局部インピーダンスファクタを推定する方法及び装置
患者を処置するための電磁エネルギーシステム(10)において局部インピーダンスファクタを決定する方法及び装置が開示される。各測定信号が患者処置ゾーン(12)を通して送られ、この測定信号に基づいて局部インピーダンスファクタが推定される。その推定された局部インピーダンスファクタを使用して、患者処置のための適切な治療エネルギーレベルが決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部インピーダンスファクタを推定する方法及び装置に係る。より詳細には、本発明は、患者を非侵襲的に処置するのに使用される電磁エネルギー付与装置において局部インピーダンスファクタを決定するための方法及び装置に係る。
【０００２】
関連出願へのクロスレファレンス：本出願は、２００５年１０月５日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／７２３，６９５号の利益を主張するもので、その開示は、参考としてそのままここに援用される。
【背景技術】
【０００３】
電磁エネルギー付与装置は、種々の医療、美容及び治療上の理由で、患者を処置するのにしばしば利用される。例えば、このような装置は、組織を選択された温度範囲内に加熱して、希望の効果を生じさせ、例えば、しわをとったり減らしたり、皮膚をピンと張ったり、除毛したり、等々により、患者の外見を改善するのに利用される。このような装置は、光学、赤外線、マイクロ波、又は高周波（ＲＦ）信号のような信号を発生し、これは、次いで、患者に付与されて組織を希望の仕方で加熱する。このような電磁エネルギー付与装置の例が、共通に譲渡された米国特許第５，６６０，８３６号及び第６，３５０，２７６号に開示されており、その各々の開示は、参考としてそのままここに援用される。
【０００４】
これらの信号に関連したエネルギー及び患者へのその付与のために、これらシステムの形成及び使用は、患者を傷つけることなく充分な治療効果を達成するに充分なエネルギーが付与されるよう保証すべく制御されねばならない。エネルギーの付与を監視し制御するために、種々の高周波装置は、付与された電流及び電圧を感知し、これらのパラメータが予め決定された動作範囲内に入るよう保証する。又、これらの装置は、全システムインピーダンスを測定し又は計算し、そして測定されたインピーダンスに一致して電圧及び電流を制御し、所定範囲の高周波エネルギーのみが装置により患者へ付与されるようにする。しかしながら、付与される電流及び電圧を単に感知して、制御された量のエネルギーを与えるだけでは、適切なレベルの処置が各患者に施されることを必ずしも表わさない。というのは、各患者は、一般に、付与されたエネルギーにより独特に作用される異なる身体的特性を示すからである。
【０００５】
例えば、装置により付与されたエネルギーの一部分は、患者の処置ゾーンにより吸収されて、このゾーンを加熱する。付与されたエネルギーの別の部分は、処置ゾーンから離れた位置において患者により吸収され、その結果、その離れた位置に非治療加熱が生じる。付与されたエネルギーの更に別の部分は、装置の供給及び戻りワイヤ、コネクタ、及び他のコンポーネントにより吸収される。エネルギー吸収の分布は、所与の患者に対して処置ゾーンごとに変化すると共に、異なる患者間でも変化する。特定の数値例として、５０ジュールのエネルギーを処置ゾーンへ付与しようとする場合に、処置ゾーンの局部インピーダンスが全システムインピーダンスの１／３であるときには、１５０ジュールの装置エネルギー付与設定で充分である。処置ゾーンの局部インピーダンスがそれより大きい場合には、過剰なエネルギーが処置ゾーンへ付与され、組織にダメージを及ぼすことがある。逆に、処置ゾーンの局部インピーダンスがそれより小さい場合には、不充分なエネルギーしか処置ゾーンに付与されず、従って、望ましい治療結果（例えば、組織をピンと張らす）が得られない。
【０００６】
患者の局部的な処置ゾーンによって吸収されるエネルギーの断片、ひいては、量の決定は、処置ゾーン及び他の装置に関連した局部インピーダンス並びにシステムインピーダンスのある知識を必要とする。これらのインピーダンスは、患者ごとに異なり、そして所与の患者においても処理エリアが異なると一定ではないので、医師は、患者の痛みのフィードバックに基づいて、治療上のエネルギー量を処置ゾーンへ付与するようにこれら装置のエネルギー付与設定を適切にセットすることができる。患者のフィードバックが米国特許公告第２００３０２３６４８４号に説明されており、その開示は、参考としてそのままここに援用される。患者のフィードバックに依存するのは、欠点である。というのは、一方では、あまり痛みに耐えない患者に付与されるエネルギーの量では治療にならず、他方では、言葉による痛みのフィードバックがないことで過度に痛みに耐える患者には過剰なエネルギーが付与されるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それ故、患者の処置ゾーン及び他の装置に関連したインピーダンス並びにシステムインピーダンスを推定し、適切なエネルギーレベルを患者の処置ゾーンに付与して、治療結果を得ると共に、患者を傷つけないようにする装置及び方法が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した問題、並びに従来の処置方法及び装置に伴う他の問題を克服すると共に、患者の特定処置ゾーンにおいて患者を処置するための改良された方法及び電磁エネルギー装置を提供する。適切な治療エネルギーレベルを良好に決定するために、本発明は、患者の各処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを推定し、そしてそれらの推定されたファクタを使用して、エネルギーレベルを決定する。一般的に、本発明の患者処置方法は、第１及び第２の測定信号を患者処置ゾーンに一部分通して送信して、それに対応する測定値を決定し、そしてその決定された測定値を使用して、局部インピーダンスファクタを推定することを含む。
【０００９】
本発明の実施形態では、第１及び第２の測定信号に関連した電流及び電圧より成るグループから選択された少なくとも１つのパラメータを測定することにより、第１及び第２の測定値を決定することができる。或いは又、処置ゾーンに関連した局部インピーダンスと装置の全システムインピーダンスとの間の比として、推定局部インピーダンスファクタを測定してもよい。
【００１０】
電気的インピーダンスは、複素数の実数部を構成する抵抗Ｒと、複素数の虚数部を構成する容量性リアクタンスとにより特徴付けられた複素数である。局部インピーダンスファクタを推定するのに使用される第１及び第２の測定値は、当業者により明らかなように、測定信号の電圧、電流、インピーダンス、及び電圧と電流との間の位相角の関係を反映する。
【００１１】
実際の処置の実行において、患者は、通常、個々の処置ゾーンを通して、各治療信号を繰り返し送信することによって処置される。このようなケースでは、これら処置ゾーンの各々について個々の推定局部インピーダンスファクタが決定され、そしてこのような局部インピーダンスファクタを使用して、それに対応する治療エネルギーの大きさが決定される。
【００１２】
改良された電磁エネルギー患者処置装置は、電磁エネルギージェネレータと、該ジェネレータに作動的に結合されて、患者の処置ゾーンに電磁エネルギーを付与する処置チップとを備えている。ジェネレータは、このエネルギージェネレータと共に収容されるか又はそこから離れたコントローラであって、少なくとも第１及び第２の測定信号をチップに付与して患者の処置ゾーンへ通すためのコントローラを備えている。このコントローラは、測定信号から導出されたデータを使用して患者処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを推定するように動作できる。
【００１３】
本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示するもので、以上に述べた本発明の一般的な説明と、以下に述べる実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する上で役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ａ、１ｂ及び５を参照すれば、システム１０は、一般に、処置信号及び１つ以上の測定信号を発生するためのジェネレータ１６と、ハンドピース２０に取り付けられる処置電極１８と、第２の戻り電極２２とを備えている。電極１８、２２は、ケーブル２４、２６を各々経てジェネレータ１６に結合される。システム１０は、それが適した治療、医療及び／又は美容関連処置を遂行するのに使用される。
