KR100818730B1 - 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스 - Google Patents

Abstract

수술용 블레이드(42)를 가지는 핸드피스(41)를 포함하는 초음파 주파수 수술용 절개 장치이고, 상기 블레이드는 절개와 응고를 향상시키기 위하여 상기 핸드피스와 블레이드를 관통하는 장축(42)과 횡방향으로 진동한다.

수술, 초음파, 절개, 응고

Description

수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스{A surgical handpiece with a surgical blade}

본 발명은 외과용 장치에 관한 것으로, 상세하게는 절개 및 응고 효과가 향상된 초음파 외과 수술용 장치 및 방법에 관한 것이다.

철제 외과용 매스는 그 외과용 매스에 의한 실제 절개시 조직에만 손상을 입혀 깨끗한 절개가 되도록 만들어야 한다. 그러나, 철제 외과용 매스에는 응고 효과가 없다. 즉, 조직 절개시 절개가 끝나거나 그 부위가 자연적으로 응고될 때까지 출혈을 하게된다. 전기외과수술(Electrosurgical)장치는 조직의 절개 및 응고를 위해 고주파 전기 전류를 이용한다. 철제 외과용 매스와 비교해 보면, 전기외과수술 장치 절개는 고주파 전기 전류에 의한 조직 절개에서 열이 발생하여 현저한 응고 효과가 발생한다. 그러나, 전기외과수술 절개는 필연적으로 절개선 주위와 근처에 열에 따른 조직 손상이 뒤 따른다. 일반적으로, 이러한 접근 방법은 중요 신경 근처와 같이 조직이 다치기 쉬운 연약한 영역에는 이용될 수 없으며, 이러한 부분은 외과수술후 수술에 따른 손상이 없어야 한다.

초음파 절개 및 응고 장치는 미국 특허 제 3,086,288 호, 3,636,946호 , 5,324,299, 및 5,261,922 에 공지되었다. 이와 같은 모든 장치는 조직 절개 및 응 고를 완성하기 위해 세로 방향으로 진동을 한다. 세로 방향 진동은 외과수술용 핸드피스(Handpiece) 및 외과수술용 팁(tip)을 통해 전달되고, 대체적으로 세로축에 평행한 진동이다. 첨부된 도 1 에서와 같이 초음파 진동의 움직임은 외과수술용 블레이드(blade) 또는 이러한 장치의 외과용 핸드피스(1)에 인접한 팁(2)에서 발생하고, 그 움직임은 상기 외과수술용 핸드피스와 상기 외과수술용 팁을 관통하는 장축(3)과 평행하다. 이러한 장치는 세로 방향의 초음파 진동 운동을 이용하기 때문에, 조직면 안쪽과 바깥쪽으로 향하는 상기 블레이드 혹은 팁(2)의 움직임이 요구된 것보다 조직 안쪽으로 더욱더 깊이 찔러지게 된다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 이러한 것이 나타나는 이유는 일반적으로 외과 수술용 상기 핸드피스(1)와 팁(2)은 수술중인 동물 조직면을 관통하는 수직선(8)에 대하여 ±45 도의 각도범위내에 위치되기 때문이다(도 2 참조). 상기 세로 방향의 진동에 의한 찌름은 불필요한 출혈을 야기하고, 초음파 외과수술 장치 고유의 응고 효과를 최적으로 이용하지 못한다. 일반적으로, 응고는 단지 진동 외과수술용 블레이드 또는 팁이 외과수술용 블레이드 또는 팁의 진동 움직임이 수술중인 조직면 절개부 방향과 평행한 움직임을 가지는 팁과 접촉할 때 발생한다. 도시된 도 3 에는 외과수술용 핸드피스(1)와 팁(2)이 상기 세로축(3)과 상기 블레이드 진동이 조직면에 평행한 방향을 갖도록 도시되어 있다. 예컨대, 위와 같은 것은 조직 위에 외과수술용 핸드피스가 놓여지게 되어 외과 수술과정이 어렵게 된다, 특히, 작은 절개부를 통한 깊은곳의 수술작업을 할 때 가장 어려워진다.

따라서, 개선된 외과수술 매스 장치, 특히, 조직 손상을 최소화하거나 개선 된 응고 효과를 제공하는 개선된 절개 장치 또는 개선된 초음파 진동 외과수술 매스가 필요하다.

본 발명은 초음파 진동 외과 수술 매스 또는 조직 손상을 최소화 하거나 개선된 응고 효과를 제공하는 개선된 절개 장치이다.

