JP4970335B2 - インターベンション治療システム - Google Patents

Description

本発明は、磁気により誘導可能な磁気被誘導体が設けられた、例えばカテーテルや薬剤のカプセル等の進入子を、被検体の血管や食道等の管状組織を介して所望の部位まで誘導するインターベンション治療システムに関し、特に前記進入子を一様磁場を用いて誘導することで安全性、迅速性及び容易性等の向上を図ったインターベンション治療システムと共に用いられる進入子に関する。

従来、被検体の血管内に送入され、例えば閉塞した血管の治療等を行うカテーテルが知られている。このカテーテルは、先端部分が弾性部材で、また、途中部分がある程度の剛性を持つ部材で形成されている。使用に際しては、カテーテルを前記先端部分から血管内に送入すると共に、このカテーテル及び血管を例えばＸ線透視装置で撮影する。そして、このＸ線透視画像により、カテーテル及び血管の走行を見ながら、目的とする血管部分にカテーテルを送入誘導し、前記閉塞した血管の治療等を行う。

しかし、このような従来のカテーテルは、被検体内に送入されていない前記途中部分を操作することで、被検体内に送入された前記先端部分を遠隔的に操作することとなるため、Ｘ線透視画像により被検体内のカテーテルの状態を見ながらの操作とはいえ、言わば手探りでの操作と大して変わらない。このため、先端部分が血管壁に突き当たり血管内でカテーテルが屈曲してしまったり、血管の分岐部分では目的とする血管内に送入できなかったり、細い血管に誘導しようとすると、カテーテルの持つ剛性のために大きな摩擦抵抗を生じて入らなかったり、或いは血管が半円弧状になっている箇所では、力が旨く先端部分に伝わらない問題があった。このような場合に、例えば無理にカテーテルにねじりの力を加えると、先端部分が弾性部材で形成されているため、この先端部分が、ある所定の力までねじりの力を吸収し、この所定の力を超えるねじりの力が加わった時点で、それまで加えられたねじりの力に対応して急激に回転することとなる。このため、先端部分が、操作者が意図しない動きをし、目的以外の血管に該先端部分が送入されてしまったり、血管を傷つけてしまう虞がある。

一方、従来、マイクロマシン技術の応用により、先端部分が能動的に屈曲可能となっている能動カテーテルが知られている。この能動カテーテルは、先端部分を操作に応じて屈曲させることができるため、所望の血管内に当該カテーテルを容易に送入可能とすることができる。

しかし、現段階の技術において実現可能な能動カテーテルは、その先端部分の直径が数ミリ以上ある。このため、必然的に直径数ミリ以上の太い血管にしか送入することはできない。また、血管の分枝部分において、所望の血管にカテーテルを誘導する技術・ソフトウエアも完成するまでにかなりの開発期間がかかると予想されている。さらに、先端部分が直径数ミリ以下の極微細なものができたとしても、血管が半円弧状になっている箇所では、力が旨く先端部分に伝わらない
ことが予想される。

ここで、このような問題を解決するものとして、「医療用カテーテル及びその誘導方法」（例えば、特許文献１参照）、「医療用カテーテルの誘導方法」（例えば、特許文献２参照）がそれぞれ提案されている。これらの各提案は、それぞれ図１９に示すように先端部分１０１に磁性体１０２が設けられたカテーテル１００を被検体１０３の血管１０４内に送入し、被検体１０３外に配置された磁石１０５により、該磁性体１０２が設けられた先端部分１０１を引っ張って誘導することにより、所望の箇所にカテーテル１００を誘導するものである。この各提案によれば、先端部分１０１に直接的に力を伝えることができるため、ある程度所望の方向にカテーテル１００を誘導することができる。また、先端部分や途中部分の形成部材に剛性が不要となるため、非常に柔軟な部材を用いてカテーテルを形成することができ、上述の問題点を解決することができる。
特開平８−８９５８２号公報 特開平８−８９５８３号公報

しかし、特開平８−８９５８２号の特許公開公報に記載されている「医療用カテーテル及びその誘導方法」、及び特開平８−８９５８３号の特許公開公報に記載されている「医療用カテーテルの誘導方法」は、以下の重大な問題点があり、実用化は困難なものと考えられる。

すなわち、まず、これら各提案によれば、磁石１０５の吸引力により先端部分１０１を引っ張りながらカテーテル１００を移動させることとなるため、この先端部分１０１が磁石１０５の吸引力により血管１０４の血管壁に強く押しつけられながら移動することとなり、血管壁を傷つける虞がある。血管壁への不要な摩擦は、出血の他、血管内皮の剥離、血栓の発生、血管攣縮（血管が局所的に異常に収縮する現象）等、重大な合併症の原因となるため、前記各提案は安全性の面で大きな問題がある。

なお、血管壁を傷つけないためには、血管壁を傷つけることのない適当な吸引力を前記先端部分１０１に掛けてカテーテル１００の誘導を行えばよいのであるが、吸引力が不足しているとカテーテル１００は靜摩擦のために動かない。また、磁石の吸引力は一様ではなく、磁石に近づくにつれて急激に大きくなる。このため、血管壁を傷つけることのない最適な吸引力を前記先端部分１０１に掛け続けながらカテーテル１００の移動を図ることは実際上困難である。

次に、これら各提案によれば、磁石１０５を動かすことによって吸引力の方向を変化させて先端部分１０１をある程度所望の方向に動かすことはできるのであるが、磁石１０５の吸引力は前述のように一様ではない。このため、先端部分１０１の送入方向を細かく操作することはできず、例えばカテーテル１００を送入する血管が細く屈曲している場合等には、この屈曲に応じて送入方向を可変することはできない。

また、先端部分１０１の移動速度は、主に磁石１０５の吸引力と、血管１０４内におけるカテーテル１００の靜摩擦によって決まる。このため、前記先端部分１０１に磁石１０５を近づける程、該先端部分１０１が受ける吸引力は増大しその移動速度は速くなり、そして、一旦動き出した先端部分１０１は急激に加速して移動するため、先端部分１０１が、予期しない方向へ突き進み血管を傷付けたり、血管の分枝部分において、目的以外の血管にカテーテル１００が送入される不都合を生ずる虞がある。このため、前記各提案は操作性の面でも大きな問題がある。

