具有不同柔性的导引器和工具的系统技术方案

具有诸如肺导管的柔性导引器管的自动医疗系统能够记录目标结构中的导引器管的形状。如果形状包括比用于工具(例如活检针)的插入或移除的最尖锐允许弯曲还尖锐的弯曲，则控制系统能够找到尖锐的弯曲的任何部位，并自动地将导引器管缩回到与尖锐的弯曲相关联的部位。当尖端后退到该部位时，针能够被插入到导管中或从导管移除。控制系统能够使导管在导引器管的目标结构和缩回结构之间自动地移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不同柔性的导引器和工具的系统相关申请本专利申请要求于2014年9月9日提交的名称为“SYSTEMWITHGUIDESANDTOOLSOFDIFFERENTFLEXIBILITY(具有不同柔性的导引器和工具的系统)”的美国临时专利申请62/048,210的申请日的优先权和权益，该临时专利申请通过引用以其全文并入本文。
技术介绍
许多类型的微创医疗程序涉及将导引器管插入至目标部位，然后通过导引器管插入和移除一个或更多个工具。在一些程序中，导引器管可以是足够柔性的以顺应自然管腔，但是工具或工具的一部分可能不像导引器管一样柔软。因此，工具的插入或移除可能是困难的。例如，在肺活检器械远端的活检针可以比用于导引该肺活检器械的肺导管更硬。在肺活检期间，顺应分支气道的肺导管可以弯曲到极限角度以到达目标结节(nodule)，但是活检针可能难以推进或插入通过导管中的尖锐的弯曲。特别地，当活检针被插入通过导管时，医生可以施加旨在使针沿导管中的工具管腔滑动的插入力，并且随着针被插入，工具管腔的壁可以施加力，该力使活检针偏转或甚至使活检针弯曲。然而，针与工具管腔的壁的相互作用引起摩擦力并且可以引起针戳进导管，使得工具的插入困难。此外，过大的插入力可以损坏活检针或导管。类似地，当从回旋的导引器管中移除工具时，在不施加潜在的破坏力的情况下，工具的坚硬的部分可能难以通过尖锐的弯曲被拔出。因此期望用于从柔性导引器管有效的插入和移除工具的系统和方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，自动控制的医疗系统能够确定并记录目标结构(targetconfiguration)中的导引器管的形状。如果目标结构中的柔性导引器管的形状包括具有比预定的最小曲率半径更尖锐的曲率半径的一个或更多个弯曲，或者如果目标结构在其他方面不适合用于工具的插入/移除，则用于工具的控制系统能够通知用户激活或能够自动地激活工具插入/移除模式。在工具插入/移除模式中，控制系统识别适合用于工具的插入或移除的导引器管的结构。这种插入/移除结构可以是(例如)一种结构，在这种结构中导引器管的远端被拉回到沿着目标结构并且与具有小于最小允许半径的曲率半径的最近的弯曲相关联的部位。当处于工具插入/移除模式时，控制系统能够基本上沿着记录的形状自动地缩回导引器管的远侧尖端直到导引器管处于插入/移除结构。然后能够插入或移除该工具，而不需要过度力或破坏力。然后，控制系统能够沿着记录的形状自动地将导引器管(例如，包含插入的工具的导引器管)返回到目标结构。为了导引器管从插入/移除结构返回到目标结构，工具的较硬部分(例如，活检器械中的针)可以在导引器管的可操控区段内，使得可操控区段可以根据需要使工具弯曲或挠曲以自动回溯记录的形状并将导引器管返回到目标结构。工具的移除能够是相反的插入过程。特别地，包含工具的导引器管可以从目标结构缩回到插入/移除结构，其中能够移除工具而不需要过大的力。因此，能够在使用之前插入工具，并且在使用之后移除或更换工具而不会损坏工具或导引器管，而不需要大的插入/移除力，并且不需要医疗人员手动地在目标结构和插入/移除结构之间重复地导航导引器管。一个具体实施例是包括具有可操控远侧尖端的导引器管、驱动系统和控制逻辑的医疗系统。驱动系统可以控制导引器管的远侧尖端的俯仰和偏转，控制导引器管的远侧部分的形状，和/或控制导引器管沿插入方向的运动。控制逻辑操作驱动系统，并且可以包括形状分析模块和运动模块。例如，形状分析模块可以识别导引器管的目标结构中的弯曲，该弯曲太尖锐而使得工具不能容易地穿过，并且运动模块可以控制驱动系统以用于导引器管在目标结构和插入/移除结构之间的自动运动，其可以对应于导引器管的远侧尖端处于与对于工具过于尖锐以至于不能横穿的弯曲相关联的部位。附图说明图1图示说明了失败的试图通过具有尖锐的弯曲的肺导管部署(deploy)活检针。图2是包括肺导管的医疗系统的一个实施方式的框图。图3A和图3B示出了柔性器械的远侧尖端的替代的实施方式。图4是用于通过柔性导引器管部署工具的示例过程的流程图。图5A示出了部署到目标结构的空导引器管。图5B图示说明了空导引器管从图5A的目标结构到插入或移除结构的缩回。图5C图示说明了在图5B的插入或移除结构中已经插入工具后的导引器管。图5D图示说明了包含工具的导引器管在图5C的插入或移除结构和图5A的目标结构之间的导航。图5E图示说明了在导引器管返回到目标结构之后被进一步插入以用于医疗程序的工具。图6是用于从柔性导引器管移除工具的示例过程的流程图。附图图示说明了用于说明的目的而不是本专利技术本身的示例。在不同图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项目。具体实施方式许多微创医疗程序涉及将导引器管插入至目标部位，然后通过导引器管插入和移除一个或更多个工具。