JP6805264B2

JP6805264B2 - 超音波処置具、及び、超音波手術器具

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Inventors: 謙横山
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Description

この発明は、骨等の生体組織を処置するための超音波処置具、及び、超音波手術器具に関する。

例えばＵＳ２０１０／０１６７２３５Ａ１には、骨に孔を形成するための外科用工具が開示されている。この外科用工具は、超音波によって機能し、工具のチップは、骨に形成される孔の輪郭を規定する複数の切削要素を有する。骨の除去（切削）は、超音波振動による微小な振動を介して行われる。

骨を処置するための処置具を用いて人体内の奥部にある骨等を処置対象とする場合に、人体の表層側に位置する組織、骨等に対して、当該処置具が干渉してしまう場合がある。このため、このような干渉を防止した超音波処置具に対するニーズが存在した。

この発明の一態様に係る大腿骨に骨孔をあけるための超音波処置具は、超音波振動を発生する超音波振動子に接続される基端部を有し、中心軸に沿って延伸するプローブ本体部と大腿骨に骨孔をあける先端処置部とを有し、前記超音波振動を伝達するプローブと、前記先端処置部の先端に設けられ、前記超音波振動によって前記大腿骨を切削する切削部と、前記先端処置部の最大外形となる最大外形部と、前記プローブを覆い、前記先端処置部を露出させる筒状体と、を具備する。前記プローブ本体部は、前記筒状体に対して露出する露出部を備える。前記プローブの前記中心軸に沿って先端側から基端側を見た投影において、前記プローブ本体部の前記露出部が前記最大外形部の内側に配置される。
この発明の他の一態様に係る超音波処置具は、筒状体と、中心軸に沿って延伸し、超音波振動子に発生させる超音波振動を伝達するプローブと、を備える。前記プローブは、前記筒状体に覆われた部分と、前記筒状体から露出した露出部と、を有するプローブ本体部と、前記プローブ本体部の先端に設けられ、前記プローブの前記中心軸に直交する方向に最大外形部を有する先端処置部と、前記先端処置部の先端部に設けられ、前記超音波振動によって骨を切削する切削部とを備える。前記プローブの前記中心軸に沿って先端側から基端側を見た投影において、前記プローブ本体部の露出部が、前記最大外形部の内側に配置される。

図１は、第１実施形態に係る処置システムを示す概略図である。図２は、図１に示す処置システムの処置ユニットを示す概略図である。図３は、図２に示す処置ユニットの処置具を示した正面図である。図４は、図３に示す処置具のプローブが４０〜５０ｋＨｚで超音波振動した状態での振幅をサインカーブで示し、且つ当該状態での超音波振動の節位置および腹位置を模式的に示した概略図である。図５は、従前の超音波プローブを用いて大腿骨に凹孔を形成する際にプローブと大腿骨内顆が干渉する状態を示した模式図である。図６は、図３に示す処置具を用いて大腿骨への切削を開始する状態を示した断面図である。図７は、図３に示す処置具を用いて大腿骨に凹孔を形成する過程を示した断面図である。図８は、第１実施形態の変形例に係る処置システムの処置具を示した正面図である。図９は、第２実施形態に係る処置システムの処置ユニットを示した概略的な斜視図である。図１０は、図９に示す処置ユニットをＦ１０−Ｆ１０線の位置で切断して示す断面図である。図１１は、図９に示す処置ユニットを用いて大腿骨への切削を開始する状態を示した断面図である。図１２は、図９に示す処置ユニットを用いて大腿骨に凹孔を形成する過程を示した断面図である。図１３は、第２実施形態の変形例に係る処置システムの処置ユニットを示した正面図である。図１４は、第３実施形態に係る処置システムの処置ユニットの筒状体の第１係合部およびプローブを示す斜視図である。図１５は、第３実施形態に係る処置システムにおいて、筒状体の先端部を覆う取付部材を示した斜視図である。図１６は、図１４、図１５に示す処置具を用いて大腿骨への切削を開始する状態を示した断面図である。図１７は、図１４、図１５に示す処置具を用いて大腿骨に凹孔を形成する過程を示した断面図である。

図１から図８を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の処置システムは、例えば、膝関節の前十字靭帯（ＡＣＬ：Anterior cruciate ligament）再建術およびその他手術に好適に使用できるものである。

膝関節(knee joint)１００を処置する場合、例えば図１に示す処置システム１０が用いられる。この処置システム１０は、関節鏡装置１２と、処置装置１４と、灌流装置１６とを有する。

図１に示すように、関節鏡装置１２は、患者の膝関節１００内すなわち関節腔１３６内を観察する関節鏡２１と、関節鏡２１によって撮像された被写体像に基づいて画像処理をする関節鏡コントローラ２２と、関節鏡コントローラ２２での画像処理によって生成された映像を映し出すモニタ２３とを有する。関節鏡２１は、患者の膝関節１００内と皮膚外とを連通させる皮切部である第１ポータル１０２により膝関節１００の関節腔１３６内に挿入される。第１ポータル１０２の位置は、画一的ではなく、患者の状態により適宜に決められる。第１ポータル１０２に対して図示しないカニューラが配設され、そのカニューラを介して関節鏡２１が膝関節１００の関節腔１３６内に挿入されることも好適である。なお、関節鏡２１及び処置装置１４の後述する処置具２４は、図１中では対向している状態に描かれているが、処置対象の位置等に応じて適宜の位置関係に配置される。

処置装置１４は、処置ユニット２５と、処置ユニットコントローラ２６と、スイッチ２７と、を有する。スイッチ２７は図１中ではハンドスイッチとして図示しているが、フットスイッチであっても良い。処置装置１４は、超音波手術器具の一例である。

処置ユニットコントローラ２６は、スイッチ２７の操作に応じて処置ユニット２５の後述する振動子ユニット２８に適宜のエネルギ（電力）を供給して、処置ユニット２５の後述するプローブ３１の先端処置部３２に超音波振動を伝達させる。プローブ３１は、患者の関節１００内と皮膚外とを連通させる皮切部である第２ポータル１０４により膝関節１００の関節腔１３６内に挿入される。第２ポータル１０４の位置は、画一的ではなく、患者の状態により適宜に決められる。第２ポータル１０４に対して図示しないカニューラが配設され、そのカニューラを介してプローブ３１が膝関節１００の関節腔１３６内に挿入されることも好適である。スイッチ２７は、例えば押圧操作されている状態で後述する振動子（超音波振動子）が駆動された状態を維持し、押圧が解除されると振動子が駆動された状態が解除される。

