CN106999144A - 具穿刺导引功能之超音波探头 - Google Patents
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Abstract
一种改良的超音波探头(100)，其以一超音波换能器为本体(10)，经改良后可以实现患者手术目标区域的准确定位。上述超音波探头(100)至少包含该本体(10)与一卡合件(20)，该本体(10)以其一端接触患者的皮肤(S)，且一侧面开设有由可接触患者的皮肤(S)一端所延伸的一凹槽(11)，而卡合件(20)邻设于本体(10)的凹槽(11)，使得一物件侧面分离或卡合于凹槽(11)中，且卡合件(20)相对于凹槽(11)位于一第一位置与一第二位置；其中，当卡合件(20)相对于凹槽(11)位于第一位置时，物件卡合于凹槽(11)中，反之，当卡合件(20)相对于凹槽(11)位于第二位置时，物件与本体(10)侧面分离。
Description
本发明涉及一种超音波探头，特别是一种开设有凹槽以供物件侧面分离或卡合于其上的超音波探头及其应用的超音波成像系统。
在临床许多治疗手术中，需以针管由体外刺入的方式来施行。然而，因体内结构复杂的关系，对于某些特定部位进行穿刺时，可能会伴随某种程度的困难与施行风险。以临床上的麻醉术为例，目前半身麻醉术可分为脊髓麻醉和硬脊膜外腔麻醉等两种。其中，以硬脊膜外腔麻醉术施行技术难度较高，而此硬脊膜外腔麻醉技术经常用于无痛分娩或术后止痛。
硬脊膜外腔麻醉(Epidural Anesthesia)术是将局部麻醉剂注入硬脊膜外腔(Epidural Space，ES)内，暂时阻断神经网络，以获得预期麻醉效果的方法。此技术相当仰赖施术者(如麻醉医师)的经验和手感，手术进行时，穿刺针将由背部手术目标区域刺入体内，并经数公分盲目穿刺路径后，需准确刺入宽度仅2～7mm的硬脊膜外腔内，再将导管沿着硬脊膜外针的路径放入硬脊膜外腔中，即能移除硬脊膜外针，并透过导管持续给予麻醉药。然而，目前尚未有一个明确且客观的方法来判断硬脊膜外针手术进行时到达的位置。因此，临床上仍存在着穿次过深并导致误刺穿硬脊膜(Dura puncture)的风险，使脊髓液流出造成病人头痛等并发症，或是穿刺部位错误导致麻醉手术失败的情形。
如上所述，现有的鉴别方法多半主要依靠麻醉医师经过多年训练后的手感及主观的判断，对于较复杂患者,麻醉风险就相对提高。而为了避免穿刺失败的风险，目前陆续已有多项侦测定位技术如：压力、电学、光学等方法被开发出来，但这些方法皆无法提供前视的信息，以提供麻醉手术施行时的定位及参考之用。进而，亦有部份医师使用影像(B-mode)超音波的方式由体外进行导引，以辅助硬脊膜外针来刺入硬膜外腔内；然而在施行时,仍然受到组织复杂度的影响，故此方式仍然极为困难。
另外，再以骨折手术为例，传统的骨板固定系统，须直接将患者的皮
肤切开，再置入骨板，如此会造成大面积的伤口，术后也会造成患者相当程度的痛苦。近年来，微创手术是日益受到重视的手术观念，应用于骨科手术可改善传统开创复位内固定手术(ORIF)所引发的感染、愈合不良及延迟愈合等问题。以微创手术进行骨折内固定时，仅藉由几个微小的伤口进行手术，这样不但可以减少患处周遭组织的破坏及出血外，更降低病患的疼痛程度，避免破坏骨折部位组织血液供应，而加快复原及缩减住院时间。而且，也因为术后伤口较小，愈合之后会感觉较为美观。
然而，微创手术碍于在有限的视野下进行，因此必需依赖良好的医学影像辅助才行。再者，于骨折手术的实施，系将骨钉直接锁入骨板螺纹孔，用以固定患部，但如何确认骨板螺纹孔的位置是临床所需克服的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种超音波探头，用于实现患者在其手术施行时目标区域的准确定位。上述超音波探头至少包括一本体与一卡合件，本体具有一超音波换能器，其一端接触患者皮肤，且一侧面开设有由可接触患者皮肤的一端所延伸的一凹槽。而卡合件邻设于本体的凹槽，得使一物件侧面分离或卡合于凹槽中，且卡合件相对于凹槽位于一第一位置与一第二位置；其中，当卡合件相对于凹槽位于第一位置时，物件卡合于凹槽中，反之，当卡合件相对于凹槽位于第二位置时，物件与本体侧面分离。
在本发明的一较佳实施例中，上述物件为一穿刺针。且较佳地，上述穿刺针为一中空结构，而可容纳一超音波探针插入于其中，以侦测穿刺针针尖与目标区域的距离。
