本公開涉及醫(yī)學器械并且更具體涉及提供針對通過內窺鏡或類似設備的通道的導管遞送的改進的醫(yī)學設備。

背景技術：

導管輔助的內窺鏡介入能夠顯著提高對內窺鏡的導航能力。然而，內窺鏡操縱會是繁瑣的并且需要多名操作者。這對于其中需要增加數(shù)量的器械的導管輔助的內窺鏡介入而言更加明顯。在一種情形下，醫(yī)生需要操作內窺鏡，同時獨立的操作者采用導管以及潛在的介入工具。內窺鏡使用的繁瑣屬性還會導致操作者的疲勞。

在一個范例中，對于導管延伸的支氣管鏡導航，當支氣管鏡的直徑太大而不能在氣道內部推進時，可操縱導管被延伸超出了支氣管鏡工作通道的到達范圍。在這種情況下，導管的大的部分(30-60cm長)將被留在其中導管被插入的工作通道的近端部分的外部?？刂浦夤茜R和可轉向導管是典型的兩個操作者的流程。支氣管鏡導航控制需要三個自由度(dof)：支氣管鏡插入、旋轉和翹曲。導管導航需要在至少2個dof中的控制：導管插入和旋轉。為了在扭曲的肺氣道內部對導管進行準確地導航，需要對兩個器械的雙手操作，因為對于單個操作者而言執(zhí)行所要求的任務是非常困難的。在導管完全插入到支氣管鏡內部之前，導管將常常在其近端處下垂，這使得導管操縱是困難的。此外，如果多于5-6cm的長度不被支撐，則導管將皺折，使得從導管手柄的操縱在導管插入期間是困難的。

伸縮式穩(wěn)定器(ts)機構包括若干同心中空管以支撐導管。然而，ts機構被固定在距支氣管鏡手柄的中心線40-50度的角度處。這使得伸縮臂掃掠通過不方便地大的區(qū)域，使得在導管的插入之前的支氣管鏡的導航非常笨拙。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本原理，一種器械定位機構，包括：安裝位置，其在具有通道的醫(yī)學設備上，所述通道被配置為允許器械從中穿過。器械支撐體被配置為支撐所述器械的長度。樞軸連接被配置為能旋轉地調節(jié)所述支撐體與所述安裝位置之間的角度。

另一器械定位機構，包括：內窺鏡，其具有被配置為允許器械從中穿過的工作通道。伸縮式穩(wěn)定器被配置為支撐所述器械的長度。所述伸縮式穩(wěn)定器能延伸以能調節(jié)地支撐所述器械的長度。樞軸連接被配置為能旋轉地調節(jié)所述伸縮式穩(wěn)定器與所述內窺鏡之間的角度。所述樞軸連接是中空或開放的以接收所述器械。

一種用于對器械進行定位的方法，包括：在具有工作通道的內窺鏡上提供安裝位置；通過樞軸連接將器械支撐體安裝到相對于所述工作通道的所述安裝位置；將器械傳送到所述器械支撐體中、穿過所述樞軸連接、并且到所述工作通道中；并且調節(jié)所述器械支撐體相對于所述內窺鏡的角度，以提供針對所述器械的減小的空間或易于使用中的至少一個。

本公開的這些和其他目標、特征和優(yōu)點將從結合附圖閱讀的對本公開的說明性實施例的以下詳細描述中變得顯而易見。

附圖說明

本公開將參考以下附圖詳細呈現(xiàn)優(yōu)選實施例的以下描述，在附圖中：

圖1是示出了根據(jù)本原理的一個實施例的具有用于提供導管輔助的內窺鏡介入的組件的系統(tǒng)的框圖/流程圖；

圖2a是示出了根據(jù)一個實施例的、被連接到具有球形接頭的內窺鏡的器械支撐機構(伸縮式穩(wěn)定器)的示意圖；

圖2b是根據(jù)一個實施例的圖2a的示意圖的分解視圖；

圖3a是示出了根據(jù)一個實施例的、被連接到具有萬向接頭的內窺鏡的器械支撐機構(伸縮式穩(wěn)定器)的示意圖；

圖3b是根據(jù)一個實施例的圖3a的示意圖的分解視圖；

圖4是示出了根據(jù)一個實施例的萬向接頭的說明性分解放大視圖的示意圖；并且

圖5是示出了根據(jù)說明性實施例的用于定位器械的方法的流程圖。

具體實施方式

根據(jù)本原理，描述了系統(tǒng)和方法，其克服了常規(guī)導管輔助的內窺鏡系統(tǒng)的缺點。根據(jù)本原理的實施例允許導管遞送器械到內窺鏡的樞軸安裝，以允許對內窺鏡和導管兩者的手持操作。當將導管插入到內窺鏡或支氣管鏡內部以用于周圍導航時，伸縮式穩(wěn)定器(ts)機構可以被用于允許一個操作者控制兩個器械(例如，內窺鏡和導管)。然而，伸縮式穩(wěn)定器(ts)機構是笨重的并且干擾臨床環(huán)境，妨礙其預期的應用。

