KR20210158866A - Rf 및/또는 마이크로파 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기수술용 겸자 - Google Patents

Rf 및/또는 마이크로파 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기수술용 겸자 Download PDF

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Abstract

하나 이상의 쌍의 비-공진 불균형 손실 전송 라인 구조들이 겸자의 죠들의 내부 표면들 상에 배열되는 전기수술용 겸자는 (i) 무선주파수(RF) 신호를 위한 활성 및 복귀 전극들, 및 (ii) 죠들 내에 유지된 재료에 압력을 인가하기 위한 기계적 파지 장치와 함께 생물학적 조직으로 마이크로파 신호를 전달하기 위한 손실 구조들 양쪽 모두를 제공한다. 겸자의 죠들 상에서의 전송 라인들의 쌍들의 위치 및 죠들의 재료의 선택은 죠들에 의해 파지된 임의의 생물학적 조직이 RF 신호에 대한 전파 매체 및 마이크로파 신호가 손실되는 매체가 됨을 보장하도록 배열된다.

Description

RF 및/또는 마이크로파 에너지를 생물학적 조직으로 전달하기 위한 전기수술용 겸자{ELECTROSURGICAL FORCEPS FOR DELIVERING RF AND/OR MICROWAVE ENERGY INTO BIOLOGICAL TISSUE}
본 발명은 생물학적 조직을 파지하기 위한 및 조직을 응고시키거나 또는 지지거나 또는 봉합하기 위해 파지된 조직으로 마이크로파 에너지를 그리고/또는 조직을 절단하기 위한 RF 에너지를 전달하기 위한 전기수술용 겸자에 관한 것이다. 특히, 겸자는 혈관들을 봉합하고/하거나 절단하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 내시경 또는 위내시경의 기구 채널 아래로 삽입될 수 있는 겸자에 적용될 수 있거나, 또는 복강경 수술 또는 개복술에서 사용될 수 있다.
파지된 생물학적 조직으로 열 에너지를 전달할 수 있는 겸자가 알려져 있다. 예를 들면, 겸자의 죠(jaw)들에서 쌍극 전극 배열로부터 무선주파수(RF) 에너지를 전달하는 것이 알려져 있다. RF 에너지는 혈관 벽 내에서 세포외 기질 단백질들의 열 변성에 의해 혈관을 봉합하기 위해 사용될 수 있다. 열 에너지는 또한 파지된 조직을 지지며 응고를 용이하게 할 수 있다.
US 6,585,735는 겸자의 죠들이 그 사이에 유지된 조직을 통해 쌍극 에너지를 안내하도록 배열되는 내시경적 쌍극 겸자를 설명한다.
EP 2 233 098은 죠들의 봉합 표면들이 겸자의 죠들 사이에 파지된 조직으로 마이크로파 에너지를 방사하기 위해 하나 이상의 마이크로파 안테나를 포함하는 조직을 봉합하기 위한 마이크로파 겸자를 설명한다.
가장 일반적으로, 본 발명은 하나 이상의 쌍의 비-공진 불균형 손실 전송 라인 구조가 겸자의 죠들의 내부 표면들 상에 배열되는 전기수술용 겸자를 제공하며, 상기 전기수술용 겸자는 (i) 무선주파수(RF) 신호에 대한 활성 및 복귀 전극들, 및 (ii) 죠들 내에 유지된 재료에 압력을 인가하기 위한 기계적 파지 장치와 함께 생물학적 조직으로 마이크로파 신호를 전달하기 위한 손실 구조들 양쪽 모두를 제공한다. 겸자의 죠들 상에서의 전송 라인들의 쌍들의 위치 및 죠들의 재료의 선택은 죠들에 의해 파지된 임의의 생물학적 조직이 RF 신호를 위한 전파 매체 및 마이크로파 신호가 손실되는 매체가 됨을 보장하도록 배열된다. 기계적 파지 장치에 의해 인가된 압력은 조직 및/또는 겸자의 죠들의 회복탄성 거동으로 인해 파지된 조직을 갖고 봉합을 형성할 수 있으며, 이것은 에너지가 파지된 조직으로 제어 가능하게 전달됨을 보장할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 전기수술용 겸자가 제공되고 있으며, 상기 전기수술용 겸자는: 그 사이에서의 갭을 개방하며 폐쇄하기 위해 서로에 대해 회전 가능한 한 쌍의 죠 요소들; 상기 갭에 인접한 상기 조 요소들의 쌍에 장착된 한 쌍의 세장형 도전성 요소(elongate conductive element)들; 및 무선주파수(RF) 에너지 및/또는 마이크로파 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블을 포함하며, 상기 세장형 도전성 요소들의 쌍은 상기 동축 케이블에 전기적으로 연결되며 (i) 상기 동축 케이블에 의해 운반된 RF 에너지에 대한 활성 전극 및 복귀 전극, 및 (ii) 상기 동축 케이블에 의해 운반된 마이크로파 에너지에 대한 손실 전송 라인 구조 양쪽 모두로서 동작하도록 배열된다. 여기에서, 용어("손실 전송 라인 구조")는 진행파로서 마이크로파 에너지를 지원하기 위한 비-균일 불균형 손실 전송 라인을 의미할 수 있으며, 상기 비-균일 불균형 손실 전송 라인은 진행 파를 따라 마이크로파 에너지에 대해 비-공진이다. 세장형 도전성 요소들은 동축 케이블의 내부 도체 또는 외부 도체와 전기적으로 연결하는 근위 단부 및 개방 회로 원위 단부를 가질 수 있다. 이러한 배열은 전극이 방사 안테나를 형성해야 하는 마이크로파 겸자에서보다 전극 구성에 보다 적은 제한을 가한다. 결과적으로, 죠 요소들의 형태의 선택 시 보다 많은 유연성이 있다.
여기에서 용어("비-공진")는 전송 라인의 전기적 길이(마이크로파 에너지 진행 파를 따르는)는 진행 파의 다수의 반사들을 금지하기 위해, 즉 방사 정상파의 생성을 방지하거나 또는 금지하기 위해 설정된다는 것을 의미할 수 있다. 실제로 이것은 전송 라인의 전기적 길이가 마이크로파 에너지의 4분의 1 파장의 배수와 실질적으로 상이함을 의미할 수 있다(홀수 또는 짝수 배가 전송 라인의 원위 단부가 개방 회로인지 또는 단락 회로인지에 의존하여 회피될 필요가 있다). 전송 라인은 갭에서, 즉 죠 요소들과 접촉하는 생물학적 조직이 있을 때 비-공진인 것이 특히 바람직하다. 따라서, 전송 라인의 전기적 길이는 전송 라인이 이러한 방식으로 생물학적 조직에 의해 로딩될 때 마이크로파 에너지의 4분의 1 파장의 배수를 회피하도록 설정될 수 있다. 바람직하게는 전송 라인의 원위 단부는, 이것이 디바이스로 하여금 마이크로파 에너지뿐만 아니라 무선주파수(RF) 에너지를 갖고 동작할 수 있게 할 수 있으므로, 개방 회로이다.
비-공진 전송 라인을 형성하는 것은 디바이스가 방사하는 것을 방지할 수 있다. 마이크로파 에너지는 그러므로 전송 라인 구조로부터의 누설을 통해 조직으로 전달된다. 마이크로파 에너지의 주파수에서 생물학적 조직으로 손실 레벨에 대한 지식을 갖고 전송 라인의 길이를 설정함으로써, 본 발명의 전기수술용 겸자는 전송 라인을 따라 진행 파의 단일 수송에서 전송 라인의 근위 단부에서 수신된 전력의 실질적으로 모두를 전달하도록 배열될 수 있다.
