JP2004508874A - 外科用ハンドピースのモータ制御システム - Google Patents
外科用ハンドピースのモータ制御システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】様々な微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースの制御システムおよび方法を提供する。
【解決手段】微細切削器具（２２）に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピース（１４）のモータ制御システム（１０）は、ユーザ定義の処置情報に基づき動力型の外科用ハンドピースを制御し、該動力型の外科用ハンドピースとインタフェースするように適合されたコントローラ（１２）と、モータ制御システムを構成し動作させるための、コントローラが用いるユーザ定義の処置情報を入力するためのデータ入力装置（１６）と、を備えている。
【選択図】図１
【解決手段】微細切削器具（２２）に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピース（１４）のモータ制御システム（１０）は、ユーザ定義の処置情報に基づき動力型の外科用ハンドピースを制御し、該動力型の外科用ハンドピースとインタフェースするように適合されたコントローラ（１２）と、モータ制御システムを構成し動作させるための、コントローラが用いるユーザ定義の処置情報を入力するためのデータ入力装置（１６）と、を備えている。
【選択図】図１
Description
【０００１】
〔関連出願に関する参照〕
本出願は、２０００年９月２４日付けで提出された米国仮特許出願第６０／２３５，２１７号の利益を主張するものであり、その全体の参照によりこれを本明細書中に援用する。
【０００２】
［発明の背景］
本発明は、包括的には、外科用切削器具を駆動する動力型のハンドピースに関する。本発明は、特に、動力型の外科用ハンドピースとインタフェースしその動作を制御する制御システムに関する。
【０００３】
動力型の外科用ハンドピースは、解剖学的組織の切除、粉砕、切開、デブリドマン、シェービング、穿孔、粉砕、および成形を含む多様な切削機能を行うために外科用ブレードまたは切削器具を駆動するために、多くの専門医学において一般的に用いられる。耳鼻咽喉科／頭頸部外科の領域では、ハンドピースは通常、特定の処置を行うように設計される様々な異なる外科用の微細切削器具（ｍｉｃｒｏ−ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を選択的に連結して駆動するように構成される。使用中、外科医は、特定の外科的処置に基づいて、適切な微細切削ツールを選択して動力型のハンドピースに取り付ける。次に動力型のハンドピースを動作させて、外科手術を行うために必要な当該微細切削ツールの１つまたは複数の構成要素を動かす（たとえば、回転、振動させる）。基準点として、耳鼻喉頭／頭頸部処置のために動力型の外科用ハンドピースが必要とする回転要件は、通常、喉頭表層切除（ｌａｒｙｎｇｅａｌ ｓｋｉｍｍｉｎｇ）術の約５００ｒｐｍから高速穿孔術の６０，０００ｒｐｍ超までと様々である。動力型の外科用ハンドピースの一般的な速度範囲は、約３００ｒｐｍ〜約８０，０００ｒｐｍである。
【０００４】
ブラシレスＤＣモータの使用などといったモータの向上に加えて、動力型の外科用ハンドピースおよび関連する外科用微細切削器具とともに用いる全般的なシステムが開発されている。通常のシステムは、動力型のハンドピースおよび１つまたは複数の微細切削器具の他に、制御コンソールと、ハンドピースをコンソールに接続するケーブルとを備える。制御コンソールは、他の方法で動力型の外科用ハンドピースと関連付けられるモータの通電を行うように、かつ／または制御するように構成される。たどえば、システムの一部としてハンドスイッチまたはフットスイッチを設けることができる。外科医によるハンドスイッチまたはフットスイッチの操作に応じて、対応する信号が制御コンソールに伝えられ、この制御コンソールが、ハンドピースを対応する速度に制御する。
【０００５】
動力型の外科用ハンドピースの性能が向上するとともに、膨大な数の外科用微細切削器具が現在利用可能となったことにより、外科医が１つの外科用システムを用いて行うことのできる耳鼻喉頭／頭頸部処置の数が疑いの余地なく増加してきた。しかしながら、利用可能な処置の実質的な拡大に伴い、不適切な装置の選択および／または動作の可能性が生じている。すなわち、今や外科医はいくつかの異なる処置を行うために様々な異なる微細切削器具に１つのハンドピースを用いることができるため、外科要員（ｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ）が不注意からハンドピースを特定の外科的処置に最適とは言えない設定で動作させてしまう可能性がある。たとえば、微細切削器具を用いて喉頭トリカット（ｔｒｉｃｕｔ）処置を行っている外科医が、コントロールパネルの設定を前の異なる処置から調整しなかった、外科要員が好適な設定を思い出せなかった、などのために推奨される１，２００ｒｐｍ制限を優に上回る速度で動力型のハンドピースを誤って動作させる可能性がある。回転モード（たとえば、順方向、逆方向、振動）、洗浄設定などといった他の動作設定もまた、外科要員が判断して適切に実施しなければならず、これもミスの可能性を高めている。
【０００６】
動力型の外科用ハンドピース、特に、耳鼻喉頭／頭頸部手術に有用な複数の異なる微細切削器具を選択的に収容するように構成された動力型のハンドピースが非常に望ましいものである。しかしながら、利用可能な機能を増やすことは、過失による誤動作を生じる恐れがある。したがって、外科用ハンドピースの動作を制御しながら特定の外科手術に固有の情報、補助および／または制御を外科医に対して提供する、動力型の外科用ハンドピースの対話型制御システムが必要とされている。
【０００７】
［発明の概要］
本発明の一態様は、様々な微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースのモータ制御システムを提供する。コントローラが、ユーザ定義の処置情報に基づき動力型の外科用ハンドピースを制御し、動力型の外科用ハンドピースとインタフェースするように適合される。データ入力装置により、モータ制御システムを構成し動作させるための、コントローラが用いるユーザ定義の処置情報を入力することが可能となる。
【０００８】
本発明の別の態様は、外科用微細切削システムを提供する。外科用微細切削が、様々な切削機能を行うために用いられる。動力型の外科用ハンドピースが、外科用微細切削器具を収容して駆動するように構成される。コントローラが、ユーザ定義の処置情報に従って外科用微細切削システムを動作させる。
【０００９】
本発明の別の態様は、動力型の外科用ハンドピースを制御する方法を提供する。
システムは、コントローラと、制御コンソールと、微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースとを備える。当該システムは、動力型の外科用ハンドピースがコントローラに接続されているかどうかを検知する。コントローラを動作させて、微細切削器具が動力型の外科用ハンドピースに連結されているかどうかを判定する。ユーザが制御コンソールにより入力したユーザ定義の処置情報に関連した情報および動作特性を生成し、生成した当該情報および動作特性に基づいて好ましい動作設定を表示する。システムは、ユーザ定義の処置情報に関連した動作特性に従って、動力型の外科用ハンドピースに電力を供給する。
【００１０】
［好適な実施形態の説明］
動力型の外科用ハンドピースの制御システム１０の好ましい一実施形態を、図１にブロック形式で示す。制御システム１０は、コントローラ１２と、動力型の外科用ハンドピース１４と、データ入力装置１６と、表示画面１８と、スピードコントローラ２０とを備える。制御システム１０の様々な構成要素は、より詳細に後述する。しかしながら、大まかに言えば、ハンドピース１４と、データ入力装置１６と、表示画面１８と、スピードコントローラ２０とは、コントローラ１２に電気的に接続される。使用中、コントローラ１２は、動力型のハンドピース１４の存在を検知し、データ入力装置１６により外科要員（図示せず）から処置情報を受け取る。この情報に基づいて、コントローラ１２は、外科要員に対して表示画面１８に動作情報を表示する。行われる特定の処置に応じて、コントローラ１２は、追加の処置情報を要求して外科要員からデータ入力装置１６により受け取り、および／または追加の動作情報を表示画面１８に表示することができる。コントローラ１２は、適切なシステム構成を判断すると、ハンドピース１４を一定レベルに通電する。この一定レベルは、デフォルト値である、外科要員がデータ入力装置１６で選択する、スピードコントローラ２０の動作が指示する、などであり得る。
