WO2019138455A1

WO2019138455A1 - 外科処置装置

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Publication number: WO2019138455A1
Application number: PCT/JP2018/000252
Authority: WO
Inventors: 祐平高田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2020-07-10

Abstract

外科処置装置（１）は、生体組織（Ｘ）を把持する把持部（５，６）と、把持部（５，６）に把持された状態の生体組織（Ｘ）に対しエネルギを供給して外科処置を施すエネルギ供給部（１５）と、把持部（５，６）に把持された状態の生体組織（Ｘ）内における血流情報を取得する血流情報取得部（１２）と、血流情報取得部（１２）により取得された血流情報に基づいて、把持部（５，６）による生体組織（Ｘ）の把持状態を検出する把持状態検出部（１３）と、把持状態検出部（１３）により検出された把持状態が適正か否かを判定する把持状態判定部（１４）とを備える。

Description

外科処置装置

　本発明は、外科処置装置に関するものである。

　従来、血管を含む生体組織を挟んだ状態でエネルギの供給により生体組織内の血管の止血を行う外科処置装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この外科処置装置は、生体組織を挟んで把持する一対のジョーを備え、ジョーに設けられた光学式の送信機および受信機により、把持した生体組織内の血管の有無等の特性情報を取得する。取得された特性情報に基づいて、血流が所定の大きさを超える血管を、処置を回避すべき血管であると判定し、エネルギ供給や把持圧力を一定に維持する機能が停止され、あるいは、警報が発せられる。

特表２０１５－５１６１８２号公報

　しかしながら、特許文献１の外科処置装置では、ジョーの間に処置を回避すべき血管が存在しない場合には上記制御は行われない。すなわち、血流が所定の大きさを超えない血管がジョーの間に配置されていて、処置を行うことによりその血管の止血を行う際には、ジョーによる把持状態が良好ではない場合であってもエネルギ供給が行われてしまう。また、ジョーの把持力が同じであっても、生体組織の厚みや血管の密集度等が部位により異なるので、把持圧力を一定にしただけでは安定した外科処置を行うのが難しい場合がある。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体組織の把持状態に応じて適正な処置を行うことができる外科処置装置を提供することを目的としている。

　本発明の一態様は、生体組織を把持する把持部と、該把持部に把持された状態の前記生体組織に対しエネルギを供給して外科処置を施すエネルギ供給部と、前記把持部に把持された状態の前記生体組織内における血流情報を取得する血流情報取得部と、該血流情報取得部により取得された前記血流情報に基づいて、前記把持部による前記生体組織の把持状態を検出する把持状態検出部と、該把持状態検出部により検出された前記把持状態が適正か否かを判定する把持状態判定部とを備える外科処置装置である。

　本態様によれば、把持部により生体組織を把持すると血流情報取得部により把持部に把持された状態の生体組織内における血流情報が取得され、取得された血流情報に基づいて把持部による生体組織の把持状態が把持状態検出部により検出される。そして、把持状態判定部により把持状態が適正であるか否かが判定されるので、エネルギ供給部を作動させて把持部に適正に把持されている状態の生体組織にエネルギを供給して外科処置を施すことができる。これにより、生体組織の厚みや生体組織内の血管の密集度等が異なっていても、常に良好な血流状態のときに外科処置を行うことができる。

　上記態様においては、前記把持状態判定部により判定された前記把持状態が適正ではない場合にその旨を報知する報知部とを備えていてもよい。
　このようにすることで、把持状態判定部により判定された把持状態が適正ではない場合に、報知部によりその旨が報知されることにより、術者が把持状態を改善し、あるいは把持状態が適切ではない状態でエネルギ供給部からエネルギが生体組織に供給されないようにすることができる。

　また、上記態様においては、前記エネルギ供給部によるエネルギの供給中に、前記把持状態判定部により判定された前記把持状態が適正ではない場合にエネルギの供給を停止してもよい。
　このようにすることで、把持状態が適切ではない状態でエネルギ供給部からエネルギが生体組織に供給されることを防止することができる。

　また、上記態様においては、前記血流情報取得部が、ドップラ法により前記血流情報を取得してもよい。
　このようにすることで、生体組織内部に脂肪等の光干渉物質が介在する場合であっても、ドップラ法により血流情報を精度よく取得することができ、把持状態が適正であるか否かを精度よく判定することができる。

