JP2012513833A - 針用のエコー発生強化 - Google Patents

Abstract

針（１００、２００、３００）は、その中に形成される複数の第１の超音波反射凹部（１０６、−２０６、−３０６）を伴う表面を含む。第１の凹部は、介在セクション（１０８、２０８、３０８）によって相互から分離されて、針の長さの少なくとも一部分に沿って分布する。第１の凹部のそれぞれは、第１の凹部のそれぞれの表面が、第１の凹部のそれぞれの第１の端部に向かってオフセットされている針の長手方向軸に最も密接に接近する、トラフを伴う介在セクションのうちの対応するものに隣接する、第１の端部と第２の端部との間の曲面に沿って延在している。

Description

優先権主張
本願は、２００８年１２月３０日に出願された米国仮出願第６１／１４１，４７３号（発明の名称「Ｅｃｈｏｇｅｎｉｃ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ａ Ｎｅｅｄｌｅ」に対する優先権を主張する。上記仮出願の明細書が本明細書において参照により援用される。

針生検は、疾病を診断および病期分類するための一般的な手技である。これらの手技は、手技を実施する医師が、標的および周辺の組織構造に対する針の位置を視覚化できるようにするために、しばしば、超音波誘導の下で行われる。したがって、針のエコー輝度（すなわち、超音波下での針の可視性）は、しばしば、手技の成功に影響を与える。エコー輝度は、針の寸法、針の音響インピーダンスと周辺の組織の音響インピーダンスとの間の差、変換器に対する針の角度、使用される超音波エネルギーの周波数、および処理アルゴリズムの種々の特性に影響され得る。

針の外面の機械的処理またはエコー発生コーティングを含む、針のエコー発生特性の改善の試みにおいて、種々の技術が開発されてきた。しかしながら、針の軸および／または円周の周囲に沿って繰り返される不連続形状の作成を伴う現在の機械的処理は、形成するのが困難である。他の機械的処理には、針の周囲への円周溝またはらせんの形成を含む。しかしながら、これらの溝は、わずかに異なる離間および／または異なる周波数が、エコー発生性能に重大な悪影響を及ぼし得るというように、１つの角度および１つの周波数に対してのみ調整される。エコー発生コーティングの適用は、装置の複雑性を増加させ、上述の機械的処理と比較して、これらのコーティングされた装置の性能を必ずしも高めない。さらに、これらのコーティングのエコー発生特性は、経時的に減衰し得る。

本発明は、その中に形成される複数の第１の超音波反射凹部を伴う表面を備える、針を対象とし、第１の凹部は、介在セクションによって相互から分離されて、針の長さの少なくとも一部分に沿って分布し、第１の凹部のそれぞれは、第１の凹部のそれぞれの表面が、第１の凹部のそれぞれの第１の端部に向かってオフセットされている針の長手方向軸に最も密接に接近する、トラフを伴う介在セクションのうちの対応するものに隣接する、第１の端部と第２の端部との間の曲面に沿って延在する。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る、針の斜視図を示す。 図２は、図１の例示的な実施形態に係る、針の長さに沿って凹部を伴う、針の拡大部分側面図を示す。 図３は、本発明のさらなる実施形態に係る、種々の形状の凹部を伴う、針の拡大部分側面図を示す。 図４は、本発明の別の実施形態に係る、種々の形状の凹部および空間を伴う、針の拡大部分側面図を示す。 図５は、本発明のさらなる実施形態に係る、針の長さに沿って凹部およびコーティング層を伴う、針の拡大部分側面図を示す。

以下の説明および添付の図面を参照することによってさらに理解され得る本発明は、超音波誘導下で生検を行うための装置に関する。本発明の例示的な実施形態は、針が向上された超音波可視性を有し、変換器に対する種々の角度で針が可視のままであることを可能にするような針の外面上のパターンを対象とする。例示的な実施形態は、針として記載されるが、装置は、超音波誘導下で見られ得る、任意の医療装置のであってもよいことが、当業者に理解されるであろう。また、超音波が電磁エネルギーであるため、可視性を向上させる、本明細書に記載されるパターンはまた、例えば、光等の他のエネルギー源と共に使用されてもよいことも、当業者に理解されるであろう。

図１に示されるように、本発明の例示的な実施形態に係る、針１００は、遠位端１２０と近位端１２２との間に延在する、長手方向本体１１８を備える。針１００の外面１０４は、その上に到来する音波を散乱させ、反射して変換器に向けて戻すことによって、超音波誘導下での針１００の可視性を向上させるように、針１００の長さの少なくとも一部分に沿って形成される、複数の凹部１０６を含む。針１００は、当業者によって理解され得るように、一般に、針１００の遠位端１２０の遠位先端１１０内の開口まで、それを通って延在する、標的組織を採集するための管腔１０２を備える。図１に示されるように、先端１１０は、針１００の最遠位面が、針１００内の管腔１０２の断面積より大きい、管腔１０２への開口面積を伴って、針１００の長手方向軸に対してある角度に沿って延在するように、長手方向本体１１８の長手方向軸に対してある角度で針１００を切断することによって形成されてもよい。

