專利名稱：注射套組的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注射套組的定位方法，應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)，脊髓硬脊膜外腔麻醉，組織辨識這些臨床手術(shù)，如術(shù)后止痛或是無痛分娩，腹腔手術(shù)中腸粘黏的判別腫瘤與正常組織的分辨等。
背景技術(shù)：
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目前臨床上多半必須依靠麻醉醫(yī)師的經(jīng)驗和技術(shù)來判斷穿刺針是否到達硬脊膜外腔。麻醉醫(yī)師通過手去感覺或者感受黃韌帶的阻力，以此當(dāng)作第一個重要的指標(biāo)。而黃韌帶的阻力隨著年紀(jì)、性別和體型等不同而不同，例如，年邁老人的黃韌帶彈性較差。不常運動的孕婦或肥胖的人，其黃韌帶組織所造成的阻力也可能較小。若再加上當(dāng)時的麻醉醫(yī)師手感狀況不佳，使醫(yī)師不容易感受并判斷，就可能穿破硬膜而導(dǎo)致手術(shù)失敗，造成病人在術(shù)后有頭痛等后遺癥。因此，期望能夠有一種有效的輔助偵測裝置，能以客觀的和科學(xué)的輔助判斷依據(jù)，幫助麻醉醫(yī)師在施行硬脊膜外腔麻醉時，除了依靠主觀的經(jīng)驗和技術(shù)之外，也能有其他更客觀的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，以增加輔助醫(yī)師偵測的正確性。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種注射套組的定位方法，利用一個可量化的評斷標(biāo)準(zhǔn)一偵測組織的光學(xué)特性，把組織受到不同波長照射后所得的反射光值或熒光值予以量化，以便改善施行手術(shù)或麻醉手術(shù)的精確度，并降低病人的手術(shù)風(fēng)險。于是，本發(fā)明提供了一種可提供針頭定位功能的注射套組的定位方法，其利用鑒別個體組織的不同光學(xué)特性來定位針頭，包括一個中空母針，用于穿刺個體組織；一個抽換式中空子針，其中心孔洞內(nèi)至少包含一條光纖，光纖之一端連至一光源及一光偵檢器，此子針是置放在前述中空母針內(nèi)；一個光偵檢器，用于偵測個體組織的光學(xué)特性；以及一個光源，提供前述光偵檢器所需的入射光源。本發(fā)明注射套組中的抽換式中空子針其內(nèi)的光纖為單條光纖、多心光纖束、Y型光纖束或是復(fù)數(shù)條光纖，此光纖是可讓自光源發(fā)出的光線傳達到子針尖端所刺到的組織，并將該組織的反射光傳達至光偵檢器。當(dāng)該光纖只有一束時，該單束光纖需同時作為傳導(dǎo)入射光及反射光的媒介；若該光纖數(shù)目大于一時，則可以將一部分的光纖設(shè)計為入射光的導(dǎo)入途徑，而另一部份則設(shè)計為反射光的導(dǎo)出途徑。由于不同的組織，因其組成成分的不同而會展現(xiàn)出不同的光學(xué)特性，例如，吸光值與反射光值在不同的入射光波長下均會有所不同，因此本發(fā)明注射套組中的光偵檢器利用這一原理，偵測個體組織在不同波長的反射光值或熒光值比值，以提供該組織態(tài)樣的信息來協(xié)助判定所述母針與子針尖端所到達的位置。進一步地，若是要將此注射套組應(yīng)用于硬脊膜外腔麻醉時，則根據(jù)本發(fā)明實際的研究發(fā)現(xiàn)，能夠用以判別針尖是否到達硬脊膜外腔的較佳反射光值比值是可由入射光波長為610nnT810nm中任一波長的反射光值除以入射光波長為400nnT600nm中任一波長的反射光值。而更進一步地，若以組織在入射光波長為610nnT810nm中任一波長時的反射光值除以入射光波長為400nnT600nm時的反射光值，則所得出的比值會較大而較有利于鑒別硬脊膜外腔的位置。但在實際應(yīng)用上，由于目前已有現(xiàn)成的低功率半導(dǎo)體雷射產(chǎn)品或高亮度發(fā)光二極管可發(fā)出波長為610nm-810nm中的其中一種波長和400nm-600nm中的其中一種波長的光源，因此采用此兩波長的入射光也會較為便利。本發(fā)明中的光偵檢器是可由使用者自行設(shè)定，使其在穿刺針針尖到達特定組織時，令其連接的警示器主動發(fā)出到位訊號，讓警示器能以閃光或是鳴聲來告知使用者。