РЕТРАКТОР
RETRACTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к хирургическим инструментам, в особенности, к способу и устройству для облегчения миниинвазивного хирургического вмешательства в сердечно-сосудистой хирургии или хирургии грудной полости. В частности, изобретение относится к устройству, расширяющему грудную клетку до естественных пределов ее расширения, направленно освещая грудную полость и подавая хирургический инструмент к операционному полю.
Уровень техники
В большинстве случаев торакальной хирургии, включая сердечно-сосудистую хирургию, операция требует хирургического рассечения грудины пациента, так, чтобы можно было раздвинуть грудную клетку, или реберный каркас. Рассечение реберного каркаса открывает хирургу доступ в грудную полость пациента.
Для выполнения рассечения грудина пациента, как правило, разрезается пилой Джильи, и две половины грудины удерживаются в раздвинутом состоянии ретрактором.
Грудина состоит из трех основных частей (по направлению вниз от ключицы): рукоятки, тела и мечевидного отростка. Эти три части образуют среднюю часть передней грудной стенки. К рукоятке прикрепляются ключицы, а к периферическим частям рукоятки и тела - первые семь пар ребер.
Традиционные операции со вскрытием грудины весьма травматичны и дискомфортны для пациента, требуют длительного времени на восстановление и могут приводить к угрожающим жизни осложнениям.
В особенности болезненны разрезы грудной клетки. Боль неизбежна, поскольку она усиливается движением, а грудная клетка при дыхании движется.
Обнаженные поверхности двух сторон рассеченной грудины, как правило, обуславливают значительную потерю крови. Поэтому сравнительно высока потребность в переливании крови.
Мокрые поверхности открытых ран грудины обуславливают значительную потерю тепла.
Залечивание разрезов, связанных с рассечением грудины, происходит лишь с такой скоростью, с какой может срастаться перелом грудины. Полное срастание этой кости обычно длится несколько месяцев.
У некоторых пациентов перелом не срастается или инфицируется. Это приводит к долговременным проблемам стабильности каркаса грудной клетки или к сепсису, угрожающему жизни пациента.
Кроме того, если реберный каркас раздвигается с использованием обычного традиционного грудинорасширяющего ретрактора, нагрузка на более короткие верхние ребра оказывается больше, чем на более длинные нижние, что иногда приводит к переломам ребер.
И наконец, раздвигание грудной клетки может также вызвать у пациента, перенесшего операцию со вскрытием грудины, неврологические расстройства, например, онемение в кистях рук.
Для уменьшения повреждений, которые могут быть причинены более коротким верхним ребрам, связанным с неврологически важной частью сплетения, хирурги пытались найти более приемлемые методики разделения грудины и удержания ее в разделенном состоянии.
Одна из таких идей заключалась в том, чтобы располагать ретрактор в нижней части грудины для минимизации повреждений более слабых верхних ребер. Как оказалось, такое расположение ретрактора уменьшает число переломов ребер, однако вызванное таким расположением неравномерное давление иногда приводит к перелому грудины, что вызывает такие осложнения, как, например, увеличение кровотечения в процессе операции и необходимость повторной операции для коррекции повреждения грудины.
Соответственно, было бы желательно обеспечить миниинвазивный доступ в грудную полость через эндоскопический разрез, имеющий много потенциальных преимуществ:
- он менее болезненный и травмирующий
- меньше кровотечение
- меньше разрез
- меньше потеря тепла в процессе операции
- меньше риск инфицирования
- меньше продолжительность послеоперационного пребывания в больнице
- меньше время реабилитации
Эндоскопические разрезы находятся вне зоны тела, движущейся при дыхании, так что раны здесь по самому происхождению менее болезненны. Кроме того, зону эндоскопического разреза легко инфильтрировать средством местной анестезии. Это может вообще снять боль.
Меньшая болезненность означает меньшую потребность в обезболивающих средствах. Последние дают побочные эффекты, в частности, седативный при больших дозировках. Снижение потребности в обезболивающих позволяет быстрее выводить пациента из наркоза и переводить его на самостоятельное дыхание.
Потеря тепла мокрыми поверхностями при малом эндоскопическом разрезе намного меньше, чем в широкой открытой ране грудины.
Кровопотеря при малом эндоскопическом разрезе будет минимальна, в сравнении с открытыми разрезами грудины, так как не происходит разрезания кости и обнажения костного мозга.
Заживление эндоскопических разрезов идет быстрее, чем обычных разрезов, вскрывающих грудную клетку. Это связано с тем, что они меньше; кровоснабжение кожи и мягких тканей в эндоскопическом разрезе намного лучше, чем в разрезе грудной клетки. Последнее снижает также потенциальный риск инфицирования.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение устраняет или уменьшает вышеуказанные недостатки традиционных способов и устройств.
Ретракторный инструмент для применения в хирургической операции включает первый и второй компоненты, выполненные так, чтобы обеспечить средства подъема, приспособленные для введения через разрез, сделанный в части тела, в особенности с целью миниинвазивного вмешательства, причем упомянутый ретрактор приспособлен для улучшения обзора внутренней части тела посредством управления специальным освещением инструмента.
Таким образом, согласно первой особенности настоящего изобретения усовершенствованный клинок ретрактора заключает в себе несколько независимо управляемых светильников, размещенных так, чтобы обеспечивать освещение выбранных зон, например, так, чтобы облегчать операции в хирургическом поле. Характером освещения можно по выбору управлять в соответствии с (а) заранее заданной программной последовательностью или (б) последовательностью, определяемой пользователем ретрактора, с тем, чтобы обеспечить освещение наиболее нужного места на каждой соответствующей стадии операции.
