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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der medizinischen Diagnose und Behandlung.
Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Zange mit einer integrierten optischen
Faser und fernsteuerbaren Biopsiezangenfunktionen sowie deren Verwendung
bei der medizinischen Diagnose. Der Katheter ist zur In-vivo-Gewebeerkennung von
Gewebetypen mittels optischer Techniken unter Verwendung der optischen Faser
sowie zur Biopsieprobennahme identifizierter Gewebegebiete zur Entnahme
aus dem Körper
für herkömmliche
Untersuchung und Analyse ausgebildet.
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Hintergrund
gemäß dem Stand
der Technik
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Für medizinische
In-vivo-Diagnose und -Behandlung verschiedener Sachverhalte wurden
zahlreiche Typen von Biopsiezangen entwickelt. Derartige Vorrichtungen
sind dazu konzipiert, eine Gewebeprobe innerhalb des Körpers zu
entnehmen, beispielsweise bei endoskopischen, laparoskopischen und
Gefäßprozeduren,
um Biopsieproben zur Analyse und Identifizierung von Gewebetypen
zu gewinnen. Ein Beispiel eines Urethroskops ist im US-Patent Nr.
4,557,255 beschrieben, wobei es um einen starren Hauptabschnitt
geht, der so dimensioniert ist, dass er im Harnleiter aufgenommen
wird, und der dazu ausgebildet ist, unter direkter visueller Kontrolle chirurgische
Prozeduren auszuführen.
Ein deutlicher Nachteil dieser Endoskope besteht darin, dass sie starr
sind und es mühselig
ist, sie zu einem interessierenden Gebiet zu schieben. Außerdem ist
es schwierig, aufgrund der Position im Inneren des Patienten das
interessierende Gebiet zu sehen.
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Biopsiezangen,
die in Verbindung mit einem Endoskop verwendet werden, verfügen im Allgemeinen über kleine
Schneidbacken am distalen Ende, die vom proximalen Ende aus fernbedient
werden, nachdem das distale Ende der Vorrichtung am interessierenden
Ort positioniert oder dorthin navigiert wurde.
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Eine
Schwierigkeit bei der Verwendung bekannter Biopsiezangen besteht
darin, die genaue Position der distalen Spitze, in Bezug auf das
vermutlich erkrankte Gebiet, zu kennen, insbesondere dann, wenn
das interessierende Gebiet sehr klein ist. Zur Verwendung beim Positionieren
oder Identifizieren von Orten innerhalb des Körpers wurden verschiedene Typen
optischer Katheter oder Sonden entwickelt. Ein Verfahren zur In-vivo-Diagnose
und -Behandlung von Gewebe unter Verwendung eines optischen Führungsdrahts
ist im US-Patent 5,439,000, mit SpectraScience Inc. als Rechtsinhaber,
offenbart. Ein Typ eines bekannten Systems für interne Biopsie verwendet
einen optischen Katheter zum Lokalisieren des Orts, gefolgt von
einer Ersetzung desselben durch eine Biopsiezange, um eine Probe
zu entnehmen. Jedoch kann dies zu Fehlern und Unbestimmtheiten bei
der endgültigen
Platzierung der Biopsiebacken in Bezug auf eine zuvor identifizierte
kleine Struktur oder ein kleines Gebiet führen.
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Im
Stand der Technik sind andere Systeme vorgeschlagen, die in derselben
Vorrichtung eine Betrachtungs- oder Bilderzeugungsvorrichtung und
eine Schneidvorrichtung verwenden, um ein verdächtiges Gebiet visuell zu lokalisieren
und dann einer Biopsie zu unterziehen. Jedoch leiden derartige Vorrichtungen
unter ihrer Dicke, die dazu erforderlich ist, das Bilderzeugungssystem
und das Schneidbetätigungssystem
unterzubringen, was ihre Verwendung innerhalb sehr kleiner Gebiete
ausschließt.
Ein anderer Mangel dieser Systeme aus dem Stand der Technik ist
der Versatz oder die 'Parallaxe' zwischen der Betrachtungsachse
oder dem Bilderzeugungssystem und der Schneidposition der Biopsiebacken,
so dass die Biopsieprobe tatsächlich
aus einer Zone entnommen wird, die geringfügig gegen die Zone versetzt
ist, die durch die Optik betrachtet wird. Dies kann bei sehr kleinen
interessierenden Strukturen zu einem Genauigkeitsverlust führen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
diese und andere Probleme zu überwinden,
ist durch die Erfindung eine Biopsiezange mit integrierter Faseroptik
geschaffen, die sehr dünn
ist, was es ermöglicht,
sie in sehr kleinen interessierenden Gebieten zu verwenden, und
die über
eine axiale Ausrichtung des optischen Betrachtungsfelds und der
Biopsieprobenzone verfügt.
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Durch
die Erfindung ist eine optische Biopsiezange geschaffen, die zur
Gewebeidentifizierung sowohl durch optische Techniken als auch eine
Biopsiepro bennahme ausgebildet ist. Die Zange verfügt über einen
länglichen
Katheterkörper
zum Einführen in
den Körper
und zum Navigieren zu einem interessierenden Gebiet. Das distale
Ende der Zange verfügt über ein
Paar Schneidbacken sowie die Spitze einer optischen Faser, die durch
die Zange verläuft. Das
proximale Ende verfügt über einen
Steuerungsgriff zum Manipulieren der Zange und zum Betätigen der
Backen.
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Gemäß einer
Erscheinungsform der Erfindung ist eine Zange geschaffen, wie sie
im Anspruch 1 definiert ist.