【００１１】
好ましい実施形態において、コントローラ１２と、データ入力装置１６と、表示画面１８とは、単一の制御コンソールの形態で設けられる。好ましい実施形態において、コントローラ１２は、付属のメモリと、付属の入力／出力回路とを含むマイクロプロセッサベースのコンピュータである。あるいは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）または他のコントローラあるいは等価回路を使用することができる。
【００１２】
ユーザインタフェースとして機能するデータ入力装置１６には、多種多様な構成を想定することができ、好ましくは、表示画面１８に近接して配置されるか、あるいは表示画面１８と一体形成される当業界で既知の膜タイプのタッチパッドである。同様に、表示画面１８には、陰極線管や液晶画面など、多種多様な形態を想定することができる。ともかく表示画面１８は、システム１０の動作に関連する情報を外科要員に提供するように構成される。
【００１３】
動力型の外科用ハンドピース１４は、当業界で既知のタイプのものであることが好ましく、外科用微細切削器具２２を選択的に収容して駆動するように構成される。許容可能な動力型の外科用ハンドピースは、たとえば、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ−Ｘｏｍｅｄ社（フロリダ州、ジャクソンビル：Ｊａｃｋｓｏｎｖｉｌｌｅ， Ｆｌ）から入手可能であり、モータ２４と、ハウジング２６とを備える。使用可能な動力型の外科用ハンドピースの例は、米国特許第５，９１０，１５２号および同第５，９５７，８８１号（これらの教示は本明細書中に参照により援用される）に記載されるが、これらは、許容可能な動力型の外科用ハンドピースの数例に過ぎないことが理解される。
【００１４】
外科用の微細切削器具２２には、当業界で既知の多種多様な形態を想定することができる。たとえば、微細切削器具２２は、微細切削器具、マイクロデブリドマン（ｍｉｃｒｏ−ｄｅｂｒｉｄｉｎｇ）器具、マイクロシェービング（ｍｉｃｒｏ−ｓｈａｖｉｎｇ）器具、微細穿孔器具、微細剥離器具などであり得る。ともかく微細切削器具２２は、動力型の外科用ハンドピース１４に選択的に連結して駆動されるように構成される。
【００１５】
当業界で既知のように、多くの耳鼻喉頭／頭頸部の微細切削処置は、標的部位への洗浄液の連続供給を要する。たとえば、微細穿孔処置およびマイクロシェービング処置は双方とも、流体洗浄を要する。この目的のために、システム１０は、コントローラ１２に接続される別個の洗浄液供給源（ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｆｌｕｉｄ ｓｏｕｒｃｅ：灌流液源、灌注液源）３０を備えることが好ましい。この構成により、コントローラ１２は、標的部位へ供給される流体の作動および／または流量を制御する。たとえば、好ましい一実施形態において、制御システム１０は、他の方法で洗浄液供給源３０に接続されるポンプ３２を備えるか、あるいはポンプ３２に接続される。コントローラ１２による作動時に、ポンプ３２は、他の方法でハンドピース１４のハウジング２６と連結されるチューブ３４に洗浄液を導く。当業界で知られる通り、チューブ３４は、他の方法で洗浄液を標的部位へ導く微細切削器具２２の対応部分と流体接続していることが好ましい。許容可能な構成の一例が、米国特許第５，９１０，１５２号に与えられる。代替的に、あるいはこれに加えて、洗浄液供給源３０は、ハンドピース１４に直接接続されるか、あるいは連結されて、外科要員が流体の供給を直接制御できるようになっていてもよい。
【００１６】
動力型のハンドピースの設計における最近の発展は、使用中に動力型のハンドピース１４を冷却するための液体の使用を想定している。これに関して、また好ましい一実施形態において、制御システム１０はさらに、冷却液供給源４０を備える。洗浄液供給源３０と同様に、冷却液供給源４０は、ハンドピース１４（たとえばハウジング２６）にハンドピース１４の冷却のために直接接続されるか、コントローラ１２を通して送られる、すなわち制御され得る。
【００１７】
外科用ハンドピース１４を制御するための制御システム１０の使用は、図２のフロー図に概して示される。図１をさらに参照すると、本発明のシステム１０を用いる好ましい一方法はステップ５０で開始し、ステップ５０において、コントローラ１２が外科用ハンドピース１４の存在を検知する。たとえば、動力型の外科用ハンドピース１４はコードアセンブリ（図示せず）を備えることができ、このコードアセンブリは、コントローラ１２に電気的に接続された収容ポートまたはソケット（図示せず）に他の方法で接続可能なコネクタプラグ（図示せず）で終端する。許容可能な接続の一例は、米国特許第５，９０３，１１７号（この教示を参照により本明細書中に援用する）に与えられる。当業界で知られる代替的な接続システムであれば、外科要員がハンドピース１４を選択し接続することによって外科的処置を開始したかどうかをコントローラ１２が判定可能である限り等しく許容可能である。ステップ５０において、コントローラ１２がハンドピース１４を検知しない場合、動作は継続されない。
【００１８】
ハンドピースが適切に接続されたものと仮定すると、ステップ５２において、コントローラ１２は、微細切削器具２２がハンドピース１４に連結されているかどうか、および当該器具のタイプを判定する。これに関して、動力型のハンドピース１４は、微細切削器具２２の取付を示す信号をコントローラ１２に供給するように構成され得る。あるいは、外科要員がデータ入力装置１６により微細切削器具２２の存在をコントローラ１２に知らせてもよい。これに関してコントローラ１２は、微細切削器具２２の正確な形状を示す情報を外科用ハンドピース１４から直接、あるいはデータ入力装置１６により外科要員から受け取ることができる。しかしながら代替的に、システム１０は、続行するために微細切削器具２２の具体的な形状を確認する必要はない。
【００１９】
ステップ５４において、コントローラ１２は、行われる特定の外科的処置に関連する情報および動作特性を生成する。後述のように、好ましい実施形態において、コントローラ１２は表示画面１８を介して外科要員に、行われる特定の処置を入力するよう要求する。たとえば、外科要員はデータ入力装置１６により、コントローラ１２が表示画面１８に生成したリストから手術の大まかな解剖学的位置を選択することができる。これに加えて、あるいは代替的に、外科要員は、コントローラ１２が表示画面１８に生成したリストから特定の外科的処置および対応する解剖学的位置を選択することができる。さらには、コントローラ１２には、他の方法でコントローラ１２に接続される特定の微細切削器具２２および／または特定のハンドピース１４に対応する外科的処置情報を予め格納しておくことができる。この構成により、コントローラ１２は、検知または感知されたハンドピース１４／微細切削器具２２の情報に基づいて適切な処置情報をデータベースから選択する。
【００２０】
ステップ５６において、コントローラ１２は、生成した外科的処置情報に基づいて好ましい動作設定を表示画面１８に表示させる。たとえば後述のように、コントローラ１２は表示画面１８に、好ましいハンドピースの動作速度、回転モード、流体洗浄流量、および当該好ましい設定が関連する外科的処置を特定する情報を表示するよう信号を送る。外科要員は、表示された情報を検討すると、所望の外科的処置が選択されていることを確認し、かつ、好ましい動作設定を確認することができる。結果として、外科要員は、もはや推奨設定を別に調査する必要がなく、また好ましい一実施形態では、表示された値をシステム１０のデフォルト設定として信用することができる。
【００２１】
