JP2000500031A - フリーハンドでの針案内の照準 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は身体のある容積内に位置するターゲット（１６）に針（１２）をフリーハンドで向ける方法であり、この方法はターゲット及び身体のある容積（１８）のイメージを形成し、位置検出コントローラ（２０）と通信するディスプレースクリーン（２２）にイメージ検出部（２８）によりイメージを送信し、基準についてイメージ検出部の空間方向データを検出し、位置検出コントローラにイメージ検出部の空間方向データを送信し、ディスプレースクリーンに空間方向データを表示し、ターゲットを実質的にねらう先を有する針の位置を決め、基準について針の空間方向データを検出し、位置検出コントローラに針の空間方向データを送信し、イメージ検出部及び針の空間方向データに基づいて位置検出コントローラが針先の軌道をディスプレースクリーンに表示するようにし、且つディスプレースクリーンに表示される軌道にしたがってターゲットに身体のある容積内に針を挿入するステップを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】 フリーハンドでの針案内の照準 本発明は医療用針が超音波又はイメージ装置により案内される身体を貫通する 際にコンピュータ支援により制御される医療用針の移動による針バイオプシー、 吸引又は注入を行う装置に関する。 最近超音波診断及び治療が広く用いられるようになり、かつ多くの外科手法が 患者に対してより優しく時間の無駄が少ない侵入針の治療に置き換えられてきた 。とりわけ、母及び胎児の組織の超音波イメージにより出生前の診断及び処置が 非常に容易になった、そして超音波イメージ装置はバイオプシー針の位置を適切 に決める際には羊水穿刺、脊髄穿刺及び横腹絨毛膜サンプリングを行うために医 者の大きな支援になった。 多くの異なるバイオプシー技術及び針があるがその針は患者及びターゲット組 織の型に依存する。今日最も広く使用される方法は「フリーハンド」技術であり 、これによりトランスジューサが針の入口位置から一定の距離に置かれ且つその 針は片手で操作される。ターゲットが比較的大きく且つ浅く位置しなければ、こ の技術はかなりの技術及頻繁に繰り返される処置が必要となる。これらの理由の ため且つ超音波イメージにより案内される針の操作が医者の両手を一般的には要 求するため、超音波ビームにより向けられる針を案内するための自動装置を設計 、提供するために多くの努力がされてきた。 初期に開発された装置は超音波トランスジューサハウジングに取り付けられる 針を具備し、その針はトランスジューサから一定の間隔にあり且つトランスジュ ーサについて関節結合されている。この 装置は所望のバイオプシー位置に針を手動で向けるのを支援し且つ要求深さに挿 入するのを支援する。この装置は、例えば、Sonec に発行された米国特許 4,899 ,756号、Terwillingerに発行された米国特許 4,911,173号に開示される。これら の装置はすべてトランスジューサに関連する針案内及び針のある移動を提供する が、それにもかかわらずいったん針が身体に挿入されると、トランスジューサの 位置を再び決める際に加えて、挿入前及び挿入中に針の位置を決める際に医者は かなり妨げられる。 他の普通に使用される装置はトランスジューサと手動で針の位置決めをし針を 挿入する同軸針案内とを具備する。これらの装置は早く且つ便利な案内バイオプ シーを可能にするが、いくつかの目立つ欠陥を有する：１）トランスジューサは 傷の上に直接置かれなければならない、これにより消毒を要求し又は消毒カバー を覆うことが必要となる。２）医者は片手でトランスジューサを保持し、バイオ プシー位置を消毒し且つ麻酔をかけるために他方の手を使用することが強いられ る。３）針を挿入後に、針が操作されている間、トランスジューサが助手により 保持されなければならず又は除去されなければならない。４）多数の通過により トランスジューサの再位置決め及び針の再挿入が必要となる。５）既存の針案内 はいくつかの表面の傷に入ることを困難にする。６）多くのトランスジューサは 平坦で、直線で、相対的に大きく、肋骨及び肋骨下の接近が困難になる。 コンピュータ制御定位脳外科用の完全自動装置がKwohに発行される米国特許 5 ,078,140号に開示されている。この装置は、針又は針案内が装置に一体に結合さ れ、これにより医者がターゲットに向く針の最適軌道を選択することが可能にな っていないという結果を生じる。なお、装置は非常に複雑であり高価であり且つ 動作毎に較正 しなければならない。 