여기에 기재된 초음파 진동 절개 장치는 절개 및 응고를 제공하기 위한 횡방향 진동을 이용한다. 여기에 기재된 초음파 모터는 횡방향 진동을 직접 구동하거나 발생시킬 수 있다.

보다 상세하게는, 본 발명은 동물 조직의 절개와 응고를 위하여 초음파 주파수로 진동하는 외과수술용 블레이드를 가진 외과수술용 핸드피스에 있어서, 상기 외과수술용 핸드피스와 외과수술용 블레이드는, 상기 외과수술용 핸드피스와 외과수술용 블레이드를 관통하는 장축과; 환부 조직의 접촉을 위하여 외과수술용 핸드피스로부터 이격되어 있는 상기 외과수술용 블레이드의 최말단부와; 상기 장축에 대하여 실질적인 수직방향으로의 진동 움직임을 가지는 상기 외과수술용 블레이드의 최말단부를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 3 은 종래 장치의 도면으로서,

도 1 은 종래의 초음파 수술 장치의 진동 동작을 나타낸 도면,

도 2 는 치료중인 동물 조직에 대해서 도 1 에 도시된 장치의 통상적인 수술 방법을 나타낸 도면,

도 3 은 조직 손상을 최소화하고 혈액 응고를 증가시키기 위하여 이용되는 경우 도 1 에 도시된 장치의 다른 수술 방법을 나타내는 도면,

도 4 는 본 발명에 따른 초음파 수술 장치의 일 실시예를 나타낸 도면,

도 5 는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 수술용 나이프의 평면도,

도 6 은 본 발명에 따른 횡방향 진동을 생성하는 초음파 모터용 전극 구조의 일 실시예를 나타낸 도면,

도 7 은 본 발명에 따른 횡방향 진동을 생성하는 초음파 모터용 전극 구조의 바람직한 실시예를 나타낸 도면이다.

일반적으로, 횡방향 진동은 실제로 수술용 블레이드 또는 팁 그리고 수술용 핸드피스의 장축과 수직 방향으로 진동하도록 되어 있다(도 4 참조). 수술용 핸드피스는 도 4 에 도시된 바와 같이 전형적인 수술 위치에 위치할 때, 횡방향 진동을 가지는 상기 수술용 블레이드 또는 팁의 진동 움직임은 일반적으로 그리고 실제로는 조직면 절개부의 방향과 평행하다. 그러므로, 조직면 안쪽과 바깥쪽으로 향하는 찔러짐이 제거되고, 실제적으로 마찰 효과가 발생하여 응고 현상이 현저하게 증가한다.

종래의 기술에는 수술 장치에 있어서 효과적인 횡방향 초음파 움직임을 제시하지 못하였다. 미국 특허 4,136,700 (Broadwin)에는 신경외과용 초음파 수술 도구가 언급되어 있는데, 이것은 종양 조직을 제거하거나 분해하기 위하여 이용된다. 상기 종래 기술의 수술 장치는 횡방향 진동이 생성되는 것과 같은 수술용 도구 팁 에 각도를 통하여 연결되는 세로 방향의 진동을 이용한다. 상기 진동은 도구 팁을 관통하는 축에 관하여 횡방향으로 진동한다. 그러나 사실은 본 발명 도 4 에 도시된 화살표로서 명백하게 도시되어 있듯이 수술용 핸드피스의 장축과 평행하다. 그러므로, 이 발명에서 공개된 상기 횡방향 진동은 전술한 주제를 언급하고 있지 않는데, 즉, 상기 장치가 전형적 수술 방식에서 이용된다면, 도구 팁은 조직면의 내외로 구멍을 뚫게 될 것이다. 미국 특허 4,634,420 (Spinosa)에는 세로 방향의 진동과 혼합되어 타원형 패턴을 형성하도록 진동하는 측방향 진동이 기술되어 있다. 그러나, 수술용 핸드피스와 블레이드의 세로 방향으로의 진동을 일으키는 측방향 진동을 야기하거나 발생시키기 위한 방법이나 메커니즘은 소개되어 있지 않다. 유사하게 미국 특허 3,526,219 (Balamuth)는 세로 방향의 진동을 가지는 동시에 횡방향 진동이 기술되어 있다. 그러나, 수술용 핸드피스의 세로 방향과 동시에 발생하는 횡방향 진동을 야기하거나 발생시키기 위한 방법이나 메커니즘은 소개되어 있지 않다. 대신에 앞서 언급한 발명보다 최근인 특허 5,261,922 는 본 발명과는 동떨어진 개념을 가진 것인데, 특별히 수술용 팁의 횡방향 움직임은 미숙한 기술적인 결점에서 야기된 것으로 보여지는 위핑(whipping)이라는 원치않는 결과가 발생한다.

