无线医疗设备导航系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于将医疗设备放置到患者体内的导航系统。该系统可以包括配置为布置于患者胸部上的外部单元，该外部单元具有：辐射元件，其配置为产生第一射频(“RF”)信号；以及多个三轴传感器，其配置为接收第二RF信号。该系统还可以包括医疗设备，诸如导管。该导管可以具有：第一天线，其配置为接收第一RF信号并产生交流电流；整流器，其配置为将交流电流转换为直流电流；频率发生器，其配置为产生由多个三轴传感器接收的第二RF信号。由多个三轴传感器接收的RF信号可以用于确定导管相对于外部单元的位置。

Wireless medical equipment navigation system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线医疗设备导航系统及方法优先权文件本申请要求申请日为2017年11月08日、申请号为US62/583,315的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用明确并入本文。
本申请总体上涉及一种用于将医疗设备放置到患者脉管系统内的系统和方法，更具体地涉及布置于导管尖端内的无线医疗设备导航系统。
技术介绍
导管是一种通常具有刚性或柔性管状部分的医疗设备，其能够放置在患者的脉管系统内来检测和治疗各种健康问题。导管可以经由通向静脉、动脉或其他体内空间的开口放置到患者体内。心脏导管包括中心静脉导管(“CVC”)、经外周中心静脉置管(“PICC”)、血液透析(“HD”)导管和经腋或经锁骨下颈静脉中心置管(“JACC”)，需要将远侧尖端放置在患者脉管系统中的关键位置。出于多种原因，正确放置诸如CVC等心脏导管十分重要。例如，就输注导管而言，正确放置才能将药物靶向或针对身体的特殊区域。导管可能需要在具有特定血流速率(例如，高流速)的特定区域内充分靠近心脏定位，以确保所注入的流体充分稀释或混合。导管可能还需要布置于特定位置，以便有效又高效地发挥作用。诸如CVC等心脏导管已沿用多年，但确定和跟踪导管的尖端却存在某些问题。因此，仍需一种医疗设备导航系统，该系统允许医师在导管穿过患者脉管系统时精确监视和跟踪导管的位置，同时尽量降低可能破坏无菌区域的连接需求。
技术实现思路
本专利技术的导航系统能够在很大程度上满足上述要求，该导航系统具有用于向内置的医疗设备(诸如导管)供电并自其接收信号的外部单元，该医疗设备具有能量采集线圈、用于生成RF信号的振荡器以及用于将RF信号发射到布置于外部单元上的传感器的天线。在一个或多个方面，所述导航系统包括：配置为布置于患者胸部上的外部单元、连接到该外部单元的控制系统以及医疗设备。外部单元可以包括：辐射元件，其配置为产生第一射频(“RF”)信号；以及多个三轴传感器，每个三轴传感器具有三个正交布置的接收线圈，这些接收线圈配置为接收第二RF信号。医疗设备可以包括：第一天线，其配置为接收第一RF信号并产生交流电流；以及整流器，其配置为将交流电流转换为直流电流；频率发生器，其配置为产生第二RF信号；第二天线，其配置为播送第二RF信号，以便多个三轴传感器的接收线圈接收第二RF信号，其中，至少频率发生器和第二天线受直流电流激励。控制系统可以配置为激励辐射元件，并且当控制系统激励辐射元件时，辐射元件可以产生第一RF信号。控制系统也可以配置为基于由多个三轴传感器的接收线圈接收到的第二RF信号来确定第二天线相对于外部单元的位置。在某些方面，医疗设备可以是导管(例如，PICC)。导管可以包括具有近端和远端的柔性管状体以及附接到该柔性管状体的远端的尖端。导管的尖端可以具有：第一天线，其配置为接收第一RF信号并产生交流电流；以及滤波器，其配置为对交流电流进行滤波；整流器，其配置为将经滤波的交流电流转换为直流电流；频率发生器，其配置为产生第二RF信号；放大器，其配置为放大第二RF信号；第二天线，其配置为播送第二RF信号，其中，至少频率发生器、放大器和第二天线受直流电流来激励。在某些方面，外部单元可以是胸板。该胸板可以包括：辐射元件，其配置为产生第一RF信号；以及多个三轴传感器，每个三轴传感器具有三个正交布置的接收线圈，这些接收线圈配置为接收第二RF信号，其中，辐射元件布置于胸板的中央部分中，且其中，多个三轴传感器邻近于胸板的外缘布置。胸板可具有大致三角形的构型，其三轴传感器定位于转角上和/或沿胸板的外缘定位。在一个或多个方面，一种确定医疗设备在患者体内位置的方法可以包括：将外部单元放置于患者胸部上，该外部单元包括辐射元件和多个三轴传感器，每个三轴传感器包括三个正交布置的接收线圈；将医疗设备插入患者体内，该医疗设备包括第一天线、整流器、频率发生器和第二天线；在医疗设备与外部单元和控制系统之间建立物理无菌屏障；通过控制系统激励辐射元件以产生第一RF信号并产生交流电流；借助整流器将交流电流转换为直流电流；使用直流电流至少向频率发生器和第二天线供电；借助第二天线将第二RF信号播送到多个三轴传感器的接收线圈；并且通过控制系统基于第二RF信号来确定医疗设备相对于外部单元的位置。当然，下文将描述本专利技术的更多方面，这些方面构成权利要求的主题。在这方面，详细说明本专利技术的至少一个方面之前，应当理解，本专利技术的应用不限于下文附图说明或具体实施方式中阐述的结构细节和部件布置。除本文所述的方面以外，本
技术实现思路
