ES2898312T3 - Sistema y método usados para determinar características de tejido y/o de artefacto - Google Patents

Abstract

Un sistema (100) configurado para determinar si un vaso (V) se encuentra en una región (102) próxima a un extremo de trabajo (104) de un instrumento quirúrgico (106), comprendiendo dicho sistema: al menos un emisor de luz (120) dispuesto en el extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106), el al menos un emisor de luz (120) configurado para emitir la luz de dos longitudes de onda diferentes, al menos un sensor de luz (122) dispuesto en el extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106) opuesto al el al menos un emisor de luz (120), el al menos un sensor de luz (122) configurado para detectar la luz en las dos longitudes de onda diferentes y para proporcionar una señal que tiene un componente pulsátil y un componente no pulsátil para cada longitud de onda, un controlador (124) acoplado al el al menos un sensor de luz (122) y configurado para determinar una relación de la luz transmitida a dos longitudes de onda diferentes, con el fin de determinar si una caída está presente en el componente no pulsátil de la señal del al menos un sensor de luz (122) para cada una de las dos longitudes de onda diferentes, para determinar una simetría de la caída si se determina una caída, y para indicar si el vaso (V) es un uréter en la región (102) próxima al extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106) en función de la relación y de la simetría.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método usados para determinar características de tejido y/o de artefacto

Antecedentes

La presente patente hace referencia a un sistema y método usados para determinar características de tejido y/o de un artefacto, tal como un vaso, y en particular a un sistema usado para determinar características de tejido y/o de un artefacto, donde el sistema incluye al menos un emisor de luz y al menos un sensor de luz.

La identificación de artefactos, y en particular de vasos, durante los procedimientos quirúrgicos puede proporcionar información valiosa al cirujano o al equipo quirúrgico. Por ejemplo, la identificación de un vaso sanguíneo de un vaso que transporta un fluido distinto de la sangre puede permitir que el vaso que no transporta sangre sea sorteado, minimizando las posibilidades de lesión del vaso que no transporta sangre. Como alternativa, la identificación de los vasos sanguíneos y de los vasos que no transportan sangre puede permitir que el vaso que no transporta sangre sea aislado, en lugar de sorteado.

Con respecto a la identificación del vaso para evitar una lesión, se examina la posibilidad de que se produzcan lesiones ureterales iatrogénicas durante las cirugías ginecológicas, urológicas y otras cirugías de la región pélvica. Dicha lesión puede producirse como consecuencia del procedimiento quirúrgico. Adicionalmente, dado que los uréteres discurren cerca de los principales vasos sanguíneos, tales como las arterias uterinas, puede producirse una lesión ureteral como consecuencia de los intentos por controlar el sangrado. En particular, cuando un sangrado intraoperatorio inadvertido obstruye el campo de visión del cirujano, los intentos del cirujano por controlar el sangrado cauterizando, pinzando o suturando los vasos sanguíneos pueden provocar en cambio una lesión ureteral.

Dada la proximidad de los principales vasos sanguíneos a los uréteres y la obstrucción del campo de visión del cirujano, si se produce un sangrado, pueden producirse lesiones incluso cuando el cirujano tiene un sólido conocimiento de la anatomía normal. La anatomía ureteral aberrante se da hasta en un 8 % de la población, sin embargo. Cuando se combina con los demás factores, el cirujano afronta un reto considerable.

Una revisión sistemática de los procedimientos ginecológicos ha determinado que una lesión ureteral se produce en un 0,03 % a un 2,0 % de las histerectomías abdominales, en un 0,02 % a un 0,5 % de las histerectomías vaginales y en un 0,2 % a un 6,0 % de las histerectomías vaginales asistidas por laparoscopia. Teniendo en cuenta los factores abordados anteriormente, quizás estas cifras no sean sorprendentes. Debido a la importancia fisiológica del sistema renal y a las significativas consecuencias negativas de una lesión al mismo, estos porcentajes son particularmente alarmantes.

Las lesiones ureterales pueden provocar una obstrucción ureteral (por ejemplo, si el uréter está ligado) o discontinuidad (si el uréter está resecado). Si se ha producido una lesión en el uréter y no se reconoce (por ejemplo, si el uréter está aplastado), puede dar lugar a la formación de fístulas además de la obstrucción. Ciertamente, una lesión ureteral puede causar una importante morbilidad y mortalidad en el paciente. En cualquier caso, una lesión ureteral aumentará la probabilidad de hospitalización (si el procedimiento se realiza en régimen ambulatorio), así como la duración de la estancia en el hospital.

Como se expone con más detalle más abajo, la presente divulgación describe un sistema que incluye un detector y un método para detectar un vaso, que incorpora alternativas ventajosas a los métodos existentes, lo que puede proporcionar una mejor identificación para sortear o aislar un vaso.

Sumario

Según un aspecto de la presente divulgación, un sistema usado para determinar si un vaso se encuentra en una región próxima a un extremo de trabajo de un instrumento quirúrgico incluye al menos un emisor de luz dispuesto en el extremo de trabajo del instrumento quirúrgico, el al menos un emisor de luz configurado para emitir la luz de dos longitudes de onda diferentes. El sistema también incluye al menos un sensor de luz dispuesto en el extremo de trabajo del instrumento quirúrgico opuesto al el al menos un emisor de luz, el al menos un sensor de luz configurado para detectar la luz en las dos longitudes de onda diferentes y para proporcionar una señal que tiene un componente pulsátil y un componente no pulsátil para cada longitud de onda. El sistema incluye además un controlador acoplado al el al menos un sensor de luz y configurado para determinar una relación de la luz transmitida a dos longitudes de onda diferentes, con el fin de determinar si una caída está presente en el componente no pulsátil de la señal del al menos un sensor de luz para cada una de las dos longitudes de onda diferentes, para determinar una simetría de la caída si se determina una caída, y para indicar si el vaso es un uréter en la región próxima al extremo de trabajo del instrumento quirúrgico en función de la relación y de la simetría.

