ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ДОСТАВКИ РАДИОЧАСТОТНОЙ (РЧ) И/ИЛИ МИКРОВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ В БИОЛОГИЧЕСКУЮ ТКАНЬ
ELECTROSURGICAL INSTRUMENT FOR DELIVERING RADIO FREQUENCY (RF) AND/OR MICROWAVE ENERGY TO BIOLOGICAL TISSUE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству для обеспечения освещения и обзора на дистальном конце электрохирургического инструмента.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычные хирургические смотровые устройства содержат вводимую трубку, которая может перемещаться к обрабатываемой области в теле пациента через катетер или естественное отверстие. Вводимая трубка перемещает компоненты к обрабатываемой области. В некоторых примерах вводимая трубка содержит канал наблюдения для передачи сигнала освещения и возврата сигнала формирования изображения, а также отдельный инструментальный канал в целях перемещения инструмента для манипулирования или иной обработки ткани в обрабатываемой области. В процессе обработки может потребоваться наблюдать за обрабатываемой областью в режиме реального времени.
Электрохирургические инструменты - это инструменты, которые используются для доставки радиочастотной и/или микроволновой энергии в биологические ткани для таких целей, как разрезание биологических тканей или свертывание крови. Радиочастотная и/или микроволновая энергия обычно подается на электрохирургический инструмент с помощью кабеля. Обычные кабели, используемые для этой цели, имеют структуру коаксиальной линии передачи, предусматривающую одножильный или многожильный цилиндрический внутренний проводник, трубчатый слой диэлектрического материала вокруг внутреннего проводника и трубчатый внешний проводник вокруг диэлектрического материала.
При работе со многими электрохирургическими инструментами обычно возникает необходимость в дополнительных расходных материалах или компонентах (например, средствах управления) для электрохирургического инструмента, например, для подачи жидкости или газа, жидкостей или газов, или направляющих или тянущих проводов для манипулирования (например, открытия/закрытия, вращения или выдвигания/втягивания) части (частей) электрохирургического инструмента.
Чтобы снабдить электрохирургический инструмент этими дополнительными расходными материалами или компонентами, вместе с обычным кабелем были предусмотрены дополнительные конструкции, такие как дополнительные трубки, находящиеся смежно с обычным кабелем. Например, известно использование дополнительной трубки, содержащей тянущий провод для электрохирургического инструмента, который находится рядом с обычным кабелем, а также для размещения обычного кабеля и трубки, содержащей тянущий провод, в единой защитной оболочке/кожухе.
Обычно диаметр инструментального канала хирургического смотрового устройства (например, эндоскопа или лапароскопа) составляет менее 3 мм, например, 2,8 мм. Обычно представляет проблему обеспечение как достаточной мощности, так и дополнительных источников питания или компонентов, описанных в данном документе ранее, имеющих достаточно компактную форму, чтобы поместиться в инструментальном канале, при сохранении гибкости и ограничении потерь мощности до приемлемых (т. е. безопасных) уровней.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В самом общем виде настоящее изобретение предлагает улучшенную систему для получения изображений обрабатываемой области, в которой выполняется инвазивная электрохирургия. В одном аспекте изобретение обеспечивает датчик изображений на основе микросхемы на дистальном конце кабеля, который также передает энергию, необходимую для электрохирургии. В другом аспекте и светоизлучающий, и светочувствительный элемент устанавливаются на дистальном конце зонда для введения через инструментальный канал хирургического смотрового устройства, при этом оптические сигналы не должны передаваться через смотровое устройство, поскольку на дистальном конце осуществляется переход от электрических сигналов к оптическому излучению и обратно, к электрическим сигналам.
Преимущества изобретения заключаются в передаче четких изображений, позволяющих врачу лучше идентифицировать области ткани, требующие обработки, а также позволяющие врачу более точно выполнять обработку.
В конкретных вариантах осуществления изобретения предлагается комбинированная доставка электромагнитного излучения радиочастотного и/или микроволнового диапазона для обработки тканей (например, абляции, коагуляции или разрезания) и передачи цифровых изображений обрабатываемой области с помощью общей структуры, которая может формировать кабель для передачи изображений хирургического смотрового устройства. Общая структура обеспечивает более компактное расположение систем, в которых желательно визуализировать электрохирургическую обработку.
В некоторых вариантах осуществления это может обеспечить доступность визуализации или других форм зондирования для хирургических смотровых устройств без выделенного канала для наблюдения. Кроме того, это может обеспечить использование хирургических смотровых устройств сверхмалого диаметра, открывающих возможность электрохирургической обработки в областях, недоступных для обычных инструментов.
Используемый в настоящем документе термин «оптическое излучение» может относиться к электромагнитному излучению, имеющему длину волны, распространяющейся в свободном пространстве, в диапазоне от 100 нм до 1 мм. В некоторых вариантах осуществления оптическое излучение находится в видимом спектре, поэтому его можно использовать для освещения обрабатываемой области и обеспечения визуальной помощи для оператора. Оптическое излучение может быть широкополосным, например, излучаться источником белого света. В других примерах оптическое излучение может быть узкополосным или может иметь определенные длины волн для обнаружения или исследования определенных характеристик ткани.
Согласно изобретению предлагается электрохирургический инструмент, предназначенный для доставки радиочастотной (РЧ) и/или микроволновой энергии в биологическую ткань, при этом электрохирургический инструмент содержит: коаксиальный кабель для передачи радиочастотной (РЧ) и/или микроволновой энергии, коаксиальный кабель, содержащий внутренний проводник, внешний проводник, сформированный коаксиально с внутренним проводником, и первый диэлектрический материал, разделяющий внутренний проводник и внешний проводник, излучающий наконечник, расположенный на дистальном конце коаксиального кабеля для приема радиочастотной и/или микроволновой энергии от коаксиального кабеля, и датчик изображений, расположенный на дистальном конце коаксиального кабеля для генерирования цифровых изображений обрабатываемой области.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает непосредственный просмотр обрабатываемой области, чтобы позволить врачу более точно видеть и выполнять обработку ткани в операционной области, а также обеспечивает радиочастотную и/или микроволновую энергию для обработки с помощью излучающего наконечника. Излучающий наконечник может быть перемещен к обрабатываемой области через хирургическое смотровое устройство, такое как лапароскоп, бронхоскоп или подобное.
