JP4126253B2 - 超音波手術装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白内障等によって白濁した水晶体核を超音波振動により破砕して除去する超音波手術装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
白内障手術においては、ハンドピースに取付けられた管状の超音波チップ（以下、ＵＳチップ）を振動させることで、白濁した水晶体核を破砕乳化し、破砕した核を眼内に供給された灌流液ととも吸引除去する超音波手術装置が知られている。（特許文献１参照）。この種の装置では、ＵＳチップに与える超音波振動の出力（以下、ＵＳパワー）の最大値、ＵＳパワーのパルスデューティー比（ＵＳパワーの発振と休止の比率）、吸引圧等の手術条件を操作パネルに設けられたスイッチで設定している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３１３４９６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
水晶体核の硬さは、患者の年齢や白内障の進行具合等で異なり、患者毎に個人差がある。しかしながら、従来は水晶体核の硬さに関係なく、同じ手術条件で手術を行っており、水晶体核の硬さの違いはフットペダルの操作によりＵＳパワーをコントロールして対応していた。また、水晶体核の硬さによってＵＳパワーやパルスデューティー比等の条件設定を変更することや、水晶体核の硬さの程度を判断することは、術者の経験に依存するところが大きく、操作パネルで個々に条件を設定するには手間が掛かるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み、水晶体核の硬さに応じた手術条件を適切に設定し、効率良く手術を行うことができる超音波手術装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００７】
（１） 超音波チップの超音波振動により患者眼の水晶体核を破砕する破砕手段と、フットペダルの操作に応じた信号を出力するフットスイッチとを備え、前記フットスイッチからの信号により前記破砕手段を制御して超音波振動の超音波パワーを変化させる超音波手術装置において、超音波パワーの最大値を含む破砕力に関連する水晶体核を分割可能な第１手術条件を設定するスイッチを持つ手術条件設定手段と、前記第１手術条件の手術時に前記フットスイッチの操作により変化された超音波パワー、又は超音波パワーに加えて超音波振動の使用時間に基づいて水晶体核の硬さを判定する硬さ判定手段と、前記硬さ判定手段により判定された水晶体核の硬さに対応させて前記フットスイッチの操作により変化される破砕力に関連する第２手術条件を自動的に設定し、前記第１手術条件での制御を前記第２手術条件での制御に切換える切換信号を発する条件設定切換手段と、を備えることを特徴とする。
（２） 超音波チップの超音波振動により患者眼の水晶体核を破砕する破砕手段を備える超音波手術装置において、水晶体を撮像する撮像手段を持ち、該撮像手段により撮像された水晶体の色成分を解析し、解析した色成分に基づいて水晶体核の硬さを判定する硬さ判定手段と、該硬さ判定手段により判定された水晶体核の硬さに対応させて前記破砕手段の破砕力に関連する手術条件を自動的に設定する条件設定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は超音波手術装置の外観略図、図２は主要な要素の構成図である。
【０００９】
