JPH11507574A - 熱的切除のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 部位を切除するための電気生理学的処置に使用のカテーテル（１４）は、第１の仕事関数を有し且つＲＦエネルギ源（１０）により付勢される金属先端部（３０）を含む。ＲＦエネルギの戻り経路は、第２の仕事関数を有する金属材料から成り且つ切除部位から移動した場所に配設された相対的に大きいプレート（３４）を通してである。先端部とプレートの仕事関数の差が、中間の組織により表される電解液の存在において作用して、電荷の交換を化学反応を介して生じさせガルヴァーニ電池を生成する。ガルヴァーニ電池にシャント抵抗（Ｒ１）を負荷することにより、ガルヴァーニ電池は、切除部位での組織温度に対して直線的に変化し且つ高度に依存した電流を与える電流源となる。切除部位での組織温度のこの正確な表示を用いて、印加されるＲＦエネルギを調整し、切除部位での組織を所定の温度に切除処置中維持する。

Description

【発明の詳細な説明】 熱的切除のための装置及び方法発明の背景 １．発明の分野 本発明は、カテーテルに関し、特に組織を切除するための温度制御されたカテ ーテル・プローブに関する。 ２．発明の背景 心臓は、種々の導管を介して体の全ての部へそしてそれから血液を圧送する４ つの室の筋性の器官（心筋層）である。血液が心臓血管系において規則的に移動 されるため、心臓の筋肉は規則正しい順序で収縮及び弛緩し、且つ当該系の弁が 周期中に適切な時間で開閉することが必要である。特殊化された伝導経路が電気 的インパルスを迅速に心筋全体に供給する。インパルスに応答して、心筋は、最 初に心臓の頂部で収縮し、その後心臓の底部へ続く。収縮が始まると、酸素が枯 渇した静脈の血液は右心房（２つの小さい上側室の１つ）から絞り出されて下の より大きい右心室に入る。右心室は血液を肺循環に排出し、該肺循環は酸素を再 び供給し、血液を心臓の左側へ送る。心臓の右側での事象と並行して、心臓の筋 肉は、新しく酸素を送られた血液を左心房から左心室へ、そしてそこから出て大 動脈へ圧送する。該大動脈は血液を体のあらゆる部に分配する。これらの策動（ ｍａｃｈｉｎａｔｉｏｎｓ）を生じさせる信号は、洞房（ＳＡ）結節として集約 的に知られている一群の伝導組織細胞から発出される。洞房結節は心房の頂部に 配置されているが、該洞房結節は心拍のテンポを確立する。従って、洞房結節は しばしば心臓のペースメーカーと言われる。洞房結節は、単純にそれが他の心臓 の領域が出すより一層頻繁にインパルスを出すのでテンポを設定する。洞房結節 が心臓の外側からの信号に応答することができるにも拘わらず、洞房結節は通常 内発的に活性になる。洞房結節からインパルスは心室の上の房室性の（ＡＶ）結 節へ急いで行き、中隔に沿って心臓の底部へそしてその側部に沿って上へ急いで 行く。インパルスはまた、伝導線維から上に重なっている筋肉を横切り心内膜 から心外膜へ移動し、血液を心臓を介して動脈の循環の中に押し込む収縮を起動 する。健康な心臓を通しての電気の広がりは良く知られている心電図のもとであ る。欠陥のある又は病気の細胞は電気的に異常である。即ち、それらの細胞は、 インパルスを異常にゆっくり伝導させ、又はそれら細胞が通常静かであるとき興 奮（ｆｉｒｅ）している場合がある。これらの病気の細胞又は範囲は、内にへこ んだ周縁（ｒｅｅｎｔｒａｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）を筋肉に形成することにより なめらかに信号で知らせるのを混乱させるかも知れない。このような周縁は電気 的伝導の経路であり、それを通ってインパルスは死滅することなく繰り返し循環 することができる。その結果生じるインパルスは、持続した心室の頻拍を誘発し 、心室による過度に迅速な圧送を誘発する。病んだ心臓は通常長い期間にわたり 迅速な速度（ｒａｔｅｓ）を許容することができないので、頻拍律動異常は患者 に対して実質的な危険を課す場合がある。このような迅速な速度は低血圧や心臓 の欠陥を生じさせ得る。心臓病が根底にある場合、頻拍は線維攣縮のようなより 重症の心室の律動異常に変質し得る。頻拍に寄与する内にへこんだ周縁又は信号 経路を排除することにより、不規則な（ｅｒｒａｎｔ）電気的インパルスの源が 排除されるであろう。このような経路に付随する部位の切除は、不規則なインパ ルスの源及びその結果の不整脈を排除するであろう。存在し得るこのような部位 の各々の位置を特定するためのマッピング技術は、周知であり現在用いられてい る。 不規則な電気的インパルスの遮断は適切な部位の切除により一般に達成される 。このような切除はレーザにより形成されていた。切除部位で使用の最も共通の 技術は、無線周波数放射（ＲＦ）により付勢されたプローブの使用を含む。印加 されたＲＦエネルギの調整及び制御は、カテーテル・プローブの先端部でＲＦエ レメントに近接して配置されたサーミスタを介してである。このようなサーミス タはそのサーミスタの温度を表すのに十分正確である一方、それは切除部位での 組織の温度を決定するのに本来的に不正確である。これは幾つかの理由に起因す る。第１に、切除部位とＲＦ先端部の表面との界面を横切る温度損失がある。第 ２に、ＲＦ先端部の部分の周りの血液の流れは、切除下で組織の温度を増大する ことにより補給されねばならない切除部位から熱を出す。しかしながら、１００ ℃を越える温度は、ＲＦ先端部上に凝塊の形成、ＲＦ先端部の電気的インピーダ ンスの 迅速な上昇、及び組織の実効的な加熱の損失をもたらす。第３に、ＲＦ先端部と サーミスタとの間の熱伝導において遅れがあり、その遅れは材料、距離及び温度 差の関数である。