다시 말해서, 전송 라인의 기하학적 구조는, 예로서 시뮬레이션들 등에 기초하여 선택되며, 따라서 그것은 마이크로파 에너지의 주파수에서 생물학적 조직에서의 높은 손실을 보인다. 유사하게, 전송 라인의 기하학적 구조는 갭에서 조직이 없지만, 대신에 공기가 있을 때 훨씬 더 적은 전력이 손실됨을 보장할 수 있다. 예를 들면, 디바이스는 거기에 조직이 있을 때의 20%와 비교하여, 약 1㏈ 복귀 손실, 즉 발생기로 다시 반사된 전력의 80%를 보일 수 있다. 따라서, 4배만큼의 전력이 조직이 갭에 존재할 때 전달될 수 있다. 생물학적 조직은 손실되며, 즉 그것은 마이크로파 에너지의 양호한 흡수기이다.
바람직하게는, 죠 요소들의 쌍은 긴-코 겸자를 정의하며, 예로서 여기에서 죠들은 가비알(gharial)-형 외관을 가진다. 예를 들면, 죠 요소들의 길이는 그것들의 최대 폭의 2배 이상, 바람직하게는 2.5배 이상일 수 있다. 내시경의 기구 채널을 통한 삽입에 적합한 실시예들에서, 죠 요소들의 쌍은 7㎜ 이상의 길이 및 2.4㎜ 이하의 최대 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 죠 요소들의 쌍은 10㎜ 이상, 바람직하게는 20㎜ 이상의 길이를 가질 수 있다. 디바이스가 복강경으로 또는 개복술에서 사용되는 실시예들에서, 죠들의 폭은 2.4㎜ 이상, 예로서 3㎜ 이상일 수 있다. 죠 요소들의 쌍은 예로서, 내시경의 기구 채널을 통한 삽입을 용이하게 하기 위해 실질적으로 원형 횡 단면을 겸자에 제공하기 위해, 곡선 외부 표면을 가질 수 있다. 죠 요소들의 쌍은 동축 케이블로부터 떨어져 테이퍼링할 수 있으며, 즉 원위 단부를 향해 좁아질 수 있다. 이것은 기구 채널에서 코너들 또는 곡선들을 넘도록 겸자를 도울 수 있다.
죠 요소들의 쌍은 동축 케이블의 연속일 수 있다. 다시 말해서, 동축 케이블은 그것의 제1 단부에서 죠 요소들의 쌍에 연결될 수 있으며 여기에서 죠 요소들의 쌍은 동축 케이블로부터 떨어져 세로로 연장된다. 이하에서 설명된 바와 같이, 죠 요소의 쌍은 동축 케이블과 함께, 예로서 죠들을 개방하며 폐쇄하기 위한 몇몇 수단에 대해 이동하도록 제한될 수 있다. 동축 케이블은 죠 요소들의 쌍에 그것을 고정시키기 위해 적합한 브래킷을 포함할 수 있다.
죠 요소들의 쌍은 제1 죠 요소 및 제2 죠 요소를 포함할 수 있으며, 제1 죠 요소는 갭을 가로질러 제2 죠 요소 상에서의 제2 내부 표면에 대향하는 제1 내부 표면을 갖고, 상기 제1 내부 표면 및 상기 제2 내부 표면은 그것들 각각의 죠 요소들을 따라 세로로 연장된다. 상기 제1 내부 표면 및 상기 제2 내부 표면은 죠들이 폐쇄될 때 접촉 표면을 따라 만나도록 성형될 수 있다. 상기 제1 내부 표면 및 상기 제2 내부 표면은 협력하는(예로서, 짝짓기) 형태들을 가질 수 있다. 바람직하게는 그것들은 편평하다.
내부 표면들은 얇은 장타원형 형태를 가질 수 있다. 죠 요소들이 그것들의 원위 단부들을 향해 테이퍼링된다면, 내부 표면은 사다리꼴 형태를 가질 수 있다.
세장형 도전성 요소들의 쌍은 제1 내부 표면 상에 장착된 제1 세장형 도전성 요소 및 제2 내부 표면 상에 장착된 제2 세장형 도전성 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 세장형 도전성 요소들의 쌍은 제1 내부 표면 상에 장착된 제1 세장형 도전성 요소 및 제1 세장형 도전성 요소에 평행하며 그로부터 분리된, 제1 내부 표면 상에 장착된 제2 세장형 도전성 요소를 포함할 수 있다. 이러한 배열에서, 세장형 도전성 부재들의 쌍의 간격은 죠 요소들 사이에서의 갭의 크기에 의존하지 않는다. 내부 표면은 따라서 일관된 방식으로 그것과 접촉하는 조직에 에너지를 전달할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 양쪽 죠 요소들 모두는 그것들 각각의 내부 표면들 상에서 세장형 도전성 요소들의 쌍을 가진다. 따라서, 겸자는 제2 쌍의 세장형 도전성 요소들을 포함할 수 있으며, 상기 제2 쌍의 세장형 도전성 요소들은, 제2 내부 표면 상에 장착된 제3 세장형 도전성 요소 및 제3 세장형 도전성 요소에 평행하며 그로부터 분리된, 제2 내부 표면 상에 장착된 제4 세장형 도전성 요소를 포함한다. 이러한 배열은 에너지가 양쪽 죠 요소들 모두로부터 갭에서 파지된 조직으로 전달될 수 있음을 의미한다. 일관된 에너지 전달 프로파일을 달성하기 위해, 제3 세장형 도전성 요소 및 제4 세장형 도전성 요소는 갭을 가로질러 제1 세장형 도전성 요소 및 제2 세장형 도전성 요소를 미러링하기 위해 배치될 수 있다. 바람직하게는, 갭을 가로질러 서로 면하는 세장형 도전성 요소들은 동일한 극성이다.
세장형 도전성 요소들은 임의의 적절하게 얇은 도체를 포함할 수 있다. 높은 도전율을 가진 재료들, 예로서 은, 금 또는 스테인리스 스틸이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 그것들은, 예로서 0.25㎜ 이하의 폭을 가진, 와이어 또는 도금 금속일 수 있다. 도전성 요소들은 직선일 수 있다. 그러나, 일 실시예에서 세장형 도전성 요소들은 나선형, 예로서 구불 구불한, 원위 부분을 가질 수 있다. 이러한 구조는 반사 신호를 감소시킬 수 있다(예로서, 도전성 요소를 효과적으로 늘림으로써). 게다가, 원위 단부를 향해 나선(convolution)의 정도를 증가시킴으로써, 내부 표면의 면적에 걸쳐 손실된 전력의 양은 낮은 신호 강도의 원위 영역들에서 보다 많은 전송 라인 및 높은 신호 강도의 근위 영역들에서 보다 적은 전송 라인이 있기 때문에 보다 균일하게 될 수 있다.
겸자는 개방 구성으로 죠 요소들의 쌍을 몰도록 배열된 스프링을 포함할 수 있다. 겸자가 내시경의 원위 단부에서 사용될 실시예들에서, 죠 폐쇄 기구는 근위 단부에 있을 가능성이 있으며, 그에 의해 내시경의 길이를 따라 개방-폐쇄 힘을 전송하는 것이 필요하다. 스프링, 예로서 세장형 도전성 요소들 및 동축 케이블 사이에서 회전 접합부 또는 용수철이 든 커넥터들에서의 초소형 비틀림 스프링을 제공함으로써, 내시경 아래로 전달될 필요가 있는 힘이 감소될 수 있다.
