用于导管和其他用途的输入和铰接系统技术方案

用户界面设备、系统和方法可被用于选择性地使导管主体、导丝、可转向套管针和在使用期间插入患者内的其他柔性结构弯曲，改变其弯曲特性，和/或改变其长度。任选地，壳体被耦合到导管的近端，并且由系统用户的手进行的壳体的移动被感测并且被用作用于导管的铰接的移动命令。替代地，可以将传感器耦合到在患者外部挠曲的细长柔性主体，以便改变患者内导管的弯曲。促进通过手动操纵和动力铰接的组合生成的移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于导管和其他用途的输入和铰接系统关联申请的交叉引用本申请要求来自以下共同转让的美国临时专利申请的优先权权益：2015年12月4日提交的题为“用于导管和其他用途的输入和铰接系统(InputandArticulationSystemforCathetersandOtherUses)”的美国临时专利申请号62/263,231(代理人案号097805-000200US-0966468)；和2016年4月22日提交的题为“用于导管和其他用途的输入和铰接系统(InputandArticulationSystemforCathetersandOtherUses)”的美国临时专利申请号62/326,551(代理人案号097805-000210US-0970624)；以上美国临时专利申请的全部公开内容通过引用整体结合在此。本申请的主题也大体上涉及以下美国专利申请的主题：2016年3月25日提交的题为“用于导管和其他用途的铰接系统、设备和方法(ArticulationSystem,Devices,andMethodsforCathetersandOtherUses)”的美国专利申请号15/081,026(代理人案号097805-000130US-0970623)；该美国专利申请的全部公开内容通过引用整体结合在此。专利
总体而言，本专利技术提供了改进的医学设备、系统和方法，包括用于导管主体、导丝(guidewires)等的选择性弯曲、改变导管主体、导丝等的弯曲特性和/或改变导管主体、导丝等的长度的改进的输入结构、系统和方法。本专利技术特别良好地适合于导管系统，该导管系统涉及在患者内的导管的手动操纵和导管的动力铰接两者，并且可以促进包括在两者之间交替的程序。在具有拥有流体驱动囊阵列的系统的示例性实施例中，本专利技术可以被包括在用于铰接的铰接结构、系统和方法中，或者与用于铰接的铰接结构、系统和方法一起使用，该流体驱动囊阵列可以帮助使沿着身体管腔延伸的导管、导丝或其他细长柔性结构成形、转向或前进。本专利技术的
技术介绍
诊断和医治(treat)疾病通常涉及进入人体的内部组织。一旦已经进入组织，医疗技术就提供广泛范围的诊断工具来评估组织并标识病变或疾病状态。类似地，已经开发了许多治疗工具，它们可以帮助外科医生与疾病状态所关联的组织相互作用、重建组织、向组织递送药物或移除组织，以便改善患者的健康和生活质量。不幸的是，进入适当的内部组织并且使工具与内部组织对齐以便进行评估或医治(treatment)可能对医师来说是一个重大挑战，可能对患者造成严重的疼痛，并且可能(至少在短期内)严重损害患者的健康。开放性手术通常是进入内部组织的最直接的方法。开放性手术可以通过以下方式来提供这种进入：切割上覆组织并使其移位，以便允许外科医生手动地与身体的目标内部组织结构相互作用。这种标准方法通常利用简单的手持工具，诸如解剖刀、夹具、缝合线等。对于许多情况，开放性手术仍然是优选的方法。尽管开放性手术技术已经非常成功，但是它们可能对附属组织造成显著的创伤，并且这种创伤中的许多创伤与进入待医治的组织相关联。为了帮助避免与开放性手术相关联的创伤，已经开发了许多微创手术进入和医治技术。许多微创技术涉及通常通过大腿、颈部或手臂的皮肤进入脉管系统。然后，一个或多个细长柔性导管结构可以沿着贯穿身体及其器官延伸的血管管腔的网络前进。虽然一般限制对患者的创伤，但是基于导管的腔内治疗通常依赖于许多专门的导管操纵技术以便安全且准确地进入目标区域，以便将特定的基于导管的工具定位成与特定的目标组织对齐，和/或以便激活或使用所述工具。实际上，在概念上相对简单的一些腔内技术在实践中可能是非常具挑战性的(或甚至是不可能的)(取决于特定患者的解剖结构和特定医师的技能)。更具体地，可以将柔性导丝和/或导管前进穿过弯曲分支的身体管腔网络比作推动绳索。当柔性细长主体围绕第一曲线然后围绕另一曲线并且穿过一系列分支交叉点前进时，导管/组织力、弹性能量储存(通过组织和细长主体)以及运动相互作用可能变得更复杂且不可预测，并且对导管的远端的旋转和轴向位置的控制可能变得更具挑战性且不太精确。因此，将这些细长柔性设备与期望的管腔路径和目标组织准确地对齐可能是一个重大挑战。可以采用多种机构来在一个或多个侧向方向上使导丝或导管的尖端转向或可变地改变其偏转，以便促进腔内技术和其他微创技术。