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特表2024-504348患者を治療または診断するための医療装置を移動させるためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-31
(54)【発明の名称】患者を治療または診断するための医療装置を移動させるためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
A61B 34/00 20160101AFI20240124BHJP
A61B 34/20 20160101ALI20240124BHJP
A61B 1/313 20060101ALI20240124BHJP
A61B 1/00 20060101ALI20240124BHJP
【ＦＩ】
A61B34/00
A61B34/20
A61B1/313 510
A61B1/00 611
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023544154
(86)(22)【出願日】2022-01-19
(85)【翻訳文提出日】2023-09-19
(86)【国際出願番号】 EP2022051114
(87)【国際公開番号】W WO2022157189
(87)【国際公開日】2022-07-28
(31)【優先権主張番号】00058/21
(32)【優先日】2021-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH
(31)【優先権主張番号】21315129.3
(32)【優先日】2021-07-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521130310
【氏名又は名称】アルテドローン
【氏名又は名称原語表記】ＡＲＴＥＤＲＯＮＥ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】プポノー，ピエール
(72)【発明者】
【氏名】シャ，アメド
(72)【発明者】
【氏名】ザールル，アザディエン
(72)【発明者】
【氏名】グリモー，ミシェル
(72)【発明者】
【氏名】ベラール，カリム
【テーマコード（参考）】
4C161
【Ｆターム（参考）】
4C161AA22
4C161FF36
4C161FF43
4C161HH55
4C161JJ09
4C161WW10
4C161WW18
(57)【要約】
血管網（Ｖ）内で血管内医療装置（８５）を移動させるためのシステム（１０）は、磁気アクチュエータ（４０）と、制御部（５０）と、制御線駆動部（６０）とを備える。制御線駆動部（６０）は、医療装置（８５）に取り付けられた制御線（７０）を異なる速度で保持および／または解放するように適合される。磁気アクチュエータは、医療装置（８５）を所定の方向に引っ張るために、所定の位置に磁場（４１）を生成するように適合される。制御部（５０）は、医療装置（８５）に加えられる少なくとも３つの力のバランスをとり、磁気アクチュエータ（４０）および／または制御線駆動部（６０）を動作させるように適合される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
患者（Ｐ）を治療または診断するために、ヘッド部（８０）内の磁気部分（８４）とバック部内の制御線（７０）とから構成される血管内医療装置（８５）を血管網（Ｖ）内で移動させるためのシステム（１０）であって、前記システム（１０）が、磁気アクチュエータ（４０）と、
制御部（５０）と、
制御線駆動部（６０）と
を備え、
前記制御線駆動部（６０）が、前記制御線（７０）が前記制御線駆動部（６０）に取り付けられたときに前記制御線（７０）を異なる速度で保持および／または解放するように適合され、
前記磁気アクチュエータ（４０）が、前記医療装置（８５）を好ましくは所定の方向に引っ張るために、好ましくは所定の位置に好ましくは所定の磁場（４１）を生成するように適合され、
前記制御部（５０）が、特にリアルタイムで、前記医療装置（８５）に加えられる少なくとも３つの力、好ましくは、流れ抗力（Ｆ２）、前記制御線からの力（Ｆ３）、および前記磁気アクチュエータ（４０）による磁力（Ｆ１）のうちの少なくとも１つを含む３つの力のバランスをとり、前記磁気アクチュエータ（４０）および／または前記制御線駆動部（６０）を動作させるように適合されている、システム。
【請求項2】
前記制御部（５０）が、前記医療装置（８５）に加えられる少なくとも４つの力のバランスをとるように適合され、好ましくは、前記少なくとも４つの力のうちの少なくとも１つが、重力および血管壁との接触力のうちの一方である、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記制御部（５０）が、前記制御線（７０）によって引き起こされる前記血管壁との摩擦力を考慮に入れるように適合される、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項4】
前記制御部（５０）が、前記ヘッド部によって引き起こされる前記血管壁との前記接触力、特に摩擦力、接着力および浸透力のバランスをとるように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項5】
少なくとも２つの磁気アクチュエータ（４１，４２，４３，４４）を備え、前記制御部（５０）が、前記少なくとも２つの磁気アクチュエータ（４０，４２，４３，４４）を制御するように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項6】
前記制御部が、撮像システム（１１）から術中データを受信するためのインターフェースを有し、前記制御部（５０）が、前記医療装置（８５）の位置を特定するように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項7】
前記制御部（５０）が、所定の血管経路（Ｔ）を表す軌道データに基づいて前記力を計算するように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項8】
前記制御部が、ユーザが前記軌道データを入力するためのインターフェース（９０）を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記制御部（５０）が、少なくとも１つの磁気アクチュエータ（４０）を次の位置に移動させるときに前記医療装置（８５）の変位を減速および／または停止させるために前記制御線駆動部（６０）を制御するように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項10】
前記制御線駆動部（６０）が力センサ（６４）を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項11】
前記制御線駆動部（６０）が、前記医療装置（８５）の少なくとも１つの機能（８１）をトリガおよび／または動力供給するための少なくとも１つのインターフェース（６５）を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項12】
前記制御線駆動部（６０）および／または前記制御線（７０）が、無菌機構に埋め込まれている、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項13】
複数の制御線駆動部（６０、６０’、６０’’、６０’’’）を備え、前記制御部（５０）が、前記磁気アクチュエータ（４０）および前記複数の制御線駆動部（６０、６０’、６０’’、６０’’’）を動作させて、複数の医療装置（８５）のナビゲーションを制御するように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項14】
血管内の血流を制御および／または減少させるための手段（１１０）をさらに備える、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項15】
少なくとも２つの制御線駆動部（６０、６０’、６０’’）を備え、前記制御部（５０）が、前記少なくとも２つの制御線駆動部（６０、６０’、６０’’）を独立して制御するように適合される、先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項16】
好ましくは先行する請求項のいずれか１項に記載のシステム（１０）を使用して、患者（Ｐ）を治療または診断する方法であって、患者（Ｐ）の血管（Ｖ）内に医療装置（８５）を導入するステップと、
前記医療装置（８５）に加えられる平衡力を計算して、所定の経路（Ｔ）に沿って前記医療装置（８５）を移動させることができる、結果として生じる力を生成するステップと、
