JP2014504179A - トロカールシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、画像生成手段（３）を備える内視鏡器具（２）と、画像情報を含む信号を表示装置（６）へ、および必要に応じてワークツールへ伝送する装置とを有する、最小侵襲式のワークステーションのためのトロカールシステムに関するものであり、さらに、画像生成手段（８，１４）を含めた、さまざまな波長の画像生成媒体に対して透過性の先端部を備えるピンを収容するために設けられたトロカールスリーブを備えるトロカール構造（７から１４）が設けられており、画像生成手段はピンの遠位端を通して作業区画を可視化するために設けられており、画像情報を含む信号を表示装置（６）へ伝送する装置（１０）が設けられている。トロカール構造（７から１６）と最小侵襲器具（２）は個別の使用のために設けられており、これらのそれぞれの画像情報を表示するために同一の表示装置（６）が設けられている。ピンはオン／オフスイッチ（１３）を備えている。表示装置は、ピンがオンになった状態ではピンから伝送される画像情報を表示するとともに内視鏡器具から伝送される画像情報の表示を抑圧し、ピンがオフになった状態では内視鏡器具から伝送される画像情報を表示するようにセットアップされている。

Description

本発明はトロカール構造に関するものであり、これを用いて、体腔または体組織へのアクセスを鋭角または鈍角で成立させ、管（たとえばスリーブ、筒、作業用通路、ホース）によって開いたままに保たれる。これは、管の中に収められ、先端部がチューブの開口部を閉じるピンである。このピンは、作業区画を可視化するために画像生成をする手段を備えている。このようなトロカール構造は、外側スリーブが最初の適用ステップのときに一緒に案内されて、その場所に残るようにすることを可能にする。

たとえば冒頭に述べた種類のトロカール構造によって道が開かれる最小侵襲介入は、近年、診断や治療で広く普及している。これにより、胸郭、気管、脳室、腹腔、腎盂、膀胱、子宮、羊膜腔、椎間板のような既存の体腔や体組織、あるいは血管や定義された生体特有の組織層などへのアクセスが実現される。このような介入中には、最初のアクセスが患者にとってもっとも危険であり、もっとも困難な部分である。穿刺プロセスを確実にコントロールできるようにするために、さまざまな技術が開発されている。

たとえば穿刺のためにベレスニードルが盲目式に、または一体化された光学系を利用しながら（たとえばドイツ特許第１９５４７２４６Ｃ１号参照）適用される。体組織への貫入のためにだけ、トロカール器具を使用することも公知となっている（たとえば米国特許出願公開第５６８５８２０Ａ号参照）。

米国特許出願公開第５８１７０６１Ａ号またはドイツ特許出願公表第６９３３０１６９Ｔ２号に記載の腹腔鏡検査法の器具は、ファイバーオプティック手段と、電気的な結合手段と、ビデオカメラとを装備している。ビデオ画像がビデオモニタに表示され、それにより、外科医はモニタを用いて器具先端部の前進を監視することができる。

最小侵襲介入は、３０°光学系または４５°光学系を利用して行われることも多いが、穿刺プロセスにとっては、これを０°光学系により視覚的にコントロールするのが好都合である。このことはルーチン作業では、別の視角を有する滅菌された第２の光学系を結合しなければならないことを意味しており、もしくは、第２の光学系を備える第２のビデオカメラを最初から準備しておかなければならない。たとえばアシスタント人員によりビデオカメラ接続を差し替えなくてはならず、ケーブルスパゲッティが生じることがあり、介入の進行手順が妨げられる。

実行されるべき介入に応じて、それぞれ異なる数の光を必要とし、生成される画像のサイズなどに関して相違する異なる内視鏡、関節鏡などが使用されるため、介入の開始時に、ないしは別の内視鏡器具の使用の開始時に、カメラ設定を定めなくてはならない。このことはしばしば実施するのが面倒であり、高い時間コストがかかる。国際公開第２００７／０７０６４１Ａ２号パンフレットには、内視鏡の物理的な特性に依存して決まる、内視鏡と結合されたカメラの画像データが、内視鏡の型式を認識するために自動的に利用されることが記載されている。引き続いて、カメラ画像のパラメータ、処理、または表示が選択される。

