JP2016513568A - 手術用ドリル - Google Patents

Abstract

この発明は、身体への手術的アクセスのための装置及び方法に向けられ、特には、体腔へアクセスするための手術用ドリルとその方法に向けられる。一般に、手術用ドリルは、骨及び／あるいは硬組織が穴を開けられる必要があるような、体腔あるいはそのパーツへのアクセスを得るために利用される。例えば、頭蓋骨及び、内部空腔を有する他の骨は、その骨の中に含まれる身体の部分を治療するために、手術的アクセスを必要とする。さらに、一般に、出来るだけ小さく、特定方向で、及び／あるいは軌跡の、アクセス穴あるいは開口部を生成することが、一般に望ましい。このように、アクセス穴あるいは開口部は、治療装置などの他の装置を、アクセス穴あるいは開口部の確立された軌跡に沿って、特定の目標へとガイドするのに利用されることが出来る。【選択図】図５

Description

＜関連出願への相互言及＞
この出願は、発明の名称"SURGICAL DRILL"である、２０１３年３月１５日出願の米国仮特許出願６１／８００，８８３号と、発明の名称"SURGICAL DRILL"である、２０１３年１２月１２日出願の米国仮特許出願６１／９１５、２０３号に対し、利益と優先権を主張し、これらのすべての内容は、ここに、参照によって組み込まれる。
＜技術分野＞

この発明は、身体への手術的アクセスのための装置及び方法に関し、特には、体腔にアクセスするための手術用ドリルとその方法に関する。

定位的頭部フレームは、神経外科学において、長く、有用と証明された歴史を有している。２つの最も良く用いられるものは、Leksell (Elekta) and CRW (Integra Neurosciences)フレームである。これらの術においては、フレームは、４点で固定するために、患者の頭蓋骨に対し、直接ピンをねじ込むことにより、頭部に搭載される。取り付けられたフレームを有する頭部は、そして、目標を特定するために、CTあるいはMRIによって画像化され、それは、外部フレームに対し、手動で、あるいは、より頻繁には、コンピュータソフトウェアで行われる。フレームと目標の両方は、画像上で見ることが出来るので、フレーム上の所定の参照点から目標までの距離は、３つの座標によって測定することが出来る。次に、ORにおいて、弧状装置が、頭部フレームに取り付けられ、前に測定された座標と所望の軌跡に基づいて調整される。正しい位置に配置されると、目標まで、軌跡に沿って穴を開けるために、ガイドが用いられる。これらの頭部フレームは、多くが、頭蓋骨と、頭蓋アクセスを生成するために用いられるガイドとの間の永久的な固定を有することによって達成される、目標構造に到達するための高精度（１−２ｍｍ）に関連している。残念ながら、フレームは、患者にとって煩雑で、不快であり、時間がかかる。

フレームなしの定位的術は、解剖学的目印、基準の皮膚、あるいは、基準の骨を用いて、患者の頭蓋骨を、事前に取得されたMRIあるいはCTスキャンに登録することによっている。手術室では、基準マーカあるいは皮膚の表面の方向は、ナビゲーションシステム上の定位カメラを用いて、脳画像のボリュームに登録される。登録が完了すると、ナビゲーションシステムは、任意の登録された手術器具の患者の脳の解剖学的構造との関係を示すことが出来る。それらの神経ナビゲーションシステムの２つの主な製造会社は、MedtronicとBrainlabsである。両会社は、規定された軌跡に沿った、目標へのねじりドリルアクセスを可能とするために、患者のベッドに取り付けられるアクセサリを提供している。それらのアクセサリ(Medtronic - Precision Aiming Device 及び Brainlab Varioguide)の欠点は、いずれも患者の頭部に直接取り付けられず、したがって、ドリルの任意の動きは、頭部の対応する動きに直接伴わないことである。両システムは、手術室において、セットアップのための追加的な時間やリソースを必要とする。最後に、基準の皮膚は、下の頭蓋骨に対して移動可能であるので、登録だけから、追加的なエラーが実現してしまうかもしれない。