このような理由から、前記各提案は、前述の安全性及び操作性の各面の問題から実用化は困難である。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、管状組織を介して所望の部位に、安全かつ確実に、そして容易にカテーテル等の進入子を誘導することができるようなインターベンション治療システムの提供を目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、被検体の少なくとも一部が配置される空間内に傾斜磁場と一様磁場とを選択的に発生する磁場発生手段と、前記一様磁場の強度を制御することで前記空間内に配置された被検体の少なくとも一部内に存在する進入子に力学的作用を与え、前記進入子の向きを制御すると共に、前記傾斜磁場の方向及び強度の変化率の少なくとも一方を制御することで、前記空間内に配置された被検体の少なくとも一部内に存在する進入子に力学的作用を与え、前記進入子の位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とするインターベンション治療システムである。

本発明に係るインターベンション治療システムは、管状組織を介して所望の部位に、安全かつ確実、そして容易にカテーテル等の進入子を誘導することができる。

以下、本発明に係るインターベンション治療システムの好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
（第１の実施の形態の構成）
本発明の第１の実施の形態のインターベンション治療システムは、図１に示すように非収束磁場の一つである傾斜磁場や、略々一様な強度を持つ磁場を発生する電磁石である磁場発生部１と、Ｘ線管２からＸ線を曝射することで得られたＸ線像をイメージ・インテンシ・ファイヤ２で光学像に変換し、この光学像をテレビジョンカメラ４で撮像することにより被検体の透視画像を形成するＩ・Ｉ・−ＴＶ系５と、Ｉ・Ｉ・−ＴＶ系５により形成された透視画像を表示する表示部６と、磁場発生部１を駆動するコイルドライバ７と、例えばジョイスティック等の操作部８の操作に応じてコイルドライバ７を介して磁場発生部１を駆動制御すると共に、Ｘ線管２の管電圧、管電流、曝射タイミングをはじめ当該システムの全体の動作を制御するコントローラ９とを有している。

磁場発生部１は、空間の直交座標系（ｘ−ｙ−ｚ）におけるｘ方向に向かう磁場であって、主にｘ方向の位置の違いによって磁場強度が変化するような傾斜磁場を形成する図２（ａ）に示すような二重サドルコイル１ａと、ｙ方向に向かう磁場であって、主にｙ方向の位置の違いによって磁場強度が変化すような傾斜磁場を形成する同図（ｂ）に示すような二重サドルコイル１ｂと、ｚ方向に向かう磁場であって、主にｚ方向の位置の違いによって磁場強度が変化するような傾斜磁場を形成する同図（ｃ）に示すような二重円形コイル１ｃとを組み合わせることで、同図（ｄ）に示すような円筒形状の磁場発生部１として構成されている。

なお、図１に図示した磁場発生部１は、被検体の頭部を覆う大きさのものであるが、これは一例であり、例えば被検体の身体全体を覆う大きさのものとし、或いは被検体の腕、足を覆う大きさのものとする等のように、目的に応じた大きさとすればよい。

各コイル１ａ〜１ｃは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようにそれぞれそれ相対向する一対のコイルからなり、前記コイルドライバ７から供給される電流に応じて磁場強度が位置によって変化する磁場である傾斜磁場を発生するようになっている。具体的には、例えばｚ方向に向かう磁場であって、ｚ方向の位置の違いによって磁場強度（磁力線の密度）が変化するような傾斜磁場を形成する前記図２（ｃ）に示す二重円形コイル１ｃの場合、図３に示すようにこのコイル１ｃの中心部近くにおいては、磁場強度はｘ方向、ｙ方向にはあまり変化せず、ｚ方向には、ｚ座標の値に概ね比例して磁場強度が変化するような傾斜磁場を発生する。

各コイル１ａ〜１ｃは、該各コイル１ａ〜１ｃに流す電流を増減することで、位置による磁場強度の変化率（磁場強度の微分）を任意に可変可能となっている。そして、各コイル１ａ〜１ｃに適切な電流を流すことによって、各コイル１ａ〜１ｃにより発生された磁場がベクトル的に加算され、任意の方向を向いた傾斜磁場を形成することができ、また、位置による磁場強度の変化率（磁場強度の微分）も任意に設定可能となっている。

次に、当該インターベンション治療システムは、このような傾斜磁場により牽引される進入子として、その先端部に図４（ａ）の断面図に示すような円筒形状の磁性体リング１４が設けられたカテーテル１６を有している。このカテーテル１６は、全体的に柔軟な部材で形成されており、管状組織の太さや形状に応じて変形し、管状組織を傷つけることなくカテーテル１６の牽引が可能となっている。

なお、カテーテル１６の先端部には、前記円筒形状の磁性体リング１４を設けることしたが、これは、前記傾斜磁場により誘導可能なものであれば何でも良い。例えば、図４（ｂ）に示すような断面蒲鉾形状の磁性体リング１５や、同図（ｃ）に示すような球状に丸めた弾性の磁性体ワイヤ１７や、磁性流体を含むバルーン等を設けるようにしてもよい。カテーテル１６の先端部に設ける磁性体を、概ね球状としておくと、該磁性体が磁場の偶力を受け難くすることができる。このため、カテーテル１６の先端部が、偶力により意図せぬ方向に向いてしまう不都合を防止することができ、先端部を任意の方向に任意の力で牽引でき、しかもカテーテル１６の先端部が少し移動しても概ね一定の力を保つ事が可能となる。

また、図４（ｃ）に示したように磁性体として弾性の磁性体ワイヤ１７を設けた場合、不要になればカテーテル１６の中に磁性体ワイヤ１７を引き込むことによって、カテーテル１６から磁性体を取り除くことができる。従って、カテーテル１６の送入後において、ＭＲＩ装置で撮影を行う場合等に利用することができる。