Таким образом, ретрактор для применения в хирургической операции может включать первый и второй компоненты, выполненные так, чтобы обеспечить средства подъема, приспособленные для введения через разрез, сделанный в части тела, с целью миниинвазивного вмешательства; ретрактор, далее, приспособлен для освещения хирургического поля в полости тела, в которой должна быть проведена операция, причем ретрактор включает клинковую часть, заключающую в себе несколько независимых осветительных приборов, размещенных так, чтобы обеспечивать раздельное освещение выбранных зон в хирургическом поле в соответствии с (а) заранее заданной программной последовательностью или (б) последовательностью, определяемой пользователем ретрактора.
Ретрактор может быть оснащен выключателями или соединен с управляющим микропроцессором для выполнения заранее заданной временной последовательности световых переключений.
Хотя в прошлом имели место предложения приспособить ретракторы для освещения, см., например, документ WO 2004/044632, однако, насколько известно изобретателю, не существует такого прибора, как описываемый здесь, - прибора, предлагающего управляемое пользователем освещение раздельных зон для конкретных стадий операции, с использованием независимо управляемых источников света.
Известные освещающие ретракторы могут давать слепящий блеск из-за отражения света от тканей тела на той или иной стадии операции, например, в процессе ввода инструмента, и любая подобная помеха для зрительного восприятия хирурга как пользователя инструмента затягивает операцию и увеличивает риск для подвергающегося ей пациента.
Известные ретракторы, оснащенные светильниками, могут вследствие своей конструкции направлять свет только в одном направлении, тогда как в действительности в ходе операции желательно видеть более чем одну анатомическую структуру, и инструмент известных типов, вообще говоря, не способен надлежащим образом обеспечить достижение этой цели.
Источники света, пригодные для применения в настоящем изобретении, включают светодиоды и предусматривают использование оптических волокон в сочетании с соответствующим источником света, что позволяет адаптировать к инструменту любой внешний источник света, применяя надлежащую оптику для направления света в соответствии с потребностью. Так, могут быть приспособлены для использования галогенные или ксеноновые источники света. В некоторых случаях такие источники предпочтительны благодаря возможности по желанию уменьшать и усиливать светоотдачу, используя известные регуляторы освещения. Таким образом, жгуты оптических волокон могут быть использованы для проведения света непосредственно в интракорпоральное операционное поле через соответственно расположенные световые порты в ретракторе.
Светодиоды в качестве источников света обеспечивают такие известные преимущества, как пренебрежимо малое тепловое излучение, маленькие размеры и малый вес, что позволяет монтировать их на ретракторе локально, то есть непосредственно в интракорпоральном операционном поле, а кроме того, дает направленный свет, вообще говоря, с узким расхождением пучка. Таким образом, светодиоды достаточно эффективны для выборочного направленного освещения, при использовании мобильных источников энергии, например, кнопочных элементов или аккумуляторов, скрытых внутри инструмента.
Отсутствие нежелательного блеска или рассеянного света может быть достигнуто соответствующими переключениями света или применением антибликовых экранов, располагаемых соответствующим образом, например, за источником света, глядя со стороны пользователя.
Включение источников света может управляться вручную с использованием выключателей на инструменте - или может управляться согласно заранее заданной временной последовательности, например, с использованием микропроцессора. В альтернативном варианте управление светоотдачей осуществляется с помощью затворных устройств.
Направление и ширина светового пучка осветительных приборов может управляться с использованием призм или линз в световых портах.
Рассматриваются комбинации различных осветительных приборов для создания широко расходящегося пучка заливающего света или локализованного светового пятна, в зависимости от потребностей хирурга на конкретной стадии хирургической операции.
Оптические компоненты, требуемые для осветительных приборов, могут быть скрыты или утоплены в деталях корпуса ретрактора, или могут быть смонтированы на нем, - или могут выступать из деталей корпуса ретрактора.
Ретракторный инструмент, предназначенный для целей настоящего изобретения, может иметь форму обычного крюка или L-образную, причем первый компонент инструмента может крепиться к подъемнику или подъемной раме, а второй компонент, обычно называемый клинком, выступает вбок, обеспечивая поверхность, адаптированную для контакта с частью тела и для смещения ее при воздействии подъемной силы, приложенной к упомянутому первому компоненту.
Такой ретрактор может включать первый компонент, выполненный для захвата рукой пользователя, чтобы облегчить манипуляции пользователя, и второй компонент, выполненный в виде клинка для его введения в разрез.
Первый компонент, выполненный в форме рукоятки, также может быть целесообразно использован для размещения встроенных блоков питания, контроллеров для источников света, оптических компонентов и т.д.
Второй компонент, выполненный в форме клинковой части, может быть целесообразно использован для размещения прибора визуального наблюдения.
Прибор визуального наблюдения может быть телескопом, камерой или формирователем изображений для передачи в реальном времени изображений на внешний монитор.
Таким образом, согласно другой особенности настоящего изобретения, ретракторный инструмент может быть выполнен для монтажа и введения приборов формирования изображений или визуального наблюдения в хирургическое поле. В этом плане полезна волоконная оптика, в сочетании с камерами, призмами, линзами или телескопическими устройствами.
В технологии создания камер полезны такие приборы визуального наблюдения, как приборы с зарядовой связью (ПЗС) и приборы на основе комплементарных структур «металл-оксид-полупроводник» (КМОП-структур); эти приборы могут быть применены в настоящем изобретении.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения клинок выполнен в виде трубчатой рамы, и пространство между парой противолежащих краев рамы может быть использовано для размещения приборов, например, модулей камеры многоразового использования. Покрывающая пластина на раме обеспечивает клинку грузоподъемность, сообщая ему прочность, а также служит распределению нагрузки по раме. Необходимость создавать такую же распределенную нагрузку, как и у обычного клинка, проистекает из того факта, что если бы в грудную полость вводилась только рамная конструкция, края контактировали бы с реберными хрящами по обе стороны грудины. Реберные хрящи значительно менее прочны, чем кости, и возникал бы риск перелома с причинением в результате болезненной травмы пациенту.
Для прикрепления такого модуля камеры или аналогичного прибора к трубчатым элементам клинка может быть использован пружинный зажим или зажим с защелкой.