別の装置は本出願人により開発された超音波方向針案内であり、イスラエル特 許出願 107,523号に開示される。この装置は超音波トランスジューサと注射器及 び針を保持する針案内とを具備する。トランスジューサ及び針案内の双方は、各 々がどの所望位置でも患者の身体に置かれるように自在移動可能腕に各々が取り 付けられる。その腕は垂直柱に沿って垂直に移動可能であり、その腕にはコンピ ュータ手段に取り付けられた器具の位置の信号を送るように構成される方向セン サが設けられる。トランスジューサはイメージ装置にターゲットのイメージを送 信し、このイメージ装置は次にコンピュータ手段に情報を送信し、このコンピュ ータ手段はターゲットに針案内の角度方向を表示し且つ患者の身体の訂正位置及 び方向に医者が針を置くように指導するためにプログラム化される。 本発明は、とりわけ、本出願人の上記に述べたイスラエルの特許出願 107,523 号に開示される関節結合腕システムを改良することを試みる。本発明は関節結合 腕をやめ且つトランスジューサ及び針を使用する改良「フリーハンド」技術を提 供する。トランスジューサは処置されるべき身体の部分のイメージをコンピュー タスクリーンに投影するために使用され、これにより医者が針案内、挿入針及び 針先の実際の位置に加えて好ましい針の軌道をスクリーン上に得ることを可能に する。医者は表示される情報にしたがって実際の軌道を訂正する。 選択的には、処置されるべき身体部分のターゲットが選択され且つカーソルの ようなもの又は他の選択装置で、医者によりマークされる。針がターゲットイメ ージの平面になければ、医者は針の位置を変更し又はイメージ源若しくは検出部 を回転してディスプレースクリーンに一致面を得る。 従来技術と異なり、本発明は、どの医者によっても従来の特別な熟練を必要と しない多数で毎日の使用に対するシステムを提供する。 本発明においては、イメージは超音波、コンピュータ連動断層撮影、又はｘ− 線のような既知のイメージ装置のどれによっても形成され、実際の入口位置から 一定の距離で超音波トランスジューサ又は他のイメージ検出部の位置決めを可能 にし、これにより医者が選択位置に針を置くことを可能にする。 明細書、請求の範囲の全体にわたって、用語「針」は任意の侵入装置又は器具 を含み且つ用語「針案内」は一体の電子システムを持つ針（又は侵入装置又は器 具）に加え針（又は侵入装置又は器具）を保持し案内する任意の装置も含む。用 語「方向」は、直交座標のような６の自由度について空間位置情報、３つの相互 な直角の任意の軸にも沿う位置及び任意の軸の回転角度を含む。用語「方向」及 び「位置」は置き換え可能に使用される。 本発明はトランスジューサ及び針の方向を検出する多種の装置を使用する。無 線の送信で超音波トランスジューサの位置を規定する１つの好ましい装置の実施 例は三角形のアライメントに超音波トランスジューサに３つの小さなバッテリ動 作赤外線超音波トランスポンダーを取り付けることを含み、各トランスポンダー は異なるトリガーコードを有する。位置検出装置には３つの一定間隔で別々の赤 外線超音波トランスシーバが設けられ、このトランシーバはトランスジューサの 各トランスポンダーにコード赤外線信号を放出し且つ各トランスポンダーから超 音波応答を受信する。受信信号は３次元空間ではトランスジューサの正確な位置 を計算するためコントローラに対して三角測量情報を形成する。 針の位置検出装置は同様に動作する。位置検出装置には針又は針 案内に取り付けられ且つ針位置及び方向を計算するためにトランシーバにコード 信号を発する少なくも２つのトランスポンダーに無線コード赤外線信号を送信す るように、且つスクリーンのディスプレイ用の計算装置にデータを送信するよう に構成される少なくとも２つのトランシーバが設けられる。 別の実施例において、トランスジューサ及び針の双方には別々の受信機により 受信される信号を連続的に放出する送信機が設けられる。受信信号はトランスジ ューサ及び針の空間方向を計算するためにコンピュータに送信される。 なお別の実施例においては、位置及び方向制御システムは、Boydに対する米国 特許 4,945,305号に開示され、その開示が参照によりここに組み込まれる磁場セ ンサに基づく。そのシステムは好ましくはパーソナルコンピュータ、磁場センサ 、磁気送信機、超音波プローブに取り付けられる磁気受信機、針に取り付けられ る磁気受信機を具備する。ディスプレースクリーンはターゲット領域の正確なリ アルタイム超音波イメージを示し、且つ針及び針軌道はカラーコード計画にした がって示される。カラーコード計画は針及びその軌道が超音波平面にあるか、又 はその平面に平行であるか又はその平面と交差するかを表示する。