(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）誘導による外科的処置のための外科用留め具撮像システムであって：
留め具材料を有する磁気共鳴可視外科用留め具であり、前記留め具材料の中又は表面にＭＲ造影剤を備える磁気共鳴可視外科用留め具；及び
前記磁気共鳴可視外科用留め具の画像を生成するように適応されたＭＲＩ装置；
を有し、
前記磁気共鳴可視外科用留め具は、
前記ＭＲ造影剤を含み又は前記ＭＲ造影剤でコートされたストランドであり、前記ＭＲ造影剤を備えない他の縫合糸ストランド内に織り合わされ又は編まれたストランド、
を有するマルチストランド縫合糸を含み、
当該外科用留め具撮像システムは更に：
複数の異なるＭＲ造影剤に対応する複数の撮像シーケンスを格納するシーケンスメモリ；
前記縫合糸に使用されているＭＲ造影剤の種類を当該外科用留め具撮像システムに対してユーザが指し示すことを可能にするユーザインタフェース；及び
前記磁気共鳴可視外科用留め具を用いる外科的処置の最中又は後に患者を撮像するときに、前記指し示されたＭＲ造影剤の種類の関数として前記シーケンスメモリから撮像シーケンスを選択し、且つ前記ＭＲＩ装置を制御して、前記選択した撮像シーケンスを実行させ、前記縫合糸の画像を生成させる、ように適応された制御プロセッサ；
を含むシステム。
【請求項２】
前記ＭＲ造影剤は常磁性造影剤を含み、前記制御プロセッサはＴ１撮像シーケンスを選択して実行し、前記ＭＲＩ装置は、再構成プロセッサによって前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像に再構成されてユーザインタフェース上でユーザに提示されるＴ１強調画像データを生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＭＲ造影剤は超常磁性造影剤を含み、前記制御プロセッサは、Ｔ２撮像シーケンス、Ｔ２＊撮像シーケンス又は感受性強調撮像シーケンスのうちの少なくとも１つを選択して実行し、それぞれ、前記ＭＲＩ装置は、再構成プロセッサによって前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像に再構成されてユーザインタフェース上でユーザに提示されるＴ２強調画像データ、Ｔ２＊強調画像データ又は感受性強調画像データを生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＭＲ造影剤は反磁性物質を含み、前記制御プロセッサは、Ｔ２撮像シーケンス、Ｔ２＊撮像シーケンス又は感受性強調撮像シーケンスのうちの少なくとも１つを選択して実行し、それぞれ、前記ＭＲＩ装置は、再構成プロセッサによって前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像に再構成されてユーザインタフェース上でユーザに提示されるＴ２強調画像データ、Ｔ２＊強調画像データ又は感受性強調画像データを生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＭＲ造影剤は、脂肪組織又は水の中の水素原子に対して検出可能な化学シフトを有し、前記制御プロセッサは分光イメージングシーケンスを選択して実行し、前記ＭＲＩ装置は、再構成プロセッサによって前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像に再構成されてユーザインタフェース上でユーザに提示される分光データを生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＭＲ造影剤は、脂肪組織又は水の中の水素原子の周波数とは異なる周波数でＭＲ信号を生成し、前記ＭＲＩ装置は、前記ＭＲ造影剤の前記周波数に調整されて前記ＭＲ造影剤の前記周波数に調整されたＲＦコイルによって検出されるＲＦ励起パルスを発することによって、画像データを生成し、前記画像データは、再構成プロセッサによって前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像に再構成されてユーザインタフェース上でユーザに提示される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＭＲ造影剤は超短エコー時間を有し、前記制御プロセッサは、超短エコー時間を有する自動誘導減衰（ＦＩＤ）撮像シーケンスを選択して実行し、前記ＭＲＩ装置は、再構成プロセッサによって前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像に再構成されてユーザインタフェース上でユーザに提示される画像データを生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記外科的処置は、管状の生体構造を連結する関節鏡処置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
留め具材料を有する磁気共鳴可視外科用留め具を埋め込む外科的処置の最中又は後に被検体を撮像する撮像システムの作動方法であって、
前記留め具材料の中又は表面にＭＲ造影剤が備えられ、
前記留め具材料は、
前記ＭＲ造影剤を含み又は前記ＭＲ造影剤でコートされたストランドであり、前記ＭＲ造影剤を備えない他の縫合糸ストランド内に織り合わされ又は編まれたストランド、
を有するマルチストランド縫合糸を含み、
当該作動方法は：
前記縫合糸に使用されているＭＲ造影剤の種類がユーザインタフェースを介してユーザにより指し示されることの後に、制御プロセッサが、複数の異なるＭＲ造影剤に対応する複数の撮像シーケンスを格納したシーケンスメモリから、前記指し示されたＭＲ造影剤の種類の関数として、実行すべき磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）シーケンスを選択するステップ；
選択された撮像シーケンスを実行し、ＭＲＩデータを生成するステップ；
前記被検体及び前記縫合糸の画像を再構成するステップ；及び
前記被検体及び前記縫合糸の画像をユーザに提示するステップ；
を含む、作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に、とりわけ磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）誘導外科的処置及びそれに類するものを含む画像誘導外科的処置に適用される。しかしながら、認識されるように、開示する技術は、その他の画像誘導手術システム、その他の手術シナリオ、及びその他の撮像技術にも適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
吻合術は、生体構造の疾患部分の切除又はバイパスの後に、２つの中空器官（例えば、血管又は腸）が縫い合わされる数多くの外科的処置の共通部分である。可能なときには、低侵襲性の画像誘導手法を用いて外科的処置を実行することが望ましい。古典的な手法は、特に妊娠中の患者や小児患者にとって望ましくない放射線ドーズを生じるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）誘導による処置を用いている。
【０００３】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、軟組織コントラストが重要である、且つ／或いは電離放射線を許容できない患者（例えば、小児患者又は妊娠中の患者など）内での、低侵襲介入において術中ガイダンスを提供するのに望ましい撮像モダリティである。外科的吻合を誘導するためにＭＲＩを用いることは、その手順において用いられる縫合糸又はステープルがＭＲ画像内で視認可能でないために問題がある。このことは、吻合及びその他の外科的処置を行う上で、あるいは吻合又はその他の外科的処置が成功したかをＭＲＩを用いて確認する上で、従来のＭＲＩ誘導外科的処置を非効率なものにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願により、上述及びその他の問題を解決するＭＲＩ誘導吻合のための新たで改善されたシステム及び方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様によれば、磁気共鳴可視ファスナー（留め具）は、ＭＲ造影剤、ＭＲ可視種、共鳴周波数シフトを生じさせる物質、水素とは異なる共鳴周波数を有する物質、及び超短エコー時間を有する物質のうちの少なくとも１つを含む。
