KR101478264B1 - 내비게이션되는 가단성 수술 기구 - Google Patents

내비게이션되는 가단성 수술 기구 Download PDF

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Abstract

수술 기구는 몸체, 추적 장치, 및 핸들을 포함할 수 있다. 몸체는 근위 단부와 말단부, 및 그것들 사이를 확장하는 흐름 통로를 포함할 수 있다. 몸체는 제 1 구성으로부터 제 2 구부러진 구성으로 근위 및 말단부들 사이에서 구부러질 수 있고 상기 구부러진 구성을 유지할 수 있는 것과 같은 가단성 재료로부터 형성될 수 있다. 추적 장치는 기구의 말단 팁을 추적하기 위하여 말단부에 인접하게 위치될 수 있다. 핸들은 몸체의 근위 단부에 결합될 수 있고 몸체 흐름 통로와 유체 연결되는 내부 흐름 통로를 포함할 수 있다. 추적 장치는 핸들에 몸체 주위에 감긴 하나의 쌍으로 된 도선들을 포함할 수 있는데, 감긴 도선들은 몸체의 구부러짐 동안에 조여지거나 끊어지지 않는 것과 같이 상기 몸체 부의 구부러진 구성에 일치할 수 있다.

Description

내비게이션되는 가단성 수술 기구{NAVIGATED MALLEABLE SURGICAL INSTRUMENT}
관련 특허의 교차 참조
본 출원서는 2011년 4월 29일에 출원된 미국특허 제 13/097,243의 우선권, 및 2010년 4월 30일에 출원된 미국 가출원특허 제 61/330.024의 이익을 주장한다. 위의 출원서들은 여기에 참조로서 통합된다.
본 발명은 일반적으로 내비게이션되는 가단성(malleable) 수술 기구에 관한 것이다.
본 섹션의 설명은 단지 본 발명의 예비 정보를 제공하며 종래 기술을 구성하지는 않는다.
외과용 수술은 인체에 치료를 제공하기 위하여 인체 상에 실행될 수 있다. 수술의 한 영역은 이비인후과(ENT)용과 같은 환자의 안면 강(facial cavity)들 상에 실행되는 수술들을 포함한다. 그러한 수술에서, 예를 들면 수술을 실행하기 위하여 흡입 장치(suction device)와 같은 수술 기구가 그러한 강 내로 삽입될 수 있다. 의사의 판독 범위에서의 의사의 가시각이 강의 주변 조직에 의해 잘 안보이기 때문에, 치료를 효율적으로 적용하기 위한 의사의 능력이 감소된다. 따라서, 의사가 수술 효율성의 최소화 또는 감소 없이 혹은 치료의 적용을 고려하여 치료를 제공할 수 있도록 하기 위한 메커니즘을 제공하는 것이 바람직하다.
내비게이션 시스템에 있어서, 추적 장치(tracking device)들이 기구들에 제공된다. 그러나, 때때로 그러한 추적 장치들은 조작하기가 어려울 수 있거나 기구에 거추장스러울 수 있다. 다른 예들에서, 추적 장치들은 만일 말단 팁(distal tip)이 핸들에 대하여 이동하거나 또는 이동되면, 말단 팁이 더 이상 정확하게 추적될 수 없는 것과 같이 기구의 핸들 또는 근위 영역(proximal region) 내에 위치될 수 있다.
일부 수술에 있어서, 인체의 다양한 형태의 강을 통하여 수술 기구를 효율적으로 안내하는 것이 또한 어려울 수 있다. 이러한 어려움을 다루기 위한 노력으로, 영구히 연성(flexible)으로 구성되는 연성의 기다란 부들을 포함하는 기구들이 개발되어 왔다. 이러한 연성 기구들은 인체의 내부 강들과 일치하나, 일반적으로 이비인후과용 수술과 같은, 특정 수술에 적합하지 않은 것과 같이, 특정한 구성을 유지할 수는 없다.
본 섹션은 명세서의 일반적인 요약을 제공하며 그것의 전체 범위 또는 그것의 모든 특징의 포괄적인 내용은 아니다.
일 형태에서, 수술 기구가 제공되며 기다란 몸체 부(elongated body portion), 추적 장치, 및 핸들 부(handle portion)를 포함할 수 있다. 기다란 몸체 부는 근위 단부(proximal end), 말단부, 및 근위 및 말단부들 사이에 제 1 내부 흐름 통로를 정의하는 내부 직경을 포함할 수 있다. 몸체 부는 몸체 부가 제 1 구성으로부터 제 2 구부러진(bent) 구성까지 근위 및 말단부들 사이에서 구부러질 수 있고 상기 구부러진 구성을 유지할 수 있는 것과 같이 가단성 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 추적 장치는 말단부에 인접하거나 근처에 위치될 수 있고 기구의 말단 팁을 추적하기 위하여 내비게이션 시스템과 협력하도록 적용될 수 있다. 핸들 부는 몸체 부의 근위 단부에 결합될 수 있고 제 1 내부 흐름 통로와 유체 연결되는 제 2 내부 흐름 통로를 포함할 수 있다. 추적 장치는 추적 장치로부터 핸들 부로 몸체 부 주위에 감긴 적어도 하나의 쌍으로 된 도선(lead wire)들을 포함할 수 있으며, 감긴 도선들은 몸체 부의 구부러짐 동안에 조여지거나(strain) 끊어지지 않는 것과 같이 몸체 부의 구부러진 구성과 일치하도록 구성될 수 있다.
또 다른 형태에서, 수술 기구가 제공되고 기다란 관상(tubular) 몸체 부, 관상 삽입 부(insert portion), 및 슬리브(sleeve)를 포함할 수 있다. 관상 몸체 부는 근위 단부, 말단부, 및 근위 및 말단부들 사이에 제 1 흐름 통로를 정의하는 내부 직경을 포함할 수 있다. 몸체 부는 몸체 부가 제 1 구성으로부터 제 2 구부러진 구성까지 근위 및 말단부들 사이에서 구부러질 수 있고 상기 구부러진 구성을 유지할 수 있는 것과 같이 가단성 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 관상 삽입 부는 근위 단부 및 말단 팁을 가질 수 있으며, 삽입 부의 근위 단부는 몸체 부의 말단부의 내부 직경 내에서 받을 수 있으며, 삽입 부는 단단한, 구부러질 수 없는 재료로 형성될 수 있다. 슬리브는 삽입 부 위에서 받도록 구성될 수 있고 그것들의 말단부로부터 부분적으로 근위 단부를 향하여 확장할 수 있다. 기구는 추적 장치 및 핸들 부를 더 포함할 수 있다. 추적 장치는 삽입 부의 말단 팁에 인접한 슬리브에 결합될 수 있으며, 기구의 말단 팁을 추적하기 위하여 내비게이션 시스템과 협력하도록 적용될 수 있다. 핸들 부는 몸체 부의 근위 단부에 결합될 수 있고 제 1 내부 흐름 통로와 유체 연결되는 제 2 내부 흐름 통로를 포함할 수 있다. 추적 장치는 몸체 부의 세로 축에 대하여 예각에서 몸체 부 주위에 나선형으로 감긴 적어도 하나의 쌍으로 된 도선들을 포함할 수 있는데, 나선형으로 감긴 쌍으로 된 도선들은 몸체 부의 구부러짐 동안에 조여지거나 끊어지지 않는 것과 같이 몸체 부의 구부러진 구성과 일치하도록 구성될 수 있다. 연성 외부 층은 몸체 부, 슬리브, 삽입 부 및 추적 장치를 덮을 수 있다.
