】
ＬＣＲメータとＲＦ発生器との間の干渉を防止するために、ＲＦ発生器およびＬＣＲメータラインは、図１０に図示されるように、スイッチ上で互いに排他的であり、オン／オフ期間が、交互であった。全ての有効化されたデバイス面が、各々、１０秒にわたってそれらの局所的組織に電力を送達した後、複素インピーダンスが、全てのデバイス面に対して収集された。温度は、全ての時間中に２Ｈｚで収集され、補間された温度は、０．５秒測定間隔の合間にある。
【００７２】
深さ推定器を試験するために、アブレーションコントローラは、収集されたインピーダンスデータを含む要求を深さ推定器に送信する。アブレーションコントローラソフトウェアからの要求は、特徴のためのデータ値を含み、深さ推定器ソフトウェアからのリアルタイム応答は、アブレーションコントローラソフトウェアのための深さ推定を提供する。アブレーションコントローラソフトウェアは、深さ推定に従って、面あたりの所望の病変深さが到達されると、デバイス面を無効にするであろう。
【００７３】
図１１は、アブレーションデバイス１４の遠位プローブ端１６のアクティブにされた面に対する標的組織のサブ体積の図示である。試験全体にわたって、データ収集および分析が、図６Ａおよび６Ｂに関して本明細書にすでに説明されたように、遠位先端１６の面または側に対応する組織サブ体積の各々に対して実施された。例えば、図１１に示されるように、デバイスの下（Ｉ）面に対応する組織のサブ体積が、示され、それは、アブレーションされたサブ体積部分（Ｉ面に直接隣接した）とアブレーションされていないサブ体積部分とを含む。すでに説明されたように、システム１００は、図１１に示されるアブレーションされたサブ体積とアブレーションされていないサブ体積とをもたらし得るアブレーションの深さを正確に制御するような様式で、デバイス１４上の任意の所与の電極からのＲＦ放出に対する制御を提供するように構成される。
【００７４】
システム１００が依拠する最終電極アクティブ化アルゴリズムは、概して、標的組織辺縁の界面接触側に対する所望のアブレーション深さが到達されるまで、１０秒の持続時間にわたって単一のデバイス面をアブレーションすることを含む。標的組織辺縁の２つ以上の側をアブレーションし、所望のアブレーション幾何学形状を作成するために、各デバイス面の電極は、ラウンドロビン方式でアクティブにされる。均一なアブレーション深さ（均質な組織において）が、次いで、アブレーションデバイス１４のデバイスの全ての面をラウンドロビンで同一の回数だけアクティブにすることから理論的に生成されることができる。例えば、図１２は、プログラムされたアクティブ化アルゴリズムにおける電極アクティブ化を含むアブレーション手技中に収集されたフィードバックデータに基づいてアブレーション深さに変換されるアブレーションステータスマッピングの例示的出力である。このアルゴリズムの結果は、高分解能（ミリメートルレベル）の個々の辺縁側アブレーション深さの目的に加えて、他の面からのアブレーション溢れの非常に明確な分離および防止を提供する。追加される利益として、局所的組織内で使用および堆積されるＲＦアブレーション電流の電力は、他の現在市販されているアブレーションデバイスを用いた以前のアプローチ未満であり、現在市販されているアブレーションデバイスによって要求される１００Ｗ＋電力とは対照的に、ＲＦ発生器がわずか３０〜５０Ｗ以内に設定されることを要求する。この電極アクティブ化アルゴリズムは、標的アブレーション組織が相転移温度レベルに到達しないので、蒸気が生じることを防止し、したがって、臨床的に、患者および外科医の潜在的皮膚熱傷または他の傷害の防止につながる。
【００７５】
最後に、ソフトウェアアーキテクチャに関して、２つの主要なコンポーネントが存在する：アブレーションサイクル後の測定サイクルのタイミング、およびニューラルネットワークアーキテクチャの変更。現在のシステムは、連続的順序でデバイス面インピーダンスを走査し、任意の所与の走査において、単一のデバイス面が、正の極性でアクティブであり、他のデバイス面が、負の極性でアクティブである。しかしながら、これは、走査およびアブレーション順序に順序性を課す。単純に、電極に直接接触する組織の温度に起因して、デバイス面が前のアブレーションサイクル中にアクティブではなかった場合、それは、前のアブレーションサイクル中にアクティブであったデバイス面と異なる測定値を有し得る。加えて、システムは、アブレーションサイクルにわたって全てのアブレーションアクティブ化を実施し、次いで、測定サイクルにわたって全ての測定アクティブ化を実施することが続く。順序性のこの追加の形態は、デバイス面アブレーションアクティブ化とデバイス面組織測定との間の組織緩和時間（クールダウン期間）が近接しない、または等しくないことを意味する。したがって、サイクルのタイミングは、不均質組織に関する潜在的問題を引き起こし得る追加の限定要因である。しかしながら、タイミング問題は、ランダム化または面毎アブレーション測定サイクルのいずれかによって、ソフトウェアを介して改善されることができる。
