JP6533753B2 - 生体用マーカおよび生体用マーカ挿入器具セット - Google Patents

生体用マーカおよび生体用マーカ挿入器具セット Download PDF

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Description

本発明は、生体内に配置して例えば癌組織や病変部等の指標とする生体用マーカ、およびこの生体用マーカを生体内に配置するための生体用マーカ挿入器具セットに関する。
近年、MRI(Magnetic Resonance Imaging)やCT(Computed Tomography)等の技術進歩に伴って癌検診の新しい手法が開発、提案されており、各種癌が早期に発見されるようになっている。癌検診において癌組織を発見した場合、通常、予めX線CT画像等で癌組織を確認しながらインジゴカルミン等の色素の注入やステンレス鋼製のフックワイヤの留置等を行うことで、当該部位にマーカ(指標)を付しておき、後日この指標に基づいて癌組織の摘出手術が行われることとなる。
しかしながら、インジゴカルミン等の色素は時間の経過と共に拡散するため、手術時に癌組織の特定が困難となり、大きめの切除が必要となる場合があった。また、フックワイヤは、ステンレス鋼ワイヤの先端部をV字状に曲折して構成されているため、生体への侵襲度が高いものとなっていた。
具体的にフックワイヤは、V字状の先端部を弾性変形させて折り畳んだ状態で注射針内に挿入し、この注射針を生体に刺入した後に先端部を注射針の先端から突出させることでV字状に展開させ、最後に注射針を抜き取ることで生体内に留置されるようになっている。従って、フックワイヤの挿入には少なくともステンレス鋼ワイヤの線径の2倍以上の内径を有する太い注射針が必要であり、さらにステンレス鋼ワイヤは比較的容易に塑性変形することから線径を細くすることが難しいため、生体への侵襲度が高いものとなっていた。
これに対し、ニッケルチタン(Ni−Ti)系の形状記憶合金を使用することで、生体への侵襲度を低減すると共に、癌組織等の位置の正確な特定を可能とした医療用造影材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ワイヤの材質に形状記憶合金を採用することにより、予め形状(曲折状態)を記憶させたワイヤ先端部を一旦直線化して注射針内に挿入し、その後生体内で元の形状に復元することができるため、比較的細い注射針を使用することが可能となる。さらに、超弾性によって柔軟に弾性変形しながらも塑性変形が生じにくいため、ワイヤの線径を細くすることが可能となる。また、ワイヤ先端部の形状の自由度が高まることから、例えば先端部にC字状の形状を記憶させることで、癌組織等を囲い込むように指標を付すことができるため、癌組織等の位置を正確に特定することが可能となる。
実開平2−94556号公報
しかしながら、ニッケルチタン系合金はX線吸収率が低いため、CT等によるX線撮影時の造影性が低いという問題があった。注射針を使用してワイヤを生体内に配置するにはX線撮影画像を確認しながらワイヤを位置決めする必要があるが、画像中のワイヤの視認性が低いため、正確な位置決めには熟練を要するものとなっていた。また、後の手術時や経過観察時にX線撮影画像によってワイヤ先端部の位置を確認する際にも、発見に時間を要する場合があった。
さらに、ニッケルチタン系合金は磁性が強いため、ワイヤを生体内に留置したままの状態でMRIによる診断を行う際に、画像中にアーチファクトが生じたり、MRI装置の生成する磁界によってワイヤが発熱したりといった問題が生じる可能性があった。
本発明は、斯かる実情に鑑み、生体内の所定の部位を簡便且つ正確に特定することが可能な生体用マーカおよび生体用マーカ挿入器具セットを提供しようとするものである。
(1)本発明は、生体内に所定の期間配置される指標部を備え、前記指標部は、前記生体に関する情報または前記指標部に関する情報をX線撮影像の違いによって示すように構成されることを特徴とする、生体用マーカである。
(2)本発明はまた、前記指標部は、ステンレス鋼よりもX線吸収率が高く、且つ白金タングステン合金よりも磁性の弱いチタン合金から少なくとも一部が構成されることを特徴とする、上記(1)に記載の生体用マーカである。
(3)本発明はまた、前記チタン合金は、弾性限が2%以上6%以下であることを特徴とする、上記(2)に記載の生体用マーカである。
(4)本発明はまた、前記チタン合金は、タンタルを含有することを特徴とする、上記(2)または(3)に記載の生体用マーカである。
(5)本発明はまた、前記チタン合金は、タンタルおよびスズを含有することを特徴とする、上記(2)または(3)に記載の生体用マーカである。
(6)本発明はまた、前記指標部は、前記チタン合金からなる線状体を所定の形状に曲折して構成されることを特徴とする、上記(2)乃至(5)のいずれかに記載の生体用マーカである。
(7)本発明はまた、前記指標部は、前記線状体の曲折部分の曲率半径をR[mm]、前記線状体の前記曲率半径方向の寸法をW[mm]、前記チタン合金の弾性限をεl[%]とした場合に、R>50×W/εlの関係を満たす形状を有することを特徴とする、上記(6)に記載の生体用マーカである。
(8)本発明はまた、前記指標部は、直径が3mm以上10mm以下の円形領域を囲むことが可能な閉じていない環状または螺旋状に形成されることを特徴とする、上記(6)または(7)に記載の生体用マーカである。
(9)本発明はまた、前記指標部から連続する略直線状の前記線状体からなる移送部を備えることを特徴とする、上記(6)乃至(8)のいずれかに記載の生体用マーカである。
(10)本発明はまた、前記移送部に設けられ、前記移送部に対する前記指標部の相対的な姿勢を示す姿勢表示部を備えることを特徴とする、上記(9)に記載の生体用マーカである。
(11)本発明はまた、前記姿勢表示部は、前記線状体を曲折して形成されることを特徴とする、上記(10)に記載の生体用マーカである。
(12)本発明はまた、前記線状体は、断面形状が長手方向を有する形状であることを特徴とする、上記(6)乃至(11)のいずれかに記載の生体用マーカである。
(13)本発明はまた、上記(1)乃至(12)のいずれかに記載の生体用マーカと、前記生体用マーカを生体内に挿入するディスペンサと、を備え、前記ディスペンサは、前記指標部を軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部を有することを特徴とする、生体用マーカ挿入器具セットである。
