DE69925621T2

DE69925621T2 - Direktionale, reflektierende abschirmung für eine mikrowellenablationsvorrichtung

Info

Publication number: DE69925621T2
Application number: DE69925621T
Authority: DE
Inventors: Dany Berube; Robert E. Woodard; Theodore C. Ormsby
Original assignee: AFx LLC
Current assignee: AFx LLC
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: US7052491B2; US6245062B1; ES2241336T3; US20030036754A1; US20060015094A1; DE69925621D1; US6312427B1; US20020193786A1; US7115126B2; EP1123135B1; EP1123135A2; US6383182B1; ATE296666T1; US7387627B2; WO2000024463A3; US20020128642A1; US6364876B1; WO2000024463A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ablations-Instrumentensysteme, bei denen elektro-magnetische Energie bei Mikrowellenfrequenzen verwendet wird, um innere Körpergewebe zu ablatieren, insbesondere auf Antennenbaugruppen und Instrumentenkonstruktionsverfahren, welche die Mikrowellenenergie in ausgewählte Richtungen richten, welche relativ eng längs der Antenne gebunden wird.
Es ist ausreichend dokumentiert, dass atriale Fibrillation entweder alleine oder als Konsequenz einer anderen Gefäßerkrankung in den meisten allgemeinen kardialen Arrhythmien weiter besteht. Gemäß den vergangenen Schätzungen leiden mehr als eine Million Leute in den USA an dieser allgemeinen Arrhythmie, grob ausgedrückt 0,15% bis 1% der Bevölkerung. Das Überhandnehmen dieser Herzerkrankung steigt mit dem Alter an, was ungefähr 8% bis 17% derjenigen über 60 Jahre betrifft.
Obwohl atriale Fibrillation alleine auftreten kann, gesellt sich diese Arrhythmie häufig zu zahlreichen Herzgefäßzuständen, einschließlich kongestiver Herzfehler, hypertensiver Herzgefäßerkrankung, Herzmuskelinfarkt, rheumatische Herzerkrankung und Schlaganfall. Unabhängig davon haben drei separate schädliche Folgeerscheinungen zur Folge: (1) eine Äderung der ventrikulären Reaktion einschließlich der Attacke eines unregelmäßigen Kammerrhythmus und einer Vergrößerung der ventrikulären Rate; (2) schädliche hämodynamische Konsequenzen, die von einem Verlust atrioventrikulärer Synchrony resultieren, verminderter ventrikulärer Füllzeit und möglicher atrioventrikulärer Klappen-Regurgitation; und (3) eine größere Wahrscheinlichkeit, ein Thromboembolie-Ereignis wegen des Verlustes an effektiver Kontraktion und artieller Stauung von Blut im übrigen Herzvorhof auszuhalten.
Atriale Arrhythmie kann unter Anwendung mehrerer Verfahren behandelt werden. Pharmakologisches Behandeln atrialer Fibrillation ist zuerst der bevorzugte Versuch, zunächst den normalen Sinusrhythmus beizubehalten, oder sekundär, die ventrikuläre Reaktionsrate zu vermindern. Obwohl diese medizinischen Behandlungen das Risiko einer Thrombus-Ansammlung bei atrialen Vorkommnissen reduzieren kann, wenn die atriale Fribrillierung in einem Sinus-Rhythmus umgesetzt werden kann, ist diese Form von Behandlung nicht immer effektiv. Patienten mit einer fortlaufenden atrialen Fibrillierung und lediglich mit ventrialer Geschwindigkeitssteuerung erleiden weiterhin an irregulären Herzschlägen und an den Effekten beeinträchtigter Hämodynamik auf Grund des Mangels an normaler sequentieller atrioventrikulärer Kontraktion und sind weiterhin einen signifikanten Risiko eines Thromboembolismus ausgesetzt.
Andere Formen an Behandlung umfassen chemische Kardioversion, um Sinus-Rhythmus, elektrische Kardioversion und RF-Katheter-Ablation ausgewählter Bereiche, die durch Abbilden bestimmt werden, zu normalisieren. In der jüngeren Vergangenheit wurden andere chirurgische Prozeduren für atriale Fibrillation entwickelt, einschließlich linker atrialer Isolation, transvenöser Katheter- oder kälte-chirurgischer Ablation eines His-Bündels, und die Korridor-Prozedur, welche effektiv irreguläre ventrikuläre Rhythmusstörungen beseitigt haben. Diese Prozeduren haben es jedoch zum größten Teil verfehlt, normale Herzhämodynamik wiederherzustellen, oder die Verwundbarkeit von Patienten auf Thromboembolismus zu erleichtern, da es den Arterien weiterhin erlaubt wird, zu flimmern. Folglich war eine effektivere chirurgische Behandlung erforderlich, um medizinisch hartnäckige atriale Fibrillierung des Herzens zu heilen.
Auf der Basis von elektro-physiologischer Abbildung des Atriums und der Identifikation von Makro-Reentry-Kreisen wurde ein chirurgischer Versuch entwickelt, welcher effektiv ein elektrisches Labyrinth im Atrium bildet (d.h., die MAZE-Prozedur) und die Fähigkeit ausschließt, dass das Atrium fibrilliert. Kurz ausgedrückt werden bei der Prozedur, welche allgemein als MAZE-III-Prozedur bezeichnet wird, strategische atriale Einschritte durchgeführt, um atriale Reentry zu vermeiden, wobei erlaubt wird, dass Sinus-Impulse das gesamte atriale Mykrocardium aktivieren, wodurch postoperative atriale Transportfunktion bewahrt wird. Da atriale Fibrillierung durch das Vorhandensein von mehreren Makro-Reentry-Kreisen gekennzeichnet ist, haben sie eine fließende Natur und können irgendwo im Atrium auftreten, wobei es klug ist, alle potentiellen Wege für die atrialen Makro-Reentry-Kreise zu unterbrechen. Diese Kreise jedoch wurden außerdem durch intra-operatives Abbilden sowohl experimentell als auch klinisch bei Patienten identifiziert.
Allgemein umfasst diese Prozedur das Entfernen beider atrialer Vorkommen und die elektrische Isolation der Lungenvenen. Strategisch platzierte atriale Einschnitte unterbrechen nicht nur die Führungswege der allgemeinen Reentry-Kreise, sondern lenken außerdem den Sinus-Impuls von dem sinus-atrialen Knoten zum atrioventrikulären Knoten längs einer speziellen Route. Im Wesentlichen wird das gesamte atriale Myocardium mit Ausnahme der atrialen vorkommen und der Lungenvenen elektrisch dadurch aktiviert, dass mehrere blinde Wege weg von der Hauptführungsroute zwischen dem sinus-atrialen Knoten und dem atrio ventrikulären Knoten vorgesehen sind. Die atriale Transportfunktion wird somit postoperativ bewahrt, wie allgemein in folgenden Artikeln ausgeführt ist: Cox, Schuessler, Boineau, Canavan, Cain, Lindsay, Stone, Smith, Corr, Change und D'Agostino, Jr. The Surgical Treatment Atrial Fibrillation (Seite 1-4) 101 THORAC CARDIOVASC SURG., 402-426, 569-592 (1991).
Obwohl dieses MAZE-III-Verfahren sich als effektiv bei der Ablation medizinisch hartnäckiger atrialer Fibrillierung und damit in Verbindung stehenden detrimentalen Folgeerscheinungen bewiesen hat, ist diese Operationsprozedur für den Patienten traumatisch, da wesentliche Einschnitte in die Innenkammern des Herzens vorgenommen werden. Folglich wurden andere Verfahren entwickelt, um die Führungswege zu unterbrechen und umzuleiten, ohne wesentliche atriale Einschnitte erforderlich zu machen. Ein solches Verfahren ist die Ablationsstrategie von atrialen Geweben über Ablations-Katheter.
