Устройство для хирургической навигации

Устройство для хирургической навигации
Полезная модель относится к медицине и может быть использована для хирургической навигации (например, в нейрохирургии), обеспечивающей визуализацию в режиме реального времени хирургической мишени, точную пространственную ориентацию хирургических инструментов и подведение их к выбранной мишени, смену хирургических инструментов с сохранением идентичности их пространственной ориентации, а также микрохирургические манипуляции в области хирургической мишени.
Известно устройство для хирургической навигации 1, состоящее из фиксатора, узла пространственной ориентации, каретки, держателей ультразвукового датчика и держателей хирургических инструментов с возможностью замены держателей и сохранением идентичности акустической оси ультразвукового датчика и центральных осей хирургических инструментов. Основные конструктивные узлы этого устройства представлены на рисунке прототипа. Фиксатор А представляет собой кольцо 1 с двумя подвижными металлическими лапками 2. Узел пространственной ориентации Б состоит из кольца 3 двух дуг 4 и каретки 5. Две дуги располагаются параллельно друг другу и, каждая из них прикрепляется обоими своими концами к кольцу 3. Между дугами устанавливается каретка 5. Кольцо 1 фиксатора и кольцо 3 механизма пространственной ориентации одинаковые по размерам и могут свободно вращаться относительно их общего центра. Наличие фиксирующих винтов на кольцах, дугах и каретке позволяют закреплять выбранное пространственное направление каретки. В нее могут устанавливаться последовательна держатель 6 с ультразвуковым датчиком 7 и держатель 8 для различных хирургических инструментов 9. Причем, при их замене акустическая ось ультразвукового датчика 7 и центральные оси хирургических инструментов будут совпадать.
МПК:6А61В19/00
Устройство используется следующим образом. С помощью специальных фрез в костях черепа формируется отверстие диаметром 40 мм. В костном дефекте устанавливается кольцо 1 фиксатора, разводятся его металлические лапки 2. Последние упираются в края костного дефекта, обеспечивая неподвижность кольца 1 фиксатора по отношению к голове пациента. На кольцо 1 фиксатора устанавливается кольцо 3 механизма пространственной ориентации. В катерку 5 устанавливается держатель УС-датчика 6, а в него помещается УСдатчик 7. Перемещая подвижные узлы механизма пространственной ориентации добиваются такого положения ультразвукового датчика 7, когда он касается поверхности мозга, а на экране ультразвуковоого прибора визуализируется хирургическая мищень. В пределах хирургической мишени выбирается точка-мищень и измеряется расстояние между УС-датчиком и выбранной точкой-мищенью (глубина залегания точки-мишени). После этого держатель ультразвукового датчика 6 заменяется на держатель 8 с хирургическим инструментом 9 и последний погружается на расчетную глубину. При этом ось инструмента 9 совпадает с акустической осью УС-датчика 7, а кончик инструмента занимает пространственное положение, соответствующее точке цели.
Недостатками указанного устройства являются:
ограниченность применения только при операциях, проводимых через специально сформированные дефекты в костях черепа (строго определенной формы и размеров);
значительно ограничена свобода действий хирурга в области мозга, последний находится в непосредственной близости от элементов конструкции устройства;
невозможность применения у новорожденных и детей грудного возраста в связи с очень тонкими костями черепа;
невозможно применять в других областях хирургии, поскольку необходима обязательная фиксация в дефекте кости;
невозможно проводить УС параллельно манипуляциям в области мищени, поскольку элементы конструкции устройства не позволяют выбрать оптимальную плоскость сканирования и удобно разместить УС-датчик рядом с введенным в мишень инструментом;
соосно можно попеременно применять только стилетные хирургические инструменты и пункционные технологии, нельзя использовать, например, микроскоп;
такая навигация может использоваться только для пункционных нейрохирургических технологий
Задачей предлагаемого решения является повышение удобства пользования и расширение области применения устройства для хирургической навигации.
Поставленная пель достигается тем, что в устройстве для хирургической навигации, состоящем из фиксатора, узла пространственной ориентации, каретки, держателя ультразвукового датчика и держателей хирургических инструментов с возможностью замены держателей и сохранением идентичности акустической оси ультразвукового датчика и центральных осей хирургических инструментов, фиксатор выполнен в виде струбцины, узел пространственной ориентации состоит из подвижно закрепленных между собой стойки и нескольких штанг, последняя из которых с помош;ью шарнира соединена с микроманипулятором, каретка и держатели имеют рельефные сопрягаемые поверхности с возможностью замены держателей и их перемеш;ения вдоль каретки; микроманипулятор снабжен несколькими микровинтами и обеспечивает три степени свободы движения хирургического инструмента после его введения в точку, выбранную в переделах хирургической мишени.
Предлагаемое устройство и варианты его установки во время операции представлены на фиг. 1-3.
Фиг. 1. Устройство для хирургической навигации.
Фиг. 2. Устройство для хирургической навигации, установленное на стандартном нейрохирургическом головодержателе.
Фиг. 3. Устройство для хирургической навигации, установленное на операционном столе.
Фиксатор выполнен в виде струбцины 1. Механизм пространственной ориентации состоит из стойки 2, первой штанги 3, одной или нескольких промежуточных штанг 4, последней штанги 5, микроманипулятора 6 и каретки 7. Держатели 8 выполнены таким образом, что размещенные в них рабочие инструменты самых различных диаметров, при поочередной установки держателей в каретке располагаются в пространстве строго соосно.
