(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気外科用システムであって、前記電気外科用システムは、
波高因子およびデューティ比を有する少なくとも１つの電気外科用波形の形態で電気外科用エネルギーを組織に供給するように適合された電気外科用電源と、
インピーダンスを測定し、少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号を得るように適合されたセンサー回路であって、アーク放電状態を検出すると、少なくとも１つのアーク検出信号を生成するようにさらに適合されたセンサー回路と、
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号をフィルター処理することにより、その絶対値を得るように適合された高域フィルターと、
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号の絶対値をフィルター処理することにより、前記少なくとも１つのアーク検出信号を得るように適合された低域フィルターと、
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号の関数として少なくとも１つの標的制御信号を生成し、前記少なくとも１つのアーク検出信号に基づいて、前記電気外科用電源の出力を調節するように適合されたコントローラと、
電気外科用エネルギーを組織に印加するように適合された少なくとも１つの能動電極を含む電気外科用器具と
を備えた、電気外科用システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのアーク検出信号は、アーク放電のレベルを表すようにスケールされている、請求項１に記載の電気外科用システム。
【請求項３】
前記コントローラは、平均インピーダンス値の関数として少なくとも１つの標的制御信号を生成することによって前記電気外科用電源の出力を調節する、請求項１に記載の電気外科用システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの波形の前記波高因子および前記デューティ比のうちの少なくとも１つを調節することによって前記電気外科用電源の出力を調節する、請求項１に記載の電気外科用システム。
【請求項５】
電気外科用電源であって、前記電気外科用電源は、
波高因子およびデューティ比を有する少なくとも１つの電気外科用波形の形態で電気外科用エネルギーを組織に供給するように適合されたＲＦ出力ステージと、
インピーダンスを測定し、少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号を得るように適合されたセンサー回路であって、アーク放電状態を検出すると、少なくとも１つのアーク検出信号を生成するようにさらに適合されたセンサー回路と、
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号をフィルター処理することにより、その絶対値を得るように適合された高域フィルターと、
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号の絶対値をフィルター処理することにより、前記少なくとも１つのアーク検出信号を得るように適合された低域フィルターと、
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号の関数として少なくとも１つの標的制御信号を生成し、前記少なくとも１つのアーク検出信号に基づいて、前記電気外科用電源の出力を調節するように適合されたコントローラと
を備えた、電気外科用電源。
【請求項６】
前記少なくとも１つのアーク検出信号は、アーク放電のレベルを表すようにスケールされている、請求項５に記載の電気外科用電源。
【請求項７】
前記コントローラは、平均インピーダンス値の関数として少なくとも１つの標的制御信号を生成することによって前記電気外科用電源の出力を調節する、請求項５に記載の電気外科用電源。
【請求項８】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの波形の前記波高因子および前記デューティ比のうちの少なくとも１つを調節することによって前記電気外科用電源の出力を調節する、請求項５に記載の電気外科用電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（技術分野）
