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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Blutgefäßerkennungsvorrichtung und eine chirurgische Behandlungsvorrichtung.
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{Hintergrund Stand der Technik}
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Bei einer chirurgischen Behandlung von Lebendgewebe ist es wichtig, dass ein Chirurg das Vorhandensein eines Blutgefäßes, das im Inneren des Lebendgewebes versteckt ist, genau erkennt und eine Behandlung so durchführt, dass das Blutgefäß vermieden wird. Somit wurden chirurgische Behandlungsvorrichtungen mit einer Funktion zum optischen Erkennen eines Blutgefäßes vorgeschlagen, das in Lebendgewebe vorhanden ist (siehe z. B. PTL 1). In der PTL 1 wird die Menge an Blut im Lebendgewebe gemessen und somit wird auf Basis der gemessenen Blutmenge ermittelt, ob ein Blutgefäß vorhanden ist.
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{Liste der Referenzschriften}
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{Patentliteratur}
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- {PTL 1} Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4490807
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{Kurzdarstellung der Erfindung}
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{Technisches Problem}
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Das Verfahren in PTL 1, bei dem ein Blutgefäß auf Basis der Blutmenge erkannt wird, ist mit dem Problem verbunden, dass die Genauigkeit der Blutgefäßerkennung gering ist, wodurch das Verfahren für Chirurgen weniger nützlich wird. Insbesondere da Blut in einem Blutgefäß und Blut, das durch Blutung aus einem Blutgefäß austritt, ohne Unterscheidung gleich gemessen werden, können Blutgefäße nicht genau von austretendem Blut unterschieden werden. Auch wenn es wichtig ist, dass ein Chirurg die Position insbesondere eines dicken Blutgefäßes genau erkennt, werden ferner beim Verfahren in der PTL 1 ein dünnes Blutgefäß und ein dickes Blutgefäß ohne Unterschied erkannt, wodurch es unmöglich ist, ein Blutgefäß zu identifizieren, das für einen Chirurgen wirklich wichtig ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände entwickelt und ein Ziel dieser liegt in der Bereitstellung einer Blutgefäßerkennungsvorrichtung und einer chirurgischen Behandlungsvorrichtung, die in der Lage sind, ein in Lebendgewebe vorhandenes Blutgefäß genau zu erkennen und ein Blutgefäß mit einem vordefinierten Merkmal selektiv zu erkennen.
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{Lösung des Problems}
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
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Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Blutgefäßerkennungsvorrichtung bereit, die umfasst: einen lichtemittierenden Teil, der Laserlicht auf Lebendgewebe strahlt; einen Lichtaufnahmeteil, der Streulicht des Laserlichts aufnimmt, das vom Lebendgewebe gestreut wird; eine Lichterkennungseinheit, die eine Intensität des gestreuten Lichts erkennt, das vom Lichtaufnahmeteil aufgenommen wird; eine Frequenzanalyseeinheit, die Zeitreihendaten analysiert, die eine temporale Änderung der Intensität des Streulichts indizieren, das von der Lichterkennungseinheit erkannt wird, um ein Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung des Streulichts zu extrahieren, wobei das Ausmaß der Frequenzspektrumverschiebung in den Zeitreihendaten umfasst ist; und eine Ermittlungseinheit, die ein Merkmal eines Blutgefäßes im Lebendgewebe auf Basis des Ausmaßes der Frequenzspektrumverschiebung, das von der Frequenzanalyseeinheit extrahiert wurde, ermittelt.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird Streulicht, das durch Strahlen von Laserlicht auf Lebendgewebe vom lichtemittierenden Teil erzeugt wird, vom Lichtaufnahmeteil aufgenommen, wird die Intensität des Streulichts von der Lichterkennungseinheit erkannt und werden Zeitreihendaten, die eine temporale Änderung der Intensität des Streulichts indizieren, in der Frequenzanalyseeinheit analysiert.
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Die Frequenz des Streulichts des Lebendgewebes, das vom Blut in einem Blutgefäß gestreut wird, wird durch die durch den Blutfluss verursachte Dopplerverschiebung in Bezug auf die Frequenz des Laserlichts verschoben. Das Ausmaß der Frequenzspektrumverschiebung zu diesem Zeitpunkt steht mit einem Merkmal des Blutgefäßes in Korrelation. Andererseits ist die Frequenz des Streulichts des Lebendgewebes, das durch Komponenten außer Blut in einem Blutgefäß gestreut wird, gleich wie die Frequenz des Laserlichts. Wenn im Lebendgewebe kein Blutgefäß vorhanden ist, wird die Intensität des Streulichts in den Zeitreihendaten somit im Wesentlichen konstant. Wenn hingegen ein Blutgefäß im Lebendgewebe vorhanden ist, werden das Streulicht, das durch das Blut im Blutgefäß gestreut wird, und das Streulicht, das durch andere Komponenten außer dem Blutgefäß gestreut wird, vom Lichtaufnahmeteil gleichzeitig aufgenommen, wodurch ein Impuls (Beat) mit dem gleichen Zeitraum, der dem Merkmal des Blutgefäßes entspricht, in der Intensität des Streulichts in den Zeitreihendaten erscheint.
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In der Frequenzanalyseeinheit wird das Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung, das dem Vorhandensein oder dem Nichtvorhandensein eines Blutgefäßes und dem Merkmal des Blutgefäßes entspricht, aus den Zeitreihendaten extrahiert. Aus diesem Grund ist es in der Ermittlungseinheit möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Blutgefäßes genau zu ermitteln, während es von statischem Blut eindeutig unterschieden wird, wie z. B. aus einem Blutgefäß austretendem Blut, und um das Merkmal des Blutgefäßes, das im Lebendgewebe vorhanden ist, auf Basis des Ausmaßes einer Frequenzspektrumverschiebung zu ermitteln.
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Unter dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Frequenzanalyseeinheit die Zeitreihendaten analysieren, die die temporale Änderung der Intensität des Streulichts indizieren, um ein Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung des Streulichts in Bezug auf das Laserlicht zu extrahieren, wobei das Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung in den Zeitreihendaten umfasst ist.
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Der oben beschriebene erste Aspekt kann ferner eine Speichereinheit umfassen, die die Intensität des Streulichts, das von der Lichterkennungseinheit erkannt wird, zeitreihenmäßig speichert, um die Zeitreihendaten zu generieren.
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Dadurch können die Zeitreihendaten gespeichert werden.
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Der oben beschriebene erste Aspekt kann ferner umfassen: einen Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht, der sichtbares Licht in Richtung einer Position des Lebendgewebes strahlt, das mit dem Laserlicht bestrahlt wird; und eine Steuereinheit, die den Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht steuert, so dass das sichtbare Licht auf das Lebendgewebe gestrahlt wird und das sichtbare Licht dort nicht gestrahlt wird, auf Basis eines Ermittlungsergebnisses, das von der Ermittlungseinheit erhalten wird, wobei die Steuereinheit den Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht so steuert, dass das sichtbare Licht auf das Lebendgewebe gestrahlt wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass ein Erkennungszielblutgefäß mit einem Durchmesser innerhalb eines vordefinierten Durchmesserbereichs im Lebendgewebe vorhanden ist, und den Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht so steuert, dass das sichtbare Licht nicht auf das Lebendgewebe gestrahlt wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß im Lebendgewebe nicht vorhanden ist.
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Dadurch wird sichtbares Licht nur dann, wenn das Erkennungszielblutgefäß in dem mit dem Laserlicht bestrahlten Bereich vorhanden ist, auch auf den bestrahlten Bereich gestrahlt. Somit kann ein Benutzer den mit dem sichtbaren Licht bestrahlten Bereich als Bereich erkennen, in dem das Erkennungszielblutgefäß vorhanden ist.
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Unter dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann der lichtemittierende Teil auch in der Lage sein, das sichtbare Licht gemeinsam mit dem Laserlicht auf das Lebendgewebe zu strahlen, um als Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht zu dienen.
