用于輔助醫(yī)療器械的導(dǎo)航的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)醫(yī)療器械的傳感裝置提供的數(shù)據(jù)集輔助醫(yī)療器械在空腔體內(nèi)的導(dǎo)航的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電生理學(xué)領(lǐng)域經(jīng)常使用機(jī)器人控制的導(dǎo)管系統(tǒng)(例如在加利福利亞MountainView的Hansen Medical Inc.公司的Sensei X系統(tǒng)中)來(lái)檢查空腔器官，例如血管內(nèi)檢查。此時(shí)要確定例如導(dǎo)管壓迫血管壁的力。當(dāng)壓迫血管壁的時(shí)候，必須控制導(dǎo)管離開(kāi)血管壁，以減小血管壁損傷的程度。因此對(duì)導(dǎo)管施加的力也可能并非始終用來(lái)控制推進(jìn)。
[0003]在目前已知的方法中要小心推進(jìn)導(dǎo)管，以免損傷血管壁。還可以根據(jù)預(yù)先利用造影劑拍攝的血管造影影像來(lái)計(jì)算中心線，然而如此算出的中心線會(huì)由于患者移動(dòng)而無(wú)法與介入過(guò)程中的中心線精確一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于，在醫(yī)療器械接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)中避免醫(yī)療器械對(duì)空腔體施力。
[0005]本發(fā)明的方法和本發(fā)明所述的裝置可解決這一任務(wù)，實(shí)施例所述均為本發(fā)明的有益改進(jìn)實(shí)施方式。
[0006]本發(fā)明基于這樣的思想:利用布置在醫(yī)療器械上的傳感裝置和控制裝置確定空腔體的內(nèi)部伸展，并且據(jù)此確定醫(yī)療器械的導(dǎo)航路徑，從而減小或者甚至完全避免醫(yī)療器械對(duì)空腔體的內(nèi)壁施力以及損傷內(nèi)壁的可能性。
[0007]本發(fā)明所述的方法可用來(lái)根據(jù)醫(yī)療器械的傳感裝置提供的數(shù)據(jù)集、尤其根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)集來(lái)輔助醫(yī)療器械(例如導(dǎo)管)在空腔體內(nèi)的導(dǎo)航。所述空腔體例如可以至少部分包括動(dòng)物或者人的血管系統(tǒng)。傳感裝置包括至少一個(gè)傳感器，例如超聲傳感器。
[0008]本發(fā)明所述方法的特征在于通過(guò)控制裝置執(zhí)行的步驟:
[0009]-根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)集確定空腔體的內(nèi)部伸展，并且
[0010]-根據(jù)所確定的內(nèi)部伸展確定用于醫(yī)療器械接下來(lái)的、穿過(guò)空腔體的運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)航路徑。
[0011]所述控制裝置包括用于電子數(shù)據(jù)處理的控制器或器械組件以及例如可以控制導(dǎo)管或者鏡筒的電子醫(yī)療器械。內(nèi)部伸展包括例如空腔體的內(nèi)徑伸展、幾何形狀、網(wǎng)格模型和/或者內(nèi)壁形狀。據(jù)此確定的導(dǎo)航路徑描述了醫(yī)療器械的運(yùn)動(dòng)方向，可以沿著該運(yùn)動(dòng)方向以盡可能無(wú)碰撞的方式引導(dǎo)醫(yī)療器械。
