專利名稱：利用紅外輻射導(dǎo)管檢測組織通道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在外科手術(shù)期間避開或定位人體內(nèi)器或者通道的領(lǐng)域，特別是涉及一種使用方法和由一個(gè)紅外輻射源和一個(gè)檢測系統(tǒng)組成的裝置，紅外輻射源和檢測系統(tǒng)二者之一插入到器官或通道中，而另一個(gè)位于該器官或身體附近，以便指示插入到身體內(nèi)的器械附近的情況和該光源或該檢測器靠近的那個(gè)部分的情況，從而有助于在外科手術(shù)期間定位或避開被上述器械之一插入的器官或通道。
背景技術(shù)：
在外科手術(shù)期間最重要的是不能劃破器官或通道(例如尿道和輸尿管等)。由于血、海綿體、居中的組織等的存在，使得在進(jìn)行外科手術(shù)的區(qū)域附近特別是在與外科手術(shù)區(qū)極接近的區(qū)域附近對(duì)這些器官或通道進(jìn)行高精度定位非常困難。
發(fā)光導(dǎo)管被用于探測導(dǎo)管、血管、器官等。美國專利No4248214號(hào)提供了一種照明的尿道導(dǎo)管幫助外科醫(yī)生探測膀胱和尿道的相會(huì)處，以便正確完成Marshall-Marchetti-Kranz操作。美國專利No4782879是利用用于照明器官進(jìn)行體內(nèi)檢查的導(dǎo)管的很多專利的代表。
利用紅外探測器在人體內(nèi)探測產(chǎn)生熱的組織例如惡性腫瘤在幾篇專利例如美國專利No4784128中有描述。美國專利No4821731利用一個(gè)發(fā)聲導(dǎo)管形成人體內(nèi)的一個(gè)外貌象。
這些參考的文件中都沒有公開下述構(gòu)思利用一個(gè)產(chǎn)生紅外線的導(dǎo)管和紅外探測器確定通道、器官等的位置，以便使外科醫(yī)生能在對(duì)工作區(qū)域位置待避開的位置有清楚了解的情況下在該區(qū)域進(jìn)行操作。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種在外科手術(shù)期間用于插入通道、導(dǎo)管、器官等的紅外發(fā)射導(dǎo)管和一種紅外探測系統(tǒng)，以便進(jìn)行精確的定位和警告外科醫(yī)生別接近危險(xiǎn)區(qū)域。
本發(fā)明的另一目的是提供一種精確定位器官、通道、導(dǎo)管等的方法，使外科醫(yī)生不會(huì)侵入到那樣定位的身體部分。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于插入人體通道等的導(dǎo)管，該導(dǎo)管輻射紅外線照射在該通道或器官的延伸區(qū)域上或者具體化為一個(gè)點(diǎn)光源。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種紅外探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)快速地提供檢測信號(hào)或清楚顯示一個(gè)紅外源在人體的位置的指示。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電子切換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，以便根據(jù)紅外發(fā)射導(dǎo)管相對(duì)于固定到燒灼或發(fā)射激光裝置上的檢測系統(tǒng)附近的位置禁止燒灼或發(fā)射激光。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種紅外光源和一種同一個(gè)紅外探測器相連的紅外光導(dǎo)，該探測器的放置位置應(yīng)能使該探測器提供一個(gè)或幾個(gè)人體組成部分的定位指示。
本發(fā)明的另一目的是提供一種與利用紅外光定位體內(nèi)組成部分的系統(tǒng)相結(jié)合的用于照明鄰近這個(gè)身體組成部分的區(qū)域的光源，和一個(gè)同這個(gè)光源相連接以便在監(jiān)測器上根據(jù)需要顯示該器官的顯示系統(tǒng)。發(fā)明概述在描述本發(fā)明時(shí)采用下述的例子為了將輸尿管精確定位在必要的位置上，或者由于這些通道有被碰傷危險(xiǎn)的緣故，特別是在進(jìn)行子宮切除手術(shù)時(shí)，要進(jìn)行輸尿管的定位。本發(fā)明的紅外發(fā)射導(dǎo)管和探測系統(tǒng)不受這個(gè)應(yīng)用的限制，這個(gè)應(yīng)用只是本發(fā)明的裝置和方法的一個(gè)示例。
