СИСТЕМА ДЛЯ ИНТРАОПЕРАЦИОННОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ КРОВОТОКА ПРИ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКИХ ВМЕШАТЕЛЬСТВАХ Российский патент 2025 года по МПК A61B5/02 

Область техники, к которой относится полезная модель

Изобретение относится к нейрохирургии, а именно к системам для интраоперационной оценки кровотока и может быть использовано при нейрохирургических вмешательствах.

Уровень техники

Визуализация мозгового кровотока является важным условием успешного проведения нейрохирургических операций, в частности, при клипировании артериальных аневризм, резекции артерио-венозных мальформаций, создании микроанастомозов и т.п., что вызвано повышенными требованиями к сохранению перфузии мозговой ткани.

Известна система [1] для интраоперационной оценки кровотока, включающая лазер, видеокамеру для приёма инфракрасного излучения, фиксатор лазера к операционному микроскопу и фиксатор видеокамеры к операционному микроскопу. В основе работы данной системы лежит метод лазерной спекл-контрастной визуализации (далее - ЛСКВ). Суть метода составляет статистический анализ интерференционных спекл-картин, образующихся на поверхности случайно-неоднородной мутной среды в результате рассеяния лазерного излучения [2].

Данная система имеет несколько недостатков. Во-первых, фиксатор видеокамеры к операционному микроскопу содержит оптический поляризатор и вращающуюся систему фильтров инфракрасного излучения, выполненные как два отдельных комплекса деталей, что усложняет и удорожает общую систему. Во-вторых, элементы конструкции лазера расположены открыто, что в условиях операционной недопустимо, т.к. приводит к преждевременному выходу деталей из строя вследствие загрязнения биологическими материалами (кровь, ликвор, костные опилки и т.д.). В-третьих, поток лазерного излучения от лазерного диода к операционному полю перенаправляется с помощью неподвижных зеркал, что ограничивает адаптивность системы. Операционное поле зачастую имеет сложную форму, которая требует возможности регулировать направление его освещения. В-четвёртых, данная система может быть установлена только на операционный микроскоп, что ограничивает диапазон её возможных применений. В современных операционных всё чаще используются экзоскопы, но указанная система с ними не совместима.

Раскрытие изобретения

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение надёжности, адаптивности и простоты системы для оценки кровотока при нейрохирургических вмешательствах, а также обеспечение возможности интеграции системы в агрессивную среду операционной.

Для достижения указанного технического результата разработана система, включающая лазер, видеокамеру для приёма инфракрасного излучения, фиксатор лазера к операционному микроскопу и фиксатор видеокамеры к операционному микроскопу, отличающаяся тем, что фиксатор видеокамеры включает корпус, выполненный с возможностью крепления к окуляру микроскопа с одной стороны и к объективу видеокамеры с другой стороны, и содержит фильтр инфракрасного излучения и оптический поляризатор, выполненный с возможностью вращения вокруг оптической оси корпуса, фиксатор лазера включает корпус, выполненный с возможностью крепления к боковой поверхности объектива микроскопа, содержащий лазерный диод, элемент Пельтье, асферическую линзу, два зеркала, установленные с возможностью регулируемого перенаправления лазерного излучения от лазерного диода на зону освещения, светорассеиватель, двояковогнутую линзу, ирисовую диафрагму с регулировочным кольцом со шкалой и вращающийся держатель оптики, при этом все детали конструкции фиксатора лазера расположены внутри корпуса,а фиксатор видеокамеры и фиксатор лазера выполнены с возможностью фиксации друг к другу и к операционному экзоскопу.

Предлагаемая система включает лазерный диод на длине волны 785 нм, мощностью 300 мВт, асферическую линзу с фокусным расстоянием 9,6 мм, на обе поверхности которой нанесено просветляющее покрытие на диапазон длин волн 600-1050 нм, два зеркала диаметром 1 дюйм, отражающих волны в диапазоны 750 - 1100 нм, угловой кинематический держатель зеркала KCB1EC/M, светорассеиватель диаметром 1 дюйм с углом расходимости 20°, двояковогнутую линзу диаметром 12,7 мм с фокусным расстоянием 15 мм, на обе поверхности которой нанесено просветляющее покрытие на диапазон длин волн 650-1050 нм.

