KR20200092880A - 조직 응고를 위한 디바이스 - Google Patents

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KR20200092880A
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tissue coagulation
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KR1020200006665A
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알렉산더 노이게바우어
세르지오 빌헤스
클라우스 피셔
한스 차페
카글라 아타만
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에에르베에 엘렉트로메디찐 게엠베하
알베르트-루드비히스-우니베르시테트 프라이부르크
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Abstract

본 발명의 디바이스(10)는 조직 응고 및/또는 조직 절제를 위해 사용될 수 있다. 그것은 스파크 또는 플라즈마 제트를 생성하는 역할을 하며 이러한 목적을 위해 전기 소스(20)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 전극(16)을 포함한다. 프로브(11)는 전극(16)의 근처에서 광을 방출 및/또는 수신하고, 조직(36)으로부터 프로브(11)의 거리 및/또는 조직 온도 및/또는 영향을 받는 조직(36)의 조성을 결정하는 측정 디바이스(24)에 할당된다. 바람직하게, 측정 디바이스(24)는, 기구(11)의 동작 동안 원하는 측정을 동시에 수행하고, 획득된 측정 결과에 기초하여 기구(11)의 동작을 피드백 제어하기 위해, 전극(16)의 펄스-일시정지-변조된 무선 주파수 전압(UHF)의 펄스들 또는 일시정지들과 동기를 맞춰 동작된다.

Description

조직 응고를 위한 디바이스{DEVICE FOR TISSUE COAGULATION}
본 발명은 생물학적 조직의 치료를 위한 디바이스에 관한 것이다. 특히 응고(coagulation) 및 절제(ablation)를 위해 전기 에너지를 통해 조직에 영향을 미치는 기구들이 알려져 있다.
예를 들어, 국제특허출원공보 WO 2012/099974 A2는 응고를 위해, 예를 들어 무선 주파수 전류 및 전압의 형태의 전자기 에너지, 및 아르곤 플라즈마를 사용하는 이러한 목적을 위한 기구를 개시한다. 또한 이 문서는, 예를 들어 공급된 에너지의 힘, 영향을 받는 깊이, 조직 온도 또는 다른 물리적 파라미터들, 예를 들어 컬러를 결정하는 역할을 할 수 있는 하나 이상의 센서들을 언급한다. 또한, 근육 점막의 근전도 검사의 검출을 위한 근전도 센서들, 열량 센서, 혈청 레벨 센서(serum level sensor) 및 이미징 센서가 언급된다.
미국특허출원공보 US 2014/0309632 A1은 무선 주파수 에너지에 의한 조직 절제를 위한 기구를 갖는 디바이스를 기술하며, 절제 프로세스를 모니터링하기 위해 각각의 측정 및 모니터링 시스템이 제공된다. 이 시스템은 치료된 조직에서 전기적 측정에 의해 획득될 수 있는 조직 상태를 검출하도록 구성된다. 측정 가능성으로서, 혈관내 초음파 측정(intravascular ultrasonic measurement), 광학 코히어런스 단층촬영(optical coherence tomography), 광학 코히어런스 반사측정 또는 혈관 조영술(angiography)이 또한 언급된다.
미국특허출원공보 US 5,321,501 A는 조직 표면이 스캔될 수 있게 하는 간섭 광학 센서의 사용에 의한 생물학적 조직의 광학 이미지 처리를 기술한다. 프로브(probe)는 내시경(endscope) 또는 혈관 현미경(angioscope)이 될 수 있으며, 관내강(lumen)을 스캔하는데 사용할 수 있다. 병렬 스캐닝을 위해, 복수의 광학 경로들이 제공된다. 초점을 높이기 위해, 초점 포인트가 이동될 수 있다.
국제특허출원공보 WO 2010/104752 A2로부터, 인간 및 수의학 애플리케이션들을 위한 광학 다기능 프로브 시스템이 알려져 있다. 프로브 시스템은 광학 코히어런스 단층 촬영을 측정 방법으로 사용하며, 조직 표면의 선형, 2차원 또는 깊이-단계 스캔을 실행할 수 있다. 이러한 스캔들은 A-스캔, B-스캔 또는 C-스캔으로 불린다. 적어도 일 실시예에서, 프로브는 또한 무선 주파수 절제 프로브로서 구성될 수 있다.
또한, 생물학적 조직의 특히 정확한 절제를 위한 의료기구는 미국특허출원공보 US 2007/0213704 A1으로부터 알려져 있고, 여기서 적어도 하나의 실시예에서 전기적으로 적용된 전극들은 스파크 생성에 의해 조직을 제거하는 절제에 사용된다. 후속 스파크들로 인한 광 외관에 기초하여, 스파크가 상호 작용하는 조직 유형이 결정될 수 있다. 평가를 위해 분광 시스템이 사용되고, 스파크들로부터 방출된 광은 광섬유를 통해 분광 시스템에 전달된다. 분석 시스템은 스파크들에 의해 생성된 광의 스펙트럼들을 결정한다. 기준 데이터와 획득된 스펙트럼들의 비교를 통해, 절제 프로세스가 즉시 중단될 수 있도록, 영향을 받지 않아야 할 조직이 타격을 입는지 인식될 수 있다.