죠 요소들의 쌍은 제1 죠 요소 및 제2 죠 요소를 포함할 수 있되, 상기 제2 죠 요소는 제1 죠 요소 및 제2 죠 요소의 근위 단부에 위치된 회전 접합부를 통해 제1 죠 요소에 회전 가능하게 고정된다. 회전 접합부는 죠 요소들의 쌍에 일체형일 수 있다. 예를 들면, 회전 접합부는 제1 죠 요소 및 제2 죠 요소 상에 형성된 협력하는 맞물림 요소들을 포함할 수 있다. 협력 요소들은 컵 및 보스 형일 수 있으며, 여기에서 상대적 회전(컵에서 보스의)이 허용되지만, 컵 및 보스의 분리는 제한된다.
회전 접합부는 동축 케이블을 수용하기 위한, 즉 죠 요소들의 쌍의 내부 표면들로의 물리적 액세스를 허용하기 위한 애퍼처를 포함할 수 있다. 애퍼처는 죠 요소들의 쌍에서의 리세스들 또는 컷 아웃들로부터 형성될 수 있으며, 이것은 상호 연결되어 있을 때 죠 요소들을 통해 통로를 형성하기 위해 서로 미러링한다.
겸자는 동축 케이블 및 죠 요소들의 쌍 위에 장착된 슬리브를 포함할 수 있으며, 상기 슬리브는 갭을 개방하며 폐쇄하기 위해 죠 요소들의 쌍에 대해 슬라이딩 가능하다. 슬리브는 그것이 그것들 위로 끌어당겨질 때 죠 요소들이 폐쇄되게 하도록 성형된 내부 직경을 가질 수 있다. 동축 케이블에 대해 슬리브를 슬라이딩하는 것은 죠 폐쇄 기구의 제어 하에서 겸자의 핸들에서 수행될 수 있다. 죠 폐쇄 기구는 슬리브에 따라 직접 동작할 수 있거나, 또는 풀 와이어들(pull wires) 및 푸시 로드들(push rods) 등을 포함할 수 있다. 슬리브는 단단하거나 또는 유연할 수 있다. 일 실시예에서, 슬리브는 레이저-절단 스테인리스 스틸 튜브를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 회전 접합부는 동축 케이블에 고정된 힌지 핀을 포함할 수 있으며, 상기 제1 죠 요소 및 상기 제2 죠 요소는 힌지 핀상에 회전 가능하게 장착된다. 이러한 배열에서, 죠들은 동축 케이블에 대해 그것들을 이동시킴으로써 개방되며 폐쇄될 수 있다. 따라서, 겸자는 제1 죠 요소 및 제2 죠 요소에 고정된 죠 폐쇄 부재를 포함할 수 있으며, 죠 폐쇄 부재는 동축 케이블에 대해 이동 가능하다. 죠 폐쇄 부재는 동축 케이블과 함께 펼쳐진 풀 로드(pull rod) 또는 동축 케이블 주위에 장착된 풀 슬리브(pull sleeve)일 수 있다.
각각의 죠 요소에 구조적 강도를 제공하기 위해, 겸자는 죠 요소들의 쌍의 각각의 근위 단부상에 강화 셸(reinforcing shell) 또는 케이싱을 제공할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 강화 셸은 이중 기능을 수행할 수 있다. 여기에서, 강화 셸은 전기적으로 도전성 재료로부터 만들어질 수 있으며, 동축 케이블의 외부 도체 및 세장형 도전성 요소들의 쌍 중 하나 사이에서 전기적으로 연결될 수 있다. 죠 요소는 따라서 죠 요소들 사이에 파지된 재료로, 힘, 예로서 물리적 압력을 송신받을 수 있다. 인가된 압력은 혈관 봉합 시술을 용이하게 하기 위해 RF 또는 마이크로파 에너지의 인가 전에 파지된 혈관을 폐쇄하거나 또는 부분적으로 폐쇄하기에 충분할 수 있다. 죠 요소들에 대한 이러한 구성은 또한 그것들이 치료 전체에 걸쳐 비교적 차가운 채로 있게 할 수 있으며, 이것은 혈관이 봉합된 후 죠들의 개방 동안 조직을 찢거나 또는 파열시키는 위험을 감소시킨다.
여기에서, 무선주파수(RF)는 범위 10㎑ 내지 300㎒에서의 안정된 고정 주파수를 의미할 수 있으며 마이크로파 에너지는 범위 300㎒ 내지 100㎓에서의 안정된 고정 주파수를 가질 수 있다. RF 에너지는 에너지가 신경 자극을 야기하는 것을 방지하기에 충분히 높으며 에너지가 조직 블랜칭 또는 불필요한 열적 여유도 또는 조직 구조에 대한 손상을 야기하는 것을 방지하기에 충분히 낮은 주파수를 가져야 한다. RF 에너지에 대한 바람직한 스팟 주파수들은 100㎑, 250㎑, 400㎑, 500㎑, 1㎒, 5㎒ 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 마이크로파 에너지에 대한 바람직한 스팟 주파수들은 915㎒, 2.45㎓, 5.8㎓, 14.5㎓, 24㎓를 포함한다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 전기수술용 겸자는 내시경의 기구 채널 아래로의 삽입을 위해 구성될 수 있거나, 또는 복강경 수술에서 또는 노츠(NOTES) 시술에서 또는 일반적인 개복시술에서의 사용을 위해 배열될 수 있다.
겸자는 죠 요소들의 쌍과 기계적으로 통신하는 죠 폐쇄 기구를 포함할 수 있다. 예를 들면, 죠 폐쇄 기구는 하나 이상의 풀 와이어를 통해 죠 요소들의 쌍과 통신하는 핸들 및 풀 트리거를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 죠 폐쇄 기구는 죠들이 복수의 사전 설정된 분리 위치 사이에서 이동하도록 허용하는 래칫 기구를 포함할 수 있다. 이것의 이점은 죠 요소들 사이에 파지된 조직에 인가된 압력에 대한 제어를 제공하는 것이다. 죠 요소들의 위치를 고정시킴으로써, 압력은 치료 동안 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 게다가, 인가된 압력의 크기는 래칫의 위치에 관련될 수 있으며, 이것은 쉽게 반복 가능한 치료 구성들이 사용되도록 허용할 수 있다.
죠 요소들의 쌍은 예를 들면, 동축 케이블 또는 슬리브를 회전시킴으로써, 회전 가능할 수 있다. 디바이스는 원 위치에서 죠들을 회전시키기 위한 수단들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 핸들은 동축 케이블 상에, 예로서 그것의 근위 단부에 장착, 예로서 클리핑될 수 있다. 핸들을 사용한 동축 케이블의 회전은 죠 요소들로 전달될 수 있다. 핸들은 죠 폐쇄 기구를 위해 구동기(예로서, 슬라이더 등)와 통합될 수 있다.