発明の要約

この発明は、身体への手術的アクセスのための装置及び方法に向けられ、特には、体腔にアクセスするために、所定の軌跡に定位的にガイドされる手術用ドリルとその方法に向けられる。一般に、手術用ドリルは、骨及び／あるいは、他の硬組織に穴を開ける必要があるなど、体腔や部分へのアクセスを得るために利用される。例えば、頭蓋骨および、内腔を有する他の骨は、骨の中に含まれている身体の一部を治療するために、手術的にアクセスする必要がある。さらに、一般には、出来るだけ小さく、特定の方向で、及び／あるいは、軌跡で、アクセス穴あるいは開口部を生成することが、一般に望まれるだろう。このように、アクセス穴あるいは開口部は、治療装置などの他の装置を、アクセス穴あるいは開口部の確立された軌跡に沿って、特定の目標へガイドするために利用されるだろう。また、一般には、オートクレーブによるなど、手術に用いるのに、手術ドリルの一部、あるいは、全体が、滅菌されていることが望ましいだろう。さらに、手術ドリルは、廃棄可能で、小型で、使用するのに最小限の組み立て部材を必要とし、出来るだけ迅速に、効果的に、骨を貫通するなど、アクセスを得るために、出来るだけ強力であることが、一般に望まれるだろう。本発明の例示的側面においては、本発明の手術用ドリルは、一般に、メインボディと、ドリルの刃を搭載するように適用されたメインボディの一端に向かったマウント部品とを含む。メインボディ内のチャネルあるいはカニューレ挿入は、このドリルの刃に対して、固定された方向で、ナビゲーション装置を受けるように適用されている。チャネルあるいはカニューレ挿入は、メインボディ内を部分的に通って延伸するだろう。一側面においては、ドリルの刃は、マウント部品に取り外し可能なように搭載されるだろう。他の側面においては、ドリルの刃は、マウント部品に固定的に搭載されるだろう。ハンドルは、手術の間、簡単で、正確な使用を提供する助けとなるだろう。ナビゲーション装置は、例えば、アクセス穴が、トラッキング部品によってガイドされ、特定の目標に向かってなど、特定の軌跡に沿って穴が開けられるように、使用の間、手術用ドリルの軌跡を定位的に追跡し、制御するために、例えば、ナビゲーションプローブ、あるいは、ワンド、あるいは、トラッキング装置などの、定位的トラッキング部品を含むだろう。一側面においては、ナビゲーション装置は、チャネルあるいはカニューレ挿入に受け入れられ、実質的に手術用ドリルのメインボディ内に配置される。他の側面においては、ナビゲーション装置は、アダプタを介して、チャネルあるいはカニューレ挿入に搭載され、実質的に、手術用ドリルのメインボディの外部に配置される。更なる側面においては、ナビゲーション装置は、チャネルあるいはカニューレ挿入内に受け入れられ、実質的に、手術用ドリルのメインボディ内に搭載される。例えば、手術用ドリルは、一般に、定位的手術において用いられる標準のナビゲーションプローブあるいは、ワンド、及び／あるいは他のトラッキング装置を受けるように、互換性を有する、及び／あるいは、アダプタを介して互換性を有するだろう。一般に、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、トラッキングの安定性と正確性に寄与するので、挿入可能なプローブあるいはワンドに対して、相対的に深いであろう。チャネルあるいは部分的なカニューレ挿入は、また、例えば、少なくとも、テーパ部分、段差部分などの、異なる直径を有する部分、及び／あるいは、これらの組み合わせを含むことなどにより、アダプタ、スリーブ、あるいは、シムを用いることなく、異なる直径の、挿入可能なプローブ、ワンド、あるいは、装置にフィッティングするように適用されることが出来る。チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、また、挿入されたプローブ、ワンド、あるいは装置が、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入に確実に保持されることが出来るように、ロック、及び／あるいは、他の保持部品を含むことが出来る。ロック及び／あるいは他の保持部品は、また、挿入されたプローブ、ワンド、あるいは装置の保持を補助するように適用されるが、例えば、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入において、挿入されたプローブ、ワンド、あるいは、装置の自由回転を可能にすることが出来る。ある実施形態においては、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、また、挿入されたプローブあるいはワンドが、ドリルの刃の軌跡、したがって、穴を開けられたアクセス穴に一致するように、ドリルの刃と直線上となることが出来る。一般に、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入の滅菌を、手術用ドリルのドリルの刃の端の滅菌とは別個に維持されるように、ドリル全体を介しては通過しないことが望ましい。

他の実施形態においては、手術用ドリル自身は、組み込み、あるいは、取り外し可能な基準ナビゲーションのような、手術用ドリルの位置及び／あるいは方向の追跡を可能にする部品を含むことが出来る。

本発明の一側面においては、手術用ドリルは、一般に、手術中に、簡単にかつ正確に使用できるように、ハンドルのついたメインボディを含むことが出来る。メインボディ及び／あるいは、ハンドルは、一般に、モータ、電源、モータのための制御システム、及び／あるいは、モータの出力のためのギア機構を含むことが出来る。ドリルの刃及び／あるいは、他の器具は、一般に、チャックにより着脱自在に、あるいは、ギア機構あるいはモータへ直接取り付けることにより、固定的に、など、ドリルに取り付けられることが出来、メインボディの一端から延伸することが出来る。ある実施形態においては、ドリルの刃は、ドリルの刃が、手術用ドリルから外れないように、モータ、及び／あるいは、ギア機構へ固定的に搭載されることが出来る。これは、例えば、間違った種類のドリルの刃を使ってしまうことを防ぐことなどにより、ユーザエラーに対して、手術用ドリルに耐性を持たせ、及び／あるいは、手術用ドリルを、構造的に簡単にし、及び／あるいは、より廃棄可能とするために利用されることが出来る。手術用ドリルは、さらに、モータ及び取り付けられたドリルの刃を起動するための、トリガ、あるいは、他の適切な制御などのアクチュエータを含むことが出来る。アクチュエータは、ハンドル、あるいは、メインボディの他の部分などの、手術用ドリルの外部に存在することが出来、あるいは、他の制御、有線制御、無線制御、音声制御、及び／あるいは、他の適切な制御機構などが、利用できる。ある実施形態においては、電源は、非充電式、及び／あるいは、非着脱式とすることが出来る。これは、手術用ドリルをより廃棄（使い捨て）可能とし、及び／あるいは、手術用ドリルが、意図された寿命を超えて利用されるのを防ぐために、利用されることが出来る。例えば、電源は、手術用ドリルの所定の、予想使用寿命に合致するように選択された、既知の、有限の電荷を保持することが出来る。

本発明の他の側面においては、手術用ドリルは、定位的アクセス装置を利用することが出来る。

一般に、定位的装置は、装置を、例えば、頭蓋骨などに、装置が、一般に、患者の身体あるいは部分に対し、空間的に固定されるように、患者の身体の一部に固定するための部分あるいは部品を含むことが出来る。定位的装置は、また、一般に、患者の身体あるいは部分に対し、特定の軌跡に、医療的装置あるいは他の装置をガイドするための部分、あるいは、部品を含むことが出来る。

一側面においては、定位的アクセス装置は、例えば、定位的アクセス装置が、患者の身体あるいは部分に確実に搭載されるように、マウント装置あるいは部品をさらに含む、複数のマウントアームを含む。ある実施形態においては、マウントアームは、一般に、患者の身体あるいは部分への定位的アクセス装置の安定な搭載を提供するように適用されることが出来る。例えば、多くの身体の部分は、曲がったり、不規則な表面を有するので、安定な搭載が望まれる。例示的実施形態においては、マウントアームは、マウントアームが患者の身体に取り付けられたとき、定位的アクセス装置が、一般に、空間的に安定で、及び／あるいは、確実に取り付けられるように、少なくとも安定な面を形成することが出来る。一実施形態においては、定位的アクセス装置は、安定な面を形成する３本のマウントアームを含むことが出来る。マウントアームは、また、例えば、頭蓋骨のような、患者の身体、あるいは、部分の輪郭に適合するように適用されることが出来る。マウントアームは、さらに、例えば、定位的アクセス装置と患者の身体及び／あるいは部分との間にアクセス空間ができるように、輪郭を形付けることに適用されることが出来る。これは、例えば、医療的装置、及び／あるいは、定位的アクセス装置と、患者の身体及び／あるいは部分との間の他の装置を操作するために望ましいことである。

