PL186838B1

PL186838B1 - Sposób penetracji podłoża i układ do penetracji podłoża

Info

Publication number: PL186838B1
Application number: PL97339372A
Authority: PL
Inventors: John C. Mcneirney; Michael K. Landi
Original assignee: Minrad Inc
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2004-03-31
Also published as: EP1003435A4; US5810841A; KR100531163B1; HUP0003702A3; DE69728908T2; JP2002510997A; EP1003435B1; CN1199618C; JP3939360B2; CN1255050A; MXPA99006842A; CA2286689A1; NO325472B1; AU4898397A; SK285418B6; HRP980020A2; ES2218667T3; CZ299635B6; ATE265190T1; HUP0003702A2

Abstract

1 . S p o só b p enetracji p o d lo za , zw la szcz a tkanki lu d z- k iej, za p o m o ca ukladu do pen etracji zaw ierajacego u rzad ze- n ie in w a zy jn e o ra z r u ch o m e z r ó d lo w ia z k i e n e r g e ty c z n e j, w którym n aprow ad za sie w ia zk e en er g ety czn a na w ybrany punkt p od loza, a urzad zenie in w a zy jn e u staw ia sie w jed n ej linii z w ia zk a en ergetyczn a, z n a m ie n n y ty m , ze d ostarcza sie w iazk i sw iatla w id zia ln e g o z e zródla w ia zk i en ergetyczn ej do w ydluzonej cz e sc i urzad zenia in w a zy jn eg o , p o czy m napro- w adza sie urzad zenie in w azyjn e na c e l, po odebraniu w ia zk i sw iatla w id zia ln e g o z je d n e g o k o n ca w yd lu zon ej c z e sc i p rzesyla sie od eb ran e sw iatlo d o p rze ciw le g le g o k onca w y d lu - zonej cz esc i p rzew od zacej sw ia tlo , a n astep n ie u staw ia sie elem en t p enetrujacy w sp ó llin io w o i w sp ó lo sio w o z c z e sc ia p r z e w o d z a c a s w ia tlo , a p o m ie d z y e le m e n te m p en e tr u ja - c y m i p rzeciw leglym k oncern c z e sc i p rzew od zacej sw ia tlo u m ieszcza sie elem en ty rozp raszajace sw ia tlo , za p o m o ca których rozprasza sie sw ia tlo w id zia ln e , gd y elem en t p enetru- ja c y je s t o s io w o u staw ion y w jed n ej lin ii z w ia zk a sw iatla w id zialn ego, po czy m m on itoru je s ie elem en ty rozpraszajace sw iatlo i reguluje sie p o lo ze n ia u rzad zenia in w azyjn ego w zg led em w iazk i sw iatla w id z ia ln e g o , przy cz y m elem en ty rozpraszania sw iatla rozpraszaja sw ia tlo w id zia ln e F IG . 2 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób penetracji podłoża i układ do penetracji podłoża.

Tego typu układ, zawierający urządzenie inwazyjne, stosuje się zwłaszcza do penetracji tkanki ludzkiej dla przeprowadzenia tak zwanej biopsji, przy czym urządzenie inwazyjne jest kierowane za pomocą wiązki energetycznej, na przykład wiązki światła widzialnego, na wybrane miejsce wewnątrz ciała. Korzystnie, urządzeniem inwazyjnym jest igła.

Znanych jest wiele procedur medycznych, obejmujących biopsje, drenowanie miejsc objętych zmianami chorobowymi, stereotaksja czy dyskoliza, które wymagają umieszczania i wprowadzania z dużą dokładnością w tkance ludzkiej, przyrządów medycznych, takich jak igły, przewody lokalizacyjne lub inne narzędzia. W tych procedurach jest bardzo ważne umieszczanie i wprowadzenie urządzenia we właściwe miejsce, tj. w określony dokładnie punkt i wzdłuż wymaganej linii, w kierunku podskórnego celu.

W wielu przypadkach skanowanie CT (tomografii komputerowej) lub obrazowanie fluoroskopowe jest wykonywane w połączeniu z procedurami medycznymi, takimi jak biopsje, aby chirurg mógł widzieć podpowierzchniowy lub podskórny cel, tj. część wewnętrznej anatomii pacjenta, na przykład guz. Skanowanie dostarcza chirurgowi obraz przekroju tkanki ludzkiej pacjenta przez powierzchnię cięcia lub skanowania, który przedstawia narządy wewnętrzne, tkanki, struktury kostne i nieprawidłowości. Chirurg wykorzystuje uzyskane obrazy do wybrania optymalnej linii przejścia urządzenia, zależnie od tego, czy jest to igła do wykonywania biopsji, cewnik drenujący, czy inny przyrząd. Chirurg umieszcza następnie przyrząd wzdłuż pożądanej drogi w kierunku celu lub nieprawidłowości, dla wykonania usunięcia lub innego zabiegu.

Stosując dostępną technologię obrazowania, zarówno głębokość wbijania, jak i jego kąt, wymagane jest, aby igła do wykonywania biopsji poprowadzona była wzdłuż pożądanej drogi do celu i dlatego droga taka musi być ustalona z bardzo dużą dokładnością.

Znane są układy, dostarczające selektywnego oświetlenia i obrazowania, w celu dotarcia do wybranych miejsc podskórnych, lub innych miejsc ciała pacjenta. Taki układ jest opisany w patencie Stanów Zjednoczonych nr 5 212 720. W opisie tym ujawniony jest układ namierzający wybrane miejsce zawierający podwójne oświetlenie. Rejony podskórne wybranego miejsca, przezroczyste dla promieni X, ale optycznie nieprzezroczyste, są namierzane wzdłuż linii optycznej, uzyskanej przez zastosowanie dwóch źródeł promieniowania, promieni X i źródła

186 838 wiązki świetlnej, korzystnie lasera. Wiązka światła laserowego w tym układzie dostarcza widoczną linię optyczną do głębokiej struktury, która znajduje się między źródłem promieni X a celem. Chirurg może wykorzystywać linię optyczną, aby ustawić przyrząd inwazyjny wzdłuż pożądanej drogi i skierować go do celu wewnątrz ciała pacjenta.

