CN101547658A

CN101547658A - 用于区分不同组织类型的方法和设备

Info

Publication number: CN101547658A
Application number: CNA2007800418379A
Authority: CN
Inventors: S·考沙尔; M·D·弗曼; J·D·西莫诺托; A·米廖蒂斯
Original assignee: University of Florida
Current assignee: University of Florida
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: EP2061393A4; EP2061393A1; WO2008033937A1; ATE509573T1; JP2010503477A; CA2663291A1; US8150506B2; EP2061393B1; CN101547658B; US20100063498A1

Abstract

本发明利用体内组织阻抗的特性来提供医疗设备的实施例，该医疗设备能够向外科医生提供视觉和/或优选的听觉信号，以便清楚地指示与设备接触的组织的类型。优选的实施例包括手柄、具有两个电极的电池操作的视网膜耙，其中至少一个电极是修改的视网膜耙。一旦接触不同的眼组织，例如，视网膜前膜、视网膜组织、玻璃体液等，所述电极可以检测阻抗的变化，该变化可以被内载电路转变为指示了视网膜耙接触的组织、流体、结构等等的类型的各种信号。

Description

用于区分不同组织类型的方法和设备

技术领域

玻璃体视网膜手术(vitreoretinal surgery)是用于纠正在眼底处或邻近眼底的问题的一种侵入性显微外科眼手术。特别适用于纠正视网膜障碍，例如去除各种类型的潜在视觉损伤或损坏的视网膜前膜(ERM)。在该类型的眼科手术(睫状体平坦部玻璃体切除术)中，外科医生通过标准手术进入眼底并利用各种设备例如“视网膜耙”通过刮或擦视网膜的表面去除这些膜。

背景技术

当进行玻璃体视网膜手术时，重要的是仅仅去除、处理和/或接触患病或瘢痕(scarred)组织以便最小化对健康的周围组织或下层组织的损伤。如所预见的，这在解决视网膜或邻近视网膜的问题时尤为重要。

在这样的手术之前，通常获得相关的眼睛结构，例如眼视网膜，的术前图像，例如荧光(fluoroscein)图像。这为外科医生提供了将去除的膜或其他组织的类型和/或程度(例如，深度、面积等)的信息。在手术期间，通常利用裂隙灯来在外科医生手动去除视网膜前膜时观察眼睛内部。外科医生通常必须通过裂隙灯或其他视觉装置并依赖于经验和视觉观察来确定去除哪里的材料以及去除多少材料。在手术期间，外科医生即使获得了有关正在触碰或处理的组织的类型的其他反馈，反馈也是很少的。

该区分组织类型的困难在其他类型的手术中产生挑战，包括例如去除邻近神经系统组织的组织的手术。

因此，需要这样的手术设备，该手术设备能够向外科医生提供用于区分触碰的是健康眼组织还是需要去除的组织的二级信号。具体而言，需要这样的视网膜耙或相似的装置，其可以识别视网膜前膜(ERM)和视网膜组织并提供信号以指示接触视网膜耙的是什么组织。

发明内容

体内的各种体内健康或患病的组织或流体具有不同的可检测的导电特性。例如，脂肪组织细胞因为其较低的水含量(10-20％)而具有相对高的阻抗，而更多的无脂肪组织由于其较高的水含量(70-75％)而倾向于具有相对较低的阻抗。在特定的实例中，视网膜前膜(ERM)具有相对高的电阻抗，这使其相对较为电不活跃。然而，视网膜组织具有较低的电阻抗，这使其相对较为电活跃。根据本发明，正是各种组织中的这样的阻抗的不同是可以检测的，并可以被隔离和辨别以区分组织。

具体而言，本发明利用体内组织阻抗的这些特性来提供视网膜耙或相似的装置或设备，该视网膜耙或相似的装置或设备能够向外科医生提供更为可视的信号和/或可听的信号，该信号清楚地识别与视网膜耙接触的组织是哪种类型。

