JP6047847B1 - 動脈可視化装置 - Google Patents

Abstract

手首の背側の皮膚に近赤外光を照射して手首の近赤外線画像を形成する動脈可視化装置１が、手首を載せる載置台２０、近赤外光を発する光源２を含む照射部３、手首の背側の皮膚から入射し、表側の皮膚から出射した光を受光し、手首の近赤外線画像を形成する撮像部１０、光学フィルタ１２、及びモニター１４を備える。動脈可視化装置１は、載置台２０の手首載置面２１ａから突出した凸部４を有し、該凸部４は手首の背側から載置台２０に載せた手首の背側の皮膚を圧迫すると共に、光源２が発した近赤外光を背側の皮膚に出射する。載置台２０は、中央載置部２１と手背当接部２３を有し、手首載置面２１ａに対して手背当接面２３ａが斜交し、手背当接部２３の中央載置部側の端部２３ｐに対して、それと反対側の手背当接部の端部２３ｑが下方にある。この動脈可視化装置１によれば、簡便な構成で皮膚を適切な圧力で圧迫し、鮮明な動脈画像を得ることができる。

Description

本発明は、手首にある動脈の可視化装置に関する。

カテーテルを用いた検査あるいは治療、例えば、心臓カテーテル検査においては、動脈を穿刺し、ガイドワイヤーの挿入、カテーテルの挿入が行われる。穿刺する部位は、橈骨動脈、上腕動脈、あるいは大腿動脈などである。これら動脈のうち橈骨動脈が、検査後の止血安静が確保しやすく、かつ、患者の行動拘束を必要としないことから、穿刺部位として適している。

一方、橈骨動脈の穿刺には、高い技術が求められる。橈骨動脈の穿刺は、一般的に、触診によって橈骨動脈の走行を推定して行われる。穿刺が困難な場合に、超音波診断装置を用いながら穿刺を行うこともあるが、プローブを走査しながらの手技は煩雑であり、また超音波診断装置は比較的高コストである。このような臨床的背景から、簡単かつ比較的低コストで、種々の動脈を可視化する技術、特に、橈骨動脈を可視化する技術が待望されている。

これに応える技術として、近赤外光は、皮膚・脂肪・筋肉などの人体組織に対する透過性が高いが、血液中のへモグロビンは近赤外線を吸収するという性質を利用した動脈可視化装置が提案されている（特許文献１）。この動脈可視化装置では、手首の背側の皮膚に導光部から近赤外光を照射し、手首を透過した近赤外光を手首の表側で受光して手首の動脈の近赤外線画像を形成する。その場合、毛細血管網で近赤外光が吸収されて動脈の画像が不鮮明にならないように、手首の背側の皮膚を導光部で適度な圧力圧迫し、手首の背側の皮膚の毛細血管網を虚脱させる。そのため、動脈可視化装置には、導光部による圧迫が適正な圧力で行われるように圧力センサーが設けられ、必要に応じてバルーン等からなる圧力調整部も設けられる。

特許第５６２６９４３号公報

しかしながら、動脈を穿刺するときに、導光部が皮膚を圧迫する圧力を圧力センサーで測定しながら、さらには、導光部が皮膚を圧迫する圧力を圧力調整部で調整しながら、手首の近赤外線画像を観察することは煩雑である。

そこで、本発明は、手首の背側の皮膚に近赤外光を照射し、手首を透過した近赤外光を手首の表側で受光して手首の近赤外線画像を形成するにあたり、簡便な構成で皮膚が適切な圧力で圧迫されるようにする新たな技術を提供することを課題とする。

本発明者は、手首を載せる載置台を特定形状に形成すると共に、その載置台の載置面から手首の背側の皮膚を圧迫する凸部を突出させ、その凸部から近赤外光を手首の背側の皮膚に入射させると、載置台の載置面に手背を沿わせて手を載せるだけで手首の背側の皮膚が前記凸部によって適度に圧迫され、その部分の皮膚の毛細血管網が虚脱し、動脈の鮮明な画像を得られることを見出し、本発明を想到した。