W praktyce jednak, dokładne umieszczenie i wkładanie urządzenia pod określonym kątem jak i wzdłuż prawidłowej linii optycznej jest trudne. Jeśli wykorzystywane jest tylko obrazowanie fluoroskopowe, często stosowana jest technika prób i błędów, przy czym chirurg szacuje pożądany kąt wprowadzenia urządzenia, a następnie powoli popycha igłę w ciało pacjenta, obserwując obraz na ekranie, w celu kontrolowania położenia igły i w razie potrzeby, zmieniając jej trajektorię. Technika ta ma tę niedogodność, że wymaga, aby chirurg kierował swoją uwagę raz na urządzenie, a innym razem na monitor, który jest oddalony od niego.

Powstała niedokładność umieszczenia igły w tkance ludzkiej może spowodować przykre doznania u pacjenta, a w pewnych przypadkach wymaga ponownego wkładania igły, przed osiągnięciem właściwego położenia igły w stosunku do celu.

Dodatkowo, technika obrazowania fluroskopowego wymaga kolejnych obrazów fluoroskopowych, w celu uzyskania informacji o położeniu, wraz z jednoczesnym narażeniem zarówno pacjenta jak i chirurga na promieniowanie jonizujące. Liczne skanowanie CT zużywa dostępny czas skanowania CT, który jest bardzo cenny. Jest więc bardzo pożądane zwiększenie dokładności umieszczania i wkładania urządzenia inwazyjnego, w celu zmniejszenia czasu trwania procedury, czasu znieczulenia i skumulowanego narażenia na promieniowanie jonizujące pacjenta i chirurga.

Nawet kiedy laserowy układ namierzania jest wykorzystany w połączeniu z układem obrazującym, często jest trudno chirurgowi kontrolować i utrzymywać urządzenie inwazyjne wzdłuż określonej linii optycznej do celu z pożądaną dokładnością.

Z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych o numerach 4 638 799 i 4 706 665 znane jest mechaniczne urządzenie prowadzące do dyskolizy i procedur stereotaktycznych odpowiednio. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych nr 4 723 544 ujawnia inne mechaniczne urządzenie prowadzące dla procedur dyskolizy. Natomiast z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych o numerach 4 733 661, 4 930 525 i 5 102 391 znane są urządzenia prowadzące dla wykonywanych przy pomocy CT procedur drenażu i biopsji.

Jak można zauważyć urządzenia opisane we wspomnianych opisach, patentach i publikacjach są sztywno związane ze skanerem CT. Urządzenia takie mają jednak kilka wad, włącznie z wymaganiem dokładnego zamocowania i dostrojenia względem skanera CT. Dalej, urządzenie może zasłaniać pole operacji dla chirurga i wymaga, aby procedura biopsji była wykonywana w miejscu zainstalowania skanera CT. Inne opisane urządzenia są oddzielone od skanera CT, ale są przymocowane do sufitu, ścian lub podłogi. Niektóre urządzenia fizycznie trzymają igłę lub narzędzie do wykonywania biopsji, a zatem wymagają sterylizacji przed użyciem. Dodatkowo, niektóre z powyższych urządzeń nie dostarczają środków do zapewnienia dokładnego umieszczenia narzędzia do wykonywania biopsji wzdłuż pożądanej linii optycznej do celu, gdyż odnoszą się tylko do mierzenia i utrzymywania kąta wkładania igły względem wzdłużnej płaszczyzny pionowej, przechodzącej przez pacjenta.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 4 651 732, znane jest urządzenie działające w oparciu o zasadę dwóch przecinających się płaszczyzn, reprezentowanych przez cienkie płaszczyzny światła. Przecięcie płaszczyzn definiuje linię, która może być ustawiona w celu zdefiniowania właściwego kąta wkładania igły do wykonywania biopsji. Przy stosowaniu tego układu, urządzenie do wykonywania biopsji jest trzymane tak, aby podczas jego wkładania w tkankę, aby rzucał on cienie z obu wiązek światła, teoretycznie zapewniając, ze urządzenie podąża wybraną drogą, zdefiniowaną przez przecięcie dwóch płaszczyzn.

186 838

Układ ten ma jednak kilka wad, włącznie z wymaganiem stosowania dwóch źródeł światła, które muszą być wyregulowane, aby układ pracował właściwie. Regulacja wiązek światła musi być wykonana z ekstremalnie dużą dokładnością, ponieważ źródła światła są umieszczone w znacznej odległości od pacjenta. Układ ten dostarcza dodatkowej trudności, wymagając, aby chirurg utrzymywał narzędzie do wykonywania biopsji jednocześnie w linii dwóch płaszczyzn światła.

Znane jest z innej dziedziny techniki nieinwazyjne obrazowanie lub oglądanie wewnętrznych struktur ciał zwierzęcych, jak również struktur podpowierzchniowych nieożywionych obiektów, takich jak ściany budynków, grodzi statków i tym podobne, podczas wykonywania napraw lub w innym celu, które wymagają zastosowania przyrządu inwazyjnego, takiego jak wiertło, świder lub przebijak. Takie techniki obejmują również radiografię, fluoroskopię, a bardziej współcześnie, obrazowanie przy pomocy ultrasonografii, tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego.

Sposób penetracji podłoża, według wynalazku, zwłaszcza tkanki ludzkiej, za pomocą układu do penetracji zawierającego urządzenie inwazyjne oraz ruchome źródło wiązki energetycznej, w którym naprowadza się wiązkę energetyczną na wybrany punkt podłoża, a urządzenie inwazyjne ustawia się w jednej linii z wiązką energetyczną, charakteryzuje się tym, że dostarcza się wiązki światła widzialnego ze źródła wiązki energetycznej do wydłużonej części urządzenia inwazyjnego, po czym naprowadza się urządzenie inwazyjne na cel, po odebraniu, wiązki światła widzialnego z jednego końca wydłużonej części przesyła się odebrane światło do przeciwległego końca wydłużonej części przewodzącej światło, a następnie ustawia się element penetrujący współliniowo i współosiowo z częścią przewodzącą światło, a pomiędzy elementem penetrującym i przeciwległym końcem części przewodzącej światło umieszcza się elementy rozpraszające światło, za pomocą których rozprasza się światło widzialne, gdy element penetrujący jest osiowo ustawiony w jednej linii z wiązką światła widzialnego, po czym monitoruje się elementy rozpraszające światło i reguluje się położenia urządzenia inwazyjnego względem wiązki światła widzialnego, przy czym elementy rozpraszania światła rozpraszają światło widzialne.