少なくとも１つの磁気アクチュエータ（４０）を動作させて、少なくとも１つの所定の位置に少なくとも１つの磁場（４１）を生成するステップと、
前記医療装置（８５）に取り付けられた制御線（７０）の解放速度を適合させるステップと
を含む方法。
【請求項17】
分岐（Ｂ１，Ｂ２）の前に前記医療装置（８５）を停止させるさらなるステップを含む、請求項１６に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、独立請求項の前文に従って血管網内で医療装置を移動させるためのシステムおよび患者を治療または診断する方法に関する。
【0002】
従来技術では、特定の治療を行うために人体内部で装置を使用することが一般的に知られている。
【0003】
例えば、米国特許出願公開第２００９／００７６５３６号は、人体に導入され、特に空洞内に空間的支持を提供するために医療処置を行うことができるマイクロロボットまたは装置を開示している。
【0004】
米国特許出願公開第２０１３／０２８２１７３号は、患者の体内を移動し、その中で医療行為を実行することができる遠隔制御手術ロボットを開示している。
【0005】
国際公開第２０２０／０６４６６３号は、再捕捉線を有する医療装置を開示している。
Ｐａｎｃａｌｄｉら（Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．１１，６３５６（２０２０））は、流体運動エネルギーを使用して血管網を通って輸送されるための繋ぎ止められた血管内顕微鏡プローブを開示している。磁気作動を使用して、プローブヘッドは、動的操縦を達成するために変形され得る。
Ｐａｎｃａｌｄｉら（Ｎａｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．１１，６３５６（２０２０））は、流体運動エネルギーを使用して血管網を通って輸送されるための繋ぎ止められた血管内顕微鏡プローブを開示している。磁気作動を使用して、プローブヘッドは、動的操縦を達成するために変形され得る。
【0006】
しかしながら、既知の装置にはいくつかの欠点がある。特に、血管網における信頼性の高いナビゲーションは、特に蛇行した血管網において達成することが困難であり得る。いくつかの分岐を通る流れによって押される医療装置の磁気ナビゲーションは、各分岐に対して磁場を設定しなければならないため困難である。高流量の場合、システムの磁場は、装置の方向を変更するのに十分なほど強くない場合がある。さらに、連続的な分岐による自動磁気ナビゲーションは、医療装置の位置と磁気アクチュエータを制御する必要がある。
【0007】
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点を克服すること、特に血管網内の医療装置をナビゲートする簡単で信頼性の高い手段を提供することである。特に、本システムおよび方法は、磁性の装置誘導を自動化および／または最適化することを目的とする。
【0008】
これらおよび他の目的は、本発明の独立請求項の特徴部分によるシステムおよび方法によって達成される。
【0009】
本発明によるシステムは、血管網内で医療装置を移動させるのに特に適している。医療装置は、特に、植込み型装置であり得る。医療装置は、磁気部分を有するヘッド部と、制御線を有するバック部とを備えることができる。医療装置は、患者を治療または診断するために血管網内で移動させることができる。システムは、磁気アクチュエータと、制御部と、制御線駆動部とを備える。制御線は、制御線駆動部に取り付けられ得る。制御線駆動部は、それが制御線駆動部に取り付けられた制御線である場合、制御線を異なる速度で保持および／または解放するように適合される。磁気アクチュエータは、所定の場所に磁場を発生させるように適合される。好ましくは、磁場は予め決定される。磁場は、医療装置を所定の方向に引っ張るなどのために、医療装置、特に医療装置の磁気部分に力を及ぼすことができる。制御部は、医療装置に加えられる少なくとも３つの力のバランスをとるように適合される。好ましくは、制御部は、リアルタイムで力のバランスをとる。好ましくは、３つの力は、流体流、例えば血管内の血液によって医療装置に作用する抗力、制御線による力、および磁気アクチュエータによる磁力のうちの少なくとも１つを含む。制御線は、磁気アクチュエータおよび／または制御線駆動部をさらに動作させる。
【0010】
制御線は、磁気ナビゲーションに役立つことができる。本発明は、医療装置を軌道経路に沿ってナビゲートするために医療装置に作用する流れ力、重力、制御力および磁力または他の潜在力など、医療装置に加えられる様々な力に対して良好な平衡を見出すのに役立つ。システムは、力および力間の関係を自動的に計算し、システムによって生成される力、特に制御線力および磁力を定義して、結果として生じる力が医療装置を所定の軌道に沿って確実に移動させることができる。
【0011】
このバランスモデルはまた、磁気アクチュエータおよび制御線によって引き起こされる力の分布を最適化することを可能にする。力のバランスはまた、例えば、より低い磁場および／またはより低い制御線力などのシステム要件を最適化するために有益であり得る。
【0012】
制御線駆動部は、プーリ、リニアアクチュエータ、リール、電気モータ、スピンドル、ギア、スクリューおよび／またはナット、直線ギアトラック、および連続トラックのうちのいずれか１つまたはそれらの組み合わせを含み得、好ましくはそれらから構成され得る。制御線駆動部はまた、任意の他の要素の任意の１つ、２つ、またはそれ以上と組み合わせて、これらの要素の任意の１つの２つ以上を備えてもよい。
【0013】
制御線駆動部はまた、追加的または代替的に、制御線駆動部と制御線との間に動作可能な接続を提供するように適合された制御線コネクタを備えてもよい。
【0014】
好ましくは、制御部は、プロセッサおよび／またはメモリを備え得る。特に好ましい実施形態では、制御部は、電気モータと動作可能に接続され、電気モータの速度、動力、およびトルクの少なくとも１つを制御するように適合される。
【0015】
速度は、少なくとも部分的に予め決定されてもよく、自動的に決定されてもよく、または手動で選択されてもよい。所定の速度、自動的に決定された速度、および手動で選択された速度の組み合わせを使用することが考えられる。例えば、制御部は、血管内の血液の流れに関するデータを考慮に入れて、血管内の計画された軌道に基づいて適切な速度プロファイルを計算し、速度プロファイルをメモリに保存することができる。追加的または代替的に、制御線の速度は、介入中に自動的に、例えば計画軌道および実際の位置データを考慮したフィードバックループを介して、および／またはユーザによって手動で適合されてもよい。この目的のために、システムは、好ましくは、速度パラメータの入力を可能にするように適合されたユーザ用のインターフェース、例えば、１つまたは複数のタッチスクリーン、ノブ、ボタン、レバーを備え得る。医療装置の位置および速度の制御に関連するさらなるパラメータを入力するために、同じまたは追加のインターフェースを使用することが可能である。
【0016】
好ましくは、制御部は、空間内の装置位置における磁場、および／または磁気要素が空間内の装置位置に配置されたときに磁場によって磁気要素に及ぼされる力を計算するように適合される。制御部は、特に、磁気アクチュエータの位置、向き、および／または動力のうちの少なくとも１つを考慮に入れることができる。追加的または代替的に、制御部は、装置位置またはその近くのセンサからデータ、特に装置位置での磁場および／または力に関するデータを受信するように適合されてもよい。
【0017】
追加的または代替的に、装置は、装置位置で磁場および／または磁力を達成するのに適した磁気アクチュエータの位置、向き、および動力の少なくとも１つを計算することができる。磁場および／または磁力は、定性的に（例えば、方向のみ）または定量的に計算することができる。
【0018】
制御部は、磁気アクチュエータに対して閉フィードバックループを実行するように、すなわち、所望の力および／または磁場に基づいて磁気アクチュエータの位置、向きおよび／または動力を計算し、例えば実際に測定された磁場および／または力に基づいて、位置、向きおよび／または動力を適合または補正するように適合されることが考えられる。
【0019】
制御部は、制御線を介して医療装置に作用する力を計算および／または決定するようにさらに適合されてもよい。この目的のために、制御部は、医療装置に作用する力を測定するように適合された力センサを備える、および／またはそれと動作可能に接続することができる。制御部は、制御線を介して医療装置に作用する力を一定に保ちつつ、制御線を解放するように制御線駆動部を制御してもよい。追加的または代替的に、制御部は、制御線を一定速度で解放するように制御線駆動部を制御するように適合されてもよい。さらに追加的または代替的に、制御部は、医療装置に作用する磁力に基づいて決定される速度および／または引き戻し力で制御線を解放するように制御線駆動部を制御するように適合されてもよい。