即ち、本発明は、手首を載せる載置台、
近赤外光を発する光源を含む照射部、
手首の背側の皮膚から入射し、表側の皮膚から出射した光を受光し、手首の近赤外線画像を形成する撮像部、及び
撮像部の撮像素子の受光面の前方に設けられた、近赤外光を透過し可視光を遮断する光学フィルタ
を備えた動脈撮像装置であって、
載置台が、中央載置部と、手背が当接する手背当接部を有し、
動脈撮像装置は、載置台の手首の載置面から突出した凸部を有し、該凸部は、手首の背側から載置台に載せた手首の背側の皮膚を圧迫すると共に、光源が発した近赤外光を背側の皮膚に出射し、
該凸部を通り載置台を長手方向に切る鉛直方向の断面において、中央載置部の手首載置面に対して手背当接部の手背当接面が斜交し、手背当接部の中央載置部側の端部に対して、それと反対側の手背当接部の端部が下方にある動脈撮像装置を提供する。

また、本発明は、上述の動脈撮像装置、及び該動脈撮像装置で形成された動脈の近赤外線画像を表示するモニターを備えた動脈可視化装置を提供する。

本発明の動脈撮像装置は、近赤外線を出射する凸部が手首の載置面から突出するように手首の載置台が設けられているので、該凸部上に手首を安定して載せることができる。

しかも、載置台は、前記凸部が突出する中央載置部と、手背が当接する手背当接部を有し、中央載置部の手首載置面と手背当接部の手背当接面は、中央載置部に手首を載せた場合に指先側が下がるように斜交しているので、手背を下向きにして手首付近を平板に載せた場合のように手首が平板から浮き上がることがない。

さらに、中央載置部に手首を載せ、手背を手背当接部に当接させようとすると、自ずと手首の背側が中央載置部を押圧するようになり、前記凸部で手首の背側の皮膚が適度に圧迫され、その部分の毛細血管網が虚脱される。これにより、圧力センサーを使用しなくても、動脈の拍動を観察できる鮮明な動脈画像を得て、穿刺を安全に行うことが可能となる。

また、本発明の動脈可視化装置によれば、本発明の動脈撮像装置が形成した手首の動脈の近赤外線画像をモニターで観察することが可能となる。

図１は、実施例の動脈可視化装置の斜視図である。 図２は、実施例の動脈可視化装置の側面図である。 図３Ａは、実施例の動脈可視化装置の手首プレートの斜視図である。 図３Ｂは、実施例の動脈可視化装置の手首プレートの斜視図である。 図４Ａは、照射部の凸部に装着した手首プレートのＡ−Ａ断面図である。 図４Ｂは、照射部の凸部に装着した手首プレートのＢ−Ｂ断面図である。 図５は、手首プレートの変形態様の断面図である。 図６Ａは、手首プレートに載せた手首に圧迫部材を装着した状態の斜視図である。 図６Ｂは、手首プレートに載せた手首に圧迫部材を装着した状態の断面図である。 図７は、実施例の動脈可視化装置の使用方法の説明図である。 図８は、圧迫部材を備えた実施例の動脈可視化装置の使用方法の説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は同等の構成要素を表している。

図１は、本発明の一実施例の動脈可視化装置１の斜視図であり、図２はその側面図である。
この動脈可視化装置１は、概略、手首を載せる載置台２０、近赤外光を発する光源２を含む照射部３、及び手首の近赤外線画像を形成する撮像部１０を備えた動脈撮像装置と、モニター１４を有する。

本実施例において、照射部３は、載置台２０の手首の載置面から突出した凸部４を有する。この凸部４は、手首の背側（手の甲側）から載置台２０に載せた手首の背側の皮膚を圧迫すると共に、背側の皮膚に、光源２が発した近赤外光を出射する。

撮像部１０は、手首の背側の皮膚から入射し、手首の表側（掌側）の皮膚から出射した光を受光し、手首の近赤外線画像を形成する。より具体的には、撮像部１０は、撮像素子１１、その受光面の前方（光源側）に設けられた、近赤外光を透過し可視光を遮断する光学フィルタ１２、及び近赤外線対応の単焦点レンズ１３を有する。載置台２０と撮像部１０の間には、載置台２０に載せた手首の動脈に対して穿刺を行うことを可能とする作業空間１５があけられている。

ここで、照射部３の光源２、撮像部１０、及びモニター１４は、特許第５６２６９４３号公報（特許文献１）に記載の動脈可視化装置と同様に構成することができる。
例えば、光源２としては、波長８４０ｎｍ〜９５０ｎｍの近赤外光を発するＬＥＤ等を使用することができる。

本実施例において、光源２が拡散光を発するとき、照射部３に設けられている凸部４は、近赤外光を透過するガラス製又は樹脂製の凸レンズから形成することができる。これにより、ＬＥＤを用いた光源２から発せられた近赤外光の拡散光を平行光にして、載置台２０に載せられた手首に入射させることができるので、近赤外線画像を鮮明にすることができる。

