JPH09253087A - 超音波トラカール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生体に対して低侵襲で、且つ、生体壁にスムー
ズにコントロールしやすい力量で挿入することができる
穿刺能の優れた超音波トラカールの提供を目的としてい
る。 【解決手段】本発明は、ガイド孔を有する外套管２と、
外套管２のガイド孔内に抜去可能に挿通される内針３と
を備え、超音波振動子によって発生される超音波振動を
内針３に伝達させることによって内針３を振動させて体
壁２０に穿刺される超音波トラカール１において、内針
３と外套管２の少なくとも一方に、体壁２０に対する超
音波トラカール１の穿刺能を向上させる穿刺能向上手段
を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動を利用
して体壁に穿刺され、医療用器具の体腔内への導入を案
内する超音波トラカールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡や処置具等の医療用器具を
腹腔内に導くガイド部材として、トラカールが知られて
いる。このトラカールは、ガイド孔を有する中空部材と
しての外套管と、外套管のガイド孔内に抜去可能に挿通
されて腹壁に刺入される内針とからなる。

【０００３】こうしたトラカールを用いて腹腔内に医療
用器具を導入する場合は、まず、気腹針を腹壁に突き刺
して腹腔内に刺入し、前記気腹針を通じて腹腔内に気体
を注入して腹腔内を拡張させ、腹腔内に処置作業空間と
しての空洞部を形成する。そして、気腹針を腹腔から抜
き取った後、今度は、トラカール外套管のガイド孔に内
針を挿通した状態で、外套管の先端から突出する内針の
先端部を腹壁に突き刺しながら内針とともに外套管を腹
壁に穿刺していく。すなわち、トラカールによって腹壁
を切開しながらトラカールを前記腹腔内（空洞部内）に
導入していく。このようにしてトラカールを前記腹腔内
に導入したら、外套管のガイド孔から内針を抜去すると
ともに外套管のガイド孔に医療用器具を挿通することに
よってこのガイド孔を通じて医療用器具を腹腔内の目的
部位に導入するものである。

【０００４】ところで、腹壁をトラカールによって切開
するにはかなりの穿刺力量が必要である。そのため、最
近では、超音波振動を内針に伝達させることによって内
針を振動させ、これによって穿刺能を向上させるように
した超音波トラカールが提案されている（特公平５−５
７８６３号公報、特開平７−５１２８１号公報、米国特
許第５４４９３７０号等）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、トラ
カールは、内針を外套管の先端から突出させた状態で腹
壁に穿刺されることから、内針が突出する外套管の先端
縁で、内針と外套管との間に段差が生じており、この段
差がトラカール穿刺時の抵抗となっていた。

【０００６】すなわち、トラカールを腹壁に穿刺する場
合、術者は、まず、内針と外套管との間の段差部すなわ
ち外套管の先端面が腹壁の表面に突き当たるまで、外套
管の先端から突出する内針を腹壁に刺入していく。そし
て、次に、術者は、外套管の先端面が腹壁の表面に突き
当たった段階で、内針が刺入された腹壁の穿孔部位を外
套管によって押し開くように、内針と外套管との間の段
差部すなわち外套管の先端面を比較的大きな力で腹壁内
に押し込んで、 外套管を腹壁内に圧入していく。

【０００７】しかし、このように比較的大きな力でトラ
カールを押し込むと、外套管の先端部が完全に腹腔内ま
で穿刺された段階で一気に穿刺抵抗がなくなり、空洞部
があるにもかかわらず、勢い余ってトラカールが腹腔内
の奥深くまで刺入されてしまう虞がある。

【０００８】こうした問題は、超音波トラカールにおい
ても同じである。すなわち、せっかく穿刺能を向上させ
るために超音波振動を利用していながらも、結局のとこ
ろ、内針と外套管との間の段差部に伴う穿刺抵抗によっ
て挿入力量が大きくなり、スムーズにコントロールしや
すい力量でトラカールを挿入するといった円滑な穿刺作
業が行なえなくなる。そして、超音波トラカールの場合
には、内針と外套管との間の段差に伴う穿刺抵抗によっ
てトラカールを所望の状態まで腹壁に穿刺するまでの時
間が長くなると、生体組織と内針との接触時間が長くな
り、生体組織と内針との密着も手伝って、超音波振動に
よって発生する熱あるいは超音波振動に伴う生体組織と
内針との摩擦熱によって生体組織が熱傷する虞がある。