本開示は、電気外科用電源に関する。より詳細には、本開示は、電気外科用電源の出力を制御するためのシステムおよび方法に関する。この電気外科用電源は、感知フィードバック制御システム、およびアーク放電に応答して出力を調節するアークを基礎にした適応制御システムを含む。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の背景）
エネルギーを基礎にした組織処置は、当該技術分野で周知である。種々のタイプのエネルギー（例えば、電気、超音波、マイクロ波、寒冷、熱、レーザーなど）が組織に付与されて所望の結果を達成する。電気外科的手術は、手術部位への高周波電流の印加を含み、組織を切断し、切除し（ａｂｌａｔｅ）、凝固し、送り、またはそうでなければシールする。単極電気外科では、電源または能動電極が、電気外科用電源から組織に高周波エネルギーを送達し、そして戻り電極が、この電流を運んで電源に戻す。単極電気外科では、電源電極は、代表的には、外科医によって保持され、そして処置される組織に適用される外科用器具の一部である。患者戻り電極は、上記能動電極から遠隔に配置され、電流を運んで電源に戻す。
【０００３】
双極電気外科では、ハンドヘルド器具の電極の１つが、能動電極として、そしてその他が戻り電極として機能する。この戻り電極は、能動電極に緊密に近接して、電気回路がこれら電極の間に形成されるように配置される（例えば、電気外科用鉗子）。このようにして、印加された電流は、上記電極間に位置決めされた身体組織に制限される。これら電極が互いから十分に分離されるとき、電気回路は開き、そしてそれ故、これら分離された電極のいずれかとの身体組織の不注意の接触は電流を流れるようにしない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
感知された組織のフィードバックが、電気外科用エネルギーの送達を制御するために用いられ得ることは当該技術分野で公知である。電気外科用エネルギーの印加の間に、アーク放電が、処置の経過の間に生じ得る。エネルギーアーク放電は、感知された組織のフィードバックにとっては特に問題である。なぜなら、システムが、アーク放電によって引き起こされる組織性質において急速に生じる変化を調節するように試みるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
本開示の１つの局面によれば、電気外科用システムが開示される。このシステムは、電気外科用エネルギーを、波高因子および衝撃係数を有する１つ以上の電気外科用波形の形態で組織に供給するよう適合された電気外科用電源を含む。このセンサーはまた、インピーダンスを測定し、そして１つ以上の測定されたインピーダンス信号を得るように適合されたセンサー回路を含む。このセンサー回路は、アーク放電状態の検出に際し、１つ以上のアーク検出信号を発生するようにさらに適合される。このシステムはさらに、上記測定されたインピーダンス信号の関数として１つ以上の標的制御信号を発生し、そして上記アーク検出信号に基づき該電気外科用電源の出力を調節するよう適合されたコントローラを含む。電気外科用エネルギーを組織に印加するよう適合された１つ以上の能動電極を含む電気外科用器具がまた含められる。
【０００６】
本開示の別の局面は、電気外科的手順を実施するための方法を含む。この方法は、電気外科用電源から、電気外科用エネルギーを、波高因子および衝撃係数を有する１つ以上の電気外科用波形の形態で供給する工程、および１つ以上の測定されたインピーダンス信号を得るためにインピーダンスを測定する工程、およびアーク放電状態の検出に際し、１つ以上の検出信号を発生する工程を含む。この方法はさらに、上記測定されたインピーダンス信号の関数として１つ以上の標的制御信号を発生する工程、および上記アーク検出信号に基づき上記電気外科用電源の出力を調節する工程を含む。
【０００７】
本開示のさらなる局面によれば、電気外科用電源が開示される。この電源は、電気外科用エネルギーを、波高因子および衝撃係数を有する１つ以上の電気外科用波形の形態で組織に供給するよう適合されたＲＦ出力ステージを含む。この電源はまた、インピーダンスを測定し、そして１つ以上の測定されたインピーダンス信号を得るように適合されたセンサー回路を含む。このセンサー回路は、１つ以上のアーク放電状態の検出に際し、１つ以上のアーク検出信号を発生するようにさらに適合される。この電源はさらに、上記測定されたインピーダンス信号の関数として１つ以上の標的制御信号を発生し、そして上記アーク検出信号に基づきこの電気外科用電源の出力を調節するよう適合されたコントローラを含む。
