成像探头在医疗程序期间的操纵制造技术

一种用于在医疗程序期间使用的成像探头操纵器包括具有配置为附接至成像探头的连接器的第一操纵器连杆机构、在第一接合部处联接至第一操纵器连杆机构的第二操纵器连杆机构、在第二接合部处联接至第一操纵器连杆机构或第二操纵器连杆机构的第三操纵器连杆机构。第一接合部或第二接合部具有自由度。成像探头操纵器包括链接至所述自由度的力控制传动装置。力控制传动部件配置为当成像探头与患者接触时维持在成像探头上的预确定的力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2012年7月27日提交的并且名称为“ROBOTIC ULTRASOUND IMAGE GUIDANCE INRADIOTHERAPY”的美国临时专利申请第61/676,429号的优先权，其以其整体通过引用并入。本申请还要求于2013年3月15日提交的并且名称为“RADIOTHERAPYTREATMENT PLANNING TECHNIQUES”的美国临时专利申请第61/799,385号的优先权，其以其整体通过引用并入。通过引用并入在本说明书中提到的所有的公布和专利申请以如同每个单个的公布或专利申请被特别地并且单个地指示为通过引用并入的相同的程度通过引用并入本文。背景外束辐射疗法(EBRT)在世界范围的所有的癌症患者中的多于一半的疾病管理中使用。EBRT递送方案(例如，立体定向体部辐射治疗(Stereotactic Body Radiation Therapy))和肿瘤检测方法(例如，分子成像)中的最新进展为使用越来越高的消融辐射剂量治疗越来越小的病变以最大化局部控制率铺平了道路。根据这些趋势，高剂量保形性(high dose conformality)对于把治愈剂量递送至目标同时避开周围的健康的结构是重要的。在束递送期间随机的和准周期性的解剖结构运动对实现这种保形性构成了基本的威胁，并且因此约束EBRT的治愈潜力。用于在束递送期间局部化腹部目标的现有的和正在出现的技术采用植入的基准标记物的追踪、外部代用品的追踪或通过磁共振图像的引导。然而，这些技术不可以使用现有的辐射递送平台提供实时的体积的非侵入的无标记的软组织图像引导能力。因此，存在改进EBRT的广泛的技术能力和临床结果的很大的机会。在配置为在辐射疗法期间成像的系统的设计中仍然有若干个关键的问题，包括：(1)以对辐射疗法工作流程的最小干涉在延长的时间内可靠地获得3D超声图像；(2)改进用于超声数据的定量解译的处理时间；以及(3)避免超声换能器的与辐射递送的干涉。本文描述的系统意图解决这些问题中的某些。公开内容的概述一般地，在一个实施方案中，一种用于在医疗程序期间使用的成像探头操纵器包括具有配置为附接至成像探头的连接器的第一操纵器连杆机构、在第一接合部处联接到第一操纵器连杆机构的第二操纵器连杆机构以及在第二接合部处联接到第一操纵器连杆机构或第二操纵器连杆机构的第三操纵器连杆机构。第一接合部或第二接合部具有自由度。成像探头操纵器包括链接至该自由度的力控制传动部件。力控制传动部件配置为当成像探头与患者接触时维持在成像探头上的预确定的力。该实施方案和其他实施方案可以包括以下的特征中的一个或多个。力控制传动部件可以是系列弹性力控制部件。系列弹性力控制部件可以包括多个弹簧。系列弹性力控制传动部件可以包括配置为通过调整多个弹簧中的每个中的张力来保持预确定的力的马达。成像探头操纵器还可以包括联接至该多个弹簧中的至少一个弹簧的位置编码器，并且马达可以响应于位置编码器的输出被操作。系列弹性力控制传动部件可以包括配置为控制该多个弹簧中的每个中的弹性的量的手动刻度盘。成像探头可以是超声探头。连接器可以配置为在成像探头操纵器在辐射疗法期间在使用中时可移除地接纳第一成像探头并且在成像探头操纵器在医疗成像程序期间在使用中时可移除地接纳第二成像探头。第一探头可以是可操作的并且第二探头可以是不可操作的。第二探头可以由实质上非金属的部件制成。操纵器连杆机构的毗邻于成像探头的至少一部分可以由实质上非金属的部件制成。操纵器连杆机构的毗邻于成像探头的至少一部分可以由低辐射吸收材料制成。成像探头操纵器还可以包括在第一接合部或第二接合部上的至少一个制动器。成像探头操纵器可以还包括与制动器联接从而检测制动器的位置信息的至少一个编码器。该编码器可以是激光编码器。该至少一个制动器可以是电磁制动器。成像探头操纵器还可以包括配置为接收并且存储关于该至少一个制动器的位置信息的控制器。电子控制器的存储器可以包括用于基于存储的位置信息操作该至少一个制动器的指令。控制器可以配置为在操纵器在医疗成像程序期间在使用中时接收位置信息，并且用于操作的控制器指令可以适合于当操纵器在基于医疗成像程序的医疗疗法期间使用时使用。