(14)本発明はまた、上記(6)乃至(12)のいずれかに記載の生体用マーカと、前記生体用マーカを生体内に挿入するディスペンサと、を備え、前記ディスペンサは、前記指標部を略直線状に変形させた状態で軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部を有することを特徴とする、生体用マーカ挿入器具セットである。
(15)本発明はまた、前記線状体および前記ガイド部は、前記ガイド部の軸方向周りにおける前記生体用マーカと前記ガイド部の相対的な回転を制限する形状を有することを特徴とする、上記(14)に記載の生体用マーカ挿入器具セットである。
(16)本発明はまた、前記線状体を巻き回して前記指標部を形成する巻回治具を備えることを特徴とする、上記(14)または(15)に記載の生体用マーカ挿入器具セットである。
(17)本発明はまた、前記巻回治具は、前記線状体の巻き回し方向を定めるガイド溝を有することを特徴とする、上記(16)に記載の生体用マーカ挿入器具セットである。
(18)本発明はまた、前記巻回治具は、複数の前記ガイド溝を備え、前記複数のガイド溝は、前記線状体を互いに異なる曲率半径で曲折させる位置にそれぞれ設けられることを特徴とする、上記(17)に記載の生体用マーカ挿入器具セットである。
本発明に係る生体用マーカおよび生体用マーカ挿入器具セットによれば、生体内の所定の部位を簡便且つ正確に特定することが可能という優れた効果を奏し得る。
本発明の実施の形態に係る生体用マーカ挿入器具セットを示した概略図である。 (a)生体用マーカの概略正面図である。(b)生体用マーカの概略底面図である(c)同図(a)のA−A線断面図である。 (a)指標部を拡大して示した概略正面図である。(b)同図(a)のB−B線断面図である。 (a)ディスペンサの概略正面図である。(b)ディスペンサの概略底面図である。(c)同図(a)のC−C線断面図である。 (a)巻回治具の概略正面図である。(b)巻回治具の右側面図である。(c)同図(a)のD−D線断面図である。(d)同図(a)のE−E線断面図である。(e)同図(a)のF−F線断面図である。 (a)〜(e)生体用マーカ挿入器具セットによる生体用マーカの配置方法を示した概略図である。 (a)〜(e)生体用マーカ挿入器具セットによる生体用マーカの配置方法を示した概略図である。 (a)〜(c)生体用マーカ挿入器具セットによる生体用マーカの除去方法を示した概略図である。 (a)および(b)指標部のその他の形態の例を示した概略図である。 (a)〜(d)姿勢表示部のその他の形態の例を示した概略図である。 (a)および(b)生体用マーカとガイド部の相対的な回転を制限するようにした場合の一例を示した概略図である。 (a)〜(c)生体用マーカを指標部のみから構成した場合の一例を示した概略図である。 (a)〜(c)生体用マーカを、指標部を変形させることなくガイド部内に収容可能に構成した場合の例を示した概略斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、理解を容易にするために図示を省略または簡略化した部分がある。また、以下の各図における各部の形状や寸法比は、必ずしも正確なものではない。
図1は、本実施形態に係る生体用マーカ挿入器具セット1を示した概略図である。生体用マーカ挿入器具セット1は、X線撮影画像における視認性の高いマーカ(指標)を生体内の所定の部位(例えば癌組織等の病変部)に挿入し、配置するためのものである。図1に示されるように、生体用マーカ挿入器具セット1は、少なくとも一部が生体内に配置される生体用マーカ10と、生体用マーカ10を生体内に挿入するためのディスペンサ20と、生体用マーカ10を所定の形状に変形させるための巻回治具30と、を備えている。
図2(a)は、生体用マーカ10の概略正面図であり、同図(b)は、生体用マーカ10の概略底面図であり、同図(c)は、同図(a)のA−A線断面図である。生体用マーカ10は、癌組織等の摘出手術においてX線撮影による癌組織等の特定を容易にするための指標であり、少なくとも一部が生体内に配置されるものである。これらの図に示されるように、生体用マーカ10は、外径d0[mm]の略円形状断面の線状体11を曲折して構成され、指標部12と、移送部14と、姿勢表示部16と、を備えている。
線状体11は、Ti−23Ta−3Sn合金から構成されている。具体的には、全体を100原子%(at%)とした場合に、23原子%のタンタル(Ta)および3原子%のスズ(Sn)を含有し、残部がチタン(Ti)および不可避不純物からなるチタン合金から線状体11は構成されている。
Ti−23Ta−3Sn合金は、比較的原子量の大きいタンタルおよびスズを含有することからX線吸収率が高く、X線撮影時の造影性に優れている。また、鉄(Fe)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)といった強磁性体を含有しないことから、磁界の影響を受けにくく、MRIにおけるアーチファクトや発熱といった問題が生じない。従って、Ti−23Ta−3Sn合金の線状体11から生体用マーカ10を構成することで、X線撮影画像中の生体用マーカ10の視認性を高めると共に、生体用マーカ10を生体内に留置した状態のままMRIによる診断を行うことが可能となる。
特に、Ti−23Ta−3Sn合金は、従来のフックワイヤの材質であるステンレス鋼(例えばSUS316L等)よりもX線吸収率が高く、カテーテルやガイドワイヤ等に付加されるマーカの材質として既知の白金(Pt)や白金系合金(例えば、白金タングステン(Pt−W)合金や白金金(Pt−Au)合金等)に近いX線吸収率を有しているため、従来のフックワイヤよりも鮮明にX線撮影画像中に映し出されることとなる。なお、強度や硬さ等の点から、白金単体や白金金合金よりも白金タングステン合金の方が汎用性に優れるものの、白金タングステン合金は比較的磁性が強いため、MRI装置の生成する磁界が強い場合にアーチファクトや発熱等の問題が生じることがあった。この点、Ti−23Ta−3Sn合金は、白金タングステン合金(例えば、白金に5〜8重量%のタングステンを添加したもの)よりも磁性が弱いため、白金タングステン合金に問題の生じる比較的強い磁界においても、問題が生じにくいものとなっている。