【0020】
特に好ましくは、制御部は、制御線駆動部を介して、制御線を介して医療装置の速度および位置のうちの一方を制御および／または制限することができる。
【0021】
制御部は、周囲の血流に起因して医療装置に作用する抗力をさらに計算および／または決定することができる。システムは、装置位置で血流速度を測定するように適合されたセンサ、例えばドップラー超音波装置を備えることができる。追加的または代替的に、力センサによって提供される力データが考慮されてもよい。追加的または代替的に、システムは、血管内の位置に応じて治療前または治療中に取得されたフローデータを含むメモリ装置を備えてもよい。
【0022】
したがって、制御部は、医療装置に作用し得る３つの力のバランスをとるように適合される。いくつかの力のバランスをとることは、特に、いくつかの力の少なくとも１つの力の大きさを、少なくとも１つの他の力、好ましくはすべての他の力に応答して、および／または基づいて、適合させることとして理解することができる。
【0023】
制御部は、血流および／または制御線によって医療装置に及ぼされる力に応じて、磁気アクチュエータの位置、向きおよび／または動力の少なくとも１つを適合させることによって、医療装置に作用する磁力を増加または減少させるように適合され得る。例えば、血流によって医療装置に及ぼされる力が低すぎて、医療装置が血管の長手方向軸に沿って移動することができない場合、制御部は、医療装置を前方に推進するように、長手方向軸に実質的に平行な方向に少なくとも部分的に力を及ぼすように磁気アクチュエータの動作を適合させることができる。
【0024】
追加的または代替的に、制御部は、血流によって医療装置に及ぼされる抗力および／または磁気アクチュエータによって医療装置に及ぼされる磁力に応じて、制御線の解放の速度を増減するように適合されてもよい。例えば、制御部は、組織と磁気アクチュエータとの間の空間的制約または距離、および／または利用可能な磁力が医療装置を意図された方向に移動させるのに十分ではないように十分に強い血流によって及ぼされる抗力に起因して、利用可能な磁力が制限され得ると判定することができる。したがって、制御部は、制御線駆動部を操作して、医療装置を減速および／または停止させるなどのために、制御線の解放を減速および／または停止することができる。結果として、医療装置は、特に周囲の血流と比較してより低速であるため、医療装置を所望の方向に移動させるには、より小さい磁力で十分であり得る。
【0025】
システムは、磁場を方向付けるための方向付け手段を備えることができる。方向付け手段は、制御部と動作可能に接続していてもよい。永久磁石によって生成された磁場の場合、方向付けは、特にアーム、ジョイント、望遠鏡、ホイール、ギア、レールなど、およびそれらの組み合わせを有する方向付け手段を使用して、磁気アクチュエータを移動させることによって実行され得る。特に、方向付け手段は、永久磁石を移動させるための６自由度を有するロボットアームを備えることができる。
【0026】
非永久磁石によって生成された磁場の場合、磁場の方向付けは、電磁石の電流を変更することによって、および／または永久磁石について説明した方向付け手段を使用することによって達成することができる。
【0027】
本発明による一実施形態では、システムは、追加的または代替的に、磁気部分と、体液によって引きずられたときの医療装置の移動成分を規定する形状、サイズおよび表面構造とを有する、好ましくは植込み型の医療装置を使用することによって、患者を治療または診断することを意図している。システムは、磁気アクチュエータと、制御部と、制御線駆動部とを備える。制御線は、制御線駆動部に取り付けられ得る。制御線駆動部は、制御線駆動部に取り付けられたときの制御線の軸に沿った位置、動き、および速度のうちの少なくとも１つが制御線駆動部を介して制御部によって制御可能であるように、制御部と動作可能に接続される、または接続され得る。追加的または代替的に、制御部は、制御線駆動部に取り付けられた制御線を介して制御部と動作可能に接続されているとき、制御線駆動部の位置、速度、および動きのうちの少なくとも１つによって血管内で、医療装置の位置および／または速度を少なくとも部分的に制御するように適合されてもよい。
【0028】
制御部は、磁気アクチュエータを介して、好ましくは血管の長手方向軸に垂直な平面内および／または平行な方向で、血管内の医療装置の位置を制御するようにさらに適合されてもよい。好ましくは、制御部は、磁気アクチュエータを作動させるため、および／または制御線の移動または位置を制御するために、血流によって医療装置に及ぼされる抗力を考慮するように適合される。追加的または代替的に、制御部は、制御線の速度に基づいて磁気アクチュエータを作動させるように、または磁気アクチュエータによって生成された磁場に基づいて制御線の速度を適合させるようにさらに適合されてもよい。特に好ましくは、制御部は、血流、磁力、および制御線のそれぞれによって医療装置に及ぼされる３つの力成分を決定し、医療装置の意図された動きを達成するために３つの力成分のバランスをとるように制御線駆動部および磁気アクチュエータを制御するように適合される。
【0029】
システムは、好ましくは、磁気部分と、体液によって引きずられたときの医療装置の移動成分を規定する形状、サイズ、および表面構造とを有する医療装置を備えることができる。
【0030】
好ましくは、医療装置は、患者内で機能を実行するように適合されたマイクロロボットである。マイクロロボットは、例えば、組織を機械的に除去し、薬物を放出し、熱または冷熱を提供し、血栓症を誘発し、および／または血栓を除去することができる。
【0031】
特に好ましくは、医療装置は、水性媒体、特に血液中の抗力を最大にするように構成された少なくとも第１の表面部分を含む。表面部分は、特に線によって規定される長手方向軸に垂直な平面内で、医療装置の少なくとも部分的に円周方向に配置されてもよい。したがって、血液による前方推進力、すなわち抗力を最大にすることができる。追加的または代替的に、案内に必要な磁力を低減するために水性媒体との摩擦力を最小にする、特に制御線によって規定される長手方向軸と交差する先端に配置された、第２の表面部分を含むことが有利であり得る。
【0032】
好ましくは、医療装置ヘッド部および／または制御線の密度、特に好ましくは医療装置全体の密度は、生理学的条件で（すなわち、３７℃および生理学的塩濃度で）の水または血液、特に水または血液の密度と実質的に同一である。したがって、医療装置は、重力を考慮する必要なく血管内をナビゲートされ得る。
【0033】
追加的または代替的に、システムは、制御線をさらに備えてもよい。制御線は、制御部と動作可能に接続するために、制御線駆動部に接続され得る、または接続可能であり得る。
【0034】
特に好ましくは、制御線は、医療装置のヘッド部に接続される、または接続可能である。
【0035】
いくつかの実施形態では、制御線駆動部は、特に制御された速度および／または制御された力で、制御線の制御された解放に適合されてもよい。特に好ましくは、制御線駆動部は、制御線を引き戻すように適合されてもよい。この目的のために、制御線は、特に材料の選択および／または寸法および／または構造によって、医療装置が血流の反対方向に移動するときにそれ上の血流によって引き起こされる抗力に耐えるのに十分な強度、特に引張強度または降伏強度を有するように適合され得る。
【0036】
先行する請求項のいずれか１項に記載のシステムであって、システムは、血管系内の分岐を検出するように適合された検出部品を有する。例えば、検出部品は、画像解析ソフトウェアおよび／または撮像データを受信するためのインターフェースを備えることができる。追加的または代替的に、システムは、メモリ内の分岐の場所および向きを表すデータを含むことができ、検出部品は、インターフェースを介してそのようなデータを読み取るように適合される。
【0037】
好ましくは、システムは、医療装置の現在の速度および医療装置、特に医療装置ヘッド部と、血管内の流れ方向に沿った分岐との間の距離に基づいて、分岐で磁気装置を案内するなどのために医療装置を変位させるのに必要な最小磁力を決定するように構成される。
【0038】
好ましくは、磁気アクチュエータは、電磁石および永久磁石のうちの少なくとも１つを備える。磁気アクチュエータは、勾配を有する磁場を生成することができる。電磁石は、電気的に調整可能な磁場を提供するので、特に有利である。
【0039】
