JP2010088898A - 電気外科処置中に組織を監視する装置、システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気外科発電機を監視しかつ／または制御するシステムを提供する。
【解決手段】システムは、電気外科発電機に接続するように適合される電気外科装置であって、電気外科装置はエネルギを伝送するように構成される、電気外科装置と、制御システムであって、少なくとも１つの周波数の呼掛け波を生成するように構成される少なくとも１つの呼掛け波供給源と、少なくとも１つの周波数の呼掛け波の反射された部分を伝送および感知し、誘電境界データを決定するように構成される少なくとも１つのセンサと、制御システムおよび電気外科発電機に動作可能に連結されるプロセッサであって、プロセッサは、少なくとも１つのセンサによって提供される誘電境界データに基づいて、電気外科発電機からの電気外科エネルギの送達を制御するように構成される、プロセッサとを含む、制御システムとを備えている。
【選択図】図１

Description

（発明の詳細な説明）
（背景）
（技術分野）
本開示は、電気外科処置中に組織修飾を監視する装置、システムおよび方法に関し、より詳細には、種々の誘電特性を有する１つ以上の生物学的物質によって画定される境界からの電磁波の反射を用いる装置、システムおよび方法に関する。

（関連技術の説明）
電気外科発電機は、様々な外科手術処置を実行するために、電気外科器械と接続して外科医によって用いられる。電気外科発電機は、電気外科エネルギを生成しそして調節し、電気外科エネルギは、今度は電気外科器械によって組織に当てられる。電気外科器械は、単極または双極のいずれかであり得、開放処置または内視鏡処置用に構成され得る。

組織を剥離し、密閉し、焼灼し、凝結させ、かつ／または乾燥させるために、電気外科器械を用いることは、隣接する組織に対してある程度の「付随する組織の損傷（ｃｏｌｌａｔｅｒａｌ ｔｉｓｓｕｅ ｄａｍａｇｅ）」という結果になり得る。例えば、隣接する組織構造を横切る熱拡散（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｐｒｅａｄ）は、上記の電気外科処置中のいずれにおいても結果として生じ得る。本明細書における目的のために、用語「熱拡散」は、概して電気的伝導の表面の周囲に沿って伝わる熱伝達（熱伝導、熱対流または電流消失）をいう。

電気外科手術中に電気外科発電機を制御する現在利用可能なシステムおよび方法は、必要に応じて電流、電圧、インピーダンスおよび／または電力の測定によって、組織部位に送達されるエネルギ量を臨床医が監視し、調整することを含み得、その結果、結果として生ずる隣接する組織への付随する損傷を最小限にして、適切な組織効果が組織部位において達成され得る。これらのシステムおよび／または方法は、典型的には臨床医が、所望の組織効果を電気外科発電機の電力設定に移し、必要に応じ電力設定を調整し、電気外科処置に関係する組織の変質（例えば、組織の乾燥）を補償することを必要とし、その結果、所望の組織効果が達成され得る。

理解され得るように、電気外科処置中に熱拡散または類似のものを減少させることは、対象の処置部位に隣接する周囲の組織構造に対する、意図されないかまたは望ましくない付随する損傷の可能性を減少させる。電気外科処置中に熱拡散の深度を制御しかつ／または監視することは、臨床医が電気外科処置中に組織の修飾および／または変質を推定する際に臨床医を助け得る。

(開示の概要）
本開示は、電気外科処置中に組織修飾を監視しかつ／または制御するシステムに関する。システムは、電気外科発電機に接続するように適合される電気外科装置を含む。電気外科装置は、組織にエネルギを伝送するように構成される。一実施形態において、電気外科デバイスは、双極性鉗子である。代替の実施形態において、電気外科デバイスは、単極性マイクロ波剥離デバイスである。システムは、組織に隣接する、１つ以上の周波数の呼掛け波を生成するように構成される１つ以上の電磁波供給源を含む制御システムを含む。１つ以上の周波数の呼掛け波の反射された部分を伝送および感知するように構成される１つのセンサは、一対のジョー部材のうちの１つに位置を定められるかまたはそれと動作可能に通信する。１つ以上のプロセッサは、制御システムおよび電気外科発電機に動作可能に連結される。プロセッサは、組織監視システムによって提供される情報に基づいて、電気外科発電機から組織への電気外科エネルギの送達を制御するように構成される。制御システムは、電気外科処置中に電気外科発電機をリアルタイムで制御するように構成され得る。

制御システムは、組織の変質を感知し、プロセッサを介して電気外科発電機と協働して電気外科エネルギの組織への送達を制御するように構成される。例えば、一実施形態において、１つ以上のセンサは、一対のジョー部材のうちの１つに位置を定められ得、スマートセンサアセンブリを含み得る。１つ以上のセンサは、連続モードの動作またはリアルタイムモードの動作を行うように構成され得る。センサは、１つ以上の同軸ケーブルに連結されるかまたは一体化して形成され得る。

一実施形態において、ジョー部材のうちの１つまたは両方は、１つ以上のセンサを含み、1つ以上のセンサに動作可能に連結されかつ整列させられる１つ以上のウィンドーを含む。

別の実施形態において、制御システムによって提供される情報は、１つ以上の周波数の電磁波の反射された部分の伝搬速度計算および／または位相シフト計算を含み得る。さらに別の実施形態において、電気外科装置は、１つ以上のセンサと動作可能に通信する同軸ケーブルに動作可能に連結され、１つ以上の周波数の呼掛け波の一部分を伝送するように構成される。

なおも別の実施形態において、制御システムは、１つ以上の周波数の呼掛け波の一部分を伝送するように構成されるトランシーバモジュールを含む。トランシーバモジュールは、時間ソースから受信されたクロック信号を用い、トランシーバモジュールに関係する演算の一部を実行し得る。トランシーバモジュールは、１つ以上の周波数の呼掛け波の反射された部分を、増幅し、フィルタリングし、かつ／またはデジタルでサンプリングするように構成され得る。