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Dadurch kann mit einer einfachen Struktur genau bewirkt werden, dass die mit dem Laserlicht bestrahlte Position mit der Position zusammenfällt, die mit dem sichtbaren Licht bestrahlt wird.
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Unter dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann die Frequenzanalyseeinheit ein Fourier-Spektrum erhalten, indem die Zeitreihendaten einer Fourier-Transformation unterzogen werden, und extrahiert eine durchschnittliche Frequenz des Fourier-Spektrums, einen Gradienten davon oder eine Spektralbreite davon als Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung.
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Die Geschwindigkeit des Blutflusses ist im Wesentlichen proportional zum Quadrat des Durchmessers des Blutgefäßes und die durchschnittliche Frequenz des Fourier-Spektrums, der Gradient und die Spektralbreite haben eine starke Korrelation mit der Geschwindigkeit des Blutflusses. Daher ist es möglich, das Ausmaß der Frequenzspektrumverschiebung auf Basis der durchschnittlichen Frequenz, des Gradienten oder der Spektralbreite genau festzustellen und die Genauigkeit der Ermittlung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Blutgefäßes und des Merkmals davon, wie von der Ermittlungseinheit durchgeführt, zu verbessern.
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Der oben beschriebene erste Aspekt kann ferner einen Anbringungsteil umfassen, der den lichtemittierenden Teil und den Lichtaufnahmeteil hält, und der an einem Behandlungswerkzeug lösbar angebracht werden kann. Der Anbringungsabschnitt kann an einem Wellenabschnitt des Behandlungswerkzeugs lösbar angebracht werden.
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Dadurch wird die Blutgefäßerkennungsvorrichtung in das Behandlungswerkzeug integriert, wodurch es möglich wird, die Blutgefäßerkennungsvorrichtung und das Behandlungswerkzeug gemeinsam zu manipulieren.
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Der oben beschriebene erste Aspekt kann ferner umfassen: einen ersten Übertragungsweg, der das Laserlicht zum lichtemittierenden Teil überträgt; und einen zweiten Übertragungsweg, der das Streulicht vom Lichtaufnahmeteil zur Lichterkennungseinheit überträgt und sich vom ersten Übertragungsweg unterscheidet, wobei eine Übertragungsquerschnittfläche für das Laserlicht des ersten Übertragungswegs kleiner als eine Übertragungsquerschnittfläche für das Streulicht des zweiten Übertragungswegs ist. Der erste Übertragungsweg kann das Laserlicht in einen Monomode übertragen; und der zweite Übertragungsweg kann das Streulicht in einem Multimode übertragen.
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Dadurch wird Laserlicht mit hoher Lichtdichte vom ersten Übertragungsweg auf das Lebendgewebe gestrahlt und somit wirkt das Laserlicht mit hoher Intensität auch auf eine Tiefenposition im Lebendgewebe. Demgemäß kann starkes Streulicht erzeugt werden. Ferner kann die Menge an aufgenommenem Streulicht erhöht werden, da das Streulicht in einem breiten Bereich vom zweiten Übertragungsweg aufgenommen wird.
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Unter dem oben beschriebenen ersten Aspekt kann der erste Übertragungsweg aus einem Kern und einer ersten Hülse einer Doppelkernfaser gebildet sein, und der zweite Übertragungsweg kann aus der ersten Hülse und einer zweiten Hülse der Doppelkernfaser gebildet sein.
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Eine Doppelkernfaser hat einen einzelnen Kern, eine erste Hülse und eine zweite Hülse, und der Kern, die erste Hülse und die zweite Hülse sind in dieser Reihenfolge von der Mitte Richtung einer radial äußeren Seiten konzentrisch angeordnet. Der Kern und die erste Hülse haben eine Funktion äquivalent zu jener einer optischen Monomode-Faser und die erste Hülse und die zweite Hülse haben eine Funktion äquivalent zu jener einer optischen Multimode-Faser.
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Aus diesem Grund werden der Kern und die erste Hülse als erster Übertragungsweg verwendet und werden die erste Hülse und die zweite Hülse als zweiter Übertragungsweg verwendet, wodurch der erste Übertragungsweg und der zweite Übertragungsweg koaxial konfiguriert werden. Demgemäß ist es möglich, mit einer einfachen Struktur eine optische Anpassung durchzuführen, um den mit dem Laserlicht innerhalb eines Bereichs bestrahlten Bereich im Lebendgewebe zu lokalisieren, wo das Streulicht erkannt wird, und um die Menge an aufgenommenem Streulicht zu erhöhen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine chirurgische Behandlungsvorrichtung bereit, die umfasst: einen Aktionsabschnitt, der Lebendgewebe behandelt; einen lichtemittierenden Teil, der im Aktionsabschnitt oder in einer Nähe des Aktionsabschnitts bereitgestellt ist und der Laserlicht auf das Lebendgewebe strahlt; einen Lichtaufnahmeteil, der Streulicht des Laserlichts aufnimmt, das vom Lebendgewebe gestreut wird; eine Lichterkennungseinheit, die eine Intensität des gestreuten Lichts erkennt, das vom Lichtaufnahmeteil aufgenommen wird; eine Frequenzanalyseeinheit, die Zeitreihendaten analysiert, die eine temporale Änderung der Intensität des Streulichts indizieren, das von der Lichterkennungseinheit erkannt wird, um ein Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung des Streulichts zu extrahieren, wobei das Ausmaß der Frequenzspektrumverschiebung in den Zeitreihendaten umfasst ist; und eine Ermittlungseinheit, die ein Merkmal eines Blutgefäßes im Lebendgewebe auf Basis des Ausmaßes der Frequenzspektrumverschiebung, das von der Frequenzanalyseeinheit extrahiert wurde, ermittelt.
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Unter dem oben beschriebenen zweiten Aspekt kann die Frequenzanalyseeinheit die Zeitreihendaten analysieren, die eine temporale Änderung der Intensität des Streulichts indizieren, um ein Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung des Streulichts in Bezug auf das Laserlicht zu extrahieren, wobei das Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung in den Zeitreihendaten umfasst ist.
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Unter dem oben beschriebenen zweiten Aspekt kann der Aktionsabschnitt ein Energieaktionsabschnitt sein, der bewirkt, dass Energie auf das Lebendgewebe wirkt, wobei der oben beschriebene zweite Aspekt ferner umfassen kann: eine Energiespeiseeinheit, die eine Energiequelle zum Erzeugen der Energie zum Energieaktionsabschnitt speist; und eine Steuereinheit, die die Energiespeiseeinheit auf Basis eines von der Ermittlungseinheit erhaltenen Ermittlungsergebnisses steuert.
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Dadurch ist es möglich, den Betrieb des Energieaktionsabschnitts abhängig davon, ob das Erkennungszielblutgefäß im Lebendgewebe vorhanden ist, zu wechseln.
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Unter dem oben beschriebenen zweiten Aspekt kann die Steuereinheit die Energiespeiseeinheit so steuern, dass die Energiequelle nicht zum Energieaktionsabschnitt gespeist wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass ein Erkennungszielblutgefäß mit einem Durchmesser innerhalb eines vordefinierten Durchmesserbereichs im Lebendgewebe vorhanden ist.
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Dadurch kann nur dann bewirkt werden, dass Energie vom Energieaktionsabschnitt selektiv auf das Lebendgewebe wirkt, um eine Behandlung durchzuführen, wenn das Erkennungszielblutgefäß nicht vorhanden ist.
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Unter dem oben beschriebenen zweiten Aspekt kann die Steuereinheit in einen Intensitätssteuermodus für die Energiequelle schalten, die von der Energiespeiseeinheit zum Energieaktionsabschnitt gespeist wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass ein Erkennungszielblutgefäß mit einem Durchmesser innerhalb eines vordefinierten Durchmesserbereichs im Lebendgewebe vorhanden ist.
