具有基于圖像的力感測(cè)的可壓縮的導(dǎo)管尖端的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供具有基于圖像的力感測(cè)的可壓縮的導(dǎo)管尖端。導(dǎo)管(10)包括導(dǎo)管尖端(14)，導(dǎo)管尖端(14)適于具有由成像技術(shù)探測(cè)到的相關(guān)聯(lián)的彈簧(22)的偏轉(zhuǎn)，且使該偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成尖端(14)的接觸力的估計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有基于圖像的力感測(cè)的可壓縮的導(dǎo)管尖端
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及導(dǎo)管，并且更具體地涉及用于消融手術(shù)的導(dǎo)管。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)管為中空柔性管形式的醫(yī)學(xué)裝置，其用于插入身體的一部分中，通常允許流體通過(guò)或保持通路打開(kāi)。導(dǎo)管一般取決于應(yīng)用帶有附屬構(gòu)件，如控制手柄、導(dǎo)管尖端、手術(shù)工具等(且因此總體上可更適合稱(chēng)為導(dǎo)管系統(tǒng))。在微創(chuàng)醫(yī)學(xué)手術(shù)中，導(dǎo)管通常用于以一種方式輸送治療，使得需要相應(yīng)的導(dǎo)管尖端與待治療的組織接觸。射頻消融(RFA)為此類(lèi)手術(shù)的一個(gè)實(shí)例，其中利用具有尖端的消融導(dǎo)管執(zhí)行治療，尖端輸送高頻交變電流，以便引起組織的加熱。
[0003] 盡管一些RFA手術(shù)涉及將消融尖端置于待治療的組織內(nèi)，如在腫瘤的治療中，但其它僅涉及使消融尖端直接地接觸組織表面，如在心律失常的治療中。在后一種類(lèi)型的手術(shù)中，在尖端僅接觸組織表面而不穿透組織的情況下，手術(shù)的成功部分地取決于如何使消融尖端有力地接觸組織表面。如果尖端并未與組織表面良好地接觸，則加熱治療將減弱。如果與僅輕輕地接觸表面相反，利用一些力使尖端有力地接觸組織表面，則加熱治療將更有效。
[0004]在心臟生理學(xué)(EP)中的RFA手術(shù)的情況下，目標(biāo)在于使RFA將組織加熱到引起損傷的點(diǎn)，這將阻擋有助于心律不齊的心臟組織中的某些電通路。因此，消融尖端對(duì)組織的接觸程度在治療的成功中極為重要。為了有效地阻擋電信號(hào)，損傷應(yīng)當(dāng)在組織內(nèi)具有一定深度，這與僅形成在組織表面的薄層中相反。損傷的深度取決于供給尖端的接觸力和消融功率兩者。如果由于不足的接觸和/或功率而未形成足夠深度和面積的損傷，則RFA手術(shù)將趨于更久，且手術(shù)有較高可能將不會(huì)成功地停止心律不齊，使得將需要后續(xù)的手術(shù)。相反，如果存在過(guò)大的力和/或過(guò)大的功率，則存在包括穿透組織壁、食管傷害、由于蒸汽噴出而心壓塞或穿孔的潛在風(fēng)險(xiǎn)(特別是在高功率下的沖洗消融手術(shù)期間)(這由Y.Yang的名稱(chēng)為"Atrial Fibrillation Ablation, The emerging role of stereotaxis〃(加利福尼亞大學(xué)Davis醫(yī)療中心，內(nèi)科，心血管醫(yī)學(xué)部，2011, http://www.ucdmc.ucdavis.edu/internalmedicine/ cardio/pdf/atrial%20fibrillation%20ablation%202011.pdf) 陳述報(bào)告中進(jìn)一步詳細(xì)提到了)。因此，成功的心臟RFA治療試圖形成有效的損傷，同時(shí)仍最大限度地減小并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。兩者都取決于控制消融尖端對(duì)組織的接觸程度。
[0005]RFA手術(shù)通常是在圖像引導(dǎo)(通常是熒光鏡或超聲波)下執(zhí)行的。盡管圖像引導(dǎo)系統(tǒng)和技術(shù)可提供導(dǎo)管尖端的可視化，且有時(shí)提供尖端在一些坐標(biāo)空間內(nèi)的定位，但挑戰(zhàn)通常在于該尖端信息與相關(guān)解剖組織的實(shí)際位置的關(guān)聯(lián)。有時(shí)，這可通過(guò)使用最佳成像平面來(lái)實(shí)現(xiàn)，最佳成像平面清楚地示出了解剖組織和裝置兩者，但這在復(fù)雜解剖組織如心臟中很困難。在心臟的情況下，這由心臟搏動(dòng)、患者呼吸運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)管運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步復(fù)雜化。其它技術(shù)涉及使用疊加有實(shí)時(shí)成像的解剖組織的預(yù)先獲得的體積成像數(shù)據(jù)或3D模型，但這些也可由于源于局部運(yùn)動(dòng)的對(duì)準(zhǔn)誤差以及源于更全局的患者轉(zhuǎn)移而具有錯(cuò)誤。因此，單獨(dú)地使用成像技術(shù)，可能很難確定地判斷消融尖端是否與組織表面良好或適當(dāng)接觸。
[0006]在現(xiàn)行實(shí)踐中，存在評(píng)估在某些情況下是否完成良好消融的若干措施。盡管在將導(dǎo)管朝目標(biāo)解剖組織引導(dǎo)時(shí)使用者具有一些阻力感覺(jué)，但一旦在目標(biāo)處，對(duì)于使用者，通常將不存在足夠敏感性來(lái)告知消融尖端與組織表面之間的接觸有多好。用于測(cè)量尖端接觸力的很多導(dǎo)管系統(tǒng)和方法依靠構(gòu)建到尖端中的一些形式的傳感器，如光學(xué)纖維力傳感器、壓電應(yīng)變儀或其它此類(lèi)裝置。一些系統(tǒng)將信號(hào)(電信號(hào)、光信號(hào)或基于流體的信號(hào))轉(zhuǎn)發(fā)回導(dǎo)管的手控制件，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的力，以試圖將更真實(shí)的觸覺(jué)反饋給予使用者。其它系統(tǒng)提供定量測(cè)量，定量測(cè)量可向使用者顯示以有助于計(jì)量尖端接觸的力。
[0007]在心臟EP系統(tǒng)中，導(dǎo)管還具有測(cè)量心臟組織的電阻抗的電極，電阻抗作為用于計(jì)劃消融位置和還用于檢查RFA手術(shù)期間的變化的映射函數(shù)的一部分。損傷形成由組織阻抗和輸送至消融尖端的功率之間的重要關(guān)系影響。組織阻抗測(cè)量值還可給出尖端接觸的一些指示，因?yàn)樵诩舛伺c組織良好接觸時(shí)，阻抗將增大。
[0008]在實(shí)際導(dǎo)管尖端接觸力方面，各種研究使用不同水平來(lái)使它們的結(jié)果特征化。盡管源于心臟的觀(guān)點(diǎn)，但由上文提到的Yang的陳述報(bào)告和K.Yokoyama, H.Nakagawa,D.C.Shah 等人的名稱(chēng)為 〃Novel Contact Force Sensor Incorporated in IrrigatedRadiofrequency Ablation Catheter Predicts Lesion Size and Incidence of SteamPop and Thrombus"(Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology,2008, 354至362頁(yè)，第I卷，American Heart Association)的論文提供了一些通用準(zhǔn)則。特征化的力水平的實(shí)例可描述為以下:
