CN106999171A - 用于引导手术针的设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有提高准确度的用于引导手术针的设备(100)。所述设备(100)具有用于将所述设备(100)定位在患者上的基座(1)；附接至所述基座(1)的第二弧形构件(6)；可移动附接至所述第二弧形构件(6)的第一弧形构件(4)；在一端附接至针引导支座(3)且在远端可移动附接至所述第一弧形构件(4)的臂(2)，和附接至所述臂(2)以指示垂直参考点，用于测量所述臂(2)从所述垂直参考点相对于所述基座(1)的倾斜角的角标记装置(7)。其中所述第一弧形构件(4)被构造为在所述第二弧形构件(6)上移动以有利于所述针引导支座(3)在头尾向平面中移动且所述臂(2)被构造为在所述第一弧形构件(4)上移动以有利于所述针引导支座(3)在轴向平面中移动。

Description

用于引导手术针的设备
相应申请声明
本申请基于关于新西兰专利申请号701196提交的临时说明书，该说明书的全文内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明基本上涉及用于引导手术针的设备。具体来说，本发明涉及在手术期间用于确定手术针在人患者躯干中的进入位置的用于引导手术针的设备。
背景技术
一般来说，首先通过将成像表面标记物放置在患者(如躯干)上，经由成像技术如计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)扫描患者计算出手术针(如活检针)在患者中的进入点和进入角。针进入点一般是参考最适合成像位置标记物来选择且针相对于扫描平面的进入角是通过扫描机计算机来计算。随后操作员须在将手术针插入患者前例如借助在病床末端的分度器估算所计算得的针进入角。
在针开始进入患者后，通常需要试错以通过手术针重复进入和进一步扫描来重新定位手术针以接触目标(如病灶、流体收集或在无线电或微波组织消融期间)。这个过程的缺点是因针多次进入而延长了操作时间，这可导致患者不适和增加CT扫描的辐射暴露。
用于引导手术针的已知设备包括http://apriomed.com/products/seestar/公开的SeeStar装置。这些已知装置存在的缺点是其在使在轴向和头尾向平面中的手术针的准确进入角与成像机计算得到的进入角匹配方面仍相对不精确，因为设备不得不构造为具有在附接至患者身体前的预测进入角，如果患者身体表面不平整，那么在附接后可导致实际进入角变化。如此一来，已知装置仍然频繁地要求重复进针和扫描以实现成功活检。
最近，已知机器人自动化图像引导立体定位设备，其被专门设计用于确定针进入人患者的位置和角度(主要用于脑部手术)。然而，这些设备很庞大、要通过昂贵的软件升级来维护且难以操作，从而要求高度专业的手术技能。
因此，需要一种具有成本效益和较小侵入性的诊断设备，从而在放置在患者身体上后可以在设备上配置手术针的进入角。
发明目的
本发明的目的是提供解决现有技术的至少一些问题如上文讨论的那些问题的用于引导手术针的设备。
或者，本发明的目的是至少给公众提供可用选择。
发明公开内容
除非上下文明确要求，否则在说明书和权利要求全文中，词语“包括(comprise,comprising)”等是按包容性含义而不是排他性或穷举性含义解释，换句话说，理解为“包括但不限制于”。
在本发明的第一优选实施方案中，提供用于引导手术针的设备，其包括：
·基座，其被构造为用于将引导装置放置在患者上；
·臂，其一端附接至所述针引导支座且在远端附接至第一弧形构件；
·针引导支座，其被构造为用于附接用于手术针的手术针引导件；
·第二弧形构件，其附接至所述基座
其中
·所述第一弧形构件附接至所述第二弧形构件并被构造为在所述第二弧形构件上移动以有利于所述针引导支座在头尾向平面中移动；
·所述臂附接至所述第一弧形构件并被构造为在所述第一弧形构件上移动以有利于所述针引导支座在轴向平面中移动；且
·所述设备还包括角标记装置，其附接至所述臂以指示垂直参考点，用于测量所述臂从所述垂直参考点相对于所述基座的倾斜角。
优选地，所述角标记装置包括指针，所述指针被构造为相对于角度标尺移动以指示所述针引导支座相对于所述基座的倾斜角。
优选地，所述针引导支座是滑架，其被构造为容纳不同直径的针引导件并有利于所述针引导件在所述针引导支座内转动以允许所述针引导件在所述针进入患者后从所述针引导支座释放。
如此一来，所述针引导件从所述针引导支座释放允许在患者内操纵并精密定位针。
优选地，所述基座包括至少一个指标以有利于所述设备在患者上定位。
