CN102215898A - 导管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由诸如二氧化锆之类的刚性陶瓷形成的刚性外科装置。具体的说，本发明涉及一种由挤出的二氧化锆形成的神经外科导管。本发明还涉及用于使这种装置沿着插入患者的轴线前进或退回的前进机构。

Description

导管
技术领域
本发明涉及一种医用导管，更具体的说，本发明涉及一种用于直接插入受体的脑部软组织内的神经外科导管。
背景技术
存在很多需要利用植入的导管将治疗药剂直接输送到脑部软组织内的特定靶点的情况。而且，这些治疗药剂中的许多治疗药剂，如果被输送到脑部的健康部分，则会导致有害的副作用。治疗脑部功能异常的示例包括将γ-氨基丁酸兴奋剂急性灌注到癫痫病灶或癫痫通路内以便阻断传输和将镇静剂或其他止痛剂慢性输送到脉管周围灰质或丘脑靶点以便治疗难以消除的疼痛。而且，可以将细胞毒素剂直接输送到脑瘤内。也可以利用脑实质内灌注将因为无法穿过血脑屏障而不能系统地输送的治疗药剂输送到脑部靶点。例如，具有帕金森氏症、阿尔茨海默氏症、头部损伤、中风、多发性硬化症的患者可以通过灌注神经营养因子(例如，神经胶质细胞源性神经营养因子(GDNF))以保护和修复缺失或受损的神经细胞来进行治疗。也可以灌注神经营养因子以支持移植到脑部的受损或发生功能障碍的区域内的神经移植物，以便恢复功能。
先前已经提出了很多神经外科导管，这些神经外科导管可以(例如利用立体引导件)引导到脑部软组织内的期望靶位。例如，先前在WO 2003/077785中已经描述了如何利用US6609020所描述类型的引导管设备将用热塑性聚氨酯(carbothane)形成的细神经外科导管插入脑部中。在WO 2003/077785中描述的一个实施方式中，利用立体定向放置技术沿着引导丝将引导管插入脑部内。这允许将引导管的远端刚好精确地定位在期望的脑部靶点不远处。然后，将通过细的钨引导丝而被加强的细神经外科导管插入被植入的引导管内，并沿着该引导管通过，直到其到达引导管的远端。然后，使导管顶端从引导管退出，并且继续进行导管插入，直到导管顶端到达期望靶点。然后将细引导丝从导管内腔抽出，而将导管留在适当位置。以前也提出了利用熔融石英导管将药物输送到脑部软组织中。然而，熔融石英导管较脆，如果过度弯曲则会断裂。这使得这种导管不适合于在受体内长期植入。
如果能有一种足够刚硬以允许其插入到脑部内的靶位并且无需引导丝的导管将是十分有利的。
发明内容
本发明提出了使用氧化锆或氧化铝用于治疗用途，特别是用于生产医疗装置，特别是生产神经外科装置。具体的说，本发明提出使用氧化锆或氧化铝管用于这些用途。本发明还提供了神经外科管，特别是包括氧化锆或氧化铝(特别是这些陶瓷的刚性形式)的导管和引导管，具体是由这些陶瓷制成的刚性管。氧化锆或氧化铝可以形成WO03/077784和US6609020中描述的这种装置或与这种装置结合地使用，在此通过引用将这两个申请结合在本文中。所使用的陶瓷优选为氧化锆。
本发明提出使用刚硬或刚性氧化锆或氧化铝管作为MR&CT兼容管，特别是引导管，以便于神经外科仪器的植入。这种引导管可以刚好植入在期望靶点不远处。植入之后，将导管穿过引导管的孔。在完成外科手术时，可以将引导管和导管移除。
在另选实施方式中，氧化锆或氧化铝管可以是刚硬或刚性的MR&CT兼容导管，用于到靶点特别是脑部内的靶点的输送。这种导管可以与立体定向系统一起使用。所述管可以用于将治疗剂输送至靶位。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于插入到受体内的输送或取样装置。该输送或取样装置优选是导管，该导管包括基本上由刚性层形成或包括刚性层的管，所述刚性层基本上由二氧化锆或氧化铝形成。
所述导管优选是神经外科导管，用于插入受体的脑部软组织中。所述导管包括一段刚硬管部，该管部的顶端可以精确地定位在脑部内的所需靶点或靶区处。所述导管可以根据需要而包括一个或更多个内腔，并且在植入时可以将任何类型的治疗药剂或流体直接输送到脑部内的靶区。
根据本发明的刚性导管具有的优点在于，该导管能够被精确地引导到脑部软组织内的靶位。具体的说，即使所述导管穿过原始脑部组织或进入诸如脑瘤或类似组织之类的硬物质内时，该导管也不会显著地偏离所需的插入方向。本发明的导管因而具有在植入过程中不需要任何附加加强(例如，使用刚硬的丝或套管)的优点。
本发明的导管特别适合于与诸如在WO2003/077785和US6609020中描述的那些引导管装置一起使用。如上所述，WO2003/077785描述了如何将引导管立体定向地植入在脑部中，从而使得其远端正好位于期望靶点不远处。然后将由甚至更细的钨丝加强的细柔性导管通过该引导管插入脑部软组织内。在导管插入过程中，导管顶端退出引导管的远端，并穿过原始脑部组织推进短距离而到达期望靶点。然而，已经发现，在某些情况下，WO2003/077785中描述的导管的顶端在这种植入过程中仍然会从由引导管的纵向轴线限定的插入轴线偏离。即使从确定的靶位发生相当小的偏离也都是不希望的，因为这些偏离会显著地降低治疗功效，并且可能对脑部的敏感区域造成有害损伤。已经发现，当导管具有小外径(由此需要使用更细的钨丝)时和/或当顶端必须插入较硬组织(诸如脑瘤或类似组织)内时，从所需靶点偏离会带来重大问题。在导管植入之后不妨碍导管的放置来移除钨引导丝被证明也是有问题的。本发明通过刚硬导管的设置而消除了在导管植入期间使用加强引导丝的需要，同时也允许将导管顶端精确地引导至所需靶点。本发明因而避免了使用WO2003/077785中所描述类型的导管时会出现的一些问题。