さらに、Ti−23Ta−3Sn合金は、超弾性合金であるニッケルチタン系合金(ニッケルおよびチタンを主成分とする合金)と同等の引張強度およびヤング率を有しながらも、ニッケルチタン系合金よりも適度に低い弾性限を有している。従って、線状体11をTi−23Ta−3Sn合金から構成することで、ニッケルチタン系合金と同等の強度および柔軟性を得ながらも、曲折により適宜に塑性変形させることが可能となるため、生体用マーカ10の形成を容易化することができる。
指標部12は、癌組織等の近傍に配置されて指標となる部分である。図3(a)は、指標部12を拡大して示した概略正面図であり、同図(b)は、同図(a)のB−B線断面図である。指標部12は、線状体11を曲率半径Rで曲折することで、略C字状(閉じていない円形状)に構成されている。本実施形態では、指標部12をこのように構成することで、癌組織等を囲むように指標部12を配置することを可能としている。すなわち、指標部12は、癌組織等の位置、および癌組織等の占める領域(範囲)の大きさを、生体に関する情報として示すことが可能に構成されている。
指標部12の曲率半径Rは、線状体11の曲率半径R方向の寸法(幅)W[mm]と、線状体11の弾性限(弾性限歪み)εl[%]に基づいて設定されている。具体的には、次の(1)式を満たすように設定される。
R>50×W/εl ・・・ (1)
なお、本実施形態では、線状体11の断面が略円形であるため、曲げの中立軸は線状体11の中心軸Clとなる。従って、曲率半径Rは、曲率中心Cbから線状体11の中心軸Clまでの距離となる。また、幅Wは、外径d0と同じ値となる。また、本実施形態では、弾性限εlは、引張試験において除荷後に0.5%歪み(永久歪み)が残存した場合の伸びとしている。
曲率半径Rをこのように設定することで、指標部12を弾性変形の範囲内で略直線状に変形させることができる。すなわち、曲率半径Rで曲折した部分を直線状に変形させると、伸び側および圧縮側の最大歪みεm[%]は、εm=±100×{πR−π(R−W/2)}/πR=±50×W/Rとなるため、曲率半径Rを(1)式のように設定することで、最大歪みεmが弾性限εlを超えないようにすることができる。
本実施形態では、指標部12を(1)式を満たす形状に構成することで、指標部12を略直線状に一旦変形させた状態で生体内に挿入し、その後、弾性変形の復元力によって元の形状に戻すことを可能としている。これにより、指標部12を生体内に挿入する際の生体への侵襲度を低減することが可能となる。
なお、指標部12の大きさは、特に限定されるものではないが、癌組織等の周囲を適宜に囲むためには、直径が3mm以上10mm以下の範囲内の円形領域を囲むことが可能な大きさであることが好ましい。また、指標部12を構成する線状体11の外径d0は、特に限定されるものではないが、太すぎると生体への侵襲度が高くなり、細すぎるとX線撮影画像中の視認性が悪化することとなる。従って、生体への侵襲度と視認性のバランスの観点からは、線状体11の外径d0は0.1mm以上0.3mm以下の範囲内であることが好ましい。
また、線状体11の弾性限εlは、特に限定されるものではないが、2%以上6%以下の範囲内であることが好ましい。線状体11の弾性限εlが2%未満の場合、指標部12が生体内で不用意に塑性変形する可能性が高まると共に、弾性変形の範囲内で直線状に変形可能な曲率半径Rが大きくなる。また、線状体11の弾性限εlが6%より大きい場合、指標部12を形成する際に指先で線状体11を曲折して塑性変形させることが困難となる。
本実施形態では、上述のように線状体11をTi−23Ta−3Sn合金から構成しているため、冷間伸線加工後に適宜の熱処理を施すことで、ニッケルチタン系合金と同等の引張強度およびヤング率と共に、2%以上6%以下の範囲内の弾性限εlを得ることが可能となっている。
なお、線状体11の材質は、Ti−23Ta−3Sn合金に限定されるものではなく、例えばTi−19Ta−4.5Sn合金、Ti−23Ta−1.5Sn合金、Ti−23Ta−4.5Sn合金、Ti−27Ta−1.5Sn合金、Ti−27Ta−3Sn合金およびTi−27Ta−4.5Sn合金等であってもよい。適量のタンタルまたはタンタルおよびスズを含有させることで、ステンレス鋼よりも高いX線吸収率と共に、白金タングステン合金よりも弱い磁性を得ることができる。また、全体を100原子%(at%)とした場合に、15〜27原子%のタンタル(Ta)および0〜8原子%のスズ(Sn)を含有し、残部がチタン(Ti)および不可避不純物からなるチタン合金であれば、ニッケルチタン系合金と同等の引張強度およびヤング率と共に、好適な弾性限εlを得ることができる。
さらに、線状体11の材質は、タンタルおよびスズ以外の元素を含有するチタン合金であってもよい。チタン合金であれば、好適な機械的性質(引張強度、ヤング率および弾性限等)が得られやすい。さらに、適宜の添加元素を含有することで、ステンレス鋼よりもX線吸収率が高く、且つ白金タングステン合金よりも磁性の弱いチタン合金であれば、生体に関する情報を示すマーカとして好適な特性、すなわちX線撮影時の高い造影性、およびMRIによる診断時における問題の生じにくさを得ることができる。
指標部12のX線撮影時の造影性が高ければ、比較的低いX線強度で癌組織等を特定することができるため、生体のX線被爆量を抑えることが可能となる。さらに、造影剤の使用量を低減することができるため、生体の負担を軽減することが可能となる。また、指標部12がMRIによる診断時に問題の生じにくいものであれば、生体用マーカ10の配置後の診断手法が限定されなくなるため、生体用マーカ10の適用範囲を拡大することが可能になる。また、生体用マーカ10を留置した状態での中長期的な経過観察を行いやすくすることができる。
指標部12の先端には、指標部12の生体組織内への刺入を容易にするための刃12aが形成されている。本実施形態では、刃12aを曲率中心Cb方向(図3(b)の左右方向)と略平行に構成することで、指標部12が直線状から円形状へスムーズに復元しながら生体組織内に刺入していくことを可能としている。