本開示はまた、電気外科処置中に電気外科エネルギの送達を監視しかつ／または制御する方法を提供する。方法は、組織にエネルギを伝送するように構成される電気外科装置を提供する最初のステップを含む。方法はまた、電磁呼掛け波供給源から組織を通って１つ以上の周波数の呼掛け波を伝送するステップと、ジョー部材間に保持される組織を通って電気外科発電機からの電気外科エネルギを方向付けるステップと、１つ以上の周波数の呼掛け波を組織の中に方向付けるステップと、呼掛け波の反射の一部分を分析し、誘電境界データを決定するステップとを含み、１つ以上のセンサによってプロセッサに提供される誘電境界データに基づいて、電気外科発電機から組織への電気外科エネルギの送達を制御することは、本方法の別のステップである。

本開示はさらに、電気外科処置中に組織修飾を監視しかつ／または制御する装置を提供する。装置は、電気外科発電機に接続するように適合された電気外科装置を含む。電気外科装置は、一対のジョー部材の間に組織を掴むように構成される一対のジョー部材を含み、組織を通って１つ以上の呼掛け波を伝送する。装置は、組織に隣接し、電気外科発電機および電気外科装置と動作可能に通信する、１つ以上の周波数の呼掛け波を生成するように構成される１つ以上の電磁波供給源を含む。１つ以上のセンサは、１つ以上の周波数の呼掛け波の反射された部分を伝送および感知し、誘電境界データを決定するように構成される。プロセッサは、１つ以上のセンサによって提供される誘電境界データに基づいて、電気外科発電機から組織への電気外科エネルギの送達を制御するように構成される。

例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
電気外科発電機を監視しかつ／または電気外科発電機を制御するシステムであって、
該電気外科発電機に接続するように適合された電気外科装置であって、該電気外科装置はエネルギを伝送するように構成される、電気外科装置と、
制御システムであって、
少なくとも１つの周波数の呼掛け波を生成するように構成される少なくとも１つの呼掛け波供給源と、
少なくとも１つの周波数の該呼掛け波の反射された部分を伝送および感知し、誘電境界データを決定するように構成される少なくとも１つのセンサと、
該制御システムおよび該電気外科発電機に動作可能に連結されたプロセッサであって、該プロセッサは、該少なくとも１つのセンサによって提供される誘電境界データに基づいて、該電気外科発電機からの電気外科エネルギの送達を制御するように構成される、プロセッサと
を含む、制御システムと
を備えている、システム。
（項目２）
上記制御システムは、上記電気外科発電機をリアルタイムで制御するように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３）
上記制御システムは、反応データを感知し、上記プロセッサを介して上記電気外科発電機と協働して上記電気外科エネルギの送達を制御するように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目４）
上記電気外科装置は一対のジョー部材を含み、上記少なくとも１つのセンサは、該一対のジョー部材のうちの少なくとも１つに位置を定められる、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目５）
上記少なくとも１つのセンサは、スマートセンサアセンブリを含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６）
上記電気外科装置は、リターン電極と動作可能に通信する活性電極を含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７）
上記制御システムによって提供される情報は、少なくとも１つの周波数の上記呼掛け波の上記反射された部分の伝搬速度計算および位相シフト計算のうちの１つを含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８）
上記電気外科装置は、上記少なくとも１つのセンサと動作可能に通信する同軸ケーブルに動作可能に連結され、少なくとも１つの周波数の上記呼掛け波の少なくとも一部分を伝送するように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目９）
上記制御システムは、少なくとも１つの周波数の上記呼掛け波の少なくとも一部分を伝送するように構成されるトランシーバモジュールを含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１０）
上記トランシーバモジュールは、時間ソースから受信されたクロック信号を用い、該トランシーバモジュールに関係する演算のうちの少なくとも一部を実行する、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１１）
トランシーバモジュールは、少なくとも１つの周波数の上記呼掛け波の上記反射された部分を、増幅することと、フィルタリングすることと、デジタルでサンプリングすることとのうちの少なくとも１つを行うように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１２）
上記少なくとも１つのセンサは、連続モードの動作を行うように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１３）
上記少なくとも１つのセンサは、リアルタイムモードの動作を行うように構成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１４）
上記センサは、上記少なくとも１つの同軸ケーブルに連結される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１５）
上記センサは、上記少なくとも１つの同軸ケーブルに一体化して形成される、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１６）
少なくとも１つのジョー部材は上記少なくとも１つのセンサを含み、該少なくとも１つのセンサに動作可能に連結されかつ整列させられる少なくとも１つのウィンドーを含む、上記項目のいずれか１項に記載のシステム。

(摘要）
電気外科発電機を監視しかつ／または制御するシステムが提供される。システムは、電気外科発電機に接続するように適合される電気外科装置を含み、電気外科発電機からの電気外科エネルギを伝送するように構成される電気外科装置を含む。システムはまた、１つ以上の周波数の呼掛け波を生成するように構成される１つ以上の電磁波供給源を有する制御システムを含む。１つ以上のセンサは、少なくとも１つの周波数の呼掛け波の反射された部分を伝送および感知し、誘電境界データを決定するように構成される。プロセッサは、１つ以上のセンサによって提供される誘電境界データに基づいて、電気外科発電機からの電気外科エネルギの送達を制御するように構成される、制御システムおよび電気外科発電機に動作可能に連結される。

本開示の様々な実施形態は、図面を参照して以下に説明される。

図１は、本開示の実施形態に従う、電気外科処置中に組織を監視するシステムと共に用いるように適合された内視鏡双極性鉗子および電気外科発電機の斜視図である。 図２は、図１に描かれた、内視鏡双極性鉗子を電気外科発電機に接続する電気的構成の概略図である。 図３Ａは、図１のエンドエフェクタアセンブリの拡大側面図である。 図３Ｂは、開いた構成で示される図３Ａのエンドエフェクタアセンブリの拡大正面斜視図である。 図４は、本開示の実施形態に従う、図１のシステムの構成要素を例示するブロック図である。 図５は、図４に描かれるスペクトル分析器において見られる時間領域反射率測定出力を示すグラフである。 図６は、乾いた皮膚−筋肉の境界によって画定される周波数に依存する反射係数を示すグラフである。 図７は、筋肉−血液の境界によって画定される周波数に依存する反射係数を示すグラフである。 図８は、肝臓−血液の境界によって画定される周波数に依存する反射係数を示すグラフである。 図９は、筋肉−骨の境界によって画定される周波数に依存する反射係数を示すグラフである。 図１０は、本開示の実施形態に従う、電気外科処置中に組織を監視するシステムである。 図１１は、本開示の実施形態に従う、電気外科処置中に組織を監視する方法のフローチャートである。