另选的是，本发明的导管可以在没有引导管的情况下使用，本发明的导管刚硬到足以穿入脑部组织而不会从期望的插入轴线偏离。因而，所述装置可以利用立体定向引导件或其他接口来引导所述装置的定位而立体定向地定位。
所述导管的管包括固体陶瓷具体为二氧化锆或氧化铝的刚性层。该刚性层优选基本上由所述陶瓷形成，该层包括按重量计算至少为95％，优选按重量计算至少为97％，更优选按重量计算为99％，更优选按重量计算为100％的陶瓷。
在现有技术的装置中已经使用了二氧化锆，例如在EP1136085中描述的导管。在该申请中，二氧化锆与塑料材料结合使用，以提供增强的且不透无线电的壁。另选的是，其他现有技术装置已经使用编织陶瓷纤维构成的网络，如在US20050163954中描述的，这种导管通过编织纤维得以增强，但仍保留有柔性。
与现有技术导管不同，本发明的导管是刚性的。刚性由导管壁中的陶瓷层来提供。导管壁还可以包括其他层，例如，该导管可以是涂覆有陶瓷层的管。在这种情况下，所述管可以由柔性材料、刚性材料或具有柔性和刚性特征的复合材料制成，例如被涂覆的熔融石英。
陶瓷层优选覆盖导管的管的圆周的至少75％、更优选至少80％、更优选至少85％、更优选至少90％、甚至更优选100％。
陶瓷层优选基本上是实心的。如果在层中设置开口、孔或孔口，这些开口、孔或孔口优选与导管的内腔流体流通。所述导管可以包括位于其远端处的单个流体孔口和/或一个或更多个孔口可以设置在导管的侧面。
所述导管优选具有适合于神经外科植入的合适尺寸。例如，导管的外径优选在100μm和1.5mm之间，更优选在200μm和1.25mm之间，更优选在200μm和500μm之间，优选在220μm和280μm之间，更优选在230μm和250μm之间。
所述导管的内径优选在70μm和250μm之间，优选在80μm和120μm之间，更优选在90μm和110μm之间。
所述导管的壁可以被涂覆以在导管插入或移除时改善洗脱或减小摩擦。
所述导管的位于其远端的顶端可以被成形以改善流体的输送和降低导管插入时的损伤。例如，所述顶端可以在其末端修成圆形。而且，导管的末端可以包括一系列台阶，从而减小导管在顶端区域内的外径。
内部壁或外部壁，特别是外部壁，可以被成形或形成轮廓，例如，围绕壁的圆周或沿着导管的长度纵向地设置有台阶或凹槽。例如，所述导管的外径可以利用一个或更多个台阶或通过使所述壁渐缩而朝向所述顶端减小。这种轮廓或形状可以用于促进或妨碍流体沿着导管壁的运动。所述导管的壁可以设置有标记，以指示所述导管已经插入患者体内的深度
在有些实施方式中，所述导管的刚性管可以在刚性管的近端处连接至柔性管。这可以有助于将所述导管连接至供给装置，例如插座或端口。另选的是，所述导管可以直接连接至来自该供给装置的供给管。
对于长期可植入的实施方式，所述导管的近端可以连接至供给管。该供给管可以是柔性的并且可以具有比所述柔性管的外径大的外径，该柔性管源自所述导管的近端。所述柔性管和所述供给管之间的连接方便地位于脑部软组织的外部，并优选位于颅骨外部。有利的是，设置固定机构，用于在植入之后(例如通过将其固定至颅骨)将导管的所述柔性管固定就位，这确保了所述导管顶端不会从脑部软组织内的期望位置偏离。例如，所述供给管可以通过连接器或插座连接至所述柔性管，所述连接器或插座紧固(例如螺纹连接)至颅骨的外部并皮下埋入在头皮下面。
所述导管可以设计成用于长期植入，因而优选由适合于长期植入的材料制成。
对于非可长期植入的实施方式，所述供给管&所述柔性管可以替换为一个连续元件，该柔性元件可以根据需要连接至刚性管。这可能是优选的，因为并不是总是期望将植入的刚性装置留在颅骨内。在这样的实施方式中，所述供给管可以在所述导管插入之前或之后连接。例如，所述导管可以利用引导管或不利用引导管立体定向地插入。如果必要，可以通过外部夹子保持其位置。所述导管的近端然后可以临时连接至将其连接至输送插座或泵的供给管。
还应注意，所述导管优选是可被动地插入的(即优选其不是主动地操作的)。
本发明还可以包括一种神经外科套件，该神经外科套件包括：如上所述的神经外科导管和神经外科引导管装置，其中，所述神经外科引导管装置包括引导通道(例如，由细长引导管形成)，所述神经外科导管可以穿过该引导通道。所述神经外科引导管装置优选是先前在US6609020或WO2003/07785中描述的类型。