Модуль камеры может быть смонтирован на шаре или шарнире, помещенном между двумя элементами держателя, образующими гнездо. Этот двухэлементный держатель может иметь переднюю и заднюю части, выполненные так, чтобы при сцеплении они образовывали крепежное гнездо. Упомянутые части обычно изготавливаются из пластмассы и соединяются посадкой, предпочтительно горячей посадкой.
Эти части могут иметь сохраняющие форму гибкие боковые элементы, включая изогнутые детали, соответствующие по форме элементам трубчатой рамы и служащие соответствующими надвижными зажимами, позволяющими произвольно менять их позицию на элементе трубчатой рамы. Шаровой узел размещается в гнезде и, в зависимости от конструкции частей держателя, может быть центральным или смещенным от центра.
Могут быть предусмотрены средства зажима шара в заранее заданном положении. Эти средства зажима могут быть механическими (например, установочный или потайной винт) или электромагнитными (например, соленоид).
Таким образом может быть обеспечено широкое поле зрения; так, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, может быть приспособлена для применения камера, например, 30-градусная камера с полем зрения 70 градусов.
Камера может предназначаться для интракорпорального применения и предпочтительно является съемной в целях очистки, если она многоразового использования, или для утилизации - если одноразового.
Камера может быть выполнена как составная часть ретрактора и приспособлена для повторного использования в составе единого узла - или весь узел может быть одноразового использования.
В альтернативном варианте камера может быть экстракорпоральной для использования совместно с телескопом, встроенным в ретрактор или адаптированным для применения внутри ретрактора.
Ретрактор может включать первый удлиненный компонент, имеющий на одном конце средства для прикрепления к подъемному устройству или для сцепления с ним, а на другом конце - второй удлиненный компонент, отходящий от первого под углом в диапазоне от 30 до 120 градусов для облегчения подъема части тела.
Компоненты ретрактора могут соединяться регулируемо, чтобы пользователь имел возможность менять и определять подходящий внутренний угол между первым и вторым удлиненными компонентами.
Таким образом, согласно одной из особенностей настоящего изобретения ретрактор для применения в хирургической операции включает первый и второй компоненты, выполненные для обеспечения средств подъема, приспособленных для введения через надрез, произведенный в части тела с целью миниинвазивного вмешательства, и, далее, приспособленных для освещения полости тела, внутри которой должна быть проведена операция, причем первый и второй компоненты соединены регулируемо, чтобы пользователь имел возможность по выбору определять угол между первым и вторым компонентами.
Ретракторный инструмент имеет форму обычного крюка или L-образную и, согласно одной из особенностей настоящего изобретения, включает первый компонент, который может съемно крепиться к новой подъемной раме, включающей стрелу, продолжающую вертикальное поворотное крепление, причем при использовании совместно с операционным столом эта стрела может быть отведена из положения нависания над операционным столом в положение сбоку, с одной стороны от операционного стола.
Преимущество этой конструкции подъемной рамы заключается в том, что в случае возникновения осложнений в процессе хирургической операции ретрактор может быть разгружен и рама быстро отведена для облегчения доступа персонала операционной с целью быстрого проведения экстренных процедур или аналогичных вмешательств.
Следует понимать, что хотя совместное использование подъемников с операционными столами для операционных не новость, однако такие подъемники обычно включают закрепленную на операционном столе раму, или «мостовую раму», состоящую из двух расположенных напротив друг друга вертикальных опор и траверсы, по которой перемещается подъемная таль. Опоры, как правило, крепятся к операционному столу, и их разборка и снятие требуют вызова в операционную вспомогательного персонала операционного блока, который производит демонтаж мостовой рамы традиционного типа.
В соответствии с настоящим изобретением применение поворотной опорной стрелы, например, смонтированной на одиночной вертикальной опорной стойке, дает многочисленные преимущества в плане облегчения доступа и экономии времени, которое может оказаться решающим для здоровья пациента при возникновении осложнений в процессе хирургической операции. Благодаря возможности быстро отвести нависающую над пациентом стрелу ретрактора хирурги немедленно, без всякой задержки получают доступ для выполнения экстренного вмешательства, например, операции со вскрытием грудной клетки.
Опорная стойка может быть напольной и вставляться в предназначенное для этого гнездо в полу или в тяжелое основание - или, предпочтительно, монтироваться на одном из длинных краев операционного стола.
Согласно одному из вариантов осуществления опорная стойка обеспечивает поворотное крепление для нависающей опорной стрелы с помощью свободно вращающегося - предпочтительно упорного - подшипника в пределах сборочной длины стойки.
Согласно другой особенности настоящего изобретения опорная стойка для закрепленной с возможностью вращения опорной стрелы крепится посредством рамы, расположенной под операционным столом и закрепленной так, чтобы нагрузка распределялась по всей нижней стороне операционного стола.
Средства крепления такой подстольной рамы могут включать быстросъемные зажимы.
Подстольная рама может включать ряд распорок, соединяющих зажимы для крепления рамы к операционному столу. Трехточечное соединение обладает рядом эксплуатационных преимуществ в плане устойчивости вертикальной опорной стойки и, как следствие, фиксации нависающей стрелы в устойчивом положении над операционным столом. Зажимы могут быть регулируемыми, на резьбовых элементах, с деталями сцепления, приспособленными для монтажа на рейках, или в пазах, предусмотренных на продольных сторонах операционного стола - или, опционно, приспособленными для монтажа в обхват продольных сторон операционного стола или под ними.
Преимущество крепления рамы снизу операционного стола заключается в том, что создается свободный, беспрепятственный путь передачи хирургических инструментов между инструментальным столом и хирургом.
Опорная стойка может заключать в пределах своей длины механический или электромеханический привод, например, шток с резьбой, перемещаемый внутри опоры и служащий винтовым домкратом для подъема стрелы без какого-либо заметного изменения угла ее нависания над операционным столом. Это желательно во избежание изменения ориентации или положения ретрактора или иного инструмента, введенного в часть тела и опирающегося на стрелу, так как эти изменения могут повредить пациенту, подвергающемуся хирургической операции.