また、図４（ｄ）に示すようにカテーテル１６の先端部の周囲にコイル１８を巻き付け、このコイル１８に電線１９を介して電流を流すことで電磁石としたり、或いは同図（ｅ）に示すようにカテーテル１６の先端部の周囲にそれぞれ直交する３つのコイル２０ａ〜２０ｃを巻き付け、この各コイル２０ａ〜２０ｃに電流を流すことで電磁石とし、これを磁気被誘導体としてもよい。

この磁性体ワイヤ１７や各コイル１８、２０ａ〜２０ｃは、前記傾斜磁場により誘導可能なものであるため、後に説明するように前記傾斜磁場によるカテーテル１６の牽引を可能とすることができる。

（第１の実施の形態の動作）
次にこのような構成を有する当該第１の実施の形態のインターベンション治療システムの動作説明をする。

まず、このインターベンション治療システムを用いて治療を行う場合、図１に示すように円筒形状を有する磁場発生部１の空隙部１ａ内に、例えば図４（ｂ）に示したカテーテル１６の送入された被検体を入れると共に、この状態でＸ線を曝射して表示部６に透視画像を表示する。これにより、表示部６には、被検体の透視画像と共に、被検体内に送入されたカテーテル１６の現在位置が表示されることとなる。

次に、医師は表示部６に表示された透視画像を見ながら、ジョイスティック等の操作部８を操作して、血管の走行方向に合わせた方向の、適切な強度の傾斜磁場を発生するように操作部８を操作する。これにより、コントローラ９の制御によりコイルドライバ７を介して磁場発生部１に電流が供給され、該磁場発生部１内の被検体に対して、血管の走行方向に合わせた方向の、適切な強度の傾斜磁場が印加されることとなる。

そして、この傾斜磁場により、カテーテル１６の先端部に設けられた磁性体リング１５が牽引され、これに連れて血管の走行方向に合わせた方向に、カテーテル１６が誘導される。医師は、このように誘導されるカテーテル１６の動きを表示部６に表示された透視画像を見ながら確認し、所望の方向にカテーテル１６を誘導するように操作部８を操作して、磁場発生部１の各コイル１ａ〜１ｃに適宣電流を供給することで、カテーテル１６を所望の血管に誘導する。

ここで、例えば図５（ａ）に示すように非常に長いソレノイド電磁石２５の内腔等の一様な磁場強度を持つ磁場に、同図（ｂ）の断面図に示すように磁性体２６を入れた場合、この磁性体２６の重心は磁場からは全く力を受けないため、磁性体２６は重力によって落下するにすぎない。なお、磁性体２６が細長ければ、磁性体２６の重心は全く力を受けないが、図５（ｂ）に示すように磁性体２６の長手方向を、磁力線の方向に対して平行とする偶力が磁性体２６に掛かる（磁性体２６の代わりに小さい磁石を入れた場合には、重心はやはり全く力を受けないが、形状によらずこの磁石に偶力がかかる。）。また、例えば図６に示すように普通の永久磁石２７の周囲等の、位置によって磁場強度が変化するような磁場においては、磁性体２８の重心には磁場強度が増加する方向へ牽引力が掛かる。また、磁性体２８が細長ければ、磁性体２８の長手方向を、磁力線の方向に対して平行とする偶力が磁性体２８に掛かる（磁性体２８の代わりに小さい磁石を用いると、形状によらずこの磁石に偶力もかかる。）。

このように、磁石が磁性体（や他の磁石）を引き寄せるのは、磁場が存在するからというだけではなく、磁場の強度が位置によって異なるからである。すなわち、位置による磁場の強度の変化の率（磁場強度の空間微分）が牽引力の強さを決定する。普通の永久磁石２７の周囲では、位置による磁場強度の変化率（磁場強度の空間微分）は磁石２７に近づくにつれて急激に大きくなる。このため、磁性体２８が磁石２７に近づくと、磁性体２８が受ける力は急激に大きくなり、磁性体２８を所望の方向に誘導することは困難なものとなる。

しかし、当該実施の形態のインターベンション治療システムに設けられている磁場発生部１により発生される傾斜磁場の磁場強度は、位置座標に対して概ね比例するようになっている。このため、位置による磁場強度の変化率（磁場強度の空間微分）は概ね一定であり、磁性体リング１５の位置に拘わらず、該磁性体リング１５が受ける力は概ね一定となり、磁場発生部１の各コイル１ａ〜１ｃに流す電流を増減することによって、磁性体リング１５の位置による磁場強度の変化率を任意に変える事ができ、力の強さを任意に設定することができる。また、各コイル１ａ〜１ｃに供給する電流の向きを逆にすることによって、磁性体リング１５に掛かる力の向きを反転することもできる。さらに、各コイル１ａ〜１ｃに供給する電流を加減することによって、任意の方向を向いた傾斜磁場を形成することができる。

従って、磁性体リング１５に対して任意の方向に任意の強さの力をかけ、磁性体リング１５が移動しても該磁性体リング１５に掛かる力の大きさと向きが概ね変化しないようにすることができる。このため、カテーテル１６の先端の向きについては強制力（偶力）を及ぼすことなく、カテーテル１６の先端を任意の方向に任意の力で牽引し、しかもカテーテル１６の先端が移動しても概ね一定の力を保つ事ができる。そして、このようなカテーテル１６の誘導制御は、磁場発生部１の各コイル１ａ〜１ｃを機械的に動かすことなく、該各コイル１ａ〜１ｃに供給する電流量を調整するだけで行うことができる。

また、血管走行に沿った方向に力を掛けることができ、従来のように磁性体と磁石により血管を挟むかたちでカテーテルを移動させることがないため、血管壁を傷つけることなくカテーテル１６を誘導することができる。また、カテーテル１６の先端部が移動しても磁性体リング１５に掛かる力は概ね一定であるため、カテーテル１６の先端部が予期せぬ大きな力を受けて暴走する虞がなく、安全性の高いインターベンション治療システムを提供することができる。