これらの変数の各々は、切除処置中絶えず変化する。切除部位 の組織がその温度を上昇させるに十分な熱を受けやすく、不可逆性の組織損傷を 与えることを確実にもたらすため、ＲＦ先端部に送られるパワーは種々の損失か ら見て、切除部位に所望されるものより著しく増大されねばならない。カテーテ ル／サーミスタ温度感知システムの誤差のため、切除部位の組織を不必要に過熱 する傾向がある。これは３つの潜在的に傷つける条件を生成する。第１に、ＲＦ 先端部は凝固されるようになるかも知れない。第２に、切除部位での組織がＲＦ 先端部に「くっつき」、そしてプローブの除去の際に組織を裂くことが生じ得る 。この状態は、切除部位が組織の薄い壁上にあるとき特に危険である。第３に、 不適切な組織温度制御は、直ちに起こる又はその後に起こる穿孔を含む心臓への 不必要な損傷をもたらす場合がある。 無線周波数電流が組織を通って導通されることが無線周波数で付勢されたカテ ーテルにより心臓の内壁（心内膜）上の組織部位を切除する処置の間生じ得るが 、この無線周波数電流が組織を通って導通されるとき、加熱が予備的にカテーテ ルの先端部と心筋層の組織との界面で生じる。固定のパワー・レベル及びカテー テル・プローブの幾何学的形状が与えられれば、カテーテル・プローブから組織 の中に入ったｒの距離の温度勾配は１／ｒ⁴に比例する。加熱は、心筋層の組織 の抵抗（オーミック）特性により生じさせられ、それは電流密度に正比例する。 予期され得るように、最高温度は、ＲＦ先端部と組織との界面である切除部位で 生じる。 切除部位での組織の温度が１００℃に近付くと、ＲＦ先端部の電気的に伝導す る表面を制限する被着物がＲＦ先端部上に形成される。ＲＦ先端部への入力イン ピーダンスは増大する。パワー・レベルが一定に保たれている場合、界面の電流 密度は増大し、ついにアークや炭化が生じるであろう。これらの相対的に極端な 温度で、ＲＦ先端部は組織の表面にくっつくことがしばしばあり、ＲＦ先端部が 切除部位から除去されるとき組織を破る場合がある。 切除を実行し、あるいは組織を生育不能にさせるため、組織温度は５０℃を越 えていなければならない。カテーテルのＲＦ先端部のパラメータが一定に保持さ れるならば、（熱平衡に対して十分な時定数を仮定すると、）切除により生じる 損傷のサイズ及び深さは、界面での温度に正比例する。界面での組織の過熱なし に最大深さの損傷を生成するため、ＲＦ先端部の臨界的な温度測定技術が要求さ れる。 ＲＦ先端部の温度を測定する現在の技術は、プローブのＲＦ先端部に配置され た小型サーミスタを具体化する。当該技術の現状は、サーミスタとＲＦ先端部の 外側表面との間、又はＲＦ先端部の外側表面と隣接組織の表面との間に存在する 熱抵抗を不適切に補償するものである。界面での組織の特定の温度（ｓｐｅｃｉ ｆｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の決定に寄与するこれらの不確かさのため、 界面温度を正確に測定する装置は、電気生理学的処置を行い心筋層の組織の特定 の部位を切除するのに極めて有利である。発明の概要 ＲＦ発生器により付勢される先端部を有するカテーテル・プローブは、ＲＦエ ネルギを、印加されたＲＦエネルギの関数として放射する。先端部が切除部位で の組織に隣接して配置されると、放射ＲＦエネルギは、組織のオーミック抵抗特 性のため該組織を加熱する。組織上の切除部位に隣接して配置されたカテーテル 先端部は、切除部位から遠隔の場所で組織と接触している導電性プレート、及び 介在する組織により形成される電解液と組み合わさって、先端部とプレートとが 異なる仕事関数を有するときそれらの間での電荷の移動のためガルヴァーニ電池 を生成する。ガルヴァーニ電池に負荷を与えることにより、ＤＣ出力電流は、Ｒ Ｆエネルギにより加熱された切除部位の温度の線形関数である。ガルヴァーニ電 池のＤＣ出力電流を用いて、カテーテル先端部に印加されるＲＦ発生器の出力を 調整して、切除部位での電流密度を制御し、従って切除部位の組織を所定温度に 維持する。 従って、本発明の主目的は、切除処置中カテーテル先端部から放射されるＲＦ エネルギを調整することにある。 本発明の別の目的は、切除処置を行うプローブのＲＦ放射パワー・レベルを調 整するため切除部位での組織の温度を表す出力信号を提供することにある。 本発明のなお別の目的は、切除部位での実際の組織の温度を表す信号を発生し て、存在し得る熱放散変数に拘わらず、切除を行うＲＦ先端部からのＲＦエネル ギの放射を調整することにより切除部位の加熱を制御することにある。 本発明の更に別の目的は、心臓のインパルス経路を所定の温度で切除するため のカテーテルを提供することにある。 本発明の更なる目的は、頻拍律動異常をわずらう心臓の心内膜上の部位を切除 して、頻拍律動異常に少なくとも部分的に寄与する不規則な電気的インパルスの 経路を破壊するため切除部位での組織の温度により制御される、カテーテルに取 り付けられた自己調整ＲＦ放射要素を提供することにある。 本発明の更に別の目的は、所定の且つ制御可能な温度で切除部位を加熱し切除 する方法を提供することにある。 本発明のこれら及び他の目的は当業者にはその説明が進むにつれ明らかになる であろう。図面の簡単な説明 本発明は、以下の図面を参照してより特有に且つ明瞭に記載される。 図１は、本発明の単純化された表現を図示する。 図２は、切除処置中の切除部位での電流密度を図示する。 図３は、本発明に有用なサーミスタを備えるカテーテル・プローブの表示を図 示する。 図４は、サーミスタを備えるプローブの使用により切除部位の温度を較正する ための代表的曲線を図示する。 