KR102076271B1

KR102076271B1 - 수술 시스템

Info

Publication number: KR102076271B1
Application number: KR1020187006486A
Authority: KR
Inventors: 야스오 다니가미; 게이코 무라사와
Original assignee: 올림푸스 가부시키가이샤
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2020-02-11
Also published as: JPWO2017038721A1; WO2017038721A1; WO2017038143A1; JP6257842B2; EP3342358A4; CN107949334A; KR20180038017A; US20180185053A1; WO2017037789A1; EP3342358A1; CN107949334B; US10166042B2

Abstract

수술 시스템은, 구동 전력을 생성하는 출력 회로(81)와, 연골의 소정의 부위와 접촉하여, 구동 전력에 기초하여 변환된 에너지에 의해 상기 연골의 소정의 부위를 발열시킴과 함께, 연골에 접촉시킨 상태에서 시술자가 압박함으로써 상기 연골을 깍아내는 절삭부(181)와, 상기 연골의 소정의 부위의 온도가 2.2초 이내에 120℃ 이상이 되도록 출력 회로(81)로부터 출력되는 구동 전력을 제어하는 제어 회로(82)를 갖는다.

Description

수술 시스템

본 발명은 수술 시스템에 관한 것이다.

예를 들어, 일본 특허 공표 제2007-519427호 공보에는, 연골을 처치하기 위한 전기적 외과 기구가 개시되어 있다. 구체적으로는, 일본 특허 공표 제2007-519427호 공보에 있어서 개시되어 있는 전기적 외과 기구는, 라디오파 주파수 에너지를 사용함으로써, 원활하고 안정된 연골의 표면을 형성할 수 있도록 하고 있다.

그런데, 연골을 처치할 때, 수술 시간을 단축하기 위하여 단시간에 많은 연골을 절삭할 수 있는 디바이스가 요망되고 있다. 일본 특허 공표 제2007-519427호 공보에 있어서는, 연골 표면을 매끄럽게 하는 기술은 개시되어 있지만, 연골을 절삭하는 관점에서의 언급은 특별히 되어 있지 않다.

본 발명은 연골에 적합한 조건에서 처치를 행하는 것이 가능한 수술 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 형태의 수술 시스템은, 연골을 처치하는 수술 시스템이며, 구동 전력을 생성하는 출력부와, 상기 연골의 소정의 부위와 접촉하여, 상기 구동 전력에 기초하여 변환된 에너지에 의해 상기 연골의 소정의 부위를 발열시킴과 함께, 상기 연골에 접촉시킨 상태에서 시술자가 압박함으로써 상기 연골을 깍아내는 절삭부와, 상기 연골의 소정의 부위의 온도가 2.2초 이내에 120℃ 이상이 되도록 상기 출력부로부터 출력되는 상기 구동 전력을 제어하는 제어부를 구비한다.

본 발명에 따르면, 연골에 적합한 조건에서 처치를 행하는 것이 가능한 수술 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 연골, 해면골, 피질골의 각각의 성분을 도시한 도면이다.
도 2는 초음파 수술 시스템에 의한 연골의 절삭의 원리를 도시하는 도면이다.
도 3a는 납땜 인두를 소정의 압박 하중으로 연골에 눌렀을 때의 절삭 온도와 연골 절삭량의 관계를 도시한 도면이다.
도 3b는 초음파 절삭구를 소정의 압박 하중으로 연골에 눌렀을 때의 절삭 온도와 연골 절삭량의 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 납땜 인두를 연골에 눌렀을 때의 온도마다의 연골 표면 및 단면의 상태를 도시한 도면이다.
도 5a는 복수의 상이한 출력의 초음파 절삭구를 연골에 압박했을 때의 연골의 온도 상승의 시간 변화의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 출력 A, B, C에서의 초음파 절삭구를 연골에 압박했을 때의 연골 하골의 온도 상승의 시간 변화의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6a는 출력 A에서 연골의 온도를 120℃로 한 경우의 연골과 연골 하골 및 해면골의 온도 분포의 모식도이다.
도 6b는 출력 B에서 연골의 온도를 120℃로 한 경우의 연골과 연골 하골 및 해면골의 온도 분포의 모식도이다.
도 6c는 출력 C에서 연골의 온도를 120℃로 한 경우의 연골과 연골 하골 및 해면골의 온도 분포의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 수술 시스템의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템의 주요한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 9는 연골에 대하여 압박 하중 또는 진폭을 바꾸었을 때의 절삭량의 변화를 측정하는 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템을 사용한 처치의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 고주파 수술 시스템(RF)과 초음파 수술 시스템(US)과 모터를 사용한 수술 시스템(BUR)에 의한 연골의 절삭 처치 결과를 비교하여 도시한 도면이다.
도 12는 출력 전류값을 오버슈트시키는 변형예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태의 초음파 수술 시스템의 주요한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템을 사용한 처치의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 스텝 S105에 있어서의 절삭부의 압박에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

먼저, 본 실시 형태의 수술 시스템의 작동 방법의 기본적인 원리에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 수술 시스템은, 연골의 절삭 처치 시스템이다. 출원인의 검토에 의해, 연골의 절삭은, 피질골이나 해면골과 같은 다른 골의 절삭과는 상이한 기서로 행하여짐을 알 수 있다. 이하에 상세하게 설명한다.

