KR20000070400A - 에너지를 사용하여 안내하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면아래의 표적(50)으로 예정된 시각경로선(65)을 따른 레이져 등의 에너지 빔(66)에 의해 안내되는 신체조직검사 바늘, 시린지 또는 드릴 등의 투입기기(400)이다. 이 기기는 표적으로의 시각경로선내에 에너지 빔을 직사하는 에너지 빔 조준 및 지시 시스템과 관련하여 사용되도록 적합화되었다. 이 기기는 표적으로의 경피접근용 수단, 에너지 전달부분 및 상기 표적으로의 경피접근용 수단과 상기 에너지 전달부분 사이에 배설된 에너지 응답수단을 포함하고, 표적으로의 시각경로선을 따라 표면아래의 표적으로의 경피접근용 수단을 전진시키며, 기기와 예정된 시각경로선의 정렬의 보이는 표시를 위한 에너지 응답수단을 조작자가 관측하는 방법으로 사용된다.

Description

에너지를 사용하여 안내하는 장치 및 방법 {ENERGY GUIDED APPARATUS AND METHOD}

신체조직검사(biopsies), 리젼 드레이니지(lesion drainage), 정위법(stereotaxis) 및 디스콜리시스(discolysis)를 포함한 다양한 의료과정은, 바늘(needle), 로칼리제이션 와이어(localization wires) 또는 다른 신체조직검사 기구등의 의료 기기의 삽입과 위치지정에 고도의 정밀도가 요구한다. 올바른 접근위치 즉, 정확한 진입지점이 예정되고 피하의 표적에 적절한 시각경로를 따른 기기의 위치지정 및 삽입을 하는 것은, 이 과정의 성공에 있어서 가장 중요하다.

CT 스캔(컴퓨터 단층사진 촬영법)이나 투시 촬영은 많은 경우에, 외과의가 피부밑이나 피하의 표적 즉, 의학적으로 관심사인 종양 등 환자의 내부 해부부분을 볼 수 있도록 해주는 신체조직검사 같은, 의료과정과 더불어 수행된다. 이 스캔은, 내부 기관, 조직, 골격 및 이상성(abnormalities) 등의 깊은 구조를 보여주는 "컷(cut)" 또는 "스캔(scan)" 플레인을 통하여, 외과의에게 환자의 횡단면 영상을 제공한다. 신체조직검사 바늘, 드레이니지 카테테르(catheter) 또는 다른 기기이든 간에, 외과의는 이 영상을 이용하여 적당한 기기의 시각 경로의 최적선을 선택한다. 그 다음 외과의는 추출하거나 그 밖의 작업을 위해 바람직한 선을 따라 기기를 표적이나 이상성에 안내한다.

이용할 수 있는 영상 기술을 사용하여, 신체조직검사 바늘이 표적의 적합한 경로를 따라 맞추도록 요구되는 삽입 깊이와 각도는 매우 높은 정도의 정확도를 확립할 수 있다. 게다가, 이 시스템은 환자 해부의 특정 피하의 요소나 표적으로 도달하기 위해 선택적인 조명이나 시야를 제공할 수 있다고 알려져 있다. 이런 시스템은 Landi등에 의한 미국 특허번호 5,212,720에 들어있다.(여기에 참고용으로 첨부되었다.) 이 이중 방사광 조준 시스템(dual radiation targeting system)에서, 시각적으로 불투명하고 X레이에 투명한 물체인 피하 지역은, X레이 광원과 레이져가 바람직한 라이트 빔 광원인, 2개의 방사광원을 이용해 얻어진 시각경로의 보이는 선을 따라 조준된다. 이 시스템에서 레이져광 빔은 X레이와 표적사이에 위치한 깊은 구조에 시각적으로 볼수 있는 선을 제공한다. 외과의는 투입 기기를 환자의 체내 표적의 바람직한 경로를 따라 정렬시키기 위해 이 시각적으로 보이는 선을 이용한다.

그러나 실제의 사용에 있어, 바람직한 삽입각도를 반영한 기기의 삽입과 정확한 위치선정과, 표적의 시각 경로선은 유지하기가 어렵다. 투시영상이 단독으로 쓰인다면, 시행착오법이 종종 이용된다. 이것으로 외과의는 바람직한 접근 각도를 확정한다. 그리고나서 바늘의 위치를 관측하고 요구되는대로 그것의 경로를 바꾸기위해 디스플레이(display)를 관찰하며, 기기의 바늘을 환자의 몸속으로 천천히 전진시킨다. 이 기술은 외과의가 기기와 기기로부터 분리된 모니터사이에서 그의 주의를 바꿀것을 요구하는 단점을 가지고 있다.

결과적인 위치선정의 부정확성은 환자에 상당한 불편을 유발하고, 몇몇 경우에는 표적에 대한 바늘의 적당한 위치를 성취하기 전에 반복되는 바늘 삽입이 요구된다.

