DE69633640T2

DE69633640T2 - Seuerung für eine automatische biopsie-vorrichtung

Info

Publication number: DE69633640T2
Application number: DE69633640T
Authority: DE
Inventors: A. Mark RITCHART; H. Fred BURBANK
Original assignee: Biopsys Medical Inc
Current assignee: Biopsys Medical Inc
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2016-12-05
Also published as: JP2001515372A; DE69633640D1; ES2300701T3; CA2239614A1; EP1428477B1; CA2239614C; US5769086A; EP0939604A4; DE69637419D1; EP0939604A1; DE69637419T2; EP1428477A1; WO1997020504A1; EP0939604B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Probensammeln und genauer verbesserte Kontrollsysteme für Biopsievorrichtungen.
Es ist oft wünschenswert und häufig erforderlich, einen Gewebeteil von Menschen und anderen Tieren zu beproben oder zu testen, insbesondere bei der Diagnose und Behandlung von Patienten mit Krebs, prämalignen Zuständen und anderen Erkrankungen und Störungen. Typischerweise wird, im Falle von Krebs, wenn der Arzt durch Eingriffe wie Palpation, Röntgen oder Ultraschallbildgebung feststellt, dass verdächtigen Umstände existieren, eine Biopsie durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Zellen krebsartig sind. Die Biopsie kann durch eine offene oder perkutane Technik durchgeführt werden. Eine offene Biopsie, die ein invasiver chirurgischer Eingriff unter Verwendung eines Skalpells ist und direktes Sehen des Zielgebietes umfasst, entfernt die gesamte Masse (Exzisionsbiopsie) oder einen Teil der Masse (inzidierende Biopsie). Perkutane Biopsie andererseits wird üblicherweise mit einem nadelähnlichen Instrument durch einen vergleichsweise kleinen Einschnitt durchgeführt, blind oder mit der Hilfe einer künstlichen Bildgebungsvorrichtung, und kann entweder eine Feinnadelaspiration (FNA) oder eine Kernbiopsie sein. Bei der FNA-Biopsie werden einzelne Zellen oder Cluster von Zellen für die zytologische Untersuchung erhalten und können beispielsweise als ein Papanicolaou-Abstrich hergestellt werden. Bei der Kernbiopsie wird, wie der Begriff suggeriert, ein Gewebekern oder Gewebefragment für die histologische Untersuchung erhalten, die vermittels eines Gefrierschnittes oder Paraffinschnittes durchgeführt werden kann.
Die Art der verwendeten Biopsie hängt zum großen Teil von den bei dem Patient gegebenen Umständen ab und kein einzelnes Vorgehen ist für alle Fälle ideal. Kernbiopsie ist jedoch bei einer Vielzahl von Zuständen extrem nützlich und wird von den Ärzten häufiger genutzt.
Zwei Arten von bildgesteuerten perkutanen Kernbrustbiopsievorrichtungen sind derzeit verfügbar. Ein derartiges Instrument ist eine federangetriebene Einwegvorrichtung, wie die BIOPTY^®-Kanone, die von C. R. Bard Inc. erhältlich ist. Eine derartige Kanone ist in den US- Patenten 4,699,154 und 4,944,306 gezeigt und beschrieben, ebenso wie in dem erneut erteilten US-Patent Nr. Re 34,056. Die Vorteile und Nachteile von dieser Art von Instrument werden detailliert in US 5,526,822 diskutiert. Die zweite Art von bildgesteuertem perkutanem Kernbrustbiopsieinstrument, das derzeit verfügbar ist, ist eine Vakuum-unterstützte automatische Kernbiopsievorrichtung. Eine derartige erfolgreiche Biopsiekanone ist in dem zuvor erwähnten US 5,526,822 und in US 5,649,547 gezeigt und beschrieben, die beide dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung gehören. Diese Kanone umfasst eine Durchstichkanüle und eine Schneidkanüle und weist die Fähigkeit auf, aktiv Gewebe vor dem Schneiden des Gewebes zu ergreifen. Es sind Mechanismen zur drehenden Orientierung der Durchstichkanüle enthalten, die eine Gewebegreifkerbe nahe ihrem distalen Ende aufweist, so dass sich die Kerbe in einer erwünschten winkligen Orientierung zum Aufnehmen einer Gewebeprobe befindet. Zusätzliche Mechanismen erlauben der Schneidkanüle, sich axial zu bewegen, so dass sie wie erwünscht zurückgezogen und nach vorne bewegt werden kann, und sich auch drehend zu bewegen, um den Schneidvorgang zu unterstützen. Das aktive Ergreifen erlaubt das Beproben durch nicht-homogene Gewebe, was bedeutet, dass die Vorrichtung auch in der Lage ist, durch hartes und weiches Gewebe zu schneiden. Die Kanone umfasst auch Mittel zum Steuern und Positionieren der Schneidkammer in willkürlichen Positionen um und entlang die Längsachse, Mittel zum schnellen und atraumatischen Entfernen einer willkürlichen Anzahl von Kernproben mit nur einer Nadeleinführung in den Körper und das Organ, und Mittel zum Codieren und Decodieren des Ortes, von dem die Proben erhalten wurden. Zusammen erlauben diese Fähigkeiten ein vollständigeres Beproben von großen Läsionen und die vollständige Entfernung von kleinen Läsionen. Diese Art von Instrument ist sehr erfolgreich dahingehend gewesen, dass es das Erhalten einer Vielzahl von Gewebeproben von verschiedenen Stellen mit nur einer Nadeleinführung erlaubt, ebenso wie das Erhalten von Proben hoher Qualität in einer Art und Weise, die nicht die unmittelbare Handhabung der Proben durch den Betreiber erforderlich macht.