（詳細な説明）
本開示の詳細な実施形態は、本明細書に開示される。しかしながら、開示される実施形態が、開示の単なる例示であり、様々な形態で実施され得ることは理解されるべきである。従って、本明細書において開示される特定の構造および機能の詳細は、限定するものとしてではなく、単に、特許請求の範囲の基礎および事実上任意の適切に詳細な構造で本開示を様々に用いるように当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

本開示は、時間領域反射率測定（ＴＤＲ）の原理を用いる、装置、システムおよび方法を含み、様々な電気外科処置中に組織を監視し、その結果、電気外科処置中に組織反応のより正確な分析が得られ得る。

ＴＤＲは、対象とする物体（例えば、生物学的物質）に埋め込まれる（またはさもなければ、接触する）伝導性要素（例えば、伝送線）を介して呼掛け波（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｏｒ ｗａｖｅ）（例えば、電磁気信号）の伝送を伴い、一方同時に、伝導性要素に沿って反射される対応する電磁気信号のための同じ伝導性要素を監視する。伝導性要素が電磁気信号を伝える能力のある任意の物質であることは理解され得る。電磁気信号は、伝導性要素の特性（例えば、インピーダンス、含水率など）における変化に応答して同じ伝導性要素に沿って反射され得、該伝導性要素の特性は、伝導性要素の長さに沿った特定の位置において伝導性要素と接触する物体によって影響され得る。

当該技術において公知のように、異なる誘電定数を有する生物学的物質（例えば、筋肉および膜）間の境界は、組織特性（例えば、誘電率および伝導率）の関数として入射波の反射を引き起こし得る。電気外科処置中に、本開示のシステムおよび／または方法は、異なる誘電特性を有する組織によって画定される境界によって引き起こされる反射された電磁波を用い、とりわけ熱拡散特性の深度をより正確かつ効果的に測定する。より詳細には、本開示は、伝送される電磁波（例えば、呼掛け波）が例えば伝導性伝送要素などの開始点から異なる誘電定数を有する組織間の境界に伝わり、開始点に戻るまでの期間を測定することを可能にし、組織効果（例えば、熱拡散）の境界の深度が測定され得る。さらに、反射波の位相シフトは誘電境界の深度を決定するために用いられ得、該誘電境界の深度は今度は組織損傷の深度に関する情報も提供し得る。

電気外科処置中に組織特性における変化を監視することによって、人は、どの組織の修飾および／または変質が最良の組織効果品質に導くかをより良く理解し得る。さらに、所望される場合、ＴＤＲ測定値をフィードバックループに組み込み、電気外科処置中に電気外科エネルギ送達を制御することを容易にすることが可能であり、このことは今度は、組織の修飾および／または変質が最適化されることを確実にするために用いられ得る。

図１を参照すると、制御システム４００と共に使用するように適合される電気外科装置１０が示される。電気外科装置１０は、上記の電気外科処置のうちの任意のものを統制しかつ／または実行し得る電気外科装置を含むがそれに限定されない、利用可能な当該技術において公知の任意のタイプの電気外科装置であり得る。１つのタイプの電気外科装置１０は、「Ｖｅｓｓｅｌ Ｓｅａｌｅｒ ａｎｄ Ｄｉｖｉｄｅｒ Ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｔｉｓｓｕｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という名称の米国特許出願公開第２００７／０１７３８１４号に開示されているような双極性鉗子を含み得る。双極性鉗子１０およびそれに関係する構成要素、部品および部材の簡単な考察は、本明細書に含まれ、本開示の更なる詳細を提供し本開示の理解を助ける。

引続き図１を参照すると、双極性鉗子１０は、様々な電気外科処置と共に使用するために示され、概して、ハウジング２０と、ハンドルアセンブリ３０と、回転アセンブリ８０と、トリガアセンブリ７０と、シャフト１２と、エンドエフェクタアセンブリ１００とを含み、これらは、互いに協働して、大きな管状の管および大きな脈管の組織を掴み、密閉し、分割する。図面の大部分は内視鏡外科処置に関連する使用のための双極性鉗子１０を描くが、本開示は、より従来的な開放の外科手術処置に用いられ得る。

シャフト１２は、エンドエフェクタアセンブリ１００と機械的に係合する寸法で作られる遠位端１６と、ハウジング２０と機械的に係合する近位端１４とを有する。図面およびそれに続く説明において、用語「近位」は、従来のように、ユーザにより近い鉗子１０の端部をいい、一方、用語「遠位」はユーザからより遠い端部をいう。

図１および図２を参照すると、鉗子１０は、図１に概略的に示される、例えば電気外科発電機５００などの電気外科エネルギの供給源に鉗子１０を接続する電気外科ケーブル３１０を含む。図２に示されるように、ケーブル３１０は、ケーブルリード線３１０ａ、３１０ｂおよび３２５ｂに内部的に分割され、該ケーブルリード線は、鉗子１０を通るそれぞれの供給経路を通ってエンドエフェクタアセンブリ１００に電位を送るように設計される。

