JP2016526435A - 冷却液導通を備えた超音波切断ブレード - Google Patents

Abstract

超音波外科用ブレードは、遠位端にブレード本体を有し、かつ近位端に柄を有する。柄は、近位端で超音波機械振動源に接続可能である。シースが、少なくとも柄の一部を囲む。シースは、柄の外面とシースの内面との間に空間を定めるようにして構成される。柄は、ブレード本体の外面に沿った最終的な導通のために、柄とシースとの間の空間に灌注液の輸送を可能にする、柄の外面での少なくとも１つの排出口で終わる液体導通流路を備える。

Description

本発明は、超音波器具に関する。より具体的には、本発明は超音波切断ブレードに関する。そのブレードは、軟骨及び骨などの組織を切断する外科的用途において特に有用である。本発明はまた、その一部が、関連する外科的方法に向けられる。

整形外科の分野では、生きた骨の切断は、多くの処置に必須である。そのような処置は、事故により損傷した組織構造の復元、疾患により損傷した部分への健康な骨の移植、又は顎のラインの後退のような先天的な顔面の異常の修正を含む。何世紀にも亘って、これらの作業は骨のこぎりと呼ばれる装置の利用により行われた。

従来の骨のこぎりは、いくつかの基本的な部類に分類される。手動のこぎり又はドリルは、まさにそれそのものであり、大工道具と似た方法で操作者が装置を動かすことを必要とする手持ち式の装置である。動力式の装置は、電動又は空気圧式にかかわらず、往復運動若しくは回転タイプのいずれかである。往復装置は、平らな、剣のようなブレードを使用し、手の代わりにモーターによって前後の動きが提供される。回転装置は、ドリルビット、又はテーブルソーの刃に似た外周に配置された歯を有した刃を回転させるために回転モーターを使用する。これらの従来の骨のこぎりはすべて、今日でも世界中で医療処置に使用されている。

従来ののこぎりは実用的であるが、多くの不都合を有している。帯のこ又は往復のこぎりは、例えば、切断を開始すること及び方向付けることが容易でない。切断は、縁から始まらなければならないか、あるいは開始孔が使われなければならない。開始孔を作るには、ドリル又は同様の器具が骨に孔を開けるために使用される。続いて、切断ブレードが開けられた孔に挿入される。その後に、使用者は切断を始めることができる。あるいは、回転タイプのブレードが使用されても良い。しかし、回転ブレードが使用される場合、切断は、切断において切断ブレードが拘束されるのを避けるために、比較的直線な経路を辿らなくてはならない。すべての切断ブレードで、選択された切断ブレードによって湾曲した又は角度をなす切断をもたらす能力は、極めて限られている。比較的厚い切断ブレードは幅のある切り口をもたらすので、切断処置で生きた骨の大きな厚さが失われる。医師は、復元が必要であるほとんどの処置でこの幅をできるだけ薄くしたい。

何よりも、切断用の歯を具えた従来の骨のこぎりの比較的低速な直線又は接線速度は高い摩擦抵抗を招き、これが熱を生じるようになる。２〜３秒より長く骨の温度が４７℃に達すると、熱が組織の壊死を引き起こす。組織が壊死すると壊死した骨が過成長するので、手術の後で骨が退化する。そのような手術後の組織の自然な変化の間に、骨での切断部の厚さも実際に増大する。骨の退化過程は、治療が始まる前に完了しなければならない。骨の長さが短くなるのを防ぐために、金属板とねじを用いて骨の各片を適切な状態に固定する。これらの全ての要素は明らかに手術時間を長くすることになり、更に重要なことには、骨はより大きな距離をまたいで接合しなければならないので、治癒時間を劇的に増大する。いくつかの研究によると、骨の強度にも同様に悪効果をもたらすことが示されている。

待機手術において上下いずれかの顎を切断するときには、従来ののこぎりの熱の影響は、損傷を防止するためにかなりの対応を必要とする。歯の間の顎の切断は、骨が損傷した場合又は迅速に治癒しない場合に歯の欠損をもたらす。歯の欠損を防ぐために、術前に歯を離間させなければならない。これは時に手術を行う前に最長で６ケ月間、患者に留め金を着用することを強いることになる。そのような場合には、費用と患者の不快さが劇的に増大する。

壊死を低減すべく組織の温度上昇を抑制するために、従来の手術用のこぎりで手術部位に冷却水を供給しているものもある。例えば、特許文献１（ブリンクマンら）を参照されたい。これらの装置は一般的に、切断端に接した各部の間の空間に冷却媒体を導入するか、又は切断部位に流体を大量に送るスプレー方法による。臨床医によって用いられる別の手法は、複数の軽い切断を行い、そして器具が通過する間の時間を増加させる。その部位を潅注することと相俟って、骨の温度上昇がかなり低減される。もちろんこの手法は、手術時間と臨床医の疲労を増大させる。