図2に戻って、移送部14は、医師等の操作者が把持して指標部12を生体内に押し込んでいくための部分である。移送部14は、指標部12から連続する略直線状の線状体11から構成されている。また、移送部14の長さL1は、指標部12の挿入深さに応じた適宜の値に設定されている。姿勢表示部16は、移送部14に対する指標部12の相対的な姿勢を示すための部分である。姿勢表示部16は、移送部14の指標部12の反対側に設けられており、線状体11を指標部12の曲折方向(図2(a)の下方向)と同一方向に略直角に曲折することで形成されている。
図4(a)は、ディスペンサ20の概略正面図であり、同図(b)は、ディスペンサ20の概略底面図であり、同図(c)は、同図(a)のC−C線断面図である。ディスペンサ20は、生体用マーカ10が内部に挿通された状態で生体に刺入されることで、生体用マーカ10を生体内に挿入し、指標部12を所望の位置まで案内するものである。これらの図に示されるように、ディスペンサ20は、管状のガイド部22と、ガイド部22が接合された基部24と、を備え、注射針と同様の構造を有している。
ガイド部22は、生体用マーカ10の指標部12を略直線状に変形させた状態で軸方向(図4(a)および(b)の左右方向)に移動可能に収容すると共に、指標部12を移送部14の一部と共に収容した状態で生体内に刺入される部分である。ガイド部22は、内径d1、外径d2の略円筒状の部材であり、注射針の針管と同様の先端形状を有している。ガイド部22の内径d1は、収容した指標部12を略直線状に変形させると共に、指標部12および移送部14を軸方向にスムーズに移動させるために、線状体11の外径d0よりもやや大きい値に設定されている。ガイド部22の外径d2は、ガイド部22に適宜の強度および剛性を持たせる値に設定されている。また、ガイド部22の長さL2は、指標部12の挿入深さに応じた適宜の値に設定されている。
ガイド部22の先端部には、金(Au)や白金(Pt)等のX線吸収率の高い金属がコーティングされた造影性向上部22aが設けられており、ガイド部22を刺入する際にX線撮影によってガイド部22の先端の位置を確認しやすいように構成されている。なお、造影性向上部22aは、超音波診断装置による造影性を高めるように構成されたものであってもよい。
基部24は、ガイド部22を刺入する際に操作者が把持する部分である。基部24は適宜の樹脂から構成され、把持および刺入時の押圧がしやすいようにガイド部22よりも大径に構成されている。また、基部24には、ガイド部22の内部と連通する連通孔24aが設けられており、生体用マーカ10の姿勢表示部16および移送部14の一部は、この連通孔24aを介して操作者の手元側に突出するようになっている。すなわち、ディスペンサ20は、連通孔24aから突出させた移送部14および姿勢表示部16によって操作者が生体用マーカ10を操作すると共に、指標部12の姿勢を確認することが可能に構成されている。
なお、既存の注射針をディスペンサ20として使用するようにしてもよい。例えば、生体用マーカ10を構成する線状体11の外径d0が0.2mmの場合、27Gの注射針をディスペンサ20として使用可能であり、外径d0が0.3mmの場合、25Gの注射針をディスペンサ20として使用可能である。
図5(a)は、巻回治具30の概略正面図であり、同図(b)は、巻回治具30の右側面図である。また、図5(c)は、同図(a)のD−D線断面図であり、同図(d)は、同図(a)のE−E線断面図であり、同図(e)は、同図(a)のF−F線断面図である。巻回治具30は、所定の外径d0の線状体11を巻き回して曲折させることで塑性変形させ、所定の曲率半径Rの指標部12を形成するためのものである。これらの図に示されるように、巻回治具30は、4つの異なる外径を有する段付円柱状に構成され、3箇所の段付部には、外径の大きい方から順にガイド溝31、32および33がそれぞれ周方向に沿って形成されている。
ガイド溝31〜33は、巻き回された線状体11をガイドして巻き回し方向を定めるためのものである。図5(c)に示されるように、ガイド溝31は、線状体11をガイド溝31に沿って巻き回すことで、所定の外径d0の線状体11を曲率半径R1で曲折させるように構成されている。また、図5(d)に示されるように、ガイド溝32は、所定の外径d0の線状体11を曲率半径R1よりも小さい曲率半径R2で曲折させるように構成され、図5(e)に示されるように、ガイド溝33は、所定の外径d0の線状体11を曲率半径R2よりも小さい曲率半径R3で曲折させるように構成されている。
本実施形態では、3つのガイド溝31〜33を設け、ガイド溝31→ガイド溝32→
ガイド溝33の順に線状体11を巻き回していくことで、線状体11に付与する歪みの大きさを段階的に増大させるようにしている。このようにすることで、線状体11を適切に塑性変形させ、所定の曲率半径Rの指標部12を安定的に形成することが可能となる。
なお、ガイド溝31〜33に沿って巻き回した後の線状体11は、スプリングバックによって巻き回し時の曲率半径R1〜R3よりも所定の比率だけ大きい曲率半径で曲折した状態となる。従って、ガイド溝33における曲率半径R3は、最終的に形成される指標部12の曲率半径Rよりも所定の比率だけ小さい値に設定されている。
また、同じ曲率半径R1〜R3で曲折させても、線状体11に付与される歪みの大きさは外径d0に応じて変化するため、最終的に形成される曲率半径Rも外径d0に応じて変化することとなる。従って、ガイド溝31〜33における曲率半径R1〜R3は、最終的に形成される曲率半径Rが同じであっても線状体11の外径d0ごとに異なる値に設定される。また、巻回治具30には、適用可能な線状体11の外径d0および最終的に形成される曲率半径Rの値を表示することが好ましい。
上述のように、本実施形態では、線状体11をTi−23Ta−3Sn合金から構成しているため、線状体11の先端部を一方の手の爪等でガイド溝31〜33内に押圧して保持し、他方の手の指で線状体11を摘んでガイド溝31〜33に沿って巻き回すだけで、所定の曲率半径Rの指標部12を容易に形成することが可能となっている。特に、本実施形態では、段付部にガイド溝31〜33を設けているため、線状体11を容易に押えると共に、ガイド溝31〜33に容易に沿わせることが可能となっている。また、最終的に形成される曲率半径Rの異なる複数種類の巻回治具30を用意することで、X線撮影画像等で癌組織等の大きさを確認した後に、医師等が自らの手で必要な大きさの指標部12を形成するといったことも可能となっている。
