PL244042B1 - Urządzenie do śródoperacyjnego pomiaru ukrwienia narządów przewodu pokarmowego podczas wybranych zabiegów chirurgicznych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób pomiaru ukrwienia narządów przewodu pokarmowego podczas zabiegów operacyjnych w szczególności zespalanych rurowych części przewodu pokarmowego charakteryzujący się tym, że zespalane końce badanej tkanki (1) umieszcza się pomiędzy tuleją wewnętrzną (2) i tuleją zewnętrzną (8), po czym tkankę (1) zaciska się poprzez jej dociśnięcie do wewnętrznej tulei (2) za pomocą elastycznego, uformowanego w postaci torusa przewodu dociskającego (3) umieszczonego w tulei zewnętrznej (2) i wypełnianego powietrzem przy jednoczesnej kontroli ciśnienia powietrza, następnie za pomocą zespolonych czujników pomiarowych (7) wykonuje się pomiar w warunkach kontrolowanego ich dociśnięcia do tkanki (1), w przypadku wykrycia zmian wskazujących na obniżony poziom ukrwienia przedłuża się procedurę przeprowadzając spektroskopowe pomiary impedancyjne wykorzystując te same elektrody pomiarowe na elemencie zaciskającym. Zgłoszenie obejmuje też urządzenie do pomiaru ukrwienia narządów przewodu pokarmowego podczas zabiegów operacyjnych w szczególności zespalanych części przewodu pokarmowego, które składa się z tulei wewnętrznej (2) oraz tulei zewnętrznej (8), jednego lub większej liczby zespolonych czujników pomiarowych (7), czujnika, jednego lub większej liczby elementów dociskających (6).

Description

Dziedzina wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do śródoperacyjnego pomiaru ukrwienia narządów przewodu pokarmowego, szczególnie przed ponownym zespoleniem spowodowanym koniecznością resekcji chorobowo zmienionego fragmentu przewodu pokarmowego podczas zabiegu operacyjnego. W szczególności urządzenie nadaje się do oszacowania ukrwienia takich fragmentów przewodu pokarmowego jak jelito cienkie, jelito grube, przełyk i fragmenty żołądka. Poprawna ocena ukrwienia ma istotne znaczenie z punktu widzenia eliminacji ewentualnych powikłań pooperacyjnych. Ponowne zespolenie przewodu pokarmowego po jego resekcji musi być poprzedzone analizą ukrwienia zespalanych fragmentów. Istotne jest, aby procedura oceny ukrwienia była wiarygodna, ale także nieabsorbująca oraz w miarę możliwości krótkotrwała. Także jej powtórzenie wynikające z konieczności zmiany zespalanej części powinno być możliwe. Biorąc pod uwagę przestrzenne właściwości pomiarowe metody wymagane jest, aby ocenie podlegała cała objętość badanego fragmentu organu a nie, na przykład, tylko jego powierzchnia. W przypadku błędnego oszacowania ukrwienia tkanek i w rezultacie nieodpowiedniego sposobu ich zespolenia, np. jelita, mogą pojawić się komplikacje pooperacyjne, które w swoim najlżejszym stadium wymuszają przeprowadzenie zabiegu korekcyjnego, a w najgorszym mogą prowadzić do poważnych skutków, włączając w to zgon pacjenta.

Opis stanu techniki

Obecnie śródoperacyjne badanie ukrwienia tkanek polega na subiektywnej ocenie dokonywanej przez chirurga. Oceniany jest kolor zespalanych fragmentów tkanek narządów oraz sposób krwawienia ich otwartych fragmentów, i na tej podstawie chirurg (operator) podejmuje decyzję o wyborze obszarów zespalanych tkanek.

Znany jest także inny, potencjalnie bardziej obiektywny, sposób badania ukrwienia polegający na podaniu do krwi fluorescencyjnego kontrastu i obserwacji wybranego fragmentu organu, np. jelita, w świetle ultrafioletowym. Przykład takiego rozwiązania został opisany w zgłoszeniu WO2018104552A1, które przedstawia sposób przetwarzania i oceny obrazu hemodynamiki w strukturze anatomicznej osobnika.