一般地，在一个实施方案中，一种用于在医疗程序期间使用的成像探头操纵器包括配置为联接至成像探头的第一操纵器连杆机构；多个连杆机构和接合部，其联接至第一操纵器连杆机构，该多个连杆机构和接合部被布置为提供成像探头的至少五个移动自由度；多个制动器，其联接至接合部以锁定自由度中的至少四个；以及与每个制动器相关联的编码器；以及力传动部件。力控制传动部件配置为当成像探头与患者接触时维持在成像探头上的预确定的力。编码器配置为检测相关联的制动器的位置。该实施方案和其他实施方案可以包括以下的特征中的一个或多个。力传动部件可以配置为沿着对于与制动器相关联的自由度中的一个是冗余的轴线被致动。一般地，在一个实施方案中，一种利用来自患者的目标解剖结构的便携式成像探头的输入来计划辐射疗法的递送的方法包括：将连接至成像探头操纵器的便携式成像探头定位成使得成像探头在取得患者的目标解剖结构的图像所期望的位置中，在成像探头在期望的位置中时使用便携式成像探头对患者的目标解剖结构的一部分成像，实施患者的解剖结构的一部分的计划医疗成像扫描，以及在把便携式成像探头的存在考虑在内时计划辐射疗法递送。该实施方案和其他实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。成像探头操纵器可以具有多个接合部。定位便携式成像探头可以包括把接合部中的至少某些锁定在合适位置。方法可以包括在把接合部中的至少某些锁定在合适位置之后存储接合部的位置。实施计划医疗成像扫描的步骤可以在便携式成像探头在期望的位置中时执行。定位步骤或成像步骤可以利用用于把疗法递送至患者的目标解剖结构的辐射递送系统的几何配置的知识来确定。定位步骤或成像步骤可以利用在向患者的目标解剖结构的疗法递送期间使用的可能的辐射疗法束布置的几何配置的知识来确定。方法可以包括在辐射疗法之前利用患者的目标解剖结构的一部分的模拟的便携式探头图像来告知定位便携式探头。低剂量CT扫描可以用于模拟来自便携式探头的图像。方法可以包括在辐射疗法之前使用来自患者的目标解剖结构的一部分的成像扫描的骨骼或气体数据来告知定位便携式探头。在定位步骤中，操纵器可以锁定各种接合部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像探头操纵器，其用于在医疗程序期间使用，包括：第一操纵器连杆机构，其具有配置为附接至成像探头的连接器；第二操纵器连杆机构，其在第一接合部处联接到所述第一操纵器连杆机构；第三操纵器连杆机构，其在第二接合部处联接到所述第一操纵器连杆机构或所述第二操纵器连杆机构，其中所述第一接合部或所述第二接合部具有自由度；以及力控制传动部件，其被链接至所述自由度，其中所述力控制传动部件配置为当所述成像探头与患者接触时维持在所述成像探头上的预确定的力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.27 US 61/676,429;2013.03.15 US 61/799,3851.一种成像探头操纵器，其用于在医疗程序期间使用，包括：
第一操纵器连杆机构，其具有配置为附接至成像探头的连接器；
第二操纵器连杆机构，其在第一接合部处联接到所述第一操纵器连杆
机构；
第三操纵器连杆机构，其在第二接合部处联接到所述第一操纵器连杆
机构或所述第二操纵器连杆机构，其中所述第一接合部或所述第二接合部
具有自由度；以及
力控制传动部件，其被链接至所述自由度，
其中所述力控制传动部件配置为当所述成像探头与患者接触时维持
在所述成像探头上的预确定的力。
2.根据权利要求1所述的成像探头操纵器，其中所述力控制传动部件
是系列弹性力控制部件。
3.根据权利要求2所述的成像探头操纵器，其中所述系列弹性力控制
部件包括多个弹簧。
4.根据权利要求3所述的成像探头操纵器，其中所述系列弹性力控制
传动部件还包括配置为通过调整所述多个弹簧中的每个弹簧中的张力来
保持所述预确定的力的马达。
5.根据权利要求4所述的成像探头操纵器，还包括联接至所述多个弹
簧中的至少一个弹簧的位置编码器，其中所述马达响应于所述位置编码器
的输出进行操作。
6.根据权利要求3所述的成像探头操纵器，其中所述系列弹性力控制
传动部件还包括手动刻度盘，所述手动刻度盘配置为控制所述多个弹簧中
的每个弹簧中的弹性的量。
7.根据权利要求1所述的成像探头操纵器，其中所述成像探头是超声

\t探头。
8.根据权利要求1所述的成像探头操纵器，其中所述连接器配置为在
所述成像探头操纵器在辐射疗法期间使用时可移除地接纳第一成像探头，
并且在所述成像探头操纵器在医疗成像程序期间使用时可移除地接纳第
二成像探头。
9.根据权利要求8所述的成像探头操纵器，其中所述第一探头是可操
作的并且所述第二探头是不可操作的。
10.根据权利要求9所述的成像探头操纵器，其中所述第二探头由实
