CN111278343B - 直接可视化导管和系统 - Google Patents

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Abstract

一种直接可视化导管包括手柄、球囊、细长轴和相机组件。细长轴具有近端和与近端相对的远端。近端连结至手柄。远端连结至球囊并限定纵向轴线。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机和调整机构，调整机构用于在输送形态和部署形态之间改变相机相对于细长轴远端的形态。相机在输送形态下主要沿径向面向，且相机在部署形态下主要沿轴向面向。

Description

直接可视化导管和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月25日提交的临时申请62/577,159和2017年10月25日提交的临时申请62/577,163的优先权，其均通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及用于在体内进行直接可视化的医疗装置和方法。更具体地，本发明涉及以最小侵入方式在血池内进行直接可视化的导管、系统和方法。
背景技术
患者内组织的直接可视化可在疾病的诊断和治疗中提供重要的信息和指导。关于心脏疾病，直接可视化可助于，例如，诊断和治疗心脏瓣膜疾病以及其他疾病。直接可视化提供的体内图像可允许以比其他技术(诸如超声)更高的分辨率对组织进行全面检查。手术，诸如隔膜交叉、二尖瓣修复和瓣膜环缝合均可受益于直接可视化所提供的准确性。
心脏内的直接可视化是有挑战性的，因为血液一般不透明会掩住待观察的组织。一些直接可视化导管利用在导管端部的透明球囊，以使邻近待观察组织的血液移位。球囊可填充盐水，并提供光学透镜作用，从而进一步使在导管端部的球囊内的相机视野清晰。
发明内容
示例1是一种直接可视化导管，包括手柄、球囊、细长轴和相机组件。细长轴具有近端和与近端相对的远端。近端连结至手柄。远端连结至球囊并限定纵向轴线。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机和调整机构，调整机构用于在输送形态和部署形态之间改变相机相对于细长轴远端的形态。相机在输送形态下主要沿径向面向，且相机在部署形态下主要沿轴向面向。
示例2是示例1的直接可视化导管，其中在输送形态下，相机不会径向延伸超过细长轴，并且在部署形态下，相机径向延伸超过细长轴。
示例3是示例1或2中的直接可视化导管，其中细长轴具有3.1mm至3.5mm的直径，细长轴还包括从近端延伸到远端的腔，腔具有2.2mm至2.5mm的腔直径。
示例4是示例1至3中任一项的直接可视化导管，其中调整机构包括铰链、偏置元件和控制元件。铰链将相机连结至细长轴的远端。铰链配置为允许相机相对于细长轴的远端移动。偏置元件配置为绕铰链施加第一力。控制元件配置为绕铰链施加与第一力相反的第二力。
示例5是示例4的直接可视化导管，其中控制元件包括延伸到手柄的致动线，致动线连结至相机。
示例6是示例4的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的可充胀装置，可充胀装置与延伸到手柄的加压控制腔流体连通。
示例7是示例4的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的电活性元件，电活性元件与延伸到手柄的多个控制线电连通。
示例8是示例4至7中任一项的直接可视化导管，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线以电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例9是一种在血池内进行直接可视化的系统，系统包括图像处理装置和根据示例1至8中任一项、电连接至图像处理装置的直接可视化导管。
示例10是一种在血池内进行直接可视化的系统。系统包括图像处理装置和电连接至图像处理装置的直接可视化导管。直接可视化导管包括手柄、透明球囊、细长轴和相机组件。细长轴具有近端和与近端相对的远端。近端连结至手柄。远端连结至球囊并限定纵向轴线。细长轴包括从近端延伸到远端的多个腔。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机，在细长轴的远端将相机连接至细长轴的铰链，配置为绕铰链施加第一力的偏置元件，以及控制元件，其配置为绕铰链施加与第一力相反的第二力以在输送形态和部署形态之间改变相机相对于细长轴远端的形态。相机在输送形态下主要沿径向面向，且相机在部署形态下主要沿轴向面向。
示例11是示例10的系统，其中控制元件包括致动线和位置开关。致动线延伸通过多个腔中的一个。位置开关设置在手柄内。致动线将相机物理连接至位置开关。
示例12是示例10的系统，其中控制元件包括可充胀装置和压力调节装置。可充胀装置设置在细长轴和相机之间。多个腔中的一个流体连接可充胀装置和压力调节装置。
示例13是示例10的系统，其中控制元件包括设置在细长轴和相机之间的电活性元件，电压调节装置，以及延伸通过多个腔中的至少一个的控制线。控制线将电活性元件电连接至电压调节装置。
示例14是示例10至13中任一项的系统，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线，电线电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例15是示例10至14中任一项的系统，其中细长轴具有3.1mm至3.5mm的直径，并且多个腔中的一个具有2.2mm至2.5mm的腔直径。
