(57)【要約】【課題】虚数インピーダンスに基づいて、電気外科処置およびそのインテリジェント終止をモニタリングするための電気外科用システムおよび方法を提供すること。【解決手段】電気外科エネルギーを組織に供給するための電気外科用発電器であって、組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定するように構成されたセンサ回路と、該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、該電気外科用発電器の出力を調節するように構成されたコントローラとを備えている、電気外科用発電器。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気外科エネルギーを組織に供給するための電気外科用発電器であって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定するように構成されたセンサ回路と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、該電気外科用発電器の出力を調節するように構成されたコントローラと
を備えている、電気外科用発電器。
【請求項２】
前記コントローラは、マイクロプロセッサを含み、該マイクロプロセッサは、前記虚数インピーダンスを再帰的に処理するように構成された少なくとも２つの再帰フィルタを実行するように構成されている、請求項１に記載の電気外科用発電器。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、前記少なくとも２つの再帰フィルタに前記虚数インピーダンスの初期値をプリロードするように構成されている、請求項２に記載の電気外科用発電器。
【請求項４】
前記コントローラは、前記虚数インピーダンスの変化率に基づいて前記電気外科用発電器を調節するように構成され、該虚数インピーダンスの該変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、電気外科エネルギーの印加を継続するように該発電器を制御するように構成されている、請求項１に記載の電気外科用発電器。
【請求項５】
前記コントローラは、前記虚数インピーダンスの前記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、前記電気外科エネルギーの印加を中断するように前記電気外科用発電器を調節するように構成されている、請求項４に記載の電気外科用発電器。
【請求項６】
前記コントローラは、前記虚数インピーダンスの前記変化率が、前記第１の所定の閾値と前記第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間前記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始するように前記電気外科用発電器を調節するように構成されている、請求項５に記載の電気外科用発電器。
【請求項７】
前記コントローラは、前記虚数インピーダンスの前記変化率が、前記時間遅延の間、前記第１の所定の閾値よりも高いとき、前記電気外科エネルギーの印加を再始動するように前記電気外科用発電器を調節するように構成されている、請求項６に記載の電気外科用発電器。
【請求項８】
組織に電気外科エネルギーを供給するシステムであって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定する手段と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの該少なくとも１つに基づいて、電気外科用発電器の出力を調節する手段と
を備えている、システム。
【請求項９】
前記虚数インピーダンスを再帰的に処理して、該虚数インピーダンスの平均値を取得する手段をさらに備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記虚数インピーダンスを再帰的に処理する前記手段は、少なくとも２つの再帰フィルタに該虚数インピーダンスの初期値をプリロードする手段を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
組織の前記虚数インピーダンスの変化率を測定する手段をさらに備え、前記調節する手段は、該虚数インピーダンスの該変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、前記電気外科エネルギーの印加を継続する手段を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記虚数インピーダンスの前記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、前記電気外科エネルギーの印加を中断する手段をさらに備えている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記虚数インピーダンスの前記変化率が、第１の所定の閾値と第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間、前記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始する手段をさらに備えている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記虚数インピーダンスの前記変化率が、前記時間遅延の間、前記第１の所定の閾値よりも高いとき、前記電気外科エネルギーの印加を再始動する手段をさらに備えている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
電気外科エネルギーを組織に供給するためのシステムであって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率を測定する手段と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、電気外科用発電器の出力を調節する手段と、
該虚数インピーダンスの該変化率を第１の所定の閾値および第２の所定の閾値と比較する手段と
を備えている、システム。
【請求項１６】