< IOg至15g低接觸力，消融無(wú)效 20g至25g中等接觸力
>40g至60g高接觸力
>100g有心臟組織穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]然而，相對(duì)于心臟RFA應(yīng)用，當(dāng)試圖實(shí)現(xiàn)最佳損傷時(shí)，尖端接觸力必須與功率、阻抗和溫度一起考慮。特定消融的持續(xù)時(shí)間為損傷形成中的另一個(gè)重要因素，其中使用了各種技術(shù)，范圍從獨(dú)立的點(diǎn)處的短間隔消融至長(zhǎng)持續(xù)消融，其中尖端可在區(qū)域上被拖動(dòng)一分鐘或更長(zhǎng)。在此方面，尖端接觸力的一致性為另一個(gè)重要因素。
[0010]幾個(gè)公司目前具有臨床試驗(yàn)中的力感測(cè)消融導(dǎo)管，包括來(lái)自于Endosense的TactiCath 和來(lái)自于 Biosense Webster 的 Thermocool Smarttouch。TactiCath 使用基于光學(xué)纖維的力傳感器。SmartTouch使用基于磁信號(hào)的力傳感器。這些導(dǎo)管都不與磁共振成像(MRI)相容，但它們?cè)诟鞣N研究和臨床試驗(yàn)中的使用提供了具有力感測(cè)能力的臨床優(yōu)點(diǎn)的證據(jù)(這在上文提到的Yokoyama的論文和B.Schmidt等人的名稱(chēng)為"TOCCATAMult1-Center Clinical Study:1rrigated RF Ablation Catheter with an IntegratedContact Force Sensor - Long-term Results "(Heart Rhythm 2010,2010, P02 - 59,Heart Rhythm Society)的論文中進(jìn)一步詳細(xì)描述)。例如，在MRI下執(zhí)行RFA手術(shù)的能力將對(duì)于增強(qiáng)圖像引導(dǎo)是所期望的，因?yàn)槌渌蛲?，MRI提供了圖像中的優(yōu)異軟組織對(duì)比，以及在3D空間中追蹤裝置的能力。在King’s College London正在進(jìn)行MRI相容的力感測(cè)導(dǎo)管的研究，其使用基于光學(xué)纖維的力感測(cè)(這在P.Polygerinos, A.Ataollahi, T Schaeffter 等人的名稱(chēng)為"MR1-Compatible Intensity-Modulated ForceSensor for Cardiac Catheterization Procedures"(IEEE Transactions on BiomedicalEngineering，2011年3月，58 (3)，721至726頁(yè))的論文中更詳細(xì)地描述了)。完全不同的力感測(cè)途徑在趨實(shí)體性遠(yuǎn)程磁導(dǎo)航系統(tǒng)(上文提到的Yang的陳述報(bào)告中描述了)中提供，該系統(tǒng)主張〃軟且一致的組織接觸〃作為其一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。盡管使用磁鐵來(lái)控制導(dǎo)管移動(dòng)，但該系統(tǒng)并非MRI相容的，而是通常與熒光鏡系統(tǒng)結(jié)合。
[0011]在MRI相容的消融導(dǎo)管領(lǐng)域中也在進(jìn)行研究，例如，與Siemens合作的MRIInterventions (以前是SurgiVision) ；Philips ;與GE合作的Imricor ;以及在各研究機(jī)構(gòu)處，但所有這些研究仍處于前臨床階段。這些研究都沒(méi)有公開(kāi)提到力感測(cè)能力作為其MRI相容的導(dǎo)管工作的一部分。使導(dǎo)管MRI相容的挑戰(zhàn)由所需的多個(gè)功能(消融能量的輸送、阻抗的測(cè)量、追蹤線(xiàn)圈信號(hào)的測(cè)量等)加重。盡管力感測(cè)尖端將提供臨床優(yōu)點(diǎn)，但MRI相容的導(dǎo)管中添加該能力將進(jìn)一步使設(shè)計(jì)復(fù)雜化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明通過(guò)提供一種導(dǎo)管了消除了以上問(wèn)題，該導(dǎo)管包括具有多個(gè)標(biāo)記的可壓縮的導(dǎo)管尖端，標(biāo)記適于允許相關(guān)聯(lián)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)追蹤標(biāo)記，以獲得標(biāo)記的位置信息，且從位置信息來(lái)估計(jì)尖端的接觸力。標(biāo)記可適于允許相關(guān)聯(lián)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)量尖端的偏轉(zhuǎn)，以用于估計(jì)尖端的接觸力。作為備選，可壓縮的導(dǎo)管尖端還可具有結(jié)合在其中的壓縮彈簧，且標(biāo)記可適于允許相關(guān)聯(lián)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)量壓縮彈簧的偏轉(zhuǎn)來(lái)估計(jì)尖端的接觸力。
[0013]標(biāo)記可包括結(jié)合到尖端的結(jié)構(gòu)中的磁共振追蹤線(xiàn)圈。作為備選，標(biāo)記可包括結(jié)合到尖端的結(jié)構(gòu)中的磁共振追蹤線(xiàn)圈，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可執(zhí)行磁共振成像來(lái)追蹤線(xiàn)圈和獲得線(xiàn)圈的3D位置信息。標(biāo)記還可包括尖端的外表面上的被動(dòng)標(biāo)記。作為備選，標(biāo)記可包括尖端的外表面上的被動(dòng)標(biāo)記，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可執(zhí)行投影成像來(lái)追蹤標(biāo)記和獲得標(biāo)記的2D位置信息。
[0014]本發(fā)明還提供了一種結(jié)合導(dǎo)管系統(tǒng)和圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的系統(tǒng)，其包括具有多個(gè)標(biāo)記的可壓縮導(dǎo)管尖端，標(biāo)記通過(guò)成像引導(dǎo)系統(tǒng)提供導(dǎo)管尖端的定位來(lái)用于可視化和導(dǎo)航，且通過(guò)成像引導(dǎo)系統(tǒng)提供導(dǎo)管尖端的偏轉(zhuǎn)的測(cè)量來(lái)用于估計(jì)尖端接觸力。標(biāo)記可包括由導(dǎo)管尖端的結(jié)構(gòu)結(jié)合的磁共振追蹤線(xiàn)圈，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可包括磁共振成像系統(tǒng)。作為備選，可壓縮的導(dǎo)管尖端可包括可滑動(dòng)地連接到彼此上且分別具有磁共振追蹤線(xiàn)圈的兩個(gè)區(qū)段，以及連接在兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可從追蹤線(xiàn)圈信號(hào)來(lái)推導(dǎo)出3D坐標(biāo)以確定兩個(gè)線(xiàn)圈之間的距離和從彈簧的壓縮量來(lái)估計(jì)尖端接觸力。
