(57)【要約】  外科手術システムは、刺激発生器、外科手術器具の作動端部に配置されている少なくとも１つのセンサ、および少なくとも１つのセンサに接続されている制御器を含む。制御器は、刺激発生器によって与えられた刺激に応答して少なくとも１つのセンサから経時的にデータを取得し、少なくとも１つのセンサから経時的に得られたデータを解析してセンサデータ解析結果を生成し、センサデータ解析結果に対して信号処理方法及び／又はパターン照合を行い、且つ信号処理方法又はパターン照合に基づいて、組織又はアーチファクトが外科手術器具の作業端部に近接した領域内に存在するかを示すように構成されている。
2021534870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科手術システムであって、
刺激発生器と、
外科手術器具の作業端部に配置されている少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサに連結されている制御器とを含み、
前記制御器は、
前記刺激発生器によって与えられた刺激に応答して前記少なくとも１つのセンサから経時的にデータを取得し、
前記少なくとも１つのセンサから経時的に取得された前記データを解析して、センサデータ解析結果を生成し、
前記センサデータ解析結果に対して信号処理方法及び／又はパターン照合を行い、且つ、
前記信号処理方法又は前記パターン照合に基づいて組織又はアーチファクトが前記外科手術器具の前記作業端部に近接した領域内に存在するかを示す、
ように構成されている、外科手術システム。
【請求項２】
前記制御器は、ウェーブレット方法、短時間フーリエ変換方法、及びＷｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ解析方法の少なくとも１つを含む時間周波数解析方法を用いる前記少なくとも１つのセンサから取得された前記データを解析するように構成されている、請求項１に記載の外科手術システム。
【請求項３】
前記信号処理方法は、しきい値に対する前記センサデータ解析結果の比較を含む、請求項１又は２に記載の外科手術システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサはセンサアレイを含み、且つ前記信号処理方法は前記センサアレイに沿った各センサのタイムデータを含むテンソルに対して実行される平均二乗誤差処理を含む、請求項１又は２に記載の外科手術システム。
【請求項５】
二次元テンソルは、一次元センサアレイに使用され、且つ三次元テンソルは、二次元センサアレイに使用される、請求項４に記載の外科手術システム。
【請求項６】
前記刺激発生器は、電気刺激発生器を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の外科手術システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの発光素子及び少なくとも１つの光センサを含み、該少なくとも１つの発光素子及び該少なくとも１つの光センサは前記外科手術器具の前記作業端部に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の外科手術システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの光センサは、前記少なくとも１つの発光素子の反対に配置され、該発光素子を向いている、請求項７に記載の外科手術システム。
【請求項９】
前記外科手術器具は第１のジョー及び第２のジョーを含み、前記少なくとも１つの光センサは前記第１のジョーに配置され、且つ前記少なくとも１つの発光素子は前記第２のジョーに配置されている、請求項８に記載の外科手術システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの発光素子及び前記少なくとも１つの光センサは、共通の方向を向き、それらの間に固定又は可変の間隔を有する、請求項７に記載の外科手術システム。
【請求項１１】
対向出力装置を更に含み、前記制御器は、前記対向出力装置に接続され、且つオペレータに前記術野における前記組織又は前記アーチファクトの存在を知らせるための前記対向出力装置を作動するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の外科手術システム。
【請求項１２】
組織又はアーチファクトが術野内に存在するかを決定する外科手術システムの操作方法であって、該方法は、
前記術野に刺激を与えるステップと、
外科手術器具の作業端部に配置される少なくとも１つのセンサから経時的にデータを取得するステップと、
前記少なくとも１つのセンサから経時的に取得された前記データを解析して、センサデータ解析結果を生成するステップと、
前記センサデータ解析結果に対して信号処理方法及び／又はパターン照合を行うステップと、
前記信号処理方法又は前記パターン照合に基づいて組織又はアーチファクトが前記外科手術器具の前記作業端部に近接した領域内に存在するかを示すステップと、
を含む、外科手術システムの操作方法。
【請求項１３】
前記データを解析することは、ウェーブレット方法、短時間フーリエ変換方法、及びＷｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ解析方法の少なくとも１つを含む時間周波数解析方法を用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
信号処理方法を適用することはしきい値に対して前記センサデータ解析結果を比較すること、
を含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのセンサは、センサアレイを含み、且つ前記信号処理方法は前記センサアレイに沿った各センサのタイムデータを含むテンソルに対して実行される平均二乗誤差処理を含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１６】
二次元テンソルは、一次元センサアレイに使用され、且つ三次元テンソルは、二次元センサアレイに使用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのセンサは少なくとも１つの発光素子に関連する少なくとも１つの光センサを含み、且つ前記少なくとも１つの光センサは前記少なくとも１つの発光素子の反対に配置され、該発光素子を向いている、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの発光素子に関連する少なくとも１つの光センサを含み、且つ前記少なくとも１つの発光素子及び前記少なくとも１つの光センサは、共通の方向を向き、それらの間に固定又は可変の間隔を有する、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
刺激を与えることは、前記術野上又はその近くに一対の電極間に電流を流すことを含む、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
対向出力装置を作動させオペレータに指示を与え、前記術野における前記組織又はアーチファクトの存在を前記オペレータに知らせることを更に含む、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
外科手術システムであって、
刺激発生器と、
少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサに接続されている制御器とを含み、
