WO2023191124A1 - 의료영상장비를 이용한 실시간 생검용 생검침모듈 - Google Patents

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WO2023191124A1
WO2023191124A1 PCT/KR2022/004398 KR2022004398W WO2023191124A1 WO 2023191124 A1 WO2023191124 A1 WO 2023191124A1 KR 2022004398 W KR2022004398 W KR 2022004398W WO 2023191124 A1 WO2023191124 A1 WO 2023191124A1
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WO
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needle
biopsy
guide
curved
module
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/004398
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English (en)
French (fr)
Inventor
조영호
이선옥
박병준
김윤재
강한성
Original Assignee
주식회사 큐어인
국립암센터
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/02—Instruments for taking cell samples or for biopsy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges

Definitions

  • the present invention relates to a biopsy needle module, and more specifically, to a biopsy needle module that can be inserted into a patient's biopsy site and perform a biopsy procedure while confirming the patient's biopsy site through images in real time on medical imaging equipment.
  • Biopsy is a type of test in which a hollow needle is inserted into an organ in a living body without incising the skin to collect a portion of tissue for histopathological examination.
  • Biopsy is a preoperative examination of areas suspected of having a tumor using ultrasound, computed tomography (CT), or magnetic resonance imaging (MRI) during the initial diagnosis of cancer. A biopsy is performed based on the image.
  • CT computed tomography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the space inside the gantry of the medical imaging equipment where the patient is located is generally narrow, and a typical biopsy needle is long and straight and takes up a lot of space, so the medical imaging equipment's There is a problem that it is difficult to enter the needle into the patient's tissue inside the cramped gantry.
  • the disclosed “bending needle device and real-time biopsy robot system using the same” uses a robot control unit to move a bendable needle device to the side of the bed where the patient is lying face down, allowing the operator to check the image inside the gantry.
  • a tissue sample can be biopsied after inserting the needle device into the biopsy site.
  • Figures 1 and 2 are exemplary diagrams showing the process of assembling the biopsy needle device 30 used in a conventional real-time biopsy robot system.
  • the biopsy needle device 30 must be inserted curved toward the patient's biopsy site from the side of the bed on which the patient is lying. Accordingly, the straight needle 31 is curved and inserted into the biopsy site.
  • the needle 31 used in the biopsy needle device 30 is made of a highly rigid, hyperelastic material that has hyperelasticity when bent and recovers rigidity in the straight portion, allowing it to bend and then move straight again. However, since deformation may occur if kept in a bent state for a long time, the needle 31 is stored in a straight shape when not in use, and when used for a biopsy, the operator in the field uses the needle 31 by bending it.
  • the conventional biopsy needle device 30 is coupled to the needle 31 and the rear of the needle 31, as shown in (a) of FIG. 1, so that the inner and outer needles of the needle 31 are moved during the biopsy procedure.
  • the biopsy gun body 32 to be operated, the guide outer 33 and guide inner 34 arranged on the path of the needle 31, and the tip of the needle 31 are combined to determine the current position of the needle 31. It includes a straightener (35) to which a marker (36) displayed on the image is coupled.
  • the needle 31 When stored, the needle 31 is stored in a straight line, and the guide outer 33 and guide inner 34 are stored separately from the needle 31.
  • the operator places the guide outer 33 and the guide inner 34 on the path of the needle 31 and assembles them by inserting them into each other.
  • the path of the needle 31 accommodated inside is curved.
  • the straightener 35 is inserted into the tip of the needle 31, and the straightener 35 is inserted into the guide outer 33 as shown in (b) of FIG. 2. Complete the assembly by placing it in contact with the guide inner (34).
  • the biopsy needle device 30 assembled in this way is coupled to the robot end effector to perform a biopsy procedure.
  • this conventional biopsy needle device had the inconvenience of requiring a considerable amount of time for the operator to assemble the guide inner and guide outer and insert the straightener before use.
  • the purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a biopsy needle module that is easy to assemble before surgery.
  • Another object of the present invention is to provide a biopsy needle module with a simple structure in which the operating means for manipulating the needle unit is separated.
  • the purpose of the present invention can be achieved by a biopsy needle module that is inserted into the biopsy site of a patient using medical imaging equipment and performs a biopsy procedure.
  • the biopsy needle module of the present invention includes a needle portion 110 in which an inner needle 113 and an outer needle 111 are arranged to overlap each other and is made of a high-rigidity, super-elastic material;
  • a needle is formed to be curved in the vertical direction and has a needle tip exposure hole 123a exposing the tip of the needle portion 110 to the outside at the front and a curved rail 125 open along the curved surface at the rear.
  • Curved frame 120 It is coupled to be slidingly movable along the curved rail 125 of the needle curved frame 120, and supports the rear end of the needle portion 110, the tip of which is inserted into the needle tip exposure hole 123a, in a straight line. It is characterized in that it includes a needle guide 130 that guides the part 110 to move back and forth in a curved state along the needle curved frame 120.
  • an internal needle fixing rib 114 is fixedly coupled to the rear end of the internal needle 113 and has a rear guide engaging protrusion 114a movably coupled to the needle guide 130 at the upper portion;
  • the external needle fixing rib is fixedly coupled to the rear end of the external needle 111 at the front of the internal needle fixing rib 114 and has a front guide engaging protrusion 112a movably coupled to the needle guide 130 at the top. It includes (112), wherein the internal needle fixing rib 114 and the external needle fixing rib 112 are respectively coupled to the end effector of the biopsy needle manipulation robot system to form the internal needle 113 and the external needle 111. Whether to move can be received from the end effector.
  • a straightener 124 containing a marker 124a indicating the position of the needle tip is integrally coupled to both sides of the tip of the needle curved frame 120 where the needle tip exposure hole 123a is formed. You can.
  • the curved rail 125 is formed with a guide insertion path 125a that is recessed inward along the curved path and moves while the needle guide 130 is inserted, and the guide insertion path (125a) is formed in the curved rail 125.
  • a pair of protruding guide slits 125b are formed on both sides of the curved rail 125 where 125a) is formed, and a rail insertion end is inserted into the guide insertion path 125a in front of the needle guide 130.
  • (133) is provided on both sides of the rail insertion end 133, and a pair is inserted into the protruding guide slit (125b) to support the rail insertion end 133 to move along the guide insertion path (125a).
  • the guide protrusion 135 is formed to protrude.
  • the biopsy needle module according to the present invention is stored with the needle part, needle curved frame, and needle guide integrated into it, the operator can complete the assembly by pressing only the needle guide and sliding it downward before the biopsy procedure. It has the advantage of significantly shortening the time required.
  • the straightener is integrally coupled to the needle curve frame, the time previously required to assemble the straightener can be saved.
  • the biopsy needle module of the present invention omits the biopsy gun body, which was integrally coupled to the conventional biopsy needle device, and has an improved structure to manipulate the internal needle and external needle of the needle unit using an end effector. This has the advantage that the manipulation of the inner and outer needles can be performed more precisely.
  • Figures 1 and 2 are examples showing the pre-treatment assembly process of a conventional biopsy needle device
  • Figure 3 is an example diagram showing the biopsy process of the breast biopsy system combined with the biopsy needle module according to the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing the state before assembly of the biopsy needle module according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view showing the state after assembly of the biopsy needle module according to the present invention.
  • Figure 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the biopsy needle module according to the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional example showing step by step the process of assembling the biopsy needle module according to the present invention.
  • Figure 8 is an example diagram showing the process in which the biopsy needle module according to the present invention is coupled to the end effector;
  • Figure 9 is an example diagram showing the steps in which the biopsy needle module according to the present invention is operated by the end effector;
  • Figure 10 is an exemplary diagram showing the steps in which the biopsy needle module according to the present invention performs a biopsy.