Sposób ten jednak jest oceniany jako kłopotliwy w stosowaniu i przedłużający czas trwania zabiegu operacyjnego, wykonywanego metodą otwartą oraz w technikach małoinwazyjnych. Podany do układu kontrast potrzebuje czasu, żeby pojawić się w obszarze zainteresowania. Do jego zaobserwowania niezbędne jest również wygaszenie świateł w sali operacyjnej, co utrudnia śródoperacyjną kontrolę pacjenta. Dodatkowo czas przeprowadzenia powtórnego pomiaru jest relatywnie długi, bowiem związany z koniecznością zaniku znacznika w krwi. Liczba powtórzeń pomiaru, z różnych względów, jest także ograniczona. Nie bez znaczenia jest także fakt, że jest to metoda oceny powierzchni narządu i tym samym nie umożliwia oceny całej objętości rozpatrywanego fragmentu narządu.

Znane są również sposoby polegające na pomiarze zmian natężenia światła odbitego lub transmitowanego przez tkanki, które bazują na różnym pochłanianiu światła przez krew utlenowaną i nieutlenowaną. Tkanki ukrwione charakteryzuje synchroniczna z pracą serca zmiana objętości krwi utlenowanej. Dzięki pomiarom przeprowadzanym dla kilku wybranych długości fali świetlnej, zarówno za pomocą metody odbiciowej lub transmitancyjnej, jest możliwe oszacowanie lokalnego ukrwienia tkanek. Przy odpowiednim doborze liczby fal o różnych, ale adekwatnie dobranych długościach, możliwa jest także ocena poziomu utlenowania krwi. Przykład takiego rozwiązania został opisany w zgłoszeniu WO2018236815A1, które przedstawia czujnik lub zestaw czujników optycznych umieszczonych na powierzchni różnych penetratorów (cewników) umożliwiających badanie jam ciała, np. przewodu pokarmowego, o różnych polach przekroju poprzecznego. Do tej samej kategorii urządzeń optycznych do pomiaru przepływu krwi należy zaliczyć te rozwiązania, które wykorzystują laserowe czuj niki dopplerowskie.

Takie rozwiązanie zostało przedstawione w zgłoszeniu WO2013149264A1, które ujawnia urządzenie do pomiaru perfuzji krwi w tkance przełyku. Dzięki wyposażeniu sytemu w specjalnie skonstruowany cewnik mierzone jest ciśnienie w obrębie przełyku, w którym monitorowany jest przepływ krwi oraz epizody refluksu za pomocą pomiaru zmian impedancji elektrycznej w przestrzeni otaczającej czujnik. Podobne rozwiązanie przedstawiono w opisie patentowym RU2406444C1, które ujawnia sposób diagnostyki i oceny przepływu krwi w tętnicy krezkowej dolnej w nowotworze jelita grubego, w szczególności dotyczy ukrwienia dolnego odcinka przeszczepu u pacjentów z nowotworem podczas badań śródoperacyjnych, charakteryzujący się tym, że podczas operacji wykonuje się USG dopplerowskie tętnicy krezkowej dolnej, z której wycina się przekrój poprzeczny. Natomiast w opisie patentowym RU2471428 C1 ujawniono sposób oceny mikrokrążenia błony śluzowej jelita grubego w strefie ukrwienia tętnic krezkowych górnych i dolnych metodami wykorzystującymi laserowe czujniki dopplerowskie oraz optyczną oksymetrię tkanek. Pomiar dotyczy wyznaczenia wskaźników mikrokrążenia, funkcjonalne wysycenie oksyhemoglobiny krwi w złożu oraz względną objętość wszystkich frakcji hemoglobiny w badanej objętości tkanki, którą pobrano endoskopowo podczas kolonoskopii.

Znany jest również sposób oceny ukrwienia tkanek za pomocą pomiaru zmian ich impedancji elektrycznej wywołanych zmienną objętością krwi, przy czym pomiary są wykonywane dla jednej, wybranej częstotliwości z zakresu 20-100 kHz. Niewielkie zmiany impedancji są synchroniczne z mechaniczną pracą serca (czyli także z sygnałem EKG) i świadczą o fluktuacji pulsującej krwi w badanym obszarze tkanek.

Rozwinięciem powyżej przedstawionej metody jest spektroskopia impedancyjna. Badanie polega na pomiarze zmian impedancji oraz samej impedancji tkanki dla określonego, szerszego zakresu częstotliwości lub dla kilku dyskretnych częstotliwości z tego zakresu. Dzięki pomiarom modułu i fazy impedancji dla różnych częstotliwości, odpowiednio dobranych, możliwe jest także różnicowanie tkanek żywych i martwiczych.

