RU2510248C2 - Method for removing cerebral tumours with fluorescence diagnostics detection of tumour in combination with coagulation and aspiration and device for implementing it - Google Patents
Method for removing cerebral tumours with fluorescence diagnostics detection of tumour in combination with coagulation and aspiration and device for implementing it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510248C2 RU2510248C2 RU2012116329/14A RU2012116329A RU2510248C2 RU 2510248 C2 RU2510248 C2 RU 2510248C2 RU 2012116329/14 A RU2012116329/14 A RU 2012116329/14A RU 2012116329 A RU2012116329 A RU 2012116329A RU 2510248 C2 RU2510248 C2 RU 2510248C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluorescence
- probe
- radiation
- sapphire
- aspiration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для удаления злокачественных опухолей лазерной коагуляцией и аспирацией тканей с непрерывной флуоресцентной диагностикой границ опухоли.The claimed invention relates to medicine, namely to Oncology, and can be used to remove malignant tumors by laser coagulation and tissue aspiration with continuous fluorescence diagnosis of tumor borders.
Принцип флуоресцентной диагностики заключается в способности фотосенсибилизаторов, избирательно накапливающихся в злокачественной ткани, испускать флуоресценцию при облучении лазером соответствующей длины волны. Спектрометрический анализ такой флуоресценции позволяет делать выводы о наличии раковых клеток в ткани.The principle of fluorescence diagnostics is the ability of photosensitizers, selectively accumulating in malignant tissue, to emit fluorescence when irradiated with a laser of the appropriate wavelength. Spectrometric analysis of such fluorescence allows us to draw conclusions about the presence of cancer cells in the tissue.
Использование флуоресцентной диагностики дает значительные преимущества при удалении опухолей, локализованных в мозге. Это связано с тем, что повреждение гематоэнцефалического барьера в клетках опухоли позволяет проникать фотосенсибилизатору в опухолевые клетки, в то время как здоровые клетки не накапливают его. Это приводит к высокому контрасту (до 40:1) флуоресценции опухолевой ткани к флуоресценции, наблюдаемой на участках здоровой ткани. Применение флуоресцентной диагностики при удалении опухолей мозга позволяет вдвое увеличить показатель 6-месячной выживаемости пациентов.The use of fluorescence diagnostics provides significant advantages in the removal of tumors located in the brain. This is due to the fact that damage to the blood-brain barrier in tumor cells allows the photosensitizer to penetrate into the tumor cells, while healthy cells do not accumulate it. This leads to a high contrast (up to 40: 1) fluorescence of the tumor tissue to the fluorescence observed in areas of healthy tissue. The use of fluorescence diagnostics for the removal of brain tumors allows to double the 6-month survival rate of patients.
Известен способ удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли с помощью флуоресцентной диагностики. Способ заключается в том, что для выделения границ опухоли ее контрастируют препаратом фотосенсибилизатором. Флуоресценцию фотосенсибилизатора (или веществ, выделяемых клетками в присутствии фотосенсибилизатора), избыточная концентрация которого создана в опухолевых клетках, наблюдают на видеомониторе или в флуоресцентном канале нейрохирургического микроскопа при освещении операционного поля излучением определенного спектрального диапазона (Stummer W., Pichlmeier U. et al. ALA-Glioma Study Group. Fluorescence-guided surgery with 5-aminolevulinic acid for resection of malignant glioma: A randomized controlled multicentre phase III trial // Lancet Oncol. 2006. V.7, p.392-401). По наблюдаемой картине флуоресценции уточняются границы опухоли. Выявленная патологическая ткань под визуальным контролем удаляется путем коагуляции (например, электрокоагуляции) и аспирации стандартными хирургическими инструментами или неконтактным выпариванием (абляцией) при воздействии высокоэнергетического лазерного излучения.A known method of removing brain tumors with the allocation of the boundaries of the tumor using fluorescence diagnostics. The method consists in the fact that to highlight the boundaries of the tumor, it is contrasted with a photosensitizer. The fluorescence of a photosensitizer (or substances secreted by cells in the presence of a photosensitizer), an excess concentration of which is created in tumor cells, is observed on a video monitor or in a fluorescent channel of a neurosurgical microscope when the surgical field is illuminated with radiation of a certain spectral range (Stummer W., Pichlmeier U. et al. ALA. Glioma Study Group, Fluorescence-guided surgery with 5-aminolevulinic acid for resection of malignant glioma: A randomized controlled multicentre phase III trial // Lancet Oncol. 2006. V.7, p. 392-401). According to the observed fluorescence pattern, the boundaries of the tumor are specified. Detected pathological tissue under visual control is removed by coagulation (for example, electrocoagulation) and aspiration with standard surgical instruments or non-contact evaporation (ablation) when exposed to high-energy laser radiation.