还能具有以各种方式实践并实行的多个方面。还应理解，本文采用的措词和术语以及摘要均出于描述性目的，不应视为限制性含义。这样，本领域技术人员应当领会，本专利技术的构思基础可易于用作设计用于达成本专利技术若干目的的其他结构、方法和系统的基础。因此重点在于，在不背离本专利技术的精神和范围的前提下，权利要求应视为包含这类等同构型。附图说明为了易于理解本专利技术，通过附图举例说明本专利技术的各方面。图1示出根据本专利技术公开的医疗设备导航系统的示意性概图；图2示出根据本专利技术公开的外部供电与感测单元的示例图；图3示出根据本专利技术公开的具有三个正交布置的接收线圈的示例性三轴传感器的第一视图；图4示出如图3所示的示例性三轴传感器的第二视图；图5示出根据本专利技术公开的示例性医疗设备(如导管)的透视图；图6示出如图5所示的示例性医疗设备的区域A的局部放大图；图7示出根据本专利技术公开的定位于患者身上的医疗设备导航系统的示意性概图；图8示出根据本专利技术公开的医疗设备导航系统的各个部件之间通信信号的示例图；图9示出根据本专利技术公开的医疗设备导航系统中使用的计算机系统的示意图。结合附图来描述根据本专利技术公开的医疗设备导航系统的多个方面，在附图中，相似的附图标记始终标示相似的部分。具体实施方式本文提供的系统和方法有助于定位导管，而无需在RF辐射天线与向天线提供功率和控制的外部控制台之间栓系导线或某种其他类型的有线或直接物理连接。这类系统和方法利用能量采集(例如，扫气和/或寄生功率)对位于导管中的辐射RF天线提供功率和控制，从而不再需要带有线或物理导线的探针。在某些实施方案中，所述系统和方法可以使用能量采集机制，该能量采集机制利用小型RF接收天线调谐到由外部驱动器天线所生成并发射的特定频率。这两个天线可以通过互感电耦合，这种互感可以经由磁场或H场短距离操作。这两个天线及这二者之间的介质(例如，如果辐射天线布置于患者皮上而接收天线布置于患者体内，则该介质为人体组织)充当变电器。可以使用计算机控制台或控制系统来激励交流电流并使其流过辐射或供电天线。辐射天线可以是线圈，并且交流电流可以生成磁场，然后磁场在内部采集天线(也可是线圈)内感生交流电流。然后，可以对感应电流和相关电压进行整流和滤波，以产生直流(“DC”)电源，可以将其施加于单独的频率发生器，该频率发生器能够产生特定频率的信号，由一组外部导航天线接收这一信号。这些外部导航天线可以布置于相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将医疗设备放置到患者体内的导航系统，所述系统包括：/n外部单元，其配置为布置于患者胸部上，所述外部单元包括：/n辐射元件，其配置为产生第一射频(“RF”)信号；和/n多个三轴传感器，每个三轴传感器包括配置为接收第二RF信号的三个接收线圈；/n控制系统，其连接到所述外部单元；以及/n医疗设备，其包括：/n第一天线，其配置为接收所述第一RF信号并向第二天线供电；和/n第二天线，其配置为播送第二RF信号，以便所述多个三轴传感器的接收线圈接收所述第二RF信号，/n其中，所述控制系统配置为激励所述辐射元件，并且当所述控制系统激励所述辐射元件时，所述辐射元件产生所述第一RF信号；且/n其中，所述控制系统配置为基于由所述多个三轴传感器的接收线圈接收到的第二RF信号来确定所述第二天线相对于所述外部单元的位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171108 US 62/583,3151.一种用于将医疗设备放置到患者体内的导航系统，所述系统包括：
外部单元，其配置为布置于患者胸部上，所述外部单元包括：
辐射元件，其配置为产生第一射频(“RF”)信号；和
多个三轴传感器，每个三轴传感器包括配置为接收第二RF信号的三个接收线圈；
控制系统，其连接到所述外部单元；以及
医疗设备，其包括：
第一天线，其配置为接收所述第一RF信号并向第二天线供电；和
第二天线，其配置为播送第二RF信号，以便所述多个三轴传感器的接收线圈接收所述第二RF信号，
其中，所述控制系统配置为激励所述辐射元件，并且当所述控制系统激励所述辐射元件时，所述辐射元件产生所述第一RF信号；且
其中，所述控制系统配置为基于由所述多个三轴传感器的接收线圈接收到的第二RF信号来确定所述第二天线相对于所述外部单元的位置。


2.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一天线配置为产生交流电流，并且所述医疗设备进一步包括：
整流器，其配置为将交流电流转换为直流电流；以及
频率发生器，其配置为产生所述第二RF信号，
其中，至少所述频率发生器和所述第二天线受直流电流激励。


3.根据权利要求2所述的导航系统，其中，所述医疗设备进一步包括配置为对所述交流电流进行滤波的滤波器。


4.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述医疗设备进一步包括配置为放大所述第二RF信号的放大器。


5.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述第一RF信号的频率不同于所述第二RF信号的频率。


6.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述外部单元包括具有大致三角形构型的板件。


7.根据权利要求6所述的导航系统，其中，所述辐射元件布置于所述板件的中央部分中。


8.根据权利要求7所述的导航系统，其中，所述多个三轴传感器包括三个三轴传感器，所述三个三轴传感器中的每一个均邻近于所述板件的外缘布置。


9.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所述辐射元件包括阿基米德螺旋天线。


10.根据权利要求1所述的导航系统，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·C·维克托，
申请(专利权)人：泰利福医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US