Die am meisten erprobten Ablations-Kathetersysteme verwenden nunmehr Funkfrequenzenergie (RF-Energie) als Ablationsenergiequelle. Folglich sind eine Vielzahl von Kathetern auf RF-Basis und Spannungsversorgungen zurzeit für Elektro-Physiologika verfügbar. Die Funkfrequenzenergie hat jedoch mehrere Einschränkungen, einschließlich einer schnellen Verbreitung der Energie in Flächengeweben, was oberflächliche Verbrennungen und Fehler verursacht, um auf die tiefere arrhythmische Gewebe zuzugreifen. Eine weitere Beschränkung von RF-Ablations-Kathetern ist die Gefahr der Bildung von Klumpen auf energie-emittierenden Elektroden. Diese Klumpen besitzen eine damit verbundene Gefahr, potentiell tödliche Schläge in dem Fall zu verursachen, dass sich ein Klumpen vom Katheter löst.
Daher werden Katheter, welche elektro-magnetische Energie im Mikrowellenfrequenzbereich als Ablationsenergiequelle nutzen, zurzeit entwickelt. Die Mikrowellenfrequenzenergie wurde lange als effektive Energiequelle anerkannt, um biologische Gewebe zu erwärmen, und wurde bei Verwendung bei Hyperthermie-Anwendungen zur Krebsbehandlung und zum Vorheizen von Blut vor Infusionen betrachtet. Im Hinblick auf die Nachteile der traditionellen Katheterablationsverfahren bestand seit einiger Zeit ein großes Interesse bei der Verwendung von Mikrowellenenergie als Ablationsenergiequelle. Der Vorteil von Mikrowellenenergie ist der, dass diese viel einfacher und sicherer als Gleichstromanwendungen zu steuern ist und diese in der Lage ist, wesentlich größere Wunden als RF-Katheter zu erzeugen, was die aktuelle Ablationsprozeduren stark vereinfacht. Übliche derartige Mikrowellen-Ablationssysteme sind in der US-PS 4 641 649 (Walinsky), US-PS 5 246 438 (Langberg), US-PS 5 405 346 (Grundy et al) und US-PS 5 314 466 (Stern et al), die alle hiermit durch Bezugnahme eingeführt sind, beschrieben.
Die meisten der existierenden Mikrowellen-Ablationskatheter erwägen die Verwendung von in Längsrichtung sich erstreckenden spiralförmigen Antennenspulen, welche die elektro-magnetische Energie in einer Radialrichtung lenken, die allgemein senkrecht zur Längsachse des Katheters ist, obwohl die erzeugten Felder zur Antenne selbst nicht gut erzwungen sind. Obwohl diese Katheterarten sehr gut für eine Anzahl von Anwendungen arbeiten, beispielsweise einer radialen Aussendung, wenn sie gesteuert werden, sind sie beispielsweise für die Verwendung von MAZE-III-Prozeduren ungeeignet, die äußerst strategisch positionierte und geformte Wunden erforderlich machen. Somit würde es wünschenswert sein, Mikrowellen-Ablationskatheter-Ausbildungen bereitzustellen, die in der Lage sind, effektiv elektro-magnetische Energie zu übertragen, welche sich enger an die Länge der Antenne annähert, und in einer speziellen Richtung, beispielsweise allgemein senkrecht zur Längsachse des Katheters, jedoch nicht auf einen ausgewählten radialen Bereich der Antenne erzwungen ist.
Eine Abschirmanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US-A 4 204 549 bekannt.
Die vorliegende Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert, und bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Um die obigen und weiteren Aufgaben gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, werden eine Vielzahl von verbesserten Ablationsinstrumenten und besonderen Mikrowellen-Ablationsinstrumenten offenbart. Bei einigen Ausführungsformen ist eine reflektierende Richt-Abschirmbaugruppe für ein Mikrowellen-Ablationsinstrument vorgesehen, welches eine Antenne hat, die mit einer Übertragungsleitung gekoppelt ist. Die Antenne ist gebildet, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches ausreichend stark ist, Gewebeablation zu bewirken. Die Abschirmung umfasst eine Umhüllung (Bügel, Gabel), welche um die Antenne in einer Weise angeordnet ist, mit der im Wesentlichen ein Umgebungsbereich der Antenne von dem elektrischen Feld radial, welches davon erzeugt wird, abgeschirmt wird. Die Umhüllung liefert außerdem einen Fensterbereich, der mit der Antenne kommuniziert, welcher strategisch in Bezug auf die Antenne angeordnet ist, um einen Hauptteil des Felds, das allgemein in einer bestimmten Richtung erzeugt wird, zu lenken.
Bei einer Ausführungsform ist eine Einführungseinrichtung in einer Ausnehmung der Umhüllung angeordnet. Die Einführungsanordnung liefert eine Ausnehmung, die zu dem Empfang der Antenne ausgebildet und dimensioniert ist, in einer Weise, um im Wesentlichen die Antenne von einem unmittelbaren Kontakt mit der Umhüllung zu isolieren. Die Einführungseinrichtung besitzt vorzugsweise eine Richtungsöffnung, die sich in die Ausnehmung erstreckt und ausgerichtet ist, mit dem Fensterbereich der Umhüllung zu kommunizieren, um das Hauptteil des Felds allgemein in der vorher festgelegten Richtung zu lenken.
Eine weitere bevorzugte Ausführung weist einen Isolator in leitförmigem Kontakt mit der Umhüllungseinrichtung auf, um Wärme davon zu übertragen. Der Isolator ist vorzugsweise um die Umhüllung herum angeordnet, und er besitzt eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung, die für eine gleitende Aufnahme der Umhüllung darin ausgebildet und dimensioniert ist. Ein Richtungsfenster erstreckt sich in die Bohrung und ist ausgerichtet, um mit dem Fenster der Umhüllung zu kommunizieren und mit dem Richtungsteil der Einführungseinrichtung, um das Hauptteil des Felds allgemein in der vorher festgelegten Richtung zu lenken.
Bei einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt ein Mikrowellen-Ablationsinstrument eine Übertragungsleitung, die einen proximalen Bereich hat, der für eine Übertragung zu einer elektro-magnetischen Energiequelle geeignet ist, und eine Antenne, welche mit der Übertragungsleitung gekoppelt ist, um ein elektrisches Feld radial zu erzeugen, welches ausreichend stark ist, Gewebeablation zu bewirken. Eine Abschirmbaugruppe ist mit der Antenne gekoppelt, um im Wesentlichen einen Umgebungsbereich der Antenne gegenüber dem elektrischen Feld abzuschirmen, welches radial davon erzeugt wird, während zugelassen wird, dass ein Hauptteil des Felds allgemein in einer vorher festgelegten Richtung gelenkt wird.