Данный способ удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли с помощью флуоресцентной диагностики имеет следующие недостатки.This method of removing brain tumors with the allocation of tumor boundaries using fluorescence diagnostics has the following disadvantages.
Он обладает низкой точностью, так как операционное поле, которое является не плоским, практически невозможно равномерно осветить, что приводит к различной интенсивности флуоресценции от участков с равной концентрацией фотосенсибилизатора. Существенным недостатком является вероятность пропускания участков опухоли, не попадающих в прямое поле видения из-за нависающих краев, что делает невозможным применение этого способа для удаления глубоколежащих опухолей через малый канал доступа. Недостатком также является невозможность количественного измерения уровня флуоресценции в диагностируемых участках, что снижает точность определения границ опухоли.It has low accuracy, since the surgical field, which is not flat, is almost impossible to uniformly illuminate, which leads to different fluorescence intensities from areas with an equal concentration of photosensitizer. A significant drawback is the probability of transmission of tumor areas that do not fall into the direct field of view due to overhanging edges, which makes it impossible to use this method to remove deep-lying tumors through a small access channel. The disadvantage is the inability to quantify the level of fluorescence in the diagnosed areas, which reduces the accuracy of determining the boundaries of the tumor.
Данный способ осуществляется при работе известного устройства (М.Noguchi, E.Aoki, D.Yoshida, Etsuko Kobayashi, S.Omori, Y.Muragaki, H.Iseki, K.Nakamura, and I.Sakuma «A Novel Robotic Laser Ablation System for Precision Neurosurgery with Intraoperative 5-ALA-lnduced PplX Fluorescence Detection» / R.Larsen, М.Nielsen, and J.Sporring (Eds.): MICCAI 2006, LNCS 4190, pp.543-550, 2006). Устройство включает видеокамеру с фильтрами, с помощью которой получают изображения операционного поля с флуоресцирующими участками. На видеокамере жестко закреплен узел, содержащий дополнительный измерительный зонд и микролазер, которые могут приводиться в согласованное движение с помощью механизма сканирующей системы. Для обработки и хранения флуоресцентных изображений, а также для управления узлом, содержащим измерительный зонд и микролазер, используется персональный компьютер.This method is carried out using a known device (M. Noguchi, E. Aoki, D. Yoshida, Etsuko Kobayashi, S. Omori, Y. Muragaki, H. Isski, K. Nakamura, and I. Sakuma "A Novel Robotic Laser Ablation System for Precision Neurosurgery with Intraoperative 5-ALA-lnduced PplX Fluorescence Detection ”/ R. Larsen, M. Nielsen, and J. Sporring (Eds.): MICCAI 2006, LNCS 4190, pp.543-550, 2006). The device includes a video camera with filters, with which images of the surgical field with fluorescent areas are obtained. A unit containing an additional measuring probe and a microlaser, which can be driven in a coordinated movement using the mechanism of the scanning system, is rigidly fixed to the video camera. A personal computer is used to process and store fluorescence images, as well as to control a unit containing a measuring probe and a microlaser.
Данная система имеет ряд существенных недостатков. Так как диагностика и лазерная абляция производятся узлами системы на некотором расстоянии от опухолевой ткани, это исключает возможность флуоресцентной диагностики и деструкции участков опухоли, не попадающих в поле прямого зрения. Также невозможно удаление опухоли через малые каналы доступа и удаление внутритканевых опухолевых узлов. Из-за малой глубины проникновения лазерного излучения, используемого для абляции и, соответственно, небольшой толщины удаляемого слоя ткани, а также для снижения вероятности ошибок при диагностике, требуется проведение большого количества циклов, включающих обязательное послойное получение флуоресцентных изображений и лазерной абляции, что чрезвычайно увеличивает время, требуемое для удаления всего объема опухоли.This system has a number of significant drawbacks. Since diagnostics and laser ablation are performed by the nodes of the system at a certain distance from the tumor tissue, this excludes the possibility of fluorescence diagnosis and destruction of areas of the tumor that do not fall into the direct field of vision. It is also impossible to remove the tumor through the small access channels and the removal of interstitial tumor nodes. Due to the small depth of penetration of the laser radiation used for ablation and, accordingly, the small thickness of the removed tissue layer, as well as to reduce the likelihood of errors in diagnosis, a large number of cycles are required, including the mandatory layer-by-layer acquisition of fluorescence images and laser ablation, which greatly increases the time required to remove the entire tumor volume.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой, является способ, описанный в публикации (N.Haj-Hosseini, J.Richter, S.Andersson-Engels, and К.Wardell Optical Touch Pointer for Fluorescence Guided Glioblastoma Resection Using 5-Aminolevulinic Acid / Lasers in Surgery and Medicine 42:9-14 (2010)). Этот способ заключается в выборочном возбуждении и количественном измерении флуоресценции в окрестности рабочего конца контактного оптоволоконного зонда и последующем удалении диагностированной опухолевой ткани с помощью стандартных хирургических инструментов. Преимуществом данного метода является высокая точность различения опухолевой и здоровой ткани на границе опухоли за счет количественных измерений флуоресценции. Также увеличена глубина диагностики за счет возможности проведения измерений флуоресценции с погруженным в ткань зондом.Closest to the proposed invention relating to a method for removing brain tumors by isolating tumor boundaries by fluorescence diagnostics is the method described in the publication (N. Haj-Hosseini, J. Richter, S. Andersson-Engels, and K. Wardell Optical Touch Pointer for Fluorescence Guided Glioblastoma Resection Using 5-Aminolevulinic Acid / Lasers in Surgery and Medicine 42: 9-14 (2010)). This method consists in selective excitation and quantitative measurement of fluorescence in the vicinity of the working end of the contact fiber optic probe and the subsequent removal of the diagnosed tumor tissue using standard surgical instruments. The advantage of this method is the high accuracy of distinguishing between tumor and healthy tissue at the border of the tumor due to quantitative measurements of fluorescence. The diagnostic depth has also been increased due to the possibility of taking fluorescence measurements with a probe immersed in tissue.