[0012]本發(fā)明所述的方法能夠確定、修正用于接下來(lái)的移動(dòng)的導(dǎo)航路徑和/或在空腔體內(nèi)引導(dǎo)醫(yī)療器械，即使該空腔體并非直線延伸。該方法適合于例如在人或者動(dòng)物的空腔體(例如血管系統(tǒng)或者腸道系統(tǒng))之內(nèi)對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行導(dǎo)航和/或者引導(dǎo)。該方法還適合于例如在另一種空心的醫(yī)療器械之內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)航和/或者引導(dǎo)，例如用于清潔或者檢查鏡筒的內(nèi)壁。該方法能夠以盡可能無(wú)碰撞、無(wú)接觸的方式在空腔體之內(nèi)移動(dòng)醫(yī)療器械，從而減小或者甚至完全避免空腔體內(nèi)壁所受的作用力或者損傷。同時(shí)還可以對(duì)醫(yī)療器械施加能夠用作推進(jìn)的力。
[0013]可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)壁凹入或凸出的情況。如果醫(yī)療器械仍與內(nèi)壁四周之間有盡可能大的距離，并且能夠以盡可能好的效果修正醫(yī)療器械的位置，則甚為有利。本發(fā)明所述方法的另一種實(shí)施方式已證明特別有益，按照該實(shí)施方式所述，通過(guò)控制裝置根據(jù)數(shù)據(jù)集確定醫(yī)療器械相對(duì)于空腔體的相對(duì)位置，其中根據(jù)醫(yī)療器械的該相對(duì)位置確定導(dǎo)航路徑。
[0014]按照本發(fā)明所述方法的另一種優(yōu)選實(shí)施方式所述，可以通過(guò)控制裝置產(chǎn)生控制信號(hào)，用以使得醫(yī)療器械的形狀至少部分或者完全適應(yīng)于空腔體走向。例如可以通過(guò)折彎或者彎曲的方式引導(dǎo)醫(yī)療器械的近心端繞過(guò)空腔體的彎曲部，從而減少或者完全避免接觸內(nèi)壁。
[0015]作為替代或補(bǔ)充方案，可以通過(guò)控制裝置產(chǎn)生控制信號(hào)，用以使得醫(yī)療器械位置精確地成形從而適應(yīng)于空腔體走向。例如可使得棒狀的醫(yī)療器械局部或者在其全長(zhǎng)范圍內(nèi)(也就是連續(xù))適應(yīng)于空腔體走向，這樣有助于以盡可能無(wú)接觸的方式引導(dǎo)醫(yī)療器械經(jīng)過(guò)內(nèi)壁的較大部分。
[0016]按照本發(fā)明所述方法的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，控制裝置產(chǎn)生描述沿著導(dǎo)航路徑的移動(dòng)的控制信號(hào)，這樣就能在機(jī)器人控制下引導(dǎo)醫(yī)療器械，可以將施加的力大部分用于推進(jìn)。
[0017]按照一種特別優(yōu)選的實(shí)施例所述，控制裝置可以根據(jù)數(shù)據(jù)集確定醫(yī)療器械與空腔體內(nèi)壁的距離，所確定的導(dǎo)航路徑處于與內(nèi)壁具有預(yù)先設(shè)定的最小距離的預(yù)先設(shè)定的區(qū)域內(nèi)。例如可以通過(guò)圍繞空腔體的中心預(yù)先設(shè)定的容差范圍決定預(yù)先設(shè)定的區(qū)域。導(dǎo)航路徑最好在空腔體的中心，也就是處在與內(nèi)壁四周具有盡可能同樣大距離的點(diǎn)周圍。換句話說(shuō)，控制裝置可以例如確定空腔體的直徑，并且將中心點(diǎn)確定為導(dǎo)航點(diǎn)，空腔體走向范圍內(nèi)的一系列中心點(diǎn)產(chǎn)生導(dǎo)航路徑。
[0018]本發(fā)明所述方法的另一種實(shí)施方式的特征在于，控制裝置確定醫(yī)療器械與空腔體內(nèi)壁的設(shè)定部位之間的距離，并且所確定的導(dǎo)航路徑通向預(yù)先設(shè)定的部位，以便除了能引導(dǎo)醫(yī)療設(shè)備之外，還可檢查空腔體的內(nèi)壁的、為操作人員預(yù)先設(shè)定的感興趣部位，例如檢查血管壁的斑塊。
[0019]最好由聲譜傳感器、尤其是IVUS傳感器提供數(shù)據(jù)集。與光學(xué)傳感器相比，不需要光并且無(wú)需使用造影劑來(lái)采集數(shù)據(jù)集，使得數(shù)據(jù)集可提供精確得多的圖像。醫(yī)療器械最好包括導(dǎo)管。
