(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の出力時間を設定する出力時間設定部と、マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器の出力を制御する出力制御部と、
マイクロ波出力の反射波を検出するセンサ部と、
前記マイクロ波発生器のマイクロ波が前記センサ部を介して供給される同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルの先端に接続され、生体組織に刺入され、生体組織を凝固するニードル状モノポーラ型の手術電極と、
前記センサ部の、マイクロ波出力の反射波を検出した検出波の出力が供給され、前記検出波のピーク電圧レベル変化により前記凝固の終了タイミングを判別し、前記出力制御部を介して前記マイクロ波発生器にマイクロ波出力の停止を通知する判別処理部と
を備えたことを特徴とするマイクロ波手術装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術の分野】
本発明は、本体装置から生体組織に刺入された手術電極にマイクロ波を供給し、手術電極のマイクロ波照射により電極近傍の生体組織を凝固してその止血，凝固，切開等を行うマイクロ波手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種マイクロ波手術装置は、特公平１−２０６１９号公報（Ａ６１Ｂ  １７／３９），特公平１−２０６１７号公報（Ａ６１Ｂ  １７／３６）等に記載されているように、本体装置に同軸ケーブルを介してニードル状のモノポーラ型の手術電極を取換え自在に接続して形成されている。
【０００３】
そして、手術電極を生体組織に刺入し、本体装置のマイクロ波発生器を作動してこの発生器のマイクロ波（２４５０ＭＨｚ）を手術電極に供給し、この電極から生体組織内にマイクロ波を集束照射すると、生体内に発生した誘電熱エネルギを利用して電極近傍の組織が凝固される。
【０００４】
このくり返しにより生体の止血，凝固，切開，切離，切除等の手術が行え、とくに、止血効果が高く、脆くて含有血液の多い肝臓等の実質臓器の手術にはこの種マイクロ波手術装置が極めて有用である。
【０００５】
なお、各１回のマイクロ波照射による凝固が終了すると、通常、本体装置から手術電極にその中心導体を負極，外部導体を正極とする直流の組織解離電流が供給され、この電流に基づく生体の電気浸透作用により手術電極に付着した組織が軟化され、手術電極が容易に生体組織から離れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のこの種マイクロ波手術装置の場合、マイクロ波照射による凝固層の成長を検知することができないため、医師等が経験や勘に基づいてマイクロ波の出力時間をタイマ設定し、設定した時間（数十秒程度）、生体組織にマイクロ波を照射して各１回の凝固を終了している。
【０００７】
一方、マイクロ波照射による凝固層の成長は、手術電極の形状や生体組織の条件等によって異なる。
したがって、従来装置においては、適正なタイミングで凝固を終了することが容易でなく、過凝固が原因で手術電極が微少な火花放電を起して、生体組織が炭化したり、電極に組織が付着したりすることがある等の問題点がある。
【０００８】
本発明は、マイクロ波照射による生体組織の凝固を適正なタイミングで自動的に終了することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明のマイクロ波手術装置においては、マイクロ波の出力時間を設定する出力時間設定部と、マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、前記マイクロ波発生器の出力を制御する出力制御部と、マイクロ波出力の反射波を検出するセンサ部と、前記マイクロ波発生器のマイクロ波が前記センサ部を介して供給される同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルの先端に接続され、生体組織に刺入され、生体組織を凝固するニードル状モノポーラ型の手術電極と、前記センサ部の、マイクロ波出力の反射波を検出した検出波の出力が供給され、前記検出波のピーク電圧レベル変化により前記凝固の終了タイミングを判別し、前記出力制御部を介して前記マイクロ波発生器にマイクロ波出力の停止を通知する判別処理部とを備える。
【００１２】
そして、マイクロ波の照射による生体組織の凝固の進行にしたがってマイクロ波出力に対する負荷インピーダンスが変化し、マイクロ波の反射波が変化するため、センサ部の、反射波を検出した検出波のピーク電圧レベルが前記凝固の進行にしたがって変化する。
