JP2006116056A

JP2006116056A - 超音波手術装置

Info

Publication number: JP2006116056A
Application number: JP2004306691A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Taniguchi; 重雄谷口; Hidenori Kanda; 英典神田
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: JP4126304B2

Abstract

【課題】後嚢の破嚢を抑制することのできる超音波手術装置を提供する。
【解決手段】超音波チップに超音波振動を付与して眼内組織を破砕乳化する超音波乳化手段と、乳化された眼内組織を吸引する吸引手段と、吸引手段による吸引圧を検出する検出手段と、第１の基準吸引圧と第２の基準吸引圧を設定し，第１及び第２の基準吸引圧以上の吸引圧が得られたときから第２の基準吸引圧を継続して超えている時間，または第１及び第２の基準吸引圧以上の吸引圧が得られたときから吸引圧が第２の基準吸引圧を下回った時点に基づいて超音波乳化手段による超音波振動を所定時間停止または弱めるように制御する制御手段と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、白内障等によって白濁した水晶体を超音波振動により乳化して体外に摘出する超音波手術装置に関する。

白内障手術においては、ハンドピースに取り付けられた管状の超音波チップ（以下、ＵＳチップという）を超音波振動させることで水晶体核を破砕乳化し、乳化した水晶体核組織をＵＳチップ先端の吸引孔から吸引除去する超音波手術装置が一般的に普及している。この種の装置では、術者はハンドピースを持つので、フットスイッチを用いて眼内への灌流液の供給動作、吸引動作や超音波振動の付与動作をコントロールしている（特許文献１参照）。
特開平１１−２０６８０３号公報

このような装置では、ＵＳチップ先端が水晶体核で閉塞したときには、吸引圧が上昇し、フットスイッチを踏み込んで超音波の出力等を上げ、水晶体核を破砕する。水晶体核が破砕された後はフットスイッチを戻して超音波の出力を弱めるようにするが、破砕する水晶体核が後嚢近くに位置する場合、ＵＳチップ先端を閉塞した水晶体核が破砕して吸引されるのに乗じて後嚢が吸い込まれ、ＵＳチップの超音波振動により後嚢が破れる（以下、破嚢と記す）可能性がある。このため術者は、後嚢付近の水晶体核の破砕、吸引は特に注意深く操作する必要があった。
上記従来技術の問題点に鑑み、後嚢の破嚢を抑制することのできる超音波手術装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）超音波チップに超音波振動を付与して眼内組織を破砕乳化する超音波乳化手段と、該乳化された眼内組織を吸引する吸引手段と、該吸引手段による吸引圧を検出する検出手段と、第１の基準吸引圧と第２の基準吸引圧を設定し，第１及び第２の基準吸引圧以上の吸引圧が得られたときから前記第２の基準吸引圧を継続して超えている時間，または第１及び第２の基準吸引圧以上の吸引圧が得られたときから吸引圧が前記第２の基準吸引圧を下回った時点に基づいて前記超音波乳化手段による超音波振動を所定時間停止または弱めるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２）（１）の超音波手術装置において、第１の基準吸引圧とは第２の基準吸引圧は同じ値であることを特徴とする。
（３）（１）の超音波手術装置において、第１の基準吸引圧に対して第２の基準吸引圧は低い吸引圧であることを特徴とする。
（４）（２）及び（３）の超音波手術装置は、上限の吸引圧を設定する吸引圧設定手段を有し、前記基準吸引圧は前記吸引圧設定手段にて設定された上限の吸引圧より所定量低い吸引圧であることを特徴とする。
（５）（１）〜（４）の超音波手術装置は、前記超音波乳化手段による超音波振動の停止または弱める時間を設定する設定手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、後嚢の破嚢を抑制することができ、さらには破嚢を防ぐために術者が行うＵＳチップの超音波振動の制御動作を補助することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は超音波手術装置の外観略図、図２は主要な要素の構成図である。

