【技术实现步骤摘要】
光纤超声探头
[0001]优先权
[0002]本申请要求2021年10月14提交的美国临时申请号63/255,834的优先权，该申请通过引用以其整体并入本申请。
[0003]本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及光纤超声探头。
技术介绍
[0004]过去，医疗装置(比如导丝和导管)的某些血管内引导例如已经将荧光检查方法用于跟踪医疗装置的尖端和确定远侧尖端是否被适当地定位在其目标解剖结构中。然而，这样的荧光检查方法使患者和他们的主治医生暴露于有害的X射线辐射。此外，在一些情况下，患者被暴露于荧光检查方法所需的潜在有害的造影剂。
[0005]最近，已经使用涉及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。场发生器使用若干线圈生成用于建立坐标空间的位置变化磁场。例如，附接至管心针(比如在管心针的远端(尖端)附近)，传感器单元包括小线圈，在该小线圈中经由磁场感应电流。基于每个线圈的电气特性，可以在坐标空间内确定医疗装置的位置和取向。控制单元控制场发生器并且从传感器单元捕获数据。
[0006]虽然电磁跟踪系统避免了跟踪管心针的尖端的视线依赖，同时避免了与荧光检查方法相关的辐射暴露和潜在有害的造影剂，但是电磁跟踪系统易于受干扰。更具体地，由于电磁跟踪系统依赖于由场发生器产生的磁场的测量，这些系统经历电磁场干扰，这可能由许多不同类型的消费电子装置(比如蜂窝电话)的存在引起。另外，电磁跟踪系统经历信号丢失，依赖于外部传感器，并且受限于有限的深度范围。>[0007]本文公开了一种光纤形状感测系统，该光纤形状感测系统与超声成像系统联接，该超声成像系统配置为通过将医疗装置的3D形状与患者身体的超声图像链接来检测医疗装置在患者体内的位置。
技术实现思路
[0008]简而言之，本文公开的实施方案涉及使用光纤技术提供医疗装置的跟踪信息的系统、设备和方法。在一些实施方案中，一种医疗系统包括：超声成像探头，在超声成像探头中集成有第一光纤，其中，第一光纤包括第一组的一个或多个芯纤维，第一组的一个或多个芯纤维中的每个包括沿着相应芯纤维的纵向长度分布的第一多个传感器，并且第一多个传感器中的每个传感器配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经历的应变改变反射光信号的特性；以及控制台，控制台经由包括具有第二多个传感器的第二光纤的第一细长构件与超声成像探头光学联接，控制台包括一个或多个处理器和其上存储有逻辑的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行时，逻辑产生操作，该操作包括：经由第一细长构件向第一光纤提供入射光信号；从第一多个传感器中
的一个或多个或第二多个传感器中的一个或多个接收入射光的不同光谱宽度的反射光信号；处理与第一或第二多个传感器相关联的反射光信号，以确定沿着包括第一光纤的至少一部分和第二光纤的至少一部分的长度延伸的第一三维(3D)形状；至少基于从第二多个传感器中的一个或多个接收的反射光信号确定超声成像探头的定位；以及根据超声成像探头的定位，引起在医疗系统的显示器上呈现图像。
[0009]在一些实施方案中，操作还包括：至少基于从第一多个传感器中的一个或多个接收的反射光信号来确定参考平面；限定参考平面相对于成像探头的取向；以及根据参考平面的取向，引起在显示器上呈现图像。
[0010]该系统还可以包括第二细长构件，第二细长构件包括第三光纤并从控制台延伸至医疗装置，其中，第二细长构件与控制台光学联接，其中，第三光纤包括第三组的一个或多个芯纤维，第三组的一个或多个芯纤维中的每个包括沿着相应芯纤维的纵向长度分布的第三多个传感器，并且第三多个传感器中的每个传感器配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经历的应变改变反射光信号的特性。
[0011]在一些实施方案中，操作还包括：向第三光纤提供第二入射光信号；从第三多个传感器中的一个或多个接收第二入射光的不同光谱宽度的反射光信号；处理与第三组的一个或多个芯纤维相关联的反射光信号，以确定在第三光纤的近端与远端之间延伸的第二3D形状；确定第二3D形状在参考平面中的定位和相对于参考平面的取向，从而确定第二细长构件相对于超声成像探头取向的取向；以及根据第二3D形状的定位和取向，在医疗系统的显示器上的图像内呈现第二3D形状的图像。在一些实施方案中，操作还包括：从超声成像探头接收超声图像，以及促使基于超声图像，在医疗系统的显示器上呈现第二3D形状的图像，以包括患者身体的一部分。
[0012]在其他实施方案中，医疗装置是包括集成在其中的第四光纤的血管内装置，第四光纤具有第四多个传感器，其中，第四光纤配置为接收第三入射光信号并向控制台提供第四反射光信号，并且其中，操作还包括至少部分基于第四反射光信号来确定第二3D形状在参考平面中的定位和相对于参考平面的取向。
[0013]在一些实施方案中，血管内装置包括导管、管心针、针或导丝中的一种或多种。在其他实施方案中，第一光纤包括已知的形状，其被逻辑用于确定参考平面。在其他实施方案中，操作还包括引起在图像内呈现目标血管的视觉指示。此外，在使用中，操纵超声成像探头的取向，以调整观察参考的取向。
[0014]本文还公开了一种提供上述系统的方法。
[0015]考虑到更详细地公开这些概念的特定实施方案的附图和以下描述，本文提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更明显。
附图说明
[0016]在附图中通过举例而非限制的方式示出了公开文本的实施方案，其中相同的附图标记表示相似的元件，并且其中：
