CN101711711A - 超声波手术装置 - Google Patents

Abstract

本发明的超声波手术装置包括：超声波振动赋予单元，将脉冲的超声波振动赋予破碎水晶体的超声波刀头；输入第1输出条件的第1设定单元，所述第1输出条件包括与超声波振动的超声波功率及脉冲振动的振动时间有关的条件；第2设定单元，能输入相对于第1输出条件至少改变了与超声波功率及脉冲振动的振动时间有关的条件的值；选择单元，选择第1模式和第2模式，第1模式将根据第1输出条件的超声波振动赋予超声波刀头，第2模式将合成了第1输出条件和第2输出条件的超声波振动赋予超声波刀头；控制单元，根据所选择的模式使超声波振动赋予单元动作。

Description

超声波手术装置

技术领域

本发明涉及利用超声波刀头(tip)的超声波振动将由白内障等引起的白浊水晶体破碎并摘出体外的眼科用超声波手术装置。

背景技术

白内障手术中使用的超声波手术装置，是通过使得安装于机头(handpiece)的超声波刀头发生超声波振动，将眼球的水晶体核破碎(乳化)，并将破碎的水晶体核从超声波刀头的顶端的吸引口吸除。此种装置中，由于手术者手持机头，所以要用脚踏开关(foot-switch)来控制向眼内供给灌流液的供给动作、吸引动作及超声波振动的赋予动作(参见日本特开平11-206803号公报)。

但是，在破碎水晶体核时，如果水晶体核没有牢固地吸附在超声波刀头的顶端，那么在超声波刀头超声波振动时，水晶体核容易脱离，使水晶体核难以破碎。如果为了使水晶体核易于吸附在超声波刀头的顶端而将吸引压设定得较高，则容易发生刀头吸引口的急剧吸入导致眼的前房易于破碎的问题(surge的问题)。

而且，已知的是，一般通过提高超声波刀头的超声波振动的输出条件(如超声波功率、脉冲振动的频率、超声波振动的振动时间)的设定值，来提高水晶体核的破碎效率。但是，超声波振动的输出条件的设定值的提高会使超声波刀头的周围产生热，产生的热有时会影响形成于眼球的创口。而且，超声波刀头频繁的振动，会导致水晶体核容易被弹开。例如，如果使吸引压为一定，提高超声波振动的输出条件(功率、振动时间)，则超声波刀头的超声波振动增加，从而导致对水晶体核的吸附变差。在这种情况下，超声波振动的输出条件的提高，反而会导致水晶体核的破碎效率降低。

发明内容

鉴于上述技术的问题点，本发明的技术课题是提供一种超声波手术装置，其不增加吸引压就能够高效率地破碎水晶体核，能抑制对眼球创口的灼伤的影响。

为了解决上述课题，本发明的超声波手术装置的特征在于包括：

机头，安装有顶端具有吸引口的超声波刀头；吸引单元，将由超声波刀头破碎的水晶体核与供给眼内的灌流液一起从超声波刀头的顶端的吸引口吸出；超声波振动赋予单元，将脉冲的超声波振动赋予超声波刀头；动作信号输入单元，具有输入使该超声波振动赋予单元动作的动作信号的开关；第1设定单元和第2设定单元，它们是设定被赋予超声波刀头的超声波振动的输出条件的条件设定单元，所述第1设定单元具有输入第1输出条件的画面，所述第1输出条件包括关于超声波功率(power)及脉冲振动的振动时间的条件；所述第2设定单元，具有能够进行输入的画面，能输入相对于所述第1输出条件至少改变了关于超声波功率及脉冲振动的振动时间的条件的值；选择单元，选择第1模式和第2模式，第1模式将根据所述第1输出条件的超声波振动赋予超声波刀头，第2模式将由根据所述第1输出条件的超声波振动和根据所述第2输出条件的超声波振动合成的超声波振动赋予超声波刀头；控制单元，根据所述动作信号输入单元的动作信号的输入使所述超声波振动赋予单元动作，在选择了第1模式时，根据所述第1输出条件使所述超声波振动赋予单元动作，在选择了第2模式时，使所述超声波振动赋予单元动作，将由根据所述第1输出条件的超声波振动和根据所述第2输出条件的超声波振动合成的超声波振动赋予超声波刀头。

