模块化植入物输送和定位系统技术方案

该文件讨论了用于将植入物机器人辅助地植入患者体内的系统和方法等。一种系统包括：外部定位单元，其被配置成接合植入物的细长构件；以及控制台，其通信上耦接至外部定位单元。控制台可以具有用户接口，该用户接口使得用户能够输入运动控制指令。控制台可以根据特定的运动控制指令生成用于控制外部定位单元以将植入物推进至目标植入部位的运动控制信号。该系统可以被用于在听力保留耳蜗植入物手术期间机器人式控制耳蜗植入物的输送和定位。

Modular implant delivery and positioning system

This paper discusses the system and method of implant robot assisted implantation in patients. A system includes an external positioning unit configured to engage an elongated member of the implant, and a console communicatively coupled to the external positioning unit. The console may have a user interface that enables the user to input motion control instructions. The console can generate a motion control signal for controlling the external positioning unit to push the implant to the target implant site according to the specific motion control command. The system can be used to control the delivery and localization of cochlear implants during the hearing preserving surgery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化植入物输送和定位系统
本专利申请要求2017年2月14日提交的美国临时专利申请第62/458,846号和2017年10月17日提交的美国临时专利申请第62/573,487号的优先权的益处，其全部内容通过引用并入本文。本文件一般地涉及医疗系统，并且更特别地，涉及用于机器人式控制植入物的输送和定位的的系统、装置和方法。
技术介绍
耳蜗是内耳的听觉部分。其包括螺旋的、中空的、圆锥形的骨腔，在骨腔中声波从基底传播至耳蜗的顶点。声波振动外淋巴，外淋巴移动科蒂氏(Corti)器官中的毛细胞，从而将振动转换为电信号，电信号被发送至耳蜗神经。螺旋耳蜗的基底或外部区域中的毛细胞和神经对较高频率的声音更敏感，并且通常是耳蜗丧失敏感性的第一部分。螺旋耳蜗的顶端或内部区域对较低频率的声音更敏感。中度至重度听力损失影响全世界范围的大量人，并且可能对患者的身心健康、教育、就业和整体生活质量具有显著的影响。听力损失可能由对耳蜗的部分损伤引起。很多具有不同程度的听力损失的患者由于诸如噪声暴露、药物、基因突变或衰老等常见原因而在高频区域(基底耳蜗)具有对耳蜗的部分损伤，但可能保留足够的低频听力。已经使用耳蜗植入物来治疗患有听力损失的患者。耳蜗植入物是一种医疗装置，该医疗装置包括外部声音处理器、皮下植入式刺激器以及被定尺寸和成形为耳蜗插入的电极组件。声音处理器可以将声音信号转换为电信号，并将电信号发送至植入式刺激器。基于所接收到的电信号的物理特性(例如，频率)，刺激器可以生成电脉冲以通过手术插入耳蜗中的电极组件上的电极阵列刺激耳蜗中的特定区域。可以基于所接收到的电信号的频率来确定刺激的区域。例如，较高的频率会产生外部或基底耳蜗区域的刺激，而较低的频率会产生内部或顶端耳蜗区域的刺激。对于已经失去高频听力并因此对单词理解有显著困难但在顶端耳蜗中具有大量残余、低频听力功能的患者，会需要短电极组件作为治疗以电刺激基底或外耳蜗来恢复高频听力。可以由外科医生执行耳蜗植入物手术以将电极组件手动地插入患者耳蜗的损伤部分(例如，基底耳蜗)，同时避免或最小化对未损伤的耳蜗区域的任何创伤以保留低频听力功能。耳蜗植入物可以与在声学上刺激未损伤的低频敏感的顶端耳蜗的助听器一起使用。耳蜗内创伤可能由在插入耳蜗植入物电极期间生成的大压力尖峰出现。耳蜗植入物手术还可以涉及将导引鞘或管插入耳蜗附近或部分地插入耳蜗。将任何固体或柔性体、管或鞘插入耳蜗可能引起类似的液体和力尖峰。这些压力尖峰可能具有足够的强度以引起类似于听觉冲击伤的创伤，并且是手术后残余听力损失的一个可能的原因。类似于通过电极插入导致的插入创伤，手动地将鞘或其他固体/管手动插入耳蜗可能导致耳蜗内液体压力尖峰并产生耳蜗内损伤。
技术实现思路