  • Figure 3 is an exemplary diagram showing a biopsy system 1 that performs a biopsy procedure using the biopsy needle module 100 according to the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing the state before assembly of the biopsy needle module 100
  • 5 is a perspective view showing the state of the biopsy needle module 100 after assembly
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the biopsy needle module 100.
  • the biopsy needle module 100 is applied to the biopsy system 1 and used for real-time biopsy procedures using medical imaging equipment.
  • the biopsy system (1) is coupled to medical imaging equipment such as MRI and is inserted into the biopsy site of a patient lying face down or lying on a bed for medical imaging equipment or a patient sitting or standing on an upright imaging equipment, so that the operator can view the images in real time and conduct the biopsy.
  • the needle is inserted into the target location to accurately biopsy the biopsy sample.
  • the biopsy system 1 includes a biopsy needle module 100 that is inserted into the patient's biopsy site, and a biopsy needle manipulation robot device 200 that adjusts the position of the biopsy needle module 100 so that it is inserted into the biopsy target site.
  • the biopsy needle manipulation robot device 200 is detachably coupled to the biopsy needle module 100, includes an end effector 300 that manipulates the biopsy needle module 100, and inserts the biopsy needle module 100 into various biopsy target areas. It includes a position control robot 400 that adjusts the position of the end effector 300 as much as possible.
  • the biopsy needle manipulation robot device 200 is provided in a straight line in a direction parallel to the patient on the side of the bed 11 where the patient is lying face down or lying down.
  • the biopsy needle module 100 is coupled to the end effector 300 of the biopsy needle manipulation robot device 200 and allows the curved needle portion 110 to be inserted into the biopsy position of the patient lying down.
  • the needle unit 110 can be inserted into the patient's biopsy site within a narrow space between the bed 11 and the inner wall of the gantry 13 to perform a biopsy procedure.
  • the biopsy needle manipulation robot device 200 may be installed in a vertical direction parallel to the patient on the side of the upright patient.
  • the needle portion 110 is stored in a straight shape when not in use, and as shown in FIG. 5, the needle portion 110 is curved before a biopsy procedure. It is assembled and used.
  • the biopsy needle module 100 of the present invention is coupled to the needle unit 110 with the needle unit 110 and the tip of the needle unit 110 inserted, and has a curved shape. It includes a curved frame 120 and a needle guide 130 that is movably coupled to the upper part of the needle curved frame 120 along the curved shape of the needle curved frame 120 and supports the needle portion 110.
  • the biopsy needle module 100 of the present invention is stored with the needle curved frame 120 and the needle guide 130 coupled to each other along the path of the needle unit 110, and the operator uses the needle guide 130 before the biopsy procedure.
  • the needle portion 110 can be curved by moving it along the needle curved frame 120. Accordingly, the assembly time can be significantly shortened compared to the conventional biometric needle device 30 shown in (a) of FIG. 1.
  • the biopsy needle module 100 has the advantage that the configuration of the conventional biopsy gun body 32 is omitted and the operation of the needle unit 110 is manipulated by the end effector 300, thereby further improving the precision of operation. .
  • the needle unit 110 is manipulated by the end effector 300 and is inserted into the biopsy target area (T) to biopsy the sample tissue (S). As shown in Figure 6, the needle unit 110 has an inner needle 113 and an outer needle 111 arranged to overlap each other. The inner needle 113 is formed to be longer than the outer needle 111.
  • An external needle fixing rib 112 coupled to the end effector 300 is fixedly coupled to the rear of the external needle 111, and a front guide coupling protrusion is coupled to the needle guide 130 at the top of the external needle fixing rib 112. (112a) is formed protrudingly.
  • the tip of the internal needle 113 is provided with a sharp tip 113a, and at the rear of the tip 113a, a biopsy groove 113b is formed by recessing from the plate surface to biopsy sample tissue.
  • the rear of the inner needle 113 is exposed to the outside of the outer needle 111 for a certain length and is coupled to the inner needle fixing rib 114.
  • the internal needle fixing rib 114 is coupled to the end effector 300, and a rear guide engaging protrusion 114a is formed protruding on the upper part of the internal needle fixing rib 114.
  • Figure 8 is an example diagram showing a state in which the biopsy needle module 100 is mounted on the end effector 300.
  • the external needle fixing rib 112 and the internal needle fixing rib 114 are respectively connected to the internal needle rib insertion groove 321-1 and the external needle carrier 325 of the trigger module 320 of the end effector 300. It is inserted into the external needle rib insertion groove 325a so that the biopsy needle module 100 is mounted on the end effector 300.
  • the internal needle fixing rib 114 is inserted into the internal needle rib insertion groove 321-1 and moves together when the trigger module 320 is moved back and forth by the drive of the module transfer drive unit 330, and the internal needle 113 It supports forward or backward.
  • the external needle fixing rib 112 is inserted into the external needle rib insertion groove 325a and then moves back and forth by the drive of the module transfer drive unit 330 and the drive of the external needle drive unit 340, and the external needle 111 moves forward or Support backwards.
  • the front guide coupling protrusion (112a) and the rear guide coupling protrusion (114a) are fitted and coupled to the coupling protrusion moving rail 136 formed at the lower part of the needle guide 130 as shown in (c) of FIG. 7 to form an end effector (
  • the outer needle fixing rib 112 and the inner needle fixing rib 114 are moved back and forth by the drive of 300, they move together along the engaging protrusion moving rail 136 and support the needle portion 110 to move.
  • the needle portion 110 is exposed forward with its front end coupled to the front end of the needle curved frame 120, and its rear end is connected to the internal needle fixing rib 114 and the external needle. It is movably fixed to the needle guide 130 in a state coupled to the fixing rib 112 by the front guide coupling protrusion 112a and the rear guide coupling protrusion 114a, and the middle path is inserted into the needle guide tube 137. It guides forward and backward movement.
  • the needle bending frame 120 guides the needle portion 110 and the needle guide 130 so that the needle portion 110, which is maintained in a straight shape by the needle guide 130, is curved before being inserted into the biopsy site.
  • Figure 7 is a cross-sectional example showing the process of assembling the biopsy needle module 100 before the procedure.
  • the needle curved frame 120 includes a frame body 121 having a shape curved at an angle of 90 degrees, and a curved needle portion 110 formed inside the frame body 121.
  • a needle receiving channel 123 that accommodates, a straightener 124 provided on both sides of the tip of the frame body 121 and accommodating the marker 124a, and a straightener 124 that is opened along a curved path at the rear of the frame body 121. It includes a formed curved rail (125).
  • the frame body 121 is provided to correspond to the shape in which the needle part 110 must be curved for a biopsy procedure on a patient, and guides the needle part 110 and the needle guide 130 so that they can be curved together.
  • a needle receiving passage 123 is formed inside the frame body 121 as shown in (a) of FIG. 7. At the front end of the needle receiving passage 123, a needle tip exposure hole 123a is formed to expose the needle portion 110 toward the front, and at the rear end, a needle rear end for inserting the needle portion 110 into the needle receiving passage 123 is formed. An insertion hole 123b is formed.
  • the straightener 124 is provided on both sides of the tip of the frame body 121 and accommodates the marker 124a therein.
  • the biopsy needle module 100 of the present invention does not have a separate straightener 124 and is fixedly coupled to both sides of the needle curved frame 120, thereby eliminating the conventional inconvenience of having the operator insert it through the needle unit 110. .
  • the curved rail 125 is open along a curved path at the rear of the frame body 121 and guides the needle guide 130 and the needle 31 to slide and move in a curved state.
