JP2023528914A - 低侵襲手術で腔のコンプライアンスを決定するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、低侵襲手術で腔のコンプライアンスを決定するための方法と、該方法を実行するためのデバイスとに関する。【選択図】図２

Description

本発明は、低侵襲手術で腔のコンプライアンスを決定するための方法と、該方法を実行するためのデバイスとに関する。

低侵襲手術では、人体内の腔または手術エリアを拡張する必要がある。この例は、腹腔または嚢である。手術に関する発明に十分な視界を可能にするように、この腔を拡張するために、腔の大きさに応じて、必要な流量（例えば、ＣＯ_２、生理食塩水）は変化する。

ガス状流体（例えば、ＣＯ_２等）の場合、減圧弁を使用することによって、次に腔に供給されるのに必要な体積流量を調節するデバイスを使用する。

液状流体（例えば、生理食塩水等）を使用するとき、状況は異なる。ここでは、例えば、ポンプ回転の制御によって体積流量を変化させることが可能である蠕動ポンプを使用する。

体積流量を腔内に導入することによって、空洞は流体で満たされ、この腔の圧力は増加する。同時に、したがって、視界が広がるように、空洞はある程度まで拡張する。

いわゆる、方程式Ｃ_ｃ＝Ｖ_ｃ／ｐ_ｃを使用して、体積Ｖ_ｃと、結果として生じる圧力ｐ_ｃとの関係を使用して、腔のコンプライアンス（伸張性）Ｃ_ｃを静止特性として決定できる（図１ａ参照）。

コンプライアンスＣ_ｃの逆数は、弾性Ｅ_ｃ＝１／Ｃ_ｃと見なされる。

ここでは、基本条件は、この腔の特定の圧力が患者にあらゆる悪影響をもたらしてはいけないことである。この理由のため、通常、腔圧を決定するために、圧力センサーを使用する。適切な調整によって、患者に有害な腔圧が生じることがないために必要な体積流量を計算できる。したがって、減圧弁または蠕動ポンプを調整することによって、必要な体積流量を実現する。しかしながら、通気中、圧力を測定しないことを考慮する必要がある。圧力測定のために、短時間だけ通気を遮断することにより、圧力平衡を達成する。圧力平衡の値は、体腔の実際の圧力を表す。測定後、通気は継続する。

患者（例えば、子供または大人）の手術特性及び身体特性の指標に応じて、体腔を所望の圧力に膨張させるために、必要な体積のかなりの変化が要求される（図１ｂ参照）。

したがって、実際に、デバイスのユーザーは、意図された指標及び腔の大きさに関する情報をデバイスに通信するために、多くの必要な設定を行う必要がある。

それらの情報から、具体的には、デバイスを制御／調整するためのパラメータ及び制限値を導出できる。例えば、したがって、最大許容可能な流体流量を定量化するデータセットがロードされる。

体腔が最初に推定された値よりも大きいとき、体腔の拡張はかなり長時間かかり、望ましくない手術の遅延が発生する。しかしながら、体腔が最初に推定された値よりも小さいとき、場合により、かなり速く圧力を達成し、これにより、組織の損傷をもたらし得る。

担当医がガス送気ベレス針を用いて体腔に間違って当たるとき、別の問題が生じ得る。この場合、場合により、かなり痛くなり得る肺気腫が形成される。

したがって、ユーザーは、誤った指標及び／または誤って推定された腔の大きさを（例えば、大人または子供の事前選択によって）デバイスで設定する場合、デバイスの故障挙動をもたらし得る。本明細書では、例えば、不適合な最大流量の制限は、望ましくない手術の時間遅延、またはそうでなければ高圧負荷をもたらし得る。

今まで、先行技術のデバイス及び方法では、説明された問題を解決することが不可能である。関連の先行技術に含まれる文献として、米国特許出願公開第２００７／００８３１２６号明細書、米国特許出願公開第２０１０／０２３６５５５号明細書、独国特許出願公開第４３０９３８０号明細書、独国特許発明第１９８０９８６７号明細書、Ｔａｕｔｏｒａｔ，Ｃ．ｅｔ ａｌ．，「Ｂａｌｌｏｏｎ－ｂａｓｅｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ」Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ４（１），２０１８が挙げられる。

米国特許出願公開第２００７／００８３１２６号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０２３６５５５号明細書 独国特許出願公開第４３０９３８０号明細書 独国特許発明第１９８０９８６７号明細書