トランスジュ ーサ及び針の方向センサは多くの他の型の検出装置を具備することが理解される 。例えば、センサは、米国特許 4,839,836号に記載され、その開示が参照により ここに組み込まれる、空間方向データ信号を形成する加速度計の束を具備する。 ターゲットのマークを形成する本発明の能力は、針が最終的にターゲットに挿 入されていていなくても、医者がターゲットにマークし、他の仕事に移動し、か つしばらく後にターゲットに戻ることが可能になる。この補助の特徴は超音波検 査の最中に他の仕事をする ように医者を開放し、例えば、且つ超音波トランスジューサを操作してターゲッ トに戻ることを可能にする。 本発明の好ましい実施例にしたがって、身体のある容積内に位置するターゲッ トにフリーハンドで針を向ける方法が提供され、その方法は、ターゲット及び身 体容積のイメージを形成し、位置検出コントローラと通信するディスプレースク リーンにイメージ検出部によりイメージを送信し、基準についてイメージ検出部 の空間方向データを検出し、位置検出コントローラにイメージ検出部の空間方向 データを送信し、ディスプレースクリーンに空間方向データを表示し、ターゲッ トを実質的にねらって先を有する針の位置決めをし、基準について針の空間方向 データを検出し、位置検出コントローラに針の空間方向データを送信し、位置検 出コントローラが、イメージ検出部及び針の空間方向データに基づいて、針先の 軌道をディスプレースクリーンに表示するようにし、且つディスプレースクリー ンに表示される軌道にしたがってターゲットに向けて身体容積に針を挿入するス テップを具備する。 本発明の好ましい実施例によれば、方法はさらにターゲットに向ける実際の漸 進移動をディスプレースクリーンに表示するステップを具備する。 付加的に、本発明の好ましい実施例によれば、方法はさらに軌道から針の逸脱 をディスプレースクリーンに表示するステップを具備する。 さらに、本発明の好ましい実施例によれば、方法はさらにイメージの平面方向 を調整してターゲットに入る針先の位置と一致するようにするステップを具備す る。 なおさらに、本発明の好ましい実施例によれば、方法はさらにディスプレース クリーンにターゲットにマークすることによりターゲ ットの位置を位置検出コントローラに表示するステップを具備する。 本発明の好ましい実施例によれば、位置検出コントローラにイメージ検出部及 び針の空間方向データを送信するステップが有線通信により行われる。 付加的に、位置検出コントローラにイメージ検出部及び針の空間方向データを 送信するステップが無線通信により行われる。 さらに本発明の好ましい実施例によれば、位置検出コントローラは針先の２次 元軌道をディスプレースクリーンに表示する。 なおさらに本発明の好ましい実施例によれば、位置検出コントローラは針先の ３次元軌道をディスプレースクリーンに表示する。 本発明の好ましい実施例によれば、方法はさらにディスプレースクリーンに針 の空間方向データを表示するステップを具備する。 付加的に本発明の好ましい実施例によれば、イメージを形成するステップは超 音波イメージ装置により行われる。 さらに本発明の好ましい実施例によれば、イメージを形成するステップはｘ− 線装置により行われる。 さらに本発明の好ましい実施例によれば、イメージを形成するステップはコン ピュータ連動断層撮影により行われる。 本発明の好ましい実施例によれば、イメージを形成するステップは磁気共鳴イ メージ装置により行われる。 本発明の好ましい実施例によれば、身体のある容積内に位置するターゲットに 先を有する針をフリーハンドで向ける装置が設けられ、その針はユーザの手によ って操作されるだけであり、その装置はディスプレースクリーンと通信する位置 検出コントローラと、身体容積及びターゲットのイメージを形成するイメージ装 置と、基準を参照してイメージ検出部の空間方向データを検出するプローブ方向 センサと、ターゲットについて針の空間方向データを検出する針方向センサと具 備し、これにより位置検出コントローラは、イメージ検出部及び針の空間方向デ ータに基づいて、針先からターゲットに軌道をディスプレースクリーンに表示す る。 本発明の好ましい実施例によれば、イメージ装置は超音波イメージ装置であり 且つイメージ検出部は超音波トランスジューサである。 付加的に本発明の好ましい実施例によれば、プローブ方向センサはトリガーコ ードを介して位置検出コントローラと通信する。 さらに本発明の好ましい実施例によれば、針方方向センサはトリガーコードを 介して位置検出コントローラと通信する。 