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Dadurch ist es möglich, das Lebendgewebe unter Verwendung eines Schneidmodus zu behandeln, wenn das Erkennungszielblutgefäß nicht vorhanden ist, und unter Verwendung eines Koagulationsmodus, wenn das Erkennungszielblutgefäß im Lebendgewebe vorhanden ist.
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Der oben beschriebene zweite Aspekt kann ferner umfassen: einen Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht, der sichtbares Licht in Richtung einer Position des Lebendgewebes strahlt, das mit dem Laserlicht bestrahlt wird; und eine Steuereinheit, die den Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht steuert, so dass das sichtbare Licht auf das Lebendgewebe gestrahlt wird und das sichtbare Licht dort nicht gestrahlt wird, auf Basis eines Ermittlungsergebnisses, das von der Ermittlungseinheit erhalten wird, wobei die Steuereinheit den Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht so steuert, dass das sichtbare Licht auf das Lebendgewebe gestrahlt wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass ein Erkennungszielblutgefäß mit einem Durchmesser innerhalb eines vordefinierten Durchmesserbereichs im Lebendgewebe vorhanden ist, und den Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht so steuert, dass das sichtbare Licht nicht auf das Lebendgewebe gestrahlt wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß im Lebendgewebe nicht vorhanden ist.
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Unter dem oben beschriebenen zweiten Aspekt kann der lichtemittierende Teil auch in der Lage sein, das sichtbare Licht gemeinsam mit dem Laserlicht auf das Lebendgewebe zu strahlen, um als Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht zu dienen.
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Unter dem oben beschriebenen zweiten Aspekt kann die Frequenzanalyseeinheit ein Fourier-Spektrum erhalten, indem die Zeitreihendaten einer Fourier-Transformation unterzogen werden, und extrahiert eine durchschnittliche Frequenz des Fourier-Spektrums, einen Gradienten davon oder eine Spektralbreite davon als Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung.
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Der oben beschriebene zweite Aspekt kann ferner umfassen: einen ersten Übertragungsweg, der das Laserlicht zum lichtemittierenden Teil überträgt; und einen zweiten Übertragungsweg, der das Streulicht vom Lichtaufnahmeteil zur Lichterkennungseinheit überträgt und sich vom ersten Übertragungsweg unterscheidet, wobei eine Übertragungsquerschnittfläche für das Laserlicht des ersten Übertragungswegs kleiner als eine Übertragungsquerschnittfläche für das Streulicht des zweiten Übertragungswegs ist.
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Der erste Übertragungsweg kann das Laserlicht in einen Monomode übertragen; und der zweite Übertragungsweg kann das Streulicht in einem Multimode übertragen. Ferner kann der erste Übertragungsweg aus einem Kern und einer ersten Hülse einer Doppelkernfaser gebildet sein, und der zweite Übertragungsweg kann aus der ersten Hülse und einer zweiten Hülse der Doppelkernfaser gebildet sein.
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{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vorteilhafte Wirkung dahingehend bereitgestellt, dass ein in einem Lebendgewebe vorhandenes Blutgefäß genau erkannt werden kann und ein Blutgefäß mit einem vordefinierten Merkmal selektiv erkannt werden kann.
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{Kurze Beschreibung der Zeichnungen}
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1 ist eine Ansicht, die die allgemeine Konfiguration einer chirurgischen Behandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Ansicht, die die Streuung von Laserlicht durch statische Komponenten in Lebendgewebe erläutert.
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3 ist eine Ansicht, die die Streuung von Laserlicht durch dynamische Komponenten in Lebendgewebe erläutert.
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4 zeigt beispielhafte Zeitreihendaten zur Intensität von Streulicht, die in einer Ermittlungseinheit erhalten werden, wie in 1 gezeigt.
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5 zeigt ein beispielhaftes Dopplerspektrum, das in der Ermittlungseinheit erhalten wurde, wie in 1 gezeigt.
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6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit eines Blutflusses und der durchschnittlichen Frequenz eines Dopplerspektrums zeigt.
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7 ist eine Ansicht, die die allgemeine Konfiguration einer chirurgischen Behandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist eine Ansicht, die den Betrieb der chirurgischen Behandlungsvorrichtung erläutert, der in 7 gezeigt ist.
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9 ist eine Teilkonfigurationsansicht, die eine Modifikation der chirurgischen Behandlungsvorrichtung zeigt, wie in 7 gezeigt.
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10 ist eine Ansicht, die die allgemeine Konfiguration einer Blutgefäßerkennungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11A ist eine Ansicht, die ein Energiebehandlungswerkzeug zeigt, an dem die Blutgefäßerkennungsvorrichtung, wie in 10 gezeigt, angebracht ist.
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11B ist eine Schnittansicht eines Energiebehandlungswerkzeugs und der Blutgefäßerkennungsvorrichtung, wie in 11A gezeigt, entlang der Linie XI-XI.
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12 ist eine Ansicht, die eine Modifikation des Energiebehandlungswerkzeugs zeigt, wie in den 11A und 11B gezeigt.
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13 ist eine Ansicht zum Erläutern des Betriebs von Modifikationen einer optischen Bestrahlungsfaser und einer optischen Lichtaufnahmefaser.
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14 ist ein Graph, der ein Simulationsergebnis einer räumlichen Intensitätsänderung von Streulicht zeigt, wie in einem Blutgefäß erzeugt.
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15 ist ein Graph, der die integrierte Intensität von Streulicht zeigt, das aus dem in 14 gezeigten Graphen erhalten wird.
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{Beschreibung von Ausführungsformen}
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Erste Ausführungsform
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Eine chirurgische Behandlungsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, ist die chirurgische Behandlungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform versehen mit: einem Energiebehandlungswerkzeug 1, mit dem ein Lebendgewebe A behandelt wird; ein Blutgefäßerkennungsmittel, das ein Blutgefäß B im Lebendgewebe A optisch erkennt; und eine Steuereinheit 2, die das Energiebehandlungswerkzeug 1 auf Basis eines Erkennungsergebnisses steuert, das vom Blutgefäßerkennungsmittel erhalten wurde.
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Das Energiebehandlungswerkzeug 1 ist versehen mit: einem länglichen Wellenabschnitt 3, der in den Körper eingesetzt werden kann; einem Energieaktionsabschnitt 4, der an einem distalen Ende des Wellenabschnitts 3 bereitgestellt ist und bewirkt, dass Energie auf das Lebendgewebe A wirkt; und eine Energiespeiseeinheit 5, die mit einem proximalen Ende des Wellenabschnitts 3 verbunden ist, um eine Energiequelle über ein durch das Innere des Wellenabschnitts 3 verlaufendes Kabel zum Energieaktionsabschnitt 4 zu speisen.
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Der Energieaktionsabschnitt 4 ist eine Energiezange, die ein Paar Backen 6 und 7 aufweist, die in der Lage sind, das Lebendgewebe A zu greifen. Die obere Backe 6 und die untere Backe 7 haben Innenflächen 6a und 7a, die einander zugewandt sind. Wenn eine Energiequelle (z. B. Hochfrequenzstrom) von der Energiespeiseeinheit 5 gespeist wird, erzeugen die obere Backe 6 und die untere Backe 7 Energie (z. B. Hochfrequenzstrom oder Ultraschallwellen), und die erzeugte Energie wird von den Innenflächen 6a und 7a in Richtung Lebendgewebe A zwischen den Innenflächen 6a und 7a emittiert.
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Der Energieaktionsabschnitt 4 hat als Betriebsmodi einen Schneidmodus, in dem das Lebendgewebe A mit hoher Energie geschnitten wird, und einen Koagulationsmodus, in dem das Lebendgewebe B mit niedriger Energie koaguliert wird, die geringer als die hohe Energie im Schneidmodus ist. Der Energieaktionsabschnitt 4 wechselt gemäß der Intensität der von der Energiespeiseeinheit 5 gespeisten Energiequelle zwischen dem Schneidmodus und dem Koagulationsmodus.
