来自单个感应拾取线圈传感器的六个自由度制造技术

一种方法和系统，检测导管在第一定位和第二定位中在五个自由度(5DOF)中的定位和取向，并且基于所检测到的该导管在该第一定位中的5DOF定位和取向与所检测到的在该第二定位中的5DOF定位和取向的差值来计算该导管的第六自由度。自由度。自由度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来自单个感应拾取线圈传感器的六个自由度
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年2月26日提交的美国临时专利申请序列号63/154,407的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容特此以引用方式并入本文。


[0003]本公开涉及导管导航领域，并且涉及确定导管的远侧部分的定位和朝向。

技术介绍

[0004]存在几种常用的医学方法，诸如内窥镜手术或微创手术，用于治疗各种影响器官的疾病，包括肝、脑、心脏、肺、胆囊、肾和骨骼。通常，临床医生采用如磁共振成像(MRI)、超声成像、计算机断层摄影(CT)或荧光透视等一种或多种成像方式，来标识患者体内的所关注的区域和用于活检或治疗的最终目标并且导航到所关注的区域和最终目标。在一些手术中，可以利用术前扫描来进行目标标识和术中引导。然而，可能需要实时成像来获得目标区域的更准确的且当前的图像。此外，可能需要显示医疗装置相对于目标的当前位置以及其周围的实时图像数据，来以安全且准确的方式(例如，在不会引起对其他器官或组织的损害的情况下)将医疗装置导航到目标。
[0005]例如，已经证明内窥镜方法在导航到患者体内的感兴趣的区域时是有用的，并且特别地对于身体的腔网络内的区域(诸如肺部)也是如此。为了实现内窥镜方法以及更具体地肺部中的支气管镜方法，已经开发了支气管内导航系统，该支气管内导航系统使用先前获取的MRI数据或CT图像数据来生成特定身体部分(诸如肺部)的三维(3D)渲染、模型或体积。
[0006]可以利用根据MRI扫描或CT扫描所生成的所得体积来创建导航计划，以促进推进导航导管(或其他合适的医疗装置)通过支气管镜和患者的支气管的分支到达所关注的区域。可将诸如电磁(EM)跟踪系统的定位或跟踪系统与例如CT数据结合使用，以便于引导导航导管通过支气管的分支到达感兴趣的区域。在某些情况下，导航导管可定位在分支腔网络的邻近感兴趣的区域或位于感兴趣的区域内的气道中的一个气道内，以便为一个或多个医疗器械提供通路。
[0007]导管的远侧部分的定位和朝向的准确确定对于确保诸如活检和治疗工具等工具与期望的组织相互作用是重要的。期望对当前导航导管系统进行改进。

