JP5816774B2 - 生体組織接合システム、処置具制御装置、および生体組織接合システムの作動方法 - Google Patents
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Description
<生体組織接合システムの構成>
図1に示すように、本実施形態の生体組織接合システム1は、処置具2と、処置具制御装置である本体部3と、フットスイッチ4と、を具備する。処置具2は、例えば腹壁を通して腹腔内の生体組織の接合処置等を行う外科手術用エネルギ吻合装置である。
次に、図8のフローチャートに沿って、生体組織接合システム1の作動方法について説明する。
例えば、以下のような処置条件が、設定操作部35を含む設定部32を介して設定される。
上限温度Tmax:200℃
処置時間t:10秒
図2Aに示したように、閉状態の処置部10が、例えば、腹壁を通して腹腔内に挿入される。術者がグリップ2A1の開閉ノブ2A3を握りしめる押圧操作をすると、第1挟持部11Aに対して第2挟持部11Bが開く。そして、処置対象の生体組織LTが、第1挟持部11Aの処置面11SAと第2挟持部11Bの処置面11SBとの間に配置される。この状態で、開閉ノブ2A3が開放されると、弾性部材の付勢力により、第1挟持部11Aに対して第2挟持部11Bが閉じ、図2Bに示すように、処置対象の生体組織LTは、第1挟持部11Aの処置面11SAと第2挟持部11Bの処置面11SBとの間に押圧状態で挟持される。
術者がフットスイッチ4を足で押圧操作する。すると、制御部34は、TH電源30が発熱用電力(TH)を出力するように制御する。
素子温度測定部39が、発熱用電力の出力値P(電圧および電流)から発熱素子13の電気抵抗Rを算出し、算出した電気抵抗Rから発熱素子の温度(素子温度)T1を算出する。
第1算出部33Aが、出力値Pをもとに、予め記憶されている表または式を用いて、温度差ΔTを推定する。
第2算出部33Bが、素子温度測定部39が測定した素子温度T1と、第1算出部33Aが推定した温度差ΔTとから、(式1)を用いて組織温度T2を推定する。
制御部34は、組織温度T2が、上限温度Tmax超になった場合には、処置を中止する。このとき、制御部34が、表示部36に警告を表示することが好ましい。
制御部34は、フットスイッチ4の押圧が無くなる(SW OFF:Yes)と処置を中止する。それまでは、ステップS13からの処置を繰り返し行う。
次に、第1実施形態の変形例1〜3の生体組織接合システム1A〜1C、処置具制御装置、および、生体組織接合システムの作動方法について説明する。なお、以下、(生体組織接合システム、処置具制御装置、および、生体組織接合システム1の作動方法)を、生体組織接合システム等という。生体組織接合システム1A〜1C等は、生体組織接合システム1等と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
変形例1の生体組織接合システム1A等では、生体組織に処置エネルギとして光エネルギであるレーザ光が印加される。すなわち、電源はレーザ光を発生する光源に電力を出力する。
変形例2の生体組織接合システム1B等では、生体組織に処置エネルギとして超音波エネルギが印加される。すなわち、電源は超音波振動子に電力を出力する。
変形例3の生体組織接合システム1C等では、生体組織に処置エネルギとして高周波電力エネルギが印加される。すなわち、電源は高周波電力を出力する。
すなわち、制御部34が、第2算出部33Bが推定した組織温度T2が上限温度Tmax超にならないように電源30を制御する。このため、変形例の生体組織接合システム1A〜1C等は、いずれも適切な処置を行うことが容易である。
次に、第2実施形態の生体組織接合システム1D等について説明する。生体組織接合システム1D等は、生体組織接合システム1等と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に、第3実施形態の生体組織接合システム1E等について説明する。生体組織接合システム1E等は、生体組織接合システム1等と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に、図13のフローチャートに沿って、生体組織接合システム1Eの作動方法について説明する。
例えば、以下のような処置条件が、設定操作部35を含む設定部32を介して設定される。
加熱量設定値Qset:800℃秒
下限温度Tmin:50℃
上限温度Tmax:230℃
組織温度設定値Tset:180℃
加熱量設定値Qset:1000℃秒
下限温度Tmin:50℃
上限温度Tmax:190℃