図５は、本発明に付随の回路を図示するブロック図である。 図６は、心内膜を順次マッピングし、切除されるべき部位を識別し、カテーテ ル・プローブを再配置せずに当該部位を切除するためのカテーテル・プローブを 図示する。好適な実施形態の詳細な説明 血液、食塩水溶液あるいは生きている組織のような電解液（電解質）が存在す る中で異なる仕事関数を有する異なる金属の２つの電極は、電荷の交換が生じ、 起電力（ｅｍｆ）が発生される。このｅｍｆ発生器はガルヴァーニ電池として知 られている。ガルヴァーニ電池の歴史の技術的説明は、Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓ ｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）により１９７０年に刊行されたＪｏｈｎ Ｏ’Ｍ．Ｂｏ ｃｋｒｉｓ著の表題「Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」の著 書の題名「Ｂａｓｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」の１．３章（１２ 〜３１頁）に記載されている。ガルヴァーニ電池の詳細な技術的説明は、Ｃｌｅ ａｖｅｒ−Ｈｕｍｅ Ｐｒｅｓｓ，Ｌｔｄ．により１９６５年に刊行されたＥｄ ｍｕｎｄ Ｃ．Ｐｏｔｔｅｒ著の表題「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｐ ｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の著書の題名「Ｒｅ ｖｅｒｓｉｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ」の４章（７３ 〜１００頁）に、ＭａｃＭｉｌｌａｎ Ｐｒｅｓｓ Ｌｔｄ．により１９９３年 に刊行されたＤ． Ｂｒｙａｎ Ｈｉｂｂｅｒｔ著の表題「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔ ｉｏｎ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」の著書の題名「Ｅｌｅｃｔ ｒｏｄｅｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｅｌｌｓ」の４章（ ５９〜８９頁）に、Ｍｅｔｈｕｅｎ ＆ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｌｏｎｄｏｎ）によ り１９３７年に刊行（２版）されたＳ．Ｇｌａｓｓｔｏｎｅ著の表題「Ｅｌｅｃ ｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ」の著書の題名「Ｒｅｖ ｅｒｓｉｂｌｅ Ｃｅｌｌｓ」の１２章（２８２〜３１１頁）に見いだすことが できる。これらの技術的説明はここに援用される。 ガルヴァーニ電池の電位の大きさは、電解液の濃縮物（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔ ｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓ）及び金属の仕事関数の関数である。ガルヴァー ニ電池の開回路電圧は、電極と電解液との間の界面での温度変化にも拘わらず本 質的に一定である。しかしながら、ガルヴァーニ電池に固定値のシャント抵抗を 負荷することにより、ガルヴァーニ電池は、金属と電解液の界面の温度に正比例 する出力信号を有する電流発生器を模擬する。この電流発生器の出力信号は、界 面での温度の関数として較正することができる。較正の単純な方法は、電流発生 器の出力を電極に埋め込まれたサーミスタの出力に定常パワー及び温度条件で当 初の即ち第１の温度と第２の温度とにおいて参照する方法である。これは、電流 発生器のパワー／温度曲線に対して２つのデータ点を与える。電流発生器の出力 は直線的であるので、その曲線は問題としている全ての温度を含むよう延長する ことができる。 本発明は、心臓の不整脈に責任のある又は寄与する不規則な心臓の伝導経路（ ｅｒｒａｎｔ ｃａｒｄｉａｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｐａｔｈｗａｙ）を切 除する装置を指向している。切除プロセスは、不規則なインパルス経路に寄与す る細胞の切除を起こさせるに十分な、典型的には５０℃を越える温度まで切除部 位の組織を加熱することにより行われる。切除は、切除部位の組織に無線周波数 （ＲＦ）エネルギを放射することにより行われる。この目的のため、カテーテル ・プローブの先端部は切除部位に隣接して位置決めされる。なお、該切除部位は 、医者又は当業者には周知のマッピング処置により先に決定されている。プロー ブ先端部を切除部位に位置決めする際に、ＲＦエネルギ源は、ＲＦエネルギを導 体を介してプローブの先端部へ伝送するため作動される。ＲＦエネルギは先端部 から切除部位の組織の中に放射する。切除部位での電流密度は、切除部位を放射 するＲＦエネルギのパワーと、先端部と切除部位の組織との間の界面を形成する 表面積との関数である。界面での組織の温度の制御は以下のため著しく重要であ る。それは、切除を必要な程度に行うため切除の範囲と深さとを制御するため、 先端部上の凝固を阻止するため、先端部が組織にくっつくのを防ぐため、隣接す る組織に対して避けることが可能な損傷を防ぐため、組織の穿孔を阻止するため 、及び先端部にそしてその周りに流れる血液の不必要な加熱を避けるためである 。 