JP4579324B2 - 外科手術システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波凝固切開装置と高周波焼灼装置とを用いて外科手術を行う外科手術システムに関する。

近年、外科手術において、超音波エネルギを用いて手術対象の生体組織、臓器等を凝固しながら切開の処置を行うことができる超音波凝固切開装置（超音波駆動装置）や、高周波エネルギを生体組織等に流して焼灼を行う高周波焼灼装置（高周波出力装置或いは電気メス装置）が広く用いられるようになっている。
例えば、日本国特開平１０−２２５４６２号公報の先行例には、超音波凝固切開装置と電気メス装置とを同時に使用する外科手術システムが開示されている。

この先行例は、高周波電力（高周波出力）で処置を行うバイポーラ処置具の１対の電極には、超音波振動子が内蔵され、この超音波振動子は、制御回路により駆動される。

この制御回路は、超音波振動子を超音波駆動させる駆動部と、超音波振動の振幅を検出するための振幅検出部と、この振幅検出部による振幅検出信号の増幅及び処理を行う信号処理部と、装置全体を制御する主制御部とを有する。

そして、電気メス装置を用いて生体組織の凝固止血等の処置を行う際には、バイポーラ処置具の１対の電極間の生体組織が焼灼される過程に伴う生体組織の音響インピーダンスに応じて、主制御部は、高周波出力の通電／遮断を自動制御する。
この場合、音響インピーダンスを超音波振動子からの超音波の振幅により検出し、閾値と比較することにより高周波電力の通電／遮断の自動制御が行われる。

また、この先行例には、以下の作用が記載されている。

電気メス装置を用いて生体組織の凝固止血等の処置を行う際には、バイポーラ処置具の１対の電極間の生体組織が焼灼される過程において、焼灼された部位は硬化し、音響インピーダンスが高くなる。

一方、焼灼開始直前では、生体組織の音響インピーダンスは低い。そのため、この音響インピーダンスを超音波振動子からの超音波の振幅により検出し、閾値と比較することにより高周波電力の通電／遮断の自動制御が行われる。

そして、上記構成により、（処置対象の生体組織の）焼灼状態を音響的にモニタしながら高周波電力の通電／遮断を自動的に制御することにより、処置対象の生体組織（部位）を視認する視認性によらず、安全、確実に処置を実施する旨が記載されている。

この先行例においては、超音波インピーダンスを閾値と比較し、閾値を超えた場合には焼灼の処置が行われたと判断して、通電を遮断する。つまり、この先行例は、焼灼の処置が完了したか否かを超音波インピーダンスを閾値と比較することにより判断するものである。
特開平１０−２２５４６２号公報

しかしながら、高周波エネルギと超音波エネルギとを同時に生体組織に与えて生体組織を切除等の処置を行う処置の最中においては、より詳細な制御を行うことが望まれる。
具体的には処置を行っている最中において、高周波出力（高周波エネルギ）が大きすぎたり、小さすぎたりする場合が起こり得る。そのような場合、それぞれ適切な高周波出力となるように、出力制御することができると、術者が高周波出力を調整する手間を軽減でき、処置を短時間かつ円滑に行うことが可能となる。しかしながら、先行例は、このような制御を行うものでない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、外科手術対象の生体組織に対して切除等の処置を行う最中において、円滑な処置を行い易くする外科手術システムを提供することを目的とする。

本発明の外科手術システムは、超音波トランスジューサにより発生された超音波振動を処置部としての先端部に伝達すると共に、高周波出力信号を前記先端部に伝達する導体部を備えた外科手術具と、
前記超音波トランスジューサを駆動する超音波駆動信号を出力する超音波駆動部と、
前記導体部に高周波出力信号を出力する高周波出力部と、
前記外科手術具に前記超音波駆動信号及び前記高周波出力信号を出力して前記先端部から外科手術対象部位に超音波エネルギ及び高周波エネルギを与えた状態における前記先端部の超音波駆動状態に対応する超音波インピーダンスを検出する検出部と、
前記検出部により検出された超音波インピーダンス値が所定の範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
前記高周波出力信号によって前記外科手術具から出力されている高周波出力値と、前記検出部により検出された前記超音波インピーダンス値とにより、予め定められた増加値又は減少値が記憶されたテーブルと、
前記判定部により前記超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱した判定結果の場合には、前記高周波出力値及び前記超音波インピーダンス値に対応する増加値又は減少値を前記ルックアップテーブルから読み出し、前記高周波出力値を前記対応する増加値だけ増加した高周波出力値、又は前記対応する減少値だけ減少した高周波出力値に制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、外科手術対象の生体組織に対して切除等の処置を行う最中において、円滑な処置を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１から図７を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態は、外科手術対象の生体組織を短時間に、かつ円滑に切除する事を可能とする外科手術システムを提供することを目的とする。より具体的には、切除の処置の最中において、高周波出力の調整の手間を軽減する（高周波出力値の制御を行う）ことにより、外科手術対象の生体組織を短時間に、かつ円滑に切除する事を可能とする外科手術システムを提供することを目的とする。

図１は本発明の第１の実施形態の外科手術システム１の全体構成を示す。図１に示すようにこの外科手術システム１は、処置対象の生体組織を切除する等の処置を行う外科処置具としてのハンドピース２を有する。

この外科手術システム１は、ハンドピース２に内蔵された超音波トランスジューサ（図２参照）を駆動する超音波駆動信号を供給する超音波凝固切開装置本体（超音波駆動装置と略記）３と、ハンドピース２に高周波出力（高周波電流）を供給する高周波焼灼装置本体（高周波出力装置と略記）４を有する。

