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CN108714270A - 用于促进导管可视化的传感器 - Google Patents

用于促进导管可视化的传感器 Download PDF

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CN108714270A
CN108714270A CN201810257707.9A CN201810257707A CN108714270A CN 108714270 A CN108714270 A CN 108714270A CN 201810257707 A CN201810257707 A CN 201810257707A CN 108714270 A CN108714270 A CN 108714270A
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K.费尔德曼
A.普雷斯曼
S.科亨
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Biosense Webster Israel Ltd
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Abstract

本发明题为“用于促进导管可视化的传感器”。本发明提供了与导管一起使用的装置。所述装置包括鞘，所述鞘被配置用于插入受治疗者的身体内；以及耦合到所述鞘的传感器，所述传感器被配置成当所述导管穿过所述鞘并进入所述受治疗者的所述身体时检测穿过所述导管的电流。还描述了其它实施方案。

Description

用于促进导管可视化的传感器
技术领域
本发明涉及医疗装置和规程领域，并且具体地讲涉及规程期间用于促进导管可视化的装置。
背景技术
在各种类型的医疗规程中，诸如心脏标测和消融规程，鞘被插入受治疗者的身体，并且然后导管穿过鞘。鞘可促进导管在受治疗者体内到期望位置的导航。
美国专利申请公布2009/0248042(其公开内容以引用方式并入本文)描述了机器人医疗系统的输入装置，该输入装置包括鞘柄部，该鞘柄部包括于其中限定内腔的柔性轴。输入装置还包括导管柄部，该导管柄部包括第二柔性轴，该第二柔性轴至少部分地设置在第一轴的内腔内。鞘柄部和导管柄部各自耦合到多根相应的导丝，这些导丝被配置成使得柄部的移动致使多根导丝中的一根或多根中的相应张紧响应。传感器连接至导丝以测量鞘柄部和导管柄部的移动。
美国专利8,343,096(其公开内容以引用方式并入本文)描述了机器人导管系统，该机器人导管系统包括一个或多个机器人导管操纵器组件，这些机器人导管操纵器组件在操纵器支撑结构上受支撑。机器人导管操纵器组件可包括一个或多个可移除地安装的机器人导管装置盒以及机器人鞘装置盒，其中每个盒可相对于机器人导管操纵器组件大体上线性移动。可提供输入控制系统来控制机器人导管操纵器组件的操作。可视化系统可包括一个或多个显示监视器，用于显示相应地附接至机器人导管和鞘装置盒的导管和/或鞘的位置。
发明内容
根据本发明的一些实施方案，提供了与导管一起使用的装置。该装置包括鞘，该鞘被配置用于插入受治疗者的身体内；以及耦合到鞘的传感器，该传感器被配置成当导管穿过鞘并进入受治疗者的身体时检测穿过导管的电流。
在一些实施方案中，鞘包括近侧部分，并且传感器耦合到鞘的近侧部分。
在一些实施方案中，传感器设置在鞘的近侧部分内。
在一些实施方案中，鞘的近侧部分包括柄部，并且传感器设置在柄部内。
在一些实施方案中，传感器包括线圈。
在一些实施方案中，传感器还包括铁氧体环状磁芯，线圈围绕铁氧体环状磁芯缠绕。
在一些实施方案中，装置还包括处理器，该处理器被配置成响应于检测电流的传感器确定导管穿过鞘。
在一些实施方案中，处理器另外被配置成响应于确定导管穿过鞘显示从鞘出现的导管的远侧部分的表示。
在一些实施方案中，处理器配置成：
识别导管的远侧部分相对于受治疗者的身体的位置，
显示受治疗者的身体的内部的图像，以及
通过将表示叠加在与识别的位置对应的图像的一部分上，显示从鞘出现的导管的远侧部分的表示。
在一些实施方案中，处理器被配置成响应于从导管远侧部分处的电极传输的电流，识别导管远侧部分的位置。