前記制御器は、前記少なくとも１つのセンサに近接した組織又はアーチファクトは前記刺激発生器によって与えられた刺激に応答して変化するかを決定し、且つ前記組織又はアーチファクトは前記刺激発生器によって与えられた刺激に応答した変化の有無に基づいて外科手術器具の作業端部に近接した領域内に存在するかを示すように構成されている、外科手術システム。
【請求項２２】
前記刺激発生器は、電気刺激発生器を含む、請求項２１に記載の外科手術システム。
【請求項２３】
前記電気刺激発生器は、少なくとも１つ以上の表面電極、少なくとも１つ以上の挿入電極、又は少なくとも１つ以上の手術用プローブ若しくはニードルと電気的に接続され又は連結されている、請求項２２に記載の外科手術システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの発光素子及び少なくとも１つの光センサを含み、該少なくとも１つの発光素子及び該少なくとも１つの光センサは前記外科手術器具の前記作業端部に配置されている、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の外科手術システム。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの光センサは、前記少なくとも１つの発光素子の反対に配置され、該発光素子を向いている、請求項２４に記載の外科手術システム。
【請求項２６】
前記外科手術器具は、第１のジョー及び第２のジョーを含み、前記少なくとも１つの光センサは前記第１のジョーに配置され、且つ前記少なくとも１つの発光素子は、前記第２のジョーに配置されている、請求項２５に記載の外科手術システム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの発光素子及び前記少なくとも１つの光センサは、共通の方向を向き、それらの間に固定又は可変の間隔を有する、請求項２４に記載の外科手術システム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのセンサは、刺激前後に、前記電気刺激発生器の電極間のインピーダンスを測定するように構成されている、請求項２２又は２３に記載の外科手術システム。
【請求項２９】
組織又はアーチファクトが術野内に存在するかを決定するための外科手術システムの操作方法であって、その方法は、
少なくとも１つのセンサから第１の一連のセンサデータを取得するステップと、
前記第１の一連のセンサデータを取得した後、刺激を前記術野に与えるステップと、
前記術野に前記刺激を与えた後、前記少なくとも１つのセンサから第２の一連のセンサデータを取得するステップと、
前記第１の一連のセンサデータを前記第２の一連のセンサデータと比較して、組織又はアーチファクトが前記術野内にあるかを決定するステップと、
を含む、外科手術システムの操作方法。
【請求項３０】
前記第１の一連のセンサデータを取得するステップは、少なくとも１つの発光素子に関連する少なくとも１つの光センサから前記第１の一連のセンサデータを取得することを含み、且つ前記第２の一連のセンサデータを取得するステップは、前記少なくとも１つの発光素子に関連する前記少なくとも１つの光センサから前記第２の一連のセンサデータを取得することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの光センサは前記少なくとも１つの発光素子の反対に配置され、該発光素子を向いている、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの発光素子及び前記少なくとも１つの光センサは、共通の方向を向き、それらの間に固定又は可変の間隔を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の一連のセンサデータを取得するステップは、インピーダンスベースのセンサから前記第１の一連のセンサデータを取得することを含み、
前記第２の一連のセンサデータを取得するステップは、前記インピーダンスベースのセンサから第２の一連のセンサデータを取得することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
刺激を与えることは、前記術野上又はその近くの一対の電極間に電流を流すことを含む、請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
対向出力装置を作動させ且つオペレータに指示を与え、前記術野内における前記組織又はアーチファクトの存在を前記オペレータに知らせるステップを更に含む、請求項２９〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本特許は、例えば脈管等のような組織又はアーチファクトを検出し又は識別するために使用されるシステム及び方法に関し、より詳細には、刺激を組織又はアーチファクトに与える場合、組織又はアーチファクトを検出し又は識別するために使用されるシステム及び方法に関する。
【０００２】
外科処置中の術野内において、脈管等の組織又はアーチファクトを検出し又は識別するシステム及び方法は、外科医又は外科チームに有益な情報を与える。米国病院は、手術中の不注意による脈管の損傷のせいで立て替え不可能な経費で年間数十億ドルを失う。加えて、関与する患者は、最大３２％という死亡率に直面することとなり、そして、是正処置を要し且つ、追加で最大９日間入院する可能性が高いであろう。結果として、数十万ドルとはいかないまでも、治療のために数万ドルの追加経費がかかることとなる。したがって、術野内において例えば脈管等のような組織又はアーチファクトの正確に検出又は識別することを可能にする方法及びシステムから得ることに重要な価値があり、その結果、かかる経費を削減又は回避することができる。
【０００３】
かかる情報を与えるシステム及び方法は、最小限の侵襲的外科処置中において、特に重要である。伝統的に、外科医は、外科処置中、触覚を頼りに、血管を特定し、且つ、例えばこれらの脈管に対して意図しない損傷を回避していた。腹腔鏡手術及びロボット手術を含む、最小限の侵襲的処置への移行のせいで、外科医は、術野内における組織又はアーチファクトの存在に関して決定し且つ脈管の組織間又はアーチファクトを識別するための直接的な視覚化や触覚を用いる能力が失われていた。したがって、外科医は、主に慣習及び経験に基づいて、術野内において特定の組織又はアーチファクトの存在の有無を決定しなければならない。残念ながら、解剖学的変異は、頻繁に起こり、その原因としては、先天性の異常、前回の手術の傷跡、及び体質（例えば、肥満）が挙げられる。外科医がかかる条件下、（潜在的にリアルタイム又は準リアルタイムで）手術中の術野において組織及びアーチファクトの存在及び／又は特徴を決定することを可能にするシステム及び方法は、大きな利益をもたらすであろう。
【０００４】
