JP6982188B2 - 同時の電気手術シーリング及び切断 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年12月19日に出願された米国仮特許出願第62／607,817号“ELECTROSURGICAL SYSTEM AND METHOD ＴＯ ＳＩＭＵＬＴＡＮＯＵＳＬＹ SEAL ＡＮＤ ＣＵＴ”の優先権の利益を主張する。

電気手術は、例えば、乾燥、凝固、又は蒸発のうちの１つ又は複数により組織の切開、除去、又はシールをもたらす熱組織損傷を引き起こすために、生体組織内に熱を蓄積するための電気の使用を含む。利点には、失血を抑えながら正確な切断ができることが含まれる。電気手術装置は、病院の手術室や外来診療において失血を防ぐのに役立つために、外科手術中にしばしば使われる。高周波電気手術は、典型的には、組織を通過する際に抵抗によって熱に変換される高周波（ＲＦ）交流（ＡＣ）を含む。

典型的な電気手術信号発生器は、多段電圧変換器を使用して、ＡＣライン電力を、電気手術処置を行うために必要な制御された高周波信号に変換する。このアプローチは、通常、ＡＣライン入力を直流（ＤＣ）信号に変換し、ＤＣ信号をＲＦ信号に変換することを含む。ＲＦ出力は、外科医が解剖学的組織をシール又は切断するために高周波エネルギを与えるように操作する手術器具のエンドエフェクタの電極に与えられる。

血管及び／又は組織のシール（sealing）及び切断（cutting）の両方のためのエンドエフェクタを含む従来の電気手術器具が提供されている。先のエンドエフェクタは、互いに対して第１の離間した位置から組織を把持するための第２の位置まで互いに移動可能な、対向する第１及び第２のジョー部の対を含む。各ジョー部は、電気手術エネルギ源によってエネルギを与えられるように構成され且つ組織表面と接触するように構成される導電性組織シール面を含む。少なくとも１つのジョー部は、ジョー部内に画定された絶縁体内に配置される導電性切断面を含む。切断面は、電気手術エネルギ源によってエネルギを与えられるように構成され、組織表面と接触するように構成される。

一態様では、生物学的組織をシール及び切断するための方法が提供される。交流（ＡＣ）シール信号が、一組のシール電極の間に与えられる。ＡＣ切断信号は、シール電極間の生物学的組織インピーダンスが第１のインピーダンス閾値に達することに応答して、一組の切断電極の間に与えられる。ＡＣシール信号は、一組のシール電極の間に配置された生物学的組織のインピーダンスが第２のインピーダンス閾値に達することに応答して、ＡＣ切断信号が切断電極間に与えられる間に始まる時間インターバルの終了時に停止される。

別の態様では、電気手術システムが提供される。電気手術信号発生器シールステージが、一組のシール電極にＡＣシール信号を提供するように構成される。電気手術信号発生器切断ステージが、一組の切断電極にＡＣ切断信号を提供するように構成される。一組のシール電極及び一組の切断電極は、少なくとも１つの電極を共通に共有する。

手術台に横たわっている患者に対して低侵襲の診断又は手術処置を実行するための、低侵襲遠隔操作手術システムの例示的な平面図である。 外科医のコンソールの例示的な斜視図である。 低侵襲遠隔操作手術システムの患者側カートの例示的な斜視図である。 手術器具の例示的な斜視図である。 いくつかの実施形態による電気手術信号発生器回路を示す例示的なブロック図である。 いくつかの実施形態による開位置で示される組織シール面のセット及び組織切断面のセットを含むエンドエフェクタのジョー部の対の例示的な斜視図である。 いくつかの実施形態による、生物学的組織をそれらの間に把持した閉位置で示された図６Ａのエンドエフェクタジョー部の対の遠位端部の図である。 いくつかの実施形態による、同時のシール及び切断信号のピーク間電流信号レベルを示す例示的な信号タイミング図である。 いくつかの実施形態による、同時の組織のシーリング及び組織の切断動作の間に、生物学的組織のシーリングと切断を独立して制御するプロセスを表す例示的なインピーダンス対時間の図である。 いくつかの実施形態による、同時のシール及び切断動作を実行する第１のプロセスを示す例示的なフロー図である。 いくつかの実施形態による、同時のシール及び切断動作を実行する第１のプロセスを示す例示的なフロー図である。 いくつかの実施形態による、同時のシーリング及び切断動作の間にアークを抑制する第２のプロセスを示す例示的なフロー図である。 いくつかの実施形態による、組織シール表面間の生物学的組織の不存在に応答してシール及び切断動作を停止させる第３のプロセスを示す例示的なフロー図である。

遠隔操作手術システム

図１は、手術台１４上に横たわっている患者１２に対して低侵襲の診断又は手術処置を実行するための低侵襲遠隔操作手術システム１０の平面図である。このシステムは、手術中に外科医１８が使用するための外科医のコンソール１６を含む。１人又は複数人の助手２０もまた、この処置に参加することができる。低侵襲遠隔操作手術システム１０は、１つ又は複数の患者側カート２２及び電子カート２４をさらに含む。患者側カート２２は、外科医１８が外科医のコンソール１６を通して手術部位を見る間に、患者１２の身体の低侵襲切開部を通って少なくとも１つの手術器具２６を操作することができる。手術部位の画像は、内視鏡２８を方向付けるために患者側カート２２によって操作され得る、立体鏡内視鏡などの内視鏡２８によって得ることができる。電子カート２４に配置されたコンピュータプロセッサは、外科医１８に外科医のコンソール１６を介して後に表示するために、手術部位の画像を処理するために使用され得る。いくつかの実施形態では、立体画像がキャプチャされ得、これは、外科処置中の深さの知覚を可能にする。一度に使用される手術器具２６の数は、概して、他の要因の中でも、診断又は手術処置及び手術部位内の空間的制約に依存する。処置中に使用されている手術器具２６の１つ又は複数を交換する必要がある場合、助手２０は、患者側カート２２から手術器具２６を取り外し、手術室内のトレイ３０から別の手術器具２６に交換することができる。

