JPH11504238A - 超音波視感度を改良した医療器具 - Google Patents

超音波視感度を改良した医療器具

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JPH11504238A JP8532608A JP53260896A JPH11504238A JP H11504238 A JPH11504238 A JP H11504238A JP 8532608 A JP8532608 A JP 8532608A JP 53260896 A JP53260896 A JP 53260896A JP H11504238 A JPH11504238 A JP H11504238A
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Abstract

(57)【要約】 医療器具、さらに詳しくは、改良された反射特性を有し超音波撮像装置108、110と組み合わせて使用する時の超音波視感度を高めた針104あるいは他の医療器具を開示する。医療器具は体100に挿入するようになった非円形部分を有し、該非円形部分は入射超音波ビームを反射することができる少なくとも一つの外平面を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波視感度を改良した医療器具 本発明は、概ね医療技術に関し、さらに詳しくは改良された反射特性を有し超 音波撮像装置と組み合わせて使用する時の超音波視感度を高めた針あるいは他の 医療器具に関する。発明の背景 人及び動物の体の内部構造を非浸入的に調査したり診るために多くの技術が開 発されている。このような技術は過去におけるX線撮影、透視検査、さらに最近 は超音波検査、コンピュータ断層撮影、及び磁気共鳴撮像である。これらの撮像 技術の発展する前は、人及び動物の体の内部を診るために探索外科手術を行わな ければならなかった。しかしながら、探索外科手術はしばしば致命的な問題に遭 遇する。 上記撮像技術における進歩があるにもかかわらず、多くの実体が撮像技術だけ を使用して識別することが困難となっている。従って、それらの像だけに基づい てある状況を決定的に診断することをを非常に困難である。そこに含まれている 組織あるいは流体の試料を取ることによってのみその条件及び実体を決定的に特 定し、正しい診断をなすことができる。 外科手術に伴う危険を避けるために、体から組織や流体の試料を取るための浸 入を小さくした技術が、最近発達している。これらの技術は、特別に設計された 針を体の中を通して目標組織あるいは流体に案内する撮像技術を使用する。一度 目標に案内されると、特別に設計された針を使用して体の外側を分析するための 目標組織あるいは流体の試料を取る。さらにある状況においては、管あるいはカ テーテルを配置して長期間にわたる流体の排出あるいは治療薬品を投与する。組 織や流体を体から取るための撮像案内技術を使用することによって、多くの命が 救われ、外科手術の複雑化が避けられている。 例えば組織の生検において、針(または穿刺カニューレ)を体に挿入して評価 すべき腫瘍あるいは他の組織の密集部の領域に案内する。内科医は、超音波のよ うな撮像装置を使用して体内の所望の位置に針を案内し、内科医は針の体内への 挿入及び前進を監視することができる。超音波案内装置はこの技術分野で明らか であり、針から出た音波は反射の原理に基づいて作用する。反射波は、体の外部 に配置された監視装置によって検出され、像が形成され、体内の針の位置を明ら かにする。超音波案内の穿刺カニューレ装置の二つの例としては、米国特許第3 ,556,079号及び米国特許第4,029,084号に開示されたものがあり、 これらはここに参考文献として組み込まれる。超音波撮像の針案内は、例えば産 婦及び胸郭穿刺術、羊水穿刺、腫瘍吸引、細胞学及び芯組織生検、及び胎児童血 液採取等の色々な処置において組織及び流体の試料を採取するために使用される 。 針を体内に正確にガイドするということは、適切な組織試料を得るために臨界 的なことであるだけでなく、思いがけず、身体組織に孔をあけたり、損傷したり することを防止する上でも必要である。