何人かの研究者は、骨の分離に超音波器具を使うことを提案している。種々の組織を切断するために超音波手術器具を使用することもよく知られている。これらの装置は、切り口の大きさの低減、騒音の低減及び複雑な形状の切断についての優れた能力などのいくつかの点で従来ののこぎりよりも優れているが、ブレード／組織の接点における摩擦加熱による骨での温度上昇は、依然として問題である。その問題は、従来の往復式のこぎりの動きに比べて、関連する素早い動きにより超音波の使用で悪化される。切断ブレードの断面積を改良して加熱を低減することを試みている設計者もいる。特許文献２（イデモト）、特許文献３（ロシロフ）、及び特許文献４（フード）はすべて、摩擦加熱を低減するために断面積を改良した切断のための設計を示している。

いくつかの超音波装置は、切断ブレードに冷却を提供して、様々な度合いの成果を上げている。特許文献５（アルペロビッチら）は、低温に冷却された外科用メスのブレードの設計を示している。しかし、この設計は、実際には冷凍により生組織を損傷することがある。加えて、この設計は、ブレードと直接接触しない周辺組織にはいかなる冷却媒体も提供しない。

特許文献６、特許文献７及び特許文献８（全てイデモト）は、液体冷却のための設備を備えた超音波器具の例を示す。しかし、これらの器具はいずれも、必要な場所、主にブレードの切断部に最適な冷却媒体の流れを提供せず、又は先端に冷却媒体を提供する器具については、冷却媒体用の孔が刃先の邪魔をする。邪魔された、平らでない刃先は操作を妨げ、骨の表面にブレードを導くことを難しくする。

手術部位の潅注の有益な効果を妨げるように作用する、超音波器具に関連する現象は、超音波噴霧である。超音波振動体が流体と接触すると、流体は小さな水滴に破壊され、その大きさは振動周波数に反比例する。つまり、周波数が高いほど、水滴はより小さくて移動し易い。超音波振動によりもたらされた水滴は、大きさが非常に小さく、直径１μｍ未満になることもある。この現象は当分野でよく知られている。実際に多くの装置は液体を霧化することを意図しており、室内加湿器、医療用噴霧器及び工業用のスプレーノズルなどはこの原理に基づいている。しかし、手術室では、噴霧粒子の存在は、それらの粒子がウイルス性因子又は細菌性因子を含有していることがあるので好ましくない。また、一部の流体は、手術部位に到達する前に霧化して冷却効果を低下させる。確実に液体を送る効率的な方法が必要とされる。

特許文献９は、冷却を備えた超音波外科用ブレードを開示する。それは、滑らかに連続した切断刃及び柄を備えたブレード本体を有し、柄は一端でブレード本体に結合し、他端で動作可能に超音波振動源に接続できる。柄は、冷却液の切断刃への輸送のための軸方向に延びた孔を備える。一方で、ブレード本体は、一端でその孔に繋がる軸方向に延びた貫通するスロットを備える。ブレード本体は、好ましくは、柄の反対端に、スロットから切断刃に液体を供給するために上記の孔と繋がった凹部を備える。その凹部は、少なくとも切断刃の一部に平行する形状を有することができる。例えば、切断刃が円形であり、ブレード本体が液体供給誘導面と切断刃との間に平らな表面を有する場合、凹部は、平らなブレード面に対して傾斜して円弧の形で広がる液体供給面を有する。

米国特許第４００８７２０号明細書 米国特許第５１８８１０２号明細書 米国特許第４１８８９５２号明細書 米国特許第５２６１９２２号明細書 米国特許第４８２３７９０号明細書 米国特許第５２０５８１７号明細書 米国特許第５１８８１０２号明細書 米国特許第４８３２６８３号明細書 米国特許第６３７９３７１号明細書

本発明は、改良された冷却能力を有する改良された超音波器具又はプローブを提供することを目的とする。本発明の超音波器具又はプローブは、特に薄い切り口の切断を可能にし、切断のために予めドリルで開けられた孔を必要とせず、複雑な形状の切断を可能にし、連続的な切断面を有し、かつ主にブレード／組織の接触面において液体潅注を提供する、超音波切断ブレードの形を取ることができる。より具体的には、本発明は、生組織への熱損傷を低減又は抑制する冷却媒体の輸送についての改良された提供を備えた超音波振動する切断ブレードに関連する。本発明は、特に手術における生骨切断の用途を標的とするが、その装置はその用途に限定されない。

