JP5224677B2 - 脳に挿入される脳深部電極等の固定具 - Google Patents

Description

本発明は、脳に挿入される脳深部電極あるいはワイヤ、薬液注入カテーテル等の固定具に関する。

特表２００５−５１９６９３号公報

従来、難治性てんかんに対する検査として異常脳波発生部位を特定するため、脳内に脳深部電極を留置し脳波を測定する方法がある。

この脳深部電極は、ＭＲＩ撮影、ＣＴ撮影、脳血管造影などを行った後、頭部に皮膚切開を行い、ドリルで頭蓋骨に小さな孔を開けて所定の部位に留置する。このとき脳深部電極は、その一端が頭蓋内に配置され、他端が脳の外部に配置され、脳の外部にある部位と頭皮とを縫い付けて固定される。

このような検査は、２〜３週間行われるため、挿入した脳深部電極の頭蓋骨への固定が重要となる。特に、脳深部電極は脳内にミリメートル単位で配置されるため、留置した脳深部電極が検査期間中に動かないようにし、同時に頭蓋骨に形成した孔を密閉する必要がある。

特許文献１には、頭蓋骨のネジ穴と螺合可能な雄ネジが上部に形成された円筒状のガイドチューブが開示されている。このガイドチューブの上端であるヘッドはドーム構造となっており、そのドーム状のヘッドにはガイドチューブの中心孔が広がるように溝（スリット）が形成されている。

この特許文献１のガイドチューブを頭蓋骨に螺合させることにより、ガイドチューブの中心孔に通したカテーテル等をしっかり固定することができる。また、ガイドチューブのヘッドに溝が形成されているため、頭蓋骨に対して垂直にのびるカテーテル等を頭蓋骨に沿わせるようにカテーテルを曲げることができ、そして、頭蓋骨に這わせた状態で頭皮に縫い合わせるなどして固定することができる。

しかし、このような固定方法では、固定自体はしっかりしているが、固定するための処置および固定を解く処置が煩雑で、手間がかかり、患者への負担が大きい。
本発明は、脳に挿入する脳深部電極等を固定することができ、その固定と解除を容易に切り替えることができる固定具を提供することを目的としている。

本発明の固定具は、脳に挿入される脳深部電極等を固定する固定具であって、円筒状のリードパイプと、そのリードパイプの上端にその軸を同じにして配置される円筒状のパッキンチューブと、そのパッキンチューブを覆うようにリードパイプの上部にその軸を同じにして連結される円筒状のストッパーとからなり、前記リードパイプの下端には、先端に向けて径が小さくなる雄ネジが形成されていることを特徴としている。また、このような固定具であって、リードパイプの上部には雄ネジが形成されており、前記ストッパーの内面下部には雌ネジが形成されており、リードパイプとストッパーとはネジ構造によって連結されるものが好ましい。

本発明の脳に挿入される脳深部電極等を固定する固定具は、円筒状のリードパイプと、そのリードパイプの上端と軸を同じにして配置される円筒状のパッキンチューブと、そのパッキンチューブを覆うようにリードパイプの上部と軸を同じにして連結される円筒状のストッパーとからなり、前記リードパイプの下端には、雄ネジが形成されているため、脳深部電極等を挿入したリードパイプの下端を頭蓋骨に形成された小さな孔に対して容易に螺合することにより、固定具を頭蓋骨に固定することができる。そして、パッキンチューブはリードパイプとストッパーとの間に介在されているため、リードパイプとストッパーとの連結を緩めることにより、パッキンチューブの内圧が緩み、脳深部電極等を容易に挿入したり、抜き取ったりすることができる。また、その連結を強めパッキンチューブを押圧することにより、パッキンチューブの内圧が強まり、脳深部電極等をしっかり固定することができる。さらに、同時に固定具のリードパイプとストッパーとの間をしっかりシールすることができる。このように、頭蓋骨に固定具をしっかり固定することができるため、電極を直接頭皮に縫い付ける場合に比べて、脳脊髄液の漏出や、感染症を防止し、縫合する手間が省け、患者の負担も減る。

このような固定具であって、リードパイプ下端の雄ネジが、先端に向けて径が小さくなるように形成されている場合、初めに頭蓋骨に形成する孔を小さくすることができ、またタッピング効果により固定具は一層強固に固定されることになる。
また、このような固定具であって、リードパイプの上部には雄ネジが形成されており、前記ストッパーの内面下部には雌ネジが形成されており、リードパイプとストッパーとはネジ構造によって連結される場合、リードパイプとストッパーとの連結を緩めたり、強めたりすることが容易にでき、さらに、それらの状態での維持も容易である。