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Bei
einer Ausführungsform
sind die Schneidbacken für
eine Schwenk- oder andere Bewegung montiert, um sie zusammen zu
bringen, um zwischen ihnen platziertes Gewebe durchzuschneiden,
und sie sind mit der optischen Faser, die sich durch den Katheterkörper hindurch
zum Griff am proximalen Ende der Vorrichtung erstreckt, verbunden
und werden durch diese kontrolliert. Die optische Faser erstreckt sich
von ihrem proximalen Ende für
Verbindung mit einer elektrooptischen Analyseeinrichtung aus durch den
Griff und den Katheterkörper
zu einer distalen Spitze zum Senden und/oder Empfangen von Lichtenergie
vom Gewebe am Ort der Spitze. Die Faserspitze ist an den Kontakt-
und Schneidzonen der Backen koaxial zu diesen positioniert, so dass
die Biopsieprobe genau am Betrachtungsfeldfleck der optischen Faser
entnommen wird.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
sind die Schneidbacken für
eine Schwenk- oder
andere Bewegung montiert, um sie so zusammen zu bringen, dass sie
zwischen ihnen platziertes Gewebe durchschneiden, und sie werden
durch Drähte
gesteuert, die sich durch den Katheterkörper zum Steuerungsgriff erstrecken.
Die optische Faser erstreckt sich ausgehend von ihrem proximalen
Ende für
Verbindung mit einer elektrooptischen Analyseeinrichtung aus durch
die Vorrichtung hindurch zu einer distalen Spitze zum Senden und/oder
Empfangen von Lichtenergie vom Gewebe am Ort der Spitze. Die Faserspitze
ist an den Kontakt- und Schneidzonen der Backen koaxial zu diesen
positioniert, so dass die Biopsieprobe genau am Betrachtungsfeldfleck
der optischen Faser entnommen wird.
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Ein
Beispiel der Anwendbarkeit der Erfindung besteht in der Diagnose
arterieller oder von Gefäßverengungen,
wie arterosklerotischen Läsionen und
Tromben. Nach der Identifizierung kann ein geeigneter therapeutischer
Katheter, sei es für
Ballonangioplastie, Medikamentenzufuhr oder Laserablation, entlang einem
Führungsdraht
vorgeschoben werden und dazu verwendet werden, den Patienten zu behandeln.
Die Erfindung ist auch auf vielen anderen Gebieten von Nutzen, einschließlich, jedoch
ohne Beschränkung
hierauf: Onkologie, Urologie, Gastroenterologie, Neurochirurgie,
allgemeine Chirurgie, Obstätrik/Gynäkologie
usw. Sie kann auch bei Laparoskopieprozeduren für zusätzliche Diagnoseinformation
und/oder zur Führung
einer therapeutischen Einrichtung verwendet werden (beispielsweise
Laser- oder Schneid/Koagulier-Vorrichtungen
wie eine Vorrichtung für
bipolare Elektrokaustik).
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Bei
bestimmten Gesichtspunkten der optischen Biopsiezange und dem Verfahren
zum Diagnostizieren von Gewebe, wie hier beschrieben, handelt es
sich nicht um die Erfindung durch die Erfinder der vorliegenden
Sache, und sie sind nur der Vollständigkeit halber enthalten.
Diese Gesichtspunkte sind im US-Patent 5 843 000 mit dem Titel "Optical Biopsy Forceps
and Method of Diagnosing Tissue" beansprucht,
das Norman S. Nishioka und Kevin T. Schomacker als Erfinder benennt.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen derselben ersichtlich
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Gesamtansicht der optischen Biopsiezange gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine Schnittansicht des distalen Endes der Zange der 1 mit
vergrößertem Maßstab, wobei
die Zangenbanken geöffnet
sind;
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3 ist
eine Ansicht des distalen Endes der Zange der 1,
wobei die Zangenbacken geschlossen sind;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Fasertubusanordnung und zugehöriger Komponenten
für das
distale Ende der Vorrichtung der 2;
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5A ist
eine Draufsicht, mit vergrößertem Maßstab, einer
Komponente des distalen Endes der Vorrichtung der 2;
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5B ist
eine geschnittene Seitenansicht entlang der Linie 5B-5B in der 5A;
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5C ist
eine Stirnansicht der Komponente des distalen Endes der Vorrichtung
der 2;
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6A und 6B sind
eine Drauf- bzw. eine Seitenansicht einer Schneidbackenkomponente des
distalen Endes der Vorrichtung der 2;
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7 ist
eine Gesamtansicht einer anderen Ausführungsform der optischen Biopsiezange
gemäß der Erfindung;
und
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8 ist
eine Schnittansicht des distalen Endes einer optischen Biopsiezange,
wie sie gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung geschaffen wurde.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
einer integrierten optischen Biopsiezange gemäß der Erfindung ist in der 1 allgemein
durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Die Zange 10 ist
zur Verwendung im Inneren des Körpers
ausgebildet, beispielsweise in Zusammenhang mit endoskopischen,
laparoskopischen oder Gefäßprozeduren.
Die Zange 10 verfügt über einen
Steuerungsgriffabschnitt 12 am proximalen Ende, einen mittleren
Abschnitt 14, der sich über die
Hauptlänge
der Vorrichtung erstreckt, und ein distales Ende 16 mit
einander gegenüber
stehenden Zangenschneidbacken und dem distalen Ende der optischen
Faser, wie es unten detaillierter erläutert ist.