１は装置本体であり、本体１には装置全体の制御を行う制御部５が収納されている。２は術者に把持されるＵＳハンドピースである。図２に示すように、ＵＳハンドピース２の先端には、吸引孔を持つ管状のＵＳチップ２ａが取り付けられている。ＵＳチップ２ａには、ＵＳハンドピース２に内蔵された振動子により発生する超音波振動が増幅伝達される。これによりＵＳチップ２ａは水晶体核を破砕乳化する。ＵＳハンドピース２の振動子には本体１に接続されたケーブルを介して駆動エネルギが供給される。ＵＳチップ２ａの超音波振動は、連続発振とパルス発振が可能である。また、入力部３にはフットスイッチ６の踏み込み加減に対応して灌流、吸引、超音波乳化の組み合わせを変更するモードスイッチや、灌流圧、吸引流量、吸引圧、ＵＳパワー等の各種設定を行うスイッチが設けられている。入力部３により入力された設定値はメモリ７に記憶される。

１０は患者眼Ｅに供給するための生理食塩水等の灌流液が入れられた灌流瓶であり、１１は灌流液を患者眼Ｅへ導くための灌流チューブである。灌流瓶１０はポール１２に吊り下げられており、ポール１２は上下駆動装置１３（又は手動）により上下動され、灌流瓶１０の高さを変化できるようになっている。灌流瓶１０の高さは患者眼Ｅ内の圧力を適度に維持するように設定される。灌流チューブ１１の途中には制御弁１４が設けられており、制御弁１４の開閉により灌流液の流出制御が行われる。灌流チューブ１１の一端は灌流瓶１０側に接続され、他端は破砕用のＵＳハンドピース２側に接続される。

１６は吸引チューブであり、ＵＳハンドピース２に取り付けられたＵＳチップ２ａの吸引孔から吸収される灌流液や破砕乳化した核等の廃液を体外に排出するために使用される。吸引チューブ１６の途中には、圧力センサ３０に繋がる接続部３２、蠕動型の吸引ポンプ１８が設けられている。また、吸引チューブ１６はバイパスチューブ１９を介して灌流チューブ１１と連通しており、バイパスチューブ１９の流出制御は制御弁１５により行われる。吸引チューブ１６内の吸引圧は、圧力センサ３０により常時検出されており、吸引圧が予め設定された上限の吸引圧に達したときは、制御部５は吸引ポンプ１８を停止する。また、吸引圧を下げる必要があるときには、制御部５は制御弁１５を開き、灌流液を灌流チューブ１１からバイパスチューブ１９を介して吸引チューブ１６内に流入させて吸引圧を下げる。吸引圧の上限（最大吸引圧）は入力部３のスイッチ操作で設定される。

図３はフットスイッチ６の踏み込み操作機構を説明する図である。２０はベース部、２１は術者が足で踏み込み操作するペダルである。ペダル２１の後方（図上左方向）は軸２２によりベース部２０に連結しており、ペダル２１は軸２２を中心として図上の矢印Ａの方向に回転可能である。ペダル２１とベース部２０の間にはスプリング２３が介在しており、ペダル２１に力を加えないときには図３の状態（踏み込まれていない状態）に保持される。２４はギヤ部２４ａを有する踏込量伝達部材であり、踏込量伝達部材２４はペダル２１内に固着されている。２５はベース部２０に固定された回転型のポテンショメータであり、ポテンショメータ２５の回転軸には踏込量伝達部材２４のギヤ部２４ａに噛合するギヤ２６が取り付けられている。ペダル２１に力が加えられると、踏込量伝達部材２４は軸２２を中心として回転する。この回転がギヤ部２４ａ及びギヤ２６を介してポテンショメータ２５に伝達され、ポテンショメータ２５はペダル２１の踏込量（踏み込み操作の位置）を検出する。
このような機構を持つフットスイッチ６は、その踏み込みポジションの信号に対応して灌流、吸引、超音波乳化である超音波発振の各動作を制御することができるようになっている。

以上のような構成を備える装置において、水晶体核の乳化吸引動作を説明する。なお、本実施形態の装置では、入力部３により設定された上限（ｍａｘ）の吸引圧は４０ｋＰａ（約３００ｍｍＨｇ）であり、超音波出力のモードはパルス発振モードに設定されているものとする。

図４に示すように、術者がＵＳハンドピース２のＵＳチップ２ａを眼内に挿入し、ポジション１までペダル２１を踏み込むと、制御部５の制御により制御弁１４が開かれ、灌流液が眼内に供給される。さらにポジション２まで踏み込むと、吸引ポンプ１８が駆動され、灌流液の供給に加えて吸引動作が行われる。さらに、ポジション３までペダル２１を踏み込むと、灌流及び吸引動作に加えてＵＳチップ２ａに超音波振動が与えられる。また、ＵＳパワー（超音波出力）は、ペダル２１の踏み込み量Ｆに応じて入力部３により予め設定されたレベル値までリニアに増加して行くように設定されている。

