-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Einführungswerkzeuge,
invasive Instrumente und ähnliches,
und insbesondere auf ein invasives Instrument, das ausgelegt ist,
um durch einen Energiestrahl geführt
zu werden, wie ein sichtbarer Lichtstrahl, zu einem vorausgewählten Ziel
innerhalb eines Körpers,
wie z. B. eine Biopsienadel für
eine Gewebemasse innerhalb eines Patientenkörpers.
-
2. Stand der Technik
-
Eine
breite Verschiedenheit von medizinischen Prozeduren einschließlich Biopsien,
Läsiondrainage,
Stereotaxie und Discolyse verlangen eine hochgenaue Plazierung und
Einführung
von mechanischen Instrumenten wie Nadeln, Lokalisationsdrähten und
anderer Biopsiewerkzeuge. Plazierung und Einführung der Instrumente in einem
echten Zugriff des Annäherns,
d. h. ein vorbestimmter genauer Eintrittspunkt und entlang eines
gewünschten
Richtlinienweges zu einem Ziel unter der Haut während dieser Prozeduren ist
von äußerster
Wichtigkeit für
den Erfolg der Prozeduren.
-
In
vielen Fällen
werden CT-Abtastungen (Computertomographie) oder fluoroskopische
Abbildung in Zusammenhang mit medizinischen Prozeduren wie Biopsien
durchgeführt
zum Ermöglichen,
daß der
Chirurg eine Unteroberfläche
oder ein subkutanes Ziel visualisiert, d. h. einen Abschnitt der
inneren Anatomie eines Patienten wie ein Tumor, der medizinisch
von Interesse ist. Die Abtastungen versehen den Chirurgen mit einem
Querschnittsbild eines Patienten durch eine "Schnitt-" oder "Abtast-" Ebene, die tiefe Strukturen wie innere
Organe, Gewebe, Knochenstrukturen und Unnormalitäten visualisieren. Der Chirurg
benutzt die so erhaltenen Bilder zum Auswählen des optimalen Sichtlinienweges
für das geeignete
Instrument, ob es eine Biopsienadel, ein Drainagekatheter oder ein
anderes Instrument ist. Der Chirurg führt dann das Instrument entlang
dem gewünschten
Weg zu dem Ziel oder der Unnormalität zum Extrahieren oder anderweitig
behandeln desselben.
-
Indem
verfügbare
Abbildungstechnologie benutzt wird, können sowohl die Einführungstiefe und
der Winkel, die für
eine Biopsienadel benötigt werden
zum Ausrichten mit einem gewünschten
Weg zu einem Ziel, mit einem hohen Grad von Genauigkeit sichergestellt
werden. Zusätzlich
sind Systeme bekannt, die selektive Beleuchtung und Sichten zum Erreichen
spezieller Unteroberflächenteile
oder Ziele einer Patientenanatomie vorsehen können. Solch ein System ist
in dem US-Patent 5 212 720 an Landi u. a. offenbart (hier durch
Bezugnahme eingefügt).
Bei diesem Dualbestrahlungszielsystem werden Unteroberflächenbereiche
eines röntgenstrahlendurchlässigen aber
optisch undurchlässigen
Objektes entlang eines sichtbaren Sichtlinienweges als Ziele aufgestellt,
die durch die Benutzung zweier Strahlungsquellen, einer Röntgenstrahl-
und einer Lichtstrahlquelle, bevorzugt eines Lasers, erhalten werden.
Der Laserlichtstrahl dieses Systems sieht eine sichtbare Sichtlinie
zu der tiefen Struktur vor, die zwischen der Röntgenstrahlquelle und dem Ziel
angeordnet ist. Ein Chirurg kann die sichtbare Sichtlinie zum Ausrichten des
invasiven Instrumentes entlang des gewünschten Pfades zu dem Ziel
innerhalb des Patientenkörpers
benutzen.
-
In
der tatsächlichen
Praxis ist jedoch eine genaue Plazierung und Einführung des
Instrumentes in bezug auf den gewünschten Einführungswinkel
und den Sichtlinienweg zu dem Ziel schwierig zu halten. Wenn fluoroskopische
Abbildung allein benutzt wird, wird oft eine Technik des Ausprobierens
verwendet, wobei der Chirurg den gewünschten Winkel der Annäherung schätzt und
dann langsam die Nadel des Instrumentes in den Patientenkörper vorschiebt, während eine
Anzeige zum Überwachen
der Position beobachtet wird, und seine Bahn wie benötigt ändert. Diese
Technik hat den Nachteil, daß von
dem Chirurgen verlangt wird, daß ihre
oder seine Aufmerksamkeit zwischen dem Instrument und dem Schirm
wechselt, der von dem Instrument getrennt ist.
-
Die
resultierende Ungenauigkeit der Plazierung kann in einer beträchtlichen
Unbequemlichkeit für
den Patienten resultieren und benötigt in einigen Fällen wiederholt
Nadeleinführungen
vor dem Erzielen der richtigen Anordnung der Nadel in bezug auf das
Ziel.
