JP2013183792A - 神経刺激装置および神経刺激システム - Google Patents

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Abstract

【課題】低侵襲で胆管に走行する副交感神経に精度よく電極を位置決め状態に設置する。
【解決手段】半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステント2と、該ステント2の外周面に長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極3a,3bと、ステント2に設けられ、電極3a,3b間に刺激信号を出力する刺激回路4と、ステント2に設けられ、刺激回路4からの刺激信号の出力に応じた体腔の内径寸法の変化を検出する体腔内径検出部5とを備える神経刺激装置1を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、神経刺激装置および神経刺激システムに関するものである。
従来、心不全治療あるいは高血圧治療等のための求心性神経刺激療法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この方法では、求心性神経刺激パラメータの調整にあたり、頸部に配置されている迷走神経に対して遠心性神経刺激を行い、心拍または血圧反応を監視して、所定の反応を誘発する場合に求心性神経刺激における少なくとも1つの治療パラメータを決定している。
特開2010−523200号公報
特許文献1の方法は、心臓治療のための迷走神経刺激方法であるが、膵臓疾患の治療を目的とする場合には、胆管に走行する迷走神経を刺激する必要がある。しかしながら、胆管に走行する迷走神経には交感神経および副交感神経が混在し、その配置にも個体差があるため、迷走神経を刺激するための電極の設置は困難である。開腹術によれば、交感神経と副交感神経とを区別することはできるが、侵襲性が高く、患者にかかる負担が大きいという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、低侵襲で胆管に走行する副交感神経に精度よく電極を位置決め状態に設置することができる神経刺激装置および神経刺激システムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で前記体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステントと、該ステントの外周面に長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極と、前記ステントに設けられ、前記電極間に刺激信号を出力する刺激回路と、前記ステントに設けられ、前記刺激回路からの刺激信号の出力に応じた前記体腔の内径寸法の変化を検出する体腔内径検出部とを備える神経刺激装置を提供する。
本態様によれば、ステントを収縮させた状態で体腔内に挿入し、体腔内において拡張させることにより、ステントによって体腔内壁を半径方向に押圧し、ステントの外周面に取り付けられている2つの電極を体腔内壁に密着させることができる。そして、刺激回路を作動させ、2つの電極間に刺激信号を出力することにより、電極の近傍に配置されている迷走神経に対して遠心方向または求心方向の刺激を与えることができる。
この場合において、例えば、体腔が胆管である場合、胆管に発達している輪走筋は、副交感神経の亢進によって弛緩し、交感神経の亢進によって収縮するので、体腔内径検出部により体腔の内径寸法の変化を検出することにより、電極からの刺激信号が、交感神経または副交感神経のどちらを亢進させているのかを簡易に知ることができる。
したがって、ステントの設置時に、電極位置を周方向にずらしながら複数箇所において体腔の内径寸法の変化を検出し、輪走筋が最も弛緩する位置に電極が配置されるようにステントを留置することにより、刺激回路からの刺激信号によって副交感神経を効率的に刺激することができる。
また、上記態様においては、前記体腔内径検出部が、前記ステントの歪みを検出し、検出された歪みに応じて前記体腔の内径寸法の変化を検出してもよい。
このようにすることで、輪走筋が弛緩あるいは収縮するとステントが歪むためその歪みを検出することで体腔の内径寸法の変化を簡易に検出することができる。
また、本発明の他の態様は、半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で前記体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステントと、該ステントの外周面に長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極と、前記ステントに設けられ、前記電極間に刺激信号を出力する刺激回路と、前記ステントに、周方向に間隔を空けて取り付けられたX線不透過性の材質からなる複数のマーカとを備える神経刺激装置を提供する。