示例16是一种直接可视化导管，包括手柄、球囊、细长轴和相机组件。细长轴具有近端和与近端相对的远端。近端连结至手柄。远端连结至球囊并限定纵向轴线。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机和调整机构，调整机构用于在输送形态和部署形态之间改变相机相对于细长轴远端的形态。相机在输送形态下主要沿径向面向，且相机在部署形态下主要沿轴向面向。
示例17是示例16的直接可视化导管，其中在输送形态下，相机不会径向延伸超过细长轴，并且在部署形态下，相机径向延伸超过细长轴。
示例18是示例16或17的直接可视化导管，其中细长轴具有3.1mm至3.5mm的直径，并且细长轴还包括从近端延伸到远端的腔，腔具有2.2mm至2.5mm的腔直径。
示例19是示例16至18中任一项的直接可视化导管，其中调整机构包括铰链、偏置元件和控制元件。铰链将相机连结至细长轴的远端。铰链配置为允许相机相对于细长轴的远端移动。偏置元件配置为绕铰链施加第一力。控制元件配置为绕铰链施加与第一力相反的第二力。
示例20是示例19的直接可视化导管，其中控制元件包括延伸到手柄的致动线，致动线连结至相机。
示例21是示例19的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的可充胀装置，可充胀装置与延伸到手柄的加压控制腔流体连通。
示例22是示例19的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的电活性元件，电活性元件与延伸到手柄的多个控制线电连通。
示例23是示例19至22中任一项的直接可视化导管，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线以电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例24是一种在血池内进行直接可视化的系统。系统包括图像处理装置和电连接至图像处理装置的直接可视化导管。直接可视化导管包括手柄、透明球囊、细长轴和相机组件。细长轴具有近端和与近端相对的远端。近端连结至手柄。远端连结至球囊并限定纵向轴线。细长轴包括从近端延伸到远端的多个腔。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机，在细长轴的远端将相机连接至细长轴的铰链，配置为绕铰链施加第一力的偏置元件，以及控制元件，其配置为绕铰链施加与第一力相反的第二力以在输送形态和部署形态之间改变相机相对于细长轴远端的形态。相机在输送形态下主要沿径向面向，且相机在部署形态下主要沿轴向面向。
示例25是示例24的系统，其中控制元件包括延伸通过多个腔中的一个的致动线和设置在手柄内的位置开关。致动线将相机物理连接至位置开关。
示例26是示例24的系统，其中控制元件包括可充胀装置和压力调节装置。可充胀装置设置在细长轴和相机之间。多个腔中的一个流体连接可充胀装置和压力调节装置。
示例27是示例24的系统，其中控制元件包括电活性元件、电压调节装置和控制线。电活性元件设置在细长轴和相机之间。控制线延伸通过多个腔中的至少一个。控制线将电活性元件电连接至电压调节装置。
示例28是示例24至27中任一项的系统，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线，电线电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例29是示例24至28中任一项的系统，其中在输送形态下，相机不会径向延伸超过细长轴，并且在部署形态下，相机径向延伸超过细长轴。
示例30是示例24至29中任一项的系统，其中细长轴具有3.1mm至3.5mm的直径，并且多个腔中的一个具有2.2mm至2.5mm的腔直径。
示例31是一种在体内使组织可视化的方法。方法包括在体内插入导管，充胀在导管远端的透明球囊，在输送形态和部署形态之间调整相机的形态，并且使待可视化的组织与充胀球囊的一部分接触。导管具有与远端相对的近端。远端限定纵向轴线。相机在输送形态下主要沿径向面向，且相机在部署形态下主要沿轴向面向。相机连接至导管的远端并设置在透明球囊内。
示例32是示例31的方法，其中在输送形态和部署形态之间调整相机的形态包括拉动连接到相机的致动线以使相机绕将相机连接至导管的铰链移动。
示例33是示例31的方法，其中在输送形态和部署形态之间调整相机的形态包括充胀设置在相机和导管之间的可充胀装置。
示例34是示例31的方法，其中在输送形态和部署形态之间调整相机的形态包括改变施加到设置在相机和导管之间的电活性材料的电压以使相机绕将相机连接至导管的铰链移动。
示例35是示例31至34中任一项的方法，其中在输送形态下，相机不会径向延伸超过导管，并且在部署形态下，相机径向延伸超过导管。
示例36是一种直接可视化导管，包括球囊、细长轴以及相机组件，相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。细长轴具有近端和与近端相对的远端。远端连结至球囊。相机组件包括相机和调整机构，调整机构配置为改变相机相对于细长轴的远端的查看方向。
示例37是示例36的直接可视化导管，其中调整机构包括将相机连结至细长轴远端的铰链，配置为绕铰链施加第一力的偏置元件，以及配置为选择性地绕铰链施加与第一力相反的第二力的控制元件。铰链配置为允许相机相对于细长轴的远端移动。
示例38是示例37的直接可视化导管，其中控制元件包括延伸到近端的致动线，致动线连结至相机。
示例39是示例37的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的可充胀装置，可充胀装置与延伸到近端的加压控制腔流体连通。