なおさらに本発明の好ましい実施例によれば、プローブ方向センサ及び針方向 センサはエレクトロ−オプティカルセンサである。 本発明の好ましい実施例によれば、プローブ方向センサ及び針方向センサは磁 気センサである。 付加的に本発明の好ましい実施例によれば、ディスプレースクリーンに針及び 軌道を３次元的に見る３次元ビュー装置が設けられる。 本発明は下記詳細説明からより十分に理解、認識され、図面と共に理解され、 図面において： 図１は、身体のある容積内に位置するターゲットに先を有する針を向けること に対して、本発明の好ましい実施例にしたがって構成され且つ動作し、且つ超音 波イメージシステムを具備する装置の簡単なブロック図である； 図２は、身体のある容積内に位置するターゲットに先を有する針を向けること に対して、本発明の別の好ましい実施例にしたがって構成され且つ動作し且つＸ −線イメージシステムを具備する装置の 簡単なブロック図である； 図３は、身体のある容積内に位置するターゲットに先を有する針を向けること に対して、本発明の別の好ましい実施例にしたがって構成され且つ動作し且つコ ンピュータ連動断層撮影（ＣＴ）又は磁気共鳴イメージシステム（ＭＲＩ）を具 備する装置の簡単なブロック図である； 図４は、超音波トランスジューサ及び針であって各々に３つの空間的一定間隔 で別々のトランスポンダーが設けられているものを使用することにより、本発明 の好ましい実施例にしたがって、ターゲットに針の先を向ける簡単な図解入りの 例証である； 図５は２つの同軸に取り付けられた放出部又はトランスポンダーが設けられる 針の簡単な例証である； 図６は３つ放出部又はトランスポンダーが設けられる針の簡単な例証である； 図７は、超音波イメージシステムを使用することにより、本発明の好ましい実 施例にしたがって、身体のある容積内に位置するターゲットに先を有する針を向 ける方法の簡単なフローチャートである； 図８は針をフリーハンドで向け且つ本発明の別の好ましい実施例にしたがって 構成され且つ動作する装置の簡単な例証である； 図９は針及び超音波平面と同一の平面の針軌道を表示するコンピュータスクリ ーンの簡単な例証である； 図１０は針及び超音波平面に交差する針軌道を表示するコンピュータスクリー ンの簡単な例証である；且つ 図１１、１２及び１３は針の方向センサを有し、且つ本発明の３つの好ましい 実施例にしたがって構成され且つ動作する針装置の簡単な例証である。 図１を説明する。図１は身体のある容積１８内に位置するターゲット１６に先 １４を有する針１２を向けることに対して、本発明の好ましい実施例にしたがっ て構成され且つ動作し、且つ超音波イメージシステムを具備する装置１０の簡単 なブロック図である。 装置１０は好ましくは表示スクリーン２２と、好ましくはコンピュータ２４を 介して、通信する位置検出コントローラ２０を具備する。超音波イメージシステ ム２６のようなイメージ装置は好ましくはターゲット１６及び身体の容積１８内 に超音波を向けることによりターゲット１６及び身体容積１８のイメージを生成 するために設けられる。超音波プローブ２８のようなイメージ検出部は、好まし くはディスプレースクリーン２２にイメージを、好ましくはコンピュータ２４を 介して、送信するために、ケーブル２９の手段によりシステム２６と通信する。 従来技術と異なり、プローブ２８は関節結合される手段により保持又は案内され ずに「フリーハンド」で操作される。 好ましくはプローブ２８内にプローブ方向センサ３０があり、センサ３０は一 定の慣性基準源のような基準を参照してプローブ２８の空間位置データを検出す る。位置データは好ましくはディスプレー２２に表示され且つ、ティスプレー２ ２を見るユーザはターゲットに針を向けることができる。選択的に、ユーザはデ ィスプレースクリーン２２にターゲット１６のマークを付けることによりターゲ ット１６の位置を位置検出コントローラ２０に示すことが可能になる。このよう にマークを付けることは、キーボード、マウス、操縦桿、サムホイール又はタッ チスクリーンのようなどれでも便利な方法によりなされる。ターゲットのマーク を付ける選択の利益は図７を参照して以下に説明される。 針１２は好ましくは針案内３２に保持、固定される。針及び針案 内の異なる実施例は図５、６、１１、１２及び１３を参照して以下に詳細に説明 される。従来技術と異なり、針１２又は針案内のいずれも関節接合される手段に より保持又は案内されないが「フリーハンド」で操作される。 好ましくは基準を参照して針１２の空間的方向データを検出するために、針方 向センサ３４が針案内３２又は代わりの針１２に配置される。