【０００９】また、内針と外套管との間の段差部を腹壁
に強く押し込むことによって、腹壁の穿孔部位が大きく
傷付けられ、術後の治癒に時間がかかるという問題もあ
る。これに加えて、従来のトラカール（超音波トラカー
ルも含む）の内針は、その先端形状が複数の刃によって
形成された複雑な形状をしており、腹壁部位を複雑に穿
孔するため、これも術後の治癒時間を遅らせる原因とな
っている。また、内針は、その先端部が挿入し易い形状
に設定されているとはいっても、最初に腹壁に突き刺す
時点では大きな刺入力が必要であり、この刺入し始めの
刺入性が必ずしも優れているとはいえなかった。

【００１０】また、従来の超音波トラカールは、内針を
その長手方向すなわち刺入方向に沿って縦に振動させて
いるため、内針が生体組織を上下に引き摺るような状態
で刺入されるようになっている。したがって、内針と生
体組織との密着時間が長くなり、前述したように組織の
熱傷を生じ易く、また、挿入抵抗も大きくなる。

【００１１】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、生体に対して低侵襲
で、且つ、生体壁にスムーズにコントロールしやすい力
量で挿入することができる穿刺能の優れた超音波トラカ
ールを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、ガイド孔を有する外套管と、外套管のガ
イド孔内に抜去可能に挿通される内針とを備え、超音波
振動子によって発生される超音波振動を内針に伝達させ
ることによって内針を振動させて体壁に穿刺される超音
波トラカールにおいて、前記内針と前記外套管の少なく
とも一方に、体壁に対する超音波トラカールの穿刺能を
向上させる穿刺能向上手段を設けたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について説明する。図１ないし図３は本発明
の第１の実施形態を示している。図１に示すように、本
実施形態の超音波トラカール１は、ガイド孔１５（図３
参照）を有する中空部材としての外套管２と、外套管２
のガイド孔１５内に抜去可能に挿通され且つ腹壁２０に
刺入される鋭利な刺入部として形成された先端部３ａを
有する内針３と、外套管２に着脱自在に取り付けられる
ハンドピース４とからなる。

【００１４】ハンドピース４は、図２に示すように、超
音波発生手段を形成する例えばボルト締めランジュバン
型振動子のような超音波振動子６と、超音波振動子６に
結合されたホーン１７とを内蔵している。ホーン１７に
は内針３の基端部のねじ部９が着脱自在に螺着できるよ
うになっており、内針３が破損した場合あるいは内針３
の先端部３ａの形状を変えたい場合などにおいて内針３
をハンドピース４と一体で交換することなく内針３のみ
を別個に交換できるようにしてある。なお、振動子６は
２極の電圧入力端子を有しており、その振動形式は電歪
型と磁歪型のいずれであっても良い。

【００１５】超音波振動子６は超音波発振装置７からの
超音波電力の供給によって超音波振動し、この超音波振
動がホーン１７によって増幅されて内針３に伝達され、
内針３の先端部３ａが軸方向に超音波振動するようにな
っている。なお、超音波発振装置７は、図１に示すよう
な出力制御機器（例えばフットスイッチやハンドスイッ
チ）によって、その出力が制御されるようになってい
る。無論、超音波発振装置７の出力を制御するために、
ハンドピース４もしくは外套管２に出力制御スイッチが
設けられていても良い。

【００１６】図３に示すように、内針３の先端部３ａは
逆円錐形状に形成されている。また、外套管２の先端縁
には、内針３の先端部３ａの円錐形側面であるテーパ面
１０の傾斜角と略同一の傾斜角をなすテーパ面１１が形
成されている。したがって、特に、テーパ面１０の延長
上にテーパ面１１が位置するように、外套管２から突出
する内針３の突出量を図３に示すような状態にセットし
てやれば、内針３が突出する外套管２の先端縁で、内針
３と外套管２との間に段差が生じず、内針３および外套
管２を抵抗なく腹壁２０に刺入できる。

【００１７】以上のように、本実施形態のトラカール１
は、内針３が突出する外套管２の先端縁で、内針３と外
套管２との間に段差が生じないように設定できるため、
穿刺抵抗が小さく、腹壁２０にスムーズにコントロール
しやすい力量で挿入することができる。したがって、勢
い余ってトラカール１を腹腔内の奥深くまで刺入してし
まうということがない。