本発明によれば、ステントが体腔内に設置された状態で、刺激回路からの刺激信号の出力によって体腔の内径寸法が変化すると、ステントに設けられたマーカの間隔が変化するので、ステント近傍のX線画像を監視することにより、マーカの間隔変化によって簡易に体腔の内径寸法の変化を検出することができる。
また、本発明の他の態様は、半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で前記体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステントと、該ステントの長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極と、前記ステントに設けられ、前記電極間に刺激信号を出力する刺激回路とを備える神経刺激装置と、該神経刺激装置の前記刺激回路からの刺激信号の出力に応じた前記体腔の内径寸法の変化を検出する体腔内径検出装置とを備える神経刺激システムを提供する。
本態様によれば、ステントを収縮させた状態で体腔内に挿入し、体腔内において拡張させることにより、ステントによって体腔内壁を半径方向に押圧し、ステントの外周面に取り付けられている2つの電極を体腔内壁に密着させ、刺激回路の作動によって、2つの電極間に刺激信号を出力することにより、電極の近傍に配置されている迷走神経に対して遠心方向または求心方向の刺激を与えることができる。
そして、刺激信号の出力による体腔の内径寸法が変化が、体腔内径検出装置により検出される。したがって、ステントの設置時に、電極位置を周方向にずらしながら複数箇所において体腔の内径寸法の変化を検出し、輪走筋が最も弛緩する位置に電極が配置されるようにステントを留置することにより、刺激回路からの刺激信号によって副交感神経を効率的に刺激することができる。
上記態様においては、前記体腔内径検出装置が、前記神経刺激装置の前記ステントを収縮状態で収容して前記体腔内まで搬送し、前記体腔内において前記ステントを拡張させる搬送装置に設けられていてもよい。
このようにすることで、搬送装置に収縮状態のステントを収容して体腔内まで搬送し、体腔内においてステントを拡張させることによりステントを体腔内に設置する際に、搬送装置に設けられた体腔内径検出装置により体腔の内径寸法の変化を検出することができる。体腔内径検出装置を神経刺激装置の体腔内への搬送に使用され、神経刺激装置とともに体腔内に挿入される搬送装置に設けることにより、設置時の作業を簡易にすることができる。また、体腔内径検出装置は、神経刺激装置の設置時のみに必要であるため、ステントが位置決めされた後には体外に取り除かれる構成とすることにより、神経刺激装置を簡易に構成することができる。
また、上記態様においては、前記体腔内径検出装置が、前記ステント内に配置され、半径方向外方に向けて超音波を発振するとともに、前記ステントまたは前記体腔内壁において反射して戻る超音波を検出可能な超音波プローブであってもよい。
このようにすることで、ステント内に配置された超音波プローブから半径方向外方に超音波を発振し、ステントまたは体腔内壁における反射波を検出することにより、体腔の内径寸法を非接触で簡易に検出できる。
また、上記態様においては、前記体腔内径検出装置が、前記ステントの周方向に間隔をあけて取り付けられた複数のX線不透過性の材質からなるマーカと、患者の体外に配置され、前記体腔のX線画像を取得するX線撮影装置とを備えていてもよい。
このようにすることで、神経刺激装置が体腔内に設置された状態で、X線撮影装置によって体腔のX線画像を取得すると、X線画像内にはステントに設けられたX線不透過性の材質からなるマーカが現れる。刺激信号の出力によって体腔の内径寸法が変化すると、マーカの間隔が変化するので、X線画像内のマーカの間隔寸法を監視することにより、簡易に体腔の内径寸法の変化を検出することができる。
本発明によれば、低侵襲で胆管に走行する副交感神経に精度よく電極を位置決め状態に設置することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る神経刺激装置を模式的に示す正面図である。 図1の神経刺激装置の内径検出部の検出回路を示す図である。 図1の神経刺激装置を胆管内部に設置した状態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る神経刺激システムの神経刺激装置を模式的に示す正面図である。 図4の神経刺激システムの挿入部の先端部分を示す、ステントの拡張前の縦断面図である。 図4の神経刺激システムの挿入部の先端部分を示す、ステントの拡張前の縦断面図である。 図4の神経刺激システムの挿入部を軸方向に見たステントの拡張後の横断面図である。 図1の神経刺激装置の変形例を示す横断面図である。
本発明の一実施形態に係る神経刺激装置1について、図面を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置1は、図1に示されるように、ステント2と、該ステント2に取り付けられた2つの電極3a,3bと、該2つの電極3a,3b間に刺激用の電気パルスを出力する刺激回路4と、ステント2の内径を検出する内径検出部5と、該内径検出部5による検出結果を外部に報知する報知部6とを備えている。