方便的是，所述导管的外径小于所述引导通道的内径，这种相对直径优选布置成使得所述导管紧贴地装配在所述引导通道内。所述引导管的引导通道因而用于将所述导管引导至期望靶点，即在所述顶端的远端已经从引导通道退出也是如此。基于本发明所包含的教导，本领域技术人员因而能够针对进行的具体外科手术来选择导管和引导管的相对长度。这种选择会根据受体不同而不同，并且会考虑到所述导管与期望靶点的接近程度和靶点在脑部内的深度。还应注意，所述引导管和/或所述导管可以制造成标准长度并且在外科手术之前或过程中裁剪(例如由外科医生切割)成所需长度。所述套件还可以包括其他部件。例如，可以设置皮下药物输送泵和/或附加的流体管。也可以作为套件的一部分设置用于植入引导管装置的立体定向引导件。
如上所述，本发明的输送或取样装置的其中一个主要用途是作为神经外科导管。还可设想的是所述装置作为活组织检查针。在这种情况下，该装置优选包括刚性管，该刚性管由二氧化锆或氧化铝形成或包括这种陶瓷的刚性层，该管被适当地成形以便用作活组织检查针。例如，该管的顶端可以成形为形成尖端。
另选的是，所述装置可以用于输送固态药剂，例如放射性同位素的小颗粒。在这种情况下，所述装置可以形成为刚性杆或管，该刚性杆或管由二氧化锆或氧化铝的刚性层制成或包括二氧化锆或氧化铝的刚性层。所述杆或管可以成形为允许固态试剂安装在该杆或管上，或通过该杆或管进行输送。
而且，所述装置可以用于将电极输送至关注部位。因而，所述装置可以形成为刚性杆或管，该刚性杆或管由二氧化锆或氧化铝的刚性层制成，或包括二氧化锆或氧化铝的刚性层，所述刚性杆或管包括沿着所述管或杆的长度延伸并暴露于或电连接至该杆或管的表面上的暴露区域的导电材料。该杆或管优选布置成允许将导电材料连接至电源。
本发明还提供了一种可植入刚性装置，例如骨植入物，该骨植入物由陶瓷，特别是二氧化锆或氧化铝形成，或包括陶瓷，特别是二氧化锆或氧化铝。
本发明的装置优选由二氧化锆形成或包括二氧化锆。
根据本发明的另一方面，装置的制造方法包括：挤压出二氧化锆或氧化铝的刚性管或杆的步骤，或为管或杆涂覆二氧化锆或氧化铝的刚性层(例如，火焰沉积陶瓷涂层)的步骤。
在根据本发明的其他装置上也可以发现与所述导管相关的上述成形/形成轮廓/设定标记和尺寸的各个方面。
根据本发明的第五方面，提供了一种将治疗物质输送到受体的脑部软组织内的靶点的方法。该方法包括如下步骤：(i)获取根据本发明的输送装置，特别是导管；和(ii)将所述装置插入受体内，特别是插入受体的脑部软组织内。
有利的是，步骤(ii)包括通过先前植入的引导管装置将所述导管插入脑部软组织。因而可以执行将引导管装置植入受体的脑部软组织内的初始步骤，所述引导管装置诸如之前在US6609020或WO2003/077785中描述的类型的引导管装置。在所述引导管装置的植入过程中，其远端可以(正好)位于脑部软组织内的需要靶点。有利的是，步骤(ii)包括将所述导管穿过之前植入的引导管装置，直到所述导管的顶端到达脑部软组织内的期望靶点时为止。方便地，所述顶端在其从引导管装置退出和朝向靶点移动时借助于所述引导管装置来引导。
在植入之后，可以执行借助于植入的导管将治疗物质输送至脑部软组织的步骤(iii)。无论何时需要输送治疗物质都可以植入导管，或者所述导管可以有利地长期(例如几个月或几年)保留植入。
当使用根据本发明的装置或其他可植入装置时，如果不需要外科医生手动拉动或推动所述装置就能够使所述装置前进或退回则可能是有利的。这在外科医生可能在遥控操作时是特别有利的。因而，提供了一种可植入装置，诸如导管或引导管，该可植入装置包括前进机构，该前进机构用于使所述装置的一部分沿着受体的插入轴线退回或前进，从而使组织损伤最小。该机构可以利用任何适当方法使所述装置前进或退回，例如，滑动件、压电马达或螺旋螺钉，以便在所述机构转动时，所述装置前进或退回。所述机构可以用于使所述装置在适合于装置用途的长度上前进或退回，但是优选仅仅用于使所述装置前进或退回较短距离，例如小于10mm。所述装置和所述前进机构中的一个或两个可以设置有刻度，以指示所述装置前进或退回多远。另外，所述装置和所述前进机构中的一个或两个可以设置有止动件，以便防止运动超过特定最大位置。这种止动件可以在使用所述前进机构之前可移动，然后固定在期望位置。
本发明的另一方面提供了用于在外科手术中使用的光学仪器，该光学仪器包括管，该管具有布置在孔区域内的至少一个光学纤维，该管的壁包括基本上由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层。优选的是，所述至少一个光学纤维包括多个光学纤维。还优选的是，所述至少一个光学纤维在所述管的远端和所述管的近端之间延伸，并且能够在所述管的近端和所述管的远端之间传输光。所述光学仪器的实施方式有利地提供刚性管，该刚性管能够将光传输到患者体内或从患者体内传出。由于管的刚性特性，该管可以精确地引导到患者体内的靶位，并且能通过患者体内的内部部分(例如，脑部组织或脑瘤)抵抗挠曲。
优选地，所述至少一个光学纤维还被布置成接收所述远端处的所述管外部的光，并将所述接收的光在所述近端处传递至图像再现装置，以再现远端处的图像。还优选的是，在所述管的所述远端处，所述至少一个光学纤维终止于基本凸形轮廓，从而所述仪器的视野相对于所述管的外径较大。这些实施方式能够插入到患者体内，以便从其收集图像。另外，与管的远端处的开口(通过该开口收集图像)面积相比，由这些实施方式获取的图像的面积较大。优选的是，该光学仪器还被布置成联接至光源，用于将光输送至所述远端。该实施方式的有利之处在于可以获得明亮详细的图像。