  • a guide insertion path 125a is formed between the curved rails 125 into which the rail insertion end 133 of the needle guide 130 is inserted.
  • the guide insertion path 125a is formed horizontally with the needle tip exposure hole 123a. Accordingly, the front end of the needle unit 110 may be coupled to the needle end exposure hole 123a, and the rear end may be positioned horizontally at the lower part of the needle guide 130.
  • a pair of protruding guide slits (125b) are cut into the plate surfaces on both sides of the curved rail (125).
  • Guide projections 135 protruding from both sides of the rail insertion end 133 of the needle guide 130 are inserted into the projection guide slit 125b.
  • the guide projection 135 is inserted into the inner side of the projection guide slit 125b to maintain the combined state of the needle curved frame 120 and the needle guide 130.
  • the operator sequentially applies force to the needle guide 130 so that the needle guide 130 moves along the curved rail 125.
  • the needle guide 130 is supported to move along the curved path without being separated from the needle curved frame 120.
  • the needle portion 110 which was positioned in a straight line at the lower part of the needle guide 130, is guided into the needle receiving passage 123 inside the needle curved frame 120 according to the movement of the needle guide 130, As shown in (c) of FIG. 7, when the needle guide 130 is completely moved to the opposite side of the curved rail 125, the needle portion 110 is completely accommodated inside the needle receiving passage 123.
  • the needle unit 110 is arranged in a straight line at the lower part of the needle guide 130, but after being curved inside the needle curved frame 120, it is restored to a straight line by rigidity in the needle tip exposure hole 123a and moved. .
  • the needle guide 130 supports the needle unit 110, moves along the curved shape of the needle curved frame 120, and guides the needle unit 110 to be curved.
  • the needle guide 130 is coupled to the end effector 300 and guides the needle unit 110 to be inserted into the biopsy position via the needle curved frame 120 by manipulation of the end effector 300.
  • the needle guide 130 is provided in the form of a bar with a certain length, as shown in FIG. 6.
  • the needle guide 130 includes a straight needle guide body 131 that supports the movement of the needle unit 110, and a curved rail 125 of the needle curved frame 120 that protrudes from the tip of the needle guide body 131. ), a pair of guide protrusions 135 protruding on both sides of the rail insertion end 133, and a depression formed along the longitudinal direction on the bottom surface of the needle guide main body 131.
  • a needle guide tube 137 provided at the lower part of the area into which the needle moving tube 140 is inserted, and a locking member coupling groove 139 formed by a cut in the upper surface of the rear end of the needle guide main body 131 into which the locking member 150 is coupled. Includes.
  • the tip of the needle guide body 131 is provided with a length that can cover the entire remaining length of the needle portion 110 inserted into the needle curved frame 120. As shown in FIG. 8, the needle guide body 131 is provided with a width that allows it to be seated on the trigger module 320 when coupled to the end effector 300.
  • the rail insertion end 133 protrudes horizontally forward from the tip of the needle guide main body 131 and is inserted into the guide insertion path 125a of the curved rail 125. At this time, a pair of guide protrusions 135 protruding on both sides of the rail insertion end 133 are inserted into the protrusion guide slit 125b to support the rail insertion end 133 so that it does not deviate from the guide insertion path 125a. .
  • the coupling protrusion moving rail 136 is recessed along the longitudinal direction on the bottom surface of the needle guide body 131, as shown in (a) of FIG. 7.
  • the front guide coupling protrusion 112a and the rear guide coupling protrusion 114a are slidably coupled to the coupling protrusion moving rail 136.
  • the front guide engaging protrusion 112a and the rear guide engaging protrusion 114a are linked with this. It moves along the moving rail 136 and allows the inner needle 113 and the outer needle 111 to move independently.
  • a needle moving tube 140 is coupled to the path of the needle unit 110 to support the needle unit 110 to move smoothly back and forth.
  • the needle guide tube 137 is provided at the lower part of the boundary area between the rail insertion end 133 and the needle guide main body 131 and accommodates the needle moving tube 140 therein. As shown in (c) of FIG. 7, when the needle guide 130 is moved to the rear end of the curved rail 125 and assembly for the biopsy procedure is completed, the needle moving tube 140 is inside the needle guide tube 137. It is accommodated in and supports the needle unit 110 so that it can be moved stably in a curved state.
  • the locking member 150 is coupled to the locking member coupling groove 139 of the needle guide 130, and when the end effector 300 and the biopsy needle module 100 are coupled, the biopsy needle module 100 is in a coupled state. It plays a role in holding it in place.
  • the locking member 150 is formed so that the plate surface is convexly folded upward. When the locking member 150 is held by the operator's hand, it elastically folds or returns to its initial state and its width is variable.
  • a pair of locking buttons 151 are provided at both ends of the locking member 150, and the locking buttons 151 are connected to the locking member 150 and the button support arm 153.
  • the locking button 151 is engaged with the casing portion 310 of the end effector 300 when the biopsy needle module 100 is coupled to the end effector 300.
  • the operator squeezes the locking member 150 so that the locking button 151 is inserted into the casing part 310, releases the pressure on the locking member 150, and locks the locking button 151 into the casing part 310. It is inserted into the button coupling groove (not shown) formed on the inner wall to ensure that the coupled state is fixed.
  • a guide coupling saddle 155 is provided at the lower part of the locking button 151, and the guide coupling saddle 155 is coupled to the locking coupling member coupling groove 139, so that only the locking button 151 is positioned on both sides of the needle guide 130. Support exposure.
  • the needle guide 130 is located on the upper part of the curved rail 125 of the needle curved frame 120.
  • the operator holds the rear end of the needle guide 130 with his hand and presses downward.
  • the needle guide 130 is pressed by hand as shown in (a) of FIG. 7, the rail insertion end 133 moves along the protruding guide slit 125b of the curved rail 125, and (b) of FIG. 7 ), the needle unit 110 is also bent due to its own elasticity.
  • the needle guide 130 when the needle guide 130 is completely moved to the lower part of the curved rail 125, the needle guide 130 is positioned to be connected to the needle curved frame 120, and the needle portion 110 ) is positioned in a curved state in the needle receiving passage 123 of the needle curved frame 120, and the rear region of the needle portion 110 is positioned in a straight line at the lower part of the needle guide 130.
  • the operator attaches the assembled biopsy needle module 100 to the end effector 300 of the biopsy needle manipulation robot device 200, which is fixedly coupled to the bed 11 of the medical imaging equipment 10, as shown in FIG. 3. Combine.
  • the internal needle fixing rib 114 and the external needle fixing rib 112 of the biopsy needle module 100 are respectively connected to the internal needle rib insertion groove 321-1 and the external needle of the end effector 300. It is inserted into the rib insertion groove (325a).
  • the locking button 151 of the locking member 150 is fixed to a button engaging groove (not shown) formed on the upper inner wall of the casing portion 310 of the end effector 300.
  • the internal needle 113 is coupled to the internal needle rib insertion groove 321-1 of the trigger module 320 and moves forward and backward by driving the module transfer drive unit 330.
  • the external needle 111 is inserted into the external needle rib insertion groove 325a of the external needle carrier 325 and is moved together with the trigger module 320, or is connected to the external needle carrier 325 within the trigger module 320. They move back and forth together.
  • the external needle carrier 325 is driven by the external needle driving unit 340 (see (a) of FIG. 9).
  • the needle unit 110 is inserted into the biopsy site (M) of the patient (A) as shown in FIG. 3.
  • Figure 9 is an example diagram showing the position of the needle unit 110 at each stage for the biopsy procedure, and Figure 10 shows the process of inserting the needle unit 110 into the biopsy site (M) and biopsying the biopsy sample (S). This is an example diagram.
