DE60220540T2

DE60220540T2 - Gerät zur nadelführung

Info

Publication number: DE60220540T2
Application number: DE60220540T
Authority: DE
Inventors: Michael Brookline CHU; Armand Berkley MORIN; Barry North Easton GELLMAN; Josef Milford SLANDA
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: EP1453433A1; AU2002364534A1; US8057487B2; US7169155B2; WO2003051219A1; DE60220540D1; EP1453433B1; US20030114862A1; US20070135708A1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen zum Führen einer Nadel zu einem Ziel. Spezieller kann die Erfindung verwendet werden, um den Weg einer Nadel entlang einer ausgewählten Trajektorie bzw. Bahn in Richtung eines Ziels zu führen, das innerhalb eines Patienten angeordnet ist.
Hintergrundinformation
Es werden zahlreiche medizinische Verfahren bzw. Behandlungen durch kleine Bahnen durchgeführt, die innerhalb eines Gewebes eines Patienten ausgebildet sind. Diese Verfahren werden gewöhnlich als „minimal invasiv" bezeichnet. Um die Bahn auszubilden, die von außerhalb des Patienten zu einem Ziel innerhalb des Patienten verläuft, wird gewöhnlich in den anfänglichen Stadien eines Verfahrens eine Sonde eingebracht. Diese Sonde erstreckt sich von der Oberfläche der Patientenhaut zum Ziel innerhalb des Patientenkörpers. Später im Verfahren kann der von der Sonde gebildete Durchgang erweitert werden, um andere medizinische Vorrichtungen sowie medizinische Vorrichtungen von größerem Durchmesser, die für das Verfahren notwendig sind, aufzunehmen.
Gewöhnlich ist das Einbringen der Sonde ein zeitaufwendiges Verfahren. Die Sonde muss gewöhnlich unter Führung einer Energie-emittierenden medizinischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer Röntgenstrahlen-emittierenden Vorrichtung, und eines Fluoroskops genau positioniert werden. Die Röntgenenergie durchdringt den Patientenkörper und trifft auf einem Fluoroskopempfänger unterschiedlich auf. In Antwort darauf erzeugt der Fluoroskopempfänger elektronische Signale, die an einen Fluoroskopanzeigebildschirm übertragen werden. Signale, die vom Fluoroskopanzeigebildschirm empfangen wurden, regen fluoreszierendes Material wie beispielsweise Calciumwolframat an, um eine Bildschirmanzeige des Körpers und der Sonde zu erzeugen. Die Sonde wird auf der Fluoroskopanzeige sichtbar gemacht, während sie in den Patienten eintritt. Die Sonde erscheint auf dem Bildschirm, da sie es der Energie nicht gestattet, sie zu durchdringen (d. h. sie ist lichtundurchlässig für Röntgenenergie).
Die WO 00/64354 offenbart eine Nadelführungsvorrichtung des Standes der Technik.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt Vorrichtungen zum Führen einer Sonde wie beispielsweise einer Nadel oder eines anderen durchdringenden Objekts in einen Patienten bereit. Die Sonde wird entlang einer von vielen möglichen Trajektorien bzw. Bahnen in Richtung des Ziels gezielt und dirigiert. Das Ziel kann der menschlichen Sicht verborgen sein und könnte beispielsweise eine innere Struktur innerhalb des menschlichen Körpers sein. Es kann eine Trajektorie, die in Richtung des Ziels gerichtet ist, von vielen möglichen identifizierten Trajektorien ausgewählt werden und durch die Vorrichtung bereitgestellt werden. Eine ausgewählte Trajektorie kann einen Kontaktpunkt und eine Richtung des Kontakts der Sonde bezüglich des Ziels definieren und kann ferner einen Einbringungspunkt der Sonde bezüglich beispielsweise der äußeren Fläche eines menschlichen Körpers definieren. Der Einbringungspunkt der Sonde kann ein Ort entlang der Oberfläche des menschlichen Körpers sein, von wo aus die Sonde in Richtung des Ziels einzubringen und zu bewegen ist.
Die Erfindung kann mit einer sichtverbessernden Vorrichtung wie beispielsweise einer energieaussendenden Vorrichtung und einem Fluoroskop mit seiner sichtbaren Anzeige verwendet werden, um den Ort des Ziels zu identifizieren und den Einbringungspunkt und eine Trajektorie zum Dirigieren der Sonde in Richtung des Ziels zu bestimmen. Die Vorrichtung weist Abschnitte auf, die für ein nicht unterstütztes Auge sichtbar sind und/oder die auf einer Fluoroskopanzeige sichtbar sind. Diese Abschnitte können verwendet werden, um die Vorrichtung anzuvisieren. Die Erfindung erleichtert ferner die visuelle Bestätigung des Orts und der Bewegung der Sonde und/oder deren Kontakt mit dem Ziel, während die Sonde und/oder das Ziel der menschlichen Sicht verborgen sein können.
Die Erfindung ist definiert durch den angehängten Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Nadelführungsvorrichtung eine Basis, die eine Öffnung dort hindurch definiert, sowie eine Führungsplattform, die benachbart zur Öffnung angeordnet ist, die drehbar um eine Drehachse ist, die sich durch die Öffnung erstreckt. Ein gemeinsamer Punkt kann entlang der Drehachse angeordnet sein.
Die Nadelführungsvorrichtung umfasst einen Drehzapfen, der zumindest teilweise innerhalb der Führungsplattform angeordnet ist. Der Drehzapfen ist drehbar um eine Schwenkachse, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse ist. Der Führungsschaft ist zumindest teilweise innerhalb des Drehzapfens angeordnet. Der Führungsschaft erstreckt sich entlang einer Längsachse von einem ersten Ende des Führungsschafts zu einem zweiten Ende des Führungsschafts und die Längsachse schneidet mit der Drehachse am gemeinsamen Punkt. Der Führungsschaft kann ein strahlenundurchlässiges Material zwischen dem ersten Ende umfassen und ein Ort entlang des Führungsschafts kann normal bzw. senkrecht zur Längsachse beim gemeinsamen Punkt sein. Das strahlenundurchlässige Material kann sich zum Ort erstrecken, und der Ort kann unmittelbar benachbart zu einem Material angeordnet sein, das weniger strahlenundurchlässig als das strahlenundurchlässige Material ist. Die oben oder unten beschriebene Ausführungsform kann jedes beliebige der folgenden Merkmale aufweisen.
In manchen Ausführungsformen schneidet die Schwenkachse die Drehachse beim gemeinsamen Punkt. Gewisse Ausführungsformen können einen gemeinsamen Punkt aufweisen, der beim zweiten Ende des Führungsschafts angeordnet ist. Manche Ausführungsformen können einen Führungsschaft aufweisen, der eine Innenwand des Drehzapfens, eine Bohrung ausbildend, umfasst. Gewisse Ausführungsformen können einen Führungsschaft aufweisen, der zumindest teilweise innerhalb einer Innenwand im Drehzapfen, eine Bohrung ausbildend, angeordnet ist.
In manchen Ausführungsformen ist der Führungsschaft drehbar um die Drehachse und die Schwenkachse. Gewisse Ausführungsformen können einen gesamten Führungsschaft zwischen dem ersten Ende und dem Ort, umfassend das strahlenundurchlässige Material, aufweisen. Manche Ausführungsformen können einen Führungsstab aufweisen, der mit dem Drehzapfen verbunden ist, und der drehbar um die Drehachse und die Schwenkachse ist, um eine Drehbewegung an den Führungsschaft zu übertragen. Gewisse Ausführungsformen können eine Führungsstangensperrvorrichtung aufweisen, die verwendet, wird, um eine Bewegung des Drehzapfens zu verhindern.
In manchen Ausführungsformen kann die Vorrichtung ein Gitter umfassen, das um die Drehachse herum angeordnet ist. Gewisse Ausführungsformen können einen strahlenundurchlässigen Punkt umfassen, der nahe zur Führungsplattform angeordnet ist. Manche Ausführungsformen können ein strahlenundurchlässiges Liniensegment umfassen, das nahe der Führungsplattform angeordnet ist.
Die Vorrichtung umfasst einen Schaft, der mit der Basis verbunden ist. Der Schaft erstreckt sich entlang einer Schaftachse, die rechtwinklig zur Drehachse ist. Die Vorrichtung umfasst einen Außenrand, der um die Basis herum angeordnet ist, wo die Basis drehbar um die Schaftachse unabhängig vom Außenrand ist. Manche Ausführungsformen können ferner eine Außenrandsperrvorrichtung zum Verhindern einer Relativbewegung zwischen dem Außenrand und der Basis umfassen.
Ferner offenbart ist ein Verfahren zum Führen einer Nadel zu einem Ziel. Das Verfahren umfasst den Schritt des Positionierens einer Fluoro-Achse in einer ersten Fluoro-Position, die ein Ziel schneidet. Die Fluoro-Achse ist definiert durch einen Energieemitter bzw. -aussender bei einem ersten Punkt und einem Energieempfänger bei einem zweiten Punkt. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Auswählen eines Startpunkts auf einer Nadelführungsvorrichtung.
Die Nadelführungsvorrichtung umfasst eine Führungsplattform, die drehbar um eine Drehachse ist. Die Drehachse weist einen gemeinsamen Punkt entlang der Drehachse auf und ein Drehzapfen, der zumindest teilweise innerhalb der Führungsplattform angeordnet ist, ist drehbar um eine Schwenkachse, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse ist.
Die Nadelführungsvorrichtung umfasst ferner einen Führungsschaft, der zumindest teilweise innerhalb des Drehzapfens angeordnet ist, und der sich entlang einer Langsachse von einem ersten Ende des Führungsschafts zu einem zweiten Ende des Führungsschafts erstreckt. Die Längsachse schneidet mit der Drehachse beim gemeinsamen Punkt. Der Führungsschaft umfasst ein strahlenundurchlässiges Material zwischen dem ersten Ende und einem Ort entlang des Führungsschafts, der senkrecht zur Längsachse beim gemeinsamen Punkt ist. Das strahlenundurchlässige Material erstreckt sich zu dem Ort und der Ort ist unmittelbar benachbart zu einem Material angeordnet, das weniger strahlenundurchlässig als das strahlenundurchlässige Material ist. Der Startpunkt ist benachbart zur Drehachse angeordnet, und eine Ziellinie strahlt rechtwinklig von der Drehachse aus.
Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Positionieren der Führungsplattform in einer ersten Abbildungsposition, wo die Fluoro-Achse den Startpunkt schneidet. Als Nächstes folgt das Positionieren der Fluoro-Achse in einer zweiten Fluoro-Abbildungsposition, den gemeinsamen Punkt und das Ziel schneidend, und das Positionieren der Führungsplattform derart, dass die Ziellinie im Wesentlichen mit dem Startpunkt ausgerichtet ist, und dann das Positionieren des Führungsschafts derart, dass die Längsachse parallel mit der Fluoro-Achse in der zweiten Fluoro-Position ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Einbringen einer Nadel durch den Führungsschaft entlang der Längsachse. In der obigen Ausführungsform kann das Verfahren ferner den Schritt des Betrachtens einer Vorrichtung für die Anzeige einer sichtbaren Darstellung des strahlenundurchlässigen Materials zwischen dem Energieemitter und dem Energieempfänger umfassen.
In manchen Ausführungsformen des Verfahrens findet der Schritt des Positionierens der Führungsplattform derart, dass die Ziellinie im Wesentlichen mit dem Startpunkt ausgerichtet ist, vor dem Schritt des Positionierens der zweiten Fluoro-Position statt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung und exemplarische Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind spezieller in der folgenden Beschreibung beschrieben, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird. In den Zeichnungen beziehen sich dieselben und/oder ähnliche Bezugszeichen auf dieselben Teile überall in den verschiedenen Ansichten und Ausführungsformen. Ferner sind die Zeichnungen nicht zwingend maßstabsgetreu, wobei statt dessen der Schwerpunkt im Allgemeinen auf das Darstellen der Prinzipien der Erfindung gelegt wird.
1A ist eine schematische Endansicht einer exemplarischen Anordnung eines Patienten, medizinischer Ausrüstung und eines Mediziners.
1B ist eine schematische perspektivische Draufsicht der Anordnung von 1A.
2A ist eine schematische perspektivische Draufsicht einer Ausführungsform einer Nadelführungsvorrichtung.
2B ist eine Explosionsansicht der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2C ist eine schematische Draufsicht der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung, die eine Schwenkachse und eine Führungsplattform mit Schlitzen, angeordnet entlang ihrer oberen Oberfläche, zeigt.
2D ist eine schematische Draufsicht der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung, die eine obere Oberfläche und einen Mittelpunkt einer Grundplatte zeigt.
2E ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Muffenverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2F ist eine schematische Seitenansicht eines Handgriffs und eines Schafts eines Griffs der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2G ist eine schematische Endansicht einer vertikalen Platte des Muffenverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung
2H ist ein schematischer Querschnitt, entnommen im Allgemeinen entlang der Linie AAA-AAA in 2E eines Schlitzes des Muffenverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2I ist ein schematischer Querschnitt, entnommen im Allgemeinen entlang der Linie AAA-AAA in 2E der vertikalen Platte des Muffenverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2J ist ein schematischer Querschnitt, entnommen im Allgemeinen entlang der Linie AAA-AAA in 2E des Schlitzes und der in Eingriff stehenden vertikalen Platte des Muffenverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2K ist ein schematischer Querschnitt, entnommen im Allgemeinen entlang der Linie AAA-AAA in 2E des Schlitzes und der nicht in Eingriff stehenden vertikalen Platte des Muffenverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
2L ist eine schematische Ansicht eines äußeren Stabilisationsrands, der in eine Position verriegelt ist, die relativ zur Position der Grundplatte der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung ist.
2M ist eine schematische Teildraufsicht einer alternativen Ausführungsform eines Muffenverriegelungsmechanismus.
3A ist eine schematische Draufsicht einer Führungsplattform der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
3B ist eine schematische Seitenansicht eines Führungsschaftverriegelungsmechanismus der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
3C ist eine schematische Ansicht eines Schwenkzylinderabschnitts und eines Führungsschafts der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung.
3D ist eine schematische Ansicht eines Führungsplattformdurchgangs und eines gemeinsamen Punkts der in 2A gezeigten Ausführungsform.
4A ist eine schematische Draufsicht eines Abbildungsgitterabschnitts der in 2A gezeigten Ausführungsform.
4B ist eine schematische Draufsicht der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung, die die Führungsplattform ausschließt und die obere Oberfläche der Grundplatte, ein Abbildungsgitter aufweisend, zeigt.
4C ist eine schematische Draufsicht der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung, die das Abbildungsgitter, angeordnet unterhalb einer transluzenten Führungsplattform, zeigt.
5 ist eine schematische Draufsicht der Relativpositionierung der oberen und unteren Abschnitte der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung bezüglich mehrerer Calyxen einer rechten Niere eines Patienten, der in einer Position mit dem Gesicht nach unten liegt.
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung, die die relative Positionierung einer Referenzebene, eines Nadelführungsschafts, einer Nadeleinbringungstrajektorie und eines Ziels abbildet.
7 ist eine veranschaulichende Darstellung der Beziehung zwischen einem Nadeleinbringungsversatz, einer Tiefe des Ziels und eines Tiefenwinkels der Nadel einbringungstrajektorie.
8A ist eine schematische Seitenansicht vom Standpunkt des Mediziners von 1A der in 2A gezeigten Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung, positioniert entlang der äußeren Hautoberfläche des Patienten.
8B ist ein schematischer Frontalquerschnitt, entnommen entlang der Linie 8B-8B in 8A.
9A ist eine schematische Seitenansicht von einem Standpunkt des Mediziners von 1A, die die Bewegung eines Fluoroskopemitters und Fluoroskopempfängers entlang einer vertikalen X-Z-Ebene darstellt.
9B ist eine schematische Frontalquerschnittsansicht, die die Bewegung des Fluoroskopemitters und des Fluoroskopempfängers entlang einer vertikalen Y-Z-Ebene, wie in der Anordnung von 1A dargestellt, darstellt.
10A bis 10E stellen schematisch die Relativpositionierung des Abbildungsgitters, des Ziels und einer Fluoro-Achse dar, während die Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung von 2A verwendet wird, um eine Nadel in Richtung eines Ziels entlang einer gewählten Nadeltrajektorie zu führen.
11 ist eine schematische perspektivische Draufsicht der Achsen der Nadelführungsvorrichtung und des Fluoroskops.
12 ist eine schematische perspektivische Draufsicht der Nadelführungsvorrichtung, montiert auf einem starren justierbaren Gestell.
13A bis 13B sind verschiedene schematische perspektivische Seitenansichten der Nadelführungsvorrichtung, montiert auf einem flexiblen Gestell.
14A bis 14E sind schematische perspektivische Ansichten der Relativpositionierung des Abbildungsgitters, der Fluoro-Achse und des Ziels.
15A bis 15J sind schematische perspektivische Ansichten der Relativpositionierung des Abbildungsgitters, der Fluoro-Achse und des Ziels, während die Schritte zum Ausrichten des Führungsschafts in Richtung eines Ziels durchgeführt werden.
16A bis 16E sind schematische perspektivische Ansichten der Relativpositionierung des Abbildungsgitters, der Fluoro-Achse und des Ziels, während Schritte zum Ausrichten des Führungsschafts in Richtung eines Ziels unter Verwendung eines Führungspunkts, der entlang der Y-Achse des Abbildungsgitters angeordnet ist, durchgeführt werden.
Beschreibung
Die Erfindung ermöglicht es einem Mediziner, eine Sonde, wie beispielsweise eine Nadel oder ein anderes durchdringendes Objekt, in Richtung eines Ziels, angeordnet innerhalb des Körpers eines Patienten, zu führen. Die Sonde kann in Richtung eines Ziels entlang einer von vielen möglichen Trajektorien gezielt und dirigiert werden, wobei lebenswichtige Strukturen innerhalb des Patienten umgangen werden. Das Ziel kann für menschliche Sicht verborgen sein und könnte beispielsweise eine innere Struktur innerhalb des menschlichen Körpers sein. Eine Trajektorie, die in Richtung des Ziels gerichtet ist, kann von vielen möglichen Trajektorien ausgewählt werden, die von der Nadelführungsvorrichtung gemäß der Erfindung identifiziert und bereitgestellt werden. Eine ausgewählte Trajektorie kann einen Punkt des Kontakts und eine Richtung des Kontakts der Sonde bezüglich des Ziels definieren und kann ferner einen Einbringungspunkt der Sonde bezüglich beispielsweise der äußeren Oberfläche eines menschlichen Körpers definieren. Der Einbringungspunkt der Sonde kann ein Ort entlang der Oberfläche des menschlichen Körpers sein, von dem aus die Sonde in Richtung des Ziels einzubringen und zu bewegen ist.