１は装置本体であり、本体１には装置全体の制御を行う制御部５が収納されている。２は術者に把持されるＵＳハンドピースである。ＵＳハンドピース２の先端には吸引孔を持つ管状のＵＳチップ２ａが取り付けられている。ＵＳチップ２ａには、ＵＳハンドピース２に内蔵された振動子により発生する超音波振動が増幅伝達される。これによりＵＳチップ２ａは水晶体核を破砕乳化する。ＵＳハンドピース２の振動子には本体１に接続されたケーブルを介して駆動エネルギが供給される。ＵＳチップ２ａの超音波振動は、連続発振とパルス発振が可能である。操作パネル３には灌流圧、吸引流量、吸引圧、ＵＳパワー等の手術条件を個々に設定するスイッチ、動作モードを選択するモードスイッチ、設定情報や術者への報知情報を表示する表示器３ａ等が設けられている。モードスイッチの中には、ＵＳハンドピース２の超音波使用時に各種の手術条件設定を異なるパターンに変更するＵＳモード切換えスイッチ（後述するＵＳ１モード、ＵＳ２モード）が用意されている。制御部５には手術時に得られたＵＳパワー等の使用データを記憶するメモリ７が接続されている。
【００１０】
１０は患者眼Ｅに供給するための生理食塩水等の灌流液が入れられた灌流瓶であり、１１は灌流液を患者眼Ｅへ導くための灌流チューブである。灌流瓶１０はポール１２に吊り下げられており、ポール１２は上下駆動装置１３（又は手動）により上下動され、灌流瓶１０の高さを変化できるようになっている。灌流瓶１０の高さは患者眼Ｅ内の圧力を適度に維持するように設定される。灌流チューブ１１の途中には制御弁１４が設けられており、制御弁１４の開閉により灌流液の流出制御が行われる。灌流チューブ１１の一端は灌流瓶１０側に接続され、他端は破砕用のＵＳハンドピース２側に接続される。
【００１１】
１６は吸引チューブであり、ＵＳハンドピース２に取り付けられたＵＳチップ２ａの吸引孔から吸収される灌流液や破砕乳化した核等の廃液を体外に排出するために使用される。吸引チューブ１６の途中には圧力センサ３０に繋がる接続部３２、蠕動型の吸引ポンプ１８が設けられている。また、吸引チューブ１６はバイパスチューブ１９を介して灌流チューブ１１と連通しており、バイパスチューブ１９の流出制御は制御弁１５により行われる。吸引チューブ１６内の吸引圧は、圧力センサ３０により常時検出されており、吸引圧が予め設定された上限の吸引圧に達したときは、制御部５は吸引ポンプ１８を停止する。また、吸引圧を下げる必要があるときには、制御部５は制御弁１５を開き、灌流液を灌流チューブ１１からバイパスチューブ１９を介して吸引チューブ１６内に流入させて吸引圧を下げる。吸引圧の上限（最大吸引圧）は入力部３のスイッチ操作で設定される。
【００１２】
６は、ペダル２１の踏み込み量（操作位置）に応じて、灌流、吸引、超音波乳化の制御を行うフットスイッチである。ペダル２１の後方は軸２２によりベース部２０に連結しており、ペダル２１は軸２２を中心として図上の矢印Ａの方向に回転可能である。このような機構を持つフットスイッチ６は、図３に示すように、フットスイッチ６の踏み込みポジションの信号に対応して灌流、吸引、超音波乳化である超音波発振の各動作が制御されるようになっている。また、ポジション３におけるＵＳパワーの大きさは、ペダルの踏み込み量に応じて、リニアに大きくなるように設定されている。ペダル最大踏み込み時のＵＳパワーは、操作パネル３で設定される。
【００１３】
次に、上記のような構成も持つ装置の動作を説明する。ここでは、水晶体核を分割して乳化吸引する術式において、水晶体核の分割時の手術段階で使用したＵＳパワー等のデータから水晶体核の硬さを検知し、その硬さに基づいて破砕力の条件を決定する例を説明する。
【００１４】
まず、操作パネル３に設けられたスイッチにより、手術の初期段階では装置の動作モードをＵＳ１モードとする。ＵＳ１モードでは水晶体核の硬さの検知モードとされる。また、ＵＳ１モードにすると、制御部５によってメモリ７に予め記憶されいるＵＳパワー等の手術条件が呼び出されて設定される。例えば、吸引圧２０ｋＰａ（１５０ｍｍＨｇ）、吸引流量２６ｍＬ/ｍｉｎ、ＵＳパワー４０％、ＵＳパルス数６０ｐｐｓ、パルスデューティー比４０％に設定される。なお、ＵＳパワーの設定値は、フットペダル２１を最大に踏み込んだときに出力されるＵＳパワーである。各手術条件の設定値は、操作パネル３に設けられた表示器３ａに表示される。また、各手術条件の設定値は、操作パネル３の個々の条件設定スイッチにより変更することも可能である。
【００１５】