在一些实施方案中，鞘包括远侧部分，并且处理器被配置成：
识别鞘的远侧部分相对于受治疗者的身体的位置，
显示受治疗者的身体内部的图像，以及
通过将表示叠加在与识别的位置对应的图像的一部分上，显示从鞘出现的导管的远侧部分的表示。
在一些实施方案中，装置还包括耦合到鞘的远侧部分的一个或多个电极，并且处理器被配置成响应于从电极传输的电流识别鞘的远侧部分的位置。
在一些实施方案中，处理器另外被配置成响应于传感器检测到的电流的频率从多根导管识别导管。
根据本发明的一些实施方案另外提供了方法，该方法包括当导管穿过鞘并进入受治疗者的身体内时，使用耦合到鞘的传感器检测通过导管的电流。该方法还包括，使用处理器响应于检测电流的传感器确定导管穿过鞘。
结合附图，从本发明实施方案的以下详细说明，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1为根据本发明的一些实施方案的包括传感器的鞘的示意图；以及
图2A-图2B为根据本发明的一些实施方案的穿过鞘的柄部的横截面的示意图。
具体实施方式
概述
在本发明的实施方案中，使用了有功电流位置(ACL)系统以在受治疗者的身体内跟踪医疗装置，诸如导管或鞘。在ACL系统中，电流在耦合到装置的远侧部分的内部电极以及位于受治疗者的身体外部的外部电极之间传输，该外部电极诸如耦合到受治疗者胸部和/或背部的电极片。内部电极以不同的相应频率传输电流，使得可单独确定每对电极对之间的阻抗。根据这些阻抗，可确定内部电极的相应位置。然后可在该位置处并采用确定的电极位置确定的取向将装置的远侧部分的表示显示在显示器上。
在一些情况下，在导管和鞘两者同时都在身体内的情况下，ACL系统可用于跟踪导管和鞘。在此类情况下，挑战在于可能不明确导管是穿过鞘，还是相反地在鞘旁边经过。
为了应对该挑战，本发明的实施方案提供了设置在鞘的柄部内的电流或电压传感器。在导管穿过鞘并且ACL电流从导管的近侧端部传输到导管远侧部分处的电极时，由传感器检测到ACL电流。响应于检测这些电流的传感器，处理器确定导管在穿过鞘。如果在规程期间使用了多根导管，处理器可进一步根据ACL电流的频率从多根导管识别导管。然后处理器可在显示器上显示从鞘出现的导管的远侧部分，使得查看者清楚导管穿过鞘。
装置描述
首先参见图1，该图为根据本发明一些实施方案的包括传感器20的鞘26的示意图。
以举例的方式，图1描绘医师28对受治疗者22执行规程。在规程期间，医师28将鞘26插入受治疗者22的身体内，然后将鞘推进到受治疗者的心脏24。然后医师插入导管34，穿过鞘26，进入受治疗者的身体内。随后，导管34借助鞘被导航至心脏24，然后将导管用于例如标测和/或消融心脏的心内膜表面。
通常将ACL跟踪系统用于促进鞘和/或导管的导航，该ACL跟踪系统如例如美国专利8,456,182中所述，该专利的公开以引用方式并入本文。此类系统包括一个或多个电极42的组，这些电极耦合到受治疗者的身体。例如，在一些实施方案中，三个电极42被耦合到受治疗者的胸部，并且另外三个电极42耦合到受治疗者的背部。ACL跟踪系统另外包括一个或多个电极50的另一组，这些电极耦合到鞘的远侧部分46。通常为了促进导航鞘，ACL电流从电极50传输到电极42，并且在电极42处测量所得的电流幅值。根据幅值之间的比率，或者这些幅值确定的阻抗之间的比率，并且给定电极42在受治疗者的身体上的已知位置，处理器36确定电极50的相应位置，并且因此确定远侧部分46的位置(相对于受治疗者的身体)和取向。
相似地，通常一个或多个电极48耦合到导管的远侧部分44。通过在这些电极和电极42之间传输ACL电流，远侧部分44的位置(相对于受治疗者的身体)和取向可相似地由处理器36确定。
通常，在确定导管和鞘的远侧部分的相应位置之后，处理器36在显示器38上显示这些部分的表示40。通常，处理器显示受治疗者的身体的内部的图像52，诸如心脏24的室的图像(相应的远侧部分位于该室中)，并且将表示40叠加在对应于确定的位置的图像52的一部分上。随后，医师28可参考图像52来改善规程的执行。
在本发明的实施方案中，将传感器20耦合到鞘。当导管34穿过鞘时，传感器20检测一个或多个电流，诸如从电极48穿过导管传输至身体中的ACL电流。响应于检测这些电流的传感器，处理器36确定导管在穿过鞘。处理器响应于此，可在显示表示40中显示从鞘出现的导管的远侧部分，使得医师清楚导管正在穿过鞘。