なお、巻回治具30に、線状体11の先端部を保持する適宜の構成の保持機構を設けるようにしてもよい。また、線状体11を段階的に曲折させる回数は、3回に限定されるものではなく、その他の回数であってもよい。また、線状体11を段階的に曲折させるのではなく、1回の巻き回しで指標部12を形成するようにしてもよいことはいうまでもない。
次に、生体用マーカ挿入器具セット1の使用方法について説明する。
図6(a)〜(e)および図7(a)〜(e)は、生体用マーカ挿入器具セット1による生体用マーカ10の配置方法を示した概略図である。生体用マーカ10の配置では、まず図6(a)に示されるように、直線状の線状体11の手元側(刃12aが形成された先端の反対側)を略直角に曲折し、姿勢表示部16を形成する。
次に、図6(b)に示されるように、線状体11を基部24の連通孔24aからディスペンサ20内に挿通し、先端側の部分をガイド部22から突出させる。そして、図6(c)に示されるように、線状体11のガイド部22からの突出部分を巻回治具30に巻き回し、所定の大きさの指標部12を形成する。これにより、図6(d)に示されるように、生体用マーカ10が形成される。
生体用マーカ10が適宜に形成されたならば、図6(e)に示されるように、ディスペンサ20を指標部12側に向けて移動させ、指標部12を略直線状に弾性変形させてガイド部22内に収容する。これにより、ディスペンサ20が生体用マーカ10と共に刺入可能な状態となる。
なお、線状体11に指標部12を先に形成し、ディスペンサ20内に挿通した後に姿勢表示部16を形成するようにしてもよい。また、この場合、指標部12を形成した線状体11に適宜の熱処理を施すことで、指標部12の形状を安定化させるようにしてもよい。
次に、図7(a)に示されるように、X線撮影画像によって造影性向上部22aの位置を確認しながら、ガイド部22を生体用マーカ10と共に生体100内の癌組織等の目標部位102に向けて刺入していき、ガイド部22の先端を目標部位102の近傍に到達させる。ガイド部22の先端が目標部位102の近傍に到達したならば、図7(b)に示されるように、移送部14を中心軸Cl周りに回転させて目標部位102に対する指標部12の姿勢を調整する。また、ガイド部22の姿勢を調整する必要がある場合には、ディスペンサ20を移送部14の中心軸Cl周りに回転させる。
指標部12の姿勢が適宜に調整されたならば、図7(c)に示されるように、生体用マーカ10の移送部14を押し込み、指標部12をガイド部22の先端から突出させる。これにより、指標部12は、円形状に復元しながら目標部位102の周囲を取り囲むように、生体100内に刺入していく。
指標部12の全体がガイド部22から突出し、適宜に目標部位102を取り囲んだ状態となったならば、図7(d)に示されるように、ディスペンサ20を生体100から引き抜き、図7(e)に示されるように、生体用マーカ10のみを生体100内に留置する。これにより、生体用マーカ10の配置が完了する。なお、生体用マーカ10の移送部14の一部および姿勢表示部16は、生体100の外部に露出した状態となる。また、姿勢表示部16は、ディスペンサ20の引き抜き時にガイド部22内を通過することで塑性変形し、曲折角度が変化することとなる。
図8(a)〜(c)は、生体用マーカ挿入器具セット1による生体用マーカ10の除去方法を示した概略図である。生体用マーカ10の除去では、まず図8(a)に示されるように、生体100の外部に露出した生体用マーカ10の姿勢表示部16および移送部14をディスペンサ20のガイド部22内に挿入する。そして、X線撮影画像によって造影性向上部22aの位置を確認しながら、移送部14に沿ってガイド部22を生体100に刺入していき、ガイド部22の先端を指標部12の近傍まで到達させる。
ガイド部22の先端が指標部12の近傍に到達したならば、図8(b)に示されるように、移送部14を手元側に引き寄せ、指標部12を略直線状に弾性変形させながらガイド部22内に収容する。指標部12がガイド部22内に収容されたならば、図8(c)に示されるように、ディスペンサ20を生体用マーカ10と共に引き抜く。これにより、生体用マーカ10の除去が完了する。
次に、生体用マーカ挿入器具セット1のその他の形態について説明する。
図9(a)および(b)は、指標部12のその他の形態の例を示した概略図である。これらの図に示す例では、指標部12に複数の曲折部分12bを設けると共に、2つの曲折部分12bの間を直線部分12cで繋ぐようにしている。この場合にも、各曲折部分12bの曲率半径Rを上記(1)式を満たすように設定することで、指標部12を弾性変形の範囲内で略直線状に変形させることが可能である。指標部12の形状は、特に限定されるものではなく、このように複数の曲折部分12bおよび直線部分12cを組み合わせることで、指標部12を種々の形状に構成することができる。
例えば、目標部位102である癌組織等の種類や状態等に応じて異なる形状の指標部12を配置することで、生体に関する情報として癌組織等の位置および範囲だけでなく、癌組織等の種類や状態等についても示すことが可能となる。また、生体用マーカ10を配置する年月日や生体用マーカ10の材質等に応じて指標部12の形状を異ならせることで、生体に関する情報と共に、生体用マーカ10(指標部12)に関する情報についても示すことが可能となる。すなわち、指標部12の形状を異ならせることで、X線撮影画像中に映し出される指標部12の像を異ならせることが可能であり、この指標部12のX線撮影像の違いによって様々な情報を示すことができる。
なお、図9(a)および(b)に示す例では、各曲折部分12bの曲率中心Cbを全て平行にし、指標部12を二次元的な形状に構成しているが、各曲折部分12bの曲率中心Cb適宜に交差させるようにし、指標部12を三次元的な形状に構成するようにしてもよい。また、曲折部分12bを螺旋状または渦巻き状に曲折させるようにしてもよい。また、2つの曲折部分12bの間に直線部分12cを設けるのではなく、2つの曲折部分12bを直接繋ぐようにしてもよいことはいうまでもない。さらに、指標部12の形状は、目標部位102を取り囲まない形状であってもよい。この場合、例えば指標部12を文字、数字または記号等の形状に構成することで、各種情報をより明確に示したり、より多くの情報を示したりすることが可能となる。
