(57)【要約】外科処置装置（１００）は、生体組織（Ａ）を処置する作用部（４）と、生体組織（Ａ）に検出光を照射する発光部（９）と、検出光の散乱光を受光する受光部（１０）と、生体組織（Ａ）の検出光の照射位置と略同一位置を標識する標識部（５０）と、散乱光の強度を検出する光検出部（１１）と、散乱光の強度の時系列データから周波数情報を抽出する周波数解析部（１２）と、周波数情報に基づいて生体組織（Ａ）内の検出対象の血管（Ｂ）の有無を判定する判定部（１３）と、検出対象の血管（Ｂ）が存在するときに標識部（５０）を動作させる制御部（２）とを備える。
2016171238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を処置する作用部と、
該作用部にまたは該作用部の近傍に設けられ、前記生体組織に検出光を照射する発光部と、
前記生体組織によって散乱された前記検出光の散乱光を受光する受光部と、
前記作用部の近傍に設けられ、前記生体組織の前記検出光の照射位置と略同一位置を標識する標識部と、
前記受光部によって受光された前記散乱光の強度を検出する光検出部と、
該光検出部によって検出された強度を時系列に記録することによって前記散乱光の強度の時間変化を示す時系列データを取得し、取得された前記時系列データを解析して該時系列データに含まれる周波数情報を抽出する周波数解析部と、
該周波数解析部によって抽出された前記周波数情報に基づいて、前記生体組織に所定の範囲の直径を有する検出対象の血管が存在するか否かを判定する判定部と、
該判定部によって前記検出対象の血管が存在すると判定されたときに、前記標識部を動作させて前記生体組織を標識する制御部とを備える外科処置装置。
【請求項２】
前記標識部が、標識用インクを噴出する噴射装置であり、
該噴射装置を動作させる標識部駆動部を備える請求項１に記載の外科処置装置。
【請求項３】
前記標識部が、生体を焼灼するための標識光を射出する光学系であり、
該光学系に前記標識光を供給する標識光源を備える請求項１に記載の外科処置装置。
【請求項４】
前記発光部に前記検出光を供給する検出光源を備え、
該検出光源が、前記標識光源を兼ね、
前記制御部が、前記判定部による判定結果に基づいて前記検出光源の出力強度を切り替える請求項３に記載の外科処置装置。
【請求項５】
前記生体組織に対して前記標識部の位置を固定する位置固定手段を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の外科処置装置。
【請求項６】
前記位置固定手段が、前記生体組織を把持する把持具を備え、
前記標識部が、前記把持具に設けられている請求項５に記載の外科処置装置。
【請求項７】
前記判定部が、前記検出対象の血管の直径を複数段階で判定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の外科処置装置。
【請求項８】
前記標識部が、標識された生体組織の外観が異なるように標識の条件を変更可能であり、
前記制御部が、前記判定部による前記血管の直径の判定結果に応じて、前記標識部による標識の条件を変更させる請求項７に記載の外科処置装置。
【請求項９】
前記判定部が、前記周波数情報に基づいて、前記生体組織に前記所定の範囲よりも小さい直径を有する血管が存在するか否かを判定し、
前記標識部が、標識された生体組織の外観が異なるように標識の条件を変更可能であり、
前記制御部が、前記判定部によって前記所定の範囲よりも小さい直径を有する血管が存在すると判定された場合に、前記検出対象の血管が存在すると判定された場合とは異なる条件で前記生体組織を標識するように前記標識部を制御する請求項１から請求項８のいずれかに記載の外科処置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科処置装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織の外科的処置においては、生体組織の内側に隠れている血管の存在を術者が正確に認識し、血管を避けるように処置することが重要である。そこで、生体組織中に存在する血管を光学的に検出する機能を備えた外科処置装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、生体組織中の血液量を測定し、測定された血液量に基づいて、血管が存在するか否かを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４９０８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の血液量に基づく血管の検出方法は、血管の検出精度が低いとともに、術者にとって有用性に乏しいという問題がある。すなわち、血管内の血液と、出血によって血管から漏出した漏出血液とが区別無く同様に測定されるので、血管を、漏出血液とは区別して正確に検出することができない。また、術者にとっては、特に太い血管の位置を正確に認識することが重要であるが、特許文献１の方法では、細い血管と太い血管とが区別無く検出され、術者にとって真に重要な血管を特定することができない。