CN106420041A - 一种带有光纤探针的高频手术电刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械及肿瘤治疗领域。涉及一种带光纤探针的新型医用高频手术电刀。本智能手术电刀主要包括整合控制高频手术电刀和控制拉曼光谱的主机、电刀刀柄、电刀电极、光纤探针和显示器，以及病人极板和脚踏开关。与传统的高频手术电刀相比，本手术电刀其光纤排列分布在电刀的电极头前缘的内测，应用光纤探针将激光传输至电刀的电极尖端，从而实现对电刀终端组织或细胞的拉曼光谱信号的实时捕获，自动分析和监测；使用时，可实时监测手术刀切口处的组织和细胞的拉曼光谱，通过分析光谱信号获取当前手术位置的组织和细胞癌变状态等信息。该手术电刀能在手术中实时识别肿瘤和正常组织，有助于医生精准地彻底切除癌变组织，同时避免过度切除影响组织器官功能。

Description

一种带有光纤探针的高频手术电刀

技术领域

本发明属医疗器械及肿瘤治疗领域。涉及一种新型的医用智能手术电刀，具体涉及一种带有光纤探针的高频手术电刀，本发明在原有的高频手术电刀的基础上，加入拉曼光纤探针的设计，制得一种可以通过实时检测拉曼光谱的差异智能识别肿瘤组织与正常组织的医用手术电刀。本发明的该智能手术电刀能术中快速诊断良恶性。

背景技术

手术是当前恶性肿瘤的主要治疗方法之一，其以手术刀、剪、针等器械在人体局部进行的操作，去除病变的肿瘤组织、修复损伤来医治疾病。高频手术电刀自1920年应用于临床至今已有90多年的历史。其间经历了火花塞放电--大功率电子管--大功率晶体管--大功率MOS管四代的更变；随着计算机技术的普及、应用、发展，实施了对各种功能下功率波形、电压、电流的自动调节，各种安全指标的检测，以及程序化控制和故障的检测及指示，因而大大提高了设备本身的安全性和可靠性，简化了医生的操作过程。

目前临床使用的高频手术电刀主要由主机和电刀刀柄、电极及病人极板和脚踏开关附件组成。临床上医生使用手术刀可以切除病变的肿瘤组织等，但是在肿瘤切除过程中，外科医生为了避免肿瘤组织漏切，通用的方法是离肿瘤边缘足够距离所谓正常组织切除肿瘤。但临床实践中，由于肿瘤生长部位的不同，很难做到保持切缘阴性与保存器官功能两者平衡，同时，凭借医生的经验和肉眼观察，很难精准分清肿瘤组织与正常组织的界限，一旦出现切缘阳性肿瘤残留，将为后续的治疗带来很大的难题，也会影响到病人的预后。然而，目前手术电刀均不具备实时识别肿瘤的功能。

自上世纪90年代以来，随着激光技术的发展及新型探测器技术的应用逐渐成熟，拉曼光谱技术的应用越来越广泛；由于人体器官组织包括肿瘤组织就其基本化学组成来说，均是由蛋白质，核酸，脂类和糖类等生物分子组成。不同结构的分子具有不同的拉曼光谱特征，因而可从物质的拉曼特征光谱来识别和区分不同的物质。根据肿瘤组织与正常组织中各成分的构成比例和分子构象上的差异,使得通过临床光纤拉曼光谱技术捕获拉曼散射光谱的差异，直接用在体内实时识别恶性肿瘤与正常组织成为可能。有研究发现将遗传算法应用于拉曼光谱分析中，可以对早期癌性组织做活体快速识别；有研究显示分析识别宫颈癌组织得到的拉曼光谱带对癌早期诊断准确度82.9%（灵敏度72.5% (29/40)，特异性89.2% (58/65)）”。光纤拉曼光谱作为一种光学技术可提供组织样本的分子结构信息。P. Crow等分析了29例冰冻膀胱癌样本的220张拉曼光谱，结果表明光纤近红外拉曼光谱可用于膀胱移行细胞癌的体外诊断。

鉴于现有技术存在的缺陷，本申请的发明人拟提供一种能尽可能的提高彻底切除癌变组织而保存更多正常组织的精准度的一种能实时识别癌变组织与正常组织的方法及工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的医用智能手术电刀，具体涉及一种带有光纤探针的高频手术电刀。本发明在原有的高频手术电刀的基础上，加入拉曼光纤探针的设计，制得一种可以通过实时检测拉曼光谱的差异智能识别肿瘤组织与正常组织的医用手术电刀。本发明的智能手术电刀能术中快速诊断良恶性肿瘤组织和细胞。

本发明的另一目的是应用该新型能识别肿瘤组织和细胞的智能手术电刀用于术中实时识别癌变组织和正常组织便于手术切除过程中保证彻底高效切除肿瘤。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种带光纤探针的高频手术电刀，主要包括控制高频电刀和控制释放，捕获分析拉曼光谱的一体化主机、带有控制电刀和光纤功能键的刀柄、内侧分布光纤探针的电刀电极及带有不同颜色信号灯和音频提示功能的声控触屏显示装置；在所述光纤探针后端连接激光光源和光谱分析仪，可以获得电刀刀柄内侧光纤探针尖端位置下的组织的拉曼光谱信号，用以识别电刀刀尖所及组织是否癌变，并具有以多种形式提醒功能。

更具体的，本发明的一种带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，该手术电刀结构包括：主机（1）、电刀刀柄（2）、光纤探针（3）电刀电极（4），显示器（5），所述光纤探针（3）排列在电刀电极（4）的内侧。

本发明中，所述主机（1）为整合控制电刀和控制激光释放及光谱捕获和分析功能的智能装置，本发明的一个实施例中，优选主机（1）为由电刀控制器和激光及光谱分析控制器分体式组合装置。

本发明中，所述电刀刀柄（2）在原电刀基础上增加激光光谱调控按钮。

本发明中，所述光纤探针（3）由锥形纳米光纤探针组成；其末端可以连接到可释放激光和捕获和分析拉曼光谱的主机；本发明的一个实施例中，所述光纤探针（3）还可由断面纳米光纤探针组成，其末端可以连接到可释放激光和捕获和分析拉曼光谱的主机。

本发明中，所述电刀电极（4）的内侧前缘排布光纤探针（3）。

本发明中，所述显示器（5）为一种触屏式显示器，可同时辅以红黄绿颜色信号灯和音频提示功能；触屏式显示器附加红、黄和绿色信号指示灯分别表示肿瘤组织、癌前病变和正常组织；本发明的一个实施例中，所述触屏式显示器附加音频喇叭提醒功能。

本发明针对当前常用手术电刀无法自行识别肿瘤组织和正常组织而导致的肿瘤手术切除不彻底或过度切除的不足，提供了一种带有光纤探针的新型手术刀，由于其刀柄内侧排布有光纤探针，可以通过光纤将激光信号传导至手术刀尖端的组织，对当前位置的组织进行拉曼光谱的实时监测和捕获，通过癌变组织和正常组织的拉曼光谱差异，实时识别癌变组织和正常组织，便于在手术切除过程中保证肿瘤切除彻底；且该手术刀具有简单、易操作、使用方便和安全可靠等特点。

本发明与传统的手术刀相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明的智能手术电刀应用光纤将激光传输至手术刀尖端，从而对手术电刀切割位置处的组织拉曼光谱信号的收集，通过计算机计算并和不同组织拉曼光谱数据库比对分析在3秒钟内判断当前组织是否癌变，从而让外科医生实时判断手术过程中要切除的癌变组织的位置，帮助医生在手术中彻底切除癌变组织，降低肿瘤组织残留率，同时避免正常组织的过度切除保护更多的机体功能。通过分析对比拉曼光谱信号的来判断当前组织的癌变状态并显示于触摸显示屏，可分别以红色，黄色和绿色指示灯提示恶性组织，癌前病变和正常组织，同时辅以语音提示功能，提醒医生进行合理的根治切除癌变组织。

2. 本发明的新型智能手术电刀克服了当前常用手术电刀无法识别肿瘤组织和正常组织的不足。彻底改变了外科医生凭借肿瘤患者术前的影像学检查及个人术中所见的经验作出切除范围的判断。这款智能手术电刀不仅仅可以帮助医师科学切除癌变组织，降低对健康人体组织的过多伤害。