図10(a)〜(d)は、姿勢表示部16のその他の形態の例を示した概略図であり、同図(d)は、同図(c)のG−G線断面図である。線状体11を曲折して構成される姿勢表示部16の形状は、特に限定されるものではなく、例えば図10(a)に示す円弧状等、各種形状に構成されるものであってもよい。また、姿勢表示部16は、線状体11を曲折して構成されるものに限定されず、他の部材から構成されるものであってもよい。図10(b)に示す例では、移送部14に接続した略円筒状の部材から姿勢表示部16を構成し、外周面に設けた突起16aによって指標部12の姿勢を示すようにしている。このように、移送部14に線状体11よりも大径の部材を設けることで、移送部14の操作性を向上させることができる。
図10(c)および(d)は、線状体11の断面形状を楕円形とし、この断面形状から姿勢表示部16を構成した場合の一例を示している。このように、線状体11の断面形状を楕円形や長円系、長方形等の長手方向を有する形状とし、断面形状の長手方向によって指標部12の姿勢を示すようにしてもよい。なお、この場合、生体用マーカ10の全体にわたって断面形状を長手方向を有する形状としてもよいし、例えば移送部14の手元側等、生体用マーカ10の一部の断面形状を長手方向を有する形状としてもよい。
図11(a)および(b)は、生体用マーカ10とガイド部22の相対的な回転を制限するようにした場合の一例を示した概略図であり、同図(b)は、同図(a)のH−H線断面図である。この例では、線状体11およびガイド部22の断面形状を楕円形とすることで、ガイド部22の軸方向周りにおける生体用マーカ10とガイド部22の相対的な回転を制限するようにしている。このようにすることで、ディスペンサ20に対する指標部12の相対的な姿勢を変化させないようにすると共に、ガイド部22内における移送部14や指標部12の捻れを防止することができるため、生体用マーカ10およびディスペンサ20の操作を容易にすることが可能となる。
なお、この場合の線状体11およびガイド部22の断面形状は楕円形に限定されるものではなく、例えば多角形状等、その他の断面形状によって相対的な回転を制限するようにしてもよい。また、断面形状を部分的に変更することによって相対的な回転を制限するようにしてもよい。
図12(a)〜(c)は、生体用マーカ10を指標部12のみから構成した場合の一例を示した概略図である。生体用マーカ10は、移送部14および姿勢表示部16を備えるものに限定されず、図12(a)に拡大して示されるように、指標部12のみから構成されるものであってもよい。この場合、例えば図12(b)および(c)に示されるように、ディスペンサ20のガイド部22内に挿通可能な略棒状のプッシャ40を用意しておき、略直線状に変形させてガイド部22内に収容した生体用マーカ10を、プッシャ40によってガイド部22内から押し出すようにすればよい。
なお、この場合における指標部12の形成は、線状体11を巻回治具30に巻き回した後に適宜の長さに切断することによって行ってもよいし、その他の既知の手法により行ってもよい。また、図示は省略するが、指標部12の形状は、この場合においても種々の形状を採用可能であることはいうまでもない。
また、生体用マーカ10を指標部12のみから構成する場合、ガイド部22の軸方向周りにおける生体用マーカ10とガイド部22の相対的な回転を制限することで、生体100内における指標部12の姿勢を調整することが可能となる。すなわち、ディスペンサ20をガイド部22の軸方向周りに回転させることで、内部に収容された生体用マーカ10も共に回転するため、これにより指標部12の姿勢を調整することができる。さらに、適宜の姿勢表示部をディスペンサ20に設けるようにしてもよい。
図13(a)〜(c)は、生体用マーカ10を、指標部12を変形させることなくガイド部22内に収容可能に構成した場合の例を示した概略斜視図である。生体用マーカ10を比較的小さく構成可能な場合、またはディスペンサ20のガイド部22の内径d1を比較的大径に構成可能な場合は、指標部12を変形させることなくガイド部22内に収容するようにしてもよい。
図13(a)は、比較的細い線状体11をジグザグ状に曲折して指標部12を構成した場合の一例を示している。このように指標部12は、曲折した状態のままガイド部22内に収容されるものであってもよい。図13(b)は、機械加工または鋳造等により形成した段付円柱状の部材から指標部12を構成した場合の一例を示している。このように指標部12は、線状体11の曲折以外の手法により形成されるものであってもよい。この場合、指標部12の形状のバリエーションを増やすことができるため、指標部12のX線撮影像により示す情報の種類を増やすことが可能となる。また、指標部12の表面に適宜の凹部12dを設け、超音波の反射特性を調整することで、超音波診断装置による指標部12の視認が可能となる。
図13(c)は、複数の部材を組み合わせて指標部12を構成した場合の一例を示している。具体的にこの例の指標部12は、略六角柱状の第1の部材12eと、略四角柱状の第2の部材12fと、第1および第2の部材12e、12fに設けられた挿通孔12e1、12f1内に挿通された線状体11と、から構成されている。このように複数の部材を組み合わせて指標部12を構成することで、指標部12の形状のバリエーションをさらに増やすことが可能となる。
なお、複数の部材を組み合わせる態様は、図13(c)に示したものに限定されるものではなく、例えば柱状の部材同士を直接係合させたり、柱状の部材の外周に線状体11を巻き回したり等、種々の組み合わせ方を採用することができる。また、X線吸収率の異なる部材を適宜に組み合わせることで、指標部12のX線撮影像を調整するようにしてもよい。
また、図13(a)〜(c)に示す例では、生体用マーカ10を指標部12のみから構成した場合を示しているが、移送部14および姿勢表示部16を設けるようにしてもよいことはいうまでもない。また、図示は省略するが、ガイド部22内に収容する際に変形させない形状を付与した部分と、ガイド部22内に収容する際に変形させる形状を付与した部分と、を組み合わせて指標部12を構成するようにしてもよい。例えば、図12(a)に示した略C字状の指標部12の一部をジグザグ状に構成したり、指標部12の表面に凹凸形状を設けたりしてもよい。また、略C字状の指標部12に別部材を組み合わせるようにしてもよい。
