醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求在2013年3月15日提交的美國臨時專利申請N0.61/787，542的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用包含于此，并且要求在2013年6月12日提交的美國臨時專利申請N0.61/834，223的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于導(dǎo)航在身體內(nèi)的醫(yī)療裝置的系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)，其被配置為在醫(yī)療成像系統(tǒng)不與醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)集成時從醫(yī)療成像系統(tǒng)獲得信息和/或與醫(yī)療成像系統(tǒng)交互。
【背景技術(shù)】
[0004]很多醫(yī)療裝置被插入至身體中以診斷和治療各種醫(yī)療狀況。導(dǎo)管例如用于執(zhí)行人體和其他身體內(nèi)的各種任務(wù)，包括藥物和流體的輸送、體液的移除、以及手術(shù)工具和器械的運(yùn)輸。在心房纖顫的診斷和治療中，例如，除了其他任務(wù)以外，導(dǎo)管可以用于將電極輸送至心臟以用于心臟表面的電生理標(biāo)測以及將消融能量輸送至表面。導(dǎo)管通常經(jīng)由身體的血管系統(tǒng)被導(dǎo)送至感興趣區(qū)域。在傳統(tǒng)的方法中，使用導(dǎo)引器來刺穿皮膚表面，具有大于導(dǎo)管外徑的內(nèi)徑的套管經(jīng)由血管穿至感興趣區(qū)域。導(dǎo)管之后由臨床醫(yī)生手動地或通過使用機(jī)電驅(qū)動系統(tǒng)縱向地移動穿過套管至感興趣區(qū)域。
[0005]期望在諸如導(dǎo)管的醫(yī)療裝置在身體內(nèi)移動時跟蹤醫(yī)療裝置的位置，以使得例如藥物和其他形式的治療被施加在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶裔t(yī)療程序可以更有效地和安全地完成。一種跟蹤醫(yī)療裝置在身體內(nèi)的位置的傳統(tǒng)手段是熒光透視成像。然而，熒光透視法是不利的，因為它使得患者和醫(yī)生遭受不期望級別的電磁輻射。因此，醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)被開發(fā)來跟蹤醫(yī)療裝置在身體內(nèi)的位置。這些系統(tǒng)通常依賴于電場或磁場的生成以及附接至醫(yī)療裝置和/或在身體外部的位置傳感器上的感應(yīng)電壓和電流的檢測。之后經(jīng)由例如視覺顯示器將從這些系統(tǒng)得到的信息提供給醫(yī)生。通常，醫(yī)療裝置的表示相對于裝置被操縱的解剖區(qū)域的計算機(jī)模型或者一個或多個圖像(包括但不限于熒光圖像)來被顯示。為了相對于模型或圖像在正確的位置顯示醫(yī)療裝置，模型或圖像必須在導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo)系內(nèi)被配準(zhǔn)。
[0006]圖像可以在醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo)系中以多種方式被配準(zhǔn)。如果用于拍攝圖像的成像系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)物理地集成，如在其全部內(nèi)容通過引用包含于此的、共同轉(zhuǎn)讓的美國公布專利申請N0.2008/0183071中所述，成像系統(tǒng)可以在安裝期間與導(dǎo)航系統(tǒng)配準(zhǔn)，并且導(dǎo)航系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的空間關(guān)系是此后恒定和已知的，避免在每個新程序期間配準(zhǔn)的需要。然而，在導(dǎo)航系統(tǒng)和成像系統(tǒng)在物理上分離的情況下，系統(tǒng)的改變的空間關(guān)系使得配準(zhǔn)更加復(fù)雜。此外，即使當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)和成像系統(tǒng)在物理上集成時，初始配準(zhǔn)過程是相對費時的。