미국특허 US 9,060,750 B2는 아르곤 플라즈마 응고에 의해 조직에 영향을 미치는 기구를 갖는 시스템을 기술한다. 수신된 광을 검사하는 광학 방출 분광법에 의해, 특정 화학 물질들의 존재에 대한 결론이 이루어진다.
미국특허 US 7,720,532 B2는 다목적 측정 기구로 사용될 수 있는 통합된 기구를 기술한다. 그것은 복수의 초음파 트랜스듀서들을 포함하는 초음파 센서와, 중심 전극 및 중심 전극 주위에 반경 방향으로 배열된 링형 전극을 갖는 전기 센서를 포함하고, 이들 전극들은 기구의 원위 전면에서 초음파 트랜스듀서들과 함께 배열된다.
또한, 미국특허출원공보 US 2012/0289954 A1은 절제 프로세스를 모니터링하기 위해 제공되는 하나 이상의 광학 센서들을 포함할 수 있는 플라즈마 프로브를 개시한다. 절제 프로세스를 제어하기 위해, 광학 센서들은 수신된 광을 분석하고 이 제어에 기초하여 절제 프로세스를 분석하는 분광계들과 연결될 수 있다.
이들로부터 시작하여, 본 발명의 목적은 개선된 프로세스 제어를 가능하게 하는 디바이스를 한정하는 것이다.
이 목적은 청구항 제 1 항에 따른 디바이스 및 청구항 제 15 항에 따른 방법으로 해결된다.
본 발명의 디바이스는 예를 들어 조직 응고를 위해 사용될 수 있다. 디바이스의 일부인 프로브 본체는 전기 전압, 바람직하게는 무선 주파수 변조된 또는 비-변조된 전압(UHF)이 인가될 수 있는 적어도 하나의 전극을 포함한다. 플라즈마를 통해 그리고 치료될 생물학적 조직 위로 흐르는 전류가 전극으로부터 출력된다. 조직은 변형, 특히 응고 및/또는 제거된다.
적어도 하나의 도광 디바이스(light conducting device)가 프로브 본체에 할당되고, 적어도 하나의 도광 디바이스는 측정 디바이스와 연결된다. 측정 디바이스는 광학 거리 측정 디바이스, 온도 측정 디바이스 또는 조직 유형 결정 디바이스로서 구성된다. 또한 필요에 따라 추가 기능뿐만 아니라 이러한 기능 중 2개, 3개, 또는 모두를 가정할 수 있다. 바람직하게는, 측정 디바이스는 다색 광과 함께 동작하고, 절대적인 거리 결정을 허용하는 간섭 거리 측정 디바이스로서 구성된다. 프로브와 조직 사이의 원하는 거리보다 짧은 코히어런스 길이를 갖는 짧은 코히어런트 광은 광, 특히 백색광으로서 사용될 수 있다. 또한, 프로브와 조직 사이의 원하는 거리보다 긴 코히어런스 길이를 갖는 긴 코히어런스 광이 광으로서 사용될 수 있다.
도광 디바이스는 관찰 영역을 한정하는 광 수신 창(light receiving window)을 포함한다. 이러한 관찰 영역은 프로브 본체로부터 출력되는 플라즈마 제트(plasma jet) 또는 스파크들과 적어도 부분적으로 겹친다.
광 수신 창은 복수의 광축들 및/또는 복수의 초점들을 바람직하게 한정하는 GRIN-렌즈 또는 렌즈 어레이에 형성될 수 있다. 쌍으로, 광축들은 예각, 즉 최대 90°의 각도를 포함한다. 그들은 또한 서로 평행하게 배향될 수 있다. 바람직하게는 GRIN-렌즈 또는 렌즈 어레이는 모노필라멘트 도광 디바이스와 연결되고, 모노필라멘트 도광 디바이스는 차례로 광학 측정 디바이스와 연결된다.
광학 측정 디바이스가 거리 측정을 위한 역할을 하는 경우, 광은 광학 전도체를 통해 (모든) 광학축들 및 초점들로 공급될 수 있고, 그로부터 다시 산란된 광은 도광 디바이스를 통해 측정 디바이스로 공급된다. 이 측정 디바이스는 다른 광축들의 광의 다른 입사 위치들(impact location)로부터 다시 산란된 광을 수신하여, 광원의 광과의 간섭을 생성한다. 획득된 간섭 패턴으로부터, 개별 광축들에서 조직과 프로브 사이의 거리들이 결정될 수 있다. 결정된 거리들이 개별 초점들 또는 광축들에 개별적으로 할당될 수는 없다할지라도, 측정 디바이스는 여전히 가장 짧은 측정 거리(최소 거리) 또는 다른 원하는 값, 예를 들어 평균 또는 최대 거리를 결정하도록 구성될 수 있다.