【００１５】
ジェネレータ１６は、信号発生要素に加えて、他の要素、例えば、コントローラ４４及び少なくとも１つのセンサ４６を含む。センサ４６は、信号電流、電圧、抵抗、インピーダンス、及び／又は他の信号パラメータのいずれかを検出することができる。コントローラ４４及びセンサ４６は、ジェネレータ１６の他の要素と同じハウジング、例えば、共通のジェネレータハウジング内に一体的であってもよいし、或いはコントローラ４４、センサ４６、及び他のジェネレータ要素、例えば、信号発生要素が、個別のハウジング、例えば、多数のハウジング又はユニット内に配置されてもよい。ジェネレータ１６は、一般的に知られた及び従来の信号発生要素を使用して、高周波信号又はマイクロ波信号のような信号を発生するように動作できる。ジェネレータ１６は、周波数が約１ＭＨｚから約２０ＭＨｚの範囲の高周波信号のような高周波信号を発生するように動作できる。
【００１６】
使用中に、ジェネレータ１６は、処置信号２８を発生し、これは、ジェネレータケーブル２４を経て処置ハンドピース２０へ流れ、処置電極１８を経、患者の皮膚面１４を経、そして処置ゾーン１２を経て流れる。皮膚面１４に接触する処置電極１８の部分は、処置信号２８の発生及び転送中に冷却されてもよい。次いで、処置信号２８は、ゾーン１２の外側の身体組織３０を通り、患者の遠隔組織ゾーン３２及び皮膚面３４を通り、戻り電極２２を通り、そして最終的にジェネレータ戻りケーブル２６を通って流れる。
【００１７】
処置信号２８が高周波信号であるときには、信号に関連したエネルギーを、図１ｂにおいて放射線３６で概略的に示された電磁界ベクトルにより表わすことができる。処置ゾーン１２における組織の治療加熱を促進するために、電極１８は、電極１８付近に電磁界３６が集中するように充分に小さいサイズとすることができる。ゾーン１２における組織の熱除去容量を遥かに越える割合でゾーン１２に熱が蓄積され、エネルギーが付与されるにつれて組織温度の治療上の上昇が生じる。電極１８から離れたある距離３８では、蓄積する熱の密度が減少する程度まで電磁界が拡散される。その結果、電極１８から距離３８を越えたところでは、治療上の加熱が生じない。これは、蓄積される熱の量がこの深部組織ゾーンの局部温度を治療上のレベルに上昇するには不充分なためであり、且つこの深部組織ゾーンにおける組織の熱除去容量のためである。
【００１８】
エネルギーを処置ゾーン１２内の組織に容量性結合する処置電極１８は、約０．１０ｃｍ2ないし約２０ｃｍ2程度に小さいが、ゾーン１２の治療上の加熱を生じさせる。処置ゾーン１２は、エネルギー付与の量及び割合、並びに他のシステム及び生理学的パラメータに基づいて、その深さが約１ｍｍないし約４０ｍｍである。面積が約０．２５ｃｍ2ないし約１０ｃｍ2の範囲の治療電極が、極めて一般的である。本発明に使用するのに適した容量性結合の処置電極１８は、米国特許第６，４１３，２５５号に開示されており、その開示を、参考としてここにそのまま援用する。
【００１９】
逆に、戻り電極２２の付近のゾーン３２における治療上の加熱は、特に、本発明の実施形態の代表であるＲＦ単極システムでは、一般的に望まれない。このような加熱は、ゾーン３２に蓄積される熱の割合が、ゾーン３２から身体が熱を除去する割合以下となるように、戻り電極２２を充分に大きくすることで防止される。典型的に、戻り電極２２は、ゾーン３２における加熱を防止又は最小とし、そしてゾーン３２における加熱を治療上の量より低く保つように、一般的に、処置電極１８の約１０倍ないし約１００倍の大きさにされる。
【００２０】
図１ｃは、図１ａ、１ｂ及び５の装置の簡単な電気回路図である。図１ｃにおいて、抵抗器ｒ1は、処置ゾーン１２の全抵抗又はインピーダンスｒ1（以下、「局部インピーダンス」と称する）を表わし、そして抵抗器ｒ2は、システム１０に関連した電気回路の残り部分の全抵抗又はインピーダンスｒ2（以下、「バルクインピーダンス」と称する）を表わす。全システムインピーダンスｒ3は、ｒ1とｒ2との和に等しい。ｒ1とｒ2の比が変化する場合には、処置ゾーン１２により吸収されるエネルギーの相対的な量も変化する。この比が未知の仕方で変化する場合には、処置ゾーン１２に蓄積するエネルギーが多過ぎるか又は不充分になり得る。ｒ1とｒ2の比は、「局部インピーダンスファクタ」を表わし、ｒ1とｒ3の比、及びｒ1と全システムインピーダンスの他の部分との比も同様である。このような比は、ジェネレータ１６により付与されて患者の処置ゾーン１２により吸収されるエネルギーの分数又は割合を表わす。
【００２１】
本発明の理解を助けるために、５０ジュールのエネルギーが、このエネルギーを付与するための予想患者処置時間周期（例えば、約１秒ないし約１０秒）中に、ある処置ゾーン１２に付与される場合に、最適な治療結果が達成されることを実験が示していると仮定する。ｒ1とｒ2の比が０．５である（即ち、ｒ1は、全インピーダンスｒ1＋ｒ2の１／３）場合には、ジェネレータは、１５０ジュールのエネルギーを付与するように調整されねばならない。これで、希望通りに、５０ジュールのエネルギーが処置ゾーンに蓄積される。しかしながら、比が０．５未満である場合には、処置ゾーンには僅かなエネルギーが蓄積されず、そして比が０．５より大きい場合には、著しいエネルギーが蓄積される。本発明は、この比を推定し、そしてｒ1が他のシステムインピーダンスに対してどのように変化するかも推定して、ジェネレータ１６により発生されるエネルギーを調整し、その結果、希望のそして適切な量のエネルギーが処置ゾーンに蓄積されるようにする。
【００２２】
システム１０は、該システム１０により処置される皮膚面１４の付近の患者処置ゾーン１２に対する局部インピーダンスファクタを決定するように動作できる。
【００２３】
本発明の第１の特定の実施形態によれば、バルクインピーダンスｒ2の近似値を計算するために１つ又は一連の第１測定信号がジェネレータ１６により発生され、そして全システムインピーダンスｒ3の近似値を計算するために第２測定信号が発生される。ｒ2及びｒ3の近似値が与えられると、ｒ1を種々の局部インピーダンスファクタとして容易に推定することができる。ｒ3は、処置電極１８を配置した状態で全システムインピーダンスを測定することにより近似されてもよい。これは、ケーブル２４に沿ってジェネレータの測定信号を送信し、そして測定信号に関連した電流、電圧、及びインピーダンスの組み合せを測定することにより達成される。次いで、処置電極１８を、この電極の付近の局部インピーダンスが最小となり、最適には、ほぼ０になるように充分に大きなサイズの大面積電極４８（図２）と置き換えることにより、ｒ2を近似することができる。例えば、大面積電極４８が、戻り電極２２（これは、その付近で治療加熱が生じないように一般的に充分大きなものである）とほぼ同程度のサイズである場合には、ｒ1が最小となる。
【００２４】
本発明の第２の特定の実施形態によれば、そして図４ａを参照すれば、番号１ないし９で示された個々の電極セグメントの３ｘ３アレーを有するマルチプレクス構造の形態の測定電極５０を使用して、上述したように、ｒ3を測定することができる。次いで、一連の測定信号が、電極５０の個々の電極セグメントの異なるグループに印加され、次第にエリアの増加する付勢された電極ブロック、例えば、エリア又は個々の電極１、それに続いてエリア１、２、４及び５、次いで、エリア１−９、を画成する。或いは又、アレー内の全ての電極セグメントを同時に付勢し、次いで、アレー内の隣接電極セグメントのグループを同時に付勢し、そしてアレー内の各電極セグメントを個々に付勢することにより、一連の測定信号を形成してもよい。
【００２５】
この一連の各測定信号に対してインピーダンスが測定される。アレーのサイズが戻り電極２２より小さい場合には、これらのインピーダンスを、近似的に大きなサイズの電極４８に対して外挿するように曲線適合で使用して、バルクインピーダンスｒ2を与えることができる。図４ｂは、このような３つの測定インピーダンス２０１−２０３と、バルクインピーダンスを推定するためにこれらのインピーダンス２０１−２０３をどのように外挿するかを示している。多数の電極を有するアレー、例えば、４ｘ４、５ｘ５、６ｘ６、・・・１００ｘ１００、及びそれ以上のアレーを使用し、そしてこの一連の電極に関連した対応的に多数の測定信号を使用することにより、良好な推定を達成することができる。
【００２６】
本発明のこれらの特定の実施形態の各々について、これらインピーダンス推定の厳密な実施に関る２つの仮定がなされる。第１の仮定は、２つの大きな電極を使用すると、著しい局部インピーダンス成分をもたない正確なバルクインピーダンス推定がなされることである。第２の仮定は、局部インピーダンスが局部だけであって、バルクインピーダンス成分をもたないことである。ある形式の処置電極１８、及び／又は処置されている身体のあるエリアでは、これら仮定の一方が誤りであると考えられる。１つ以上の倍率ファクタが実験で導出され、これを使用して、これらの仮定で導入される不正確さを補償することができる。実験測定で、全ての処置電極に有用な単一の倍率ファクタが見つかるか、又はおそらく、異なる処置電極に対して異なる倍率ファクタが見つかる。典型的な倍率ファクタと、全、バルク及び局部インピーダンスに対するそれらの関係は、次の式で与えられる。