在本发明的第二优选实施方案中，提供利用本发明设备将手术针定位在患者中的方法，所述方法包括以下步骤：
a.将至少一个位置标记物施加在患者皮肤上；
b.在扫描平面中扫描患者以获得所述患者内的病灶和所述至少一个位置标记物的图像；
c.计算所需的轴向针进入角和针进入深度；
d.在所述患者的皮肤上对应于所述扫描平面与来自步骤b的成像位置标记物中至少一个的交点标记针进入点；
e.将所述设备的基座定位在患者皮肤上，与来自步骤b的所述扫描平面对齐并集中于来自步骤d的所述标记的针进入点；
f.将针引导件附接至所述设备的针引导支座；
g.利用附接至所述臂的角标记装置将一端附接至所述针引导支座且在远端附接至第一弧形构件的所述臂移动至从步骤c计算得到的所需轴向针进入角；和
h.经由针引导件将针插入所述患者以接触在步骤b中成像的所述病灶。
优选地，通过由扫描设备(如计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)扫描仪)产生，从而指示扫描平面的激光线有利于在步骤e中与所述扫描平面对齐的所述基座的定位。
优选地，所述定位手术针的方法还任选地在步骤g)后且在步骤h)前包括以下步骤：经由附接至所述基座的所述第一弧形构件使所述针引导支座在第二弧形构件上移动至在头尾向平面中的所需角。
附图简述
本发明现在将通过仅仅举例的方式并参考任一个附图进行描述，其中：
图1示出本发明优选实施方案的透视示意图，其采用用于引导手术针的设备的形式，具有在垂直位置的针引导件和在侧向位置的角标记装置；
图2示出图1所示优选实施方案的透视示意图，其中针引导件在轴向平面中成25°角；
图3示出图2所示优选实施方案的侧视图；
图4示出图1所示优选实施方案的透视图，其中针引导件在轴向平面中成25°角且在头尾向平面中成20°角；
图5示出图1所示优选实施方案的透视图，其中角标记装置处于正面位置；
图6示出图5所示优选实施方案的侧视图；
图7示出图1所示优选实施方案的侧视图，其中针引导件在头尾向平面中成20°角；
图8示出图1所示优选实施方案的侧视图，其中基座成15°角；
图9示出图1所示优选实施方案的俯视图，其中角标记装置处于正面位置；
图10示出手术假人，其中位置表面标记物作为使用图1所示优选实施方案的方法的一部分施加至其表面；
图11示出图10所示具有供活检的目标病灶的手术假人的CT扫描；
图12示出对图11中成像的病灶实施活检的手术针进入角和进入深度的计算机计算；
图13示出相对于在图10所示手术假人上的表面标记物对预期手术针进入部位进行标记；
图14示出对应于图11所示CT扫描图像的平面，对齐图1设备的基座与来自CT扫描设备的激光线；
图15示出调整图14所示设备在轴向平面的角度以对应于图12所示的计算所得的进入角；
图16示出图15所示的经定位的设备，其中手术针插入手术假人；
图17示出在第一案例研究中的CT扫描，提供实施病灶活检的计算所得进入角和进入深度；
图18示出定位在图17所示手术假人躯干上的图1的设备，其中手术针对应于图17所示的计算所得进入角插入并在轴向平面中成15°角；
图19示出在图18所示插入手术针后手术假人的CT扫描；
图20示出图19所示的CT扫描，其中投射计算机计算的针道以击中目标病灶；
图21示出在第二案例研究中的CT扫描，提供实施病灶活检的计算所得进入角和进入深度；
图22示出在图21所示插入手术针后手术假人的CT扫描；和
图23示出图22所示的CT扫描，其中投射计算机计算的针道以击中目标病灶。
发明内容
本发明的设备提供手术针在轴向平面中和同时在头尾向平面中进入患者的提高的准确度。设备被保持在患者皮肤上，在正确水平位置与来自对患者内的病灶成像的预先患者成像扫描的激光线标记物对齐。基于患者和病灶的扫描图像和计算机确定的接触患者内的病灶所需的手术针进入角和进入深度计算，设备可用于使用正确的角度和径向坐标来定位手术针以实施目标病灶的活检。针的深度是通过针本身上的刻度参考标记确定。
具体实施方式
参考图1至图9，在本发明的优选形式中，基本上通过箭矢100指示用于引导手术针的设备。设备(100)包括基座(1)，其被构造为用于将设备(100)定位在患者皮肤上。虽然将设备(100)设想成在患者的躯干上使用，但这不应视为限制本发明的范围，因为设备(100)可在患者身体的其它区域上用于实施病灶的活检。
设备(100)还包括臂(2)，其在一端以C形夹(3)的形式附接至针引导支座且在其远端附接至第一弧形构件(4)。C形夹(3)有利于手术针(未示出)附接手术针引导件(5)。C形夹(3)具有滑架(3A)，其被构造为容纳不同直径的针引导件并有利于针引导件(5)在C形夹(3)内转动以允许针引导件(5)在针进入患者后从C形夹(3)释放。如此一来，针引导件(5)从针C形夹(3)的释放允许在患者内操纵并精密定位针，和在针未被针引导支座(3/3A)举起时利用针的全长度。