装置側の準備ができたら、術者は顕微鏡部で患者眼を観察しながらチップ２ａを嚢内に挿入し、フットスイッチ６のフットペダル２１をポジション３まで踏み込むことにより、灌流液の供給と吸引動作に加えてチップ２ａに超音波振動を生じさせる。チップ２ａの超音波振動により、手術の初期段階では水晶体核を図４のように分割する。図４においては、核を４分割しているが、２分割や８分割でもよい。ポジション３においてはフットペダル２１の踏み込み量によりＵＳパワーがリニアに変化される。水晶体核の分割がある程度できたら、操作パネル３のスイッチにより動作モードをＵＳ２モードに切り換える。制御部５は、ＵＳ２モードへの切換え信号をトリガとして、ＵＳ１モードにおけるＵＳパワーとＵＳ時間（超音波振動を使用した時間）のデータを基に水晶体核の硬さ判定する。
【００１６】
ところで、水晶体核の硬さは、一般に、最も軟らかい方から順にＧｒａｄｅ１〜Ｇｒａｄｅ５の５段階的に分けらている。さらに、Ｇｒａｄｅ２．５というように、０．５毎にＧｒａｄｅ分けが細分化される場合もある。本実施形態では細分化したグレード分けを組み合わせ、ＵＳ１モードにおいて使用されたＵＳパワー等のデータによって次のように水晶体核の硬さを判定する（図５参照）。すなわち、ＵＳ１モードにおいて使用された最大ＵＳパワーが１０％以下の場合にはＧｒａｄｅ２．５以下と判定し、使用された最大ＵＳパワーが１１％から２０％までの場合にはＧｒａｄｅ３．０と判定し、使用された最大ＵＳパワーが２１％から３０％までの場合にはＧｒａｄｅ３．５と判定し、使用された最大ＵＳパワーが３１％から４０％までの場合にはＧｒａｄｅ４．０以上と判定する。さらに、Ｇｒａｄｅ４．０以上においては、ＵＳ時間が３０秒以下の場合にはＧｒａｄｅ４．０と判定し、ＵＳ時間が３０秒以上の場合にはＧｒａｄｅ４．５以上であると判定する。
【００１７】
なお、核の硬さの判定においては、上記のように最大ＵＳパワーによる判定ではなく、ＵＳ１モードにおいて使用されたＵＳパワーの平均値によるものでも良い。あるいは、ＵＳ１モードにおいて使用されたＵＳパワーの総和から硬さの判定を行っても良い。
【００１８】
制御部５は核の硬さを判定した後、その硬さを基にＵＳ２モード時の破砕力に関連した手術条件の設定を決定する。図６（ａ）は、核の硬さに応じて最大ＵＳパワーの設定条件を変える例である。核の硬さがＧｒａｄｅ２．５以下であればＵＳパワー１０％に設定され、Ｇｒａｄｅ３．０であればＵＳパワー２０％に設定され、Ｇｒａｄｅ３．５であればＵＳパワー３０％に設定され、Ｇｒａｄｅ４．０であればＵＳパワー４０％に設定され、Ｇｒａｄｅ４．５以上であればＵＳパワー６０％に設定される。このように設定がなされると、操作パネル３の表示器３ａに設定された手術条件と核の硬さの判定結果が表示される。これにより、術者は核の硬さの判定結果とその硬さに応じて決定された手術条件を確認できる。この場合も個々の条件設定スイッチにより手術条件を変更するは可能である。
【００１９】
図６（ｂ）は、核の硬さに応じて最大ＵＳパワー及びパルスデューティー比の両者の条件設定を変える例である。最大ＵＳパワーの設定は、核が硬くなるに従って高い設定となるように変えられる。加えて、パルスデューテー比は、核が硬い時には発振の比率を増加させ、軟らかい時には発振の比率を下げるように変えられる。
【００２０】
また、破砕力に関連した手術条件の設定としては、パルス数（１秒間当たりのパルス数）、吸引圧、吸引流量がある。これらについても核の硬さに応じて条件設定が変えられるようにしても良い。すなわち、パルス数については、核が硬くなるに従ってパルス数を増加させる。吸引圧及び吸引流量についても、核が硬くなるに従って各設定値を増加させる。なお、吸引圧及び吸引流量の設定値を増加させる場合には、サージ（前房の不安定）を減らすために、灌流圧（ボトルの高さ）も合わせて上げることが好ましい。
【００２１】
上記のように、ＵＳ２モードに切り換えると、ＵＳ１モード時に検知された水晶体核の硬さに合ったＵＳパワー等の条件が自動的に設定される。このため、術者は分割後の残りの水晶体核を破砕乳化するに際して、余分な超音波振動を使用することなく、効率良く手術を行える。また、必要以上の過大な破砕力を使用しないで手術が可能になるので、創口の熱傷等の合併症を抑えることができる。