Bei einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein Mikrowellen-Ablationsinstrument eine biegbare, streckbare rohrförmige Welle auf, die einen proximalen Bereich und einen distalen Bereich aufweist, und eine Übertragungsleitung, welche innerhalb der rohrförmigen Welle angeordnet ist. Die Übertragungsleitung umfasst einen proximalen Bereich, der für eine Verbindung mit einer elektro-magnetischen Energiequelle geeignet ist. Eine Antenne wird durch den distalen Bereich der rohrförmigen Welle gelagert und ist mit der Übertragungsleitung gekoppelt, um ein elektrisches Feld, welches ausreichend stark ist, Gewebeablation zu bewirken, radial zu erzeugen. Ein Mikrowellen-Absorptionsmittel ist rundum den proximalen Bereich der rohrförmigen Welle angeordnet, um Restmikrowellenstrahlung, welche durch deren proximalen Bereich übertragen wird, im Wesentlichen zu absorbieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Griff vorgesehen, der an dem proximalen Bereich der rohrförmigen Welle befestigt ist. Der Griff besitzt eine Innenwand, die einen Ausnehmungsbereich begrenzt, der ausgebildet und dimensioniert ist, um die rohrför mige Welle des proximalen Bereichs, der darin endet, zu begrenzen. Ein Material, welches Silizium auf der Basis eines Mikrowellen-Absorptionsmittels enthält, ist um den proximalen Bereich und in der Übertragungsleitung in der Ausnehmung herum angeordnet.
Die Baugruppe der vorliegenden Erfindung hat weitere Aufgaben und Merkmale von Vorteil, welche aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung und den angehängten Patentansprüchen deutlicher werden, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hergenommen werden, und in denen:
1 eine grafische Ansicht von oben her im Querschnitt eines Mikrowellenablations-Instrumentensystems mit einer reflektierenden Richt-Abschirmbaugruppe ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
2 eine vergrößerte abgebrochene perspektivische Kopfansicht der Abschirmbaugruppe von 1 ist, die an einer Antennenbaugruppe des Ablationsinstrumentensystems befestigt ist;
3 eine Seitenlängs-Querschnittsansicht der Abschirmbaugruppe von 2 ist;
4 eine vordere Längsansicht der Abschirmbaugruppe ist, im Wesentlichen längs der Ebene der Linie 4-4 in 3;
5 eine Explosionsseitenlängsansicht im Querschnitt der Abschirmbaugruppe von 2 ist, die eine Gleitaufnahme einer Einführungseinrichtung in einer Umhüllungseinrichtung der Abschirmbaugruppe zeigt; und
6 eine Teilseiten-Längsansicht im Querschnitt eines Griffs des Ablationsinstrumentensystems der vorliegenden Erfindung ist.
Obwohl die Erfindung mit Hilfe weniger spezieller Ausführungsformen beschrieben wird, ist die Beschreibung der Erfindung illustrativ und nicht dazu gedacht, die Erfindung zu begrenzen. Verschiedene Modifikationen der Erfindung können in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen durch den Fachmann durchgeführt werden, ohne die Erfindung zu verlassen, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Es soll hier angemerkt sein, dass für ein besseres Verständnis gleiche Komponenten durchwegs mit gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren bezeichnet sind.
Wendet man sich nun 1 und 2 zu, so ist dort ein Mikrowellen-Ablationsinstrument, welches allgemein 20 bezeichnet ist, vorgesehen, welches eine Übertragungsleitung 21, die einen proximalen Bereich 22 hat, der für eine Verbindung mit einer elektromagnetischen Energiequelle (nicht gezeigt) geeignet ist, und eine Antenne 23 aufweist, die mit der Übertragungsleitung 21 gekoppelt ist, um radial ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches ausreichend stark ist, Gewebeablation zu bewirken. Eine Abschirmbaugruppe, die allgemein mit 25 bezeichnet ist, ist mit der Antenne 23 gekoppelt, um im Wesentlichen einen Umfangsbereich abzuschirmen, der unmittelbar die Antenne umgibt, von dem elektrischen Feld, welches radial davon erzeugt wird, während zugelassen wird, dass der größte Teil des Felds allgemein in einer vorher festgelegten Richtung gelenkt wird.
Insbesondere ist eine reflektierende Richt-Abschirmbaugruppe 25 für ein Mikrowellen-Ablationsinstrument vorgesehen, welches eine Umhüllungseinrichtung 26 aufweist, welche um die Antenne 23 herum in einer Weise angeordnet ist, dass diese im Wesentlichen einen Umgebungsbereich der Antenne gegenüber dem elektrischen Feld, welches radial davon erzeugt wird, abschirmt. Die Umhüllungseinrichtung 26 besitzt außerdem einen Fensterbereich 27, der mit der Antenne 23 kommuniziert, der strategisch in Bezug auf die Antenne angeordnet ist, um einen größten Teil des Felds allgemein in einer vorher festgelegten Richtung zu lenken.
Folglich ermöglicht die Abschirmbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung vorher festgelegte Richtübertragung des elektrischen Felds unabhängig von dem radialen Übertragungsmuster der Antenne. Die Gewebeablation kann somit strategischer gesteuert, gerichtet und durchgeführt werden, ohne dass unerwünschte Ablation anderer benachbarter Gewebe betroffen ist, die ansonsten innerhalb des elektro-magnetischen Ablationsbereich sind, der radial von der Antenne austritt. Anders ausgedrückt werden irgendwelche weiteren Gewebeteile, welche die Umfangsseiten der Antenne umgeben, welche außerhalb des Fensterbereichs der Umhüllung sind, nicht dem gerichteten elektrischen Feld unterworfen und somit nicht ablatiert. Die Ablationsinstrumentenbaugruppe ist besonders für Ablationsprozeduren geeignet, welche genaue Gewebeablationen erfordern, beispielsweise die, die bei dem oben erwähnten MAZE-III-Prozedur erforderlich sind.
Es sei angemerkt, dass der Satz "Umfangsbereich, der unmittelbar die Antenne umgibt " als unmittelbares radiales Übertragungsmuster der Antenne definiert ist, welches innerhalb von deren elektro-magnetischem Ablationsbereichs ist, wenn die Abschirmbaugruppe nicht vorhanden ist.
Die Übertragungsleitung 21, die innerhalb einer rohrförmigen Welle 31 gelagert ist, ist üblicherweise koaxial und mit einer Spannungsversorgung (nicht gezeigt) gekoppelt, die gegenüber dem Instrument 20 extern ist. Wie man am besten in 2 und 3 erkennt, umfasst das Mikrowellen-Ablationsinstrument 20 allgemein eine Antenne 23 mit einem proximalen Ende 28 und einem distalen Ende 30. Das proximale Ende 28 der Antenne 23 ist an einem Außenleiter (nicht gezeigt) der Übertragungsleitung 21 geerdet. Das distale Ende 30 der Antenne 23 ist an einem Mittelleiter 32 der Übertragungsleitung 21 angebracht. Üblicherweise ist die Antenne 23 spiralförmig oder in Form einer Spule, d.h., einer Antennenspule, die aus einem geeigneten Material hergestellt ist, beispielsweise einem Federstahl, Beryllium-Kupfer oder silber-plattiertes Kupfer. Die Antenne kann jedoch irgendeinen anderen Aufbau haben, beispielsweise einen Monopol, der ein zylindrisches Muster abstrahlt, welches mit deren Länge übereinstimmt. Die Verbindung zwischen der Antenne 23 und dem Mittelleiter 32 kann in irgendeiner geeigneten Weise hergestellt werden, beispielsweise Schweißen, Löten, Ultraschall-Schweißen oder Klebeverbindung. Bei anderen Ausführungsformen kann die Antenne 23 vom Mittelleiter der Übertragungsleitung selbst gewickelt werden. Dies ist vom Herstellungsstandpunkt aus schwieriger, hat jedoch den Vorteil, eine robustere Verbindung zwischen der Antenne und dem Mittelleiter zu bilden.
