JP2008167958A

JP2008167958A - 高周波加温バルーンカテーテルシステム

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Publication number: JP2008167958A
Application number: JP2007004130A
Authority: JP
Inventors: Shutaro Satake; 修太郎佐竹
Original assignee: NIPPON EREKUTERU KK
Current assignee: NIPPON EREKUTERU KK
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP4226040B2; US20080172050A1

Abstract

【課題】検出温度が正確であって、従来よりも小型化が可能で、ピンホールや血栓の付着を確実に検出することのできる高周波加温バルーンカテーテルシステムを提供する。
【解決手段】熱電対10を高周波送電線８と高周波送電線８の先端部に接合された一本の極細の異種金属線９とから構成した。コイル状電極７を高周波送電線８の先端を延長してコイル状に形成し、金属線９の先端をコイル状電極７の基端に点接合した。高周波発生器24を、コイル状電極７と対極板12に１〜５ＭＨｚの高周波を供給するとともに、高周波出力と総インピーダンスと反射波とをモニター可能に構成し、コイル状電極７の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節するように構成した。高周波発生器24を、インピーダンスが定常値を基準として一定値下降又は上昇したときにピンホールアラーム26または血栓アラーム27を表示、または高周波の供給を自動停止するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、循環器疾患を治療するために用いられる高周波加温バルーンカテーテルシステムに関する。

不整脈発生源や動脈硬化等の病変に対して、収縮自在なバルーンの内部に高周波通電用電極を配設し、ここから高周波電界を放射してバルーンと接触する組織を温熱治療する方法が本発明者により提案されている（例えば、特許文献１などを参照）。
特開２００５−１７７２９３号公報特開２００４−２２３０８０号公報特許第２５３８３７５号公報特許第２５１０４２８号公報特許第２５７４１１９号公報

一般的に、バルーンの内部の温度を検出する温度検出手段としては熱電対が用いられており、この熱電対は高周波通電用電極に接着して設けられている。この場合、熱電対が高周波通電用電極から何かの原因で離脱してしまうと、測定すべき位置とは異なる位置で温度を検出することになって、検出温度が不正確になってしまうという問題があった。

また、小さな組織を標的とする場合にはカテーテルを小型化する必要があるが、バルーンの内部には高周波通電用電極のほか、バルーンの内部の温度をモニターするための熱電対と２本のリード線、例えば銅線とコンスタンタン線の２本の被覆線を配置する必要があるため、小型化に限度があった。

さらに、従来の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、バルーンにピンホールがあいたり、バルーンの表面に血栓が付着したりする現象を検出することはできなかった。バルーンにピンホールがあいた場合はピンホール発生部に高周波電流が集中して過剰焼灼をおこす虞があり、また、バルーンの表面に血栓が付着した場合は血栓塞栓症をおこす虞があり、これらの現象を確実に検出することのできるシステムが望まれていた。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、検出温度が正確であって、従来よりも小型化が可能で、ピンホールや血栓の付着を確実に検出することのできる高周波加温バルーンカテーテルシステムを提供することをその目的とする。

本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、互いにスライド可能な外筒シャフトと内筒シャフトとから構成されたカテーテルシャフトと、前記外筒シャフトの先端部と前記内筒シャフトの先端部近傍との間に設けられたバルーンと、このバルーンの内部に設けられた高周波通電用の単極電極と、この単極電極に接続された高周波送電線と、前記単極電極の温度を検知する熱電対と、前記外筒シャフトと前記内筒シャフトとの間に形成され前記バルーンの内部に通じる送液路と、この送液路を通じて前記バルーンへ振動波を与える振動発生器と、前記熱電対により検知された温度を表示する温度計と、この温度計と前記熱電対の間に設けられ前記温度計へ入力される高周波成分をカットする高周波カットフィルターと、前記高周波送電線とバルーンの外部に設けられた対極板に高周波を供給する高周波発生器と、この高周波発生器と前記高周波送電線の間に設けられ前記高周波発生器から出力される高周波の低周波成分をカットする低周波カットフィルターとを備え、前記熱電対は前記高周波送電線と前記高周波送電線の先端部に接合された一本の極細の異種金属線とから構成されたことを特徴とする。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、前記単極電極は前記高周波送電線の先端を延長してコイル状に形成されたコイル状電極であって、前記異種金属線の先端は前記コイル状電極の基端に点接合されたことを特徴とする。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、前記高周波発生器は、前記単極電極と前記対極板に１〜５ＭＨｚの高周波を供給するとともに、高周波出力と、バルーン内インピーダンスと膜インピーダンスと組織インピーダンスの総和である総インピーダンスと、反射波とをモニター可能に構成され、さらに、前記単極電極の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節するように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、前記高周波発生器は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値下降したときに前記バルーンの膜にピンホールが発生したことを示すアラームを表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたことを特徴とする。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、前記高周波発生器は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値上昇したときに前記バルーンの膜に血栓が形成したことを示すアラームを表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたことを特徴とする。