前記虚数インピーダンスを再帰的に処理して、該虚数インピーダンスの平均値を取得する手段をさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記虚数インピーダンスを再帰的に処理する前記手段は、少なくとも２つの再帰フィルタに該虚数インピーダンスの初期値をプリロードする手段を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記虚数インピーダンスの前記変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、前記電気外科エネルギーの印加を継続する手段をさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記虚数インピーダンスの前記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、前記電気外科エネルギーの印加を中断する手段をさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記虚数インピーダンスの前記変化率が、前記第１の所定の閾値と前記第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間、前記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始する手段と、
該虚数インピーダンスの該変化率が、該時間遅延の間該第１の所定の閾値よりも高いとき、該電気外科エネルギーの印加を再始動する手段と
をさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、「ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ  ＦＯＲ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１２／３５１，９３５号、「ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ  ＦＩＬＴＥＲ  ＰＲＥ−ＬＯＡＤＩＮＧ」と題する米国特許出願第１２／３５１，９７０号、「ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ  ＩＭＰＥＤＡＮＣＥ  ＴＲＥＮＤ  ＡＤＡＰＴＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１２／３５１，９６０号の一部継続であり、これらのすべては、２００９年１月１２日にＲｏｎａｌｄ  Ｊ．Ｐｏｄｈａｊｓｋｙによって出願され、これらのすべての全開示は、本明細書において参考として援用されている。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、電気外科用装置、システムおよび方法に関する。さらに詳細には、本開示は、虚数インピーダンスに基づいて、電気外科処置をモニタリングし、そのインテリジェントな終止のための電気外科用システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の背景）
エネルギーベースの組織治療は、当該分野で周知である。様々なタイプのエネルギー（例えば、電気的、オーム性、抵抗性、超音波、マイクロ波、低温、レーザ、など）が組織に印加されて、所望の結果を達成する。電気外科は、高周波電流を外科手術部位に印加して、組織を切断、切除、凝固、または密封することを含む。単極の電気外科手術においては、ソース電極または活性電極は、電気外科用発電器から組織へ無線周波数エネルギーを送達し、リターン電極は、電流を発電器に戻す。単極の電気外科手術においては、ソース電極は通常、外科医によって保持されて組織に当てられる外科用器具の一部である。患者リターン電極は、活性電極から遠く離れて配置されて、電流を発電器に戻す。
【０００４】
切除は、最も一般的には単極の処置であり、該単極の処置は、がん治療の分野において特に有用であり、がん治療においては、１つ以上のＲＦ切除ニードル電極（普通は、細長い円筒形の形状）が、生体の中に挿入される。かかるニードル電極の通常の形状は、露出された（絶縁されていない）先端の上に配置された絶縁シースを組み込む。ＲＦエネルギーが、リターン電極と挿入された切除電極との間に提供されたとき、ＲＦ電流は、ニードル電極から身体の中を通って流れる。通常、電流密度は、ニードル電極の先端近くで非常に高く、周囲の組織を加熱し、破壊する傾向がある。
【０００５】
双極の電気外科手術においては、ハンドヘルド器具の電極のうちの一方が、活性電極として機能し、他方は、リターン電極として機能する。リターン電極は、活性電極のすぐ近くに配置され、それによって、２つの電極の間に電気回路が形成される（例えば、電気外科用鉗子）。この態様で、印加された電流は、電極の間に配置された身体組織に限定される。電極が互いから充分に離れているとき、電気回路は開いており、したがって、離された電極のうちのいずれかによってうっかりと身体組織に触れても電流は流れない。
【０００６】
双極の電気外科技術および器具は、血管または組織、例えば、肺、脳および腸のような軟らかい組織構造を凝固するために使用され得る。外科医は、電極の間で組織の中を通して印加される電気外科用エネルギーの強さ、周波数、持続時間を制御することによって、焼灼、凝固／乾燥させ、そして／または単に出血を低減もしくは遅くし得る。外科手術部位における望んでいない組織の炭化、または近くの組織に対する付随的な損傷、例えば熱拡散を引き起こすことなく、これらの所望の外科的効果のうちの１つを達成するために、電気外科用発電器からの出力、例えば、電力、波形、電圧、電流、パルス繰返し数、などを制御することが必要である。
【０００７】
外科手術部位の組織にわたる電気的インピーダンスおよびその変化を測定することによって、組織の乾燥状態または乾きの状態の良好な表示が提供されること、例えば、組織が乾くかまたは水分を失うにつれて、組織にわたるインピーダンスが上昇すること、が公知である。測定された組織インピーダンスに基づいて電気外科用電力を調節するために、この観察が幾つかの電気外科用発電器において利用されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一実施形態によると、電気外科エネルギーを組織に供給するための電気外科用発電器が開示される。発電器は、組織の虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率を測定するように構成されたセンサ回路を含む。発電器はまた、測定された虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率に基づいて電気外科発電器の出力を調節するように構成されたコントローラを含む。
【０００９】