Oprócz techniki fluorescencyjnej inne, wymienione powyżej, nie znalazły dotychczas zastosowania w ocenie ukrwienia przewodu pokarmowego. Przyczyną tego stanu rzeczy jest brak odpowiednich procedur pomiarowych jak i adekwatnej modyfikacji czujników, co mogłoby zapewnić niezbędne właściwości pomiarowe w tej aplikacji.

W stanie techniki znane są również urządzenia do śródoperacyjnego badania ukrwienia tkanek. Na przykład w opisie wynalazku DE2709984 A1 ujawniono sondę do pomiaru ciśnienia wewnętrznego naczyń krwionośnych lub jelit, która ma głowicę pokrytą wulkanizowaną dwuskładnikową tuleją z gumy silikonowej i zaopatrzoną we wgłębienie, w którym zamontowane są dwie sprężyny płytkowe, które przenoszą odpowiednie czujniki opierające się o gumową tuleję. Każdy czujnik jest powiązany z rdzeniem ferromagnetycznym, które mogą się przemieszczać względem siebie podczas przemieszczania się czujników w celu wytworzenia zmiany indukcyjności w cewce indukcyjnej umieszczonej w jednym rdzeniu. Urządzenie pomimo niewielkich rozmiarów ma wysoką czułość i krótki czas odpowiedzi.

Amerykański patent US6216024 B1 zapewnia sposób i urządzenie do oceny upośledzenia krążenia krwi u pacjenta, na przykład w przypadku niewydolności perfuzji, poprzez pomiar pCO2 w górnych drogach pokarmowych i/lub oddechowych pacjenta. Sposób obejmuje wprowadzenie czujnika dwutlenku węgla do górnego odcinka przewodu pokarmowego i/lub układu oddechowego pacjenta, bez przepuszczania czujnika w dół przez lub poza nagłośnię pacjenta. Unikając przejścia przez usta do gardła i przełyku, unika się dyskomfortu i minimalizuje się ryzyko urazu.

Urządzenie według tego wynalazku składa się z czujnika dwutlenku węgla, środka izolującego do hamowania przepływu powietrza wokół powierzchni śluzówki w obszarze otaczającym oraz środki wskazujące stopień niewydolności perfuzji pacjenta związany z wykrytym ciśnieniem cząstkowym dwutlenku węgla. Ponadto ze zgłoszenia UA29128A znany jest sposób zapobiegania niepowodzeniom pooperacyjnym narządu trawienia, który obejmuje badanie pooperacyjne i dostosowanie odpowiedniego leczenia.

Biorąc pod uwagę wymienione powyżej uwarunkowania i ograniczenia można stwierdzić, że istnieje potrzeba zapewnienia urządzenia do szybkiej i obiektywnej oceny ukrwienia fragmentów narządów poddawanych zespoleniu, które powinno być łatwe do zastosowania i jednocześnie przeprowadzać wiarygodny pomiar, który nie wpływa na czas przeprowadzania operacji.

Szczegółowy opis wynalazku

Wynalazek zapewnia urządzenie do śródoperacyjnej oceny ukrwienia tkanek przewodu pokarmowego, takich jak jelita, przełyk itp., wymagających zespolenia po usunięciu zmienionej chorobowo części. Podczas przeprowadzania pomiarów z zastosowaniem urządzenia według wynalazku wykorzystuje się dwa ciśnieniowe elementy wykonawcze w przylegających do siebie obszarach i zbiór zespolonych czujników, odpowiednio rozmieszczonych na mechanicznym korpusie sondy pomiarowej obejmującym przewidzianą do zespolenia część narządu i reagujących na zmiany różnych parametrów, w tym ukrwienie, tkanki.

Urządzenie wykorzystuje rezultaty jednoczesnego pomiaru kilku parametrów uzyskanych za pomocą różnych technik (modalności) i ich zależność od chwilowego ukrwienia zmieniającego się w wyniku manewrów przeprowadzanych za pomocą wykonawczych elementów ciśnieniowych.

Dwuetapowy pomiar wykonywany jest w warunkach kontrolowanego ciśnienia przykładanego do dwóch obszarów badanej tkanki. Podczas etapu pierwszego przykłada się ciśnienie prowadzące do zamknięcia naczyń krwionośnych, przez które może dochodzić do wypływu krwi, a które zostały przecięte w wyniku usunięcia chorobowo zmienionej części wraz z przylegającą do niej częścią chorobowo niezmienioną. Naczynia te znajdują się w obszarze, w którym dokonano zabiegu odcięcia zmienionej chorobowo części tkanki narządu np. jelita.