また、従来、カテーテルが剛性を必要とするのは、手元の操作に応じた力を先端部に伝えるためなのであるが、当該インターベンション治療システムによれば、カテーテル１６の先端部に直接に力を掛けるようにしているため、カテーテル１６全体を剛性の無い柔軟な部材で形成することができる。従って、この柔軟な部材で形成されていることから、血管壁に不要な摩擦を加えることがなく、出血の他、血管内皮の剥離、血栓の発生、血管攣縮（血管が局所的に異常に収縮する現象）等の重大な合併症の発生を防止することができる。従って、当該インターベンション治療システムにおいては、カテーテル１６の先端部を安全、迅速かつ確実に目的の血管分枝内へ誘導することができる。

以上の説明から明らかなように、当該第１の実施の形態のインターベンション治療システムは、先端部に磁気誘導可能な物体が設けられたカテーテル１６を被検体の管状組織に送入し、ここに磁場発生部１から発生される傾斜磁場或いは一様磁場を印加することにより、簡単、迅速かつ安全にカテーテル１６を被検体の所望の管状組織に誘導することができる。

なお、上述の第１の実施の形態の説明では、当該インターベンション治療システムは、血管に送入カテーテル１６を誘導するものであることとしたが、当該インターベンション治療システムは、例えば消化管、気管支、耳鼻科領域等の腔状器官への器具の送入、筋肉や肝・脳などの実質臓器内への器具の誘導にも適用可能である。

また、透視画像を得る手段としてＸ線透視装置を用いることとしたが、これは内部の画像さえ得られれば、例えば超音波断層装置、Ｘ線ＣＴ等の他の撮像機器を用いるようにしてもよい。

また、磁場発生部１は、各コイル１ａ〜１ｃを組み合わせることで全体が円筒形状であることとしたが、これは、球状、直方体状等の様々な形態をとり得る。また、必ずしも３対のコイル１ａ〜１ｃから構成する必要はなく、より多数のコイルを組み合わせても良いし、逆に、牽引すべき方向が限られているような応用においては１対或いは２対のコイルを用いることもできる。この場合、磁場発生部１の構成を簡略化することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態のインターベンション治療システムの説明をする。上述の第１の実施の形態のインターベンション治療システムは、傾斜磁場によりカテーテル１６を被検体の所望の管状組織に誘導するものであったが、この第２の実施の形態のインターベンション治療システムは、被検体内に挿入したカテーテル１６の向きを一様磁場により所望の向きに変向可能としたしたものである。なお、この第２の実施の形態は、この点のみが上述の第１の実施の形態と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い重複説明を省略することとする。

すなわち、この第２の実施の形態のインターベンション治療システムは、進入子として例えば図４（ａ）に示す円筒形状の磁性体リング１４が先端部に設けられたカテーテルを用いるようになっており、医師は、上述の傾斜磁場を用いたカテーテル１６の誘導の途中で、例えば血管が著しく屈曲している部位や、複雑に分岐している部位に差し掛かった場合、操作部８を操作して一様磁場の発生を指定する。

コントローラ９は、この指定がなされると、図７に示すように磁場発生部１の各コイル１ａ〜１ｂのそれぞれ対となるコイルに同じ方向で同じ大きさの電流を流すようにコイルドライバ７を制御する。なお、図７は、各コイル１ａ〜１ｂのうち、二重サドルコイル１ａにこのような電流が供給された状態を示している。このように各コイル１ａ〜１ｂに同じ向き、同じ大きさの電流が供給されると、これらのコイル１ａ〜１ｂには傾斜磁場ではなく、略々一様な強度を持つ磁場（一様磁場）を発生する。医師は、各コイル１ａ〜１ｂの対のそれぞれに流す電流量を調整することによって、任意の方向、任意の強度を持つ一様磁場を発生させることができる。

上述のように、磁性体リング１４は円筒形状を有しているため、細長い磁性体と略々同じである。このため、一様磁場が印加されると、カテーテル１６の先端部は、磁場の偶力に応じた方向に沿ってその向きを変えるのであるが、どの方向にも牽引されることはない。このため、医師は、一様磁場の強度を調整することで、充分な時間を掛けてカテーテル１６の先端部を所望の方向に向けることができる。従って、血管が著しく屈曲している部位であっても、この屈曲している方向にカテーテル１６の先端部を向けることができ、また、血管が複雑に分岐している部位であっても、所望の血管の方向にカテーテル１６の先端部を向けることができる。従って、例えば脳手術において、図８に示すように機能的に重要な領域（迂回すべき領域）を傷つけることなく、これを迂回して、患部（ターゲット）にカテーテル１６を到達させることができる。そして、カテーテル１６を介して患部に薬剤を注入したり、柔軟な凝固装置を送入して人工的凝固巣を作る手術等のこれまで困難であった手術を可能とすることができる。

さらに、血管の走行方向に沿って略々一様な磁場を掛けることによって、カテーテル１６が常時進行方向を向いている様にすることができ、血管内で予期しない屈曲を起こす不都合を防止することができる。

従来のカテーテルでは、特にひねりの力を先端に随意に伝えることが難しい。少しひねっても先端部は回らず、ひねりすぎると急激に回転して、なかなか思った向きにはならない。しかし、当該インターベンション治療システムによれば、カテーテル１６の先端部の向きを、前記一様磁場により制御することができるため、カテーテル１６の先端部を回転させるために手元でカテーテルをひねる操作を不要とすることができ、カテーテル１６の剛性を小さくてすることができる。

なお、カテーテル１６の先端部に前記磁性体リング１４を設ける代わりに小さな永久磁石を設けるようにしても良い。

また、図４（ｄ）、（ｅ）に示したような小さなコイル１８、２０ａ〜２０ｃを設け、これにカテーテル内腔やカテーテル壁に埋め込んだ電線１９等を介して小さい電流を流すことによって、このコイル１８、２０ａ〜２０ｃを電磁石にしてもよい。磁場発生部１に流す傾斜磁場コイルを形成するための電流を急に遮断しても発生した傾斜磁場は直ちには消滅しないのであるが、カテーテル１６の先端部にコイル１８、２０ａ〜２０ｃを設けた場合、このコイル１８、２０ａ〜２０ｃに電流を流すことで形成される磁場は瞬時に変えることができるため、カテーテル１６の先端部に掛かる力を瞬時に変えたり、ゼロにすることが可能となる。このため、当該インターベンション治療システムの操作性及び安全性の向上を図ることができる。また、磁場発生部１に供給する電流を急激に変化させる必要がないため、コイルドライバ７として時間応答性の悪い、安価で小型のものを設けた場合でも十分対応可能とすることができる。