ステップ５８において、コントローラ１２は、動力型の外科用ハンドピース１４の動作を可能にする。たとえば、外科医は、微細切削器具２２を標的部位へ配備し、動力型のハンドピース１４の作動を、たとえばスピードコントローラ２０により開始することができる。これに応じて、また前のステップがすべて適切に行われたものと仮定すると、コントローラ１２は、外科医が所望の外科的処置を達成できるように動力型のハンドピース１４に通電する。好ましい一実施形態において、コントローラはさらに、洗浄液供給源３０および冷却液供給源４０からの流体の流れを所望の動作パラメータに従って作動および制御する。基準点として、外科用ハンドピースの制御された電力供給の一例が米国特許第５，９０３，１１７号（この教示を参照により本明細書中に援用する）に記載されている。しかしながら、コントローラによる動力型の外科用ハンドピース、流体源などの他の多種多様な信号、作動および制御技術が当業界で既知であり、等しく許容可能であることが理解されるべきである。
【００２２】
好ましい実施形態において、コントローラ１２は、外科医（図示せず）が動力型の外科用ハンドピース１４の速度をスピードコントローラ２０により制御することを可能にする。上述のように、スピードコントローラ２０は、外科医が使用するのに非常に便利であるフットスイッチであることが好ましい。好ましい実施形態では、コントローラ１２は、行っている処置に不適切な速度でのハンドピース１４の動作を防ぐように構成される。たとえば、コントローラには、特定の外科的処置に固有の速度の下限値および上限値データベースを設けることができる。外科医が、たとえばハンドピース１４をスピードコントローラ２０により制限値を超えて、あるいは制限値未満で動作させようとすると、制御システム１２は、たとえばハンドピース１４に信号を送ったり、他の方法でこれに制限値を超えて、あるいは制限値未満で通電したりしないことで、ハンドピース１４をそのように動作させることを防ぐ。
【００２３】
代替的に、制御システム１０は、事前に設定した制限値を超えて、あるいは制限値未満で動力型のハンドピース１４を動作させることを可能にするが、ただし外科要員に警告を与えるように構成することができる。たとえば、図３のフロー図に示すように、ステップ７０において、コントローラ１２は、ハンドピース１４および微細切削器具２２の特定の構成に規定の、あるいは好ましい速度制限または範囲があるかどうかを判定する。図３に示されるように、たとえば、コントローラ１２は、微細切除用の（ｍｉｃｒｏ−ｒｅｓｅｃｔｏｒ）切削器具および高速微細穿孔器具の制限値を含む速度制限データベースを備える。ステップ７２において、コントローラ１２は、微細切削器具が微細切削器具２２として使用されていることを判断し、外科医が事前に設定された値、たとえば６，０００（６ｋ）ｒｐｍを越える速度で動力型のハンドピース１４を動作させようとしているかどうかを判定する。ステップ７２において、外科医は事前に設定された値を越えてハンドピース１４が動作しようとしてはいないと判断された場合（すなわち、ステップ７２の「ＮＯ」）、本方法はステップ７０に戻り、警告は表示されない。
【００２４】
代替的に、ステップ７２において、外科医が事前に設定された制限を越える速度で動力型のハンドピース１４を動作させようとしているとコントローラ１２が判断した場合、本方法はステップ７４へ進む。事前に設定された異なる制限、たとえば５２，０００（５２ｋ）ｒｐｍを持つ高速微細穿孔器の使用に関連するステップ７６でも同様の方法論に従う。
【００２５】
ともかく、ステップ７２またはステップ７６のいずれかにおいて、外科医が所定範囲外の速度でハンドピース１４を動作させようとしているとコントローラ１２が判断した場合、ステップ７４において、コントローラ１２は、外科要員に対する警告を表示画面１８に表示させ、動力型のハンドピース１４を（その他の方法で所定範囲外である）要求された速度で動作させることを防ぎ、外科要員からの情報を要求する。たとえば、ステップ７４に関連した警告は、異なる微細切削器具が所望の速度により適していることを外科要員に示すことができる。代替的に、他の警告を与えることができる。
【００２６】
ステップ７４において、外科要員が事前に選択された速度範囲を超えないことを選択した場合（ステップ７４の「終了」）、コントローラ１２によるハンドピース１４の動作は続行されるが、ただし所定の範囲内のレベルで行われるか、あるいは、処置を完全に中止し、より適切な微細切削器具を使用できるようにすることもできる。代替的に、特定の微細切削器具２２と、所望の不一致の速度とが適切であると外科要員が判断した場合（ステップ７４の「続行」）、コントローラ１２はステップ７８に進み、このステップ７８において、コントローラ１２は、外科用ハンドピース１４を要求されたレベルに通電する。
【００２７】
本発明のシステム１０を用いる具体的な一方法を、図４のフロー図に示す。ステップ９０で開始して、コントローラ１２は、（たとえば、図２のステップ５４に記載されるような）デフォルト情報を表示画面に表示させる。ステップ９２において、コントローラ１２は、微細切削器具２２の具体的な形状に関する外科要員からの情報を表示画面１８に要求させる。代替的に、また上述のように、動力型のハンドピース１４は、この情報をコントローラ１２へ直接信号で送るように構成され得る。コントローラ１２は、切削器具のタイプを判断すると、微細切削器具２２に関連するデータベース情報を当該コントローラ１２の関連メモリが含むかどうかを判定する。ステップ９２において、コントローラ１２が切削器具２２を認識しない場合（ステップ９２の「ＮＯ」）、制御システム１０はステップ９４に進み、外科要員にオプションを提供するために使用不可能となる。逆に、コントローラ１２が特定の切削器具２２を認識した場合、制御システム１０はステップ９６に進む。基準として、図４に示す例は微細切削器具に関連する。
【００２８】
ステップ９６において、コントローラ１２は、選択された切削器具２２が特に適した解剖学的領域または処置のリスティングを表示画面１８に表示させる。たとえば、図４の微細切削器（ｍｉｃｒｏ−ｒｅｓｅｃｔｏｒ）の例に関して、コントローラ１２は、「洞」、「形成」（すなわち形成外科）、「喉頭」、および「アデノイド」を含む４箇所の解剖学的領域のリスティングを表示画面１８に表示させる。これに応じて、外科要員は、リストされた処置または解剖学的領域のうちの１つをデータ入力装置１６により選択する。
【００２９】
ステップ９６で行った選択に応じて、本方法は、ステップ９８（「喉頭」の選択に相当）、ステップ１００（「洞」の選択に相当）、ステップ１０２（「形成」の選択に相当）、またはステップ１０４（「アデノイド」の選択に相当）のうちの１つに進む。
【００３０】
たとえば、喉頭を選択し、よって本方法がステップ９８に進んだものと仮定すると、コントローラ１２は、さらなる手続き上の要求を表示画面１８に表示させる。たとえば、「ｔｒｉｃｕｔ」および「ｓｋｉｍｍｅｒ」のリスティングを表示することができる。これに応じて外科要員は、表示された処置のうちの１つをデータ入力装置１６により選択しなければならない。
【００３１】
ステップ９８において、外科要員が「ｔｒｉｃｕｔ」を選択したものと仮定すると、本方法はステップ１０６に進み、このステップ１０６において、コントローラ１２は、選択された処置に関連する好ましい動作パラメータを表示画面１８に表示させる。たとえば、また図５に示すように、ステップ１０６において、表示画面１８は、好ましい回転速度（すなわち、１，２００ｒｐｍ）、選択された外科的処置（すなわち喉頭、ｔｒｉｃｕｔ）、動作モード（すなわち、振動）、および洗浄設定（すなわち、４０％）を表示する。次に外科要員は、この表示を基に、好ましい動作パラメータを容易かつ明確に特定することができ、かつ、情報が所望の処置に対応していることを確認することができる。他の特に選択された処置についても同様の表示が行われる（すなわち、ステップ１０４および１０８〜１２０に概して示す）。明らかに、図５に示す表示は、許容可能なフォーマッティングおよび情報の数例に過ぎない。
【００３２】
本発明の制御システム１０に関連するさらなる動作特性または方法を図５に示す。図５において、コントローラ１２は、「開始／停止」などの通常モードまたは可変モードにおけるスピードコントローラ２０の好ましい動作を確認する。
【００３３】
