JP2005095281A - Puncture system and puncture method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ｘ線透視下で術者がＸ線透視画像を見ながら穿刺対象部位に穿刺を行なう穿刺システムおよび穿刺方法に関する。 The present invention relates to a puncture system and a puncture method in which an operator punctures a puncture target site while viewing an X-ray fluoroscopic image under X-ray fluoroscopy.
Ｘ線、磁気共鳴、超音波などを使って体内を透視し、その情報を使って体内の目的位置へ針を刺し、組織採取、薬液注入などを行なう穿刺治療は、極めて侵襲性が低いことから盛んに行われるようになってきている。 Puncture treatment that uses X-rays, magnetic resonance, ultrasound, etc. to see through the body, punctures the target position in the body using that information, collects tissue, injects chemicals, etc. is extremely invasive. It has been actively performed.
従来の穿刺器として、例えば特開２０００−２１７８１１号公報（特許文献１）に示されるものがある。この穿刺器は、ＣＴ撮影像（ＣＴ透視像）に描出された病巣陰影に穿刺針を刺し、細胞を採取して検査する生検（バイオプシ）において使用されるものである。そして、この穿刺器は、穿刺器を誘導するレ−ルと、レ−ル上の任意の位置に固定可能な固定機構と、固定機構と角度可変に結合される直動ガイドを内蔵したスライド機構と、直動ガイドに連動する穿刺針とを含み、穿刺針がＸ線ビ−ム内でＸ線ビ−ムと平行に直動するようになっている。 As a conventional puncture device, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-217811 (Patent Document 1). This puncture device is used in a biopsy (biopsy) in which a puncture needle is inserted into a lesion shadow drawn on a CT image (CT fluoroscopic image), and cells are collected and examined. The puncture device includes a rail for guiding the puncture device, a fixing mechanism that can be fixed at an arbitrary position on the rail, and a slide mechanism that incorporates a linear motion guide that is coupled to the fixing mechanism in a variable angle. And a puncture needle interlocked with the linear motion guide, and the puncture needle moves linearly in the X-ray beam in parallel with the X-ray beam.
また、別の従来技術として、非特許文献１に示されるＸ線撮影装置（Fluoroscopy）およびＣＴガイド下による経皮的椎体形成術に記載されたものがある。この経皮的椎体形成術は、椎体に対して穿刺を行い骨セメントを注入する穿刺治療である。
As another conventional technique, there is an X-ray imaging apparatus (Fluoroscopy) disclosed in
上述した特許文献１には、穿刺針を針軸方向に直動させて病巣陰影に穿刺針を刺し、細胞を採取して検査する生検において使用されることが開示されているが、骨に対する穿刺治療に関しては開示されていない。特許文献１のように単に穿刺針を針軸方向に直動させるのみでは、穿刺針を骨に対して十分に穿刺して必要な治療をすることは難しい。即ち、骨に対して穿刺針を穿刺する場合には、穿刺針の直動動作に加え、針軸回りの回転を加えることが必要である。
一方、上述した非特許文献１では、Ｘ線撮影装置を用いて術者が手技で穿刺を行なうものであり、術者へのＸ線被曝に対する配慮が必要である。
On the other hand, in
本発明はこのような点に鑑みてなされるものであり、本発明の目的は、Ｘ線透視下で正確かつ安全に骨に穿刺を行なうことができる穿刺システムおよび穿刺方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a puncture system and a puncture method that can puncture bone accurately and safely under fluoroscopy. .
前記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線透視下で術者がＸ線透視画像を見ながら穿刺対象部位に穿刺を行なう穿刺システムであって、前記穿刺対象部位にＸ線を透視してＸ線透視画像を撮影するＸ線撮影装置と、穿刺針を保持し移動させる穿刺機構と、前記穿刺機構を保持し前記穿刺機構の位置および姿勢を変化させることが可能な保持機構と、前記穿刺機構および前記保持機構を制御する制御手段と、前記術者が前記穿刺機構および前記保持機構を操作するための操作手段と、前記制御手段から出力され前記術者に提示される制御情報を表示する表示手段とを備え、前記穿刺機構は前記穿刺針を針軸方向に直進させる自由度と針軸回りに回転させる自由度とを有し、前記制御手段は、前記操作手段からの操作信号に基づいて、前記穿刺機構の針軸方向への直進および針軸回りの回転を制御する機能を有する構成にしたことにある。 In order to achieve the above object, the present invention provides a puncture system in which an operator performs puncture on a puncture target site while viewing the X-ray fluoroscopic image under fluoroscopy, and the X-ray is seen through the puncture target site. An X-ray imaging apparatus that captures X-ray fluoroscopic images, a puncture mechanism that holds and moves the puncture needle, a holding mechanism that holds the puncture mechanism and can change the position and posture of the puncture mechanism, Control means for controlling the puncture mechanism and the holding mechanism, operation means for the operator to operate the puncture mechanism and the holding mechanism, and control information output from the control means and presented to the operator is displayed. The puncture mechanism has a degree of freedom to move the puncture needle straight in the direction of the needle axis and a degree of freedom to rotate around the needle axis, and the control means receives an operation signal from the operation means. Based on the puncture In that a configuration having a function of controlling the linear and rotation of the needle shaft around the needle axis of the structure.