거리 측정 디바이스는 간섭 거리 측정 디바이스인 것이 바람직하다. 그것은 충분한 코히어런스 길이를 가진 광원, 적어도 하나의 빔 스플리터, 광 수신기, 광 전도체 및 대물 렌즈를 사용한다. 대물 렌즈는 GRIN-렌즈일 수 있고; 빔 스플리터는 광섬유 커플러일 수 있고; 광 전도체들은 광섬유들일 수 있고; 광 수신기는 예를 들어 카메라 칩의 형태의 광 다이오드 또는 광 다이오드 어레이일 수 있다. 광 전도체들 및 적어도 하나의 빔 스플리터에 의해 한정된 광 경로는 측정 경로 및 기준 경로를 포함할 수 있다. 동일한 광학 요소들, 특히 GRIN-렌즈로서 바람직하게 구성되는 대물 렌즈, 및 빔 스플리터로부터 대물 렌즈로 이어지는 광 경로의 부분(예를 들어, 광 전도체)은 기준 경로와 측정 경로의 일부를 형성할 수 있다 . 조직을 향하는 대물 렌즈(예를 들어, GRIN-렌즈)의 단부 표면은 기준 거울의 역할을 할 수 있다.
이러한 디바이스는 프로브의 동작, 특히 전극의 활성화 및 이로부터 출력되는 잠재적인 플라즈마 제트의 활성화는 특정 거리들의 관찰에 의존하고, 특히 최소 거리 아래로 떨어지지 않는 것에 의존한다. GRIN-렌즈 또는 렌즈 어레이의 상이한 광축들이 상이한 위치들에서 치료될 조직에 도달하므로, 복수의 입사 위치들에 기초하여 생물학적 조직이 임의의 위치에서 프로브에 너무 근접하지 않는 것이 보장될 수 있다.
본 발명의 프로브는 특히 수술 로봇에 사용될 수 있다. 거리 측정 디바이스는 이러한 목적을 현저하게 가능하게 한다. 프로브와 조직 사이의 거리는 카메라 이미지에 기초하는 것보다 거리 측정에 기초하여 훨씬 간단하게 조정될 수 있다. 그렇게 함으로써, 프로브의 원격 제어 또는 반자동 또는 완전 자동 프로브 제어가 가능하다.
프로브는 또한 하나 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 프로브는 다른 유사하게 구성되거나 구조적으로 동일한 프로브와 함께 이중 프로브에 통합될 수 있다. 도광 디바이스는 프로브 본체 내부에, 프로브 본체상에 또는 또한 하나 이상의 프로브 본체들을 수용하는 홀더 상에 제공될 수 있다. 이 원리에 따라, 서로 다른 유형들의 애플리케이션 또는 애플리케이션 위치들에 적응되는 다른 프로브 구성들이 생성될 수 있다.
측정 디바이스가 간섭 거리 측정 디바이스라면, 도광 디바이스는 측정 위치를 조명하고, 측정 위치로부터 산란된 광을 다시 측정 디바이스로 안내하도록 동시에 구성된다. 그렇게 함으로써, 측정 디바이스는, 어떠한 광도 전극으로부터 방출되지 않는, 특히 전극으로부터 발생하는 스파크 또는 플라즈마로부터 방출되지 않는 일시 정지 동안, 활성화되도록 바람직하게 구성된다. 전극에 예를 들어 펄스 형 무선 주파수 전압(UHF)이 공급되는 경우, 간섭 측정 디바이스는 바람직하게는 무선 주파수 전압(UHF)의 펄스 일시 정지에서 활성화된다.
측정 디바이스는 또한 고온 측정 디바이스(pyrometric temperature measuring device)로서 사용될 수 있다. 이 경우, 치료된 조직으로부터 유래된 광, 특히 적외선을 수신하고, 수신된 광의 스펙트럼 구성에 기초하여 조직의 온도를 결정하도록 구성된다. 이 경우, 측정 디바이스는 바람직하게는 전극에 인가되는 펄스형 무선 주파수 전압(UHF)의 펄스 일시 정지들에서 활성화되도록 구성된다.
측정 디바이스는 또한 고온 측정뿐만 아니라 간섭 거리 측정을 수행하는 결합된 측정 디바이스일 수 있다.
측정 디바이스는 추가로 또는 배타적으로 광학 방출 분광법에 의해 플라즈마 또는 스파크가 방출되어 향하는 조직 유형을 결정하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 측정 디바이스는 펄스 치료 전압(무선 주파수 전압(UHF))의 펄스들 동안 광을 수신하고 분석하도록 바람직하게 구성된다. 광의 분석은 바람직하게는 스파크 또는 플라즈마로부터 방출된 광이 스펙트럼 검사를 받는 환경에서 스펙트럼 분석이다. 조직 구별을 위해, 측정된 스펙트럼들은 특정 조직 유형들의 기준 스펙트럼들과 비교될 수 있다. 특히, 또한 특정 조직 층들에 전형적인 화학 원소들의 스펙트럼 라인들, 예컨대 마그네슘 또는 칼슘의 스펙트럼 라인들은 또한 조직 층들에 대한 지표로서 사용될 수 있다. 광학 방출 분광법(ES)에서, 광 신호의 강도는 거리에 크게 의존한다. 광 신호의 평가 동안 이러한 상황의 고려는, 특히 미리-한정된 스펙트럼들과 그의 비교를 참조하여 방출 스펙트럼들의 평가에서 현저한 개선을 허용한다. 광학 측정 디바이스가 광 신호로 측정된 거리를 할당하도록, 예를 들어 비교 스펙트럼이 검출된 거리에 기초하여 이를 계산하도록 구성되면, 치료 동안 다양한 거리들 간섭 영향이 사라진다. 따라서, 광학 측정 디바이스가 조직 유형 결정을 위한 거리뿐만 아니라 스펙트럼을 고려하도록 구성된다면 이롭다.