Die Erfindung kann mit einer sichtverbessernden Vorrichtung wie beispielsweise einer energieaussendenden Vorrichtung und einem Fluoroskop mit seiner sichtbaren Anzeige verwendet werden, um den Ort eines Ziels zu identifizieren und um einen Einbringungspunkt entlang der äußeren Hautoberfläche des Patienten zu bestimmen, und um eine Trajektorie zum Dirigieren der Sonde in Richtung des Ziels zu bestimmen. Die Nadelführungsvorrichtung weist Abschnitte auf, die für ein nicht unterstütztes Auge sichtbar sind und/oder die auf einer Fluoroskopanzeige sichtbar sind. Die Nadelführungsvorrichtung kann als ein Referenzpunkt agieren, der sichtbar für ein nicht unterstütztes Auge ist und sichtbar auf einer Fluoroskopanzeige ist. Diese Abschnitte können verwendet werden, um die Nadelführungsvorrichtung in Richtung eines Ziels zu positionieren und zu zielen. Die Erfindung erleichtert ferner die visuelle Bestätigung des Orts und der Bewegung der Sonde und/oder ihres Kontakts mit dem Ziel, während die Sonde und/oder das Ziel für menschliche Sicht verborgen sein können.
Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Erfindung können einen Mediziner in vielerlei Hinsicht unterstützen. Beispielsweise können sie die Anzahl der Male Reduzieren, die ein Mediziner eine Sonde in einen Patienten beim Versuch, ein Ziel zu lokalisieren, einführt (und können die Länge der Zeit, die solch ein Vorgang benötigen könnte, reduzieren). Die Erfindung stellt ein schrittweises Verfahren an einen Mediziner bereit. Zusätzlich halten die Vorrichtungen und Verfahren der Erfindung die Hände des Mediziners außerhalb der Röntgenenergie, die in Verbindung mit dem Fluoroskop erzeugt wird, was Gesundheitsrisiken für den Mediziner reduziert. Darüber hinaus ist ein Verfahren gemäß der Erfindung aufgrund seiner schrittweisen Natur zugänglich für die Schulung von Medizinern bei der Verwendung der Vorrichtungen des Erfinders. Ferner können die Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Erfindung das Dirigieren einer Sonde in Richtung eines Ziels von einem dreidimensionalen Problem zu einem "zweidimensionalen" Problem vereinfachen, wenn auf einer Fluoroskopanzeige betrachtet. Ferner gestatten es die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung, dass ein Mediziner eine Triangulationstechnik anwendet, um eine Sonde während der Einbringung zu betrachten.
Bezugnehmend auf 1A bis 1B ist eine spezielle Anordnung von medizinischer Ausrüstung zum Zwecke der Darstellung der Umgebung gezeigt, in der die Erfindung vorliegen und verwendet werden kann. Andere Anordnungen sind möglich. Ein Patient liegt auf einem Operationstisch 112 nahe einem Mediziner 108. Der Operationstisch 112 weist eine lange und eine kurze Dimension auf. Der Mediziner 108 ist dem Patienten zugewandt und die Füße des Patienten liegen zur linken Seite des Mediziners 108.
Ein Fluoroskop 100 umfasst einen Fluoroskopträger 114, eine Drehachse 115, einen Fluoroskoparm 106, einen Fluoroskopemitter 102, einen Fluoroskopempfänger 104 und eine Fluoroskopanzeige 116. Das Fluoroskop 100 ist auf der Seite des Patienten 110 gegenüber vom Mediziner 108 angeordnet. Das Fluoroskop 100 wird vom Mediziner 108 verwendet, um die physischen Strukturen, die sich innerhalb des Patienten 110 befinden, zu visualisieren. Der Fluoroskopemitter 102 richtet eine Säule von Röntgenenergie 122 in Richtung des Fluoroskopempfängers 104. Diese Säule von Röntgenenergie 122 weist typischerweise einen kreisförmigen Querschnittsbereich mit einem Durchmesser von ca. sechs Inch auf.
Der Fluoroskopempfänger 104 empfängt und erfasst die Röntgenenergie, die vom Fluoroskopemitter 102 emittiert wird, und misst die Intensität der Röntgenenergie, die vom Fluoroskopemitter 102 empfangen wird. Der Fluoroskopempfänger 104 überträgt elektronische Signale, die die gemessene Intensität der empfangenen Röntgenenergie darstellt, an einen Fluoroskopanzeigebildschirm 116. Die Röntgenenergie, die vom Fluoroskopempfänger 116 empfangen wird, regt Material wie beispielsweise Kalziumwolframat an. Die gemessene Intensität der Anregung des Kalziumwolframats repräsentiert die gemessene Intensität der empfangenen Röntgenenergie, die vom Fluoroskopempfänger 104 empfangen wird. Der Fluoroskopempfänger 104 wandelt die Anregung des Kalziumwolframats in elektronische Signale um und überträgt diese elektronischen Signale an die Fluoroskopanzeige 116. Die Fluoroskopanzeige 116 ist ein Monitor, der eine visuelle Darstellung des Körpers des Patienten 110 und der Sonde bereitstellt. Die Sonde wird auf der Fluoroskopanzeige 116 visualisiert, wenn sie in den Patienten eintritt.
Der Fluoroskoparm 106 kann an den Fluoroskopemitter 102 und dem Fluoroskopempfänger 104 in einer Weise befestigt sein, die sicherstellt, dass vom Fluoroskopemitter 102 emittierte bzw. ausgesendete Röntgenenergie in Richtung des Fluoroskopempfängers 104 gerichtet und von diesem erfasst wird. Eine Linie, die innerhalb des Fluoro-Strahls 122 angeordnet ist und sowohl den Fluoroskopemitter 102 als auch den Fluoroskopempfänger 104 schneidet, wird als eine Fluoro-Achse 124 bezeichnet. In dieser Ausführungsform ist die Fluoro-Achse 124 beim Zentrum des Querschnitts des Fluoro-Strahls 122 angeordnet. Wenn der Fluoroskoparm 106 neu positioniert wird, wird die Richtung und die Position der Fluoro-Achse 124 innerhalb eines dreidimensionalen Raums verändert.
Wenn die Röntgenenergie durch gewisse Arten von Materie passiert, wird sie in der Intensität verringert oder abgeschwächt. Die Röntgenstrahlenabschwächungseigenschaften der verschiedenen Arten von Materie variieren. Beispielsweise verringert Luft nicht signifikant die Röntgenstrahlenintensität. Fleisch und anderes weiches Körpergewebe reduzieren die Röntgenstrahlenintensität mehr als Luft, jedoch weniger als Knochengewebe. Wie hierin verwendet, meint der Begriff "strahlenundurchlässig" eine Substanz, die zumindest teilweise eine Transmission (durch Blockieren, Reflektieren, Absorbieren, Brechen und/oder beliebige ähnliche Phänomene) von zumindest einem Typ an elektromagnetischer Strahlung derart verhindert, dass ein Bild der Substanz auf einer Anzeige, wie beispielsweise einer Fluoroskopanzeige 116, erscheinen wird. Bismutsubcarbonat und Edelstahl sind Beispiele eines strahlenundurchlässigen Materials. Ferner dient jede beliebige Art von Metall, die biokompatibel ist, oder Metall, das mit einem biokompatiblen Kunststoff bedeckt ist, als ein strahlenundurchlässiges Material. Ferner kann eine strahlenundurchlässige Tinte gedruckt oder aus Lagenmaterial ausgestanzt werden, um strahlenundurchlässige Markierungen zu bilden.
Die Fluoroskopanzeige 116 stellt visuell die Intensität der Röntgenenergie, die vom Fluoroskopempfänger 104 vom Fluoroskopemitter 102 empfangen wird, dar. Die Intensität der Röntgenenergie, die bei jedem beliebigen Punkt innerhalb des Querschnittsbereichs des Fluoro-Strahls 122 empfangen wird, zeigt die Abschwächungseigenschaften von beliebiger Materie an, durch die die Röntgenenergie zwischen dem Fluoroskopemitter 102 und dem Fluoroskopempfänger 104 hindurchgetreten ist. Strahlenundurchlässiges Material reduziert signifikant die Intensität der Röntgenenergie, die dort hindurch passiert und erzeugt einen wahrnehmbaren Effekt auf dem Bild der Fluoroskopanzeige 116.
Beispielsweise, wenn das Material die Röntgenstrahlentransmission blockiert, wird ein "Schatten" des Materials auf der Fluoroskopanzeige 116 gezeigt. Transparente Materialien erzeugen keinen wahrnehmbaren Effekt auf dem Anzeigebild 116 und sind in der Fluoroskopanzeige 116 im Wesentlichen nicht vorhanden. Materialien, die für das menschliche Auge sichtbar sind, können in der Fluoroskopanzeige 116 unsichtbar sein. Beispielsweise ist das Äußere des Körpers des Patienten, wie durch die Konturen der Oberfläche der Haut definiert, für das menschliche Auge sichtbar, ist jedoch nicht im Wesentlichen strahlenundurchlässig.
Eine Nadelführungsvorrichtung 126 wird vom Mediziner 108 verwendet, um eine Nadel in Richtung eines Ziels entlang einer Nadeleinbringungstrajektorie, die vom Mediziner 108 gewählt wird, zu zielen und zu führen. Die Nadelführungsvorrichtung 126 ist zumindest teilweise aus strahlenundurchlässigem Material konstruiert und ist in der Fluoroskopanzeige 116 sichtbar, wenn sie innerhalb des Fluoro-Strahls 122 positioniert ist. Das Ziel befindet sich typischerweise innerhalb des Patienten 110 und der Mediziner 108 verwendet sein Wissen bezüglich der relativen Positionierung der Nadelführungsvorrichtung 126 und der Fluoro-Achse 124, um eine Nadel in Richtung des Ziels zu zielen und zu führen.
Zum Zwecke der Darstellung des Betriebs der Nadelführungsvorrichtung 126 werden X-, Y- und Z-Achsen 130 verwendet, um die Position der Fluoro-Achse 124 bezüglich der Position der Nadelführungsvorrichtung 126 zu beschreiben. Die X- und Y-Achsen sind geometrische Linien in einem dreidimensionalen Raum, die im Wesentlichen horizontal zur Oberfläche der Erde (und im Wesentlichen horizontal bezüglich des Tischs 112), rechtwinklig zueinander und rechtwinklig zur Richtung der Schwerkraft sind.
Die horizontale Ansicht dieser Figur ist im Wesentlichen parallel zur X-Achse und im Wesentlichen rechtwinklig zur Y-Achse und zur vertikalen Z-Y-Ebene gerichtet. Die Y-Achse ist eine geometrische Linie im dreidimensionalen Raum, die horizontal zur Oberfläche der Erde und im Wesentlichen parallel zu einer geometrischen Linie, die den Mediziner 108 und den Patienten 110 schneidet, ist. Diese Linie ist ferner im Wesentlichen parallel zur kurzen Dimension des Operationstischs 112. Die X-Achse ist rechtwinklig zur Y-Achse und ist im Wesentlichen parallel zur langen Dimension des Operationstischs 112. Die Z-Achse ist parallel zur Richtung der Schwerkraft und rechtwinklig zu sowohl der X- als auch der Y-Achse.
Der Fluoroskoparm 106 kann um die Y-Achse wie vom Richtungspfeil GG angedeutet gedreht werden. Diese Drehung bewirkt, dass sich der Fluoroskopemitter 102, der Fluoroskopempfänger 104 und die Fluoro-Achse 124 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn von der Betrachtungsperspektive des Mediziners 108, wie in den 1A bis 1B gezeigt, drehen.
Der Fluoroskoparm 106 kann ferner um die X-Achse in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Richtungspfeil HH angezeigt, gedreht werden. Wenn der Fluoroskoparm 106 in die X-Achse in Richtung des Uhrzeigersinns bewegt wird, bewegt sich der Fluoroskopemitter 102 näher zum Mediziner 108 hin, während sich der Fluoroskopempfänger 104 weiter vom Mediziner 108 weg bewegt. Wenn der Fluoroskoparm 106 um die X-Achse in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird, bewegt sich der Fluoroskopemitter 102 weiter vom Mediziner 108 weg, während sich der Fluoroskopempfänger 104 näher zum Mediziner 108 hin bewegt.
Bezugnehmend nun auf 1B ist die Betrachtungsperspektive nach unten und parallel zur Z-Achse und rechtwinklig zur horizontalen X-Y-Ebene dieser Anordnung, wie durch die X-, Y- und Z-Achsen 132 angezeigt, gerichtet. Die Drehung des Fluoroskoparms 106 um die X-Achse ist durch die Richtungspfeile HH gezeigt. Die lange Dimension oder Länge des Operationstischs 112 ist parallel zur X-Achse. Der Kopf des Patienten 110 liegt in Richtung der positiven Richtung der X-Achse, während die Füße des Patienten 110 in Richtung der negativen Richtung der X-Achse liegen. Eine veranschaulichende Draufsicht einer Ausführungsform der Nadelführungsvorrichtung 126 ist ebenfalls gezeigt.
Bezugnehmend nun auf die 2A bis 2D und 3A bis 3D umfasst die Nadelführungsvorrichtung 126 eine Führungsplattform 230 mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche. Die Führungsplattform 230 weist eine Öffnung 242 auf, die sich dort hindurch erstreckt, und ist an eine Grundplatte 220 befestigt. Die Führungsplattform 230 und die Grundplatte 220 sind typischerweise aus (einem) Material(ien) konstruiert, das/die visuell transparent und nicht im Wesentlichen strahlenundurchlässig ist/sind. Eine derartige Konstruktion erlaubt es, dass die äußere Hautoberfläche des Patienten 110 unterhalb der Nadelführungsvorrichtung 126 beim Positionieren auf der äußeren Hautoberfläche des Patienten 110 zu sehen ist.
Die Führungsplattform 230 kann mit einer Reibungspassung zwischen ihr und der Grundplatte 220 befestigt werden. Die Führungsplattform 230 ist drehbar um die Drehachse 228 in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Richtungspfeil CC angezeigt (am besten in den 2B und 2C zu sehen), relativ zur Position der Grundplatte 220. In dieser Ausführungsform ist die Drehachse 228 im Wesentlichen rechtwinklig zur oberen Oberfläche der Grundplatte 220 und zur oberen Oberfläche der Führungsplattform 230. Die Führungsplattform 230 ist typischerweise von der Grundplatte 220 abnehmbar, muss jedoch nicht abnehmbar sein. Nach dem Entfernen der Führungsplattform 230 wird die obere Oberfläche der Grundplatte 220 freigelegt (am besten in den 2B und 2D zu sehen).
Die Grundplatte 220 agiert teilweise als ein Unterbau für die Führungsplattform 230. Die Grundplatte 220 weist eine untere Oberfläche und eine obere Oberfläche auf. Die obere Oberfläche grenzt an die untere Oberfläche der Führungsplattform 230 an. Die Grundplatte 220 weist eine Öffnung 202 auf, die sich durch das Zentrum von sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche der Grundplatte 220 erstreckt. Die Drehachse 220 erstreckt sich durch die Öffnung 202 bei einem Mittelpunkt 280 (am besten in 2D zu sehen). Die untere Oberfläche der Führungsplattform 230 ist benachbart der Öffnung 202 angeordnet.
Ein Schwenkzylinder 234 befindet sich oberhalb der Grundplatte 220 und innerhalb der Führungsplattform 230. Der Schwenkzylinder 234 weist eine gekrümmte äußere Oberfläche auf. In dieser Ausführungsform stellen die Schlitzöffnungen 244, 246 (am besten in 2C zu sehen) (gemeinsam als Öffnung(en) 242 bezeichnet) in der oberen Oberfläche der Führungsplattform 230 teilweise die gekrümmte äußere Oberfläche des Schwenkzylinders 234 bloß. In anderen Ausführungsformen ist die gekrümmte äußere Oberfläche teilweise oder vollständig durch die eine oder die mehreren Öffnungen in der oberen Oberfläche der Führungsplattform bloßgestellt bzw. exponiert.
Eine Öffnung 207 ist entlang des Umfangs der Grundplatte 220 und benachbart des äußeren Stabilisationsrands 208 angeordnet. Der Mediziner 108 kann seinen/ihren Finger einführen, um die äußere Haut des Patienten zu berühren. Dieses Merkmal gestattet es, dass der Mediziner 108 den Ort der Nadelführungsvorrichtung 126 bezüglich einer Körperstruktur verifiziert. Beispielsweise kann der Mediziner 108 den Ort einer Rippe eines Patienten verifizieren. Ein Spalt 206, der zwischen der Grundplatte 220 und dem äußeren Stabilisationsrand 208 angeordnet ist, gestattet auch einen Zugang des Fingers des Mediziners 108, während die Nadelführungsvorrichtung 126 positioniert wird.
Der Schwenkzylinder 234 weist ferner zwei flache und kreisförmige äußere Oberflächen 308a, 308b (am besten in den 3A und 3C zu sehen) auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zur oberen Oberfläche der Führungsplattform 230 in dieser Ausführungsform sind. Jede flache und kreisförmige äußere Oberfläche 308a, 308b weist einen Mittelpunkt 310a, 310b (jeweils) auf. Der Schwenkzylinder 234 erstreckt sich entlang einer Schwenkachse 222 durch die Mittelpunkte 310a, 310b. Die Schwenkachse 222 ist im Wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse 228.
Der Schwenkzylinder 234 ist um die Schwenkachse 220 drehbar, wie durch den Pfeil AA (am besten in 2C zu sehen) gezeigt. Ein Führungsschaft 232 und eine Führungsstange 236 sind jeweils mit dem Schwenkzylinder 234 an deren distalen Enden verbunden. In gewissen Ausführungsformen können der Führungsschaft 232 und/oder die Führungsstange 236 zumindest teilweise innerhalb einer Bohrung des Schwenkzylinders 234 angeordnet sein. Der Führungsschaft 232 passt in eine Bohrung durch den Schwenkzylinder 234. Eine Schlitzöffnung 244 bildet eine Öffnung in der oberen Oberfläche der Führungsplattform 230, um einer Bewegung der Führungsstange 236 Rechnung zu tragen. Ein zweiter Schlitz 246 bildet eine Schlitzöffnung in der oberen Oberfläche der Führungsplattform 230, um einer Bewegung des Führungsschafts 232 Rechnung zu tragen.
Die Drehbewegung des Schwenkzylinders 234 wird sowohl auf den Führungsschaft 232 als auch die Führungsstange 236 derart übertragen, dass wenn der Schwenkzylinder 236 sich um die Schwenkachse 222 dreht, sowohl der Führungsschaft 232 als auch die Führungsstange 236 sich um die Schwenkachse 222 drehen. Der Führungsschaft 232 und die Führungsstange 236 können bei vielen Winkeln relativ zur oberen Oberfläche der Grundplatte 220 und/oder der oberen Oberfläche der Führungsplattform 230 positioniert werden. Zusätzlich, wenn die Führungsplattform 230 sich um die Drehachse 228 dreht, dreht sich der Schwenkzylinder 234 gemeinsam mit dem Führungsschaft 232 und der Führungsstange 236 ebenfalls um die Drehachse 228. Folglich kann die Schwenkachse 222 um die Drehachse 228 gedreht werden.
Bei der Verwendung kann ein Mediziner die Führungsstange 236 um die Schwenkachse 222 bewegen, um eine Drehbewegung auf den Führungsschaft 232 über den Schwenkzylinder 234 zu übertragen. Eine Bewegung der Führungsstange 236 ermöglicht es, dass der Mediziner 108 die Position des Führungsschafts 232 justiert, ohne direkt den Führungsschaft 232 handzuhaben. Der Führungsschaft 232 liegt typischerweise innerhalb des Fluoro-Strahls 122, wenn die Nadelführungsvorrichtung 126 in Verwendung ist. Dieses Merkmal hilft dem Mediziner beim Vermeiden von Gesundheitsrisiken, die mit dem Ausgesetztsein gegenüber Röntgenstrahlung des Fluoro-Strahls 122 bei der Verwendung der Nadelführungsvorrichtung 126 verbunden sind. Zusätzlich kann die Führungsstange 236 als ein Griff verwendet werden, um die Drehposition der Führungsplattform 230 um die Drehachse 228 zu justieren.