ＺL＝（ＺT−ＫBＺB）／ＫL
但し、ＺLは、局部インピーダンスであり、ＺTは、全インピーダンスであり、ＺBは、バルクインピーダンスであり、ＫBは、実験で導出されたバルク定数であり、そしてＫLは、実験で導出されたバルク定数である。
【００２７】
図４ｃを参照すれば、そして本発明の第３の特定の実施形態によれば、実際上患者処置には使用されない大面積電極４８（図２）ではなく、患者処置電極５２を使用して、測定インピーダンスを取得し、ここから、ｒ1、ｒ2、及びｒ3が推定される。先の実施形態と同様に、処置電極５２は、少なくとも２つの電極セグメント５４、５６のアレーを含む。各個々の電極セグメント５４、５６は、断面積サイズが異なる。例えば、図４ｃを参照すれば、処置電極５２は、電極セグメント５４の面積が、電極セグメント５６の面積の１／４であり、即ち面積５４が面積５６のサブセットであるように構成される。
【００２８】
第１測定信号は、処置電極５２により表わされたアレーの第１電極セグメント５４を通して送信され、そしてインピーダンスが測定される。次いで、第２測定信号が、アレーの別の電極セグメント５６を通して送信され、そして第２インピーダンスが測定される。第１電極セグメント５４の面積が、第２電極セグメント５６の面積とは異なる限り、当業者に知られたアルゴリズムを使用して、これら２つの測定値から局部、バルク及び全インピーダンスを推定することができる。図４ｃの電極５２は、処置及び測定の両方の電極として同様に使用できることが容易に明らかであろう。
【００２９】
例示的なアルゴリズムでは、２つの測定電極セグメント５４、５６を使用して測定信号が得られ、第２電極セグメント５６は、局部インピーダンスファクタの推定がなされた後に治療エネルギー又は処置信号を付与するのに使用される電極エリアに対応する。測定信号は、電極セグメント５４を通して送信され、そして第１の全抵抗ｒT1が測定される。次いで、第２の測定信号が電極セグメント５６を通して送信され、そして第２の全抵抗ｒT2が測定される。これら２つの測定信号の電気回路図が、図１ｄ、１ｅに示されており、ここで、添字Ｌ及びＢは、各々、局部及びバルクを表わし、それ以外では、これらの図は、図１ｃに一致する述語を使用している。電極セグメント５４、５６が、各々面積Ａ1及びＡ2を有し、そして２つの電極エリア５４、５６の処置深さが同一であると仮定すれば、各処置ゾーンの組織抵抗率が同じであり、そしてバルクインピーダンスは、各電極に対して同じであり、局部インピーダンスは、次の式で与えられる。
ｒL1＝(ｒT1−ｒT2)／(１−(Ａ1／Ａ2))、及びｒL2＝ｒT2＋ｒL1−ｒT1
【００３０】
全システムインピーダンスは、ｒT2により表わされるので、希望の局部インピーダンスファクタを容易に計算し、推定することができる。
【００３１】
先の２つの実施形態と同様に、実験で導出される倍率ファクタを決定し、前記で使用された種々の仮定により導入される不正確さを補償することができる。
【００３２】
患者の処置ゾーン１２における局部インピーダンス値及び全インピーダンスの分数を計算するためのアルゴリズムをシステム１０に組み込むことができる。このプロセスは、患者ごとにより安全な処置範囲を予想する能力を生じる。患者ごとに安全且つ有効な処置設定がシステムにより予想され推定された後に、患者は、より深い麻酔のもとで処置され、従って、処置中の患者の不快感をなくすことができる。
【００３３】
リレー、スイッチ、及び他の制御可能な素子を測定電極５０に結合して、上述したように、種々の電極エリア１−９を選択的に付勢すると共に、測定電極５２に結合して、電極セグメント５４、５６を選択的に付勢することができる。例えば、コントローラ４４をリレーに結合し、測定電極５０の選択された電極エリア１−９又は測定電極５２の電極セグメント５４、５６を通してエネルギーを伝播できるように種々のリレーを選択することができる。種々の制御要素は、電極５０、５２、ハンドピース２０、ジェネレータ１６及び／又はシステム１０の他の要素と一体的であってもよい。システム１０は、更に、従来のコンピューティング要素及び／又はデータ記憶要素のような他の要素を含んでもよい。例えば、従来のコンピューティング要素及びデータ記憶要素は、システム１０が、センサにより感知されるか又は別の仕方でシステム１０に入力された種々のデータを記録、記憶、追跡及び分析できるようにする。更に、ある実施形態では、処置電極１８、５０、５２、及び／又はハンドピース２０は、使用されている特定の電極に関する特定のデータを記憶するために、ＥＰＲＯＭのようなデータ記憶要素を含んでもよい。従って、患者の以前の処置、決定された患者インピーダンスファクタ、等の患者の処置に対応するデータは、処置の間に使用するために記憶され、そしてコンピューティング要素又はコントローラ４４により後で呼び戻すことができる。更に、ジェネレータ１６は、記憶されたデータを使用して、以前に記憶されたデータに基づき患者の局部、バルク及び全インピーダンスファクタを推定するように動作することができる。
【００３４】
患者の処置全体にわたり、局部、バルク及び／又は全システムインピーダンスの測定を繰り返して、各処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを連続的に決定することができる。例えば、システム１０は、処置電極５０、５２の使用による患者の処置中に局部インピーダンスファクタを連続的に決定するように使用できる。従って、例えば、３ｃｍ2面積のＲＦ処置チップにより患者の顔全体を処置する場合には、治療エネルギー又は処置信号を患者に繰り返し付与し、例えば、顔の異なるエリアを加熱するときに、１００回、２００回、３００回、或いは６００回程度、繰り返し付与するのが一般的である。局部インピーダンスファクタを繰り返し決定し、そしてそのように決定された局部インピーダンスファクタに応答して付与エネルギーを繰り返し変更することができる。
【００３５】
システム１０は、治療、医療、及び／又は美容関連の処置に使用することができる。例えば、システム１０は、高周波、マイクロ波、超音波、赤外線、光学、レーザー、音響、電磁、又は他の同様のエネルギー発生装置でよい。システム１０を含むこのようなエネルギーベースのシステムは、一般に、エネルギーを患者に向けて組織を加熱し、患者の種々の肉体的特性、例えば、組織の見栄え、肉体的な組織構造、等を変更する。特に、システム１０は、Ｔｈｅｒｍａｇｅ社（カリフォルニア州、ヘイワード）から商業的に入手できるＴｈｅｒｍａＣｏｏｌ（登録商標）システムのような高周波ベースのシステムで、ここに開示したように、エネルギー付与のために局部インピーダンスファクタを推定するように変更されたものである。
【００３６】
局部インピーダンスファクタは、２００６年６月８日に出願された“Treatment Apparatus and Methods for Delivering Energy at Multiple Selectable Depths in Tissue”と題する米国特許出願第１１／４２３，０６８号に開示された電極アッセンブリを使用して推定することができ、この特許出願の開示は、参考としてここにそのまま援用する。
【００３７】
以上、種々の実施形態について本発明を例示し、そしてそれら実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲は、このような詳細に限定されるものではない。当業者であれば、付加的な効果や変更が容易に明らかであろう。従って、本発明は、その広い観点において、ここに図示して説明した特定の細部、代表的な装置及び方法、実施例に限定されず、本発明の精神又は範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】処置を受けている患者に適用される本発明の種々の実施形態の原理に基づき構成されたシステム又は装置の概略図である。
【図１ｂ】図１ａのシステムのエネルギー伝達特性を示す図である。
【図１ｃ】図１ａのシステムの簡単な電気回路図である。
【図１ｄ】本発明の実施形態に関連した電気回路図である。
【図１ｅ】本発明の実施形態に関連した別の電気回路図である。
【図２】測定電極が処置電極から離れた本発明の別の実施形態に基づくシステムの概略図である。
【図３】測定電極としても働く処置電極を使用した本発明の実施形態の概略図である。