Según otro aspecto de la presente divulgación, un método para determinar si un vaso se encuentra en una región próxima a un extremo de trabajo de un instrumento quirúrgico incluye emitir la luz a dos longitudes de onda diferentes en el extremo de trabajo del instrumento quirúrgico, y detectar la luz en las dos longitudes de onda diferentes en al menos un sensor de luz en el extremo de trabajo del instrumento quirúrgico. El método incluye además determinar una relación de la luz transmitida a al menos dos longitudes de onda diferentes, determinar una caída en un componente no pulsátil de una señal procedente del al menos un sensor de luz, determinar una simetría de la caída si se determina una caída, e indicar si el vaso es un uréter en la región próxima al extremo de trabajo del instrumento quirúrgico en función de la relación y de la simetría. Un sistema de acuerdo con la invención se define en la reivindicación 1. Un método de acuerdo con la invención se define en la reivindicación 8.

Breve descripción de los dibujos

La divulgación se entenderá más completamente a partir de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos adjuntos. Algunas de las figuras pueden haberse simplificado mediante la omisión de elementos seleccionados con el fin de mostrar más claramente otros elementos. Estas omisiones de elementos en algunas figuras no son necesariamente indicativas de la presencia o ausencia de elementos específicos en cualquiera de los ejemplos de realización, salvo que se indique explícitamente en la descripción escrita correspondiente. Ninguno de los dibujos está necesariamente a escala.

La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema quirúrgico según una realización de la presente divulgación; La figura 2 es una vista ampliada y fragmentaria de una realización basada en la transmitancia del instrumento quirúrgico de la figura 1 con emisores de luz y sensores de luz, y una sección de un vaso ilustrado según lo dispuesto entre los emisores de luz y los sensores de luz;

La figura 3 es un diagrama de flujo de un método para detectar un vaso (por ejemplo, un uréter) según una realización, método que puede llevarse a cabo utilizando el sistema de la figura 1;

La figura 4 es un gráfico que ilustra el espectro de absorción de luz del azul de metileno;

La figura 5 es un gráfico que muestra el espectro de absorción de luz de la sangre;

La figura 6 es un perfil de señal de un componente no pulsátil de una señal procedente de un sensor de luz en presencia de un uréter en dos longitudes de onda;

La figura 7 es un perfil de señal de un componente no pulsátil de una señal procedente de un sensor de luz en presencia de un vaso sanguíneo en una longitud de onda;

La figura 8 es un gráfico que ilustra los espectros de absorción y de emisión de luz del verde de indocianina; La figura 9 es un gráfico que ilustra el espectro de absorción de luz del azul patentado V.

La figura 10 es un diagrama esquemático de un sistema quirúrgico según una realización de la presente divulgación, en combinación con una realización de un sistema de vídeo, que ilustra el sistema quirúrgico en uso con el sistema de vídeo;

La figura 11 es un diagrama esquemático de un sistema quirúrgico según una realización de la presente divulgación, en combinación con otra realización de un sistema de vídeo, que ilustra el sistema quirúrgico en uso con el sistema de vídeo.

Descripción detallada de varias realizaciones

Las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan sistemas y métodos usados para determinar características de tejido y/o de artefactos en un campo quirúrgico.

Volviendo en primer lugar a las figuras 1 y 2, se ilustran unas realizaciones de un sistema quirúrgico 100, cuyo sistema 100 puede ser usado para determinar, por ejemplo, una característica (por ejemplo, presencia, diámetro, etc.) de un vaso, V, en una región 102 de tejido, T, próxima a un extremo de trabajo 104 de un instrumento quirúrgico 106. Se entenderá que el vaso V puede estar conectado a otros vasos con la región 102 de tejido T y, además, el vaso V puede extenderse más allá de la región 102 para estar en comunicación fluida con otros órganos (por ejemplo, el riñón, la vejiga o el corazón) que también estén en el cuerpo del paciente. Es más, mientras que el tejido T aparece en las figuras 1 y 2 rodeando completamente el vaso V (en términos de circunferencia y longitud) a una profundidad particular, este no tiene por qué ser el caso en todos los ejemplos en los que se utilice el sistema 100. Por ejemplo, el tejido T puede rodear solo parcialmente la circunferencia y/o rodear solo una sección de la longitud del vaso V, o el tejido T puede cubrir el vaso V en una capa muy fina. Como ejemplos adicionales no limitantes, el vaso V puede ser un vaso sanguíneo y el tejido T puede ser tejido conectivo y/o tejido adiposo.

De acuerdo con las realizaciones ilustradas, el extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106 es también un extremo distal de un eje 108. En consecuencia, el extremo de trabajo y el extremo distal se denominarán extremo de trabajo 104 o extremo distal 104. El eje 108 también tiene un extremo proximal 110, y una empuñadura o mango 112 (referido en el presente documento indistintamente como empuñadura 112) se dispone en el extremo proximal 110 del eje 108. La empuñadura 112 está diseñada de acuerdo con la naturaleza del instrumento 106; en cuanto al dispositivo de ligadura térmica ilustrado en la figura 1, la empuñadura 112 puede ser una empuñadura tipo pistola que incluye un gatillo 114. Como una alternativa, pueden usarse anillos dispuestos en una empuñadura tipo tijera.

Aunque el extremo de trabajo o distal 104 y el extremo proximal 110 con la empuñadura 112 se ilustran como dispuestos en los extremos más opuestos del eje 108, se reconocerá que ciertos instrumentos quirúrgicos tienen extremos de trabajo (donde se fija una punta de herramienta, por ejemplo) dispuestos en los extremos más opuestos del eje y una región de agarre dispuesta de forma intermedia a los extremos de trabajo opuestos. De acuerdo con los términos "distal" y "proximal" usados en el presente documento, los extremos de trabajo de tal instrumento son referidos en el presente documento como los extremos distales y la región de agarre como el extremo proximal. En relación con las realizaciones ilustradas, sin embargo, los extremos distal y proximal están situados en los extremos más opuestos (o simplemente opuestos) del eje 108.