Предпочтительно датчик изображений устанавливается на дистальном конце кабеля для передачи изображений. Как более подробно рассматривается в данном документе, предполагается, что коаксиальный кабель может проходить через кабель для передачи изображений или находиться рядом с ним в некоторых вариантах осуществления изобретения, или в других вариантах осуществления кабель для передачи изображений может проходить через коаксиальный кабель. Эти структуры, в частности позволяют создать компактное комбинированное устройство для обзора и электрохирургической обработки. В частности, комбинированное устройство может иметь такие размеры, чтобы его можно было вставить в гибкую вводимую трубку инвазивного хирургического смотрового устройства. Например, это устройство может иметь максимальный внешний диаметр, равный или меньше 3,5 мм, предпочтительно равный или меньше 2,8 мм. В данном документе термин «хирургическое смотровое устройство» можно понимать как общий термин, который относится к классу устройств, используемых при минимально инвазивных процедурах, где устройство обычно содержит жесткий или гибкий ствол инструмента, который вставляется в тело пациента. Ствол инструмента используется для обеспечения доступа к обрабатываемой области для выполнения разных задач, например, для выполнения хирургических процедур, проведения визуального осмотра или захвата изображений, взятия биопсии и т. п. Примеры хирургических смотровых устройств представляют собой эндоскоп, бронхоскоп, лапароскоп и т. п.
Датчик изображений может представлять собой датчик изображений на основе микросхемы любого подходящего типа, например, датчик изображений цифровой камеры. Например, датчик изображений может представлять собой прибор с зарядовой связью (ПЗС или CCD от англ. charge-coupled device). Датчик изображений предпочтительно является дополнительным датчиком с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник (КМОП или CMOS от англ. complementary metal-oxide-semiconductor) для получения цифровых изображений обрабатываемой области. В частности, датчик CMOS может иметь разрешение 40 килопикселей и предпочтительно может иметь площадь 1 мм2 или менее. Такой датчик может предоставлять высококачественные изображения для врача, в то время как небольшая площадь датчика обеспечивает возможность введения устройства через хирургическое смотровое устройство.
Предпочтительно кабель для передачи изображений дополнительно содержит средства передачи оптического излучения для освещения обрабатываемой области. Затем оптическое излучение может быть обнаружено датчиком изображения для получения высококачественных цифровых изображений обрабатываемой области.
Например, кабель для передачи изображений может содержать пучок оптических волокон, по которым оптическое излучение может передаваться от проксимального конца электрохирургического инструмента. Когда используются оптические волокна, электрохирургический инструмент может также содержать волноводный ответвитель на проксимальном конце кабеля для передачи изображений, чтобы вводить оптическое излучение в оптические волокна для доставки к дистальному концу электрохирургического инструмента в обрабатываемой области.
В других примерах электрохирургический инструмент может содержать источник света, установленный на дистальном конце кабеля для передачи изображений. Например, источником света может быть светоизлучающий диод (LED; light emitting diode). LED может иметь широкий спектр излучения, например, он может быть выполнен с возможностью излучения белого света для формирования изображения, или LED может быть выполнен с возможностью узкополосного излучения. Например, LED может иметь узкий спектр излучения, или могут использоваться фильтры для обеспечения узкого спектра. В этих компоновках кабель для передачи изображений может быть преимущественно выполнен с возможностью передачи только электрических сигналов (например, электропитания для источника света и данных от датчика изображений). Поскольку кабель для передачи изображений передает только электрические сигналы, ему не нужно передавать оптическое излучение для освещения или формирования изображения. Благодаря этому кабель для передачи изображений можно сделать очень компактным, в частности поскольку провода, используемые для передачи электрического сигнала, могут иметь меньший диаметр, чем оптические волокна, применяемые для передачи оптического излучения.
В некоторых вариантах осуществления внутренний проводник коаксиального кабеля может быть полым для формирования оптического канала, а кабель для передачи изображений может быть расположен внутри оптического канала. Коаксиальный кабель может содержать самый внутренний изолирующий слой между внутренним проводящим слоем и оптическим каналом. В качестве альтернативы пучок оптических волокон может формировать кольцо, эффективно обеспечивая самый внутренний изолирующий слой коаксиального кабеля. Самый внутренний изолирующий слой может предотвратить помехи между оптическим каналом и коаксиальной линией передачи. Предпочтительно, коаксиальный кабель может содержать защитную оболочку на внешней поверхности внешнего проводника для защиты коаксиального кабеля, когда он вводится через хирургическое смотровое устройство. Защитная оболочка может быть изготовлена из биосовместимого материала или может иметь биосовместимое покрытие. Защитная оболочка может способствовать управляемости электрохирургического инструмента. Например, защитная оболочка может содержать дистальную часть и проксимальную часть, при этом проксимальная часть имеет большую жесткость, чем дистальная часть. Проксимальная часть может содержать дополнительный слой жесткости или оплетку для предотвращения изгиба или деформации.
Предпочтительно оптический канал проходит через отверстие в излучающем наконечнике. В некоторых примерах оптический канал может заканчиваться в отверстии, сформированном на внешней поверхности излучающего наконечника. Это может гарантировать, что врач получит точное и полезное представление об обрабатываемой области.
