Стереотаксична система дистанційного електромагнітного управління хірургічним інструментом

Стереотаксична система дистанційного електромагнітного управління хірургічним інструментом, що містить ЕОМ, ви хід якої зв'язано з пристроєм формування параметрів магнітного поля, що управляє хірургічним інструментом, блок інтраопераційної ортогональної рентгеноскопії, з'єднаний з першим входом ЕОМ і пристрій контролю 39424 Формування потрібних параметрів магнітного поля для управління хірургічним інструментом з феромагнітним наконечником - круговим циліндром з діаметром 3 мм та висотою 3 мм, що розташовано у загостреному пластиковому кожусі, здійснюється за допомогою багатоканальної системи з 6-ти магнітних котушок, що виконали з над провід-никового матеріалу. Діаметр магнітних котушок біля 280 мм. Дана система забезпечує переміщення хірургічного інструмента зі швидкістю 1 мм/с при силі струму у магнітних котушках біля 100 А. Рентгеноскопічне інтраопераційне контролювання здійснюється з інтервалом 1 с. Однак в описаному прототипі хірургічний інструмент має завеликий діаметр і для зменшення сили тертя виконаний з загостреним пластиковим наконечником, що є потенційно небезпечно при переміщенні по глибинних структурах головного мозку, а частота проведення рентгеноскопічного контролю надає пацієнту велику дозу рентгенівського випромінювання. В основу винаходу поставлена задача створення такої стереотаксичної системи дистанційного електромагнітного управління хірургічним інструментом, що дозволяла б за рахунок зміни конфігурації хірургічного інструменту, зменшити загальну інвазивність оперативного втручання і виключити ризик внутрішньомозкових крововиливів. Через впровадження пристроїв контролю сили струму у магнітних котушках, знизити частоту проведення рентгеноскопії і, відповідно, дозу рентгенівського випромінювання. Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо в стереотаксичній системі дистанційного електромагнітного управління хірургічним інструментом, що містить ЕОМ, ви хід якої зв'язано з пристроєм формування параметрів магнітного поля, що управляє хірургічним інструментом, блок інтраопераційної ортогональної рентгеноскопії, з'єднаний з першим входом ЕОМ і пристрій контролю функціонального стану пацієнта, з'єднаний з другим входом ЕОМ, згідно з винаходом, пристрій формування параметрів магнітного поля містить в собі дешифратор адресу, вхід та перший ви хід якого з'єднаний з ЕОМ, а другий вихід з'єднано з другими входами цифро-аналогових пристроїв формування сили струму і аналого-цифрових амперметрів, перши входи яких, через відповідні магнітні котушки, з'єднано з виходами відповідних цифро-аналогових пристроїв формування сили струму, а виходи з'єднали з входом двонаправленого буферного регістру, що з'єднано двонаправленою шиною з ЕОМ, а вихід якого з'єднано з першими входами цифро-аналогових пристроїв формування сили струму, хір ургічний інструмент має діаметр до 2 мм і наконечник сферичної форми. Таким чином, зменшення діаметру хірургічного інструменту до 2 мм, а також сферична форма наконечнику дозволяють знизити загальну інвазивність оперативного втручання і виключити ризик внутрішньомозкових крововиливів. А впровадження пристроїв контролю сили струму у магнітних котушках дозволяє понизити дозу рентгенівського випромінювання за рахунок зменшення частоти проведення інтраопераційної рентгеноскопії. На фіг. 1 представлена структурна схема стереотаксичної системи дистанційного електромагні тного управління хірургічним інструментом; на фіг. 2 - структурна схема пристрою формування параметрів магнітного поля; на фіг. 3 зображено поздовжній розріз передньої частини хірургічного інструменту. Стереотаксична система дистанційного електромагнітного управління хірургічним інструментом містить