ここではスイッチ２７が１つであるものとして説明するが、複数であっても良い。振動子の振幅は処置ユニットコントローラ２６で適宜に設定可能である。このため、スイッチ２７の操作により、後述する振動子ユニット２８から出力される超音波振動の周波数は同一であるが、振幅が異なるようにしても良い。したがって、スイッチ２７は振動子ユニット２８の振幅を大小２つなど、複数の状態に切り替え可能とすることも好適である。

灌流装置１６は、生理食塩水等の灌流液を収容する液体源３３と、灌流ポンプユニット３４と、液体源３３に一端が接続された送液チューブ３５と、排液チューブ３６と、排液チューブ３６の一端が接続された吸引ボトル３７と、を含む。吸引ボトル３７は、手術室の壁に取り付けられた吸引源に接続される。灌流ポンプユニット３４は、送液ポンプ３８により液体源３３から灌流液を送り出し可能である。また、灌流ポンプユニット３４は、排液弁としてのピンチバルブ４１の開閉により膝関節１００の関節腔１３６内の灌流液を吸引ボトル３７に対して吸引／吸引停止を切り替えることができる。

送液管路である送液チューブ３５の他端は、関節鏡２１に接続されている。このため、関節鏡２１を介して関節１００の関節腔１３６内に灌流液を送出可能である。排液管路である排液チューブ３６の他端は、関節鏡２１に接続されている。このため、関節鏡２１を介して関節１００の関節腔１３６内から灌流液を排出可能である。なお、排液チューブ３６の他端は、処置具２４に接続されて、関節腔１３６内から灌流液を排出可能としても良いことはもちろんである。なお、灌流液は、別のポータルから送出及び排出可能としても良い。

図２に示すように、処置ユニット２５は、処置具２４と、振動子ユニット２８とを有する。処置具２４には振動子ユニット２８が着脱可能であることが好適であるが、一体化されていても良い。振動子ユニット２８は、振動子ケース４２と、ホーン部材４３と、ボルト締めランジュバン型振動子（Bolt-clamped Langevin-type Transducer）で構成される振動子４４（超音波振動子、圧電素子）と、ホーン部材４３の先端に設けられ後述するプローブ３１の基端部３１Ａと接続する接続部４５と、を有する。接続部４５は振動子ユニット２８の中心軸Ｃに沿って振動子ケース４２の先端側に突出していることが好適である。振動子ユニット２８の振動子ケース４２の基端からは、一端が振動子ユニット２８に接続され、他端が処置ユニットコントローラ２６に接続されるケーブル４６が延出されている。ホーン部材４３および振動子４４は、一体化された振動体を形成する。本実施形態では、振動体は、ある特定の周波数範囲（例えば４０〜５０ＫＨｚ）内の、ある周波数（例えば４７ｋＨｚ）で超音波振動するように設定されている。

振動子ケース４２は、振動体の被支持部４７を支持している。振動子ユニット２８は公知であるので、詳細な説明は省略する。振動子４４に振動を発生させている状態において、接続部４５は超音波振動の腹となる。なお、図２中には図示しないが、スイッチ２７は振動子ユニット２８の振動子ケース４２又は処置具２４の後述するハウジング４８に配設されていることが好適である。

処置具２４は、ハウジング４８（ハンドル）と、ハウジング４８から中心軸Ｃに沿って延出された筒状体５１（外筒、シース）と、筒状体５１内に挿通されたプローブ３１（超音波プローブ）と、を有する。ここで、処置具２４では、筒状体５１に対してハウジング４８が位置する側を基端側（矢印Ｃ１側）とし、基端側とは反対側を先端側（矢印Ｃ２側）とする。筒状体５１は、先端Ｃ２側からハウジング４８に取付けられる。筒状体５１は、中心軸Ｃ方向に関してプローブ３１の基端部３１Ａからプローブ３１の略中間部までを覆っている。なお、筒状体５１の内周面とプローブ３１の外周面との間には、水密用のゴムライニング５２が設けられており、ゴムライニング５２によって筒状体５１の内部に液が侵入することが防止される。プローブ３１がある特定の周波数範囲（例えば４０〜５０ＫＨｚ）内の、ある周波数（例えば４７ｋＨｚ）で超音波振動した状態において、ゴムライニング５２は、例えば超音波振動の節位置に対応するように設けられる。

処置具２４のハウジング４８は、電気絶縁性を有する素材で形成されている。このハウジング４８には、振動子ユニット２８の振動子ケース４２が着脱可能に接続される。処置具２４のハウジング４８と振動子ユニット２８の振動子ケース４２とが一体化されていることも好適である。

なお、処置具２４のハウジング４８に、回転操作部材である回転ノブ（図示しない）が取付けられていても良い。回転ノブは、筒状体５１の中心軸Ｃの軸回りにハウジング４８に対して回転可能である。振動子ユニット２８のハウジング４８、筒状体５１、後述する先端処置部３２及びプローブ本体部５４は、回転ノブの回転により、プローブ本体部５４の中心軸Ｃの軸回りにハウジング４８に対して一緒に回転する。

処置具２４のハウジング４８及び筒状体５１の外周面は絶縁性を有しているが、絶縁性を有しなくともよい。プローブ３１は例えばチタン合金材などの金属材料等、超音波振動を伝達可能な素材で形成されている。プローブ３１の全長は、例えば、振動子４４の共振周波数に基づく半波長の整数倍であることが好適である。プローブ３１の全長は振動子４４の共振周波数に基づく半波長の整数倍に限らず、素材や振幅拡大率等により適宜に調整される。このため、プローブ３１の全長は、振動子４４の共振周波数に基づく半波長の略整数倍であっても良い。