В других вариантах осуществления электрохирургический инструмент может содержать инструментальный кабель для перемещения коаксиального кабеля и кабеля для передачи изображений, при этом инструментальный кабель содержит рабочий канал для перемещения коаксиального кабеля. Таким образом, оптический канал может быть вложен в рабочий канал. Такая компоновка также обеспечивает преимущества, описанные выше в данном документе, в частности, возможность предоставления электрохирургических инструментов сверхмалого диаметра с комбинированными возможностями осмотра и обработки тканей. Однако в других примерах инструментальный кабель может содержать отдельный оптический канал для перемещения кабеля для передачи изображений, при этом оптический канал проходит смежно с рабочим каналом.
В некоторых вариантах осуществления источник света и датчик изображений могут быть установлены с возможностью отсоединения на дистальном конце инструментального кабеля. Например, источник света и датчик изображений могут быть прикреплены к съемной конструкции, которая сама по себе может быть установлена в дистальном конце рабочего канала и/или оптического канала. Дополнительно съемная конструкция может формировать по меньшей мере дистальную часть рабочего канала, через которую может подаваться коаксиальный кабель.
Предпочтительно инструментальный кабель может содержать защитную оболочку на своей внешней поверхности для защиты инструментального кабеля, когда он вводится через хирургическое смотровое устройство. Защитная оболочка может быть изготовлена из биосовместимого материала или может иметь биосовместимое покрытие. Защитная оболочка может способствовать управляемости электрохирургического инструмента. Например, защитная оболочка может содержать дистальную часть и проксимальную часть, при этом проксимальная часть имеет большую жесткость, чем дистальная часть. Проксимальная часть может содержать дополнительный слой жесткости или оплетку для предотвращения изгиба или деформации.
Предпочтительно коаксиальные кабели содержат самый внутренний изолирующий слой, а внутренний проводник коаксиального кабеля сформирован на самом внутреннем изолирующем слое. В некоторых вариантах осуществления коаксиальный кабель может быть встроен в стенку рабочего канала кабеля для передачи изображений, а самый внутренний изолирующий слой может быть полым для формирования инструментального канала. Инструментальный канал может иметь диаметр от 1 мм до 5 мм. В качестве альтернативы коаксиальный кабель может быть выполнен по меньшей мере частично в виде вкладыша (например, съемной крышки) для рабочего канала. На дистальном конце коаксиального кабеля находится излучающий наконечник инструмента.
Предпочтительно, коаксиальный кабель может содержать первый вывод, который электрически соединен с внутренним проводником и который проходит через самый внутренний изолирующий слой в инструментальный канал; и второй вывод, который электрически соединен с внешним проводником и проходит в инструментальный канал через диэлектрический материал и самый внутренний изолирующий слой. Например, первый вывод может быть расположен недалеко от второго вывода.
Излучающий наконечник инструмента может содержать средства для подключения к коаксиальному кабелю и первому и второму выводам. Например, излучающий наконечник содержит: первый контакт, который может электрически соединяться с первым выводом; второй контакт, который электрически соединен со вторым выводом; и дистальную биполярную передающую конструкцию, электрически соединенную с первым контактом и вторым контактом, для доставки радиочастотной и/или микроволновой энергии в биологическую ткань. Предпочтительно, когда дистальная биполярная передающая конструкция содержит первый проводящий элемент, который электрически соединен с первым контактом, и второй проводящий элемент, который электрически соединен с первым контактом. Необязательно, первый контакт и второй контакт сформированы на соединительной втулке, расположенной вблизи биполярной передающей конструкции.
Электрохирургический инструмент может дополнительно содержать насадку, которая предоставляется врачу для работы с инструментом. Коаксиальный кабель и кабель для передачи изображений могут быть подключены к насадке и отходить от нее в дистальном направлении. Например, насадка может содержать поворотный механизм для управления ориентацией дистальной части коаксиального кабеля и/или кабеля для передачи изображений, предоставляя врачу некоторую степень контроля над дистальным концом инструмента.
В некоторых вариантах осуществления насадка может содержать источник света и волноводный ответвитель для ввода света, излучаемого источником света, в проксимальный конец пучка оптических волокон.
Поворотный механизм может содержать: привод, установленный на внешней поверхности насадки; тянущий рычаг, функционально соединенный с приводом для скольжения внутри насадки, и элемент управления, проходящий вдоль коаксиального кабеля и/или кабеля для передачи изображений, при этом элемент управления функционально соединен с тяговым рычагом и дистальной частью коаксиального кабеля и/или кабеля для передачи изображений. Элемент управления может содержать один или более проводов управления, которые прикреплены к тянущему рычагу и прикреплены к коаксиальному кабелю и/или кабелю для передачи изображений в его дистальной части.
Предпочтительно, насадка может содержать источник питания, например, аккумуляторную батарею. Источник питания может использоваться для электропитания датчика изображений и/или источника света на дистальном конце электрохирургического устройства. Электропитание от источника питания может передаваться на датчик изображений и/или источник света по кабелю или проводу. Кабель или провод может проходить через кабель для передачи изображений. Например, кабель для передачи изображений может иметь дополнительный просвет для приема кабеля или провода, который отделен от рабочего канала для приема коаксиального кабеля.
Насадка предпочтительно содержит кожух, в котором находятся ее внутренние компоненты. В некоторых вариантах осуществления коаксиальный кабель и/или кабель для передачи изображений могут быть отсоединены от кожуха.
Предпочтительно, насадка содержит модуль связи, выполненный с возможностью передачи информации, относящейся к цифровым изображениям, на удаленное устройство. Например, модуль связи содержит приемопередатчик, который может подключаться к беспроводной сети с возможностью обмена данными. Дополнительно или альтернативно модуль связи может быть выполнен с возможностью данных изображений на удаленный сервер.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предлагается электрохирургический аппарат. Аппарат содержит электрохирургический инструмент, как описано выше в данном документе, в дополнение к устройству отображения, выполненному с возможностью приема и отображения информации, относящейся к обнаруженному оптическому излучению. В частности, устройство отображения может быть выполнено с возможностью отображения цифровых изображений, захваченных датчиком изображения. Например, устройство отображения может представлять собой портативный компьютер, планшет или смартфон.