再び図１を参照すると、電気外科発電機５００（発電機５００）は、電気外科エネルギを生成し、該電気外科エネルギは、ＲＦ（無線周波数）、マイクロ波、超音波、赤外線、紫外線、レーザ、熱エネルギまたは他の電気外科エネルギであり得る。発電機５００は、電気外科処置を実行するために、電気外科装置１０に動作可能にかつ選択的に接続される。電気外科処置は、組織を密閉し、切断し、凝結させ、乾燥させ、放電治療することを含み得、これらのすべてはＲＦエネルギを用い得る。さらに、発電機５００は、単極モードおよび／または双極モードの動作を行うように構成され得る。発電機５００は、システム４００が意図されるように機能を果たすのに必要なすべての必要な構成要素、部品および／または部材を含む。電気外科モジュール５２０は、調節されたエネルギを患者に送達するために、ＲＦエネルギを生成し、エネルギを生成するための電源５５０と、エンドエフェクタアセンブリ１００などの送達デバイスに提供されるエネルギを調節する出力ステージ５５２とを含む。一実施形態において、電源５５０は、電気外科電流を生成するための高電圧ＤＣまたはＡＣ電源であり得、この場合、システム４００によって生成される制御信号は、大きさおよび周波数などの電圧および電流出力のパラメータを調整する。出力ステージ５５２は、システム４００によって生成される信号に基づき、（例えば、波形発電機を介して）出力エネルギを調節し、例えば、波形形状、パルス幅、デューティサイクル、波高因子、および／または繰返し数などの波形パラメータを調整する。システム４００は、発電機モジュール５２０に制御信号を提供するために有線および／または無線の接続を含み得る接続によって、発電機モジュール５２０に連結される。

図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、エンドエフェクタアセンブリ１００は、シャフト１２の遠位端１６に取り付けられ、一対の向かい合うジョー部材１１０および１２０を含む。ハンドルアセンブリ３０の可動ハンドル４０は、駆動アセンブリ（明白には示されてはいない）に動作可能に連結され、該駆動アセンブリは、ジョー部材１１０および１２０が互いに対して間隔をあけた関係で配置される開放位置から、ジョー部材１１０および１２０がその間の組織を掴むように協働するクランプ位置または閉鎖位置にジョー部材１１０および１２０の移動を行うように一緒に機械的に協働する。

鉗子１０の動作のより詳細な説明に関して、米国特許出願公開第２００７／０１７３８１４号に参照がなされる。システム４００の機能性のより詳細な説明は、ここで以下のとおりである。

示されるように、エンドエフェクタアセンブリ１００は、光ファイバまたはケーブル４１０によって、１つ以上の送信器、受信器、および／またはトランシーバモジュール４０６（図４）と動作可能に通信する１つ以上の伝導性の伝送要素またはセンサ４１６が備えられる。示されるように、ジョー部材の各々はセンサ４１６を含む。センサ４１６は、図３Ａおよび図３Ｂに最も良く見られるように、ジョー部材１１０および／または１２０の表面の上に、該表面に、または該表面に沿って所定の位置に配置され得る。複数の実施形態において、エンドエフェクタアセンブリ１００ならびに／またはジョー部材１１０および１２０は、ジョー部材１１０および１２０の近位端および／または遠位端の近くに、またジョー部材１１０および１２０の長さに沿って配置されるセンサ４１６を有し得る。エンドエフェクタアセンブリ１００はまた、１つ以上のアパーチャまたはウィンドー４１６ａが備えられる。ウィンドー４１６ａは、センサ４１６が信号を効果的に伝送し、信号の反射を検出または感知し得るように構成される。この目的を考慮して、ウィンドー４１６ａは、図３Ｂに最も良く見られるように、センサ４１６に実質的に整列される。

ジョー部材のうちの１つ、例えばジョー部材１２０が電磁波（例えば呼掛け波）を伝送するように構成される１つ以上のセンサ４１６を含み得、向かい合うジョー部材、例えばジョー部材１１０が電磁波またはその一部分の反射を感知するように構成される受信器を含み得ることは予期される。電磁波は、電磁スペクトル（例えば、無線周波数、マイクロ波、可視光など）の一部分に生じる周波数を有し得る。例示的目的のために、センサ４１６は、電磁スペクトルのＲＦ部分に生じる呼掛け波を伝送する。

再び図４を参照すると、電気外科処置（例えば、ＲＦ組織処置）中に組織を監視するシステム４００が示される。システム４００は、とりわけ、誘電不整合境界４２２などの対象とする組織の誘電特性を決定するように構成される。上記に考察されるように、誘電不整合境界４２２は、概して、種々の誘電定数を示す物体間の表面または領域を指し得る。誘電境界４２２は、乾燥組織と含水組織との間、血管と筋肉との間、隣接する血管間、および戻りパッド（ｒｅｔｕｒｎ ｐａｄ）と皮質骨（ｃｏｒｔｉｃａｌ ｂｏｎｅ）との間の表面または領域によって画定され得る。

システム４００は、プロセッサ４０２において実行可能な制御モジュール４０４と動作可能に通信する１つ以上のプロセッサ４０２を含む。制御モジュール４０４は、ケーブル４１０を介して、対象とする１つ以上の組織「Ｔ」と接触（または隣接）するセンサ４１６に呼掛け波または呼掛け信号／呼掛けパルス４０８を伝送するようにトランシーバモジュール４０６に命令する。示されるように、組織「Ｔ」は、組織部分「Ｔ_１」および「Ｔ_２」によって画定される。伝送された呼掛け信号４０８の反射である反射信号４１２は、誘電不整合境界４２２などの誘電不整合境界に出会う伝送された呼掛け信号４０８に応答してセンサ４１６によって検出される。反射信号４１２は、ケーブル４１０に沿って戻され、トランシーバモジュール４０６および／またはセンサモジュール４２４によって受信され、その後、時間ソース４２８を用いてプロセッサ４０２によって、例えば、伝送された呼掛け信号４０８と反射信号４１２との間の伝搬速度および／または位相シフトの分析を実行するように処理される。

制御モジュール４０４は、情報および／または信号を処理し（例えば、プロセッサ４０２への誘電境界計算入力）、入力情報および／または信号に従って、電気外科エネルギを調節する制御信号を生成する。情報は、電気外科処置の前に入力される事前の外科手術データ（例えば、誘電率および／または伝導率などの組織のパラメータなど）またはセンサモジュール４２４および／または他の適切なデバイスを介して、電気外科処置中に入力されかつ／または得られる情報を含み得る。情報は、要求、命令、理想のマッピング（例えば、ルックアップテーブル、連続マッピングなど）、感知された情報および／またはモード選択を含み得る。

