[發明專利]用于醫療裝置的形狀感測系統和方法

在審

• 申請號: 202010771128.3
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112386335A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: C·湯普森;S·梅瑟利;A·K·米森納
• 申請（專利權）人: 巴德阿克塞斯系統股份有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61M25/095
• 代理公司: 北京市聯德律師事務所 11361
• 代理人: 黃大正;張來光

用于醫療裝置的形狀感測系統和方法。形狀感測系統可以包括醫療裝置、光學詢問器、控制臺和顯示屏。醫療裝置可以包括集成的光纖管心針，該集成的光纖管心針沿著其至少遠端部分具有光纖布拉格光柵(“FBG”)傳感器。光學詢問器可以被配置為將輸入光學信號發送入光纖管心針并且由其接收FBG傳感器反射的光學信號。控制臺可以被配置為將反射的光學信號轉換為可繪圖的數據，以在顯示屏上顯示其曲線圖。曲線圖可以包括在光纖管心針的遠端部分中選擇的FBG傳感器中的每個FBG傳感器的曲率對時間的曲線圖，用于當醫療裝置的尖端被推進入患者的上腔靜脈時，標識光纖管心針的應變的顯著變化。

優先權

本申請要求2019年8月12日提交的美國臨時申請號62/885,702的優先權權益，其全部內容通過引用并入本申請。

技術領域

本申請設計醫療器械，更具體地涉及用于醫療裝置的形狀感測系統和方法。

背景技術

有時，外周插入(peripherally inserted)的中心導管(“PICC”)或中心靜脈導管(“CVC”)的尖端可能移動，而從患者的上腔靜脈(“SVC”)中的理想位置移位。認為此類PICC或CVC已經移位的臨床醫生通常通過胸部X光片檢查是否移位，并且在必要時使PICC或CVC復位(replace)。然而，X光片使患者暴露于電離輻射。因此，需要臨床醫生容易且安全地檢查PICC和CVC是否位移，以在必要時進行復位。

本文公開了解決上述問題的用于醫療裝置的形狀感測系統和方法。

發明內容

本文公開了一種用于醫療裝置的形狀感測系統，其在一些實施方案中包括醫療裝置、光學詢問器(interrogator)、控制臺和顯示屏。醫療裝置包括包含光纖的實施主體(body of implementation)，其中光纖由沿著光纖的至少遠端部分的多個光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating，“FBG”)傳感器構成。如將在貫穿本公開文本主要討論的，實施主體的一個實施方案是光纖集成的管心針(stylet)。然而，實施主體的其他實施方案包括但不限于集成的光纖導絲或集成的光纖導管。光學詢問器被配置為將輸入光學信號發送入光纖管心針并且從光纖管心針接收FBG傳感器反射的光學信號。控制臺包括存儲器和一個或多個處理器，該一個或多個處理器配置為借助多種光學信號轉換器邏輯(其可以包括一種或多種算法)將來自光纖管心針的FBG傳感器反射的光學信號轉換為可繪圖的(plottable)數據。顯示屏被配置為顯示可繪圖的數據的多個曲線圖的任何曲線圖。多個曲線圖至少包括在光纖管心針的遠端部分中的選擇的FBG傳感器中的每個FBG傳感器的曲率對時間的曲線圖，用于在醫療裝置的尖端被推進入患者的SVC的時刻，標識光纖管心針的應變的顯著變化。

在一些實施方案中，形狀感測系統進一步包括SVC決定因素(determiner)算法，其配置為在醫療裝置的尖端被推進入患者的SVC的時刻，自動確定光纖管心針的應變的顯著變化。應變的顯著變化是應變的瞬時增加，接著是應變的瞬時減小。

在一些實施方案中，SVC決定因素算法被配置為借助由選擇的FBG傳感器感測的光纖管心針的應變的周期性變化確認醫療裝置的尖端在SVC中。應變的周期性變化是由于SVC內的血流的周期性變化(如患者的心跳一樣)。

在一些實施方案中，形狀感測系統進一步包括光纖連接器模塊，其配置為建立從醫療裝置至光纖連接模塊的第一光學連接和從光纖連接模塊至光學詢問器的第二光學連接。第一光學連接是通過無菌蓋布(sterile drape)，其中醫療裝置在由無菌蓋布限定的無菌區域中并且光纖連接器模塊在由無菌蓋布限定的非無菌區域中。

在一些實施方案中，光纖連接器模塊包括選自陀螺儀、加速度計和磁力計的一個或多個傳感器。一個或多個傳感器被配置為通過一條或多條數據線向控制臺提供傳感器數據，以通過算法確定使用光纖管心針進行形狀感測的參考平面。

在一些實施方案中，光學詢問器是集成入控制臺的集成的光學詢問器。