本発明の超音波外科用装置は、遠位端でのブレード本体と近位端での柄とを有するブレードを含む。柄は、近位端で超音波機械振動源に接続可能である。この装置は、少なくとも柄の一部を囲むシースを更に含む。シースは、柄の外面とシースの内面との間に空間を定めるようにして構成される。柄は、ブレード本体の外面に沿った最終的な導通のために、柄とシースとの間の空間に灌注液の輸送を可能にする、柄の外面での少なくとも１つの排出口で終わる液体導通流路を備える。

ブレードの柄は、形状的にブレード本体と識別可能である。そして、液体の排出口は、ブレード本体の近くに又は上流に配置される。通常は、柄は、ブレード本体の特徴である横方向の寸法よりもかなり大きい横方向の寸法を有する。言い換えれば、ブレード本体は柄に比べて細い。柄は、近位端の柄本体と、ブレード本体に接続された遠位端のテーパー部とを含む。液体の排出口は、柄のテーパー部に配置される。

本発明の更なる特徴によれば、シースは、柄のテーパー部の上方に配置されたテーパー部分を含む。シースは、ブレード本体の近位端に近接して終わる。シースは、柄のテーパー部を含めて柄のみを覆って延びてもよい。あるいは、シースは、ブレード本体の最も近位の部分とだけ共に延びる遠位端部又はスカートを有してもよい。

本発明の超音波骨切断ブレードでは、ブレード本体は扁平又は平らである。柄本体は通常は円筒形であり、そのためテーパー部は、近位端での円筒形から遠位端での平らな形状に向かう。

本発明の追加の特徴によれば、上記の排出口は少なくとも２つの排出口のうちの１つであり、柄のテーパー部は、互いに対して角度を有して配置された、ブレードの縦軸に対して傾いた一対の傾斜した面を有する。流路は、中心又は軸上の上流部と、上流部から柄のテーパー部のそれぞれの傾斜した面に配置されたそれぞれの排出口に向けて分岐した少なくとも２つの下流部とを含む。

本発明の超音波外科用器具の概略の長手方向断面図である。 本発明の別の超音波外科用器具の概略の斜視図である。

図１に示されるように、超音波外科用装置又はアセンブリ１０はブレード１２を含む。ブレード１２は、遠位端にブレード本体１４を有し、近位端に柄１６を有する。柄１６は、ブレード１２をハンドピース２０における超音波機械振動源（個別に図示されない）に接続するために、外面にねじ山が付けられたねじ式のコネクタ１８を近位端に備える。

装置又はアセンブリ１０は、少なくとも柄１６の一部を囲むシース２２を更に含む。シース２２は、柄１６の外面２６とシースの内面２８との間に空間２４を定めるようにして構成される。柄１６は、ブレード本体１４の外面３６に沿った最終的な導通のために、柄とシース２２との間の空間２４に灌注液の輸送を可能にする、柄１６の外面２６での少なくとも１つの排出口３２、好ましくは複数の排出口３２、３４で終わる液体導通流路３０を備える。

柄１６は横方向の寸法Ｄ１を有し、それはブレード本体１４の特徴である横方向の寸法Ｄ２よりもかなり大きい。ブレード本体１４は柄１６に比べて細いので、柄は必然的に近位端の柄本体３８と、ブレード本体１４に接続された遠位端のテーパー部４０とを含む。液体の排出口３２、３４は、柄１６のテーパー部４０に配置される。

シース２２は、柄１６のテーパー部４０の上方に配置されたテーパー部分４２を含む。シース２２は、ブレード本体１４の近位端に近接して終わる。シース２２は、図示の通り、柄１６のテーパー部４０を含めて柄１６のみを覆って延びてもよい。あるいは、シース２２は、ブレード本体１４の近位端と共に延びてブレード本体１４の近位端を覆って配置される遠位端部４３を有してもよい。

ブレード本体１４は、骨切断ブレードとしての使用のために、扁平又は平らである。柄本体３８は通常は円筒形であり、そのためテーパー部４０は、近位端４４での円筒形から遠位端４６での平らな形状に向かう。

柄１６のテーパー部４０は、互いに対して鋭角Ａ１で配置された一対の傾斜した又は斜めになった平面４８、５０を有する。流路３０は、中心又は軸上の上流部５２と、上流部から柄のテーパー部４０のそれぞれの平面４８、５０に配置されたそれぞれの排出口３２、３４に向けて分岐した少なくとも２つの下流部５４、５６とを含む。