本發(fā)明注射套組中的抽換式子針當(dāng)其到達目標(biāo)組織時則可被抽出，并被一注射導(dǎo)管所置換，隨后在注射導(dǎo)管順利沿著母針?biāo)腿胧茉囌唧w內(nèi)后，母針也被移除，以完成注射導(dǎo)管的置放。前述注射導(dǎo)管為一般的注射導(dǎo)管，可將外來物質(zhì)如麻醉藥或生理食鹽水等液體注射入受試者體內(nèi)。 本發(fā)明所述利用鑒別個體組織的不同光學(xué)特性來定位注射針頭的方法，包括(a)將一含有光纖之抽換式子針插入一中空母針，組合成一穿刺套組；(b)將該光纖連接至一光源以及一光偵檢器，此光偵檢器是偵測個體組織的光學(xué)特性，用以提供該組織態(tài)樣的信息；以及(C)將所述穿刺套組插入個體，并通過光偵檢器所提供的組織態(tài)樣信息來判讀前述穿刺套組之尖端到達的位置。在所述定位注射針頭的方法中，該光偵檢器所偵測的光學(xué)特性為物質(zhì)在不同波長的反射光值比值，并且使用者可自行設(shè)定該光偵檢器，使其在判斷所述穿刺套組到達目標(biāo)組織時，能夠以聲光訊號或是其他警示方式告知使用者。在此之時，用戶即可將含有光纖的抽換式子針抽出并以一注射導(dǎo)管將其置換，隨后再將母針抽離，由此即可精確地將注射導(dǎo)管置放于受試者體內(nèi)的特定位置。此外，本方法也可以通過所述套組所揭露的各種組件來完成O


圖I為人體背脊朝外的縱剖面示意 圖2為光纖偵測方式示意 圖3為各組織反射光譜經(jīng)過對光源光譜的校正之后所得的結(jié)果示意 圖4為本發(fā)明單心光纖束型光偵檢器運作電路示意 圖5為本發(fā)明多心光纖束型光偵檢器運作電路不意圖。
具體實施例方式以下實施實例進一步說明本發(fā)明。由于不同組織因其組成成分之不同而會展現(xiàn)出不同的光學(xué)特性，例如吸光值與反射光值在不同的入射光波長下均會有所不同，因此利用這一原理，將傳統(tǒng)的硬脊膜外腔麻醉結(jié)合光學(xué)偵測法，來改善麻醉手術(shù)的精確度。圖I為人體背脊朝外(posterior)的縱剖面示意圖，脊椎骨并沒有繪入，但相關(guān)組織在解剖學(xué)上的相對位置以英文字母顯示。硬脊膜外腔麻醉的針以藍色尖錐表示。Periosteum membrane是脊椎骨的骨膜,在針的推進過程中不一定會碰到。實施例I :利用光學(xué)偵測組織態(tài)樣的注射套組在本發(fā)明注射套組中，母針是采用一般的針頭，為一中空設(shè)計，其內(nèi)可置入本發(fā)明的子針并相契合，母針尖端可穿刺入如皮膚、肌肉、脂肪或黏膜、黃韌帶等生物組織。子針同樣為一中空設(shè)計，但其中心則是置入光纖束，并在子針以光學(xué)膠將光纖與子針膠合，其針的外型磨成與母針相匹配的形狀，另端的光纖則接到光源與光偵檢器及必要的控制電路上。圖2為本發(fā)明的偵測方式示意圖，圖中光源210所發(fā)出的光線由透鏡220、230或適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置導(dǎo)入子針270中的光纖，照射于組織240上，而組織所反射的光線可由Y型光纖束的另一臂280傳輸至光偵檢器250，之后光偵檢器再將所偵測到的訊號傳輸至處理器260上，在處理器260上加以數(shù)據(jù)化，以提供用戶作為判斷依據(jù)。實施例2 :利用豬進行穿刺實驗
在pilot study (前瞻性研究)中，先將別人做小豬實驗且宰殺小豬后取下相關(guān)組織，以圖2的方式取得各不同組織的反射光譜。圖中光源為氙燈，透鏡將光源導(dǎo)入一顯微鏡的物鏡中，使光聚焦成一小點，導(dǎo)入一 Y形光纖束的一臂中。此光纖束之光纖排列如右下圖 中心淺色一束部分270為入射光路徑，周圍深色六束部分280為從組織的反射光路徑，從Y形光纖的另一臂出來進入一光譜儀。光譜儀將此組織反射光譜輸入計算機。圖3為各組織的反射光譜經(jīng)過對光源光譜的校正之后所得的結(jié)果。由圖3得知，在任一組織中若以650nm的反射光值除以532nm的反射光值，黃韌帶的比值都大于3，其余組織都小于2，由此，這就可以成為一個辨認識別黃韌帶位置的絕佳方法。在實際的實驗中，我們預(yù)期一但針進入硬脊膜外腔，此比值必然會突然下降(光會從硬脊膜表面反射，其比值小于2)，此時就可將針停止推進，因針尖已到達所要的空腔位置。這時便可將子針抽出，進行硬脊膜外腔導(dǎo)管的置放。圖3中，在實質(zhì)上，650nm對580nm的比值應(yīng)較650nm對532nm的比值為大一些，我們之所以選擇650nm和532nm波長的原因是有現(xiàn)成商業(yè)產(chǎn)品的低功率半導(dǎo)體雷射可用。實施例3 :光偵檢器之設(shè)計