その他、図示は省略するが、生体用マーカ挿入器具セット1は、巻回治具30を備えないものであってもよい。すなわち、指標部12の形成は、巻回治具30への巻き回し以外の既知の適宜の手法によって行うようにしてもよい。また、熱間加工によって指標部12を形成するようにしてもよい。また、生体用マーカ挿入器具セット1は、予め互いに異なる大きさまたは形状の指標部12が形成された複数の生体用マーカ10を備えるものであってもよい。さらにこの場合、複数の生体用マーカ10を予め個別のディスペンサ20にセットしておくようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る生体用マーカ10は、生体100内に所定の期間配置される指標部12を備え、指標部12は、生体100に関する情報または指標部12に関する情報をX線撮影像の違いによって示すように構成されている。このような構成とすることで、X線撮影を行うだけで癌組織等の目標部位102の位置と共に様々な情報を示すことが可能となるため、生体内の所定の部位を簡便且つ正確に特定することができる。
また、指標部12は、ステンレス鋼よりもX線吸収率が高く、且つ白金タングステン合金よりも磁性の弱いチタン合金から少なくとも一部が構成されている。このようにすることで、好適な機械的性質と共に、生体に関する情報を示すマーカとして好適な特性、すなわちX線撮影時の高い造影性、およびMRIによる診断時における問題の生じにくさを得ることができる。
また、指標部12を構成するチタン合金は、弾性限εlが2%以上6%以下であることが好ましい。弾性限を2%以上とすることで、指標部12が生体100内で不用意に塑性変形するのを防止すると共に、適宜の大きさの指標部12を形成することが可能となる。また、弾性限を6%以下とすることで、指先で比較的容易に線状体11を曲折して指標部12を形成することが可能となる。
また、指標部12を構成するチタン合金は、タンタルを含有する、またはタンタルおよびスズを含有することが好ましい。このようにすることで、好適な機械的性質と共に、白金(Pt)や白金系合金(例えば、白金金合金等)に近いX線吸収率、および白金タングステン合金よりも弱い磁性を得ることができる。
また、指標部12は、チタン合金からなる線状体11を所定の形状に曲折して構成されるものであってもよい。このようにすることで、例えば癌組織等を取り囲む形状等、各種情報を示す種々の形状を比較的容易に形成することができる。
また、指標部12は、線状体11の曲折部分の曲率半径をR[mm]、線状体11の曲率半径方向の寸法をW[mm]、線状体11を構成するチタン合金の弾性限をεl[%]とした場合に、R>50×W/εlの関係を満たす形状を有するものであってもよい。このようにすることで、指標部12を弾性変形の範囲内で略直線状に変形させ、その後弾性変形の復元力によって元の形状に戻すことができるため、ニッケルチタン系の形状記憶合金等を使用しなくても、生体100内に挿入する際の侵襲度を低減することができる。
また、指標部12は、直径が3mm以上10mm以下の円形領域を囲むことが可能な閉じていない環状または螺旋状に形成されるものであってもよい。このようにすることで、指標部12を略直線状に容易に変形可能としながらも、生体100内の所定の部位を指標部12によって適宜に囲むことが可能となるため、所定の部位の位置および範囲を正確に特定することができる
また、生体用マーカ10は、指標部12から連続する略直線状の線状体11からなる移送部14を備えるものであってもよい。このようにすることで、移送部14を把持して指標部12を操作することが可能となるため、ガイド部22内に指標部12を収容する操作、およびガイド部22から指標部12を突出させる操作を容易に行うことができる。また、生体100の外部から指標部12の姿勢を調整し、生体100内の所定の部位に適切な状態で配置することができる。
また、生体用マーカ10は、移送部14に設けられ、移送部14に対する指標部12の相対的な姿勢を示す姿勢表示部16を備えるものであってもよい。このようにすることで、指標部12がガイド部22内に収容された状態においても操作者が指標部12の姿勢を把握することが可能となるため、生体100内に指標部12を適切な状態で配置することができる。
また、姿勢表示部16は、線状体11を曲折して形成されるものであってもよい。このようにすることで、指標部12の姿勢を把握しやすい姿勢表示部16をきわめて簡便に設けることができる。
また、線状体11は、断面形状が長手方向を有する形状であってもよい。このようにすることで、線状体11の断面形状によって指標部12の姿勢を把握することが可能となるため、線状体11の断面形状を姿勢表示部16として生体用マーカ10の構成を簡素化することができる。
また、本実施形態に係る生体用マーカ挿入器具セット1は、生体用マーカ10と、生体用マーカ10を生体100内に挿入するディスペンサ20と、を備え、ディスペンサ20は、指標部12を軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部22を有している。このような構成とすることで、指標部12を生体100内の所定の部位に容易に配置することが可能となるため、生体内の所定の部位を簡便且つ正確に特定することができる。
また、本実施形態に係る生体用マーカ挿入器具セット1は、生体用マーカ10と、生体用マーカ10を生体100内に挿入するディスペンサ20と、を備え、ディスペンサ20は、指標部12を略直線状に変形させた状態で軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部22を有するものであってもよい。このような構成とすることで、ディスペンサ20によって指標部12を略直線状に変形させた状態で容易に生体100内に挿入し、その後容易に元の形状に復元することが可能となるため、生体内の所定の部位を簡便且つ正確に特定することができる。
また、線状体11およびガイド部22は、ガイド部22の軸方向周りにおける生体用マーカ10とガイド部22の相対的な回転を制限する形状を有するものであってもよい。このようにすることで、ディスペンサ20に対する指標部12の姿勢を保持すると共に、移送部14や指標部12の捻れを防止することが可能となるため、生体用マーカ10の挿入操作を容易にすることができる。
