JP2011519659A - 構造化した胸骨切開 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「構造化した胸骨切開(STRUCTURED STERNAM INCISION)」の表題で2008年5月8日に出願された国際特許出願PCT/IL2008/000632の国内段階である。
本発明は、一般に、手術用器具及び手術方法に関し、特に、構造化した胸骨切開を行うための手術用器具及び方法に関する。
本発明の具体的な実施態様を以下に述べる。明瞭さのために、実際の実施のすべての特徴が、本明細書に記載されているとは限らない。もちろん、そのような実際の実施態様の開発において、開発者の具体的なゴール(例えば、技術関連の制約又はビジネス関連の制約の遵守など)を達成するために、数多くの実施の具体的な決定(numerous implementation-specific decisions)を行わなければならず、それによりある実施から別の実施まで変更されてもよい、と認識されるだろう。さらに、そのような開発努力は複雑で時間がかかるにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者が行っている日常的なことである、と認識されるだろう。
本発明の方法によれば、構造化した切開は、胸骨を切断する経路に沿って進む切開部材(incising member)(カッティング手段)によって形成される。切開部材が沿って進む経路パターンは、構造化した切開の形状を規定する。経路パターンは、予め用意するか、又は事前準備なしで外科医の方向付ける手の動きによってリアルタイムに生成するか、のいずれかにすることができる。
1−横座標軸と縦座標軸で規定される平面上での切開の座標及び/又は穴部の座標(すなわちPPのパターン)
2−第3の座標軸に沿った切開の座標及び/又は穴部の座標
3−切開及び/又は穴部の所定点における、第3の座標軸と横座標−縦座標平面との間の切開部材の角度方向(すなわちPPの角度方向)
4−切開及び/又は穴部の所定の点における、第3の座標軸に沿って又はPPの角度方向を表す軸に沿って胸骨の厚さ内で行われるべき切開の長さ(すなわち、切開の深さ)
5−切開の幅及び/又は穴部の直径;
6−所定の胸骨切開処置で許容されるパラメーター1〜5の偏差(すなわち、前述のパラメーターの許容範囲)
<実施態様1>
いくつかの実施態様によれば、本発明の手術用器具は、その全体の形状において、典型的な電動ハンドソー(electrically-powered hand saw)もしくは既知のジグゾー(Jigsaw)にいくらか類似してはいるが、鋸刃(saw-blade)の操作の代わりに、本発明の手術用器具では切開部材を操作しており、それは、上記で規定された横座標軸と縦座標軸とに実質的に垂直に向けられているのに、胸骨を貫いて横方向に切開する能力により特徴付けられる。典型的には、このケースの手術用器具は、切開部材と、切開部材を操作するための作動機構(actuating mechanism)と、前述の構成部品を包含し把持ハンドル(gripping handle)を有する固いハウジング(firm housing)と、から構成される。胸骨に対する手術用器具の切開部材の駆動は、筋力により切開部材を手動で操作する外科医によって達成される。
いくつかの実施態様によれば、本発明の手術用器具は、プリセットパターンPSに従って切開部材の位置決めと方向付けとを助けるステンシルを含んでいる。限定しない方法において、ステンシルと共に用いられる切開部材の例は、詳細に上述した手術用器具の実施態様1のような切開部材と、胸骨切開後に二分された胸骨を共に締めるために用いられる胸骨の穴部を空けるための、本技術分野で知られている典型的なドリルと、2つの(二分された)胸骨に切開するための、本技術分野で知られている典型的な胸骨切開用刃と、を含んでいる。
本実施態様の手術用器具は、プラットフォームと、複数の把持−固定アーム(gripping-fixation arms)と、少なくとも1つの切開部材とを含むロボット的手段(robotic implement)である。従って、前述のプラットフォームに取り付けられた制御及び作動機構と共同する。把持−固定アームの動きは、いくつかの制御可能な自由度が特徴である。把持−固定アームは、プラットフォームから延在して、胸骨、肋骨、又は手術を受ける患者の身体の他の場所に、調節可能に固定され又は留められる。把持−固定アームが組織又は器官に対してセットされた後、それらはそこに固定され、そして、いくらかの又は全ての可能な自由度を排除することにより、さらに固定されてもよい。その結果、プラットフォームは、胸骨に対して実質的に動くことができなくなる。従って、手術用器具と患者の身体とは、同じ座標系を共有する。手術用器具の本実施態様は、PPアプローチの実行には特に有益である。VMPPが使用される場合、PPは胸骨の表面上にマークされる。
さらに他のいくつかの実施態様では、本発明の手術用器具は固定された(stationary)ロボット的手段であり、手術室に位置し、典型的には(必須ではないが)床、壁、又は手術室のどこか、もしくは手術ベッドを囲む特別な支持構成物上に取り付けられる。好ましくは、ロボット的手段は、ベースプラットフォーム(base-platform)に取り付けられ、それは、手術室中で移動可能で、摩擦によって床に係合している拡張可能な支持脚によりそれ自体をそこからリフトすることによって床に取り付けられる。ロボット的手段は、手術モジュール(operative module)を有する構造的枠組みと、前述の構造的枠組みに取り付けられた制御機構及び作動機構と共同する少なくとも1つの切開部材と、を含んでいる。これらの実施態様によれば、構造的枠組みの手術モジュールの移動は、前述の制御機構及び作動機構は、枠組みに所定の時間(a given time)内にとある3次元構造を与えることができるような、いくつかの制御可能な自由度が特徴である。これにより、必要に応じて、切開部材の位置決めとそれのガイドを提供する。顕著なことに、構造的枠組みは、手術中は胸骨に対して移動可能なままであり、そのため、手術用器具と患者の身体とは同じ座標系を共有しない。