示例40是示例37的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的电活性元件，电活性元件与延伸到近端的多个控制线电连通。
示例41是示例36的直接可视化导管，其中调整机构包括连结至相机的铰链、偏置元件和致动杆。致动杆延伸到近端并连结至铰链。铰链配置为允许相机相对于细长轴的远端移动。偏置元件配置为绕铰链施加力以使相机抵靠细长轴偏置。致动杆配置为使相机的远侧部分延伸超过细长轴的远端，使得致动杆推向细长轴的远端时相机沿第一方向移动；并且致动杆拉向细长轴的近端时相机朝向细长轴的近端缩回，使得相机沿第二方向移动。
示例42是示例37至41中任一项的直接可视化导管，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线以电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例43是示例36的直接可视化导管，其中调整机构包括将相机连接至细长轴远端的球和承窝接头，连接至球和承窝接头的螺旋弹簧，以及连接至螺旋弹簧的扭矩轴，扭矩轴延伸到近端以改变相机相对于细长轴远端的查看方向。
示例44是一种在血池内进行直接可视化的系统。系统包括图像处理装置和根据示例36至43中任一项的直接可视化导管。直接可视化装置电连接至图像处理装置。
示例45是一种直接可视化导管，包括手柄、透明球囊、具有近端和与近端相对的远端的细长轴，以及连结至细长轴的远端并设置在球囊内的相机组件。细长轴的近端连结至手柄。细长轴的远端连结至球囊。细长轴包括从近端延伸到远端的多个腔。相机组件包括相机、铰链、偏置元件和控制元件。铰链在细长轴的远端将相机连结至细长轴。偏置元件配置为绕铰链施加第一力。控制元件配置为绕铰链施加与第一力相反的第二力以改变相机相对于细长轴的远端的查看方向。
示例46是示例45的直接可视化导管，其中控制元件包括延伸通过多个腔中的一个的致动线和设置在手柄内的位置开关。致动线将相机物理连接至位置开关。
示例47是示例45的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴和相机之间的可充胀装置，以及压力调节装置。多个腔中的一个将可充胀装置流体连接至压力调节装置。
示例48是示例45的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴和相机之间的电活性元件，电压调节装置，以及延伸通过多个腔中的至少一个的控制线。控制线将电活性元件电连接至电压调节装置。
示例49是示例45的直接可视化导管，其中控制元件包括延伸到手柄的致动杆。致动杆连结至铰链。致动杆配置为在致动杆推向细长轴的远端时使相机的远侧部分延伸超过细长轴的远端，以允许第一力沿第一方向移动相机，以及在致动杆拉向细长轴的近端时使相机朝向细长轴的近端缩回，使得相机沿第二方向移动。
示例50是示例45至49中任一项的直接可视化导管，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线以电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例51是一种直接可视化导管，包括手柄、球囊、具有近端和与近端相对的远端的细长轴，以及相机组件。细长轴的近端连结至手柄。细长轴的远端连结至球囊。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机和调整机构，调整机构配置为改变相机相对于细长轴的远端的查看方向。
示例52是示例51的直接可视化导管，其中调整机构包括将相机连结至细长轴远端得铰链，配置为绕铰链施加第一力的偏置元件，以及配置为绕铰链选择性地施加与第一力相反的第二力的控制元件。铰链配置为允许相机相对于细长轴的远端移动。
示例53是示例52的直接可视化导管，其中控制元件包括延伸到手柄的致动线，致动线连结至相机。
示例54是示例52的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的可充胀装置，可充胀装置与延伸到手柄的加压控制腔流体连通。
示例55是示例52的直接可视化导管，其中控制元件包括设置在细长轴远端和相机之间的电活性元件，电活性元件与延伸到手柄的多个控制线电连通。
示例56是示例52至55中任一项的直接可视化导管，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线以电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例57是示例51的直接可视化导管，其中调整机构包括连结至相机的铰链、偏置元件和致动杆。致动杆连结至铰链。致动杆延伸到细长轴的近端。铰链配置为允许相机相对于细长轴的远端移动。偏置元件配置为绕铰链施加力以使相机抵靠细长轴偏置。致动杆配置为使相机的远侧部分延伸超过细长轴的远端，使得当致动杆推向细长轴的远端时使相机沿第一方向移动；以及当致动杆拉向细长轴的近端时使相机朝向细长轴的近端缩回，使得相机沿第二方向移动。
示例58是示例51的直接可视化导管，其中调整机构包括将相机连接至细长轴远端的球和承窝接头，连接至球和承窝接头的螺旋弹簧，以及连接至螺旋弹簧的扭矩轴，扭矩轴改变相机相对于细长轴的远端的查看方向。
示例59是一种在血池内进行直接可视化的系统。系统包括图像处理装置和电连接至图像处理装置的直接可视化导管。直接可视化导管包括手柄、透明球囊、细长轴和相机组件。细长轴具有近端和与近端相对的远端。细长轴的近端连结至手柄。细长轴的远端连结至球囊。细长轴包括从近端延伸到远端的多个腔。相机组件连结至细长轴的远端并设置在球囊内。相机组件包括相机，在细长轴的远端将相机连结至细长轴的铰链，配置为绕铰链施加第一力的偏置元件，以及控制元件，其配置为绕铰链施加与第一力相反的第二力以改变相机相对于细长轴的远端的查看方向。