Die Führungsstange 236 weist einen Mechanismus auf, der die Position des Schwenkzylinders 234 um die Schwenkachse 220 verriegelt (am besten in 3B zu sehen). Das distale Ende der Führungsstange 236 ist mit einem Gewinde 247 versehen, um mit einer zumindest teilweise mit einem Gewinde versehenen Bohrung in Eingriff zu stehen, die sich durch den Schwenkzylinder 234 erstreckt. Wenn die Führungsstange 236 um ihre Achse 326 wie durch den Pfeil DD gezeigt gedreht wird, wird sie in die Bohrung des Schwenkzylinders 234 hinein und dort hindurch gezogen. Nachdem sie vollständig durch die Bohrung des Schwenkzylinders 234 gezogen wurde, stellt das distale Ende der Führungsstange 236 einen Kontakt mit einer Oberfläche 248 innerhalb der Führungsplattform 230 her. Die Oberfläche 248 ist komplementär zur äußeren gekrümmten Oberfläche des Schwenkzylinders 234. Dieser Kontakt erzeugt eine Presskraft auf die Oberfläche 248 innerhalb der Führungsplattform 230, die eine Drehbewegung der Führungsstange 236, des Schwenkzylinders 234 und des Führungsschafts 232 um die Schwenkachse 222 verhindert.
Der Führungsschaft 232 weist eine Längsdimension auf und erstreckt sich in der Richtung seiner Längsdimension entlang einer Führungsschaftachse 324. Der Führungsschaft 232 definiert einen inneren Durchgang 321 (am besten in 3C zu sehen), der fähig ist, eine Sonde, wie beispielsweise eine Nadel, zu enthalten. Der innere Durchgang 321 des Führungsschafts 232 bildet einen Abschnitt eines Führungsplattformdurchgangs 320, der sich durch den Führungsschaft 232, durch den Schwenkzylinder 234 und durch die Führungsplattform 230 erstreckt. Der Führungsplattformdurchgang 320 grenzt an die Öffnung 202 in der Grundplatte 220 an und stellt einen Durchgang bereit, durch den sich eine Sonde oder Nadel in Richtung eines Ziels bewegen kann. Die Richtung dieses Durchgangs 320 ist justierbar um die Drehachse 228 und die Schwenkachse 222 zum Zielen der Nadelführungsvorrichtung 126 derart, dass eine Nadel in Richtung ihres Ziels gerichtet wird.
Der Führungsschaft 232 erstreckt sich von einem ersten Ende 232a zu einem zweiten Ende 232b des Führungsschafts 232. Die Führungsschaftachse 324, die Drehachse 228 und die Schwenkachse 222 schneiden sich bei einem gemeinsamen Punkt 330. Der gemeinsame Punkt 330 ist innerhalb des Führungsplattformdurchgangs 320 angeordnet. Der Ort des gemeinsamen Punkts 330 ist relativ zu anderen stationären Abschnitten der Nadelführungsvorrichtung 126, wie beispielsweise dem Griff 210, fixiert. Bezüglich beliebiger anderer stationärer Abschnitte der Nadelführungsvorrichtung 126 verbleibt der Ort des gemeinsamen Punkts 330 feststehend, unabhängig von der Drehposition der Führungsplattform 230, des Schwenkzylinders 234 und des Führungsschafts 232.
Das strahlenundurchlässige Material 340 (am besten in 3D zu sehen) ist in unmittelbarer Nähe zum Ort des gemeinsamen Punkts 330 angeordnet. Das strahlenundurchlässige Material 340 stellt eine Anzeige des Orts des Führungsschafts 232 und des Orts des gemeinsamen Punkts 330 bereit, wenn die Nadelführungsvorrichtung 126 auf einer Fluoroskopanzeige 116 betrachtet wird. Das strahlenundurchlässige Material 340 dient ferner als eine genaue Anzeige des Orts des Mittelpunkts 280 und des Nadeleinbringpunkts entlang der äußeren Oberfläche des Patienten 110.
Der Führungsschaft 232 ist aus dem strahlenundurchlässigen Material 340 hergestellt, welches zwischen dem ersten Ende 232a des Führungsschafts 232 und einem Ort 341 entlang des Führungsschafts 232 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen überzieht das strahlenundurchlässige Material die innere Oberfläche des Führungsschafts 232 oder bedeckt den Führungsschaft 232. Der Ort 341 ist senkrecht zur Führungsschaftachse 324 beim gemeinsamen Punkt 330 angeordnet. Das strahlenundurchlässige Material 340 erstreckt sich entlang zumindest eines Abschnitts 372 des Führungsschafts 232 zum Ort 341 und, in dieser Ausführungsform der Ort 341 und der gemeinsame Punkt 330 befinden sich beim Ende 232b des Führungsschafts 232.
Der Ort 341 ist unmittelbar benachbart zu einem Material 323 angeordnet, das weniger strahlenundurchlässig als das strahlenundurchlässige Material 340 ist. In dieser Ausführungsform umgibt das strahlenundurchlässige Material 340, beginnend beim Ort 341, vollständig den gemeinsamen Punkt 330. Das strahlenundurchlässige Material 340 umgibt den gemeinsamen Punkt 330, wobei jeder Punkt des strahlenundurchlässigen Materials 340 senkrecht zur Führungsschaftachse 324 beim gemeinsamen Punkt 330 angeordnet ist und sich unmittelbar benachbart zu einem weniger strahlenundurchlässigen Material befindet.
In alternativen Ausführungsformen kann die Bohrung durch den Drehzapfen aus einem strahlenundurchlässigen Material hergestellt sein und/oder mit diesem überzogen sein, das sich zum gemeinsamen Punkt wie oben beschrieben erstreckt. In diesem Fall befindet sich der Ort, der senkrecht zur Führungsschaftachse ist, auch beim gemeinsamen Punkt. Wenn der gemeinsame Punkt innerhalb der Bohrung angeordnet ist, ist der Ort dementsprechend innerhalb oder auf der inneren Oberfläche der Bohrung angeordnet. In gewissen Ausführungsformen sind lediglich ein Abschnitt des Führungsschafts und/oder der Bohrung strahlenundurchlässiger als das Material, das benachbart zum Ort beim gemeinsamen Punkt angeordnet ist. Zusätzlich muss das strahlenundurchlässige Material beim Ort nicht gleichförmig senkrecht zur Führungsschaftachse beim gemeinsamen Punkt derart angeordnet sein, dass ein Ort ein einzelner Punkt von strahlenundurchlässigem Material sein kann, senkrecht zum Führungsschaft beim gemeinsamen Punkt, und der unmittelbar benachbart zu einem weniger strahlenundurchlässigen Material angeordnet ist.
Beim Eindringen durch den Führungsschaft 232 bewegt sich eine Sonde oder Nadel im Allgemeinen durch den gemeinsamen Punkt 330 und in Richtung eines Ziels. Der Ort des Mittelpunkts 280 der Grundplatte 220 ist in unmittelbarer Nähe zum Ort des Nadeleinbringungspunkts entlang der äußeren Oberfläche des Patienten 110. In der gezeigten Ausführungsform befinden sich der gemeinsame Punkt und der Mittelpunkt im selben Ort. In anderen Ausführungsformen können sich der gemeinsame Punkt 330 und der Mittelpunkt 280 im selben Ort oder in verschiedenen Orten befinden. In gewissen Ausführungsformen, einschließlich dieser Ausführungsform, ist der gemeinsame Punkt 330 beim zweiten Ende 232b des Führungsschafts 232 angeordnet.
Die Richtung der Führungsschaftachse 324 definiert eine Nadeleinbringungstrajektorie. Das strahlenundurchlässige Material 340 des Führungsschafts 232 projiziert ein sichtbares Profil, wenn von der Fluoroskopanzeige 116 aus betrachtet. Wenn die Führungsschaftachse 324 entlang der Fluoro-Achse 124 ausgerichtet ist, projiziert das strahlenundurchlässige Material 340 das kleinste Profilbild auf der Fluoroskopanzeige 116.
In dieser Ausführungsform erscheint das kleinste Profilbild des strahlenundurchlässigen Materials 340 als ein Kreis. Der Kreis weist einen Durchmesser auf, der den Durchmesser des Führungsschafts 232 repräsentiert. Wenn sich das strahlenundurchlässige Material nicht um den gemeinsamen Punkt 330 herum erstreckt, erscheint das kleinste Profilbild des strahlenundurchlässigen Materials 340 als ein Abschnitt eines Kreises auf der Fluoroskopanzeige 116. Wenn die Führungsschaftachse 324 nicht entlang der Fluoro-Achse 124 ausgerichtet ist, projiziert das strahlenundurchlässige Material 340 ein größeres Profilbild auf der Fluoroskopanzeige 116. In dieser Ausführungsform erscheint das größere Profilbild des strahlenundurchlässigen Materials 340 als eine längliche Form, die eine Dicke aufweist, die den Durchmesser des Führungsschafts 232 repräsentiert. Andere Ausführungsformen weisen einen oder mehrere Abschnitte von strahlenundurchlässigem Material auf, das entlang des Führungsschafts und/oder der Bohrung durch den Schwenkzylinder angeordnet ist. Für diese Ausführungsformen kann das größere Profil des strahlenundurchlässigen Materials als eine unterbrochene längliche Form erscheinen.
Da sich das strahlenundurchlässige Material 340 zum Ort 341, jedoch nicht darüber hinaus, erstreckt, bildet das strahlenundurchlässige Material 341 ein Profilbild, wenn es auf der Fluoroskopanzeige 116 betrachtet wird. Dieses sichtbare Profilbild erscheint als eine Kante. Diese Kante ist sichtbar, da das strahlenundurchlässige Material 340 unmittelbar benachbart zu anderem Material angeordnet ist, das weniger strahlenundurchlässig ist. Die Kante zeigt ferner den Ort des gemeinsamen Punkts 330 entlang des Führungsschafts 232 an.
In Ausführungsformen, bei denen das strahlenundurchlässige Material den gemeinsamen Punkt bei Punkten senkrecht zur Führungsschaftachse beim gemeinsamen Punkt nicht vollständig umgibt, kann das Bild der Kante nicht so wahrnehmbar sein und kann weniger genau sein, verglichen damit, wenn das strahlenundurchlässige Material den gemeinsamen Punkt bei Punkten, senkrecht zur Führungsschaftachse beim gemeinsamen Punkt, umgibt. Eine ähnliche Situation kann auf Ausführungsformen zutreffen, bei denen sich das strahlenundurchlässige Material über Punkte hinaus erstreckt, die senkrecht zur Führungsschaftachse beim gemeinsamen Punkt sind.
Ein Abbildungsgitter 290 (am besten in den 4A bis 4C zu sehen) ist eine Sammlung von einer oder mehreren Markierungen, die entlang der oberen Oberfläche der Grundplatte 220 angeordnet sind. Diese Markierungen helfen dem Mediziner 108, die Nadelführungsvorrichtung 126 zu verwenden, wenn eine Sonde oder Nadel 442 in Richtung eines Ziels 410 gezielt wird. Das Abbildungsgitter 290 umfasst zumindest einen strahlenundurchlässigen Punkt und ist um die Drehachse 228 herum angeordnet. Das Abbildungsgitter 290 wird detaillierter diskutiert werden, wenn auf die 4A bis 6 Bezug genommen wird.
Eine Hilfslinie 240 (am besten in 2A bis 2C zu sehen) ist eine linienförmige Markierung, die sich vom Zentrum zum äußeren Umfang der oberen Oberfläche der Führungsplattform 230 erstreckt. Die Hilfslinie 240 zeigt die Richtung der Nadeleinbringung vom Führungsschaft 232 an. Die Hilfslinie 240 ist aus Material konstruiert, das sowohl strahlenundurchlässig als auch visuell wahrnehmbar über normale Sicht ist. Der distale Endpunkt 241 der Hilfslinie 240 (am besten in 2C zu sehen) kann verwendet werden als ein Referenzpunkt zum Ausrichten eines Ziels und einer Fluoro-Achse 124. Die Hilfslinie 240 wird durch Drehen der Führungsplattform 230 um die Drehachse 228 bezüglich der Position der Grundplatte 220 und des Abbildungsgitters 290 dirigiert bzw. ausgerichtet.
Die Nadelführungsvorrichtung 126 umfasst ferner einen Griff 210, der sich entlang einer Griffachse 218 erstreckt. Typischerweise ist die Griffachse 218 im Wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse 228. Die Griffachse 218 schneidet den gemeinsamen Punkt 330. Die Griffachse 218 muss nicht den gemeinsamen Punkt 330 schneiden. In anderen Ausführungsformen schneidet die Griffachse den gemeinsamen Punkt 330 nicht. Der Griff 210 umfasst eine Muffe 205, die sich über einen Schaft 211 (am besten in 2B zu sehen) erstreckt. Die Muffe 205 ist mit einem äußeren Stabilisationsrand 208 verbunden, der die Grundplatte 220 umgibt. Das distale Ende des Schafts 211 erstreckt sich durch eine Öffnung in einem äußeren Stabilisationsrand 208 und verbindet mit der Grundplatte 220 über eine Griffbefestigung 212. Die Grundplatte 220 ist ferner am äußeren Stabilisationsrand 208 über eine äußere Stabilisationsrandbefestigung 214, angeordnet gegenüber der Griffbefestigung 212, befestigt.
Bezugnehmend auf 2F weist die äußere gekrümmte Oberfläche des proximalen Endes des Schafts 211 Zähne 213 auf, die entlang der Griffachse 218 ausgerichtete Kämme bilden, die komplementäre Strukturen, innerhalb des distalen Endes des Handgriffs 209 angeordnet, eingreifen. Demgemäß ist das proximale Ende des Schafts mit einem Handgriff 209 für das Ergreifen durch den Mediziner verbunden. Der Griff 210 kann in jeder Richtung um die Griffachse 218, wie durch den Richtungspfeil BB gezeigt, gedreht werden. Die Zähne 213 des Schafts 211 gehen außerhalb des Handgriffs 209 hervor, wenn die Zähne 213 vollständig mit dem Handgriff 209 in Eingriff stehen.
Wenn der Handgriff 209 verwendet wird, um den Griff 210 um die Griffachse 218 zu drehen, können sich die Grundplatte 220 und die Führungsplattform 230 um die Griffachse 218 unabhängig von der Position des äußeren Stabilisationsrands 208 drehen. In gewissen Ausführungsformen können der Schaft 211 und die Muffe 205 aus einem flexiblen Material wie beispielsweise biegsamem Gummi oder Kunststoff hergestellt sein, um es dem Griff 210 zu ermöglichen, beim Passieren der Konturen der äußeren Oberfläche des Patienten 110 sich zu biegen. Die Muffe 205 und der äußere Stabilisationsrand 208 sind aneinander befestigt und um den Schaft 211 drehbar. Ein Muffenverriegelungsmechanismus 288 fixiert und verriegelt die Position der Muffe 205 und des befestigten äußeren Stabilisationsrands 208 zur Position des Handgriffs 209 und des befestigten Schafts 211.
Der Muffenverriegelungsmechanismus 288 umfasst eine kreisförmige Außenhülle 283, die fixierbar an der Muffe 205 befestigt ist, und die drehbar am Handgriff 208 befestigt ist (am besten in den 2E bis 2K zu sehen). Der Muffenverriegelungsmechanismus 288 kann in einen verriegelten oder einen entriegelten Zustand platziert werden. Im entriegelten Zustand sind der Muffenverriegelungsmechanismus 288, die Muffe 205 und der äußere Stabilisationsrand 208 gemeinsam um die Griffachse 218 in einer Weise drehbar, die unabhängig von der Position des Handgriffs 209, des Schafts 213 und der Grundplatte 220 ist. Im verriegelten Zustand sind der Muffenverriegelungsmechanismus 288, die Muffe 205 und der äußere Stabilisationsrand 208 nicht um die Griffachse 218 in einer Weise drehbar, die unabhängig von der Position des Handgriffs 209, des Schafts 213 und der Grundplatte 220 ist.
Der Muffenverriegelungsmechanismus 288 umfasst eine vertikale Platte 282, die innerhalb eines Schlitzes 289 angeordnet ist, der innerhalb einer kreisförmigen Außenhülle 283 angeordnet ist. Die vertikale Platte 282 gleitet nach oben und nach unten innerhalb des Schlitzes 289 innerhalb der Außenhülle 283 in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Richtung relativ zur Schaftachse 218. Der Schaft 211 ist am distalen Ende des Handgriffs 209 befestigt, während er innerhalb der kreisförmigen Außenhülle 283 angeordnet ist, die fixierbar an der Muffe 205 befestigt ist. Die vertikale Platte 282 weist eine Längsdimension auf, die senkrecht zur Griffachse 218 ist. Die vertikale Platte 282 weist ferner ein ovalförmige Öffnung 284 auf, die sich dort hindurch entlang einer Richtung erstreckt, die parallel zur Griffachse 218 ist.
Bezugnehmend auf 2H ist eine Querschnittansicht des Schlitzes 289, der innerhalb der kreisförmigen Außenhülle 283 angeordnet ist, im Allgemeinen entlang einer Linie AAA von 2E gezeigt. Der Schlitz 289 ist ausgestaltet, dass er der Bewegung der vertikalen Platte 282 Rechnung trägt. Die Muffe 205 ist fixierbar an der kreisförmigen Außenhülle 283 beim gezeigten Ort befestigt.
Bezugnehmend auf 2I ist eine Querschnittsansicht der vertikalen Platte 282, die innerhalb des Schlitzes 289 der kreisförmigen Außenhülle 283 angeordnet ist, im Allgemeinen entlang einer Linie AAA von 2E gezeigt. Die vertikale Platte 282 weist eine Öffnung 284 und Zähne 285, angeordnet entlang des unteren Umfangs der Öffnung 284, auf.
Bezugnehmend auf 2J ist eine Querschnittsansicht der Zähne 213 des proximalen Endes des Schafts 211, die die Zähne 285, angeordnet entlang des unteren Umfangs der Öffnung 284 der vertikalen Platte 282, eingreifen, wie im Allgemeinen entlang einer Linie AAA von 2E gezeigt. Die vertikale Platte 282 ist in einer erhöhten und verriegelten Position gezeigt.
Bezugnehmend auf 2K ist eine Querschnittsansicht der Zähne 213 des proximalen Endes des Schafts 211, von den Zähnen 285 des unteren Umfangs der Öffnung 284 der vertikalen Platte 282 gelöst, wie im Allgemeinen entlang einer Linie AAA von 2E gezeigt. Die vertikale Platte 282 ist in einer nicht erhöhten und entriegelten Position gezeigt.
Die Zähne 213 des proximalen Endes des Schafts 211 sind innerhalb der Öffnung 284 der vertikalen Platte 282 angeordnet, gezeigt im Allgemeinen entlang der Linie AAA von 2E. Die vertikale Platte 282 ist innerhalb des Schlitzes 289 angeordnet, der innerhalb der kreisförmigen Außenhülle 283 angeordnet ist.