図２は、外科医のコンソール１６の斜視図である。外科医のコンソール１６は、深さの知覚を可能にする手術部位の協調立体画像を外科医１８に提示するための左眼ディスプレイ３２と右眼ディスプレイ３４とを含むビューアディスプレイ３１を含む。コンソール１６は、さらに、より大きなスケールの手動制御動作を受けるための１つ又は複数の手動制御入力部３６を含み、１つ又は複数のフットペダル制御部３７を含む。患者側カート２２で使用するために設置された１つ又は複数の手術器具は、外科医１８による１つ又は複数の制御入力部３６の大きいスケールの操作に応答して、小さいスケールの距離で移動する。制御入力部３６は、外科医１８にテレプレゼンス、又は外科医が器具２６を直接制御する強い感覚を有するように制御入力部３６が器具２６と一体であるとの認識を与えるために、関連付けられる手術器具２６と同じ機械的自由度を提供し得る。この目的のために、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）を使用して、位置、力、及び触覚の感覚を手術器具２６から制御入力部３６を通して外科医の手に戻って伝達することができ、通信遅延の制約を受ける。

図３は、実施形態による、低侵襲遠隔操作手術システム１０の患者側カート２２の斜視図である。患者側カート２２は、４つの機械的支持アーム７２を含む。手術器具マニピュレータ７３は、器具の動きを制御するモータを含み、各支持アームアセンブリ７２の端部に取り付けられている。加えて、各支持アーム７２は、オプションで、取り付けられた手術器具マニピュレータ７３を手術のために患者に対して位置決めするために使用される１つ又は複数のセットアップジョイント（例えば、非動力式（unpowered）及び／又はロック可能）を含むことができる。患者側カート２２は、４つの手術器具マニピュレータ７３を含むように示されているが、より多い又はより少ない手術器具マニピュレータ７３が使用されてもよい。遠隔操作手術システムは、概して、ビデオ画像をキャプチャするための内視鏡カメラ器具２８と、キャプチャされたビデオ画像を表示するための１つ又は複数のビデオディスプレイとを典型的に含む視覚システムを含む。器具全体又は器具の構成要素のいずれかを制御するために制御コンソール１６に設けられるユーザ入力は、外科医又は他の医療者によって制御入力部に提供される入力（「マスター」コマンド）が、手術器具による対応する動作（「スレーブ」応答）に変換されるようなものである。

図４は、中心長手方向軸４１１を有する細長い中空チューブ状シャフト４１０と、患者の体腔への挿入のための遠位端部（第１端部）４５０と、ジョー部の開閉及びリスト部の（ｘ，ｙ）手首動作などの動作をエンドエフェクタ４５４に付与するように結合されたワイヤケーブルに力を加える複数のアクチュエータモータ４４５，４４７（破線で示される）を含む制御機構４４０に隣接して結合される近位端部（第２端部）４５６とを含む手術器具２６の斜視図である。手術器具２６は、手術又は診断処置を実行するために使用される。手術器具２６の遠位部４５０は、図示の鉗子、針駆動装置、焼灼装置、切断装置、イメージング装置（例えば、内視鏡又は超音波プローブ）などの種々のエンドエフェクタ４５４のいずれかを提供することができる。手術エンドエフェクタ４５４は、開閉するジョー部、又は経路に沿って並進運動するナイフ又はｘ及びｙ方向に移動し得る手首などの、機能的機械的自由度を含むことができる。図示の実施形態では、エンドエフェクタ４５４は、エンドエフェクタが細長いチューブの中心線軸４１１に対して方向付けされることを可能にするリスト部４５２によって細長い中空シャフト４１０に結合される。制御機構４４０は、器具全体及び遠位部におけるエンドエフェクタの動きを制御する。

電気手術信号発生器

図５は、いくつかの実施形態による電気手術信号発生器回路５００を示す例示的なブロック図である。電気手術信号発生器５００は、電気手術信号発生器シールステージ５０２及び電気手術信号発生器切断ステージ５０４を含む。シールステージ（sealing stage）５０２は、一組のシール電極５０６、５０８（シール＋、シール−）の間に高周波（ＨＦ）ＡＣシール信号を生成する。切断ステージ（cutting stage）５０４は、一組の切断電極５１０、５１２（切断＋、切断−）の間にＨＦＡＣ切断信号を生成する。典型的には、周波数は、約１００〜５００ｋＨｚの範囲である。いくつかの実施態様では、一組のシールステージ電極５０６、５０８及び一組の切断ステージ電極５１０、５１２は、各々、少なくとも１つの電極５０８、５１２（シール−、切断−）を共通に共有し、これらは、本明細書において総称して、リターン電極と称することができる。

電気手術信号発生器５００は、ＡＣライン電圧を電圧バスライン５１６上のＤＣ電圧に変換するためのＡＣ−ＤＣ電源５１４を含む。電圧バスライン５１６は、シールステージ回路５０２にＤＣ入力電圧信号を供給するように結合されている。電圧バスライン５１６はまた、ＤＣ入力電圧信号を切断ステージ回路５０４に供給するように結合されている。いくつかの実施形態では、ＤＣ入力電圧信号は、例えば、約４８Ｖである。