不幸にして、生検措置などにおいて従来 の使用されており、ガイドのための超音波画像に頼っている針の超音波視感度は 、相対的に低いものであった。このような措置において従来使用されていた針は 、円形断面を有する全体として管状をしており、それにより、入射する超音波ビ ームに曲面を提供している。入射したビームが、これら従来の円形状の針に当た ると、ビームのわずかな部分のみが、監視装置に反射され、入射したビームのほ とんどは、監視装置から離れるように散乱される。監視装置により検出されるの は、入射したビームのわずかな部分のみであるため、相対的に悪い針の画像しか 生成することができず、体内における針の正確な位置を確認することは困難であ った。この問題に対して、従来の円形状の針の超音波視感度を向上させるために 、多くの努力が払われて来た。 たとえば、ある公知のアプローチにおいては、針自体の外表面を粗面化もしく はすりみがき、または、針の内腔内に軸方向に配置された中実口針の表面を粗面 化することにより、針の超音波視感度を向上が図られた。このアプローチの一つ の例は、米国特許第4869259号明細書に開示されており、この開示は、引 用することにより、本願に組み込まれている。針の外表面に均一で、砂、シリコ ンカーバイド、金属珪酸塩などの粒状材料を用いて、ランダムに粒子吹き付け仕 上げがなされている。こうして得られた針の周囲に延びる粒状のバンドは、針と 入射ビームの間の角度が90度から偏倚するにつれて、反射された入射ビームの 回折を生じさせ、その超音波視感度を向上させる。 針の超音波視感度を向上させる別の試みは、米国特許第4401124号明細 書に開示されており、この開示は、引用することにより、本願に組み込まれてい る。この特許は、機器の表面に配置された回折格子を有する外科処置機器を開示 している。格子は、隣接する溝の深さの間に、入射ビームの波長や入射ビームと 機器の表面に沿った軸との間の角度などの種々のパラメータの関するである特別 の距離を有している。回折格子が、外科処置機器の反射係数を増大させ、超音波 視感度を増大させることが開示されている。 これらの公知のアプローチは、針の超音波視感度を向上させることはできるが 、針を粗面化もしくはすりみがくことは、製造プロセスに余計なステップが加わ ることになり、製造コストの増大を招く。また、すりみがかれ、粗面化された針 の表面は、皮膚を通しての挿入およびその後の針の身体組織を通しての移動を複 雑なものにすることがあり得る。 針の超音波視感度を向上させる他の試みは、米国特許第5048530号明細 書に開示されており、この開示は、引用することにより、本願に組み込まれてい る。この特許は、針に沿って配置された一またはそれ以上の「響き孔(sounding aperture)」を備えた針あるいは他の管状カニューレを開示している。各響き孔 の直径は、入射超音波ビームの所定の波長に、実質的に等しい。この特許の開示 によれば、響き孔に当たると、入射ビームは、回折され、その結果、響き孔から 、反響が全方向に等しく拡散され、針の超音波視感度が向上される。ここでもま た、他のアプローチと同様に、響き孔を用いたアプローチは、針の製造をより困 難なものとし、製造コストの増大を招く。 針の超音波視感度を向上させる他の試みでは、針自体の中に、トランスデュー サを置き、身体の外部に位置した検出器に、超音波ビームを放散させている。し かしながら、このアプローチは、針に、高価で、複雑な電子回路を設けなければ ならず、針の製造が複雑化し、また、コストの増大を招くといを欠点を有してい る。 明らかに、とくに、向上された超音波視感度を有し、製造が安価で簡単な医療 器具および針の開発が要請されていた。 発明の概要 本願発明者は、より高められた超音波視感度を有する器具の必要性を満たす医 療器具を開発した。下記に、より詳細に説明するように、針の様な医療器具は、 少なくとも1つの外平面を有する非円形部分を備える。針の平面は、入射ビーム を反射するために、従来の円形針によって提供されるよりも、より大きな表面積 を提供する。