-
Zusätzlich benötigen fluoroskopische
Abbildungstechniken wiederholte fluoroskopische Bilder zum Erhalten
von Positionsinformation mit einhergehender Belastung durch ionisierende
Strahlen sowohl des Patienten als auch des Chirurgen. Mehrfache
CT-Abtastungen binden verfügbare
CT-Abtastzeit, die stark gefragt ist. Somit ist es hoch wünschenswert,
die Genauigkeit der Plazierung und der Einführung des invasiven Instrumentes
zu vergrößern zum
Verringern der Länge
der Prozedur, der Zeit unter Betäubung
und des Aussetzens des Patienten und des Chirurgen der kumulativen
ionisierenden Strahlung.
-
Selbst
wenn ein Laserzielsystem in Zusammenhang mit einem Abbildungssystem
verwendet wird, ist es oft für
den Chirurgen schwierig, das invasive Instrument zu überwachen
und in Ausrichtung mit dem vorbestimmten Sichtlinienweg zu dem Ziel mit
einem gewünschten
Grad der Genauigkeit zu halten.
-
Gewisse
andere Fortschritte sind gemacht worden, die Verbesserungen gegenüber dem
Ausprobierverfahren zum Durchführen
von Biopsien und anderer Prozeduren auf CT-Basis anbieten. Zum Beispiel
beziehen sich die US-Patente 4 638 799 und 4 706 665 auf mechanische-Führungsgeräte für Discolyse
bzw. stereotaktische Prozeduren. Das US-Patent 4 723 544 offenbart
eine andere mechanische Führungsvorrichtung
für Discolyseprozeduren.
Die US-Patente 4 733 661, 4 930 525 und 5 102 391 beziehen sich
auf Führungsvorrichtungen
für CT-geführte Drainage-
und Biopsieprozeduren.
-
Allgemein
sind die Vorrichtungen, die in den oben angegebenen Patenten und
Veröffentlichungen offenbart
sind, starr an dem CT-Abtaster befestigt. Solche Vorrichtungen weisen
mehrere Nachteile auf, sie enthalten jedoch die Anforderung der
genauen Anbringung und Ausrichtung relativ zu dem CT-Abtaster. Weiterhin
kann die Vorrichtung das Operationsgebiet des Chirurgen verdecken
und verlangen, daß die
Biopsieprozedur an dem Ort des CT-Abtasters durchgeführt wird.
Andere offenbarte Vorrichtungen sind von dem CT-Abtaster getrennt,
aber sie sind an der Decke, den Wänden oder dem Fußboden angebracht.
Einige Vorrichtungen halten physikalisch die Nadel oder das Biopsiewerkzeug
und benötigen daher
vor jeder Benutzung Sterilisation. Zusätzlich sehen einige der obigen
Vorrichtungen kein Mittel zum Sicherstellen einer genauen Plazierung
des Biopsiewerkzeuges entlang des gewünschten Sichtlinienweges zu
dem Ziel vor, da sie sich nur auf das Messen und Halten des Nadeleinfüh rungswinkels
relativ zu einer vertikalen Längsebene
durch den Patienten beziehen.
-
Das
US-Patent 4 651 732 an Frederick beruht auf dem Prinzip von zwei
sich schneidenden Ebenen, die durch dünne Lichtblätter dargestellt werden. Der
Schnitt der Ebenen definiert eine Linie, die zum Definieren des
richtigen Einführungswinkels
der Biopsievorrichtung positioniert werden kann. Bei der Benutzung
dieses Systems wird das Biopsieinstrument so gehalten, daß es während seiner
Einführung Schatten
in beiden Lichtstrahlen wirft, wodurch theoretisch sichergestellt
wird, daß das
Instrument dem vorgewählten
Weg der Linie folgt, die durch den Schnitt der zwei Ebenen definiert
ist.
-
Dieses
System weist jedoch mehrere Nachteile auf einschließlich der
Anforderung von zwei getrennten Lichtquellen, die in Ausrichtung
mit dem System gehalten werden müssen,
damit sie richtig arbeiten. Diese Strahlausrichtung muß mit einem
extrem hohen Grad der Genauigkeit durchgeführt werden, da die Lichtquellen
in einem beträchtlichen
Abstand von dem Patienten positioniert sind. Dieses System stellt
die zusätzliche
Schwierigkeit des Verlangens dar, daß der Chirurg das Biopsiewerkzeug
in einer Linie mit den zwei Ebenen des Lichtes gleichzeitig halten
muß.