Der Außendurchmesser der Antennenspule 23 wird bis zu einem gewissen Ausmaß auf der Basis der besonderen Anwendung des Instruments variieren. Beispielsweise kann ein Instrument, welches zur Verwendung bei einer atrialen Fibrillationsanwendung geeignet ist, typische Spulenaußendurchmesser im Bereich von ungefähr 0,07 bis 0,10 Inches haben. Besonders bevorzugt kann der Außendurchmesser der Antenne 23 im Bereich von ungefähr 0,08 bis 0,09 Inches liegen.
Die tatsächliche Anzahl von Windungen der Antennenspule kann zu einem großen Ausmaß gemäß den Notwendigkeiten eines besonderen Systems variieren. Einige der Faktoren, welche die Anzahl von verwendeten Windungen bestimmen, umfassen den Spulendurchmesser und die Teilung, die gewünschte Länge der Wunde, die Antennenkonfiguration, den Instrumentendurchmesser, die Frequenz der elektro-magnetischen Energie, die gewünschte Feldstärke und das Anpassen innerhalb des Gewebes. Da viele dieser Spulenantennen vorzugsweise mit einem Silikon-Isolator gefüllt oder gebildet sind, um jede Spule voneinander und vom Mitteleiter zu isolieren, kann die Teilung der Spulen kleiner sein und die Anzahl von Windungen ansteigen. Bei MAZE-III-Anwendungen besteht beispielsweise die Antenne aus ungefähr 37 Windungen, und sie besitzt eine Länge im Bereich von ungefähr 19,8 mm bis 20,0 mm. Die Antenne ist üblicherweise zumindest um 0,5 mm, beispielsweise im Bereich von ungefähr 0,5 bis 2,0 mm vom distalen Ende des Übertragungsleitungsschirms (nicht gezeigt) und zumindest ungefähr 0,5 mm, beispielsweise im Bereich von ungefähr 0,5 bis 1,0 mm vom distalen Ende des Übertragungsleitungs-Dielektrikums 33 beabstandet.
Um im Wesentlichen die elektro-magnetische Strahlungsdichte des distalen Endes der Übertragungsleitung 21 zu reduzieren oder zu beseitigen, wird die Antenne bei ihrer Resonanzfrequenz gespeist, um das elektro-magnetische Feld längs der Spule besser zu begren zen. Die Antenne wird vorzugsweise dadurch abgestimmt, dass die Länge und die Anzahl von Windungen der Spule so eingestellt werden, dass die Resonanzfrequenz der Strahlungsstruktur im Bereich von beispielsweise ungefähr 2,45 GHz liegt. Folglich wird die Energieliefereffektivität der Antenne gesteigert, während die reflektierte Mikrowellenleistung vermindert wird, was wiederum die Arbeitstemperatur der Übertragungsleitung reduziert. Außerdem wird das elektromagnetische Strahlungsfeld im Wesentlichen vom proximalen Ende in Richtung auf das distale Ende der Antenne gezwungen. Wenn somit eine sich in Längsrichtung erstreckende Spule verwendet wird, erstreckt sich das Feld im Wesentlichen radial senkrecht zur Antenne und wird ziemlich gut zur Länge der Antenne selbst gezwungen, und zwar unabhängig von der verwendeten Leistung. Diese Anordnung dient dazu, eine bessere Steuerung während der Ablation zu liefern. Instrumente, die spezielle Ablationscharakteristiken haben, können durch Konstruieren von Instrumenten mit unterschiedlichen Antennenlängen hergestellt werden.
Kurz ausgedrückt umfasst die Spannungsversorgung (nicht gezeigt) einen Mirkowellengenerator, der irgendeine herkömmliche Form annehmen kann. Wenn Mikrowellenenergie für Gewebeablation verwendet wird, liegen die optimalen Frequenzen allgemein in der Nachbarschaft der optimalen Frequenz, um Wasser aufzuheizen. Beispielsweise arbeiten Frequenzen im Bereich von ungefähr 800 MHz bis 6 GHz sehr gut. Gleichzeitig damit liegen die Frequenzen, die durch U.S. Food und Drug Administration für experimentelle klinische Arbeit erprobt sind, bei 915 MHz und 2,45 GHz. Daher kann eine Spannungsversorgung, welche die Kapazität hat, Mikrowellenenergie bei Frequenzen in der Nachbarschaft von 2,45 GHz zu erzeugen, gewählt werden. Zurzeit sind Festkörper-Mikrowellengeneratoren im Bereich von 1-3 GHz sehr teuer. Daher wird eine herkömmliche Magnetfeldröhre derart, wie sie allgemein bei Mikrowellenöfen verwendet wird, als Generator verwendet. Es sollte jedoch gewürdigt sein, dass irgendeine andere geeignete Mikrowellenleistungsquelle an seine Stelle eingesetzt werden kann, und dass die erläuterten Konzepte bei anderen Frequenzen, wie beispielsweise bei 434 MHz, 915 MHz oder 5,8 GHz (ISM-Band) angewandt werden können.
Betrachtet man wiederum 2 und 3, so wird dort die Abschirmbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung begrenzt die Umhüllung 26 einen Fensterbereich 27, der strategisch bemaßt ist und angeordnet ist, den größten Teil des Elektromagnetfeldes allgemein in einer vorher festgelegten Richtung zu lenken. Die Umhüllung 26 ist vorzugsweise rohrförmig oder zylinderförmig und hat eine Innenwand 35, die eine Ausnehmung 36 begrenzt, welche sich dadurch erstreckt, die ausgebildet ist, um die Antenne 23 darin aufzunehmen. Obwohl die Umhüllung im Wesentlichen als zylinderförmig längs der Longitudinal- und des Querschnitts-Abmessungen gezeigt und beschrieben wurde, soll gewürdigt sein, dass mehrere Formen vorgesehen werden können, um unterschiedliche Antennenformen unterzubringen oder gemäß anderen externen Faktoren, um eine chirurgische Prozedur zu beenden. Durch longitudinales Krümmen der Antenne beispielsweise entweder durch manuelles Biegen oder durch Herstellung kann ein krummliniges Ablationsmuster erreicht werden. Eine solche Ausbildung kann beispielsweise notwendig sein, wenn Ablationsgewebe rund um die Lungenvenen bei der MAZE-III-Prozedur ablatiert wird.
Die Umhüllung 26 ist vorzugsweise dünnwandig, um die Gewichterhöhung der Abschirmbaugruppe zu minimieren, während sie ausreichend dick ist, um die geeignete Mikrowellenabschirmung wie auch die geeignete mechanische Festigkeit in Bezug auf den Antennenbereich zu erreichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die Umhüllung 26 aus einem leitfähigen Metallmaterial, welches eigens als Reflektor arbeitet. Die Wände der Umhüllung sind daher im Wesentlichen in Bezug auf den Durchlass von Mikrowellen, die von der Antenne ausdringen, undurchdringbar. Außerdem kann ein Prozentsatz von Mikrowellen zurück in die Ausnehmung 36 reflektiert werden und folglich wiederum aus dem Fensterbereich 27 emittiert werden. Ein besonders geeignetes Material ist rostfreier Stahl, beispielsweise Stahl, der eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,010 Inches bis ungefähr 0,025 Inches hat, besonders bevorzugt ungefähr 0,015 Inches.
Wie erwähnt emittiert eine langgestreckte spiralförmige Mikrowellenantenne normalerweise ein Elektromagnetfeld im Wesentlichen radial senkrecht zur Antennenlänge, welches ziemlich gut zur Länge der Spule unabhängig von der verwendeten Leistung gezwungen wird. Folglich braucht das proximale und das distale Ende der Umhüllung keine Abschirmung durch die Umhüllung in der gleichen Weise wie die erfordert, die radial senkrecht zur Längsachse der Antenne erforderlich ist.