画像生成をするために、可視光の利用を省略することもできる。たとえばＳｔｒｙｋｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、組織を最大１２ｍｍ貫通することができるが、組織を加熱させることがない赤外光が視覚化のために使用される腹腔鏡を開発している。たとえばドイツ特許出願公開第１９８５０２２４Ａ１号より、超音波ガイドを用いた穿刺技術を適用することが公知である。

ドイツ特許第１０３３３９５６Ｂ４号は、光学系シャフトと、透明に製作された貫入先端部とを備える、内視鏡に相当する光学系が中を通って延びる筒を備えた可視栓子を開示している。貫入先端部は、筒の遠位端から突き出している。体腔へ挿入された後、筒は身体の開口部に残り、光学系シャフトと貫入先端部とが再び引き出される。次いで、光学系シャフトが再び挿入され、その作業用通路を通して器具、洗浄液などを通過させて、検査や手術を目視しながら行えるようにすることができる。

患者の呼吸のために、挿管用の筒は通常、口腔から声門を通して患者の気管へ挿入され、挿管プロセスをコントロールするために光学式の補助手段が利用される。ドイツ特許出願公開第１０１１０４２７Ａ１号に記載されたこのような挿管装置では、案内補助具としての案内ワイヤを備え、その先端部にビデオチップを備えた光学系が取り付けられた筒が利用される。画像伝送は、ケーブルまたは無線によってモニタまで行うことができる。

声門を通しての患者への挿管が可能でない場合には、いわゆる気管切開（気管切開術や輪状気管切開術）を行ってから、このアクセス路を通じて挿管用の筒を設置しなくてはならない。穿刺プロセスの光学式のコントロールは、ファイバーオプティクスを気管内へ挿入して行われる場合が多い（気管支鏡）。

ドイツ特許出願公開第１０３４５６４０Ａ１号には、光源を有する案内補助具を気管カニューレが備えている、セルディンガー技術に基づいて作動する穿刺気管切開装置が記載されている。案内補助具には弾性伸縮体が装着されている。検出器によって案内補助具の位置を光学式に、および電子式にコントロールすることができる。このようなケースでは介入状況に基づき、２つの案内補助具と光学系などを順次用いて作業が行われ、このことは、アシスタント人員によって器具をあらためて接続することを必要とし、頻繁に生じる緊急状況では追加の作業困難を意味している。

本発明の課題は、画像情報の簡単な操作、作動、および表示を可能にするトロカール構造を提供することにある。

この課題は本発明によると、請求項１の構成要件を備えるトロカールシステムで解決される。このトロカールシステムの好ましい発展例は、従属請求項に記載されている。

本発明による最小侵襲式ないし内視鏡式の器具のためのトロカールシステムは、画像生成手段を備える最小侵襲器具と、画像情報を含む信号を表示装置へ、および必要に応じてワークツールへ伝送する装置とを有するワークステーションのために意図されている。画像生成手段を含めた先端部を備えるピンを収容するために設けられたトロカールスリーブを備えるトロカール構造が設けられており、ピンの遠位端はそのつどの画像生成媒体（光、超音波）に対して透過性に製作されており、画像生成手段はピンの遠位端を通して作業区画を可視化するために設けられており、画像情報を含む信号を表示装置へ伝送する装置が設けられている。トロカール構造と最小侵襲器具は個別の使用のために設けられており、および、そのつどの画像情報を同一の表示装置で表示するために設けられている。ピンの遠位端には、またはその近位端には、画像生成手段および伝送装置もしくはその一部が、特にカプセル封じされて挿入されている。ピンはオン／オフスイッチを備えている。表示装置は、ピンがオンになった状態では、ピンから伝送される画像情報が表示されるとともに内視鏡器具から伝送される画像情報の表示が抑圧され、ピンがオフになった状態では、内視鏡器具から伝送される画像情報が表示されるようにセットアップされている。

本発明によるトロカールシステムは、最小侵襲式の診断と治療における最初のアクセスの、人員を節約した簡素化された確実な技術を可能にする。滅菌が難しいという理由により、各部材はカプセル封じされて栓子ないしピンもしくはその近位端に挿入されるのが好ましい。このことは、さまざまに異なる長さでのこれらの使用を可能にするとともに、異なる直径を有する栓子または案内補助具の使用を可能にする。

