[發明專利]導管系統

有效

• 申請號: 202010517054.0
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN111632251B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: S·K·W·奧;C·Q·登霍歐;V·多文戴姆;C·費內奇;C·J·莫爾;G·M·普里斯科
• 申請（專利權）人: 直觀外科手術操作公司
• 主分類號: A61M25/00
• 分類號: A61M25/00;A61B10/02;A61B5/06;A61B1/018;A61B1/005;A61B1/00;A61M25/01;A61B34/20;A61B17/22;A61B17/00;A61B5/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 李尚穎

本申請涉及導管系統。可遠程操作的醫療系統使用用于測量導管的姿勢的傳感器以及耦合到機械系統的控制系統。控制系統具有包括保持模式的多個操作模式，在保持模式中控制系統使用傳感器反饋，并操作機械系統以維持工作配置。視覺探測器可以用于操控導管并擺好導管的姿勢，并且然后當執行諸如肺活檢的醫療任務時，視覺探測器可以被移除并被醫療探測器取代。可以在導管和視覺探測器之間劃分系統的功能。傳感器可以包括測量第一區段的電磁傳感器和測量第二較小區段的纖維形狀傳感器。

本申請是于2012年10月12日提交的名稱為“導管系統”的中國專利申請2012800504765(PCT/US2012/059889)的分案申請2017103627422的分案申請。

背景技術

導航體腔的醫療裝置需要實體上足夠小以適合在腔內。例如，當導管導航分支通路時，可用于執行微創肺活檢或其它醫療程序的肺導管可能需要在尺寸減小的氣道中行進。為到達肺中的目標位置，導管可以在直徑為小到3mm或更小的通路行進。制造這樣的導管可能是具有挑戰性的，其中該導管包括適合遠程操作或機器人操作的機械機構和傳感器結構并具有充分小的直徑以導航這種小腔。具體地，一種遠程操作導管的期望配置可提供安裝在可操控部段上的工具；沿導管長度向下延伸到外部驅動系統的腱或牽引線，該外部驅動系統拉動腱以致動工具或可操控部段；用于抽吸和/或沖洗的腔；用于觀察目標位置的視覺系統；以及識別器械相對于病人解剖結構的位置的傳感器。容納自動控制的并具有約3mm或更小直徑的肺導管或其它裝置的所有所需部件和元件可能是困難的。

發明內容

根據本發明的一方面，導管控制系統具有主動地將導管維持在醫療程序期望的工作配置中的控制模式(有時本文稱為保持模式)。該保持模式有助于使用具有可互換探測器/探針的導管系統。具體地，當導管導航到工作部位時，視覺探測器可以被部署在導管內，從而觀察工作部位，或在醫療任務的執行期間幫助識別導管的期望工作配置。該導管控制系統然后可以切換到保持模式，并且視覺系統可以被移除。然后醫療探測器可以取代移除的視覺探測器通過導管部署，并且該控制系統維持工作配置并允許在沒有視覺探測器情況下執行醫療任務，同時固定和保持期望工作配置。在一個實施方式中，當醫療探測器通過導管插入、到達工作部位并執行醫療功能時，控制系統將導管主動保持在期望的工作配置中。在可替代的實施方案中，在執行醫療功能之前，控制系統將導管返回到記錄的工作配置。由于導管只需要容納視覺探測器或醫療探測器而非容納兩個，所以導管的直徑可以小于提供類似功能的其它可能情況的系統的直徑。

根據本發明的另一方面，用于自動控制的柔性裝置的反饋控制方法和系統為不同應用和使用情況實施閉環裝置致動或加強的多個不同模式。當設備導航通過臨床空間或當設備與作為醫療程序一部分的組織相互作用時，不同的加強模式可以使該設備在外部施加力的情況下以期望方式響應，例如，組織反應力。

在一個實施例中，諸如導管的柔性裝置使用來自傳感器系統的實時反饋生成用于致動器的信號，該致動器附連到腱，這些腱被用于鉸接該裝置的遠側部分。例如，導管可以包括在其遠側末端處的柔性區段，該柔性區段可以在兩個方向上彎曲(俯仰和偏轉)。光纖形傳感器可以測量柔性區段的彎曲，并且返回指示遠側末端相對于感測的形狀基部的位置和取向的測量數據。例如，通過使用電磁傳感器可以確定該基部的位置，該電磁傳感器提供基部相對于可附連于病人的外部基準的位置和取向的測量。多個致動腱(例如，牽引線或線纜)附連到遠側末端，并且沿導管的長度延伸到致動器。控制致動器以拉動腱并因此以任何俯仰/偏轉方向移動遠側末端的控制邏輯可以出于不同目以不同模式操作。具體地，對于保持模式，控制邏輯可以使用關于導管的目標形狀的傳感器數據和固定信息，以計算致動器的控制信號。