【００２２】
図７は、水晶体核の硬さを色により検知する場合の装置例である。図２と同機能の要素には同一符号を付している。
図７において、４０は手術顕微鏡の双眼の顕微鏡部、４１は手術顕微鏡の対物レンズである。４２は顕微鏡部４０が持つ双眼光路の一方に配置されたハーフミラーである。ハーフミラー４２の反射方向には可視域に感度を持つ撮像手段としてのＣＣＤカメラ４４が配置されている。図示を略す照明光源により照明された患者眼の水晶体は、ＣＣＤカメラ４４により撮像される。ＣＣＤカメラ４４の出力は画像処理部４５に入力される。画像処理部４５には、カラーモニタ４６、マウスやキーボード等の入力手段４７が接続されている。画像処理部４５は制御部５に接続されている。画像処理部４５及び入力手段４７はパーソナルコンピュータが使用できる。画像処理部４５の機能は、装置本体１が有する制御部５に持たせても良い。
【００２３】
なお、ＣＣＤカメラ４４は顕微鏡部４０の光路を分けて患者眼を撮像するようにしたが、水晶体を撮像できる位置であればどこに配置されていてもよい。また、ＣＣＤカメラ４４に代えて、デジタルカメラを用いても良い。
【００２４】
このような構成の装置において、術者は患者眼の水晶体を顕微鏡部４０により観察し、入力手段４７の指示によりＣＣＤカメラ４４により撮像された患者眼の像を画像処理部４５が持つ画像メモリに取り込む。画像処理部４５により取り込まれた患者眼の像は、図８のようにモニタ５０に表示される。術者はモニタ４６に表示された患者眼像上の白濁した水晶体部分に色解析用の指定領域５１を入力手段４７により位置させた後、色解析を実行する。
【００２５】
水晶体核の色に基づく水晶体核の硬さ検知について説明する。白内障にかかった水晶体核は、乳白色であれば軟らかく、茶褐色のような場合には硬い核であることが分かっている。これを基に画像処理部４５は、指定領域５１内におけるＲ（赤色成分）＋Ｇ（緑色成分）＋Ｂ（青色成分）に対するＲの割合（Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））を解析し、その解析結果に基づいて水晶体核の硬さを判定する。
【００２６】
図９は、Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）による核の硬さ判定と、核の硬さに応じて決定する最大ＵＳパワーを示した図である。ここでは、核の硬さを「軟らかい」、「標準」、「硬い」の３段階に分けている。Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＜４０％の時、核の色は赤色の割合が少なく、「軟らかい」と判定される。Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）が４０％から５０％に該当するときには、「標準」であると判定される。Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＞４５％のときには、核の色は赤色の割合が多く、「硬い」と判定される。
【００２７】
水晶体核の硬さの判定結果は制御部５へ入力される（水晶体核の硬さの判定は制御部５側で行っても良い）。制御部５はフットペダルの最大踏み込み時の最大ＵＳパワーを核の硬さに基づいて設定する。最大ＵＳパワーは、「軟らかい」と判定された場合に３０％とし、「標準」であると判定された時には４０％とし、「硬い」と判定された時には５０％と決定する。この決定情報はメモリ７に記憶される。手術時にＵＳ２モードを選択すると、メモリ７から記憶情報が呼び出され、手術条件が自動的に設定される。
【００２８】
なお、画像処理部４５にて判定された核の硬さは、カラーモニタ４６にも表示され、術者に報知されるので、上記のように判定結果が自動的に制御部５へと入力されるような構成でなくとも、術者がカラーモニタ４６に表示される核の硬さの判定結果を確認し、判定結果を操作パネル３のスイッチによって入力するようにしてもよい。この場合、制御部５と画像処理部４５を接続させておかなくても良い。
