TWI583411B - 具穿刺導引功能之超音波探頭 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種超音波探頭，特別是一種開設有凹槽以供物件側面分離或卡合於其上之超音波探頭及其應用之超音波成像系統。
在臨床許多治療手術中，需以針管由體外刺入的方式來施行。然而，因體內結構複雜的關係，對於某些特定部位進行穿刺時，可能會伴隨某種程度的困難與施行之風險。以臨床上之麻醉術為例，目前半身麻醉術可分為脊髓麻醉和硬脊膜外腔麻醉等兩種。其中，以硬脊膜外腔麻醉術施行技術難度較高，而此硬脊膜外腔麻醉技術經常用於無痛分娩或術後止痛。
硬脊膜外腔麻醉(Epidural Anesthesia)術乃是將局部麻醉劑注入硬脊膜外腔(Epidural Space，ES)內，暫時阻斷神經網路，以獲得預期麻醉效果的方法。此技術相當仰賴施術者(如麻醉醫師)的經驗和手感，手術進行時，穿刺針將由背部手術目標區域刺入體內，並經數公分盲目穿刺路徑後，需準確刺入寬度僅2~7mm的硬脊膜外腔內，再將導管沿著硬脊膜外針的路徑放入硬脊膜外腔中，即能移除硬脊膜外針，並透過導管持續給予麻醉藥。然而，目前尚未有一個明確且客觀的方法來判斷硬脊膜外針手術進行時到達的位置。因此，臨床上仍存在著穿次過深並導致誤刺穿硬脊膜(Dura puncture)的風險，使脊髓液流出造成病人頭痛等併發症，或是穿刺部位錯誤導致麻醉手術失敗的情形。
如前述，傳統上的鑑別方法多半主要依靠麻醉醫師經過多年
訓練後的手感及主觀的判斷，對於較複雜患者，麻醉風險就相對提高。而為了避免穿刺失敗的風險，目前陸續已有多項偵測定位技術如：壓力、電學、光學等方法被開發出來，但這些方法皆無法提供前視的資訊，以提供麻醉手術施行時之定位及參考之用。進而，亦有部份醫師使用影像(B-mode)超音波之方式由體外進行導引，以輔助硬脊膜外針來刺入硬膜外腔內；然而在施行時，仍然受到組織複雜度的影響，故此方式仍然極為困難。
另外，再以骨折手術為例，傳統的骨板固定系統，須直接將
患者的皮膚切開，再置入骨板，如此會造成大面積的傷口，術後也會造成患者相當程度的痛苦。近年來，微創手術是日益受到重視的手術觀念，應用於骨科手術可改善傳統開創復位內固定手術(ORIF)所引發的感染、癒合不良及延遲癒合等問題。以微創手術進行骨折內固定時，僅藉由幾個微小的傷口進行手術，這樣不但可以減少患處周遭組織的破壞及出血外，更降低病患的疼痛程度，避免破壞骨折部位組織血液供應，而加快復原及縮減住院時間。而且，也因為術後傷口較小，癒合之後會感覺較為美觀。
然而，微創手術或骨板固定術中，礙於在有限的視野下進行，因此必需依賴良好的醫學影像輔助才行。再者，於骨折手術的實施，係將骨釘直接鎖入骨板螺紋孔，用以固定患部，但如何確認骨板螺紋孔的位置是臨床所需克服的問題。
有鑑於此，本發明提供一種超音波探頭，增進於一患者在其手術施行時之一目標區域上所執手段之準確定位。上述超音波探頭至少包含一本體與一卡合件，該本體具有一超音波換能器，以其一端接觸患者之皮膚，且一側面開設有由可接觸患者之皮膚之一端所延伸之一凹槽。而該卡合件係鄰設於本體之凹槽，得使一物件側面分離或卡合於凹槽中，且卡合件相對於凹槽位於一第一位置與一第二位置；其中，當卡合件相對於凹槽位於第一位置時，物件係卡合於凹槽中，反之，當卡合件相對於凹槽位於第二位置時，物件係可與本體側面分離。
在本發明之一較佳實施例中，上述物件係為一穿刺針。且較佳地，上述穿刺針係為一中空結構，而可容納一超音波探針插入於其中，以偵測穿刺針針尖與目標區域之距離。
在本發明之一較佳實施例中，上述物件係為一骨釘。
在本發明之一較佳實施例中，上述超音波掃描裝置係以該凹槽為界，區分出一第一超音波發射區以及一第二超音波發射區。較佳地，該第一超音波發射區或該第二超音波發射區可調變一超音波掃描角度。
在本發明之一較佳實施例中，上述角度係為0-20 degree。較佳地，上述角度係為5-10 degree。
在本發明之一較佳實施例中，上述卡合件為一旋轉開關或一卡榫。
由下文的說明，可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時請參考第一圖至第五圖。
100‧‧‧超音波探頭
10‧‧‧本體
11‧‧‧凹槽
12‧‧‧超音波發射/接收區
20‧‧‧卡合件
30‧‧‧穿刺針
40‧‧‧骨板
S‧‧‧皮膚
T‧‧‧目標區域
B‧‧‧骨頭
D1‧‧‧凹槽之延伸方向
D2‧‧‧超音波探頭之掃描方向