この外科手術システム１は、高周波出力のＯＮ／ＯＦＦの指示操作を行うフットスイッチ５と、高周波出力のリターン回路を形成するための対極板６とを有する。

ハンドピース２は、術者が把持する把持部７と、この把持部７から前方に突出する軸部８を有し、この軸部８の先端には、切除の処置等を行うためのヘラ状の処置部９が設けられている。
把持部７には、処置部９で処置する際の選択を行う選択スイッチとして、切開選択スイッチ１１ａ、凝固選択スイッチ１１ｂとが設けてある。また、この把持部７には、さらに超音波と高周波出力とを暫定的に出力する操作スイッチ（或いは始動スイッチ）１２が設けられている。

ハンドピース２の把持部７の後端側から超音波駆動ケーブル１３，ハンドスイッチケーブル１４，高周波出力ケーブル１５とが延出されており、超音波駆動ケーブル１３及びハンドスイッチケーブル１４は、その端部のコネクタが超音波駆動装置３に着脱自在に接続される。

高周波出力ケーブル１５は、その後端のコネクタが高周波出力装置４に着脱自在に接続される。

この高周波出力装置４には対極板６に接続された対極板ケーブル１６の端部のコネクタも着脱自在に接続される。この対極板６は、患者の臀部などに広い面積で接触するように配置される。

なお、図１に示すように超音波駆動装置３と高周波出力装置４とは通信ケーブル１７により接続され、双方向の信号の送受を行うことができるようにしている。

また、超音波駆動装置３及び高周波出力装置４は、例えばその前面に各種の操作や表示を行うフロントパネル１８，１９が設けられている。

なお、フットスイッチ５は、フットスイッチケーブル２０により高周波出力装置４と接続される。

図２は、ハンドピース２の内部の構造を示す。ハンドピース２は、把持部７を形成する略円筒形状の主ケース２１と、その前端に連結される副ケース２２とで収納部が形成される。主ケース２１の内部には、超音波駆動ケーブル１３と接続された超音波トランスジューサ２３が配置されている。

この超音波トランスジューサ２３は、複数のリング形状の電歪素子２４が、積層状に重ねられ、ボルト２５とナット２６により締結する如くで固定されている。そして、各面に設けた電極に超音波駆動信号を印加することにより、複数の電歪素子２４は、超音波振動する。

この超音波振動は、ボルト２５の前端に連結されたホーン２７、プローブ２８を経てその先端の処置部９に伝達する。

金属製のナット２６は、高周波出力ケーブル１５の導線が接続される導体部を形成する。そして、このナット２６には高周波出力信号が印加されると、その信号は、金属製のボルト２５，金属製のプローブ２８を経てその先端の処置部９に伝達される。

この場合、処置部９が処置対象の臓器に接触すると、その接触した部分から臓器側に、高周波エネルギとしての高周波出力信号（高周波電流）が流れる。そして、臓器側に流れた高周波出力信号は、リターン路となる対極板６及び対極板ケーブル１６を経て高周波出力装置４に戻る。

なお、図２に示すようにプローブ２８は、絶縁パイプ２９で覆われた金属製のパイプ３０内に挿通されている。

また、ハンドスイッチケーブル１４内に挿通された複数の信号線は、回路基板３１に接続され、この回路基板３１に実装され、ゴムカバーで覆われた切開選択スイッチ１１ａ、凝固選択スイッチ１１ｂ、操作スイッチ１２をそれぞれ形成するスイッチ素子に接続される。そして、ゴムカバー部分を上から押圧することにより、各スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦすることができる。

図３は図１の詳細な構成を示す。超音波駆動装置３は、例えば正弦波信号を発生する波形生成回路４１を内蔵する。波形生成回路４１から出力される正弦波信号は、アンプ４２で増幅された後、出力トランス４３の１次巻線側に印加され、この出力トランス４３の２次巻線側の出力端子から超音波駆動信号として、ハンドピース２内の超音波トランスジューサ２３に印加される。

超音波駆動信号の振幅、つまり超音波トランスジューサ２３の超音波出力は、アンプ４２に供給される電圧可変の電源回路４４から供給される電源電圧に応じて調整される。この電源回路４４の電源電圧、つまり超音波出力と、波形生成回路４１の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４５により制御される。
このＣＰＵ４５は、フロントパネル１８の設定部１８ａ等による設定操作に応じて、電源回路４４の出力電圧を可変制御して、設定操作に対応した超音波出力値となるように制御する。フロントパネル１８には、ＣＰＵ４５から出力される超音波出力値等の情報を表示する表示部１８ｂが設けられている。

また、アンプ４２で増幅された正弦波信号は、検出回路４６を構成する電流検出回路４６ａと電圧検出回路４６ｂとに入力される。また、この正弦波信号は、ＰＬＬ回路４７に入力される。

このＰＬＬ回路４７は、超音波トランスジューサ２３をその超音波トランスジューサ２３に対応した共振周波数の超音波駆動信号で駆動させるようにＰＬＬ制御する。また、その場合の超音波駆動信号における電圧と電流との位相が同相となるように制御する。このＰＬＬ回路４７の動作は、ＣＰＵ４５により制御される。

上記電流検出回路４６ａと電圧検出回路４６ｂは、アンプ４２で増幅された正弦波信号を検波して直流（ＤＣ）化して実効値に変換する。そして、ＤＣ化された電圧及び電流の値は、所定の周期、例えば１０ｍｓ毎にＡ／Ｄ変換回路４８ａ、４８ｂによりデジタルの電圧及び電流に変換され、ＣＰＵ４５に入力される。

ＣＰＵ４５は、入力された電圧及び電流のＤＣ値を用いて、超音波出力値を算出すると共に、超音波トランスジューサ２３を駆動した際の負荷の状態（具体的には処置部９から超音波エネルギを切除対象の生体組織に印加している状態）を含めた超音波出力インピーダンスを算出（検出）する。

つまり、このＣＰＵ４５は、超音波インピーダンス算出部（或いは検出部）４５ａの機能を持ち、この超音波インピーダンス算出部４５ａは、超音波インピーダンスをモニタするモニタ部を形成する。