听力保留耳蜗植入物手术涉及将电极组件植入受损的耳蜗区域，同时避免对未受损的耳蜗区域的任何创伤以保留任何正常的残余听力。在当前的耳蜗植入物手术中，外科医生手动地将电极组件插入患者耳蜗。然而，完全手动操纵电极组件可能在一些患者中导致不期望的结果。例如，手动插入电极组件可能会导致植入位置和运动控制例如插入速率、距离或用于使电极组件前进至目标耳蜗区域而施加至植入物的力的控制的精确度不够。这可能对易碎的耳蜗结构造成损伤例如对耳蜗壁和毛细胞的局部创伤，并且导致残余听力损失。电极组件的完全手动操纵也可能受到外科医生之间的高操作员间变化的影响。高操作员间变化表现在不同技能水平的机构和外科医生之间患者效果的巨大差异。一些接受听力保留耳蜗植入物手术的患者可能在手术后数周至数年经受附加的听力下降。这样的听力功能的持续下降可能归因于对在初始耳蜗植入物手术期间造成的创伤的炎症反应。一些临床研究表明，旨在减少手术期间的电极插入力的技术改善了患者听力保留效果。至少由于这些原因，本专利技术人已经认识到仍需要改善听力保留耳蜗植入物手术后的患者效果，特别地提高植入物输送和定位中的手术精确度并且降低对未受损的耳蜗区域的围手术期创伤的风险的系统、装置和方法。该文件讨论了用于将植入物机器人辅助地植入患者体内，例如用于在听力保留耳蜗植入物手术中输送和定位用于治疗听力损失的耳蜗植入物的系统、装置和方法等。所讨论的系统和装置还可以适于机器人式控制导引鞘或管的插入，导引鞘或管可以与电极植入结合使用。本文讨论的模块化系统包括：外部定位单元，其与植入物例如具有细长构件的耳蜗植入物可逆地对接并牢固地接合植入物；以及计算机化控制单元，其用于机器人式控制外部定位单元以调节植入物的运动。计算机化控制单元可以具有用户接口，该用户接口使得用户(例如，外科医生)能够对各种运动控制参数进行编程或选择植入协议。该系统可以包括传感器，传感器提供关于植入物的位置或运动或在植入过程期间施加至植入物的力或摩擦力的反馈。计算机化控制单元可以基于用户输入和传感器反馈来调节植入物的运动。控制系统还可以与提供电生理测量的外部系统对接以能够在植入期间实时实现对电极定位的闭环反馈。示例1是一种用于将植入物机器人辅助地植入患者体内的系统。该系统包括：外部定位单元，其被配置成接合植入物并且将植入物机器人式输送并定位至目标植入部位；以及控制台，其通信上耦接至外部定位单元。控制台可以包括控制器电路，该控制器电路被配置成根据特定的运动控制指令生成用于控制外部定位单元以将植入物机器人式输送并定位至目标植入部位的运动控制信号。在示例2中，示例1的主题可选地包括植入物，该植入物可以包括细长构件。外部定位单元可以包括耦接单元，该耦接单元被配置成与植入物的细长构件对接，并且响应于运动控制信号摩擦地移动细长构件。在示例3中，示例2的主题可选地包括植入物，该植入物可以包括耳蜗植入物，该耳蜗植入物具有布置在细长构件上的电极阵列。在示例4中，示例2至3中的任何一个或更多个的主题可选地包括耦接单元，该耦接单元可以包括至少两个滚轮，所述至少两个滚轮被布置和配置成：通过至少两个滚轮的相应径向外表面之间的压紧来接合植入物的细长构件的至少一部分；以及旋转以通过由于压紧所生成的摩擦力来推进植入物。在示例5中，示例4的主题可选地包括马达，该马达经由动力传输单元耦接至至少两个滚轮中的至少一个滚轮以驱动至少两个滚轮的旋转。在示例6中，示例4的主题可选地包括至少两个滚轮，其中，滚轮中的至少一个滚轮的径向外表面覆盖有摩擦材料。在示例7中，示例5至6中的任何一个或更多个的主题可选地包括至少两个滚轮，其中，滚轮中的至少一个滚轮的径向外表面具有径向凹入轮廓。在示例8中，示例5的主题可选地包括马达，该马达可以包括在外部定位单元中，并且外部定位单元还包括电耦接至马达的电源。在示例9中，示例8的主题可选地包括电源，该电源可以包括可再充电电源。在示例10中，示例5的主题可选地包括马达，该马达可以包括在控制台中。马达可以经由在控制台与外部定位单元之间延伸的轴耦接至至少两个滚轮中的至少一个滚轮。在示例11中，示例2至10中的任何一个或更多个的主题可选地包括第一马达和第二马达。外部定位单元可以包括第一耦接单元和第二耦接单元，每个耦接单元与植入物的细长构件的相应部分对接。第一马达经由第一动力传输单元可以耦接至第一耦接单元以驱使细长构件的平移运动。第二马达经由第二动力传输单元可以耦接至第二耦接单元以驱使细长构件的旋转运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将植入物机器人辅助地植入患者体内的系统，所述系统包括：外部定位单元，其被配置成接合所述植入物并且将所述植入物机器人式输送并定位至目标植入部位；以及控制台，其通信上耦接至所述外部定位单元，所述控制台包括控制器电路，所述控制器电路被配置成根据特定的运动控制指令生成用于控制所述外部定位单元以将所述植入物机器人式输送并定位至所述目标植入部位的运动控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.14 US 62/458,846;2017.10.17 US 62/573,4871.