PL190597B1

PL190597B1 - System niezakłóconego przesyłania wiązki światła widzialnego oraz sposób niezakłóconego przesyłaniawiązki światła widzialnego

Info

Publication number: PL190597B1
Application number: PL98339491A
Authority: PL
Inventors: John C. Mcneirney; William H. Burns Jr
Original assignee: Minrad Inc
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2005-12-30
Also published as: PL339491A1; ATE295128T1; NO20001527L; WO1999015098A1; NZ503544A; US6679267B2; HUP0004453A2; CA2304811A1; AU9668798A; NO20084510L; DE69830184T2; SK4212000A3; CA2304811C; TR200000865T2; BR9812676A; ID26518A; NO20001527D0; ES2244089T3; US6283125B1; KR100540432B1

Abstract

1. System niezaklóconego przesylania wiazki swiatla widzialnego wzdluz okreslonego kierun- ku, zawierajacy urzadzenie celujace, wytwarzaja- ce wiazke swiatla widzialnego, przy czym urza- dzenie to ma okienko, poprzez które wiazka swia- tla widzialnego przechodzi wzdluz okreslonego kierunku, element trzymajacy, oraz okrywe och- ronna, która ma gietki korpus z otworem i drugie okienko, utworzone z optycznie przezroczystego materialu dolaczone do tego gietkiego korpusu, znamienny tym, ze drugie okienko (14) jest mo- cowane wzdluz czesci swego obwodu pomiedzy elementem trzymajacym (28) a okienkiem (18) urzadzenia w celu utrzymywania prawidlowego ustawienia pomiedzy okienkiem (18) urzadzenia i drugim okienkiem (14), zas element trzymaja- cy (28) przebiega poprzez okienko (18) urzadze- nia, przy czym element trzymajacy (28) ma prze- ciwlegle konce i jest mocowany do urzadzenia celujacego (20) tymi przeciwleglymi koncami. F i g . 3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest system niezakłóconego przesyłania wiązki światła widzialnego oraz sposób niezakłóconego przesyłania wiązki światła widzialnego poprzez optycznie przezroczysty materiał. W szczególności wynalazek ten dotyczy rozwiązania, które umożliwia przechodzenie wiązki laserowej przez przezroczyste okienko serwety, stanowiącej okrywę ochronną, z zachowaniem wyraźnego rzucania plamki świetlnej i dokładnego ustawienia wiązki światła. Serweta pomaga w utrzymaniu sterylnego środowiska w zestawach operacyjnych lub diagnostycznych, gdzie korzysta się z laserowego systemu celowania i ze sprzętu zobrazowania, takiego jak fluoroskop.

Wiele procedur diagnostycznych i chirurgicznych, wymagających skomplikowanych urządzeń lub zastosowania wielu narzędzi medycznych i sprzętu trzeba przeprowadzać w sterylnym środowisku. Większość znanych procedur medycznych wymaga od lekarza lub technika identyfikacji położenia określonego interesującego obszaru wewnątrz ciała pacjenta i później dostępu do tego obszaru w celu przeprowadzenia wymaganej operacji. Identyfikacja interesującego obszaru wewnątrz pacjenta często przeprowadzana jest za pomocą urządzeń zobrazowania, takich jak fluoroskopy, tomografy komputerowe (skanery CT) lub urządzenia zobrazowania działające na zasadzie rezonansu magnetycznego (MRI), które są znane i szeroko stosowane do celów diagnostycznych i chirurgicznych.

Urządzenia zobrazowania często są używane w połączeniu z systemem celowania, który emituje skolimowaną wiązkę światła widzialnego, taką jak wiązka laserowa. W wielu zastosowaniach wiązka laserowa używana jest przez lekarza w celu oznaczenia miejsca i kierunku wejścia w ciało pacjenta dla takich procedur jak biopsje, unieruchamianie kości i inne precyzyjne zabiegi przeprowadzane przy użyciu metod fluoroskopowych.

Po znalezieniu żądanego obszaru lub podpowierzchniowego celu w ciele pacjenta chirurg musi określić korzystną drogę dotarcia do tego celu, aby przeprowadzić operację lub inną inwazyjną procedurę medyczną. System celowania pomaga chirurgowi w określeniu takiej drogi. Wiązka światła widzialnego z systemu celowania oświetla wybraną drogę, czyniąc z niej widzialną i wygodną ścieżkę prowadzenia do podpowierzchniowego celu. Kierunek wiązki światła reprezentuje kąt podejścia do celu. Ponadto ta wiązka światła rzuca plamkę na skórę pacjenta zaznaczając punkt dojścia do interesującego obszaru wewnętrznego, tak że obszar ten można osiągnąć z minimalnym błędem. Przykładem laserowego systemu celowania do stosowania w procedurach fluoroskopowych jest Dual Radiation Targeting System (DRTS) produkowany i sprzedawany przez firmę MINRAD.