また、このＣＰＵ４５は、算出された超音波インピーダンス値がハンドピース２の先端の処置部９による切除の処置状態、具体的には術者が処置部９を所定の速度で移動しながら切開と凝固とにより切除の処置を行う処置状態において、その処置を行うに適した所定の超音波インピーダンス範囲内にあるか否かの判定を行う。つまり、このＣＰＵ４５は、（超音波インピーダンス範囲）判定部４５ｂの機能を持つ。また、図８で後述するようにこのＣＰＵ４５は、モード変更（或いは波形変更）４５ｃの機能を有する。

なお、切除の処置状態に適した所定の超音波インピーダンス範囲の情報は、例えばメモリ４９内に格納されている。ＣＰＵ４５は、判定を行う場合にはこの情報を参照する。

また、ＣＰＵ４５は、算出された超音波インピーダンス値が切除の処置状態に適した所定の超音波インピーダンス範囲内にあると判定した場合には、高周波出力を変更しないでその高周波出力値を継続させる制御を行う。

これに対して、ＣＰＵ４５は、算出された超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱していると判定した場合には、高周波出力を（その時点での高周波出力値から）変更する制御を行う。

また、このように高周波出力値を変更する制御を行う場合、ＣＰＵ４５は、判定結果が所定の超音波インピーダンス範囲の境界となる上限値以上か、下限値以下かの判定結果に応じて、切除の処置状態に適した所定の超音波インピーダンス範囲に近づけるように高周波出力値を変更する。

具体的には、判定結果が上限値以上の場合には、切除対象の部位（臓器或いは生体組織）が乾いた状態或いは（超音波処置上で）硬い状態に相当するため、ＣＰＵ４５は、高周波エネルギを増大するように制御して、増大した高周波エネルギによる切開機能を大きくする。なお、高周波エネルギを増大すると、この高周波エネルギの増大による水蒸気の発生量も増大し、超音波インピーダンス値が下がる。

一方、判定結果が下限値以下の場合には、切除対象の部位（臓器或いは生体組織）が、上記とは逆の傾向の状態となる。このため、ＣＰＵ４５は、切開の機能を下げるように高周波出力値を下げるように制御する。

なお、高周波出力値を下げることにより切開した際に、凝固（或いは止血）も十分に行われるようになり、切開と凝固との両機能が切除の処置状態にバランスした適切な状態に近づく。また、この制御を行うことにより、高周波出力値を下げる前に比較して、超音波インピーダンス値は大きくなる。

このように制御することにより、超音波トランスジューサ２３から超音波が伝達された処置部９により、切除の処置を行う際の超音波駆動状態に対応する超音波インピーダンス値が、切除の処置状態に適した所定のインピーダンス範囲に移行するように制御ループが形成される。

図３に示すように切開選択スイッチ１１ａ、凝固選択スイッチ１１ｂ及び操作スイッチ１２のスイッチ操作による指示信号は、ＣＰＵ４５に入力される。そして、ＣＰＵ４５は、指示信号に対応した制御を行う。

例えば、術者が切開選択スイッチ１１ａをＯＮにすると、ＣＰＵ４５はその操作信号を通信ケーブル１７を経て高周波出力装置４のＣＰＵ５６に送信し、このＣＰＵ５６を介して切開用の連続波としての正弦波の高周波出力信号を出力させる。

また、術者が凝固選択スイッチ１１ｂをＯＮにすると、ＣＰＵ４５はその操作信号を通信ケーブル１７を経て高周波出力装置４のＣＰＵ５６に送信し、このＣＰＵ５６を介して凝固用の間欠波形のバースト波の高周波出力信号を出力させる。

また、術者が操作スイッチ１２をＯＮすると、ＣＰＵ４５は電源回路４４を制御して超音波駆動信号をＯＮにすると共に、通信ケーブル１７を経て高周波出力装置４のＣＰＵ５６を介して高周波出力をＯＮにする。

なお、本実施形態においては、この操作スイッチ１２は、選択スイッチとしての切開選択スイッチ１１ａと凝固選択スイッチ１１ｂの操作前にＯＮされた時には始動スイッチ或いは暫定出力スイッチとして機能する。つまり、この操作スイッチ１２が選択スイッチの操作前にＯＮされた場合には、処置用に設定された設定値よりも低い出力値で超音波及び高周波を出力する。

一方、高周波出力装置４は、正弦波及びバースト波を生成するための波形生成回路５１を内蔵し、この波形生成回路５１から出力される信号は、共振回路５２を経てアンプ５３に入力される。

アンプ５３により増幅された信号は、出力トランス５４の１次巻線側に印加され、２次巻線側に焼灼用の高周波出力信号が発生する。

この出力トランス５４の２次巻線の一端は、ハンドピース２における導体部を形成するホーン２７等に導通する。また、２次巻線の他端は、患者４０に広い面積で接触する対極板６と導通する。

また、共振回路５２は、電圧可変の電源回路５５から電源電圧が供給され、波形生成回路５１と電源回路５５は、ＣＰＵ５６により制御される。

ＣＰＵ５６は、フロントパネル１９の設定部１９ａ等による設定操作に応じて、電源回路５５の出力電圧を可変制御して、高周波出力信号の振幅等を調整する。なお、ＣＰＵ５６は、後述するようにバースト波の場合には、バースト波を形成する複数個の正弦波の振幅を変更して、そのクレストファクタを可変制御することもできる。

また、術者により切開選択スイッチ１１ａがＯＮされた場合には、（その操作信号がＣＰＵ４５から通信ケーブル１７を介して伝達される）ＣＰＵ５６は、波形生成回路５１から正弦波を出力させる。また、凝固選択スイッチ１１ｂがＯＮされた場合には、ＣＰＵ５６は波形生成回路５１からバースト波を出力させる。