【００７６】
図１３は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムとの使用のための多重化装置／スイッチ（Ｍｕｘ）の概略図である。多重化装置／スイッチは、入力信号が出力に接続されることを可能にするために有用であり得る。ｓｅｌラインは、入力信号が接続されるであろう出力ラインを決定するように構成される。例えば、図１３に示されるように、２つの出力Ｏ０およびＯ１が存在するが、Ｍｕｘは、任意の数の出力を含むことができる。
【００７７】
図１４は、本開示と一貫するアブレーション監視および成形システムとの使用のための例示的マトリクススイッチ回路の概略図である。マトリクススイッチは、後に複数の出力を結合するための行／列を１つ以上の入力に接続するために使用され得る。例えば、マトリクススイッチは、単一のラインが多くの異なる出力または中間接続に切り替えられることを可能にし、それらは、行／列を用いて間接的または直接的に接続され得る。入力ラインは、可能な出力ラインのうちの１つまたはいくつかのサブセットに接続されることができる。例えば、接続は、図１４に示されるように、インピーダンスを読み取るためにノードＢ１Ｃ０およびＢ１Ｒ０になされることができる。
【００７８】
図１５および１６は、アブレーションデバイスの異なる面に関連付けられた２つ以上の電極を接続するための多重化装置／スイッチ（Ｍｕｘ）の異なるラインのためのハードウェア設定の概略図である。図１５に示されるように、Ｍｕｘの１つのラインは、電気外科手術ＲＦ発生器からの高電圧ＡＣである入力と、デバイス面上に位置付けられる露出されたワイヤ（電極）を含む出力とを含む。図１６に示されるように、Ｍｕｘの別のラインは、ＬＣＲメータからの質問信号（低電圧ＡＣ）である入力と、デバイス面上に位置付けられる露出されたワイヤ（電極）を含む出力とを含む。
【００７９】
図１７は、アブレーションデバイス上のラインを接続するための図１４のマトリクススイッチ回路の概略図である。一般に、列（Ｂ１Ｃ０、Ｂ１Ｃ１等）は、デバイス面である一方、行は、異なるラインのために使用され得る（すなわち、行Ｂ１Ｒ０およびＢ１Ｒ１は、双極式アブレーションラインのために使用され、行Ｂ１Ｒ２およびＢ１Ｒ３は、インピーダンス測定のための質問ラインのために使用される）。アブレーション間隔中、Ｂ１Ｒ２およびＢ１Ｒ３ラインは、インピーダンスが測定されないようにスイッチにおいて接続解除され得、測定間隔を実施するとき、アブレーションラインに対して、逆もまた同様である。
【００８０】
アブレーションデバイス１４の電極の「ラウンドロビン」アクティブ化のためのフロープロセスは、以下の通りである：所与の列（単一のデバイス面）に関するアブレーションラインは、１０秒間隔にわたってアクティブにされ、１０秒後、その列は、接続解除され、次の列（別のデバイス面）が、次いで、接続され、別の１０秒のアブレーション間隔を開始する。類似するプロセスが、インピーダンスラインを使用してインピーダンス測定のために実行される。
【００８１】
図１８Ａおよび１８Ｂは、本開示のアブレーション監視および成形システムを用いて制御されるアブレーションデバイスを使用して標的化アブレーションを受けた組織の切断方法を図示する。切断方法は、異なる部分への組織のブロックの分割を含み、アブレーションデバイスの面に対応する組織のビューを提供する。特に、組織のブロックは、アブレーションデバイス１４が設置され、アブレーション手技が実行された空洞を含む（すなわち、空洞内の標的化組織のアブレーションをもたらす１つ以上の電極のアクティブ化）。組織のブロックは、上部（Ｔ）と、底部（Ｂ）と、北（Ｎ）、東（Ｅ）、南（Ｓ）、および西（Ｗ）と指定される４つの側とを含む。故に、患者の胸部内の乳腺腫瘍摘出術空洞内でアブレーションを実施するシナリオでは、上部は、概して、空洞の開口部およびデバイスが導入される部分に対応する。したがって、上面組織は、患者の皮膚と考えられ得る一方、底部は、患者の胸腔に近接していると考えられ得る。
