CN102920512A - 注射套组的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注射套组的定位方法，包括：将一含有光纤的抽换式子针插入一中空母针，组合成一穿刺套组；将该光纤连接至一光源以及一光用于侦测个体组织的光学特性的侦检器，此光侦检器是侦测个体组织的光学特性以提供该组织态样的信息；以及将前述穿刺套组插入个体，并通过光侦检器所提供的组织态样信息来判读所述穿刺套组之尖端到达的位置。本发明所述注射套组的定位方法，可精确地将注射导管置放于受试者体内的特定位置。改善手术或麻醉手术的精确度，降低病人的手术风险。

Description

注射套组的定位方法

技术领域

本发明涉及一种注射套组的定位方法，应用于微创手术，脊髓硬脊膜外腔麻醉，组织辨识这些临床手术，如术后止痛或是无痛分娩，腹腔手术中肠粘黏的判别肿瘤与正常组织的分辨等。

背景技术

目前临床上多半必须依靠麻醉医师的经验和技术来判断穿刺针是否到达硬脊膜外腔。麻醉医师通过手去感觉或者感受黄韧带的阻力，以此当作第一个重要的指标。而黄韧带的阻力随着年纪、性别和体型等不同而不同，例如，年迈老人的黄韧带弹性较差。不常运动的孕妇或肥胖的人，其黄韧带组织所造成的阻力也可能较小。若再加上当时的麻醉医师手感状况不佳，使医师不容易感受并判断，就可能穿破硬膜而导致手术失败，造成病人在术后有头痛等后遗症。

因此，期望能够有一种有效的辅助侦测装置，能以客观的和科学的辅助判断依据，帮助麻醉医师在施行硬脊膜外腔麻醉时，除了依靠主观的经验和技术之外，也能有其他更客观的标准和依据，以增加辅助医师侦测的正确性。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：一种注射套组的定位方法，利用一个可量化的评断标准—侦测组织的光学特性，把组织受到不同波长照射后所得的反射光值或荧光值予以量化，以便改善施行手术或麻醉手术的精确度，并降低病人的手术风险。

于是，本发明提供了一种可提供针头定位功能的注射套组的定位方法，其利用鉴别个体组织的不同光学特性来定位针头，包括：一个中空母针，用于穿刺个体组织；一个抽换式中空子针，其中心孔洞内至少包含一条光纤，光纤之一端连至一光源及一光侦检器，此子针是置放在前述中空母针内；一个光侦检器，用于侦测个体组织的光学特性；以及一个光源，提供前述光侦检器所需的入射光源。本发明注射套组中的抽换式中空子针其内的光纤为单条光纤、多心光纤束、Y型光纤束或是复数条光纤，此光纤是可让自光源发出的光线传达到子针尖端所刺到的组织，并将该组织的反射光传达至光侦检器。当该光纤只有一束时，该单束光纤需同时作为传导入射光及反射光的媒介；若该光纤数目大于一时，则可以将一部分的光纤设计为入射光的导入途径，而另一部份则设计为反射光的导出途径。

由于不同的组织，因其组成成分的不同而会展现出不同的光学特性，例如，吸光值与反射光值在不同的入射光波长下均会有所不同，因此本发明注射套组中的光侦检器利用这一原理，侦测个体组织在不同波长的反射光值或荧光值比值，以提供该组织态样的信息来协助判定所述母针与子针尖端所到达的位置。进一步地，若是要将此注射套组应用于硬脊膜外腔麻醉时，则根据本发明实际的研究发现，能够用以判别针尖是否到达硬脊膜外腔的较佳反射光值比值是可由入射光波长为610nm~810nm中任一波长的反射光值除以入射光波长为400nm~600nm中任一波长的反射光值。而更进一步地，若以组织在入射光波长为610nm~810nm中任一波长时的反射光值除以入射光波长为400nm~600nm时的反射光值，则所得出的比值会较大而较有利于鉴别硬脊膜外腔的位置。但在实际应用上，由于目前已有现成的低功率半导体雷射产品或高亮度发光二极管可发出波长为610nm-810nm中的其中一种波长和400nm-600nm中的其中一种波长的光源，因此采用此两波长的入射光也会较为便利。

本发明中的光侦检器是可由使用者自行设定，使其在穿刺针针尖到达特定组织时，令其连接的警示器主动发出到位讯号，让警示器能以闪光或是鸣声来告知使用者。

本发明注射套组中的抽换式子针当其到达目标组织时则可被抽出，并被一注射导管所置换，随后在注射导管顺利沿着母针送入受试者体内后，母针也被移除，以完成注射导管的置放。前述注射导管为一般的注射导管，可将外来物质如麻醉药或生理食盐水等液体注射入受试者体内。

本发明所述利用鉴别个体组织的不同光学特性来定位注射针头的方法，包括：(a)将一含有光纤之抽换式子针插入一中空母针，组合成一穿刺套组；(b)将该光纤连接至一光源以及一光侦检器，此光侦检器是侦测个体组织的光学特性，用以提供该组织态样的信息；以及(c)将所述穿刺套组插入个体，并通过光侦检器所提供的组织态样信息来判读前述穿刺套组之尖端到达的位置。

