(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人又は動物の体内へと挿入するための展開可能周辺構造と、
展開可能構造の内部に少なくとも部分的に配置され且つ複数の腱を有する１つ以上の手術器具と
を有し、
複数の腱は手術器具に接続されて手術器具を操作するように動作可能であり、
各々が少なくとも３つの腱からなる第１及び第２のセットは、各手術器具に接続され、腱の第１のセットは、手術器具の末端領域に接続され、腱の第２のセットは、手術器具の基部領域に接続されていることを特徴とする手術装置。
【請求項２】
少なくとも１つの手術器具は、観察器械の器具への解除可能な接続用の手段を有し、腱は、器具を操作するために動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の手術装置。
【請求項３】
手術器具は、観察器械の器具を内部に収めるための中空管を有することを特徴とする請求項２に記載の手術装置。
【請求項４】
少なくとも１つの手術器具は、腱が直接的に接続される器具を有することを特徴とする請求項１、２及び３の何れか一に記載の手術装置。
【請求項５】
腱の各々は、それぞれ異なる方向に引き出されるように配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一に記載の手術装置。
【請求項６】
腱は、展開可能周辺構造を介して手術器具に接続され、故に、展開可能周辺構造は、腱を摺動可能に固定することを特徴とする請求項１から５の何れか一に記載の手術装置。
【請求項７】
腱は、展開可能周辺構造の内部でガイドを通過することを特徴とする請求項６に記載の手術装置。
【請求項８】
ガイドは、展開可能周辺構造の前方に位置して手術器具の前方への付勢を許容するガイドと、展開可能周辺構造の後方に位置して手術器具の後方への付勢を許容するガイドとを有することを特徴とする請求項７に記載の手術装置。
【請求項９】
前方ガイドと後方ガイドとの間の間隔は、腱の手術器具への接続のポイント間の間隔とは異なることを特徴とする請求項８に記載の手術装置。
【請求項１０】
前方ガイドと後方ガイドとの間の間隔は、腱の手術器具への接続のポイント間の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の手術装置。
【請求項１１】
ガイドは小穴を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の手術装置。
【請求項１２】
腱の少なくとも１つは、導電性材料からなり、電力を手術器具に供給するために利用可能であることを特徴とする請求項１から１１の何れか一に記載の手術装置。
【請求項１３】
展開可能周辺構造は、潰れた位置から膨らんで展開された位置まで膨張可能であることを特徴とする請求項１から１２の何れか一に記載の手術装置。
【請求項１４】
展開可能周辺構造は、展開されたときのほぼ回転楕円形状を有することを特徴とする請求項１から１３の何れか一に記載の手術装置。
【請求項１５】
さらに、手術器具に接続されるように構成された器具を有することを特徴とする請求項1から１４の何れか一に記載の手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術装置に関する。特に、本発明は、低侵襲性の手術プロシージャ又は生検及び他のテストプロシージャを実行するための内視鏡又は腹腔鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、体の内部を見るための装置であり、その多くは、光源と、体内の対象領域からの画像を医師に送信する手段とを含む。腹腔鏡の多くは、手術器具も含み、又は内部チャネルを含む。この内部チャネルを介して、手術器具を対象領域へと挿入して手術や生検を実行する。腹腔鏡は一例である。以下、用語「観察器械」は、人又は動物の体内を観察したり又は手術する装置の全てをカバーするために使用される。
【０００３】
低侵襲手術（ＭＩＳ）の初期の第一世代は、従来の大開口外科的切開から、多数の小キーホール切開へのパラダイムシフトによって定義された。この変化は、多くの患者の利益をもたらし、多くの調整におけるスタンダード外科治療としてＭＩＳの受け入れに貢献した。今日、さらなるアクセス外傷の低減に向けた機運があり、故に、多くのプロシージャが、単孔式腹腔鏡手術（ＳＩＬＳ）、自然開口腔内手術（ＮＯＥＳ）及び自然開口部越経管腔的内視鏡手術（ＮＯＴＥＳ）法を介して行われるとき、本質的に「傷跡無し」である。