【０００６】
他の一態様によれば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）誘導による外科的処置のための外科用留め具撮像システムは、１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具と、前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像を生成するＭＲＩ装置と、相異なる物質に対応する複数の撮像シーケンスを格納するシーケンスメモリとを含む。当該システムは更に、前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具を用いる外科的処置の最中又は後に患者を撮像するときに、前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具に含まれる物質の種類の関数として撮像シーケンスを選択し、選択した撮像シーケンスを実行して、前記１つ以上の磁気共鳴可視外科用留め具の画像を生成する制御プロセッサを含む。
【０００７】
他の一態様によれば、外科用留め具を埋め込む外科的処置の最中又は後に被検体を撮像する方法は、実行すべき磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）シーケンスを、外科用留め具に含まれるＭＲＩ可視物質の種類の関数として選択するステップと、選択された撮像シーケンスを実行してＭＲＩデータを生成するステップと、被検体及び外科用留め具の画像を再構成するステップと、被検体及び外科用留め具の画像をユーザに提示するステップとを含む。
【発明の効果】
【０００８】
１つの利点は、外科的処置を誘導するためのＭＲＩの使用が容易にされることである。
【０００９】
他の１つの利点は、手術の成功及び患者の治癒を判断するためにＭＲＩを使用することにある。
【００１０】
以下の詳細な説明を読んで理解した当業者によって、本発明の更なる利点が認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、様々な構成要素及びその配置、並びに様々なステップ及びその編成の形態を取り得る。図面は、単に様々な態様を例示するためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】低侵襲性のＭＲＩ誘導による吻合又はその他の外科的処置（例えば、内部縫合又はステープリングなど）を安全に行うことを容易にするとともに、術後に手術の成功を調べるためにＭＲＩを用いることを可能にするシステムを例示する図である。
【図２】造影剤又は分子材料で被覆された、あるいは造影剤又は分子材料を含む縫合糸材料を含む外科用ファスナーの断片を例示する図である。
【図３】造影剤又は分子材料で被覆された外科用ステープルを含む外科用ファスナーの一例を示す図である。
【図４】ＭＲＩ可視ストランドで織り合わされた、あるいは編まれた縫合用より糸を有するマルチストランド縫合糸を含む外科用ファスナーの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、低侵襲性のＭＲＩ誘導による吻合又はその他の外科的処置（例えば、内部縫合又はステープリングなど）を安全に行うことを容易にするとともに、術後に手術の成功を調べるためにＭＲＩを用いることを可能にするシステムを例示している。ＭＲ造影剤（例えば、ガドリニウム−ＤＴＰＡ若しくはこれに類するもの）又は生体組織内に高濃度に存在しないＭＲ可視分子種（例えば、フッ素）を組み込むことにより、外科用ファスナー（留め具）が明瞭に視認可能なＭＲ画像を生成するＭＲ撮像法が提供される。他の実施形態においては、非金属医療装置又はインプラント、人工装具、ファスナーなどの内部又は表面に、ＭＲで視認可能なコーティング又は材料が組み込まれる。
【００１３】