Недостатком данного способа является то, что флуоресцентная диагностика и удаление диагностированной опухолевой ткани проводятся разными инструментами. Возникающие вследствие этого ошибки приводят к увеличению вероятности пропуска участков опухоли и необоснованному удалению здоровой ткани. По этой же причине с помощью данного способа невозможно выполнение операций по удалению глубоколежащих опухолей через малый канал доступа.The disadvantage of this method is that the fluorescence diagnosis and removal of the diagnosed tumor tissue is carried out by different tools. Errors resulting from this lead to an increase in the probability of missing sections of the tumor and unreasonable removal of healthy tissue. For the same reason, using this method, it is impossible to perform operations to remove deep-lying tumors through a small access channel.
Известным устройством, относящимся к системам для удаления опухолей с выделением границ опухоли с помощью флуоресцентной диагностики и наиболее близким к предлагаемому изобретению, является система для резекции биологических тканей сапфировым лезвием с одновременной флуоресцентной диагностикой их злокачественности (Пат. РФ №2372873 С1, опубл. 20.11.2009 г.). Устройство содержит сапфировое лезвие-световод с продольными каналами, в которых размещены оптические волокна, одни из волокон предназначены для подачи излучения, возбуждающего флуоресценцию в зону разреза ткани от присоединенных источников излучения, другие волокна предназначены для передачи излучения флуоресценции на средство, регистрирующее это излучение. Кроме того, часть волокон может использоваться для подачи высокоэнергетического лазерного излучения, которое дополнительно концентрируется светопроводящей кромкой лезвия для коагуляции тканей и сосудов в области разреза для остановки кровотечения.A known device related to systems for removing tumors with the allocation of tumor boundaries using fluorescence diagnostics and closest to the present invention is a system for resection of biological tissues with a sapphire blade with simultaneous fluorescence diagnostics of their malignancy (Pat. RF No. 2372873 C1, publ. 20.11. 2009). The device contains a sapphire blade-fiber with longitudinal channels in which optical fibers are placed, some of the fibers are designed to supply radiation that excites fluorescence to the tissue incision zone from the attached radiation sources, other fibers are used to transmit fluorescence radiation to the means that records this radiation. In addition, part of the fibers can be used to supply high-energy laser radiation, which is additionally concentrated by the light-conducting edge of the blade to coagulate tissues and blood vessels in the incision region to stop bleeding.
Однако хирургия опухолей мозга (и других внутритканевых опухолей) с данным устройством имеет ограниченную область применения, так как опухолевая ткань (в том числе коагулированная) только отсекается лезвием и требуется дополнительное устройство для удаления фрагментов опухоли, коагулированной ткани, крови и др. из операционной зоны. Таким образом, имеются существенные недостатки: необходимо одновременное воздействие двумя устройствами, что затрудняет работу хирурга, ограничивает применение устройства для глубоколежащих опухолей, доступ к которым затруднен, и др. В то же время структура тканей мозга (и других однородных тканей) позволяет без затруднений проводить удаление злокачественной ткани путем локальной коагуляции (разными физическими методами) и аспирацией коагулированной ткани. Таким образом, рассечение тканей, осуществляемое устройством, не требуется.However, surgery of brain tumors (and other interstitial tumors) with this device has a limited scope, since the tumor tissue (including coagulated) is only cut off with a blade and an additional device is required to remove fragments of the tumor, coagulated tissue, blood, etc. from the operating area . Thus, there are significant drawbacks: simultaneous exposure to two devices is necessary, which complicates the work of the surgeon, limits the use of the device for deep-lying tumors, access to which is difficult, etc. At the same time, the structure of brain tissues (and other homogeneous tissues) allows removal of malignant tissue by local coagulation (by various physical methods) and aspiration of coagulated tissue. Thus, tissue dissection by the device is not required.