そして、より好ましくは、さらに次の構成としたものである。
（１）前記穿刺機構は前記穿刺針の針軸を中心に少なくとも直径４０ｍｍの範囲を構成する部材をＸ線透視可能な材料で形成したものである。
（２）前記制御手段は、前記穿刺機構の針軸回りの回転を往復回転するように制御する機能を有するものである。
（３）前記穿刺機構は、前記穿刺針を取り付ける針保持手段と、前記穿刺針を針軸回りに回転させる駆動力を発生させる針回転手段と、前記穿刺針を針軸方向に直進させる駆動力を発生させる針送り手段とを有し、前記穿刺針と前記針保持手段と前記針回転手段とは着脱自在に接続し、前記穿刺針と前記針保持手段とは滅菌処理が可能な部材のみで形成したものである。
（４）前記穿刺機構は前記穿刺針に過大な荷重が作用した場合に前記穿刺針が前記針保持機構から外れる機構を有するものである。
（５）前記穿刺機構は前記穿刺針に加わる少なくとも針軸方向の荷重を検出する荷重検出手段を有し、前記制御手段は前記荷重検出手段の検出情報に基づき前記穿刺機構を制御する機能を有するものである。
More preferably, the following configuration is further adopted.
(1) The puncture mechanism is a member in which a member having a diameter of at least 40 mm around the needle axis of the puncture needle is formed of a material that can be seen through X-ray.
(2) The control means has a function of controlling the rotation of the puncture mechanism around the needle axis so as to reciprocate.
(3) The puncture mechanism includes a needle holding means for attaching the puncture needle, a needle rotation means for generating a drive force for rotating the puncture needle about the needle axis, and a drive force for causing the puncture needle to advance straight in the needle axis direction. The puncture needle, the needle holding means, and the needle rotating means are detachably connected, and the puncture needle and the needle holding means are only sterilizable members. Formed.
(4) The puncture mechanism has a mechanism in which the puncture needle is detached from the needle holding mechanism when an excessive load is applied to the puncture needle.
(5) The puncture mechanism has load detection means for detecting a load in the needle axis direction applied to the puncture needle, and the control means has a function of controlling the puncture mechanism based on detection information of the load detection means. Is.
また、前記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線透視下で術者がＸ線透視画像を見ながら穿刺対象部位に穿刺を行なう穿刺方法であって、前記穿刺対象部位にＸ線を透視してＸ線透視画像を撮影するＸ線撮影装置と、穿刺針を保持し移動させる穿刺機構と、前記穿刺機構を保持し前記穿刺機構の位置および姿勢を変化させることが可能な保持機構と、前記穿刺機構および前記保持機構を制御する制御手段と、前記術者が前記穿刺機構および前記保持機構を操作するための操作手段と、前記制御手段から出力され前記術者に提示される制御情報を表示する表示手段とを有する穿刺システムを用い、穿刺目標位置に対して穿刺目標方向からＸ線透視を行なうために前記Ｘ線撮影装置の位置および姿勢を調整するステップと、前記保持機構を操作して前記穿刺機構を前記Ｘ線撮影装置と患者の間に設置するステップと、前記保持機構を操作して前記穿刺目標位置と前記穿刺目標方向とから定義される直線上に前記穿刺針先端を移動させるステップと、前記保持機構を操作して前記穿刺針を前記穿刺目標方向に一致させるステップと、前記穿刺機構を操作して前記穿刺針を針軸回りに回転させながら針軸方向に直進させ針を刺入させるステップとにより穿刺を行なうようにしたことにある。 In order to achieve the above object, the present invention provides a puncture method in which an operator performs puncture on a puncture target site while viewing the X-ray fluoroscopic image under fluoroscopy, and the X-ray is applied to the puncture target site. An X-ray imaging apparatus that fluoroscopically captures an X-ray fluoroscopic image, a puncture mechanism that holds and moves the puncture needle, and a holding mechanism that holds the puncture mechanism and can change the position and posture of the puncture mechanism Control means for controlling the puncture mechanism and the holding mechanism; operation means for the operator to operate the puncture mechanism and the holding mechanism; and control information output from the control means and presented to the operator Adjusting the position and posture of the X-ray imaging apparatus to perform X-ray fluoroscopy from the puncture target direction to the puncture target position, and operating the holding mechanism. And installing the puncture mechanism between the X-ray imaging apparatus and the patient and operating the holding mechanism to move the puncture needle tip on a straight line defined by the puncture target position and the puncture target direction Operating the holding mechanism to align the puncture needle with the puncture target direction, and operating the puncture mechanism to rotate the puncture needle around the needle axis so that the needle advances straight in the needle axis direction. The puncture is performed by the step of inserting the.