図２及び図３に示すように、プローブ３１は、プローブ本体部５４と、プローブ本体部５４に設けられ超音波振動子４４と接続された基端部３１Ａと、プローブ本体部５４よりも先端Ｃ２側に設けられ、超音波振動により処置対象である骨に孔を形成可能な先端処置部３２と、を有する。プローブ本体部５４は、例えば、略円柱形をなしている。プローブ本体部５４は、図１０に示すように、楕円形の断面形状を有していても良い。プローブ本体部５４には、筒状体５１から露出した部分と、筒状体５１内に収納された部分と、が含まれる。図３に示すように、先端処置部３２およびプローブ本体部５４のうち筒状体５１から露出した部分は、露出部５５を構成している。

本実施形態では、筒状体５１の先端部５１Ａは、プローブ３１の先端処置部３２（切削部５６）よりも２５〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する。この構造を言い換えると、中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、２５〜８０ｍｍで構成される。さらに好ましくは、中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、４０〜８０ｍｍで構成される（筒状体５１の先端部５１Ａは、プローブ３１の先端処置部３２（切削部５６）よりも４０〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する。）。さらに好ましくは、中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、５０〜８０ｍｍで構成される（筒状体５１の先端部５１Ａは、プローブ３１の先端処置部３２（切削部５６）よりも５０〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する。）。

プローブ本体部５４には超音波振動子４４に発生させた超音波振動が振動体の接続部４５を介して伝達される。先端処置部３２には、振動子４４に発生させた超音波振動が接続部４５及びプローブ本体部５４を介して伝達される。

先端処置部３２は、その先端に切削部５６（切削刃）を有する。ここでは、切削部５６は、図２、図３に示す四角錐として形成される。切削部５６は、先端処置部３２の中心軸Ｃ（長手軸）に沿って先端Ｃ２側から基端Ｃ１側を見たときの投影形状が図９に実線で示す略四角状、あるいは多角形を有する。多角形は正多角形であっても良い。骨を削る際の初期状態における切削部５６と骨との接触面積は小さい。このため、切削部５６の先端において圧力（応力）が集中し、比較的に小さな力によって切削を開始できる。

ところで、大腿骨１１２と先端処置部３２との間の摩擦を低下させる観点、及び、大腿骨１１２から生じた切除片を排出する観点から、先端処置部３２の最大外形部の中心軸Ｃに沿った方向（超音波振動方向）の長さは短い方が良い。そのため、先端処置部３２の四角形の断面形状を有する柱状部５０（図２参照）は、中心軸Ｃに沿って、同一形状かつ同一断面積ではなく、断面積が徐々に小さくなる構成が望ましいとも考えられる。

プローブ３１を中心軸Ｃに沿って真っ直ぐに移動させ、先端処置部３２の柱状部５０で中心軸Ｃに沿って真っ直ぐに凹孔５７を形成することが好ましい。このため、先端処置部３２のふらつきを防止し、凹孔５７を真っ直ぐに形成するため、柱状部５０は、中心軸Ｃ方向に関してある程度の長さが必要となる。

また、プローブ３１には適宜の振幅の超音波振動を伝達させながら、先端処置部３２で大腿骨１１２を切削する。このため、先端処置部３２の柱状部５０には適宜の強度が必要となる。先端処置部３２の先端から基端側に向かって柱状部５０の断面積が徐々に小さくなると、断面積の減少割合等によっては、プローブ３１に適宜の振幅の超音波振動を伝達させながら、先端処置部３２で大腿骨１１２を切削するのに必要な強度に先端処置部３２を形成するのが難しくなる可能性がある。

本実施形態のプローブ３１の先端処置部３２の柱状部５０（図２参照）は、最大外形部を構成する部位を、中心軸Ｃに沿ってある程度長さを持たせている。本実施形態では、当該柱状部５０の中心軸Ｃに直交する面の断面積は、中心軸Ｃ方向に関して同一又は略同一である。このように、先端処置部３２に柱状部５０を有することにより、中心軸Ｃに沿って真っ直ぐにプローブ３１を先端側に向かって移動させたときの先端処置部３２の強度を維持しつつ、大腿骨１１２の切削時の柱状部５０の最大外形部と同じ形状に真っ直ぐの凹孔５７を形成することができる。

後述するＳＴＧ腱を用いてＡＣＬ再建術を行う場合、移植腱の長手軸に直交する断面の外形は、４ｍｍ×５ｍｍ程度の略矩形状に形成される。このため、一例として、先端処置部３２の投影形状が略矩形状である場合、中心軸Ｃに直交する断面の外形の大きさは例えば４ｍｍ×５ｍｍ程度に形成されていることが好適である。

図４に模式的に示すように、プローブ３１が例えばある特定の周波数範囲（例えば４０〜５０ＫＨｚ）内の、ある周波数（例えば４７ＫＨｚ）で超音波振動した状態では、プローブ３１の先端処置部３２の先端（切削部５６）から基端部３１Ａにかけて、超音波振動の腹位置、節位置、腹位置、節位置・・・が交互に現れる。そして、プローブ３１の露出部５５に超音波振動の節が現れる。プローブ３１に伝達される超音波振動は、プローブ３１の中心軸Ｃ方向に沿う縦振動である。図４において示すサインカーブは、プローブ３１上の各点における振幅を模式的に示している。振幅が最大となる部分が腹位置であり、振幅がゼロとなる位置が節位置である。波長λは、以下の式から算出できる。

上式では、Ｃ：媒質中の伝搬速度、ｆ：周波数、Ｅ：ヤング率、ρ：密度である。Ｅおよびρは材料物性値であり、節間距離（λ／２）は、材料と周波数で決まる。プローブ３１の先端（切削部５６の先端）から節位置までの長さは、図４より、概ねλ／４であるが、先端処置部３２の強度、振動の安定性、処置対象部位へのアクセス性を考慮して微調整することがありうる。