【００１３】
したがって、センサ部の検出波のピーク電圧レベルの監視により判別処理部は生体組織の条件等に応じた適正なタイミングで凝固の終了を判別する。
【００１４】
そして、この判別に基づきマイクロ波出力を停止するため、マイクロ波照射による生体組織の凝固が適正なタイミングで自動的に終了する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の１形態につき、図１ないし図６を参照して説明する。
図１は全体構成を示し、本体装置１に同軸ケーブル２が接離自在にコネクタ接続され、同軸ケーブル２の先端にニードル状モノポーラ型の手術電極３が取換え自在にコネクタ接続される。
そして、手術電極３は、その先端が生体組織に刺入される。
【００１６】
一方、本体装置１の図示省略された操作部の各種設定つまみ等の操作によりマイクロ波及び組織解離電流の大きさ（出力），出力時間等の動作条件（照射条件）が指定されると、マイクロ波及び組織解離電流の出力時間が各種接点信号の出力機能等を有する出力制御部４を介してタイマ動作する出力時間設定部５にプリセットされる。
【００１７】
また、マイクロ波の大きさの指定に応じてマイクロ波発生器６の出力が例えば１０〜１１０Ｗの範囲で可変設定され、組織解離電流の大きさの指定に応じて解離電流用の直流電源７又はこの電源７に接続された解離電流設定部８の出力が可変設定される。
【００１８】
そして、フットスイッチ等の本体装置１の始動スイッチ９をオンすると、出力時間設定部５のマイクロ波照射用のタイマが起動されるとともに出力制御部４がマイクロ波発生器６の電源部１０をオンし、このオンにより電源部１０が受電端子１１の入力電源を高圧電源等のマイクロ波発振用の電源に加工し、この電源を発振部１２に給電する。
【００１９】
この給電により発振部１２が設定された大きさの２４５０ＭＨｚのマイクロ波ＭＷを発生し、このマイクロ波ＭＷが空胴共振器１３，混合器１４，センサ部１５を介して同軸ケーブル２に出力され、このケーブル２のマイクロ波が手術電極３に供給される。
【００２０】
そして、手術電極３が生体組織内にマイクロ波ＭＷを集束照射し、この照射に基づく誘電熱エネルギにより手術電極３の近傍の生体組織が凝固する。
【００２１】
ところで、混合器１４はマイクロ波ろ波器等からなり、マイクロ波ＭＷと解離電流設定部８の直流の組織解離電流ＤＣとを混合して出力する。
【００２２】
また、センサ部１５は本体装置１のマイクロ波出力の反射波Ｒ，進行波Ｔの少なくとも１つを検出するために本体装置１の終段出力部に設けられ、いわゆる定在波（ＳＷＲ）測定器からなり、ここでは、反射波Ｒと進行波Ｔの両方を常時検出する。
【００２３】
そして、センサ部１５の検出波（反射波Ｒ，進行波Ｔ）の出力が終了判別手段を形成するマイクロコンピュータ構成の判別処理部１６に供給され、この処理部１６はセンサ部１５の出力監視に基づいて凝固の適正な終了タイミングを判別する。
【００２４】
つぎに、処理部１６の判別処理について説明する。
まず、手術電極３のマイクロ波照射に基づく反射波Ｒ，進行波Ｔの変化及び凝固の適正な終了タイミングを説明する。
【００２５】
手術電極３のマイクロ波ＭＷが生体組織に照射されると、その凝固の進行により水分（体液等）の消失等が生じて本体装置１の負荷インピーダンスが変化し、マイクロ波出力の反射波Ｒ，進行波Ｔのレベル（ピーク電圧），その波形が変化する。
【００２６】
そして、このレベル，波形の変化特性はマイクロ波照射位置（個所）を左右する手術電極３の針の長さ等の形状や生体組織の部位等によって異なり、生体組織の肝臓を手術対象とする場合、手術電極３がつぎのＡ，Ｂ，Ｃの３タイプの形状のときに、反射波Ｒの変化特性はほぼ図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）の実測結果に示すようになる。
【００２７】
タイプＡ：長さ１５mmのニードルタイプの開腹下用１５mm電極
タイプＢ：長さ３０mmのニードルタイプの開腹下用３０mm電極
タイプＣ：タイプＡ，Ｂより大径（直径１．６mm）の深部用経皮経肝電極
【００２８】
そして、図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）からも明らかなように、照射開始から１５秒経過すると、電極形状によらず、過渡的な変化がほぼ終了し、反射波Ｒの波形から手術電極３のタイプ判別が行える。
【００２９】