一方、術野についてかかる情報を与えるシステム及び方法を含むことが有益であるが、システム及び方法が手術処置をより複雑にさせることになる場合、これらのシステム及び方法の導入が妨げられるであろう。したがって、脈管等の組織或いはアーチファクトを検出し或いは識別するためのシステム若しくは方法を使用する際に、外科医或いは外科チーム側にそのシステム及び方法は重要な思考を必要とせず、又はシステム若しくは方法を使用するための術野或いは患者の重要な準備を必要としないことが有益である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以降で詳述するが、本開示は既存のシステム及び方法に対する有利な代替手段を実現するシステム及び方法が説明され、これらのシステム及び方法は、手術器具又は手術処置を過度に複雑化せずに脈管等の組織又はアーチファクトの回避又はアイソレーションのための検出及び／又は判別を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面によれば、手術システムは刺激発生器と、少なくとも１つのセンサと、該少なくとも１つのセンサに連結されている制御器とを含む。少なくとも１つのセンサに近接した制御器は、組織又はアーチファクトが刺激発生器によって与えられた刺激に応じて変化するかを決定し、且つ刺激発生器によって与えられた刺激に応じて変化の有無に基づいて組織又はアーチファクトが外科手術器具の作業端部に近接した領域内に存在するかを示すように構成されている。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、組織又はアーチファクトが術野内にあるかを決定するための外科手術システムを操作するための方法を提供する。該方法は、少なくとも１つのセンサから第１の一連のセンサデータを取得した後、術野に刺激を与え、刺激を術野に与えた後、少なくとも１つのセンサから第２の一連のセンサデータを取得し、第１の一連のセンサデータを第２の一連のセンサデータと比較して、組織又はアーチファクトが術野内に存在するかを決定することを含む。
【０００８】
本開示の態様によれば、外科手術システムは刺激発生器と、外科手術器具の作業端部に配置された少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つのセンサと連結されている制御器とを含む。制御器は、刺激発生器によって与えられた刺激に応じて少なくとも１つのセンサから経時的にデータを取得して、少なくとも１つのセンサから経時的に取得されたデータを解析してセンサデータ解析結果を生成し、センサデータ解析結果に対して信号処理方法及び／又はパターン照合を行い、且つ信号処理方法又はパターン照合に基づいて組織又はアーチファクトが外科手術器具の作業端部に近接した領域内に存在するかを示すように構成されている。
【０００９】
本開示の別の態様によれば、方法は外科手術システムを操作し、組織又はアーチファクトが術野内に存在するかを決定するために提供される。該方法は、刺激を術野に与えるステップと、外科手術器具の作業端部に配置された少なくとも１つのセンサから経時的にデータを取得するステップと、少なくとも１つのセンサデータから経時的に取得されるデータを解析してセンサデータ解析結果を生成するステップと、センサデータ解析結果に対して信号処理方法及び／又はパターン照合を行うステップと、信号処理方法又はパターン照合に基づいて外科手術器具の作業端部に組織又はアーチファクトが近接した領域内に存在するかを示すステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の内容については、以降の説明及び添付した図面から、更に完全な形で理解できるであろう。他の要素を明示する目的から、幾つかの図面においては、選択された要素を省略して簡略化している場合がある。幾つかの図面におけるこうした要素の省略は、例示的な実施形態において、必ずしも特定の要素の存在の有無を示すわけではない（例外として、対応する記載された説明において明記しない限り）。どの図も、必ずしも実スケールとは限らない。
【００１１】
【図１】図１は、本開示の実施態様に従った外科手術システムの概略図である。
【００１２】
【図２】図２は、図１の外科手術システムに用いられることが可能な電気刺激発生器の回路図である。
【００１３】
【図３】図３は、固定された間隔の発光素子及び光センサを備える、図１の外科手術器具の透過率ベースの実施形態の拡大部分図であり、脈管の断面が発光素子及び光センサの間に配置されたように示される。
【００１４】
【図４】図４は、図１の外科手術システムに用いられることが可能な外科手術器具のジョーの拡大側面図であり、電気刺激発生器と連結された電極の形態が示される。
【００１５】
【図５】図５は、固定の間隔の発光素子及び光センサを備え、反射率ベースのシステムに適合された、図１の外科手術器具の実施形態の拡大部分図であり、脈管の断面が発光素子及び光センサに近接したように示される。
【００１６】
【図６】図６は、互いに相対的に調整可能な間隔の発光素子及び光センサを備え、反射率ベースのシステムに適合された外科手術器具の別の実施形態の拡大部分図であり、脈管の断面が発光素子及び光センサに近接したように示される。
【００１７】
【図７】図７は、一連の光センサから受信した信号内に１つ以上の対象領域を検出し又は識別するためのいずれかの上述のシステムによって用いられる方法のフローチャートであり、１つ以上の対象領域の検出又は識別は組織又は１以上のアーチファクトの検出又は識別につながる。
【００１８】
【図８】図８は、一連の光センサから受信した信号内に１つ以上の対象領域を検出し又は識別するためのいずれかの上述のシステムによって用いられる分析方法のフローチャートであり、１つ以上の対象領域の検出又は識別は組織又は１以上のアーチファクトの検出又は識別につながる。
【００１９】
【図９】図９は、本開示の実施形態に従う、外科手術システムの概略図であり、ビデオシステムの実施形態と組み合わせてビデオシステムと共に使用される外科手術システムが示される。
【００２０】
【図１０】図１０は、本開示の実施形態に伴う、外科手術システムの概略図であり、ビデオシステムの別の実施形態と組み合わせてビデオシステムと共に使用される外科手術システムが示される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書に開示された実施形態は、例えば脈管等のような組織及び／又はアーチファクトを検出し又は識別するためのシステム及び方法を提供する。かかるシステムは刺激発生器及び少なくとも１つのセンサを含んでよく、又は刺激発生器及び少なくとも１つのセンサを使用してよく、該少なくとも１つのセンサは制御器に連結され、該制御器は該少なくとも１つのセンサに近接した組織又はアーチファクトが刺激発生器によって与えられた刺激に応答して変化を受けたかを決定し、且つ組織又はアーチファクトが刺激発生器によって与えられた刺激に応答して変化の有無に基づいて外科手術器具の作業端部に近接した領域内に存在するかを示すように構成されている。
【００２２】
いくつかの実施形態では、刺激発生器は電気刺激発生器でよい。また、電気刺激発生器は組織又はアーチファクトに電場又は電流を与えることができ、電場又は電流が組織又はアーチファクトの応答の特性を変化するために変更され得る。電気刺激発生器は例えば、１つ以上の表面電極、１つ以上の挿入電極、又は１つ以上の術中プローブ若しくはニードルを含んでよく、又はそれらに電気的に接続若しくは連結されてよい。代替として、刺激発生器は、組織又はアーチファクトの変化を取得するために組織又はアーチファクトに圧力又は熱を与えてよい。尿管を検出及び識別するための有益な実施形態において、刺激発生器は電気刺激発生器である。
【００２３】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つ以上のセンサは少なくとも１つの発光素子（又は単に発光素子）と、少なくとも１つの光センサ又は検出器（又は単に光センサ）とを含んでよい。発光素子及び光センサは外科手術器具の作業端部に配置され得る。光センサが、発光素子の反対に配置され、例えば外科手術器具の反対のジョー上の発光素子を向くように、発光素子及び光センサは透過率ベースのアプローチに従って作動できる。代わりに、発光素子及び光センサは共通の方向を向き、該発光素子と該光センサとの間に固定又は可変の間隔を有するように、発光素子及び光センサは反射率ベースのアプローチに従って作動できる。
【００２４】
他の実施形態では、少なくとも１つのセンサは刺激前後での刺激発生器の電極間インピーダンスの測定を含んでよい。少なくとも１つのセンサの更なる実施形態は、刺激の前後での刺激発生器の電極間において組織の電位の変化の測定、又は抵抗の変化を含んでよい。