Często urządzenie zobrazowania lub system celowania stosowany z urządzeniem zobrazowania nie może być łatwo sterylizowany, a więc stosuje się różne sterylne serwety w celu utrzymywania sterylnych warunków w pomieszczeniu, w którym przeprowadzane są procedury operacyjne i diagnostyczne. Standardowymi serwetami sterylnymi są zwykle składane serwety z tworzyw sztucznych. Serwety te są zwykle przejrzyste i nadają się do wielu zastosowań, łącznie z tymi, które wymagają działania sprzętu poprzez serwetę. Jednakże takie serwety nie mogą zapewniać przejrzystości wymaganej do pracy promieniem laserowym. Bez serwety dokładność wiązki laserowej wynosi ±1 mm z odległości 1 m, a wiązka laserowa tworzy plamkę o średnicy w przybliżeniu 1 mm. Przy przechodzeniu przez przejrzystą serwetę wiązka laserowa ulega zwykle zakłóceniom zarówno pod względem czystego rzucania plamki świetlnej jak i pod względem dokładności określania podpowierzchniowego celu, do którego chirurg jest kierowany przez tę wiązkę.

Sterylne serwety znane i stosowane zwłaszcza do urządzeń zobrazowania i celowania są zwykle optycznie przezroczyste, ale serwety te zakłócają jakość projekcji wiązki laserowej zarówno pod względem klarowności jak i kierunku z wielu różnych powodów. Ponadto każdy ruch lub przemieszczenie serwety z przewidzianego położenia może zmienić klarowność przepuszczania i dokładność rzutowania wiązki laserowej na skórze pacjenta. Błędy położenia wiązki lub usytuowania punktu wejścia są nieuchronnie powodowane przez zastosowanie istniejących systemów.

Przykładowo opis patentowy US 5490524 (Williams i in.) przedstawia serwetę chirurgiczną do stosowania z laserowym urządzeniem celującym zamontowanym na urządzeniu rentgenowskim. Według tego wynalazku przezroczyste okienko z giętkiej folii octanowej jest przymocowane do przezroczystego dla promieni rentgenowskich materiału serwety. Giętkie

190 597 okienko octanowe według tego rozwiązania ma dwie wyraźne wady. Pierwsza wada dotyczy tego, że giętkie okienko może zostać wykrzywione pod naciskiem przy pakowaniu lub składowaniu, albo kiedy serweta jest owijana wokół laserowego urządzenia celującego. Jeżeli serweta wygina się lub wykrzywia, wówczas powstaje przekrój soczewki wklęsło-wypukłej, odchylającej padającą wiązkę świetlną z jej pożądanego kierunku. Druga wada polega na niezdolności folii octanowych do wytrzymywania procesu zwykle używanego przy sterylizacji serwet chirurgicznych w trakcie wytwarzania, to znaczy procesu sterylizacji promieniowaniem gamma. Ten rodzaj sterylizacji powoduje, że octan żółknie, a więc wpływa na przepuszczanie światła o częstotliwości powyżej 600 nm. Oczywiście byłoby pożądane posiadanie serwety z optycznie przezroczystym okienkiem z takiego materiału, na którego właściwości optyczne sterylizacja promieniami gamma nie ma żadnego wpływu lub ma minimalny wpływ.

Byłoby również pożądane opracowanie takiego systemu i sposobu niezakłóconego przesyłania wiązki światła, w którym okrywa ochronna mogłaby być utrzymywana w prawidłowym usytuowaniu, zgodnym z urządzeniem celującym, aby wiązka światła mogła wychodzić z urządzenia celującego bez załamania lub dystorsji.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie systemu z okienkiem optycznym, poprzez które wiązka laserowa może przechodzić bez dystorsji lub przemieszczenia.

Innym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie systemu z optycznie przezroczystym okienkiem, które jest odporne na zginanie i pozostaje sztywne podczas pakowania, składowania i wykorzystywania.

Jeszcze innym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie systemu posiadającego sterylną okrywę z optycznie przezroczystym sztywnym okienkiem wykonanym z materiału o właściwościach optycznych, na które nie ma wpływu proces sterylizacji promieniowaniem gamma. Celem przedmiotowego wynalazku jest również opracowanie systemu z okrywą chirurgiczną wyposażoną w okienko, które umożliwi wykrycie nieprawidłowego ustawienia pomiędzy krążkiem a wiązką laserową laserowego urządzenia celującego.