【００８２】
アブレーション後、組織のブロックは、図１８Ａに示されるように、Ｎ−Ｓ方向に延び、Ｅ側とＷ側との間の中心の平面に沿って半分に分割され、それによって、空洞の内部半体を露出する。次いで、組織ブロックの各半体は、Ｅ−Ｗ方向に延び、Ｎ側とＳ側との間の中心の平面に沿って再度分割され、本質的に、ここで、四半分区分における組織ブロックを提供し、４つの異なる象限において空洞の内部を露出し、それらは、デバイス１４の上（Ｓ）面、下（Ｉ）面、内側（Ｍ）面、および外側（Ｌ）面（ならびに前（Ａ）面および後（Ｐ）面）に対応する。
【００８３】
図１９Ａおよび１９Ｂは、図１８Ａおよび１８Ｂに図示される切断方法による、異なる部分に分割された第１の組織サンプルの画像であり、画像は、第１のアブレーションパターン／幾何学形状による標的化様式における組織の制御されたアブレーションを示す。示されるように、空洞の１つの半体のみが、組織のアブレーションされたサブ体積を有し、空洞の半分のみがアブレーションを受けることをもたらすように所望のパターンでデバイス１４からのＲＦエネルギー放出を制御するシステム１００の能力を例証する。
【００８４】
図２０Ａおよび２０Ｂは、図１８Ａおよび１８Ｂに図示される切断方法による、異なる部分に分割された第２の組織サンプルの画像であり、画像は、第２のアブレーションパターン／幾何学形状による標的化様式における組織の制御されたアブレーションを示す。示されるように、システム１００は、空洞の一方の半体上に標的組織のより浅いアブレーション（アブレーションの深さＤ１参照）をもたらし、空洞の他方の半体上に標的組織のより深いアブレーション（アブレーションの深さＤ２参照）をもたらすような様式でデバイス１４からのＲＦエネルギー放出を制御することが可能であった。アブレーションされることが選択されなかった組織の側をアブレーションしないことによって、システム１００によって使用されるアルゴリズムは、１．０ミリメートル未満の分解能を達成することが可能である。これは、外科医が回避するであろう近傍の重要な構造の損傷のアブレーションを完全に、または１．０ミリメートル以内で回避することも意味する。側をパルス化することから、電極アクティブ化アルゴリズムは、１．０ミリメートル未満から少なくとも１０ミリメートルまでのアブレーション深さを作成することも可能である。
【００８５】
元々提案されたアブレーション深さ試験症例は、代わりに１５ｍｍのアブレーション深さを有するであろう２つの側を除いて、全ての側に対して１０ｍｍのアブレーション深さを伴う幾何学形状であるＬ形楕円に基づいていた。乳房外科医との面談により、１０ｍｍを超えるアブレーション深さは、望ましくなく、殆ど使用されないであろうことが決定された。したがって、閉ループアブレーションマッピングおよび成形システムを実証するために、提案された試験症例は、１０ｍｍのアブレーション深さを伴う２つの側を除いて、代わりに全ての側に対して５ｍｍのアブレーション深さ等のより小さい深さまで低減させられた。下記に提供される表３は、試験症例、サンプルの数、および結果を列挙する。
【表３】
2020508152.tif 000007
【００８６】
各アブレーションに対して、アブレーションデバイスの各面のための標的アブレーション深さが、コントローラソフトウェアに入力された。ソフトウェアがアブレーション全体が終了したと決定すると、組織を分析し、各面に対する実際のアブレーション深さを測定した。各面、標的深さ、および実際の深さに対して、これらの２つの尺度を使用して、標的アブレーション深さ−実際のアブレーション深さとして定義される平均差と、標準誤差（サンプルの数の平方根によって除算された標準偏差）とを算出した。各組織タイプならびに組み合わせられた全ての組織タイプの負の平均差の有意性は、コントローラシステムが、慎重を期し、標的アブレーション深さを上回るアブレーションを行っていることであり、臨床事例では、癌性細胞を処置されないままにするよりも、これを含む組織を過剰にアブレーションすることが、好ましい。ＭＬＰニューラルネットワークを訓練するためのより大規模なデータセットが、標準誤差をさらに改良し、平均差を０ｍｍにより近接させるようにシフトさせるであろう。