根據(jù)本原理，提供了一種伸縮式穩(wěn)定器，其允許臨床醫(yī)師利用一只手對導管進行導航，同時利用另一只手把持和操作內窺鏡(例如，支氣管鏡)。這允許臨床醫(yī)師維持在器械上的較大的控制并且減少在流程期間對額外職員的需要。本原理簡化了復雜的工作流程，例如，支氣管鏡流程。流水線工作流程具有以下潛力：增加流程的采用率，降低在流程期間所需的人員，并且增強伸縮式穩(wěn)定器的易用性，以避免在繁忙臨床環(huán)境中的復雜性。

本原理采用緊湊并且輕質量的連接機構，其能夠被安裝在內窺鏡工作通道上或附近，以輔助導管操縱。所述連接機構可以包括中空接頭(joint)，其允許導管從中穿過。中空或開放接頭將伸縮式穩(wěn)定器連接到內窺鏡并且允許導管穿過所述伸縮式穩(wěn)定器并且到工作通道中。

本原理可以結合導管或其他器械和內窺鏡等來采用，以提供通過被安裝到內窺鏡的接頭連接的導管的運動。所述接頭連接可以包括球形接頭、萬向接頭、旋轉接頭等。

應當理解，將就基于導管的醫(yī)學器械來描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明的教導寬泛得多并且適于柔性、細長器械。在一些實施例中，本原理被用于跟蹤或分析復雜的生物或機械系統(tǒng)。附圖中所描繪的各元件能夠被實施位硬件與軟件的各種組合，并且提供可以被組合在單個元件或多個元件中的功能。

能夠通過使用專用硬件以及能夠運行與合適的軟件相關聯(lián)的軟件的硬件來提供附圖中所示的各種元件的功能。當由處理器提供時，所述功能能夠由單個專用處理器、由單個共享處理器、或者由多個個體處理器(其中的一些能夠被共享)來提供。此外，術語“處理器”或“控制器”的明確使用不應當被解釋為唯一地指代能夠運行軟件的硬件，而是能夠暗含地包括，但不限于：數(shù)字信號處理器(“dsp”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“rom”)、隨機存取存儲器(“ram”)、非易失性存儲設備等。

此外，在本文中的記載本發(fā)明的原理、方面和實施例以及其具體范例的所有陳述，旨在涵蓋其結構和功能等價物兩者。另外，這樣的等價物旨在包括當前已知的等價物和未來發(fā)展的等價物(即，無論其結構如何，執(zhí)行相同功能的所發(fā)展的任何元件)。因此，例如，本領域技術人員將認識到，在本文中所呈現(xiàn)的框圖表示實現(xiàn)本發(fā)明的原理的說明性系統(tǒng)部件和/或電路的概念視圖。類似地，將認識到，任何流程表、流程圖等表示基本上可以被表示在計算機可讀存儲介質中并且因此可以由計算機或處理器來運行的各種過程，而無論這樣的計算機或處理器是否被明確示出。

此外，本發(fā)明的實施例能夠采取計算機程序產(chǎn)品的形式，所述計算機程序產(chǎn)品可從計算機可用或計算機可讀存儲介質存取，所述計算機可用或計算機可讀存儲介質提供用于由計算機或任何指令運行系統(tǒng)使用或者與計算機或任何指令運行系統(tǒng)結合來使用的程序代碼。出于該描述目的，計算機可用或計算機可讀存儲介質能夠是可以包括、存儲、通信、傳播或運輸用于由指令運行系統(tǒng)、裝置或設備使用或與其結合來使用的程序的任何裝置。所述介質能夠是電子的、磁性的、光學的、電磁的、紅外的或半導體系統(tǒng)(或者裝置或設備)或傳播介質。計算機可讀介質的范例包括半導體或固態(tài)存儲器、磁帶、可移除計算機軟盤、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、剛性磁盤以及光盤。光盤的當前范例包括壓縮盤-只讀存儲器(cd-rom)、壓縮盤-讀/寫(cd-r/w)、blu-ray^tm以及dvd。

