KR101217767B1 - 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 - Google Patents

카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법에 관한 것으로, 전자기 구동 회전자계와 카테터 기반의 마이크로 드릴툴이 신체의 협착 혈관을 정확하고 안전하게 진입하며 전자기 구동 시스템에 의해 방향전환과 연장 진입이 용이하게 이동할 수 있으면서 협착 혈관 내에서 풍선부의 팽창과 수축을 안전하게 조절하고, 드릴툴에 의한 협착물 제거와 흡입부에 의한 입자 조각을 흡입하여 외부로 배출할 수 있는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법은, 혈관 내로 삽입되는 가이드 와이어와; 상기 가이드 와이어를 따라 삽입될 수 있는 내부에 소정의 이동로을 형성하여 길이방향으로 길게 형성되면서 전방에 각각 흡입부와 풍선을 형성한 카테터와; 상기 카테터의 이동로를 통해 진입하여 전방으로 돌출되며, 인가되는 전류량에 따라 방향제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능한 드릴툴과; x, y, z축 공간을 중심으로 하여 설치되는 균일 자기장 코일 시스템으로 자기장 형성 코일의 자계 방향의 조정에 따라 드릴툴을 3차원 공간상의 원하는 방향으로 정렬시키는 전자기장부; 로 이루어진 구조이다.

Description

카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치{Catheter based electromagnetic actuating surgical device}
본 발명은 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전자기 구동 회전자계와 카테터 기반의 마이크로 드릴툴이 신체의 협착 혈관을 정확하고 안전하게 진입하며 전자기 구동 시스템에 의해 방향전환과 연장 진입이 용이하게 이동할 수 있으면서 협착 혈관 내에서 풍선부의 팽창과 수축을 안전하게 조절하고, 드릴툴에 의한 협착물 제거와 흡입부에 의한 입자 조각을 흡입하여 외부로 배출할 수 있는 카테터 기반의 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법에 관한 것이다.
심혈관 질환 중에서 혈관 내강이 침착물에 의하여 완전히 폐쇄되어 혈류가 흐르지 못하는 만성완전협착(Chronic Total Occlusion; CTO)은 심각한 관상동맥질환 환자 중 52%에서 발견된다는 것이 심혈관 질환 치료 관련 논문으로부터 보고되어 있다.
일반적으로 만성완전협착은 혈관 내벽에 지질이 풍부한 콜레스테롤 등이 적층되어 혈관 내강이 폐색되어 발생한다.
이렇게 형성된 협착 병변을 구성하는 다층의 지질과 혈전 복합체는 시간이 지남에 따라 콜라겐(collagen) 등으로 교체가 되며, 이들 콜라겐은 단분자로부터 다분자의 덩어리를 형성하게 되고 가교반응과 칼슘화(calcification)를 거쳐 기계적으로 안정적인 인산화된 층을 형성하여 혈액의 순환을 막게 된다.
이러한 만성완전협착의 치료 방법으로서 협착 부분의 피브린-콜라젠 복합체를 화학적으로 분해함으로써 재관류 하는 방법과 물리적으로 천공하는 방법이 사용되고 있다.
만성완전협착 병변의 물리적 천공을 위한 종래 예를 살펴보면, 초당 2만번의 진동 에너지를 이용하여 기계적인 충격과 캐비테이션(cavitation)효과로 만성완전협착 병변을 천공하는 CROSSER™와, 카테터의 와이어 끝단을 나사산 모양을 만들어 회전시킴으로써 만성완전협착 병변을 천공하는 ASAHI Tornus Specialty Catheter 가 있다.
또한 레이저를 사용하여 협착 부위의 물질을 순간적으로 기화시켜 제거하는 레이저 혈관성형술(Laser Angioplasty)과 고속 회전하는 다이아몬드 버(burr)를 사용하여 협착부위를 관통하는 회전절삭방법(rotational antherectomy)이 존재한다.
일반적으로 칼슘화가 진행된 단단한 협착 병변에는 특히 회전절삭방법이 유용한 것으로 알려져 있다.