在一个实施例中，信号是视觉上的，其中利用了一种或多种光和/或光强度的改变指示了组织的类型和/或与所述装置或设备接触了多少。在另一实施例中，信号是听觉上的，其中音调或声音的改变可以指示与活跃、不活跃或惰性组织的接触。

附图说明

为了更精确地了解本发明，将通过参考在附图中示例的其具体实施例来给出在上面所简述的本发明的更具体的描述。应该理解，这些附图仅仅示出了本发明的典型实施例，因此不能将其考虑为范围的限制，将通过使用附图以附加的特点和细节来描述和解释本发明，其中：

图1是本发明的装置的一个实施例的示例；

图2是示例了本发明的装置的实施例的输入、放大和输出电子装置的框图；

图3A示例了可以根据本发明进行修改的典型的视网膜耙装置；

图3B示例了正用于处理或去除体内视网膜前膜的典型的视网膜耙装置；

图4A示例了包括视网膜耙的、可以根据本发明进行修改的医疗装置；

图4B示例了正用于处理或去除体内视网膜前膜的图4A的医疗装置；以及

图4C示例了典型的医疗装置所产生的用于处理或去除视网膜前膜的动作。

具体实施方式

本发明提供了医疗设备和/或装置的实施例，该医疗设备和/或装置能够识别与设备或装置接触的体内组织的类型并为装置的使用提供一个或多个可视和/或可听信号。更具体而言，本发明涉及视网膜耙或相似的装置，其能够向外科医生提供一个或多个可视信号和/或可听信号，以便更清楚地识别与装置接触的体内组织是何种类型。本发明还提供了使用所描述的设备的方法。

本发明在眼外科手术领域特别有用，特别是对于用于处理和/或去除视网膜前膜(ERM)的装置。然而，本领域的技术人员能够认识到本发明的装置和方法所适用的其他应用。虽然本发明描述了用于处理和/或去除视网膜前膜(ERM)的使用，但是对于本领域的技术人员显而易见并具有本发明的益处的其他修改仍然被认为在本发明的范围内。

这里使用的术语“患者”描述了被提供有本发明的系统和方法的动物，包括哺乳动物。可以从公开的系统和方法获益的哺乳动物包括，但不限于，猿、黑猩猩、猩猩、人、猴；家养动物(例如，宠物)例如狗、猫、豚鼠、以及仓鼠、牛、马、山羊、绵羊或用于兽医或跟踪目的的任何野生动物。

这里使用的术语“医师”描述了在医疗领域中受过训练的能够使用本发明的装置或方法的任何个人。这样的个人包括，但不限于，普通实习医师、专业外科医生、护士、医师助理、实习医师以及其他受过训练的支持人员等。

同样，除非特别说明，这里所使用的术语“可操作的通讯”和“可操作连接”的意思为特定的部件以这样的方式连接，即，其相互协作以获得其希望的功能或多个功能。“连接”可以为直接的、间接的、物理的或远程的。

此外，除非特别说明，这里所使用的参考“第一”、“第二”等(例如，第一和第二电极)旨在识别存在的至少两个特征中的特定的特征。然而，这些参考并不意图相对于特定特征赋予时间、结构取向或边特性(sidedness)(例如，左或右)的次序。

参考示出了本发明的具体实施例的附图，从图1可以看出，本发明的实施例包括被修改以检测电脉冲的视网膜耙。如上所述，存在包括视网膜耙在内的可以根据本发明的实施例修改的几种装置。例如，在一个实施例中，可以根据本发明的教导利用图3A中示出的格拉泽挠性耙(GlaserFlexible Rake)。

从图3B可以看出，典型视网膜耙例如格拉泽挠性耙通常以仅仅几个细胞的厚度逐层去除组织部分，例如ERM。以该方式，从视网膜的表面清除ERM以使光更好地到达视网膜，这在一些情况下可以改善视力。