針１２の空間的方 向データに基づく位置検出コントローラ２０は針の先１４からの軌道をディスプ レースクリーン２２に示し、その軌道は針１２の長手軸に沿った針の先１４から 発する仮想の放射状の直線である。プローブ方向センサ３０及び針方向センサ３ ４は配置検出コントローラ２０と有線又は無線で通信を行う。 図２及び３を説明する。図２及び３は装置１０のさらなる実施例を例証するも のであり、装置１０において、イメージ検出部及び装置は、超音波プローブ及び システムに代わり、各々、少なくとも１のｘ線検出器４０、少なくと１つのｘ− 線放射源４２、ｘ−線連続イメージシステム４４（図２）、及びＣＴ又はＭＲＩ 検出器５０、ＣＴ又はＭＲＩ放射源５２、及びＣＴ又はＭＲＩスキャナーシステ ム５４（図３）を具備する。 図４を説明する。図４は、超音波プローブ２８及び針案内３２を使用すること により、本発明の好ましい実施例にしたがって、ターゲット１６に針１２の先１ ４を向けることを例証する。針案内３２が注入又は組織試験のために注射器（図 示しない）を運ぶことが可能であると理解される。例証される実施例において、 プローブ方向センサ３０及び針方向センサ３４は各々、三角形アライメントで、 それぞれ３つの空間的に一定間隔で別々のトランスポンダー６０及び６２のアレ イを具備する。トランスポンダー６０及び６２は好ましくはエレクトロ−オプテ ィカルセンサであり、このセンサは赤外 線又は可視光線で動作する。トランスポンダー６０及び６２は好ましくはプロー ブ方向センサ３０及び針方向センサ３４のそれぞれにより放出されるコード信号 に応答する。代わりに、２つのレスポンダー６２が針案内３２の位置を規定する ために針１２の垂直軸に一致するように設けられ、針１２の回転調整の必要がな くなる。 ３つのトランスポンダーが図４に例証されるが、他に３つのトランスポンダー 全てが１つのトランスポンダーユニットとしてパッケージにされることが理解さ れる。 針方向のセンサが多種の方法で針に取り付けられることが理解される。図５を 説明する。図５は２つの同軸に取り付けられる放出部又はトランスポンダー７２ が設けられる針７０を例証する。トランスポンダー７２は、針７０をほぼＳ形状 に曲げることにより且つ上部７４にトランスポンダー７２を取り付けることによ り針７０の本体に取り付けられる。トランスポンダー７２から針先７６の距離が 既知であるので、ディスプレースクリーン２２の針７０の入り深さ（図示しない ）を計算し且つ示すことが可能になる。 図６を説明する。図６は３つの放出部又はトランスポンダー８２が設けられる 針８０を例証する。針８０は実質的に直線であり、且つトランスポンダー８２は 好ましくは針先８４と固定関係で針８０の本体に固定して取り付けられ、これに よりディスプレースクリーン２２（図示しない）に針８０の入り深さを計算し且 つ示すことが可能になる。 図７を説明する。図７は、超音波イメージシステム２６を使用することにより 、本発明の好ましい実施例にしたがって、ターゲット１６に針先１４を向ける方 法の簡単なフローチャートである。 超音波システム２６はターゲットをふくむイメージを生成し且つこのイメージ はディスプレースクリーン２２に送られ表示される。 コンピュータ２４はプローブ方向センサ３０及び針方向センサ３４からのデータ を受信し且つ慣性基準に関連してプローブ２８及び針案内３２の双方の位置を計 算する。コンピュータ２４はプローブ２８と関連する超音波イメージ平面の位置 及び方向を計算する。プローブ２８のヨー、ピッチ及び回転の２次元投影がスク リーン２２に現れるので、ユーザはプローブ２８を回転して針先１４を見られる 平面に置くことができる。 コンピュータ２４は、代表的には周知の幾何学的公式にしたがって、針１２の 軌道を計算する。上に述べたように、軌道は針１２の長手方向の軸に沿って針先 １４から発する仮想的な放射状直線である。軌道はスクリーン２２に表示され、 且つユーザは、若し必要ならば、針案内３２をシフトした後に、ターゲット１６ に針１２を挿入する。挿入中の針１２の経路はスクリーン２２に表示され、且つ 偶然的に逸脱した場合にも補正され得る。 選択的に、ユーザはキーボード、マウス、操縦桿、サムホイール又はタッチス クリーンの手段によりスクリーン２２にターゲット１６のマークを付けてもよい 。ターゲット１６のマークを付けた後に、コンピュータ２４はターゲット１６の 空間的な位置を計算し且つ超音波イメージとは逆にターゲット１６を追跡するこ とにより、従来技術の既知追跡方法にしたがって、ターゲット１６は追跡される 。ターゲットが横たわっている身体の組織の移動に起因してターゲットは移動す るいくつかの状況ではターゲットを追跡する能力が重要になる。