他の側面においては、定位的アクセス装置は、例えば、装置が、患者の身体あるいは部分と特定の方向及び／あるいは、空間的関係を保持するように、医療的装置及び／あるいは、他の装置が、定位的アクセス装置を搭載し、あるいは、ガイドすることができるように、マウント及び／あるいは、ガイド部品を含む。ある実施形態においては、マウント及び／あるいはガイド部品は、一部の方向が、患者の身体、その部分、及び／あるいは、定位的アクセス装置の残りに対し、変えることが出来るように、軌道上を回転できるなどの回転可能部分、及び／あるいは、切り替え可能部分を含むことが出来る。例示的実施形態においては、マウント及び／ガイド部品は、例えば、医療的装置及び／あるいは他の装置を受けるように、ガイドチャネルをさらに含むことが出来る、例えば、回転範囲を含むことが出来る。

更なる側面においては、定位的アクセス装置は、例えば、患者の身体及び／あるいは、その部分に対し、定位的アクセス装置を搭載し、配置し、及び／あるいは、その位置及び／あるいは方向を登録することを補助するための部品を含む。ある実施形態においては、定位的アクセス装置は、例えば、ねじ、釘、ボルト、ピン及び／あるいは、任意の他の適切な搭載ハードウェアあるいは、それらの組み合わせなどの、例えば、搭載ハードウェアを含むことが出来る。身体及び／あるいは、その部分のある曲率及び／あるいは形状に対し、マウントアームの端と身体の間のスペーサのような、スペーサ及び／あるいは、他の調整アクセサリが、定位的アクセス装置に安定な面を確立できるように、利用されることが出来る。一般に、搭載ハードウェアは、例えば、マウントアームを介して、例えば、骨、軟組織など、患者の身体及び／あるいはその部分へ、例えば、定位的アクセス装置を、安定して、及び／あるいは、確実に保持し、及び／あるいは、固定することが出来る。ある実施形態においては、搭載ハードウェアは、また、例えば、患者の身体及び／あるいはその部分に対し、例えば、定位的アクセス装置を配置し、及び／あるいは、その位置及び／あるいは方向を登録するのを保持するための基準マーカを提供し、及び／あるいは、基準マーカとして機能することが出来る。例えば、搭載ハードウェアは、例えば、磁気共鳴画像（MRI）、X線、コンピュータ断層撮影（CT)、超音波、及び／あるいは、任意の他の適切な検出方法あるいは、これらの組み合わせなどの検出方法によって登録され、及び／あるいは、画像化されることが出来る。

再利用可能な、及び／あるいは、再充電可能な手術用ドリルは、便利であり、ある使用においては望ましい。一般には、手術用ドリルは、すべてのコンポーネントが滅菌可能コンポーネントなので、高価なコンポーネントからなり、したがって、１回あるいは数回のみの使用後、それらを廃棄するのは経済的ではない。ドリルは、また、一般に、ドリルの刃が搭載され、オペレータによって取り替えられるように構成される。しかし、あるデリケートな手術については、例えば、摩耗、あるいは、過酷な滅菌処理を用いられたため、パーツが不良となることによる、ドリルの刃の組み立て、あるいは、取替え中のオペレータのエラーによる、あるいは、再充電バッテリの欠陥によるなどで、ドリルの動作が途中で動かなくなるようなドリルを有することは望ましくない。

本発明の更なる例示的側面においては、本発明の手術用ドリルは、一般に、メインボディと、メインボディの一端に向かって固定的に搭載されたドリルの刃を含むことが出来る。メインボディ内のチャネルあるいはカニューレ挿入は、このドリルの刃に対し、固定した方向で、ナビゲーション装置を受けるように適用されている。チャネルあるいはカニューレ挿入は、メインボディの内部を部分的に貫通して延伸することが出来る。ドリルの刃は、メインボディ上にあるマウント部品に搭載され、それは、メインボディの延長であることが出来る。

一側面においては、本発明の手術用ドリルは、再利用されないように、例えば、オートクレーブによるなどして、ある方法では、滅菌されないような材料から製造されることが出来る。他の側面においては、本発明の手術用ドリルは、廃棄可能な手術用ドリルが、有限の時間だけ使用できるように、充電不可能及び／あるいは取り外し不可能である、廃棄可能な手術用ドリルの電源を含むことが出来る。一般に、例えば、再使用を防止し、設計寿命を超えての使用を防止し、相互汚染の機会を減らし、及び／あるいは、設計のコストを簡素化する、及び／あるいは、減少するために、手術用ドリルは廃棄可能であることが望ましい。更なる例においては、一般に、オペレータエラーを最小限にするために、最小限の組み立てを要求するだけの手術用ドリルを有することが望ましい。

ドリルの本発明の更なる例示的側面は、本発明のすべての他の例示的側面について、上記した、すべての側面と特徴を含むことが出来る。

他の側面においては、定位的アクセス装置は、特定の場所及び／あるいは、特定の軌跡に沿って、患者の身体の内部にアクセスするための方法に利用される。例示的実施形態においては、定位的アクセスの方法は、

ステップ１：患者とナビゲーションツールの登録後、標準ナビゲーションワンドは、大まかなエントリポイントを決定し、マークするために使用される、手術用ドリルのチャネルに挿入され、患者が用意される。ドリルの刃は、そして、執刀医が、例えば、片手で、２つの装置を保持できるように、定位的アクセス装置の範囲内に挿入される。

ステップ２：定位的ナビゲーションソフトウェアを用い、執刀医は、望ましいエントリポイントを見つけ、ナビゲーションワンドと結合された手術用ドリルを目標への計画された軌跡に整列させる。執刀医は、そして、定位的アクセス装置を、患者の身体にスライドして下ろして行き、例えば、３つの小型のチタンねじのような搭載ハードウェアは、そして、例えば、肌を介して、及び例えば、頭蓋骨のような骨の中に固定される。ワンドは、装置を所定位置に固定する前などに、軌跡を確実にするために再使用されることが出来る。

