超声探针制造技术

一种探针(100)包括具有指示器显示器(112)的手柄组件(102)和从所述手柄组件(102)向远侧延伸并在远端具有非成像超声设备的硬线组件(120)。所述探针包括电路组件，其具有脉冲发生器(130)、传输/接收芯片(132)、带通滤波器(134)、微分放大器(136)、ADC(138)和MCU(140)中的一个或多个，并可以操作用于控制所述超声设备的运行并接收和分析来自所述超声设备的数据，从而便于植入设备，例如导管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声探针政府许可声明本专利技术在由美国陆军医学研究与装备司令部授予的W81XWH-11-2-0109政府支持下做出。政府具有本专利技术中的特定权利。技术背景加长的构件或设备，例如针、支架、导管等，在现代医学中出于各种目的而广泛使用。例如，这种加长设备用于药物运输、活组织检查、组织的机械处理、阻塞的去除或缓解、减压等。通常这些设备的精确定位是实现预期效果的关键。然而，在三维人体中精确地瞄准和贯穿(intersect)特定的内部位置是一个挑战性的尝试。设备的放置经常由手工实施。医生依靠外部标志，解剖学知识，经验和技巧来精确地放置设备。近来，医学成像技术的发展，例如计算的X线断层扫描成像，磁共振成像和超声成像，提供了导管在特定人体部位进行图像引导放置的一定能力。在特殊情况下，在导管放置期间可以获得实时医学成像。在其他情况下，可以获得预先获取的图像作为导管放置的引导。尽管图像引导的导管放置是有效的，医学成像系统通常不能稳定地获得，尤其是在急诊处理期间。购买和运行现代医学成像设备是昂贵的，需要时间组装，并且通常是固定的或最多是半便携式的。这些成像系统通常需要大量的训练和专业技能来操作。特别地，这些成像系统经常不能在重症监护室，急救室或院前设置中获得。然而，即使能够得到一个实时成像系统，该成像系统需要外科医生一边看着监视器而不是看着探针本身来定向探针，从而进一步使设备的精确放置复杂化。另外，在同时使用时，一些这种系统需要两个人来实施组合的成像/导管插入程序，仅仅因为通常需要两只手来引导所述探针，并且最少需要一只手来操作所述实时成像系统。从导管的精确放置技术的改进中获益的医疗程序的例子是脑室切开术，或者脑室外引流(EVD)的放置。在人的大脑中，脑室系统包括一组产生和包含脑脊液(CSF)的脑室或内部空间。脑室与小流道(例如，孔)互相连接，所述系统与脊髓的髓管流体连接。CSF从侧脑室流出，通过第三和第四脑室，然后流入脊髓的中心髓管或蛛网膜下隙。如果流道阻塞了，例如由于感染等，脑室系统中的压力会升高，这会导致损伤，例如脑积水。EVD是一个用于神经外科的导管，其在CSF的正常流动被阻塞时用于缓解升高的颅内压。EVD导管被放置在一个外科医生用于将所述导管植入病人大脑的硬导线或探针上。在头骨切一个小口，然后所述EVD导管通过大脑硬脑膜插入大脑内部，直到它进入目标脑室。徒手放置所述EVD导管需要神经外科医生估计目标脑室的三维定位，通常在外部解剖学标志的基础上。脑室通常只有约1cm宽，可能位于5cm或以上的深度。一旦估计了目标脑室的位置，所述EVD导管通过大脑推进到目标脑室。徒手方法不提供任何把外表上不明显的病人解剖结构中潜在的不规则考虑在内的手段。例如颅内病变、遗传变异等因素也会影响目标脑室的定位。可以理解的是，徒手放置EVD导管具有较高的失败率，经常需要医生做多种尝试，从而导致通过大脑组织一次以上来完成所述EVD导管的必要放置。在一个回顾性研究中，Toma等人(2009，神经外科65：1197)证明在插入脑室腹腔分流术的设置中，65％的导管放置以放置在目标脑室外告终，其中的几乎一半需要修正和重新插入。与EVD导管错位关联的可能并发症可包括脑内出血，中风，相邻大脑结构的损伤，还需要再次手术来替换错位的导管。据报导，当需要多次EVD放置尝试时，还伴随更高的感染率。插管术是一种相对常见的手术，除了EVD，其应用包括脑室腹腔分流安置，中央静脉导管安置，血液透析，硬膜外麻醉，腰椎穿刺术等。需要低成本、易操作和可携带的设备和方法来为医务人员提供引导以便于通过组织把加长的构件，例如针、支架、导管，插入体内。