したがって、本発明によるシステムは、血管内での容易で信頼性の高いナビゲーションを可能にする。特に、医療装置を案内、ナビゲート、または操縦するために、システムは、磁気作動に応答した医療装置（特にそのヘッド部分）の屈曲などの形状変化を必ずしも必要としない。代わりに、システムは、流れ特性とは無関係に磁気作動を調整することを可能にする。例えば、血流が実質的にゼロまたは非常に速い場合、医療装置は依然として血管内をナビゲートされ得る。さらに、システムは、流体運動エネルギーを利用することによって方向の変化を達成するために形状の変化に頼ることなく磁場によって及ぼされる結果としての力が使用されるので、磁気作動装置およびそれらの動作におけるより高い柔軟性を可能にすることができる。したがって、医療装置、特に医療装置ヘッド部に対して磁場の特定の方向付けを達成する必要はない場合がある。しかしながら、磁気作動に応答して形状を変化させるように適合された医療装置を、本発明によるシステムと組み合わせることができることが理解されよう。
【0040】
さらに、本発明によるシステムは、制御線による医療装置の位置および速度の追加の制御がより長い反応時間を可能にし、処置を誤りにくくするので、より信頼性が高い。さらに、制御線は、手動または自動で、医療装置の少なくとも部分的な後退に使用することができ、ナビゲーション経路の簡単な補正を可能にする。
【0041】
制御線によって達成することができる医療装置の速度の制限により、より弱い磁力／磁場をナビゲーションに使用することができる。したがって、空間とエネルギーの両方の要件が低減され、より安価で簡単な治療オプションをもたらすことができる。さらに、当技術分野で既に知られている装置によって通常必要とされる強い磁場は、ペースメーカーなどの特定のタイプのインプラントを有する患者には適していない可能性がある。
【0042】
特に、流体中での作動に必要な磁気アクチュエータの磁力、したがって重量は、通常、流体の流速と共に増加する。対照的に、医療装置の減速および／または停止は、流体の流速とは無関係に医療装置を作動させるために一定および／またはより低い磁力を使用することを可能にし、したがって磁気アクチュエータおよびシステムの総重量を減少させることができる。
【0043】
したがって、好ましくは、磁気アクチュエータは、医療装置を血流に抗して移動させるのに十分ではない磁力を生成するように構成される。磁気アクチュエータは、特に、それに応じて寸法決めされた永久磁石または電磁石であり得る。限られた磁場強度のみを提供する磁気アクチュエータは、患者にとってより小さく、より安価で、より安全であり得る。
【0044】
好ましくは、制御部は、医療装置に加えられる少なくとも４つの力のバランスをとるように適合される。少なくとも４つの力のうちの１つは、好ましくは医療装置ヘッド部および／または制御線の、重力または血管壁との接触力であり得る。
【0045】
この目的のために、制御部は、医療装置の特性および位置から重力を計算し、および／または例えば撮像データに基づいて、医療装置の動きの向き、および／または医療装置ヘッド部および／または制御線が血管壁と接触しているか否かを検出するようにさらに適合され得る。特に好ましくは、制御部は、医療装置ヘッド部および／または制御線と血管との接触によって医療装置に作用する力の少なくとも１つを定量的に計算するように適合されてもよい。追加的または代替的に、制御部は、医療装置に作用する接触力を測定するセンサからデータを受信するように適合されてもよい。
【0046】
好ましくは、制御部は、制御線と血管壁との間の摩擦力を考慮に入れるように適合される。
【0047】
制御部は、例えば撮像データ、特に３次元撮像データから、上述の任意の方法で摩擦力を決定することができる。また、制御部は、メモリに記憶されたデータに基づいて摩擦力を算出してもよい。例えば、平均または正規化された摩擦力成分は、単独でまたは撮像データと組み合わせて記憶および／または計算および使用することができる。追加的または代替的に、システムは、摩擦力を測定するように適合されたセンサと、好ましくはメモリを介して制御部に摩擦力データを提供するためのインターフェースとを備えることができる。
【0048】
好ましくは、制御部は、ヘッド部によって引き起こされる血管壁との接触力、特に摩擦力、接着力および浸透力のバランスをとるように適合される。
【0049】
好ましくは、摩擦力、接着力、および浸透力の少なくとも１つを表すデータがメモリに記憶され、制御部は、インターフェースを介してこれらのデータにアクセスするように適合される。摩擦、接着、浸透の異なる力は、システムによってアクセス可能な記憶装置に記憶することができる数値モデルから計算することができる。これらの数値モデルは、特に術前および／または周術画像から抽出された血管幾何学的データを使用することができる。
【0050】
好ましくは、システムは、少なくとも２つの磁気アクチュエータを備える。制御部は、好ましくは、少なくとも２つの磁気アクチュエータを制御するように適合される。
【0051】
２つ以上の磁気アクチュエータは、特に弱い磁力のみが使用される場合、磁力のより正確な調整を提供することができる。さらに、複数の磁気アクチュエータは、医療装置を案内する際のより大きな柔軟性を可能にし、そうでなければ磁気アクチュエータの動きを制限する空間的制約のためにアクセスできない可能性がある方向への案内を可能にすることができる。
【0052】
好ましくは、制御部は、撮像システム、および撮像システムから術中データを受信するためのインターフェース、好ましくは撮像データを受信するための入力インターフェースのうちの少なくとも１つを備える。制御部は、医療装置、特に医療装置ヘッド部の位置を特定するように適合されてもよい。
【0053】
撮像システムは、当技術分野で知られている任意の撮像装置、特にＣａｔｈ Ｌａｂ、超音波撮像システム、磁気共鳴装置、蛍光透視法、Ｘ線撮像装置、および／またはコンピュータ断層撮影などの介入システムであってもよい。
【0054】
好ましくは、制御部は、医療装置に対して配置された位置決め要素によって医療装置の位置を検出する。
【0055】
追加的または代替的に、制御部は、生成された撮像データ上の医療装置の位置を検出するように適合された画像分析ソフトウェアを備えることができる。
【0056】
制御部は、特に上述のように磁力および抗力を計算するために、位置決めデータをメモリに記憶することができる。
【0057】
好ましくは、制御部は、所定の血管経路を表す軌道データに基づいて、少なくとも１つの力、特に上述の力のいずれかを計算するように適合される。
【0058】
好ましくは、制御部は、ユーザが軌道データを入力するためのインターフェースを備え、軌道データはメモリに記憶される。
【0059】
好ましくは、制御部は、少なくとも１つの磁気アクチュエータを次の位置に移動させるときに医療装置の変位を減速および／または停止させるために制御線駆動部を制御するように適合される。
【0060】
特に、後続の分岐が互いに近接して位置する場合、医療装置を減速および／または停止させることにより、磁気アクチュエータを正確に位置決めするためのより多くの時間を提供することができる。
【0061】
さらに、患者の解剖学的構造および計画された軌道に沿った分岐の位置によっては、医療装置を意図しない方向に移動させることなく磁気アクチュエータを次の場所に直接移動させることが不可能であり得る。そのような場合、医療装置を停止させることにより、医療装置を意図せずに前方に推進させることなく、磁気アクチュエータの移動を可能にすることができる。同様に、医療装置を減速および／または停止することによって得られる追加の時間は、必要に応じて磁気アクチュエータを遠ざけること、すなわち医療装置が意図しない方向に移動される位置を回避することを可能にし得る。
【0062】
追加的または代替的に、システムは、分岐の上流位置で分岐に対する医療装置の移動を停止するように構成されてもよい。
【0063】
好ましくは、制御線駆動部は力センサを備える。センサは、血液または別の媒体によって医療装置に及ぼされる抗力を測定するように適合され得る。力センサは、制御線と制御線駆動部との間に機能的に配置され、制御線駆動部と制御線とを接続するためのインターフェースを少なくとも部分的に形成することができる。
【0064】
力センサは、当技術分野で知られている任意の力センサ、特に圧電センサ、ばねセンサ、トルクセンサ、コンデンサなどであり得る。
【0065】
力センサは、例えば血管壁または血流への接触によって制御線に及ぼされる力のリアルタイムの力データを提供することができる。
【0066】
追加的または代替的に、システムは、制御線駆動部の一部ではないさらなる力センサを備えてもよい。例えば、力センサは、医療装置、医療装置ヘッド部と制御線との間のインターフェース、または他の場所に配置されてもよく、またはそれらの一部を形成してもよい。
【0067】
好ましくは、制御線駆動部は、医療装置の少なくとも１つの機能をトリガおよび／または動力供給するための少なくとも１つのインターフェースを備える。
【0068】
制御線駆動部は、電気プラグ、バッテリ、または当技術分野で知られている任意の他の動力源などの動力源を備えることができる。追加的または代替的に、制御線駆動部は、医療装置に無線で動力を伝送するように適合されてもよい。例えば、ＲＦＩＤ技術を使用して医療装置に動力供給することができる。
【0069】