より大きな表面積を有するので、より多くの入射ビームを監視装置 に反射し、それにより針の視感度を高める。かくして、本発明の針は、従来の円 形針よりも超音波撮像技術によって、より容易に目視することができる。 本発明の観点によれば、撮像システムとの関連で使用するようになった、身体 の中に挿入するための医療器具を提供する。医療器具は、身体の中に挿入すべき 非円形部分を有し、非円形部分は、エネルギーの入射ビームを反射することがで きる少なくとも1つの外平面を有する。 本発明の他の観点によれば、皮膚を介して位置決めされた医療器具の位置を監 視する方法を提供する。皮膚を介して位置決めされる非円形部分を有する医療器 具には、少なくとも1つの外平面が設けられている。エネルギーの入射ビームは 、入射ビームが反射するように、医療器具の外平面に差し向けられる。次いで、 反射された入射ビームが受け取られ、監視装置によって監視される。 更に、本発明の観点は、下記の本発明の実施例の詳細な説明及び添付の図面に 基づき、当業者に明らかであろう。 図面の簡単な説明 第1図は、本発明の好ましい針の斜視図である。 第1a図は、第1図の線a−aに沿った針の断面図である。 第2図は、第1図に示す針の内方管腔内に置かれるようになった中実スタイレ ットワイヤの斜視図である。 第3図は、第2図に示す中実スタイレットワイヤが針の内方管腔内に設けたと ころを示す、図1に示す針の斜視図である。 第4図は、軸線方向に配置された中実スタイレットを有する、本発明の好まし い針の一部破断正面図である。 第5図は、従来の円形針から反射されたエネルギーの入射ビームの概略図であ る。 第6図は、正方形横断面を有する本発明の好ましい針から反射したエネルギー の入射ビームの概略図である。 第7図は、超音波装置に本発明の好ましい針を使用した場合の概略図である。 第8図は、超音波装置のモニターに、本発明の好ましい針がどのように現れる かを示す概略図である。 現在好ましい実施の形態の詳細な説明 添付図面は、本発明の現在好ましい実施の形態を例示する目的のためだけに与 えるものであり、いかなる方法においても、本発明の範囲を限定することを意図 するものでない。 図1〜図4は本発明の好ましい針の外部形態を示し、図5及び図6は、本発明 の好ましい針が、改良した超音波視感度をもたらす手段を図示する。図7及び図 8は、それぞれ、超音波装置と組み合わせた本発明の好ましい針と、本発明の好 ましい針によって生じた像とを示す。 図1〜図4を参照すると、本発明の好ましい針は中空針ボデイ10を備え、こ の中空針ボデイ10は、遠位端のベベル付き先端12と、針ボデイ10の相対す る端に形成された近位端の連結ハブ14とを有する。本発明の好ましい観点では 、針ボデイ10は、平らな外面16a、16b、16c及び16d(図1a参照 )をもった正方形に形づくられた横断面を有する。平らな外面は、図示するよう に、針ボデイの長さのかなりの部分に沿って連続しているのが好ましい。しかし ながら、本発明の針は、エネルギーの入射ビームを反射するための少なくとも1 つの平らな外面を有する非円形の横断面形状のものであってもよいことを理解す べきである。従って、本発明で使用することを考えている他の適当に形づくられ た針は、三角形の横断面を有していてもよいし、五角形の横断面を有していても よいし、半球状の横断面を有していてもよいし、或いは、その他の形状の横断面 を有していてもよい。しかしながら、針ボデイ10とは違って、針の先端12の 形状は重要でない。例えば、斜面付き先端、ダブル斜面付き先端、そして、円錐 形の先端のような多数のタイプの針の先端を、本発明で使用することを考えてい る。 針ボデイ10は、処置と、針の経皮的な挿入の所望の深さとで決まる長さ及び 横断面で形成される。例えば、大きい生検試料を必要とする肝臓又は腎臓の組織 生検については、約14ゲージの一般的に形づくられた円形針と同様な寸法を有 する比較的大きい針が好ましい。これに反して、(羊水穿刺のような)体液吸引 又は細胞吸引は比較的小さい生検試料を要求し、従って、約20ゲージの一般的 に形づくられた針と同様な寸法を有する、より小さい針が好ましい。