또 다른 적용가능성의 영역이 아래에 제공되는 설명으로부터 자명해질 것이다. 설명 및 특정 실시 예들은 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되어서는 안 되는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명은 상세한 설명, 첨부된 청구항들 및 다음의 도면으로부터 더 완전히 이해될 것이다. 도면들은 단지 설명의 목적으로 도시되며 본 발명의 범위를 한정하여서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 바람직한 내비게이션 시스템의 배경도를 도시한다;
도 2는 본 발명의 원리에 따라 내비게이션 시스템과 함께 사용하기 위한 바람직한 가단성 흡입 기구의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 바람직한 흡입 기구의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 원리에 따른 바람직한 흡입 기구의 말단 영역의 부분 배경도이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 바람직한 흡입 기구의 말단 영영의 부분 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 원리에 따른 바람직한 와이어 루팅(routing) 구성의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 도 5의 바람직한 흡입 기구의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 원리에 따른 바람직한 흡입 기구의 핸들 부의 부분도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 원리에 따른 바람직한 대안의 추적 센서 구성들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 원리에 따른 바람직한 가단성 흡입 기구의 바람직하게 구부러지거나 형성된 구성들의 도이다.
도 11은 본 발명의 원리에 따른 바람직한 대안의 추적 배치를 도시한 바람직한 흡입 기구의 말단 영역의 부분 배경도이다.
도 12는 본 발명의 원리에 따른 또 다른 바람직한 대안의 추적 배치를 도시한 바람직한 흡입 기구의 말단 영역의 부분 배경도이다.
다음의 설명은 단지 바람직한 실시 예들이며 본 명세서, 그것의 적용, 또는 사용을 한정하는 것으로 의도되어서는 안 된다. 또한, 도면에 걸쳐, 상응하는 참조 번호는 같거나 또는 상응하는 부품 또는 특징을 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 다양한 바람직한 실시 예들에 따라, 내비게이션이 가능한 가단성 흡입 장치 또는 흡입 기구와 같은, 수술 기구(100)의 비-가시 거리(non-line-of-site) 내비게이션 사용을 위한 이미지 가이드(image-guided) 내비게이션 시스템(10)의 개요를 개략적으로 도시한 다이어그램이다. 바람직한 내비게이션 시스템들은 John H. Dukeshner 등에 의해 2008년 4원 29일 등록된 미국특허 제 7,366,562 및 Bradley A. Jascob 등에 의해 2008년 6월 5일에 공개된 미국특허 제 2008/0132909를 포함하며, 여기에 참조로써 통합된다. 상업용 내비게이션 시스템은 미국 콜로라도주 루이빌에 사업장을 갖는 Medtronic Navigation, Inc.사에서 판매하는 StealthStation
Figure 112012097282724-pct00001
AxiEmTM 의료용 내비게이션 시스템을 포함한다. 내비게이션 시스템(10) 및 흡입 기구(100)가 일반적으로 이비인후과용과 관련하여 설명되나, 내비게이션 시스템(10) 및 흡입 기구(100)는 다른 적절한 수술들에 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일반적으로, 내비게이션 시스템은 여기서 설명될 것과 같이, 말단 팁 또는 그것들의 단부를 포함하는, 흡입 기구(100)의 위치를 추적하기 위하여 사용될 수 있다. 내비게이션 시스템(10)은 일반적으로 씨-암(C-arm, 24) 및 이미지 장치 컨트롤러(28)로서 구성되는 형광 투시 엑스선 영상 장치와 같은, 선택적 영상 시스템(imaging system, 20)을 포함한다. 씨-암 영상 시스템(20)은 종래에 널리 알려진, 디지털 또는 전하 결합 소자(CCD, 이하 CCD로 표기) 카메라와 같은, 모든 적절한 영상 시스템일 수 있다. 획득된 이미지 데이터는 씨-암 컨트롤러(28)에 저장되고 내비게이션 컴퓨터 및/또는 프로세서 컨트롤러 또는 이미지 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치(36) 및 사용자 인터페이스(44)를 갖는 워크스테이션(work station, 32)에 보내진다. 워크스테이션(32)은 또한 명령(instruction) 및 데이터를 보류하기(hold) 위하여 이미지 프로세서, 내비게이션 프로세서, 및 메모리를 포함하거나 또는 이들에 연결될 수 있다. 워크스테이션(32)은 내비게이션되는 수술에 도움을 주는 최적화 프로세서를 포함할 수 있다. 이미지 데이터가 컨트롤러(28) 내에 반드시 우선 보유되는 것은 아니며, 또한 워크스테이션(32)으로 직접 전송될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 내비게이션 시스템의 프로세싱 및 최적화는 워크스테이션(32) 내에 포함되거나 포함되지 않을 수 있는 단일 또는 다중 프로세서로 모두 처리될 수 있다.
워크스테이션(32)은 디스플레이 장치(36) 상의 이미지로서 이미지 데이터를 디스플레이하고, 저장하며, 디지털 방식으로 조작하거나, 또는 수신된 이미지 데이터의 하드카피 이미지를 프린트하기 위한 시설들을 제공한다. 키보드, 마우스, 터치 펜, 터치 스크린 또는 다른 적절한 장치일 수 있는, 사용자 인터페이스(44)는 의사 또는 사용자(50)가 씨-암 컨트롤러를 거쳐, 영상 장치(20)를 제어하거나, 또는 디스플레이 장치(36)의 디스플레이 설정을 조절하는 입력을 제공하는 것을 허용한다.
계속해서 도 1을 참조하면, 내비게이션 시스템(10)은 전자기(electromagnetic, EM) 추적 시스템(60)과 같은 추적 시스템을 더 포함할 수 있다. 전자기 추적 장치(60)의 설명은 모든 적절한 추적 시스템과 관련되는 것으로 이해될 수 있다. 전자기 추적 시스템(60)은 코일 어레이(coil array) 및/또는 제 2 코일 어레이(68)와 같은, 로컬라이저(localizer), 코일 어레이 컨트롤러(72), 내비게이션 프로브(probe) 인터페이스(80), 및 추적가능한 흡입 기구(100)를 포함할 수 있다. 기구(100)는 여기에 설명될 것과 같이, 기구 추적 장치 또는 장치들(84)을 포함할 수 있다. 간단히 말해서, 추적 장치(84)는 로컬라이징 코일 어레이들(localizing coil arrays, 64, 68)에 의해 생산되는 장(field)을 탐지하기 위하여 그리고 추적 장치(84)의 위치를 결정하도록 내비게이션 시스템(10)에 정보를 제공하기 위하여 전자기 코일을 포함할 수 있다. 그리고 나서 내비게이션 시스템은 환자(34) 및 환자 공간에 대한 내비게이션을 허용하기 위하여 흡입 기구(100)의 말단 팁의 위치를 결정한다.
전자기 추적 장치(60)는 내비게이션을 위하여 사용되는 전자기장을 생성하기 위한 코일 어레이들(64, 68)을 사용할 수 있다. 코일 어레이들(64, 68)은 각각 독특한 전자기 장들을 때때로 환자 공간으로서 언급되는, 환자의 내비게이션 영역 내로 발생시키도록 작동할 수 있는 복수의 코일들을 포함할 수 있다. 대표적인 전자기 시스템은 1999년 6월 22일에 "Position Location System"이라는 발명의 명칭으로 등록된 미국특허 제 5,913,820 및 1997년 2월 14일에 "Method and System for Navigating a Catheter Probe"라는 발명의 명칭으로 등록된 미국특허 제 5,592,939에 발표되었는데, 이들은 각각 여기에 참조로써 통합된다.
코일 어레이들(64, 68)은 코일 어레이 컨트롤러(72)에 의해 제어되거나 구동될 수 있다. 코일 어레이 컨트롤러(72)는 시분할 다중(time division multiplex) 방식 또는 주파수 분할 다중 방식으로 코일 어레이들(64, 68) 내의 각각의 코일을 구동할 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 코일은 서로 다른 시간에서 별개로 구동될 수 있거나 혹은 모든 코일이 동시에 구동될 수 있는데 이때 각각은 서로 다른 주파수에 의해 구동된다.