本发明中的进一步改进在从属权利要求中给出。

附图说明

图1是说明超声波手术装置构成的概略图。

图2是示出脚踏开关的操作和US机头的控制关系的图。

图3是超声波振动的输出条件及吸引压的设定画面的例图。

图4是基于第1输出条件的超声波振动Q1的例子。

图5是基于第2输出条件的超声波振动Q2的例子。

图6是示意性地示出合成模式下US刀头的超声波振动的赋予状态的图。

图7是示意性地示出合成模式下、脚踏开关的位置在一定位置上时的US刀头的超声波振动的赋予状态的图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施形态进行说明。图1是说明超声波手术装置主要构成的概略构成图。图2是说明脚踏开关的操作和超声波机头的控制关系的图。

白内障手术所使用的超声波手术装置1将控制部5置于框体内，所述控制部5对超声波振动控制、吸引控制等的装置整体进行控制。在与装置主体1连接的、由手术者手持的超声波机头(以下略称为US机头(US handpiece))2的顶端，安装有具有吸引口的管状的超声波刀头(以下略称为US刀头(US tip))2a。US机头2上内置有振动器2b(超声波振动赋予单元)，将通过振动器2b的振动所产生的超声波振动放大传递给US刀头2a。通过该US刀头2a的超声波振动使水晶体核破碎乳化。驱动能量通过连接于装置主体1的缆索供给US机头2的振动器2b。振动器2b(US刀头2a)的超声波振动可以是连续振动和脉冲(pulse)振动。所谓脉冲振动，就是对于以40KHz等高速振动的US刀头2a的振动动作，设定使刀头振动的ON时间(振动时间)和不使刀头振动的OFF时间(休止时间)，以50Hz等的某一周期反复进行ON/OFF的1个循环的脉冲驱动。

装有生理盐水等灌流液的灌流瓶10吊挂于杆(pole)12上，杆12通过手动等方式上下移动，使灌流瓶10的高度可以变化。灌流瓶10上连接有灌流管(tube)11，灌流管11用以将流液导入患者的眼E中，在灌流管11的途中设置有控制阀14。通过控制阀14的开关进行灌流液的流出控制。灌流管11的一端与灌流瓶10侧连接，另一端与破碎用的US机头2侧连接。另外，灌流瓶10的高度设定为适度地维持患者眼E内的压力。

吸引管16的一端安装于US机头2，另一端安装于废液袋17。吸引管16用于将从US刀头2a的吸引口吸收的灌流液、破碎乳化的水晶体核等眼内组织等排出体外。在吸引管16的途中设置有与压力传感器30连接的连接部32、蠕动型吸引泵18。而且，吸引管16通过旁通管(bypass-tube)19与灌流管11连接通，旁通管19的流出控制通过控制阀15进行。吸引管16内的吸引压通过压力传感器30经常检测，当吸引压达到预先设定的上限的吸引压时，控制部5使吸引泵18停止。又，当吸引压下降时，控制部5打开控制阀15，使灌流液从灌流管11经旁通管19流入吸引管16内。

控制部5与US机头2、脚踏开关6(动作信号输入单元)、触摸式输入部3、控制阀14、15、压力传感器30、吸引泵18连接，其中脚踏开关6用于输入动作信号，输入部3用于设定US机头2的超声波振动的输出条件等。输入部3兼用作显示设定信息、手术信息的表示部。在输入部3上，设置有对应于脚踏开关6的踩踏位置(踩踏级别)变更灌流、吸引、超声波乳化的组合的模式键以及进行灌流压、吸引流量、吸引压、US功率等各种设定的设定键。而且，控制部5中内置有对由输入部3所设定的设定值等进行存储的存储器7。上述的吸引压的上限(最大吸引压)通过输入部3的键操作来设定，设定值存储于存储器7中。

脚踏开关6包括基部20、踏板21、弹簧23、电位计(potentiometer)25，所述踏板21由手术者的脚踩踏来进行踩踏操作，其以基部20的轴22为中心向图中的箭头A的方向转动，所述弹簧23对踏板21施加向上的力，所述电位计25通过转动传递构件24、26等检测踏板21的踩踏位置。