制御線駆動部は、患者側で接続することができるようなサイズ、形状、および材料を有することが好ましい。特に、制御線駆動部は、無菌環境で使用されるように適合されてもよい。
【0070】
制御線は、好ましくは滅菌された機構に埋め込まれてもよい。無菌機構は、制御線駆動部を非無菌要素との接触から保護する物理的要素である。無菌機構は、バッグ、ボックスであり得る。一実施形態では、制御線支持体および制御線は、無菌機構に埋め込まれる。
【0071】
制御線駆動部の無菌機構は、無菌溶液、特に等張液で充填することができる。
好ましくは、システムは複数の制御線駆動部、好ましくは２つ、３つ、または４つの制御線駆動部を備える。制御部は、複数の医療装置のナビゲーションを制御するために磁気アクチュエータおよび複数の制御線駆動部を動作させるように適合させることができ、特に好ましくは、１つの医療装置が１つの制御線駆動部に各々取り付け可能である、または取り付けられる。
好ましくは、システムは複数の制御線駆動部、好ましくは２つ、３つ、または４つの制御線駆動部を備える。制御部は、複数の医療装置のナビゲーションを制御するために磁気アクチュエータおよび複数の制御線駆動部を動作させるように適合させることができ、特に好ましくは、１つの医療装置が１つの制御線駆動部に各々取り付け可能である、または取り付けられる。
【0072】
好ましい実施形態では、システムは、少なくとも医療装置の近傍で血流を加速または減速するように適合された流れ部材をさらに備える。例えば、流れ部材は、機械的にまたは薬物の放出を介して血管を圧縮もしくは拡大し、局所的に血圧を上昇もしくは低下させ、または血管の断面を局所的に制限もしくは拡大することができる。
【0073】
システムは、好ましくは、血管内の血流を制御する、および／または減少および／または増加させるための手段を備えることができる。特に好ましくは、送達カテーテルおよび別個のカテーテルに取り付けられたバルーンが使用される。しかしながら、例えば圧縮装置などの外部装置を使用することも考えられる。
【0074】
流れの局所的な変化は、異なる、場合によっては遠隔および／または遠位の領域における、流れ方向および／または強度の変化をもたらし得ることが理解されよう。
【0075】
血流を制御および／または減少させるための手段は、医療装置および／または送達カテーテルの任意の部分に取り付けられてもよく、または取り付け可能であってもよいことが理解されよう。あるいは、手段は、別個の装置として構成されてもよい。
【0076】
特定の血管内の血流を減少または増加させることは有利であり、ナビゲーションに対するより良好な制御を提供することができる。
【0077】
システムはさらに、少なくとも２つの制御線駆動部を備えてもよい。各制御線駆動部は、制御部によって独立して制御可能であってもよい。１つの制御線は、各制御線駆動部に取り付けられてもよく、または取り付け可能であってもよく、したがって独立して制御されてもよい。
【0078】
そのような構成は、少なくとも２つの制御線が同じ医療装置に取り付けられている場合に、制御線を使用して医療装置をさらに操縦および／または回転させることを可能にする。
【0079】
しかしながら、少なくとも２つの制御線駆動部を使用して、少なくとも２つの別個の医療装置の動きを独立して制御することもできることが理解されよう。
【0080】
本発明はさらに、患者を治療または診断する方法に関する。好ましくは、方法は、本明細書に記載のシステムを使用して実行される。本方法は、
患者の血管内に医療装置を導入するステップと、
医療装置に加えられる平衡力を計算して、結果として生じる力を生成するステップであって、結果として生じる力が、所定の経路に沿って医療装置を移動させることができる、ステップと、
少なくとも１つの磁気アクチュエータを、好ましくは制御部を介して、動作させて、少なくとも１つの所定の場所に少なくとも１つの磁場を生成するステップと、
医療装置ヘッド部に取り付けられた制御線の解放速度を適合させるステップと
を含む。
患者の血管内に医療装置を導入するステップと、
医療装置に加えられる平衡力を計算して、結果として生じる力を生成するステップであって、結果として生じる力が、所定の経路に沿って医療装置を移動させることができる、ステップと、
少なくとも１つの磁気アクチュエータを、好ましくは制御部を介して、動作させて、少なくとも１つの所定の場所に少なくとも１つの磁場を生成するステップと、
医療装置ヘッド部に取り付けられた制御線の解放速度を適合させるステップと
を含む。
【0081】
好ましくは、目標領域への最適経路が制御部によって計算される。あるいは、ユーザによって決定された最適または所望の経路を表すデータは、インターフェースを介してメモリに入力されてもよい。
【0082】
好ましくは、本方法は、医療装置を所定の経路に沿って移動させるステップをさらに含む。
【0083】
好ましくは、本方法は、分岐の前に医療装置を停止させるさらなるステップを含む。
追加的または代替的に、本方法は、以下のステップのいずれか１つ、またはそれらの任意の組み合わせをさらに含んでもよい。
追加的または代替的に、本方法は、以下のステップのいずれか１つ、またはそれらの任意の組み合わせをさらに含んでもよい。
【0084】
血管内の血液の流れの方向と実質的に同一の方向に、血液の流れによって及ぼされる抗力のみによって、医療を移動させるステップ、
医療装置ヘッド部に接続された制御線に力を加えることによって医療装置の速度を制御するステップであって、力が、好ましくは、血管内の血液の流れの方向とは反対の方向に向けられる、ステップ、
血管内の分岐を検出するステップ、
制御線を制御することによって、医療装置の速度を低下させるステップ、好ましくは医療装置を分岐の上流位置で停止させるステップ、
磁気アクチュエータによって、医療装置を分岐の枝に向かって案内するように、血管の長手方向軸に垂直な方向に医療装置を移動させるステップ、
好ましくは、血液の流れによって及ぼされる抗力によって医療装置を加速するために、線を解放するステップ。
医療装置ヘッド部に接続された制御線に力を加えることによって医療装置の速度を制御するステップであって、力が、好ましくは、血管内の血液の流れの方向とは反対の方向に向けられる、ステップ、
血管内の分岐を検出するステップ、
制御線を制御することによって、医療装置の速度を低下させるステップ、好ましくは医療装置を分岐の上流位置で停止させるステップ、
磁気アクチュエータによって、医療装置を分岐の枝に向かって案内するように、血管の長手方向軸に垂直な方向に医療装置を移動させるステップ、
好ましくは、血液の流れによって及ぼされる抗力によって医療装置を加速するために、線を解放するステップ。
【0085】
本発明はさらに、医療装置、好ましくはマイクロロボットに関する。医療装置は、上記のようなシステムおよび／または上記のような方法での使用に特に適している。医療装置は、本明細書のシステムの文脈で説明される特徴のいずれかを有することができることが理解されよう。医療装置は、磁気アクチュエータと動作可能に接続することができる磁気部分と、好ましくは、水性媒体、特に血液中の抗力を最大にするように適合された少なくとも表面部分とを含み得る。医療装置ヘッド部は、制御線に接続される、または接続可能である。
【0086】
以下では、以下を示す以下の図を参照して本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0087】
【図1a】使用中の制御線駆動部の第１の実施形態を示す図である。
【図1b】使用中の制御線駆動部の第１の実施形態を示す図である。
【図1c】使用中の制御線駆動部の第１の実施形態を示す図である。
【図1d】使用中の制御線駆動部の第１の実施形態を示す図である。
【図2a】制御線駆動部の第３の実施形態を示す図である。
【図2b】制御線駆動部の第３の実施形態を示す図である。
【図3a】制御線駆動部の第４の実施形態を示す図である。
【図3b】制御線駆動部の第４の実施形態を示す図である。
【図4a】制御線駆動部の第５の実施形態を示す図である。
【図4b】制御線駆動部の第５の実施形態を示す図である。
【図5】制御部のユーザインターフェースを概略的に示す図である。
【図6】患者の血管内をナビゲートしている医療装置を示す図である。
【図7】医療装置を移動させるためのシステムによって血管内をナビゲートしている医療装置を示す図である。
【図8】医療装置を移動させるためのシステムの第１の実施形態を示す図である。
【図9】医療装置を移動させるためのシステムの第２の実施形態を示す図である。
【図10a】磁気アクチュエータの概略図である。
【図10b】磁気アクチュエータの概略図である。
【図10c】磁気アクチュエータの概略図である。
【図11】医療装置を移動させるためのシステムによって血管内を移動している複数の医療装置の概略図である。
【図12】作動装置の動作原理の概略図である。
【図13】医療装置に作用する力の概略図である。
【図14a】３つの制御線を有する医療装置を概略的に示す図である。