System niezakłóconego przesyłania wiązki światła według wynalazku, charakteryzuje się tym, że drugie okienko jest mocowane wzdłuż części swego obwodu pomiędzy elementem trzymającym a okienkiem urządzenia, w celu utrzymywania prawidłowego ustawienia pomiędzy okienkiem urządzenia i drugim okienkiem, zaś element trzymający przebiega poprzez okienko urządzenia, przy czym element trzymający ma przeciwległe końce i jest mocowany do urządzenia celującego tymi przeciwległymi końcami.

Korzystnym jest, że element trzymający jest wykonany jako podłużna konstrukcja, w postaci sprężyny lub szpilki, zaś urządzenie celujące stanowi źródło wiązki laserowej. System zawiera ponadto element mocujący do przytrzymywania okrywy ochronnej owiniętej wokół urządzenia celującego oraz ma drugie okienko wykonane jako sztywne. Element trzymający przebiega poprzez obszar okienka urządzenia, przez który nie przechodzi wiązka światła widzialnego przy czym okienko urządzenia jest zasadniczo kołowe, a element trzymający stanowi cięciwę okręgu utworzonego przez okienko urządzenia.

Sposób niezakłóconego przesyłania wiązki światła według wynalazku, charakteryzuje się tym, że w etapie pozycjonowania optycznie przeźroczystego drugiego okienka ustawia się to okienko pomiędzy okienkiem urządzenia i elementem trzymającym tak, że element trzymający wystaje po drugiej stronie okienka urządzenia, przy czym przeciwległe końce elementu trzymającego są zamocowane do urządzenia celującego.

Korzystnym jest, że określa się obecność wtórnej wiązki światła wytworzonej w wyniku odkształcenia wiązki światła widzialnego, przechodzącej przez drugie okienko, kiedy to okienko jest nieprawidłowo ustawione względem płaszczyzny okienka urządzenia, oraz ustawia się drugie okienko względem okienka urządzenia, kiedy stwierdzona zostanie obecność wtórnej wiązki światła, tak że ta wtórna wiązka światła znika i tylko wiązka światła widzialnego biegnie wzdłuż określonego kierunku.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest schematycznym widokiem pokazującym wymiary serwety zawierającej optycznie przezroczyste okienko, poprzez które może przechodzić wiązka laserowa, fig. 2 jest schematyczną reprezentacją wadliwego ustawienia pomiędzy okienkiem okrywy ochronnej a laserowym urządzeniem celującym, fig. 3 jest schematyczną reprezentacją

190 597 okienka okrywy ochronnej przymocowanego w prawidłowym usytuowaniu za pomocą grzbietu ustawiającego okienko okrywy ochronnej, fig. 4 jest widokiem perspektywicznym laserowego urządzenia celującego ze sterylną okrywą ochronną według przedmiotowego wynalazku, zaś fig. 5 jest widokiem perspektywicznym laserowego urządzenia celującego z elementem przytrzymującym.

Jak przedstawiono na fig. 1, system według przedmiotowego wynalazku zawiera okrywę ochronną 10 stanowiącą serwetę ze sterylnym workiem 12 i drugie okienko 14. Serweta jest przeznaczona do stosowania z różnymi urządzeniami celowania używanymi w procedurach zobrazowania, takimi jak urządzenie celujące 20 pokazane na fig. 2 i 3. W korzystnym przykładzie wykonania przedmiotowego wynalazku serweta jest używana z systemem Dual Radiation Targeting System (DTRS), opisanym w patentach USA nr 5212720 i 5644616, produkcji MINRAD Inc., na które to patenty niniejsze zgłoszenie powołuje się. DTRS jest laserowym systemem celowania do stosowania z procedurami fluoroskopii, który rzuca na pacjenta wiązkę czerwonego światła lasera klasy Ilia.

Sterylny worek 12 może być wykonany z tworzywa sztucznego konwencjonalnie stosowanego przy wytwarzaniu serwet chirurgicznych. Korzystnie sterylny worek 12 jest wykonany z polietylenu o małej gęstości o grubości 0,038 mm. Worek ma takie wymiary, że można nim owinąć urządzenie celujące 20, by chronić sprzęt i pacjenta przed skażeniem, jak pokazano na fig. 4.