【０００８】
本発明はさらに、以下を提供する。
（項目１）
電気外科用システムであって：
電気外科用エネルギーを、波高因子および衝撃係数を有する少なくとも１つの電気外科用波形の形態で組織に供給するよう適合された電気外科用電源；
インピーダンスを測定し、そして少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号を得るように適合されたセンサー回路であって、アーク放電状態の検出に際し、少なくとも１つのアーク検出信号を発生するようにさらに適合されたセンサー回路；
その少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号の関数として少なくとも１つの標的制御信号を発生し、そしてその少なくとも１つのアーク検出信号に基づきその電気外科用電源の出力を調節するよう適合されたコントローラ；および
電気外科用エネルギーを組織に印加するよう適合された少なくとも１つの能動電極を含む電気外科用器具、を備える、電気外科用システム。
（項目２）
前記少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号をフィルター処理し、その絶対値を得るよう適合された高域フィルター；および
その少なくとも１つの測定されたインピーダンス信号の絶対値をフィルター処理し、前記少なくとも１つのアーク検出信号を得るよう適合された低域フィルター；をさらに備える、項目１に記載の電気外科用システム。
（項目３）
前記少なくとも１つのアーク検出信号が、アーク放電のレベルを表すようなスケールである、項目１に記載の電気外科用システム。
（項目４）
前記コントローラが、平均インピーダンス値の関数として少なくとも１つの標的制御信号を発生することによって前記電気外科用電源の出力を調節する、項目１に記載の電気外科用システム。
（項目５）
前記コントローラが、前記少なくとも１つの波形の前記波高因子および前記衝撃係数の少なくとも１つを調節することにより、前記電気外科用電源の出力を調節する、項目１に記載の電気外科用システム。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の種々の実施形態は、図面を参照して本明細書中で説明される。
【図１】図１は、本開示に従う電気外科用システムの概略ブロック図である。
【図２】図２は、本開示に従う電源の概略ブロック図である。
【図３】図３は、本開示に従う方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（詳細な説明）
本開示の詳細な実施形態は、以下の本明細書に添付の図面を参照して説明される。以下の説明では、本開示を不必要な詳細であいまいにすることを避けるために周知の機能または構成は説明されない。当業者は、本開示に従う方法が、単極電気外科用システムまたは双極電気外科システムのいずれの使用をもモニターするよう適合され得ることを理解する。
【００１１】
図１は、本開示による電気外科用システムの概略図である。このシステムは、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１０を含む。この器具１０は、１つ以上の能動電極（例えば、電気外科用切断プローブ、切除電極（単数または複数）など）を含む単極タイプ、または１つ以上の能動電極および戻り電極を含む双極タイプ（例えば、電気外科用封止鉗子）のいずれかであり得る。電気外科用ＲＦエネルギーは、電源２０によって器具１０に、能動出力端子に作動可能に接続される供給ライン１２を経由して供給され、この器具１０が、組織を凝固し、シールし、切除し、そして／またはそうでなければ処置することを可能にする。
【００１２】
この器具１０が単極タイプである場合、エネルギーは、患者の身体上に配置され得る戻り電極（明瞭には図示されていない）を通って電源２０に戻され得る。このシステムはまた、患者Ｐとの全体の接触領域を最大にすることによって、損傷組織の機会を最小にするように配列される複数の戻り電極を含み得る。さらに、電源２０および単極戻り電極は、いわゆる「患者への組織（ｔｉｓｓｕｅ−ｔｏ−ｐａｔｉｅｎｔ）」接触をモニターするための形態であり得、それらの間に十分な接触が存在し、組織損傷の機会をさらに最小にすることを保証する。
【００１３】