現(xiàn)在參考附圖，在附圖中，相似的附圖標記表示相同或相似的元件，并且首先參考圖1，根據(jù)一個實施例例示性示出了用于執(zhí)行流程的系統(tǒng)100，所述流程采用利用用于器械控制的連接接頭安裝的內窺鏡。系統(tǒng)100可以包括工作站或控制臺112，從工作站或控制臺112監(jiān)督、控制和/或管理流程。工作站112優(yōu)選包括一個或多個處理器114以及用于存儲程序和應用的存儲器116。存儲器116可以存儲內窺鏡導航模塊115，所述內窺鏡導航模塊被配置為解讀反饋信號并且提供用于放置和操作安裝設備102(諸如內窺鏡)的導航引導。內窺鏡102可以手動地控制，但是還可以采用機器人控制的內窺鏡。本原理提供具有用于緊固另一器械104的安裝位置125的安裝設備102。

存儲器116還可以存儲器械控制模塊117，所述器械控制模塊被配置為解讀反饋信號并且控制對器械104的放置和操作。應當理解，內窺鏡102和器械104可以包括軟件和/或硬件(例如，人工)控件和設置。另外，盡管參考內窺鏡102和器械104，但是這些設備可以包括結合采用的任何器械或設備，而不應當被解釋為受給出的范例的限制。

模塊115和117被配置為使用信號反饋(以及任何其他可用的反饋)來分別對內窺鏡102和器械104進行定位、重新定位或者利用內窺鏡102和器械104執(zhí)行其他任務。器械104可以包括導管、導絲、探頭、另一內窺鏡、電極、過濾設備、球囊設備、另一醫(yī)學部件等。

內窺鏡102和器械104能夠通過線纜127或無線通信與其相應的模塊115和117進行通信。根據(jù)需要，線纜127可以包括光纖、電學連接件、其他器械等。

在有用的實施例中，工作站112包括在流程期間執(zhí)行不同的任務的各模塊。這些模塊可以包括圖像處理模塊122，以處理由內窺鏡102或器械104收集的圖像。其他模塊124可以包括專用控件和測量系統(tǒng)，以控制功率、測量參數(shù)等。

工作站112優(yōu)選包括顯示器118，其用于查看對象(患者)或體積131的內部圖像。顯示器118還可以允許用戶與工作站112及其部件和功能或者系統(tǒng)100內的任何其他元件進行交互。這還通過接口120進一步促進，接口120可以包括鍵盤、鼠標、操縱桿、觸覺設備或者任何其他外設或控件，以允許來自工作站112的反饋以及與工作站112的交互。

在尤其有用的實施例中，器械140包括被定位在內窺鏡102的工作通道內的導管。伸縮式穩(wěn)定器146可以被用于在其進入工作通道或工作通道適配器140時支撐伸縮式穩(wěn)定器146內部的導管104。伸縮式穩(wěn)定器146可以接收手柄適配器148，其被配置為保護導管手柄144處或附近的導管104。另外，伸縮式穩(wěn)定器146的使用避免了對操作導管104的額外的人員的需要，因為導管長度在伸縮式穩(wěn)定器146中是可用的，并且導管長度能夠直接被饋送到內窺鏡102的工作通道中，而不下垂或皺折。因此，提供了單手導管操作。

安裝位置125可以被耦合到樞軸連接或接頭150，例如球形接頭、萬向接頭、旋轉接頭等。樞軸連接150可以被用于連接內窺鏡102和伸縮式穩(wěn)定器146。樞軸連接或接頭150可以包括鎖定機構(未示出)。在一個實施例中，接頭摩擦可以提供足夠硬度以保持設置的位置。

導管104優(yōu)選延伸通過伸縮式穩(wěn)定器146并且通過接頭150，到基部或安裝位置125中(例如，在內窺鏡102上，但是可以采用其他基部安裝或位置)。接頭150可以是開放或中空的以接收導管104。如果基部位置包括內窺鏡102，則導管104(或其他器械)可以延伸通過內窺鏡102的工作通道。在另一實施例中，導管104可以使用接頭150被安裝到端口或其他基部。

伸縮式穩(wěn)定器146是縱向可擴展的并且存儲導管104的長度，同時提供用于推進(或撤回)導管104的引導。另外，一旦導管104被定位，則伸縮式穩(wěn)定器146可以使用接頭150旋轉偏離出路徑。接頭150可以是可鎖定的，其具有旋轉旋鈕或其他物體，其對著(一個或多個)接頭機構按壓，但是還可以采用其他機構。