トロカール構造により伝送される情報信号は、通常はモニタである表示器で、光源および栓子の検出ユニットがオンにされている間は表示されるのが好ましい。オン／オフは、検査者により滅菌式に操作される、近位端にあるスイッチを通じて行われる。たとえば制御ユニット、記憶装置などを含む、さらに離れたところにある装置ユニットに設けられた、このようなスイッチはあまり好ましくない。その場合には非滅菌性や、検査者の注意力の低下という問題があるからである。別案として、外側スリーブ（トロカール、筒、ステント）にピンないし栓子を挿入すると、トロカール構造が作動することが意図されていてもよい（接触スイッチ）。そして操作者は、さまざまに異なる波長と検査技術のための光源、検出ユニットを選択し、作動させることができる。このようなトロカール構造の実施形態により、操作者は、すなわち検査者は、滅菌された作業区域でも、検査手段やモニタ表示の選択、作動、および切換に関して、医療アシスタント人員の補助に左右されることがない。さらに、その他の人員も最初のアクセスの個々のステップをその場で、または空間的に遠く離れたところで、一緒に追跡することができる。表示手段での、たとえば中央の記憶装置での、トロカール構造の画像表示の保存が可能である。

ピンおよびそのコンポーネントの操作のために、または切換をするために、アイトラッキング装置を設けることを意図することもできる。このような実施形態も、トロカール構造への滅菌式の切換や、他のアシスタント人員なしでの操作を可能にする。

ピンないし栓子にある情報伝送ユニットがオフになると、そのつどの検査ないし治療のその後の進行のために、本来の介入のために使用される最小侵襲器具ないし内視鏡器具の情報信号を、通常はビデオ画像を、モニタで自動的に観察することができ、その表示は、それまではトロカールユニットの作動によって抑圧されていたものである。

本発明の構造により、光学系、表示技術（光、赤外線、超音波、ドップラーソノグラフィ）、ビデオリンクなどの切換が簡素化され、ないしは不要になる。そのつど希望される、ないし必要とされる波長をもつ可視光および非可視光により、および同様に超音波により、作業を行うことができる。複数の通信の問題、作業区域の滅菌を損なう危険、アシスタント人員がそばにいる必要性、滅菌された作業区域の不要なケーブルスパゲッティなどが発生することがない。

ピンは、棒状の穿刺シャフトまたは案内シャフトであるのが好都合である。しかながら利用ケースに応じて、これ以外の実施形態も可能である。

本発明によるトロカール構造の１つの実施形態では、画像生成手段は光学式であり、光波長は可視光または非可視光（たとえば赤外線）の領域にある。その補足または代替として、画像生成手段は超音波によっても作動する。光源および／または光検出ユニットは、ピンの外部に設けられていてよい。エネルギー源、検出器、および表示のために必要なさまざまな波長のための送信機は、場合により並列に配置されている。光源がピンないし栓子の遠位端にあるのでない場合には、光源から遠位端へ、および／または遠位端から光検出ユニットへ光を転送するための光学式の伝送ユニット（たとえばライトガイド）を含んでいる。後者はピンの近位端に設けられていてよい。光学式の伝送ユニットは、ライトガイドのほか、ビデオ光学系またはたとえばホプキンス型ロッドレンズシステムを含むことができる。エネルギー源、検出器ユニット、および表示のために必要なさまざまな波長のための送信機は、場合により並列に配置される。

ビデオ光学系は、照明装置ならびに遠位端に画像コンバータを含んでいるのが好都合である。その場合、ビデオリンクはビデオカメラとの接続のために設けられる。

ピンには、中枢ユニットおよび／または表示ユニットへ画像生成情報を伝送するための送信ユニットと、再生機器が設けられているのが好ましい。このことは、トロカール構造の近位の部分もケーブルレスに構成することを可能にする。伝送ユニットのための送信機と受信機のためのアンテナは、たとえばＷ−Ｌａｎ型である。そして表示は、モバイル型のソリューションの場合、ノートブックで行うこともできる。