Ｔａｕｔｏｒａｔ，Ｃ．ｅｔ ａｌ．，「Ｂａｌｌｏｏｎ－ｂａｓｅｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ」Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ４（１），２０１８

極めて重大な腔の特性を自動的に決定する医療技術デバイスの調整システムの必要性がある。

本発明は、流体を体腔内に導入するための医療技術デバイスを開示し、本デバイスは腔の特性を決定し、ひいては、必要な動作パラメータを自動的に特定する。

流体が流体リザーバ（１）から取得され、接続要素（２）を使用して供給ユニット（４）に供給される、流体リザーバ（１）。流体は、ガス（例えば、ＣＯ_２またはＮ_２）または液体（例えば、生理食塩水）であり得る。

調整方式で流体を供給するための調整ポンプ（アクチュエータまたは供給ユニット（４））。

流体の体積流量の測定デバイス（５）。

流体の動圧及び静圧を決定するための圧力センサー（６）。

流体をデバイスから体腔（８）に供給するための接続要素（７）（例えば、チューブ）。

測定データを検出するために働く電子記憶要素（明確に示されない）。さらには、必要な制御コマンドをアクチュエータに送信し、データを評価し、パラメータデータセットを記憶要素からロードし／記憶要素に書き込むための電子計算ユニット（例えば、マイクロコントローラ）。

言及した構成要素を含む医療技術デバイスを用いて、腔のコンプライアンスは、医療スタッフの操作の間違いを回避するために、体積流量及び圧力の値を使用して自動的に決定できる。この目的を達成するために、以下に説明される異なる決定方法を適用できる。

図１ａは、体腔の体積Ｖ_ｃと、結果として生じる圧力ｐ_ｃとの関係を示す。 図１ｂは、大小それぞれの体腔の体積Ｖ_ｃと、結果として生じる圧力ｐ_ｃとの関係を示す。 図２は、本発明による、以下の構成要素を含む流体を供給するための医療技術デバイス（３）を示す。 図３は、積流量ｑと時間ｔとの関係及び分圧ｐと時間ｔとの関係を示す。 図４は、分圧ｐ_ｃと体積Ｖ_ｃとの関係を表したｐ－Ｖ図を示す。 図５は、積流量ｑと時間ｔとの関係及び分圧ｐと時間ｔとの関係を示す。 図６は、積流量ｑと時間ｔとの関係及び分圧ｐと時間ｔとの関係を示す。 図７は、積流量ｑと時間ｔとの関係及び分圧ｐと時間ｔとの関係を示す。 図８は、ｐ－Ｖ図において、Ｖ_ｃ／ｐ_ｃについて示す。 図９は、実際のキャビティ圧力ｐと時間ｔとの関係及びｎと時間ｔとの関係を示す。 図１０は、積流量ｑと時間ｔとの関係及び分圧ｐと時間ｔとの関係を示す。 図１１は、ｐ－Ｖ図において、Ｖ_ｃ／ｐ_ｃについて示す。

方法Ｉ．ａ
まず、デバイスは、接続要素を介して体腔に接続される。次に、デバイスはオンになる。体積流量を最初に利用する前に、デバイスは腔の圧力を決定する。次に、アクチュエータを使用して、所定の時間的体積流量ｑ（例えば、定義された時間長のパルス体積流量）を生成する。体積流量により、腔の圧力増加ｑ_ｃが発生する。

測定ユニットによって、体積流量を統合することにより体積Ｖを決定できる。体積流量を定義した後、デバイスは供給を停止し、腔の静圧を特定する。したがって、分圧増加（ｄｐ_ｃ／ｄＶ_ｃ）を使用して、弾性を決定できる。腔の所望の基準圧力が達成されるまで、この手順を繰り返すことができる。次に、分圧増加から、いわゆる、ｐ－Ｖ図を導出できる。したがって、この図は、腔の大きさまたは指標の位置に関する情報を提供する。次に、システムパラメータを比較することによって、最適なシステムパラメータ（例えば、最大流量パラメータ、制御パラメータ、及び調整パラメータ）のパラメータ化及び選択を行うことができる。ユーザーによるオプションの確認によって、自動腔検出を確認できる。

