TWI580393B - 穿刺器材、穿刺設備及其訊號處理方法 - Google Patents

Description

穿刺器材、穿刺設備及其訊號處理方法

本發明係關於一種穿刺器材；特別是關於一種可穿刺生物組織之穿刺器材。

隨著醫療科技進步，逐漸發展出微創手術技術，將傳統具有重大切口的手術，改以小傷口手術方式取代，除可縮小患者的傷口之外，也可有效的節省後續照護成本，以有效的縮短住院時間。

以腹腔鏡手術為例，在手術過程中，須先利用習知穿刺器材(如：氣腹針)由人體腹部皮膚刺入體內，再灌入氣體使體內空間膨脹，用以完成氣腹程序，以便利用其他手術器械對腹腔內部的器官進行手術，其實施例可參酌美國公告第US 5098388號「Veress needle assembly」及公告第US 5669883號「Veress needle and cannula assembly」等專利案。

習知穿刺器材僅具〝充氣〞功能，操作者(如：醫師)在氣腹過程中，只能憑手感或經驗在〝盲目(看不見體內組織)〞狀態下進行穿刺，待充氣後再將手術器械伸入腹腔中進行手術。然而，在患者未曾動過腹部開刀手術情況下，若氣腹過程中遭遇術前未知的情況，如：腹腔沾黏(<1%)等，則在穿刺的過程中極有可能傷及附近的血管或臟器，導致病患體內出血而未知，以致產生患者生命危險。因此，穿刺過程成功與否攸關手術成敗及後續是否衍生併發症。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需 求，提升其實用性。

本發明係提供一種穿刺器材，可於穿刺過程中利用光學方式傳導生物組織狀態。

本發明係提供一種穿刺設備，可於穿刺過程中自動辨識生物組織狀態。

本發明係提供一種穿刺設備之訊號處理方法，可利用組織吸收及反射光譜特性辨識組織狀態。

本發明揭示一種穿刺器材，可包含：一第一管體，具有二第一端口，其中一第一端口形成一銳口部；一第二管體，容置於該第一管體內，該第二管體具有二第二端口及一出氣口，其中一第二端口設有一透鏡，該出氣口鄰近該透鏡及該第一管體之銳口部；及一導光件，容置於該第二管體內。

本發明另揭示一種穿刺設備，可包含：一穿刺器材，具有一第一管體、一第二管體及一導光件，該第一管體具有二第一端口，該第一管體之其中一第一端口形成一銳口部，該第二管體容置於該第一管體內，該第二管體具有二第二端口及一出氣口，該第二管體之其中一第二端口設有一透鏡，該出氣口鄰近該透鏡及該第一管體之銳口部，該導光件容置於該第二管體內；及一電腦系統，耦接該穿刺器材之導光件，該電腦系統用以傳送一光源至該導光件，並由該導光件接收一反射光譜，比對該反射光譜與一對照光譜之差異值，若該差異值大於一門檻值，發出一警報，否則，接收另一反射光譜。

所述導光件可包含數根光纖，各光纖可並排結合為一光纖束。

所述光纖束可包含一根第一光纖及數根第二光纖，該第一光 纖用於朝向該透鏡發出該光源，各第二光纖之外周面結合於該第一光纖之外周面，用以接收來自該透鏡的光線。

所述第二管體之內周面可設有一第一卡合部，該導光件可設有一第二卡合部，該第二卡合部與該第一卡合部相互卡合，該第一卡合部可鄰近該透鏡。

所述第二管體之內周面可設有一第一導引部沿該第二管體的軸向延伸，該導光件之外周面可設有一第二導引部，該第二導引部可滑動地結合於該第一導引部。

本發明另揭示一種穿刺設備之訊號處理方法，可由一電腦系統執行，該方法之步驟包含：接收一反射光譜；及比對該反射光譜與一對照光譜之差異值，若該差異值大於一門檻值，發出一警報，否則，接收另一反射光譜。

所述門檻值為一腰圍門檻值，該對照光譜之波形於一半高度之寬度為一對照腰圍，該反射光譜之波形於一半高度之寬度為一反射腰圍，若該反射腰圍與該對照腰圍之差異值大於該腰圍門檻值，該電腦系統可發出該警報。

所述門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第一頂點與該對照光譜之第一峰值的差異值大於該門檻值，或該反射光譜之第二頂點與該對照光譜之第二峰值的差異值大於該門檻值，或該反射光譜之第三頂點與該對照光譜之第三峰值的差異值大於該門檻值，該電腦系統可發出該警報。