Предлагаемые изобретения направлены на достижение технического результата, заключающегося в повышении точности удаления опухолей мозга при использовании флуоресцентной диагностики, в сокращении времени, требуемом для полного удаления опухоли, в возможности удаления труднодоступных опухолей.The present invention aims to achieve a technical result, which consists in increasing the accuracy of removal of brain tumors using fluorescence diagnostics, in reducing the time required for complete removal of the tumor, in the ability to remove hard-to-reach tumors.
Указанный заявителем технический результат достигается за счет того, что способ удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной коагуляцией и аспирацией включает в себя при превышении измеренной в малой окрестности конца сапфирового зонда флуоресценцией некоторого порогового значения выполнение локальной лазерной коагуляции и/или электрокоагуляции этого объема и аспирацию коагулированной и опухолевой ткани через сапфировый зонд.The technical result indicated by the applicant is achieved due to the fact that the method of removing brain tumors by highlighting the boundaries of the tumor by fluorescence diagnostics with simultaneous coagulation and aspiration includes, if a threshold value measured in a small vicinity of the end of the sapphire probe exceeds a certain threshold value, local laser coagulation and / or electrocoagulation of this volume and aspiration of coagulated and tumor tissue through a sapphire probe.
Указанный заявителем технический результат достигается за счет того, что устройство для удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной коагуляцией и аспирацией содержит сапфировый зонд с продольными каналами, в которых размещены оптические волокна. Одни из волокон предназначены для подачи излучения к ткани для возбуждения флуоресценции и коагуляции, другие волокна предназначены для передачи излучения флуоресценции на средство, регистрирующее это излучение. Сапфировый зонд имеет открытые каналы, один из которых соединен с аспиратором посредством шланга, при этом дистальные концы оптических волокон находятся на минимальном расстоянии от торца сапфирового элемента, а их взаимное положение обеспечивает возможность регистрации флуоресцентного излучения из зоны, совпадающей с зоной коагуляции и аспирации тканей. Торец сапфирового зонда может быть выполнен под прямым углом к оси зонда и/или иметь наклонные преломляющие грани. В другом открытом канале расположены металлические контакты, присоединенные к электрокоагулятору, или на внешней поверхности сапфирового зонда имеются металлические контакты, присоединенные к электрокоагулятору.The technical result indicated by the applicant is achieved due to the fact that the device for removing brain tumors with the allocation of tumor boundaries by fluorescence diagnostics with simultaneous coagulation and aspiration contains a sapphire probe with longitudinal channels in which optical fibers are placed. Some of the fibers are designed to supply radiation to the tissue to excite fluorescence and coagulation, while the other fibers are designed to transmit fluorescence radiation to a means that registers this radiation. The sapphire probe has open channels, one of which is connected to the aspirator via a hose, while the distal ends of the optical fibers are at a minimum distance from the end of the sapphire element, and their relative position provides the possibility of detecting fluorescence radiation from the area coinciding with the coagulation and aspiration of tissues. The end face of the sapphire probe can be made at right angles to the axis of the probe and / or have inclined refracting faces. In another open channel there are metal contacts attached to the electrocoagulator, or on the outer surface of the sapphire probe there are metal contacts attached to the electrocoagulator.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения сапфировый зонд, у которого предусмотрено введение оптических волокон с его боковой поверхности (например, на боковой поверхности выполнена проточка, вскрывающая каналы для волокон и других инструментов и не затрагивающая при этом аспирационный канал), имеет облегченную сборку зонда, заключающуюся во введении волокон (а также других элементов) в предназначенные для них каналы, а также замену волокон/инструментов непосредственно в процессе операции без отключения аспиратора.In addition, in the particular case of the invention, the sapphire probe, which provides the introduction of optical fibers from its side surface (for example, a groove is made on the side surface, opening channels for fibers and other instruments and not affecting the suction channel), has a lightweight probe assembly consisting in the introduction of fibers (as well as other elements) into the channels intended for them, as well as the replacement of fibers / tools directly during the operation without shutting down the aspirator.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения сапфировый зонд имеет цилиндрическую форму с осью аспирационного канала, совпадающей с осью сапфирового зонда; каналы, содержащие волокна, предназначенные для подачи излучения, возбуждающего флуоресценцию, и каналы, содержащие волокна, предназначенные для передачи излучения флуоресценции, а также каналы, содержащие волокна, предназначенные для подачи коагулирующего излучения, расположены по кругу в стенке сапфирового зонда.In addition, in the particular case of the invention, the sapphire probe has a cylindrical shape with the axis of the suction channel coinciding with the axis of the sapphire probe; channels containing fibers intended for supplying fluorescence exciting radiation and channels containing fibers intended for transmitting fluorescence radiation, as well as channels containing fibers intended for supplying coagulating radiation, are arranged in a circle in the wall of the sapphire probe.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения на внешней поверхности сапфирового зонда выполнено коническое сужение и поверхность сужения и внутренняя цилиндрическая поверхность аспирационного канала образуют круговой нож.In addition, in the particular case of the invention, a conical narrowing is made on the outer surface of the sapphire probe, and the narrowing surface and the inner cylindrical surface of the suction channel form a circular knife.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения на поверхность сапфирового зонда в дистальной части нанесено покрытие, поглощающее и/или частично поглощающее электромагнитное излучение покрытие (светофильтр).In addition, in the particular case of the invention, a surface is coated on the surface of the sapphire probe in the distal part, absorbing and / or partially absorbing electromagnetic radiation coating (light filter).