本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムによれば、熱電対は前記高周波送電線と前記高周波送電線の先端部に接合された一本の異種金属線とから構成されたので、異種金属線が高周波送電線から離断した場合には測定不能となって直ちに故障が判別可能となる。したがって、熱電対が高周波通電用電極から何かの原因で離脱してしまうと、測定すべき位置とは異なる位置で温度を検出することになって、検出温度が不正確になってしまうという従来の問題を一掃できる。

そして、上記構成により、熱電対を構成する異種金属線の一方を高周波送電線と共用することになるので、従来のように別に熱電対を配置する場合と比べて配線を１本省略することができる。したがって、熱電対を配置するためのスペースを省略して、カテーテルを小型化することができる。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムによれば、前記単極電極は前記高周波送電線の先端を延長してコイル状に形成されたコイル状電極であって、前記異種金属線の先端は前記コイル状電極の基端に点接合されたので、作成が簡単であるとともに、異種金属線の先端の接合部が確実にバルーンの内部に位置しているため検出温度が正確になる。また、極細の異種金属線の先端を単極電極の基端に点接合することによって構成された熱電対は熱容量が小さいので、単極電極の基部の温度を正確に、かつ瞬時に検出することができる。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムによれば、前記高周波発生器は、前記単極電極と前記対極板に１〜５ＭＨｚの高周波を供給するとともに、高周波出力と総インピーダンスと反射波とをモニター可能に構成され、さらに、前記単極電極の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節するように構成されたので、カテーテルを小型化した場合であっても、バルーンの内部を効率よく加熱でき、取り扱いを容易にすることができる。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムによれば、前記高周波発生器は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値下降したときに前記バルーンの膜にピンホールが発生したことを示すアラームを表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたので、ピンホールがあいてインピーダンスが低下する現象を確実に検出して、過剰焼灼を防止することができる。

また、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムによれば、前記高周波発生器は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値上昇したときに前記バルーンの膜に血栓が形成したことを示すアラームを表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたので、血栓が付着してインピーダンスが上昇する現象を確実に検出して、血栓塞栓症を防止することができる。

以下、本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムの一実施例について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１、図２を参照しながら、本実施例の高周波加温バルーンカテーテルシステムの構成について説明する。

１はカテーテルシャフトであって、このカテーテルシャフト１は、互いにスライド可能に構成された外筒シャフト２と内筒シャフト３とから構成されている。外筒シャフト２の先端部４と内筒シャフト３の先端部５の近傍との間には、バルーン６が設けられている。

バルーン６の内部には高周波通電用の単極電極としてのコイル状電極７が設けられている。そして、コイル状電極７には、高周波送電線８が接続されている。より具体的には、コイル状電極７は、高周波送電線８の先端を延長してコイル状に形成され、バルーン６の内部の内筒シャフト７に巻回されている。なお、本実施例において、高周波送電線８は被覆銅線からなり、コイル状電極７は銅線からなる。そして、コイル状電極７は高周波送電線８の端部の被覆を剥がすことによって形成されている。

また、コイル状電極７の基端、すなわちコイル状電極７と高周波送電線８の接続部には、高電流を伝送可能な十分に太い高周波送電線８とは異種の金属からなる極細の一本の異種金属線としての金属線９が溶接により点接合されている。そして、この金属線９と高周波送電線８とから、コイル状電極７の基部の内部の温度を検知する熱電対10が構成されている。なお、本実施例では、金属線９は被覆コンスタンタン線からなり、先端部のみ被覆を剥がすことで露出している。また、金属線９は高周波送電線８よりも細くなっている。