先端部に埋め込まれたサーミスタを有するカテーテル・プローブが切除処置を 行うため用いられて来ており、そして印加されるＲＦエネルギの量はサーミスタ により感知された温度の関数として調整されていた。このように温度を感知する ことは、存在する多数の変数のため切除部位での温度の決定において本来的に不 正確である。第１に、切除部位と、組織と接触している先端部の表面範囲との間 の界面を通しての温度損失が存在する。第２に、切除部位と接触している先端部 の表面範囲とサーミスタとの間の熱伝導遅れが存在する。第３に、切除部位に対 する先端部の配向は、切除部位の加熱の結果として生じる変動により変わるであ ろう。最後に、組織と接触していない先端部の範囲の周りに流れる血液は、流れ の速度とそれに対する先端部の配向との双方の関数として熱を出すであろう。実 験により、切除部位での組織の温度とサーミスタにより記録された温度の差は１ ０℃から３５℃までの範囲にあり得ることが分かった。このような温度偏位は、 医者が切除処置の時間に生じた損傷を知らないで、不必要な損傷をもたらす場合 がある。切除が薄い壁の心筋層に行われる場合、穿刺することが潜在的に悲惨な 結果により起こることが可能であり、そして起こる。 本発明が、図１に単純化された形態で示されている。ＲＦ発生器１０は、ＲＦ エネルギ源として働く。ＲＦ発生器の出力は、Ｊ₁と特定される入力信号により 制御される。Ｊ₁により制御されるＲＦエネルギは、導体１２を介してカテーテ ル・プローブ１４へ伝送される。このプローブは、心臓の血液で満たされた室１ ６内に入っているように図示されている。該室は、右又は左の心房あるいは右又 は左の心室であり得る。プローブ１４は、例えば、切除されるべき内にへこんだ 周縁（ｒｅｅｎｔｒａｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）を表す切除部位２０での組織１８ に隣接して入れられている。図示のように、血液は、室１６を介してプローブ１ ４のあたりで且つその周りを連続的に流れる。 プローブ１４は、切除部位２０にＲＦエネルギを放射するため導体１２に電気 的に接続された先端部３０を含む。典型的には、周波数は、３５０ｋＨｚから１ ２００ｋＨｚの領域にあり得る。切除部位のこのような放射は、該切除部位を、 そこでの電流密度の関数として加熱する結果を生じる。電流密度は、放射するＲ Ｆエネルギのエネルギ・レベルと切除部位の表面積とにより決定される。詳細に は、発生される熱は電流密度の自乗に比例する。これは次のとおり表され得る。 Ｔ（ｒ）＝ｋＰｄ＝ｋＩ²Ｒ＝（Ｊ₀ ²／ｒ⁴）Ｒ ここで、Ｔ＝温度、ｒ＝界面からの距離、Ｊ₀＝界面での電流密度、Ｐｄ＝放散 されるパワー、Ｉ＝界面での電流、及びＲ＝界面での抵抗である。ＲＦ発生器１ ０への戻り経路は導体３２により表されている。導体３２は、患者の皮膚、好ま しくは患者の背中の大きい表面範囲に隣接して置かれた比較的大きな寸法のプレ ート３４に電気的に接続されている。良好な電気的接触を確実にもたらすため、 導電性の軟膏がプレート３４と患者の背中３６との中間に配設されても良い。先 端部３０とプレート３４との中間にあり参照番号３８で表される体液及び組織は 、組み合わさって、電解液（電解質）を、従って、先端部とプレートとの間の導 電性経路を構成する。ＤＣ電流の流れはｉ_sにより表され、ＤＣ電圧はｖ_sにより 表 される。 図２に詳細に図示されているように、切除部位２０は、参照番号４２、４４、 ４６、４８、５０及び５２により識別される発散するラインにより代表的に示さ れている、相対的に高く集中した電流経路を有する。これらの電流経路は、切除 部位で相互に密に近接している。結果として生じる高電流密度は、切除部位の加 熱を電流密度の関数として生じるであろう。切除される組織の深さは、ライン５ ４により代表的に図示されている。プレート３４に隣接した患者の背中３６に近 接したところの電流密度は相対的に低い。このような低い電流密度により、プレ ート３４に隣接した皮膚の加熱は本質的に生じないであろう。図２は、縮尺で描 かれてなく、先端部３０による切除部位の放射から結果として得られる相対的な 電流密度を単に表すことを意図していることが認められるべきである。 組織の温度制御を有する切除は、先端部上の凝固の形成に資する温度より下の 最大温度で切除が生じることを可能にすることにより、医者が切除プロセスを最 適化することを可能にする。このような温度は切除部位の組織を放射するＲＦエ ネルギの関数であるので、導体１２を介して先端部に伝送されるＲＦエネルギの 量の制御は必要である。カテーテル・プローブ６０の現在入手可能なタイプが図 ３に図示されている。このプローブは、導体６４を介してＲＦエネルギ源から受 け取ったＲＦエネルギを放射するための先端部６２を含む。サーミスタ６６は、 先端部６２に、又は該先端部の温度に応答するために該先端部に十分近接して埋 め込まれている。１対の導体６８及び７０は、サーミスタ６６を信号検出回路と 相互接続して、感知された温度を表す出力信号を与える。更に、プローブ６０は 、マッピング電極７２、７４及び７６を含み得る。これらの電極を心臓内でプロ ーブ６０を操作することと関係して用いて、心臓の不整脈を生じさせる不規則な インパルス経路を検出して識別し得る。導体７８、８０及び８２は、電極７２、 ７４及び７６をそれぞれ、周知のように、マッピング機能と関連した回路に接続 する。 前述したように、サーミスタ６６は、切除部位での温度の正確な表示を提供す ることができない。要約すると、これらの原因は、先端部３０と切除部位２０と の間の界面（図２を参照）を経る熱損失、先端部と接触している組織の範囲とサ ーミスタの感知要素との間の熱の遅れ、及び組織と接触していない先端部範囲の 周りの血液の流れから生じる熱損失に起因する。 