그러나 현재 사용되는 상기의 물리적 천공방법들은 단단한 칼슘화 병변을 관통하는 과정에서 혈관의 중심을 따라 병변의 중심부위를 관통하기가 어렵고, 또한 혈관 조영제가 혈관의 폐색부위를 지나 혈류의 진행방향으로 투입되기 어려우므로 만성완전협착 부위를 넘어선 이후의 혈관 전개 형태의 확보가 어려워 상기의 물리적 시술도 중 혈관 내벽의 손상 및 천공을 야기할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 만성완전협착이 아닌 경우에는 혈관 중재술의 성공률이 95%에 이르는 반면에 만성완전협착인 경우에는 성공률이 70%정도 밖에 되지 못하고 있다.
또한, 기존에 만성완전협착 치료의 대표적인 기구는 고강성(high stiffness)으로 앞 부분이 크고 날카로운 와이어를 사용하여 뚫게 하는 치료를 하였다.
이 기구의 문제점은 와이어를 이용하여 밀어줄 때 정확히 만성완전협착의 중심을 맞추기가 어렵고 방향을 임의로 조절하기 어렵다는 단점이 있다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전자기 구동 회전자계와 카테터 기반의 마이크로 드릴툴이 신체의 협착 혈관을 정확하고 안전하게 진입하며 전자기 구동 시스템에 의해 방향전환과 연장 진입이 용이하게 이동할 수 있으면서 협착 혈관 내에서 풍선부의 팽창과 수축을 안전하게 조절하고, 드릴툴에 의한 협착물 제거와 흡입부에 의한 입자 조각을 흡입하여 외부로 배출하게 있는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치는, 혈관 내로 삽입되는 가이드 와이어와; 상기 가이드 와이어를 따라 삽입될 수 있으며 내부에 소정의 이동경로를 형성하여 길이방향으로 길게 형성되면서 전방에 각각 흡입부와 풍선부을 형성한 카테터와; 상기 카테터의 이동로를 통해 진입하여 전방으로 돌출되며, 인가되는 전류량에 따라 방향제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능한 드릴툴과; x, y, z축 공간을 중심으로 하여 설치되는 균일 자기장 코일 시스템으로 자기장 형성 코일의 자계 방향의 조정에 따라 드릴툴을 3차원 공간상의 원하는 방향으로 정렬시키는 전자기장부; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 카테터는, 액체 유입에 의해 혈관 내에서 팽창 및 수축을 제공하도록 하여 협착 혈관을 확장하고 중심위치를 유지하기 위한 풍선부와; 상기 풍선부의 전방에 위치하면서 연이어져 풍선의 팽창 및 수축에 따라 그물망이 동일하게 부피 조절이 가능하면서 입자조각들을 흡입하는 흡입부와; 상기 흡입부를 통해 유입된 입자조각들을 흡입하여 외부로 반송하는 흡입구부; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 풍선부는, 액체의 유량을 조절하는 외부의 유압기에 연결되어 액체가 유입되도록 하는 유입구와; 상기 유입구와 연통되어 풍선공간부 내에 액체가 채워지는 유량에 따라 팽창 및 수축되는 풍선; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 흡입부는, 전방에 위치하면서 풍선부와 연이어져 풍선의 팽창과 수축에 동일하게 반복되며, 소정의 입자조각들만을 유입시키는 그물망과; 상기 그물망 내부로 유입된 입자조각들 카테터 내부로 이송하는 흡입로; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 드릴툴은, 카테터의 전방에 위치하여 전진할 수 있는 추진력을 가지면서 회전과 이동시 절삭기능을 가진 드릴링부와; 상기 드릴링부의 방향전환과 연장가능하도록 연결된 프리조인트; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 드릴툴은, 프리조인트를 통해 방향을 전환 후 전환된 방향으로 소정 길이로 드릴툴이 연장되면서 진입하여 기울어진 각도로 협착 혈관이 협착물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전자기장부는, 자기장을 발생시키는 자기장 형성 코일을 이용하여 드릴링부의 위치제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능하도록 하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 자기장 형성 코일은, 자기장을 생성을 위해 수직구조를 가지는 사각의 헬름홀츠 코일 3쌍과 원형의 헬름홀츠 코일 3쌍 및 새들 코일 3쌍 중 어느 하나를 선택하거나 조합하여 구동 자기장을 생성하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술방법은, 피검사자의 혈관을 CT, MRI, X-ray 등으로 촬영하여 협착 혈관을 파악하는 단계와; 상기 피검사자의 시술하고자하는 신체의 절개된 통로를 통해 가이드 와이어가 협착 혈관 내로 진입하는 단계와; 상기 가이드 와이어를 따라 협착 혈관까지 카테터가 진입하는 단계와; 상기 카테터의 이동로를 따라 혈관 내로 이동하여 카테터의 전방으로 돌출을 이루는 시술부위 위치 완료 단계와; 상기 카테터의 풍선공간부 