측정 디바이스는 또한 펄스의 일시 정지 동안 조직으로부터 프로브의 거리 및/또는 조직의 온도를 결정하고, 펄스들 동안 조직 조성을 결정하기 위해 영구적으로 활성화되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일부는 또한 조직 절제를 위한 방법이며, 여기서 절제 프로세스 및/또는 생물학적 조직의 표면으로부터 프로브 몸체의 거리 및/또는 조직 유형은 광학 측정 디바이스에 의해 결정된다. 이러한 방법은 점막 절제(mucosa ablation)에 특히 적합하다. 환자의 위 점막의 플라즈마-보조 절제 동안, 층-특정 방출 스펙트럼들(ES)이 검출될 수 있고, 이에 따라 각각의 치료된 조직 층들은 외과 의사에게 표시되거나 달리 신호화될 수 있다. 점막-하부 층에서 절제 플라즈마의 진행은 점막 층과 비교하여 마그네슘의 적어도 하나의 ES-신호의 증가에 의해 검출되어, 표시될 수 있다. 점막-하부 층에서 절제 플라즈마의 진행은 점막 층과 비교하여 칼슘의 적어도 하나의 ES-신호의 증가에 의해 검출되어, 표시될 수 있다. 또한, 점막-하부에서 플라즈마의 진행에 대한 지표로서 칼슘 또는 다른 마커의 ES-신호들의 증가와 마그네슘의 ES-신호들의 증가의 일치가 사용될 수 있다.
특히, 고유근(muscularis propria)(근육 층)에서 절제 플라즈마의 진행은 점막 층과 비교되어 표시될 수 있는 마그네슘의 적어도 하나의 ES-신호의 증가에 의해 검출될 수 있다.
또한, 고유근(근육 층)에서 절제 플라즈마의 진행이 검출되고 표시될 수 있는 점막 층과 비교되는 칼슘 또는 다른 마커의 적어도 하나의 ES-신호의 증가에 의해 검출될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 추가적인 세부 사항들은 도면들 및 명세서뿐만 아니라 종속항들의 요지이다.
도 1은 개략적인 개요로 본 발명의 디바이스를 도시한 도면.
도 2 내지 도 4는 사시 단면도에서 조직 절제를 위한 프로브들의 상이한 실시예들를 도시하는 도면.
도 5는 도광 디바이스와 협력하는 상이한 광축들에 의한 도광 디바이스 및 GRIN-렌즈의 원위 단부의 개략도.
도 6은 도 5의 GRIN-렌즈 및 GRIN-렌즈에 의해 한정된 광 다발들을 도시한 도면.
도 7은 간섭계 디바이스의 개략도.
도 8은 간섭계에 의해 생성된 간섭계 스펙트럼 및 이로부터 도출된 측정된 거리들을 도시한 도면.
도 9는 개별 격리된 도 1의 디바이스의 구성요소들의 협력의 개략도.
도 10은 도 1 또는 도 9에 따른 디바이스의 동작 원리를 각각 도시하는 도면.
도 1은 조직 응고, 조직 절제 또는 다른 조직 치료를 위해 사용될 수 있는 디바이스(10)를 도시한다. 프로브(11) 및 프로브(11)를 공급하는 공급 디바이스(12)는 디바이스(10)의 일부를 형성한다. 공급 디바이스(12)는 하나 이상의 장치에 의해 형성될 수 있고, 블록으로서 간략화되어 도 1에 도시된다. "디바이스(12)"라는 용어의 후속 사용은 또한 복수의 동작 가능하게 통합되거나 결합된 장치를 포함한다.
프로브(11)는 내시경용 프로브, 또는 복강경용 또는 개복 수술용 기구일 수 있다. 원칙적으로 배제되지 않는 한, 후속적으로 설명된 구조적 및 기능적 세부사항들은 이들 구성들 각각에 적용된다.
프로브(11)는 하나 이상의 전도체들(13) 및 하나 이상의 커넥터들(14)를 통해 디바이스(12)와 연결되며, 디바이스(12)는 프로브(11)의 동작을 위한 동작 전력 및 매체를 제공한다. 프로브(11)는 강성 또는 가요성 프로브 본체(15)를 포함하며, 본체(15) 내에 또는 그 위에 전극(16)이 지지된다. 본 실시예에서, 전극(16)은 유체 채널(17) 내에 배열되고, 유체 채널(17)은 프로브 본체(15)를 통해 종방향으로 연장되며 커넥터(14)에 연결되고, 전극(16)에 전력을 공급하는 전기 전도체는 커넥터(14)를 통해 연장된다. 유체 채널(17)은 프로브 본체(15)의 원위 단부의 전면(18)에서 개방되는 것이 바람직하다. 프로브 본체(15)에는 프로브 본체(15)의 원위 단부로부터 커넥터(14)까지 연장되는 도광 디바이스(19)가 추가로 제공될 수 있다. 도광 디바이스(19)의 원위 단부에는 개구(20)가 제공되고, 이를 통해 광이 입사하여 존재할 수 있고, 따라서 도광 디바이스(19)로부터 치료 위치로 방출되어 그로부터 수신될 수 있다. 유체 채널(17)과 도광 디바이스(19)는 프로브 본체(15)를 통해 동일한 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 프로브 본체(15)를 통해 연장되어 커넥터(14)로 이어지는 수 개의 도광 디바이스들(19a, 19b, 19c)을 제공하는 것도 가능하다. 그 후 또한 수 개의 창들(20a, 20b, 20c)이 전면(18)에 적절하게 제공될 수 있다.