게다가, 투시영상 기술은 외과의와 환자 모두의 동시의 이온화 방사능 노출과 함께 위치 정보를 얻기위해 반복된 투시영상들을 요구한다. 다중 CT스캔은 엄격히 요구되는 이용가능한 CT스캔 타임을 구속한다. 따라서, 이 과정의 길이와, 마취상태의 시간과, 외과의와 환자의 누적 이온화 방사능 노출을 줄이도록 투입기기의 삽입과 위치지정의 정확도를 높이는 것이 매우 바람직하다. 레이져 조준 시스템이 영상 시스템과 더불어 쓰일때에도, 바람직한 정밀도로 표적의 예정된 시각경로선에 정렬하도록 외과의가 투입기기를 관측하고 유지하기가 어렵다. CT기반의 신체조직검사와 다른 과정들을 수행하기 위하여 시행착오법보다 향상된 몇몇 다른 개량도 이루어 졌다. 예를 들면, 디스콜리시스와 정위 과정 각각을 위한 기계적 안내 장치에 관한 미국특허 4,638,799와 4,706,665가 있고, 디스콜리시스 과정을 위한 다른 기계적 안내 기구에 관한 미국특허 4,723,524가 있고, CT로 안내되는 드레이니지와 신체조직검사 과정을 위한 안내 장치에 관한 미국특허 4,733,661과 4,930,525와 5,102,391이 있다.

일반적으로, 위의 참조용 특허 공보에 실려있는 기구들은 CT 스캐너에 엄격하게 고정되어 있다. 그러나, 이런 장치들은 CT 스캐너에 대하여 정확한 부착과 정렬을 요하는 등 몇몇 결점들을 가지고 있다. 더우기, 이 기구는 외과의의 조작을 방해할 수 있고, 신체조직검사 과정이 CT 스캐너의 위치에서 수행되도록 요구한다. 이외에 기재된 기구들은 CT 스캐너로부터 분리되어 있으나, 천장이나 벽 또는 바닥에 부착된다. 어떤 기구들은 바늘이나 신체조직검사 장치를 일체형으로 가지고 있어 매번 사용전에 살균이 요구된다. 게다가, 위의 기구들중 몇몇은, 그들은 단지 환자 몸을 통한 세로로 뻗은 세로 플레인에 대한 바늘 삽입 각도를 측정하고 유지하는 것에만 관련있으므로, 표적에 바람직한 시각경로선을 따라 신체조직검사 장치의 정확한 위치지정을 확정하기 위한 어떤 수단도 제공하지 않는다.

Frederick의 미국 특허 4,651,732은 빛의 얇은 면에 의해 표현되는 2개의 교차 플레인의 원리에 기초한다. 플레인들의 교차는 선을 결정하는데, 이 선은 신체조직검사 기구의 올바른 삽입각도를 결정하도록 위치되어 질 수 있다. 이 시스템의 이용에 있어서, 신체조직검사 기기는 그것을 삽입하는 동안 그것이 양 라이트 빔의 그림자를 만들도록 유지된다. 따라서, 두 플레인들의 교차에 의해 상기 기기가 선택된 경로을 따라간다는 것이 이론적으로 보장된다.

그러나 이 시스템은 시스템이 잘 동작하기 위해서는 2개의 분리된 광원이 시스템에 대해 정렬되어야 한다는 요구사항을 포함한 결점들을 가지고 있다. 광원은 환자로부터 상당한 거리에 위치하고 있으므로, 이 광빔의 정렬은 극도로 높은 정확도를 지니고 이루어져야 한다. 이 시스템은 외과의가 신체조직검사 장치를 2개의 광플레인에 동시에 일치하도록 유지하는 것이 요구되는 추가적인 어려움을 가지고 있다.

게다가, 이것은 비투시영상 또는 동물 신체의 내부 구조(Asee) 뿐만 아니라 수리를 하거나, 아니면 드릴(drill), 보어(bore) 또는 펀치(punch) 같은 투입기기를 삽입할때, 건물의 벽, 배의 격벽 및 그와 유사한 것들처럼 무생물의 표면 내부 구조에도 적절히 쓰인다. 이런 기술들은 X레이 영상, 투시 영상, 그리고 보다 최근의 초음파 영상, 컴퓨터 단층촬영법 및 자기공명영상을 또한 포함한다. 그러나, 예정된 시각경로선을 따라 표면 내부의 표적에 접근하는, 영상과 조준 시스템과 더불어 사용되는 기기의 필요성이 있어 왔다.

따라서, 표적에 예정된 시각경로선으로의 정렬의 표시를 제공하고, 고도로 정확하고 사용하기가 용이한 투입기기가 요구된다.

본 발명은 일반적으로 삽입장치 및 투입(invasive) 기기등에 관한 것으로 특히 가시광 빔(beam) 같은 에너지 빔에 의해 몸안의 미리 선택된 표적으로 안내되기에 적합한 투입 기기, 예컨데, 환자 체내의 조직덩어리로의 신체조직검사용 바늘 등에 관한 것이다.

본 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들과 특징들은 첨부된 도면들을 참고하여 다음의 설명과 청구항을 통해 보다 명확해질 것이다.

이 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 묘사하였고, 따라서 본 발명의 제한으로 고려될 수 없음을 이해하면, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 부가적인 특성 및 세부사항이 설명될 것이다.

도 1은 본 발명과 연계하여 사용되며, 표면내부의 표적으로 예정된 경로를 따라 에너지 빔을 방출하는 에너지원의 개략도이다.

도 1A는 관통될 표면의 평면도이다.

도 2는 도 1의 에너지원과 함께 사용되는 본 발명에 따른 투입기기의 개략도이다.