Das proximale Ende des Schafts 211 ist innerhalb der Öffnung 284 angeordnet und in Richtung der unteren Seite der Öffnung 284 angeordnet. Der untere Umfang der Öffnung 284 weist nach oben gerichtete Zähne 285 auf. Das proximale Ende des Schafts 211 weist ebenfalls Zähne 213 auf, die um zumindest einen Abschnitt des Umfangs des Schafts 211 liegen. Die vertikale Platte 282 kann in eine verriegelte oder eine entriegelte Position positioniert werden und ist zu einer verriegelten Position vorgespannt.
Im verriegelten Zustand sind die Drehposition der Muffe 205 und des befestigten äußeren Stabilisationsrands 208 um die Griffachse 218 bezüglich der Position der Grundplatte 220, des Handgriffs 209 und des Schafts 211 fixiert. Die vertikale Platte 282 ist in ihrer am meisten erhöhten Position angeordnet, so dass die Zähne 285 der vertikalen Platte 282 mit den Zähnen 213 des proximalen Endes des Schafts 211 in Eingriff stehen. Ein Eingriff zwischen den Zähnen 285 der vertikalen Platte 282 und den Zähnen 213 des proximalen Endes des Schafts 211 verriegelt die Drehposition des Schafts 211, des befestigten Handgriffs 209 und der befestigten Grundplatte 220 relativ zur Drehposition der Muffe 205 und des befestigten äußeren Stabilisationsrands 208. Eine Auslegerfeder 286 übt eine nach oben gerichtete Kraft auf die vertikale Platte 282 aus, um diese in ihrer verriegelten Position zu halten.
Im entriegelten Zustand sind die Muffe 205 und der äußere Stabilisationsrand 208 drehbar um die Griffachse 218 relativ zur Position der Grundplatte 220, des Handgriffs 209 und des Schafts 211. Im entriegelten Zustand kann die Drehposition der Muffe 205 und des äußeren Stabilisationsrands 208 um die Griffachse 218 relativ zur Drehposition der Grundplatte 220, des Handgriffs 209 und des Schafts 211 justiert werden. Um den Muffenverriegelungsmechanismus 288 in den entriegelten Zustand zu positionieren, wird eine nach unten gerichtete Kraft (beispielsweise durch einen Mediziner 108, der auf die vertikale Platte 282 drückt) auf die vertikale Platte 282 gegen die nach oben gerichtete Kraft, die von der Auslegerfeder 286 ausgeübt wird, ausgeübt. Die nach unten gerichtete Kraft wird ausgeübt, bis die vertikale Platte 282 positioniert ist, um die Zähne 285 der vertikalen Platte 282 vollständig von den Zähnen 213 des Schafts 211 zu lösen. Eine Beendigung des Ausüben einer nach unten gerichteten Kraft auf die vertikale Platte 282 bewirkt, dass die nach oben gerichtete Kraft, die auf die vertikale Platte 282 durch die Auslegerfeder 286 ausgeübt wird, die vertikale Platte 282 in ihre verriegelte Position zurück führt.
Der äußere Stabilisationsrand 208 stellt eine Unterstützung für die Position der Grundplatte 220 bereit, während die Nadelführungsvorrichtung 126 positioniert und/oder gegen die Konturen der äußeren Oberfläche eines Patienten 110 während einer Ausrichtung und Einbringung einer Nadel gedrückt wird. Beim Positionieren der Nadelführungsvorrichtung 126 kann der äußere Stabilisationsrand 208 in einer Position relativ zur Position der Grundplatte 220 derart verriegelt werden, dass sowohl der äußere Stabilisationsrand 208 als auch die Grundplatte 220 den Patienten kontaktieren (am besten in 2L zu sehen).
Um beispielsweise die Krümmung des Rückens des Patienten zu berücksichtigen, kann der äußere Stabilisationsrand 208 relativ zur Grundplatte 220 bei einem Winkel D eingestellt werden. Aufgrund des Winkels D zwischen den zwei Teilen 208, 220 kann die Nadelführungsvorrichtung 126 auf dem Patienten 110 derart platziert werden, dass die Nadelführungsvorrichtung 126 einen vollständigeren Kontakt mit den äußeren Konturen des Patienten 110 eingeht.
Eine alternative Ausführungsform eines in 2M gezeigten Muffenverriegelungsmechanismus ist derart konstruiert, dass der äußere Stabilisationsrand 208 und die befestigte Muffe 205 über einen äußeren Stabilisationsrandverriegelungsmechanismus 216 verriegelt sind, der mit einer äußeren Stabilisationsrandbefestigung 215 verbunden ist. Die äußere Stabilisationsrandbefestigung 215 weist ein inneres Ende auf, das im Wesentlichen gleich zur äußeren Stabilisationsrandbefestigung 214 der bevorzugten Ausführungsform ist. Das äußere Ende der äußeren Stabilisationsrandbefestigung 215 ist mit einem Gewinde versehen und erstreckt sich durch eine Öffnung im äußeren Stabilisationsrand 208.
Die äußere Stabilisationsrandverriegelung 216 enthält einen mit einem Gewinde versehenen Hohlraum. Die Gewindegänge des mit einem Gewinde versehenen Hohlraums greifen die Gewindegänge des äußeren Endes der äußeren Stabilisationsrandbefestigung 215 ein. Um die äußere Stabilisationsrandverriegelung 216 in einen verriegelten Zustand zu platzieren, wird sie gedreht, um weiter mit der äußeren Stabilisationsrandbefestigung 215 einzugreifen. Der weitere Eingriff der Gewinde bewegt die äußere Stabilisationsrandverriegelung 216 in Richtung des äußeren Stabilisationsrands 208, was eine Presskraft auf den äußeren Stabilisationsrand 208, die äußere Stabilisationsrandbefestigung 215 und die Grundplatte 220 erzeugt. Folglich werden die Position des äußeren Stabilisationsrands 208 und die der Grundplatte 220 relativ zueinander fixiert.
Bezugnehmend nun auf die 4A bis 7 umfasst die Nadelführungsvorrichtung 126 ein Abbildungsgitter 290 (am besten in den 2B und 4A bis 4C zu sehen). Ein Abbildungsgitter 290 weist Markierungen 502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520, 522, 524, 530, 532, 534, 536, 552, 554, 556, 558, 560, 562, 564, 566, 568 und 570 auf, die im Wesentlichen in der Form von Punkten oder Linien geformt sind, die den Mediziner 108 beim Zielen einer Sonde oder Nadel 442 in Richtung eines Ziels 410 unterstützen (am besten in 6 zu sehen).
Die Führungspunkte 502 bis 524, 552 bis 570 sind Markierungen, die jeweils in der Form eines Punktes geformt sind. Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) sind Markierungen, die jeweils in der Form einer Linie geformt sind. Die Führungspunkte 502 bis 524, 552 bis 570 und die Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) sind entlang der oberen Oberfläche der Grundplatte 220 (am besten in den 4A bis 4C zu sehen) innerhalb des Abbildungsgitters 290 angeordnet. Diese Führungspunkte 502 bis 524, 552 bis 570 und die Führungslinien sind entworfen, dass sie symmetrisch bezüglich links- und rechtshändigen Medizinern 108 sind. Folglich kann sowohl ein rechts- als auch ein linkshändiger Mediziner die Nadelführungsvorrichtung 126 verwenden.
Die Markierungen funktionieren als Referenzpunkte und -linien bezüglich des relativen Orts der Nadelführungsvorrichtung 126, der Fluoro-Achse 124 und des Ziels 410. Diese Markierungen sind aus einer Substanz konstruiert, die strahlenundurchlässig und visuell wahrnehmbar bzw. unterscheidbar von anderen Teilen bzw. Abschnitten der Nadelführungsvorrichtung 126 sind, wenn von entweder dem menschlichen Auge oder der Fluoroskopanzeige 116 betrachtet.
In dieser Ausführungsform umgibt das Abbildungsgitter 290 den Mittelpunkt 280 der Grundplatte 220. Jeder beliebige Führungspunkt 502 bis 524, 552 bis 570 kann vom Mediziner 108 als ein Zielpunkt ausgewählt werden. Eine ziellokalisierende Fluoro-Achse ist eine Fluoro-Achse 124, die positioniert ist, dass sie ein Ziel schneidet. Der Zielpunkt ist ein Führungspunkt, der einen Ort auf der Nadelführungsvorrichtung anzeigt, wo eine ziellokalisierende Fluoro-Achse die Nadelführungsvorrichtung 126 schneidet. Die Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) schneiden einen oder mehrere Führungspunkte 502 bis 524, 552 bis 570 oder schneiden einen oder mehrere Führungspunkte 502 bis 524, 552 bis 570 und extrapolieren, um den Mittelpunkt 208 zu schneiden. Beispielsweise schneidet eine Führungslinie 530 einen Führungspunkt 520 und extrapoliert, um den Mittelpunkt 280 zu schneiden.
Die Fadenkreuze des Abbildungsgitters 290 sind Führungslinien 530 bis 536, die extrapolieren, um den Mittelpunkt 280 zu schneiden, und die parallel mit entweder der X- oder der Y-Achse der Nadelführungsvorrichtung 126 gerichtet sind. Beispielsweise sind die Führungslinie 530 und die Führungslinie 532 mit der Y-Achse der Nadelführungsvorrichtung 126 ausgerichtet und definieren ein Y-Achsenfadenkreuz. Die Führungslinie 534 und die Führungslinie 536 definieren ein X-Achsenfadenkreuz.
Bei der Verwendung kann der Mediziner optional die Nadelführungsvorrichtung 126 derart positionieren, dass die Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) und die Fadenkreuze 530 bis 536 parallel zu zumindest einer der Bewegungsrichtungen der Fluoro-Achse 124 gerichtet sind. Eine Führungslinie (beispielsweise 530 bis 536, 572) oder ein Fadenkreuz 530 bis 536 kann optional vom Mediziner 108 als Pfad einer Fluoro-Achsenbewegung während des Nadelziel- und -einbringungsverfahrens gewählt werden.
Die Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) können dem Mediziner 108 die Richtung anzeigen, in die die Fluoro-Achse 122 zu bewegen ist, um Punktorte auf dem Abbildungsgitter 290 zu schneiden. Diese Punktorte können die Führungspunkte 502 bis 524, 552 bis 570 oder den Mittelpunkt 280 umfassen. In der bevorzugten Ausführungsform schneiden Führungslinien (beispielsweise 530, 572) bei 90 Grad Winkeln, was konsistent ist mit einem Fluoroskop, das zwei Ebenen der Fluoroskopachsenbewegung bereitstellt.
Jedoch müssen die Führungslinien nicht bei einem 90 Grad Winkel schneiden. In anderen Ausführungsformen können individuelle Führungslinien einen Führungspunkt schneiden und zum Mittelpunkt gehen, oder sie können andere Führungslinien bei Winkeln anders als 90 Grad Winkel schneiden.
Der Ort und die Position des Abbildungsgitters 290, angeordnet entlang der oberen Oberfläche der Grundplatte 220, definiert den Ort und die Position der Referenzebene 430 (am besten in 6 zu sehen). Wenn die Führungsplattform 230 an der Grundplatte 220 befestigt ist, weisen der Mittelpunkt 280 und der gemeinsame Punkt 330 denselben Ort auf. Folglich stellt die Referenzebene 430, definiert durch das Abbildungsgitter 290, eine Ebene dar, die den Ort des Mittelpunkts 280 beim gemeinsamen Punkt 330 schneidet. Die Schwenkachse 222 liegt entlang der Referenzebene 430 und schneidet den Mittelpunkt 280 und den gemeinsamen Punkt 330.
In gewissen Ausführungsformen weisen der Mittelpunkt und der gemeinsame Punkt separate Orte auf, die in unmittelbarer Nähe zueinander liegen. In diesen gewissen Ausführungsformen definiert das Abbildungsgitter eine Ebene, die den Mittelpunkt schneidet, während die Referenzebene den gemeinsamen Punkt schneidet und parallel mit dem Abbildungsgitter ist. Das Abbildungsgitter kann nahe an den Ort und die Orientierung der Referenzebene heranreichen. Wie bei der bevorzugten Ausführungsform liegt die Schwenkachse entlang der Referenzebene und schneidet den gemeinsamen Punkt. Der Abstand zwischen der Referenzebene und dem Abbildungsgitter ist gleich dem Abstand zwischen dem gemeinsamen Punkt und dem Mittelpunkt.
Die Führungsplattform 230 ist aus transluzentem bzw. lichtdurchlässigem Material wie beispielsweise transluzentem Kunststoff oder Gummi konstruiert (am besten in 4C zu sehen). Das transluzente Material gestattet es sowohl gewöhnlichem sichtbaren Licht als auch Röntgenenergie des Fluoro-Strahls 122, dort hindurch ohne irgendeine signifikante Schwächung zu passieren. Folglich ist das Abbildungsgitter 290, das unterhalb der Führungsplattform 230 angeordnet ist, von einer Betrachtungsperspektive oberhalb der Führungsplattform 230 über gewöhnliche Sicht oder über die Fluoroskopanzeige 116 sichtbar. Andere Teile der Vorrichtung, für die es nicht gewünscht ist, dass sie auf dem Fluoroskop erscheinen, können beispielsweise, jedoch ohne Beschränkung, aus Kunststoff oder Gummi hergestellt sein, die im Wesentlichen nicht strahlenundurchlässig sind. Teile der Vorrichtung, für die gewünscht wird, dass sie strahlenundurchlässig sind, können beispielsweise, jedoch ohne Beschränkung, aus Metall hergestellt sein.
Bezugnehmend auf 6 ist eine Nadeleinbringungstrajektorie 414 ein Weg durch einen dreidimensionalen Raum, der mit der Führungsschaftachse 324 ausgerichtet ist, und der den gemeinsamen Punkt 330 und ein Ziel 410 schneidet. Die Nadeleinbringungstrajektorie 414 ist durch eine Richtungskomponente definiert, die entlang der Referenzebene 430 und durch einen Tiefenwinkel 416 relativ zur Referenzebene 430 projiziert ist. Der Winkel des Schnitts zwischen der Führungsschaftachse 324 und der Referenzebene 430 definiert den Tiefenwinkel 416.
Der Tiefenwinkel 416 erstreckt sich unterhalb der Referenzebene 430 und ist definiert durch den Winkel des Schnitts zwischen der Führungsschaftachse 324 und der unteren Oberfläche der Referenzebene 430. Der Schwenkwinkel 418 erstreckt sich oberhalb der Referenzebene 430 und ist ein Winkel, der durch den Winkel des Schnitts zwischen der Führungsschaftachse 324 und der oberen Oberfläche der Referenzebene 430 definiert ist. Die Größe des Tiefenwinkels 416 und des Schwenkwinkels 418 sind proportional zur vertikalen Neigung der Nadeleinbringungstrajektorie 414. Die Größe des Tiefenwinkels 416 und des Schwenkwinkels 418 sind für eine spezielle Nadeleinbringungstrajektorie gleich.
Bezugnehmend auf 5 ist der Nadeleinbringungsversatz definiert als der Abstand zwischen einem Führungspunkt, der als ein Zielpunkt ausgewählt ist, und dem Mittelpunkt. Die Größe des Nadeleinbringungsversatzes variiert zwischen ausgewählten Führungspunkten 502 bis 524, 552 bis 570. Beispielsweise ist der Nadeleinbringungsversatz des Führungspunkts 518 kürzer als für den Führungspunkt 504. Der größte Abstand zwischen dem Mittelpunkt und einem beliebigen Führungspunkt 502 bis 524, 552 bis 570 ist der maximale Nadeleinbringungsversatz, der vom Abbildungsgitter 290 bereitgestellt wird. In dieser Ausführungsform ist der maximale Nadeleinbringungsversatz des Abbildungsgitters 290 für die Nadelführungsvorrichtung 126 annähernd 1 Inch. In anderen Ausführungsformen kann der maximale Nadeleinbringungsversatz 782a, 728b gut oberhalb dieser Länge rangieren.
Der jeweilige Nadeleinbringungsversatz 782a, 782b ist relativ zu den Mittelpunktorten 280a, 280b und dem Führungspunkt 504 dargestellt. Das Ziel ist derart gezeigt, dass es bei zwei möglichen Tiefen 410a, 410b unterhalb der oberen Oberfläche der Grundplatte 220 angeordnet ist. Es besteht eine Beziehung zwischen der Länge des Nadeleinbringungsversatzes, der Größe des Tiefenwinkels und der Tiefe des Ziels unterhalb der Grundplatte 220. Bezüglich der Tiefe eines speziellen Ziels 410a, 410b unterhalb der Grundplatte 220 ist die Größe des Tiefenwinkels 416aa, 416ab, 416ba und 416bb umgekehrt proportional zur Größe des Nadeleinbringungsversatzes 782a, 782b. Je kleiner der Nadeleinbringungsversatz 782a, 782b ist, desto größer ist der Tiefenwinkel 416aa, 416ab, 416ba und 416bb bezüglich der Tiefe eines speziellen Ziels 410a, 410b.
Beispielsweise ist der Nadeleinbringungsversatz 782b wesentlich größer als der Nadeleinbringungsversatz 782a. Bezüglich des Ziels 410a mit einer Tiefe 784a ist der Tiefenwinkel 416aa, der mit dem kleineren Nadeleinbringungsversatz 782a verbunden ist, größer als der Tiefenwinkel 416ba, der mit dem größeren Nadeleinbringungsversatz 782b verbunden ist. Derselbe Typ der Beziehung trifft zwischen dem jeweiligen Nadeleinbringungsversatz 782a, 782b und dem Ziel 410b mit einer Tiefe von 784b zu. Wenn die Größe des Nadeleinbringungsversatzes 782a, 782b null ist, weisen der Führungspunkt 504 und der Mittelpunkt denselben Ort auf dem Abbildungsgitter 290 auf. Folglich ist die Größe des Tiefenwinkels 416 gleich einem rechten 90 Grad Winkel, der nach unten von der Referenzebene 430 gerichtet ist.
Die Größe des Tiefenwinkels 416 ist ferner abhängig von der tatsächlichen Tiefe des speziellen Ziels 410a, 410b unterhalb der Referenzebene 430. Für einen speziellen Nadeleinbringungsversatz 782a, 782b erfordert ein tieferes Ziel 410b einen größeren Tiefenwinkel 416, damit die Nadeltrajektorie 414 das Ziel 410a, 410b schneidet. Beispielsweise weist für einen Nadeleinbringungsversatz 782a das Ziel 410a mit einer Tiefe 784a einen geringeren Tiefenwinkel 416aa als der Tiefenwinkel 416ab auf, der mit dem Nadeleinbringungsversatz 782a und einem tieferen Ziel 410b mit einer 784b größeren Tiefe als die Tiefe 784a korrespondiert. Dieselbe Art von Beziehung trifft zwischen einem Nadeleinbringungsversatz 782b und den Zielen 410a und 410b mit jeweiligen Tiefen 784a und 784b zu.