紅外發(fā)射導(dǎo)管由一個(gè)易彎曲的、聚合物制的、最好是圓形的、并且封裝在一個(gè)基本上易彎曲的紅外透明的外覆蓋層內(nèi)的光導(dǎo)組成。該光導(dǎo)可以由帶或不帶外皮的玻璃或聚合物構(gòu)成。光導(dǎo)的外表面經(jīng)磨光或用其它方式使其變?yōu)樵谡麄€(gè)長度的延伸區(qū)域上透射紅外光，以便使紅外光主要圍繞在導(dǎo)管、通道(在本發(fā)明中為輸尿管)等周圍發(fā)射。
為了增加光導(dǎo)的輻射效率，可以在該紅外發(fā)射光導(dǎo)的遠(yuǎn)端固定一個(gè)反射體以便反射開始時(shí)未被其散射到一側(cè)外面的任何光能。
關(guān)于磨光的發(fā)射光導(dǎo)，在另一個(gè)實(shí)施例中采用了多根不同長度的光纖，即由一些很細(xì)的光導(dǎo)構(gòu)成的光纖束，具體地說是將眾多的小直徑(25至50μ)的光纖集合絞合在一起，然后以約1至10mm的余差結(jié)束在發(fā)射導(dǎo)管的發(fā)射區(qū)上。另外，將在光纖束中的每個(gè)細(xì)光纖的端部切成一個(gè)角度，以便使紅外光從該發(fā)射導(dǎo)管中射出。
可以利用各種不同類型的紅外探測器，例如紅外光探測器、內(nèi)窺鏡、攝影機(jī)、聲器件，聲強(qiáng)和頻率隨著與紅外發(fā)射導(dǎo)管的靠近程度，從而與通道等的靠近程度的變化而變化的系統(tǒng)。紅外光源可以是脈沖式的或者是調(diào)制式的，以便可以通過監(jiān)視器或類似部件上的閃光的強(qiáng)度提供靠近程度的顯示。
不管采用哪種紅外探測器，本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是通過采用紅外光，使中間的血組織、海綿體等不會(huì)遮蔽輻射光，從而使令人遺憾的差錯(cuò)發(fā)生率如果不能消除也至少顯著地減少。
在一個(gè)可取實(shí)施例中，一個(gè)發(fā)射器控制電路控制供給發(fā)射導(dǎo)管的能量。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)安全檢測器放置在腸骨嵴的上面。該安全檢測器測定紅外發(fā)射管同它的控制電路之間的耦合的完整性和/或紅外發(fā)射光導(dǎo)的連續(xù)性，它實(shí)際上可以是在外科手術(shù)期間用的那個(gè)探測器，當(dāng)系統(tǒng)接通時(shí)，它正好監(jiān)測紅外發(fā)射。如果采用聲頻系統(tǒng)，則調(diào)整提供給紅外發(fā)射導(dǎo)管的能量，以便提供一個(gè)外科醫(yī)生所要求的樂音幅度。如果該安全檢測器沒有檢測到紅外發(fā)射，便發(fā)出一報(bào)警樂音。
如上所述，為了在外科手術(shù)期間定位輸尿管，將紅外探測器放置在手術(shù)部位上，當(dāng)外科醫(yī)生穿刺新區(qū)時(shí)要移動(dòng)紅外探測器。樂音幅度和/或頻率提供一些定位一根或幾根尿管所必需的指示。在這個(gè)可取的實(shí)施例中，一個(gè)紅外發(fā)射導(dǎo)管最好是插入兩根輸尿管中。
與其把紅外探測器插到手術(shù)部位，還不如把一個(gè)耦合在探測器上的光導(dǎo)插入該位置中?？梢圆捎?00μ或1000μ的光導(dǎo)，并使其經(jīng)過一個(gè)光耦合器耦合到紅外探測器上。
該紅外探測光導(dǎo)可以同用于切割的器械實(shí)行物理上的連接。例如，如果采用一個(gè)腹腔鏡的電灼器械，則可以利用紅外探測器系統(tǒng)防止所述器械在燒灼已經(jīng)緊密靠近輸尿管時(shí)增能，而在該器械增能時(shí)使紅外探測器不起作用，因?yàn)楸辉摕七^程產(chǎn)生的熱可能按其它方式使該器械無效。
把光導(dǎo)插入到待保護(hù)的器官內(nèi)，使光源朝向器官，可將該紅外光源和探測器的光導(dǎo)的位置顛倒過來，一個(gè)可見光源攝象機(jī)和監(jiān)測器可以同該系統(tǒng)結(jié)合使用，以便提供該器官的視頻顯示。
在此所用的“光導(dǎo)”一詞是指一個(gè)單根光管或一束光導(dǎo)纖維或兩者的組合。
通過結(jié)合附圖閱讀下述的一個(gè)可取實(shí)施例的描述，可以更清楚地了解本發(fā)明的上述的和其它的特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明人為了完成其發(fā)明所仔細(xì)思考的最好手段。附圖概述

圖1是導(dǎo)管和帶有控制器的光導(dǎo)管的縱剖視圖；圖2示出了一個(gè)具有不同長度的多根光導(dǎo)纖維的導(dǎo)管；圖3示出了一個(gè)局部剖視的插入輸尿管中的導(dǎo)管；