フロントパネル１９には、ＣＰＵ５６から出力される出力値等の情報を表示する表示部１９ｂが設けられている。

上記アンプ５３で増幅された信号は、検出回路５７を構成する電流検出回路５７ａと電圧検出回路５７ｂとに入力される。

電流検出回路５７ａと電圧検出回路５７ｂは、アンプ５３で増幅された信号を検波して直流（ＤＣ）化して実効値に変換する。そして、ＤＣ化された電圧及び電流の値は、所定の周期、例えば１０ｍｓ毎にＡ／Ｄ変換回路５８ａ、５８ｂによりデジタルの電圧及び電流に変換され、ＣＰＵ５６に入力される。

ＣＰＵ５６は、入力された電圧及び電流のＤＣの値を用いて高周波出力値を算出する。また、ＣＰＵ５６は、高周波出力のインピーダンスも算出する。

また、このＣＰＵ５６には、フットスイッチ５からのＯＮ／ＯＦＦ信号が入力される。 このような構成における外科手術システム１における患者４０の胸部内の例えば肝臓等の臓器６１を切除する手順を図４を参照して説明する。

術者は、図１に示すようにハンドピース２を超音波駆動装置３と高周波出力装置４に接続する。

そして、超音波駆動装置３と高周波出力装置４の電源を投入し、図４におけるステップＳ１に示すように切除の処置を行う場合の超音波及び高周波の出力設定を行う。

そして、図３にその概略を示す患者４０の胸部内に挿入したハンドピース２の先端の処置部９を切除対象の臓器６１に近づけ、図４のステップＳ２に示すように処置部９から超音波エネルギと高周波エネルギを暫定的に出力する操作スイッチをＯＮにする。

すると、その操作信号は超音波駆動装置３のＣＰＵ４５と、このＣＰＵ４５からさらに高周波出力装置４のＣＰＵ５６に伝達される。

そして、ステップＳ３に示すようにＣＰＵ５６は、微弱な高周波出力をＯＮ、例えば１０ＷでＯＮにする（図４中では高周波出力をＨＦ出力と略記）。

また、ステップＳ４に示すようにＣＰＵ４５は、超音波（図４中ではＵＳ）をＯＮにする。この場合、超音波の出力値をステップＳ１の出力値（設定値）の例えば３０パーセント程度に設定する。つまり、ステップＳ３及びＳ４の処理後の状態においては、ハンドピース２には、その処置部９により実際に切除の処置を行う設定値（出力値）よりも十分に小さい暫定値で駆動される。

その後、ステップＳ５に示すように高周波出力装置４のＣＰＵ５６は、高周波インピーダンス（図４中ではＨＦインピーダンスと略記）の測定の動作を行う。

この場合ＣＰＵ５６は、検出回路５７を介して所定の周期で取得した電圧及び電流からその高周波インピーダンスを算出することにより、高周波インピーダンスの測定を行う。 そして、次のステップＳ６においてＣＰＵ５６は、算出した高周波インピーダンス値が１ｋΩ以下か否かを判定することにより、ハンドピース２の先端の処置部９が臓器６１に接触しているか否かの判定を行う。高周波インピーダンス値が１ｋΩより大きい場合には、接触していないと判定して、ステップＳ６の動作を繰り返す。

一方、ＣＰＵ５６は、高周波インピーダンス値が１ｋΩ以下と判定した場合にはハンドピース２の先端の処置部９が臓器６１に接触していると判定して、次のステップＳ７に進む。

ステップＳ５及びＳ６の処理の代わりに、電流を測定し、その電流値が所定値以上であるか否かにより、ハンドピース２の先端の処置部９が臓器６１に接触しているか否かの判定を行うようにしても良い。

ステップＳ７においてＣＰＵ５６は、ＣＰＵ４５にステップＳ６の判定結果を伝える。ＣＰＵ４５は、この判定結果を受けて、超音波出力をステップＳ１で設定された設定値まで上げる。また、ＣＰＵ５６は、切開モード（連続の正弦波）で高周波出力を設定値まで上げる。

この状態になると、切除対象部位の臓器６１に処置部９が接触し、この処置部９から超音波エネルギと高周波エネルギとが同時に臓器６１に与えられる状態となる。そして、術者は処置部９を臓器６１における切除する部位に接触させて切除の処置（外科手術）を行う。

両エネルギが処置部９から臓器６１に与えられ、実際に切除する状態になると、ステップＳ８においてＣＰＵ４５は、超音波インピーダンスの測定を開始する。

つまり、両エネルギが処置部９から臓器６１に与えられ、切除する状態をモニタするために、超音波トランスジューサ２３による超音波駆動状態に対応する超音波インピーダンスの測定（つまりモニタ）を開始する。
具体的には、ＣＰＵ４５は、検出回路４６を介して所定の周期（例えば１０ｍｓ）で取得した電圧及び電流から超音波インピーダンス値を算出する。

そして、次のステップＳ９においてＣＰＵ４５は、算出した超音波インピーダンス値（図４ではＵＳインピーダンス値と略記）が所定の範囲内、例えば２００Ω〜８００Ω以内、か否かの判定を行う。

ＣＰＵ４５は、算出した超音波インピーダンス値が所定の範囲内と判定した場合には、ステップＳ１０に示すように判定前の出力状態を継続するように制御する。

一方、ＣＰＵ４５は、算出した超音波インピーダンス値が上限値の８００Ω以上と判定して場合にはステップＳ１１に示すように、高周波出力を所定量（例えば５Ｗ）上げる制御を行い、ステップＳ９に戻る。

超音波インピーダンス値が上限値の８００Ω以上であると、切除対象の臓器６１は、乾いた状態、或いは脂肪等を多く含む超音波的に硬い生体組織に相当する。このため、ステップＳ１１に示すように高周波出力を所定量だけ増大し、処置部９による切開する機能を増大する。高周波出力を増大することにより、その高周波エネルギによる切開の機能を大きくする。また高周波焼灼の処置の際の水蒸気の発生量も増大し、処置部９により処置している部位の超音波インピーダス値を下げるように作用する。