ステップ３：刺切は、また、定位的アクセス装置の下に、エントリ領域においてなされる。執刀医は、そして、定位的アクセス装置によって、軌跡上に固定され、結合されたナビゲーションワンドで追跡されたドリルの刃で、例えば、頭蓋骨のような骨を貫通して、穴を開ける。

ステップ４：ドリルは、そして、オプションとして、例えば、骨ねじあるいはアンカーが、定位的アクセス装置下に配置されることが出来るように、引き込ませられる。ドリルアダプタは、ねじのねじ山がステップ３で生成された穴に入るように、骨ねじ、あるいは、アンカーの近位端にフィットするようにされる。生体組織検査プローブは、また、例えば、自身のつまみねじなどによって、適切なアダプタを介して直接通過し、例えば、組織サンプルを取得するために使用される。

ステップ５：プローブあるいは電極の配置のため、執刀医は、例えば、前に開けられた穴に固定するなどして、骨ねじを固定する。

ステップ６：定位的アクセス装置は、例えば、３つねじを取り外すことにより、外すことができ、刺切が生成された場合には、単一のステープルあるいは、縫合を用いて、閉じることが出来る。Touhy-Borstアダプタは、また、骨ねじの近位のメスルアー上にねじ込まれることができ、滅菌場を確保しながら、付与装置を通過させることを可能にする。

ある実施形態においては、定位的アクセス装置は、また、穴が開けられた後、所定の位置に残されることが出来る。例えば、骨ねじは、連続的に封止されたチャネルが、定位的アクセス装置から、骨ねじを通って、身体内に、確立されるように、定位的アクセス装置を接続することが出来る。封止キャップ及び／あるいは、他の封止コンポーネントは、また、定位的アクセス装置の導入端を封止するために含まれることが出来る。

他の実施形態においては、定位的アクセス装置は、所定の場所に残され、導入器が、定位的アクセス装置のチャネルと、身体の開けられた穴に挿入される。導入器の端は、さらに、チャネルが滅菌状態を保つよう、キャップ、及び／あるいは、シールを含むことが出来る。

ある側面においては、定位的アクセス装置は、一般に、既存の、及び／あるいは、標準実装のナビゲーション装置、プローブ及び／あるいはシステムと共に利用されるので、望ましく、そして、非常に少ない追加的なトレーニングが必要、及び／あるいは、専門装置を必要とする、多様な医療的実務に適用可能である。例えば、定位的アクセス装置は、一般に、標準のナビゲーションプローブ、あるいは、ワンド、治療装置、ドリル及び／あるいは、定位的手術に用いられる他の装置を受ける、ように互換的である、及び／あるいは、アダプタを介して互換的であることが出来る。さらに、定位的アクセス装置の使用は、一般に、直感的であり、例えば、ユーザが最小の困難で、定位的アクセス装置を使用する一方、普遍的な使用設計のために、応用において、非常に、多用途であり続けるように、最小の数の、動くパーツ及び／あるいはコンポーネントで、手術用途において助けになる。

上記及び他の利点と共に、本発明は、図面に図示された本発明の実施形態の以下の詳細な説明から、最も良く理解されるだろう。

本発明の実施形態における手術用ドリルを図示する。 本発明の実施形態における手術用ドリルを図示する。 手術用ドリルに搭載されたナビゲーションワンドを図示する。 ナビゲーションワンドの例を図示する。 手術用ドリルの部分的切り欠き図を図示する。 本発明のある実施形態における定位的アクセス装置を図示する。 定位的アクセス装置及びナビゲーションワンドを有する手術用ドリルを図示する。 本発明のある実施形態における定位的アクセス装置を図示する。 本発明のある実施形態における定位的アクセス装置を図示する。 手術用ドリルの他の実施形態を図示する。 可変直径カニューレ挿入を有する手術用ドリルの内部コンポーネントを図示する。 可変直径カニューレ挿入を有する手術用ドリルの内部コンポーネントを図示する。 可変直径カニューレ挿入の例を図示する。 可変直径カニューレ挿入の例を図示する。

下記の詳細な説明は、本発明の側面に従って提供される、提示のための例示的な装置、方法、及び材料の説明として意図されており、本発明が実装され、利用される唯一の形態を表すことは意図していない。しかし、同一、あるいは、同等な機能、及び、コンポーネントは、本発明の精神及び範囲内に含まれることも意図する異なる実施形態によって達成されることが出来る。

他に定義されないならば、ここに用いられる全ての技術的、及び、科学的語句は、本発明が属する分野の当業者によって通常理解されるものと同じ意味を有している。ここに説明されるのと同一あるいは同等の任意の方法、装置、及び、材料は、本発明の実施あるいはテストに用いられることが出来るが、例示された方法、装置、及び材料が、ここに説明される。

この発明は、身体への手術的アクセスのための装置及び方法に向けられ、特には、体腔にアクセスするための手術用ドリルと、その方法に向けられる。一般に、手術用ドリルは、骨及び／あるいは、他の硬組織が穴が開けられる必要がある、体腔あるいは部分へのアクセスを得るために利用される。例えば、頭蓋骨及び内部空腔を有する他の骨は、骨の中に含まれる身体部分を治療するために、手術的アクセスが要求されるだろう。さらに一般には、出来るだけ小さく、特定の方向及び／あるいは軌跡での、アクセス穴、あるいは、開口部を生成することが望ましい。このように、アクセス穴あるいは開口部は、アクセス穴あるいは開口部の確立された軌跡に沿って、特定の目標まで、治療装置のような、他の装置をガイドするために利用されることが出来る。また、一般には、手術用ドリルの一部あるいは全体は、オートクレーブのような手術における使用に対し、滅菌可能であることが望ましい。さらに、手術用ドリルは、廃棄可能で、小型で、使用のために最小の組み立てが必要で、及び、骨を貫通するような、アクセスを得ることができるように出来るだけ強力で、出来るだけ迅速で、効率であることが一般に望ましい。例えば、手術用ドリルは、再利用されないように、例えば、オートクレーブのようなある方法で、滅菌できない材料で製造されることが望ましい。他の例では、廃棄可能な手術用ドリルの電源が、廃棄可能な手術用ドリルが、有限な時間だけ使用できるように、充電不可能、及び／あるいは、取り外し不可能であることが望ましい。手術用ドリルは、例えば、再使用を防止し、設計寿命を超えての使用を防止し、相互汚染の機会を減らし、及び／あるいは、設計のコストを簡単化し、及び／あるいは減少するために、廃棄可能であることが一般に望ましい。