在这些程序中的一些中，导引器管是足够柔性的以顺应自然管腔，并将导引器管的远侧尖端以目标取向定位在目标部位。在被操控到其目标位置之后的导引器管具有本文称为的目标结构，并且在目标结构中，导引器管可以具有符合自然管腔的形状的形状，而没有或具有最小的扭曲。将导引器管操控至目标结构通常是可需要医生的时间和注意力的过程。例如，医生可以使用控制设备(例如，操纵杆)来控制导引器管的可操控部分，并且可以基于来自导引器管的远侧尖端的视角的或来自外部成像或感测设备的视角的视频图像来选择用于导引器管的插入的路径。一旦导引器管处于目标结构中，医生可以尝试通过导引器管插入工具，直到工具的远侧尖端从导引器管的远端延伸，其中工具可以用于医疗程序例如采集身体组织样品。然而，目标结构中的导引器管的形状可能是这样的，在不影响或甚至冒着损坏工具、导引器管或患者的风险的情况下，使得工具的插入是困难的或不可能的。图1图示说明了其中导引器管是通过气道120被部署到目标结构的肺导管110的情况，在目标结构中导管110的远侧尖端指向结节122。导管110可以是柔性导引器管，该柔性导引器管具有用于引导诸如活检针130或其他医疗探针的工具的至少一个工具管腔。导管110可以特别地是可操纵的装置，例如具有能够控制导管110的远侧尖端114的俯仰和偏转的致动的远侧区段112。远侧区段112可以例如通过拉动沿着导管110的长度从远侧区段112延伸到驱动机构(未示出)的缆线或筋束(未示出)被控制。导管110还可以是使用计算机控制系统可操控的，计算机控制系统操作驱动系统以控制尖端114的俯仰和偏转、远侧区段112的形状、或通过气道120插入的导管110的长度。用户(例如医生)可以通过首先将尖端114引入到患者的支气管系统来部署肺导管110。在一个实施方式中，活检器械130在导管110的初始部署过程中不在导管110中。例如，可移除的相机系统(未示出)可以在导管110的初始部署过程中被插入到导管110的主管腔或工具管腔中。替代地，导管110可以包括使主管腔可用于工具(例如活检针130)的永久性视觉系统(未示出)。在任一情况下，用户(例如医生)能够通过提供尖端114的视角的视觉系统观察支气管系统，或者能够使用外部传感器系统来识别远侧尖端114相对于气道120的部位。然后，用户能够操纵主控制器(例如操纵杆)以控制远侧尖端114的俯仰和偏转以及导管110沿着插入轴线的运动，并且以这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：柔性导引器管；驱动系统，所述驱动系统耦接到所述柔性导引器管并且被配置为移动所述柔性导引器管的至少一部分；以及控制逻辑，所述控制逻辑操作所述驱动系统，其中所述控制逻辑包括：形状分析模块，所述形状分析模块被配置为在所述柔性导引器管的第一结构中识别所述柔性导引器管的被配置为插入通过所述柔性导引器管的工具不能横穿的一个或更多个区段；以及运动模块，所述运动模块被配置为命令所述驱动系统将所述柔性导引器管移动到第二结构，其中所述第二结构不包括所述工具不能横穿的所述柔性导引器管的所述一个或更多个区段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.09 US 62/048,2101.一种系统，其包括：柔性导引器管；驱动系统，所述驱动系统耦接到所述柔性导引器管并且被配置为移动所述柔性导引器管的至少一部分；以及控制逻辑，所述控制逻辑操作所述驱动系统，其中所述控制逻辑包括：形状分析模块，所述形状分析模块被配置为在所述柔性导引器管的第一结构中识别所述柔性导引器管的被配置为插入通过所述柔性导引器管的工具不能横穿的一个或更多个区段；以及运动模块，所述运动模块被配置为命令所述驱动系统将所述柔性导引器管移动到第二结构，其中所述第二结构不包括所述工具不能横穿的所述柔性导引器管的所述一个或更多个区段。2.根据权利要求1所述的系统，其中识别所述柔性导引器管的所述工具不能横穿的一个或更多个区段包括确定区段是否具有小于阈值曲率半径的曲率半径。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述柔性导引器管包括肺导管，并且所述工具包括活检针。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述工具包括具有大于所述柔性导引器管的最小允许曲率半径的最小允许曲率半径的部分。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述运动模块包括缩回模块，所述缩回模块被配置为将所述柔性导引器管从所述第一结构自动地移动到所述第二结构。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述运动模块包括返回模块，所述返回模块被配置为将所述柔性导引器管从所述第二结构自动地移动到所述第一结构。7.一种方法，其包括：识别柔性导引器管的第一结构的一个或更多个问题区段，所述一个或更多个问题区段中的每一个均对应于所述柔性导引器管的一部分，当所述柔性导引器管处于所述第一结构时，被配置成通过所述柔性导引器管被接收的工具将难以横穿所述柔性导引器管的所述一部...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·W·澳，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US