　また、上記態様においては、前記把持部が、該把持部に把持された状態の前記生体組織内にレーザ光を照射するレーザ光照射部と、該レーザ光照射部により照射され前記生体組織内を透過した前記レーザ光の透過光を受光する透過光受光部とを備えていてもよい。
　このようにすることで、レーザドップラを利用して、簡易かつ精度よく生体組織内の血流情報を取得することができる。

　本発明によれば、生体組織の把持状態に応じて適正な処置を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る外科処置装置を示す全体構成図である。図１の外科処置装置による外科処置の手順を説明するフローチャートである。

　本発明の一実施形態に係る外科処置装置１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る外科処置装置１は、図１に示されるように、処置用プローブ２と、該処置用プローブ２に接続された装置本体３とを備えている。

　処置用プローブ２は、術者によって把持される長尺の柱状のアーム４の先端に、術者の操作によって開閉可能に設けられ生体組織Ｘを把持する一対のジョー（把持部）５，６を備えている。
　ジョー５，６の相互に対向する把持面５ａ，６ａには、把持面５ａ，６ａ間に把持した生体組織Ｘに対して、後述するエネルギ供給部１５から供給されるエネルギを供給し、封止や凝固切開等の外科処置を施すことができる板状のエネルギ処置部７が備えられている。

　また、一対のジョー５，６の一方のジョー５には、血流検知用のレーザ光を射出するレーザ光射出部（レーザ光照射部）８が備えられている。また、他方のジョー６には、一対のジョー５，６が閉じられた状態でレーザ光射出部８に対向する位置に、レーザ光を受光するレーザ光受光部（透過光受光部）９が備えられている。

　装置本体３は、レーザ光射出部８に血流検知用のレーザ光を供給するレーザ光源１０と、レーザ光受光部９により受光されたレーザ光を検出する光検出部１１と、光検出部１１により検出されたレーザ光に基づいて、ジョー５，６に把持されている状態の生体組織Ｘ内における血流情報を取得する血流情報取得部１２と、取得された血流情報に基づいて血管Ｙの有無を判定する血管有無判定部（把持状態検出部）１３と、血流情報に基づいて把持状態を判定する把持状態判定部１４と、エネルギ処置部７にエネルギを供給するエネルギ供給部１５とを備えている。エネルギ供給部１５から供給されるエネルギとしては、超音波、高周波、またはレーザ光等が挙げられる。

　また、装置本体３には、術者が入力を行うインタフェース１６と、血管有無判定部１３および把持状態判定部１４による判定結果に基づいてエネルギ供給部１５を制御する制御部１７と、制御部１７に接続された報知部１８とが備えられている。

　血流情報取得部１２は、光検出部１１により検出されたレーザ光を周波数解析することにより、レーザドップラ法を用いて生体組織Ｘ内における血流情報、例えば、血流量の大きさあるいは動脈か静脈かの血管Ｙの種類等の情報を求めるようになっている。
　ここで、本実施形態において利用される血流情報を提供するレーザドップラ法について説明する。

　レーザドップラ法は血中の赤血球の散乱現象を用いる測定技術である。レーザドップラ法に使用されるレーザ光の波長は、脂肪等の水分が主体の組織成分に吸収されずに生体組織Ｘの深部にまで進達する６５０ｎｍから１３００ｎｍの範囲から選ばれる。生体組織Ｘ内に太い血管Ｙが存在するかどうかの血管有無を判定するには、平均ドップラ周波数の大小で判定する。
　一方、血管Ｙの深さを判定することも可能であり、この場合はパワースペクトルの大きさで判定する。

　これら血流情報を組み合わせることで、処置用プローブ２が徐々に生体組織Ｘ中の血管Ｙの位置に近づいて来るのをランプ等の点灯やブザー音等の強度を徐々に高めるようにして報知することも可能である。
　一方、動脈か静脈かの判定は、血流速度の変動レベルで判定することができる。

　ここで、動脈は、心臓ポンプからの圧力変動を大きく受けて、その血流速度を変動させる。静脈は、圧力変動の影響が小さく血流速度の変動はほとんど無い。そこで、動脈か静脈かの判別は、血流速度、すなわち平均ドップラ周波数の変動の有無によって判定することが可能である。具体的には、心拍変動の範囲である０．６Ｈｚから３Ｈｚの周波数成分が所定の閾値を上回った場合を動脈、それ以下の場合を静脈と判定することができる。