Jednocześnie mierzona jest zmiana parametrów tkanki przylegającej do tego obszaru za pomocą czujników zespolonych (możliwe różne zestawy mierzonych sygnałów spośród: optycznych - dla kilku długości, impedancyjnych - jedno i wieloczęstotliwościowych, magnetycznego wywołanego zmiennym przepływem namagnetyzowanej krwi, temperaturowego związanego z podgrzewaniem i/lub schładzaniem, ultradźwiękowych, itp.) od momentu zamknięcia wypływu krwi z układu krążenia przez przecięte, w wyniku zabiegu chirurgicznego, naczynia krwionośne.

W momencie ustabilizowania się wartości parametrów mierzonych sygnałów, rozpoczyna się drugi etap oceny. Do tkanki przylegającej do obszaru, w którym wywołano ciśnienie uniemożliwiające wypływ krwi z układu krwionośnego i do której przyłożone są czujniki w taki sposób, że tam gdzie jest to konieczne jedne ich elementy umieszczone są na zewnątrz a drugie wewnątrz badanego jelita, przykładane jest ciśnienie za pomocą drugiego ciśnieniowego elementu wykonawczego.

Szybkość narastania ciśnienia w drugim elemencie wykonawczym i tym samym w mierzonej tkance jest tak dobrana, że w czasie jednego okresu pomiędzy uderzeniami serca można je uznać za stałe. Jest to możliwe do osiągnięcia, między innymi, poprzez sterowanie zmianami ciśnienia za pomocą sygnału elektrokardiograficznego. Elektrokardiogram wykorzystywany jest także jako sygnał referencyjny do określenia opóźnienia fali tętna rozchodzącego się w drzewie naczyniowym w ocenianej tkance przewodu pokarmowego, w odniesieniu do pobudzenia wywołującego skurcz serca, mierzonego pośrednio za pomocą czujników zespolonych.

Jednocześnie z pomiarem przeprowadzana jest analiza zmian wartości parametrów i w przypadkach wskazujących na stan patologiczny (brak wystarczającego ukrwienia) przeprowadza się pomiary rozszerzone, np. pomiary impedancyjne zostają zastąpione spektroskopią impedancyjną.

Na podstawie analizy zebranych sygnałów podczas dwóch faz pomiaru określana jest witalność tkanki w obszarach znajdujących się pomiędzy elementami każdego zespolonego czujnika. Algorytm analizy sygnałów i oceny ukrwienia oraz żywotności tkanki realizowany jest za pomocą mikrokontrolera urządzenia i może być wspomagany obliczeniami przeprowadzanymi w komputerze nadrzędnym, do którego dane przesyłane są podczas pomiarów za pomocą łącza, np. radiowego. Jednym z zadań mikrokontrolera jest także automatyzacja procedury pomiarowej.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru ukrwienia tkanek narządów przewodu pokarmowego podczas zabiegów operacyjnych, w szczególności zespalanych części przewodu pokarmowego, które zawiera chwytak złożony z dwóch krzyżujących się w miejscu łączenia ramion, gdzie pierwsze i drugie końce obu ramion są względem siebie ułożone równolegle, tak że na tych samych równoległych względem siebie końcach ramię dolne chwytaka wyposażone jest w tuleję wewnętrzną i tuleję zewnętrzną, gdzie na obwodzie zewnętrznym tulei wewnętrznej i na obwodzie wewnętrznym tulei zewnętrznej umieszczony jest zintegrowany czujnik pomiarowy do pomiaru referencyjnego impedancji elektrycznej lub pochłaniania fali optycznej w miejscu zaciśnięcia resekowanej tkanki, przy czym tuleja zewnętrzna posiada na obwodzie wewnętrznym wyżłobienie, w którym umieszczony jest elastyczny przewód dociskający w postaci torusa umożliwiający zamknięcie prześwitu pomiędzy tulejami, natomiast ramię górne chwytaka wyposażone jest w elementy dociskowe, przy czym każde z ramion chwytaka na swoich pierwszych końcach posiada przynajmniej jeden zintegrowany czujnik pomiarowy służący do jednoczesnego pomiaru transmitancji optycznej i impedancji elektrycznej badanej tkanki narządu w warunkach kontrolowanego ciśnienia, przy czym czujniki są usytuowane względem siebie przeciwlegle.