実験により、先端部及びプレートが金属であり且つ異なる仕事関数であるとす れば、体３８は電解液として作用する、即ち該体は食塩水溶液に類似の電気的特 性を有する体液により充満されているので、先端部３０、プレート３４及び体３ ８の組み合わせはガルヴァーニ電池の態様で働くことが分かった。実験は、先端 部３０にとって好適な材料はプラチナであり、プレート３４にとって好適な材料 は銅であることを示している。このガルヴァーニ電池の開回路電圧（ｖ_s）は、 切除部位２０の温度とは本質的に無関係である。しかしながら、ガルヴァーニ電 池がシャント抵抗により強く負荷されるならば、ガルヴァーニ電池は電流源とし て作用し、その電流（ｉ_s）の大きさは、問題とする３７℃から１００℃の温度 領域にわたり切除部位での組織の温度の関数として線形である。電流密度は何ら かの意義のある熱を発生するには不十分なので、プレート３４に隣接する組織の 温度は体の温度である。このように、図２に図示された装置により生成されるガ ルヴァーニ電池は、切除部位２０での組織の温度を表し且つ先端部３０の温度と は無関係の出力信号を与える。 ガルヴァーニ電池を較正する１つの方法が以下に説明されるが、サーミスタを 先端部に存在させることを要しない他の方法を用い得る。サーミスタは、プロー ブ６０のようなカテーテル・プローブの先端部に埋め込まれている。前述した理 由のため、サーミスタの出力は切除部位での実際の組織温度に対して本来的に不 正確であり、更に、印加されるパワーの関数としてサーミスタにより感知された 温度は一般に非線形である。しかしながら、休止の待機状態から切除部位での小 さい温度増加（印加されるパワーの小さい増加）までの温度領域内では、サーミ スタの出力信号は本質的に線形である。サーミスタの出力曲線とガルヴァーニ電 池の一般的に線形の応答曲線とを合わせることにより、２つの一致した基準点を 決定することができる。図４を参照すると、点０から点１まで一致しているよう 操作されたサーミスタ応答曲線とガルヴァーニ電池応答曲線とが図示されている 。これら２つの点でのサーミスタの温度指示を、ガルヴァーニ電池の電流出力（ ｉ_s）と相関させることにより、温度応答を直線的に外挿し、ガルヴァーニ電 池の電流出力と相関された温度読取りを得ることができる。即ち、ガルヴァーニ 電池の所与の電流出力に対して、切除部位の組織の温度を決定することができる 。こうして、図１及び図２に示されるプローブ１４が図３に示されるタイプのも のであるならば、切除部位でのプローブの較正を容易に決定することができる。 電流出力を温度で較正する他の方法もまた前述したように採用することができる 。 図５を参照すると、不規則なインパルス経路を切除部位で切除するためのカテ ーテル・プローブに印加されるパワーを制御するのに必要な主要構成要素のブロ ック図が図示されている。図５は、切除処置が行われるべき切除部位のために求 められる組織の温度に相当する基準電圧を設定するための温度入力回路９０を示 す。結果として生じる出力信号は、導体９２を介してサーボ増幅器９４に伝送さ れる。サーボ増幅器は、出力信号を導体９６上に与え、ＲＦ発生器９８の出力パ ワーを制御する。スイッチ１００は、ＲＦ発生器の動作を制御する。ＲＦエネル ギ出力は、導体１０２に印加される。ブロッキング・キャパシタ１０４は、高域 通過フィルタを表し、導体１０２上の信号のいずれのＤＣ成分を阻止する。導体 １０６は、ブロッキング・キャパシタをプローブ１４の先端部３０と相互接続し 、ＲＦエネルギを該先端部に伝送する。先端部３０は、ＲＦエネルギにより放射 されるべき、心内膜、壁、膜、あるいは他の生きている組織の切除部位２０を放 射する。先端部３０は、第１の仕事関数を有する、プラチナ又は他の金属のよう な物質から成る。先端部３０からずれて配置されているプレート３４は、第１の 仕事関数とは異なる第２の仕事関数を有する、銅又は他の金属のような物質から 成る。プレート３４は、先端部３０とプレートの中間にある組織３８の塊りと電 気的に接触している。この組織は、本質的に液体であり且つ食塩水溶液の電気的 特性を有し、先端部３０とプレート３４とを相互接続する電解液の態様で働く。 前述したように、形成され得られたガルヴァーニ電池は、ＤＣ出力電圧ｖ_sを導 体１０６と１０８の間に与える。シャント・インピーダンスＲ１が、形成された ガルヴァーニ電池を強く負荷して、ガルヴァーニ電池を電流源（ｉ_s）に変換し 、切除部位２０での組織の温度を表す出力信号を与える。ガルヴァーニ電池から の出力信号は、導体１１０を介して低域通過フィルタ１１２に伝送される。低域 通過フィルタの出力は導体１１４を介して較正回路１１６の演算増幅器１２０に 送られる。更に、 信号測定及び処理回路１１８は、導体１０２に導体１０３を介して接続され、出 力負荷電圧（Ｖ₀）をサンプリングする。信号測定及び処理回路１１８はまた、 導体１０７に導体１０５を介して接続され、感知された負荷出力電流（Ｉ₀）の 入力信号を与え、そして該入力信号を処理して、インピーダンス、パワー、及び 電圧及び電流のレベルの指示を与える。導体１１９を介して信号測定及び処理回 路１１８に接続されている読出し部１２３は、インピーダンス、パワー、電圧レ ベル、電流レベル等の複数の指示の各々を与える。 可変抵抗Ｒ３及びＲ４は、演算増幅器１２０と組み合わさって、ガルヴァーニ 電池の出力電流（ｉ_s）を切除部位２０の組織の温度と相関させるためなされる 調整を表す。較正回路１１６は、サーミスタの指示された温度とガルヴァーニ電 池の電流出力信号との前述の相関を行い、切除部位の組織の温度指示をガルヴァ ーニ電池により発生された電流（ｉ_s）の関数として得ることができる。