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体組織に存在する血管を正確に検出することができ、かつ、所定の太さの血管を選択的に検出することができる外科処置装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、生体組織を処置する作用部と、該作用部にまたは該作用部の近傍に設けられ、前記生体組織に検出光を照射する発光部と、前記生体組織によって散乱された前記検出光の散乱光を受光する受光部と、前記作用部の近傍に設けられ、前記生体組織の前記検出光の照射位置と略同一位置を標識する標識部と、前記受光部によって受光された前記散乱光の強度を検出する光検出部と、該光検出部によって検出された強度を時系列に記録することによって前記散乱光の強度の時間変化を示す時系列データを取得し、取得された前記時系列データを解析して該時系列データに含まれる周波数情報を抽出する周波数解析部と、該周波数解析部によって抽出された前記周波数情報に基づいて、前記生体組織に所定の範囲の直径を有する検出対象の血管が存在するか否かを判定する判定部と、該判定部によって前記検出対象の血管が存在すると判定されたときに、前記標識部を動作させて前記生体組織を標識する制御部とを備える外科処置装置を提供する。【０００７】
本発明によれば、発光部から生体組織に検出光が照射されることによって発生した散乱光が受光部によって受光され、散乱光の強度が光検出部によって検出され、散乱光の強度の時間変化を示す時系列データが周波数解析部において取得される。【０００８】
生体組織の内、血管内の血液によって散乱された散乱光の周波数は、血液の流動に起因するドップラーシフトによって、検出光の周波数に対してシフトする。このときの周波数のシフト量は、血管の直径との間に正の相関関係を有する。一方、生体組織の内、血管内の血液以外の成分によって散乱された散乱光の周波数は、検出光の周波数と同一となる。したがって、生体組織に血管が存在しない場合、時系列データにおける散乱光の強度は略一定となる。一方、生体組織に血管が存在する場合、血管内の血液によって散乱された散乱光と血管以外の成分によって散乱された散乱光とが同時に受光部によって受光されることにより、時系列データにおける散乱光の強度には、血管の直径に応じた時間周期を有するうなりが現れる。【０００９】
周波数解析部においては、血管の有無および血管の直径に応じた周波数情報が時系列データから抽出される。したがって、判定部においては、周波数情報に基づいて、血管の有無を、血管から漏出した血液のような静止した血液とは明確に区別して正確に判定することができ、さらに、所定の範囲の直径を有する血管のみを検出対象とし、検出対象の血管の有無を判定することができる。
また、判定部によって検出対象の血管が検出されたときに、制御部が標識部を作動させることによって検出光の照射領域が標識される。したがって、検出光による血管の検出作業が終わった後であっても、術者は、検出対象の血管が存在する領域を標識に基づいて認識することができる。【００１０】
上記発明においては、前記標識部が、標識用インクを噴出する噴射装置であり、該噴射装置を動作させる標識部駆動部を備えていてもよい。
このようにすることで、検出光の照射領域に検出対象の血管が存在すると判定部によって判定されたときには、制御部が標識部駆動部を制御して噴射装置を動作させることによって生体組織に標識用インクが塗布される。これにより、検出対象の血管が存在する領域を標識用インクで標識することができる。【００１１】
上記発明においては、前記標識部が、生体を焼灼するための標識光を射出する光学系であり、該光学系に前記標識光を供給する標識光源を備えていてもよい。
このようにすることで、検出光の照射領域に検出対象の血管が存在すると判定部によって判定されたときに、制御部が標識光源を制御して焼灼用の標識光を生体組織に照射させる。これにより、検出対象の血管が存在する領域の生体組織を焼灼することができる。【００１２】
上記発明においては、前記発光部に前記検出光を供給する検出光源を備え、該検出光源が、前記標識光源を兼ね、前記制御部が、前記判定部による判定結果に基づいて前記検出光源の出力強度を切り替えてもよい。
このようにすることで、簡単な構成でありながら、血管の検出位置と焼灼位置とを正確に一致させることができる。【００１３】
上記発明においては、前記受光部の光学系が、前記標識部としての光学系を兼ねていてもよい。
このようにすることで、標識光のエネルギ損失を低減して前記生体組織に効率よく標識光を照射することができる。【００１４】
上記発明においては、前記生体組織に対する前記標識部の位置を固定する位置固定手段を備えていてもよい。
このようにすることで、生体組織に対する標識部の位置を位置固定手段によって固定した状態で標識部を動作させることによって、標識を付す位置の精度を向上することができる。【００１５】
上記発明においては、前記位置固定手段が、前記生体組織を把持する把持具を備え、前記標識部が、前記把持具に設けられていてもよい。
このようにすることで、把持具によって生体組織を把持することによって、生体組織に対する標識部の位置を固定することができる。【００１６】
上記発明においては、前記判定部が、前記検出対象の血管の直径を複数段階で判定してもよい。
このようにすることで、術者にとって重要な血管の太さの情報を得ることができる。【００１７】
上記発明においては、前記標識部が、標識された生体組織の外観が異なるように標識の条件を変更可能であり、前記制御部が、前記判定部による前記血管の直径の判定結果に応じて、前記標識部による標識の条件を変更させてもよい。
このようにすることで、血管の太さに応じて外観の異なる標識が生体組織に付されるので、術者は、標識の外観に基づいて血管の太さも認識することができる。【００１８】