W urządzeniu według wynalazku czujniki stanowią układ pomiarowo-kontrolny, w którym mikrokontroler połączony jest za pomocą multipleksera z zespołem pomiarowym do pomiarów impedancji elektrycznej oraz mikrokontroler połączony jest za pomocą multipleksera z zespołem pomiarowym do pomiarów optycznych, oraz mikrokontroler połączony jest dodatkowo z zespołem pomiarowym elektrokardiogramu, baterią do zasilania, radiem stanowiącym łącze, wyświetlaczem danych, miernikami ciśnienia pompami wymuszającymi ciśnienie w elementach wykonawczych oraz zaworami elektrycznymi pozwalającymi na uwolnienie powietrza z układu pomiarowego.

Korzystnie, gdy ramię dolne chwytaka wyposażone jest w element, który ma kształt śruby regulującej odległość między drugimi końcami ramion chwytaka, przez co ogranicza maksymalną siłę ściskania tkanki przy pomocy chwytaka.

Korzystnie, gdy ramię górne chwytaka wyposażone jest w element dociskowy, który reguluje ciśnienie i docisk tkanki do czujników pomiarowych za pomocą elementu dociskającego i umieszczonego w nim tłoka, którego siła przylegania jest regulowana ciśnieniem powietrza/płynu dostarczanym przez element dociskający.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na figurach rysunku, spośród których:

Fig. 1. przedstawia schemat blokowy układu pomiarowo-kontrolnego; wykaz oznaczeń: MCU - mikrokontroler; Displ - wyświetlacz; PPGi - PPGn - układ do pomiarów optycznych; dZ1 - dZn - układ do pomiarów impedancji elektrycznej; MUXi - MUX2 - multiplekser; EKG - układ pomiaru elektrokardiogramu; Radio - łącze radiowe; Bateria - zasilanie; MCism - MCisn2 - miernik ciśnienia; Pompa 1-2 pompy wymuszające ciśnienie w elementach wykonawczych; Zawór 1-2 - elektryczne zawory pozwalające na uwolnienie powietrza z układu.

Fig. 2a. przedstawia przekrój urządzenia według jednego wariantu wykonania z jednym czujnikiem pomiarowym (7).

Fig. 2b. przedstawia widok ogólny urządzenia według jednego wariantu wykonania z jednym czujnikiem pomiarowym (7).

Fig. 3a. przedstawia widok ogólny urządzenia według jednego wariantu wykonania z wieloma czujnikami pomiarowymi (7).

Fig. 3b. przedstawia widok od strony operatora urządzenia według jednego wariantu wykonania z wieloma czujnikami pomiarowymi (7).

Fig.3c. przestawia widok z boku urządzenia według jednego wariantu wykonania z dwoma czujnikami pomiarowymi (7).

Wynalazek został przedstawiony w poniższych przykładach wykonania, które nie mają charakteru ograniczającego, a ich celem jest jedynie zobrazowanie wynalazku.

Bez względu na sposób wykonania urządzenie składa się z układu pomiarowo-kontrolnego, układu generacji ciśnień oraz sond pomiarowych. Sondy pomiarowe, w zależności od przewidywanej aplikacji oraz realizacji, mogą różnić się pomiędzy sobą, np. liczbą kanałów pomiarowych, liczbą i ułożeniem czujników (optycznych, impedancyjnych, magnetycznych oraz innych możliwych do wykorzystania), także ułożeniem względem siebie, np. mogą być ułożone naprzemiennie lub zintegrowane. Sondy pomiarowe mogą być bezpośrednio zintegrowane z układem pomiarowo-kontrolnym i generacji ciśnień, lub być jedynie podłączone za pomocą odpowiedniej wiązki przewodów elektrycznych i pneumatycznych. Jednak sposób oceny ukrwienia i tym samym działania we wszystkich przypadkach jest niezmienny.

Urządzenie do pomiaru ukrwienia narządów przewodu pokarmowego podczas zabiegów operacyjnych składa się z elektronicznego układu pomiarowo-kontrolnego (Fig. 1) oraz sondy pomiarowej. Układ pomiarowo-kontrolny jest dedykowanym układem do jednoczesnych, w ogólności wielokanałowych pomiarów za pomocą czujników umożliwiających ocenę zmian właściwości optycznych, impedancyjnych, magnetycznych, termicznych, ultradźwiękowych, itp. Układ pomiarowo-kontrolny w przedstawionym przypadku zawiera dZ1 + dZn - układ (zespół pomiarowy) do pomiarów impedancji elektrycznej, połączony z mikrokontrolerem MCU za pośrednictwem multipleksera MUXi; PPGi + PPGn - układ (zespół pomiarowy) do pomiarów optycznych i/lub magnetycznych, i/lub termicznych, połączony z mikrokontrolerem MCU za pośrednictwem multipleksera MUX2. Multiplekser MCU ponadto jest połączony z układem (zespołem pomiarowym) elektrokardiogramu EKG, baterią do zasilania, łączem korzystnie bezprzewodowym, wyświetlaczem danych Displ, miernikami ciśnienia MCism-2 oraz dwiema pompami powietrza.