上記器具１０が双極タイプ器具である場合、この戻り電極は、能動電極の近傍（例えば、双極鉗子の対向する顎上）に配置される。上記電源２０が複数の供給端子および戻り端子、ならびに対応する数の電極配線を含み得ることがまた、想定される。
【００１４】
上記電源２０は、この電源２０を制御するために、入力制御（例えば、ボタン、アクティベーター、スイッチ、タッチスクリーンなど）を含む。さらに、この電源２０は、外科医に種々の出力情報（例えば、強度設定、処置終了指標など）を提供するための１つ以上のディスプレイスクリーンを含み得る。これらの制御は、外科医が、ＲＦエネルギーの電力、波形、およびその他のパラメーターを調節し、特定の仕事（例えば、凝固すること、組織をシールすること、強度設定することなど）の適切な所望の波形を達成することを可能にする。上記器具１０は、上記電源２０の特定の入力制御では余分であり得る複数の入力制御を含み得ることもまた想定される。これら入力制御を器具１０に配置することは、電源２０との相互作用を要求することなく、外科的手順の間にＲＦエネルギーパラメーターのより容易で、かつより迅速な改変を可能にする。
【００１５】
図２は、コントローラ２４、高電圧ＤＣ電源２７（「ＨＶＰＳ」）およびＲＦ出力相２８を有する電源２０の概略ブロック図を示す。このＨＶＰＳ２７は、ＲＦ出力相２８に高電圧ＤＣ電力を提供し、これは次に、高電圧ＤＣ電力をＲＦエネルギーに変換し、そしてこの高周波ＲＦエネルギーを能動電極２４に送達する。特に、このＲＦ出力相２８は、高周波ＲＦエネルギーの正弦波形を発生する。このＲＦ出力相２８は、種々の衝撃係数、ピーク電圧、波高因子、およびその他のパラメーターを有する複数の波形を発生するような形態である。特定タイプの波形は、特定の電気外科的モードに適切である。例えば、上記ＲＦ出力相２８は、組織を解剖するために最も適する、切断モードで１００％の衝撃係数正弦波形、および出血を停止するために組織を焼灼するために最も適する、凝固モードで２５％の衝撃係数波形を発生する。
【００１６】
コントローラ２４は、揮発性タイプメモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性タイプメモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得るメモリ２６に作動可能に接続されるマイクロプロセッサ２５を含む。このマイクロプロセッサ２５は、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力相２８に作動可能に接続される出力ポートを含み、このマイクロプロセッサ２５が、開放および／または閉鎖制御ループスキームのいずれかに従って電源２０の出力を制御することを可能にする。
【００１７】
種々の組織およびエネルギー性質（例えば、組織インピーダンス、組織温度、出力電流および／または電圧など）を測定するための１つ以上のセンサーを有するセンサー回路２２を含む閉鎖ループ制御スキームまたはフィードバック制御ループが提供される。このセンサー回路２２は、上記コントローラ２４にフィードバックを提供する。このようなセンサーは、当該技術分野の範囲内である。コントローラ２４は、次に、ＨＶＰＳ２７および／またはＲＦ出力相２８に信号を送り、これらは、次に、ＤＣ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、電源２０または器具１０の上記入力制御から入力信号を受容する。コントローラ２４は、これら入力信号を利用し、電源２０によって出力される電力を調節し、そして／またはその上のその他の制御機能を実施する。
【００１８】
特に、センサー回路２２は、組織インピーダンスを測定するよう適合されている。これは、電圧および電流を測定すること、およびセンサー回路２２で、および／またはマイクロプロセッサ２５でそれらの関数として対応するインピーダンスを算出することによって達成される。電力およびその他のエネルギー性質はまた、収集された電圧および電流信号を基に算出され得る。感知されたインピーダンス測定値は、組織へのエネルギー送達を調節するために電源２０によるフィードバックとして用いられる。種々のタイプのインピーダンスフィードバック制御スキームが想定され、例えば、インピーダンス一致（ここでは、電力出力が、測定されたインピーダンスが標的インピーダンスに一致するように調節される）、インピーダンス維持（電力が、インピーダンスを維持するように調節される）などがある。
【００１９】