圖4示出了帶有檢測裝置的插入在兩個(gè)輸尿管中的導(dǎo)管；圖5是用于將光能供給光導(dǎo)的控制電路結(jié)構(gòu)圖；圖6是一種形式的紅外探測器電路圖；圖7是本發(fā)明的系統(tǒng)的方框圖；圖8示出了帶有紅外光導(dǎo)的光反射器的應(yīng)用；圖9示出了光導(dǎo)在系統(tǒng)的檢測裝置中的應(yīng)用；圖10示出了至一個(gè)電灼器械的一個(gè)光導(dǎo)同用于控制探測器和器械間關(guān)系的電路的物理連接；圖11示出了圖9中的探測器電路的方框圖；圖12示出了一個(gè)導(dǎo)管和一個(gè)排尿通道的一個(gè)例子的橫剖視圖；圖13示出一種布置，在該布置中探針和光導(dǎo)的位置相對(duì)圖3是顛倒的；圖14示出了用在圖13的裝置中的光導(dǎo)；圖15是帶有示在圖13中的探針的電子系統(tǒng)方框圖；圖16是帶有本發(fā)明光導(dǎo)的電子系統(tǒng)的方框圖；圖17示出了同用于在監(jiān)測器屏上顯示輸尿管的電視系統(tǒng)結(jié)合的圖13中的系統(tǒng)。發(fā)明的詳細(xì)說明“光導(dǎo)”一詞是指如圖1和2所示的發(fā)光結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在具體參看圖1，本發(fā)明的一個(gè)發(fā)射導(dǎo)管2由一個(gè)位于該發(fā)射導(dǎo)管內(nèi)的紅外發(fā)射光導(dǎo)4和一個(gè)由一個(gè)可變電源8(D&B Power，InC.，Mode1 F240-100)驅(qū)動(dòng)的紅外能光源6組成。能量經(jīng)過一個(gè)光耦合器3(Motorola MFOE-1102)進(jìn)入光導(dǎo)，該光導(dǎo)由聚合材料或玻璃材料(最好是ESKA SH-4001或SK-40纖維)制造，可以帶外皮，也可以不帶外皮，該光導(dǎo)可使紅外光以很少的衰減通過。光導(dǎo)4的在區(qū)10上的表面被拋光，以便使紅外光可沿周圍所有方向發(fā)射，經(jīng)過導(dǎo)管壁12進(jìn)入該環(huán)繞區(qū)，區(qū)10的長度根據(jù)該導(dǎo)管將用于何處而定。在所描述的應(yīng)用中，輸尿管的長度約30cm，該導(dǎo)管的全長一般為65cm、直徑為2.33mm，該光導(dǎo)約2m長。
參看圖8，為了提高光導(dǎo)4的發(fā)射效率，一個(gè)紅外反射器5使不是從區(qū)10散射的紅外光反射，使其反射回到區(qū)10，以便提供一個(gè)附加的紅外輻射，從而提高了系統(tǒng)的效率。
參看圖2，發(fā)射光導(dǎo)可以由很多不同長度的并且集中成束23的光纖21制成。每根光纖的端部25被切成一個(gè)角度，以便使光沿與導(dǎo)管長度成一定角度的方向從導(dǎo)管投射出來，借此以紅外光照射周圍的區(qū)域。所切的角度不必均勻，以便使紅外能量散布開和保證基本上完全覆蓋周圍區(qū)。待使用到一個(gè)探測器電路上的光纖的一端連接在Hewlett Packard制造的HFBR450/HFBR4511電纜連接器上。
參看圖3，導(dǎo)管2經(jīng)過尿道14和膀胱16插入到輸尿管18中，以便使紅外光經(jīng)過輸尿管壁射到周圍區(qū)上。紅外探測器20用來檢測來自紅外發(fā)射光導(dǎo)4的紅外能量的存在。傳輸?shù)焦饫w的能量不能超過20mv。
參看圖4，圖4示出了圖3的系統(tǒng)的一個(gè)改型，在圖4中，兩個(gè)導(dǎo)管2和2’各設(shè)置于一個(gè)輸尿管中，并且用同一紅外光源6經(jīng)過一個(gè)光分散束器22供給紅外光。除了采用兩根導(dǎo)管和一個(gè)光分散器外，基本系統(tǒng)是相同的?？墒?，在圖3中還示出了配有一個(gè)檢查鏡25的小型TV攝象機(jī)24，以便把被照明的輸尿管的象顯示在視頻監(jiān)測器26上。該圖象的強(qiáng)度是檢查鏡靠近紅外光源程度的函數(shù)。下面的討論將是顯而易見的，一個(gè)由于紅外光的調(diào)制產(chǎn)生的嘟嘟聲也可以被監(jiān)測器和紅外探測系統(tǒng)28播放出。
安全檢測器可以放置在靠近紅外發(fā)射導(dǎo)管位置附近的人體表面上，在輸尿管的情況下是放在腸骨嵴的上面。安全檢測器測定紅外發(fā)射導(dǎo)管同其控制電路之間的耦合的完整性和/或紅外發(fā)射光導(dǎo)的連續(xù)性。如果安全光導(dǎo)沒有檢測到紅外發(fā)射，則發(fā)出報(bào)警聲。如果安全檢測電路沒有檢測到紅外發(fā)射則發(fā)出報(bào)警聲，該安全檢測電路可以是與圖3中的檢測器電路相同的電路。