-
Zusätzlich ist
es oft wünschenswert,
nicht invasiv die inneren Strukturen von Tierkörpern abzubilden oder zu sehen
als auch die Unteroberflächenstrukturen
von unbelebten Objekten wie die Wand von Gebäuden, Schotten oder Schiffe
und ähnliches, wenn
Reparaturen durchgeführt
werden oder sonst ein invasives Instrument wie ein Bohrer, eine
Bohrung oder eine Stanze eingeführt
wird. Solche Techniken haben ebenfalls Radiographie, Fluoroskopie und
kürzlicher
Ultraschallgraphie, Computertomo graphie und Magnetresonanzabbildung
enthalten. Eine Notwendigkeit verbleibt jedoch für ein Instrument, das in Zusammenhang
mit Abbildungs- und Zielsystemen genutzt werden kann zum Zugreifen
auf Unteroberflächenziele
entlang eines vorbestimmten Sichtlinienweges. Die
US 5 316 014 A und WO 93/15683
A offenbaren ein invasives Instrument zum Zugreifen auf ein vorausgewähltes Ziel
innerhalb eines Körpers
durch Durchdringen der Oberfläche
des Körpers,
wobei das Instrument aufweist;
- – ein Mittel
zum perkutanen Zugreifen auf das Ziel; und
- – ein
Energiereaktionsmittel, das zum Empfangen eines Energiestrahles
an seinem proximalen Ende ausgelegt ist, der auf die Oberfläche des Körpers an
einem gewünschten
Durchdringungspunkt auftrifft, und worin die Richtung des Energiestrahles
den gewünschten
Winkel und Achse für
das invasive Instrument anzeigt, das den Körper zu durchdringen hat. Die
in den Dokumenten offenbarten Geräte zeigen die Richtung des
in den Körper
einzuführenden
Instrumentes an. Dieses ermöglicht
dem Teil des Instrumentes, auf den das Führungsmittel projiziert ist,
in die richtige Richtung zu führen.
Dieses ist normalerweise das proximale Ende des Instrumentes, das
von dem Energiestrahl getroffen wird.
-
Es
kann jedoch sehr gut sein, daß das
distale Ende des Instrumentes, das der Teil ist, der den Körper zuerst
trifft, nicht innerhalb des Strahles ist. In solch einer Situation
würde das
distale Ende in den Körper
in der falschen Position eintreten, was unerwünscht ist. Anders gesagt, in
solch einer Position ist die Achse des Instrumentes nicht parallel
zu der Hauptrichtung des Strahles.
-
Das
Ziel der Erfindung ist es, solch ein invasives Instrument vorzusehen,
bei dem dieser Nachteil umgangen wird, indem es mit einem Mittel
versehen wird, das ermöglicht
anzuzeigen, ob die Achsen des Instrumentes parallel und koaxial
zu dem Strahl sind.
-
Dieses
Ziel wird erreicht durch solch ein invasives Instrument, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß
- – das
Instrument einen länglichen
Energieleitungsabschnitt mit einem distalen Ende und einem proximalen
Ende aufweist, wobei der längliche
Energieleitungsabschnitt zum Leiten des Energiestrahles, der an
dem proximalen Ende empfangen wird, und zum Leiten der empfangenen Energie
zu dem distalen Ende ausgelegt ist; und
- – das
Energiereaktionsmittel zwischen das Mittel zum perkutanen Zugreifen
auf das Ziel und das distale Ende des Energieleitungsabschnittes
eingefügt
ist, wobei das Energiereaktionsmittel sichtbares Licht zerstreut,
wann immer das Mittel zum subkutanen Zugreifen auf das Ziel in axialer
Ausrichtung mit dem Energiestrahl ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung sieht ein Instrument vor, bei dem ein Energiestrahl
auf ein vorausgewähltes
Ziel innerhalb eines Körpers
gerichtet wird und bei dem ein invasives Instrument zum Zugreifen auf
das vorausgewählte
Ziel durch Durchdringen der Oberfläche des Körpers verwendet wird, und bei
dem der Energiestrahl auf die Oberfläche des Körpers an einem gewünschten
Durchdringungspunkt auftrifft, und worin die Richtung des Energiestrahles
den gewünschten
Winkel und Achse für
das invasive Instrument bezeichnet, das den Körper zu durchdringen hat, wobei
ein invasives Instrument enthält:
einen länglichen
Energieleitungsabschnitt mit einem distalen Ende und einem proximalen
Ende, wobei der längliche
Energielei tungsabschnitt ausgelegt ist zum Empfangen des Energiestrahles
an dem proximalen Ende und zum Leiten der empfangenen Energie zu dem
distalen Ende. Das Instrument enthält weiter ein Mittel zum perkutanen
Zugreifen auf das Ziel und das distale Ende des Energieleitungsabschnittes.
Das Energiereaktionsmittel zerstreut sichtbares Licht, wann immer
das Mittel zum perkutanen Zugreifen auf das Ziel in axialer Ausrichtung
mit dem Energiestrahl ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorangehenden und anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden voll ersichtlich aus der folgenden Beschreibung
und beigefügten
Ansprüchen,
wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen werden.
-
Verstehend,
daß diese
Zeichnungen nur typische Ausführungsformen
der Erfindung darstellen und daher nicht ihren Umfang begrenzend
gedacht sind, wird die Erfindung mit zusätzlichen Angaben und Einzelheiten
durch die Benutzung der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in
denen:
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer Energiequelle, die einen Energiestrahl
entlang eines vorbe stimmten Weges zu einem Unteroberflächenziel
emittiert, wie sie in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
benutzt wird.
-
1A ist
eine Draufsicht der Oberfläche, die
zu durchdringen ist.
-
2 ist
eine schematische Darstellung eines invasiven Instrumentes gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie es in Zusammenhang mit der Energiequelle von 1 benutzt
wird.
