JP2008136866A - マルチチャンネルカテーテルを用いて侵襲を最小限にした外科処置を実施するためのシステム及び方法 - Google Patents
マルチチャンネルカテーテルを用いて侵襲を最小限にした外科処置を実施するためのシステム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】侵襲を最小限にさせた肺外科処置を実施するように改良したシステム及び方法を提供する。
【解決手段】侵襲を最小限にさせた肺外科処置のためのシステム(10)及び方法(160)は、そのチャンネル(90)内にマルチチャンネルカテーテル(30、86、140)を配置させた気管支鏡(36)を利用する。マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)の位置に配置させた送信アンテナ(44、87、94、96、106、114)によって外科処置中にトラッキング画像内で該遠位端(30b、40a、82a、104、112)をトラッキングすることが可能である。
【選択図】図1
【解決手段】侵襲を最小限にさせた肺外科処置のためのシステム(10)及び方法(160)は、そのチャンネル(90)内にマルチチャンネルカテーテル(30、86、140)を配置させた気管支鏡(36)を利用する。マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)の位置に配置させた送信アンテナ(44、87、94、96、106、114)によって外科処置中にトラッキング画像内で該遠位端(30b、40a、82a、104、112)をトラッキングすることが可能である。
【選択図】図1
Description
本発明は、全般的には外科用デバイス及び外科処置に関し、さらに詳細には侵襲を最小限にさせた外科処置に使用する外科用デバイス及び外科処置に関する。
肺は気腫を含め多種多様な疾患にかかる。気腫は、肺の弾性が劣化し肺胞組織構造が損傷を受ける疾患である。罹患した組織は細かな気道の崩壊を誘発させ、このために肺の領域内に空気がトラップされることになる。トラップされた空気は肺のその領域に対して高度膨脹(hyperinflation)を生じさせる可能性がある。
周知のように、肺領域内にトラップされた空気を排出しさらなる高度膨脹から該肺領域を封止するためには多種多様な技法が使用される。これらの手順は、「肺容量減少術」(LVRS)手順と呼ばれることが多い。
気腫にかかっている人のうち、LVRSに適格なのは約20パーセントだけである、その理由は特に、肺領域高度膨脹が患者が臨床的に脆弱な状態となる傾向がある気腫の後期段階で発生することが多いことによる。LVRSは、その肺領域を生理学的に機能させないために使用される。
LVRSの実施に使用される従来の技法は、「正中切開法」と「胸腔鏡法(video−assisted thoracic)」を含むが、これらはいずれも侵襲的な技法である。正中切開法には、胸骨を切り開いて胸腔を露出させることが不可欠である。胸腔鏡法技法では、胸部の両脇に小さい切開部をつくり、光学的観察機能を有する外科用器具を肋骨間から胸腔内に挿入できるようにすることが不可欠である。
周知のように、気管支鏡は切開を行わずに例えば患者の気管を通して肺内に挿入することが可能である。気管支鏡は診断目的で肺の内部領域を光学的に観察するために使用可能な光学観察機能を有している。しかし、肺内における気管支鏡の位置を特定することは、直接的光学観察機能を有する場合であっても困難である。気管支鏡による直接的な光学撮像では肺内における解剖学構造を基準とした気管支鏡の位置を高信頼性に提供できていないことを理解されたい。本質的には、外科医が気管支鏡光学画像を用いて肺を通過するように気管支鏡を横断させる際に容易に所在不明になり兼ねない。
さらに周知のように、肺の内部領域あるいは肺内に挿入した器具を観察するためには、例えばコンピュータ断層撮像(CT)システムなど別の多種多様なリアルタイム撮像システムを使用することも可能である。幾つかの形態のリアルタイム撮像システムでは3次元像が提供されており、また別の形態では2次元像のみが提供される。
さらに周知のように、肺の内部にカテーテルを挿入することもできる。しかし、肺内におけるカテーテル位置はよく分からないのが一般的である。肺の内部に挿入されたカテーテルの位置はさらに、リアルタイム撮像システムの幾つかによって観察することが可能である。
別のリアルタイム撮像システム(例えば、CTシステム)では、幾つかのモダリティにおいて肺構造を基準とした気管支鏡やカテーテルの良好な画像をリアルタイムで提供できるが、これらシステムは患者と外科スタッフの両者にとって有害な放射線(例えば、X線)を放出する傾向がある。さらに、幾つかのリアルタイム撮像システム(例えば、X線透視システム)は気管支鏡やカテーテルの位置がそれに基づいて観察可能となるような2次元画像しか提供できず、多くの肺外科処置にとって不十分となる傾向がある。
医学手技中に身体内の外科用器具の位置をトラッキングできるトラッキング(または、ナビゲーション)システムが知られている。トラッキングシステムは、電磁気エネルギーを送信及び受信するように適応させた送信アンテナと受信アンテナを様々に組み合わせて利用する。従来のトラッキングシステムの幾つかのタイプは、「Electromagnetic Tracking System Method Using Single−Coil Transmitter」と題する米国特許出願第10/611,112号(2003年7月1日出願)、「Electromagnetic Tracking System and Method Using a Three−Coil Wireless Transmitter」と題する米国特許第7,015,859号(2006年3月21日出願)、「Tracking System to Follow the Position and Orientation of a Device with Radiofrequency Fields」と題する米国特許第5,377,678号(1995年1月3日出願)、並びに「Stereoscopic X−Ray Fluoroscopy System Using Radiofrequency Fields」と題する米国特許第5,251,635号(1993年10月12日出願)に記載されている。
