JP5259346B2 - バイオプシー装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象物に対し生検針を刺入して組織の一部を採取するバイオプシー装置に関する。

病気の診断等のため、病変部位の組織を採取して精密な検査を行うことを目的としたバイオプシー装置が開発されている。

特許文献１に開示されたシステムは、被検体のマンモの放射線画像を取得するマンモグラフィ装置に対して、バイオプシー装置を組み込んで構成したものである。このシステムでは、撮影台と圧迫板との間にマンモをポジショニングし、その状態でマンモを２方向から撮影することでステレオ画像情報を得、その画像情報に基づいて生検部位の位置情報を取得する。次いで、マンモグラフィ装置に組み込まれたバイオプシー装置を用いて、取得した生検部位の位置情報に従って生検針を生検部位まで刺入し、生検部位の組織の一部を採取する。

また、特許文献２には、バイオプシー装置のより具体的な構成が開示されている。このバイオプシー装置は、図７に示すように、支持台２に対して圧迫板４によりマンモ６を圧迫してポジショニングし、その状態において、圧迫板４に形成した開口部８から生検針１０をマンモ６に刺入することで、生検部位の組織の一部を採取する。生検針１０は、圧迫板４に装着されたロボットアーム１２により保持されている。ロボットアーム１２は、圧迫板４に固定されたポスト１４に一端部が軸支され、矢印方向に移動可能な第１アーム１６と、第１アーム１６の他端部に軸支され、矢印方向に移動可能な第２アーム１８とを備え、この第２アーム１８の他端部に生検針１０が矢印方向に移動可能に装着される。ＭＲＩ装置等の他のモダリティによって取得した生検部位の位置情報に従ってロボットアーム１２を移動制御することにより、生検針１０を所望の生検部位に移動させ、組織の一部を採取することができる。

特開平１０−２０１７４９号公報 特開平１０−１６５４０３号公報

ところで、このように構成されたバイオプシー装置では、生検針１０がマンモ６に刺入された状態でロボットアーム１２が移動するようなことがあると、マンモ６の組織を損傷してしまうおそれがある。このような事態は、例えば、技師による操作ミスや、ロボットアーム１２の誤動作によって惹起する可能性がある。

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、誤操作や誤動作によって検査対象物の組織を損傷することのないバイオプシー装置を提供することを目的とする。

本発明のバイオプシー装置は、検査対象物の生検部位に刺入される生検針を移動させる生検針移動機構と、
前記検査対象物に対して前記生検針が刺入されているか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記検査対象物に前記生検針が刺入されていると判定された場合、前記生検針の刺入方向と直交する面内での前記生検針の移動を制限する移動制限部と、
を備えることを特徴とする。

本発明のバイオプシー装置では、生検針が検査対象物に刺入されていると判定されたとき、生検針の移動を制限することにより、検査対象物の組織を不用意に損傷してしまう事態を確実に回避することができる。

図１は、本発明のバイオプシー装置が適用される実施形態であるマンモグラフィ装置２０の構成図である。

マンモグラフィ装置２０は、立設状態に設置される基台２２と、基台２２の略中央部に配設された旋回軸２４に固定されるアーム部材２６と、被検体２７のマンモ２８（検査対象物、図２）に対して放射線Ｘを照射する放射線源３０（図３）を収納し、アーム部材２６の一端部に固定される放射線源収納部３２と、マンモ２８を透過した放射線Ｘを検出する固体検出器３４（図２、図３）が収納され、アーム部材２６の他端部に固定される撮影台３６（支持台）と、撮影台３６に対してマンモ２８を圧迫して保持する圧迫板３８と、圧迫板３８に装着され、マンモ２８の生検部位から必要な組織を採取するバイオプシーハンド部４０（生検針移動機構）とを備える。なお、基台２２には、被検体２７の撮影部位、撮影方向等の撮影情報、被検体２７のＩＤ情報等を表示するとともに、必要に応じてこれらの情報を設定可能な表示操作部４２が配設される。

放射線源収納部３２及び撮影台３６を連結するアーム部材２６は、旋回軸２４を中心として旋回することで、被検体２７のマンモ２８に対する撮影方向が調整可能に構成される。また、放射線源収納部３２は、ヒンジ部３５を介してアーム部材２６に連結されており、矢印θ方向に撮影台３６とは独立に旋回可能に構成される。圧迫板３８は、アーム部材２６に連結された状態で放射線源収納部３２及び撮影台３６間に配設されており、矢印Ｚ方向に変位可能に構成される。

