磁定向纤维光学三维形状制造技术

本文公开了使用光纤技术结合磁感测技术提供医疗器械的跟踪信息的系统和方法。医疗装置包括光纤。医疗装置还包括磁性元件。磁场传感器可以被配置为检测由磁性元件限定的磁场，并且根据磁场的检测向控制台提供电信号。控制台的操作包括(i)处理反射光信号以确定光纤的物理状态，(ii)处理电信号以确定磁性元件的位置，以及(iii)将医疗装置的物理状态与该多个磁性元件中的一个或多个的位置结合以确定医疗装置在患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。一种。一种。

【技术实现步骤摘要】
磁定向纤维光学三维形状
[0001]优先权
[0002]本申请要求2021年9月16日提交的美国临时申请第63/245,015号的优先权权益，其整体通过引用并入本申请。


[0003]本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及磁定向纤维光学三维形状。

技术介绍

[0004]过去，医疗装置的某些血管内引导，例如导丝和导管，已经使用荧光检查法来跟踪医疗装置的尖端并确定远侧尖端是否适当地定位在其目标解剖结构中。然而，这种荧光检查法使患者及其主治临床医生暴露于有害的X射线辐射。此外，在一些情况下，患者暴露于荧光检查法所需的潜在有害的造影剂。
[0005]最近，已经使用了涉及管心针的电磁跟踪系统。通常，电磁跟踪系统的特征在于三个部件：场发生器、传感器单元和控制单元。场发生器使用几个线圈来产生位置变化的磁场，该磁场用于建立坐标空间。传感器单元附接至管心针，例如在管心针的远端(尖端)附近，该传感器单元包括小线圈，在小线圈中经由磁场感应电流。基于每个线圈的电特性，可以确定医疗装置在坐标空间内的位置和取向。控制单元控制场发生器并且从传感器单元捕获数据。
[0006]本文公开了光纤形状感测系统与电磁跟踪系统的组合，以提供血管内装置的改进的引导和放置确认。一些实施方案将光纤形状感测功能与心电图(ECG)监控相结合。