[0020]通過(guò)用來(lái)執(zhí)行按照上述任一種實(shí)施方式的、涉及控制裝置的方法步驟的控制裝置同樣可以解決以上提出的任務(wù)。
[0021]通過(guò)包括醫(yī)療器械(尤其是導(dǎo)管)和本發(fā)明所述控制裝置的醫(yī)療設(shè)備同樣可以解決以上提出的任務(wù)。醫(yī)療設(shè)備最好還包括傳感裝置，尤其是聲譜傳感裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0022]以下將通過(guò)具體的實(shí)施例，根據(jù)附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。所示的示例均為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。功能相同的元件在附圖中均有相同的附圖標(biāo)記。附圖如下:
[0023]圖1是本發(fā)明所述方法的一種實(shí)施方式所述的發(fā)明原理示意圖，以及
[0024]圖2是本發(fā)明所述方法的另一種實(shí)施方式所述傳感裝置的圖像的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1所示為一種優(yōu)選實(shí)施例所述的本發(fā)明所述方法的原理。圖1所示為包括傳感裝置12的醫(yī)療器械10的示例圖。醫(yī)療器械10在本示例中包括例如可以在作為空腔體14的血管中使用的導(dǎo)管或者鏡筒。醫(yī)療器械10也可以包括例如用來(lái)對(duì)作為空腔體14的軟管進(jìn)行清潔或檢查的工具。本發(fā)明所述的方法可提供一種以幾乎無(wú)接觸的方式移動(dòng)醫(yī)療器械10通過(guò)彎曲、凹入或凸出的空腔體14的方法。為此在圖1中展現(xiàn)了彎曲的空腔體14作為示例，例如血管系統(tǒng)的分支。采用本發(fā)明所述的方法能大大減少接觸、損害或者損傷空腔體14的內(nèi)壁16。
[0026]傳感裝置12可用來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)集18，例如反映空腔體14的內(nèi)壁16的圖像的圖像數(shù)據(jù)集。最好將傳感裝置12布置在醫(yī)療器械10的伸展端部上，例如布置在軟管狀或棒狀的醫(yī)療器械10的近心端上。但也可以例如將傳感裝置12布置在側(cè)面。作為示例列舉的布置方式均為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的現(xiàn)有技術(shù)。
[0027]所述傳感裝置12可以包括例如光學(xué)傳感器，例如用于光學(xué)相干斷層掃描的傳感器，然后就可以例如通過(guò)光學(xué)測(cè)距確定空腔體14的內(nèi)部伸展20。
[0028]按照一種比較有益的可選方案，傳感裝置12例如包括一個(gè)或者多個(gè)探針(圖1中沒(méi)有顯示)，當(dāng)至少一個(gè)探針接觸內(nèi)壁16的時(shí)候，可以采集探針的回位力和/或相對(duì)于醫(yī)療器械10的軸線的角度變化。此類探針作用于內(nèi)壁16的力明顯小于使用常見(jiàn)醫(yī)療器械10的常見(jiàn)方法所施加的力。
[0029]傳感裝置12(如圖1中所示)特別適宜包括聲譜傳感器，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員均熟悉的回聲探測(cè)儀或者IVUS(“血管內(nèi)超聲”)傳感器。這種情況下例如可以通過(guò)測(cè)量傳播時(shí)間和/或者放大多普勒效應(yīng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)集18和確定空腔體14的內(nèi)部伸展20。
[0030]將傳感裝置12的數(shù)據(jù)集18提供給控制裝置22，例如提供給控制器或者計(jì)算機(jī)終端的微控制器(方法步驟SI)?？刂蒲b置與醫(yī)療器械12可以經(jīng)過(guò)例如為WLAN的無(wú)