【図14b】３つの制御線を有する医療装置を概略的に示す図である。
【図14c】３つの制御線を有する医療装置を概略的に示す図である。
【図15a】２つの制御線を有する医療装置を概略的に示す図である。
【図15b】２つの制御線を有する医療装置を概略的に示す図である。
【図15c】２つの制御線を有する医療装置を概略的に示す図である。
【図16a】医療装置と血管内の血流に影響を与えるための追加の装置とを含むシステムを概略的に示す図である。
【図16b】医療装置と血管内の血流に影響を与えるための追加の装置とを含むシステムを概略的に示す図である。
【図17a】医療装置と血管内の血流に影響を与えるための装置とを備えた代替システムを概略的に示す図である。
【図17b】医療装置と血管内の血流に影響を与えるための装置とを備えた代替システムを概略的に示す図である。
【図18】血管内の血流に影響を与えるための代替装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0088】
図１ａは、制御線駆動部６０の一実施形態を示す。制御線駆動部６０は電気モータ６２を備える。明確にするために、制御部（図９参照）への接続は省略されている。制御部は、ケーブルまたは無線接続など（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ、赤外線ポートなど）の当技術分野で知られている任意の手段によって制御線駆動部６０に接続されてもよいことが理解されよう。制御線駆動部６０は、電気モータ６２と動作可能に接続されたアクセル６１をさらに備える。アクセルは、アクセル６１の周りに巻くことができる制御線７０を受け入れるように適合される。アクセル６１の回転は、制御線７０を解放する、または引っ張る。制御線駆動部６０は、クランプ６３をさらに備える。ここで、クランプ６３は開放構成で示されており、制御線７０がクランプを通って自由に移動することを可能にする。したがって、制御線７０の解放、停止、または引き込みは、アクセル６１のみを介して制御される。ここで、制御線７０には、医療装置ヘッド部８０が取り付けられている。医療装置の位置は、制御線７０の移動を介して制御線駆動部６０およびアクセル６１によって制御可能である。
【0089】
図１ｂは、クランプ６３が閉じた構成で示されている、図１ａの制御線駆動部６０を示す。したがって、制御線７０は、アクセル６１の動きとは無関係に停止および保持することができる。例えば、電気モータ６２に電力を使用せずに、医療装置８５を一時的に保持して固定してもよい。制御線７０を保持するためにクランプ６３を閉じることはまた、制御線駆動部６０の誤動作の場合に、制御線を介して医療装置８５を固定するのに有利であり得る。しかしながら、クランプ６４は、いつでも、および任意の理由で、制御線７０を停止および／または保持するために使用され得る。
【0090】
図１ｃは、図１ａおよび図１ｂの制御線駆動部６０を示し、制御線７０は、クランプ６３が閉じている間、アクセルの回転によって解放される。したがって、アクセル６１とクランプ６３との間の制御線駆動部６０内に、制御線の蓄積７１が形成される。ここで、クランプ６３が閉じられ、（制御線７０を介して）医療装置８５が保持される。
【0091】
図１ｄは図１ａ～図１ｃの実施形態を示し、クランプ６３は、制御線駆動部７０内の制御線が解放され、図１ｃに示すように制御線の蓄積が形成された後に開かれる。したがって、医療装置８５は、ここに示すように制御線７０が延長されるまで、血液などの流体内で実質的に自由に流れることができる。ここに示すような制御線駆動部６０を動作させる方法は、例えば、特定の経路に対して分岐がナビゲートされるべきでない場合に、ナビゲーション中に制御線７０の張力を低減するのに特に有利である。図１ｃおよび図１ｄに示すようにナビゲートされると、制御線７０によって医療装置８５に及ぼされる力は一時的に実質的にゼロであり、制御部（図９参照）はそれに応じて磁力と抗力とのバランスをとることができることが理解されよう。
【0092】
図２ａは、図１ａ～図１ｃの制御線駆動部と実質的に同様の制御線駆動部６０を示す。ただし、本実施形態では、クランプ（図１ａ参照）は設けられていない。したがって、制御線７０の速度は、アクセル６１によって直接制御され得る。したがって、医療装置ヘッド部８０は、制御線７０に取り付けられると、制御線７０の速度および制御線駆動部７０の解放速度によって制御される最大速度で移動する。典型的には、ユーザは、その医療装置を取り囲む血流の速度よりも低い速度で医療装置８５をナビゲートすることを決定し得る。そのような場合、医療装置の速度は、アクセルおよび電気モータ６２の回転速度によって決定される制御線７０の解放速度に実質的に対応する。したがって、制御部（例えば図９参照）を使用して、電気モータ６２の制御を介して医療装置８５の動きを制御することができる。しかしながら、ユーザはまた、医療装置ヘッド部８０を実質的に血流の速度で移動させるために、制御部を介して、血流の速度よりも速い速度で制御線７０を解放することを選択してもよいことが理解されよう。
【0093】
【0094】
図３ａは、制御線駆動部６０のさらなる実施形態を示す。ここに示される実施形態は、図１～１ｄおよび図２ａ～図２ｂに示される実施形態と同様である。本実施形態では、制御線駆動部は、制御線７０および／または医療装置ヘッド部８０に及ぼされる引張力を検出するように適合された力センサ６４をさらに備える。医療装置８５が、例えば血液によってのみ囲まれており、障害物に遭遇していない場合、医療装置は、典型的には、血液によって及ぼされる抗力によって実質的に推進され、制御線７０は、医療装置８５を減速させることができる。したがって、力センサ６４によって測定された引張力は、血流による抗力との相関を提供することができる。したがって、制御線７０の解放速度および力センサ６４によって測定された力に基づいて、抗力を計算することが可能であり得る。
【0095】
図３ｂは図３ａの実施形態を示し、医療装置８５は障害物、ここでは血栓１０１に遭遇している。したがって、医療装置の動きが減速され、制御線７０の張力が減少する。したがって、力センサ６４は、より低い力を測定する。一方では、これにより、本明細書に開示されるような他の力のバランスをとることができ、例えば、それに応じて磁力および／または制御線７０の解放速度を増加または減少させることができる。一方、力センサ１６４によって提供される力データの解析によって障害物１０１を検出することも可能であり得る。
【0096】
追加的または代替的に、光学センサを使用して、制御線７０の屈曲および／または直径および／または断面積または形状の変化を監視することができ、これを使用して、制御線７０および／または医療装置ヘッド部８０に作用する力を計算することができる。
【0097】
図４ａは、図１ａ～図１ｄ、図２ａ～図２ｂ、および図３ａ～図３ｂの実施形態と同様の制御線駆動部６０のさらなる実施形態を示す。ここで、制御線駆動部６０は、医療装置ヘッド部８０（および／または医療装置８５）の機能をトリガするように適合されたトリガ６５をさらに備える。具体的には、トリガ６５は、光ファイバ、液体もしくは気体用の流体伝送管、導電性ファイバもしくはワイヤ、または無線信号伝送手段を含むことができる。
【0098】
図４ｂは、トリガ６５が医療装置８５を刺激した後の制御線駆動部が、動作８１、または例えば、薬物の放出、機械的除去、切断、閉塞、加熱、冷却、接着剤放出、および／または血栓症誘発を行うことができることを示す。
【0099】
図５は、制御部（図９参照）のためのユーザインターフェース９０を示す。ユーザインターフェース９０は、治療および／またはナビゲーション特性を示す複数の画面９１、９２、９３、９４を有する。ここで、インターフェース９０は、患者の脈管構造Ｖを示す第１の画面９１を備える。第１の画面９１はタッチスクリーンとして構成され、ユーザが目標領域Ｇおよび／または好ましい軌道Ｔを定義することを可能にする。ここで、目標Ｇが定義され、制御部は最適軌道Ｔを自動的に計算した。軌道は、データとしてメモリ（図示せず）に保存される。第２のサブ画面９２は、医療装置８５の位置を有する脈管構造を示す。第３のサブ画面９３は、制御線駆動部パラメータを示し、タッチスクリーンとして構成されることによって入力インターフェースを提供する。自動的に制御される場合、第３のサブ画面は、回転速度、装置速度および／または刺激活性化（図４ａ～図４ｂ参照）などの実際の値を表示することができる。しかしながら、ユーザは特定の装置速度を設定することもでき、制御部は、ユーザによって設定された所望の値に達するように他のパラメータ（例えば、制御線の解放速度、磁力など）を自動的に決定することができる。第４のサブ画面９４は、磁気アクチュエータ（図１０ａ～図１０ｃおよび図１１参照）のパラメータを表示する。第３のサブ画面と同様に、ユーザがそれらを監視することができるように実際の値を表示することができる。必要に応じて、ユーザは特定の値を設定することもできる。第４のサブ画面を介して表示および／または設定することができる好ましい値は、空間内のｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の位置および向き、磁気アクチュエータの変位速度、ならびに／または磁気アクチュエータの患者までの距離である。他のパラメータが追加的にまたは代替として表示または設定されてもよいことが理解されよう。