本発明によれば、Ｘ線透視下で正確かつ安全に骨に穿刺を行なうことができる穿刺システムおよび穿刺方法を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the puncture system and puncture method which can puncture a bone correctly and safely under X-ray fluoroscopy can be obtained.
以下に本発明の一実施例について図を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明ではＸ線撮影装置としてＣアーム式Ｘ線撮影装置を例に説明するが、単純Ｘ線透視ができるものであれば、本発明は特にＣアーム式Ｘ線撮影装置に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a C-arm X-ray imaging apparatus will be described as an example of the X-ray imaging apparatus, but the present invention is particularly limited to a C-arm X-ray imaging apparatus as long as simple X-ray fluoroscopy is possible. It is not something.
本発明の一実施例になる穿刺システムの構成を図１に示す。この穿刺システムは、Ｘ線透視下で術者がＸ線透視画像を見ながら穿刺対象部位に穿刺を行なうためのものである。 The configuration of a puncture system according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. This puncture system is for an operator to puncture a puncture target site while viewing an X-ray fluoroscopic image under X-ray fluoroscopy.
そして、穿刺システムは、Ｘ線撮影装置４、穿刺機構６、保持機構７、制御手段８、操作手段９、表示手段１０を備えて構成されている。
The puncture system includes an
Ｘ線撮影装置４は、穿刺対象部位２（例えば、椎体など）にＸ線を透視してＸ線透視画像を撮影するものであり、Ｃアーム式Ｘ線撮影装置で構成されている。術者は、このＸ線撮影装置４で透視しながら、穿刺針５を穿刺対象部位２に穿刺して治療を行なう。
The
穿刺機構６は、穿刺針５を保持し移動させて穿刺対象部位２に穿刺するものであり、穿刺針５を針軸回りに回転させ、かつ、針軸方向へ直進させる自由度を有している。穿刺機構６はＸ線撮影装置４の内側に配置されて（即ち、Ｘ線撮影装置４のＸ線投射部もしくは受光部と穿刺対象部位２との間に配置されて）使用される。
The
保持機構７は、穿刺機構６を保持し、穿刺機構６の位置および姿勢を変化させることが可能なものである。この保持機構７は、Ｘ線撮影装置４の外側に配置され、Ｘ線撮影装置４の内側に延びて穿刺機構６を保持する。また、保持機構７はストッパ付きのキャスタを有して移動可能および固定配置可能としてもよい。
The
制御手段８は、穿刺機構６および保持機構７を制御するものであり、操作手段９と穿刺機構６および保持機構７との間に接続されている。
The control means 8 controls the
操作手段９は、術者が穿刺機構６および保持機構７を遠隔場所で表示手段１０を見ながら操作するためのものであり、制御手段８に接続されている。
The operating means 9 is for the operator to operate the
表示手段１０は、制御手段８に接続され、制御手段８から出力され術者に提示される制御情報を表示するものである。この提示される制御情報は、例えば、穿刺針の送り速度や回転速度などの穿刺条件に関する情報や、穿刺針の送り量（穿刺深さ）などの穿刺状況に関する情報や、穿刺システムの動作状態に関する情報などである。また、表示手段１０は、画像合成手段１１を介して制御手段８から出力される制御情報とＸ線撮影装置４で透視されるＸ線透視画像とを重ね合わせて表示するようにしてもよい。
The display means 10 is connected to the control means 8 and displays control information output from the control means 8 and presented to the operator. The presented control information includes, for example, information related to puncture conditions such as the feed speed and rotation speed of the puncture needle, information related to the puncture situation such as the feed amount (puncture depth) of the puncture needle, and the operating state of the puncture system Information. Further, the