도 1은 피질골, 해면골, 연골의 각각의 성분을 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 피질골 및 해면골의 주성분은 인산칼슘인 것에 비하여, 연골의 주성분은 단백질(콜라겐)이다. 콜라겐은, 인산칼슘과는 달리, 탄력성이 있고, 부드럽다. 이로 인해, 콜라겐에 충격이 가해졌다고 해도, 그 가해진 충격은 흡수되어 버린다. 따라서, 콜라겐을 주성분으로 하는 연골을, 충격을 이용하여 절삭하는 것은 곤란하다.

한편, 출원인의 검토에 의해, 초음파 수술 시스템으로 연골을 절삭할 수 있음을 알게 되었다. 전술한 바와 같이, 연골은 충격을 흡수하여 버리므로, 초음파 수술 시스템에 의한 연골의 절삭은, 도 2에 도시한 바와 같이 초음파 절삭구를 연골에 접촉시켰을 때에 발생하는 마찰열에 의한 융해에 의해 행하여지는 것으로 생각된다. 또한, 도 2는 초음파 수술 시스템의 예이지만, 가열에 의한 연골의 절삭은, 초음파 수술 시스템 이외의 가열 디바이스를 사용해도 행하여질 수 있다. 이하, 이러한 가열에 의한 연골의 절삭에 대하여 더 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 연골의 온도와 절삭량의 관계를 도시한 도면이다. 여기서, 도 3a는 납땜 인두를 소정의 압박 하중(2.94N)으로 연골에 눌렀을 때의 연골 온도와 연골의 절삭량의 관계를 도시한 도면이다. 또한, 도 3b는 초음파 절삭구를 소정의 압박 하중(2.94N)으로 연골에 눌렀을 때의 연골 온도와 연골의 절삭량의 관계를 도시한 도면이다. 도 3a 및 도 3b의 횡축은, 생체 조직의 온도(℃)를 나타내고 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 종축은 연골의 절삭량(절삭 깊이)(㎣)을 나타내고 있다. 또한, 도 4는 납땜 인두를 연골에 눌렀을 때의 온도마다의 연골 표면 및 단면의 상태를 도시한 도면이다. 도 4에서는 40℃, 80℃, 120℃, 160℃, 200℃, 240℃의 상태가 도시되어 있다.

연골의 온도가 45℃ 미만일 때에는, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 연골의 절삭은 행하여지지 않는다. 이 온도 범위에 있어서의 연골의 표면 및 단면의 상태는, 도 4의 40℃의 상태로서 도시되어 있다.

연골의 온도가 45℃ 내지 120℃일 때에는, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 연골의 절삭량은 온도에 따라 커진다. 이 범위에서는, 온도 상승에 의한 절삭량의 증가는 작다. 이 온도 범위에 있어서의 연골의 표면 및 단면의 상태는, 도 4의 80℃의 상태로서 도시되어 있다.

연골의 온도가 120℃ 내지 160℃일 때에는, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 온도 상승에 따라 연골의 절삭량은 급격하게 커진다. 이 온도 범위에 있어서의 연골의 표면 및 단면의 상태는, 도 4의 120℃의 상태로서 도시되어 있다. 이 온도 범위에서는, 연골의 절삭이 크게 진행된다.

연골의 온도가 160℃ 내지 200℃일 때에는, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 온도 상승에 수반하는 연골의 절삭량의 증가는 작아진다. 이 온도 범위에 있어서의 연골의 표면 및 단면의 상태는, 도 4의 160℃의 상태로서 도시되어 있다. 연골의 온도가 160℃가 되면, 연골의 절삭은 진행되기는 하지만, 연골의 표면이 눌어붙기 시작한다.

