一种导管导向控制和成像（ＣＧＣＩ）系统，其中描述了在位置上检测、显示和影响附在外科工具上的磁末梢，从而允许执行诊断和治疗过程。可以如此安装的工具包括导管、导线和例如激光器和球囊的辅助工具。磁末梢执行两个功能。首先，它允许通过使用例如雷达距离探测器或雷达成像系统的雷达系统来测量该末梢的位置和方向。结合雷达系统允许ＣＧＣＩ装置在外科手术期间准确地检测嵌入患者的外科工具的位置、方向和旋转。在一个实施例中，利用例如Ｘ射线、荧光检查、超声波、ＭＲＩ、ＣＡＴ扫描，ＰＥＴ扫描等的手术室成像设备来显示由雷达产生的图像。在一个实施例中，利用与由６个自由度（６－ＤＯＦ）传感器定位的参照标志来同步图像。通过应用患者身体外部的适当磁场，与雷达和６－ＤＯＦ传感器相结合的ＣＧＣＩ装置使得能够将工具末梢拖拉、推动、转动，并强制地保持在希望的位置。磁末梢的虚拟表示充当操作者控制。该控制与患者身体内的磁末梢具有一对一的位置关系。另外，如果磁末梢遇到障碍，该控制向操作者的手部沿适当的一个或多个轴提供触觉反馈。与磁末梢位置和方向反馈相结合的该控制的输出允许伺服系统控制外部的磁场。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种系统和技术，用于在使用雷达系统来确定患者体 内导管位置的同时，导向引导和推进患者体内的、例如导管和导管类 设备的侵入性医疗设备。
技术介绍
通常，通过将侵入性设备插入切口或身体开口来执行导管插入术。例如导线(guidewire)和球囊的辅助工具经常沿导管进入要执行医疗 过程的区域。这些过程依赖于通过推动、旋转或操纵保留在人体外部 的近端，手动地推进侵入性设备的远端。实时X射线成像是一种用于 在该过程期间确定侵入性设备的远端的普通方法。继续操纵，直到远 端到达要执行诊断或治疗过程的目的区域为止。该技术要求外科医生/ 操作者部分的较高技术。只有在延长的培训阶段和较长实践之后才能 达到这种技术。还要求较高的手工灵巧性。由于将导管推进人体内的希望位置所涉及的困难，许多诊断的和 治疗过程经常釆用导线。导线首先被推进入心脏或血管，并且用作针 对具体导管的跟踪和导向。例如，该技术用于将争管推进左心室，并且当研究主动脉縮窄时，该技术尤其重要。横穿变窄的瓣膜孔对于操 作者是一个挑战。类似地，经常将导线处理进入阻塞的冠状动脉和横 穿阻碍的斑。在导线上推进载有例如球囊、激光器、.stent的治疗导管， 并且将其放在斑(plaque)的位置。然后，通过向球囊充气、操作激光 束或放置stent来打开变窄的位置。有时，动脉是扭曲的和严重变窄的， 并且该斑是不规则、硬化的，或者甚至完全阻塞了动脉。在这些情况 下，在变窄的位置之外的导线放置是非常困难和多次不成功的。因此，存在对于一种装置和方法的充分和不满的需要，该装置和 方法用于导向、引导、推进和定位侵入性设备的位置，并且用于准确 地控制它们的位置；用于提供三维成像；并且用于最小化地使用X射 线或其它电离型的辐射。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种比现有技术系统需要更少培训和更少技术的 磁导管导向和控制装置，解决了这些和其它问题。在一个实施例中， 雷达系统用于确定身体内的导管的远端，因此，最小化或消除了例如X射线的电离辐射的使用。可选地，导管导向系统可以与x射线系统(或其它成像系统)结合使用，以向操作者提供额外的图像。此外，在磁 导管导向系统中使用的磁系统还可以用于定位导管末梢，以向操作者 和控制系统提供位置反馈。在一个实施例中，磁场源用于产生充足强 度和方向的磁场，从而将磁响应导管末梢沿希望的方向移动希望的量。 一个实滩例包括一种导管以及一种导向和控制装置，可以准确并 相对轻松地允许外科医生/操作者将导管末梢放入患者体内。导管导向 和控制装置可以将导管末梢保持在正确位置。 一个实施例包括一种导 管以及一种导向和控制装置，可以引导导管的远端通过动脉，并且强 制地将其推进通过斑或者其它障碍。 一个实施例包括一种导管导向和控制装置，显示导管末梢位置，显著减小暴露于患者和工作人员的x射线。 一个实施例包括一种更直观和更易于使用的导管导向和控制装 置，显示导管末梢的三维位置，在导管末梢施加力，从而按希望拖拉、 推动、转动或保持该末梢，并且能够产生该末梢具有可调整的频率和 幅度的振动或脉动的移动，从而帮助推进该末梢通过斑或其它障碍。 一个实施例在操作者控制处提供触觉反馈，以指示该末梢遇到了障碍。在一个实施例中，导管导向控制和成像(GCI)系统通过使用雷达 系统来定位该导管的远端，允许外科医生推进、准确地定位导管，并 且查看导管的三维位置。在一个实施例中，雷达数据可以与X射线图像相结合，从而产生一个包括雷达和X射线数据的合成显示。