Korzystnym jest gdy etap monitorowania położenia urządzenia penetrującego realizuje się przy pomocy człowieka, a w szczególności gdy etap monitorowania regulacji położenia urządzenia penetrującego realizuje się przy pomocy środków elektronicznych.

Dodatkowo utrzymuje się położenie urządzenia inwazyjnego względem wiązki światła widzialnego tak, że światło widzialne rozprasza się ciągle za pomocą elementu rozpraszającego światło.

Po oświetleniu określonej drogi za pomocą wiązki świetlnej, korzystnie kieruje się wiązkę świetlną do urządzenia inwazyjnego, przy czym światło widzialne wysyła się z czujników usytuowanych w urządzeniu inwazyjnym, kiedy jest ono osiowo ustawione w jednej linii z oświetloną, określoną drogą, a następnie ustawia się urządzenie inwazyjne osiowo w jednej linii z wiązką światła, po czym przesuwa się ustawione urządzenie inwazyjne wzdłuz określonej drogi, wyznaczonej przez wiązkę światła i jednocześnie utrzymuje się osiowe ustawienie urządzenia inwazyjnego w jednej linii z wiązką światła monitorując wiązkę światła widzialnego, wysyłanego z urządzenia inwazyjnego, a następnie wkłada się tak ustawione urządzenie w podłoże, zwłaszcza tkankę ludzką, przy czym jednocześnie utrzymuje się ustawienie osiowe urządzenia inwazyjnego w jednej linii z wiązką światła monitorując widzialne światło, wysyłane z urządzenia inwazyjnego.

Dostarczoną wiązkę światła, korzystnie kieruje się do urządzenia inwazyjnego poprzez jego otwór wejściowy, przy czym za pomocą wskazań czujników odczytuje się położenie urządzenia inwazyjnego względem wiązki światła.

186 838

Na podstawie odczytu, korzystnie reguluje się położenia urządzenia inwazyjnego aż do momentu gdy czujniki wskażą właściwe jego ustawienie w jednej linii z wiązką światła. Urządzenie inwazyjne, według niniejszego wynalazku, może być przystosowane do wykorzystania w różnych technikach biopsji, włącznie z cytologią aspiracyjną, wciąganiem płynu, biopsją histologiczną, jak również współosiowymi skórnymi technikami biopsji.

Niniejsze rozwiązanie może być przystosowane do użycia z przyrządami medycznymi innymi niż igły. Na przykład, trokar, wkładane wskaźniki, cewniki i tym podobnie, mogą być wyposażone w elementy reagujące na energię, wrażliwe na wiązkę kierowanego światła widzialnego, skierowaną wzdłuż drogi do celu.

Układ do penetracji podłoża, według wynalazku, zawierający urządzenie inwazyjne oraz ruchome źródło wiązki energetycznej skierowane na wybrany cel wewnątrz podłoża, zwłaszcza tkanki ludzkiej, przy czym wiązka energetyczna jest usytuowana na powierzchni podłoża, w punkcie penetracji pod kątem i współosiowo z urządzeniem inwazyjnym, charakteryzuje się tym, że urządzenie inwazyjne zawiera wydłużoną część przewodzącą energię, mającą dwa przeciwległe i oddalone od siebie końce, przy czym wydłużona część przewodząca energię stanowi tor dla wiązki energetycznej, zawarty pomiędzy jej końcami, a ponadto urządzenie inwazyjne zawiera elementy penetrujące i elementy reagujące na energię, umieszczone pomiędzy elementami penetrującymi a przeciwległym końcem części przewodzącej energię, przy czym elementy reagujące na energię są elementami rozpraszającymi światło widzialne, zaś elementy penetrujące są usytuowane osiowo w jednej linii z wiązką energetyczną.

Korzystnym jest gdy elementy penetrujące przez podłoże do celu są usytuowane współliniowo i współosiowo z wydłużoną częścią przewodzącą energię.

Wiązka energetyczna korzystnie zawiera światło widzialne, zaś elementy reagujące na energię wydłużonej części przewodzącej energię zawierają kanał przewodzący światło widzialne, przy czym elementy reagujące na energię są czułe na światło widzialne.

Korzystnym jest gdy światło widzialne jest światłem laserowym.

Wydłużona część przewodząca światło jest korzystnie wnękowym, nieprzezroczystym cylindrem.

Urządzenie inwazyjne jest korzystnie zespołem mocowania igły, który ma wydłużoną część przewodzącą światło o dwóch, oddalonych i przeciwległych końcach, przy czym wydłużona część przewodząca światło stanowi tor dla wiązki światła zawarty pomiędzy jej końcami oraz igłę, osadzoną współliniowo i współosiowo z wydłużoną częścią przewodzącą światło, a pomiędzy igłą i przeciwległym końcem wydłużonej części przewodzącej światło są usytuowane elementy reagujące na energię, stanowiące elementy rozpraszające światło widzialne, gdy wydłużona część przewodząca światło jest osiowo usytuowana w jednej linii z osią padającej wiązki światła.

Urządzenie inwazyjne zawiera korzystnie elementy penetrujące podłoże, umieszczone na jednym końcu tego urządzenia oraz wydłużoną część przewodzącą energię, umieszczoną w przeciwległym, oddalonym końcu i połączoną z elementami penetrującymi, a pomiędzy wydłużoną częścią przewodzącą energię i elementami penetrującymi są usytuowane elementy rozpraszania światła widzialnego, zaś wydłużona część przewodząca energię ma usytuowany liniowo, przewodzący energię kanał ułożony, pomiędzy jednym końcem wydłużonej części przewodzącej energię i elementami rozpraszania światła widzialnego, przy czym przewodzący energię kanał jest usytuowany współosiowo i współliniowo z elementami penetrującymi podłoże.