電気外科エネルギーを組織に供給するための方法も本開示によって考察される。方法は、組織の虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率を測定するステップと、測定された虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率に基づいて、電気外科用発電器の出力を調節するステップとを含む。
【００１０】
電気外科エネルギーを組織に供給するための別の方法も本開示によって考察される。方法は、組織の虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率を測定するステップと、測定された虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率に基づいて、電気外科用発電器の出力を調節するステップとを含み、調節するステップの間に虚数インピーダンスの変化率を第１の所定の閾値および第２の所定の閾値と比較する。
【００１１】
例えば、本発明は以下を提供する。
【００１２】
（項目１）
電気外科エネルギーを組織に供給するための電気外科用発電器であって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定するように構成されたセンサ回路と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、該電気外科用発電器の出力を調節するように構成されたコントローラと
を備えている、電気外科用発電器。
【００１３】
（項目２）
上記コントローラは、マイクロプロセッサを含み、該マイクロプロセッサは、上記虚数インピーダンスを再帰的に処理するように構成された少なくとも２つの再帰フィルタを実行するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００１４】
（項目３）
上記マイクロプロセッサは、上記少なくとも２つの再帰フィルタに上記虚数インピーダンスの初期値をプリロードするように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００１５】
（項目４）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの変化率に基づいて上記電気外科用発電器を調節するように構成され、該虚数インピーダンスの該変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、電気外科エネルギーの印加を継続するように該発電器を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００１６】
（項目５）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、上記電気外科エネルギーの印加を中断するように上記電気外科用発電器を調節するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００１７】
（項目６）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記第１の所定の閾値と上記第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間上記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始するように上記電気外科用発電器を調節するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００１８】
（項目７）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記時間遅延の間、上記第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を再始動するように上記電気外科用発電器を調節するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００１９】
（項目８）
組織に電気外科エネルギーを供給するシステムであって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定する手段と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの該少なくとも１つに基づいて、電気外科用発電器の出力を調節する手段と
を備えている、システム。
【００２０】
（項目９）
上記虚数インピーダンスを再帰的に処理して、該虚数インピーダンスの平均値を取得する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２１】
（項目１０）
上記虚数インピーダンスを再帰的に処理する上記手段は、少なくとも２つの再帰フィルタに該虚数インピーダンスの初期値をプリロードする手段を含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２２】
（項目１１）
組織の上記虚数インピーダンスの変化率を測定する手段をさらに備え、上記調節する手段は、該虚数インピーダンスの該変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を継続する手段を含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２３】
（項目１２）
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、上記電気外科エネルギーの印加を中断する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２４】
（項目１３）
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第１の所定の閾値と第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間、上記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２５】
（項目１４）
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記時間遅延の間、上記第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を再始動する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２６】
（項目１５）