본 발명의 다른 양상들은 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 전달하기 위해 죠 폐쇄 기구 및 전기 외과적 발생기와 통신하여 설명된 겸자를 포함한 완전한 전기 외과적 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부한 도면들을 참조하여 이하에서 상세히 논의된다:
도 1은 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자의 개략적 도면;
도 2는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자의 개략적인 측면도;
도 3A는 도 2의 전기수술용 겸자를 통한 횡 단면도;
도 3B는 도 2의 전기수술용 겸자를 통한 부분 종 단면도;
도 4A는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제1 전송 라인 구성을 도시한 도면;
도 4B는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제2 전송 라인 구성을 도시한 도면;
도 4C는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제3 전송 라인 구성을 도시한 도면;
도 4D는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제4 전송 라인 구성을 도시한 도면;
도 5A는 도 4A의 전송 라인 구성에 대응하는 모델링된 구조의 투시도;
도 5B는 혈액에서 시뮬레이션된 전력 손실 밀도를 나타낸 도 5A의 모델링된 구조의 측면도;
도 5C는 혈액에서 시뮬레이션된 전력 손실 밀도를 나타낸 도 5A의 모델링된 구조의 횡 단면도;
도 6A는 도 4C의 전송 라인 구성에 대응하는 모델링된 구조의 투시도;
도 6B는 혈액에서 시뮬레이션된 전력 손실 밀도를 나타낸 도 6A의 모델링된 구조의 측면도;
도 6C는 혈액에서 시뮬레이션된 전력 손실 밀도를 나타낸 도 6A의 모델링된 구조의 횡 단면도;
도 7A는 도 4D의 전송 라인 구성에 대응하는 모델링된 구조의 투시도;
도 7B는 혈액에서 시뮬레이션된 전력 손실 밀도를 나타낸 도 7A의 모델링된 구조의 측면도;
도 7C는 혈액에서 시뮬레이션된 전력 손실 밀도를 나타낸 도 7A의 모델링된 구조의 횡 단면도;
도 8A는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제1 전극 배열의 개략적인 평면도;
도 8B는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제2 전극 배열의 개략적인 평면도;
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예인 전기수술용 겸자의 개략적인 부분 측면도;
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예인 전기수술용 겸자에서 사용될 수 있는 죠 요소를 통한 단면도;
도 11은 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자의 개략적인 투시도;
도 12는 본 발명의 실시예인 또 다른 전기수술용 겸자의 개략적인 투시도.
본 발명은 내시경의 채널을 통해 동작될 수 있는 전기수술용 겸자 구조를 제공한다. 내시경에서 채널의 직경은 2.2㎜, 2.8㎜ 또는 3.2㎜일 수 있다. 겸자의 전체 크기는 그에 따라 선택될 수 있다.
본 발명은 특히 세장형, 바람직하게는 테이퍼링 형태를 가진 죠 요소들의 쌍을 포함한 긴 얇은-코 겸자에 관계가 있다. 예를 들면, 죠 요소는 7㎜ 이상, 예를 들면 10㎜, 및 가능하게는 20㎜의 길이, 및 2.4㎜의 최대 직경을 가질 수 있다. 내시경 사용을 위해, 죠들의 길이는 나선형 내시경 채널을 따라 삽입될 디바이스의 능력을 제한할 수 있다. 따라서, 보다 긴 길이의 겸자는 다른 시술들, 예로서 복강경 검사들, 또는 심지어 개복술에서 사용될 수 있다.
본 발명의 전기수술용 겸자의 죠 요소들은 그것들이 무선주파수(RF) 또는 마이크로파 에너지를 그것들 사이에서 파지된 조직으로 전달할 수 있게 하는 전극 구성을 가진다. 겸자의 목적은 조직을 파지하기 위한 것이며(즉, 그것에 압력을 인가하는 것) RF 또는 마이크로파 에너지를 사용하여 겸자 사이에 유지된 부분을 절단하고, 응고시키거나 또는 지지기 위한 것이다. 보다 긴 겸자를 갖는 것은 조직의 보다 긴 부분들이 파지되도록 허용할 수 있다.
혈관들을 효과적으로 봉합하기 위해, 동맥들, 정맥들 및 조직 묶음들에서 지혈을 생성하는 것이 필요하다. 마이크로파 에너지는, 그것이 제어 가능한 깊이(결과적으로 마이크로파 에너지의 주파수의 함수인, 전기장 강도의 제곱에 관련된)로 응고의 플러그 또는 영역을 생성할 수 있으므로, 이러한 목적에 효과적이다. RF 및 마이크로파 에너지의 조합은 효과적인 봉합을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 에너지 전달은 예로서 죠 요소들의 쌍 사이에서 클램핑함으로써, 혈관으로의 압력의 인가와 조합되는 것이 유리하다.
RF 및/또는 마이크로파 에너지 및 물리적 압력의 사용으로 인한 온도 상승의 조합은 특히 비가역적 방식으로 콜라겐 및 다른 세포 단백질들을 수축 및 변성시키는 프로세스에 도움이 될 수 있다. 콜라겐의 구조가 그것의 결합들이 깨지게 됨에 따라 변하며, 그에 의해 그것은 혈관 벽들 사이에서 접착제로서 동작하는 젤-형 물질을 형성한다. 이러한 방식으로 콜라겐을 변형시키기 위해, 조직은 70℃ 및 95℃ 사이에서 가열될 필요가 있으며, 이것은 조직에서의 콜라겐 및 엘라스틴을 젤라틴으로 변환시키기에 충분하다. 젤라틴이 압축하에 있는 동안 냉각됨에 따라, 그것은 혈관 벽의 내강에 걸쳐 효과적인 봉합을 생성한다. 이러한 봉합은 몸체 주위에서 펌핑되는 혈액과 연관된 압력들을 견딜 수 있다. 죠 요소는 RF 및/또는 마이크로파 에너지가 콜라겐 등을 젤라틴으로 변환시키기 위해 인가된 후 혈관 주위에서 클램핑 된 채로 있는 것이 바람직하다는 것이 이러한 분석으로부터 나온다. 융합이 완료될 때, 혈관은 봉합에서 가소적으로 유연하다.
본 발명에 대해 예상되는 사용의 일 특정한 분야는 폴립의 경(stalk)을 통해 절단(및 봉합)함으로써, 예로서 위장관으로부터의, 폴립들의 제거이다. 보다 긴 코를 갖는 것은 본 발명이 보다 넓은, 즉 보다 큰 직경의, 경들을 가진 폴립들을 제거할 때 유용하게 할 수 있다.
디바이스가 마이크로파 에너지뿐만 아니라 쌍극 RF 전압 및 전류를 전달할 수 있게 하기 위해, 겸자의 죠 요소들 상에서의 전극 구조들은 그것의 단부들이 개방 회로이도록 배열되는 전송 라인들이다.
디바이스가 죠 요소들이 상이한 각도들에 있을 때 마이크로파 및/또는 RF 에너지를 전달할 필요가 있을 것이라고 가정할 때, 전극 구조들은 마이크로파 에너지를 방사하도록 설계되지 않는다. 이것은 방사 안테나 형 배열을 제공하고자 하는, 종래의 마이크로파 겸자과 대조를 이룬다. 본 발명에서, 겸자의 하나 또는 바람직하게는 양쪽 죠들 모두는 불균형 손실 전송 라인들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예인 내시경 마이크로파 겸자(300)의 개략도를 도시한다. 겸자(300)는 그로부터 연장된 가요성 공급 케이블(306)을 가진 몸체(308)를 포함한다. 공급 케이블(306)은 일정한 비율로 그려져 있지 않으며; 그것은 내시경(도시되지 않음)의 기구 채널 아래로의 삽입에 적합한 길이 및 직경을 가진다. 케이블은 그것이 내시경 또는 위 내시경의 기구 채널 아래로 삽입되도록 허용하기 위해 전체 직경이 2.8㎜ 미만일 수 있다. 케이블은 2m 이상의 길이를 가질 수 있다. 공급 케이블(306)은 동축 케이블 및 죠 개방 기구(이하에서 논의됨)를 포함하는 외부 슬리브를 포함한다. 케이블(306)의 원위 단부에 한 쌍의 죠 요소들(302, 304)이 있으며, 이것은 죠 개방 기구의 제어 하에서 그것의 대향 표면들 사이에서의 공간을 개방 및 폐쇄하기 위해 힌지(305)에 대해 서로에 대하여 회전 가능하다.