[0015]標(biāo)記還可包括導(dǎo)管尖端的外部上的被動(dòng)標(biāo)記，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行投影成像。作為備選，可壓縮的導(dǎo)管尖端可包括可滑動(dòng)地連接到彼此上且分別具有相應(yīng)的表面上的至少一個(gè)被動(dòng)標(biāo)記的兩個(gè)區(qū)段，以及連接在兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可從被動(dòng)標(biāo)記推導(dǎo)出2D坐標(biāo)以確定兩個(gè)標(biāo)記之間的距離，且從彈簧的壓縮量估計(jì)尖端接觸力。作為備選，可壓縮的導(dǎo)管尖端可包括可滑動(dòng)地連接到彼此上的兩個(gè)區(qū)段，一個(gè)區(qū)段具有在相應(yīng)表面上的被動(dòng)標(biāo)記而另一個(gè)區(qū)段具有在相應(yīng)表面上的至少兩個(gè)被動(dòng)標(biāo)記，以及連接在兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧，且圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可從被動(dòng)標(biāo)記推導(dǎo)出2D坐標(biāo)來(lái)確定一個(gè)區(qū)段上的標(biāo)記與另一個(gè)區(qū)段上的標(biāo)記之間的距離，且從彈簧的壓縮量來(lái)估計(jì)尖端接觸力。在此情況下，另一個(gè)區(qū)段上的至少兩個(gè)被動(dòng)標(biāo)記可具有相應(yīng)的對(duì)之間的相應(yīng)的固定且預(yù)定的距離。
[0016]本發(fā)明還提供了一種測(cè)量導(dǎo)管尖端抵靠目標(biāo)對(duì)象施加的接觸力的方法，包括在導(dǎo)管尖端操作期間推導(dǎo)出導(dǎo)管尖端上的多個(gè)標(biāo)記中的各個(gè)的相應(yīng)的位置坐標(biāo)；在導(dǎo)管尖端的操作期間確定標(biāo)記之間的相應(yīng)的距離；以及計(jì)算尖端抵靠目標(biāo)對(duì)象的接觸力，所述導(dǎo)管適于在導(dǎo)管尖端操作期間提供多個(gè)標(biāo)記中的至少兩個(gè)之間的可變距離。導(dǎo)管可包括在導(dǎo)管尖端操作期間提供多個(gè)標(biāo)記中的至少兩個(gè)之間的所述可變距離的相關(guān)聯(lián)的壓縮彈簧，且計(jì)算步驟然后可包括基于彈簧性質(zhì)來(lái)計(jì)算尖端抵靠目標(biāo)對(duì)象的接觸力。推導(dǎo)步驟可包括從導(dǎo)管尖端和標(biāo)記的磁共振成像的實(shí)時(shí)定位和可視化來(lái)獲得多個(gè)標(biāo)記中的各個(gè)標(biāo)記的3D坐標(biāo)。作為備選，推導(dǎo)步驟可包括從導(dǎo)管尖端和標(biāo)記的投影成像的實(shí)時(shí)定位和可視化來(lái)獲得多個(gè)標(biāo)記中的各個(gè)標(biāo)記的相應(yīng)的2D坐標(biāo)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種醫(yī)學(xué)介入手術(shù)的磁共振(MR)成像引導(dǎo)的方法，包括定位結(jié)合在用于相應(yīng)的手術(shù)中的導(dǎo)管中的MR追蹤線(xiàn)圈，以及在檢查下的患者解剖組織的MR圖像可視化期間從定位信息測(cè)量導(dǎo)管尖端的力。導(dǎo)管可適于在相應(yīng)的手術(shù)期間提供至少兩個(gè)MR追蹤線(xiàn)圈之間的可變的距離。MR成像引導(dǎo)的方法還可包括向相應(yīng)的手術(shù)提供力測(cè)量值，其結(jié)合關(guān)于定位信息的可信度的信息，以便給出力測(cè)量值的準(zhǔn)確度的指示?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更好地理解本發(fā)明，將對(duì)以下示例性實(shí)施例的描述以及附圖進(jìn)行參照，在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的導(dǎo)管的橫截面的示圖；
圖2為圖1中的橫截面的另一個(gè)示圖；
圖3為結(jié)合有提供力感測(cè)能力(簡(jiǎn)化)的MRI系統(tǒng)的圖1中的導(dǎo)管；
圖4為根據(jù)本發(fā)明的圖3中的結(jié)合的系統(tǒng)的操作的框圖；以及 圖5為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的第二導(dǎo)管的橫截面的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1為包括形成為柔性中空管的導(dǎo)管軸12的導(dǎo)管10的示圖。例如，軸12可由柔性聚合物管(如Pebax牌)或可用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的任何其它材料構(gòu)成。導(dǎo)管10還包括可壓縮的導(dǎo)管尖端14，導(dǎo)管尖端14附接到待插入患者身體中的軸12的端部上。尖端14具有兩個(gè)主區(qū)段，例如包括消融尖端的剛性遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16，以及固定到導(dǎo)管軸12上的剛性近側(cè)尖端區(qū)段18。兩個(gè)區(qū)段16，18大體上遵循軸12的形狀，且大體上為管狀。此外，兩個(gè)區(qū)段16，18構(gòu)造且尺寸確定為以便遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16與近側(cè)尖端區(qū)段18互鎖，且遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16適于在一定限制內(nèi)在近側(cè)尖端區(qū)段18上來(lái)回自由滑動(dòng)。例如，近側(cè)尖端區(qū)段18在軸12穿過(guò)且牢固地配合到近側(cè)尖端區(qū)段18的中空部分中同時(shí)借助于粘合劑固定到軸12上，使得尖端14不會(huì)從軸12除去。例如，兩個(gè)區(qū)段16，18可由剛性聚合物或可用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的其它材料構(gòu)成。
[0020]兩個(gè)區(qū)段16，18的互鎖可以以若干方式通過(guò)兩個(gè)元件的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1具體示出了形成為略微大于近側(cè)尖端區(qū)段18的遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16。該圖還示出了具有錐形唇部18a的近側(cè)尖端區(qū)段18的遠(yuǎn)端，其在近側(cè)尖端區(qū)段18組裝到遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16中時(shí)提供咬合配合，遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16具有在其近端處的對(duì)應(yīng)的錐形套筒16a。咬合配合使得一旦組裝好，則區(qū)段16，18在導(dǎo)管10的預(yù)期應(yīng)用中將不會(huì)在預(yù)計(jì)施加到遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16上使其離開(kāi)近側(cè)尖端區(qū)段18的任何正常力下脫離。