Como se ha mencionado anteriormente, de acuerdo con las realizaciones ilustradas, el sistema quirúrgico 100 incluye un sensor con al menos un emisor de luz 120 (o simplemente el emisor de luz 120) y al menos un sensor o detector de luz 122 (o simplemente el sensor de luz 122). Véase la figura 2. Como se ilustra, el emisor de luz 120 está dispuesto en el extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106, y el sensor de luz 122 también está dispuesto en el extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106. El sistema 100 funciona según un enfoque basado en la transmitancia, de manera que el(los) sensor(es) de luz 122 está(n) dispuesto(s) frente al(a los) emisor(es) o de luz 120 y orientado(s) hacia el(los) mismo(s), por ejemplo, en mordazas opuestas de un instrumento quirúrgico 106, como se ilustra en la figura 2.

El emisor de luz 120 está configurado para emitir la luz de al menos dos longitudes de onda diferentes, y el sensor de luz 122 está configurado para detectar la luz en las al menos dos longitudes de onda diferentes. Como ejemplo, el emisor de luz 120 puede emitir y el sensor de luz 122 puede detectar la luz en el rango visible y la luz en el rango infrarrojo cercano o infrarrojo. Específicamente, el emisor de luz 120 puede emitir y el sensor de luz 122 puede detectar la luz a 660 nm y a 810 nm.

De acuerdo con las realizaciones ilustradas, el sensor de luz 122 individual está configurado para generar una señal que comprende un primer componente pulsátil y un segundo componente no pulsátil. Se reconocerá que el primer componente pulsátil puede ser un componente de corriente alterna (CA) de la señal, mientras que el segundo componente no pulsátil puede ser un componente de corriente continua (CC). Cuando el sensor de luz 122 tiene la forma de una matriz, la información pulsátil y no pulsátil puede generarse para cada elemento de la matriz, o al menos para cada elemento de la matriz que define la al menos una fila de la matriz.

De acuerdo con tales realizaciones, el controlador 124 está acoplado al sensor de luz 122, y el divisor 126 se usa para separar el primer componente pulsátil del segundo componente no pulsátil para cada elemento de la matriz de sensores de luz 122. El controlador 124 también puede incluir un analizador 128 para determinar la presencia y/o característica(s) del vaso V en la región 102 próxima al extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106 en función (al menos en parte) del componente pulsátil.

Las realizaciones de la presente divulgación según las figuras 1-3 pueden ser analizadas en términos generales de la siguiente manera. La luz de diferentes longitudes de onda es absorbida por la sangre (dentro de los vasos sanguíneos o posiblemente por sangrado de los vasos sanguíneos en el campo de visión del cirujano), tejido estático (por ejemplo, grasa, tejido conectivo, etc.) o el uréter en diferentes grados. Seleccionando un par de longitudes de onda donde la absorción de la luz es similar para la sangre pero significativamente diferente para el fluido en el uréter (por ejemplo, un colorante, o incluso urea), el sistema 100 y el método 150 pueden diferenciar entre la sangre o un vaso sanguíneo y un uréter. Por ejemplo, si se administra al paciente un agente de contraste tal como azul de metileno (que se acumula rápidamente en el uréter), la relación de la luz transmitida a longitudes de onda de 660 nm y a 810 nm será pequeña para el uréter (por ejemplo, inferior a 1) y mayor para la sangre o un vaso sanguíneo (por ejemplo, superior a 1,5). Compare los coeficientes de absorción para el azul de metileno y la sangre en estas longitudes de onda en las figuras 4 y 5. Como consecuencia, se puede establecer una diferenciación relativamente sólida entre un artefacto 120 en forma de un uréter y la sangre en el campo de visión del cirujano. Véase, por ejemplo, la publicación estadounidense N.° 2017/0181701.

La discriminación entre vaso sanguíneo, uréter y tejido puede mejorarse reconociendo que el componente no pulsátil (o CC) de la señal del(de los) sensor(es) de luz 122 no es el mismo para un vaso sanguíneo, un uréter y otro tejido. La señal de CC experimentará una caída en la señal si un vaso, tal como un vaso sanguíneo o uréter, está presente entre las mordazas del dispositivo quirúrgico 106, mientras que la caída no aparecerá si un tejido sin vaso sanguíneo o uréter está presente. Es más, la señal de CC de un uréter tiene caídas más asimétricas que las de los vasos sanguíneos, y la señal o un uréter puede incluso tener múltiples caídas. Con esta información, se puede proponer un método para hacer una diferenciación aún más sólida.

En particular, el controlador 124 puede estar configurado para determinar una relación de la luz transmitida a al menos dos longitudes de onda diferentes, así como una métrica de simetría, y para indicar si un vaso V en una región 102 próxima al extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106 es, por ejemplo, un uréter en función de la relación y de la métrica de simetría. En lugar de ser un uréter, el artefacto (o artefacto estructural) puede ser un vaso sanguíneo o un tejido. Basándose en esta indicación, que puede ser proporcionada por un indicador visual 130 (véase la figura 1), por ejemplo, el cirujano puede adoptar las medidas apropiadas.

Como se refleja en el diagrama de flujo de la figura 3, se ilustra un método 200 para determinar si un uréter se encuentra en una región 102 próxima a un extremo de trabajo 104 de un instrumento quirúrgico 106, y puede llevarse a cabo usando el sistema quirúrgico 100 descrito en relación con las figuras 1 y 2. El método 200 puede comenzar en el bloque 202, en donde se administra un agente al paciente sometido al procedimiento. Por ejemplo, el índigo carmín tiene una absorción de luz característica a 600 nm, mientras que el azul de metileno tiene una absorción de luz característica a 660 nm (véase la figura 4). Estos colorantes tienen la ventaja de que se usan normalmente para la identificación visual del uréter y la incontinencia vesical durante la cirugía, y por lo tanto no representan una carga adicional en términos de etapas adicionales del procedimiento o coste.

El método continúa en el bloque 204, en donde se emite una luz de al menos dos longitudes de onda diferentes en el extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106, por ejemplo, usando el emisor de luz 120. El método 200 continúa en el bloque 206, en donde se detecta una luz de al menos dos longitudes de onda diferentes en el extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106, por ejemplo, usando el sensor de luz 122. Mientras que las acciones de los bloques 204 y 206 que se ilustran parecen secuenciales, las acciones pueden ocurrir simultáneamente en lugar de secuencialmente. Es decir, la luz puede ser emitida y detectada sucesivamente usando multiplexación electrónica o simultáneamente mediante el uso de filtros ópticos.