在一个 实施例中，雷达系统包括合成孔径雷达(SAR)。在一个实施例中，雷达系统包括超宽带雷达。在一个实施例中，雷达系统包括脉冲雷达。在一个实施例中，该装置包括被称作"虚拟末梢"的用户输入设 备，除了作为实际或物理的导管末梢推进患者体内的表示，它还具有 与导管末梢的位置关系。虛拟末梢包括类似于操纵杆的物理配件，其 可以由外科医生/操作者来操纵，并且还被设计成如果实际的末梢遇到 障碍，则沿适当的一个或多个轴向外科医生传递触觉反馈。换句话说， 虚拟末梢包括操纵杆类型的设备，其允许外科医生引导实际的导管末 梢通过患者身体。当实际的导管末梢遇到障碍时，虚拟末梢向外科医 生提供触觉反馈，以指示障碍的出现。在一个实施例中，物理导管末梢(导管的远端)包括响应患者身 体外部所产生的磁场的永磁体。外部磁场将该末梢拖拉、推动、转动 或保持在希望的位置。本领域的普通技术人员将认识到，永磁体可以 被电磁体代替或增强。在一个实施例中，物理导管末梢(导管的远端)包括永磁体和两 个压电回路，或者半导体聚合物回路，以允许雷达系统检测从该回路 发出的共振信号的二次谐波。在一个实施例中，GCI装置通过采用具有六个自由度(6-DOF)的 传感器而使用一种图像同步技术，以便能够形成参考的立体定向框架 (stereo tactic frame )。在一个实施例中，GCI装置的电磁电路设备包括使用铁磁物质(例 如铁酸盐物质)的C臂几何结构，从而提高磁电路的效率。在一个实施例中，GCI装置使用数字变换来计算要提供给各个电 磁体以用于控制磁场的电流，所述磁场用于以有效方式推动、拖拉和 旋转导管末梢。在一个实施例中，GCI装置包括UWB脉冲雷达和6-DOF传感器， 被配置成检测导管末梢和移动身体器官并同步它们的移动。在一个实施例中，通过机动化(motorized)机构来转向GCI装置， 以使电磁极被移动到减小了推进、拖拉和旋转导管末梢所需的功率的 位置和方向。在一个实施例中，GCI装置用于在电生理学(EP)过程期间执行心脏起搏器的植入。在一个实施例中，关于导管末梢和一个或多个参照标志(fiduciary marker), GCI装置使用雷达或其它传感器来测量、报告和识别在体内 的移动器官(例如，心脏、肺等)的位置，从而提供导向控制和成像 来补偿器官的移动，从而简化外科医生通过身体操纵争管的任务。在一个实施例中，通过调节应用在患者身体外部的磁力，操作者 控制向控制导管末梢位置的饲服系统提供位置和方向命令输入。经由 包括雷达系统和6-DOF传感器的传感装置完成实际的末梢位置和方向 的测量。该测量用于向饲服系统和操作者接口提供反馈。在一个实施 例中，词服系统具有校正输入，其补偿例如心脏的身体部件或器官的 动态位置，从而抵消响应，使得实际的末梢与跳动的心脏实质上一致 地移动。在一个实施例中，导管导向系统的操作如下i)操作者调整虚拟 末梢的物理位置，ii)对虚拟末梢位置的改变进行编码，并与来自雷达 系统和6-DOF传感器的数据一起提供给控制系统，iii)控制系统产生 发送给饲服系统控制装置的饲服系统命令，iv)饲服系统控制装置操作 饲服机构，从而通过改变电磁簇的距离和角度、并且激发电磁体从而 引起在患者体内的实际磁导管末梢的位置改变，来调整一个或多个电 磁簇的位置，v)然后，由雷达系统感应实际导管末梢的新位置，并且 由6-DOF传感器感应多个参照标志的位置，从而能够进行由荧光检查 检查和/或其它成像形式所产生的图像上导管位置的同步和叠加，以及 vi)向饲服系统控制装置和操作者接口提供反馈，并且相对于患者体内 结构，更新所显示的实际导管末梢位置图像。操作者可以进行虚拟导管末梢位置的进一步调整，并重复步骤i本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制导管类工具的移动的装置，所述导管类工具具有响应磁场的远端并被配置成插入患者身体，所述装置包括： 磁场源，用于在身体外产生磁场； 转向系统，用于关于身体定向所述磁场源； 雷达系统，用于测量所述远端的位置； 传感器系统，用于测量多个参照标志的位置； 用户输入设备，用于输入命令以移动所述远端； 系统控制器，用于响应来自所述用户输入设备、所述雷达系统和所述传感器的输入，控制所述磁场源。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔舒亚沙哈尔，
申请(专利权)人：麦格耐泰克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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