【図４ａ】図３の処置／測定電極の斜視図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態に関連した補間推定技術を示すグラフである。
【図４ｃ】本発明の測定／処置電極の別の実施形態を示す図である。
【図５】種々のシステム要素を示す本発明の実施形態のブロック図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部インピーダンスファクタを推定する方法及び装置に係る。より詳細には、本発明は、患者を非侵襲的に処置するのに使用される電磁エネルギー付与装置において局部インピーダンスファクタを決定するための方法及び装置に係る。
【０００２】
関連出願へのクロスレファレンス：本出願は、２００５年１０月５日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／７２３，６９５号の利益を主張するもので、その開示は、参考としてそのままここに援用される。
【背景技術】
【０００３】
電磁エネルギー付与装置は、種々の医療、美容及び治療上の理由で、患者を処置するのにしばしば利用される。例えば、このような装置は、組織を選択された温度範囲内に加熱して、希望の効果を生じさせ、例えば、しわをとったり減らしたり、皮膚をピンと張ったり、除毛したり、等々により、患者の外見を改善するのに利用される。このような装置は、光学、赤外線、マイクロ波、又は高周波（ＲＦ）信号のような信号を発生し、これは、次いで、患者に付与されて組織を希望の仕方で加熱する。このような電磁エネルギー付与装置の例が、共通に譲渡された米国特許第５，６６０，８３６号及び第６，３５０，２７６号に開示されており、その各々の開示は、参考としてそのままここに援用される。
【０００４】
これらの信号に関連したエネルギー及び患者へのその付与のために、これらシステムの形成及び使用は、患者を傷つけることなく充分な治療効果を達成するに充分なエネルギーが付与されるよう保証すべく制御されねばならない。エネルギーの付与を監視し制御するために、種々の高周波装置は、付与された電流及び電圧を感知し、これらのパラメータが予め決定された動作範囲内に入るよう保証する。又、これらの装置は、全システムインピーダンスを測定し又は計算し、そして測定されたインピーダンスに一致して電圧及び電流を制御し、所定範囲の高周波エネルギーのみが装置により患者へ付与されるようにする。しかしながら、付与される電流及び電圧を単に感知して、制御された量のエネルギーを与えるだけでは、適切なレベルの処置が各患者に施されることを必ずしも表わさない。というのは、各患者は、一般に、付与されたエネルギーにより独特に作用される異なる身体的特性を示すからである。
【０００５】
例えば、装置により付与されたエネルギーの一部分は、患者の処置ゾーンにより吸収されて、このゾーンを加熱する。付与されたエネルギーの別の部分は、処置ゾーンから離れた位置において患者により吸収され、その結果、その離れた位置に非治療加熱が生じる。付与されたエネルギーの更に別の部分は、装置の供給及び戻りワイヤ、コネクタ、及び他のコンポーネントにより吸収される。エネルギー吸収の分布は、所与の患者に対して処置ゾーンごとに変化すると共に、異なる患者間でも変化する。特定の数値例として、５０ジュールのエネルギーを処置ゾーンへ付与しようとする場合に、処置ゾーンの局部インピーダンスが全システムインピーダンスの１／３であるときには、１５０ジュールの装置エネルギー付与設定で充分である。処置ゾーンの局部インピーダンスがそれより大きい場合には、過剰なエネルギーが処置ゾーンへ付与され、組織にダメージを及ぼすことがある。逆に、処置ゾーンの局部インピーダンスがそれより小さい場合には、不充分なエネルギーしか処置ゾーンに付与されず、従って、望ましい治療結果（例えば、組織をピンと張らす）が得られない。
【０００６】
患者の局部的な処置ゾーンによって吸収されるエネルギーの断片、ひいては、量の決定は、処置ゾーン及び他の装置に関連した局部インピーダンス並びにシステムインピーダンスのある知識を必要とする。これらのインピーダンスは、患者ごとに異なり、そして所与の患者においても処理エリアが異なると一定ではないので、医師は、患者の痛みのフィードバックに基づいて、治療上のエネルギー量を処置ゾーンへ付与するようにこれら装置のエネルギー付与設定を適切にセットすることができる。患者のフィードバックが米国特許公告第２００３０２３６４８４号に説明されており、その開示は、参考としてそのままここに援用される。患者のフィードバックに依存するのは、欠点である。というのは、一方では、あまり痛みに耐えない患者に付与されるエネルギーの量では治療にならず、他方では、言葉による痛みのフィードバックがないことで過度に痛みに耐える患者には過剰なエネルギーが付与されるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それ故、患者の処置ゾーン及び他の装置に関連したインピーダンス並びにシステムインピーダンスを推定し、適切なエネルギーレベルを患者の処置ゾーンに付与して、治療結果を得ると共に、患者を傷つけないようにする装置及び方法が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した問題、並びに従来の処置方法及び装置に伴う他の問題を克服すると共に、患者の特定処置ゾーンにおいて患者を処置するための改良された方法及び電磁エネルギー装置を提供する。適切な治療エネルギーレベルを良好に決定するために、本発明は、患者の各処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを推定し、そしてそれらの推定されたファクタを使用して、エネルギーレベルを決定する。一般的に、本発明の患者処置方法は、第１及び第２の測定信号を患者処置ゾーンに一部分通して送信して、それに対応する測定値を決定し、そしてその決定された測定値を使用して、局部インピーダンスファクタを推定することを含む。
【０００９】
本発明の実施形態では、第１及び第２の測定信号に関連した電流及び電圧より成るグループから選択された少なくとも１つのパラメータを測定することにより、第１及び第２の測定値を決定することができる。或いは又、処置ゾーンに関連した局部インピーダンスと装置の全システムインピーダンスとの間の比として、推定局部インピーダンスファクタを測定してもよい。
【００１０】
電気的インピーダンスは、複素数の実数部を構成する抵抗Ｒと、複素数の虚数部を構成する容量性リアクタンスとにより特徴付けられた複素数である。局部インピーダンスファクタを推定するのに使用される第１及び第２の測定値は、当業者により明らかなように、測定信号の電圧、電流、インピーダンス、及び電圧と電流との間の位相角の関係を反映する。
【００１１】
実際の処置の実行において、患者は、通常、個々の処置ゾーンを通して、各治療信号を繰り返し送信することによって処置される。このようなケースでは、これら処置ゾーンの各々について個々の推定局部インピーダンスファクタが決定され、そしてこのような局部インピーダンスファクタを使用して、それに対応する治療エネルギーの大きさが決定される。
【００１２】
改良された電磁エネルギー患者処置装置は、電磁エネルギージェネレータと、該ジェネレータに作動的に結合されて、患者の処置ゾーンに電磁エネルギーを付与する処置チップとを備えている。ジェネレータは、このエネルギージェネレータと共に収容されるか又はそこから離れたコントローラであって、少なくとも第１及び第２の測定信号をチップに付与して患者の処置ゾーンへ通すためのコントローラを備えている。このコントローラは、測定信号から導出されたデータを使用して患者処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを推定するように動作できる。
【００１３】
本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示するもので、以上に述べた本発明の一般的な説明と、以下に述べる実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する上で役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ａ、１ｂ及び５を参照すれば、システム１０は、一般に、処置信号及び１つ以上の測定信号を発生するためのジェネレータ１６と、ハンドピース２０に取り付けられる処置電極１８と、第２の戻り電極２２とを備えている。電極１８、２２は、ケーブル２４、２６を各々経てジェネレータ１６に結合される。システム１０は、それが適した治療、医療及び／又は美容関連処置を遂行するのに使用される。
【００１５】