El método 200 incluye además determinar una relación de la luz transmitida a al menos dos longitudes de onda diferentes en el bloque 208. Mientras que en este punto se puede realizar una determinación para determinar si hay tejido, uréter o vaso sanguíneo entre las mordazas del instrumento quirúrgico 106, el método 200 continúa con etapas adicionales que pueden proporcionar una mayor discriminación entre aquellas señales representativas de tejido, uréter o vaso sanguíneo, proporcionando una determinación general más sólida. Por tanto, la relación determinada en el bloque 208 puede combinarse con la información relativa a la señal no pulsátil, o de CC, junto con el sensor de luz 122 (en forma de una matriz de sensores de luz individuales) para realizar la determinación relativa a la identificación del tejido, uréter o vaso sanguíneo entre las mordazas del instrumento quirúrgico 106.

De acuerdo con la realización ilustrada, el controlador 124 analiza la señal de CC del sensor de luz 122 para determinar si hay una disminución de la señal entre un extremo del sensor de luz 122 y el otro (por ejemplo, entre un extremo de una matriz lineal de elementos individuales de detección de luz y el otro) en el bloque 210. Esta determinación se realiza en las dos longitudes de onda. Si no hay caídas, entonces el método 200 continúa en el bloque 210, y la relación determinada en el bloque 208 se usa en el resto del método 200. Si ha habido una o más disminuciones ("caídas") en la señal de CC para al menos una de las longitudes de onda, entonces el método continúa hasta el bloque 214.

En el bloque 214, el controlador determina el grado de simetría aparente en las caídas de la señal de CC. Esta determinación se realiza en ambas longitudes de onda. Las determinaciones de simetría se combinan entonces en una única métrica de simetría en el bloque 216. La métrica de simetría se compara primero con un valor umbral en el bloque 218, y dependiendo de si la métrica está por encima o por debajo de un umbral, la métrica se resta de la relación determinada en el bloque 208 (bloque 220) o se añade a la relación determinada en el bloque 208 (bloque 222).

La relación, modificada como puede determinarse en el bloque 220 o 222, se compara entonces con uno o más umbrales en el bloque 224 y se determina el tipo de tejido o artefacto en el bloque 226. Por ejemplo, una relación por debajo de un primer umbral puede ser representativa de un uréter, una relación por encima de un segundo umbral puede ser representativa de un vaso sanguíneo, y una relación entre los primer y segundo umbrales puede ser tejido.

Según una realización, si se determina en el bloque 226 que el artefacto no es un uréter, el método 150 puede regresar al bloque 202, para repetir las acciones de los bloques 204-226. De acuerdo con otra realización, si el artefacto es un uréter y se activa un indicador 130 durante un periodo de tiempo, que puede ser seguido por el método que regresa al bloque 202. Por ejemplo, según una realización del método 200 donde el indicador es un dispositivo de bloqueo que deshabilita el instrumento médico 106 durante un periodo de tiempo, el método 200 puede regresar al bloque 202 una vez que el dispositivo de bloqueo ha sido desactivado. Como otro ejemplo, según una realización en donde el indicador es un altavoz que genera una alarma audible, el método 200 puede activar el indicador/altavoz durante un periodo de tiempo (por ejemplo, 1-2 segundos), luego repetir las acciones de los bloques 202-226 y activar el indicador de nuevo si se determina en el bloque 226 que el uréter se encuentra en la región 102. Si se repiten los bloques 202-226 y el uréter no se encuentra en la región 102, entonces el método 200 no volvería a activar el indicador según dicha realización.

Habiendo analizado la estructura y el funcionamiento del sistema 100 en términos generales, ahora se proporcionan más detalles acerca del sistema y el método.

Volviendo a las figuras 1 y 2, el emisor de luz 120 puede incluir uno o más elementos, como se ha referido anteriormente. De acuerdo con una realización ilustrada esquemáticamente en la figura 2, el sensor de luz 122 puede incluir una pluralidad de emisores de luz, tal como un primer emisor de luz 120-1, un segundo emisor de luz 120-2 y un tercer emisor de luz 120-3. Todos los emisores de luz pueden estar configurados para emitir la luz a una determinada longitud de onda (por ejemplo, 660 nm), o ciertos emisores pueden emitir la luz a diferentes longitudes de onda que otros emisores. Cada emisor de luz puede ser un diodo emisor de luz, por ejemplo.

En cuanto a aquellas realizaciones en donde el emisor de luz 120 tiene la forma de una matriz que incluye uno o más diodos emisores de luz, tal y como se ilustra en la figura 2, los diodos pueden disponerse en forma de matriz unidimensional, bidimensional o tridimensional. Un ejemplo de una matriz unidimensional puede incluir disponer los diodos a lo largo de una línea en un solo plano, mientras que un ejemplo de una matriz bidimensional puede incluir disponer los diodos en una pluralidad de filas y columnas en un solo plano. Otro ejemplo de una matriz bidimensional puede incluir disponer los diodos a lo largo de una línea sobre o en una superficie curva. Una matriz tridimensional puede incluir diodos dispuestos en más de un plano, tal como en una pluralidad de filas y columnas sobre o en una superficie curva.

El sensor de luz 122 también puede incluir uno o más elementos. De nuevo, de acuerdo con la realización ilustrada en la figura 2, el sensor de luz 122 puede incluir un primer sensor de luz 122-1, un segundo sensor de luz 122-2, un sensor de luz de orden n 122-n, y así sucesivamente. Como ocurrió en el caso de los emisores de luz 120-1, 120-2, 120-3, los sensores de luz 122-1, 122-2, 122-3, 122-n pueden disponerse en una matriz y, de la misma manera, se puede aplicar en este sentido la explicación con respecto a las matrices anteriores.