示例60是示例59的系统，其中控制元件包括延伸通过多个腔中的一个的致动线和设置在手柄内的位置开关，致动线将相机物理连接至位置开关。
示例61是示例59的系统，其中控制元件包括设置在细长轴和相机之间的可充胀装置，以及压力调节装置。多个腔中的一个将可充胀装置流体连接至压力调节装置。
示例62是示例59的系统，其中控制元件包括设置在细长轴和相机之间的电活性元件，电压调节装置，以及延伸通过多个腔中至少一个的控制线。控制线将电活性元件电连接至电压调节装置。
示例63是示例59的系统，其中控制元件包括延伸到手柄的致动杆。致动杆连结至铰链。致动杆配置为在制动杆推向细长轴的远端时使相机的远侧部分延伸超过细长轴的远端，以允许第一力沿第一方向移动相机，以及当致动杆拉向细长轴的近端时使相机朝向细长轴的近端缩回，使相机沿第二方向移动。
示例64是示例59至63中任一项的系统，其中铰链包括多个电导体，其配置为将相机电连接至电线，电线电连接至图像处理装置，图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
示例65是一种在体内使组织可视化的方法。方法包括在体内插入导管，导管具有远端和与远端相对的近端；充胀在导管远端的透明球囊；使待可视化的组织与充胀球囊的一部分接触；以及调整连接到导管远端并设置在透明球囊内的相机的查看方向，查看方向相对于导管远端可变化。
示例66是示例65的方法，其中调整相机的查看方向包括拉动连接到相机的致动线以使相机绕将相机连结至导管的铰链旋转。
示例67是示例65的方法，其中调整相机的查看方向包括充胀设置在相机和导管之间的可充胀装置。
示例68是示例65的方法，其中调整相机的查看方向包括改变施加到设置在相机和导管之间的电活性元件的电压以使相机绕将相机连结至导管的铰链旋转。
示例69是示例65的方法，其中调整相机的查看方向包括推动连接到相机的致动杆以使相机的一部分延伸超过导管的远端从而允许相机绕将相机连结至导管的铰链旋转。
示例70是示例65的方法，其中调整相机的查看方向包括旋转连接到球和承窝接头的扭矩轴，该球和承窝接头连接到相机。
虽然公开了多个示例，根据示出并描述说明性实施例的以下具体实施方式，根据本发明的其他示例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。因此，附图和具体实施方式应认为在本质上是说明性，而非限制性的。
附图说明
图1是根据本发明的实施例、在患者心脏内直接可视化系统的使用示意图。
图2是根据本发明的实施例、直接可视化导管的远端的立体示意图。
图3A和3B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的远端的侧剖视图。
图4A和4B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
图5A和5B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
图6A和6B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
图7A和7B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
图8A和8B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
图9A和9B是根据本发明的一些实施例、图2中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
图10是根据本发明的一些实施例、另一种直接可视化导管的远端部分的立体示意图。
图11A和11B是根据本发明的一些实施例、图10中直接可视化导管的另一个实施例的远端的侧剖视图。
虽然本发明适合于各种修改和替代形式，但具体实施例已通过示例的方式在附图中示出并将在下面详细描述。然而，本发明并不旨在将本发明限制于所述的特定实施例。相反，本发明旨在涵盖落在本发明如权利要求所限定的范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
根据本发明实施例的球囊导管以及系统和方法可以最小侵入方式提供血池内的直接可视化。在本发明的一些实施例中，设置在导管远端处的球囊内的铰接相机可配置为以低轮廓输送到患者体内的直接可视化部位，随后相机可以部署形态铰接远离导管。在输送形态下，相机可主要沿径向面向。在展开时，相机可主要沿轴向面向以进行有效查看。
这种直接可视化导管可在输送期间具有较小的直径。较小直径的导管可在例如使导管从心脏右侧穿过隔膜至心脏左侧时减轻患者的痛苦。据信，导管穿过隔膜带来的痛苦越小，则产生的患者结果越好。
在本发明的一些其他实施例中，可利用如本文所述的调整机构来瞄准设置在导管远端处的球囊内的铰接相机以改变相机相对于导管的查看方向。通过调整查看方向，可增强导管的导航，并且可直接观察组织的更大区域，而无需移动导管。据信，限制导管的移动可减小由导管导致的任何刺激，从而产生更好的患者结果。
图1是根据本发明的实施例、在患者心脏内直接可视化系统的使用示意图。图1示出患者10，其包括心脏12和插入到心脏12的右心房16中以对三尖瓣18进行直接可视化的直接可视化系统14。如图1所示，系统14可包括图像处理装置20和直接可视化导管22。图像处理装置20可具有图像显示、图像存储和/或图像分析的功能。导管22可包括手柄24、球囊26和细长轴28。手柄24可包括致动器30和多个腔(未示出)。球囊26可由透明材料形成并可以是透明球囊。在一些实施例中，球囊26可包括球囊腔32，如图1所示。细长轴28可由柔性、生物相容性聚合物形成，诸如，例如，硅酮、聚异丁烯聚氨酯、尼龙、聚酰亚胺、聚醚醚酮、或聚醚嵌段酰胺，诸如