도 2A는 도 2에 도시된 에너지 전달부분의 근단의 사시도이다.

도 3A는 본 발명의 에너지 전달부분의 반지름(d)과 길이(l)사이의 관계를 나타내는 단면도이다.

도 3B는 d가 감소할때, 본 발명의 에너지 전달부분의 반지름(d)과 길이(l)사이의 관계를 나타내는 단면도이다.

도 3C는 l이 증가할때, 본 발명의 에너지 전달부분의 반지름(d)과 길이(l)사이의 관계를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신체조직검사 기기의 사시도이다.

도 6은 도 5에 도시한 신체조직검사 기기를 반대방향에서 바라본 사시도이다.

도 7은 도 6의 신체조직검사 기기의 측단면도이다.

도 8A는 도 8에 도시한 주사기 기기의 에너지 전달부분의 사시도이다.

도 9는 본 발명의 다른 선택적인 실시예에 따른 드릴 기기의 부분 절개 측면도이다.

도 9A는 도 9에 도시한 드릴 기기의 에너지 전달부분의 사시도이다.

도 10은 탐침으로부터 분리된 기기의 삽관을 나타내는 본 발명에 따른 신체조직검사 기기를 표시하는 측면도이다.

도 11은 신체 표면을 관통하는 것을 나타내는 신체조직검사 기기의 정면도이다.

그러므로 본 발명의 목적은 그 안에서 에너지 빔이 체내의 미리 선택된 표적에 직사되고, 그 안에서 투입기구가 신체의 표면을 통과함에 의해 미리 선택된 표적에 접근하도록 조작되고, 그 안에서 에너지 빔이 바람직한 관통지점의 신체 표면에 투사되고, 그 안에서 에너지 빔의 방향이 투입 기기가 신체를 관통하는 바람직한 각도와 축을 가리키고, 투입 기기는 원단(遠端)과 근단(近端)을 갖는 신장된 에너지 전달부분과 근단에서 에너지 빔을 받고 원단으로 받은 에너지 빔을 전도하도록 개조된 신장된 에너지 전도부분을 포함하는 시스템을 제공하는 데에 있다. 이 기기는 표적으로의 경피접근용 수단과, 이 표적으로의 경피접근용 수단과 에너지 전달부분의 원단과의 사이에 위치한 에너지 응답수단을 더 포함한다. 이 에너지 응답수단은 표적으로의 경피접근용 수단이 에너지 빔과 축상으로 정렬될때마다 가시광을 발산한다.

본 발명의 또다른 목적은 바늘을 신체로 삽입하기 위한 기기와, 체내에 미리 선택된 지점을 향한 투시 광선을 가리키도록 조작된 영상 시스템의 결합을 제공하는데 있다. 이 기기는 원단과 근단을 갖는 신장된 광 전달부분을 포함하고, 신장된 광 전달부분은 투시 광선을 근단에서 받아서 원단으로 보내도록 되어 있다. 이 기기는 광 전달부분과 동일직선 동일축상의 바늘 부분을 추가로 포함한다. 광 응답수단은 상기 바늘 부분과 광 전달부분의 원단과의 사이에 위치하고, 광 전달부분이 투시광선과 축상으로 정렬될 때마다 가시광을 발산한다.

본 발명의 또다른 목적은 투입 기기가 체내로 축상으로 삽입되는 투입 과정중에, 투입 기기의 미리 예정된 경로를 따라 정확한 안내를 제공하는 방법을 제공하는데 있다. 이 방법은 a)라이트 빔으로 예정된 경로를 비추는 단계와, b)기기가 비춰진 예정된 경로와 축상으로 정렬되었을때, 기기로부터 가시광이 발산되도록 투입기기를 적합화하는 단계와, c)기기에서 가시광이 방출되도록 기기를 광선에 축상으로 정렬시키는 단계와, d)기기로부터 방출된 가시광을 관측함으로써 기기와 광선과의 정렬을 축상으로의 정렬을 유지하면서, 예정된 경로를 따라 정렬된 기기를 움직이는 단계와, e)기기로부터 방출된 가시광을 관측함으로써 기기와 라이트 빔과의 정렬을 축상으로의 정렬을 유지하면서, 체내로 정렬된 기기를 삽입하는 단계로 이루어진다.

도 1내지 9에서 나타낸 본 발명의 실시예에 대한 다음의 세부설명은 앞서 주장한대로 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 없고, 단지 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 표현한 뿐이다. 본 발명의 현재 바람직한 실시예는 도면을 참고하여 가장 잘 이해될 수 있다. 여기서 같은 부분들은 전체적으로 같은 번호로 구성되었다.

이제 도면들, 특히 도 1을 언급하면, 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 형태의 에너지 빔 조준 시스템(60)은 영상화된 표면내부의 표적(50)을 향해 예정된 시각경로선(65)을 따라 직사되는 에너지 빔(66)을 제공한다. 영상화된 표면내부의 표적은 표면 아래의 또는 신체와 대상 사이의 표적이다. 이 위치와 체내의 위치는 X레이 시스템이나 CT 스캐너같은 영상수단의 이용하여 결정된다.