画像生成手段のためのエネルギー供給ユニットは、ピンまたはその近位端に設けられているのが好都合である。これは特にバッテリ、蓄電池、またはバッテリユニットもしくは蓄電池ユニットであってよい。エネルギー供給ユニットの１つの好ましい実施形態では、バッテリ（ユニット）や蓄電池（ユニット）の不十分な充電状態を表す信号を出力する充電表示器または警報装置が設けられている。エネルギー供給ユニットは、たとえば電磁放射の外部からの放射によって充電可能であってよく、それにより、充電装置への接続やバッテリの交換等によって構造の滅菌性が影響を受けることがない。

トロカールシステムおよびトロカール制御システムは、あらゆる最小侵襲介入に好適であり、あるいは気管切開術にも好適である。たとえばピンは、気管切開術や輪状気管切開術のための光学式の案内ロッドであってよく、この場合、拡張をするトロカールスリーブのような拡張器と、挿管用の筒とが案内ロッドに装着される。さらにピンは、声門を視覚化するための挿管にあたって案内ロッドとして利用することができる。

次に、実施例と図面を参照しながら本発明についてさらに説明する。図面は図解をする目的のためのものにすぎず、具体的に記載された構成要件の組み合わせだけに本発明を限定するものではない。図面は次のとおりである。

本発明によるトロカール構造を示す模式的な原理図である。 従来式の内視鏡検査術のために設けられ、本発明によるトロカール構造を適用するために改変されたビデオタワーを示す模式的な原理図である。

図１には、本発明によるトロカール構造のピンないし栓子ユニットが模式的に示されている。このピンは通常の穿刺の役割を有しており、それに準じて構成、寸法決めされている。

スリーブ１５の中にあるシャフト１２を通ってライトガイド１４が延びており、これを起点として可視光または非可視光が、相応の波長に対して透過性に製作されたシャフト１２の先端部（または相応に透明な前側端部）を通じて、検査領域へと放射される。可視光のための相応の光源７がトロカール構造の近位端にあり、ライトガイド１４へと光を誘導する。非可視波長の領域の光のための光源９が、同じく図示されている。シャフト１２の遠位端では、そこを起点として、画像情報が図示しない伝送装置を介してトロカール構造の近位端へ伝送される。そこには可視光と非可視光（たとえば赤外光）のためのデコーダユニット８，１０がそれぞれあり、これらが光源７（たとえば冷光源）から発せられる光の波長に応じて適用される。適用される波長は、検査領域の種類や位置に準じて決まる。これが実質的に変わらないときには、必要のないデコーダユニットを省略することができる。画像コンバータが相応の光学系とともに利用されるのが好ましい。

光に代えて超音波を画像表示のために利用することもでき、その場合、超音波送信機と超音波受信機、ならびに伝送装置が相応に設計されて配置される。

表示ユニットに、すなわち図２に示すビデオタワーのモニタ６に、画像情報信号を送信するアンテナを備えた送信ユニット１６が、デコーダユニット８，１０と結合されている。別案としてケーブル接続を利用することもできるが、ケーブルレス式の伝送のほうが好ましい。画像情報信号は、図示しない記憶装置へ並行して入力することもできる。

トロカール構造の近位端には、エネルギー供給ユニット１１もある。これはたとえば光源７、光検出器８、および送信ユニット１６に供給を行う。

さらに、トロカール構造の近位端にはオン／オフスイッチ１３が配置されており、これにより、トロカール構造ないしトロカール構造の各コンポーネントを、操作者により直接オン・オフすることができる。これと結合されているのがモニタ６での画像情報信号の優先的な表示であり、それに対して、たとえば気管支鏡のような内視鏡２からの標準的に結像される情報は抑圧される。輪状気管切開術の場合、内視鏡からトロカールへの単純な切換により、このような機器ないし器具の取換のときの切換ハンドグリップや切換方策を省略することで、緊急時に切迫して必要となる時間を節約することができる。

図２に示す、上ですでに言及したビデオタワーは、アンテナ５−５を備える受信機５を含んでおり、これを起点としてピンの画像情報信号が、モニタ６がオンになっている限りにおいてモニタ６に送られる。