[0021]導(dǎo)管10還包括壓縮彈簧22，其安裝在遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16內(nèi)，具遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16的近端處的第一端部，接觸近側(cè)尖端區(qū)段18的遠(yuǎn)端，以及與遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16的近端相對(duì)的端部處的第二端部，接觸遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16的內(nèi)側(cè)端壁。彈簧22以一種方式安裝，使得彈簧22在力施加到尖端14上時(shí)變?yōu)榈挚拷鼈?cè)尖端區(qū)段18受壓縮，引起遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16沿滑動(dòng)軸線(xiàn)或縱軸線(xiàn)朝近側(cè)尖端區(qū)段18移動(dòng)。注意，近側(cè)尖端區(qū)段18和遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16 —起形成組件(即，可壓縮的導(dǎo)管尖端組件14)，其將取決于偏轉(zhuǎn)、延伸或壓縮(在其縱軸方向上)的程度來(lái)改變長(zhǎng)度，但在具有其縱軸線(xiàn)的最小彎曲方面將保持為剛性的。[0022]遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16和近側(cè)尖端區(qū)段18可分別具有結(jié)合到其相應(yīng)的外壁中的RF微線(xiàn)圈C1，C2。如圖1中所示，微線(xiàn)圈Cl，C2可構(gòu)造為環(huán)形或大致環(huán)形的。然而，更廣泛來(lái)說(shuō)，各個(gè)微線(xiàn)圈Cl，C2均可構(gòu)造成大體上遵循相應(yīng)的區(qū)段16，18的外側(cè)壁的形狀。另外，在一些情形中，各個(gè)區(qū)段16，18均可具有一個(gè)以上的微線(xiàn)圈。如下文將更詳細(xì)描述的那樣，微線(xiàn)圈Cl，C2在圖像引導(dǎo)期間作用為導(dǎo)管尖端14的追蹤器，且使得能夠由尖端14感測(cè)力。注意，軸12通常可包括沿其長(zhǎng)度的其它追蹤線(xiàn)圈，但這些將不會(huì)使得能夠如微線(xiàn)圈Cl，C2可能的那樣感測(cè)力。還要注意，尖端14可包括其它構(gòu)件(為了便于觀(guān)察而未示出)，如用于消融導(dǎo)管的電極。
[0023]圖1示出了在其〃原位狀態(tài)〃的可壓縮彈簧22，即，在尖端14處沒(méi)有接觸力F。圖
2示出了處于其〃最大壓縮狀態(tài)〃的可壓縮彈簧22，即，在尖端14處具有引起彈簧22完全壓縮的接觸力F。然而，注意，彈簧22以一種方式安裝，使得即使彈簧22在其"原位狀態(tài)〃時(shí)，彈簧22中將存在一些偏轉(zhuǎn)，以遠(yuǎn)離檢測(cè)尖端區(qū)段18將力施加到遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16上。這種偏轉(zhuǎn)將使遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16沿軸向移動(dòng)至近側(cè)尖端區(qū)段18上的錐形唇部抓住遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16的內(nèi)側(cè)上的對(duì)應(yīng)的套筒的點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)確保了兩個(gè)區(qū)段16，18在彈簧22的〃原位狀態(tài)〃牢固地保持就位，其中在該〃原位狀態(tài)〃中，兩個(gè)微線(xiàn)圈Cl，C2之間的距離固定。
[0024]注意，彈簧常數(shù)k將使得彈簧22將在相當(dāng)于最佳尖端接觸力(例如，25g)的力下在其偏轉(zhuǎn)范圍或壓縮范圍的中點(diǎn)，且彈簧22將在認(rèn)作是過(guò)大的力(例如，75g)下處于其最大壓縮。還要注意，可壓縮的尖端14的不同形式可利用不同彈簧22和/或不同彈簧常數(shù)產(chǎn)生，以便在可需要施加更大或更小的力的某些應(yīng)用和手術(shù)中優(yōu)化偏轉(zhuǎn)特征。
[0025]圖3為導(dǎo)管10 (如消融導(dǎo)管)的簡(jiǎn)化示圖，導(dǎo)管10提供了與圖像引導(dǎo)系統(tǒng)40結(jié)合的力感測(cè)能力。有利的是，導(dǎo)管10還適于MRI相容，所以圖像引導(dǎo)系統(tǒng)40可為磁共振成像系統(tǒng)。如上文所述，導(dǎo)管10包括導(dǎo)管軸12、可壓縮的尖端14和控制手柄20。
[0026]MRI系統(tǒng)40包括磁共振(MR)掃描儀42，其具有主磁鐵42a、梯度線(xiàn)圈系統(tǒng)42b和RF系統(tǒng)42c。主磁鐵42在成像區(qū)域中生成較強(qiáng)的靜磁場(chǎng)，受驗(yàn)者(即，患者)被引入成像區(qū)域中以便使檢查下的目標(biāo)組織區(qū)域的原子極化。梯度線(xiàn)圈系統(tǒng)42b生成沿相應(yīng)的空間方向X、y和z的隨時(shí)間變化的線(xiàn)性磁場(chǎng)梯度，且對(duì)極化或激勵(lì)的原子的位置進(jìn)行空間編碼。RF系統(tǒng)42c將一系列RF脈沖傳輸至目標(biāo)組織區(qū)域，以刺激〃按順序〃的原子，且還可適于在傳輸模式與接收器模式之間切換。
[0027]MRI系統(tǒng)40還包括具有測(cè)量和重建處理器44a和控制處理器44b的控制件或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)44。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)44通過(guò)控制處理器44b來(lái)控制MR掃描儀42及其構(gòu)件的操作，且具體是協(xié)調(diào)各種構(gòu)件以執(zhí)行所期望的MR圖像脈沖序列。MR掃描儀42重復(fù)MR圖像脈沖序列一定次數(shù)，所以在由RF脈沖的能量引起的激勵(lì)狀態(tài)期間，原子圍繞極化的排列方向(沿主磁場(chǎng))振蕩。在共振或振蕩期間和在原子回到其相應(yīng)的排列時(shí)，原子釋放RF能量，即，生成RF信號(hào)。RF系統(tǒng)42c接收或探測(cè)釋放的RF能量，且向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)44生成空間編碼的MR信號(hào)。通過(guò)測(cè)量和重建處理器44a執(zhí)行適合的重建算法，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)40處理MR信號(hào)來(lái)將它們轉(zhuǎn)變成目標(biāo)組織區(qū)域的視覺(jué)呈現(xiàn)(即，重建的MR圖像)，以用于顯示、儲(chǔ)存、圖像處理和/或其它用途。