优选的是，所述至少一个光学纤维还被布置成从所述远端将光从所述管发射出。还优选的是，所述至少一个光学纤维在所述远端终止于用于使发射出的光产生如下效果中的至少一个效果的轮廓：a.相对于所述管的外径较宽阔的散射；b.相对于所述管的外径较窄的聚集；以及c.相对于所述的管的中心轴线呈90度的折射。
另外优选的是，所发射的光从联接至所述近端的光源接受。这些实施方式的有利之处在于，所述光学仪器可以用于将光输送至例如患者体内的靶位，以便执行疾病的治疗。进一步有利的是，光从光学仪器输送至患者的方式可以根据将要进行的治疗类型来调整。
本发明的另一方面提供了一种外科探针，该外科探针包括在远端终止于顶端的管，至少该管的壁包括基本上由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层，所述探针还包括容纳在所述管的孔区域内并朝向所述远端定位的第一电极。优选的是，所述第一电极为与所述管同轴的盘状电极，该盘状电极与所述顶端相邻地定位并与所述管的近端电连接。这些实施方式有利地提供了一种刚性单极探针，该探针适合于插入患者体内，并适合于测量患者体内的内部部分之间的电阻抗。由于探针的刚性特性，其能够被精确地引导至患者体内的靶位，并且通过患者的内部部分例如脑部组织或脑瘤而抵抗挠曲。
优选的是，所述外科探针还包括容纳在孔区域内的、位于所述第一电极的近端侧的第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极彼此电绝缘。另外，优选的是所述第二电极为盘状电极，该盘状电极与所述管同轴，且与所述第一电极相邻地定位，并且与所述近端电连接。这些实施方式有利地提供了刚性的双极型外科探针。
附图说明
下面将参照附图以示例的方式描述本发明，在附图中：
图1示出了现有技术的神经外科导管和引导管设备；
图2示出了本发明的导管；
图3示出了插入到被植入的引导管内的本发明的导管；
图4示出了根据本发明的位于本发明的刚性引导管(A)上和本发明的导管(B)上的前进机构；
图5表示本发明的前进机构；
图6是前进机构的分解图；
图7和图8是本发明的光学仪器；
图和图10是本发明的外科探针。
具体实施方式
参照图1，示出了在WO2003/077785中所描述的类型的现有技术的植入流体输送系统。该流体输送系统包括引导管装置，该引导管装置包括在其近端具有头部4的细长引导管2。头部4具有外螺纹6，以便附接至在受体的颅骨8中形成的钻孔。该引导管装置利用立体定向仪立体定向地插入到脑部软组织10内。具体的说，该引导管装置能够沿着预定插入轴线被精确地插入在脑部中，使得其远端12正好位于靶点15的不远处(距离d)。在其他地方也可以发现关于精确插入引导管的更多细节，例如参见WO2003/077784、WO2003/077785和US6609020。
在植入引导装置之后，通过头部4将导管插入到引导管2内。该导管包括一段柔性的细管部16。该管部具有1mm以下的外径。在植入过程中，将细管部16插入引导管2内，并前进通过引导管2，直到该细管部16的远端18从引导管2的远端12伸出距离“d”，并由此到达靶点15。
如在WO2003/077785中所描述的，当使用柔性导管时，在植入过程中通常使用引导丝(未示出)对导管进行加强，以便防止导管在其从引导管2的远端12退出并被朝向靶点15驱动时明显偏离要求的插入轴线。植入之后，将引导丝从导管抽出而将导管留在原位置。
导管的细管部16连接至拧在颅骨8的外侧的插座(hub)20。供给管22通过形成在插座20中的通道与细管部16流体连通。供给管22可以从植入的药物泵接收流体，然后流体沿着细管部16发送到靶区14。导管和引导管装置被布置成可长期植入，由此允许长期地连续地或间断地输送药物。
尽管以上参照图1描述的现有技术的神经外科导管系统能够精确地放置导管，本发明人已经发现该神经外科导管系统具有若干缺点。例如，使用细管部16(例如具有1mm以下的外径)意味着在插入过程中只能使用较细直径的引导细来增强导管。这意味着导管的远端18在植入过程中仍然会偏移正常途径，特别是在需要插入坚硬组织(例如脑瘤或囊肿)中时。还已经发现，从细管部16移除细引导丝的过程被证明在外科环境下难以进行，特别是引导丝移除过程有时会降低远端18相对于靶点15定位的精度。
参照图2，示出了根据本发明的改进的导管30。
导管30具有一段刚性管32。该管由一层刚性陶瓷特别是二氧化锆形成或包括一层刚性陶瓷特别是二氧化锆，并具有大约1mm以下的外径。
导管的顶端34被成形。导管的远端被修圆以减少插入时的损伤。外壁设置有一系列台阶38，以便逐渐地减小导管的外径。该外壁也可以设置有凹槽或通道(未示出)。导管可以涂布有例如聚酰亚胺。
