本申请公开了医疗装置和用于医疗装置的形状感测系统。形状感测系统可以包括医疗装置、光学询问器、控制台和显示屏。医疗装置可以包括集成的光纤管心针，该集成的光纤管心针沿着其至少远端部分具有光纤布拉格光栅(“FBG”)传感器。光学询问器可以被配置为将输入光学信号发送入光纤管心针并且由其接收FBG传感器反射的光学信号。控制台可以被配置为将反射的光学信号转换为可绘图的数据，以在显示屏上显示其曲线图。曲线图可以包括在光纤管心针的远端部分中选择的FBG传感器中的每个FBG传感器的曲率对时间的曲线图，用于当医疗装置的尖端被推进入患者的上腔静脉时，标识光纤管心针的应变的显著变化。变的显著变化。变的显著变化。
【技术实现步骤摘要】
医疗装置和用于医疗装置的形状感测系统
[0001]优先权
[0002]本申请要求2019年8月12日提交的美国临时申请号62/885,702 的优先权权益，其全部内容通过引用并入本申请。
[0003]本申请设计医疗器械，更具体地涉及医疗装置和用于医疗装置的形状感测系统。
技术介绍
[0004]有时，外周插入(peripherally inserted)的中心导管(“PICC”) 或中心静脉导管(“CVC”)的尖端可能移动，而从患者的上腔静脉(“SVC”)中的理想位置移位。认为此类PICC或CVC已经移位的临床医生通常通过胸部X光片检查是否移位，并且在必要时使PICC 或CVC复位(replace)。然而，X光片使患者暴露于电离辐射。因此，需要临床医生容易且安全地检查PICC和CVC是否位移，以在必要时进行复位。
[0005]本文公开了解决上述问题的用于医疗装置的形状感测系统和方法。
技术实现思路
[0006]本文公开了一种用于医疗装置的形状感测系统，其在一些实施方案中包括医疗装置、光学询问器(interrogator)、控制台和显示屏。医疗装置包括包含光纤的实施主体(body of implementation)，其中光纤由沿着光纤的至少远端部分的多个光纤布拉格光栅(fiber Bragggrating，“FBG”)传感器构成。如将在贯穿本公开文本主要讨论的，实施主体的一个实施方案是光纤集成的管心针(stylet)。然而，实施主体的其他实施方案包括但不限于集成的光纤导丝或集成的光纤导管。光学询问器被配置为将输入光学信号发送入光纤管心针并且从光纤管心针接收FBG传感器反射的光学信号。控制台包括存储器和一个或多个处理器，该一个或多个处理器配置为借助多种光学信号转换器逻辑(其可以包括一种或多种算法)将来自光纤管心针的FBG传感器反射的光学信号转换为可绘图的(plottable)数据。显示屏被配置为显示可绘图的数据的多个曲线图的任何曲线图。多个曲线图至少包括在光纤管心针的远端部分中的选择的FBG传感器中的每个FBG 传感器的曲率对时间的曲线图，用于在医疗装置的尖端被推进入患者的SVC的时刻，标识光纤管心针的应变的显著变化。
[0007]在一些实施方案中，形状感测系统进一步包括SVC决定因素 (determiner)算法，其配置为在医疗装置的尖端被推进入患者的SVC 的时刻，自动确定光纤管心针的应变的显著变化。应变的显著变化是应变的瞬时增加，接着是应变的瞬时减小。
[0008]在一些实施方案中，SVC决定因素算法被配置为借助由选择的 FBG传感器感测的光纤管心针的应变的周期性变化确认医疗装置的尖端在SVC中。应变的周期性变化是由于SVC内的血流的周期性变化(如患者的心跳一样)。
[0009]在一些实施方案中，形状感测系统进一步包括光纤连接器模块，其配置为建立从
医疗装置至光纤连接模块的第一光学连接和从光纤连接模块至光学询问器的第二光学连接。第一光学连接是通过无菌盖布(sterile drape)，其中医疗装置在由无菌盖布限定的无菌区域中并且光纤连接器模块在由无菌盖布限定的非无菌区域中。
[0010]在一些实施方案中，光纤连接器模块包括选自陀螺仪、加速度计和磁力计的一个或多个传感器。一个或多个传感器被配置为通过一条或多条数据线向控制台提供传感器数据，以通过算法确定使用光纤管心针进行形状感测的参考平面。
[0011]在一些实施方案中，光学询问器是集成的光学询问器，其被集成入控制台。
[0012]在一些实施方案中，显示屏是集成的显示屏，其被集成入控制台。
[0013]本文还公开了一种用于确定医疗装置的尖端位于患者的SVC内的方法。在一些实施方案中，方法包括朝向SVC推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统。医疗装置包括集成的光纤管心针，其具有沿着光纤管心针的至少远端部分的多个FBG传感器，用于使用包括医疗装置的形状感测系统进行形状感测。方法还包括在推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统的同时，使得输入光学信号(例如，宽带入射光)能够被发送入光纤管心针。在一个实施方案中，宽带入射光由光源提供，该光源可以是可调谐扫频激光器(tunable swept laser)，但是除激光器之外还可以采用其他合适的光源，包括半相干光源、 LED光源等。方法还包括在推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统的同时，使得FBG传感器反射的光学信号能够被从光纤管心针接收。方法还包括在医疗装置的尖端被推进入SVC的时刻，在形状感测系统的显示屏上标识由光纤管心针的远端部分中的选择的FBG传感器感测的光纤管心针的应变的显著变化，从而确定医疗装置的尖端位于 SVC内。