Дополнительный аспект изобретения обеспечивает электрохирургическую систему, содержащую электрохирургический генератор, выполненный с возможностью генерирования РЧ и/или микроволновой электромагнитной энергии, и электрохирургический инструмент, как описано выше в данном документе, причем электрохирургический инструмент подключен к генератору для приема РЧ и/или микроволновой электромагнитной энергии и ее ввода в коаксиальный кабель.
Рассматриваемое в этом документе использование оптического излучения не должно ограничиваться предоставлением изображений обрабатываемой области. Оптическое излучение можно использовать для зондирования обрабатываемой области для оценки ее свойств в диагностических целях. Например, изобретение можно использовать для обеспечения измерений/спектроскопии лазерного рассеяния, измерений УФ-рефлектометрии/рассеяния и т. п.
В настоящем описании термин «микроволновой» может использоваться в широком смысле для указания диапазона частот от 400 МГц до 100 ГГц, но предпочтительно диапазона от 1 ГГц до 60 ГГц. Конкретные частоты, которые были рассмотрены, включают: 915 МГц, 2,45 ГГц, 3,3 ГГц, 5,8 ГГц, 10 ГГц, 14,5 ГГц и 24 ГГц. Устройство может доставлять энергию на более чем одной из этих микроволновых частот. В противоположность этому, в данном описании используются термины «радиочастотный» или «РЧ» для указания диапазона частот, который по меньшей мере на три порядка ниже, например, вплоть до 300 МГц, предпочтительно от 10 кГц до 1 МГц.
Ссылки в данном документе на «проводник» или «проводящий» материал следует интерпретировать как имеющие значение «электропроводящий», если из контекста не ясно, что подразумевается другое значение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Варианты осуществления настоящего изобретения далее описываются в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы на которых:
на Фиг. 1 представлено схематическое изображение электрохирургического аппарата, который представляет собой вариант осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 2 представлен вид спереди первой комбинированной системы обзора и обработки;
на Фиг. 3 представлен вид в разрезе волноводного ответвителя для ввода света в пучок оптических волокон;
на Фиг. 4 представлен вид в разрезе инструментального кабеля в одном варианте осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 5 представлен вид в разрезе наконечника инструмента для использования с настоящим изобретением;
на Фиг. 6 представлен вид в разобранном состоянии наконечника инструмента, проиллюстрированного на Фиг. 4;
на Фиг. 7 представлен вид в перспективе системы обзора, которая может использоваться в аспекте настоящего изобретения;
На Фиг. 8 представлен вид в перспективе второй комбинированной системы обзора и обработки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ; ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЦИИ И ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ
На Фиг.1 представлен схематический вид электрохирургического аппарата 100 согласно настоящему изобретению. Электрохирургический аппарат 100 содержит насадку 102 и гибкий инструментальный кабель 104, идущий от насадки 102 в дистальном направлении. Гибкий кабель для передачи изображений подходит для введения в тело, чтобы обеспечить доступ к обрабатываемой области. Гибкий инструментальный кабель 104 может иметь биосовместимое покрытие на своей внешней поверхности, так что его можно непосредственно вводить в ткани. Инструментальный кабель 104 может быть введен чрескожно или минимально инвазивным способом через естественное отверстие. В некоторых примерах инструментальный кабель 104 может использоваться с отдельным хирургическим смотровым устройством (не показано), таким как бронхоскоп, эндоскоп, лапароскоп или т. п. В других примерах кабель для передачи изображений может быть введен через направляющий катетер. Однако может быть особенно выгодным, если кабель для передачи изображений вставляется напрямую (т. е. без окружающих компонентов), чтобы он мог достигать труднодоступных участков тела.
Инструментальный кабель 104 по настоящему изобретению выполняет две функции: переносит микроволновую электромагнитную (ЭМ) энергию и/или радиочастотную (РЧ) электромагнитную энергию к обрабатываемой области и переносит либо оптическое излучение, либо энергию для питания источника света с целью передачи изображений или определения свойств обрабатываемой области. Как более подробно поясняется ниже в данном документе, инструментальный кабель 104 по настоящему изобретению обеспечивает эти две функции особенно компактным образом за счет объединения выше упомянутых двух функций в общей структуре. В некоторых примерах оптический канал для передачи оптического излучения или энергии для питания источника света к обрабатываемой области и/или от нее может быть предусмотрен в средстве передачи энергии для микроволновой и/или радиочастотной электромагнитной (ЭМ) энергии. Например, оптический канал может действовать как канал наблюдения, предназначенный для передачи оптических сигналов к обрабатываемой области и от нее, чтобы обеспечить вывод изображения обрабатываемой области из насадки 102. В других примерах структура передачи энергии для микроволновой и/или радиочастотной электромагнитной энергии может быть предусмотрена в рабочем канале через оптический кабель, который выполнен с возможностью передачи оптических сигналов к обрабатываемой области и от нее. Эти примеры будут объяснены более подробно далее в этом документе.
Насадка может содержать смотровое окно (не показано) для просмотра изображения. Однако в предпочтительном варианте насадка 102 может быть выполнена с возможностью передачи изображения на отдельное устройство 116 отображения. Изображение может быть передано через беспроводное соединение, например, через Wi-Fi или любую другую подходящую конфигурацию сети передачи данных. Устройство 116 отображения может представлять собой любое устройство с экранным дисплеем, которое способно принимать данные изображений. Устройство 116 отображения может быть портативным, например, ноутбук или планшет, смартфон и т. п. Устройство по настоящему изобретению может содержать устройство отображения, так что преимущества изобретения могут быть использованы в местах, в которых отсутствуют средства местного отображения.