図４では、本方法の例を示す。２つの体積Ｖ_１及びＶ_２は、空洞内に時間オフセットして供給される。次に、腔の圧力ｐ_ｃが増加し、そして、圧力センサーｐ_ｄを使用して、腔の圧力を決定できる。これにより、動作点Ｖ_ｃ１＝Ｖ_１、ｐ_ｃ１＝ｐ_ｄ１、及びＶ_ｃ２＝Ｖ_２＋Ｖ_１、ｐ_ｃ２＝ｐ_ｄ２がもたらされる。次に、例えば、線形近似によって、ｐ－Ｖ図の近似値を計算できる（図４参照）。体積流量の開始点及び停止点における圧力測定信号の「過渡応答」は、測定図（図５～図７の下の図）で明確に見ることができる。

方法Ｉ．ｂ
実際に、低侵襲介入では、多くの場合、腔に漏れが発生する。この未知量の流体流出に起因して、そのような漏れにより、方法Ｉ．ａの手順が誤りであることが立証される。測定データにおける漏れの影響を補償するために、方法Ｉ．ａは以下のように拡大適用される。

圧力調整デバイスによって、圧力は腔で生成される。この場合、所望の圧力を達成するために必要な体積流量は事前に定義される。漏れがない閉鎖された腔では、圧力調整デバイスは、所望の圧力が達成されるとき、体積流量をゼロに調整する（図６参照）。

体腔に既存の漏れがある場合、漏れを補償するために、圧力調整システムは体積流量を永久的に調節する。圧力を維持するために必要なこの体積流量は、存在する腔圧の漏れ体積流量ｑ_ｌである。これは、図７に例示的に示される。漏れ体積流量ｑ_ｌから、漏出量により体腔から出る体積Ｖ_２及びＶ_３を決定できる。次に、導入された体積は、漏出量から明らかにすることができる。

体積流量が停止する時点の腔ｐ_ｃ１の圧力は、接続要素にわたる圧力降下及び測定圧力ｐ_ｄ１の予備知識によって決定または近似できる。この時点では、ｐ_ｄ≒ｐ_ｃ１である。

本明細書では、評価は方法Ｉ．ａのように適用できる。ｐ－Ｖ図の計算のためにいくつかの動作点を可能にするために、基準圧力を（一時的に）増加させることができる。

他の基準圧力値を繰り返し検証することによって、ｐ－Ｖ図の異なる動作点、ひいては、腔の大きさを決定できる。

方法ＩＩ
デバイスの動作中における、体腔のｐ－Ｖ図の実際の動作点を決定できる。低い部分容量値（ΔＣ_ｃ＝ΔＶ_ｃ／Δｐ_ｃ）は大きい体腔を示唆する、または、大きい値は小さい体腔を示唆する。この情報を取得するために、デバイスの動作中に測定の一時停止が発生する。本明細書では、体積流量が短時間だけ遮断され、静止腔圧ｐ_ｃ１が特定される。次に、アクチュエータを使用して、所定の時間的体積流量（例えば、定義された時間長のパルス体積流量）を生成する。体積流量により、腔の圧力増加が発生する。測定ユニットによって、体積流量を統合することにより、この期間に供給された体積Ｖ_２を決定できる。体積流量を定義した後、デバイスは供給を停止し、腔の静圧ｐ_ｃ２を特定する。次に、デバイスは通常の機能を再開する（図７参照）。測定結果から、ΔＣ_ｃ＝Ｖ_２／（ｐ_ｃ２－ｐ_ｃ１）となる。方法Ｉとは異なり、腔の大きさまたはｐ－Ｖ図に関する完全情報は知られていない。したがって、この情報だけ、腔圧を維持するために必要である体積流量の実際の動作点に適用される。しかしながら、この動作点では、ユーザーによって選択されたデフォルト設定に対する妥当な設定及び実際に決定された特性値を調節できる（図８参照）。したがって、相違がある場合、デバイスは、介入を実行するために、ユーザーによる最適なシステムセットアップを可能にするために、デバイスのパラメータセットを自動的に調節できる。