도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명은 조직 절단과 응고를 위한 초음파 주파수 진동 기구로서, 핸드피스(41)와 수술용 블레이드(42)를 가지고 있다. 상기 수술용 핸드피스와 블레이드는 가상적으로 상기 수술용 핸드피스와 상기 수술용 블레이드를 관통하는 한 가운데 위치한 장축(43)을 가진다. 그리고, 상기 장축(43)은 상기 수술용 블레이드의 횡방향 진동에 이용된다. 즉, 진동의 움직임은 실제로 상기 수술용 핸드피스와 상기 수술용 블레이드를 관통하는 상기 장축(43)과 수직이다. 도 4 에 도시한 바와 같이 상기 장치는 진동의 움직임으로서 평면내에 절개부를 형성하는데 이용된다. 상기 수술용 블레이드는 조직면 내외부를 뚫지 않으며, 절개에 따르는 향상된 응고 효과를 발생시킨다. 이러한 효과는 시술시 상기 장축(43)이 상기 조직(47)의 면에 수직 방향으로 정렬될 때 더욱 향상된다. 또한, 횡방향의 진동 움직임은 동일 평면 내에서 절개부를 형성하는 것을 용이하게 한다.

상기 수술용 핸드피스(41)는 바람직하게는 PZT 세라믹 디스크를 이용하여 제조된 초음파 모터를 가지고 있다. 상기 PZT는 바람직하게는 PZT-8 인 것이 좋다. 상기 PZT 디스크는 전극이나 전선을 이용하여 그들의 표면에 전기적 에너지가 인가될 때 확장하고 수축한다. 상기 전극은 바람직하게는 두께가 0.001 부터 0.003 인치인 베릴륨 코퍼(copper)를 이용하여 제조된 것이 좋다. 본 발명에서 상기 초음파 모터는 일측의 수축과 반대측의 확장에 의하여 휘어지는 움직임을 야기한다. 이러한 움직임은 적어도 두개의 상이한 방법에 의하여 달성될 수 있다.

첫번째의 방법은 '스플릿 전극(split electrodes)'을 이용하는 것이다. 이 방법은 횡방향 진동을 발생하기 위한 초음파 모터(66)의 전극 환경의 형태를 도시한 도 6 에 나타내어져 있다. 상기 모터는 상기 핸드피스(41)에 하우징되어 있으며 초음파 수술용 블레이드(42)를 구동시킨다. 각각 도시된 도면 부호 61 과 62 은, 도시된 바와 같이 4 개의 PZT 엘리먼트들(대각선으로 음영된 부분)을 포함하여 구성되어 있으나, 상기 엘리먼트의 갯수는 달라져도 된다. PZT 디스크인 61 과 62 각각의 엘리먼트는 전극(64, 65)을 통해서 전원(63)으로부터 전압을 인가받고, 그 결 과 일측의 엘리먼트는 수축하고 반대측의 엘리먼트는 팽창한다. 전압의 변환으로 인하여 도시된 화살표 방향으로 블레이드(42)의 횡방향 진동이 야기된다.

두번째의 방법은 절반이 각각 반대의 자성을 가지는 PZT 디스크 재료를 자화시키는 방법으로서, 도 7 에 도시된 바와 같이, 모터(76)는 횡방향 진동을 발생하도록 되어 있다. 상기 모터는 핸드피스(41) 내부에 하우징되어 있고, 횡방향 평면상에서 블레이드(42)를 구동시킨다. 이 방법에 있어서, 도면에 도시된 바와 같이 전극(74,75)은 PZT 엘리먼트들(71)의 전체 면을 동일한 자성을 가지게 하기 위하여 부설된다. 이러한 엘리먼트들은 홀(77)을 가진채 적층되어 중앙에 설치된다. 도 7 에 도시된 4 개의 엘리먼트들의 갯수는 달라져도 된다. 전원(73)으로부터 전압이 상기 PZT 엘리먼트들에 인가될 때, 엘리먼트의 일측은 수축하고, 반대측은 팽창한다. 전압의 변환에 의하여 모터는 도 7 에 도시된 것과 같이 횡방향으로 블레이드(42)를 진동시킨다. 첫번째 방법의 스플릿 전극을 이용할 경우 전극의 제조와 조립이 어려운 문제점을 가지고 있기 때문에, 두번째 방법이 바람직한 방법이다.