Электрохирургический генератор 118 соединен с насадкой 102 посредством кабеля 120 (например, коаксиального кабеля), который передает РЧ и/или микроволновую энергию в насадку 102. Генератор 118 может быть типа, описанного, например, в заявке WO 2012/076844. Насадка 102 содержит порт 115 соединителя, который может представлять собой порт соединителя QMA или т. п. Порт 115 соединителя может быть выполнен с возможностью электрического соединения кабеля 120 со структурой передачи энергии в инструментальном кабеле 104. Это электрическое соединение может быть обеспечено Т-образным соединением между коаксиальным кабелем, ведущим от генератора, и коаксиальной линией передачи структуры передачи энергии. Предпочтительно между Т-образным соединением и инструментальным портом на генераторе имеется фильтр или дроссель для предотвращения утечки микроволн в инструментальный порт. Он должен быть расположен на половине длины волны на микроволновой частоте от Т-образного соединения, чтобы Т-образное соединение имело высокие возвратные потери, то есть не отражало значительную часть микроволновой энергии обратно в генератор. Проксимальный конец линии передачи в структуре передачи энергии является разомкнутой цепью, если РЧ энергия должна передаваться, чтобы не закоротить РЧ напряжение. Этот конец также изолирован и защищен, поэтому не выходит из строя под воздействием высокочастотного напряжения и не подвергает оператора воздействию высоких радиочастотных напряжений.
Инструментальный кабель 104 имеет на своем дистальном конце излучающий наконечник 106 (или наконечник инструмента), который выполнен с возможностью приема РЧ и/или микроволновой энергии от средства передачи энергии во вводном кабеле 104. Излучающий наконечник 106 содержит компонент доставки энергии для доставки принятой РЧ и/или микроволновой энергии в биологические ткани, например, для способствования обработке, например, разрезанию тканей или коагуляции.
Дистальный конец инструментального кабеля 104 может быть управляемым, например, для облегчения размещения излучающего наконечника 106 в желаемом положении для обработки и/или для обеспечения возможности направления оптического излучения желаемым образом, например, для получения изображений различных частей обрабатываемой области или проведения измерений в разных положениях. Как рассматривается далее в этом документе, в некоторых примерах инструментальный кабель 104 может содержать один или несколько элементов управления (например, тянущие/толкающие стержни или управляющие тросы) для облегчения управления. Элементы управления могут выходить из проксимального конца кабеля для передачи изображений для вхождения в зацепление с управляющим механизмом, установленным внутри насадки 102. Управляющий механизм может выдвигать и втягивать элементы управления для воздействия на излучающий наконечник. Управляющий механизм может содержать привод, установленный на насадке 102. В этом примере приводом является поворотная ручка 110. Вращение ручки 110 относительно кожуха может быть преобразовано в поступательное движение элемента (-ов) управления с помощью подходящего механизма преобразования, установленного в насадке 102.
Чтобы ограничить угол, под которым проксимальный конец инструментального кабеля 104 может быть изогнут относительно насадки 102, на проксимальном конце инструментального кабеля 104 установлен конический ограничитель 114. Конический ограничитель 114 прикреплен к дистальному концу насадки 102 и, таким образом, ограничивает движение кабеля для предотвращения возникновения нежелательных напряжений.
Насадка 102 содержит кожух, который содержит компоненты, связанные с генерированием и управлением оптическим излучением, которое может передаваться по оптическому каналу в инструментальном кабеле 104. Например, насадка 102 может содержать источник питания, такой как элемент питания или другую батарею, источник оптического излучения, такой как светоизлучающий диод (LED) и т. п., и один или несколько оптических элементов для направления оптического излучения от оптического источника или с обрабатываемой области желаемым образом. Оптические элементы могут содержать интерфейс 112 управления на внешней поверхности кожуха, позволяющий пользователю управлять используемыми оптическими элементами. Например, интерфейс 112 управления может управлять интенсивностью оптического излучения, доставляемого к обрабатываемой области, или может управлять одной или несколькими линзами, чтобы помочь сфокусировать сигнал изображения, полученный от обрабатываемой области, на оптическом датчике. В одном примере оптический детектор (например, камера и т. п.) может быть установлен в наконечнике для приема оптического излучения, возвращаемого из обрабатываемой области, для захвата и передачи сигнала изображения на устройство 116 отображения. В одном примере оптические компоненты могут напоминать обычный фиброскоп.
Насадка 102 может содержать выключатель питания (не показан) для включения и выключения аппарата. Насадка 102 может содержать порт зарядки (не показан) для подключения источника питания к внешнему источнику питания, чтобы обеспечить его подзарядку.
На Фиг. 2 представлен вид спереди комбинированной системы 10 обзора и обработки на дистальном конце инструментального кабеля 104. Система 10 обзора и обработки быть расположена в центральном просвете излучающего наконечника 106, который можно вводить через инструментальный канал смотрового устройства. Система 10 обзора и обработки может обеспечивать освещение и обзор на дистальном конце инструментального кабеля 104, чтобы помочь врачу.
Система 10 обзора и обработки содержит кабель для передачи изображений, который в этом примере содержит пучок оптических волокон 12, которые выполнены с возможностью обеспечения освещения дистального конца инструмента. Могут быть выбраны размер, количество и расположение оптических волокон 12 для обеспечения оптимальных уровней освещенности. Например, оптические волокна 12 могут быть расположены в виде полного кольца вокруг датчика 14 изображений или могут быть расположены в основном на одной стороне датчика 14 изображений, как проиллюстрировано на Фиг. 2. В предпочтительном варианте осуществления каждое оптическое волокно 12 имеет диаметр 250 мкм, хотя использование оптических волокон меньшего размера может позволить разместить больше волокон в центральном просвете излучающего наконечника 200 и, следовательно может обеспечить лучшую освещенность. Свет может быть введен в проксимальный конец оптических волокон 12 с помощью коллимирующих линз или волноводных ответвителей, например, ответвителя, показанного на Фиг. 3. Предполагается, что можно использовать любой подходящий источник света, предпочтительно с использованием видимых длин волн. Например, для узкополосной визуализации могут быть выбраны определенные длины волн, такие как комбинация длины волны 415 нм и 540 нм, что обеспечивает дополнительные методы визуализации и позволяет врачам более детально видеть аспекты тканей и впоследствии облегчает идентификацию поражений тканей или других аномалий.