연골의 온도가 200℃를 초과하면, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 연골의 눌음이 커져 연골의 절삭량은 일정하지 않게 된다. 이 온도 범위에 있어서의 연골의 표면 및 단면의 상태는, 도 4의 200℃의 상태 및 240℃의 상태로서 도시되어 있다. 연골의 온도가 200℃를 초과하면, 연골의 표면의 눌음이 커진다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 납땜 인두에 의해 열을 가하기만 해도 연골의 절삭이 행하여지고 있다. 따라서, 초음파 절삭구가 아니어도, 연골에 대하여 열이 가해진 경우에는 연골이 절삭됨을 알 수 있다. 단, 단순히 열을 가했다고 해도, 연골의 온도가 45℃ 미만일 때에는 연골은 절삭되지 않으므로, 연골을 절삭 처치할 때에는, 연골의 온도를 45℃ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 연골의 온도가 200℃를 초과하면, 연골에 대한 열 침습이 커져 버리므로, 연골을 절삭 처치할 때에는, 연골의 온도를 220℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 연골의 절삭량과 열 침습의 크기의 밸런스를 생각하면, 연골을 절삭 처치할 때에는, 연골의 온도를 120℃ 내지 160℃로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 3a와 도 3b의 비교로부터도 명백한 바와 같이, 납땜 인두와 초음파 절삭구의 비교에서는, 초음파 절삭구를 사용한 쪽이, 온도당 연골의 절삭량(절삭 깊이)은 커진다. 이것은, 초음파 절삭구의 경우에는, 단순히 연골에 열이 가해지는 것 뿐만 아니라, 융해된 연골을 초음파 진동에 의해 깍아내는 작용도 추가되어 있기 때문이다.

전술한 바와 같이 하여 연골의 절삭에 열이 이용되는 경우, 처치의 필요한 소정의 영역에만 열이 가해지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 처치 대상의 연골이 인체의 연골인 경우에는, 손상된 연골이나 변성 연골이라는 명확한 처치 대상이 존재한다. 따라서, 손상된 연골 또는 변성 연골이라는 필요한 부위에서만 필요한 온도 상승이 발생하고, 그 주위의 건강한 연골 및 연골 하의 연골 하골 및 해면골에서는 온도 상승이 발생하지 않는 것이 바람직하다. 일반적으로, 해면골·피질골과 같은 인체의 세포 조직은, 40℃ 정도에서 손상이 일어날 수 있음이 알려져 있다. 한편, 전술한 바와 같이 연골의 처치에는, 연골의 온도를 120℃ 내지 160℃로 하는 것이 바람직하다. 이들을 고려하면, 가능한 한 짧은 시간에 처치 부위인 손상된 연골 또는 변성 연골의 온도를 120℃ 부근으로 하고, 그 후는 비처치 부위인 처치 부위의 주위의 해면골 등의 건강한 조직의 온도가 상승되기 전에 처치가 종료되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 해면골 등의 손상이 시작되는 것은 40℃ 정도이기 때문에, 연골 또는 변성 연골의 온도가 120℃가 되었을 때에, 해면골의 온도가 40℃가 되지 않는 것이 바람직하다.

도 5a는 복수의 상이한 출력의 초음파 절삭구를 연골에 압박했을 때의 연골의 온도 상승의 시간 변화의 관계를 도시하는 도면이다. 여기서, 도 5a의 출력 A는, 2.2초에 연골의 온도가 120℃가 되도록 조정된 출력이다. 또한, 도 5a의 출력 B는, 2.8초에 연골의 온도가 120℃가 되도록 조정된 출력이다. 또한, 도 5a의 출력 C는, 약 20초에 연골의 온도가 120℃가 되도록 조정된 출력이다. 한편, 도 5b는, 도 5a의 출력 A, B, C에서의 초음파 절삭구를 연골에 압박했을 때의 연골 하골의 온도 상승의 시간 변화의 관계를 도시하는 도면이다. 연골의 온도가 2.2초에 120℃에 도달하는 출력 A의 경우, 도 5b에 도시한 바와 같이, 연골의 온도가 120℃가 된 시점에서는 연골 하골의 온도는 40℃를 초과하지 않는다. 한편, 연골의 온도가 2.8초에 120℃에 도달하는 출력 B의 경우, 도 5b에 도시한 바와 같이, 연골의 온도가 120℃가 되기 전에 연골 하골의 온도는 40℃를 초과해 버린다. 마찬가지로, 연골의 온도가 약 20초에 120℃에 도달하는 출력 C의 경우, 도 5b에 도시한 바와 같이, 연골의 온도가 120℃가 되기 전에 연골 하골의 온도는 40℃를 초과해 버린다.