幾つかのトラッキングシステムは、外科処置(例えば、鼻部外科処置)の侵襲を最小限にさせるために身体内に挿入される可撓性のプローブをトラッキングするように適応されている。こうしたシステムの1つが「Position Tracking System for Use in Medical Applications」と題する米国特許第6,445,943号(2002年9月3日出願)に記載されている。上述の出願及び特許のそれぞれは参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。
上に掲げたトラッキングシステムのうち、以下でより十分に記載するような特定の手順を要するような肺外科処置に適用されるものは1つもない。
米国特許第7,015,859号
米国特許第5,377,678号
米国特許第5,251,635号
米国特許第6,445,943号
米国特許第4,832,047号
したがって、侵襲を最小限にさせた肺外科処置(例えば、LVRS)を実施するように改良されたシステム及び方法を提供できることが望ましい。
本発明による外科処置を実施する方法は、患者の肺の画像を収集する工程と、患者の肺内で気管支鏡を前進させる工程と、を含む。本方法はさらに、気管支鏡内のチャンネルを通して患者の肺内にマルチチャンネルカテーテルを挿入する工程と、肺画像を基準としてマルチチャンネルカテーテルの遠位端の描出を示しているトラッキング画像を作成する工程と、を含む。このマルチチャンネルカテーテルは複数のチャンネルを有する。トラッキング画像内でマルチチャンネルカテーテルの遠位端をトラッキングしながら、該トラッキング画像に従ってマルチチャンネルカテーテルを肺の標的領域まで前進させる。トラッキング画像内でマルチチャンネルカテーテルの遠位端をトラッキングしながらかつ該マルチチャンネルカテーテルの遠位端を肺の標的領域位置に維持しながら該肺の標的領域において矯正的医学手技が実施される。
本発明の別の態様では、外科処置を実施するための装置は、気管支鏡の長軸寸法方向に沿って配置させた1つのチャンネルを有する気管支鏡を含む。本装置はさらに、該チャンネル内に配置させると共に気管支鏡の長軸寸法方向と概して平行な方向に動くように適応させたマルチチャンネルカテーテルを含む。このマルチチャンネルカテーテルは、マルチチャンネルカテーテルの内部でその長軸寸法方向と概して平行に少なくとも2つのチャンネルを含む。このマルチチャンネルカテーテルはさらに遠位端を含む。本装置はさらに、マルチチャンネルカテーテルの遠位端の近傍でマルチチャンネルカテーテルと固定的に結合させたカテーテルアンテナを含む。このカテーテルアンテナは、マルチチャンネルカテーテルの遠位端の描出を示しているトラッキング画像内の肺の標的領域での矯正的医学手技中に患者の肺の画像に対してトラッキングを受けるように適応させている。
本発明に関する上述の特徴並びに本発明自体については、添付の図面に関する以下の詳細な説明からより十分な理解が得られることとなろう。
本発明について説明する前に、幾つかの導入的概念及び用語について説明することにする。本明細書で使用する場合、「肺容量減少術」または「LVRS」という語は、肺の一部分について除去するか封止してさらなる生理学的機能を停止させるために使用される外科処置を記述するために使用している。
本明細書で使用する場合、「リアルタイム」という語は、大きな遅延なしに(例えば、コンピュータの処理速度で、あるいはコンピュータの通信速度で)実行されるコンピュータ演算を記述するために使用している。
本明細書ではLVRSを実施するためのシステム及び方法について記載しているが、本システム及び方法は、熱的切除技法を含む外科処置やレーザー技法(ただし、これらに限らない)を含め別の非侵襲的肺外科処置を実施するためにも使用可能であることを理解すべきである。
周知のように、従来の気管支鏡システムは肺内に挿入するように適応させた従来式の気管支鏡を有する。従来の気管支鏡システムは、肺の内部領域に関する光学像しか提供できないのが一般的である。この目的のために従来の気管支鏡は、肺の内部に対する照明及び観察のための少なくとも1本の光ファイバをその内部に有する可撓性部分を含んでいる。しかし、本明細書に記載した気管支鏡はマルチチャンネルカテーテルと連係して使用されること(これについては以下で詳細に記載する)を理解すべきである。
図1を参照すると、肺容量減少術(LVRS)(ただし、これに限らない)を含む非侵襲的肺外科処置で使用可能な例示的なシステム10は気管支鏡システム12を含む。
気管支鏡システム12は、少なくとも1本の光ファイバ16を介して気管支鏡36と結合させた気管支鏡モジュール13を含むことができる。具体的に気管支鏡36は、気管支鏡モジュール13の内部でカメラ14及び光源15と結合させることができる。光源15は光ファイバの遠位端の位置に照明を提供することができる。カメラ14は、光ファイバ16の遠位端の近傍の領域に関連する表示デバイス60上に表示可能な光学画像を提供するように適応させた電荷結合素子(CCD)カメラとすることができる。
気管支鏡36は、体部38と、患者54の肺56内に挿入するように適応させた可撓性部分40と、を含むことができる。患者54はシステム10の一部ではないが、明瞭にするために図示してあることを理解すべきである。可撓性部分40は、光ファイバ16の遠位端をそこまで延長できる場所である遠位端40aを有する。したがって遠位端40aは、気管支鏡36の可撓性部分40の遠位端と光ファイバ16の遠位端の両方を意味している。
マルチチャンネルカテーテル30は気管支鏡36の内部にある(体部38の内部にかつ可撓性部分40の内部にある)1つのチャンネル内に配置させることができる。マルチチャンネルカテーテル30は、気管支鏡36の可撓性部分40の長軸寸法方向と概して平行な方向に移動可能とさせることができる。幾つかの実施形態では、マルチチャンネルカテーテル30は、マルチチャンネルカテーテル30の内部でその長軸寸法方向と概して平行に3つのチャンネル(図示せず)を含むことができる。しかし別の実施形態では、マルチチャンネルカテーテル30は、3つを超えるまたは3つ未満のチャンネルを含むことが可能である。これらのチャンネルについては図2及び3に関連して以下で詳細に記載することにする。