상기 수술용 핸드피스는 진동 움직임의 변환을 위하여 상기 수술용 핸드피스와 초음파 모터에 전기적 에너지를 공급하는 초음파 발생기와 연결되어 있다. 바람직하게는 상기 수술용 핸드피스와 수술용 블레이드는 공진 주파수를 가진다. 대체로 상기 진동 주파수의 범위는 10KHz 부터 100KHz 이다. 상기 초음파 발생기는 진동이 바람직한 공진 주파수에서 발생하는 상기 수술용 핸드피스와 수술용 블레이드에 전기 에너지를 공급한다.

본 발명에 적용된 수술용 나이프(42)의 일실시예의 형태가 도 5 에 도시되어 있다. 이것은 상기 나이프의 평면도이고, 측면은 팁 영역(52)과 함께 평평하게 되어 있다. 상기 나이프는 도 5 에 도시된 화살표 방향으로 진동될 것이다.

Claims (9)

1. 동물 조직의 절개 및 응고를 위하여 초음파 주파수로 진동하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스에 있어서,

   수술용 핸드피스와 수술용 블레이드를 관통하는 장축; 및

   환부 조직의 접촉을 위하여 수술용 핸드피스로부터 이격된 상기 수술용 블레이드의 최말단부;를 포함하고,

   상기 수술용 블레이드의 최말단부는 장축에 대하여 횡방향으로 진동 운동하는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
2. 동물 조직의 절개 및 응고를 위하여 초음파 주파수로 진동하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스에 있어서,

   상기 수술용 핸드피스와 수술용 블레이드를 관통하는 장축;

   상기 수술용 핸드피스 내부에 위치하고, 상기 장축을 따라 정렬된 초음파 모터;

   환부 조직의 접촉을 위하여 수술용 핸드피스로부터 이격된 상기 수술용 블레이드의 최말단부;를 포함하고,

   상기 수술용 블레이드의 최말단부는 장축에 대하여 횡방향으로 진동 운동하며, 상기 진동의 운동은 초음파 모터에 의해 생성되고, 수술용 블레이드로 유도되는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
3. 동물 조직의 절개 및 응고를 위하여 초음파 주파수로 진동하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스에 있어서,

   상기 수술용 핸드피스와 수술용 블레이드를 관통하는 장축;

   상기 장축을 포함하며 수술용 핸드피스와 수술용 블레이드를 관통하는 분할면;

   상기 수술용 핸드피스 내부에 위치하고, 횡방향 진동을 생성하기 위해 상기 장축을 따라 정렬된 초음파 모터;

   상기 분할면에 의하여 정의되고, 음극측이 수축할 시 양극측이 확장하며 음극측이 확장할 시 양극측이 수축하는 초음파 모터의 양극측 및 음극측;

   환부 조직의 접촉을 위하여 수술용 핸드피스로부터 이격된 상기 수술용 블레이드의 최말단부;를 포함하고,

   상기 수술용 블레이드의 최말단부의 진동 운동은 상기 장축에 대하여 횡방향으로 진동하며, 상기 장축을 포함하고 분할면에 교차하는 면 내에 있는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
4. 동물 조직의 절개 및 응고를 위하여 초음파 주파수로 진동하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스에 있어서,

   수술용 핸드피스와 수술용 블레이드를 관통하는 장축; 및

   환부 조직의 접촉을 위하여 수술용 핸드피스로부터 이격된 상기 수술용 블레이드의 최말단부;를 포함하고,

   상기 수술용 블레이드의 최말단부는 장축에 대하여 횡방향으로 진동 운동하여 절개 및 응고의 효과가 제공되는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
5. 제 4 항에 있어서,

   초음파 진동 주파수는 10 KHz 부터 100 KHz 인 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 수술용 블레이드는 일반적인 수술용 블레이드의 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 초음파 모터는 각각이 절반씩 분리되어 반대의 극성을 가지도록 분극된 엘리먼트들; 및 상기 엘리먼트 전체에 연결된 전극들;을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 초음파 모터는 단극으로 분극된 엘리먼트들; 및 상기 각각의 엘리먼트들의 각각의 절반에 연결된 전극들;을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 블레이드가 구비된 수술용 핸드피스.
9. 삭제

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