方法ＩＩＩ
デバイスの動作中、圧力は一時的に増加する。この目的を達成するために、アクティブ圧力制御／調整を使用する。所望の腔の圧力を取得するために必要な追加体積は、圧力増加の段階で決定される。これらの値から、部分容量値（ΔＣ＝ΔＶ／Δｐ）を決定できる。これは、方法ＩＩの手順と同一である。しかしながら、方法ＩＩＩは、腔の最初の充填段階でも使用できる。この目的を達成するために、圧力調整の所望の基準圧力は、準定常状態で（非常にゆっくり時間をかけて、または段階的に）増加する。測定の一時停止には、デバイスと、デバイスと体腔との間の接続ユニットとに関する現行のシステムパラメータが必要ではない。したがって、体積及び生成された圧力のデータは、ｐ－Ｖ図に移行できる。これにより、方法Ｉと同様に、腔の大きさまたは指標を導出するための基準が提供される。したがって、最適なシステムパラメータ（例えば、最大流量パラメータ、制御パラメータ、及び調整パラメータ）のパラメータ化及び選択を行う可能性をもたらす。ユーザーによるオプションの確認によって、自動腔検出を確認できる。

方法ＩＶ
方法ＩＩの変化では、実際の腔圧ｐ_ｃ１の決定後に、体積流量は増加する。センサーの上昇圧力は、腔の圧力上昇と相関する（図９参照）。そのため、結果として、腔圧ｐ_ｃ２の測定は必要がなくなる（方法ＩＩと異なる）。その代わりに、体積Ｖ_２に対する増加Δｐ_ｃを特定する（図１０参照）。値の決定後、デバイスは前の動作を再開する。

したがって、方法ＩＩと対照的に、方法ＩＶでは、腔圧ｐ_ｃ２の値の正確な知識が不足するが、同じ部分増加が生じ、ひいては、デバイスの最適なパラメータ化を保証するために、デバイスのパラメータセットと、決定された腔の値（図１１）とを比較するために、ユーザーが値を使用して、必要に応じて、値を修正できる。

（１）流体リザーバ
（２）流体接続部（リザーバと、流体を供給するための医療技術デバイス（３）との間の流体の供給チューブ）
（３）流体を供給するための医療技術デバイス
（４）供給デバイス
（５）流体の体積流量の測定デバイス
（６）圧力センサー
（７）流体接続部
（８）体腔

Claims (4)

1. 医療技術デバイスを使用して腔のコンプライアンスＣ_ｃを決定するための方法であって、
   ａ）流体の導入の制御、
   ｂ）前記腔内に導入された体積、及び前記体積から生じる腔圧の単一の測定または複数の測定、
   ｃ）方程式Ｃ_ｃ＝Ｖ_ｃ／ｐ_ｃを使用する前記コンプライアンスＣ_ｃの計算、
   を行う方法。
2. 前記腔内への少なくとも２つの定義された液量の時間オフセット導入、結果として生じる分圧増加（ｄｐ_ｃ／ｄＶ_ｃ）の計算によって特徴付けられる、請求項１に記載の腔のコンプライアンスを決定するための方法。
3. 前記腔内に導入された前記体積、ならびに前記体積から生じる前記腔圧の前記単一の測定または複数の測定の前に漏れ体積流量ｑ_ｌを決定することによって、及び方程式（ΔＣ_ｃ＝（ΔＶ_ｃ－ｑ_ｌ）／Δｐ_ｃ）Ｉを使用してＣ_ｃを計算するとき、前記漏れ体積流量ｑ_ｌを考慮することによって特徴付けられる、請求項１に記載の腔のコンプライアンスを決定するための方法。
4. 構成要素を含む腔のコンプライアンスＣ_ｃを決定するための医療技術デバイスであって、前記構成要素は、
   少なくとも１つの流体リザーバ（１）であって、流体が前記少なくとも１つの流体リザーバ（１）から取得され、接続要素（２）を通って供給ユニット（４）に供給される、少なくとも１つの流体リザーバ（１）と、
   調整方式で前記流体を供給するための少なくとも１つの調整ポンプ（アクチュエータまたは供給ユニット（４））と、
   前記流体の体積流量の少なくとも１つの測定デバイス（５）と、
   前記流体の動圧及び静圧を決定するための少なくとも１つの圧力センサー（６）と、
   前記流体を前記デバイスから体腔（８）に供給するための少なくとも１つの接続要素（７）（例えば、チューブ）と、
   測定データを検出するために働く少なくとも１つの電子記憶要素と、
   請求項１に記載の決定方法を実行して、パラメータデータセットを前記記憶要素からロードするために、または前記パラメータデータセットを前記記憶要素に書き込むために、必要な制御コマンドを前記アクチュエータに供給するための少なくとも１つの電子計算ユニット（例えば、マイクロコントローラ）と、
   を含む、医療技術デバイス。

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