УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРЕОТАКСИЧЕСКОГО НАВЕДЕНИЯ БИОПСИЙНОЙ ИГЛЫ ПОД КОНТРОЛЕМ МРТ
DEVICE FOR STEREOTAXIC TARGETING OF BIOPSY NEEDLE UNDER MRI CONTROL

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для выполнения прицельной биопсии внутренних органов, мягких тканей, костей и различных опухолей под контролем магнитно-резонансной томографии с целью диагностики различных заболеваний.
В ряде случаев диагностических исследований возникают неоднозначно интерпретируемые результаты лучевых и клинических методов обследования, что создает необходимость в установлении точного диагноза путем целенаправленного гистологического исследования материала, полученного с помощью малоинвазивных диагностических интервенционных вмешательств (Barentsz J.O. MR intervention in the pelvis: an overview and first experiences in MR-guided biopsy in nodal metastases in urinary bladder cancer // Abdom Imaging, 1997, 22: 524-530). Отсутствие лучевой нагрузки, высокий контраст мягких тканей и возможность получения изображений в любой плоскости делают магнитно-резонансную томографию (МРТ) идеальным способом контроля при выполнении интервенционного вмешательства (Lamb G.M., Gedroyc W.M. Interventional magnetic resonance imaging // Br J Radiol, 1997, 70: S81-S88). К тому же существуют патологические состояния, которые обнаруживаются только на МРТ и требуют использования только данного метода в качестве контроля за проведением инвазивной диагностической процедуры (Solomon SB, Bohlman ME, Choti MA (2002) Percutaneous gadolinium injection under MR guidance to mark target for CT-guided radiofrequency ablation. J Vasc Interv Radiol 13: 419-421). Однако несмотря на высокую эффективность данного направления применение магнитно-резонансной томографии в интервенционной радиологии ограничено его малой распространенностью и технической сложностью метода (Lamb G.M., Gedroyc W.M. Interventional magnetic resonance imaging // Br J Radiol, 1997, 70: S81-S88). Одним из ограничений является точная навигация биопсийного инструмента.
Известна стереотаксическая система по патенту RU №2125835. Систему используют для проведения томографических исследований инвазивных и неинвазивных стереотаксических операций на мозге человека. Стереотаксическую систему собирают в виде трех сборок. Первая сборка состоит из фиксатора головы пациента и стереотаксического адаптера. Она предназначена для проведения диагностической процедуры и локализации внутримозговой мишени. Вторая сборка состоит из стереотаксического фантома и дуги с направляющим устройством. Она служит для наведения стереотаксического инструмента на изображение внутримозговой мишени. Третья сборка состоит из фиксатора головы и дуги со стереотаксическим инструментом и предназначена для проведения стереотаксической операции на мозге пациента. Сборки позволяют быстро, просто и наглядно, исключая сложные математические расчеты, осуществить стереотаксическое наведение непосредственно на изображение внутримозговой мишени и провести стереотаксическую операцию. Также известно устройство для стереотаксического наведения хирургического инструмента по патенту RU №2138223. Устройство используют в нейрохирургии для операций на голове и шее. Устройство содержит основное кольцо, фантомное кольцо с координатным приспособлением, а также переносную дугу с направляющим модулем для хирургического инструмента. Кольца выполнены со съемным сегментом. Переносная дута закреплена на съемном сегменте осью и может смещаться и поворачиваться относительно нее. Ось смонтирована на сегменте с возможностью смещения вдоль него. Съемный сегмент может поочередно устанавливаться на обоих кольцах. Устройство повышает точность наведения хирургического инструмента, расширяет доступ к операционному полю при стереотаксических операциях и позволяет использовать стереотаксическое наведение при всех основных видах нейрохирургических операций на голове и шее.
Недостатками устройств по патентам RU №2125835 и №2138223 являются их узкое использование при выполнении малоинвазивных процедур на головном мозге и шее и невозможность использования в других областях, таких как грудная клетка, брюшная полость, таз, мягкие ткани и костные структуры. Более того, устройства не предназначены для использования в условиях сильного магнитного поля, не имеют креплений к столу магнитно-резонансного томографа либо к специальным радиочастотным катушкам, что ограничивает их применение при магнитно-резонансной томографии.
