买专利,只认龙图腾
首页 专利交易 科技果 科技人才 科技服务 商标交易 会员权益 IP管家助手 需求市场 关于龙图腾
 /  免费注册
到顶部 到底部
清空 搜索

【发明授权】手术引导装置、系统和方法_波士顿科学医学有限公司_201780006090.7 

申请/专利权人:波士顿科学医学有限公司

申请日:2017-01-06

公开(公告)日:2021-04-27

公开(公告)号:CN108463179B

主分类号:A61B17/34(20060101)

分类号:A61B17/34(20060101);A61B34/20(20060101);A61B90/11(20060101);A61B46/00(20060101)

优先权:["20160108 US 62/276,567"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.27#授权;2019.01.22#实质审查的生效;2018.08.28#公开

摘要:公开了一种引导装置。该装置可以包括:跟踪垫,其具有引导开口,以及多个传感器,所述多个传感器可与针上的至少一个信标一起操作,以至少在针的远端插入引导开口中时跟踪针的布置方式。还公开了相关的系统和方法。

主权项:1.一种引导装置,包括:跟踪垫,其具有引导开口;以及多个传感器,其能够与针上的至少一个信标一起操作,以至少在所述针的远端插入所述引导开口中时跟踪所述针的布置方式。

全文数据:手术引导装置、系统和方法技术领域[0001]本公开的方面总体涉及医疗装置和程序。具体而言,一些方面涉及手术引导装置、系统和方法。背景技术[0002]非侵入性手术程序有利地允许医生治疗身体的内部区域,而不必在身体的外部皮肤中形成大的物理开口。许多非侵入性的程序专门用于治疗身体的特定区域,比如器官。经皮肾镜术或称“PCNL”)例如是一种这样的程序,其中比如针之类的物体被插入穿过身体并进入肾脏以移除肾结石。需要精确放置针以避免损害肾脏。因此,比如荧光镜检查等医学成像技术可以用于PCNL程序,以既定位肾脏又跟踪针相对于已定位肾脏的位置。[0003]许多成像技术仅限于在单个成像平面内生成身体的图像。对于荧光镜检查,该成像平面是相对于x射线束的成像平面来限定的。这些技术可以用于定位器官,并确定物体与器官之间的距离;然而,它们常常不适于将物体引导到器官。例如,PCNL针可能被身体组织推离成像平面,从而需要医生相对于针和肾脏重新定位成像平面这是耗时的);或者仅仅依靠触觉来引导身体,这是不精确的,并且对身体有潜在的伤害。此外,由于这些成像技术中的许多生成三维身体的二维图像,因此它们可能会扭曲或模糊物体与身体之间的几何关系。在PCNL程序中,例如,这些限制可能使医生难以确定针是否沿着所需的插入角度朝肾脏推进。发明内容[0004]本公开的多个方面涉及手术引导装置、系统和方法。现在描述本公开的多个方面。[0005]一个方面是一种引导装置。一示例性引导装置可以包括:跟踪垫,其具有引导开口,以及多个传感器,所述多个传感器可与针上的至少一个信标一起操作,以至少在针的远端插入引导开口中时跟踪针的布置方式。[0006]根据这个方面,至少一个信标可以包括磁性元件,并且多个传感器中的每个可以是变换器。例如,每个变换器可以是霍尔效应传感器。所述跟踪垫可以限定出围绕引导开口三角地布置的三个位置,并且多个传感器可以包括放置在所述三个位置中的每个处的至少一个传感器。装置可以进一步包括标记元件,其被构造为指示用于所述针的远端在所述引导开口内的目标插入点。例如,所述标记元件可以被构造为将至少两个光束投射到所述引导开口中,并且所述目标插入点可以由所述至少两个光束之间的交点指示。[0007]多个传感器可以被构造为确定针的远端在引导开口内的实际插入点。多个传感器还可以被构造为确定针相对于开口的实际插入角度。在一些方面中,装置可以进一步包括在跟踪垫上的引导元件,其指示实际插入角度是否与目标插入角度一致。例如,引导元件可以包括多个指示器,每个指示器被构造为指示用于使实际插入角度与目标插入角度一致的移动方向。所述多个传感器可以进一步被构造为在所述远端插入所述开口中时确定所述引导开口与所述针的远端之间的距离。[0008]所述至少一个信标可以包括位于所述针的远端处的第一信标和位于所述针的近端处的第二信标,其中所述针的布置方式相对于所述第一信标和第二信标中的任一者或两者被跟踪。在一些方面中,装置可以进一步包括:发送器,其被构造为将针的实际布置方式传达到处理器;接收器,其被构造为从所述处理器接收所述针的目标布置方式;以及引导元件,其被构造为指示用于使实际布置方式与目标布置方式同步的移动方向。