マルチチャンネルカテーテル30は気管支鏡36の可撓性部分40の遠位端40aを超えて延長し、遠位端30bを有するマルチチャンネルカテーテル30の延長部分30aが生じるように移動可能とすることができる。マルチチャンネルカテーテル30の延長部分30aは、マルチチャンネルカテーテル30の遠位端30bの近傍に配置させた送信アンテナ44(例えば、マイクロコイルアンテナ)を含むことができる(これについては以下でさらに詳細に記載することにする)。送信アンテナ44は1つまたは複数のワイヤ34と結合させることができる。
マルチチャンネルカテーテル30は、その各々がマルチチャンネルカテーテル30内の1つのチャンネルと結合されているポート(例えば、第1のポート32a、第2のポート32b及び第3のポート32c)を含むことができる。第1のポート32aはさらに、例えばポート32aに対して圧力または真空を有する気体を供給するように適応させた真空または圧力源26と結合させることができる。この気体は、ろ過済みの空気や窒素(ただし、これらに限らない)を含むことができる。第2のポート32bは例えば、ポート32b内に第1の液体を注入するように適応させた第1の液体分注器22と結合させることができる。第3のポート32cは例えば、ポート32b内に第2の液体を注入するように適応させた第2の液体分注器18と結合させることができる。
マルチチャンネルカテーテル30が1つの真空及び/または圧力ポート32a並びに2つの液体分注ポート32b、32cを有するように図示し説明しているが、別の実施形態ではそのマルチチャンネルカテーテル30が3つを超えるまたは3つ未満のポートを有し、また対応した数の内部チャンネルを有させることも可能である。これらのチャンネルのうちの各々は真空及び/または圧力ポート、液体分注ポート、あるいは液体排除ポートのうちのいずれとすることも可能である。
マルチチャンネルカテーテル30及びマイクロコイルワイヤ34は、ワイヤ34をその位置でマルチチャンネルカテーテル30と一体化させることができる接合38aの位置で併合されている。この仕組みについては、図3に関連して以下でさらに詳細に記載することにする。接合38aは気管支鏡36の体部38と結合させることができる。別の実施形態ではその接合38aは体部38から分離させることができる。
光ファイバ16とマルチチャンネルカテーテル30(ワイヤ34を含む)は接合38bの位置で併合されている。接合38bの位置では、マルチチャンネルカテーテル30と光ファイバ16を別々のままとすることが可能であるが、この場合はこれら両者を気管支鏡36の可撓性部分40の内部に配置させている。この仕組みについては、図2に関連して以下でさらに詳細に記載することにする。接合38bは気管支鏡36の体部38と結合させることができる。別の実施形態ではその接合38bは体部38から分離させることができる。幾つかの実施形態ではその接合38a、38bは、光ファイバ16、マルチチャンネルカテーテル30及びワイヤ34がその位置で併合される同じ接合としており、この際ワイヤ34はマルチチャンネルカテーテル30と一体とすることが可能であり、また光ファイバ16は別々のままとすることも可能であるがこれら両者を気管支鏡36の可撓性部分40の内部に配置させる。
システム10はさらにナビゲーションシステム32を含むことができる。ナビゲーションシステム32は(以下でさらに詳細に記載するような修正や適応形態を除けば)一般に、いずれも参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする、例えば「Electromagnetic Tracking System Method Using Single−Coil Transmitter」と題する米国特許出願第10/611,112号(2003年7月1日出願)、「Electromagnetic Tracking System and Method Using a Three−Coil Wireless Transmitter」と題する米国特許第7,015,859号(2006年3月21日出願)、「Tracking System to Follow the Position and Orientation of a Device with Radiofrequency Fields」と題する米国特許第5,377,678号(1995年1月3日出願)、「Stereoscopic X−Ray Fluoroscopy System Using Radiofrequency Fields」と題する米国特許第5,251,635号(1993年10月12日出願)、あるいは「Position Tracking System for Use in Medical Applications」と題する米国特許第6,445、943号(2002年9月3日出願)に既に記載されたタイプのものとすることができる。
ナビゲーションシステム32は、ワイヤ34によって送信アンテナ44と結合させたナビゲーションモジュール33を含むことができる。幾つかの実施形態では、ワイヤ34は小型の同軸ケーブルを備える。ナビゲーションシステム32はさらに、1つまたは複数のワイヤ48によってナビゲーションモジュール33に結合させた受信アレイ46(例えば、アレイ状のコイルアンテナ)を含むことができる。
ナビゲーションモジュール33は1つまたは複数のワイヤ52によって撮像システム50と結合させている。撮像システム50は、コンピュータ支援断層撮像(CT)システム、磁気共鳴撮像(MRI)システム、X線システム、X線蛍光透視法システム、及び光学撮像システム(ただし、これらに限らない)を含むことができる。
撮像システム50は患者54の少なくとも1つの画像をナビゲーションモジュール33に提供する。幾つかの実施形態では、撮像システム50は、外科処置の前あるいは該処置の早期のある時点で画像を作成する(これについては図5に関連して以下でさらに詳細に記載することにする)。幾つかの実施形態では、撮像システム50は患者54の画像のディジタル描出を保存するように適応させたディジタル記憶媒体(例えば、ハードディスク)により置き換えることが可能である。この画像のディジタル描出はナビゲーションモジュール33に提供することができる。