ジェネレータ１６は、信号発生要素に加えて、他の要素、例えば、コントローラ４４及び少なくとも１つのセンサ４６を含む。センサ４６は、信号電流、電圧、抵抗、インピーダンス、及び／又は他の信号パラメータのいずれかを検出することができる。コントローラ４４及びセンサ４６は、ジェネレータ１６の他の要素と同じハウジング、例えば、共通のジェネレータハウジング内に一体的であってもよいし、或いはコントローラ４４、センサ４６、及び他のジェネレータ要素、例えば、信号発生要素が、個別のハウジング、例えば、多数のハウジング又はユニット内に配置されてもよい。ジェネレータ１６は、一般的に知られた及び従来の信号発生要素を使用して、高周波信号又はマイクロ波信号のような信号を発生するように動作できる。ジェネレータ１６は、周波数が約１ＭＨｚから約２０ＭＨｚの範囲の高周波信号のような高周波信号を発生するように動作できる。
【００１６】
使用中に、ジェネレータ１６は、処置信号２８を発生し、これは、ジェネレータケーブル２４を経て処置ハンドピース２０へ流れ、処置電極１８を経、患者の皮膚面１４を経、そして処置ゾーン１２を経て流れる。皮膚面１４に接触する処置電極１８の部分は、処置信号２８の発生及び転送中に冷却されてもよい。次いで、処置信号２８は、ゾーン１２の外側の身体組織３０を通り、患者の遠隔組織ゾーン３２及び皮膚面３４を通り、戻り電極２２を通り、そして最終的にジェネレータ戻りケーブル２６を通って流れる。
【００１７】
処置信号２８が高周波信号であるときには、信号に関連したエネルギーを、図１ｂにおいて放射線３６で概略的に示された電磁界ベクトルにより表わすことができる。処置ゾーン１２における組織の治療加熱を促進するために、電極１８は、電極１８付近に電磁界３６が集中するように充分に小さいサイズとすることができる。ゾーン１２における組織の熱除去容量を遥かに越える割合でゾーン１２に熱が蓄積され、エネルギーが付与されるにつれて組織温度の治療上の上昇が生じる。電極１８から離れたある距離３８では、蓄積する熱の密度が減少する程度まで電磁界が拡散される。その結果、電極１８から距離３８を越えたところでは、治療上の加熱が生じない。これは、蓄積される熱の量がこの深部組織ゾーンの局部温度を治療上のレベルに上昇するには不充分なためであり、且つこの深部組織ゾーンにおける組織の熱除去容量のためである。
【００１８】
エネルギーを処置ゾーン１２内の組織に容量性結合する処置電極１８は、約０．１０ｃｍ2ないし約２０ｃｍ2程度に小さいが、ゾーン１２の治療上の加熱を生じさせる。処置ゾーン１２は、エネルギー付与の量及び割合、並びに他のシステム及び生理学的パラメータに基づいて、その深さが約１ｍｍないし約４０ｍｍである。面積が約０．２５ｃｍ2ないし約１０ｃｍ2の範囲の治療電極が、極めて一般的である。本発明に使用するのに適した容量性結合の処置電極１８は、米国特許第６，４１３，２５５号に開示されており、その開示を、参考としてここにそのまま援用する。
【００１９】
逆に、戻り電極２２の付近のゾーン３２における治療上の加熱は、特に、本発明の実施形態の代表であるＲＦ単極システムでは、一般的に望まれない。このような加熱は、ゾーン３２に蓄積される熱の割合が、ゾーン３２から身体が熱を除去する割合以下となるように、戻り電極２２を充分に大きくすることで防止される。典型的に、戻り電極２２は、ゾーン３２における加熱を防止又は最小とし、そしてゾーン３２における加熱を治療上の量より低く保つように、一般的に、処置電極１８の約１０倍ないし約１００倍の大きさにされる。
【００２０】
図１ｃは、図１ａ、１ｂ及び５の装置の簡単な電気回路図である。図１ｃにおいて、抵抗器ｒ1は、処置ゾーン１２の全抵抗又はインピーダンスｒ1（以下、「局部インピーダンス」と称する）を表わし、そして抵抗器ｒ2は、システム１０に関連した電気回路の残り部分の全抵抗又はインピーダンスｒ2（以下、「バルクインピーダンス」と称する）を表わす。全システムインピーダンスｒ3は、ｒ1とｒ2との和に等しい。ｒ1とｒ2の比が変化する場合には、処置ゾーン１２により吸収されるエネルギーの相対的な量も変化する。この比が未知の仕方で変化する場合には、処置ゾーン１２に蓄積するエネルギーが多過ぎるか又は不充分になり得る。ｒ1とｒ2の比は、「局部インピーダンスファクタ」を表わし、ｒ1とｒ3の比、及びｒ1と全システムインピーダンスの他の部分との比も同様である。このような比は、ジェネレータ１６により付与されて患者の処置ゾーン１２により吸収されるエネルギーの分数又は割合を表わす。
【００２１】
本発明の理解を助けるために、５０ジュールのエネルギーが、このエネルギーを付与するための予想患者処置時間周期（例えば、約１秒ないし約１０秒）中に、ある処置ゾーン１２に付与される場合に、最適な治療結果が達成されることを実験が示していると仮定する。ｒ1とｒ2の比が０．５である（即ち、ｒ1は、全インピーダンスｒ1＋ｒ2の１／３）場合には、ジェネレータは、１５０ジュールのエネルギーを付与するように調整されねばならない。これで、希望通りに、５０ジュールのエネルギーが処置ゾーンに蓄積される。しかしながら、比が０．５未満である場合には、処置ゾーンには僅かなエネルギーが蓄積されず、そして比が０．５より大きい場合には、著しいエネルギーが蓄積される。本発明は、この比を推定し、そしてｒ1が他のシステムインピーダンスに対してどのように変化するかも推定して、ジェネレータ１６により発生されるエネルギーを調整し、その結果、希望のそして適切な量のエネルギーが処置ゾーンに蓄積されるようにする。
【００２２】
システム１０は、該システム１０により処置される皮膚面１４の付近の患者処置ゾーン１２に対する局部インピーダンスファクタを決定するように動作できる。
【００２３】
本発明の第１の特定の実施形態によれば、バルクインピーダンスｒ2の近似値を計算するために１つ又は一連の第１測定信号がジェネレータ１６により発生され、そして全システムインピーダンスｒ3の近似値を計算するために第２測定信号が発生される。ｒ2及びｒ3の近似値が与えられると、ｒ1を種々の局部インピーダンスファクタとして容易に推定することができる。ｒ3は、処置電極１８を配置した状態で全システムインピーダンスを測定することにより近似されてもよい。これは、ケーブル２４に沿ってジェネレータの測定信号を送信し、そして測定信号に関連した電流、電圧、及びインピーダンスの組み合せを測定することにより達成される。次いで、処置電極１８を、この電極の付近の局部インピーダンスが最小となり、最適には、ほぼ０になるように充分に大きなサイズの大面積電極４８（図２）と置き換えることにより、ｒ2を近似することができる。例えば、大面積電極４８が、戻り電極２２（これは、その付近で治療加熱が生じないように一般的に充分大きなものである）とほぼ同程度のサイズである場合には、ｒ1が最小となる。
【００２４】
本発明の第２の特定の実施形態によれば、そして図４ａを参照すれば、番号１ないし９で示された個々の電極セグメントの３ｘ３アレーを有するマルチプレクス構造の形態の測定電極５０を使用して、上述したように、ｒ3を測定することができる。次いで、一連の測定信号が、電極５０の個々の電極セグメントの異なるグループに印加され、次第にエリアの増加する付勢された電極ブロック、例えば、エリア又は個々の電極１、それに続いてエリア１、２、４及び５、次いで、エリア１−９、を画成する。或いは又、アレー内の全ての電極セグメントを同時に付勢し、次いで、アレー内の隣接電極セグメントのグループを同時に付勢し、そしてアレー内の各電極セグメントを個々に付勢することにより、一連の測定信号を形成してもよい。
【００２５】
この一連の各測定信号に対してインピーダンスが測定される。アレーのサイズが戻り電極２２より小さい場合には、これらのインピーダンスを、近似的に大きなサイズの電極４８に対して外挿するように曲線適合で使用して、バルクインピーダンスｒ2を与えることができる。図４ｂは、このような３つの測定インピーダンス２０１−２０３と、バルクインピーダンスを推定するためにこれらのインピーダンス２０１−２０３をどのように外挿するかを示している。多数の電極を有するアレー、例えば、４ｘ４、５ｘ５、６ｘ６、・・・１００ｘ１００、及びそれ以上のアレーを使用し、そしてこの一連の電極に関連した対応的に多数の測定信号を使用することにより、良好な推定を達成することができる。
【００２６】
本発明のこれらの特定の実施形態の各々について、これらインピーダンス推定の厳密な実施に関る２つの仮定がなされる。第１の仮定は、２つの大きな電極を使用すると、著しい局部インピーダンス成分をもたない正確なバルクインピーダンス推定がなされることである。第２の仮定は、局部インピーダンスが局部だけであって、バルクインピーダンス成分をもたないことである。ある形式の処置電極１８、及び／又は処置されている身体のあるエリアでは、これら仮定の一方が誤りであると考えられる。１つ以上の倍率ファクタが実験で導出され、これを使用して、これらの仮定で導入される不正確さを補償することができる。実験測定で、全ての処置電極に有用な単一の倍率ファクタが見つかるか、又はおそらく、異なる処置電極に対して異なる倍率ファクタが見つかる。典型的な倍率ファクタと、全、バルク及び局部インピーダンスに対するそれらの関係は、次の式で与えられる。