基座(1)包括采用线槽(1A)形式的至少一个指标以有利于设备(100)在患者上相对于由扫描设备(如计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)扫描仪)产生，从而指示扫描平面的激光线的定位。针引导件(5)在孔口(1b)处穿过基座(1)且在针插入患者后通过通道(1c)有利于其从设备(100)释放。参考图8，可以将基座(1)定位在患者身体的角表面上同时维持针引导件(5)的垂直平面。
臂(2)弯曲并通过将第一弧形构件(4)接纳在臂(2)主体内的狭槽(2A)中而附接至相应弯曲的第一弧形构件(4)。这不应视为限制本发明的范围，而是可使用臂(2)与第一弧形构件(4)啮合的其它形式，如企口缝布置。臂(2)在第一弧形构件(4)上延伸有利于针引导支座(3)在轴向平面中移动。
第一弧形构件(4)在一端附接至呈半圆形式的第二弧形构件(6)，所述第二弧形构件进而附接至基座(1)。第一弧形构件(4)被构造为在第二弧形构件(6)上移动以有利于针引导支座在头尾向平面中移动。通过将第二弧形构件(6)接纳在第一弧形构件(4)主体内的狭槽(4A)内，第一弧形构件(4)在第二弧形构件(6)上移动。
第一弧形构件(4)和第二弧形构件(6)可利用固定部件如至少一个螺钉(未示出)而容易地锁定到位以防止弧形构件(4、6)在插入针时移动。
设备(100)还包括角标记装置(7)，其在C形夹(7a)处附接至臂(2)以指示垂直参考点，用于测量臂(2)从垂直参考点相对于基座(1)的倾向或倾斜角。角标记装置任选地包括角度标尺(未示出)和加权指针(7b)。C形夹(7a)有利于角标记装置(7)转动至前位(例如在图2中示出)或侧位(例如在图1中示出)或之间的任何位置以能够在使用期间轻易阅读角标记装置(7)。或者，角标记装置(7)可以是不脱离本发明范围的数字读出陀螺仪。
基座(1)的位置不必在水平面中。其可以放置成任何角度且只要角标记装置(7)匹配所需进入角，手术针引导件(5)和手术针将处于那个所需角度。如此一来，设备(100)具有优势在于可以在设备(100)已附接至患者躯干后配置所需进入角，从而提高使用时手术针进入的准确度并给操作员提供改善的易用性，因为在患者身体上定位针不需要复杂计算，这减少了针重复进入的次数和所需的确认扫描，这减小对患者的辐射暴露。
参考图10至图23，在使用时将多个位置标记物(8)施加在患者(由手术假人躯干(9)(图10中示出)指示)皮肤上。用成像机如计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)扫描仪扫描患者。利用沿特定扫描平面(200；在图11中示出)所得的扫描获得在患者内的病灶(10)和位置标记物(8)的图像。计算机计算所需的轴向针进入角和针进入深度(在图12中示出为11)。在患者皮肤上对应于扫描平面激光线(在图13上以12指示)与确定最近或最合适路径的成像位置标记物(8)(例如，如果内脏器官在由最近成像位置标记物所指示的路径中)的交点标记针进入点。通过胶带将设备(100)的基座(1)固定在患者皮肤上并与激光扫描平面线(12)对齐且集中于标记的针进入点(见图14)。在将设备(100)定位在患者皮肤上前，将针引导件(5)附接至C形夹(3)。按先前计算机计算那样，利用角标记装置(在图15中示出为分度器标尺13)使臂(2)在第一弧形构件(4)上移动至所需轴向针进入角。以正确针进入角通过针引导件(5)将针(在图16上示出为14)插入患者，以随后通过参考针本身的刻度参考标记(未示出)将针插入至所需深度，来接触病灶(10)。如果需要，还可以通过在第二弧形构件(6)上移动第一弧形构件(4)来移动臂(2)，从而在头尾向平面中将针引导支座(5)移动至所需角度。
试验1
图17至图20示出第一个试验案例研究的结果。病灶(15)和位置标记物(16)的CT扫描还示出对箭矢A所指示的病灶(15)实施活检的计算机计算所需进入角15.374°和所需进入深度6.609cm。图18示出定位在患者上的设备(300)，其中手术针(17)在轴向平面中按指针(18)所指示的所需15°角插入。图19示出手术假人的CT扫描，其中图18中所示的手术针(19)在按所需进入角(15°)进行单次针进入后开始插入。图20示出针(19)完全插入至所需进入深度以击中目标病灶(15)的CT扫描。
试验2