上記発明においては、前記判定部が、前記周波数情報に基づいて、前記生体組織に前記所定の範囲よりも小さい直径を有する血管が存在するか否かを判定し、前記標識部が、標識された生体組織の外観が異なるように標識の条件を変更可能であり、前記制御部が、前記判定部によって前記所定の範囲よりも小さい直径を有する血管が存在すると判定された場合に、前記検出対象の血管が存在すると判定された場合とは異なる条件で前記生体組織を標識するように前記標識部を制御してもよい。
このようにすることで、微小血管のような細い血管が存在する領域にも標識が付される。術者は、太い血管が存在する領域と細い血管が存在する領域とを標識の外観に基づいて区別して認識することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、生体組織に存在する血管を正確に検出することができ、かつ、所定の太さの血管を選択的に検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る外科処置装置の全体構成図である。
【図２】生体組織中の静的成分によるレーザ光の散乱を説明する図である。
【図３】生体組織中の動的成分によるレーザ光の散乱を説明する図である。
【図４】図１の判定部において取得される散乱光の強度の時系列データの一例である。
【図５】図１の判定部において取得されるドップラースペクトルの例である。
【図６】血流の速度とドップラースペクトルの平均周波数との関係を示すグラフである。
【図７】図１の外科処置装置の作用を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る外科処置装置の全体構成図である。
【図９】図８の外科処置装置の作用を説明する図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る外科処置装置の全体構成図である。
【図１１】図１０の外科処置装置の作用を説明する図である。
【図１２】図１，８，１０の外科処置装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る外科処置装置１００について図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る外科処置装置１００は、図１に示されるように、生体組織Ａを処置するエネルギ処置具１と、生体組織Ａ内の血管Ｂを光学的に検出する血管検出手段と、生体組織Ａの表面を標識するための標識手段と、血管検出手段による検出結果に基づいて標識手段を制御する制御部２とを備えている。
【００２２】
エネルギ処置具１は、体内に挿入可能な細長い胴部３と、該胴部３の先端に設けられ、生体組織Ａにエネルギを作用させるエネルギ作用部（作用部）４と、胴部３の基端に接続され、胴部３の内部を通る配線を介してエネルギ作用部４にエネルギ源を供給するエネルギ供給部５とを備えている。
【００２３】
エネルギ作用部４は、生体組織Ａを把持可能な一対のジョー６，７を有するエネルギ鉗子である。上ジョー６および下ジョー７は、互いに対向する内面６ａ，７ａを有している。上ジョー６と下ジョー７との間に生体組織Ａが存在する場合は、上ジョー６および下ジョー７は、エネルギ供給部５からエネルギ源（例えば、高周波電流）が供給されることによってエネルギ（例えば、高周波電流または超音波）を発生し、発生されたエネルギを内面６ａ，７ａから該内面６ａ，７ａ間の生体組織Ａへ向かって放出する。
【００２４】
血管検出手段は、レーザ光（検出光）Ｌを出力するレーザ光源（検出光源）８と、レーザ光源８から供給されたレーザ光Ｌを射出する発光部９と、生体組織Ａによって散乱されたレーザ光Ｌの散乱光Ｓを受光する受光部１０と、該受光部１０によって受光された散乱光Ｓを検出する光検出部１１と、該光検出部１１によって検出された散乱光Ｓの強度の時系列データを取得して該時系列データを周波数解析する周波数解析部１２と、該周波数解析部１２による周波数解析結果に基づいて所定の範囲の直径を有する検出対象の血管Ｂの有無を判定する判定部１３とを備えている。
【００２５】
レーザ光源８は、血液による吸収が少ない波長域（例えば、近赤外領域）のレーザ光Ｌを出力する。発光部９および受光部１０は、エネルギ作用部４の近傍に位置するように胴部３の先端部に設けられている。レーザ光源８は、胴部３の内部を通る光ファイバ１４を介して発光部９と接続されている。レーザ光源８から光ファイバ１４へ入射されたレーザ光Ｌは、光ファイバ１４によって発光部９まで導光され、該発光部９から生体組織Ａへ向かって射出されるようになっている。
【００２６】
受光部１０は、胴部３の内部を通る光ファイバ１５を介して光検出部１１と接続されている。受光部１０によって受光された散乱光Ｓは、光ファイバ１５によって光検出部１１まで導光され、該光検出部１１に入射するようになっている。
光検出部１１は、光ファイバ１５から入射された散乱光Ｓの強度をデジタル値に変換し、該デジタル値を周波数解析部１２へ順次送信する。
【００２７】
周波数解析部１２は、光検出部１１から受信したデジタル値を所定期間にわたって時系列に記録することによって、散乱光Ｓの強度の時間変化を示す時系列データを取得する。周波数解析部１２は、取得された時系列データを高速フーリエ変換し、得られたフーリエスペクトルの平均周波数を算出する。
【００２８】
ここで、時系列データおよびフーリエスペクトルについて説明する。生体組織Ａには、図２および図３に示されるように、脂肪や、出血によって血管から露出した漏出血液のように静止している静的成分と、血管Ｂ内を流動する血液中の赤血球Ｃのように移動している動的成分とが含まれる。図２に示されるように、静的成分に周波数ｆのレーザ光Ｌが照射されたときには、レーザ光Ｌと同一の周波数ｆを有する散乱光Ｓが発生する。これに対し、図３に示されるように、動的成分に周波数ｆのレーザ光Ｌが照射されたときには、ドップラーシフトによって、レーザ光Ｌの周波数ｆからシフトした周波数ｆ＋Δｆを有する散乱光Ｓが発生する。このときの周波数のシフト量Δｆは、動的成分の移動の速さに依存する。