また、カテーテル１６の磁性体として、図４（ｅ）に示すそれぞれ互いに直交する３つのコイル２０ａ〜２０ｃを設けた場合、各コイル２０ａ〜２０ｃに適切な電流を流せば、この電流の調節だけによってカテーテル１６の先端部に掛かる偶力の向きを自在に変えることができる。従って、磁場発生部１に供給する電流を急激に変化させることなく、索引力の大きさと偶力の向きを自在に変化させることを可能とすることができる。

また、カテーテル１６の先端部に、磁性流体を入れた柔軟な袋を設けるようにしてもよい。これを用いると、該先端部を特定の方向を向かせるように磁場を掛けたときに、袋はその方向に沿って伸長し細くなるため、細い血管へのカテーテル１６の誘導を容易化することができる。また、血管の走行方向と磁場の方向が多少違っていても袋が変形するため、血管壁に強い力を加えてしまう虞が少ない。また、袋自体を血管等の塞栓治療に用いることもできる。この袋自体を塞栓治療に用いる場合には、万一に備えて袋に回収用の糸を設け、或いはカテーテル自体を袋の近くで切り離せる構成とすることが好ましいであろう。

この袋は、いわゆるバルーンであってもよい。すなわち、袋はカテーテル１６の先端に繁がっており、カテーテル１６を通して袋の中に磁性流体を注入したり、抜き取る構成としてもよい。この場合、血管の太さに応じて袋に注入する磁性流体量を変えることにより、カテーテル１６の誘導を容易とすることができ、また、血管等の塞栓に際してバルーンの大きさを変えることができる。

なお、カテーテル１６を索引する向きを変えるために各コイル１ａ〜１ｃに流す電流を変化させることとしたが、これは、磁場発生部１を被検体の周りで機械的に回転させて傾斜磁場の向きを変えて索引するカテーテル１６の向きを変えるようにしてもよい。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態のインターベンション治療システムの説明をする。上述の第１、第２の実施の形態のインターベンション治療システムは、進入子となるカテーテル１６の先端部に磁気誘導体を設け、このカテーテル１６を、傾斜磁場或いは一様磁場により所望の方向に誘導するものであったが、この第３の実施の形態のインターベンション治療システムは、薬剤を徐々に放出する徐放性カプセルの中に磁性体を入れ、この徐放性カプセルを傾斜磁場或いは一様磁場により所望の部位に誘導するようにしたものである。なお、この第３の実施の形態は、この点のみが上述の各実施の形態と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い重複説明を省略することとする。

すなわち、この第３の実施の形態のインターベンション治療システムは、進入子として図９に示すような徐放性カプセル３０を用いるようになっている。図９は、この徐放性カプセル３０の断面図なのであるが、この図９において、徐放性カプセル３０は、その内部に薬剤３０と共に磁性体３２が設けられている。

この第２の実施の形態のインターベンション治療システムにおいては、この徐放性カプセル３０を被検体内に送入し、上述の傾斜磁場及び一様磁場を用いて所望の部位に誘導する。

これにより、例えば徐放性カプセル３０の薬剤３１を被覆しているカプセル３３が、体温により徐々に融解する物質であれば、該カプセル３３が体温で徐々に融解することで内部の薬剤３１が徐々に患部に浸透して作用することとなる。このため、徐放性カプセル３０を留置した部位の周囲にのみ、局所的に薬剤を拡散することができる。特に、腫瘍の治療において、腫瘍部にこのような徐放性カプセルを誘導し抗癌剤を放出させることで、該腫瘍を有効に治療することができる。

また、前記薬剤３１として、水分を吸収して急激に膨張するゲルを用いると、腫瘍や動静脈奇形等の治療において、人為的に血管を塞栓することができる（人工塞栓術）。

前記徐放性カプセル３０に対して、図１０に示すように超音波治療装置３５からの超音波を照射して発熱させ薬剤３１を除放するようにしてもよい。この場合、超音波による熱によりカプセル３３を破裂させ、薬剤３１を一気に放出させることができる。

また、前記薬剤３１及び磁性体３２の代わりに、カプセル３３内に磁性粉入りの塞栓剤や、例えば磁性体粉を油脂に懸濁して形成した磁性流体を入れたものを用い、例えば動脈瘤やＡＶＭ、腫瘍栄養血管を塞栓治療するようにしてもよい。この場合、塞栓剤自体に磁性粉が混入されているため、上述の傾斜磁場の牽引力を用いることで、塞栓剤が固化するまで流失させることなくその場に滞留させておくことができる。或いは、カプセル３３の代わりに磁性粉入りのバルーンと塞栓剤を使用しても同様の効果を得ることができる。

なお、体内に誘導された磁性体３２は、手術の際に摘出すればよい。或いは、図９に示すように磁性体３２に細い線３４（糸等）を付けて誘導し、不要となった際にこの糸を引っ張って摘出するようにしてもよい。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態のインターベンション治療システムの説明をする。上述の第３の実施の形態のインターベンション治療システムは、磁性体が送入された徐放性カプセルを所望の部位に誘導するようにしたものであるが、この第３の実施の形態のインターベンション治療システムは、磁性体そのものを所望の部位に誘導し、これを治療に利用するようにしたものである。なお、この第４の実施の形態は、この点のみが上述の各実施の形態と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い重複説明を省略することとする。

すなわち、この第４の実施の形態のインターベンション治療システムは、進入子として図１１に示すような導電性の磁性体３８を用いるようになっており、この磁性体３８を被検体内に送入し、上述の傾斜磁場及び一様磁場を用いて腫瘍等の内部や近傍に誘導する。そして、超音波治療装置３５からの超音波を照射する。磁性体３８は、例えばニクロム合金等の導電部材と、磁性部材とで形成されており、外部からマイクロ波を照射すると発熱する。この発熱温度を４３℃程度の温度に保つと、正常細胞は耐えられるのであるが癌細胞は死滅する（ハイパーサーミア効果）。これにより、正常な細胞に悪影響を与えることなく、癌等の腫瘍のみを治療することができる。