穿刺機構６は、穿刺針５の針軸回りの回転と針軸方向の直進が実現でき、かつ、穿刺針軸を中心に少なくとも直径４０ｍｍ以上（望ましくは直径６０ｍｍ以上）の範囲が針軸後方からのＸ線透視が可能な構成となっている。すなわち、この範囲に配置されている穿刺針５以外の穿刺機構部品は、Ｘ線透過性の材料で作られている。骨に対して穿刺針５を穿刺する場合には、穿刺針５の直動動作のみでは穿刺針５を骨に刺入させることができず、針軸回りの回転を併用することにより穿刺針５を骨に刺入させることが可能となる。また、針軸後方からＸ線透視を行って穿刺対象部位２に対して穿刺針５が正確な位置および方向になっているかを確認することで、正確な穿刺を行なうことができる。さらに、直径４０ｍｍ以上の範囲を透視すれば、穿刺対象部位２を捉えながら穿刺針５の位置および方向を確認しながら穿刺することができる。
The
この穿刺機構６に関して図２および図３を参照しながら具体的に説明する。図２は図1の穿刺システムに用いる穿刺機構単体の正面図、図３は図２の穿刺機構の針送り手段を除く部分の縦断面図である。
The
穿刺機構６は、図２に示すように、先端に穿刺針５を取り付けた針保持手段６ａと、穿刺針５を針軸回りに回転駆動する針回転手段６ｂと、穿刺針５を針軸方向に直進させる針送り手段６ｃとを備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図２に示すように、針送り手段６ｃは、例えばボールネジ（図示せず）などを用いて取付部６ｃ−１を直線駆動させるようになっている。これにより取付部６ｃ−１に取り付けられた針回転手段６ｂを針軸方向へ直進させることができ、針回転手段６ｂに取り付けられた針保持手段６ａを針軸方向へ直進させることができるので、穿刺針５を針軸方向へ直進させることができる。
As shown in FIG. 2, the needle feed means 6c linearly drives the
また、図３に示すように、穿刺針５は、針本体５ａと穿刺針柄５ｂとを備えて構成されている。穿刺針柄５ｂの外周面には溝５ｃが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
図３において、針回転モータ６ｂ−１を回転させると、その回転は歯車伝達機構６ｂ−２、回転軸６ｂ−３、６ａ−３、針取付部６ａ−１を介して穿刺針５に伝達され、これによって穿刺針５が針軸回りに回転される。なお、歯車伝達機構６ｂ−２は、針回転モータ６ｂ−１に接続される歯車と、回転軸６ｂ−３に接続される歯車と、両歯車の間に介在される中間歯車とから構成されている。
In FIG. 3, when the
また、穿刺針柄５ｂ、針取付部６ａ−１、回転軸６ａ−３、６ｂ−３、カバー６ｂ−４などの穿刺機構６を構成する部材を樹脂などのＸ線透過性材料で製作している。これにより、Ｘ線撮影装置４による針軸後方からのＸ線透視が可能でなる。そして、回転軸６ａ−３、６ｂ−３を中空軸とすれが、Ｘ線透過性がさらに向上し、より鮮明な透視画像を得ることが出来る。
Further, members constituting the
なお、針軸回りの回転の実現方法としては、中空モータを用いて回転軸６ｂ−３を回転させる方式や、空気タービンにより回転軸６ｂ−３を回転させる方式を用いてもよい。
As a method for realizing rotation around the needle axis, a method of rotating the
以上の構成によれば、穿刺針５の針軸回りの回転と針軸方向の直進が実現でき、骨に対する穿刺が実現できる。また、穿刺針軸を中心に少なくとも直径４０ｍｍ、望ましくは直径６０ｍｍの範囲が針軸後方からのＸ線透視が可能となるので、穿刺対象部位２を捉えながら穿刺針５の位置および方向を確認でき、正確に穿刺を行なうことができる。
According to the above configuration, rotation of the
穿刺機構６を図３および図４を参照しながらさらに詳しく説明する。図４は図３の分解状態を示す断面図である。
The
穿刺機構６は、穿刺針５と針保持手段６ａと針回転手段６ｂとが分離可能で着脱自在に接続されている。また、穿刺針５と針保持手段６ａとは滅菌処理が可能な部材のみで形成されている。これにより、穿刺針５および針保持手段６ａは針回転手段６ｂから取外してそれぞれ独立して滅菌処理することができる。
In the
穿刺針５は、針取付部６ａ−１に設けられたプランジャ６ａ−２を穿刺針柄５ｂに設けられた溝５ｃに嵌合させることにより、針保持手段６ａに接続されている。従って、プランジャ６ａ−２を外方に移動させることにより、穿刺針５を針保持手段６ａから容易に取外すことができる。
The
また、針保持手段６ａは、針回転手段６ｂの筐筒６ｂ−５に取り付けられた荷重検出器６ｂ−８のネジ部６ｂ−６に取付リング６ａ−４をねじ込むことにより、針回転手段６ｂに接続されている。従って、取付リング６ａ−４をネジ部６ｂ−５から取外すことにより、針保持手段６ａを針回転手段６ｂから容易に取外すことができる。
Further, the needle holding means 6a is attached to the needle rotating means 6b by screwing the
