医疗设备和医疗设备监视系统技术方案

本申请描述了医疗设备和医疗设备监视系统。医疗设备可以包括封装多芯光纤和导电介质两者的绝缘层(或护套)。光纤可以包括包层和在空间上被布置在包层内的多根芯光纤。芯光纤中的每一者可以包括沿着所述对应芯光纤的纵向长度分布的多个传感器，并且这些传感器中的每一者可以被配置为：(i)基于接收到的入射光反射具有不同光谱宽度的光信号，以及(ii)改变反射的光信号的特性以用于确定多芯光纤的物理状态。导电介质可以为在导电介质的远侧部分处检测到的电信号提供路径。导电介质可以与包层同心，但是可以与包层分离并对包层进行调整。但是可以与包层分离并对包层进行调整。但是可以与包层分离并对包层进行调整。

【技术实现步骤摘要】
医疗设备和医疗设备监视系统
[0001]优先权
[0002]本申请要求2020年3月3日提交的美国临时申请号62/984,552 的优先权权益，该临时申请的全部内容以引用的方式结合于本申请中。


[0003]本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及医疗设备和医疗设备监视系统。

技术介绍

[0004]在过去，诸如导丝和导管之类的医疗设备的某些血管内引导例如已经使用荧光镜检查方法来跟踪医疗设备的尖端并确定尖端是否适当地定位在其目标解剖结构中。然而，此类荧光镜检查方法使患者及其主治医生暴露于有害的X射线辐射。此外，在一些情况下，患者暴露于荧光镜检查方法所需的潜在有害的造影剂中。
[0005]最近，已经使用了涉及多模态管心针的电磁跟踪系统。通常，电磁跟踪系统的特征在于三个部件：场发生器、传感器单元和控制单元。场发生器使用几个线圈来产生位置变化的磁场，所述磁场用于建立坐标空间。例如诸如在管心针的远端(尖端)附近附接到管心针的传感器单元包括小的线圈，在所述线圈中经由磁场感应出电流。基于每个线圈的电属性，可以确定医疗设备在坐标空间内的位置和取向。控制单元控制场发生器并从传感器单元捕获数据。
[0006]尽管电磁跟踪系统在跟踪管心针尖端时避免视线依赖，同时消除辐射暴露和与荧光镜检查方法相关联的潜在有害的造影剂，但是电磁跟踪系统容易受到干扰。更具体地，由于电磁跟踪系统取决于由场发生器产生的磁场的测量，因此这些系统受到电磁场干扰，这可能是由于存在许多不同类型的消费电子产品(诸如蜂窝电话)而引起的。另外，电磁跟踪系统容易掉信号，取决于外部传感器，并且被限定有限的深度范围。
[0007]本文公开了一种光纤形状感测系统及其方法，其没有与如上所述的电磁跟踪系统相关联的缺点并且能够以其当前形式提供对尖端放置的确认或作为电信号传递/解译的信息。