[0014]在一些实施方案中，方法进一步包括使得从光纤管心针接收的 FBG传感器反射的光学信号能够被通过算法转换为多个不同的曲线图，以显示在显示屏上。
[0015]在一些实施方案中，多个不同的曲线图的每个曲线图选自光纤管心针的至少远端部分的曲率对弧长的曲线图、扭转对弧长的曲线图、角度对弧长的曲线图和位置对时间的曲线图。
[0016]在一些实施方案中，多个不同的曲线图包括选自光纤管心针的 FBG传感器中的每个FBG传感器的曲率对时间的曲线图。
[0017]在一些实施方案中，方法进一步包括使得从光纤管心针接收的 FBG传感器反射的光学信号能够被通过算法转换为医疗装置的可显示的形状，以显示在显示屏上。
[0018]在一些实施方案中，光纤管心针的应变的显著变化是光纤管心针的绘制的曲率的瞬时增加，接着是绘制的曲率的瞬时减小。
[0019]在一些实施方案中，光纤管心针的绘制的曲率的瞬时减小的幅值是绘制的曲率的瞬时增加的幅值的大约两倍。
[0020]在一些实施方案中，选择的FBG传感器是在光纤管心针的远端部分中的最后三个FBG传感器。
[0021]在一些实施方案中，方法进一步包括在确定医疗装置的尖端位于 SVC中后，停止推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统。方法还包括借助由选择的FBG传感器感测的光纤管心针的应变的周期性变化确认医疗装置的尖端在SVC中。应变的周期性变化是由于SVC内血流的周期性变化(如患者的心跳一样)。
[0022]在一些实施方案中，推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统包括推进医疗装置
的尖端通过右颈内静脉、右头臂静脉并且进入SVC。
[0023]在一些实施方案中，医疗装置是CVC。
[0024]在一些实施方案中，推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统包括推进医疗装置的尖端通过右贵要静脉(right basilic vein)、右腋静脉、右锁骨下静脉、右头臂静脉并且进入SVC中。
[0025]在一些实施方案中，医疗装置是外周插入的中心导管(PICC)。
[0026]本文还公开了一种用于确定医疗装置的尖端位于患者的SVC内的方法。在一些实施方案中，方法包括朝向SVC推进医疗装置的尖端通过患者的脉管系统。医疗装置包括集成的光纤管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于医疗装置的形状感测系统，包括：医疗装置，其包括集成的光纤管心针，所述集成的光纤管心针具有沿着所述光纤管心针的至少远端部分的多个光纤布拉格光栅传感器；光学询问器，其配置为将输入光学信号发送入所述光纤管心针并且从所述光纤管心针接收光纤布拉格光栅传感器反射的光学信号；控制台，其包括存储器和一个或多个处理器，所述控制台配置为将来自所述光纤管心针的所述光纤布拉格光栅传感器反射的光学信号转换为可绘图的数据；和显示屏，其配置为显示所述可绘图的数据的多个曲线图的任意曲线图，所述多个曲线图至少包括在所述光纤管心针的所述远端部分中的选择的一个或多个光纤布拉格光栅传感器中的每个光纤布拉格光栅传感器的曲率对时间的曲线图，用于在所述医疗装置的尖端被推进入患者的上腔静脉的时刻，标识所述光纤管心针的应变的显著变化。2.根据权利要求1所述的形状感测系统，进一步包括光纤连接器模块，其配置为建立从所述医疗装置至所述光纤连接模块的第一光学连接和从所述光纤连接模块至光学询问器的第二光学连接，所述第一光学连接通过无菌盖布，其中所述医疗装置处于由所述无菌盖布限定的无菌区域中，并且所述光纤连接器模块处于由所述无菌盖布限定的非无菌区域中。3.根据权利要求2所述的形状感测系统，其中所述光纤连接器模块包括选自陀螺仪、加速度计和磁力计中的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置为通过一条或多条数据线向所述控制台提供传感器数据，以确定...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
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：
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