도 4는 2개의 프로브들(11a, 11b)이 하나의 트윈 프로브에 통합된 추가 변형을 도시한다. 2개의 프로브들(11a, 11b)은 유사하게 또는 다르게 구성될 수 있다. 이들은 광학적인 도광 디바이스가 있거나 없이 뿐만 아니라 광 입력 창 또는 광 출구 창이 있거나 없이 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 도광 디바이스(19)는 2개의 프로브들(11a, 11b)을 서로 연결하는 홀더(21)에 부착된다. 도 2 내지 도 4의 제시된 특별한 변형들은 서로 결합될 수 있는 예들이다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 따른 프로브들은 트윈 프로브를 형성하기 위해 도 4의 홀더와 통합될 수 있다. 또한, 도 2 또는 도 3에 따른 프로브들 중 하나는 트윈 프로브를 형성하기 위해 도 4의 홀더(21) 내의 프로브들(15a 또는 15b) 중 하나와 통합될 수 있다. 이들 장치들 모두 적어도 하나의 전극(16), 적어도 하나의 광 전도체(19) 및 적어도 하나의 유체 채널(17)을 포함한다는 공통점을 갖는다. 따라서, 디바이스(12)에서 커넥터(14) 및 전도체(13)를 통해 전극(16)과 연결된 적어도 하나의 발전기(22), 커넥터(14) 및 전도체(13)를 통해 유체 채널(17)과 연결된 가스 소스(23) 및 커넥터(14) 및 도체(13)를 통해 도광 디바이스(19)와 연결된 측정 디바이스(24)가 제공된다.
발전기(22)는 추가로 도시되지 않은 제어 회로에 의해 제어되는 제어 가능한 무선 주파수 생성기인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 명확히 100kHz 이상의 주파수, 예컨대 350kHz의 고주파 교류 전압(UHF)을 출력하도록 구성되는 것이 바람직하다. 무선 주파수 교류 전압(UHF)에 대해 도 10에 도시된 바와 같이, 펄스들(25) 및 일시정지들(26)을 갖는 펄스 전압 출력이 획득되도록, 예를 들어 구형파를 통해 무선 주파수 교류 전압(UHF)을 변조하도록 또한 구성된다. 제어 또는 발전기(22)는 각각 사전-한정된 조정들, 사전-한정된 모드들에 따라, 또는 또한 제어 신호들에 따라 펄스들(25) 및 일시정지들(26)의 지속시간들의 비율을 변화시키도록 구성될 수 있다.
가스 소스(23)는 또한 가스 흐름을 선택적으로 방출 또는 차단하고/시키거나 유량을 조정하기 위해 추가로 도시되지 않은 제어 디바이스와 연결될 수 있다. 가스 흐름의 차단 및 해제 및/또는 유량의 조정은 사용자 조정에 따라, 선택된 동작 모드에 따라, 및/또는 제어 신호들에 기초하여 수행될 수 있다.
측정 디바이스(24)는, 바람직하게 광학 방출 분광법에 기초하여, 광학 거리 측정 디바이스 및/또는 고온 측정 디바이스 및/또는 조직 유형의 결정을 위한 측정 디바이스로서 구성될 수 있는 광학 측정 디바이스이다. 광학 측정 디바이스(24)가 동시에 복수의 파라미터들을, 예를 들어 거리 및 온도 또는 거리 및 조직 유형을 결정한다면, 온도 또는 조직 유형에 대한 개선된 정확성들이 거리를 고려하지 않고 획득될 수 있다.
도광 디바이스(19)의 원위 단부에서, 렌즈 장치(27)는 예컨대 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이 GRIN-렌즈(28)를 포함하는 대물 렌즈의 역할을 하도록 배열될 수 있다. 빔 경로가 수 개의 광축들(29, 30, 31)로 분할 또는 분리되도록 구성될 수 있다. 중심 광축(31)은 도광 디바이스(19)의 광축(31)과 동일할 수 있다. 추가 광축들(29, 30)은 광축(31) 주위의 원추의 외피상에 배열될 수 있다(예를 들어, 6개). 쌍으로, 광축들(29, 30, 31)은 각도, 바람직하게는 최대 90°의 각도, 즉 예각을 포함할 수 있다.
도 6은 초점이 맞춰질 수 있고 따라서 초점들(32, 33, 34)을 한정할 수 있는도 5의 렌즈 장치(27)에 대해 획득된 광 다발을 도시한다. 이러한 초점들은 바람직하게 공통 영역(35), 예를 들어 구, 원통 표면 또는 평면상에 배열된다. 또한, 이들은, 도 7에 개략적으로 표시된 바와 같이, 프로브(15)의 사용 동안 GRIN-렌즈(28)가 생물학적 조직(36)으로부터 떨어져 있는 거리와 실질적으로 동일한 GRIN-렌즈(28)로부터의 거리에 배열되는 것이 바람직하다.