Bis vor kurzem sind Vakuum-unterstützte automatische Kernbiopsievorrichtungen von der in den vorher erwähnten US 5,526,822 und US 5,649,547 offenbarten Art manuell betrieben worden, nachdem die Durchstichnadelvorrichtung wie erwünscht benachbart einer Zielläsion lokalisiert ist. Die Mechanismen zum Drehen der Durchstichkanüle und zum Drehen und axialen Versetzen der Schneidkanüle sind typischerweise initiiert worden durch manuelles Betätigen eines Schalters, um einen Antriebsmotor zu aktivieren. Es wäre jedoch mit erheblichen Vorteilen verbunden, in der Lage zu sein, alle Aspekte des Gewebegewinnungsverfahrens automatisch zu steuern, einschließlich der Steuerung des Abschneiders, des Aspirierens und Orientierens der Gewebe aufnehmenden Kerbe, so dass der Verwender frei ist, sich vollständig auf den medizinischen Eingriff selbst zu konzentrieren, und um die Genauigkeit und Effizienz des Eingriffes zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung erreicht das zuvor erwähnte Ziel, indem ein automatisches Kontrollsystem für eine Vakuum-unterstützte automatische Kernbiopsievorrichtung bereitgestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen System wird nicht nur, wie bereits im Stand der Technik, die Durchstichnadel automatisch zu der Zielgewebeläsion gesteuert, sondern die Drehorientierung der Durchstichnadel und der mit ihr verbundenen Gewebeaufnahmekerbe, werden ebenso wie das axiale Positionieren und Drehen der Schneidkanüle gleichermaßen automatisch gesteuert.
Entsprechend muss ein klinischer Anwender nur die erwünschten Stellen innerhalb der Zielläsion markieren, von denen Gewebeproben erwünscht sind, und das automatische Kontrollsystem wird die Vorrichtung betreiben, um Proben von den markierten Stellen zu gewinnen.
Genauer wird eine automatische Biopsievorrichtung bereitgestellt, die eine erste verlängerte Kanüle mit einem distalen Ende zum Eindringen in Gewebe und eine Kerbe, die proximal zu dem distalen Ende angeordnet ist, zum Aufnehmen eines Teils des Gewebes, das benachbart der Kerbe angeordnet ist, umfasst. Eine zweite verlängerte Kanüle mit einem scharfen distalen Ende ist koaxial zu der ersten Kanüle angeordnet, so dass die zweite Kanüle entlang der ersten Kanüle verschiebbar ist zum Abschneiden des Gewebes, das in die Kerbe vorsteht, wenn sich die zweite Kanüle über die Kerbe schiebt. Dieser Vorgang bedingt, dass der Teil von geschnittenem Gewebe innerhalb der ersten verlängerten Kanüle proximal zu dem distalen Ende der ersten Kanüle abgelegt wird.
Auch umfasst in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein erster Antriebsmechanismus zum drehenden Antrieb der ersten Kanüle um ihre Längsachse, so dass die Kerbe in irgendeine erwünschte Orientierung zum Beproben von Gewebe von verschiedenen Stellen um die erste Kanüle herumgedreht werden kann, und ein zweiter Antriebsmechanismus zum Bewegen der zweiten Kanüle relativ zur ersten Kanüle. Ein Kontrollgerät mit einem Bildschirm, um einem Anwender eine Zielläsionssstelle zu zeigen, und ein Prozessor zum Entgegennehmen von Anweisungen von dem Anwender betreffend Bereiche der Zielläsion, von der Gewebeproben entnommen werden sollen, sind auch Teil des Systems.
Wichtig ist, dass eine Steuerung verwendet wird, die einen Teil des Prozessors umfassen kann oder nicht, zum Entgegennehmen von Anweisungen von dem Prozessor und zum automatischen Steuern des ersten Antriebsmechanismus, um die Kerbe in eine erwünschte Orientierung zu drehen, um eine Gewebeprobe zu erhalten, und des zweiten Antriebsmechanismus, um die zweite Kanüle zu bewegen, um die Gewebeprobe zu schneiden, so dass sie innerhalb der ersten Kanüle abgelegt wird.
Zwei verschiedene Ansätze können verfolgt werden, um Anweisungen an den Prozessor zu geben. In einem offenbarten Ansatz zeigt der Verwender auf dem Kontrollgerätbildschirm einen jeden speziellen Punkt, von dem Gewebeproben entnommen werden sollen, um die Zielläsion effektiv zu beproben, durch „Anklicken" der Punkte mit der Maus oder einer anderen Verfolgungsvorrichtung. Dann werden die Koordinaten dieser Punkte durch den Prozessor an die Steuerung übertragen, um die Vorrichtung zu führen, um Proben an einem jeden dieser Punkte zu erhalten. Gemäß der Erfindung deckt der Anwender nur den Teil ab, von dem Gewebeproben genommen werden sollen (d. h. deckt die Zielläsion ab), durch Ziehen des Bildschirmcursors über den Abschnitt unter Verwendung seiner Maus. Der Prozessor berechnet dann die spezifischen Punkte, von denen Gewebeproben entnommen werden sollen, um die gesamte abgedeckte Region effektiv zu beproben, und überträgt die Koordinaten dieser berechneten Punkte an die Steuerung.