通常经由缆线30将鞘26的近侧部分连接至控制台56，该控制台通常包括处理器36。在感测通过导管(并因此穿过鞘)的电流之后，传感器输出信号58，该信号由处理器36经由缆线30接收。基于输出信号58，处理器确定传感器检测到通过鞘的电流。
要强调的是，在没有传感器20检测ACL电流的情况下，处理器将不一定知道显示从鞘出现的导管，尤其是在其中所有电极48在鞘的外部的情况下。具体地讲，将不清楚在最近侧电极48近侧的导管的部分54在从鞘中出现时是否应当被显示。因此，由传感器20检测电流有助于处理器生成导管的准确显示。
在一些情况下，导管34可为规程期间使用的多根导管(例如不同类型的导管)。在此类情况下，导管34上的电极48通常使用与其它导管上的电极使用的频率不同的频率。因此，处理器可从多根导管识别导管34，即处理器可响应于传感器检测到的电流的频率识别导管34而非导管中的另一根在穿过鞘。(由于输出信号58的频率对应于检测到的电流的频率，处理器可通过输出信号58的频率确定电流的频率。)
在一些实施方案中，处理器响应于传感器在由电极48使用的不同相应频率处检测多个电流，增大处理器用来确定特定导管在穿过鞘的置信水平。
应当注意，在本专利申请的上下文中，包括权利要求，在其中两个项目属于共用物理单元的任何情况下，这两个项目据称彼此“耦合”。因此，例如，传感器20可凭借耦合到鞘外部或另选地凭借设置在鞘内耦合到鞘。另外应当注意，传感器20可耦合到鞘的任何合适部分。然而通常，对于说明书和附图的其余部分假定，传感器20设置在鞘的近侧部分内，诸如在鞘的柄部32内。
一般来讲，处理器36可体现为单个处理器或协作式联网或集群的处理器集。处理器36通常是编程化数字计算设备，该设备包括中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、非易失辅助存储装置诸如硬盘驱动器或CD ROM驱动器、网络接口和/或外围设备。如本领域所公知的，将包括软件程序的程序代码和/或数据加载到RAM中用于由CPU执行和处理，并且生成结果用于显示、输出、传输或存储。程序代码和/或数据可以电子形式例如经网络下载到处理器，或者，另选地或除此之外，程序代码和/或数据可提供和/或存储在非临时性有形介质诸如磁性存储器、光学存储器或电子存储器上。此类程序代码和/或数据在提供给处理器之后，产生被配置成执行本文所述任务的机器或专用计算机。
现在参见图2A-2AB，这些图为根据本发明一些实施方案的穿过鞘26的柄部32的横截面的示意图。
在图2A中所示的传感器20的实施方案中，该实施方案对应于图1中示出的实施方案，传感器20包括线圈59，该线圈设置在柄部32内。在电流通过导管34时(该导管穿过鞘的内腔62)，在柄部中产生磁场64。磁场64跨线圈59的两个端部并且因此跨相应地连接至两个端部的两根连接的引线66感应电压。放大器68跨引线66接收电压，并响应于此生成输出电压信号58a。根据该信号，处理器确定电流通过鞘，该电流的频率为输出电压信号58a的频率。
在图2B的另选实施方案中，传感器20另外地包括铁氧体环状磁芯70，线圈59围绕该铁氧体环状磁芯缠绕。在电流通过导管34时，铁氧体环状磁芯70中生成的磁场跨引线66感应电压。在该情况下，引线66通常跨放大器68内的电阻器连接，并且由传感器响应于跨电阻器流动的电流将输出电流信号58b输出。根据该信号，处理器确定电流通过鞘，该电流的频率为输出电流信号58b的频率。
尽管图2A-2AB示出了具体实施方案，但应当注意的是，本公开的范围包括任何合适类型的电压或电流传感器。
本领域技术人员应当理解，本发明不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明实施方案的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合两者，以及本领域的技术人员在阅读上述说明书时可能想到的未在现有技术范围内的变型和修改。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，但是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的限定相冲突，则应只考虑本说明书中的限定。