몸체(308)는 죠 폐쇄 기구를 동작시키는 핸들(310) 및 풀 트리거(312)를 포함한다. 풀 트리거(312)는 대안적으로 죠 요소들(302, 304)의 대향 표면 사이에서의 재료에 압력을 인가하기 위해 죠들이 개방되며 폐쇄되도록 허용하는 기계적 슬라이더 또는 임의의 다른 적절한 기구일 수 있다. 몸체(308)는 적절한 케이블(314)에 의해 RF 및 마이크로파 에너지를 발생시킬 수 있는 전기 외과적 발생기(도시되지 않음)에 연결된다. 이러한 목적을 위해 적절한 발생기는 WO 2012/076844에 설명되며, 이것은 여기에서 참조로서 통합된다. 이러한 발생기는 마이크로파 채널 및 RF 채널 양쪽 모두 상에 전달된 전력을 실시간으로 측정하도록 배열된다(예로서, 순방향 마이크로파 전력에 반사된 마이크로파 전력을 비교함으로써 및 각각 RF 전압 및 전류를 검출함으로써). 이러한 정보는, 가열이 혈관 내에서의 함수량을 낮추며, 이것은 결과적으로 전기 전류를 전도시키기 위한 그것의 능력을 감소시키므로, 양호한 봉합을 생성하도록 에너지 전달 프로파일을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 혈관의 조성에서의 변화는 스스로를 임피던스에서의 변화로서 나타내며, 이것은 전달된 전력에 대한 변화들에서 검출된다.
한 쌍의 전송 라인들(316)은 보다 낮은 죠 요소(304)의 내부 표면 상에 형성된다. 전송 라인들(316)은 와이어(예로서, 0.25㎜ 등의 직경을 가진 금속 로드들)로부터 만들어질 수 있거나 또는 금속 스트립 라인들(예로서, 0.25㎜의 폭을 가진)일 수 있다. 이 실시예에서, 전송 라인들(316)은 서로에 평행하여 움직인다.
전송 라인들(316)의 각각의 단부는 개방 회로이다. 이 실시예에서, 전송 라인들(316) 중 하나는 동축 케이블의 내부 도체에 연결되며 다른 하나는 외부 도체로의 커넥터이다. 전송 라인들은 따라서 RF 신호에 대한 활성 및 복귀 전극들로서, 또는 마이크로파 신호에 대한 손실 전송 라인으로서 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자(100)의 개략도를 도시한다. 겸자(100)는 그의 근위 단부들에 위치된 회전 접합부(106)에서 서로에 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 죠 요소들(102, 104)을 포함한다. 회전 접합부(106)에 대한 상세들은 도 3A를 참조하여 이하에서 논의된다. 각각의 죠 요소는 석영, 세라믹(예로서, 알루미나), PEEK, PTFE 등과 같은, 낮은 유전 상수를 가진 유전체 재료로 형성된 몸체를 포함할 수 있다. 낮은 유전 상수를 갖는 것은 그것들이 생물학적 조직을 파지할 때조차, 죠 요소들의 원위 단부에 RF 및 마이크로파 신호들의 전파를 용이하게 한다.
각각의 죠 요소(102, 104)는 약 20㎜의 길이 및 1.2㎜ 미만의 폭을 가진다. 각각의 죠 요소(102, 104)는 평활하게 굽은 외부 표면(108) 및 내부 맞물림 표면(110)을 가진다. 내부 맞물림 표면들(110)은 조직이 사용 중일 때 그 사이에서 파지할 수 있도록 서로 대향한다. 내부 맞물림 표면들(110)은 이 실시예에서 편평하지만, 다른 표면 프로파일들이 사용될 수 있다.
내부 맞물림 표면들(110) 중 하나 또는 양쪽 모두는 그것 상에 부착되거나 또는 그 외 장착된 전극 구성(112)(도 3B 참조)을 가진다. 전극 구성은 그것들이 사용 중인 조직과 접촉하게 되도록 노출된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 전극 구성들에 대한 추가 상세들은 도 4A 내지 도 4D를 참조하여 이하에서 논의된다.
동축 케이블(114)은 도 3A에 도시된 바와 같이, 회전 접합부(106)의 근위 단부로 공급한다. 회전 접합부(106) 내에서, 동축 케이블의 내부 도체 및 외부 도체는 전극 구성(112)(도 3B 참조)에 연결된다.
동축 케이블(114) 및 겸자(110)는 슬리브(116)에 장착된다. 슬리브(116)는 그것이 죠들을 폐쇄하기 위해 겸자(110)의 근위 부분을 건너 이동할 수 있도록 화살표(118)의 방향으로 동축 케이블 및 겸자(110)에 대해 슬라이딩 가능하다. 동축 케이블은 회전 접합부가 겸자 상에서 압축(푸시)력 및 인장(풀)력을 전송할 수 있도록 단단한 브래킷(도 9 참조)에 고정될 수 있다. 동축 케이블의 원위 단부는 또한 이러한 목적을 위해 강화될 수 있다. 동축 케이블(114) 및 슬리브(116)는 결과적으로 디바이스의 핸들에서 폐쇄 기구의 비교적 움직이는 부분들에 연결될 수 있다. 이러한 연결은 풀 로드들을 통할 수 있거나 또는 직접적일 수 있다.
도 3A는 회전 접합부(106)를 통한 단면도를 도시한다. 이 실시예에서, 회전 접합부는 죠 요소들(102, 104) 상에서 협력 형성들 사이에서의 컵-보스 형 인터페이스이다. 제1 죠 요소(102)는 제2 죠 요소(104)에 형성된 협력 컵(122)에서 수용하는 돌출 보스(120)를 가진다. 보스(120)는 또한 회전을 허용하면서, 축 의미에서 접합을 고정시키기 위해 컵(122)에서 대응하는 홈에 스냅 핏하는 보유 플랜지(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
컵 및 보스 양쪽 모두는 회전 접합부의 근위 측면에서 주변 컷 아웃을 포함할 수 있다. 컷 아웃들은 회전 접합부(106)를 통해 애퍼처(126)를 형성하도록 협력하며, 이것은 동축 케이블(114)의 원위 단부를 수용할 수 있다. 여기에 도시되지 않지만, 동축 케이블(114)은 동축 케이블(114)에 대해 죠 요소들(102, 104)의 회전 움직임을 허용하지만, 슬리브(116)에 대하여 동축 케이블(114)의 순방향 및 역방향 움직임을 전달하는 적절한 브래킷(도시되지 않음)에 의해 회전 접합부(106)의 내부 표면들에 고정될 수 있다.