에너지 빔(66)이 어떤 지점(71)으로 어떤 각도(72)로 관통될 신체(80) 또는 대상의 표면(52)위, 달리 언급하면 피부(52)위를, 투시한다. 지점(71)과 각도(72)는 함께 표적(50)에 예정된 시각 경로선(65), 달리 언급하면 바람직한 접근경로(65)를, 결정하도록 돕는다. 에너지 빔(66)은 표적(50)에의 시각경로선(65)은 따라 직사될때, 표적(50)에 접근하는 경로(65)를 따라 투입기기(도 2에서 400으로 표시한대로)를 안내하는데 이용될 수 있다.

에너지 빔 조준 시스템(60)은 여기에 참고로 통합된 Landi등에 의한 미국특허 5,212,720에 설명된 형태의 이중 방사선 조준 시스템이 선호된다. 이 시스템에서, X레이에 투명하고, 광학적으로 불투명한 대상의 표면내부의 80으로 표현된 지역은 보이는 시각경로선(65)을 따라 조준되고, X레이 광원과 레이져가 바람직한 라이트 빔 광원(60)인 2개의 방사 광원에 의해 얻어진다.

에너지 빔 조준 시스템(60)이 표적(50)에 바람직한 접근 경로(65)를 따라 에너지 빔(66)을 직사할때, 도 2에 400으로 표시된 투입기기는 피부를 통해 신체를 관통하는데 또는 이것에 의해 표적(50)에 경피적으로 접근하는 표면을 관통하는데에 사용될 수 있다. 이 표면(52)은 횐자의 신체일 수도 있고, 또는 벽, 선체같은 대형 구조물일 수 있고, 또는 표면내부의 표적에 접근하기 위해 투입기기를 내부로 인도하길 원하는 다른 표면구조일 수도 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투입기기(400)를 나타낸다. 투입기기(400)는 근단(451)과 원단(452)을 갖는 신장된 에너지 전달부분(430)과; 표적(50)으로의 경피접근을 위한 수단(440)과; 이 표적(50)으로의 경피접근을 위한 수단(440)과, 신장된 에너지 전달부분(430)이 에너지 빔(66)과 축상으로 정렬될때마다 가시광을 발산하는 에너지 응답수단을 포함한다. 표적(50)으로의 경피접근을 위한 수단(440)은 바람직하게는 신장된 에너지 전달부분(430)과 동일선, 동일축을 이룬다.

에너지 전달수단(430)은 바람직하게는 근단(451)에서 원단(452)으로 신장된 중앙 동축의 에너지 전달채널(도 2A에 445로 잘 표시된대로)을 갖는 신장된 막대이다. 에너지 전달부분(430)은 개구부(436)를 통해 에너지 빔(66)을 받는 근단(451)에 적합화되어 있다. 개구부(436)는 에너지 빔으로의 접근을 제공하고 에너지가 에너지 전달채널(445)로 보내지는 것을 허용한다. 개구부(436)는 바람직하게는 플랜지(435)에 의해 둘러싸여 있다.

에너지 전달채널(445)은 중공구조(hollow core)가 될 수 있고, 또는 채널의 개구부(436)로부터 원단(452)으로 에너지의 전도가 가능한 어떤 물질로 구성할 수 있다. 에너지가 가시광 에너지일때, 에너지 전달채널은 플라스틱 또는 에너지 전달채널(445)의 길이방향을 따라 가시광 전도가 가능한 다른 단단한 불투명 물질로 형성될 수 있다.

에너지 빔(66)은 바람직하게는 레이져 빔같은 가시광 빔이다. 이 경우에 플랜지(435)(도 2A에 잘 나타나 있다)는, 조작자나 외과의가 에너지 빔(66)이 에너지 전달채널(445)의 축(421)과 정렬된 개구부(436)로 들어가도록 투입기기(400)의 위치를 조정할 수 있도록, 개구부(436)에 관한 빔의 위치의 보이는 표시를 제공한다. 플랜지(35)의 폭(h)은 원하는 표시에 따라 바뀔 수 있다. 투입기기(400)의 축이 에너지 빔(66)과의 정렬을 벗어났을때, 좁은 플랜지 폭(h)은 에너지 빔(66)과 보이는 접촉부분을 줄인다. 넓은 플랜지 폭은 정렬상에 더 넓은 편차에 대해서 에너지 빔(66)과의 보이는 접촉부분을 유지한다. 플랜지(435)는 바람직하게는 흰색으로, 또는 에너지 빔(66)이 촛점이 더 잘 맞고, 투시상의 플랜지(435) 표면위의 점이 확실히 보이도록 형성한다.

이 분야의 숙련된 사람들이 알 수 있는 바와 같이, 도 2의 440과 유사한 표적으로의 경피 접근용 수단을 다양하게 갖는 기기와 장치의 다양한 변형은 에너지 전달부분(430), 에너지 전달채널(445) 및 에너지 응답수단(425)을 포함하도록 개량될 수 있다. 의료 기기 외에도, 이들 기기는 드릴, 보어, 펀치 및 표면내부의 표적에 도달하기 위해 표면을 관통하는데 이용되는 다른 기구를 포함할수 있다.