照射部３の凸部４を凸レンズから形成する場合に、凸レンズと光源２のとの間には必要に応じて充填剤を充填することができる。

撮像部１０は、撮像素子１１として近赤外線用のＣＣＤやＣＭＯＳを用いたＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラから構成することができる。撮像部１０で取り込んだデータは、ノイズ処理、エッジ処理、コントラスト強調などの画像処理および画像解析が施され、モニター１４に表示する画像用データに変換される。

なお、動脈可視化装置１の本体ハウジングには、電源スイッチ５、ＤＣジャック６、映像信号の出力端子７が設けられており、出力端子７から映像信号を取り出し、外部モニターで画像を観察したり、通信回線で画像信号を送信することが可能となっている。

この動脈可視化装置１は、載置台２０が特定形状を有し、さらに該載置台２０が前記凸部４を突出させるように形成されている点が特徴的な構成となっている。即ち、載置台２０の中央載置部２１は中央部に開口２２を有し、載置台２０を照射部３に装着した場合に、照射部３の凸部４を突出させる。また、載置台２０の中央載置部２１に、手首の背側を下向きにして手首を載せた場合に、手背が当接する手背当接部２３を有している。

図４Ａに示すように、照射部３の凸部４の中央部を通り、載置台２０を長手方向に切る載置台２０の鉛直方向の断面において、中央載置部２１の手首載置面２１ａに対して手背当接部２３の手背当接面２３ａが斜交し、手背当接部２３の中央載置部側の端部２３ｐに対して、それと反対側の手背当接部の端部２３ｑが下方にある。

一般に、手背を下向きにして前腕から手に至る部位を平板に載せた場合、手関節を伸展位に固定しようとすると、手関節より近位の前腕が平板の板面から浮き上がり易い。従って、これらの状態で手首の背側に照射部３の凸部４から近赤外光を入射させても、照射部３の凸部４で背側の皮膚を効果的に圧迫することはできず、この部分の毛細血管網を虚脱させることができない。これに対し、図４Ａに示すように、中央載置部２１に対して手背当接部２３を傾けると、被験者は手首を中央載置部２１に載せ、かつ手背を手背当接部２３に当接させようとするので、手首が中央載置部２１の載置面２１ａから浮き上がらず、中央載置部２１から突出している照射部３の凸部４に手首の背が自重で押し付けられる。これにより、圧力センサーで照射部３の凸部４の接触圧を計測しなくても、自ずと適度な接触圧である２０〜４０ｍｍＨｇを得ることができる。よって、手首の背側の皮膚の毛細血管網が虚脱し、動脈の近赤外線の吸収画像を明瞭に得ることができ、橈骨動脈や尺骨動脈の拍動を観察することが可能となる。

ここで、手背当接部２３の手背当接面２３ａと中央載置部２１の手首載置面２１ａとのなす角度θ１は３０°〜７５°が好ましく、３０°〜４０°がより好ましい。角度θ１が小さすぎる場合や大きすぎる場合、特に９０°に近い場合には、被験者は手首を中央載置部２１に載せても手背を手背当接部２３に当接させない傾向があり、凸部４で手首の背側の皮膚を確実に圧迫することが難しくなる。

また、照射部３の凸部４上で手首を安定に載置できるように、中央載置部２１の手首載置面２１ａは図４Ｂに示すように、断面Ｕ字型の樋状に湾曲させることが好ましい。

動脈の近赤外線画像をより明瞭にするため、中央載置部２１から突出した凸部４の近傍において、該凸部４の手首載置面２１ａからの突出高さＬ１は５ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましく、凸部４の径Ｌ２は５ｍｍ〜１５ｍｍとすることが好ましい。また、中央載置部２１における凸部４の位置は、中央載置部２１の幅方向の中央部とすることができるが、中央載置部２１に右手又は左手のいずれの手首を載せた場合でも、その橈骨動脈の真下に凸部４が位置するように、凸部４を中央載置部２１の幅方向に延びた形状に形成してもよい。