Домкрат может приводиться вручную рукояткой, или гидравлически, или с помощью электродвигателя. Предпочтительно, чтобы домкрат включал предохранительное удерживающее устройство во избежание соскальзывания с желаемой установки, то есть устройство, предотвращающее оседание винта домкрата под нагрузкой, в особенности его срыв после подъема пациента.
Механическая система для преобразования вращательного движения линейное перемещение может включать рукоятку, функционально связанную с коническим зубчатым колесом, смонтированным на вращающемся валу, связанном с винтовым домкратом или являющимся его частью, причем шестерни укрываются под крышкой кожуха во избежание расстерилизации наружной среды вследствие попадания в нее смазки шестерен. Возможно использование других шестеренчатых устройств, например, с червячными шестернями.
В настоящее время считается, что для ряда пользователей может быть предпочтительна рукоятка в сочетании с соответствующим шестеренчатым приводом, так как использование их позволяет осуществлять непосредственное управление по «чувству в пальцах». Такое простое устройство в руках опытного хирурга позволяет ему легче производить тонкие регулировки. Однако другие могут предпочесть использование управляющих систем с электродвигателями или сервоприводами для плавного подъема стрелы на соответствующую высоту в заранее заданных пределах. При использовании электродвигателя или гидравлической системы управляющий механизм (например, кнопка) может находиться в стерильном поле.
В одном из вариантов осуществления поворотная стрела имеет свободный конец, приспособленный для приема ретрактора или другого хирургического инструмента. Ретрактор или инструмент может быть подвешен в соответственно выполненной концевой части стрелы.
Ретрактор может быть приспособлен для подвески на стрелу с помощью расположенных один против другого штифтов, подогнанных к соответствующим выемкам в люльке, причем ретрактор имеет свободу поворота, создающую возможность прямого и обратного движения клинка ретрактора. Опционно стрела может включать шарнир, смонтированный для подвески непосредственно ретрактора или люльки, с которой он свисает, чтобы создать дополнительную свободу бокового перемещения в плане возможности поворота в процессе пользовательского манипулирования ретрактором.
Предпочтительно, чтобы первый и второй компоненты ретрактора располагались под углом от 30 до 120 градусов.
Предпочтительно, чтобы упомянутый угол выбирался пользователем для создания нужного пользователю функционального угла.
Ретрактор может быть выполнен в такой форме, чтобы обратимо, но надежно сочленяться с загрудинной зоной пациента, подвергающегося хирургической операции.
Ретрактор может быть выполнен в такой форме, чтобы обратимо, но надежно сочленяться с внутренней поверхностью грудины пациента.
Предпочтительно ретрактор выполняется в такой форме, чтобы обратимо, но надежно соединяться с тяговыми средствами в виде подъемника, крана или лебедки, приспособленными для осуществления управляемого подъема части тела.
Предпочтительно ретрактор выполняется так, чтобы в нем имелись каналы, сквозь которые может быть проведена и подсоединена приборная оснастка.
Ретрактор может быть выполнен для введения или обеспечения инструментов или приспособлений, используемых в хирургической манипуляции.
Ретрактор может быть приспособлен для вытягивания или обрезки шовных материалов.
Опционно второй компонент (клинок) выполняется для введения под яремную вырезку грудины пациента, существенно находящегося в положении лежа на спине.
Опционно второй компонент (клинок) выполняется для введения под мечевидный отросток грудины пациента, существенно находящегося в положении лежа на спине.
Опционно второй компонент выполняется для введения в тело пациента, существенно находящегося в положении лежа на спине, с целью облегчения доступа хирурга к внутреннему пространству упомянутого тела.
Предпочтительно упомянутый второй компонент (клинок) выполняется так, чтобы обратимо, но надежно сочленяться с нижней стороной рукоятки грудины пациента, существенно находящегося в положении лежа на спине.
Первый компонент может быть выполнен с включением пружинного зажима на дальнем конце.
Ретрактор может быть выполнен для передачи существенно вертикальной силы тяги от подъемного устройства, например лебедки, к грудине пациента, с произведением оптимального расширения реберного каркаса пациента.
Предпочтительно ретрактор выполняется для передачи существенно вертикальной силы тяги от лебедки к грудине пациента, с произведением расширения реберного каркаса пациента до его естественных пределов.
Предпочтительно ретрактор включает хирургическую оснастку, используемую в операции, которая должна быть проведена в полости тела.
Опционно упомянутая хирургическая оснастка включает средства, используемые при наложении шва.
Опционно упомянутая хирургическая оснастка включает средства захвата шовного материала.
Опционно упомянутая хирургическая оснастка включает средства захвата ткани.
Предпочтительно, чтобы упомянутая хирургическая оснастка могла использоваться вручную хирургом.
В альтернативном варианте упомянутая хирургическая оснастка используется вручную ассистентом.
Опционно упомянутая хирургическая оснастка используется автоматизированной системой.
Предпочтительно, чтобы ретрактор был приспособлен для освещения полости тела посредством обеспечения, по меньшей мере, двух источников света, конкретно: первого источника света, дающего широко расходящийся пучок для освещения полости тела, в которой должна быть проведена операция, и, по меньшей мере, одного источника направленного света, позволяющего пользователю осветить отдельную часть внутри полости для облегчения операции.
Предпочтительно, чтобы ретрактор включал систему с волоконно-оптическим кабелем, подсоединенную к источнику света с низким или существенно нулевым тепловым излучением для освещения желаемого операционного поля внутри полости тела, приспособленному к введению через канюлю для облегчения обзора в операционном поле.
Источник света с низким или существенно нулевым тепловым излучением может быть галогенным или ксеноновым источником.
Опционно с источником света применяются фильтры для снижения переноса избыточного тепла в место операции.
Предпочтительно, чтобы свет, создаваемый источником с низким или существенно нулевым тепловым излучением, имел электромагнитный спектр, существенно тождественный или подобный спектру естественного света.
