(57)【要約】血液を光学的に検出し、電気外科用発生器を制御する方法及び電気外科システムが提供される。血液を光学的に検出するために光学血液検出システムが用いられ、この光学血液検出システムは、全体的な電気外科システムの回路構成の一体部分として設けられてもよく、電気外科用発生器に接続されてこれを制御する別個のユニットとして設計されたものであってもよい。光学血液検出システムは、種々のアナログ、ディジタル及び（又は）光学回路部品又は手段により具体化でき、かかる部品又は手段としては、コンピュータ処理及び記憶回路で走るソフトウェアが挙げられる。光学血液検出システムは、検出した血液の量に従って電気外科用発生器の出力モード及びエネルギを制御する。
2005524441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気外科システムであって、
近位端部及び光エネルギを放出する遠位端部を備えたハンドピースと、
ハンドピースに設けられていて、電気外科エネルギを放出する遠位端部から延びる少なくとも１つの電気外科電極と、
光エネルギを発生し、該光エネルギを少なくとも１つの導波管を経て遠位端部に送る光エネルギ源と、
電気外科エネルギを発生させ、該電気外科エネルギを少なくとも１つの導電性要素により電極に送る電気外科エネルギ源と、
電極に近接して存在する血液の量を求めるために光エネルギ特徴を分析し、それに応じて電気外科エネルギ源を制御する手段と、
を有することを特徴とする電気外科システム。
【請求項２】
光エネルギ源は、光エネルギを可視スペクトル、近赤外スペクトル及び赤外光スペクトル波長のうちの少なくとも１つの状態で発生させることを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項３】
電気外科エネルギ源は、電気外科エネルギを組織分割及び凝固出力波形のうちの少なくとも１つを有する状態で発生させることを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項４】
エネルギ特性は、光強度レベル、光散乱効果及び蛍光エネルギのレベルから成る群から選択されていることを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項５】
分析手段は、光エネルギ源及び電気外科エネルギ源から遠隔に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項６】
分析手段は、ネットワークを介して光エネルギ源と連絡していることを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項７】
分析手段は、近赤外分光法、赤外分光法、蛍光分光法、ラーマン分光法、光音響分光法、レーザドップラー流速計測法、光散乱性変化測定法及び偏光変化測定法から成る群から選択された方法を用いて光エネルギ特性を分析することを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項８】
光エネルギは、遠位端部と患者の皮膚との間のイオン化経路を形成するのに適した波長を有し、電極は、電気外科エネルギがイオン化経路に沿って伝えられるようイオン化経路の近くに位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項９】
分析手段は、電極の遠位端部に近接して少なくとも１つの血管が存在するかどうかを検出する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項１０】
光エネルギ特性の分析手段は、第１の波長を持つ光エネルギをハンドピースから放出することによって得られる第１のパラメータを、第２の波長を持つ光エネルギをハンドピースから放出することにより得られる第２のパラメータで割り算することにより比の値を求める手段を含むことを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項１１】
光エネルギ特性を分析する手段は、比の値が所定の比の値よりも低いか、これにほぼ等しいか又はこれよりも大きいかどうかを判定し、それに応じて電気外科用発生器を制御する手段を更に含むことを特徴とする請求項１０記載の電気外科システム。
【請求項１２】
第１の波長は、６２０〜７００ナノメートルであり、第２の波長は、５４０〜６１０ナノメートル又は９５０〜１０５０ナノメートルであることを特徴とする請求項１０記載の電気外科システム。
【請求項１３】
電気外科エネルギ源を分析してこれを制御する手段は、電気外科用発生器により生じた電流の大きさを可変的に制御する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の電気外科システム。
【請求項１４】
電気外科システムであって、
光エネルギを発生させ、該光エネルギを組織に差し向ける手段と、
電気外科エネルギを発生させ、該電気外科エネルギを電極を介して組織に送る手段と、
電極に近接して存在する血液の量を求めるために光の特性を分析し、それに応じて電気外科エネルギを発生させる手段を制御する手段と、
を有することを特徴とする電気外科システム。
【請求項１５】
光エネルギ源は、光エネルギを可視スペクトル、近赤外スペクトル及び赤外光スペクトル波長のうちの少なくとも１つの状態で発生させることを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項１６】
電気外科エネルギ源は、電気外科エネルギを組織分割及び凝固出力波形のうちの少なくとも１つを有する状態で発生させることを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項１７】
エネルギ特性は、光強度レベル、光散乱効果及び蛍光エネルギのレベルから成る群から選択されていることを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項１８】