　他方、血管Ｙの太さについて、数１に示すように、血流量は血管断面積と血流速度の積が一定になるが、血管Ｙが分岐して毛細血管になるにつれて血管Ｙの総断面積は飛躍的に増大するため、分岐した先の血管Ｙの流速は分岐する都度に低下する。

　ここで、Ｑは血流量、Ａは血管断面積、ｖは血流速度である。

　血流速度ｖは、毛細血管でなければ、大まかに数２に示されるハーゲン・ポアズイユの式に従う。分岐すると血管Ｙが細くなる一方で、圧力勾配の大きさは増大するが、圧力勾配よりも血管径が細くなる影響の方が大きいため、血管径と血流速度ｖには正の相関がある。

　ここで、Ｒは血管半径、μは血液の粘性、ｄｐ／ｄｘは圧力勾配である。

　血流速度ｖは、数３に示される平均ドップラ周波数を計算することで計算する。平均ドップラ周波数はドップラスペクトルの１次モーメントをパワースペクトルで割ったものである。深さによらずに速度を求めることができる。すなわち、血管径を判別することができる。

　ここで、ｗはドップラ周波数、Ｐ（ｗ）はパワースペクトルである。

　戻り光の大小によるショットノイズの大きさの違いの影響を除するために、数４に示されるように、血管Ｙが無いところでのドップラスペクトルを取得してゼロスペクトルとし、元のドップラスペクトル信号により除算することが望ましい。戻り光強度が一定になるように光量を調整してもよい。手振れ等の影響を除去するために、解析する周波数の範囲を制限することが望ましい。

　表層の毛細血管の血流の影響をさらに除去するために、ドップラスペクトルの１次モーメント、あるいは、２次モーメントを用いて測定してもよい。あるいは、カットされた低周波数成分を含めたパワースペクトルに対する周波数制限したパワースペクトルの比を求めてもよい。

　光検出部１１は生体組織Ｘを透過したレーザ光を受光し、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管等の光検出器を用いて光電変換し、電気回路でローパスフィルタとカットオフ周波数（１０ｋＨｚから９００ｋＨｚ）のバンドパスフィルタにより処理して、それぞれのアナログ信号をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換して取得するようになっている。

　光検出部１１は、さらに、取得されたデジタル信号についてＦＦＴを行う。ＦＦＴはサンプリング時間２．５ｍｓの時間内のサンプリング数５０００を用いて行う。そうすることで拍動の影響を受けないようにすることができる。平均周波数を計算し、その信号を１０ｓのサンプリング時間でＦＦＴを行うことによって、脈動をＦＦＴ周波数上で確認することができる。ある周波数範囲の信号レベルが閾値を上回った場合に動脈と判別する。

　血管有無判定部１３は、血流量の大きさが所定の第１閾値を超えている場合には、外科処置を回避すべき太い血管Ｙが存在すると判定するようになっている。また、生体組織Ｘ内に存在する血管Ｙが動脈であると判定された場合にも、外科処置を回避すべき血管Ｙが存在すると判定するようになっている。

　把持状態判定部１４は、血流情報取得部１２により取得された血流量の大きさが、第１閾値以下でありかつ血管Ｙが静脈である場合に、把持状態の判定を行うようになっている。具体的には、把持状態判定部１４は、血流量の大きさが所定の第２閾値を超えている場合には把持力が不足していると判定し、第３閾値を下回っている場合には把持力が強すぎると判定するようになっている。

　制御部１７は、血管有無判定部１３が、外科処置を回避すべき血管Ｙが存在すると判定した場合には、報知部１８によりその旨を報知するようになっている。
　また、制御部１７は、把持状態判定部１４が、把持力が不足していると判定した場合および把持力が強すぎると判定した場合には、報知部１８によりその旨を報知するとともに、エネルギ供給部１５によるエネルギの供給を停止するようになっている。
　そして、制御部１７は、把持状態判定部１４が、把持力が第３閾値以上第２閾値以下であると判定した場合に、エネルギ供給部１５からエネルギ処置部７へのエネルギの供給を許容するようになっている。