质上非金属的部件制成。
11.根据权利要求1所述的成像探头操纵器，其中所述操纵器连杆机
构的毗邻于所述成像探头的至少一部分由实质上非金属的部件制成。
12.根据权利要求1所述的成像探头，其中所述操纵器连杆机构的毗
邻于所述成像探头的至少一部分由低辐射吸收材料制成。
13.根据权利要求1所述的成像探头操纵器，还包括在所述第一接合
部或所述第二接合部上的至少一个制动器。
14.根据权利要求13所述的成像探头操纵器，还包括与所述制动器联
接从而检测所述制动器的位置信息的至少一个编码器。
15.根据权利要求14所述的成像探头操纵器，其中所述编码器是激光
编码器。
16.根据权利要求13所述的成像探头操纵器，其中所述至少一个制动
器是电磁制动器。
17.根据权利要求13所述的成像探头操纵器，还包括配置为接收并且
存储关于所述至少一个制动器的位置信息的控制器。
18.根据权利要求17所述的成像探头操纵器，其中所述电子控制器的
存储器包括基于所存储的位置信息操作所述至少一个制动器的指令。
19.根据权利要求18所述的成像探头操纵器，其中所述控制器配置为
在所述操纵器在医疗成像程序期间使用时接收位置信息，并且其中用于操

\t作的控制器指令适合于当所述操纵器在基于所述医疗成像程序的医疗疗
法期间使用时使用。
20.一种用于在医疗程序期间使用的成像探头操纵器，包括：
第一操纵器连杆机构，其配置为联接至成像探头；
多个连杆机构和接合部，其联接至所述第一操纵器连杆机构，所述多
个连杆机构和接合部被布置为提供所述成像探头的至少五个移动自由度；
多个制动器，其联接至所述接合部以锁定所述自由度中的至少四个；
以及编码器，其与每个制动器相关联，所述编码器配置为检测所关联的制
动器的位置；以及
力传动部件，其中所述力控制传动部件配置为当所述成像探头与患者
接触时维持在所述成像探头上的预确定的力。
21.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述力控制传动部
件配置为沿着对于与所述制动器相关联的自由度中的一个是冗余的轴线
致动。
22.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述力控制传动部
件是系列弹性力控制部件。
23.根据权利要求22所述的成像探头操纵器，其中所述系列弹性力控
制部件包括多个弹簧。
24.根据权利要求23所述的成像探头操纵器，其中所述系列弹性力控
制传动部件还包括配置为通过调整所述多个弹簧中的每个弹簧中的张力
来保持所述预确定的力的马达。
25.根据权利要求24所述的成像探头操纵器，还包括联接至所述多个
弹簧中的至少一个弹簧的位置编码器，其中所述马达响应于所述位置编码
器的输出进行操作。
26.根据权利要求23所述的成像探头操纵器，其中所述系列弹性力控
制传动部件还包括手动刻度盘，所述手动刻度盘配置为控制所述多个弹簧
中的每个弹簧中的弹性的量。
27.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述成像探头是超
声探头。
28.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述连接器配置为
在所述成像探头操纵器在辐射疗法期间使用时可移除地接纳第一成像探
头并且在所述成像探头操纵器在医疗成像程序期间使用时可移除地接纳
第二成像探头。
29.根据权利要求28所述的成像探头操纵器，其中所述第一探头是可
操作的并且所述第二探头是不可操作的。
30.根据权利要求29所述的成像探头操纵器，其中所述第二探头由实
质上非金属的部件制成。
31.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述操纵器连杆机
构的毗邻于所述成像探头的至少一部分由实质上非金属的部件制成。
32.根据权利要求20所述的成像探头，其中所述操纵器连杆机构的毗
邻于所述成像探头的至少一部分由低辐射吸收材料制成。
33.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述编码器是激光
编码器。
34.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，其中所述至少一个制动
器是电磁制动器。
35.根据权利要求20所述的成像探头操纵器，还包括配置为接收并且
存储关...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·S·施洛塞尔，迪米特莱·H·赫里斯托夫，J·肯尼思·索尔兹伯里，
申请(专利权)人：小利兰·斯坦福大学理事会，
类型：发明
国别省市：美国;US