-
2A ist
eine perspektivische Ansicht des proximalen Endes des in 2 gezeigten
Energieleitungsabschnittes.
-
3A stellt
die Beziehung zwischen der Länge
l und dem Durchmesser d des Energieleitungsabschnittes der vorliegenden
Erfindung dar.
-
3B stellt
die Beziehung zwischen der Länge
l und dem Durchmesser d des Energieleitungsabschnittes der vorliegenden
Erfindung dar, wenn d abnimmt.
-
3C stellt
die Beziehung zwischen der Länge
l und dem Durchmesser d des Energieleitungsabschnittes der vorliegenden
Erfindung dar, wenn l zunimmt.
-
5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Biopsieinstrumentes gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
6 ist
eine perspektivische Ansicht des in 5 gezeigten
Biopsieinstrumentes, wie es von der entgegengesetzten Richtung gesehen
wird.
-
7 ist
eine weggeschnittene Seitenansicht des Biopsieinstrumentes von 6.
-
9 ist
eine Seitenansicht, die teilweise weggebrochen ist, eines Bohrerinstrumentes
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
9A ist
eine perspektivische Ansicht des Energieleitungsabschnittes des
in 9 gezeigten Bohrerinstrumentes.
-
10 ist
eine Seitenaufrißansicht
eines Biopsieinstrumentes gemäß der vorliegenden
Erfindung, die zeigt, daß die
Kanüle
des Instrumentes von dem Stilett getrennt ist.
-
11 ist
eine Aufrißansicht
des Biopsieinstrumentes, wie es erscheint, wenn es die Oberfläche eines
Körpers
durchdringt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, wie sie in 1 bis 7, 9 dargestellt
ist, ist nicht zum Begrenzen des Umfangs der Erfindung gedacht, wie
sie beansprucht ist, sondern ist nur eine Darstellung der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung. Die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung werden am besten bei Bezugnahme auf die Zeichnungen
verstanden, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen durchgehend
bezeichnet sind.
-
Es
wird nun bezug genommen auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1,
ein Energiestrahlzielsystem 60 eines Typs, der zur Benutzung
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, sieht
einen Energiestrahl 66 vor, der entlang eines vorbestimmten
Sichtlinienweges 65 zu einem abgebildeten Unteroberflächenziel 50 gerichtet ist.
Ein abgebildetes Unter- Oberflächenziel
ist ein Ziel, das unter der Oberfläche oder innerhalb eines Objektes
oder eines Körpers
vorhanden ist, dessen Ort und Position innerhalb des Körpers durch
die Benutzung eines Abbildungsmittels wie ein Röntgenstrahlsystem oder eines
CT-Abtasters bestimmt ist.
-
Der
Energiestrahl 66 trifft auf die Oberfläche 52, die hier auch
als Haut 52 bezeichnet wird, eines Objektes oder Körpers 80,
die an einem Punkt 71 und mit einem Winkel 72 zu
durchdringen ist, auf. Der Punkt 71 und der Winkel 72 helfen
zusammen zum Definieren des vorbestimmten Sichtlinienweges 65, der
auch als der gewünschte
Zugriffsweg 65 bezeichnet wird, zu dem Ziel 50.
Der Energiestrahl 66, wenn er entlang des Sichtlinienweges 65 zu
dem Ziel 50 gerichtet ist; kann zum Führen eines invasiven Instrumentes
(wie es in 2 bei 400 gezeigt ist)
entlang des Pfades 65 zum Zugreifen auf ein Ziel 50 benutzt werden.
-
Das
Energiestrahlzielsystem 60 ist bevorzugt das Dualbestrahlungszielsystem,
wie es in dem US-Patent 5 212 720 an Landi u. a. beschrieben ist. In
diesem System werden Unteroberflächenbereiche eines
Objektes, das durchsichtig für
Röntgenstrahlen aber
undurchsichtig optisch ist, wie in 80 gezeigt ist,
entlang eines sichtbaren Sichtlinienweges 65 bezielt, der
durch die Benutzung von zwei Strahlungsquellen, einer Röntgenstrahlquelle
und einer Lichtstrahlquelle 60, bevorzugt eines Lasers,
erhalten wird.
-
Sobald
das Energiestrahlzielsystem 60 den Energiestrahl 66 entlang
des gewünschten
Zugriffsweges 65 zu dem Ziel 50 gerichtet hat,
kann ein invasives Instrument, wie das in 2 bei 400 gezeigte, zum
Durchdringen des Körpers 80 durch
die Haut oder Oberfläche 52 benutzt
werden, wodurch perkutan auf das Ziel 50 zugegriffen wird.
Die Oberfläche 52 kann
ein Patientenkörper
oder ein Oberbau wie eine Wand, ein Rumpf oder irgendeine andere
Oberflächenstruktur
sein, durch die gewünscht
wird, ein invasives Instrument zum Zugreifen auf ein Unteroberflächenziel
einzuführen.