　このように構成された本実施形態に係る外科処置装置１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る外科処置装置１を用いて生体組織Ｘに対する封止あるいは止血等の外科処置を施すには、図２に示されるように、術者がアーム４を操作することで、外科処置を行う生体組織Ｘにジョー５，６を作用させ、ジョー５，６の間に生体組織Ｘを挟んだ把持状態とする（ステップＳ１）。次に、術者がインタフェース１６に対して所望の外科処置に関する操作情報を入力することにより、装置本体３のレーザ光源１０から血流検知用のレーザ光をレーザ光射出部８に供給し、生体組織Ｘに向けて射出させる（ステップＳ２）。

　レーザ光射出部８からレーザ光が射出されると、ジョー５，６の間に把持されている生体組織Ｘにレーザ光が入射され、入射したレーザ光が生体組織Ｘ内において散乱した後に、生体組織Ｘを透過して他方のジョー６に配置されているレーザ光受光部９により受光される。
　受光されたレーザ光の透過光は光検出部１１により検出され、血流情報取得部１２により送られることにより、周波数解析され、血流情報が取得される（ステップＳ３）。

　取得された血流情報は血管有無判定部１３および把持状態判定部１４に送られる。まず、血管有無判定部１３において、血流情報である血流量が第１閾値を超えているか否かが判定される（ステップＳ４）。第１閾値を超えていると判定された場合には外科処置を回避すべき血管Ｙが存在するという判定結果になり、報知部１８により、把持する箇所を変更することを促す情報が術者に対して報知され（ステップＳ５）、ステップＳ１からの工程が繰り返される。

　そして、術者が報知内容に応じて処置用プローブ２を操作し、把持する箇所を変更することにより、血流量が第１閾値以下と判定された場合には、報知部１８による報知が終了し、ステップＳ６以降の工程への進行が可能となる。
　ステップＳ４において、血流量が第１閾値以下であると判定された場合には、把持状態判定部１４において、血流量が第３閾値以上第２閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳ６）。

　血流量が第２閾値を超えるか、第３閾値未満である場合には、報知部１８によりその旨が報知される（ステップＳ７）。例えば、血流量が第２閾値を超えていると判定された場合には、把持力不足であるという判定結果になり、把持力を強めることを促す情報が報知される一方、血流量が第３閾値未満であると判定された場合には、把持力が強すぎるという判定結果になり、把持力を弱めることを促す情報が報知される。

　そして、術者が報知内容に応じて処置用プローブ２を操作し、把持力を変更することにより、血流量が第３閾値以上第２閾値以下であると判定された場合には、適正な把持力が付与されているとしてエネルギ供給部１５によるエネルギの供給が許容される。制御部１７は、インタフェース１６から入力されてくるエネルギ供給の指令に従って、エネルギ供給部１５を作動させエネルギを供給する（ステップＳ８）。

　例えば、所定時間にわたるエネルギの供給が行われた後には、把持状態が若干弱められ（ステップＳ９）、この状態で、血流情報取得部１２による血流情報の取得が再度行われ（ステップＳ１０）、血流量が第４閾値以下である否かが判定される（ステップＳ１１）。血流量が第４閾値以下であれば、血管Ｙが十分に封止されているとして処理を終了し、血流量が第４閾値を超えている場合には、報知部１８によりその旨を報知して（ステップＳ１２）、ステップＳ８からの工程が繰り返される。

　このように、本実施形態に係る外科処置装置１によれば、レーザ光を照射して取得された血流情報に基づいて、外科処置を回避すべき血管Ｙがあるか否かを判定するのみならず、把持状態が適正であるか否かを判定する。そして、外科処置を回避すべき血管Ｙがジョー間に配置されていない場合であっても、把持状態が適正でない場合には、その旨を報知するとともに、エネルギ供給部１５の作動を禁止して、外科処置が行われないようにするので、把持状態が不適正なままで外科処置が行われてしまう不都合の発生を未然に防止することができるという利点がある。

　なお、本実施形態においては、把持状態判定部１４による判定の結果、把持状態が適正であると判定された場合には、エネルギ供給部１５によるエネルギの供給が許容され、不適正であると判定された場合には、その旨が報知されるとともにエネルギ供給部１５によるエネルギの供給が禁止されることとしたが、これに代えて、その旨の報知のみを行って、エネルギの供給を禁止することなく、その是非については術者に委ねることにしてもよい。また、報知を行うことなく、エネルギの供給の禁止のみを行うことにしてもよい。