Прототипом предложенного технического решения является устройство для боковой чрескожной стереотаксической пункции межпозвонковых дисков по патенту RU №2093101. Устройство используют для пункции межпозвонковых дисков при проведении дискографического исследования, а также для введения в диск анестетиков и препаратов, растворяющих грыжи дисков. Оно содержит опорную и несущую части, стойку со шкалой и угломерный механизм с угловой шкалой, стрелкой и направляющей для пункционной иглы. Угломерный механизм установлен на несущей части с возможностью фиксированного перемещения и содержит каретку, жестко соединенную с угловой шкалой. Стержень, установленный в каретке с возможностью поворота, выполнен с осевым глухим отверстием на одном из торцов и двумя пазами в осевой плоскости. Пазы выполнены на всю глубину отверстия для размещения в них пункционной иглы и фиксации ее при помощи цилиндрической втулки и гайки. При этом на другом конце стержня закреплена стрелка. Устройство снабжено подвижно установленной на стойке рамкой со стрелкой-указателем, конец которой соответствует плоскости расположения пункционной иглы. Недостатками данного устройства является узкое и специфическое клиническое применение в вертебрологии, невозможность фиксации к столу магнитно-резонансного томографа, либо к радиочастотной катушке. Данное устройство используется в условиях рентгенологического контроля и, следовательно, материалы из которых оно изготовлено, исключают его применение в условиях сильного магнитного поля.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании MP совместимого стереотаксического устройства, позволяющего выполнять биопсию в условиях сильного магнитного поля, с надежной фиксацией к радиочастотной катушке в любой части тела, позволяющего доставить рабочий конец стереотаксического инструмента в необходимое место с высокой степенью точности, что в свою очередь сокращает время манипуляции, повышает точность и надежность стереотаксического вмешательства.
Ранее полученный авторами опыт в выполнении порядка 50 малоинвазивных вмешательств под контролем магнитно-резонансной томографии, при котором использовалось поэтапное слепое продвижение иглы методом "свободной руки", совместно с дыхательной экскурсией пациента, создавало проблемы в надежной фиксации и точном наведении биопсийного инструмента, что приводило к увеличению количества этапов биопсии и продолжительности самого вмешательства.
Все это побудило сформулировать требования к созданию стереотаксического инструмента, способного в условиях сильного магнитного поля проводить точную навигацию и фиксацию биопсийного инструмента с целью повышения точности и сокращения времени диагностического вмешательства.
Сущность предлагаемого изобретения включает опору, каретку, цилиндрический стержень и иглу. В нем опора выполнена в виде нижней рамки, которую совмещают с верхней рамкой. Верхняя рамка имеет миллиметровую шкалу и паз с наклонными стенками для соединения с каретой и обеспечения ее поперечного перемещения. В устройство также введена планка с угловой шкалой для фиксации каретки и держатель цилиндрического стержня. При этом каретка, планка с угловой шкалой и держатель имеют отверстия для размещения в них цилиндрического стержня. Кроме того, каретка и держатель имеют винты для фиксации угла поворота и положения цилиндрического стержня. Цилиндрический стержень имеет миллиметровую шкалу, в начале отсчета которой установлен концевик, имеющий колбу для контраста, канал для иглы и винт фиксации его положения.
Перечень фигур
Фиг. 1 Общий вид устройства: 1 - опора, 2 - верхняя рамка 3 - каретка, 4 - цилиндрический стержень, 5 - игла.
Фиг. 2 Детали устройства: 1 - опора, 2 - верхняя рамка, 3 - каретка, 4 - цилиндрический стержень, 5 - игла, 6 - миллиметровая шкала рамки, 7 - паз, 8 - планка каретки с угловой шкалой, 9 - винты фиксации положения каретки, 10 - держатель цилиндрического стержня, 11 - винты фиксации положения цилиндрического стрежня, 12 - винт фиксации угла поворота цилиндричского стержня, 13 - миллиметровая шкала цилиндрического стержня, 14 - концевик, 15 - колба для контраста, 16 - канал для иглы, 17 - винт фиксации положения концевика. В левом нижнем углу представлены направления по осям, углы крена и тангажа.
