JP5613826B2 - 誘導される可鍛の外科用機器 - Google Patents

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Description

本出願は、2011年4月29日に出願された出願番号が13/097243である米国特許出願の優先権、及び、2010年4月30日に出願された出願番号が61/330024である米国仮出願の利益を、主張している。前述の出願での開示は、ここでの記載に参照として含まれる。
本発明は、主に、誘導される可鍛の外科用機器に関する。
この項目での記載は、本発明に関連する背景情報を提供するだけであり、先行技術を構成するものではない。
人体解剖組織等の解剖組織において外科処置が行われることにより、解剖組織が治癒される。外科のある分野では、耳、鼻、咽喉(ENT)等の患者の顔面空洞で、処置が行われる。このような処置では、吸引装置等の外科機器がこのような空洞に挿入され、例示した処置が行われる。対象となる領域において外科医の視覚が空洞の周辺組織によって隠されるため、吸引処置等の治癒での外科医の効率が低下する。したがって、治癒の効率又は治癒が行われる領域の視野を最小化又は低下させることなく、外科医が治癒を行うことが可能な機構が提供されることが望ましい。
ナビゲーションシステムでは、機器に追跡装置が設けられている。しかし、このような追跡装置は、機器の操作又は取扱いを行い難くすることがある。その他の例として、追跡装置がハンドル又は機器の基端側領域に位置することにより、先端チップが移動する又はハンドルに対して移動される場合に、先端チップが正確に追跡されない。ある処置では、解剖組織の様々な形状の空洞を通して外科用機器を誘導し難い。この困難性を処理するために、機器は、永久に軟性の細長い軟性部を備える構成に改善されてきた。これらの軟性の機器は、解剖組織の内部空洞に適応する一方で、いかなる特定の構成で保持されず、ENT吸引処置等のある特定の処置に適合しない。
この項目では本発明の主な概要を示し、本発明の全ての範囲又は全ての特徴を包括的に示すものではない。
ある形態では、外科用機器には、細長い本体部、追跡装置及びハンドル部が設けられ、外科用機器はこれらを備える。前記細長い本体部は、基端部と、先端部と、前記基端部と前記先端部との間に第1の内部流体通路を規定する内側径部と、を備える。前記本体部は、可鍛の金属材料から形成され、これにより、前記本体部が前記基端部と前記先端部との間で第1の構成から曲がった第2の構成に曲がることが可能となり、前記曲がった構成を保持可能となる。前記追跡装置は、前記先端部に隣接して又は近傍に位置し、ナビゲーションシステムと協働して前記機器の先端チップを追跡する。前記ハンドル部は、前記本体部の前記基端部に連結され、前記第1の内部流体通路と流体的に連通する第2の内部流体通路を備える。前記追跡装置は、前記追跡装置から前記ハンドル部まで前記本体部の周回りに巻回される少なくとも一対のリード線を備え、巻回される前記リード線は、前記本体部の前記曲がった構成に追従する構成にすることにより、前記本体部が曲がる間に、歪まず又は破壊されない。
別のある形態では、外科用機器には、細長いチューブ状の本体部、チューブ状のインサート部及びスリーブが設けられ、外科用機器は、これらを備える。前記チューブ状の本体部は、基端部と、先端部と、前記基端部と前記先端部との間に第1の内部流体通路を規定する内側径部と、を備える。前記本体部は、可鍛の金属材料から形成され、これにより、前記本体部が前記基端部と前記先端部との間で第1の構成から曲がった第2の構成に曲がることが可能となり、前記曲がった構成を保持可能となる。前記チューブ状のインサート部は、基端部と、先端チップと、を有し、前記インサート部の前記基端部は、前記本体部の前記先端部で受けられ、前記インサート部は、硬質で、曲がらない材料から形成される。前記スリーブは、前記インサート部を覆う状態に受けられる構成で、前記先端部から部分的に前記基端部に向かって延設される。前記機器は、追跡装置及びハンドル部を、さらに備える。前記追跡装置は、前記インサート部の前記先端チップに隣接する状態に前記スリーブに連結され、ナビゲーションシステムと協働して前記機器の前記先端チップを追跡する。前記ハンドル部は、前記本体部の前記基端部に連結され、前記第1の内部流体通路と流体的に連通する第2の内部流体通路を備える。前記追跡装置は、前記本体部の長手軸に対して鋭角で前記本体部の周回りに巻回される少なくとも一対のリード線を備え、巻回される前記対のリード線は、前記本体部の前記曲がった構成に追従する構成にすることにより、前記本体部が曲がる間に、歪まず又は破壊されない。軟性の外側層は、前記本体部、前記スリーブ、前記インサート部及び前記追跡装置を覆う。
さらなる適用の領域については、ここでの詳細な説明から明らかになる。詳細な説明及び特定の実施例は、例示的な目的でのみ示されるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明は、詳細な説明、添付の請求項及び以下の図面から、より理解される。図面は、単に例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の本質に係る例示的なナビゲーションシステムを示す斜視図。 本発明の本質に係るナビゲーションシステムと伴に用いられる例示的な可鍛の吸引機器を示す平面図。 本発明の本質に係る例示的な吸引装置を示す側面図。 本発明の本質に係る例示的な吸引装置の先端領域を示す部分的な斜視図。 本発明の本質に係る例示的な吸引装置の先端領域を示す部分的な側面図。 本発明の本質に係る例示的なワイヤのルート構成を示す拡大図。 本発明の本質に係る例示的な図5の吸引機器を示す部分的な断面図。 本発明の本質に係る例示的な吸引機器のハンドル部を示す部分図。 本発明の本質に係る例示的な代用される追跡センサ構成を示す概略図。 本発明の本質に係る例示的な別の代用される追跡センサ構成を示す概略図。 本発明の本質に係る例示的な可鍛の吸引機器の例示的な曲がった又は変形された構成を示す図。 本発明の本質に係る例示的な代用の追跡アレンジメントが示される例示的な吸引機器の先端領域を示す部分的な斜視図。 本発明の本質に係る別の例示的な代用の追跡アレンジメントが示される例示的な吸引機器の先端領域を示す部分的な斜視図。