  • the needle unit 110 is accommodated inside the needle curved frame 120. It is located as
  • the operator moves the bed 11 inside the gantry 13, operates the biopsy needle manipulation robot device 200 using a navigation device (not shown) while watching the captured image, and operates the biopsy needle module 100.
  • the position of the needle unit 110 is manipulated so that it can be moved to the target biopsy site.
  • the internal needle 113 invades to the biopsy target position (T) due to the forward driving of the module transfer drive unit 330.
  • the external needle 111 moves backward by driving the external needle driving unit 340 in the reverse direction.
  • the outer needle 111 is shot by the elastic force of the elastic member, and when the inner needle 113 advances by the length advanced, the outer needle 111 ) The cutting edge formed at the tip cuts the biopsy tissue.
  • the sample tissue (S) is accommodated in the biopsy groove (113b) and covered by the external needle (111), thereby completing the biopsy process.
  • the biopsy needle module 100 moves backward in the reverse direction and is separated from the patient's biopsy site.
  • the biopsy needle module according to the present invention is stored in a state in which the needle part, needle curved frame, and needle guide are integrally combined, so before the biopsy procedure, the operator presses only the needle guide and slides it downward to complete assembly. This has the advantage of significantly shortening the time required for assembly.
  • the straightener is integrally coupled to the needle curve frame, the time previously required to assemble the straightener can be saved.
  • the biopsy needle module of the present invention omits the biopsy gun body, which was integrally coupled to the conventional biopsy needle device, and has an improved structure to manipulate the internal needle and external needle of the needle unit using an end effector. This has the advantage that the manipulation of the inner and outer needles can be performed more precisely.
  • Biopsy system 10 Medical imaging equipment
  • biopsy needle module 110 needle unit
  • External needle 112 External needle fixing rib
  • Needle receiving channel 123a Needle tip exposure hole
  • Needle guide 131 Needle guide body
  • Casing part 320 Trigger module
  • 321-1 Internal needle rib insertion groove 321-2: Carrier movement path
  • External needle carrier 325a External needle rib insertion groove
  • module transfer drive unit 340 external needle drive unit
  • Position control robot 500 Height control fixing jig

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Abstract

본 발명은 의료영상장비를 사용하는 환자의 생검부위로 삽입되어 생검시술을 수행하는 생검침모듈에 관한 것으로서, 내부바늘(113)과 외부바늘(111)이 중첩되게 배치되고, 고강성 초탄성 재질로 형성되는 바늘부(110)와; 수직방향으로 만곡되게 형성되며, 전방에 상기 바늘부(110)의 선단을 외부로 노출시키는 바늘선단노출공(123a)이 형성되고 후방에 만곡면을 따라 개방형성된 만곡레일(125)이 구비된 바늘만곡프레임(120)과; 상기 바늘만곡프레임(120)의 만곡레일(125)을 따라 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 상기 바늘선단노출공(123a)에 선단이 삽입된 바늘부(110)의 후단을 직선형태로 지지하며 상기 바늘부(110)가 상기 바늘만곡프레임(120)을 따라 만곡된 상태로 전후 이동하게 안내하는 바늘가이드(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

의료영상장비를 이용한 실시간 생검용 생검침모듈
본 발명은 생검침모듈에 관한 것으로서, 보다 자세히는 의료영상장비에서 환자의 생검부위를 영상으로 실시간 확인하면서 환자의 생검부위로 삽입되어 생검시술이 가능한 생검침모듈에 관한 것이다.
생검은 피부를 절개하지 않고 중공침을 생체 내 기관에 삽입하여 병리조직학적 검사용으로 조직 일부를 채취하는 검사법의 일종이다. 생검은 암의 초기 진단시 초음파, 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등에 의해 종양이 의심되는 부위를 수술 전에 검진하는 것으로, 영상을 기반으로 조직검사를 수행한다.
CT 또는 MR과 같은 의료 영상을 이용한 생검을 실시할 경우에, 환자가 위치한 의료영상장비 갠트리 내부는 일반적으로 공간이 협소하고 일반적인 생검용 바늘은 직선형으로 길게 형성되어 많은 공간을 차지하므로 의료영상장비의 비좁은 갠트리 내부에서 환자의 조직 내부로 바늘 진입이 어려운 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 굴곡형 바늘 디바이스를 이용해 갠트리 내부에서 실시간으로 영상을 확인하면서 환자에게 생검시술을 시행하는 생검로봇시스템이 공개특허 제10-2016-0127653호에 개시된 바 있다.
개시된 "굴곡형 바늘 디바이스 및 이를 이용한 실시간 생검 로봇시스템"은 환자가 엎드려 있거나 누워있는 베드의 측면에 굴곡이 가능한 바늘 디바이스를 로봇제어부를 이용해 로봇 엔드 이펙터가 이동시켜 갠트리 내부에서 시술자가 영상을 확인하면서 바늘 디바이스를 생검부위로 삽입한 후 조직샘플을 생검할 수 있다.
도 1과 도 2는 종래 실시간 생검 로봇시스템에 사용되는 생검침 디바이스(30)를 조립하는 과정을 도시한 예시도이다.
생검침 디바이스(30)는 환자가 누워 있는 베드의 측면에서 환자의 생검부위를 향해 만곡되어 삽입되어야 한다. 이에 직선형태의 바늘(31)이 만곡되게 휘어져 생검부위로 삽입된다.
생검침 디바이스(30)에 사용되는 바늘(31)은 굴곡시 초탄성을 가지고 직진부에서 강성을 회복하는 고강성 초탄성 재질로 형성되어 휘었다가 다시 직선이동이 가능하다. 그러나, 장시간 휘어져있는 상태로 유지할 경우 변형이 발생될 수 있으므로 미사용시에는 바늘(31)을 직선형태로 보관하고, 생검을 위해 사용할시에는 현장에서 시술자가 바늘(31)을 만곡하여 사용하게 된다.
이를 위해 종래 생검침 디바이스(30)는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 바늘(31)과, 바늘(31)의 후방에 결합되어 바늘(31)의 내침과 외침이 생검시술에서 이동되게 조작하는 생검총본체(32)와, 바늘(31)의 경로상에 배치되는 가이드아우터(33)와 가이드인너(34)와, 바늘(31)의 선단에 결합되어 바늘(31)의 현재 위치를 영상에 표시하는 마커(36)가 결합된 스트레이트너(35)를 포함한다.
보관시에 바늘(31)은 직선 형태로 보관되고, 가이드아우터(33)와 가이드인너(34)는 바늘(31)과 분리되게 보관된다.
생검침 디바이스(30)의 사용을 위해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 시술자는 바늘(31)의 경로 상에 가이드아우터(33)와 가이드인너(34)를 배치하고 서로 끼워 조립한다. 가이드아우터(33)와 가이드인너(34)의 조립에 의해 내부에 수용된 바늘(31)의 경로가 곡선형태로 휘어지게 된다.
그리고, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 바늘(31)의 선단에 스트레이트너(35)를 끼우고 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 스트레이트너(35)를 가이드아우터(33)와 가이드인너(34)와 접촉되게 위치시켜 조립을 완료한다.
이렇게 조립이 완료된 생검침 디바이스(30)는 로봇 엔드 이펙터에 결합되어 생검시술을 수행한다.