작은 비틀림 스프링(124)은 회전 접합부(106)에 장착될 수 있다. 비틀림 스프링(124)은 따로 죠 요소들을 촉구하는 토크를 인가할 수 있다. 토크는 그것이 동축 케이블을 따라 슬리브를 되돌리게 하기에 충분히 강하지 않지만, 죠들의 수동 개방을 돕기에 충분히 강하도록 선택될 수 있다.
도 3B는 동축 케이블(114)의 원위 단부에서 이루어지는 전기적 연결들의 개략적인 도면을 도시한다. 동축 케이블(114)의 내부 도체(128)는 제1 도전성 링크 요소(130)에 의해 각각의 죠 요소의 내부 표면 상에서의 전극 구성(112)에 전기적으로 연결된다. 제1 도전성 링크 요소(130)는 죠들이 접촉을 유지하면서 개방할 수 있게 하는 짧은 가요성 와이어, 또는 죠 요소의 금속화된 섹션일 수 있다. 대안적으로, 도전성 링크는 스프링 접촉일 수 있으며, 이것은 또한 죠들을 개방하는 것을 돕는 편향력을 제공할 수 있다.
유사하게, 동축 케이블(114)의 외부 도체(132)는 제2 도전성 링크 요소(134)에 의해 각각의 죠 요소의 내부 표면 상에서 전기적 구성(112)에 전기적으로 연결된다. 다시, 제2 도전성 링크 요소는 짧은 가요성 와이어 또는 죠 요소의 금속화된 섹션일 수 있다. 그러나, 대안적인 배열에서, 양쪽 죠 요소들 모두의 근위 단부의 외부 표면은 금속 셸에서 감싸질 수 있다. 금속 셸은 제2 도전성 링크 요소(134)로서 동작할 수 있으며, 즉 죠 요소의 둥근 일 측면을 연장시키며 적절한 전극 구조에서 끝난다. 또한, 금속 셸은 죠 요소들(102, 104)의 기계적 강도를 개선할 수 있다. 이러한 구조는 도 10을 참조하여 이하에서 논의된다.
도 4A는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자에 대한 제1 전극(전송 라인) 구성(140)의 단면도를 도시한다. 제1 전극 구성은 두 개의 와이어(또는 마이크로스트립) 전송 라인(142, 144)을 포함하며, 하나의 와이어는 각각의 죠 상에 있다. 이러한 형태에서, 죠들이 평행한다면, 마이크로파 전송은 죠들의 길이를 따라 발생할 수 있다. 죠들 사이에서의 조직은 죠들 사이에서의 조직에서 이동하는 거의 모든 전력을 갖고, 전송 라인의 유전체가 된다. 가열의 균등성은 조직의 마이크로파 속성들, 즉 상대적인 유전율 및 도전율에 의존할 것이다.
이러한 구성은 죠들의 고도의 흡수성 조직 또는 넓은 간격을 위해, 마이크로파 전력이 거의 모두 공급 단부 가까이에서 흡수될 수 있으므로 덜 선호된다. 죠들이 평행하지 않지만, 끝을 향해 꽤 확산된다면, 가열은 공급 단부 가까이에서 훨씬 더 집중될 것이다.
도 4B는 제2 전극(전송 라인) 구성(146)의 단면도를 도시한다. 제2 전극 구성(146)은 동일한 죠 상에 형성된 두 개의 와이어(또는 마이크로스트립) 전송 라인(142, 144)을 포함한다. 이러한 형태에서, 와이어들은 평행 와이어 전송 라인을 형성한다. 죠들이 조직으로 폐쇄될 때, 전송 라인 단면의 절반은 그것의 유전 매체로서 조직을 가진다. 조직의 높은 유전 상수 때문에, 상기 전력의 비율 이상이 조직을 통해 이동할 것이며, 전송 라인에 가깝게 조직을 가열할 것이다. 가열은 우선적으로 와이어들에 가깝게 발생할 것이다. 가열의 패턴은 어디까지 죠들이 폐쇄되는지에 독립적일 것이며, 이것은 큰 직경 혈관들(죠 요소들이 평행하지 않게 하는)이 치료될 때 유리하다. 전력의 일부가 조직 밖으로 이동하기 때문에, 가열은 죠들을 따라 더 멀리 확대될 수 있다. 흡수가 낮다면, 몇몇 전력은 전송 라인의 개방 회로 단부로부터 반사되며 인출 및 반사 마이크로파 에너지 사이에서의 간섭으로 인해, 단부 가까이에서 강화된 가열, 및 몇몇 경우에서, 단부로부터 가깝게 감소된 가열을 야기할 것이다.
이러한 구성의 기하학적 구조, 특히 어디까지 죠들이 폐쇄되는지에 독립적인 고정된 와이어 간격은 쌍극 RF 에너지를 전달하는데 적합하다.
이러한 기하학적 구조의 예는 2㎜ 떨어진 그것들의 중심들을 갖는 0.25㎜ 직경 와이어들을 갖고 두께 1㎜의 혈액 로드에 대해, CST 마이크로웨이브 스튜디오(CST Microwave Studio)(등록상표)를 사용하여 시뮬레이션되었다. 이것들은 약 5㏈ 복귀 손실을 제공하는, 도 5A에 도시된 간단한 배열을 사용하여 모델링된 동축 케이블(1.2㎜의 외부 직경을 가진 수코폼(Sucoform) 047 케이블에 기초하여)로부터 공급되었다.
이러한 시뮬레이션에 의해 산출된 종 가열은 도 5B에서 볼 수 있다. 가열은 전극 구성의 근위 절반(148)에서 매우 일정하지만, 원위 단부를 향해 가열은 감소하며 단부로부터의 반사로 인한 상쇄 간섭에 의해 야기된 널(null)(150)이 있다.
도 5C에 도시된 시뮬레이션의 단면도는, 각각의 라인 바로 아래에 보다 집중적인 가열이 있으며 전체 횡 프로파일이 곡선을 설명하지만, 가열이 혈액의 전체 깊이에 걸쳐 확대됨을 예시한다.
도 4C는 제3 전극(전송 라인) 구성(152)의 단면도를 도시한다. 제3 전극 구성(152)은 다른 죠들 상에서 서로 면하는 반대 극성들을 갖고, 각각의 죠 상에 두 개씩, 4개의 와이어 전송 라인(142, 144, 154, 156)을 포함한다.
이러한 형태에서, 각각의 죠는 죠들이 멀리 떨어질 때 도 4B에서 도시된 바와 같이 동작할 것이다. 따라서 조직의 양쪽 측면들 모두 상에 가열이 있을 것이며, 이것은 유리할 수 있다. 그러나, 죠들이 서로 가까이 있을 때, 그것들이 다른 죠에서 반대 극성 와이어의 존재로 인해 개방될 때보다 죠들 사이에서의 영역에서 보다 많은 마이크로파 전력 및 보다 많은 가열이 있을 수 있다. 이 때문에, 가열은 특히, 이 단부에서, 죠들이 대부분의 시나리오들에서 서로 가장 가깝게 있을 것이므로, 공급 단부 가까이에서 보다 집중될 수 있다.
제3 전극(전송 라인) 구성(152)은 제2 구성과 동일한 이유들로 쌍극 RF를 갖고 사용하기에 적합하다. 그러나, 죠들이 서로 가까울 때, 죠들 사이에 RF 전류를 위한 부가적인 경로가 있을 수 있으며, 이것은 바람직하지 않을 수 있다.
