ITTO950277A1

ITTO950277A1 - "unita' di microscopio per operazione".

Info

Publication number: ITTO950277A1
Application number: IT95TO000277A
Authority: IT
Inventors: Wilhelm Duis
Original assignee: Moeller J D Optik
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1996-10-07
Also published as: GB2288249B; ITTO950277A0; GB9506661D0; FR2718342A1; DE4412073A1; IT1282530B1; GB2288249A

Abstract

L'unità (100) di un microscopio da operazione formata da un microscopio da operazione (1) e da una unità di supporto (4, 4a, 4b, 4c, 4d) presenta almeno una zona di separazione dati (b), mediante la quale i dati elettrici vengono emessi oppure ricevuti (Figura 1).

Description

DESCRIZIONE del BREVETTO per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo: "Unità di microscopio per operazione"

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda una unità di microscopio per operazione, formata da un microscopio per operazione per interventi di microchirurgia e di un sistema di supporto.

Numerosi interventi chirurgici, in modo particolare nella oftalmologia, nella neurochirurgia e nella otorinolaringoiatria, richiedono a causa della finezza delle strutture apparecchi in grado di ingrandire otticamente il campo di visione. In tale modo è necessario per valutare il tessuto da operare che si possa preventivamente scegliere l'ingrandimento, si deve poter registrare il piano di profondità di campo e l'angolo di visione si deve potere anche scegliere liberadente in condizioni sterili. In particolare modo nella neurochirurgia, però anche nella chirurgia della bocca, della mascella, del volto o nel caso di altri campi chirurgici è inoltre importante correlare ' la zona di osservazione con altri procedimenti che devono fornire una immagine o una localizzazione, in particolar modo con la computertomografia (CT) oppure con la tomografia dello spin del nucleo (NMR ).

E' noto l'impiego di speciali microscopi per operazione i quali formano con i loro sistemi di supporto, ossia i supporti a terra, i supporto a parete o gli agganci al soffitto, una unità funzionale. La correlazione della immagine rilevata con i dispositivi CT o NMR non si è però finora risalta in maniera soddisfacente. Esiste anche il pericolo che nel caso di una avaria di funzionamento di una unità di un microscopio per operazione, si provochi durante l'operazione un grave danno per il paziente.

I microscopi per operazione presentano di solito delle funzioni mediante motori azionabili con interruttori a pedale e/o a comando manuale, come lo zoom, il fuoco, il movimento secondo X e Y e la piegatura e l'inclinazione. Inoltre possono anche essere compresi ulteriori dispositivi di regolazione meccanici o elettrici e meccanismi di sgancio o di sbloccaggio per ampliare il posizionamento o per la regolazione manuale. Questi dispositivi di regolazione, come motori, magneti e simili ed eventualmente sensori vengono comandati per una notifica di ritorno direttamente per mezzo della unità di supporto, come il supporto a pavimento o l'unità a soffitto.

Il DE 37 17871 descrive un procedimento per localizzare strutture derivate da riprese CT, nel quale uno strumento viene guidato su di un braccio provvisto di generatori angolari, la cui posizione permette una localizzazione della punta dello strumento. Il procedimento perù non si può trasmettere ai microscopi per operazione, poiché in presenza di una larghezza focale variabile e di un ingrandimento variabile va persa la correlazione con il CT.

Il DE 41 34 481 descrive un microscopio per operazione per la microchirurgia stereotattica asservita con calcolatore e un procedimento per il suo funzionamento, nel quale viene impiegato un dispositivo aggiunto per il microscopio da operazione il quale determina in maniera attiva il piano focalizzazione e l'ingrandimento mediante l'obiettivo frontale secondo il procedimento della triangolazione , e li trasmette ai sistemi CAS. Secondo quest'ultimo è noto un sistema ottico di posizionamento per microscopi da operazione con una indicazione dei parametri attraverso l'oculare. Il riconoscimento del piano focale viene però effettuato in maniera costosa mediante un dispositivo aggiuntivo e altri pararnetri per l'individuazione locale non vengono anch'essi comandati se non in maniera diversa. Di conseguenza il sistema non si pub collegare in modo universale con un sistema CT. I parametri di funzionamento generici come ad esempio per i controllo del sistema non possono venire ricavati mediante lettura.