技术实现思路
本
技术实现思路
用于以简单形式介绍观点的选择，其在下面的具体实施方式部分会进一步描述。本
技术实现思路
并不试图确定所要求保护主题的关键特征，也不试图用于帮助确定所要求保护主题的范围。一种用于医疗程序的探针，例如用于向人体中的内部位置引导导管、针或其它工具，包括指示器，和具有固定于其上的非成像超声设备的加长构件。所述非成像超声设备配置成在对准所述加长构件的轴的方向生成超声波，并接收散射或反射的超声波，利用微处理器分析所述超声波来检测内部特征，例如组织-流体界面。所述指示器被选择性地启动以向外科医生提供所述探针在预期对准的反馈。在一个实施例中，所述指示器包括显示器，其在检测到预期对准时指示第一状态提示，在没检测到预期对准时指示第二状态提示。所述指示器可以是例如视觉的、听觉的和/或触觉的，并且可以配置成提供关于朝向预期对准转动的方向和/或到所述内部特征的计算距离的反馈。在一个实施例中，所述超声设备具有单个换能器，其配置成选择性地运行从而在传输模式生成超声脉冲，在接收模式检测散射的超声波。在另一个实施例中，所述超声设备包括多个超声换能器，例如少于十个的换能器，其可以布置在公平面的阵列内，可以由单晶体形成。在一个实施例中，所述探针进一步包括脉冲发生器、传输/接收芯片、滤波器和与所述微处理器安装在一起的模数转换器(ADC)，从而形成电路组件，所述电路组件可以操作用以分析检测到的超声波。例如，所述电路组件可以无线连接到所述超声设备，或者可以与延伸穿过所述加长构件的电缆连接。在一个实施例中，所述探针包括手柄外壳，其容纳所述指示器和电路组件，所述探针进一步包括容纳在所述手柄外壳内的电源。所述探针可以是整体一次性的，部分一次性的，或者可重复利用的。在另一个实施例中，所述探针包括外部控制单元，其容纳所述微处理器、脉冲发生器、传输/接收芯片、滤波器和ADC，并无线或利用电缆连接到所述探针超声设备和指示器。所述系统的探针部分可以是一次性的，且所述外部控制单元可以重复利用。在一个实施例中，所述探针包括配置成可滑动地接收所述探针加长构件的加长导管，可以是例如鱼嘴导管或在远端具有声透镜的导管。在一个实施例中，所述指示器直接设置在所述加长构件的近端并垂直于所述加长构件定向，这样外科医生在使用所述探针时可以直接看到所述指示器、加长构件和人体。一种用于植入导管或相似设备的系统，包括探针、附接到所述探针的远端且配置成在振幅(一维)模式下操作的超声设备、附接到所述探针的近端的指示器以及包含微处理器、脉冲发生器、传输/接收芯片、带通滤波器和ADC的电路组件。所述电路组件配置成控制所述超声设备，接收并分析来自所述超声设备的数据，并控制所述指示器的状态。所述超声设备可以是单个换能器，或在共平面布置内定向的多个换能器的阵列，可以由单晶体形成。所述指示器配置成为使用者提供指示所述探针的预期对准的反馈。在一个实施例中，所述超声设备通过延伸穿过所述探针的电缆连接到所述电路组件。在另一个实施例中，所述超声设备与所述电路组件无线连接。在另一个实施例中，所述指示器远离所述探针，并无线或通过电缆连接到所述探针和超声设备。所述指示器可以提供视觉提示、声觉提示和/或触觉提示。在一个实施例中，所述系统进一步包括加长导管，其可滑动地接收所述探针，具有开口的远端或者包括声窗或透镜的远端。在一个实施例中，所述指示器直接设置在所述探针上方。所述系统可以是一次性的，部分一次性的或者可以重复利用的。