-
2 zeigt
das invasive Instrument 400 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das invasive Instrument 400 enthält einen
länglichen
Energieleitungsabschnitt 430 mit einem proximalen Ende 451 und
einem distalen Ende 452; ein Mittel 440 zum perkutanen
Zugreifen auf das Ziel 50 und ein Energiereaktionsmittel 425 zum
Zerstreuen von sichtbarem Licht, wann immer das Mittel 440 zum
perkutanen Zugreifen auf das Ziel 50 und daher der längliche
Energieleitungsabschnitt 430 in axialer Ausrichtung mit
dem Energiestrahl 66 sind. Das Mittel 440 zum
perkutanen Zugreifen auf das Ziel 50 ist bevorzugt co-linear
und koaxial zu dem länglichen
Energieleitungsabschnitt 430.
-
Der
Energieleitungsabschnitt 430 ist bevorzugt eine längliche
Stange mit einem zentralen koaxialen Energieleitungskanal (am besten
in 2A bei 445 gezeigt), der sich von dem
proximalen Ende 451 zu dem distalen Ende 452 erstreckt.
Der Energieleitungsabschnitt 430 ist ausgelegt an dem proximalen
Ende 451 zum Empfangen des Lichtstrahles 66 durch
eine Öffnung 436.
Die Öffnung 436 sieht den
Zugriff für
einen Energiestrahl vor und ermöglicht,
daß Energie
in den Energieleitungskanal 445 eintritt. Die Öffnung 436 ist
bevorzugt von einem Flansch 435 umgeben.
-
Der
Energieleitungskanal 445 kann ein hohler Kern sein, oder
er kann irgendein Material aufweisen, das Energie von der Öffnung 436 des
Kanals 445 zu dem distalen Ende 452 leitet. Wenn die
Energie sichtbare Lichtenergie ist, kann der Energieleitungskanal 445 aus
Kunststoff oder irgendeinem anderen festen, undurchsichtigen Material
gebildet sein, das das sichtbare Licht entlang der Länge des Energieleitungskanals 445 leitet.
-
Der
Energiestrahl 66 ist bevorzugt ein sichtbarer Lichtstrahl
wie ein Laserstrahl. In dem Fall, daß der Flansch 435 (am
besten in 2A dargestellt) zum Vorsehen
einer visuellen Bezeichnung der Position des Strahlens relativ zu
der Öffnung 436 dient, wird
dem Bediener oder Chirurgen ermöglicht,
die Position des invasiven Instrumentes 400 so einzustellen,
daß der
Energiestrahl 66 in die Öffnung 436 in Ausrichtung
mit der Achse 421 des Energieleitungskanals 445 eintritt.
Die Breite h des Flansches 435 kann gemäß der gewünschten Indikation variieren.
Eine schmale Flanschbreite h resultiert in einem geringeren visuellen
Kontakt mit dem Energiestrahl 66, wenn die Achse des invasiven
Instrumentes 400 aus der Ausrichtung mit dem Energiestrahl 66 ist. Eine
breitere Flanschbreite resultiert in einem visuellen Kontakt mit
dem Energiestrahl 66 über
eine weitere Abweichung in der Ausrichtung. Der Flansch 435 ist
bevorzugt weiß oder
hell in der Farbe, so daß der Energiestrahl 66 einen
fokussierteren und klar sichtbaren Fleck auf der Oberfläche des
Flansches 435 nach dem Auftreffen bildet.
-
Wie
der Fachmann erkennt, kann eine weite Vielfalt von Instrumenten
und Werkzeugen mit verschiedenen Mitteln zum perkutanen Zugreifen
auf ein Ziel ähnlich
zu dem in 2 bei 440 gezeigten
ausgelegt werden zum Aufnehmen des Energieleitungsabschnittes 430,
des Energieleitungskanals 445 und des Energiereaktionsmittels 425.
Zusätzlich
zu medizinischen Instrumenten umfassen diese Instrumente Bohrer,
Bohrungen, Stanzen und andere Geräte, die zum Durchdringen einer
Oberfläche
zum Erreichen eines Unteroberflächenzieles
benutzt werden.
-
Der
Fachmann auf dem Elektronikgebiet erkennt, daß ein Energiestrahl sichtbares
Licht wie das Licht, das von einem Laser vorgesehen wird, oder andere
Arten von Energie, die in der Form eines gerichteten Strahls gesendet
werden können,
wie Kathodenstrahlen, Elektronenstrahlen und ähnliches, aufweisen kann. Das
Energiereaktionsmittel 425 kann ein durchsichtiges oder
anderes Material sein, das auf sichtbares Licht reagiert, oder es
kann ein Sensor sein, der auf elektronische Übertragungen anderer Arten
reagiert. Das Energiereaktionsmittel 425 kann eine visuelle
Anzeige als Reaktion auf die Energie, die es empfängt, vorsehen,
oder es kann eine hörbare
oder fühlbare
Anzeige als Reaktion auf die empfangene Energie vorsehen. Alle diese
Variationen sind gedacht, daß sie
in dem Umfang der vorliegenden Erfindung bleiben.
-
3 stellt die allgemeinen Konstruktionsprinzipien
dar, die zu beachten sind, wenn der Energieleitungsabschnitt 430 gebaut
wird. Wie aus den Zeichnungen gesehen werden kann, und gemäß gut bekannten
Prinzipien bestimmt die Beziehung zwischen der Länge l des Energieleitungsabschnittes 430 und
des Durchmessers d des Energieleitungskanals 445 die maximale
Abweichung e zu beiden Seiten der Zentralachse 21, die
geduldet werden kann, wobei weiterhin dem Energiestrahl 66 ermöglicht wird,
die Länge
l des Energieleitungsabschnitts 430 zu durchqueren.