【０００４】
腹腔鏡手術を実施するための周知の装置は、従来の機械的作動装置と、様々なロボット又はメカトロニック・プロトタイプ装置を含む。これらの器具は、ＳＩＬＳ、ＮＯＥＳ及びＮＯＴＥＳのための現在のデフォルトプラットフォームである。これらの技術は、診査及び初期評価での１０年近い献身的な努力にも拘わらず、実験段階を超えた進展は殆ど達成されていない。
【０００５】
ロボティック手術器具の一例は、ダ・ヴィンチ手術システムであり、これは、外科医によって使用されて、従来の低侵襲手術アプローチを使用して請け負われている同じ体内手術ステップを再現している。ロボット支援の推定利益は、注目せずにはいられないようなものであるが、賞賛に値する証拠によって断言されるクリアな効果にまで未だ至っていない。
【０００６】
いくつかの学術的グループによって世界的に展開しているＳＩＬＳ、ＮＯＥＳ及びＮＯＴＥＳに対し、多数のプロトタイプのプラットフォームが存在する。これらのプロトタイプの多くが、ロボティック又はメカトロニクス・エンハンスト・デザインの利益を活用することを試行し、要求されたシングルシャフト両手動作作動システムのチャレンジを克服している。現在のプラットフォームの全てが、前臨床段階にあり、少数のプラットフォームのみが、生体動物トライアル設定にて実現可能性が報告されている。出現しているプロトタイプの主な制限は、殆ど例外なくシェアされている。これらは、十分な三角測量、力の作用、安定性及びコントロールに関係する。臨床移行へとブレークスルーして意義のあるインパクトを達成するためのプロトタイプの可能性は、これらの条件に適合することにクリティカルに依存する。本発明は、両手動作器具の三角測量及び力の作用の問題に取り組むことを目的とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、これらの新しい技術を、短期の臨床設定においてより信頼性のあるものにするプラットフォームを提供するものである。このアプローチは、低価格及び順応性のある特徴によってのみならず、プラットフォームデザインのいくつかの主要の既存バリアに直接的に対処することによって、臨床解釈に対しより速やかで加速されたルートを約束する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、人又は動物の体内へと挿入するための展開可能周辺構造と、展開可能構造の内部に少なくとも部分的に配置され且つ複数の腱を有する１つ以上の手術器具とを有し、複数の腱は手術器具に接続されて手術器具を操作するために動作可能となる手術装置を提供する。
【０００９】
有利なことに、本発明の装置により、手術は、患者に対し単一の切開と、患者の体内に挿入される必要がある装置の単一の一片のみとによって行うことができる。
【００１０】
腱を使って手術器具を制御することによって、本発明は、複雑な処理を行う器具の動作に十分な自由度を提供する。腱の構成によって、強い力を器具に与えることが可能となり、十分に制御され安定した動作が可能になる。さらなる効果は、既存の内視鏡を変更することによって本発明を含むことができる。
【００１１】
本発明は、先行する請求項に記載の手術装置を使用する手術を実行する方法も提供する。この方法は、手術装置を人又は動物の体内に挿入する工程と、周辺構造体を展開する構成と、次に腱を使用してアームを操作する工程と、処理を実行するためにアームの端部の手術器具を使用する工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による手術システムの概略図。
【図２】本発明を実施した装置の断面図。
【図３】本発明の実施の形態を概念的に示したシステムの３次元概略図。
【図４】本発明のさらなる実施の形態を示す概略図。
【図５】本発明の他の実施の形態による周辺構造の展開を示す一連の図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の詳細な説明を、添付図面を参照しながら以下に一例として記載する。