Figure BDA0002465303550000101
或
Figure BDA0002465303550000102
细长轴28可包括近端34和与近端34相对的远端36。细长轴28可包括从近端34延伸到远端36的多个腔(未示出)。致动器30可以是但不限于，例如，位置开关、压力调节装置、电压调节装置、或杠杆或操纵杆。
导管22可通过电线38电连接到图像处理装置20。细长轴28的近端34可连结到手柄24，其中细长轴28中多个腔中的至少一个与手柄24中多个腔中的至少一个连接以形成连续腔。细长轴28的远端36可连结到球囊26，其中球囊腔32与细长轴28中多个腔中的至少一个连接。如此布置，可使装置，例如，购自马萨诸塞州纳蒂克的波士顿科学公司的
Figure BDA0002465303550000103
活检钳从手柄24穿过细长轴28并从球囊26出来。
使用中，手柄24上的致动器30可调整铰接相机组件40的查看方向，未在图1中示出，但在下面的实施例中进行了描述。铰接相机组件40可连结到细长轴28的远端36。铰接相机组件40可设置在球囊26内。球囊26可填充生物相容性透明流体，诸如盐溶液，以使邻近待观察组织的血液移位。透明流体可提供光学透镜作用，从而进一步使铰接相机组件40的视野清晰。来自铰接相机组件40的图像输出信号可沿电线38发送至图像处理装置20。在一些实施例中，电线38还可从图像处理装置20向铰接相机组件40供电。在其他实施例中，电线38也可连接到单独的电源以向铰接相机组件40供电。
图2是根据本发明的一些实施例、直接可视化导管22的远端36的立体示意图。远端36可限定纵向轴线A。在一些实施例中，细长轴28还可包括在远端36处的帽42，如图2所示。帽42可由各种生物相容性材料形成，其通常比细长轴28的其余部分的柔性聚合物更硬。用于帽42的合适材料可包括，例如，不锈钢、镍钛合金、
Figure BDA0002465303550000104
以及聚合物，诸如聚醚醚酮、聚氯乙烯、全氟烷氧基、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚醚酰亚胺。帽42可包括狭槽44和多个腔，诸如输送腔46，以及至少一个照明腔48(示出两个)，其与细长轴28的其余部分中的相应腔对齐。输送腔46是从远端36延伸穿过细长轴28并进入手柄24中的多个腔中的一个。输送腔46可用来使装置从手柄24穿过细长轴28并从球囊腔32出来。在不具有球囊腔32的实施例中，穿过导管22的装置可穿透球囊26。为了说明清楚，在图3A、3B、4A、4B、5A、5B、6A、6B、7A、7B、8A、8B、9A、9B和11A、11B中省略了球囊腔32。然而，应理解，所有实施例都可包括球囊腔32。
照明腔48可包括照明装置50(示出两个)。照明装置50可包括但不限于，例如，光纤线缆或发光二极管。照明装置50为铰接相机组件40提供照明。球囊26可通过例如粘合剂附接在细长轴28的圆周周围。球囊26可附接到帽42或细长轴28邻近帽42的一部分中的任一者或两者。在一些实施例中，铰接相机组件40可设置在狭槽44内以将其连结到远端36。
图3A和3B是根据本发明的实施例、图2中直接可视化导管22的远端36的侧剖视图。图3A示出导管22，其中铰接相机组件40处于输送形态。图3B示出导管22，其中铰接相机组件40处于部署形态。如图3A所示，铰接相机组件40可包括相机52和调整机构54。调整机构54可改变相机52相对于纵向轴线A面向的方向。在图3A所示的实施例中，调整机构54可包括铰链56、偏置元件58和控制元件60。细长轴28的多个腔还可包括充胀腔62和相机腔64。一旦导管22定位成查看患者10的心脏12(图1)，充胀腔62则可延伸到手柄24并延伸到加压的盐水源上以充胀球囊26。
相机52可包括本领域已知的任何类型的固态图像传感器，例如但不限于，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器。在一些实施例中，图像传感器可封装在保护框架(未示出)内。相机52可相对较薄，但具有相对较大的图像感测区域。即，相机52可成形为类似板的形状，其中图像感测区域在板的较大侧上。相对较大的图像感测区域可提供良好质量的成像。
铰链56配置为允许相机52相对于细长轴28的远端36移动。在一些实施例中，铰链56可以是包括如本领域已知的铰链销的多部件铰链。铰链可由生物相容性金属，诸如不锈钢或生物相容性聚合物，诸如PEEK形成。铰链56的一部分可连结到相机52的框架，而另一部分则连结到狭槽44径向向外面向的表面以将相机52连结到细长轴28，如图3A所示。铰链56允许相机52相对于细长轴28的远端36绕由铰链销限定的轴线移动。
在一些其他实施例中，铰链56可包括铰链销，其延伸穿过相机52框架中的孔，孔的尺寸设置为允许框架相对于销自由旋转。销可由生物相容性金属，诸如不锈钢，或生物相容性聚合物，诸如PEEK形成。销可在任一端连结到狭槽44的相对侧壁以将相机52连接到细长轴28，从而允许相机52相对于细长轴28的远端36绕铰链56移动。
偏置元件58可由任何类型的生物相容性弹性材料形成，例如但不限于，镍钛诺、合金弹簧钢(医用级)和聚合物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如，
Figure BDA0002465303550000121
)、聚对二甲苯、
Figure BDA0002465303550000122
超高分子量聚乙烯或尼龙。偏置元件58可配置为，例如，螺旋盘簧、板簧或弹性带。偏置元件58配置为在没有其他力的情况下相对于铰链56提供第一力以将铰链56保持在固定位置。