制御モジュール４０４は、例えば電源５５０および／または出力ステージ５５２などの発電機５００を調節し、発電機５００は、電気外科処置中に患者に送達される電気外科エネルギの様々なパラメータを調整する。調節され得る、送達される電気外科エネルギのパラメータは、電圧、電流、抵抗、強度、電力、周波数、振幅、および／または、波形パラメータ（例えば、波形形状、パルス幅、デューティサイクル、波高因子、および／または、出力および／または有効エネルギの繰返し数など）を含む。

制御モジュール４０４は、センサ４１６によって受信されるアルゴリズムおよび／またはデータを処理し、発電機モジュール５２０および／または他のモジュールに制御信号を出力するプロセッサ４０２によって実行可能なソフトウェア命令を含む。ソフトウェア命令は、プロセッサ４０２の内部のメモリ、および／または、例えば外部のハードドライブ、フロッピー（登録商標）ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭなどの外部メモリなどのプロセッサ４０２によってアクセス可能なメモリなどの記憶媒体に格納され得る。

複数の実施形態において、オーディオまたはビジュアルのフィードバックモニタまたはフィードバックインジケータ（明白には示されていない）は、電気外科システムまたは電気外科処置の構成要素の状態に関する情報を外科医に伝えるために用いられ得る。発電機モジュール５２０に提供される制御信号は、センサ４１６によって提供される情報および／または信号を用いることを含み得る処理（例えば、アルゴリズムを実行すること）によって決定される。

制御モジュール４０４は、例えば外科手術部位におけるかまたはそれに隣接する組織状態に関連した情報などのフィードバック情報に応答して電気外科エネルギを調節する。フィードバック情報の処理は、フィードバック情報の変化、フィードバック情報の変化率、および／または、選択された、モード、制御変数および理想の曲線に従って、処置の開始前に感知された対応する値（事前の外科手術の値）に対するフィードバック情報の相対性を決定することを含み得る。制御モジュール４０４は次いで、電源５５０および／または出力ステージ５５２を調節するなどの制御信号を発電機モジュール５２０に送る。

電気外科エネルギの特定のパラメータの調節は、適切な密閉が達成されたとき、熱拡散の所定の深度が達成されたとき、かつ／または、ユーザが重要なまたは大きな血管に近づいているときの認識などの組織反応に基づき得る。事象の認識は、異なるモードの動作（例えば、凝結モードまたはより高いモードの動作）に発電機５００を自動的に切り替え得、その後、事象が生じた後に、最初のモードに発電機５００を戻すように切り替え得る。複数の実施形態において、事象の認識は、異なるモードの動作（例えば、凝結モードまたはより高いモードの動作）に発電機５００を自動的に切り替え得、その後、発電機５００を停止する。

トランシーバモジュール４０６は、（例えば、デジタルアナログコンバータまたはアナログデジタルコンバータを介して）プロセッサ４０２から命令を受信し、プロセッサ４０２に状態を提供し得るデジタル回路および／またはアナログ回路であり得る。トランシーバモジュール４０６はまた、制御モジュール４０４に連結され、プロセッサ４０２によって指定された周波数および振幅で１つ以上の呼掛け波４０８を受信し、かつ／またはケーブル４１０に沿ってセンサ４１６に呼掛け波４０８を伝送する。一例示的実施形態において、トランシーバモジュール４０６は、時間ソース４２８においてパルスレート周波数クロックから受信されたクロック信号を用い、トランシーバモジュールの動作の少なくとも一部を実行する。トランシーバモジュール４０６はまた、センサ４１６によって受信されそしてケーブル４１０に沿って伝送される戻り信号４１２を増幅し、フィルタリングし、デジタルでサンプリングし得る。

時間ソース４２８は、例えばパルスレートの可変遅延周波数クロックを提供し得るデジタル回路であり得、該パルスレートの可変遅延周波数クロックは、トランシーバ４０４内に含まれ得、受信信号４２４の表現を検出しかつ／または受信信号４２４の表現を構成するために用いられ得る同等の時間サンプリング検出器において動作する。一例示的実施形態において、時間ソース４２８は、遅延回路のために正確な線形時間ランプを生成する、コンデンサ放電リセット付きの電圧積分器演算増幅器ランプ（ｏｐ−ａｍｐ ｒａｍｐ）回路などの遅延制御器を含み得る。

センサモジュール４２４は、手術部位において、電磁気の、電気の、かつ／または身体のパラメータまたは特性を感知し、制御モジュール４０４および／またはトランシーバモジュール４０６と通信し、出力電気外科エネルギを調節する。センサモジュール４２４は、手術部位においてまたはそれに隣接する部位などにおいて、熱速度、組織インピーダンス、組織温度などを含む、様々な電磁気の、電気の、身体のかつ／または電気機械的な状態を測定、すなわち「感知」するように構成され得る。例えば、センサモジュール４２４のセンサは、センサ４１６、および／または、例えば、光学センサ、近接センサ、圧力センサ、組織水分センサ、温度センサ、ならびに／またはリアルタイムおよびＲＭＳ電流および電圧感知システムなどの他の適切なセンサを含み得る。センサモジュール４２４は、制御モジュール４０４がリアルタイムに電気外科出力を連続して調節し得るように、１つ以上のこれらの状態を連続してまたはリアルタイムに測定する。

センサ４１６は、実質的に同じ特性（例えば、長さ）を示すように、図４において例示されているが、当業者は、センサの幅、長さ、方法、または他の特性が変化し得ることを認識する。一実施形態において、センサ４１６の各々の特性は変えられ得、一方、センサの伝送線インピーダンスは実質的に一定のままである。別の実施形態において、センサの特性は、インピーダンス整合のための所定の配置に従って、かつ／または望ましい信号応答（例えば、基準点として働き得るセンサ上の所定のポイントにおける連結されたリターン（ｒｅｔｕｒｎ））を得るために、変えられ得る。センサ４１６はケーブル４１０の遠位端に連結される別個の構造であり得、または、センサ４１６は、ケーブル４１０の遠位端に連結される別個の構造であり得、またはセンサ４１６は、ケーブル４１０の遠位端において一体化して形成され、伝送された信号４０８の反射４１２を伝送しまた感知するように構成され得る。