Wie man am besten in 4 und 5 sieht, erstreckt sich der Fensterbereich 27 vorzugsweise radial durch eine Seite der Umhüllung und in die Ausnehmung 36, und er erstreckt sich außerdem longitudinal längs der Umhüllung in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu deren longitudinalen Achse. Die Länge der Ablativstrahlung wird daher allgemein auf die Länge der Spule gezwungen und kann entweder durch Einstellen der Länge der Antenne (beispielsweise eine spiralförmige Antenne) oder durch Einstellen der Longitudinallänge des Fensterbereichs 27 eingestellt werden. Um die Wirkung zu maximieren, ist jedoch die Länge des Fensterbereichs 27 allgemein ein wenig länger als die Longitudinallänge der Antenne 23, und zwar um ungefähr 1-2 mm auf jeder Seite. Dies lässt Reflektionen aus dem Fensterbe reich heraus zu. Man wird es jedoch schätzen, dass der Fensterbereich kollektiv durch mehrere Abschnitte (nicht gezeigt) begrenzt sein kann, oder dass die Umhüllung mehr als einen strategisch-positionierten Fensterbereich aufweisen kann.
Für eine rohrförmige Umhüllung 26 zeigt 4, dass die Umfangsöffnung des Fensterbereichs 27 sich umfangsmäßig um ungefähr 45° bis 180° erstrecken kann, besonders bevorzugt umfangsmäßig um 160°. Ein wesentlicher Bereich der Rückseite der Antenne wird daher von einer ablativen Bestrahlung der Mikrowellen abgeschirmt, die radial durch die Antenne in Richtungen erzeugt werden, welche im Wesentlichen senkrecht zu deren Längsachse 37 ist. Die Umfangsabmessung des Fensterbereichs 27 kann daher gemäß der Breite der gewünschten ablativen Bestrahlung variieren.
Folglich kann die vorher festgelegte Richtung des ablativen Elektromagnetfeldes, welches radial von der Antenne erzeugt wird, im Wesentlichen durch die Umfangsöffnungsabmessung, die Länge und die Form des Umhüllungsfensterbereichs 27 gesteuert werden. Das Handhaben des Positionierens des Fensterbereichs 27 in der gewünschten Richtung steuert somit die Richtung der Gewebeablation, ohne dass der verbleibende Umfangsbereich, der unmittelbar die Antenne umgibt, dem ablativen Elektromagnetfeld ausgesetzt wird.
Kurz ausgedrückt besitzt das Ablationsinstrument 20 einen Griff 38, der mit der Antenne und der Ummantelung 26 über einen langgestreckte Rohrwelle 31 gekoppelt ist. Durch manuelles Handhaben des Griffs kann der Umhüllungsfensterbereich 27 ausgerichtet und positioniert werden, um die gewünschte Ablation durchzuführen. Die Welle ist vorzugsweise durch eine metallische Hyporöhre ausgestattet, welche an der metallischen Umhüllung durch Hartlötpaste, Schweißen oder dgl. verbunden ist. Außerdem ist die Welle 31 vorzugsweise biegbar und streckbar bezüglich der Form, um eine Formrekonfiguration zu ermöglichen, um die Antenne und die Ummantelung bei einer gewünschten Orientierung in Bezug auf den Griff zu positionieren. Dies ermöglicht es dem Chirurgen, den Winkel des Fensterbereichs in Richtung auf den Zielbereich zur Gewebeablation geeignet abzuwinkeln. Man sieht jedoch vorteilhaft, dass das Material der Welle weiter ausreichend fest ist, dass die Welle während der operativen Verwendung nicht leicht deformiert wird. Diese Materialien umfassen beispielsweise rostfreien Stahl oder Aluminium, die Durchmesser im Bereich von ungefähr 2,3 mm (0,090 Inches) bis ungefähr 5,1 mm (0,200 Inches) aufweisen, mit einer Wanddicke im Bereich von ungefähr 1,27 mm (0,050 Inches) bis ungefähr 0,64 mm (0,025 Inches). Vorzugsweise besteht die Welle aus rostfreiem Stahl (304), die einen Außendurchmesser von ungefähr 3,0 mm (0,120 Inches) und eine Wanddicke von ungefähr 0,33 mm (0,013 Inches) hat.
Die Resonanz der Antenne ist vorzugsweise unter der Annehme eines Kontakts zwischen dem Zielgewebe und der Längsabmessung der Antenne 23, die über den Fensterbereich 28 frei ist, abgestimmt. Sollte jedoch ein Bereich oder im Wesentlichen der gesamte freie Beeich der Antenne nicht in Kontakt mit dem Zielgewebe während der Ablation sein, wird die Resonanzfrequenz ungünstig geändert und die Antenne verstimmt. Als Ergebnis wird der Bereich der Antenne, der nicht mit dem Zielgewebe in Kontakt ist, die elektromagnetische Strahlung in die Umgebungsluft strahlen. Die Effektivität der Energielieferung in das Gewebe wird folglich abnehmen, was wiederum bewirkt, dass die Eindringtiefe der Wunde abnimmt.
Somit wird der Gewebekontakt mit der Antenne am besten erreicht, indem die Antenne längs benachbart und in den Ummantelungsfensterbereich 27 angeordnet und ausgerichtet wird, wie man in 3 und 4 sieht. Die Längsachse 37 der Antenne ist somit zur Längsachse 40 der Ummantelung 26 in einer Richtung in Richtung auf den Fensterbereich versetzt, ist jedoch parallel dazu. In dieser Hinsicht kann die Antenne allgemein enger an dem Bereich angeordnet werden, der für Gewebeablation bestimmt ist. Durch Positionieren der Antenne aktiv im Fensterbereich 27 der Umhüllung kann außerdem die Übertragungsleistung der Antenne im Wesentlichen längs der vollen Umfangsöffnung des Fensterbereichs 27 bewirkt werden.
Diese Anordnung einer Positionierung der Antenne aktiv in dem Umhüllungsfensterbereich 27 wird partiell durch Befestigen eines distalen Bereichs der Welle 31 in Ausrichtung mit dem Fensterbereich erreicht, und zu einer Innenwand 35 der Ummantelung 26. Wie in 3 gezeigt ist, erstreckt sich das distale Ende der Welle 31 durch eine proximale Öffnung 41 in die Ausnehmung 36 der Umhüllung 26, was zunächst die Längsachse der Welle und die der Umhüllung im Wesentlichen parallel zueinander positioniert. Man wird schätzen jedoch, dass diese Achsen nicht parallel sein müssen.
Um die elektro-magnetischen Feldkenndaten der Antenne während der operativen Verwendung beizubehalten, ist es zwingend erforderlich, die Position der Antenne 23 in Bezug auf die Umhüllung 26 zu stabilisieren. Relative Positionsänderungen oder Antennendeformation kann die Resonanzfrequenz der Antenne ändern, was wiederum die Feldcharakteristik der Antenne ändert. Folglich, um die Antenne 23 in Bezug auf die Umhüllung 26 zu stabilisieren, besitzt die Abschirmbaugruppe 25 außerdem eine Einführungseinrichtung, die allgemein mit 42 bezeichnet ist, welche in der Umhüllungsausnehmung 36 zwischen der Umhüllung und der Antenne angeordnet ist.