【００２５】
まず図１によれば、外科手術システム１００の実施形態は以下に説明され、このシステム１００は例えば外科手術器具１０６の作業端部１０４に近接した組織Ｔの領域１０２内の脈管Ｖの特性（例えば、存在、直径等）を決定するために使用され得る。脈管Ｖは組織Ｔの領域１０２の他の脈管に連結されてよく、且つ加えて脈管Ｖは領域１０２外に伸びることができ、その結果、脈管Ｖが患者の体内にもある他の器官（例えば、心臓）と流体連通すると理解されるであろう。さらに、組織Ｔは図１において特定の深さまで（周回り及び長さの点で）脈管Ｖを完全に取り囲んでいるように見えるが、システム１００が使用されるすべての場合においてそうである必要はない。例えば、組織Ｔは、脈管Ｖの長さの周囲を部分的に取り囲み、且つ／又は該長さの一部を取り囲むに過ぎないものであってもよく、又は組織Ｔは非常に薄い層に脈管Ｖを覆ってよい。更なる非限定的な例として、脈管Ｖは尿管であってよく、組織Ｔは結合組織、脂肪組織及び／又は肝臓組織であってよい。
【００２６】
示された実施形態によれば、外科手術器具１０６の作業端部１０４はシャフト１０８の遠位端部でもある。したがって、作業端部及び遠位端部は、作業端部１０４又は遠位端部１０４とみなされるであろう。シャフト１０８は近位端部１１０を有することもあり、グリップ又はハンドル１１２（本明細書でグリップ１１２と区別なく呼ばれる）は、シャフト１０８の近位端部１１０に配置される。グリップ１１２は、器具１０６の特性に応じて設計されており、図１に示された熱結紮装置に関して、グリップ１１２は、トリガー１１４を含むピストル型グリップでよい。代替として、一般的なハサミ型グリップに配置されたフィンガーリングが使用され得る。
【００２７】
作業端部又は遠位端部１０４とグリップ１１２を有する近位端部１１０とがシャフト１０８の対向した最端部に配置されるように示されているが、特定の外科手術器具はシャフトの対向した最端部に配置された作業端部（例えばツールの先端に取り付けられる場所）と、対向した作業端部の中間に配置されたグリップ領域とを有することが理解されるであろう。本明細書で使用される用語「遠位」及び「近位」に従い、かかる器具の作業端部は本明細書において遠位端部と呼ばれ、グリップ領域は近位端部と呼ばれる。しかしながら、示された実施形態と相対的に、遠位端部及び近位端部は、シャフト１０８の対向した（又は単に反対の）最端部に配置されている。
【００２８】
先述したように、刺激発生器１１６を提供でき、この刺激発生器１１６は１つ以上の電極１１８に接続又は連結されてよく、この電極１１８は、外科手術器具１０６の作業端部１０４に配置されてよい。図示されているように、外科手術器具１０６の作業端部１０４に配置された２つの電極１１８が存在する。これらの電極１１８は、外科手術器具１０６のシャフト１０８に沿って１つ以上のワイヤ又はリードを介して刺激発生器１１６に連結されてよい。図１において刺激発生器１１６が外科手術器具１０６から離れているように示されているが、別の実施態様によれば、刺激発生器１１６は外科手術器具１０６上又はその外科手術器具１０６内に配置されてよい。
【００２９】
作動において、刺激発生器１１６は外科手術器具１０６の作業端部１０４と、特に電極１１８とに例えばパルス電流等の電流を流す。電極１１８が特定の筋組織上又は近くに配置される場合、例えば電流、特にパルス電流の供給は筋組織に応答（例えば、収縮）を引き起こす。具体的には、患者が腹腔内手術のために全身麻酔下である場合、患者の骨格筋組織は電気刺激に応答しないが、平滑筋は応答することが知られている。このように、例えば尿管等のアーチファクトに与えられた電気刺激は、尿管の長さを変動させるように尿管筋を収縮させ、その結果、尿管の動きを生じさせ、この動きは、仮に他の組織（例えば、結合組織又は脂肪組織）が尿管の直接的な視覚化を制限し又は妨げている場合であっても、感知され得る。
【００３０】
かかる動きが直接的な視覚化を介して又は遠隔視覚化（例えば、腹腔鏡又はロボット処置に一般的に使用されているビデオモニタ上）によって検出され得るが、術野内の任意の特定位置の視覚化は最高の状態でも困難なことがある。組織及び体液が領域を不明りょうにすることがあるので、視覚的な手がかりを探すだけでは動きを検出することは難しいかもしれない。したがって、拡張及び／又は自動化された感知技術は、尿管の検出及び／又は識別において支援するために尿管の刺激を使用する場合、役立つことがある。
【００３１】
例えば、図３〜６に示された実施形態によれば、外科手術システム１００は、少なくとも１つの発光素子１２０（若しくは単に発光素子１２０）と、少なくとも１つの光センサ又は検出器１２２（若しくは単に光センサ１２２）とを有する少なくともセンサを含む。図３、５、６に示されるように、発光素子１２０は外科手術器具１０６の作業端部１０４に配置され、且つ光センサ１２２は外科手術器具１０６の作業端部１０４にも配置される。制御器１２４は、発光素子１２０及び光センサ１２２に連結され、この制御器１２４は、後述されるスプリッタ１２６及びアナライザ１２８を含んでよい（図１参照）。
【００３２】
光センサ１２２が発光素子１２０の反対に配置され、例えば図３に示されるように外科手術器具１０６の反対のジョー１３０、１３２上の発光素子１２０を向くように、少なくとも１つのセンサは透過率ベースのアプローチに従って作動できる。更なる別の方法では、発光素子１２０及び光センサ１２２は共通の方向（例えば、図示される先端部に又はジョー１３０、１３２の側面に）を向き、例えば２つのジョー装置（図５参照）の単一のジョー１３２上の該発光素子１２０と該光センサ１２２との間に固定の間隔を有するように、システム１００は反射率ベースのシステム（進行方向の脈管及び／又は組織検出用）を含んでよい。代わりに、反射率ベースのシステムの発光素子１２０及び光センサ１２２は、発光素子１２０と光センサ１２２との間隔を調整するように構成されてよく、例えば、２つのジョー装置の１つのジョー１３０の端部又は先端部（又は先端側）に発光器１２０を配置し、２つのジョー装置の残りのジョー１３２の端部又は先端部（又は先端側）に光センサ１２２を配置するように構成されてよい（図６参照）。かかる反射率ベースのシステムの操作については、国際公開第２０１７／１３９６２４号に開示されており、その全体が本明細書に参考として組み込まれる。
【００３３】
実施形態では、外科手術器具１０６がジョー１３０、１３２を有することが示されているが、そのシステムがジョーを有しない又は鈍端である外科手術器具又はツールで使用され得ることが理解されるであろう。電極及びセンサの配置は、センサが、単一のジョー、例えば、鈍端の器具若しくはツールの端部、又は鈍端の器具若しくはツールの側面に配置される実施形態と同様であってよいことが更に理解されるであろう。
【００３４】
発光素子１２０は、少なくとも１つの波長の光を放出するように構成されてよい。例えば、発光素子１２０は、６６０ｎｍ波長の光を放出してよい。これは、単一の素子又は複数の素子（詳細は後述するが例えば素子はアレイに配列され又は構成されている）を有することで達成され得る。同様に、光センサ１２２は少なくとも１つの波長（例えば６６０ｎｍ）で光を検出するように構成されている。本明細書で説明された実施形態によれば、光センサ１２２は、複数の素子を含み、それらの素子はアレイに配列され又は構成されている。
【００３５】
特定の実施形態によれば、発光素子１２０は、少なくとも２つの異なる波長の光を放出するように構成されてよく、且つ光センサ１２２は、少なくとも２つの異なる波長での光を検出するように構成されている。一例として、発光素子１２０は可視領域の光及び近赤外又は赤外領域の光を放出でき、且つ光センサ１２２は可視領域内の光及び近赤外又は赤外領域の光を検出できる。具体的に、発光素子１２０及び光センサ１２２は６６０ｎｍ及び９１０ｎｍの光を放出及び検出することができる。かかる実施形態では例えば、生体内の条件下、血管Ｖ及び周辺組織Ｔが最適に貫通することを確保するために使用され得る。