組織温度設定値Tset:190℃
加熱量設定値Qset:2500℃秒
下限温度Tmin:50℃
上限温度Tmax:200℃
組織温度設定値Tset:200℃
加熱量設定値Qset:3500℃秒
下限温度Tmin:50℃
上限温度Tmax:210℃
図8に示したステップS12〜ステップS17と略同じであるので説明は省略する。
制御部34は、組織温度T2が下限温度Tmin以上まで上昇したか判断する。下限温度Tmin以上になったら(YES)、ステップS16に移行する。すなわち、下限温度Tmin未満の間(時間0からt0までの間)は、加熱量Qは算出されない。
算出部33は、組織温度T2の時間積分値である加熱量Qを算出する。
制御部34は、加熱量Qが、加熱量設定値Qset以上になる(YES)と、TH電源30を制御し、THの出力を終了する。すなわち、加熱量設定値Qsetと加熱量Qとにもとづき、THの出力が終了する。なお、制御部34は、TH電源30を制御しTHの出力が生体組織に実質的に影響の無いレベルまで減少してもよい。
次に、第4実施形態の生体組織接合システム1F等について説明する。生体組織接合システム1F等は、生体組織接合システム1、1D等と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図15に示すように、生体組織接合システム1Fでは、HFエネルギの印加終了後に、THエネルギの印加が開始される(時間t=t1)。そして、制御部34は、加熱量Qで定義される組織温度T2の時間積分値にもとづき、処置終了(時間t=t2)を制御する。
例えば、以下のような処置条件が、設定操作部35を含む設定部32により設定される。
HF終了インピーダンスZset:120Ω
素子温度設定値Tset:180℃
加熱量設定値Qset:1000℃秒
処置対象の生体組織LTは、第1挟持部11Aの処置面11SAと第2挟持部11Bの処置面11SBとの間に押圧状態で挟持される。
処置部10に生体組織LTを挟持した状態で、術者がフットスイッチ4を足で押圧操作する。すると、制御部34は処置を開始する。すなわち、制御部34は、まず、HF電源30Aが高周波電力(HF)を出力するように制御する。HFは、ケーブル2Lを介して処置具2の電極12A、12Bに伝達される。すると、電極12A、12Bに挟持されている生体組織LTに高周波電力が印加され、生体組織LTはジュール熱により加熱される。
算出部33は、組織温度T2を生体組織LTに挿入された温度センサ19、または赤外線センサ等によって測定し、組織温度T2の時間積分値(積算値)である高周波電力加熱量(第1加熱量)Q1を算出する。
ただし、t1;HFエネルギ印加時間
生体組織接合システム1Fでは、HFエネルギ印加を開始すると、HFセンサ31Aが検出するHFの電圧および電流からインピーダンスZが算出部33により算出される。
制御部34は、インピーダンスZが設定された、HF終了インピーダンスZset以上になったら、(YES)、S26において、HF電源30Aを制御しHFの出力を終了する(t=t1)。
制御部34は、HFエネルギにかえてTHエネルギを生体組織LTに印加する制御を開始する。
算出部33は、組織温度T2の時間積分値である第2加熱量(熱エネルギ加熱量)Q2を算出する。すなわち、S38では、素子温度測定部39(不図示)がTHを電気抵抗Rから素子温度T1を算出し、素子温度T1にもとづき定温制御し生体組織LTに熱エネルギを印加する。そして、第1算出部33Aが電源30Bの出力値をもとに、記憶部38(不図示)に記憶された第2の表または第2の式を用いて、温度差ΔTを推定する。第2の表および第2の式は、TH電力が印加された発熱素子の温度T1BとTHエネルギが印加された生体組織の温度(組織温度)T2との温度差ΔT2を、TH電源の出力値P2をもとに推定するための、実験に基づき予め取得されている表または式である。
制御部34は、組織温度T2が、上限温度Tmax超になった場合には、処置を中止する。
算出部33は、組織温度T2の時間積分値である第2加熱量Q2が算出する。さらに、算出部33は、第1加熱量Q1と第2加熱量Q2とを加算した合計加熱量QTを算出する。
制御部34は、合計加熱量QTが、加熱量設定値Qset以上になる(YES)と、TH電源30Bを制御し、THの出力を終了する(t=t2)。すなわち、加熱量設定値Qsetと合計加熱量QTとにもとづき、THの出力が終了する。
加熱残量ΔQ=加熱量設定値Qset−第1加熱量Q1−第2加熱量Q2 ・・・(式7)
2 ・・・ 処置具
3 ・・・ 本体部(処置具制御装置)
13 ・・・ 発熱素子
19 ・・・ 温度センサ
30 ・・・ 電源
33 ・・・ 算出部