ＺL＝（ＺT−ＫBＺB）／ＫL
但し、ＺLは、局部インピーダンスであり、ＺTは、全インピーダンスであり、ＺBは、バルクインピーダンスであり、ＫBは、実験で導出されたバルク定数であり、そしてＫLは、実験で導出されたバルク定数である。
【００２７】
図４ｃを参照すれば、そして本発明の第３の特定の実施形態によれば、実際上患者処置には使用されない大面積電極４８（図２）ではなく、患者処置電極５２を使用して、測定インピーダンスを取得し、ここから、ｒ1、ｒ2、及びｒ3が推定される。先の実施形態と同様に、処置電極５２は、少なくとも２つの電極セグメント５４、５６のアレーを含む。各個々の電極セグメント５４、５６は、断面積サイズが異なる。例えば、図４ｃを参照すれば、処置電極５２は、電極セグメント５４の面積が、電極セグメント５６の面積の１／４であり、即ち面積５４が面積５６のサブセットであるように構成される。
【００２８】
第１測定信号は、処置電極５２により表わされたアレーの第１電極セグメント５４を通して送信され、そしてインピーダンスが測定される。次いで、第２測定信号が、アレーの別の電極セグメント５６を通して送信され、そして第２インピーダンスが測定される。第１電極セグメント５４の面積が、第２電極セグメント５６の面積とは異なる限り、当業者に知られたアルゴリズムを使用して、これら２つの測定値から局部、バルク及び全インピーダンスを推定することができる。図４ｃの電極５２は、処置及び測定の両方の電極として同様に使用できることが容易に明らかであろう。
【００２９】
例示的なアルゴリズムでは、２つの測定電極セグメント５４、５６を使用して測定信号が得られ、第２電極セグメント５６は、局部インピーダンスファクタの推定がなされた後に治療エネルギー又は処置信号を付与するのに使用される電極エリアに対応する。測定信号は、電極セグメント５４を通して送信され、そして第１の全抵抗ｒT1が測定される。次いで、第２の測定信号が電極セグメント５６を通して送信され、そして第２の全抵抗ｒT2が測定される。これら２つの測定信号の電気回路図が、図１ｄ、１ｅに示されており、ここで、添字Ｌ及びＢは、各々、局部及びバルクを表わし、それ以外では、これらの図は、図１ｃに一致する述語を使用している。電極セグメント５４、５６が、各々面積Ａ1及びＡ2を有し、そして２つの電極エリア５４、５６の処置深さが同一であると仮定すれば、各処置ゾーンの組織抵抗率が同じであり、そしてバルクインピーダンスは、各電極に対して同じであり、局部インピーダンスは、次の式で与えられる。
ｒL1＝(ｒT1−ｒT2)／(１−(Ａ1／Ａ2))、及びｒL2＝ｒT2＋ｒL1−ｒT1
【００３０】
全システムインピーダンスは、ｒT2により表わされるので、希望の局部インピーダンスファクタを容易に計算し、推定することができる。
【００３１】
先の２つの実施形態と同様に、実験で導出される倍率ファクタを決定し、前記で使用された種々の仮定により導入される不正確さを補償することができる。
【００３２】
患者の処置ゾーン１２における局部インピーダンス値及び全インピーダンスの分数を計算するためのアルゴリズムをシステム１０に組み込むことができる。このプロセスは、患者ごとにより安全な処置範囲を予想する能力を生じる。患者ごとに安全且つ有効な処置設定がシステムにより予想され推定された後に、患者は、より深い麻酔のもとで処置され、従って、処置中の患者の不快感をなくすことができる。
【００３３】
リレー、スイッチ、及び他の制御可能な素子を測定電極５０に結合して、上述したように、種々の電極エリア１−９を選択的に付勢すると共に、測定電極５２に結合して、電極セグメント５４、５６を選択的に付勢することができる。例えば、コントローラ４４をリレーに結合し、測定電極５０の選択された電極エリア１−９又は測定電極５２の電極セグメント５４、５６を通してエネルギーを伝播できるように種々のリレーを選択することができる。種々の制御要素は、電極５０、５２、ハンドピース２０、ジェネレータ１６及び／又はシステム１０の他の要素と一体的であってもよい。システム１０は、更に、従来のコンピューティング要素及び／又はデータ記憶要素のような他の要素を含んでもよい。例えば、従来のコンピューティング要素及びデータ記憶要素は、システム１０が、センサにより感知されるか又は別の仕方でシステム１０に入力された種々のデータを記録、記憶、追跡及び分析できるようにする。更に、ある実施形態では、処置電極１８、５０、５２、及び／又はハンドピース２０は、使用されている特定の電極に関する特定のデータを記憶するために、ＥＰＲＯＭのようなデータ記憶要素を含んでもよい。従って、患者の以前の処置、決定された患者インピーダンスファクタ、等の患者の処置に対応するデータは、処置の間に使用するために記憶され、そしてコンピューティング要素又はコントローラ４４により後で呼び戻すことができる。更に、ジェネレータ１６は、記憶されたデータを使用して、以前に記憶されたデータに基づき患者の局部、バルク及び全インピーダンスファクタを推定するように動作することができる。
【００３４】
患者の処置全体にわたり、局部、バルク及び／又は全システムインピーダンスの測定を繰り返して、各処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを連続的に決定することができる。例えば、システム１０は、処置電極５０、５２の使用による患者の処置中に局部インピーダンスファクタを連続的に決定するように使用できる。従って、例えば、３ｃｍ2面積のＲＦ処置チップにより患者の顔全体を処置する場合には、治療エネルギー又は処置信号を患者に繰り返し付与し、例えば、顔の異なるエリアを加熱するときに、１００回、２００回、３００回、或いは６００回程度、繰り返し付与するのが一般的である。局部インピーダンスファクタを繰り返し決定し、そしてそのように決定された局部インピーダンスファクタに応答して付与エネルギーを繰り返し変更することができる。
【００３５】
システム１０は、治療、医療、及び／又は美容関連の処置に使用することができる。例えば、システム１０は、高周波、マイクロ波、超音波、赤外線、光学、レーザー、音響、電磁、又は他の同様のエネルギー発生装置でよい。システム１０を含むこのようなエネルギーベースのシステムは、一般に、エネルギーを患者に向けて組織を加熱し、患者の種々の肉体的特性、例えば、組織の見栄え、肉体的な組織構造、等を変更する。特に、システム１０は、Ｔｈｅｒｍａｇｅ社（カリフォルニア州、ヘイワード）から商業的に入手できるＴｈｅｒｍａＣｏｏｌ（登録商標）システムのような高周波ベースのシステムで、ここに開示したように、エネルギー付与のために局部インピーダンスファクタを推定するように変更されたものである。
【００３６】
局部インピーダンスファクタは、２００６年６月８日に出願された“Treatment Apparatus and Methods for Delivering Energy at Multiple Selectable Depths in Tissue”と題する米国特許出願第１１／４２３，０６８号に開示された電極アッセンブリを使用して推定することができ、この特許出願の開示は、参考としてここにそのまま援用する。
【００３７】
以上、種々の実施形態について本発明を例示し、そしてそれら実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲は、このような詳細に限定されるものではない。当業者であれば、付加的な効果や変更が容易に明らかであろう。従って、本発明は、その広い観点において、ここに図示して説明した特定の細部、代表的な装置及び方法、実施例に限定されず、本発明の精神又は範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】処置を受けている患者に適用される本発明の種々の実施形態の原理に基づき構成されたシステム又は装置の概略図である。
【図１ｂ】図１ａのシステムのエネルギー伝達特性を示す図である。
【図１ｃ】図１ａのシステムの簡単な電気回路図である。
【図１ｄ】本発明の実施形態に関連した電気回路図である。
【図１ｅ】本発明の実施形態に関連した別の電気回路図である。
【図２】測定電極が処置電極から離れた本発明の別の実施形態に基づくシステムの概略図である。
【図３】測定電極としても働く処置電極を使用した本発明の実施形態の概略図である。
【図４ａ】図３の処置／測定電極の斜視図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態に関連した補間推定技術を示すグラフである。