本発明の固定具について、脳内深部電極を固定する場合を例に挙げて、図面を用いて説明する。図１は本発明の固定具の一実施形態を示す断面図、図２ａは図１のリードパイプを示す断面図、図２ｂはその天面図、図２ｃはその底面図、図２ｄは図２ａのII−II線を示す断面図、図２ｅはそのリードパイプに使用するハンドルを示す天面図、図３ａは図１のストッパーを示す断面図、図３ｂ、ｃはそれぞれストッパー本体およびストッパー蓋体を示す断面図、図４ａ、図４ｂ、図４ｃは図１の固定具の組み立て方法を示す概略図、図５は図１の固定具を頭蓋骨へ固定したときを示す概略図、図６ａは本発明の固定具を取り付けるときに用いる器具を示す斜視図、図６ｂはその器具に用いられるドライバーを示す側面断面図、図７および図８は本発明の固定具の他の実施形態を示す一部断面図である。

図１の固定具１０は、円筒状のリードパイプ１１と、そのリードパイプ１１の上端にその軸を同じにして配置される円筒状のパッキンチューブ１２と、そのパッキンチューブとリードパイプの間に配置されるワッシャー１３と、そのパッキンチューブとワッシャーを覆うようにリードパイプの上部にその軸を同じにして連結される円筒状のストッパー１４とを備えている。

リードパイプ１１は、図２ａに示すように、円筒状のパイプ本体１５と、その下端に形成された第１雄ネジ１６と、その上部に形成された第２雄ネジ１７と、第１雄ネジと第２雄ネジとの間に形成された保持部１８とからなる。また、パイプ本体の上端には、段部１９ａを介して、外形が正方形状の上端部１９が形成されている（図２ｂ参照）。パイプ本体１５の内径は、一律に形成されており、挿入される電極、電極を備えたガイドワイヤまたはカテーテル等の外径と実質的に同じに形成されている。

第１雄ネジ１６は、タッピングスクリューと同様に、下端（先端）に向けてその径が小さくなるように３箇所の傾斜面で削られた形態を備えている（図２ｃ参照）。この第１雄ネジは４箇所以上の傾斜面で削られていてもよい。これにより、頭蓋骨に挿入する際、タッピング効果を奏し、リードパイプを頭蓋骨に対して密に取り付けることができる。
第２雄ネジ１７は、後述するストッパー１４の内面に形成された雌ネジと螺合する部位である。

保持部１８は、図２ｄに示すように円筒状のパイプ本体１５の表面２０（想像線）を平坦に削ったものである。これは、リードパイプ１１を頭蓋骨に嵌め込むとき、または、取り外すときにレンチ等でしっかり保持しやすいように形成されている。そのため、この保持部１８の形状は、その外形に角状部分が形成されていれば特に限定されるものではない。
上端部１９は、ワッシャー１３と係合する部位であり、ワッシャー１３を介してパッキンチューブ１２を押圧する部位である。つまり、リードパイプ１１にストッパー１４を取り付けることにより、パッキンチューブ１２はワッシャー１３を介してこの上端部１９に押圧され圧縮変形する。また、この上端部１９は角柱状にしてあるが、タッピングのときにハンドル２６（図２ｅ参照）またはドライバー４５（図６ｂ参照）等の器具と係合できるように形成されている。

このようなリードパイプ１１は、チタン、チタン合金、ステンレススチール等の金属から形成される。これらは生体への影響が小さいため好ましい。このリードパイプの外径は２．０〜４．０ｍｍ、特に２．５〜３．５ｍｍであるのが好ましい。その内径は、０．５〜２．０ｍｍ、特に０．９〜１．６ｍｍであるのが好ましい。さらに、その長さは、１０〜４０ｍｍ、特に２０〜３０ｍｍであるのが好ましい。

パッキンチューブ１２の外径は、リードパイプの上端部１９の対角線より若干大きく形成されており、その内径は挿入される電極等の外径と実質的に同じに形成されている。これにより、リードパイプ１１とストッパー１４とを連結し、パッキンチューブ１２を圧縮変形させることにより、パッキンチューブ１２に挿入される電極等を強く保持し、また、リードパイプ１１とストッパー１４との間を強くシールする。
このようなパッキンチューブ１２は、シリコンゴム等の合成樹脂によって形成される。特に、シリコンゴムは生体への影響が小さく好ましく用いられる。

ワッシャー１３の外径および内径は、パッキンチューブ１２と実質的に同じである。このワッシャー１３により、リードパイプの上端部１９からの押圧によるパッキンチューブ１２の破損を防止している。このワッシャー１３は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）などの強度の高い合成樹脂によって成形されるのが好ましい。

ストッパー１４は、図３に示すように、パッキンチューブ１２およびワッシャー１３を収容する円筒状のストッパー本体１４ａと、リードパイプ１１の上部と係合し、パッキンチューブ１２およびワッシャー１３をストッパー本体内に閉じ込める円筒状のストッパー蓋体１４ｂとからなる袋ナット状のものである。