圖4是將以上之結(jié)論作一個光電組件整合的偵測系統(tǒng)來實現(xiàn)我們的目的。圖4中的控制電路420是可控制兩組雷射，以650nm、532nm為例作相互反相的調(diào)變式脈沖輸出，也就是當(dāng)650nm雷射光源431開啟時，532nm雷射光源441便為關(guān)閉狀態(tài)(OFF State)，反之亦然。此兩組雷射光經(jīng)由光徑430、光徑440經(jīng)過分光鏡435后分成兩道光徑450與460。光在光徑450會經(jīng)透鏡或相當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)組件437進入光纖451被導(dǎo)進組織，經(jīng)反射后沿原路徑折返至透鏡或相當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)組件437、分光鏡436再反射至透鏡或相當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)組件438。透鏡或相當(dāng)?shù)闹鈱W(xué)組件438將光收集后送至光偵檢器472作前級放大后再傳至一般放大器473將訊號作濾波及放大。之后，便送至控制電路420作相關(guān)的訊號處理，最后以650 nm對530 nm的比值顯不在訊號顯不器410上。同時，在電路上也可設(shè)一警訊閥值，也就是當(dāng)650 nm對532 nm的比值超過3時，控制電路420便發(fā)出一種聲音警訊；當(dāng)此比值由3突然間下降低于2時，再發(fā)出另一警訊。前者是警示探針已達黃韌帶，后者警不探針已達硬脊膜外腔。在送650 nm或532 nm光至組織中之同時,分光鏡436也將其一部分的光藉反射鏡461導(dǎo)至另一個光偵檢器462并放大訊號，以作為光線強度的監(jiān)控。圖4的結(jié)構(gòu)與圖2不同，原因是在pilot study (前瞻性研究)中，我們用的是較粗的Y形光纖束。但在實際的麻醉子針，所要設(shè)計的光纖束無法象圖二中那樣分成多束穿入子針的空腔中。因此，我們將使用(a)單根塑料光纖，或(b)多心玻璃光纖束，的單一束光纖同時做入射及接收反射訊號的媒介。所以，在相關(guān)的光學(xué)組件的接口必須要鍍抗反射之膜才行。圖5是另一選擇，也就是在子針中之光纖數(shù)目大于一的情況下，我們可讓一部分的光纖僅僅只拿來作光源的導(dǎo)光，另一部分的光纖則拿來作組織反射光進入光偵檢器的導(dǎo)光。其工作原理與圖4相似。本發(fā)明主要的觀念是利用生物體各組織組成份的不同，各組織對不同波長的光線有不同的吸收與反射及熒光拉曼的光學(xué)特性，利用數(shù)個不同波段的光源透過光纖投射于生物組織上，判別組織的光學(xué)特性來辨識穿刺針在何種組織內(nèi)或是能精準(zhǔn)的在生物組織、器官的表面達成特定的定位目的，再進行特定的治療或是手術(shù)。該技術(shù)方案可以使用特定的光源照射組織，辨識組織血氧量，或是生物熒光，達到不良組織的辨別，精進診斷治療療的效果。
例如，以微創(chuàng)腹腔手術(shù)中腸粘黏為例，中年婦女大多數(shù)都有腸粘黏現(xiàn)象，在微創(chuàng)手術(shù)前必須先在腹部打個充氣孔，讓腹部充氣，方便手術(shù)進行。若醫(yī)生第一個孔打在腸沾黏處，此時腸子立刻破損，微創(chuàng)手術(shù)即失敗。病患馬上必須在腹部開大面積傷口，這不是醫(yī)生期望的。醫(yī)生若用使用本實施例所述技術(shù)方案，在鑿第一個打氣孔時就該技術(shù)，就可立即發(fā)現(xiàn)穿刺過程中訊號異常，有組織沾黏現(xiàn)象，那么通過更換穿孔位置既免除微創(chuàng)手術(shù)失敗的風(fēng)險。再例如，在急重癥急救中，醫(yī)師經(jīng)常會找不到病患表淺部位血管，使用本實施例所述技術(shù)方案，那么，通過觀察血管壁與肌肉組織之間的光學(xué)特性差異，即可快速分辨出血管的正確位置。又例如，特定藥物精準(zhǔn)投送到特定組織表面或是組織內(nèi)的應(yīng)用。特定藥物指標(biāo)靶藥物，奈米金球，熒光藥劑等，使用本發(fā)明實施例所述技術(shù)方案，通過將藥物投送至特定腫瘤上,長時間追蹤活體動物體內(nèi)腫瘤細胞的生長及對藥物治療的反應(yīng),甚至通過突光來標(biāo)記抗體、小分子藥物以觀察在動物體內(nèi)的分布和代謝。下面以硬脊膜麻醉為實際案例對本實施例技術(shù)方案加以詳細說明
