(57)【要約】【課題】硬膜外腔内に硬膜外針が到達したことを、医療技術者の感に頼らずに、確実に、かつ自動的に行うことができる硬膜外麻酔の穿刺装置を提供すること。【解決手段】内部に貫通孔が形成された硬膜外針２８と、前記硬膜外針内に挿入される光ファイバー４０と、前記光ファイバー内に光を投与する光源３６と、被反射体からの反射光を受光する検出器３８と、この検出器３８の信号を電気的に変換するＡ／Ｄ変換器３９と、この結果を解析するパーソナルコンピュータ４１と、からなることを特徴とする。【選択図】  図２
2004187936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状に形成された針の先端部が所定位置に到達したことを検知するための生体組織探索装置であって、
内部に貫通孔が形成された針と、
前記針の貫通孔内に挿入される光ファイバーと、
前記光ファイバー内に光を投与する光源と、
被反射体から反射されてくる光の反射光を受光する光センサーと、
この光センサーの検出結果に基づいて針の先端から被反射体までの距離を演算する制御装置と、からなることを特徴とする生体組織探索装置。
【請求項２】
前記針が、硬膜外針であることを特徴とする請求項１に記載の生体組織探索装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体組織探索装置に関するもので、詳しくは、硬膜外麻酔などに使用されて好適な生体組織探索装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年注目されている局所麻酔法の一つに硬膜外麻酔がある。この麻酔法は、図６に示したように、脊椎の中にある硬膜外腔２という陰圧の空間に麻酔薬を投与し脊髄神経を遮断する麻酔法である。このような硬膜外麻酔を行うには、穿刺針４（硬膜外針４）を硬膜外腔２まで進ませ、脊髄硬膜６の一歩手前で寸止めする必要がある。
【０００３】
硬膜外麻酔は、脊髄８から少し遠いため、やや麻酔が効きづらいという欠点がるものの、髄膜炎を起こし難いという利点がある。また、硬膜外麻酔で行った手術は全身麻酔に比べて、患者の術後の経過も安定しており、また副作用の懸念も少ないことから硬膜外麻酔を使用する例は増えつつある。
しかし、硬膜外腔２は、頸部で２〜３ｍｍ、胸部で４〜５ｍｍ、腰部で５〜６ｍｍと非常に幅の薄い空間であるために、手技による硬膜外腔２の確認が容易でないのが現実である。
【０００４】
一方、硬膜外麻酔に使用される針は、例えば、特開２００１−５８００８号公報に示されているように、鋭利な針先が形成された細長い管である。
このような鋭利な針先を備えた硬膜外針４を生体に穿刺する作業は、硬膜外腔２の近くに存在する神経を針先で損傷することがないように注意深く行わなければならず、通常、硬膜外針４は、勅突起１０と勅突起１０の間から穿刺されている。
【０００５】
硬膜外腔２に針先が到達したことを確認する手段としては、抵抗消失法と水滴法が知られている。両者とも硬膜外腔２の陰圧を利用した方法である。
抵抗消失法とは、穿刺針に空気や生理食塩水を入れた注射器を付けて親指で加圧しながら液を進め、急に抵抗の消失する部位を探す方法である。この方法により、穿刺針の先が黄靭帯を抜けたところで抵抗が消失し硬膜外腔２に入ったことが分かる。水滴法とは途中まで針を進めたところで、針の後端開口に水をつけ、推し進めると少し弾力のある硬いものにふれる。それが黄靭帯であるが、その黄靭帯にふれた後もなお、穿刺針を進めると、急に抵抗が消失し、硬膜外腔２の陰圧により水滴が吸い込まれることを確認する方法である。
【０００６】
このようにして硬膜外針４を脊髄硬膜６の一歩手前で寸止めし、硬膜外腔２を確認できたら、図７に示したように、硬膜外針４を通して硬膜外腔２に細いカテーテル１２を挿入する。その後、硬膜外針４を抜き取り、カテーテル１２のみを硬膜外腔２内に留置し、滅菌ガーゼ付きバンソウコウでカテーテルと皮膚とを固定する。以後、カテーテル１２を介して麻酔薬を硬膜外腔２に投与することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した抵抗消失法あるいは水滴法により、硬膜外針４が硬膜外腔２内に到達していることを確認する場合であっても、かなりの熟練を要し、医療技術者の手腕に頼らざるを得ない。
一方、硬膜外麻酔の分野に限らず、例えば、生体の中に中空の針を差し込んで、所定の部位に局所的な麻酔を行なう場合や、中空状の針を所定の部位に挿入した後、針の先端部で生体組織の一部を取り出すような場合であっても、針の先端部が正確に所定位置に到達したことを検知することは困難であった。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑み、中空状に形成された針の先端部が、正確に所定位置に到達したことを確実に、かつ自動的に検知することのできる生体組織探索装置を提供することを目的としている。
また、硬膜外麻酔を行なう場合に、硬膜外腔内に硬膜外針が到達したことを、医療技術者の感に頼らずに、検知することができる硬膜外麻酔穿刺装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、中空状に形成された針の先端部が所定位置に到達したことを検知するための生体組織探索装置であって、
内部に貫通孔が形成された針と、
前記針の貫通孔内に挿入される光ファイバーと、
前記光ファイバー内に光を投与する光源と、
被反射体から反射されてくる光の反射光を受光する光センサーと、