В некоторых вариантах осуществления линза может быть расположена над пучком оптических волокон 12. Линза может использоваться для фокусирования или рассеивания света, излучаемого оптическими волокнами 12 в зависимости от применения. В качестве альтернативы дистальный конец каждого из оптических волокон 12 может иметь такую форму, чтобы направлять свет в заданном направлении. Например, дистальный конец оптического волокна 12 может образовывать шарообразную линзу или может быть сужен по мере необходимости.
Датчик 14 изображений может представлять собой любой датчик изображений на основе микросхемы, подходящий для обнаружения света на выбранных частотах. Датчик 14 изображений выполнен с возможностью приема света на дистальном конце электрохирургического инструмента и передачи изображений на проксимальный конец. Например, кабель может проходить от датчика изображений до насадки 102, где изображения передаются на дисплей 116, например, по Wi-Fi. Предпочтительно датчик 14 изображений представляет собой датчик CMOS, хотя могут быть выбраны другие подходящие пиксельные датчики для обеспечения получения дисплеем 116 изображения хорошего качества. В частности, датчик 14 изображений может представлять собой 40-килопиксельный датчик CMOS с площадью поверхности 1 мм2 или меньше. Например, датчик PICORAMEDIC™, производимый компанией Fujikura Ltd, может быть выбран в качестве датчика 14 изображений.
Дистальный конец комбинированной системы 10 обзора и обработки предпочтительно может отклоняться для обеспечения управляемости и, таким образом, дает врачу больший контроль над областью, которая отображается, и обеспечивает точную обработку наконечником 106 инструмента. В одном примере система 10 может быть обеспечена посредством управляемого катетера, например, катетера, имеющего ряд направляющих тросов, которые позволяют врачу контролировать дистальный конец. В качестве альтернативы сам инструментальный кабель 104 может содержать несколько направляющих тросов, позволяющих отклонять дистальный конец. Отклонением и управляемостью системы 10 может управлять врач, манипулирующий насадкой.
На Фиг. 3 представлен вид в разрезе волноводного ответвителя 20, который может быть расположен внутри насадки 102 электрохирургического аппарата 100 для подачи света на дистальный конец инструментального кабеля 104 через пучок оптических волокон 12. Волноводный ответвитель 20 содержит два источника 22, 24 света, которые могут представлять собой светоизлучающие диоды (LED). Каждый LED 22, 24 может иметь один и тот же спектр излучения, или каждый из них может быть выбран для излучения света на определенных длинах волн. Например, LED 22 может излучать свет с длиной волны 540 нм (зеленый), а LED 24 может излучать свет с длиной волны 425 нм (синий). Это позволяет получать изображения с узким диапазоном, по меньшей мере двумя способами, позволяющими врачам видеть аспекты ткани более подробно и впоследствии упрощать идентификацию поражений тканей или других аномалий. Свет от каждого источника 22, 24 света направляется к выходному отверстию 26 для ввода в пучок оптических волокон 12 через соответствующий канал 28. Каналы 28 могут быть металлизированы для обеспечения хорошей оптической передачи света от источников 22, 24 света. Схема, находящаяся внутри насадки 102, может обеспечивать активацию и затемнение каждого источника 22, 24 света отдельно, чтобы адаптировать освещение в соответствии с потребностями врача.
На Фиг.4 представлено поперечное сечение инструментального кабеля 104 в одном варианте осуществления изобретения. В этом варианте осуществления инструментальный кабель 104 содержит коаксиальный кабель, имеющий внутренний проводник 11, внешний проводник 13, сформированный коаксиально с внутренним проводником 11, и первый диэлектрический материал 15, разделяющий внутренний проводник 11 и внешний проводник 13. На внешней стороне инструментального кабеля 104 сформирована защитная оболочка 17 для защиты коаксиального кабеля тогда, когда инструментальный кабель 104 вводится через хирургическое смотровое устройство.
Внутренний проводник 11 является полым, образуя оптический канал 15. По оптическому каналу 15 проходит кабель для передачи изображений, образованный из пучка оптических волокон 12 и одного или более проводов (не показаны) для подачи энергии на датчик изображений и для возврата цифровых изображений в насадку электрохирургического инструмента. Как показано на Фиг. 4, в этом варианте осуществления пучок оптических волокон 12 образует кольцо на внутренней поверхности внутреннего проводника 11. Таким образом, пучок оптических волокон 12 эффективно формирует самый внутренний изолирующий слой коаксиального кабеля, который может способствовать уменьшению интерференции при передаче цифрового изображения по оптическому каналу и РЧ и/или микроволновой энергии, передаваемой через инструментальный кабель 104.
Вид в поперечном разрезе излучающего наконечника 30, который может использоваться в качестве излучающего наконечника 106, как описано выше в данном документе, представлен на Фиг. 5. Вид в разобранном состоянии излучающего наконечника 30 представлен на Фиг. 6. Излучающий наконечник 30 выполнен с возможностью установки на дистальном конце инструментального кабеля 104, при этом инструментальный кабель 104 содержит средство для доставки РЧ и/или микроволновой энергии от его проксимального конца к излучающему наконечнику 30. В частности, инструментальный кабель 104 может обеспечивать структуру передачи энергии, такую как коаксиальный кабель, при этом коаксиальный кабель имеет внутренний проводник, внешний проводник и центральный просвет. Таким образом, излучающий наконечник 30 может использоваться для выполнения электрохирургических операций, например, абляции.