33A ・・・ 第1算出部
33B ・・・ 第2算出部
34 ・・・ 制御部
39 ・・・ 素子温度測定部
Claims (19)
- 生体組織を挟持するための挟持部と、
前記挟持部に挟持された前記生体組織を接合するための処置エネルギを発生するための電源と、
前記挟持部に設けられて、前記処置エネルギを前記生体組織に出力するための出力部と、
前記出力部の温度を測定するための温度測定部と、
前記温度測定部で測定された前記出力部の温度と、前記挟持部で挟持された前記生体組織の温度との温度差と、前記電源から前記挟持部に出力する出力値との相関関係を示す予め記憶された表または式を用いて、前記処置エネルギ印加時間に応じて前記電源の前記出力値をもとに前記表または前記式から前記温度差を推定する第1算出部と、
前記温度測定部が測定した前記出力部の温度と、前記第1算出部が推定した前記温度差とから、前記生体組織の温度を推定する第2算出部と、
前記第2算出部が推定した生体組織の温度にもとづいて、前記電源を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする生体組織接合システム。 - 前記処置エネルギが、熱エネルギ、超音波エネルギ、光エネルギ、および、高周波電力エネルギ、の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の生体組織接合システム。
- 前記制御部が、前記第2算出部が推定した前記生体組織の温度が所定の上限温度超にならないように前記電源を制御することを特徴とする請求項2に記載の生体組織接合システム。
- 前記処置エネルギが、熱エネルギであり、
前記出力部が前記電力を前記熱エネルギに変換する発熱素子であることを特徴とする請求項3に記載の生体組織接合システム。 - 前記制御部が、前記生体組織の温度の時間積分値である加熱量が、所定の加熱量設定値以上になったら、前記電力の出力を減少または終了するように前記電源を制御することを特徴とする請求項4に記載の生体組織接合システム。
- 前記処置具が前記生体組織に、熱エネルギ、超音波エネルギ、光エネルギ、および、高周波電力エネルギから選択される2以上の処置エネルギを順に印加することを特徴とする請求項2に記載の生体組織接合システム。
- 前記制御部は、前記処置エネルギに応じて得られる前記温度差のデータが蓄積された記憶部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の生体組織接合システム。
- 生体組織を挟持するための挟持部に対する、前記生体組織への処置エネルギを制御する処置具制御装置であって、
前記挟持部に挟持された前記生体組織を接合するための前記処置エネルギを発生するための電源と、
前記挟持部に設けられて、前記処置エネルギを前記生体組織に出力するための出力部と、
前記出力部の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定された前記出力部の温度と、前記挟持部で挟持された前記生体組織の温度との温度差と、前記電源から前記挟持部に出力する出力値との相関関係を示す予め記憶された表または式を用いて、前記処置エネルギ印加時間に応じて前記電源からの前記出力値を前記表又は前記式から前記温度差を推定する第1算出部と、
前記温度測定部が測定した前記出力部の温度と、前記第1算出部が推定した前記温度差とから、生体組織の温度を推定する第2算出部と、
前記第2算出部が推定した前記生体組織の温度にもとづいて、前記処置エネルギのための電力を発生する電源を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする処置具制御装置。 - 電源が挟持部に挟持された生体組織を接合するための処置エネルギを発生することにより、前記挟持部に設けられた出力部が前記処置エネルギを出力するステップと、
温度測定部が前記出力部の温度を測定するステップと、
前記温度測定部で測定された前記出力部の温度と、前記挟持部で挟持された前記生体組織の温度との温度差と、前記電源から前記挟持部に出力する出力値との相関関係を示す予め記憶された表または式を用いて、第1算出部が前記処置エネルギ印加時間に応じて前記電源からの前記出力値を前記表又は前記式から得られる前記温度差を推定するステップと、
第2算出部が、前記温度測定部が測定した前記出力部の温度と、前記第1算出部が推定した前記温度差とから、前記生体組織の温度を推定するステップと、
制御部が、前記第2算出部が推定した生体組織温度にもとづいて前記電源を制御するステップと、