シールステージ５０２は、ＤＣ入力電圧信号を第１の制御ＤＣ電圧信号に変換するための第１のバックレギュレータ回路５１８を含み、第１の制御ＤＣ電圧信号に基づいてＡＣシール信号を生成するために結合された第１の出力トランス５２０を含む。第１の出力トランス５２０は、シール信号を一組のシール電極５０６、５０８に供給するように結合されている。より詳細には、第１の出力トランス５２０は、第１のシール電極５０６に電気的に結合された第１の端子５２２を含み、第２のシール電極５０８に電気的に結合された第２の端子５２４を含む。第１の制御ＤＣ電圧信号は、第１の出力トランス５２０の端子５２２、５２４の間に（across）いずれかの極性方向に第１の制御電圧を供給するように構成される第１の出力ステージ５２６に供給される。いくつかの実施形態では、第１の出力ステージは、第１のＨ−ブリッジスイッチ回路を含む。第１及び第２のシール電極５０６、５０８は、図６Ａ〜６Ｂを参照して後述するジョーエンドエフェクタを含む手術器具エンドエフェクタ４５４に出力ソケット５２８を介して電気的に結合される。第１の電圧及び電流モニタ回路５３０が、一組のシール電極の間の電流及び電圧をモニタするように構成される。第１のマイクロコントローラ５３２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を第１のバックレギュレータ回路５１８に供給し、第１のバックレギュレータ回路５１８によって与えられる電圧変換を決定するように構成される。第１のマイクロコントローラ５３２は、出力ステージスイッチ回路５２６のスイッチングを制御するための制御信号を生成するように構成され、それによって、例えば、デューティサイクル及び周波数を含むＨＦシール信号波形パターンを決定する。第１の信号調節及び取得回路５３４は、ＲＭＳ Ｖ、Ｉ；及び平均電力を計算するために使用される電圧及び電流測定値を取得する。また、第１のマイクロコントローラ５３２は、一組のシール電極５０６、５０８の間の第１のインピーダンスを、それらの間のモニタ電圧及び電流に基づいて測定（決定）（determine）するように構成される。

同様に、切断ステージ５０４は、ＤＣ入力電圧信号を第２の制御ＤＣ電圧信号に変換するための第２のバックレギュレータ回路５４８を含み、第２の制御ＤＣ電圧信号に基づいて切断信号を生成するために結合された第２の出力トランス５５０を含む。第２の出力トランス５５０は、ＡＣ切断信号を一組の切断電極５１０、５１２に供給するように結合される。より具体的には、第２の出力トランス５５０は、第１の切断電極５１０に電気的に結合された第１の端子５５２を含み、第２の切断電極５１２に電気的に結合された第２の端子５５４を含む。第２の制御ＤＣ電圧信号は、第２の出力トランス５５０の端子５５２、５５４を横切っていずれかの極性方向に第２の制御電圧を提供するように構成される第２の出力スイッチング回路５５６に供給される。一組の切断電極５１０、５１２は、出力ソケット５２８を介して、図６Ａ〜６Ｂを参照して後述するジョーエンドエフェクタを含む手術器具エンドエフェクタ４５４に電気的に結合される。第２の電流及び電圧モニタ回路５６０が、一組の切断電極５１０、５１２の間の電流及び電圧をモニタするように構成される。第２のマイクロコントローラ５６２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を第２のバックレギュレータ回路５４８に供給し、第２のバックレギュレータ回路５４８によって与えられる電圧変換を決定するように構成される。また、第２のマイクロコントローラ５６２は、出力ステージスイッチング回路５５６のスイッチングを制御するための制御信号を生成するように構成され、それによって例えばデューティサイクル及び周波数を含む切断信号波形パターンを決定する。第２の信号調節及び取得回路５６４は、ＲＭＳ Ｖ、Ｉ；及び平均電力を計算するために使用される電圧及び電流測定値を取得する。第２のマイクロコントローラ５６２はまた、一組の切断電極５１０、５１２の間の第２のインピーダンスを、それらの間のモニタされた電圧及び電流に基づいて、測定するように構成される。

制御コンソール１６に組み込まれ得るユーザインタフェース回路（ＵＩ）ブロック５７０は、シーリング及び切断動作を開始及び停止するためのユーザ入力コマンドを受け取るための、並びに、例えば、電圧、電流、信号周波数、及び滞留（dwell）時間などのシーリング及び切断信号波形のために使用するパラメータを示すための、手動制御部及びフットペダル制御部、及びディスプレイコンソールのうちの１つ又は複数を含み得る。また、ＵＩ回路ブロック５７０は、供給された電力量、シールが正常に完了したかどうか、エラー状態が発生したかどうかなどのフィードバック情報をユーザに提供し得る。外科医は、例えば、特定の患者又は手術処置の要件に基づいて、電圧レベル及び電流レベル又はシール信号パターン及び切断信号パターンを選択するためにユーザ入力を提供するようにＵＩを使用し得る。電子カート２４に組み込まれ得るメインコントローラ５７２は、ＵＩブロック５７０と情報を交換し、第１及び第２のマイクロコントローラ５３２、５６２と通信するように結合される。メインコントローラ５７２は、例えば、電流及び電圧レベルを含む第１及び第２のマイクロコントローラの制御下で、シーリング及び切断信号の波形を決定するための制御信号を生成するように構成され得る。また、メインコントローラ５７２は、第１及び第２のマイクロコントローラの制御下でのシーリング及び切断動作の開始及び停止時間を決定するための制御信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、メインコントローラ５７２はまた、アーク抑制及び他の時間依存機能のために、第１及び第２のマイクロコントローラに制御信号を提供するように構成され得る。値は、例えば、ユーザ設定に応じて又は他のステージで起きることに依存して変化し得る。