De hecho, cuando la matriz de sensores de luz 122 incluye una fila de sensores de luz (tal como en la figura 2), la matriz 122 puede denominarse alternativamente como una matriz lineal. Los sensores de luz individuales de la matriz 122 pueden estar dispuestos de forma adyacente entre sí, o los sensores de luz pueden estar espaciados entre sí. Incluso puede ser posible que los sensores de luz individuales que definen una fila de sensores de luz estén separados entre sí por sensores de luz que definen una fila o columna diferente de la matriz. De acuerdo con una realización particular, sin embargo, la matriz puede comprender un dispositivo de carga acoplada (DCA), y en particular un dispositivo de formación de imágenes con DCA lineal que comprende una pluralidad de píxeles. Como una alternativa adicional, puede usarse una matriz de sensores CMOS.

El sistema 100 puede incluir hardware y software además del emisor 120, sensor 122 y controlador 124. Por ejemplo, cuando se utiliza más de un emisor 120, se puede proporcionar un controlador de accionamiento para controlar la conmutación de los elementos emisores individuales. De manera similar, se puede proporcionar un multiplexor donde se incluye más de un sensor 122, multiplexor que puede acoplarse a los sensores 122 y a un amplificador. Además, el controlador 124 puede incluir filtros y conversión de analógico a digital, según sea necesario.

Según ciertas realizaciones, el divisor 126 y el analizador 128 pueden estar definidos por uno o más componentes de circuito eléctrico. Según otras realizaciones, uno o más procesadores (o simplemente el procesador) pueden programarse para realizar las acciones del divisor 126 y del analizador 128. Según otras realizaciones más, el divisor 126 y el analizador 128 pueden estar definidos en parte por los componentes del circuito eléctrico y en parte por un procesador programado para realizar las acciones del divisor 126 y el analizador 128.

Por ejemplo, el divisor 126 puede incluir o estar definido por el procesador programado para separar el primer componente pulsátil del segundo componente no pulsátil. Además, el analizador 128 puede incluir o ser definido por el procesador programado para determinar la presencia del (o cuantificar el tamaño de, por ejemplo) vaso V en la región 102 próxima al extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 106 en función del primer componente pulsátil. Las instrucciones mediante las cuales se programa el procesador pueden almacenarse en una memoria asociada al procesador, memoria que puede incluir una o más memorias tangibles no transitorias y legibles por ordenador, que tienen instrucciones ejecutables de computadora almacenadas en su interior, que cuando son ejecutadas por el procesador, pueden hacer que dicho uno o más procesadores realicen una o más acciones.

En cuanto a los agentes que pueden usarse, los agentes mencionados anteriormente, el índigo carmín y el azul de metileno, pueden ser inyectados en el torrente sanguíneo, y luego se acumulan rápidamente en los riñones, donde los agentes y/o sus derivados son excretados por el sistema renal en la orina a través de los uréteres, la vejiga y la uretra (a este respecto, se reconocerá que ciertos agentes pueden ser metabolizados en el cuerpo; por ejemplo, el azul de metileno es excretado como azul de leucometileno por los riñones). Por otro lado, si el colorante se administra de forma continua por vía intravenosa a lo largo de una cirugía, el uréter puede identificarse a lo largo de la cirugía, y no simplemente dentro de una ventana de tiempo particular después de que se haya administrado una inyección de bolo, lo que constituye una ventaja particular de este sistema 100 y de este método.

También se observará que el sistema quirúrgico 100 según dicha realización proporciona la ventaja de permitir la diferenciación entre no solo la sangre en los vasos sanguíneos, sino la sangre en el campo quirúrgico. Como se ha mencionado anteriormente, a menudo hay una pérdida de visualización directa de los uréteres debido a que la sangre obstruye el campo de visión del cirujano. En este caso, el uso de la(s) relación(es), entre la luz en el espectro visible y la luz en el espectro infrarrojo o infrarrojo cercano, en combinación con la alta capacidad de absorción de la luz en el infrarrojo cercano por parte los colorantes (tal como el azul de metileno), permite diferenciar con solidez el uréter de la sangre estancada en el campo de visión del cirujano. En consecuencia, se cree que la sangre estancada no representará un obstáculo significativo para el cirujano que use el sistema 100 y el método 150 según la presente divulgación.

Se observa además que, aunque se puede usar un colorante, si el colorante se torna presente en el campo quirúrgico en forma de sangre estancada, por ejemplo, se cree que el instrumento quirúrgico según las realizaciones anteriores puede seguir diferenciando el colorante presente en la sangre del colorante en el uréter. En primer lugar, la concentración de colorante en el vaso sanguíneo, y por tanto en la sangre estancada, es más diluida que la que se encuentra en los riñones y, en consecuencia, en los uréteres. Como consecuencia, cualquier variación en la luz medida y la señal resultante transmitida al controlador puede ser filtrada como ruido. En segundo lugar, los colorantes tales como el azul de metileno tienen un perfil de absorción modificado a diferentes niveles de acidez o basicidad, cuyos niveles se expresan normalmente en términos de pH. Por ejemplo, la sangre tiene un pH de aproximadamente 7,3 (relativamente neutro), mientras que la orina tiene un pH de 4,6 (ácido). Esto permite que las longitudes de onda que se usarán para determinar la relación se seleccionen de tal manera que se incremente la probabilidad de que la determinación de que un artefacto es un uréter sea una determinación precisa incluso si también hay colorante presente en la sangre.

En cuanto a la cuestión de la identificación de las caídas en el componente no pulsátil de la señal procedente de los sensores de luz 122, véase la solicitud PCT N.° PCT/US16/18805, presentada el 19 de febrero de 2016, y la PCT/US16/55910, presentada el 7 de octubre de 2016. En particular, en lo que se refiere al método 200, se reconocerá a partir de estas solicitudes y de la publicación estadounidense N.° 2017/0181701 que el tejido sin un vaso, tal como un vaso sanguíneo o un uréter, no muestra una caída, o disminución, en el nivel de la señal. Cuando ocurre esto, no es necesario alterar la relación, ya que la señal es representativa del tejido, y no de un uréter o vaso sanguíneo (véanse los bloques 210, 212 del método 200 en la figura 3).