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Das Blutgefäßerkennungsmittel ist versehen mit: einer Laserlichtquelle 8, die Laserlicht L ausgibt; einem lichtemittierenden Teil 9, der auf der Innenfläche 6a der oberen Backe 6 bereitgestellt ist und das von der Laserlichtquelle 8 gespeiste Laserlicht L emittiert; eine optische Bestrahlungsfaser (erster Übertragungsweg) 14, die das Laserlicht L von der Laserlichtquelle 8 zum laseremittierenden Teil 9 überträgt; einen Lichtaufnahmeteil 10, der auf der Innenfläche 7a der unteren Backe 7 bereitgestellt ist und der Streulicht S des Laserlichts L aufnimmt, das vom Lebendgewebe A gestreut wird; eine Lichterkennungseinheit 11, die das vom Lichtaufnahmeteil 10 empfangene Streulicht S erkennt; eine optische Lichtaufnahmefaser (zweiter Übertragungsweg) 15, die das Streulicht S vom Lichtaufnahmeteil 10 zur Lichterkennungseinheit 11 überträgt; eine Speichereinheit 17, die Daten zur Intensität des Streulichts S sammelt, die von der Lichterkennungseinheit 11 erkannt wurden; eine Frequenzanalyseeinheit 12, die die in der Speichereinheit 17 gesammelten Daten einer Frequenzanalyse unterzieht; und eine Ermittlungseinheit 13, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erkennungszielblutgefäßes, das ein vordefiniertes Merkmal aufweist, auf Basis eines von der Frequenzanalyseeinheit 12 erhaltenen Frequenzanalyseergebnis ermittelt.
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Die Laserlichtquelle 8 gibt Laserlicht L in einem Wellenlängenbereich (z. B. Nahinfrarotbereich) aus, der von Blut weniger stark absorbiert wird. Die Laserlichtquelle 8 ist über die optische Bestrahlungsfaser 14, die durch das Innere des Wellenabschnitts 3 verläuft, mit dem lichtemittierenden Teil 9 verbunden. Das Laserlicht L, das von der Laserlichtquelle 8 in die optische Bestrahlungsfaser 14 eingebracht wird, wird durch die optische Bestrahlungsfaser 14 in den lichtemittierenden Teil 9 geführt und vom lichtemittierenden Teil 9 in Richtung der Innenfläche 7a der unteren Backe 7 emittiert.
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Der Lichtaufnahmeteil 10 ist über die optische Lichtaufnahmefaser 15, die durch das Innere des Wellenabschnitts 3 verläuft, mit der Lichterkennungseinheit 11 verbunden. Das Streulicht S, das vom Lichtaufnahmeteil 10 aufgenommen wird, wird durch die optische Lichtaufnahmefaser 15 zur Lichterkennungseinheit 11 geführt und tritt in die Lichterkennungseinheit 11 ein.
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Die Lichterkennungseinheit 11 wandelt die Intensität des Streulichts S, das von der optischen Lichtaufnahmefaser 15 eingebracht wird, in digitale Werte um und sendet diese digitalen Werte danach an die Speichereinheit 17.
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Die Speichereinheit 17 speichert digitale Werte, die von der Lichterkennungseinheit 11 empfangen werden, zeitreihenmäßig, wodurch Zeitreihendaten generiert werden, die eine temporale Änderung der Intensität des Streulichts S indizieren.
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Die Frequenzanalyseeinheit 12 erhält periodisch Zeitreihendaten von der Speichereinheit 17, wendet eine Fast-Fourier-Transformation auf die erhaltenen Zeitreihendaten an und berechnet die durchschnittliche Frequenz des erhaltenen Fourier-Spektrums.
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Hier werden die Zeitreihendaten und das Fourier-Spektrum beschrieben.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfasst das Lebendgewebe A statische Komponenten, die statisch sind, wie z. B. Fett und austretendes Blut, das durch Bluten aus dem Blutgefäß B austritt, und dynamische Komponenten, die beweglich sind, wie z. B. rote Blutkörperchen C in Blut, das sich im Blutgefäß B bewegt. Wenn das Laserlicht L mit einer Frequenz f auf die statischen Komponenten gestrahlt wird, wird Streulicht S mit der gleichen Frequenz f wie das Laserlicht L erzeugt. Wenn das Laserlicht L mit der Frequenz f hingegen auf die dynamischen Komponenten gestrahlt wird, wird das Streulicht S mit einer Frequenz f + Δf, die durch die Dopplerverschiebung gegenüber der Frequenz f des Laserlichts L verschoben ist, erzeugt. Die Menge einer Frequenzspektrumverschiebung Δf zu diesem Zeitpunkt hängt von der Geschwindigkeit einer Bewegung der dynamischen Komponenten ab.
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Wenn das Blutgefäß B in einem Bereich im Lebendgewebe A umfasst ist, der mit dem Laserlicht L bestrahlt wird, nimmt der Lichtaufnahmeteil 10 daher gleichzeitig das Streulicht 5, das vom Blut im Blutgefäß B gestreut wird, wodurch es die Frequenz f + Δf aufweist, und das Streulicht S, das von den statischen Komponenten außer dem Blut im Blutgefäß B gestreut wird, das somit die Frequenz f hat, auf. Wie in 4 gezeigt, zeigen die Zeitreihendaten einem Impuls, bei dem sich die Intensität des Streulichts S als Ganzes durch die Interferenz des Streulichts S mit der Frequenz f und des Streulichts S mit der Frequenz f + Δf bei Δf ändert.
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Da das Laserlicht L, das auf das Lebendgewebe A gestrahlt wird, bei den statischen Komponenten und den dynamischen Komponenten eine Mehrfachstreuung durchläuft, wenn das Laserlicht L auf die roten Blutkörperchen einfällt, ist der Einfallswinkel, der durch die Bewegungsrichtung des Laserlichts L und die Bewegungsrichtung der roten Blutkörperchen (der Richtung des Blutflusses) gebildet wird, kein einzelner Winkel, sondern bildet eine Verteilung. Somit bildet das Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung Δf durch die Dopplerverschiebung eine Verteilung. Daher wird der Impuls der Intensität des Streulichts S als Ganzes durch Überlagerung mehrerer Frequenzkomponenten gemäß der Verteilung von Δf erhalten. Um genau zu sein, wird ferner ein Impuls durch die Interferenz von Streulichtstrahlen mit unterschiedlichen Frequenzverschiebungen ebenfalls überlagert. Ferner erweitert sich die Verteilung von Δf in Richtung der Hochfrequenzseite, wenn die Blutflussgeschwindigkeit hoch wird. Wenn diese Zeitreihendaten einer Fast-Fourier-Transformation unterzogen werden, wie in 5 gezeigt, wird ein Dopplerspektrum ω (im Folgenden wird das Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung Δf als ω bezeichnet), das der Geschwindigkeit des Blutflusses entspricht, als Fourier-Spektrum erhalten.
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Die Beziehungen, die in den 5 und 6 gezeigt sind, bestehen zwischen: der Form eines Dopplerspektrums; und dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Blutgefäßes B und der Geschwindigkeit des Blutflusses im Blutgefäß B (ein Merkmal des Blutgefäßes). Insbesondere wenn das Blutgefäß B in dem mit dem Laserlicht L bestrahlten Bereich nicht vorhanden ist, da der oben beschriebene Impuls nicht erzeugt wird, wird das Dopplerspektrum in eine flache Form mit keiner Intensität in der ganzen Frequenz-ω-Region gebildet (siehe die sich abwechselnde lange und kurze Strichlinie). Wenn das Blutgefäß B mit einem langsamen Blutfluss darin vorhanden ist, hat das Dopplerspektrum eine Intensität in einer Region, in der die Frequenz ω niedrig ist, und hat eine schmale Spektralbreite (siehe durchgehende Linie). Wenn das Blutgefäß B mit einem schnellen Blutfluss darin vorhanden ist, hat das Dopplerspektrum eine Intensität aus einer Region, in der die Frequenz ω niedrig ist, in eine Region, in der sie hoch ist, und hat eine große Spektralbreite (siehe Strichlinie). Auf diese Weise erweitert sich das Dopplerspektrum in Richtung einer Region, in der die Frequenz ω hoch ist, wenn der Blutfluss erhöht wird, wodurch die Spektralbreite erhöht wird und die durchschnittliche Frequenz des Dopplerspektrums entsprechend erhöht wird.