图21至图23示出第二个案例研究的结果。图21示出具有由箭矢B指示的计算针进入的CT扫描，其中对病灶(20)实施活检所需的计算进入角为20.221°和针进入深度为6.751cm。图22示出手术针(21)在以所需进入角(20°)进行单次针进入后开始插入的手术假人CT扫描。图23示出针(21)完全插入至所需进入深度以击中目标病灶(20)的CT扫描。
优点
本发明提供相比于现有技术的值得注意的优点，包括：
·在轴向平面和头尾向平面中以任何倾斜角活检针进入患者躯干的提高角度准确度，从而通过减少对多次针进入的需求向患者提供较小侵入性的手术；
·相比于现有活检手术的改善的易用性；和
·改善的手术速度，提供实时或近实时监测，从而减小辐射暴露剂量。
替换/修改
本发明还可在广义上视为以零件、元件或特征中的两个或更多个的任何或所有组合的形式存在的在申请说明书中个别或共同指出或指示的零件、元件和特征。
当前述描述提及整体或具有其已知等效物的部件时，将那些整体并入本文如同个别陈述一般。
应注意，本领域技术人员将明白对本文所描述的当前优选实施方案的各种变化和修改。这些变化和修改可以在不脱离本发明精神和范围的情况下且不削弱其伴随优势的情况下实施。因此预期这些变化和修改包括在本发明内。
已通过仅仅举例的方式描述本发明的方面，且应理解可在不脱离由下文权利要求所定义的范围的情况下对其作出修改和添加。

Claims (9)

1.一种用于引导手术针的设备，其包括：
·基座，其被构造为用于将所述设备放置在患者上；
·针引导支座，其被构造为用于附接用于手术针的手术针引导件；
·臂，其一端附接至所述针引导支座且在远端附接至第一弧形构件；
·第二弧形构件，其附接至所述基座
其中
·所述第一弧形构件附接至所述第二弧形构件并被构造为在所述第二弧形构件上移动以有利于所述针引导支座在头尾向平面中移动；
·所述臂附接至所述第一弧形构件并被构造为在所述第一弧形构件上移动以有利于所述针引导支座在轴向平面中移动；且
·所述设备还包括角标记装置，其被附接至所述臂以指示垂直参考点，用于测量所述臂从所述垂直参考点相对于所述基座的倾斜角。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述角标记装置包括指针，所述指针被构造为相对于角度标尺移动以指示所述针引导支座相对于所述基座的倾斜角。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述针引导支座是滑架，其被构造为容纳不同直径的针引导件并有利于所述针引导件在所述针引导支座内转动以允许所述针引导件在所述针进入所述患者后从所述针引导支座释放。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述基座包括至少一个指标以有利于所述设备在所述患者上定位。
5.一种利用如权利要求1至4中任一项所述的设备相对于患者定位手术针的方法，所述方法包括以下步骤：
a.将至少一个位置标记物施加在患者皮肤上；
b.在扫描平面中扫描所述患者以获得所述患者内的病灶和所述至少一个位置标记物的图像；
c.计算所需的轴向针进入角和针进入深度；
d.在所述患者的皮肤上对应于所述扫描平面与来自步骤b的成像位置标记物中至少一个的交点标记针进入点；
e.将所述设备的基座定位在患者皮肤上，与来自步骤b的所述扫描平面对齐并集中于来自步骤d的所述标记的针进入点；
f.将针引导件附接至所述设备的针引导支座；
g.利用附接至所述臂的角标记装置将一端附接至所述针引导支座且在远端附接至第一弧形构件的所述所述设备的臂移动至从步骤c计算得到的所需轴向针进入角；和
h.经由针引导件将针插入所述患者以接触在步骤b中成像的所述病灶。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过由扫描设备(如计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)扫描仪)产生，从而指示所述扫描平面的激光线有利于在步骤e中与所述扫描平面对齐的所述基座的定位。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述方法在步骤g)后还包括以下步骤：经由附接至所述基座的所述第一弧形构件使所述针引导支座在第二弧形构件上移动至在所述头尾向平面中的所需角。
8.一种用于引导手术针的设备，其实质上如本文所描述并参考附图1至9中任一个所图示。
9.一种利用如权利要求1至4中任一项所述的设备相对于患者定位手术针的方法，其实质上如本文所描述并参考附图10至23中任一个所图示。
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