如图2所示，具有如此结构的脚踏开关6，用于与踏板21的踩踏位置的信号相对应地控制机头2的灌流液的供给动作、吸引动作及超声波振动的输出动作。基本上，踏板21的踩踏位置位于位置1的级别(level)时进行灌流动作，位于位置2的级别时进行灌流动作及吸引动作，到达位置3的级别时，除了进行灌流动作、吸引动作之外，还进行利用US刀头2a的超声波振动的破碎(乳化)动作。但是，在位置2的级别时，如果进行了增加后述的US刀头2a的超声波振动的第2输出条件的设定，则从位置3的级别之前的位置2-2的级别开始，进行灌流动作、吸引动作以及根据第2输出条件的US刀头2a的超声波振动。如果在位置2-1的级别，则进行灌流动作及吸引动作。

本装置中，与脚踏开关6的踩踏位置相对应地赋予US刀头2a的超声波振动的输出条件可以根据第1输出条件和第2输出条件这两种来进行设定。第1输出条件与现有技术相同，主要是为了设定通过US刀头2a的超声波振动破碎水晶体核的条件而设置的。第2输出条件利用超声波振动的振动时间较短的脉冲振动的输出，主要是为了设定使水晶体核吸附于US刀头2a的顶端、或者对柔软的水晶体核进行处置的条件而设置的。而且，第2输出条件的脉冲振动的频率能够设定得比第1输出条件的脉冲振动的频率高。图3是输入部3所显示的超声波振动的输出条件及吸引压的设定画面的例图。图4是由第1输出条件设定的超声波振动Q1的例子，图5是由第2输出条件设定的超声波振动Q2的例子。

图3中，第1设定栏51是第1输出条件的设定栏，第2设定栏52是第2输出条件的条件设定栏。关于第1输出条件，能够通过栏61a选择超声波振动是脉冲振动还是连续振动，能够通过栏61b设定超声波振动的最大功率。在第1输出条件的栏61a中选择了脉冲振动时，能够在栏61c设定超声波的振动时间的占空比(duty：超声波振动的振动时间和休止时间的1个循环中振动时间所占的比例)，在栏61d设定脉冲振动的频率。由该第1设定栏51所设定的第1输出条件适用于脚踏开关6的踩踏位置在位置3的级别P1以上的情况。

关于第2输出条件，固定为脉冲振动，能够通过栏62b设定超声波振动的最大的功率，能够通过栏62c设定超声波振动的占空比，能够通过栏62d设定脉冲振动的频率。而且，在第1输出条件和第2输出条件中，能够分别在栏61e、62e选择使超声波振动的功率与脚踏开关6的踩踏位置相对应地线性(linear：线性的)变化的模式和，与脚踏开关6的踩踏位置无关地将超声波振动的功率保持为一定的模式。各栏的条件设定的选择或者值的输入时，触摸各栏选择之后，可以通过增减键55a、55b变更数值。由第2设定栏52所设定的第2输出条件适用于脚踏开关6的踩踏位置在位置3之前的位置2-2的级别P2以上的情况。

本装置中，备有将第1输出条件的超声波振动赋予US刀头2a的单独模式(第1模式)，和将第1输出条件的超声波振动和第2输出条件的超声波振动合成(叠加)后的超声波振动赋予US刀头2a的合成模式(第2模式)。进一步地，还备有在脚踏开关6的踩踏位置处于位置2-2的级别时进行第2输出条件的超声波振动，在脚踏开关6的踩踏位置处于位置3的级别时进行第1输出条件的超声波振动的结合模式(第3模式)。这些模式通过模式选择栏62f来选择。且，也可以通过将栏62b的超声波振动的最大功率设置为“0”来设定第2输出条件的设定栏，从而设定第1输出条件的单独模式。

另外，在将US刀头2a的超声波振动设置为脉冲振动时，其振动时间的条件可以通过频率和占空比来设定，但是直接设定超声波振动的ON时间(振动时间)和OFF时间(休止时间)的构成也可以。

而且，栏70是吸引压条件的设定栏，吸引压分为位置2-1、位置2-2及位置3，可以分别在各栏71a、71b、71c中输入所期望的值。其输入可以在触摸各栏71a、71b、71c进行选择之后通过增减键55a、55b变更数值来进行。