電気外科エネルギーを組織に供給するためのシステムであって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率を測定する手段と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、電気外科用発電器の出力を調節する手段と、
該虚数インピーダンスの該変化率を第１の所定の閾値および第２の所定の閾値と比較する手段と
を備えている、システム。
【００２７】
（項目１６）
上記虚数インピーダンスを再帰的に処理して、該虚数インピーダンスの平均値を取得する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２８】
（項目１７）
上記虚数インピーダンスを再帰的に処理する上記手段は、少なくとも２つの再帰フィルタに該虚数インピーダンスの初期値をプリロードする手段を含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００２９】
（項目１８）
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を継続する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００３０】
（項目１９）
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、上記電気外科エネルギーの印加を中断する手段をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００３１】
（項目２０）
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記第１の所定の閾値と上記第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間、上記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始する手段と、
該虚数インピーダンスの該変化率が、該時間遅延の間該第１の所定の閾値よりも高いとき、該電気外科エネルギーの印加を再始動する手段と
をさらに備えている、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００３２】
（項目１Ａ）
電気外科エネルギーを組織に供給するための電気外科用発電器であって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定するように構成されたセンサ回路と、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、該電気外科用発電器の出力を調節するように構成されたコントローラと
を備えている、電気外科用発電器。
【００３３】
（項目２Ａ）
上記コントローラは、マイクロプロセッサを含み、該マイクロプロセッサは、上記虚数インピーダンスを再帰的に処理するように構成された少なくとも２つの再帰フィルタを実行するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００３４】
（項目３Ａ）
上記マイクロプロセッサは、上記少なくとも２つの再帰フィルタに上記虚数インピーダンスの初期値をプリロードするように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００３５】
（項目４Ａ）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの変化率に基づいて上記電気外科用発電器を調節するように構成され、該虚数インピーダンスの該変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、電気外科エネルギーの印加を継続するように該発電器を制御するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００３６】
（項目５Ａ）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、上記電気外科エネルギーの印加を中断するように上記電気外科用発電器を調節するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００３７】
（項目６Ａ）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記第１の所定の閾値と上記第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間上記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始するように上記電気外科用発電器を調節するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００３８】
（項目７Ａ）
上記コントローラは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記時間遅延の間、上記第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を再始動するように上記電気外科用発電器を調節するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電気外科用発電器。
【００３９】
（項目８Ａ）
組織に電気外科エネルギーを供給する方法であって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの少なくとも１つを測定するステップと、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率のうちの該少なくとも１つに基づいて、電気外科用発電器の出力を調節するステップと
を包含する、方法。
【００４０】
（項目９Ａ）
上記虚数インピーダンスを再帰的に処理して、該虚数インピーダンスの平均値を取得するステップをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４１】
（項目１０Ａ）
上記再帰的に処理するステップは、少なくとも２つの再帰フィルタに上記虚数インピーダンスの初期値をプリロードするステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４２】
（項目１１Ａ）
上記方法は、組織の上記虚数インピーダンスの変化率を測定するステップをさらに含み、上記調節するステップは、該虚数インピーダンスの該変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を継続するステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４３】