従って、処置部９により切除対象の部位を切除している状態が上限値の８００Ω以上の超音波インピーダンス値の場合、ステップＳ９及びＳ１１のループの処理を繰り返すことにより処置部９による切除の処置状態をその処置に適した超音波インピーダンス値に設定できる。

ＣＰＵ４５は、超音波インピーダンス値が下限値の２００Ω以下と判定した場合には、ステップＳ１２に示すように、高周波出力を所定量（例えば５Ｗ）下げる制御を行い、ステップＳ９に戻る。
高周波出力を下げると、高周波出力による切開機能を下げるため、切開された部位を十分に凝固し易くする。また、高周波焼灼による水蒸気の発生量も低下し、処置部９により処置している状態での超音波インピーダス値を上げるように作用する。

従って、ステップＳ９及びＳ１２のループの処理を繰り返すことにより切除の処置を行っている処置部９を、切除対象の部位を凝固しながら切開して移動している切除の処置状態中において、その処置に適した超音波インピーダンス値に設定できる。

上述した動作を行うことにより、術者は切除対象の部位を超音波エネルギ及び高周波エネルギを用いて切除の処置を行う場合、その状態の超音波インピーダンスを所定の周期でモニタして、モニタした超音波インピーダンス値に応じて高周波出力を自動的に増減するフィードバック制御を行うことにより、切除の処置に適した超音波インピーダンス範囲となるように高周波出力を調整する。

そして、処置に適した超音波インピーダンス値に設定してステップＳ１０の処理により、術者は、円滑に切除の処置を行うことができる。

なお、上述した先行例は、音響インピーダンス（超音波インピーダンスに対応）を検出し、閾値と比較することにより高周波出力のＯＮ／ＯＦＦを行う。その場合、その作用の説明から判断すると、（焼灼された部位は硬化し、音響インピーダンスが高くなるので）検出された音響インピーダンスが閾値を超えた場合には、高周波出力をＯＦＦにする。

換言すると、この先行例は、音響インピーダンスが閾値を超えた場合には焼灼対象部位が焼灼されたと判定して高周波出力をＯＦＦにすることにより、高周波出力を終了するものである。

このため、この先行例は、本実施形態における切除開始から切除終了までの処置部９による切除の処置状態をモニタし、モニタ結果に基づいて切除の処置に適した高周波出力となるように制御するものでない。

これに対して、本実施形態は、外科手術対象の臓器６１における切除対象部位を処置部９により凝固しながら切開して、処置部９を一定のスピードで移動する。そして、切除を開始した状態から切除終了までの状態を超音波インピーダンスによりモニタする。

そして、モニタした超音波インピーダンスに基づいて、以下のように高周波出力値を処置に適した高周波出力となるように可変制御する。

検出された超音波インピーダンス値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、超音波インピーダンス値が所定の範囲内から逸脱した場合には高周波出力を所定量だけ増減する制御を行う。また、この増減する制御を、超音波インピーダンス値が、切除の処置に適した所定の範囲内に近づく方向に制御すると共に、この制御を所定の周期で繰り返し行う。

この増減する制御は、上記先行例と大きく異なる。つまり、検出された超音波インピーダンス値が所定の範囲の上限値よりも大きいと、高周波出力値を所定量だけ上げるように制御する（高周波出力値をＯＦＦにしない）。

本実施形態は、術者が切除対象の部位を処置部９により切除している最中において、超音波インピーダンスを切除に適した超音波インピーダンス範囲となるように高周波出力を手動調整を行わなくても、周期的に検出された超音波インピーダンス値により切除の処置に適した超音波インピーダンス範囲となるように高周波出力を自動調整する。

従って、術者の特に手術中における高周波出力を調整する手間を省くことができ、切除の外科手術を行う際の操作性を向上できる。また、切除の処置を短時間に、かつ円滑或いは容易に行うことができる。

上述した実施形態においては、高周波出力を切開モードの状態に設定して切除する動作を説明した。これに対して高周波出力を凝固モードの状態に設定して切除する方法を選択することもできる。

この方法の場合には、算出された超音波インピーダンスが所定の範囲から逸脱した場合には、高周波出力値を増減する代わりに、高周波出力信号波形のクレストファクタ（波高率）を増減する制御を行う。

ここで、クレストファクタは、使用する高周波出力信号波形における最大値／実効値である。切開モードの場合には連続の正弦波であり、クレストファクタは、一定値（１．４１）である。
これに対して、凝固モードにおいては間欠波形のバースト波が用いられ、その波形例を図５に示す。なお、図５においては、クレストファクタを増大した波形（下側の波形）も示している。このクレストファクタを増大することは、以下に説明する図６中のステップＳ１２′の処理で行う。

図６のフローチャートはこの場合の処理手順を示す。図６の内容は図４と類似しているので、図４と異なる点を説明する。最初のステップＳ１′の出力設定の処理は、図４のステップＳ１と同様である。但し、このステップＳ１′において、処置するモードの設定も行う場合には、凝固モードを選択（設定）する。

そして、図４と同様にステップＳ２からステップＳ６まで、同様の処理を行う。ステップＳ６において、算出された高周波インピーダンス値が１ｋΩ以下と判定した場合には、ステップＳ７′に移る。このステップＳ７′は、ステップＳ７においては高周波出力を設定値に設定する場合、切開モードで設定されていたのに対し、ステップＳ７′においては凝固モードで設定される点が異なる。

ステップＳ７′の後、ステップＳ８及びステップＳ９は図４と同様である。そして、図４におけるステップＳ１１とステップＳ１２とが、図６に示すようにステップＳ１１′とステップＳ１２′のようになる。

つまり、算出された超音波インピーダンス値が８００Ω以上の場合には、ステップＳ１１′に示すようにＣＰＵ４５は、クレストファクタ（図６中ではＣＦと略記）を０．５下げて、ステップＳ９に戻る。なお、クレストファクタの変更は、ＣＰＵ４５からＣＰＵ５６にその変更の情報を送信することにより、ＣＰＵ５６を介して行われる。

