Патент на изобретение №2290055

(54) НЕЙРОНАВИГАЦИОННАЯ ЭНДОСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано при различных нейроэндоскопических операциях на центральной нервной системе, требующих точного проведения нейроэндоскопа по оптимальной траектории к заданной цели. Нейронавигационная эндоскопическая система включает нейронавигатор, референтную рамку, две цифровые камеры, навигационный зонд и троакар, при этом на рабочей части навигационного зонда посредством винта зафиксирована олива, а нейронавигатор выполнен с возможностью программного увеличения длины нейронавигационного зонда до длины троакара с нейронавигационным зондом и оливой, а ширины нейронавигационного зонда – до наружного диаметра троакара. Использование изобретения позволяет снизить риск смещения навигационной части относительно рабочей части устройства и опасности, связанной с потерей навигации при повороте эндоскопа. 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано при различных нейроэндоскопических операциях на ЦНС, требующих точного проведения нейроэндоскопа по оптимальной траектории к заданной цели.

Известна нейронавигационная система, содержащая нейронавигатор, референтную рамку, две цифровые камеры и навигационный зонд, например нейронавигационная система «Voyager SX” Marconi Medical Systems, Inc.

Вместе с эндоскопическим набором такая система может быть использована для нейроэндоскопии в том случае, если она поставлена в комплекте с универсальной навигационной насадкой и универсальной калибровочной станцией или последние приобретены дополнительно. В случае отсутствия универсальной навигационной насадки и универсальной калибровочной станции данная нейронавигационная система может быть использована только для открытых операций на головном и спинном мозге и стереотаксической биопсии, но не для эндоскопических операций.

Раскрытие изобретения

Предлагаемая нейронавигационная эндоскопическая система включает нейронавигатор, референтную рамку, две цифровые камеры и троакар с устанавливаемым в нем навигационным зондом, причем на рабочей части навигационного зонда посредством винта зафиксирована олива, а нейронавигатор выполнен с возможностью программного увеличения длины нейронавигационного зонда до длины троакара с нейронавигационным зондом и оливой, а ширины нейронавигационного зонда – до наружного диаметра троакара.

Предлагаемую нейронавигационную систему при отсутствии универсальной навигационной насадки и универсальной калибровочной станции можно использовать не только для открытых операций на головном и спинном мозге и стереотаксической биопсии, но и для эндоскопических операций. Предлагаемая система обеспечивает точную навигацию эндоскопического инструмента.

Нейронавигационный зонд состоит из навигационной насадки, конструктивно представляющей собой единое целое с рабочей частью зонда (насадка и рабочая часть неподвижно соединены). На рабочей части навигационного зонда посредством винта зафиксирована олива. Олива выполняется из твердого материала, устойчивого к агрессивным средам (например, из нержавеющей стали, сплава титана).

Наружный диаметр оливы соответствует внутреннему диаметру троакара; длина оливы с закругленной передней частью выполнена такой, чтобы обеспечить возможность надежного крепление оливы на рабочей части зонда. Передняя часть оливы выступает из троакара на 5-8 мм (для снижения травматизации мозговой ткани при проведении троакара с зондом через ткань мозга и для предотвращения попадания мозговой ткани во внутренние каналы троакара. Кроме того, олива стабилизирует положение рабочей части зонда в троакаре. При отработке длины оливы было учтено то обстоятельство, что удобно выставлять удлинение оливы в программе навигатора, например, на 30 мм, но не 32,7 мм, что будет пояснено ниже.

Размеры рабочей части навигационного зонда и оливы могут быть следующими: длина рабочей части зонда – 140 мм, ее диаметр – 3,5 мм, диаметр оливы – 5,5 мм, длина оливы – 40 мм. Олива фиксируется на рабочей части навигационного зонда погружным винтом с диаметром 2 мм, расположенным на расстоянии, например, 5 мм от верхнего края оливы. Для крепления оливы на рабочем конце зонда, который вставляется в оливу, она имеет внутренний канал диаметром 3,7 мм и глубиной 10 мм. Внутренний диаметр троакара – 5,6 мм, наружный – 6 мм, общая длина троакара – 165 мм.

Иллюстративный материал

Фиг.1. Нейронавигационная эндоскопическая система: нейронавигатор (1); две цифровые камеры (2), воспринимающие электромагнитное излучение в инфракрасном диапазоне (3), идущее от 4-х диодов (4); провода (5), связывающие элементы оптическо-локализационной системы с нейронавигатором; нейронавигационная часть (6) зонда с диодами; рабочая часть (7) зонда; олива (8); погружной винт (9).

Фиг.2. Нейронавигационный зонд, установленный в троакар: нейронавигационная часть (6) зонда; троакар (10); рабочая часть (7) зонда; олива (8).

Предлагаемая нейронавигационная эндоскопическая система создана на основе нейронавигационной системы (станции) ‘Voyager SX” Marconi Medical Systems, Inc. (США) в составе: нейронавигатор, референтная рамка, две цифровые камеры, навигационный зонд. Используется эндоскопический инструмент из эндоскопического набора. Станция работает в инфракрасном спектре. Нейронавигационный зонд предназначен для использования в открытых операциях на головном и спинном мозге в составе оптическо-локализационной системы нейронавигационной станции. Он используется для регистрации томографических данных головы пациента в нейронавигаторе и реальной головы пациента на операционном столе, для планирования доступа к заданной цели и во время проведения открытых операций на структурах центральной нервной системы с целью верификации месторасположения образования, его границ и проч.