코일 어레이 컨트롤러로 코일 어레이들 내의 코일들을 구동함에 있어서, 때때로 환자 공간으로서 언급되는, 의료 수술이 실행되는 영역에서 환자(34) 내에 전자기 장들이 발생된다. 환자 공간 내에 발생되는 전자기 장들은 흡입 기구(100) 상에 또는 흡입 기구(100) 내에 위치되는 추적 장치(84) 내에 전류를 유도한다. 추적 장치(84)로부터의 이러한 유래된 신호들은 내비게이션 프로브 인터페이스(80)로 전달될 수 있으며 그 다음으로 코일 어레이 컨트롤러(72)로 전달된다. 내비게이션 프로브 인터페이스(80)는 또한 기구(100) 내의 추적 장치(84)와 직접 접속하기 위하여 증폭기들, 필터들 및 버퍼들을 포함할 수 있다. 대안으로서, 내비게이션 프로브 인터페이스(80)에 직접 결합되는 것이 아니라, 2002년 11월 5일에 "Surgical Communication Power System"이라는 발명의 명칭으로 등록된 미국특허 제 6,474,341에 개시된 것과 같이, 추적 장치(84), 또는 다른 적절한 부들은 무선 통신 채널을 사용할 수 있다.
만일 추적 시스템(60)이 전자기 추적 어셈블리를 사용하면, 추적 시스템(60)은 낮은 에너지일 수 있으며 일반적으로 내비게이션 장으로 언급되는, 자기장을 발생시키기 위하여 본질적으로 코일 어레이들(64, 68)을 환자(34)에 인접하게 위치시킴으로써 작동된다. 내비게이션 장 또는 환자 공간 내의 모든 지점이 독특한 전계 강도(field strength)와 관련되기 때문에, 전자기 추적 시스템(60)은 추적 장치(84) 위치에서의 전계 강도를 측정함으로써 기구의 위치를 결정할 수 있다. 코일 어레이 컨트롤러(72)는 추적 장치(84)로부터 유도된 신호를 수신할 수 있고 위치에 관한 정보를 전달할 수 있는데, 위치 정보는 추적된 흡입 기구(100)와 관련된 추적 장치(84)의 x, y, 그리고 z 위치 및 회전(roll), 상하요동(pitch), 편향(yaw)을 포함할 수 있다. 따라서, 내비게이션 시스템(10)과 함께 6 자유도(six degree of freedom) 정보가 결정될 수 있다.
이제 도 2-10을 참조하여, 내비게이션되는 가단성 수술 기구(100)가 더 상세히 설명될 것이다. 바람직한 일 구성에서, 가단성 수술 기구(100)는 이비인후과 수술에서 유체 및 조직의 제거를 포함하는, 흡입을 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 내비게이션되는 가단성 수술 기구(100)는 원하는 것과 같이 다양한 다른 외과용 수술에서 사용될 수 있고 가단성 또는 연성 내시경(endoscope), 가단성 또는 연성 카테터(catheter) 및/또는 가단성 카눌라(cannula)의 형태로 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 내비게이션되는 가단성 흡입 기구(100)를 참조하여 아래에 설명이 계속되는 동안에, 위에서 설명된 수술 기구들에 또한 적용가능하다.
흡입 기구(100)는 튜브 어셈블리(110), 핸들 어셈블리(114) 및 추적 센서 배치(118)를 포함할 수 있다. 흡입 기구(100)는 그러한 사용 후에 폐기될 수 있는 일회용으로 구성될 수 있다. 튜브 어셈블리(110)는 가단성의 기다란 관상 몸체(126) 및 삽입 부(130)를 포함할 수 있다. 관상 몸체(126)는 또한 도 2에 도시된 것과 같이, 외부 직경(134) 및 내부 직경(138)을 포함할 수 있고 핸들 어셈블리(114)에 결합되는 제 1 단부(first end, 142) 및 삽입 부(130)를 수용하도록 구성되는 제 2 반대편 단부(148)를 포함할 수 있다. 제 2 단부(148)는 또한 도 6에 도시된 것과 같이, 관상 몸체(126)의 나머지 부의 내부 직경(138)보다 큰 내부 직경(156)을 갖는 내부 환상 리세스(inner annular recess, 152)를 포함할 수 있다. 가단성의 기다란 관상 몸체(126)는 그것이 여기에 설명될 것과 같이, 다양한 구성으로 구부러지거나 형태화되는 것을 용이하게 하고 구부러지거나 형태화된 구성의 유지를 용이하게 하도록 펴 늘릴 수 있는 것과 같이, AL 3009-O와 같은, 다양한 알루미늄 합금 및 304 강화(annealed)와 같은, 다양한 스테인리스 강으로부터 형성될 수 있다. 또한 관상 몸체(126)에 다양한 길이들 및 7, 9와 12 프렌치 직경(French diameter)을 포함하는 다양한 직경들이 제공될 수 있다.
삽입 부(130)는 적어도 추적 센서(84)를 위한 비가단성 지지체를 제공하도록 구성될 수 있다. 삽입 부(130)는 또한 도 6에 도시된 것과 같이, 실질적으로 환상 리세스(152)의 내부 직경(156)과 동일한 외부 직경(160), 및 실질적으로 가단성의 긴 관상 몸체(126)의 내부 직경(138)과 동일한 내부 직경(164)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 실질적으로 동일한 내부 직경들(138, 164)은 흡입을 위하여 실질적으로 일정한 흐름 경로(flow path, 166)를 제공할 수 있다. 그러나, 내부 직경들(138, 164)에 다양한 치수들이 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 삽입 부(130)는 제 1 단부(172) 및 제 2 반대편 단부(176)를 포함할 수 있다. 삽입 부(130)의 제 1 단부(172)는 도 6에 도시된 것과 같이, 환상 리세스(152) 내에 수용될 수 있다. 삽입 부(130)는 여기에 설명될 것과 같이, 추적 장치(84)의 수신 및 수용을 용이하게 하도록 하기 위하여 단단한 구성을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 삽입 부(130)는 삽입 부(130)가 긴 관상 몸체(126)와 같은 가단성이 아닌 것과 같이 스테인리스 강 또는 다른 생체적합성의 단단한 재료들로부터 형성되거나 제조될 수 있다. 삽입 부(130)는 또한 대략 10㎜의 바람직한 축 길이를 포함할 수 있다.
삽입 부(130)는 도 5 및 6에 도시된 것과 같이, 그것들의 외부 상에서 수신되는 슬리브(190)를 포함할 수 있다. 슬리브(190)는 실질적으로 삽입 부(130)의 외부 직경과 동일한 내부 직경(194), 및 실질적으로 관상 몸체(126)의 외부 직경(134)과 동일한 외부 직경(198)을 포함할 수 있다. 슬리브(190)는 또한 관상 몸체(126)에 대하여 서로 다른 직경들로 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 슬리브(190)는 도 6에 도시된 것과 같이, 삽입 부(130)의 제 1 단부(172)로부터 제 2 단부를 향하여 삽입 부(130)를 넘어 확장할 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 슬리브(190)는 삽입 부(130)가 관상 몸체(126)의 환상 리세스(152)에 결합될 때 제 1 단부로부터 확장하여 관상 몸체(126)의 제 1 단부와 접촉할 수 있다. 또 다른 바람직한 구성에서, 슬리브(190)는 도 6에 도시된 것과 같이, 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 삽입 부(130)의 제 1 단부로부터 확장할 수 있으나, 관상 몸체(126)의 제 1 단부(142) 바로 앞에서 멈출 수 있다. 슬리브(190)는 삽입 부(130)에 고정될 수 있으며, 삽입 부(130)는 적절한 접착제로 환상 리세스(152)에 고정될 수 있다. 슬리브(190)는 중합체성(polymeric) 재료 또는 다른 적합한 재료들로 형성될 수 있다. 슬리브(190)는 또한 실질적으로 삽입 부(130)의 제 2 단부(176)에 정렬되도록 구성되는 제 1 단부(220)를 포함할 수 있다. 제 1 단부(220)는 그것들이 그러한 조직들을 절단하거나 손상하지 않고 흡입 수술하는 동안 주위 조직에 대하여 위치될 수 있는 것과 같이 둥글거나 또는 모깎은(chamfered) 무딘(blunt) 말단 팁(distal tip, 222)을 포함할 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 슬리브(190)는 여기에 설명될 것과 같이, 추적 센서 배치(118)를 수신하고 지탱하기에 용이하도록 구성되는 복수의 편평한 섹션들(206)을 포함할 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 슬리브(190)는 추적 장치(84)를 부착가능하게 받도록 구성되는 적어도 세 개의 편평한 섹션들(206)을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 추적 장치는 여기에 설명될 것과 같이, 세 개의 코일 어셈블리(214)를 포함할 수 있다. 간단히 말하면, 바람직한 일 구성에서, 세 개의 코일 어셈블리들(214)은 각각 대략 1.5㎜ 내지 2㎜의 전체 축 길이, 대략 0.3 내지 0.5㎜의 전체 직경, 및 실린더형 구성을 형성하기 위하여 실린더형 베이스(base)를 따라 감긴 복수의 와이어 권선(wire winding)을 갖는, 도 4 및 5에 도시된 것과 같은 실린더형 구성을 포함할 수 있다. 복수의 권선은 일반적으로 도 5에 도시된 것과 같이, 일반적으로 균일한 실린더형 구성을 갖는 코일 어셈블리(214)를 형성할 수 있다. 각각의 편평한 섹션(206)은 거기에 형성되는 슬롯 또는 오목부(218)를 형성할 수 있으며 예를 들면 도 5 및 6에 도시된 것과 같이, 상응하는 코일 어셈블리(214)를 받도록 구성될 수 있다. 각각의 슬롯(218)은 튜브 어셈블리(110)의 세로 축(208)에 0 내지 90도 각에서 상응하는 편평한 섹션(206) 내에 형성될 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 각각의 슬롯(218)은 도 5에 도시된 것과 같이, 세로 축(208)에 45 또는 55도 각에서 형성될 수 있다. 세 개의 편평한 섹션(206) 각각은 슬리브(190)의 주변(circumference) 주위에 등거리로 또는 120도로 위치될 수 있는데 따라서 세 개의 코일 어셈블리들(214)은 마찬가지로 또한 도 4-6에 도시된 것과 같이, 슬리브(190)의 주변 주위에 등거리로 위치된다. 코일 어셈블리들은 또한 편평한 섹션들(206) 없이 슬리브에 결합될 수 있고, 거기에 평행한 것을 포함하여, 세로 축에 대하여 서로 다른 지향들에 정렬된다는 것을 이해하여야 한다. 이와 관련하여, 슬리브(190)는 코일 어셈블리들(214)을 받도록 구성되는 단면에서 원형 형태를 갖는 외부 표면을 포함한다.