所述電腦系統可由一光纜連接該穿刺器材的導光件，該光纜可設有一發光元件及至少一取像元件，該發光元件可朝向該導光件發出該 光源，該取像元件可朝向該導光件攝取該反射光譜。

所述穿刺設備另設有一氣閥結合該穿刺器材遠離該出氣口之一端，用以調節氣流量。

所述穿刺設備另設有一護套結合於該穿刺器材之外周面。

所述對照光譜可預先儲存於該電腦系統。

上揭穿刺器材、穿刺設備及其訊號處理方法可於穿刺過程中，即時偵測生物組織的光學反應，並與該對照光譜進行比對，若發現異常情況可即時發出該警報，可避免傷及附近的血管或臟器，導致病患體內出血而未知，可以達成「提高穿刺過程成功率」及「降低手術失敗及後續併發症發生率」等功效，可適用於醫療照護場所。

1‧‧‧第一管體

11,12‧‧‧第一端口

11a‧‧‧銳口部

2‧‧‧第二管體

21‧‧‧第二端口

22‧‧‧出氣口

23‧‧‧透鏡

24‧‧‧第一卡合部

25‧‧‧第一導引部

3‧‧‧導光件

3a‧‧‧導光件之一端

3b‧‧‧導光件之另一端

31‧‧‧光纖

31a‧‧‧第一光纖

31b‧‧‧第二光纖

32‧‧‧第二卡合部

33‧‧‧第二導引部

A‧‧‧穿刺器材

B‧‧‧電腦系統

C‧‧‧光纜

C1‧‧‧發光元件

C2‧‧‧取像元件

D‧‧‧氣閥

E‧‧‧護套

R‧‧‧人體之組織

V1‧‧‧對照光譜之波形

W1‧‧‧對照腰圍

P1‧‧‧第一峰值

P2‧‧‧第二峰值

P3‧‧‧第三峰值

P4‧‧‧第四峰值

P5‧‧‧第五峰值

V2‧‧‧反射光譜之波形

W1‧‧‧反射腰圍

P1’‧‧‧第一頂點

P2’‧‧‧第二頂點

P3’‧‧‧第三頂點

P4’‧‧‧第四頂點

P5’‧‧‧第五頂點

第1圖：係本發明之穿刺器材實施例的組合側視圖。

第2圖：係第1圖之導光件的剖面放大圖。

第3圖：係本發明之穿刺設備實施例的使用示意圖。

第4a圖：係本發明之對照光譜的波形示意圖。

第4b圖：係本發明之反射光譜的波形示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「耦接」，係指二裝置之間經由光學耦合技術相互通訊，如：傳輸光訊號的光纖連接光纜等，惟不以此為限，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，其係本發明之穿刺器材實施例的組合側視圖。其中，該穿刺器材A實施例可包含一第一管體1、一第二管體2及 一導光件3，該第二管體2容置於該第一管體1內，該導光件3容置於該第二管體2內。

請再參閱第1圖所示，該第一管體1可由硬性材質(如：金屬或塑膠等)構成，該第一管體1可具有二第一端口11、12，其中一第一端口11可形成一銳口部11a，用以穿刺生物組織。在此實施例中，該第一管體1可由金屬構成，該銳口部11a可由刀具切削該第一端口11而形成尖銳狀，其態樣在此並不設限；另一第一端口12可供置入物品或供氣體流入，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，該第二管體2可由硬性材質(如：金屬或塑膠等)構成，該第二管體2可具有二第二端口21及一出氣口22，其中一第二端口21設有一透鏡23，該出氣口22鄰近該透鏡23及該第一管體1之銳口部11a。在此實施例中，藉由該第二管體2相對該第一管體1移動，該出氣口22(如：圓孔或方孔等)可滑動伸出該第一管體1之銳口部11a外，用以吹出氣體對一空間(如：人體內部的腔室等)充氣；該透鏡23可由導光效果良好之光學鏡片構成，用以傳導光線；另，該第二管體2之內周面可設有一第一卡合部24(如：凹洞等)，以便卡合固定該導光件3，該第一卡合部24可鄰近該透鏡23(如：凸透鏡)，惟不以此為限；又，該第二管體2之內周面可設有一第一導引部25(如：導槽等)沿該第二管體2的軸向延伸，以便導引該導光件3穿入該第二管體2，惟不以此為限。