【0100】
図６は、目標領域Ｇに到達するために医療装置８５が血管Ｖ内を移動する概念を示す。ここで、医療装置には、血液抗力Ｆ２および磁力Ｆ１が作用する。したがって、医療装置８５は、概して磁力Ｆ１の方向に移動するが、抗力Ｆ２は、医療装置を第２の位置８２に移動させ、続いて目標から離れた血管枝に対応する第３の位置に移動させるのに十分強い。
【0101】
図７は、本発明によるシステムによってナビゲートされる医療装置８５を示す。医療装置ヘッド部８０は、血液抗力Ｆ２および磁力Ｆ１に加えて、第３の力Ｆ３を医療装置に提供する制御線７０に取り付けられる。システムは抗力Ｆ２（例えば図３ａ～図３ｂ参照）を検出するので、システムは、制御部（図９参照）を介して、医療装置８５に作用する全力が医療装置を第２の位置８２に移動させ、続いて目標領域Ｇの方向に第３の位置８３へ移動させるように、引き戻し力Ｆ３と磁力Ｆ１とを釣り合わせて設定することができる。
【0102】
図８は、本発明によるシステム１０を示す。システムは、磁気アクチュエータ４０および制御線駆動部６０と動作可能に接続された制御部５０を備える。制御線駆動部６０は、例えば、本明細書に示され説明される任意の制御線駆動部６０であってもよく、制御線７０に接続される。制御線７０は、患者Ｐの血管内に挿入され、医療装置ヘッド部８０を保持する。ここで、医療装置８５は、患者の頭部に誘導され、脳内の血管を治療する。
【0103】
図９は、図８のシステムと同様の本発明によるシステム１０を示す。それに加えて、ここに示すシステムは、撮像システム１１をさらに備える。撮像システムは、特に、超音波撮像システム、ドップラー超音波撮像システム、透視装置、ＰＥＴスキャナ、ＣＴスキャナ、ＭＲＩシステム、または当技術分野で知られている任意の他の撮像システムであってもよい。
【0104】
図１０ａ～図１０ｃは、本明細書に記載のシステム１０のいずれかと共に使用することができる異なる磁気アクチュエータ４０を概略的に示す。ここに示す磁気アクチュエータ４０は電磁石を含む。制御部（図８および図９参照）によって、その位置で医療装置に作用する磁力を生成するための磁場４１の特性。
【0105】
図１０ａは、磁気アクチュエータ４０を示し、制御部は、ここでは線４１の密度および数によって示される磁場４１の強度が中程度になるように、動力および電気の方向を制御する。磁場は、上から下に向けられ（矢印によって表される）、最大７５ミリテスラの強度を有し得る。本明細書に示されている磁場強度値は例示的な性質のものであり、もちろん、任意の値、特にここに示されているものよりも低い値に構成されてもよいことが理解されよう。
【0106】
図１０ｂは、図１０ａの磁気アクチュエータ４０を示し、制御部は、磁場強度が、図１０ａの実施形態と比較して、１５０ミリテスラのより高い値（線８の密度がより高いことによって示されている）に設定されるように電磁石を制御している。磁場方向は下から上に設定されている。
【0107】
図１０ｃは、磁場４１が７５ミリテスラの強度を有し、磁場の方向が下から上に、すなわち、図１０ｂと比較して同じ方向および図１０ａと比較して反対方向に向けられるように、図１０ａおよび１０ｂの磁気アクチュエータ４０が制御部によって制御されていることを示す。
【0108】
図１１は、本発明によるシステム１０の例示的な実施形態を示す。システムは、３つの磁気アクチュエータ４２、４３、４４および４つの制御線駆動部６０、６０’、６０’’、６０’’’と動作可能に接続された制御部５０を備える。各制御線駆動部６０、６０’、６０’’、６０’’’は、各々１つの制御線７０、７０’、７０’’、７０’’’に接続されている。各制御線７０、７０’、７０’’、７０’’’は、医療装置ヘッド部８０、８０’、８０’’、８０’’’に取り付けられる。制御部５０は、いくつかの分岐Ｂ１、Ｂ２で動作するように適合されている。ここで、血管Ｖは頸動脈であり、いくつかの枝Ｖ１、Ｖ１’、Ｖ１’’、Ｖ２’、Ｖ２’’に分岐する２つの分岐Ｂ１、Ｂ２を含む。４つの医療装置ヘッド部８０、８０’、８０’’、８０’’’は各々、磁場４１’、４１’’、４１’’’と相互作用するための磁性微粒子８４を備える。２つの磁気アクチュエータ４２、４４は、第１の分岐Ｂ１で所定の特性を有する磁場４１’’、４１’’’を各々生成するように配置される。ここで、磁気アクチュエータ４１は、医療装置を枝Ｖ１’に押し込む磁場４１’’を生成する。対照的に、磁気アクチュエータ４４は、可動要素を枝Ｖ１’’内へ加速させる磁場４１’’’を生成する。しかしながら、磁気アクチュエータ４２、４４は、比較的弱い磁場のみを生成するように構成される。制御線駆動部６０、６０’、６０’’、６０’’’および制御線７０，７０’，７０’’，７０’’’によって医療装置ヘッド部８０，８０’，８０’’，８０’’’を血流速度よりも低い速度まで減速させることによって、磁場４１’’、４１’’’は、それにもかかわらず、医療装置を枝Ｖ１’’に向かって案内するのに十分である。制御部５０は、磁気アクチュエータ４２、４４によって及ぼされる磁力が制御線駆動部７０、７０’、７０’’、７０’’’を適宜に案内し制御するのに十分であるように、制御線が対応する速度で解放されるように、医療装置ヘッド部分８０、８０’、８０’’、８０’’’の最大速度を計算する。第２の分岐Ｂ２において、別の磁気アクチュエータ４３は、医療装置ヘッド部８０、８０’、８０’’、８０’’’を枝Ｖ２’に向かって枝Ｖ２’’から離れるように移動させるように適合された磁場４１’を生成する。ここに示すシステム１０は、複雑であり、かつ当技術分野で知られているように２つの力による受動的な移動および／または磁気誘導によってアクセスできない経路に沿って、医療装置ヘッド部８０、８０’、８０’’、８０’’’をナビゲートすることを可能にする。
【0109】
図１２は、フィードバックループを備える場合の本発明による制御部の可能な動作原理を概略的に示す図である。患者Ｐの身体の一部は、撮像部１１によって撮像される。制御部５０は、例えば、分岐に対する移動要素の位置を決定するために、画像を分析するように適合される。その情報に基づいて、制御部５０は、所望の軌道に応じて医療装置を案内するなどのために、特に、磁気アクチュエータを移動させるおよび／もしくは動力供給することによって、ならびに／または制御線駆動部を制御することによって、磁場および／または制御線を制御する。このプロセスは、必要に応じて複数回繰り返すことができる。
【0110】
図１３は、本発明による装置およびシステムで使用することができる力平衡モデルを概略的に示す図である。制御線７０を含む血管内に医療装置８５が示されている。医療装置８５に作用する力は、以下のとおりである。
【0111】
流体力学的力Ｆｄ
重力Ｆｇ
接着力Ｆａｄｈ
摩擦力Ｆｆ
表面Ｆｎ上の垂直接触力
磁力Ｆｅｘｔ
制御線７０によって及ぼされる力Ｆｌｉｎｅ
流体力学的力Ｆｄ、重力Ｆｇ、および接着力Ｆａｄｈ、摩擦力Ｆｆ、ならびに表面Ｆｎ上の垂直接触力は、医療装置８５が血流に浸漬されたときに本質的に生じる力である。制御線７０によって及ぼされる磁力Ｆｅｘｔおよび力Ｆｌｉｎｅは、本発明によるシステムによって人工的に及ぼされて制御される。
重力Ｆｇ
接着力Ｆａｄｈ
摩擦力Ｆｆ
表面Ｆｎ上の垂直接触力
磁力Ｆｅｘｔ
制御線７０によって及ぼされる力Ｆｌｉｎｅ
流体力学的力Ｆｄ、重力Ｆｇ、および接着力Ｆａｄｈ、摩擦力Ｆｆ、ならびに表面Ｆｎ上の垂直接触力は、医療装置８５が血流に浸漬されたときに本質的に生じる力である。制御線７０によって及ぼされる磁力Ｆｅｘｔおよび力Ｆｌｉｎｅは、本発明によるシステムによって人工的に及ぼされて制御される。
【0112】
上述した異なる力の組み合わせは、速度ベクトル（向きおよび強度）、したがって血管Ｖ内の医療装置８５の動きを決定する。
【0113】
医療装置８５の動きは、以下の式を使用して説明することができる（式中、ｍは医療装置の質量であり、ｖｒはその速度である）。
【0114】
【数1】
【0115】
力のバランスをとる目的は、自然に発生する力と組み合わせて、所定の軌道に沿って医療装置８５を移動させるのに適した速度ベクトルを生成する、システムによって及ぼされる必要な力を決定することである。
【0116】
特に、上述のような力のバランスをとることにより、流れが減少した血管内で停止、後退、分岐をとる、および／または医療装置８５を操縦することが可能になる。
【0117】
異なる力は、予め決定され、推定され、直接的に測定され、間接的に測定され、または無視され得る。
【0118】