このように、本実施例では、熱電対10を構成する異種金属線の一方を高周波送電線８と共用している。したがって、従来のように独立して熱電対を配置する場合と比べて配線を１本省略することができ、カテーテルを小型化することができるようになっている。また、金属線９の先端をコイル状電極７の基端に点接合することによって構成された熱電対は熱容量が小さいので、コイル状電極７の基部の温度を正確に、かつ瞬時に検出することができるようになっている。

外筒シャフト２と内筒シャフト３との間には、バルーン６の内部に通じる送液路11が形成されている。そして、カテーテルシャフト１の外部には、送液路９を通じてバルーン６へ振動波Ａを与える振動発生器21が設けられている。なお、この振動波Ａによって、バルーン６の内部に渦流Ｂが発生し、バルーン６の内部の電解質溶液が撹拌されてバルーン６の内部の温度が均一に保たれるようになっている。

また、カテーテルシャフト１の外部には、コイル状電極７とその対極となる対極板12に高周波を供給する高周波発生器24が設けられ、高周波発生器24とコイル状電極７とを結ぶ高周波送電線８の間、及び高周波発生器24と対極板12の間には、高周波発生器24から出力される高周波の低周波成分をカットする低周波カットフィルター25が設けられている。

カテーテルシャフト１の外部には、熱電対10により検知された温度を表示する温度計22が設けられ、温度計22と熱電対10を結ぶ高周波送電線８、金属線９との間には、温度計22へ入力される高周波成分をカットする高周波カットフィルター23が設けられている。

これら低周波カットフィルター25、高周波カットフィルター23によって、高周波送電線８を共用しながらも、高周波電流によるノイズを排除して、正確な熱電対10による温度測定が可能となる。

高周波発生器24は、コイル状電極７と対極板12に１〜５ＭＨｚの高周波を供給しながら、高周波出力、インピーダンス、反射波をモニター可能に構成されている。なお、供給する高周波の周波数を１〜５ＭＨｚの範囲とすることによって、バルーン６の周囲の効率よい容量型加熱が可能となるほか、バルーン６の内部の液体によるインピーダンスであるバルーン内インピーダンス、バルーン６の膜によるインピーダンスである膜インピーダンス、生体組織によるインピーダンスである組織インピーダンスの総和である総インピーダンスを正確に測定することができる。なお、供給する高周波の周波数が５ＭＨｚを超えると、高周波電力が電磁波として放出される率が大きくなり、インピーダンスを正確に測定することができず、１ＭＨｚ未満では、容量型加熱の効率が著しく低下するので好ましくない。実験の結果、最適値は１．８ＭＨｚであることが分かっている。

また、高周波発生器24は、熱電対10で検出された温度に基づいて、バルーン６の内部の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節する制御手段（図示せず）を備えている。そして、高周波発生器24は、制御手段によって、インピーダンスが定常値を基準として一定値下降したときにバルーン６の膜にピンホールが発生したことを示すアラームとしてのピンホールアラーム26を表示し、インピーダンスが定常値を基準として一定値上昇したときにバルーン６の膜に血栓が形成したことを示すアラームとしての血栓アラーム27を表示するように構成されている。あるいは、インピーダンスが定常値を基準として一定値下降、又は一定値上昇したときに高周波の供給を自動停止するように構成されている。

つぎに、本実施例の高周波加温バルーンカテーテルシステムの作用について説明する。

カテーテル内腔、すなわち送液路11、バルーン６の内部に生理食塩水などの電解質溶液を満たし、エアー抜きを行う。そして、外筒シャフト２の先端部４と内筒シャフト３の先端部５の距離が最大になるように外筒シャフト２と内筒シャフト３を相互にスライドさせて、バルーン６を収縮させる。つぎに、収縮したバルーン６を治療部位に留置する。そして、外筒シャフト２の先端部４と内筒シャフト３の先端部５の距離を調整した後、バルーン６を拡張させてバルーン６を治療部位に押し当てる。

つづいて、バルーン６の内部の温度分布を均一にするために、振動発生器21からバルーン６の内部に振動波Ａを送り込む。そして、高周波発生器24から高周波を供給して加熱を開始する。高周波発生器24は、バルーン６の内部の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節する。したがって、熱容量が小さいために温度調節が比較的難しい小型のカテーテルにおいても、バルーンの内部を設定温度に保ちながら効率よく加熱することができる。そして、所定の温度と時間で治療部位を焼灼する。