코일 어셈블리들(214)은 6 자유도 추적 정보가 결정될 수 있는 것과 같은 내비게이션 시스템(10)과 통합되는 위에서 설명된 것과 같은 세 개의 코일 어셈블리들을 포함할 수 있다. 그러나, 또한 두 개의 코일 어셈블리들이 또한 6 자유도 추적 정보가 결정될 수 있는 것과 같은 내비게이션 시스템(10)과 결합하여 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 세 개의 코일 어셈블리들이 사용되는 구성에서, 세로 축에 대하여 비스듬히 위치되거나 거기에 평행하게 위치되는 세 개의 코일 어셈블리들 중 두 개는 세로 축(208)에 대하여 비스듬히 위치될 수 있다. 세 개의 코일 어셈블리들은 또한 각각 서로에 대하여 비스듬히 위치될 수 있다. 위에서 논의된 것과 같이, 세로 축(208)에 대한 세 개의 코일 어셈블리들의 바람직한 각도는 45 또는 55도일 수 있으며, 이는 슬리브(190) 주위에 주변으로 코일 어셈블리들의 최적 포장 및 간격을 위하여 제공한다. 45 또는 55도의 각이 설명되었으나, 필요로 하는 것과 같은 코일 어셈블리 및 기구(100)에 대한 다른 각들이 사용될 수 있으며, 코일 어셈블리들은 세로 축(208)에 평행하게 또는 수직으로 위치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
추적 장치(84)가 두 개의 코일 어셈블리들을 포함하는 구성에서, 두 개의 코일 어셈블리들은 서로에 대하여 비스듬히 위치될 수 있고 튜브 어셈블리(110)의 세로 축(208)에 대하여 비스듬히 위치될 수 있을 뿐만 아니라, 슬리브(190)의 외부 주변 주위에 등거리로 또는 180도 간격을 두고 위치될 수 있다. 이러한 구성에서, 두 개의 코일 어셈블리들은 또한 6 자유도 추적 정보가 결정될 수 있는 것과 같은 네비게이션 시스템(10)과 통합될 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 두 개의 코일 어셈블리들(214)은 튜브 어셈블리(210)의 세로 축(208)에 대하여 약 45도를 포함하여, 약 0 내지 90도의 각에 위치될 수 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 바람직한 기구의 바람직한 관상 구조체(223)와 관련하여 대안의 권선 구성들을 갖는 두 개의 바람직한 코일 어셈블리들(214A, 214B)이 도시된다. 코일 어셈블리들(214A, 214B)은 각각 도 5에 도시된 코일 어셈블리들(214)의 전체 실린더형 구성과 비교하여 전체 비선형 형태를 포함할 수 있다. 코일 어셈블리(214A)는 일반적으로 도 8에 도시된 것과 같이, 오목부(224)가 복수의 권선들의 반대편 단부들(225)보다 더 작은 외부 직경을 갖는 것과 같은 중앙의 아치형 오목부(224)를 포함할 수 있다. 코일 어셈블리(214A)의 권선 구성은 기구의 전체 외부 직경 또는 크기를 최소화하도록 작동하는 동안에 베이스 와이어 상의 코일 권선들의 수를 최대화하는 능력을 제공할 수 있다. 이러한 점에서, 코일 어셈블리 또는 어셈블리들(214A)이 본질적으로 관상 구조체의 외부 표면(226) 주위에 위치되는 것과 같이 실질적으로 관상 구조체(223)의 외부 표면(226)에 일치하는 아치형 오목부(224)와 함께 코일 어셈블리(214A)가 도 8에 도시된다. 이러한 점에서, 관상 구조체(223)의 외부 표면에 인접하게 위치되는 실린더형 코일 어셈블리에 의해 제공되는 일반적인 간격 때문에, 코일의 단부 상에 갭 또는 공간(221)이 전체 어셈블리의 전체 외부 직경을 효율적으로 증가시키지 않고 부가적인 권선을 포함할 수 있다. 이는 내비게이션되는 공간 내에 상당히 강력한 민감도를 허용한다.
특히 도 9를 참조하면, 코일 어셈블리(214B)는 바람직한 관상 구조체의 내부 직경에 일치하고 상기 내부 직경 내에 위치되도록 구성되는 전체 아치형 볼록 형태를 포함할 수 있다. 코일 어셈블리(214A)와 유사하게, 그러한 구성은 또한 하나 또는 그 이상의 코일 어셈블리들(214B)을 받기 위하여 필요할 수 있는 관상 구조체(223)의 내부 직경(229)을 최소화하도록 작동하는 동안에 베이스 와이어 상의 권선들의 수를 최대화하기 위하여 제공될 수 있다.
특히 도 5 및 5a를 참조하여, 이제 추적 센서 배치(118)가 자세히 설명될 것이다. 추적 센서 배치(118)는 제 1 도선(228) 세트, 인쇄 회로 기판(232) 및 제 2 도선 세트(236)뿐만 아니라, 두 개 또는 세 개의 코일 어셈블리(214)를 갖는 추적 장치(84)를 포함할 수 있다. 제 1 도선 세트(228)는 일반적으로 도 6에 도시된 것과 같이, 각각의 코일 어셈블리(214)에 대한 하나의 쌍으로 된 도선들(228A)을 포함할 수 있다. 하나의 쌍으로 된 도선들(228A) 각각은 인쇄 회로 기판(232) 상의 각각의 연결부들(connection, 240) 쌍의 제 1 단부로 보내질 수 있다. 세 개의 코일 어셈블리들을 갖는 추적 장치(84)가 설명되었으나, 예를 들면, 원하는 자유도의 수뿐만 아니라 사용되는 내비게이션 시스템의 특성에 따라 원하거나 필요로 할 수 있는 더 많거나 더 적은 코일 어셈블리들이 사용될 수 있다.