전자공학 기술이 숙련된 사람들이 알 수 있는 바와 같이, 에너지 빔은 가시광, 적외선 등, 또는 레이져로 제공되는 빛, 또는 음극선, 전자 빔같은 직진하는 빔의 형태로 전달되는 것이 가능한 다른 형태의 에너지로 될 수 있다. 에너지 응답수단(425)은 반투명 또는 가시광에 응답하는 다른 물질로 되거나, 다른 형태의 전자기 전도에 응답하는 센서가 될 수 있다. 에너지 응답수단(425)은 받은 에너지에 응답하여 보이는 표시를 제공하거나, 받은 에너지에 응답하여 청각적 또는 촉각적 표시를 제공한다. 이 모든 변형들은 본 발명의 권리범위 안에 있다.

도 3은 에너지 전달부분(430)을 구성할 때 고려해야 할 일반적인 설계원리를 도시한다. 도면에 나타난 바대로, 그리고 잘 알려진 원리에 따라, 에너지 전달부분(430)의 길이(l)와 에너지 전달채널(445)의 지름(d) 사이의 관계는, 에너지 빔(66)이 에너지 전달부분(430)의 길이(l)를 횡단하도록 허용함으로써, 용인될수 있는 중심축(21)으로부터 양쪽으로의 최대 편차(e)를 결정한다.

주어진 지름(d)(도 3A에 도시한대로)과 주어진 길이(l)를 갖는 에너지 전달부분(430)은, 에너지 빔(66)이 채널 횡단과 에너지 응답수단(425)으로의 도달이 방해받기 전까지의, 축(21)으로부터의 허용 편차를 결정한다. 허용오차(e)가 과도하다면, 에너지 응답수단(425)은 빛나지 않을 것이다. 빛나지 않음은 기기(400)가 경로(65)와의 정렬상태서 벗어났음을 표시한다.

도 3A에 도시한 것과 같은 길이(l)를 가지나, 더 작은 지름(d)(도 3B에 도시한대로)을 갖는 에너지 전달부분(430)은, 에너지 응답수단(425)이 꺼지기 전에, 축(21)으로부터의 더 작은 오차만을 허용할 것이다.

도 3C는 주어진 지름(d)에서 에너지 전달부분(430)의 더 긴 길이(l)의 효과를 도시한다. 더 긴 길이(l)는 축(21)으로부터의 오차(e)의 허용값을 더 작게하고, 기기(400)에 대한 정렬 가능성과 정확도를 크게 한다.

이제 도 5, 6 및 7을 관찰하면, 이들은 적당한 실시예인, 신체조직검사 기기(10)로 구현된 본 발명의 원리에 따른 투입기기를 도시한다. 신체조직검사 기기(10)는 도 1의 66으로 가장 잘 표시된 레이져 빔 형태의 빛에너지에 응답하도록 개량되었다.

부호 10에 나타낸 실시예에서, 신장된 에너지 전달부분은 내부에 에너지 전달채널(45)이 배설된 케이징(casing)(30)을 포함한다. 케이징(30)은 레이저빔과 같은 직사된 라이트 빔이 근단(51)로부터 원단(52)까지 케이징(30)의 축선에 따른 일반적으로 직선인 경로를 이동할 수 있게 하는 에너지응답특성을 가지는 적합한 재료나 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 케이징(30)은 삽입중 조작자가 신체조직검사 기구(10)를 단단히 쥘 수 있도록 해주는 편리한 취부면을 제공한다.

에너지 전달채널(45)은 케이징(30)의 원통형내부 중공심(hollow cylindrical inner core)으로 이루어 질 수 있는데, 상기 심(core)은 케이징(30)의 근(近)단에 위치한 개구부(36)에서 직사 레이저광선을 수용하고, 케이징(30)의 근단로부터 원(遠)단에 이르는 일반적으로 직선인 경로로 상기 심을 통해 레이저광선을 안내하기에 적합하다. 에너지 안내 채널(45)를 형성하는 케이징(30)의 안쪽면은, 필요하다면, 광학분야에서 잘 알려진 원리에 따라, 적절한 광응답성 혹은 광반사성 피막을 부가하여 에너지안내채널(45)의 광전도특성을 최대화 할 수도 있다.

혹은, 에너지전도채널(45)는 중공심으로 구성하는 것과 달리, 알맞은 광전도성, 혹은 반투명한 재료로 구성하는 것도 가능하다. 알맞은 재료란 레이저광이 바람직한 허용치내에서(+/-e, 도 3A, 3B, 3C와 연계하여 설명된 바와 같음) 채널(45)의 축(21)과 같은 축으로 될 때에만, 레이저광으로부터의 광이 케이징(30)의 근단로부터 원단까지 통과할 수 있도록 하는 것을 말한다.

본 발명의 주안점에 따르면, 신체조직검사 기구(10)는 표적으로의 경피접근용 수단, 여기서는 탐침수단(15), 천공용 캐뉼라 수단(16)(도 10, 11에 나타냄), 캐뉼라 마운트 수단(cannula mount)(22)(도 10, 11에 나타냄)으로 이루어진 바늘(도 11의 24에 가장 잘 나타나 있음)을 추가적으로 포함한다. 탐침수단(15)은 망원(望遠)적으로, 혹은 동일축으로 캐뉼라 마운트 수단(22)에 수용되어 바늘(24)로 조합된다.