Por otro lado, un vaso tal como un vaso sanguíneo o un uréter mostrará una caída en el nivel de señal no pulsátil (o CC) a través del sensor de luz 122 en presencia del vaso. La caída que aparece en presencia de un uréter es considerablemente diferente a la caída que aparece en presencia de un vaso sanguíneo, sin embargo. La caída que aparece en la señal en presencia de un uréter, tanto para las longitudes de onda en el visible como para las del infrarrojo cercano, a lo largo del sensor de luz 122 es más asimétrica para un uréter que para un vaso sanguíneo. Compárense las figuras 6 (uréter) y 7 (vaso sanguíneo).

El método 200 considera y cuantifica la simetría en los bloques 214, 216 para que la simetría pueda ser usada computacionalmente con la relación determinada en el bloque 208 para determinar la identidad del vaso, si existe uno. Según una realización, la simetría se cuantifica usando las distancias de un sensor de luz en cualquiera de los bordes de la caída a un sensor de luz asociado con el mínimo de la caída en la señal a lo largo de los sensores de luz 122. Para el perfil en la figura 6, se reconocerá que las distancias del sensor de luz en el borde derecho de la caída al sensor de luz asociado con el mínimo y del sensor de luz en el borde izquierdo de la caída al sensor de luz asociado con el mínimo son muy diferentes. Por otro lado, para el perfil en la figura 7, se reconocerá que las distancias del sensor de luz en el borde derecho o en el borde izquierdo al sensor de luz asociado con el mínimo son relativamente similares.

De acuerdo con esta realización, después de determinar los sensores de luz en los bordes de la caída y el sensor de luz asociado con el mínimo en cada una de las longitudes de onda, se determinan las distancias entre los bordes y el mínimo, y se determinan las diferencias entre esas distancias. Cuanto mayor sea la asimetría en la señal, mayor será la diferencia, de manera que el uréter debería tener una mayor diferencia en las distancias del borde derecho e izquierdo al mínimo que un vaso sanguíneo. Estas diferencias se usan entonces como la determinación de la simetría en el bloque 214.

En el bloque 216, la métrica se define sumando las diferencias determinadas en cada una de las longitudes de onda. De nuevo, puesto que se espera una mayor asimetría en la señal para el uréter, se espera que la métrica sea mayor para el uréter que para el vaso sanguíneo. Esta métrica se compara en el bloque 218 con un umbral. Considerando las diferencias esperadas en la métrica en función del nivel relativo de simetría y asimetría, la comparación debería mostrar una diferencia definitiva entre las métricas para el uréter y el vaso sanguíneo.

Por último, en los bloques 220, 222, se añade o se resta un valor a la relación en función de la comparación de la métrica con el umbral del bloque 218. De acuerdo con la realización ilustrada, la propia métrica se usa para modificar la relación, aunque según otras realizaciones, un valor predefinido podría ser usado para sumar y/o restar la relación.

Además, mientras que el método 200 proporciona un mecanismo para cuantificar la simetría para su uso en la diferenciación entre tejido, uréter y vaso sanguíneo, este no es el único mecanismo para ello. Por ejemplo, la señal de CC del uréter a menudo presenta múltiples caídas, y esta información combinada con la naturaleza de la cirugía y la relación puede usarse para diferenciar entre tejido, uréter y vaso sanguíneo.

Si bien la discusión anterior ha sido principalmente para distinguir un uréter de un vaso sanguíneo u otro tejido, puede ser posible adaptar esta tecnología para distinguir o diferenciar también otras estructuras. Por ejemplo, se podría adaptar esta tecnología para distinguir conductos biliares o vasos linfáticos.

Por ejemplo, con respecto a la identificación de los conductos biliares, el fluoróforo verde de indocianina (VIC) (por ejemplo, verde de indocianina/sustancia lipofílica VM674, disponible en VisEn Medical, Bedford, MA) puede usarse de forma similar a como se usaron el índigo carmín y el azul de metileno en relación con los uréteres, anteriormente, con referencia a las propiedades de absorción del fluoróforo. El fluoróforo verde de indocianina puede conjugarse con un lipófilo para promover la excreción hepatobiliar o inyectarse directamente en la vesícula biliar.

La figura 8 es un gráfico de los espectros de absorción y de emisión de luz del verde de indocianina, con el espectro de absorción a la izquierda y el espectro de emisión a la derecha. Se reconocerá que hay un pico estrecho significativo en el espectro de absorción a una longitud de onda de 780 nm, en relación con la absorción a 660 nm, por ejemplo. Se cree que la luz transmitida detectada en las longitudes de onda de 780 nm y 660 nm dará lugar a una relación inferior a 1, mientras que la relación de luz transmitida para la sangre o un vaso sanguíneo debería ser considerablemente mayor (por ejemplo, más de 1 a 1,5).

Puede ser posible usar otros fluoróforos o cromóforos, dependiendo de sus perfiles de absorción. Por ejemplo, puede usarse el azul de metileno. Se reconocerá que el azul de metileno se ha usado anteriormente para la coloración del árbol biliar. El azul de metileno puede inyectarse directamente en la vesícula biliar, de forma similar al método de introducción descrito anteriormente en relación con el verde de indocianina.

Evidentemente, cuando un fluoróforo o cromóforo particular se ha establecido para su uso en procedimientos relacionados con la vesícula biliar, esto puede constituir un incentivo para utilizar el fluoróforo o cromóforo con los sistemas y métodos descritos en el presente documento. Es decir, el uso de dicho fluoróforo o cromóforo simplificaría el procedimiento en general al eliminar la necesidad de inyectar y detectar múltiples agentes. Asimismo, dicho fluoróforo puede usarse con sistemas de formación de imágenes fluorescentes intraoperatorias (tales como el sistema de formación de imágenes SPY disponible en Novadaq de Mississauga, Ontario, Canadá) para que el sistema de formación de imágenes pueda proporcionar una perspectiva de todo el campo de corte, mientras que el sistema según una realización de la presente divulgación puede proporcionar información sobre los artefactos (en particular los vasos) próximos al extremo de trabajo del instrumento quirúrgico.