도 6a는, 출력 A로 연골의 온도를 120℃로 한 경우의 연골과 해면골의 온도 분포의 모식도이다. 도 6a에 도시하는 바와 같이 2.2초의 처치에서는, 연골의 온도만이 고온이 되고, 연골의 주변의 연골 하골 및 해면골의 온도 상승은 억제된다. 도 6b는 출력 B로 연골의 온도를 120℃로 한 경우의 연골과 해면골의 온도 분포의 모식도이다. 도 6b에 도시한 바와 같이, 2.8초의 처치에서는, 연골에 전달된 열이 연골 하골 및 해면골에도 전해져 버려 해면골의 온도가 40℃를 초과해 버린다. 도 6c는 출력 C로 연골의 온도를 120℃로 한 경우의 연골과 해면골의 온도 분포의 모식도이다. 도 6c의 예에서도, 연골의 온도가 끝까지 오르기 전에 연골 하골 및 해면골의 온도가 40℃를 초과해 버린다.

이상과 같이, 초음파 절삭구에 의한 처치는 2.2초 이내로 하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 즉, 2.2초 이내로 연골의 온도를 120℃로 할 수 있도록 출력 등을 조정함으로써, 인체의 연골을 처치하는 데 적절한 수술 시스템이 실현된다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 수술 시스템의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 전술한 바와 같이, 연골의 절삭 처치는, 연골의 온도를 적절한 온도로 함으로써 행하여진다. 연골의 온도를 적절한 온도로 하기 위한 수단은, 한정되지 않는다. 예를 들어, 초음파 진동에 의한 마찰열에 의해 연골의 온도를 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도로 하는 시스템이 본 실시 형태에 있어서의 수술 시스템으로서 사용되어도 되고, 히터에 의한 가열에 의해 연골의 온도를 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도로 하는 시스템이 본 실시 형태에 있어서의 수술 시스템으로서 사용되어도 되고, 고주파 전류의 인가에 의해 연골의 온도를 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도로 하는 시스템이 본 실시 형태에 있어서의 수술 시스템으로서 사용되어도 된다. 도 7은 본 실시 형태에 관한 수술 시스템의 일례로서의 초음파 수술 시스템(1)을 도시하고 있다.

도 7에 도시하는 초음파 수술 시스템(1)은, 초음파에 의해 생체 조직에 대한 처치를 행하기 위한 절삭구(10)와, 절삭구(10)에 구동 전력을 공급하는 전원 장치(80)와, 풋 스위치(90)를 갖고 있다. 초음파 수술 시스템(1)은, 연골의 처치에 적합한 시스템이다. 그러나, 초음파 수술 시스템(1)은, 연골 이외의 생체 조직의 처치에도 사용될 수 있다.

에너지 절삭구로서의 절삭구(10)는, 핸드 피스(20)와, 핸드 피스(20)로부터 돌출되어 있는 프로브(180)와, 프로브(180)의 주위에 형성된 가늘고 긴 형상의 시스(30)를 갖고 있다. 이후의 설명에서는, 절삭구(10)에 있어서의 프로브(180)측을 절삭구(10)의 선단측이라 칭하고, 핸드 피스(20)측을 기단부측이라 칭하기로 한다.

핸드 피스(20)는, 그 내부에 초음파 진동자를 갖고 있다. 초음파 진동자는, 전원 장치(80)로부터의 구동 전력에 따라 초음파 진동한다. 핸드 피스(20)는, 이 초음파 진동자에서 발생한 초음파 진동을 프로브(180)로 전달한다. 프로브(180)는 시스(30)를 통하여 초음파 진동자에 접속되어 있어, 초음파 진동자의 진동에 수반하여 진동한다.

시스(30)의 선단은, 반원통형으로 형성되어 있고, 이 반원통형으로 형성된 부분으로부터 프로브(180)의 선단에 설치된 절삭부(181)가 노출되게 되어 있다. 또한, 시스(30)의 선단에는, 예를 들어 콜드 나이프(182)가 형성되어 있다. 콜드 나이프(182)는, 내부식성의 금속 재료에 의해 형성되어 있고, 생체 조직의 절제를 용이하게 하기 위하여 사용된다. 또한, 콜드 나이프(182)는 설치되어 있지 않아도 된다.

또한, 핸드 피스(20)는 입력부(22)를 갖고 있다. 입력부(22)는 초음파 진동자를 구동시키기 위한 지시를 입력하기 위한 부위이다. 입력부(22)는 복수 종류의 초음파 진동자의 구동에 대응한 복수 종류의 입력이 행해지도록, 복수의 스위치를 포함하고 있어도 된다. 복수의 스위치는, 예를 들어 초음파 진동자의 구동을 연골의 처치에 적합한 구동으로 하기 위한 스위치를 포함한다. 입력부(22)는, 전원 장치(80)에 접속되어 있다. 또한, 핸드 피스(20) 내의 초음파 진동자는, 전원 장치(80)에 접속되어 있다. 전원 장치(80)는, 입력부(22)에 대한 입력을 검출하고, 거기에 따른 구동 전력을 초음파 진동자에 공급한다.