第一圖顯示本發明一較佳實施例之超音波探頭的結構示意圖；第二圖顯示本發明一實施例中卡合件相對於本體位於第一位置時其與穿刺針之結構示意圖；第三A至三B圖顯示本發明一實施例中卡合件相對於本體位於第二位置時其與穿刺針之結構示意圖；第四A至四D圖顯示本發明一實施例中多角度掃描成像圖；以及第五圖顯示本發明另一實施例中將骨釘定位針經由本體之凹槽確認骨板螺紋孔位置之操作示意圖
承上述，本發明提供一種超音波探頭100，其結構如第一圖所示，增進於一患者之一目標區域T上所執手段之定位效果。
上述超音波探頭100至少包含一本體10與一卡合件20。其
中，該本體10具有一超音波換能器，以其一端接觸患者之皮膚S，且其一側面開設有一凹槽11。在一較佳實施例中，於與超音波探頭100之本體10接觸患者皮膚S之該端相鄰之一側面開設有凹槽11，較佳地，凹槽11係設置於上述側面的中間，但本發明並不欲以此為限。再者，凹槽11較佳地可為一長條狀開口並由本體10接觸患者皮膚S之該一端作延伸而具有一延伸方向D1。
另外，本發明所提供之超音波探頭100更包含有兩超音波發
射區12，係以凹槽11為界設置於本體10接觸患者皮膚S之該一端處，且該超音波發射區12可調變一超音波入射角度，以配合該超音波掃描裝置進行多角度之掃描方式進而降低視覺死角。在較佳實施例中，本體10為一B-mode超音波探頭。
卡合件20係鄰設於本體10之凹槽11，得使一物件(未圖示)
可側面分離或卡合於凹槽11中。上述物件較佳地可為一穿刺針，但本發明並不欲以此為限。再者，卡合件20可為一旋轉開關或一卡榫。
接下來，以硬脊膜外腔麻醉術為例(即物件為穿刺針)來進
行以下說明。首先，施術者可將超音波探頭100之本體10緊貼於皮膚S表面，藉由超音波影像得到目標區域T(即硬脊膜外腔)的位置，並將其中央對準硬脊膜外腔，以使其前後的兩層超音波反射訊號(即黃韌帶(Ligamentum Flavum,LF)及硬脊膜(Dura mater,DM))呈現在超音波影像的正中間。如此，便可測出硬脊膜外腔的深度並瞄準好穿刺的方位，作為穿刺路徑規劃之用。
接著，請參考第二圖至第三B圖，第二圖顯示本發明一實施
例中卡合件20相對於本體10位於第一位置時其與穿刺針30之結構示意圖，第三A至三B圖顯示本發明一實施例中卡合件20相對於本體10位於第二位置時其與穿刺針30之結構示意圖。詳細地來說，卡合件20可相對於凹槽11位於一第一位置與一第二位置。其中，如第二圖所示，當卡合件20相對於凹槽11位於第一位置時，亦即在此為旋轉開關之卡合件20係朝向凹槽11旋轉而使得穿刺針30係經卡合件20卡合於凹槽11中，且可經由
調整卡合件20而改變穿刺針30針尖相對於目標區域T(即硬脊膜外腔)的距離。隨後，如第三A至三B圖所示，當穿刺針30針尖到達預定穿刺的深度時，便可使卡合件20相對於凹槽11位於第二位置，此時穿刺針30便可藉著設置於超音波探頭本體10之側面的凹槽11而經由側向完全與超音波探頭100分離(如第三B圖所示)，以便施術者單獨以穿刺針進行後續更精確的穿刺。
再者，在較佳實施例中，上述穿刺針30為一中空結構，而
可容納一超音波探針插入於其中。此時，便可進一步利用超音波對於黃韌帶(Ligamentum Flavum,LF)及硬脊膜(Dura mater,DM)的反射訊號，於穿刺針30到達硬脊膜外腔前4~5mm時提前偵測出來，使施行手術者得知硬脊膜外腔的距離遠近，進而主動調整穿刺的力道，謹慎進行穿刺動作，避免刺穿硬脊膜，降低手術失敗之風險。
由於超音波探在一凹槽11結構的設計，於影像上會產生盲區，係調變第一超音波發射/接收區與第二超音波發射/接收區12一超音波掃描角度，組合該些區間12的超音波訊號，將會決定掃描範圍的盲區大小。參考第四A至第四D，顯示本發明一實施案例中多角度掃描成像圖；在一實施案例中，第一超音波發射區與第二超音波發射區12具有複數個超音波發射端點，借由該些端點發射時序不同，可以調整該些區間12的超音波掃描角度，係組合於一深度之聚焦平面，如第四A圖所示，係調變該些超音波發射區12在一超音波掃描角度為0 degree的超音波影像；如第四B圖所示，係調變該些超音波發射區12在一超音波掃描角度為5 degree的超音波影像；如第四C所示，係調變該些超音波發射區12在一超音波掃描角度為10 degree的超音波影像；如第四D所示，係調變該些超音波發射區12在一超音波掃描角度為15 degree的超音波影像，本發明並不以此為限。
然而，在調整該些區間12超音波入射角度時，雖然掃描角度越大時，可減少盲區範圍，但聚焦平面的深度亦會受到限制；在一實施例中，該些角度係為0-20 degree，其聚焦平面深度適用於皮下組織所執手術的進行；針對一硬脊膜外腔麻醉術的進行，最佳角度係為5-10 degree。
本發明所提供之超音波探頭不僅限於應用在硬脊膜外腔麻