【図４ｃ】本発明の測定／処置電極の別の実施形態を示す図である。
【図５】種々のシステム要素を示す本発明の実施形態のブロック図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の処置ゾーンを電磁エネルギー付与装置で処置する方法において、
第１測定信号を前記電磁エネルギー付与装置から前記処置ゾーンを少なくとも一部分通して送信して、前記電磁エネルギー付与装置へ戻るようにするステップと、
前記第１測定信号から第１測定値を決定するステップと、
第２測定信号を前記電磁エネルギー付与装置から前記処置ゾーンを少なくとも一部分通して送信して、前記電磁エネルギー付与装置へ戻るようにするステップと、
前記第２測定信号から第２測定値を決定するステップと、
前記第１及び第２の測定値を使用して前記処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを推定するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
第１測定値を決定する前記ステップは、更に、前記第１測定信号に関連した電流又は電圧を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２測定値を決定する前記ステップは、更に、前記第２測定信号に関連した電流又は電圧を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、前記処置ゾーンに関連した患者の局部インピーダンスと、装置の全システムインピーダンスとの間の比として前記局部インピーダンスファクタを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記推定された局部インピーダンスファクタに少なくとも一部分基づいて治療信号のエネルギーを選択するステップと、
前記治療信号を前記電磁エネルギー付与装置から治療ゾーンへ送信するステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項６】
患者の処置の過程中に局部インピーダンスファクタを繰り返し推定することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
患者の処置の過程中に前記推定された局部インピーダンスファクタが変化するときに、前記処置ゾーンへ送られる治療信号のエネルギーを変化させることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記局部インピーダンスファクタは、前記患者処置ゾーンにより吸収される治療信号のエネルギーの断片に関係している、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第１測定信号、第２測定信号、及び治療信号を、前記処置ゾーンに隣接配置された異なる電極を通して送信することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２測定信号を送信するのに使用される電極の面積は、前記治療信号を送信するのに使用される電極の面積に等しい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２測定信号を送信するのに使用される電極の面積は、前記治療信号を送信するのに使用される電極の面積とは異なる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１測定信号、第２測定信号、及び治療信号を、前記処置ゾーンに各々隣接配置された複数の電極を通して送信することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記装置は、高周波エネルギーを付与し、そして戻り路は、非治療電極を含み、この非治療電極は、その付近の患者ゾーンへ非治療量のエネルギーが付与されるに充分なサイズのものである、請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記処置ゾーンを通して３つ以上の測定信号を送信ステップと、
前記３つ以上の測定信号から対応する数の測定値を決定するステップと、
前記対応する数の測定値から局部インピーダンスファクタを推定するステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、外挿により局部インピーダンスファクタを推定することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、
前記第１測定値から前記第２測定値を減算して差を生じさせ、そして
前記差を、前記第１測定信号を送信するのに使用される第１電極の表面積と、前記第２測定信号を送信するのに使用される第２電極の表面積との比を１から差し引いたもので、除算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、１つ以上の倍率ファクタを使用して、局部インピーダンスファクタを推定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記局部インピーダンスファクタが推定された後に患者処置工程を開始するステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
個々の処置ゾーンを通して各治療信号を繰り返し送信するステップと、
処置ゾーンの各々に関連した局部インピーダンスファクタを推定するステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
推定された局部インピーダンスファクタが変化するときに治療信号のエネルギーを変化させる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１及び第２の測定値の１つは、前記電磁エネルギー付与装置の全インピーダンスにほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２の測定値の１つは、前記電磁エネルギー付与装置のバルクインピーダンスにほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
患者の皮膚面を通してその下の処置ゾーンへ電磁エネルギーを付与する装置において、
電磁エネルギーを発生するジェネレータと、
前記ジェネレータに作動的に結合された電極を含み、前記皮膚面を経て患者処置ゾーンへ電磁エネルギーを付与するための処置チップと、
前記ジェネレータに電気的に結合されたコントローラであって、前記ジェネレータが、前記処置ゾーンへ付与するために前記電極へ少なくとも第１及び第２の測定信号を供給するようにさせると共に、前記第１及び第２の測定信号から前記患者処置ゾーンの局部インピーダンスファクタを推定するように構成されたコントローラと、
を備えた装置。
【請求項２４】
前記ジェネレータは、高周波エネルギーを発生する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記電極は、更に、表面積の異なる第１及び第２の電極セグメントを含み、そして前記コントローラは、前記第１電極を経て第１測定信号を、且つ前記第２電極を経て第２測定信号を付与するように構成された、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記電極は、複数の電極セグメントを含み、そして前記コントローラは、電極セグメントの第１グループを経て第１測定信号を、且つ電極セグメントの第２グループを経て第２測定信号を付与するように構成され、前記電極セグメントの第１及び第２グループは、包括的表面積が異なる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記コントローラは、このコントローラにより推定された局部インピーダンスファクタに基づいて前記ジェネレータが前記電極へ治療信号を供給するようにさせる、請求項２３に記載の装置。
【請求項１】
患者の処置ゾーンを電磁エネルギー付与装置で処置する方法において、
第１測定信号を前記電磁エネルギー付与装置から前記処置ゾーンを少なくとも一部分通して送信して、前記電磁エネルギー付与装置へ戻るようにするステップと、
前記第１測定信号から第１測定値を決定するステップと、
第２測定信号を前記電磁エネルギー付与装置から前記処置ゾーンを少なくとも一部分通して送信して、前記電磁エネルギー付与装置へ戻るようにするステップと、
前記第２測定信号から第２測定値を決定するステップと、