풋 스위치(90)는, 핸드 피스(20)에 설치된 입력부(22)와 마찬가지의 기능을 갖는다. 즉, 풋 스위치(90)에는, 입력부(22)와 마찬가지로 스위치가 설치되어 있다. 풋 스위치(90)는 입력부(22)와 마찬가지로 복수의 스위치를 포함하고 있어도 된다. 전원 장치(80)는 풋 스위치(90)에 대한 입력을 검출하면, 거기에 따른 구동 전력을 초음파 진동자에 공급한다.

처치를 행할 때에는, 유저는 핸드 피스(20)를 보유 지지하고, 초음파 진동하는 프로브(180)에 설치된 절삭부(181)를 처치 대상인 생체 조직에 접촉시킨다. 이때, 유저는 입력부(22) 또는 풋 스위치(90)를 조작하여 초음파 진동자를 진동시킨다. 초음파 진동자에서 발생한 진동은 프로브(180)로 전달된다. 진동하는 프로브(180)의 절삭부(181)와 생체 조직이 접촉함으로써, 생체 조직의 절삭 또는 절제 등의 처치가 이루어진다.

도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템(1)의 주요한 구성을 도시하는 블록도이다. 도 8에 있어서, 도 7에서 설명한 것과 마찬가지의 구성에 대해서는, 도 7과 마찬가지의 참조 부호를 부여함으로써 설명을 생략한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 전원 장치(80)는 출력 회로(81)와, 제어 회로(82)를 갖고 있다.

출력 회로(81)는 초음파 진동자(24)와 전기적으로 접속되고, 절삭구(10)의 핸드 피스(20)의 내부에 설치된 초음파 진동자(24)를 구동하기 위한 구동 전력을 생성하는 출력부이다. 이 구동 전력에 기초하여, 출력 회로(81)로부터 절삭구(10)로는 출력 전압 및 출력 전류가 출력된다.

제어 회로(82)는, 예를 들어 CPU나 ASIC로 구성되고, 입력부(22) 또는 풋 스위치(90)로부터의 입력에 따라 출력 회로(81)의 구동 전력을 제어하는 제어부이다. 예를 들어, 입력부(22) 또는 풋 스위치(90)로부터의 입력에 의해, 연골의 절삭 처치 모드로 하는 취지의 지시가 된 경우에는, 제어 회로(82)는, 연골의 온도가 전술한 온도, 즉 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃로 하는 초음파 진동이 절삭구(10)에서 발생하도록 출력 회로(81)를 제어한다. 초음파 수술 시스템의 경우, 마찰열에 의해 연골에 대한 온도 변화가 부여된다. 마찰열에 의한 가열량은, 도 9에 도시한 바와 같이 초음파 진동의 진폭과 연골에 대한 절삭구(10)의 압박 하중에 의해 결정됨이 알려져 있다. 따라서, 예를 들어 압박 하중의 값이 의사에 의해 절삭구(10)가 생체 조직에 압박될 때의 압박 하중의 평균값으로 고정되어 있으면, 마찰열은 진폭에 의해서만 변화하게 된다. 본 실시 형태에서는, 압박 하중을 고정값으로 한 후, 연골의 온도를 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도로 하는 진폭을 실험에 의해 측정하고, 측정된 진폭의 값을 제어 회로(82)의 메모리(821)에 기억시켜 둔다. 제어 회로(82)는, 이 진폭의 값을 메모리(821)로부터 판독하고, 판독된 진폭으로 초음파 진동자(24)가 진동하도록 출력 회로(81)의 출력 전류 및 출력 전압을 제어한다.

또한, 전술한 바와 같이, 바람직하게는 처치 부위의 온도를 2.2초 정도에 120℃까지 상승시키는 것이 바람직하다. 초음파 수술 시스템에 의해, 처치 부위의 온도를 빨리 상승시키기 위해서는, 단순하게는 초음파 진동의 진폭을 크게 하면 된다. 또한, 절삭부에 대한 압박 하중을 크게 함으로써 보다 빨리 처치 부위의 온도를 상승시키는 것이 가능하다.

이하, 본 실시 형태의 초음파 수술 시스템(1)의 동작을 설명한다. 도 10은 제1 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템(1)을 사용한 처치의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 10은 슬관절에 있어서의 변성 연골의 절제 처치의 흐름을 나타내고 있다. 도 10의 흐름은 슬관절에 한하지 않고, 견관절 등의 다른 관절에 대한 처치에 대해서도 적용 가능하다.