動脈の近赤外線画像をさらに明瞭にするため、載置台２０には、手首と肘の間を載置する前腕載置部２４も設け、図４Ａに示す前述の断面において、中央載置部２１の手首載置面２１ａに対して前腕載置部２４の前腕載置面２４ａを斜交させ、前腕載置部２４の中央載置部側端部２４ｐに対して、それと反対側の前腕載置部の端部２４ｑを下方に位置させることが好ましい。手首を中央載置部２１に載せるときに、手背当接面２３ａに手背を沿わせると共に、前腕を前腕載置面２４ａに沿わせると、手首の背側が凸部４によってより強く押圧されるので好ましい。

ここで、前腕載置部２４の前腕載置面２４ａと中央載置部２１の手首載置面２１ａとのなす角度θ２は５°〜３０°が好ましい。

中央載置部２１の手首載置面２１ａは、被験者に対向する施術者による穿刺を容易にする点から水平であることが好ましい。

なお、手背当接部２３も前腕載置部２４も手背や前腕を載せる位置が安定するように、断面Ｕ字型の樋状にすることが好ましい。

載置台２０を構成する中央載置部２１、手背当接部２３及び前腕載置部２４は取り扱いの便宜上、図３Ａに示すように一体成形した手首プレートとして形成し、図１及び図２に示すように、照射部３の凸部４に着脱自在に取り付けられるようにすることが好ましい。
これにより、載置台２０の洗浄や消毒が容易となり、載置台２０を清潔に維持することができる。

また、手首プレート２０を照射部３に着脱自在に取り付け可能とすると共に、手首を固定するためのベルトを手首プレート２０に設けることが好ましい。例えば、図３Ｂに示すように、載置台２０の長手方向に延びたスリット２５に、面ファスナーを用いたベルト２６を取り付ける。このベルト２６で手首を手首プレートに固定し、手首の動脈に留置針を留置した後、手首プレート２０を手首が固定されたままの状態で照射部３から取り外すと、手首プレート２０を添え木として使用することが可能となる。
なお、複数の被験者が手首プレートを添え木として使用できるように、一台の動脈撮像装置が複数個の手首プレートを備えることが好ましい。

また、手首プレート２０を照射部３に着脱自在に固定する方法としては、例えば、照射部３の台座８と、該台座８に被さる手首プレート２０の台座２７にロック機構を設けることができる。より具体的には、照射部３の台座８の側面にプレスフィットプランジャ９を設け、プレスフィットプランジャ９が嵌まる穴２８を手首プレート２０の台座２７に設ける。

本発明は、種々の態様をとることができる。
例えば、載置台２０を光源２上に固設してもよく、図５に示すように、中央載置部２１の手首載置面２１ａを突出させることにより凸部４を中央載置部２１に作り込んでもよく、かかる凸部４を有する中央載置部２１と手背当接部２３と前腕載置部２４を一体成形により手首プレートとし、その手首プレートが着脱自在に照射部３の光源２上に取り付けられるようにしてもよい。

照射部３を構成する光源２として、平行光を発するＬＥＤ光源を使用し、凸部４を頂部が平坦な柱状に形成してもよい。

図６Ａに示すように、動脈撮像装置は、載置台３０に背側から載せた手首の掌側を圧迫する圧迫部材３０を備えても良い。この圧迫部材３０は、近赤外線を透過させるプラスチック、ガラス等で形成する。圧迫部材３０には、皮膚の穿刺部位を露出できるように切り欠き３１を設けておくことが好ましい。圧迫部材３０は、載置台２０と着脱自在に構成し、ベルト３２で手首上に固定できるようにしても良く、図８に示すように、圧迫部材３０と載置台２０をヒンジ３３で接合し、圧迫部材３０による手首の圧迫状態を留め具３４で固定できるようにしても良い。

図６Ｂに示すように、載置台２０に載せた手首４０を圧迫部材３０によって掌側からも圧迫することにより、凸部４と橈骨４１の間の皮膚の毛細血管網が虚脱するだけでなく、橈骨４１と圧迫部材３０の間の皮膚の毛細血管網も虚脱するので、動脈画像をより鮮明に形成することができる。したがって、動脈画像において橈骨動脈４２とそれに近接した橈骨静脈４３を区別することが容易になる。なお、図６Ｂにおいて、符号４４は尺骨、符号４５は尺骨動脈、符号４６は腱と腱鞘を表している。

本発明の上述したいずれの態様においても、動脈撮像装置とモニターを独立的に形成し、動脈撮像装置の映像信号の出力端子に外部機器としてモニターを接続したり、映像信号の出力端子から通信手段で動脈の近赤外線画像を送信してもよい。

