JP2010512963A - 顕微外科手術用機器の作動方法 - Google Patents

Abstract

流体的な信号に応じて、切断レート、ポート開放デューティ・サイクル、あるいは、切断レートとポート開放デューティ・サイクルの両方を変化させる、顕微外科手術用機器の作動方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に、顕微外科手術用機器の作動方法に関し、より具体的には、しかしながら、限定するものではないが、本発明は、硝子体切除術用プローブのような、後区眼科外科処置に使用される、顕微外科手術用機器の作動方法に関する。

多くの顕微外科処置においては、様々な体組織を正確に切断する又は取除くことを要する。例えば、ある眼科外科処置では、硝子体体液、眼の後区を満たす透明なゼリー様の物質を切断する又は取除くことを要する。硝子体体液、あるいは、硝子体は、しばしば網膜に付着している多くの微小な繊維から構成されている。したがって、硝子体を切断する又は取除くことは、網膜を擦ること、脈絡膜から網膜を分離すること、網膜を引き裂くこと、最悪な場合として、網膜自身を切断する又は取除くことを避けるように、非常に慎重に行われなければならない。

顕微外科手術用切断プローブを後区眼科外科処置に使用されることは周知である。このような硝子体切除術用プローブは、通常、平坦部近傍の強膜に設けられた切開口を介して挿入される。外科医は、後区眼科外科処置中に、光ファイバー照明具、注入カニューレ、あるいは、吸引プローブのような、その他の顕微外科処置用機器を挿入することもできる。外科医は、顕微鏡を使って眼を見ながらその処置をすることができる。

従来の硝子体切除術用プローブは、通常、中空の外側切断部材、この中空の外側切断部材に対して同軸に配置され、かつ、この中空の外側切断部材内に動くことができるように配置された、内側切断部材、および、その遠方端近傍でこの中空の外側切断部材を介して半径方向に伸びているポートを含んでいる。硝子体体液は、開放されたポートの中へ吸引され、内側切断部材が作動して、ポートを閉じる。ポートを閉じるとき、内側切断部材と外側切断部材の両方上の切断面は、協働して硝子体を切断し、そして、切断された硝子体は内側切断部材を通して吸引されて取り除かれる。特許文献１−７は、すべて、様々なタイプの硝子体除去プローブを開示しており、これらの特許の各々はここに参照してすべて取り込むものとする。

従来の硝子体切除術用プローブは、“ギロチン‐スタイル”プローブ及び回転プローブを含んでいる。ギロチン‐スタイル・プローブは、その長手方向軸に沿って往復運動する内側切断部材を含んでいる。回転プローブは、その長手方向軸に沿って往復運動する内側切断部材を含んでいる。どちらのプローブにおいても、内側切断部材は様々な方法を使用して作動される。例えば、内側切断部材は、ピストンあるいは隔膜アセンブリに対抗して機械的なバネに打ち勝つ空気力学的圧力によって、ポート開放位置からポート閉じ位置へ動くことができる。空気力学的圧力を取除いたとき、バネは内側切断部材をポート閉じ位置からポート開放位置へ戻す。別の例では、内側切断部材は、第一の空気力学的圧力源によって、ポート開放位置からポート閉じ位置へ動かされることができ、そして、第二の空気力学的圧力源によって、ポート閉じ位置からポート開放位置へ動かされることができる。さらに別の例では、内側切断部材は、従来の回転電動モータあるいはソレノイドを使用して、電気機械的にポート開放位置からポート閉じ位置の間を作動させられることができる。特許文献１は、ギロチン‐スタイル、空気力学的ピストン／機械式バネ駆動のプローブの例を提供している。特許文献２、３は、ギロチン‐スタイル、空気力学的隔膜／機械式バネ駆動のプローブの例を提供している。特許文献４は、回転式２重空気力学的駆動のプローブの例を提供している。