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Ferner ist bekannt, dass die Geschwindigkeit des Blutflusses im Blutgefäß B im Wesentlichen proportional zum Durchmesser des Blutgefäßes B ist (ein Merkmal des Blutgefäßes).
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Die Frequenzanalyseeinheit 12 erhält eine Funktion F(ω) für ein Dopplerspektrum, die die Beziehung zwischen der Frequenz ω und der Intensität zeigt, berechnet die durchschnittliche Frequenz eines Dopplerspektrums F(ω) auf Basis des folgenden Ausdrucks (1) und sendet die berechnete durchschnittliche Frequenz an die Ermittlungseinheit 13.
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{Ausdruck 1}
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Average Frequency = ∫ωF(ω)dω / ∫F(ω)dω (1)
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Die Ermittlungseinheit 13 vergleicht die durchschnittliche Frequenz, die von der Frequenzanalyseeinheit 12 empfangen wird, mit einem Schwellenwert und ermittelt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Blutgefäßes B mit einem Durchmesser, der innerhalb eines vordefinierten Durchmesserbereichs liegt, der als ein vordefiniertes Merkmal dient. Der Schwellenwert ist die durchschnittliche Frequenz, die dem Minimalwert des Durchmessers des Erkennungszielblutgefäßes B entspricht. Die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B vorhanden ist, wenn die von der Frequenzanalyseeinheit 12 empfangene durchschnittliche Frequenz größer gleich dem Schwellenwert ist. Wenn die von der Frequenzanalyseeinheit 12 empfangene durchschnittliche Frequenz hingegen kleiner als der Schwellenwert ist, ermittelt die Ermittlungseinheit 13, dass das Erkennungszielblutgefäß B in dem mit dem Laserlicht L bestrahlten Bereich nicht vorhanden ist. Demgemäß wird ein Blutgefäß B, das einen Durchmesser innerhalb des vordefinierten Durchmesserbereichs hat, als Erkennungsziel eingestellt, und wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B ermittelt. Die Ermittlungseinheit 13 gibt das Ermittlungsergebnis an die Steuereinheit 2 aus.
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Der Minimalwert des Durchmessers des Erkennungszielblutgefäßes B wird durch einen Chirurgen eingegeben, z. B. unter Verwendung einer Eingabeeinheit (nicht gezeigt). Die Ermittlungseinheit 13 hat z. B. eine Funktion, die den Durchmesser des Blutgefäßes B mit der durchschnittlichen Frequenz assoziiert, die mit dem eingegebenen Minimalwert des Durchmessers des Blutgefäßes B assoziierte durchschnittliche Frequenz unter Verwendung der Funktion berechnet und die berechnete durchschnittliche Frequenz als Schwellenwert einstellt.
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Wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt hat, dass das Erkennungszielblutgefäß B nicht vorhanden ist, bewirkt die Steuereinheit 2, dass die Energiespeiseeinheit 5 die Energiequelle mit hoher Intensität zum Energieaktionsabschnitt 4 speist, wodurch der Energieaktionsabschnitt 4 im Schneidmodus betätigt wird. Wenn die Ermittlungseinheit 13 hingegen ermittelt hat, dass das Erkennungszielblutgefäß B vorhanden ist, bewirkt die Steuereinheit 2, dass die Energiespeiseeinheit 5 die Energiequelle mit geringerer Intensität als die im Schneidmodus verwendete Energiequelle zum Energieaktionsabschnitt 4 speist, wodurch der Energieaktionsabschnitt 4 im Koagulationsmodus betätigt wird.
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Die Frequenzanalyseeinheit 12, die Ermittlungseinheit 13 und die Steuereinheit 2 sind z. B. durch einen Computer umgesetzt, der mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einer Hauptspeichereinheit wie z. B. einem RAM und einer Hilfsspeichereinheit versehen ist. Die Hilfsspeichereinheit ist ein nicht temporales Speichermedium wie z. B. ein Festplattenlaufwerk und speichert ein Programm, mit dem bewirkt wird, dass die CPU die Verarbeitung der oben beschriebenen Wiederholungseinheiten 12, 13 und 2 ausführt. Wenn dieses Programm von der Hilfsspeichereinheit in die Hauptspeichereinheit geladen und gestartet wird, führt die CPU die Verarbeitung der jeweiligen Einheiten 12, 13 und 2 gemäß dem Programm aus. Alternativ können die jeweiligen Einheiten 12, 13 und 2 durch eine PLD (programmierbare Logikvorrichtung) oder ein FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array) oder durch dedizierte Hardware wie z. B. eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) umgesetzt sein.
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Im Folgenden wird der Betrieb der auf diese Weise konfigurierten chirurgischen Behandlungsvorrichtung 100 beschrieben.
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Um das Lebendgewebe A unter Verwendung der chirurgischen Behandlungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform zu behandeln, wird eine Behandlungszielstelle des Lebendgewebes A zwischen dem Paar Backen 6 und 7 gegriffen. Die Behandlungszielstelle zwischen den Backen 6 und 7 wird mit dem Laserlicht L vom lichtemittierenden Teil 9 bestrahlt und das Streulicht S des Laserlichts L, das durch die Behandlungszielstelle übertragen wird, während es durch das Lebendgewebe A gestreut wird, wird vom Lichtaufnahmeteil 10 aufgenommen. Das aufgenommene Streulicht S wird von der Lichterkennungseinheit 11 erkannt und die Zeitreihendaten des Streulichts S werden in der Frequenzanalyseeinheit 12 generiert. In der Frequenzanalyseeinheit 12 wird die durchschnittliche Frequenz eines Dopplerspektrums durch Frequenzanalyse der Zeitreihendaten extrahiert und die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, ob ein Erkennungszielblutgefäß B, das einen Durchmesser innerhalb des vordefinierten Durchmesserbereichs aufweist, im Lebendgewebe A vorhanden ist, auf Basis der durchschnittlichen Frequenz.
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Wenn ermittelt wird, dass das Erkennungszielblutgefäß B nicht in der Behandlungszielstelle vorhanden ist, betätigt die Steuereinheit 2 den Energieaktionsabschnitt 4 im Schneidmodus, wodurch hohe Energie von den Backen 6 und 7 zur Behandlungszielstelle gespeist und die Behandlungszielstelle geschnitten wird. Wenn ermittelt wird, dass ein Erkennungszielblutgefäß B in der Behandlungszielstelle vorhanden ist, betätigt die Steuereinheit 2 den Energieaktionsabschnitt 4 im Koagulationsmodus, wodurch niedrige Energie von den Backen 6 und 7 zur Behandlungszielstelle gespeist und die Behandlungszielstelle koaguliert wird.
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Auf diese Weise wird die Dopplerverschiebung des Streulichts S, die durch den Blutfluss im Blutgefäß B bewirkt wird, bei dieser Ausführungsform analysiert, wodurch Blut erkannt wird, das im Blutgefäß B fließt, während es eindeutig von Blut unterschieden wird, das durch Blutung aus dem Blutgefäß B austritt. Demgemäß liegt ein Vorteil darin, dass es möglich ist, das im Lebendgewebe A vorhandene Blutgefäß B genau zu erkennen. Ferner ist es unter Nutzung der Tatsache, dass die Verschiebung Δf der Dopplerverschiebung von der Dicke des Blutgefäßes B abhängt, möglich, nicht nur das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Blutgefäßes B, sondern auch die Dicke des Blutgefäßes B zu erkennen. Daher liegt z. B. ein Vorteil darin, dass nur ein dickes Blutgefäß B durch entsprechendes Einstellen des Schwellenwerts erkannt wird, wodurch es möglich wird, die Betätigung des Energieaktionsabschnitts 4 entsprechend zu steuern, so dass ein Schneiden einer Behandlungszielstelle, an der das dicke Blutgefäß B vorhanden ist, zuverlässig vermieden wird.