本発明の一側面においては、図１の手術用ドリル１００のような、手術用ドリルは、一般に、手術中の簡単かつ正確な使用のためのハンドル１０４付きメインボディ１０２を含むことが出来る。ハンドル１０４は、また、図示されるように、人間工学グリップ１０４ａのような、より扱いやすく、人間工学を考慮したグリップ部品を含むことが出来る。メインボディ１０２及び／あるいはハンドル１０４は、一般に、図３に関して、以下に図示され、説明されるように、モータ、電源、モータのための制御システム及び／あるいはモータの出力のためのギア機構を含むことが出来る。図１に示されるようなドリルの刃１０８のような、ドリルの刃及び／あるいは、他のツールは、チャックによる着脱可能な、あるいは、ギア機構あるいはモータへの直接取り付けによる固定的なもののように、一般に、マウント１０９を介して、ドリル１００に取り付けられ、図示されるように、メインボディ１０２の一端から延伸することが出来る。手術用ドリル１００は、さらに、モータと取り付けられたドリルの刃１０８を駆動するために、トリガ１０５のようなアクチュエータあるいは、他の適切な制御を含むことが出来る。アクチュエータは、トリガ１０５がハンドル１０４あるいは、メインボディ１０２の他の部分に図示されているように、手術用ドリル１００の外側にあり、あるいは、有線制御、無線制御及び／あるいは他の適切な制御機構のような、他の制御を利用することが出来る。例えば、執刀医に良く知られ、身近なフットペダル、あるいは、他のリモート制御も利用することが出来る。

図３に示されているように、モータ１２０は、マウント１０９に搭載されるドリルの刃１０８と結合されることが出来る。ギアあるいは他の速度制御機構は、また、モータ１２０とマウント１０９の間の機構１２２で図示されているように、利用されることが出来る。ある実施形態においては、ドリルの刃１０８は、ドリルの刃１０８が手術用ドリル１００から外れないように、モータ１２０及び／あるいは、ギア機構１２２に固定的に搭載されることが出来る。これは、例えば、間違った種類のドリルの刃を使うことを防止し、及び／あるいは、手術用ドリル１０８が、構成において簡単化され、及び／あるいは、より廃棄可能となるように、ユーザエラーに対してより耐性を有するようにするために利用される。逆転／正転制御１０３は、また、一つの設定が穴あけ用で、もう一つの設定が引き込み用とする、回路１０７を介したモータ１２０の方向の制御に利用されることが出来る。バッテリあるいは他の電源は、さらに、図５Ａの手術用ドリル１００’に図示されるバッテリ１０６ａのように、ハンドル１０４の空間１０６におけるように、手術用ドリル１００の内部に格納されることが出来る。バッテリ１０６ａは、また、図５に図示されるように、リリース部品１０４ｃによって駆動される、アクセスキャップ１０４ｂのような開口部によってアクセスされることが出来る。ある実施形態においては、アクセスキャップ１０４ｂは、バッテリ１０６ａが取除かれないように、固定的に封止されることが出来る。これは、手術用ドリル１００をより廃棄可能とし、及び／あるいは、手術用ドリル１００が、意図された寿命を超えて利用されるのを防止するために、利用されることが出来る。例えば、バッテリ１０６ａは、手術用ドリル１００の所定の予定使用寿命に合致するように選択された、既知の、有限の電荷を保持することが出来る。

利用可能なモータの例は、骨に穴を開けるための十分なパワー／トルクを提供することができ、一方、ハンドヘルド手術用ドリル１００にフィットするように十分小型で、組み立てられた手術用ドリル１００の滅菌状態を許容するものを含む。それは、
モータタイプ：ブラシ型ＤＣモータ（ギアボックス付き）
モータ製造者：LDO Motors Co., Ltd
規定電圧：６Ｖ ＤＣ
無負荷速度：900 RPM +/- 10%
無負荷電流：０．６Ａ（１．２Ａ 最大）
規定トルク：０．４ｋｇ．ｃｍ
規定トルクにおける電流：１．４Ａ（２．１Ａ最大）
規定トルクでの速度：650 rpm +/-10%
モータの直径：２５ｍｍ
モータ長（シャフトを除く）：４９．８ｍｍ
モータ長（シャフトを含む）：６２．８ｍｍ

本発明の例示的側面においては、手術用ドリル１００は、一般に、定位的トラッキング部品を含むことが出来る。一般に、定位的部品は、例えば、アクセス穴が、特定の目標に向かうような、特定の軌跡に沿って穴あけされるように、使用中、手術用ドリルの軌跡を追跡し、制御するために利用されることが出来る。一実施形態においては、図１、２及び２Ａに図示されるように、手術用ドリル１００は、図２Ａにワンド２００で図示されているような、定位的ガイドを搭載するのに用いられる、チャネル１１０のような、チャネル、あるいは、部分的カニューレ挿入を含むことが出来る。例えば、手術用ドリル１００は、一般に、図２Ｂにボール２０４として図示されている、標準マーカを挿入し、追跡するためのメインワンド部分２０２を有するナビゲーションワンド２００で、例が図示されている、標準ナビゲーションプローブあるいはワンド及び／あるいは定位的手術に用いられる他のトラッキング装置を受けるために、互換的、及び／あるいは、アダプタを介して互換的であることが出来る。一般に、チャネル、あるいは、部分的カニューレ挿入は、追跡の安定性と正確性を補助するので、挿入可能なプローブあるいはワンドに対して、相対的に深くあることが出来る。図３は、内部部分１１２を有するボディ１０２のかなりの部分を貫通して延伸するチャネル１１０を図示している。チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、また、挿入されたプローブ、ワンドあるいは装置が、図３のシーリングリング１１１で図示されるように、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入内に確実に保持されるように、ロック及び／あるいは、他の保持部品を含むことが出来る。ある実施形態においては、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、また、挿入されたプローブあるいはワンドの方向が、ドリルの刃の軌跡、そして、穴あけされたアクセス穴に一致するように、図３にチャネル１１０とドリルの刃１０８と共に見られるように、ドリルの刃と直線上にあることが出来る。一般に、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入の滅菌性を、手術用ドリルのドリルの刃の端の滅菌性から別個に維持されるように、チャネルあるいは部分的カニューレ挿入が、ドリル全体を通過しないことが望ましい。図３に図示されるように、チャネル１１０の内部部分１１２が、停止部１１３で止まり、ドリルの刃１０８から分離されている。