所述引导元件可以包括显示器,其被构造为显示相对于目标布置方式的实际布置方式;并且或者处理器可以构造为建立所述移动方向并激活所述引导元件。[0009]另一个方面是另一种引导装置。根据这个方面,一示例性引导装置可以包括:跟踪垫,其具有引导开口,以及多个传感器,所述多个传感器可与针的至少一个部分一起操作,以至少在针的远端插入引导开口中时产生运动信号。[0010]所述针的至少一个部分可以包括磁性元件,并且所述多个传感器中的每个可以包括变换器,其可与磁性元件一起操作以产生运动信号。例如,每个变换器可以是霍尔效应传感器。所述针的近端可以包括与钳子可接合的具有多边形抓握表面的接口,并且所述装置可以进一步包括标记元件,其被构造为指示用于所述针的远端在引导开口内的目标插入点。所述运动信号可以传达所述针相对于引导开口的实际插入角度,其中所述装置可以进一步包括第一引导元件,其被构造为指示用于使实际插入角度与目标插入角度同步的移动方向。所述运动信号还可以传达所述引导开口与所述针的远端之间的实际距离,其中所述装置进一步包括第二引导元件,其被构造为在实际距离接近目标距离时发出指示。例如,多个传感器可以与处理器通信,所述处理器被构造为确定目标插入点、目标插入角度以及目标距离,并激活第一和第二引导元件。[0011]再另一方面是一种引导系统。一示例性引导系统可以包括:针,其具有至少一个信标;跟踪垫,其具有引导开口,以及多个传感器,所述多个传感器可与至少一个信标一起操作,以在针的远端插入引导开口中时跟踪针的布置方式;发送器,其被构造为将针的实际布置方式传达到处理器;接收器,其被构造为接收针的目标布置方式;以及引导元件,其被构造为指示用于使针的实际布置方式与针的目标布置方式同步的移动方向。[0012]在这个方面,所述引导元件可以包括显示器,其被构造为显示针的实际布置方式和针的目标布置方式。所述引导元件可以进一步包括在跟踪垫上的多个指示器。每个指示器可以被构造为指示用于针的移动方向。所述系统可以进一步包括通路引导件,其包括附接到跟踪垫的基部,所述基部包括与引导开口同轴的开口,以及可移动地附接到基部的保持件。例如,所述保持件可以包括孔,其被构造为接收针并限定插入轴线。所述系统可以进一步包括探头,其附接到所述基部或保持件,和或构造为在所述针沿着所述插入轴线穿过所述孔插入时产生运动信号。所述系统可以进一步包括具有基部的探头,所述基部定尺寸为被接收在所述垫的引导开口内。例如,所述探头可以被构造为在所述针沿着所述插入轴线穿过所述孔插入时产生运动信号。可以在探头的成像平面中产生图像。[0013]又再另一方面是一种引导方法。一示例性引导方法可以包括:将跟踪垫邻近身体放置,该垫包括引导开口和多个传感器;在邻近身体的插入点处将针的远端定位在引导开口内,所述针包括至少一个信标;以所述至少一个信标操作所述多个传感器来跟踪针的实际布置方式;建立目标布置方式;沿移动方向移动针以使实际布置方式与目标布置方式同步;以及沿着插入轴线将针的远端插入身体中。LOOM」所述跟fe垫可以包括标记元件,其被构造为在垫的引导开口内建立目标插入点,其中所述方法进一步包括建立目标插入点,以及邻近目标插入点放置所述针的远端。所述多个传感器可以被构造为跟踪针相对于引导开口的实际插入角度,其中所述方法进一步包括建立目标插入角度,以及移动针以使实际插入角度与目标插入角度一致。所述多个传感器可以进一步构造为跟踪相对于引导开口的针的远端与引导开口之间的距离,其中所述方法进一步包括建立引导开口与针的远端之间的目标距离,并且将针的远端插入到身体中直到达到目标距离。[0015]在一些方面中,所述方法可以包括重新校准多个传感器,以在移动针以使实际插入角度与目标插入角度一致之后限定目标距离。所述方法可以进一步包括:将针的实际布置方式发送到处理器;从处理器接收针的目标布置方式;以及通过与跟踪垫相关联的引导元件指示用于针的移动方向。[0016]可以理解的是,前述发明内容和以下详细描述都仅仅是示例性和说明性的,均不限制本公开,除非在以下有声明。附图说明[0017]附图(其被并入本说明书并构成本说明书的一部分示出了示例性方面,其与书面描述一起,用于说明本公开的原理。[0018]图1A是根据本公开的跟踪垫的一示例性方面的平面图。[0019]图1B是图1A的跟踪垫的剖视图。[0020]图2是根据本公开的针的一示例性方面的轮廓图。[0021]图3是根据本公开的一示例性系统的透视图,其中该系统包括图1A的跟踪垫以及图2的针。[0022]图4A示出了一组示例性的方法步骤。[0023]图4B示出了另一组示例性的方法步骤。[0024]图5A是根据本公开的另一示例性系统的透视图,该系统包括跟踪垫、针和通路引导件。[0025]图5B是图5A的系统的剖视图。[0026]图6是图5A的系统的透视图,其中该系统进一步包括显示器。