신체조직검사 기구(10)의 에너지 응답 요소는 연결용 허브수단(25)의 일부(40)를 포함한다. 연결용 허브수단(25)과 에너지 분산 요소(40)는 의학분야에서 흔히 사용되는 것처럼, 광투과부를 가지는 루어 J 록(Luer J Lock)일 수 있다. 연결용 허브수단(25)은 이 분야에서 잘 알려진 종래의 수단으로 케이징(30)의 원단부에 허브수단(25)을 부착시킴으로써 케이징(30)과 바늘(24) 사이에 놓여진다. 탐침수단(15)의 단부(27)는 에너지 응답수단(40)을 지난 레이저광으로부터 나온 광(光)의 통과를 막는 역할을 하는데, 이로써 광에너지가 에너지 응답수단(40)을 구성하는 반투명물질을 통해 실질적으로 분산되게 된다. 분산된 광에너지는 레이저광선이 에너지 전도 채널(45)의 원단부에 도달할 때, 에너지 응답수단(40)이 광을 내도록 한다.

신체조직검사 기구(10)의 바람직한 실시예에서, 케이징(30)의 길이(1)는 10cm, 안지름(d)은 2mm이다. 에너지 응답수단(40)은 바깥지름이 6.5mm, 길이가 7.0mm이다. 그러나, 이러한 치수들로 제한되는 것은 아니고 여기에 기재된 것과 같은 기능을 수행한다면 넓은 범위의 기기(10)치수가 허용된다.

이하에서는 신체조직검사 기기(10)가 도 1, 1A에 표시된 에너지 빔 직사시스템과 더불어 작동하는 것에 대하여 설명하겠다. Landi 등에 의한 미국특허 제 5,212,720호에 나타난 것과 같은 레이저 빔 조준시스템(60)은 시각 경로선(65)을 따라 환자의 신체(80)내의 피하의 표적(50)에 레이저 빔(66)을 안내하는데 이용된다. 레이저 빔(66)은 환자의 피부(52)상의 바람직한 투입위치 위에 시각적인 지점(71)을 형성한다. 레이저빔(66)은 또한 환자의 피부 아래의 표적(50)로 지시되는 시각 경로선(65)을 비춘다. 이러한 구성으로 인해 신체조직검사 기구(도 5, 6, 7, 10, 11의 부호10에 나타냄)가 레이저빔(72)에 의해 정해진 표적(50)에 도달하기 위해 필요한 정밀한 각도(72)가 또한 결정될 수 있다.

조작자, 혹은 외과의는 신체조직검사 기구(10)의 바늘(16)의 끝(19)을 시각적인 지점(71)(도 1A에 가장 잘 나타남)에 두고, 케이징(30)이 레이저빔과 축상으로 적절히 정렬되게끔 케이징(30)을 조명된 위치경로선(65)(도 1에 나타냄)과 일직선이 되도록 한다. 다시 말해, 상기의 빔으로부터 나온 빛이 개구부(36)로 들어가게 된다. 개구부(36)에 대한 레이저빔의 위치는 조작자가 개구부(36)와 레이저빔의 상대적 위치를 시각적으로 관찰함으로써 간단히 결정될 수 있다.

위에서 말한 시각적 관찰은 개구부(36)를 둘러싸고 있는 플랜지(35)에 의해 용이해 진다. 레이저빔이 플랜지(35)의 표면에 입사하는 경우, 조작자가 신체조직검사 기구(10)의 각도위치 및 이로 인한 레이저빔과 케이징(30)의 정렬을 조정하는 동안 시각적으로 감시할 수 있는 빛의 시각적인 지점이 생성된다. 조작자는 레이저빔이 개구부(36)와 일직선이 되는 것으로 보일 때까지 신체조직검사 기구(10)의 각도위치를 조정할 수 있다.

케이징(30)이 레이저빔과 각도상으로 일직선이 될 때, 에너지 응답수단(40)이 빛을 내게 된다. 즉, 시각적인 빛을 분산시킨다. 조작자는 표적(50), 여기서는 환자의 피부에 경피적으로 접근하면서, 즉, 표면(52)을 관통하고, 환자의 몸속으로 바늘(16)이 표적(50)과 접촉할 때까지 바늘을 삽입하면서 에너지 응답수단의 조광을 감시한다. 조작자가 바늘(16)을 표적(50)을 향해 전진시킬 때, 에너지 응답수단(40)을 관찰하여 에너지 전달부분(30)의 위치를 조절함으로써 에너지 응답수단(40)으로부터 나온 시각적인 빛의 분산에 의해 지시되는대로 에너지 응답수단(40)의 조광을 유지한다. 따라서, 조작자가 신체조직검사 기구를 표적(50)을 향해 전진시킬 때 표적지역(50)으로의 바람직한 경로가 유지된다.

이 분야의 숙련자들은 이하의 기재에 기초하여, 유체흡인침(예컨데, 양막천자침(amniocentesis needle))과 같은 바늘을 가지는 다양한 투입기기들에 대해 인식할 것이고, 다른 바늘들로 본 발명에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 기구(10)는 동축 경피적 신체조직검사(coaxial percutaneous biopsy)뿐 아니라 세포흡인(cytologic aspiration), 유체흡인, 조직 신체조직검사(histological biopsies)를 포함하는 다양한 신체조직검사 기술에 사용되도록 적용될 수도 있다.