チャネルあるいは部分的カニューレ挿入は、また、例えば、少なくとも、テーパ部分、段差部分などの異なる直径を有する部分、及び／あるいは、それらの組み合わせを含むことによってなど、アダプタ、スリーブあるいは、シムを使用しないで、異なる直径の、挿入可能なプローブ、ワンドあるいは装置をフィッティングさせるように適用されることが出来る。段差部分は、例えば、さらに例えば、挿入可能なプローブ、ワンドあるいは装置のための、標準的及び／あるいは良くある直径に対応する、異なる直径の複数の断面を含むことが出来る。チャネルあるいはカニューレ挿入は、また、例えば、円形、正方形、三角形、及び／あるいは、必要な任意の他の断面形状の、異なる挿入可能なプローブ、ワンドあるいは装置を収容するための異なる断面を有する部分を含むことが出来る。

図５及び５Ａは、可変な直径のチャネルあるいは部分的カニューレ挿入を含むことが出来る手術用ドリル１００’の例を図示する。図５Ａは、図５Ｂに示される様々な直径を有するものとして示されるように、異なるサイズのプローブ、ワンド、あるいは、装置を収容するための異なる直径の、断面１１２ａ、１１２ｂを有する複数部分チャネル１１０を示す。複数部分チャネル１１０は、また、図示されるように、断面１１２ａ、１１２ｂの間に配置されたリング１１２ｃのような、追加的シーリングリングを含むことが出来る。

図５Ｃ及び５Ｄは、図５Ｃに示されるように、３ステップ部分１１２’のような複数段差部分、あるいは、図５Ｄに示されるように、テーパ部分１１２”を含むことが出来る、チャネル１１０の更なる例を図示する。

一般に、チャネル１１０の任意の複数の部分あるいはセクションは、異なる挿入可能なプローブ、ワンドあるいは装置が、適切な整列と方向決定を確保するのを助けるため、ドリルの刃１０８の中央線に沿ってなど、手術用ドリルに整合して配置されることが出来るように、手術用ドリル１００’の共通中心を共有することが出来る。

他の実施形態においては、手術用ドリル自身は、組み込み式、あるいは取り外し可能な、標準ナビゲーションなどの、手術用ドリルの位置及び／あるいは方向の追跡を可能とする部品を含むことが出来る。

本発明の他の側面においては、手術用ドリルは、定位的アクセス装置と共に利用されることが出来る。

一般に、定位的装置は、装置が、一般に、患者の身体あるいはその部分に対し、空間的に固定されるように、例えば、頭蓋骨などの患者の身体の部分に装置を固定するための部分あるいは部品を含むことが出来る。定位的装置は、また、一般に、患者の身体あるいはその部分に対し、特定の軌跡に、医療的装置あるいは他の装置をガイドするための部分あるいは部品を含むことが出来る。

一側面においては、定位的アクセス装置は、例えば、定位的アクセス装置が、患者の身体あるいはその部分に確実に搭載されるように、マウント装置あるいは部品をさらに含む複数のマウントアームを含む。ある実施形態においては、マウントアームは、一般に、患者の身体あるいはその部分に、定位的アクセス装置を安定的に搭載するように適用されることが出来る。例えば、多くの身体のパーツは、安定的な搭載が望ましいような、曲がった、あるいは、不規則な面を有する。例示的実施形態においては、マウントアームは、マウントアームが、患者の身体に取り付けられたとき、定位的アクセス装置が、一般に、空間的に安定で、及び／あるいは、確実に取り付けられるように、少なくとも安定な面を形成することが出来る。一実施形態においては、定位的アクセス装置は、安定な面を形成し得る３つのマウントアームを含むことが出来る。マウントアームは、また、例えば、頭蓋骨のような、患者の身体あるいはその部分の輪郭に合致するように適用されることが出来る。マウントアームは、さらに、例えば、定位的アクセス装置と患者の身体及び／あるいはその部分との間にアクセス空間ができるような輪郭を形成するように適用されることが出来る。これは、例えば、医療的装置及び／あるいは、他の装置を、定位的アクセス装置と患者の身体及び／あるいはその部分の間で、操作するために望ましい。

図４は、定位的アクセス装置３００の実施形態の例を図示する。ある実施形態においては、図示されるように、定位的アクセス装置３００は、一般に、三脚であり、患者の身体に搭載されたとき、３つが図示されているように、安定な平面プラットフォームを提供するように、マウントアーム３０２を含むことが出来る。マウントアーム３０２は、また、一般に、定位的アクセス装置３００と患者の身体との間の空間３０６を形成することが出来る。これは、定位的アクセス装置３００が、患者の身体の所定の位置にあるとき、その領域に自由にアクセスできることが望ましい。