代替的な一実施形態において、制御システム１０は、画像誘導システムとともに用いられるように構成される。画像誘導システムは当業界でよく知られており、外科医が頭部または頭部付近の手術を行うことを補助する定位技術に拠る。許容可能な画像誘導システムの一例は、ＬａｎｄｍａｒＸという商品名でＭｅｄｔｒｏｎｉｃ−Ｘｏｍｅｄ社（Ｊａｃｋｓｏｎｖｉｌｌｅ， Ｆｌ）から入手可能である。厳密な構成に関係なく、画像誘導システムは、患者の体内組織を、外科的処置の一部として使用している特定の器具の相対位置とともに表示する高解像度の画面を備える。これらの処置の非常に扱い難い性質のために、外科医は、画像誘導システムの表示画面を常に見ることが必要である。このことに留意して、また代替的な実施形態において、制御システム１０は、コントローラ１２が画像誘導システムの表示画面に直接接続されるように構成される。コントローラ１２が外科用ハンドピース１４の動作パラメータに関連して生成する表示は、画像誘導システムの表示を閲覧する邪魔とならないようにずれているか、あるいは他の方法で配置される。しかしながら、動作パラメータの表示を画像誘導システムの表示の一部として、あるいはそのすぐ近くに提供することにより、外科医は、ハンドピースの動作条件を当該装置の動作中に継続的にチェックすることができ、他の方法で患者の組織に対する当該ツールの相対位置を示す画面から注意をそらされることがない。
【００３４】
本発明の動力型の外科用ハンドピースの制御システムおよび関連方法は、従来の設計に対して顕著な改良を提供する。特に、厳密な外科的処置および関連の微細切削器具に関係なく、好ましい動作パラメータが即座に外科要員に提供される。本制御システムは、外科医が生成された動作パラメータから不注意で外れることを防ぎ、耳鼻喉頭／頭頸部処置に特有の簡素なユーザインタフェースを提供することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による動力型の外科用ハンドピースの制御システムのブロック図である。
【図２】
図１の制御システムの使用を概略的に示すフロー図である。
【図３】
図１の制御システムの好ましい一実施形態が行う警告動作を示すフロー図である。
【図４】
図１の制御システムの特定の一応用例を示すフロー図である。
【図５】
図１の制御システムの好ましい一実施形態に関連したスピードコントロール機能を示すフロー図である。
【図６】
図１の制御システムの応用例を示すフロー図である。
〔関連出願に関する参照〕
本出願は、２０００年９月２４日付けで提出された米国仮特許出願第６０／２３５，２１７号の利益を主張するものであり、その全体の参照によりこれを本明細書中に援用する。
【０００２】
［発明の背景］
本発明は、包括的には、外科用切削器具を駆動する動力型のハンドピースに関する。本発明は、特に、動力型の外科用ハンドピースとインタフェースしその動作を制御する制御システムに関する。
【０００３】
動力型の外科用ハンドピースは、解剖学的組織の切除、粉砕、切開、デブリドマン、シェービング、穿孔、粉砕、および成形を含む多様な切削機能を行うために外科用ブレードまたは切削器具を駆動するために、多くの専門医学において一般的に用いられる。耳鼻咽喉科／頭頸部外科の領域では、ハンドピースは通常、特定の処置を行うように設計される様々な異なる外科用の微細切削器具（ｍｉｃｒｏ−ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を選択的に連結して駆動するように構成される。使用中、外科医は、特定の外科的処置に基づいて、適切な微細切削ツールを選択して動力型のハンドピースに取り付ける。次に動力型のハンドピースを動作させて、外科手術を行うために必要な当該微細切削ツールの１つまたは複数の構成要素を動かす（たとえば、回転、振動させる）。基準点として、耳鼻喉頭／頭頸部処置のために動力型の外科用ハンドピースが必要とする回転要件は、通常、喉頭表層切除（ｌａｒｙｎｇｅａｌ ｓｋｉｍｍｉｎｇ）術の約５００ｒｐｍから高速穿孔術の６０，０００ｒｐｍ超までと様々である。動力型の外科用ハンドピースの一般的な速度範囲は、約３００ｒｐｍ〜約８０，０００ｒｐｍである。
【０００４】
ブラシレスＤＣモータの使用などといったモータの向上に加えて、動力型の外科用ハンドピースおよび関連する外科用微細切削器具とともに用いる全般的なシステムが開発されている。通常のシステムは、動力型のハンドピースおよび１つまたは複数の微細切削器具の他に、制御コンソールと、ハンドピースをコンソールに接続するケーブルとを備える。制御コンソールは、他の方法で動力型の外科用ハンドピースと関連付けられるモータの通電を行うように、かつ／または制御するように構成される。たどえば、システムの一部としてハンドスイッチまたはフットスイッチを設けることができる。外科医によるハンドスイッチまたはフットスイッチの操作に応じて、対応する信号が制御コンソールに伝えられ、この制御コンソールが、ハンドピースを対応する速度に制御する。
【０００５】
動力型の外科用ハンドピースの性能が向上するとともに、膨大な数の外科用微細切削器具が現在利用可能となったことにより、外科医が１つの外科用システムを用いて行うことのできる耳鼻喉頭／頭頸部処置の数が疑いの余地なく増加してきた。しかしながら、利用可能な処置の実質的な拡大に伴い、不適切な装置の選択および／または動作の可能性が生じている。すなわち、今や外科医はいくつかの異なる処置を行うために様々な異なる微細切削器具に１つのハンドピースを用いることができるため、外科要員（ｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ）が不注意からハンドピースを特定の外科的処置に最適とは言えない設定で動作させてしまう可能性がある。たとえば、微細切削器具を用いて喉頭トリカット（ｔｒｉｃｕｔ）処置を行っている外科医が、コントロールパネルの設定を前の異なる処置から調整しなかった、外科要員が好適な設定を思い出せなかった、などのために推奨される１，２００ｒｐｍ制限を優に上回る速度で動力型のハンドピースを誤って動作させる可能性がある。回転モード（たとえば、順方向、逆方向、振動）、洗浄設定などといった他の動作設定もまた、外科要員が判断して適切に実施しなければならず、これもミスの可能性を高めている。
【０００６】
動力型の外科用ハンドピース、特に、耳鼻喉頭／頭頸部手術に有用な複数の異なる微細切削器具を選択的に収容するように構成された動力型のハンドピースが非常に望ましいものである。しかしながら、利用可能な機能を増やすことは、過失による誤動作を生じる恐れがある。したがって、外科用ハンドピースの動作を制御しながら特定の外科手術に固有の情報、補助および／または制御を外科医に対して提供する、動力型の外科用ハンドピースの対話型制御システムが必要とされている。
【０００７】
［発明の概要］
本発明の一態様は、様々な微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースのモータ制御システムを提供する。コントローラが、ユーザ定義の処置情報に基づき動力型の外科用ハンドピースを制御し、動力型の外科用ハンドピースとインタフェースするように適合される。データ入力装置により、モータ制御システムを構成し動作させるための、コントローラが用いるユーザ定義の処置情報を入力することが可能となる。
【０００８】
本発明の別の態様は、外科用微細切削システムを提供する。外科用微細切削が、様々な切削機能を行うために用いられる。動力型の外科用ハンドピースが、外科用微細切削器具を収容して駆動するように構成される。コントローラが、ユーザ定義の処置情報に従って外科用微細切削システムを動作させる。
【０００９】
本発明の別の態様は、動力型の外科用ハンドピースを制御する方法を提供する。
システムは、コントローラと、制御コンソールと、微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースとを備える。当該システムは、動力型の外科用ハンドピースがコントローラに接続されているかどうかを検知する。コントローラを動作させて、微細切削器具が動力型の外科用ハンドピースに連結されているかどうかを判定する。ユーザが制御コンソールにより入力したユーザ定義の処置情報に関連した情報および動作特性を生成し、生成した当該情報および動作特性に基づいて好ましい動作設定を表示する。システムは、ユーザ定義の処置情報に関連した動作特性に従って、動力型の外科用ハンドピースに電力を供給する。
【００１０】
［好適な実施形態の説明］