発明の詳細な説明
以下の記述は、本質において単に例示的なものあり、本開示、その適用又は使用を限定するものではない。図面を通して、関連する参照符号は、同様又は関連する部分及び特徴を示している。
図1は、本開示の様々な例示的な実施形態に係る画像案内付きナビゲーションシステム10の概観を概略的に示し、画像案内付きナビゲーションシステム10は、非線形の場所で用いられ、誘導可能で可鍛の吸引装置又は吸引機器等の外科用機器を誘導する。例示的なナビゲーションシステムは、ジョン・エイチ・ダケシェーアー(John H. Dukesherer)達が発明者である2008年4月29日に発行された米国特許第7366562号明細書で開示されたシステム、及び、ブラドレイ・エイ・ジャスコブ(Bradley A. Jascob)達が発明者である2008年6月5日に公開された米国特許出願公開2008/0132909号明細書で開示されたシステムを含み、両方の明細書はここでの記載に参照として含まれる。商用のナビゲーションシステムは、アメリカ合衆国のコロラド州のルイスヴィレ(Louisville)に商用場所を有するメドトロニック・ナビゲーション社(Medtronic Navigation, Inc.)によって販売されている、スティルスステーションアール・アクシィイーエムティーエム・外科用ナビゲーションシステム(StealthStation(登録商標) AxiEMTM Surgical Navigation System)を含む。ナビゲーションシステム10及び吸引機器100は、耳、鼻及び咽喉(ENT)処置に関連して記載されるが、ナビゲーションシステム10及び吸引機器100は、その他の適切な様々な処置において使用可能である。
一般に、ナビゲーションシステム10は、先端チップ又は先端部を備える吸引機器100の位置の追跡に、使用可能である。ナビゲーションシステム10は、Cアーム24及び画像装置コントローラ28に対して環境設定されるX線透視画像装置等の任意の画像システム20を、備える。Cアーム画像システム20は、デジタルカメラ、CCDカメラ等、当業者が理解可能な適切な画像システムである。取得された画像データは、Cアームコントローラ28に記憶され、ナビゲーションコンピュータ、及び/又は、プロセッサコントローラ又はワークステーション32に送られ、ワークステーション32は、画像データ40を表示する表示装置36と、ユーザーインターフェイス44と、を有する。また、ワークステーション32は、画像プロセッサ、ナビゲーションプロセッサ、及び、命令及びデータを保管するメモリを、備える、又は、これらに接続されている。ワークステーション32は、誘導処置において補助する適切なプロセッサを備える。なお、画像データは、必ずしもコントローラ28に記憶される必要はなく、ワークステーション32に直接送られてもよい。また、ナビゲーションシステムでの処理、及び、最適化は、単一又は複数のプロセッサで行うことが可能であり、すべてのプロセッサは、ワークステーション32に含まれてもよく、ワークステーション32に含まれなくてもよい。
引き続き図1を参照として、ナビゲーションシステム10は、電磁(EM)追跡システム60等の追跡システムをさらに備える。EM追跡システム60の議論については、いかなる適切な追跡システムと関連付けて、理解可能である。EM追跡システム60は、コイルアレイ64及び/又は第2のコイルアレイ68等のローカライザーと、コイルアレイコントローラ72と、ナビゲーションプローブインターフェース80と、追跡可能な吸引機器100と、を備える。以下に詳細に説明するように、機器100は、単一又は複数の機器追跡装置84を備える。すなわち、追跡装置84は、局在するコイルアレイ64,68によって生成される磁界を検知する電磁コイルを備え、ナビゲーションシステム10に情報を提供し、追跡装置84の位置を決定している。そして、ナビゲーションシステム10は、吸引機器100の先端チップの位置を決定し、患者34及び患者空間に対するナビゲーションを考慮に入れている。
EM追跡システム60は、コイルアレイ64,68を使用して、ナビゲーションで用いられる電磁場を発生させている。コイルアレイ64,68は、それぞれが操作可能な複数のコイルを備え、患者空間と呼ばれることもある患者34のナビゲーション領域の中へ、それぞれのコイルが別個の電磁場を発生させている。代表的な電磁システムは、1999年6月22日に公開され、発明の名称が“位置設定システム(Position Location System)”である米国特許第5913820号明細書、及び、1997年1月14日に公開され、発明の名称が“カテーテルプローブを誘導する方法及びシステム(Method and System for Navigating a Catheter Probe)”である米国特許第5592939号明細書に、開示され、これらの開示はここでの記載に参照として含まれる。
コイルアレイ64,68は、コイルアレイコントローラ72によって、制御される、又は、駆動される。コイルアレイコントローラ72は、コイルアレイ64,68においてそれぞれのコイルを、複数に分割された時間、又は、複数に分割された周波数で、駆動している。これにより、それぞれのコイルが別個の時間で別々に駆動されるか、又は、それぞれのコイルが異なる周波数で駆動される状態で全てのコイルが同時に駆動される。
コイルアレイコントローラ72によってコイルアレイ64,68においてコイルを駆動している際には、患者34内において医療処置が行われる領域に電磁場が発生し、この領域は前述した患者空間と呼ばれることもある。患者空間で発生する電磁場は、吸引機器100の表面又は内部に位置する追跡装置84において、電流を誘導する。追跡装置84から誘導された信号は、ナビゲーションプローブインターフェース80に送られ、そしてコイルアレイ72に転送される。ナビゲーションプローブインターフェース80は、増幅器、フィルタ及びバッファを備え、機器100において追跡装置84を直接的にインタフェースで接続している。代わりに、ナビゲーションプローブインターフェース80が直接的に連結されないものとして、追跡装置84、又は、その他の適切な部位に、無線通信チャンネルを適用してもよく、無線通信チャンネルは、例えば2002年11月5日に公開され、発明の名称が“外科用通信パワーシステム(Surgical Communication Power System)”である米国特許第6474341号明細書で開示されるものであり、この開示はここでの記載に参照として含まれる。