技术实现思路

[0008]本公开的一个方面涉及一种导管导航系统，包括：柔性导管，该柔性导管被配置用于在患者体内导航，该导管包括五自由度(5DOF)传感器；驱动机构，该驱动机构包括至少一根拉线，该至少一根拉线被配置为改变该柔性导管的定位和朝向；计算装置，该计算装置被配置为检测该传感器的5DOF定位和朝向，该计算装置包括存储器和处理器，该存储器上存储有计算机程序，该计算机程序在由该处理器执行时使得该计算装置执行以下步骤：检测
该导管在第一定位处在5DOF中的定位和朝向；向该驱动机构发信号以移动该导管；检测该导管在第二定位处在5DOF中的定位和朝向；该导管导航系统还包括：计算该导管在该第二定位处的滚动，其中该滚动计算解析该导管的远侧部分在六个自由度(6DOF)中的定位和朝向。该方面的其他实施方案包括各自被配置为执行本文描述的方法和系统的动作的对应的计算机系统、设备和记录在一个或多个计算机存储装置上的计算机程序。
[0009]本公开的此方面的实施方案可以包括以下特征中的一个或多个特征。该导管导航系统，其中该导管包括穿过其中用于插入活检或治疗工具的管腔。该导管导航系统，其中该驱动机构使得该导管进行关节运动。该导管导航系统，其中该驱动机构使得该导管旋转。该导管导航系统，其中该导管包括弯曲部。该导管导航系统，其中该计算装置被配置为显示用户界面，该用户界面描绘该导管相对于靶标的6DOF定位和朝向。该导管导航系统还包括5DOF电磁传感器，该5DOF电磁传感器用于检测该导管在该第一定位和该第二定位处在5DOF中的定位和朝向。该导管导航系统还包括5DOF形状感器，该5DOF形状感器用于检测该导管在该第一定位和该第二定位处在5DOF中的定位和朝向。该导管导航系统还包括荧光透视镜，其中该荧光透视镜被配置用于确认该导管的定位。该导管导航系统，其中在3Hz和10Hz之间的频率下发生向该驱动机构发信号以移动该导管。所描述的技术的实施方案可以包括硬件、方法或过程、或计算机可访问介质上的计算机软件，包括安装在系统上的软件、固件、硬件、或它们的组合，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中使系统执行动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，当数据处理设备执行所述指令时，使得所述设备执行所述动作。
[0010]本公开的另外的方面涉及一种用于检测导管在六个自由度(6DOF)中的定位和朝向的方法，该方法包括：检测导管在第一定位中在五个自由度(5DOF)中的定位和朝向；向驱动机构发信号以移动该导管；检测该导管在第二定位中在5DOF中的定位和朝向；基于所检测到的该导管在该第一定位中的5DOF定位和朝向与所检测到的在该第二定位中的5DOF定位和朝向的差值来计算该导管的该滚动。该方面的其他实施方案包括各自被配置为执行本文描述的方法和系统的动作的对应的计算机系统、设备和记录在一个或多个计算机存储装置上的计算机程序。
[0011]本公开的此方面的实施方案可以包括以下特征中的一个或多个特征。该方法还包括用驱动机构使该导管进行关节运动。该方法还包括旋转该导管，其中该导管是弯曲的。该方法，其中该导管的该定位经由定位在该导管的远侧部分中的电磁传感器来检测。该方法，其中该导管的该定位经由定位在该导管的远侧部分中的形状传感器来检测。该方法还包括在计算装置上显示用户界面，该用户界面描绘该导管相对于靶标的6DOF定位和朝向。该方法，其中在3Hz和10Hz之间的频率下发生向该驱动机构发信号以移动该导管。
[0012]所描述的技术的实施方案可以包括硬件、方法或过程、或计算机可访问介质上的计算机软件，包括安装在系统上的软件、固件、硬件、或它们的组合，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中使系统执行动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，当数据处理设备执行所述指令时，使得所述设备执行所述动作。
[0013]本公开的一个方面涉及一种用于检测导管在六个自由度(6DOF)中的定位和朝向的方法，该方法包括：检测导管的远侧部分上的传感器在第一定位处的X、Y、Z、俯仰和偏航定位和朝向；检测导管的远侧部分上的该传感器在第二定位处的X、Y、Z、俯仰和偏航定位和
朝向；基于从该第一定位到该第二定位的x、y、z俯仰和偏航定位和朝向的变化来计算该传感器在该第二定位处的滚动取向。该方面的其他实施方案包括各自被配置为执行本文描述的方法和系统的动作的对应的计算机系统、设备和记录在一个或多个计算机存储装置上的计算机程序。
[0014]本公开的此方面的实施方案可以包括以下特征中的一个或多个特征。该方法，其中拉线将该导管从该第一定位移动到该第二定位。该方法，其中以3Hz和10Hz之间操作的驱动机构致动该拉线以将该导管从该第一定位移动到该第二定位。
附图说明
[0015]在下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导管导航系统，包括：柔性导管，所述柔性导管被配置用于在患者体内导航，所述导管包括五自由度(5DOF)传感器；驱动机构，所述驱动机构包括至少一根拉线，所述至少一根拉线被配置为改变所述柔性导管的定位和朝向；计算装置，所述计算装置被配置为检测所述传感器的5DOF定位和朝向，所述计算装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在由所述处理器执行时使得所述计算装置执行以下步骤：检测所述导管在第一定位和朝向处在5DOF中的定位和朝向；向所述驱动机构发信号以移动所述导管；检测所述导管在第二定位和朝向处在5DOF中的定位和朝向；以及计算所述导管在所述第二定位处的滚动，其中所述滚动计算解析所述导管的远侧部分在六个自由度(6DOF)中的定位和朝向。2.根据权利要求1所述的导管导航系统，其中所述导管包括穿过其中用于插入活检或治疗工具的管腔。3.根据权利要求1所述的导管导航系统，其中所述驱动机构使得所述导管进行关节运动。4.根据权利要求1所述的导管导航系统，其中所述驱动机构使得所述导管旋转。5.根据权利要求1所述的导管导航系统，其中所述驱动机构是手动驱动机构。6.根据权利要求1所述的导管导航系统，其中所述计算装置被配置为显示用户界面，所述用户界面描绘所述导管相对于靶标的6DOF定位和朝向。7.根据权利要求1所述的导管导航系统，还包括5DOF电磁传感器，所述5DOF电磁传感器用于检测所述导管在所述第一定位和朝向以及所述第二定位和朝向处在5DOF中的定位和朝向。8.根据权利要求1所述的导管导航系统，还包括5DOF形状传感器，所述5DOF形状传感器用于检测所述导管在所述第一定位和朝向以及所述第二定位和朝向处在5DOF中的定位和朝向。9.根据权利要求1所述的导管导航系统，还包括荧光透视镜，其中所述荧光透视镜被配置用于确认所述导管的定位和朝向。10.根据权利要求1所述的导管导航系统，其中在3Hz和...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：柯惠有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：