Конструкция подвижного звена 12 между струбциной 1 и стойкой 2 обеспечивает перемещение стойки 2 вверх-вниз по отношению к струбцине 1. Подвижное звено 13 между стойкой 2 и штангой 3 обеспечивает вращение последней вокруг стойки 2. Подвижные звенья 14 между штангами 3 и 4, 4 и 5 обеспечивают их перемещение с возможностью установки их под различивши углами между собой (в одной общей плоскости). Подвижное звено 15 между микроманипулятором 6 и штангой 5 вьшолнено в виде шарового шарнира и обеспечивает вращение микроманипулятора 6 вокруг оси щтанги 5, а также установку микроманипулятора 6 под различными углами к штанге 5. Каретка 7 и держатели 8 (для ультразвукового датчика, хирургических инструментов, в том числе
операционного микроскопа) имеют рельефные сопрягаемые поверхности (например, ласточкин хвост). Держатели 8 имеют также сквозной канал, ось которого совпадает с продольной осью держателя. Диаметр сквозного канала соответствует диаметру рабочего хирургического инструмента для которого предназначен данный держатель. Держатель операционного микроскопа имеет две поверхности: одну идентичную таковой с остальными держателями и противоположную, на которой устанавливается микроскоп. При этом держатель выполнен таким образом, что, будучи установленным вместе с микроскопом на каретку, центральная точка поля микроскопа соответствует центральной оси всех хирургических инструментов и акустической оси ультразвукового датчика.
Струбцина 1 может устанавливаться на любом стандартном нейрохирургическом головодержателе 18 (фиг. 2) либо фиксироваться к операционному столу 19 (фиг. 3). В случае использования стандартного головодержателя 18 (фиг. 2) голова пациента 20 фиксируется в головодержателе 18 с помощью острых фиксаторов 21. Затем на головодержатель устанавливается устройство для хирургической навигации.
Стойка 2 вставляется в отверстие струбцины 1 с возможностью перемещения в нем и фиксации на любом уровне вдоль стойки 2. Микроманипулятор 6 имеет микровинты, обеспечивающие перемещение держателей 8 вдоль каретки 7 и ее перемещение под различными углами по отношению к последней штанге 5. Струбцина, подвижные звенья стойки, штанг, каретка и держатели имеют фиксируюшие винты 16.
Устройство используется следующим образом (фиг. 2). Голова пациента 20 помещается в любой стандартный нейрохирургический головодержатель 18 и фиксируется в нем острыми костными фиксаторами 21. По общим правилам нейрохирургии производят разрез кожи и мягких тканей, формируют костное окно. Устройство для хирургической навигации (рис. 1) с помощью струбцины 1 устанавливается на раму головодержателя 18. В зависимости от положения пациента и величины головы стойка 2 перемещается в подвижном звене 12, устанавливается и фиксируется на оптимальной высоте по отношению к струбцине 1. В каретку 7 устанавливается держатель 8 с зафиксированным в нем ультразвуковым датчиком 9. Осуществляя движения во всех подвижных узлах устройства устанавливают ультразвуковой датчик 9 над выбранным участком поверхности мозга в области костного дефекта, затем меняя пространственную ориентацию ультразвукового датчика за счет движений микроманипулятором добиваются визуализации на экране ультразвукового аппарата хирургической мишени (например, опухоли мозга). В таком положении фиксируют подвижные звенья 13, 14, и 15. В пределах хирургической мищени выбирается точка-мишень и измеряется расстояние между УС-датчиком и выбранной точкой-мишенью (глубина залегания точки-мишени). После этого держатель 8 с
ультразвуковым датчиком 9 заменяется, например, на держатель 8 с пункционной иглой 10. Держатель с хирургическим инструментом перемещается вдоль каретки на известную глубину, тем самым, кончик хирургического инструмента вводится в точку-цель. При этом ось инструмента идентична акустической оси УС-датчика, а кончик инструмента занимает пространственное положение, соответствующее точке-цели.
При необходимости устройство может быть установлено на операционном столе 19 (фиг. 3).
Преимуществами указанного устройства являются:
возможность применения при больщинстве нейрохирургических операций (в том числе и на спинном мозга);
возможность применения у новорожденных и детей грудного возраста;
свобода действий хирурга практически не ограничена элементами конструкции устройства;
возможность применения в других областях хирургии, поскольку возможна независимая фиксация устройства к операционному столу;
возможно проводить УС параллельно манипуляциям в области мишени, поскольку элементы конструкции устройства не мешают выбрать оптимальную плоскость сканирования и удобно разместить УС-датчик рядом с введенным в мишень инструментом;
соосно можно попеременно применять хирургические инструменты самых разных конструкций, например, микроскоп;
существует возможность проведения микроманипуляций хирургическим инструментом, введенным в точку-цель.
Использованная литература
1. Лебедев В.В., Сарибекян А.С., Евзиков Г.Ю. Методика стереотаксической аспирации внутримозговых гематом с использованием данных ультразвукового скаринования // Журн. Вопросы нейрохирургии. - 1994. - № 2. - С. 32-34.