【００１４】
図１は、手術プロシージャを実行するシステム１を示す。システム１は、コントロール部３に接続された手動入力部２を備える。コントロール部３は、ＰＣ又は適宜のプロセシング装置を有する。システムは、さらに駆動部４を有する。駆動部４は、ＰＣ３によって供給される制御信号により駆動される複数の電気モータを含む。駆動部には手術装置５が接続される。手術装置５は、内視鏡シャフトと、人又は動物の体内への挿入用に展開可能周辺構造（図２参照）とを含む。一連の腱は、駆動部４から内視鏡シャフトを通過して手術装置５に接続されている。装置の末端部での作業器具への電気的接続などの他のケーブルは、内視鏡シャフトの中を配線されている。手動入力部は、医師によって操作されるハンドヘルドスティックの動きをモニタする装置を含む。スティックの動きは、装置の出力部にて対応する動作へと変換される。手動入力部は、制御する手術器具と同程度の自由度を有する。システムは、各々が手術器具を制御する２つの手動入力部を含む。よって、医師が手の各々で行うことと手術器具の端部で生じることとの間に対応関係が存在する。
【００１５】
図２は、本発明を実施した装置２１の断面を示す。装置２１は、内視鏡シャフト２２を有する。内視鏡シャフト２２の端部には、展開可能周辺構造２３が配置されている。周辺構造２３は球からなる。展開可能周辺構造２３は、展開した状態又は膨張した状態で示され、その前面に円形開口２９を有する。円形開口２９を介して、手術器具３０が突出する。腱２４−２７は、手術器具に直接接続されている。手術器具は、この観点では、特注の作業器具である。一方、以下に記載するように、手術器具は、観察器械の既存の器具に接続することも可能である。この観点での一のオプションは、手術器具が、中空の筒状構成を有することである。中空の筒状構成は、観察器械の既存の器具に亘って適用可能である。故に、装置を改造できる。把持又は切断手段２８が、アーム３０の末端部に設けられる。他のタイプの装置を、手術器具の端部に取り付けることもできる。
【００１６】
器具は、一連の腱２４−２７によって操作される。腱２４−２７のうち４つのみを図２に示す。各腱は、アームとの接続ポイントから、展開可能周辺構造２３の外に出て、ガイド３１−３４を通過して、展開可能周辺構造２３の外周側に沿って、内視鏡シャフト２２の中へと入り、駆動部へと戻るように延びる。ガイド３１−３４は、好ましくは、展開可能周辺構造２３の表面に形成された孔又は円い小穴を有する。
【００１７】
腱は、展開可能周辺構造の湾曲した面に沿って延びているため、引っかかることなく容易に摺動できる。電気モータによって供給される力と、腱の端部に供給される力との間の密接な対応が達成される。腱の各々は、その腱を動作させる対応するモータを有する。ケーブル３５は、アーム３０からシステムの制御又は駆動セクションまで延びる。ケーブルによって、アームの端部に配置された作業器具の制御を可能にする。ケーブルは、例えばレーザや電気モータ等のエンドデバイス（端末装置）に電力を供給する電気ケーブルであり、又は、鉗子などのメカニカルデバイスの操作を可能とするメカニカルリンクである。実施の形態によっては、手術器具は、ケーブルを必要としない。この場合、器具は、腱によって単独で制御される。
【００１８】
腱の構成を図３により詳細に示す。図３において、剛性展開可能構造３９は、本発明の機能をより明確に示す目的で立方形の構造を有する。好ましくは、剛性展開可能構造は、より円い球形状を有する。円い球形状は、人又は動物の体内での配置に人間工学的により適している。図３に示す実施例において、２つの手術器具３０、３６が備えられている。各器具は、器具の末端領域に接続された３つの腱２４、２５、２８からなる第１のセットと、器具３０の基部領域に接続された３つの腱２６、２７、３７からなる第２のセットとを有する。器具は、移動について５つの自由度、すなわち、前方・後方、左右、上下、及びピッチ及びヨーを有する。他のオプションは、図示はしないが、器具の末端部に単一の腱のセットを備え、器具の基端部にケーブル又は他のリンク手段を接続することである。故に、器具は、腱及びリンク又はケーブルの組み合わせを使用して所望の位置に引っ張り入れることができる。
【００１９】