Erneut bezugnehmend auf 6 zeigt die Richtung der Ziellinie 240 die Richtungskomponente der Nadeleinbringungstrajektorie 414 an, die entlang der Referenzebene 430 projiziert ist. Die Ziellinie 240 ist parallel zur Referenzebene 430 und zur oberen Oberfläche der Grundplatte 220 und zur oberen Oberfläche der Führungsplattform 230. Die Ziellinie 240 ist ferner mit der zweidimensionalen Richtungskomponente der Nadeleinbringungstrajektorie 414 ausgerichtet, die gleich der zweidimensionalen Richtungskomponente der Führungsschaftachse 324 ist, die parallel zur Referenzebene 430 liegt. Wenn die Ziellinie 240 in Richtung eines Führungspunkts 502 bis 524, 552 bis 570 gerichtet ist, ist auch die Richtungskomponente einer Nadeleinbringungstrajektorie 414 bezüglich der Referenzebene 430 in Richtung des Führungspunkts 502 bis 524, 552 bis 570 gerichtet. Folglich dient die Richtung der Ziellinie 240 als ein genauer Indikator der Richtung der Nadeleinbringungstrajektorie 414 bezüglich der Referenzebene 430.
Die folgende Beschreibung fasst die Verwendung einer Nadelführungsvorrichtung 126 gemäß der Erfindung zusammen. Zuerst wählt ein Mediziner 108 ein Ziel 410 aus und identifiziert dessen ungefähren Ort innerhalb des Körpers eines Patienten 110. Die Fluoro-Achse 124 befindet sich anfänglich in einer nach unten gerichteten vertikalen Position, die auch als die Anterior-Posterior- (AP)-Position bekannt ist. Als Nächstes wählt der Mediziner 108 einen ungefähren Ort eines Nadeleinbringungspunkts entlang der äußeren Oberfläche des Patienten 110 aus. Der Mediziner 108 wählt den Nadeleinbringungspunkt basierend auf einer gewünschten Nadeleinbringungstrajektorie 414. Überlegungen bezüglich der Wahl einer Nadeleinbringungstrajektorie 414 umfassen den Ort des Ziels 410, die Form des Ziels 410 und die umgebenden Körperstrukturen, die der Mediziner 108 womöglich umgehen möchte. Das Abbildungsgitter 290 und die Führungsplattform 230 sind parallel zur Erdoberfläche positioniert.
Als Nächstes richtet der Mediziner 108 eine Fluoro-Achse 124 derart aus, dass sie mit dem ungefähren Ort des Ziels 410 und dem ungefähren Ort des Nadeleinbringungspunkts ausgerichtet ist. Der Mediziner 108 justiert die Position der Fluoro-Achse 124, während er eine Fluoroskopanzeige 116 betrachtet. Wenn ein Bild des Ziels 410 angezeigt wird, ist eine erste Fluoro-Achsenposition 424 definiert.
Als Nächstes wählt der Mediziner 108 einen Führungspunkt 502 bis 524, 552 bis 570 auf der Abbildungssicht (beispielsweise dem Abbildungsgitter) als einen Startpunkt aus. Der Startpunkt ist der erste Zielpunkt, der während dieses Verfahrens gewählt wird. Ein Zielpunkt ist ein Führungspunkt 502 bis 524, 552 bis 570, der einen Ort auf der Nadelführungsvorrichtung anzeigt, wo eine ziellokalisierende Fluoro-Achse 124 die Nadelführungsvorrichtung 126 schneidet oder schneiden wird. Die Nadelführungsvorrichtung 126 wird auf dem Patienten 110 derart positioniert, dass der ausgewählte Führungspunkt 504 mit der ersten Fluoro-Achsenposition ausgerichtet ist. Ferner wird die Nadelführungsvorrichtung 126 derart positioniert, dass ihr Zentrum (z. B. der Mittelpunkt 280) leicht vom Ort versetzt ist, wo eine Nadel 442 eingebracht werden wird. Der Mediziner 108 dreht eine Führungsplattform 230, so dass eine Ziellinie 240, die mit der Führungsplattform 230 verbunden ist, mit dem Führungspunkt 504, der als Startpunkt gewählt wurde, ausgerichtet ist. Alternativ kann dieser Schritt später im Verfahren durchgeführt werden. Wenn er während dieses Schritts des Verfahrens durchgeführt wird, wird eine Bewegung der Nadelführungsvorrichtung 126 oder einer Komponente der Nadelführungsvorrichtung 126 später im Verfahren minimiert. In dieser Orientierung liegt der gemeinsame Punkt 330 auch benachbart zum Ort, wo eine Nadel 442 eingebracht werden wird. In dieser Ausrichtung scheinen sich das Bild des Führungspunkts 504 und das des Ziels 410 auf dem Fluoroskopanzeigebildschirm zu überlappen.
Als Nächstes positioniert der Mediziner 108 die Fluoro-Achse 124 neu und richtet diese aus, dass die Fluoroskopanzeige 116 ein Bild der Kante des strahlenundurchlässigen Materials des Führungsschafts 232, angeordnet beim Ort 341, überlagert auf dem Bild auf dem Ziel 410 zeigt. In dieser Position sind der gemeinsame Punkt 330 und das Ziel 410 entlang der Fluoro-Achse 124 ausgerichtet. Dies ist die zweite Fluoro-Achsenposition 426.
Ein Beispiel, wie der Mediziner 108 eine Ausrichtung des gemeinsamen Punkts 330 und des Ziels 410 erreichen kann, folgt. Der Mediziner 108 wählt zwei Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) auf dem Abbildungsgitter 290. Eine dieser Führungslinien (beispielsweise 572) geht vom Führungspunkt 504, der als Startpunkt gewählt wurde, aus und eine dieser Führungslinien (beispielsweise 530) geht vom Zentrum der Nadelführungsvorrichtung 126 (z. B. dem Zentrum 280 der Grundplatte 220) aus. Alle diese Linien treffen sich bei einem 90 Grad Winkel. Der Mediziner 108 bewegt dann die Fluoro-Achse 124 derart, dass sie den Schnittpunkt dieser Führungslinien 572, 530 schneidet (ein Zwischenführungspunkt 518).
Auf der Fluoroskopanzeige 116 ist das Bild des Zwischenführungspunkts 518 über dem Ziel 410 überlagert. Dann bewegt der Mediziner 108 die Fluoro-Achse 124 derart, dass sie das Zentrum der Nadelführungsvorrichtung 126 (den gemeinsamen Punkt 330) und das Ziel 410 schneidet. Die Fluoroskopanzeige 116 zeigt das Bild der Kante des strahlenundurchlässigen Materials 340 des Führungsschafts 232, angeordnet beim Ort 341, überlagert auf dem Bild des Ziels 410. Dies ist die zweite Fluoro-Achsenposition 426.
Wenn der Führungspunkt (z. B. 520) der als der Startpunkt gewählt wurde, zufällig mit dem Ziel 410 ausgerichtet ist und entlang einer Führungslinie (beispielsweise 530), die vom Zentrum der Nadelführungsvorrichtung 126 ausgeht, ausgerichtet ist, dann muss der Mediziner 108 lediglich die Fluoro-Achse 124 entlang dieser einen Führungslinie 530 bewegen, um die zweite Fluoro-Achsenposition 426 zu erzielen.
Der Mediziner 108 dreht dann eine Führungsplattform 230, sofern nicht zuvor gedreht, so dass eine Ziellinie 240, die mit der Führungsplattform 230 verbunden ist, mit dem Führungspunkt 504, der als der Startpunkt gewählt wurde, ausgerichtet ist. Der Führungsschaft 232 wird dann neu positioniert unter Verwendung der Führungsstange 236, um die Achse des Führungsschafts 324 mit der Fluoro-Achse 124 in der zweiten Fluoro-Achsenposition 426 auszurichten. Sobald der Führungsschaft 232 ausgerichtet ist, ragt bzw. projiziert sein kleinstes Profilbild in die Fluoroskopanzeige 116. Das Führungsschaftprofilbild erscheint als ein Kreis und erscheint als auf dem Bild des Ziels 410 überlagert. Wenn der Führungsschaft 232 sich in dieser Ausrichtung befindet, verriegelt der Mediziner 108 die Position des Führungsschafts 232 unter Verwendung eines Führungsstangen-232-Verriegelungsmechanismus 249.
Als Nächstes, und optional, positioniert der Mediziner 108 die Fluoro-Achse 124 erneut in eine Position, in der sie sich befand, bevor sie sich in der zweiten Fluoro-Achsenposition 426 befand (beispielsweise die erste Fluoro-Achsenposition 424), sofern er oder sie wünscht, eine Nadel auf der Fluoroskopanzeige 116 zu betrachten, wenn sie in einen Patienten 110 eingebracht wird. Die Fluoro-Achse 124 kann jedoch auf jede beliebige Position neu positioniert werden, die nicht im Wesentlichen dieselbe wie die zweite Fluoro-Achsenposition 426 ist, um die Nadel 442 zu betrachten. In dieser Position ragt der Führungsschaft 232 nicht länger mit seinem kleinsten Profilbild in die Fluoroskopanzeige 116. Das Bild des Führungsschafts erscheint nun als eine längliche Form, wobei seine lange Dimension in Richtung des Ziels 410 gerichtet ist.
Zuletzt bringt der Mediziner 108 die Nadel 442 durch den Führungsschaft 232, der mit dem Ziel 410 ausgerichtet ist, ein. Das Bild der Nadel 442 erscheint als eine längliche Form in der Fluoroskopanzeige 116, wobei deren längliche Dimension in Richtung des Bildes des Ziels 410 gerichtet ist. Wenn die Nadel 442 betrachtet wird, während sie eingebracht wird, scheint das Bild der Nadel 442 sich in Richtung des Bildes des Ziels 410 zu bewegen. Der Mediziner 108 beendet das Einbringen der Nadel 442, wenn er oder sie das Ziel 410 fühlt und/oder wenn er oder sie das Bild der Nadel 442 mit dem Bild des Ziels 410 verbunden sieht.
Die genaue Anatomie jedes Patienten 110 variiert. Der Mediziner 108 wählt einen ungefähren Ort eines Nadeleinbringungspunkts entlang der äußeren Oberfläche des Patienten 110. Diese Wahl basiert auf dem Typ der durchzuführenden Operation und auf der speziellen Anatomie des Patienten 108. Das Fluoroskop 100 kann verwendet werden, um in den Körper des Patienten 110 zu blicken, um den genauen Ort des Ziels zu identifizieren. Der Mediziner 108 positioniert die Fluoro-Achse 124 in Richtung des ungefähren Orts eines Ziels 410. Vorzugsweise wird die Fluoro-Achse 124 derart positioniert, dass sie auch die äußere Oberfläche des Patienten 110 in der Nähe des ausgewählten ungefähren Orts des Nadeleinbringungspunkts schneidet.
Bezugnehmend auf 7 ist das Ziel 410 typischerweise innerhalb des menschlichen Körpers angeordnet und nicht für das menschliche Auge sichtbar. Beispielsweise kann das Ziel 410 ein Punkt sein, der innerhalb einer Niere 1320 angeordnet ist. Eine Niere umfasst einen Hauptkörper von Gewebe 1320 und mehrere Protrusionen von Geweben 1322 bis 1326, die sich vom Hauptkörper 1320 erstrecken. Jede Protrusion von Gewebe wird ein Calyx 1322 bis 1326 genannt. Das Ziel 410 kann ein Punkt sein, der innerhalb eines Calyx 1322 bis 1326 angeordnet ist, oder der innerhalb des Hauptkörpers 1320 der Niere angeordnet ist. Die Führungsplattform-230-Positionen 1330 bis 1342 zeigen verschiedene Richtungen an, von denen aus eine Nadel 442 von der Nadeleinbringungsvorrichtung 126 zur Niere 1320 eingebracht werden kann. Ein Ziel, wie beispielsweise eine Niere 1320, weist im Wesentlichen keine innewohnenden strahlenundurchlässigen Eigenschaften auf, und ist nicht in brauchbarer Weise sichtbar, wenn versucht wird, sie von der Fluoroskopanzeige 116 zu sehen. Ein strahlenundurchlässiger Farbstoff wird zur Niere 1320 zugegeben, um deren Sichtbarkeit von der Fluoroskopanzeige 116 zu verbessern. Nach dem Schneiden der Fluoro-Achse 124 und dem Füllen einer Niere mit einem strahlenundurchlässigen Farbstoff offenbart die Fluoroskopanzeige 116 das strahlenundurchlässige Bild der Niere.
Für eine spezielle Operation kann es erforderlich sein (oder gewählt werden), dass die Nadel 442 einen speziellen Calyx 1322 bis 1326 an dessen äußerer Spitze kontaktiert, oder es kann erforderlich sein (oder gewählt werden), dass in den Calyx von einem speziellen Winkel oder einer speziellen Richtung eingedrungen wird. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass die Nadel 442 in die äußere Spitze entlang der Länge oder Längsachse des Calyx 1322 bis 1326 eindringt. Die äußere Spitze des oberen Calyx 1326 der rechten Niere ist an der höchsten Erhebung jedes beliebigen Calyx dieser Niere 1320 innerhalb des Körpers des Patienten angeordnet. Eine Nadeleinbringungstrajektorie 414, die in Richtung des oberen Calyx 1326 gerichtet ist, kann das Risiko mit sich bringen, mit der elften Rippe oder der rechten Lunge zu kontaktieren.
Das Fluoroskop 100 kann verwendet werden, um den präzisen Ort der rechten Niere, ihres oberen Calyx 1326, der elften Rippe, der rechten Lunge und anderer naher innerer Strukturen zu identifizieren. Das Fluoroskop 110 kann auch verwendet werden, um bei der Bestimmung des Nadeleinbringungspunkts und einer Nadeleinbringungstrajektorie 414 zu helfen. Eine Nadeleinbringungstrajektorie 414, die die Spitze des oberen Calyx 1326 schneidet und die elfte Rippe, die rechte Lunge und andere lebenswichtige innere Strukturen umgeht, kann vom Mediziner 108 bestimmt werden.
Bezugnehmend auf 6 ist eine ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 424, 426 jede beliebige Position der Fluoro-Achse 124, die ein spezielles Ziel 410 schneidet. Ein ziellokalisierender Fluoro-Achsenpunkt ist ein Punkt entlang der äußeren Oberfläche des Patienten 110, der eine ziellokalisierende Fluoro-Achse 424, 426 schneidet. Der Mediziner 108 identifiziert den Punktort entlang der äußeren Oberfläche des Patienten 110, der die ziellokalisierende Fluoro-Achse 424, 426 zu schneiden scheint. Dieser Ort wird durch Extrapolieren der Position der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 424 relativ zum Ort des Fluoroskopemitters 102, des Fluoroskopempfängers 106 und des Patienten 110 identifiziert.
Vorzugsweise ist der ziellokalisierende Fluoro-Achsenpunkt (d. h. der Ort, wo die ziellokalisierende Fluoro-Achse die äußere Oberfläche des Patienten schneidet) in der Nähe des Nadeleinbringungspunkts angeordnet. Der Abstand zwischen diesen beiden Punkten sollte innerhalb eines Abstands sein der gleich zum maximalen Nadeleinbringungsversatz ist. Sofern dies erfüllt ist, kann der zuvor ausgewählte ungefähre Nadeleinbringungspunkt als der präzise Nadeleinbringungspunkt gewählt werden. Sofern dies nicht erfüllt ist, kann der Mediziner wählen, eine präzisen Nadeleinbringungspunkt, der bezüglich des ziellokalisierenden Fluoro-Achsenpunkts innerhalb eines Abstands gleich zum maximalen Nadeleinbringungsversatz angeordnet ist, neu auszuwählen.
Alternativ kann der Mediziner 108 wählen, die Fluoro-Achse 124 zu einem anderen ziellokalisierenden Fluoro-Achsenpunkt neu zu positionieren, der bezüglich des ungefähren Nadeleinbringungspunkts innerhalb eines Abstands gleich zum maximalen Nadeleinbringungsversatz angeordnet ist. Unter gewissen Umständen kann der Mediziner 108 wählen, zwischen einer Neupositionierung des ziellokalisierenden Fluoro-Achsenpunkts und des Neuauswählens des Nadeleinbringungspunkts zu wechseln, um eine präzise Nadeleinbringungstrajektorie 414 zu bewirken.
Die Nadelführungsvorrichtung 126 kann verwendet werden, um den präzisen Ort des ziellokalisierenden Fluoro-Achsenpunkts und den präzisen Ort des Nadeleinbringungspunkts zu bestimmen. Beide Punkte liegen entlang der äußeren Hautoberfläche des Patienten 110. Der Ort des Mittelpunkts 280, wie durch den Ort des gemeinsamen Punkts 330 angenähert, und die Führungspunkte 502 bis 520, 552 bis 570 der Nadelführungsvorrichtung 126 sind über die Fluoroskopanzeige 116 sichtbar. Der Mediziner 108 kann wählen, die Nadelführungsvorrichtung 126 zu positionieren, um einen ausgewählten Führungspunkt 502 bis 520, 552 bis 570 mit einem gegenwärtigen ziellokalisierenden Fluoro-Achsenpunkt auszurichten. Typischerweise korrespondiert der gegenwärtige Fluoro-Achsenpunkt mit dem Zentrum der Fluoroskopanzeige 116.
Während das Schneiden des ausgewählten Führungspunkts 502 bis 524, 552 bis 570 mit der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 424, 426 aufrechterhalten wird, kann der Mediziner 108 die Nadelführungsvorrichtung 126 neu positionieren, um einen präzisen Nadeleinbringungspunkt zu wählen, der in der Nähe des Mittelpunkts 208 angeordnet ist. Alternativ kann der Mediziner 108 wählen, die Nadelführungsvorrichtung 126 zu positionieren, um die Nähe des Mittelpunkts 208 mit einem ausgewählten ungefähren Nadeleinbringungspunkt wie von normaler Sicht gesehen auszurichten. Während die Ausrichtung des Mittelpunkts 208 mit dem ausgewählten ungefähren Nadeleinbringungspunkt aufrechterhalten wird, kann der Mediziner 108 die Fluoro-Achse 424, 426 neu positionieren, dass sie mit einem ausgewählten Führungspunkt 502 bis 524, 552 bis 570 als ein Zielpunkt schneidet. Unabhängig davon welche Technik verwendet wird, wird die resultierende ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 424 als die erste ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 424 identifiziert.
Für den ziellokalisierenden Fluoro-Achsenpunkt und den Nadeleinbringungspunkt wird bevorzugt, dass sie separate bzw. getrennte Orte aufweisen. Jeder Punkt definiert eine Nadeleinbringungstrajektorie 414, die das Ziel 410 schneidet. Separate Orte bewirken eine separate Nadeleinbringungstrajektorie und eine separate ziellokalisierende Fluoro-Achsentrajektorie. Diese Verwendungstechnik hilft dem Mediziner 108 dabei, den Kontakt zwischen einer Nadel 442 und dem Ziel 410 besser zu sehen, während er die Fluoroskopanzeige 116 betrachtet.
Obwohl die Fluoro-Achse 124 im dreidimensionalen Raum orientiert ist, stellt die Fluoroskopanzeige 116 ein zweidimensionales Bild bereit, dem es an einer Tiefenwahrnehmung fehlt. Wenn die Nadeleinbringungstrajektorie 414 und die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition dieselbe sind, verbirgt das Profil der Nadel 442, während sie in Richtung des Ziels eingebracht wird, den Punkt des Kontakts zwischen der Nadel 442 und dem Ziel 410. Folglich kann eine Nadel 442 in Richtung eines Ziels 410 dirigiert werden ohne eine Anzeige von der Fluoroskopanzeige 116, dass das Ziel 410 von der Nadel 442 kontaktiert, unterschritten oder überschritten wurde.