该导管可以设置有前进机构36，以使导管能够自动地前进或退回。图4至图6更详细地示出了该前进机构。导管的外表面设置有刻度，以指示导管移动了多远。这种前进机构可以与将沿着轴线前进或退回的任何其他导管或可植入装置一起使用。
在本发明的该实施方式中，单个内腔贯穿导管设置，流体将通过设置在管32的远端处的单个孔口从导管流出。然而，应该注意，可以设置具有多个内腔的导管的变型例。而且，流体孔口可以位于与图2中所示不同的位置，例如，孔口可以设置在管的侧面。如果必要，还可以设置多于一个的流体孔口。
在未示出的其他实施方式中，本发明的装置包括由刚性陶瓷特别是二氧化锆或氧化铝形成的或包括刚性陶瓷特别是二氧化锆或氧化铝的刚性杆、针或植入物。
导管30可以使用多种技术中任何一种技术制成。在一个优选的实施方式中，导管30通过利用所需的陶瓷涂覆长的熔融石英管而制成。另选的是，陶瓷可以被挤出以形成刚性管32，然后再被烧结。本发明的其他装置可以以类似的方式制造，例如或者通过利用陶瓷涂覆诸如杆之类的支撑件，或通过挤出陶瓷而形成所述装置。
参照图3描述将本发明的导管植入在受体中。与参照图1描述的现有技术的设备一样，利用公知的立体定向技术将包括引导管102和头部104的引导管装置首先植入受体(例如人或动物)中。因而，引导管102可限定到靶点115的插入轴线，以便将治疗药剂输送到脑部软组织10内的靶区114。设置在头部104上的螺纹106将引导装置牢固地锚固在受体的颅骨8上。通过头部104将本发明的导管30插入引导管102内。然后沿着引导管102朝向靶区114馈送导管的顶端34。导管30被插入引导装置，直到导管的顶端34的远端从引导管102的远端伸出距离d。该距离d可以通过在刚性管32上设置标记或其他指示器(例如标线或刻度)以及在头部104上设置相应的标记来设定。这些标记对准表示导管的远端已经从引导管102的远端前进所需的距离d。也可以或另选地在植入过程中使用成像技术以便识别导管顶端位置。
引导管102布置成具有仅仅略微大于导管的刚性管32的外径的内径。这样，刚性管32沿着由引导管102限定的插入轴线被引导，重要的是，即使在导管30的远端退出引导管102时仍然提供有这种引导。因而，导管固有的硬度精确地将顶端引导至靶点115，而无线使用任何丝或套管来加强导管。因而减轻了与使用和移除引导丝相关的问题，由此使得导管植入过程更简单更快速，同时提供高的定靶精度。而且，本发明的导管可以在插入之前进行灌注，由此防止将空气引入脑部。为了允许导管连接至插座或其他装置，导管可以连接至柔性管38。在导管30的远端已经放置在靶点115之后，柔性管38可以在引导装置的头部104内或上进行弯曲。该柔性管可充分地弯曲(不会折断)以在颅骨(例如在引导管装置的头部104内)附近以直角铺设，以允许对导管进行皮下埋入。应注意，是柔性管38发生弯曲，而无需弯曲刚性管32。
在本实施方式中，柔性管38的近端附接至插座120，如果导管用于长期植入，则插座120可以拧入患者的颅骨8，由此将导管固定就位，或者特别是如果导管仅用于短期植入，则插座120可以夹持在头部上。用于从相关的(例如植入的)药物泵供给流体的供给管122也通过插座120连接至柔性管38。然而，应注意，管120和供给管122并非本发明必不可少的部件，只是提供方便机构，用于将流体输送到导管，以便向前输送至靶区114。当需要通过导管输送流体时，可以将刚性管的近端永久地或以所需的任何方式连接至任何(例如植入的或外部的)流体源。柔性管38和/或管122的长度因而可选择成允许进行所需的流体连接。
还应注意，如果需要，本发明的导管也能够允许引导管102的远端112和所需的靶点115之间的距离增加，而不会显著地降低定靶精度。增加该距离能够降低对脑部组织的损坏量，并且还能够减少沿着脑部组织和引导管之间的界面的流体逆流。因而，可以根据患者与患者的不同而按照需要改变顶端长度和/或引导管102的远端112和靶点115之间的距离d，以提供最佳的治疗方案。
重要的是还需要注意，除了上述引导管之外，本发明的导管还可以与不同类型的引导管一起使用，甚至可以在没有任何类型的引导管装置的情况下使用。例如，本发明的导管或其他适当的装置可以直接插入脑部软组织，而不使用任何引导管。在这种情况下，所述装置，特别是导管，利用立体定向装置立体定向地插入脑部软组织。具体的说，所述装置可以沿着预定插入轴线精确地插入到脑部中，使得其远端位于靶点处。在WO2003/077784、WO2003/077785和US6609020中详细地描述了装置的立体定向植入，这里通过引用将这些文献并入本申请。
以上还描述了包括用于将装置连接至供给装置的柔性管的装置的植入。根据本发明的装置可以不包括这种柔性管，而是可以简单地包括刚性管部。如果需要，该管部可以直接地连接至供给装置。
还应该注意，尽管上述示例提到了通过导管输送治疗药剂(例如药物、病毒等)，但也可以利用该导管收集流体。上述导管特别适合于其中需要通过颅骨中的孔将导管直接插入到脑部软组织中的神经外科应用。然而，该导管也可以用于其他医疗应用。例如，其可以用于其中需要将流体输送到在器官(例如肝脏、肾脏等)内精确限定的靶位的应用。因而，本领域技术人员将知道本文所描述的导管的各种应用。