導体１ ２４、１２６を介して較正回路に接続された読出し部１２２は、切除部位の組織 の温度の指示を与えるため採用され得る。較正回路からの出力信号はまた、導体 １２４及び1２８を介してサーボ増幅器９４に送られる。この出力信号は切除部 位での組織の温度を表す。これにより、サーボ増幅器は、切除部位での組織の温 度を表す入力信号を受け取る。サーボ増幅器９４の回路は、切除部位の組織の温 度を上昇させるか低下させるか、あるいは当該温度をその現在の温度に維持する かを決定する。ＲＦ発生器のパワー出力を増大するため、低減するため、あるい は維持するための指令信号が、サーボ増幅器９４から導体９６を介してＲＦ発生 器に伝送される。 図６を参照すると、本発明で使用できるプローブ１４の変形が図示されている 。最初に問題の部位をマッピングし、次いで該部位を切除する組み合わせは、冗 長な手順である。プローブを再配置せずに又はマッピング・プローブを切除プロ ーブと置換せずに、マッピング処置中に識別された部位を切除することが可能な らば、時間が著しく節約されるであろう。図６はカテーテル・プローブ１３０を 図示し、該カテーテル・プローブ１３０は、マップされるべき心筋層の組織の表 面と接触した関係でそのプローブの長さの全部又は一部を位置決めするのに十分 柔軟であり得る。先端部１３２は、プローブ１４の先端部３０と類似していても 良 いが、該先端部１３２は遠位端に配設される。リング１３４、１３６、１３８、 １４０及び１４２のような複数のマッピング電極は、先端部１３２からプローブ に沿って近接して配設される。これらのリングは、不規則なインパルスに責任の ある周縁（ｃｉｒｃｕｉｔ）を破壊するため切除されるべき部位を識別して位置 を特定するため問題の組織をマッピングする機能を働く。図１から図５までを参 照して説明されたように、先端部３０の態様で働くこれらのリングのため、リン グは、金属であり、且つプレート（又は電極）３４の仕事関数とは異なる仕事関 数を有するのが好ましい。複数の導体１４４、１４６、１４８、１５０、１５２ 及び１５４の１つは、先端部及びリングのそれぞれをスイッチング回路１６０の 出力と相互接続する。データ獲得回路１６２は、スイッチング回路１６０を介し てリング１３２〜１４２及び有り得る先端部１３２の各々と選択的に相互接続さ れる。データ獲得回路は、プローブにより横切られる組織の表面をマップするた め、リング及び／又は先端部により感知されたデータを集める。インパルス経路 （周縁）を破壊するため切除されるべき部位を検出すると直ぐに、スイッチング 回路１６０は、それそれのリング（又は先端部）をＲＦ発生器１６４と相互接続 するよう切り替える。このような相互接続がなされると直ぐに、それぞれのリン グ（又は先端部）は、識別された部位をＲＦエネルギにより放射し、組織の温度 制御機能と一緒に前述のように切除機能が行われる。 この記載から、マッピング機能を行うことにより位置を特定される部位を検出 すると直ぐに、該部位の切除が、カテーテル・プローブの更なる移動又は操作な しに直ちに行われることができることが明らかである。更に、切除機能が図５に 図示された回路により行われ、切除が完了するまでの組織を所定の温度に加熱し 且つ維持することができる。 経験的に、図５に図示されるように、組織を切除するための回路と装置が、切 除部位での組織の温度の非常に正確な指示を医者に与えることが判明した。この ような正確さをもって、先端部の凝固、組織の先端部への接着、あるいは穿刺の 恐れなしに、切除処置は、薄い壁の組織の上で行うことが可能である。なお、当 該恐れは、現在用いられている切除を行う装置では存在するものである。更に、 切除部位での温度の正確な表示は、もはや切除部位でのプローブの配向に臨界的 に依存せず、又プローブ先端部によりなされる圧力に応答して組織が押し下げら れる程度にも依存しない。制御するのに非常な困難なこれらの変数のため、医者 が過度に用心深い場合、不規則なインパルス経路の完全な切除は常には達成され るものではなかった。医者がより積極的である場合、先端部の凝固、組織のくっ つき、そして時に組織への過度の損傷及び穿刺が生じた。これらの結果は、主に 、処置中に医者へ与えられる情報の不正確さのためであり、技術の貧しさのため ではそれほどない。 上記の記載から明らかになるように、先端部３０（又は先端部１３２）は、切 除部位の温度を設定又は決定するためのサーミスタ又は熱電対を必要としない。 従って、プローブは、既存のプローブより小さく且つより用途の広いものにする ことができる。更に、プローブは、それが既存のデバイスより単純であるので、 コストを実質的に低減して製造することができる。カテーテル上に配置されたリ ング（又は他の電極）は、不規則なインパルスの部位をマッピングするため用い ることができ、リング（又は他の電極）のいずれもが、このような部位の識別後 にカテーテルの再位置決めをすることなしに当該部位の組織を放射するため用い ることができる。 本発明がその幾つかの特定の実施形態を参照して記載されたが、当業者は、本 発明の真の精神及び範囲から離れることなく本発明の記載された実施形態に対し て種々の変更をすることができるであろう。