在一些其他实施例中，铰链56和偏置元件58可进行集成。例如，在一些实施例中，铰链56可以是生物相容性弹性材料(诸如上面所述的那些)的单个L形件，从而集成了铰链56和偏置元件58。弹性材料的第一力可在没有其他力的情况下将铰链56/偏置元件58保持为L形。
控制元件60可配置为选择性地向铰链56或向相机52施加与第一力相反的第二力，以抵消偏置元件58的第一力，使相机52相对于细长轴28的远端36移动。在一些实施例中，控制元件60包括连结到相机52的致动线，如图3A所示。致动线是柔性的，并可由例如，金属丝或由例如
Figure BDA0002465303550000123
石墨烯或尼龙制成的聚合物线形成。控制元件60可自相机52延伸，通过相机腔64并至少延伸到细长轴28的近端34。在图3A的实施例中，控制元件60延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是位置开关，其根据位置开关的位置拉动控制元件60(致动线)至各种程度。因此，在图3A的实施例中，控制元件60(致动线)将致动器30(位置开关)物理连接到相机52。
在一些实施例中，电线38可自相机52延伸，穿过相机腔64至图像处理装置20，如上所述，以将相机52电连接到图像处理装置20。在一些实施例中，铰链56可以是包括多个电导体的导电铰链，其配置为将电线38电连接到相机52。
图3A示出导管22，其中偏置元件58向铰链56施加第一力，但控制元件60没有向相机52施加第二力，因此相机52主要沿径向面向。为了本发明的目的，当相机52相对于纵向轴线沿径向面向比相对于纵向轴线A沿轴向面向更多时，相机52主要沿径向面向。在图3A所示的实施例中，相机52沿查看方向V1面向。查看方向V1是朝向纵向轴线A完全径向向内的方向，并且完全不沿轴向面向。如此配置，相机52具有低轮廓并且不会延伸超过细长轴28的直径D1。
如图3A所示，在输送形态下，相机52在轴向呈现低轮廓。这允许细长轴28的直径D1相对较小以便于输送，并且仍然容纳相机52，而输送腔46的直径D2可相对较大。例如，在一些现有技术的直接可视化导管(其中，相机在输送期间主要轴向面向)中，需要直径4mm(12French)的导管来提供足够的轴向面向空间，以容纳轴向面向相机和2.2mm至2.5mm直径(7French)的输送腔。相反，在本发明的一些实施例中，在保持输送腔46的腔直径D2在2.2mm至2.5mm的同时，细长轴28的直径D1可为3.1mm至3.5mm(10French)。
一旦将远端36输送到患者10心脏12内的查看部位(图1)，则可部署铰接相机组件40，如图3B所示。在图3B中，通过移动致动器30(图1)以拉动控制元件60(致动线)向相机52施加第二力。拉动控制元件60使相机52绕铰链56并对抗偏置元件58移动，使得相机52主要沿轴向面向。为了本发明的目的，当相机52相对于纵向轴线沿轴向面向比相对于纵向轴线A沿径向面向更多时，相机52主要沿轴向面向。在图3B所示的实施例中，相机52沿查看方向V2面向。查看方向V2是完全轴线方向，根本不沿径向面向。在部署形态下，相机52相对较大的图像感测区域轴向面向以提供组织高质量的直接可视化。
如图3B所示，在部署形态下，相机52径向延伸超过细长轴28。一旦完成了组织的直接可视化，可移动致动器30(图1)以释放控制元件60，从而允许偏置元件58绕铰链56移动相机52，使得相机52再一次主要沿径向面向，不会径向延伸超过细长轴28。以这种方式，导管22返回低轮廓，这可在导管22从患者10内移除时减轻患者10的痛苦。
图4A和4B是根据本发明、图2中直接可视化导管22的另一个实施例的远端36的侧剖视图。图4A示出导管22，其中铰接相机组件40在输送形态下。图4B示出导管22，其中铰接相机组件40在部署形态下。图4A和4B中所示的实施例与上面参照图3A和3B所述的基本相同，除了调整机构54包括控制元件160而不是控制元件60。
控制元件160可包括可充胀装置162和加压控制腔164。可充胀装置162是球囊状结构，其设置在位于远端36处的帽42和相机52之间，使得可充胀装置162的充胀向相机52施加与第一力相反的第二力，以抵消偏置元件58的第一力，使得相机52相对于细长轴28的远端36移动。在一些实施例中，加压控制腔164可以是与可充胀装置162流体连通的管，其自可充胀装置162延伸通过相机腔64，并至少延伸至细长轴28的近端34。在图4A的实施例中，加压控制腔164延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是压力调节装置，其控制加压控制腔164和可充胀装置162中的流体压力至各种水平以增加或减小可充胀装置162的充胀。在一些实施例中，可充胀装置162和加压控制腔164中的流体是盐水或氦气。
图4A示出导管22，其中偏置元件58向铰链56施加第一力，但控制元件160没有向相机52施加第二力，使得相机52主要沿径向面向。在图4A所示的实施例中，相机52沿查看方向V3面向。查看方向V3是远离纵向轴线A最径向向外的方向，并且与径向相比更小程度地轴向面向。如此配置，相机52具有低轮廓并且不会延伸超过细长轴28的直径D1。
如图4A所示，在输送形态下，相机52在轴向呈现低轮廓。这允许细长轴28的直径D1相对较小以便于输送，且仍然容纳相机52，而输送腔46的直径D2可相对较大，如上面参照图3A所示的实施例所述。
一旦将远端36输送到患者10心脏12内的查看部位(图1)，则可部署铰接相机组件40，如图4B所示。在图4B中，通过调整致动器30(图1)以增加加压控制腔164中的压力并充胀可充胀装置162向相机52施加第二力。充胀可充胀装置162使相机52绕铰链56并对抗偏置元件58移动，使得相机52面向查看方向V4。查看方向V4是主要沿轴向的方向。在部署形态下，相机52相对较大的图像感测区域轴向面向以提供组织高质量的直接可视化。