分析手段は、光エネルギ源及び電気外科エネルギ源から遠隔に配置されていることを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項１９】
分析手段は、近赤外分光法、赤外分光法、蛍光分光法、ラーマン分光法、光音響分光法、レーザドップラー流速計測法、光散乱性変化測定法及び偏光変化測定法から成る群から選択された方法を用いて光エネルギ特性を分析することを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項２０】
光エネルギは、遠位端部と患者の皮膚との間のイオン化経路を形成するのに適した波長を有し、電極は、電気外科エネルギがイオン化経路に沿って伝えられるようイオン化経路の近くに位置決めされていることを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項２１】
分析手段は、電極の遠位端部に近接して少なくとも１つの血管が存在するかどうかを検出する手段を含むことを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項２２】
光エネルギ特性の分析手段は、第１の波長を持つ光エネルギを差し向けることによって得られる第１のパラメータを、第２の波長を持つ光エネルギを差し向けることにより得られる第２のパラメータで割り算することにより、比の値を求める手段を含むことを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項２３】
光エネルギ特性を分析する手段は、比の値が所定の比の値よりも低いか、これにほぼ等しいか又はこれよりも大きいかどうかを判定し、それに応じて電気外科エネルギの発生手段を制御する手段を更に含むことを特徴とする請求項２２記載の電気外科システム。
【請求項２４】
第１の波長は、６２０〜７００ナノメートルであり、第２の波長は、５４０〜６１０ナノメートル又は９５０〜１０５０ナノメートルであることを特徴とする請求項２２記載の電気外科システム。
【請求項２５】
電気外科エネルギ源を分析して、これを制御する手段は、電気外科用発生器により生じた電流の大きさを可変的に制御する手段を含むことを特徴とする請求項１４記載の電気外科システム。
【請求項２６】
電気外科手術を実施する方法であって、
遠位端部を有する少なくとも１つの器具によって、光エネルギ及び電気外科エネルギを送るステップと、
少なくとも１つの器具に近接して存在する血液の量を求めるために、光エネルギの特性を分析し、それに応じて、電気外科エネルギの送出を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
光エネルギの特性を分析するステップは、近赤外分光法、赤外分光法、蛍光分光法、ラーマン分光法、光音響分光法、レーザドップラー流速計測法、光散乱性変化測定法及び偏光変化測定法から成る群から選択された方法を用いるステップを含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
遠位端部からの光エネルギ及び電気外科エネルギの送出を順序付けして、先ず最初に、遠位端部と組織との間のイオン化経路を形成し、電気外科エネルギをイオン化経路に沿って伝えるステップを更に有することを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
分析ステップは、少なくとも１つの器具に近接して少なくとも１本の血管が存在するかどうかを判定するステップを更に含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
光エネルギの特性を分析するステップは、第１の波長を持つ光エネルギを送ることによって得られる第１のパラメータを、第２の波長を持つ光エネルギを送ることにより得られる第２のパラメータで割り算することにより比の値を求めるステップを含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
光エネルギの特性を分析するステップは、比の値が所定の比の値よりも低いか、これにほぼ等しいか、又は、これよりも大きいかどうかを判定するステップを更に含むことを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
第１の波長は、６２０〜７００ナノメートルであり、第２の波長は、５４０〜６１０ナノメートル又は９５０〜１０５０ナノメートルであることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
制御ステップは、電気外科用発生器により生じた電流の大きさを可変的に制御するステップを含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３４】
外科手術法であって、
患者の体内に挿入可能に構成された外科手術器具を用意するステップと、
光エネルギを発生させて該光エネルギを外科手術器具を介して送る光エネルギ源を用意するステップと、
外科手術器具に近接して存在する血液の量を求めるために光エネルギ特性を分析するステップと、
を含むことを特徴とする外科手術法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本願は、２００２年５月６日に出願された米国仮特許出願及び譲渡された米国仮特許出願第６０／３７８，２９０号の優先権主張出願であり、これら米国仮特許出願明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとして、ここに援用する。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、血液の光学的検出と組み合わされた電気外科に関し、特に、光学的に検出された血液の量に従って組織に送られる電気外科エネルギのレベルの自動制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