ЕОМ 1, ви хід якої зв'язано з пристроєм 2 формування параметрів магнітного поля, що управляє хірургічним інструментом 3, блок 4 інтраопераційної ортогональної рентгеноскопії, з'єднаний з першим входом ЕОМ 1, пристрій 5 контролю функціонального стану пацієнта 6, з'єднаний з другим входом ЕОМ 1. Пристрій 2 формування параметрів магнітного поля містить в собі дешифратор 7 адресу, вхід та перший ви хід якого з'єднали з ЕОМ 1, а другий вихід з'єднай з другими входами цифро-аналогових пристроїв 8...8n формування сили струму і аналого-цифрових амперметрів 9...9n, перші входи яких через відповідні магнітні котушки 10...10n, з'єднано з виходами відповідних цифро-аналогових пристроїв 8...8n формування сили струму, а ви ходи з'єднано з входом двонаправленого буферного регістру 11, що з'єднано двонаправленою шиною з ЕОМ 1, а ви хід якого з'єднано з першими входами цифро-аналогових пристроїв 8...8n формування сили струму. Хір ургічний інструмент 3 (див. фіг. 3) являє собою гнучку канюлю 12 з діаметром до 2 мм і довжиною до 300 мм з сферичним феромагнітним наконечником 13, що має прохідний отвір, у якому розташовується парамагнітний стержень 14, з'єднаний з пружинистим тросом 15. Система працює таким чином. Координати розташування зони оперативного втручання і трепанаційного отвору, а також траєкторія переміщення хірургічного інструменту розраховуються за даними передопераційних гомографічних досліджень і погоджуються з даними інтраопераційної ортогональної рентгеноскопії 4 на ЕОМ 1 - ПК типу IBM PC/AT з процесором Pentium 200 MHz. Сполучення ЕОМ 1 та пристрою 2 формування параметрів магнітного поля здійснюється через системну магістраль ISA-16, що забезпечує необхідну швидкість для двонаправленої передачі даних, причому ЕОМ 1 - управляючий пристрій магістралі, а пристрій 2 формування параметрів магнітного поля виконавчий. Після накладення трепанаційного отвору і стартового позиціювання хірургічного інструменту 3, причому стержень 14 уводиться у наконечник 13 до упору, щоб запобігти забивання гнучкої канюлі 12 мозковою тканиною, згідно траєкторії переміщення хірургічного інструменту ЕОМ 1 передає управляючи сигнали адресу і даних по системній магістралі в пристрій 2 формування параметрів магнітного поля, який за допомогою дешифратора 7 адресу здійснює вибір тракту активної магнітної котушки 10n, до цифро-аналогового пристрою 8n формування сили струму якої, передаються дані з двонаправленого буферного регістру 11. Для контролю величин сили току у магнітних котушках 10n цикл обміну даних аналогічний, і лише відрізняється там, що після вибору за допомогою дешифратора 7 адресу тракту активної магнітної котушки 10n, аналого-цифровий амперметр 9n відповідної магнітної котушки 10n, передає дані до ЕОМ 1 через двонаправлений буферний ре 2 39424 гістр 11. Впровадження пристроїв 9n контролю сили струму і використання алгоритму розрахунку переміщення наконечника 13 хірургічного інструменту 3 залежно від сили струму в магнітних котушках 10n дозволяє проведення інтраопераційної ортогональної рентгеноскопії тільки у контрольних точках і понизити дозу рентгенівського випромінювання. Магнітостатичне поле, що створюється системою магнітних котушок 10n, що кубічно розташовано в операційній зоні, здійснює переміщення хірургічного інструменту за заданою траєкторією. Через витягнуту форму задньої частини феромагнітного наконечника 13, зменшення діаметра хірургічного інструменту не впливає на загальну величину магнітного дипольного моменту наконечника 13. Після досягнення наконечника 13 хірургічного інструмента 3 у зону оперативного втручання, пружинистий трос 15 витягує стержень 14 через зовнішню сторону гнучкої канюлі 12, і здійснюється уведення лікарського препарату. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3