Claims (20)

1.与导管一起使用的装置，所述装置包括：
鞘，所述鞘被配置用于插入受治疗者的身体内；以及
耦合到所述鞘的传感器，所述传感器被配置成当所述导管穿过所述鞘并进入所述受治疗者的所述身体时检测经过所述导管的电流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述鞘包括近侧部分，并且其中所述传感器耦合到所述鞘的所述近侧部分。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器设置在所述鞘的所述近侧部分内。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述鞘的所述近侧部分包括柄部，并且其中所述传感器设置在所述柄部内。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器包括线圈。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述传感器还包括铁氧体环状磁芯，所述线圈围绕所述铁氧体环状磁芯缠绕。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括处理器，所述处理器被配置成响应于检测所述电流的所述传感器确定所述导管穿过所述鞘。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成响应于确定所述导管穿过所述鞘显示从所述鞘出现的所述导管的远侧部分的表示。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成：
识别所述导管的所述远侧部分相对于所述受治疗者的所述身体的位置，
显示所述受治疗者的所述身体内部的图像，以及
通过将所述表示叠加在与所述识别的位置对应的所述图像的一部分上，显示从所述鞘出现的所述导管的所述远侧部分的所述表示。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成响应于从所述导管的所述远侧部分处的电极传输的所述电流，识别所述导管的所述远侧部分的所述位置。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述鞘包括远侧部分，并且其中所述处理器被配置成：
识别所述鞘的所述远侧部分相对于所述受治疗者的所述身体的位置，
显示所述受治疗者的所述身体内部的图像，以及
通过将所述表示叠加在与所述识别的位置对应的所述图像的一部分上，显示从所述鞘出现的所述导管的所述远侧部分的所述表示。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括耦合到所述鞘的所述远侧部分的一个或多个电极，其中所述处理器被配置成响应于从所述电极传输的电流识别所述鞘的所述远侧部分的所述位置。
13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成响应于所述传感器检测到的所述电流的频率从多根导管识别所述导管。
14.一种方法，包括：
当所述导管穿过所述鞘并进入受治疗者的身体时，使用耦合到鞘的传感器检测穿过导管的电流；以及
使用处理器响应于检测所述电流的所述传感器确定所述导管穿过所述鞘。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使用所述处理器，响应于确定所述导管穿过所述鞘，显示从所述鞘出现的所述导管的远侧部分的表示。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使用所述处理器：
识别所述导管的所述远侧部分相对于所述受治疗者的所述身体的位置，以及
显示所述受治疗者的所述身体内部的图像，
其中显示从所述鞘出现的所述导管的所述远侧部分的所述表示包括将所述表示叠加在与所述识别的位置对应的所述图像的一部分上。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述处理器被配置成响应于从所述导管的所述远侧部分处的电极传输的所述电流，识别所述导管的所述远侧部分的所述位置。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括使用所述处理器：
识别所述鞘的远侧部分相对于所述受治疗者的所述身体的位置，以及
显示所述受治疗者的所述身体内部的图像，
其中显示从所述鞘出现的所述导管的所述远侧部分的所述表示包括将所述表示叠加在与所述识别的位置对应的所述图像的一部分上。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，识别所述鞘的所述远侧部分的所述位置包括响应于从耦合到所述鞘的所述远侧部分的一个或多个电极传输的电流识别所述鞘的所述远侧部分的所述位置。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使用所述处理器响应于所述传感器检测到的所述电流的频率，从多根导管识别所述导管。
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