さらに、各タイプＡ，Ｂ，Ｃの手術電極３につき、反射波Ｒを測定して実験をくり返した結果、各タイプＡ，Ｂ，Ｃの場合、凝固の適正な終了タイミングはそれぞれつぎのようになることが判明した。
【００３０】
すなわち、タイプＡの場合は、マイクロ波ＭＷの照射開始から１５秒経過した後に反射波Ｒのレベルが２秒前と等しくなると、それから所定時間（５秒）以上経過した後に反射波Ｒのレベルが５秒前のレベルより若干（０．２Ｖ）高いレベル以下に保たれるようになり、この状態から所定時間（１０秒）経過したときに、凝固の適正な終了タイミングになる。
【００３１】
また、タイプＢの場合は、マイクロ波ＭＷの照射開始から３０秒経過した後、反射波Ｒのレベルが所定電圧（２Ｖ）以上になったときに、凝固の適正な終了タイミングになる。
【００３２】
さらに、タイプＣの場合は、マイクロ波ＭＷの照射開始から１５秒経過した後に反射波Ｒのレベルが２秒前より大きくなると、それから所定時間（５秒）以上経過した後に反射波Ｒのレベルが５秒前のレベルより所定量（０．１Ｖ）以上高くなるようになり、この状態から所定時間（１０秒）経過したときに凝固の適正な終了タイミングになる。
【００３３】
したがって、タイプＡ，Ｃの手術電極３については反射波Ｒの波形（レベルの時間変化）の監視により凝固の適正な終了タイミングを判別することができ、タイプＢの手術電極３については反射波Ｒの現在のレベルの監視により凝固の適正な終了タイミングを判別することができる。
【００３４】
また、マイクロ波ＭＷの照射開始は、例えば進行波Ｔのレベルが一定値（２Ｖ）以上になることから把握することができる。
【００３５】
そこで、判別処理部１６は始動スイッチ９のオンが出力制御部４から通知されると、図３，図４，図５の判別処理プログラムを実行し、まず、図３のステップＳ１により進行波Ｔのピーク電圧が２Ｖ以上になるまで待機し、マイクロ波ＭＷの照射スタートを検出する。
【００３６】
そして、この照射スタートを検出すると、ステップＳ２により内部のタイマカウンタを初期化して直ちに計時動作を開始し、ステップＳ３により１５秒経過するのを待つ。
【００３７】
この１５秒が経過すると、ステップＳ４に移行し、反射波Ｒの波形と，内部のメモリ等に予め記憶した各タイプＡ，Ｂ，Ｃの基準波形とを比較し、最も近い基準波形から手術電極３のタイプを判別する。
【００３８】
ところで、前記基準波形は、照射開始から１５秒経過したときの各タイプの代表的な波形，例えばタイプＢについては図６の（ａ）に示すような波形、又は、照射開始から１５秒間の図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）のような変化特性の波形である。
【００３９】
そして、手術電極３のタイプを判別すると、この判別にしたがって処理を分岐し、反射波Ｒの現在のレベルから判別される最も簡単なタイプＢの場合は、ステップＳ４からステップＳ５に移行してさらに１５秒経過するのを待ち、この１５秒が経過して照射開始から３０秒経過すると、ステップＳ６により反射波Ｒの正のピーク電圧が２Ｖ以上に上昇したか否かをくり返し判別する。
【００４０】
このとき、反射波Ｒの波形は凝固の進行にしたがって例えば図６の（ｂ），（ｃ）に示すように変化し、（ｂ）は照射開始から３０秒後の凝固途中の波形，（ｃ）は凝固を終了するタイミングになったときの波形である。
【００４１】
そして、図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）からも明らかなように、タイプＢの手術電極３の場合、タイプ判別直後の反射波Ｒのレベルは同図の（ａ）のように水分等で大きく、その後水分の減少等で反射波Ｒはレベルが低下してそのピーク電圧が同図の（ｂ）のように２Ｖより小さくなり、さらに、凝固の終了に近づくにしたがって反射波Ｒのレベルが上昇し、終了したときのピーク電圧は同図の（ｃ）のように２Ｖ以上に上昇する。
【００４２】
なお、図６の（ｃ）の状態からさらにマイクロ波を照射すると、過凝固状態になり、生体組織の炭化等の弊害が生じる。
【００４３】
そして、反射波Ｒのピーク電圧が２Ｖに上昇し、凝固の適正な終了タイミングになると、ステップＳ６からステップＳ７の凝固終了に移行し、出力制御部４にマイクロ波出力の停止を通知し、出力制御部４の出力停止手段により電源部１０をオフし、本体装置１のマイクロ波出力を自動停止する。
【００４４】
また、出力制御部４を介して本体装置１の報知装置１７に終了報知を通知し、報知装置１７によりブザー音，音声メッセージ等の音又はランプ点灯．文字や図形のメッセージ等の光で凝固の終了（マイクロ波照射の終了）を報知する。
【００４５】