圧迫板３８には、バイオプシーハンド部４０を用いた組織採取のための開口部４４が形成される。バイオプシーハンド部４０は、圧迫板３８に固定されたポスト４６と、ポスト４６に一端部が軸支され、圧迫板３８の面に沿って旋回可能な第１アーム４８と、第１アーム４８の他端部に一端部が軸支され、圧迫板３８の面に沿って旋回可能な第２アーム５０とを備える。第２アーム５０の他端部には、矢印Ｚ方向に移動可能な生検針５２が装着される。生検針５２は、図２に示すように、マンモ２８の生検部位５４の組織を吸引して採取する採取部５６を有する。生検針５２の採取部５６は、バイオプシーハンド部４０の第１アーム４８及び第２アーム５０を圧迫板３８の面に沿ったＸ−Ｙ平面内で移動させるとともに、生検針５２を矢印Ｚ方向に移動させることにより、生検部位５４の近傍に配置することができる。

図３は、マンモグラフィ装置２０を構成する制御回路ブロック図である。

マンモグラフィ装置２０は、被検体２７の年齢、性別、体型、被写体識別番号等に係る被写体情報、放射線画像の撮影条件、撮影方法、バイオプシーハンド部４０の移動量を制限した際の移動制限量、生検針５２の長さ等の処理条件を設定する処理条件設定部５８（移動制限量設定部）と、設定された撮影条件、例えば、管電流、管電圧、放射線源３０に設定されるターゲットやフィルタの種類、放射線Ｘの照射線量、照射時間等に従って放射線源３０を駆動制御する放射線源駆動制御部６０と、圧迫板３８を矢印Ｚ方向（図２）に移動させる圧迫板駆動部６２と、マンモ２８を透過した放射線Ｘを検出する固体検出器３４を制御する検出器制御部６４と、バイオプシーハンド部４０を介して生検針５２を所定位置に移動させる生検針駆動部６６と、マンモ２８に刺入された状態において、生検針５２がマンモ２８から受けるＸ、Ｙ、Ｚ方向の負荷を検出する３次元負荷センサ６８（負荷検出部）とを備える。

圧迫板駆動部６２によって移動する圧迫板３８の撮影台３６に対する位置情報は、圧迫板位置情報算出部７０によって算出される。検出器制御部６４は、固体検出器３４を制御して放射線画像情報を取得し、その放射線画像情報を画像メモリ７２に記憶させる。画像メモリ７２に記憶された放射線画像情報は、表示部７４（警告部）に表示されるとともに、生検部位位置情報算出部７６に供給され、生検部位指示部７８によって指示された生検部位５４の位置情報が算出される。生検針駆動部６６によって移動した生検針５２の先端部の位置情報は、生検針位置情報算出部８０（位置情報取得部）によって算出される。

生検部位位置情報算出部７６によって算出された生検部位５４の位置情報は、生検針位置制御部８２（移動制限部）に供給される。生検針位置制御部８２は、生検部位５４の位置情報に従い、生検針駆動部６６を駆動して生検針５２を生検部位５４の近傍に移動させる。また、圧迫板位置情報算出部７０によって算出された圧迫板３８の位置情報と、生検針位置情報算出部８０によって算出された生検針５２の先端部の位置情報とが刺入状態判定部８４に供給され、マンモ２８に対して生検針５２が刺入されているか否かの判定が行われる。なお、刺入状態判定部８４は、３次元負荷センサ６８によって検出された生検針５２の負荷に従い、マンモ２８に対する生検針５２の刺入状態や、生検針５２の移動状態を判定することができる。生検針位置制御部８２は、刺入状態判定部８４により、生検針５２がマンモ２８に刺入されていると判定されたとき、生検針駆動部６６を制御し、生検針５２の移動を制限する。この場合、生検針５２の制限される移動量は、処理条件設定部５８によって設定することができる。

本実施形態のマンモグラフィ装置２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作につき、図４に示すフローチャートに従って説明する。

先ず、処理条件設定部５８を用いて、被検体２７の年齢、性別、体型、被写体識別番号等に係る被写体情報、放射線画像情報の撮影条件、撮影方法、バイオプシーハンド部４０の移動を制限した際の移動制限量、生検針５２の長さ等の処理条件を設定する（ステップＳ１）。なお、これらの処理条件は、マンモグラフィ装置２０の表示操作部４２に表示して確認することができる。設定された処理条件のうち、放射線源３０の管電流、管電圧、放射線Ｘの照射線量、照射時間等の撮影条件は、放射線源駆動制御部６０に設定される。また、バイオプシーハンド部４０の移動制限量は、生検針位置制御部８２に設定される。さらに、生検針５２の長さに係る情報は、刺入状態判定部８４に設定される。

次いで、技師は、指定された撮影方法に従い、被検体２７のマンモ２８のポジショニングを行う（ステップＳ２）。すなわち、マンモ２８を撮影台３６の所定位置に配置した後、圧迫板駆動部６２により圧迫板３８を撮影台３６に向かって移動させることにより、マンモ２８を圧迫してポジショニングを行う。