Anche il procedimento e le apparecchiature descritti nell 'US 4.722.056 uniscono un sistema di operazione in un collegamento di dati con uno scanner CT e con altri sistemi. Poiché si tratta, come è già stato ricordato in precedenza, di dispositivi complessivi specializzati, non si pub tener conto di miglioramenti futuri del metodo di lavoro. Inoltre il sistema è costoso e non si pub impiegare universalmente. Non si pub anche tener canto di un riconoscimento preventivo degli errori.

Lo scopo dell'invenzione è quello di realizzare con mezzi semplici una unità di microscopia da operazione del genere descritto all'inizio, la quale possa operare con diversi sistemi CT e NMR e inoltre permetta una diagnosi preventiva dell'apparecchio.

Questo problema viene risolto secondo l'invenzione mediante le caratter istiche indicate nella rivendicazione 1.

In base a questa l'unità di operazione è provvista di almeno una zona di separazione dei dati, per mezzo della quale i dati elettrici vengono emessi oppure ricevuti.

Viene di conseguenza realizzata una unità di operazione con un microscopio con incorporato un gruppo elettronico di trattamento assistito con un microprocessore, il quale mediante una zona bidirezionale di separazione dei dati comunica con il sistema di supporto o con l'unità di supporto mediante ordini e notifiche di ritorna dei dati e realizza internamente una serie di compiti aggiuntivi, come regolazioni, controlli e automazioni, come la compensazione del fuoco, "Automatic Speed Control" e "Homing". E' quindi possibile accedere a questi dati specifici del microscopio, ottici e meccanici ed è possibile il comando del microscopia per mezzo di una zona esterna di separazione dei dati, comprese le indi cazioni relative a specifiche possibilità d i impiego.

Nei moderni microscopi da operazione il comando dei motori di regolazione per la regolazione della ampiezza focale, per la regolazione dell'ingrandimento e per il movimento XV avviene mediante segnali elettrici. Quando si impiegano segnali di comando digitali mediante conduttori di dati RS 232 uniti a motori passo-a-passo o a motori a DC con sensori accoppiati sotto forma di elementi di regolazione, si è ora riscontrato che la posizione degli organi ottici può venire fissata in modo già definito mediante il comando e può venire rilevata mediante lettura tramite lo stesso conduttore dei dati. Mediante una semplice conversione si può allora ricavare il posizionamento. In tal modo sono superflui organi di posizionamento aggiuntivi.

Sono nati apparecchi per la stereoattasia i quali mediante triangolazione ottica, campi magnetici o mediante corrispondenti procedimenti a ultrasuoni possono misurare la posizione della punta di uno strumento e la sua direzione nello spazio rispetto a punti di riferimento sul corpo di un paziente» e la possono correlare con sezioni di tamogrammi. In tal modo ad esempio mediante tastatura con lo strumento si può vedere la distanza di un tumore e le immagini delle sezioni perpendicolarmente e parallelamente all'asse dello strumento a partire da una scansione in CT. Durante la determinazione della posizione della direzione nello spazio di un microscopio da operazione la medesima triangolazione ad esempio ottica pub essere effettuata applicando i generatori a fibre ottiche sul microscopio al posto che sullo strumento, e si deve ulteriormente tener conto della posizione del piano focale e del fattore di ingrandimento al fine di ottenere una concordanza della immagine CT con l'immagine vista attraverso il microscopio. La zona di separazione dei dati prevista secondo l'invenzione pub permettere ciò in modo particolarmente economico.

Il vantaggio particolare della zona di separazione dei dati consiste nella possibilità di collegare al microscopio da operazione diversi sistemi di stereoatassia disponibili sul mercato. Mediante semplici adattamenti del software si

possono in particolar modo facilmente adattare dei sistemi esistenti con una sona di separazione RS 232, Grazie al rapido progresso nella tecnologia dei calcolatori in questo caso l'adattamento di un microscopio di operazione a sistemi futuri- CT è di particolare importanza per l'utilizzatore .