動力型の外科用ハンドピースの制御システム１０の好ましい一実施形態を、図１にブロック形式で示す。制御システム１０は、コントローラ１２と、動力型の外科用ハンドピース１４と、データ入力装置１６と、表示画面１８と、スピードコントローラ２０とを備える。制御システム１０の様々な構成要素は、より詳細に後述する。しかしながら、大まかに言えば、ハンドピース１４と、データ入力装置１６と、表示画面１８と、スピードコントローラ２０とは、コントローラ１２に電気的に接続される。使用中、コントローラ１２は、動力型のハンドピース１４の存在を検知し、データ入力装置１６により外科要員（図示せず）から処置情報を受け取る。この情報に基づいて、コントローラ１２は、外科要員に対して表示画面１８に動作情報を表示する。行われる特定の処置に応じて、コントローラ１２は、追加の処置情報を要求して外科要員からデータ入力装置１６により受け取り、および／または追加の動作情報を表示画面１８に表示することができる。コントローラ１２は、適切なシステム構成を判断すると、ハンドピース１４を一定レベルに通電する。この一定レベルは、デフォルト値である、外科要員がデータ入力装置１６で選択する、スピードコントローラ２０の動作が指示する、などであり得る。
【００１１】
好ましい実施形態において、コントローラ１２と、データ入力装置１６と、表示画面１８とは、単一の制御コンソールの形態で設けられる。好ましい実施形態において、コントローラ１２は、付属のメモリと、付属の入力／出力回路とを含むマイクロプロセッサベースのコンピュータである。あるいは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）または他のコントローラあるいは等価回路を使用することができる。
【００１２】
ユーザインタフェースとして機能するデータ入力装置１６には、多種多様な構成を想定することができ、好ましくは、表示画面１８に近接して配置されるか、あるいは表示画面１８と一体形成される当業界で既知の膜タイプのタッチパッドである。同様に、表示画面１８には、陰極線管や液晶画面など、多種多様な形態を想定することができる。ともかく表示画面１８は、システム１０の動作に関連する情報を外科要員に提供するように構成される。
【００１３】
動力型の外科用ハンドピース１４は、当業界で既知のタイプのものであることが好ましく、外科用微細切削器具２２を選択的に収容して駆動するように構成される。許容可能な動力型の外科用ハンドピースは、たとえば、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ−Ｘｏｍｅｄ社（フロリダ州、ジャクソンビル：Ｊａｃｋｓｏｎｖｉｌｌｅ， Ｆｌ）から入手可能であり、モータ２４と、ハウジング２６とを備える。使用可能な動力型の外科用ハンドピースの例は、米国特許第５，９１０，１５２号および同第５，９５７，８８１号（これらの教示は本明細書中に参照により援用される）に記載されるが、これらは、許容可能な動力型の外科用ハンドピースの数例に過ぎないことが理解される。
【００１４】
外科用の微細切削器具２２には、当業界で既知の多種多様な形態を想定することができる。たとえば、微細切削器具２２は、微細切削器具、マイクロデブリドマン（ｍｉｃｒｏ−ｄｅｂｒｉｄｉｎｇ）器具、マイクロシェービング（ｍｉｃｒｏ−ｓｈａｖｉｎｇ）器具、微細穿孔器具、微細剥離器具などであり得る。ともかく微細切削器具２２は、動力型の外科用ハンドピース１４に選択的に連結して駆動されるように構成される。
【００１５】
当業界で既知のように、多くの耳鼻喉頭／頭頸部の微細切削処置は、標的部位への洗浄液の連続供給を要する。たとえば、微細穿孔処置およびマイクロシェービング処置は双方とも、流体洗浄を要する。この目的のために、システム１０は、コントローラ１２に接続される別個の洗浄液供給源（ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｆｌｕｉｄ ｓｏｕｒｃｅ：灌流液源、灌注液源）３０を備えることが好ましい。この構成により、コントローラ１２は、標的部位へ供給される流体の作動および／または流量を制御する。たとえば、好ましい一実施形態において、制御システム１０は、他の方法で洗浄液供給源３０に接続されるポンプ３２を備えるか、あるいはポンプ３２に接続される。コントローラ１２による作動時に、ポンプ３２は、他の方法でハンドピース１４のハウジング２６と連結されるチューブ３４に洗浄液を導く。当業界で知られる通り、チューブ３４は、他の方法で洗浄液を標的部位へ導く微細切削器具２２の対応部分と流体接続していることが好ましい。許容可能な構成の一例が、米国特許第５，９１０，１５２号に与えられる。代替的に、あるいはこれに加えて、洗浄液供給源３０は、ハンドピース１４に直接接続されるか、あるいは連結されて、外科要員が流体の供給を直接制御できるようになっていてもよい。
【００１６】
動力型のハンドピースの設計における最近の発展は、使用中に動力型のハンドピース１４を冷却するための液体の使用を想定している。これに関して、また好ましい一実施形態において、制御システム１０はさらに、冷却液供給源４０を備える。洗浄液供給源３０と同様に、冷却液供給源４０は、ハンドピース１４（たとえばハウジング２６）にハンドピース１４の冷却のために直接接続されるか、コントローラ１２を通して送られる、すなわち制御され得る。
【００１７】
外科用ハンドピース１４を制御するための制御システム１０の使用は、図２のフロー図に概して示される。図１をさらに参照すると、本発明のシステム１０を用いる好ましい一方法はステップ５０で開始し、ステップ５０において、コントローラ１２が外科用ハンドピース１４の存在を検知する。たとえば、動力型の外科用ハンドピース１４はコードアセンブリ（図示せず）を備えることができ、このコードアセンブリは、コントローラ１２に電気的に接続された収容ポートまたはソケット（図示せず）に他の方法で接続可能なコネクタプラグ（図示せず）で終端する。許容可能な接続の一例は、米国特許第５，９０３，１１７号（この教示を参照により本明細書中に援用する）に与えられる。当業界で知られる代替的な接続システムであれば、外科要員がハンドピース１４を選択し接続することによって外科的処置を開始したかどうかをコントローラ１２が判定可能である限り等しく許容可能である。ステップ５０において、コントローラ１２がハンドピース１４を検知しない場合、動作は継続されない。
【００１８】
ハンドピースが適切に接続されたものと仮定すると、ステップ５２において、コントローラ１２は、微細切削器具２２がハンドピース１４に連結されているかどうか、および当該器具のタイプを判定する。これに関して、動力型のハンドピース１４は、微細切削器具２２の取付を示す信号をコントローラ１２に供給するように構成され得る。あるいは、外科要員がデータ入力装置１６により微細切削器具２２の存在をコントローラ１２に知らせてもよい。これに関してコントローラ１２は、微細切削器具２２の正確な形状を示す情報を外科用ハンドピース１４から直接、あるいはデータ入力装置１６により外科要員から受け取ることができる。しかしながら代替的に、システム１０は、続行するために微細切削器具２２の具体的な形状を確認する必要はない。
【００１９】
ステップ５４において、コントローラ１２は、行われる特定の外科的処置に関連する情報および動作特性を生成する。後述のように、好ましい実施形態において、コントローラ１２は表示画面１８を介して外科要員に、行われる特定の処置を入力するよう要求する。たとえば、外科要員はデータ入力装置１６により、コントローラ１２が表示画面１８に生成したリストから手術の大まかな解剖学的位置を選択することができる。これに加えて、あるいは代替的に、外科要員は、コントローラ１２が表示画面１８に生成したリストから特定の外科的処置および対応する解剖学的位置を選択することができる。さらには、コントローラ１２には、他の方法でコントローラ１２に接続される特定の微細切削器具２２および／または特定のハンドピース１４に対応する外科的処置情報を予め格納しておくことができる。この構成により、コントローラ１２は、検知または感知されたハンドピース１４／微細切削器具２２の情報に基づいて適切な処置情報をデータベースから選択する。
【００２０】
ステップ５６において、コントローラ１２は、生成した外科的処置情報に基づいて好ましい動作設定を表示画面１８に表示させる。たとえば後述のように、コントローラ１２は表示画面１８に、好ましいハンドピースの動作速度、回転モード、流体洗浄流量、および当該好ましい設定が関連する外科的処置を特定する情報を表示するよう信号を送る。外科要員は、表示された情報を検討すると、所望の外科的処置が選択されていることを確認し、かつ、好ましい動作設定を確認することができる。結果として、外科要員は、もはや推奨設定を別に調査する必要がなく、また好ましい一実施形態では、表示された値をシステム１０のデフォルト設定として信用することができる。