このような設定において、術者がペダル２１をポジション３まで踏み込むと、ＵＳチップ２ａに超音波振動が与えられて水晶体核が破砕乳化される。圧力センサ３０により検出される吸引圧Ｐは、ＵＳチップ２ａ先端の吸引孔が水晶体核によって閉塞されると上昇していく。すなわち、吸引圧ＰによりＵＳチップ２ａ先端の閉塞状態（又は水晶体核の捕捉状態）が検出される。比較的軟らかい水晶体核のときは、水晶体核が乳化され易いので、吸引圧はさほど上昇せずにＵＳチップ２ａ先端に捕捉された水晶体核が乳化されて吸引されていく。やや硬い核のときは、ペダル２１の踏み込み量を多くしてＵＳパワーを増加させることにより、乳化効率を上昇させる。術者がペダル２１の踏み込み量を多くするときは、意図して破砕乳化の能力を上げようとするときである。

ここで、比較的硬い核に遭遇し、ＵＳチップ２ａ先端に捕捉された水晶体核がなかなか乳化吸引されないときは、吸引圧が増加する。図５は、ＵＳチップ２ａ先端が水晶体核により閉塞されることによる吸引圧の変化と、それに伴うＵＳチップの超音波動作制御との関係を模式化した図である。なお、横軸は時間を、縦軸は吸引圧を示している。また、この図では、ペダル２１の踏み込み量を固定としてＵＳパワーを一定に維持し、パルス発振をした状態を示している。

ＵＳチップ２ａ先端が水晶体核により閉塞されると、図示するように吸引圧Ｐは上昇することとなる。ここで、制御部５では、上限の吸引圧Ｐmaxより低い値となる基準吸引圧Ｐ₁が予め設定されている。この基準吸引圧Ｐ₁は、後述するＵＳチップの超音波振動を所定時間停止させるための最初の基準となる吸引圧Ｐａと、実際に超音波振動を停止させるきっかけとなる基準の吸引圧Ｐｂである（なお、ここでは基準吸引圧ＰａとＰｂは同じ吸引圧値としている）。基準吸引圧Ｐ₁は、上限の吸引圧Ｐmaxに対して所定量低い値としてもよいし、設定される上限の吸引圧Ｐmaxに関わらず一定の値を設定してもよい。なお、本実施形態では上限の吸引圧Ｐmaxの８０％（３２ｋＰａ）として設定されている。また、このような基準吸引圧Ｐ₁を入力部３を用いて適宜設定することも可能である。

ＵＳチップ２ａ先端が水晶体核により閉塞され、吸引圧が基準吸引圧Ｐ₁を超えてから再び吸引圧が基準吸引圧Ｐ₁を下回る（基準吸引圧Ｐ₁以下となる）までは、制御部５はＵＳチップ２ａの超音波振動をペダル２１の踏み込み量に対応した超音波振動を用いて水晶体核の乳化を行うようにする。ＵＳチップ２ａ先端を閉塞する水晶体核が乳化、吸引されると、吸引圧は図示するように急激に下がることとなる。制御部５は、圧力センサ３０を用いて吸引圧が予め設定した基準吸引圧Ｐ₁を下回ったことを検出すると、ペダル２１の踏み込み量に関わらず、ＵＳチップ２ａの超音波振動を強制的に所定時間Ｔ₁（例えば０.５秒間）だけ停止させる。このような強制停止の間、術者は次に再開するＵＳチップ２ａの超音波振動を制御するための猶予時間が与えられることとなる。

例えば、水晶体核により閉塞されたＵＳチップ２ａの位置が後嚢近くにある場合、吸引圧が高い状態で水晶体核が乳化、吸引されると、それに乗じて後嚢が吸い込まれやすい。本実施形態では、上述したように基準吸引圧Ｐ₁を超えてから、再び基準吸引圧Ｐ₁を下回った時点でＵＳチップ２ａの超音波振動を強制的に所定時間停止させることにより、後嚢が吸引されたとしても、破嚢を抑制することができ、さらに停止時間の間にＵＳチップ２ａの駆動を制御する時間が得られることとなる。なお、本実施形態ではこの停止時間Ｔ₁を０．５秒としているが、これに限るものではなく、吸引した後嚢を超音波振動により破嚢させないとともに、術者が次に再開する超音波振動の制御を行うための猶予時間を確保するための停止時間であればよい。