參看圖5，圖中示出了本發(fā)明采用的紅外發(fā)射器的方框圖。該發(fā)射器可以從電子器件供應(yīng)商店購置并且利用一個(gè)555集成定時(shí)器。一個(gè)6V電池30供給由參考數(shù)字32代表的時(shí)鐘電路555的電源，該定時(shí)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)同一個(gè)光導(dǎo)耦合的紅外源或輻射器34。
定時(shí)器32以大約800Hz的頻率調(diào)制發(fā)射信號(hào)，這個(gè)頻率可以通過一個(gè)連接在元件32的腳2和7之間并同一個(gè)618KΩ電阻串聯(lián)的電位器或可變電阻器36(2KΩ)來改變。調(diào)制信號(hào)的應(yīng)用可以降低系統(tǒng)對(duì)環(huán)境或外部的紅外能量的響應(yīng)，并提供一個(gè)專用于安全檢測器的信號(hào)。
在圖6中示出紅外探測器38和電路40。該紅外探測器也可以從電子器件供應(yīng)商店購買，其名稱為Motorola MFOD73紅外接收器。探測器38驅(qū)動(dòng)一個(gè)單晶體管(2N3904)放大器41，該放大器將一個(gè)信號(hào)提供給567(IC)樂音譯碼器42的第3腳，每當(dāng)檢測器38檢測到在其通帶寬范圍內(nèi)的頻率(在本例中為800Hz)，該譯碼器驅(qū)動(dòng)其輸出端高電平，使一個(gè)LED發(fā)光或使蜂鳴器44發(fā)聲。通過適當(dāng)?shù)姆糯?，便可以?67IC42從其腳8輸出驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)聲器。
圖7示出了圖5和圖6的系統(tǒng)的方框圖。發(fā)射器控制電路8驅(qū)動(dòng)把紅外光供給發(fā)射光導(dǎo)4或若干光導(dǎo)的紅外光源34。這個(gè)或這些光導(dǎo)向用參考數(shù)字46代表的人體內(nèi)部發(fā)射紅外光，然后被探測器38探測。探測器38可以位于體內(nèi)，如果采用檢查鏡25——攝象機(jī)24的結(jié)構(gòu)，則攝象機(jī)24可以放置在體外。該紅外探測器也可以放置在一個(gè)器械、內(nèi)窺鏡等的上面。
在圖4中一個(gè)檢查鏡25插入到手術(shù)區(qū)，以便將紅外光傳送到攝象機(jī)24，從而在監(jiān)測器上顯示信息。同樣，也可以采用紅外光導(dǎo)將紅外能量從手術(shù)區(qū)內(nèi)部射向身體外部的紅外探測器，參看圖9，可以借助一個(gè)用于把紅外能量耦合到一個(gè)紅外光檢測器54上的光耦合器52將一個(gè)紅外光導(dǎo)50安裝在其遠(yuǎn)離輸尿管的那一端上。
光導(dǎo)50通常可以傳輸在紅外波段內(nèi)的光，光導(dǎo)50的直徑為1000μm并打算插入到人體內(nèi)將紅外能量傳向體外的檢測器54。
在一個(gè)帶有腹腔鏡檢電灼器的例子中可以采用圖9的光導(dǎo)，參看圖10，一個(gè)電灼器56經(jīng)過一個(gè)探測器控制電路63由一個(gè)源58供給能量，控制電路63經(jīng)過光導(dǎo)59接收來自探測器68的一個(gè)信號(hào)而控制電灼器的激勵(lì)。
參看圖11，圖中示出了控制電路63的細(xì)節(jié)，一個(gè)紅外探測器68經(jīng)過一個(gè)紅外光探測電路70同一個(gè)電壓比較器66和一個(gè)揚(yáng)聲器晶體管開關(guān)64相連。電壓比較器66將來自電路70的電壓同一個(gè)參考電壓比較后在引線60上產(chǎn)生一個(gè)指示電路64的電壓電平與基準(zhǔn)電壓電平的比較值的信號(hào)。引線60同晶體管開關(guān)61和一個(gè)與門72相連，以便向它們提供一個(gè)輸入信號(hào)。與門72的輸出經(jīng)過反相器75供給揚(yáng)聲器開關(guān)64。揚(yáng)聲器開關(guān)64的輸出信號(hào)供給揚(yáng)聲器-揚(yáng)聲器電路74。
在手術(shù)期間，當(dāng)紅外光檢測器電路70的輸出電壓等于或超過在比較器66上的可變參考電壓時(shí)，供給電灼晶體管開關(guān)61的電流變?yōu)?，于是使電灼電源58和電灼器56之間開路，從而使電灼器56斷電，另外，只要紅外檢測器電路的電壓低于比較器上的可變參考電壓，在電灼電源和電灼器之間的電路始終是接通的。