電磁追跡アセンブリを用いる場合、追跡システム60は、コイルアレイ64,68を患者32に隣接させて配置し、磁場を発生させることによって、実質的に作動され、発生した磁場は、低エネルギーであり、一般にナビゲーション場と呼ばれる。ナビゲーション場又は患者空間において、いずれのポイントも特有の場強度と関連付けられるため、追跡システム60は、追跡装置84の位置での場強度を計測することにより、機器100の位置を決定する。コイルアレイコントローラ72は、追跡装置84から誘導された信号を受信し、吸引機器100に関連する追跡装置84の位置に関する情報を伝達し、ここで、位置情報は、x,y及びzの位置情報、及び、ロール、ピッチ及びヨーの方位情報を両方含む。したがって、ナビゲーションシステム10によって、6自由度(6DOF)の情報が決定される。
図2乃至図10を参照にして、誘導される可鍛の外科用機器100について、さらに詳細に説明する。ある実施例では、可鍛の外科用機器100は、ENT処置での流体及び組織の除去を含む吸引に用いられる。ただし、誘導される可鍛の外科用機器100は、望ましいのであれば様々なその他の外科処置において使用可能であり、可鍛の又は軟性の内視鏡、可鍛の又は軟性のカテーテル、及び/又は、可鍛のカニューレの形態で提供されてもよい。このため、以下の記述では誘導される可鍛の吸引機器100について説明しているが、この議論は前述の外科用機器にも適用可能である。
吸引機器100は、チューブアセンブリ110と、ハンドルアセンブリ114と、追跡センサアレンジメント118と、を備える。吸引機器100は、1回のみ使用可能であり、使用後に廃棄される。チューブアセンブリ110は、可鍛の細長いチューブ本体126と、インサート部30と、を備える。チューブ本体126は、外側径部134及び内側径部138を備え、ハンドルアセンブリ114が連結される第1の端部と、図6に示すようにインサート部130を受ける構成の反対側の第2の端部と、を有する。可鍛の細長い本体126は、AL3003−O等の様々なアルミニウム合金、及び、304アニール(annealed)等の様々なステンレス鋼合金から形成され、ここで後述するように、様々な構成に曲げられ又は変形され、かつ、曲げられた又は変形された構成を保持する状態に、可鍛性を有する。本体126は、7mm,9mm及び12mmのフレンチ径を含む、様々な長さ及び径で提供可能である。
インサート部130は、少なくとも追跡センサ84のための非可鍛の支えを提供する構成である。図6に示すように、インサート部130は、環状くぼみ152の内側径部156と略同一の径の外側径部160と、可鍛の細長い本体126の内側径部138と略同一の径の内側径部164と、を備える。これにより、略同一の内側径部138,164によって、略一定の流量の吸引のための経路が提供される。ただし、内側径部138,164で寸法が変化してもよい。インサート部130は、第1の端部172と、反対側の第2の端部176と、を備える。図6に示すように、インサート部130の第1の端部172は、環状くぼみ152で受けられる。ここで後述するように、インサート部は、追跡装置84を受けて、収容する硬質構成を備える。このため、インサート部130は、ステンレス鋼又はその他の生物適合した硬質材料から形成又は製造され、細長い本体126とは異なりインサート部130は可鍛ではない。また、インサート部は、約10mmの例示的な軸方向長さを備える。
図5及び図6に示すように、インサート部130は、インサート部の外表面で受けられるスリーブ190を備える。スリーブ190は、インサート部130の外側径部と略同一の径の内側径部194と、本体126の外側径部134と略同一の径の外側径部198と、を備える。なお、スリーブ190は、本体126に対して異なる径に、構成されてもよい。図6に示すように、スリーブ190は、インサート部130の第1の端部172から第2の端部に向かって、インサート130の部分を覆って延設されている。ある実施例の構成では、スリーブ190が第1の端部172から延設され、インサート部130が本体126の環状くぼみ152に連結された状態で、本体126の第1の端部142にスリーブ190が接触している。別のある実施例の構成では、前述したように、スリーブ190が本体部130の第1の端部172から延設されているが、図6に示すように、本体126の第1の端部142に到達することなく終結している。スリーブ190はインサート部130に固定され、インサート部130は適切な接着剤によって環状くぼみ152に固定されている。スリーブ190は、高分子材料又はその他の適切な材料から形成されている。スリーブ190は、インサート130の第2の端部176に対して略同一位置に整列される構成の第1の端部220を備える。第1の端部220は、丸みがつけられる又は面取りされることにより尖っていない先端チップ222を備え、組織を切断せず又は損傷しない吸引処置において、先端チップは組織の近傍に配置される。
図4及び図5に特に示すように、スリーブ190は、ここで後述するように、追跡センサアレンジメント118を受け、支持する構成の複数の扁平部206を備える。ある実施例の構成では、スリーブ190は、追跡装置84を取付け可能に受ける構成の少なくとも3つの扁平部206を備える。この構成では、ここで後述するように、追跡装置84は、3つのコイルアセンブリ214を備える。すなわち、ある実施例の構成では、3つのコイルアセンブリ214はそれぞれ、図4及び図5に示すような円筒構成を備え、約1.5mm〜2mmの全体の軸方向長さと、約0.3mm〜0.5mmの全体径と、円筒状ベースに沿って巻回されることにより円筒構成を形成する複数のワイヤ巻回体と、を有する。主に図5に示すように、複数の巻回体は、ほぼ均一の円筒構成を有するコイルアセンブリ214を形成する。例えば図5及び図6に示すように、それぞれの扁平部206は、扁平部に形成され、対応するコイルアセンブリ214を受ける構成のスロット又は凹部218を備える。それぞれのスロット218は、対応する扁平部206にチューブアセンブリ110の長手軸208に対して0°〜90°の角度で形成されている。ある実施例の構成では、図5に示すように、それぞれのスロット218は、長手軸208に対して45°又は55°の角度で形成されている。3つの扁平部206のそれぞれは、スリーブ190の周回りについて等距離に又は120°だけ離れて位置し、これにより、図4乃至図6に主に示すように、3つのコイルアセンブリ214も同様に、スリーブ190の周回りについて等距離に配置されている。なお、コイルアセンブリは、扁平部206を介することなくスリーブに連結されてもよく、長手軸に平行な状態等、長手軸に対して異なる方位に角度調整されてもよい。