本実施形態では、図３に示すように、プローブ３１を例えば特定の周波数範囲（例えば４０〜５０ＫＨｚ）のうち、ある周波数（例えば４７ＫＨｚ）で超音波振動（共振）させた状態で、節位置は、露出部５５の途中の位置と、筒状体５１で覆われた位置と、の少なくとも２か所に現れる。例えば、プローブ３１の材質として医療用チタン合金を用いた場合に、超音波振動した状態で超音波振動の節位置同士の間の距離（λ／２）は、上記数１で示す式で計算すると、４７ｍｍ（５０ｋＨｚ時）〜５３ｍｍ（４０ｋＨｚ時）程度となる。

プローブ本体部５４は真っ直ぐに形成されていることが好ましい。先端処置部３２はプローブ本体部５４の先端から真っ直ぐに先端側に延出されていることが好ましいが、関節鏡２１による先端処置部３２の視認性を考慮して適宜に曲げられていても良い。このため、プローブ本体部５４の中心軸Ｃと先端処置部３２の長手軸とは一致していても良いし、異なっていても良い。

次に、図５から図７を参照して、この実施形態に係る処置システム１０の作用について、膝関節１００内の前十字靭帯再建術を行う場合を例に説明する。ここでは主に処置ユニットを用いて骨１１２に凹孔５７を形成する場合について説明する。

手術法は、再建する靱帯の移植腱の素材により、例えば２つに分けることができる。１つは膝の内側にある半腱様筋腱又は薄筋腱を移植腱（ＳＴＧ腱）として使用する方法である。もう１つは膝蓋腱を移植腱（ＢＴＢ腱）として使用する方法である。なお、ここでは、ＳＴＧ腱を用いる場合を例に、関節腔１３６内から大腿骨１１２の外側に向かうインサイドアウト法により骨孔を形成するものとする。

移植腱としてＳＴＧ腱を使用する方法では、公知の方法によって、患者の体から膝の内側にある半腱様筋腱又は薄筋腱を移植腱（ＳＴＧ腱）として採取する。このときの腱の長さは約２５０ｍｍから３００ｍｍ程度である。そして、採取した腱は例えば４回から６回など、複数回の折り曲げにより、長手軸に対して直交する断面の外形が略矩形状となる移植腱が形成される。

一方、ドリル等を用いて大腿骨１１２の所定の位置に、大腿骨１１２を貫通するように細径の下穴を形成し、同じくドリル等を用いて脛骨１１４の所定の位置に、脛骨１１４を貫通するように細径の下穴を形成する。下穴の形成は、関節腔１３６内に生理食塩水等の灌流液を循環させた状態で行われてもよい。

図６に示すように、大腿骨１１２の下穴の中心に対して同心となるように、本実施形態の処置システム１０を用いて関節腔１３６内側から凹孔５７（骨孔）を形成する（本明細書に添付した図面では、下穴の図示を省略している）。なお、下穴は、手術方法によっては設けられなくともよい。凹孔５７の直径は、下穴の直径よりも大きい。凹孔５７の形成も同様に、関節腔１３６内に生理食塩水等の灌流液を循環させた状態で行われる。ＳＴＧ腱の場合、凹孔５７は、例えば短辺４ｍｍ、長辺５ｍｍの四角形であり、深さが１５ｍｍ程度である。

スイッチ２７が操作されると、処置ユニットコントローラ２６からプローブ３１の基端部３１Ａに固定された振動体の振動子４４にエネルギが供給され、振動子４４に超音波振動が発生する。これによって振動体（ホーン部材４３）を介して超音波プローブ３１に超音波振動が伝達される。この振動は、プローブ３１の基端Ｃ１側から先端Ｃ２側に向かって伝達される。

先端処置部３２は振動の腹となっているため、振動子４４の共振周波数に基づく速度（例えば数千ｍ／ｓ）で中心軸Ｃに沿って変位している。このため、振動が伝達されている状態で中心軸Ｃに沿って先端Ｃ２側に向かって先端処置部３２（切削部５６）を骨１１２に押し当てると、骨１１２のうち、先端処置部３２が接触している部分が破砕される。したがって、図６、図７に示すように、骨１１２には、プローブ３１の先端処置部３２の中心軸Ｃに沿って凹孔５７が形成される。ところで、従前の超音波手術器具では、図５に示すように、凹孔５７を形成する際に、図５中にＡで示す箇所で筒状体５１と大腿骨内顆１１２Ａとが干渉して、凹孔５７を形成する作業に支障をきたす可能性があった。

図６に示すように、第２ポータル１０４から大腿骨１１２上の凹孔５７形成地点までの距離Ａは、個人差があるものの概ね７０ｍｍ程度である。第２ポータル１０４から大腿骨内顆１１２Ａまでの距離Ｂは、個人差があるものの概ね４０ｍｍ程度である。大腿骨内顆１１２Ａから凹孔５７形成地点までの距離Ｃは、個人差があるものの概ね３０ｍｍ程度である。患者が小柄であったり、子供であったりする場合には、上記の各寸法は上記値よりも小さくなることがありうる。

本実施形態では、図６、図７に示すように、筒状体５１が基端Ｃ１側に後退し、且つ露出部５５の長さが十分に長い。具体的には、中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、２５〜８０ｍｍであり、好ましくは４０〜８０ｍｍであり、さらに好ましくは５０〜８０ｍｍである。このため、露出部５５の長さが例えば４０〜８０ｍｍ或いは５０〜８０ｍｍである場合には、先端処置部３２が大腿骨１１２の凹孔５７形成地点に到達した場合でも、大腿骨内顆１１２Ａと筒状体５１先端部５１Ａとの間に少なくとも１０ｍｍ（露出部５５の長さ：４０〜８０ｍｍ）〜２０ｍｍ（露出部５５の長さ：５０〜８０ｍｍ）程度の隙間が確保される。一方、露出部５５の長さが２５〜８０ｍｍである場合でも、患者が小柄であったり、子供であったりする場合には、先端処置部３２が大腿骨１１２の凹孔５７形成地点に到達した場合でも、大腿骨内顆１１２Ａと筒状体５１の先端部５１Ａとの間の隙間が確保される。