同じ結果を達成するため実質的に同 じ方法で実質的に同じ機能を行う構成要素及びステップの全ての組み合わせは本 発明の範囲内であることを意図するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 人間の心臓における切除部位での組織を切除する装置において、 （ａ） 切除部位での組織を放射して当該切除部位での組織の温度上昇を生じ させるＲＦエネルギ源と、 （ｂ） 前記切除部位と接触的に係合し且つ前記組織にＲＦエネルギを放射し て当該切除部位での組織を加熱するカテーテル先端部であって、第１の仕事関数 を有する材料から成る第１の電極を備えるカテーテル先端部と、 （ｃ） ＲＦエネルギを前記ＲＦエネルギ源から前記カテーテル先端部へ伝送 する伝送手段と、 （ｄ） 前記第１の電極からずれて配置され且つ前記第１の仕事関数とは異な る第２の仕事関数を有する材料から成り、人間の組織の範囲に電気的に接触する ための第２の電極と、 （ｅ） 前記第１の電極と、前記第２の電極と、電気的に相互接続する電解液 として作用する前記人間の組織とにより形成されたガルヴァーニ電池であって、 前記切除部位での組織の温度上昇に一致する電流を発生するガルヴァーニ電池と 、 （ｆ） 前記ガルヴァーニ電池により発生された前記電流に応答して前記ＲＦ エネルギ源の動作を調整して前記切除部位のＲＦ放射を制御し、これにより前記 切除部位での組織の温度を制御する制御回路と を組み合わせて備える装置。 ２． 前記第１の電極の材料はプラチナであり、前記第２の電極の材料は銅であ る請求項１記載の装置。 ３． 前記カテーテル先端部を支持するための、カテーテルに取り付けられたプ ローブを含む請求項２記載の装置。 ４． 前記プローブは、前記カテーテル先端部の温度を感知するサーミスタを含 む請求項３記載の装置。 ５． 前記サーミスタから入力信号を受け取り、前記ガルヴァーニ電池により発 生された前記電流を前記切除部位の温度と相関させる較正回路を含む請求項４記 載の装置。 ６． 前記第１の電極の材料はプラチナであり、前記第２の電極の材料は銅であ る請求項５記載の装置。 ７． 前記第２の電極はプレートである請求項１記載の装置。 ８． 前記第２の電極は、人間の背中の皮膚と電気的に接触するよう構成された プレートである請求項１記載の装置。 ９． 切除部位の温度を指示するインディケータを含む請求項１記載の装置。 １０． 生き物の切除部位での組織を放射して当該切除部位の温度を所定の領域 まで上昇させ且つ当該切除部位の温度を前記所定の領域内にある期間維持するカ テーテル組立体において、 （ａ） 前記切除部位に配置可能である先端部であって、第１の仕事関数を有 する材料から形成されている先端部と、 （ｂ） 前記先端部からずれ且つ生き物の組織と電気的に接触して配置されて いる電極であって、第１の仕事関数とは異なる第２の仕事関数を有する材料から 形成されている電極と、 （ｃ） 前記先端部と、前記電極と、前記先端部と前記電極との中間の電解液 として作用する前記生き物の組織とにより形成され、前記切除部位での組織の温 度に対応する電流を発生するガルヴァーニ電池と、 （ｄ） 前記先端部と前記電極とに相互接続され、ＲＦエネルギを前記先端部 を介して前記切除部位での組織に印加して当該切除部位での組織を加熱するＲＦ 発生器と、 （ｅ） 前記ＲＦ発生器を前記ガルヴァーニ電池により発生された電流の関数 として調整して、前記切除部位での組織の温度を制御する制御回路と を組み合わせて備えるカテーテル組立体。 １１． 前記電極の材料は銅である請求項１０記載のカテーテル組立体。 １２． 前記先端部の材料はプラチナである請求項１０記載のカテーテル組立体 。 １３． 前記電極は、前記生き物の皮膚と電気的に接触し且つその上に重なる関 係で配置可能であるプレートである請求項１０記載のカテーテル組立体。 １４． 前記切除部位の温度を設定するための温度入力回路を含む請求項１０記 載のカテーテル組立体。 １５． 前記切除部位の温度を指示するインディケータを含む請求項１４記載の カテーテル組立体。 １６． 前記ガルヴァーニ電池により発生された電流を前記切除部位の温度で較 正するための較正回路を含む請求項１０記載のカテーテル組立体。 １７． 前記先端部と前記切除部位の組織との間の接触範囲は、より高い電流密 度を当該切除部位で与えるため、前記電極と前記生き物の組織との間の接触範囲 より少ない請求項１０記載のカテーテル組立体。 １８． 前記電流密度及び温度上昇は、前記電極と前記生き物の組織との間の界 面におけるより前記切除部位における方が大きい請求項１０記載のカテーテル組 立体。 １９． 前記ガルヴァーニ電池は、前記切除部位の組織の温度上昇を表す電流を 発生するための負荷抵抗を含む請求項１０記載のカテーテル組立体。 ２０． 切除部位での組織を切除する装置において、 （ａ） 第１の仕事関数を有し、前記切除部位の組織に配置可能である第１の 電極と、 （ｂ） 前記第１の仕事関数とは異なる第２の仕事関数を有し且つ組織と電気 的に接触した状態で配置可能である第２の電極であって、前記第１の電極と、電 解液として作用する前記組織と組み合わさってガルヴァーニ電池を生成して、前 記切除部位での温度と一致する電流出力信号を与える第２の電極と、 （ｃ） ＲＦエネルギを前記切除部位の組織に前記第１及び第２の電極を介し て印加して前記切除部位の組織を加熱するＲＦ発生器と、 （ｄ） 前記ＲＦ発生器により発生されたＲＦエネルギを前記電流出力信号の 関数として調整して前記切除部位の温度を調整する制御回路と を組み合わせて備える装置。 ２１． 前記第１及び第２の電極は金属である請求項２０記載の装置。 ２２． 前記第１の電極はプラチナであり、前記第２の電極は銅である請求項２ １記載の装置。 ２３． 前記切除部位の組織の温度を指示するインディケータを含む請求項２０ 記載の装置。 ２４． 前記切除部位の組織の温度を設定するための温度入力回路を含む請求項 ２０記載の装置。 ２５． 前記電流出力信号を前記切除部位の組織の温度と相関させる手段を含む 請求項２０記載の装置。 ２６． 切除部位での組織を切除する装置において、 （ａ） ＲＦエネルギを切除部位に印加して当該切除部位の組織を加熱するＲ Ｆ発生器と、 （ｂ） 前記切除部位の組織と接触し当該切除部位の組織にＲＦエネルギを放 射するプローブと、 （ｃ） ＲＦエネルギを前記ＲＦ発生器から前記プローブへ伝送する伝送ライ ンと、 （ｄ） 前記切除部位の組織の温度を感知し且つ当該感知された温度を表す信 号を生成する温度センサであって、前記プローブと、前記プローブからずれて配 置されている電極と、前記プローブ及び前記電極と電気的に接触している電解液 とを備える温度センサと、 （ｅ） 前記温度センサにより生成された前記信号に応答して前記プローブに 印加されるＲＦエネルギを調整して前記切除部位の組織での温度を所定の領域内 に確立する制御回路と を備える装置。 ２７． 前記切除部位の組織の温度を設定するための温度入力回路を含む請求項 ２６記載の装置。 ２８． 前記切除部位の組織の温度を指示するインディケータを含む請求項２６ 記載の装置。 ２９． 人間の心臓における切除部位での組織を切除する方法において、 （ａ） ＲＦエネルギをＲＦエネルギ源から発生するステップと、 （ｂ） 切除部位の組織を加熱するため当該切除部位での組織にＲＦエネルギ を前記切除部位と接触している先端部を通して放射するステップであって、前記 先端部は第１の仕事関数を有する材料の第１の電極を備える、当該放射するステ ップと、 （ｃ） ＲＦエネルギを前記ＲＦエネルギ源から前記先端部へ伝送するステッ プと、 （ｄ） 前記第１の電極からずれており且つ前記第１の仕事関数とは異なる第 ２の仕事関数を有する材料から成る第２の電極に人間の組織の範囲を電気的に接 触させるステップと、 （ｅ） 前記第１の電極と、前記第２の電極と、電気的に相互接続する電解液 として作用する前記人間の組織とにより形成されたガルヴァーニ電池により、前 記切除部位での組織の温度上昇と一致する電流を発生するステップと、 （ｆ） 前記発生するステップにより発生された電流に応答して前記切除部位 のＲＦ放射を制御し、これにより前記切除部位での組織の温度を制御する制御回 路により前記ＲＦエネルギ源の動作を調整するステップと を備える方法。 ３０． 切除部位での組織を切除する方法において、 （ａ） ＲＦエネルギをＲＦ発生器により発生するステップと、 （ｂ） 前記切除部位にＲＦエネルギを前記切除部位に近接したプローブを介 して放射するステップと、 （ｃ） ＲＦエネルギを前記ＲＦ発生器から前記プローブに伝送ラインを介し て伝送するステップと、 （ｄ） 前記切除部位の組織での温度を温度センサにより感知し、当該感知さ れた温度を表す信号を生成するステップであって、前記温度センサは、前記プロ ーブと、前記プローブからずれて配置される電極と、前記プローブ及び前記電極 と電気的に接触している電解液とを備える、前記生成するステップと、 （ｅ） 前記生成するステップにより生成される信号に応答して前記切除部位 の組織での温度を所定の領域内に確立する制御回路により前記ＲＦ発生器の出力 を調整するステップと を備える方法。 ３１． 切除されるべき部位の位置を特定するため組織をマップし、該位置を特 定された部位を切除する装置において、 （ａ） マップされるべき組織に隣接した配置のためプローブに沿って配設さ れる複数の電極を有する当該プローブと、 （ｂ） 前記複数の電極の各電極に近接している組織により発生された信号に 応答して、切除されるべき組織の部位を識別して位置を特定するマッピング機能 を行うデータ獲得回路と、 （ｃ） ＲＦエネルギを発生して、位置を特定された切除部位を切除するＲＦ 発生器と、 （ｄ） 前記データ獲得回路及び前記ＲＦ発生器を前記複数の電極の各電極に 選択的に相互接続するスイッチング回路と、 （ｅ） 前記スイッチング回路を前記複数の電極に相互接続する複数の導体と を備える装置。 ３２． 前記複数の電極の各電極が第１の仕事関数を有し、 当該第１の仕事関数とは異なる第２の仕事関数を有する別の電極を含み、 当該別の電極は、組織と電気的に接触して配置可能であり、前記複数の電極と 、電解液として作用する前記組織と組合わさってガルヴァーニ電池を生成し、切 除されるべき位置を特定された部位に一致する電流出力信号を与え、 前記ＲＦ発生器により発生されたＲＦエネルギを前記電流出力信号の関数とし て調整して切除されている部位の温度を調整する制御回路を含む 請求項３１記載の装置。 ３３． 切除されるべき部位の温度を設定するための温度入力回路を含む請求項 ３２記載の装置。 ３４． 前記部位の温度を切除中指示するインディケータを含む請求項３３記載 の装置。 ３５． 前記複数の電極は、前記プローブに沿って離間した関係で配設された複 数のリングを含む請求項３１記載の装置。 ３６． 前記複数の電極は、前記プローブの遠位端に配設された先端電極を含む 請求項３５記載の装置。 ３７． 前記スイッチング回路は、前記複数のリング及び前記先端電極のうちの 切除されるべき部位と一致するいずれの唯一つを相互接続する請求項３６記載の 装置。 ３８． 前記プローブは、実行されたマッピング機能が切除されるべき部位を識 別し位置を特定した後前記組織に隣接して静止状態に留まり、且つ前記の位置を 特定された部位を切除するため前記ＲＦ発生器の相互接続の間静止状態に留まっ ている請求項３１記載の装置。 ３９． 前記スイッチング回路は、切除されるべき部位と一致する、前記複数の 電極のうちの電極のみを相互接続する請求項３８記載の装置。 ４０． 前記スイッチング回路は、切除されるべき部位と一致する、前記複数の 電極のうちの電極のみを相互接続する請求項３１記載の装置。