【００１８】また、内針３と外套管２との間に段差がな
く、穿刺抵抗が小さいことから、穿刺作業を短時間で行
なうことができる。したがって、振動する内針３と生体
組織との接触時間が短くて済み、超音波振動によって発
生する熱あるいは超音波振動に伴う生体組織と内針３と
の摩擦熱によって生体組織を熱傷させてしまうことがな
い。

【００１９】また、内針３と外套管２との間に段差がな
いため、外套管２がスムーズに腹壁内に刺入されていく
ため、腹壁の穿孔部位が大きく傷付けられることがな
く、穿孔部位の術後の治癒が極めて早い。

【００２０】図４は本発明の第２の実施形態を示してい
る。図４の（ａ）に示すように、本実施形態の内針３の
先端部３ａは、逆円錐形の側面を内側に滑らかに窪ませ
た形状をなし、その断面曲線（断面の外形線）２５が先
端部３ａの先端側から基端側に向かって指数関数曲線状
に滑らかに連続的に延びるように設定してある。したが
って、内針３の先端部３ａは、その針状の先端から抵抗
なく滑らかな曲面を描くように生体組織と徐々に接触
し、図３に示した逆円錐形状に比べ刺入抵抗が小さくな
る。

【００２１】このような先端部３ａの形状によれば、最
初に腹壁２０に突き刺す時点で大きな刺入力を必要とし
ないため、刺入し始めの刺入性が良好であるとともに、
その後の刺入性も、生体組織との接触領域が逆円錐形の
もの（図３参照）よりも少ないため、格段に向上され
る。

【００２２】なお、先端部３ａを図４の（ａ）に示す形
状にすれば、仮に内針３と外套管２との間に段差があっ
ても従来に比べて刺入性が格段に向上されるが、図４の
（ｂ）に示すように、外套管２の先端縁にも内針３側の
断面曲線２５と滑らかに繋がる曲面２６を設けて、内針
３が突出する外套管２の先端縁で内針３と外套管２との
間に段差が生じないように設定すれば、従来とは比較に
ならないほど、また、第１の実施形態よりも、刺入性が
向上し、治癒時間が短縮され、熱傷を確実に防止できる
ことは言うまでもない。

【００２３】図５は本発明の第３の実施形態を示してい
る。本実施形態の超音波トラカールは、内針３を先端に
向かって先細りのテーパ状に形成し、そのテーパ面２７
と先端部３ａとを曲面部２８によって滑らかに繋げるよ
うにしたものであり、先端部３ａの形状は第１の実施形
態と同一である。曲面部２８と先端部３ａのテーパ面１
０との間の部位は、その断面がガイド孔１５と同心且つ
平行な柱体部２９として形成されている。柱体部 ２９
の外径は、内針３の最大外径と等しくなっている。

【００２４】このように内針３を先細りのテーパ状に形
成すれば、超音波振動子６から伝達される超音波振動の
振幅を拡大することができる。また、柱体部２９が外套
管２の先端に位置するように内針３を外套管２内にセッ
トすれば、腹壁２０内にトラカールを刺入する際、外套
管２の中心軸と内針３の中心軸とが互いにずれて挿入性
が悪化することを防止できる。

【００２５】なお、内針３をチタン、ジュラルミン、テ
フロンなどによって形成すれば、内針３の刺入性が格段
に向上される。また、先端部３ａにテフロンコーティン
グを施しても良い。また、外套管２をステンレス、ジュ
ラルミン、テフロン等によって形成したり、外套管２に
テフロンコーティングを施せば、外套管２の穿刺能も向
上する。

【００２６】図６は本発明の第４の実施形態を示してい
る。本実施形態の超音波トラカールは、超音波振動子６
に連結されたホーン１７がトラカール内針３の基端部に
角度をなして結合されている。それ以外の構成は第１の
実施形態と同一である。

【００２７】このような構成によれば、超音波振動子６
によって発生される超音波振動Ｗが内針３の軸方向（刺
入方向）に対して角度をなして伝達されることとなり、
これによって、超音波振動Ｗは、内針３の刺入方向と平
行な成分Ｗ_x および刺入方向に対して垂直な成分Ｗ_y を
生起するように、内針３を縦方向（刺入方向）のみなら
ず横方向（刺入方向に対して垂直な方向）にも振動させ
る。なお、超音波振動子６によって発生される超音波振
動Ｗの波形と、内針３に伝達される超音波振動の波形と
が、図示されている。