この光センサーの検出結果に基づいて針の先端から被反射体までの距離を演算する制御装置と、からなることを特徴としている。
【００１０】
このような構成からなる本発明によれば、被反射体から反射されてくる光の強度の変化を解析することにより、例えば、ペインクリニックなどで、目標となる神経組織に針の先端部が到達したことを自動的に、かつ確実に確認することができる。
ここで、前記針が、硬膜外針であっても良い。
【００１１】
係る構成による本発明によれば、硬膜外針内に挿入された光ファイバー内に光を照射し、被反射体から反射されてくる光の強度の変化を解析することにより、針の先端部が硬膜外腔の位置にあることを確認することができる。すなわち、被反射体から反射されてくる光の強度の変化を解析し、反射光がある一定の範囲内にあることにより、硬膜外腔と黄靭帯との境界面であることが識別される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
図１は、本発明に係る生体組織探索装置を、硬膜外麻酔穿刺装置に適用した例を示したものである。
図１に示したように、本実施例による硬膜外麻酔穿刺装置は、全長に亘って貫通孔２８ａが形成されたの硬膜外針２８と、この硬膜外針２８内に挿入される光ファイバー４０と、図２に示したように、この光ファイバー４０内に光を射光する光源３６と、物体３２からの反射光を検出する光センサ３８と、物体３２から反射されてきた光の強度を電気信号に変換するＡ／Ｄ変換器３９と、結果を解析するパーソナルコンピュータ４１とから構成されている。
【００１３】
本実施例は、硬膜外針２８を脊髄硬膜に近づけたとき、投光用ファイバーから光がどの程度受光用ファイバーに戻ってくるか、すなわち、物体３２から反射されて受光用ファイバーに戻ってくる光の強度の変化に注目して脊髄硬膜の検出を行うものである。
この発明の原理は、光ファイバー４０が境界面に近づく程、屈折率の差による反射強度は強くなることを利用している。
【００１４】
実験では、光ファイバーを非散乱物体の水、ゼリー、豆腐に近づけたとき空気層とそれらの物体との境界面で反射された光の強度の上昇を確認でき、境界面を検出できた。また、本発明に至る研究では、生体であるたまねぎと豚肉に穿刺し物体層の中でも境界面を試みた。結果的にたまねぎでは、隣片の数、豚肉では筋肉層と脂肪層との境界面で反射光のピークが得られ境界面検出に成功した。したがって、本実験により、反射光強度の上昇は、ファイバーの先端近傍に境界面が存在することを示すことがわかった。
【００１５】
位置測定の原理
麻酔薬を硬膜外腔に投与する場合の、その付近の断面は、図３のようにモデル化される。硬膜外針２８の先端が、矢印方向に挿入され、硬膜外腔Ａに到達するまでに黄靭帯の組織層Ｂが存在する。また、硬膜外針２８の先端がくも膜２０まで到達する以前にその脊髄硬膜２２、くも膜２０を検出する必要がある。また、目的となる境界面までの距離を遠隔で確認することが要求される。
【００１６】
本実施例では、以下のような測定方法を採用した。
すなわち、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、光ファイバー４０と物体３４との距離を、遠、近およびオーバーとし、（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した。この状態（ａ）、（ｂ）、（ｃ）での反射光強度は、図４において光ファイバー４０に向かう矢印で示しているが、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれに対応していると考えられる。なお、光ファイバー４０は投光、受光両用で、一本で構成されているものとする。図４（ａ）の状態では、光ファイバー４０は物体３２の境界面３２ａとは十分に離れていて反射光をほとんど受光しないので、反射光強度はない。図４（ｂ）の状態では、光ファイバー４０は、境界面３２ａに略近接しており、反射光のほとんどを受光するので反射光強度は強くなる。図４（ｃ）の状体では、光ファイバー４０は、物体３２の境界面３２ａを貫いている。すると、光ファイバー４０から出た光は対象物体３２で散乱し、拡散反射光の一部が受光されるので検出される光強度は弱くなる。すなわち、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の状態は、反射光強度のそれぞれのレベルをピーク値と比較することによって境界面３２ａからどの程度はなれているか、すなわち針先と境界面までの距離が検知される。
【００１７】
次いで、光ファイバー４０を用いた注射針先端の位置を検知する原理を図２を用いて説明する。
光源３６からの波長は８００ｎｍで、注入電流は１．０Ａに設定した。
光源３６から出射された光は注射針内の光ファイバー４０から物体３２に照射され、物体３２の表面で反射された光の一部が光ファイバー４０へと戻ってくる。
このとき、注射針と物体３２との距離が短い程、光ファイバー４０に戻る光は多い。戻ってきた光は、検出器３８で検出され、Ａ／Ｄ変換器３９で電気信号に変換された後に、パーソナルコンピュータ４１により反射光強度が検出され、基準値と対比される。
【００１８】
このようにして、図１の硬膜外針２８が図７に示した場合と同様に、硬膜外腔２に光ファイバー４０とともに硬膜外針４が挿入される。硬膜外針２８の先端部まで挿入された光ファイバー４０内には、光源３６から光が射光され、反射されてきた光を検出器３８で受光し、さらにＡ／Ｄ変換器３９で、電気信号に変換すれば、硬膜外針２８の先端（光ファイバー４０の先端）がどの位置にまで達しているか、予め設定されてる基準値とパーソナルコンピュータ４１で比較検討することにより確認することができる。よって、このような検査システムにより、硬膜外麻酔を行う場合に、適正な位置に硬膜外針が到達しているかを確認することが可能になる。