を具備することを特徴とする生体組織接合システムの作動方法。 - 前記処置エネルギが、熱エネルギ、超音波エネルギ、光エネルギ、および、高周波電力エネルギ、の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項9に記載の生体組織接合システムの作動方法。
- 前記制御部が、前記第2算出部が推定した前記生体組織の温度が所定の上限温度超えにならないように前記電源を制御することを特徴とする請求項10に記載の生体組織接合システムの作動方法。
- 前記処置エネルギが、熱エネルギであり、
前出力部が前記電力を前記熱エネルギに変換する発熱素子であることを特徴とする請求項10に記載の生体組織接合システムの作動方法。 - 前記制御部が、前記生体組織の温度の時間積分値である加熱量が、所定の加熱量設定値以上になったら、前記電力の出力を減少または終了するように前記電源を制御することを特徴とする請求項12に記載の生体組織接合システムの作動方法。
- 前記処置具が前記生体組織に、熱エネルギ、超音波エネルギ、光エネルギ、および、高周波電力エネルギから選択される2以上の前記処置エネルギを順に印加することを特徴とする請求項10に記載の生体組織接合システムの作動方法。
- 前記第1算出部が、前記電源の出力値および前記出力部の温度をもとに推定するために予め記憶された表または式を用いて、前記温度差を推定することを特徴とする請求項9に記載の生体組織接合システムの作動方法。
- 前記制御部は、前記処置エネルギの出力開始直後の前記出力部の温度が上昇していく期間となる第1期間に対する前記電源からの出力値を第1出力値とし、前記出力部が前記第1期間よりも昇温する期間となる第2期間に対する前記電源からの出力値を第2出力値とし、前記出力部の設定された温度に近接して昇温完了期間となる第3期間に対する前記電源からの出力値を第3出力値とし、前記設定された温度で安定状態となった期間となる第4期間に対する前記電源からの出力値を第4出力値とした際、前記第1期間、前記第2期間、前記第3期間及び前記第4期間のうち少なくとも2つの期間における前記各々の出力値に対する、前記温度差の相関関係の表又は式を使って、前記第2算出部が推定した生体組織温度にもとづいて、前記電源を制御することを特徴とする請求項1に記載の生体組織接合システム。
- 前記制御部は、前記処置エネルギの出力開始直後の前記出力部の温度が上昇していく期間となる第1期間に対する前記電源からの出力値を第1出力値とし、前記出力部が前記第1期間よりも昇温する期間となる第2期間に対する前記電源からの出力値を第2出力値とし、前記出力部の設定された温度に近接する昇温完了期間となる第3期間に対する前記電源からの出力値を第3出力値とし、前記設定された温度で安定状態となった期間となる第4期間に対する前記電源からの出力値を第4出力値とした際、前記各々の期間における前記各々の出力値に対する、前記温度差の相関関係の表又は式を使って、前記第2算出部が推定した生体組織温度にもとづいて、前記電源を制御することを特徴とする請求項1に記載の生体組織接合システム。
- 前記制御部は、前記処置エネルギの出力開始直後の前記出力部の温度が上昇していく期間となる第1期間に対する前記電源からの出力値を第1出力値とし、前記出力部が前記第1期間よりも昇温する期間となる第2期間に対する前記電源からの出力値を第2出力値とし、前記出力部の設定された温度に近接する昇温完了期間となる第3期間に対する前記電源からの出力値を第3出力値とし、前記設定された温度で安定状態となった期間となる第4期間に対する前記電源からの出力値を第4出力値とした際、前記各々の期間における前記各々の出力値に対する、前記温度差の相関関係の表又は式を使って、前記第2算出部が推定した生体組織温度にもとづいて、前記電源を制御することを特徴とする請求項8に記載の処置具制御装置。
- 前記制御部は、前記処置エネルギの出力開始直後の前記出力部の温度が上昇していく期間となる第1期間に対する前記電源からの出力値を第1出力値とし、前記出力部が前記第1期間よりも昇温する期間となる第2期間に対する前記電源からの出力値を第2出力値とし、前記出力部の設定された温度に近接する昇温完了期間となる第3期間に対する前記電源からの出力値を第3出力値とし、前記設定された温度で安定状態となった期間となる第4期間に対する前記電源からの出力値を第4出力値とした際、前記各々の期間における前記各々の出力値に対する、前記温度差の相関関係の表又は式を使って、前記第2算出部が推定した生体組織温度にもとづいて、前記電源を制御することを特徴とする請求項9に記載の生体組織接合システムの作動方法。
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