내부로 유압기를 통해 액체가 유입되면서 팽창하여 풍선부가 혈관 둘레면에 밀착함과 동시에 흡입부의 그물망이 펼쳐지는 단계와; 전자기장의 회전자계를 발생시켜 카테터의 일측에 형성된 드릴툴의 지정방향으로 회전시키는 단계와; 상기 드릴툴의 드릴링부 회전으로 협착 혈관의 협착물을 뚫는 단계와; 상기 협착 혈관에서 이탈되는 입자조각의 크기에 따라 그물망의 내부로 흡입하는 단계와; 상기 입자조각을 흡입부의 흡입으로 흡입로를 통해 석션하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 드릴툴의 드릴링이 협착 혈관의 협착물 제거 후 다음 협착 혈관 내부로 연장되어 진입 후 협착물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 전자기 구동 시스템으로 드릴툴의 위치를 파악하고, 카테터의 전방에 위치하는 드릴링부와 프리조인트에 의한 드릴링과 자유로운 방향전환 및 풍선과 흡입부에 의한 안전한 고정을 구성으로 하여 풍선의 팽창과 수축을 조절하며, 포집을 위한 흡입구부를 조절이 가능한 효과가 있다.
또한, 카테터 기반으로 외부 자기장을 통하여 원하는 방향으로 드릴툴을 조향 및 회전이 용이하고, 외부로 연결된 가이드 와이어를 이용하여 밀어줌으로써 혈관의 막힌 부분을 효과적으로 뚫을 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 풍선 구조를 통하여 기본적인 센터링 기능을 구현하고 그물망을 구성한 흡입부를 통한 협착물을 흡입구부를 통해 입자조각들을 모두 제거할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 혈관 내에 만성완전협착의 협착물을 제거하는 드릴툴에 의한 만성완전협착 병변 제거시 혈관 내에서 센터링을 유지하면서 협착물을 제거할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 혈관 내벽 손상 및 천공을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 전자기 구동 코일 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 카테터 수술툴을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 카테터 수술툴의 작동을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 카테터 수술툴의 작업 단계를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 드릴툴의 협착물 드릴링을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 드릴툴의 방향전환을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술방법의 블록도.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
혈관 내로 삽입되는 가이드 와이어와;
상기 가이드 와이어를 따라 삽입될 수 있는 내부에 소정의 이동로을 형성하여 길이방향으로 길게 형성되면서 전방에 각각 흡입부와 풍선을 형성한 카테터와;
상기 카테터의 이동로를 통해 진입하여 전방으로 돌출되며, 인가되는 전류량에 따라 방향제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능한 드릴툴과;
x, y, z축 공간을 중심으로 하여 설치되는 균일 자기장 코일 시스템으로 자기장 형성 코일의 자계 방향의 조정에 따라 드릴툴을 3차원 공간상의 원하는 방향으로 정렬시키는 전자기장부; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치를 제공함으로써 달성하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치의 전자기 구동 코일 시스템을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치는 전자기 구동 회전자계와 카테터 기반의 마이크로 드릴툴(160)이 신체의 협착 혈관을 정확하고 안전하게 진입하며 전자기 구동 시스템에 의해 방향전환과 연장 진입이 용이하게 이동할 수 있으면서 협착 혈관 내에서 풍선부(120)의 팽창과 수축을 안전하게 조절하고, 드릴툴(160)에 의한 협착물(20) 제거와 흡입부(130)에 의한 입자 조각을 흡입하여 외부로 배출할 수 있는 것이다.
이러한, 상기 절단용 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치는 도 3 과 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 가이드 와이어(110), 카테터(150), 드릴툴(160), 전자기장부(170)로 구성된다.
우선, 상기 가이드 와이어(110)는 직경이 가늘고 길이가 긴 형태로 혈관(10) 내로 삽입되는 의학용으로 사용되는 것이다.
상기 가이드 와이어(110)는 혈관(10) 내에 직접 삽입되고, 카테터(150)와 드릴툴(160)의 안내를 위해 지정된 통로에 정확하게 안내됨과 아울러 외부에서 인출이 용이하도록 한 것이다.