[0028]導(dǎo)管10可操作地連接到MRI系統(tǒng)40上。例如，MRI系統(tǒng)40適于利用對(duì)裝置(例如，導(dǎo)管尖端14)追蹤的支持來(lái)執(zhí)行實(shí)時(shí)MR圖像脈沖序列，遵循了在C.L.Dumoulin, S.P.Souza 和 R.D.Darrow 的名稱(chēng)為〃Real-time position monitoring of invasive devicesusing magnetic resonance"(Magnetic Resonance in Medicine, 1993,411 至 415 頁(yè)，29卷)的論文中首先提出的原理,且該原理還在授予Dumoulin等人的名稱(chēng)為"Trackingsystem to follow the position and orientation of a device with radiofrequencyfield gradients"的美國(guó)專(zhuān)利5，211, 165中描述了，且如在擴(kuò)展了該技術(shù)的最近的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的那樣，例如，如L.Pan, J.Barbot, S.M.Shea等人的名稱(chēng)為"An IntegratedSystem for Catheter Tracking and Visualization in MR-Guided CardiovascularInterventions 〃(The International Society for Magnetic Resonance in Medicine,211，摘要195，口頭報(bào)告，2011年3月10日)的陳述報(bào)告中描述了，三個(gè)參考文獻(xiàn)中的各個(gè)均通過(guò)引用并入本文中。另外，控制處理器44b提供MR掃描儀42的控制，以及提供了實(shí)時(shí)反饋，如，消融尖端接觸力測(cè)量值。將注意的是，MRI系統(tǒng)40適于結(jié)合導(dǎo)管10操作，且為此，MRI系統(tǒng)40可包括適合的構(gòu)件，例如，輸入/輸出裝置、有形的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)、各種軟件、圖像用戶(hù)接口、網(wǎng)絡(luò)裝置等。
[0029]圖4為結(jié)合的導(dǎo) 管IO-MRI系統(tǒng)40在介入手術(shù)期間測(cè)量尖端接觸力的操作100的框圖。例如，該手術(shù)可為心臟EP中的RFA手術(shù)，其中患者經(jīng)歷介入手術(shù)，該介入手術(shù)涉及消融導(dǎo)管在目標(biāo)解剖組織的附近(例如，在治療心房顫動(dòng)的心臟EP消融手術(shù)中在右心房的內(nèi)側(cè))。在第一步驟102中，MRI系統(tǒng)40操作來(lái)獲得目標(biāo)解剖組織和周?chē)鷧^(qū)域的實(shí)時(shí)視覺(jué)呈現(xiàn)。利用提供的成像的協(xié)助，消融導(dǎo)管10插入且前移穿過(guò)患者的脈管系統(tǒng)，使得導(dǎo)管尖端14壓靠目標(biāo)組織(步驟104)。這引起可壓縮的尖端14壓縮，使遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段16朝近側(cè)尖端區(qū)段18移動(dòng)，且縮短了可壓縮的尖端組件14上的兩個(gè)微線(xiàn)圈或追蹤線(xiàn)圈Cl，C2之間的距離。
[0030]作為由MRI系統(tǒng)40執(zhí)行的圖像重建的一部分，測(cè)量和重建處理器44a計(jì)算各個(gè)追蹤線(xiàn)圈的中心的實(shí)時(shí)3D坐標(biāo)，包括可壓縮的尖端組件14上的兩個(gè)追蹤線(xiàn)圈Cl，C2。該追蹤數(shù)據(jù)發(fā)送至控制處理器44b (步驟106)來(lái)執(zhí)行力計(jì)算。具體而言，控制處理器44b計(jì)算兩個(gè)可壓縮的尖端微線(xiàn)圈Cl和C2之間的距離(步驟108)，使用以下簡(jiǎn)單計(jì)算給出了各個(gè)的相對(duì)X、Y、z坐標(biāo),例如:
距離=平方根((x2 - xl )2 + (y2 - yl )2 + (z2 - zl)2)。
[0031]然后，控制處理器44b使用兩個(gè)可壓縮的尖端微線(xiàn)圈Cl，C2之間的當(dāng)前距離來(lái)基于已知的彈簧常數(shù)k和以下關(guān)系來(lái)近似由尖端14施加的力F(步驟110):F = k.delta,
其中 delta 代表總彈簧位移,且等于 D_home - D_current + delta_initial delta ；D_home代表在沒(méi)有力施加在尖端14處時(shí)的〃原位狀態(tài)〃中的兩個(gè)微線(xiàn)圈Cl，C2之間的距離；D_current代表兩個(gè)微線(xiàn)圈Cl, C2之間的當(dāng)前距離；以及delta_initial代表在沒(méi)有壓縮下相對(duì)于彈簧長(zhǎng)度的在"原位狀態(tài)"中的彈簧的位移。
[0032]注意，以上力計(jì)算將受益于MR追蹤線(xiàn)圈定位數(shù)據(jù)中的較高準(zhǔn)確度。擴(kuò)展如上文提到的Dumoulin等人的原著,針對(duì)改善這種準(zhǔn)確度進(jìn)行了各種研究，包括J.Barbot,T.Wech, S.Shea 等人的名稱(chēng)為〃Accurate Localization of Active Devices duringInterventional MR Imaging"(The International Society for Magnetic Resonance inMedicine 2011, 2011，1747 頁(yè))的文章和 J.Barbot, S.Shea, K.Kirchberg 等人的名稱(chēng)為"Accurate Localization of Active Devices using Mult1-scale Analysis forInterventional MR Imaging"(The International Society for Magnetic Resonance inMedicine 2012, 2012，5908頁(yè))的文章中描述的最近的研究，兩個(gè)參考文獻(xiàn)中的各個(gè)均通過(guò)引用并入本文中。
[0033]然后，MRI系統(tǒng)40可向使用者呈現(xiàn)出當(dāng)前的尖端接觸力(步驟112)。例如，這可通過(guò)包括數(shù)字讀數(shù)和/或圖形呈現(xiàn)的圖形顯示器來(lái)完成，圖形顯示器可包括示出力范圍內(nèi)的連續(xù)梯度，且/或指出力是否處于最小接觸范圍、最佳接觸范圍或過(guò)大的接觸范圍。數(shù)字和圖形顯示器還可結(jié)合作為附加提示信號(hào)的關(guān)于力所處的范圍的顏色范圍。如果通過(guò)測(cè)量和重建處理器44a執(zhí)行的重建算法提供了關(guān)于報(bào)告的當(dāng)前追蹤數(shù)據(jù)的可信度的信息，該可信度信息可結(jié)合到呈現(xiàn)給使用者的接觸 力信息中，以便給出力測(cè)量值的準(zhǔn)確度的指示。
[0034]因此，本發(fā)明提供了用以測(cè)量在介入手術(shù)期間由導(dǎo)管尖端施加的接觸力的新穎導(dǎo)管和操作方法。如上文所述，導(dǎo)管包括導(dǎo)管尖端，導(dǎo)管尖端具有分別帶RF追蹤線(xiàn)圈的兩個(gè)區(qū)段，以及兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧。用以測(cè)量接觸力的操作方法包括從追蹤線(xiàn)圈信號(hào)推導(dǎo)出3D坐標(biāo)以確定兩個(gè)線(xiàn)圈之間的距離，且繼而又確定尖端組件中的彈簧的壓縮量(給定彈簧常數(shù)，這可轉(zhuǎn)換成力測(cè)量值)。