[0027]图7是另一示例性通路引导件的轮廓图。[0028]图8是图7的通路引导件以及根据本公开的一示例性跟踪垫的透视图。[0029]图9是根据本公开的再另一示例性系统的透视图,该系统包括跟踪垫、与跟踪垫成一体的通路引导件、以及针。[0030]图10示出了一组示例性的方法步骤。具体实施方式[0031]现在参考用于跟踪物体相对于身体的位置的系统的示例性方面来描述本公开。一些方面是参照使用细长物体的程序来描述的,而其它方面包括医学成像技术。例如,可以参照对针相对于肾脏的跟踪来示出和或描述一些方面。对特定程序(比如PCNL、物体(比如针)、治疗区域比如肾脏或医学成像技术比如x射线)的任何提及是被提供来为了方便而不是旨在限制本公开。相应地,构成各个方面的基础的构思和新颖性可以被用于或用以任何类似类型的程序、物体、治疗区域或成像技术,医疗上或其它方面。[0032]许多轴线在以下例如是参考一开口描述的,该开口具有与之横交的轴线Y-Y。这些方向性术语被提供来参照本公开建立坐标系。方向性术语“近端”和“远端”在本文中用于指本公开的相对部件和特征。术语“近端”指的是更靠近身体的外部或使用者的位置,而术语“远端”指的是更靠近身体的内部或更远离使用者的位置。如本文中使用的术语“细长”是指相对于其宽度明显更长的任何物体,比如具有至少两倍长于其宽度的长度的物体。例如,一些细长物体沿着轴线沿近端方向或远端方向轴向地延伸。除非它们出现在所附权利要求书中,这些术语是为了方便而提供的,并且不是旨在限制本公开。[0033]如本文中使用的,术语“包括”、“包含”或其任何其它变型都旨在覆盖非排他性的包括,使得包括一系列要素的工艺、方法、制品或者设备不仅仅包括这些要素,而且还可以包括未明确列出的或者这种工艺、方法、制品或者设备所固有的其它要素。术语“示例性”是在“示例”而不是“理想”的意义上使用的。[0034]本公开的一个方面在图3中作为系统1示出。在这个方面,系统1包括跟踪垫10图1A-B,以及针20图2。垫10被示为具有三角形形状的大致平坦的柔性元件,其具有多个传感器,比如传感器12A、传感器12B和传感器12C或传感器12A-C,以及至少一个引导开口14。多个传感器是可操作的,以跟踪针20相对于开口14的布置方式。传感器12A-C可以例如被构造为实时跟踪针20的远端24在引导开口14内的位置,以及针20相对于开口14的实际插入角度。现在描述系统1的每个元件。[0035]如图1A中所示,传感器12A-C围绕引导开口14以三角形配置定位。每个传感器都具有朝与开口14横交的轴线Y-Y取向的检测范围,如图1B中所示,这里传感器12B和12C分别具有朝轴线Y-Y定向的检测范围11B或11C。传感器12A-C被构造为使用本领域中公知的任何三角测量法来跟踪针20的布置方式。每个传感器12A-C都被示为变换器,比如霍尔效应传感器。如公知的,霍尔效应传感器在受到垂直于流经传感器的电流的磁通时产生可测量的电压。从每个传感器12A-C输出的这种可测量电压在本文中被称为运动信号。相应地,垫10可以被用于使用从传感器12A-C输出的运动信号通过三角测量法来跟踪针20的布置方式。[0036]跟踪垫10具有一个或更多个标记元件17,其构造为建立用于针20的远端24的目标插入点。如图1A和图3中所示,示例性标记元件17被示为第一指示器17A,其相对于第二指示器17B围绕引导开口14的周缘设置。每个指示器17A和17B可以例如是LED,其被构造为将光束投射到开口14中,其中目标插入点由光束的交点限定。垫10具有引导元件18,其被构造为指示针10是否以目标插入角度插入了开口14中,并且如有必要,传达校正的方向(在图3中由箭头“D”所示)。图3的引导元件18包括围绕开口14周缘设置的多个指示器。这些指示器可以例如是多个LED,其构造为以全强度点亮以在需要校正时发出指示,然后生成具有变化强度或频率的在后或在前弧长以指示用于所述校正的方向。[0037]在图1A和图3中,缆线16延伸离开垫10。缆线16被示为用于装置10的电源和收发器。例如,缆线16可以被用于为传感器12A-C、标记元件17和引导元件18供电;将来自传感器12A-C的运动信号发送到处理器40;以及接收来自处理器40的一个或更多个引导信号。在本公开中,处理器40可以是比如个人计算机、智能电话、服务器等任何公知的计算装置或是其一部分。通过利用处理器40来执行前述跟踪和引导功能,垫10得到简化。通过这种构造可以实现许多好处。例如,如图3中所示,传感器12A-C可以密封在垫10内,以防止流体污染并允许灭菌。使处理器40在外部还使垫10更耐用且制造成本更低。[0038]示例性针20在图2中示出为具有沿着针轴线N_N在远端24与近端26之间延伸的细长本体22。