【００１９】
なお、たまねぎ、豆腐などを使用した実験では、光ファイバー４０は、２分岐単芯型のプラスチックファイバー（ＳＯＮ−６０、ワイエスオプティカ社製）で、一方のファイバーを投光用、他方を受光用（使用する波長は８００ｎｍ）とした。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
【００２０】
例えば、上記実施例では、硬膜外麻酔を行なう場合に、硬膜外針２８が硬膜外腔に到達したことを検知する場合を例にして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、ペインクリニックで目標の神経組織に針先が到達したことを検出する場合にも適用可能である。
また、カテーテルが血管内に挿入されたことを検知する場合に、このカテーテル内に光ファイバーを挿入することにより、針先が血管内に配置されたことを検知することもできる。
【００２１】
また、温熱療法などで熱源となる針を組織に差し込んで、この組織を死滅あるいは弱らせる装置などにおいて、針が目標の位置にあることを検知する場合にも応用が可能である。さらには、高周波電流療法などにも採用することができる。
また、差し込まれた針の先端部で組織の一部を引っ掻き出すような生体組織検査を行なう場合にも、適用可能である。
【００２２】
このように、本発明は、医療分野に広く応用することができる。特に、針先を目視できない箇所に差し込んで、この針先が所定位置に到達したことを確認したい場合に有効に利用することができる。
また、上記実施例で使用された光源３６は、例えば、発光ダイオード、ハロゲン光源、白色光源などを利用することができ、光の種類に特に限定されない。しかしながら、光ファイバー４０の先端から照射される光の出力は、人体に影響を及ぼさない出力に調整されている必要がある。
【００２３】
また、硬膜外腔の黄靭帯を探索するような場合には、黄靭帯の組織が繊維状になっていることを利用して、距離探索の解像度をさらに高めることも可能である。すなわち、このような場合には、投与する光として、偏光を採用する。つまり、光路の途中にプレートを介することにより、投与する光に偏光を与え、かつ、使用する光ファイバー４０として、偏光を維持するものを使用すれば良い。このようにすれば、黄靭帯などの組織体は、一定の偏光を与えた場合に、反射光は、特異な偏光パターンとなるこので、その偏光パターンを受光して解析することによって、組織の探索情報をより正確に把握することができる。
【００２４】
さらに、光ファーバー４０としては、投光側と受光側が一本のコア、あるいは複数のコアから構成されていても良く、素材としてプラスチック系、多成分ガラス系、石英系あるいはその合成物から構成されていても良い。
また、光ファイバー４０は、照射光および受光の光度を高めるために、ファイバーの先端に集光レンズを具備させることもできる。
【００２５】
このように、使用する光ファイバー４０として、様々なファイバーを採用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る生体組織探索装置によれば、針の先端が所定位置に到達したことを光の強度の変化により確認するようにしたので、針の先端がどの位置にあるかを自動的に、かつ正確に識別することができる。このような生体組織探索装置は、様々な医療分野で用いることができる。
【００２７】
また、本発明を硬膜外麻酔穿刺装置に適用すれば、２つの層の境界となる部分を光の反射強度の変化を解析するので、硬膜外針がどの位置にあるかを自動的に、かつ正確に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例による生体組織探索装置を硬膜外麻酔穿刺装置に適用した場合の構成要素の一部を示す正面図である。
【図２】図２は図１で採用された硬膜外麻酔穿刺装置のシステム概略図である。
【図３】図３は硬膜外腔の近傍をモデル化したときの断面図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は光ファイバーの先端部と物体の境界面までの距離が、それぞれ遠、近、オーバー状態であるときの、反射光強度を説明する概略図である。
【図５】図５は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に対応して、境界面までの距離が遠、近、オーバーである場合の、光の反射強度の大きさを示すグラフである。
【図６】図６は硬膜外腔に硬膜外針を差し込んで状態を示す人体モデルの斜視図である。
【図７】図７は図６の状態から硬膜外針にカテーテルを差し込んだときの斜視図である。
【符号の説明】
２        硬膜外腔
４        硬膜外針
６        硬膜靭帯
８        脊髄
２８      硬膜外針
３２      物体
３２ａ    境界面
４０      光ファイバー
【図１】
2004187936.tif 000003
【図２】
2004187936.tif 000004
【図３】
2004187936.tif 000005
【図４】
2004187936.tif 000006
【図５】
2004187936.tif 000007
【図６】
2004187936.tif 000008
【図７】
2004187936.tif 000009