牵引线可能是最常见的导管尖端偏转结构，并且通过例如可控地减小在沿着导管或线的端部附近的螺旋盘管、编织物或切割海波管的一侧的环之间的间距，可以很好地用于许多导管系统。通常期望在相反的方向上(一般通过包括相反的牵引线)并且在许多情况下沿着两个正交的侧向轴线(使得一些设备中包括三根或四条牵引线)来提供正偏转。在单个设备中期望另外的转向能力的情况下，还可以包括更多的牵引线。已经提出并构建了具有数十根牵引线的复杂且专门的导管系统，并且在一些情况下，每个牵引线由附接到近端的专用电机铰接。还提出了替代的铰接系统，包括电致动形状记忆合金结构、压电致动、相变致动等。随着可转向系统的能力的提高，应当继续扩大可以使用这些技术的治疗范围。不幸的是，由于用于导管的铰接系统变得更复杂，维持对这些柔性主体的准确控制可能变得越来越具挑战性。例如，穿过弯曲的柔性导管的牵引线通常围绕导管内的表面上的弯曲部滑动，其中滑动相互作用不仅围绕由用户有意命令的弯曲部延伸，而且还围绕由导管周围的组织施加的弯曲部延伸。牵引线系统的滞后和摩擦力可能随着这种滑动相互作用以及弯曲部的不同总体构型而显著变化，使得可能难以预测和控制铰接系统的响应。此外，更复杂的牵引线系统可能会增加另外的挑战。尽管相反的牵引线可以各自被用于使导管在相反的方向上从大致笔直的配置弯曲，但是一起使用两者的尝试—同时沿着所述区段的组织正在未知的方向上施加未知的力—可能导致广泛地不一致的结果。因此，可能有益的是：提供更准确的小且精确的运动，改善延迟时间，和/或提供在已知导管牵引线系统上的改进的运动传输，以避免损害如外科医生经历的在导管和其他细长柔性工具的输入与输出之间的协调性。与基于导管的治疗一起，已经开发了许多另外的微创手术技术来帮助医治内部组织，同时避免与开放性手术相关联的至少一些创伤。这些技术中最令人印象深刻的是机器人手术。机器人手术通常涉及将细长刚性轴的一端插入患者内，并且利用计算机控制的机器人连杆来移动另一端，以使得所述轴围绕微创开口枢转。手术工具可以安装在这些轴的远端，使得它们在体内移动，并且外科医生可以通过参照来自相同工作空间内由相机捕获的图像移动输入设备来远程定位和操纵这些工具，从而允许精确地成比例的微观手术。还提出了替代的机器人系统，用于从患者外部操纵柔性导管主体的近端，以便定位远侧医治工具。提供自动导管控制的这些尝试已经遇到了挑战，这些挑战可能部分地是因为使用沿着弯曲身体管腔延伸的牵引线，难以在柔性细长主体的远端提供准确的控制。更进一步的替代的导管控制系统使用在患者的身体外部的盘管来施加大的磁场，以便将导管引导到患者的心脏内，并且最近的提议寻求结合磁性和机器人导管控制技术。除了已知的机器人操纵器和导管铰接系统的技术挑战(以及其中涉及的大的资本设备投资)之外，这些系统的用户界面通常是大型、复杂且昂贵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由具有手的用户使用的导管铰接系统，所述导管铰接系统包括：细长导管主体，所述细长导管主体具有近侧部分和远侧部分，在所述近侧部分和所述远侧部分之间具有轴线，所述导管主体的所述远侧部分被配置成用于通过开口插入患者体内；多个致动器，所述多个致动器可操作地与所述导管主体的所述远侧部分耦合；壳体，所述壳体能与所述导管主体的所述近侧部分耦合并且被配置成用于用所述用户的手支撑；传感器系统，所述传感器系统被安装到所述壳体，所述传感器系统包括加速度计和/或陀螺仪并且被配置为测量所述壳体在多个自由度上的移动，以便接收来自支撑所述壳体的手的移动命令；和处理器，所述处理器将所述传感器耦合到所述致动器，使得所述导管主体的所述远侧部分响应于所述移动命令而移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 US 62/263,231;2016.04.22 US 62/326,5511.一种用于由具有手的用户使用的导管铰接系统，所述导管铰接系统包括：细长导管主体，所述细长导管主体具有近侧部分和远侧部分，在所述近侧部分和所述远侧部分之间具有轴线，所述导管主体的所述远侧部分被配置成用于通过开口插入患者体内；多个致动器，所述多个致动器可操作地与所述导管主体的所述远侧部分耦合；壳体，所述壳体能与所述导管主体的所述近侧部分耦合并且被配置成用于用所述用户的手支撑；传感器系统，所述传感器系统被安装到所述壳体，所述传感器系统包括加速度计和/或陀螺仪并且被配置为测量所述壳体在多个自由度上的移动，以便接收来自支撑所述壳体的手的移动命令；和处理器，所述处理器将所述传感器耦合到所述致动器，使得所述导管主体的所述远侧部分响应于所述移动命令而移动。2.根据权利要求1所述的导管铰接系统，其中所述壳体包含电池并且与所述导管主体的所述近侧部分无线地耦合，并且其中所述传感器测量所述壳体在三个或更多个自由度上的移动。3.根据权利要求2所述的导管铰接系统，其中至少二维输入设备被安装到所述壳体，所述处理器被配置为响应于由所述至少二维输入接收到的输入以至少两个附加的自由度移动所述导管主体的所述远侧部分。