针20可以是任何类型的细长物体,比如插管、具有一个或更多个工作通道的导管、刚性或柔性管或类似元件。例如,在图2中,远端24具有被构造为穿刺身体组织的尖锐末端。近端26具有与操纵工具可接合的接口27。例如,图3的接口27被示为近端26的具有与钳子4可接合的多边形形状的一部分。近端26可以采用任何适当的形状,例如圆形的球形形状,其可以具有被构造为与钳子4一起使用的部分,比如接口27。针20的其它方面可以具有接口27,其具有用于与手一起使用的抓握表面如图8中)。[0039]至少一个信标30被附接到针20。在图2中,单个信标30与近端26相邻。信标30具有外表面32,其被示为围绕轴线N-N的回转表面。在外表面32与针20之间限定信标30的内部空间34。在这方面,磁性元件36被安装在内部空间34内,并且被示为围绕轴线N-N的另一回转表面,即从外表面32均匀地偏移的回转表面。元件36的对称形状可以被构造为产生具有均匀磁通密度的磁场,从而提高由此通过传感器12A-C产生的任何运动信号的一致性。磁性元件36可以由本领域中公知的任何磁性材料包括由一种或更多种稀土金属构成的任何材料形成。外表面32可以是施加至元件36的保角保护层。[0040]如图3中所示,当系统1在使用中时,传感器12A-C是与至少一个信标30—起可操作的,以在远端24沿着与开口14横交的插入轴线插入开口14中时跟踪针20的布置方式。如上面指出的,传感器12A-C被示为三个霍尔效应传感器,各自均是与信标30内的磁性元件36—起可操作的,以产生运动信号。运动信号将根据信标30相对于传感器12A-C的布置方式而有所不同。例如,将远端24放置在开口14中,然后使信标30朝向传感器12A倾斜(图1,将导致传感器12A与磁性元件36相互作用,从而产生与传感器12B和12C所产生的信号有所不同的运动信号。其它运动信号通过将信标30朝向其它传感器12B或12C之一或向中间方向倾斜而产生。在一些方面中,每个运动信号被馈送到处理器40,其于是实时跟踪针20的布置方式,如下面在方法步骤中更全面地描述的。[0041]现在描述使用图3的系统1的方法。示例性跟踪方法50可以包括将跟踪垫10邻近身体2放置的步骤51图4A,其中垫10具有引导开口14和多个传感器12A-C。步骤51可以进一步包括将缆线16插接到外部电源中和或将缆线16设置为与处理器40通信。另一个方法步骤52图4A可以包括将针20的远端24在邻近身体2的插入点处定位在引导开口14内,其中针20具有与之附接的至少一个信标30。如果被单独地制造,则步骤52可以进一步包括将信标30附接到针20。另一个方法步骤53图4A可以包括操作传感器12A-C与至少一个信标30,以跟踪针20相对于开口14的实际布置方式。[0042]还公开了一种示例性引导方法60。除了上述步骤之外,方法60可以包括:用于为针20的远端24在垫10的引导开口14内建立目标插入点的步骤61图4B;以及用于将远端24放置在目标插入点处的步骤62图4B。附加地,或替代地,方法60可以进一步包括:用于确定针20的目标布置方式的步骤63图4B;用于使针20与目标布置方式一致的步骤64图4B;以及用于根据目标布置方式将针20的远端24插入到身体2中的步骤65图4B。[0043]还公开了系统1以及它们相关方法的可选方面,每个方面都是本公开的一部分。跟踪垫10例如被描述为三角形柔性元件,但可以采用任何形状或刚度。尽管在图1中被示为圆形,但是引导开口14的周缘可以采用任何几何形状,规则或不规则,闭合或开放。引导开口14可以进一步包括自密封膜,其被构造为防止流体渗漏进入或离开身体2。例如,这种膜可以附接到垫10的远端表面,以便跨越开口14。该膜可以是附接到垫10的远端表面的第一膜,以及附接到垫的近端表面的第二膜,由此建立间隙空间,其被构造为将不想要的流体捕获在第一膜与第二膜之间。尽管被描述为单个元件,但是垫10可以分成例如三个不同的元件,每个元件都包含传感器12A-C中的一个或更多个,其中每个不同的元件都通过有线或无线连接连结到电源和收发器,类似于以上描述的那些。这些不同的元件也可以通过连接膜比如以上描述的自密封膜中的任一个连接。[0044]传感器12A-C已被描述为联接到垫10的霍尔效应传感器,但这不是必需的。例如,为了根据本公开产生运动信号,传感器12A-C中的一个或更多个可以替代地是利用磁场的传感线圈,比如基于非常低的频率、感应平衡、脉冲感应、拍频振荡器或类似技术的那些。传感器12A-C中的任一个也可以是利用声波的雷达传感器、利用激光能量的激光雷达传感器、利用形状或信号识别的光学传感器、或适合于根据本公开的用途的任何其它类型的公知传感技术。可以使用任意数量的传感器或传感器类型的组合。[0045]信标30可以被构造为与任何传感器类型(包括本文中描述的那些)一起操作。