他の側面においては、定位的アクセス装置は、医療的装置及び／あるいは、他の装置が、例えば、装置が、患者の身体あるいはその部分に対し、特定の方向及び／あるいは空間的関係を持って保持されるように、定位的アクセス装置に搭載され、これをガイドするためのマウント及び／あるいはガイド部品を含む。ある実施形態においては、マウント及び／あるいは、ガイド部品は、患者の身体、その部分、及び／あるいは定位的アクセス装置の残りに対し、その部分の方向を変えることができるように、回転可能部分を含むことが出来る。例示的実施形態においては、マウント及び／あるいは、ガイド部品は、例えば、医療的装置及び／あるいは他の装置を受けるために、ガイドチャネルをさらに含む、例えば、回転範囲を含むことが出来る。

図４において、定位的アクセス装置３００は、トラック３０８に保持されるマウントボール３１０を含むことが出来る。マウントボール３１０は、一般に、ガイドチャネル３１１が、図４Ａに図示されるように、適切な角度で整列されるように、トラック３０８内で回転することが出来る。マウントボール３１０は、そして、例えば、図４Ａに図示されるように、患者の身体９０に対し、結合されたナビゲーションワンド２００を有する手術用ドリル１００のドリルの刃１０８のような、他の装置を保持することが出来る。マウントボール３１０は、また、例えば、マウントボール３１０が、図４Ｂ及び４Ｃに図示される、つまみねじによるなど、特定の方向に固定されるように、例えば、固定ねじなどの、固定パーツあるいは部品を含むことが出来る。

更なる側面においては、定位的アクセス装置は、例えば、患者の身体及び／あるいはその部分に対して、定位的アクセス装置を、搭載し、配置し、及び／あるいは、その位置及び／あるいは方向を登録するための助けとなるための部品を含む。ある実施形態においては、定位的アクセス装置は、例えば、ねじ、釘、ボルト、ピン、及び／あるいは、任意の他の適切な搭載ハードウェアあるいは、その組み合わせのような、例えば、搭載ハードウェアを含むことが出来る。身体及び／あるいはその部分のある曲率及び／あるいは形状に対し、マウントアームの端と身体の間のスペーサのような、スペーサ及び／あるいは他の調整アクセサリが、安定な面が、定位的アクセス装置に確立されるように、利用されることが出来る。一般に、搭載ハードウェアは、例えばマウントアームを介して、例えば、骨あるいは軟組織になどの、患者の身体及び／あるいはその部分に、例えば、定位的アクセス装置を安定的に、及び／あるいは、確実に保持し、及び／あるいは固定することが出来る。ある実施形態においては、搭載ハードウェアは、また、例えば、患者の身体及び／あるいは、その部分に対してなど、例えば、定位的アクセス装置を配置し、及び／あるいは、その位置及び／あるいは、方向を登録するのに助けとなる標準マーカを提供し、及び／あるいは、それとして機能することが出来る。例えば、搭載ハードウェアは、例えば、磁気共鳴画像（MRI）、X線、コンピュータ断層撮影(CT）、超音波、及び／あるいは、任意の他の適切な検出方法、あるいは、これらの組み合わせなど、検出方法によって登録され、及び／あるいは、画像化されることが出来る。

図４に図示されているように、定位的アクセス装置３００は、マウントアーム３０２の端に搭載される、例えば、ねじ３０３を含むことが出来る。ねじ３０３は、例えば、患者の身体などの面に自身をねじ込むように、例えば、セルフタッピングとすることが出来る。ねじ３０３は、また、上記したように、基準として機能することが出来る。身体のある曲率、及び／あるいは、マウントアーム３０２の明確な大きさの調整を要求する、他の状況に対し、スペーサは、例えば、効果的にマウントアーム３０２を長くするように、例えば、マウントアーム３０２の端と身体との間のねじ３０３の周りなどに、含まれることが出来る。

他の側面においては、定位的アクセス装置は、特定の位置において、及び／あるいは、特定の軌跡に沿って、患者の身体の内部にアクセスする方法を利用する。例示的実施形態においては、定位的アクセスの方法は、以下を含む。

ステップ１：患者とナビゲーションツールを登録後、標準的ナビゲーションワンドは、大まかなエントリポイントを決定し、マークするために用いられる、手術用ドリルのチャネル内に挿入され、患者の準備をする。ドリルの刃は、そして、執刀医が、例えば、片手で２つの装置を保持できるように、定位的アクセス装置の範囲に挿入される。

ステップ２：定位的ナビゲーションソフトウェアを用いて、執刀医は、望ましいエントリポイントを再び見つけ、目標への計画された軌跡に、ナビゲーションワンドと、結合された手術用ドリルとを整列する。執刀医は、定位的アクセス装置を、患者の身体へスライドして下ろし、例えば、３つの小さなチタンねじのような、搭載ハードウェアを、例えば、皮膚を通って、例えば、頭蓋骨のような骨の中へ固定する。ワンドは、装置を所定の位置に固定する前などに、軌跡を確認するために、再び用いられる。

ステップ３：刺切は、また、定位的アクセス装置下のエントリ領域で、形成される。執刀医は、そして、定位的アクセス装置によって軌跡上に固定され、結合されたナビゲーションワンドで追跡されるドリルの刃で、例えば、頭蓋骨のような骨を貫通して、穴を開ける。

ステップ４：ドリルは、そして、オプションとして、例えば、骨ねじ、あるいは、アンカーを、定位的アクセス装置下に配置出来るように、引き込まれる。ドリルアダプタは、ねじのねじ山が、ステップ３で生成された穴に入るように、骨ねじ、あるいはアンカーの近位端にフィッティングされる。生体組織検査プローブは、また、例えば、自身のつまみねじなどの適切なアダプタを直接介して通過し、例えば、組織サンプルを取得するために用いられる。

ステップ５：プローブあるいは電極の配置に対し、執刀医は、例えば、前にあけた穴内に固定することにより、骨ねじを固定する。

ステップ６：定位的アクセス装置は、例えば、３つのねじを外すことにより、取り外しでき、刺切が形成された場合には、単一のステープル、あるいは、縫合を用いて、それは閉じられる。Touhy-Borstアダプタは、また、滅菌場を維持しながら、付与装置を通過させられる、骨ねじの近位メスルアー上にねじ込まれる。