【００２９】
したがって、生体組織Ａ内のレーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが含まれている場合、血管Ｂ内の血液によって散乱されて周波数ｆ＋Δｆを有する散乱光Ｓと、血管Ｂ内の血液以外の静的成分によって散乱されて周波数ｆを有する散乱光Ｓとが同時に受光部１０によって受光される。その結果、時系列データには、図４に示されるように、周波数ｆの散乱光Ｓと周波数ｆ＋Δｆの散乱光Ｓとの干渉に起因して散乱光Ｓ全体の強度がΔｆで変化するうなりが現れる。このうなりは、レーザ光Ｌのコヒーレンスに因るものである。
【００３０】
生体組織Ａに照射されたレーザ光Ｌは、静的成分および動的成分において多重散乱が起こるため、レーザ光Ｌが赤血球に入射する際の、レーザ光Ｌの進行方向と赤血球の移動方向(血流方向)とが成す入射角は単一ではなく分布が生じる。このため、ドップラーシフトによる周波数シフト量Δｆには分布が生じる。したがって、散乱光Ｓ全体の強度のうなりは、Δｆの分布に対応して幾つもの周波数成分が重なり合ったものになる。さらに、厳密には、周波数シフト量の異なる散乱光同士の干渉によるうなりも重畳される。また、Δｆの分布は、血流速度が速い程、高周波数側まで広がる。このような時系列データを高速フーリエ変換すると、図５に示されるように、血流の速さに応じた周波数ω（以下、周波数シフト量Δｆをωと記す。）に強度を有するドップラースペクトルがフーリエスペクトルとして得られる。
【００３１】
ドップラースペクトルの形状と、血管Ｂの有無および血管Ｂ内の血流の速さと間には、図５および図６に示されるような関係が存在する。具体的には、レーザ光Ｌの照射領域に血管Ｂが存在しないときには上記うなりが生じないため、ドップラースペクトルは、周波数ω全域において強度を有さない平坦状となる（一点鎖線参照。）。血流の遅い血管Ｂが存在するときには、ドップラースペクトルは、周波数ωの低い領域に強度を有し、小さなスペクトル幅を有する（実線参照。）。血流の速い血管Ｂが存在するときには、ドップラースペクトルは、周波数ωの低い領域から高い領域に強度を有し、大きなスペクトル幅を有する（鎖線参照。）。このように、血流が速い程、ドップラースペクトルが周波数ωの高い側へ広がってスペクトル幅が大きくなるのに伴って、ドップラースペクトルの平均周波数が大きくなる。
【００３２】
さらに、血管Ｂ内の血流の速さは、血管Ｂの直径に略比例することが知られている。
周波数解析部１２は、ドップラースペクトルの、周波数ωと強度との関係を表す関数Ｆ（ω）を求め、下式（１）に基づいてドップラースペクトルＦ（ω）の平均周波数を算出する。周波数解析部１２は、平均周波数を繰り返し算出し、算出された平均周波数を判定部１３へ送信する。
【数１】
2016171238.tif 000003
【００３３】
判定部１３は、周波数解析部１２から受信した平均周波数を閾値と比較する。閾値は、検出対象とする血管Ｂの直径の最小値に対応する平均周波数である。判定部１３は、周波数解析部１２から受信した平均周波数が閾値以上であるときには、検出対象の血管Ｂが存在すると判定する。一方、判定部１３は、周波数解析部１２から受信した平均周波数が閾値未満のときには、検出対象の血管Ｂがレーザ光Ｌの照射領域に存在しないと判定する。これにより、所定の範囲の直径を有する血管Ｂを検出対象とし、該検出対象の血管Ｂの有無が判定される。判定部１３は、検出対象の血管Ｂの有無の判定を定期的に繰り返し、判定結果を制御部２に出力する。
【００３４】
検出対象の血管Ｂの直径の最小値は、例えば、術者が図示しない入力部を使用して入力するようになっている。判定部１３は、例えば、血管Ｂの直径と平均周波数とを対応付けた関数を有し、入力された血管Ｂの直径の最小値と対応する平均周波数を関数から求め、算出された平均周波数を閾値に設定する。
【００３５】
標識手段は、標識用インクＩｃを噴出する標識部５０と、該標識部５０を動作させる標識部駆動部５１と、標識部５０と標識部駆動部５１とを接続する信号伝達用ケーブル５５とを備えている。
【００３６】
標識部５０は、標識用インクＩｃを噴出する噴射装置である。標識部５０は、エネルギ作用部４の近傍に位置するように胴部３の先端部に設けられている。標識部５０は、噴出される標識用インクＩｃがレーザ光Ｌの照射領域と同一の場所に噴霧されるように調整されている。標識用インクＩｃは、標識部５０に保持されていてもよいが、標識部５０の近傍に配置された図示しない標識用インク貯留部から標識部５０に供給されてもよい。あるいは、標識用インクＩｃは、信号伝達用ケーブル５５と並列して設けられた図示しない標識インク輸送用細管を通して標識部５０に供給されてもよい。
【００３７】
標識用インクＩｃの濃度は、インクの種類や適用部位によっても異なるが、０．０５〜５ｗ／ｖ％、好ましくは０．１〜１ｗ／ｖ％である。標識用インクＩｃの色は、生体組織Ａの色や血液の色と明確に区別できるように、中間色系（例えば、緑色）または寒色系（例えば、青色または紫色）であることが好ましい。このような標識用インクＩｃの材料としては、例えば、スルホブロモフタレインナトリウム、インドシアニングリーン、フルオロレインナトリウム、メチレンブルー、インジゴカルミン、トルイジンブルー、ピオクタニンブルーなどが挙げられる。
【００３８】