Das Trennen der Nadeleinbringungstrajektorie 414 und der ziellokalisierenden Fluoro-Achsentrajektorie erzeugt einen "Triangulations"- bzw. Dreiecknavigationseffekt, wo sich die Nadeleinbringungstrajektorie 414 und die ziellokalisierende Fluoro-Achsentrajektorie wie Seiten eines Dreiecks bei einem gemeinsamen Eckpunkt schneiden. Der Eckpunkt ist beim Zielort 410 angeordnet. Diese Verwendungstechnik ermöglicht es dem Mediziner 108, die Einbringung der Nadel 442 und deren Kontakt mit dem Ziel 410 über die Fluoroskopanzeige 116 von einem Winkel aus zu betrachten, der ähnlich dem ist, der von einer Seitenbetrachtungsperspektive der Nadeltrajektorie 414 und des Ziels 410 bereitgestellt wird.
Bezugnehmend wiederum auf 6 wird, unabhängig davon, welche Verwendungstechnik vom Mediziner 108 gewählt wird, ein Führungspunkt 502 bis 524, 552 bis 570 als ein Zielpunkt gewählt. Ferner werden die Nadelführungsvorrichtung 126 und die ziellokalisierende Fluoro-Achse 124 positioniert, dass sie mit dem Ort des Zielpunkts mit der Position 424 der ziellokalisierenden Fluoro-Achse 124 ausgerichtet sind. Die Nadelführungsvorrichtung 126 wird ebenfalls positioniert, dass sie mit dem Ort des Mittelpunkts 280 mit dem Ort des präzisen Nadeleinbringungspunkts entlang der äußeren Hautoberfläche des Patienten 110 ausgerichtet ist. Folglich zeigt die Fluoroskopanzeige 116 den Zielpunkt und das Ziel 410 als beim selben Ort auf der Fluoroskopanzeige 116 (überlagert) angeordnet. Der Ort des Mittelpunkts 280 ist ebenfalls von der Fluoroskopanzeige 116 sichtbar.
Der Mediziner 108 dreht die Position der Führungsplattform 230, so dass die Ziellinie 240 in Richtung des ausgewählten Zielpunkts gerichtet ist. Als Nächstes positioniert der Mediziner 108 die Fluoro-Achse 124 neu zu einer zweiten Position, die sowohl das Ziel 410 als auch den Ort des Mittelpunkts 280 der Nadelführungsvorrichtung 126 schneidet. Dieser Schritt kann optional mit oder ohne Verwendung der Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) des Abbildungsgitters 290 durchgeführt werden. Die zweite Position der Fluoro-Achse 124 ist eine zweite ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 426. Die zweite ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition definiert nun die Nadeleinbringungstrajektorie 414.
Der Mediziner 108 richtet den Führungsschaft 232 mit der zweiten ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 426 gemäß visueller Rückmeldung, die von der Fluoroskopanzeige 116 bereitgestellt wird, aus. Wenn in Ausrichtung befindlich, projiziert der Führungsschaft 232 das kleinste Profil in die Fluoroskopanzeige 116. Die Führungsstange 236 wird verwendet, um den Führungsschaft 232 in Ausrichtung mit der Fluoro-Achse 124 zu bewegen. Der Führungsstangenverriegelungsmechanismus wird verwendet, um die Position des Führungsschafts 232 und der Führungsstange 236 zu verriegeln.
Als Nächstes positioniert der Mediziner 108 die Fluoro-Achse 124 neu zurück in die erste ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition, um eine triangulierte Sicht des Ziels 410 und der Nadeleinbringungstrajektorie 414 zu ermöglichen. Zuletzt platziert der Mediziner 108 eine Nadel 442 in den Führungsschaft 232 und führt die Nadel vom Führungsschaft 232 in Richtung des Ziels 410 ein. Ein Kontakt zwischen der Nadel 442 und dem Ziel 410 wird von der Fluoroskopanzeige 116 angezeigt.
Das Neupositionieren der Fluoro-Achse 124 zwischen dem Zielpunkt und dem Mittelpunkt 280 kann schwierig durchzuführen sein. Ein Fluoroskoparm 106 (am besten in den 1A bis 1B gezeigt) bewegt sich typischerweise genau und effizient entlang eines oder mehrerer gut definierter Bewegungswege. Diese Bewegungswege definieren Bewegungsebenen. Das Neupositionieren der Fluoro-Achse 124 zwischen dem Zielpunkt und dem Ort des Mittelpunkts 280 erfordert typischerweise eine Bewegung über mehr als eine definierte Bewegungsebene des Fluoroskops 100.
Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) des Abbildungsgitters 290 können den Mediziner 108 dabei unterstützen, die Fluoro-Achse 124 zwischen verschiedenen Punkten, einschließlich den Führungspunkten 502 bis 524, 552 bis 570 und dem Ort des Mittelpunkts 280, angeordnet auf dem Abbildungsgitter, neu zu positionieren. Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) bilden einen Weg von miteinander verbundenen Linien zwischen Führungspunkten 502 bis 524, 552 bis 570 und dem Mittelpunkt 280. Diese Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) verbinden bei 90-, 180- oder 270-Grad Winkeln.
Bei der Verwendung kann das Abbildungsgitter 290 mit den definierten Bewegungsebenen des Fluoroskops 100 ausgerichtet werden. Wenn ausgerichtet, ist es dem Mediziner 108 möglich, die Fluoro-Achse 124 entlang von Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572), sichtbar von der Fluoroskopanzeige 116, neu zu positionieren. Vorzugsweise werden das Abbildungsgitter 290 und die Führungsplattform 230 parallel zur Erdoberfläche positioniert. Der äußere Stabilisationsrand 208 kann verwendet werden, um die Nadelführungsvorrichtung 126 parallel zur Erdoberfläche auszurichten. Diese Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572) zeigen einen exakten Weg für die Fluoro-Achse 124, dem sie zwischen zwei auf dem Abbildungsgitter 290 angeordneten Punkten folgt.
Das Testen der Genauigkeit der Fluoroskopausrichtung kann durchgeführt werden unter Verwendung einer oder mehrerer Führungslinien (beispielsweise 530 bis 536, 572). Wenn die Fluoro-Achse 124 zwischen zwei Führungspunkten 502 bis 524, 552 bis 570, verbunden über eine Führungslinie (beispielsweise 530 bis 536, 572), die mit einer definierten Ebene der Bewegung des Fluoroskops 100 ausgerichtet ist, neu positioniert wird, sollte sich die Fluoro-Achse 124 kontinuierlich mit der Führungslinie während der Neupositionierung zwischen den zwei Führungspunkten schneiden. Eine Bewegung der Fluoro-Achse 124 weg vom Schneiden der Führungslinie (beispielsweise 530 bis 536, 572), die mit einer definierten Ebene der Bewegung des Fluoroskops 100 ausgerichtet ist, kann eine Anzeige einer Fehlausrichtung des Fluoroskops oder einer Fehlausrichtung der Nadelführungsvorrichtung 126 sein.
Bezugnehmend auf die 8A bis 8B ist die Nadelführungsvorrichtung 126 entlang der äußeren Hautoberfläche des Patienten 110 positioniert. In 8A sind die Nadelführungsvorrichtung 126 und der Patient 110 von der Betrachtungsperspektive des Mediziners 108, wie in den 1A bis 1B dargestellt, zu sehen. Der Patient 110 liegt mit dem Gesicht nach unten auf dem Operationstisch 112. Die Nadelführungsvorrichtung 126 ist entlang der äußeren Konturen der äußeren Hautoberfläche des Patienten 110 in der Nähe der rechten Niere 712 positioniert.
Der Griff 210 der Nadelführungsvorrichtung 126 ist in Richtung der linken Seite des Mediziners 108 angeordnet. Der äußere Stabilisationsrand 208 ist in eine Position verriegelt, die nicht mit der Position der Grundplatte 220 ausgerichtet ist. Die Seite des äußeren Stabilisationsrands 208, die sich am nächsten zur Perspektive des Betrachters befindet, kontaktiert die Hautoberfläche des Patienten 110. Die Seite der Grundplatte 220, die am weitesten von der Perspektive des Betrachters entfernt liegt, kontaktiert ebenfalls die Hautoberfläche des Patienten 110. Der Außenrand 208 und die Grundplatte 220 bilden zwei Kontaktpunkte, die einen vollständigeren und stabileren Halt der Nadelführungsvorrichtung 126 entlang der äußeren Konturen des Patienten 110 bereitstellen.
Der Fluoroskopemitter 102 und der Fluoroskopempfänger 104 sind am Fluoroskoparm 106 befestigt. Der Fluoroskoparm 106 ist derart positioniert, dass die Fluoro-Achse 124 sich mit dem oberen Calyx 410 der rechten Niere 712 des Patienten 110 schneidet. Die Fluoro-Achse 124 ist in einer im Wesentlichen diagonalen und nach unten gerichteten Richtung entlang der vertikalen X-Z-Ebene positioniert.
Bezugnehmend auf 8B ist ein perspektivischer Querschnitt des Patienten 110 von 8A von einer Betrachtungsperspektive der 1A gezeigt. Ein Querschnitt, der den oberen und unteren Abschnitt des Körpers des Patienten 110 aufteilt, angedeutet durch die Querschnittsbeschränkungslinie 708, ist derart gezeigt, dass seine/ihre linke und rechte Niere 712 und seine/ihre Wirbelsäule 706 zu erkennen sind. Die Nadelführungsvorrichtung 126 ist wie in 7A gezeigt positioniert. Die Fluoro-Achse 124 ist in einer im Wesentlichen diagonalen und nach unten gerichteten Richtung entlang der vertikalen Y-Z-Ebene positioniert, während sie gleichzeitig in einer im Wesentlichen diagonalen und nach unten gerichteten Richtung entlang der vertikalen X-Z-Ebene, wie in 8A gezeigt, positioniert ist.
Bezugnehmend auf die 9A bis 9B sind der Fluoro-Strahl 122 und die Fluoro-Achse 124 entlang sowohl der vertikalen X-Z- als auch der Y-Z-Ebene neu positionierbar. In 9A sind die Positionierung des Fluoro-Strahls und der Fluoro-Achse 124 entlang der vertikalen X-Z-Ebene von der Betrachtungsperspektive des Mediziners 108, wie in den 1A bis 1B gezeigt, dargestellt. Die Position des Fluoroskopemitters 102 und des Fluoroskopempfängers 104 definieren die Position des Fluoro-Strahls 122 und der Fluoro-Achse 124.
Mehrere Positionen des Fluoro-Strahls 122 und dessen Fluoro-Achse 124 sind innerhalb der vertikalen X-Z-Ebene gezeigt. Der Fluoro-Strahl 122 und die Fluoro-Achse 124 sind derart gezeigt, dass sie sich innerhalb der vertikalen X-Z-Ebene drehen, was bewirkt, dass sich der Fluoro-Strahl 122 und die Fluoro-Achse 124 von einer vertikalen Position 802a, die parallel zur Z-Achse ist, zu einer im Wesentlichen nach unten gerichteten und diagonalen Position 802b, 802c neigen. Die Fluoro-Strahlpositionen, die mit den Fluoro-Achsenpositionen 802a, 802b, 802c korrespondieren, schneiden sich alle innerhalb eines dreidimensionalen Fluoro-Strahlschnittraumes 890, der einen Fluoro-Achseimittelpunkt 880 umgibt. Der Mittelpunkt jeder Fluoro-Achse, korrespondierend zu den Fluoro-Achsenpositionen 802a, 802b, 802c, schneidet beim Fluoro-Achsenmittelpunkt 880. Der Fluoro-Achsenmittelpunkt 880 ist beim selben Ort wie das Ziel 410 angeordnet. Der Fluoro-Strahl 122 ist typischerweise ca. 6 Inch im Durchmesser und umgibt die Fluoro-Achse 124.
Das Positionieren des Ziels 410 innerhalb des Fluoro-Strahlschnittraumes 890, ermöglicht es, dass der Fluoro-Strahl 122 innerhalb der vertikalen X-Z-Ebene neu positioniert wird, während ein Schneiden mit dem Ziel 410 aufrechterhalten wird. Das Positionieren des Ziels 410 derart, das es sich mit dem Fluoro-Achsenmittelpunkt 880 schneidet, ermöglicht es dem Mediziner 108, die Fluoro-Achse 124 bezüglich sowohl der vertikalen X-Z-Ebene, während das Schneiden zwischen der Fluoro-Achse aufrechterhalten wird, als auch dem Ziel 410 neu zu positionieren. Die Fluoro-Achse 124 muss sich nicht mit der Nadelführungsvorrichtung 126 schneiden, wenn sie verwendet wird und über die Fluoroskopanzeige 116 betrachtet wird. Die Nadelführungsvorrichtung 126 kann verwendet und über die Fluoroskopanzeige 116 betrachtet werden, während lediglich ein Teil bzw. Abschnitt des Fluoro-Strahls 122 sich mit der Nadelführungsvorrichtung 126 schneidet.
Bezugnehmend auf 9B ist die Bewegung des Fluoro-Strahls 122 und der Fluoro-Achse 124 entlang der vertikalen Y-Z-Ebene von der Betrachtungsperspektive, die von 1A bereitgestellt wird, gezeigt. Mehrere Positionen des Fluoro-Strahls 122 und der Fluoro-Achse 124 sind innerhalb der vertikalen Y-Z-Ebene gezeigt. Der Fluoro-Strahl 122 und die Fluoro-Achse 124 sind derart gezeigt, dass sie sich innerhalb der vertikalen Y-Z-Ebene drehen, was bewirkt, dass sich der Fluoro-Strahl 122 und die Fluoro-Achse 124 von einer vertikalen Position 802a, die parallel zur Z-Achse ist, zu einer im Wesentlichen nach unten gerichteten und diagonalen Position 802d, 802e neigen. Der Mittelpunkt jeder Fluoro-Achse 124, korrespondierend mit den Fluoro-Achsenpositionen 802a, 802b, 802c (am besten in 9A zu sehen), und die Fluoro-Achsenpositionen 802d, 802e schneiden sich beim Fluoro-Achsenmittelpunkt 880. Die Fluoro-Strahlpositionen 122, korrespondierend mit den Fluoro-Achsenpositionen 802a, 802b und 802c (am besten in 9A zu sehen) und zu den Fluoro-Achsenpositionen 802d, 802e, schneiden sich alle im dreidimensionalen Fluoro-Strahlschnittraum 890, der den Fluoro-Achsenmittelpunkt 880 umgibt.
Das Positionieren des Ziels 410 innerhalb des Fluoro-Strahlschnittraums 890 ermöglicht es, dass der Fluoro-Strahl 122 innerhalb der vertikalen X-Z- und Y-Z-Ebenen neu positioniert wird, während ein Schneiden mit dem Ziel 410 aufrechterhalten wird. Das Positionieren des Ziels 410 derart, dass es sich mit dem Fluoro-Achsenmittelpunkt 880 schneidet, ermöglicht es dem Mediziner 108, die Fluoro-Achse 124 bezüglich sowohl der vertikalen X-Z- als auch der Y-Z-Ebene neu zu positionieren, während das Schneiden zwischen der Fluoro-Achse 124 und dem Ziel 410 aufrechterhalten wird.
Bezugnehmend auf die 10A bis 10E ist die Relativpositionierung des Abbildungsgitters 290, eines Ziels 410 und der Fluoro-Achse 124 gezeigt, während die Nadelführungsvorrichtung 126 verwendet wird, um eine Nadel in Richtung des Ziels 410 zu zielen. Das Abbildungsgitter 290 ist derart gezeigt, dass es horizontal zur Oberfläche der Erde und parallel zu den X- und Y-Achsen 130 des Fluoroskops 100 positioniert ist (am besten in den 1A bis 1B zu sehen).
Bezugnehmend auf 10A schneidet sich die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 922 sowohl mit dem Führungspunkt 504 als auch dem Ziel 410. Die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 922 ist durch die Position des Fluoroskopemitters 102 und des Fluoroskopempfängers 104 definiert. Der Führungspunkt 504 wurde als ein Zielpunkt ausgewählt, um den Ort des Ziels 410 und der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 922 bezüglich des Abbildungsgitters 290 anzuzeigen. Der Führungspunkt 504 ist auch ein Startpunkt, da er der erste Punkt auf dem Abbildungsgitter 290 ist, der mit der Fluoro-Achse 124 während des Nadelzielverfahrens auszurichten ist. Die Ziellinie 240 wird neu gerichtet, um den Startpunkt zu wählen und/oder zu identifizieren, während er über die Fluoroskopanzeige 116 betrachtet wird. Die Fluoroskopanzeige 116 stellt von der Betrachtungsperspektive der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 922 ein graphisches Bild des Ziels 410 dar, das derart erscheint, dass es denselben Ort wie der Führungspunkt 504 aufweist.
Bezugnehmend auf 10B wird die Fluoro-Achse 124 von einer ersten ziellokalisierenden Position 922, die sich mit dem Führungspunkt 504 schneidet, zu einer zweiten ziellokalisierenden Position 924, die sich mit dem Führungspunkt 518 schneidet, neu positioniert. Die Fluoro-Achse 124 wird entlang einer Linie von Punkten auf dem Abbildungsgitter 290, definiert durch die Führungslinie 572, neu positioniert. Die Führungslinie 572 verbindet sowohl den Führungspunkt 504 als auch den Führungspunkt 518 und ist mit der X-Achse der Nadelführungsvorrichtung 126 und mit der X-Achse des Fluoroskops 100 ausgerichtet. Der Fluoroskoparm 106 wird um die Y-Achse des Fluoroskops 100 neu positioniert, was bewirkt, dass sich die Fluoro-Achse 124 parallel zur X-Z-Ebene der Bewegung des Fluoroskops 100 bewegt. Vorzugsweise schneidet sich die Fluoro-Achse 124 mit jedem Punkt entlang der Führungslinie 572 während sie von ihrer ersten Position 922 zu ihrer zweiten Position 924 neu positioniert wird.
Der Führungspunkt 518 wurde als ein Zwischenpunkt während der Neupositionierung der Fluoro-Achse 124 zwischen der den Führungspunkt 504 schneidenden Position 922 und der Position, die letztendlich den Mittelpunkt 280 schneidet (am besten in den 10C bis 10D zu sehen), ausgewählt. Die Fluoroskopanzeige 116 stellt ein graphisches Bild des Ziels 410 dar, das derart erscheint, dass es denselben Ort wie der Führungspunkt 518 von der Betrachtungsperspektive der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 924 aufweist.
Bezugnehmend auf 10C ist die Fluoro-Achse 124 von einer zweiten ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 924, die sich mit dem Führungspunkt 518 schneidet, zu einer dritten ziellokalisierenden Position 926, die sich mit dem gemeinsamen Punkt 330 und dem Mittelpunkt 280 schneidet, neu positioniert. Der gemeinsame Punkt 330 und der Mittelpunkt 280 weisen denselben Ort auf. In anderen Ausführungsformen weisen der gemeinsame Punkt und der Mittelpunkt separate Orte auf, die in unmittelbarer Nähe zueinander liegen. Der Ort des gemeinsamen Punkts 330, wenn von der Fluoroskopanzeige 116 betrachtet, zeigt den Ort des Mittelpunkts 280 an. Die Fluoroskopanzeige 116 zeigt den Ort des gemeinsamen Punkts 330 als ein Bild der Kante des strahlenundurchlässigen Materials 340 beim Ort 341 des Führungsschafts 232. Die Fluoro-Achse 124 wird derart neu positioniert, dass die Fluoroskopanzeige 116 ein Bild der Kante des strahlenundurchlässigen Materials des Führungsschafts 232, angeordnet beim Ort 341, überlagert auf dem Bild auf dem Ziel 410, zeigt. In dieser Position sind der gemeinsame Punkt 330 und das Ziel 410 entlang der Fluoro-Achse 124 in ihrer gegenwärtigen ziellokalisierenden Position 926 ausgerichtet.