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Wie
es aus dem linken Teil der 2 erkennbar
ist, besteht der Hauptkörper
oder die Länge
der Zange 10 aus einem inneren und einem äußeren Tubuselement,
die koaxial sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das innere Tubuselement
ein hohler Kunststofftubus 20, und das äußere Tubuselement oder der
Katheterkörper
ist eine Wendel 22. Die Wendel 22 ist eine fein
gewundene Spiralwendel aus rostfreiem Stahl, wie es allgemein bekannt
ist und wie sie in Kathetern und Führungsdrähten verwendet wird. Alternativ
könnte
das äußere Tubuselement
unter Verwendung eines anderen Kunststofftubus oder aus einer Kunststoff/Metall-Verbundstruktur,
anstelle der Wendel 22, bestehen. Der Kunststofftubus 20 ist innerhalb
der Wendel 22 positioniert, und diese Kompo nenten sind
so in Bezug auf einander bemessen, dass sich der Tubus 20 während der
Betätigung
der Backen frei axial innerhalb der Wendel 22 bewegen kann,
wie es unten erläutert
ist.
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Innerhalb
des Innentubus 20 sind ein Paar Steuerdrähte 40, 41 und
die optische Faser 50 positioniert. Diese Komponenten erstrecken
sich, gemeinsam mit der äußeren Wendel 22 und
dem inneren Kunststofftubus 20 über die Hauptlänge der
Vorrichtung, vom distalen Ende 16 bis zum Griffabschnitt 12.
Am Griff laufen die Wendel 22 und der Tubus 20 durch
eine Kunststoffhülle 24,
die als Verstärkung und
Zugentlastung dient, in eine Bohrung 25 an der Spitze 13 des
Griffs 12. Die Kunststoffhülle 24 und as proximale
Ende der Wendel 22 sind in der Spitze 13 des Griffs 12 aufgenommen
und dort befestigt, beispielsweise durch Verkleben.
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Der
innere Kunststofftubus 20, die Steuerdrähte 40, 91 und
die Faser 50 sind nicht an der Spitze 13 befestigt,
sondern sie laufen durch die Bohrung 25 durch einen Verstärkungstubus 29 aus
rostfreiem Stahl zu einem Schlitten 30, der in einem Schlitz 24 im
Griff 12 beweglich aufgenommen ist. Der Verstärkungstubus 29,
der Tubus 20 und die Steuerdrähte 40, 41 sind
am Schlitten 30 befestigt, wobei sie gemeinsam einen Aktormechanismus
für die
Zange 10 bilden. Eine Bewegung des Schlittens 30 sorgt
für eine
axiale Bewegung des Verstärkungstubus 29, des
Tubus 20 und der Steuerdrähte 40, 41 relativ
zur Wendel 22, was zum Bedienen der Schneidbacken verwendet
wird. Im Griff 12 und am Schlitten 30 sind Schlaufen 26 und 27 vorhanden,
um Fingerlöcher
zu bilden, die zum Ergreifen und Bedienen der Zange von Nutzen sind.
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Die
optische Faser 50 erstreckt sich durch den Schlitten 30 und
aus dem Griff 12 heraus in ein Schutzkabel oder eine Schutzhülle 32 für Verbindung mit
elektrooptischen Einheiten (nicht dargestellt), die Beleuchtungslicht
an die Faser liefern und die das vom Ziel am distalen Ende der Zange
zurückgelieferte
Licht empfangen und analysieren. Die optische Biopsiezange gemäß der Erfindung
kann mit jedem beliebigen Typ an elektrooptischer Technik zum Führen der
Zange verwendet werden. Dazu können
Systeme unter Verwendung von Betrachtung oder Bilderzeugung, Systeme
unter Verwendung einer Beleuchtung mit weißem Licht zum Anregen von Farbstoffen
im interessierenden Gebiet sowie Spektroskopietechniken zum Identifizieren
von Gewebetypen durch Spektralanalyse von Licht, wie es vom mit
Licht bestimmter Wellenlängen
beleuchteten Gewebe zurückkehrt,
gehören.
Derartige Spektroskopietechniken nutzen die Eigenschaft bestimmter
Gewebetypen, durch Reflexion oder Fluoreszenzlicht mit charakteristischen
Wellenlängen
zu liefern.
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Wie
es aus den 2, 5A, 5B und 5C erkennbar
ist, verfügt
das distale Ende 16 der optischen Zange über ein
Joch 60, das als Montageelement für die Schneidbacken dient.
Das Joch 60 kann aus rostfreiem Stahl bearbeitet sein oder
aus jedem anderen geeigneten Material ausgebildet sein. Es verfügt im Wesentlichen über einen
proximalen Abschnitt oder ein Segment, das durch die Bezugszahl 61 gekennzeichnet
ist, ein zentrales Segment 62, ein distales Segment 63 mit
nach innen gekrümmten,
einander gegenüber
stehenden, distalen Endabschnitten 63a und 63b.
Das Joch 60 verfügt über eine
es durchdringende Bohrung 64. Jeder der einander gegenüber stehenden
distalen Endabschnitte 63a und 63b verfügt über eine
in ihm ausgebildete bogenförmige
Rinne 65 (5B und 5C), die
einen Führungsschlitz
für das
distale Ende der Faser 50 bildet. Der Durchmesser der durch
die bogenförmigen
Rinnen 65 gebildeten Bohrung kann an den distalen Endabschnitten 63a und 63b stufenweise
auf eine kleinere Größe übergehen. Die
Segmente 61 und 62 verfügen über einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.