Die Einführungseinrichtung 42 umfasst eine sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmung 43, die für eine Presspassaufnahme der Antenne darin ausgebildet und dimensioniert ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ausnehmung 43 vorzugsweise zylindrisch geformt und erstreckt sich im Wesentlichen längs einer Fläche der Einführungseinrichtung. Diese Ausbildung positioniert, stabilisiert und hält die spiralförmige Antenne 23 aktiv im Fensterbereich 27, um die Bestrahlung des Zielgewebes für Mikrowellen, welche durch die Antenne erzeugt werden, zu maximieren. Die Ausnehmung 43 umfasst außerdem eine Richtöffnung 45, der mit der Ausnehmung 43 in Verbindung steht, die diese mit dem Fensterbereich 27 der Umhüllung 26 ausrichtet, um den größten Teil des Felds allgemein in eine vorher festgelegten Richtung zu lenken. Bei einer kurven-linearen Antenne soll gelten, dass die Ausnehmung ähnlich angepasst sein kann.
Die Einführungseinrichtung 42 führt außerdem die Funktion durch, die Kopplung zwischen der Antenne 23 und der metallischen Umhüllung 26 zu vermindern. Sollte die Antenne zu nahe an der metallischen Fläche der Umhüllung sein, könnte ein starker Strom an deren Fläche induziert werden. Dieser Flächenstrom wird die Widerstandsverluste im Metall steigern, und die Temperatur der Umhüllung wird ansteigen. Dagegen wird direkter leitförmiger Kontakt oder im Wesentlichen enger Kontakt der Antenne mit der metallischen Umhüllung bewirken, dass die Reflexions-Umhüllung Teil der Strahlungsstruktur wird und mit dem Emittieren von elektro-magnetischer Energie in allen Richtungen beginnen.
Die Einführungseinrichtung 42 wird daher vorzugsweise durch ein gutes dielektrisches Material bereitgestellt, welches von Mikrowellenbestrahlung relativ nicht beeinträchtigt wird, somit in der Lage ist, das elektro-magnetische Feld durch dieses zu übertragen. Vorzugsweise wird dieses Material durch dielektrisches Material mit niedrigem Verlust bereitgestellt, beispielsweise Teflon, Silikon oder Polyethylen, Polyimid usw..
Die Einführungseinrichtung 42 wird vorzugsweise durch einen im Wesentlichen festen zylindrischen Aufbau, der für eine gleitenden Festsitz in der Richtung des Pfeils 46 (5) dimensioniert ist, durch eine distale Öffnung 47 der Umhüllungsausnehmung 36 bereitgestellt. Damit ist der Außendurchmesser der Einführungseinrichtung vorzugsweise etwas größer als der Innendurchmesser der Ausnehmung 36, der durch die Umhüllungsinnenwand 35 begrenzt ist. Ein proximaler Bereich der Einführungseinrichtung 42 besitzt eine halbkreisförmige gradlinige Zunge 48, die ausgebildet ist, mit dem distalen Ende der Welle 31 während der Gleitaufnahme der Einführungseinrichtung 42 in die Umhüllungseinrichtung 26 zu deren Ausrichtung funktionsmäßig zusammenzuarbeiten. Außerdem umfasst ein distaler Bereich der Einführungseinrichtung 42 einen ringförmigen Schulterbereich 50, der geformt und dimensioniert ist, einen distalen Rand 51 der Umhüllung 26 bei voller Einführung der Einführungseinrichtung in die Ausnehmung 36 zu kontaktieren. Kollektiv arbeiten die Ausrichtungszunge 48 und der ringförmige Schulterbereich 50 so zusammen, um die Ausnehmung 43 und die Richtöffnung 45 genau auszurichten, um somit die Antenne 23 im Fenster 27 durch Presspassung einzusetzen. Aus den Gründen, die oben erläutert wurden, wird die Umfangsabmessung des Schulterbereichs 50 im Wesentlichen ähnlich dem der Umhüllung ausgebildet (3).
Beim Zusammenbau der Umhüllungseinrichtung 26 aus einem hochleitfähigen Metall wird ein überragender Mikrowellenreflektor erzeugt. Wenn somit eine elektromagnetische Welle, welche von der Antenne herstammt, die Umhüllung erreicht, wird ein Oberflächenstrom induziert. Dieser Strom wiederum erzeugt ein entsprechendes elektromagnetisches Feld, welches sich mit dem einfallenden Feld in einer Weise stört, dass das gesamte elektro-magnetische Feld in der Umhüllung vernachlässigbar wird.
Während der größte Teil der elektro-magnetischen Energie durch die metallische Umhüllung 26 reflektiert wird, wird, da es keinen perfekten Leiter gibt, ein Bruchteil der einfallenden elektro-magnetischen Energie durch Widerstandsverluste darin absorbiert. Folglich kann die Umhüllung 26 selbst eventuelle Wärme in einer Menge schädlich zum umgebenden Gewebe erzeugen. Die Abschirmbaugruppe 25 nach der vorliegenden Erfindung liefert daher vorzugsweise einen Isolator 52, der um die Umhüllung 26 herum angeordnet ist, um die umgebenden Gewebe gegenüber der Umhüllung zu isolieren. Wie man am besten in 2 bis 4 ersehen kann, ist der Isolator 52 peripher um die Umhüllung 26 in einer Weise angeordnet, dass er leitend deren Außenfläche und insbesondere im Wesentlichen längs deren Längsabmessung kontaktiert.
Der Isolator 52 besitzt eine Längsrichtung sich erstreckende Bohrung 53, welche zur Gleitaufnahme der Umhüllung 26 ausgebildet und dimensioniert ist. Vorzugsweise ist diese Gleitaufnahme durch einen Festsitz gebildet, um einen Leitkontakt zwischen dem Isolator und der Umhüllung sicherzustellen. Folglich führt der Isolator 52 teilweise die Funktion einer Wärmesenke zum Übertragen und zur Verbreitung von Wärme von der Umhüllung 26 in den Isolator 52 bereit.
Ähnlich wie die Einführungseinrichtung 42 begrenzt der Isolator 52 ein Richtungsfenster 55, welches sich in die Bohrung 53 von einer Seitenwand davon erstreckt. Dieses Richtungsfenster 55 ist ausgerichtet, um mit dem Fensterbereich 27 der Umhüllung 26 und der Richtöffnung 45 der Einführungseinrichtung 42 zu kommunizieren, so dass die Umhüllung den größten Teil des Felds allgemein in einer vorher festgelegten Richtung lenken kann.
Vorzugsweise, wie man in 4 erkennt, ist das Richtungsfenster 55 des Isolators 52 bezüglich des Umfangs etwas kleiner als oder im Wesentlichen gleich wie die Abmessung des Umfangs des Fensterbereichs 27 der Umhüllung 26 dimensioniert. Diese Anordnung minimiert das Bestrahlen der Ränder, die den Fensterbereich 27 begrenzen, in Bezug auf Gewebe während der Operation.
Um die Umhüllung 26 während der operativen Verwendung geeignet zu kühlen, muss der Isolator 52 mit einer ausreichenden Wärmeübertragungsfähigkeit ausgestattet sein, um die Wärme fortlaufend zu übertragen und zu verteilen, die durch die Umhüllung erzeugt wird. Ein Faktor, um sowohl die Isolationsfähigkeit als auch die Wärmesenkkapazität zu bestimmen, ist die Materialzusammensetzung. Das Isolatormaterial hat jedoch vorzugsweise einen niedrigen Berührungsverlust und niedrige Wasserabsorption, so dass dieses nicht selbst durch Mikrowellen erwärmt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Isolator vorzugsweise durch ein geeignetes thermoplastisches Material, beispielsweise durch ABS-Kunststoff gebildet.