ある実施形態においては、定位的アクセス装置は、また、穴が開けられた後、所定の場所に残されることが出来る。例えば、骨ねじは、連続封止チャネルが、定位的アクセス装置から、骨ねじを通って、身体内まで確立されるように、定位的アクセス装置に接続されることが出来る。シーリングキャップ、及び／あるいは、他の封止コンポーネントは、また、定位的アクセス装置の導入端を封止するために含まれることが出来る。

他の実施形態においては、定位的アクセス装置は、所定の場所に残され、導入器は、定位的アクセス装置のチャネルと、身体の開けられた穴に挿入される。導入器の端は、さらに、チャネルが滅菌状態を維持するように、キャップ及び／あるいは、シールを含むことが出来る。

ある側面においては、定位的アクセス装置は、一般に、既存の、及び／あるいは、標準の実装ナビゲーション装置、プローブ及び／あるいは、システムと共に利用できるので、望ましく、そして、非常に少ない追加的トレーニング、及び／あるいは、専門装置の必要で、多様な医療実務に適用可能である。例えば、定位的アクセス装置は、一般に、標準のナビゲーションプローブ、あるいは、ワンド、治療装置、ドリル、及び／あるいは、定位的手術に用いられる他の装置を受けるように、互換的、及び／あるいは、アダプタを介して互換的である。さらに、定位的アクセス装置の使用は、一般に、直感的で、例えば、ユーザが、最小限の困難で、定位的アクセス装置を使用するが、普遍的な使用設計のために、応用において高度に多用途であるように、最小数の動くパーツ及び／あるいは、コンポーネントでの手術的使用を補助する。

本発明は、その精神と、その本質的な特徴を離れることなく、他の特定の形態に実現されることが出来ることは、当業者によれば、理解されるだろう。したがって、本説明は、あらゆる面で、例示的であり、限定的ではないと考えられる。本発明の範囲は、添付の請求項に示され、その均等物の意味と範囲内に来るすべての変更は、それに含まれることを意図している。

Claims (19)

1. 一端に向かって、ドリルの刃をリバーシブルに搭載するように適用されたマウント部品を有するメインボディと、
   前記メインボディの内部を部分的に通って延伸する、前記メインボディ内部のチャネルと、を備え、
   前記チャネルは、前記ドリルの刃に対して、固定された方向に、ナビゲーション装置を受けるように適用されている、ことを特徴とする定位的手術用ドリル。
2. 固定的に搭載されたドリルの刃を有する廃棄可能なメインボディと、
   前記メインボディを部分的に通って延伸するチャネルと、を備え、
   前記チャネルは、前記ドリルの刃に対して、固定された方向に、ナビゲーション装置を受けるように適用されている、ことを特徴とする定位的手術用ドリル。
3. 前記ナビゲーション装置は、使用中、前記手術用ドリルの軌跡を定位的に追跡し、制御するように適用されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定位的手術用ドリル。
4. 前記ドリルの刃に結合されたモータをさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定位的手術用ドリル。
5. 中空の内部と、実質的に一端に向かうハンドル部と、他端に向かうドリルの刃とを有するボディと、
   前記中空の内部に配置されたモータと、
   前記モータに固定的に搭載されたドリルの刃と、
   前記中空の内部内に配置された電源と、
   前記ハンドル部に配置され、前記モータを駆動するように適用されたアクチュエータと、
   前記中空の内部内であって、前記ボディを部分的に通り、前記ドリルの刃に対し、固定された方向に、ナビゲーション装置を受けるように適用されたマウントチャネルと、
   を備えることを特徴とする定位的手術用ドリル。
6. 前記マウントチャネルは、可変する直径の少なくとも１つの断面を備える、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
7. 前記可変する直径の少なくとも１つの断面は、段差断面、テーパ断面、及び、両者の組み合わせからなるグループから選択される、ことを特徴とする請求項６に記載の定位的手術用ドリル。
8. さらに、前記チャネル内にシーリングリングを備える、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は７のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
9. さらに、前記ボディ内に電源を備える、ことを特徴とする請求項１、２又は５ １、２、３、４、５又は７、２、３又は４の何れか１項に記載の定位的手術用ドリル。
10. 前記電源は、取り外し不可能な電源である、ことを特徴とする請求項１０に記載の定位的手術用ドリル。
11. 前記電源は、充電可能な電源である、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の定位的手術用ドリル。
12. さらに、前記ボディ内に、電源を挿入するための、前記電源が挿入された後、固定的に封止するように適用されたアクセスキャップを備える、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は７のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
13. 前記ボディは、オートクレーブ不可能な材料からなる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は７のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
14. さらに、前記ドリルの刃を駆動するアクチュエータを備える、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
15. さらに、前記ドリルの刃の回転方向を切り替えるように適用された正転／逆転スイッチを備える、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は７のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
16. 前記マウントチャネルは、前記ドリルの刃と共通の軸上に配置される、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は７のいずれか１項に記載の定位的手術用ドリル。
17. 体腔に定位的にアクセスする方法であって、
    フレームレスナビゲーションシステムによって追跡される、手術用ドリル内に少なくとも部分的に受け入れられるナビゲーション装置を使って、体腔内の所定の軌跡に沿って、前記手術用ドリルのドリルの刃を整列することと、
    前記所定の軌跡に、前記ドリルの刃を保持することと、
    前記ドリルの刃で、前記体腔内にアクセス穴を開けることと、
    を備える、ことを特徴とする方法。
18. 体腔に定位的にアクセスするシステムであって、
    手術用ドリルであって、
    固定的に搭載されたドリルの刃を有するメインボディと、
    前記ボディの内部にあり、前記ボディを部分的に貫通しており、前記ドリルの刃に対して、固定された方向にあるチャネルと、
    を有する手術用ドリルと、
    移動可能なガイドチャネルと、定位的アクセス装置を面に取り付けるように適用された複数のマウント部品とを備える定位的アクセス装置と、
    を備える、ことを特徴とするシステム。
19. さらに、前記ドリルの刃に対し、固定された方向に、前記チャネル内で受けられるように適用されたナビゲーション装置を備える、ことを特徴とする請求項１９に記載のシステム。

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