[0007]前述討論僅意于示出本領(lǐng)域并且不應(yīng)該被認(rèn)為否認(rèn)權(quán)利要求的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及被配置為在醫(yī)療成像系統(tǒng)不與醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)集成時從醫(yī)療成像系統(tǒng)獲得信息的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)。在各種實施例中，信息可以包括例如用于在生成由成像系統(tǒng)捕獲的圖像時使用的圖像數(shù)據(jù)，諸如捕獲圖像的時間、系統(tǒng)所發(fā)出的輻射量、或操作模式(例如，捕獲單獨的圖像或視頻回放)的關(guān)于成像系統(tǒng)的操作特性的信息，或者關(guān)于成像系統(tǒng)及其部件的幾何結(jié)構(gòu)的信息。而且，在各種實施例中，信息可以由醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)使用來例如在醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo)系中配準(zhǔn)由成像系統(tǒng)生成的圖像、向用戶顯示信息、或者檢測成像和醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)之間的干擾。在各種實施例中，信息可以由醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)通過以下來獲得:感測成像系統(tǒng)的部件的機(jī)械運(yùn)動或成像系統(tǒng)的部件之間的相對機(jī)械運(yùn)動，捕獲至成像系統(tǒng)的輸入和來自成像系統(tǒng)的輸出(包括來自控制踏板的信號或由成像系統(tǒng)輸出的圖像數(shù)據(jù))，或者通過感測諸如輻射的生成的系統(tǒng)的操作。
[0009]根據(jù)本教導(dǎo)的一個實施例的用于相對于身體導(dǎo)航醫(yī)療裝置的系統(tǒng)包括被配置為生成磁場的磁場發(fā)生器組件。醫(yī)療裝置包括裝置位置傳感器，裝置位置傳感器被配置為響應(yīng)于裝置位置傳感器在所述磁場內(nèi)的位置來生成裝置位置信號。系統(tǒng)還包括第一和第二參考位置傳感器。第一參考位置傳感器被配置為固定至一種類型的成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括能夠相對于所述身體移動的結(jié)構(gòu)并且包括臂部、耦合至所述臂部的輻射發(fā)射器以及耦合至所述臂部并且能夠相對于所述臂部移動的輻射檢測器。所述第二參考位置傳感器被配置為固定至所述成像系統(tǒng)或所述身體。所述第一和第二參考位置傳感器分別響應(yīng)于所述第一和第二參考位置傳感器在所述磁場內(nèi)的位置來生成第一和第二參考位置信號。磁場發(fā)生器組件的第一構(gòu)件、所述第一參考位置傳感器和所述第二參考位置傳感器的位置與所述輻射發(fā)射器的位置有關(guān)。磁場發(fā)生器組件的第二構(gòu)件、所述第一參考位置傳感器和所述第二參考位置傳感器的位置與所述輻射檢測器的位置有關(guān)。磁場發(fā)生器組件的第三構(gòu)件、所述第一參考位置傳感器和所述第二參考位置傳感器的位置與所述身體的位置有關(guān)。電子控制單元被配置為響應(yīng)于所述裝置位置信號和所述第一和第二參考位置信號來確定醫(yī)療裝置在第一坐標(biāo)系內(nèi)的裝置位置、輻射檢測器和輻射發(fā)射器中之一在第一坐標(biāo)系內(nèi)的參考位置、以及輻射檢測器和輻射發(fā)射器之間的距離。
[0010]根據(jù)本教導(dǎo)的另一個實施例的用于相對于身體導(dǎo)航醫(yī)療裝置的系統(tǒng)包括電子控制單元，其被配置為接收來自設(shè)置在醫(yī)療裝置上的裝置位置傳感器的裝置位置信號。裝置位置傳感器響應(yīng)于裝置位置傳感器在由磁場發(fā)生器組件生成的磁場內(nèi)的位置以生成裝置位置信號。電子控制單元進(jìn)一步被配置為分別接收來自第一位置傳感器和第二位置傳感器的第一和第二參考位置信號。第一參考位置傳感器被配置為固定至一種類型的成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括能夠相對于所述身體移動的結(jié)構(gòu)并且包括臂部、耦合至所述臂部的輻射發(fā)射器以及耦合至所述臂部并且能夠相對于所述臂部移動的輻射檢測器。所述第二參考位置傳感器被配置為固定至所述成像系統(tǒng)或所述身體。第一和第二參考位置信號響應(yīng)于所述第一和第二參考位置傳感器在所述磁場內(nèi)的位置，其中，磁場發(fā)生器組件的第一構(gòu)件、所述第一參考位置傳感器和所述第二參考位置傳感器的位置與所述輻射發(fā)射器的位置有關(guān)，磁場發(fā)生器組件的第二構(gòu)件、所述第一參考位置傳感器和所述第二參考位置傳感器的位置與所述輻射檢測器的位置有關(guān)，以及磁場發(fā)生器組件的第三構(gòu)件、所述第一參考位置傳感器和所述第二參考位置傳感器的位置與所述身體的位置有關(guān)。電子控制單元進(jìn)一步被配置為響應(yīng)于所述裝置位置信號以及第一和第二參考位置信號來確定醫(yī)療裝置在第一坐標(biāo)系內(nèi)的裝置位置、輻射檢測器和輻射發(fā)射器中之一在第一坐標(biāo)系內(nèi)的參考位置、以及輻射檢測器和輻射發(fā)射器之間的距離。
