蜂屋 弘之¹, 大屋 優², 山口 匡³, 林 秀樹³

Hiroyuki HACHIYA¹, Masaru OYA², Tadashi YAMAGUCHI³, Hideki HAYASHI³

¹東京工業大学大学院理工学研究科機械制御システム専攻, ²千葉大学大学院融合科学研究科情報科学専攻, ³千葉大学大学院フロンティアメディカル工学研究開発センター

¹Graduate School of Engineering, Tokyo Institute of Technology, ²Graduate School of Advanced Integration Science, Chiba University, ³Research Center for Frontier Medical Engineering, Chiba University

キーワード : ultrasonically activated scalpel, cavitation, ultrasonic therapy, laser Doppler vibrometer, bubble

目的：超音波凝固切開装置は腹腔鏡手術下などで広く利用されているが，処置部分とは異なる離れた位置の組織に損傷を与えることがあるのではないかと懸念され，その原因としてキャビテーションが指摘されている．そこで，実際の装置を用いてブレードからのキャビテーションの発生状況について検討する．対象と方法：超音波凝固切開装置ブレードの振動分布を，レーザードプラ振動計を用いて計測すると共に，水中観測においてキャビテーションの発生状況を確認し，ハイドロホンにより水中での音圧分布を測定し，超音波振動源から離れた位置にまで作用が波及する可能性について検討した．結果と考察：レーザードプラ振動計によって測定したブレードの振動分布と観察したキャビテーション気泡の発生位置の関係から，振動振幅の大きな領域から気泡が発生していることがわかった．さらに，水中でのブレード周囲の音圧測定，周波数解析から，キャビテーションが発生する可能性のある領域について，検討を行った．気泡の観察結果と音圧測定結果は整合性があり，キャビテーションが発生し，生体作用を及ぼす範囲は，最大でもブレードから数mm以内であると推定された．結論：キャビテーションはブレードのごく近傍から局所的に発生し，音響流によって移動する可能性はあるものの，キャビテーションによる直接的作用はブレード近傍に限定されると推測された．

Purpose: Ultrasonically activated scalpels are used widely in laparoscope-assisted surgery, but there is concern that they may damage tissue at sites other than the site of the surgical procedure. Cavitation has been cited as a cause of such damage. In this paper, we examined the possibility that the cavitation effect spreads beyond the ultrasonic vibration source. Subjects and methods: We measured the vibration distribution of the blade with a laser Doppler vibrometer, and the sound pressure distribution near the blade with a hydrophone. We also observed the generation of cavitation bubbles underwater using high-speed digital video. Results and Discussion: From the relation between the vibration distribution on the blade and the observed position of bubble generation, it became obvious that cavitation bubbles are mainly generated at the large vibration amplitude region on the blade. We examined the region where cavitation bubbles might be generated from the sound pressure measurement and frequency analysis around the blade in the water. The bubble generation region showed a strong correlation with measurement results of acoustic pressure. It was estimated that bubble generation was localized to the region within several mm from the blade. Conclusion: Cavitation bubbles are generated locally near the blade. It is supposed that the direct effect of cavitation is limited to the vicinity of the blade.