[0035]有利的是，利用使用MR追蹤數(shù)據(jù)的MRI引導(dǎo)的協(xié)助來(lái)實(shí)現(xiàn)接觸力測(cè)量，MR追蹤數(shù)據(jù)已經(jīng)生成來(lái)定位導(dǎo)管和導(dǎo)管尖端，以用于可視化和導(dǎo)航。MRI提供了沒(méi)有電離輻射和較好的軟組織成像的總體優(yōu)點(diǎn)。盡管較好的軟組織成像單獨(dú)可提供增強(qiáng)的圖像引導(dǎo)，但具有追蹤線(xiàn)圈的MRI相容的導(dǎo)管的使用提供了導(dǎo)管位置的較好可視化，使〃增強(qiáng)圖像引導(dǎo)〃的概念更進(jìn)一步。心臟RFA手術(shù)所特有的是，MRI可能提供損傷的成像來(lái)評(píng)估消融的成功，這與實(shí)時(shí)圖像引導(dǎo)相反，在手術(shù)引導(dǎo)方面優(yōu)點(diǎn)更大。這在最近的研究中探索出了，且在McGann 等人的名稱(chēng)為〃Dark Regions of No-Reflow on Late Gadolinium EnhancementMagnetic Resonance Imaging Result in Scar Formation after Atrial FibrillationAblation" (J Am Coll Cardio, 2011, 177-185 頁(yè)，58 卷，2 號(hào))的文章中描述了。
[0036]本發(fā)明還可提供不具有對(duì)通過(guò)MR微線(xiàn)圈定位的裝置追蹤支持的導(dǎo)管200。此類(lèi)導(dǎo)管200將提供除關(guān)于使用MRI引導(dǎo)和MR追蹤數(shù)據(jù)的那些之外的第一導(dǎo)管10的優(yōu)點(diǎn)。備選導(dǎo)管200的橫截面在圖5中示出，且在其構(gòu)造和操作的大多數(shù)方面類(lèi)似于第一導(dǎo)管10。例如，類(lèi)似于第一導(dǎo)管10，備選的導(dǎo)管200包括導(dǎo)管軸212、可壓縮的導(dǎo)管尖端214，尖端214具有遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216、近側(cè)尖端區(qū)段218和安裝在遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216內(nèi)側(cè)的壓縮彈簧222，其具有在遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216的近端處的接觸近側(cè)尖端區(qū)段218的遠(yuǎn)端的第一端部，以及在與其近端相對(duì)的遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216的端部處的接觸遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216的內(nèi)側(cè)端壁的第二端部。然而，遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216或近側(cè)尖端區(qū)段218均不具有結(jié)合到其相應(yīng)的外壁中的RF追蹤線(xiàn)圈。作為替代，兩個(gè)區(qū)段包括可通過(guò)圖像處理探測(cè)到的在其相應(yīng)的外壁上的被動(dòng)標(biāo)記M0 [0037]該圖示出了三個(gè)標(biāo)記，第I標(biāo)記Ml在可壓縮尖端214的遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216上，而第2標(biāo)記M2和第3標(biāo)記M3在可壓縮的尖端214的近側(cè)尖端區(qū)段218上。所有三個(gè)標(biāo)記Ml, M2, M3都定位成大致共線(xiàn)，且在系統(tǒng)200操作期間保持如此，因?yàn)槿缟衔乃?，兩個(gè)區(qū)段216，218的組件在具有其縱軸線(xiàn)的最小彎曲方面保持剛性。標(biāo)記Ml，M2，M3盡管定位成沿縱向共線(xiàn)，但可定形為局部為環(huán)形或局部遵循相應(yīng)的外壁的外周(如圖上所示)。在相同區(qū)段上的第2標(biāo)記M2與第3標(biāo)記M3之間的距離在任何操作中一直保持固定。
[0038]類(lèi)似于第一導(dǎo)管10，備選的導(dǎo)管200可與圖像引導(dǎo)系統(tǒng)(未示出)結(jié)合，以測(cè)量介入手術(shù)期間的尖端接觸力。圖像引導(dǎo)系統(tǒng)可具體地使用投影成像技術(shù)，如MR成像或標(biāo)準(zhǔn)熒光鏡投影中的厚層，只要投影矢量與導(dǎo)管尖端214軸線(xiàn)之間的角不太小(例如，至少45度)。利用此類(lèi)引導(dǎo)系統(tǒng)，所有三個(gè)標(biāo)記Ml，M2, M3將在投影中清楚地看到，且離彼此足夠遠(yuǎn)，以能夠產(chǎn)生合理的測(cè)量和推導(dǎo)出相應(yīng)的力測(cè)量值。
[0039]例如，所以投影成像引導(dǎo)系統(tǒng)操作成用于獲得目標(biāo)解剖組織和周?chē)鷧^(qū)域的實(shí)時(shí)視覺(jué)呈現(xiàn)，且用以有助于使導(dǎo)管200前移穿過(guò)患者的脈管系統(tǒng)至目標(biāo)組織?？蓧嚎s的尖端214在壓靠目標(biāo)組織時(shí)壓縮，這使遠(yuǎn)側(cè)尖端區(qū)段216朝近側(cè)尖端區(qū)段218移動(dòng)，且減小了第I標(biāo)記Ml與其它兩個(gè)標(biāo)記M2，M3中的各個(gè)之間的距離。即使由于尖端軸線(xiàn)與投影矢量之間的角而在投影圖像中縮短了尖端214軸線(xiàn)，也可從在相應(yīng)的2D投影圖像中確定的標(biāo)記位置確定第I標(biāo)記Ml與第2標(biāo)記M2之間的實(shí)際距離。
[0040]這大體上可按以下實(shí)現(xiàn)。對(duì)于尖端軸線(xiàn)與投影矢量之間的任何角，標(biāo)記之間的距離的比率將為相同的，而不論使用實(shí)際距離還是使用來(lái)自于2D投影圖像的縮短的距離。以下參數(shù)可限定為用于距離比率的工作中:
dal2:第I標(biāo)記Ml與第2標(biāo)記M2之間的當(dāng)前實(shí)際壓縮距離； da23:第2標(biāo)記M2與第3標(biāo)記M3之間的固定實(shí)際距離； dpl2: 2D投影上的第I標(biāo)記Ml與第2標(biāo)記M2之間的當(dāng)前距離；以及 dp23: 2D投影中的第2標(biāo)記M2與第3標(biāo)記M3之間的當(dāng)前距離。
[0041]然后，以下距離比率可限定為: dal2 /da23=dpl2 /dp23，其可重寫(xiě)為: dal2 = da23.(dpl2/dp23)。
[0042]如上文所述，由于參數(shù)da23為已知的固定距離，故僅需要離2D投影圖像的距離的比率。
[0043]因此，可從相對(duì)于尖端軸線(xiàn)的任意角的投影圖像來(lái)確定可壓縮的尖端組件214上的第I標(biāo)記Ml與第2標(biāo)記M2之間的當(dāng)前實(shí)際距離。這相當(dāng)于由第一導(dǎo)管10測(cè)量的3D空間中的兩個(gè)微線(xiàn)圈Cl，C2之間的距離。此后，基于彈簧常數(shù)的力近似/計(jì)算可與第一導(dǎo)管10(上文所述)執(zhí)行的相同。
[0044]在使用備選導(dǎo)管200的該2D投影成像方法中，標(biāo)記位置的識(shí)別可通過(guò)圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的測(cè)量和重建處理器來(lái)完成，或作為備選，在分析通過(guò)重建產(chǎn)生的2D圖像的系統(tǒng)的附加軟件模塊中完成。由于該方法可使用除MR成像外的不同投影成像技術(shù)，故可使用各種形式
的重建。
[0045]注意，尖端軸線(xiàn)與投影矢量之間的角不太大的備選導(dǎo)管200的限制可通過(guò)相應(yīng)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)(和/或備選導(dǎo)管200)使用算法來(lái)自動(dòng)地對(duì)投影矢量進(jìn)行迭代調(diào)整來(lái)容易地解決。如果參數(shù)dp23按照投影角變化來(lái)增大，則這是個(gè)改進(jìn)。如果參數(shù)dp23按照投影角變化減小，則應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生相反的角變化。