E' molto importante la possibilità di comandare il microscopia da operazione mediante la zona di separazione dei dati. Con la scelta sullo schermo video di un sistema di stereoatassia si possono allora azionare automaticamente il piano focale, l'ingrandimento ed eventualmente la posizione del microscopio da operazione.

Una zona di separazione con effetto bidirezionale è quindi di importanza particolare.

L'unità del microscopia da operazione comprende quindi una unità di trattamento ed elementi di regolazione (zoom, fuoco, X o inclinazione e Y o pendenza) come pure eventualmente comprende dispositivi aggiuntivi come motori o magneti di frenatura o elementi di disaccoppiamento, come ad esempio dispositivi di bloccaggio a riduttore. Inoltre può essere collegata una unità di inserimento come un interruttore manuale. Per mezzo di sensori, i quali sono collegati agli elementi di regolazione direttamente o con elementi meccanici di accoppiamento, si può determinare e utilizzare la posizione corrispondente e la velocità di regolazione della relativa funzione per compiti di comando interni o per scapi subordinati. Per mezzo di un collegamento dati bidirezionale e di preferenza in serie l'unità di trattamento è collegata con il sistema di supporto e può venire controllata da questo con ordini e con notifiche di condizione. A tale scopo di solito viene anche impiegata una unità di trattamento assistita con microprocessore, la quale oltre al comando e al controllo del microscopio viene anche impiegata per funzioni aggiuntive, come ad esempio il comando delle luci e per la lavorazione comandata a pedale . L'alimentazione di corrente del microscopio e l 'illuminazione del campo di operazione mediante un cavo a fibre ottiche viene normalmente effettuata anch'essa dalla unità di supporto.

La zona di separazione dei dati offre la possibilità di controllare e/o di verificare tutte le funzioni del microscopio e/o del sistema di supporto ed eventualmente richiedere informazioni del sistema per compiti subordinati ed effettuarne una nuova elaborazione . Questi vantaggi possono venire sfruttati in particolar modo per fini di assistenza con un calcolatore oppure per impieghi con CAS ("Computer Assisted Surgeory") in un sistema composito per una microchirurgia stereotattica assistita mediante calcolatore. In una 'ulteriore variante, il microscopio pub venire direttamente collegato anche senza unità di supporto ad un calcolatore esterno che pub venire controllato.

Un altro vantaggio consiste nel fatto che la zona di separazione si adatta bene ad una diagnosi preventiva. Un pubblico addetto è in grado di verificare con l'ausilio di un calcolatore programmato portatile tutti i gruppi costruttivi da raggiungere mediante la zona di separazione durante un intervento di assistenza e quindi con un dispendio di tempo ridotto e facilmente protocollabile e in grado di stabilire l'ulteriore possibilità di impiego della unità del microscopio da operazione. Una zona di separazione ad effetto bidirezionale è in tal caso di particolare vantaggio, poiché in tal moda si possono richiamare in modo mirato le caratteristiche da provare mediante il programma nel computer portatile.

L'unità di microscopio da operazione secondo l'invenzione con la possibilità di richiamare i dati propri del microscopio offre le seguenti possibilità di impiego ed è realizzata in modo tale, per cui una zona di separazione dei dati viene montata sul microscopio da operazione e/o sul sistema di supporto collegato, per mezzo della quale si possono controllare le funzioni del microscopio da operazione e/o del sistema di supporto in senso bidirezionale o unidirezionale e/o si possono richiamare le informazioni. Questa zona di separazione dei dati è di preferenza realizzata sotto forma di una zona seriale standard di separazione dei dati corrispondenti alle norme tradizionali, come ad esempio RS232, RS422, RS485 per un più facile adattamento ai calcolatori normalmente disponibili in commercio. In conformità con le prescrizioni mediche di sicurezza è vantaggiosa una separazione dei segnali in assenza di potenziale,