Korzystnym jest gdy wydłużona część przewodząca energię zawiera zespół kierowania elementami penetrującymi.

186 838

Wydłużona część przewodząca energię jest korzystnie uchwytem, a liniowo ułożony, przewodzący energię kanał jest cylindrem z otworem, usytuowanym wewnątrz i od jednego końca wydłużonej części przewodzącej energię do elementów rozpraszających światło widzialne.

Elementy rozpraszające światło są korzystnie złączem, a zwłaszcza złącze jest z przezroczystego tworzywa sztucznego.

Pomiędzy elementem penetrującym i przeciwległym końcem urządzenia inwazyjnego są korzystnie usytuowane elementy reagujące na energię, przy czym elementy reagujące na energię stanowią środki sygnalizujące ustawienie w jednej linii elementów penetrujących i wiązki energetycznej.

Urządzenie inwazyjne zawiera korpus, mający otwór wejściowy dla wiązki światła, a na korpusie są usytuowane czujniki i elementy przewodzące energię, przy czym czujniki są oddalone od otworu wejściowego wiązki światła.

Korzystnym jest gdy elementy przewodzące energię zawierają wydłużony kanał, usytuowany wewnątrz korpusu urządzenia inwazyjnego.

Zaletą proponowanego rozwiązania jest jego niezawodne użytkowanie. Precyzyjna kontrola ukierunkowania urządzenia inwazyjnego stanowi najważniejszą zaletę tego układu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania, na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schematycznie źródło wiązki energii, emitujące wiązkę energii wzdłuż określonej drogi, fig. 1A przedstawia w widoku z góry powierzchnię, przeznaczoną do przebicia, fig. 2 przedstawia schematycznie urządzenie inwazyjne według wynalazku, zastosowane w układzie ze źródłem energii z fig. 1, fig. 2A przedstawia w rzucie perspektywicznym, końcową część przewodzącą energię, urządzenia z fig. 2, fig. 3A ilustruje zależnoścpomiędzy długością I i średnicą d części przewodzącej energię źródła wiązki energii, według wynalazku, fig. 3B ilustruje zależność pomiędzy długością l i średnicą d części przewodzącej energię źródła wiązki energetycznej według wynalazku, kiedy wielkość d jest zmniejszana, fig. 3C ilustruje zależność pomiędzy długością l a średnicą d części przewodzącej energię źródła wiązki energetycznej według wynalazku, gdy wielkość l jest zwiększana, fig. 5 przedstawia rzut perspektywiczny urządzenia do wykonywania biopsji według korzystnego przykładu wykonania wynalazku, fig. 6 przedstawia rzut perspektywiczny urządzenia do wykonywania biopsji z fig. 5, w widoku od strony przeciwnej, fig. 7 przedstawia w widoku z boku przekrój poprzeczny urządzenia do wykonywania biopsji z fig. 6, fig. 8 przedstawia widok z boku, częściowo w przekroju, urządzenie inwazyjne w postaci wiertarki, według innego przykładu wykonania wynalazku, fig. 8A przedstawia rzut perspektywiczny części przewodzącej energię wiertarki z fig. 8, fig. 9 przedstawia widok z boku urządzenie do wykonywania biopsji według wynalazku, pokazujący kaniulę przyrządu oddzieloną od mandrynu, fig. 10 przedstawia widok z boku przyrządu do wykonywania biopsji, podczas penetracji powierzchni tkanki ludzkiej.

Jak to przedstawiono na fig. 1 układ do penetracji podłoża 60 zawiera źródło wiązki energetycznej 66, która jest skierowana wzdłuż określonej linii optycznej 65 w stronę określonego podskórnego celu 50. Monitorowany, podskórny cel znajduje się pod powierzchnią, wewnątrz obiektu lub tkanki ludzkiej, którego położenie i ustawienie wewnątrz ciała jest określone przy użyciu źródła emitującego promienie X lub skaner CT.

Wiązka energetyczna 66 pada na powierzchnię 52 podłoża, na przykład skórę ciała 80 ludzkiego, która następnie jest przebijana w punkcie 71 pod kątem 72. Punkt 71 wraz z kątem 72 pomagają ustalić kierunek linii optycznej 65, zwaną również drogą dotarcia do podskórnego celu 50. Wiązka energetyczna 66, skierowana wzdłuż linii optycznej 65 na cel 50, jest wykorzystana do prowadzenia urządzenia inwazyjnego 400 (jak pokazano na fig. 2 ) wzdłuż linii optycznej 65.

186 838

Układ do penetracji podłoża 60 zawiera urządzenie inwazyjne 400 oraz źródło wiązki energetycznej promieni X, które namierzają cel 50 w tkance ludzkiej 80 wzdłuż linii optycznej 65, uzyskanej z dwóch źródeł promieniowania: źródła promieni X i źródła wiązki świetlnej, korzystnie lasera.

Gdy układ do penetracji podłoża 60 kieruje wiązkę energii 66 wzdłuż pożądanej linii optycznej 65 na cel 50, urządzenie inwazyjne 400, pokazane na fig. 2, uruchamia się i penetruje ciało 80 przez skórę lub powierzchnię 52. Powierzchnia 52 może być ciałem pacjenta lub innym obiektem takim jak ściana, kadłub statku lub inną strukturą powierzchniową, nad którą przemieszcza się urządzenie inwazyjne, aby dotrzeć do podpowierzchniowago celu.