【００２８】このように内針３が横方向に振動すること
により、内針３によって組織が横方向にかき分けられて
穿刺孔が広げられるため、内針３と組織との密着レベル
が低下し、トラカールの穿刺能（挿入性）が向上され
る。また、これにより、縦振動によって生じる組織と内
針３との摩擦が小さくなるため、組織の熱傷が防止され
るとともに穿刺力量も少なくて済む。

【００２９】なお、内針３を横方向に振動させる方法と
しては、これ以外に、たわみ振動子を利用する方法があ
る。このたわみ振動子を利用すれば、超音波振動子６に
連結されたホーン １７をトラカール内針３に対して角
度をなして結合しなくても済む。

【００３０】図８の（ａ）にたわみ振動子を備えたハン
ドピース４が示されている。たわみ振動子を形成する半
円環状の電歪素子３０，３０は、電極端子３１をその間
に介装した状態で、ボルト３３によって金属ブロック３
４とホーン１７との間で締め付け固定されている。図示
しないが、ホーン１７には、前述したように、内針３が
取り付けられている。図８の（ｂ）には、たわみ振動変
位分布が、図８の（ｃ）には、軸方向振動変位分布がそ
れぞれ示されている。図８の（ｂ）に示すように、電歪
素子３０，３０は、振動変位分布の腹近くで上下に配置
されている。

【００３１】なお、図７には、このたわみ振動を形成す
る回路構成が示されている。図中３１´は共通端子を、
３２は駆動電源を示している。また、このようなたわみ
振動子以外にも、ねじり結合器型モータ（ねじり結合器
を用いたモード変換型回転モータ）や複合振動子型回転
モータなどを使用すれば、内針３の横振動を形成でき
る。

【００３２】ところで、内針３の振動に伴う組織の熱傷
を防止するためには、冷却水を用いて内針３を冷却する
ことも有効である。図９は冷却水を内針３の内部で還流
させる構造を示している。従来、冷却水を用いて内針３
を冷却する手法が考えられていたが、冷却水を還流させ
るものではなく、したがって、十分な冷却効果を得るこ
とができなかった（特公平５ー５７８６３号公報参
照）。

【００３３】図９に示された内針３は、互いに同心的に
配置された外管４０と内管４１とからなる２重管構造を
なしており、内管４１の内孔によって形成された還流往
路４５と、外管４０と内管４１との間の空間によって形
成された還流復路４６とを利用して、冷却水を還流させ
ることにより、 冷却効果を向上させるようにしてい
る。

【００３４】具体的には、例えば内管４１に接続された
チューブ４６を介して還流往路４５内に冷却水を流し、
内管４１の先端開口を介して還流復路４６に流入した冷
却水を外管４０に接続されたチューブ４５を介してポン
プなどにより吸引するようにしている。

【００３５】なお、このような冷却水還流を超音波発振
と同期させるようにしても良い。この場合、図１０の
（ａ）に示すように、超音波発振のＯＮ／ＯＦＦに応じ
て冷却水還流もＯＮ／ＯＦＦさせる完全同期方式の他、
図１０の（ｂ）に示すように、超音波発振のＯＮ操作と
ともに冷却水還流を開始し、それ以降は、超音波発振の
ＯＮ／ＯＦＦにかかわらず冷却水還流をし続ける初期同
期方式を採用することが考えられる。冷却水の無駄な使
用を回避したい場合には、完全同期方式が好ましい。

【００３６】なお、以上説明してきた実施形態により、
以下に示す各種の構成が得られる。 １．超音波振動を利用した超音波トラカールにおいて、
超音波振動を発生させる振動子と、振動子からの超音波
振動が伝達されるトラカール内針と、トラカール内針を
保護する外套管とを備え、トラカール内針に挿入性向上
手段を備えたことを特徴とする 超音波トラカール。 ２．トラカール内針先端の断面形状が指数関数的に変化
することを特徴とする第１項に記載の超音波トラカー
ル。 ３．トラカール外套管の先端およびトラカール内針の先
端の形状および位置関係が連続的に変化することを特徴
とする第１項に記載の超音波トラカール。