Излучающий наконечник 30 представляет собой биполярную структуру, содержащую внутренний проводник 32, представляющий собой полый металлический цилиндр, соединенный с внутренним проводником инструментального кабеля 104. Внешний проводник 34 расположен коаксиально по отношению к внутреннему проводнику 32 и подключен к внешнему проводнику коаксиального кабеля внутри инструментального кабеля 104. Внутренний проводник 32 и внешний проводник 34 наконечника 30 инструмента разделены диэлектрическим цилиндром 36. Внутренний проводник 32 проходит в продольном направлении через диэлектрический цилиндр за пределы дистального конца внешнего проводника 34. Излучающий наконечник 30 обеспечивает структуру излучающей антенны для РЧ и/или микроволновой энергии, применяемой для обработки тканей, например, абляцией. Каждый из внутреннего проводника 32 и внешнего проводника 34 предпочтительно содержит серебро или золото для обеспечения хорошего распространения микроволн.
Форма диэлектрического материала 36 также может быть выбрана для достижения эффективной доставки энергии в ткань. Например, диэлектрик 36 может быть цилиндрическим элементом из керамического материала, полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) или ПТФЭ, имеющего закругленный дистальный конец.
Внутренний проводник 32 излучающего наконечника 30 определяет центральный просвет 38, который коллинеарен с центральным просветом инструментального кабеля 104. Таким образом, центральный просвет 38 обеспечивает канал, через который может подаваться оптический кабель для обеспечения освещения и обзора, например, как описано выше в отношении Фиг. 2 или ниже в отношении Фиг. 6. Например, центральный просвет 38 может иметь диаметр 5 мм или меньше, например, 2 мм или меньше.
Излучающий наконечник 30 может также иметь биосовместимое покрытие, покрывающее как внутреннюю, так и внешнюю поверхности излучающего наконечника 30. Длина излучающего наконечника 30 предпочтительно выбирается равной четверти длины волны на заданной рабочей частоте, предпочтительно, например, 5,8 ГГц. Длина должна быть минимальной для введения через смотровые устройства для определения объема и для обеспечения навигации через просветы в теле пациента.
На Фиг. 7 представлен вид в перспективе системы 40 обзора, которая может быть установлена на дистальном конце инструментального кабеля 104. Система 40 обзора может использоваться для обеспечения комбинированного обзора и обработки, например, система 40 обзора может быть расположена в центральном просвете излучающего наконечника (например, наконечника 30 инструмента, описанного в данном документе выше), аналогично тому, как описано в данном документе выше в отношении первой системы 10 обзора. Также предусмотрено, что система 40 обзора может быть предоставлена как автономная система освещения и обзора, которая может быть доставлена к обрабатываемой области через оптический канал инструментального кабеля, кабеля для передачи изображений или через катетер, такой как управляемый катетер.
Система 40 обзора содержит два источника 42a, 42b света, которые предусмотрены в этом варианте осуществления в виде светоизлучающих диодов (LED), установленных на поверхности, каждый из которых расположен, как правило вдоль одной стороны датчика 44 изображений. Могут быть выбраны другие расположения источников 42a, 42b света и датчика 44 изображений для обеспечения оптимального освещения обрабатываемой области. Датчик 44 изображений предпочтительно представляет собой датчик CMOS, такой как 40-килопиксельный датчик CMOS, имеющий площадь менее 1 мм2. Источники 42a, 42b света обеспечивают освещение датчика 44 изображений вместо оптических волокон, как описано выше в этом документе. Каждый источник 42a, 42b света может иметь один и тот же спектр излучения или может быть выбран таким, чтобы обеспечивать разные длины волн света для мультимодального изображения обрабатываемой области.
Опорная конструкция 46 предназначена для удержания светоизлучающих диодов 42a, 42b и датчика 44 изображений в их относительных положениях и усиления системы 40 обзора, позволяя системе 40 получать электропитание через канал, такой как оптический канал инструментального кабеля. Опорная конструкция 46 может быть изготовлена из любого подходящего биосовместимого материала, который достаточно прочен, чтобы поддерживать компоненты системы 40 обзора. Например, опорная конструкция 46 может быть изготовлена из полимерного материала, такого как поликарбонат. Отверстия, внутри которых установлены источники 42а, 42b света и датчик 44 изображений, могут быть предпочтительно выполнены в основном материале с помощью лазерной резки, хотя могут быть подходящими и другие способы изготовления. Опорная конструкция 46 может иметь диаметр менее 2 мм, например, 1,6 мм или меньше, чтобы обеспечить возможность подачи системы обзора через оптический канал инструментального кабеля 104 или оптического канала, образованного в коаксиальном кабеле, как описано выше в данном документе.
Опорная конструкция 46 предусмотрена на дистальном конце защитной оболочки 48, по которой проходит кабель для передачи изображений, который в этом случае содержит провода, по которым передается электроэнергия для источников 42а, 42b света и датчика 44 изображений от насадки 102, и провода, передающие сигнал данных (например, данные изображений) от датчика 44 изображений к насадке 102 для передачи на дисплей. Защитная оболочка 48 предпочтительно изготовлена из биосовместимого материала, а дистальный конец оболочки 48 залит для создания герметичного корпуса для предотвращения попадания жидкостей или мусора через опорную конструкцию 46 или вокруг нее.
Дистальный конец системы 40 обзора предпочтительно может отклоняться для обеспечения управляемости и, таким образом, дает врачу больший контроль над областью, которая отображается. В одном примере система 40 может быть обеспечена посредством управляемого катетера, например, катетера, имеющего ряд направляющих тросов, которые позволяют врачу контролировать дистальный конец. В качестве альтернативы сам инструментальный кабель 104 может содержать несколько направляющих тросов, позволяющих отклонять дистальный конец. Отклонением и управляемостью системы 10 может управлять врач, манипулирующий насадкой 102. В некоторых вариантах осуществления защитная оболочка 48 может содержать ряд управляющих тросов, которыми врач может управлять для отклонения системы 40 обзора с помощью насадки 102.