Der weitere primäre Faktor, der die Wärmesenkekapazität bestimmt, ist das Volumen des Isolators, der die Umhüllung kontaktiert. 3 und 4 zeigen am besten, dass der Isolator 52 vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig in Übereinstimmung mit den Umfangsabmessungen der Umhüllung 26 ist. Die Längsachse der Bohrung 53 ist gegenüber der des Isolators 52 versetzt, der arbeitet, um die Antenne 23 in den ausgerichteten Fenstern zu positionieren, und gemeinsam enger an die Gewebe, die das Ziel der Ablation sind. Außerdem ist eine Rückseite des Isolators 52 im Wesentlichen dicker und voluminöser als die gegenüberliegende Frontseite, die das Richtfenster 55 umgrenzt. Dieser Aufbau liefert eine größere Wärmesenkekapazität an der Rückseite des Isolators 52, der bezüglich der Leitfähigkeit einen im Wesentlichen großen Teil der Rückseite der Umhüllung 26 kontaktiert.
In der Bohrung 53 ist vorzugsweise eine distale Öffnung 58 vorgesehen, welche für eine gleitende Aufnahme der Umhüllung 26 ausgebildet ist, die eine im Wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aufweist. Die Gleitlagerung des Isolators 52 längs der Umhüllung 26 läuft weiter, bis eine Rückwand 56 der Bohrung 52 den proximalen Rand 57 der Umhüllung 26 kontaktiert. Dies funktioniert, um die Einführung der Umhüllung 26 in die Bohrung 53 zu begrenzen. Am distalen Endbereich des Isolators 52 kontaktiert der ringsförmige Schulterbereich 50 der Einführungseinrichtung 52 gleitend die Innenwand der distalen Bohrungsöffnung 58, um die Isolator an der Umhüllung und der Einführungseinrichtung zu sichern. Die Umfangsabmessung des Schulterbereichs 50 ist vorzugsweise so bemessen, um einen Festsitz mit dem Schulterbereich bereitzustellen. Somit ist der Außendurchmesser des Schulterbereichs 50 vorzugsweise leicht größer als der Innendurchmesser der Bohrung 53 des Isolators 52. Ein Klebemittel, beispielsweise Cyan-Akrylat kann verwendet werden, um den Isolator weiter lagerichtig zu sichern.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist, wenn der Isolator genau positioniert ist, dessen distales Ende so dimensioniert, dass dies im Wesentlichen mit dem distalen Ende der Einführungseinrichtung 42 fluchtet. Weiter arbeiten die Einführungseinrichtung 52 und der Isolator 52 zusammen, um den distalen Rand 51 der Umhüllungseinrichtung darin zu umschließen.
Mit Hilfe von 6 wird nun ein Griff 38 für das Ablationsinstrument 20 ausführlich beschrieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Griff 38 aus einem nichtleitfähigen relativ starren Material, beispielsweise ABS-Kunststoff. Wie oben gezeigt ist, ist der Griff 38 wie ein Wagen vorgesehen, um die Orientierung und die Positionierung des Umhüllungsfensterbereichs 27 während der operativen Verwendung manuell zu handhaben. Dies wird durch starres Befestigen des Griffs am proximalen Ende der Welle 31 durchgeführt.
An einem distalen Bereich des Griffs 38 erstreckt sich ein Kanal 60 axial in einen Innenbereich des Griffs. Der Durchmesser des Kanals 60 ist vorzugsweise in etwa gleich dem Wellendurchmesser, um die Toleranz dazwischen zu minimieren. Eine Innenwand 61 des Griffs begrenzt eine axial sich erstreckende Ausnehmung 36, die mit dem distalen Kanal 60 kommuniziert. Die Ausnehmung 36 hat vorzugsweise einen Durchmesser, der größer ist als der des Kanals 60, und erstreckt sich vorzugsweise durch den Griff 38 im Wesentlichen koaxial zum Kanal 60.
Die Welle ist im Griffkanal 60 so positioniert, dass das proximale Wellenende in der Ausnehmung 36 endet. Um die Welle 31 am Griff 38 starr zu befestigen, kann eine Einführungsschraube (nicht gezeigt) oder dgl. oder ein Klebemittel im Kanal zwischen der Welle 31 und dem Griff 38 verwendet werden.
Wie in 6 gezeigt ist, erstreckt sich die Übertragungsleitung 31 durch die proximale Ausnehmung 36 in die rohrförmige Welle, um die Antenne 23 anzukoppeln. Eine elastische Zurückzieheinrichtung 62 kann vorgesehen sein, die in der Ausnehmung 36 am proximalen Ende des Griffs befestigt ist, die mit der Übertragungsleitung 21 zusammenarbeitet, um diese am Griff zu befestigen.
Aufgrund der leitfähigen Natur der metallischen Hyporöhre oder der rohrförmigen Welle 31 und der koaxialen Anordnung zwischen dem Außenleiter des Koaxialkabels und der metallischen Welle wird eine zweite Übertragungsleitung zwischen diesen im Wesentlichen konzentrischen zylindrischen metallischen Flächen gebildet. Elektro-magnetische Energie, welche durch die Antenne emittiert wird, erregt diese zweite Übertragungsleitung, die Mik rowellenenergie zwischen der metallischen Röhre und dem Außenleiter des koaxialen Kabels schädlich ausbreitet. Somit wird ein Teil der Mikrowellenenergie zurück in Richtung auf den Griff ausgebreitet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt der Griff 38 außerdem ein Mikrowellen-Absorptionsmittel 65, welches umfangsmäßig um den proximalen Bereich der rohrförmigen Welle 31 angeordnet ist, um im Wesentlichen Mikrowellenstrahlung, welche durch dessen proximales Ende übertragen wird, zur absorbieren. Obwohl das Mikrowellen-Absorptionsmittel integriert in den Materialien, die den Griff bilden, gebildet ist, ist es vorteilhaft, dass ein Material 65, welches das Mikrowellenabsorptionsmittel enthält, um die Verbindungsstelle 66 zwischen dem proximalen Ende 63 der Welle und der Übertragungsleitung 21, wie in 6 gezeigt ist, angeordnet oder gewickelt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist diese Materialumwicklung 65 Silizium auf der Basis eines Mikrowellenabsorptionsmittels, beispielsweise C-RAM-KRS-124 von Cuming Microwave Corp., welches eine Dicke von ungefähr 0,085 Inches hat. Außerdem muss diese Materialumwicklung 65 eine ausreichende Länge haben, um sich über die Verbindungsstelle 66 zwischen dem proximalen Wellenende 63 und der Übertragungsleitung 21 zu erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich die Umwicklung gleichmäßig beabstandet von der Verbindungsstelle 66 in jeder Richtung um ungefähr 0,25 Inches bis ungefähr 0,75 Inches. Der Abstand kann in Abhängigkeit von der vorher festgelegten Höhe der Übertragung des elektro-magnetischen Felds abhängen, der Materialdicke und der Art des Mikrowellenabsorptionsmittels, welches angewandt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind, um die Anordnung des Fensterbereichs 27 in Bezug auf den Griff während operativer Verwendung zu erleichtern, eine Markierungseinrichtung 67 und ein Verfahren vorgesehen. Diese Lokalisierungsmarkierung ist besonders während operativer Verwendung nützlich, wenn die Antenne und die Abschirmbaugruppe nicht leicht beobachtet werden können.
