可操纵探头制造技术

一种可操纵探头，包括主体和设置用来驱动探头经过样本的驱动装置。主体包括至少三个沿着探头彼此平行地延伸的主体部分，每个主体部分沿着探头相对于其它主体部分可移动。驱动装置被设置成相对于其它部分依次移动每个主体部分，从而移动探头经过样本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可操纵的探头。其应用在医学领域，例如应用于脑或肝的外科手术，但是不寻常地，还可以应用于其它领域，例如采矿或者勘探。
技术介绍
伴随着朝着局部治疗的趋势，目前医学介入的趋势倾向于较少创伤方法。微创(MD进入装置的外科手术探头可以被广义地划分为两个大类腔内探头和经皮探头。腔内探头(例如内窥镜和血管内导管)利用身体内天生的孔和易进入的血管来将工具(例如光纤、组织采样器等)导向目标。它们的使用在一些关键的专业中被证明是非常成功的，比如在胃肠的外科手术中，但是腔内进入装置的应用领域的范围是有限的。相反地，经皮(也就是说经过皮肤)器械可以广泛地应用于“侵入性介入”的整个范围，因为就选定的软组织目标的进入点和进入路径而言，它们的用途很广。目前包含针头或导管的经皮插入的操作，范 围从血液/流体取样、组织活检、导管插入、部分切除和近程放射治疗到脑深部刺激和诊断影像，同时新的方法以前所未有的增加的速度出现在文献中。目前的经皮器械可以被分为两个大类粗的非柔性探头(例如，活检探头和腹腔镜)以及细的柔性探头(例如近程放射治疗针头)。粗的非柔性探头的优点在于，它们可以在可视系统(例如超声波)的帮助下指向目标并且不会在负荷下变形。然而，它们的操作引起组织上显著的压力，这限制了外科医生的自由度。相反地，细的柔性探头倾向于较少地伤害周围组织，但是会抵抗组织的阻力而弯曲和变形，从而导致放置精确度问题，放置精确度与目标的深度成反比。此外，两类探头都受困于同样的表层下技术性和功能性的限制它们不能被沿着曲线轨道导向。这是经皮探头的主要缺陷，这将它们的应用局限在了可实行直线方法的外科手术操作中。之前跟随三条主要的研究路线来解决针头操纵问题。最近的研究表明，当具有斜面顶端的柔性针头被推动穿过软组织时，顶端自身的对称性使得针头沿着具有单一半径的弧形轨道弯曲。在插入过程中改变斜面顶端的轨道的控制策略已经得到论证；轨道曲率的比例控制可以通过针头自身负载循环的旋转来实现，其中针头的趋近角度可以通过沿着纵向轴的循环旋转来控制。然而，针头操作的倾斜顶端方法最主要的缺点涉及针头的横截面直径的局限性，这是操作机构本身固有的。既然轨道控制通过负载循环来实现，制成针头的材料应当足够硬以能够沿着针头的整个长度传递转矩(这解释了镍钛合金绞线的选择)，同时直径应当足够小使得针头是柔性的并且因此能够弯曲(一般O. 28mm)。假设有对于坚硬结构和很柔韧的针头的相反要求时，这种对于最大外径的限制就不能被超过。在针头操作的可选方法中，标准针头通过在其底部施加力矩被沿着软组织(例如火鸡胸肌肉)内部的弯曲轨道操作。使用简化的弹簧-阻尼方法通过模型化组织和针头的相互作用和变形将插入轨道设计好。然而，由于目标执行依赖于组织的硬度和阻力，可应用的柔软材料的范围，即可以使用这种控制策略的场合是有限的。这种方法在软组织和易损组织，例如大脑，的应用将会导致严重的组织损伤。针头操作的第三种也是最后一种方法是以结合预弯曲同心管为基础的，同心管可以相对彼此旋转和延伸以控制顶端位置和方位。虽然这种方法提出了相对简单的控制问题，因为管段和它们的相互作用可以使用简单的束理论来模型化，但是任何一个针头实施例能够实现的可用的轨道范围是非常有限的。由于每个预弯曲管具有“固定的”几何形状和曲率半径，因此不可能设计出具有控制的可变曲率的轨道。此外，路径上弧线的数目不可更改地与段数联系在一起(例如三个同心管只能做出具有两个常量曲率半径的弯曲路径)，这限制了探头将适用的应用范围。总之，虽然这些研究工作已经实质上改进了技术现状，但是至今为止所有提出来的方案都限制了应用领域。因此，对于新的多用途的介入技术仍然存在明确的需要，这种技术将能够以精确性和对周围组织的最少破坏来执行身体中的经皮介入应用到多种外科手术场合的细的柔性工作通道，它可以被精确地定位到身体中的任何地方。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可操纵探头包括主体和被设置用来驱动探头经过样本的驱动装置。主体可以包括至少三个沿着探头彼此平行延伸的主体部分，每个主体部分沿着探头 相对于其它主体部分可移动。已经发现的是，具有至少三个主体部分，当其中一个部分移动时，其它部分倾向于保持基本静止。这是因为当探头表面的两个不相等的部分相对于彼此移动时，较大的表面倾向于保持静止而较小的表面倾向于相对于探头所处的样本移动。驱动装置可以被设置成依次按可变的顺序相对其它主体部分移动每个主体部分，例如一次一个或一组，从而驱动探头经过样本。