W przedstawionych przykładach pokazano czujniki optyczne i impedancyjne, ale mogą one być zastąpione lub zintegrowane z magnetycznymi, termicznymi, ultradźwiękowymi, itp.

Przykład 1 (wariant 1)

Sonda pomiarowa (urządzenie), według wykonania (Fig. 2a, Fig. 2b) może składać się z jednego czujnika zespolonego i jednego referencyjnego, lub według wykonania pokazanego na (Fig. 3a, Fig. 3b) z większej liczby czujników zespolonych ułożonych na obwodzie. Urządzenie umożliwia wywołanie różnych i jednocześnie kontrolowanych wartości ciśnienia w tkance umieszczonej w sondzie pomiarowej. Urządzenie składa się z jednego lub większej liczby zespolonych czujników pomiarowych 7 pozwalających na jednoczesne pomiary transmitancji optycznej i impedancji elektrycznej w warunkach kontrolowanego ciśnienia w badanej tkance. Pomiar żywotności narządów przewodu pokarmowego podczas zabiegu operacyjnego (badanie śródoperacyjne), przedstawiono na podstawie badania tkanki jelita cienkiego. Podczas resekcji zamykany jest odpływ krwi do otoczenia z badanej końcówki przewodu pokarmowego za pomocą chwilowego obciśnięcia naczyń krwionośnych umożliwiających taki odpływ w wyniku wycięcia odcinka przewodu pokarmowego. Zespalane końce jelita 1, kolejno, umieszcza się pomiędzy tuleją wewnętrzną 2 i tuleją zewnętrzną 8. Elementy te pełnią rolę stabilizatora. Zaciśnięcie tkanki końca jelita 1 następuje w wyniku dociśnięcia jej do wewnętrznej 2 lub zewnętrznej 8 tulei za pomocą elastycznego przewodu w kształcie torusa 3 dociskającego, który wypełniany jest powietrzem lub płynem przy jednoczesnej kontroli ciśnienia w torusie 3. Element 11 jest elementem ograniczającym maksymalną siłę ściskania tkanki w sposób mechaniczny możliwą do wywarcia przy pomocy chwytaka 5. Dodatkowo element 10 pozwala na wstępną regulację ciśnienia i docisku tkanki do czujników pomiarowych 7 za pomocą elementu dociskającego 6 i umieszczonego w nim tłoka, którego siła przylegania regulowana jest ciśnieniem powietrza/płynu dostarczanym przez element dociskający 9. Podczas pomiarów fragment tkanki umieszczony jest pomiędzy elementami czujnika/zintegrowanego czujnika pomiarowego 7. W zależności od typu lub typów zintegrowanych czujników mierzy się powiązany z typem czujnika parametr i jego zmiany w czasie (np. impedancję elektryczną, pochłanianie fali optycznej, itd.) za pomocą czujników i układu pomiarowo-kontrolnego. Pomiarów tych dokonuje się przy znanym ciśnieniu wywoływanym za pomocą elementu dociskającego 6, dociskającego czujnik pomiarowy 7 do mierzonej tkanki. Ciśnienie to jest również monitorowane i odpowiednio zmieniane. Ciśnienia, pochłanianie fali optycznej, impedancja elektryczna, itd. są mierzone za pomocą zespołów pomiarowych oraz odpowiednich elementów rozmieszczonych na tulei wewnętrznej 2 i tulei zewnętrznej 8. Przykładowo elektrody pomiarowe 4 służące do pomiaru impedancji są rozmieszczone na obu tulejach 2 i 8. Zespół pomiarowy impedancji elektrycznej dZ1 - dZn jest przełączany za pomocą multiplexera MUXi. Dodatkowo dokonuje się pomiarów transmitancji optycznej tkanki w zespole pomiarowym PPG1 bezpośrednio przy uciskanym fragmencie jelita i przełączane z użyciem MUX2 pomiary PPG2-PPGn w obszarze badanym i ocenianym. Pomiar ciśnienia i jego monitorowanie dokonuje się za pomocą mierników ciśnienia MCism-2. Wszystkie pomiary wykonywane są równocześnie z pomiarami sygnału EKG. Mikrokontroler MCU dokonuje analizy sygnałów i wysyła przetworzone dane do systemu nadrzędnego za pomocą łącza radiowego Radio niewielkiej mocy. Dodatkowo wyniki analizy przetworzonych sygnałów wykonane przy pomocy MCU albo systemu zewnętrznego mogą być bezpośrednio prezentowane na urządzeniu za pomocą dołączonego wyświetlacza. Część aplikacyjna jest zasilana bateryjnie. Jako sygnał referencyjny wykorzystywany jest elektrokardiogram operowanego pacjenta (osoby). Czujniki pomiarowe w objętości tkanki znajdującej się w ich obrębie wytwarzają w niej ciśnienie o wartości maksymalizującej tętnienie tętnic wywołane propagacją pulsu. Czujniki umożliwiają przeprowadzenie pomiaru transmitancji optycznej tkanki dla wybranych długości fali optycznej i jednoczesny pomiar impedancji elektrycznej dla kilku częstotliwości prądu pozwalających na monitorowanie komórkowej struktury tkanki. Po zamknięciu odpływu krwi z drzewa naczyniowego badanej części układu pokarmowego monitorowany jest wzrost objętości napływającej krwi za pomocą obydwu technik pomiarowych (impedancji oraz pomiaru optycznego). Po osiągnięciu maksymalnego wypełnienia krwią drzewa tętniczego w tkance wywoływane jest ciśnienie prowadzące do maksymalizacji tętnienia tętnic.