前記第１及び第２の測定値を使用して前記処置ゾーンに関連した局部インピーダンスファクタを推定するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
第１測定値を決定する前記ステップは、更に、前記第１測定信号に関連した電流又は電圧を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２測定値を決定する前記ステップは、更に、前記第２測定信号に関連した電流又は電圧を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、前記処置ゾーンに関連した患者の局部インピーダンスと、装置の全システムインピーダンスとの間の比として前記局部インピーダンスファクタを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記推定された局部インピーダンスファクタに少なくとも一部分基づいて治療信号のエネルギーを選択するステップと、
前記治療信号を前記電磁エネルギー付与装置から治療ゾーンへ送信するステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項６】
患者の処置の過程中に局部インピーダンスファクタを繰り返し推定することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
患者の処置の過程中に前記推定された局部インピーダンスファクタが変化するときに、前記処置ゾーンへ送られる治療信号のエネルギーを変化させることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記局部インピーダンスファクタは、前記患者処置ゾーンにより吸収される治療信号のエネルギーの断片に関係している、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第１測定信号、第２測定信号、及び治療信号を、前記処置ゾーンに隣接配置された異なる電極を通して送信することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２測定信号を送信するのに使用される電極の面積は、前記治療信号を送信するのに使用される電極の面積に等しい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２測定信号を送信するのに使用される電極の面積は、前記治療信号を送信するのに使用される電極の面積とは異なる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１測定信号、第２測定信号、及び治療信号を、前記処置ゾーンに各々隣接配置された複数の電極を通して送信することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記装置は、高周波エネルギーを付与し、そして戻り路は、非治療電極を含み、この非治療電極は、その付近の患者ゾーンへ非治療量のエネルギーが付与されるに充分なサイズのものである、請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記処置ゾーンを通して３つ以上の測定信号を送信ステップと、
前記３つ以上の測定信号から対応する数の測定値を決定するステップと、
前記対応する数の測定値から局部インピーダンスファクタを推定するステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、外挿により局部インピーダンスファクタを推定することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、
前記第１測定値から前記第２測定値を減算して差を生じさせ、そして
前記差を、前記第１測定信号を送信するのに使用される第１電極の表面積と、前記第２測定信号を送信するのに使用される第２電極の表面積との比を１から差し引いたもので、除算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
局部インピーダンスファクタを推定する前記ステップは、更に、１つ以上の倍率ファクタを使用して、局部インピーダンスファクタを推定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記局部インピーダンスファクタが推定された後に患者処置工程を開始するステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
個々の処置ゾーンを通して各治療信号を繰り返し送信するステップと、
処置ゾーンの各々に関連した局部インピーダンスファクタを推定するステップと、
を更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
推定された局部インピーダンスファクタが変化するときに治療信号のエネルギーを変化させる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１及び第２の測定値の１つは、前記電磁エネルギー付与装置の全インピーダンスにほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２の測定値の１つは、前記電磁エネルギー付与装置のバルクインピーダンスにほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
患者の皮膚面を通してその下の処置ゾーンへ電磁エネルギーを付与する装置において、
電磁エネルギーを発生するジェネレータと、
前記ジェネレータに作動的に結合された電極を含み、前記皮膚面を経て患者処置ゾーンへ電磁エネルギーを付与するための処置チップと、
前記ジェネレータに電気的に結合されたコントローラであって、前記ジェネレータが、前記処置ゾーンへ付与するために前記電極へ少なくとも第１及び第２の測定信号を供給するようにさせると共に、前記第１及び第２の測定信号から前記患者処置ゾーンの局部インピーダンスファクタを推定するように構成されたコントローラと、
を備えた装置。
【請求項２４】
前記ジェネレータは、高周波エネルギーを発生する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記電極は、更に、表面積の異なる第１及び第２の電極セグメントを含み、そして前記コントローラは、前記第１電極を経て第１測定信号を、且つ前記第２電極を経て第２測定信号を付与するように構成された、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記電極は、複数の電極セグメントを含み、そして前記コントローラは、電極セグメントの第１グループを経て第１測定信号を、且つ電極セグメントの第２グループを経て第２測定信号を付与するように構成され、前記電極セグメントの第１及び第２グループは、包括的表面積が異なる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記コントローラは、このコントローラにより推定された局部インピーダンスファクタに基づいて前記ジェネレータが前記電極へ治療信号を供給するようにさせる、請求項２３に記載の装置。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【公表番号】特表２００９−５１１１１９（Ｐ２００９−５１１１１９Ａ）
【公表日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３４６１２（Ｐ２００８−５３４６１２）
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３８５３６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０４１５４０
【国際公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（５０１３５６３４１）サーメイジ インコーポレイテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２日（２００６．１０．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３８５３６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０４１５４０
【国際公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（５０１３５６３４１）サーメイジ インコーポレイテッド (4)
【Ｆターム（参考）】
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