Кроме того, в частном случае реализации изобретения на сапфировый зонд надет стерильный рукав.In addition, in the particular case of the invention, a sterile sleeve is worn on the sapphire probe.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения средство, регистрирующее флуоресцентное излучение, выполнено с возможностью подачи звукового сигнала при превышении параметром флуоресценции установленного уровня, и/или имеется по крайней мере один светодиод, который может быть размещен в канале сапфирового зонда, включающийся при превышении параметром флуоресценции установленного уровня.In addition, in the particular case of the invention, the means for detecting fluorescence radiation is configured to provide an audio signal when the fluorescence parameter exceeds a specified level, and / or there is at least one LED that can be placed in the channel of the sapphire probe, which turns on when the parameter is exceeded fluorescence of an established level.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Фиг.1 - устройство для удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной коагуляцией и аспирацией;Figure 1 - a device for removing brain tumors with the allocation of the boundaries of the tumor by fluorescence diagnostics with simultaneous coagulation and aspiration;
Фиг.2 - сапфировый зонд;Figure 2 - sapphire probe;
Фиг.3 - варианты расположения каналов в сапфировом зонде;Figure 3 - options for the location of the channels in the sapphire probe;
Фиг.4 - дистальный конец сапфирового зонда с преломляющими гранями;Figure 4 - the distal end of the sapphire probe with refractive faces;
Фиг.5 - дистальный конец сапфирового зонда, имеющий сужение и круговой «нож»;Figure 5 - the distal end of the sapphire probe having a narrowing and a circular "knife";
Фиг.6 - дистальный конец сапфирового зонда с электродом электрокоагулятора в канале;6 - the distal end of the sapphire probe with the electrode of the electrocoagulator in the channel;
Фиг.7 - дистальный конец сапфирового зонда с напаянным электродом электрокоагулятора;7 - the distal end of the sapphire probe with a soldered electrode of the electrocoagulator;
Фиг.8 - спектры флуоресценции, полученные при движении сапфирового зонда в канале доступа к опухоли.Fig - fluorescence spectra obtained by the movement of the sapphire probe in the channel of access to the tumor.
Устройство для удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной коагуляцией и аспирацией (Фиг.1) содержит сапфировый зонд 1, источник излучения 2, например источник лазерного или светодиодного излучения, соединенный с оптическим волокном 4b, средство регистрации флуоресценции 5, соединенное с оптическим волокном 4а, аспиратор 3, соединенный со шлангом 4с, стерильный рукав 6.A device for removing brain tumors with the allocation of tumor borders by fluorescence diagnostics with simultaneous coagulation and aspiration (Figure 1) contains a
Устройство для удаления опухолей мозга лазерной коагуляцией и аспирацией с выделением границ опухоли зондовой флуоресцентной диагностикой работает следующим образом.A device for removing brain tumors by laser coagulation and aspiration with the allocation of the boundaries of the tumor probe fluorescence diagnostics works as follows.
Для флуоресцентного контрастирования опухоли пациенту вводят флуоресцентный препарат, например, АЛАСЕНС на основе 5-АЛА (5-аминолевулиновая кислота) в дозировке 20 мг/кг за 4-6 часов до начала оперативного вмешательства. За счет того, что гематоэнцефалический барьер в клетках опухоли поврежден, ко времени начала операции в клетках опухоли создается высокая концентрация протопорфирина-IX, синтезированного проникнувшей в клетки опухоли 5-АЛА.To fluorescently contrast the tumor, a patient is injected with a fluorescent drug, for example, ALASENS based on 5-ALA (5-aminolevulinic acid) at a dosage of 20 mg / kg 4-6 hours before surgery. Due to the fact that the blood-brain barrier in the tumor cells is damaged, by the time the operation begins, a high concentration of protoporphyrin-IX, synthesized by 5-ALA, which has penetrated into the tumor cells, is created in the tumor cells.