인쇄 회로 기판(232)은 도 4에 도시된 것과 같이, 그것이 몸체(126)의 외부 표면의 윤곽에 쉽게 일치하는 것과 같은 연성 배킹(flexible backing, 244)을 포함할 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(232)은 도 5 및 6에 도시된 것과 같이, 몸체(126)의 주변 주위를 전부 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있고 몸체(126)의 제 2 단부(148)에 인접하게 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 삽입 부(130)는 도 6에 도시된 삽입된 위치 내에서, 모든 또는 실질적으로 모든 인쇄 회로 기판(232) 하에서 존재할 수 있다. 단단한 삽입 부(130)는 따라서 가단성 몸체(126)가 인쇄 회로 기판(232)의 영역에서 구부러지거나 휘는 것을 방지할 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 인쇄 회로 기판은 슬리브(190)의 필수적인 부분일 수 있다.
제 2 도선 세트는 일반적으로 도 5a에 도시된 부분 확대도를 참조하여 도 5에 도시된 것과 같이, 세 개의 각각의 와이어들 쌍(236A, 236B, 236C)을 포함할 수 있다. 도 2-5, 6-7 및 10이 하나의 소자로서 제 2 도선 세트(236)를 도시하나, 이는 단지 설명을 위한 것이며 도 2-5, 6-7 및 10에 도시된 제 2 도선 세트는 도 5a에 도시된 것과 같이 세 개의 각각의 쌍으로 된 도선들(236A-C)을 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 각각의 쌍으로 된 도선들은 또한 도 5a에 도시된 것과 같이, 나선형으로 꼬이며(twisted) 서로 인접하게 위치될 수 있다. 나선형으로 꼬인 와이어 쌍들(236A-C)은 인접한 쌍으로 된 도선들 사이의 전기 방해 또는 누화(cross-talk)를 감소시킬 수 있다. 각각의 쌍으로 된 도선들은 단일 코일 어셈블리(214)에 연결될 수 있다. 도선들은 또한 그것들의 외부 표면상에 테플론(Teflon) 코팅 또는 다른 적절한 매끄럽거나 또는 마찰 감소 코팅을 포함할 수 있다. 각각의 쌍으로 된 도선들(235A-C)은 인쇄 회로 기판(232) 상의 각각의 커넥터들(240)의 반대편 단부에 결합될 수 있다. 도선들(228)은 대안으로서 인쇄 회로 기판(232)의 사용 없이 나선형으로 꼬인 쌍으로 된 도선들로서 몸체(126) 위로 확장할 수 있거나, 또는 각각의 쌍으로 된 도선들(236) 위로 확장하고 상기 쌍으로 된 도선들(236)에서 직접 끝날 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
세 개의 나선형으로 꼬인 와이어 쌍들(236A-C)을 포함하는, 제 2 도선 세트(236)는 일반적으로 예를 들어 도 3-5a에 도시된 것과 타이, 인쇄 회로 기판(232)으로부터 제 2 단부(148)로 기다란 몸체(126) 주위에 나선형으로 감길 수 있다. 와이어들(236)은 일반적으로 도 5 및 5a에 도시된 것과 같이, 약 30도를 포함하여, 대략 0 내지 85도의 세로 축(208)에 대하여 비스듬히(α) 몸체(126) 외부 주위에 감길 수 있다. 몸체(126) 주위의 와이어들(236)의 각각의 회전은 도 5를 참조하고 도시된 것과 같이, 약 5 ㎜를 포함하여, 대략 2 내지 45 ㎜의 거리(D)에 의해 서로 떨어져 위치될 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 범위는 약 15-45 ㎜부터 포함할 수 있다. 와이어들 및 테플론 코팅의 상대적으로 가까운 간격과 함께 세로 축에 대하여 예각에서 와이어들의 나선형 구부러짐은 아래에 설명될 것과 같이, 와이어들을 끊거나 그렇지 않으면 손상시키지 않고, 90도 이하를 포함하여, 유효 각에서 가단성 몸체를 구부릴 수 있는 것을 용이하게 한다. 와이어들(236)이 또한 몸체(126)를 따라 인쇄 회로 기판(232) 또는 추적 장치(84)로부터 제 2 단부(148)까지 단일 회전으로 위치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 점에서, 회전 간격은 약 2 ㎜부터 몸체(126)의 길이까지일 수 있다. 와이어들(236)은 또한 몸체(126) 주위에 감기지 않고 몸체(126)를 따라 인쇄 회로 기판(232)으로부터 제 2 단부까지 위치될 수 있다.
일단 제 2 도선 세트(236)가 제 1 단부(142)로 관상 몸체(126)의 외부 주위에 나선형으로 감겼으면, 일반적으로 도 7에 도시된 것과 같이, 와이어들은 핸들 어셈블리(114) 내의 슬롯들(254)로 보내질 수 있고 케이블 커넥터 어셈블리(258)의 각각의 도선들에 연결될 수 있다. 케이블 커넥터 어셈블리(258)는 일반적으로 도 1에 도시된 것과 같이, 내비게이션 프로브 인터페이스(80)에 연결될 수 있다. 핸들 어셈블리(114)는 두 개의 반 단면(half section)들을 포함할 수 있는데, 그 중 하나의 반 단면이 설명을 위하여 도 7에 도시된다.
특히 도 6과 함께 도 2-5a, 7 및 10을 참조하면, 튜브 어셈블리(110)는 도 6의 단면도에 도시된 것과 같이, 전체 어셈블리를 덮는 중합체성 외부 히트 슈링크(heat shrink, 272)를 포함할 수 있다. 따라서, 히트 슈링크(272)는 기다란 몸체(126), 삽입 부(130), 및 몸체(126)를 따라 나선형으로 감긴 와이어들을 포함하는 센서 배치(118)를 덮을 수 있다. 히트 슈링크(272)는 몸체(126)의 구부러짐 및 구부러짐의 결과로서 나선형으로 감긴 와이어들(236)의 경미한 상대적 이동 모두를 위하여 충분한 신축성을 제공하는 동안 튜브 어셈블리(110) 및 센서 배치(118) 위에 외부 덮개 또는 쉘(shell)을 제공할 수 있다. 이러한 점에서, 와이어들은 히트 슈링크 및 관상 몸체 사이에서 이동가능하게 캡쳐될 수 있다. 히트 슈링크 덮개는 또한 전기 분리 장벽으로서의 역할을 할 수 있다. 히트 슈링크 덮개가 도 6에서만 도시되나, 다른 다양한 도면들에서는 센서 배치(118) 및 와이어들(236)의 경로를 더 잘 설명하기 위한 목적으로 도시되지 않았음을 이해하여야 한다. 이러한 점에서, 히트 슈링크(272)는 도 2-10에 도시된 튜브 어셈블리(110) 및 센서 배치(118)를 덮을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
위에서 설명된 것과 같이, 핸들 어셈블리(114)는 예를 들면 두 개의 해브(halve)와 같이, 다수의 부품을 포함할 수 있는데 도 7에 도시된 해브 중 하나는 거기에 형성되는 흡입 통로(284)와 유체 연결되는 흡입 튜브 어셈블리(110)의 제 1 단부를 받는다. 흡입 통로(280)는 핸들의 근위 단부로부터 돌출하는 커넥터(284)에서 끝날 수 있고(도 2 및 3) 흡입 소스(도시되지 않음)와 유체 연결되는 흡입 호스 또는 다른 배치를 받도록 구성될 수 있다. 일단 위에서 설명된 것과 같이 와이어들이 케이블 어셈블리에 연결되고 슬롯들 내에 보내지면, 핸들 어셈블리의 핸들 어셈블리(114)의 다른 반이 연결될 수 있으며 도 2 및 3에 도시된 것과 같이 접착제가 핸들을 형성하기 위하여 핸들 해브들을 함께 결합하도록 사용될 수 있다.