즉, 상기 가이드 와이드(110)는 가늘고 길게 형성되어 혈관(10)의 협착물(20)을 시술하기 위한 카테터(150) 및 드릴툴(160)을 삽입시키기 위하여 신체의 협착질환 부위까지 삽입하여 안내하는 기능을 갖는다.
이러한, 상기 가이드 와이어(110)를 따라 혈관(10) 내부로 삽입되는 카테터(150)는 내부에 소정의 이동로(152)을 형성하여 길이방향으로 길게 형성되면서 전방에 각각 흡입부(130)와 풍선부(120)을 형성한다.
이같이, 상기 카테터(150)는 전방에 풍선부(120)와 흡입부(130)와 흡입구부(140)로 각각 구성된다.
상기 풍선부(120)는 도 6에 도시한 바와 같이 혈관(10) 내에 진입하여 협착혈관 측에서 위치 고정을 위한 것으로 외부의 유압기를 통해 액체 유입으로 혈관(10) 내에서 풍선(126)이 팽창 및 수축을 제공하도록 하여 협착 혈관을 확장하기 위한 것이다.
이러한, 상기 풍선부(120)는 풍선공간부(124)로 액체가 유입되도록 하는 유입구(122)가 연결되며, 외부의 유압기는 액체의 유량을 조절하게 된다.
상기 유입구(122)와 연통된 풍선(126)은 액체가 풍선공간부(124) 내에 채워지는 유량에 따라 팽창 및 수축하게 된다.
상기 풍선(126)은 시술 전에 풍선(126)에 연결된 유입구(122)를 이용하여 유압으로 액체가 투입되어 풍선(126)이 팽창되어 혈관(10)에 밀착되고 이를 통해 중심이 유지된다.
그리고, 상기 풍선부(120)와 일부가 일체로 연결된 흡입부(130)는 풍선(126)의 전방에 위치하면서 연이어져 풍선부(120)의 팽창 및 수축에 따라 그물망(132)이 동일하게 부피 조절이 가능하면서 입자조각(30)들을 흡입하는 것이다.
이러한, 상기 흡입부(130)는 카테터(150)의 전방에 위치하면서 풍선부(120)와 연이어지는 그물망(132)은 풍선(126)의 팽창과 수축에 동일하게 반복되며, 소정의 입자조각(30)들만을 유입시킨다.
상기 그물망(132)은 소정의 미세한 입자조각(30)은 흘러보내게 되며 소정의 크기를 가지는 입자조각(30)은 흘러가지 못하게 그물망(132)에 먼저 걸려있게 한 후 흡입부(130)를 통해 흡입구부(140)에 의해 흡입하게 된다.
이때, 상기 그물망(132) 내부로 유입된 입자조각(30)들 카테터(150) 내부로 이송하는 흡입로(134)가 구비된다.
상기 흡입부(130)는 내부에는 다수의 흡입로(134)를 구성하며, 상기 흡입로(134)에는 음압이 걸림으로 드릴링 시 발생될 수 있는 입자조각(30)을 빨아들여 그물망(132)에 부착되는 기능을 수행한다.
이렇게, 풍선(126)에 의해 펼쳐지게 되는 흡입부(130)는 전방의 드릴링부(162)에 의해 협착혈관으로부터 떨어져 나온 입자조각(30)들은 흡입부(130)를 통해 유입되면서 흡입한 입자조각(30)들을 흡입구부(140)를 통해 외부로 반송한다.
여기서, 상기 협착 혈관을 뚫게 되는 드릴툴(160)은 도 7에 도시한 바와 같이 카테터(150)의 이동로(152)를 통해 진입하여 전방으로 돌출되며, 인가되는 전류량에 따라 방향제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능한 것이다.
상기 드릴툴(160)은 협착 혈관을 뚫게 되는 드릴링부(162)와 드릴링부(162)가 자유롭게 반향 전환하도록 하는 프리조인트(164)로 구성된다.
상기 드릴링부(162)는 카테터(150)의 전방에 위치하여 전진할 수 있는 추진력을 가지면서 회전과 이동시 절삭기능을 가진 것이다.
그리고, 상기 드릴링부(162)의 방향전환과 연장가능하도록 프리조인트(164)가 연결된다.