나아가 본 발명은 단순히 바늘 외의 의료기구에도, 개량된 안내 메카니즘이 요구되는 곳이면 어디에라도 적용될 수 있다. 예컨데, 투관침(trocar), 삽입경(insertable scope), 카테테르 및 그 비슷한 것에, 표적으로의 경로를 따라 직사된 직사가시광의 빔에 응답하는 에너지 응답요소가 구비될 수 있다.

도 9는 본 발명의 원리에 따라 적용된 다른 투입기기인 드릴 기기(500)를 도시한다. 이 드릴기기의 에너지 전달부분은 근단(551)에 개구부(536)를 갖는 에너지 전달채널(545)을 포함하는 드릴 기기(500)의 어뎁팅 샤프트(adapting shaft)(530)를 구비한다. 이 실시예의 드릴 기기(500)내에서, 샤프트(530)는 투입 드릴 기기(500)의 에너지 전달부분이다.

드릴 비트(524)의 경우에 있어, 에너지 전달채널(545)의 중앙 길이 축(521)이 표적으로의 경피접근용 수단의 축과 동일축 동일선상의 정렬을 이루도록, 에너지 전달채널(545)은 개구부(536)에서 드릴 본체(529)의 샤프트(530)의 원단(553)으로 적절하게 확장되어 있다.

드릴 기기(500)의 요크(yoke) 부분이 드릴 비트(524)와 신장된 에너지 전달부분(530)사이에 위치한 에너지 응답수단(540)을 포함하도록 적용된다. 에너지 응답수단(540)은 반투명고리, 또는 빛이 원단(552)에 도달할 때 조작자가 볼 수 있게 채널(545)로부터 빛이 에너지응답수단을 통해 발산되도록 에너지 전달채널(545)의 주위 원단(552)에 위치한 칼라(collar)일 수 있다.

도 1과 1A에서 앞서 도시하고 설명한 바와 같이, 동작중에 레이져 조준 및 위치지정 시스템(60)은 표면밑의 표적지역(50)에 레이져 빔(66)을 직사하는데 이용된다. 선택적인 실시예들과 관련하여 위에서 설명된 대로, 조작자는 드릴 비트(524)(도 9에 도시되었다)의 팁(tip)(519)을 관통할 표면위의 레이져 빔(66)의 투사에 의해 생긴 지점(71)위로 위치시킨다.

샤프트(530)가 레이져 빔과 축(521)을 따라 각상으로 정렬될때, 에너지 응답수단(540)은 빛난다 즉, 가시광을 발산한다. 조작자는 드릴 비트(524)가 원하는 표적지역(50)에 도달할 때까지 신체(80) 표면(52)을 드릴 비트(524)로 관통함에 의해 표적(50)에 경피로 접근하며 에너지 응답수단의 빛남을 관측한다. 조작자가 드릴 비트(524)를 표적지역(50)으로 전진시킴에 따라, 그는 에너지 응답수단(540)의 빛남이 유지되도록, 그로부터의 가시광의 발산에 의해 지시된 대로, 에너지 전달부분(530)을 조정하며 에너지응답수단(540)을 관찰한다. 따라서, 표적지역(50)으로의 원하는 경로가 유지된다.

Claims (30)

1. 에너지 빔이 체내의 예정된 표적으로 직사되고, 투입기기가 신체의 피부를 관통함에 의해 예정된 표적에 접근하는데 사용되고, 에너지 빔이 적당한 관통 지점의 신체 피부위에 투사되고, 에너지 빔의 방향이 투입기기가 신체를 관통하는 적당한 각과 축을 가리키는 시스템 내에서,

   근단에서 에너지 빔을 받고, 받은에너지를 원단으로 전도하는 상기 근단과 상기 원단을 가진 신장된 에너지 전달부분과;

   표적으로의 경피접근용 수단과;

   상기 표적으로의 경피접근용 수단과 상기 에너지 전달부분의 상기 원단 사이에 설치되고 상기 에너지 응답수단은 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 에너지 빔과 축상으로 정렬될 때마다 가시광을 발산하는 에너지 응답수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투입기기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 상기 신장된 에너지 전달부분과 동일직선 동일축을 이루는 것을 특징으로 하는 투입기기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 에너지 빔이 가시광으로 이루어지고, 상기 신장된 에너지 전달수단이 상기 가시광을 전도하는 에너지 전도채널과 함께 구비되고, 상기 에너지 응답수단이 상기 가시광에 응답하는 것을 특징으로 하는 투입기기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 가시광이 적외선인 것을 특징으로 하는 투입기기.
5. 제 3항에 있어서, 상기 가시광이 레이져인 것을 특징으로 하는 투입기기.
6. 제 1항에 있어서, 상기 투입기기가 신체조직검사 기기이고, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 상기 신체조직검사 기기와 결합된 신체조직검사 바늘인 것을 특징으로 하는 투입기기.
7. 제 1항에 있어서, 상기 투입기기가 시린지(syringe)이고, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 상기 시린지와 결합된 바늘인 것을 특징으로 하는 투입기기
8. 제 1항에 있어서, 상기 투입기기가 드릴이고, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 드릴 비트(drill bit) 수단인 것을 특징으로 하는 투입기기.
9. 제 1항에 있어서, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 바늘 수단(needle means)인 것을 특징으로 하는 투입기기.
10. 제 1항에 있어서, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 천자(puncturing) 케뉼러인 것을 특징으로 하는 투입기기.
11. 제 1항에 있어서, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 드릴 비트 수단인 것을 특징으로 하는 투입기기.
12. 제 1항에 있어서, 상기 표적으로의 경피접근용 수단이 보링(boring) 수단인 것을 특징으로 하는 투입기기.
13. 제 1항에 있어서, 상기 표적이 포유류의 종양이나 조직덩어리를 구성하는 집단에서 선택된 것을 특징으로 하는 투입기기.
14. 제 1항에 있어서, 상기 신장된 광 전달부분이 속이 빈 불투명 원통인 것을 특징으로 하는 투입기기.
15. 근단에서 투사광선을 받고 투사광선을 원단으로 전도하는 상기 근단과 상기 원단을 가진 신장된 광 전달부분과;