上記を説明するために、上記のモデルを使用した２つの例示的な計算を示す。２つの異なる分岐（内頸動脈セグメント１（ここではＩＣＡ１－Ｒ）から内頸動脈セグメント２（ここではＩＣＡ２）、およびＩＣＡ２から前大脳動脈セグメント１（ここではＡＣＡ１）について、２つのサイズの医療装置（１．２ｍｍおよび０．６ｍｍ）がモデル化されている。
【0119】
１．２ｍｍのサイズを有する医療装置ヘッド部８０は、４００ｃｍ３の体積を有し、かつＩＣＡ１－ＲをＩＣＡ２分岐に通すために４５ｃｍの距離に配置された磁気アクチュエータによって、２．９・１０－６Ｎの磁力を受ける必要がある。ＩＣＡ２をＡＣＡ１分岐に通すには、８．９・１０－５Ｎの力と１７ｃｍの距離が必要である。
【0120】
０．６ｍｍのサイズを有する医療装置ヘッド部８０についての同様の計算は、２４ｃｍの距離で３．７・１０－６Ｎ（ＩＣＡ１－ＲからＩＣＡ２）および１０ｃｍの距離で５．４・１０－５Ｎ（ＩＣＡ２からＡＣＡ１）をもたらす。
【0121】
上記の式は、医療装置に作用する様々な力を取り込むそれの加速度（すなわち、速度変動）を推定することを可能にする。
【0122】
典型的には、制御線７０の力Ｆｌｉｎｅを除いて、装置８０に作用するすべての力は知られている。したがって、力平衡方程式は、以下の２つの方法のいずれか１つによって解くことができる。
【0123】
制御線７０によって及ぼされる力を推定し、医療装置８５の加速度を計算する。
医療装置の加速度を決定し、制御線７０によって及ぼされる結果として生じる力を計算する。
医療装置の加速度を決定し、制御線７０によって及ぼされる結果として生じる力を計算する。
【0124】
医療装置ヘッド部８０の加速度と制御線力７０によって及ぼされる力との間には同等のものがある。医療装置８５の加速度から制御線７０によって及ぼされる力を決定すること、または制御線７０によって及ぼされる力から医療装置ヘッド部８０の加速度を決定することが可能である。
【0125】
例えば、システムの一構成では、制御線駆動部（図示せず）が制御線７０を解放する速度を制御することによって、医療装置の速度または加速度を制御することができる。制御線７０によって及ぼされる力は、医療装置の速度／加速度から決定することができる。
【0126】
【0127】
図１４ａは、３つの制御線７０’、７０’’、７０’’’を有する医療装置８５の一実施形態を示す。各制御線７０’、７０’’、７０’’’は、制御線駆動部６０、６０’、６０’’に取り付けられ、独立して制御することができる。制御線駆動部は、独立していてもよいし、１つのユニットに統合されていてもよい。
【0128】
図１４ｂは、流体流（例えば血液）中の図１４ａの医療装置８５を示す。ここで、医療装置８５は、実質的に真っ直ぐに、流体の流れと共に流れるように意図されている。したがって、３つの制御線７０’、７０’’、７０’’’はすべて、医療装置８０に同じ力を及ぼした。
【0129】
図１４ｂは、操縦動作中の図１３ａ～図１３ｂの医療装置８５を示す。ここで、制御線７０’’’は緩められているが、制御線７０’、７０’’は依然として医療装置ヘッド部８０に力を及ぼす。結果として、医療装置８５は、制御線７０’、７０’’の方向に操縦される。
【0130】
図示の実施形態では、医療装置は、制御線駆動部（図示せず）によって独立して作動させることができる３つの制御線７０’、７０’’、７０’’’に取り付けられている。異なる制御線の張力を調整することにより、システムは、血流中の医療装置の位置を変更することができ、それに作用する力を変更することができる。
【0131】
この制御は、医療装置８５に作用する力のバランスをとるのに役立ち、例えば、医療装置を目標動脈に通じる流れの方向に向ける。
【0132】
異なる制御線７０’、７０’’、７０’’’上の張力または力は、異なる制御線の解放／巻戻し速度／移動によって制御することができる。
【0133】
図１５ａは、図１４ａ～図１４ｃの実施形態と同様の医療装置８５の代替実施形態を示す。ここで、医療装置ヘッド部８０には、２つの制御線７０’、７０’’のみが取り付けられている。各制御線７０’、７０’’は、制御線駆動部６０、６０’に取り付けられ、独立して制御することができる。
【0134】
図１５ｂは、実質的に血流と共に流れる血流中の医療装置８５を示す。両方の制御線７０’、７０’’は、医療装置８５に実質的に同じ力を及ぼす。
【0135】
【0136】
【0137】
一般に、制御線の数が多いほど、より汎用的で正確な操縦が可能になるため有利であり得る。対照的に、より少ない制御線は、医療装置のより容易で安価な製造およびより容易な操作を可能にし得る。
【0138】
１つまたは複数の制御線は、特に医療装置を回転させるなど、回転可能であるように構成されることが考えられる。好ましくは、いくつかまたはすべての制御線は、同じ軸を中心に回転可能である。
【0139】
追加的または代替的に、少なくとも２つの制御線は、螺旋、特に弾性螺旋として構成されてもよい。したがって、医療装置の回転は、制御線によって引き起こされ得る。制御線は、螺旋形状に起因して、医療装置にトルクを及ぼすことができる。解放機構を使用して、螺旋状の制御線を解放することができる。
【0140】
１つまたは複数の線がバラストをピックアップおよび／または放出するように適合されることも考えられる。例えば、チャンバが、制御線を介して開閉されるように適合されてもよい。閉じたチャンバを開くことによって、例えば生理食塩水などのバラストを放出することができる。また、閉じたチャンバがガスまたは真空を含み、それを開くと血液が回収され、したがって医療装置の重量が増加することも考えられる。特に、ニチノールばねを使用してチャンバを開閉してもよい。
【0141】
図１６ａは、医療装置８５を治療される一般的な領域に送達するために使用されるカテーテル装置１００を示す。医療装置ヘッド部８０は、制御線７０に取り付けられ、本明細書に記載の任意の手段によってナビゲートすることができる。
【0142】
【0143】
そのようなバルーンは、本明細書に開示される医療装置８５のいずれかと共に任意選択的に使用され得ることが理解されよう。さらに、追加的または代替的に、血流を制御および／または制限するための任意の他の手段、例えば、他の膨張可能な手段、薬物、患者の向き、および／または競合システムを使用することができる。患者は、例えば、枕を使用して適切に方向付けられ安定化され得る。
【0144】
競合システムは、特に、患者の皮膚に圧力を加えるように適合されたシステムとして理解することができる。圧力は、血流を変更する、特に血流を減少または停止させるなどのために動脈を圧迫するように適合される。
【0145】
図１７ａは、内頸動脈を通るウィリス動脈輪をナビゲートする医療装置を概略的に示す。一般に、後大脳動脈からの流入流のために後交通動脈では血流が一般に低いため、内頸動脈から後交通動脈内で医療装置をナビゲートすることは困難であり得る。
【0146】
図１７ｂは、図１７ａに示すのと実質的に同じ位置にある医療装置を示す。後大脳動脈の流れを減少させ、後交通動脈の流れを増加させるために、ここでは実質的に本明細書に記載の医療装置として構成され、膨張可能なバルーン１０１をさらに含む第２の医療装置１００が、後大脳動脈に導入されて血流を一時的に減少させる。第２の医療装置は、追加的または代替的に、カテーテル装置を備えてもよく、またはカテーテル装置によって形成されてもよいことが理解されよう。
【0147】
後大脳動脈の血流を遮断または減少させることにより、頸動脈から後交通動脈への血流を増加させることができ、医療装置のナビゲーションを容易にすることができる。
【0148】
したがって、本発明によるシステムは、送達のために医療装置８５および／またはカテーテル装置１００に統合されるか、または医療装置８５から完全に独立して展開することができるシステムの別個の部分として構成される、血流を減少または制御するための装置を備えることができることが理解されよう。
【0149】
図１８は、首部競合装置として構成された血流を低減および／または制御するための装置１１０の代替実施形態を示す。装置１１０は、内部の血流を減少させるために頚動脈を圧迫するように構成される。ここで、圧迫装置１１０は、患者の首の周りに取り付け可能な可撓性リングとして構成される。内側では、リングは、その下の組織を圧迫するように作動可能な可撓性部分に分割される。例えば、機械的圧迫は、バルーンを膨張させることによって、またはマイクロアクチュエータを使用することによって達成され得る。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図1d】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10a】
【図10b】
【図10c】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図14c】
【図15a】
【図15b】
【図15c】
【図16a】
【図16b】
【図17a】
【図17b】
【図18】
【国際調査報告】