Предпочтительно, чтобы ретрактор включал, по меньшей мере, один телескопический объектив, соединенный с видеокамерой для наблюдения внутренности полости тела.
Предпочтительно, чтобы упомянутая полость тела была грудной полостью тела, а ретрактор был выполнен для введения в нее.
Опционно ретрактор включает переходник для подвода электроэнергии.
Опционно ретрактор включает встроенный источник электропитания.
В альтернативном варианте ретрактор может включать, по меньшей мере, первый и второй компоненты, соединенные регулируемо для формирования угла от 30° до 120°, и, по меньшей мере, один из упомянутых компонентов включает кожух с верхней светозадерживающей частью и нижней светопропускающей частью, причем упомянутый кожух включает внутренние средства крепления, по меньшей мере, первого источника света и наружные средства крепления для дополнительного источника света, а другой компонент приспособлен для разъемного прикрепления к подъемному устройству.
Предпочтительно, чтобы ретрактор включал средства для подключения - при необходимости в альтернативном источнике энергии - к внешнему источнику питания.
Упомянутые первая и вторая секции могут быть постоянно соединены под заданным углом по отношению друг к другу.
Опционно угол, под которым упомянутые первая секция соединена с упомянутой второй секцией, является регулируемым.
В одном из вариантов осуществления ретрактор включает разнесенные трубчатые элементы, спаренные для образования вертикального компонента ретрактора, причем верхние концы трубчатых элементов сцепляются с люлькой, приспособленной для маятникового подвеса ретрактора на стреле опорной рамы, а на удаленных от люльки концах трубчатых элементов изогнутые трубчатые элементы образуют «пяточную» часть ретрактора, при этом дополнительные разнесенные трубчатые элементы отходят вбок под некоторым углом наклона, образуя основу для клинкового компонента ретрактора, и эти наклонные трубчатые элементы перекрываются покрывающей пластиной, создающей поверхность распределения нагрузки при контакте с частью тела, а их носковая часть образует вершину клинкового компонента ретрактора, причем первый осветительный прибор расположен в направленном вниз световом порте внутри трубчатой части пяточной части ретрактора, второй осветительный прибор расположен в направленном вперед световом порте в передней зоне пяточной части, а третий осветительный прибор расположен в направленном вниз световом порте в трубчатой части под покрывающей пластиной, при этом управление каждым осветительным прибором осуществляется независимо для обеспечения раздельного освещения выбранных зон в полости тела в соответствии с (а) заранее заданной программной последовательностью или (б) последовательностью, определяемой пользователем ретрактора.
Один или несколько упомянутых осветительных приборов могут давать световое пятно для местного освещения по мере надобности, и один или несколько приборов могут давать более широкий пучок, создавая заливающий свет для освещения более широкого поля.
В одном из вариантов осуществления первый и второй осветительные приборы сконструированы для создания светового пятна, а третий сконструирован для создания заливающего света.
Клинковая часть ретрактора может включать разнесенные трубчатые части, и прибор визуального наблюдения может быть смонтирован в съемной обойме, включающей состоящий из двух частей пластмассовый кожух, в котором укреплена шаровая оправка, причем упомянутый кожух имеет сохраняющие форму гибкие крыльчатые элементы для съемного крепления кожуха к трубчатым частям прессовой посадкой в пространство между разнесенными трубчатыми частями, а шар имеет сквозное отверстие для вставки прибора визуального наблюдения.
Прибор визуального наблюдения может включать состоящий из волоконно-оптических жгутов кабель, соединенный с камерой или иным устройством захвата изображений, причем рабочее поле обзора может быть передано на графический дисплей или в запоминающее устройство.
Миниинвазивная операция, например замена сердечного клапана в грудной хирургии, включает этапы доставки ретрактора согласно настоящему изобретению, как описано выше:
(i) выполняют исходный разрез, например, непосредственно над яремной вырезкой грудины, достаточный для того, чтобы можно было разделить ткани и ввести клинок ретрактора;
(ii) вводят клинок ретрактора под рукоятку грудины и поднимают ретрактор с использованием подъемного механизма для создания доступа в грудную полость;
(iii) задействуют первый источник света, расположенный на шейке ретрактора и направляющий свет вниз, чтобы облегчить мобилизацию тканей при входе в рану и аналогичные манипуляции;
(iv) выключают первый источник света и включают второй источник света, расположенный на нижней стороне клинка ретрактора, направляющий свет вниз и выполненный для освещения в целом перикарда, сердца и магистральных сосудов;
(v) продолжают хирургические манипуляции для выполнения требуемой процедуры, включая этап задействования третьего, расположенного на нижней стороне клинка ретрактора, источника света, направляющего свет вперед и выполненного для направленного освещения конкретной ткани-мишени, например аортального клапана.