- per impieghi di microchirurgia stereotattica si pub richiamare mediante la zona di separazione del computer il piano focale regolato o la distanza di lavoro, il quale in caso di un dispositivo ottico di focalizzazione con larghezza focale variabile non si può determinare con un sistema di riconoscimento della posizione nello spazio. Questo piano focale è necessario nei sistema stereotattici assistiti mediante calcolatore per localizzare in maniera precisa l'immagine del microscopio e per la sua correlazione con le riprese di tomografia illustrate su di un monitor (Tomografia Computerizzata (CT), Risonanza allo Spin del nucleo (MR) e simili),

- per impieghi di microchirurgia st ereotatti ca si può richiamare mediante la zona di separazione del calcolatore l'ingrandimento regolato (ZOOM), il quale può venire utilizzato nei sistemi stereotattici assistiti mediante calcolatore per una rappresentazione sovrapposta dell'immagine del microscopio con le riprese tomografiche illustrate su di un monitor (Tomografia Compute rizzata (CT) , Risonanza dello Spin del Nucleo (MR), PET oppure riprese a ultrasuoni),

- si possono richiamare ulteriori dati specifici del microscopio, come informazioni sulla posizione e sulla velocità (X, Y, inclinazione, pendenza ecc.) e informazioni sulla condizione e notifiche di difetti di funzionamento per mezzo della zona di separazione del calcolatore,

- il microscopio da operazione può venire comandato in maniera definita per mezzo della zona di separazione del calcolatore in tutte le funzioni (fuoco, ZOOM, X, Y, inclinazione, pendenza, ecc.) e quindi può venire posizionato a piacere secondo prescrizioni esterne. In tal modo viene reso possibile che in particolar modo per la microchirurgia stereotattica dopo un tipo di procedimento pre-operativo stabilito il microscopio possa venire comandato a distanza mediante il calcolatore CAS e possa effettuare automaticamente una a più posizioni una dopo l'altra nel campo di operazione. In tal modo è resa praticamente possibile una navigazione a vista secondo immagini di tomografia, la quale è molto utile durante lo svolgimento di una operazione e per l'identificazione o la verifica di tumori,

- il microscopio da operazione e/o il sistemia di supporta possono venire verificati e possono subire una manutenzione per mezzo della zona di separazione del calcolatore, per fini di assistenza tecnica. Con l'ausilio del comando descritto in precedenza e della notifica di ritorno di una funzione esiste la possibilità di una diagnosi completa comandata a distanza con una corrispondente registrazione. L'accesso ad una memoria non volatile e descrivibile (ad esempio EEPROM) nel microscopio da operazione e/o nel sistema di supporto permette inoltre anche il riconoscimento di difetti i quali si verificano in un istante di tempo prematuro e vengono raccolti in memoria dalla unità interna di elaborazione. Inoltre possono venire raccolti in memoria oppure richiamati in senso bidirezionale dati ulteriori di funzionamento o informazioni aggiuntive (ad esempio dati relativi all'ultimo controllo, durata di funzionamento, intervalli di assistenza tecnica, configurazione degli strumenti ecc.). Con la zona di separazione del calcolatore si può quindi realizzare uno svolgimento di prova e verifica completamente automatico mediante un calcolatore di servizio.

Vantaggiose esecuzioni della invenzione sono caratterizzate nelle rivendicazioni subordinate.

Esempi di esecuzione della invenzione verranno descritti nel seguito sulla base del disegno, nel quale

la figura 1 mostra una raρρresentazione di una unità di microscopio da operazione con un sistema stereotattico e

la figura 2 mostra un iinpiego di assistenza mediante la zona di separazione.

Nella forma di esecuzione illustrata nella figura 1, il microscopio da operazione 1 è disposto su di un supporto da terra 4 con una pluralità di bracci di inclinazione o di dispositivi di inclinazione 4a, 4-b, 4c, 4d, con il quale esso forma l'unità 100 di microscopio da operazione. La posizione del piano focale 6 e l'ingr-andimento vengono determinati mediante elementi ottici nel microscopio da operazione 1, i quali vengono spostati mediante motori di regolazione. Il comando dei motori di regolazione avviene nell'esempio qui illustrato mediante una piastra conduttrice 2 di un processore, che è disposta nel sostegno con un collegamento dei dati con una piastra di conduttori di comando 3. Il collegamento dei dati tra la piastra dei conduttori 2 del processore e la piastra dei conduttori di comando 3 procede fino alla zona di separazione dei dati 5.