醉術上，亦可應用於前述之骨折手術中。參考第五圖，顯示本發明另一實施案例中，係將骨釘定位針經由本體之凹槽確認骨板40螺紋孔位置之操作示意圖。首先，確認骨頭受損(例如：斷掉或碎裂)區域，並植入骨板40與骨頭B平行；再者，將超音波探頭100之本體10緊附於植入有骨板40部位的皮膚S上，由於骨板40與皮膚S間距的阻隔，係依循一方向D2進行超音波掃描，以確認骨板40的螺紋孔位置；而後，將骨釘定位針沿凹槽之延伸方向D1刺入，係標定骨板40與皮膚S的相對位置，進一步對骨頭B進行骨釘的鎖入，減少傷口面積。
綜上所述，本發明目的在於解決脊椎組織穿刺的困難，提供
超音波輔助穿刺導引技術，以提高臨床手術的成功率及施行運作的效率，並降低操作失敗的風險。以施行硬脊膜外腔穿刺為例，可歸納為兩階段的困難：(1)穿刺路徑規劃的困難，(2)穿刺到位提前(early alert)與即時偵測的困難。因此，本發明提供一超音波探頭，其搭配超音波掃描裝置及即時影像顯示系統，就可以準確藉由多角度掃描進行穿刺路徑的規劃。再者，於探頭本體的側面開設有凹槽以使穿刺針通過凹槽，進而更可結合另一超音波探針來達到即時偵測功能。最後，穿刺針與超音波探頭更可藉由側向脫離的方式分開，避免探頭之於後續施術的干擾。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟
該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本發明之專利範圍中。
100‧‧‧超音波探頭
10‧‧‧本體
11‧‧‧凹槽
12‧‧‧超音波發射/接收區
20‧‧‧卡合件
S‧‧‧皮膚
T‧‧‧目標區域
D1‧‧‧凹槽之延伸方向
Claims (8)
- 一種超音波探頭，增進於一患者之一目標區域上所執手段之準確定位，其至少包含：一本體，該本體具有一超音波換能器，以其一端接觸該患者之皮膚，該本體之一側面開設有一凹槽，且該凹槽係由可接觸該患者之皮膚之該一端作延伸；以及一卡合件，係鄰設於該本體之該凹槽，得使一物件可側面分離或卡合於該凹槽中，且該卡合件相對於該凹槽位於一第一位置與一第二位置；其中，該超音波換能器係以該凹槽為界，區分出一第一超音波發射/接收區以及一第二超音波發射/接收區，且當該卡合件相對於該凹槽位於該第一位置時，該物件係卡合於該凹槽中，反之，當該卡合件相對於該凹槽位於該第二位置時，該物件係可與該本體側面分離，其中。
- 如申請專利範圍第1項所述之超音波探頭，其中該物件係為一穿刺針。
- 如申請專利範圍第2項所述之超音波探頭，其中該穿刺針係為一中空結構，而可容納一超音波探針插入於其中，以偵測該穿刺針針尖與該目標區域之距離。
- 如申請專利範圍第1項所述之超音波探頭，其中該物件係為一骨釘定位針。
- 如申請專利範圍第1項所述之超音波探頭，其中該第一超音波發射/接收區或該第二超音波發射/接收區可調變一超音波發射/接收掃描角度。
- 如申請專利範圍第5項所述之超音波探頭，其中該些角度係為0-20degree。
- 如申請專利範圍第6項所述之超音波探頭，其中該些角度係為5-10degree。
- 如申請專利範圍第1項所述之超音波探頭，其中該卡合件為一旋轉開關或一卡榫。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| TWI822515B (zh) * | 2022-12-13 | 2023-11-11 | 國立陽明交通大學 | 抑制腸道發炎因子及/或改善神經發炎之超音波產生裝置及系統 |
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| TW201114455A (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-01 | Univ Nat Yang Ming | An apparatus for epidural space and its method |
| TW201434443A (zh) * | 2013-03-07 | 2014-09-16 | Univ Nat Yang Ming | 一種導引穿刺用之超音波探頭與方法 |
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2014
- 2014-12-05 TW TW103142396A patent/TWI583411B/zh not_active IP Right Cessation
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