【００３６】
更なる波長の光を放出及び検知してもよい。例えば、もし検出の方法では対象脈管における血流の変化速度を感度良くわかるならば、８１０ｎｍ（すなわち、等吸収点）の光を放出及び検知して、結果の正規化は血流量の変化の影響を制限又は排除することができる。
【００３７】
いくつかの実施形態によれば、個別の光センサ１２２は、第１の脈動成分及び第２の非脈動成分を含む信号を生成するように構成されている。第１の脈動成分は信号の交流電流（ＡＣ）成分でよい一方で、第２の非脈動成分は直流電流（ＤＣ）成分でよいことが理解されるであろう。光センサ１２２はアレイの形態で存在する場合、脈動情報及び非脈動情報を、アレイの各素子、又は少なくとも一列のアレイを画定する少なくともアレイの各素子について生成できる。
【００３８】
脈動成分について、血管が１分あたり約６０パルス（又は脈拍）の特徴的な脈動を有するものであると説明できることが理解されるであろう。脈動が患者の年齢及び状態で変化し得るが、脈動の範囲は、典型的に１分あたり６０〜１００パルス（又は脈拍）の間である。光センサ１２２は脈管を通る血の動きに相当する特定のＡＣ波形を有する信号（制御器１２４に通される）を生成することになる。特に、ＡＣ波形は脈動内の脈動血液流によって吸収又は反射した光に相当する。一方、ＤＣ成分は主に皮下組織によって吸収、反射及び／又は散乱した光に相当する。
【００３９】
かかる実施形態によれば、制御器１２４は光センサ１２２に連結され、且つ光センサアレイ１２２の各素子の第２の非脈動成分から第１の脈動成分を分離するためにスプリッタ１２６を含んでよい。制御器１２４は脈動成分（少なくとも一部分）に基づく外科手術器具１０６の作業端部１０４に近接した領域１０２内の脈管Ｖの存在及び／又は特徴を決定するためにアナライザ１２８を含んでもよい。
【００４０】
図７では、システム１００の操作方法１７０が例えば尿管等の組織又はアーチファクトが、術野内に存在するかを決定することを示される。示された実施形態によれば、刺激発生器１１６が制御器１２４によって制御される場合、その方法１７０は、制御器１２４と、刺激発生器１１６の作動を調整する制御器１２４と、少なくとも１つのセンサとによって実施され得る。かかるものとして、それらの実施形態について、制御器１２４がプロセッサ及びメモリを含む場合、その方法１７０は、メモリ内に一連の命令として格納でき、その一連の命令は、プロセッサによって実行されるとき、方法１７０のステップを実行させる。
【００４１】
方法１７０は、ブロック１７２から始まり、制御器１２４は開始信号を待つ。示された実施形態によれば、開始信号は刺激発生器１１６及びセンサを調整するために使用される。かかる整合は示された実施形態において必要であり、なぜなら尿管が存在するか否かについての決定は、組織（例えば、尿管）への刺激の付与前後の、センサデータの比較に依るからである。したがって、時系列的での意味における刺激発生器１１６及びセンサの調整は示された方法１７０の一部であるが、それは、システム１００のすべての操作方法によって要求される必要がない。もし、開始信号が受信されない場合、方法１７０はブロック１７２にあるままである。
【００４２】
開始信号が受信されたという決定がブロック１７２で行われると、制御器１２４はブロック１７４で少なくとも１つのセンサから、例えば発光素子１２０に関連する光センサ１２２から、センサデータ（第１の一連のセンサデータ）を取得する。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのセンサを、方法１７０の実施中、常に操作可能にしてよい。他の実施形態によれば、少なくとも１つのセンサを、組織又はアーチファクトへの刺激発生器１１６の作動及び刺激の付与前後間、作動可能にしてよい。加えて、ブロック１７４の作動は２以上のセンサからセンサデータを取得する制御器１２４を備えてよく、すなわち、例えば制御器１２４は発光素子１２０及び光センサ１２２を含む光ベースセンサから及びインピーダンスベースセンサからセンサデータを取得し得ることが理解されるであろう。制御器１２４は、同時にこれらのセンサからセンサデータを取得可能であり、又は一方のセンサから取得した後もう一方のセンサからデータを取得可能である。
【００４３】
制御器１２４はブロック１７４においてセンサデータを取得した後、制御器１２４は刺激発生器１１６を作動して、刺激を対象組織、例えば尿管に与える。制御器１２４は、スイッチの開閉によってこれを実施してよく、例えば、電極１１８間に電流を流す。ブロック１７４での作動とブロック１７６での作動との間で経過する時間量は、センサデータが刺激発生器１１６の作動によって影響されることになる可能性を制限するために選択され得る。制御器１２４がブロック１７６で刺激を与えるために刺激発生器１１６を作動した後、方法１７０はブロック１７８に進む。
【００４４】
ブロック１７８において、組織への刺激の付与後、制御器１２４は少なくとも１つのセンサからセンサデータ（例えば、第２の一連センサデータ）を取得する。ブロック１７４でセンサデータを取得する制御器１２４を基準にして行われたコメントは、ブロック１７８での作動にも同様に与えられる。ブロック１７６での作動と、再びブロック１７８での作動との間に経過する時間量は、センサデータが刺激発生器１１６の作動によって影響を受ける可能性を制限するように選択されてよい。
【００４５】
ブロック１８０において、組織への刺激付与前に取得されたセンサデータは、組織への刺激付与後に取得されたセンサデータと比較される。比較に基づいて、尿管が術野内に存在するかをブロック１８２で決定する。もし尿管が存在すると決定した場合、その後方法はブロック１８４に進み、制御器は以下に参照されるように、対向出力装置を作動して、術野内における尿管の存在を作業者（例えば外科医）に知らせるために作業者に指示（例えば、視覚的、聴覚的、又は触覚的）を与える。もし尿管が存在しないと決定した場合、その後方法は、制御器がスタート信号を再び待つブロック１７２に戻って、方法１７０のステップを繰り返す。
【００４６】
システム１００に含まれるセンサによれば、方法１７０で取得及び比較されるセンサデータは可変である。同様に、本明細書では、光ベースセンサのシステム及び作動方法を説明する他の出願を参照し、システム及び方法のおかげで、組織及び／又はアーチファクトの存在及び特性（例えば、直径）に関して決定することを可能にするが、本明細書で有用であるために、そこに記載されている方法全体に従ってセンサを作動する必要はない。例えば、光ベースのセンサ（素子１２０／センサ１２２）はセンサデータを与えることを可能にし、そのセンサデータのおかげで制御器１２４が刺激を与える前後間の術野における脈管のサイズ及び場所を決定することを可能であるが、制御器１２４は尿管が存在することを決定するために脈管のサイズ及び場所を決定するのに作動することを必要としない。仮に尿管のサイズ及び場所を決定したとしても、センサデータの変化又はセンサデータの特定部分のおかげで、有益な比較及び決定が行われることを可能としてよい。他の実施形態によれば、尿管の存在、サイズ及び場所は方法１７０の一部として決定され得る。
【００４７】
光ベースのセンサについて、図８に示される方法１９０を、図７に示される方法１７０の一部として含み又は該方法１７０に組み込んでよく、又は図７の方法１７０の代替として使用されてよい。方法１９０は入力が解析を始めるために受信されるかを決定する場合、方法１９０はブロック１９２から始めることができる。例えば、方法１９０への入力は刺激発生器１１８を作動し得るか、又は刺激を与えるために刺激発生器１１８によって受信される信号であってよい。入力（又はトリガー）が受信されるまで、方法１９０はブロック１９２においてループすることが可能である。