ストッパー本体１４ａは、図３ｂに示すように、上端に形成された挿入部２１と、下端に形成された係合部２２ａと、挿入部と係合部との間に設けられた収納部２３とからなる。挿入部２１の内径は、電極等の外径と実質的に同じである。また、係合部２２ａには、雌ネジが形成されている。さらに、収納部２３の内径はパッキンチューブ１２の外径より若干大きく、そして、その長さはパッキンチューブおよびワッシャーの高さより大きく構成されている。これにより収納部２３にパッキンチューブ１２およびワッシャー１３を収容することができる。さらに、挿入部２１と収納部２３との間には段部２１ａが形成されている。このようなストッパー本体１４ａは、硬度を有し、生体適合性の高い合成樹脂によって成形するのが好ましい。特に、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）が好ましい。

ストッパー蓋体１４ｂは、図３ｃに示すように、上端に形成された係合部２２ｂと、その内面に形成された第２雌ネジ２４とからなる。係合部２２ｂには雄ネジが形成されており、ストッパー本体の係合部２２ａと螺合する。また、第２雌ネジ２４は、リードパイプの第２雄ネジ１７と螺合するように形成されている。ストッパー蓋体１４ｂもストッパー本体１４ａと同じ材質から形成されるのが好ましい。

このように構成された固定具１０は、図４に示すようにして組み立てられ、図５に示すように用いられる。初めにリードパイプ１１を頭蓋骨Ａへ固定する。この固定はドリルで頭蓋骨Ａに小さな孔２６ａをあけ、その孔２６ａにリードパイプの第１雄ネジ１６を挿入する。そして、ドライバー、ハンドル、あるいはペンチ等の工具によってリードパイプを回し、リードパイプの第１雄ネジで頭蓋骨Ａの孔２６ａにネジを切りながら螺合させる（図５参照）。

次いで、ストッパーの収納部２３内にパッキンチューブ１２およびワッシャー１３を収容し（図４ａ参照）、さらに、電極２５あるいは電極を備えたガイドワイヤ等をストッパーの挿入部２１より挿入し、ストッパー１４を貫通させる（図４ｂ参照）。そして、頭蓋骨Ａに固定されたリードパイプ１１にストッパー１４を通した電極２５を挿入する。このとき、電極２５は、ＭＲＩ撮影等を行いながら、脳内に挿入し、脳の留置場所に誘導する。

電極２５を誘導し終わったら、その電極２５が動かないように、リードパイプ１１の第２雄ネジ１７とストッパー１４の第２雌ネジ２４とを螺合させて、リードパイプ１１とストッパー１４とを連結する。このとき、リードパイプの上端１９がワッシャー１３を介してパッキンチューブ１２を押圧し、パッキンチューブの内面が半径方向内側に圧縮変形し、パッキンチューブ１２は電極２５ときつく係合する。また、パッキンチューブ１２はストッパー１４内においてリードパイプの上端１９とストッパー本体の段部２１ａとの間に動かないように固定される。このようにして、固定具１０は、電極２５を上下方向に動かないように固定する。

図６ａに本発明の固定具の取り付けるために用いられる定位脳手術装置２７を示す。この定位脳手術装置２７は、人の頭Ｈに対してXYZ軸の三方向に目盛りを持ったフレーム２８が取り付けられている。
この定位脳手術装置２７を頭部に設置する。次に、あらかじめMRI撮影等によって確認した目標と、このフレームの３つの軸２８ａ（Ｘ軸）、２８ｂ（Ｙ軸）、２８ｃ（Ｚ軸）との位置関係を計測し、定位脳手術装置の中心が目標になるようにフレーム２８をそれぞれの軸方向に計測分移動させ、定位脳手術装置２７を固定する。
次に、次に定位脳手術装置２７の側部に設けられた窓２９からガイド治具２９ａを用いてリードパイプ１１を保持しながら頭部の孔２６ａに挿入し、固定する。このとき、リードパイプの第１雄ネジが正確に頭部の孔２６ａに挿入され、また、リードパイプの挿入角度を垂直とすることができる。

図６ｂに示す図６ａの定位脳手術装置２７に用いられるドライバー４５は、先端に係合部２３ａを備えたロッド２３ｃと、そのロッドの他端に備え付けられたハンドル２３ｂとからなる。係合部２３ａには、リードパイプの角柱状の上端部１９が挿入できる溝２５ａが形成されており、その溝２５ａの内側の突出部２５ｂはリードパイプに挿入できるように形成されている。
このように形成されたドライバー４５の先端をリードパイプの上端と連結することにより、定位脳手術装置２７のガイド治具２９ａに保持させた状態でリードパイプの第１雄ネジ１６を頭の孔２６ａに誘導することができる。そして、そのままハンドル２３ｂを回すことにより、リードパイプ１１を頭蓋骨に固定することができる。