ここで、何らかの原因で熱電対10を構成する高周波送電線８と金属線９とが離断した場合には、熱電対10の起電力が０となって温度が測定不能となるため、直ちに熱電対10が故障したことが分かる。したがって、高周波通電用電極とは独立して熱電対を配置する従来の構成においては、熱電対が高周波通電用電極から離脱してしまうことによって検出温度が不正確になるという問題があったが、この問題を一掃することができる。

また、バルーン６にピンホールがあいた場合は、バルーン６の膜によるインピーダンスが低下し、その結果、インピーダンスの測定値が下がる。高周波発生器24は、インピーダンスが定常値を基準として一定値下降したときに、バルーン６にピンホールがあいたと判断し、ピンホールアラーム26を表示するか、高周波の供給を自動停止する。したがって、ピンホール発生による過剰焼灼を防止することができる。

また、バルーン６に血栓が付着した場合は、血栓によりインピーダンスが上昇し、その結果、インピーダンスの測定値が上がる。高周波発生器24は、インピーダンスが定常値を基準として一定値上昇したときに、バルーン６に血栓は付着したと判断し、血栓アラーム27を表示するか、高周波の供給を自動停止する。したがって、血栓付着による血栓塞栓症を防止することができる。

以上のように、本実施例の高周波加温バルーンカテーテルシステムは、互いにスライド可能な外筒シャフト２と内筒シャフト３とから構成されたカテーテルシャフト１と、前記外筒シャフト２の先端部４と前記内筒シャフト３の先端部５近傍との間に設けられたバルーン６と、このバルーン６の内部に設けられた高周波通電用の単極電極としてのコイル状電極７と、このコイル状電極７に接続された高周波送電線８と、前記コイル状電極７の温度を検知する熱電対10と、前記外筒シャフト２と前記内筒シャフト３との間に形成され前記バルーン６の内部に通じる送液路11と、この送液路11を通じて前記バルーン６へ振動波Ａを与える振動発生器21と、前記熱電対10により検知された温度を表示する温度計22と、この温度計22と前記熱電対10の間に設けられ前記温度計22へ入力される高周波成分をカットする高周波カットフィルター23と、前記高周波送電線８とバルーン６の外部に設けられた対極板12に高周波を供給する高周波発生器24と、この高周波発生器24と前記高周波送電線８の間に設けられ前記高周波発生器24から出力される高周波の低周波成分をカットする低周波カットフィルター25とを備え、前記熱電対10は前記高周波送電線８と前記高周波送電線８の先端部に接合された一本の金属線９とから構成されたものである。

熱電対10は前記高周波送電線８と前記高周波送電線８の先端部に接合された金属線９とから構成されたので、金属線９が高周波送電線８から離断した場合には測定不能となって直ちに故障が判別可能となる。したがって、熱電対が高周波通電用電極から何かの原因で離脱してしまうと、測定すべき位置とは異なる位置で温度を検出することになって、検出温度が不正確になってしまうという従来の問題を一掃できる。

そして、上記構成により、熱電対10を構成する異種金属線の一方を高周波送電線８と共用することになるので、従来のように別に熱電対を配置する場合と比べて配線を１本省略することができる。したがって、熱電対を配置するためのスペースを省略して、カテーテルを小型化することができる。

また、前記コイル状電極７は前記高周波送電線８の先端を延長してコイル状に形成され、前記金属線９の先端は前記コイル状電極７の基端に点接合されたので、作成が簡単であるとともに、金属線９の先端の接合部が確実にバルーン６の内部に位置しているため検出温度が正確になる。また、極細の異種金属線９の先端をコイル状電極７の基端に点接合することによって構成された熱電対は熱容量が小さいので、コイル状電極７の基部の温度を正確に、かつ瞬時に検出することができる。

また、前記高周波発生器24は、前記コイル状電極７と前記対極板12に１〜５ＭＨｚの高周波を供給するとともに、高周波出力と総インピーダンスと反射波とをモニター可能に構成され、さらに、前記コイル状電極７の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節するように構成されたので、カテーテルを小型化した場合であっても、バルーンの内部を効率よく加熱でき、取り扱いを容易にすることができる。

また、前記高周波発生器24は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値下降したときにピンホールアラーム26を表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたので、ピンホールがあいてインピーダンスが低下する現象を確実に検出して、過剰焼灼を防止することができる。

また、前記高周波発生器24は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値上昇したときに血栓アラーム27を表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたので、血栓が付着してインピーダンスが上昇する現象を確実に検出して、血栓塞栓症を防止することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