技术实现思路

[0008]本文公开了一种医疗设备，包括：多芯光纤，该多芯光纤包括包层和在空间上被布置在包层内的一根或多根芯光纤，该一根或多根芯光纤中的每根芯光纤包括沿着芯光纤的纵向长度分布的多个传感器，并且多个传感器中的每个传感器被配置为：(i)基于接收到的入射光将光信号反射为具有不同光谱宽度的反射光，并且(ii)改变反射的光信号的特性以用于确定多芯光纤的物理状态；以及导电介质，该导电介质被配置为给在导电介质的远侧部分处检测到的电信号提供路径。
[0009]本文还公开了一种医疗设备监视系统，包括：控制台，该控制台至少包括(i)处理器、(ii)存储器和(iii)光学逻辑，该光学逻辑包括光源和光电检测器；以及与控制台光学
和电耦接的多模态管心针，该多模态管心针包括被封装在绝缘护套内的多芯光纤和与多芯光纤分离的导电介质，其中多芯光纤包括包层和在空间上被布置在包层内的一根或多根芯光纤，该一根或多根芯光纤中的每根芯光纤包括沿着芯光纤的纵向长度分布的多个传感器，并且多个传感器中的每个传感器被配置为：(i)将光信号反射为具有不同光谱宽度的反射光，以基于从光源接收的宽带入射光返回到光电检测器，以及(ii)改变反射的光信号的特性以用于确定多芯光纤的物理状态。
[0010]简要地概述，本文公开的实施例涉及一种多模态管心针，其特征在于多芯光纤和导电介质，它们共同操作以跟踪导管或其他医疗设备在患者体内的放置。管心针在充当医疗设备时被配置为返回信息以用于识别以下各者的其物理状态(例如，形状长度、形状、形式和/或取向)：(i)管心针的一部分(例如，管心针的尖端、区段等)或包括管心针的至少一部分的导管的一部分(例如，导管的尖端、区段等)，或(ii)患者体内的管心针或导管的整体或相当大一部分(以下被描述为“管心针的物理状态”或“导管的物理状态”)。根据本公开的一个实施例，可以从不同光谱宽度的反射的光信号获得返回的信息，其中每个反射的光信号对应于沿着多芯光纤(下文称为“芯光纤”) 的芯传播的宽带入射光的一部分，所述光通过位于芯光纤上的特定传感器在芯光纤上反射回来。返回的信息的一个说明性示例可以涉及从传感器返回的反射的光信号的信号特性的变化，其中波长移位与芯光纤上的(机械)应变相关。
[0011]在一些实施例中，管心针包括多芯光纤，其中每根芯光纤利用多个传感器，并且每个传感器被配置为反射入射光的不同光谱范围(例如，不同的光频率范围)。基于施加在每根芯光纤上的应变的类型和程度，与所述芯光纤相关联的传感器可以改变(移位)反射光的波长，以在管心针的被传感器占用的那些位置处传达所述芯光纤上的应变的类型和程度。传感器在空间上被分布在芯光纤的介于管心针的近端与远端之间的各个位置处，使得可以基于对波长移位的分析来进行管心针的形状感测。在本文中，形状感测功能性与同时通过被包括作为管心针的部分的导电介质将电信号传递通过同一构件(管心针)的能力配对。
[0012]更具体地，在一些实施例中，多芯光纤中的每根芯光纤被配置有传感器阵列，所述传感器阵列在空间上被分布在芯光纤的规定长度上以大致感测芯光纤的被传感器占用的那些区域的外部应变。鉴于沿着同一芯光纤定位的每个传感器被配置为反射不同的特定光谱宽度的光，传感器阵列在多芯光纤的整个规定长度中实现分布式测量。这些分布式测量可以包括与传感器所经历的应变相关的波长移位。
[0013]根据本公开的一个实施例，每个传感器可以充当诸如光纤布拉格光栅(FBG)之类的反射光栅，即，与内接到(inscribed into)芯光纤中的永久性周期折射率变化相对应的本征传感器。换句话说，对于特定的光谱宽度(例如，特定的波长或特定的波长范围)，传感器充当反光镜。结果，随着宽带入射光通过光学光源供应并传播通过特定的芯光纤，在到达所述芯光纤的传感器分布式阵列中的第一传感器时，与所述第一传感器相关联的具有规定光谱宽度的光被反射回到控制台内的光学接收器，所述控制台包括显示器和光学光源。其余光谱的入射光继续传播通过芯光纤到达管心针的远端。入射光的其余光谱可能会遇到传感器分布式阵列中的其他传感器，其中如上所述，这些传感器中的每一者被制造为反射具有不同的特定光谱宽度的光以提供分布式测量。
[0014]在操作期间，多次光反射(也称为“反射的光信号”)从多芯光纤中的多根芯光纤中
的每一者返回到控制台。每个反射的光信号可以唯一地与不同的光谱宽度相关联。与反射的光信号相关联的信息可以用于确定患者体内的管心针的物理状态的三维表示。在本文中，芯光纤与多模光纤的包层在空间上分离，并且每根芯光纤被配置为分开地返回从制造在芯光纤中的每一者中的分布式传感器阵列反射的具有不同光谱宽度(例如，特定光波长或光波长范围)的光。由中心芯光纤(充当参考)返回的反射光的检测到的波长中的移位与周围的外围芯光纤的比较可以用于确定管心针的物理状态。
[0015]更具体地，在脉管系统插入期间，临床医生可以依靠控制台来可视化由管心针引导的导管的当前物理状态(例如，形状、取向等)，以避免可能由于导管取向变化引起的潜在路径偏移。由于外围芯光纤驻留在多模光纤的包层内的空间上不同的位置处，因此管心针的取向变化(例如，诸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医疗设备，其特征在于，包括：多芯光纤，所述多芯光纤包括包层和在空间上被布置在所述包层内的一根或多根芯光纤，所述一根或多根芯光纤中的每根芯光纤包括沿着所述芯光纤的纵向长度分布的多个传感器，并且所述多个传感器中的每个传感器被配置为：(i)基于接收到的入射光将光信号反射为具有不同光谱宽度的反射光，并且(ii)改变反射的光信号的特性以用于确定所述多芯光纤的物理状态；以及导电介质，所述导电介质被配置为给在所述导电介质的远侧部分处检测到的电信号提供路径。2.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，还包括：绝缘层，其中所述多芯光纤被封装在所述绝缘层中，并且所述导电介质被封装在所述绝缘层中。