ステント2は、弾性変形可能な、湾曲した線材によって略円筒状の形態に成形されたものであり、収縮状態の胆管Aの内径より小さく収縮可能であり、かつ、拡張した状態で胆管Aの内壁を半径方向外方に押圧することができる径寸法まで拡張可能に構成されている。ステント2は、後述する端子7a,7b間において、下式(1)の抵抗値Rgを有する材質により構成されている。
Rg=R(1+Kε) (1)
ここで、Rは初期抵抗値、Kはゲージファクタ(抵抗変化率)、εはステント2に発生する歪みである。
電極3a,3bは、ステント2の外周面に、ステント2に対して電気的に絶縁された状態で固定されている。電極3a,3bは、ステント2の長手軸方向に間隔をあけて配置されている。
刺激回路4は、電極3a,3b間に電気パルスを出力するようになっている。この際に、2つの電極3a,3bの極性を入れ替えて電気パルスを出力することができるようになっている。
内径検出部5は、ステント2に電気的に接続された2つの端子7a,7bと、該端子7a,7b間に配されるステント2の抵抗値Rgの変化を測定する測定回路8(図2参照。)とを備えている。測定回路8は、図2に示されるように、端子7a,7b間に直列に接続された抵抗値Rの3つの抵抗8a,8b,8cと、2つの抵抗8a,8bに対して一定の電圧Vbを印加する電源9とを備えている。
そして、内径検出部5は測定回路8の他の2つの抵抗8b,8cの両端に現れる電圧Voを出力するようになっている。印加電圧Vbと出力電圧Voとの間には、下式(2)により示される関係がある。
Vo=(Rg/(R+Rg)−R/(R+R))×Vb (2)
ここで、式(1)を代入すると、式(2)は、式(3)のように変形できる。
Vo=((1+Kε)/(2+Kε)−1/2)×Vb (3)
報知部6は、内径検出部5から出力された電圧Voを体外に報知するようになっている。報知部6としては、例えば、電圧Voの値そのものを無線により外部に送信するものでもよいし、電圧Voに応じた音程の音を出力してもよい。いずれにしても、操作者が患者の体外において電圧Voの大きさを認識することができるものであればよい。
このように構成された本実施形態に係る神経刺激装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激装置1を胆管Aの内部に設置するには、図3に示されるように、内視鏡の挿入部10を十二指腸Bまで挿入し、挿入部10のチャネル(図示略)を介して導入した搬送装置11を十二指腸Bの乳頭Cから胆管A内に挿入する。図中、符号12はガイドワイヤである。
ステント2は搬送装置11に収容されることにより、収縮状態の胆管Aの内径より小さく収縮させられているので、胆管A内に容易に挿入される。そして、胆管A内の所定位置において、ステント2を解放することにより、ステント2は、それ自体の拡張力によって拡張し胆管A内壁に密着して胆管Aを半径方向外方に拡張させる。これにより、ステント2の外表面に取り付けられている2つの電極3a,3bが胆管A内壁に密着状態に配置される。
ここで、ステント2は完全に胆管A内に留置した状態とするのではなく、再度収縮させて回収することができ、かつ、2つの電極3a,3bが密着している半設置状態に設置する。
この状態で、刺激回路4を作動させて電極3a,3b間に刺激用の電気パルスを出力する。この場合に出力する電気パルスは、遠心性神経刺激が与えられるように電極3a,3bの極性が設定される。
そして、電極3a,3bが副交感神経Dに近接して配置されている場合には、電気パルスの出力により副交感神経Dが亢進させられるので、胆管Aの輪走筋が弛緩して、胆管Aの内径はステント2の拡張力によって拡大させられる。
一方、電極3a,3bが交感神経Eに近接して配置されている場合には、電気パルスの出力により交感神経Eが亢進させられるので、胆管Aの輪走筋が収縮して、胆管Aの内径はステント2の拡張力に抗して縮小させられる。
すなわち、電極3a,3bが副交感神経Dを亢進させたときには、ステント2の径寸法も拡大するので、電圧Voが変化する。
式(2)において、K=2、ε=0.001とすると、Vo=0.0004995Vbとなり、Vb=1Vとすると、1mmの変化を約0.0005Vの電圧として検出することができる。
刺激回路4から電気パルスが出力されたことが内径検出部5に入力されると、内径検出部5は、測定回路8の電圧Voを検出し、報知部6に出力する。操作者は、刺激回路4からの電気パルスの出力に拘わらず、電圧Voが大きく変化しない場合や、逆に胆管Aの内径が収縮したことが検出された場合には、ステント2を再度収縮させて胆管Aに対してステント2を周方向に移動させ、再度、ステント2を半設置状態に配置する。そして、刺激用の電気パルスの出力および内径検出を繰り返す。
測定回路8の電圧Voによって、胆管Aの内径が大きく拡張したことが検出された場合には、その位置でステント2を完全に解放して、神経刺激装置1を胆管A内に留置する。最終的にステント2を解放する位置としては、例えば、ステント2を1周回転させて、電極3a,3bを全周にわたって移動させ、胆管Aの内径が最も大きく拡張する位置を探すことにしてもよいし、電圧Voが所定の閾値を超えた位置に設定してもよい。