コイルアセンブリ214は、ナビゲーションシステム10と協働する前述の3つのコイルアセンブリを備え、6自由度(DOF)の追跡情報が決定される。ただし、ナビゲーションシステム10と関連して2つのコイルアセンブリ214が用いられ、6DOFの追跡情報が決定されてもよい。3つのコイルアセンブリ214が用いられる構成では、3つのコイルアセンブリの中の2つは、3番目のコイルアセンブリが長手軸208に対する角度に、又は、長手軸に平行に位置設定された状態で、長手軸208に対する角度に位置設定される。また、3つのコイルアセンブリ214は、互いに対する角度に位置設定される。前述のように、長手軸208に対する3つのコイルアセンブリ214の例示的な角度は、45°又は55°であり、これにより、スリーブ190の周回りについてのコイルアセンブリの適切な包装及び間隔が実現される。なお、45°又は55°の角度で前述したが、必要に応じてその他の角度がコイルアセンブリ214及び機器100に用いられてもよい。また、前述したように、コイルアセンブリは、長手軸208に対して平行又は垂直に位置設定されてもよい。
追跡装置84が2つのコイルアセンブリ214を備える構成では、2つのコイルアセンブリは、それぞれが互いに対する角度に位置設定され、チューブアセンブリ110の長手軸208に対する角度に位置設定されるとともに、スリーブ190の外周回りについて等距離に又は180°だけ離れて位置している。この構成では、2つのコイルアセンブリはナビゲーションシステム10と協働し、6DOFの追跡情報が決定される。ある実施例の構成では、2つのコイルアセンブリ214は、チューブアセンブリ210の長手軸208に対して略45°となる状態等の、長手軸に対して略0°〜90°の角度に位置設定されている。
また、図8及び図9には、代替の巻回構成を有する2つの例示的なコイルアセンブリ214A,214Bが、例示的な機器の例示的なチューブ構成223と操作的に関連させて、示されている。コイルアセンブリ214A,214Bはそれぞれ、図5に示すコイルアセンブリ214の全体が円筒状の構成に比べて、全体として非線形形状を備える。主に図8に示すように、コイルアセンブリ214Aは、中央弧状凹部又は凹面部224を備え、凹部224は、複数の巻回体の互いに反対側の端部225より、小さい外側径を有する。コイルアセンブリ214Aの巻回構成により、ベースワイヤ上でのコイルの巻回量が最大化される一方で、機器の全体の外側寸法又は外側サイズが最小化される。この構成では、図8に示されるように、コイルアセンブリ214Aには、チューブ構成223の外側表面226と略一致する弧状凹部224が設けられ、単数又は複数のコイルアセンブリ214Aは、チューブ構成の外表面226回りに、実質的に収まる。この構成では、チューブ構成223の外側径部に隣接して位置する円筒状のコイルアセンブリによって通常はクリアランスが提供されるため、コイルのいずれか一方の端部に設けられるギャップ又は空間221は、アセンブリ全体での全体外側径を実質的に増加させることなく、追加の巻回体を備えることが可能となる。これにより、誘導空間において感度が大きく又は高くなる。
特に図9に示すように、コイルアセンブリ214Bは、例示的なチューブ構成の内側径部229の内部において適合し、収められる構成の全体的に弧状の凸形状227を備える。コイルアセンブリ214Aと同様に、このような構成により、ベースワイヤ上でのコイルの巻回量が最大化される一方で、1つ以上のコイルアセンブリ214Bを受けるために必要なチューブ構成223の内側径部229は最小化される。
特に図5及び図5Aを参照にして、追跡センサアレンジメント118について詳細に説明する。追跡センサアレンジメント118は、追跡装置84を備え、追跡装置84は、第1のリード線セット228、プリント回路ボード232及び第2のリード線セット236に加えて、2つ又は3つのコイルアセンブリ214を備える。主に図6に示すように、第1のリード線セット228は、それぞれのコイルアセンブリ214について一対のリード線228Aを備える。一対のリード線218Aのそれぞれは、プリント回路ボード232上にそれぞれのコイルアセンブリに対して一対設けられる接続部240の第1の端部まで、延設されている。なお、前述の追跡装置84は3つのコイルアセンブリを有するが、例えば、所望の自由度の数に加え、使用されるナビゲーションシステムの特性に対応させて、所望又は必要に応じて、より多い又はより少ないコイルアセンブリが用いられてもよい。
例えば図4に示すように、プリント回路ボード232は、軟性のバッキング244を備え、本体126の外側表面の輪郭に適応している。主に図5及び図6に示すように、軟性のプリント回路ボード232は、本体126の外周回りについて全体又は一部を覆い、本体126の第2の端部148に隣接して位置している。これにより、インサート部130は、図6に示す挿入された位置において、全体又は実質的に全体がプリント回路ボード232の内側に位置する。硬質のインサート部130により、可鍛の本体126のプリント回路ボード232の領域での屈曲又は曲がりが、防止される。ある実施例の構成では、プリント回路ボードは、スリーブ190と一体部分である。