【００４８】
入力がブロック１９２で受信されると、方法１９０はブロック１９４に進み、センサデータがブロック１９４で経時的に取得及び収集される。例えば、センサ１２２からのデータが数秒等の期間にわたって取得され得る。したがって、特定の実施形態によれば、センサデータが５秒間取得され得る一方で、他の実施形態によれば、センサデータが３秒間取得され得る。更なる代替としても可能である。いくつかの実施形態において、期間の始まりは刺激発生器を作動する前に延長されることが可能であり、したがって、得られたデータは刺激発生器を作動する前の少なくとも１つのセット及び刺激発生器を作動した後の少なくとも１つのセットを含み得る。他の実施形態によれば、期間は、刺激発生器を作動した直後からある時点までに延長され得る。
【００４９】
現状、経時的にセンサデータを収集することで、尿管に近接した別の組織の応答からの尿管の検出及び尿管の応答の分離を許可することとなっている。これらの組織のいくつかは刺激に対し、ほぼ静かなまま、非常に弱く応答することになる。尿管等の平滑筋組織を有する、腸等の他の組織は尿管の応答と異なり、経時的に応答を示すことが可能であり、現在、反応の違いを使用して、例えば腸から尿管を分離できると考えられる。
【００５０】
センサデータがブロック１９４で取得されると、センサデータはブロック１９６で解析される。特定の実施形態によれば、センサデータの時間応答の導関数は、データを解析するために使用され得る。一例として、光センサ（例えば、カメラ）の二次元センサアレイが使用される場合、経時変化とそれから解析用に使用された時間微分プロットとを特定するために１フレームずつの比較が使用され得る。他の実施形態によれば、ウェーブレット、短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）、及びＷｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ等の時間周波数解析方法が使用され得る。時間周波数解析のために、現状、高速サンプリングレート（例えば１００Ｈｚのオーダーで）が適切な結果を与えることができるが、他のサンプリングレートが代わりに使用可能となっている。更なる実施形態によれば、時間ベースの解析方法は、時間周波数解析方法と連動して使用され得る。
【００５１】
いかなる場合にも、解析がセンサデータ上で実行されていると、方法１９０はブロック１９８又はブロック２００に進む。図８に示されるように、ブロック１９８のアクション又はブロック２００のアクションのいずれか一方は、ブロック１９６の解析に従うことが可能である。したがって、方法１９０はブロック１９６からブロック１９８まで又はブロック１９６からブロック２００まで進めることができる。実施形態では、ブロック１９８のアクション及びブロック２００のアクションの両方を更に含んでよく、ブロック１９８の結果をブロック２００又は逆もまた同様の結果の確認として使用できる。
【００５２】
ブロック１９８において、信号処理方法は、ブロック１９６で生じるセンサデータ解析結果に実施され得る。例えば、ブロック１９６での解析結果はしきい値と比較されて、尿管の存在の有無を決定することができる。また、平均二乗誤差（ＭＳＥ）処理はセンサアレイに沿った各センサのタイムデータを含むテンソル（マトリックス）について実行可能であり、二次元テンソルは一列のセンサ（すなわち、一次元アレイ）に使用され且つ三次元テンソルは二次元センサアレイに使用され得る。後者のケースによれば、三次元テンソルは二次元センサアレイの二次元のうち１つの次元で数個のセンサ（又は画素）を超えない実施形態に限定され得る。
【００５３】
ブロック２００において、パターン照合はブロック１９６で生じるセンサデータ解析結果に実施され得る。このパターン照合は、制御器１２４／アナライザ１２８が、例えば、腸とは対照的に、尿管に関連するセンサデータのパターンを認識するように学習するような、機械学習と組み合わせてよい。
【００５４】
いずれにしても、方法１９０はブロック１９８、２００の後の、ブロック２０２に進む。ブロック２０２において、出力を与えることが可能である一方で、出力を尿管の存在の有無に関連付けることができる。方法１７０において、例えばブロック１８２で、尿管の存在に関する決定を行うためにこの出力を使用してよく、この決定は、その後、ブロック１８４での出力装置の起動につながってもよい。特定の実施形態によれば、ブロック２０２で与えられた出力が尿管の存在有無の出力装置を作動するための信号であるように、方法１７０のブロック１８２、１８４のアクションはブロック２０２のアクションを含んでよい。
【００５５】
一般用語及び方法１７０におけるシステム１００を説明してきたが、次に、刺激発生器１１６から始め、システム１００の詳細を説明する。
【００５６】
上述したように、刺激発生器１１６は外科手術器具１０６から分離でき、又は外科手術器具１０６に組み込めせることができる。例えば、刺激発生器１１６はスプリッタ１２６及びアナライザ１２８等の、制御器１２４の残りの部分と同じ物理的筐体に配置され、収容されてよい。したがって、刺激発生器１１６は、シャフト１０８に沿ったワイヤ又はリードを介して電極１１８に接続され得る。外科手術器具１０６の筐体内の発生器１１６の配置により、かかるワイヤ又はリードの必要性を制限し又は排除することになるであろう。また、刺激発生器１１６が外科手術器具１０６及び制御器１２４から完全に分離でき、それによって例えば発生器１１６は外科手術器具１０６と一緒に使用される器具又はツールに代わって収容され得る。示された実施形態によれば、発生器１１６は制御器１２４と収容され、以下で詳細に説明するように制御器１２４によって制御でき、制御器１２４を設けた配置のおかげで、発生器１１６は、制御器１２４のように離れて配置でき、それによって発生器１１６を再使用でき且つ発生器１１６をシステム１００の残り（例えば、外科手術器具１０６）と同程度に滅菌することを必要としない場合がある。
【００５７】
図２では電気刺激発生器１１６の実施形態が示される。発生器１１６は作動され電極１１８間にパルス電流を流す。発生器１１６は、例えば特性として、２５〜３００ｍｓのパルス幅、１〜５Ｈｚの周波数、６０ｍＶ〜５００Ｖのパルス振幅、及び５〜２００ｍＡのパルス密度の、パルス電流を流すように構成されてよい。かかるパルス電流は特に尿管の平滑筋を刺激するのに適しているものとされる。
【００５８】
電気刺激発生器１１６はスイッチ又はトランジスタ１４０を含み、制御器にスイッチ又はトランジスタ１４０を接続でき、示された実施形態において、スイッチ／トランジスタ１４９は制御器１２４に接続されている。スイッチ１４０は抵抗器１４２及びコンデンサ１４４の間に接続され、コンデンサが固定値の静電容量を有する。スイッチ１４０及びコンデンサ１４４の分岐合流点は、第１の抵抗器１４６及び第２の抵抗器１４８に接続され、第１の抵抗器１４６は第１の変圧器１５０に接続され且つ第２の抵抗器１４８は第２の変圧器１５２に接続されている。変圧器１５０、１５２は固定比率の昇圧型変圧器であってよい。
【００５９】
制御器１２４はスイッチ／トランジスタ１４０の開閉を作動して、所望の周波数及びパルス幅を供給する。抵抗器１４２、１４６、１４８は所望のパルス振幅及び電流強度を供給することを選択可能である。実際、抵抗器１４２、１４６、１４８はパルス振幅及び電流強度を変更又は変化することができるように電位差計の形態にしてよい。
【００６０】