当業者によって理解され得るように、針１００は、針１００が対象とする手技によって標的とされる組織を貫通するのに十分に剛性の任意の生体適合性材料で形成されてもよい。例えば、針１００は、針のエコー輝度を向上させるように、ステンレス鋼またはタングステンで形成されてもよい。当業者によって理解され得るように、タングステンは、ステンレス鋼より大きい音響インピーダンスを有し、針１００と周辺の組織との間の音響インピーダンスの差を増加させ、それによってエコー輝度を向上させる。しかしながら、材料が生体適合性であり、かつ、それを通して針が配置される組織と比較される際に、エコー輝度における可視の差を提供する限り、任意の種々の材料が針１００を形成するために使用されてもよいことが、当該技術分野において理解されるであろう。

図２の拡大側面図に示されるように、凹部１０６は、変換器が、針１００に対する種々の位置に定置されてもよいように、広範囲の角度にわたり、受信される音波を直接反射するように成形される。つまり、凹部１０６の形状は、この放射線が、反射して放射線を発生する装置に戻るように、広範囲の到来角度にわたり、その面の少なくとも一部分を到来超音波放射線と実質的に垂直に提示するように選択される。したがって、凹部１０６の表面は、隣接する凹部１０６の間の空間１０８に接する第１の端部分から延在する急勾配部分１１２から、針１００の長手方向軸とほぼ垂直に、凹部１０６が急勾配部分１１２ほど急勾配ではない角度で凹部１０６の第２の端部分に延在する浅部分１１６に変化するトラフ１１４まで及ぶ。つまり、急勾配部分１１２のそれぞれの深さが浅部分１１６の深さにより等しくなるにつれて、トラフ１１４は、凹部１０６の第２の端部より第１の端部に近くなる。したがって、第１の端部で、急勾配部分１１２の表面は、長手方向軸と平行な平面に向かってわずかに傾斜する、針１００の長手方向軸と垂直な平面に近接する。したがって、針１００の長手方向軸に対して、０°をわずかに超える角度から９０°に近い角度の範囲内のいずれかの角度で位置付けられる変換器からの音波の少なくとも一部分は、波の正面と実質的に垂直な凹部１０６の一部分に衝突し、波を変換器に直接送り戻す。急勾配部分１１２は、波を、針１００とほぼ平行（０°に近い）に向けて反射して変換器に戻すように位置付けられ、一方、浅部分は、波を、針１００の長手方向軸と実質的に垂直（９０°に近い）に反射して変換器に戻すように配向され、一方、これらの位置の間の緩やかな変化は、これらの極端な角度の間の任意の角度で針１００上に激突する超音波放射線を反射して変換器に戻すように配向される表面を提供する。変換器が針１００の遠位端１２０の近位に位置付けられる場合、急勾配部分１１２は、広範囲の針−変換器角度にわたって音波を反射するように、近位を向いてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。

好ましい実施形態では、各凹部１０６は、針１００の全円周の周囲に延在する。しかしながら、凹部１０６は、針１００の円周の一部分の周囲にのみ延在してもよく、または針１００の外面１０４上のスロットとして構成されてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。針１００の長さに沿って実質的に平らな空間１０８が、隣接する凹部１０６の各対の間に位置する。図１および図２に示される実施形態では、凹部１０６は、各空間１０８の長さが等しくなるように、実質的に均等に離間している。しかしながら、各空間１０８の長さはまた、針１００の長さに沿って変化してもよいことが、当業者によって理解されるであろう。針１００は、実質的に円筒形であるように記載されるが、針１００は、外面１０４の周辺の少なくとも一部分の周囲に複数の凹部１０６を含む限り、種々の形状をとってもよいことが、当業者によって理解されるであろう。

また、針１００の特徴は、上述されるように、超音波誘導下で見られる他の医療装置に含まれてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。例えば、別の実施形態では、針の長さの一部分に沿って摺動可能であってもよいシースは、凹部１０６によって針１００上に形成されるパターンと実質的に同様のパターンを含んでもよい。別の実施形態では、非標的組織が管腔に入るのを防止するための、針の管腔を通って摺動可能なスタイレットが、凹部１０６によって針１００上に形成されるパターンと実質的に同様のパターンを伴って形成されてもよい。