그런데, 이러한 종래 생검침 디바이스는 사용 전에 시술자가 가이드인너와 가이드아우터의 조립 및 스트레이트너의 삽입 등의 조립 과정에 상당 시간이 소요되는 불편함이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 시술전 조립이 간편한 생검침모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 바늘부를 조작하는 조작수단이 분리되어 구성이 간단한 생검침모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 의료영상장비를 사용하는 환자의 생검부위로 삽입되어 생검시술을 수행하는 생검침모듈에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 생검침모듈은, 내부바늘(113)과 외부바늘(111)이 중첩되게 배치되고, 고강성 초탄성 재질로 형성되는 바늘부(110)와; 수직방향으로 만곡되게 형성되며, 전방에 상기 바늘부(110)의 선단을 외부로 노출시키는 바늘선단노출공(123a)이 형성되고 후방에 만곡면을 따라 개방형성된 만곡레일(125)이 구비된 바늘만곡프레임(120)과; 상기 바늘만곡프레임(120)의 만곡레일(125)을 따라 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 상기 바늘선단노출공(123a)에 선단이 삽입된 바늘부(110)의 후단을 직선형태로 지지하며 상기 바늘부(110)가 상기 바늘만곡프레임(120)을 따라 만곡된 상태로 전후 이동하게 안내하는 바늘가이드(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 내부바늘(113)의 후단과 고정결합되며 상부에 상기 바늘가이드(130)에 이동가능하게 결합되는 후방가이드결합돌기(114a)가 형성된 내부바늘고정리브(114)와; 상기 내부바늘고정리브(114)의 전방에서 상기 외부바늘(111)의 후단과 고정결합되며 상부에 상기 바늘가이드(130)에 이동가능하게 결합되는 전방가이드결합돌기(112a)가 형성된 외부바늘고정리브(112)를 포함하며, 상기 내부바늘고정리브(114)와 상기 외부바늘고정리브(112)는 각각 생검침조작로봇시스템의 엔드이펙터에 결합되어 상기 내부바늘(113)과 상기 외부바늘(111)의 이동여부를 상기 엔드이펙터로부터 전달받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 바늘선단노출공(123a)이 형성된 바늘만곡프레임(120)의 선단 양측에는 상기 바늘선단의 위치를 표시하는 마커(124a)가 수용된 스트레이트너(124)가 일체로 결합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 만곡레일(125)에는 만곡경로를 따라 내측으로 함몰형성되어 상기 바늘가이드(130)가 삽입된 상태로 이동되는 가이드삽입로(125a)가 형성되고, 상기 가이드삽입로(125a)가 형성된 상기 만곡레일(125)의 양측 판면에는 한 쌍의 돌기가이드슬릿(125b)이 형성되고, 상기 바늘가이드(130)의 전방에는 상기 가이드삽입로(125a) 내부로 삽입되는 레일삽입단(133)이 구비되고, 상기 레일삽입단(133)의 양측에는 상기 돌기가이드슬릿(125b)에 삽입되어 상기 레일삽입단(133)이 상기 가이드삽입로(125a)를 따라 이동되도록 지지하는 한 쌍의 가이드돌기(135)가 돌출형성된다.
본 발명에 따른 생검침모듈은 바늘부와 바늘만곡프레임 및 바늘가이드가 일체로 결합된 상태로 보관되므로, 생검시술 전에 시술자가 바늘가이드만 가압하여 하부로 슬라이딩 이동시켜 조립을 완료할 수 있어 조립에 소요되는 시간을 현저히 단축할 수 있는 장점이 있다.
또한, 바늘만곡프레임에 스트레이트너가 일체로 결합되어 있으므로 종래 스트레이트너를 결합시키기 위해 소요되던 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 생검침모듈은 종래 생검침 디바이스에 일체로 결합되어 있던 생검총본체를 생략하고 엔드이펙터를 이용해 바늘부의 내부바늘과 외부바늘을 조작하게 구조를 개선하였다. 이에 의해 내부바늘과 외부바늘의 조작이 보다 더 정교하게 수행될 수 있는 장점이 있다.
도 1과 도 2는 종래 생검침 디바이스의 시술 전 조립과정을 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 생검침모듈이 결합된 유방생검시스템의 생검과정을 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 생검침모듈의 조립 전 상태를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 생검침모듈의 조립 후 상태를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 생검침모듈의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 생검침모듈을 조립하는 과정을 단계별로 도시한 단면예시도,
도 8은 본 발명에 따른 생검침모듈이 엔드이펙터에 결합되는 과정을 도시한 예시도,
도 9는 본 발명에 따른 생검침모듈이 엔드이펙터에 의해 동작되는 단계를 도시한 예시도,
도 10은 본 발명에 따른 생검침모듈이 생검을 수행하는 단계를 도시한 예시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 3은 본 발명에 따른 생검침모듈(100)을 이용하여 생검시술을 시행하는 생검시스템(1)을 도시한 예시도이고, 도 4는 생검침모듈(100)의 조립전 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 생검침모듈(100)의 조립후 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 생검침모듈(100)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생검침모듈(100)은 생검시스템(1)에 적용되어 의료영상장비를 이용한 실시간 생검시술에 사용된다.
생검시스템(1)은 MRI와 같은 의료영상장비에 결합되어 의료영상장비용 베드에 엎드려 있거나 누워 있는 환자 또는 직립형 영상장비에 앉아 있거나 서 있는 환자의 생검 부위로 삽입되어 시술자가 실시간으로 영상을 보며 생검 타겟위치로 바늘이 삽입되어 생검 샘플을 정확하게 생검할 수 있게 한다.
생검시스템(1)은 환자의 생검부위로 삽입되는 생검침모듈(100)과, 생검침모듈(100)이 생검 타겟부위로 삽입되게 위치를 조절하는 생검침조작로봇장치(200)를 포함한다. 생검침조작로봇장치(200)는 생검침모듈(100)이 착탈가능하게 결합되며 생검침모듈(100)을 조작하는 엔드이펙터(300)와, 생검침모듈(100)이 다양한 생검 타겟부위로 삽입될 수 있게 엔드이펙터(300)의 위치를 조절하는 위치조절로봇(400)을 포함한다.
생검침조작로봇장치(200)는 환자가 엎드려 있거나 눕는 베드(11)의 측면에 환자와 나란한 방향으로 직선형태로 구비된다. 생검침모듈(100)은 생검침조작로봇장치(200)의 엔드이펙터(300)에 결합되어 만곡된 바늘부(110)가 누워있는 환자의 생검위치로 삽입되게 한다. 이에 의해 베드(11)와 갠트리(13) 내벽면 사이의 협소한 공간 내에서 바늘부(110)가 환자의 생검부위로 삽입되어 생검시술을 수행할 수 있게 된다.
경우에 따라 의료영상장비가 환자가 직립한 상태로 수행 해야하는 경우, 생검침조작로봇장치(200)는 직립된 환자의 측면에 수직방향으로 환자와 나란한 방향으로 구비될 수 있다.
본 발명의 생검침모듈(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 미사용시에 바늘부(110)가 직선형태로 보관되고, 도 5에 도시된 바와 같이 생검시술 전에 바늘부(110)가 만곡형태로 조립되어 사용된다.
본 발명의 생검침모듈(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 바늘부(110)와, 바늘부(110)의 선단이 삽입된 상태로 바늘부(110)에 결합되며 만곡된 형상을 갖는 바늘만곡프레임(120)과, 바늘만곡프레임(120)의 상부에 바늘만곡프레임(120)의 만곡형상을 따라 이동가능하게 결합되며 바늘부(110)를 지지하는 바늘가이드(130)를 포함한다.