В программном обеспечении нейронавигационной системы ‘Voyager SX” Marconi Medical Systems, Inc. (США) имеются опции, позволяющие увеличить длину и ширину виртуального инструмента (без изменения размеров реального инструмента) – с целью определения длины (глубины) до цели и ширины, например, шурупа в спинальной навигации. Данные опции не предназначены для виртуального представления изменения длины и ширины реального навигационного инструмента.

В данном изобретении указанные опции использованы по другому назначению, не предусмотренному инструкцией к ‘Voyager SX” Marconi Medical Systems, Inc., а именно – для программного увеличения длины (виртуального) нейронавигационного зонда до длины троакара с нейронавигационным зондом и оливой, а ширины (виртуального) нейронавигационного зонда – до наружного диаметра троакара.

Изменив размеры реального навигационного инструмента, авторы должны были обеспечить адекватное их представление в программной оболочке нейронавигатора, для чего обычно используют универсальную калибровочную станцию. Размеры рабочей части зонда должны были быть заменены на размеры троакара с выступающей из него передней частью оливы зонда. В отсутствие калибровочной станции для достижения указанной цели были использованы вышеуказанные опции, что Инструкцией к «Voyager» и указаниями по применению данных функций не предусмотрено.

Для этого в программной оболочке навигатора увеличивается длина зонда на величину разницы между длиной оливы и глубиной погружения в нее рабочего конца зонда (например, на 30 мм) и таким образом устанавливается соответствие (равенство) длины реального и виртуального инструмента. Ширина виртуального инструмента доводится до 6 мм, что соответствует наружному диаметру троакара. Расстояние от кончика навигационного зонда до переднего кончика оливы в предлагаемом устройстве сделано кратным 10 мм (и составляет, например, 30 мм) для удобства выставления виртуальных параметров в нейронавигаторе при коррекции размеров навигационного инструмента.

После коррекции метрических данных нейронавигационного инструмента нейрохирург может в интерактивном режиме контролировать местонахождение нейронавигационного инструмента на дисплее навигатора и проводить его по оптимальной навигационной траектории с точностью до 1 мм к заданной цели.

Система работает и используется следующим образом.

Накануне или утром перед операцией больному проводится спиральная компьютерная томография головного мозга с радиологическими метками, которые крепятся к коже головы пациента в области предстоящей операции в количестве 3-4 штук. Данные томографии по локальной сети переводятся в нейронавигатор. Затем осуществляется построение нейронавигационной модели головы пациента и планируется оптимальная траектория к заданной цели. После проведения общей анестезии голова больного закрепляется в жесткую раму Мейфилда, около головы к операционному столу крепится референтная рамка, которая задает постоянную систему координат относительно головы пациента. Далее проводится регистрация меток с помощью навигационного зонда на голове пациента с созданием активной навигационной модели в навигаторе. После обработки операционного поля планируется с помощью навигационного зонда оптимальное место для кожного разреза и трефинации. После разреза твердой мозговой оболочки, перед этапом проведения нейроэндоскопии на рабочую часть нейронавигационного зонда надевается олива и жестко фиксируется погружным винтом с помощью отвертки. Далее рабочая часть зонда с оливой устанавливается в троакар. Затем в программе нейронавигатора изменяют размеры виртуального инструмента: увеличивают длину, например, на 30 мм и ширину доводят до величины наружного диаметра троакара, равной, например, 6 мм. Проводится контроль положения нейронавигационного зонда с оливой, вставленного в троакар, относительно головы пациента. Для этого осуществляется произвольная установка кончика оливы в нескольких анатомических точках на коже и кости в проекции операционной раны с параллельным контролем визуальной картинки на дисплее. Далее хирург под нейронавигационным контролируемым в режиме реального времени наведением проводит троакар с навигационным зондом в заданную точку в головном мозге и жестко фиксирует троакар в фиксаторе Гринберга. Затем нейронавигационный зонд с оливой изымается из эндоскопического троакара и проводится этап стандартной нейроэндоскопии под видеомониторингом. В случае необходимости хирург может в любой момент операции убрать эндоскоп, повторно вставить в троакар нейронавигационный зонд с оливой и проконтролировать положение кончика оливы в глубине раны в режиме реального времени. После окончания эндоскопического этапа троакар вместе с эндоскопом убирают из раны, проводят тщательный гемостаз и послойное ушивание раны.

Таким образом, дополнение навигационного зонда оливой, обеспечившей жесткое соединение навигационного зонда с эндоскопическим инструментом (троакаром), позволило избежать необходимости приобретения универсальной навигационной насадки, соединяющей в других нейронавигационных эндоскопических системах навигационную часть с эндоскопическим инструментом (например, в аналоге).

В условиях, когда 1) эндоскопический инструмент не был откалиброван производителем заранее (как в прототипе), 2) отсутствовала универсальная калибровочная станция для калибровки эндоскопического инструмента, оказалось возможным «прописать» измененный навигационный зонд в навигационной системе, т.е. обеспечить точное соответствие между размерами реального инструмента и его виртуальным представлением и таким образом обеспечить точную навигацию.

Данное изобретение позволило использовать нейронавигационную систему «Voyager SX” Marconi Medical Systems, Inc. – при отсутствии в ее составе универсальной навигационной насадки и калибровочной станции – не только для открытых нейрохирургических операций, но и для проведения малоинвазивных эндоскопических операций.

Формула изобретения

Нейронавигационная эндоскопическая система, включающая нейронавигатор, референтную рамку, две цифровые камеры, навигационный зонд и троакар, отличающаяся тем, что на рабочей части навигационного зонда посредством винта зафиксирована олива, а нейронавигатор выполнен с возможностью программного увеличения длины нейронавигационного зонда до длины троакара с нейронавигационным зондом и оливой, а ширины нейронавигационного зонда – до наружного диаметра троакара.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Извещение опубликовано: 27.04.2009 БИ: 12/2009