參看與門72，當(dāng)供給該與門的兩個(gè)輸入電壓電平是高電平時(shí)，指示使用電灼器56，從紅外光電檢測器電路供給比較器的那個(gè)電壓低于閥值電壓，與門的輸出變?yōu)楦唠娖剑聪嗥?5的輸出為低電平，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器晶體管開關(guān)64斷開，因此揚(yáng)聲器的電瞬時(shí)斷開，一旦燒灼完成，供給揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器電路的電源便復(fù)位，可以利用檢測器來檢測導(dǎo)管的初始校正操作。
應(yīng)該指出的是，燒灼過程可能在燒灼器危險(xiǎn)地靠近輸尿管之前就產(chǎn)生足夠多的熱來關(guān)掉燒灼器。這個(gè)問題可以通過簡單地?cái)嚅_燒灼器來解決，在這種情況下，揚(yáng)聲器電路是工作的，在燒灼器太靠近輸尿管到不安全的程度時(shí)將發(fā)出聲音。
參看圖12，圖12示出一個(gè)具有排尿通道的導(dǎo)管76，該導(dǎo)管包括一個(gè)發(fā)射光導(dǎo)78和一個(gè)排尿通道80，在排尿通道80中的尿?qū)⑹雇ㄟ^該通道的紅外光能減少，可是一旦導(dǎo)管已經(jīng)進(jìn)入輸尿管中，尿流就處在偶然液滴的狀態(tài)下，從而使紅外光能的衰減降低，即使尿在分散的情況下也是如此。
參看圖13，圖中示出一種紅外光發(fā)射體和紅外檢測器的位置已經(jīng)顛到的布置。
光發(fā)射探針86接收來自下述的光源88的脈沖紅外能量。操縱探針86的端部90直到光檢測器92發(fā)出一個(gè)指示輸尿管94位置的可聽見的樂音為止。更具體地說一光纖的光導(dǎo)96位于定位在輸尿管94中的一個(gè)導(dǎo)管98中。該光導(dǎo)配備有檢測段100，檢測段100位于光導(dǎo)96的完全環(huán)繞光導(dǎo)周圍的縱向延伸區(qū)(20cm)上。
該光導(dǎo)將紅外能量引向一個(gè)檢測器99，如上所述，該檢測器99在它接收一定數(shù)值的能量時(shí)便發(fā)出一個(gè)可聽見的樂音，該樂音指出探針端90相對(duì)于器官(在此為輸尿管)的位置。
現(xiàn)在參看圖14，該光導(dǎo)包括一個(gè)具有一個(gè)遠(yuǎn)端104的光纖束102(見圖2)，遠(yuǎn)端104具有一個(gè)粗糙的(磨蝕或刻痕過的)表面(約20cm長)，使紅外光可以透射入該光纖束中，并沿光纖經(jīng)過一個(gè)光連接器106射到一個(gè)透明的塑料桿108，最后到達(dá)檢測電路中的光入口接收器110(MotorolaMLED73)，該檢測電路可以包括在圖16的電路中。在本發(fā)明的可取的實(shí)施例中，光導(dǎo)102是Mitsuibishi光纖ESKA SK40，而連接器是106AMP’S Optimatic Optica1 Connector 228087-1 。
圖15中示出了光源88的方框圖。參看圖15，一個(gè)被交流驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)壓器112通過通/斷開關(guān)114向一個(gè)脈沖發(fā)生器116提供一個(gè)+12V的穩(wěn)定電壓。脈沖發(fā)生器產(chǎn)生三角波或鋸齒波并驅(qū)動(dòng)一對(duì)光出口118和120。光120是作為把約5mv的紅外光能提供給探針86而例舉出的。光出口120把發(fā)出器116的脈沖電能轉(zhuǎn)換成加到探針上的脈沖紅外光能。探針86是與光導(dǎo)96相同的光導(dǎo)，但是探針86沒有粗糙區(qū)，因此只從探針86的端部發(fā)射光。這樣就提供了完全的電隔離。一個(gè)條形電源顯示器122被一個(gè)常規(guī)設(shè)計(jì)的顯示驅(qū)動(dòng)器124驅(qū)動(dòng)。該顯示器是一個(gè)發(fā)光的窄條；該顯示器具有9段以便指示發(fā)射能量的電平。
現(xiàn)在參看圖16，來自探測器光導(dǎo)96的光輸入一個(gè)把光能轉(zhuǎn)換為電能的光入口接收器110。再次提供一個(gè)完全的電隔離。接收器126的輸出經(jīng)過前置放大器130，濾波器132和直流后置放大器134傳至電壓控制的振蕩器128。前置放大器131將隔離的低噪聲調(diào)節(jié)電壓提供給前置放大器130。振蕩器128的輸出頻率是一個(gè)三角波，并且是放大器134的直流電壓輸出電平的函數(shù)，從而提供照射到光導(dǎo)96上的光的振幅的指示。