Краткое описание графических материалов
На сопроводительных чертежах представлены:
на Фиг.1 - схематический план операционного стола, на который помещается подвергающийся хирургической операции пациент, и типового размещения персонала и оборудования операционной;
на Фиг.2 - частичное трехмерное изображение операционного стола, оснащенного устройством согласно настоящему изобретению для облегчения хирургической операции, проводимой пациенту;
на Фиг.3 - вид сбоку устройства, показанного на Фиг.2;
на Фиг.4 - трехмерное изображение при взгляде сверху-сбоку с разнесением частей узла ретрактора согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на Фиг.5а - трехмерное изображение одного из вариантов осуществления подъемной рамы, включающей стойку и стрелу, оснащенную ретрактором согласно настоящему изобретению, с увеличенным изображением детали «А»;
на Фиг.5b - трехмерное изображение одного из вариантов осуществления подъемной рамы, оснащенной ретрактором согласно настоящему изобретению, показанным на Фиг.5а, но со снятыми крышками, чтобы показать механизм домкрата для выдвижения вверх подъемной стрелы, несущей ретрактор, с увеличенным изображением детали «В»;
на Фиг.6а - трехмерное изображение при взгляде спереди конца подъемной стрелы с ретрактором, подвешенным в опорной люльке;
на Фиг.6b - трехмерное изображение при взгляде сзади конца подъемной стрелы с ретрактором, подвешенным в опорной люльке;
на Фиг.7а, 7b и 7с - один из вариантов осуществления осветительной системы с независимо управляемыми источниками света, расположенными в световых портах, и последовательные зоны освещения источников, модельно представленные расходящимися коническими пучками;
на Фиг.7d - вид снизу модифицированного клинка ретрактора, иллюстрирующий один из вариантов осуществления осветительной системы;
на Фиг.8а и 8b - один из вариантов осуществления системы визуального наблюдения, оснащенной камерой переднего обзора, размещаемой для захвата изображений хирургического поля при штатном применении, с полем зрения, схематически представленным модельными расходящимися коническими пучками;
на Фиг.8с - вид снизу модифицированного клинка ретрактора, иллюстрирующий один из вариантов осуществления системы визуального наблюдения;
на Фиг.9а, 9b - соответственно, вид сбоку (Фиг.9а) одного из вариантов осуществления ретрактора согласно настоящему изобретению, оснащенного монтажным устройством для крепления камеры, устанавливаемой под клинком ретрактора, и увеличенное трехмерное изображение при взгляде сверху-сбоку, показывающее дополнительные детали шарового шарнирного крепления (Фиг.9b), и
на Фиг.9с, 9d, 9e и 9f - соответственно, вид сбоку крепления, аналогичного изображенному на Фиг.9b, с деталью крепежных штифтов, трехмерное изображение при взгляде сверху-спереди такого шарового шарнира в сборе (Фиг.9d) и осевой разрез такого шарового шарнира (Фиг.9e), а также трехмерное изображение при взгляде снизу-сбоку (Фиг.9f) крепления шарового шарнира в сборе.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение, согласно его описанным выше различным особенностям, предназначено для применения в операционной в условиях ограниченного пространства вокруг операционного стола вследствие наличия ассистирующего персонала и соответствующего оборудования, необходимого для поддержания жизнедеятельности пациента. На Фиг.1 изображены на виде сверху операционный стол 16 и контуры зон, занятых медперсоналом и оборудованием.
Хирург 1, который должен проводить операцию, как правило, стоит в изголовье операционного стола 16, чтобы занимать наилучшую позицию для осуществления хирургического доступа с целью проведения замены аортального клапана. Ассистирующий хирург 2 стоит слева от хирурга 1. Наркозный аппарат 3, необходимый для точной и непрерывной подачи медицинских газов (например, кислорода и закиси азота), смешанных с анестезирующим паром в точно выдержанной концентрации (например, изофлураном), доставляемых пациенту при безопасном давлении и расходе, располагается рядом с изголовьем операционного стола между ассистирующим хирургом 2 и анестезистом 4. Такой аппарат 3 может включать вентилятор, всасывающий блок и приборы мониторинга пациента. В рассматриваемой операции, описываемой здесь в иллюстративных целях, перфузиолог 5, управляющий аппаратом искусственного кровообращения 6, располагается сбоку от операционного стола 16. Передающая сестра 7 («посыльная») исходно стоит в ногах операционного стола 16. Стол 8 с инструментом располагается сбоку в ногах операционного стола 16, его обслуживает одна или несколько операционных сестер 9.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, показанном на Фиг.2 и 3, пациент лежит на операционном столе 16. Аппаратура для проведения хирургической операции включает ретрактор 11, удерживаемый над пациентом подъемной рамой 12 с поворотной стрелой 17, нависающей над операционным столом 16 в рабочем положении, а эта стрела, в свою очередь, опирается с возможностью регулировки по высоте на вертикальную опорную стойку 18, оснащенную ручной лебедкой 13 с рукояткой. Опорная стойка крепится к операционному столу с помощью монтажной рамы 14, приспособленной для соединения с боковыми рейками операционного стола зажимами (не показаны), регулируемыми с помощью резьбовых элементов для фиксации и закрепления устройства в требуемом положении, однако позволяющими снимать его при необходимости.
Преимущество поворотной опорной стрелы заключается в том, что при возникновении осложнений в процессе хирургической операции можно быстро отвести нависающую над пациентом опору, хирург может передвинуться в положение справа от операционного стола и перейти к экстренному вмешательству со вскрытием грудины.
Монтажная рама 14, если смотреть в плане, по форме приближается к прямоугольному треугольнику и включает несколько распорок 52 (Фиг.5а), связывающих соединительные стойки 51 в вершинах треугольных конфигураций. Эти стойки 51 могут включать регулируемые зажимы, а одна из этих стоек служит также первичным креплением опорной стойки 18, внутри которой размещен подъемный домкрат 54, составляющий часть лебедки 13, приводимой в действие рукояткой 55 через систему конических шестерен 56 с упорным подшипником 57.
Монитор 15 укреплен на стреле 17 также с возможностью регулировки, чтобы его легко было ввести в поле зрения хирурга. Это представляет особое преимущество, так как позволяет хирургу отслеживать процедуру, не меняя положения тела, например, не поворачиваясь вбок, что могло бы явиться критическим недостатком, вызвав потерю точного управления хирургическими инструментами в операционном поле.
Возможность регулировки положения монитора относительно подъемной рамы позволяет располагать его оптимально для удобства работы хирурга. В одном из вариантов осуществления (не показан) параллелограммное навесное устройство позволяет опускать монитор перед ретрактором, что дает возможность хирургу смотреть на экранное изображение вниз, обеспечивая осевую координацию визуального образа и моторики действий хирурга-оператора. Использование такого параллелограммного навесного устройства позволяет сдвигать монитор (смещать в плоскости) без изменения угла зрения.
Ретрактор 11, изображенный на Фиг.2 и 3, свисающий со стрелы 17 и введенный в разрез на теле пациента, более подробно показан с разнесением частей на Фиг.4, а пример его крепления к стреле 17 показан на Фиг.6а и 6b.