上述した硝子体切除術用プローブの各々では、内側切断部材が作動されて、サイクルあるいは切断レートの範囲に渡って、ポートが開放あるいは閉じられる。外科医がサイクルあるいは切断レートを比例制御できるように、フット・コントローラがしばしば使用される。さらに、外科医は、どのように硝子体除去術用プローブが作動可能に取付けられている外科処置用コンソール上の付加的な外科処置パラメータ（例えば、吸引バキューム・レベル、吸引流量）を選択するかを看護婦に指示しなければならないことがある。あるいは、外科処置中に、より複雑なフット・コントローラを使用してそのようなパラメータを選択しなければならないことがある。複数のパラメータを制御することによって、外科医にとって外科処置はより複雑になる。したがって、患者の安全を最大化する、硝子体切除術用プローブあるいはその他顕微外科手術用機器を作動させる単純化された方法に対する必要性は未だに残っている。

米国特許第4,577,629号明細書（Martines） 米国特許第5,019,035号明細書 (Missirlian et al.) 米国特許第4,909,249号明細書 (Akkas et al.) 米国特許第5,176,628号明細書 (Charles et al.) 米国特許第5,047,008号明細書 (de Juan et al.) 米国特許第4,696,298号明細書 (Higgins et al) 米国特許第5,733,297号明細書 (Wang) 米国特許出願第11/158,238号明細書 (２００５年６月２１日に出願された) 米国特許出願第11/158,259号明細書 (２００５年６月２１日に出願された) 米国特許出願第11/237,503号明細書 (２００５年９月２８日に出願された)

本発明は、顕微外科処置用システムに連結された、顕微外科処置用機器の作動方法である。機器は、組織を受けるポートと内側切断部材とを具備する。組織の流は、真空源を使用してポートの中へと誘導される。内側切断部材は、ポートを閉じて組織を切断するように作動させられる。流体的な信号が供給されて、流体的な信号に応じて、内側切断部材の切断レート、機器のポート開放デューティ・サイクル、あるいは、内側切断部材の切断レート及び機器のポート開放デューティ・サイクルの両方が変えられる。

本発明のより完全な理解するため、及び、本発明のさらなる目的と作用効果を理解するために、添付図面と関連付けて、以下、明細書の記載を参照する。
本発明の方法を使用するのに好適な、完全なポート開放位置にある、第一の硝子体切除術用プローブの側面断面図である。 図1のプローブの、ポート閉じ位置にある、第一の硝子体切除術用プローブの側面断面図である。 本発明の方法を使用するのに好適な、完全なポート開放位置にある、第二の硝子体切除術用プローブの部分断面図である。 図３のプローブの４−４に沿った断面図である。 ポート閉じ位置にある、図３のプローブの４−４に沿った断面図である。 本発明の方法を使用するのに好適な、顕微外科処置システムのある部分のブロック図である。 組織によってポートが塞がれている状態の、第一の硝子体切除術用プローブの側面断面図である。 図1のプローブを作動するための空気力学的波形を生成する、例示的な電気信号ダイアグラムである。 図1のプローブを作動するための例示的な空気力学的波形ダイアグラムである。

本発明の好適な実施態様とそれらの作用効果は、同じあるいは同様の部分を参照するのに同じ参照番号が使用されている、図１−９を参照することによって最もよく理解することができる。

最初に、図１、２を参照して、顕微外科処置機器１０の遠方端が概略的に描かれている。顕微外科処置機器１０は、好適には、ギロチン‐スタイル硝子体切除術用プローブであり、チューブ状の外側切断部材１２、外側切断部材１２内に動けるように配置されているチューブ状の内側切断部材１４、を含んでいる。外側切断部材１２は、ポート１６と切断エッジ１８を有している。内側切断部材１４は、切断エッジ２０を有している。