また、生体用マーカ挿入器具セット1は、線状体11を巻き回して指標部12を形成する巻回治具30を備えている。このようにすることで、必要な大きさの指標部12の形成を、例えば医師の手によって容易に行うことができる。
また、巻回治具30は、線状体11の巻き回し方向を定めるガイド溝31〜33を有している。このようにすることで、指標部12の形成を容易且つ高精度に行うことができる。
また、巻回治具30は、複数のガイド溝31〜33を備え、複数のガイド溝31〜33は、線状体11を互いに異なる曲率半径R1〜R3で曲折させる位置にそれぞれ設けられている。このようにすることで、線状体11を段階的に曲折して所定の曲率半径Rの指標部12を安定的に形成することができる。また、1つの巻回治具30で曲率半径Rの異なる複数種類の指標部12を形成することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明に係る生体用マーカおよび生体用マーカ挿入器具セットは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上記実施形態において示した作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したものに過ぎず、本発明による作用および効果は、これらに限定されるものではない。
本発明に係る生体用マーカおよび生体用マーカ挿入器具セットは、医療および歯科治療の分野において特に利用することができる。
1 生体用マーカ挿入器具セット
10 生体用マーカ
12 指標部
14 移送部
16 姿勢表示部
11 線状体
20 ディスペンサ
22 ガイド部
30 巻回治具
31、32、33 ガイド溝
100 生体
R、R1、R2、R3 曲率半径
W 曲率半径方向の寸法
εl 弾性限

Claims (14)

  1. 生体内に所定の期間配置される指標部を備え、
    前記指標部は、少なくとも一部が、ステンレス鋼よりもX線吸収率が高く且つ白金タングステン合金よりも磁性の弱いチタン合金によって構成され、前記生体と自身のX線吸収率の相違により、前記生体に関する情報または前記指標部に関する情報をX線撮影像に造影させるようになっており、
    前記チタン合金は、弾性限が2%以上6%以下であり、
    前記チタン合金はタンタルおよびスズを含有すると共に、鉄、コバルト、ニッケルを含有しないものであり、
    前記指標部は、前記チタン合金からなる線状体を所定の形状に曲折して構成される、
    ことを特徴とする生体用マーカ。
  2. 前記指標部は、前記線状体の曲折部分の曲率半径をR[mm]、前記線状体の前記曲率半径方向の寸法をW[mm]、前記チタン合金の弾性限をεl[%]とした場合に、
    R>50×W/εl
    の関係を満たす形状を有することを特徴とする、
    請求項に記載の生体用マーカ。
  3. 前記指標部は、直径が3mm以上10mm以下の円形領域を囲むことが可能な閉じていない環状または螺旋状に形成されることを特徴とする、
    請求項1または2に記載の生体用マーカ。
  4. 前記指標部から連続する略直線状の前記線状体からなる移送部を備えることを特徴とする、
    請求項1乃至3のいずれかに記載の生体用マーカ。
  5. 前記移送部に設けられ、前記移送部に対する前記指標部の相対的な姿勢を示す姿勢表示部を備えることを特徴とする、
    請求項に記載の生体用マーカ。
  6. 前記姿勢表示部は、前記線状体を曲折して形成されることを特徴とする、
    請求項に記載の生体用マーカ。
  7. 前記線状体は、断面形状が長手方向を有する形状であることを特徴とする、
    請求項1乃至6のいずれかに記載の生体用マーカ。
  8. 請求項1乃至のいずれかに記載の生体用マーカと、
    前記生体用マーカを生体内に挿入するディスペンサと、を備え、
    前記ディスペンサは、前記指標部を軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部を有することを特徴とする、
    生体用マーカ挿入器具セット。
  9. 請求項1乃至7のいずれかに記載の生体用マーカと、
    前記生体用マーカを生体内に挿入するディスペンサと、を備え、
    前記ディスペンサは、前記指標部を略直線状に変形させた状態で軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部を有することを特徴とする、
    生体用マーカ挿入器具セット。
  10. 前記線状体および前記ガイド部は、前記ガイド部の軸方向周りにおける前記生体用マーカと前記ガイド部の相対的な回転を制限する形状を有することを特徴とする、
    請求項に記載の生体用マーカ挿入器具セット。
  11. 前記線状体を巻き回して前記指標部を形成する巻回治具を備えることを特徴とする、
    請求項9または10に記載の生体用マーカ挿入器具セット。
  12. 前記巻回治具は、前記線状体の巻き回し方向を定めるガイド溝を有することを特徴とする、
    請求項11に記載の生体用マーカ挿入器具セット。
  13. 前記巻回治具は、複数の前記ガイド溝を備え、
    前記複数のガイド溝は、前記線状体を互いに異なる曲率半径で曲折させる位置にそれぞれ設けられることを特徴とする、
    請求項12に記載の生体用マーカ挿入器具セット。
  14. 生体用マーカと、ディスペンサと、巻回治具と、を備え、
    生体用マーカは、
    生体内に所定の期間配置される指標部を備え、
    前記指標部は、少なくとも一部が、ステンレス鋼よりもX線吸収率が高く且つ白金タングステン合金よりも磁性の弱いチタン合金によって構成され、前記生体と自身のX線吸収率の相違により、前記生体に関する情報または前記指標部に関する情報をX線撮影像に造影させるようになっており、
    前記指標部は、前記チタン合金からなる線状体を所定の形状に曲折して構成されており、
    前記ディスペンサは、
    前記生体用マーカを生体内に挿入するために、前記指標部を略直線状に変形させた状態で軸方向に移動可能に収容する管状のガイド部を有しており、
    前記巻回治具は、
    前記線状体を巻き回して前記指標部を形成することを特徴とする、
    生体用マーカ挿入器具セット
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