手術に使用する機器においては、患者や術者に接する部分の清潔さを確保することが必要である。一般の手術器具では高圧蒸気滅菌、ＥＯＧ滅菌、ガンマ線滅菌などの滅菌処理を行なうことで清潔さを確保している。また、これらの滅菌処理ができない機器、例えばモータなどの電気部品を含むものなどは、滅菌カバーをかけることで清潔さを確保する。本実施例の穿刺機構６では、針回転モータを含む針回転手段６ｂに対しては滅菌処理できないため、滅菌カバーをかけて清潔さを確保する。滅菌処理が行われ清潔さが確保されている穿刺針５を直接針回転手段６ｂに取り付ける場合には、その穿刺針５の取り付け部分をカバーから露出させて取り付ける必要があり、このときに誤って術者や清潔な器材などがその部分に触れて汚染される恐れがある。
In equipment used for surgery, it is necessary to ensure the cleanliness of the part in contact with the patient and the operator. In general surgical instruments, cleanliness is ensured by performing sterilization processes such as high-pressure steam sterilization, EOG sterilization, and gamma sterilization. In addition, these devices that cannot be sterilized, such as those including electric parts such as a motor, are kept clean by applying a sterilization cover. In the
そこで、本実施例では、高圧蒸気滅菌などの滅菌処理に対応できる針保持手段６ａを、上述したように穿刺針５および針回転手段６ｂと分離可能で着脱自在に配置させ、次の手順で穿刺機構６の組み立てを行なう。
Therefore, in this embodiment, the needle holding means 6a capable of handling sterilization such as high-pressure steam sterilization is detachably disposed so as to be separable from the
まず、清潔な術者や助者が針回転手段６ｂに滅菌処理が行われ清潔さが確保されている針保持手段６ａを取り付ける。針保持手段６ａの上から滅菌カバーで覆う。このとき、滅菌カバーがずれないように固定することが望ましい。針保持手段６ａの中の針取付部６ａ−１のみを露出させる。この露出は、滅菌カバーを露出させたい部分だけを切り取っても良いし、あるいは、予め露出させたい部分がその大きさに切り取られているカバーを用いても良い。このとき、針取付部６ａ−１は予め滅菌され清潔さが確保されているので、清潔な部分だけが滅菌カバーから露出することになる。滅菌カバーから露出している針取付部６ａ−１に穿刺針５を取り付ける。
First, a clean operator or assistant attaches the needle holding means 6a, which is sterilized and secured to the
以上の手順で行なえば不潔部分が露出されることはないので清潔さを確保することが可能となり、医学的に安全な穿刺が実現できる。 If the above procedure is performed, the unclean part is not exposed, so that cleanliness can be ensured and medically safe puncture can be realized.
針保持手段６ａは、針取付部６ａ−１が接続されている回転軸６ａ−３を軸受けを介して外周から保持する筐筒６ａ−５を有している。従って、針保持手段６ａにかける滅菌カバーは、筐筒６ａ−５に取り付けることにより、回転部分にカバーが巻き込まれることがないようにすることができ、安全性が確保できる。なお、筐筒６ａ−５と回転軸６ａ−３の間にはオイルシール６ａ−６が配置され、針回転手段６ｂ内部から細菌等が流出しないようになっている。
The needle holding means 6a has a
穿刺機構６は、穿刺針５に過大な力が作用した場合に穿刺針５が針保持手段６ａから外れる安全機構を有している。具体的には、穿刺針５の穿刺針柄５ｂに設けられた溝５ｃに、針取付部６ａ−１に設けられたプランジャ６ａ−２をバネ（図示せず）により押し付けるようにすることで実現されている。
The
手術中に患者が咳き込んだり、痙攣したりして患者が動くなど、危険な事態が発生した場合には、穿刺針５により患者を傷つけないようにする必要がある。本実施例の穿刺機構６では、患者が動くなどで穿刺針５に過大な力が作用した場合にはプランジャ６ａ−２が引っ込み、穿刺針柄５ｂの溝５ｃからプランジャ６ａ−２が外れ、その結果、穿刺針５が針保持手段６ａから外れる。これにより、穿刺針５は、拘束されず患者に対して力を作用させないので、患者を傷つけることがない。