[0011]根據(jù)本教導(dǎo)的另一個實施例的用于相對于身體導(dǎo)航醫(yī)療裝置的系統(tǒng)包括磁場發(fā)生器組件，其被配置為生成磁場。所述醫(yī)療裝置包括裝置位置傳感器，裝置位置傳感器被配置為響應(yīng)于裝置位置傳感器在所述磁場內(nèi)的位置以生成裝置位置信號。磁場發(fā)生器組件被配置為被動地激活成像系統(tǒng)的防碰撞機(jī)構(gòu)。
[0012]通過閱讀以下說明書和權(quán)利要求書并且通過查閱附圖，本發(fā)明的上述以及其他方面、特征、細(xì)節(jié)、效用和優(yōu)點將顯而易見。
【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)本教導(dǎo)的一個實施例的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的圖解視圖。
[0014]圖2是圖1的系統(tǒng)的磁場發(fā)生器組件的圖解視圖。
[0015]圖3是根據(jù)本教導(dǎo)的另一實施例的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的圖解視圖。
[0016]圖4是根據(jù)本教導(dǎo)的另一實施例的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的圖解視圖。
[0017]圖5是根據(jù)本教導(dǎo)的另一實施例的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的圖解視圖。
[0018]圖6是根據(jù)本教導(dǎo)的另一實施例的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的圖解視圖。
[0019]圖7是示出根據(jù)本教導(dǎo)的幾個實施例的用于導(dǎo)航醫(yī)療裝置的方法的流程圖。
[0020]圖8是根據(jù)本教導(dǎo)的另一實施例的醫(yī)療裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的圖解視圖。
【具體實施方式】
[0021]此處對各種設(shè)備、系統(tǒng)和/或方法描述各種實施例。闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供如說明書中描述和附圖中示出的實施例的整體結(jié)構(gòu)、功能、制造和用途的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施所述實施例。在其他情況下，公知的操作、部件和元件未被詳細(xì)描述以不模糊說明書中描述的實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，這里描述和示出的實施例是非限制性示例，并且由此可以理解，這里所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)可以是代表性的并且不必須限制實施例的范圍，其范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
[0022]在整個說明書中對“各種實施例”、“一些實施例”、“一個實施例”或“實施例”等的引用意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。由此，在整個說明書中各個位置出現(xiàn)的短語“在各種實施例中”、“在一些實施例中”、“在一個實施例中”或“在實施例中”等不一定都指相同的實施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個或更多個實施例中以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。由此，結(jié)合一個實施例示出或描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以無限