この動脈可視化装置１の使用方法としては、図７に示すように、被験者が手首を載置台２０に載せ、手背を手背当接面２３ａに当接させる。あるいはさらに、図８に示すように、載置台２０に載せた手首の掌側を圧迫部材３０で圧迫する。照射部３の凸部４から被験者の手首の背側に近赤外光を入射させることにより、拍動する動脈の近赤外線画像がモニター１４に映し出されるので、施術者はこの近赤外線画像から動脈の位置を確認する。こうして、簡便な方法で、安全かつ確実に動脈の穿刺を行うことが可能となる。

１ 動脈可視化装置
２ 光源
３ 照射部
４ 凸部
５ 電源スイッチ
６ ＤＣジャック
７ 映像信号の出力端子
８ 台座
９ プレスフィットプランジャ
１０ 撮像部
１１ 撮像素子
１２ 光学フィルタ
１３ レンズ
１４ モニター
１５ 作業空間
２０ 載置台、手首プレート
２１ 中央載置部
２１ａ 手首載置面
２２ 開口
２３ 手背当接部
２３ａ 手背当接面
２３ｐ 手背当接部の中央載置部側端部
２３ｑ 手背当接部の端部
２４ 前腕載置部
２４ａ 前腕載置面
２４ｐ 前腕載置部の中央載置部側端部
２４ｑ 前腕載置部の端部
２５ スリット
２６ ベルト
２７ 台座
２８ 穴
３０ 圧迫部材
３１ 切り欠き
３２ ベルト
３３ ヒンジ
３４ 留め具
４０ 手首
４１ 橈骨
４２ 橈骨動脈
４３ 橈骨静脈
４４ 尺骨
４５ 尺骨動脈
４６ 腱、腱鞘
Ｌ１ 凸部の突出高さ
Ｌ２ 凸部の径
θ１ 手背当接面と手首戴置面とのなす角度
θ２ 前腕戴置面と手首戴置面とのなす角度

Claims (10)

1. 手首を載せる載置台、
   近赤外光を発する光源を含む照射部、
   手首の背側の皮膚から入射し、表側の皮膚から出射した光を受光し、手首の近赤外線画像を形成する撮像部、及び
   撮像部の撮像素子の受光面の前方に設けられた、近赤外光を透過し可視光を遮断する光学フィルタ
   を備えた動脈撮像装置であって、
   載置台が、中央載置部と、手背が当接する手背当接部を有し、
   動脈撮像装置は、載置台の手首の載置面から突出した凸部を有し、該凸部は、手首の背側から載置台に載せた手首の背側の皮膚を圧迫すると共に、光源が発した近赤外光を背側の皮膚に出射し、
   該凸部を通り載置台を長手方向に切る鉛直方向の断面において、中央載置部の手首載置面に対して手背当接部の手背当接面が斜交し、手背当接部の中央載置部側の端部に対して、それと反対側の手背当接部の端部が下方にある動脈撮像装置。
2. 載置台の中央載置部が開口を有し、該開口から前記凸部が突出する請求項１記載の動脈撮像装置。
3. 載置台の中央載置部の手首載置面が突出し、前記凸部が形成されている請求項１記載の動脈撮像装置。
4. 近赤外光を透過する材料で形成されている、手首の背側から載置台に載せた手首の掌側を圧迫する圧迫部材を有する請求項１〜３のいずれかに記載の動脈撮像装置。
5. 中央載置部の手首載置面が、断面Ｕ字型の樋状に湾曲している請求項１〜４のいずれかに記載の動脈撮像装置。
6. 載置台が、手首と肘の間を載置する前腕載置部を有し、前記凸部を通り載置台を長手方向に切る鉛直方向の断面において、中央載置部の手首載置面に対して前腕載置部の前腕載置面が斜交し、前腕載置部の中央載置部側端部に対して、それと反対側の前腕載置部の端部が下方にある請求項1〜５のいずれかに記載の動脈撮像装置。
7. 前記凸部を通り載置台を長手方向に切る鉛直方向の断面において、中央載置部の手首載置面が水平である請求項１〜６のいずれかに記載の動脈撮像装置。
8. 中央載置部、手背当接部及び前腕載置部が、一体成形された手首プレートにより形成されている請求項６又は７記載の動脈撮像装置。
9. 手首プレートが着脱自在である請求項８記載の動脈撮像装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の動脈撮像装置、及び該動脈撮像装置で形成された動脈の近赤外線画像を表示するモニターを備えた動脈可視化装置。