図７に示す固定具３０は、ストッパー３１のストッパー本体３２が挿入部３３と収納部３４との間に上に向かって内側に縮径する傾斜部３５が形成されているものである。これにより、リードパイプ１１とストッパー３１とを連結することにより、パッキンチューブ１２の電極等に対する内向きの圧縮変形が一層働き、より強固に電極等を固定する。他の構成は図１の固定具１０と実質的に同じものである。

図８に示す固定具４０は、ストッパー４１が一つの部材からなり、ワッシャーを用いていないものである。ストッパー４１は、一つの部材からなり、上端に形成された挿入部４２と、下端内部に形成された第２雌ネジ４３と、挿入部と第２雌ネジとの間に設けられた収納部４４とからなる。他の構成は図１の固定具１０と実質的に同じものである。このように構成されているため、一層組み立てが容易であり、部品数が少ないため低コストで製造することができる。また、この実施形態ではワッシャーを用いていないが、図１の固定具１０のようにパッキンチューブ１２の下方にワッシャーを用いてもよい。

本発明の固定具の一実施形態を示す断面図である。 図２ａは図１のリードパイプを示す断面図であり、図２ｂはその天面図であり、図２ｃはその底面図であり、図２ｄは、図２ａのII−II線を示す断面図であり、図２ｅはそのリードパイプに使用するハンドルを示す天面図である。 図３ａは図１のストッパーを示す断面図であり、図３ｂ、ｃはそれぞれストッパー本体およびストッパー蓋体を示す断面図である。 図４ａ、図４ｂ、図４ｃは図１の固定具の組み立て方法を示す概略図である。 図１の固定具を頭蓋骨への固定したときを示す概略図である。 図６ａは本発明の固定具を取り付けるときに用いる器具を示す斜視図であり、図６ｂはその器具に用いられるドライバーを示す側面断面図 本発明の固定具の他の実施形態を示す一部断面図である。 本発明の固定具のさらに他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１０ 固定具
１１ リードパイプ
１２ パッキンチューブ
１３ ワッシャー
１４ ストッパー
１４ａ ストッパー本体
１４ｂ ストッパー蓋体
１５ パイプ本体
１６ 第１雄ネジ
１７ 第２雄ネジ
１８ 保持部
１９ 上端部
１９ａ 段部
２０ 表面
２１ 挿入部
２１ａ 段部
２２ａ 係合部（雌ネジ）
２２ｂ 係合部（雄ネジ）
２３ 収納部
２３ａ 係合部
２３ｂ ハンドル
２３ｃ ロッド
２４ 第２雌ネジ
２５ 電極
２５ａ 溝
２５ｂ 突出部
２６ ハンドル
２６ａ 頭蓋骨の孔
２７ 定位脳手術装置
２８ フレーム
２８ａ、ｂ、ｃ 軸
２９ 窓
２９ａ ガイド治具
３０ 固定具
３１ ストッパー
３２ ストッパー本体
３３ 挿入部
３４ 収納部
３５ 傾斜部
４０ 固定具
４１ ストッパー
４２ 挿入部
４３ 第２雌ネジ
４４ 収納部
４５ ドライバー
Ａ 頭蓋骨
Ｈ 頭

Claims (2)

1. 脳に挿入される脳深部電極を固定する固定具であって、
   リードパイプとストッパーとを有し、
   前記リードパイプの下端には、頭蓋骨に形成された孔と螺合する第１雄ネジが形成され、
   前記リードパイプの上部には第２雄ネジが形成されており、
   前記ストッパーは、ストッパー本体とストッパー蓋体とで構成され、
   前記ストッパー本体は、パッキンチューブを収容する収容部を有し、
   前記ストッパー蓋体は、前記リードパイプの第２雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、
   前記ストッパー本体の係合部と前記ストッパー蓋体の係合部とを螺子嵌合することにより、前記ストッパー本体の前記収容部と前記ストッパー蓋体でパッキンチューブを収容する収容空間が形成され、
   前記パッキンチューブを前記収容空間に収容した状態で、前記ストッパーに形成された挿入部に前記脳深部電極を挿入し、前記脳深部電極を前記ストッパーから貫通させ、前記第２雄ネジと前記雌ネジとを螺合させることにより前記固定具が形成された際に、
   前記パッキンチューブは、
   前記リードパイプの上端によって押圧されることにより、前記脳深部電極を保持し、脳脊髄液の漏出を防止するように前記リードパイプと前記ストッパーとの間をシールする
   ことを特徴とする脳に挿入される脳深部電極の固定具。
2. 前記第１雄ネジは先端に向けて径が小さくなるように形成されている請求項１記載の固定具。