На этапе формирования канала доступа к опухоли, удаления опухоли и контроля после удаления опухоли выполняется спектрофотометрическая оценка концентрации протопорфирина-IX в ткани мозга с применением средства 5 регистрации флуоресцентного излучения с доставкой возбуждающего излучения и излучения флуоресценции по оптоволокнам 4b и 4а соответственно к дистальному концу сапфирового зонда 1. Для количественного определения концентрации протопорфирина-IX используют калибровочную кривую, полученную с использованием приготовленных образцов с известной концентрацией флуорофора. В процессе операции измеряется флуоресценция здоровой ткани, и далее отслеживается контраст флуоресценции ткани в окрестности зонда к флуоресценции здоровых тканей. При превышении контрастом флуоресценции установленного уровня средство 5 демонстрирует превышение на экране компьютера или в виде звукового сигнала, или путем подачи светового сигнала в поле зрения хирурга, например, посредством свечения светодиодов в одном из каналов сапфирового зонда.At the stage of forming the channel of access to the tumor, removal of the tumor, and control after removal of the tumor, a spectrophotometric assessment of the concentration of protoporphyrin-IX in the brain tissue is performed using fluorescence radiation registration means 5 with delivery of exciting radiation and fluorescence radiation through
Излучение от источника лазерного излучения 2 с помощью волокон 4b доставляется к дистальному концу сапфирового зонда 1 и, покидая зонд, поглощается в ткани, что приводит к ее коагуляции при достаточной мощности излучения. Длина волны излучения выбрана таким образом, чтобы не попадать в полосы поглощения диагностического флуоресцентного препарата для предотвращения его выгорания, а также чтобы иметь оптимальную для нейрохирургии глубину проникновения и размер зоны лазерной коагуляции. Аспиратор 3 с присоединенным к сапфировому зонду шлангом 4 с осуществляет удаление продуктов деструкции ткани мозга из зоны, диагностируемой как опухолевая ткань.The radiation from the
Сапфировый зонд 1 имеет канал для аспирации 7, открытый с дистального конца, каналы 10 для доставки волокон диагностической системы и коагулирующих волокон 5 (Фиг.2). Каналы для оптических волокон являются непроходными с дистального конца и «вскрыты» посредством проточки 9, так что аспирационный канал не затронут, и оптические волокна 4а вводятся через проточку в соответствующие каналы. Дистальный конец шланга аспиратора 8 охватывает сапфировый зонд позади проточки 9. Стерильный рукав 6, надетый на сапфировый зонд, изолирует волокна и шланг аспиратора 4с от стерильной зоны. Таким образом, волокна, находящиеся при работе деструктора в каналах сапфирового элемента, не требуют стерилизации.
На Фиг.3 показаны варианты формы и размещения каналов аспирации 7 и каналов для размещения оптических волокон 10 в объеме сапфирового зонда. Для увеличения площади сечения аспирационного канала его конфигурация может отличаться от цилиндрической.Figure 3 shows the options for the shape and placement of the
Для пространственного совмещения зон диагностики, коагуляции и аспирации на торце сапфирового зонда напротив каналов могут быть выполнены грани 11 (Фиг.4), преломляющие ход оптических лучей.For the spatial combination of the diagnostic, coagulation and aspiration zones on the end of the sapphire probe opposite the channels, faces 11 can be made (Fig. 4), which refract the course of the optical rays.
В частном случае реализации изобретения дистальная часть сапфирового зонда выполнена в виде кольцевого «ножа» (Фиг.5): на дистальном конце сапфирового зонда с осевым расположением аспирационного канала выполнено сужение, так внутренняя цилиндрическая поверхность аспирационного канала 14 и конусная поверхность сужения образуют кольцевой клин 12. В данной конфигурации устройство работает подобно сапфировому лезвию в устройстве-прототипе: пучок света, выходящий из оптического волокна, пройдя границу раздела воздух-сапфир, падает на плоскости кольцевого клина вблизи его кромки; претерпев несколько полных внутренних отражений на границе раздела сапфир-биоткань, излучение, частично выходит из сапфира, с каждым переотражением увеличивает долю энергии, покидающей зонд. Таким образом, на дистальном конце сапфирового зонда формируется кольцевая зона 13 с высокой плотностью энергии излучения (Фиг.5).In the particular case of the invention, the distal part of the sapphire probe is made in the form of an annular “knife” (Figure 5): at the distal end of the sapphire probe with the axial location of the suction channel, narrowing is made, so the inner cylindrical surface of the
В некоторых вариантах реализации изобретения количество каналов для волокон 10 может быть увеличено. Так, например, может быть увеличено количество волокон, регистрирующих флуоресцентное излучение, при проведении флуоресцентной спектроскопии на нескольких длинах волн и/или может быть увеличено количество излучающих волокон для формирования оптимальной формы зоны лазерной диагностики и коагуляции. Некоторые каналы могут быть также выполнены открытыми со стороны дистального конца зонда и использоваться для биопсии, а также для размещения электродов коагуляторов 15 (Фиг.6). Также для коагуляции могут использоваться контакты 16, нанесенные на поверхность сапфирового зонда посредством напыления, сварки и др. (Фиг.7).In some embodiments of the invention, the number of channels for the
Работа предлагаемого изобретения иллюстрируется следующим примером.The work of the invention is illustrated by the following example.