このため、これらのプローブ３１の形態では筒状体５１と大腿骨内顆１１２Ａとが干渉することがない。なお、本実施形態の処置装置１４によれば、骨１１２、１１４の周囲にある周辺組織（軟骨等）に対しても除去・削りの処置を行うことができる。このため、術者は処置対象の組織に応じて処置装置１４を交換する必要がなく効率的に処置を行うことができる。骨１１２および軟骨を破砕した際の、切除片（debris）は適宜にプローブ本体部５４側に排出され、灌流液の流れによって体外に排出される。凹孔５７の深さが予定の寸法に達すると、凹孔５７の作成が完了する。

一方、移植腱の一端には糸が固定される。前十字靭帯再建術の一例では、糸は、大腿骨１１２側の下穴に通されて、その下穴の出口付近において懸垂型固定具によって大腿骨１１２の外周部に固定される。このとき、移植腱の一部は、凹孔５７内に差し込まれて凹孔５７の内周面に対して密着的に固定される。移植腱の一端とは反対の他端側は、脛骨１１４に形成された下穴に通されて、その下穴の出口付近で靭帯固定用のステープルによって脛骨１１４の外周面に固定される。これによって、前十字靭帯再建術が完了する。

第１実施形態によれば、超音波手術器具は、大腿骨１１２に骨孔をあけるための超音波手術器具において、超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動子と接続される基端部３１Ａと大腿骨１１２に骨孔をあける先端処置部３２とを有し、前記超音波振動を伝達するプローブ３１と、プローブ３１を覆う筒状体５１であって、プローブ３１の基端部３１Ａを覆うとともに、その先端部５１Ａがプローブ３１の先端処置部３２よりも２５〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する筒状体５１と、を具備する。

プローブ３１が特定の周波数範囲内のある周波数において前記超音波振動しているときに、プローブ３１のうち筒状体５１から外れた位置にある露出部５５に前記超音波振動の節位置が少なくとも１つ現れる。

通常、筒状体５１の直径はプローブ３１の直径よりも大きい。このため、従前の超音波手術器具では、大腿骨１１２に骨孔を形成する際に大腿骨内顆１１２Ａに筒状体５１が干渉して手術に支障をきたす可能性があった。上記した構成によれば、プローブ３１が筒状体５１の先端部５１Ａよりも２５〜８０ｍｍ突出するか、或いはプローブ３１の露出部５５に節位置が出現する程度（すなわち、プローブ３１の先端から筒状体５１の先端までの長さが少なくともλ／４以上）にプローブ３１の露出部５５に十分な長さを持たせることができる。これによって、大腿骨１１２に骨孔を形成する際に、筒状体５１が大腿骨内顆１１２Ａと干渉してしまう可能性を著しく低減できる。このため、術者は十分に長いプローブ３１によって円滑に大腿骨１１２に骨孔を形成する処置を行うことができる。

筒状体５１の先端部５１Ａは、先端処置部３２よりも４０〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する。この構成によれば、大腿骨１１２に骨孔を形成する地点と大腿骨内顆１１２Ａとの平均的な長さである３０ｍｍよりも長い長さをプローブ３１の露出部５５に確保できる。これによって、大腿骨１１２に骨孔を形成する際に、筒状体５１が大腿骨内顆１１２Ａと干渉してしまう可能性を著しく低減できる。

筒状体５１の先端部５１Ａは、先端処置部３２よりも５０〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する。この構成によれば、大腿骨１１２に骨孔を形成する地点と大腿骨内顆１１２Ａとの平均的な長さである３０ｍｍよりも十分に長い長さをプローブ３１の露出部５５に確保できる。これによって、大腿骨１１２に骨孔を形成する際に、筒状体５１が大腿骨内顆１１２Ａと干渉してしまう可能性を著しく低減できる。

次に、上記実施形態を一部変形した変形例について説明する。以下の変形例では、主として上記実施形態と異なる部分について説明し、上記実施形態と共通する部分については説明または図示を省略する。

図８に示す第１実施形態の変形例では、振動子ユニット２８は、上記実施形態の振動子ユニット２８とは出力が異なる。すなわち、本変形例の振動子ユニット２８の振動子４４（ボルト締めランジュバン型振動子）は、プローブ３１と接続された状態で、プローブ３１の先端処置部３２を２０〜２５ｋＨｚで超音波振動させることができる。このように第１実施形態よりも低い周波数でプローブ３１を超音波振動させたときに、超音波振動の節位置は、筒状体５１の内側に現れる。例えば、プローブ３１の材質として医療用チタン合金を用いた場合に、このように超音波振動した状態で超音波振動の節位置同士の間の距離（λ／２）は、上記数１で示す式で計算すると、９０ｍｍ（２０ｋＨｚ時）〜１２０ｍｍ（２５ｋＨｚ時）程度となる。このような周波数の超音波振動によっても大腿骨１１２に円滑に凹孔５７を形成できる。

[第２実施形態]
図９〜図１２を参照して、処置システムの第２実施形態について説明する。ここでは、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については説明または図示を省略する。

図９、図１１に示すように、処置システム１０の処置具２４は、ハウジング４８と、ハウジング４８から中心軸Ｃに沿って延出された筒状体５１と、筒状体５１内に挿通されたプローブ３１と、プローブ３１の一部を覆う保護部材６１と、皮切部である第２ポータル１０４に配置された第２の保護部材７１と、を有する。保護部材６１は、例えば合成樹脂材料により、円筒形に形成されている。保護部材６１は、プローブ３１の外周面に密着するように設けられる。保護部材６１は、プローブ３１の基端部３１Ａ側から先端処置部３２の近傍の位置までプローブ３１を覆うことができる。保護部材６１の先端と先端処置部３２との間には、数ミリの隙間Ｅが設けられる。図１１に示すように、保護部材６１と第２の保護部材７１と間には、隙間６２が設けられる。

図９に示すように、先端処置部３２およびプローブ本体部５４のうち筒状体５１から露出した部分は、露出部５５を構成している。プローブ３１の露出部５５は、第１実施形態のプローブ３１の露出部５５よりも長く形成されている。本実施形態では、露出部５５のうちプローブ本体部５４に対応する部分（軸部分）の大部分は、筒状体５１で覆われない代わりに保護部材６１で覆われている。中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、例えば２５〜８０ｍｍであってもよい。さらに本実施形態では、第１実施形態で形成する凹孔５７よりも深い凹孔や或いは大腿骨１１２を貫通した貫通穴を形成するのに適した形態をなしていることが好ましく、例えば、中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、６０〜８０ｍｍであることが好ましい。