プローブ１０の作動中、内側切断部材１４は、プローブの長手方向軸に沿って図１の位置Ａから図２の位置Ｂに移動して、１つの切断サイクル内に位置Ａに戻って来る。位置Ａは、ポート１６が完全開放した位置に対応し、位置Ｂは、ポート１６が完全に閉じた位置に対応する。図7に最もよく示されているように、位置Ａでは、硝子体体液あるいはその他の組織８０は、内側切断部材１４内で流体流によって誘発された真空（矢印２２）によって、ポート１６に吸引される。位置Ｂでは、ポート１６と内側切断部材１４内にある硝子体は、切断エッジ１８、２０によって切断されて、真空によって誘発された流体流（矢印２２）によって、吸引される。内側切断部材１４内で流体流によって誘発された真空（矢印２２）によって、ポート１６に吸引される。切断エッジ１８、２０は、好適には、硝子体の切断を保証するように干渉フィット（interference fit）内に形成される。さらに、位置ＡとＢは、特定のプローブ１０内の内側切断部材１４の作動を考慮して、ポート１６の端の幾分外側に配置されることもできる。

次に、顕微外科機器３０の遠方端が概略的に描かれている、図３−５を参照する。機器３０は、好適には、回転式の硝子体切除術用プローブであって、チューブ状の外側切断部材３２、及び、外側切断部材３２内に移動可能に配置されたチューブ状の内側切断部材３４を含む。外側切断部材３２は、ポート３６と切断エッジ３８を有している。内側切断部材３４は、切断エッジ４１を備えた開口部４０を有している。

プローブ３０の作動中、内側切断部材３４は、プローブ３０の長手方向軸の周りを図4に示した位置Ａから図５に示した位置Ｂへ回転して、そして、１つの切断サイクル内で位置Ａに戻る。位置Ａは、ポート３６が完全開放した位置に対応し、位置Ｂは、ポート３６が完全に閉じた位置に対応する。図7に最もよく示されているように、位置Ａでは、硝子体体液あるいはその他の組織は、矢印４２で表される真空によって、ポート３６、開口４０、及び、内側切断部材３４に吸引される。位置Ｂでは、ポート１６と内側切断部材３４内にある硝子体は、切断エッジ３８、４１によって切断され、流体流によって誘発された流れ４２によって吸引されて取り除かれる。切断エッジ３８、４１は、好適には、硝子体の切断を保証するように干渉フィット内に形成される。さらに、位置Ｂは、特定のプローブ３０内の内側切断部材３４の作動を考慮して、外側切断部材３２の切断エッジ３８の端を幾分越えて配置されることもできる。

プローブ１０の内側切断部材１４は、好適には、機械的なバネに打ち勝つ、ピストンあるいは隔膜アセンブリに対して空気力学的圧力をかけることによって、開放ポート位置から閉じポート位置へ移動することができる。空気力学的圧力を取去ったとき、バネは内側切断部材１４を閉じポート位置から開放ポート位置へ戻す。プローブ２０の内側切断部材３４は、好適には、第一の空気力学的圧力を使用して、開放ポート位置から閉じポート位置へ移動し、第二の空気力学的圧力を使用して、閉じポート位置から開放ポート位置へ移動する。代替的に、内側切断部材１４、３４は、従来のリニアモータあるいはソレノイドを使用して各々の開放閉じポート位置の間を電気機械的に作動させられることもできる。これらの作動方法のいくつかの実装に関しては、上述の特許文献１−４に、より完全に記載されている。例示の目的であって、限定を意図するものではないが、本発明の方法は、これ以降、ギロチン‐スタイル、空気力学的／機械式バネ作動硝子体除去用プローブ１０を参照して記載されることにあるであろう。

図６は、本発明で使用されるに好適な、顕微外科システム５０の電気的で空気力学的なサブアセンブリのある部分ブロックダイアグラムを示している。システム５０は、好適には、複数のマイクロコントローラ５４に電気的に接続された、ホスト・マイクロコンピュータ５２を含む。マイクロコントローラ５４ａは、システム５０の空気／流体モジュール５６に電気的に接続されて、システム５０の空気／流体モジュール５６を制御する。空気／流体モジュール５６は、好適的には、空気力学的圧力源５８及び真空源６０を含む。空気力学的圧力源５８と真空源６０は両方とも、ＰＶＣチューブ６２、６４を介してプローブ１０あるいはプローブ３０に流体的に連通している。真空源６０は、好適には、空気力学的圧力源に連結されたベンチュリーを備えている。代替的に、真空源６０は、蠕動ポンプ、隔膜ポンプ、遠心力ポンプ、スクロール・ポンプのような、正変位ポンプ（positive displacement pump）、あるいは、従来の真空源を含むことができる。外科処置用カセット６３は、好適には、吸引ライン６４と真空源６０との間に配置されている。収集バッグ６５は、好適には、カセット６３に流体的に連結されて、眼から吸引した組織及びその他の流体を収集する。空気／流体モジュール５６は、好適には、様々な部品間の適当な電気的な接続も含んでいる。プローブ１０、３０は両方とも、システム５０と共に使用されることができるが、これ以降、システム５０の記載においては、記載を簡便にするためにプローブ１０のみ参照することにする。