在所述定位注射针头的方法中，该光侦检器所侦测的光学特性为物质在不同波长的反射光值比值，并且使用者可自行设定该光侦检器，使其在判断所述穿刺套组到达目标组织时，能够以声光讯号或是其他警示方式告知使用者。在此之时，用户即可将含有光纤的抽换式子针抽出并以一注射导管将其置换，随后再将母针抽离，由此即可精确地将注射导管置放于受试者体内的特定位置。此外，本方法也可以通过所述套组所揭露的各种组件来完成。

附图说明

图1为人体背脊朝外的纵剖面示意图；

图2为光纤侦测方式示意图；

图3为各组织反射光谱经过对光源光谱的校正之后所得的结果示意图；

图4为本发明单心光纤束型光侦检器运作电路示意图；

图5为本发明多心光纤束型光侦检器运作电路示意图。

具体实施方式

以下实施实例进一步说明本发明。

由于不同组织因其组成成分之不同而会展现出不同的光学特性，例如吸光值与反射光值在不同的入射光波长下均会有所不同，因此利用这一原理，将传统的硬脊膜外腔麻醉结合光学侦测法，来改善麻醉手术的精确度。

图1为人体背脊朝外（posterior）的纵剖面示意图，脊椎骨并没有绘入，但相关组织在解剖学上的相对位置以英文字母显示。硬脊膜外腔麻醉的针以蓝色尖锥表示。Periosteum membrane 是脊椎骨的骨膜，在针的推进过程中不一定会碰到。

实施例1：利用光学侦测组织态样的注射套组

在本发明注射套组中，母针是采用一般的针头，为一中空设计，其内可置入本发明的子针并相契合，母针尖端可穿刺入如皮肤、肌肉、脂肪或黏膜、黄韧带等生物组织。子针同样为一中空设计，但其中心则是置入光纤束，并在子针以光学胶将光纤与子针胶合，其针的外型磨成与母针相匹配的形状，另端的光纤则接到光源与光侦检器及必要的控制电路上。

图2为本发明的侦测方式示意图，图中光源210所发出的光线由透镜220、230或适当的光学装置导入子针270中的光纤，照射于组织240上，而组织所反射的光线可由Y型光纤束的另一臂280传输至光侦检器250，之后光侦检器再将所侦测到的讯号传输至处理器260上，在处理器260上加以数据化，以提供用户作为判断依据。

实施例2：利用猪进行穿刺实验

在pilot study（前瞻性研究）中，先将别人做小猪实验且宰杀小猪后取下相关组织，以图2的方式取得各不同组织的反射光谱。图中光源为氙灯，透镜将光源导入一显微镜的物镜中，使光聚焦成一小点，导入一Y形光纤束的一臂中。此光纤束之光纤排列如右下图：中心浅色一束部分270为入射光路径，周围深色六束部分280为从组织的反射光路径，从Y形光纤的另一臂出来进入一光谱仪。光谱仪将此组织反射光谱输入计算机。图3为各组织的反射光谱经过对光源光谱的校正之后所得的结果。

由图3得知，在任一组织中若以650nm的反射光值除以532nm的反射光值，黄韧带的比值都大于3，其余组织都小于2，由此，这就可以成为一个辨认识别黄韧带位置的绝佳方法。在实际的实验中，我们预期一但针进入硬脊膜外腔，此比值必然会突然下降(光会从硬脊膜表面反射，其比值小于2)，此时就可将针停止推进，因针尖已到达所要的空腔位置。这时便可将子针抽出，进行硬脊膜外腔导管的置放。图3中，在实质上，650nm对580nm的比值应较650nm 对532nm 的比值为大一些，我们之所以选择650nm和532nm波长的原因是有现成商业产品的低功率半导体雷射可用。

实施例3：光侦检器之设计

图4是将以上之结论作一个光电组件整合的侦测系统来实现我们的目的。

图4中的控制电路420是可控制两组雷射，以650nm、532nm为例作相互反相的调变式脉冲输出，也就是当650nm雷射光源431开启时，532nm雷射光源441便为关闭状态(OFF State)，反之亦然。此两组雷射光经由光径430、光径440经过分光镜435后分成两道光径450与460。光在光径450会经透镜或相当的光学组件437进入光纤451被导进组织，经反射后沿原路径折返至透镜或相当的光学组件437、分光镜436 再反射至透镜或相当的光学组件438。透镜或相当的之光学组件438将光收集后送至光侦检器472作前级放大后再传至一般放大器473将讯号作滤波及放大。之后，便送至控制电路420作相关的讯号处理，最后以650 nm对530 nm的比值显示在讯号显示器410上。同时，在电路上也可设一警讯阀值，也就是当650 nm对532 nm的比值超过3时，控制电路420便发出一种声音警讯；当此比值由3突然间下降低于2时，再发出另一警讯。前者是警示探针已达黄韧带，后者警示探针已达硬脊膜外腔。在送650 nm或532 nm光至组织中之同时，分光镜436 也将其一部分的光藉反射镜461导至另一个光侦检器462并放大讯号，以作为光线强度的监控。