본 발명의 생검침모듈(100)은 바늘부(110)의 경로를 따라 바늘만곡프레임(120)과 바늘가이드(130)가 서로 결합된 상태로 보관되고, 생검시술 전에 작업자가 바늘가이드(130)만 바늘만곡프레임(120)을 따라 이동시켜 바늘부(110)를 만곡시킬 수 있다. 이에 따라 도 1의 (a)에 도시된 종래 생검침 디바이스(30)와 비교할 때 조립시간이 현저히 짧아질 수 있다. 또한, 생검침모듈(100)은 종래 생검총본체(32)의 구성이 생략되며 엔드이펙터(300)에 의해 바늘부(110)의 동작이 조작되어 조작의 정밀성이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다.
바늘부(110)는 엔드이펙터(300)에 의해 조작되며 생검 타겟부위(T)로 삽입되어 샘플조직(S)을 생검하게 된다. 도 6에 도시된 바와 같이 바늘부(110)는 내부바늘(113)과 외부바늘(111)이 서로 중첩되게 배치된다. 내부바늘(113)은 외부바늘(111) 보다 길이가 더 길게 형성된다.
외부바늘(111)의 후방에는 엔드이펙터(300)에 결합되는 외부바늘고정리브(112)가 고정결합되고, 외부바늘고정리브(112)의 상부에는 바늘가이드(130)에 결합되는 전방가이드결합돌기(112a)가 돌출형성된다.
내부바늘(113)의 선단에는 날카로운 첨단(113a)이 구비되고, 첨단(113a)의 후방에는 판면으로부터 함몰형성되어 샘플조직이 생검되는 생검홈(113b)이 형성된다. 내부바늘(113))의 후방은 외부바늘(111)의 외측으로 일정길이 노출되고 내부바늘고정리브(114)와 결합된다. 내부바늘고정리브(114)는 엔드이펙터(300)에 결합되고, 내부바늘고정리브(114)의 상부에는 후방가이드결합돌기(114a)가 돌출형성된다.
도 8은 생검침모듈(100)이 엔드이펙터(300)에 장착되는 상태를 도시한 예시도이다. 도시된 바와 같이 외부바늘고정리브(112)와 내부바늘고정리브(114)는 각각 엔드이펙터(300)의 트리거모듈(320)의 내부바늘리브삽입홈(321-1)과 외부바늘캐리어(325)의 외부바늘리브삽입홈(325a)에 삽입되어 생검침모듈(100)이 엔드이펙터(300)에 장착되게 한다.
내부바늘고정리브(114)는 내부바늘리브삽입홈(321-1)에 삽입된 후 모듈이송구동부(330)의 구동에 의해 트리거모듈(320)의 전후 이동될 때 함께 이동되며 내부바늘(113)이 전진하거나 후진하게 지지한다.
외부바늘고정리브(112)는 외부바늘리브삽입홈(325a)에 삽입된 후 모듈이송구동부(330)의 구동과 외부바늘구동부(340)의 구동에 의해 전후 이동되며 외부바늘(111)이 전진하거나 후진하게 지지한다.
전방가이드결합돌기(112a)와 후방가이드결합돌기(114a)는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 바늘가이드(130)의 하부에 형성된 결합돌기이동레일(136)에 끼움 결합되어 엔드이펙터(300)의 구동에 의해 외부바늘고정리브(112)와 내부바늘고정리브(114)가 전후 이동될 때 결합돌기이동레일(136)을 따라 함께 이동되며 바늘부(110)가 이동되게 지지한다.
바늘부(110)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 선단은 바늘만곡프레임(120)의 선단에 결합된 상태로 전방을 향해 노출되고, 후단은 내부바늘고정리브(114)와 외부바늘고정리브(112)에 결합된 상태로 바늘가이드(130)에 전방가이드결합돌기(112a)와 후방가이드결합돌기(114a)에 의해 이동가능하게 고정되고, 중간경로는 바늘안내관(137)에 삽입되어 전후 이동이 안내된다.
바늘만곡프레임(120)은 바늘가이드(130)에 의해 직선형태로 유지되는 바늘부(110)가 생검부위로 삽입되기 전에 만곡되도록 바늘부(110)와 바늘가이드(130)를 안내한다.
도 7은 생검침모듈(100)이 시술전에 조립되는 과정을 도시한 단면예시도이다. 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 바늘만곡프레임(120)은 90도 각도로 만곡된 형상을 갖는 프레임본체(121)와, 프레임본체(121)의 내부에 형성되어 만곡된 바늘부(110)를 수용하는 바늘수용로(123)와, 프레임본체(121)의 선단 양측에 구비되어 마커(124a)를 수용하는 스트레이트너(124)와, 프레임본체(121)의 후방에 만곡된 경로를 따라 개방형성된 만곡레일(125)을 포함한다.
프레임본체(121)는 바늘부(110)가 환자에게 생검시술을 위해 만곡되어야 하는 형상에 대응되게 구비되어 바늘부(110)와 바늘가이드(130)가 함께 만곡될 수 있게 안내한다. 프레임본체(121)의 내부에는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 바늘수용로(123)가 형성된다. 바늘수용로(123)의 선단에는 바늘부(110)를 전방을 향해 노출시키는 바늘선단노출공(123a)이 형성되고, 후단에는 바늘부(110)를 바늘수용로(123)로 삽입하는 바늘후단삽입공(123b)이 형성된다.
스트레이트너(124)는 도 4에 도시된 바와 같이 프레임본체(121)의 선단 양측에 구비되어 마커(124a)를 내부에 수용한다. 본 발명의 생검침모듈(100)은 스트레이트너(124)가 별도로 구비되지 않고 바늘만곡프레임(120)의 양측에 고정결합시켜 시술자가 바늘부(110)를 통해 삽입시키던 종래 번거로움을 없앨 수 있다.
만곡레일(125)은 프레임본체(121)의 후방에 만곡경로를 따라 개방형성되어 바늘가이드(130)와 바늘(31)이 슬라이딩되며 만곡된 상태로 이동되게 안내한다. 만곡레일(125) 사이에는 바늘가이드(130)의 레일삽입단(133)이 삽입되는 가이드삽입로(125a)가 형성된다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 조립전 상태에서 가이드삽입로(125a)는 바늘선단노출공(123a)과 수평하게 형성된다. 이에 바늘부(110)의 선단은 바늘선단노출공(123a)에 결합된 상태로 후단은 바늘가이드(130)의 하부에 수평하게 위치될 수 있다.
만곡레일(125)의 양측 판면에는 한 쌍의 돌기가이드슬릿(125b)이 절개되어 형성된다. 돌기가이드슬릿(125b)에는 바늘가이드(130)의 레일삽입단(133)의 양측에 돌출 형성된 가이드돌기(135)가 삽입된다.
도 4와 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 가이드돌기(135)는 돌기가이드슬릿(125b)의 내측에 끼워져 바늘만곡프레임(120)과 바늘가이드(130)의 결합상태가 유지되게 한다. 또한 도 7의 (a)에서 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 순차적으로 시술자가 바늘가이드(130)에 힘을 가해 바늘가이드(130)가 만곡레일(125)을 이동할 때 바늘가이드(130)가 바늘만곡프레임(120)으로부터 이탈되지 않고 만곡된 경로를 따라 이동되도록 지지한다.
이 과정에서 바늘가이드(130)의 하부에 직선형태로 위치되었던 바늘부(110)는 바늘가이드(130)의 이동에 따라 바늘만곡프레임(120) 내부의 바늘수용로(123) 내부로 안내되고, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 바늘가이드(130)가 만곡레일(125)의 반대편으로 완전히 이동되면 바늘부(110)는 바늘수용로(123) 내부에 완전히 수용된다.
바늘부(110)는 바늘가이드(130)의 하부에서 직선형태로 배치되나, 바늘만곡프레임(120) 내부에서 만곡된 후 바늘선단노출공(123a)에서 강성에 의해 다시 직선형태로 복원되어 이동된다.