도 7은 거리 제어 또는 거리 측정을 위한 간섭 측정 디바이스로서 구성되는 측정 디바이스(24)의 구조를 개략적으로 그리고 주로 광학 구성요소에 제한적으로 도시한다. 예를 들어 백색 광원 또는 조정 가능한 레이저의 형태의 광원(37)은 측정 디바이스의 일부이다. 이것은 빔 스플리터의 역할을 하는 광섬유 커플러(38)에 의해 도광 디바이스(19)와 연결된다. 광섬유 커플러(38)는 광원(37)으로부터 방출된 광의 부분들 및 조직(36)의 표면에서 반사된 광의 부분들을 수신하는 광 수신기(39)와 또한 연결된다. 필요에 따라 반사기로 종단된 기준 광 경로는 다른 광섬유 커플러(38')를 통해 빔 경로와 결합될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 도광 디바이스(19)의 부분에서 광 스플리터(38)로부터 GRIN-렌즈까지, 즉 그 단부 면까지의 광 경로는 기준 광 경로로서 기능한다. GRIN-렌즈(또는 다른 대물 렌즈)의 단부 면은 광의 일부를 반사하고, 따라서 기준 미러를 형성한다. 별도의 기준 광 경로는 생략될 수 있다.
파장에 따라, 광 수신기(39)가 도 8에서 좌측에 도시된 광 스펙트럼(S)을 수신하도록, 광 수신기(39)에서 보강 간섭 및 상쇄 간섭이 획득된다.
간섭계는 짧은 코히어런트 광(백색 광 간섭계) 및 긴 코히어런스 길이의 광으로 동작하도록 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 가변 파장을 갖는 광을 방출할 수 있는 측정 디바이스(24)에서 거리 측정을 위해 동조 가능 광원(37)이 사용된다. 광 스펙트럼의 개별 스펙트럼 라인들은 광원(37)의 동조 동안 후속적으로 수신된다. 반대로, 수 개의 또는 모든 컬러들을 동시에 방출하는 광원(37)이 사용되면, 도 8의 스펙트럼은 광섬유 커플러(38)로부터 광 수신기(39)로 공급된 광의 스펙트럼 분해에 의해 생성될 수 있고, 각각의 복수의 광-수신 요소들에 의해 등록 및 생성될 수 있다.
도 8의 좌측에 도시된 스펙트럼은 광축들(29, 30, 31)이 생물학적 조직(36)의 표면과 교차하는 상이한 입사 위치들의 광과 광원(37)으로부터 방출된 광의 간섭에 의해 생성되었다. 지금까지는 합계 스펙트럼이다. 그로부터, 조직(36)의 표면과 광축들(29, 30, 31)의 교차 위치들의 GRIN 렌즈(28)로부터의 개별 거리 값들(d1, d2, d3)이 결정될 수 있다. 또한, 더 깊은 조직 층들에서 발생하는 반사들에 의해 생성된 도시되지 않은 다른 거리가 측정된다. 이것은 특히 투명한 조직 층들에서의 수술에 적용한다.
측정 디바이스(24)는 거리 값들(d1, d2, d3) 중 가장 작은 값을 결정하고, 이 값을 추가 처리를 위해 디바이스(12)의 제어부에 제공하도록 구성될 수 있다. 제어부는 이 값에 기초하여 발전기(22)를 제어할 수 있다, 예를 들어 발전기를 스위치 온 및 오프시키거나, 발전기의 전원 및/또는 듀티 사이클(펄스-일시정지-비율)에 영향을미친다. 제어부는 또한 이 가장 작은 거리 값(d1)에 기초하여 가스 소스(23)를 스위치 온 및 오프시키거나, 증가 또는 감소된 가스 출력을 개시할 수 있다.
바람직하게, 지금까지 설명한 간섭-광학 동작 측정 디바이스(24)는 도 10에서 제 1 광학 측정(O1)에 대한 상부 도면에 도시된 바와 같이, 전극(16)에 인가된 펄스형 무선 주파수 전압(UHF)의 일시정지들(26) 동안 활성화된다. 이를 위해, 발전기(22)는 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광학 측정 디바이스(24)와 직접 또는 디바이스(12)의 제어를 통해 통신할 수 있어서, 측정 디바이스(24)가 발전기(22)와 동기화되어 동작한다.
또한, 일시정지들(26) 동안, 조직(36)의 표면으로부터 나오는 복사, 특히 적외선 복사를 검출함으로써 추가적으로 또는 대안적으로 조직 표면 온도 측정을 수행하고, 그에 기초하여 고온 검출을 수행하도록, 측정 디바이스(24)를 구성하는 것이 또한 가능하다.