一方、タイプＡの場合は図３のステップＳ４から図４のステップＳ８に移行し、タイプ判別時，すなわちマイクロ波の照射開始から１５秒後の反射波Ｒのピーク電圧を内部のレジスタＲ0 に保持する。
【００４６】
さらに、ステップＳ９，Ｓ１０により２秒経過したときの反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持電圧に等しいか否かを判別し、図２の（ａ）の照射開始から４〜８秒の間のような過渡的な変化によるレベル上昇が終了したか否かを識別する。
【００４７】
そして、２秒後の反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持値に等しくなるまでステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０の処理をくり返し、レジスタＲ0 の保持値を更新しながら反射波Ｒのピーク電圧を監視する。
【００４８】
つぎに、２秒後の反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持値に等しくなると、ステップＳ１０からステップＳ１１に移行してさらに５秒経過するのを待ち、この５秒が経過すると、ステップＳ１２により現在の反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持値より０．２Ｖ高いレベル以下か否かを判別し、この状態になるまでステップＳ１０に戻り、このステップＳ１０からの処理をくり返す。
【００４９】
そして、現在の反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持値より０．２Ｖ高いレベル以下になり、ほとんど変化しなくなると、ステップＳ１３に移行して１０秒経過するまで待ち、この１０秒が経過して凝固の適正な終了タイミングになると、ステップＳ１４の凝固終了に移行し、ステップＳ７と同様にしてマイクロ波出力を停止するとともに凝固の終了を報知する。
【００５０】
つぎに、タイプＣの場合は図３のステップＳ４から図５のステップＳ１５に移行し、このステップＳ１５により図４のステップＳ８と同様、マイクロ波の照射開始から１５秒後の反射波Ｒのピーク電圧を内部のレジスタＲ0 に保持する。
【００５１】
さらに、ステップＳ１６，Ｓ１７により２秒経過したときの反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持電圧より大きくなったか否かを判別し、図２の（ｃ）の２５秒経過以降のようなレベルの漸増状態に達したか否かを識別する。
【００５２】
そして、この漸増状態になるまでステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７の処理をくり返し、レジスタＲ0 の保持値を更新しながら反射波Ｒのピーク電圧を監視する。
【００５３】
つぎに、前記漸増状態になると、ステップＳ１７からステップＳ１８に移行してさらに５秒経過するのを待ち、この５秒が経過すると、ステップＳ１９により現在の反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持値より０．１Ｖ以上高くなったか否かを判別し、この状態になるまでステップＳ１７に戻り、このステップＳ１７からの処理をくり返す。
【００５４】
そして、現在の反射波Ｒのピーク電圧がレジスタＲ0 の保持値より０．１Ｖ以上高くなると、ステップＳ２０に移行して１０秒経過するまで待ち、この１０秒が経過して凝固の適正な終了タイミングになると、ステップＳ２１の凝固終了に移行し、ステップＳ７，Ｓ１４と同様にしてマイクロ波出力を停止するとともに凝固の終了を報知する。
【００５５】
したがって、手術電極３がどのタイプであってもマイクロ波照射による凝固が適正な終了タイミングで自動的に終了し、過凝固等の発生が確実に防止されて操作性，機能性が著しく向上する。
【００５６】
なお、例えば図２の（ｂ）の場合のように、何らかの原因でマイクロ波照射がタイマ設定された時間まで継続したとしても、出力時間設定部５のタイムアップ通知に基づき、出力制御部４が電源部１０をオフして本体装置１のマイクロ波出力を停止する。
【００５７】
また、マイクロ波照射中に始動スイッチ９が再度オンすると、出力制御部４が直ちに電源部１０をオフしてマイクロ波出力を停止する。
そのため、十分な安全性等も確保される。
【００５８】
つぎに、マイクロ波照射が終了すると、出力制御部４により出力時間設定部５の解離電流用のタイマが起動されるとともに、この設定部５を介して解離電流設定部８に出力オンが指令され、自動的に組織解離に移行する。
【００５９】