制御部２は、検出対象の血管Ｂが存在すると判定部１３によって判定された場合にのみ、標識部駆動部５１に標識部５０を動作させるための制御信号を送信する。
標識部駆動部５１は、制御部２からの制御信号に応答して標識部５０を駆動し、該標識部５０から標識用インクIｃを噴出させる。
【００３９】
周波数解析部１２、判定部１３および制御部２は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭのような主記憶装置と、補助記憶装置とを備えるコンピュータによって実現される。補助記憶装置は、ハードディスクドライブのような非一時的な記憶媒体であり、上述した各部１２，１３，２の処理をＣＰＵに実行させるためのプログラムを格納している。このプログラムが補助記憶装置から主記憶装置にロードされて実行されることによって、ＣＰＵがプログラムに従って各部１２，１３，２の処理を実現するようになっている。あるいは、各部１２，１３，２は、ＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）またはＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）によって実現されてもよく、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような専用ハードウェアによって実現されてもよい。
【００４０】
次に、このように構成された外科処置装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係る外科処置装置１００を用いて生体組織Ａを処置するには、エネルギ作用部４を生体組織Ａの近傍に配置し、発光部９から生体組織Ａへレーザ光Ｌを照射し、図７に示されるように、レーザ光Ｌを生体組織Ａ上で走査するように、エネルギ処置具１を移動させる。生体組織Ａによって散乱されたレーザ光Ｌの散乱光Ｓは受光部１０によって受光される。受光された散乱光Ｓは、光検出部１１によって検出され、周波数解析部１２において散乱光Ｓの時系列データが生成される。周波数解析部１２においては、時系列データの周波数解析によってドップラースペクトルの平均周波数が抽出され、判定部１３によって、平均周波数に基づいて、生体組織Ａに所定の範囲の直径を有する検出対象の血管Ｂが存在するか否かが判定される。
【００４１】
判定部１３によって、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在しないと判定された場合には、制御部２は標識部５０を動作させない。判定部１３によって、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在すると判定された場合には、制御部２が標識部５０を動作させてレーザ光Ｌの照射領域に標識部５０から標識用インクＩｃを噴出させる。すなわち、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在している場合にのみ、当該照射領域に標識用インクＩｃが塗布される。これにより、検出対象の血管Ｂが存在する領域が標識用インクＩｃによってマーキングされる。
【００４２】
したがって、術者は、観察装置（例えば内視鏡）によって生体組織Ａを観察することにより、レーザ光Ｌの走査を停止した後であっても塗布された標識用インクＩｃに基づいて検出対象の血管Ｂの存在する領域を認識することができる。これにより、標識用インクＩｃの塗布された領域以外の位置においてエネルギ作用部４による生体組織Ａの処置を行うことによって、検出対象の血管Ｂを確実に回避しながら生体組織Ａを処置することができる。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、血管Ｂ内の血流に起因して生じる散乱光Ｓのドップラーシフトを解析することによって、血管Ｂ内を流動している血液が、出血によって血管Ｂから漏出している血液とは明確に区別して検出される。これにより、生体組織Ａに存在する血管Ｂを正確に検出することができるという利点がある。
また、スポット光であるレーザ光Ｌを用いることによって、生体組織Ａの深い場所に位置する血管Ｂも検出することができるという利点がある。
【００４４】
さらに、ドップラーシフトのシフト量Δｆが血管Ｂの太さに依存することを利用して、血管Ｂの有無のみならず、血管Ｂの太さも認識することができる。外科・内視鏡下手術においては、生体組織Ａの内部に位置する血管にも注意を払う必要があり、特に太い血管の位置を知ることが重要である。本実施形態によれば、閾値を適切に設定することによって太い血管Ｂのみを検出し、太い血管Ｂが存在する領域を術者に知らせてこのような領域の処置を確実に回避させることができるという利点がある。
【００４５】
さらに、レーザ光Ｌのドップラーシフトを利用することによって、生体組織Ａから離れた位置から血管Ｂを検出することができ、血管検出手段を生体組織Ａに接触させる必要がない。したがって、例えば体外からであっても血管Ｂを検出することができる。
さらに、血管Ｂの有無および太さの判定が、吸光度のような定量的基準ではなく、血流の速さに基づく定性的基準に従って行われる。これにより、血管Ｂが密集していたり、血管Ｂが脂肪等の他の光吸収性成分または光散乱性成分と重なっていたり、漏出した血液が散在していたりする場合であっても、血管Ｂを精度良く認識することができる。
【００４６】