（項目１２Ａ）
上記調節するステップは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、上記電気外科エネルギーの印加を中断するステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４４】
（項目１３Ａ）
上記調節するステップは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第１の所定の閾値と第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間、上記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始するステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４５】
（項目１４Ａ）
上記調節するステップは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記時間遅延の間、上記第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を再始動するステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４６】
（項目１５Ａ）
電気外科エネルギーを組織に供給するための方法であって、
組織の虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの変化率を測定するステップと、
該虚数インピーダンスおよび該虚数インピーダンスの該変化率のうちの少なくとも１つに基づいて、電気外科用発電器の出力を調節するステップであって、該虚数インピーダンスの該変化率を第１の所定の閾値および第２の所定の閾値と比較するステップをさらに含む、ステップと
を包含する、方法。
【００４７】
（項目１６Ａ）
上記虚数インピーダンスを再帰的に処理して、該虚数インピーダンスの平均値を取得するステップをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４８】
（項目１７Ａ）
上記再帰的に処理するステップは、少なくとも２つの再帰フィルタに上記虚数インピーダンスの初期値をプリロードするステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４９】
（項目１８Ａ）
上記調節するステップは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第１の所定の閾値よりも高いとき、上記電気外科エネルギーの印加を継続するステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００５０】
（項目１９Ａ）
上記調節するステップは、上記虚数インピーダンスの上記変化率が、第２の所定の閾値よりも低いとき、上記電気外科エネルギーの印加を中断するステップをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００５１】
（項目２０Ａ）
上記調節するステップは、
上記虚数インピーダンスの上記変化率が、上記第１の所定の閾値と上記第２の所定の閾値との間にあるとき、所定の時間遅延の持続の間、上記電気外科エネルギーのインテリジェント遮断を開始するステップと、
該虚数インピーダンスの該変化率が、該時間遅延の間該第１の所定の閾値よりも高いとき、該電気外科エネルギーの印加を再始動するステップと
をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００５２】
（摘要）
電気外科エネルギーを組織に供給するための電気外科用発電器が開示される。発電器は、組織の虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率を測定するように構成されたセンサ回路を含む。発電器はまた、測定された虚数インピーダンスおよび／または虚数インピーダンスの変化率に基づいて電気外科発電器の出力を調節するように構成されたコントローラを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
本開示の様々な実施形態が、図面を参照して本明細書で説明される。
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の一実施形態による単極の電気外科システムの概略的なブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の一実施形態による双極の電気外科システムの概略的なブロック図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態による発電器の概略的なブロック図である。
【図３】図３は、本開示の一実施形態による方法の流れ図である。
【図４】図４は、本開示の一実施形態による電気外科エネルギーの印加の間の組織の虚数インピーダンスのプロットである。
【図５】図５は、本開示の一実施形態による電気外科エネルギーの印加の間の組織の虚数インピーダンスのプロットである。
【図６】図６は、本開示の一実施形態による電気外科エネルギーの印加の間の組織の虚数インピーダンスのプロットである。
【図７】図７は、本開示の一実施形態による電気外科エネルギーの印加の間の組織の虚数インピーダンスのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本開示の特定の実施形態が、添付の図面を参照して以下で記述される。以下の記述において、周知の機能または周知の構成は、不要な詳細で本開示を不明確にすることを避けるために詳細には記述されない。
【００５５】
本開示に従った発電器は、単極および双極の電気外科手順、ならびにマイクロ波切除手順を行い得、該単極および双極の電気外科手順、ならびに該マイクロ波切除手順は、血管シーリング手順を含む。発電器は、様々な電気外科用器具（例えば、単極の活性電極、リターン電極、双極の電気外科用鉗子、フットスイッチなど）とインタフェースするための複数の出力を含み得る。さらに、発電器は、電子回路を含み、該電子回路は、様々な電気外科モード（例えば、切断、調合、分割など）と、様々な電気外科手順（例えば、単極、双極、血管シーリング）とに特に適した無線周波数電力を生成するように構成されている。
【００５６】