Корпус фиксатора видеокамеры и корпус фиксатора лазера могут содержать каналы для соединения друг с другом и с операционным экзоскопом с помощью штифтов.

Операционный экзоскоп представляет собой видеокамеру на штативе с возможностью регуляции фокуса, световой экспозиции и зума.

Выполнение фильтра инфракрасного излучения и оптического поляризатора с возможностью вращения в виде единого комплекса деталей упрощает конструкцию и повышает надёжность системы.

Включение в состав фиксатора лазера указанных деталей (корпус с возможностью крепления к боковой поверхности объектива микроскопа, лазерный диод, элемент Пельтье, асферическая линза, два зеркала, установленные с возможностью регулируемого перенаправления лазерного излучения от лазерного диода на зону освещения, светорассеиватель, двояковогнутая линза, ирисовая диафрагма с регулировочным кольцом со шкалой и вращающийся держатель оптики) обеспечивает стабильную генерацию спекл-картин с возможностью гибкой настройки характеристик лазерного излучения при этом предложенное решение о включении всех важных деталей в единый закрытый корпус обеспечивает защиту от вредных для техники веществ, находящихся в операционной, и позволяет интегрировать предлагаемую систему.

Выполнение фиксатора видеокамеры и фиксатора лазера с возможностью фиксации друг к другу и к операционному экзоскопу позволяет обойтись без использования микроскопа, что повышает адаптивность системы.

Предлагаемое изобретения поясняется схемами и чертежами.

На фиг. 1 представлена предлагаемая система для интраоперационной оценки кровотока, установленная на операционный микроскоп, где: А - фиксатор видеокамеры, Б - фиксатор лазера.

На фиг. 2 представлен фиксатор видеокамеры, где: В - общая схема фиксатора, Г - схема фиксатора в разрезе на которой: 1 - поляризатор,

2 - инфракрасный фильтр, Д - фото фиксатора на котором: 3 - винт для вращения поляризатора.

На фиг. 3 представлен фиксатор лазера, где: 4 - держатель лазерных диодов и элемента Пельтье, 5 - держатель асферической линзы,

6 - тубус, 7 - соединительные штифты, 8 - держатель первого зеркала,

9 - ирисовая диафрагма, 10 - вращающийся держатель второго зеркала,

11 - детали корпуса фиксатора лазера.

На фиг. 4 представлена схема предлагаемой системы, установленная на экзоскоп.

На фиг. 5 представлено изображение операционного поля, полученное с помощью предлагаемой изобреьтением системы.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

До операции систему собирают и присоединяют к операционному микроскопу или экзоскопу. Выбор средства визуализации зависит от предпочтения хирургов и оснащения операционной. После сборки и включения системы её вместе с рабочей зоной микроскопа или экзоскопа покрывают одноразовой стерильной плёнкой.

Выполняют нейрохирургический доступ к патологическому очагу (аневризма, артерио-венозная мальформация и т.п.). В поле зрения микро- или экзоскопа попадает вещество головного мозга и сосуды, расположенные в зоне хирургических манипуляций. Лазерное излучение, исходящее от диода, рассеивается и перенаправляется на операционное поле. Инфракрасная видеокамера фиксирует изображение операционного поля и передаёт последовательности видеокадров в ЭВМ, в которой происходит дальнейшая обработка зарегистрированного сигнала. Полученные в результате изображения имеют вид «тепловой карты», где сохранные мозговые зоны и сосуды окрашены в один цвет (например, красный), мозговые зоны и сосуды с нарушенной перфузией - в другой цвет (например, синий).

ЭВМ может быть реализована в виде отдельного портативного компьютера, а может быть встроена в микро- или экзоскоп, как одноплатный компьютер, так называемое встроенное решение.

Таким образом, предлагаемое изобретение расширяет диагностические возможности оценки кровотока при нейрохирургических вмешательствах, имеет простоту и лёгкости в исполнении, не требует специальных навыков у хирургического персонала операционной и позволяет повысить точность и расширить возможности диагностики.