センサー回路２２はインピーダンス信号を得、そしてコントローラ２４によって用いられる対応する標的制御信号を送り、電源２０の出力を調節する。電源２０の出力は、測定されたインピーダンスの関数として調節されるので、電源２０の出力は、測定されたインピーダンスの変動毎に応答する。高解像度応答時間が所望されるので、インピーダンスにおける特定の変動は、電源２０の出力に対する調節を保証しなくても良い。
【００２０】
電気外科的手順の間に、アーク放電がインピーダンスの急速な変化を引き起こすことが知られている。インピーダンスは、アークインピーダンスと開放回路インピーダンス（例えば、ゼロ）との間で変動する。各アークに対するインピーダンス変化に応答して電源２０の出力を調節するインピーダンスフィードバック制御スキームは、所望されない。電源２０の出力が、アーク放電によって引き起こされるインピーダンス変化を追跡するのが緊密過ぎると、出力における振動が起こり得る。本開示は、振動を和らげ、そしてコントローラ２４のインピーダンスフィードバック制御スキームの挙動を調節するためのアークを基礎にした適応制御を提供する。
【００２１】
図３は、モニターされた組織インピーダンスに応答して電源の出力を制御するような形態である、本開示の１つの実施形態によるアークを基礎にした適応制御を示す。ステップ１００では、器具１０は、組織と係合し、そして電源２０は、器具１０を通って組織中に電気外科用エネルギーを供給する。ステップ１１０で、組織へのエルネギーの付与の間に，インピーダンスは、センサー回路２２によって連続的にモニターされ、そして測定されたインピーダンス信号が得られる。上記で論議されたように、この測定されたインピーダンス信号は、電圧および電流信号から派生される。
【００２２】
ステップ１２０では、標的制御信号が、上記測定されたインピーダンス信号の関数として発生される。特に、この標的制御信号は、広範な種類の方法で作動し得る出力制御アルゴリズムを用いることによって発生される。例えば、これらアルゴリズムは、測定されたインピーダンス信号を所定の標的インピーダンスに一致するように試みるか、または対応する標的制御信号を含む参照テーブルを用いるだけでも良い。これらの出力制御アルゴリズムはメモリ２６内に格納され、そしてマイクロプロセッサ２５によって実行される。結果として、標的制御信号が、電源２０の出力に対し適切な調節を行うために用いられる。
【００２３】
ステップ１３０では、アーク放電は、測定されたインピーダンス信号、標的制御信号、または電圧および電流信号における急速な繰り返し変化についてモニターすることによって検出可能である。標的制御信号、ならびに電圧および電流信号は、測定されたインピーダンス信号に直接関連しているので、これら信号における急速な変化はまた、アーク放電状態の指標である。換言すれば、インピーダンスはアーク放電と相関し−−低インピーダンスがアーク状態の間に測定され、アーク放電が停止するとき、高インピーダンスが従う。ステップ１４０では、アーク検出信号が発生される。図２を参照して、これは、上記測定されたインピーダンス組織信号を、高域フィルター２９を通過させることによって達成され、そして次に、この高域の絶対値を低域フィルター３０に通す。得られるフィルター処理信号は、スケールを与えられ、そして位をつけるアーク検出である（例えば、アーク放電のレベルを表す０〜１による、ここで、１は大きなアーク放電を表し、そして０はアーク放電がないことを表す）。このアーク検出信号はアーク放電が増加するとき上昇し、そしてアーク放電が減少するとき減少する。
【００２４】
アーク放電はまた、標的制御信号中の急速な変化を検出することによるか、そして／または電圧もしくは電流信号のいずれかにおける急速な変化を検出することによって検出され得る。アーク放電が検出される場合、この方法は、ステップ１５０に進行し、ここで、このアーク検出信号を用いて、コントローラ２４の出力制御アルゴリズムに対する調節を行う。これは、測定されたインピーダンス信号を平均インピーダンス値で置換することによって達成され得る。標的制御信号を得るためにこの平均インピーダンス値を用いることによって、電源２０は、アーク放電にともなう極端なインピーダンス値を用いることを避ける。あるいは、出力制御アルゴリズムは、アーク放電の間に測定された最小インピーダンスまたは最大インピーダンスのいずれかと関連する標的制御信号を選択することを含むような形態であり得る。これは、先に測定されたインピーダンスに最も近いインピーダンス信号を選択し、このインピーダンス信号、それ故、標的制御信号が、その他の値から実質的に離れないことを確実にする。アーク放電の検出に際し、コントローラ２４はまた、任意の標的制御信号を発することを停止し、そして／または保持し得、それによって、直前で測定されたインピーダンス信号に基づき、出力を維持する。