本发明的设备特别适用于将去除或毁坏的组织紧密邻近需要的组织的手术。在特别优选的实施例中，该设备可用于去除或毁坏邻近特别敏感的组织的不需要的组织。因此，除了这里示例的视网膜手术之外，可以使用本发明的设备和方法去除邻近神经的组织。在具体的实施例中，可以使用本发明的装置和方法去除邻近包括脊髓和相关联的神经根的神经的瘤和/或椎间盘。该装置和方法还可以用于精细的脑手术。除了通过例如切割或刮擦从位置上去除组织之外，还可以通过物理或化学方式的毁坏来实现去除。物理方式可以是通过例如热或激光处理。

这里的描述“处理”包括例如向希望的位置传递材料例如药剂。药剂可以为例如治疗化合物(包括小的有机或无机化合物、基因治疗以及缓释制剂)和用于例如杀死癌细胞的化疗或放疗化合物。还可以使用本发明的装置和方法传递诊断成像方案。在一个实施例中，可以使用皮下注射针或其他的这样的装置来传递药剂，如这里的描述，其被设计为可以使使用装置的人精确估定该装置已进入的组织。

在本发明的一个实施例中，扩增视网膜耙以包括信号检测器，从而指示正通过该耙去除、触碰或操纵的组织的类型。为了实现这一点，修改耙10以便包括至少两个电极。这两个电极可作用为双极对(bipolar pair)。在优选的实施例中，该至少两个电极被电隔离。在一个实施例中，将第一电极20定位为使得在手术期间第一电极20的至少一部分持续接触眼睛的玻璃体液。在一个实施例中，第一电极20被引入到玻璃体液中作为与耙10或其他相似装置分离的部件。然而，在更优选的实施例中，可以将第一电极20附着到耙柄25，但却与其电隔离。在进一步优选的实施例中，附着第一电极20与第二电极35使得第二电极35的接触玻璃体液的部分相对地邻近耙端30定位，例如，如图1和3B所示。这允许与耙端30同时存在的第一电极20进入眼睛。

第二电极35位于或邻近耙端30定位，并与第一电极20电隔离。在又一实施例中，第二电极35还与耙10和/或耙端30电隔离。然而，在另一实施例中，定位电隔离的第二电极35使得第二电极35的电活跃(非电隔离的)端与用于接触组织的耙齿38的部分总体平行或者齐平。这允许第二电极35与耙齿38同时接触同一组织。替代地，第二电极35的电活跃端可以长于或短于耙齿38，或相似的装置的接触端。

在又一实施例中，第二电极35被分开以包括两个或更多的电活跃接触端，以便可以监视耙齿38的两个或更多的区域。通过实例，耙齿38的行的每一个端可以具有用于第二电极35的接触。在又一实施例中，附加的接触可以位于或接近耙齿38的其他部分，用于进一步监视组织接触的反馈。在该实施例中，关于视网膜耙10接触的组织的类型，可以监视耙齿38的具有第二电极35接触的那些区域。

包括本领域公知的视网膜耙的非常常用的眼外科设备包括这样的金属材料，其能够禁受住杀菌过程并仍能够保持适宜的形状和张力强度。因此，眼外科设备通常包括，但不限于，例如，钛、不锈钢、标准纯银、铝及其组合。有利地，利用的大多数金属材料能够至少在一定程度上传导电信号。

因此，在本发明的优选实施例中，视网膜耙或相似的装置包括能够传导电信号的一种或多种材料。在又一优选实施例中，扩增适宜导电材料的视网膜耙10或相似的装置以作为双极对中的第二电极35。在另一优选实施例中，视网膜耙几乎是整体隔离的使得仅仅在耙齿38处或邻近耙齿38的耙端30的一部分保持暴露。在该实施例中，保护视网膜耙不受来自周围组织、结构或流体的随机电信号的影响，由此在手术过程中视网膜耙能够检测来自正直接操纵或接触的组织、结构等等的更精确的电信号。