トロカール構造がオンになっていないとき、これから信号がビデオタワーに伝送されることはなく、そのときビデオタワーは通常の動作モードにあり、内視鏡２から送られて光源１、ビデオカメラ３、およびビデオリンクを通じて生成される画像情報信号を表示する。このビデオ信号はデコーダ４を介して受信機５に送られ、そこを起点としてモニタ６に表示される。

Claims (15)

1. 画像生成手段（３）を備える最小侵襲器具（２）と、画像情報を含む信号を表示装置（６）へ、および必要に応じてワークツールへ伝送する装置とを有する、最小侵襲式のワークステーションのためのトロカールシステムにおいて、
   画像生成手段（７から１０，１４）を含めたピン（１２）を収容するために設けられたトロカールスリーブ（１５）を備えるトロカール構造（７から１６）が設けられており、前記ピンの遠位端は画像生成のために透過性に製作されており、前記画像生成手段は前記ピンの遠位端を通して作業区画を可視化するために設けられており、画像情報を含む信号を表示装置（６）へ伝送する装置（１０）が設けられており、
   前記トロカール構造（７から１６）と前記最小侵襲器具（２）は個別の使用のために設けられており、これらのそれぞれの画像情報を表示するために同一の表示装置（６）が設けられている、そのようなトロカールシステムにおいて、
   前記ピン（１２）またはその近位端に前記画像生成手段（７から１０，１４）および前記伝送装置もしくはその一部が挿入されており、
   前記ピン（１２）はオン／オフスイッチ（１３）を備えており、前記表示装置（６）は、
   前記ピンがオンになった状態では前記ピンから伝送される画像情報を表示するとともに前記最小侵襲器具から伝送される画像情報の表示を抑圧し、
   前記ピンがオフになった状態では前記最小侵襲器具から伝送される画像情報を表示するようにセットアップされていることを特徴とするトロカールシステム。
2. 前記画像生成手段および／または前記伝送装置はカプセル封じされて挿入されていることを特徴とする、請求項１に記載のトロカールシステム。
3. 前記ピンの前記オン／オフスイッチ（１３）は、スリーブへ、特に外側スリーブへ前記ピンを挿入することでオンになる接触スイッチであることを特徴とする、請求項１または２に記載のトロカールシステム。
4. 前記ピンは棒状の穿刺シャフトまたは案内シャフト（１２）であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
5. 前記画像生成手段（７，１４）は光学式であり（可視光または非可視光）、または超音波によって作動することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
6. 光源および／または光検出ユニットは前記ピン（１２）の外部に設けられており、前記ピンには前記光源（７）に由来する光のための光学式の伝送ユニット（１４）が遠位端まで、および／または遠位端から前記光検出ユニットまで、配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のトロカールシステム。
7. 前記光学式の伝送ユニットは、ライトガイド（１４）、ビデオ光学系、またはホプキンス型ロッドレンズシステムを含んでいることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
8. 前記ビデオ光学系は照明装置を含むとともに遠位端に画像センサを含んでおり、ビデオカメラと接続するためのビデオリンクが設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
9. 前記ピンまたはその近位端には中枢ユニットおよび／または表示ユニット（６）へ画像生成情報を伝送するための送信ユニット（１６）が設けられていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
10. 前記画像生成手段（１４）のためのエネルギー供給ユニット（１１）が前記ピン（１２）またはその近位端に設けられていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
11. 前記エネルギー供給ユニット（１４）はバッテリ、蓄電池、またはバッテリユニットもしくは蓄電池ユニットであることを特徴とする、請求項１０に記載のトロカールシステム。
12. 前記エネルギー供給ユニットは、前記バッテリ（ユニット）または前記蓄電池（ユニット）の不十分な充電状態を表す信号を出力する充電表示器または警報装置を含んでいることを特徴とする、請求項１１に記載のトロカールシステム。
13. 前記エネルギー供給ユニットは外部の電磁放射の放射により充電可能であることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
14. 前記ピンは気管切開術または輪状気管切開術のための光学式の案内ロッドであり、前記案内ロッドには拡張をするトロカールスリーブおよび栓子筒が装着されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のトロカールシステム。
15. 前記ピンおよびそのコンポーネントの操作のために、または切換のためにアイトラッキング装置が設けられていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載のトロカールシステム。

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