具有基于图像的力感测的可压缩的导管尖端制造技术

本发明专利技术提供具有基于图像的力感测的可压缩的导管尖端。导管(10)包括导管尖端(14)，导管尖端(14)适于具有由成像技术探测到的相关联的弹簧(22)的偏转，且使该偏转转换成尖端(14)的接触力的估计。

A compressible catheter tip with image based force sensing

The present invention provides a compressible catheter tip with image based force sensing. The catheter (10) includes a catheter tip (14), and the tip of the catheter (14) is adapted to have an estimate of the deflection of the associated spring (22) detected by the imaging technique and to convert the deflection to a tip (14).

【技术实现步骤摘要】
具有基于图像的力感测的可压缩的导管尖端
本专利技术大体上涉及导管，并且更具体地涉及用于消融手术的导管。
技术介绍
导管为中空柔性管形式的医学装置，其用于插入身体的一部分中，通常允许流体通过或保持通路打开。导管一般取决于应用带有附属构件，如控制手柄、导管尖端、手术工具等(且因此总体上可更适合称为导管系统)。在微创医学手术中，导管通常用于以一种方式输送治疗，使得需要相应的导管尖端与待治疗的组织接触。射频消融(RFA)为此类手术的一个实例，其中利用具有尖端的消融导管执行治疗，尖端输送高频交变电流，以便引起组织的加热。 尽管一些RFA手术涉及将消融尖端置于待治疗的组织内，如在肿瘤的治疗中，但其它仅涉及使消融尖端直接地接触组织表面，如在心律失常的治疗中。在后一种类型的手术中，在尖端仅接触组织表面而不穿透组织的情况下，手术的成功部分地取决于如何使消融尖端有力地接触组织表面。如果尖端并未与组织表面良好地接触，则加热治疗将减弱。如果与仅轻轻地接触表面相反，利用一些力使尖端有力地接触组织表面，则加热治疗将更有效。在心脏生理学(EP)中的RFA手术的情况下，目标在于使RFA将组织加热到引起损伤的点，这将阻挡有助于心律不齐的心脏组织中的某些电通路。因此，消融尖端对组织的接触程度在治疗的成功中极为重要。为了有效地阻挡电信号，损伤应当在组织内具有一定深度，这与仅形成在组织表面的薄层中相反。损伤的深度取决于供给尖端的接触力和消融功率两者。如果由于不足的接触和/或功率而未形成足够深度和面积的损伤，则RFA手术将趋于更久，且手术有较高可能将不会成功地停止心律不齐，使得将需要后续的手术。相反，如果存在过大的力和/或过大的功率，则存在包括穿透组织壁、食管伤害、由于蒸汽喷出而心压塞或穿孔的潜在风险(特别是在高功率下的冲洗消融手术期间)(这由Y.Yang的名称为Atrial Fibrillation Ablation, The emerging role of stereotaxis〃(加利福尼亚大学Davis医疗中心，内科，心血管医学部，2011, http://www.ucdmc.ucdavis.edu/internalmedicine/ cardio/pdf/atrial%20fibrillation%20ablation%202011.pdf) 陈述报告中进一步详细提到了)。因此，成功的心脏RFA治疗试图形成有效的损伤，同时仍最大限度地减小并发症的风险。两者都取决于控制消融尖端对组织的接触程度。RFA手术通常是在图像引导(通常是荧光镜或超声波)下执行的。尽管图像引导系统和技术可提供导管尖端的可视化，且有时提供尖端在一些坐标空间内的定位，但挑战通常在于该尖端信息与相关解剖组织的实际位置的关联。有时，这可通过使用最佳成像平面来实现，最佳成像平面清楚地示出了解剖组织和装置两者，但这在复杂解剖组织如心脏中很困难。在心脏的情况下，这由心脏搏动、患者呼吸运动和导管运动进一步复杂化。其它技术涉及使用叠加有实时成像的解剖组织的预先获得的体积成像数据或3D模型，但这些也可由于源于局部运动的对准误差以及源于更全局的患者转移而具有错误。因此，单独地使用成像技术，可能很难确定地判断消融尖端是否与组织表面良好或适当接触。在现行实践中，存在评估在某些情况下是否完成良好消融的若干措施。尽管在将导管朝目标解剖组织引导时使用者具有一些阻力感觉，但一旦在目标处，对于使用者，通常将不存在足够敏感性来告知消融尖端与组织表面之间的接触有多好。用于测量尖端接触力的很多导管系统和方法依靠构建到尖端中的一些形式的传感器，如光学纤维力传感器、压电应变仪或其它此类装置。一些系统将信号(电信号、光信号或基于流体的信号)转发回导管的手控制件，将该信号转换成对应的力，以试图将更真实的触觉反馈给予使用者。其它系统提供定量测量，定量测量可向使用者显示以有助于计量尖端接触的力。在心脏EP系统中，导管还具有测量心脏组织的电阻抗的电极，电阻抗作为用于计划消融位置和还用于检查RFA手术期间的变化的映射函数的一部分。损伤形成由组织阻抗和输送至消融尖端的功率之间的重要关系影响。组织阻抗测量值还可给出尖端接触的一些指示，因为在尖端与组织良好接触时，阻抗将增大。在实际导管尖端接触力方面，各种研究使用不同水平来使它们的结果特征化。尽管源于心脏的观点，但由上文提到的Yang的陈述报告和K.Yokoyama, H.Nakagawa,D.C.Shah 等人的名称为 〃Novel Contact Force Sensor Incorporated in IrrigatedRadiofrequency Ablation Catheter Predicts Lesion Size and Incidence of SteamPop and Thrombus(Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology,2008, 354至362页，第I卷，American Heart Association)的论文提供了一些通用准则。特征化的力水平的实例可描述为以下: < IOg至15g低接触力，消融无效 20g至25g中等接触力 >40g至60g高接触力 >100g有心脏组织穿孔的风险。然而，相对于心脏RFA应用，当试图实现最佳损伤时，尖端接触力必须与功率、阻抗和温度一起考虑。特定消融的持续时间为损伤形成中的另一个重要因素，其中使用了各种技术，范围从独立的点处的短间隔消融至长持续消融，其中尖端可在区域上被拖动一分钟或更长。在此方面，尖端接触力的一致性为另一个重要因素。几个公司目前具有临床试验中的力感测消融导管，包括来自于Endosense的TactiCath 和来自于 Biosense Webster 的 Thermocool Smarttouch。TactiCath 使用基于光学纤维的力传感器。SmartTouch使用基于磁信号的力传感器。这些导管都不与磁共振成像(MRI)相容，但它们在各种研究和临床试验中的使用提供了具有力感测能力的临床优点的证据(这在上文提到的Yokoyama的论文和B.Schmidt等人的名称为TOCCATAMult1-Center Clinical Study:1rrigated RF Ablation Catheter with an IntegratedContact Force Sensor - Long-term Results (Heart Rhythm 2010,2010, P02 - 59,Heart Rhythm Society)的论文中进一步详细描述)。例如，在MRI下执行RFA手术的能力将对于增强图像引导是所期望的，因为除其它原因外，MRI提供了图像中的优异软组织对比，以及在3D空间中追踪装置的能力。在King’s College London正在进行MRI相容的力感测导管的研究，其使用基于光学纤维的力感测(这在P.Polygerinos, A.Ataollahi, T Schaeffter 等人的名称为MR1-Compatible Intensity-Modulated ForceSensor本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导管，包括具有多个标记的可压缩的导管尖端，所述标记适于允许相关联的图像引导系统追踪所述标记以获得所述标记的位置信息，以及从所述位置信息估计所述尖端的接触力。