請再參閱第1圖所示，該導光件3可由具光訊號傳輸效能之材質構成，如：光纖(optical fiber)等，用以將一光源由一端3a傳輸至另一端3b，另一端3b可接收該光源的反射光並傳輸至該端3a。在此實施例中，如第2圖所示，該導光件包含數根光纖31，各光纖31並排結合(如：用膠黏合)為一光纖束，該光纖束可包含一根第一光纖31a及數根第二光纖31b，該第一光纖31a用於朝向該透鏡23發出該光源，各第二光纖31b 之外周面可結合於該第一光纖31a之外周面，用以接收來自該透鏡23的光線，各第二光纖31b可均勻地排列於該第一光纖31a周圍，用以提高光線接收效果，該第二光纖31b之數量可為6根，該第二光纖31b與第一光纖31a之材質及尺寸可不同，惟不以此為限；另，該導光件3可設有一第二卡合部32(如：凸塊等)，該第二卡合部32與該第二管體2之第一卡合部24可相互卡合，該第二卡合部32與該第一卡合部24可為任何能相互卡合之構造，在此並不設限；又，該導光件3之外周面可設有一第二導引部33(如：導塊等)，該第二導引部33可滑動地結合於該第二管體2之第一導引部25，該第二導引部33與第一導引部25可為任何能相互導引之構造，在此並不設限。

請參閱第3圖所示，其係本發明之穿刺設備實施例的使用示意圖。其中，該穿刺設備實施例可由上述穿刺器材A實施例衍生而成，該穿刺設備可包含該穿刺器材A及一電腦系統B，該穿刺器材A之構件及結合關係已說明如前，在此容不贅述；該電腦系統B可耦接該穿刺器材A之導光件3，該電腦系統B可控制上述光源傳送至該導光件3之第一光纖31a，並由該導光件3之第二光纖31b共同接收一反射光譜，比對該反射光譜與一對照光譜(可儲存於該電腦系統B)之差異值，若該差異值大於一門檻值，發出一警報，否則，接收另一反射光譜。在此實施例中，該電腦系統B可為具有光、電訊號處理之裝置，如：光電及微電腦系統(photoelectric and microcomputer system)或由發光元件、取像元件、人機介面、訊號處理器及資料庫等組合而成之裝置等，該電腦系統B可預先儲存一軟體程式，用以執行一訊號處理作業，該反射光譜與該對照光譜進行比對前，可先將光譜波形正規化(normalization)，以利排除異常訊號或雜訊等，惟不以此為限；該電腦系統B亦可預先儲存該對照光譜，該對照光譜可由操作者輸入該電腦系統B而被更新；另，該電腦系統B可由一光纜 C連接該穿刺器材A的導光件3，該光纜C之一端(連接於該導光件3)可設有一發光元件C1(如：白光發光二極體等)及至少一取像元件C2(如：微電荷耦合元件(CCD)或微光學鏡頭等)，該發光元件C1可朝向該導光件3發出該光源，該取像元件C2可朝向該導光件3攝取該反射光譜，該光纜C與該導光件3之間可由一卡接組件(如：公、母卡榫，圖未繪示)連接；另，該穿刺設備還可另設一氣閥D(如：習知流體調節閥)結合該穿刺器材A遠離該出氣口22之一端，用以調節流入之氣流量，其氣體調控方式係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，在此容不贅述；又，該穿刺設備還可另設一護套E結合於該穿刺器材A之外周面，該護套E可依實際應用變化造型，在此並不設限。

請參閱第4a、4b圖所示，其分別為本發明之對照光譜、反射光譜的波形示意圖。其中，由第4a圖可知，該對照光譜之波形C1從左至右具有一第一峰值P1、一第二峰值P2、一第三峰值P3、一第四峰值P4及一第五峰值P5，該對照光譜之波形V1於一半高度(相對強度：0.5)之寬度可定義為一對照腰圍W1(約470~677奈米，nm)。由第4b圖可知，該反射光譜之波形V2從左至右具有一第一頂點P1’、一第二頂點P2’、一第三頂點P3’、一第四頂點P4’及一第五頂點P5’，該反射光譜之波形C2於一半高度(相對強度：0.5)之寬度可定義為一反射腰圍W2(約470~717奈米，nm)，此值非為固定值，但會大於正常值。