システム１０はＭＲＩ装置１２を含み、ＭＲＩ装置１２内で患者１４が患者支持台又はテーブル１６上に配置される。ＭＲデータ収集スキャンにより、患者の内部の画像が生成され、該画像は低侵襲処置中に執刀医が使用するためにモニタ１７上に表示される。ステープリング又は縫合のためのツールを含む１つ以上のツールを担持する挿入可能な関節鏡外科装置１８が、短い距離だけ挿入され、患者の内部生体構造に対する関節鏡装置の先端位置を特定するために、ＭＲ追跡（トラッキング）スキャンが行われる。ＭＲに基づかない追跡技術も意図される。追跡スキャンは、関節鏡装置が手術部位まで移動するときに規則的に繰り返される。処置中、進捗をモニタするため、更新されたＭＲ画像群が生成される。上記ツールによって挿入されるステープル又は縫合糸１９（被検体の内部にあることを指し示すために破線で図示している）はＭＲ可視である。故に、接合される組織に沿ってツールが移動するとき、縫合糸又はステープルがＭＲ画像内に表示される。例えば、２つの管状構造（例えば、腸、血管など）をくっつけるとき、ＭＲ画像は、縫合糸又はステープルが管状構造を完全に取り囲んでいるかを示す。手術後、関節鏡装置が取り外され、侵入口が閉じられる。ＭＲ可視縫合糸１９は、術後の成功、治癒の進み具合、及び／又は縫合糸若しくはその他のファスナーの品質を評価するためのその後のＭＲ撮像セッションにおいても視認可能である。
【００１４】
より具体的には、システム１０は、ＭＲＩデータ収集装置１２に結合されて未加工（ロー）ＭＲ画像データを格納するデータメモリ２０を含んでいる。データメモリは再構成プロセッサ２２に結合されており、再構成プロセッサ２２は患者又は関心ボリュームの画像ボリューム表現を再構成する。そして、ボリューム画像データはボリューム画像メモリ２４に格納され、画像ボリュームプロセッサ２６が、ＭＲ画像ボリュームデータを用いて、ディスプレー上でオペレータに提示されるＭＲ画像を生成する。表示されるべき画像又は画像部分、画像フィルタリング、並びに実行されるべき強調若しくはその他の処理などを選択するため、一実施形態においてモニタ１７を含むユーザインタフェース２８が、画像プロセッサに結合される。このインタフェースはまた、シーケンスメモリ３２に格納された所望あるいは所定の撮像シーケンスに従ってＭＲＩ装置を作動させる制御プロセッサ３０に結合される。シーケンスメモリは、例えば、Ｔ１撮像シーケンス３４、Ｔ２撮像シーケンス３６、超短エコー時間（ultra-short  echo  time；ＵＳＴＥ）撮像シーケンス３８、感受性強調撮像（susceptibility  weighted  imaging；ＳＷＩ）シーケンス４０（例えば、高空間分解能３ＤグラディエントエコーＭＲ撮像シーケンス又は技術）、分光イメージングシーケンス４２、並びにここで説明する様々なＭＲ可視素材及び／又は特定のＭＲ可視素材を撮像するのに好適なその他の撮像シーケンスを含んでいる。また、制御プロセッサは、例えば、異なる複数のＭＲ可視コーティング、材料若しくは特性を有する縫合糸又はその他の医療物を撮像するために複数の撮像シーケンスが望まれるときなどにおいて、１つ以上の撮像シーケンスを選択的に交代させることができる。
【００１５】
一実施形態において、例えば縫合糸又はステープルなどの外科用ファスナーは、ＭＲで視認可能な化学剤を組み込んでおり、ＭＲ画像収集／再構成方法は、ファスナーと周囲の生体構造との間にコントラストを生み出すように構成される。それにより、ＭＲ画像内で（例えば、介入ガイダンスに使用されるリアルタイム術中画像内、又は処置の成功又は質の経過観察評価に使用される術後画像内の何れかで）、外科用ファスナーを可視化することが容易になる。
【００１６】
ファスナーは、標準的な外科用縫合糸又はステープルなどに対して、ＭＲ造影剤、又は生体組織内に高濃度に存在しないＭＲ可視分子種を埋め込む、あるいはコーティングすることによって構成される。ＭＲ可視の物質又は分子には、以下に限られないが、常磁性造影剤（例えば、ガドリニウム−ＤＴＰＡ）、超常磁性造影剤（例えば、酸化鉄ナノ粒子）、反磁性物質（例えば、硫酸バリウム）、水及び脂肪分子内の水素原子に対して大きい化学シフトを有する物質（例えば、酢酸）、水素原子とは異なる周波数でＭＲＩ信号を生成する物質（例えば、フッ素を含む分子種）、超短ＴＥを有する物質（例えば、ゴム繊維）などがある。