Das Segment 61 verfügt über einen
der Innenabmessung der Wendel 22 entsprechenden Durchmesser,
während
das Segment 62 über
einen der Außenabmessung
der Wendel 22 entsprechenden Durchmesser verfügt, so dass
das Ende der Wendel 22 im Segment 61 aufgenommen
werden kann und mit diesem verbunden werden kann. Die proximale
Endfläche 56 des
Jochs 60 wirkt mit dem distalen Ende 61 des Innentubus 20 zusammen,
um für
die Fasertubusanordnung 62 einen Anschlag zu bilden, wenn
sie innerhalb des Außentubus 22 vorgeschoben
wird, um die Backen zu öffnen.
Das zentrale Segment 62 verfügt über ein Paar von Löchern 68, 69,
die Stifte zum Festhalten der Backen 72, 73 aufnehmen.
Das distale Segment 63 ist relativ zum Segment 62 herab
gestuft, wie es aus der Seitenansicht der 2 und 5B erkennbar
ist, so dass die Backen 80 und 81 gefaltet an
ihm anliegen können,
wenn sie geschlossen sind (3), so dass
ein schmales Profil für
einfaches Einführen und
Navigieren vorliegt. Im distalen Segment 63 ist auch ein
vertikaler Schlitz 70 vorhanden, der entsprechend der Größe der Montageenden
von Hebelarmen 85 der Backen bemessen ist. Die Innenwand 71 des
distalen Segments 63 ist relativ zum Schlitz 70 mit
einer Stufe nach außen
versehen, um für
die Enden der Steuerdrähte 40 und 41 für einen
Abstand zu sorgen.
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Da
die Backen 80 und 81 ähnlich sind, wird hier nur
eine detailliert beschrieben. Die zwei Backen sind spiegelbildlich
identisch, wobei jedoch ihre Zahnungen so versetzt sind, dass sie
miteinander kämmen.
Wie es aus den 6A und 6B erkennbar ist,
verfügt
die Backe 80 über
einen hinteren Hebel oder Montageabschnitt 85 und einen
distalen Becher oder Probenaufnahmeabschnitt 82 mit scharfen
Zahnungen 83, die zum Durchschneiden der Gewebeprobe verwendet
werden. Der Hebelabschnitt 85 verfügt über ein Loch 84, das
dazu ausgebildet ist, den Stift 72 aufzunehmen, der so
zum Festhalten der Backen dient und auch als Schwenkpunkt dient.
An der vorderen Spitze des freien Segments ist ein Loch 86 zum
Aufnehmen des Endes des Steuerdrahts 40 (oder 41)
vorhanden, der an seiner Spitze umgefalzt oder rechtwinklig abgebogen
ist, um wirkungsvoll festgehalten zu werden. Die Steuerdrähte bestehen aus
einem Draht, der ausreichend steif ist, um gegen die Backen verschoben
zu werden, um sie zu öffnen, jedoch
ausreichend flexibel, um sich zu biegen, wenn sie zurückgezogen
werden, um die Backen zusammen zu ziehen.
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Wie
es aus der 2 erkennbar ist, verfügt das distale
Ende 16 der optischen Zange auch über eine Fasertubusanordnung 52.
Sie verfügt über einen
Tubus 54, der aus rostfreiem Stahl bearbeitet sein kann
oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt sein kann.
Das Ende des Kunststofftubus 20 überlappt mit dem Ende 55 des
Tubus 54 und ist mit diesem Tubus 54 verbunden.
Die Steuerdrähte 40, 41 und
die optische Faser 50 laufen vom Kunststofftubus 20 in
es hinein. Die optische Faser und die Steuerdrähte laufen axial durch den
Tubus 54, und sie sind mit diesem durch Epoxid oder einen
anderen geeigneten Kleber verbunden. Die optische Faser 50 verfügt über einen
Mantel 87 aus Polyamid oder einem ähnlichen Material sowie einen äußeren Schutztubus 88 aus
beispielsweise rostfreiem Stahl. Der Mantel 87 erstreckt
sich vom proximalen Ende der optischen Faser über deren ganze Länge zu ihrem distalen
Ende. Der Schutztubus 88 erstreckt sich vom distalen Ende
der optischen Faser mindestens zu einem Punkt, der innerhalb des
distalen Endes des Tubus 54 liegt. Das distale Ende der
optischen Faser 50 fluchtet mit dem Ende des Schutztubus 88,
und es kann über
eine Linse oder eine klare Epoxidbeschichtung, abhängig von
den gewünschten
optischen Eigenschaften, verfügen.
Der Schutztubus 88 am distalen Ende der optischen Faser
ist dazu konzipiert, Stabilität
zu verleihen, um eine Beschädigung der
Faser durch eine Pinzette und dergleichen zu verhindern, wenn Gewebe
von den Biopsiebacken entfernt wird.
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Gemäß den 1 und 2 ist,
im Betrieb, der Schlitten 30 zur Rückseite des Griffs 12 zurückgezogen,
um die Backen zu schließen.
Dies sorgt für eine
Bewegung (nach links in der 2) des Kunststofftubus 20,
der Fasertubusa nordnung 52, der Steuerdrähte 40, 41 und
der optischen Faser 50. Dadurch wird die optische Faser 50 in
das Joch 60 zurückgezogen,
und durch den Zug an den Steuerdrähten werden die Backen geschlossen.