Przykład 2 (wariant 2)

Pomiar żywotności badanej tkanki jelita cienkiego, gdzie zespalane końce jelita 1, kolejno, umieszcza się pomiędzy tuleją wewnętrzną 2 i tuleją zewnętrzną 8. Elementy te pełnią rolę stabilizatora. Resekowany koniec jelita 1 jest obkurczany przy użyciu elastycznego węża ze sprężonym powietrzem (torus) 3, który rozprężając się unieruchamia jelito 1 pomiędzy elementem - tuleją wewnętrzną 2 a tuleją zewnętrzną 8. Elektrody pomiarowe znajdują się częściowo na uchwycie - tulei wewnętrznej 2 z czujnikiem 7, który dociskany jest do jelita 1 z kontrolowaną siłą poprzez system tłoków 6a wypełnionych sprężonym gazem dostarczanym za pomocą elementu dociskającego 6. Gaz ten (powietrze) ma ciśnienie regulowane w taki sposób, aby możliwy był pomiar parametrów ukrwienia jelita. Rozwiązanie to posiada kilka zestawów czujników zespolonych (korzystnie osiem) rozmieszczonych równomiernie na fragmencie jelita 1. Pozwala to na szybsze oszacowanie ukrwienia tkanek.

Przykładowe parametry robocze dla przykładów:

1. Zakres ciśnień zamykających odpływ krwi < 300 mmHg

2. Ciśnienie dociskające zespolone czujniki pomiarowe 30 + 150 mmHg

3. Prąd aplikacyjny do pomiaru impedancji 0,01 + 0,5 mA

4. Zakres częstotliwości pomiarowych 5 + 5000 kHz

5. Zakres mierzonych impedancji (moduł) 0 + 500 Ω

6. Rozdzielczość pomiaru zmian impedancji 10 mΩ

7. Zakresy długości fali światła 0,660 + 2 μm

8. Zakres mierzonej temperatury 20 + 40°C

9. Rozdzielczość pomiaru zmian temperatury 0,05°C

10. Zakres mierzonego pola magnetycznego nT + mT

11. Zakres częstotliwości mierzonych sygnałów ultradźwiękowych < 20 MHz

Oznaczenia:

- fragment badanej tkanki - np. jelito cienkie

- tuleja wewnętrzna w postaci powierzchni pobocznicy cylindra przechodząca w pobocznicę stożka ściętego o odpowiednio dobranych wysokościach obydwu powierzchni

- elastyczny przewód dociskający w postaci torusa - zaciskający koniec jelita w wyniku wy- pełnienia medium (powietrze, płyn) o odpowiednim ciśnieniu - w zależności od konfiguracji pomiarowej - zacisk od wewnątrz do tulei zewnętrznej, lub od zewnątrz do wewnętrznej tulei (wykonanie 1)

- czujnik lub czujnik zintegrowany do pomiaru referencyjnego w miejscu zaciśnięcia reseko- wanej tkanki; elektroda pomiarowa