특히 도 2를 참조하면, 핸들 어셈블리(114)는 핸들 어셈블리(114)의 외부 표면(294)으로부터 확장하고 흡입 통로(280)와 유체 연결되는 보어(292) 형태일 수 있는 흡입 조절 특징부(290)를 포함할 수 있다. 수술 중에, 의사 또는 기구(100)의 사용자(50)는 보어(292)의 개방을 변경하고 따라서 흐름 경로 또는 통로(166) 내에 실현되는 흡입 압력을 변경하기 위하여 그들의 엄지 손가락 또는 다른 대상을 위치시킬 수 있다. 예를 들면, 만일 보어(292)가 완전히 개방되거나 또는 덮여 있지 않으면, 모든 흡입이 아니더라도 대부분의 흡입은 삽입 부(130)의 제 1 단부(172)가 아니라 보어(292)를 통할 것이다. 다른 한편으로, 만일 보어(192)가 완전히 덮이거나 닫히면, 단부(172)에서 최대량의 흡입이 실현될 것이다. 따라서 완전한 폐쇄 및 완전한 개방 사이의 보어의 개방의 변경은 단부(172)에서 실현되는 흡입의 양을 상응하게 변경시킬 수 있다.
부가적으로 도 10을 참조하면, 가단성의 기다란 관상 몸체(126)는 일반적으로 바람직한 구성들 300A-D에 도시된 것과 같이, 다양한 구성들로 구부러질 수 있다. 관상 몸체(126)의 가단성의 본질은 비틀림 없이 그러한 다양한 구성들로 구부러지는 관상 몸체(126)에 대한 능력을 제공할 수 있으며 또 다른 구성으로 구부러지거나 형태화될 때가지 다양한 구성들을 유지할 수 있다. 또한, 가단성 관상 몸체(126)는 구부러짐을 용이하게 하는 맨드릴(mandrel)과 같은, 부가적인 공구들을 필요로 하지 않고 위에서 설명된 것과 같이 구부러지거나 형태화될 수 있다. 예를 들면, 수술을 실행하는 동안 구부림을 용이하게 하기 위하여 부가적인 공구 또는 다른 장비에 의지하지 않고 환자에 아주 근접하게 수술하는 동안에 의사가 손으로 여러 번 관상 몸체(126)를 구부릴 수 있는 것이 바람직하다.
게다가, 테플론 코팅과 함께 와이어들(236)의 나선형으로 감긴 구성은 와이어들을 파손하지 않고 90도를 포함하는 다양한 각도에서 가단성 관상 몸체(126)를 구부리기 위한 능력을 제공한다. 더 구체적으로, 세로 축에 대하여 비스듬히 그리고 서로에 대하여 아주 근접하게 관상 몸체(126) 주위를 나선형으로 감음으로써, 감긴 와이어들은 감긴 형태와 일치할 수 있으며 감긴 튜브와 함께 축으로 이동하거나 풀 수 있는데 따라서 구부러짐 동안에 조여지거나 및/또는 끊어지지 않는다. 부가하여, 테플론 코팅은 구부러짐 동안 튜브 및 외부 수축 코팅(272) 사이의 상대 이동을 갖도록 와이어들을 위하여 매끄러움(lubricity)을 제공한다.
또한, 말단 팁(222) 근처에 추적 장치(84)를 제공함으로써, 흡입 기구의 말단 팁(222)은 환자(34)의 체강 내의 가시선 범위 밖일 때 실질적으로 흡입 기구(100)의 말단 팁(222)에 대한 정확한 위치 데이터를 제공하도록 추적될 수 있다. 이는 가단성 흡입 기구(100)에 특히 유용한데 그 이유는 예를 들면, 팁이 핸들에 대하여 구부러질 수 있거나 이동될 수 있고 계속 추적될 수 있기 때문이다. 다른 한편으로, 만일 추적 장치가 핸들 내에 있었고(후방 추적 시스템에서와 같이) 관상 몸체(126)가 실질적으로 구부러졌거나 형태화되었으면, 내비게이션 시스템은 더 이상 말단 팁의 위치를 정확하게 추적할 수 없을 것이다. 이러한 점에서, 본 발명은 수술 동안에 필요할 수 있는 것과 같은 다양한 구성들로 구부러지거나 형태화될 수 있는 팁이 추적되는 가단성 흡입 기구를 제공하고, 말단 팁은 구부러지는 모든 위치에서 정확하게 추적될 수 있다.
사용에 있어서, 환자(34)는 수술 테이블 또는 다른 적절한 구조체 상에 위치될 수 있으며 환자의 적절한 이미지 데이터 또는 이비인후과용 영역과 같은, 내비게이션 공간이 획득될 수 있다. 이미지 데이터는 종래에 알려진 내비게이션 공간에 등록될 수 있다. 의사(50)는 가단성 흡입 기구(100)의 형태를 결정할 수 있다. 의사는 위에서 설명된 것과 같이, 표적 위치에 도달하고 기구(100)가 구부려진 형태를 유지하는 미리 결정된 형태로 흡입 기구를 구부리기 위하여 가단성 흡입 기구(100)의 형태를 결정할 수 있다. 구부리거나 형태화된 수술 기구(100)는 그리고 나서 이미지 데이터 상에 중첩된 기구(100)의 말단 팁의 위치를 나타내는 아이콘과 함께 표적 위치로 안내될 수 있다. 아이콘은 기구(100)와 같은 말단 팁의 추적된 상대 위치가 표적 위치에 내비게이션된 것을 도시한다. 게다가, 만일 형태화된 기구(100)의 표적 위치로의 내비게이션 동안에 의사가 형태화된 구성이 변경될 필요가 있다고 결정되면, 의사는 기구(100)를 새로 형태화된 구성으로 구부리거나 개조할 수 있으며 위에서 설명된 것과 같이 다시 진행한다.
도 11을 참조하여, 대안의 추적 장치 배치(84')가 설명될 것이다. 도 11에 도시된 것과 같이, 추적 장치(84')는 코일 어셈블리들(214)을 대신하여 사용될 수 있는 두 개 또는 세 개의 포장 코일 어셈블리(214')를 포함할 수 있다. 코일 어셈블리들(214')은 말단 팁(222)에 근접한 슬리브(190) 주위에 감길 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 코일 어셈블리들(214')은 세로 축(208)에 비정상적이고 비평형 각도를 갖는 랩(wrap) 축과 함께 오버래핑 방식으로 슬리브(19) 주위에 개별적으로 감겨질 수 있다. 도시된 바람직한 구성에서, 코일 어셈블리들(214')은 서로에 대하여 그리고 세로 축(208)에 대하여 비스듬히 슬리브(190) 주위에 감길 수 있다. 또 다른 바람직한 구성에서, 코일 어셈블리들(214')은 슬리브(190) 주위에 감길 수 있고 서로 떨어져 축 상으로 공간을 둘 수 있다. 코일 어셈블리들(214')의 또 다른 설명은 2010년 4월 29일에 "Method and Apparatus for Surgical Navigator"라는 발명의 명칭으로 출원된 미국특허 제 12/770,181에서 설명될 수 있으며, 이는 여기에 참조로써 전체가 통합된다.
도 12를 참조하여, 기구와 관련하여 또 다른 대안의 추적 장치(84')가 도시된다. 추적 장치(84")는 또한 추적 장치(84)를 대신하여 사용될 수 있으며 말단 팁(222)에 근접한 슬리브(190) 주위에 위치되는 복수의 계란형(oval) 코일 어셈블리들(214")을 포함할 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 두 개 내지 네 개의 코일 어셈블리(214")가 말단 팁(222)에 근접한 슬리브(190) 주위에 위치될 수 있다. 도시된 바람직한 구성에서, 네 개의 코일 어셈블리(214")는 도 12에 도시된 것과 같이, 말단 팁(222)에 근접한 슬리브(190) 주위에 주변방향으로 위치될 수 있고 축 코일(304)은 코일 어셈블리들(214")에 근접하게 위치될 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 두 개의 계란형 코일 어셈블리(214")에 축 코일(304)이 제공될 수 있다. 두 개의 코일 어셈블리(214")는 또한 축 코일(304)이 제공되는 두 쌍의 코일 어셈블리(214")를 포함할 수 있다.