請再參閱第4a及4b圖所示，其中，若該反射腰圍W2與該對照腰圍W1之差異值(如：(717-470)-(677-470)=40)大於該門檻值(如：腰圍門檻值為15)，該電腦系統B可發出該警報(如：聲、光、文字等具有特殊意義之訊息)；或者，若該反射光譜與對照光譜之第一峰值、第二峰值或第三峰值的差異值大於該門檻值(如：第一、二、三峰值之峰頂門檻值可設為0，惟該峰頂門檻值亦可因應實際需求而設為大於0之值，在此 並不設限)，該電腦系統B可發出該警報，惟不以此為限。

藉此，請再參閱第1、2及3圖所示，當操作者利用該穿刺設備實施例進行穿刺(如：氣腹)過程時，可用該穿刺器材A之第一管體1的銳口部11a刺向人體腹部(圖未繪示)，同時，該電腦系統B可控制該發光元件C1經由該導光件3朝向人體之組織R發光，利用組織的吸收及反射光譜及螢光特性，該反射光譜可由該導光件3傳輸至該電腦系統B進行分析，若遭遇術前未知的情況，如：腹腔沾黏等，該電腦系統B可即時發出該警報，使操作者立即停止向前穿刺的動作，避免傷及附近的血管或臟器，導致病患體內出血而未知。故，可提高穿刺過程成功率，進一步降低手術失敗及後續併發症發生率。

此外，上述內容亦揭露本發明之穿刺設備之訊號處理方法，係由該電腦系統B執行，該方法之步驟包含：接收上述反射光譜；及比對該反射光譜與上述對照光譜之差異值，若該差異值大於上述門檻值，發出上述警報，否則，可接收另一反射光譜，相關技術內容已說明如前，在此容不贅述。

藉由前揭之技術手段，本發明之穿刺器材、穿刺設備及其訊號處理方法實施例的主要特點列舉如下：該穿刺器材之第二管體容置於該第一管體內，該穿刺器材之導光件容置於該第二管體內；該電腦系統耦接該穿刺器材之導光件，該電腦系統用以控制傳送該光源至該導光件，並由該導光件接收該反射光譜，比對該反射光譜與該對照光譜之差異值，若該差異值大於該門檻值，發出該警報；且，本發明之穿刺器材更可直接整合於現有穿刺設備中。藉此，當操作者利用該穿刺設備實施例進行穿刺時，若遭遇術前未知的情況，如：腹腔沾黏等，該電腦系統可即時發出該警報，使操作者立即停止向前穿刺的動作，避免傷及附近的血管或臟器，導致病患體內出血而未知。故，可提高穿刺過程成功率，進一步降低手術失敗及 後續併發症發生率。

承上，本發明之穿刺器材、穿刺設備及其訊號處理方法實施例可於穿刺過程中，即時偵測生物組織的光學反應，並與該對照光譜進行比對，若發現異常情況可即時發出該警報，可避免傷及附近的血管或臟器，導致病患體內出血而未知，可以達成「提高穿刺過程成功率」及「降低手術失敗及後續併發症發生率」等功效，可適用於醫療照護場所。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧第一管體

11,12‧‧‧第一端口

11a‧‧‧銳口部

2‧‧‧第二管體

21‧‧‧第二端口

22‧‧‧出氣口

23‧‧‧透鏡

24‧‧‧第一卡合部

25‧‧‧第一導引部

3‧‧‧導光件

32‧‧‧第二卡合部

33‧‧‧第二導引部

3a‧‧‧導光件之一端

3b‧‧‧導光件之另一端

A‧‧‧穿刺器材

Claims (23)