電気外科では、組織に対する効果を達成するために高周波エネルギが投与される。外科手技では、電気エネルギを患者の組織に投与するために電気外科用発生器が用いられる。電気外科用発生器は、高周波発生器及びその制御装置を有する場合が多い。電極が発生器に接続されると、電極を用いて高周波電気エネルギで患者の組織を切断し、又は凝固させることができるようになっている。通常の動作中、発生器からの交流電流が、患者の組織及び体液を通ることにより能動電極と戻り電極との間で流れる。
【０００４】
電気エネルギは通常、組織を切断又は凝固させる能力を高めるように形作られたその波形を有している。種々の波形が、発生器の種々の動作モードに対応しており、各モードは、外科医に種々の動作上の利点を与える。モードとしては、切断モード、凝固モード、これらの混合モード又は乾燥モードが挙げられる。外科医は外科手技が進展するにつれて種々の動作モードの選択及び変更を容易に行うことができる。
各動作モードでは、所望の外科的効果を達成するために患者に送られる電気外科エネルギを調節することが重要である。これは、例えば、治療対象の組織のタイプに合わせて電気外科用発生器からの出力エネルギを制御することにより実施できる。
【０００５】
外科手技が進展するにつれて種々のタイプの組織に遭遇することになり、独特な組織は各々、組織インピーダンス及び他の要因、例えば血管新生のレベル即ち組織内の血液の流れの頻繁な変更の関数として電圧、電流又は電力の点で或る程度エネルギを必要とする。したがって、同一の組織は、組織を乾燥させるときに異なる負荷インピーダンスを生じることになる。
【０００６】
エネルギ調節の２つの従来形式は、市販の電気外科用発生器で採用されている。最も一般的なタイプは、発生器が接続されているＡＣ幹線から得られる電力の量を制限することにより発生器のＤＣ電源を制御する。フィードバック制御ループは、所望の電圧又は電流を電源により供給された出力電圧又は電流と比較することにより出力電圧を調整する。市販の電気外科用発生器における別の形式の電力調整は、高周波又は無線周波数増幅器のゲインを制御する。フィードバック制御ループは、所望の電力レベルに調整されたかどうかについてＲＦ増幅器から供給される出力電圧を比較する。
【０００７】
米国特許第３，９６４，４８７号明細書（特許文献１）、米国特許第３，９８０，０８５号明細書（特許文献２）、米国特許第４，１８８，９２７号明細書（特許文献３）、及び、米国特許第４，０９２，９８６号明細書（特許文献４）は、負荷インピーダンスの増加に従って出力電流を減少させる回路を有している。これらの米国特許では、一定電圧出力が維持され、電流は、負荷インピーダンスの増加につれて減少する。
【０００８】
米国特許第４，１２６，１３７号明細書（特許文献５）は、電力レベル基準信号と電気外科ユニット内における検出電流及び電圧を含む２つの信号の数学的な積の比較により得られたフィードバック信号に適用される非線形補償回路に従って電気外科ユニットの電力増幅器を制御する。
【０００９】
米国特許第４，６５８，８１９号明細書（特許文献６）は、組織インピーダンスの変化の関数として出力電力を減少させるマイクロプロセッサ制御装置を利用する手段を有する電気外科用発生器を開示している。米国特許第４，７２７，８７４号明細書（特許文献７）は、発生器の各サイクルが駆動エネルギパルスの幅を変調することにより電力容量が調整される高周波パルス幅変調フィードバック電力制御装置を備えた電気外科用発生器を開示している。
【００１０】
米国特許第３，６０１，１２６号明細書（特許文献８）は、出力電流を組織インピーダンスの広い範囲にわたり一定の大きさに維持しようとするフィードバック回路を備えた電気外科用発生器を開示している。
【００１１】
上述の米国特許の中には、限度のある患者の組織インピーダンスにわたり種々の動作モード中、電気外科用発生器の出力エネルギ又は出力波形を調整し又は制御するために血液の光学的検出を行うものは無い。また、電気外科中における血液の光学的検出により、色盲の外科医であっても電気外科を効果的に実施することができる。１９９７年代に発表された研究では、色盲の４０人の医者のうち１８人が、身体生成物中に血液を検出するのが困難であったことを報告している。これについては、Spalding, J. Anthony B., "Doctors with inherited colour vision deficiency: their difficuluties in clinical work," Cavonius CR, ed. （非特許文献１）, Colour Vision Deficiencies, XII: Proceeding of the International Research Group for Colour Vision Deficiencies, 1995, Norwell, Mass: Kluwer Academic Publishers, pages 483-489, 1997年（非特許文献２）を参照されたい。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第３，９６４，４８７号明細書
【特許文献２】米国特許第３，９８０，０８５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，１８８，９２７号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０９２，９８６号明細書
【特許文献５】米国特許第４，１２６，１３７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，６５８，８１９号明細書
【特許文献７】米国特許第４，７２７，８７４号明細書
【特許文献８】米国特許第３，６０１，１２６号明細書
【非特許文献１】Spalding, J. Anthony B., "Doctors with inherited colour vision deficiency: their difficuluties in clinical work," Cavonius CR, ed.