ナビゲーションモジュール33は、表示デバイス60上にいわゆる「トラッキング画像」を提供することができる。幾つかの実施形態では、トラッキング画像とカメラ14が提供する上述の光学画像は表示デバイス上のそれぞれ別々の窓62として提供することができる。例えば、トラッキング画像と気管支鏡画像を別々に窓62a、62b内に提示することができる。別の実施形態では、トラッキング画像を、光学画像を表示させる表示デバイス60とは別の表示デバイス(図示せず)上に表示することができる。
動作時には、ナビゲーションモジュール33が作成したトラッキング画像によって、撮像システム50により提供される画像を基準としたカテーテル30の遠位端30b(マイクロコイル44の近傍)の位置また幾つかの実施形態では向きに関する描出が提供される。撮像システム50により提供される画像は一般にリアルタイムで提供されるものではないが、該画像に対する遠位端30bの描出はトラッキング画像においてリアルタイムで更新させることができる。しかし、撮像システム50により提供される画像はさらに、リアルタイムで提供すること、適宜提供すること、外科処置中に提供することが可能である。
幾つかの実施形態では、気管支鏡36の可撓性部分40の遠位端40aはさらに、1つまたは複数のワイヤ(図示せず)によってナビゲーションモジュールと結合させた送信アンテナ(図示せず)を含む。これらの実施形態では、トラッキング画像はさらに、撮像システム50により提供される画像を基準とした可撓性部分40の遠位端40aの位置また幾つかの実施形態では向きの描出を提示することができる。
システム10を使用できる具体的な方法の1つについて図5に関連して以下で記載することにする。しかしここでは、気管支鏡36は患者54の肺56内に挿入できることを述べるに留めよう。トラッキングアンテナ44を有するマルチチャンネルカテーテル30は気管支鏡36を介して患者54の肺56内に挿入することができる。マルチチャンネルカテーテル30の遠位端30bはナビゲーションシステム32によって移動させまたさらにトラッキングさせることができ、これによって患者54の肺56内の所望の位置(標的領域)にマルチチャンネルカテーテル30の遠位端30bが配置される。
次いで、マルチチャンネルカテーテルを肺56内の所望の位置に配置させた後に、モニタ60上のトラッキング表示を介してマルチチャンネルカテーテル30の遠位端30bをトラッキングしながら該カテーテル介して多種多様な外科処置のうちの1つまたは幾つかを実施することができる。例示的な手順については図4に関連して以下で記載することにする。
ここで図2を参照すると、気管支鏡チューブ82は、図1の気管支鏡36の可撓性部分40の一部と同じまたは同様のものとすることができる。気管支鏡チューブ84内には光ファイバ84を配置させている。光ファイバ84は、図1の光ファイバ16と同じまたは同様のものとすることができる。光ファイバ84にはレンズ88を結合させることができる。マルチチャンネルカテーテル86の一部分86aは、気管支鏡チューブ82内部のチャンネル90内に配置させており、またマルチチャンネルカテーテル86の延長部分86bはある移動可能量だけ気管支鏡チューブ82を超えて延長させることができる。マルチチャンネルカテーテル86は、図1のワイヤ34(図示せず)をその内部に有する図1のマルチチャンネルカテーテル30と同じまたは同様のものとすることができる。
マルチチャンネルカテーテル86の延長部分86bは遠位端86cを有する。遠位端86cの近傍に2つのマイクロコイル送信アンテナ94、96を配置させることができる。幾つかの実施形態では、外科用デバイス98も遠位端86cの近傍に配置させることができる。マイクロコイルアンテナ94、96は、図1の送信アンテナ44と同じまたは同様のものとすることができる。
幾つかの仕組みではマイクロコイルアンテナ94、96の各々は、例えば上で言及した「Electromagnetic Tracking System Method Using Single−Coil Transmitter」と題する米国特許出願第10/611,112号(2003年7月1日出願)に記載したような単一のコイルからなる。しかし別の実施形態では、マイクロコイルアンテナ94、96の各々は、例えば「Electromagnetic Tracking System and Method Using a Three−Coil Wireless Transmitter」と題する米国特許第7,015,859号(2006年3月21日出願)に記載したような複数のマイクロコイルアンテナを含むことができる。
幾つかの実施形態では、外科用デバイス98は、マルチチャンネルカテーテル86内部のチャンネルのうちの1つ(例えば、図3に関連して以下でさらに詳細に記載することにする気流チャンネル)と結合させた膨張可能なバルーンを備える。
さらに図のように、マルチチャンネルカテーテル86の別の部分86dは、図1のポート32a、32b、32cのそれぞれと同じまたは同様のものとできる、例えば気流ポート100a、第1の液体分注ポート100b、及び第2の液体分注ポートという3つのポートを含むことができる。
マルチチャンネルカテーテル86の部分86aは、チャンネル90内で気管支鏡チューブ82の長軸寸法方向と概して平行な方向に(すなわち、図示した左右方向に)動くように適応させている。したがって、マルチチャンネルカテーテル86の遠位端86cは、ある制御された量だけ気管支鏡チューブ82を超えて延長することができる。幾つかの実施形態では、マルチチャンネルカテーテル86はさらに、外科医がカテーテル86の遠位端86cを気管支鏡チューブ82の長軸寸法方向と概して平行以外の方向に移動できるように適応させたガイドデバイス(図示せず)(例えば、ガイドワイヤ)を含む。ガイドワイヤについては図3に関連して以下で記載することにする。
上の検討から明らかなように、画像(例えば、患者のCT画像)に対するマイクロコイルアンテナ94、96の位置また幾つかの実施形態では向きは、例えば図1の表示デバイス60上に表示させることができる。したがってこの仕組みによれば、マルチチャンネルカテーテル86のうちカテーテル86の遠位端86cに近い部分を外科処置中にリアルタイムでトラッキングすることができる。