In dieser Konfiguration hat das distale Ende denselben engen Durchmesser
wie der Hauptkörper
des Zangenkatheters, und die geschlossenen Backen verfügen über eine
glatte, abgerundete Form, um das Einführen und Navigieren in das
Gefäß-, endoskopische
oder laparoskopische System zu erleichtern. Auch sind die Schneidbacken
koaxial in Bezug auf das distale Ende der optischen Faser positioniert.
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Wenn
die Zangenbacken einmal im Wesentlich im interessierenden Gebiet
platziert sind, können sie
durch Verschieben des Schlittens 30 des Steuerungsgriffs
nach vorne geöffnet
werden. Dies bewirkt eine Bewegung (nach rechts in der 2)
des Kunststofftubus 20, der Fasertubusanordnung 52,
der Steuerdrähte 40, 91 und
der optischen Faser 50. Die Steuerdrähte drücken gegen die Backen, um dafür zu sorgen,
dass sie sich öffnen.
Gleichzeitig steht die Spitze der optischen Faser axial vor. Das
distale Ende oder die Spitze der optischen Fasern ist am distalen
Ende des Katheterkörpers
positioniert, wobei ihre optische Betrachtungsachse oder die Betrachtungsachse
für eine
Gewebeanalysezone angrenzend an die distale Spitze des Katheterkörpers ausgerichtet
ist und im Kontaktgebiet der Steuerdrähte positioniert ist, wenn
diese in ihre geschlossene Schneidposition hin angetrieben werden.
Die Vorrichtung kann zur optischen Gewebeidentifizierung verwendet
werden. Wenn ein erkranktes Gebiet identifiziert ist und eine Biopsie
benötigt
wird, wird am Schlitten 30 gezogen, um die Spitze der Faser
zurückzuziehen
und gleichzeitig dafür
zu sorgen, dass sich die Backen schließen und eine Biopsieprobe genau
am durch die Faser betrachteten Ort abschneiden. Die Biopsieprobe
wird vom genauen Gewebeort abgeschnitten, wie er durch den Schritt
der spektroskopischen Analyse identifiziert wurde, ohne dass es erforderlich
wäre, den
Katheterkörper
zu bewegen oder neu zu positionieren. Die Zange kann dann aus dem
Patienten herausgezogen werden, um die Probe zur Analyse zu gewinnen.
Die Analyse der herausgezogenen Probe kann unter Verwendung bekannter Labortechniken
ausgeführt
werden, um die durch spektroskopische Analyse vorgenommene Identifizierung
der Gewebeprobe zu bestätigen.
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Die
optische Biopsiezange gemäß der Erfindung
wird zum spektroskopischen Analysieren von Gewebe in der Gewebeanalysezone
angrenzend an das distale Ende der Zange unter Verwendung eines elektrooptischen
Analysesystems, das mit dem proximalen Ende der optischen Faser
verbunden ist, verwendet. Die optische Biopsiezange wird innerhalb des
Körpers
spektroskopisch zu einem interessierenden Gebiet geführt, wie
es durch die spektroskopische Analyse des Gewebetyps in der Gewebeanalysezone
angrenzend an die distale Spitze des Katheterkörpers identifiziert wurde.
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Es
wird auf die 7 Bezug genommen, in der eine
andere Ausführungsform
einer integrierten optischen Biopsiezange gemäß der Erfindung allgemein durch
die Bezugszahl 90 gekennzeichnet ist. Die optische Zange 90 ist
im Wesentlichen der in der 1 dargestellten
optischen Zange 10 ähnlich,
und demgemäß sind entsprechende
Elemente mit derselben Bezugszahl versehen. Die optische Biopsiezange
ist zur internen Verwendung im Körper
ausgebildet, beispielsweise in Zusammenhang mit endoskopischen,
laparoskopischen oder Gefäßprozeduren. Die
Zange 90 verfügt über einen
Griffabschnitt 91 und einen Bedienungshebel 92 am
proximalen Ende, einen mittleren Abschnitt 14, der sich über die
Hauptlänge
der Vorrichtung erstreckt, und ein distales Ende 16. Das
distale Ende 16 verfügt über Zangenschneidbacken 80 und 81 sowie
das distale Ende der optischen Faser 50, die in einem Kunststofftubus
aufgenommen ist, der dem Kunststofftubus 20 der Zange 10 entspricht,
und sie läuft
auf ähnliche
Weise, wie es in den 1–6 für die Zangen 10 veranschaulicht
ist, durch eine Hülle 24.
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Der
Bedienungshebel 92 verfügt über ein oberes
Ende 93, das durch einen Schwenkstift 94 schwenkbar
am Griff 91 befestigt ist. Die Zange 90 verfügt über einen
Verstärkungstubus,
der dem Verstärkungstubus 29 der
Zange 10 entspricht, der den Tubus der optischen Faser
und die Steuerdrähte 40 und 41 einschließt. Die
Steuerdrähte
laufen um einen Zapfen 95 und sie sind nahe dem oberen
Ende 93, das innerhalb des Griffs liegt, am Bedienungshebel 92 befestigt.
Der Tubus der optischen Fasern erstreckt sich aus dem Griff heraus
in eine Schutzhülle 92,
wie es oben unter Bezugnahme auf die optische Biopsiezange 10 beschrieben
wurde. Im Griff 91 und am Bedienungshebel 92 sind
Schlaufen 97 vorhanden, die Fingerlöcher bilden, die beim Ergreifen
und Manipulieren der Zange von Nutzen sind. Der Bedienungshebel
verfügt
auch über
gekrümmte
Bereiche 99, die Fingerauflagen bilden, die gemeinsam mit
der herunter hängenden
Bedienungsanordnung der Zange 90 die Ergonomie des Instruments
verbessern.