空気力学的圧力源５８は、空気力学的駆動圧力をプローブ１０に供給する。ソレノイド・バルブ６６は、空気力学的圧力源５８とプローブ１０との間でチューブ６２内に配置される。システム５０は、好適には、可変コントローラ６８も含んでいる。可変コントローラ６８は、好適には、マイクロコンピュータ５２とマイクロコントローラ５４ａを介してソレノイド・バルブ６６に電気的に接続されてソレノイド・バルブ６６を制御する。この作動モードでは、可変コントローラ６８は、様々な切断レートで開放位置から閉じ位置へプローブ１０の内部切断部材１４を駆動する周期的な空気力学的圧力を供給するために、開放位置と閉じ位置との間をソレノイド・バルブ６６を周期運動させる、様々な電気信号を供給する。図６に示されていないが、空気／流体モジュール５６は、第二空気力学的圧力源とプローブ３０の内部切断部材３４を閉じ位置から開放位置へ駆動するマイクロコントローラ５４ａによって制御されるソレノイド・バルブも含むことができる。可変コントローラ６８は、好適には、外科医が操作することができる、フット・スイッチあるいはフットペダルである。代替的には、所望されれば、可変コントローラ６８は、ハンドヘルド・スイッチあるいはタッチスクリーンであることもできる。

マイクロプロセッサ５２は、付加的な制御信号、あるいは、計算された患者の眼球内圧力、顕微外科システム５０の吸引回路内の測定されたあるいは計算された吸引真空、顕微外科システム５０の吸引回路内の測定されたあるいは計算された吸引流量、あるいは、このような外科処置用パラメータの1つあるいはそれ以上の組合せ、を示す、マイクロコントローラ５４ａへのその他の信号を供給することもできる。このドキュメントの中で使用されているように、このような信号は、総称して、“流体的な信号”として参照されている。フローメータ８２、圧力トランスデューサ８４あるいはその他の従来のセンサは、それぞれ吸引流量レート、あるいは、吸引真空などを測定するのに使用されることができる。さらに、ここで参照して本明細書に取り込まれる、２００５年６月２１日に出願された特許文献８、及び、２００５年６月２１日に出願された特許文献９は、より完全に吸引流量レートを計算する方法を記載している。ここで参照して本明細書に取り込まれる、２００５年９月２８日に出願された特許文献１０は、より完全に眼球内圧力を計算する方法を記載している。マイクロコンピュータ５２とマイクロコントローラ５４ａは、プローブ１０の切断レートを制御するように開放位置と閉じ位置との間でソレノイド・バルブ６６を周期運動させるために、流体的な信号あるいは信号を使用することができる。

図8を参照すると、プローブ１０の内側切断部材１４を作動するために、空気力学的圧力源５８とチューブ６２を介してマイクロコントローラ５４ａによってソレノイド・バルブ６６に供給される例示的な電気信号が示されている。バルブ６６の閉じ位置は、好適には、Ｖｃの値に対応し、バルブ６６の開放位置は、好適には、Ｖｏの値に対応する。ある所定の切断レートに対して、プローブ１０は、バルブ６６を開く時間に、バルブ６６を開いている時間を加えて、バルブ６６を閉じる時間を加えて、バルブ６６を開くための次の信号が来るまでバルブ６６を閉じている時間を加えたものを表す、周期τを持つであろう。周期τは、切断レートの逆数である。このドキュメントではその目的に照らして、開放位置に保持している電気信号の期間（duration）は、パルス幅ＰＷとして定義される。このドキュメントで使用されているように、ポート開放デューティ・サイクル、あるいは、デューティ・サイクルは、τに対するＰＷの比（ＰＷ／τ）として定義される。