[0046]備選導(dǎo)管200的操作可進(jìn)一步自動(dòng)化。例如，測(cè)量和重建處理器44a即使在彈簧222的最大壓縮下也可確定da23 < dal2。在此情況下，測(cè)量和重建處理器44a可使參數(shù)dp23對(duì)應(yīng)在它們之間具有最短距離的標(biāo)記對(duì)，最長(zhǎng)距離在第I標(biāo)記Ml與第3標(biāo)記M3之間。這將使導(dǎo)管圖像引導(dǎo)系統(tǒng)能夠容易地確定各個(gè)標(biāo)記Ml，M2和M3的身份。
[0047]注意，已經(jīng)存在在導(dǎo)管尖端中采用某種類(lèi)型彈簧的消融導(dǎo)管的專(zhuān)利。在一個(gè)專(zhuān)利中，授予 Goldenberg 等人的名稱(chēng)為〃Apparatus and method for sensing force on arobotically controlled medical instrument〃的美國(guó)專(zhuān)利公告 2010/0121269,彈簧結(jié)合到尖端中的傳感器中。在授予Paul等人的名稱(chēng)為〃Spring-tip, flexible electrodecatheter for tissue ablation〃的美國(guó)專(zhuān)利7，311，704中,涉及的彈簧作為尖端處的實(shí)際消融電極的更為一體的部分。在授予Imran的名稱(chēng)為〃Endocardial catheter tor mappingand/or ablation with an expandable basket structure having means for providingselective reinforcement and pressure sensing mechanism for use therewith, andmethod"的美國(guó)專(zhuān)利5，255，679中，涉及的彈簧將接觸力傳輸回控制手柄。在顯著的對(duì)比中，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)管尖端，其適于具有通過(guò)成像技術(shù)探測(cè)到相關(guān)聯(lián)的彈簧的偏轉(zhuǎn)，且使偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成尖端接觸力的估計(jì)。
[0048]還要注意的是，本發(fā)明提供了除已經(jīng)描述的那些之外的若干其它優(yōu)點(diǎn)。例如，對(duì)于相應(yīng)的導(dǎo)管系統(tǒng)，不需要附加的傳感器或相關(guān)聯(lián)的纜線(xiàn)或纖維。此外，力儲(chǔ)存在可壓縮的尖端彈簧中，確保了接觸力在導(dǎo)管和患者的解剖組織兩者都移動(dòng)時(shí)保持更為一致，且減小了接觸力的流失。在可引起過(guò)大的接觸力和可能的患者傷害的過(guò)大的裝置(例如，導(dǎo)管)或解剖組織移動(dòng)的事件中，可壓縮的尖端將用作緩沖件，將接觸力有效地減小至一定程度(通過(guò)用以吸收一些過(guò)大的接觸力的彈簧壓縮動(dòng)作)。本發(fā)明還可結(jié)合到使用光學(xué)纖維或其它此類(lèi)力傳感器的系統(tǒng)中，用作備用力測(cè)量或二次力測(cè)量，這可對(duì)于具有過(guò)大的力的高風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)特別有用，如醫(yī)療介入機(jī)器人系統(tǒng)。
[0049]其它改型在本發(fā)明的范圍是可能的。例如，待掃描的受驗(yàn)患者可為人類(lèi)受驗(yàn)者、動(dòng)物受驗(yàn)者或任何其它適合的對(duì)象。另外，可存在可由本發(fā)明使用的可壓縮導(dǎo)管尖端14和/或相關(guān)聯(lián)彈簧22組成的備選設(shè)計(jì)。另外，本發(fā)明還可用于除心臟EP領(lǐng)域外的具有力感測(cè)需求的其它醫(yī)療介入應(yīng)用，以及具有力感測(cè)需求的非醫(yī)療應(yīng)用。
[0050]另外，在備選導(dǎo)管200的操作的進(jìn)一步自動(dòng)化中，測(cè)量和重建處理器44a甚至在彈簧222的最大壓縮下也可確定da23 > dal2。在此情況下，測(cè)量和重建處理器44a可使參數(shù)dpl2對(duì)應(yīng)具有其間的最短距離的標(biāo)記對(duì)。
[0051]另外，盡管方法100的步驟已經(jīng)以特定次序描述了，但步驟的順序可部分地或完全地重新排列，且步驟可適當(dāng)改變、補(bǔ)充或省略。另外，方法100可使用各種公知的算法和軟件應(yīng)用來(lái)執(zhí)行步驟和子步驟。此外，方法100可以以多種算法和軟件應(yīng)用來(lái)實(shí)施。此外，方法100可由附加的步驟或技術(shù)補(bǔ)充。還應(yīng)當(dāng)理解的是，方法100可使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、來(lái)自于數(shù)據(jù)檔案或數(shù)據(jù)庫(kù)的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、來(lái)自于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)源的混合來(lái)執(zhí)行所有步驟或任何步驟。
[0052]另外，各種所述的設(shè)備和工具可根據(jù)需要或如所期望那樣構(gòu)造和互連。此外，盡管在所述的方法100中，使用者可使用整裝的設(shè)備和工具，但使用者可使用組合或替代用于方法100的任何步驟或所有步驟的所述設(shè)備和工具使用，包括可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電通信方式得到的那些。此外，所述的方法100或任何步驟可通過(guò)適合的設(shè)備和工具或利用一些人工干預(yù)來(lái)自動(dòng) 地執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)管，包括具有多個(gè)標(biāo)記的可壓縮的導(dǎo)管尖端，所述標(biāo)記適于允許相關(guān)聯(lián)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)追蹤所述標(biāo)記以獲得所述標(biāo)記的位置信息，以及從所述位置信息估計(jì)所述尖端的接觸力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其特征在于，所述標(biāo)記適于允許所述相關(guān)聯(lián)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)量所述尖端的偏轉(zhuǎn)來(lái)估計(jì)所述尖端的接觸力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其特征在于，所述可壓縮的導(dǎo)管尖端還具有結(jié)合到其中的壓縮彈簧，所述標(biāo)記適于允許所述相關(guān)聯(lián)的圖像引導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)量所述壓縮彈簧的偏轉(zhuǎn)來(lái)估計(jì)所述尖端的接觸力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其特征在于，所述標(biāo)記包括結(jié)合到所述尖端的結(jié)構(gòu)中的磁共振追蹤線(xiàn)圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其特征在于，所述標(biāo)記包括結(jié)合到所述尖端的結(jié)構(gòu)中的磁共振追蹤線(xiàn)圈，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行磁共振成像來(lái)追蹤所述線(xiàn)圈且獲得所述線(xiàn)圈的3D位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其特征在于，所述標(biāo)記包括所述尖端的外表面上的被動(dòng)標(biāo)記。