Aby utrzymać wyrazistość i dokładność rzutowania oraz położenia wiązki świetlnej, okrywa ochronna 10 stanowiąca sterylną serwetę zawiera również twarde, sztywne, przezroczyste drugie okienko 14 z tworzywa sztucznego, poprzez które może przechodzić wiązka światła widzialnego, taka jak wiązka światła 16, pokazana na fig. 2 i 3. Korzystnie drugie okienko 14 ma kształt krążka. Drugie okienko 14 może być przymocowane do sterylnego worka 12 dowolnym sposobem, który połączy powierzchnię okienka 14 i sterylny worek 12 ze sobą, np. przez zgrzewanie ultradźwiękowe, zgrzewanie cieplne, spajanie rozpuszczalnikowe lub klejenie. Drugie okienko 14 jest wykonane z optycznie przezroczystego materiału, takiego jak np. glikol połietylenowo tereftalanowy (PETG), ale jako odpowiedni materiał można stosować wiele różnych optycznie przezroczystych polimerów, takich jak poliwęglan lub polimery akrylowe. Dla celów niniejszego wynalazku ważne jest, że polimer drugiego okienka 14 jest sztywny, ponieważ cienka folia lub giętki polimer nieuchronnie będzie się giąć lub wykrzywiać albo przed, albo podczas użycia okrywy ochronnej 10 na urządzeniu celującym 20. Wykrzywione okienko będzie służyć jako soczewka rozogniskowująca i odchylająca wiązkę światła 16 z jej pożądanego kierunku. PETG użyty w korzystnym przykładzie realizacji okrywy ochronnej 10 jest dostatecznie sztywny, by był odporny na zginanie lub wykrzywianie, a zatem drugie okienko 14 jest utrzymywane w kształcie nie wygiętym, który jest najlepiej dostosowany do przepuszczania wiązki światła 16. Krążkowe okienko okrywy ochronnej jest wykonane jako dostatecznie grube, by było twarde, sztywne i niezginalne. Taka właściwość okienka zapewnia odporność na zginanie lub wykrzywianie podczas wytwarzania, składowania, transportowania lub wykorzystywania. Inną zaletą stosowania polimeru PETG na drugie okienko 14 jest możliwość sterylizowania go promieniowaniem gamma, co jest standardową procedurą używaną do sterylizacji serwet chirurgicznych podczas wytwarzania. PETG jest odporny na barwienie lub zmianę odcieni barwy podczas napromieniowania promieniami gamma, a zatem zapewnia przezroczyste przepuszczanie promieni laserowych o różnej długości fali przez drugie okienko 14 podczas procedur celowania.

Podczas stosowania okrywę ochronną 10 owija się wokół urządzenia celującego 20 tak, że drugie okienko 14 tej okrywy jest usytuowane naprzeciw okienka 18 urządzenia celującego, jak pokazano na fig. 3. W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku okienko 18 urządzenia celującego jest wykonane z PETG. Jak pokazano na fig. 4, element mocujący 30 pomaga w dopasowaniu okrywy ochronnej 10 na urządzeniu celującym 20, by pozostawała ona owinięta wokół urządzenia celującego podczas procedury medycznej. W korzystnym przykładzie realizacji przedmiotowego wynalazku elementem mocującym 30 jest opaska gumowa.

W korzystnym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, wiązką światła 16 jest wiązka laserowa wytwarzana w urządzeniu celującym 20, którą kieruje się poprzez okienko 18 urządzenia celującego za pomocą zwierciadła 22. Jak można zobaczyć na fig. 3, aby

190 597 wiązka światła 16 mogła przebiegać w żądanym kierunku, przedmiotowy wynalazek wymaga, by odkształcenie, odchylenie lub załamanie wiązki światła 16 na jej drodze od urządzenia celującego 20 do pacjenta było możliwie jak najmniejsze. Jeżeli drugie okienko 14 jest usytuowane niezgodnie z okienkiem 18 urządzenia celującego, jak pokazano na fig. 2, wówczas część wiązki światła 16 zostanie załamana w stosunku do żądanego kierunku wiązki światła 16, co szkodzi wyrazistości i dokładności rzutowania wiązki. Załamana część wiązki światła 16 jest pokazana jako jedna lub więcej wtórnych wiązek 24 na fig. 2. W takim przypadku obecność wtórnej wiązki 24 powoduje, że urządzenie celujące 20 rzuca nie punkt, ale rozmytą plamkę na skórę pacjenta, pogarszając dokładność wskazania miejsca dojścia do podpowierzchniowego celu we wnętrzu pacjenta. Dodatkowo obecność wtórnej wiązki 24 rozmywa linię, wzdłuż której powinna przebiegać wiązka światła 16, przez co pogarsza się dokładność oświetlenia kierunku podejścia do podpowierzchniowego celu.