図１Ａは、本開示の一実施形態に従った単極の電気外科用システムの概略的例示である。システムは、患者Ｐの組織を処置するための１つ以上の電極を有する電気外科用器具２を含む。器具２は、１つ以上の活性電極（例えば、電気外科用切断プローブ、切除電極など）を含む単極型器具である。電気外科ＲＦエネルギーは、発電器２０によって、供給線４を経由して器具２に供給され、該供給線４は、発電器２０の活性端子３０（図２）に接続され、器具２が、組織を凝固、シール、切除、および／または処置することを可能にする。エネルギーは、リターン電極６を通り、リターン線８を経由して、発電器２０のリターン端子３２（図２）において発電器２０に戻る。活性端子３０とリターン端子３２とは、器具２およびリターン電極６のプラグ（明確には図示せず）とそれぞれインタフェースするように構成されたコネクタであり、該プラグは、供給線４およびリターン線８の端に配置されている。
【００５７】
システムは、複数のリターン電極６を含み得、該複数のリターン電極６は、患者Ｐとの全接触面積を最大化することによって組織の損傷の可能性を最小化するように配置されている。さらに、発電器２０とリターン電極６とは、いわゆる「患者に対する組織（ｔｉｓｓｕｅ−ｔｏ−ｐａｔｉｅｎｔ）」接触をモニタリングするように構成され得、充分な接触が、それらの間に存在するということを確実にすることにより、組織の損傷の可能性をさらに最小化する。
【００５８】
図１Ｂは、本開示に従った双極の電気外科用システムの概略的例示である。システムは、患者Ｐの組織を処置するための１つ以上の電極を有する双極の電気外科用鉗子１０を含む。電気外科用鉗子１０は、対向する顎部材を含み、該対向する顎部材は、その中に配置された活性電極１４とリターン電極１６とを有する。活性電極１４とリターン電極１６とは、ケーブル１８を介して発電器２０に接続され、該ケーブル１８は、活性端子３０とリターン端子３２とにそれぞれ結合された供給線４とリターン線８とを含む（図２）。電気外科用鉗子１０は、コネクタ２１において発電器２０に結合され、該コネクタ２１は、ケーブル１８の端に配置されたプラグによる活性端子３０およびリターン端子３２に対する接続部（例えば、ピン）を有し、プラグは、供給線４およびリターン線８からの接点を含む。
【００５９】
発電器２０は、発電器２０を制御するための適切な入力制御装置（例えば、ボタン、アクティベータ、スイッチ、タッチスクリーンなど）を含む。さらに、発電器２０は、様々な出力情報（例えば、強度設定、処置完了のインジケータなど）をユーザに提供するための１つ以上の表示スクリーンを含み得る。制御装置は、ユーザが、ＲＦエネルギーの電力、波形パラメータ（例えば、波高率、デューティサイクルなど）、および他のパラメータを調節することにより、特定の作業（例えば、凝固、組織シーリング、強度設定など）に適した所望の波形を達成することを可能にする。器具２はまた、複数の入力制御装置を含み得、該複数の入力制御装置は、発電器２０の特定の入力制御装置に対して冗長であり得る。器具２に入力制御装置を配置することが、発電器２０との相互作用を必要とすることなく、外科手術手順の間のＲＦエネルギーのパラメータのより容易、かつ、より迅速な修正を可能にする。
【００６０】
図２は、本開示の一実施形態に従った発電器２０の概略的ブロック図を示し、該発電器２０は、コントローラ２４と、高電圧ＤＣ電源２７（「ＨＶＰＳ」）と、ＲＦ出力ステージ２８とを含む。ＨＶＰＳ２７は、従来のＡＣ電源（例えば、壁の電気コンセント）に接続され、そして、高電圧ＤＣ電力をＲＦ出力ステージ２８に提供し、次に、該ＲＦ出力ステージ２８は、高電圧ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、そして、ＲＦエネルギーを活性端子３０に送達する。エネルギーは、リターン端子３２を経由してＲＦ出力ステージ２８に戻される。
【００６１】
特に、ＲＦ出力ステージ２８は、高いＲＦエネルギーのシヌソイド波形を生成する。ＲＦ出力ステージ２８は、様々なデューティサイクル、様々なピーク電圧、様々な波高率、および様々な他の適切なパラメータを有する複数の波形を生成するように構成されている。特定のタイプの波形が、特定の電気外科モードに適している。例えば、ＲＦ出力ステージ２８は、切断モードにおいて、組織を切除、融合、および切開するために最も適した１００％のデューティサイクルのシヌソイド波形を生成し、そして、凝固モードにおいて、出血を止めるために組織を焼灼するために最も使用される１〜２５％のデューティサイクルの波形を生成する。
【００６２】
発電器２０は、様々なタイプの電気外科用器具（例えば、器具２、電気外科用鉗子１０など）に適合するような複数のコネクタを含み得る。さらに、発電器２０は、切除、単極および双極の切断、凝固などの様々なモードで動作するように構成されている。発電器２０が、切り替えメカニズム（例えば、中継器）を含むことにより、コネクタ間のＲＦエネルギーの供給を切り替えるので、例えば、器具２が発電器２０に接続されたときには、単極のプラグだけが、ＲＦエネルギーを受け取るということが、想定される。
【００６３】
コントローラ２４は、メモリ２６に動作可能に接続されたマイクロプロセッサ２５を含み、該メモリ２６は、揮発型メモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発型メモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得る。マイクロプロセッサ２５は、出力ポートを含み、該出力ポートは、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８に動作可能に接続され、開制御ループスキームおよび／または閉制御ループスキームのいずれかに従って、マイクロプロセッサ２５が発電器２０の出力を制御することを可能にする。当業者は、マイクロプロセッサ２５は、本明細書において考察される計算を行うように適合された任意の論理プロセッサ（例えば、制御回路）によって置き換えられ得るということを理解する。
【００６４】
閉ループ制御スキームは、フィードバック制御ループであり、該フィードバック制御ループにおいては、センサ回路２２は、両者が様々な組織特性および様々なエネルギー特性（例えば、組織のインピーダンス、組織の温度、出力電流および／または出力電圧、組織を通過する電圧および電流など）を測定する複数のセンサを含み得、該センサ回路２２は、コントローラ２４にフィードバックを提供する。かかるセンサは、当業者の理解の範囲内にある。次に、コントローラ２４は、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力ステージ２８に信号を送り、次に、該ＨＶＰＳ２７および／または該ＲＦ出力ステージ２８は、ＤＣ電源および／またはＲＦ電源をそれぞれ調節する。コントローラ２４はまた、発電器２０の入力制御装置または器具２からの入力信号を受信する。コントローラ２４は、入力信号を利用することにより、発電器２０によって出力された電力を調節し、および／または発電器２０において他の制御機能を行う。