现在参照图4至6，可植入装置可以设置有前进机构。如图4所示，该前进机构130包括控制器132和致动器机构134。该控制器的致动(在该示例中为转动)导致前进机构所附接的器具前进或退回。如图6所示，该致动器机构可以是将控制器的旋转运动转换成平移运动的线性致动器。另选的是，该致动器机构可以是另一机械、机电、或压电的致动器。还可以使用各种控制器。
如图4所示，前进机构可以控制引导管138内的导管136或灌注管。另选的是，所述导管或管可以在没有引导管的情况下使用。在后一情况下，导管或管可以设置有端部止动件140，以防止导管的进一步前进(或回退)。
承载前进机构的装置可以利用立体定向技术植入到受体的脑部内，如上所述。所述装置可以植入成使得该装置的顶端位于靶位的不远处。该装置或该装置的一部分然后可以利用所述前进装置前进，使得该装置或该装置的一部分到达靶位。例如，所述装置可以包括引导管，该引导管插入到靶位的不远处。该装置可以进一步包括位于引导管内的细灌注管。然后可以利用前进装置使该灌注管从引导管里面出来并朝向靶位前进，直到该灌注管的顶端到达所述靶位。该前进机构也可以用于使所述装置从靶位退回。这可以用于移除所述装置。该装置也可以在药剂灌注过程中前进或退回，以便增加靶区。
现在参照图7，示出了光学仪器150，该光学仪器包括具有远端154和近端156的中空圆柱形管152。管152的中央孔容纳包括多个光学纤维股线160的圆柱形光学纤维束158。每个光学纤维股线160都在远端154和近端156之间延伸，并且能够在这两端之间传输光。每个光学纤维股线160都终止于远端，使得光学纤维束158终止于基本凸形的轮廓。更具体的说，光学纤维束158的径向最外层的光学纤维股线160以如下方式终止，即它们与远端154的末端齐平。与径向最外层紧邻且位于径向内侧的一层光学纤维股线160正好延伸超过该径向最外层。各个随后的径向内层的光学纤维股线160正好延伸超过紧邻的径向外层的光学纤维股线160。因而，位于光学纤维束158的中心的光学纤维股线160延伸超过远端154的距离最大。
光学仪器150的近端156布置成联接至图像再现装置(未示出)。图像再现装置能够利用在远端154接收的并由光学纤维束158传输至近端156的光再现图像。因而，当与光学仪器150结合时该图像再现装置能够再现光学仪器150的远端154处存在的图像。另外，如本领域中公知的，还可以设置附加的照明机构(未示出)，以照射远端154处的区域，由此增加由光学仪器150接收的光量以及由图像再现装置提供的图像的质量。合适的图像再现装置对本领域技术人员来说是显而易见的，例如包括接目镜或电荷耦合器件(CCD)摄像机。此外，将管152和光学纤维158联接至图像再现装置的合适方式对本领域技术人员来说也是显而易见的，并且在本实施方式的范围之外。
光学纤维束158终止于远端154的轮廓限定了远端154处存在的图像在其被传输至近端156之前是如何被传递和折射的。而且，光学纤维束158在远端154的终止部用作远端154处的图像与近端156之间的透镜。另外，该终止部的轮廓限定了透镜的特性，即远端154的图像在其被提供给近端156之前是如何被传递和折射的。如上所述，图7中的轮廓基本是凸形的，因而其用作基本上为鱼眼形的透镜。凸形轮廓的优点在于其相对于管152的外径提供了大的视野。为了获得大视野凸形轮廓也使图像发生扭曲，然而，可以对这种扭曲进行补偿，以便提供具有大视野且扭曲最小的图像。例如，光学仪器150可以与图像再现装置一起使用来观察校准用伪影以便获得光学误差图。光学误差图允许对由所述设备提供的随后图像进行绘制并实时修正。因而，该设备能够通过直径相对较小的管154提供具有大视野的高屈光光学性能。
光学仪器150适合于作为外科手术的一部分插入患者体内。例如，光学仪器150可以作为神经外科手术的一部分穿过患者颅骨插入患者脑部内。光学仪器150由于其构造而特别适合于神经外科应用。更具体的说，管152包括基本由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层，该刚性层赋予了管154刚性材料特性。刚性仪器是有利的，因为刚性仪器可以被精确地引导到脑部软组织内的靶位。具体的说，即使在穿过原始脑部组织或诸如脑瘤或类似组织的硬物质时，该仪器也不会明显偏离所需的插入方向。因此，该仪器具有在插入过程中不需要任何附加加强的进一步优点。另外，光学仪器150由于其不是用受磁场影响的材料构成而适合于在磁共振环境中操作。
可以对图7的实施方式进行各种修改，例如，取代具有独立的光源，光学仪器本身可以设置有光源，该光源能够为位于远端154处的图像提供照明。
至此，已经作为内窥镜(具体为神经内窥镜)描述了图7的光学仪器。然而，图7的光学仪器适合于用作光学纤维输送仪器，这也在所附权利要求的范围内。