Przedstawione na fig. 2 urządzenie inwazyjne 400 zawiera wydłużoną część przewodzącą energię 430, mającą jeden koniec 451 i oddalony od niego przeciwległy koniec 452, element penetrujący 440, docierający do celu bezpośrednio przez skórę 50 i reagujące na energię elementy 425, przeznaczone do rozpraszania widzialnego promieniowania. Wydłużona część przewodząca energię 430 i elementy penetrujące 440 docierające do celu są osiowo ustawione w linii z wiązką energii 66. Elementy penetrujące 440 docierające do celu są korzystnie współliniowe i współosiowe z wydłużoną częścią przewodzącą energię 430. Część przewodząca energię 430 ma postać wydłużonego pręta, o centralnym, współosiowym kanale 445 przewodzącym energię (patrz fig. 2A), usytuowanym pomiędzy końcami 451 i 452. Część przewodząca energię 430 na jednym końcu 451 odbiera wiązkę energetyczną 66 przez otwór 436. Otwór 436 jest korzystnie otoczony przez kryzę 435.

Kanał 445 przewodzący energię może być rdzeniem z wnęką lub może zawierać dowolny materiał, przewodzący energię od otworu 436 kanału 445 do przeciwległego końca 452 części przewodzącej energię 430. Kiedy energią jest energia światła widzialnego, kanał przewodzący energię 445 może być wykonany z tworzywa sztucznego lub innego sztywnego, nieprzezroczystego materiału, przewodzącego światło widzialne wzdłuż kanału 445.

Wiązka energii 66 jest korzystnie wiązką światła widzialnego, taką jak wiązka laserowa. W tym przypadku, kryza 435 (pokazana na fig. 2A) dostarcza wizualne wskazania położenia wiązki względem otworu 436, pozwalając operatorowi lub chirurgowi, na regulowanie położenia urządzenia inwazyjnego 400 tak, że ustawiona w linii z osią 421 kanału przewodzącego energię 445, wiązka energii 66 wchodzi do otworu 436. Szerokość h kryzy 435 może się zmieniać zgodnie z wymaganymi parametrami wskazań. Mała szerokość kryzy h daje słabszy kontakt optyczny z wiązką energetyczną 466, kiedy oś przyrządu inwazyjnego 400 jest odchylona od wiązki energetycznej 66. Szersza kryza umożliwi kontakt optyczny z wiązką energetyczno 66 w szerszym zakresie odchyleń od dostrojenia. Kryza 435 jest korzystnie biała lub ma jasny kolor, tak że wiązka energetyczna 66 tworzy bardziej skupiony i wyraźny punkt na oświetlanej powierzchni kryzy 435.

Oczywistym jest, że różne urządzenia, posiadające różne elementy penetrujące 440, podobne do przedstawionych na fig. 2, mogą być zastosowane. Muszą jedynie zawierać część przewodzącą energię 430, kanał 445 przewodzenia energii i elementy reagujące na energię 425. Oprócz przyrządów medycznych, przyrządy takie obejmują wiertła, świdry, przebijaki i inne, przystosowane do penetracji pod powierzchnią.

Oczywistym jest, że wiązka energetyczna może zawierać światło widzialne, takie jak światło z zakresu podczerwieni lub światło dostarczane przez laser oraz inne formy energii, które mogą być transmitowane w postaci kierowanej wiązki, takie jak promienie katodowe, wiązki elektronowe i tym podobne. Elementy reagujące na energię 425 mogą być z przezroczystego lub innego materiału, wrażliwego na światło widzialne lub mogą być czujnikiem wrażliwym na promieniowanie elektromagnetyczne innego rodzaju. Elementy reagujące na energię 425 mogą dostarczać optyczną sygnalizację w odpowiedzi na odebraną energię lub

186 838 mogą dostarczać akustyczną lub dotykową sygnalizację w odpowiedzi na odebraną energię. Figura 3A, 3B, 3C przedstawia szczegóły konstrukcyjne, jakie należy rozważyć przy formowaniu części przewodzącej energię 430. Jak widać na fig. 3 i zgodnie ze znanymi zasadami, zależność między długością l części przewodzącej energię 430, a średnicą d kanału przewodzącego energię 445 określa maksymalne odchylenie e z każdej strony centralnej osi 21, jaka może być tolerowana, aby wiązka energetyczna 66 przechodziła przez długość l części przewodzącej energię 430.

Część przewodząca energię 430, mająca daną średnicę d (taka jak przedstawiono na fig. 3A) i daną długość I, określa dopuszczalne odchylenie e od osi 21, zanim zostanie zablokowane przejście wiązki energetycznej 66 przez kanał i dotarcie do elementów reagujących na energię 425. Jeśli dopuszczalne odchylenie e jest przekroczone, elementy reagujące na energię 425 nie będą świeciły. Brak świecenia sygnalizuje stan odejścia urządzenia 400 od zadanej drogi 65 świetlnej.

Część przewodząca energię 430, posiadającą taką samą długość l jak pokazana na fig. 3 Λ , ale mniejszą średnicę d (jak pokazano na fig. 3B), będzie tolerowała mniejsze odchylenie e od osi 21, zanim elementy reagujące na energię 425 zgasną.

Na figurze 3C przedstawiono część przewodzącą energię 430 o większej długości l przy danej średnicy d. Większa długość l powoduje mniejszą tolerancję dla odchylenia e od osi 21 i możliwość uzyskania większej dokładności i dostrojenia dla urządzenia 400.

Na figurze 5, 6 i 7 przedstawiono urządzenie inwazyjne według wynalazku, jako korzystny przykład wykonania w postaci urządzenia inwazyjnego 10 do wykonywania biopsji. Urządzenie inwazyjne 10 jest przystosowane do reagowania na energię świetlną w postaci wiązki laserowej 66, jak przedstawiono na fig. 1.

W przedstawionym na fig. 5 przykładzie wykonania urządzenie inwazyjne 10 z wydłużoną częścią przewodzącą energię 30 zawiera obudowę, mającą wewnątrz kanał przewodzący energię 45. Obudowa może być wykonana z tworzywa sztucznego lub innego odpowiedniego materiału, mającego właściwości reagowania na energię, który pozwoli, aby kierowana wiązka światła, taka jak wiązka laserowa, biegła prostoliniowo wzdłuż osi obudowy od jednego końca 51 do przeciwległego jej końca 52. Dodatkowo, obudowa ma ukształtowany obszar dla uchwytu, dzięki czemu urządzenie inwazyjne 10 do wykonywania biopsji może być, podczas wprowadzania, mocno trzymane przez operatora.