カテーテル86の遠位端86cに対する外科処置中でのトラッキングは、特にその外科処置が、外科処置のうち第1の指定位置で実施される身体内部分と外科処置のうち第2の指定位置で実施される別の部分とを含む場合に特に有利であることを理解すべきである。このケースでは、先ず外科医が、カテーテル86の遠位端86cを第1の指定位置まで移動かつトラッキングし、次いで外科医がこれを第2の指定位置まで移動かつトラッキングしている。第1及び第2の位置の各々において、外科処置の対応する部分を実施することができる。例示的な手順については図4に関連して以下で記載することにする。
幾つかの実施形態では、別の送信アンテナ87(例えば、別のマイクロコイルアンテナ)を気管支鏡チューブ82の遠位端82aの近傍に配置することができる。この仕組みによれば、画像(例えば、患者のCT画像)に対するマイクロコイルアンテナ87の位置また幾つかの実施形態では向きを、さらに例えば図1の表示デバイス60上に表示させることができることが理解されよう。したがってこの仕組みによれば、気管支鏡チューブの遠位端82aと、さらにカテーテルの遠位端86cとの両方を外科処置中にリアルタイムでいずれもトラッキングすることができる。
ここで図2Aを参照すると、図2のマルチチャンネルカテーテル86の代わりに使用できるようなマルチチャンネルカテーテルの一部分の代替的仕組みは、遠位端104と、1つのマイクロコイル送信アンテナ106と、外科用デバイス108と、を含む。外科用デバイス108は、図2の外科用デバイス98と同じまたは同様のものとすることができる。
備えるマイクロコイル送信アンテナ106が1つだけの場合であっても、図1のナビゲーションモジュール33は送信アンテナ106の位置及び向きをトラッキングできることを理解すべきである。
ここで図2Bを参照すると、図2のマルチチャンネルカテーテル86の代わりに使用できるようなマルチチャンネルカテーテルの一部分の別の代替的な仕組みは、遠位端112と、1つのマイクロコイル送信アンテナ114と、外科用デバイス116と、を含む。幾つかの実施形態では、その外科用デバイス116は熱デバイスである。幾つかの実施形態では、その熱デバイスは外科用デバイスを通過させた電流に応答して熱を発生させることができる。別の実施形態では、その熱デバイスは外科用デバイスを通過させた電流に応答して低温を発生させることができる。ペルティエ(Pelletier)デバイスがこうしたデバイスの1つである。幾つかの実施形態では、デバイス116はレーザーである。
さらに別の実施形態では、外科用デバイス116は、マルチチャンネルカテーテル(例えば、図1の86)内部のチャンネルのうちの1つと結合させたリザーバである。これらの仕組みでは、高温または低温の液体(例えば、液体窒素)をリザーバ116内に分注させることができる。
ここで図3を参照すると、マルチチャンネルカテーテル140の断面は、図2のマルチチャンネルカテーテル86の部分86bの断面を表すことができる。
マルチチャンネルカテーテル140は、気体(例えば、窒素)の通路を提供するように適応させた気流チャンネル142を含んでおり、この通路は気流チャンネル142の長さ方向に関する両方向となる。マルチチャンネルカテーテル140はさらに、液体に対して両方向での通路を提供するように適応させた液体分注チャンネル148を含む。マルチチャンネルカテーテル140はさらに、液体に対して両方向での通路を提供するように適応させた別の液体分注チャンネル144を含む。チャンネル142、144、146は図1のマルチチャンネルカテーテル30のポート32a〜32cからマルチチャンネルカテーテル30の遠位端30b(図1)またはその近傍まで延長されることが理解されよう。したがってここで図1を見ると、真空及び/または圧力源16、液体分注器22並びに液体分注器18は、マルチチャンネルカテーテル30の遠位端30bにおいてまたはその近傍に気体圧力及び/または液体を提供することができる。
マルチチャンネルカテーテル140はさらに、図1の送信アンテナ44と結合可能なワイヤ148(例えば、小型の同軸ケーブル)を含むことができる。ワイヤ140は、図1のワイヤ34と同じまたは同様のものとすることができる。マルチチャンネルカテーテル140はさらにガイドワイヤ150を含むことができる。例示的なガイドワイヤは、例えば参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする「Guide Wire Device」と題する米国特許第4,832,047号(1989年5月23日出願)に記載されている。ここでは、外科医その他のものが外科処置中にカテーテル140の遠位端(例えば、図1の30b)をガイドするためにガイドワイヤ150を操作することが可能であることを述べるに留めよう。具体的にカテーテル140の長軸寸法方向と実質的に直交する方向に遠位端30bをガイドすることができる。
3つのポート142、144、146を図示しているが、別の実施形態のマルチチャンネルカテーテでルは、液体チャンネルと気流チャンネルの別の組み合わせを含め3つを超えるチャンネルを含むことや3つ未満のチャンネルを含むことができる。
図4は、システム10(図1)を用いて実現される以下で検討する技法に対応する流れ図であることを理解されたい。本明細書において「処理ブロック」と呼ぶ矩形の要素(図4の要素162がその典型)は、コンピュータソフトウエア命令あるいは命令群を表している。
別法として、処理ブロック及び判断ブロックは、ディジタル信号プロセッサ回路や特定用途向け集積回路(ASIC)などの同等機能の回路によって実行される工程を表している。本流れ図は、特定の任意のプログラミング言語のシンタックスを表したものではない。そうではなく本流れ図は、その装置により要求される処理を実行する回路の製作あるいはコンピュータソフトウエアの作成のために当業者が必要とする機能情報を表したものである。ループや変数の初期化及び一時的な変数の利用などの多くのルーチンプログラム要素が示されていないことに留意すべきである。当業者であれば、本明細書で特に記載がない限りにおいて記載した具体的なブロックのシーケンスは単に一例であり、本発明の精神を逸脱することなく変更可能であることを理解されよう。したがって本明細書で特に記載がない限りにおいて、可能な場合に都合のよい順序や望ましい順序で工程を実行できるという意味で、以下で記載するブロックは順不同である。
図4を参照すると例示的な方法160は、例えば図1の撮像システム50によって患者の肺の画像を収集するブロック162で開始される。この画像は、コンピュータ支援断層撮像(CT)システム、磁気共鳴撮像(MRI)システム、X線システム、X線蛍光透視法システム及び光学撮像システム(ただし、これらに限らない)を含む多種多様な撮像システムのうちの1つから収集することができる。