이러한 기하학적 구조의 예는 2㎜ 떨어진 그것들의 중심들을 갖고(즉, 와이어들의 외부 에지들 사이에서 1.75㎜), 0.25㎜ 직경 와이어들을 갖는, 1㎜ 두께의 혈액 로드에 대해, CST 마이크로웨이브 스튜디오(등록상표)를 사용하여 시뮬레이션되었다. 이것들은 약 5dB 복귀 손실을 주는, 도 6A에 도시된 간단한 배열을 사용하여 모델링된 동축 케이블로부터 공급되었다(1.2㎜의 외부 직경을 가진 수코폼 047 케이블에 기초하여).
이러한 시뮬레이션에 의해 산출된 종 가열은 도 6B에서 볼 수 있다. 도 5B와 유사하게, 가열은 전극 구성의 근위 절반(148)에 대해 매우 일정하다. 그러나, 원위 단부를 향해 가열은 감소하며 단부로부터의 반사로 인한 상쇄 간섭에 의해 야기된 널(150)이 있다.
혈액의 전체 깊이에 걸친 가열 프로파일은 도 6C에 도시된다. 사이에 냉각 갭(162)을 갖고, 반대 죠들 사이에 가열의 두 개의 대역(158, 160)이 있다. 가열은 동일한 죠 상에서의 와이어들 사이에서가 아닌, 주로 반대 죠들 상에서의 와이어들 사이에 있다.
도 4D는 제4(및 가장 선호되는) 전극(전송 라인) 구성(164)의 단면도를 도시한다. 제4 전극 구성(164)은 다른 죠 상에서 서로 면하는 동일한 극성들을 갖고, 각각의 죠 상에 두 개씩, 4개의 와이어 전송 라인(142, 144, 154, 156)을 포함한다.
이러한 형태에서, 각각의 죠는 죠들이 멀리 떨어질 때 및 죠들이 서로 가까울 때 도 4B에 도시된 바와 같이 동작할 것이다. 가열은 양쪽 죠들 모두로부터 올 것이다.
제4 전극(전송 라인) 구성(152)은 제2 구성과 동일한 이유로 쌍극 RF를 갖고 사용하기에 적합하다. 죠들이 서로 가까울 때, RF 전류에 대한 경로들은 유사한 채로 있으며, 이것은 죠들이 폐쇄되는 과정에 있는 동안 일관된 거동을 보장한다.
이러한 기하학적 구조의 예는 2㎜ 떨어진 그들의 중심들을 갖고(즉, 도체들 사이에서 1.75㎜의 물리적 간격), 0.25㎜ 직경 와이어들을 갖는, 1㎜ 두께의 혈액 로드에 대해, CST 마이크로웨이브 스튜디오(등록상표)를 사용하여 시뮬레이션되었다. 이것들은 약 5㏈ 복귀 손실을 주는, 도 7A에 도시된 간단한 배열을 사용하여 모델링된 동축 케이블로부터 공급되었다(1.2㎜의 외부 직경을 가진 수코폼 047 케이블에 기초하여).
이러한 시뮬레이션에 의해 산출된 종 가열은 도 7B에서 볼 수 있다. 도 5B와 유사하게, 가열은 전극 구성의 근위 절반(148)에 대해 매우 일정하다. 원위 단부를 향해 가열은 감소하며 단부로부터의 반사로 인한 상쇄 간섭에 의해 야기된 널(150)이 있다.
혈액의 전체 깊이에 걸친 가열 프로파일은 도 7C에서 도시된다. 4개의 와이어 사이에서, 가열의 하나의 넓은 대역(166)이 있다.
도 8A는 죠 요소(172)의 내부 표면(170)의 평면도를 도시한다. 예로서, 와이어 또는 금속의 증착된 스트립으로 만들어진, 한 쌍의 도전성 스트립들(174)은 상기 언급된 전극 구성을 제공한다. 도전성 스트립들(174)은 직선이며 평행한다. 상기 언급된 바와 같이, 이러한 배열의 하나의 부작용은 죠 요소(172)의 원위 단부를 향해 길의 대략 4분의 3에서 전달된 마이크로파 에너지에서 널이다. 도 8B는 한 쌍의 평행 도전성 스트립(176)이 널 효과를 감소시키거나 또는 최소화하기 위해 직선 대신에 나선형인 원위 부분을 갖는 죠 요소(172)의 내부 표면(170)의 평면도를 도시한다. 나선형 경로는 원위 단부로부터의 반사들을 감소시키며 그러므로 널의 크기를 감소시키는 방식으로 전송 라인들의 길이를 효과적으로 증가시킨다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예인 전기수술용 겸자(200)에서 동축 케이블 및 죠 요소 사이에서의 연결 인터페이스의 뷰를 도시한 개략적인 도면이다. 이 실시예에서, 죠 요소는 활성 전극을 지원하기 위해, 금속 셸(204), 예로서 단단한 플라스틱의, 지지 몸체(206), 및 예로서 세라믹의 유전체 베이스(208)를 포함한 3 조각 구성이다. 하부 죠 요소 및 상부 죠 요소의 지지 몸체 및 유전체 베이스는 명료함을 위해 도 9로부터 생략된다. 또 다른 실시예에서, 죠 요소는 제1 및 제2 도전성 요소들을 제공하기 위해 그 위에 형성된 금 금속화의 부분들을 갖고, 스테인리스 스틸 몸체로부터 형성될 수 있다. 이 배열에서, 죠 요소들은 세라믹과 같은 절연 재료로부터 형성된 피봇 기구에 의해 서로로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들면, 힌지가 사용된다면, 힌지 핀은 세라믹으로부터 형성될 수 있으며 하나 이상의 세라믹 심은 서로를 지나 슬라이딩할 수 있는 죠들의 표면들 사이에 위치될 수 있다.
도 10은 3 조각의 죠 요소(201)를 통한 단면도를 도시한다. 죠 요소(201)의 내부 표면(207)은 두 개의 도전성 와이어(210, 212)를 갖는다는 것을 알 수 있다. 제1 도전성 와이어(210)는 유전체 베이스(208) 상에 장착되며, 이것은 제2 도전성 와이어(212)로부터 그것을 분리시키며 RF 및 마이크로파 에너지의 전파를 지원한다. 제2 도전성 와이어(212)는 금속 셸(204)의 부분이다. 지지 몸체(206)는 효과적으로 금속 셸(204) 및 유전체 베이스(208) 사이에서의 전기적 절연 충전재이다. 금속 셸(204) 및 지지 몸체(206)의 외부 표면들은 죠 요소에 평활환 겉보기 외관을 제공하도록 성형된다.
각각의 죠 요소는 그 자신의 각각의 금속 셸(204)을 가진다. 금속 셸들(204)은 힌지 요소(214)에 대해 서로에 대하여 회전 가능하다. 힌지 요소(214)는 동축 케이블(202)의 원위 단부에 고정된 한 쌍의 힌지 바들(216), 및 금속 셸들(204) 상에서 대응하는 슬롯들(220)과 짝을 이루는 한 쌍의 안쪽으로 돌출된 스터브들을 포함한다. 사용 시, 동축 케이블은 금속 셸들(204)이 힌지에 대해 회전하며 그에 의해 겸자의 죠들을 개방 및 폐쇄하게 하기 위해 주변 슬리브(도시되지 않음)에 대하여 당겨지거나 또는 밀쳐질 수 있다.