Como otro ejemplo, El azul patentado V puede usarse en relación con la identificación de los vasos linfáticos. Otras alternativas incluyen el azul de Evans y el azul de metileno, así como el verde de indocianina. El azul patentado V y estas otras alternativas tienen la ventaja, mencionada anteriormente, de ser usados en lo que respecta a la linfografía en la actualidad, constituyendo los incentivos mencionados anteriormente para los fluoróforos o cromóforos establecidos.

La figura 9 es un gráfico del espectro de absorción del azul patentado V. Se reconocerá que hay un pico significativo en el espectro de absorción a una longitud de onda de 640 nm, en relación con la absorción a 700 nm, por ejemplo. Se cree que la luz transmitida detectada en las longitudes de onda de 640 nm y 700 nm dará lugar a una relación inferior a 1, mientras que la relación de luz transmitida para la sangre o un vaso sanguíneo debería ser considerablemente mayor (por ejemplo, más de 1 o 1,5). Como se reconocerá a partir del análisis anterior, si se usa el verde de indocianina en su lugar, la relación podría determinarse a 780 nm y 660 nm en su lugar.

Las figuras 10 y 11 ilustran una realización del sistema quirúrgico 100 en combinación con realizaciones de un sistema de vídeo 300, tales como las que pueden usarse convencionalmente durante la cirugía mínimamente invasiva o laparoscópica, por ejemplo. El sistema de vídeo 300 incluye una cámara de vídeo u otro dispositivo de captura de imágenes 302, un procesador de vídeo u otro procesador asociado 304, y un visualizador 306 que tiene una pantalla de visualización 308.

Como se ilustra, la cámara de vídeo 302 es dirigida hacia la región 102 próxima a los extremos de trabajo 104 de dos instrumentos quirúrgicos 106. Como se ilustra, ambos instrumentos quirúrgicos 106 forman parte de una realización de un sistema quirúrgico 100, como se ilustra en la figura 2 y se ha analizado anteriormente. En este caso, los instrumentos 106 incluyen cada uno un indicador visual 130. Se reconocerá, sin embargo, que según otras realizaciones solo uno de los instrumentos 106 puede incluir un indicador visual 130. Los otros elementos del sistema quirúrgico 100 se omiten para facilitar la ilustración, aunque se observará que los elementos del sistema 100, tales como el divisor 126 y el analizador 128, pueden estar alojados en la misma carcasa física que el procesador de vídeo 304.

La señal de la cámara de vídeo 302 se transmite al visualizador 306 a través del procesador de vídeo 304, para que el cirujano u otro miembro del equipo quirúrgico pueda ver la región 102, así como los extremos de trabajo 104 de los instrumentos quirúrgicos 106, que están normalmente en el paciente. Debido a la proximidad de los indicadores visuales 130 a los extremos de trabajo 104, y por tanto a la región 102, los indicadores visuales 130 también son visibles en la pantalla del visualizador 108. Como se ha mencionado previamente, esto permite ventajosamente al cirujano recibir referencias visuales o alarmas a través de los indicadores visuales 130 a través del mismo visualizador 306 y en la misma pantalla del visualizador 308 que la región 102 y los extremos de trabajo 104. Esto, a su vez, limita la necesidad del cirujano de buscar en otra parte la información transmitida a través de los indicadores visuales 130.

La figura 11 ilustra otra realización de un sistema de vídeo 300 que puede usarse junto con una realización del sistema quirúrgico 100. De acuerdo con esta realización, el procesador de vídeo 304 no está dispuesto en una carcasa separada de la cámara de vídeo 302', sino que está dispuesto en la misma carcasa que la cámara de vídeo 302'. De acuerdo con una realización adicional, el procesador de vídeo 304 puede estar dispuesto en la misma carcasa al igual que el resto del visualizador 306' como pantalla de visualizador 308'. Por otra parte, el análisis anterior relativo a la realización del sistema de vídeo 300 ilustrado en la figura 10 se aplica igualmente a la realización del sistema de vídeo 300 ilustrado en la figura 11.

Aunque la interfaz de usuario 130 permite ventajosamente al cirujano o al equipo quirúrgico ver una salida del controlador 124, es posible incluir otros dispositivos de salida con la interfaz de usuario 130, como se ilustra en las figuras 1 y 2. Por ejemplo, una alerta puede mostrarse en un monitor de vídeo 400 que se usa para la cirugía (por ejemplo, el visualizador 306, 306' en las figuras 10 y 11), o puede hacer que una imagen en el monitor cambie de color o parpadee, cambie de tamaño o cambie de aspecto de alguna otra manera. La salida auxiliar también puede tener la forma de o incluir un altavoz 402 que proporcione una alarma sonora. La salida auxiliar también puede tener la forma de o puede incorporar un bloqueo de seguridad asociado al instrumento quirúrgico 106 que interrumpa el uso del instrumento 106. Por ejemplo, el bloqueo podría evitar la ligadura o la cauterización cuando el instrumento quirúrgico 106 sea un dispositivo de ligadura térmica. Como otro ejemplo más, la salida auxiliar también puede tener la forma de sistema de retroalimentación háptica, tal como un vibrador 404, que puede estar fijado o formado integralmente con un mango o empuñadura del instrumento quirúrgico 106 para proporcionar una indicación táctil o alarma. Además de los elementos emisores de luz dispuestos en el extremo de trabajo 104 del instrumento quirúrgico 108, uno o más elementos emisores de luz pueden estar dispuestos en el extremo proximal 110 del eje 108, tales como los dispuestos en la empuñadura o el mango 112 o unidos a los mismos, para proporcionar una indicación visual o alarma. También se pueden usar varias combinaciones de estas formas particulares de la salida auxiliar.

Como se ha mencionado anteriormente, el sistema quirúrgico 100 también puede incluir el instrumento quirúrgico 106 con el extremo de trabajo 104, al que la interfaz de usuario 130 y el sensor (y en las realizaciones preferidas, el emisor de luz 120 y el sensor de luz 122) están unidos (en su defecto, de forma extraíble/reversible o permanente/irreversible). En cambio, la interfaz de usuario 130 y el sensor pueden estar formados integralmente (es decir, como una pieza) con el instrumento quirúrgico 106. Como también se ha señalado, es posible que la interfaz de usuario 130 y el sensor estén unidos a un instrumento o herramienta independiente que se utilice junto con el instrumento o herramienta quirúrgica 106.