振蕩器128的輸出電壓順序通過正弦波變換器138，音量濾波網(wǎng)絡(luò)140和音頻放大器饋給揚(yáng)聲器136。而揚(yáng)聲器輸出的聲音是探針86靠近輸尿管程度的函數(shù)。下面具體地解釋上述的每個(gè)元件的確切功能前置放大器130在接收的脈沖光和從那些光源接收的背景光之間進(jìn)行鑒別，并使背景光衰減而使脈沖光信號(hào)放大。濾波器132包括一個(gè)峰值平均檢測器，該檢測器將前置放大過的信號(hào)分解成峰值分量和平均分量，而作為一個(gè)高通濾波器的直流后置放大器134加重在峰值(高頻)和平均值(低頻)信號(hào)分量之間的差。壓控振蕩器128將峰值和平均值分量之間的差變換成鋸齒波電壓，該鋸齒波電壓被正弦波變換器138變成正弦波。音量濾波網(wǎng)絡(luò)可以控制音量還可以降低低音。
還需要指出的是，這個(gè)差信號(hào)由壓控振蕩器提供給一檢測器顯示裝置，該顯示裝置驅(qū)動(dòng)一個(gè)條形指示器(例如在圖13中所示出的)現(xiàn)在參看圖17，圖中示出與一個(gè)照明裝置相結(jié)合的圖13的系統(tǒng)，該照明裝置由一個(gè)把光能提供給一個(gè)光導(dǎo)體152的腹腔鏡光源150構(gòu)成。該光導(dǎo)體利用來自光源150的沒有紅外分量的光照明一個(gè)外科手術(shù)場。來自手術(shù)區(qū)的光也透射過光導(dǎo)體152到一個(gè)腹腔攝象機(jī)154，該攝象機(jī)具有一個(gè)從一個(gè)三濾光片攝象機(jī)中的一片或幾片取下的紅外阻擋濾光片。攝象機(jī)154經(jīng)導(dǎo)線156把一個(gè)信號(hào)傳送給監(jiān)測器158，該監(jiān)測器在本實(shí)施例的情況下顯示輸尿管。
顯然，其它的一些紅外源被環(huán)繞在人體內(nèi)，但是利用一個(gè)供給光導(dǎo)的脈沖紅外光源排除了來自這些源的信號(hào)。
將探針86和光導(dǎo)152穿入體內(nèi)是通過通用的套管進(jìn)行的。探針86是用傳統(tǒng)的技術(shù)固定到為進(jìn)行外科手術(shù)而插入到人體內(nèi)的器械上的。
在有些情況下，例如在腫瘤腦外科中，需要一個(gè)點(diǎn)光源。在這時(shí)，探針只從其端部發(fā)射紅外光，并充當(dāng)腫瘤位置指示器的角色。
一旦給出上述的說明書，很多其它的優(yōu)點(diǎn)，改型和改進(jìn)對(duì)于本專業(yè)的普通技術(shù)人員將是顯而易見的。因此其它的改型，優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)將被認(rèn)為是本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種在外科手術(shù)或其它對(duì)人體的組成部分有傷害的侵入人體的手術(shù)期間定位或減少危險(xiǎn)的方法，在手術(shù)時(shí)有一個(gè)導(dǎo)管插入在所述的人體組成部分中，該方法包括下述步驟將一個(gè)導(dǎo)管插入到該人體組成部分內(nèi)；將一個(gè)具有一個(gè)發(fā)射紅外光部分的細(xì)長紅外光導(dǎo)插入該導(dǎo)管內(nèi)；將紅外光能引入該光導(dǎo)；借助測定從外科手術(shù)位置上的人體組成部分上發(fā)射的紅外輻射強(qiáng)度指示一個(gè)進(jìn)行的外科手術(shù)操作靠近該人體組成部分的程度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括將一個(gè)紅外探測器插入到該人體組成部分附近的外科手術(shù)開口中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括向一個(gè)位于正在經(jīng)歷外科手術(shù)的人體外部的紅外探測器供能；和將來自人體內(nèi)部和從該人體組成部分發(fā)射的紅外能傳向位于體外的紅外探測器。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括以一個(gè)可檢測的頻率調(diào)制該紅外光并產(chǎn)生一個(gè)指示該調(diào)制頻率的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括使不是從該光導(dǎo)發(fā)射的紅外光能從該光導(dǎo)的遠(yuǎn)端反射回來。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括向一個(gè)位于正在經(jīng)歷外科手術(shù)的人體外部的紅外探測器供能，和利用一個(gè)可插入人體內(nèi)的光導(dǎo)將紅外能量傳到該探測器上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于還包括將該光導(dǎo)物理地連接到可激勵(lì)的外科手術(shù)器械上，和利用一個(gè)紅外響應(yīng)電路，以便在所檢測的紅外能量電平超過預(yù)定電平時(shí)中斷外科手術(shù)器械的工作。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還包括在允許激勵(lì)該外科手術(shù)器械期間使該紅外響應(yīng)電路不起作用。