У больной В. (44) клинически определено очаговое поражение правой теменно-височной области с пирамидальной недостаточностью соответственно очагу поражения. На КГ и МРТ головного мозга с контрастным усилением выявлена внутримозговая опухоль правой теменно-височной области.Patient V. (44) has a clinically defined focal lesion of the right parietal-temporal region with pyramidal insufficiency corresponding to the lesion. On CG and MRI of the brain with contrast enhancement, an intracerebral tumor of the right parietal-temporal region was revealed.
На основании проведанного обследования на нейронавигационной системе выполнено планирование и выполнено оперативное лечение. Для проведения интраоперационной флуоресцентной диагностики применен препарат 5-АЛА («Аласенс» 20 мг/кг за 6 часов до начала операции). Под контролем навигационной системы выполнена костно-пластическая трепанация черепа и планирование доступа. По мере формирования канала доступа и приближения к опухолевой ткани непрерывно проводили флуоресцентный анализ по свечению индуцированного протопорфирина-IX с помощью предлагаемого изобретения. При положении дистального конца сапфирового зонда на границе опухоли (по данным КГ, МРТ) регистрировали повышение контраста флуоресценции по отношению к здоровым тканям значений до 6÷7 (Фиг.8) и при положении инструмента в центре опухоли - до 20 и более раз, что позволяло с высокой вероятностью свидетельствовать о корректном осуществлении доступа. Далее произведено тотальное удаление опухолевой ткани традиционными методами.Based on the examination on the neuronavigation system, planning was performed and surgical treatment was performed. For intraoperative fluorescence diagnostics, the drug 5-ALA was used (Alasens 20 mg /
После операции неврологическая симптоматика не наросла. Больная активизирована. Гистологически верифицирована глиобластома (G4). Через 2 недели выполнена лучевая терапия по стандартным протоколам.After the operation, neurological symptoms did not increase. The patient is activated. Glioblastoma (G4) was histologically verified. After 2 weeks, radiation therapy was performed according to standard protocols.
Способ удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной лазерной коагуляцией и аспирацией и устройство для его осуществления на основе сапфирового зонда позволяют на тканевом уровне дифференцировать границы опухолевого процесса тканей мозга непосредственно во время удаления новообразования.The method of removing brain tumors with the allocation of tumor boundaries by fluorescence diagnostics with simultaneous laser coagulation and aspiration and a device for its implementation based on a sapphire probe allow us to differentiate the boundaries of the tumor process of brain tissue directly at the time of tumor removal at the tissue level.
Заявляемое изобретение можно реализовать с использованием известных средств и методов, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию патентоспособности "промышленная применимость".The claimed invention can be implemented using known means and methods, which allows us to conclude that the invention meets the patentability criterion of "industrial applicability".
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116329/14A RU2510248C2 (en) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Method for removing cerebral tumours with fluorescence diagnostics detection of tumour in combination with coagulation and aspiration and device for implementing it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116329/14A RU2510248C2 (en) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Method for removing cerebral tumours with fluorescence diagnostics detection of tumour in combination with coagulation and aspiration and device for implementing it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012116329A RU2012116329A (en) | 2013-10-27 |
RU2510248C2 true RU2510248C2 (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=49446396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116329/14A RU2510248C2 (en) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Method for removing cerebral tumours with fluorescence diagnostics detection of tumour in combination with coagulation and aspiration and device for implementing it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510248C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187072U1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Кронк" (ООО "Кронк") | SAPPHIRE NEUROSURGICAL PROBE FOR TUMOR AND SPINAL TUMOR REMOVAL UNDER CONTROL OF THE COMBINED SPECTROSCOPIC DIAGNOSTICS |
US11730530B2 (en) | 2019-01-24 | 2023-08-22 | Erbe Elektromedizin Gmbh | Device for tissue coagulation |
RU2813711C2 (en) * | 2019-01-24 | 2024-02-15 | Эрбе Электромедицин Гмбх | Device for biological tissue coagulation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4011872A (en) * | 1974-04-01 | 1977-03-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Electrical apparatus for treating affected part in a coeloma |