Kanał przewodzący energię 45 może być cylindrycznym rdzeniem z wnęką, usytuowanym wewnątrz obudowy wydłużonej części przewodzącej światło 30, przystosowanym do odbierania, kierowanej wiązki laserowej, poprzez otwór 36, znajdujący się w jednym końcu obudowy i do przewodzenia wiązki laserowej prostoliniową drogą od jednego końca obudowy do przeciwległego jej końca. Jeśli jest to konieczne, wewnętrzna powierzchnia obudowy, która w ten sposób tworzy kanał przewodzenia energii 45, może być wyposażona w odpowiednią warstwę pokryciową, światłoczułą lub odbijającą promienie, przez co uzyskuje się maksymalne właściwości przewodzenia światła poprzez kanał przewodzący energię 45, zgodnie ze znanymi zasadami w technice optycznej.

Alternatywnie, kanał przewodzenia energii 45 może zawierać dowolny element z materiału przewodzącego światło lub przezroczysty, zamiast wnękowego rdzenia. Odpowiednimi materiałami są te, które pozwalają, aby światło wiązki laserowej przechodziło od jednego końca obudowy do przeciwległego końca tylko wtedy, gdy wiązka laserowa jest współosiowo usytuowana z osią 21 kanału 45 w zakresie dopuszczalnych tolerancji (+/- e, jak to przedstawiono na fig. 3A, 3B i 3C).

Urządzenie inwazyjne 10 do wykonywania biopsji zawiera również elementy przebijające skórę i kierowane do celu, w tym przypadku igłę 24 (jak to przedstawiono na fig. 10), zawierające mandryn 15, kaniulę 16 (pokazaną na fig. 10) i środki mocujące kaniulę 22

186 838 (pokazane na fig. 10). Mandryn 15 jest teleskopowo lub współosiowo umieszczany wewnątrz elementów 22 mocujących kaniulę, w celu zamontowania igły 24.

Urządzenie inwazyjne 10 do wykonywania biopsji zawiera część 40 rozpraszającą energię. Złącze 25 i część 40 rozpraszająca energię mogą być typu Luer J Lock, mający część przezroczystą dla światła, powszechnie stosowaną w technice medycznej.

Złącze 25 jest umieszczone pomiędzy obudową części przewodzącej światło 30 i igłą 24 oraz jest zamocowane do przeciwległego końca obudowy tradycyjnymi środkami, znanymi, w danej dziedzinie. Koniec 21 mandrynu 15 służy do blokowania przejścia światła wiązki laserowej obok elementów reagujących na energię 40, powodując, że energia świetlna jest w znacznym stopniu rozproszona przez przezroczysty materiał, z którego są skonstruowane elementy reagujące na energię 40. Rozproszona energia świetlna powoduje, że elementy reagujące na energię 40 świecą, kiedy wiązka laserowa dociera do przeciwległego końca przewodzącego energię kanału 45.

W korzystnym przykładzie wykonania urządzenia inwazyjnego 10 do wykonywania biopsji, długość l obudowy części przewodzącej światło 30 jest równa 10 cm, zaś wewnętrzna średnica d jest równa 2 mm. Elementy reagujące na energię 40 mają zewnętrzną średnicę 6,5 mm i długość 7,0 mm. Jednakże wymiary te nie są restrykcyjnie przyjęte i dopuszcza się dużą tolerancję wymiarów urządzenia inwazyjnego 10.

Urządzenie inwazyjne 10 do wykonywania biopsji zostanie teraz opisane razem ze źródłem wiązki energetycznej, z którym stanowi układ do penetracji podłoża 60, przedstawiony na fig. 1 i 1A. Układ do penetracji podłoża 60 kierujący wiązką laserową 66 wzdłuż linii optycznej 65, do podpowierzchniowego celu 50 usytuowanego wewnątrz ciała pacjenta 80. Wiązka laserowa 66 tworzy widoczną plamkę 71 na pożądanym miejscu prowadzania, na skórze pacjenta 52. Wiązka laserowa 66 oświetla również linię optyczną 65, która, idąc wzdłuż niej, prowadzi do celu 50 pod skórą pacjenta 52. W tym układzie, może być również określony dokładny kąt 72, konieczny dla urządzenia inwazyjnego 10 do wykonywania biopsji, pokazanego na fig. 5, 6, 7, 9 i 10, w celu dotarcia do celu 50, wskazywanego przez wiązkę laserową 66.

Jak to przedstawiono na fig. 10 operator, lub chirurg, umieszcza wierzchołek 19 igły 16 urządzenia inwazyjnego 10 do wykonywania biopsji na plamce optycznej 71 (patrz fig. 1A lub fig. 10) i ustawia część przewodzącą światło 30 w jednej linii z linią optyczną 65 (pokazaną na fig. 1), tak że część przewodzącą światło 30 jest w przybliżeniu w jednej linii z wiązką laserową. Inaczej mówiąc, światło z wiązki, wchodzi do otworu 36. Położenie wiązki laserowej względem otworu igły 16 może być określone przez operatora po prostu przez optyczną obserwację względnego położenia otworu 36 i wiązki laserowej.

Optyczna obserwacja, opisana powyżej, może być wsparta przez kryzę 35, która otacza otwór 36. Kiedy wiązka laserowa pada na powierzchnię kryzy 35, tworzy widoczną plamkę światła, która może być optycznie kontrolowana przez operatora, kiedy operator reguluje kątowe położenie urządzenia inwazyjnego 10 do wykonywania biopsji i przez to odpowiednie ustawienie części przewodzącej światło 30 względem wiązki lasera. Operator może regulować kątowe położenie urządzenia inwazyjnego 10 do wykonywania biopsji, aż wiązka laserowa będzie ustawiona w jednej linii z otworem 36.