Die Erfindung kann zusammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen davon am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten veranschaulichenden Zeichnungen verstanden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer bekannten automatischen Kernbiopsievorrichtung von der in US 5,526,822 und US 5,649,547 gezeigten und beschriebenen Art;
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Abschnittes von 1, der mit dem Bezugszeichen 2 beschrieben ist;
3 ist eine Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Nadelanordnung;
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linien 4-4 von 3;
5 ist eine schematische Draufsicht, von der linken Seite, eines Teils der Nadelanordnung der in 1 dargestellten Vorrichtung, die die Vorrichtung zeigt, bevor sie in eine Zielläsion eindringt;
6 ist eine schematische Draufsicht ähnlich der von 5, die die Vorrichtung zeigt, nachdem sie in die Zielläsion eingedrungen ist, in einer Position, um das Sammeln von Gewebeproben zu beginnen;
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang den Linien 7-7 von 6;
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich der von 7, die das Zurückziehen des Abschneiders nach Einführen der Nadel in die Zielläsion darstellt;
9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich der von 7, die das Prolabieren von Gewebe in die Gewebe aufnehmende Öffnung nach dem Anlegen von Unterdruck darstellt;
10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich der von 7, die das gleichzeitige Drehen und distale Vorwärtsbewegen des Abschneiders darstellt, um eine Gewebeprobe abzuschneiden;
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich der von 7, die das proximale Zurückziehen des Abschneiders mit der darin enthaltenen Gewebeprobe zeigt;
12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Schnittstelle zwischen dem proximalen Ende der Gewebekassette und dem Gewebekassettengehäuse, die den Betrieb des Ausstoßstiftes zeigt, um die Gewebeprobe in der Gewebekassette zurückzuhalten, wenn der Abschneider proximal zurückgezogen wird;
13 ist eine Querschnittsansicht entlang den Linien 13-13 von 9;
14 ist eine Querschnittsansicht entlang den Linien 14-14 von 11;
15 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der von 13, wobei die äußere Nadel und der innere Abschneider um etwa 90° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht worden sind, um eine zweite Gewebeprobe zu nehmen;
16 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der von 14, wobei die äußere Nadel und der innere Abschneider um etwa 300° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht worden sind und eine vierte Gewebeprobe entnommen worden ist;
17 ist eine perspektivische Ansicht eines bekannten motorangetriebenen Biopsienadelpositionsmechanismus, der in dem Steuerungssystem der Erfindung verwendet ist, um die Bewegung der in 1 gezeigten Biopsievorrichtung zu steuern;
18 ist ein schematisches Diagramm, das einen ersten offenbarten Ansatz zum Steuern der Bewegung der in 1 gezeigten Biopsievorrichtung zeigt; und
19 ist ein schematisches Diagramm, das den Ansatz der Erfindung zum Steuern der Bewegung der in 1 gezeigten Biopsievorrichtung zeigt.
Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme nun genauer auf die 1, 2, und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer automatischen Kernbiopsievorrichtung 10 von der in den verwandten Patenten US 5,526,822 und US 5,641,547 offenbarten Art dargestellt. Das dargestellte Biopsieinstrument umfasst ein Gehäuse 12, aus dem sich eine Nadelanordnung oder Probenkörper 14 erstreckt. Der Probenkörper 14 umfasst eine hohle äußere Durchstichnadel 16 und einen inneren Abschneider 18 mit eine Hohlraum 20 (2), ein Sondengehäuse 22 und eine Gewebeaufnahmekerbe 24. Eine Aspirationsöffnung 26 ist ausgeführt für die Befestigung an eine Unterdruckquelle 27 durch ein Rohr oder einen Schlauch 27a, um die Kerbe 24 zu aspirieren. Bevorzugterweise wird das Vakuum durch einen getrennten Vakuumhohlraum 28 bereitgestellt, kann aber alternativ oder gleichzeitig direkt durch die Hohlräume der hohlen äußeren Durchstichnadel 16 bzw. des inneren Abschneiders 18 bereitgestellt werden, sofern erwünscht.
Das Gehäuse 12 ist so dargestellt, dass der Deckel 30 weggebrochen ist, um das Innere des Gehäuses zu zeigen. Darin enthalten sind die Antriebsmechanismen und Steuerungen zum Betreiben des Sondenkörpers 14. Diese Mechanismen umfassen ein Kerbenausrichtungsantriebssystem, das einen Kerbenausrichtungsmotor 32 umfasst, der durch ein Strom/Steuerkabel 34 gesteuert und mit Strom versorgt wird. Der Kerbenausrichtungsmotor 32 treibt ein erstes Kerbenausrichtungszahnrad 36 an, um ein Kerbenausrichtungsantriebszahnrad 38 zu drehen oder dadurch hindurch zu oszillieren, wobei das erste Kerbenausrichtungszahnrad 36 wiederum ein zweites Kerbenausrichtungszahnrad 40 vermittels eines Schaftes 42 antreibt, um sich zu drehen oder zu oszillieren. Ein Kerbenausrichtungszahnrad 44, das durch das zweite Kerbenausrichtungszahnrad 40 angetrieben wird, ist so ausgeführt, dass es die äußere Durchstichnadel 16 dreht oder durch einen Bogen von 360° oszilliert zu dem Zweck, eine Vielzahl von Gewebeproben von verschiedenen Orientierungen zu erhalten, wie im folgenden hierin umfänglicher beschrieben werden wird.