ポジショニングが完了した後、放射線源３０を駆動し、マンモ２８のステレオ撮影を行う（ステップＳ３）。この場合、ヒンジ部３５（図１）を中心として放射線源収納部３２を移動させ、図５に示すように、放射線源３０をＡ位置及びＢ位置に配置して撮影を行い、各位置におけるマンモ２８の放射線画像情報を取得する。すなわち、放射線源３０をＡ位置及びＢ位置に配置し、放射線Ｘを照射することにより、マンモ２８を透過した放射線Ｘが撮影台３６の固体検出器３４によって放射線画像情報として検出される。検出器制御部６４は、固体検出器３４を制御して、Ａ位置及びＢ位置におけるマンモ２８の放射線画像情報を取得し、これらの２枚の放射線画像情報を一旦画像メモリ７２に記憶させた後、ステレオ画像を作成して表示部７４に表示する（ステップＳ４）。

技師は、生検部位指示部７８を用いて、表示部７４に表示されているステレオ画像から生検部位５４を指示する（ステップＳ５）。なお、生検部位指示部７８は、マウスやタッチパネルとすることができる。

生検部位位置情報算出部７６は、技師によって指示された生検部位５４と、画像メモリ７２に記憶されている２枚の放射線画像情報とに基づき、生検部位５４の位置情報を算出する（ステップＳ６）。なお、この位置情報は、生検部位５４の３次元位置情報である。算出された生検部位５４の位置情報は、生検針位置制御部８２に供給される。

そこで、生検針位置制御部８２は、生検部位位置情報算出部７６から供給された生検部位５４の位置情報に従い、生検針駆動部６６を制御して生検針５２を所定の位置まで移動させる（ステップＳ７）。バイオプシーハンド部４０は、生検部位５４のＸ方向及びＹ方向の位置情報に従い、第１アーム４８及び第２アーム５０をＸ−Ｙ平面内で移動させ、生検針５２を生検部位５４の上部に位置決めする。次いで、生検針５２をＺ方向に移動させ、圧迫板３８に形成した開口部４４を介して生検針５２をマンモ２８に刺入する動作を開始する。

生検針５２のＺ方向の位置情報は、生検針位置情報算出部８０によって逐次算出され、刺入状態判定部８４に供給される。刺入状態判定部８４は、圧迫板位置情報算出部７０によって算出された圧迫板３８の位置情報と、生検針位置情報算出部８０によって算出された生検針５２のＺ方向の位置情報と、処理条件設定部５８から供給された生検針５２の長さ情報とに基づき、マンモ２８に生検針５２が刺入されているか否かを判定する（ステップＳ８）。

この場合、図２に示すように、生検針５２の長さをＬ、圧迫板３８の撮影台３６からの距離をＨ、生検針５２の上端部の撮影台３６からの距離をｈ、生検針５２の上端部の圧迫板３８からの距離をａとすると、
ｈ＝ａ＋Ｈ
であり、
（ｈ−Ｌ）＜Ｈ
となったとき、生検針５２がマンモ２８に刺入されたものと判定することができる。

また、生検針５２には、３次元負荷センサ６８が接続されている。刺入状態判定部８４は、３次元負荷センサ６８からの負荷検出信号に従い、Ｚ方向の負荷が所定の閾値以上となったとき、生検針５２がマンモ２８に刺入されたものと判定することができる。

刺入状態判定部８４は、生検針５２の長さＬ、距離Ｈ、ｈに基づいて刺入状態を判定するとともに、３次元負荷センサ６８からの負荷検出信号に基づいて刺入状態を判定することにより、生検針５２のマンモ２８に対する刺入状態を確実に判定することができる。

生検針位置制御部８２は、刺入状態判定部８４から生検針５２が刺入されたことを示す刺入信号が供給されると、生検針駆動部６６に対して、生検針５２のＸ−Ｙ平面内での移動量を制限する移動制限量を設定する（ステップＳ９）。なお、この移動制限量は、処理条件設定部５８において設定することができる。この場合、Ｘ方向及びＹ方向に対して許容する移動制限量を設定することにより、生検針５２がマンモ２８に刺入されている状態において、生検部位５４に対する生検針５２のＸ方向及びＹ方向の位置の微調整を行うことができる。

生検針位置制御部８２は、移動制限量に従って生検針５２のＸ−Ｙ平面内での移動を制限した状態で（ステップＳ１０）、生検部位位置情報算出部７６から供給される生検針５２のＺ方向の位置情報に従い、生検針駆動部６６により生検針５２をＺ方向に移動させ、生検針５２の採取部５６（図２）を生検部位５４の近傍に到達させる（ステップＳ１１）。この場合、生検針５２のＸ−Ｙ平面内での移動が制限されているため、刺入状態において、生検針５２が不用意にＸ方向又はＹ方向に大きく移動することがなく、マンモ２８の組織を損傷してしまう事態を回避することができる。