3.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述医疗设备对应于多模态管心针。4.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述多个传感器中的每个传感器构成位于沿着所述芯光纤的所述纵向长度的不同区域处的反射光栅。5.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述反射光的特性变化包括施加到所述反射的光信号以识别至少应变的类型的波长中的移位。6.根据权利要求5所述的医疗设备，其特征在于，所述应变的类型是压缩或拉伸。7.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述电信号包括心电图(ECG)信号。8.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述导电介质对应于与所述多芯光纤的所述包层同心定位的编织管。9.根据权利要求8所述的医疗设备，其特征在于，所述编织管的远端和所述一根或多根芯光纤中的每根芯光纤的远端在所述医疗设备的远端处暴露。10.根据权利要求9所述的医疗设备，其特征在于，还包括：导电材料，所述导电材料至少定位在所述编织管的所述远端处，并且被定位成将所述编织管的所述远端电耦接到位于所述医疗设备的近端处的电端接点。11.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述导电介质对应于与所述多芯光纤的所述包层同心定位的导电管。12.根据权利要求11所述的医疗设备，其特征在于，所述导电管是镍钛诺管。13.根据权利要求11所述的医疗设备，其特征在于，所述导电管没有被封装在绝缘层中。14.根据权利要求2所述的医疗设备，其特征在于，所述导电介质包括位于由所述绝缘层形成的第一绝缘层管腔内的一根或多根电线，而所述多芯光纤的所述包层位于由所述绝缘层形成的第二绝缘层管腔内。15.根据权利要求14所述的医疗设备，其特征在于，所述一根或多根电线和所述多芯光纤通过所述第一绝缘层管腔的部分、所述第二绝缘层管腔的部分或所述第一绝缘层管腔和所述第二绝缘层管腔的部分电隔离。16.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述导电介质包括柔性电路，所述柔性电路沿着所述包层的外表面驻留并且沿着所述多芯光纤的长度分布。17.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述一根或多根芯光纤包括：中心芯
光纤，所述中心芯光纤驻留在沿着第一轴线形成的中心包层管腔内；以及两根或更多根芯光纤，所述两根或更多根芯光纤各自驻留在平行于所述第一轴线形成于所述包层的不同区域内的两个或更多个相应的包层管腔内。18.根据权利要求17所述的医疗设备，其特征在于，所述第一轴线是具有圆形横截面区域的所述多芯光纤的中心轴线，所述两根或更多根芯光纤包括：第一芯光纤，所述第一芯光纤从所述中心包层管腔沿第一径向方向驻留在位于所述圆形横截面区域的第一弧形区段内的第一包层管腔内，第二芯光纤，所述第二芯光纤从所述第一包层管腔沿第二径向方向驻留在位于所述圆形横截面区域的与所述第一弧形区段分离的第二弧形区段内的第二包层管腔内，以及第三芯光纤，所述第三芯光纤从所述第一包层管腔沿第三径向方向驻留在位于所述圆形横截面区域的与所述第一弧形区段和所述第二弧形区段两者分离的第三弧形区段内的第三包层管腔内。19.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述一根或多根芯光纤包括：中心芯光纤，所述中心芯光纤驻留在沿着所述包层的中心轴线形成的中心包层管腔内；以及两根或更多根芯光纤中的每根芯光纤，所述每根芯光纤驻留在平行于所述中心轴线的管腔内，使得每根芯光纤在径向上被定位成比所述中心芯光纤更靠近所述包层的边缘。20.根据权利要求19所述的医疗设备，其特征在于，所述两根或更多根芯光纤包括：第一芯光纤，所述第一芯光纤驻留在与所述中心包层管腔共面形成的第一包层管腔内；第二芯光纤，所述第二芯光纤驻留在从所述中心包层管腔径向地定位的第二包层管腔内，在所述第一包层管腔与所述第二包层管腔之间形成第一钝角；以及第三芯光纤，所述第三芯光纤驻留在从所述中心包层管腔径向地定位的第三包层管腔内，在所述第一包层管腔与所述第三包层管腔之间形成第二钝角并且在所述第二包层管腔与所述第三包层管腔之间形成第三钝角。21.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述多芯光纤的所述物理状态包括以下一者或多者：所述多芯光纤或所述多芯光纤的部分即时拥有的长度、形状、形式或取向。22.根据权利要求21所述的医疗设备，其特征在于，在管心针内实施的所述多芯光纤的所述物理状态表示导管的即时物理状态，在将所述管心针推进到患者体内期间所述管心针插入所述导管中。23.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述多芯光纤被定位成驻留在所述导电介质的通道内。24.根据权利要求23所述的医疗设备，其特征在于，所述导电介质是电线，所述电线包括沿着所述电线的表面以形成所述通道的凹槽。25.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，所述导电介质包括沿着所述导电介质的表面的一个或多个通道以及用于保持所述一根或多根芯光纤中的至少一根芯光纤的所述一个或多个通道中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：巴德阿克塞斯系统股份有限公司，
类型：新型
国别省市：