また、算出された超音波インピーダンス値が２００Ω以下の場合には、ステップＳ１２′に示すようにＣＰＵ４５は、クレストファクタを所定量、例えば０．５上げて、ステップＳ９に戻る。このステップＳ１２′のクレストファクタを上げた場合の波形例を図５の下側に示している。

クレストファクタを増減する事と高周波出力を増減することは等価でないが、本実施形態における切除する処置の場合には類似した機能を果たす。

このため、図６に示すような方法で処置する場合にも、図４で説明したのと類似したメリットを有する。なお、クレストファクタを増減する代わりに、間欠波形（バースト波）の波数を増減するようにしても良い。

図７は図４及び図６の作用の説明図を示す。図４のステップＳ７或いは図６のステップＳ７′のように超音波出力及び高周波出力を設定値の状態に設定し、かつステップＳ８のようにその状態の超音波インピーダスをモニタした状態でハンドピース２により、切除対象の部位を切除する処置を行う。

その場合、ハンドピース２の先端の処置部９に、切開した組織が焼灼されて貼り付き或いは焦げ付きが発生すると、切除するスピードが低下するために図７のＳＴ１に示すように切れ味が低下する場合がある。また、逆に、切開の機能が（凝固に対して）大きすぎると、切れ味が高い状態（この場合には軽い負荷状態）で、凝固の処置が不十分になる可能性がある。

このような状態を超音波インピーダンスをモニタすることにより、図７のＳＴ２に示すように、超音波負荷の変化を検出する。

そして、超音波負荷の状態に応じて、図７のＳＴ３に示すように高周波出力／クリストファクタの増減制御を行う。なお、間欠波形の場合のクレストファクタの増減制御を実質的に高周波出力の増減制御に含めるように定義しても良い。

このＳＴ３の制御を行うことにより、ＳＴ３の超音波負荷を適正な範囲に戻すように作用し、ＳＴ４に示すように一定のスピードで安定した切除の処置を行うことができる。

このように本実施形態によれば、術者による高周波出力の調整の手間を軽減でき、操作性を向上できる。切除の処置を行う行う最中における高周波出力の調整の手間を軽減する目的を達成する。

また、術者は、高周波出力の調整の手間を掛けないで、切除の処置に適した状態に自動調整を行い、外科手術を短時間に、かつ円滑に行うことが可能となる。

上述した実施形態においては、算出された超音波インピーダンスが所定の範囲から逸脱した場合には、高周波出力を増減するように制御する場合（図４）と、高周波出力信号波形のクレストファクタを増減するように制御する場合（図６）とを説明した。

これに対して、算出された超音波インピーダンスが所定の範囲から逸脱した場合には、高周波出力信号の波形、つまり連続波形と間欠波形（換言すると切開モードと凝固モード）を変更する第１変形例のように制御しても良い。

この制御を行うことを術者は、設定部１８ａにより、選択する。この場合には、ＣＰＵ４５は、第１の実施形態の機能の他に、さらにモード変更（或いは波形変更）４５ｃ（図３参照）の機能を有する。図８は本変形例の処理手順を示す。

図８において、ステップＳ９までは例えば図４と同じである。そして、ステップＳ９においてＣＰＵ４５は、算出した超音波インピーダンス値が所定の範囲内にあると判定した場合には図４の場合と同様にステップＳ１０に進む。

これに対して、ステップＳ９においてＣＰＵ４５は、算出した超音波インピーダンス値が上限値の８００Ω以上と判定した場合には、負荷が大きい状態であると判定して、ステップＳ１３に示すように現在の高周波出力信号が凝固モードであるか否かを判定する。

そして、凝固モードの場合にはＣＰＵ４５は、ステップＳ１４に示すように凝固モードから（例えば同じ出力値の）切開モードに変更して、ステップＳ９に戻る。なお、モードを変更する処理は、ＣＰＵ４５からＣＰＵ５６にモード変更の情報を送信することにより、ＣＰＵ５６を介して行われる。

一方、凝固モードでない場合、つまり切開モードの場合には、ＣＰＵ４５は、ステップＳ１５に示すように高周波出力を所定値（例えば５Ｗ）だけ上げる制御を行い、ステップＳ９に戻る。

つまり、負荷が大きい状態であると判定した場合には、ＣＰＵ４５は凝固モードから切開モードに変更して高周波出力信号による切開の機能を大きくするか、切開モードの場合にはその高周波出力を増大する。

一方、ステップＳ９においてＣＰＵ４５は、算出した超音波インピーダンス値が下限値の２００Ω以下と判定した場合には、負荷が小さい状態であると判定して、ステップＳ１６に示すように現在の高周波出力信号が切開モードであるか否かを判定する。

そして、切開モードの場合にはＣＰＵ４５は、ステップＳ１７に示すように切開モードから（例えば同じ出力値の）凝固モードに変更して、ステップＳ９に戻る。なお、モードを変更する処理は、ＣＰＵ４５からＣＰＵ５６にモード変更の情報を送信することにより、ＣＰＵ５６を介して行われる。

一方、切開モードでない場合、つまり凝固モードの場合には、ＣＰＵ４５はステップＳ１８に示すようにクレストファクタを所定値（例えば０．５）だけ下げる制御を行い、ステップＳ９に戻る。

つまり、負荷が小さい状態であると判定した場合には、ＣＰＵ４５は切開モードから凝固モードに変更して高周波出力信号による切開の機能を小さくするか、凝固モードの場合にはそのクレストファクタを下げる。本変形例は、第１の実施形態と同様のメリットを有する。

次に図９及び図１０を参照して第１の実施形態の第２変形例を説明する。上述した説明では算出した超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱している場合、所定の出力値で増減する制御を行うようにしていた。

本変形例においては、超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱している場合、予め設定したテーブルに従って、高周波出力の増減制御を行う。また、この場合、実際に使用しているハンドピース２に応じた高周波出力値の出力範囲の制御も行う。