例如,信标30可以由适于与传感器12A-C—起使用的具有电感和或电阻的导电材料制成。替代地,信标20可以具有被构造为反射声波或激光的反射表面,或可被光学传感器读取的编码表面。再替代地,信标30可以是线圈、小谐振RC电路、或者甚至是磁致伸缩元件,其被传感器12A-C短时地激励,从而短暂地激活以提供和激励磁场。信标30或传感器12A-C可以通过监听被感应地激活的谐振信号来产生运动信号,以设定然后测量飞行时间或谐振信号强度。在这点上,信标30可以是有源的,尽管针20的无电源元件。信标30也可以是被通电的元件。例如,尽管被描述为实心,磁性元件36可以是电磁线圈,其被通电以例如产生更强的磁场。[0046]图2的针20例如被示为具有单个信标30。这不是必需的。相反,针20可以具有在远端24处的第一信标以及在近端26处的第二信标,从而允许传感器12A-C跟踪第一或第二信标30中任一者或两者相对于引导开口14的布置方式。在这方面,传感器12A-C可以被修改或定位为使得它们相应的检测范围(图1B扩展到垫10的每侧。信标30可以位于针20的中空部分内,或被制造为可附接到针20的配件。[0047]缆线16也可以被修改。例如,在一些方面中,垫1〇可以包括无线收发器,例如射频收发器,其被构造为向从处理器40发送接收信号,使得缆线16仅用作用于垫10的每个元件的电源。在再其它方面,垫1〇可以进一步包括内部电池10,以便完全地消除缆线16。[0048]处理器40被描述为单独的元件,但可以与垫1〇集成。例如,处理器40可以容纳在垫110内。如以上指出的,处理器40的任何方面都可用于接收来自传感器12A-C的运动信号,并经由三角测量法跟踪针20的布置方式。可以使用任意数量的传感器。因此,处理器40可以被构造为利用在任何位置确定算法内的附加运动信号。[0049]方法50和60可以被修改以与处理器40—起使用。例如,方法50图4A可以替代地包括:用于以缆线I6将来自传感器12A-C的运动信号发送到处理器40的步骤;以及用于以处理器40跟踪针20的布置方式的步骤。作为再一示例,方法60可以替代地包括:用于以处理器40建立目标插入点的步骤;用于以处理器40将目标插入点传达到市场元件16的步骤;以及以标记兀仵17指不目标插入点的步骤。同样地,方法6〇图犯可以替代地包括用于以处理器40确定目标布置方式的步骤;用于以处理器40将目标布置方式传达到引导元件18的步骤;以及用于以引导元件18指示移动方向以使针%与目标布置方式一致的步骤。[0050]现在参考系统100、系统200、系统300以及相关的方法来描述本公开的其它方面。只要有可能,系统100、200和300的每个元件都使用与系统1中的那些类似的附图标记来描述。参照系统100、200或300描述的任何特征都可以与参照系统丨描述的任何特征相结合,每个潜在变型都是一示例性方面。[0051]系统100在图5A-B和图6中被示为包括跟踪垫110和针丨2〇。与以上类似,垫11〇具有多个传感器112、至少一个引导开口114、标记元件117和引导元件118。系统1〇〇进一步包括可移动地附接到垫110的通路引导件170。图5A-B的引导件170例如构造为接收探头180和针120,以便确保针12〇将保持在探头180的成像平面中。探头M0被示为超声波探头,其类似传感器112传达响应于针1加的运动信号。如所示,针12〇具有至少一个信标130,其可与多个传感器112—起操作,以在针120的远端124图5B沿着与开口114横交的插入轴线I-I穿过引导件170插入开口114中时跟踪针120的布置方式。[0052]如图5B中所示,通路引导件170具有U形截面,其由第一表面170A、第二表面170B和连接第一和第二表面170A和170B的基部表面170C限定出。基部表面170C具有大于针120的直径的宽度,从而限定出引导通道171。在一个方面中,在基部表面170C中提供引导孔172。引导孔172可以具有斜切边缘以及大于针120的直径的直径。针120可以插入穿过通道171,进入孔172中,然后相对于轴线Y-Y旋转,而不离开由通道171限定的平面。针120因此可以在通道171中枢转,而不离开探头ISO的成像平面。如图5A-B中所示,第一和第二表面170A和170B的近端边缘限定可与探头180的接口结构182接合的轨道173。接口结构182与轨道173是可滑动地可接合的,使得探头180能相对于轴线Y-Y旋转。相应地,探头180被示为具有运动范围,其允许医生调节成像平面相对于针120的位置。[0053]针120和探头180的布置方式也可以被调节。图6的通路引导件170例如是相对于垫110围绕轴线Y-Y可旋转的。如所示,塾110具有邻近开口114的周缘的轨道119。