生検針５２の採取部５６が生検部位５４の近傍に到達すると、生検針５２による吸引処理が開始され、生検部位５４が採取される（ステップＳ１２）。その後、生検針５２をＺ方向に移動させることにより、生検針５２がマンモ２８から抜き取られ、作業が終了する（ステップＳ１３）。

一方、生検針５２がマンモ２８に刺入されている状態において、Ｘ方向又はＹ方向に対する生検針５２の移動量が移動制限量を超過した場合（ステップＳ１０）、刺入状態判定部８４は、生検針駆動部６６が不適切な動作状態にあるものと判定し、例えば、技師に対して表示部７４を用いて警告を出すとともに（ステップＳ１４）、生検針５２の移動を強制的に停止させ（ステップＳ１５）、マンモ２８からの抜き取り処理に移行させる（ステップＳ１３）。このように動作させることにより、生検部位５４の損傷を最小限に抑えることができる。

なお、生検針５２の移動量が移動制限量を超過するか否かを判定するのに替えて、３次元負荷センサ６８によりＸ方向又はＹ方向の負荷が所定の閾値以上となるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、警告及び生検針５２の移動停止を行うようにしてもよい。この場合、生検針５２の動作異常だけでなく、生検針５２が刺入されている状態において、被検体２７が動いてしまうような場合であっても、適切に対応することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、図６に示すように、撮影台３６と圧迫板８６との間にマンモ２８を圧迫保持させた状態において、圧迫板側からではなく、撮影台３６と圧迫板８６との間の側方向から生検針５２を刺入するように構成したマンモグラフィ装置に対しても適用することができる。

また、マンモグラフィ装置に限定されるものではなく、生検処理を行うバイオプシー装置であれば、いかなるものにも適用可能である。

本実施形態のマンモグラフィ装置の構成図である。 バイオプシーハンド部を含むマンモグラフィ装置の要部側面説明図である。 本実施形態のマンモグラフィ装置を構成する制御回路ブロック図である。 本実施形態のマンモグラフィ装置の動作フローチャートである。 本実施形態のマンモグラフィ装置を用いたステレオ撮影の説明図である。 他の実施形態のマンモグラフィ装置の説明図である。 従来技術に係るバイオプシー装置の説明図である。

符号の説明

２０…マンモグラフィ装置
２８…マンモ
３０…放射線源
３２…放射線源収納部
３４…固体検出器
３６…撮影台
３８、８６…圧迫板
４０…バイオプシーハンド部
４４…開口部
５２…生検針
５４…生検部位
６２…圧迫板駆動部
６４…検出器制御部
６６…生検針駆動部
６８…３次元負荷センサ
７０…圧迫板位置情報算出部
７４…表示部
７６…生検部位位置情報算出部
７８…生検部位指示部
８０…生検針位置情報算出部
８２…生検針位置制御部
８４…刺入状態判定部

Claims (7)

1. 検査対象物の生検部位に刺入される生検針を移動させる生検針移動機構と、
   前記検査対象物に対して前記生検針が刺入されているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記検査対象物に前記生検針が刺入されていると判定された場合、前記生検針の刺入方向と直交する面内での前記生検針の移動を制限する移動制限部と、
   を備えることを特徴とするバイオプシー装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記移動制限部により制限される前記生検針の移動制限量を設定する移動制限量設定部を備えることを特徴とするバイオプシー装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記生検針の前記刺入方向に対する位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
   前記判定部は、前記位置情報に基づき、前記検査対象物に対して前記生検針が刺入されているか否かを判定することを特徴とするバイオプシー装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記生検針の前記刺入方向に対する移動によって発生する負荷を検出する負荷検出部を備え、
   前記判定部は、前記負荷が所定値以上となったとき、前記検査対象物に前記生検針が刺入されていると判定することを特徴とするバイオプシー装置。
5. 請求項１記載の装置において、
   前記生検針の前記刺入方向と直交する面内での移動に伴って発生する負荷を検出する負荷検出部を備え、
   前記移動制限部は、前記負荷が所定値以上となったとき、前記生検針の移動を停止させることを特徴とするバイオプシー装置。
6. 請求項１記載の装置において、
   前記生検針の前記刺入方向と直交する面内での移動に伴って発生する負荷を検出する負荷検出部と、
   前記負荷が所定値以上となったとき、警告を発する警告部と、
   を備えることを特徴とするバイオプシー装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置において、
   前記検査対象物を支持する支持台と、
   前記生検針が挿入される開口部を有し、前記支持台に対して前記検査対象物を圧迫して保持する圧迫板と、
   を備え、前記生検針移動機構は、前記生検針を前記圧迫板に沿った面内及び前記圧迫板の面に直交する方向に移動させることを特徴とするバイオプシー装置。

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