EP0821916A2 (en) * | 1996-07-29 | 1998-02-04 | MRC Systems GmbH MR-kompatible chirurgische Systeme | Method for performing stereotactic laser surgery |
US20040253365A1 (en) * | 2001-08-23 | 2004-12-16 | Warren William L. | Architecture tool and methods of use |
US20060135955A1 (en) * | 2003-01-18 | 2006-06-22 | Shadduck John H | Medical instrument and method of use |
RU2372873C1 (en) * | 2008-07-09 | 2009-11-20 | Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН) | Sapphire-blade system for biological tissue resection and optical diagnostics of malignancy |
US20100063523A1 (en) * | 2005-09-13 | 2010-03-11 | Laurent Menard | Peroperative Sensing Head Adapted to be Coupled to an Ablation Tool |
-
2012
- 2012-04-23 RU RU2012116329/14A patent/RU2510248C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4011872A (en) * | 1974-04-01 | 1977-03-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Electrical apparatus for treating affected part in a coeloma |
EP0821916A2 (en) * | 1996-07-29 | 1998-02-04 | MRC Systems GmbH MR-kompatible chirurgische Systeme | Method for performing stereotactic laser surgery |
US20040253365A1 (en) * | 2001-08-23 | 2004-12-16 | Warren William L. | Architecture tool and methods of use |
US20060135955A1 (en) * | 2003-01-18 | 2006-06-22 | Shadduck John H | Medical instrument and method of use |
US20100063523A1 (en) * | 2005-09-13 | 2010-03-11 | Laurent Menard | Peroperative Sensing Head Adapted to be Coupled to an Ablation Tool |
RU2372873C1 (en) * | 2008-07-09 | 2009-11-20 | Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА РАН (ИФТТ РАН) | Sapphire-blade system for biological tissue resection and optical diagnostics of malignancy |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Neda Haj-Hosseini et al, Optical Touch Pointer for Fluorescence Guided Glioblastoma Resection Using 5-Aminolevulinic Acid, Lasers in Surgery and Medicine (2010). * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187072U1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Кронк" (ООО "Кронк") | SAPPHIRE NEUROSURGICAL PROBE FOR TUMOR AND SPINAL TUMOR REMOVAL UNDER CONTROL OF THE COMBINED SPECTROSCOPIC DIAGNOSTICS |
US11730530B2 (en) | 2019-01-24 | 2023-08-22 | Erbe Elektromedizin Gmbh | Device for tissue coagulation |
RU2813711C2 (en) * | 2019-01-24 | 2024-02-15 | Эрбе Электромедицин Гмбх | Device for biological tissue coagulation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012116329A (en) | 2013-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2024037188A (en) | Devices, systems and methods for tumor visualization and removal | |
RU2445041C2 (en) | Estimation of tissue modification with application of fibre optic device | |
EP3324832B1 (en) | Systems for lesion formation and assessment | |
US20200197093A1 (en) | Surgical laser tool | |
JP5701615B2 (en) | Biopsy guidance with electromagnetic tracking and light needle | |
JP5619351B2 (en) | Method and apparatus for visually characterizing tissue | |
EP0513986B1 (en) | A photosensitizer enhanced fluorescence biopsy needle | |
AU779659B2 (en) | Multiphoton excitation through optical fibers for fluorescence spectroscopy | |
EP2814375B1 (en) | Photonic probe apparatus with integrated tissue marking facility | |
JP2003102672A (en) | Method and device for automatically detecting, treating, and collecting objective site of lesion or the like | |
US20100268091A1 (en) | Fluorescence imaging apparatus and endoscope apparatus | |
WO2009144653A2 (en) | Needle with integrated photon detector | |
JP2008541891A5 (en) | ||
JP2011185842A (en) | Method and device for analyzing low oxygen region of biosample by time resolving measurement of light induced self-fluorescence | |
JP2006340796A (en) | Sentinel lymph node detection system | |
RU2510248C2 (en) | Method for removing cerebral tumours with fluorescence diagnostics detection of tumour in combination with coagulation and aspiration and device for implementing it | |
WO2012123869A2 (en) | Device for optical nerve localization and optical nerve stimulation | |
RU183278U1 (en) | DEVICE FOR NEUROSURGICAL ASPIRATION WITH SPECTROSCOPIC AND ELECTROPHYSIOLOGICAL CONTROL | |
JPH0638967A (en) | Apparatus and method using biopsy needle based on fluorescence intensified by photointensifier | |
US9526579B2 (en) | Combination diffused and focused fiber optic for diagnosis and treatment of diseased cells | |
RU2372873C1 (en) | Sapphire-blade system for biological tissue resection and optical diagnostics of malignancy | |
RU2709830C1 (en) | Device for fluorescent-reflective spectroscopy for diagnosing focal and diffuse new growths in a fine-needle puncture-aspiration biopsy | |
RU187072U1 (en) | SAPPHIRE NEUROSURGICAL PROBE FOR TUMOR AND SPINAL TUMOR REMOVAL UNDER CONTROL OF THE COMBINED SPECTROSCOPIC DIAGNOSTICS | |
RU2801893C2 (en) | Device for photodynamic therapy of residual brain tumors with fluorescent control of photosensitizer photodecolorization | |
RU148138U1 (en) | DEVICE FOR FLUORESCENT NAVIGATION AND SPECTROSCOPY |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140424 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150610 |