部分的に拡大した図5Aを参照として主に図5に示すように、第2のリード線セットは、それぞれが一対のワイヤ236A,236B,236Cを備える。なお、図2乃至図5、図6、図7及び図10では第2のリード線セット236を1つの要素として示しているが、これは説明の都合を目的とするのみであり、図2乃至図5、図6、図7及び図10に示す第2のリード線セット236は、図5Aと同様に、それぞれが一対ずつの三対のリード線236A〜236Cを備える。図5Aに示すように、それぞれの一対のリード線236A〜236Cは、一体に編まれ、互いに対して隣接して配置されている。ワイヤが一対236A〜236Cで編まれることにより、隣接する一対のリード線のそれぞれの間での電気的干渉又はクロストークが軽減される。それぞれの一対のリード線は、単一のコイルアセンブリ214に接続されている。また、リード線は、テフロン(登録商標)コーティング、又は、その他の滑らかな又は摩擦を減少させる適切なコーティングを、外側表面上に備える。それぞれの一対のリード線236A〜236Cは、プリント回路ボード232上で、それぞれの接続部240の反対側の端部に連結されている。なお、代替として、プリント回路ボード232を使用することなく、リード線228が編まれた一対のリード線として、本体126まで延設されてもよく、リード線228がそれぞれの編まれた一対のリード線236まで直接的に延設され、終結してもよい。
主に図3乃至図5Aに示すように、三対の編まれたワイヤ236A〜236Cを備える第2のリード線セット236は、プリント回路ボード232から第2の端部148まで細長い本体126回りに、螺旋状に巻回されている。主に図5及び図5Aに示すように、ワイヤ236は、本体126の外側周回りに、略30°を含む約0°〜85°の長手軸208に対する角度αで巻回されている。図5に示すように、本体126回りのワイヤ236のそれぞれの一周期部分は、約5mmを含む約2mm〜45mmの距離だけ、互いに対して離れている。ある実施例の構成では、約15mm〜45mmが範囲に含まれる。長手軸に対して鋭角で、かつ、ワイヤが比較的小さい距離だけ離れた状態でワイヤ236が螺旋状に巻回されること、及び、テフロンコーティングによって、ここで後述するように、ワイヤ236が破壊又は損傷されることなく、90°を超える角度を含むある重要な角度だけ、可鍛の本体部126が屈曲可能となる。なお、ワイヤ236は、プリント回路ボード232又は追跡装置84から第2の端部148まで単一の一周期部分となる状態に、本体126に沿って配置されてもよい。この構成では、一周期部分の間は、約2mmと本体126の長さとの間の範囲で、離れている。また、ワイヤ236は、プリント回路ボード232から第2の端部148まで、本体136回りに巻回されることなく、本体126に沿って配置されてもよい。
主に図7に示すように、第2のワイヤセット236が第1の端部142までチューブ状本体126の外側周回りに螺旋状に巻回されると、ワイヤはハンドルアセンブリ114においてスロット254へ導かれ、ケーブルコネクタアセンブリ258のそれぞれのリード線に接続されている。主に図1に示すように、ケーブルコネクタアセンブリ258は、ナビゲーションプローブインターフェース80に接続されている。ハンドルアセンブリ114は、2つの半分部分264を備え、図7では説明のため一方の半分部分を示している。
引続き図2乃至図5A、図7及び図10を参照にしつつ、図6を特に参照として説明すると、図6の断面図で示すように、チューブアセンブリ110は、アセンブリ全体を覆う高分子の外側熱収縮体272を備える。熱収縮体272は、本体126に沿って螺旋状に巻回されるワイヤを含む、細長い本体126、インサート部130及びセンサアレンジメント118を覆う。熱収縮体272によって、チューブアセンブリ110及びセンサアレンジメント118を覆う外側カバー又はシェルが提供される一方で、熱収縮体272によって、本体126が湾曲するとともに、湾曲によって螺旋状に巻回されたワイヤ236が微小に相対移動するために十分な、軟性が提供される。この構成では、ワイヤが、熱収縮体とチューブ状本体との間に、移動可能に拘束される。なお、熱収縮カバーは図6でのみ示されているが、その他の様々な図では、センサアレンジメント118及びワイヤ236のルートをより明確に説明するという明確化の目的のみのため、熱収縮カバーが示されていない。したがって、この構成では、熱収縮体272は、図2乃至図10に示すチューブアセンブリ110及びセンサアレンジメント118を、覆っている。
前述のように、ハンドルアセンブリ114は、例えば2つの半分部分等の複数の要素を備え、半分部分の一方は図7に示され、半分部分は、内部に形成される吸引通路280が流体的に連通する状態で、吸引チューブアセンブリ10の第1の端部を受けている。吸引通路280は、ハンドルの基端部から突出するコネクタ284(図2及び図3参照)で終結し、吸引源(図示しない)に流体的に連通する吸引ホース又はその他のアレンジメントを受ける構成である。前述のように、ワイヤがケーブルアセンブリに接続され、スロット254へ導かれると、ハンドルアセンブリ114の他方の半分部分が取付けられ、接着剤によって半分部分同士が一体に結合され、図2及び図3に示すようなハンドルが形成される。
特に図2を参照にすると、ハンドルアセンブリ114は、ハンドルアセンブリ114の外側表面294から延設され、吸引通路280と流体的に連通するボア(bore)292の形状の吸引調整機構290を備える。操作において、外科医又は使用者50は、ボア292を覆う状態に親指又は別の物体を配置し、ボア192の開口を変化させ、流体経路又は通路166で適用される吸引圧の量を変化させる。例えば、ボア292が完全に開口する又は覆われていない場合は、吸引の大部分、そうでなければ吸引の全ては、ボア292を通して行われ、インサート部130の第1の端部172を通して行われない。一方、ボア192が完全に覆われ又は閉塞された場合は、端部172で最大量の吸引が実現される。完全に開いた状態と完全に閉じた状態との間でボア292の開口を変化させることにより、それに対応して、端部172で実現される吸引の量が変化する。
操作において、さらに図10を参照として、例示的な構成300A〜300Dによってさらに示されるように、可鍛の細長い本体126は、様々な構成に曲げられる。本体126の可鍛特性により、本体126は縺れることなく様々な構成に曲げられ、別の構成に曲げられる又は変形されるまで、様々な構成で保持される。そして、可鍛の本体126は、曲げを行うマンドレル等の追加の工具を必要とすることなく、前述のように曲げられる又は変形される。これにより、例えば外科医は、処置を行う間に曲げを行う追加の工具又はその他の装備に依存することなく、患者の近傍での処置において、手によって本体126を複数回曲げることができる。