【００８７】
本開示のシステムおよび方法は、局所環境内の全ての微視的疾患が処置されることを確実にするために役立つことができる。これは、特に、再発する傾向がある腫瘍の処置において当てはまる。さらに、少なくとも部分的にアブレーション手技中に受信されたフィードバック（例えば、組織インピーダンス、温度等を含む測定された生理学的パラメータ）に基づいて、カスタムアブレーション成形を提供することによって、システムは、任意の所与の標的組織のための特性（例えば、伝導率、深さ等）に調整された多数のＲＦエネルギー放出形状またはプロファイルを提供するように単一のアブレーションデバイスを制御することができる。故に、本発明のシステムは、アブレーション手技中に不均質組織全体にわたって最適なエネルギーの伝送および後続の均一加熱を提供することが可能である。加えて、単一のアブレーションデバイスから多数のＲＦエネルギー放出形状またはプロファイルを提供することによって、システムは、不均一なアブレーションが起こることを可能にする。これは、特に、局所環境内の残留辺縁組織が処置されることを確実にしながら、腫瘍部位に近接近する不可欠な器官および任意の重要な内部／外部構造（例えば、骨、筋肉、皮膚）を回避するようにアブレーション形状を制御することにおいて有用である。
【００８８】
本開示のデバイスは、そのような外科手術後処置に限定されず、本明細書で使用されるように、語句「体腔」は、尿管（例えば、前立腺処置のため）、子宮（例えば、子宮アブレーションまたは子宮筋腫処置のため）、卵管（例えば、断種のため）等の生得の体腔および導管等の非外科手術的に作成された空洞を含み得ることに留意されたい。加えて、または代替として、本開示の組織アブレーションデバイスは、身体および器官（例えば、肺、肝臓、脾臓等）の種々の部分における辺縁組織のアブレーションのために使用され得、乳癌の処置に限定されない。
【００８９】
本明細書の任意の実施形態で使用されるように、用語「コントローラ」、「モジュール」、「サブシステム」等は、前述の動作のうちのいずれかを実施するように構成されるソフトウェア、ファームウェア、および／または回路を指し得る。ソフトウェアは、非一過性コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に記録されるソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令の組、および／またはデータとして具現化され得る。ファームウェアは、メモリデバイス内でハードコードされる（例えば、不揮発性である）コード、命令または命令の組、および／または、データとして具現化され得る。本明細書の任意の実施形態で使用されるような「回路」は、例えば、単独で、または任意の組み合わせで、有線回路、１つ以上の個々の命令処理コアを備えているコンピュータプロセッサ等のプログラマブル回路、状態マシン回路、および／またはプログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェアを備え得る。コントローラまたはサブシステムは、集合的または個々に、より大型のシステム、例えば、集積回路（ＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォン等の一部を形成する回路として具現化され得る。
【００９０】
本明細書に説明される動作のうちのいずれかは、個々に、または組み合わせて、１つ以上のプロセッサによって実行されると、方法を実施する命令を記憶している１つ以上の記憶媒体を含むシステムにおいて実装され得る。ここでは、プロセッサは、例えば、サーバＣＰＵ、モバイルデバイスＣＰＵ、および／または他のプログラマブル回路を含み得る。
【００９１】
本明細書に説明される動作が２つ以上の異なる物理的場所における処理構造等の複数の物理的デバイスを横断して分散され得ることも意図している。記憶媒体は、任意のタイプの有形媒体、例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、光学ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、および光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ダイナミックおよびスタティックＲＡＭ等のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ソリッドステートディスク（ＳＳＤ）、磁気または光学カード等の半導体デバイス、もしくは電子命令を記憶するために好適な任意のタイプの媒体を含み得る。他の実施形態は、プログラマブル制御デバイスによって実行されるソフトウェアモジュールとして実装され得る。記憶媒体は、非一過性であり得る。