保護部材６１は、熱収縮性のある樹脂材料（熱収縮チューブ）によって形成されることが好適である。このようなプローブ３１および保護部材６１を製造する際には、プローブ３１の周囲に熱収縮性のある保護部材６１を配置した状態で、当該保護部材６１に対して加熱処理を施すことにより、プローブ３１の外周面に対して保護部材６１を隙間なく密着させることができる。保護部材６１の直径は、筒状体５１の直径よりも小さく、筒状体５１の直径の例えば１／２から１／３の寸法で構成される。図１０から明らかなように、保護部材６１の直径（短径）は、先端処置部３２の縦、横の長さよりも小さい。このため、保護部材６１の存在は、凹孔５７の形成時に作業の妨げとなることがない。

図１１に示すように、本実施形態の処置システム１０では、皮切部による第２ポータル１０４に、トロッカ−等で構成された第２の保護部材７１を配置することが望ましい。これによって、皮切部に対して熱収縮性のある樹脂材料で形成される保護部材６１が直接接触することがない。

次に、図１１、図１２等を参照して、この実施形態に係る処置システムの作用について、膝関節１００内の前十字靭帯再建術を行う場合を例に説明する。ここでは主に処置ユニット２５を用いて骨１１２に凹孔５７を形成する場合について説明する。

第１実施形態と同様に、公知の方法により、移植腱（ＳＴＧ腱、ＢＴＢ腱）を採取する。これと並行して、ドリル等を用いて大腿骨１１２の所定の位置に、大腿骨１１２を貫通するように細径の下穴を形成し、同じくドリル等を用いて脛骨１１４の所定の位置に、脛骨１１４を貫通するように細径の下穴を形成する。

大腿骨１１２の下穴の中心に対して同心となるように、本実施形態の処置システム１０を用いて関節腔１３６内側から凹孔５７を形成する。凹孔５７の直径は、下穴の直径よりも大きい。なお、下穴は、手術方法によっては設けられなくともよい。凹孔５７の形成は、関節腔１３６内に生理食塩水等の灌流液を循環させた状態で行われる。ＳＴＧ腱の場合、凹孔５７は、例えば短辺４ｍｍ、長辺５ｍｍの四角形であり、深さが１５ｍｍ程度である。ＢＴＢ腱の場合、凹孔５７は、短辺５ｍｍ、長辺１０ｍｍの四角形であり、深さが４０ｍｍ程度である。或いは、ＳＴＧ腱およびＢＴＢ腱の処置において、凹孔５７に代えて、深さ６０〜７０ｍｍ程度の貫通孔をこの位置に形成してもよい。

振動が伝達されている状態で先端処置部３２を骨１１２に押し当てると、骨１１２のうち、先端処置部３２が接触している部分が破砕される。したがって、骨１１２には、プローブ３１の先端処置部３２の中心軸Ｃに沿って凹孔５７が形成されていく。

このとき、露出部５５の長さが十分に長い。具体的には、中心軸Ｃ方向に関する露出部５５の長さは、６０〜８０ｍｍである。このため、先端処置部３２が大腿骨１１２の凹孔５７形成地点に到達した場合でも、大腿骨内顆１１２Ａと筒状体５１の先端部５１Ａとの間に２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の隙間が確保される。このため、凹孔５７を形成する際に、筒状体５１と大腿骨内顆１１２Ａとが干渉することがない。このために、筒状体５１と大腿骨内顆１１２Ａとが干渉することがなく、大腿骨１１２に対して十分に深い凹孔５７ないし貫通孔を形成できる。さらに、プローブ本体部５４は、保護部材６１によって保護されている。ところで、超音波振動させたプローブ３１に対して関節鏡２１を接触させると、プローブ３１が傷付いたり、関節鏡２１が傷付いたりする恐れがある。本実施形態では、特に、大腿骨内顆１１２Ａ同士の間の顆間１１２Ｂ（図５参照）と呼ばれる谷状に奥まった箇所にプローブ３１および関節鏡２１を差し込んで処置を行う必要がある。本実施形態によれば、処置中にもし仮に超音波振動させたプローブ３１と関節鏡２１とが接触することがあっても、保護部材６１によってプローブ本体部５４が保護されるために、プローブ３１が傷付いたり、関節鏡２１が傷付いたりすることがない。

なお、本実施形態の処置装置１４によれば、骨の周囲にある周辺組織（軟骨等）に対しても除去・削りの処置を行うことができる。このため、術者は処置対象の組織に応じて処置装置１４を交換する必要がなく効率的に処置を行うことができる。骨および軟骨を破砕した際の、切除片は適宜にプローブ本体部５４側に排出され、灌流液とともに体外に排出される。凹孔５７の深さが予定の寸法に達すると、凹孔５７ないし貫通孔の作成が完了する。

移植腱の一端およびそれとは反対の他端側の固定方法は、第１実施形態と同様である。これによって、前十字靭帯再建術が完了する。

本実施形態によれば、筒状体５１の先端部は、先端処置部３２よりも６０〜８０ｍｍ基端部３１Ａ側に位置する。この構成によれば、大腿骨１１２に骨孔（凹孔５７）を形成する地点と大腿骨内顆１１２Ａとの平均的な長さである３０ｍｍよりも十分に長い長さをプローブ３１の露出部５５に確保できる。これによって、大腿骨１１２に凹孔５７あるいは貫通孔を形成する際に、筒状体５１が大腿骨内顆１１２Ａと干渉してしまう可能性を著しく低減できる。

本実施形態によれば、超音波手術器具は、先端処置部３２よりも基端部３１Ａ側の位置でプローブ３１に密着してプローブ３１を覆う保護部材６１を備え、保護部材６１の直径は筒状体５１の直径よりも小さい。この構成によれば、筒状体５１の直径よりも小さい直径を有する保護部材６１によってプローブ３１を覆うことができるため、大腿骨１１２に凹孔５７を形成する際に、プローブ３１および保護部材６１が大腿骨内顆１１２Ａに干渉してしまう危険性を低減できる。また、もし万が一、保護部材６１が大腿骨内顆１１２Ａに接触することがあっても、プローブ３１の表面が保護部材６１によって保護されているために、この接触によって大腿骨内顆１１２Ａを傷つけてしまうことがない。