複数の実施形態において、センサ４１６は、スマートセンサアセンブリ４１６ａ（例えば、スマートセンサ、スマート回路、コンピュータ、および／またはフィードバックループなど）を含む。例えば、スマートセンサアセンブリ４１６ａは、以下のパラメータ：熱拡散の深度、組織温度、密閉における組織インピーダンス、時間の経過による組織のインピーダンスの変化、および／または時間の経過による組織に加えられる電力または電流の変化のパラメータのうちの１つ以上のパラメータに基づいて、組織密閉が完了した時期を示すフィードバックループを含み得る。可聴または可視のフィードバックモニタ４４０は、全体の密閉の質または効果的な組織密閉の完了に関する情報を外科医に伝えるために用いられ得る。

ケーブル４１０および／またはセンサ４１６は、同軸配置の導体、１つ以上の撚線、光ファイバ、誘電ロッド、マイクロストリップ線、共面ストリップ線、共面導波管などを含むがこれらに限定されない電磁気信号を伝えるのに適した任意の適切な構造であり得る。ケーブル４１０は、システム４００の１つ以上のモジュールにセンサ４１６を動作可能に接続する。ケーブル４１０は、ケーブルフィード(ｃａｂｌｅ ｆｅｅｄ）３１０と実質的に同じ経路を走り得、ジョー部材１１０および／または１２０内に延び得る。

引き続き図４を参照すると、システム４００は、呼掛け波の反射および伝送に関係する１つ以上の特性、例えば、「飛行時間」または伝搬速度の測定値および／または位相シフト測定値を分析するように構成される。システム４００は、反射信号４１２および／または伝送された呼掛け波４０８を分析するための任意の適切な分析デバイスを含む。例えば、システム４００は、光学スペクトル分析器（例えば、アナログスペクトル分析器およびデジタルスペクトル分析器）、ネットワーク分析器４２０、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ干渉計、分散分光計、またはこれらの分析デバイスの任意の組み合わせを含み得る。

システム４００は、１つ以上のネットワーク分析器４２０と動作可能に通信する。ネットワーク分析器４２０は、振幅特性を測定するＳｃａｌｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｚｅｒ（ＳＮＡ）、または振幅特性および位相特性の両方を測定するＶｅｃｔｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｚｅｒ（ＶＮＡ）であり得る。ネットワーク分析器４２０は、組織の誘電特性を決定するように構成され得る。

上記のように、種々の誘電定数を有する生物学的物質は、物質特性の関数として物質に入射する呼掛け波の反射を引き起こす。さらに上記のように、制御モジュール４０４は、情報および／または信号を処理し（例えば、プロセッサ４０２に入力される誘電境界計算）、入力情報および／または入力信号に従って電気外科エネルギを調節する制御信号を生成する。１つ以上の制御アルゴリズムは、下記の式を用い、反射係数を計算する。計算された反射係数は、制御モジュール４０４によって処理され、後の使用のためにプロセッサ４０２によって実行可能である。垂直の入射に関して、反射係数Γの大きさは、式：

によって与えられ、ここでηは、式：

によって与えられる電波インピーダンスであり、ここで、ωは角速度であり、μは透磁率であり、σは電気伝導率であり、εは誘電率である。生物学的物質に関して、誘電率および伝導率は両方とも周波数の関数である。

図５に示されるように、呼掛け波の反射の大きさは、特定の周波数での信号におけるピークとして示される。選択された組織タイプに対する、誘電率ε、透磁率μ、および伝導率σがわかっている場合、システム４００は、センサ４１６から誘電境界４２２までの距離を決定し、誘電境界４２２は、電気外科処置中の組織修飾が制御されかつ／または監視され得るように、伝送された呼掛け波４０８の反射信号４１２をもたらす。

制御モジュール４０４は、選択された組織タイプに対する反射係数Γを最大にする特定の周波数を決定する。ここでプロセッサ４０２の制御下にある１つ以上のアルゴリズムは、次の式：

を用い、広い周波数範囲にわたる誘電動作を予測し、ここで、ε_∞は、ωτ＞＞１およびΔεがε_∞とε_Ｓとの差である場合の周波数での誘電率である（ωτ＜＜１での誘電率）。τの値は時定数であり、αは分配定数である。選択された組織タイプからの実験データは、上記のパラメータのための値を提供する。式（３）によって提供される連続データおよび制御モジュール４０４の１つ以上のメモリに事前ロードされ、プロセッサ４０２によって実行可能な実験データを用いて、最高または最大限の反射係数Γに対応する周波数が決定される。

第１の用途において、含水組織の背景上の乾燥組織によって画定される境界に対する最大限の反射係数Γが決定される。この用途において、低い含水率を有する乾いた組織は、乾燥組織に対する類似物として用いられる。以下の例において、含水率は、組織の誘電動作を駆動する。

図６を参照すると、乾いた皮膚および含水組織（例えば、筋肉）によって画定される境界に対する反射係数Γ対周波数のグラフが示される。グラフによって明示されるように、反射係数Γに対する唯一の非負値は、２．０×１０^６〜１．４×１０^８Ｈｚである。従って、Γに対する最大値は、９．６×１０^６Ｈｚの周波数おいて０．１８５６である。

第２の用途において、血液に向かう筋肉（例えば、血管に近づく）によって画定される境界に対する最大限の反射係数Γが決定される。

図７を参照すると、筋肉および血液によって画定される境界に対する反射係数Γ対周波数のグラフが示される。グラフによって明示されるように、反射係数Γに対する唯一の非負値は、３．８×１０^５Ｈｚ未満の周波数にあり、１ＨｚでΓの最大値０．９７２１である。しかしながら、組織の電気的刺激は、低周波数（例えば、１．０×１０^４Ｈｚより低い周波数）において神経筋肉性の刺激を引き起こし得るので、統合周波数（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を選択する下限は、１．０×１０^４Ｈｚに設定される。従って、１．０×１０^４Ｈｚにおいて、反射係数Γは０．３７９２である。