【非特許文献２】Colour Vision Deficiencies, XII: Proceeding of the International Research Group for Colour Vision Deficiencies, 1995, Norwell, Mass: Kluwer Academic Publishers, pages 483-489, 1997年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、電気外科中、血液を光学的に検出した血液の量に従って電気外科用発生器の出力エネルギ又は出力波形を制御する方法及びシステムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明の概要
血液を光学的に検出し、電気外科用発生器を制御する方法及び電気外科システムが提供される。血液を光学的に検出するために光学血液検出システムが用いられ、この光学血液検出システムは、全体的な電気外科システムの回路構成の一体部分として設けられてもよく、電気外科用発生器に接続されてこれを制御する別個のユニットとして設計されたものであってもよい。光学血液検出システムは、種々のアナログ、ディジタル及び（又は）光学回路部品又は手段により具体化でき、かかる部品又は手段としては、コンピュータ処理及び記憶回路で走るソフトウェアが挙げられる。
光学血液検出システムは、検出した血液の量に従って電気外科用発生器の出力モード及びエネルギを制御する。これにより、外科医は、追加の電気外科が必要であるかどうかを判定するために電気外科を中断して組織の状態を観察する必要無く、電気外科を行うことができる。
【００１５】
具体的に説明すると、光学血液検出システムは、光学血液検出システムから受け取ったフィードバック信号を用いて電気外科中、電気外科用発生器により生じた出力波形を自動的に制御する。例えば、組織の凝固が望ましい場合、光学血液検出システムは、血液が存在しているかどうかについて組織を連続的に分析し、それに応じて出力波形を制御する。
光学血液検出システムを用いて様々な設計の電気外科用発生器を制御できるが、電気外科用発生器は、ユーザが電気外科用発生器の動作を初期化し、設定し、モニタすると共に、（或いは）、制御できる電力選択システムを有することが好ましい。好ましい電気外科用発生器は、これら４つの機能的要素に限定される必要は無く、例えば、電気外科用発生器は、追加の安全、モニタ、信号変更／調整、及び（又は）、フィードバック回路又は機能的要素／プロセスを更に有してもよい。実際の電気外科用発生器の設計には、ディジタル部品及びシグナリング、アナログ部品及びシグナリング、並びに（或いは）、光学部品及びシグナリングの使用法が含まれ、或いは、かかる設計をハードウェア部品上で実行されるソフトウェアプロセス内に完全に又は部分的に具体化できる。
【００１６】
光学血液検出システムは、光ビームを発生させて、これを電気外科器具の電極に密接すると共に、（或いは）、かかる電極上に合焦させる光学部品を備えた光学光ビーム発生回路と、反射光エネルギを捕捉する光学部品、例えば、光電性検出器を備えた回路と、反射光エネルギ及び（又は）他の特性を分析し、電極に近接すると共に、（或いは）、これに付着して存在する血液の量を求める血液検出回路と、フィードバック補正回路とを有する。
【００１７】
血液検出回路から信号を受け取るよう電気的に接続されたフィードバック補正回路は、フィードバック制御回路を出力するよう機能し、このフィードバック制御信号は、次に、電気外科用発生器内の電力選択システムに送られ、それにより、電力選択システムが電極に近接し、及び（又は）、これに付着して存在している血液の量に従って電気外科エネルギの発生量、及び（又は）、出力波形の発生タイプを制御するようにする。システムは又、電極の遠位端部に近接して血管が存在するかどうかを検出し、それに応じて電気外科用発生器を制御し、又は、例えば、大血管の切断を防止するよう外科医に注意を喚起することができる。
【００１８】
好ましくは、光学光ビームは、電気外科器具によって切断され又は凝固している組織上に存在する血液を検出するよう電極の遠位端部の前に合焦される。光学光ビームは、可視スペクトル、近赤外スペクトル及び赤外光スペクトル波長内の光エネルギを有するのがよい。
【００１９】
上述の回路のうち１以上は、電気外科システムの少なくとも１つのプロセッサ又は電気外科システムから遠隔に配置された少なくとも１つのプロセッサにより実行されるよう構成された１組以上のプログラム可能な命令によって実現できるようになっている。例えば、反射光エネルギに対応したデータをワイヤレス又は非ワイヤレスでネットワーク、例えばＬＡＮ、ＷＡＮ又はインターネット上で、電極に近接すると共に、（或いは）、これに付着して存在する血液の量を求めると共に、（或いは）、電極の遠位端部に近接して血管が存在するかどうかを判定するための１組のプログラム可能な命令を用いてデータを分析する遠隔サーバ又は制御ステーションに伝送することができる。
【００２０】
実施される分析に従って、遠隔サーバ又は制御ステーションは、次に、同一又は別の組をなすプログラム可能な命令を用いてフィードバック制御信号を発生し、この信号を電力選択システムに送る。別の形態の電磁エネルギを用いて光学光ビームのそばに血液が存在するかどうかを検出することができるようになっている。
【００２１】
本発明の一実施形態では、近位端部及び光エネルギを放出する遠位端部を備えたハンドピースと、ハンドピースに設けられていて、電気外科エネルギを放出する遠位端部から延びる少なくとも１つの電気外科電極と、光エネルギを発生し、該光エネルギを少なくとも１つの導波管を経て遠位端部に送る光エネルギ源と、電気外科エネルギを発生させ、該電気外科エネルギを少なくとも１つの導電性要素により電極に送る電気外科エネルギ源と、電極に近接して存在する血液の量を求めるために光エネルギ特徴を分析し、それに応じて電気外科エネルギ源を制御する手段とを有していることを特徴とする電気外科システムが提供される。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、光エネルギを発生させ、該光エネルギを組織に差し向ける手段と、電気外科エネルギを発生させ、該電気外科エネルギを電極を介して組織に送る手段と、電極に近接して存在する血液の量を求めるために光の特性を分析し、それに応じて電気外科エネルギを発生させる手段を制御する手段とを有することを特徴とする電気外科システムが提供される。