바늘가이드(130)는 바늘부(110)를 지지하며, 바늘만곡프레임(120)의 만곡형상을 따라 이동되며 바늘부(110)가 만곡되도록 안내한다. 또한, 바늘가이드(130)는 엔드이펙터(300)에 결합되어 엔드이펙터(300)의 조작에 의해 바늘부(110)가 바늘만곡프레임(120)을 경유하며 생검위치로 삽입되도록 안내한다.
바늘가이드(130)는 도 6에 도시된 바와 같이 일정길이를 갖는 막대 형태로 구비된다. 바늘가이드(130)는 바늘부(110)가 이동되도록 지지하는 직선형태의 바늘가이드본체(131)와, 바늘가이드본체(131)의 선단에 돌출형성되어 바늘만곡프레임(120)의 만곡레일(125)에 삽입되는 레일삽입단(133)과, 레일삽입단(133)의 양측에 돌출형성된 한 쌍의 가이드돌기(135)와, 바늘가이드본체(131)의 바닥면에 길이방향을 따라 함몰형성되어 바늘부(110)의 전방가이드결합돌기(112a)와 후방가이드결합돌기(114a)가 이동되게 지지하는 결합돌기이동레일(136)과, 레일삽입단(133)과 바늘가이드본체(131)의 경계영역의 하부에 구비되어 바늘이동관(140)이 삽입되는 바늘안내관(137)과, 바늘가이드본체(131)의 후단 상면에 절개형성되어 락킹부재(150)가 결합되는 락킹부재결합홈(139)을 포함한다.
바늘가이드본체(131)는 선단이 바늘만곡프레임(120)에 삽입된 바늘부(110)의 나머지 길이를 모두 덮을 수 있는 길이로 구비된다. 바늘가이드본체(131)는 도 8에 도시된 바와 같이 엔드이펙터(300)에 결합될 때 트리거모듈(320) 상에 안착될 수 있는 폭으로 구비된다.
레일삽입단(133)은 바늘가이드본체(131)의 선단에 전방을 향해 수평하게 돌출되어 만곡레일(125)의 가이드삽입로(125a) 내부로 삽입된다. 이 때, 레일삽입단(133)의 양측에 돌출형성된 한 쌍의 가이드돌기(135)가 돌기가이드슬릿(125b)에 끼워져 레일삽입단(133)이 가이드삽입로(125a)로부터 이탈되지 않게 지지한다.
결합돌기이동레일(136)은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 바늘가이드본체(131)의 바닥면에 길이방향을 따라 함몰형성된다. 결합돌기이동레일(136)에는 전방가이드결합돌기(112a)와 후방가이드결합돌기(114a)가 슬라이딩 이동가능하게 결합된다.
내부바늘고정리브(114)와 외부바늘고정리브(112)가 엔드이펙터(300)의 조작에 의해 전후로 이동되면, 이에 연동하여 전방가이드결합돌기(112a)와 후방가이드결합돌기(114a)가 결합돌기이동레일(136)을 따라 이동하며 내부바늘(113)과 외부바늘(111)이 독립적으로 이동되게 한다.
도 6에 도시된 바와 같이 바늘부(110)의 경로 상에는 바늘이동관(140)이 결합되어 바늘부(110)가 전후로 원활하게 이동되게 지지한다.
바늘안내관(137)은 레일삽입단(133)과 바늘가이드본체(131)의 경계영역의 하부에 구비되어 내부에 바늘이동관(140)을 수용한다. 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 바늘가이드(130)가 만곡레일(125)의 후단으로 이동되어 생검시술을 위한 조립이 완료되면, 바늘이동관(140)은 바늘안내관(137)의 내부에 수용되어 바늘부(110)가 만곡된 상태에서 안정적으로 이동될 수 있게 지지한다.
락킹부재(150)는 바늘가이드(130)의 락킹부재결합홈(139)에 결합되며, 엔드이펙터(300)와 생검침모듈(100)이 결합될 때 생검침모듈(100)이 결합된 상태가 유지되게 고정하는 역할을 한다.
락킹부재(150)는 판면이 상부로 볼록하게 접혀지게 형성된다. 락킹부재(150)는 시술자가 손으로 파지하면 탄성적으로 오무려거나 초기상태로 복귀되며 폭이 가변된다.
락킹부재(150)의 양단에는 한 쌍의 락킹버튼(151)이 구비되고, 락킹버튼(151)은 락킹부재(150)와 버튼지지암(153)에 의해 연결된다.
락킹버튼(151)은 도 8에 도시된 바와 같이 생검침모듈(100)이 엔드이펙터(300)에 결합될 때, 엔드이펙터(300)의 케이싱부(310)에 걸림결합된다. 시술자는 락킹부재(150)를 오무려 락킹버튼(151)이 케이싱부(310) 내부로 삽입되게 하고, 락킹부재(150)에 대한 가압을 해제하여 락킹버튼(151)이 케이싱부(310)의 내벽면에 형성된 버튼결합홈(미도시)에 끼워져 결합된 상태가 고정되게 한다.
락킹버튼(151)의 하부에는 가이드결합안장(155)이 구비되고, 가이드결합안장(155)은 락킹결합부재결합홈(139)에 결합되어 락킹버튼(151)만 바늘가이드(130)의 양측으로 노출되게 지지한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 생검침모듈(100)의 사용과정과 생검시술과정을 도 3 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
시술자는 밀봉된 생검침모듈(100)을 뜯은 후 직선 형태의 바늘부(110)를 만곡되게 조립한다. 포장을 뜯으면 도 4에 도시된 바와 같이 바늘가이드(130)가 바늘만곡프레임(120)의 만곡레일(125)의 상부에 위치된 상태이다.
이 상태에서 시술자는 바늘가이드(130)의 후단을 손으로 잡고 아래로 가압한다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 손으로 바늘가이드(130)를 가압하면, 레일삽입단(133)이 만곡레일(125)의 돌기가이드슬릿(125b)을 따라 이동되고 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 바늘부(110)도 자체 탄성에 의해 휘어진다.
도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 바늘가이드(130)가 만곡레일(125)의 하부로 완전히 이동하면 바늘가이드(130)는 바늘만곡프레임(120)에 연결되게 위치되고, 바늘부(110)의 전방영역은 바늘만곡프레임(120)의 바늘수용로(123)에 만곡된 상태로 위치되고, 바늘부(110)의 후방영역은 바늘가이드(130)의 하부에 직선형태로 위치된다.
시술자는 이렇게 조립이 완료된 생검침모듈(100)을 도 3에 도시된 바와 같이 의료영상장비(10)의 베드(11)에 고정결합된 생검침조작로봇장치(200)의 엔드이펙터(300)에 결합한다.
도 8에 도시된 바와 같이 생검침모듈(100)의 내부바늘고정리브(114)와 외부바늘고정리브(112)는 각각 엔드이펙터(300)의 내부바늘리브삽입홈(321-1)과 외부바늘리브삽입홈(325a)에 끼워진다.
그리고, 락킹부재(150)의 락킹버튼(151)은 엔드이펙터(300)의 케이싱부(310)의 상부 내벽면에 형성된 버튼결합홈(미도시)에 고정된다.
내부바늘(113)은 트리거모듈(320)의 내부바늘리브삽입홈(321-1)에 결합되어 모듈이송구동부(330)의 구동에 의해 전후진하게 된다. 외부바늘(111)은 외부바늘캐리어(325)의 외부바늘리브삽입홈(325a)에 삽입된 상태로 트리거모듈(320)와 함께 이동되거나, 트리거모듈(320) 내에서 외부바늘캐리어(325)와 함께 전후로 이동된다.