在本发明的一较佳实施例中，上述物件为一骨钉。
在本发明的一较佳实施例中，上述超音波扫描装置以凹槽为界，区分出一第一超音波发射区以及一第二超音波发射区。较佳地，第一超音波发射区或第二超音波发射区可调变一超音波扫描角度。
在本发明的一较佳实施例中，上述角度为0-20度(degree)。较佳地，上述角度为5-10度。
在本发明的一较佳实施例中，上述卡合件为一旋转开关或一卡榫。
下面参照图1至图5对本发明进行详细说明，以便进一步了解本发明的特征及其优点。
图1是本发明一较佳实施例的超音波探头的结构示意图；
图2是显示本发明一实施例中卡合件相对于本体位于第一位置时其与穿刺针的结构示意图；
图3A至图3B图是显示本发明一实施例中卡合件相对于本体位于第二位置时其与穿刺针的结构示意图；
图4A至图4D图是显示本发明一实施例中多角度扫描成像图；以及
图5是显示本发明另一实施例中将骨钉定位针经由本体的凹槽确认骨板螺纹孔位置的操作示意图；
附图标记说明：100-超音波探头；10-本体；11-凹槽；12-超音波发射/接收区；20-卡合件；30-穿刺针；40-骨板；S-皮肤；T-目标区域；B-骨头；D1-凹槽之延伸方向；D2-超音波探头之扫描方向。
图1显示了本发明一种超音波探头100，其用于实现患者目标区域T的定位效果。
上述超音波探头100至少包含一本体10与一卡合件20。其中，本体10具有一超音波换能器，以其一端接触患者皮肤S，且其一侧面开设有一凹槽11。在一较佳实施例中，在与超音波探头100的本体10接触患者皮肤S的该端相邻的一侧面开设有凹槽11，较佳地，凹槽11设置于上述侧面的中间，但本发明并不以此为限。此外，凹槽11较佳地可为一长条状开口并由本体10接触患者皮肤S的一端作延伸而具有一延伸方向D1。
另外，本发明所的超音波探头100还包含有两超音波发射区12，其以凹槽11为界设置于本体10接触患者皮肤S的一端处，且该超音波发射区12可调变一超音波入射角度，以配合该超音波扫描装置进行多角度的扫描方式进而降低视觉死角。在较佳实施例中，本体10为一B-mode超音波探
头。
卡合件20邻设于本体10的凹槽11，得使一物件(未图标)可侧面分离或卡合于凹槽11中。上述物件较佳地可为一穿刺针，但本发明并不以此为限。此外，卡合件20可为一旋转开关或一卡榫。
接下来，以硬脊膜外腔麻醉术为例(即物件为穿刺针)来进行以下说明。首先，施术者可将超音波探头100的本体10紧贴于皮肤S表面，藉由超音波影像得到目标区域T(即硬脊膜外腔)的位置，并将其中央对准硬脊膜外腔，以使其前后的两层超音波反射讯号(即黄韧带(Ligamentum Flavum,LF)及硬脊膜(Dura mater,DM))呈现在超音波影像的正中间。如此，便可测出硬脊膜外腔的深度并瞄准好穿刺的方位，作为穿刺路径规划之用。
接着，请参考图2至图3B，其中图2显示了本发明一实施例中卡合件20相对于本体10位于第一位置时其与穿刺针30的结构，图3A至图3B图显示本发明一实施例中卡合件20相对于本体10位于第二位置时其与穿刺针30的结构。具体地说，卡合件20可相对于凹槽11位于一第一位置与一第二位置。其中，如图2所示，当卡合件20相对于凹槽11位于第一位置时，亦即在此为旋转开关的卡合件20朝向凹槽11旋转而使得穿刺针30经卡合件20卡合于凹槽11中，且可经由调整卡合件20而改变穿刺针30针尖相对于目标区域T(即硬脊膜外腔)的距离。随后，如图3A至图3B所示，当穿刺针30针尖到达预定穿刺的深度时，便可使卡合件20相对于凹槽11位于第二位置，此时穿刺针30便可借着设置于超音波探头本体10的侧面的凹槽11而经由侧向完全与超音波探头100分离(如图3B所示)，以便施术者单独以穿刺针进行后续更精确的穿刺。
此外，在较佳实施例中，上述穿刺针30为一中空结构，而可容纳一超音波探针插入于其中。此时，便可进一步利用超音波对于黄韧带(Ligamentum Flavum,LF)及硬脊膜(Dura mater,DM)的反射讯号，在穿刺针30到达硬脊膜外腔前4～5mm时提前侦测出来，使施行手术者得知硬脊膜外腔的距离远近，进而主动调整穿刺的力道，谨慎进行穿刺动作，避免刺穿硬脊膜，降低手术失败的风险。
由于超音波探在一凹槽11结构的设计，于影像上会产生盲区，因此调