【００２３】
さらに、本発明の別の実施形態では、光エネルギ及び電気外科エネルギを遠位端部を有する少なくとも１つの器具により送るステップと、少なくとも１つの器具に近接して存在する血液の量を求めるために光エネルギの特性を分析し、それに応じて電気外科エネルギの送出を制御するステップとを有することを特徴とする電気外科手術を実施する方法が提供される。
【００２４】
最後に、本発明の別の実施形態では、患者の体内に挿入可能に構成された外科手術器具を用意するステップと、光エネルギを発生させて該光エネルギを外科手術器具を介して送る光エネルギ源を用意するステップと、外科手術器具に近接して存在する血液の量を求めるために光エネルギ特性を分析するステップとを有することを特徴とする外科手術法が提供される。
【００２５】
本発明の別の特徴は、図面と関連して行われる以下の詳細な説明から当業者には明らかであろう。
図面を参照して種々の実施形態を以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
電気外科システム１０が、図１に斜視図で示されており、この電気外科システムにより、外科医は患者１１の組織上で切断、凝固及び（又は）これらの組み合わせを行うことができる。電気外科システム１０は、外科医が持って制御する近位端部１３を備えたハンドピース１２を有している。ハンドピース１２の遠位端部１４は、光学光ビームを患者１１に差し向けるポート１５を有している。電気外科電極１６が、ハンドピース１２の遠位端部１４から延びている。
【００２７】
光学光ビームを発生させる光学血液検出システム１７が、導波管／ワイヤ３４を介してハンドピース１２の近位端部１３に接続されている。光学血液検出システム１７は、外科医により手動で操作でき又は光学光ビームをハンドピース１２の遠位端部１４から患者１１に向かって送るよう自動的に制御できる。電気外科エネルギを発生させる電気外科用発生器１８が、ハンドピース１２の近位端部１３に電気的に接続されていて、外科医によって手動で制御でき、又は、電気外科エネルギを電気外科電極１６から患者１１に向かって送るよう自動的に制御できる。光学血液検出システム１７と電気外科用発生器１８は、ケーブル３８によって接続されており、このケーブルは、これら相互間におけるデータ通信を可能にすると共に発生器１８を制御するためにフィードバック制御信号を光学血液検出システム１７から発生器１８に送るようになっている。
【００２８】
光学血液検出システム１７を用いて電気外科用発生器１８を制御できるが、電気外科用発生器１８は、ユーザが電気外科用発生器１８の動作を初期化し、設定し、モニタすると共に、（或いは）、制御できる電力選択システムを有することが好ましい。好ましい電気外科用発生器は、これら４つの機能的要素に限定される必要は無く、例えば、電気外科用発生器１８は、追加の安全、モニタ、信号変更／調整、及び（又は）、フィードバック回路又は機能的要素／プロセスを更に有してもよい。実際の電気外科用発生器の設計には、ディジタル部品及びシグナリング、アナログ部品及びシグナリング、並びに（或いは）、光学部品及びシグナリングの使用法が含まれ、或いは、かかる設計をハードウェア部品上で実行されるソフトウェアプロセス内に完全に、又は、部分的に具体化できる。
【００２９】
電気外科エネルギの戻り経路１９が設けられており、この戻り経路１９は、単極回路又は双極回路中に設けられたものであってよい。図１は、双極回路の場合、戻り電極に代えて戻りパッド２０を備えた単極回路を示している。戻り経路１９は、電気外科エネルギ１８の源及び次の患者１１からの伝送された電気外科エネルギの少なくとも一部を受け入れるよう接続されている。電気外科エネルギ１８の源の戻り入力２２は、電気外科電極１６、患者１１及び電気外科用発生器１８との間に完全な回路２３を構成するよう戻り経路１９に接続されている。
【００３０】
手動式操作ボタン２４が、遠位端部１４から送り出された電気外科エネルギを制御するために外科医により電気外科用発生器１８を選択的に制御できるように、ハンドピース１２に設けられている。操作ボタン２４は又、フットペダル２６のところに設けられてもよい。
外科医は、光学光ビームが可視スペクトル内の光エネルギを有している場合、治療されるべき標的組織の位置を正確に突き止めるようポート１５から出た光ビームを利用することができるようになっている。光学光ビームは、可視、近赤外線及び赤外光スペクトル波長内の光エネルギを有することが想定されている。
【００３１】
図３を参照すると、光学血液検出システム１７は、ハンドピース１２の電極１６に密接して、及び（又は）、これに設けられた状態で、当該技術分野において知られているように光ビーム、例えばレーザ光ビームを発生させて、これを合焦させる光学部品を備えた光学光ビーム発生回路５２を有している。図１に示す導波管３４は、光エネルギを近位端部１３から遠位端部１４を越えるところまで送るために用いられる。光学血液検出システム１７は、ハンドピース１２の遠位端部１４のところに設けられていて、当該技術分野において知られているように反射光エネルギを捕捉する少なくとも１つの光学部品５４を更に有している。少なくとも１つの光学部品５４は、反射光エネルギを表す信号を少なくとも１つの光電性検出器に通じている導波管／ワイヤ３４を介してシステム１７に戻す。
【００３２】
光学血液検出システム１７は、電極１６に近接して設けられると共に、（或いは）、これに取付けられた状態で、反射光エネルギを分析し、存在する血液の量を求める血液検出回路５６及びフィードバック補正回路５８を更に有している。