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Die
Backen 80 und 81 sind offen, wenn die Relativposition
zwischen dem Griff 91 und dem Bedienungshebel 92 so
ist, wie es in der 6 dargestellt ist.
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Wenn
der Bedienungshebel 92 nach hinten zum Griff hin, in der
Richtung des Pfeils 89, bewegt wird, werden die Steuerdrähte 40 und 41 um
den Zapfen 95 gezogen, wobei die optische Faser zurückgezogen
wird und die Backen 80 und 81 schließend bedient
werden, was auf ähnliche
Weise erfolgt, wie sie zur Bedienung der Zange 10 beschrieben
wurde. Wenn der Bedienungshebel in der entgegengesetzten Richtung
bewegt wird, werden die Steuerdrähte
innerhalb des Tubus 20 vorgeschoben, was dafür sorgt,
dass sich die Backen öffnen.
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Es
wird auf die 8 Bezug genommen, in der das
distale Ende 106 einer integrierten optischen Biopsiezange
dargestellt ist, die gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung geschaffen wurde. Die optische Biopsiezange verfügt über eine
optische Faser 150 und einander gegenüber stehende Zangenschneidbacken 180 und 181,
die ähnlich
wie die optische Faser und die Backen der in den 1–6 dargestellten Zange 10 sein
können.
Die optische Faser 150 der optischen Biopsiezange verfügt über ein äußeres, rohrförmiges,
mantelartiges Element oder einen Katheterkörper 110, der der
Außenhülle oder
der Wendel 22 (2) entspricht, und eine Verstärkungsabdeckung 116,
die beispielsweise eine Metallwendel oder ein Kabel, eine Nylonhülle oder
irgendeine andere geeignete Abdeckung sein kann. Die verstärkte optische
Faser ist innerhalb der Hülle 110 axial
beweglich. Die optische Biopsiezange verfügt ferner über ein tubusförmiges Gleitelement,
das mit der optischen Faser verbunden ist und mit dieser beweglich
ist sowie mit den Backen 180 und 181 verbunden
ist, um diese zu betätigen,
wenn die optische Faser innerhalb der Außenhülle 110 bewegt wird.
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Die
optische Biopsiezange verfügt über einen
geeigneten Griff (nicht dargestellt) zum Erleichtern der Bedienung
des tubusförmigen
Gleitelements 120. Vorzugsweise ist der Griff dem Griff 12 (1) der
optischen Biopsiezange 10 ähnlich, jedoch kann der Griff über jeden
beliebigen Typ von Aktormechanismus verfügen, der der optischen Faser 150 der optischen
Biopsiezange eine bidirektionale, axiale Bewegung verleihen kann.
Gemäß zusätzlicher
Bezugnahme auf die 1 erstreckt sich, innerhalb
einer derartigen Anordnung die optische Faser 150, die innerhalb
der Außenhülle positioniert
ist, über
die Hauptlänge
der Vorrichtung vom distalen Ende 106 bis zum Griff. Das
proximale Ende der Hülle 110 läuft durch
eine Hülse,
wie eine Hülse 24,
und es ist an der Spitze des Griffs befestigt. Die Hülse sorgt
für eine Verstärkung und
Zugentlastung dort, wo die Hülle 110 am
Griff befestigt ist. Das proximale Ende der optischen Faser 150 läuft ebenfalls
durch die Hülse 24, und
es ist am Schlitten 30 des Griffs 12 distal in
Bezug auf das proximale Ende der optischen Faser 150 befestigt,
deren Endabschnitt durch den Schlitten hindurch und aus dem Griff
heraus verläuft,
um mit geeigneten elektrooptischen Einheiten auf die Weise verbunden
zu sein, wie sie für
die optische Faser der optischen Biopsiezange 10 beschrieben
wurde. Der Schlitten 30 des Griffs ist dazu ausgebildet,
auf die verstärkte
optische Faser 150 zu drücken, die ihrerseits auf das
tubusförmige
Gleitelement 120 drückt, um
die Backen der optischen Biopsiezange zu öffnen, und um an der verstärkten optischen
Faser zu ziehen, um am tubusförmigen
Gleitelement 120 zu ziehen, um die Backen zu schließen.
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Die
optische Biopsiezange gemäß der Erfindung
kann mit jedem beliebigen Typ einer elektrooptischen Technik zum
Führen
der Zange verwendet werden. Dazu können Systeme unter Verwendung von
Betrachtung oder Bilderzeugung, Systeme, die Beleuchtung mit weißem Licht
zum Anregen von Farbstoffen im interessierenden Gebiet und Spektroskopietechniken
zum Identifizieren von Gewebetypen durch Spektralanalyse von Licht,
das vom mit Licht bestimmter Wellenlänge beleuchteten Gewebe zurückkehrt,
gehören.
Derartige Spektroskopietechniken nutzen die Eigenschaft bestimmter
Gewebetypen, für
die Reflexion oder Fluoreszenz von Licht mit charakteristischen
Wellenlängen
zu sorgen.