Zusätzlich zu dem Kerbenausrichtungsantriebssystem umfasst das Gehäuse 12 eine Vorschubanordnung 46 zum Drehen, Oszillieren, Zurückziehen und nach vorne Bewegen des Abschneiders 18. Eine Vorschubanordnungsabdeckung/Einschnappklinke 48 ist an der Vorschubanordnung 46 vermittels eines Gelenks 50 angebracht, um das die Abdeckung/Einschnappklinke 48 von ihrer offenen Position (in 1 gezeigt) in ihre geschlossene Position geschwenkt werden kann, die die Vorschubanordnung abdeckt. In der Vorschubanordnung 46 befindet sich ein Abschneiderzahnrad 51, das durch Ineinandergreifen mit einem Abschneiderantriebszahnrad 52 angetrieben wird, um den Abschneider 18 zu drehen oder zu oszillieren. Dieses Abschneiderantriebszahnrad wird angetrieben durch einen Abschneiderzahnradantriebsriemen 54 durch einen Abschneiderantriebsmotor 56, um sich zu drehen oder zu oszillieren. Die Vorschubanordnung 46 ist mit einem Gewinde mit einem Kugelrollzahnrad 58 durch einen Kugelumlaufspindelflansch 60 für eine lineare Bewegung daran entlang angebracht, wodurch der Abschneider in die Lage versetzt wird, wie erwünscht zurückgezogen und nach vorne bewegt zu werden. Das Kugelrollzahnrad 58 wird vermittels eines Kugelumlaufspindelantriebsmotors 62 durch einen Kugelumlaufspindelantriebsriemen 64 rotationsmäßig angetrieben. Der Abschneiderantriebsmotor 56 und der Kugelumlaufspindelantriebsmotor 62 werden jeweils durch ein Abschneiderzahnradantriebsstrom/-steuerkabel 66 mit Strom bzw. einem Kugelumlaufspindelantriebsmotorstrom/-steuerkabel 68 versorgt und gesteuert. All diese verschiedenen Motorstrom/-steuerkabel 34, 66 und 68 sind wiederum mit einem Einheitsstrom/-steuerkabel 70 verbunden, das die Biopsievorrichtung 70 mit einer Biopsievorrichtungsstrom- und Steuereinheit 72 (18 und 19) verbindet, was detaillierter im folgenden beschrieben werden wird.
Innerhalb der hohlen äußeren Durchstichnadel 16 und des inneren Abschneiders 18 ist ein Ausstoßstift 74 teleskopartig und koaxial angeordnet. Er ist an einem Ausstoßsitz 76 so angebracht, dass er stationär ist und ist bevorzugterweise aus rostfreiem Stahl hergestellt, kann aber auch aus anderen biokompatiblen Materialien wie beispielsweise Kunststoff hergestellt sein. Der Stift 74 ist bevorzugterweise röhrenförmig und der Sitz 76 dient als eine zweite Vakuumöffnung, die Vakuum durch die Nadel und den Abschneider 18 anlegt.
Das Biopsieinstrumentengehäuse 12 ist bevorzugterweise auf einem Sockel angebracht, der so ausgeführt ist, dass er mit einer I-Trägerschiene 78 eines Punktionsarmes 80 für eine stereotaktische bildgebende Einheit zusammenpasst, wie in 17 dargestellt. Natürlich kann er modifiziert und so konstruiert sein, dass er mit irgendeiner der verschiedenen bildgebenden Einheiten übereinstimmt und dazu passt, die in der Industrie verfügbar sind, aber eine in 17 gezeigte bevorzugte Einheit wird hergestellt von Fischer Imaging Corporation aus Denver, Colorado, und ist detaillierter in US-Patent Nr. 5,240,011 von Assa beschrieben. Der Punktionsarm 80 umfasst einen Linearmotor 82 auf der Schiene 78, auf der das Biopsieinstrumentengehäuse 12 angebracht ist, wobei der Linearmotor angeordnet ist, um sich linear entlang der Schiene 78 zu bewegen, wodurch bedingt wird, dass sich das Gehäuse 12 in ähnlicher Weise linear wie erwünscht fortbewegt. Die Schiene 78 ist wiederum auf einem Kardangehäuse 84 angeordnet, das um eine vertikale Achse 86 schwenkbar ist, um sowohl eine Dreh- als auch Translationskontrolle des Biopsieinstrumentes bereitzustellen.
Ein Durchstichmechanismus (nicht gezeigt) kann auch in dem Gehäuse 12 des Biopsieinstrumentes 10 enthalten sein, sofern erwünscht, der bevorzugterweise federangetrieben ist, so dass er „abgefeuert" werden kann, um schnell das ganze Sondengehäuse distal nach vorne zu bewegen, um die Spitze der äußeren Durchstichnadel 16 an der Stelle zu lokalisieren, von der eine oder mehrere Gewebeproben erwünscht sind.
Im Betrieb wird, wie in den zuvor erwähnten ebenfalls anhängigen Anmeldungen beschrieben, die Spitze 88 der Nadel 16 zuerst in die Position gebracht, um in die Läsion oder ausgewähltes Gewebe 90, das beprobt werden soll (5 und 6), einzudringen. Die anfängliche globale Position der Spitze 88 bezüglich des Gewebebereiches, der beprobt wird, wird bestimmt durch die Gesamtposition des Biopsieinstrumentes 10 bezüglich des Patienten. Dies wird in einer Art und Weise erreicht, die in der Technik gut bekannt ist, unter Verwendung des Punktionsarmes 80 eines bekannten stereotaktischen Führungssystems, und ein derartiges bevorzugtes Verfahren zum Positionieren der Spitze 88 benachbart der spezifischen Läsionsbereiches 90, der beprobt werden soll, wie in 5 dargestellt, ist in dem zuvor erwähnten Patent Nr. 5,240,011 von Assa beschrieben.
Wenn sich die Spitze 88 einmal benachbart des spezifischen Läsionsbereiches, der beprobt werden soll, befindet (5), wird eine Feineinstellung des Ortes der Spitze 88 innerhalb der Gewebeprobe (6) in bekannter Art und Weise durch Betreiben des Linearmotors 82 erreicht, um dabei die hohle äußere Durchstichnadel 16 entlang ihrer Achse nach vorne zu bewegen und zurückzuziehen. In einigen Ausführungsformen kann eine Vorrichtung mit potentieller Energie, wie beispielsweise eine Feder, verwendet werden, um die Spitze in einer distalen Richtung „abzufeuern", um zu bedingen, dass die Nadel in die Läsion eintritt.