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Man beachte, dass, wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B vorhanden ist, die Steuereinheit 2 dem Chirurgen ein Zeichen, das das Vorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B indiziert, auf einer Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) anzeigen kann oder einen Ton aus einem Lautsprecher (nicht gezeigt) ausgeben kann. Dadurch kann das Vorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B in der Behandlungszielstelle vom Chirurgen zuverlässig erkannt werden.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Steuereinheit 2 ferner anstatt die Intensität der von der Energiespeiseeinheit 5 zum Energieaktionsabschnitt 4 zu speisenden Energiequelle zu steuern, ermöglichen, dass die Energie von der Energiespeiseeinheit 5 zum Energieaktionsabschnitt 4 gespeist wird, wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B vorhanden ist, und kann das Speisen der Energiequelle von der Energiespeiseeinheit 5 zum Energieaktionsabschnitt 4 stoppen, wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B nicht vorhanden ist.
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Dadurch kann die Wirkung der Energie auf das Erkennungszielblutgefäß B zuverlässig vermieden werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine chirurgische Behandlungsvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben.
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Bei dieser Ausführungsform bezieht sich die nachstehende Beschreibung hauptsächlich auf Konfigurationen, die sich von jener der ersten Ausführungsform unterscheiden, wobei identische Bezugszeichen Konfigurationen bezeichnen, die mit jener der ersten Ausführungsform gemein sind, und auf eine Beschreibung dieser wird verzichtet.
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Die chirurgische Behandlungsvorrichtung 200 dieser Ausführungsform unterscheidet sich hauptsächlich darin von jener der ersten Ausführungsform, dass der lichtemittierende Teil 9 neben dem Laserlicht L sichtbares Licht V auf das Lebendgewebe A strahlen kann und die Steuereinheit 2 nicht den Energieaktionsabschnitt 4, sondern den lichtemittierenden Teil 9 steuert, um das sichtbare Licht V zu emittieren und nicht zu emittieren.
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Wie in 7 gezeigt, ist das Blutgefäßerkennungsmittel ferner insbesondere mit einer Quelle 16 sichtbaren Lichts versehen, die sichtbares Licht V mit einer Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich ausgibt. Es wird bevorzugt, dass die Quelle 16 sichtbaren Lichts eine Laserlichtquelle ist. Es wird bevorzugt, dass die Farbe des sichtbaren Lichts V eine Farbe ist, mit der der Chirurg das auf das Lebendgewebe A gestrahlte sichtbare Licht leicht sehen kann, z. B. Grün oder Blau. Das von der Quelle 16 sichtbaren Lichts ausgegebene sichtbare Licht V wird durch ein optisches System (nicht gezeigt) mit dem von der Laserlichtquelle 8 ausgegebenen Laserlicht L kombiniert und gemeinsam mit dem Laserlicht L in die optische Bestrahlungsfaser 14 eingebracht.
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Der lichtemittierende Teil (Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht) 9 ist in der Nähe des Energieaktionsabschnitts 4 bereitgestellt und emittiert das Laserlicht L und das sichtbare Licht V in Richtung einer Vorderseite des distalen Endes des Energieaktionsabschnitts 4.
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Der Lichtaufnahmeteil 10 ist in der Nähe des lichtemittierenden Teils 9 bereitgestellt und nimmt das Streulicht S von der Vorderseite des distalen Endes des Energieaktionsabschnitts 4 auf.
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Die Ermittlungseinheit 13 wiederholt die Erfassung der Zeitreihendaten periodisch und wiederholt die Ermittlung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Erkennungszielblutgefäßes B periodisch.
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Wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B vorhanden ist, bewirkt die Steuereinheit 2, dass die Quelle 16 sichtbaren Lichts das sichtbare Licht V ausgibt, wodurch bewirkt wird, dass der lichtemittierende Teil 9 das sichtbare Licht V gemeinsam mit dem Laserlicht L emittiert. Wenn die Ermittlungseinheit 13 hingegen ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B nicht vorhanden ist, bewirkt die Steuereinheit 2, dass die Quelle 16 sichtbaren Lichts die Ausgabe des sichtbaren Lichts V stoppt, wodurch bewirkt wird, dass der lichtemittierende Teil 9 nur das Laserlicht L emittiert.
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Bei dieser Ausführungsform kann der Energieaktionsabschnitt 4 ein beliebiger Typ außer der Energiezange sein.
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Die anderen Konfigurationen bei dieser Ausführungsform sind wie bei der ersten Ausführungsform.
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Im Folgenden wird der Betrieb der auf diese Weise konfigurierten chirurgischen Behandlungsvorrichtung 200 beschrieben.
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Um das Lebendgewebe A unter Verwendung der chirurgischen Behandlungsvorrichtung 200 dieser Ausführungsform zu behandeln, wird der Energieaktionsabschnitt 4 in der Nähe des Lebendgewebes A angeordnet, wird das Laserlicht L vom lichtemittierenden Teil 9 auf das Lebendgewebe A gestrahlt und wird der Energieaktionsabschnitt 4 bewegt, um das Laserlicht L auf dem Lebendgewebe A abtasten zu lassen, wie in 8 gezeigt. Das Streulicht S des Laserlichts L, das durch das Lebendgewebe A gestreut wird, wird vom Lichtaufnahmeteil 10 aufgenommen. Danach wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B wie bei der ersten Ausführungsform ermittelt.
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Wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B in dem mit dem Laserlicht L bestrahlten Bereich nicht vorhanden ist, bewirkt die Steuereinheit 2, dass der lichtemittierende Teil 9 nur das Laserlicht L emittiert. Wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B in dem mit dem Laserlicht L bestrahlten Bereich vorhanden ist, bewirkt, die Steuereinheit 2, dass der lichtemittierende Teil 9 das sichtbare Licht V gemeinsam mit dem Laserlicht L emittiert. Insbesondere wird das sichtbare Licht V nur dann, wenn das Erkennungszielblutgefäß B in dem mit dem Laserlicht L bestrahlten Bereich vorhanden ist, auch auf diesen bestrahlten Bereich gestrahlt.
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Somit kann der Chirurg erkennen, dass der mit dem sichtbaren Licht V bestrahlte Bereich ein Bereich ist, in dem das Erkennungszielblutgefäß vorhanden ist. Demgemäß wird eine Behandlung des Lebendgewebes A unter Verwendung des Energieaktionsabschnitts 4 an einer anderen Position als in dem mit dem sichtbaren Licht V bestrahlten Bereich durchgeführt, wodurch es möglich wird, das Lebendgewebe A zu behandeln, während das Erkennungszielblutgefäß B zuverlässig vermieden wird. Da die vorteilhaften Wirkungen dieser Ausführungsform gleich wie bei der ersten Ausführungsform sind, wird auf eine Beschreibung dieser verzichtet.
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Man beachte, dass die Positionen, an denen der lichtemittierende Teil 9 und der Lichtaufnahmeteil 10 am Energiebehandlungswerkzeug 1 angebracht sind, bei dieser Ausführungsform je nach Typ des Energieaktionsabschnitts 4 geändert werden können.
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Beispielsweise wenn der Energieaktionsabschnitt 4 eine Energiezange ist, wie bei der ersten Ausführungsform und in 9 gezeigt, können der lichtemittierende Teil 9 und der Lichtaufnahmeteil 10 auf der Außenfläche der unteren Backe 7 vorgesehen sein. Der Chirurg platziert die Außenfläche der unteren Backe 7 über der Oberfläche des Lebendgewebes A und strahlt das Laserlicht L auf das Lebendgewebe A, wodurch es möglich wird, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B zu prüfen.