-
Ein
Energieleitungsabschnitt 430 mit einem gegebenen Durchmesser
d (so wie der in 3A gezeigte) und einer gegebenen
Länge l
bestimmen die erlaubte Abweichung e von der Achse 21, bevor
der Energiestrahl 66 daran gehindert wird, den Kanal zu durchqueren
und das Energiereaktionsmittel 425 zu erreichen. Wenn die
erlaubte Abweichung e überschritten
wird, wird das Energiereaktionsmittel 425 nicht erleuchtet.
Das Versagen des Erleuchtens signalisiert einen Zustand aus der
Ausrichtung des Instrumentes mit dem Weg 65.
-
Ein
Energieleitungsabschnitt 430 mit der gleichen Länge l, wie
sie in 3A bei l gezeigt ist, aber einem
kleineren Durchmesser d (wie in 3B gezeigt
ist) erlaubt weniger Abweichung e von der Achse 21, bevor
das Energiereaktionsmittel 425 sich verdunkelt.
-
3C stellt
den Effekt einer längeren
Länge l
des Energieleitungsabschnittes 430 für einen gegebenen Durchmesser
d dar. Eine längere
Länge l resultiert
in weniger Toleranz für
die Abweichung e von der Achse 21 und eine größere Genauigkeit
und Ausrichtungsfähigkeit
für das
Instrument 400.
-
Sich
zu 5, 6 und 7 wendend
ist ein invasives Instrument gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung gezeigt, wie es in einem Biopsieinstrument 10 als
eine bevorzugte Ausführungsform
ausgeführt
ist. Das Biopsieinstrument 10 ist ausgelegt, so daß es auf
Lichtenergie in der Form eines Laserstrahls reagiert, wie am besten
in 1 bei 66 gezeigt ist.
-
In
der bei 10 gezeigten Ausführungsform weist ein länglicher
Energieleitungsabschnitt ein Gehäuse 30 mit
einem Energieleitungskanal 45 auf, der darin vorgesehen
ist. Das Gehäuse
kann aus Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien mit Energiereaktionseigenschaften
aufgebaut sein, die ermöglichen,
daß ein
gerichteter Lichtstrahl wie ein Laserstrahl in einem im allgemeinen
geraden Linienweg entlang der Achse des Gehäuses 30 von dem proximalen
Ende 51 zu dem distalen Ende 52 läuft. Zusätzlich sieht
das Gehäuse 30 eine
bequeme Greifoberfläche
vor, wodurch das Biopsieinstrument 10 fest durch den Bediener
während
des Einführens
ergriffen werden kann.
-
Der
Energieleitungskanal 45 kann einen hohlen zylindrischen
inneren Kern des Gehäuses 30 aufweisen,
wobei der Kern ausgelegt ist zum Empfangen eines gerichteten Laserstrahles
an einer Öffnung 36,
die an dem proximalen Ende des Gehäuses 30 angeordnet
ist, und zum Leiten des Laserstrahles in einem allgemeinen geraden
Linienweg dadurch von dem proximalen Ende des Gehäuses 30 zu
dem distalen Ende. Falls es gewünscht
wird, kann die Innenoberfläche
des Gehäuses 30,
die so den Energieleitungskanal 45 bildet, mit geeigneten
Beschichtungen, die auf Licht reagieren oder reflektieren, versehen
sein, die die Lichtleitungseigenschaften des Lichtleitungskanals 45 gemäß den Prinzipien
maximieren, die in der optischen Technik gut bekannt sind.
-
Alternativ
kann der Energieleitungskanal 45 leicht irgendein geeignetes
Lichtleitungs- oder durchsichtiges Material im Gegensatz zu einem
hohlen Kern aufweisen. Geeignete Materialien sind jene, die dem
Licht von dem Laserstrahl ermöglichen,
von dem proximalen Ende des Gehäuses 30 zudem
distalen Ende zu gehen, nur wenn der Laserstrahl in koaxialer Ausrichtung
mit der Achse 21 des Kanals 45 innerhalb der gewünschten
Toleranz ist (+/–e,
wie in Zusammenhang mit 3A, 3B und 3C erörtert wurde).
-
Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung enthält
das Biopsieinstrument 10 weiter ein Mittel zum perkutanen
Zugreifen auf ein Ziel, in diesem Fall eine Nadel (wie sie am besten
in 11 bei 24 dargestellt ist), das aus einem
Stilettmittel 15, einem durchstechenden Kanülenmittel 16 (in 10 und 11 gezeigt)
und einem Kanülenanbringungsmittel 22 (in 10 und 11 gezeigt)
aufgebaut ist. Das Stilettmittel 15 ist teleskopisch oder
koaxial in dem Kanülenanbringungsmittel 22 der
zusammengebauten Nadel 24 aufgenommen.