次に、少なくとも１つのセンサについて説明すると、上記では透過率又は反射率を使用する光ベースのセンサが一般事項で説明されたことが理解されるであろう。次に、図３及び図４を透過率ベースのアプローチについて詳しく説明する。
【００６１】
透過率ベースの実施形態は、図３及び図４に示され、発光素子１２０は上述されるように、１つ以上の素子を含んでよい。図３に模式的に示された実施形態によれば、光センサ１２２は、第１の発光素子１２０−１、第２の発光素子１２０−２、及び第３の発光素子１２０−３を含んでよい。すべての発光素子は特定の波長（例えば、６６０ｎｍ）で光を放出するように構成されてよく、又は特定の素子は他の素子より異なる波長で光を放出してよい。例えば、各発光素子は発光ダイオードであってよい。
【００６２】
図３に示されるように、発光素子１２０が１つ以上の発光素子ダイオードを含むアレイの形態であるそれらの実施形態について、ダイオードは、一次元、二次元又は三次元アレイの形態で配置されてよい。一次元アレイの例としては、１つの平面内の線に沿ってダイオードを配置することが挙げられる一方、二次元アレイの例としては、１つの平面内の複数の行及び列にダイオードを配置することが挙げられる。二次元アレイの更なる例としては、曲面上又は内の線に沿ってダイオードを配置することが挙げられる。三次元アレイは、曲面上又は曲面内の複数の行及び列等、２つ以上の平面に配置されたダイオードを含んでよい。
【００６３】
光センサ１２２は、１つ以上の素子を含んでもよい。また、図２に示された実施形態によれば、光センサ１２２は、第１の光センサ１２２−１、第２の光センサ１２２−２、第Ｎの光センサ１２２−ｎ等を含んでよい。発光素子１２０−１、１２０−２、１２０−３の場合と同様に、光センサ１２２−１、１２２−２、１２２−３、１２２−ｎはアレイに配置されてよく、上記のアレイに関する説明はここでも同様に適用される。
【００６４】
実際、光センサ１２２のアレイが光センサの列を含む場合（例えば図３等）、アレイ１２２は代替的にリニアアレイと呼ばれることがある。アレイ１２２の個別の発光素子は、互いに隣合って配置されてよく、又は光センサ同士は互いに間隔を空けてよい。すなわち、光センサの列を規定する個別の光センサが、アレイの異なる行又は列を規定する光センサによって互いに分離されることも可能である。しかしながら、特定の実施形態によれば、アレイは、電荷結合装置（ＣＣＤ）、特に複数の画素からなるリニアＣＣＤ撮像装置で構成されてよい。更なる代替として、ＣＭＯＳセンサアレイを用いてよい。
【００６５】
素子１２０及びセンサ１２２が外科手術器具１０６の作業端部１０４に配置されると説明されているが、素子１２０及びセンサ１２２を規定するすべての構成要素は器具１０６の作業端部に配置される必要があると限らないことが理解されるであろう。すなわち、素子１２０は発光ダイオードを含んでよく、且つその構成要素は作業端部１０４に配置されてよい。代替として、素子１２０は、長さのある光ファイバ及び光源を含んでよく、光源は作業端部１０４から離れて配置され且つファイバは光源に光学的に連結された第１の端部と、作業端部１０４に配置された第２の端部とを有する。本開示によれば、光が器具１０６の作業端部１０４で組織に向かって放出されるので、かかる素子１２０は、作業端部１０４に配置されていると更に説明されるであろう。同様の配置は、光ファイバが組織に面して配置された第１の端部と、センサ１２２を集合的に画定する他の構成要素に光学的に連結された第２の端部とを有するセンサ１２２について説明できる。
【００６６】
システム１００はハードウェア及びソフトウェア、更に素子１２０、センサ１２２、及び制御器１２４を含んでよい。例えば、２以上の素子１２０を使用する場合、駆動制御器は、個別の発光素子のスイッチを制御するために提供され得る。同様に、２以上のセンサ１２２を含む場合、マルチプレクサを提供してよく、マルチプレクサをセンサ１２２及び増幅器に連結することができる。また、制御器１２４は必要に応じてフィルタ及びアナログ・デジタル変換を含んでよい。
【００６７】
特定の実施形態によれば、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８は、１つ以上の電気回路部品によって規定され得る。別の実施形態によれば、１つ以上のプロセッサ（又は単にプロセッサ）は、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８のアクションを実行するようにプログラムされてよい。更に別の実施形態によれば、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８はスプリッタ１２６及びアナライザ１２８のアクションを実行するように、電気回路構成要素及びプログラムされたプロセッサによって部分的に画定されてよい。
【００６８】
例えば、スプリッタ１２６は、第１の拍動成分を第２の非拍動成分から分離するためにプログラムされたプロセッサを含み又はそのプロセッサによって画定され得る。また、アナライザ１２８はプログラムされたプロセッサを含み又はそのプロセッサによって画定されてよく、拍動及び／又は非拍動成分に基づいて外科手術器具１０６の作業端部１０４に近接した領域１０２内で脈管Ｖの存在（又は例えばサイズを定量化する）を決定できる。プロセッサがプログラムされた命令は、プロセッサに関連するメモリに格納されてよく、当該メモリは１以上の有形の非一過性コンピュータ可読メモリを含んでよく、該命令はプロセッサによって実行されると、１以上のプロセッサに１以上のアクションを実行させることができる。
【００６９】
組織及び／又はアーチファクト（例えば、血管又は尿管等の脈管）特性を決定するためにかかる透過率ベースのシステムの操作について、これらの特性は、例示され且つ限定されるものではなく位置及び次元（例えば、長さ、幅、直径等）を含んでよいが、米国特許出願公開第２０１５／００６６０００号及び米国特許出願公開第２０１７／０１８１７０１号と、国際公開第２０１６／１３４３２７号及び国際公開第２０１６／１３４３３０号はそれぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれている。かかるシステムの操作に関連する問題を処理することができる関連する構造及び操作に関して、国際公開第２０１７／０６２７２０号及び国際公開第２０１８／０４４７２２号はそれぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【００７０】
図４では、電極１１８及びセンサの部品の両方を含む作業端部１０４の実施形態が示される。図示されるように、各ジョー１３０、１３２は電極１１８の１つを含んでよい。電極１１８は中央開口部を含んでよく、中央開口部のおかげで第１のジョー１３０内の発光素子１２０から第２のジョー１３２内の光センサ１２２への光の通過を可能にする。ジョー１３０、１３２（並びに、素子１２０及びセンサ１２２）の残りを有する電極１２０間の相互作用を制限するために、アイソレータ又は絶縁体１６０は、電極とジョー１３０、１３２の残りの部分との間に配置される。
【００７１】
上述したように、例えば、上述の光ベースのセンサの代わりに他のセンサを使用し、又はセンサと組み合わせて使用して、刺激が与えられた組織又はアーチファクトの動きを追加的に確定できる。
【００７２】
ジョーを有する外科手術器具の使用の一実施形態は、刺激の前後でジョーのインピーダンスの変化を測定することを必要とし、それからインピーダンスの変化をジョー間の組織における動きと関連付けることを必要とする。かかるセンサは、例えば分圧器及びアナログ・デジタル変換器を含むことによって図２の刺激発生器に統合され得る。他の代替は、電位の変化又は抵抗の変化に頼り得る。
【００７３】