    상기 신장된 광 전달부분과 동일직선 동일축을 이루는 바늘 부분과;

    상기 바늘 부분과 상기 신장된 광 전달부분의 상기 원단 사이에 설치된, 바늘 부분이 투사광선과 축상으로 정렬될 때마다 가시광을 발산하는, 광 응답수단을 포함하는 바늘을 체내로 삽입하는 기기와, 투사광선을 체내의 예정된 지점으로 가리키도록 적합화된 영상 시스템의 조합.
16. 제 15항에 있어서, 상기 기기가 신체조직검사 바늘인 것을 특징으로 하는 조합.
17. 제 16항에 있어서, 상기 신체조직검사 바늘이 천자 캐뉼러와 탐침수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조합
18. a) 가시광 빔을 제공하는 단계와;

    b) 근단에서 가시광 빔을 받고 받은 광을 상기 근단에서 원단으로 전도하도록 적합화된 근단과 원단을 가지고, 상기 광 전달부분과 동일선 동일축상의 관통부분과, 상기 관통부분과 상기 광 전달부분의 상기 원단과의 사이에 위치하고 관통 부분이 가시광 빔과 축상으로 정렬될때마다 가시광을 발산하는 광 발산수단을 가지고 있는 신장된 광 전달부분을 보유한 기기를 제공하는 단계와;

    c) 광 발산수단을 관측하는 단계와;

    d) 상기 광 발산수단이 가시광을 발산하도록 상기 가시광 빔과 관련하여 상기 기기의 위치를 조정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광 빔을 가진 기기의 정렬을 관측하는 방법
19. 제 18항에 있어서, 상기 관측 단계가 인간에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 18항에 있어서, 상기 관측 단계가 전자적 수단에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 18항에 있어서, 가시광이 상기 광 발산수단으로부터 계속적으로 발산하도록 상기 가시광 빔과 관련하여 상기 기기의 위치를 유지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 예정된 각도로 예정된 경로를 따라 표면아래의 표적을 관통하는 장치로서,

    상기 장치의 일단이 위치한 표면을 관통하는 수단과;

    상기 장치의 타단에 위치하고 상기 천공 관통 수단과 결합된 신장된 에너지 전달부분과;

    상기 신장된 에너지 전달부분과 상기 표면 관통수단과의 사이에 위치한 가시광을 발산하기 위한 수단으로 이루어지고,

    상기 신장된 에너지 전달부분이 상기 신장된 에너지 전달부분의 근단에서 연장되고 상기 가시광 발산수단을 통과하는 선형으로 신장된 에너지 전달채널을 포함하도록 적합화되고, 상기 선형으로 신장된 에너지 전달채널이 상기 표면 관통수단과 동일축 동일선을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제 22항에 있어서, 상기 관통수단이 바늘인 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제 22항에 있어서, 상기 관통수단이 드릴 비트인 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제 22항에 있어서, 상기 신장된 에너지 전달부분이 상기 관통수단을 표적으로 구동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제 25항에 있어서, 상기 구동수단이 드릴 모터인 것을 특징으로 하는 장치.
27. 제 22항에 있어서, 상기 신장된 에너지 전달부분이 핸들(handle)이고, 상기 선형으로 확장된 에너지 전달채널이 상기 핸들의 근단에서 상기 가시광 발산수단으로 신장된 내부 배설 원통형 개구부인 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제 22항에 있어서, 상기 광 발산 수단이 커넥팅 허브(connecting hub)수단인것을 특징으로 하는 장치.
29. 제 28항에 있어서, 상기 커넥팅 허브수단이 클리어 플라스틱(clear plastic) 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 장치.
30. 라이트 빔으로 예정된 경로를 비추는 단계와;

    기기가 비춰진 예정된 경로에 축상으로 정렬할 때 상기 기기로부터 가시광이 발산하도록 투입기기를 조정하는 단계와;

    상기 기기로부터 가시광이 발산하도록 상기 기기를 라이트 빔과 축상으로 정렬하는 단계와;

    상기 기기로부터 가시광이 발산하는 것을 관측함으로써 상기 기기와 라이트 빔의 정렬을 유지하면서 정렬된 기기를 예정된 경로에 따라 이동시키는 단계와;

    상기 기기로부터 가시광이 발산하는 것을 관측함으로써 상기 기기와 라이트 빔의 정렬을 유지하면서 정렬된 기기를 체내로 삽입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 체내로 축상으로 삽입되는 투입과정중의 투입기기의 예정된 경로를 따라 정확한 안내를 제공하는 방법.