ターゲットにマ ークを付けることにより、医師にはターゲットの移動に対して警報され且つ医師 は侵入手法を変更してターゲットを針で正確に貫通することができる。 以上の説明はターゲットに針を向ける好ましい方法の一般的なものである。別 の好ましい方法のより詳細な説明が図８の実施例に対 して以下に記載される。 図８を説明する。図８は本発明のさらなる別の好ましい実施例にしたがって構 成され且つ動作し且つ、針９２をフリーハンドで向ける装置を例証する。装置９ ０は好ましくはBoydに対する米国特許 4,945,305号に記載されているように、磁 場位置及び方向検出システムを具備する。磁気システムは好ましくは磁気送信機 ９４と、超音波プローブ９８に取り付けられる磁気受信機９６と、針９２に取り 付けられる磁気受信機１００とを具備する。装置９０は好ましくはディスプレー スクリーン１０６を有するコンピュータ１０４を具備する。ディスプレースクリ ーン１０６は好ましくはターゲット領域１１０の正確なリアルタイム超音波イメ ージ１０８を表示する。たとえ針９２が超音波イメージ１０８の外側にあっても 、針９２は、好ましい実施例では、青色のような明瞭なカラー線として示される 。針９２の期待される軌道１１２は好ましくはカラー配合にしたがって表示され るので、医師は超音波イメージ１０８の平面と針軌道１１２の関連を迅速に且つ 容易に認めることが可能である。このカラー配合の例は図９及び１０を参照して 以下に記載される。 ３次元めがね装置のような３次元ビュー装置１７０が３次元的にビュー針９２ 及び軌道１１２に対して設けられる。代わりに、コンピュータ１０４には針９２ 及び軌道１１２の３次元イメージをディスプレースクリーン１０６に表示する３ 次元イメージプログラムが設けられる。このプログラムは、例えば、左右の目に 投影されるビューに対応する対象物の連続的な２次元イメージを表示することに より３次元イメージを形成する。 図９に見られるように、もし軌道１１２及び針９２の双方が完全に超音波平面 内にあるならば、軌道１１２は白色ドット線のように示される。図１０に見られ るように、もし軌道が１１２が超音波平 面と交差するならば、超音波平面の前にある軌道１１２の部分１６０が赤色ドッ ト線として表示され、平面の背後の部分１６２が緑色ドット線として表示され、 且つ交差点１６４は白色で空のサークルとして表示される。これらのカラーが単 に例であり、且つ他のカラーパターンが採用されてもよいことが理解される。 もし軌道１１２が完全に超音波平面の前にあり、すなわち、平面に平行である か又は交差点が見えないところにあるならば、全軌道１１２は赤色（又は緑色、 もし平面の背後ならば）ドット線として表示される。 ドット線のドット間の距離は超音波平面と針９２の接近開始角度を医師に視覚 的に示す。ドットが接近すると、針９２が超音波平面にますます垂直になる。ド ットが遠のくと、針９２が超音波平面に対してますます平行になる。 なお、ディスプレースクリーン１０６は選択的に位置及び方向決めプローブ９ ８（図９及び１０に示されない）において医師を支援することを目的とするウイ ンドウ１１４を表示する。ウインドウ１１４は好ましくはプローブ９８の平面図 を表示する固定長方形１１６と、上記から見られるような針９２の投影を示す移 動可能線１１８とを含む。超音波プローブ９８の回転中又はアライメント中に、 医師はプローブ９８及び針９２が上記から見られるように相互に互いにどのよう な関係あるかをウインドウ１１４で観察できる。逆に、針９２のイメージは固定 され且つ長方形１１６は超音波プローブ９８の移動を示す。 図９において、針９２が超音波平面内にあるので、線１１８は長方形１１６を 介して水平に交差する。図１０において、針９２が超音波平面と交差するので、 線１１８は長方形１１６に対するある角度で長方形１１６を貫通する。 針９２が完全に超音波平面内にあるように、例えば図９に示されるように、も し医師が針９２を挿入することを選択すれば、その手法は以下のステップにした がって行われる： １．針の挿入先を選択せよ。 ２．挿入点では身体の針先の位置を決めよ。期待される軌道１１２がターゲッ トを横切るように針９２の方向を決めよ。 ３．超音波平面がターゲット及並びに針及び針の期待される軌道の全体の双方 を含むように超音波プローブ９８を回転せよ。いったんこのようにアライメント がされたら、期待される軌道が白色に示される。プローブ９８の回転はウインド ウ１１４に選択的に観察される。 ４．針９２が超音波平面に滞在すること、すなわち、針の表示されるイメージ が白色のままであることを確かめて、針９２を挿入せよ。