스텝 S101에 있어서, 의사는 투관침을 사용하여, 처치 대상의 생체 조직(여기서는 슬관절 내의 변성 연골)의 위치까지 절삭구 및 관절경을 삽입할 수 있도록 하기 위한 포트를 형성한다.

스텝 S102에 있어서, 의사는, 관절경용의 포트를 통하여 관절경 및 초음파 수술 시스템(1)의 절삭구(10)를 슬관절 내에 삽입한다.

스텝 S103에 있어서, 의사는, 관절경을 통하여 모니터 상에 표시되는 슬관절 내의 화상을 보면서, 초음파 수술 시스템(1)의 절삭부(181)를 처치 대상인 변성 연골에 접촉시킨다.

스텝 S104에 있어서, 의사는, 예를 들어 입력부(22)를 조작하여 초음파 수술 시스템(1)을 연골 모드로 설정하고, 변성 연골의 절제 처치를 개시한다. 초음파 수술 시스템(1)이 연골 모드로 설정되면, 제어 회로(82)는, 미리 메모리(821)에 기억되어 있는 진폭의 값(예를 들어 연골의 온도를 120℃로 하는 데 필요한 진폭의 값)을 판독하고, 판독된 진폭으로 초음파 진동자(24)가 진동하도록 출력 회로(81)를 제어한다. 이 진폭으로 진동하고 있는 절삭부(181)를 변성 연골에 어느 일정한 압박 하중으로 접촉시킴으로써, 변성 연골의 온도는 상승한다. 이에 의해, 변성 연골은 융해되어, 변성 연골의 절제가 행하여진다. 여기서, 스텝 S104에 있어서의 진폭의 값은, 연골의 온도를 소정의 단시간(2.2초 이내)에 120℃로 하는 데 필요한 온도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 처치는 단시간에 종료되어, 비처치 부위의 불필요한 온도 상승이 억제된다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 연골의 온도를 45℃ 이상으로 하는 것에 의한 연골의 융해에 의해 연골의 절삭이 행하여지는 것에 주목하여, 연골의 온도가 45℃가 되도록 절삭구(10)에 의한 연골의 가열량이 제어된다. 이에 의해, 연골의 절삭 처치를 확실하게 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 연골의 열 침습의 영향도 고려하여 연골의 온도를 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도가 되도록 절삭구(10)에 의한 연골의 가열량이 제어된다. 이에 의해, 저침습으로 연골의 절삭 처치를 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 절삭구(10)에 의한 연골의 처치에 의해 단시간에 처치를 종료시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 처치의 불필요한 비처치 부위의 불필요한 온도 상승을 억제하는 것이 가능하다.

또한, 전술한 실시 형태에서는, 수술 시스템으로서, 초음파 수술 시스템이 예시되어 있다. 본 실시 형태에서는, 연골의 온도를 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도로 할 수 있으면, 초음파 수술 시스템 이외의, 예를 들어 히터를 사용한 수술 시스템, 고주파 전류를 사용한 수술 시스템 또는 이들의 조합과 같은, 초음파에 의한 것과는 상이한 에너지를 사용한 수술 시스템을 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 초음파 수술 시스템을 사용한 경우, 히터를 사용한 수술 시스템이나 고주파를 사용한 수술 시스템 등에 비하여 보다 열 침습은 작아진다. 또한, 모터를 사용한 수술 시스템에 비하여 처치 후의 연골의 표면은 매끄러워진다.

도 11은 고주파 수술 시스템(RF)과 초음파 수술 시스템(US)의 연골의 절삭 처치 결과를 비교하여 도시한 도면이다. 또한, 도 11에서는, 비교를 위하여, 모터를 사용한 수술 시스템(BUR)에 의한 연골의 절삭 처치 결과(즉, 충격만에 의한 절삭 처치의 결과)도 도시되어 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 충격만에 의한 절삭 처치로는, 연골은 거의 절삭되지 않는다. 뿐만 아니라, 연골의 표면은, 원형을 유지하지 못하고, 융모형을 나타내고 있다. 한편, 고주파를 사용한 절삭 처치로는, 모터를 사용한 처치에 비하면 연골의 절삭은 진행되지만, 비교적 열 침습이 광범위하게 미친다. 이들에 비하여, 초음파를 사용한 절삭 처치에서는, 연골의 절삭은 보다 진행되면서, 비교적 열 침습이 작아진다.