대안적으로 또는 추가적으로, 광학 측정 디바이스(24)를 광학 방출 분광법에 의해 스파크 또는 플라즈마가 도달하는 조직의 유형을 결정하는 조직 결정 또는 조직 분류 디바이스의 일부로서 사용하는 것이 또한 가능하다. 측정은 도 10의 하부도면(O2)에 도시되었다. 명백히, 측정을 실행하기 위한 측정 디바이스(24)는 펄스들(25) 동안 활성화되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 광원(37)은 비활성이거나 완전히 생략된다. 후자의 경우, 광섬유 커플러(38)(및 존재하는 경우 또한 광섬유 커플러(38'))도 생략될 수 있다. 광 수신기(39)는 스파크 또는 플라즈마로부터 발생된 광을 수신하고, 도 8의 좌측의 도시에 따라 그 스펙트럼을 차례로 결정한다. 검출된 스펙트럼은 기준 스펙트럼과 비교되고, 그로부터 조직 유형에 대한 결론을 내릴 수 있다. 조직 유형을 결정하기 위해, 특히 점막 절제에서의 점막, 점막-하부 및 고유근(근육 층)의 구별을 위해, 예를 들어 그렐린 세포들(ghrelin cells)의 환원 또는 제거를 위해, 또한 마그네슘 및/또는 칼슘의 전형적인 스펙트럼 라인들이 검출될 수 있고, 이들의 존재 및 치수로부터 플라즈마가 어느 층과 상호 작용하는지, 즉 어느 층이 제거되는지가 결정될 수 있다.
측정 디바이스(24)는 프로브와 조직 사이의 최소 거리 및/또는 조직 온도 및/또는 조직 유형을 특징 짓는 하나 이상의 제어 신호들을 그에 따라 생성할 수 있다. 디바이스(12)의 제어 디바이스는 이들 신호들에 따라 발전기(22) 및/또는 가스 소스(23)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 디바이스는 조직으로부터 프로브의 최소 거리보다 가까워지는 즉시 발전기(22)를 정지시킬 수 있다. 동시에 또는 직후에, 제어 디바이스는 가스 소스(23)를 비활성화시킬 수 있다. 대안적으로, 거리 제어 디바이스가 프로브와 조직 사이의 원하는 치료 거리를 거리 측정에 기초하여 자동으로 조정한다는 점에서, 프로브는 적어도 조직으로부터의 거리를 기준으로 자동적으로 안내될 수 있다. 프로브의 안내 동안 카메라 이미지에만 의존하지 않도록, 프로브의 동작 동안 측정된 거리를 외과 의사에게 표시하는 것이 또한 가능하다. 상기 언급된 변형들 중 임의의 것과 조합되거나 또는 그로부터 독립하여, 거리에 의존하여 발전기로부터 공급되는 전력의 에너지 공급, 전류량, 전압, 변조 또는 임의의 다른 특성을 적응시키는 것, 즉 측정된 거리에 의존하여 전력을 조정하는 것이 또한 가능하여, 조직 효과가 거리 변화로 인해 변하지 않거나 현저하게 변하지 않게 된다.
부가적으로 또는 대안적으로, 제어 디바이스는 측정 디바이스(24)가 영향받지 않아야 할 플라즈마 또는 스파크의 방출 스펙트럼에 기초하여 조직 유형의 영향을 결정하는 즉시, 발전기(22) 및/또는 가스 소스(23)를 비활성화시킬 수 있다. 예를 들어 발전기(22)와 측정 디바이스(24)의 협력은 도 9에 개략적으로 도시되었다. 그렇게 함으로써, 발전기(22) 및/또는 가스 소스(23)의 스위치 온 및 스위치 오프를 넘어갈 수 있다. 예를 들어, 발전기(22)의 펄스-일시정지-비율 및/또는 가스 소스(23)의 가스 흐름의 양은 제어 신호에 기초하여 조정되거나, 피드백 제어될 수 있다. 예를 들어, 측정 디바이스에 의해 측정된 조직 온도가 한계 값을 초과하면, 무선 주파수 생성기(24)로부터 출력된 무선 주파수 전압(UHF)의 펄스-일시정지-비율은 감소될 수 있다. 동시에 가스 소스(23)의 가스 흐름이 증가되거나 또한 감소될 수 있다. 그렇게 함으로써, 프로브(11)의 각각의 일시적인 동작 조건들에서 발전기(22) 및/또는 가스 소스(23)의 동작의 자동 적응이 달성될 수 있다.
조직 응고 또는 조직 절제에 사용될 수 있는 본 발명의 디바이스(10)의 모든 실시예들에서, 무선 주파수 전압이 인가되는 전극(16) 및 도광 디바이스(19)가 의료 기구의 일부를 형성할 수 있는 프로브 본체에 제공될 수 있고, 도광 디바이스(19)는 측정 디바이스(24)와 연결된다. 이러한 측정 디바이스(24)는 광학 거리 측정 디바이스로서 및/또는 온도 측정 디바이스로서 뿐만 아니라 적어도 선택적으로 광학 방출 분광법를 통해 치료된 조직 유형을 결정하기 위한 디바이스로서 구성될 수 있다. 광학 측정 디바이스가 거리 측정 디바이스의 역할을 하는 한, 치료된 조직의 복수의 지점들로부터 프로브 또는 도광 디바이스의 거리를 동시에 결정하도록 구성된 간섭 광학 측정 디바이스로서 구성되는 것이 특히 바람직하다. 그렇게 함으로써, 광학 측정 디바이스의 개별 측정 지점들이 분포된 조직 영역에 걸쳐 프로브의 최소 거리를 검출하고, 그로부터 종속된 프로브의 동작을 제어하는 것이 가능하다. 결과적으로, 전극 또는 가스 흐름에 인가된 사용된 무선 주파수 전압(UHF)의 피크 전압, 전력, 펄스-일시정지-비율 또는 다른 전기 특성들은 수정될 수 있거나, 또한 단순히 무선 주파수 생성기 및 가스 흐름의 스위칭 오프가 수행될 수 있다.