3. 本发明的新型智能手术电刀通过实时拉曼光谱分析，具有替代术中快速冰冻诊断功能，将会大大提高手术效率。

4. 本发明的新型智能手术电刀技术可以与智能手术机器人相融合，使得手术得以高度智能化。

附图说明

图1是本发明的第一个实施例，即结合端面光纤探针的新型手术刀的装置示意图。

图2是本发明二个实施例，即结合锥形纳米光纤探针的新型手术刀的装置示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例 1

如图1所示，本发明的能识别肿瘤组织和细胞的智能手术电刀包括整合控制高频手术电刀和控制拉曼光谱的主机1和电刀刀柄2，在此基础上加入了端面光纤探针3，其特征在于，所述光纤3端面平整，其分布在高频电刀电极4的内测，其中光纤3终端可以连接激光源及光谱分析仪已经显示器5。另外，还包括病人极板6和脚踏开关附件7。

在临床实施癌变组织的手术切除过程中，医生使用端面光纤3连接到633nm等的激光光源，连接光源后，手术刀切除到一定的病理组织区域时，先通过光纤将激光打到手术刀柄2尖端的组织获取当前位置的拉曼光谱信号，通过分析对比拉曼光谱信号的判断当前组织的癌变状态并显示于触摸显示屏5，可分别以红色，黄色和绿色指示灯提示恶性组织，癌前病变和正常组织，同时辅以语音提示功能，提醒医生进行合理的根治切除癌变组织。

实施例 2

本发明的另一优选实施例结合附图详述如下：

如图2所示，包括整合高频手术电刀和光谱仪的主机1和电刀控制刀柄2，在此基础上加入了锥形纳米光纤探针3及电刀电极4，，其特征在于，所述锥形光纤探针3尖端尺寸能达到100纳米级，其分布在高频电刀电极4的内测，其中光纤3终端可以整合控制电刀及激光光谱分析仪功能的主机及显示器5。另外该装置还包括病人极板和脚踏开关附件。

在实施临床癌变组织的手术切除过程中，医生使用端面光纤3连接到633nm等的激光光源，连接光源后，手术刀切除到一定的病理组织区域时，先通过光纤将激光打到手术电极4尖端的组织来获取当前位置的拉曼光谱信号，通过分析对比拉曼光谱信号的来判断当前组织的癌变状态并显示于触摸显示屏5，可分别以红色，黄色和绿色指示灯提示恶性组织，癌前病变和正常组织，同时辅以语音提示功能，提醒医生进行合理的根治切除癌变组织。

与端面光纤探针相比，锥形纳米光纤探针能够有效地提高激光的聚集度和散射光的收集效率。在临床癌变组织的手术切除过程中能够有效地提高组织的拉曼光谱强度，从而提高癌变组织的诊断正确率。

Claims (11)

1.一种带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，该手术电刀结构包括：主机（1）、电刀刀柄（2）、光纤探针（3）电刀电极（4），显示器（5），所述光纤探针（3）排列在电刀电极（4）的内侧。

2.根据权利要求1所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述主机（1）是整合控制电刀和控制激光释放及光谱捕获和分析功能的智能装置。

3.根据权利要求2所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述主机（1）是由电刀控制器和激光及光谱分析控制器分体式组合装置。

4.根据权利要求1所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述电刀刀柄（2）在电刀上加设激光光谱调控按钮。

5.根据权利要求1所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述光纤探针（3）由锥形纳米光纤探针组成，其末端连接到可释放激光和捕获和分析拉曼光谱的主机。

6.根据权利要求1所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述光纤探针（3）由断面纳米光纤探针组成，其末端连接到可释放激光和捕获和分析拉曼光谱的主机。

7.根据权利要求1所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述电刀电极（4）的内侧前缘排布光纤探针（3）。

8.根据权利要求1所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述显示器（5）是一种触屏式可同时辅以红黄绿颜色信号灯和音频提示功能。

9.根据权利要求8所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述显示器（5）是一种触屏式显示器。

10.根据权利要求8所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述显示器（5）是一种触屏式显示器附加分别表示肿瘤组织、癌前病变和正常组织的红、黄和绿色信号指示灯。

11.根据权利要求8所述的带有光纤探针的高频手术电刀，其特征在于，所述显示器（5）是一种触屏式显示器附加音频喇叭提醒功能。