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Auch wenn diese Ausführungsform die Lichtwege des Laserlichts L und des sichtbaren Lichts V gemeinsam hat und das Laserlicht L und das sichtbare Licht V vom gemeinsamen lichtemittierenden Teil 9 auf das Lebendgewebe A gestrahlt werden, kann ferner stattdessen ein Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht bereitgestellt sein, der von der optischen Bestrahlungsfaser 14 und dem lichtemittierenden Teil 9 getrennt ist. Der Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht hat eine Funktion des Erkennens einer Position, die mit dem Laserlicht L bestrahlt wird, auf dem Lebendgewebe A und ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, das sichtbare Licht V auf das mit dem Laserlicht L bestrahlte erkannte Position zu strahlen.
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Eine Blutgefäßerkennungsvorrichtung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 10 bis 11B beschrieben.
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Bei dieser Ausführungsform bezieht sich die nachstehende Beschreibung hauptsächlich auf Konfigurationen, die sich von jener der ersten Ausführungsform unterscheiden, wobei identische Bezugszeichen die Konfigurationen bezeichnen, die mit jener der ersten Ausführungsform gemein sind, und auf eine Beschreibung dieser wird verzichtet.
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Die Blutgefäßerkennungsvorrichtung 300 dieser Ausführungsform wird dadurch verwendet, dass sie am Energiebehandlungswerkzeug 1 angebracht wird, und ist, wie in 10 gezeigt, versehen mit: einem Anbringungsabschnitt 18, der den lichtemittierenden Teil 9 und den Lichtaufnahmeteil 10 hält und der am Wellenabschnitt 3 des Energiebehandlungswerkzeugs 1 lösbar angebracht werden kann; und ein Blutgefäßerkennungsmittel. Die 11A und 11B zeigen einen Zustand, in dem der Anbringungsabschnitt 18 am Wellenabschnitt 3 angebracht ist.
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Der Anbringungsabschnitt 18 ist aus einem länglichen Säulenelement aus elastischen Material gebildet und eine Passnut 18a, die sich in Längsrichtung erstreckt, ist auf einer Außenfläche davon gebildet. Die Passnut 18a hat eine im Wesentlichen halbkreisförmige Säulenform mit einem Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Säulenwellenabschnitts 3 gleicht. Der Anbringungsabschnitt 18 kann an einem Außenumfang des Wellenabschnitts 3 angebracht werden, indem der Wellenabschnitt 3 in radialer Richtung in die Passnut 18a gedrückt wird, und der Anbringungsabschnitt 18 kann vom Wellenabschnitt 3 entfernt werden, indem der Wellenabschnitt 3 von innerhalb der Passnut 18a in radialer Richtung gezogen wird.
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Eine zylindrische Hülse 19 ist entlang der Längsrichtung auf einer gegenüberliegenden Seite des Anbringungsabschnitts 18 von der Passnut 18a in radialer Richtung befestigt. Der lichtemittierende Teil 9, der Lichtaufnahmeteil 10, die optische Bestrahlungsfaser 14 und die optische Lichtaufnahmefaser 15 sind in der Hülse 19 aufgenommen und der lichtemittierende Teil 9 und der Lichtaufnahmeteil 10 sind an einem distalen Endabschnitt der Hülse 19 angeordnet. Der Anbringungsabschnitt 18 hat eine Längsabmessung ungefähr kleiner gleich der Längsabmessung des Wellenabschnitts 3 und kann am Wellenabschnitt 3 angebracht werden, um den lichtemittierenden Teil 9 und den Lichtaufnahmeteil 10 in der Nähe des Energieaktionsabschnitts 4 zu platzieren.
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Auch wenn 10 das Blutgefäßerkennungsmittel ähnlich dem Blutgefäßerkennungsmittel bei der ersten Ausführungsform zeigt, ist es auch möglich, ferner die Quelle 16 sichtbaren Lichts und die Steuereinheit 2 bereitzustellen, die bei der zweiten Ausführungsform erläutert sind. Wenn die Ermittlungseinheit 13 ermittelt, dass das Erkennungszielblutgefäß B vorhanden ist, kann alternativ ein Zeichen, das das Vorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B indiziert, auf der Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) angezeigt werden oder kann ein Ton aus einem Lautsprecher (nicht gezeigt) ausgegeben werden.
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Auf diese Weise ist die Blutgefäßerkennungsvorrichtung 300 gemäß dieser Ausführungsform getrennt vom Energiebehandlungswerkzeug 1 bereitgestellt, wodurch sich dahingehend ein Vorteil ergibt, dass die Blutgefäßerkennungsfunktion nach Bedarf zum Universal-Energiebehandlungswerkzeug 1 hinzugefügt werden kann.
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Man beachte, dass beim Energiebehandlungswerkzeug 1, wie in den 11A und 11B gezeigt, der lichtemittierende Teil 9, der Lichtaufnahmeteil 10, die optische Bestrahlungsfaser 14 und die optische Lichtaufnahmefaser 15 integral mit dem Energiebehandlungswerkzeug 1 bereitgestellt sein können, wodurch es möglich wird, eine chirurgische Behandlungsvorrichtung zu konfigurieren. Beispielsweise wie in 12 gezeigt, können der lichtemittierende Teil 9 und der Lichtaufnahmeteil 10 in einem distalen Endabschnitt des Inneren der unteren Backe 7 bereitgestellt sein und kann das Laserlicht L vom distalen Ende der unteren Backe 7 nach außen in Längsrichtung des Wellenabschnitts 3 emittiert werden.
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Bei der ersten bis dritten Ausführungsform kann, auch wenn die durchschnittliche Frequenz eines Dopplerspektrums verwendet wird, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Blutgefäßes B und dessen Durchmessers zu ermitteln, der Gradient eines Dopplerspektrums oder die Spektralbreite verwendet werden.
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Wie in 5 gezeigt, ist der Gradient des Dopplerspektrums die Menge einer Änderung ΔI der Intensität zwischen zwei vordefinierten Frequenzen ω1 und ω2. Der Differenzwert der Funktion F(ω) bei einer vordefinierten Frequenz ω kann als Gradient des Dopplerspektrums verwendet werden. Die vordefinierten Frequenzen ω1, ω2 und ω sind innerhalb eines Bereichs eingestellt, der ermöglicht, dass der Gradient eines Dopplerspektrums sich schrittweise erhöht, während die Geschwindigkeit des Blutflusses von null steigt.
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Die Spektralbreite ist z. B. die halbe Breite W. Wie oben beschrieben, wird die Spektralbreite des Dopplerspektrums größer, während der Blutfluss schneller wird.
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Wie bei der durchschnittlichen Frequenz, zeigen der Gradient des Dopplerspektrums und die Spektralbreite eine starke Korrelation mit der Geschwindigkeit des Blutflusses im Blutgefäß B. Aus diesem Grund ist es, wenn der Gradient oder die Spektralbreite anstatt der durchschnittlichen Frequenz verwendet wird, auch möglich, das Ausmaß einer Frequenzspektrumverschiebung Δf auf Basis des Gradienten oder der Spektralbreite genau zu schätzen, wodurch es möglich wird, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Blutgefäßes B und des Merkmals davon (Blutgefäßgeschwindigkeit oder Blutgefäßdurchmesser) genau festzustellen und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erkennungszielblutgefäßes B mit hoher Genauigkeit zu ermitteln.
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Auch wenn bei der ersten bis dritten Ausführungsform der Energieaktionsabschnitt 4, der das Lebendgewebe A unter Verwendung von Energie behandelt, bereitgestellt ist, ist ferner der Typ des Aktionsabschnitts nicht darauf beschränkt und kann entsprechend geändert werden. Beispielsweise kann der Aktionsabschnitt ein gewöhnliches Chirurgenmesser sein.
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Bei der ersten bis dritten Ausführungsform wird ferner bevorzugt, dass die optische Bestrahlungsfaser 14 eine optische Monomode-Faser ist und die optische Lichtaufnahmefaser 15 eine optische Multimode-Faser ist. Dadurch kann die Genauigkeit der Erkennung des Blutgefäßes B verbessert werden.