Diodi luminosi 7 montati sul microscopio da operazione 1 possono venire rilevati da una o più telecamere 8, dopo di che in una unità 9 mediante triangolazione vengono stabilite le coordinate locali e direzionali del microscopio da operazione. Questi valore vengono addetti nel sistema di stereoatassia 10. L'unità 9 è incorporata nella maggior parte dei casi nel sistema di stereoatassia 10, il quale di fatto è un calcolatore, sotto forma di un modulo di hardware o di software.

Per determinare con precisione la posizione del punto focale nel piano focale 6 come pure per compensare i rapporti dimensionali sullo schermo video del sistema di stereoatassia, i. valori corrispondenti vengono immessi nel sistema di stereoatassia 10 mediante la zona di separazione dei dati 5. In tale caso è particolarmente vantaggiosa la disposizione illustrata, poiché i segnali impiegati per il comando dei motori di regolazione, che vengono trasmessi dalla piastra dei conduttori di comando 3 alla piastra 2 dei conduttori del processore, rappresentano nello stesso tempo il segnale di misura. Quindi vengono a mancare ulteriori sensori.

Secando un'altra forma di esecuzione in base alla figura 2, l'intero comando di tutti gli elementi di funzionamento elettrici viene effettuato in modo digitale. Mediante un calcolatore portatile 11 è quindi possibile per un tecnico di assistenza verificare secondo un comando a programma tutti gli elementi di funzionamento elettrici per mezzo della zona di separazione dei dati 5. Oltre al vantaggio di un impiego minimo di tempo è aumentata la sicurezza della prova escludendo dimenticanze o cattive interpretazioni grazie anche ad una chiara possibilità di registrazione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Unità di microscopio da operazione, formata da un microscopio da operazione (1) e da una unità di supporto (4), caratterizzata dal fatto, che l'unità (100) di microscopio da operazione presenta almeno una zona (5) di separazione dei dati per l'emissione o per il ricevimento di dati elettrici. 2. — Unità di microscopio da operazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto, che la zona (5) di separazione dei dati viene realizzata come una unità di trasmissione per segnali digitali. 3. - Unità di microscopio da operazione secondo una delle rivendicazioni 1 a 2, caratterizzata dal fatto, che la zona (5) di separazione dei dati viene realizzata sotto forma di una zona di. separazione seriale secondo gli standard RS23, RS422 o RS485. 4. - Unità di microscopio da operazione secondo una delle rivendicaziani da 1 a 3, caratterizzat-a dal fatto,che la zona,di separazione dei dati viene realizzata a forma di scheda di innesto di dati. 5. — Unità di microscopio da operazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto, che il microscopio da operazione (1) è disposta su di un supporto a terra (4), che la posizione del piano focale (6) e l'ingrandimento si possono regolare per mezzo di elementi ottici nel microscopio da operazione (1), mentre gli elementi ottici vengono spostati per mezzo di motori di regolazione, che per comandare i motori di regolazione viene impiegata una plastra di conduttori (2.) di un processore sul supporto a terra (4) oppure su di uno dei suoi bracci orientabili (4a, 4b, 4c, 4d) o sull'involucro del microscopio da operazione (1), mentre la pilastra dei conduttori (3) del processore è collegata con trasmissione di dati con una piastra (3) di conduttori di comando ricavata nel supporto a terra (4), e che il collegamento dei dati prosegue tra la piastra di conduttori (2) del processore e la piastra dei conduttori (3) di comando. 6. - Unità di microscopio da operazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto, che sul microscopio da operazione M ) sono disposti diodi luminosi (7) rilevati da almeno una telecamera (8), e che per determinare le coordinate locali e direzionali del microscopio da operazione viene impiegata una unità di comando (9), la quale coopera con un sistema di stereoatassia (IO).