通过图3的条件设定栏输入的超声波振动的第1及第2输出条件的设定值、吸引压的设定值存储在存储器7中。

此处，图4所示的第1输出条件的超声波振动Q1，选择的是脉冲振动，超声波振动的最大功率设定为60％(相对于能够设定的功率的比例)，占空比设定为40％，脉冲振动的频率设定为30Hz。而且，设定为超声波功率与脚踏开关6的脚踏信号相对应地线性变化的模式。根据第1输出条件设定的超声波振动，在脚踏开关6的踩踏信号到达位置3的初始位置P1时开始输出超声波振动。

一方面，在图5所示的超声波振动的第2输出条件下，在脚踏开关6的踩踏信号到达预先设定于位置P1之前的位置2-2的位置P2的时刻开始输出超声波振动。而且，设定为超声波振动的功率与脚踏开关6的踩踏信号无关地保持为恒定的模式。在这种情况下，脚踏开关6的踩踏信号到达位置P2之后，包括位置3的级别都按照由设定画面的栏62b所设定的功率进行超声波振动。超声波振动的功率比第1输出条件的位置3的前半范围的功率高，例如，设定为50％。用于决定超声波的脉冲振动的ON时间和OFF时间的频率及占空比，例如，设定为50Hz及10％。第2输出条件不是以破碎水晶体核为目的，其目的主要在于，为了使水晶体核吸附于US刀头2a的顶端而利用超声波振动使US刀头2a的顶端切入水晶体核。因此，脉冲振动的ON时间能够设定得比第1输出条件的设定值短。第1输出条件下，频率设定为30Hz，占空比设定为40％时，脉冲振动的ON时间约13毫秒。相对于此，第2输出条件下，频率设定为50Hz，占空比设定为10％时，脉冲振动的ON时间约2毫秒。即便是脉冲振动，如果其ON时间长，则被插入US刀头2a的眼球的创口被灼伤的可能性变高，但如果是大约2毫秒的短时间，占空比大约为10％的话，则不会产生灼伤的问题。

另外，第2输出条件的关于能够输入的脉冲振动的ON时间的条件在输入栏62c中输入，最好限制为比第1输出条件所设定的能够输入的值小的值。例如，相对于栏61c能够输入的第1输出条件的占空比为10-100％，栏62c的能够输入的第2输出条件的占空比限制为10-20％。

下面说明选择超声波振动的合成模式时的手术动作。图6是示意性地示出与脚踏开关的位置相对应的US刀头2a的超声波振动的赋予状态的图。手术者将安装于US机头2的US刀头2a从创口插入。脚踏开关6被踩踏在位置1的级别时，控制阀14打开，灌流液供给到眼内。脚踏开关6被踩踏在位置2-1时，驱动吸引泵18，从US刀头2a的顶端的吸引口吸引眼内的灌流液。通过该吸引，位于US刀头2a的顶端附近的水晶体核被吸引。如果水晶体核牢固地吸附在US刀头2a的顶端，则通过将脚踏开关6踩踏到位置3，将第1输出条件所设定的超声波振动赋予US刀头2a，破碎水晶体核。

但是，最好吸引压的设定不要太高。在吸引压低的情况下，如果水晶体核没有牢固的吸附于US刀头2a的顶端，那么赋予由第1输出条件所设定的振动时间长的超声波振动Q1时，水晶体核容易从US刀头2a的顶端脱离。

因此，如果脚踏开关6被踩踏于位置2-2的级别，则第2输出条件所设定的超声波振动Q2赋予US刀头2a。如果第2输出条件所设定的超声波振动时间与第1输出条件相比被设定得足够短，作为其功率的超声波振动的振幅被设定得较大(50％以上)，则US刀头2a的顶端会陷入水晶体核。因此，水晶体核牢固地吸附在US刀头2a的顶端，此后，脚踏开关6被踩踏于位置3时，通过比第1输出条件所设定的振动时间长的超声波振动高效率地破碎水晶体核。

而且，在位置3的级别中，除了赋予第1输出条件的超声波振动之外，还继续赋予第2输出条件的超声波振动，两者被合成。所谓第1输出条件的超声波振动和第2输出条件的超声波振动的合成，就是使得同一时刻时两者的条件设定中功率(振幅)高的一方优先，并将超声波振动赋予US刀头2a。