-
Das
Energiereaktionselement des Biopsieinstrumentes 10 weist
einen Abschnitt 40 eines verbindenden Nabenmittels 25 auf.
Das verbindende Nabenmittel und das Energiezerstreuungselement 40 können eine
Luer-Y-Verriegelung mit einem lichtdurchlässigen Abschnitt sein, wie
sie allgemein in der Medizintechnik verwendet wird. Das verbindende Nabenmittel 25 ist
zwischen das Gehäuse 30 und
die Nadel 24 durch Befestigen des Nabenmittels 25 an dem
distalen Ende des Gehäuses 30 durch
herkömmliche
Mittel eingefügt,
die in dem Stand der Technik gut bekannt sind. Das Ende 27 des
Stilettmittels 15 dient zum Blockieren des Durchgangs von Licht
von dem Laserstrahl an dem Energiereaktionsmittel 40 vorbei,
wodurch bewirkt wird, daß Lichtenergie
im wesentlichen durch das durchsichtige Material zerstreut wird,
aus dem das Energiereaktionsmittel 40 aufgebaut ist. Die
zerstreute Lichtenergie bewirkt, daß das Energiereaktionsmittel 40 erleuchtet
wird, wenn der Laserstrahl das distale Ende des Energieleitungskanals 45 erreicht.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des Biopsieinstrumentes 10 ist die Länge l des Gehäuses 30 gleich
10 cm, und der Innendurchmesser d ist gleich 2 mm. Das Energiereaktionsmittel 40 weist
einen äußeren Durchmesser
von 6,5 mm auf und beträgt
7,0 mm in der Länge.
Diese Abmessungen sind jedoch nicht beschränkend, und ein weiter Raum
in den Abmessungen des Instrumentes 10 ist erlaubt, während das
Instrument so funktioniert, wie hierin beschrieben wird.
-
Das
Biopsieinstrument 10 wird nun beschrieben, wie es in Zusammenhang
mit dem in 1 und 1A dargestellten
Energiestrahlrichtsystem realisiert würde. Ein Laserstrahlzielsystem 60,
wie es in dem US-Patent 5 212 720 an Landi u. a. beschrieben ist,
wird zum Richten eines Laserstrahls 66 entlang des Sichtlinienweges 65 zu
einem Unteroberflächenziel 50 innerhalb eines
Patientenkörpers 80 benutzt. Der
Laserstrahl 66 erzeugt einen sichtbaren Fleck 71 auf
der gewünschten
Eintrittsseite auf der Patientenhaut 52. Der Laserstrahl 66 erleuchtet
auch den Sichtlinienweg 65, der, wenn man ihm folgte, zu
dem Ziel 50 unter der Patientenhaut 52 führen würde. Mit dieser
Anordnung kann der genaue Winkel 72, der für das Biopsieinstrument
notwendig ist, wie in 5, 6, 7, 10 und 11 bei 10 gezeigt
ist, notwendig ist, zum Erreichen seines Zieles 50, wie
es durch den Laserstrahl 72 definiert ist, ebenfalls bestimmt
werden.
-
Der
Bediener oder Chirurg setzt die Spitze 19 der Nadel 16 des
Biopsieinstrumentes 10 auf den sichtbaren Fleck 71 (am
besten in 1 gezeigt) und richtet das Gehäuse 30 mit
der erleuchteten Linie des Ortsweges 65 (wie in 1 gezeigt
ist) derart aus, daß das
Gehäuse 30 in
ungefährer
axialer Ausrichtung mit dem Laserstrahl ist. Das heißt, das
Licht von dem Strahl geht in die Öffnung 36. Der Ort
des Laserstrahles relativ zu der Öffnung 36 kann von
dem Bediener einfach durch visuelle Beobachtung der Relativpositionen
der Öffnung 36 und
des Laserstrahles bestimmt werden.
-
Die
visuelle Beobachtung, die oben beschrieben wurde, kann durch den
Flansch 35 unterstützt
werden, der die Öffnung 36 umgibt.
Wenn der Laserstrahl auf die Oberfläche des Flansches 35 auftrifft,
erzeugt er einen sichtbaren Fleck des Lichtes, der visuell von dem
Bediener beobachtet werden kann, während der Bediener die Winkelposition
des Biopsieinstrumentes 10 einstellt und dadurch die Ausrichtung
des Gehäuses 30 mit
dem Laserstrahl. Der Bediener kann die Winkelposition des Biopsieinstrumentes 10 einstellen,
bis der Laserstrahl mit der Öffnung 36 ausgerichtet
erscheint.
-
Wenn
das Gehäuse 30 in
der Winkelausrichtung mit dem Laserstrahl ist, wird das Energiereaktionsmittel 40 erleuchtet,
d. h. zerstreut sichtbares Licht. Der Bediener überwacht die Beleuchtung des Energiereaktionsmittels 40,
während
er/sie perkutan auf das Ziel 50 zugreift, d. h. die Oberfläche 52 durchstößt, in diesem
Fall die Haut des Patienten und die Nadel 16 in den Körper des
Patienten einführt,
bis die Nadel 16 in Kontakt mit dem Ziel 50 ist.