如图4B所示，在部署形态下，相机52径向延伸超过细长轴28。一旦完成组织的直接可视化，则可调整致动器30(图1)以减小加压控制腔164中的压力并缩小可充胀装置162。当可充胀装置162缩小时，偏置元件58使相机52绕铰链56移动，使得相机52再一次主要沿径向面向且不会径向延伸超过细长轴28。以这种方式，导管22返回至低轮廓，这可在从患者10内移除导管22时(图1)，减轻患者10的痛苦。
图5A和5B是根据本发明、图2中直接可视化导管22的另一个实施例的远端36的侧剖视图。图5A示出导管22，其中铰接相机组件40在输送形态下。图5B示出导管22，其中铰接相机组件40在部署形态下。图5A和5B中所示的实施例与上面参照图3A和3B所述的基本相同，除了调整机构54包括控制元件260而不是控制元件60。
控制元件260可包括电活性元件262和控制线264。电活性元件262可由，例如，聚偏二氟乙烯、陶瓷压电化合物、离子电活性聚合物、电介质电活性聚合物、液晶聚合物或铁电聚合物形成。电活性元件262设置在位于远端36的帽42和相机52之间，使得当向电活性元件262施加电压时，电活性元件262改变形状。形状的改变向相机52施加与第一力相反的第二力，以抵消偏置元件58的第一力，使相机52相对于细长轴28的远端36移动。控制线264可自电活性元件262延伸，通过相机腔64并至少延伸到细长轴28的近端34。在图5A的实施例中，控制线264与电活性元件262电连通并延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是电压调节装置，其控制施加到控制线264以及因而施加到电活性元件262的电场，以改变电活性元件262的形状。
图5A示出导管22，其中偏置元件58向铰链56施加第一力，但控制元件260没有向相机52施加第二力，所以相机52主要沿径向面向。在图5A所示的实施例中，相机52沿查看方向V5面向。查看方向V5是远离纵向轴线A最径向向外的方向，并且与径向相比更小程度地面向轴向。如此配置，相机52具有低轮廓且不会延伸超过细长轴28的直径D1。
如图5A所示，在输送形态下，相机52在轴向呈现低轮廓。这允许细长轴28的直径D1相对较小以便于输送，并且仍然容纳相机52，而输送腔46的直径D2可相对较大，如上面参照图3A所示的实施例所述。
一旦将远端36输送到患者10心脏12内的查看部位(图1)，则可部署铰接相机组件40，如图5B所示。在图5B中，通过调整致动器30(图1)以增加施加到电活性元件262的电场来向相机52施加第二力。增加的电场使电活性元件262改变形状，从而使相机52绕铰链56并对抗偏置元件58移动，使得相机52沿查看方向V6面向。查看方向V6是主要沿轴向的方向。在部署形态下，相机52相对较大的图像感测区域轴向面向以提供组织高质量的直接可视化。
如图5B所示，在部署形态下，相机52径向延伸超过细长轴28。一旦完成组织的直接可视化，可调整致动器30(图1)以减小施加到电活性元件262的电场。减小的电场使得电活性元件262改变形状，从而允许偏置元件58绕铰链56移动相机52，使得相机52再一次主要沿径向面向，且不会径向延伸超过细长轴28。以这种方式，导管22返回至低轮廓，这可在从患者10内移除导管时减轻患者10的痛苦。
图6A和6B是根据本发明一些实施例、图2中直接可视化导管22的远端36的侧剖视图。图6A示出导管22，其中铰接相机组件40具有查看方向V1。图6B示出导管22，其中铰接相机组件40具有不同于查看方向V1的查看方向V2。如图6A所示，铰接相机组件40可包括相机352和调整机构354。调整机构354可改变相机352相对于远端36的查看方向。在图6A所示的实施例中，调整机构354可包括铰链356、偏置元件358和控制元件360。细长轴28的多个腔还可包括充胀腔362和相机腔364。一旦导管22定位成查看患者10的心脏12(图1)，充胀腔362则可延伸到手柄24并进而到加压的盐水源以充胀球囊26。
相机352可包括本领域已知的任何类型的固态图像传感器，例如但不限于，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器。在一些实施例中，图像传感器可封装在保护箱或框架内。
铰链356配置为允许相机352相对于细长轴28的远端36移动。在一些实施例中，铰链356可以是包括如本领域中已知的铰链销的多部件铰链。铰链356可由生物相容性金属，诸如不锈钢，或生物相容性聚合物，诸如PEEK形成。铰链356的一部分可连结到相机352，而另一部分则连结到狭槽44径向向外面向的表面以将相机352连结到细长轴28，如图6A所示。铰链356允许相机352相对于细长轴28的远端36绕由铰链销限定的轴线移动。
在一些其他实施例中，铰链356可包括铰链销，其延伸穿过相机352框架中的孔，孔的尺寸设置为允许框架相对于销自由旋转。销可由生物相容性金属，诸如不锈钢，或生物相容性聚合物，诸如PEEK形成。销的任一端可连结到狭槽44的相对侧壁以将相机352连接到细长轴28，从而允许相机352相对于细长轴28的远端36绕铰链356移动。
偏置元件358可由任何类型的生物相容性弹性材料形成，例如但不限于，镍钛诺、弹簧钢合金(医用级)，和聚合物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如，
Figure BDA0002465303550000161
)、聚对二甲苯、
Figure BDA0002465303550000162