【００２５】
アーク放電に応答して、ＲＦ発生は停止され得、このアーク放電状態を迅速に取り除く。これは、ＲＦ出力ステージ２８および／またはＨＶＰＳ２７を遮断することによって達成され得る。さらに、患者と電源２０との間の回路が開放され得、ＲＦエネルギーが組織に到達することを防ぐ。
【００２６】
アーク放電の間にアーク放電が消滅されるか、またはエネルギー送達が増大されるような、コントローラ２４に対するその他の最適化が想定される。特に、出力制御アルゴリズムによって実施される算出は、アーク放電が存在するとき、所望の出力電圧、電流および／または電力が調節されるように改変され得る。
【００２７】
さらに、ＲＦ出力ステージ２８によって生成される波形に対する改変が、アーク放電に応答してなされ得る。これは、波高因子（すなわち、ＲＭＳ値に対するピーク値の比）、波形および／または波形の衝撃係数の瞬間的改変を含み得る。波高因子および衝撃係数に対する調節は、アークを増大または消滅する。低い衝撃係数は凝固挙動を提供する傾向にあり、その一方、高い衝撃係数はより良好な切断挙動を提供する傾向にある。それ故、波形の衝撃係数を瞬間的に増加することはアークを消滅する。アークを基礎にする適応制御を提供するその他の方法は、コントローラ２４のＰＩＤゲインを、このゲインが、アーク放電のレベルが増加するとき減少するように調節することを含む。
【００２８】
ステップ１６０では、アーク放電が取り除かれた後、上記の改変がコントローラ２４に対してなされるか、そして／または波形が再較正され、そして正常な作動条件が回復される。
【００２９】
本開示に従う、アークを基礎にした適応制御方法は、非アーク放電状態における変化に対する速い応答を可能にし、そしてアーク放電の間に、コントローラ２４を、このコントローラが特定の組織タイプを加熱するための代替の出力値を容易に選択し得るようにスローダウンする。これは、攻撃的なアーク放電挙動（例えば、いわゆる入口／出口スパーク）を制限する。別の認識可能な利点は、アークを基礎にした制御方法を利用する電気外科用システムが、切断から凝固モードに自動的にスイッチし得ることである。それ故、低アーク放電状態の間、このシステムは切断のために最適化されるが、アーク放電が増加するとき、このシステムは、凝固が増大されるように調節する。
【００３０】
本開示のいくつかの実施形態が、図面中に示され、そして／または本明細書中で論議されているが、本開示はそれらに制限されることは意図されない。なぜなら、本開示は、当該技術が可能にし、しかも、本明細書が同様に読まれるのと同程度に範囲が広いこと意図されるからである。従って、上記の説明は、制限するものと解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示である。当業者は、本明細書に添付の特許請求の範囲および思想内でその他の改変を想定する。
【００３１】
電気外科的手順を実施するためのシステムおよび方法が開示される。このシステムは、電気外科用エネルギーを、波高因子および衝撃係数を有する１つ以上の電気外科用波形の形態で組織に供給するよう適合された電気外科用電源を含む。このシステムはまた、インピーダンスを測定し、そして１つ以上の測定されたインピーダンス信号を得るように適合されたセンサー回路を含む。このセンサー回路は、アーク放電状態の検出に際し、１つ以上のアーク検出信号を発生するようにさらに適合されている。このシステムはさらに、上記測定されたインピーダンス信号の関数として１つ以上の標的制御信号を発生し、そしてこのアーク検出信号に基づき上記電気外科用電源の出力を調節するよう適合されたコントローラを含む。電気外科用エネルギーを組織に印加するよう適合された１つ以上の能動電極を有する電気外科用器具がまた含められる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電気外科用器具
１２  供給ライン
２０  電源
２２  センサー回路
２４  コントローラ
２５  マイクロプロセッサ
２６  メモリ
２７  高電圧ＤＣ電源（ＨＶＰＳ）
２８  ＲＦ出力相
２９  高域フィルター
３０  低域フィルター
【図１】
0005634551.tif 000002
【図２】
0005634551.tif 000003
【図３】
0005634551.tif 000004