針ボデイ1 0は、スペリオル(Superior)社の「マイクロボア(microbore)」又はスター リング(Sterling)社の「プラグ・ドローン(plug drawn)」として市場に出さ れている医療級材料のような医療級材料で作られるのが好ましい。 連結ハブ14は透明なプラスチック材料で作られるのが好ましい。連結ハブ1 4は2つの向かい合う面14a及び14b(図示せず)を備えるのが好ましい。 連結ハブ14は、雌連結アーム18で構成された溝15(図示せず)を更に備え る。雌連結アーム18は、溝15に達する第1開口19を有する。フランジ21 が雌連結アーム18の第1開口19のまわりに延びる。雌連結アーム18は、針 ボデイ10を受け入れるようになっている第2開口22を有する。溝15は連結 ハブ14の長手方向軸線に沿って延び、針ボデイ10の内部ルーメンと連通する 。最後に、3つの環状リブ24が、指で把持するのが具合よい面を形成するよう に、連結ハブ14の向かい合う面14a及び14b(図示せず)にわたって横方 向に延び、それによって、針の挿入及び操作中、オペレーターが針をしっかりと つかむことができる。 本発明では重要でないけれども、(図2に別々に示す)中実口針ワイヤ26を 、選択的に針ボデイ10の内部ルーメン内に軸線方向に配置してもよい。中実口 針ワイヤは、外径が針ボデイ10の遠位の先端12に対応するのが好ましい中実 先端28を備える。図面に示す実施の形態では、中実口針ワイヤは斜面付き中実 先端28を有し、この中実先端28は針ボデイ10の斜面付き先端12と対応す る。中実口針ワイヤ26は、中実口針ワイヤ26の遠位の斜面付き先端28が、 取り囲む針ボデイ10の開放斜面付き先端12内に完全に存在し、かつこの斜面 付き先端12と同一平面をなすように、針ボデイ10の内部ルーメン内に軸線方 向に配置される。中実口針ワイヤ26は、それが完全に針ボデイ10内に位置し 、か つ針ボデイ10と同一平面をなすことができるように形づくられるのが最も好ま しい。従って、図面に示す実施の形態について、中実口針ワイヤ26は、正方形 に形づくられた横断面を有するのが好ましい。当業者が理解するように、中実口 針ワイヤを、芯組織試料を得るのに使用するために、可変長さの溝(トラフ)即 ちカットアウトを有するように変更してもよい。 色コード化した栓子キャップ30が中実口針ワイヤ26の遠位端に固定され、 中実口針ワイヤ26が針ボデイ10の内部ルーメンの中で完全に遠位方向に進め られるとき、連結ハブ14の雌連結アーム18の開口19を完全に覆うように形 成される。開口19を覆うことによって、栓子キャップ30は、汚染物質が連結 ハブ14の溝15及び針ボデイ10の内部ルーメンに入るのを阻止する。 本発明の手術器具は、特に、超音波画像システムと一緒に使用するようになっ ている。針誘導の中で超音波画像システムを使用する技術は、Peter N.T.Well s編集、Churchill-Livingstone 1993年出版の標題「超音波技術及び器具類の発 展(Advances in Ultrasound Techniques and Instrumentation)」の本(特に、 第7章のW.Norman McDickenによる針誘導技術(Needle Guidance Techniques)を 参照のこと)の中で述べられている。一般的に、超音波画像システムは、トラン スジューサから身体の組織を通じて約2〜10MHz の低周波数入射ビームを送る 。この入射ビームは針によって反射され、この反射ビームは身体の組織を通じて 戻って、身体の外部に配置されたモニターによって検出される(最新の超音波画 像システムでは、トランスジューサは、また、検出器でもある)。針の像は、反 射した入射ビームを使用した画像システムによって作られ、これによりオペレー タは身体の中の針の位置を突き止めることができる。 一般的に、小さな生検を浅い深さ(例えば、約1〜5cm)で行う場合、超音波 画像システムは、入射ビームを発生する約7〜10MHz トランスジューサを使用 する。深い深さ(例えば、約5〜15cm)の大きな生検には、約5〜2・1/2MHz トランスジューサが好ましい。 