Es ist bevorzugt, dass die Steuerung des Punktierungsarmes 80 oder einer äquivalenten Vorrichtung zum Bewegen der Nadel 16 relativ zur Läsion 19 unter Verwendung eines computerisierten Kontrollsystems 92 automatisch erreicht wird, ähnlich dem in den 18 und 19 gezeigten. Das System 92 umfasst bevorzugterweise ein Personalcomputer-System, das ein Bildschirmkontrollgerät 94, eine Tastatur 96, eine Verfolgungseinheit wie beispielsweise eine Maus 98 und einen Prozessor oder CPU 100 enthält. Eine Steuerung 102 ist funktionsfähig mit dem Prozessor 100 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung 102 eine Relaisvorrichtung, die mit sowohl der Biopsievorrichtungsstrom- und Kontrolleinheit 72 als auch einer Punktionsarmstrom- und Kontrolleinheit 104 verbunden ist. Natürlich können verschiedene Systemvarianten verwendet werden und man erwartet, dass mehrere Alternativen über die Zeit verfügbar sein werden mit Blick auf die sich schnell entwickelnde Technologie auf dem Gebiet der Steuerung und der Computer. Zum Beispiel kann es in einigen Fällen bevorzugt sein, eine Steuerung 102 zu verwenden, die sich innerhalb des Computersystems befindet und vielleicht mit dem Prozessor 100 integriert ist.
Die Positionierungsbewegung der Nadel bezüglich der Zielläsion 90, indem der Linearmotor 82 des Punktierungsarmes 80 bewegt wird, wird durch einen Anwender in bekannter Art und Weise initiiert, wie in dem zuvor erwähnten Patent von Assa beschrieben, beispielsweise unter Verwendung eines Filmdigitalisierungsgerätes und eines Koordinatenrechners (nicht gezeigt), um die Zielläsion 90 innerhalb der Brust der Patientin zu digitalisieren und dann die Raumkoordinaten der Läsion zu berechnen. Die berechneten Raumkoordinaten erscheinen dann auf dem Anzeigenkontrollgerät 94 und der Verwender nutzt die Maus 98, um den Biopsienadelpositionierungsmechanismus 80 automatisch einzustellen, so dass die Biopsienadel 16, die daran angeordnet ist, genau zum Einführen in die Läsion 90 durch Drücken entsprechender Taste auf der Handsteuerung oder der Maus 98 positioniert wird. Diese Anweisungen werden zu dem Prozessor 100 übertragen, der die notwendigen Koordinaten für die erwünschte Nadelspitzenstelle berechnet und wiederum die Steuerung 102 bezüglich dieser Koordinaten anweist. Die Steuerung 102 weist dann die Punktierungsarmstrom- und Steuereinheit 104 an, um den Punktierungsarm 80 so zu betreiben, dass er den Linearmotor 82 bewegt, bis die Spitze 88 der Nadel an den berechneten Koordinaten angeordnet ist. Alternativ kann der Punktierungsarm 80 manuell unter Verwendung der Maus 98 gesteuert werden, um die Nadel an die erwünschte Eintrittsstelle zu steuern. In diesem Falle werden die Koordinaten des Cursors auf dem Anzeigenbildschirm direkt durch den Prozessor an die Steuerung übertragen, während die Maus bewegt wird, um den Cursor an die Zielstelle zu steuern, um die Punktionsarmstrom- und Steuereinheit 104 anzuweisen.
Obwohl ein Punktierungsarm 80 gezeigt und als das bevorzugte Mittel zum Bewegen der Nadel 16 an die Stelle der Zielläsion 90 gezeigt und beschrieben worden ist, können natürlich andere Ausrüstungsalternativen verwendet werden, um das gleiche Endergebnis zu erzielen. Es kann sogar in bestimmten Fällen erwünscht sein, die Nadel 16 in einer stationären Position zu halten und die Zielläsion des Patienten zu der Stelle der Nadel unter Verwendung eines Punktierungstisches oder dergleichen zu bewegen.
Unter besonderer Bezugnahme nun auf die 7 bis 12 wird die Nadel 16, wie in 7 dargestellt, bevorzugterweise in die Läsion 90 eingeführt, wobei sich der innere Abschneider 18 in seiner vollständig nach vorne geschobenen Position befindet, um die Kerbe 24 abzuschließen und somit ein Abschleifen und Zerreißen des Gewebes während der langsamen Linearbewegung der Nadel 16 zu vermeiden. Gemäß dieser Erfindung verwendet der klinische Anwender ein Bild der Zielläsion 90 auf einem Schirm 110 des Anzeigenkontrollgerätes 96, das durch eine geeigneten bildgebende Ausrüstung erzeugt wird, die es digitalisiert und auf dem Bildschirm 110 präsentiert. Wie in 18 gezeigt, verwendet der Anwender in einem offenbarten Ansatz die Verfolgungsvorrichtung oder Maus 98, um eine Vielzahl von erwünschten Punkten 112 innerhalb der Läsion „anzuklicken" oder anzuzeigen. Diese Punkte 112 stellen Punkte dar, von denen Gewebeproben genommen werden sollten, um die gesamte Zielläsion wirksam zu beproben. Der Prozessor 102 überträgt dann die Stellen von einem jeden dieser spezifischen Punkte an die Steuerung 104, die wiederum die Biopsievorrichtungsstrom- und Steuereinheit 72 anweist, den Kerbenausrichtungsmotor 32 zu betreiben, um die Kerbenausrichtungszahnräder anzutreiben, so dass die Kerbe in einer erwünschten Winkelorientierung positioniert werden kann, indem die hohle äußere Durchstichnadel 16 um ihre Längsachse durch einen erwünschten Teil eines Bogens von 360° gedreht wird, so dass die Proben an den Punkten innerhalb der Läsion entnommen werden, die durch den Anwender auf dem Kontrollschirm 110 bezeichnet sind. Die Kontrolleinheit 72 wird auch durch die Steuerung 102 angewiesen, um den Kugelumlaufspindelantriebsmotor 62 zu betreiben, um das Kugelrollzahnrad 58 in einer erwünschte Richtung zu drehen, um den Abschneider 18 nach vorne zu schieben oder zurückzuziehen, abhängig von dem durchzuführenden Verfahrensschritt.