引导件170的基部表面170C具有由此向远端延伸的一对突出部175A和175B。突出部175A和175B可以卡合到轨道119中,从而允许引导件170围绕轴线Y-Y旋转。图6的引导件170也可以相对于垫110是可枢转的。例如,每个突出部175A和175B可以具有铰接部,其允许引导件170沿与轴线Y-Y横交的方向相对于垫110枢转。可以在垫110或突出部175A、175B上设置锁定机构,以固定引导件170在垫110上的角度或位置。[0054]如图5-6中所示,系统100具有延伸离开垫110的缆线116。与以上类似,缆线116可以用于为传感器112、标记元件117和引导元件118供电,和或将那些元件中的每个设置为与处理器140通信。探头180利用从其延伸的缆线186来达到类似目的。相应地,缆线116可以用于将来自多个传感器112的第一组运动信号传达到处理器140,而缆线186用于将来自探头180的第二组运动信号传达到处理器140。处理器140可以是任何计算装置,包括上面列出的那些。与以上形成对比,图6的处理器140还与显示器184通信,并且可以用于在显示器184上生成针120的布置方式的图形表示185,如下面在方法步骤中进一步描述的。[0055]系统200类似于系统100,但是具有替代的通路引导件170,其在图7-8中被示为引导件270。为了方便起见,参照垫110描述系统200。系统200包括针220,其如前面那样具有至少一个信标23〇,其可与垫110上的多个传感器112—起操作,以跟踪针120的布置方式。通路引导件270可以不附接到垫110,并且在开口114内可移动。如图7中所示,引导件270被构造为接收探头28〇和针22〇,以便确保针220将保持在探头2S0的成像平面中。相应地,针220的布置方式可以在其远端沿着与开口114横交的插入轴线穿过引导件270插入垫110的开口114中时得到跟踪。[0056]通路引导件27〇在图7中被示为用于探头280的可移除附接件,所述探头被示为超声波探头。引导件27〇具有至少一个引导套274、可扩大覆盖件276和低摩擦基部278,每个元件沿着引导轴线G-G布置。每个套274与引导件170的通道171和引导孔172类似地操作。例如,通路引导件27〇的一侧可以具有凹状凹部271在图7中通过虚线示出),其类似于通道171,具有大于针2〇的直径的宽度。凹部271沿着引导轴线G-G成角度。引导套274被示为U形通道元件,其枢转地安装到凹部271的远端,以便在凹部271的远端边缘与套274的远端边缘之间形成引导孔272。套274可以被枢转趋近或远离轴线G-G,以调节针120的插入角度。[0057]在图8中提供了系统200的组装视图。如所示,探头280的远端281图7通过任何公知的手段附接到引导件270的面向近端的表面277图7,从而在其间形成接合部。探头280可以例如被卡合到引导件270上。为了保持无菌性,图8的覆盖件276已从面向近端的表面277在接合部之上扩大。覆盖件276可以例如从表面277被展开以覆盖接合部。针220的远端224插入套W4中。与以上形成对比,针220具有近端226,其具有与手4H可接合的接口227。低摩擦基部278被提供来消除在引导件270与身体2的表面之间对附加润滑剂的需求。基部278可以例如完全由比如凝固的水凝胶等低摩擦的或光滑的材料形成。[0058]类似于垫10,垫110利用缆线116作为电源和收发器。探头280利用从其延伸的缆线286来达到类似目的。相应地,如图8中所示,缆线116可以用于将来自多个传感器112的第一组运动信号传达到处理器240,而缆线286用于将来自探头280的第二组运动信号传达到处理器240。[0059]系统300在图9中被示为包括跟踪垫310和针320。类似于以上,垫310具有多个传感器312和至少一个引导开口:314。通路引导件370和探头380—体地关联于垫310,从而允许系统300与系统100或200的能力匹配。针320图9具有至少一个信标330,其可与多个传感器312—起操作,以在针320的远端沿着与开口314横交的插入轴线穿过通路引导件370插入开口314中时,跟踪针320的布置方式。探头380被示为超声波探头。[0060]如图9中所示,引导开口314被示为细长狭槽。探头380附接到垫310,使得探头380的成像平面与引导开口314对齐。通路引导件370由开口314的侧壁限定出,其朝向身体2倾斜,使得针320可以在其中成角度。多个传感器312可以围绕引导开口314以三角形形式布置,如所示。图9的探头380附接到垫310和缆线316两者。与以上形成对比,单个缆线316可以用作用于系统310的每个元件的电源和收发器。