手持組件160可以包括內窺鏡102、器械104、接頭150、伸縮式穩(wěn)定器146等。組件160提供可旋轉的伸縮式臂或穩(wěn)定器146，以支撐導管插入并且允許臨床醫(yī)師重新定位伸縮式穩(wěn)定器146，以用于通過采用接頭150的更舒適的操作。接頭150可以包括例如以下中的一個或多個：球形接頭機構、萬向接頭機構以及旋轉接頭機構。

參考圖2a和2b，例示性示出了具有可旋轉伸縮式穩(wěn)定器146的手持組件160的實施例，所述可旋轉伸縮式穩(wěn)定器具有球形接頭組件202。在伸縮式穩(wěn)定器146的遠端上，球形接頭組件202(包括球形接頭球204和球形接頭座206)使用工作通道適配器210連接工作通道212和伸縮式穩(wěn)定器146。由于工作通道212通常具有母魯爾鎖特征，因此工作通道適配器210還具有魯爾鎖特征以將整體伸縮式穩(wěn)定器146快速地附接到工作通道212或者拆卸。在伸縮式穩(wěn)定器146的近端上，手柄適配器214將導管手柄216與穩(wěn)定器146相連接，同時允許導管旋轉。當導管手柄下垂或者每當導管桿易受扭結影響時，穩(wěn)定器146避免導管扭結。導管手柄216和伸縮式穩(wěn)定器146能夠使用手柄適配器214連接為在軸向方向上的單個零件。這降低了自由度并且防止了導管104在穩(wěn)定器146內部滑動。

球形接頭組件202提供用于旋轉運動(例如，翻滾、俯仰和偏航)的三個自由度(dof)。球形接頭球204和球形接頭座206優(yōu)選具有緊密配合，其提供適當?shù)哪Σ烈栽试S當摩擦被克服時的接頭組件202的自由旋轉，但是還提供當所述機構被旋轉到一些固定位置時的固定姿態(tài)。由于該配置允許在內窺鏡102的平面內的旋轉，因此伸縮式穩(wěn)定器146和附接到其的附件可以幾乎與內窺鏡手柄(102)的主軸平行地被對齊以降低整體占用空間(footprint)，其在內窺鏡旋轉期間尤其有用。同樣地，由于提供了3-dof旋轉，因此能夠實現(xiàn)方向/角度的寬的范圍，以允許導管104的非常柔性和靈巧的操縱。

圖2b在分解視圖中示出了包括球形接頭球204和具有內窺鏡工作通道212和伸縮式穩(wěn)定器146的球形接頭座206的球形接頭組件202的細節(jié)。

參考圖3a和圖3b，例示性示出了具有可旋轉伸縮式穩(wěn)定器146的手持組件160的實施例，所述可旋轉伸縮式穩(wěn)定器具有萬向接頭組件302。在該實施中，萬向接頭組件302被用于提供2-dof旋轉(例如，俯仰和偏航運動)。2-dof設計對于約束導管104的軸向旋轉而言可以是有益的，因為該dof運動能夠由操作者來控制。

在伸縮式穩(wěn)定器146的遠端上，萬向接頭組件302(包括萬向接頭體304和環(huán)306，圖3b)使用工作通道適配器310來連接工作通道312和伸縮式穩(wěn)定器146。工作通道適配器310可以被配置為萬向接頭體(304)中的一個。由于工作通道312通常具有母魯爾鎖特征，因此工作通道適配器310還具有魯爾鎖特征，以將總體伸縮式穩(wěn)定器146快速地附接到工作通道312或者拆卸。在伸縮式穩(wěn)定器146的近端上，手柄適配器314將導管手柄316與穩(wěn)定器146相連接。當導管手柄下垂或者每當導管桿易受扭結影響時，穩(wěn)定器146避免導管扭結。導管手柄316和伸縮式穩(wěn)定器146能夠使用手柄適配器314連接為軸向方向上的單個零件。這降低了自由度并且防止了導管104在穩(wěn)定器146內部滑動。

萬向接頭組件302提供用于旋轉運動的兩個自由度(例如，俯仰和偏航)。萬向接頭組件302可以包括波紋管或其他設備，其允許接頭組件302的自由移動，但是還在機構不由用戶移動到一些固定位置時提供固定的姿態(tài)。由于該配置允許在內窺鏡102的平面內的旋轉，因此伸縮式穩(wěn)定器146和附接到其的附件能夠幾乎與內窺鏡手柄(102)的主軸平行地被對齊，以降低整體占用空間，其在內窺鏡旋轉期間尤其有用。同樣地，由于提供了2-dof旋轉，因此能夠實現(xiàn)方向/角度的寬的范圍，以允許對導管104的非常柔性和靈巧的操縱。