Nachdem die hohle äußere Durchstichnadel 16 durch den Punktierungsarm 80 an der genauen Stelle innerhalb der Läsion 90 positioniert worden ist, an der er erwünscht ist, um eine Gewebeprobe zu erhalten, wird die Vakuumquelle 27 automatisch durch die Steuerung 102 durch die Biopsievorrichtungsstrom- und Steuereinheit 72 betätigt, um ein Vakuum an der Aspirationsöffnung 26 in dem Sondengehäuse 22 (1) durch die Vakuumleitung 27a anzulegen, während der Abschneider proximal zurückgezogen wird (8 und 9). Als ein Ergebnis wird innerhalb der hohlen äußeren Durchstichnadel 16 in der Nachbarschaft der Kerbe 24 und durch den Vakuumhohlraum 28 ein Bereich mit niedrigem Druck erzeugt. Dies erleichtert das Prolabieren von Gewebe unmittelbar benachbart der Kerbe 24 in das Innere der hohlen äußeren Durchstichnadel 16.
Wenn das Gewebe einmal vollständig in die Kerbe 24 vorgefallen ist, wie in 9 gezeigt, wird die vorgefallene Gewebeprobe 106 von der Hauptgewebemasse durch das Nachvornebewegen des inneren Kanülenabschneiders 18 (11) jenseits der Kerbe 24 abgetrennt, der zur geeigneten Zeit durch die Steuereinheit 72 automatisch betätigt wird, um dabei die prolabierte Gewebeprobe von der Hauptgewebemasse abzutrennen. Die Biopsievorrichtungsstrom- und Steuereinheit 72 kann auch den Abschneiderantriebsmotor 56 bedienen, um das Abschneiderzahnrad 50 zu drehen, um dadurch den Abschneider wie erwünscht zu drehen, um das Abtrennen der Gewebeprobe 106 zu unterstützen. Nachdem sie von der Gewebemasse abgetrennt ist, wird die Gewebeprobe in den inneren Abschneider gepackt, während sich der innere Abschneider nach vorne gegen den Nadelstift 108 bewegt, und verbleibt innerhalb des inneren Abschneiders 18, wie in den 10 und 11 dargestellt. Der innere Abschneider 18, der die Gewebeprobe 116 enthält, wird dann, wie in 11 dargestellt, zurückgezogen. Die Gewebeprobe wird in dem inneren Abschneider 18 durch Reibung mit den Innenwänden der Kanüle gehalten, während er proximal zu dem Probengehäuse 22 zurückgezogen wird. Ein durch die Vakuumquelle 27 erzeugter Sog kann auch verwendet werden, um die Probe zurückzuhalten.
Während der innere Abschneider 18 durch das Sondengehäuse 22 zurückgezogen wird, wird die Gewebeprobe 106 in einen erwünschten Behälter, wie beispielsweise eine Gewebekassette, vermittels eines röhrenförmigen Ausstoßstiftes 74 abgelegt, dessen distales Ende bevorzugterweise die Gewebeprobe innerhalb einer Gewebeaufnahmekammer anhält, wie vollständiger in US 5,526,822 beschrieben.
Ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung besteht darin, dass die Steuerung der Linear- und der Drehbewegung des inneren Abschneiders 18 und die Drehbewegung der äußeren Nadel 16 ebenso wie der Vakuumquelle 18 zum Aspirieren der Kerbe 24 automatisch erreicht werden kann unter Verwendung des in 18 und 19 dargestellten Steuersystems. Bei früheren Biopsievorrichtungen dieser Art waren der innere Abschneider, die äußere Nadel und die Vakuumquelle alle manuell kontrolliert worden, nachdem die Durchstichsspitze der äußeren Nadel an der Zielläsion unter Verwendung eines automatischen Kontrollsystems ähnlich dem in 18 und 19 dargestellten, wie oben beschrieben, lokalisiert worden ist.
Ein zu dem in 18 gezeigten alternatives Steuersystemschema ist in 19 dargestellt, wobei alle Elemente des Systems identisch sind zu jenen in 18 gezeigten und somit durch identische Bezugszeichen, gefolgt von einem „b", bezeichnet sind. Was jedoch an dem System 92b unterschiedlich ist, ist dass der Prozessor 100b programmiert ist, um die Punkte automatisch zu berechnen, von denen Gewebeproben entnommen werden sollen, um die gesamte Läsion 90b effektiv zu beproben, statt dass die Punkte 112 durch den Anwender manuell bezeichnet werden, wie in dem Ansatz von 18. Somit ist alles, was der Anwender in dem Schema von 19 machen muss, den Cursor über den Bereich 90b, der beprobt werden soll, zu ziehen, wodurch der Bereich, wie in der Zeichnung dargestellt, abgedeckt wird. Die Koordinaten des abgedeckten Bereiches werden dann zu dem Prozessor 100b übertragen, der wiederum die Anzahl und Orte von Proben innerhalb des abgedeckten Bereiches berechnet, die erforderlich sind, um den gesamten Bereich wirksam zu beproben. Die Koordinaten dieser berechneten Punkte werden dann an die Steuerung 102b übertragen, die die Biopsievorrichtungsstrom- und Steuereinheit in der gleichen Art und Weise wie in der Ausführungsform von 18 instruiert, die geeigneten Antriebsmotoren in der geeigneten Sequenz zu betätigen, um Gewebeproben an einem jeden der berechneten Punkte zu erhalten.