또한, 초음파 수술 시스템의 경우, 고주파 수술 시스템에 비하여 승온 속도가 느리다는 것이 알려져 있다. 이로 인해, 초음파 수술 시스템에 있어서는, 연골의 온도가 목표 온도에 가능한 한 빨리 도달하도록, 도 12에 도시한 바와 같이 초음파 수술 시스템의 기동 직후의 소정 기간만큼, 본래의 진폭값에 상당하는 출력 전류값보다도 출력 전류값을 오버슈트시키도록 해도 된다.

[제2 실시 형태]

이하, 제2 실시 형태를 설명한다. 전술한 실시 형태에 있어서는, 연골을 절삭에 적합한 온도가 되도록 절삭구(10)에 있어서의 연골의 가열량을 제어할 때에 실측에 의해 미리 결정된 설정(예를 들어 진폭)에 따라 제어가 행하여진다. 제2 실시 형태는, 절삭구(10)에 있어서의 연골의 가열량을 피드백 제어하는 예이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템(1)의 주요한 구성을 도시하는 블록도이다. 도 13에 있어서, 도 8에서 설명한 것과 마찬가지의 구성에 대해서는, 도 8과 마찬가지의 참조 부호를 부여함으로써 설명을 생략한다.

제2 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템(1)의 절삭구(10)는, 온도 센서(26)를 갖고 있다. 온도 센서(26)는, 예를 들어 절삭구(10)의 선단 내부에 설치되어 있고, 절삭구(10)의 선단 온도, 즉 연골의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 따른 신호를 전원 장치(80)의 제어 회로(82)에 입력한다. 온도 센서(26)에는, 열전대나 서미스터 등의 다양한 온도 센서가 사용될 수 있다.

제2 실시 형태에 있어서의 제어 회로(82)는, 온도 센서(26)로 측정된 온도가 45℃ 내지 220℃, 바람직하게는 120℃ 내지 160℃의 범위 내의 규정 온도로 유지되도록 출력 회로(81)를 제어한다. 예를 들어, 제어 회로(82)는, 온도 센서(26)로 측정된 온도가 규정 온도 미만으로 되어 있는 경우에는, 출력 회로(81)로부터의 출력 전류를 크게 하도록 출력 회로(81)를 제어한다. 또한, 제어 회로(82)는, 온도 센서(26)로 측정된 온도가 규정 온도를 초과하는 경우에는, 출력 회로(81)로부터의 출력 전류가 작아지도록 출력 회로(81)를 제어한다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 온도 센서에 의해 측정된 연골의 온도에 따라 출력 회로(81)로부터의 출력 전력을 피드백 제어함으로써, 제1 실시 형태보다도 확실하게 연골의 절삭 처치가 행하여진다. 또한, 제1 실시 형태와 같은 메모리(821)를 생략하는 것이 가능하다.

여기서, 제2 실시 형태에 있어서는, 온도 센서(26)에 의해 연골의 온도가 측정된다. 연골의 온도 측정 방법은, 온도 센서에 의한 것으로 제한되지는 않는다.

[제3 실시 형태]

이하, 제3 실시 형태를 설명한다. 제3 실시 형태는, 처치의 방법 변형예이다. 전술한 바와 같이, 처치 중에 있어서는 처치 부위의 온도만을 120℃ 내지 160℃까지 상승시키고, 비처치 부위에 대해서는 40℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이를 위한 방법으로서, 초음파 수술 시스템(1)의 경우에는 진폭을 크게 하거나, 압박 하중을 크게 하거나 하는 것을 생각할 수 있다. 본 실시 형태는 처치의 방법에 의해 처치의 시간을 더욱 짧게 하는 것이다.

도 14는 제3 실시 형태에 있어서의 초음파 수술 시스템(1)을 사용한 처치의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 여기서, 도 10과 마찬가지로, 도 14도 슬관절에 있어서의 변성 연골의 절제 처치의 흐름을 나타내고 있다. 도 14의 흐름은, 슬관절에 한하지 않고, 견관절 등의 다른 관절에 대한 처치에 대해서도 적용 가능하다. 또한, 도 14에 있어서, 도 10과 마찬가지의 처리에 대해서는 적절히 설명을 생략한다. 즉, 스텝 S101 내지 S103의 처리에 대해서는 설명을 생략한다.

스텝 S204에 있어서, 의사는, 예를 들어 입력부(22)를 조작하여 초음파 수술 시스템(1)을 연골 모드로 설정하고, 변성 연골의 절제 처치를 개시한다. 초음파 수술 시스템(1)이 연골 모드로 설정되면, 제어 회로(82)는, 미리 메모리(821)에 기억되어 있는 진폭의 값(예를 들어 연골의 온도를 2.2초 이내에 120℃로 하는 데 필요한 진폭의 값)을 판독하고, 판독된 진폭으로 초음파 진동자(24)가 진동하도록 출력 회로(81)를 제어한다. 이 진폭으로 진동하고 있는 절삭부(181)를 변성 연골에 어느 일정한 압박 하중으로 접촉시킴으로써, 변성 연골의 온도는 상승한다.