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管，其特征在于，所述標(biāo)記包括所述尖端的外表面上的被動(dòng)標(biāo)記，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行投影成像來(lái)追蹤所述標(biāo)記和獲得所述標(biāo)記的2D位置信息。
8.一種結(jié)合了導(dǎo)管系統(tǒng)和圖像引導(dǎo)系統(tǒng)的系統(tǒng)，包括具有多個(gè)標(biāo)記的可壓縮的導(dǎo)管尖端，所述標(biāo)記提供所述導(dǎo)管尖端的定位來(lái)用于通過(guò)成像引導(dǎo)系統(tǒng)的可視化和導(dǎo)航，且提供所述導(dǎo)管尖端的偏轉(zhuǎn)的測(cè)量來(lái)用于通過(guò)所述成像引導(dǎo)系統(tǒng)估計(jì)尖端接觸力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)記包括由所述導(dǎo)管尖端的結(jié)構(gòu)結(jié)合的磁共振追蹤線(xiàn)圈，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)包括磁共振成像系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可壓縮的導(dǎo)管尖端包括可滑動(dòng)地連接到彼此上且分別具有磁共振追蹤線(xiàn)圈的兩個(gè)區(qū)段，以及連接在所述兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)從追蹤線(xiàn)圈信號(hào)推導(dǎo)出3D坐標(biāo)，以確定所述兩個(gè)線(xiàn)圈之間的距離，且從所述彈簧的壓縮量來(lái)估計(jì)尖端接觸力。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)記包括所述導(dǎo)管尖端的外部上的被動(dòng)標(biāo)記，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行投影成像。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可壓縮的導(dǎo)管尖端包括可滑動(dòng)地連接到彼此上且分別在相應(yīng)表面上具有至少一個(gè)被動(dòng)標(biāo)記的兩個(gè)區(qū)段，以及連接在所述兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)從所述被動(dòng)標(biāo)記推導(dǎo)出2D坐標(biāo)以確定所述兩個(gè)標(biāo)記之間的距離，且從所述彈簧的壓縮量估計(jì)尖端接觸力。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可壓縮的導(dǎo)管尖端包括可滑動(dòng)地連接到彼此上的兩個(gè)區(qū)段，一個(gè)區(qū)段在相應(yīng)表面上具有被動(dòng)標(biāo)記，另一個(gè)區(qū)段在相應(yīng)表面上具有至少兩個(gè)被動(dòng)標(biāo)記，還包括連接在所述兩個(gè)區(qū)段之間的壓縮彈簧，所述圖像引導(dǎo)系統(tǒng)從所述被動(dòng)標(biāo)記推導(dǎo)出2D坐標(biāo)來(lái)確定一個(gè)區(qū)段上的標(biāo)記與另一個(gè)區(qū)段上的標(biāo)記之間的距離，且從所述彈簧的壓縮量來(lái)估計(jì)尖端接觸力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述另一個(gè)區(qū)段上的至少兩個(gè)被動(dòng)標(biāo)記具有相應(yīng)的對(duì)之間的相應(yīng)的固定且預(yù)定的距離。
15.一種測(cè)量導(dǎo)管尖端對(duì)目標(biāo)對(duì)象施加的接觸力的方法，包括在所述導(dǎo)管尖端操作期間推導(dǎo)出所述導(dǎo)管尖端上的多個(gè)標(biāo)記中的各個(gè)的相應(yīng)的位置坐標(biāo)；在所述導(dǎo)管尖端的操作期間確定標(biāo)記之間的相應(yīng)的距離；以及計(jì)算所述尖端對(duì)所述目標(biāo)對(duì)象的接觸力，所述導(dǎo)管適于在所述導(dǎo)管尖端操作期間提供多個(gè)標(biāo)記中的至少兩個(gè)之間的可變的距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)管包括在所述導(dǎo)管尖端操作期間提供所述多個(gè)標(biāo)記中的至少兩個(gè)之間的所述可變距離的相關(guān)聯(lián)的壓縮彈簧，所述計(jì)算步驟包括基于彈簧性質(zhì)來(lái)計(jì)算所述尖端對(duì)所述目標(biāo)對(duì)象的接觸力。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述推導(dǎo)步驟包括從所述導(dǎo)管尖端和所述標(biāo)記的磁共振成像的實(shí)時(shí)定位和可視化來(lái)獲得所述多個(gè)標(biāo)記中的各個(gè)的相應(yīng)的3D坐標(biāo)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述推導(dǎo)步驟包括從所述導(dǎo)管尖端和所述標(biāo)記的投影成像的實(shí)時(shí)定位和可視化來(lái)獲得所述多個(gè)標(biāo)記中的各個(gè)的相應(yīng)的2D坐標(biāo)。
19.一種醫(yī)學(xué)介入手術(shù)的磁共振(MR)成像引導(dǎo)的方法，包括定位結(jié)合在用于相應(yīng)的手術(shù)的導(dǎo)管中的MR追蹤線(xiàn)圈，以及在檢查患者解剖組織的MR圖像可視化期間從定位信息測(cè)量導(dǎo)管尖端的力。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)管適于在相應(yīng)的手術(shù)期間提供至少兩個(gè)所述MR追蹤線(xiàn)圈之間的可變的距離。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法還包括向相應(yīng)的手術(shù)提供力測(cè)量值，其結(jié)合關(guān)于定 位信息的可信度的信息，以便給出力測(cè)量值的準(zhǔn)確度的指示。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103536353SQ201310292907
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】G.A.梅雷迪思 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司