【００１７】
ＭＲ画像収集・再構成技術は、ファスナー及び／又はインプラントと周囲の生体構造との間にコントラストを生み出すように構成されるとともに、ファスナー及び／又はインプラントに組み込まれる物質の種類に依存する。例えば、常磁性物質が用いられる場合、Ｔ１撮像シーケンス３４を用いて、Ｔ１強調画像が収集され、ファスナー及び／又はインプラントと周囲の生体構造との間にコントラストを作り出すように再構成される。超常磁性物質が用いられる場合、Ｔ２撮像シーケンス３６又はＳＷＩ撮像シーケンスを用いて、それぞれ、Ｔ２強調画像、Ｔ２＊強調画像、又は感受性強調画像が収集され、ファスナー及び／又はインプラントと周囲の生体構造との間にコントラストを作り出すように再構成される。反磁性物質が用いられる場合、（Ｔ２及びＴ２＊撮像シーケンスを含む）Ｔ２撮像シーケンス３６及び／又はＳＷＩ撮像シーケンス４０を用いて、Ｔ２強調画像、Ｔ２＊強調画像、又は感受性強調画像が収集され、縫合糸と周囲の生体構造との間にコントラストを作り出すように再構成される。
【００１８】
他の一実施形態において、（水又は脂肪分子内の水素原子に対して）大きい化学シフトを有する物質が用いられる場合、撮像は、縫合糸と周囲の生体構造との間にコントラストを作り出すように、狭帯域オフレゾナンス（off-resonance）励起パルス、又は分光イメージング技術若しくはアルゴリズム４２を用いて行われる。
【００１９】
他の一実施形態において、水素原子の周波数とは異なる周波数でＭＲＩ信号を生成する物質が用いられる場合、撮像は、該物質の共鳴周波数に調整されたＲＦ励起パルスを用いて行われ、ＭＲＩ装置１２内のＲＦ受信コイルも該物質の共鳴周波数に調整される。
【００２０】
更なる他の一実施形態において、超短ＴＥを有する物質が用いられる場合、ファスナー及び／又はインプラントと周囲の生体構造との間にコントラストを作り出すように、超短エコー時間を有する自由誘導減衰（free  induction  decay；ＦＩＤ）撮像シーケンス４４が用いられる。
【００２１】
また、ファスナー又は縫合糸は、その表面に造影剤又は分子コーティングが容易に結合するように生体適合性を有する。他の一実施形態においては、縫合糸は生分解性を有し、或る期間の後に患者内で分解する。
【００２２】
斯くして、上述のシステム及び方法は、低侵襲性のＭＲＩ誘導による吻合及びその他の外科的処置が安全に行われることを可能にするとともに、術後にＭＲＩを用いて吻合の成功を調べることを可能にする。この特徴により、低侵襲性のＭＲ誘導小児処置、ＭＲ誘導胃腸切除術、ＭＲ誘導冠動脈バイパス術、ＭＲ誘導泌尿器処置（例えば、前立腺全摘出術）、ＭＲ誘導超微細処置（例えば、卵管結紮術又は精管切除術）、ＭＲ誘導子宮内外科的処置（例えば、胎児心臓の持続性卵円孔を閉じるための子宮内手術など）を含む、数多くの臨床関連の外科的処置を実行することが容易になる。
【００２３】
一例によれば、ユーザ（例えば、執刀医又は技師）が、外科的処置のために、既知のＭＲＩ可視材料を有するファスナー（例えば、造影剤が埋め込まれた、あるいは造影剤でコーティングされたファスナー）を選択する。ユーザはユーザインタフェース２８を介してシステムに、ファスナーの内部又は表面のＭＲＩ可視材料の種類を指し示し、制御プロセッサ３０が、シーケンスメモリ３２内のルックアップテーブル（ＬＵＴ）４６上でテーブル閲覧アルゴリズムを実行し、被検体を撮像するときに実行される適切な撮像シーケンスを特定する。処置中（処置は、ロボット手術処置であってもよいし、人間によって行われてもよい）、被検体内の組織を結び付けるために外科用ファスナーが用いられるとき、ＭＲＩ装置１２を用いて被検体を撮像し、外科用ファスナーを視認することができる。
【００２４】
他の一例において、以前の外科的処置の成功又は質を評価するためにファスナーの画像を生成するため、外科的処置（例えば、吻合など）後の或る時点で、ユーザがユーザインタフェースを介してシステムに、ファスナーの内部又は表面のＭＲＩ可視材料の種類の識別子を指し示し、制御プロセッサが、ＭＲＩ装置内に配置された患者を撮像するときに実行する適切な撮像シーケンスを調べる。他の一実施形態において、術後撮像手順を用いて、ＭＲＩ可視材料を含む、あるいはＭＲＩ可視材料によってコーティングされた外科用インプラント（例えば、ステント、ネジ若しくはステープルなどのステンレス製ファスナー、人工関節パーツ、ペースメーカ、及び／又はそのリード線、等々）が撮像される。