Kiedy część przewodzącą światło 30 jest ustawiona kątowo, w jednej linii z wiązką laserową, elementy reagujące na energię 40 świecą, tj. rozpraszają światło widzialne. Operator kontroluje świecenie elementów reagujących na energię 40, kiedy dociera przez skórę do celu 50, tj. penetruje powierzchnię 52, w tym przypadku skórę pacjenta i wprowadza igłę 16 do ciała pacjenta, aż igła 16 znajdzie się w kontakcie z celem 50. Kiedy operator przesuwa igłę 16 w kierunku celu 50, obserwuje elementy reagujące na energię 40, regulując położenie części

186 838 przewodzącej energię 30 tak, aby utrzymywać świecenie elementów reagujących na energię 40, wywoływane przez rozpraszanie przez nie światła widzialnego. Odpowiednio, pożądana droga do celu 50 jest utrzymana, kiedy operator przesuwa urządzenie inwazyjne 10 do wykonywania biopsji w stronę celu 50.

Oczywistym jest, że różne urządzenia inwazyjne, mające igły, takie jak igły wciągające płyny (takie jak igły stosowane do punkcji owodni) i innego rodzaju igły mogą być przystosowane do wykorzystania w tym rozwiązaniu.

Figura 8 i 8A przedstawia jeszcze inne urządzenie inwazyjne, w postaci urządzenia wiertniczego 500, odpowiadające zasadom niniejszego wynalazku. Część przewodząca energię jest usytuowana w trzonie adaptacyjnym 530 urządzenia wiertniczego 500, które zawiera kanał przewodzący energię 545, mającego otwór 536 na jednym końcu 551. W urządzeniu wiertniczym 500, według tego przykładu wykonania, trzon 530 jest częścią przewodzącą energię inwazyjnego urządzenia wiertniczego 500.

Przewodzący energię kanał 545 korzystnie rozciąga się od otworu 536 do przeciwległego końca 553 trzonu 530 korpusu wiertniczego 529, tak że centralna, wzdłużna oś 521 przewodzącego energię kanału 545 jest współosiowo i współliniowo usytuowana z osią elementów docierających do celu, w tym przypadku wiertła 524.

Jarzmo 572 urządzenia wiertniczego 500 jest przystosowane do umieszczenia w nim elementów reagujących na energię 540, które są umieszczone między wiertłem 524 a wydłużoną częścią przewodzącą energię 530. Elementy reagujące na energię 540 mogą być przezroczystym pierścieniem lub kołnierzem, który jest umieszczony tak, ze otacza przeciwległy koniec 552 przewodzącego energię kanału 545, przy czym światło z kanału 545 może być rozpraszane przez elementy reagujące na energię 540, w związku z tym, jest widoczne dla operatora, kiedy światło dociera do przeciwległego końca 552.

Podczas pracy, układ do penetracji podłoża 60 namierza cel i ustawia się, jak opisano powyżej i przedstawiono na fig. 1 i 1A, po czym wykorzystuje się go do kierowania wiązki laserowej 66 na powierzchnię pod którą jest usytuowany dany cel 50. Operator umieszcza wierzchołek 519 wiertła 524 (pokazanego na fig. 9) w miejscu 71 padania wiązki laserowej 66 na powierzchnię 52, która ma być penetrowana, jak opisano powyżej w odniesieniu do innych przykładów wykonania.

Kiedy trzon 530 jest kątowo ustawiony w jednej linii z wiązką laserową, wzdłuż osi 521, elementy reagujące na energię 540 świecą, tj. rozpraszają światło widzialne. Operator kontroluje świecenie elementów reagujących na energię 540, docierając przez podłoże do celu 50, tj. penetrując powierzchnię 52 podłoża 80 wiertłem 524, aż wiertło 524 osiągnie pożądany rejon celu 50. Kiedy operator przesuwa wiertło 524 w stronę rejonu celu 50, obserwuje elementy reagujące na energię 540, regulując położenie części przewodzącej energię 530 tak, aby utrzymywać świecenie elementu reagującego na energię 540, sygnalizowane przez rozpraszanie przez nie światła widzialnego. Odpowiednio, utrzymywana jest pożądana droga do rejonu celu 50.

ⁱ⁸⁶83_S

186 838

O, *⁸⁶ 83g

Hz, 'W

Up, ^eSz .00 *«6₀

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób penetracji podłoża, zwłaszcza tkanki ludzkiej, za pomocą układu do penetracji zawierającego urządzenie inwazyjne oraz ruchome źródło wiązki energetycznej, w którym naprowadza się wiązkę energetyczną na wybrany punkt podłoża, a urządzenie inwazyjne ustawia się w jednej linii z wiązką energetyczną, znamienny tym, że dostarcza się wiązki światła widzialnego ze źródła wiązki energetycznej do wydłużonej części urządzenia inwazyjnego, po czym naprowadza się urządzenie inwazyjne na cel, po odebraniu wiązki światła widzialnego z jednego końca wydłużonej części przesyła się odebrane światło do przeciwległego końca wydłużonej części przewodzącej światło, a następnie ustawia się element penetrujący współliniowo i współosiowo z częścią przewodzącą światło, a pomiędzy elementem penetrującym i przeciwległym końcem części przewodzącej światło umieszcza się elementy rozpraszające światło, za pomocą których rozprasza się światło widzialne, gdy element penetrujący jest osiowo ustawiony w jednej linii z wiązką światła widzialnego, po czym monitoruje się elementy rozpraszające światło i reguluje się położenia urządzenia inwazyjnego względem wiązki światła widzialnego, przy czym elementy rozpraszania światła rozpraszają światło widzialne.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap monitorowania położenia urządzenia penetrującego realizuje się przy pomocy człowieka.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap monitorowania regulacji położenia urządzenia penetrującego realizuje się przy pomocy środków elektronicznych.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo utrzymuje się położenie urządzenia inwazyjnego względem wiązki światła widzialnego tak, że światło widzialne rozprasza się ciągle za pomocą elementu rozpraszającego światło.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po oświetleniu określonej drogi za pomocą wiązki świetlnej, kieruje się wiązkę świetlną do urządzenia inwazyjnego, przy czym światło widzialne wysyła się z czujników usytuowanych w urządzeniu inwazyjnym, kiedy jest ono osiowo ustawione w jednej linii z oświetloną, określoną drogą, a następnie ustawia się urządzenie inwazyjne osiowo w jednej linii związką światła, po czym przesuwa się ustawione urządzenie inwazyjne wzdłuż określonej drogi, wyznaczonej przez wiązkę światła i jednocześnie utrzymuje się osiowe ustawienie urządzenia inwazyjnego w jednej linii z wiązką światła monitorując wiązkę światła widzialnego, wysyłanego z urządzenia inwazyjnego, a następnie wkłada się tak ustawione urządzenie w podłoże, zwłaszcza tkankę ludzką, przy czym jednocześnie utrzymuje się ustawienie osiowe urządzenia inwazyjnego w jednej linii z wiązką światła monitorując widzialne światło, wysyłane z urządzenia inwazyjnego.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dostarczoną wiązkę światła kieruje się do urządzenia inwazyjnego poprzez jego otwór wejściowy, przy czym za pomocą wskazań czujników odczytuje się położenie urządzenia inwazyjnego względem wiązki światła.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, ze na podstawie odczytu reguluje się położenia urządzenia inwazyjnego aż do momentu gdy czujniki wskażą właściwe jego ustawienie w jednej linii z wiązką światła.
8. Układ do penetracji podłoża, zawierający urządzenie inwazyjne oraz ruchome źródło wiązki energetycznej skierowane na wybrany cel wewnątrz podłoża, zwłaszcza tkanki ludzkiej, przy czym wiązka energetyczna jest usytuowana na powierzchni podłoża, w punkcie