図２は、超音波外科用装置又はアセンブリ１１０を示し、それは遠位端でのブレード本体１１４及び近位端での柄１１６を有するブレード１１２を含む。柄１１６は、ブレード１１２を超音波機械振動源（個別に図示されない）に接続するために、外面にねじ山が付けられたねじ式のコネクタ１１８を近位端に備える。

装置又はアセンブリ１１０は、少なくとも柄１１６の一部を囲むシース１２２を更に含む。シース１２２は、柄１１６の外面１２６とシースの内面１２８との間に空間１２４を定めるようにして構成される。柄１１６は、ブレード本体１１４の外面１３６に沿った最終的な導通のために、柄とシース１２２との間の空間１２４に灌注液の輸送を可能にする、柄１１６の外面１２６での少なくとも１つの排出口１３２、好ましくは複数の排出口１３２、１３４で終わる液体導通流路１３０を備える。

柄１１６は横方向の寸法Ｄ１’を有し、それはブレード本体１１４の特徴である横方向の寸法Ｄ２’（及びＤ２”）よりもかなり大きい。ブレード本体１１４は柄１１６に比べて細いので、柄は必然的に近位端の柄本体１３８と、ブレード本体１１４に接続された遠位端のテーパー部１４０とを含む。液体の排出口１３２、１３４は、柄１１６のテーパー部１４０に配置される。

シース１２２は、柄１１６のテーパー部１４０の上方に配置されたテーパー部分１４２を含む。シース１２２は、ブレード本体１１４の近位端に近接して終わる。シース１２２は、図示の通り、柄１１６のテーパー部１４０を含めて柄１１６のみを覆って延びてもよい。あるいは、シース１２２は、ブレード本体１１４の近位端と共に延びてブレード本体１１４の近位端を覆って配置される遠位端部（不図示）を有してもよい。

柄１１６のテーパー部１４０は、４つの傾斜した又は斜めになった面１４４、１４６、１４８、１５０を有し、反対と対１４４、１４８及び１４６、１５０になって配置される。各対の面は、それぞれの排出口１３４、１３２によって孔が開いている。流路１３０は、中心部又は軸上部１５２と、その中心部からそれぞれの排出口１３２、１３４に延びる枝状部１５４、１５６の複数の対とを含む。

ブレード本体１１４は、テーパーの付いたシャフト１５７と、ヘッド１５８とを含む。ヘッド１５８は、一方の大きさにおいて平らにされ、別の垂直方向の大きさにおいて大きくされる。ヘッド１５８は、凸状の、より具体的には円筒形の一部である、表面にキザキザのある切断用の作用表面１６０を備える。ブレード本体１１４は、作用表面に冷却液を輸送するための軸方向の孔１６４を備え、それは流路１３０と同軸かつ連続し、作用表面１６０での排出口又はポート１６２で終わる。

ブレード本体１１４は、柄１１６の遠位端、より具体的には傾斜面１４４、１４６、１４８、１５０の遠位の縁から作用表面１６０の最も遠位の点までの有効長を有する。その有効長は、例えば２５〜４０ｍｍの間である。ヘッド１５８は、一方向（図面における鉛直方向）で大きくされる。その方向では、ブレードのヘッド１５８は、近位端でのブレード本体１１４の幅より大きいか又は等しい。言い換えれば、傾斜面１４６、１５０の遠位の縁（個別に図示されない）の間の距離より大きいか又は等しくされる。

シース２２、１２２は、視野を妨げがちである立ち込める霧状液体の形成を止める。シース２２、１２２は、組織の接触面における、ブレード本体１４、１１４の外側面に沿った灌注液の輸送を容易にする。灌注液又は液体は、その接触面において組織を冷却し、過度に組織が焼けることを防ぐのに役立つ。

１０ 超音波外科用装置又はアセンブリ
１２ ブレード
１４ ブレード本体
１６ 柄
１８ コネクタ
２０ ハンドピース
２２ シース
２４ 空間
２６ 柄の外面
２８ シースの内面
３０ 液体導通流路
３２、３４ 排出口
３６ ブレード本体の外面
３８ 柄本体
４０ 柄のテーパー部
４２ シースのテーパー部分
４３ シースの遠位端部
４４ 柄のテーパー部の近位端
４６ 柄のテーパー部の遠位端
４８、５０ 柄のテーパー部の平面
５２ 流路の上流部
５４、５６ 流路の下流部
１１０ 超音波外科用装置又はアセンブリ
１１２ ブレード
１１４ ブレード本体
１１６ 柄
１１８ コネクタ
１２２ シース
１２４ 空間
１２６ 柄の外面
１２８ シースの内面
１３０ 液体導通流路
１３２、１３４ 排出口
１３６ ブレード本体の外面
１３８ 柄本体
１４０ 柄のテーパー部
１４２ シースのテーパー部分
１４４、１４６、１４８、１５０ 柄のテーパー部の面
１５２ 流路の中心部又は軸上部
１５４、１５６ 流路の枝状部
１５７ シャフト
１５８ ヘッド
１６０ 作用表面
１６２ 排出口又はポート
１６４ 孔
Ａ１ テーパー部の角度
Ｄ１、Ｄ１’ 柄の横方向の寸法
Ｄ２、Ｄ２’、Ｄ２” ブレード本体の横方向の寸法