圖3b示出了包括被連接到穩(wěn)定器146的萬向接頭體304和形成第二萬向機頭體304的工作通道適配器310的萬向接頭組件302的細節(jié)。環(huán)306被設置在體304內并且以分解視圖繪出。

參考圖4，例示性示出了中空萬向接頭組件302的分解放大視圖。在該設計中，兩個萬向體304被連接到萬向接頭環(huán)306。環(huán)306包括四個樞軸孔320，以與體304的楔子或管腳322相連接。環(huán)306和體304兩者是中空的，以允許導管(104)從中穿過。注意，體304中的一個也可以是工作通道適配器310。

額外的實施例可以包括萬向接頭組件302的簡裝版本。該實施例包括1-dof樞軸(旋轉接頭)，而不是完全萬向接頭。1-dof樞軸僅允許伸縮式穩(wěn)定器146在內窺鏡手柄的平面中旋轉。該設計易于制造并且操作直觀，同時保持針對其他設計所描述的益處。該設計能夠使用正交于其中實現(xiàn)樞軸的平面的管腳322和孔320的僅一個對。這提供了旋轉接頭，其在關于旋轉軸的一個旋轉自由度中有效。還預期其他旋轉接頭配置，并且在本原理的范圍內。例如，中空管或開放通道可以扣釘在一起以形成在安裝位置和器械支撐體之間的旋轉接頭。

本原理的應用包括基于導管的支氣管鏡或內窺鏡流程，其需要支撐的導管以輔助流程或者減少操作人員。應當理解，本原理也可以在其他配置中與其他器械一起被采用。

參考圖5，根據(jù)例示性實施例示出了用于對器械進行定位的方法。在框402中，安裝位置被提供在具有工作通道的內窺鏡上。所述內窺鏡可以被用于任何數(shù)量的流程。在一個實施例中，所述內窺鏡包括用于在肺上執(zhí)行流程的支氣管鏡。所述安裝位置可以在工作通道處或附近，并且可以包括工作通道適配器以提供用于其他部件的接口。在框404中，器械支撐體通過樞軸連接被安裝到相對于工作通道的安裝位置。所述樞軸連接優(yōu)選為中空或開放的以使得器械能夠從中穿過或通過。然而，所述樞軸連接可以不是中空的，并且所述樞軸連接可以被放置為鄰近于所述工作通道。所述樞軸連接可以包括球形接頭、萬向機頭和旋轉接頭中的至少一個。根據(jù)需要，多個樞軸接頭可以一起和/或組合采用以實現(xiàn)不同的角度和配置。

在框406中，器械被加載(穿過)到器械支撐體中或上、通過或穿過樞軸連接并且到工作通道中。在框408中，所述器械支撐體的角度相對于內窺鏡被調節(jié)，以提供對于器械的降低的空間或易于使用中的至少一個。通過閉合所述樞軸連接的角度，減小了總體組件的占用空間。同樣地，所述器械的插入或撤回的角度能夠由用戶動態(tài)地改變，以使用樞軸連接使得對器械的重新定位、推進、撤回等更容易。

在框410中，通過調節(jié)器械支撐體的長度并且使用樞軸連接來旋轉所述器械支撐體來對器械進行導航。所述器械可以包括導管，并且頂端器械支撐體可以包括伸縮式穩(wěn)定器，所述伸縮式穩(wěn)定器的長度被調節(jié)以支撐所述導管。在框412中，單個操作者執(zhí)行流程。這可以包括與使用一個或多個可旋轉伸縮式穩(wěn)定器支撐的導管同時地使用內窺鏡。

在解讀權利要求書時，應當理解：

a)詞語“包括”不排除除了在給定的權利要求中列出的元件或動作以外的其他元件或動作的存在；

b)元件前面的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在；

c)權利要求中的任何附圖標記不限制其范圍；

d)若干“單元”可以由相同項或者硬件或軟件實施的結構或功能來表示；并且

e)除非明確地指示，否則并不旨在要求動作的具體順序。

已經(jīng)描述了針對使用內窺鏡內部的導管的可旋轉穩(wěn)定器的優(yōu)選實施例(其旨在為說明性的而非限制性的)，應當指出，本領域技術人員能夠鑒于以上教導而做出修改和變型。因此應當理解，可以在所公開的本公開的特定實施例中做出變化，所述變化在如權利要求書所概括的本文所公開的實施例的范圍內。因而已經(jīng)描述了專利法所要求的細節(jié)和特性，由專利證書所主張并期望保護的內容在權利要求書中得以闡述。