反射光エネルギは、好ましくは、２つの互いに異なる波長、即ち、第１の波長及び第２の波長を表す反射光に対応したデータを含む。第１に、第１の波長を持つ第１の光学光ビームを発生させ、これをハンドピース１２から放出する。第１の光学光ビームを表す反射光エネルギは、種々のパラメータ、例えば、光子カウントを測定するために光学血液検出システム１７によって捕捉されて分析される。第２に、第２の波長を持つ第２の光学光ビームを発生させ、これをハンドピース１２から放出する。第２の光学光ビームを表す反射光エネルギは、種々のパラメータ、例えば、光子カウントを測定するために、光学血液検出システム１７によって捕捉されて分析される。
【００３３】
変形例として、ブロードバンド光学光ビームを発生させ、これをハンドピース１２から放出する。２つの別個独立の波長を表す反射光エネルギは、種々のパラメータ、例えば、光子カウントを測定するために光学血液検出システム１７によって捕捉されて分析される。好ましくは、いずれの方法においても、第１の波長は、６２０〜７００ナノメートルであり、第２の波長は、５４０〜６１０ナノメートル、又は、９５０〜１０５０ナノメートルである。
【００３４】
次に、特定のパラメータに対応した２つの測定値を用いて比を得るが、一方の測定値は、第１の光学光ビーム又は波長を表し、もう１つの測定値は、第２の光学光ビーム又は波長を表している。次に、プロセッサ又は個人によってルックアップテーブル又は他のデータ構造を用いて、この比を電極１６に近接して存在する血液の特定の量、又は、レベルと相関させる。
【００３５】
また、存在する血液の量を求めるために、幾つかの公知の方法、例えば、近赤外分光法（ＮＩＲＳ）、赤外分光法（ＩＲＳ）、蛍光分光法、ラーマン分光法、光音響分光法（システム１０は、組織を迅速に加熱する光ビームにより生じた音響圧力波を測定するマイクロホンを備えている）、レーザドップラー流速計測法、光散乱性変化測定法、及び、偏光変化測定法のうち１つを用いて、反射光エネルギを分析することができる。これら方法は、反射光エネルギの光強度レベル、光散乱効果、蛍光エネルギのレベル、及び、他の特性を求める。次に、少なくとも１つのプロセッサにより実行される数学方程式、アルゴリズム、及び（又は）、プログラム可能な命令を用いて電極１６に近接して存在する血液の量をコンピュータ処理するために、反射光エネルギの求めた光強度レベル、光散乱効果、蛍光エネルギレベル、及び（又は）、他の特性を利用する。
【００３６】
発生させた光ビームの光学的信号特性及び反射光エネルギの求めた光強度レベル、光散乱効果、蛍光エネルギレベル及び他の特性を知ることにより、システム１７は、ルックアップテーブル、又は、他のデータ構造を用いて電極１６に近接して存在する血液の量を求めることができる。分析により、電極１６に近接して存在する血液の量が多いことが分かると、組織は凝固しておらず（凝固手技（凝固処置）の場合）、又は、切断されている（切断手技（切断処置）の場合）ことを結論づけることができる。分析により、電極１６に近接して存在する血液の量が少ないことが分かると、組織は凝固し（凝固手技の場合）、又は、適切に切断されていない（切断手技の場合）ことを結論づけることができる。
【００３７】
システムは又、電極１６の遠位端部に近接して血管が存在するかどうかを検出し、それに応じて電気外科用発生器１８を制御し又は例えば大血管の切断を防止するよう外科医に注意を喚起することができる。
血液検出回路５６から信号を受け取るよう電気的に接続されたフィードバック補正回路５８は、フィードバック制御回路を出力するよう機能し、このフィードバック制御信号は次に、ワイヤ３８を介して電気外科用発生器１８内の電力選択システムに送られ、それにより電力選択システムが電極１６に近接し、及び（又は）、これに付着して存在している血液の量に従って電気外科エネルギの発生量、及び（又は）、出力波形の発生タイプを制御するようにする。
【００３８】
図４は、光学血液検出システム１７の例示の作動方法を示す流れ図である。ステップ４００では、光学光ビーム及び電気外科エネルギを発生させる。ステップ４０２では、反射光エネルギを捕捉し、ステップ４０４においてこれを分析してステップ４０６で電極１６に近接して存在する血液の量を求める。ステップ４０８では、電極１６に近接した血液の検出レベルが所定の閾値を超えているかどうかを判定する（所定の閾値は、存在する血液の量を検出するために用いられる方法で決まる）。血液の検出レベルが所定の閾値を上回っていなければ、ステップ４１０において行われている手技が凝固手技であるかどうかを判定する。凝固手技が行われていなければ、即ち、切断手技が行われていれば、ステップ４１２において切断手技を続行し、プロセスは、ステップ４０８に戻る。
【００３９】
ステップ４１０において、凝固手技が行われていることが判定されると、プロセスはステップ４１４に進み、このステップにおいて、信号をフィードバック補正回路５８により電気外科用発生器１８に送って発生する電気外科エネルギの量、及び（又は）、出力波形のタイプを制御し又は電気外科用発生器１８を作動停止させる。その理由は、凝固手技が適切に行われているからである。ステップ４０８において、血液の検出レベルが所定の閾値を上回っていることが判定されると、ステップ４１６において、行われている手技が切断手技であるかどうかを判定する。切断手技が行われていなければ、即ち、凝固手技が行われていれば、ステップ４１８において凝固手技を続行し、プロセスはステップ４０８に戻る。
【００４０】
ステップ４１６において、切断手技が行われていることが判定されると、プロセスはステップ４１４に進み、このステップにおいて、信号をフィードバック補正回路５８により電気外科用発生器１８に送って発生する電気外科エネルギの量、及び（又は）、出力波形のタイプを制御し、又は、電気外科用発生器１８を作動停止させる。その理由は、切断手技が適切に行われているからである。
【００４１】
図５は、光学血液検出システム１７の別の例示の作動方法を示す流れ図である。ステップ５００では、光学光ビーム及び電気外科エネルギを発生させる。ステップ５０２では、反射光エネルギを捕捉し、ステップ５０４において、これを分析してステップ５０６で電極１６に近接して存在する血液の量を求める。ステップ５０６は、波長１における光子カウントを波長２における光子カウントで割り算することにより求められる比の値を計算することにより存在する血液の量を求める。比の値をステップ５０８で分析する。