[0017]图1是根据一些实施方案的医疗器械监测系统的说明性实施方案，该医疗器械监测系统包括具有与超声成像探头联接的光学形状感测能力的医疗器械；
[0018]图2是根据一些实施方案的包括在图1的细长探头内的多芯光纤的一部分的结构
的示例性实施方案；
[0019]图3A是根据一些实施方案的图1的细长探头的第一示例性实施方案，其支持光信令；
[0020]图3B是根据一些实施方案的图3A的细长探头的截面视图；
[0021]图4A是根据一些实施方案的导管的第一说明性实施方案的正视图，该导管包括集成管件(integrated tubing)、沿着直径(diametrically)布置的隔件和形成在管件与隔件内的微内腔；
[0022]图4B是根据一些实施方案的图4A的导管的第一说明性实施方案的透视图，该导管包括安装在微内腔内的芯纤维；
[0023]图5A至图5B是根据一些实施方案的由图1的医疗器械监测系统进行的实现光学3D形状感测的操作方法的流程图；
[0024]图6A示出了根据一些实施例的在超声成像和将针插入患者期间的图1的医疗器械监测系统的示例性实施方案；
[0025]图6B是根据一些实施例的在图1系统的显示器上呈现的示例性画面截图，显示了与细长探头的3D形状图像相结合的超声波图像；
[0026]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种医疗系统，包括：超声成像探头，在所述超声成像探头中集成有第一光纤，其中所述第一光纤包括第一组的一个或多个芯纤维，所述第一组的一个或多个芯纤维中的每个包括沿着相应芯纤维的纵向长度分布的第一多个传感器，并且所述第一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，反射不同光谱宽度的光信号；和(ii)基于所述光纤经历的应变，改变所述反射光信号的特性；和控制台，其经由第一细长构件与所述超声成像探头光学联接，所述第一细长构件包括具有第二多个传感器的第二光纤，所述控制台包括一个或多个处理器和其上存储有逻辑的非暂时性计算机可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，所述逻辑引起包括如下的操作：经由所述第一细长构件向所述第一光纤提供入射光信号；从所述第一多个传感器中的一个或多个或所述第二多个传感器中的一个或多个接收所述入射光的不同光谱宽度的反射光信号；处理与所述第一多个传感器或所述第二多个传感器相关联的反射光信号，以确定沿着包括所述第一光纤的至少一部分和所述第二光纤的至少一部分的长度延伸的第一三维形状；至少基于从所述第二多个传感器中的一个或多个接收的反射光信号，确定所述超声成像探头的定位；和根据所述超声成像探头的定位，引起在所述医疗系统的显示器上呈现图像。2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中所述操作还包括：至少基于从所述第一多个传感器中的一个或多个接收的反射光信号，确定参考平面；限定所述参考平面相对于所述成像探头的取向；和根据所述参考平面的取向，引起在所述显示器上呈现所述图像。3.根据权利要求1或2所述的医疗系统，还包括第二细长构件，所述第二细长构件包括第三光纤并且从所述控制台延伸至医疗装置，其中所述第二细长构件与所述控制台光学联接，其中所述第三光纤包括第三组的一个或多个芯纤维，所述第三组的一个或多个芯纤维中的每个包括沿着相应芯纤维的纵向长度分布的第三多个传感器，并且所述第三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，反射不同光谱宽度的光信号；和(ii)基于所述光纤经历的应变，改变反射光信号的特性。4.根据权利要求3所述的医疗系统，其中所述操作还包括：向所述第三光纤提供第二入射光信号；从所述第三多个传感器中的一个或多个接收所述第二入射光的不同光谱宽度的反射光信号；处理与所述第三组的一个或多个芯纤维相关联的反射光信号，以确定在所述第三光纤的近端与远端之间延伸的第二三维形状；确定所述第二三维形状在所述参考平面中的定位和取向，从而相对于所述超声成像探头的取向确定所述第二细长构件的取向；和根据所述第二三维形状的定位和取向，引起在所述医疗系统的显示器上的所述图像内呈现所述第二三维形状的图像。
5.根据权利要求4所述的医疗系统，其中所述操作还包括：从所述超声成像探头接收超声图像，并且基于所述超声图像，引起在所述医疗系统的显示器上呈现所述第二三维形状的图像以包括患者身体的一部分。6.根据权利要求4或权利要求5所述的医疗系统，其中所述医疗装置是包括集成在其中的第四光纤的血管内装置，所述第四光纤具有第四多个传感器，其中所述第四光纤被配置为接收所述第三入射光信号并且向所述控制台提供第四反射光信号，并且其中所述操作还包括：至少部分基于所述第四反射光信号，确定所述第二三维形状在所述参考平面中的定位和取向。7.根据权利要求6所述的医疗系统，其中所述血管内装置包括导管、管心针、针或导丝中的一种或多种。8.根据权利要求2所述的医疗系统，其中所述第一光纤包括已知的形状，其被所述逻辑用于确定所述参考平面。9.根据权利要求2所述的医疗系统，其中在使用中操纵所述超声成像探头的取向，以调整观察参考的取向。10.根据权利要求1所述的医疗系统，其中所述操作还包括：引起在所述图像内呈现目标血管的视觉指示。11.一种用于检测医疗装置在...
【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：发明
国别省市：
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