상기 드릴툴(160)은 프리조인트(164)를 통해 방향을 전환 후 전환된 방향으로 소정 길이로 드릴툴(160)이 연장되면서 진입하여 기울어진 각도로 협착 혈관이 협착물(20)을 제거하는 것이다.
한편, 카테터(150)의 드릴툴(160)이 신체의 협착 혈관을 정확하고 안전하게 진입하도록 전자기장부(170)의 구동 시스템에 의해 방향전환과 연장 진입이 용이하게 이동할 수 있다.
상기 드릴툴(160)은 추진력을 가지며, 머리부에 형성된 드릴툴(160)의 드릴링부(162)는 회전과 이동시 절삭기능을 한다.
상기 드릴툴(160)은 혈관(10)의 중앙에 삽입되어 있고 외부의 전자기장부(170)를 이용하여 앞부분의 드릴링부(162) 부분이 임의의 방향 정렬되어 정렬된 방향을 중심으로 회전하게 된다. 이 회전을 통하여 막혀있는 만성완전협착 면을 드릴링하게 된다.
그리고, 회전과는 별개로 외부로 연결된 가이드 와이어(110)를 이용하여 드릴링부(162)를 앞으로 전진하도록 밀어주어 만성완전협착을 뚫게 한다. 작업이 끝나면 가운데 드릴툴(160) 부분을 빼내고 풍선부(120)를 수축한 뒤 카테터(150)도 제거하게 된다.
상기 트릴툴(160)은 전자기장부(170)에서 균일한 자계방향을 조정함으로 드릴툴(160을 3차원 공간상의 원하는 방향으로 정렬시킬 수 있다.
따라서, 수술작업을 위한 방향으로 조정이 가능하다.
상기 전자기장부(170)는 x, y, z축 공간을 중심으로 하여 설치되는 균일 자기장 코일 시스템으로 자기장 형성 코일(172)의 자계 방향의 조정에 따라 드릴툴(160)을 3차원 공간상의 원하는 방향으로 정렬시키는 것이다.
이러한, 상기 전자기장부(170)는 자기장을 발생시키는 자기장 형성 코일(172)을 이용하여 드릴링부(162)의 위치제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능하도록 하는 것이다.
이때, 상기 자기장 형성 코일(172)은 자기장을 생성을 위해 수직구조를 가지는 사각의 헬름홀츠 코일 3쌍과 원형의 헬름홀츠 코일 3쌍 및 새들 코일 3쌍 중 어느 하나를 선택하거나 조합하여 구동 자기장을 생성할 수 있다.
상기 자기장 형성 코일(172)의 전류 방향은 각각 동일하고 각 코일의 전류 크기를 조절하므로 원하는 방향을 중심으로 회전하는 자기장을 생성시킬 수 있으며, 내부에 영구자석을 포함하고 있는 카테터(150)를 3차원의 원하는 방향으로 축회전이 가능하도록 한다.
한편, 본 발명의 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술방법에 대해 설명하면, 도 8에 도시한 바와 같이 먼저, 협착 혈관을 파악하기 의해 피검사자의 혈관을 CT, MRI, X-ray 등으로 촬영하여 협착 혈관을 정확하게 파악한다.(S110)
그리고, 상기 피검사자의 시술하고자하는 신체의 절개된 통로를 통해 가이드 와이어(110)가 협착 혈관 내로 진입한다.(S120)
다음으로, 상기 가이드 와이어(110)를 따라 협착 혈관까지 카테터(150)가 진입한다.(S130)
상기 카테터(150)의 이동로(152)를 따라 혈관(10) 내로 드릴툴(160)이 이동하여 카테터(150)의 전방으로 돌출을 이루어 시술부위 위치 완료된다.(S140)
이렇게, 상기 카테터(150)와 드릴툴(160)이 협착 혈관에 위치완료 후에 외부에 위치하는 유압기를 통해 풍선공간부(124) 내부로 액체가 유입되면서 풍선(126)이 팽창하여 풍선부(120)가 혈관 둘레면에 밀착함과 동시에 흡입부(130)의 그물망(132)이 펼쳐지게 된다.(S150)
한편, 전자기장부(170)의 회전자계를 발생시키게 되고, 카테터(150)의 일측에 형성된 드릴툴(160)의 지정방향으로 회전시키는 조정하게 된다.(S160)
상기 전자기장부(170)는 수직으로 배치된 3개의 군일 자기장 코일 시스템을 이용하여 회전자계를 발생시키게 되는 것으로 상기 회전자계는 카테터(150)의 끝단에 위치하는 드릴링부(162)를 원하는 방향으로 정렬시키면서 회전시키는 기능을 수행한다.