When a dangerous situation occurs, such as the patient coughing or cramping during the operation and the patient moves, it is necessary to prevent the patient from being hurt by the
以上のように、穿刺針５に過大な力が作用した場合に、穿刺針５が針保持手段６ａから外れる機構を有することで、患者が動くなどの危険な状態に対しても安全性を確保することができる。
As described above, when an excessive force is applied to the
穿刺機構６は、穿刺針５に加わる針軸方向の荷重、より望ましくは、針曲げ荷重も計測するための荷重検出手段を有している。具体的には、針保持手段６ａの筐筒６ａ−５と針回転手段６ｂの筐筒６ｂ−５との間に、軸力と曲げモーメントが計測できるような円筒状の荷重検出器６ｂ−８を配置することで実現している。このとき、針保持手段６ａの回転軸６ａ−３と、針回転手段６ｂの回転軸６ｂ−３との間は、回転トルクのみを伝達するような構造にする必要があり、２つの回転軸６ｂ−３、６ａ−３には溝６ｂ−７と歯６ａ−７を設けて嵌合するようにしている。なお、荷重検出器としては円筒部材にひずみゲージを貼り付けることで実現してもよい。
The
骨の中に穿刺針５を刺入させるときに、穿刺針５が目標位置から行き過ぎたり、目標とする経路から外れて穿刺針５が骨から突き出たりすると、重要な神経や血管などを傷つける可能性がある。Ｘ線透視画像では穿刺針５と骨との正確な三次元位置関係を見極めるのが難しいことがあり、この情報からでは針が骨から突き出したかどうかを確認するのが難しいことがある。そこで、本実施例では、穿刺針５に加わる軸方向荷重、望ましくは、曲げ荷重をモニターできるようにしている。骨はその内部は柔らかい海綿骨、その表面は固い皮質骨で構成されている。穿刺針５は骨を突き出る際には固い皮質骨を通ることになり、穿刺針５に加わる荷重をモニターすることで、皮質骨に針先が到達しているかどうかを判定することが可能となる。そして、穿刺針５に加わる荷重が過大になった場合には皮質骨に当たったと判定し穿刺機構６を停止させれば骨を突き破ることを防止できる。
When inserting the
以上のようにすれば、穿刺針５が骨を突き破り重要な神経や血管を傷つける恐れはなくなるので、安全性を確保することが可能となる。
By doing so, there is no possibility that the
次に、保持機構７に関して図１および図５を参照しながら具体的に説明する。図５は図1の穿刺システムに用いる保持機構単体の正面図である。
Next, the
保持機構７は、穿刺機構６を保持し、穿刺針先端位置の並進３自由度と、針軸回りの回転を除く回転２自由度を有し、制御手段８で制御されるようになっている。具体的には、保持機構７は、先端に２自由度回転機構７−１をもつ水平多関節アーム７−２を昇降機構７−３で支持する構成となっている。この保持機構７は、２自由度回転機構７−１の先端部に針送り手段６ｃのベース６ｃ−２を取り付けることで、穿刺機構６を保持するようにしている。また、針先端位置は水平多関節アーム７−２と昇降機構７−３を駆動することで制御することができる。さらに、針の方向はアーム先端の２自由度回転機構７−１を駆動することで制御することができる。
The
次に、操作手段９に関して図６を参照しながら具体的に説明する。図６は図1の穿刺システムにおける操作手段の操作説明図である。 Next, the operation means 9 will be specifically described with reference to FIG. FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the operation means in the puncture system of FIG.
操作手段９は、ケーブル１２を介して制御手段８に接続され、操作者がＸ線被曝範囲外から遠隔に操作することが可能である。また、操作手段９には、穿刺針先端位置の移動方向および保持機構先端に取り付けた２自由度回転機構の回転方向を指示するためのボタン９−１〜９−８が取り付けてあり、操作者は動作させたい方向に対応したボタンを押すと、そのボタンが押されている間は該当する動作方向に保持機構７が動作し、ボタンを離すと停止する。さらに、操作手段９には、穿刺針５の前進、後退を指示するためのボタン９−９、９−１０も取り付けてあり、操作者が動作させたい方向に対応したボタンを押すと、そのボタンが押されている間は該当する動作方向に穿刺機構６が動作し、ボタンを離すと停止する。なお、誤操作を防ぐため、保持機構７を操作するためのボタンと穿刺機構６を操作するためのボタンは別々の筐体９ａ、９ｂに取り付けられるのが望ましい。
The operation means 9 is connected to the control means 8 via the
以上の操作手段を用いることにより、操作者はＸ線被曝を受けることなく操作することができ、誤操作をなく安全に穿刺することができる。 By using the above operation means, the operator can operate without being exposed to X-rays, and can puncture safely without any erroneous operation.