本実施形態においては、所定の最小値以上の直径を有する太い血管Ｂが検出されたときにのみ、制御部２が標識部５０を動作させることとしたが、これに代えて、微小血管のような最小値未満の直径を有する細い血管が検出されたときにも、標識部５０を動作させて生体組織Ａをマーキングしてもよい。この場合には、制御部２は、太い血管Ｂが検出されたときと細い血管Ｂが検出されたときとで、標識部５０から標識用インクＩｃを噴出させる条件（例えば、標識用インクＩｃの濃度、色、噴霧パターン等）を異ならせることによって、太い血管Ｂが存在する領域と細い血管Ｂが存在する領域とで標識用インクＩｃの外観（例えば、濃さ、色、模様等）を異ならせる。
【００４７】
このようにすることで、太い血管Ｂのみならず細い血管Ｂが存在する領域も標識用インクＩｃによってマーキングされる。したがって、術者は、例えば微小血管が密集する部位を回避しながらエネルギ作用部４によって生体組織Ａを処置することができる。
【００４８】
さらに、判定部１３が、複数の閾値を有し、該複数の閾値に基づいて最小値以上の直径を有する血管Ｂの太さを複数段階で判定してもよい。この場合、制御部２は、判定部１３によって判定された血管Ｂの太さに応じて標識部５０から噴出させる標識用インクＩｃの濃度や色などを変更させることによって、生体組織Ａに塗布される標識用インクＩｃの外観を異ならせる。これにより、術者は、生体組織Ａ上の標識用インクＩｃの濃さや色等の外観に基づいて血管Ｂの太さを認識し、避けるべき血管Ｂの優先度を確認しながら処置の実行順序を決定することができる。
【００４９】
血管Ｂの太さの情報は、術者にとって重要な参考情報である。したがって、判定部１３による血管Ｂの太さの判定結果を、図示しない表示部に表示したり、所定のメモリに記録として残してもよい。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る外科処置装置２００について図８および図９を参照して説明する。
本実施形態においては、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態に係る外科処置装置２００は、標識部５０が、噴射装置に代えて、標識レーザ光（標識光）ＩＲを射出する光学系を備え、制御部２が、標識用インクＩｃの噴出に代えて、標識部５０からの標識レーザ光ＩＲの出力と停止とを制御する点で、第１の実施形態と主に異なっている。
【００５２】
具体的には、標識手段が、図８に示されるように、標識部駆動部５１に代えて、生体組織Ａを焼灼するための標識レーザ光ＩＲを出力する標識レーザ光源（標識光源）５２を備えている。標識レーザ光ＩＲは、生体組織Ａに照射されて生体を容易に焼灼可能な波長を有する光、例えば赤外光であることが好ましいが、この限りではない。標識レーザ光源５２から出力された標識レーザ光ＩＲは、エネルギ処置具１の内部を通る光ファイバ５６によって標識部５０へ伝播されて標識部５０の光学系によって生体組織Ａに照射される。
【００５３】
標識部５０は、エネルギ作用部４の近傍に設けられている。標識部５０の光学系は、生体組織Ａのレーザ光Ｌの照射位置と略同一位置に標識レーザ光ＩＲが照射されるように、エネルギ作用部４の先端前方へ向かって標識レーザ光ＩＲを射出する。受光部１０は、発光部９の近傍に設けられており、エネルギ作用部４の先端前方からの散乱光Ｓを受光する。
【００５４】
制御部２は、判定部１３によって、検出対象の血管Ｂが存在すると判定された場合には、標識レーザ光源５２から標識レーザ光ＩＲを出力させることによって、標識部５０から標識レーザ光ＩＲを射出させる。一方、制御部２は、判定部１３によって、検出対象の血管Ｂが存在しないと判定された場合には、標識レーザ光源５２からの標識レーザ光ＩＲの出力を停止させる。
本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同一である。
【００５５】
次に、このように構成された外科処置装置２００の作用について説明する。
本実施形態に係る外科処置装置２００を用いて生体組織Ａを処置するには、エネルギ作用部４を生体組織Ａの近傍に配置し、発光部９から生体組織Ａへレーザ光Ｌを照射し、図９に示されるように、レーザ光Ｌを生体組織Ａ上で走査するように、エネルギ処置具１を移動させる。生体組織Ａによって散乱されたレーザ光Ｌの散乱光Ｓは受光部１０によって受光される。以下、第１の実施形態と同様にして、検出対象の血管Ｂの有無が判定される。
【００５６】
判定部１３によって、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在しないと判定された場合には、制御部２がレーザ光Ｌのみを発光部９から射出させる。判定部１３によって、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在する判定された場合には、制御部２がレーザ光Ｌの照射領域に標識部５０から標識レーザ光ＩＲを照射させる。すなわち、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在している場合にのみ、当該照射領域に標識レーザ光ＩＲが照射されて当該照射領域が焼灼され、照射領域がマーキングされる。
【００５７】
したがって、術者はレーザ光Ｌの走査を停止した後でも、標識レーザ光ＩＲが照射されて焼灼された領域Ｒａｂが検出対象の血管Ｂの存在する領域であると認識することができる。これにより、焼灼された領域Ｒａｂ以外の位置においてエネルギ作用部４による生体組織Ａの処置を行うことによって、検出対象の血管Ｂを確実に回避しながら生体組織Ａを処置することができる。本実施形態の他の効果は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