なお、マイクロ波の代わりに高周波磁場を印加することでも同様の効果を得ることができる。この場合、磁場発生部１の所定のコイルに高周波交流電流を流すことで高周波磁場を発生させることができる。従って、高周波磁場発生用の装置を新たに設ける必要がなく、当該インターベンション治療システムのみでこのような治療を可能とすることができる。

また、磁性体３８に超音波或いは高周波磁場を照射することなく、血管等の管状組織を介して、或いは脳や肝臓等の実質臓器内に誘導し、そのまま留置してもよい。これにより、血管の塞栓治療や手術用マーカとすることができる。

そして、被検体内に留置された磁性体３８は、上述のように手術の際に摘出し、或いは磁性体３８に細い線（糸等）を付けて所望の部位まで誘導し、不要となった際にこの糸を引っ張って摘出すればよい。

次に、図１２に示すように磁性体３８にヒューズ４０を介して被覆した電線４１を取付け、この状態で被検体内の所望の部位に誘導し、電源装置４２からの電流を供給してヒューズ４０を溶解させ、磁性体３８と電線４１とを切り離すようにしてもよい。これにより、所望の部位に磁性体３８を留置して前記血管の塞栓治療等を行うことができる。

また、電線４１は、磁性体３８と切り離した後に引っ張れば摘出することができるのであるが、この被検体内に送入された電線４１は、以下のように積極的に利用することができる。

すなわち、磁性体３８及び上述の傾斜磁場等により電線４１を所望の部位まで誘導し、この電線４１を送入ガイドとしてカテーテルを送入する。言い換えれば、図１３に示すように被検体内に送入された電線４１を、カテーテル１６の芯として該カテーテル１６を送入する。電線４１は、カテーテル１６よりも細いため、カテーテル１６を所望の部位まで誘導するよりも、電線４１を所望の部位まで誘導する方が遥かに容易である。このため、最初に電線４１を所望の部位まで送入し、この電線４１に沿ってカテーテル１６を被検体内に送入することで、細い血管等であっても容易に所望の部位までカテーテル１６を送入することができる。

また、神経性の疼痛や末期癌の痛みのコントロールを目的として、このような電気刺激電極の埋込手術がしばしば行われている。また、神経の故障によって機能しなくなった随意筋を人工的に刺激して収縮させる、いわゆる人工神経として電気刺激電極の埋込を行う研究も進んでいる。このため、磁性体３８及び上述の傾斜磁場等により電線４１を所望の部位まで誘導し、この電線４１に電流が流すことで、該電線４１を、局所的電気刺激の電極として利用することができる。

また、この電線４１を電気抵抗の高い物質で形成、電流を流すようにしてもよい。これにより、電線４１が発熱し、周囲の組織を加温して前述のハイパーサーミア効果を得ることができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態のインターベンション治療システムの説明をする。この第５の実施の形態のインターベンション治療システムは、被検体内にマイクロマシンを送入して誘導可能としたものである。なお、この第５の実施の形態は、この点のみが上述の各実施の形態と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い重複説明を省略することとする。

すなわち、この第５の実施の形態のインターベンション治療システムは、進入子として図１４に示すような超小型テレビジョンカメラ装置を用いるようになっている。この超小型テレビジョンカメラ装置は、ケーブル５１の先端に超小型のテレビジョンカメラ５２及び磁性体リング５３を設けて構成されている。現在の技術では、例えばＣＣＤイメージセンサを用いて直径数ミリのテレビジョンカメラを形成することが可能となっている。

当該インターベンション治療システムは、前記超小型テレビジョンカメラ装置を例えば被検体の消化管や気管支、或いは腹腔等の管状組織に送入した後、上述の傾斜磁場或いは一様磁場と磁性体リング５３とにより、該超小型テレビジョンカメラ装置を所望の部位まで誘導する。これにより、テレビジョンカメラ５２により管状組織内を撮像することができる。テレビジョンカメラ５２からの撮像信号は、ケーブル５１を介してモニタ装置等に供給される。医師等は、モニタ装置に表示される管状組織内の映像を見ながら診断治療を行うこととなる。これにより、当該インターベンション治療システムを内視鏡として用いることができる。

従来の内視鏡では、先端の光学系或いはカメラ装置を任意の向きに向ける為には、ワイヤー等を使って内視鏡先端を屈曲させる必要がある。しかし、この方式では、内視鏡の根元側の部分が臓器内腔に嵌入して固定されていることが必要である。もし内視鏡が臓器内腔に比べて非常に細いと、先端を屈曲させても意図した方向を向けることができない。このため、従来の内視鏡はある程度の太さを必要としていた。例えば、上消化器管用内視鏡においては、その太さのために飲み込むのが困難であり、従って咽頭に麻酔を施す必要がある。上消化器管用内視鏡に於ける医療事故のほとんどはこの麻酔による事故である。

これに対して、当該実施の形態では、細い線状のケーブル５１に懸垂された超小型のテレビジョンカメラ５２を例えば胃に入れたのち、上述の一様磁場によって該テレビジョンカメラ５２の向きを任意の方向に向けることができる。従って、線を非常に細くすることができ、麻酔無しでも飲み込むことが可能となる。従って、侵襲性が少なく安全性が高い、体内のモニタリングシステムを提供可能とすることができる。

次に、このような超小型テレビジョンカメラ装置と共に鉗子を送入することで、腫瘍の生検等の簡単な手術が可能となる。

この場合、上述の超小型テレビジョンカメラ装置の先端部に、前記テレビジョンカメラ５２と共に鉗子５５を設ける。この鉗子５５には、反開成側に形状記憶合金５６が設けられている。この形状記憶合金５６は、所定温度では鉗子５５を閉じ、所定温度よりも高い温度で鉗子５５を開くようになっている。また、この形状記憶合金５６には、図１６（ａ）、（ｂ）に示すようにケーブル５１を介して電源５８及び該電源５８からの電力を形状記憶合金５６に供給するスイッチ５７とが接続されている。