図９は本変形例における予めメモリ４９に格納された高周波出力の増減値のルックアップテーブル（ＬＵＴ）４９ａの例を示す。なお、図９において、超音波インピーダンス値が２００Ω以上（例えば２１０Ω）から８００Ω未満（７９０Ω）の間では増減値は０であり、その記載を省略している。
また、図１０は図９のＬＵＴ４９ａを用いた場合における外科手術方法におけるその処理手順の一部のフローチャートを示す。この場合の処理手順におけるステップＳ１からステップＳ８までは図４と同じであるため、その説明を省略する。

図１０のステップＳ８において超音波インピーダンス測定を開始し、次のステップＳ９において図４の場合と同様にＣＰＵ４５は算出した超音波インピーダンス値が所定のインピーダンス範囲内か否かの判定を行う。

そして、超音波インピーダンス値が所定のインピーダンス範囲内の場合には、図４の場合と同様にステップＳ１０に進む。

これに対して、ステップＳ９の判定結果により算出された超音波インピーダンス値が所定のインピーダンス範囲の上限値よりも大きい場合には、ステップＳ２１に示すようにＣＰＵ４５は、現在の高周波出力値が最大の高周波出力値に達しているか否かを判定する。そして、最大の高周波出力値に達していない場合にはステップＳ２２に示すようにＣＰＵ４５は、ＬＵＴ４９ａを参照して、増加値だけ増加した高周波出力値に設定する。

つまり、ＣＰＵ４５は、現在の高周波出力値及び超音波インピーダンス値のデータの場合における増加すべき高周波出力の増加値を、ＬＵＴ４９ａから読み出し、現在の高周波出力値よりも読み出した増加値だけ増加した高周波出力値に設定し、ステップＳ９に戻る。

一方、最大の高周波出力値に達している場合（図９では７０Ｗ）には、ステップＳ２３に示すようにＣＰＵ４５は表示部１８ｂにより、最大の高周波出力値に達している旨を表示し、術者にその情報を告知する。そして、ＣＰＵ４５は、術者による手動の入力指示に従った制御処理を行う。
また、ステップＳ９の判定結果により算出された超音波インピーダンス値が所定のインピーダンス範囲の下限値よりも小さい場合には、ステップＳ２４に示すようにＣＰＵ４５は、現在の高周波出力値が最小の高周波出力値に達しているか否かを判定する。

そして、最小の高周波出力値に達していない場合にはステップＳ２５に示すようにＣＰＵ４５は、ＬＵＴ４９ａを参照して、減少値だけ減少した高周波出力値に設定する。

つまり、ＣＰＵ４５は、現在の高周波出力値及び超音波インピーダンス値のデータの場合における減少すべき高周波出力の減少値を、ＬＵＴ４９ａから読み出し、現在の高周波出力値よりも減少値だけ減少した高周波出力値に設定して、ステップＳ９に戻る。

一方、現在の高周波出力値が最小の高周波出力値（図９では０Ｗ）に達している場合には、ステップＳ２６に示すようにＣＰＵ４５はその旨を表示して術者に告知する。そして、ＣＰＵ４５は、術者による手動の入力指示に従った制御処理を行う。

本変形例によれば、高周波出力値の設定値が異なるため、或いは対象部位を含めた超音波インピーダンス値が異なるような場合にも、その状態に応じて予め高周波出力値の増減値を設定しておくことにより、より適切に切除の処置を円滑に行うことができる。

また、ＬＵＴ４９ａを書き換え可能な不揮発性メモリとしての例えばフラッシュメモリで形成することにより、蓄積した過去の処置データからより望ましい増減値のテーブルデータに更新するようにしても良い。

なお、本変形例においては、算出された超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱する場合には、ＬＵＴ４９ａに予め格納された高周波出力の増減値を参照して増加或いは減少する値を決定する手段或いは方法を採用しているが、設定部１８ａなどから術者による設定により増加或いは減少する値を選択或いは決定するようにしても良い。

また、高周波出力信号による処置のモードを、凝固モードに設定した場合にも、算出された超音波インピーダンス値が所定のインピーダンス範囲から逸脱する場合にクレストファクタを増減する増減値を予めテーブルとして用意するようにしても良い。

（第２の実施形態）
次に図１１及び図１２を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の目的は、第１の実施形態と同じである。

図１１は、本発明の第２の実施形態の外科手術システム１Ｂの構成を示す。この外科手術システム１Ｂは、図３の外科手術システム１において、超音波駆動装置３には特性が異なる複数種類における任意の種類のハンドピース２Ｂが着脱自在に接続される。

各ハンドピース２Ｂは、図３のハンドピース２において、さらにその種類の情報を発生する種類情報発生手段としての例えば抵抗６６を有する。

また、超音波駆動装置３内のＣＰＵ４５は、その抵抗６６の抵抗値、或いはその抵抗６６を用いて所定の電圧を分圧した電圧値から、超音波駆動装置３に接続されたハンドピース２Ｂの種類を識別する。なお、種類情報発生手段としての例えば抵抗６６の代わりに、固有のＩＤ情報を利用し、そのＩＤ情報における種類情報部分を利用しても良い。

また、メモリ４９には、ハンドピース２Ｂの種類に対応した高周波出力の増減表が格納されたＬＵＴ４９ｂが格納されている。つまり、ＬＵＴ４９ｂは、１つの種類の場合のＬＵＴ４９ａを種類分備えたものとなる。

そして、ＣＰＵ４５は、ＬＵＴ４９ｂから識別した種類のハンドピース２Ｂに対応した増減値のテーブルを用いて、第１の実施形態の変形例で説明したのと同様の動作を行うことができるようにしている。

例えば図１２は第１の実施形態で用いたハンドピース２とは異なる種類のハンドピースを採用した場合のＬＵＴ４９ｂの増減値のテーブルの例を示す。このテーブルは、図９のテーブルと比較して、例えば所定の範囲が異なっている。