아울러, 상기 드릴툴(160)의 드릴링부(162) 회전으로 협착 혈관의 협착물(20)을 뚫는 작업을 진행한다.(S170)
이때, 상기 드릴링부(162)는 협착물(20)을 진행방향으로 밀면서 드릴 작업으로 협착물(20)을 제거한다.
상기 협착 혈관에서 이탈되는 협착물(20)의 입자조각(30)이 그물망(132)의 내부로 흡입되거나 그물망에 걸리게 된다.(S180)
상기 입자조각(30)을 흡입부(130)의 흡입으로 흡입로(134)를 통해 석션이 이루어진다.(S190)
다음으로 드릴툴(160)의 드릴링이 협착 혈관의 협착물(20) 제거 후 다음 협착 혈관 내부로 연장되어 진입 후 협착물(20)을 제거하게 된다.
여기서, 상기 드릴툴(160)이 협착 혈관의 협착물(20)을 제거하고 시술이 완료되면 처음 진행했던 진입에서 다시 역순으로 진행하여 혈관(10)에서 카테터(150)와 드릴툴(160) 등이 빠져나오게 된다.
즉, 상기 드릴툴(160)은 혈관(10)의 중앙에 삽입되어 있고 외부의 전자기장부(170)를 이용하여 앞부분의 드릴링부(162) 부분이 임의의 방향 정렬되어 정렬된 방향을 중심으로 회전하게 된다. 이 회전을 통하여 막혀있는 만성완전협착 면을 드릴링하게 된다.
그리고, 회전과는 별개로 외부로 연결된 가이드 와이어(110)를 이용하여 드릴링부(162)를 앞으로 전진하도록 밀어주어 만성완전협착을 뚫게 한다. 작업이 끝나면 가운데 드릴툴(160) 부분을 빼내고 풍선부(120)를 수축한 뒤 카테터(150)도 제거하게 된다.
이같이, 혈관(10)에 삽입되어 협착물(20)을 제거하는 과정을 제어하는 제어시스템은 x-ray를 이용하여 수술 드릴툴(160)의 위치를 인식하고 구동 제어기를 통하여 전자기장부(170) 구동을 위해 코일에 공급되는 전류를 제어하며, 풍선부(120)의 팽창/수축을 조절하고 입자 조각을 포집을 위해 흡입구부(140)를 조절하게 된다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이 전자기장부(170)의 구동을 위한 코일 시스템이 구성된다.
그리고, 카테터 기반 카테터 수술툴이 중앙에 위치한다.
이때, 카테터 수술툴의 위치를 파악하기 위한 x-ray 형광투시부(fluoroscopy)이 상단에 구성되며, x-ray 형광투시부에 의한 이미지를 이용하여 위치를 인식할 수 있는 모듈이 존재한다.
그리고, 구동을 위한 구동 제어기가 있고, 이를 통해 전자기장부(170)의 구동을 위한 전류 공급을 제어하며, 중심제어를 위한 풍선부(120)의 팽창/수축을 제어하며, 흡입부(130)와 흡입구부(140)를 제어하게 된다.
이와 같은 본 발명의 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치 및 방법은 수직으로 배치된 3개의 균일 자기장 코일 시스템을 이용하여 회전자계를 발생시키고, 이 회전자계는 카테터(150)의 끝단에 위치하는 드릴링부(162)를 원하는 방향으로 정렬하고 회전시키는 기능을 수행한다. 그리고, 카테터(150)는 앞부분에 드릴링부(162)가 프리조인트(164)에 부착되어 있고, 흡입부(130) 구조와 풍선부(120) 구조, 구동을 위한 유압 공급 라인들로 구성되어 있다.
이러한, 제어시스템은 X-ray를 이용하여 카테터 수술툴의 위치를 인식하고 구동 제어기를 통하여 전자기구동을 위해 코일에 공급되는 전류를 제어하고, 풍선부(120)의 팽창/수축을 조절하고 포집을 위해 흡입구부(140)를 조절하게 된다. 이러한 카테터 기반으로 외부 자기장을 통하여 원하는 방향으로 조향하고 회전시키고 외부로 연결된 가이드 와이어(110)를 이용하여 밀어줌으로 혈관(10)의 막힌 부분을 효과적으로 뚫을 수 있는 장점을 가지고 있다.