Während
der Bediener die Nadel 16 zu dem Ziel 50 vorschiebt,
beobachtet er/sie das Energiereaktionsmittel 40, wobei die
Position des Energieleitungsabschnittes 30 so eingestellt
wird, daß die
Beleuchtung des Energiereaktionsmittels 40 aufrechterhalten
bleibt, wie durch die Zerstreuung von sichtbarem Licht davon angezeigt
wird. Folglich wird der gewünschte
Weg zu dem Zielgebiet 50 beibehalten, während der Bediener das Biopsieinstrument
zu dem Ziel 50 vorschiebt.
-
Der
Fachmann erkennt aufgrund der vorangehenden Beschreibung, daß eine Vielfalt
von invasiven Instrumenten mit Nadeln wie Fluidsaugnadeln (wie Fruchtwasserentnahmenadeln)
und anderen Nadeln zur Benutzung bei dieser Erfindung ausgelegt
werden können.
Auch das Instrument 10 der vorliegenden Erfindung kann
zur Benutzung in verschiedenen Biopsietechniken ausgelegt werden
einschließlich
zytologischer Ansaugung, Fluidansaugung, hystologische Biopsien
als auch koaxiale perkutane Biopsietechniken.
-
Weiter
kann die vorliegende Erfindung zur Benutzung mit medizinischen Instrumenten
ausgelegt sein, die nicht nur Nadeln sind, wann immer verbesserte
Führungsmechanismen
gewünscht
werden. Zum Beispiel können
trokare, einführbare
Mikroskope, Katheter und ähnliches
mit dem Energiereaktionselement versehen werden, das auf einen Strahl eines
gerichteten sichtbaren Lichtes reagiert, der entlang eines Weges
zu einem Ziel gerichtet ist.
-
9 stellt
ein noch anderes invasives Instrument, ein Bohrinstrument 500 dar,
das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist. Ein Energieleitungsabschnitt
ist durch eine Anpassungswelle 530 des Bohrinstrumentes 500 vorgesehen,
so daß er
einen Energieleitungskanal 545 mit einer Öffnung 536 an
einem proximalen Ende 551 aufweist. Bei dem Bohrinstrument 500 dieser
Ausführungsform
ist die Welle 530 des Energieleitungsabschnittes das invasive
Bohrinstrument 500.
-
Der
Energieleitungskanal 545 erstreckt sich bevorzugt von der Öffnung 536 zu
einem distalen Ende 553 der Welle 530 eines Bohrkörpers 529,
so daß die
zentrale Längsachse 521 des
Energieleitungskanals 545 in koaxialer und co-linearer
Ausrichtung mit der Achse des Mittels zum perkutanen Zugreifen auf
ein Ziel, in diesem Falle ein Bohrmeißel 524 ist.
-
Ein
Jochabschnitt 472 des Bohrinstrumentes 500 ist
ausgelegt zum Aufnehmen eines Energiereaktionsmittels 540,
das zwischen dem Bohrmeißel 524 und
dem länglichen
Energieleitungsabschnitt 530 eingefügt ist. Das Energiereaktionsmittel 540 kann
ein durchscheinender Ring oder Kragen sein, der so positioniert
ist, daß er
das distale Ende 552 des Energieleitungskanals 545 derart
umgibt, daß Licht
von dem Kanal 545 durch das Energiereaktionsmittel 540 so
zerstreut wird, daß es
für einen
Bediener sichtbar ist, wenn das Licht das distale Ende 552 erreicht.
-
Im
Betrieb wird ein Laserziel- und Positionssystem 60, wie
es zuvor in 1 und 1A beschrieben
und dargestellt wurde, zum Richten eines Laserstrahls 66 auf
ein Unteroberflächenzielge biet 50 benutzt.
Der Bediener positioniert die Spitze 519 des Bohrmeißels 524 (in 9 gezeigt)
auf den Fleck 71, der durch das Auftreffen des Laserstrahls 66 auf
die Oberfläche 52 erzeugt
wird, die zu durchstoßen
ist, wie oben in Beziehung mit alternativen Ausführungsformen beschrieben wurde.
-
Wenn
die Welle 530 in Winkelausrichtung mit dem Laserstrahl
entlang der Achse 521 ist, wird das Energiereaktionsmittel 540 erleuchtet,
d. h. zerstreut sichtbares Licht. Der Bediener überwacht die Beleuchtung des
Energiereaktionsmittels 540, während sie/er perkutan auf das
Ziel 50 zugreift, d.h, durch Durchdringen der Oberfläche 52 des
Körpers 80 mit dem
Bohrmeißel 524,
bis der Bohrmeißel 524 das
gewünschte
Zielgebiet 50 erreicht. Während der Bediener den Bohrmeißel 524 zu
dem Zielgebiet 50 vorschiebt, beobachtet sie/er das Energiereaktionsmittel 540,
wobei die Position des Energieleitungsabschnittes 530 so
eingestellt wird, daß die
Beleuchtung des Energiereaktionsmittels 540 beibehalten
wird, wie durch das Zerstreuen des sichtbaren Lichts davon angezeigt
wird. Folglich wird der gewünschte
Weg zu dem Zielgebiet 50 beibehalten.