Die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 926 schneidet sich sowohl mit dem gemeinsamen Punkt 330, der Nachbarschaft des Mittelpunkts 280, als auch dem Ziel 410. Die Fluoro-Achse 124 wird entlang einer Linie von Punkten auf dem Abbildungsgitter 290, definiert durch die Führungslinie 530, neu positioniert. Die Führungslinie 530 schneidet sich mit dem Zwischenführungspunkt 518 und extrapoliert, um sich mit dem gemeinsamen Punkt 330 und der Nachbarschaft des Mittelpunkts 280 zu schneiden. Die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 926 definiert auch die Nadeleinbringungstrajektorie. Folglich ist die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 926 auch die Nadeleinbringungs-Fluoro- Achsenposition.
Die Führungslinie 530 ist mit der Y-Achse der Nadelführungsvorrichtung 126 ausgerichtet und ist mit der Y-Achse des Fluoroskops 100 ausgerichtet. Der Fluoroskoparm 106 wird um die X-Achse des Fluoroskops 100 neu positioniert, was bewirkt, dass sich die Fluoro-Achse 124 parallel zur Y-Z-Ebene der Bewegung des Fluoroskops 100 bewegt. Vorzugsweise schneidet sich die Fluoro-Achse 124 mit jedem Punkt entlang der Führungslinie 530, während sie von der zweiten ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 924 zur dritten ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 926 neu positioniert wird. Der Führungspunkt 518 befindet sich, wo die Fluoro-Achse 124 von einer Bewegung entlang der X-Z-Ebene zu einer Bewegung entlang der Y-Z-Ebene übergeht. Ohne die Hilfe des Führungspunkts 518 und der Führungslinien 572 und 530 könnte eine Bewegung der Fluoro-Achse von einem Punkt entlang der X-Z-Ebene übergehen, die mit einer Ebene der Bewegung, den gemeinsamen Punkt 330 schneidend, fehlausgerichtet ist. Dies würde eine zusätzliche Trial-and-Error-Neupositionierung der Fluoro-Achse 124 erfordern, bis sie sich sowohl mit dem Ziel 410 als auch dem gemeinsamen Punkt 330 schneidet. Die Fluoroskopanzeige 116 stellt ein graphisches Bild des Ziels 410 dar, das derart erscheint, dass es denselben Ort wie der gemeinsame Punkt 330 von der Betrachtungsperspektive der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 926 aufweist.
Bezugnehmend auf 10D wird der Führungsschaft 232, sofern er nicht zuvor in diesem Verfahren ausgerichtet wurde, entlang der Nadeleinbringungstrajektorie 914, die durch die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 926 definiert ist, unter Verwendung der visuellen Rückmeldung von der Fluoroskopanzeige 116 ausgerichtet. Vorzugsweise wird die Ziellinie 240 in diesem Verfahren früh ausgerichtet, beispielsweise wenn der Startpunkt ausgewählt oder identifiziert wird. Ein derartiges Vorgehen reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass die Nadelführungsvorrichtung 126 sich bewegen wird, so dass sie mit dem Startpunkt nicht mehr ausgerichtet wäre. Das Bewegen eines Abschnitts der Nadelführungsvorrichtung, wie beispielsweise der Führungsplattform 230, kann die Position der Nadelführungsvorrichtung 126 verändern, während sie entlang der äußeren Hautoberfläche des Patienten 110 angeordnet ist. Um den Führungsschaft 232 auszurichten, wird die Führungsplattform 230 gedreht, so dass eine Ziellinie 240, die mit der Führungsplattform 230 verbunden ist, mit dem Führungspunkt 504, der als der Startpunkt gewählt wurde, ausgerichtet ist.
Der Führungsschaft 232 wird dann unter Verwendung der Führungsstange 236 neu positioniert, um die Achse des Führungsschafts 324 mit der Fluoro-Achse 124 in der zweiten Fluoro-Achsenposition 926 auszurichten. Wenn er ausgerichtet ist, projiziert bzw. ragt der Führungsschaft 232 sein kleinstes Profilbild in die Fluoroskopanzeige 116. Das Führungsschaftprofilbild erscheint als ein Kreis und scheint auf dem Bild des Ziels 410 überlagert zu sein. Wenn der Führungsschaft 232 sich in dieser Ausrichtungsposition befindet, wird die Position des Führungsschafts 232 unter Verwendung des Führungsstangen-236-Verriegelungsmechanismus 249 verriegelt (am besten in 3B zu sehen).
Bezugnehmend auf 10E wird die Fluoro-Achse 124 von der dritten ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 926, die sich mit dem gemeinsamen Punkt 330 schneidet, zur zweiten ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 924, die sich mit dem Führungspunkt 518 schneidet, neu positioniert. Die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 924 schneidet sich sowohl mit dem Führungspunkt 518 als auch dem Ziel 410. Die Fluoro-Achse 124 wird entlang einer Linie von Punkten auf dem Abbildungsgitter 290, definiert durch die Führungslinie 530, neu positioniert. Die Führungslinie 530 schneidet sich mit dem Führungspunkt 518 und extrapoliert zum Mittelpunkt 280.
Die ziellokalisierende Fluoro-Achsenposition 924 stellt eine triangulierte Sicht der Nadeleinbringungstrajektorie 914 und des Ziels 410 bereit. Diese Position 924 wird auch als eine Fluoro-Achsenposition der triangulierten Betrachtung identifiziert. Von der Betrachtungsperspektive der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 924 stellt die Fluoroskopanzeige 116 ein graphisches Bild des Ziels 410 dar, das derart erscheint, dass es denselben Ort wie der Zwischenführungspunkt 518 aufweist.
Der Führungsschaft 232 ist weiterhin entlang der ziellokalisierenden Fluoro-Achsenposition 926, eine Nadeleinbringungstrajektorie 914 definierend, wie in 10D gezeigt, ausgerichtet. Von der Perspektive der Fluoro-Achsenposition 924 der triangulierten Betrachtung projiziert bzw. ragt das Profilbild 930b des strahlenundurchlässigen Abschnitts des Führungsschafts 232 sein kleinstes Profil nicht mehr auf die Fluoroskopanzeige 116. Das Bild des Führungsschafts 232 erscheint nun derart, dass es eine längliche Form 930b aufweist, wobei seine lange Dimension in Richtung des Ziels 410 gerichtet ist.
Zuletzt wird die Nadel 442 durch den Führungsschaft 232, der mit dem Ziel 410 ausgerichtet ist, eingebracht. Das Bild der Nadel 442 erscheint als eine längliche Form in der Fluoroskopanzeige 116, wobei ihre lange Dimension in Richtung des Bildes des Ziels 410 gerichtet ist. Wenn die Nadel 442 betrachtet wird, während sie eingebracht wird, scheint sich das Bild der Nadel 442 in Richtung des Bildes des Ziels 410 zu bewegen. Der Mediziner 108 beendet das Einbringen der Nadel 442, wenn er oder sie das Ziel 410 fühlt und/oder wenn er oder sie das Bild der Nadel 442 sich mit dem Bild des Ziels 410 verbinden sieht.
11 zeigt ebenfalls, dass sie X- und Y-Achsenebenen der Drehung 1022, 1024 der Fluoro-Achse 124 des Fluoroskops 100 nicht die X- und Y-Achsen 1018, 1020 der Nadelführungsvorrichtung 126 schneiden müssen. Die Position der X-Achse 1024 und der Nadelführungsvorrichtung 126, ausgerichtet mit den Führungslinien 534 bis 536 des Abbildungsgitters 290, ist versetzt von der X-Z-Drehungsebene 1022 des Fluoroskops 106 gezeigt. Die Position der Y-Achse 1020 der Nadelführungsvorrichtung 126, ausgerichtet mit den Führungslinien 530 bis 532 des Abbildungsgitters 290, ist in einer Position gezeigt, die von der Y-Z-Drehungsebene 1020 des Fluoroskoparms 106 versetzt ist. Die X- und Y-Achsen 1018 bis 1020 der Nadelführungsvorrichtung 126 müssen lediglich parallel sein zu den jeweiligen Achsen 1020, 1022 des Fluoroskops 100. Für die Nadelführungsvorrichtung 126 wird bevorzugt, dass sie so nah wie möglich an der Fluoro-Achse 124, dem Zentrum des Fluoro-Strahls 122, positioniert ist, um eine maximale Sicht der Nadelführungsvorrichtung 126 vom Fluoroskopmonitor 112 zu gestatten. Für den Patienten 110 wird auch bevorzugt, dass er mit der Länge des Körpers parallel zur langen Dimension des Operationstischs 112 positioniert ist.
Bezugnehmend auf 12 stellt ein starres justierbares Gestell 1010 einen feststehenden Halt der Nadelführungsvorrichtung 126 bereit. Das starre justierbare Gestell 1010 umfasst zwei Trägerarme 1026 bis 1028, eine Klammer 1014 und eine vertikale Stange 1012. Die vertikale Stange 1012 und die zwei Trägerarme 1026, 1028 weisen jeweils eine Längsdimension auf. Die zwei Trägerarme 1026 und 1028 sind miteinander verbunden. Die Längsdimension des Trägerarms 1026 ist im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsdimension des Trägerarms 1028. Die Klammer 1014 ist am Trägerarm 1026 und an der vertikalen Stange 1012 befestigt. Die Klammer 1014 ist angepasst, um entlang der Längsachse der vertikalen Stange 1012 neu positioniert zu werden. Die Position der Klammer 1014 entlang der Längsachse der vertikalen Stange 1012 kann über einen Klammerverriegelungsmechanismus verriegelt und entriegelt werden, um eine Bewegung der Klammer entlang der vertikalen Stange 1012 temporär zu verhindern.
Die Nadelführungsvorrichtung 126 ist auf dem Trägerarm 1028 montiert. Die Y-Achse 1020 der Nadelführungsvorrichtung 1026 ist mit der Y-Achse 1024 des Fluoroskops 100 ausgerichtet. Die X-Achse 1018 der Nadelführungsvorrichtung 126 ist mit der X-Achse 1022 des Fluoroskops 100 ausgerichtet. Die Langsachse des Trägerarms 1028 ist im Wesentlichen parallel zur X-Achse 1024 der Nadelführungsvorrichtung 126.
Bezugnehmend auf die 13A bis 13B ist die Nadelführungsvorrichtung 126 auf ein flexibles Gestell 1034 montiert. Das flexible Kabel 1030 innerhalb des flexiblen Gestells 1034 wird gestrafft, um die Nadelführungsvorrichtung 126 in eine feststehende Position zu versteifen und zu verriegeln. In den 13A bis 13B ist die Längsachse des Griffs 210 der Nadelführungsvorrichtung 126 im Wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche des Tischs 112 gezeigt.
Bezugnehmend auf 13B ist eine perspektivische Seitenansicht von 13A gezeigt, wo der äußere Stabilisationsrand 208 gegen die äußere Hautoberfläche des Patienten 110 gesetzt ist. Die Grundplatte 220, die Führungsplattform 230 und der äußere Stabilisationsrand 208 sowie die äußere Hautoberfläche des Patienten 110 sind im Wesentlichen rechteinklig zur oberen Oberfläche des Tischs 112 gezeigt.
Bezugnehmend auf die 14A bis 14E sind die relative Positionierung der Ziellinie 240, das Abbildungsgitter 290, der Fluoro-Strahl 122 und ein Ziel A gezeigt. Die Ziellinie 240 ist als die Linie BC dargestellt, und der obere linke Quadrant (Nordwestquadrant) des Abbildungsgitters 290 ist als das Rechteck ECDB dargestellt. Das Abbildungsgitter 290 weist vier Quadranten auf. Typischerweise wird lediglich ein Quadrant während eines Nadelziel- und -führungsverfahrens verwendet. Die Längen von verschiedenen geometrischen Linien und die Größen von verschiedenen geometrischen Winkeln sind als reine Einheiten ohne Zahlen für einen Vergleich ausgedrückt. Diese Werte geben keine tatsächlichen Dimensionen der Nadelführungsvorrichtung 126 an.
Bezugnehmend auf 14E sind die isometrische Sicht der Ziellinie BC, der obere linke Quadrant des Abbildungsgitters ECDB und das Ziel A gezeigt. Das Ziel A, der obere linke Quadrant des Abbildungsgitters ECDB und die Ziellinie BC sind in einer rechteckigen geometrischen Box 1400 eingeschlossen, um ihre geometrische Beziehung darzustellen. Der Fluoroskopemitter 102 ist derart gezeigt, dass er in einer nach unten gerichteten vertikalen (AP)-Position positioniert ist und ist nicht maßstabsgetreu gezeigt. Der Fluoroskopemitter 102 projiziert einen Fluoro-Strahl 122, der den distalen Abschnitt der Nadelführungsvorrichtung 126 umfasst. Die X- und Y-Achsenfadenkreuze des Abbildungsgitters ECDB sind jeweils durch die Linien EC und CD dargestellt. Die Linie EC weist eine Länge von 2,0960 auf. Die Linie EF weist eine Länge von 4,5202 auf.
Bezugnehmend auf 14A ist eine perspektivische Draufsicht von 14E gezeigt. Bezüglich der Richtung des Fluoro-Strahls 122 ist der Führungspunkt B derart positioniert, dass er mit dem Ziel A ausgerichtet ist (am besten in 14E gezeigt). Die Ziellinie BC schneidet den Führungspunkt B und den Mittelpunkt C. Das Ziel A ist als das Zentrum einer Kugel 1410 gezeigt. Wenn innerhalb des Fluoro-Strahls 122 angeordnet, sind der Nordwestquadrant des Abbildungsgitters ECDB und die Ziellinie BC über die Fluoroskopanzeige 116 sichtbar. Die Linie BC weist eine Länge von 2,6395 auf und der Winkel BCY weist eine Größe von 53 Grad auf.
Bezugnehmend auf 14B ist ein perspektivische Seitenansicht von 13A gezeigt. Die Y-Achse des Nordwestquadranten des Abbildungsgitters ECDB ist durch die Linie CD dargestellt. Die Linie CD weist eine Länge von 1,6043 auf. Die Linie CH weist eine Länge von 4,7965 auf. Die Linie DH weist eine Länge von 4,5202 auf. Der Winkel DCH weist eine Größe von 70 Grad auf.
Bezugnehmend auf 14C ist eine Hilfsansicht von 14A gezeigt. Die X-Achse des Abbildungsgitters ECDB ist durch die Linie EC dargestellt. Die Linie EC weist eine Länge von 2,0960 auf. Die Linie EF weist eine Länge von 4,5202 auf. Die Linie FC weist eine Länge von 4,9825 auf. Der Winkel ECF weist eine Größe von 65,1230 Grad auf.
Bezugnehmend auf 14D ist eine perspektivische Vorderansicht von 14A gezeigt. Die Ziellinie BC weist eine Länge von 2,6395 auf. Die Tiefe des Ziels A unterhalb des Abbildungsgitters ist durch die Linie AB dargestellt. Die Linie AB weist eine Länge von 4,5202 auf. Die Nadeleinbringungslänge ist durch die Linie AC dargestellt. Die Linie AC weist eine Länge von 5,2344 auf. Der Tiefenwinkel ist durch den Winkel BCA dargestellt. Der Winkel BCA weist eine Größe von 60 Grad auf.
Bezugnehmend wiederum auf 14E ist der Fluoroskopemitter 102 nach unten gerichtet und vertikal zur Erde positioniert. Ein Fluoro-Strahl 122 schneidet das Nordwestquadrant-Abbildungsgitter ECDB, den Zielpunkt B und das Ziel A. Die Y-Achse des Abbildungsgitters CD ist mit der Linie GH der geometrischen Box 1400 ausgerichtet. Der Fluoroskopemitter 102 wird, während er einen Fluoro-Strahl 122 emittiert bzw. aussendet, in Richtung des Uhrzeigersinns um die Y-Achse des Fluoroskops 100 gedreht, bis er den Führungspunkt D und das Ziel A schneidet. Ebenfalls werden die Linie CD und die Linie FA bezüglich der Richtung des Fluoro-Strahls 122 ausgerichtet. Die Größe des Drehwinkels innerhalb der X-Z-Ebene der Bewegung des Fluoroskoparms 106 kann von einer Fluoroskopwinkelanzeige abgelesen werden. Der Winkel ECF ist gleich 90 Grad minus dem gedrehten Fluoroskopwinkel.
Ein Winkel DCH kann in einer ähnlichen Weise bestimmt werden. In der nach unten gerichteten vertikalen (AP)-Position schneidet der Fluoro-Strahl 122 das Abbildungsgitter ECDB und den Führungspunkt B. Der Führungspunkt B und das Ziel A sind bezüglich der Position des Fluoro-Strahls 122 ausgerichtet. Das X-Achsenfadenkreuz EC des Abbildungsgitters ist mit der Linie GF bezüglich der Richtung des Fluoro-Strahls 122 ausgerichtet. Der Fluoroskopemitter 102 wird, während er einen Fluoro-Strahl 122 emittiert, in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn (in Richtung aus dem Papier in 14E heraus) um seine X-Achse gedreht, bis er sowohl das X-Achsenfadenkreuz EC des Abbildungsgitters 290 als auch die Linie AH schneidet. Die Linien EC und AH sind bezüglich der Position des Fluoro-Strahls 122 ausgerichtet. Der Drehwinkel innerhalb der Y-Z-Ebene der Bewegung des Fluoroskoparms 106 kann von einer Fluoroskopwinkelanzeige abgelesen werden.
Der Winkel DCH ist gleich 90 Grad minus dem gedrehten Fluoroskopwinkel innerhalb der Y-Z-Ebene der Bewegung des Fluoroskoparms 106. Der Drehwinkel des Fluoroskops ist gleich dem Winkel GCH. Die Tiefe CG kann bestimmt werden durch die Tiefe CG = (CD) × (cot ∠ GCH). Die Tiefe oder Länge der Trajektorie des Ziels A kann nützlich sein, wenn der Calyx oder Steine der Niere abgebildet bzw. kartographisch erfasst werden, um zu bestimmen, welche Nadellänge zu verwenden ist, oder ob die Nadel das beabsichtigte Ziel A erreichen wird. Das Drehen der Ziellinie BC der Führungsplattform 230, um den Führungspunkt B zu schneiden, setzt die Richtung des Führungsschafts 232 in Richtung des Führungspunkts B. Der Tiefenwinkel 416 muss noch bestimmt werden, um eine Nadeleinbringungstrajektorie zum Ziel A zu definieren.
Bezugnehmend wiederum auf 14E ist der Fluoro-Strahl 122 zu einer Nadeleinbringungstrajektorie AC, die das Ziel A schneidet, ausgerichtet. Der Fluoro-Strahl 122 wird von einer ersten Position, ausgerichtet mit der Linie CG, die die nach unten gerichtete Fluoro-Strahlrichtung darstellt, zu einer zweiten Position, die mit er Linie AC ausgerichtet ist, neu positioniert. Die Linie AC stellt eine Nadeleinbringungstrajektorie AC dar. Um den Fluoro-Strahl 122 neu zu positionieren, wird der Fluoro-Strahl 122 in der X-Z-Ebene um die Y-Achse gedreht und in der Y-Z-Ebene um die X-Achse gedreht. Der Fluoroskopemitter 102 wird zuerst positioniert, um sowohl das Y-Achsenfadenkreuz CD des Nordwestquadranten des Abbildungsgitters ECBD, als auch das Ziel A zu schneiden. Als Nächstes wird der Fluoroskopemitter 102 derart positioniert, dass er sowohl das X-Achsenfadenkreuz EC als auch das Ziel A schneidet.