【００９２】
本明細書に説明されるように、種々の実施形態は、ハードウェア要素、ソフトウェア要素、またはそれらの任意の組み合わせを使用して実装され得る。ハードウェア要素の実施例は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路要素（例えば、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ等）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理ゲート、レジスタ、半導体デバイス、チップ、マイクロチップ、チップセット等を含み得る。
【００９３】
本明細書全体を通した「一実施形態」または「ある実施形態」の言及は、実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した種々の箇所における語句「一実施形態では」または「ある実施形態では」の出現は、必ずしも全てが同一の実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または構造は、１つ以上の実施形態において任意の好適な様式で組み合わせられ得る。
【００９４】
本明細書に採用された用語および表現は、限定ではなく、説明の用語として使用され、そのような用語および表現の使用において、示され、説明される特徴の任意の均等物（またはその一部）を除外する意図は全くなく、種々の修正が、請求項の範囲内で可能であることを認識されたい。故に、請求項は、全てのそのような均等物を対象とすることを意図している。
【図１】
2020508152.tif 000008
【図２】
2020508152.tif 000009
【図３】
2020508152.tif 000010
【図４】
2020508152.tif 000011
【図５】
2020508152.tif 000012
【図６】
2020508152.tif 000013
【図７】
2020508152.tif 000014
【図８】
2020508152.tif 000015
【図９】
2020508152.tif 000016
【図１０】
2020508152.tif 000017
【図１１】
2020508152.tif 000018
【図１２】
2020508152.tif 000019
【図１３】
2020508152.tif 000020
【図１４】
2020508152.tif 000021
【図１５】
2020508152.tif 000022
【図１６】
2020508152.tif 000023
【図１７】
2020508152.tif 000024
【図１８】
2020508152.tif 000025
【図１９】
2020508152.tif 000026
【図２０】
2020508152.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月23日(2019.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
（政府支援）
本発明は、米国科学財団（ＮＳＦ）によって授与された認可番号第１６２２８４２号および第１７３８５４１号に従って政府の支援により行われた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【国際調査報告】
2020508152.tif 000028
2020508152.tif 000029
2020508152.tif 000030
2020508152.tif 000031
2020508152.tif 000032
2020508152.tif 000033
2020508152.tif 000034
2020508152.tif 000035
2020508152.tif 000036