Die 13 und 16 veranschaulichen ein bekanntes Verfahren, worin vier Gewebeproben von vier verschiedenen Punkten 112 (18), oder, alternativ, von vier unterschiedlichen Punkten, die durch den Prozessor 102b berechnet werden (19), von vier verschiedenen Winkelpositionen der Kerbe 24 erhalten und zurückgezogen werden, ohne dass die hohle äußere Durchstichnadel 16 und die Kerbe 24 von der Läsion 90 zurückgezogen werden. Weiterhin kann, sofern erwünscht, die Integrität einer jeden Probe aufrechterhalten und eine Aufzeichnung der Stelle erhalten werden, von der eine jede der vier Proben entnommen worden ist, durch Speichern der Proben in einzelnen Probenaufnahmekammern (nicht gezeigt). 13 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linien 13-13 von 9, die Vorbereitungen für die Entnahme einer ersten Probe 106 (10) darstellt, wobei die Nadel 16 und der damit verbundene Vakuumhohlraum 28 winklig so ausgerichtet sind, dass sich die Kerbe 24 innerhalb der Läsion 90 in einer senkrechten Position befindet. 14 ist eine Querschnittsansicht entlang den Linien 14-14 von 11, wobei die Nadel 16 winklig in der gleichen Position wie in 13 ausgerichtet ist, nachdem die Gewebeprobe entfernt worden ist. Der Hohlraum 114 stellt den Ort dar, von dem die Probe genommen wurde. 15 zeigt die Nadelanordnung, wie sie in den 13 und 14 dargestellt ist, wo aber der Kerbenausrichtungsantriebsmechanismus verwendet worden ist, um die Nadel 16 um etwa 90° entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Eine zweite Probe soll von dieser Winkelposition genommen werden.
Schließlich ist 16 eine weitere ähnliche Ansicht, wobei die Nadel 16 durch den Kerbenausrichtungsantriebsmechanismus um etwa 300° entgegen dem Uhrzeigersinn aus der ursprünglichen Orientierung gedreht worden ist, die in 13 und 14 gezeigt ist (es sollte jedoch beachtet werden, dass die Proben von irgendeiner Winkelposition zwischen 0° und 360° entnommen werden können). Eine Probe ist bereits von dieser Stelle entnommen worden, wie in der Figur dargestellt, ebenso wie von der 180°-Ausrichtung, so dass sich der Hohlraum 114 nun vollständig um die Nadelanordnung erstreckt und vier Gewebeproben entfernt worden sind.
Während diese Erfindung bezüglich der verschiedenen spezifischen Beispiele und Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und das sie auf verschiedene Art und Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Automatische Biopsievorrichtung (10), umfassend: eine erste verlängerte Kanüle (16) mit einem distalen Ende (88) zum Eindringen in Gewebe (90) und einer Kerbe (24), die proximal zu dem distalen Ende angeordnet ist, um einen Teil des Gewebes aufzunehmen, das benachbart der Kerbe (24) angeordnet ist; eine zweite verlängerte Kanüle (18), die koaxial zu der ersten Kanüle (16) angeordnet ist, wobei die zweite Kanüle ein scharfes distales Ende aufweist und entlang der ersten Kanüle zum Schneiden des Teils des Gewebes (90) verschiebbar ist, der in die Kerbe vorsteht, wenn die zweite Kanüle über die Kerbe gleitet, wodurch der Teil des geschnittenen Gewebes (106) innerhalb der ersten verlängerten Kanüle (16) proximal zu dem distalen Ende der ersten Kanüle (88) abgelegt wird; einen ersten Antriebsmechanismus (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44) zum rotationsmäßigen Antreiben der ersten Kanüle (16) entlang ihrer Längsachse, so dass die Kerbe (24) in eine jede erwünschte Ausrichtung zum Sammeln von Gewebe von verschiedenen Stellen um die erste Kanüle gedreht werden kann; einen zweiten Antriebsmechanismus (46, 51, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) zum Bewegen der zweiten Kanüle (18) relativ zur ersten Kanüle (16); ein Kontrollgerät (94) mit einem Bildschirm (110), um einem Anwender eine Zielläsionsstelle (90) anzuzeigen; einen Prozessor (100) zum Entgegennehmen von Anweisungen von dem Anwender betreffend Bereiche der Targetläsion, von denen Gewebeproben genommen werden sollen, und zum Erzeugen von Anweisungen in Reaktion auf die Anweisungen von dem Anwender, um das Entnehmen von Gewebeproben (6) von den Bereichen auszuführen; eine Steuerung (102) zum Entgegennehmen der Anweisungen, die durch den Prozessor (100) erzeugt worden sind, und zum automatischen Steuern des ersten Antriebsmechanismus (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44), um die Kerbe (24) in eine erwünschte Ausrichtung zu drehen, um eine Gewebeprobe (106) zu entnehmen, und des zweiten Antriebsmechanismus (46, 51, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64), um die zweite Kanüle (18) zu bewegen, um die Gewebeprobe (106) abzuschneiden, so dass sie in der ersten Kanüle (16) abgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Biopsievorrichtung weiter eine Anwendereingabeeinrichtung (96, 98) aufweist zum Definieren von Teilen der Zielläsionsstelle (90) auf dem Kontrollgerätbildschirm (110), von denen Gewebeproben (106) entnommen werden sollen, und dadurch Bereitstellen der Anweisungen an den Prozessor (100), wobei der Kontrollgerätbildschirm (110) einen beweglichen Cursor darauf aufweist und die Teile definiert werden, indem der Cursor durch den Zielbereich (90) gezogen wird, um Teile (90b) abzudecken, woraufhin der Prozessor (100) notwendige Punkte berechnet, von denen Gewebeproben (106) entnommen werden müssen, um alle abgedeckten Teile wirksam zu beproben.
Automatische Biopsievorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste verlängerte Kanüle eine äußere Durchstichnadel (16) umfasst und die zweite verlängerte Kanüle einen inneren Abschneider (18) umfasst.