变第一超音波发射/接收区与第二超音波发射/接收区12一超音波扫描角度，组合该些区间12的超音波讯号，将会决定扫描范围的盲区大小。参考图4A至图4D，显示本发明一实施案例中多角度扫描成像图；在一实施案例中，第一超音波发射区与第二超音波发射区12具有数个超音波发射端点，借由该些端点发射时序不同，可以调整该些区间12的超音波扫描角度，使其组合于一深度的聚焦平面，如图4A所示，调变这些超音波发射区12在一超音波扫描角度为0degree的超音波影像；如图B所示，调变该些超音波发射区12在一超音波扫描角度为5degree的超音波影像；如图4C所示，调变该些超音波发射区12在一超音波扫描角度为10degree的超音波影像；如图4D所示，调变该些超音波发射区12在一超音波扫描角度为15degree的超音波影像，本发明并不以此为限。
然而，在调整该些区间12超音波入射角度时，虽然扫描角度越大时，可减少盲区范围，但聚焦平面的深度亦会受到限制；在一实施例中，这些角度系为0-20degree，其聚焦平面深度适用于皮下组织所执手术的进行；针对一硬脊膜外腔麻醉术的进行，最佳角度系为5-10degree。
本发明所提供的超音波探头不仅限于应用在硬脊膜外腔麻醉术上，亦可应用于骨折手术中。图5显示了本发明另一实施案例中，将骨钉定位针经由本体的凹槽确认骨板40螺纹孔位置的操作。首先，确认骨头受损(例如：断掉或碎裂)区域，并植入骨板40与骨头B平行；再者，将超音波探头100的本体10紧附于植入有骨板40部位的皮肤S上，由于骨板40与皮肤S间距的阻隔，依循一方向D2进行超音波扫描，以确认骨板40的螺纹孔位置；而后，将骨钉定位针沿凹槽的延伸方向D1刺入，标定骨板40与皮肤S的相对位置，进一步对骨头B进行钻孔、攻牙以及骨钉的锁入，减少伤口面积。
综上所述，本发明目的在于解决脊椎组织穿刺的困难，提供超音波辅助穿刺导引技术，以提高临床手术的成功率及施行运作的效率，并降低操作失败的风险。以施行硬脊膜外腔穿刺为例,可归纳为两阶段的困难：(1)穿刺路径规划的困难，(2)穿刺到位提前(early alert)与实时侦测的困难。因此，本发明提供一超音波探头，其搭配超音波扫描装置及实时影像显示系统，
就可以准确藉由多角度扫描进行穿刺路径的规划。此外，在探头本体的侧面开设有凹槽以使穿刺针通过凹槽，进而更可结合另一超音波探针来达到实时侦测功能。最后，穿刺针与超音波探头更可藉由侧向脱离的方式分开，避免探头在后续施术的干扰。
上列详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的范围，因此凡未脱离本发明精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的范围中。
Claims (9)
- 一种超音波探头，用于实现患者目标区域的准确定位，其特征在于，至少包括：一本体，具有一超音波换能器，其一端接触患者皮肤，本体的一侧面开设有一凹槽，且所属凹槽由接触患者皮肤的一端作延伸；以及一卡合件，邻设于所属本体的凹槽，得使一物件可侧面分离或卡合于凹槽中，所属卡合件相对于凹槽位于一第一位置与一第二位置；其中，当卡合件相对于凹槽位于第一位置时，物件卡合于凹槽中，反之，当卡合件相对于凹槽位于第二位置时，物件可与本体侧面分离。
- 如权利要求1所述的超音波探头，其特征在于，所述物件为一穿刺针。
- 如权利要求2所述的超音波探头，其特征在于，所述穿刺针为一中空结构，并可容纳一超音波探针插入于其中，以检测穿刺针针尖与目标区域的距离。
- 如权利要求1所述的超音波探头，其特征在于，所述物件为一骨钉定位针。
- 如权利要求1所述的超音波探头，其特征在于，超音波换能器以凹槽为界，区分出一第一超音波发射/接收区以及一第二超音波发射/接收区。
- 如权利要求5所述的超音波探头，其特征在于，第一超音波发射/接收区或第二超音波发射/接收区可调变一超音波发射/接收扫描角度。
- 如权利要求6所述的超音波探头，其特征在于，所述角度范围为0–20度。
- 如权利要求7所述的超音波探头，其特征在于，所述角度范围为5-10度。
- 如权利要求1所述的超音波探头，其特征在于，所述卡合件为一旋转开关或一卡榫。
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