【００６５】
本開示は、虚数インピーダンスを使用して、電気外科手順をモニタリングするためのシステムおよび方法を提供する。電気外科エネルギーの送達を制御するための虚数インピーダンスの使用が、切除手順を行うことに関して考察される。例示の実施形態は、他の電気外科手順および／または他の電気外科モードと共に利用され得ることを、当業者は理解する。
【００６６】
図３は、虚数インピーダンスに基づいて発電器２０の出力を制御するための方法を示す。該方法は、ソフトウエアアプリケーションとして具体化され得、該ソフトウエアアプリケーションは、メモリ２６に埋め込まれ、そして、マイクロプロセッサ２５によって実行されることにより、時間の関数として、測定された虚数インピーダンスまたは虚数インピーダンスの変化に基づいて発電器２０の出力を制御する。複素インピーダンスは、実数インピーダンスと、虚数インピーダンスとからなる。実数インピーダンスは、抵抗と同一であり、そして、虚数インピーダンスは、リアクタンスと同一である。また、リアクタンス性インピーダンスは、誘導性または容量性のいずれかであり得る。単に抵抗のインピーダンスは、電圧と電流との間で移相を示さず、一方、リアクタンスは、組織を通過する電圧と電流との間で移相θを誘導し、結果として、虚数インピーダンスは、電圧波形と電流波形との間の位相角または移相に基づいて計算され得る。
【００６７】
エネルギー送達の間の虚数インピーダンスの変化は、エネルギーの印加による組織特性の変化の指標として使用され得る。さらに詳細には、感知された虚数インピーダンスに対応する電気的反応を組織に伝達する、微細気泡の形成、気泡場（ｂｕｂｂｌｅ  ｆｉｅｌｄｓ）、および組織乾燥を検出するために、虚数インピーダンスが使用され得る。組織の反応は、組織に送達されているエネルギーを反映する。結果として、虚数インピーダンスの測定された変化は、組織に常駐するエネルギー量の指標として使用され得る。発電器によって供給されているエネルギーのモニタリングと組み合わせた常駐するエネルギーのモニタリングが、処置の間に組織から漏れるエネルギーの計算を可能にし、それにより、あらゆる偶然のエネルギー漏出に加えて処置プロセスの効率の決定を可能にする。
【００６８】
図３を参照すると、ステップ２００において、切除エネルギーが、組織に送達され、そして、虚数インピーダンスが、センサ回路２２によって測定される。センサ回路２２は、組織を通過する電圧波形と電流波形とを測定し、そして、波形間の位相角に基づいて虚数インピーダンス（例えば、複素インピーダンスの虚数成分）を決定する。図４は、時間（毎秒１０サンプル）に対する虚数インピーダンスのグラフ１００を例示する。グラフ１００は、電気外科エネルギーの拍動的な印加を反映している複数のパルスを有する検出されたインピーダンス曲線１１０を含む。インピーダンス曲線１１０は、負数（例えば、−３Ωから−６Ω）を使用して表されているので、より高い負数は、より大きい反応性インダクタンスを示し、より小さい負数は、より大きい反応性キャパシタンスを示す。ステップ２０２において、インピーダンス曲線１１０が、事前フィルタリングされることより、事前フィルタリングされた曲線１２０を生成するより早い処理を可能にする。Ｋａｌｍａｎ  Ｆｉｌｔｅｒなどの様々なフィルタが、事前フィルタリングされた曲線１２０を達成するために利用され得る。
【００６９】
図４に関して、電気外科エネルギーの印加の開始において、虚数インピーダンスは、負の値（例えば、約−５Ωから約−７Ω）で開始し、そして、約２だけ急速に増加する。以下でさらに詳細に考察されるように、この傾向はまた、図５〜図７において例示されている。虚数インピーダンスの急速な増加は、約２〜３分後に減速する。虚数インピーダンスにおける傾向（例えば、急速に増加し、そして、２〜３分に減速する）はまた、切除の間に観察される温度の傾向に相関する。特定の理論に束縛されることなく、エネルギーが組織に印加されると、細胞内の空間および細胞間の空間において微細気泡を形成し、低い開始虚数インピーダンス（例えば、より負数であり、より誘導性と関連付けられる）をもたらすと考えられている。組織の温度が増加すると、液体の水が、位相遷移温度（例えば、８０℃以上）に近い組織領域から追い出され、より多くの微細気泡を形成し、蒸気の気泡のサイズが増加し、そして、これらの領域が、乾燥される。乾燥された組織の領域は、より高いインピーダンス（例えば、より正数であり、より容量性と関連付けられる）を有し、したがって、容量性インピーダンスに寄与する。これらの現象は、ほとんどの場合、可逆的である。なぜならば、温度が上がり、水を追い出すと、浸透圧が、水の逆流を生成するからである。結果として、組織は、エネルギーの均衡を回復するために、乾燥された状態と水和した状態との間で、新たな平衡条件、または安定した状態の条件を求める。
【００７０】
平衡状態が達成されると、サーマルキル（ｔｈｅｒｍａｌ  ｋｉｌｌ）領域（例えば、病変の切除サイズ）は、あまり大きくならない。結果として、平衡の確立は、最大サーマルキル領域と相関し、エネルギーの印加の終了が適切か否かを決定するために使用され得る。言い換えると、虚数インピーダンスのモニタリングが、平衡の決定を可能にし、該平衡の決定は、最大サーマルキル領域と相関し、したがって、インテリジェント遮断の適切な閾値として作用する。
【００７１】
平衡の決定は、事前フィルタリングされた曲線１２０の傾きまたは虚数インピーダンスの変化率を分析することによって決定され得る。傾きの決定は、センサ回路２２および／またはコントローラ２４において行われ得る。約０の傾きは、平衡の確立を反映し、一方、負の傾きは、組織内のエネルギー蓄積の減少に対応すると考えられる。傾きの分析の前に、事前フィルタリングされた曲線１２０は、単極の再帰フィルタを使用してフィルタリングされる。結果として、第１のフィルタは、インピーダンス曲線１１０を平滑化し、そして、再帰フィルタリングが、以下で記述されるように、傾きの変化の方向と大きさとを検出する。
【００７２】
ステップ２０４において、事前フィルタリングされた１２０の傾き（例えば、虚数インピーダンスの変化率）が、決定される。本開示の一実施形態に従って、変化率の決定は、単極の再帰フィルタリングによって達成され得、該単極の再帰フィルタリングは、所定の数の虚数インピーダンス値を平均し、変化率の値を達成する。任意の数のインピーダンスフィルタが使用され得、かつ、下記の式（１）に基づいている。