　また、エネルギ供給を行うステップＳ８の前後において、それぞれ血流情報を得るようにしたが、さらに、これら前後に行うステップＳ６および／またはステップＳ１１をエネルギ供給する所定期間内にも時系列で行うことにより、エネルギ供給する間に血流の値が変化することで把持状態が変化した場合であっても、安定した外科処置を行うことができる。

　また、本実施形態においては、光検出部１１により、検出された血流情報のある周波数範囲の信号レベルが第１閾値を上回った場合に動脈と判別することとしたが、これに代えて、生体組織Ｘが脂肪等の光干渉物質が介在しないような肉薄の組織である場合には、ＲＧＢのような異なる波長からなる可視光を用いて測定した吸光度または撮影した画像の色濃度を用いて判別してもよい。また、血管Ｙの太さは、光吸収の大きさや光電脈波の振幅により求められる血液量から推定してもよい。また、血管Ｙの深さについては、血液の光吸収特性を利用して光電脈波を周波数解析することにより求めてもよい。また、２波長（例えば、６７０ｎｍと９４０ｎｍ）のレーザ光を用いて酸素飽和度を取得することにより求めてもよい。

　また、第１閾値を用いて判定するステップＳ４は、ジョー５，６による把持力に影響されないよう、ジョー５，６の間に生体組織Ｘを位置させた状態で最小限の把持力で生体組織Ｘを把持するようにして行い、判定後に強く生体組織Ｘを把持するようにしてもよい。　　

　また、一対のジョー５，６の間に位置する生体組織Ｘの電気的インピーダンスを測定することにより、把持力を弱くした際の生体組織Ｘとの接触状態を判定するステップを加えてもよい。ここで、電気的インピーダンス値が所定の閾値未満の場合、把持力を強めることを促す旨の報知を行うか、エネルギ出力を停止すればよい。

　また、一対のジョー５，６による把持に先立ち行われる非接触での血流測定の構成（特に、レーザ光射出部８およびレーザ光受光部９）は、処置用プローブ２とは別体の手術用道具、例えば、把持専用の把持鉗子に設けてもよい。また、ジョー５の把持面５ａとジョー６の把持面６ａのぞれぞれに対し、複数のレーザ光射出部８と複数のレーザ光受光部９とを配置することで、生体組織Ｘの把持状態をより広範囲に判定してもよい。また、エネルギ処置部７の形状や寸法は、外科処置の種類に応じて適宜変更されてもよい。

　さらに、一対のジョー５，６で生体組織Ｘを把持している際に行われる把持状態の判定は、レーザドップラ法以外にも、超音波ドップラ法により実行されてもよい。ただし、超音波ドップラ法は、超音波発振部および／または超音波受信部が生体組織Ｘと十分に接触している必要があるため、上述したインピーダンス測定により生体組織Ｘとの接触状態が良好か否かを判定することが好ましい。

　１　外科処置装置
　５，６　ジョー（把持部）
　８　レーザ光射出部（レーザ光照射部）
　９　レーザ光受光部（透過光受光部）
　１２　血流情報取得部
　１３　血管有無判定部（把持状態検出部）
　１４　把持状態判定部
　１５　エネルギ供給部
　１８　報知部
　Ｘ　生体組織

Claims

　生体組織を把持する把持部と、
　該把持部に把持された状態の前記生体組織に対しエネルギを供給して外科処置を施すエネルギ供給部と、
　前記把持部に把持された状態の前記生体組織内における血流情報を取得する血流情報取得部と、
　該血流情報取得部により取得された前記血流情報に基づいて、前記把持部による前記生体組織の把持状態を検出する把持状態検出部と、
　該把持状態検出部により検出された前記把持状態が適正か否かを判定する把持状態判定部とを備える外科処置装置。
　前記把持状態判定部により判定された前記把持状態が適正ではない場合にその旨を報知する報知部とを備える請求項１に記載の外科処置装置。
　前記エネルギ供給部によるエネルギの供給中に、前記把持状態判定部により判定された前記把持状態が適正ではない場合にエネルギの供給を停止する請求項１または請求項２に記載の外科処置装置。
　前記血流情報取得部が、ドップラ法により前記血流情報を取得する請求項１から請求項３のいずれかに記載の外科処置装置。
　前記把持部が、該把持部に把持された状態の前記生体組織内にレーザ光を照射するレーザ光照射部と、該レーザ光照射部により照射され前記生体組織内を透過した前記レーザ光の透過光を受光する透過光受光部とを備える請求項４に記載の外科処置装置。