本発明の別の実施形態に係る、針２００は、針２００の凹部２０６の全てが同一の形状ではないことを除き、上述される針１００と実質的に同一である。例えば、凹部２０６は、それぞれが、エネルギーを急勾配部分２１２からより効率的に反射して、針２００と実質的に平行に配向される変換器に戻すように配向される、急勾配部分２１２を含む、複数の第１の凹部２０６ａを含み、一方、複数の第２の凹部２０６ｂのそれぞれは、針２００の長手方向軸に対してより急な角度（針２００に対して９０°に近い角度）で配向される変換器に、エネルギーをより効率的に反射するように配向される、浅い椀部２１４として成形される。図３に示される針２００の実施形態では、第１の凹部２０６ａのそれぞれは、針２００の長さに沿って実質的に平らな空間２０８によって分離される、一対の第２の凹部２０６ｂの間に位置する。針１００に関して上述されるように、針２００の空間２０８は、寸法が実質的に等しい。しかしながら、図４に示されるように、種々の凹部２０６ａ、２０６ｂは、様々な寸法の空間２０８によって分離されてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。また、空間２０８の異なる寸法は、異なる角度での音波に対する応答をさらに調整し得ることも、当業者によって理解されるであろう。さらに、当業者は、凹部２０６の３つ以上の形状が針２００に含まれてもよいことを理解するであろう。例えば、複数の第１の凹部は、針２００の長手方向軸に対して０〜３０°の角度を付けたプローブから供給されるエネルギーを、より効率的に反射するように配向されてもよく、一方、複数の第２の凹部は、長手方向軸に対して３０〜６０°の角度を付けたプローブから供給されるエネルギーを効率的に反射するように配向され、複数の第３の凹部は、長手方向軸に対して６０〜９０°の角度を付けたプローブから供給されるエネルギーを効率的に反射するように配向される。

図５に示される、本発明のさらなる実施形態では、上述される針１００および２００のいずれかに実質的に類似してもよい、針３００はさらに、複数の凹部３０６を被覆する、コーティング層３１６を備える。図５は、針１００と同様に、単一の形状の凹部３０６を含む針３００を示すが、コーティング層３１６は、種々の凹部形状および間隔を伴う、任意の上述される針の実施形態上に含まれてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。コーティング層３１６は、その内側に針３００が配置される身体組織と同様の音響インピーダンスを有するが、より遅い、それを通る音伝送速度を伴う、材料で形成されてもよい。組織およびコーティング層３１６を通る音伝送速度のこの差は、音波を針３００に向かって屈折させ、それらの衝突角度を急にし、反射して変換器に戻される音響エネルギーの量を改善する。使用されてもよいコーティング層の例は、ＰＴＦＥであり、これは、より遅い音の速度を有し、結果として音波を屈折させる。また、コーティング３１６の深さは、到来音波とコーティング３１６の表面３１８から離れる反射音波との間の建設的干渉を最適化し、かつ相殺的干渉を最小限にするように変化してもよい。

本発明の実施形態は、上述されるように、単純なツールを使用して、容易に製造され得る。例えば、凹部１０６は、輪郭が凹部１０６の所望の形状と一致する突起を伴うツールを使用して、針１００内に形成されてもよい。当業者によって理解され得るように、ツールは、針１００の長手方向本体１１８内に凹部１０６を形成するように、突起が外面１０４に接触している状態で、針１００の円周または円周の一部の周囲で回転されてもよい。代替として、ツールを針１００の周囲で回転させる代わりに、ツールが静止したままの状態の間、突起が針１００の外面１０４に接触するように、針１００が、針の長手方向軸を中心に回転されてもよい。複数の凹部１０６は、上述されるように、単に、空間１０８の所望の距離だけ、ツールを針１００の長手方向軸に沿って移動させ、または針１００を長手方向軸に沿って移動させ、ツールもしくは針１００を回転させることによって形成されてもよい。これは、所望の数の凹部１０６が形成されるまで繰り返されてもよい。代替として、ツールは、１回の動作で、または減少された回数の動作で、所望の数の凹部１０６を形成するように、複数の突起を含んでもよい。例えば、針２００等の針を形成するためのツールは、第１の凹部２０６ａの所望の形状に対応する形状を有する、第１の突起を含んでもよく、一方、第２の突起は、第２の凹部２０６ｂの所望の形状に対応する形状を有する等である。

代替として、凹部１０６、２０６、３０６によって形成されるパターンは、針１００、２００、および３００の外面の少なくとも一部分の周囲に適用される、環状または他の同様の要素の形態で、それぞれ、針１００、２００、３００に適用されてもよい。別の実施形態では、凹部１０６、２０６、３０６を用いて針を掘削して、針１００、２００、および３００上に所望のパターンを形成するために、プレス機が使用されてもよい。別の実施形態では、凹部１０６、２０６は、レーザマイクロ機械加工によって、またはＥＤＭプロセスを使用することによって形成されてもよい。しかしながら、針１００、２００、３００に任意の凹部１０６、２０６、３０６を形成するために、任意の種々の方法が使用されてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。当業者によって理解され得るように、いったん凹部３０６が任意の上述の方法によって形成されると、針３００は、任意の既知の技術を使用して、コーティング３０６を形成するように、所望の厚さの選択される材料でコーティングされてもよい。