Как показано на Фиг.4, ретрактор 11 включает разнесенные трубчатые элементы 25, спаренные для образования выступающего компонента ретрактора 11. Верхние концы трубчатых элементов сцеплены с люлькой 24, образуя главные средства подвески ретрактора к концу стрелы 17.
Жгуты 22 оптических волокон проходят сквозь люльку 24 в трубчатые элементы 25, а соединители 23 световодного кабеля функционально соединены со жгутами оптических волокон и размещены в кожухе 29, вставленном в люльку 24.
На нижних концах трубчатых элементов 25 изогнутые трубчатые элементы образуют «пяточную» часть ретрактора 11, а дополнительные разнесенные трубчатые элементы отходят от нее вбок под некоторым углом наклона, образуя основу для клинкового компонента ретрактора. Покрывающая пластина 26 накладывается на эти наклонные трубчатые элементы, создавая поверхность распределения нагрузки при контакте с частью тела. «Носковая» часть 27 образует вершину клинкового компонента ретрактора 11.
За носковой частью 27 и под покрывающей пластиной 26 между боковыми трубчатыми элементами, образующими клинковый компонент ретрактора 11, имеется пространство.
Это пространство используется для размещения прибора визуального наблюдения или формирователя изображений, в качестве которого в данном варианте осуществления выступает камера, смонтированная в съемной обойме 28, более подробно показанной на Фиг.9a-9f. Эта съемная обойма включает пластмассовый кожух из двух частей, передней части 94 и задней части 95, сформованных так, что между ними образуется гнездо, в котором при сборке крепится шар или шарнир. Эти две части кожуха, передняя и задняя, сформованы для приема деформируемых штифтов 92, соединяющих части кожуха посредством, например, горячей обжимки. Эти части могут включать сохраняющие форму гибкие крыльчатые элементы 91, содержащие изогнутые части, выполненные конформно элементам трубчатой рамы и служащие соответственными элементами пружинных зажимов. Шаровой элемент 93 крепится в гнезде так, что он может поворачиваться и вращаться и имеет центральное сквозное отверстие для вставки прибора визуального наблюдения или формирователя изображений, например камеры или телескопа.
Как показано на Фиг.8а-8с, камера 84 и кабель 82 камеры крепятся в обойме 28 со значительной свободой смещений под клинком ретрактора благодаря шаровой оправке в обойме 28. Кроме того, обойма 28 может сдвигаться по трубчатым элементам, образующим клинок ретрактора. Конусы, показанные на этих фиг., представляют поле зрения, доступное хирургу при использовании прибора.
На Фиг.7a-7d показан вариант осуществления системы освещения, не имеющий аналогов. Раздельно управляемые источники освещения расположены в световых портах 71, 72 и 73. Конусы, показанные на Фиг.7а-7с, представляют зоны освещения, доступные по выбору при использовании соответствующих средств переключения (не показаны).
Ретрактор этого типа показан на Фиг.5а и 5b в рабочем положении свисающим с подъемной рамы 12 (изображенной в отрыве от операционного стола) - с конца нависающей стрелы 17.
Дальнейшие подробности показаны на Фиг.6а и 6b. Кожух 29 снабжен осями качания 64, сидящими в соответствующих выемках в люльке 24.
Световодные кабели 63 подсоединены к соединителям 23 и прикреплены к стреле 17 подъемной рамы 12 держателем 65 проводов.
В качестве предлагаемого применения такого варианта осуществления настоящего изобретения ниже описывается в общих чертах одна хирургическая операция.
ХИРУРГИЧЕСКАЯ ОПЕРАЦИЯ
Подробное описание трансцервикального замещения аортального клапана расписано ниже в конспективной форме в надлежащей последовательности.
Выделение аорты
- Положение пациента: с подкладкой или валиком под плечами, шея вытянута.
- Пациента закрывают, оставляя открытыми шею, грудь и пах.
- Хирург встает у изголовья стола.
- Разрез кожной складки выполняется на шее непосредственно над яремной вырезкой.
- Производится разделение мягких тканей и рыхлой соединительной ткани для создания пространства за рукояткой грудины.
- Ретрактор, показанный на Фиг.4, вводится в рану, подводится под рукоятку грудины и поднимается с использованием подъемного механизма лебедки 13 для создания доступа в грудную полость.
- Мобилизация тканей у входа в рану и разделение или мобилизация жировых остатков вилочковой железы непосредственно в ране выполняются для улучшения доступа. Эти хирургические манипуляции оптимально выполняются при освещении расположенным в световом порте 71 в пятке ретрактора осветителем, свет которого, в общем случае, направлен вниз и световой пучок имеет достаточную ширину для освещения этой анатомической зоны.
- По выполнении этого разделения тканей свет в пятке ретрактора гасится.
Это минимизирует блики от отражающих свет тканей, лежащих непосредственно в ране; в противном случае эти блики могли помешать хирургу ясно видеть структуры, расположенные глубже внутри грудной клетки.
- Теперь включается второй осветитель, расположенный в световом порте 73 и предназначенный для освещения перикарда, сердца и магистральных сосудов.
- Вскрывается перикард и обнажаются сердце и магистральные сосуды (аорта и легочная артерия). Аорта мобилизуется, и для контроля сосуд обертывается лентой. Это оптимально выполняется при освещении, обеспечиваемом вторым осветителем.
Подключение аппарата искусственного кровообращения
- Далее производится подключение аппарата искусственного кровообращения (АИК) через бедренные сосуды.
- Бедренная артерия и вена обнажаются через разрез кожной складки в паху.
- Вводится гепарин и производится канюлирование бедренной артерии и вены под контролем чреспищеводной эхографии (чреспищеводного УЗИ). Запускается АИК.
Выполнение замещения аортального клапана
- Производится пережим аорты наложением длинного трансторакального зажима, введенного с правой стороны груди сквозь 2-е межреберье по среднеключичной линии.