また、テフロンコーティングに加えてワイヤ236の螺旋状に巻回される構成によって、ワイヤを破壊することなく、90°を超える角度を含む様々な角度で可鍛の本体126を曲げることができる。特に、長手軸に対する角度で本体126回りに螺旋状に、かつ、本体に対して近接する状態で、ワイヤ236が巻回されることにより、巻回されたワイヤは曲げ形状に追従し、曲がったチューブと伴に軸方向に移動し又は曲がり、曲がっている間に歪んだりせず、及び/又は、破壊されたりしない。また、テフロンコーティングによって、曲がっている間において、ワイヤがチューブと外側収縮コーティング272との間で相対移動するために十分な潤滑性が、実現される。
そして、追跡装置84を先端チップ222の近傍に設けることにより、患者34の体腔内において視線から外れた際に、吸引機器の先端チップ222は追跡され、吸引機器100の先端チップについてほぼ正確な位置データが提供される。このことは、例えば、先端チップがハンドルに対して曲がる又は移動した場合でも追跡されるため、特に可鍛の吸引機器100において有用である。一方、(後方の追跡システムのように)追跡装置がハンドルに設けられ、本体126が曲げられ又は変形された場合は、ナビゲーションシステムは、もはや先端チップの位置を正確に追跡できない。この観点から、本発明では、処置の間に必要とされる様々な構成に曲がる又は変形する可鍛の吸引機器に、追跡されるチップを設け、いかなる様々な曲がり位置においても、先端チップは正確に追跡される。
使用において、患者34は手術台又はその他の適切な構造に位置し、ENT領域等のように、患者又はナビゲーション空間の適切な画像データが取得される。画像データは、当業者にとって周知のように、ナビゲーション空間として記録される。外科医50は、目標場所に到達させるための可鍛の吸引機器100の形状を決定し、前述のように、決定された形状に可鍛の吸引機器100を曲げ、機器を曲げられた形状で保持する。曲げられた又は変形された外科用機器100は、画像データ上に重畳された機器100の先端チップの位置を示すアイコンによって、目標場所に導かれる。機器100が目標場所に導かれる際に、先端チップの追跡された相対位置をアイコンは示している。また、変形された機器100を目標位置へ導く際に、外科医が別の変形された構成が必要だと決定した場合、外科医は機器を新しい形状構成に曲げる及び/又は再変形し、前述のように再び処理する。
さらに図11を参照として、別の追跡装置アレンジメント84´について説明する。図11に示すように、追跡装置84´は、コイルアセンブリ214の代わりに使用される2つ又は3つの巻付けられたコイルアセンブリ214´を備える。コイルアセンブリ214´は、先端チップ222の近傍において、スリーブ190回りに巻付けられる。ある実施例での構成では、コイルアセンブリ214´は、オーバーラップする状態でそれぞれがスリーブ190回りに巻付けられ、巻付け軸は長手軸208に対して垂直でなく、かつ、平行でない角度を有する。示されるある実施例の構成では、コイルアセンブリ214´は、互いに対する角度かつ長手軸208に対する角度に、スリーブ190回りに巻付けられる。別のある実施例の構成では、コイルアセンブリ214´は、スリーブ190回りに巻付けられ、互いから軸方向に離れている。コイルアセンブリ214´のさらなる説明については、2010年4月29日に出願され、発明の名称が“外科的ナビゲーションのための方法及び機器(Method and Apparatus for Surgical Navigation)”で、出願番号が12/770181である米国特許出願に開示され、この出願での開示は、ここでの記載にそのまま参照として含まれる。
さらに図12を参照とすると、別の代わりの追跡装置84´´が、機器100と関連して示されている。追跡装置84´´は、追跡装置84の代わりに用いられ、先端チップ222の近傍にスリーブ190を中心として配置される複数の卵形状のコイルアセンブリ214´´を備える。ある実施例の構成では、2〜4つのコイルアセンブリ214´´が、先端チップ222の近傍にスリーブ190を中心として、位置している。示される実施例の構成では、図12に示すように、4つのコイルアセンブリ214´´が、先端チップ222の近傍でスリーブ190回りに周方向に離れていて、軸コイル304が、コイルアセンブリ214´´の基端側に位置している。ある実施例の構成では、軸コイル304が2つの卵状のコイルアセンブリ214´´に設けられている。また、2つのコイルアセンブリ214´´は、軸コイル304が設けられる二対のコイルアセンブリ214´´を含む。
コイルアセンブリ214´´は、楕円状、真円状、卵状等の様々な選択された形状に形成される。ある実施例の構成では、図12に示すように、軸コイル304は、スリーブ190又は本体126の外側表面に同軸であり、スリーブ190又は本体126の外側表面回りに巻付けられる。コイルアセンブリ214´´及び軸コイル304のさらなる説明については、2011年1月28日に出願され、発明の名称が“画像に基づくナビゲーションのための方法及び機器(Method and Apparatus for Image-Based Navigation)”で、出願番号が13/016740である米国特許出願に開示され、この出願での開示は、ここでの記載にそのまま参照として含まれる。
1つ以上の特定の実施例について説明し、示したが、当業者によって、請求項で定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形が行われ、同等物が構成要素として代用されることは、もちろんである。また、前述のようでないならば、様々な実施例の間での特徴、構成要素及び/又は機能の混合及び調和を考慮することにより、本発明から当業者によって、ある実施例の特徴、構成要素及び/又は機能が別の実施例に適切に組込まれることはもちろんである。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明に適用することにより、多くの変形例が実施される。

Claims (35)

  1. 基端部と、先端部とを有する細長い本体部であって、前記基端部と前記先端部との間に第1の内部流体通路を規定する内側径部を有し、可鍛の金属材料から形成されることにより、前記本体部が前記基端部と前記先端部との間で第1の構成から曲がった第2の構成に縺れること無く曲がることが可能となり、前記曲がった構成を患者の近傍の外科医が処置の間保持可能となる本体部と、