このとき、直流電源７から解離電流設定部８，混合器１４，センサ部１５，同軸ケーブル２，手術電極３を介して生体組織に設定された大きさの直流の組織解離電流ＤＣが供給され、この解離電流ＤＣにより生体の電気浸透作用を利用して手術電極３に付着し乾燥した組織を軟化し、手術電極３を生体から引抜き易くする。
【００６０】
そして、出力時間設定部５のタイムアップにより出力制御部４が解離電流設定部８に出力オフを指令し、組織解離電流ＤＣの供給が自動的に終了し、この終了は警報装置１７により報知される。
【００６１】
以上のマイクロ波照射と生体組織の解離とを手術電極３の刺入する位置をずらして必要回数くり返すことにより、生体の所望の止血，凝固等が行える。
【００６２】
ところで、使用する手術電極のタイプが１つに固定されているような場合は、例えば図３のステップＳ４の判定等は不要になる。
【００６３】
また、反射波Ｒのレベル又は波形を監視する代わりに進行波Ｔのレベル又は波形を監視してマイクロ波出力を自動停止するようにしてもよく、反射波Ｒ，進行波Ｔの両方のレベル又は波形を監視してマイクロ波出力を自動停止するようにしてもよい。
【００６４】
このとき、判別の基準となるレベル，波形が手術電極３の形状や生体組織の手術部位等によって異なるため、実験等により予め適用する条件での反射波Ｒ，進行波Ｔの変化特性を測定して判別に必要な基準のレベル，波形を判別処理部１６等に設定すればよい。
そして、判別手順等が図３，図４，図５と異なっていてもよいのは勿論である。
【００６５】
また、図１の出力制御部４等の構成はどのようであってもよく、例えば、１個のマイクロコンピュータにより出力制御部４，出力時間設定部５及び判別処理部１６等を形成することも可能である。
【００６６】
また、１回のマイクロ波照射が組織解離電流にマイクロ波出力を断続的または連続的に重畳して行われるようないわゆる同時照射等の場合にも同様に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
マイクロ波の出力時間を設定する出力時間設定部と、マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、前記マイクロ波発生器の出力を制御する出力制御部と、マイクロ波出力の反射波を検出するセンサ部と、前記マイクロ波発生器のマイクロ波が前記センサ部を介して供給される同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルの先端に接続され、生体組織に刺入され、生体組織を凝固するニードル状モノポーラ型の手術電極と、前記センサ部の、マイクロ波出力の反射波を検出した検出波の出力が供給され、前記検出波のピーク電圧レベル変化により前記凝固の終了タイミングを判別し、前記出力制御部を介して前記マイクロ波発生器にマイクロ波出力の停止を通知する判別処理部とを備えたため、
マイクロ波の照射による生体組織の凝固の進行にしたがってマイクロ波出力に対する負荷インピーダンスが変化し、マイクロ波の反射波が変化するため、センサ部１５の、反射波を検出した検出波のピーク電圧レベルが前記凝固の進行にしたがって変化し、センサ部１５の検出波のピーク電圧レベル変化の監視に基づき判別処理部は生体組織の条件等に応じた適正なタイミングで凝固の終了を判別することができる。
【００６８】
そして、この判別に基づきマイクロ波出力を停止するため、マイクロ波照射による生体組織の凝固を適正なタイミングで自動的に終了することができ、いわゆる過凝固の発生を確実に防止することができ、操作性，機能性の著しい向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態のブロック図である。
【図２】手術電極のタイプ別の反射波のレベルの変化の特性図である。
【図３】図１の判別処理部の動作説明用の第１のフローチャートである。
【図４】図１の判別処理部の動作説明用の第２のフローチャートである。
【図５】図１の判別処理部の動作説明用の第３のフローチャートである。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の反射波の波形変化の１例の説明図である。
【符号の説明】
１  本体装置
２  同軸ケーブル
３  手術電極
４  出力制御部
５  出力時間設定部
６  マイクロ波発生器
１５  センサ部
１６  判別処理部
【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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