動作時には、第１の出力トランス５２０を経由して一組のシール電極５０６、５０８の両端にＡＣシール信号が供給され、第２の出力トランス５５０を経由して一組の切断電極５１０、５１２の両端にＡＣ切断信号が供給される。いくつかの実施形態では、第１及び第２のマイクロコントローラ５３２、５６２は、協働して、単一のＰＷＭマスター信号を第１及び第２のＨ−ブリッジスイッチ５２６、５５６に供給し、同相の周期的なシール及び切断信号を生成する。シール信号及び切断信号は、互いに同相の周期信号であるが、それらは、典型的には、異なるピーク間（peak-to-peak）電圧ポテンシャルを有する。第１及び第２の出力トランス５２０、５５０は、例えば、シール電圧及び切断電圧に対して異なる電圧レベルを生成するために、異なるターン比を有し得る。一般に、インピーダンスは、組織を切除するために必要とされるプラズマ放電に関連した高いインピーダンスのため、切断動作中よりもシール動作中の方が低い。従って、一般に、通常、シール中には、切断中に使用されるよりも低い電圧が使用され得る。いくつかの実施形態では、例えば、シール動作のピーク間電圧は約７５〜１５０Ｖであり、切断動作のピーク間電圧は約３００〜６００Ｖである。逆に、一般に、シール中には、切断中に使用されるよりも高い電流が使用され得る。

図６Ａは、いくつかの実施形態による開位置で示される組織シール面６０６〜６１２のセットと、組織切断面６１０、６１２及び６１４のセットとを含む、エンドエフェクタ４５４のジョー部６０２、６０４の対の例示的斜視図である。したがって、シール面６１０、６１２は、シールステージ５０２と切断ステージ５０４との間で共有される。図６Ｂは、いくつかの実施形態による、生物学的組織６１８がそれらの間に把持された閉位置で示される、図６Ａのエンドエフェクタジョー部６０２、６０４の対の遠位端部の図である。図６Ａを参照すると、エンドエフェクタ４５４は、対向する作用面６２０、６２２及びピボット（pivot）軸６２４を有する第１及び第２のジョー部６０２、６０４を含む。第１及び第２のジョー部６０２、６０４のうちの少なくとも１つは、第１及び第２のジョー部６０２、６０４が互いに離間されている開位置と、生物学的組織６１８をそれらの間に把持する閉位置との間で、ピボット軸６２４周りに回転可能に回動するように取り付けられる。

第１のジョー部６０２は、ソケット５２８でアクティブシール電極５０６に電気的に結合され、第１のジョー部６０２の外側部分に沿って長手方向に延びる第１及び第２の導電性組織シール面６０６、６０８を含む。第１のジョー部６０２はまた、ソケット５２８でアクティブ切断電極５１０に電気的に結合され、第１及び第２の組織シール面６０６、６０８の間で第１のジョー部６０２に沿って長手方向に延びる導電性組織切断面６１４を含む。第２のジョー部６０４は、ソケット５２８で共有リターンシール電極５０８に電気的に結合され、第１及び第２のジョー部６０２、６０４が閉位置にあるときに第１及び第２の組織シール面６０６、６０８と整合する（align with）ように第２のジョー部６０４の外側部分に沿って長手方向に延びる、第３及び第４の導電性組織シール面６１０、６１２を含む。第２のジョー部６０４はまた、第１及び第２のジョー部６０２、６０４が閉位置にあるときに第１の組織切断面６１４と整合するように、第３及び第４の組織シール面６１０、６１２の間で第２のジョー部６０４に沿って長手方向に延びるパッシブ／絶縁面６１６を含む。

図６Ｂを参照すると、組織シール動作の間、シール信号は、第１及び第３のシール面６０６、６１０の間に配置された組織部分６１８を通って、並びに第２及び第４の組織シール面６０８、６１２の間に配置された組織部分６１８を通って伝導される。組織切断の間、切断信号は、第１の組織切断面６１０、６１２、６１４の間に配置された組織部分６１８を通って伝導される。しばしば、臨床リスクを低下させるために、切断動作の前にシール動作を開始することが有益である。この方法では、血管などの生物学的組織が、切断が開始される前に、所定の程度までシールされる場合、後に開始される切断動作の間に、血液漏出のリスクは最小限である。

一般に、生物学的組織に印加される電圧及び電流密度は、切除に必要なプラズマ放電を達成するためにより高い電圧及び電流密度が必要とされるので、組織の切断又はシーリングが生じるかどうかを決定する。より低い電流密度は、典型的には、それほど迅速でない組織加熱を生じ、これは、本明細書で使用される場合、組織脱水、血管壁収縮及び血液成分の凝固、並びにコラーゲン変性及び結合を意味する、シールを生じ得る。より高い電流密度は、典型的には、プラズマ放電の生成をもたらし、これは、本明細書で使用される場合、例えば、蒸発による組織の切断を意味する、切断を生じ得る。電気手術シール信号及び電気手術切断信号は、同じ電力を供給し得るが、それらは、そうするために、通常、異なる電圧レベル及び電流レベルを使用する。

シール及び切断の両方の動作を含む典型的な電気手術処置は、ジョー部の対が組織部分を把持する「バイト」、電気手術発生器がシール及び切断のためにシール及び切断信号を提供し、次いで、組織の次の部分が把持され、シールされ、切断される等のシーケンスを含み得る。シール動作の各バイト及び各切断動作は、例えば、シールするのに２秒、切断するのに２秒のような短い時間インターバルだけを必要とし得る。電気手術処置に必要とされる全体的な時間は、バイトの数が増加するにつれて増加する。例えば、シーリング及び切断動作が順次実行される５〜６バイトを含む電気手術処置は、２０〜２４秒を必要とし得る。さらに、単一のステージの電気手術発生器が使用される場合、例えば、シール動作と切断動作との間の各移行において異なる信号パターンを生成するように発生器を再構成する（reconfigure）ために、例えばバイト当たり４〜５秒の追加の時間遅延が必要とされ得、これは、例えば、追加の２０〜３０秒だけ電気手術処置のための全体の時間をさらに増加させることがある。従って、電気手術処置に必要な時間を短縮するために、シールと切断を同時に行う必要がある。