【００２１】
ステップ５８において、コントローラ１２は、動力型の外科用ハンドピース１４の動作を可能にする。たとえば、外科医は、微細切削器具２２を標的部位へ配備し、動力型のハンドピース１４の作動を、たとえばスピードコントローラ２０により開始することができる。これに応じて、また前のステップがすべて適切に行われたものと仮定すると、コントローラ１２は、外科医が所望の外科的処置を達成できるように動力型のハンドピース１４に通電する。好ましい一実施形態において、コントローラはさらに、洗浄液供給源３０および冷却液供給源４０からの流体の流れを所望の動作パラメータに従って作動および制御する。基準点として、外科用ハンドピースの制御された電力供給の一例が米国特許第５，９０３，１１７号（この教示を参照により本明細書中に援用する）に記載されている。しかしながら、コントローラによる動力型の外科用ハンドピース、流体源などの他の多種多様な信号、作動および制御技術が当業界で既知であり、等しく許容可能であることが理解されるべきである。
【００２２】
好ましい実施形態において、コントローラ１２は、外科医（図示せず）が動力型の外科用ハンドピース１４の速度をスピードコントローラ２０により制御することを可能にする。上述のように、スピードコントローラ２０は、外科医が使用するのに非常に便利であるフットスイッチであることが好ましい。好ましい実施形態では、コントローラ１２は、行っている処置に不適切な速度でのハンドピース１４の動作を防ぐように構成される。たとえば、コントローラには、特定の外科的処置に固有の速度の下限値および上限値データベースを設けることができる。外科医が、たとえばハンドピース１４をスピードコントローラ２０により制限値を超えて、あるいは制限値未満で動作させようとすると、制御システム１２は、たとえばハンドピース１４に信号を送ったり、他の方法でこれに制限値を超えて、あるいは制限値未満で通電したりしないことで、ハンドピース１４をそのように動作させることを防ぐ。
【００２３】
代替的に、制御システム１０は、事前に設定した制限値を超えて、あるいは制限値未満で動力型のハンドピース１４を動作させることを可能にするが、ただし外科要員に警告を与えるように構成することができる。たとえば、図３のフロー図に示すように、ステップ７０において、コントローラ１２は、ハンドピース１４および微細切削器具２２の特定の構成に規定の、あるいは好ましい速度制限または範囲があるかどうかを判定する。図３に示されるように、たとえば、コントローラ１２は、微細切除用の（ｍｉｃｒｏ−ｒｅｓｅｃｔｏｒ）切削器具および高速微細穿孔器具の制限値を含む速度制限データベースを備える。ステップ７２において、コントローラ１２は、微細切削器具が微細切削器具２２として使用されていることを判断し、外科医が事前に設定された値、たとえば６，０００（６ｋ）ｒｐｍを越える速度で動力型のハンドピース１４を動作させようとしているかどうかを判定する。ステップ７２において、外科医は事前に設定された値を越えてハンドピース１４が動作しようとしてはいないと判断された場合（すなわち、ステップ７２の「ＮＯ」）、本方法はステップ７０に戻り、警告は表示されない。
【００２４】
代替的に、ステップ７２において、外科医が事前に設定された制限を越える速度で動力型のハンドピース１４を動作させようとしているとコントローラ１２が判断した場合、本方法はステップ７４へ進む。事前に設定された異なる制限、たとえば５２，０００（５２ｋ）ｒｐｍを持つ高速微細穿孔器の使用に関連するステップ７６でも同様の方法論に従う。
【００２５】
ともかく、ステップ７２またはステップ７６のいずれかにおいて、外科医が所定範囲外の速度でハンドピース１４を動作させようとしているとコントローラ１２が判断した場合、ステップ７４において、コントローラ１２は、外科要員に対する警告を表示画面１８に表示させ、動力型のハンドピース１４を（その他の方法で所定範囲外である）要求された速度で動作させることを防ぎ、外科要員からの情報を要求する。たとえば、ステップ７４に関連した警告は、異なる微細切削器具が所望の速度により適していることを外科要員に示すことができる。代替的に、他の警告を与えることができる。
【００２６】
ステップ７４において、外科要員が事前に選択された速度範囲を超えないことを選択した場合（ステップ７４の「終了」）、コントローラ１２によるハンドピース１４の動作は続行されるが、ただし所定の範囲内のレベルで行われるか、あるいは、処置を完全に中止し、より適切な微細切削器具を使用できるようにすることもできる。代替的に、特定の微細切削器具２２と、所望の不一致の速度とが適切であると外科要員が判断した場合（ステップ７４の「続行」）、コントローラ１２はステップ７８に進み、このステップ７８において、コントローラ１２は、外科用ハンドピース１４を要求されたレベルに通電する。
【００２７】
本発明のシステム１０を用いる具体的な一方法を、図４のフロー図に示す。ステップ９０で開始して、コントローラ１２は、（たとえば、図２のステップ５４に記載されるような）デフォルト情報を表示画面に表示させる。ステップ９２において、コントローラ１２は、微細切削器具２２の具体的な形状に関する外科要員からの情報を表示画面１８に要求させる。代替的に、また上述のように、動力型のハンドピース１４は、この情報をコントローラ１２へ直接信号で送るように構成され得る。コントローラ１２は、切削器具のタイプを判断すると、微細切削器具２２に関連するデータベース情報を当該コントローラ１２の関連メモリが含むかどうかを判定する。ステップ９２において、コントローラ１２が切削器具２２を認識しない場合（ステップ９２の「ＮＯ」）、制御システム１０はステップ９４に進み、外科要員にオプションを提供するために使用不可能となる。逆に、コントローラ１２が特定の切削器具２２を認識した場合、制御システム１０はステップ９６に進む。基準として、図４に示す例は微細切削器具に関連する。
【００２８】
ステップ９６において、コントローラ１２は、選択された切削器具２２が特に適した解剖学的領域または処置のリスティングを表示画面１８に表示させる。たとえば、図４の微細切削器（ｍｉｃｒｏ−ｒｅｓｅｃｔｏｒ）の例に関して、コントローラ１２は、「洞」、「形成」（すなわち形成外科）、「喉頭」、および「アデノイド」を含む４箇所の解剖学的領域のリスティングを表示画面１８に表示させる。これに応じて、外科要員は、リストされた処置または解剖学的領域のうちの１つをデータ入力装置１６により選択する。
【００２９】
ステップ９６で行った選択に応じて、本方法は、ステップ９８（「喉頭」の選択に相当）、ステップ１００（「洞」の選択に相当）、ステップ１０２（「形成」の選択に相当）、またはステップ１０４（「アデノイド」の選択に相当）のうちの１つに進む。
【００３０】
たとえば、喉頭を選択し、よって本方法がステップ９８に進んだものと仮定すると、コントローラ１２は、さらなる手続き上の要求を表示画面１８に表示させる。たとえば、「ｔｒｉｃｕｔ」および「ｓｋｉｍｍｅｒ」のリスティングを表示することができる。これに応じて外科要員は、表示された処置のうちの１つをデータ入力装置１６により選択しなければならない。
【００３１】
ステップ９８において、外科要員が「ｔｒｉｃｕｔ」を選択したものと仮定すると、本方法はステップ１０６に進み、このステップ１０６において、コントローラ１２は、選択された処置に関連する好ましい動作パラメータを表示画面１８に表示させる。たとえば、また図５に示すように、ステップ１０６において、表示画面１８は、好ましい回転速度（すなわち、１，２００ｒｐｍ）、選択された外科的処置（すなわち喉頭、ｔｒｉｃｕｔ）、動作モード（すなわち、振動）、および洗浄設定（すなわち、４０％）を表示する。次に外科要員は、この表示を基に、好ましい動作パラメータを容易かつ明確に特定することができ、かつ、情報が所望の処置に対応していることを確認することができる。他の特に選択された処置についても同様の表示が行われる（すなわち、ステップ１０４および１０８〜１２０に概して示す）。明らかに、図５に示す表示は、許容可能なフォーマッティングおよび情報の数例に過ぎない。
【００３２】
本発明の制御システム１０に関連するさらなる動作特性または方法を図５に示す。図５において、コントローラ１２は、「開始／停止」などの通常モードまたは可変モードにおけるスピードコントローラ２０の好ましい動作を確認する。
【００３３】