相应地,如图9中所示,缆线316可以用于将来自传感器312的第一组运动信号传达到处理器340,并且将来自探头380的第二组运动信号传达到处理器340。[0061]以上描述的方法50和60可以与系统1〇〇、200、300—起使用。对于跟踪方法50,步骤51图4A可以包括邻近身体2放置跟踪垫110或310。对于系统100,步骤51可以进一步包括将通路引导件17〇附接到垫110图5A-B;而对于系统200,步骤51可以进一步包括将通路引导件27〇放置在引导开口114内(图7。步骤52图4©可以用于在邻近身体2的插入点处将针120、220或320的远端124、224或324定位在引导开口114或314内。对于系统100或200,步骤52可以进一步包括使针120或220的远端124或224穿过引导开口172或272图5A-B或图7。步骤53图4A可以用于跟踪针120、220或320相对于开口114或314的实际布置方式。[0062]对于跟踪方法㈤,步骤61和62图4B例如可以用于为针丨2〇、22喊320的远端124、224或324在引导开口114或314内建立目标插入点,并确定针12〇、mo或320的目标布置方式图5_9。方法步骤63图4B可以用于将针120、220或32〇的远端124、224或3¾放置在目标插入点处。对于系统100和200,步骤63可以包括经由通道171或271将针120或220的远端124、224或324插入引导孔172或272中(图5A-B或图7-8;而对于系统300,步骤63可以包括穿过引导开口314插入针32〇的远端1M、224、或324图9。附加地,或替代地,步骤64图4B可以用于使针120、220或32〇与目标布置方式一致。对于系统1〇〇或2〇〇,步骤M可以进一步包括相对于垫110移动通路引导件170或270,相对于垫110移动探头180或280,和或相对于通路引导件17〇或270移动针12〇或22〇图f5A_B或图7-8。步骤65图4B可以如前面那样用于根据目标布置方式将针120、220或320的远端124、224或324插入身体2中。[0063]相对于系统100、200和300公开了另一种方法90。方法90可以包括:步骤91图10,用于邻近身体2放置跟踪垫110或310;以及步骤92图10,用于在邻近身体2的插入点处将针120、220或320的远端定位在垫110或310上的引导开口114或314内(图5-9。另一步骤93图10可以包括以处理器140、240或340接收来自与垫110或310相关联的多个传感器U2、212或312的第一组运动信号。另一步骤94图10可以包括以处理器140、240或340接收来自与垫110或310相关联的探头180、280或380的第二组运动信号(图5-9。方法90可以进一步包括步骤95图10,用于使用至少第一组运动信号来以处理器140、240或340激活引导元件例如,图5B的引导元件118,所述引导元件被构造为在垫110或310上传达移动方向。另一步骤96图10可以包括使用至少第二组运动信号来以处理器140、240或M0在显示器比如图6的显示器185上生成针120、220或320的布置方式的图形表示(比如图6的表示184。再另一方法步骤67图10可以包括使用第一或第二运动信号来以处理器140、240或340在显示器上传达移动方向,例如,通过在其上叠加方向箭头“D”。[0064]还公开了系统100、2〇〇和300的可选方面,每个方面都是本公开的一部分。上面己经描述了用于系统1的多个可选方面,其中任何一个都可以被并入系统100、200或300中。系统100例如被描述为使通路引导件170枢转地和旋转地安装到垫110图5A-B。这些移动可以通过在轨道119或突出部175A、175B上的锁定装置或棘轮机构得到增强,使得引导件170的位置可以相对于开口114得到固定。系统200被类似地描述为使通路引导件270具有枢转地安装到其上的套274图7-8。这种移动可以类似地通过锁定装置、棘轮机构或偏置元件得到增强,使得套274的位置可以相对于引导件270得到固定或偏置。[0065]自密封膜可以被包含到系统100、200和300中。例如,在系统100或300中,这种膜可以附接到垫110或310,如以上对垫10那样。对于系统200,类似的膜在通路引导件270的基部表面270C上(图5B。系统200的引导件270被描述为使基部278图7-8由润滑材料制成,其允许相对于身体2的移动。基部278可以替代地具有水凝胶或类似物质的内部储存部,以及一个或更多个向远端指向的输出端口,其中通过向基部278的侧部施加压缩力而使水凝胶从所述输出端口排出。[0066]探头180、280和380中的每个都被描述为超声波探头,虽然这不是必需的。例如,任何探测技术都可以用来产生运动信号,包括基于光、X射线、微波或类似技术的那些。