【００２９】
このように設定された手術条件と核の硬さの判定結果は、操作パネル３の表示器３ａにて表示される。術者は核の硬さと設定された手術条件との関係を確認でき、操作パネル３を操作することでさらに設定変更を行うことが可能となる
なお、水晶体核の硬さによって決定する手術条件としては、図２の構成の装置と同様に、ＵＳパワー、パルスデューテー比、ＵＳパルス数、吸引圧、吸引流量の内の一つ又は複数の条件が決定されるようにしても良い。
【００３０】
また、モニタ４６に表示される水晶体像又は顕微鏡部４０により観察される水晶体像の色により、術者が水晶体核の硬さを判定し、その判定結果を操作パネル３に設けられたスイッチにより入力するように構成することもできる。この場合、水晶体核の硬さ分けを示す色サンプルを準備しておくと、水晶体核の硬さ分けの判定が容易になる。水晶体核の硬さ情報を入力すると、制御部５により手術条件が設定される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水晶体核の硬さに応じた適切な手術条件を設定することが可能になる。これにより、効率良く手術が行え、創口の熱傷等の合併症も軽減できる。また、手術条件の設定の手間を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波手術装置の外観略図である。
【図２】超音波手術装置の主要な要素の構成図である
【図３】フットスイッチの踏み込みポジションの信号に対応して灌流、吸引、超音波乳化の動作制御を説明する図である。。
【図４】手術の初期段階において、水晶体核が分割された状態を説明する図である。
【図５】ＵＳ１モードにおいて、使用されたＵＳパワー等のデータによって水晶体核の硬さを判定する方法を説明する図である。
【図６】核の硬さに応じて破砕力に関連した手術条件の設定を決定する例を説明する図である。
【図７】水晶体核の硬さを色により検知する場合の装置の例である。
【図８】画像処理部により取り込まれた患者眼の像をモニタにより表示した時を示す図である。
【図９】Ｒ／（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）による核の硬さ判定と、核の硬さに応じて決定する最大ＵＳパワーの関係を示した図である。
【符号の説明】
２ ＵＳハンドピース
２ａ ＵＳチップ
３ パネル
５ 制御部
６ フットスイッチ
４０ 顕微鏡部
４４ ＣＣＤカメラ
４５ 画像処理部
４６ モニタ
４７ 入力手段

Claims (2)

1. 超音波チップの超音波振動により患者眼の水晶体核を破砕する破砕手段と、フットペダルの操作に応じた信号を出力するフットスイッチとを備え、前記フットスイッチからの信号により前記破砕手段を制御して超音波振動の超音波パワーを変化させる超音波手術装置において、超音波パワーの最大値を含む破砕力に関連する水晶体核を分割可能な第１手術条件を設定するスイッチを持つ手術条件設定手段と、前記第１手術条件の手術時に前記フットスイッチの操作により変化された超音波パワー、又は超音波パワーに加えて超音波振動の使用時間に基づいて水晶体核の硬さを判定する硬さ判定手段と、前記硬さ判定手段により判定された水晶体核の硬さに対応させて前記フットスイッチの操作により変化される破砕力に関連する第２手術条件を自動的に設定し、前記第１手術条件での制御を前記第２手術条件での制御に切換える切換信号を発する条件設定切換手段と、を備えることを特徴とする超音波手術装置。
2. 超音波チップの超音波振動により患者眼の水晶体核を破砕する破砕手段を備える超音波手術装置において、水晶体を撮像する撮像手段を持ち、該撮像手段により撮像された水晶体の色成分を解析し、解析した色成分に基づいて水晶体核の硬さを判定する硬さ判定手段と、該硬さ判定手段により判定された水晶体核の硬さに対応させて前記破砕手段の破砕力に関連する手術条件を自動的に設定する条件設定手段と、を備えることを特徴とする超音波手術装置。

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