以下、実験用バス中における実験例について説明する。なお、図２において、31は実験用バスであって、実験用バス31の中には治療部位の形状に見立てたファントム32が設置され、実験用バス31の内壁には対極板12が設置されている。

［実験例１］
実験用バス31に３７℃の生理食塩水を満たして実験を行った。生理食塩水中のファントム32にバルーンを接触させ、高周波発生器24から高周波の通電を開始すると、約１００秒後にインピーダンス、出力、バルーン６の中心温度、反射波はともに定常状態になった。通電開始３００秒後にバルーン６にピンホールを発生させると、出力、温度、反射波の変化は鈍かったが、インピーダンスは敏感に反応して、急激に低下した。

［実験例２］
実験用バス32に３７℃のヘバリン化した全血を満たして実験を行った。全血中のファントム32にバルーンを接触させ、設定温度１００℃で高周波発生器24から高周波の通電を開始した。徐々にバルーン６の中心温度が上昇し、通電開始約３００秒後の８０℃を超えたところでバルーン６の表面に血栓形成が見られた。血栓形成に伴う出力、温度、反射波の変化は鈍かったが、インピーダンスは敏感に反応して、急激に上昇した。

本発明の高周波加温バルーンカテーテルシステムの第１実施例を示すバルーン近傍の部分拡大図である。同上実験用バスの中に置いた状態を示す全体図である。同上バルーンにピンホール発生に伴うインピーダンス等の変化を示すグラフである。同上バルーンに血栓形成に伴うインピーダンス等の変化を示すグラフである。

符号の説明

１カテーテルシャフト
２外筒シャフト
３内筒シャフト
４先端部
５先端部
６バルーン
７コイル状電極（単極電極）
８高周波送電線
９金属線（異種金属線）
10 熱電対
11 送液路
12 対極板
21 振動発生器
22 温度計
23 高周波カットフィルター
24 高周波発生器
25 低周波カットフィルター
26 ピンホールアラーム（アラーム）
27 血栓アラーム（アラーム）
Ａ振動波

Claims

互いにスライド可能な外筒シャフトと内筒シャフトとから構成されたカテーテルシャフトと、前記外筒シャフトの先端部と前記内筒シャフトの先端部近傍との間に設けられたバルーンと、このバルーンの内部に設けられた高周波通電用の単極電極と、この単極電極に接続された高周波送電線と、前記単極電極の温度を検知する熱電対と、前記外筒シャフトと前記内筒シャフトとの間に形成され前記バルーンの内部に通じる送液路と、この送液路を通じて前記バルーンへ振動波を与える振動発生器と、前記熱電対により検知された温度を表示する温度計と、この温度計と前記熱電対の間に設けられ前記温度計へ入力される高周波成分をカットする高周波カットフィルターと、前記高周波送電線とバルーンの外部に設けられた対極板に高周波を供給する高周波発生器と、この高周波発生器と前記高周波送電線の間に設けられ前記高周波発生器から出力される高周波の低周波成分をカットする低周波カットフィルターとを備え、前記熱電対は前記高周波送電線と前記高周波送電線の先端部に接合された一本の極細の異種金属線とから構成されたことを特徴とする高周波加温バルーンカテーテルシステム。
前記単極電極は前記高周波送電線の先端を延長してコイル状に形成されたコイル状電極であって、前記異種金属線の先端は前記コイル状電極の基端に点接合されたことを特徴とする請求項１記載の高周波加温バルーンカテーテルシステム。
前記高周波発生器は、前記単極電極と前記対極板に１〜５ＭＨｚの高周波を供給するとともに、高周波出力と、バルーン内インピーダンスと膜インピーダンスと組織インピーダンスの総和である総インピーダンスと、反射波とをモニター可能に構成され、さらに、前記単極電極の温度を設定値に維持するように高周波出力を自動調節するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の高周波加温バルーンカテーテルシステム。
前記高周波発生器は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値下降したときに前記バルーンの膜にピンホールが発生したことを示すアラームを表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたことを特徴とする請求項３記載の高周波加温バルーンカテーテルシステム。
前記高周波発生器は、前記総インピーダンスが定常値を基準として一定値上昇したときに前記バルーンの膜に血栓が形成したことを示すアラームを表示、または高周波の供給を自動停止するように構成されたことを特徴とする請求項３記載の高周波加温バルーンカテーテルシステム。