本実施例の穿刺システムを用いた穿刺方法について図１および図７を参照しながら説明する。図７は図１の穿刺システムを用いた穿刺方法の説明図である。こでは椎体へ穿刺する場合を例として、穿刺システムを用いた穿刺方法の手順を次の通り説明するが、他の部位に対しても同様の手順により穿刺を行なうことができる。
（１）図７（ａ）に示すように、穿刺目標位置である穿刺対象部位（椎体の椎弓根）２ａに対して穿刺方向から透視できるようにＸ線撮影装置４の位置および姿勢を調整する。即ち、椎体へ穿刺する場合には、椎弓根２ａの軸線２ｂ方向からＸ線透視を行なうように調整する。椎弓根２ａの軸線２ｂ方向から透視することにより、椎弓根２ａをほぼ円形に見ることができ、操作者（術者）は表示手段１０の透視画像上での椎弓根２ａの形状を見ながら受光面４ａの位置および姿勢を容易に調整することができる。
（２）保持機構７を操作して、図７（ｂ）に示すように、穿刺機構６をＸ線受光面４ａと患部表面１ａとの間に設置する。
（３）保持機構７を操作して、椎弓根２ａの位置と穿刺方向とから定義される直線上２ｂに穿刺針先端５ｄを移動させる。このとき、表示手段１０の透視画像上では、図７（ｃ）に示すように、穿刺針先端５ｄと穿刺対象部位２ａが重なって見える。
（４）保持機構７を操作して、穿刺針５の方向を穿刺方向に一致させる。このとき、透視画像上では、図７（ｄ）に示すように、穿刺針５は一点に見える。
（５）Ｘ線撮影装置４の姿勢を変えて、穿刺目標位置を横方向から透視する。
（６）穿刺機構６を操作して穿刺目標位置まで穿刺針５を直進させる。特に骨に対して穿刺しているときには、穿刺針５は針軸回りに回転させる。この回転は一方向への連続回転ではなく、往復回転であることが望ましい。
（７）表示手段１０の透視画像をみて穿刺針先端５ｄが穿刺目標位置に到達したか確認する。目標位置に到達したら穿刺機構６を停止する。
A puncturing method using the puncturing system of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory diagram of a puncturing method using the puncturing system of FIG. Here, the procedure of the puncture method using the puncture system is described as follows by taking the case of puncturing the vertebral body as an example, but puncture can also be performed for other sites by the same procedure.
(1) As shown in FIG. 7A, the position and posture of the
(2) The
(3) The
(4) The
(5) The posture of the
(6) The
(7) By looking at the fluoroscopic image on the display means 10, it is confirmed whether the
以上の手順（１）から（４）に示すようにＸ線透視画像を見ながら穿刺針先端位置と方向を合わせることにより正確に穿刺を行なうことができる。また、手順（６）に示すように穿刺針５の直進動作に針軸回りの回転を加えることにより骨に対しても穿刺することができる。なお、針軸回りの回転を往復回転とすることで組織を巻き込むことなく安全に穿刺することができる。
As shown in the above procedures (1) to (4), puncture can be performed accurately by matching the tip position and direction of the puncture needle while viewing the X-ray fluoroscopic image. Further, as shown in the procedure (6), the bone can be punctured by adding rotation around the needle axis to the straight movement of the
なお、手順（３）、（４）の順序は逆であってもよい。さらに、ここでは椎体へ穿刺する場合を例に説明したが、他の部位へ穿刺する場合には手順（１）に示した透視画像上での穿刺対象部位の見え方が異なるが、ほぼ同様の手順で穿刺することができる。 Note that the order of procedures (3) and (4) may be reversed. Furthermore, although the case where the vertebral body is punctured is described here as an example, when the puncture is performed on another part, the appearance of the puncture target part on the fluoroscopic image shown in the procedure (1) is different, but it is almost the same. The puncture can be performed by the procedure.
以上述べたように本実施例の穿刺システムおよび穿刺方法を用いることにより、Ｘ線撮影装置下で所定の穿刺目標位置に正確に穿刺を行なうことが可能となる。 As described above, by using the puncture system and puncture method of the present embodiment, it is possible to accurately perform puncture at a predetermined puncture target position under the X-ray imaging apparatus.