为了用作光学纤维输送仪器，根据对本领域技术人员来说显而易见的方法(因此，该方法在所附权利要求的范围之外)将近端156联接至光源(未示出)。根据该布置，来自光源的光在近端156处由光学纤维束158接收，并经由光学纤维束158传输到远端154。在到达位于远端154的光学纤维束158的端部时，光从光学仪器150射出并远离光学仪器150。如上所述，光学纤维束158的终止部用作根据终止部的轮廓传递和折射光的透镜。然而，与上述内容相反，光从远端154发射出而不是被接收在远端154处。光学纤维束158以凸形轮廓终止，因此光从远端154以大散射角射出。这种布置特别适合于外科手术，例如，特别适合于其中期望具有在宽阔区域上散射的光以提高治疗效率的光动力学疗法(PDT)。
如在图8中更具体地看出的，另选的光学纤维输送管164包括在远端154处以基本凹形轮廓终止的束158。根据图8的实施方式，光从远端154以狭窄散射角射出，因此从远端154发出的光聚集在特定点或区域。另外，该点或区域的面积的尺寸和形状取决于凹形轮廓的精确形状，因此，该点或区域的面积可以通过改变凹形轮廓的形状来改变。凹形轮廓特别适合于外科手术，例如组织消融，其中，期望具有高度聚集的光束，该光束可以被引导向预定区域，以便最有效率地执行治疗。
光学纤维束以除了凸形或凹形轮廓之外的轮廓终止也在所附权利要求的范围内。而且，该轮廓可以在进入或退出远端的光中产生特定效果。例如，当该光学仪器用作纤维光学输送仪器时，通常期望从远端退出的光基本垂直于光学仪器的管的轴线射出。这种布置在一些PDT或组织消融应用中特别有利，其中，在仪器在患者体内就位之后，仪器可以旋转和/或轴向移动，以便将光投射到位于远端径向外侧的组织上。
另外，光学仪器的外表面编码有绝对刻度从而可以快速容易地确定仪器在患者体内的轴向位置，这也在所附权利要求的范围内。因而，光学仪器可以被可靠地引导到患者内体的正确深度。
现在参照图9，其中示出了外科探针170的剖面图。该探针170包括具有中央孔区域174的中空圆柱形管172。管172在近端176开口，而在远端180终止于半球形顶端178。盘状电极182位于孔区域174内并朝向远端180。优选的是，盘状电极182与管172同轴并紧接地定位在顶端178后面。盘状电极182通过容纳在孔区域174内的诸如电线之类的电导体184通至近端176。
探针170适合于作为外科手术的一部分插入患者体内。例如，探针170可以作为神经外科手术的一部分通过患者颅骨插入患者脑部内。探针170由于其构造而特别适合于神经外科应用。更具体的说，管172和顶端178包括基本由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层，该刚性层赋予了管和顶端刚性材料特性。刚性探针是有利的，因为刚性探针可以被精确地引导到脑部软组织内的靶位。具体的说，即使在穿过原始脑部组织或穿入诸如脑瘤或类似组织的硬物质时，该探针170也不会明显偏离所需的插入方向。因此，该探针具有在插入过程中不需要任何附加加强的进一步优点。
探针170能够利用盘状电极182测量电阻抗，因此其适合于作为医学成像系统的一部分在外科手术过程中使用。更具体的说，当作为医学成像系统的一部分使用时，探针170的近端176联接至医学成像系统(未示出)。医学成像系统能够从探针170接收关于患者状况的阻抗测量值，并利用该阻抗测量值生成该状况的图像。探针170包括单个电极182，因此探针170提供了单极阻抗探针。为了使单极探针170能够计算患者状况的电阻抗，需要第二导体，如本领域中公知的，第二导体通道包括患者身体。
图10示出了另选的外科探针190，该探针提供了双极阻抗探针。探针190与图9的探针170在结构上的不同之处如下。第二盘状电极192位于孔区域174内并位于盘状电极182和近端176之间。优选的是，盘状电极192与管172同轴并与电极182相邻定位。第二盘状电极192通过电导体184通至近端176。探针190与探针170的不同之处还在于存在电绝缘部194，该电绝缘部位于电极182和第二电极192之间。绝缘部194用于使电极182和192彼此中间电绝缘。
另外，探针170和探针190的外表面编码有绝对刻度，以便可以快速且容易地确定探针在患者体内的轴向位置，这也在所附权利要求的范围内。因而，各探针可以可靠地引导到患者体内的正确深度。
上述各种实施方式适合于与机器人设备，特别是与用于医疗应用的机器人设备一起使用，这也在本发明的范围内。例如，上述实施方式适合于与摇操作机器人设备一起使用。摇操作提供了像手一样的机器人机构，该机器人机构能够通过操作人员控制来执行外科手术。例如，外科医生可以将遥操作机器人摇控地引导到患者中央神经系统内，由此将本发明的实施方式(例如根据本发明的导管)输送到患者体内的靶位。与本发明的实施方式一起使用机器人设备由于多种原因而是有利的。当对患者的接近受到限制时，例如当患者位于磁共振成像(MRI)机器内时，可以嵌入机器人设备来在对于操作人员来说有效操作受到过多限制的空间内操作。另外，与人工手动输送相比，机器人设备中的传动装置能够在根据本发明的实施方式的输送过程中提供改善的灵活性。

Claims (30)

1.一种用于在外科手术中使用的光学仪器，该光学仪器包括管，该管具有布置在孔区域内的至少一个光学纤维，该管的壁包括基本上由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层。