Описание конструкции устройства
Общий вид конструкции устройства представлен на фиг. 1, а его детали - на фиг. 2. В его общей конструкции опора 1 имеет принципиальное значение, поскольку обеспечивает размещение и фиксацию устройства в ячейке радиочастотной катушки магнитно-резонансного томографа (на фиг. 1 не показаны). На установленную снизу в радиочастотной катушке опору 1 накладывается и защелкивается верхняя рамка 2, которая имеет миллиметровую шкалу 6 и обеспечивает соединение с кареткой 3 посредством паза 7. С помощью каретки 3 имеется возможность для поперечного перемещения цилиндрического стержня 4. Стороны паза 7 имеют наклонные стороны и возможность для ограничения вертикального смещения каретки 3. В каретке 3 имеется сквозное отверстие для цилиндрического стержня 4. Положение каретки 3 относительно верхней рамки 2 фиксируют с помощью планки с угловой шкалой 8 и винтов-фиксаторов 9. В планке с угловой шкалой 8 имеется отверстие для цилиндрического стержня 4. Между кареткой 3 и планкой с угловой шкалой 8 размещен держатель 10. Он имеет винт-фиксатор 11 положения цилиндрического стержня 4 и резьбовое отверстие для винта-фиксатора угла поворота 12 стержня. На цилиндрическом стержне 4 имеется миллиметровая шкала 13, в начале отсчета которой установлен концевик 14. В нем размещена колба для контраста 15, через которую проходит канал 16 для биопсийной иглы 5. Концевик 14 для фиксации положения имеет винт 17.
Принцип действия устройства.
Предложенное устройство с помощью опоры 1 и верхней рамки 2 закрепляют в радиочастотной катушке. Затем радиочастотную катушку вместе с фиксированным устройством накладывают на тело пациента с учетом области интереса и фиксируют специальными ремнями к столу томографа. Ремни входят в его комплект. В концевик 14 вставляется колба 15 заполненная любым контрастным препаратом для магнитно-резонансной томографии в соотношении с водой 1:100. MP исследование проводят с включением в поле обзора области интереса и наложенного устройства. На MP томограммах визуализируют колбу 15 с контрастным препаратом, направление ее длинной оси, а также область интереса. Направление длинной оси колбы для контраста соответствует траектории биопсийной иглы 5. При этом выбирают наиболее близкую и безопасную траекторию хода биопсийной иглы 5 в обход критических органов, крупных сосудистых и невральных структур. При необходимости положение катушки и устройства на теле пациента может корректироваться. Необходимые параметры траектории рассчитывают с помощью стандартного программного обеспечения, встроенного в магнитно-резонансный томограф. Параметры необходимы для определения точки входа биопсийной иглы, углов ее наклона и глубины погружения. Далее полученные данные переносят на само устройство для корректировки положения колбы 15. Для установки положения колбы 15 по оси X каретку 3 перемещают вдоль паза 7 относительно миллиметровой шкалы 6 и фиксируют винтами 9. Для установки положения колбы по оси Y цилиндрический стержень 4 выдвигают по оси Y относительно миллиметровой шкалы 13 и фиксируют винтами фиксации положения 11. Для установки угла крена в плоскости ZX цилиндрический стержень 4 поворачивают вокруг оси Y и фиксируют винтом 12 относительно угловой шкалы на планке каретки 8. Для установки угла тангажа в плоскости ZY концевик 14 поворачивают вокруг оси X и фиксируют винтом 17. После того как положение колбы 15 установлено и визуально проконтролировано на магнитно-резонансном томографе, в канал для иглы 16 вводят иглу 5. Далее производят ее погружение на рассчитанную глубину в область интереса и выполняют забор диагностического материала.
Подтверждение достижения технического результата.
Предложенное устройство является MP совместимым, позволяет проводить навигацию в условиях сильного магнитного поля в любой области тела. Оно обеспечивает надежную фиксацию с радиочастотной катушкой. С его помощью представляется возможным контролировать положение колбы для контраста и биопсийной иглы на MP томограммах.
К преимуществам предлагаемого устройства относится то, что его применение позволяет охватить широкий спектр малоинвазивных диагностических вмешательств с высокой скоростью, точностью и безопасностью. Само устройство является достаточно простым по своей конструкции, удобным для размещения на теле пациента, надежным и безопасным в работе.