Bezugnehmend auf die 15A bis 15J sind die Relativposition der Nadelführungsvorrichtung 126, der Fluoro-Achse 122 und des Ziels A während des Durchführens der Schritte zum Ausrichten einer Nadel 442 in Richtung eines Ziels A dargestellt. Sowohl in 15A als auch in 15B ist der Fluoroskoparm 106 in der nach unten gerichteten vertikalen (AP)-Position. Der Fluoro-Strahl 122 schneidet das Abbildungsgitter 290, den Führungspunkt B, den Mittelpunkt und den gemeinsamen Punkt C sowie das Ziel A. Bezüglich der Richtung des Fluoro-Strahls 122 schneidet die Abbildungsgitterachse CD die Länge GH der geometrischen Box 1500. Der Fluoroskopemitter 102 wird, während er einen Fluoro-Strahl 122 erzeugt, in Richtung des Uhrzeigersinns um seine Y-Achse gedreht, bis der Punkt D des Fadenkreuzes das Zentrum des Ziels A, wie in 15C zu sehen, schneidet.
Die gedrehte Fluoro-Strahlposition ist als Position 2, wie in 15D gezeigt, identifiziert. Man beachte, dass die Länge und die Richtung der Linie CF der Länge und Richtung DA gleich ist. Wenn der Punkt D nicht mit dem Ziel A in Position 1 ausgerichtet ist, wenn der Führungspunkt B mit dem Ziel A in Position 2 ausgerichtet ist, dann sind die Achsen des Abbildungsgitters 290 und des Fluoroskops 100 fehlausgerichtet. In Position 2 ist der Fluoro-Strahl 122 nun in einer Linie mit der Ebene AFCD positioniert. Die Trajektorie AC liegt entlang oder auf der Ebene AFCD.
Der Fluoroskoparm 106, der in Position 2 angeordnet ist, wird in der Richtung entgegen des Uhrzeigersinns (aus dem Papier heraus) um die X-Achse in 15D gedreht, bis die Achse CE des Abbildungsgitters das Zentrum des Ziels A in 15E schneidet. Das Ziel ist in diesem Fall direkt als in einer Linie mit dem kleineren Kreis des Gittes 290 zu sehen. 15F zeigt die isometrische Ansicht von 15E, wobei die Achse des Fluoroskoparms 106 in einer Linie mit AC ist. Um den Führungsschaft 232 in einer Linie zwischen dem Fluoroskopkopf 102 und dem Ziel auszurichten, wird der Führungsschaft 232 um den Schwenkzylinder 234 mittels der Führungsstange 236 gedreht, um zu verhindern, dass die Hand des Mediziners den Fluoro-Strahl 122 kontaktiert. Der Führungsschaft 232 wird gedreht, bis der Führungsschaftdurchgang 320 direkt auf das Ziel A abgezielt ist, und als solcher im Fluoro-Bild in 15G zu sehen ist. Die Führungsstange 236 wird in diesen Ort verriegelt.
Bevor die Nadel eingebracht wird, wird der Fluoroskoparm 106 zurück in die Position 2, wie in 15J gezeigt, gedreht. Die Nadel wird langsam eingebracht und kann über die Fluoroskopanzeige 116 betrachtet werden. Von der Fluoroskopanzeige 116 erscheint die Nadel sich entlang der Y-Achse des Gitters 290, wie in 15I gezeigt, zu bewegen. Tatsächlich bewegt sich die Nadel entlang der Trajektorie AC, wie in 15J gezeigt. Eine Abweichung vom Erscheinen der Nadel als sich entlang der Y-Achse bewegend, könnte eine falsche Nadeleinbringungstrajektorie anzeigen. Die Einbringung der Nadel wird beendet, wenn gesehen wird, dass sie den Punkt D kontaktiert hat, der rechtwinklig (senkrecht bzw. normal) zur Führungslinie, die die Führungspunkte B und D verbindet, ist.
Bezugnehmend auf die 16A bis 16E ist die Relativpositionierung der Nadelführungsvorrichtung 126, der Fluoro-Achse 122 und des Ziels A während des Durchführens der Schritte zum Ausrichten einer Nadel in Richtung eines Ziels gezeigt. Das Verfahren startet mit der Auswahl eines Führungspunkts als einen Startpunkt entlang der Y-Achse der Vorrichtung 126.
Bezugnehmend auf 16A sind andere Führungspunkte wie beispielsweise M, L, K, P, Q, R und N gezeigt. Die Verwendung von Führungspunkt M oder Führungspunkt B erfordert ein Zweiebenen-Ausrichtungsverfahren, das den Führungspunkt D für die Ausrichtung mit der Y-Achse verwenden wird. Der Startpunkt M kann verwendet werden, um auf die untere Stange 1322, wie in 5 gezeigt, zuzugreifen. Der Führungspunkt N wird durch den Schnitt der Ziellinie 240 mit der Führungslinie 1610 des Abbildungsgitters 290 erzeugt. Das Schneiden der Ziellinie 240 mit dem Führungspunkt N definiert dieselbe Richtung entlang des Abbildungsgitters 290, wie wenn der Führungspunkt M geschnitten wird, wird jedoch einen größeren damit verbundenen Tiefenwinkel als der Führungspunkt M aufweisen.
Die Verwendung des Führungspunkts N als einen Zielpunkt wird die Verwendung des Führungspunkts R für die Ausrichtung mit der Y-Achse erfordern. Die Ausrichtung der Fluoro-Achse 124 mit dem Führungspunkt R kann als eine Nadeleinbringungsbetrachtungs-Fluoro-Achsenposition verwendet werden. Der Startpunkt P ist gleich dem Punkt B für linkshändige Ärzte, die den Vorrichtungsgriff 210 mit deren rechter Hand halten würden und die Zugangsnadel mit deren linker Hand einbringen würden.
Die Führungspunkte R, D, K sind auf der Y-Achse des Gitters 290 angeordnet und könnten als ein Zielpunkt verwendet werden, um auf den mittleren Calyx 1324 der rechten Niere 1320, wie in 5 gezeigt, zuzugreifen. Die Ziellinie 240 wird um die Drehachse 228 von einer Position, die den Punkt M schneidet, zu einer Position, die den Punkt K schneidet, zum Ausrichten des Führungsschafts 232 in die Richtung des Führungspunkts D gedreht.
Bezugnehmend auf 16E ist die Ziellinie 240 auf dem Punkt K gerichtet, die Startpunkte K, D und R befinden sich in der Richtung des Führungsschafts 232, wo der Punkt Q proximal zur Richtung des Führungsschafts 232 ist. Die Verwendung des Führungspunkts R als einen Zielpunkt erfordert einen größeren Tiefenwinkel als die Verwendung des Führungspunkts D. Die Verwendung des Führungspunkts D würde einen größeren Tiefenwinkel als die Verwendung des Führungspunkts K aufweisen. Der Führungspunkt D wird als Zielpunkt gewählt und mit dem Ziel H ausgerichtet, während die Fluoro-Achse 124 in der nach unten gerichteten vertikalen (AP)-Position ist.
Bezugnehmend auf 16B ist die isometrische Ansicht von 16E gezeigt. Die erforderliche Nadeleinbringungstrajektorie ist durch die Länge der Linie CH dargestellt. Die Linie CH erstreckt sich vom Mittelpunkt C zum Ziel H, welches auf der Ebene CDHG liegt. Die Y-Achse des Abbildungsgitters 290, der Führungspunkt D, die Y-Z-Ebene der Fluoroskoparm 106-Bewegung und die Fluoro-Achse 124 liegen alle in derselben Ebene CDGH. Um die Fluoro-Achse 124 auf die Trajektorie CH auszurichten, wird die Fluoro-Achse 124 in der Y-Z-Ebene um die X-Achse des Fluoroskops 100 gedreht, ist das Führungsfadenkreuz CE sich mit AH oder dem Ziel H des Ziels der geometrischen Box 1600, wie in 16C gezeigt, schneidet. Der ausgerichtete Führungsschaft 232 in 16E zeigt, dass er sich bereits in derselben Ebene wie das Ziel H befindet, jedoch nicht zwingend direkt auf das Ziel H gezielt ist.
Der Führungsschaft 232 wird über die Führungsstange 236 positioniert, bis der strahlenundurchlässige Abschnitt 340 des Führungsschafts 232 in seinem kleinsten Profil (Kreis), das Ziel H schneidend, von der Fluoro-Achsen 124-Position, wie in 16D zu sehen, zu sehen ist. Der Führungsschaft 232 wird in eine Position verriegelt durch Verriegeln der Position der Führungsstange 236 durch Drehen dieser entlang ihrer Längsachse in Richtung des Uhrzeigersinns (am besten in 3B zu sehen). Die Nadeleinbringungstrajektorie wird durch Betrachten des Führungsschafts 232, dargestellt durch sein kleinstes Profil als ein Kreis, gerichtet in Richtung des Ziels H über die Fluoroskopanzeige 116 bestätigt. Die Fluoro-Achse 124 wird in die nach unten gerichtete vertikale (AP)-Position neu positioniert, um das Fortschreiten der Nadel in Richtung des Zielcalyx H sowie das Eindringen in diesen, ähnlich zu dem in 15I gezeigten, zu betrachten.
Ein Führungspunkt wird als Zielpunkt ausgewählt, unabhängig davon, ob ein Zweiebenenzugriffsverfahren (am besten in 15B bis 15J zu sehen) oder ein Einzelebenenzugriffsverfahren (am besten in 16B bis 16D zu sehen) verwendet wird. Der Führungspunkt wird auf der Hälfte des Abbildungsgitters 290 gewählt werden, die näher zur Wirbelsäule des Patienten 110 angeordnet ist (am besten in 5 zu sehen). Der Führungsschaft 232 wird in Richtung dieser Hälfte des Abbildungsgitters 290 in Richtung eines Calyx als ein Ziel gerichtet.
Bezugnehmend auf 16A wird, wenn ein Zweiebenenzugriff auf eine Niere als ein Ziel verwendet wird, ein Führungspunkt wie beispielsweise B, L oder M ausgewählt und mit dem Ziel ausgerichtet, während die Fluoro-Achse 124 in einer nach unten gerichteten vertikalen (AP)-Position ist. Dies ist die erste Fluoro-Achsenposition. Die Fluoro-Achse 124 wird von der ersten Fluoro-Achsenposition in Richtung der Y-Achse gedreht, bis die Fluoro-Achse 124 sowohl die Y-Achse des Abbildungsgitters 290 als auch das Ziel schneidet. Wenn der Führungspunkt M als der Zielpunkt ausgewählt wird, dann wird die Fluoro-Achse 124 gegen den Uhrzeigersinn in Richtung des Punkts D vom Punkt M gedreht, bis sie den Punkt D und das Ziel schneidet. Wenn der Führungspunkt B als der Zielpunkt ausgewählt wird, dann wird die Fluoro-Achse 124 im Uhrzeigersinn in Richtung des Punkts D vom Punkt B gedreht, bis die Fluoro-Achse 124 den Punkt D und das Ziel schneidet. Dies ist die zweite Fluoro-Achsenposition.
Von ihrer zweiten Position wird die Fluoro-Achse 124 in Richtung des Zentrums C und des Mediziners 108 gedreht, bis sich die Fluoro-Achse 124 mit der X-Achse des Abbildungsgitters 290 und dem Ziel H schneidet. Dies ist die dritte Fluoro-Achsenposition. Die Richtung der Fluoro-Achsendrehung zwischen der zweiten und dritten Fluoro-Achsenposition ist 90 Grad, abgesehen von der Richtung der Fluoro-Achsendrehung zwischen der ersten und der zweiten Fluoro-Achsenposition. Die Fluoro-Achse 124 ist nun mit der Nadeleinbringungstrajektorie ausgerichtet. Als Nächstes wird die Position des Führungsschafts 232 auf die dritte Position der Fluoro-Achse 124 ausgerichtet und verriegelt. Als Nächstes wird die Fluoro-Achse zurück zur zweiten Fluoro-Achsenposition gedreht, um als die Nadeleinbringungsbetrachtungs-Fluoro-Achsenposition zu dienen.
Noch bezugnehmend auf 16A kann einer der Führungspunkte K, D oder R für einen Einzelebenenzugriff auf die Niere als ein Ziel ausgewählt werden. Ein Führungspunkt wird ausgewählt, ausgerichtet mit dem Ziel H, während sich die Fluoro-Achse 124 in der nach unten gerichteten vertikalen (AP)-Position befindet. Dies ist die erste Fluoro-Achsenposition des Einzelebenenverfahrens. die Fluoro-Achse 124 wird in Richtung des Zentrums C gedreht, bis sich die Fluoro-Achse 124 mit der X-Achse des Abbildungsgitters 290 und dem Ziel H schneidet. Die Fluoro-Achse 124 befindet sich nun in einer Linie mit der Nadeleinbringungstrajektorie. Dies ist die zweite Fluoro-Achsenposition des Einzelebenenverfahrens. Als Nächstes wird dann der Führungsschaft 232 auf die Fluoro-Achse 124 ausgerichtet. Die Fluoro-Achse 124 wird zurück zur ersten Fluoro-Achsenposition des Einzelebenenverfahrens gedreht, um als die Nadeleinbringungsbetrachtungs-Fluoro-Achse zu dienen.
Die Erfindung kann als eine Trainingsvorrichtung und ein Trainingsverfahren für jene, die weniger ausgebildet sind als Fachleute im Führen einer Sonde 442 in Richtung eines Ziels 410, verwendet werden. Die Erfindung kann auch verwendet werden, um ein dreidimensionales Problem der Verifizierung eines Kontakts zwischen einer Sonde und einem Ziel in ein vereinfachtes zweidimensionales Problem unter Verwendung der Fluoroskopanzeige 116 zu reduzieren. Die Erfindung kann ebenfalls verwendet werden, um eine Triangulationsbetrachtungstechnik zum Verifizieren der Bewegung einer Sonde 442, während sie sich entlang einer Trajektorie 414 in Richtung eines Ziels 410 bewegt, zu lehren. Die Erfindung kann den Mediziner 108 beim Bereitstellen eines Schritt-für-Schritt- Ansatzes zum Führen einer Sonde 442 zu einem Ziel helfen. Die Erfindung unterstützt ferner den Mediziner 108 durch Reduzieren der Anzahl der Sondeneinbringungen und des Ausmaßes der Trial-and-Error-Anstrengung, die erforderlich ist, um einen Kontakt zwischen der Sonde 442 und einem Ziel 410 herzustellen.
Während die Erfindung mit Bezug auf gewisse Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass verschiedene Veränderungen in der Form und im Detail durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Nadelführungsvorrichtung (126), umfassend: eine Basis (220), eine Öffnung dort hindurch definierend; einen Außenrand (208), angeordnet um die Basis (220) herum; eine Führungsplattform (230), angeordnet benachbart zur Öffnung, wobei die Führungsplattform (230) drehbar um eine Drehachse (228) ist, wobei sich die Drehachse (228) durch die Öffnung erstreckt und einen gemeinsamen Punkt entlang der Drehachse (228) aufweist; einen Drehzapfen (234), angeordnet zumindest teilweise innerhalb der Führungsplattform (230) und drehbar um eine Schwenkachse (222), die im Wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse (228) ist; einen Führungsschaft (232), angeordnet zumindest teilweise innerhalb des Drehzapfens (234) und sich entlang einer Längsachse (324) von einem ersten Ende (232a) des Führungsschafts (232) zu einem zweiten Ende (232b) des Führungsschafts (232) erstreckend, wobei sich die Langsachse (324) mit der Drehachse (228) am gemeinsamen Punkt (330) schneidet, wobei der Führungsschaft (232) ein strahlenundurchlässiges Material (340) umfasst, das in unmittelbarer Nähe zum Ort des gemeinsamen Punkts (330) angeordnet ist; und einen Schaft (211), verbunden mit der Basis (220), wobei sich der Schaft (211) entlang einer Schaftachse (218), rechtwinklig zur Drehachse (228), erstreckt, wobei die Basis (220) drehbar um die Schaftachse (218) unabhängig vom Außenrand (208) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der gemeinsame Punkt (330) am zweiten Ende (232b) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher sich die Schwenkachse (222) mit der Drehachse (228) am gemeinsamen Punkt (330) schneidet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Führungsschaft (232) eine innere Wand des Drehzapfens (234) umfasst, eine Bohrung ausbildend.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Führungsschaft (232) zumindest teilweise innerhalb einer inneren Wand im Drehzapfen (234), eine Bohrung ausbildend, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Führungsschaft (232) drehbar um die Drehachse (228) und die Schwenkachse (222) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Führungsstange (236), die mit dem Drehzapfen (234) verbunden ist, und die drehbar um die Drehachse (228) und die Schwenkachse (222) ist, um eine Drehbewegung an den Führungsschaft (232) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Führungsstangensperrvorrichtung zum Verhindern einer Bewegung des Drehzapfens (234).
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gitter (290), angeordnet um die Drehachse (228) herum.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Außenrandsperrvorrichtung zum Verhindern einer Relativbewegung zwischen dem Außenrand (208) und der Basis (220).
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen strahlenundurchlässigen Punkt, angeordnet nahe der Führungsplattform (230).
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein strahlenundurchlässiges Liniensegment, angeordnet nahe der Führungsplattform (230).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das strahlenundurchlässige Material (340) zwischen dem ersten Ende (232a) und einem Ort (341) entlang des Führungsschafts (232) senkrecht zur Längsachse (324) beim gemeinsamen Punkt (330) angeordnet ist, wobei sich das strahlenundurchlässige Material (340) zum Ort (341) erstreckt, wobei der Ort (341) unmittelbar benachbart zu einem Material (323) angeordnet ist, das weniger strahlenundurchlässig als das strahlenundurchlässige Material (340) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der gesamte Führungsschaft (232) zwischen dem ersten Ende (232a) und dem Ort (341) das strahlenundurchlässige Material (340) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Außenrand die äußere Begrenzung der Basis umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher sich das Gitter benachbart zu einer Oberfläche der Basis befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher das Gitter entlang der oberen Oberfläche der Basis angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher das Gitter zumindest eine Markierung umfasst, konfiguriert zum Unterstützen beim Führen der Nadel.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Basis im Wesentlichen kreisförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Drehzapfen im Wesentlichen zylindrisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Führungsplattform zumindest einen Schlitz definiert, um einer Bewegung des Führungsschafts Rechnung zu tragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Führungsplattform zumindest einen Schlitz definiert, um einer Bewegung einer Führungsstange Rechnung zu tragen, die mit dem Drehzapfen verbunden und drehbar um die Schwenkachse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Außenrand (208) im Wesentlichen vollständig um eine äußere Begrenzung der Basis (220) herum angeordnet ist, wobei die Basis (220) und der Außenrand (208) eine Öffnung (207) zwischen der äußeren Begrenzung und dem Außenrand (208) definieren.