手術用器具の現在の実施態様は、構造的枠組みの手術モジュールが、胸骨に対する切開部材のフレキシブルな位置決めと方向合わせとを提供するので、3DPの実行において有益に適用することができる。
いくつかの好ましい実施態様では、本発明の手術用器具は、十分な胸骨切開処置を行うための追加の補助機能を有していることにより特徴付けられる。よって、いくつかの変更可能なツールは、詳細に上述した第3実施態様の構造的枠組みのモジュールのような手術モジュールにより、操作的に接続されて動かすことができる。
いくつかの実施態様では、以下に詳細に説明するように、本発明の手術用器具は、いくつかの結合した手動及び自動の操作モードで操作できることにより特徴付けられる。このように、手術用器具は、上述の実施態様1のように、外科医がその人の筋力を働かせるための把持ハンドルを含み、それにより切開部材を位置決めし、方向合わせし及び/又は動かすことができるだけでなく、切開部材を位置決めし、方向合わせし及び/又は動かすための制御機構及び作動機構と連動することができ、それは、上述の実施態様4のように、前述の構造的枠組み及び/又はその手術モジュールの上に、又は上述の実施態様3のように、前述のプラットフォームの上に取り付けられる。
好ましくは、手術用器具は、いくつかの別々の又は組み合わせた操作モードで操作することができる。
様々な異なる切開部材は、本発明の様々な実施態様に使用することができる。以下に提供される実施例は、少数の可能な、そしていくつかの好ましい骨貫通切開手段(means of incising through bone)を図示する役目をしており、それらの全ては、排他的にではなく、本発明に従う。切開部材に共通の特徴は、一般に、それらの骨を貫通して、特に胸骨を貫通して、横座標軸及び縦座標軸に対して実質的に垂直にしながら横方向に切開する能力により、特徴付けられる。
Claims (23)
- 胸骨切開を行う方法であって、
患者の胸骨を露出する工程と、
構造化した胸骨切開を行うために手術用器具を提供する工程であって、前記手術用器具は、前記胸骨の組織を切開するための切開部材と、それのための作動機構と含んでいる、前記手術用器具の提供工程と、
前記切開部材を動かす工程と、
構造化した胸骨切開を作成するために、パターンを形成する前記胸骨に対して前記手術用器具の前記切開部材を駆動する工程と、を含むことを特徴とする胸骨切開を行う方法。 - 前記パターンは、正弦曲線状、歯状、ギザギザ状、鋸歯状、切欠き状、刻み目状、ジグザグ状、又はそれらの組み合わせ及びそれらのバリエーションから成る群から選択された形状を有することを特徴とする請求項1に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記駆動する工程は、人によって生成された手動で実行され、それと並行して切開を行うことを特徴とする請求項1に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記患者の前記胸骨の特徴を検査し、前記胸骨の適切な特徴を取得する検査工程と、
前記検査工程で取得した前記適切な特徴に沿って、前記構造化した胸骨切開のための所望のパターンを予め計画する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - 前記胸骨の特徴を検査する前記検査工程が、視覚的視診、コンピュータ断層撮影法(CT)、磁気共鳴イメージング(MRI)、血管造影イメージング、X線イメージング、ポジトロン放射型断層撮影法(PET)、単光子放射型コンピュータ断層撮影法(SPECT)、機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)、及び超音波イメージングから成る群から選択されることを特徴とする請求項4に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記所望のパターンを予め計画する工程は、適格者によって実行されることを特徴とする請求項4に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記所望のパターンを予め計画する工程は、そのようなタスクのために実行される医療用コンピュータソフトウェアにより考案されることを特徴とする請求項4に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記所望のパターンを予め計画する工程の後で、前記切開部材を動かす工程の前に、前記パターンを前記胸骨の表面上に視覚化するために前記パターンのグラフィック表示をマークする工程をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記所望のパターンを予め計画する工程の後で、前記切開部材を動かす工程の前に、前記パターンのデジタル化されたグラフィック表示を生成し、前記デジタル化されたグラフィック表示をデジタル記憶媒体に格納する工程をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記デジタル記憶媒体はRAMメモリ媒体、ROMメモリ媒体、フラッシュメモリ媒体、磁気媒体又は光学記憶装置及びそれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする請求項9に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。