第３の用途において、肝臓および血液によって画定される境界に対する最大限の反射係数Γが決定される。血液対筋肉の呼掛け周波数の選択に対する正当化根拠と同じ正当化根拠を用いて、統合周波数は１．０×１０^４Ｈｚの下限を有する。

図８を参照すると、肝臓および血液によって画定される境界に対する反射係数Γ対周波数のグラフが示される。グラフによって示されるように、反射係数Γに対する唯一の非負値は、２．２×１０^５より低い周波数においてである。１．０×１０^４Ｈｚの呼掛け周波数において、反射係数は０．４０２６である。

第４の用途において、皮質骨に対する筋肉組織によって画定される境界に対する最大限の反射係数Γが決定される。血液対筋肉ならびに肝臓および血液の呼掛け周波数の選択に対する正当化根拠と同じ正当化根拠を用いて、１．０×１０^４Ｈｚの下限を有する統合周波数が設定される。
図９を参照すると、筋肉および骨によって画定される境界に対する反射係数Γ対周波数のグラフが示される。グラフによって示されるように、１．０×１０^４の呼掛け周波数における反射係数Γは０．７５１５である。
電磁波は、次の式によって定義される速度で均質の媒体を通して伝わる：

ここで、ｃは光の速さで、ｎは、次の式によって定義される屈折率である：

ここで、すべての変数は前に説明された定義を用いる。生物学的物質は自由空間の磁気誘電率を有するので、式（５）は、次の式によって定義される近似式によって置き換えられ得る。

ここで、ε_ｒは比誘電率である。

式（３）によって提供される連続データと共に式（４）および（６）を用いて、制御モジュール４０４は、周波数の関数として所定の誘電境界に対する反射信号４１２の伝搬速度を決定する。

任意の上記の式から計算されるデータは、メモリに格納され、１つ以上の前に説明されたモジュールおよび／またはプロセッサによってアクセス可能であり、その結果、リアルタイムまたは連続データ計算が実行され得る。

従って、測定の周波数における最大反射係数Γが既知である所定の誘電境界に関して、所定の伝送された呼掛け波４０８に対する反射信号４１２から取られた時間測定は、任意の上記のモジュールおよび／またはプロセッサが１つ以上の制御アルゴリズムを扱い、１つ以上のセンサ４１６から誘電境界４２２までの距離を計算することを可能にし、その結果、電気外科処置中の組織変質が制御および／または監視され得る。

システム４００の動作は、ここで双極性鉗子１０と共に使用する観点から説明される。以下の例において、密閉プロセス中の組織の熱拡散が監視され、その結果、電気外科中の組織の乾燥の深度が決定され得る。

例示的動作においてそして図４を再び参照すると、プロセッサ４０２は、トランシーバモジュール４０６に対して対象とする呼掛け波４０８を生成するように命令する。プロセッサの命令に応答して、トランシーバモジュール４０６は、時間ソース４２８に関係するパルス繰返数周波数クロックにアクセスし得、プロセッサ４０２によって指定される属性（例えば、振幅および周波数）を示す呼掛け波４０８を形成し得、１つ以上のケーブル４１０上のそのような波４０８をセンサ４１６に伝送し得る。別の実施形態において、プロセッサは、呼掛け波４０８の属性を指定しないで、むしろ他の回路に対して電磁気信号４０８を形成するように命令／駆動させ、かつ／または他の回路によって規定および／またはフィルタリングされた信号に対してタイミング測定を実行する。

伝送された呼掛け波４０８（例えば、１つ以上の電磁気信号／パルス）は、ケーブル４１０に沿って、組織に接触しかつ／または組織に隣接する１つのセンサ４１６または複数のセンサ４１６に伝わる。伝送された呼掛け波４０８またはその一部分は、誘電不整合境界４２２、すなわち乾いた乾燥組織と含水組織との間の境界の結果、組織「Ｔ」から反射される。反射された信号４１２またはその一部分は、センサ４１６によって検出され、プロセッサ４０２の制御の下に反射された信号４１２は、時間ソース４２８のパルスレート周波数クロックの制御された時間遅延を用いて、トランシーバモジュールおよび／またはセンサモジュール４２４によってサンプリングされ得、反射された信号４１２の表現を形成し得る。反射された信号および／または反射された信号の表現はまた、信号の振幅を増加するように増幅され得、かつ／または、高調波、および一般のプリント回路基板上に位置を定められるトランシーバ側回路と、センサ４１６上の反射から結合される信号、などとの間の寄生結合からの信号などの他の妨害信号を除去するようにフィルタリングされ得る。

増幅されフィルタリングされた反射信号４１２は、プロセッサ４０２、および／または伝送された信号４０６に対するトランシーバモジュール４０４によって処理され得、誘電不整合境界４２２を形成する組織「Ｔ」に関係する特性（例えば、熱拡散のレベルおよび／または量）を引き出すために用いられ得る属性（例えば、伝搬速度測定および／または位相シフト）を決定し得る。プロセッサ４０２は、その後、戻り信号の属性および／または組織「Ｔ」の特性を伝送および／または通信し、モジュール４０４を制御し、その結果、発電機５００からの出力はそれに従って調整され得る。プロセッサ４０２はまた、その後戻り信号の属性および／または組織「Ｔ」の特性を、ローカルデジタルデータプロセッシングデバイス、リモートデジタルデータプロセッシングデバイス、ＬＥＤディスプレイ、コンピュータプログラム、ならびに／または、属性情報および／または特性情報を受信する能力のある任意のタイプの要素に伝送しかつ／または通信し得る。

上記のことからそして様々な図面を参照して、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の修正がまた本開示に対してなされ得ることを理解する。例えば、センサ４１６、および／または、センサ４１６に関係し、近位に位置を定められ、そして電気外科装置６００に動作可能でかつ選択可能に接続される任意の光ファイバまたはケーブル４１０を有することが好ましい場合があり、このことは、もちろんユーザの意図されたニーズに依存する。センサ４１６をそのように構成することは、マイクロ波剥離処置中に有用であることが判明し得る。