Automatische Biopsievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend ein Gehäuse (12) zum Aufnehmen des ersten und zweiten Antriebsmechanismus (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 51, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64), wobei das Gehäuse an einem Punktionsarm (80) befestigt ist, um das Gehäuse in Reaktion auf Kontrollanweisungen von dem Prozessor (100) zu bewegen.
Automatische Biopsievorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Punktionsarm (80) einen Linearmotor (82) umfasst, auf dem das Gehäuse (12) angebracht ist, und die zweite Kanüle (16) sich von dem Gehäuse erstreckt, das distale Ende (88) der ersten Kanüle an einer erwünschten Stelle bezüglich der Zielläsion (90) durch Bewegen des Linearmotors angeordnet werden kann.
Automatische Biopsievorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich der Linearmotor (82) rotationsmäßig und axial bewegt, um das distale Ende (88) der ersten Kanüle (16) zu positionieren.
Automatische Biopsie nach einem der Ansprüche 3 bis 5 weiter umfassend: eine Strom- und Steuereinheit (104) des Punktionsarmes zum Entgegennehmen von Anweisungen von der Steuerung (102) und zum Antreiben des Punktionsarmes (80), um das Gehäuse (12) zu bewegen; und eine Strom- und Steuereinheit (72) der Biopsievorrichtung zum Entgegennehmen von Anweisungen von der Steuerung (102) und zum Antreiben des ersten und zweiten Antriebsmechanismus (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 51, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) um die erste Kanüle (16) rotationsmäßig zu bewegen, und um die zweite Kanüle (18) rotationsmäßig oder axial zu bewegen.
Automatische Biopsievorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Antriebsmechanismus ein Kerbenausrichtungsantriebssystem umfasst, einschließlich: eines Kerbenausrichtungsmotors (32); und eines Kerbenausrichtungsantriebszahnrads (38), das rotationsmäßig durch den Kerbenausrichtungsmotor (32) angetrieben wird.
Automatische Biopsievorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Antriebsmechanismus weiter umfasst: ein Strom/Steuerkabel (34), um elektrische Energie und Steuersignale an den Kerbenausrichtungsmotor (32) von einer Strom- und Steuereinheit (72) der Biopsievorrichtung bereitzustellen; ein erstes Kerbenausrichtungszahnrad (36), das in das Kerbenausrichtungsantriebszahnrad (38) eingreift und von diesem rotationsmäßig angetrieben wird und an einem Ende eines drehbaren Schaftes (42) befestigt ist; ein zweites Kerbenausrichtungszahnrad (40), das an einem zweiten Ende des Schaftes (42) befestigt ist und auf Drehung des Schaftes durch Drehung reagieren kann; und ein Kerbenausrichtungszahnrad (44), das fest über der ersten Kanüle (16) befestigt ist, wobei das Kerbenausrichtungszahnrad in das zweite Kerbenausrichtungszahnrad (40) eingreift und von diesem rotationsmäßig angetrieben wird, um die erste Kanüle (16) in Reaktion auf Befehle von der Strom- und Steuereinheit (72) der Biopsievorrichtung zu drehen.
Automatische Biopsievorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Antriebsmechanismus umfasst: eine Vorschubanordnung (46), durch die sich die zweite Kanüle (18) in Axialrichtung erstreckt; einen Abschneiderantriebsmotor; ein erstes Strom/Steuerkabel (66), um elektrische Energie und Steuersignale an den Abschneiderantriebsmotor von einer Strom- und Steuereinheit (72) der Biopsievorrichtung bereitzustellen; ein Abschneiderantriebszahnrad (52), das rotationsmäßig durch den Abschneiderantriebsmotor (56) angetrieben wird; ein Abschneiderzahnrad (51), das innerhalb der Vorschubanordnung (46) angeordnet ist und mit dem Abschneiderantriebszahnrad (52) im Eingriff ist und von diesem rotationsmäßig angetrieben wird, wobei das Abschneiderzahnrad fest über der zweiten Kanüle (18) angeordnet ist, um die zweite Kanüle in Reaktion auf Befehle von der Strom- und Steuereinheit (72) der Biopsievorrichtung zu drehen; einen Axialantrieb (58), der mit einem Stromteil (60) der Vorschubanordnung (46) im Eingriff ist und ausgeführt ist, um die Vorschubanordnung nach vorne oder nach hinten in axialer Richtung anzutreiben; einen axialen Antriebsmotor (62), um den axialen Antrieb rotationsmäßig anzutreiben; ein zweites Strom/Steuerkabel (68), um elektrische Energie und Kontrollsignale an den axialen Antriebsmotor (62) von der Strom- und Steuereinheit (72) der Biopsievorrichtung bereitzustellen.
Automatische Biopsievorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche und weiter umfassend: eine Unterdruckquelle (27), um einen Unterdruck bereitzustellen, um die Kerbe (24) abzusaugen und dadurch Gewebe (90) in die erste Kanüle (16) proximal zu dem distalen Ende (88) zu ziehen; wobei die Steuerung (102) ausgeführt ist, um die Unterdruckquelle (27) zu steuern, so dass die Kerbe wie erwünscht abgesaugt wird.
Automatische Biopsievorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Kanüle (16) eine Vielzahl von Gewebeproben (106) sequenziell aufnehmen und verarbeiten kann, ohne dass sie von der Zielläsion (90) zurückgezogen wird.
Automatische Biopsievorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kontrollgerät (94) und der Prozessor (100) Elemente eines Computersystems (92) umfassen.
Automatische Biopsievorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (102) ein weiteres Element des Computersystems (92) umfasst.
Automatische Biopsievorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Antriebsmechanismus (46, 51, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) die zweite Kanüle (18) relativ zur ersten Kanüle (16) in axialer Richtung bewegt.