코일 어셈블리(214")는 타원형(elliptical), 원형, 또는 계란형과 같은, 다양하게 선택되는 형태로 형성될 수 있다. 바람직한 일 구성에서, 축 코일(304)은 도 12에 도시된 것과 같이, 슬리브(19) 또는 몸체(126)의 외부 표면과 동심원일(concentric) 수 있으며 상기 외부 표면 주위에 감길 수 있다. 코일 어셈블리들(214") 및 축 코일(304)의 또 다른 설명이 2011년 1월 28일에 "Method and Apparatus for Image-Based Navigation"이라는 발명의 명칭으로 출원된 미국특허 제 13/016,740에 설명되는데, 이는 여기에 참조로써 전체가 통합된다.
하나 또는 그 이상의 실시 예들이 설명되고 도시되었으나, 통상의 지식을 가진 자들은 청구항들에 정의된 것과 같이 본 발명이 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 만들어질 수 있고 등가물이 그것들의 구성요소들을 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 게다가, 특징, 다양한 실시 예들 사이의 구성요소 및/또는 기능의 혼합 및 매칭이 여기서 표현적으로 고려될 수 있는데 따라서 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명으로부터 일례의 특징, 구성요소 및/또는 기능들이 위에서 달리 설명되지 않으면 적절히 또 다른 실시 예와 통합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 게다가, 본 발명이 본질로부터 벗어나지 않고 특정 상황 또는 재료를 본 발명에 적용하기 위하여 많은 변형이 만들어질 수 있다.
10 : 내비게이션 시스템
20 : 영상 시스템
24 : 씨-암
28 : 이미지 장치 컨트롤러
32 : 워크스테이션
34 : 환자
36 : 디스플레이 장치
44 : 사용자 인터페이스
50 : 사용자
60 : 전자기 추적 시스템
64, 68 : 코일 어레이
72 : 코일 어레이 컨트롤러
80 : 내비게이션 프로브 인터페이스
84, 84' : 추적 장치
100 : 가단성 수술 기구
110 : 튜브 어셈블리
114 : 핸들 어셈블리
118 : 추적 센서 배치
126 : 관상 몸체
130 : 삽입 부
134 : 관상 몸체의 외부 직경
138 : 관상 몸체의 내부 직경
142 : 제 1 단부
148 : 제 2 단부
152 : 내부 환상 리세스
166 : 흐름 경로
172 : 제 1 단부
176 : 제 2 단부
190 : 슬리브
208 : 세로 축
210 : 튜브 어셈블리
214, 214' : 코일 어셈블리
218 : 슬롯
222 : 말단 팁
223 : 관상 구조체
226 : 관상 구조체의 외부 표면
228 : 제 1 도선 세트
229 : 관상 구조체의 내부 직경
232 : 인쇄 회로 기판
236 : 제 2 도선 세트
244 : 연성 배킹
272 : 히트 슈링크
280 : 흡입 통로
304 : 축 코일

Claims (37)

  1. 근위 단부 및 말단부를 가지며, 상기 근위 및 말단부들 사이에 제 1 내부 흐름 통로를 정의하는 내부 직경을 가지며, 곧은 제 1 형상으로부터 굽혀진 제 2 구부러진 형상으로 상기 근위 및 말단 부들 사이에서 비틀림 없이 구부러질 수 있고, 수술동안에 환자와 인접한 의사에 의해 상기 구부러진 형상을 유지할 수 있는 것과 같이 가단성 금속 재료로부터 형성되는, 기다란 몸체 부;
    상기 몸체 부의 말단부 내에 수용되는 근위 단부와, 그리고 말단팁을 가지며, 추적장치의 말단부분에 강성지지를 제공하기 위해 구성된, 단단하고, 구부릴 수 없고, 비가단성 재료로 형성되는 곧은 관상 삽입 부;
    외부 표면 내에 형성되고 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 예각으로 위치되는 세로 축을 갖는 오목부를 포함하고, 상기 삽입 부 위로 수용되도록 형성되는 슬리브; 및
    상기 몸체 부의 근위 단부에 결합되고, 상기 제 1 내부 흐름 통로와 유체 연결되는 제 2 내부 흐름 통로를 포함하는 핸들 부;를 포함하되,
    여기서 상기 추적장치는 상기 슬리브의 말단부에 인접하게 위치되고, 수술 기구의 말단 팁을 추적하기 위하여 내비게이션 시스템과 통합하도록 적용되고, 상기 오목부 내에 위치되도록 배열되는 전자기 코일을 포함하고,
    상기 추적 장치로부터 상기 핸들 부로 상기 몸체 부 주위에 감긴 적어도 하나의 쌍으로 된 도선들을 포함하며, 상기 감긴 도선들은 상기 몸체 부의 구부러짐 동안에 조여지거나 끊어지지 않도록 상기 몸체 부의 구부러진 구성에 일치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 쌍으로 된 도선들은 상기 추적 장치로부터 상기 핸들 부로 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 쌍으로 된 도선들은 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감기며 상기 나선형으로 감긴 쌍으로 된 도선들 각각의 회전은 축상으로 14-45 ㎜로 떨어져 간격을 두는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 기다란 몸체 부 및 추적 장치를 덮는 외부 중합체성 슈링크 끼워맞춤 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 쌍으로 된 도선들은 함께 꼬여지고 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 5-45도의 각에서 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 각은 30도를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 쌍으로 된 도선들은 각각 그것들의 외부 표면상에 매끄러운 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서, 상기 예각은 55도를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 슬리브 내에 각각 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 55도의 각도에 위치되는 세로 축을 갖는, 상기 슬리브의 외부 표면 주위에 주변으로 동일하게 간격을 두는 세 개의 오목부를 포함하며,
    상기 추적 장치는 상기 슬리브의 외부 표면 내에 형성되는 상기 세 개의 오목부 중 하나에 위치되도록 구성되는 세 개의 전자기 코일 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 슬리브의 외부 표면 주위에 주변으로 간격을 두는 세 개의 평평한 평면 섹션들을 더 포함하며, 상기 세 개의 오목부 각각은 상기 평평한 섹션들 중 상응하는 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 코일 어셈블리들 각각은 각각의 쌍으로 된 도선들 을 포함하고, 상기 쌍으로 된 도선들 각각은 상기 추적 장치로부터 상기 핸들 부까지 서로 인접한 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감기며 상기 나선형으로 감긴 쌍으로 된 도선들의 회전은 축상으로 15-45 ㎜로 떨어져 간격을 두는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 몸체 부의 외부 실린더형 표면에 일치하는 연성 배킹을 갖는 인쇄 회로 기판을 더 포함하며,
    상기 세 개의 쌍으로 된 도선들 각각은 제 1 및 제 2 도선들 세트를 포함하되, 상기 제 1 도선들 세트는 일 단부 상의 각각의 코일 어셈블리 및 제 2 반대편 단부에서 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 단부에 연결되며, 상기 제 2 도선들 세트는 일 단부에서 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 반대편 단부에 연결되고 상기 인쇄 회로 기판으로부터 핸들 부까지 서로 인접한 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감기며 상기 나선형으로 감긴 쌍으로 된 도선들의 회전은 축상으로 30 ㎜로 떨어져 간격을 두는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 슬리브, 삽입 부, 인쇄 회로 기판 및 몸체 부를 덮는 외부 중합체성 수축 층을 더 포함하며, 상기 도선들은 상기 외부 수축 층 및 상기 몸체 부 사이에서 이동가능하게 캡쳐되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 코일은 0.5 ㎜ 이하의 외부 직경 및 1.5 내지 2.0 ㎜ 사이의 축 길이를 갖는 실린더 형태를 형성하도록 감긴 복수의 권선들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 코일은 상기 코일 어셈블리의 반대편 단부들 사이에 적어도 부분적으로 오목부 또는 오목부 외부 표면을 형성하도록 감긴 복수의 권선들을 포함하며, 상기 오목부 외부 표면은 일반적으로 상기 몸체 부의 실린더형 표면 주위에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 추적 장치는 상기 기다란 몸체 부의 말단부에 위치되고 상기 몸체 부의 세로 축에 수직으로 지향되는 적어도 두 개의 코일 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 추적 장치는 상기 말단 팁에 인접한 상기 몸체 부 주위에 둘러싸인 적어도 두 개의 코일 어셈블리들을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 코일 어셈블리들은 상기 몸체 부의 세로 축에 비정상이고 비평행인 랩 축을 갖는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 코일 어셈블리들은 서로에 대하여 오버래핑 방식으로 상기 몸체 부 주위에 둘러싸인 세 개의 코일 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 추적 장치는 상기 말단 팁에 인접하게 위치되는 적어도 두 개의 계란형 코일 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  22. 