- 前記胸骨の上面に接する平面を横座標軸及び縦座標軸により規定する工程と、
前記平面上に少なくとも2つの静止基準点を割り付ける工程と、
前記少なくとも2つの静止基準点が形成された座標を備えている前記平面上の前記パターンの前記グラフィック表示の位置を予め決定する工程と、
前記パターンの前記グラフィック表示を、前記平面上での前記座標と共に、記憶媒体に格納する工程と、
前記パターンの前記グラフィック表示に沿って、前記手術用器具の前記切開部材を位置決めする工程と、
前記パターンの前記グラフィック表示を前記切開部材でトレースする工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - 構造化した胸骨切開を行うための手術用器具であって、
胸骨組織を切開するための切開部材と、
前記切開部材を操作するための作動機構と、
前述の構成部品を包含し、把持ハンドルを有する固いハウジングと、を含むことを特徴とする手術用器具。 - 前記切開部材は、ドリル/刃、コヒーレントな電磁放射ビーム、加圧液体の流れによって形成されたコヒーレントなジェット、少なくとも1つの糸のこ部材、フレキシブルな連続する帯状鋸刃、チェーン状要素のチェーンソー、ストリング上に糸を通された複数の要素、一方が他方に留められて、十分な可撓性と堅さにより特徴付けられる連続体を構成する複数の要素、及びそれらの組み合わせ及びそれらのバリエーションから成る群から選択されることを特徴とする請求項12に記載の手術用器具。
- 前記手術用器具は、把持ハンドルを有する固いハウジングを含み、
パターンに沿って前記手術用器具の前記切開部材を位置決めし、導く工程は、人の手動の筋力によって行われ、それにより、前記人の手動の方向付けが、前記構造化した胸骨切開の前記パターンを決定することを特徴とする請求項1に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - 構造化した胸骨切開を行うための手術用器具であって、
胸骨組織を切開するための切開部材と、それのための作動機構と、
その動作がいくつかの制御可能な自由度で特徴付けられる複数の把持−固定アームと、それのための作動機構と、
前述の構成部品が取り付けられるプラットフォームと、を含むことを特徴とする手術用器具。 - 前記切開部材は、ドリル/刃、コヒーレントな電磁放射ビーム、加圧液体の流れによって形成されたコヒーレントなジェット、少なくとも1つの糸のこ部材、フレキシブルな連続する帯状鋸刃、チェーン状要素のチェーンソー、ストリング上に糸を通された複数の要素、一方が他方に留められて、十分な可撓性と堅さにより特徴付けられる連続体を構成する複数の要素、及びそれらの組み合わせ及びそれらのバリエーションから成る群から選択されることを特徴とする請求項15に記載の手術用器具。
- 前記手術用器具は、その動作がいくつかの制御可能な自由度で特徴付けられる複数の把持−固定アームと、それのための作動機構と、をさらに含み、
パターンに沿って前記手術用器具の前記切開部材を位置決めし、導く工程は、前記把持−固定アームの前記作動機構によって行われることを特徴とする請求項1に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - 前記複数の把持−固定アームを前記患者に固定する工程と、
前記把持−固定アームの動作を抑制し、それらを堅固にセットする工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - 構造化した胸骨切開を行うための手術用器具であって、
胸骨組織を切開するための切開部材と、それのための作動機構と、
その動作がいくつかの制御可能な自由度で特徴付けられる構造的枠組みと、それのための作動機構と、を含むことを特徴とする手術用器具。 - 前記切開部材は、ドリル/刃、コヒーレントな電磁放射ビーム、加圧液体の流れによって形成されたコヒーレントなジェット、少なくとも1つの糸のこ部材、フレキシブルな連続する帯状鋸刃、チェーン状要素のチェーンソー、ストリング上に糸を通された複数の要素、一方が他方に留められて、十分な可撓性と堅さにより特徴付けられる連続体を構成する複数の要素、及びそれらの組み合わせ及びそれらのバリエーションから成る群から選択されることを特徴とする請求項19に記載の手術用器具。
- 前記手術用器具が、その動作がいくつかの制御可能な自由度で特徴付けられる構造的枠組みと、それのための作動機構と、をさらに含み、
パターンに沿って前記手術用器具の前記切開部材を位置決めし、導く工程は、前記作動機構によって前記構造的枠組みに特定の3次元構造を付与することにより行われることを特徴とする請求項1に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - 前記座標により前記パターンに対する前記切開部材の位置の正確さを確認する工程と、
前記確認する工程において前記位置の不一致が検出された場合に、前記座標に従って前記切開部材の前記位置を修正し、前記切開部材を前記パターンに対して位置決めする工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の構造化した胸骨切開を行う方法。 - プリセットパターン(PS)を有する、構造化した胸骨切開を行うためのステンシル。
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