これにより、2つの電極3a,3bが副交感神経Dに近接する位置に配置されるので、刺激回路4は、電極3a,3bの極性を反転させて、求心性神経刺激を行うよう、電極3a,3b間に電気パルスを出力することができる。
すなわち、本実施形態に係る神経刺激装置1によれば、胆管A内に存在する副交感神経Dの位置が不明な場合であっても、電極3a,3bの位置を周方向にずらしながら刺激に伴う内径の変化を検出するだけで、低侵襲で、副交感神経Dに近接する位置に電極3a,3bを配置することができる。その結果、患者にかかる負担を軽減して、膵臓疾患を効果的に治療することができるという効果を奏する。
なお、本実施形態においては、膵臓疾患を治療する場合に神経刺激装置1を胆管Aに設置する例を挙げて説明したが、これに限定されることなく、他の任意の体腔内に設置して神経刺激を行う場合に適用してもよい。
次に、本発明の一実施形態に係る神経刺激システム20について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した一実施形態に係る神経刺激装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る神経刺激システム20は、図4に示される神経刺激装置21と、該神経刺激装置21を胆管A内に搬送して解放する、図5に示される搬送装置22とを備えている。
神経刺激装置21は、ステント2と、該ステント2の外周面に取り付けられ、長手方向に間隔をあけて配置された2つの電極3a,3bと、前記ステント2に取り付けられ、電極3a,3b間に刺激用の電気パルスを出力する刺激回路4とを備えている。
搬送装置22は、図5に示されるように管状の内筒23と、管状の外筒24とを備えている。
内筒23は外筒24内に長手方向に移動可能に嵌合されており、内筒23の先端部と外筒24の先端部との間の円筒状の空間Fには、収縮させた状態の神経刺激装置21を収容することができるようになっている。また、図6に示されるように、内筒23に対して外筒24を基端側にスライドさせることにより、空間Fに収容されていた神経刺激装置21を解放し、半径方向外方に拡張させることができるようになっている。
内筒23には中央に、長手方向に貫通し、ガイドワイヤ12を貫通させることが可能な貫通孔23aが設けられている。また、内筒23の先端部に設けられた前記空間Fに対向する長手方向位置には、半径方向外方に向けて全周にわたり超音波を走査し、反射して戻る超音波を検出することができる超音波プローブ25が配置されている。
また、内筒23には、前記超音波プローブ25よりも基端側に、長手方向に間隔をあけて2カ所に配置されたX線不透過性の材質からなるマーカ26a,26bが設けられている。
一方、外筒24の先端にも、X線不透過性の材質からなるマーカ27が設けられている。
このように構成された本実施形態に係る神経刺激システム20の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る神経刺激システム20を用いて胆管Aに走行する副交感神経Dを刺激するには、まず、図4に示される神経刺激装置21のステント2を収縮状態として、図5に示されるように、搬送装置22の内筒23と外筒24との間の空間Fに収容する。
次いで、内視鏡の挿入部10のチャネルを介して乳頭Cから胆管A内にガイドワイヤ12を挿入し、挿入されたガイドワイヤ12を内筒23の貫通孔23aに貫通させた状態で搬送装置22をガイドワイヤ12に沿って胆管A内に挿入していく。
そして、搬送装置22が、神経刺激装置21の設置位置に到達した時点で、図6に示されるように、搬送装置22の内筒23に対して外筒24を後退させるように移動することにより、神経刺激装置21を解放し、図6および図7に示されるように、ステント2を拡張させる。
この場合に、患者の体外にX線観察装置(図示略)を配置し、搬送装置22に設けられたマーカ26a,26b,27を監視する。すなわち、外筒24の先端に配置されたマーカ27が、内筒23の2つのマーカ26a,26bの間に配置されるまで外筒24を後退させることにより、ステント2を空間F内に一部収容状態に配置しながら、電極3a,3bが胆管Aに接触する程度に十分に拡張させることができる。
これにより、ステント2の外周面に取り付けられている2つの電極3a,3bが胆管Aの内壁に密着させられるので、電極3a,3b間に電気パルスを印加する。
そして、内筒23に設けられた超音波プローブ25から超音波を半径方向に射出し、ステント2あるいは胆管A内壁において反射して戻る超音波を検出する。これにより、胆管Aが収縮したのか、拡張したのかを検出することができる。
その結果、胆管Aが収縮した場合には、電気パルスによって交感神経Eが刺激されていることになるので、その場合には、内筒23に対して外筒24を前進させて、内筒23と外筒24との間の空間Fにステント2を再収縮させて収容する。そして、搬送装置22をその長手軸周りに回転させることにより、電極3a,3bを周方向に移動させる。