2.根据权利要求1所述的光学仪器，其中，所述至少一个光学纤维在所述管的远端和所述管的近端之间延伸，并且能够在所述远端和所述近端之间传输光。
3.根据权利要求2所述的光学仪器，其中，所述至少一个光学纤维被进一步布置成接收在所述远端处的所述管的外面的光，并且在所述近端处将所接收的光提供给图像再现装置，以再现所述远端处呈现的图像。
4.根据权利要求3所述的光学仪器，其中，在所述管的远端处，所述至少一个光学纤维终止于基本凸形轮廓，使得所述光学仪器的视野相比于所述管的外径较大。
5.根据权利要求3或4所述的光学仪器，该光学仪器还被布置成联接至光源，以便将光输送到所述远端。
6.根据权利要求2所述的光学仪器，其中，所述至少一个光学纤维被进一步布置成从所述远端将光射出所述管。
7.根据权利要求6所述的光学仪器，其中，所述至少一个光学纤维在所述远端终止于用于使发射出的光产生如下效果中的至少一个效果的轮廓：
a.相对于所述管的外径较宽阔的散射；
b.相对于所述管的外径较窄的聚集；以及
c.相对于所述的管的中心轴线呈90度的折射。
8.根据权利要求6或7所述的光学仪器，其中，发射出的光从联接至所述近端的光源接收。
9.一种外科探针，该外科探针包括在远端终止于顶端的管，至少该管的壁包括基本由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层，所述探针还包括容纳在所述管的孔区域内并朝向所述远端定位的第一电极。
10.根据权利要求9所述的外科探针，其中，所述第一电极为与所述管同轴的盘状电极，该盘状电极与所述顶端相邻地定位并与所述管的近端电连接。
11.根据权利要求9或10所述的外科探针，该外科探针还包括容纳在所述孔区域内的、定位在所述第一电极的近端侧的第二电极，其中所述第一电极和所述第二电极彼此电绝缘。
12.根据权利要求11所述的外科探针，其中，所述第二电极是与所述管同轴的盘状电极，该盘状电极与所述第一电极相邻地定位，并且与所述近端电连接。
13.一种用于插入受体内的导管，该导管包括管，该管的壁包括基本由选自二氧化锆或氧化铝的陶瓷形成的刚性层。
14.根据权利要求13所述的导管，其中，所述导管为神经外科导管，用于插入受体的脑部软组织内。
15.根据权利要求13或14所述的导管，所述刚性层包括按重量计算至少为95％的陶瓷。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的导管，其中，陶瓷层形成或覆盖导管管壁圆周的至少75％。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的导管，其中，所述导管的外径在100μm和1.5mm之间。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的导管，其中，所述导管的顶端在其末端被修圆。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的导管，其中，所述导管的外壁的外径以一个或更多个台阶减少。
20.根据权利要求13至18中任一项所述的导管，其中，所述导管的外壁的外径以渐缩方式减少。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的导管，其中，所述导管的外壁设置有位于远端的一个或更多个凹槽。
22.一种神经外科套件，该神经外科套件包括神经外科引导管装置和根据权利要求14至20中任一项所述的神经外科导管，其中，所述神经外科引导管装置包括引导通道，所述神经外科导管能够穿过所述引导通道。
23.一种活组织检查针，该活组织检查针由刚性二氧化锆或氧化铝形成，或者包括刚性二氧化锆或氧化铝。
24.一种外科植入物，该外科植入物由刚性二氧化锆或氧化铝形成，或者包括刚性二氧化锆或氧化铝。
25.一种外科电极，该外科电极包括刚性杆或管，该刚性杆或管由二氧化锆或氧化铝的刚性层形成，或者该刚性杆或管包括二氧化锆或氧化铝的刚性层，该外科电极还包括沿着所述管或杆的长度延伸并暴露于或电连接至所述杆或管的表面上的暴露区域的导电材料。
26.一种制造可植入的外科装置的方法，该方法包括挤压出二氧化锆或氧化铝的刚性管或杆的步骤，或者为管或杆涂覆二氧化锆或氧化铝的刚性层的步骤。
27.一种将治疗物质输送至受体的脑部软组织内的靶点的方法，该方法包括如下步骤：(i)获得根据权利要求13至21中任一项所述的导管；以及(ii)将所述装置插入受体中，特别是插入受体的脑部软组织中。
28.根据权利要求27所述的方法，该方法还包括借助于植入的导管将治疗物质输送至脑部软组织的步骤(iii)。
29.一种可植入的外科装置，该外科装置包括前进机构，该前进机构用于使所述装置或所述装置的一部分沿着插入受体内的轴线退回或前进。
30.一种前进机构，该前进机构用于使可植入的外科装置的至少一部分沿着插入受体的轴线退回或前进。
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