装置のさらなる概念において、第６番目の自由度、ロールを提供することが可能である。これが達成できる一の方法は、構成によるものである。腱がアームの周囲に巻き付けられて、腱を引くとアームからほどけるようになっている場合、腱を引くとアームはその長軸を中心に回転することができる。
【００２０】
図３に示す構成において、手術器具３０、３６は、中空の管を有する。この管は、観察器械器具の既存の部分を受け止める。当該器具は、本実施の形態では、１対の把持具４２、４３である。
【００２１】
図４は、腱がアームの有効移動に作用する方法を概略的に示す。図面において、セクションＡはニュートラル位置のアーム３０を示し、セクションＢは前方バイアス位置のアーム３０を示し、セクションＣは後方バイアス位置のアームを示す。アームをセクションＡに示す位置からセクションＢに示す位置に移動するために、張力が前方腱２４、２５に加えられて、アーム３０は前方に引かれる。アーム３０をセクションＣに示す位置に移動するために、張力が後方腱２６、２７に加えられる。腱の適切な操作によって、アームの所望の角度及び位置が達成される。図４に示す腱の配置が軸方向の力を器具に（すなわち、器具の長軸に沿って）作用させるために、ガイド又は小穴間の間隙は、器具上のそれぞれの接続ポイント間の間隙とは異なる必要がある。例えば、図４に示すように、ガイドが、器具との接続ポイントからより距離を介して位置したり、或いは、ガイドが接続ポイントよりもより近接して配置されることもある。これは、軸方向の力の生成を可能とする腱の非平行配置になる。腱が器具により接近して並べられると、器具の方向と平行になる力の成分がより大きくなる。ガイド間の距離が器具上での接続ポイント間の距離と同じ場合、器具をその軸とは垂直な適宜の位置に移動させたり、また、器具を回転させることが可能になる。
【００２２】
図５は、展開可能周辺構造５１の展開のステージを示す。図示した実施の形態において、展開可能周辺構造は、インフレータブル部材を有する。このインフレータブル部材は、セクションＡでの平坦なしぼんだ構成からセクションＦの完全に膨張された球状構造へと変化する。小穴５２、５３、５４が腱を通すために展開可能周辺構造５１に設けられている。展開可能周辺構造は、一端が開口する球体に類似しており、当該開口からアームが突出する。装置は、セクションＡで示す状態、すなわち、しぼんだ状態で体内に挿入される。展開可能周辺構造は、体内の所望の対象領域に到達したとき、膨らみ始め、或いは展開され始める。展開可能構造は、折畳機構であり、所望の位置にあるときには折り畳まれていない。展開可能周辺構造が適切な位置におかれて完全に展開すると、医師は、器具を使用して手術プロシージャを開始できる。
【００２３】
上述のように、本発明を実施する装置の構成要件は、従来の腹腔鏡やフレキシブルな内視鏡の末端部に取り付けたり、はめ込むことができる。この構造は、目的の手術用解剖学的組織を扱うので、メインの観察器械の機能性に対して控えめであり、且つ突き出ない。展開に備えて折り畳まれている状態では、バルブ構造が、スコープ・オーバーシース、内部チャネル許容「プローブ」、又はプレアフィックスト端部スコープキャップアタッチメントなど、いくつかの可能な状態で、末端の観察器械の端部に届けられて統合される。手術部位に適切に配置されると、構造体は、段階的に且つ制御された態様で外側に放射状に膨張するように展開され、軟シート状生体適合性材料でカバーされ膨らんでいる準剛性足場を形成する。
【００２４】
展開可能周辺構造又は足場の寸法は、手順の必要性に適して拡大縮小できる。剛性バルブの側方小穴に位置する腱支点ポイントによって、増加した端部の力が、作業器具及び高度な三角測量によって作用することができる。大抵の遠位面から、腱は、足場の本体を通過してネットワーク化され、次に、バルブ「ネック」に集められる。ここで、腱は、利用可能な観察器械チャネルの１つを通過して束ねられる。モータを備えた駆動ユニットは、コンピュータ支援作動を提供する。力のフィードバックも、適した能力であり、故に、ユーザが操作する装置は、患者の内部で起きていることを検知することができる。このデザインが目指す臨床解釈に対する低障壁アプローチとのアライメントにおいて、交換可能なオフ・シェルフ・フレキシブル機器及び集束エネルギ供給装置は、観察器械の既存の内部チャネルを通過して届けられる。器具は、腱用のアタッチメントハブとして機能する短い「クリップ・ロック・アンド・プレイ」剛性オーバー・チューブ内に配置されると、上記機構によって直ちに作動される。さらなる腱が、空間フローティングカメラなどの、足場内の他の器具の位置を制御するために使用され得る。バルブは、メイン器具の抽出又は抜管に対して折り畳み可能である。足場の内面は、固有の観察器械の光源の反射又は拡散に基づいた、又は足場の内壁として使用されている発光材料によって増加された一様な多方向照明を提供することによって、貴重な目的を果たす。モータ制御のリモート性質及び使用される材料により、本発明を実施する装置は、ＭＲＩ互換性の可能性を有する。