代替的な一実施形態において、制御システム１０は、画像誘導システムとともに用いられるように構成される。画像誘導システムは当業界でよく知られており、外科医が頭部または頭部付近の手術を行うことを補助する定位技術に拠る。許容可能な画像誘導システムの一例は、ＬａｎｄｍａｒＸという商品名でＭｅｄｔｒｏｎｉｃ−Ｘｏｍｅｄ社（Ｊａｃｋｓｏｎｖｉｌｌｅ， Ｆｌ）から入手可能である。厳密な構成に関係なく、画像誘導システムは、患者の体内組織を、外科的処置の一部として使用している特定の器具の相対位置とともに表示する高解像度の画面を備える。これらの処置の非常に扱い難い性質のために、外科医は、画像誘導システムの表示画面を常に見ることが必要である。このことに留意して、また代替的な実施形態において、制御システム１０は、コントローラ１２が画像誘導システムの表示画面に直接接続されるように構成される。コントローラ１２が外科用ハンドピース１４の動作パラメータに関連して生成する表示は、画像誘導システムの表示を閲覧する邪魔とならないようにずれているか、あるいは他の方法で配置される。しかしながら、動作パラメータの表示を画像誘導システムの表示の一部として、あるいはそのすぐ近くに提供することにより、外科医は、ハンドピースの動作条件を当該装置の動作中に継続的にチェックすることができ、他の方法で患者の組織に対する当該ツールの相対位置を示す画面から注意をそらされることがない。
【００３４】
本発明の動力型の外科用ハンドピースの制御システムおよび関連方法は、従来の設計に対して顕著な改良を提供する。特に、厳密な外科的処置および関連の微細切削器具に関係なく、好ましい動作パラメータが即座に外科要員に提供される。本制御システムは、外科医が生成された動作パラメータから不注意で外れることを防ぎ、耳鼻喉頭／頭頸部処置に特有の簡素なユーザインタフェースを提供することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による動力型の外科用ハンドピースの制御システムのブロック図である。
【図２】
図１の制御システムの使用を概略的に示すフロー図である。
【図３】
図１の制御システムの好ましい一実施形態が行う警告動作を示すフロー図である。
【図４】
図１の制御システムの特定の一応用例を示すフロー図である。
【図５】
図１の制御システムの好ましい一実施形態に関連したスピードコントロール機能を示すフロー図である。
【図６】
図１の制御システムの応用例を示すフロー図である。
Claims (49)
- 微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースのモータ制御システムであって、
ユーザ定義の処置情報に基づき動力型の外科用ハンドピースを制御し、該動力型の外科用ハンドピースとインタフェースするように適合されたコントローラと、
前記モータ制御システムを構成し動作させるための、前記コントローラが用いる前記ユーザ定義の処置情報を入力するためのデータ入力装置と、
を備えるモータ制御システム。 - 前記モータ制御システムは、画像誘導システムとともに用いられるように構成される請求項１に記載のモータ制御システム。
- 前記コントローラによってプロンプトを表示して情報を表示する表示画面と、
前記コントローラと通信し、前記動力型の外科用ハンドピースの作動を開始するスピードコントローラと、
をさらに備える請求項１に記載のモータ制御システム。 - 前記コントローラは、前記動力型の外科用ハンドピースの存在を検知するように適合される請求項１に記載のモータ制御システム。
- 前記コントローラは、前記データ入力装置から電子接続を介して前記ユーザ定義の処置情報を受け取るように適合される請求項１に記載のモータ制御システム。
- 前記コントローラは、微細切削器具が前記動力型の外科用ハンドピースに連結されているかどうかを判定するように適合され、さらに、該動力型の外科用ハンドピースに連結された前記微細切削器具のタイプを識別するように適合される請求項１に記載のモータ制御システム。
- 前記コントローラは、前記表示画面にリストを生成して外科的処置情報を提供するように適合され、さらに、大まかな解剖学的位置、前記微細切削器具および前記動力型の外科用ハンドピースに対応する前記外科的処置情報をデータベースに格納し、前記表示画面に表示するための適切な外科的処置情報を前記データベースから選択する請求項３に記載のモータ制御システム。
- 前記データ入力装置は、前記ユーザ定義の処置情報を受け取り、前記動力型の外科用ハンドピースの動作についてデフォルト値を選択するように適合される請求項１に記載のモータ制御システム。
- 前記コントローラは、前記ユーザが前記データ入力装置により入力した前記処置情報を解釈し、該ユーザが入力した前記情報に応じて前記表示画面により動作情報を表示するように適合される請求項８に記載のモータ制御システム。
- 前記コントローラは、前記ユーザ定義の処置情報を解釈し、システム構成を判定するために前記ユーザからの追加情報を前記表示画面により要求するように適合され、さらに、前記ユーザが入力した前記ユーザ定義の処置情報に従って前記ハンドピースに通電するように適合される請求項８に記載のモータ制御システム。
- 前記動力型の外科用ハンドピースは、モータと、ハウジングと、チューブとを備えるように構成される請求項１に記載のモータ制御システム。
- 前記データ入力装置および前記表示画面を管理する制御コンソールをさらに備える請求項１に記載のモータ制御システム。
- 様々な切削機能を行う外科用微細切削器具と、
前記外科用微細切削器具を収容して駆動するように構成された動力型の外科用ハンドピースと、
ユーザ定義の処置情報に従って前記外科用微細切削システムを動作させるコントローラと、
を備える外科用微細切削システム。 - 前記コントローラは、前記外科用微細切削器具が前記動力型の外科用ハンドピースに連結されているかどうかを判定するように適合され、さらに、前記動力型の外科用ハンドピースに連結された外科用微細切削器具のタイプを識別するように適合される請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 前記コントローラは、表示画面にリストを生成して外科的処置情報を提供するように適合され、さらに、大まかな解剖学的位置、前記外科用微細切削器具および前記動力型の外科用ハンドピースに対応する前記外科的処置情報をデータベースに格納し、前記表示画面に表示するための適切な外科的処置情報を前記データベースから選択する請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 前記外科用微細切削器具は、微細切除器具、微細穿孔器具、および微細剥離器具からなる群から選択される請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 前記コントローラは、別個の洗浄液供給源とポンプとを備え、さらに、該別個の洗浄液供給源が前記ポンプにより標的部位へ供給する流体の作動および流量を制御するように適合される請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 前記コントローラは、洗浄液を前記標的部位へ導く前記ポンプを作動させる請求項１７に記載の外科用微細切削システム。
- 前記外科用ハンドピースは、前記別個の洗浄液源と流体接続しており、ユーザが前記洗浄液の作動および流量を直接制御することを可能にする請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 前記コントローラは、冷却液供給源を含むように構成される請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 前記冷却液供給源は、前記動力型の外科用ハンドピースに流体接続している請求項１３に記載の外科用微細切削システム。
- 動力型の外科用ハンドピースの制御方法であって、
コントローラと、制御コンソールと、微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースとを備えるシステムを提供すること、
前記動力型の外科用ハンドピースが前記コントローラに接続されているかどうかを検知すること、
前記微細切削器具が前記動力型の外科用ハンドピースに連結されているかどうかを判定するために、前記コントローラを動作させること、
ユーザが前記制御コンソールにより入力したユーザ定義の処置情報に関連した情報および動作特性を生成すること、
生成した前記情報および動作特性に基づいて好ましい動作設定を表示すること、および