任何这种探测技术都可以与本文中描述的任何传感技术相结合。虽然被描述为单个探头,但也可以使用多个探头。例如,系统300的探头380图9可以被示为多个探头,其被构造为提供针320在身体2中的三维表示。从传感器312输出的运动信号可以用于生成这种三维表示的方面,如以上描述的。[0067]各种缆线116、216、286和316已被描述为用于系统100、200或300的电源或收发器。与以上类似,垫100、200或300的任何方面都可以包括无线收发器或内部电源,以便修改或消除这些缆线。[0068]虽然在本文中参考用于特定应用的说明性方面描述了本公开的原理,但应该明白的是本公开并不局限于此。具有本领域中的普通技术并且能获得本文中提供的教导的技术人员将认识到附加的修改、应用、方面和等同方案的替代均落于本文中描述的方面的范围内。因此,本公开不应视为被前面的描述所限制。

权利要求:1.一种引导装置,所述装置包括:跟踪垫,其具有引导开口;以及多个传感器,其能够与针上的至少一个信标一起操作,以至少在所述针的远端插入所述引导开口中时跟踪所述针的布置方式。2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述至少一个信标包括磁性元件,并且所述多个传感器中的每个都是变换器。3.根据权利要求1所述的装置,其中,每个变换器都是霍尔效应传感器。4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述跟踪垫限定出围绕所述引导开口三角地布置的三个位置,并且所述多个传感器包括放置在所述三个位置中的每个处的至少一个传感器。5.根据权利要求1所述的装置,进一步包括:标记元件,其被构造为指示用于所述针的远端在所述引导开口内的目标插入点。6.根据权利要求5所述的装置,其中,所述标记元件被构造为将至少两个光束投射到所述引导开口中,并且其中所述目标插入点由所述至少两个光束之间的交点指示。7.根据权利要求6所述的装置,其中,所述多个传感器被构造为确定:所述针的远端在所述引导开口内的实际插入点;以及所述针相对于所述开口的实际插入角度。8.根据权利要求7所述的装置,进一步包括:处于所述跟踪垫上的引导元件,其被构造为t旨不:所述实际插入角度是否与目标插入角度一致;以及用于使所述实际插入角度与所述目标插入角度一致的移动方向。9.根据权利要求1所述的装置,其中,所述多个传感器被构造为在所述远端插入所述开口中时确定所述引导开口与所述针的远端之间的距离。10.根据权利要求1所述的装置,其中,所述至少一个信标包括位于所述针的远端处的第一信标和位于所述针的近端处的第二信标,并且其中所述针的布置方式相对于所述第一信标和第二信标中的任一者或两者被跟踪。11.一种引导系统,所述系统包括:针,其具有至少一个信标;跟踪垫,其具有引导开口,以及多个传感器,所述多个传感器能够与所述至少一个信标一起操作,以至少在所述针的远端插入所述引导开口中时跟踪所述针的布置方式;发送器,其被构造为将针的实际布置方式传达到处理器;接收器,其被构造为从所述处理器接收所述针的目标布置方式;以及引导元件,其被构造为指示用于使所述实际布置方式与所述目标布置方式同步的移动方向。12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述引导元件包括显示器,其被构造为显示所述实际布置方式和所述目标布置方式。13.根据权利要求12所述的系统,其中,所述引导元件进一步包括处于所述跟踪垫上的多个指示器,每个指示器构造为指示所述移动方向。14.根据权利要求13所述的系统,进一步包括:通路引导件,其包括:基部,其附接到所述跟踪垫,所述基部包括与所述引导开口同轴的开口;以及保持件,其可移动地附接到所述基部,所述保持件包括孔,所述孔被构造为沿着插入轴线接收所述针;以及探头,其附接到所述基部或所述保持件,并且构造为在所述针沿着插入轴线穿过所述孔插入时产生运动信号。15.根据权利要求11所述的系统,进一步包括:具有基部的探头,所述基部定尺寸为被接收在所述跟踪垫的引导开口内,所述探头构造为在所述针沿着所述插入轴线穿过所述孔插入时产生运动信号,在所述探头的成像平面内生成图像。

百度查询: 波士顿科学医学有限公司 手术引导装置、系统和方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息,力求客观、公正,但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解,仅供参考使用,不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。