【００２５】
全ての腱は、様々な張力の下に留まる。その拮抗する性質及び構成により、腱は、器具の制御及び安定性を同時に保証しながら、５ＤｏＦに高い力を作用させることができる。スタンダード・フレキシブル把持具の挿入により、さらなる自由度、すなわち、掴み具の開閉が得られる。
【００２６】
展開可能周辺足場は、様々な要求を受けなければならない。最適な解決策は、小さな初期パッキング、実現可能な展開及び除去対策、手術部位との適合性、及び完全に展開した足場の十分な剛性を保証する。自己展開可能テンセグリティ構造、折り紙及びインフラタブル構造などの構造を使用することが可能である。使用できる材料は、粒状ジャミング材料、知的材料及びメモリ材料を含む。生物学的に示唆されたデザインは、この段階では重要な役割を果たすことが予測される。局所的な照明は、観察器械の既存の光源（傘型フラッシュ反射器と同様）の反射・拡散によって、又は、足場の内壁の自己照明（すなわち、エレクトロルミネセント材料）によって提供される。
【００２７】
スタンダード内視鏡との一体化は、例えばクリップ式機構を使用して達成される。
【００２８】
強化スクリーニングプログラム、改良描画方法、及びバイオマーカー識別における知識の増加は、初期のステージにて診断されるべき多くの腫瘍に貢献する。これらの状況は、臓器保存ＮＯＥＳのための装着機会を生成する。内視鏡粘膜下切開（ＥＳＤ）及び粘膜切除（ＥＭＲ）は、不十分なプラットフォーム技術により殆ど手が出ないほどに難しいものではあるが、低悪性度の腫瘍の治療に対して消化器病学界における人気を獲得している。殆ど全てが管空臓器構造に生じる低悪性度の腫瘍（すなわち、Ｔ０及びＴ１）は、治療用の切除に対する臓器保存アプローチの候補となりえる。この点について、世界的に発生率の高い２０の癌のうち６つが、適している。すなわち、これらは、腸、食道、胃、前立腺、子宮及び膀胱を含む。本発明の実施の形態のバルブ構造は、改良された三角測量、力の作用、安定性及び制御を超えた重要な技術的効果を提供する。粘膜下の空間やトンネルの作成及び維持は、難しく且つ危険を伴う。この作業空間を機械的に露出させて確実に維持するための展開可能バルブの使用は、実用的な解決策である。又は、バルブは、検体の安全な摘出のために組織を保護するのと同様に、切除のために組織を吸引したり陥入させるために使用される。最終的には、装置が、画像取得・表示装置として上手に機能することを可能にするバルブデザインの多数の描画の自由度が存在し、複合的なモバイルカメラの配置、術野の改良された照明、及び例えばワイド放射状アレイ超音波プローブなどのプローブとしてバルブを使用するリアルタイムの本来の場所での画像ガイド切開まで及ぶ。
【００２９】
多数の良性兆候が、ＮＯＥＳにおける本発明の実施の形態のための潜在的な役割としても直ちに明らかである。これらは、例えば、経口内視鏡的筋層切除術（ＰＯＥＭ）、子宮鏡筋腫摘出術、及び経口内視鏡的肥満外科手術を含む。
【００３０】
１のさらなる概念において、装置は、人力単独で操作可能である。手術する医師は、筋力のみを使用して腱の動作を実現し、電気モータを必要としない。この点については、装置の作業端部での腱から入力手段への直接的な物理的接続を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２１  手術装置
２３、３９、５１  展開可能周辺構造体
２４−２７、２８、３７  腱
３０、３６  手術器具
【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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