【００４２】
比の値が小さい（所定の比の値よりも小さい）場合、プロセスは、ステップ５１０に進み、このステップにおいて、信号をフィードバック補正回路５８によって電気外科用発生器１８に送り、それにより、動作モードを制御し、即ち、組織分割（切断）モードを選択する。また、電気外科エネルギの量を調整することができる。
ステップ５０８では、比の値が大きい（所定の比の値よりも大きい）ことが判定されると、プロセスはステップ５１２に進み、このステップにおいて、信号がフィードバック補正回路５８によって電気外科用発生器１８に送られ、止血（凝固）モードを選択する。また、電気外科エネルギの量を調整することができる。
【００４３】
ステップ５０８において、比の値が中間の値にある（所定の比の値にほぼ等しい）ことが判定されると、プロセスは、ステップ５１４に進み、このステップにおいて、信号がフィードバック補正回路５８によって電気外科用発生器１８に送られ、検出された比の値に比例した混合モードを選択する。ステップ５１０，５１２又は５１４のいずれかに続き、プロセスは連続ループをなして、ステップ５０２において光反射エネルギを捕捉するよう戻る。
【００４４】
存在する血液の量を求めるために光学血液検出システム１７によって上述の分光法及び他の方法のうちどれが用いられるかに応じて、それに従って、各方法についての既知の血液関連光学測定パラメータを用いて光学血液検出システム１７を制御するようになっており、その目的は、その方法について適した特性を持つ光学光ビームを生じさせてこれを合焦させることにある。光学血液検出システム１７は、電極１６に近接して存在する血液の量を求めるために上述の方法のどれが用いられているかに応じて、可視、近赤外及び赤外光スペクトル波長内で光学光ビームの波長を変化させることができる。例えば、ＮＩＲＳ法が用いられている場合、光学光ビームは、可視スペクトルの直ぐ上の波長を持つことが必要である。
【００４５】
光学血液検出システム１７に設けられた操作ノブ又は他の制御手段を用いて光学光ビームの波長を手動で選択することができる。光学光ビームの波長が特定の範囲内にあれば、光学光ビームの光エネルギを用いて電気外科エネルギを案内することができるイオン化導電性経路を形成することができる。
【００４６】
イオン化経路を形成するために光エネルギが用いられている場合、組織に対する望ましくない効果を回避するために制御手段を用いて光エネルギを制御することが必要である。光ビームのデューティサイクルは、１０-5〜１０-8の範囲に維持されるべきである。光ビームから組織の任意の単一領域に送られるエネルギ密度は、１．０６〜１０．６ミクロンの波長については２６Ｊ／ｃｍ2を超えてはならず、約０．５３ミクロン以下の波長では１７Ｊ／ｃｍ2を超えてはならない。イオン化経路を形成するためには、光ビームの波長は、０．３〜１０．６ミクロンの範囲にあることが必要である。
【００４７】
さらに、上述の回路５２，５６，５８のうち１以上は、電気外科システム１０の少なくとも１つのプロセッサ又は電気外科システム１０から遠隔に配置された少なくとも１つのプロセッサにより実行されるよう構成された１組以上のプログラム可能な命令によって実現できるようになっている。例えば、反射光エネルギに対応したデータをワイヤレス又は非ワイヤレスでネットワーク、例えばＬＡＮ、ＷＡＮ又はインターネット上で、電極１６に近接すると共に（或いは）これに付着して存在する血液の量を求めると共に、（或いは）、電極１６の遠位端部に近接して血管が存在するかどうかを判定するための１組のプログラム可能な命令を用いて、データを分析する遠隔サーバ又は制御ステーションに伝送することができる。
【００４８】
実施される分析に従って、遠隔サーバ又は制御ステーションは、次に、同一又は別の組をなすプログラム可能な命令を用いてフィードバック制御信号を発生し、この信号を電力選択システムに送る。別の形態の電磁エネルギを用いて光学光ビームのそばに血液が存在するかどうかを検出することができるようになっている。
【００４９】
電気外科システム１０用のハンドピースの別の実施形態が、図６に示されており、全体が参照符号１２Ａで示されている。ハンドピース１２Ａは、外科医によって保持されて制御される近位端部１３Ａを有している。ハンドピース１２Ａの遠位端部１４Ａは、光学光ビームを患者１１に差し向けるポート１５Ａを有している。電気外科電極１６Ａが、ハンドピース１２Ａの遠位端部１４Ａから延びている。ハンドピース１２Ａの遠位端部１４Ａのところに設けられた少なくとも１つの光学部品５４は、反射光エネルギを表す信号を少なくとも１つの光電性検出器に接続された導波管／ワイヤ３４により光学血液検出システム１７に戻す。
【００５０】
手動式可変操作ボタン２４Ａは、光学血液検出システム１７によって検出された血液の量に従って、電気外科用発生器１８によって得られた電流の強度又はレベル、即ち出力波形の強度についてのリアルタイムの選択的な制御を外科医が行えるようハンドピース１２Ａに設けられている。したがって、ハンドピース１２Ａは、外科医が組織切断、凝固等の量を制御できるようにし、その間、システム１０は、これと並行して血液の量を検出する。
【００５１】
図６を引き続き参照して別の好ましい実施形態を説明すると、血液の存在の光学的検出は、電気外科用発生器の出力モードをリアルタイムで、又は、オンザフライ（on-the-fly）で制御する。説明の目的上、多量の血液が電極１６Ａに隣接して検出されると、電気外科用発生器の出力モードは、高レベル「止血」（凝固）波形について自動的に設定される。血液が検出されなければ、「組織分割」（切断）波形が電気外科用発生器出力について自動的に選択される。中間の量の血液が検出されると、「混合」が、検出された血液の量に比例して選択される。それと同時に、外科医は、手動式可変操作ボタン２４Ａを用いて電流の強度又はレベルをリアルタイムで選択的に制御することができる。
【００５２】