본 발명의 디바이스(10)는 조직 응고 및/또는 조직 절제에 사용될 수 있다. 이것은 스파크 또는 플라즈마 제트를 발생시키는 역할을 하며 이러한 목적을 위해 전원(20)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 전극(16)을 포함한다. 프로브(11)는 전극(16)의 근처에 광을 방출 및/또는 수신하고, 조직(36)으로부터의 프로브(11)의 거리 및/또는 조직 온도 및/또는 영향을 받는 조직(36)의 조성을 결정하는 측정 디바이스(24)에 할당된다. 측정 디바이스(24)는, 기구(11)의 동작 동안 원하는 측정들을 동시에 수행하고, 얻어진 측정 결과들에 기초하여 기구(11)의 동작을 피드백 제어하기 위하여, 전극(16)의 펄스-일시정지-변조 무선 주파수 전압(UHF)의 펄스들 또는 일시정지들과 동기화되어 동작되는 것이 바람직하다.
10 : 조직의 절제 또는 응고를 위한 디바이스
11, 11a, 11b : 프로브 12 : 공급 디바이스/장치
13 : 전도체 14 : 커넥터
15, 15a, 15b : 프로브 본체 16 : 전극
17 : 유체 채널 18 : 전면
19, 19a, 19b, 19c : 도광 디바이스 20, 20a, 20b, 20c :창
21 : 홀더 22 : 발전기
23 : 가스 소스 24 : 광학 측정 디바이스
25 : 펄스 26 : 일시정지
27 : 렌즈 28 : GRIN-렌즈
29-31 : 광축들 32-34 : 초점들
35 : 영역 36 : 생물학적 조직
37 : 광원 38 : 광섬유 커플러
39 : 광 수신기

Claims (15)

  1. 특히, 조직 응고를 위한 디바이스(10)로서,
    프로브 본체(15)를 구비하고,
    전기 전압(UHF)이 인가될 수 있고, 상기 프로브 본체(15) 내에 배열되는 적어도 하나의 전극(16)을 구비하고,
    상기 프로브 본체(15)에 할당되고, 광학 측정 디바이스(24)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 도광 디바이스(19)를 구비하고,
    상기 측정 디바이스(24)는 광학 거리 측정 디바이스 및/또는 온도 측정 디바이스 및/또는 조직 유형 결정 디바이스로서 구성되는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 초점들(32, 33, 34)을 한정하는 GRIN-렌즈(28) 또는 렌즈 어레이가 도광 디바이스(19)의 원위 단부에 배열되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈(28)는 적어도 하나 및 바람직하게는 복수의 광축들(29, 30, 31)을 한정하도록 구성되고, 광축들 중 바람직하게는 적어도 하나는 상기 전극(16)과 평행하거나 예각을 한정하는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 초점들(32, 33, 34)은 한정된 영역, 바람직하게는 평면(35)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 측정 디바이스(24)는 거리 측정 디바이스로서 구성되고, 상기 상이한 광축들(29, 30, 31)을 따라 결정된 거리들(d1, d2, d3) 중 가장 짧은 거리를 나타내도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스. .
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브 본체(15)는 가스 소스(23)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 유체 채널(17)을 포함하고, 상기 전극(16)은 바람직하게 상기 유체 채널(17) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스. .
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브 본체(15)는 적어도 2개의 전극들(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 디바이스(24)는 간섭 거리 측정 디바이스인 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상이한 파장(λ)의 광을 동시에 또는 상이한 시점들에 방출하도록 구성된 간섭 거리 측정을 위해 광원(37)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 디바이스(24)는 온도 측정 디바이스의 역할을 하는 고온계(pyrometer)인 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 디바이스(24)는 조직 유형 결정 디바이스의 역할을 하는 광학 방출 분광계인 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 디바이스(24)는 적어도 하나의 광 필터와 적어도 하나의 광 다이오드의 조합인 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브 본체(15), 상기 적어도 하나의 전극(16) 및 상기 적어도 하나의 도광 디바이스(19)는 상기 조직의 치료를 위한 기구(15)의 일부로서 구성되고, 상기 측정 디바이스(24)는 상기 기구의 공급을 위한 공급 디바이스(12)의 일부로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공급 디바이스(12)는, 펄스들(25) 및 펄스 일시정지들(26)을 갖는 무선 주파수 펄스 전압(UHF)을 생성하고, 상기 기구(15)의 전극(16)이 연결될 수 있는 발전기(22), 및 상기 기구(15)의 상기 도광 디바이스(19)가 연결될 수 있는 광학 측정 디바이스(24)를 포함하고, 상기 광학 측정 디바이스(24)는 펄스 일시정지 동안 적어도 활성화되는 것을 특징으로 하는, 조직 응고를 위한 디바이스.
  15. 조직 절제를 위한 방법으로서,
    절제 동안 절제 프로세스 및/또는 프로브 본체(15)와 생물학적 조직(36) 표면 사이의 거리는 광학 측정 디바이스(24)에 의해 결정되는, 조직 절제를 위한 방법.
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