Claims (15)

1. 遠位端にブレード本体を有し、かつ近位端に柄を有するブレードと、
   少なくとも前記柄の一部を囲むシースと、
   を含み、前記柄は、近位端で超音波機械振動源に接続可能であり、前記シースは、前記柄の外面と前記シースの内面との間に空間を定め、前記柄は、前記ブレード本体の外面に沿った導通のために、前記空間に灌注液の輸送を可能にする、前記外面での少なくとも１つの排出口で終わる液体導通流路を備える、超音波外科用装置。
2. 前記ブレード本体は、第１の横方向の寸法を有し、前記柄は、前記第１の横方向の寸法よりもかなり大きい第２の横方向の寸法を有する、請求項１に記載の外科用装置。
3. 前記柄は、近位端の柄本体と、前記ブレード本体に接続された遠位端のテーパー部とを含み、前記少なくとも１つの排出口は、前記テーパー部に配置される、請求項２に記載の外科用装置。
4. 前記シースは、前記柄の前記テーパー部の上方に配置されたテーパー部分を含む、請求項３に記載の外科用装置。
5. 前記シースは、前記ブレード本体の近位端に近接して終わる、請求項４に記載の外科用装置。
6. 前記ブレード本体は扁平又は平らである、請求項５に記載の外科用装置。
7. 前記柄本体は円筒形であり、前記テーパー部は、近位端での円筒形から遠位端での平らな形状に向かう、請求項６に記載の外科用装置。
8. 前記少なくとも１つの排出口は、少なくとも２つの排出口のうちの１つであり、前記テーパー部は、互いに対して角度を有して配置された一対の傾斜した面を有し、前記流路は、中心又は軸上の上流部と、該上流部から前記傾斜した面のそれぞれに配置された前記排出口のそれぞれに向けて分岐した少なくとも２つの下流部とを含む、請求項７に記載の外科用装置。
9. 前記ブレード本体は、前記流路と上流側で連通する孔を備え、該孔は、下流側が前記ブレード本体の遠位端での排出口で終わる、請求項８に記載の外科用装置。
10. 前記ブレード本体は扁平又は平らである、請求項１に記載の外科用装置。
11. 前記柄は、円筒形の柄本体と、近位端での円筒形から遠位端での平らな形状に向かうテーパー部とを含む、請求項１０に記載の外科用装置。
12. 前記少なくとも１つの排出口は、反対である前記柄の両側に配置された少なくとも２つの排出口のうちの１つであり、前記流路は、中心又は軸上の上流部と、該上流部から前記排出口のそれぞれに向けて分岐した少なくとも２つの下流部とを含む、請求項１に記載の外科用装置。
13. 前記シースは、前記ブレード本体の近位端に近接して終わる、請求項１に記載の外科用装置。
14. ブレード本体と、該ブレード本体の近位端に接続される柄とを有する超音波外科用器具を提供することと、ここで前記ブレード本体は作用表面又は作用端を有し、前記柄は、該柄の外面での排出口に延びる流路を備えて形成され、
    前記柄の近位端を超音波機械振動源に動作可能に接続することと、
    前記流路を液体供給源に動作可能に結合することと、
    前記ブレード本体を患者の手術部位に移動させることと、
    前記作用表面又は作用端を前記手術部位において有機組織に接触させて配置すること、
    前記作用表面又は作用端を前記有機組織と接触させながら前記ブレード本体において超音波機械振動を発生させ、それによって前記作用表面又は作用端を超音波振動させることと、
    前記作用表面又は作用端が前記有機組織と接触し、かつ前記ブレード本体で前記超音波機械振動が発生している間に、加圧により前記液体供給源から前記流路へ、そして前記流路から前記排出口へ、そして前記柄の前記外面と前記柄を覆うシースとの間の空間へ液体を供給することと、
    前記空間から前記ブレード本体の外面上に液体を導通することと、
    を含む、外科的方法。
15. 前記ブレード本体の外面上への液体の導通は、前記作用表面又は作用端上に液体を導通することを含む、請求項１４に記載の方法。

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