前記ユーザ定義の処置情報に関連した前記動作特性に従って前記動力型の外科用ハンドピースに電力を供給すること、
を含む動力型の外科用ハンドピースの制御方法。 - 前記動力型の外科用ハンドピースの存在を検知することは、該動力型の外科用ハンドピースと前記コントローラとの間に電気接続を提供することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースの存在を検知することは、該動力型の外科用ハンドピースが検知されない場合に該動力型の外科用ハンドピースの動作を終了させることを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記微細切削器具が前記動力型の外科用ハンドピースに連結されているかを判定することは、該動力型の外科用ハンドピースに連結された微細切削器具のタイプを識別することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースに連結された微細切削器具のタイプを識別することは、該微細切削器具の取付を示す信号により該微細切削器具を構成することを含む請求項２５に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースを制御することは、前記微細切削器具を該動力型の外科用ハンドピースに取り付けたことを表す前記信号を認識するために、前記コントローラを動作させること、および前記動力型の外科用ハンドピースに取り付けられた前記微細切削器具のタイプに従って該動力型の外科用ハンドピースを制御すること、を含む請求項２６に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースに連結された前記微細切削器具のタイプを識別することは、ユーザが前記制御コンソールにより前記微細切削器具のタイプを入力することを含む請求項２５に記載の制御方法。
- 前記ユーザが入力した前記ユーザ定義の処置情報に関連した情報および動作特性を生成することは、前記コントローラが前記制御コンソールによる該ユーザ定義の処置情報の入力を要求することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記ユーザ定義の処置情報に関連した情報および動作特性を生成することは、用いる前記微細切削器具の少なくとも１つを選択することを含み、さらに、該用いる微細切削器具の少なくとも１つを選択することは、前記コントローラが前記制御コンソールにリストを生成することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記ユーザが前記制御コンソールにより前記ユーザ定義の処置情報を入力することは、前記動作のための大まかな解剖学的位置の少なくとも１つを選択することを含み、さらに、該動作のための大まかな解剖学的位置の少なくとも１つを選択することは、前記コントローラが前記制御コンソールの表示画面にリストを生成することを含む請求項２９に記載の制御方法。
- 前記制御コンソールにリストを生成することは、好ましい回転速度、選択される外科的処置、動作モードおよび洗浄設定のうちの少なくとも１つを表示することを含む請求項３１に記載の制御方法。
- 前記大まかな解剖学的位置は、洞、形成、喉頭、およびアデノイドのリストを含む請求項３１に記載の制御方法。
- 前記制御コンソールにリストを生成することは、大まかな解剖学的位置、微細切削器具および前記動力型の外科用ハンドピースに対応する外科的処置情報を前記コントローラに格納することを含み、さらに、前記大まかな解剖学的位置および前記微細切削器具のうちの少なくとも１つを選択することは、前記コントローラが適切な外科的処理情報をデータベースから選択することを含む請求項３１に記載の制御方法。
- 前記コントローラが前記ユーザ定義の処置情報に基づいて適切な外科的処理情報を前記データベースから選択することは、データベース情報を前記コントローラに入力することを含む請求項３１に記載の制御方法。
- 前記コントローラが適切な外科的処置情報を選択することは、ユーザが１つの前記制御コンソールにより該外科的処置情報および好ましい動作設定を検討して確認することを含む請求項３１に記載の制御方法。
- 前記情報および動作特性を生成することは、前記コントローラが前記制御コンソールに前記外科的処置情報および前記動作設定を表示するよう信号を送ることを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記動作設定を表示することは、ハンドピースの好ましい動作速度、回転モード、流体洗浄の流量、および行うべき外科的処置を特定する情報のうちの少なくとも１つを表示することを含む請求項３７に記載の制御方法。
- 前記外科的処置に関連した前記動作特性に従って前記動力型の外科用ハンドピースに電力を供給することは、前記コントローラが該動力型の外科用ハンドピースに通電することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記コントローラが前記動力型の外科用ハンドピースに通電することは、電気接続により前記コントローラと対話するスピードコントローラによりユーザが作動を開始することを含む請求項３９に記載の制御方法。
- 前記コントローラが前記動力型の外科用ハンドピースに通電することは、該コントローラが、通常モードまたは可変モードのいずれかにある前記スピードコントローラの好ましい動作を確認することを含む請求項３９に記載の制御方法。
- 前記コントローラが前記動力型の外科用ハンドピースに通電することは、前記コントローラが洗浄液供給源を所望の動作パラメータ内で作動し制御することを含む請求項３９に記載の制御方法。
- 前記コントローラが前記動力型の外科用ハンドピースに通電することは、前記コントローラが冷却液供給源を作動し制御することを含む請求項３９に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースに電力を供給することは、該動力型の外科用ハンドピースの動作を所定の速度範囲に制限するように前記コントローラを構成することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースに電力を供給することは、前記ユーザが前記所定の速度範囲を必要に応じて変更することを前記コントローラが許可することを含む請求項２２に記載の制御方法。
- 前記ユーザが前記所定の速度範囲を変更すること許可することは、前記動力型の外科用ハンドピースを該所定の速度範囲外の速度で動作させようとする場合に前記コントローラが前記表示画面により警告を表示することを含む請求項４５に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースの動作を前記所定の速度範囲に制限するように前記コントローラを構成することは、該動力型の外科用ハンドピースおよび前記微細切削器具の特定の構成が所定の速度範囲を有するかどうかを判定することを含む請求項４４に記載の制御方法。
- 前記動力型の外科用ハンドピースおよび前記微細切削器具の前記特定の構成が所定の速度範囲を有するかどうかを判定することは、該微細切削器具の制限値を含む速度制限データベースを含むように前記コントローラを適合させることを含む請求項４４に記載の制御方法。
- 動力型の外科用ハンドピースを制御する方法を行うためのコンピュータが実行可能な指示を有するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、該方法は、
コントローラと、制御コンソールと、微細切削器具に電力を供給することが可能な動力型の外科用ハンドピースとを備えるシステムを提供すること、
前記動力型の外科用ハンドピースが前記コントローラに接続されているかどうかを検知すること、
前記微細切削器具が前記動力型の外科用ハンドピースに連結されているかどうかを判定するために、前記コントローラを動作させること、
ユーザが前記制御コンソールにより入力したユーザ定義の処置情報に関連した情報および動作特性を生成すること、
生成した前記ユーザ定義の処置情報に関連する前記情報および動作特性に基づいて好ましい動作設定を表示すること、および
前記動作特性に従って前記動力型の外科用ハンドピースに電力を供給すること、
を含む媒体。
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