一种用于将植入物机器人辅助地植入患者体内的系统，所述系统包括：外部定位单元，其被配置成接合所述植入物并且将所述植入物机器人式输送并定位至目标植入部位；以及控制台，其通信上耦接至所述外部定位单元，所述控制台包括控制器电路，所述控制器电路被配置成根据特定的运动控制指令生成用于控制所述外部定位单元以将所述植入物机器人式输送并定位至所述目标植入部位的运动控制信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述植入物包括细长构件，并且其中，所述外部定位单元包括耦接单元，所述耦接单元被配置成与所述植入物的细长构件对接，并且响应于所述运动控制信号摩擦地移动所述细长构件。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述植入物包括耳蜗植入物，所述耳蜗植入物具有布置在所述细长构件上的电极阵列。4.根据权利要求2至3中任一项所述的系统，其中，所述耦接单元包括至少两个滚轮，所述至少两个滚轮被布置和配置成：通过所述至少两个滚轮的相应径向外表面之间的压紧来接合所述植入物的细长构件的至少一部分；以及旋转以通过由于压紧所生成的摩擦力来推进所述植入物。5.根据权利要求4所述的系统，还包括马达，所述马达经由动力传输单元耦接至所述至少两个滚轮中的至少一个滚轮以驱动所述至少两个滚轮的旋转。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少两个滚轮中的至少一个滚轮的径向外表面覆盖有摩擦材料。7.根据权利要求5至6中任一项所述的系统，其中，所述至少两个滚轮中的至少一个滚轮的径向外表面具有径向凹入轮廓。8.根据权利要求5所述的系统，其中：所述马达包括在所述外部定位单元中；以及所述外部定位单元还包括电耦接至所述马达的电源。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述电源包括可再充电电源。10.根据权利要求5所述的系统，其中，所述马达包括在所述控制台中并且经由在所述控制台与所述外部定位单元之间延伸的轴耦接至所述至少两个滚轮中的所述至少一个滚轮。11.根据权利要求2至10中任一项所述的系统，还包括第一马达和第二马达，其中，所述外部定位单元包括第一耦接单元和第二耦接单元，每个耦接单元与所述植入物的细长构件的相应部分对接，并且其中：所述第一马达经由第一动力传输单元耦接至所述第一耦接单元以驱使所述细长构件的平移运动；并且所述第二马达经由第二动力传输单元耦接至所述第二耦接单元以驱使所述细长构件的旋转运动。12.根据权利要求5至11中任一项所述的系统，还包括手动驱动轮，所述手动驱动轮耦接至所述至少两个滚轮中的至少一个滚轮，所述手动驱动轮被配置成能够手动旋转所述至少两个滚轮中的所述至少一个滚轮。13.根据权利要求2至12中任一项所述的系统，还包括鞘，所述鞘从所述外部定位单元延伸至所述目标植入部位的手术入口，所述鞘被配置成至少部分地包围所述细长构件以在植入期间为所述电极阵列提供弹性支承。14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中，所述外部定位单元还包括用于警告特定的植入物状态的指示器。15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中，所述外部定位单元还包括固定构件，所述固定构件被配置成将所述外部定位单元可拆卸地附接至所述患者。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述固定构件包括以下中的一个或更多个：螺钉；销；钉子；线；钩；缝合线；或磁体。17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，其中，所述外部定位单元包括外部患者接触表面，所述外部患者接触表面配备有夹持元件，所述夹持元件被配置成将所述外部定位单元摩擦地附接至所述患者。18.根据权利要求5至12中任一项所述的系统，其中，所述控制器电路被配置成生成用于控制所述马达以调节所述细长构件的一个或更多个运动参数的运动控制信号，所述一个或更多个运动参数包括：移动速率；移动方向或取向；移动距离；所述细长构件的远端的位置；或者施加在所述细长构件上的力的量。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器电路经由有线连接通信上耦接至所述马达。20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器电路经由无线通信链接通信上耦接至所述马达。21.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中，所述控制台还包括用户接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·考夫曼，亚当·哈恩，艾伦·亨斯利，马兰·汉森，埃里克·蒂姆科，
申请(专利权)人：约塔莫绅有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US