图7示意性地示出在脚踏开关6的踩踏位置处于位置3的级别的一定位置、且在第1输出条件的功率比第2输出条件的功率低的位置时的US刀头2a的超声波振动的赋予状态，横轴为时间(t)。即便在只有第1输出条件的超声波振动Q1，水晶体核没有牢固地吸附在US刀头2a的顶端的情况下，通过将第2输出条件的超声波振动Q2赋予US刀头2a，能够使US刀头2a的顶端陷入水晶体核，将水晶体核吸附于US刀头2a。然后，通过第1输出条件的超声波振动破碎吸附于US刀头2a的水晶体核。

这里，在没有第2输出条件的超声波振动Q2的情况下，如果使用第1输出条件的超声波振动Q1，则水晶体核脱离，因此在现有技术中，需要频繁地操作脚踏开关6的踩踏动作以便停止超声波振动Q1而只进行吸引。相对于此，通过使第2输出条件的超声波振动Q2与第1输出条件的超声波振动Q1合成，手术者不需要频繁地操作脚踏开关6，能够在同一踩踏位置，使水晶体核吸附于US刀头2a的顶端，并且通过超声波振动Q1破碎水晶体核。而且，不需设定高的超声波振动的条件，就可以高效率地除去水晶体核，因此能够抑制对创口的灼伤。在水晶体核较硬，不能破碎的情况下，手术者可以通过进一步踩踏脚踏开关6，来提高第1输出条件的超声波振动Q1的功率，从而破碎水晶体核。

又，在吸除柔软的水晶体核或者水晶体核周围的柔软部分时，为了减轻眼球的创口的灼伤，尽可能不使用给创口带来负荷的US刀头2a的超声波振动，采用仅吸引的处理方法。但是，如果是吸引压的设定较低的手术，只进行吸引的话，吸引力较弱，也花费时间。与此对应，在现有技术中，有时会赋予少量的第1输出条件的超声波振动Q1，但是对脚踏开关频繁地操作，对于不熟练其操作的手术者来说是困难的。

相对于此，本装置中，通过使脚踏开关6的踩踏处于位置2-2的级别，将第2输出条件的超声波振动Q2赋予US刀头2a。通过赋予短时间的超声波振动Q2，US刀头2a的顶端陷入柔软的水晶体核，从而可以吸引水晶体核。因此，即便不设定高的吸引压，也能吸引水晶体核(吸引力提高)。第2输出条件中如果设定脉冲振动的ON时间短，占空比较小，则不会引起创口的灼伤，可以高效地吸除并去除柔软的水晶体核或者水晶体核周围的柔软部分。

下面，说明结合模式(第3模式)。结合模式如图6所示，脚踏开关6的踩踏在位置2-2的级别时，将第2输出条件的超声波振动Q2赋予US刀头2a，脚踏开关6的踩踏在位置3的级别时，将第1输出条件的超声波振动Q1赋予US刀头2a。关于该结合模式的使用，通过使脚踏开关6的踩踏处于位置2-2，不需要设定高的吸引压，就可以容易地处置柔软的水晶体核。并且，不需要通过输入部3或者脚踏开关6等切换输出条件，如果使得脚踏开关6的踩踏处于位置3，则可以将第1输出条件的超声波振动Q1赋予US刀头2a来进行手术。

另外，上述的合成模式中，第2输出条件从脚踏开关6的踩踏位置在位置3之前的位置2-2的级别开始适用，但是，也可以从位置3开始适用。这种情况下，如前所述，在吸引压的设定得较低的状态下，超声波振动的输出条件的设定值不需要提高，就可以高效率地除去水晶体核。而且，还可以抑制对眼球的创口的灼伤的影响。

Claims (9)

1.一种超声波手术装置，其特征在于，包括：

机头，安装有顶端具有吸引口的超声波刀头；

吸引单元，将由超声波刀头破碎的水晶体核与供给眼内的灌流液一起从超声波刀头的顶端的吸引口吸出；

超声波振动赋予单元，将脉冲的超声波振动赋予所述超声波刀头；

动作信号输入单元，具有输入使该超声波振动赋予单元动作的动作信号的开关；

第1设定单元和第2设定单元，它们是设定被赋予超声波刀头的超声波振动的输出条件的条件设定单元，所述第1设定单元具有输入第1输出条件的画面，所述第1输出条件包括关于超声波功率及脉冲振动的振动时间的条件；所述第2设定单元，具有能够进行输入的画面，能输入相对于所述第1输出条件至少改变了关于超声波功率及脉冲振动的振动时间的条件的值；