技术实现思路

[0007]简而言之，本文公开的实施方案涉及用于使用光纤技术结合磁感测技术来提供医疗器械的跟踪信息的系统、设备和方法。根据一个实施方案，一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的医疗装置系统，用于插入在患者体内的医疗装置包括具有一个或多个芯纤维的光纤，该一个或多个芯纤维中的每个包括沿着对应芯纤维的纵向长度分布的多个光纤传感器，并且该多个光纤传感器中的每个光纤传感器被配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光纤光谱宽度的光信号，以及(ii)基于由光纤经历的应变改变反射光信号的特性。医疗装置还包括沿着医疗装置的纵向长度布置的多个磁性元件，其中每个磁性元件限定被配置为指示磁性元件在三维空间中的位置的磁场。磁场传感器被配置为检测由该多个磁性元件中的一个或多个限定的一个或多个磁场，并且根据该一个或多个磁场的检测向控制台提供电信号。磁场传感器可以联接至患者身体。
[0008]控制台包括一个或多个处理器和其上存储有逻辑的非暂时计算机可读介质，当由该一个或多个处理器执行时，该逻辑使得系统操作。该操作包括(i)向光纤提供入射光信号，(ii)通过该多个光纤传感器中的一个或多个接收入射光的不同光谱宽度的反射光信号，(iii)处理与该一个或多个芯纤维相关联的反射光信号以确定光纤的物理状态。该操作
还包括(i)从磁场传感器接收电信号，(ii)处理电信号以确定该多个磁性元件中的一个或多个相对于磁场传感器的位置，以及(iii)将医疗装置的物理状态与该多个磁性元件中的一个或多个的位置结合以确定医疗装置在患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。
[0009]每个磁性元件可以纵向地成形，在每个端部处具有磁极，其中磁极根据磁性元件的取向限定磁场。在一些实施方案中，每个磁性元件的纵向轴线与医疗装置的纵向轴线对准，并且该操作还可以包括处理电信号以确定每个磁性元件相对于磁场传感器的取向。
[0010]根据另外的实施方案，该操作还包括将磁性元件的位置与磁性元件的取向结合以确定医疗装置在患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。
[0011]在一些实施方案中，每个磁体成形为中空圆柱体，并且光纤布置在中空圆柱体内。一个磁性元件可以布置在医疗装置的远侧尖端处，并且磁场传感器可以应用到患者的胸部。该多个磁性元件中的一个或多个可以是永磁体，并且该多个磁性元件中的一个或多个可以由含铁材料形成。该多个磁性元件中的一个或多个也可以是电磁体。
[0012]该多个磁性元件中的一个或多个可以被配置为感测磁场，并且该多个磁性元件中的一个或多个可以被配置为选择性地限定磁场，并且感测磁场。在一些实施方案中，磁场传感器包括被配置为限定磁场的一个或多个磁性元件。
[0013]医疗装置可以是导引器线、导丝、管心针、针内的管心针、具有嵌入针的套管中的光纤的针和具有嵌入导管的一个或多个壁中的光纤的导管中的一种。该多个光纤传感器中的每个可以是反射光栅，其中每个反射光栅通过施加取决于反射光栅所经历的应变的波长偏移，来改变其反射光信号。
[0014]根据另外的实施方案，该操作还包括(i)从布置在远侧尖端处的ECG电极接收ECG信号，(ii)处理ECG信号以确定电极在上腔静脉内的位置，以及(iii)将ECG信号与医疗装置的物理状态和该多个磁性元件中的一个或多个的位置结合以确定医疗装置在患者体内的位置。
[0015]如本文所公开的是一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的方法。该方法包括向包括在医疗装置内的光纤提供入射光信号，其中，光纤包括一个或多个芯纤维，并且该一个或多个芯纤维中的每个包括沿着对应芯纤维的纵向长度分布的多个反射光栅。该多个反射光栅中的每个被配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经历的应变改变反射光信号的特性。该方法还包括(i)通过该多个光纤传感器中的一个或多个接收入射光的不同光谱宽度的反射光信号，(ii)处理与该一个或多个芯纤维相关联的反射光信号以限定光纤的物理状态。
[0016]该方法还包括(i)从施用于患者的磁场传感器接收电信号，其中沿着医疗装置布置的磁体限定由磁场传感器检测的一个或多个磁场，(ii)处理电信号以确定该多个磁性元件中的一个或多个相对于磁场传感器的位置，以及(iii)将医疗装置的物理状态与该多个磁性元件中的一个或多个的位置结合以确定医疗装置在患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。
[0017]光纤可以是包括多个芯纤维的多芯光纤，并且该多个光纤传感器中的每个可以是反射光栅，其中每个反射光栅通过施加取决于由反射光栅经历的应变的波长偏移，来改变其反射光信号。
[0018]每个磁性元件可以纵向地成形，在每个端部处具有磁极，其中磁极根据磁性元件
的取向限定磁场。在该方法的一些实施方案中，每个磁性元件的纵向轴线与医疗装置的纵向轴线对准。该方法还可以包括处理电信号以确定每个磁性元件相对于磁场传感器的取向。
[0019]该方法还可以包括将磁性元件的位置与磁性元件的取向结合以确定医疗装置在患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。
[0020]该方法还可以包括(i)从布置在医疗装置的远侧尖端处的ECG电极接收ECG信号，(ii)处理ECG信号以确定电极在患者的上腔静脉内的位置，以及(iii)将ECG信号与医疗装置的物理状态和该多个磁性元件中的一个或多个的位置结合以确定医疗装置在患者体内的位置。
[0021]在该方法的一些实施方案中，医疗装置是导引器线、导丝、管心针、针内的管心针、具有嵌入针的套管中的光纤的针和具有嵌入导管的一个或多个壁中的光纤的导管中的一种。进一步根据一些实施方案，每个磁体成形为中空圆柱体，并且光纤布置在中空圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测医疗装置在患者体内的放置的医疗装置系统，所述系统包括：所述医疗装置，其包括：光纤，其具有一个或多个芯纤维，所述一个或多个芯纤维中的每个包括沿着对应芯纤维的纵向长度分布的多个光纤传感器，并且所述多个光纤传感器中的每个光纤传感器被配置为：(i)基于接收到的入射光，反射不同光纤光谱宽度的光信号，并且(ii)基于所述光纤经受的应变，改变反射光信号的特性；和多个磁性元件，其沿着所述医疗装置的纵向长度布置，每个磁性元件限定磁场，所述磁场配置为指示所述磁性元件在三维空间中的位置；磁场传感器，其配置为：检测由所述多个磁性元件中的一个或多个限定的一个或多个磁场，并且根据所述一个或多个磁场的检测提供电信号；和控制台，其包括一个或多个处理器和存储有逻辑的非暂时计算机可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，所述逻辑引起包括如下的操作：向所述光纤提供入射光信号；接收由所述多个光纤传感器中的一个或多个反射的所述入射光的不同光谱宽度的反射光信号；处理与所述一个或多个芯纤维相关联的反射光信号，以确定所述光纤的物理状态；从所述磁场传感器接收所述电信号；处理所述电信号，以确定所述多个磁性元件中的一个或多个相对于所述磁场传感器的位置；和将所述医疗装置的物理状态与所述多个磁性元件中的一个或多个的位置结合，以确定所述医疗装置在所述患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。2.根据权利要求1所述的系统，其中每个磁性元件纵向地成形为在每个端部处具有磁极，所述磁极根据所述磁性元件的取向限定磁场。3.根据权利要求2所述的系统，其中每个磁性元件的纵向轴线与所述医疗装置的纵向轴线对准。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述操作还包括：处理所述电信号，以确定每个所述磁性元件相对于所述磁场传感器的取向。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述操作还包括：将所述磁性元件的位置与所述磁性元件的取向结合，以确定所述医疗装置在所述患者体内的位置、形状和取向中的至少一种。6.根据权利要求1所述的系统，其中每个磁体成形为中空圆柱体，并且其中所述光纤被布置在所述中空圆柱体内。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个磁性元件中的至少一个被布置在所述医疗装置的远侧尖端处。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述磁场传感器被施用于所述患者的胸部。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个磁性元件中的一个或多个是永磁体。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个磁性元件中的一个或多个由含铁材料形成。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个磁性元件中的一个或多个是电磁体。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个磁性元件中的一个或多个被配置为感测磁场。13.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个磁性元件中的一个或多个被配置为选择性地限定磁场并且感测磁场。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述磁场传感器包括配置为限定磁场的一个或多个磁性元件。15.根据权利要求1所述的系统，其中所述医疗装置是导引器线、导丝、管心针、针内的管心针、具有嵌入针的套管的光纤的针或具有嵌入导管的一个或多个壁的光纤的导管中的一种。16.根据权利要求1所述的系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：巴德阿克塞斯系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：