9.一種檢測手術(shù)操作與正在進(jìn)行外科手術(shù)的組織體相鄰的至少一個(gè)身體組成部分靠近程度的裝置，包括一個(gè)用于插入到一個(gè)人體組成部分中的導(dǎo)管；一個(gè)可插入該導(dǎo)管中并可沿其一段長度發(fā)光的光導(dǎo)；一個(gè)位于能使光能射入所述光導(dǎo)內(nèi)的位置上的光源；所述光導(dǎo)的位于人體組成部分中的一段，該段光導(dǎo)能發(fā)出橫切其長度的光能；一個(gè)位于能檢測到由該光導(dǎo)發(fā)射的紅外能量的位置上的紅外探測裝置；一個(gè)光探測器，和一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生裝置，它具有根據(jù)該探測器探測到的光能強(qiáng)度產(chǎn)生一個(gè)指示外科手術(shù)操作靠近該人體組成部分的程度的信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述光能是紅外光能，所述探測器是紅外探測器；所述紅外探測器的形狀使其能插入到在外科手術(shù)視覺范圍內(nèi)的人體中。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述紅外能源有一個(gè)用于產(chǎn)生一預(yù)定頻率的調(diào)制信號(hào)的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)產(chǎn)生裝置包括一個(gè)用于響應(yīng)該預(yù)定頻率調(diào)制的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于還包括一個(gè)用于提供一個(gè)人的感官可以感覺到的信號(hào)的響應(yīng)所述信號(hào)產(chǎn)生裝置的器件，所述信號(hào)是由所述信號(hào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的信號(hào)的強(qiáng)度的函數(shù)。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述的紅外能源包括一個(gè)用于產(chǎn)生約800Hz信號(hào)的組件。
15.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述光源是紅外光源，所述探測器是紅外探測器；所述紅外探測器位于體外，以及用于將在該人體組成部分附近的各個(gè)位置上探測到的紅外能量射向紅外強(qiáng)度探測器的裝置，所述強(qiáng)度是所述裝置同所述身體組成部分靠近程度的函數(shù)。
16.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于還包括一個(gè)位于所述光導(dǎo)的遠(yuǎn)離所述光源的那個(gè)端部上的紅外反射體，借此反射沒射回到發(fā)射區(qū)的紅外光。
17.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述紅外探測器位于體外，并且還包括另一個(gè)可插入到一手術(shù)視覺范圍內(nèi)以便將紅外光從身體內(nèi)一個(gè)區(qū)傳輸?shù)剿黾t外探測器的光導(dǎo)。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述另一光導(dǎo)可以在物理上同一個(gè)可激勵(lì)的器械進(jìn)行連接，并且還包括一個(gè)控制電路，該控制電路在作用到所述紅外探測器上的紅外能量超過一預(yù)定電平時(shí)禁止激勵(lì)所述外科手術(shù)器械，并且在所述外科手術(shù)器械被激勵(lì)時(shí)，禁止激勵(lì)所述紅外探測器。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述另一光導(dǎo)可以在物理上同一個(gè)用于插入到人體的外科手術(shù)器械相連接；該另一光導(dǎo)的可緊密靠近該外科手術(shù)器械的那端遠(yuǎn)離外科醫(yī)生的手。