Como se ha indicado anteriormente, el instrumento quirúrgico 106 puede ser un dispositivo de ligadura térmica en una realización. En otra realización, el instrumento quirúrgico 106 puede ser simplemente una pinza de agarre o fórceps de agarre que tiene mordazas opuestas. Según otras realizaciones más, el instrumento quirúrgico puede ser otros instrumentos quirúrgicos tales como irrigadores, grapadoras quirúrgicas, aplicadores de clips y sistemas quirúrgicos robóticos, por ejemplo. Según aún otras realizaciones, el instrumento quirúrgico puede no tener otra función que la de llevar la interfaz de usuario y el sensor y colocarlos dentro de un campo quirúrgico. La ilustración de una única realización no pretende excluir el uso del sistema 100 con otros instrumentos o herramientas quirúrgicas 106.

En conclusión, aunque el texto anterior expone una descripción detallada de diferentes realizaciones de la invención, debe entenderse que el alcance legal de la invención está definido por las palabras de las reivindicaciones expuestas al final de esta patente. La descripción detallada debe interpretarse como ilustrativa únicamente y no describe todas las posibles realizaciones de la invención, ya que describir todas las posibles realizaciones no sería inviable, si no imposible. Se podrían implementar numerosas realizaciones alternativas utilizando la tecnología actual o la tecnología desarrollada después de la fecha de presentación de esta patente, que todavía estaría dentro del alcance de las reivindicaciones que definen la invención.

También debería entenderse que, a menos que un término se defina expresamente en la presente patente mediante la expresión "como se usa en el presente documento, el término "______ " se define de este modo de forma que significa..." o una expresión similar, no se pretende limitar el significado de ese término, ya sea expresa o implícitamente, más allá de su significado simple u ordinario, y dicho término no debe interpretarse como limitado en su alcance basándose en cualquier declaración realizada en cualquier sección de esta patente (que no sea el lenguaje de las reivindicaciones).

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (100) configurado para determinar si un vaso (V) se encuentra en una región (102) próxima a un extremo de trabajo (104) de un instrumento quirúrgico (106), comprendiendo dicho sistema:

al menos un emisor de luz (120) dispuesto en el extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106), el al menos un emisor de luz (120) configurado para emitir la luz de dos longitudes de onda diferentes,

al menos un sensor de luz (122) dispuesto en el extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106) opuesto al el al menos un emisor de luz (120), el al menos un sensor de luz (122) configurado para detectar la luz en las dos longitudes de onda diferentes y para proporcionar una señal que tiene un componente pulsátil y un componente no pulsátil para cada longitud de onda,

un controlador (124) acoplado al el al menos un sensor de luz (122) y configurado para determinar una relación de la luz transmitida a dos longitudes de onda diferentes, con el fin de determinar si una caída está presente en el componente no pulsátil de la señal del al menos un sensor de luz (122) para cada una de las dos longitudes de onda diferentes, para determinar una simetría de la caída si se determina una caída, y para indicar si el vaso (V) es un uréter en la región (102) próxima al extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106) en función de la relación y de la simetría.

2. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el controlador (124) está configurado para determinar, para cada longitud de onda, una primera distancia de un sensor de luz asociado a un primer borde de la caída a un sensor de luz asociado a un mínimo de la caída y una segunda distancia de un sensor de luz asociado a un segundo borde de la caída al sensor de luz asociado al mínimo, y para restar la primera distancia de la segunda distancia para definir una diferencia.

3. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el controlador (124) está configurado para sumar las diferencias en cada longitud de onda para definir una métrica, para comparar la métrica con un umbral, para restar la métrica de la relación si la métrica está por encima del umbral, y para añadir la métrica a la relación si la métrica está por debajo del umbral.

4. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el al menos un sensor de luz (122) comprende un primer sensor de luz configurado para detectar la luz en el rango visible y un segundo sensor de luz configurado para detectar la luz en el rango del infrarrojo cercano.

5. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el primer sensor de luz (122) está configurado para detectar la luz a 660 nm y el segundo sensor de luz está configurado para detectar la luz a 810 nm.

6. El sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el controlador (124) comprende un procesador y una memoria, y el procesador está programado para determinar una relación de la luz transmitida a al menos dos longitudes de onda diferentes, para determinar una caída en el componente no pulsátil de la señal procedente del al menos un sensor de luz (122), para determinar una simetría de la caída si se determina una caída, y para indicar si el vaso (V) es un uréter en la región (102) próxima al extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106) en función de la relación y de la simetría.

7. El sistema (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende además un instrumento quirúrgico (106) que tiene un extremo de trabajo (104).

8. Un método (100) para determinar si un uréter se encuentra en una región (102) próxima a un extremo de trabajo (104) de un instrumento quirúrgico (106), comprendiendo dicho método:

emitir la luz de dos longitudes de onda diferentes en el extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106); detectar la luz en las dos longitudes de onda diferentes en al menos un sensor de luz (122) en el extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106);

determinar una relación de la luz transmitida a al menos dos longitudes de onda diferentes;

determinar una caída en un componente no pulsátil de una señal procedente del al menos un sensor de luz (122), determinar una simetría de la caída si se determina una caída, e

indicar si un vaso (V) es un uréter en la región (102) próxima al extremo de trabajo (104) del instrumento quirúrgico (106) en función de la relación y de la simetría.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la determinación de la simetría de la caída comprende:

determinar, para cada longitud de onda, una primera distancia de un primer borde de la caída a un mínimo de la caída y una segunda distancia de un segundo borde de la caída al mínimo; y

restar la primera distancia de la segunda distancia para definir una diferencia.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la indicación de si el vaso (V) es un uréter comprende: sumar las diferencias en cada longitud de onda para definir una métrica;

comparar la métrica con un umbral;

restar la métrica de la relación si la métrica está por encima del umbral; y

añadir la métrica a la relación si la métrica está por debajo del umbral.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además:

detectar la luz de al menos dos longitudes de onda diferentes comprende detectar la luz en una primera longitud de onda en el rango visible y en una segunda longitud de onda en el rango del infrarrojo cercano.