この場合、患者の皮切部と保護部材６１との間に介在される第２の保護部材７１を備え、保護部材６１と第２の保護部材７１との間には隙間６２が設けられる。この構成によれば、保護部材６１と第２の保護部材７１との間の隙間６２にある空気等によって保護部材６１と第２の保護部材７１との間を断熱することができる。これによって、保護部材６１側の熱が第２の保護部材７１側に伝導されることがなくなり、第２の保護部材７１の周囲にある組織に熱による悪影響を及ぼすことを防止できる。

なお、本実施形態は、図１３に示す変形例にかかる処置ユニット２５のように変形して実施できる。この変形例では、保護部材６１は、プローブ３１の基端部３１Ａ側から、プローブ本体部５４の略中間部まで覆っている。そして、筒状体５１から外れた位置にある露出部５５のうち、保護部材６１に覆われていない部分の長さＤは、例えば４０ｍｍ〜５０ｍｍである。

このため、プローブ３１によって大腿骨１１２に凹孔５７を形成する際には、プローブ３１の大腿骨内顆１１２Ａに対応する部分は、保護部材６１によって保護される。このため、もし万が一、保護部材６１が大腿骨内顆１１２Ａに接触することがあっても、プローブ３１の表面が保護部材６１によって保護されているために、この接触によって大腿骨内顆１１２Ａを傷つけてしまうことがない。

[第３実施形態]
図１４〜図１７を参照して、処置システム１０の第３実施形態について説明する。ここでは、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と共通する部分については説明または図示を省略する。

図１４、図1５に示すように、処置システム１０の処置具２４は、ハウジング４８と、ハウジング４８から中心軸Ｃに沿って延出された筒状体５１（外筒）と、筒状体５１内に挿通されたプローブ３１と、筒状体５１の先端部５１Ａに対して着脱可能に構成された筒状の取付部材８１と、を有する。

図１４に示すように、筒状体５１は、その先端部５１Ａに取付部材８１を固定するための第１係合部８２を有する。第１係合部８２は、筒状体５１の先端部５１Ａからさらに先端Ｃ２側に突出した一対の突出片８３と、突出片８３にそれぞれ形成された一対の孔部８４と、を有する。

図１４、図１５に示すように、取付部材８１は、筒状体５１の先端部５１Ａを覆うように筒状体５１に対して着脱可能である。取付部材８１は、先端処置部３２に近づくにつれて直径が小さくなるような略四角錐台形状に形成されている。取付部材８１は、略円錐台形状（テーパ形状）に形成されていてもよい。取付部材８１は、その内面に第１係合部８２と係合可能な第２係合部８５を有する。第２係合部８５は、取付部材８１の中心軸Ｃ方向に向けて突出した一対の爪部８６によって構成される。爪部８６は、第１係合部８２の孔部８４内に嵌ることができ、このような状態で取付部材８１が筒状体５１に固定された状態となる。一方、取付部材８１は、ユーザの手によって先端処置部３２側に引かれることで第１係合部８２と第２係合部８５との間の係合が外れて、簡単に筒状体５１から取り外すことができる。

なお、取付部材８１は、中心軸Ｃ方向に関する長さが異なる他の取付部材８１´（図１５中に２点鎖線で示す取付部材）と交換可能であってもよい。或いは、取付部材８１は、その先端部８１Ａ付近を蛇腹状に構成して、筒状体５１に対して先端部８１Ａを中心軸Ｃ方向に関して第１位置Ｐ１（図１５中に実線で示す）と第２位置Ｐ２（図１５中に２点鎖線で示す）との間で伸び縮み可能（スライド移動可能）としてもよい。これらの構造によって、取付部材８１（他の取付部材８１´）から露出された部分のプローブ３１の長さを、処置の種類或いは患者の体格等に応じて簡単に調節できる。

中心軸Ｃ方向に関するプローブ３１の露出部５５の長さは、第１実施形態と同様でもよいし、第２実施形態と同様でもよい。

次に、図１６、図１７を参照して、この実施形態に係る処置システム１０の作用について、膝関節１００内の前十字靭帯再建術を行う場合を例に説明する。ここでは主に処置ユニット２５を用いて骨１１２に凹孔５７を形成する場合について説明する。

大腿骨１１２の下穴の中心に対して同心となるように、本実施形態の処置システム１０を用いて関節腔１３６内側から凹孔５７を形成する。凹孔５７の直径は、下穴の直径よりも大きい。なお、下穴は、手術方法によっては設けられなくともよい。凹孔５７の形成も同様に、関節腔１３６内に生理食塩水等の灌流液を循環させた状態で行われる。凹孔５７の短辺、長辺、深さの寸法は、第２実施形態の移植腱（ＳＴＧ腱、ＢＴＢ腱）を用いる場合と同様である。

振動が伝達されている状態で先端処置部３２を骨１１２に押し当てると、骨１１２のうち、先端処置部３２が接触している部分が破砕される。このとき、取付部材８１は、先端処置部３２に近づくにつれて直径が小さくなっているため、大腿骨内顆１１２Ａ付近において取付部材８１の直径が小さくなる状態となる。このため、取付部材８１の先端付近と大腿骨内顆１１２Ａとが干渉することがなく、術者は円滑に大腿骨１１２に凹孔５７を形成できる。なお、本実施形態の処置装置１４によれば、骨１１２の周囲にある周辺組織（軟骨等）に対しても除去・削りの処置を行うことができる。このため、術者は処置対象の組織に応じて処置装置１４を交換する必要がなく効率的に処置を行うことができる。骨および軟骨を破砕した際の、切除片は適宜にプローブ本体部５４側に排出され、灌流液とともに体外に排出される。凹孔５７の深さが予定の寸法に達すると、凹孔５７ないし貫通孔の作成が完了する。