図5、図6は、本発明の好ましい針が、如何に、在来の形状の円形針に比べて 優れた視感度を達成するかを示す。図5は、在来の形状の円形針62の外壁から 幾何学的に反射された超音波ビームを示す。トランスジューサ60は、針62に 関連して配置されている。トランスジューサ60から出た超音波入射ビームを、 夫々、矢印A、B、Cで示す。図5に示すように、入射ビームは、在来の形状の 円形針62の表面に衝突して、矢印A’、B’、C’で夫々示すように反射され る。図5から分かるように、入射ビームの僅か一部だけ(例えば、矢印A’で示 される)が反射して、検出のためにトランスジューサ60に戻る。入射ビームの 多く(例えば、矢印B’、C’で夫々示される)は、トランスジューサ60から 離れる方向に反射するので、検出されない。かくして、図5に示す構成によれば 、トランスジューサ60が取付られた画像システム(図示せず)による在来の形 状の円形針62の画像化は良好ではない。 一方、図6の構成は、本発明の好ましい針の実質的に改善された画像化を提供 する。本発明の好ましい針により提供される平らな面は、ビームが検出のために トランスジューサに戻るように衝突する、入射ビームのための非常に大きな表面 積を提供する。図6から分かるように、本発明の好ましい針の平らな面64に衝 突すると、反射した入射ビーム(A’、B’、C’)の多くがトランスジューサ 60に戻るように差し向けられる。これにより、勿論、トランスジューサ60が 取付られた画像装置(図示せず)による針の画像化が良好になる。加えて、本発 明の好ましい針を挿入中に回転させることによってマイクロキャビテーション効 果を作り出し、これにより針の超音波視感度を改善することができる。 最後に、図7及び図8は超音波撮像システムと組み合わされた本発明による針 の概略図である。本発明による針104は、(横断面で図示された)人体100 に挿入され、超音波撮像システムによって目標領域102まで案内される。超音 波画像システムは、トランスジューサー108と、トランスジューサーケーブル 110と、超音波監視表示装置114とを有する。針104及び目標領域102 の画像112は超音波監視表示装置114で生成され、この表示装置114によ り、操作者は針104を目標領域102まで案内することができる。 上述の説明に基づいて当業者が理解するように、流体吸引針(例えば、羊水穿 刺針)や生検針のような種々の針を本発明の使用に適応させることができる。ま た、本発明の針を、細胞吸引、流体吸引、組織学的生検及び同心経皮生体組織検 査技術を含む種々の生検技術の使用に適用することもできる。更に、本発明の針 は、例えば、バード(登録商標)バイオプティ(登録商標)システムのような自 動生検装置に使用することができる。 更に、本発明は、改良した超音波視感度が望まれる場合には、針以外のいかな る医療器具にも適用することができる。例えば、トロカール、挿入スコープ及び カテーテルなどは、入射束を反射するための少なくとも1つの平坦な外面を備え た非円形横断面形状を備える。最後に、本発明は特に超音波画像システム用に適 用されるけれども、本発明は、X線画像システムやCAT走査画像システムなど のような画像システムと共にも使用することができる。 例 以下の材料を用いて擬似超音波を伝導させた。 試験材料: メタミューサルの容器及び缶詰のハム 針 : 寸法が22ゲージ〜18ゲージにある在来の円形形状 針及び寸法がこの円形形状針の突出横断面積に対応す る正方形形状横断面を有する本発明の好ましい針 トランスジューサー: 4MHzの可変周波数フェイズドアレーベクトル超音 波トランスジューサー及びアキューソン社(カニフォ ルニア州マウンテンビュー)の128X/P10超音 波プラットフォームを備えた7MHzの可変周波数フ ェイズドアレーリニア超音波トランスジューサー 超音波画像はアキューソン社のアエギス画像記録保 管システムに記録された 針と入射束との間の角度は擬似超音波で変化した。試した角度は、90°、4 5°、30°、15°であった。 