本実施形態においては、レーザ光Ｌと標識レーザ光ＩＲとの光路として個別の光ファイバ１４，５６を用いて、レーザ光Ｌおよび標識レーザ光ＩＲを発光部９および標識部５０からそれぞれ照射することとしたが、これに代えて、標識レーザ光源５２から出力された標識レーザ光ＩＲを、図示しない光学系によってレーザ光源８から出力されたレーザ光Ｌと合成してレーザ光Ｌと一緒に光ファイバ１４に入射し、発光部９から生体組織Ａへレーザ光Ｌおよび標識レーザ光ＩＲを照射することとしてもよい。
このようにすることで、標識レーザ光ＩＲの照射領域をレーザ光Ｌの照射領域に正確に一致させることができる。さらに、光ファイバの本数を減らせるため胴部３を細くすることができる。
【００５９】
あるいは、本実施形態においては、光検出部１１と受光部１０とを接続する検出用光ファイバ１５に標識レーザ光ＩＲを導光するための図示しない光学系を配置し、光ファイバ１５によって標識レーザ光ＩＲを検出光とは逆方向に導光して受光部１０から標識レーザ光ＩＲを照射することとしてもよい。
このようにすることで、コア径の太い検出用光ファイバ１５を用いて光量を損なうことなく高強度の標識レーザ光ＩＲを導光することができる。
【００６０】
本実施形態においても、判定部１３が、複数の閾値を有し、最小値以上の直径を有する血管Ｂの太さを複数段階で判定してもよい。この場合、制御部２は、判定部１３によって判定された血管Ｂの太さに応じて、標識の条件として標識部５０から射出させる標識レーザ光ＩＲの強度を段階的に切り替えることによって、生体組織Ａの焼灼の程度を異ならせる。例えば、制御部２は、血管Ｂが太い程、標識レーザ光ＩＲの強度を増大させる。これにより、術者は、生体組織Ａの焼灼の程度に基づいて血管Ｂの太さを認識することができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る外科処置装置３００について図１０および図１１を参照して説明する。
本実施形態においては、第２の実施形態と異なる構成について主に説明し、第２の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施形態に係る外科処置装置３００は、図１０に示されるように、レーザ光源８が標識レーザ光源５２を兼ね、制御部２が、標識レーザ光ＩＲの出力および停止に代えて、発光部９からのレーザ光Ｌの出力強度を制御し、血管があると判定された場合にレーザ光Ｌの強度を生体組織Ａを焼灼可能な強度まで増強させる点で、第２の実施形態と異なっている。
【００６３】
すなわち、制御部２は、通常は、生体組織Ａが焼灼されない弱い強度のレーザ光Ｌを出力させるように、レーザ光源８を制御する。そして、制御部２は、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在すると判定部１３によって判定されたときにのみ、一時的にレーザ光Ｌを増強させるようにレーザ光源８を制御する。
【００６４】
次に、このように構成された外科処置装置３００の作用について説明する。
本実施形態に係る外科処置装置３００を用いて生体組織Ａを処置するには、エネルギ作用部４を生体組織Ａの近傍に配置し、発光部９から生体組織Ａへレーザ光Ｌを照射し、図１１に示されるように、レーザ光Ｌを生体組織Ａ上で走査するように、エネルギ処置具１を移動させる。生体組織Ａによって散乱されたレーザ光Ｌの散乱光Ｓは受光部１０によって受光される。以下、第１の実施形態と同様にして、検出対象の血管Ｂの有無が判定される。
【００６５】
判定部１３によって、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在しないと判定された場合には、制御部２がレーザ光Ｌを強度が弱い状態で発光部９から射出させる。判定部１３によって、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在すると判定された場合には、制御部２がレーザ光Ｌの照射光強度を増大させる。すなわち、レーザ光Ｌの照射領域に検出対象の血管Ｂが存在している場合にのみ、当該照射領域に強いレーザ光Ｌが照射されて当該照射領域が焼灼される。
【００６６】
したがって、術者はレーザ光Ｌの走査を停止した後でも、強いレーザ光Ｌが照射されて焼灼された領域Ｒａｂが検出対象の血管Ｂの存在する領域であると認識することができる。これにより、焼灼された領域Ｒａｂ以外の位置においてエネルギ作用部４による生体組織Ａの処置を行うことによって、検出対象の血管Ｂを確実に回避しながら生体組織Ａを処置することができる。また、血管Ｂの検出用の光と生体組織Ａの焼灼用の光が同一の光学系から生体組織Ａへ照射されるので、血管Ｂが検出された位置を正確に焼灼することができる。本実施形態の他の効果は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
本実施形態においては、レーザ光Ｌを増強させる時間幅を限定し、焼灼した後に直ちに焼灼できない強度までレーザ光Ｌの強度を減衰させてもよい。
このようにすることで、血管Ｂの探査と生体組織Ａの焼灼の時間を分けて探査の精度を向上することができる。
【００６８】
第１、第２および第３の実施形態においては、血管Ｂの有無および直径の判定にドップラースペクトルの平均周波数を用いることとしたが、これに代えて、ドップラースペクトルの傾きまたはスペクトル幅を用いてもよい。
ドップラースペクトルの傾きは、図５に示されるように、２つの所定の周波数ω１，ω２間における強度の変化量ΔＩである。ドップラースペクトルの傾きとして、所定の周波数ωにおける関数Ｆ（ω）の微分値を用いてもよい。所定の周波数ω１，ω２，ωは、血流の速さがゼロから増大するのに伴って、ドップラースペクトルの傾きが次第に大きくなる範囲内に設定される。