針９２が超音波イメー ジに入ったことを（すなわち、青色実線がイメージに入る）ディスプレーが示す とき、超音波イメージにおいて直接的にイメージされるように針９２を観察せよ 。 ５．ターゲットに接近するとき、実際の針９２を観察するために余分の注意を し且つ確認せよ。 ６．もし針先の方向及びターゲットが確認されるならばターゲットに針を挿入 せよ。 平面内の挿入が特別の手法で不可能ならば、又は針９２が超音波完全に平面内 にないように医師が針９２を挿入することを選択するならば、下記ステップに従 う方法が行われる： １．針の挿入先を選択せよ。 ２．挿入点での身体に針先を位置決めせよ。期待される軌道がターゲットを交 差するように、且つ白色サークルがターゲット上にあるように針９２を向けよ。 これは軌道がターゲットで正確に超音波 平面に交差することを意味する。 ３．針９２を挿入せよ。 ４．下記のように針９２の実際の位置を確認せよ： ａ）白色サークルが青色実線の先に一致するまで、超音波プローブ９８の方向 を変えよ。 ｂ）超音波イメージに示されるように、実際の針先を観察せよ。 ｃ）いったん確認されたら、ステップ２にしたがって元の位置に超音波プロー ブ９８を戻せ。 ５．もし確認ステップ４で、針のそれが観察されるならば、（針先が青色線の 先から離れる）実際の針先をマークせよ。コンピュータは、観察されるそれを考 慮して、訂正軌道を計算する。針９２を表示する青色線及び期待される軌道１１ ２は計算される訂正にしたがって再描写される。 ６．ターゲットに接近するときに、実際の針を観察するために余分の注意をし 且つ確認せよ。 ７．もし針先の方向及びターゲットが確認されるならばターゲットに針９２を 挿入せよ。 図１１、１２及び１３を説明する。図１１、１２及び１３は針方向センサを持 つ針装置であって本発明の３つの好ましい実施例にしたがって構成され且つ動作 するもの簡単な例証である。 図１１において、針装置１２０が示され、装置１２０は好ましくは針１２２と 、注射器又は他の類似装置（図示しない）のようなサンプリング装置に接続する ための、好ましくは標準となる、コネクタ１２４を具備する。装置１２０は好ま しくはさらに本体を具備し、この本体上に方向及び位置システムと、外部回路（ 図示しない）とセンサ１２８を接続する選択電気ケーブル１３０の使用のために 針方向センサ１２８が取り付けられる。センサ１２８は好ましくは 本体１２６に埋め込まれる。 選択的に、本体１２６は、固定部１３２により一体に結合される２つの部分１ ３４及び１３６を具備する。部分１３４は好ましくは使い捨ての侵入針１２２に 永続的に取り付けられ、且つ部分１３６はセンサ１２８及び選択ケーブルを具備 し、部分１３６は再利用可能であり且つ各使用前に消毒可能である。 図１２を説明する。図１２は本発明の別の実施例にしたがって構成され且つ動 作する針装置１４０を例証する。装置１４０は好ましくは図１１の針装置１２０ と実質的に同一である。針装置１２０では、針１２２は好ましくは本体１２６に 形成される溝１４０に少なくとも１つのクリップ１４２により固定される。代表 的には針１２２はクリップ１４２を壊さなければ本体１２６から除去され得ない 。 図１３を説明する。図１３は本発明のさらなる別の好ましい実施例にしたがっ て構成され且つ動作する針装置１４４を例証する。装置１４４は好ましくは、針 １２２のコネクタ１２４が好ましくは合わせコネクタ１４６を経由して本体１２ ６に取り付けられることを除き、図１１の針装置１２０と実質的に同一である。 付加的コネクタ１４８が好ましくは針１２２と流体伝達しており、且つ本体１２ ６に取り付けられる。コネクタ１４８は、注射器又は他の類似装置（図示しない ）のようなサンプリング装置と装置１４４に接続されるように使用される。 別々の実施例の前後関係で、明確のために、記載される本発明の多種な特徴は 単一の実施例で組み合わせて形成されることが理解される。逆に、単一の実施例 の前後関係で、簡潔のために、記載される本発明の多種な特徴は別々に又は適当 な下位組み合わせのどれにでも形成される。 本発明は時に示され且つ上記に記載されたものにより限定されないということ が当業者により理解される。むしろ本発明の範囲は請求の範囲により規定される だけである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．