Список использованной литературы

1. Miller DR, Ashour R, Sullender CT, Dunn A (2021) Laser speckle contrast imaging for visualizing blood flow during cerebral aneurysm surgery: a comparison with indocyanine green angiography. medRxiv

2. Сдобнов А.Ю., Кальченко В.В., Быков А.В., Попов А.П., Молодый Г., Меглинский И.В. Визуализация кровотока методом лазерных спекл-контрастных измерений в условиях неэргодичности. Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. № 6. С. 778-786.

Изобретение относится к нейрохирургии, а именно к системам для интраоперационной оценки кровотока. Система для интраоперационной визуализаии кровотока при нейрохирургических вмешательствах включает лазер, видеокамеру для приёма инфракрасного излучения, фиксатор лазера к операционному микроскопу и фиксатор видеокамеры к операционному микроскопу. Фиксатор видеокамеры включает корпус, выполненный с возможностью крепления к окуляру микроскопа с одной стороны и к объективу видеокамеры с другой стороны, и содержит фильтр инфракрасного излучения и оптический поляризатор, выполненный с возможностью вращения вокруг оптической оси корпуса. Фиксатор лазера включает корпус, выполненный с возможностью крепления к боковой поверхности объектива микроскопа, содержащий лазерный диод, элемент Пельтье, асферическую линзу, два зеркала, установленные с возможностью регулируемого перенаправления лазерного излучения от лазерного диода на зону освещения, светорассеиватель, двояковогнутую линзу, ирисовую диафрагму с регулировочным кольцом со шкалой и вращающийся держатель оптики, при этом все детали конструкции фиксатора лазера расположены внутри корпуса. Фиксатор видеокамеры и фиксатор лазера выполнены с возможностью фиксации друг к другу и к операционному экзоскопу. Применение изобретения позволяет повысить простоту, надёжность и адаптивность системы для оценки кровотока при нейрохирургических вмешательствах, а также обеспечить возможность её интеграции в агрессивную среду операционной. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система для интраоперационной визуализации кровотока при нейрохирургических вмешательствах, включающая лазер, видеокамеру для приёма инфракрасного излучения и передачи последовательности видеокадров в ЭВМ, фиксатор лазера и фиксатор видеокамеры, отличающаяся тем, что фиксатор видеокамеры включает корпус и содержит фильтр инфракрасного излучения и оптический поляризатор, выполненный с возможностью вращения вокруг оптической оси корпуса, фиксатор лазера включает корпус, внутри которого расположены лазерный диод, элемент Пельтье, асферическая линза, два зеркала, установленные с возможностью регулируемого перенаправления лазерного излучения от лазерного диода на зону освещения, светорассеиватель, двояковогнутая линза, ирисовая диафрагма с регулировочным кольцом со шкалой и вращающийся держатель оптики, при этом корпус фиксатора видеокамеры выполнен с возможностью крепления к окуляру микроскопа с одной стороны и к объективу видеокамеры с другой стороны и корпус фиксатора лазера выполнен с возможностью крепления к боковой поверхности объектива микроскопа или корпус фиксатора видеокамеры и корпус фиксатора лазера выполнены с возможностью фиксации друг к другу и к операционному экзоскопу.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что лазерный диод выполнен с длиной волны 785 нм, мощностью 300 мВт, асферическая линза выполнена с фокусным расстоянием 9,6 мм, на обе поверхности которой нанесено просветляющее покрытие на диапазон длин волн 600-1050 нм, два зеркала выполнены диаметром 1 дюйм, отражающих волны в диапазоне 750-1100 нм, вращающийся держатель оптики выполнен в виде углового кинематического держателя зеркала KCB1EC/M, двояковогнутая линза выполнена диаметром 12,7 мм с фокусным расстоянием 15 мм, на обе поверхности которой нанесено просветляющее покрытие на диапазон длин волн 650-1050 нм.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что корпус фиксатора видеокамеры и корпус фиксатора лазера содержат каналы для соединения друг с другом и с операционным экзоскопом с помощью штифтов.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что операционный экзоскоп представляет собой штатив, выполненный с возможностью регуляции фокуса, световой экспозиции и зума, установленной на него видеокамеры.