シール及び切断信号

図７は、いくつかの実施形態による、同時のシール及び切断信号のピーク間電流信号レベルの例を示す例示的な信号タイミング図である。図面は例示的なものであり、電流レベルの単位及び時間の単位は任意であり例示的な目的だけのためのものであることが理解されるであろう。ＲＦシール電流信号７０２のピーク間電流値は、ＲＦカット電流信号パルス７０４−１〜７０４−Ｎのピーク間電流値よりも大きい。シール信号７０２は、連続ＲＦ信号として提供される。一方、切断信号７０４は、切断信号が提供されない各パルス間のデッド信号滞留時間遅延を伴う離散時間インターバルの間に、離散ＲＦ信号パルス７０４−１〜７０４−Ｎで提供される。各ＲＦ信号パルスは、パルス時間インターバルの間に連続的に与えられるＲＦ切断信号を含む。各デッド信号滞留時間遅延は、ＲＦ切断信号が与えられない時間インターバルを含む。図９Ａ〜９Ｂを参照して後述するように、切断パルスの数は、一組の切断電極５１０、５１２の間のインピーダンスの測定に基づいて満足すべき切断を達成するために必要とされるように変化し得る。シール及び切断信号は、実質的に同じ電力を提供するので、シール信号電流レベルは切断信号電流レベルより大きいが、シール信号電圧レベル（図示せず）は切断信号電圧レベル（図示せず）より小さい。

シール及び切断信号の制御

図８は、いくつかの実施形態による同時の組織シーリング及び組織切断の動作の間の、生物学的組織のシーリング及び切断を独立して制御するプロセスを表す例示的なインピーダンスと時間の図である。図面に示されたインピーダンス値及び時間単位は任意であり且つ説明目的のためであることが理解されるであろう。最初の時間インターバルＴ１の間に、時間ｔ＝０で始まり、シールステージ５０２は、シール信号電圧レベルを有するシール信号を生成する。最初の時間インターバルＴ１の間に、一組のシール電極５０６、５０８の間で測定された電流及び電圧は、それらの間のインピーダンスを測定するために使用され得る。シール電極５０６、５０８の間のモニタ電圧及び電流は、例えば、図６Ｂに示すように、第１及び第２のジョー部６０２、６０４の間で捕えられた生物学的組織のインピーダンスを示す。インピーダンスは、例えば、組織水分含有量を示し得る。一般に、組織水分含有量は、切断を開始するために適切な電圧及び電流密度が送出されることを可能にするのに十分低いものでなければならない。第２のマイクロコントローラ５６２は、第２の出力トランス５５０に、所定の切断開始閾値に到達するシール電極５０６、５０８間のインピーダンスに少なくとも部分的に基づいて切断信号を生成させるように構成される。この例においておおよそ時間ｔ＝０．９で開始する第２の時間インターバルＴ２の間に、シール電極５０６、５０８間のインピーダンスが所定の切断開始閾値に達すると、切断ステージ５０４は切断信号を生成する。第２の時間インターバルＴ２の間、シールステージ５０２は、シール信号を生成し続け、一方、切断ステージ５０４は、切断信号を同時に生成する。図７のタイミング図を参照して上述したように、シール信号と電圧信号は互いに同相であるが、より高い電圧が、上述したように、一般に、切断するために必要とされるので、シール信号は、通常、切断信号よりも低いピーク間電圧を有する。第２の時間インターバルＴ２の間に、一組のシール電極５１０、５１２の間で測定された電圧及び電流は、それらの間のインピーダンスを測定するために使用され得る。第１のマイクロコントローラ５３２は、第１の出力トランス５２０に、例えば、所定の組織レベルを示す所定のシール停止閾値に達するシール電極５１０、５１２間のインピーダンスに少なくとも部分的に基づいて、追加の所定の第３の時間インターバルＴ３の間に第１の出力トランスによってシール信号が生成される滞留モードを開始させるように構成される。この例でのおおよそ時間ｔ＝１．８において、シール電極５１０、５１２間のインピーダンスが所定のシール停止閾値に達すると、シールステージ５０２は、滞留モードに入り、この滞留モードでは、シールステージ５０２は、追加の所定の第３の時間インターバルの間、シール信号を送り続け、これは、この例では、おおよそｔ＝２．５まで延び、次いで、第１のマイクロコントローラ５３２は、シールステージ５０２にシール信号を停止させる。切断ステージ５０４は、所定の時間インターバル（図示せず）の間、切断信号を生成し続け得、その後、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断ステージ５０４に切断信号を停止させる。当業者は、より低いインピーダンスは、切断電極間にまだ存在する組織の存在を示す水分の存在を示すことを理解するであろう。より高いインピーダンスは、水分の不存在／減少を示し、これは、電極間の組織の不存在／減少を示し、これは、電極間の組織の不存在／減少及び／又はクリーンカット（clean cut）を示す。代替的には、いくつかの実施形態では、第４の時間インターバルの終わりに、一組の切断電極５１０、５１２の間のインピーダンスが切断停止インピーダンス閾値未満であることを示す一組の切断電極５１０、５１２の間で測定された電流及び電圧に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、生物組織の十分な切断を確実にするために、追加の切断信号パルスを開始することができる。