ＵＳチップ２ａの停止時間Ｔ₁の終了後、制御部５は、術者により再度調整されたペダルの踏み込み量に対応する超音波振動にてＵＳチップを駆動させ、水晶体核の乳化、吸引動作を行うようにする（なお、図５では、一例として停止前と同じ踏み込み量にて超音波振動を再開した状態を示している）。
また、図６に示すように、吸引圧が基準吸引圧Ｐ₂以上あるか否かの情報とペダル２１の踏み込み位置の情報とにより、パルスデューティー比（発振割合）を変更して図５に示した制御を行うようにしてもよい。パルスデューティー比は、ペダル２１の踏み込み量と圧力センサ３０より検出される吸引圧とに基づいて決定される。踏み込み量が所定値未満（踏み込み量が８０％未満）のときは、初期パルスデューティー比（本実施形態では３５％）で一定である。踏み込み量が所定値以上（８０％〜１００％）では、圧力センサ３０により検出された吸引圧が、基準吸引圧Ｐ₂未満のときは、初期パルスデューティー比で一定とし、基準吸引圧Ｐ₂以上のときは、ペダル２１の踏み込みに応じてパルスデューティー比がリニアに増加するように変えられるようにする。すなわち、吸引圧Ｐが一定レベル以上あるか否かの情報とペダル２１の踏み込み位置の情報とにより、超音波振動の制御方法を変えることで操作性が向上し、より効率よく乳化、吸引を行うことができる。なお、本実施形態では、図６に示すように、超音波振動を停止するための基準吸引圧Ｐ₁とパルスデューティー比を変更する基準吸引圧Ｐ₂とを同じ値としているが、これに限るものではなく、各々異なる吸引圧値とすることもできる。

次に、第２の実施形態として、基準吸引時間を超える時間が長い場合における超音波振動の制御を図７を用いて説明する。なお、ここで用いる超音波手術装置の各構成は、前述した超音波手術装置と同様であるため、その説明は割愛し、制御方法のみ以下に説明する。
ＵＳチップ２ａ先端が水晶体核によって閉塞し、その閉塞時間が長い場合、図７に示すように、吸引圧が基準吸引圧Ｐ₁を超える時間が長くなる。制御部５は圧力センサ３０を用いて吸引圧を常時検出するとともに、初めに基準吸引圧Ｐ₁を超えた時点から継続して基準吸引圧Ｐ₁を超えている時間を計測する。基準吸引圧Ｐ₁を所定時間Ｔ₂（例えば２秒間）だけ超えると、制御部５は一旦、停止時間Ｔ₁（例えば０．５秒間）だけＵＳチップ２ａの超音波振動を停止させる。停止時間Ｔ₁後、制御部５は再びペダル２１の踏み込み量に対応した超音波振動にてＵＳチップ２ａを駆動させる。ＵＳチップ２ａを再駆動後、吸引圧が継続して基準吸引圧Ｐ₁を超えていれば、図示するように、制御部５は引き続き所定時間Ｔ₂の経過後、停止時間Ｔ₁だけＵＳチップ２ａの超音波振動を停止させる。このように基準吸引圧を超えた吸引圧が、所定時間Ｔ₂以上継続して超えている場合には、間欠的にＵＳチップの超音波振動を停止させる。その結果、ペダル２１の踏み込み量をこまめに調整しなくとも、所定時間毎にある程度の猶予時間が与えられるため、破嚢の抑制や術者の負担を軽減することができる。なお、所定時間Ｔ₂中に水晶体核が乳化、吸引され、吸引圧が基準吸引圧Ｐ₁を下回った場合には、前述した実施形態と同様にＵＳチップ２ａを所定時間だけ強制的に停止させることは言うまでもない。