このような鉗子５５が設けられた超小型テレビジョンカメラ装置を用いる場合、この鉗子５５及び超小型テレビジョンカメラ装置を被検体の消化器管等に送入し、テレビジョンカメラ５２で撮像された映像を見ながら腫瘍等を探す。そして、腫瘍を発見した場合に、図１６（ｂ）に示すようにスイッチ５７をオンオフ操作する。スイッチ５７がオン操作されると、電源５８からの電力がケーブル５１を介して形状記憶合金５６に供され、形状記憶合金５６は発熱し、図１６（ｂ）に示すように鉗子５５を開く。また、スイッチ５７がオフ操作されると、形状記憶合金５６への電力の供給が停止して形状記憶合金５６が冷め、図１６（ａ）に示すように鉗子５５を閉じる。

医師等は、スイッチ５７をオンオフ操作することで鉗子５５を開閉制御し、腫瘍の切除や組織標本の採取等を行う。これにより、腫瘍の生検等の簡単な手術を可能とすることができる。

なお、鉗子５５は形状記憶合金５６で開閉制御することとしたが、これは、超小型のモータ等の他の手段を使って開閉制御するようにしてもよい。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態のインターベンション治療システムの説明をする。この第６の実施の形態のインターベンション治療システムは、上述の各実施の形態で用いた磁場発生部１に対してＸ線を遮ることなく透過させるための窓を設けるようにしたものである。なお、この第６の実施の形態は、この点のみが上述の各実施の形態と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い重複説明を省略することとする。

傾斜磁場等の磁場を形成する磁場発生部１は、図１に示したように被検体に近接して設けられ、Ｘ線管２からのＸ線は、該磁場発生部１よりも離れた位置から被検体に曝射される。このため、磁場発生部１の各コイル１ａ〜１ｃの各巻線がＸ線視野に入ると、その陰影がＸ線画像上に現れ、血管、カテーテル、磁性体等の目的物の識別が困難となる。

このようなことから、当該実施の形態のインターベンション治療システムでは、図１７に斜線で示すように磁場発生部１にコイルの巻線がない箇所（窓６０）を設けている。この窓６０は、空隙部となっており、巻線でＸ線を遮ることなくそのまま被検体にＸ線を曝射するようになっている。これにより、磁場発生部１の各コイル１ａ〜１ｃの各巻線の陰影がＸ線画像上に現れる不都合を防止することができ、明確なＸ線画像を提供可能とすることができる。

なお、窓６０は、空隙部であることとしたが、これは、例えば合成樹脂フイルム等のＸ線をあまり吸収しない部材で塞ぐようにしてもよい。この場合、合成樹脂フイルム等により前記空隙部が塞がれることとなるため、患者が誤って空隙部内に指や手等を入れてしまう不都合を防止することができる。

また、窓６０として、相対向し互いに直交する方向の２つの窓を設けるようにしてもよい。これにより、バイブレーンＸ線透視装置によるＸ線撮影に対応可能とすることができる。

また、このように窓６０の設けられた磁場発生部１を、Ｘ線透視装置の回転角度に対応させて回転させるようにしてもよい。これは、Ｘ線透視装置の回転角度を検出し、この検出角度に応じて前記空隙部等を介してＸ線が曝射されるように磁場発生部１を回転駆動する回転駆動系を設けることで簡単に実現することができる。

［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態のインターベンション治療システムの説明をする。上述の各実施の形態の説明では、磁場発生部１は傾斜磁場及び一様磁場を発生し、これにより磁性体等を誘導するものであったが、この第７の実施の形態のインターベンション治療システムは、磁場発生部１が、前記各コイル１ａ〜１ｃと共に焦点磁場を発生するコイルを有し、焦点磁場により磁性体等を誘導するようにしたものである。なお、この第７の実施の形態は、この点のみが上述の各実施の形態と異なるため、以下、この差異の説明のみ行い重複説明を省略することとする。

すなわち、このインターベンション治療システムに設けられている磁場発生部１は、前記図１（ａ）〜（ｃ）に示した各コイル１ａ〜１ｃと共に、図１８に示すような、言わば野球のボールの縫い目状のコイル１ｄを有している。このコイル１ｄに電流を流すと、図１８中斜線で示す中心点（焦点）で磁場強度が最大になるような傾斜磁場である、焦点磁場を形成する。

この焦点磁場により磁性体等の誘導を行う場合、被検体の体内に焦点が位置するように磁場発生部１を配置し、先端部に磁性体の設けられた前記カテーテル１６を被検体に送入する。この状態で、前記焦点を磁性体に近づけると、該磁性体は焦点に向かって索引される。このため、医師は、磁場発生部１を機械的に移動させ、或いは各コイル１ａ〜１ｃにより発生される傾斜磁場或いは一様磁場を併用して焦点の位置を移動し、前記カテーテル１６を被検体内の目的の部位まで移動する。

なお、この焦点磁場は、磁性体が焦点に近づくと該磁性体を焦点に索引するのであるが、焦点と磁性体とがごく近い位置にある場合は、該磁性体にはほとんど索引力が働かない。これは焦点のごく近傍では磁場強度は最大値に近く、磁場強度の空間微分（位置による変化）は小さい（焦点の位置ではゼロになる）からである。

このため、このような焦点磁場を用いて磁性体の誘導を行うと、該磁性体が焦点のごく近傍に移動した時点で索引力が低下するため、予想以上に磁性体が移動し過ぎる危険を防止することができる。従って、焦点磁場の焦点を目的部位に位置するように磁場発生部１を配置することで、目的部位の位置である焦点の部分で磁性体の誘導が停止されるため、磁性体を最大どれだけ動かしたいか、その行程を自明に制御することができる。例えば、ある方向へ１ｃｍだけ磁性体を移動させたいのであれば、焦点を現在の磁性体の位置よりも目的の方向へ１ｃｍだけ移動させればよい。焦点磁場を用いることで、このような磁性体の細かな移動制御を行うことができるため、当該インターベンション治療システムの操作性の更なる向上を図ることができる。