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Wenn
die optische Biopsiezange unter Bezugnahme auf die 8 detaillierter
betrachtet wird, ist es ersichtlich, dass die Hülle 110 ein flexibler
Hohlkatheter ist, der aus einem Kunststofftubus oder einer Kunststoff/Metall-Verbundstruktur bestehen
kann, durch die hindurch eine Öffnung
oder Bohrung ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Außenhülle 110 denjenigen
bei wegwerfbaren Biopsiezangen ähnlich sein,
wie sie allgemein bei im oberen und unteren Gastrointestinaltrakt
verwendeten Kolonosskopen sowie in der Trachea und den Bronchien
verwendeten Bronchoskopen verwendet werden. Alternativ kann die
Außenhülle 110 ein
starres Rohr sein, wie ein solches von Biopsiezangen, wie sie allgemein
bei Zystoskopen, Kolposkopen und Laparoskopen verwendet werden.
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An
ihrem distalen Ende erstreckt sich die optische Faser 150 durch
eine zentrale Bohrung 119, die durch ein tubusförmiges Gleitelement 120 hindurch
ausgebildet ist, das seinerseits in einem Befestigungselement oder
einem Backenhalteblock 122 montiert ist, der als Befestigungselement
für die Steuerdrähte 180, 181 dient.
Der Backenhalteblock 122 kann aus rostfreiem Stahl bearbeitet
sein oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material gebildet sein.
Der Ba ckenhalteblock 122 verfügt über eine ihn durchsetzende
Bohrung 124 mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. Die Innenabmessung des
Backenhalteblocks 122 entspricht der Außenabmessung der Außenhülle 110,
die auf geeignete Weise, wie durch Zement oder durch Umbördeln, am Halteblock
befestigt ist. Die Backen 180, 181 sind scharniermäßig mit
dem Halteblock 122 verbunden, der über ein Paar von Löcher verfügt, die
Stifte 130, 132 aufnehmen, die durch Ohren 134 der
Backen 180, 181 verlaufen, um sie festzuhalten.
Die Befestigung der Backen am Halteblock durch Ohren 134, wie
es in der Seitenansicht der 8 erkennbar
ist, ermöglicht
es, die Backen 180, 181 gegen das Vorderende des
Halteblocks umzulegen, wenn sie geschlossen sind, so dass sie über ein
dünnes
Profil für das
distale Ende der Zange für
einfache Einführung und
Navigation verfügen.
Der Backenhalteblock 122 verfügt über einen Schlitz zum Kontrollieren
des Laufs der Backen 180 und 181.
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Das
tubusförmige
Gleitelement 120 ist in der Bohrung 124 im Backenhalteblock 122 montiert,
und es kann sich während
der Betätigung
der Backen axial frei in diesem bewegen. Die Faser 150 ist
auf geeignete Weise, wie mit Zement, am tubusförmigen Gleitelement 120 befestigt.
Die Backen 180, 181 sind durch ein Paar Steuerungsverbindungen 136, 138, die
starre Elemente sind, die als Kopplungsmechanismus fungieren, der
die Steuerdrähte
mit dem tubusförmigen
Gleitelement 120 verbindet, mit diesem verbunden. Ein Ende 139 der
Steuerungsverbindung 136 ist durch einen Stift 140 mit
dem tubusförmigen Gleitelement 120 verbunden.
Das andere Ende 141 der Steuerungsverbindung 136 ist
durch einen Stift 142 mit der Backe 180 verbunden.
Auf ähnliche
Weise ist ein Ende 144 der Steuerungsverbindung 138 durch
einen Stift 196 mit dem tubusförmigen Gleitelement 120 verbunden,
und ihr anderes Ende 148 ist durch einen Stift 149 mit
der Backe 181 verbunden. So bewirkt eine axiale Bewegung
der optischen Fasern in der Richtung des Pfeils 154, wenn
sie zurückgezogen
wird, eine axiale Bewegung des tubusförmigen Gleitelements 120,
wodurch die Steuerungsverbindungen 136, 138 um
ihre Enden 139 bzw. 144 verschwenken, um die Schneidbacken 180, 181 zusammenzuziehen,
um sie zu betätigen.
Die hintere Fläche 151 am
distalen Ende 152 des tubusförmigen Gleitelements 120 ist
dazu ausgebildet, mit der Vorderfläche 153 des Backenhalteblocks 122 in
Kontakt zu treten, wodurch sie als Laufgrenzstoppfläche dient,
um während
des Zurückziehens
der optischen Faser 150 die axiale Bewegung des tubusförmigen Gleitelements 120 zu
begrenzen. In ähnlicher
Weise wird, wenn die optische Faser 150 in die Hülle 112 geschoben
wird, das tubusförmige
Gleitelement 120 axial in der entgegengesetzten Richtung
bewegt, was dafür
sorgt, dass die Steuerungs verbindungen 136, 138 die
Backen voneinander entfernend bewegt. Die Vorderfläche 161 am
proximalen Ende 162 des tubusförmigen Gleitelements 120 ist
so ausgebildet, dass sie mit der Rückseite 163 des Backenhalteblocks 122 in
Kontakt gelangt, die als Laufgrenzstoppfläche fungiert, um die axiale
Bewegung des tubusförmigen
Gleitelements 120 während
des Zurückziehens
der optischen Faser 150 zu begrenzen. So verfügen sowohl
das distale als auch das proximale Ende des tubusförmigen Gleitelements 120 über Begrenzungsanschläge, die
ein übermäßiges Ausfahren
und ein übermäßiges Zurückziehen
der optischen Faser 150 verhindern.