在使用时，利用第一电极20和第二电极35检测由与不同类型组织、流体或结构的接触所产生的、并指示该接触的电阻抗的改变。电极被可操作地连接到各种输入放大和输出电子部件，这些电子部件能够解释检测的阻抗(或不存在检测的阻抗)，并通过阻抗信号确定接触的组织、流体或结构的类型，并产生一种或多种适当的视觉、听觉或触觉信号。由此，本发明的装置产生的信号的类型可以识别与一个或多个第二电极接触的组织、流体或结构的类型。

在一个实施例中，本发明的视网膜耙10提供了视觉信号例如，具有一种或多种颜色或形状的一种或多种光。打开或关闭的光的类型可以指示与第二电极35接触的组织类型。在替代实施例中，本发明的视网膜耙10提供了触觉信号，例如振动、热、冷、压力等。在该实施例中，触觉信号的类型可以指示与第二电极35接触的组织类型。

在优选实施例中，视网膜耙10的部件产生一种或多种可选择的听觉信号，例如，音调、哔哔声(beep)、哨声等以识别接触的组织的类型。在特别优选的实施例中，当电极不接触任何组织时例如当保持在玻璃体液中时，装置产生特定的音调，当第二电极接触电不活跃的组织或结构例如ERM时，装置产生不同的音调，而当第二电极接触电活跃的组织例如视网膜时产生另一音调。另外的实施例包括附加的音调或声音以指示与其他结构例如脉络膜组织、schlera等等的接触。

在替代实施例中，装置内的部件还可以确定信号强度的不同水平以指示与组织的邻近。例如，紧密邻近特定组织但不直接接触该组织的第二电极可以以较低或较高的音量或以增加或减少的断续的哔哔声来发射为该特定的组织而选择的特定音调或声音，以指示装置邻近该组织。这允许在手术期间使用时装置可以用作更为精确的探针或指示器。

本发明使用的信号装置可以设置在医师可以适宜地视觉、听觉、触觉接触的各种位置中的任一位置。例如，可以由与电极可操作地接触、但却设置在房间的其他位置(例如，桌面)、一个或多个其他的房间或一个或多个远程位置的电部件产生信号。

在优选的实施例中，修改视网膜耙以包括“内载(on board)”部件，该部件能够检测各种阻抗水平(level)，为测量的阻抗水平确定适宜的一个或多个信号，并发射指示该阻抗水平的信号。在又一优选实施例中，产生对应于与第二电极接触的组织、流体或结构造成的阻抗的一种或多种听觉信号。在又一优选实施例中，视网膜耙和“内载”部件是自包含的以被手持。在又一优选实施例中，内载部件被包含在柄28内。在替代实施例中，如果必须或需要，自包含的、手持的视网膜耙10还包括允许连接到分离的装置、显示装置、电源等等的连接部件或装置。

实施本发明并应用这里讨论的新颖原理所必须的部件可以通过各种不同的设备和装置来实现，并可以包括对于设备细节和操作过程的各种修改，而不偏离本发明本身的范围。虽然参考其特定的电路实施例的具体细节描述了本发明，但是并不意图将这样的细节考虑为限制，除非这样的细节包括在所附权利要求中。

例如，在图2的框图中示出了可以根据本发明的扩增的视网膜耙10使用的电路60的一个实施例。可以从该框图实例中看出，对来自电极的阻抗信号的处理包括两个阶段。在阶段1，电路包括通过隔离放大器70可操作地连接到电路60的至少一个第一电极20和至少一个第二电极35。隔离放大器70隔离来自电极20和35的模拟阻抗信号，并充分放大这些信号以便通过系统中的其他部件更精确地隔离它们。为了精确检测阻抗的改变，优选相对于个人的玻璃体液的固有导电率来校准电路。因此，在又一实施例中，电路60包括适宜的校准电路71。光隔离器72可以被耦合到隔离放大器7以隔离电极阻抗信号与通常由视网膜耙10的电源产生的随机电信号。