186 838 penetracji pod kątem i współosiowo z urządzeniem inwazyjnym, znamienny tym, ze urządzenie inwazyjne (10, 400, 500) zawiera wydłużoną część przewodzącą energię (30, 430), mającą dwa przeciwległe i oddalone od siebie końce (451, 452), przy czym wydłużona część przewodząca energię (30, 430) stanowi tor dla wiązki energetycznej (66, 466), zawarty pomiędzy jej końcami (451, 452), a ponadto urządzenie inwazyjne (10, 400, 500) zawiera elementy penetrujące (440) i elementy reagujące na energię (25, 425), umieszczone pomiędzy elementami penetrującymi (440) a przeciwległym końcem (452) części przewodzącej energię (30, 430), przy czym elementy reagujące na energię (25, 425) są elementami rozpraszającymi światło widzialne, zaś elementy penetrujące (440) są usytuowane osiowo w jednej linii z wiązką energetyczną (66, 466).
9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że elementy penetrujące (440) przez podłoże do celu (50) so usytuowane współliniowo i współosiowo z wydłużoną częścią przewodzącą energię (430).
10. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że wiozka energetyczna (66, 466) zawiera światło widzialne, zaś elementy reagujące na energię (25, 425) wydłużonej części przewodzącej energię (30, 430) zawierają kanał przewodzący światło widzialne, przy czym elementy reagujoce na energię (25, 425) są czułe na światło widzialne.
11. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że światło widzialne jest światłem laserowym.
12. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że wydłużona część przewodząca światło (30, 430) jest wnękowym, nieprzezroczystym cylindrem.
13. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że urządzenie inwazyjne (10) jest zespołem mocowania igły, który ma wydłużoną część przewodzącą światło (30) o dwóch, oddalonych i przeciwległych końcach (51, 52), przy czym wydłużona część przewodząca światło (30) stanowi tor dla wiązki światła zawarty pomiędzy jej końcami (51, 52) oraz igłę (24), osadzoną współliniowo i współosiowo z wydłużoną częścią przewodzącą światło (30), a pomiędzy igłą (24) i przeciwległym końcem (52) wydłużonej części przewodzącej światło (30) są usytuowane elementy reagujące na energię (40), stanowiące elementy rozpraszające światło widzialne, gdy wydłużona część przewodząca światło (30) jest osiowo usytuowana w jednej linii z osią (21) padającej wiązki światła.
14. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że urządzenie inwazyjne (500) zawiera elementy penetrujące podłoże (540), umieszczone na jednym końcu tego urządzenia oraz wydłużoną część przewodzącą energię (545), umieszczoną w przeciwległym, oddalonym końcu (553) i połączoną z elementami penetrującymi (540), a pomiędzy wydłużoną częścią przewodzącą energię (545) i elementami penetrującymi (540) są usytuowane elementy rozpraszania światła widzialnego, zaś wydłużona część przewodząca energię (545) ma usytuowany liniowo, przewodzący energię kanał ułożony, pomiędzy jednym końcem (551) wydłużonej części przewodzącej energię (545) i elementami rozpraszania światła widzialnego, przy czym przewodzący energię kanał jest usytuowany współosiowo i współliniowo z elementami penetrującymi podłoże (540).
15. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że wydłużona część przewodząca energię (551) zawiera zespół kierowania elementami penetrującymi.
16. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że wydłużona część przewodząca energię (551) jest uchwytem, a liniowo ułożony, przewodzący energię kanał (530) jest cylindrem z otworem, usytuowanym wewnątrz i od jednego końca (551) wydłużonej części przewodzącej energię (551) do elementów rozpraszających światło widzialne.

186 838
17. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że elementy rozpraszające światło są złączem.
18. Układ według zastrz. 17, znamienny tym, że złącze jest z przezroczystego tworzywa sztucznego.
19. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że pomiędzy elementem penetrującym (540) i przeciwległym końcem (552) urządzenia inwazyjnego (500) są usytuowane elementy reagujące na energię (525), przy czym elementy reagujące na energię (525) stanowią środki sygnalizujące ustawienie w jednej linii elementów penetrujących (540) i wiązki energetycznej (66).
20. Układ według 14, znamienny tym, że urządzenie inwazyjne (500) zawiera korpus (529), mający otwór wejściowy (536) dla wiązki światła, a na korpusie (529) są usytuowane czujniki i elementy przewodzące energię (545), przy czym czujniki są oddalone od otworu wejściowego (536) wiązki światła.
21. Układ według zastrz. 20, znamienny tym, że elementy przewodzące energię (545) zawierają wydłużony kanał, usytuowany wewnątrz korpusu (530) urządzenia inwazyjnego (500).