図１０は、代替の電気外科装置６０２（例えば、マイクロ波剥離処置と共に使用するように構成される単極装置）と共に使用するように構成されるシステム４００を例示する。ここでセンサ４１６は、マイクロ波発生器７００および／またはマイクロ波剥離デバイス６０２と動作可能に通信する。マイクロ波剥離デバイス６０２は、組織にエネルギを伝送するように構成され、戻りパッド（明白には示されていない）と動作可能に通信する活性電極６０４を含む。センサ４１６は、治療される組織の部位に隣接して付着するように構成され得る。この例において、構造的属性を除いて、センサ４１６は、上記のように機能を果たすように構成される。

システム４００および任意の部材、構成要素、および／またはそれらに関係する部品が鉗子１０を介して活性化され、不活性にされ、かつ／または制御され得ること、および／または電気外科発電機５００が任意のハンドル、スイッチおよび／またはそれらに関係するボタンを介して活性化され、不活性にされ、かつ／または制御され得ることはさらに意図される。

システム４００は誘電境界の深度が決定され得るように、時間測定の代わりに、または時間測定と組み合わせて位相シフト測定を用い得ることが考察される。

当業者は、類似の誘電定数を示す隣接する物体を特徴づけることが難しい場合があることを認識し、この場合、そのような状態が例えば反射された信号４１２において相対的に低い振幅という結果になり得、かつ／またはその場合、伝送された呼掛け波４０８と反射された信号４１２との間の送信から受信までの時間が比較的に小さい（このことは、例えば、寄生結合からの干渉を受け得る）。従っておよびオプションで、開示された技術は、カプラを含み得、該カプラは、比較的に高い誘電定数を示す材料（例えば、セラミック、プラスチックなど）、伝導特性を示す材料（例えば、金属、金属蒸着材料、フェライトなど）、および／または、他の特性であって、誘電不整合境界にまたはその近くに位置を決められ、実質的に一貫した属性（例えば、振幅）の結合された戻り信号を作製し得、該実質的に一貫した属性が誘電不整合境界を形成する物体の誘電特性に依存しない、他の特性を示す材料から少なくとも部分的に構成される。

図１１は、電気外科処置中に電気外科エネルギの組織への送達を監視しかつ／または制御する方法８００を示す。ステップ８０２において、一対のジョー部材の間で組織を掴むように構成された一対のジョー部材を含む電気外科装置が提供される。ステップ８０４において、電磁呼掛け波供給源からの少なくとも１つの周波数の呼掛け波が組織を通って伝送される。ステップ８０６において、電気外科発電機からの電気外科エネルギが、ジョー部材の間に保持される組織を通って方向付けられる。ステップ８０８において、１つ以上の周波数の呼掛け波が組織の中に方向付けられる。ステップ８１０において、電磁波の反射の少なくとも一部分が分析され、誘電境界データを決定する。そして、ステップ８１２において、電気外科発電機から組織への電気外科エネルギの送達は、プロセッサに提供される誘電境界データに基づき制御される。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示されたが、本開示がそれに限定されることは意図されない。なぜなら、本開示は当該分野が許容する限り広い範囲であることおよび本明細書はそれと同様に読まれるべきであることが意図されるからである。従って、上記の説明は、限定するものとして解釈されるべきでなく、特定の実施形態の単なる実例として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付される特許請求の範囲および精神内の他の修正を考察する。

Claims (16)

1. 電気外科発電機を監視しかつ／または電気外科発電機を制御するシステムであって、
   該電気外科発電機に接続するように適合される電気外科装置であって、該電気外科装置はエネルギを伝送するように構成される、電気外科装置と、
   制御システムであって、
   少なくとも１つの周波数の呼掛け波を生成するように構成される少なくとも１つの呼掛け波供給源と、
   少なくとも１つの周波数の該呼掛け波の反射された部分を伝送および感知し、誘電境界データを決定するように構成される少なくとも１つのセンサと、
   該制御システムおよび該電気外科発電機に動作可能に連結されるプロセッサであって、該プロセッサは、該少なくとも１つのセンサによって提供される誘電境界データに基づいて、該電気外科発電機からの電気外科エネルギの送達を制御するように構成される、プロセッサと
   を含む、制御システムと
   を備えている、システム。
2. 前記制御システムは、前記電気外科発電機をリアルタイムで制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御システムは、反応データを感知し、前記プロセッサを介して前記電気外科発電機と協働して前記電気外科エネルギの送達を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電気外科装置は一対のジョー部材を含み、前記少なくとも１つのセンサは、該一対のジョー部材のうちの少なくとも１つに位置を定められる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つのセンサは、スマートセンサアセンブリを含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記電気外科装置は、リターン電極と動作可能に通信する活性電極を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記制御システムによって提供される情報は、少なくとも１つの周波数の前記呼掛け波の前記反射された部分の伝搬速度計算および位相シフト計算のうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記電気外科装置は、前記少なくとも１つのセンサと動作可能に通信する同軸ケーブルに動作可能に連結され、少なくとも１つの周波数の前記呼掛け波の少なくとも一部分を伝送するように構成される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記制御システムは、少なくとも１つの周波数の前記呼掛け波の少なくとも一部分を伝送するように構成されるトランシーバモジュールを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記トランシーバモジュールは、時間ソースから受信されたクロック信号を用い、該トランシーバモジュールに関係する演算のうちの少なくとも一部を実行する、請求項９に記載のシステム。
11. トランシーバモジュールは、少なくとも１つの周波数の前記呼掛け波の前記反射された部分を、増幅することと、フィルタリングすることと、デジタルでサンプリングすることとのうちの少なくとも１つを行うように構成される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのセンサは、連続モードの動作を行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記少なくとも１つのセンサは、リアルタイムモードの動作を行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
14. 前記センサは、前記少なくとも１つの同軸ケーブルに連結される、請求項８に記載のシステム。
15. 前記センサは、前記少なくとも１つの同軸ケーブルに一体化して形成される、請求項８に記載のシステム。
16. 少なくとも１つのジョー部材は前記少なくとも１つのセンサを含み、該少なくとも１つのセンサに動作可能に連結されかつ整列させられる少なくとも１つのウィンドーを含む、請求項４に記載のシステム。

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