本发明的装置可以被配置为利用A/C或D/C电流。如上所述，优选地手持这样的装置，其电路60的部件包含在柄28内。因此，在优选的实施例中，以同样能够包含在柄28内的D/C(电池)电源来操作装置。

在阶段2，来自光隔离器72的信号传输通过放电器73和滤波器74以进一步隔离模拟阻抗信号。进一步隔离的信号可以被模拟/数字(A/D)转换器75转换为后续数字信号，微芯片、微控制器、或现场可编程门阵列(FPGA)芯片76处理该数字信号以分析转换的数字信号，从而确定用于接收的输入信号(输入信号对应特定的组织)的电平的适宜的声音或音调，并将输出信号传送到数字放大器77和扬声器78以产生听觉音调或声音，该听觉音调或声音被选择为指示特定的组织、流体或结构。一旦听到上述音调或声音，医师便可以调节耙齿38的位置以避免接触视网膜组织。

在替代实施例中，上述的视网膜耙电路的各种部件可以被并入到单个芯片中、或一个或多个微芯片中或FPGA 76中。例如，可以由本领域公知的单封装仪表放大器来制造隔离放大器。此外，使用公知的FPGA技术，具有内载A/D和滤波的微控制器可以用于校准、滤波和产生扬声器音调。从本公开获益的本领的技术人员能够确定对这些实施例的各种其他的修改，并且这样的修改被认为在本发明的范围内。

这里参考或引用的所有专利、专利申请、临时申请以及公开文本整体地并入本文作为参考，包括所有的附图和表格，并与本说明书的清楚教导相一致。

应该理解，在这里描述的实例和实施例仅用于示例性目的，本领域的技术人员可以根据其进行各种修改和改变，这些修改和改变被包括在本申请的精神和范围内。

Claims

1.一种组织识别医疗设备，包括：

至少一个第一电极；

至少一个第二电极，用于接触组织；

电路，被可操作地连接到所述第一和第二电极，并被配置为接收当所述第二电极接触组织时在所述第一与第二电极之间产生的一个或多个阻抗信号，识别阻抗信号的水平，并发射指示所述阻抗信号的水平的可观察的信号。

2.根据权利要求1的组织识别医疗设备，其中所述第二电极包括所述医疗设备的至少一部分。

3.根据权利要求2的组织识别医疗设备，其中所述医疗设备被设计为去除组织。

4.根据权利要求3的组织识别医疗设备，所述医疗设备是视网膜耙。

5.根据权利要求1的组织识别医疗设备，所述医疗设备被设计为传递药剂。

6.根据权利要求5的组织识别医疗设备，所述医疗设备为皮下注射针。

7.根据权利要求1的组织识别医疗设备，所述医疗设备包括电池。

8.一种用于处理或去除组织的方法，其中所述方法利用了一种组织识别医疗设备，所述设备包括：

至少一个第一电极；

至少一个第二电极，用于接触组织；

电路，被可操作地连接到所述第一和第二电极，并被配置为接收当所述第二电极接触组织时在所述第一与第二电极之间产生的一个或多个阻抗信号，识别阻抗信号的水平，并发射指示所述阻抗信号的水平的一个或多个可观察的信号，

其中所述方法包括将所述组织识别医疗设备插入到组织将被去除或处理的位置中，使用手术设备处理或去除组织，同时观察所述手术设备发射的信号，并响应于所述发射的信号调整所述手术设备的位置。

9.根据权利要求8的方法，其中所述方法用于去除组织。

10.根据权利要求9的方法，其中所述方法用于去除视网膜前膜组织。

11.根据权利要求9的方法，其中所述方法用于去除邻近神经或脑组织的组织。

12.根据权利要求8的方法，其中所述方法用于处理组织。

13.根据权利要求12的方法，其中所述方法用于传递药剂。

14.根据权利要求13的方法，其中所述药剂用于毁坏不需要的组织。

15.根据权利要求8的方法，其中所述第二电极包括所述医疗设备的至少一部分。

16.根据权利要求7的方法，其中所述医疗设备包括电池。