【００２５】
図２は、造影剤又は分子材料５２でコーティングされた、あるいは造影剤又は分子材料５２を含む縫合糸材料５０を含む外科用ファスナー１８の断片を例示している。例えば、縫合糸材料は、超常磁性物質を含むか、超常磁性物質でコーティングされるかし、Ｔ２撮像シーケンス３６及び／又はＳＷＩ撮像シーケンスを用いて、それぞれ、Ｔ２強調画像、Ｔ２＊強調画像のうちの１つ以上、又は感受性強調画像が収集される。そして、ファスナー及び／又はインプラントと周囲の生体構造との間にコントラストを作り出すように画像が再構成される。
【００２６】
他の一実施形態において、縫合糸材料の内部又は表面に、１つ又は複数の造影剤が設けられ、対応する撮像シーケンスを用いてファスナーが撮像される。例えば、プラスチック製のファスナー内に反磁性物質及び常磁性物質の粒子を埋め込む、あるいは懸濁させることで、ファスナーをＭＲＩ可視にすることができる。この例においては、Ｔ２＊撮像シーケンス３６及び／又は感受性撮像シーケンス４０を用いて反磁性物質のＴ２＊強調画像又は感受性強調画像が生成され、Ｔ１撮像シーケンス３４を用いて常磁性物質が撮像される。ＭＲ撮像可能な分子又は材料は、ファスナーをコーティングあるいは形成するための使用されるプラスチックポリマー鎖、プラスチック格子構造、例えば分岐ポリマー鎖などのプラスチックシート構造に、埋め込まれ、結合され、懸濁され、封止され、等々されることができる。他の一実施形態において、ＭＲＩ可視材料が、それが（化学的、機械的、静電的に等々で）結合するプラスチック基板上に堆積され、ファスナーをコーティングあるいは形成するために該プラスチック基板が使用される。
【００２７】
図３は、造影剤又は分子材料５２でコーティングされた外科用ステープル６０を含む外科用ファスナーの一例を示している。例えば、ステープル６０はステンレス鋼で形成されることができ、分子材料は、造影剤を含むプラスチックコーティングを有する。他の一実施形態において、コーティングは、１つ以上の撮像シーケンス種類を用いて撮像される複数の造影剤又は物質を含む。例えば、コーティングは、Ｔ１撮像シーケンスを用いて撮像される常磁性物質、及びＴ２シーケンスを用いて撮像される超常磁性物質などを含み得る。
【００２８】
図４は、ＭＲＩ可視ストランド７４と織り合わされた、あるいは編まれた縫合用より糸７０及び７２を有するマルチストランド縫合糸を含む外科用ファスナー１９の一例を示している。例えば、ＭＲＩ可視材料（例えば、常磁性造影剤、超常磁性造影剤、反磁性造影剤、化学シフトの大きい物質、区別可能な周波数を有する物質、超短ＴＥ物質など）を含む、あるいはそれでコーティングされた糸又はより糸７４を、縫合糸繊維７０、７２内に織り合わせたり、編んだりすることができる。他の一実施形態において、１つ以上の異なるＭＲＩ可視物質がファスナー１９に組み込まれ、１つ以上の対応する撮像シーケンスを用いて撮像される。
【００２９】
認識されるように、ここで説明したシステム及び方法は、外科用ファスナーをＭＲＩ装置で視認可能なものにすることに限定されず、ＭＲＩ可視性が望まれる如何なる器具又は装置（例えば、外科用のインプラント又は装置、ステント、電気リード線、ペースメーカ、脳刺激装置など）にも適用可能である。
【００３０】
幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明してきた。以上の詳細な説明を読んで理解した者は改良及び改変に想到し得る。本発明は、添付の請求項の範囲又はその均等範囲に入る限りにおいて、そのような全ての改良及び改変を含むとして解釈されるものである。
【図１】
0005974119.tif 000002
【図２】
0005974119.tif 000003
【図３】
0005974119.tif 000004
【図４】
0005974119.tif 000005