ステント2の展開、電極3a,3b間への電気パルスの印加、胆管Aの内径の監視、ステント2の収縮および電極3a,3bの周方向移動を繰り返すことにより、胆管Aの内径が最も大きくなる位置に、電極3a,3bを配置した状態に神経刺激装置21を設置することができる。
そして、外筒24のマーカ27が内筒23の基端側のマーカ26bの位置付近となるまで内筒23に対して外筒24を後退させることにより、ステント2を完全に解放することができる。この後に、搬送装置22およびガイドワイヤ12を胆管A内から抜き出すことにより、電極3a,3bを副交感神経Dに近接する位置に配置した状態で、神経刺激装置21を胆管A内に留置することができる。
このように構成された本実施形態に係る神経刺激システム20によれば、胆管Aの内径を検出する超音波プローブ25を胆管A内に留置される神経刺激装置21に設けるのではなく、神経刺激装置21を搬送する搬送装置22に設けているので、神経刺激装置21の構成を簡易にすることができる。
なお、本実施形態においては、内筒23に設けた超音波プローブ25によって、胆管Aの内径の変化を検出することとしたが、これに代えて、図8に示されるように、ステント2に周方向に間隔をあけて、複数のX線不透過性のマーカ28を設けた神経刺激装置30を採用してもよい。図8に示す例では、電極3aもX線不透過性のマーカ28の1つとして使用し、周方向に等間隔に4カ所にマーカ28,3aを配置している。
体外に配置されているX線撮影装置によって、X線画像を取得し、電極3aおよびマーカ28間の距離の変化を検出することにより、胆管Aの内径の変化を検出することができる。このようにすることで、超音波を全周にわたって走査する超音波プローブ25を設けなくても、簡易に胆管Aの内径の変化を検出することができ、副交感神経Dを最も効率的に刺激できる位置に電極3a,3bを配置することができるという利点がある。
A 胆管(体腔)
1,21 神経刺激装置
2 ステント
3a,3b 電極
4 刺激回路
5 内径検出部(体腔内径検出部)
20 神経刺激システム
22 搬送装置
25 超音波プローブ(体腔内径検出装置)
28 マーカ

Claims (7)

  1. 半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で前記体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステントと、
    該ステントの外周面に長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極と、
    前記ステントに設けられ、前記電極間に刺激信号を出力する刺激回路と、
    前記ステントに設けられ、前記刺激回路からの刺激信号の出力に応じた前記体腔の内径寸法の変化を検出する体腔内径検出部とを備える神経刺激装置。
  2. 前記体腔内径検出部が、前記ステントの歪みを検出し、検出された歪みに応じて前記体腔の内径寸法の変化を検出する請求項1に記載の神経刺激装置。
  3. 半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で前記体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステントと、
    該ステントの外周面に長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極と、
    前記ステントに設けられ、前記電極間に刺激信号を出力する刺激回路と、
    前記ステントに、周方向に間隔を空けて取り付けられたX線不透過性の材質からなる複数のマーカとを備える神経刺激装置。
  4. 半径方向に収縮した状態で体腔内に挿入でき、半径方向に拡張した状態で前記体腔内壁を半径方向外方に押圧可能な略円筒状のステントと、該ステントの長手方向に間隔を空けて取り付けられた2つの電極と、前記ステントに設けられ、前記電極間に刺激信号を出力する刺激回路とを備える神経刺激装置と、
    該神経刺激装置の前記刺激回路からの刺激信号の出力に応じた前記体腔の内径寸法の変化を検出する体腔内径検出装置とを備える神経刺激システム。
  5. 前記体腔内径検出装置が、前記神経刺激装置の前記ステントを収縮状態で収容して前記体腔内まで搬送し、前記体腔内において前記ステントを拡張させる搬送装置に設けられている請求項4に記載の神経刺激システム。
  6. 前記体腔内径検出装置が、前記ステント内に配置され、半径方向外方に向けて超音波を発振するとともに、前記ステントまたは前記体腔内壁において反射して戻る超音波を検出可能な超音波プローブである請求項5に記載の神経刺激システム。
  7. 前記体腔内径検出装置が、前記ステントの周方向に間隔をあけて取り付けられた複数のX線不透過性の材質からなるマーカと、患者の体外に配置され、前記体腔のX線画像を取得するX線撮影装置とを備える請求項4に記載の神経刺激システム。
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