いくつかの実施形態では、切断開始インピーダンス閾値は、滞留開始時間インピーダンス閾値より小さく、切断停止インピーダンス閾値は、滞留開始時間インピーダンス閾値より大きい。特に、例えば、いくつかの実施形態では、典型的な切断開始インピーダンス閾値は、２０〜２００オームの範囲であり得、典型的な滞留開始時間インピーダンス閾値は、１５０〜５００オームの範囲であり得、典型的な切断停止インピーダンス閾値は、５００〜２０００オームの範囲であり得る。いくつかの実施形態によれば、切断開始インピーダンスがシール電極の間で測定され、滞留時間インピーダンス閾値もシール電極の間で測定される。しかし、切断停止インピーダンスは、切断電極の間で測定される。

代替実施形態では、第１のジョー部と第２のジョー部との間で送達される電圧、電流又は電力の間の位相角もまた、切断開始閾値及びシール停止閾値を決定するために使用され得る。この代替アプローチは、反応インピーダンスを考慮することを可能にし、これは、概して、シールの開始時にはより低く、組織が乾燥するにつれて増加する。

図９Ａ〜９Ｂは、いくつかの実施形態による、同時のシール及び切断動作を実行する第１のプロセスを示す例示的なフロー図である。第１及び第２のマイクロコントローラ５３２、５６２及びメインコントローラ５７２は、図１の電気手術システム５００の第１及び第２のステージ５０２、５０４に、同時のシール及び切断動作を実行させるための命令を備えるように構成され得る。ブロック９０２において、ユーザ入力は、例えば、電気手術処置を開始するためのユーザコマンドを示すフットペダルＵＩアクチュエータで受け取られる。ブロック９０４において、シール電極又は切断電極間の試験電圧及び／又は電流、ジョー部角度及びジョー部把持力のうちの少なくとも１つを含む１つ又は複数のバイトパラメータが測定される。試験信号は、試験電圧又は電流を生成するために、シール又は切断電極の間に提供され得る。ジョー部６０２、６０４は、ジョー部角度及び把持力を決定するためのセンサ（図示せず）を備えるように構成され得る。決定ブロック９０６において、生物学的組織がジョー部の間に適切に把持されているかどうかについての決定がなされる。ブロック９０８において、組織がジョー部の間に適切に配置されていないという決定に応答して、例えばジョー部の間の不十分又は不適切に配置された組織を示すメッセージがＵＩを介してユーザに提供される。

ブロック９１０において、第１のマイクロコントローラ５３２は、組織がジョー部６０２、６０４の間に適切に配置されるという決定に応答して、シール動作を開始する。シール動作は、シールステージが第１及び第３のシール面６０６、６１０の間に配置された組織６１８内にシール信号を与えるために、シール信号を一組のシール電極５０６、５０８に供給すること、並びに、第２及び第４のシール面６０８、６１２の間に配置された組織内のシール信号の伝達を含む。ブロック９１２において、第１の電圧及び電流モニタ回路５３０は、一組のシール電極５０６、５０８における電圧及び電流をモニタする。決定ブロック９１４において、第１のマイクロコントローラ５３２は、第２のマイクロコントローラ５６２が切断信号を与え始めたかどうかを決定する。

決定ブロック９１６において、切断信号が開始されたという決定に応答して、第１のマイクロコントローラは、一組のシール電極の間のモニタされた電流及び電圧が、シール停止インピーダンス閾値より大きいかどうかを決定する。モニタされたインピーダンスがシール停止インピーダンス閾値に達しないことに応答して、制御はブロック９１２に戻り、電流及び電圧のモニタリングが継続する。ブロック９１８において、モニタされたインピーダンスがシール停止インピーダンス閾値に達することに応答して、第１のマイクロコントローラは、所定のシール信号滞留時間インターバル（Ｔ３）の間、シール信号を伝播し続ける。ブロック９２０において、シール信号滞留時間インターバルの終了時に、第１のマイクロコントローラは、シールプロセスを停止する。

決定ブロック９２２において、切断信号が開始しなかったという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、一組のシール電極５０６、５０８の間のモニタされた電圧及び電流が、切断開始インピーダンス閾値より大きいインピーダンスを示すかどうかを決定する。制御は、一組のシール電極の間のインピーダンスが切断開始インピーダンス閾値以下であるという決定に応答して決定ブロック９１６に続く。ブロック９２４において、第２のマイクロコントローラ５６２は、組織インピーダンスが切断開始閾値に達したことの表示に応答して切断動作を開始する。切断動作は、第１及び第２の切断面６１０、６１２及び６１４の間に配置された組織６１８内に切断信号を与えるために、一組の切断電極５１０、５１２に切断信号を提供する切断ステージを含む。ブロック９２６において、第２の電圧及び電流モニタ回路５６０は、一組の切断電極５１０、５１２における電圧及び電流をモニタする。決定ブロック９２８において、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断時間が切断時間閾値を超えるかどうかを決定する。切断時間閾値に達していないという決定に応答して、制御はブロック９２６に戻る。決定ブロック９３０において、切断時間閾値に到達したという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、一組の切断電極５１０、５１２の間のモニタされるインピーダンスが切断停止インピーダンス閾値より大きいかどうかを決定する。ブロック９３２において、一組の切断電極５１０、５１２の間のインピーダンスが切断停止インピーダンス閾値以下であるという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断を完了するために追加の切断パルスが必要であることを決定する。いくつかの実施形態によれば、第２のマイクロコントローラ５６２は、提供されるべき追加の切断パルスの数を決定する。ブロック９３４において、第２のマイクロコントローラは、所定のデッドタイム遅延時間の間、追加の切断パルスの開始を遅延させ、その間、切断信号が提供されず、プラズマが放散させることを可能にするその後のパルスで新たな放電が生成され、これは、完全な切断を行うのではなく、放電が１つの特定の位置で留まることを防ぐことができる。ブロック９３６において、遅延に続いて、第２のマイクロコントローラは切断信号を再開し、制御はブロック９２６に戻る。決定ブロック９３８において、切断時間閾値に到達したという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、追加のカットパルスが必要でないことを決定する。ブロック９４０において、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断プロセスを停止する。