［終文］
最後に、このような傾斜磁場コイルの技術は、ＭＲＩ装置において既に使われている技術に類似している。すなわち、ＭＲＩ装置は、強い一様な磁場を発生する靜磁場磁石（永久磁石、常伝導電磁石、超伝導電磁石を使った物がある）の他に、傾斜磁場コイルを有し、これらによって任意の方向・磁場強度の変化率（磁場強度の微分）を持つ傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイルはＭＲＩ装置の撮像原理上本質的に必要なものであり、傾斜磁場コイルに流す電流を制御する電源装置と共に、既に長年にわたって改良が重ねられ、非常に線形性の良い（磁場強度の変化率が位置によらず高い精度で一定であること。）傾斜磁場コイルと、傾斜磁場の方向・強度を１／１０００秒以下の短時間で正確に切り替える電源装置が実用化されている。そして、ＭＲＩ装置においては、傾斜磁場コイルの作る磁場ベクトルのうち、静磁場ベクトルと平行な成分だけが利用されている。またＭＲＩ装置においては、傾斜磁場による牽引力はむしろ弊害とみなされる。これは、人体内に予期しない磁性体（例えば針等）が入っていた場合、この磁性体が人体内を移動することによって予期せぬ事故が発生する虞があるからである。

しかし、当該インターベンション治療システムは、ＭＲＩ装置において弊害とみなされている傾斜磁場による牽引力を積極に利用するものであり、この点において、当該インターベンション治療システムは、ＭＲＩ装置の技術から容易に推考されるものではないことを付け加えておく。

また、上述の各実施の形態は、本発明のほんの一例である。このため、本発明は、上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の第１の実施の形態のインターベンション治療システムの全体的な構成を示す図である。 前記第１の実施の形態のインターベンション治療システムの磁場発生部の構成を説明するための図である。 前記磁場発生部により発生される傾斜磁場の一例を示す図である。 前記第１の実施の形態のインターベンション治療システムに用いられる磁性体の設けられたカテーテルの一例を示す図である。 細長い磁性体に係る偶力を説明するための図である。 細長い磁性体に係る偶力及び牽引力を説明するための図である。 前記磁場発生部により発生される一様磁場を説明するための図である。 脳内のターゲットまで、迂回領域を迂回してカテーテルが誘導される様子を示す図である。 本発明の第３の実施の形態のインターベンション治療システムで用いられる磁性体の設けられた徐放性カプセルの断面図である。 前記徐放性カプセルに被検体外から超音波を照射している様子を示す図である。 本発明の第４の実施の形態のインターベンション治療システムで用いられる磁性体を被検体内に誘導した状態で、該磁性体に超音波を照射することでハイパーサーミアによる治療を行っている様子を示す図である。 被検体内に誘導する電線が設けられた磁性体を示す図である。 被検体内に誘導された磁性体に設けられた電線に沿ってカテーテルが送入される様子を示す図である。 本発明の第５の実施の形態のインターベンション治療システムにおいて、被検体内に送入される超小型のカメラ装置を示す図である。 前記超小型のカメラ装置と共に鉗子が設けられたマイクロマシンを示す図である。 前記鉗子の開閉制御回路を示す図である。 本発明の第６の実施の形態のインターベンション治療システムに用いられる、Ｘ線照射用の窓が設けられた磁場発生部の外観を示す斜視図である。 本発明の第７の実施の形態のインターベンション治療システムの磁場発生部に設けられている焦点磁場発生用のコイルの形状を示す図である。 磁石によりカテーテルに設けられた磁性体を誘導する従来の医療用カテーテルの誘導方法を説明するための図である。

符号の説明

１…磁場発生部、２…Ｘ線管、３…イメージ・インテンシ・ファイヤ（Ｉ・Ｉ・）、４…テレビジョンカメラ、５…Ｉ・Ｉ・−ＴＶ系、６…表示部、７…コイルドライバ、８…ジョイスティック、９…コントローラ、１４、１５…磁性体リング、１６…カテーテル、１７…磁場体ワイヤ、１８、２０ａ〜２０ｃ…コイル、３０…徐放性カプセル、３１…薬剤、３２、３８…磁性体、３３…カプセル、３４…糸、３５…超音波治療装置、４０…ヒューズ、４１…電線、４２…電源装置、５１…ケーブル、５２…超小型のテレビジョンカメラ、５３…磁性体リング、５５…鉗子、５６…形状記憶合金、５７…スイッチ、５８…電源、６０…Ｘ線曝射用の窓

Claims (7)

1. 被検体の少なくとも一部が配置される空間内に傾斜磁場と一様磁場とを選択的に発生する磁場発生手段と、
   前記一様磁場の強度を制御することで前記空間内に配置された被検体の少なくとも一部内に存在する進入子に力学的作用を与え、前記進入子の向きを制御すると共に、前記傾斜磁場の方向及び強度の変化率の少なくとも一方を制御することで、前記空間内に配置された被検体の少なくとも一部内に存在する進入子に力学的作用を与え、前記進入子の位置を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするインターベンション治療システム。
2. 前記進入子は、磁気により誘導可能な磁気被誘導体の設けられたカテーテルであることを特徴とする請求項１記載のインターベンション治療システム。
3. 前記進入子は、磁気により誘導可能な磁気被誘導体と共に、所定の薬剤が被覆されたカプセルであることを特徴とする請求項１記載のインターベンション治療システム。
4. 前記進入子は、磁気により誘導可能な磁気被誘導体であることを特徴とする請求項１記載のインターベンション治療システム。
5. 前記進入子である磁気被誘導体の発熱を促す発熱手段を有することを特徴とする請求項４記載のインターベンション治療システム。
6. 前記進入子は、磁気により誘導可能な磁気被誘導体が設けられた撮像手段であることを特徴とする請求項１記載のインターベンション治療システム。
7. 前記撮像手段には、磁気被誘導体と共に鉗子が設けられていることを特徴とする請求項６記載のインターベンション治療システム。

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