1. 一種穿刺器材，係包含：一第一管體，具有二第一端口，其中一第一端口形成一銳口部；一第二管體，容置於該第一管體內，該第二管體具有二第二端口及一出氣口，其中一第二端口設有一透鏡，該出氣口鄰近該透鏡及該第一管體之銳口部；及一導光件，容置於該第二管體內。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的穿刺器材，其中該導光件包含數根光纖，各光纖並排結合為一光纖束。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的穿刺器材，其中該光纖束包含一根第一光纖及數根第二光纖，該第一光纖用於朝向該透鏡發出一光源，各第二光纖之外周面結合於該第一光纖之外周面，用以接收來自該透鏡的光線。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的穿刺器材，其中該第二管體之內周面設有一第一卡合部，該導光件設有一第二卡合部，該第二卡合部與該第一卡合部相互卡合，該第一卡合部鄰近該透鏡。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的穿刺器材，其中該第二管體之內周面設有一第一導引部沿該第二管體的軸向延伸，該導光件之外周面設有一第二導引部，該第二導引部可滑動地結合於該第一導引部。
6. 一種穿刺設備，係包含：一穿刺器材，具有一第一管體、一第二管體及一導光件，該第一管體具有二第一端口，該第一管體之其中一第一端口形成一銳口部，該第二管體容置於該第一管體內，該第二管體具有二第二端口及一出氣口，該第二管體之其中一第二端口設有一透鏡，該出氣口鄰近該透鏡及該第一管體之銳口部，該導光件容置於該第二管體內；及 一電腦系統，耦接該穿刺器材之導光件，該電腦系統控制一光源傳送至該導光件，並由該導光件接收一反射光譜，比對該反射光譜與一對照光譜之差異值，若該差異值大於一門檻值，發出一警報，否則，接收另一反射光譜。
7. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該門檻值為一腰圍門檻值，該對照光譜之波形於一半高度之寬度為一對照腰圍，該反射光譜之波形於一半高度之寬度為一反射腰圍，若該反射腰圍與該對照腰圍之差異值大於該腰圍門檻值，該電腦系統發出該警報。
8. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第一頂點與該對照光譜之第一峰值的差異值大於該門檻值，該電腦系統發出該警報。
9. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第二頂點與該對照光譜之第二峰值的差異值大於該門檻值，該電腦系統發出該警報。
10. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第三頂點與該對照光譜之第三峰值的差異值大於該門檻值，該 電腦系統發出該警報。
11. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該電腦系統由一光纜連接該穿刺器材的導光件，該光纜設有一發光元件及至少一取像元件，該發光元件朝向該導光件發出該光源，該取像元件朝向該導光件攝取該反射光譜。
12. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，另設有一氣閥結合該穿刺器材遠離該出氣口之一端，用以調節氣流量。
13. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，另設有一護套結合於該穿刺器材之外周面。
14. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該導光件包含數根光纖，各光纖並排形成一光纖束。
15. 根據申請專利範圍第14項所述的穿刺設備，其中該光纖束包含一根第一光纖及數根第二光纖，該第一光纖用於朝向該透鏡發出該光源，各第二光纖之外周面結合於該第一光纖之外周面，用以接收來自該透鏡的光線。
16. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該第二管體之內周面設有一第一卡合部，該導光件設有一第二卡合部，該第二卡合部與該第一卡合部相互卡合，該第一卡合部鄰近該透鏡。
17. 根據申請專利範圍第6項所述的穿刺設備，其中該第二管體之內周面設有一第一導引部沿該第二管體的軸向延伸，該導光件之外周面設有一第二導引部，該第二導引部可滑動地結合於該第一導引部。
18. 一種穿刺設備之訊號處理方法，係由一電腦系統執行，該方法之步驟包含：接收一反射光譜；及比對該反射光譜與一對照光譜之差異值，若該差異值大於一門檻值，發 出一警報，否則，接收另一反射光譜。
19. 根據申請專利範圍第18項所述的穿刺設備之訊號處理方法，其中該門檻值為一腰圍門檻值，該對照光譜之波形於一半高度之寬度為一對照腰圍，該反射光譜之波形於一半高度之寬度為一反射腰圍，若該反射腰圍與該對照腰圍之差異值大於該門檻值，該電腦系統發出該警報。
20. 根據申請專利範圍第18項所述的穿刺設備之訊號處理方法，其中該門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第一頂點與該對照光譜之第一峰值的差異值大於該門檻值，該電腦系統發出該警報。
21. 根據申請專利範圍第18項所述的穿刺設備之訊號處理方法，其中該門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第二頂點與該對照光譜之第二峰值的差異值大於該門檻值，該電腦系統發出該警報。
22. 根據申請專利範圍第18項所述的穿刺設備之訊號處理方法，其中該門檻值為一峰頂門檻值，該對照光譜之波形從左至右具有一第一峰值、一第二峰值、一第三峰值、一第四峰值及一第五峰值，該反射光譜之波形從左至右具有一第一頂點、一第二頂點、一第三頂點、一第四頂點及一第五頂點，若該反射光譜之第三頂點與該對照光譜之第三峰值的差異值大於該門檻值，該電腦系統發出該警報。
23. 根據申請專利範圍第18項所述的穿刺設備之訊號處理方法，其中該對照光譜係預先儲存於該電腦系統。