いくつかの実施形態では、シール出力ステージ内の滞留を初期化し、切断出力ステージ開始を初期化するために使用される閾値は、ジョー部角度、把持力又は他の同様の測定値に基づいて変化し得る。ジョー部角度及び把持力などの測定値は、ジョー部の間の組織の状態に関する追加情報を提供することができる。例えば、ジョー部角度の減少は、水分の喪失又は組織の乾燥又はクリーンカットを意味する。さらに、切断出力ステージ及びシール出力ステージのタイミングは、ジョー部角度、把持力又は他の同様の測定値に基づいて変化させることができる。

さらに、いくつかの実施形態では、予め定められた時間で単一の切断シーケンスを実行する代わりに、複数のより短い切断起動（shorter cut activations）を実行してもよく、各短時間の起動の間にデッドタイムの期間を導入する。シーケンスの開始、停止及び再開は、不完全な切断を引き起こし得る切断電極における残留組織ストランドを蒸発させる可能性がより高いため、これは、より信頼性の高い切断性能をもたらす。また、切断起動を開始する前に、組織が冷却され、組織切断面と組織との間の任意の蒸気バリアが消失することを可能にするために、シールシーケンスの起動を所定の時間だけ停止させることが望ましい場合がある。これは、より均一な切断放電及び改善された切断性能をもたらし得る。さらに、切断起動が終了するとき、組織が切断起動の間に送出されたエネルギから回復することを可能にし、いつシールシーケンスがシーケンスの次のステージに進むべきかを決定するために使用される電気的パラメータのより正確な測定を可能にするために、シール起動を所定の期間中断することも望ましい。シール及び切断信号は、独立して提供され、状況によっては、シール信号は、切断信号が終了した後に常に終了し得ることが理解されるであろう。

図１０は、いくつかの実施形態による、同時のシール及び切断動作中にアークを抑制する第２のプロセスを示す例示的なフロー図である。第１及び第２のマイクロコントローラ５３２、５６２及びメインコントローラ５７２は、図１の電気手術システム５００の第１及び第２のステージ５０２、５０４に、同時のシール及び切断動作を実行させるための命令を備えるように構成され得る。決定ブロック１００２は、切断信号がアクティブであるかどうかを決定する。切断信号がアクティブであるという決定に応答して、決定ブロック１００４において、第２のマイクロコントローラ５６２は、一組の切断電極５１０、５１２の間のモニタされた電流が切断アーク閾値より大きいかどうかを決定する。ブロック１００６において、一組の切断電極５１０、５１２の間のモニタされた電流が切断アーク閾値より大きいという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断信号を停止する。制御は、ブロック１００４に続いて、又は、決定ブロック１００２で切断信号がアクティブでないという決定に続いて、又は、決定ブロック１００４で一組の切断電極５１０、５１２の間のモニタされた電流が切断アーク閾値以下であるという決定に続いて、決定ブロック１００８に続く。決定ブロック１００８は、シール信号がアクティブであるかどうかを決定する。シール信号がアクティブであるという決定に応答して、決定ブロック１０１０において、第１のマイクロコントローラ５３２は、一組のシール電極５０６、５０８の間のモニタされた電流がシールアーク閾値より大きいかどうかを決定する。ブロック１０１２において、一組のシール電極５０６、５０８の間のモニタされた電流がシールアーク閾値より大きいという決定に応答して、第１のマイクロコントローラ５３２はシール信号を停止し、第２のマイクロコントローラ５６２は切断信号を停止する。シールなしで切断することは、出血を生じさせる可能性があり、これは、シールアークに応答して切断及びシールの両方を停止させるが、カットアークに応答しては停止されない理由であることが理解されよう。制御は、シール信号がアクティブでないという決定ブロック１００８での決定に続いて又は一組の切断電極５１０、５１２の間のモニタされる電流がシールアーク閾値以下であるという決定ブロック１０１０での決定に続いて決定ブロック１００２に続く。

図１１は、いくつかの実施形態に従った、組織シール面の間の生物学的組織の不存在に応答してシール及び切断起動を停止させる第３のプロセスを示す例示的なフロー図である。第１及び第２のマイクロコントローラ５３２、５６２及びメインコントローラ５７２は、図１の電気手術システム５００の第１及び第２のステージ５０２、５０４に、同時のシール及び切断を実行させるための命令を備えるように構成され得る。第３のプロセスは、シール信号がアクティブである間に生じる。ブロック１１０２において、第１の電圧及び電流モニタ回路は、一組のシール電極５０６、５０８の間の電流及び電圧をモニタする。ブロック１１０４において、第１のマイクロコントローラ５３２は、一組のシール電極５０６、５０８の間のモニタされた電圧及び電流が、組織シール面６０６〜６１２のいずれかの間の、すなわち、第１及び第３の組織シール面６０６、６１０の間、又は第２及び第４の組織シール面６０８、６１２の間の直接的な電気的接触を示すかどうかを決定する。ショートを引き起こし得る組織シール面間の直接的な接触は、シール面間の生物学的組織の欠如に起因し得る。制御は、一組のシール電極５０６、５０８の間のモニタされた電圧及び電流が、組織シール面６０６〜６１２のいずれかの間の直接的な電気的接触を示さないという決定に応答してブロック１１０２に戻る。決定ブロック１１０６において、一組のシール電極５０６、５０８の間のモニタされた電圧及び電流が、組織シール面６０６〜６１２のいずれかの間の直接的な電気的接触を示すという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断信号がアクティブであるかどうかを決定する。ブロック１１０８において、切断信号がアクティブであるという決定に応答して、第２のマイクロコントローラ５６２は、切断信号を停止する。ブロック１１１０において、ブロック１１０８に続いて、又は切断ステージがアクティブでないというブロック１１０６での決定に続いて、第１のマイクロコントローラ５３２は、シール信号を停止する。アークから送出される高エネルギは、器具自体を損傷し、例えば、シール性能が不良であるなど、器具を無効にし得ることが理解されるであろう。