Aby zapewnić i utrzymywać dokładne ustawienie drugiego okienka 14 okrywy ochronnej zgodnie z okienkiem 18 urządzenia celującego w trakcie procedury operacyjnej lub diagnostycznej, niniejszy wynalazek przewiduje element trzymający 28 przytrzymujący okienko, przedstawiony na fig. 5. W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku ten element trzymający 28 jest sprężyną lub szpilką ale oba podłużne końce elementu trzymającego 28 są przymocowane do grzbietu 26 ustalającego położenia okienka, jak pokazano na fig. 2, 3 i 5.

Kiedy okrywa ochronna 10 stanowiąca sterylną serwetę jest używana z laserowym urządzeniem celującym 20, część drugiego okienka 14 wsuwa się pod element trzymający 28, aby zapewnić, że drugie okienko 14 pozostanie prawidłowo ustawione na urządzeniu celującym 20. Do przytrzymywania okrywy ochronnej owiniętej wokół urządzenia celującego 20 używa się również elementu mocującego 30.

Przedstawiony opis korzystnych przykładów wykonania systemu i sposobu według przedmiotowego wynalazku dotyczy najlepszych realizacji wynalazku. Po zapoznaniu się z tymi korzystnymi przykładami realizacji możliwym jest również opracowanie innych modyfikacji i odmian bez odchodzenia od istoty wynalazku.

190 597

Γ- 4

190 597

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. System niezakłóconego przesyłania wiązki światła widzialnego wzdłuż określonego kierunku, zawierający urządzenie celujące, wytwarzające wiązkę światła widzialnego, przy czym urządzenie to ma okienko, poprzez które wiązka światła widzialnego przechodzi wzdłuż określonego kierunku, element trzymający, oraz okrywę ochronna, która ma giętki korpus z otworem i drugie okienko, utworzone z optycznie przezroczystego materiału dołączone do tego giętkiego korpusu, znamienny tym, że drugie okienko (14) jest mocowane wzdłuż części swego obwodu pomiędzy elementem trzymającym (28) a okienkiem (18) urządzenia w celu utrzymywania prawidłowego ustawienia pomiędzy okienkiem (18) urządzenia i drugim okienkiem (14), zaś element trzymający (28) przebiega poprzez okienko (18) urządzenia, przy czym element trzymający (28) ma przeciwległe końce i jest mocowany do urządzenia celującego (20) tymi przeciwległymi końcami.
2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że element trzymający (28) jest wykonany jako podłużna konstrukcja, w postaci sprężyny lub szpilki.
3. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że urządzenie celujące (20) stanowi źródło wiązki laserowej.
4. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera ponadto element mocujący (30) do przytrzymywania okrywy ochronnej (10) owiniętej wokół urządzenia celującego (20).
5. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że drugie okienko (14) jest sztywne.
6. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że element trzymający (28) przebiega poprzez obszar okienka (18) urządzenia, przez który nie przechodzi wiązka światła widzialnego.
7. System według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że okienko (18) urządzenia jest zasadniczo kołowe, a element trzymający (28) stanowi cięciwę okręgu utworzonego przez okienko (18) urządzenia.
8. Sposób niezakłóconego przesyłania wiązki światła widzialnego przez okienko, w którym wiązka światła widzialnego jest wytwarzana przez urządzenie celujące, posiadające okienko urządzenia, i w którym stosuje się okrywę ochronną z elastycznym korpusem i z drugim okienkiem wykonanym z optycznie przezroczystego materiału, oraz umieszcza się okrywę ochronną na urządzeniu celującym, pozycjonując drugie okienko po drugiej stronie okienka urządzenia i ustawia się drugie okienko względem okienka urządzenia tak aby wiązka światła przebiegała wzdłuż wcześniej określonego kierunku bez odkształceń, przy czym urządzenie celujące zawiera ponadto element trzymający, znamienny tym, że w etapie pozycjonowania optycznie przeźroczystego drugiego okienka (14) ustawia się to okienko pomiędzy okienkiem (18) urządzenia i elementem trzymającym (28) tak, że element trzymający (28) wystaje po drugiej stronie okienka (18) urządzenia, przy czym przeciwległe końce elementu trzymającego (28) są zamocowane do urządzenia celującego (20).
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że określa się obecność wtórnej wiązki światła wytworzonej w wyniku odkształcenia wiązki światła widzialnego, przechodzącej przez drugie okienko (14), kiedy to okienko jest nieprawidłowo ustawione względem płaszczyzny okienka (18) urządzenia, oraz ustawia się drugie okienko (14) względem okienka (18) urządzenia, kiedy stwierdzona zostanie obecność wtórnej wiązki światła, tak że ta wtórna wiązka światła znika i tylko wiązka światła widzialnego biegnie wzdłuż określonego kierunku.

* * *

190 597