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Gemäß zusätzlicher
Bezugnahme auf die 1 wird, im Betrieb der optischen
Biopsiezange, die optische Faser 150 zunächst vollständig zurückgezogen
(durch Zurückziehen
des Schlittens 30 zur Rückseite
des Griffs hin), um das tubusförmige
Gleitelement 120 in der Richtung des Pfeils 154 zu
bewegen, bis seine Rückseite 151 mit
der Vorderseite 152 des Backenhalteblocks 122 in
Kontakt tritt. In dieser Position sind die Steuerungsverbindungen 136 und 138 nach
hinten zurückgezogen,
wobei sie die Backen 180, 181 mit sich ziehen,
so dass diese geschlossen sind. In dieser Konfiguration verfügt das distale
Ende der Zange im Wesentlichen über
denselben engen Durchmesser wie die Außenhülle 116, die den Hauptkörperabschnitt
der optischen Biopsiezange bildet, und die geschlossenen Backen
verfügen über eine
glatte abgerundete Form, um die Einführung und Navigation durch
beispielsweise den Biopsiekanal eines Endoskops zu erleichtern.
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Die
das Endoskop bedienende Person schiebt die optische Biopsiezange
durch den Biopsiekanal des Endoskops bis zum allgemeinen interessierenden
Gebiet vor, d. h. einem solchen Gewebeort oder einer Gewebeanalysezone
eines Körpers, wie
sie durch die Bezugszahl 170 repräsentiert ist. Wenn die Zangenbacken
einmal im allgemeinen interessierenden Gebiet platziert sind, können sie
durch Vorschieben des Schiebers 30 geöffnet werden, wodurch die optische
Faser 150 nach vorne durch den Griff geschoben wird. Dies
bewirkt, dass sich das tubusförmige
Gleitelement 120 nach vorne (nach rechts in der 8)
bewegt, was wiederum für
ein Verschwenken der Steuerungsverbindungen 136 und 138 sorgt.
Wenn die Steuerungsverbindungen verschwenken, drücken sie gegen die Backen,
was dafür
sorgt, dass sich diese öffnen.
Gleichzeitig wird die distale Spitze der optischen Faser 150 axial über die
Backen hinaus nach vorne freigelegt. Die Zange kann dann zur optischen
Gewebeidentifizierung verwendet werden.
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Wenn
ein Erkrankungsgebiet identifiziert ist, und eine Biopsie erforderlich
ist, wird der Schlitten 30 zurückgezogen, wodurch die optische
Faser 150 und damit das tubusförmige Gleitelement 120 zurückgezogen
werden, wodurch die Spitze der optischen Faser zurückgezogen
wird und gleichzeitig dafür
gesorgt wird, dass sich die Backen schließen und am genauen Ort, wie
er durch Betrachtung durch die optische Faser lokalisiert wurde,
eine Biopsieprobe abgeschnitten wird. Um die Gewebeprobe zu entnehmen,
zieht die das Endoskop durch den Griff haltende Person den Schlitten
am Griff leicht zurück,
wodurch die optische Faser und das tubusförmige Gleitelement 120 zurückgezogen
werden, wodurch die optische Faser vom Gewebeort weg bewegt wird. Wenn
die optische Faser zurückgezogen
wird, beginnen sich die Backen zu schließen, wenn das tubusförmige Gleitelement
in der Richtung des Pfeils 154 bewegt wird. Während die
Backen geschlossen werden, drückt
die das Endoskop haltende Person leicht auf das Instrument, um die
Backen zur Gewebefläche
zu drücken,
so dass durch sie eine Gewebeprobe erfasst wird, wenn sie sich schließen. Wenn
die Backen geschlossen sind, zieht die das Endoskop haltende Person
die gesamte Anordnung von der Gewebefläche zurück, und dann zieht sie die
optische Biopsiezange aus dem Endoskop heraus, damit das Probengewebe
entnommen werden kann.
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So
ist durch die Erfindung eine optische Biopsiezange geschaffen. Ein
wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Spitze der
optischen Faser 50 (und der optischen Fasern 150)
koaxial zur Zone verläuft
und perfekt mit dieser ausgerichtet ist, in der die zwei Backen 80, 81 (und
die Backen 180, 181) einander schneiden und eine
Probe entnommen wird. So besteht zwischen dem Ort, an dem die optischen
Messungen vorgenommen wurden und dem Ort, von dem die Biopsieprobe
zu entnehmen ist, kein Versatz oder ein 'Parallaxe'fehler. Dies ist, gemeinsam mit dem
schlanken und kompakten Profil der Vorrichtung, wenn die Backen
zurückgezogen
sind, eine deutliche Verbesserung gegenüber Vorrichtungen gegenüber dem
Stand der Technik. Gemäß einem
anderen Merkmal kann die faseroptische Anordnung, einschließlich der
optischen Faser und dem tubusförmigen
Gleitelement der Biopsiezange, als Wegwerfanordnung hergestellt
werden, wobei der Rest der Biopsiezange als Nichtwegwerfeinheit
hergestellt wird. Der Hauptvorteil der Zange 100 im Vergleich
zur Zange 10 besteht, da die Steuerdrähte 40, 41 für die Biopsiebacken
nicht erforderlich sind, darin, dass optische Fasern mit größerem Durchmesser
verwendet werden können,
was das Verhältnis
des erfassten Signals zum Rauschen verbessert.
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Aus
dem Vorstehenden ist es ersichtlich, dass eine verbesserte optische
Biopsiezange geschaffen wurde, die dem Arzt einen größeren Grad an
Genauigkeit und Kontrolle über
den Diagnoseprozess verschafft, als es bisher möglich war. Während die
Erfindung durch zwei veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung
veranschaulicht wurde, ist es zu beachten, dass innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung Variationen von Formen, Materialien und Anordnungen
möglich
sind.