스텝 S205에 있어서, 의사는, 프로브(180)에 의해, 도 15에 도시한 바와 같이 연골을 절삭(절제)한다)(energy assisted trimming or remove, a㏄urate shaving, excise). 「도 15에 도시하는 바와 같이」란, 껍질을 벗기듯이 연속성이 있는 뭉쳐진 필름형의 절삭 칩을 만들면서 연골을 절삭(절제)함(paring)을 가리키고, 보다 구체적으로는 이하와 같다. 의사는 접촉 방향과는 상이한 방향인, 연골의 표면과 대략 평행한 방향으로 절삭부(181)를 압박한다. 이에 의해, 연골에 압축력이 가해지고, 연골의 온도는 더욱 상승하여 변성 연골은 융해되어, 변성 연골의 절제가 행하여진다. 또한, 가온된 연골의 표면에 대하여 평행한 방향으로 절삭부(181)의 압박이 가해짐으로써, 연골의 표면은 도 15에 도시한 바와 같이 필름형으로 깍인다. 이와 같이 하여, 보다 효율적으로 변성 연골의 절제가 행하여진다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태에서 설명한 효과 외에도, 가온된 연골의 표면에 대하여 평행한 방향으로 절삭부(181)의 압박이 가해짐으로써, 보다 효율적으로 변성 연골의 절제가 행하여진다. 또한, 스텝 S205에 있어서 접촉 방향과는 상이한 방향에 대하여 압박하고 있지만, 접촉 방향으로 압박함으로써, 연골의 두께(깊이) 방향으로 절삭을 진행시켜도 된다.

여기서, 제3 실시 형태의 스텝 S205의 처리는, 초음파 처치 시스템 이외의 예를 들어 히터를 사용한 수술 시스템, 고주파 전류를 사용한 수술 시스템 또는 이들의 조합과 같은, 초음파에 의한 것과는 상이한 에너지를 사용한 수술 시스템에 대해서도 적용 가능하다.

이상 실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지 범위 내에서 다양한 변형이나 응용이 가능함은 물론이다.

Claims

연골을 마찰열에 의해 융해시켜 처치하는 수술 시스템이며,
구동 전력을 생성하는 출력부와,
상기 출력부와 접속되고, 상기 구동 전력을 초음파 진동으로 변환하는 진동자와,
상기 진동자와 접속되고, 상기 초음파 진동을 전달하는 프로브와,
상기 프로브에 설치되고, 상기 연골의 소정의 부위와 접촉하여, 상기 구동 전력에 기초하여 변환된 초음파 진동에 의해 상기 연골의 소정의 부위를 발열시킴과 함께, 상기 연골에 접촉시킨 상태에서 시술자가 압박함으로써 상기 연골을 융해시켜 깍아내는 절삭부와,
상기 연골의 소정의 부위 이외의 연골 하골 및 해면골이 손상되지 않도록, 상기 연골의 소정의 부위의 온도를 2.2초 이내에 120℃ 이상으로 하면서, 또한 상기 연골의 소정의 부위의 온도를 상기 120℃ 이상으로 유지하도록 상기 출력부로부터 출력되는 상기 구동 전력을 제어하는 제어부
를 구비하는, 수술 시스템.
제1항에 있어서, 상기 연골의 소정의 부위의 온도를 상기 120℃ 이상으로 하기 위하여 필요한 상기 초음파 진동의 진폭의 값을 기억하는 메모리를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 메모리에 기억된 상기 진폭의 값에 따라 상기 출력부로부터 출력되는 상기 구동 전력을 제어하는, 수술 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연골의 소정의 부위 이외의 연골 하골 및 해면골의 온도가 40℃ 이상이 되지 않도록 상기 구동 전력을 제어하는, 수술 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연골의 온도가 220℃를 초과하지 않도록 상기 출력부로부터 출력되는 상기 구동 전력을 제어하는, 수술 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연골의 온도가 160℃를 초과하지 않도록 상기 출력부로부터 출력되는 상기 구동 전력을 제어하는, 수술 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연골의 소정의 부위의 온도를 2.2초 이내에 120℃ 이상 160℃이하로 하면서, 또한 상기 연골의 소정의 부위의 온도를 120℃ 이상 160℃ 이하로 유지하도록 상기 출력부로부터 출력되는 상기 구동 전력을 제어하는, 수술 시스템.