例示的な実施形態が図示され説明されたが、広範囲の修正、変更及び置換が、前述の開示において考えられ、いくつかの例では、実施形態のいくつかの特徴は、他の特徴の対応する使用なしに使用され得る。当業者であれば、多くのバリエーション、代替、及び修正を認識するであろう。従って、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであり、特許請求の範囲は、本明細書に開示された実施形態の範囲と一致するように広くかつ一貫した方法で解釈されることが適切である。上記の説明は、当業者が、生体組織を同時にシールし、切断するために電気手術信号を生成し、使用することを可能にするために提示される。実施形態に対する種々の修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される包括的原理は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び用途に適用することができる。先の説明では、説明のために多数の詳細が記載されている。例えば、電気手術信号発生器回路は、シールステージ及び切開ステージを制御するために別個のプロセスを実行する命令を有するように構成された単一のプロセッサを含み得る。しかし、当業者は、本発明がこれらの特定の詳細を使用せずに実施され得ることを理解するであろう。他の例では、本発明の説明を不必要な詳細で不明瞭にしないために、良く知られたプロセスがブロック図の形式で示されている。同一の参照番号は、異なる図面における同一又は類似のアイテムの異なる図を表現するために使用され得る。従って、本発明に従った実施形態の前述の説明及び図面は、本発明の原理を単に例示するに過ぎない。従って、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明の範囲から逸脱することなく、当業者は、実施形態に様々な修正を加えることができることが理解されるであろう。

Claims (8)

1. 生物学的組織をシール及び切断するための電気手術システムであって：
   一組のシール電極の間に交流（ＡＣ）シール信号を与えるとともに一組の切断電極の間にＡＣ切断信号を与えるように構成される信号発生器と；
   前記ＡＣシール信号が前記一組のシール電極の間に与えられる間に前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織のインピーダンスを測定するように構成されるコントローラと；
   を有し、
   前記コントローラは、前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織の前記インピーダンスが第１のインピーダンス閾値に達することに応答して、前記ＡＣシール信号が前記一組のシール電極の間に与えられる間に、前記一組の切断電極の間に前記ＡＣ切断信号を与えるよう前記信号発生器を制御するように構成され；
   前記コントローラは、前記ＡＣ切断信号が前記一組の切断電極の間に与えられる間に、前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織のインピーダンスを測定するように構成され；
   前記コントローラは、前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織の前記インピーダンスが第２のインピーダンス閾値に達することに応答して、前記一組のシール電極の間の前記ＡＣシール信号を停止するよう前記信号発生器を制御し；前記ＡＣ切断信号を停止するよう前記信号発生器を制御する、ように構成される、
   システム。
2. 前記コントローラは、前記ＡＣシール信号を停止した後に前記ＡＣ切断信号を停止するよう前記信号発生器を制御するように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記コントローラは、前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織の前記インピーダンスが前記第２のインピーダンス閾値に達した後に延びるシール滞留時間の間に前記ＡＣシール信号を前記一組のシール電極の間に与えるように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
4. 前記信号発生器は、前記一組のシール電極と前記一組の切断電極との間に共通して共有される少なくとも１つの電極に、前記ＡＣシール信号を与えるとともに前記ＡＣ切断信号を与えるように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
5. 前記信号発生器は、前記一組の切断電極の間に複数の切断信号パルスを与えるように構成され；
   前記コントローラは、前記一組の切断電極の間に配置された前記生物学的組織のインピーダンス値に基づいて前記切断信号パルスの数を調節するよう前記信号発生器を制御するように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記第１のインピーダンス閾値は前記第２のインピーダンス閾値より低い、
   請求項１に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、前記ＡＣ切断信号が前記一組の切断電極の間に与えられる間に、前記一組の切断電極の間に配置された前記生物学的組織のインピーダンスを測定するように構成され；
   前記コントローラは、前記一組の切断電極の間に配置された前記生物学的組織の前記インピーダンスが第３のインピーダンス閾値に達することに応答して、前記ＡＣ切断信号を停止させるように構成される、
   請求項１に記載のシステム。
8. 前記コントローラは、前記ＡＣ切断信号が前記一組の切断電極の間に与えられる間に、前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織のインピーダンスを測定するように構成され；
   前記コントローラは、前記ＡＣシール信号が前記一組のシール電極の間に与えられる間に、前記一組の切断電極の間に配置された前記生物学的組織のインピーダンスを測定するように構成され；
   前記コントローラは、前記一組の切断電極の間に配置された前記生物学的組織の前記インピーダンスが切断アーク閾値に達し且つ前記一組のシール電極の間に配置された前記生物学的組織の前記インピーダンスがシールアーク閾値に達していないことに応答して、前記ＡＣシール信号を与え続けながら前記ＡＣ切断信号を停止するように構成される、
   請求項１に記載のシステム。

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