図9を参照すると、周期τは、図８の電気信号に応じて、空気／流体モジュール５６によって生成された各々の空気力学的パルス間の時間も表している。圧力Ｐｃは、完全にポートが閉じられたときの圧力を表し、圧力Ｐｏは、完全にポートが開放された位置Ｂにあるときの圧力を表している。各々の圧力パルスは、最大圧力Ｐｍａｘと最小圧力Ｐｍｉｎを有している。Ｐｃ、Ｐｏ、Ｐｍａｘ、及び、Ｐｍｉｎは、異なるプローブ間では変化する。

異なる外科処置の目的を達成するためには、切断レートの範囲に渡ってプローブ１０の開放デューティ・サイクルを変化させることが望ましい。マイクロコンピュータ５２とマイクロコントローラ５４ａは、ポート開放デューティ・サイクルを制御するようにＰＷを変化させるために、流体的な信号あるいは信号を使用することができる。

以上、顕微外科処置用機器の好適な作動方法は空気力学的／機械的バネで作動するプローブ１０を参照して記載したが、当該分野の当業者には２重空気力学的作動プローブ３０に等しく適用できることは明らかであろう。さらに、好適な方法は、また、従来の電気的リニアモータ、ソレノイド、あるいは、その他の電気機械的機器を使用して作動される硝子体切除術用プローブに適用可能である。

以上により、本発明は、硝子体切除術用プローブあるいはその他の顕微外科処置用切断機器の改良された方法を提供することを理解することができる。この改良された方法は、外科医師にとって簡便であり、患者にとって安全なものである。

本発明の作動と構成は以上の記載から明らかであると思われる。以上に示されたあるいは記載された機器及び方法は好適であるものとして特徴付けられているが、添付の請求項に定義された本発明の思想と範囲を逸脱せずに、これらに多くの変更あるいは変形態様がなされることができる。

Claims (13)

1. 顕微外科処置用システムに連結され、かつ、組織を受けるポートと内側切断部材とを具備した、顕微外科処置用機器の作動方法であって、
   真空源を使用して前記ポートの中へ組織の流れを誘導し、
   前記ポートを閉じて前記組織を切断するように前記内側切断部材を作動し、
   流体的な信号を供給し、
   前記流体的な信号に応じて、前記内側切断部材の切断レートを変える、
   工程を含む、顕微外科処置用機器の作動方法。
2. 前記流体的な信号は、計算された眼球内圧力の指標である、請求項1に記載の方法。
3. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の測定された吸引真空の指標である、請求項1に記載の方法。
4. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の計算された吸引真空の指標である、請求項1に記載の方法。
5. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の測定された吸引流量の指標である、請求項1に記載の方法。
6. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の計算された吸引流量の指標である、請求項1に記載の方法。
7. さらに、前記流体的な信号に応じて、前記機器のポート開放デューティ・サイクルを変える工程を含む、請求項1に記載の方法。
8. 顕微外科処置用システムに連結され、かつ、組織を受けるポートと内側切断部材とを具備した、顕微外科処置用機器の作動方法であって、
   真空源を使用して前記ポートの中へ組織の流れを誘導し、
   前記ポートを閉じて前記組織を切断するように前記内側切断部材を作動し、
   流体的な信号を供給し、
   前記流体的な信号に応じて、前記機器のポート開放デューティ・サイクルを変える、
   顕微外科処置用機器の作動方法。
9. 前記流体的な信号は、計算された眼球内圧力の指標である、請求項８に記載の方法。
10. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の測定された吸引真空の指標である、請求項８に記載の方法。
11. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の計算された吸引真空の指標である、請求項８に記載の方法。
12. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の測定された吸引流量の指標である、請求項８に記載の方法。
13. 前記流体的な信号は、前記顕微外科処置用システムの吸引回路の計算された吸引流量の指標である、請求項８に記載の方法。

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