图4的结构与图2不同，原因是在pilot study（前瞻性研究）中，我们用的是较粗的Y形光纤束。但在实际的麻醉子针，所要设计的光纤束无法象图二中那样分成多束穿入子针的空腔中。因此，我们将使用(a)单根塑料光纤，或(b)多心玻璃光纤束，的单一束光纤同时做入射及接收反射讯号的媒介。所以，在相关的光学组件的接口必须要镀抗反射之膜才行。

图5是另一选择，也就是在子针中之光纤数目大于一的情况下，我们可让一部分的光纤仅仅只拿来作光源的导光，另一部分的光纤则拿来作组织反射光进入光侦检器的导光。其工作原理与图4相似。

本发明主要的观念是利用生物体各组织组成份的不同，各组织对不同波长的光线有不同的吸收与反射及荧光拉曼的光学特性，利用数个不同波段的光源透过光纤投射于生物组织上，判别组织的光学特性来辨识穿刺针在何种组织内或是能精准的在生物组织、器官的表面达成特定的定位目的，再进行特定的治疗或是手术。

该技术方案可以使用特定的光源照射组织，辨识组织血氧量，或是生物荧光，达到不良组织的辨别，精进诊断治疗疗的效果。

例如，以微创腹腔手术中肠粘黏为例，中年妇女大多数都有肠粘黏现象，在微创手术前必须先在腹部打个充气孔，让腹部充气，方便手术进行。若医生第一个孔打在肠沾黏处，此时肠子立刻破损,微创手术即失败。病患马上必须在腹部开大面积伤口，这不是医生期望的。医生若用使用本实施例所述技术方案，在凿第一个打气孔时就该技术，就可立即发现穿刺过程中讯号异常，有组织沾黏现象，那么通过更换穿孔位置既免除微创手术失败的风险。

再例如，在急重症急救中，医师经常会找不到病患表浅部位血管，使用本实施例所述技术方案，那么，通过观察血管壁与肌肉组织之间的光学特性差异，即可快速分辨出血管的正确位置。

又例如，特定药物精准投送到特定组织表面或是组织内的应用。特定药物指标靶药物，奈米金球，荧光药剂等，使用本发明实施例所述技术方案，通过将药物投送至特定肿瘤上，长时间追踪活体动物体内肿瘤细胞的生长及对药物治疗的反应，甚至通过荧光来标记抗体、小分子药物以观察在动物体内的分布和代谢。

下面以硬脊膜麻醉为实际案例对本实施例技术方案加以详细说明：

硬脊膜麻醉（epidural anesthesia）是将局部麻醉剂注入硬脊膜外腔（epidural space）内，把脊髓神经做可逆性阻断，以获得麻醉效果的方法，也称为硬脊膜阻断术（epidural block），这是外科手术常使用的半身麻醉方法之一。对于麻醉医师而言，实行这种麻醉手术时，最关键的问题就是在于精确鉴别硬脊膜外腔的位置。首先以解剖生理的观点来看，如图1所示，硬脊膜外腔乃是介于硬脊膜（dural mater）和黄韧带（ligamentum flavum）之间的一个潜在腔，是一个极为窄小的空腔，也因此造成施行此麻醉时的侦测与定位之困难度。该空腔又因人的体型和年纪不同会有宽度不同的差异，正常来说，在腰部正中处最宽，其宽度为3~6mm，而在中胸部仅为1~5mm。若不慎穿破硬膜，轻则会造成病人术后头痛（post-dural puncture headache，PDPH）等后遗症，重则有损害脊髓的危险，因此可知正确穿刺的重要性。

本发明已经被详细地描述，并且有明显的实例，任何在此领域中具备基本技巧的人都能够使用它及做各种替代、修饰或改善，但很明显地，这些都不能和本发明的精神及发明范围分离。

因此，应了解到虽然已根据较佳实施例及任意的特点来具体揭示本发明，但是熟知此技艺者仍会修改和改变其中所揭示的内容，诸如此类的修改和变化仍在本发明之申请专利范围内。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种注射套组的定位方法，其特征在于，包括：

(a)将一含有光纤的抽换式子针插入一中空母针，组合成一穿刺套组；

(b)将该光纤连接至一光源以及一用于侦测个体组织的光学特性的侦检器，此光侦检器是侦测个体组织的光学特性以提供该组织态样的信息；以及

(c)将前述穿刺套组插入个体，并通过光侦检器所提供的组织态样信息来判读所述穿刺套组之尖端到达的位置。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学特性是指物质在不同波长的反射光值比值或是荧光光值比值。

3. 根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，其使用人体，动物，生物，或是细胞的特定位置来实施投送药物、组织的辨识。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中含有光纤的抽换式子针在母针到达特定组织位置时被抽出，并被一注射导管所置换，其中注射导管为一般注射导管。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光侦检器侦测到个体组织在不同波长反射光值比值或是荧光光值比值，以提供该组织态样的信息来协助判定所述母针与子针尖端的定位。

6. 根据权利要求1或者5所述的方法，其特征在于，所述光源能提供两种以上不同波长的光。

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