１…患者、２…穿刺対象部位、３…手術ベッド、４…Ｘ線撮影装置、５…穿刺針、５ａ…針本体、５ｂ…穿刺針柄、５ｃ…溝、６…穿刺機構、６ａ…針保持手段、６ａ−１…針取付部、６ａ−２…プランジャ、６ａ−３…回転軸、６ａ−４…取付リング、６ａ−５…筐筒、６ａ−６…オイルシール、６ａ−７…歯、６ｂ…針回転手段、６ｂ−１…針回転モータ、６ｂ−２…歯車伝達機構、６ｂ−３…回転軸、６ｂ−４…カバー、６ｂ−５…筐筒、６ｂ−６…ネジ部、６ｂ−７…溝、６ｂ−８…荷重検出器、６ｃ…針送り手段、６ｃ−１…取付部、６ｃ−２…ベース、７…保持機構、８…制御手段、９…操作手段、１０…表示手段、１１…画像合成手段。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記穿刺対象部位にＸ線を透視してＸ線透視画像を撮影するＸ線撮影装置と、
穿刺針を保持し移動させる穿刺機構と、
前記穿刺機構を保持し前記穿刺機構の位置および姿勢を変化させることが可能な保持機構と、
前記穿刺機構および前記保持機構を制御する制御手段と、
前記術者が前記穿刺機構および前記保持機構を操作するための操作手段と、
前記制御手段から出力され前記術者に提示される制御情報を表示する表示手段とを備え、
前記穿刺機構は前記穿刺針を針軸方向に直進させる自由度と針軸回りに回転させる自由度とを有し、
前記制御手段は、前記操作手段からの操作信号に基づいて、前記穿刺機構の針軸方向への直進および針軸回りの回転を制御する機能を有する
ことを特徴とする穿刺システム。 A puncture system in which an operator punctures a puncture target site while viewing an X-ray fluoroscopic image under fluoroscopy,
An X-ray imaging apparatus for imaging an X-ray fluoroscopic image by fluoroscopying the puncture target site;
A puncture mechanism for holding and moving the puncture needle;
A holding mechanism capable of holding the puncture mechanism and changing the position and posture of the puncture mechanism;
Control means for controlling the puncture mechanism and the holding mechanism;
Operating means for the operator to operate the puncture mechanism and the holding mechanism;
Display means for displaying control information output from the control means and presented to the surgeon,
The puncture mechanism has a degree of freedom to move the puncture needle straight in the needle axis direction and a degree of freedom to rotate around the needle axis;
The puncture system characterized in that the control means has a function of controlling linear movement of the puncture mechanism in the needle axis direction and rotation around the needle axis based on an operation signal from the operation means.
前記穿刺対象部位にＸ線を透視してＸ線透視画像を撮影するＸ線撮影装置と、穿刺針を保持し移動させる穿刺機構と、前記穿刺機構を保持し前記穿刺機構の位置および姿勢を変化させることが可能な保持機構と、前記穿刺機構および前記保持機構を制御する制御手段と、前記術者が前記穿刺機構および前記保持機構を操作するための操作手段と、前記制御手段から出力され前記術者に提示される制御情報を表示する表示手段とを有する穿刺システムを用い、
穿刺目標位置に対して穿刺目標方向からＸ線透視を行なうために前記Ｘ線撮影装置の位置および姿勢を調整するステップと、
前記保持機構を操作して前記穿刺機構を前記Ｘ線撮影装置と患者の間に設置するステップと、
前記保持機構を操作して前記穿刺目標位置と前記穿刺目標方向とから定義される直線上に前記穿刺針先端を移動させるステップと、
前記保持機構を操作して前記穿刺針を前記穿刺目標方向に一致させるステップと、
前記穿刺機構を操作して前記穿刺針を針軸回りに回転させながら針軸方向に直進させ針を刺入させるステップとにより穿刺を行なう
ことを特徴とする穿刺方法。 A puncture method in which an operator punctures a puncture target site while viewing an X-ray fluoroscopic image under fluoroscopy,
An X-ray imaging apparatus that fluoroscopically captures X-rays through the puncture target site, a puncture mechanism that holds and moves the puncture needle, a position and posture of the puncture mechanism that holds the puncture mechanism and changes A holding mechanism that can be operated, a control means for controlling the puncture mechanism and the holding mechanism, an operation means for the operator to operate the puncture mechanism and the holding mechanism, and output from the control means, Using a puncture system having display means for displaying control information presented to the operator,
Adjusting the position and posture of the X-ray imaging apparatus in order to perform X-ray fluoroscopy from the puncture target position with respect to the puncture target position;
Operating the holding mechanism to install the puncture mechanism between the X-ray imaging apparatus and the patient;
Operating the holding mechanism to move the puncture needle tip on a straight line defined by the puncture target position and the puncture target direction;
Operating the holding mechanism to align the puncture needle with the puncture target direction;
Puncturing is performed by operating the puncture mechanism and rotating the puncture needle around the needle axis so that the needle advances straight in the direction of the needle axis.
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