4.一种用于由具有手的用户使用以便医治或诊断患者的导管铰接系统，所述导管铰接系统包括：细长导管主体，所述细长导管主体具有近侧部分和远侧部分，在所述近侧部分和所述远侧部分之间具有轴线，所述导管主体的所述远侧部分被配置成用于通过开口插入患者体内；多个致动器，所述多个致动器可操作地与所述导管主体的所述远侧部分耦合；输入端，所述输入端被配置成促进通过所述用户的手朝向与所述导管主体的插入的远侧部分和/或与患者的对齐的重新取向；传感器，所述传感器被耦合到所述输入端以接收具有命令取向的移动命令；以及处理器，所述处理器被配置成用于将所述传感器耦合到所述致动器，使得在使用期间，所述导管主体的所述远侧部分响应于所述移动命令而移动，其中导管移动具有与基于所重新取向的输入端的所述命令取向对应的移动取向。5.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述远侧部分在三个自由度或更多个自由度上是可铰接的，其中所述移动命令包括三维移动命令，所述三维移动命令包括位置改变或取向改变或两者，并且其中所述处理器基于所述输入端的所述对齐确定多个驱动信号，使得所述移动取向与所述命令取向对齐。6.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述传感器包括加速度计，陀螺仪、惯性测量单元、图像捕获设备和/或柔性体形状传感器，所述移动命令包括包含所述传感器的壳体的移动。7.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述传感器包括至少2D加速度计和/或至少2D陀螺仪，所述移动命令包括所述主体在至少两个自由度上的倾斜。8.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述传感器包括至少2D加速度计、图像捕获设备和/或柔性形状体传感器，所述移动命令包括在至少两个自由度上平移所述主体。9.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述输入端被配置成由所述用户的手在6个自由度上移动，其中所述传感器接收在6个自由度上的所述移动命令。10.根据权利要求4所述的导管铰接系统，进一步包括耦合到所述处理器的离合器输入端，所述处理器被配置为当所述离合器输入端被致动时，响应于所述输入主体的移动而引起所述导管的所述远侧部分的移动，以及当所述离合器输入端未被致动时，响应于所述输入端的移动而抑制所述导管的所述远侧部分的命令的移动。11.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述输入端包括安装到输入主体的至少二维的输入部件。12.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述处理器被配置成响应于输入主体围绕第二耦合位置的移动而引起所述导管主体的所述远侧部分围绕沿所述轴线的第一耦合位置的对齐的移动，使得所述用户感知到所述耦合位置对应。13.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述导管的所述远侧部分包括可铰接区段和所述可铰接区段的远侧的治疗或诊断工具，并且其中所述第一耦合位置被设置在所述可铰接区段的远侧。14.根据权利要求4所述的导管铰接系统，其中所述输入端具有轴线并且进一步包括与所述处理器耦合的旋转对齐输入端，所述处理器被配置成响应于由所述对齐输入端接收到的对齐命令，改变围绕所述导管的所述轴线的第一侧向取向的旋转对齐，以便与围绕所述输入端的所述轴线的第二侧向取向对应。15.根据权利要求14所述的导管铰接系统，其中所述输入主体沿着所述输入主体的所述轴线是细长的，具有近侧部分和与所述近侧部分区分的远侧部分，并且其中所述导管主体的所述远侧部分当在远程成像系统上被显示时具有有着在视觉上可标识的远端的细长图像，以便促进通过所述用户将所述输入主体与所述远侧部分的所述图像手动旋转对齐。16.一种用于由具有手的用户使用的导管系统，所述导管铰接系统包括：细长导管主体，所述细长导管主体具有近侧部分和远侧部分，在所述近侧部分和所述远侧部分之间具有轴线，所述导管主体的所述远侧部分被配置成用于通过开口插入患者体内；壳体，所述壳体能与所述导管主体的所述近侧部分耦合并且被配置为当所述导管主体的所述近侧部分被耦合到所述壳体时由所述用户的手操纵以便在所述患者体内移动所述远侧部分；驱动系统，所述驱动系统包含在所述壳体和所述导管主体内；以及处理器，所述处理器耦合所述驱动系统，使得所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·巴利什，K·P·拉比，
申请(专利权)人：项目莫里股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US