【技术特征摘要】
2012.07.12 US 13/5473971.一种导管，包括具有多个标记的可压缩的导管尖端，所述标记适于允许相关联的图像引导系统追踪所述标记以获得所述标记的位置信息，以及从所述位置信息估计所述尖端的接触力。2.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述标记适于允许所述相关联的图像引导系统测量所述尖端的偏转来估计所述尖端的接触力。3.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述可压缩的导管尖端还具有结合到其中的压缩弹簧，所述标记适于允许所述相关联的图像引导系统测量所述压缩弹簧的偏转来估计所述尖端的接触力。4.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述标记包括结合到所述尖端的结构中的磁共振追踪线圈。5.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述标记包括结合到所述尖端的结构中的磁共振追踪线圈，所述图像引导系统执行磁共振成像来追踪所述线圈且获得所述线圈的3D位置信息。6.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述标记包括所述尖端的外表面上的被动标记。7.根据权利要求1所述的导管，其特征在于，所述标记包括所述尖端的外表面上的被动标记，所述图像引导系统执行投影成像来追踪所述标记和获得所述标记的2D位置信息。8.一种结合了导管系统和图像引导系统的系统，包括具有多个标记的可压缩的导管尖端，所述标记提供所述导管尖端的定位来用于通过成像引导系统的可视化和导航，且提供所述导管尖端的偏转的测量来用于通过所述成像引导系统估计尖端接触力。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标记包括由所述导管尖端的结构结合的磁共振追踪线圈，所述图像引导系统包括磁共振成像系统。10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可压缩的导管尖端包括可滑动地连接到彼此上且分别具有磁共振追踪线圈的两个区段，以及连接在所述两个区段之间的压缩弹簧，所述图像引导系统从追踪线圈信号推导出3D坐标，以确定所述两个线圈之间的距离，且从所述弹簧的压缩量来估计尖端接触力。11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标记包括所述导管尖端的外部上的被动标记，所述图像引导系统执行投影成像。12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可压缩的导管尖端包括可滑动地连接到彼此上且分别在相应表面上具有至少一个被...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA梅雷迪思，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：