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Um die Genauigkeit der Erkennung des Blutgefäßes B zu verbessern, ist es insbesondere wichtig, stärkeres Laserlicht L auf das Blutgefäß B zu strahlen, wodurch stärkeres Streulicht S erzeugt wird, und das Streulicht S, das aus dem Blutgefäß B in diverse Richtungen gestreut wird, aus einem breiteren Bereich zu sammeln, wodurch die Menge an aufgenommenem Streulicht S erhöht wird. Da das Laserlicht L jedoch im Inneren des Lebendgewebes A gestreut wird, verfällt die Intensität des Laserlichts L schnell.
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Wie in 13 gezeigt, wird als optische Bestrahlungsfaser 14 eine optische Monomode-Faser verwendet, die einen kleinen Kerndurchmesser und eine kleine Übertragungsquerschnittfläche für das Laserlicht L aufweist, wodurch die Lichtdichte des Laserlichts L erhöht wird, das von der optischen Bestrahlungsfaser 14 auf das Lebendgewebe A gestrahlt wird. Demgemäß kann das Laserlicht L eine hohe Intensität bis zum Blutgefäß A aufrechterhalten, das sich im Inneren des Lebendgewebes A befindet, sogar wenn es durch das Lebendgewebe A gestreut wird. Ferner wird eine optische Multimode-Faser mit einem großen Kerndurchmesser als optische Lichtaufnahmefaser 15 verwendet, wodurch es möglich wird, das Streulicht S in einem weiteren Bereich aufzunehmen.
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Wenn bevorzugt wird, dass eine Kondensatorlinse 20, die eine kurze Brennweite aufweist, um in der Nähe der Oberfläche des Lebendgewebes A scharf eingestellt zu sein (z. B. eine Position ± mehrere Millimeter von der Oberfläche entfernt) und die Laserlicht L, das auseinanderlaufendes Licht ist, das von der optischen Bestrahlungsfaser 14 emittiert wurde, in zusammenlaufendes Licht umwandelt, am distalen Ende der optischen Bestrahlungsfaser 14 bereitgestellt ist. Dadurch kann die Lichtdichte des Laserlichts L im Lebendgewebe A weiter erhöht werden.
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Alternativ kann eine Kollimatorlinse mit einer kurzen Brennweite am distalen Ende der optischen Bestrahlungsfaser 14 bereitgestellt sein. Dadurch wird der Brennfleck des Laserlichts L sogar dann im Wesentlichen konstant, wenn der Abstand zwischen der optischen Bestrahlungsfaser 14 und dem Lebendgewebe A schwankt, wodurch es möglich wird, das Lebendgewebe A distanzunabhängig mit dem Laserlicht L bei hoher Lichtdichte zu bestrahlen.
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Eine Lichtaufnahmelinse 21, die von der Kondensatorlinse 20 getrennt ist, kann am distalen Ende der optischen Lichtaufnahmefaser 15 bereitgestellt sein. Die Lichtaufnahmelinse 21 hat eine lange Brennweite, wenn mit jener der Kondensatorlinse 20 verbunden.
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14 zeigt das Ergebnis, das durch Simulieren der räumlichen Verteilung der Intensität von Streulicht auf einer Streueroberfläche, das in einem Blutgefäß erzeugt wird, das sich in einer Tiefe von 3 mm von der Oberfläche eines Streuers befindet, das dem Lebendgewebe A entspricht. Hier ist die durch die horizontale Achse in 14 indizierte Distanz die Distanz über der Streueroberfläche, wenn die Position auf der Streueroberfläche direkt über der Mitte des Blutgefäßes in der vertikalen Richtung der Ursprung ist. 15 zeigt die integrierte Intensität von Streulicht, das aus der in 14 gezeigten Verteilung erhalten wird. In 15 ist die vertikale Achse so normalisiert, dass die durch Integrieren der Intensitäten von Streulicht von 0 mm bis eine ausreichend große Distanz erhalten wird, auf 100% eingestellt ist.
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Die Intensität von Streulicht verfällt im Inneren des Streuers schnell, wie in 14 gezeigt, und die integrierte Intensität im Bereich vom Ursprung bis 2 mm auf dem Streuer beträgt 80%, wie in 15 gezeigt. Anhand dieses Ergebnisses wird festgestellt, dass das Streulicht S im Bereich vom Ursprung bis 2 mm auf dem Streuer aufgenommen wird, wodurch es möglich wird, eine ausreichende Menge von aufgenommenem Streulicht S zu gewährleisten. Ferner kann, sogar wenn der Lichtaufnahmebereich für das Streulicht S übermäßig erweitert ist, eine weitere Erhöhung der Menge an aufgenommenem Licht nicht erwartet werden.
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Auf diese Weise gibt es eine entsprechende Größe für den Lichtaufnahmebereich für das Streulicht S. Durch Bereitstellen der Lichtaufnahmelinse 21 kann der Lichtaufnahmebereich für das Streulicht S, das von der optischen Lichtaufnahmefaser 15 aufzunehmen ist, auf eine entsprechende Größe eingestellt werden.
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Ferner ist es, obwohl die getrennten optischen Fasern 14 und 15 bei der ersten bis dritten Ausführungsform verwendet werden, um das Laserlicht L bzw. das Streulicht S zu befördern, stattdessen auch möglich, eine einzelne Doppelkernfaser zu verwenden, um das Laserlicht L und das Streulicht S zu übertragen.
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Die Doppelkernfaser hat einen Kern, eine erste Hülse und eine zweite Hülse, die in dieser Reihenfolge von einer Mittelseite in Richtung einer radial äußeren Seiten konzentrisch angeordnet sind. Der Kern und die erste Hülse bilden eine optische Monomode-Faser, die als erster Übertragungsweg agiert, und die erste Hülse und die zweite Hülse bilden eine optische Multimode-Faser, die als zweiter Übertragungsweg agiert. Daher ist es möglich, das Laserlicht L mithilfe des Kerns und der ersten Hülse zu übertragen und das Streulicht S mithilfe der ersten Hülse und der zweiten Hülse zu übertragen.
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Da der erste Übertragungsweg und der zweite Übertragungsweg bei dieser Konfiguration koaxial bereitgestellt sind, ist es möglich, eine Strahlung des Laserlichts L auf das Lebendgewebe A und eine Erkennung des Streulichts S vom Lebendgewebe A über eine gemeinsame Linse durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, eine optische Anpassung zum Lokalisieren des mit dem Laserlicht L bestrahlten Bereichs innerhalb eines Bereichs im Lebendgewebe A, wo das Streulicht S erkannt wird, mit einer einfachen Struktur durchzuführen und die Menge an aufgenommenem Streulicht S zu erhöhen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiebehandlungswerkzeug
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Wellenabschnitt
- 4
- Energieaktionsabschnitt (Aktionsabschnitt)
- 5
- Energiespeiseeinheit
- 6, 7
- Backe
- 6a, 7a
- Innenfläche
- 8
- Laserlichtquelle
- 9
- lichtemittierender Teil (Teil zum Strahlen von sichtbarem Licht)
- 10
- Lichtaufnahmeteil
- 11
- Lichterkennungseinheit
- 12
- Frequenzanalyseeinheit
- 13
- Ermittlungseinheit
- 14
- optische Bestrahlungsfaser (erster Übertragungsweg)
- 15
- optische Lichtaufnahmefaser (zweiter Übertragungsweg)
- 16
- Quelle sichtbaren Lichts
- 17
- Speichereinheit
- 18
- Anbringungsabschnitt
- 18a
- Passloch
- 19
- Hülse
- 20
- Kondensatorlinse
- 21
- Lichtaufnahmelinse
- 100, 200
- chirurgische Behandlungsvorrichtung
- 300
- Blutgefäßerkennungsvorrichtung
- L
- Laserlicht
- S
- Streulicht
- V
- sichtbares Licht
- A
- Lebendgewebe
- B
- Blutgefäß
- C
- rotes Blutkörperchen