本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明の構造および方法論に種々の修正および変形を行うことができることが、当業者に明らかであろう。したがって、本発明は、本発明の修正物および変形物を、それらが添付の特許請求の範囲および均等物の範囲内であるという条件で、網羅することが意図される。

Claims (16)

1. 表面を備える針であって、
   該表面は、該表面内に形成される複数の第１の超音波反射凹部を有し、該第１の凹部は、介在セクションによって相互から分離されて、該針の長さ方向の少なくとも一部分に沿って分布し、該第１の凹部のそれぞれは、トラフを有する該介在セクションの対応する端部に隣接する第１の端部と第２の端部との間の局面に沿って延在し、該トラフにおいて、該第１の凹部のそれぞれの表面が、該第１の凹部のそれぞれの第１の端部に向かってオフセットされている該針の長手方向軸に最も密接に接近する、針。
2. 長手方向本体は、該長手方向本体を通って延在する管腔を含む、請求項１に記載の針。
3. 前記長手方向本体の遠位端に位置する先端をさらに備え、該先端は、前記針の前記長手方向軸に対して角度を付けて形成され、該針によって貫通される身体組織をその中に受容するように構成される、請求項２に記載の針。
4. 前記第１の凹部のそれぞれは、前記針の全円周の周囲に延在する、請求項１に記載の針。
5. 前記第１の凹部のそれぞれは、前記針の円周の一部分の周囲のみに延在する、請求項１に記載の針。
6. 前記第１の凹部のそれぞれの前記第１の端部は、該第１の凹部の遠位端にある、請求項１に記載の針。
7. 複数の第２の超音波反射凹部をさらに備え、該複数の第２の超音波反射凹部は、前記介在セクションによって相互から分離されて、前記針の長さの少なくとも一部分に沿って分布し、該第２の凹部のそれぞれは、トラフを有する該介在セクションの対応する端部に隣接する第１の端部と第２の端部との間の局面に沿って延在し、該トラフにおいて、該第２の凹部のそれぞれの表面が、該第２の凹部のそれぞれの第２の端部に向かってオフセットされている該針の長手方向軸に最も密接に接近する、請求項１に記載の針。
8. 前記第２の凹部のそれぞれの前記第２の端部は、該第２の凹部の近位端にある、請求項７に記載の針。
9. 前記介在セクションの長さは、前記針に沿って変化する、請求項７に記載の針。
10. 前記介在セクションは、長さが実質的に等しい、請求項１に記載の針。
11. 複数の第３の超音波反射凹部をさらに備え、該複数の第３の超音波反射凹部は、前記介在セクションによって相互から分離されて、前記針の長さの少なくとも一部分に沿って分布し、該第３の凹部のそれぞれは、トラフを有する該介在セクションの対応する端部に隣接する第１の端部と第２の端部との間の局面に沿って延在し、該トラフにおいて、該第２の凹部のそれぞれの表面が、該第２の凹部のそれぞれの該第１の端部と第２の端部との間の実質的に中心にある、該針の長手方向軸に最も密接に接近する、請求項１に記載の針。
12. 前記第１および第３の凹部は、前記針の前記長さに沿って交互に並ぶ、請求項１１に記載の針。
13. 前記針の長手方向本体は、ステンレス鋼およびタングステンのうちの１つで形成される、請求項１に記載の針。
14. 前記針の少なくとも一部分を被覆するコーティングをさらに備え、コーティング層の材料は、身体組織の音響インピーダンスと実質的に一致するように選択される音響インピーダンスを有し、該身体組織の内側で該針が使用される、請求項１に記載の針。
15. 前記コーティング層の材料を通る音の速度は、前記身体組織を通る音の速度よりも実質的に小さく、該身体組織の内側で前記針が使用される、請求項１４に記載の針。
16. 表面を備える医療装置であって、
    該表面は、該表面内に形成される複数の第１の超音波反射凹部を有し、該第１の凹部は、介在セクションによって相互から分離されて、該装置の長さ方向の少なくとも一部分に沿って分布し、該第１の凹部のそれぞれは、トラフを有する該介在セクションの対応する端部に隣接する第１の端部と第２の端部との間の局面に沿って延在し、該トラフにおいて、該第１の凹部のそれぞれの表面が、該第１の凹部のそれぞれの第１の端部に向かってオフセットされている該装置の長手方向軸に最も密接に接近する、医療装置。

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