硬脊膜麻醉(epidural anesthesia)是將局部麻醉劑注入硬脊膜外腔(epiduralspace)內(nèi)，把脊髓神經(jīng)做可逆性阻斷，以獲得麻醉效果的方法，也稱為硬脊膜阻斷術(shù)(epidural block)，這是外科手術(shù)常使用的半身麻醉方法之一。對于麻醉醫(yī)師而言，實行這種麻醉手術(shù)時，最關(guān)鍵的問題就是在于精確鑒別硬脊膜外腔的位置。首先以解剖生理的觀點來看，如圖I所示，硬脊膜外腔乃是介于硬脊膜(dural mater)和黃韌帶(Iigamentumflavum)之間的一個潛在腔，是一個極為窄小的空腔，也因此造成施行此麻醉時的偵測與定位之困難度。該空腔又因人的體型和年紀(jì)不同會有寬度不同的差異，正常來說，在腰部正中處最寬，其寬度為3 6mm,而在中胸部僅為1 5_。若不慎穿破硬膜,輕則會造成病人術(shù)后頭痛(post-dural puncture headache,PDPH)等后遺癥,重則有損害脊髓的危險，因此可知正確穿刺的重要性。本發(fā)明已經(jīng)被詳細地描述，并且有明顯的實例，任何在此領(lǐng)域中具備基本技巧的人都能夠使用它及做各種替代、修飾或改善，但很明顯地，這些都不能和本發(fā)明的精神及發(fā)明范圍分離。因此，應(yīng)了解到雖然已根據(jù)較佳實施例及任意的特點來具體揭示本發(fā)明，但是熟知此技藝者仍會修改和改變其中所揭示的內(nèi)容，諸如此類的修改和變化仍在本發(fā)明之申請專利范圍內(nèi)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種注射套組的定位方法，其特征在于，包括 (a)將一含有光纖的抽換式子針插入一中空母針，組合成一穿刺套組； (b)將該光纖連接至一光源以及一用于偵測個體組織的光學(xué)特性的偵檢器，此光偵檢器是偵測個體組織的光學(xué)特性以提供該組織態(tài)樣的信息；以及 (C)將前述穿刺套組插入個體，并通過光偵檢器所提供的組織態(tài)樣信息來判讀所述穿刺套組之尖端到達的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)特性是指物質(zhì)在不同波長的反射光值比值或是熒光光值比值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的方法，其特征在于，其使用人體，動物，生物，或是細胞的特定位置來實施投送藥物、組織的辨識。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，其中含有光纖的抽換式子針在母針到達特定組織位置時被抽出，并被一注射導(dǎo)管所置換，其中注射導(dǎo)管為一般注射導(dǎo)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述光偵檢器偵測到個體組織在不同波長反射光值比值或是熒光光值比值，以提供該組織態(tài)樣的信息來協(xié)助判定所述母針與子針尖端的定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或者5所述的方法，其特征在于，所述光源能提供兩種以上不同波長的光。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種注射套組的定位方法，包括將一含有光纖的抽換式子針插入一中空母針，組合成一穿刺套組；將該光纖連接至一光源以及一光用于偵測個體組織的光學(xué)特性的偵檢器，此光偵檢器是偵測個體組織的光學(xué)特性以提供該組織態(tài)樣的信息；以及將前述穿刺套組插入個體，并通過光偵檢器所提供的組織態(tài)樣信息來判讀所述穿刺套組之尖端到達的位置。本發(fā)明所述注射套組的定位方法，可精確地將注射導(dǎo)管置放于受試者體內(nèi)的特定位置。改善手術(shù)或麻醉手術(shù)的精確度，降低病人的手術(shù)風(fēng)險。
文檔編號A61B19/00GK102920512SQ20121045243
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者江臺安, 張寅 申請人:江臺安