- В корень аорты медленно вводится кардиоплегик, и сердце останавливается.
- В это время производится эхокардиография полости левого желудочка для обнаружения признаков расширения. - Аорта вскрывается примерно на половину окружности, освещение обеспечивает второй осветитель.
- Теперь включается третий осветитель, размещенный в порте 72. Этот осветитель предназначен для направления света во вскрытую аорту, чтобы освещать аортальный клапан. Второй осветитель, расположенный в порте 73, может быть, по выбору, выключен или оставлен включенным.
- Обзор хирургом клапана аорты улучшается благодаря камере 84, размещенной на ретракторе. Эта камера предоставляет хирургу увеличенное изображение внутренности аорты и зоны аортального клапана. Кроме того, она позволяет хирургу занять более удобную позицию для обзора, что облегчает хирургические манипуляции.
- Камера крепится к нижней поверхности ретрактора. Поэтому она убрана под грудину с прямой линии взгляда хирурга сквозь рану и с пути ввода инструментов, также осуществляемого сквозь рану.
- Крепление камеры с угловым диапазоном от 0 градусов до 90 градусов позволяет ставить камеру под углом еще дальше от пути ввода инструментов. Обычно используется 30-градусная камера.
- Для достижения оптимального обзора положение камеры может регулироваться по оси (внутрь/наружу), повороту (вращением), углу рысканья (из стороны в сторону) и наклону (вверх и вниз).
- Следующие далее этапы операции оптимально выполняются хирургом с использованием камеры и изображения на экране или экранах в операционной.
- Изображение может быть передано на любой экран в операционной, чтобы его видели операционные сестры, анестезист, перфузиолог и ассистенты хирурга. Однако экран, регулируемо располагающийся в стерильном поле непосредственно над раной, наиболее удобен для хирурга.
- Производится иссечение нативного аортального клапана с применением миниинвазивных хирургических инструментов.
- Измеряется отверстие клапана с использованием обычного клапанного измерителя и выбирается подходящий протез клапана.
- Протез клапана вшивается узловым или непрерывным швом, соответственно предпочтениям хирурга.
- Аортотомия закрывается обычным образом.
- Электрод кардиостимулятора прикрепляется к эпикарду правого желудочка.
- Осуществляется эвакуация воздуха из сердца под контролем эхокардиографа.
- Закрывается дренажное отверстие для удаления воздуха в корне аорты.
- Снимается зажим.
- Пациент отключается от АИК и деканюлируется; вводится протамин.
- Послойно закрывается рана в паху.
- Дренаж Redivac выводится через прокол рядом с разрезом или через нижнюю часть груди под наблюдением с помощью камеры.
- Электрод кардиостимулятора выводится через прокол рядом с разрезом или опять-таки через нижнюю часть груди под наблюдением с помощью камеры.
- Камера и ретрактор выводятся из грудной полости.
- Послойно закрывается рана.
В другом, не показанном варианте осуществления настоящего изобретения ретрактор выполнен с включением телескопа, соединенного с видеокамерой для обзора изнутри торакальной полости пациента. Положение упомянутого телескопа может определяться хирургом, а видеокамера способна передавать изображение на экран в операционной. Хирург может наблюдать и увеличивать зону торакальной полости пациента, представляющую интерес.
В одной из модификаций предыдущего варианта осуществления телескопическая видеокамера оснащена малоизлучающим или не излучающим тепло источником света, например светодиодным. Свет для освещения зоны обзора видеокамеры направляется вместе с видеокамерой. Телескопическая камера выполнена с возможностью ее ручного нацеливания пользователем в нужном направлении.
В еще одном варианте осуществления телескопическая видеокамера и осветитель из предшествующего варианта выполнены с возможностью направления или ориентирования пользователем в нужном направлении с использованием сигнала дистанционного блока управления. Средства передачи сигнала между упомянутым дистанционным блоком управления и упомянутой телескопической камерой представляют собой средства беспроводной связи, такие, например, как радиочастотная (РЧ) связь, микроволновая (СВЧ) связь или ближняя связь в инфракрасном (ИК) диапазоне. В системах радиоуправления могут использоваться широтно-импульсная модуляция (ШИМ), фазоимпульсная модуляция (ФИМ) и технология расширенного спектра, активирующие различные плоскости управления конструкции ретрактора и телескопической камеры с использованием сервомеханизмов. Прибор РЧ-связи включает микропроцессор, содержащий интегральную схему для записи и обработки информации, модуляции и демодуляции РЧ-сигнала, а также антенну. Питание прибора осуществляется как от встроенного аккумулятора, например, плоского круглого/кнопочного аккумулятора или батареи, так и от электросети.
В альтернативном варианте видеоскопическая камера, расположенная на грудинной части ретрактора, может управляться устройством позиционирования с голосовым включением.
В другом альтернативном варианте видеоскопическая камера, расположенная на грудинной части ретрактора, может управляться системой, включающей датчик, размещенный на голове хирурга и выполненный для отслеживания положения головы хирурга.
В альтернативном варианте видеоскопическая камера и осветитель из предшествующего варианта направляются механизмом дистанционного управления с кабельной связью.
Еще в одном варианте вместо регулируемого источника света из предшествующего варианта или вместе с ним используется волоконная оптика. Волоконная оптика способна передавать изображение внутренности торакальной полости пациента на камеру, установленную вне полости. Затем эти изображения проводятся через обычный цифровой видеопроцессор и передаются на мониторы в операционной.
Следует отметить, что все вышеописанные приборы и элементы оборудования, включающие настоящее изобретение или используемые вместе с ним, должны быть изготовлены из материалов, которые могут заключать в себе стерилизуемые материалы или быть покрыты таковыми, чтобы удовлетворять принятым в современной хирургии гигиеническим стандартам.
Следует также отметить, что в объем настоящего изобретения входят, как понятно специалисту, разнообразные возможные адаптации и модификации вышеописанного для иллюстрации варианта осуществления.