外科医は、自分の個人的な快適なゾーン内で動作速度をもたらす強度を選択する。したがって、モードの選択は、血液検出回路５６によって自動的に制御され、外科医は、出力の強度をリアルタイムで、又は、オンザフライで制御する。この実施形態は、外科医を支援する自動化モード選択を提供することにより、外科医と装置のインタフェースを大幅に単純化する。その結果、手術結果の改善が達成される。その理由は、適切なモードがリアルタイムで選択され、それにより、組織内の熱の広がりが減少するからである。加うるに、外科医は電流の強度の制御を維持するので、内蔵型の安全特徴が得られる。
【００５３】
上述の制御方式は、選択可能な特徴、又は、オプションとして提供できる。即ち、選択可能なスイッチにより、外科医は本発明のシステムを完全自動化モードで動作させるか、又は、外科医が電流の強度を制御できるようにするモードで動作するかを選択することができる。
操作ボタン２４Ａは又、フットペダル２６のところに配置できるようになっている。さらに、可変操作ボタン２４Ａの機能をシステム１０が光学血液検出システム１７によって検出された血液の量に従って電流の強度を自動的に制御するようにするために自動化できるようになっている。
【００５４】
外科医は、光学光ビームが可視スペクトル内の光エネルギを有している場合、治療されるべき標的組織の位置を正確に突き止めるようポート１５から出た光ビームを利用することができるようになっている。光学光ビームは、可視、近赤外線及び赤外光スペクトル波長内の光エネルギを有することが想定されている。
【００５５】
図２及び図６に示すように、電気外科システム１０は、遠位端部１４，１４Ａ及び電気外科電極１６，１６Ａが好ましくは、遠位端部１４，１４Ａから光エネルギを出すようハンドピース１２，１２Ａに対し幾何学的に配置するよう構成されている。この幾何学的形状により、光エネルギと電気外科エネルギの組み合わせ状態の並行投与が可能になる。イオン化経路は、光エネルギにより遠位端部１４，１４Ａから患者１１まで形成されて電気外科エネルギがこれに沿って差し向けられるようになっている。
【００５６】
電気外科システム１０を用いて患者１１の組織に対して切断、凝固、及び（又は）、これらの組み合わせを行う方法は、次に記載するステップ、即ち、ハンドピース１２，１２Ａの近位端部１３，１３Ａ及び遠位端部１４，１４Ａがハンドピース１２，１２Ａの長手方向軸線に沿って位置した状態でハンドピース１２，１２Ａから光エネルギ及び電気外科エネルギを差し向ける次のステップを有し、このためには、ハンドピース１２，１２Ａの遠位端部１４，１４Ａを、光エネルギ及び電気外科エネルギの少なくとも一部が同時に差し向けられる長手方向軸線に沿って向ける。
【００５７】
好ましくは、図２及び図６に示すように、光学光ビームは、ハンドピース１２，１２Ａによって切断又は凝固している組織上に存在する血液を検出するために電極１６，１６Ａの遠位端部１４，１４Ａの前に合焦される。光エネルギは、ハンドピース１２，１２Ａの遠位端部１４，１４Ａから連続して放出される。変形例として外科医は、ハンドピース１２，１２Ａに設けられた操作ボタン２４，２４Ａ又はフットスイッチ２６を用いて電気外科用発生器１８を作動させる。作動を開始すると、先ず最初に、光エネルギがハンドピース１２，１２Ａの遠位端部１４，１４Ａから放出され、次に、血液の存在を検出する短時間の遅延後、ハンドピース１２，１２Ａの遠位端部１４，１４Ａのところの電気外科電極１６，１６Ａからの電気外科エネルギの伝送が可能になる。
【００５８】
溜まり状態の血液を生じさせた出血中の血管に遭遇した場合、この方法は、溜まり状態の血液の検出を行うと共に「スポット凝固（spot coag）」手技に影響を与えるため電気外科用発生器１８による止血（凝固）波形の自動選択を行う。
これと同様に、血液が存在しなければ、検出システムは、血液分割（切断）波形を選択する。このように、組織に対する熱による損傷は、軽減され、優れた効果が得られる。
【００５９】
この方法は、遠位端部１４，１４Ａ及び電気外科電極１６，１６Ａをハンドピース１２，１２Ａに対して幾何学的に配置することにより電気外科エネルギを案内して遠位端部１４，１４Ａから光学光ビームを出して光学光ビームと電気外科エネルギの組み合わせ状態の同時投与を可能にする追加のステップを有する。次に、光エネルギで遠位端部１４，１４Ａから患者１１までの導電性経路をイオン化して電気外科エネルギの流れを差し向ける追加のステップを行う。
この方法は、カニューレを患者の体壁を通って配置する場合、内視鏡又は腹腔鏡を用いるよう電極１６，１６Ａを支持する細長い電気外科電極支持体を用意する追加のステップを更に有する。
【００６０】
特許請求の範囲は、説明した実施形態及びこれらの均等例を含むものである。本発明の思想はその最も広い範囲において、血液の存在を光学的に検出すると共に（或いは）電気外科中に検出された血液の量を求めるシステム及び方法を含む。本発明の思想は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの設計変更が可能であることは理解されるべきである。
本発明を好ましい実施形態に関して説明したが、当業者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、かかる好ましい実施形態の変更及び改造を想到できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の電気外科システムの一実施形態の斜視図である。
【図２】図１の電気外科システムの電気外科ハンドピース器具の切除略図である。
【図３】光学血液検出システムのブロック図である。
【図４】第１の方法による光学血液検出システムの動作原理を示す流れ図である。
【図５】第２の方法による光学血液検出システムの動作原理を示す流れ図である。
【図６】電気外科ハンドピース器具の別の実施形態の切除略図である。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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