ブロック164では、例えば図1のナビゲーションシステム32によって未位置合わせのトラッキング画像が作成される。この未位置合わせトラッキング画像は、ブロック162において収集した画像を基準としたマルチチャンネルカテーテル(例えば、図1の30)の遠位端(例えば、図1の30b)の位置また幾つかの実施形態では向きに関する粗い描出を提供する。この位置及び/または向きの描出は以下で記載する処理ブロックにおいてより正確にさせている。
ブロック166では、カテーテルの遠位端の位置及び/または向きが較正され(ブロック166)、かつ位置合わせされる(ブロック168)。トラッキング画像に関する較正及び位置合わせは周知である。較正は一般に、カテーテルの遠位端の位置及び/または向きに関して無歪みの座標系を構築するための処理である。位置合わせは、ブロック162で収集した画像の座標系に対して無歪み座標系を整列させ一致させるための処理である。ブロック166の較正及びブロック168の位置合わせが終了した後、カテーテルの遠位端の位置及び/または向きは、ブロック162において収集した画像を基準としたマルチチャンネルカテーテル(例えば、図1の30)の遠位端(例えば、図1の30b)の位置また幾つかの実施形態では向きに関する正確な描出を提供する位置合わせ済み「トラッキング画像」内で一連のブロックにおいて観察することができる。
ブロック170では、気管支鏡(例えば、図1の気管支鏡36)を、患者の肺内に前進させることができる。ブロック172では、マルチチャンネルカテーテル(例えば、図1のマルチチャンネルカテーテル30)を、チャンネル(例えば、気管支鏡内の図2のチャンネル90)を介して患者の肺に前進させる。上述のように、マルチチャンネルカテーテルは送信アンテナ(例えば、図1の44)を含む。
ブロック174では、気管支鏡を通過してマルチチャンネルカテーテルを前進させて位置合わせ済みのトラッキング画像が作成されかつ観察される。
ブロック176では、気管支鏡により提供される光学撮像を用いて、患者の肺の内部で既知のフィーチャを特定することができる。ブロック176では、マルチチャンネルカテーテルの遠位端でこの既知フィーチャに触れることができる。
ブロック180では、位置合わせ済みトラッキング画像内で観察されるマルチチャンネルカテーテルの位置がブロック162において収集した画像内の既知フィーチャの位置と比較される。その一致が十分であれば、本処理はブロック182で継続される。しかし一致が十分でなければ、例えばマルチチャンネルカテーテルを後退させると共にブロック166及び/または168の処理を反復することによって追加的な較正及び/または位置合わせを実行することができる。
ブロック182では、位置合わせ済みトラッキング画像内でマルチチャンネルカテーテルの遠位端をトラッキングしながら、気管支鏡とマルチチャンネルカテーテルのいずれかあるいは両者をさらに肺内に前進させガイドし(例えば、図3のガイドワイヤ150を介する)、標的の気管支セグメント(すなわち、標的領域)に導く。マルチチャンネルカテーテルの遠位端が肺の標的領域に来た後、ブロック184において依然としてマルチチャンネルカテーテルの遠位端をリアルタイムでトラッキングしながら、1つまたは複数の外科処置を実施することができる。
その外科処置が肺体積低減に関するものであれば、ブロック184において肺の標的領域を崩壊させることができ、かつブロック186において肺の標的領域を封止することができる(これらはすべて、位置合わせ済みトラッキング画像内でマルチチャンネルカテーテルの遠位端をリアルタイムでトラッキングしながら行う)。この方法では、例えば複数の肺領域を崩壊させて封止するために、マルチチャンネルカテーテルの遠位端を外科処置中に再位置決めすることができる。
ブロック186では、気管支鏡及びマルチチャンネルカテーテルが肺から除去される。
肺の標的領域に対するブロック184における崩壊及びブロック186における封止は多種多様な方法で実施することができる。例えばブロック184において肺の標的領域を崩壊させるために、肺内の所望の位置(標的領域)において、マルチチャンネルカテーテル86(図2)の遠位端86c(図2)の近傍で例えば図3の気流チャンネル142を介してバルーン(例えば、図2の98)を膨らませ、肺の領域を閉塞させることができる。マルチチャンネルカテーテルの第1の液体分注チャンネル(例えば、図3の146)を介して第1の液体分注器(例えば、図1の22)から肺内に第1の液体(例えば、アンチサーファクタント液)を分注させその肺領域を閉鎖することができる。ブロック186の封止では、マルチチャンネルカテーテルの第2の液体分注チャンネル(例えば、図3の144)を介して第2の液体分注器(例えば、図1の18)から肺内に第2の液体(例えば、フィブリン接着剤)を分注させ、その肺領域にこれ以上空気が入らないように恒久的に封止することができる。
別の手順では、ブロック184において肺の標的領域を崩壊させるために、肺内の所望の位置において、気流チャンネル(例えば、図3の142)を介して真空源(例えば、図1の26)からの負の圧力を肺内に発生させ、肺の標的領域を崩壊させることができる。ブロック186の封止では、マルチチャンネルカテーテルの液体分注チャンネル(例えば、図3の146)を介して液体分注器(例えば、図1の18)から肺内に液体(例えば、フィブリン接着剤)を分注させ、その肺領域にこれ以上空気が入らないように恒久的に封止することができる。この手順ではバルーンは全く使用しない。
さらに別の手順では、ブロック186において肺の標的領域を崩壊させるために、肺内の所望の位置において、マルチチャンネルカテーテルの第1の液体分注チャンネル(例えば、図3の146)を介して第1の液体分注器(例えば、図1の22)から肺内に第1の液体(例えば、アンチサーファクタント液)を分注させその肺領域を閉鎖することができる。ブロック186の封止では、マルチチャンネルカテーテルの第2の液体分注チャンネル(例えば、図3の144)を介して第2の液体分注器(例えば、図1の18)から肺内に第2の液体(例えば、フィブリン接着剤)を分注させ、その肺領域にこれ以上空気が入らないように恒久的に封止することができる。この手順ではバルーンは全く使用しない。