【００３７】４．トラカール内針の先端に、トラカール
外套管との軸合わせ形状を備えることを特徴とする第１
項に記載の超音波トラカール。 ５．トラカール内針にテフロンコーティング（他のコー
ティングでも良い）が施されていることを特徴とする第
１項に記載の超音波トラカール。 ６．外套管にテフロンコーティング（他のコーティング
でも良い）が施されていることを特徴とする第１項に記
載の超音波トラカール。

【００３８】７．超音波振動を利用した超音波トラカー
ルにおいて、超音波振動を発生させる振動子と、振動子
からの超音波振動が伝達されるトラカール内針と、トラ
カール内針を保護する外套管とを備え、内針がその軸方
向に対して垂直に振動することを特徴とする超音波トラ
カール。 ８．トラカール内針と振動子は角度を有して結合される
ことを特徴とする第７項に記載の超音波トラカール。 ９．振動子が撓み振動子または捩じり振動子であること
を特徴とする第７項に記載の超音波トラカール。

【００３９】１０．超音波振動を利用した超音波トラカ
ールにおいて、超音波振動を発生させる振動子と、振動
子からの超音波振動が伝達されるトラカール内針と、ト
ラカール内針を保護する外套管とを備え、トラカール内
針は、冷却水を還流できる２重管構造を有していること
を特徴とする超音波トラカール。

【００４０】１１．冷却水還流を超音波発振と同期させ
ることを特徴とする第１０項に記載の超音波トラカー
ル。 １２．ガイド孔を有する外套管と、外套管のガイド孔内
に抜去可能に挿通される内針とを備え、超音波振動子に
よって発生される超音波振動を内針に伝達させることに
よって内針を振動させて体壁に穿刺される超音波トラカ
ールにおいて、前記内針と前記外套管の少なくとも一方
に、体壁に対する超音波トラカールの穿刺能を向上させ
る穿刺能向上手段を設けたことを特徴とする 超音波ト
ラカール。 １３．前記穿刺能向上手段は、内針が突出する外套管の
先端縁で、内針と外套管との間に段差が生じないように
することを特徴とする請求項１２に記載の超音波トラカ
ール。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波ト
ラカールは、生体に対して低侵襲で、且つ、生体壁にス
ムーズにコントロールしやすい力量で挿入することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波トラカー
ルの外観図である。

【図２】図１の超音波トラカールの超音波発生部の概略
構成図である。

【図３】図１の超音波トラカールの先端部の断面図であ
る。

【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る超音波
トラカールの内針の先端部の断面図、（ｂ）は（ａ）の
内針を外套管内にセットした状態におけるトラカール先
端部の一例を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る超音波トラカー
ルの先端部の断面図である。

【図６】本発明の第４の実施形態に係る超音波トラカー
ルとその振動波形を概略的に示す図である。

【図７】たわみ振動子を振動させる回路図である。

【図８】（ａ）はたわみ振動子を備えたハンドピースの
内部構成図、（ｂ）は（ａ）の構成におけるたわみ振動
変位分布を示す波形図、（ｃ）は同構成における軸方向
振動変位分布を示す波形図である。

【図９】２重管構造を備えた内針の断面図である。

【図１０】図９の内針構造における冷却水還流と超音波
発振との同期状態を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…超音波トラカール、２…外套管、３…内針、３ａ…
内針先端部、４…ハンドピース。

フロントページの続き (72)発明者 本田 吉隆 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイド孔を有する外套管と、外套管のガ
   イド孔内に抜去可能に挿通される内針とを備え、超音波
   振動子によって発生される超音波振動を内針に伝達させ
   ることによって内針を振動させて体壁に穿刺される超音
   波トラカールにおいて、 前記内針と前記外套管の少なくとも一方に、体壁に対す
   る超音波トラカールの穿刺能を向上させる穿刺能向上手
   段を設けたことを特徴とする超音波トラカール。
2. 【請求項２】 前記穿刺能向上手段は、前記内針と前記
   外套管の少なくとも一方の先端部の断面の外形線を曲線
   状に形成してなることを特徴とする請求項１に記載の超
   音波トラカール。
3. 【請求項３】 前記穿刺能向上手段は、内針をその軸方
   向に対して垂直に振動させることを特徴とする請求項１
   に記載の超音波トラカール。