    基端部と先端チップとを有する直線状のチューブ状のインサート部であって、前記インサート部の前記基端部は、前記本体部の前記先端部で受けられ、前記インサート部は、硬質で、曲がらず可鍛では無い材料から形成され、追跡装置の先端部を強固に支持するよう構成されたインサート部と、
    前記インサート部を覆う構成のスリーブであって、外側表面に形成され、前記本体部の長手軸に対して鋭角で配置される長手軸を有する凹部を備えるスリーブと、
    記本体部の前記基端部に連結され、前記第1の内部流体通路と流体的に連通する第2の内部流体通路を備えるハンドル部であって、前記追跡装置は、前記追跡装置から前記ハンドル部まで前記本体部の周回りに巻回される少なくとも一対のリード線を備え、巻回される前記リード線は、前記本体部の前記曲がった構成に追従する構成にすることにより、前記本体部が曲がる間に、歪まず又は破壊されない、ハンドル部と、を具備し、
    前記追跡装置は、前記スリーブの先端部に隣接して位置し、ナビゲーションシステムと協働して機器の先端チップを追跡するものであり、前記追跡装置は、前記凹部に配置される電磁コイルを備える、外科用機器。
  2. 前記対のリード線は、前記追跡装置から前記ハンドル部まで前記本体部の周回りに螺旋状に巻回される、請求項1の外科用機器。
  3. 前記対のリード線は、螺旋状に巻回される前記対のリード線のそれぞれの一周期部分が軸方向に15〜45mm離れる状態に、前記本体部の周回りに螺旋状に巻回される、請求項2の外科用機器。
  4. 細長い前記本体部及び前記追跡装置を覆う外側の高分子の収縮嵌め層をさらに具備する、請求項3の外科用機器。
  5. 前記対のリード線は、一体に編まれ、前記本体部の長手軸に対して5°〜45°の角度で前記本体部の周回りに螺旋状に巻回される、請求項3の外科用機器。
  6. 前記角度は、0°を含む、請求項5の外科用機器。
  7. 前記対のリード線のそれぞれは、外側表面上に潤滑性コーティングを備える、請求項2の外科用機器。
  8. 前記鋭角は、5°を含む、請求項1の外科用機器。
  9. 前記スリーブは、表面に形成され、前記スリーブの前記外側表面の周方向回りについて等距離だけ離れる3つの凹部を備え、それぞれの凹部は、前記本体部の長手軸に対して5°の角度で配置される長手軸を有し、
    前記追跡装置は、3つの電磁コイルアセンブリを備え、それぞれのコイルアセンブリは、前記スリーブの前記外側表面において前記3つの凹部の中の1つに位置する構成である、請求項の外科用機器。
  10. 前記スリーブは、前記スリーブの前記外側表面の周方向回りに離れている3つの平面状の扁平部を備え、前記3つの凹部のそれぞれは、対応する1つの前記扁平部に形成されている、請求項の外科用機器。
  11. 前記コイルアセンブリのそれぞれは、それぞれが一対のリード線を備え、それぞれの前記一対のリード線は、互いに対して隣接する状態で前記追跡装置から前記ハンドルまで、前記本体部の周回りに螺旋状に巻回され、螺旋状に巻回される前記対のリード線のそれぞれの一周期部分は、軸方向に15〜45mm離れている、請求項の外科用機器。
  12. 前記本体部の円筒状の外側表面に適応する構成の軟性のバッキングを有する回路ボードをさらに具備し、
    前記三対のリード線のそれぞれは、第1リード線セット及び第2のリード線セットを備え、前記第1のリード線セットは、一方の端部でそれぞれのコイルアセンブリに接続され、反対側の第2の端部で前記回路ボードの第1の端部に接続され、前記第2のリード線セットは、一方の端部で軟性の前記回路ボードの反対側の第2の端部に接続され、互いに対して隣接する状態で前記回路ボードから前記ハンドルまで、前記本体部の周回りに螺旋状に巻回され、螺旋状に巻回される前記対のリード線のそれぞれの一周期部分は、軸方向に0mm離れている、請求項1の外科用機器。
  13. 前記スリーブ、前記インサート部、軟性の前記回路ボード及び前記本体部を覆う外側の高分子の収縮層であって、前記外側収縮層と前記本体部との間で前記リード線が移動可能に拘束される外側収縮層をさらに具備する、請求項1の外科用機器。
  14. 前記コイルは、略円筒形状に形成される状態に巻回される複数の巻回体を備え、前記略円筒形状は、約0.5mmより小さい外側径と、.5mm〜2mmの軸方向長さと、を有する、請求項1の外科用機器。
  15. 前記コイルは、前記コイルの互いに反対側の端部の間に少なくとも部分的に凹部又は凹状外側表面が形成される状態に巻回される複数の巻回体を有し、前記凹状外側表面は、前記本体部の略円筒形状の周回りに収まる構成である、請求項1の外科用機器。
  16. 前記追跡装置は、細長い前記本体部の前記先端部に隣接して配置され、前記本体部の長手軸に垂直な方位となる少なくとも2つのコイルアセンブリを備える、請求項1の外科用機器。
  17. 前記追跡装置は、前記先端チップに隣接する状態で前記本体部の周回りに巻付けられる少なくとも2つのコイルアセンブリを備え、前記少なくとも2つのコイルアセンブリは、前記本体部の長手軸に対して垂直でなく、かつ、平行でない巻付け軸を有する、請求項1の外科用機器。
  18. 前記少なくとも2つのコイルアセンブリは、互いに対してオーバーラップする状態に、前記本体部の周回りに巻付けられる3つのコイルアセンブリを含む、請求項1の外科用機器。
  19. 前記追跡装置は、前記先端チップに隣接して配置される少なくとも2つの卵形状のコイルアセンブリを備える、請求項1の外科用機器。
  20. 前記少なくとも2つの卵形状のコイルに設けられる軸コイルをさらに具備する、請求項19の外科用機器。
  21. 前記少なくとも2つの卵形状のコイルアセンブリは、二対の卵形状のコイルアセンブリを含む、請求項19の外科用機器。
  22. 前記追跡装置は、3つのコイルアセンブリを備え、前記コイルアセンブリのそれぞれは、前記本体部に沿って前記ハンドルまで直接的に延設されるそれぞれが一対のリード線を有する、請求項1の外科用機器。