さらに別の手順では、ブロック186において肺の標的領域を崩壊させるために、肺内の所望の位置において、気流チャンネル(例えば、図3の142)を介して真空源(例えば、図1の26)からの負の圧力を肺内に発生させ、肺の標的領域を崩壊させることができる。ブロック186の封止では、外科用デバイス(例えば、図2Bの116)によってマルチチャンネルカテーテルの遠位端の位置に高温を発生させることができる。この高温によって肺組織を一体に融合させることができる。
さらに別の手順では、マルチチャンネルカテーテルを肺の標的領域まで前進させるために、気流チャンネル(例えば、図3の142)を介した圧力源(例えば、図1の26)からの正の圧力によって、崩壊に代えて肺の標的領域を拡張させることができる。肺の成長を排除するために、外科用デバイス(例えば、図2Bの116)によってマルチチャンネルカテーテルの遠位端の位置に凍結温度を発生させることができる。この凍結温度によって凍結させた肺組織を壊死させ吸収させることができる。
上述した外科処置は本発明の範囲をこれらの手順だけに限定することを意図したものではない。
引用した参考文献はすべて、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする。
本発明の好ましい実施形態について記載してきたが、当業者であればその考え方を組み入れた別の実施形態が利用できることは明らかであろう。したがって、これらの実施形態は開示した実施形態に限定させるべきではなく、添付の特許請求の範囲の精神及び趣旨によってのみ限定されるべきであるとの考えである。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
10 システム
12 気管支鏡システム
13 気管支鏡モジュール
14 カメラ
15 光源
16 光ファイバ
18 第2の液体分注器
22 第1の液体分注器
26 真空または圧力源
30 マルチチャンネルカテーテル
30a 延長部分
30b 遠位端
32 ナビゲーションシステム
32a 第1のポート
32b 第2のポート
32c 第3のポート
33 ナビゲーションモジュール
34 ワイヤ
36 気管支鏡
38 体部
38a 接合
38b 接合
40 可撓性部分
40a 遠位端
44 送信アンテナ/マイクロコイル
46 受信アレイ
48 ワイヤ
50 撮像システム
52 ワイヤ
54 患者
56 肺
60 表示デバイス
62 別々の窓
62a 窓
62b 窓
82 気管支鏡チューブ
82a 遠位端
84 光ファイバ
86 マルチチャンネルカテーテル
86a 部分
86b 延長部分
86c 遠位端
86d 別の部分
87 マイクロコイルアンテナ
88 レンズ
90 チャンネル
94 マイクロコイル送信アンテナ
96 マイクロコイル送信アンテナ
98 外科用デバイス
100a 気流ポート
100b 第1の液体分注ポート
100c 第2の液体分注ポート
104 遠位端
106 マイクロコイル送信アンテナ
108 外科用デバイス
112 遠位端
114 マイクロコイル送信アンテナ
116 外科用デバイス
140 マルチチャンネルカテーテル
142 気流チャンネル
144 液体分注チャンネル
146 液体分注チャンネル
148 ワイヤ
150 ガイドワイヤ
160 方法
162 方法工程
164 方法工程
166 方法工程
168 方法工程
170 方法工程
172 方法工程
174 方法工程
176 方法工程
178 方法工程
180 方法工程
182 方法工程
184 方法工程
186 方法工程
188 方法工程
12 気管支鏡システム
13 気管支鏡モジュール
14 カメラ
15 光源
16 光ファイバ
18 第2の液体分注器
22 第1の液体分注器
26 真空または圧力源
30 マルチチャンネルカテーテル
30a 延長部分
30b 遠位端
32 ナビゲーションシステム
32a 第1のポート
32b 第2のポート
32c 第3のポート
33 ナビゲーションモジュール
34 ワイヤ
36 気管支鏡
38 体部
38a 接合
38b 接合
40 可撓性部分
40a 遠位端
44 送信アンテナ/マイクロコイル
46 受信アレイ
48 ワイヤ
50 撮像システム
52 ワイヤ
54 患者
56 肺
60 表示デバイス
62 別々の窓
62a 窓
62b 窓
82 気管支鏡チューブ
82a 遠位端
84 光ファイバ
86 マルチチャンネルカテーテル
86a 部分
86b 延長部分
86c 遠位端
86d 別の部分
87 マイクロコイルアンテナ
88 レンズ
90 チャンネル
94 マイクロコイル送信アンテナ
96 マイクロコイル送信アンテナ
98 外科用デバイス
100a 気流ポート
100b 第1の液体分注ポート
100c 第2の液体分注ポート
104 遠位端
106 マイクロコイル送信アンテナ
108 外科用デバイス
112 遠位端
114 マイクロコイル送信アンテナ
116 外科用デバイス
140 マルチチャンネルカテーテル
142 気流チャンネル
144 液体分注チャンネル
146 液体分注チャンネル
148 ワイヤ
150 ガイドワイヤ
160 方法
162 方法工程
164 方法工程
166 方法工程
168 方法工程
170 方法工程
172 方法工程
174 方法工程
176 方法工程
178 方法工程
180 方法工程
182 方法工程
184 方法工程
186 方法工程
188 方法工程
Claims (11)
- 外科処置を実施するための装置(10)であって、
その長軸寸法方向に沿って配置させた1つのチャンネル(90)を有する気管支鏡(36)と、
前記チャンネル(90)内に配置されると共に、気管支鏡(36)の長軸寸法方向と概して平行な方向に動くように適応させたマルチチャンネルカテーテル(30、86、140)であって、該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)はマルチチャンネルカテーテルの内部でその長軸寸法方向と概して平行に少なくとも2つのチャンネル(142、144、146)を備えており、かつ遠位端(30b、40a、82a、104、112)を含んでいるマルチチャンネルカテーテル(30、86、140)と、