驱动装置可以被设置成，当向主体部分之一施加沿向前方向的力时，向其它主体部分中的至少一个施加沿向后方向的力。这可以减少或限制施加到探头上的总力或合力。驱动装置可以被设置成平衡施加到主体部分上方向向前和向后的力，因此所述驱动装置施加到探头上的合力基本为零。驱动装置可以被设置成在主体部分之间作用，以便施加位于探头内部的力。可选择地，驱动装置可以被配置成在主体部分和另一个主体之间施加力，另一个主体可以是固定的，或者可以被设置成随探头移动经过样本。一个或多个主体部分可包含操纵装置，操纵装置被设置为如果主体部分被移动向前超过其它主体部分，沿相应的方向操纵该主体部分。该操纵装置可包括成形的顶端，或者弹性的偏置装置，或者两者都有。弹性的偏置装置可以是主体部分中的弹性插入件的形式，或者其可以包含主体部分自身的一段，这一段由弹性材料构成，例如通过注塑成形。操纵装置可以是被动的或主动的。每个主体部分可具有形成探头外表面之一部分的外表面，该外表面具有结构。该结构可被设置成等量地阻挡在探头的两个纵向方向上经过样本的移动。可选地，其可被设置成阻挡一个方向上的移动比阻挡另一个方向上的移动更多。驱动装置可包括致动装置和控制装置，致动装置被设置成施加驱动力给主体部分，控制装置被设置成控制致动装置以控制探头的移动。致动装置可以被安装在探头主体上，并被设置成与探头主体一起移动经过样本。可选地，致动装置可以位于远离探头的位置，并且通过力传递装置与探头连接，因此允许致动装置位于不想要有电气组件的容腔的例如MRI扫描仪外部。探头可具有沿着其延伸的通道，例如用作沿着探头的工具或药品的通道，或者用于抽出样本或样本的核心。通道可以延伸穿过探头部分之一，或者可以被限定在两个部分之间，或者限定在所有部分的中间。本专利技术进一步提供一种探头系统，包括根据本专利技术的探头，以及被设置成在探头移动经过样本时定位 探头的定位装置。探头的驱动装置可以被设置成从定位装置接收位置定位信号以便提供探头位置的闭合循环控制。探头可以是医学探头。探头优选地是与核磁共振(MRI)兼容。不同寻常的，探头可以具有医学领域以外的应用，并且可以被设置成用于地理学，或者用于搜索和救援，例如在雪中。本专利技术进一步提供根据本专利技术的探头，探头进一步包括检测装置，其中驱动装置被设置成从检测装置确定期望的方向，和控制主体部分的移动以便向期望的方向移动探头。下面将只参考附图通过举例的方式描述本专利技术的优选的实施例。附图说明图I是根据本专利技术的实施例的探头的示意图；图2a、2b和2c是图I中的探头在不同操作阶段的纵向截面图；图3是图I中探头的横截面图；图4示出了根据本专利技术实施例的探头的驱动机构；图5是根据本专利技术的进一步的实施例的探头的横截面图；图6是根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.30 GB 0920938.81.一种可操纵探头，包括主体和被设置用来驱动探头经过样本的驱动装置，其中，所述主体包括至少三个沿着探头彼此平行地延伸的主体部分,每个主体部分沿着探头相对于其它主体部分可移动，并且，所述驱动装置被设置为相对于其它主体部分依次移动每个主体部分，从而驱动探头经过样本。2.根据权利要求I的探头，其中，所述驱动装置被设置成当向主体部分之一施加方向向前的力时，向其它主体部分中的至少一个施加方向向后的力。3.根据权利要求2的探头，其中，所述驱动装置被设置成平衡施加到主体部分上方向向前和向后的力，以便所述驱动装置施加到探头上的合力基本为零。4.根据前面任一项权利要求的探头，其中，所述驱动装置被设置成在主体部分之间作用，以便施加位于探头内部的力。5.根据前面任一项权利要求的探头，其中，至少一个主体部分是包含操纵装置的操纵部分，如果所述至少一个主体部分被移动向前超过其它主体部分，操纵装置被设置为在相应的方向上操纵主体部分。6.根据权利要求5的探头，其中，所述操纵装置包括成形的顶端。7.根据权利要求5或6的探头，其中，所述操纵装置包括弹性的偏置装置。8.根据权利要求7的探头，其中，所述偏置装置具有沿着其长度变化的曲率，以便操纵曲率随着探头主体部分之间的纵向偏移量而变化。9.根据权利要求5至8中任一项的探头，其中，所述操纵装置是主动的，并且被设置成响应于控制输入而改变操作曲率。10.根据权利要求5至8中任一项的探头，其中，至少一个主体部分是非操纵部分，非操纵部分被设置为跟随操纵部分限定的路径。11.根据前面任一项权利要求的探头，其中，每个主体部分都具有形成探头外表面之一部分的外表面，该外表面具有结构，该结构被设置成等量地阻挡在探头的两个纵向方向上经过样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：FM罗德里格兹Y贝纳，L弗雷森，
申请(专利权)人：帝国改革有限公司，
类型：发明
国别省市：