На Фиг. 8 представлен вид в перспективе второй комбинированной системы 50 обзора и обработки в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Система 50 обзора и обработки содержит два источника 52a, 52b света для обеспечения освещения на дистальном конце кабеля для передачи изображений. Например, источники 52a, 52b света могут представлять собой светоизлучающие диоды (LED), как описано выше в отношении Фиг. 7. Источники 52a, 52b света расположены симметрично с обеих сторон датчика 54 изображений, хотя любое расположение источников 52a, 52b света можно рассматривать как обеспечивающее оптимальное освещение обрабатываемой области. Эти компоненты удерживаются на месте с помощью опорной конструкции 56.
Опорная конструкция 56 усиливает дистальный конец комбинированной системы 50 обзора и обработки, чтобы обеспечивать удержание источников 52а, 52b света и датчика 54 изображений в своих заданных положениях. Опорная конструкция 56 может быть изготовлена из любого подходящего биосовместимого материала, который достаточно прочен, чтобы поддерживать компоненты системы 50 обзора. Например, опорная конструкция 46 может быть изготовлена из полимерного материала, такого как поликарбонат. Отверстия, внутри которых установлены источники 52а, 52b света и датчик 54 изображений, могут быть предпочтительно выполнены из основного материала с помощью лазерной резки, хотя также могут быть подходящими другие способы изготовления. Опорная конструкция 56 также определяет отверстие 58, которое находится на дистальном конце рабочего канала, через инструментальный кабель 104. Рабочий канал инструментального кабеля 104 может использоваться для перемещения коаксиального кабеля и/или для доставки инструментов и конструкций к обрабатываемой области, что позволяет системе 50 также обеспечивать обработку по мере необходимости. Опорная конструкция 56 содержит проксимально проходящую экструдированную секцию, соединяющую рабочий канал через инструментальный кабель 104 с отверстием 58.
Опорная конструкция 56 может быть установлена с возможностью отсоединения на дистальном конце инструментального кабеля 104. Таким образом, опорная конструкция 56 может иметь съемную конструкцию, позволяющую врачу легко заменять компоненты. Например, врач может пожелать заменить опорную конструкцию 56, чтобы предоставить другой датчик 54 изображений и/или источники 52a, 52b света, которые лучше подходят для конкретной обработки.
В некоторых вариантах осуществления рабочий канал может позволить проводить электрохирургию на дистальном конце инструментального кабеля 104. Например, коаксиальный кабель может быть вставлен через рабочий канал для передачи РЧ энергии и/или микроволновой энергии на излучающий наконечник в отверстии 58 для электрохирургии. В других примерах рабочий канал может содержать структуру доставки энергии, которая встроена в боковую стенку рабочего канала и/или которая предусмотрена как вкладыш (например, съемная крышка) для рабочего канала. В таких вариантах осуществления структура доставки энергии может содержать коаксиальную слоистую структуру, имеющую самый внутренний изолирующий слой, внутренний проводящий слой, сформированный на самом внутреннем изолирующем слое, внешний проводящий слой, сформированный коаксиально с внутренним проводящим слоем, и диэлектрический слой, разделяющий внутренний проводящий слой и внешний проводящий слой. Таким образом, структура доставки энергии может обеспечивать линию передачи для передачи РЧ и/или микроволновой энергии на наконечник инструмента на дистальном конце рабочего канала в отверстии 58. Предпочтительно, структура передачи энергии может содержать, например на своем дистальном конце в области рядом с отверстием 48, первый вывод, который электрически соединен с внутренним проводящим слоем и который проходит через самый внутренний изолирующий слой в рабочий канал, и второй вывод, который электрически соединен с внешним проводящим слоем, и который проходит через диэлектрический слой и самый внутренний изолирующий слой в рабочий канал. Первый вывод и второй вывод могут быть выполнены с возможностью образования электрических соединений (например, физического контакта) с соответствующими контактами, сформированными на электрохирургическом инструменте (например, излучающем наконечнике), который вставляется в рабочий канал или через него. Первый вывод и второй вывод могут быть сформированы на дистальном конце внутреннего проводящего слоя и внешнего проводящего слоя соответственно, предпочтительно в области, которая находится рядом с отверстием 48. Внешний проводящий слой может проходить в продольном направлении дальше в дистальном направлении, чем внутренний проводящий слой, при этом первый вывод расположен вблизи второго вывода.
Рабочий канал инструментального кабеля 104 для системы обзора, представленной на Фиг. 7, может дополнительно или альтернативно принимать катетер, который обеспечивает управляемость на дистальном конце. Например, катетер может содержать несколько управляющих тросов, идущих от насадки 102 к дистальному концу рабочего канала, чтобы врач мог направлять инструментальный кабель 104.
В дополнение к рабочему каналу инструментальный кабель 104 может содержать оптический канал для перемещения проводов и/или кабелей для подачи электричества от насадки 102 для обеспечения питания источников 52a, 52b света и датчика 54 изображений. Дополнительный просвет также служит для проведения проводов и/или кабелей для передачи сигналов изображений от датчика 54 изображений к насадке 102 для передачи на устройство 116 отображения.
Дистальный конец комбинированной системы 50 обзора и обработки предпочтительно может отклоняться для обеспечения управляемости и, таким образом дает врачу больший контроль над областью, которая отображается, и обеспечивает точную обработку наконечником инструмента. В одном примере система 50 может быть обеспечена посредством управляемого катетера, например, катетера, имеющего ряд направляющих тросов, которые позволяют врачу контролировать дистальный конец. В качестве альтернативы сам инструментальный кабель 104 может содержать несколько направляющих тросов, позволяющих отклонять дистальный конец. В другом примере управляющие тросы могут быть встроены в стенки рабочего канала, обеспечивая возможность отклонения на дистальном конце инструментального кабеля 104. В качестве альтернативы, рабочий канал может принимать шарнирный или изогнутый направляющий провод, в котором секции направляющего провода могут регулироваться для обеспечения управляемости комбинированной системы 50 обзора и обработки. Предпочтительно, отклонением и управляемостью системы 50 может управлять врач, манипулирующий насадкой 102.