Vorzugsweise ist eine visuelle oder tastbare Markierungseinrichtung 67 (6) längs des Griffs 38 angeordnet, um den Chirurgen über die Lage und die Orientierung des Fensterbereichs zu informieren. Diese visuelle Markierung kann durch eine einfache Druckmarkierung, eine gemalte Markierung oder eine beleuchtete Markierung oder dgl. vorgesehen sein, die längs des Griffs leicht betrachtet werden kann. Diese Markierung ist vorzugsweise in einer Ebene, die den Fensterbereich 27 und den Griff 38 schneiden, positioniert und ausgerichtet. Vorzugsweise ist, wie in 6 gezeigt ist, die Markierung auf der gleichen Seite des Griffs wie der Fensterbereich 27 vorgesehen. Es ist jedoch verständlich, dass die Markierung irgendwo längs des Griffs 38 angeordnet sein kann, solange die Position von diesem fest in Bezug auf den Fensterbereich bleibt.
Obwohl lediglich wenige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, soll verstanden sein, dass die vorliegende Erfindung bei vielen anderen speziellen Formen angewandt werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere wurde die Erfindung hinsichtlich eines Mikrowellenablationsinstruments für Herzanwendungen beschrieben, wobei jedoch gewürdigt werden sollte, dass das beschriebene Mikrowellenablationsinstrument, welches einen kleinen Durchmesser aufweist, für eine große Vielfalt von Nicht-Herz-Ablationsanwendungen ebenfalls verwendet werden könnte. Die Größe und die Teilung der beschriebenen Antennenspulen können weit variiert werden. Es sollte gewürdigt werden, dass die longitudinal-orientierte Antennenspule nicht streng parallel in Bezug auf die Wellenachse sein muss, und es in einigen Fällen sogar wünschenswert ist, die Antennenspule etwas zu neigen. Dies gilt insbesondere, wenn die verformbare Welle auf die besondere Notwendigkeiten der chirurgischen Anwendung umgewandelt werden.
Es sollte außerdem als vorteilhaft anerkannt werden, dass die Mikrowellenantenne bezüglich der Ausbildung nicht spiralförmig sein muss. Die Konzepte der vorliegenden Erfindung können auf irgendeine Art von Strahlungsstruktur, beispielsweise bei einer Monopolantenne, einer gedruckten Antenne, einer Antenne mit niedriger Wellenlänge, einer verlustbehafteten Übertragungsantenne oder dgl. angewandt werden. Außerdem sollte anerkannt werden, dass die Übertragungsleitung nicht absolut ein Koaxialkabel sein muss. Beispielsweise kann die Übertragungsleitung durch einen Streifenleiter, beispielsweise einen Mikrostrip-Leiter, einen koplanaren Leiter oder dgl. gebildet sein.

Claims

Reflektierende Richt-Abschirmbaugruppe (25) für ein Mikrowellen-Ablationsinstrument, welche eine Antenne hat, die mit einer Übertragungsleitung gekoppelt ist, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches ausreichend stark ist, Gewebeablation zu bewirken, wobei die Abschirmbaugruppe aufweist: eine Umhüllung (26), die eine Zentralachse hat und die um die Antenne herum in einer Weise angeordnet ist, um im Wesentlichen einen Umgebungsbereich der Antenne von dem elektrischen Feld, welches radial davon erzeugt wird, abzuschirmen, wobei die Umhüllung einen Fensterbereich (27) begrenzt, der mit der Antenne kommuniziert und strategisch dazu angeordnet ist, um den Hauptteil des Felds allgemein in eine vorher festgelegte Richtung zu richten; und eine Einführungseinrichtung (42), die eine Ausnehmung (43) begrenzt, die geformt und dimensioniert ist, die Antenne in einer Weise darin aufzunehmen, um im Wesentlichen die Antenne von direktem Kontakt mit der Umhüllung zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Längsachse aufweist, die gegenüber der Zentralachse der Umhüllung versetzt ist, um so die Antenne im Wesentlichen proximal zu und benachbart am Fensterbereich zu positionieren.
Abschirmbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Einführeinrichtung einen Richtkopf begrenzt, der sich in die Ausnehmung erstreckt und ausgerichtet ist, mit dem Fensterbereich der Umhüllung zu kommunizieren, um den Hauptteil des Felds allgemein in die vorher festgelegte Richtung zu richten.
Abschirmbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Einführeinrichtung aus einem dielektrischen Material, das niedrigen Verlust hat, zusammengesetzt ist.
Abschirmbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das dielektrische Material, das niedrigen Verlust hat, Teflon ist.
Abschirmbaugruppe nach Anspruch 1, die außerdem aufweist: einen Isolator (52) in leitendem Kontakt mit der Umhüllung, um Wärme davon zu transportieren.
Abschirmbaugruppe nach Anspruch 5, wobei, der Isolator ein Richtfenster begrenzt, welches sich in die Bohrung erstreckt und ausgerichtet ist, mit dem Fensterbereich der Umhüllung zu kommunizieren, um den Hauptteil des Felds allgemein in die vorher festgelegte Richtung zu richten.
Mikrowellen-Ablationsinstrument (20), welches aufweist: eine Übertragungsleitung (21), die einen proximalen Bereich hat, der zur Verbindung mit einer elektro-magnetischen Energiequelle geeignet ist; eine Antenne (23), die eine Längsachse hat, die mit der Übertragungsleitung gekoppelt ist, um ein elektrisches Feld radial zu erzeugen, welches ausreichend stark ist, Gewebeablation zu bewirken; und eine Abschirmbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-6.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 7, wenn vom Anspruch 5 oder 6 abhängig, wobei der Isolator eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung aufweist, die für gleitende Aufnahme der Umhüllung darin ausgebildet und dimensioniert ist.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 7, welches außerdem aufweist: eine leitfähige, biegbare, streckbare Rohrwelle, die einen proximalen Bereich und einen distalen Bereich hat, die mit der Umhüllung gekoppelt sind, wobei die Übertragungsleitung in der Rohrwelle von ihrem proximalen Bereich zu ihrem distalen Bereich angeordnet ist.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 9, welches außerdem aufweist: einen Griff, der am proximalen Bereich der Rohrwelle befestigt ist.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 10, wobei der Griff ein Mikrowellen-Absorptionsmittel aufweist, welches peripher um den proximalen Bereich der Rohrwelle herum angeordnet ist, um im Wesentlichen Mikrowellenstrahlung, die durch den proximalen Bereich übertragen wird, zu absorbieren.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 11, wobei das Mikrowellen-Absorptionsmittel durch ein Mikrowellen-Absorptionsmittel auf Siliziumbasis vorgesehen ist.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 11, wobei der Griff eine Innenwand aufweist, die einen Ausnehmungsbereich begrenzt, der zum Abschließen des Rohrwellen-Proximalbereichs, der darin endet, ausgebildet und dimensioniert ist, wobei das Ablationsinstrument außerdem aufweist: ein Material, welches das Mikrowellen-Absorptionsmittel enthält, welches um den proximalen Bereich und die Übertragungsleitung herum in der Ausnehmung angeordnet ist.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 7, wobei die Antenne durch eine spiralförmige Antennenspule vorgesehen ist, die angepasst ist, elektro-magnetische Energie im Mikrowellen-Frequenzbereich abzustrahlen.
Mikrowellen-Ablationsinstrument nach Anspruch 14, wobei die Übertragungsleitung eine Koaxialübertragungsleitung ist, die zur Übertragung von Mikrowellenenergie bei Frequenzen im Bereich von ungefähr 800 bis 6000 MHz geeignet ist, wobei die Koaxialübertragungsleitung einen Mittelleiter, eine Abschirmung und ein dielektrisches Material, welches zwischen dem Mittelleiter und der Abschirmung angeordnet ist, hat.