以上の実施形態では、基準となる所定の吸引圧以上の吸引圧が得られた場合に基準吸引圧を継続して超えている時間、或いは吸引圧が前記基準吸引圧を下回った時点に基づいて超音波振動を停止するものとしているが、これに限るものではない。例えば、超音波振動を停止する代わりに、ＵＳパワー（超音波出力）をできるだけ小さな出力に設定して所定時間だけ超音波振動を弱めるようにすることもできる。また、このような超音波振動の停止または超音波振動を弱める時間Ｔ₁を入力部３を用いて適宜設定することも可能である。

さらに、本実施形態では超音波振動の停止または超音波振動を弱める時間Ｔ₁は、吸引圧によらず一定の時間としているが、これに限るものではなく、基準吸引圧以上の吸引圧において、高い吸引圧（例えばｍａｘ近くの吸引圧）が得られているときは、停止時間を長くし、比較的低い吸引圧（例えば基準吸引圧を僅かに超える程度の吸引圧）のときは、停止時間を短くする等、得られている吸引圧に応じて停止時間Ｔ₁を適宜変更することもできる。

さらにまた、本実施形態では、ＵＳチップの超音波振動を強制的に停止または弱めるための最初の基準となる吸引圧（第１の基準吸引圧）と、強制的に停止または弱めるきっかけとなる基準吸引圧（第２の基準吸引圧）とを同じ値としているが、これに限るものではなく、第１の基準吸引圧に対して低い吸引圧となる第２の基準吸引圧を設定することもできる。第１の基準吸引圧に対して第２の基準吸引圧を低くすることにより、小刻みに上下動を繰り返しながら上昇していく吸引圧に対して、ＵＳチップの超音波振動を適切に停止させることができる。また、基準吸引圧を設定するのではなく、急激な吸引圧の変化（変化量）を検出し、これに基づいてＵＳチップの超音波振動を所定時間停止または弱める駆動制御を行うこともできる。例えば圧力センサを用いて吸引圧の単位時間当たりの減少量を検出し、予め設定されている所定量以下の減少量或いは所定速度以上の減少速度が得られると、ＵＳチップの超音波振動を所定時間停止、又はその出力を弱めるように制御することもできる。
なお、本実施形態ではパルス発振モードを例に挙げて説明したが、連続発振モードであっても本発明を適用できることはいうまでもない。

本実施形態における超音波手術装置の概略構成を示した図である。本実施形態における超音波手術装置の主要な要素の構成図である。本実施形態におけるフットスイッチの踏み込み操作機構を示した図である。ペダルの踏み込み量に対応する装置の動作を示した図である。吸引圧の変化と、それに伴うＵＳチップの超音波動作制御との関係を模式化した図である。パルスデューティー比を変化させたときの超音波動作制御との関係を模式化した図である。高い吸引圧が所定時間続いた場合におけるＵＳチップの超音波動作制御を示した図である。

符号の説明

１装置本体
２ＵＳハンドピース
２ａＵＳチップ
５制御部
６フットスイッチ
３０圧力センサ

Claims

超音波チップに超音波振動を付与して眼内組織を破砕乳化する超音波乳化手段と、該乳化された眼内組織を吸引する吸引手段と、該吸引手段による吸引圧を検出する検出手段と、第１の基準吸引圧と第２の基準吸引圧を設定し，第１及び第２の基準吸引圧以上の吸引圧が得られたときから前記第２の基準吸引圧を継続して超えている時間，または第１及び第２の基準吸引圧以上の吸引圧が得られたときから吸引圧が前記第２の基準吸引圧を下回った時点に基づいて前記超音波乳化手段による超音波振動を所定時間停止または弱めるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする超音波手術装置。
請求項１の超音波手術装置において、第１の基準吸引圧と第２の基準吸引圧とは同じ値であることを特徴とする超音波手術装置。
請求項１の超音波手術装置において、第１の基準吸引圧に対して第２の基準吸引圧は低い吸引圧であることを特徴とする超音波手術装置。
請求項２及び請求項３の超音波手術装置は、上限の吸引圧を設定する吸引圧設定手段を有し、前記基準吸引圧は前記吸引圧設定手段にて設定された上限の吸引圧より所定量低い吸引圧であることを特徴とする超音波手術装置。
請求項１〜４の超音波手術装置は、前記超音波乳化手段による超音波振動の停止または弱めるための前記所定時間を設定する設定手段を有することを特徴とする超音波手術装置。