힌지 요소(214)는 도전성 재료로 만들어질 수 있으며 또한 동축 케이블(202)의 외부 도체(222) 및 금속 셸(204) 사이에서 도전성 링크로서 동작할 수 있다. 동축 케이블(202)의 내부 도체(224)는 은, 금 또는 임의의 다른 고도의 도전성 재료로 만들어진 짧은 가요성 와이어와 같은, 개별적으로 도전성 링크 요소(도시되지 않음)에 의해 제1 도전성 와이어(210)에 연결될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자(400)에서 사용될 수 있는 죠 구성의 일 예의 개략도를 도시한다. 겸자(400)는 슬리브(406)의 원위 단부에 힌징된 한 쌍의 죠 요소들(402, 404)을 포함한다. 슬리브(406)는 죠 요소들, 및 죠 개방 기구에 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 운반하기 위해 동축 케이블(도시되지 않음)을 운반한다. 이 실시예에서, 죠 개방 기구는 슬리브를 통해 연장되며 원위 단부에서 돌출되는 한 쌍의 가요성 푸시 로드들(408)을 포함한다. 각각의 푸시 로드는 각각의 죠 요소의 밑면에 부착된다. 죠 요소들(402, 404)은 따라서 푸시 로드들(408)을 펼치며 오므림으로써 개방 및 폐쇄될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예인 전기수술용 겸자(450)에서 사용될 수 있는 팬터그래프-형 죠 구성의 개략도를 도시한다. 겸자(450)는 각각 연장 요소(410) 상에 회전 가능하게 장착되며, 결과적으로 슬리브(406)의 원위 단부 상에 힌징되는 한 쌍의 죠 요소들(402, 404)을 포함한다. 슬리브(406)는 죠 요소들, 및 죠 개방 기구에 RF 및/또는 마이크로파 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블(도시되지 않음)을 운반한다. 이 실시예에서, 죠 개방 기구는 슬리브를 통해 펼쳐지며 그것의 원위 단부에서 돌출되는 푸시 로드(412)를 포함한다. 푸시 로드(412)는 그것의 원위 단부에서 회전 가능하게 부착된, 한 쌍의, 단단한, 고정 길이 커넥터 로드들(414)을 가진다. 각각의 커넥터 로드(414)는 각각의 죠 요소의 밑면에 부착된다. 죠 요소들(402, 404)은 따라서 푸시 로드(412)를 펼쳤다 오므림으로써 개방 및 폐쇄될 수 있으며, 이것은 커넥터 로드들이 죠 요소들(402, 404)을 갈라지게 한다.
도 12에 도시된 실시예에서, 죠 요소들은 개방 및 폐쇄 동안 실질적으로 평행한 채로 있을 수 있다.
겸자는 3개의 단계를 포함하는 혈관 봉합의 방법에서 사용될 수 있다:
(1) 서로에 더 가까운 혈관의 대향 측면 벽들을 가져오기 위해 죠 요소들 사이에서 그것을 클램핑함으로써 혈관(예로서, 폴립 경)에 압력을 인가하는 단계,
(2) 그 안에서 콜라겐을 가열하며 변성 동안 그것을 움직이게 하기 위해 압축된 조직에 RF 에너지 및/또는 마이크로파 에너지를 인가하는 단계,
(3) 콜라겐이 혈관을 봉합하기 위해 압력을 유지하면서 냉각하도록 허용하는 단계.

Claims (13)

  1. 전기수술용 겸자에 있어서,
    무선주파수(RF) 에너지 및/또는 마이크로파 에너지를 운반하기 위한 동축 케이블;
    상기 동축 케이블의 원위 단부에 장착된 회전 접속부;
    상기 회전 접속부에 설치되며 갭을 사이에서 개방 및 폐쇄하기 위해 서로에 대하여 회전 가능한 한 쌍의 죠 요소(jaw element)들로서, 상기 쌍의 죠 요소들은 제1 죠 요소 및 제2 죠 요소를 포함하는, 상기 한 쌍의 죠 요소들; 및
    상기 갭에 인접한 상기 쌍의 죠 요소들에 장착된 한 쌍의 세장형 도전성 요소(elongate conductive element)들을 포함하고,
    상기 쌍의 세장형 도전성 요소들은 상기 동축 케이블에 전기적으로 연결되고,
    (i) 상기 동축 케이블에 의해 운반된 RF 에너지에 대한 활성 전극 및 복귀 전극, 및
    (ii)상기 마이크로파 에너지의 전파를 지원하기 위한 손실 전송 라인 양쪽 모두로서 동작하도록 배열되며,
    상기 회전 접합부는 상기 동축 케이블의 원위 단부에 고정된 힌지 요소를 포함하되, 상기 쌍의 죠 요소들은 상기 힌지 요소에 회전 가능하게 장착되고,
    상기 힌지 요소는 상기 동축 케이블의 원위 단부에 고정된 한 쌍의 길이 방향으로 연장되는 힌지 바(hinge bar)들을 포함하는, 전기수술용 겸자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동축 케이블은 제1 단부에서 상기 쌍의 죠 요소들에 연결되고, 상기 쌍의 죠 요소들은 상기 동축 케이블로부터 떨어져 세로로 연장되는, 전기수술용 겸자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 죠 요소는 상기 갭을 가로질러 상기 제2 죠 요소 상에서 제2 내부 표면에 대향하는 제1 내부 표면을 가지며, 상기 제1 내부 표면 및 상기 제2 내부 표면은 각각의 죠 요소들을 따라 세로로 연장되는, 전기수술용 겸자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동축 케이블은 유전체 물질에 의해 외부 도체와 구분되는 내부 도체를 가지고, 상기 쌍의 세장형 도전성 요소들은 상기 내부 도체에 전기적으로 연결된 제1 도전성 요소 및 상기 외부 도체에 전기적으로 연결된 제2 도전성 요소를 포함하며, 상기 제1 도전성 요소와 상기 제2 도전성 요소는 모두 상기 제1 내부 표면 상에 형성되는, 전기수술용 겸자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 도전성 요소는 상기 제1 도전성 요소에 평행하게 연장되고 상기 제1 도전성 요소로부터 전기적으로 절연되는, 전기수술용 겸자.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 죠 요소는 상기 제1 도전성 요소를 지원하도록 구성된 도전성 셸과 유전체 베이스를 포함하는, 전기수술용 겸자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 도전성 요소는 상기 도전성 셸의 부분인 도전성 와이어인, 전기수술용 겸자.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 죠 요소는 상기 도전성 셸 및 상기 유전체 베이스 사이에서의 전기적 절연 충전재를 더 포함하는, 전기수술용 겸자.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 요소는 상기 도전성 셸과 짝을 이루도록 구성되는, 전기수술용 겸자.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힌지 요소는 상기 도전성 셸 내에 형성된 슬롯과 짝을 이루도록 구성된, 안쪽으로 돌출된 스터브를 포함하는, 전기수술용 겸자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 죠 요소 및 상기 제2 죠 요소에 고정된 죠 폐쇄 부재를 포함하며, 상기 죠 폐쇄 부재는 상기 동축 케이블에 대해 이동 가능한, 전기수술용 겸자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 죠 폐쇄 부재는 상기 동축 케이블과 함께 연장된 풀 로드(pull rod)인, 전기수술용 겸자.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쌍의 세장형 도전성 요소들은 상기 제1 죠 요소에 장착되고, 상기 제2 죠 요소에 장착된 제2 쌍의 세장형 도전성 요소들을 더 포함하는, 전기수술용 겸자.
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