20.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述光導(dǎo)包括一些具有不同長度的細(xì)光纖；這些光纖的端面被切成角度，借此使紅外光射出該導(dǎo)管。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于這些光纖以1mm至10mm的間隔結(jié)束在導(dǎo)管的發(fā)射區(qū)中。
22.一種在外科手術(shù)或其它有意侵入人體內(nèi)期間檢測一個(gè)器械同一個(gè)不同于待作手術(shù)的那個(gè)身體組成部分的身體組成部分的靠近程度的方法，包括將一紅外光源插入到該人體內(nèi)；將一紅外光導(dǎo)插入到該人體內(nèi)；將該光源和該光導(dǎo)之一插入到所述不同于待進(jìn)行手術(shù)的那個(gè)身體組成部分的人體組成部分中；確定光源和光導(dǎo)中的另一個(gè)的位置與該外科手術(shù)器械相對(duì)后一身體組成部分的位置之間的函數(shù)關(guān)系，以及指示所述光導(dǎo)和光源中的另一個(gè)同所述的后一個(gè)人體組成部分的靠近程度。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于將光源同一個(gè)待插入進(jìn)行手術(shù)的人體內(nèi)的外科手術(shù)器械進(jìn)行物理連接。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于為了提供一個(gè)可以同背景紅外能量區(qū)分開的信號(hào)而使光源為脈沖光源。
25.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于照射位于器官外的進(jìn)入身體內(nèi)的入口區(qū)，所述器官指的是該光源和光導(dǎo)之一已經(jīng)插入的那個(gè)器官；用紅外敏感的電視攝象機(jī)和監(jiān)測器監(jiān)測這個(gè)區(qū)。
26.一種用于探測一個(gè)器械同至少一個(gè)鄰近待作手術(shù)的人體組織的一個(gè)人體組成部分靠近程度的裝置，包括一個(gè)紅外能源；一個(gè)紅外探測器；一個(gè)用于將入射到上面的紅外光能引導(dǎo)到該紅外探測器上的光導(dǎo)；插入到靠近該人體組織的那個(gè)組成部分內(nèi)的該光源或光導(dǎo)中的一個(gè)；未插入人體組織內(nèi)的那個(gè)光源或光導(dǎo)相對(duì)于插入體內(nèi)的那個(gè)光源或光導(dǎo)的定位應(yīng)能使來自該光源的紅外能量入射到該光導(dǎo)上，以及用于產(chǎn)生指示該器械與該人體組織靠近程度的信號(hào)。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于還包括用于使該光變?yōu)槊}沖光的裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于該使光變?yōu)槊}沖光的裝置用于產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)包括一個(gè)用于產(chǎn)生一個(gè)由所述脈沖光的峰值和背景紅外光之間差值確定的信號(hào)的電路，以及用于產(chǎn)生一個(gè)具有由該信號(hào)幅度確定的頻率的電壓的裝置。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于還包括把該最后提到的電壓變換成正弦波的裝置，和一個(gè)用于接收該正弦波信號(hào)的聲音發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在外科手術(shù)期間在將導(dǎo)管(2)插入到人體的導(dǎo)管或器官(18)時(shí)防止切入人體的導(dǎo)管或器官的方法和裝置，該導(dǎo)管(2)有一個(gè)內(nèi)裝的紅外輻射器(4)并配有一個(gè)紅外探測系統(tǒng)(20)，紅外探測系統(tǒng)(20)產(chǎn)生一個(gè)可檢測的指示紅外探針靠近該導(dǎo)管或器官的信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1117707SQ94191160
公開日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1994年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月2日
發(fā)明者馬克·G·方特諾特 申請(qǐng)人:馬克·G·方特諾特