- ramię chwytaka umożliwiające trzymanie urządzenia (tylko wykonanie 1)

- element dociskający w wykonaniu nr 1, w wykonaniu nr 2 elementy dociskowe to 6 i 6a, które pełnią tę samą funkcję - zapewniają kontrolowaną siłę docisku elektrod pomiarowych do tkanki

- czujnik lub czujnik zintegrowany - w wykonaniu 1 jeden czujnik, a w wykonaniu 2 liczba czujników zwielokrotniona

- tuleja zewnętrzna z wyżłobieniem, w którym umieszczony jest elastyczny przewód (3) umożliwiający zamknięcie prześwitu pomiędzy tulejami (2) i (8), przez co pozwala na zaciśnięcie umieszczonej w nim tkanki

- element dociskający czujnik pomiarowy lub jego element do tkanki (w wykonaniu 1), razem z 6 - pełni tę samą funkcję co 6 i 6a w wykonaniu 2

- mechanizm do wstępnej regulacji ciśnienia (siły docisku czujnika do tkanki) - tylko wykonanie 1

- ogranicznik maksymalnej siły docisku - tylko wykonanie 1

Claims (4)

1. Urządzenie do pomiaru ukrwienia tkanek (1) narządów przewodu pokarmowego podczas zabiegów operacyjnych w szczególności zespalanych części przewodu pokarmowego znamienne tym, że zawiera chwytak (5) złożony z dwóch krzyżujących się w miejscu łączenia ramion, gdzie pierwsze i drugie końce obu ramion są względem siebie ułożone równolegle tak, że na tych samych równoległych względem siebie końcach ramię dolne chwytaka (5) wyposażone jest w tuleję wewnętrzną (2) i tuleję zewnętrzną (8), gdzie na obwodzie zewnętrznym tulei wewnętrznej (2) i na obwodzie wewnętrznym tulei zewnętrznej (8) umieszczony jest zintegrowany czujnik pomiarowy (4) do pomiaru referencyjnego impedancji elektrycznej lub pochłaniania fali optycznej w miejscu zaciśnięcia resekowanej tkanki, przy czym tuleja zewnętrzna (8) posiada na obwodzie wewnętrznym wyżłobienie, w którym umieszczony jest elastyczny przewód dociskający w postaci torusa (3) umożliwiający zamknięcie prześwitu pomiędzy tulejami, natomiast ramię górne chwytaka (5) wyposażone jest w elementy dociskowe (6, 9), przy czym każde z ramion chwytaka (5) na swoich pierwszych końcach posiada przynajmniej jeden zintegrowany czujnik pomiarowy (7) służący do jednoczesnego pomiaru transmitancji optycznej i impedancji elektrycznej badanej tkanki narządu w warunkach kontrolowanego ciśnienia, przy czym czujniki (7) są usytuowane względem siebie przeciwlegle.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że czujniki (7) stanowią układ pomiarowo-kontrolny, w którym mikrokontroler (MCU) połączony jest za pomocą multipleksera (MUX1) z zespołem pomiarowym do pomiarów impedancji elektrycznej (dZ1 - dZn) oraz mikrokontroler (MCU) połączony jest za pomocą multipleksera (MUX2) z zespołem pomiarowym do pomiarów

PL 244042 Β1 optycznych (PPGi - PPGn) oraz mikrokontroler (MCU) połączony jest dodatkowo z zespołem pomiarowym elektrokardiogramu (EKG), baterią do zasilania (Bateria), radiem stanowiącym łącze (Radio), wyświetlaczem danych (Displ), miernikami ciśnienia (MCisni-2), pompami wymuszającymi ciśnienie w elementach wykonawczych (Pompa 1, Pompa 2) oraz zaworami elektrycznymi pozwalającymi na uwolnienie powietrza z układu pomiarowego (Zawór 1, Zawór 2).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że ramię dolne chwytaka (5) wyposażone jest w element (11), który ma kształt śruby regulującej odległość między drugimi końcami ramion chwytaka (5), przez co ogranicza maksymalną siłę ściskania tkanki (1) przy pomocy chwytaka (5).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że ramię górne chwytaka (5) wyposażone jest w element dociskowy (10), który reguluje ciśnienie i docisk tkanki (1) do czujników pomiarowych (7) za pomocą elementu dociskającego (6) i umieszczonego w nim tłoka, którego siła przylegania regulowana ciśnieniem powietrza/płynu dostarczanym przez element dociskający (9).