図９及び図１０では、例えば低侵襲手術又は腹腔鏡手術の間に従来から使用され得るようなビデオシステム２１０の実施形態と組み合わせた外科手術システム１００の実施形態が示される。ビデオシステム２１０は、ビデオカメラ又は別の画像キャプチャ装置２１２と、ビデオ又は他の関連するプロセッサ２１４と、表示画面２１８を有するディスプレイ２１６とを含む。
【００７４】
図示されるように、ビデオカメラ２１２は２つの外科手術器具１０６の作業端部１０４に近接した領域１０２に向けられる。図にも示されるように、外科手術器具１０６のいずれも図１に示され且つ上述されたような外科手術システム１００の実施形態の一部である。この場合において、器具１０６はそれぞれ可視的表示器又はユーザインターフェース２５０を含み、その表示器又はインターフェース２５０は、シャフト１０８の固体バンド２５４によって分離された発光素子成分２５２を含む一連のバンド２５２、２５４を含んでよい。しかしながら、他の実施形態によれば、器具１０６の１つだけが可視的表示器２５０を含んでよいことが理解されるであろう。例えば発生器１１６、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８等のシステム１００の構成要素は、例えばビデオプロセッサ２１４と同じ物理的ハウジングに収容されてよいことに言及しておくが、他の構成要素は説明を容易にするために省略されている。
【００７５】
図９の実施形態において、ビデオカメラ２１２からの信号がビデオプロセッサ２１４を通ってディスプレイ２１６に送られ、外科医又は外科チームの他のメンバーは典型的に患者内にある領域１０２及び外科手術器具１０６の作業端部１０４を見ることができる。作業端部１０４、すなわち領域１０２に可視的表示器２５０が近接しているので、可視的表示器２５０はディスプレイスクリーン１０８にも見える。上述したように、このおかげで有益に、外科医は、領域１０２及び作業端部１０４と同じディスプレイ２１６及びディスプレイスクリーン２１８上を介して、可視的表示器２５０を介して視覚的合図又はアラームを知ることができる。同様に、このおかげで、外科医は、可視的表示器２５０を介して伝達された情報の他の場所を見る必要性が制限される。
【００７６】
図１０では、ビデオシステム２１０の別の実施形態が示され、そのビデオシステム２１０は外科手術システム１００の実施形態を組み合わせて使用可能である。この実施形態によれば、ビデオプロセッサ２１４がビデオカメラ２１２’と別のハウジングに配置されていないが、そのビデオプロセッサ２１４はビデオカメラ２１２’と同じハウジングに配置されている。更なる実施形態によれば、ビデオプロセッサ２１４はディスプレイ２１８’としてディスプレイ２１６’の残りと同じハウジングに代わって配置されてよい。別の方法で、図９に示されるビデオシステム２１０の実施形態に関する上記の説明は、図１０に示されるビデオシステム２１０の実施形態に同様に適用される。
【００７７】
ユーザインターフェース２５０のおかげで、外科医又は外科チームは、制御器１２４からの出力を有利に見ることができる一方で、図１に示されるように、ユーザインターフェース２５０を備えた他の出力装置を含むことができる。例えば、手術に使用されるビデオディスプレイ若しくはモニタ３００（例えば、図９及び１０のディスプレイ２１６、２１６’）にアラートを表示でき、或いはモニタ上の画像の色を変更し又は点滅し、サイズ若しくはその他の方法で外観を変更してよい。補助出力は聴覚アラームを出すスピーカ３０２の形態でもよく、それを含んでもよい。補助出力は器具１０６の使用を中断する、外科手術器具１０６に関連する安全ロックアウトの形態もよく、それを組み込んでもよい。例えば、ロックアウトは、外科手術器具１０６が熱結紮装置である場合には結紮又は焼灼を防止することができるであろう。更に他の例として、補助出力はバイブレータ３０４等の触覚フィードバックシステムの形態であってもよく、このバイブレータ３０４が触感呈示又はアラームを与えるために、外科手術器具１０６のハンドル又はハンドピースに装着され又はそれと一体的に形成されてよい。外科手術器具１０８の作業端部１０４に配置された発光素子に加えて、１つ以上の発光素子は、例えばグリップ又はハンドル１１２の上に配置又はそれに連結等されたシャフト１０８の近位端部１１０に配置されて、可視表示又はアラームを与えることができる。補助出力のこれらの特定の形態の様々な組合せを使用することもできる。
【００７８】
上述したように、外科手術システム１００は、作業端部１０４を有する外科手術器具１０６も含み、ユーザインターフェース２５０及びセンサ（並びに好的な態様において、発光素子１２０及び光センサ１２２）は外科手術器具１０６に取り付けられる（代わりに、取り外し可能／可逆的又は永続的／不可逆的に）。ユーザインターフェース２５０及びセンサは外科手術器具１０６と（すなわち、一つのピースとして）一体形成されてよい。また述べたように、ユーザインターフェース２５０及びセンサは、外科手術器具又はツール１０６と組み合わせて使用される個別の器具又はツールに取り付けられることが可能である。
【００７９】
上記のように、一実施形態において、外科手術器具１０６は熱結紮装置であってよい。別の実施形態において、外科手術器具１０６は、対向するジョーを有する把持器又は把持鉗子であってよい。更なる実施形態によれば、外科手術器具は、例えば、洗浄器、外科用ステープラー、クリップアプライヤー、及びロボット手術システム等の他の外科手術器具であってよい。更なる他の実施形態によれば、外科手術器具は、ユーザインターフェース及びセンサに伝え、術野内に該ユーザインターフェース及び該センサを配置するための他の機能を有さなくてよい。単一の実施形態の説明は、他の外科手術器具又はツール１０６と共にシステム１００の使用を排除することを意図するものではない。
【００８０】
結論として、上記では本発明の異なる実施形態の詳細な説明を行ってきたが、以下の点を理解されたい：即ち、本発明の法的な範囲は、本件特許の最後に記載した特許請求の範囲に記載した言葉によって規定される。詳細な説明は、例示的なものとしてのみ解釈すべきであり、そして、全ての可能な本発明の実施形態を説明しているわけではない。なぜならば、全ての可能な実施形態を記載することは、不可能ではないにしても、実際的ではないからである。数多くの別の実施形態を実施することが可能であり、現時点での技術、又は、本特許の出願日より後に開発された技術を用いてもよく、これらも、なお、本発明を規定した特許請求の範囲内に入るであろう。
【００８１】
また、以下の点を理解されたい：即ち、本件特許において「ここで使用される用語「＿＿＿＿」は、「...」を意味するものとして定義する」という文章、又は同様の文章を用いて明示的に用語を規定しない限りは、明瞭な意味又は通常の意味を超えて、明示的又は暗黙的にその用語の意味を限定することを意図するものではない。そして、こうした用語は、本件特許において任意のセクションで行われた任意の記載内容（特許請求の範囲の言葉以外）に基づいて限定解釈されるべきものではない。本件特許において本件特許の最後にある特許請求の範囲に記載された任意の用語が単独の意味と一致する態様で言及される程度に、読み手を混乱させず、簡潔にするためだけに、こうした解釈を行う。そして、また、こうした特許請求の範囲の用語が暗黙的に制限されたり、又は単独の意味に限定されることを意図しない。最後に、特許請求の範囲の構成要件を、単語「手段」及び任意の構造の記載のない機能を記載することで規定しない限りは、特許請求の範囲の任意の構成要件の範囲は米国特許法１１２条（ｆ）の適用に基づいて解釈されることを意図するものではない。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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