제 21항에 있어서, 적어도 두 개의 계란형 코일들이 제공되는 축 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 계란형 코일 어셈블리들은 두 쌍의 계란형 코일 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  24. 제 1항에 있어서, 상기 추적 장치는 각각 상기 몸체 부를 따라 핸들 부로 직접적으로 확장하는 각각의 쌍으로 된 도선들을 갖는 세 개의 코일 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  25. 근위 단부 및 말단부를 가지며, 상기 근위 및 말단 부들 사이에 제 1 내부 흐름 통로를 정의하는 내부 직경 및 상기 말단부의 내부 직경 내에 형성되는 환상 리세스를 가지며, 곧은 몸체 부를 지닌 제 1 곧은 형상으로부터 굽혀진 몸체 부를 지닌 제 2 구부러진 형상으로 상기 근위 및 말단 부들 사이에서 비틀림 없이 구부러질 수 있고, 수술동안에 환자와 인접한 의사에 의해 상기 구부러진 형상을 유지할 수 있는 것과 같이 가단성 금속 재료로부터 형성되는, 기다란 관상 몸체 부;
    상기 몸체 부의 말단부 내에 수용되는 근위 단부와, 그리고 말단 팁을 가지며, 추적장치의 말단부분에 강성지지를 제공하기 위해 구성된, 단단하고, 구부릴 수 없고, 비가단성 재료로 형성되는 곧은 관상 삽입 부;
    상기 삽입 부 위로 수용되도록 구성되고, 상기 삽입 부의 말단팁으로부터 부분적으로 상기 삽입 부의 근위 단부를 향하여 확장하는 슬리브;
    상기 몸체 부의 근위 단부에 결합되고 상기 제 1 내부 흐름 통로와 유체 연결되는 제 2 내부 흐름 통로를 포함하는 핸들 부; 및
    상기 몸체 부, 슬리브, 삽입 부 및 추적 장치를 덮는 연성 외부 층;을 포함하되,
    여기서 상기 추적장치는 상기 삽입 부의 말단 팁에 인접한 상기 슬리브에 결합되고, 수술 기구의 말단 팁을 추적하기 위하여 내비게이션 시스템과 협력하도록 적용되고, 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 예각에서 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감긴 적어도 하나의 쌍으로 된 도선들을 포함하며, 상기 나선형으로 감긴 쌍으로 된 도선들은 상기 몸체 부의 구부러짐 동안에 조여지거나 끊어지지 않는 것과 같이 상기 몸체 부의 구부러진 구성에 일치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 추적 장치는 적어도 두 개의 코일 어셈블리를 포함하되, 상기 코일 어셈블리 각각은 상기 말단 팁에 인접한 상기 슬리브에 결합되고 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 예각으로 지향되는 세로 축을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 코일 어셈블리는 서로에 대하여 비평형 구성으로 지향되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 코일 어셈블리는 세 개의 코일 어셈블리를 포함하며; 및
    상기 세 개의 코일 어셈블리 중 적어도 두 개는 상기 세로 축 및 서로에 대하여 예각으로 지향되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  29. 제 25항에 있어서, 상기 추적 장치는 적어도 두 개의 코일 어셈블리를 포함하며, 상기 코일 어셈블리 각각은 상기 말단 팁에 인접한 상기 슬리브에 결합되고 상기 몸체 부의 세로 축에 수직으로 지향되는 세로 축을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 코일 어셈블리 각각은 그것들의 상기 말단 팁에 인접한 상기 몸체 부의 외부 표면에 고정되는 연성 인쇄 회로 기판에 결합되는 제 1 쌍으로 된 도선들;을 포함하며 상기 적어도 하나의 쌍으로 된 도선들은 각각 상기 인쇄 회로 기판에 결합되는 단부를 가지고 그것들의 상기 세로 축에 대하여 예각에서 서로에 인접한 그것으로부터 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감기며, 각각의 회전은 축상으로 15-45 ㎜로 떨어져 간격을 두는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  31. 제 28항에 있어서, 각각의 상기 코일 어셈블리는 상기 슬리브의 주변 주위에 서로 등거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 단단한 삽입 부의 근위 단부는 상기 인쇄 회로 기판의 전체 축 길이 하에서 확장하기 위하여 상기 몸체 부 내로 확장하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  33. 제 25항에 있어서, 상기 말단 팁은 모깎은 또는 둥근 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  34. 제 25항에 있어서, 상기 연성 외부 층은 중합체성 재료로 형성되는 슈링크 끼워맞춤 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  35. 제 25항에 있어서, 상기 쌍으로 된 도선들은 상기 연성 외부 층 및 상기 몸체 부 사이에서 이동가능하게 캡쳐되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  36. 제 25항에 있어서, 상기 추적 장치는 각각 상기 몸체 부를 따라 상기 핸들 부에 직접 확장하는 각각의 쌍으로 된 도선들을 갖는 세 개의 코일 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  37. 근위 단부 및 말단부를 가지며, 상기 근위 및 말단 부들 사이에 제 1 내부 흐름 통로를 정의하는 내부 직경 및 상기 말단부의 내부 직경 내에 형성되는 환상 리세스를 가지며, 곧은 몸체 부를 지닌 제 1 곧은 형상으로부터 굽혀진 몸체 부를 지닌 제 2 구부러진 형상으로 상기 근위 및 말단 부들 사이에서 비틀림 없이 구부러질 수 있고, 수술동안에 환자와 인접한 의사에 의해 상기 구부러진 형상을 유지할 수 있는 것과 같이 가단성 금속 재료로부터 형성되는, 기다란 관상 몸체 부;
    상기 몸체 부의 말단부의 환상 리세스 내에서 수용되는 근위 단부와, 그리고 말단 팁을 가지며, 단단한, 구부러질 수 없고 비가단성 재료로 형성되는 관상 삽입 부;
    상기 삽입 부 위로 수용되도록 구성되고, 상기 삽입부의 말단팁으로부터 부분적으로 상기 삽입 부의 근위 단부를 향하여 확장하는 중합체성 슬리브;
    상기 삽입 부의 말단 팁에 인접한 슬리브에 결합되고, 수술 기구의 말단 팁을 추적하기 위하여 내비게이션 시스템과 협력하도록 적용되며, 상기 슬리브의 외부 표면 내의 오목부에 결합되는 적어도 두 개의 전자기 코일 어셈블리들을 포함하고, 여기서 각 전자기 코일 어셈블리는 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 예각에 위치되고, 상기 관상 삽입 부에 의해 단단하게 지지되는 추적 장치;
    상기 몸체 부의 근위 단부에 결합되고 상기 제 1 내부 흐름 통로와 유체 연결되는 제 2 흐름 통로를 포함하는 핸들 부; 및
    상기 몸체 부, 슬리브, 삽입 부 및 추적 장치를 덮는 연성 중합체성 외부 히트 슈링크 층;을 포함하되,
    상기 추적 장치는 상기 몸체 부의 세로 축에 대하여 예각에서 서로 인접한 상기 몸체 부 주위에 나선형으로 감긴 각각의 상기 코일 어셈블리를 위하여 하나의 쌍으로 된 도선들을 포함하며, 상기 나선형으로 감긴 쌍으로 된 도선들은 상기 관상 몸체 부의 구부러짐 동안에 조여지거나 끊어지지 않는 것과 같이 상기 몸체 부의 구부러진 구성에 일치하도록 구성되며, 상기 쌍으로 된 도선들은 상기 가단성 관상 몸체 부 및 상기 연성 외부 층 사이에서 이동가능하게 캡쳐되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
KR1020127030852A 2010-04-30 2011-04-29 내비게이션되는 가단성 수술 기구 KR101478264B1 (ko)

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