외부바늘캐리어(325)는 외부바늘구동부(340, 도 9의 (a) 참조)에 의해 구동된다.
생검침모듈(100)의 고정이 완료되면, 도 3에 도시된 바와 같이 환자(A)의 생검부위(M)로 바늘부(110)를 삽입한다.
도 9는 생검시술을 위한 각 단계별 바늘부(110)의 위치를 도시한 예시도이고, 도 10은 바늘부(110)가 생검부위(M)에 삽입되어 생검샘플(S)을 생검하는 과정을 도시한 예시도이다.
도 9의 (a)와 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 생검침모듈(100)이 엔드이펙터(300)에 결합되면 바늘부(110)는 바늘만곡프레임(120)의 내부에 수용된 상태로 위치된다.
이 상태에서 시술자는 베드(11)를 갠트리(13) 내부로 이동시키고, 촬영된 영상을 보면서 네비게이션(미도시)을 이용해 생검침조작로봇장치(200)를 조작하고, 생검침모듈(100)의 바늘부(110)가 타겟 생검부위로 이동될 수 있게 위치를 조작한다.
도 9의 (b)와 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 모듈이송구동부(330)가 정방향으로 구동되면, 바늘부(110)는 바늘만곡프레임(120)에 만곡이동된다. 이에 의해 생검부위(M)의 내부로 내부바늘(113)과 외부바늘(111)이 함께 침습해 들어간다.
그리고, 도 9의 (c)와 (d) 및 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 모듈이송구동부(330)의 정방향 구동으로 내부바늘(113)은 생검 타겟 위치(T)까지 침습해 들어가고, 외부바늘(111)은 외부바늘구동부(340)의 역방향 구동에 의해 후진한다.
그리고, 도 9의 (e)와 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 외부바늘(111)이 탄성부재의 탄성력에 의해 슈팅되며 내부바늘(113)이 전진한 길이만큼 전진하면 외부바늘(111)의 선단에 형성된 절단면이 생검조직을 절단하게 된다.
이 과정에서 샘플조직(S)이 생검홈(113b)에 수용되고, 외부바늘(111)에 의해 덮혀져 생검과정이 완료될 수 있다.
생검이 완료된 생검침모듈(100)은 역방향으로 후진하여 환자의 생검부위로부터 분리된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 생검침모듈은 바늘부와 바늘만곡프레임 및 바늘가이드가 일체로 결합된 상태로 보관되므로, 생검시술 전에 시술자가 바늘가이드만 가압하여 하부로 슬라이딩 이동시켜 조립을 완료할 수 있어 조립에 소요되는 시간을 현저히 단축할 수 있는 장점이 있다.
또한, 바늘만곡프레임에 스트레이트너가 일체로 결합되어 있으므로 종래 스트레이트너를 결합시키기 위해 소요되던 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 생검침모듈은 종래 생검침 디바이스에 일체로 결합되어 있던 생검총본체를 생략하고 엔드이펙터를 이용해 바늘부의 내부바늘과 외부바늘을 조작하게 구조를 개선하였다. 이에 의해 내부바늘과 외부바늘의 조작이 보다 더 정교하게 수행될 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[부호의 설명]
1 : 생검시스템 10 : 의료영상장비
11 : 베드 13 : 갠트리
20 : 고정프레임 30 : 종래 생검침 디바이스
31 : 바늘 32 : 생검총본체
33 : 가이드아우터 34 : 가이드인너
35 : 스트레이트너 36 : 마커
100 : 생검침모듈 110 : 바늘부
111 : 외부바늘 112 : 외부바늘고정리브
112a : 전방가이드결합돌기 113 : 내부바늘
113a : 첨단 113b : 생검홈
114 : 내부바늘고정리브 114a : 후방가이드결합돌기
120 : 바늘만곡프레임 121 : 프레임본체
123 : 바늘수용로 123a : 바늘선단노출공
123b : 바늘후단삽입공 124 : 스트레이트너
124a : 마커 125 : 만곡레일
125a : 가이드삽입로 125b : 돌기가이드슬릿
130 : 바늘가이드 131 : 바늘가이드본체
133 : 레일삽입단 135 : 가이드돌기
136 : 결합돌기이동레일 137 : 바늘안내관
139 : 락킹부재결합홈 140 : 바늘이동관
150 : 락킹부재 151 : 락킹버튼
153 : 버튼지지암 155 : 가이드결합안장
200 : 생검침조작로봇장치 300 : 엔드이펙터
310 : 케이싱부 320 : 트리거모듈
321-1 : 내부바늘리브삽입홈 321-2 : 캐리어이동로
325 : 외부바늘캐리어 325a : 외부바늘리브삽입홈
330 : 모듈이송구동부 340 : 외부바늘구동부
400 : 위치조절로봇 500 : 높이조절고정지그
A : 환자
M : 생검부위
T : 타겟 생검위치
S : 샘플조직

Claims (4)

  1. 의료영상장비를 사용하는 환자의 생검부위로 삽입되어 생검시술을 수행하는 생검침모듈에 있어서,
    내부바늘(113)과 외부바늘(111)이 중첩되게 배치되고, 고강성 초탄성 재질로 형성되는 바늘부(110)와;
    수직방향으로 만곡되게 형성되며, 전방에 상기 바늘부(110)의 선단을 외부로 노출시키는 바늘선단노출공(123a)이 형성되고 후방에 만곡면을 따라 개방형성된 만곡레일(125)이 구비된 바늘만곡프레임(120)과;
    상기 바늘만곡프레임(120)의 만곡레일(125)을 따라 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 상기 바늘선단노출공(123a)에 선단이 삽입된 바늘부(110)의 후단을 직선형태로 지지하며 상기 바늘부(110)가 상기 바늘만곡프레임(120)을 따라 만곡된 상태로 전후 이동하게 안내하는 바늘가이드(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생검침모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부바늘(113)의 후단과 고정결합되며 상부에 상기 바늘가이드(130)에 이동가능하게 결합되는 후방가이드결합돌기(114a)가 형성된 내부바늘고정리브(114)와;
    상기 내부바늘고정리브(114)의 전방에서 상기 외부바늘(111)의 후단과 고정결합되며 상부에 상기 바늘가이드(130)에 이동가능하게 결합되는 전방가이드결합돌기(112a)가 형성된 외부바늘고정리브(112)를 포함하며,
    상기 내부바늘고정리브(114)와 상기 외부바늘고정리브(112)는 각각 생검침조작로봇시스템의 엔드이펙터에 결합되어 상기 내부바늘(113)과 상기 외부바늘(111)의 이동여부를 상기 엔드이펙터로부터 전달받는 것을 특징으로 하는 생검침모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바늘선단노출공(123a)이 형성된 바늘만곡프레임(120)의 선단 양측에는 상기 바늘선단의 위치를 표시하는 마커(124a)가 수용된 스트레이트너(124)가 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 생검침모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 만곡레일(125)에는 만곡경로를 따라 내측으로 함몰형성되어 상기 바늘가이드(130)가 삽입된 상태로 이동되는 가이드삽입로(125a)가 형성되고,
    상기 가이드삽입로(125a)가 형성된 상기 만곡레일(125)의 양측 판면에는 한 쌍의 돌기가이드슬릿(125b)이 형성되고,
    상기 바늘가이드(130)의 전방에는 상기 가이드삽입로(125a) 내부로 삽입되는 레일삽입단(133)이 구비되고,
    상기 레일삽입단(133)의 양측에는 상기 돌기가이드슬릿(125b)에 삽입되어 상기 레일삽입단(133)이 상기 가이드삽입로(125a)를 따라 이동되도록 지지하는 한 쌍의 가이드돌기(135)가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 생검침모듈.
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