擬似超音波では、本発明の好ましい針によって生成された画像は在来の円形形 状針よりも一貫して良好であった。予期されるように、全ての針によって生成さ れた画像は、入射束と針との間の角度が90°であったときに最良であった。画 像は、角度を45°〜30°で変えたときにだんだん悪くなり、15°が最も悪 かった。本発明の好ましい針によって生成された画像と在来の円形形状針によっ て生成された画像との差は、高周波において針が大きい(例えば、ゲージが低い) 場合及び試験材料内において針がより表層(表面近く)に配置された場合に、も っとも著しかった。 本発明の好ましい実施形態を説明する上述した説明、例及び図面は、例示であ り、特徴を制限しないと理解すべきである。本発明、すわなち、その全範囲は、 請求の範囲によって定められる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN, MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT ,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.身体内に挿入され、身体内に入射ビームを差し向けるようになった撮像シス テムと共に使用される医療器具であって、該医療器具は、身体内に挿入されるべ き非円形部分を含み、該非円形部分は、入射ビームを反射することができる少な くとも1つの平坦な外面を含む医療器具。 2.撮像システムが超音波撮像システムからなる請求の範囲第1項に記載の医療 器具。 3.針を含む請求の範囲第2項に記載の医療器具。 4.針が生検針である請求の範囲第3項に記載の医療器具。 5.針が流体吸引針である請求の範囲第3項に記載の医療器具。 6.カテーテルを含む請求の範囲第2項に記載の医療器具。 7.トロカールを含む請求の範囲第2項に記載の医療器具。 8.挿入可能なスコープを含む請求の範囲第2項に記載の医療器具。 9.針の非円形部分が正方形横断面を有する請求の範囲第3項に記載の医療器具 。 10.針が針ボディとスタイレットを含む請求の範囲第9項に記載の医療器具。 11.平坦な外面が医療器具の長さのかなりの部分に沿って連続的である請求の範 囲第1項に記載の医療器具。 12.a) 少なくとも1つの平坦な外面を有する経皮的に位置決めされる非円形部 分を含む医療器具を準備し、 b) 医療器具の平坦な外面に入射エネルギービームを差し向けて、入射エネ ルギービームを反射させ、 c) 反射されたビームを受け取って監視する、 経皮的に位置決めされる医療器具の位置を監視する方法。 13.入射ビームが超音波ビームからなる請求の範囲第12項に記載の方法。 14.医療器具が針を含む請求の範囲第13項に記載の方法。 15.針が生検針である請求の範囲第14項に記載の方法。 16.針が流体吸引針である請求の範囲第14項に記載の方法。 17.医療器具がカテーテルを含む請求の範囲第13項に記載の方法。 18.医療器具がトロカールを含む請求の範囲第13項に記載の方法。 19.医療器具が挿入可能なスコープを含む請求の範囲第13項に記載の方法。 20.針の非円形部分が正方形横断面を有する請求の範囲第14項に記載の方法。 21.針が針ボディとスタイレットを含む請求の範囲第20項に記載の方法。 22.平坦な外面が医療器具の長さのかなりの部分に沿って連続的である請求の範 囲第12項に記載の方法。 23.身体内に挿入され、身体内に入射ビームを差し向けるようになった超音波撮 像システムと共に使用される針であって、該針は、身体内に挿入されるべき非円 形部分を含み、該非円形部分は、入射ビームを反射することができる少なくとも 1つの平坦な外面を含む針。 24.針が針ボディとスタイレットをさらに含む請求の範囲第23項に記載の針。 25.平坦な外面が針の長さのかなりの部分に沿って連続的である請求の範囲第2 3項に記載の針。
JP8532608A 1995-04-24 1996-04-19 超音波視感度を改良した医療器具 Pending JPH11504238A (ja)

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