スペクトル幅は、例えば、半値幅Ｗである。ドップラースペクトルのスペクトル幅は、上述したように、血流が速い程、大きくなる。
【００６９】
平均周波数と同様に、ドップラースペクトルの傾きおよびスペクトル幅も、血管Ｂ内の血流の速さとの間に強い相関を有する。したがって、平均周波数の代わりに傾きまたはスペクトル幅を用いた場合にも、傾きまたはスペクトル幅に基づいて周波数シフト量Δｆを正確に見積もって血管の有無および直径を正確に算定することができ、検出対象の血管Ｂの有無を高精度に判定することができる。
【００７０】
第１、第２および第３の実施形態においては、エネルギを使用して生体組織Ａを処置するエネルギ作用部４を備えることとしたが、作用部の種類はこれに限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、作用部は、通常のメスであってもよい。
【００７１】
第１、第２および第３の実施形態においては、血管Ｂを検出するための検出光としてレーザ光Ｌを用いることとしたが、検出光は、位相が揃ったコヒーレント光であれば、レーザ光以外の光であってもよい。また、検出光として、青および緑の狭帯域光を用いてもよい。
【００７２】
第１、第２および第３の実施形態においては、マーキングされた生体組織Ａを観察するための観察装置が、エネルギ処置具１および血管検出手段と一体に設けられていてもよく、エネルギ処置具１および血管検出手段とは別体の観察装置を使用してもよい。
【００７３】
第１、第２および第３の実施形態においては、血管検出手段が、エネルギ処置具１に一体に設けられていることとしたが、これに代えて、エネルギ処置具１とは別体に構成されていてもよい。
【００７４】
第１、第２および第３の実施形態においては、外科処置装置１００，２００，３００が、図１２に示されるように、補助処置具１０１をさらに備え、エネルギ処置具１ではなく補助処置具１０１に血管検出手段および標識手段が設けられていてもよい。補助処置具１０１は、例えば鉗子のような把持具であり、外科処置において、マーキングされている領域を把持具を使用して患部から遠ざけながら、エネルギ処置具１で患部を処置することができる。
図１２において、符号６１は、白色光Ｌｗを射出する照明部６２と撮像部６３とを有する観察装置を示している。
【００７５】
このようにすることで、患部の処置に主として使用されるエネルギ処置具１には、発光部９、受光部１０、光ファイバ１４，１５および標識部５０が設けられないので、エネルギ処置具１を細径化することができる。また、エネルギ処置具１および補助処置具１０１の各々を細径化することによって、これらを体内に導入するためのポートも細径化することができる。また、エネルギ処置具１とは独立して血管認識を行うことができる。また、エネルギ処置具１による生体組織や脂肪、血管の切除や凝固等の処置によって生じる患部由来のミストが血管検出手段に付着することを防ぎ、正確な血管認識を安定的に行うことができるという利点がある。
【００７６】
また、エネルギ処置具１に血管検出手段および標識手段を設けつつ、補助処置具にも、もう１つの標識手段が設けられていてもよい。補助処置具には、マーキング後の生体組織Ａの表面に対して洗浄、乾燥、湿潤等の後処理を行うための液体または気体を噴出する噴出手段がさらに設けられていてもよい。
【００７７】
特に、もう１つの標識手段の標識部を把持具（位置固定手段）と一体化した場合には、把持具によって生体組織Ａを把持したときに生体組織Ａと標識部との相対位置が固定される、または安定するので、マーキングの位置精度が向上する。このときに、把持具による把持動作以外に、生体組織Ａの一部を把持しながら動かしたり、鉗子を開いたりすることにより、マーキングするスペースを確保することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  エネルギ処置具
２  制御部
３  胴部
４  エネルギ作用部（作用部）
５  エネルギ供給部
６，７  ジョー
６ａ，７ａ  内面
８  レーザ光源（検出光源）
９  発光部
１０  受光部
１１  光検出部
１２  周波数解析部
１３  判定部
１４，１５  光ファイバ
５０  標識部
５１  標識部駆動部
５２  標識レーザ光源（標識光源）
５５  信号伝達用ケーブル
５６  光ファイバ
１００，２００，３００  外科処置装置
Ｌ  レーザ光（検出光）
Ｓ  散乱光
ＩＲ  標識レーザ光
Ｒａｂ  焼灼された領域
Ｉｃ  標識用インク
Ａ  生体組織
Ｂ  血管
Ｃ  赤血球
【図１】
2016171238.tif 000004
【図２】
2016171238.tif 000005
【図３】
2016171238.tif 000006
【図４】
2016171238.tif 000007
【図５】
2016171238.tif 000008
【図６】
2016171238.tif 000009
【図７】
2016171238.tif 000010
【図８】
2016171238.tif 000011
【図９】
2016171238.tif 000012
【図１０】
2016171238.tif 000013
【図１１】
2016171238.tif 000014
【図１２】
2016171238.tif 000015
【国際調査報告】
2016171238.tif 000016
2016171238.tif 000017
2016171238.tif 000018
2016171238.tif 000019