（１）  ＺｆＸｎ＝Ｚｉｎ＊Ａ＋ＺｆＸｎ−１＊Ｂ
ＡとＢとは、時定数に依存し、そして、各特定のインピーダンスフィルタＺｆＸに対して、発電器２０の入力制御装置を介して、ユーザによって特定され得る。ＡとＢとを計算するときには、下記の式が使用され得る。
Ｂ＝ｅ＾（−１／サンプル数）
Ａ＝１−Ｂ
【００７３】
サンプル速度はまた、サンプルの数を計算するために、ユーザによって特定され得る。式（１）において、Ｚｉｎは、たった今計算された新たな平方二乗平均虚数インピーダンス値（例えば、ＺｉＲＭＳ）であり、ＺｆＸｎ−１は、Ｘによって特定されたフィルタ数に対する、ループを介した先のイテレーションからのフィルタリングされた虚数インピーダンスであり、そして、ＺｆＸｎは、Ｘによって特定されたフィルタ数に対する新たなフィルタリングされたインピーダンス値である。一実施形態において、サンプルの数を計算するためのサンプル速度は、マイクロプロセッサ２５のループ時間と同期され得る。したがって、約５つの時定数の中で、事前フィルタリングされた曲線１２０の傾きに対応する虚数インピーダンスフィルタの最終出力が、提供され得る。別の実施形態において、初期基本虚数インピーダンスが、虚数インピーダンスフィルタをプリロードするために使用され得る。
【００７４】
ステップ２０６において、事前フィルタリングされた曲線１２０の傾きが、分析される。一実施形態において、傾きは、３つの領域（例えば、２つの閾値）を使用して分析される。ステップ２０８において、傾きが第１の所定の閾値（例えば、正数の閾値）よりも大きいか否かが、決定される。ステップ２１０において、傾きが、第１の閾値と第２の所定の閾値（例えば、負数）との間であるか否かが、決定される。ステップ２１２において、傾きが閾値よりも低いかが、決定される。別の実施形態において、複数の領域が、様々な傾きの値に応答して行われる必要がある複数の作用に基づいて利用され得る。虚数インピーダンスの変化率（例えば、傾き）および／または虚数インピーダンスの分析に基づいて、コントローラ２４は、以下でさらに詳細に考察されるように、発電器２０の出力を調節する。
【００７５】
傾きが、第１の閾値よりも大きいときには、これは、熱プロフィールが、増大していることと、エネルギーの印加がステップ２０８において継続し得ることとを示す。次に、プロセスは、ステップ２０６に戻り、傾きのモニタリングとエネルギーの印加とを継続する。傾きが、第１の閾値と第２の閾値との間であるときには、熱プロフィールは、平衡であり、これは、ステップ２１４において示されているように、平衡に到達し、インテリジェント遮断プロセスが、開始されることを示す。平衡に到達したことが、決定されると、所定の時間遅延が終了したかを、検証が行わる。これが、組織のかなりの部分が処置されたことを決定するための第２の検証を提供する。時間遅延は、所定の時間値を入力することによってか、または提案された遅延期間のうちの１つを選択することによってかのいずれかでユーザ選択可能であり得る。一実施形態において、選択肢のうちの１つは、手順の終了を確立するための最短時間の対応する時間遅延であり得、そして、別の選択肢は、１００％の細胞殺傷率を保証する保存的処置レジメンに対応する時間遅延であり得る。
【００７６】
異なる時間遅延を選択する効果が、図５に例示され、図５は、時間（毎秒１０サンプル）に対する虚数インピーダンスのグラフ１００を示す。虚数インピーダンスは、最初に増加し、そして、次に、平坦部によって例示されるように平衡に到達し、そして、次に、顕著に減少する。これが、発電器２０に、インテリジェント遮断プロセスを開始するように命令する。第１の時間遅延「Ａ」（例えば、５．０分）が、選択された場合、処置は、矢印「Ａ」において終了される。第２の時間遅延「Ｂ」（例えば、１０．８分）が選択された場合、処置は、矢印「Ｂ」において終了される。時間遅延「Ａ」は、非常に集中的な時間遅延を表すが、第２の時間遅延「Ｂ」は、非常に保存的な時間遅延を示す。時間遅延の間に５．８分の差が存在するが、結果としての切除量は、直径で０．０５ｃｍだけしか異ならなかった。これは、より長い時間遅延が、必ずしもより大きな切除量を生成しないことがあり得、特定の状況における適切な時間遅延期間の選択は、ユーザ選択可能であり得ることを示す。
【００７７】
一実施形態において、中間時間遅延がまた、利用され得る。平衡に到達すると、中間時間遅延が、ステップ２１６において引き起こされ、そして、傾きの検出が、傾きの傾向が変化していないことを依然として確認し続ける。傾きが、第１の閾値を超えて増加する場合には、エネルギーの印加が再開される。時間（毎秒１０サンプル）に対する虚数インピーダンスのグラフ１００を示す図６に示されているように、事前フィルタリングされた曲線は、最初に平衡に到達し、そして、次に、わずかに負の傾きを有する。この時点で、中間時間遅延が、引き起こされ、傾きのインテロゲーションが継続する。言い換えると、プロセスは、次にステップ２０６に戻り、傾きのモニタリングとエネルギーの印加とを継続する。
【００７８】
傾きが、第２の閾値未満であるときには、これは、エネルギーの印加効率が、低下しており、そして、手順が終了されるべきであることを示す。これは、血管および他の障害物に近接していることによって引き起こされ得る。図７は、事前フィルタリングされた曲線１２０が実質的な波状起伏を有する時間（毎秒１０サンプル）に対する虚数インピーダンスのグラフ１００を示す。第２の閾値よりも低い負の傾きに遭遇する際に、ステップ２１８におけるプロセスは、エネルギーの印加を終了し、および／またはエネルギーの印加の低下ユーザに警告する。
【００７９】
本開示のいくつかの実施形態が、図面に示され、および／または本明細書において考察されてきたが、本開示は、それらに限定されるということは意図していない。なぜならば、本開示は、当該分野が許容する限り範囲が広いということと、本明細書が同様に読まれるべきであるということとが意図されているからである。したがって、上の記述は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲の範囲と精神との範囲内で他の改変を想定する。
【符号の説明】
【００８０】
２  電気外科用器具
４  供給線
６、１６  リターン電極
８  リターン線
１０  電気外科用鉗子
１４  活性電極
１８  ケーブル
２０  電気外科用発電器
２１  コネクタ
Ｐ  患者
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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