前記マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)の近傍で該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)と固定的に結合させたカテーテルアンテナ(44、87、94、96、106、114)であって、患者の肺の画像を基準としたマルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)の描出を示しているトラッキング画像内で肺の標的領域での矯正的医学手技中にトラッキングを受けるように適応させているカテーテルアンテナ(44、87、94、96、106、114)と、
を備える装置(10)。 - 前記カテーテルアンテナ(44、87、94、96、106、114)は、前記マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の長軸寸法方向と実質的に整列した中心軸を有するコイルアンテナである、請求項1に記載の装置(10)。
- 前記肺画像は前記トラッキング画像の作成時点以前の異なる時点で収集される、請求項1に記載の装置(10)。
- トラッキング画像を作成するように適応させたトラッキングシステム(32)であって、前記患者(54)の外部に配置させており、前記カテーテルアンテナ(44、87、94、96、106、114)から電磁気エネルギーを受信しかつ該カテーテルアンテナに電磁気エネルギーを送信すること、並びにこれから受信した電磁気エネルギーをトラッキング画像に変換すること、を行うように適応させている外部アンテナ(46)を備えたトラッキングシステムをさらに備える請求項1に記載の装置(10)。
- 前記マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)は、
該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の内部に長軸方向に配置させると共に該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端の近傍で正または負の気体圧力を提供するように適応させた少なくとも1つの空気チャンネル(142)と、
該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の内部に長軸方向に配置させると共に該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端の近傍の位置に対してあるいは該位置から液体を転送するように適応させた少なくとも1つの液体チャンネル(144、146)と、
を含む、請求項1に記載の装置(10)。 - 前記マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)は、外科処置中に該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)をガイドように動作可能なガイドワイヤ(150)を備える、請求項1に記載の装置(10)。
- 外科処置を実施する方法(160)であって、
患者の肺の画像を収集する工程(162)と、
患者の肺内で気管支鏡を前進させる工程(170)と、
気管支鏡内のチャンネルによって患者の肺内にマルチチャンネルカテーテルを挿入する工程(172)と、
前記肺画像を基準とした前記マルチチャンネルカテーテルの遠位端の描出を示しているトラッキング画像を作成する工程であって、該マルチチャンネルカテーテルは複数のチャンネルを有するトラッキング画像作成工程(174)と、
前記トラッキング画像内で前記マルチチャンネルカテーテルの遠位端をトラッキングしながら、トラッキング画像に従ってマルチチャンネルカテーテルを肺の標的領域まで前進させる工程(182)と、
前記トラッキング画像内で前記マルチチャンネルカテーテルの遠位端をトラッキングしながらかつマルチチャンネルカテーテルの遠位端を肺の標的領域位置に維持しながら、該肺の標的領域において矯正的医学手技を実施する工程(184、186)と、
を含む方法。 - 前記肺画像は前記トラッキング画像の作成時点以前の異なる時点で収集される、請求項7に記載の方法(160)。
- 患者の肺の内部にある既知の解剖学的フィーチャを気管支鏡が提供する光学画像によって特定する工程(176)と、
前記マルチチャンネルカテーテルの遠位端を前記既知フィーチャに接触させる工程(178)と、
前記トラッキング画像内で前記マルチチャンネルカテーテルの遠位端をトラッキングしながら、トラッキング画像内でマルチチャンネルカテーテルの遠位端が描出される位置をトラッキング画像内の前記既知の解剖学的フィーチャの位置と比較する工程(180)と、
をさらに含む請求項7に記載の方法(160)。 - 医学手技を実施する前記工程は、
前記マルチチャンネルカテーテルを介して肺の標的領域を崩壊させる工程(184)と、
前記マルチチャンネルカテーテルを介して前記肺の標的領域を封止する工程(186)と、
を含む、請求項7に記載の方法(160)。 - 前記マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)は、
該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の内部にありその長軸寸法方向に概して平行とした少なくとも1つの空気チャンネル(142)であって、該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)の近傍で正または負の気体圧力を提供するように適応させた少なくとも1つの空気チャンネル(142)と、
該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の内部にありその長軸寸法方向と概して平行とした少なくとも1つの液体チャンネル(144、146)であって、該マルチチャンネルカテーテル(30、86、140)の遠位端(30b、40a、82a、104、112)の近傍の位置に対してあるいは該位置から液体を転送するように適応させた少なくとも1つの液体チャンネル(144、146)と、
を含む、請求項7に記載の方法(160)。
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