一种用于朝着目标内部流体-组织边界引导探针的方法，包括在所述组织的外表面定位探针，所述探针在其远端具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于医疗程序的探针，包括：指示器，其配置成选择性地启动第一状态提示以指示所述探针的预期对准；加长构件；固定到所述加长构件的远端的非成像超声设备，其中所述非成像超声设备配置成在纵轴向对准所述加长构件的方向上选择性地生成超声波，并检测散射的超声波；微处理器，其可操作地连接到所述非成像超声设备，并且配置成控制超声波的选择性传输以及处理所检测到的散射的超声波从而检测内部组织‑流体边界；其中，所述微处理器被可操作地连接到所述指示器，并且所述微处理器使得所述指示器在所述加长构件处于预期对准时指示所述第一状态提示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.08 US 61/568,490;2012.04.04 US 61/620,335;1.一种用于医疗程序的探针，包括：指示器，其配置成选择性地启动第一状态提示以指示所述探针的预期对准；加长构件；固定到所述加长构件的远端的非成像超声设备，其中所述非成像超声设备配置成在纵轴向对准所述加长构件的方向上选择性地生成超声波，并检测散射的超声波；微处理器，其可操作地连接到所述非成像超声设备，并且配置成控制超声波的选择性传输以及处理所检测到的散射的超声波从而检测内部组织-流体边界；以及加长导管，其被配置成可滑动地接收所述加长构件和所述超声设备；其中，所述微处理器被可操作地连接到所述指示器，并且所述微处理器使得所述指示器在所述加长构件处于预期对准时指示所述第一状态提示。2.如权利要求1所述的探针，其中所述微处理器检测到所述加长构件与所述内部组织-流体边界对准。3.如权利要求1所述的探针，其中所述指示器附接到所述加长构件的近端。4.如权利要求1所述的探针，其中所述指示器配置成选择性地指示第二状态提示，所述第二状态提示指示所述探针的非预期对准。5.如权利要求4所述的探针，其中所述第二状态提示包括用于指示朝所述预期对准转动所述探针的方向的标记。6.如权利要求1所述的探针，其中所述第一状态提示还指示与所述内部组织-流体边界的距离。7.如权利要求1所述的探针，其中所述加长构件包括刚性的加长构件、柔性的加长构件、导线、套管、针、弯曲的加长构件或直的加长构件。8.如权利要求1所述的探针，其中所述非成像超声设备包括配置成选择性地在传输模式和接收模式下运行的单个超声换能器，其中所述超声换能器在传输模式下生成超声波，在接收模式下检测超声波。9.如权利要求1所述的探针，其中所述超声设备包括多个超声换能器，所述多个超声换能器包括少于10个的换能器。10.如权利要求9所述的探针，其中所述多个超声换能器被设置在阵列中，其中所有换能器的远端面是共面的。11.如权利要求9所述的探针，其中所述多个超声换能器由单晶体形成。12.如权利要求1所述的探针，进一步包括电路组件，所述电路组件包括脉冲发生器、传输/接收芯片、带通滤波器和与所述微处理器安装在一起的模数转换器，所述电路组件可操作用于控制所述超声设备的运行并分析检测到的超声波。13.如权利要求12所述的探针，进一步包括电缆，其穿过所述加长构件，从所述超声设备延伸到所述电路组件从而可操作地连接所述超声设备和所述电路组件。14.如权利要求12所述的探针，进一步包括形成为外壳的手柄，其容纳所述指示器并固定地附接到所述加长构件。15.如权利要求14所述的探针，其中所述手柄包围所述电路组件并进一步包括可操作地连接到所述电路组件的电源。16.如权利要求1所述的探针，进一步包括外部控制单元，其容纳所述微处理器并进一步包括电路组件，所述电路组件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·摩纳德，S·R·布朗德，R·莫丝，B·迈克纳格希，N·科尔森，
申请(专利权)人：华盛顿大学商业中心，
类型：发明
国别省市：美国;US