本実施形態は、ハンドピース２Ｂの種類が異なる場合にも、そのハンドピース２Ｂに適した切除の処置を円滑に行うことができる。

また、本実施形態においては、例えばメモリ４９内の情報格納部４９ｃには、切除対象の各臓器或いは部位に応じて、その切除を行う場合に適した超音波インピーダンス範囲の情報、例えば超音波インピーダンス範囲の下限値から上限値を含む情報が、各臓器或いは部位と関連付けて予め格納されている。

そして、術者が、設定部１８ａから切除しようとする臓器或いは部位として、例えば肝臓を選択或いは入力すると、それを受けてＣＰＵ４５は、その肝臓に関連付けられた超音波インピーダンス範囲の情報を、情報格納部４９ｃから読み出す。

この場合の超音波インピーダンス範囲の情報は、例えばその超音波インピーダンス範囲の下限値が２００Ω、上限値が８００Ωの情報を含む。

そして、ＣＰＵ４５はその情報を表示部１８ｂに表示し、術者にその情報で処置を行うか否かの確認を求める。術者がＯＫの確認を行うと、ＣＰＵ４５は、その情報を用いて、高周波出力の制御を行う。

このように本実施形態においては、切除の処置を行おうとする各部位に応じて、各部位の場合に適した超音波インピーダンス範囲の情報が予め格納されているので、切除を行おうとする臓器の超音波特性等が異なる場合にも、適切な処置が行い易くなる。そして術者に対する操作性を向上することができる。

なお、上述した実施形態等を部分的に組み合わせる等して構成される実施形態も本発明に属する。

図１は本発明の第１の実施形態の外科手術システムの全体構成を示す斜視図。 図２はハンドピースの内部構成を示す断面図。 図３は外科手術システムの詳細な構成を示すブロック図。 図４は第１の実施形態による外科手術方法の処理手順を示すフローチャート。 図５は凝固モードの高周波出力信号におけるクレストファクタの値を変更した波形を示す図。 図６は凝固モードの高周波出力信号を用いた外科手術方法の処理手順を示すフローチャート。 図７は図４及び図６の作用の説明図。 図８は第１の実施形態の第１変形例における処理手順の一部を示すフローチャート。 図９は第１の実施形態の第２変形例における高周波出力の増減表を示す図。 図１０は図９を用いた外科手術方法の一部を示すフローチャート。 図１１は本発明の第２の実施形態の外科手術システムの全体構成を示す斜視図。 図１２は第２の実施形態におけるの高周波出力の増減表の１例を示す図。

符号の説明

１、１Ｂ…外科手術システム、２…ハンドピース、３…超音波駆動装置、４…高周波出力装置、５…フットスイッチ、８…軸部、９…処置部、２３…超音波トランスジューサ、２８…プローブ、４１…波形生成回路、４３…出力トランス、４５…ＣＰＵ、４５ａ…超音波インピーダンス算出部、４５ｂ…判定部、４６…検出回路、４７…ＰＬＬ回路、５１…波形生成回路、５２…共振回路、５６…ＣＰＵ、５７…検出回路、６１…臓器

Claims (6)

1. 超音波トランスジューサにより発生された超音波振動を処置部としての先端部に伝達すると共に、高周波出力信号を前記先端部に伝達する導体部を備えた外科手術具と、
   前記超音波トランスジューサを駆動する超音波駆動信号を出力する超音波駆動部と、
   前記導体部に高周波出力信号を出力する高周波出力部と、
   前記外科手術具に前記超音波駆動信号及び前記高周波出力信号を出力して前記先端部から外科手術対象部位に超音波エネルギ及び高周波エネルギを与えた状態における前記先端部の超音波駆動状態に対応する超音波インピーダンスを検出する検出部と、
   前記検出部により検出された超音波インピーダンス値が所定の範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
   前記高周波出力信号によって前記外科手術具から出力されている高周波出力値と、前記検出部により検出された前記超音波インピーダンス値とにより、予め定められた増加値又は減少値が記憶されたテーブルと、
   前記判定部により前記超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱した判定結果の場合には、前記高周波出力値及び前記超音波インピーダンス値に対応する増加値又は減少値を前記ルックアップテーブルから読み出し、前記高周波出力値を前記対応する増加値だけ増加した高周波出力値、又は前記対応する減少値だけ減少した高周波出力値に制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする外科手術システム。
2. 前記判定部は、検出された超音波インピーダンス値が前記所定の範囲の２つの境界値となる下限値から上限値まで間の範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の外科手術システム。
3. 前記制御部は、前記判定部の判定結果に応じて前記高周波出力値を増加、減少又は増減しない出力継続の制御を所定の周期で繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載の外科手術システム。
4. 前記制御部は、前記超音波インピーダンス値が所定の範囲内と判定した判定結果の場合には、前記高周波出力値を維持する制御を行い、前記超音波インピーダンス値が所定の範囲の上限値より大きい判定結果の場合には前記高周波出力値を前記対応する増加値だけ増加する制御を行い、前記超音波インピーダンス値が前記所定の範囲の下限値より小さい判定結果の場合には前記高周波出力値を前記対応する減少値だけ減少する制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つの請求項に記載の外科手術システム。
5. さらに複数の異なる外科手術対象の部位に関連付けて前記所定の範囲の情報を予め格納した情報格納部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つの請求項に記載の外科手術システム。
6. 前記テーブルは、前記高周波出力値と、前記超音波インピーダンス値とにより、予め定められたクレストファクタの増加値又は減少値を記憶し、
   前記高周波出力信号が間欠波形の場合には、前記制御部は、前記超音波インピーダンス値が所定の範囲から逸脱した判定結果の場合には、前記高周波出力値及び前記超音波インピーダンス値に対応するクレストファクタの増加値又は減少値を前記ルックアップテーブルから読み出し、前記間欠波形のクレストファクタを前記対応するクレストファクタの増加値又は減少値だけ増加又は減少するように変更する制御を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つの請求項に記載の外科手術システム。

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