또한, 풍선부(120) 구조를 통하여 기본적인 센터링 기능을 구현하고 이와 결합하여 흡입부(130) 구조와 다수의 흡입로(134)를 통해 드릴링 시에 발생될 수 있는 입자 조각(30)들을 동시에 제거할 수 있는 장점을 가지게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10:혈관 20:협착물
30:입사조각 110:가이드 와이어
120:풍선부 122:유입구
124:풍선공간부 126:풍선
130:흡입구 132:그물망
134:흡입로 140:흡입구부
150:카테터 152:이동로
160:드릴툴 162:드릴링부
164:프리조인트 170:전자기장부
172:자기장 형성 코일

Claims (8)

  1. 인체 혈관 내에 삽입되어 협착공간을 통과하고, 제거와 흡입 기능의 카테터 기반의 의료용 수술장치에 있어서,
    혈관 내로 삽입되는 가이드 와이어와;
    상기 가이드 와이어를 따라 삽입될 수 있는 내부에 소정의 이동로를 형성하여 길이방향으로 길게 형성되면서 전방에 각각 흡입부와 풍선부을 형성한 카테터와;
    상기 카테터의 이동로를 통해 진입하여 전방으로 돌출되며, 하기의 전자기장부에서 발생되는 자계 방향의 조정에 의해 방향제어가 이루어지고 회전 자계에 의한 회전력을 통해 길이방향의 회전축을 가지며 드릴링이 가능한 것으로써, 카테터의 전방에 위치하여 회전과 이동시 절삭기능을 가진 드릴링부와, 상기 드릴링부의 방향전환과 연장가능하도록 연결되어 기울어진 각도를 가지면서 상기 드릴링부의 회전이 가능하도록 하는 프리조인트를 포함하는 드릴툴과;
    x, y, z축 공간을 중심으로 하여 설치되는 균일 자기장 코일 시스템으로 자기장 형성 코일의 자계 방향의 조정에 따라 드릴툴을 3차원 공간상의 원하는 방향으로 정렬시키며, 회전자계를 발생시켜 상기 드릴툴의 회전력을 제공하는 전자기장부; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카테터는,
    액체 유입에 의해 혈관 내에서 팽창 및 수축을 제공하도록 하여 협착 혈관을 확장하기 위한 풍선부와;
    상기 풍선부의 전방에 위치하면서 연이어져 풍선의 팽창 및 수축에 따라 그물망이 동일하게 부피 조절이 가능하면서 입자조각들을 흡입하는 흡입부와;
    상기 흡입부를 통해 유입된 입자조각들을 흡입하여 외부로 반송하는 흡입구부; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 풍선부는,
    액체의 유량을 조절하는 외부의 유압기에 연결되어 액체가 유입되도록 하는 유입구와;
    상기 유입구와 연통되어 풍선공간부 내에 액체가 채워지는 유량에 따라 팽창 및 수축되는 풍선; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 흡입부는,
    전방에 위치하면서 풍선부와 연이어져 풍선의 팽창과 수축에 동일하게 반복되며, 소정의 입자조각들만을 유입시키는 그물망과;
    상기 그물망 내부로 유입된 입자조각들 카테터 내부로 이송하는 흡입로; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 드릴툴은,
    프리조인트를 통해 방향을 전환 후 전환된 방향으로 소정 길이로 드릴툴이 연장되면서 진입하여 기울어진 각도로 협착 혈관이 협착물을 제거하는 것을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자기장부는,
    자기장을 발생시키는 자기장 형성 코일을 이용하여 드릴링부의 위치제어와 회전력 및 추진력을 통한 드릴링이 가능하도록 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자기장 형성 코일은,
    자기장을 생성을 위해 수직구조를 가지는 사각의 헬름홀츠 코일 3쌍과 원형의 헬름홀츠 코일 3쌍 및 새들 코일 3쌍 중 어느 하나를 선택하거나 조합하여 구동 자기장을 생성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 카테터 기반을 가지는 의료 시술용 전자기 구동 수술장치.
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