本実施形態によれば、筒状体５１の先端部５１Ａを覆うように筒状体５１に着脱可能な筒状の取付部材８１を具備する。この構成によれば、取付部材８１によって筒状体５１の先端部５１Ａを保護することができる。このため、大腿骨１１２に凹孔５７を形成する際に、大腿骨内顆１１２Ａに筒状体５１の先端部５１Ａが干渉しそうになった場合でも、筒状体５１の先端部５１Ａの代わりに取付部材８１が大腿骨内顆１１２Ａに当接できる。これによって、処置中に筒状体５１の先端部５１Ａによって大腿骨内顆１１２Ａを傷つけてしまう危険を防止できる。

取付部材８１は、先端処置部３２に近づくにつれて直径が小さくなる。この構成によれば、取付部材８１によって筒状体５１の先端部５１Ａを覆って保護できるだけでなく、筒状体５１自体が大腿骨内顆１１２Ａに接触する危険性も低減できる。

取付部材８１は、プローブ３１の中心軸Ｃ方向に関して長さの異なる他の取付部材８１´と置き換え可能である。或いは、取付部材８１は、プローブ３１の中心軸Ｃ方向に関して伸縮自在である。これらの構成によれば、患者の体格や処置の種類に応じてプローブ３１において露出される部分の長さを適宜に微調整することができる。これによって、手術の安全性および術者の利便性を向上できる。

これまで、各変形例を含む一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

１０…処置システム、１２…関節鏡装置、１４…処置装置（超音波手術器具）、１６…灌流装置、３１…プローブ、３２…先端処置部、４４…振動子、５１…筒状体、５１Ａ…先端部、５４…プローブ本体部、５５…露出部、５７…凹孔、６１…保護部材、６２…隙間、７１…第２の保護部材、８１…取付部材、８１´…他の取付部材、１１２…大腿骨。

Claims

大腿骨に骨孔をあけるための超音波手術器具において、
超音波振動を発生する超音波振動子に接続される基端部を有し、中心軸に沿って延伸するプローブ本体部と大腿骨に骨孔をあける先端処置部とを有し、前記超音波振動を伝達するプローブと、
前記先端処置部の先端に設けられ、前記超音波振動によって前記大腿骨を切削する切削部と、
前記先端処置部の最大外形となる最大外形部と、
前記プローブ本体部を覆い、前記先端処置部を露出させる筒状体と、
を具備し、
前記プローブ本体部は、前記筒状体に対して露出する露出部を備え、
前記プローブの前記中心軸に沿って先端側から基端側を見た投影において、前記プローブ本体部の前記露出部が前記最大外形部の内側に配置される超音波処置具。
前記筒状体の先端部は、前記先端処置部よりも２５〜８０ｍｍ前記基端部側に位置する請求項１に記載の超音波処置具。
前記プローブが特定の周波数範囲内のある周波数において前記超音波振動しているときに、前記プローブのうち前記筒状体から外れた位置にある前記露出部に前記超音波振動の節位置が少なくとも１つ現れる請求項１に記載の超音波処置具。
前記筒状体の先端部を覆うように前記筒状体に着脱可能な筒状の取付部材を具備する請求項１に記載の超音波処置具。
前記取付部材は、前記先端処置部に近づくにつれて直径が小さくなる請求項４に記載の超音波処置具。
前記取付部材は、前記プローブの前記中心軸に沿う方向に関して長さの異なる他の取付部材と置き換え可能である請求項４に記載の超音波処置具。
前記取付部材は、前記プローブの前記中心軸に沿って伸縮自在である請求項４に記載の超音波処置具。
前記先端処置部よりも前記基端部側の位置で前記プローブに密着して前記プローブを覆う保護部材を備え、
前記保護部材の直径は前記筒状体の直径よりも小さい請求項１に記載の超音波処置具。
患者の皮切部と前記保護部材との間に介在される第２の保護部材を備え、
前記保護部材と前記第２の保護部材との間には隙間が設けられる請求項８に記載の超音波処置具。
前記保護部材は、前記プローブの前記中心軸に沿って先端側から基端側を見た投影において、前記最大外形部の内側に配置される請求項８に記載の超音波処置具。
請求項１に記載の超音波処置具と、
前記超音波処置具の前記基端部に接続され、超音波振動を発生させる超音波振動子と
を有する超音波手術器具。
筒状体と、
中心軸に沿って延伸し、超音波振動子に発生させる超音波振動を基端部で伝達するプローブと、
を備え、
前記プローブは、
前記筒状体に覆われた部分と、前記筒状体から露出した露出部と、を有するプローブ本体部と、
前記プローブ本体部の先端に設けられ、前記プローブの前記中心軸に直交する方向に最大外形部を有する先端処置部と、
前記先端処置部の先端部に設けられ、前記超音波振動によって骨を切削する切削部と
を備え、
前記プローブの前記中心軸に沿って先端側から基端側を見た投影において、前記プローブ本体部の前記露出部が、前記最大外形部の内側に配置される、超音波処置具。
前記筒状体の先端部は、前記先端処置部よりも２５〜８０ｍｍ前記基端部側に位置する、請求項１２に記載の超音波処置具。
前記露出部は、前記超音波振動によって生じた振動の節が、前記露出部内に生じる長さに形成されている、請求項１２に記載の超音波処置具。
前記筒状体の先端部を覆うように、前記筒状体に着脱可能な筒状の取付部材を具備する、請求項１２に記載の超音波処置具。
前記先端処置部よりも前記基端部側の位置で前記プローブに密着して前記プローブを覆う保護部材を備え、
前記保護部材の直径は前記筒状体の直径よりも小さい、請求項１２に記載の超音波処置具。
前記最大外形部は、多角形の外形を有する、請求項１２に記載の超音波処置具。
前記切削部は、前記超音波振動で前記プローブの前記中心軸に沿って前記骨を真直ぐに切削する切削刃を有する、請求項１２に記載の超音波処置具。
請求項１２に記載の超音波処置具と、
前記超音波処置具の前記基端部に接続され、超音波振動を発生させる超音波振動子と
を有する超音波手術器具。