  23. 基端部と、先端部とを有する細長い本体部であって、前記基端部と前記先端部との間に第1の内部流体通路を規定する内側径部を有し、可鍛の金属材料から形成されることにより、前記本体部が前記基端部と前記先端部との間で第1の構成から曲がった第2の構成に縺れること無く曲がることが可能となり、前記曲がった構成を患者の近傍の外科医が処置の間保持可能となる本体部と、
    基端部と先端チップとを有する直線状のチューブ状のインサート部であって、前記インサート部の前記基端部は、前記本体部の前記先端部で受けられ、前記インサート部は、硬質で、曲がらず可鍛では無い材料から形成され、追跡装置の先端部を強固に支持するよう構成されたインサート部と、
    前記インサート部を覆構成で、前記先端部から部分的に前記基端部に向かって延設されるスリーブと、
    前記本体部の前記基端部に連結され、前記第1の内部流体通路と流体的に連通する第2の内部流体通路を備えるハンドル部であって、前記追跡装置は、前記本体部の長手軸に対して鋭角で前記本体部の周回りに巻回される少なくとも一対のリード線を備え、巻回される前記対のリード線は、前記本体部の前記曲がった構成に追従する構成にすることにより、前記本体部が曲がる間に、歪まず又は破壊されない、ハンドル部と、
    前記本体部、前記スリーブ、前記インサート部及び前記追跡装置を覆う軟性の外側層と、
    を具備し、
    前記追跡装置は、前記インサート部の前記先端チップに隣接する状態に前記スリーブに連結され、ナビゲーションシステムと協働して機器の前記先端チップを追跡するものである、外科用機器。
  24. 前記追跡装置は、少なくとも2つのコイルアセンブリを備え、それぞれの前記コイルアセンブリは、前記先端チップに隣接する状態に前記スリーブに連結され、前記本体部の前記長手軸に対して鋭角の方位となる長手軸を備える、請求項2の外科用機器。
  25. 前記少なくとも2つのコイルアセンブリは、互いに対して垂直でない構成に方位が規定される、請求項2の外科用機器。
  26. 前記少なくとも2つのコイルアセンブリは、3つのコイルアセンブリを含み、
    前記3つのコイルアセンブリの少なくとも2つは、前記長手軸に対して及び互いに対して鋭角に、方位が規定される、請求項2の外科用機器。
  27. 前記追跡装置は、少なくとも2つのコイルアセンブリを備え、それぞれの前記コイルアセンブリは、前記先端チップに隣接する状態に前記スリーブに連結され、前記本体部の前記長手軸に対して垂直な方位となる長手軸を備える、請求項2の外科用機器。
  28. それぞれの前記コイルアセンブリは、前記本体部の前記先端部に隣接する状態で前記本体部の外側表面に付着される軟性のプリント回路ボードに連結される一対の第1のリード線を備え、前記少なくとも一対のリード線は、三対のリード線を備え、前記三対のリード線のそれぞれは、前記プリント回路ボードに連結される端部を有し、互いに対して隣接する状態で、前記本体部の前記長手軸に対して鋭角で、前記プリント回路ボードから前記本体部の周回りに螺旋状に巻回され、前記対のリード線のそれぞれの一周期部分は、軸方向に互いに対して15〜45mm離れている、請求項2の外科用機器。
  29. それぞれの前記コイルアセンブリは、前記スリーブの周の周回りについて互いから等距離に位置している、請求項2の外科用機器。
  30. 硬質の前記インサート部の前記基端部は、前記本体部の内部へ延設され、前記プリント回路ボードの軸方向長さ略全体の内側に位置する状態に延設される、請求項2の外科用機器。
  31. 前記先端チップは、面取りされる又は丸みがつけられるチップを含む、請求項2の外科用機器。
  32. 軟性の前記外側層は、高分子材料から形成される収縮嵌め層を含む、請求項2の外科用機器。
  33. 前記対のリード線は、前記軟性の外側層と前記本体部との間で、移動可能に拘束される、請求項2の外科用機器。
  34. 前記追跡装置は、3つのコイルアセンブリを備え、前記コイルアセンブリのそれぞれは、前記本体部に沿って前記ハンドルまで直接的に延設されるそれぞれが一対のリード線を有する、請求項2の外科用機器。
  35. 基端部と、先端部とを有する細長い本体部であって、前記基端部と前記先端部との間に第1の内部流体通路を規定する内側径部と、前記先端部の前記内側径部に形成される環状くぼみと、を有し、可鍛の金属材料から形成されることにより、前記本体部が前記基端部と前記先端部との間で第1の構成から曲がった第2の構成に縺れること無く曲がることが可能となり、前記曲がった構成を患者の近傍の外科医が処置の間保持可能となる本体部と、
    基端部と先端チップとを有する直線状のチューブ状のインサート部であって、前記インサート部の前記基端部は、前記本体部の前記先端部の前記環状くぼみで受けられ、前記インサート部は、硬質で、曲がらず可鍛では無い材料から形成されるインサート部と、
    前記インサート部を覆う構成で、前記先端部から部分的に前記インサート部の前記基端部に向かって延設される高分子のスリーブと、
    前記インサート部の前記先端チップに隣接する状態に前記スリーブに連結され、ナビゲーションシステムと協働して機器の前記先端チップを追跡する追跡装置であって、前記スリーブの外側表面で凹部に連結される少なくとも2つの電磁コイルアセンブリを備え、それぞれの前記コイルアセンブリは、前記本体部の長手軸に対して鋭角で配置され、上記電磁コイルアセンブリは、上記チューブ状のインサート部によって強固に支持されている、追跡装置と、
    前記本体部の前記基端部に連結され、前記第1の内部流体通路と流体的に連通する第2の内部流体通路を備えるハンドル部であって、前記追跡装置は、前記本体部の前記長手軸に対して鋭角で、互いに対して隣接する状態で、前記本体部の周回りに螺旋状に巻回される一対のリード線を、それぞれの前記コイルアセンブリについて備え、螺旋状に巻回される前記対のリード線は、前記本体部の前記曲がった構成に追従する構成にすることにより、前記本体部が曲がる間に、歪まず又は破壊されない、ハンドル部と、
    前記本体部、前記スリーブ、前記インサート部及び前記追跡装置を覆う軟性の高分子の外側熱収縮層であって、前記対のリード線は、可鍛の前記本体部と前記軟性の外側層との間で、移動可能に拘束される、外側層と、
    を具備する外科用機器。
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