[發明專利]用于醫療器械力感測的系統和方法

有效

• 申請號: 201580055803.X
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN106794050B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: S·K·W·奧
• 申請（專利權）人: 直觀外科手術操作公司
• 主分類號: A61B90/00
• 分類號: A61B90/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

一種用于確定被置于醫療器械的尖端上的力的方法包括從具有至少一根牽引線的醫療器械接收輸入，所述牽引線用于器械在患者體內時操縱器械的位置。該方法還包括將輸入應用于器械的集總模型，并基于輸入和集總模型二者確定器械的尖端上的力。

相關申請

本專利申請要求于2014年8月25日提交的名稱為“SYSTEMS AND METHODS FORMEDICAL INSTRUMENT FORCE SENSING(用于醫療器械力感測的系統和方法)”的美國臨時專利申請62/041,204的優先權和申請日的益處，其通過引用以其全文并入本文。

技術領域

本公開涉及用于在醫療程序期間跟蹤患者解剖結構內的醫療設備的系統和方法，并且更具體地涉及用于有效地確定當醫療器械在患者內部時醫療器械的尖端上的壓力的系統和方法。

背景技術

微創醫療技術旨在減少在醫療程序期間損傷的組織的量，從而減少患者的恢復時間、不適和有害的副作用。這種微創技術可以通過患者解剖結構中的自然孔口或通過一個或更多個手術切口來執行。臨床醫生可以通過這些自然孔口或切口插入醫療工具以到達目標組織部位。醫療工具包括諸如治療器械、診斷器械和外科器械的器械。為了到達目標組織部位，微創醫療工具可以導航于解剖系統(諸如肺、結腸、腸、腎、心臟、循環系統等)中的自然通道或手術創建的通道。

微創醫療程序可以依賴于器械位置監測，以確保適當地接近目標組織部位以及在目標組織部位處的適當行為。對于一些程序，微創醫療器械可以導航于解剖系統中的自然通道或手術創建的通道以到達目標組織部位。例如，微創醫療器械可以導航于肺、結腸、腸、腎、心臟、循環系統等中的自然通道。一些微創醫療器械可以是遠程操作的或以其他方式由計算機輔助的。

精確的醫療器械模型在器械控制系統的設計、穩定性分析和實時操作中是有用的。通常，器械建模依賴于連續數值建模技術，例如有限元分析(FEA)。這些技術通常計算起來是昂貴的，并且需要大量的可變參數擬合和優化。由于與這些系統相關聯的計算復雜性，將這些技術用于實時建模或預測在器械尖端處的組織相互作用力以用于控制和監測應用通常是不可行的。需要改進的系統和方法以預測在器械尖端和周圍組織之間的相互作用力，以用于控制、監測和安全應用。

發明內容

本發明的實施例由隨附權利要求概括。

在一個實施例中，用于確定器械的尖端上的力的方法包括從具有至少一個細長的致動構件的醫療器械接收輸入，所述致動構件用于器械在患者體內時操縱器械的位置，將輸入應用于器械的集總模型，并基于輸入和集總模型二者確定器械的尖端上的力。

在另一個實施例中，處理系統包括處理器和具有存儲在其上的計算機可讀指令的存儲器，當由處理器執行時，所述計算機可讀指令引起系統從附接到醫療器械內的細長的致動構件的馬達接收輸入，該細長的致動構件用于操縱醫療器械的尖端的位置。該系統進一步接收指示醫療器械的尖端的位置的輸入，將輸入應用于醫療器械的模型，并且使用輸入及模型來確定來自于患者組織的置于(place)器械的尖端上的力。

在另一個實施例中，醫療系統包括醫療器械，該醫療器械包括在遠端具有尖端的導管主體，具有旋轉構件的至少一個馬達，以及纏繞旋轉構件并從旋轉構件延伸通過醫療器械且被配置成操縱導管主體尖端的位置的纜線。該系統還包括控制系統，控制系統被配置為接收指示馬達的位置的輸入、接收指示馬達上的力的輸入、接收指示導管主體尖端的位置的輸入，并基于輸入和器械的部件的模型實時地確定在導管主體尖端上的力。

附圖說明

當根據附圖閱讀時，從下面的詳細的描述能最好地理解本公開的各方面。要強調的是，根據工業中的標準慣例，各種特征沒有按比例繪制。實際上，為了討論的清楚，可以任意地增加或減小各種特征的尺寸。另外，本公開可以在各個示例中重復參考標號和/或字母。這種重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各種實施例和/或配置之間的關系。