选择单元，选择第1模式和第2模式，第1模式是将根据所述第1输出条件的超声波振动赋予超声波刀头，第2模式是将由根据所述第1输出条件的超声波振动和根据所述第2输出条件的超声波振动合成的超声波振动赋予超声波刀头；

控制单元，根据所述动作信号输入单元的动作信号的输入使所述超声波振动赋予单元动作，在选择了第1模式时，根据所述第1输出条件使所述超声波振动赋予单元动作，在选择了第2模式时，使所述超声波振动赋予单元动作，将由根据所述第1输出条件的超声波振动和根据所述第2输出条件的超声波振动合成的超声波振动赋予超声波刀头。

2.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

所述控制单元在第2模式下，在根据所述第1输出条件的超声波振动的赋予和根据第2输出条件的超声波振动的赋予在同一时刻时，使所述超声波赋予单元动作，使超声波功率高的一方优先地将超声波振动赋予超声波刀头。

3.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

所述动作信号输入单元，包括输出与踩踏位置相对应的输出信号的脚踏开关，

所述第1设定单元设定脚踏开关被踩踏至规定的第1级别以上时的超声波振动的输出条件，所述第2设定单元设定脚踏开关被踩踏至第2级别以上时的超声波振动的输出条件，所述第2级别设定在所述第1级别之前的踩踏位置，

所述控制单元，在第2模式中，来自脚踏开关的踩踏位置的信号在第1级别以上时，使所述超声波振动赋予单元动作，将由根据所述第1输出条件的超声波振动和根据所述第2输出条件的超声波振动合成的超声波振动赋予超声波刀头，在来自脚踏开关的踩踏位置的信号处于第1级别和第2级别之间时，使所述超声波振动赋予单元动作，将根据所述第2输出条件的超声波振动赋予超声波刀头。

4.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

所述动作信号输入单元，包括输出与踩踏位置相对应的输出信号的脚踏开关，

所述第1设定单元在脚踏开关被踩踏至规定的第1级别以上时，能够设定使超声波功率与脚踏开关的踩踏位置相对应地线性变化的条件，所述第2设定单元即使在脚踏开关被踩踏至第1级别以上时，也能够设定与脚踏开关的踩踏位置无关地将超声波功率保持为恒定的条件。

5.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

所述动作信号输入单元，包括输出与踩踏位置相对应的输出信号的脚踏开关，

所述第1设定单元设定的是脚踏开关被踩踏至规定的第1级别以上时的超声波振动的输出条件，所述第2设定单元设定的是脚踏开关被踩踏至第2级别以上时的超声波振动的输出条件，所述第2级别设定在所述第1级别之前的踩踏位置，

所述选择单元包括第3模式，所述第3模式是在来自脚踏开关的踩踏位置的信号处于第1级别和第2级别之间时，将根据所述第2输出条件的超声波振动赋予超声波刀头，在来自脚踏开关的踩踏位置的信号处于第1级别以上时，将根据所述第1输出条件的超声波振动赋予超声波刀头。

6.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

由所述设定单元所设定的所述第1输出条件及第2输出条件的关于脉冲振动的振动时间的条件包括：脉冲振动的频率、脉冲振动的1个循环中的振动时间及休止时间。

7.如权利要求6所述的超声波手术装置，其特征在于，

脉冲振动的1个循环中的振动时间及休止时间设定为占空比，所述占空比是脉冲振动的1个循环中的振动时间及休止时间的比例。

8.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

关于能由所述第2设定单元输入的脉冲振动的振动时间的条件，被限制得比能由所述第1设定单元输入的振动时间短。

9.如权利要求1所述的超声波手术装置，其特征在于，

超声波功率的条件，设定第2输出条件的值比第1输出条件的值高，关于脉冲振动的振动时间的条件，设定第2输出条件的时间比第1输出条件的时间短。

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