身体のある容積内に位置するターゲットにフリーハンドで針を向ける方法 において： 前記ターゲット及び前記身体のある容積のイメージを形成する； 位置検出コントローラと通信するディスプレースクリーンにイメージ検出部に より前記イメージを送信する； 基準を参照して前記イメージ検出部の空間方向データを検出する； 前記位置検出コントローラに前記イメージ検出部の前記空間方向データを送信 する； 前記ディスプレースクリーンに前記空間方向データを表示する； 前記ターゲットを実質的にねらう針先を有する針の位置を決定する； 前記基準を参照して前記針の空間方向データを検出する； 前記位置検出コントローラに前記針の前記空間方向データを送信する； 前記イメージ検出部及び前記針の空間方向データに基づいて、前記位置検出コ ントローラに、前記針先の軌道を前記ディスプレースクリーンに表示させる；且 つ 前記ディスプレースクリーンに表示される前記軌道にしたがって前記ターゲッ トに前記身体のある容積内に針を挿入するステップを具備する方法。 ２．さらに、前記ターゲットへの前記針の実際の漸進的な移動を前記ディスプ レースクリーンに表示するステップを具備する請求項１に記載の方法。 ３．さらに、前記軌道から前記針のそれを前記ディスプレースク リーンに表示するステップを具備する請求項１又は２に記載の方法。 ４．さらに、ターゲットに入る針先の位置と一致するようにイメージの平面方 向を調整するステップを具備する請求項１乃至３のいずれか１に記載の方法。 ５．さらに、前記ディスプレースクリーンに前記ターゲットをマークすること により前記ターゲットの位置を前記位置検出コントローラに表示するステップを 具備する請求項１乃至４のいずれか１に記載の方法。 ６．前記イメージ検出部及び前記針の前記空間方向データを前記位置検出コン トローラに送信する前記ステップが有線通信により行われる請求項１乃至５のい ずれか１に記載の方法。 ７．前記イメージ検出部及び前記針の前記空間方向データを前記位置検出コン トローラに送信する前記ステップが無線通信により行われる請求項１乃至５のい ずれか１に記載の方法。 ８．前記位置検出コントローラは前記針先の２次元軌道を前記ディスプレース クリーンに表示する請求項１乃至５のいずれか１つに記載の方法。 ９．前記位置検出コントローラが前記針先の３次元軌道を前記ディスプレース クリーンに表示する請求項１乃至５のいずれか１に記載の方法。 １０．さらに、前記ディスプレースクリーンに前記針の前記空間方向データを 表示するステップを具備する請求項１乃至９のいずれか１に記載の方法。 １１．イメージを形成する前記ステップが超音波イメージ装置により行われる 請求項１乃至１０のいずれか１に記載の方法。 １２．イメージを形成する前記ステップがｘ−線装置により行わ れる請求項１乃至１０のいずれか１に記載の方法。 １３．イメージを形成する前記ステップがコンピュータ連動断層撮影装置によ り行われる請求項１乃至１０のいずれか１に記載の方法。 １４．イメージを形成する前記ステップが磁気共鳴イメージ装置により行われ る請求項１乃至１０のいずれか１に記載の方法。 １５．身体のある容積内に位置するターゲットに先を有する針をフリーハンド で向け且つ前記針はユーザの手で操作されるだけである装置において、： ディスプレースクリーンと通信する位置検出コントローラと； 前記身体のある容積及び前記ターゲットのイメージを形成するイメージ装置と ； 前記ディスプレースクリーンに前記イメージを送信するイメージ検出部と； 基準を参照して前記イメージ検出部の空間方向データを検出するプローブ方向 センサと；且つ 前記ターゲットについて前記針の空間方向データを検出し、これによって、前 記イメージ検出部及び前記針の前記空間方向データに基づいて、前記位置検出コ ントローラが前記ターゲットに前記針先から軌道を前記ディスプレースクリーン に表示する針方向センサとを具備する装置。 １６．前記イメージ装置は超音波イメージ装置であり且つ前記イメージ検出部 は超音波トランスジューサである請求項１５に記載の装置。 １７．前記プローブ方向センサはトリガーコードを介して前記位置検出コント ローラと通信する請求項１５又は１６に記載の装置。 １８．前記針方向センサはトリガーコードを介して前記位置検出 コントローラと通信する請求項１５又は１６に記載の装置。 １９．前記プローブ方向センサ及び前記針方向センサはエレクトロ−オプティ カルセンサである請求項１５に記載の装置。 ２０．前記プローブ方向センサ及び前記針方向センサは磁気センサである請求 項１５に記載の装置。 ２１．前記ディスプレースクリーンに前記針及び前記軌道を３次元で見るため の３次元ビュー装置を具備する請求項１５に記載の装置。 ２２．身体のある容積内に位置するターゲットに先を有する針をフリーハンド で向ける装置について使用するために： 針と； サンプリング装置への接続用のコネクタと；且つ 基準について前記針の方向を検出する針方向センサとを具備する針装置。