超高分子量聚乙烯或尼龙。偏置元件358可配置为，例如，螺旋盘簧、板簧或弹性带。偏置元件358配置为在没有其他力的情况下相对于铰链356提供第一力以将铰链356保持在固定位置处。
在一些其他实施例中，铰链356和偏置元件358可进行集成。例如，在一些实施例中，铰链356可以是生物相容性弹性材料的单个L形件，诸如上面所述的那些，从而集成铰链356和偏置元件358。弹性材料的第一力可在没有其他力的情况下保持铰链356/偏置元件358为L形。
控制元件360可配置为选择性地向铰链356或向相机352施加与第一力相反的第二力，以抵消偏置元件358的第一力，使得相机352相对于细长轴28的远端36移动。在一些实施例中，控制元件360包括连结到相机352的致动线，如图6A所示。致动线是柔性的，可由例如，金属丝或由例如，
Figure BDA0002465303550000163
石墨烯或尼龙制成的聚合物线形成。控制元件360可自相机352延伸，通过相机腔364并至少延伸到细长轴28的近端34。在图6A的实施例中，控制元件360延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是位置开关，其根据位置开关的位置而拉动控制元件360(致动线)至各种程度。因此，在图6A的实施例中，控制元件360(致动线)将致动器30(位置开关)物理连接到相机352。
在一些实施例中，电线38可自相机352延伸，穿过相机腔364至图像处理装置20，如上所述，以将相机352电连接到图像处理装置20。在一些实施例中，铰链356可以是包括多个电导体的导电铰链，其配置为将电线38电连接到相机352。
图6A示出导管22，其中偏置元件358向铰链356施加第一力，但控制元件360没有向相机352施加第二力，所以相机352具有如图所示的查看方向V1。在图6B中，通过移动致动器30(图1)以拉动控制元件360(致动线)来向相机352施加第二力。拉动控制元件360使相机352绕铰链356并对抗偏置元件358移动，以将查看方向改变至不同于查看方向V1的查看方向V2。以这种方式，相机352的查看角度或方向可通过调整致动器30(位置开关)以拉动控制元件360至各种程度而改变。
在根据图6A和6B的一些实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其可小至1°、5°、10°、20°、30°或40°，或大至50°、60°、70°、80°、85°或89°，或在前述角度中任意两个之间。例如，在一些实施例中，角度C的范围可以是1°至89°、5°至85°、10°至80°、20°至70°、30°至60°，或40°至50°。为了本发明的目的，当查看方向V2相对于查看方向V1径向向外时，如图6B所示，角度C为正，当查看方向V2相对于查看方向V1径向向内时，如下面图9B所示，角度C为负。
图7A和7B是根据本发明、图2中直接可视化导管22的另一个实施例的远端36的侧剖视图。图7A示出导管22，其中铰接相机组件40具有查看方向V1。图7B示出导管22，其中铰接相机组件40具有不同于查看方向V1的查看方向V2。图7A和7B所示的实施例与上面参照图6A和6B所述的基本相同，除了调整机构354包括控制元件460而不是控制元件360。
控制元件460可包括可充胀装置462和加压控制腔464。可充胀装置462是球囊状结构，其设置在位于远端36处的帽42和相机352之间，使得可充胀装置462的充胀向相机352施加与第一力相反的第二力，以抵消偏置元件358的第一力，使相机352相对于细长轴28的远端36移动。在一些实施例中，加压控制腔464可以是与可充胀装置462流体连通的管，其自可充胀装置462延伸通过相机腔364，并至少延伸到细长轴28的近端34。在图7A的实施例中，加压控制腔464延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是压力调节装置，其控制加压控制腔464和可充胀装置462中的流体压力至各种水平以增加或减小可充胀装置462的充胀。在一些实施例中，可充胀装置462和加压控制腔464中的流体是盐水或氦气。
图7A示出导管22，其中偏置元件358向铰链356施加第一力，但控制元件460没有向相机352施加第二力，所以相机352具有如图所示的查看方向V1。在图7B中，通过调整致动器30(图1)以增加加压控制腔464中的压力并充胀可充胀装置462来向相机352施加第二力。充胀可充胀装置462使相机352绕铰链356并对抗偏置元件358移动，以将查看方向改变至不同于查看方向V1的查看方向V2。以这种方式，相机352的查看角度或方向可通过调整致动器30(压力调节装置)以充胀可充胀装置462至不同程度而改变。
在根据图7A和7B的一些实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其可小至1°、5°、10°、20°、30°或40°，或大至50°、60°、70°、80°、85°或89°，或在前述角度中任意两个之间。例如，在一些实施例中，角度C的范围可以是1°至89°、5°至85°、10°至80°、20°至70°、30°至60°，或40°至50°。
图8A和8B是根据本发明、图2中直接可视化导管22的另一个实施例的远端36的侧剖视图。图8A示出导管22，其中铰接相机组件40具有查看方向V1。图8B示出导管22，其中铰接相机组件40具有不同于查看方向V1的查看方向V2。图8A和8B中所示的实施例与上面参照图6A和6B所述的基本相同，除了调整机构354包括控制元件560而不是控制元件360。
控制元件560可包括电活性元件562和控制线564。电活性元件562可由，例如，聚偏二氟乙烯、陶瓷压电化合物、离子电活性聚合物、电介质电活性聚合物、液晶聚合物或铁电聚合物形成。电活性元件562设置在位于远端36的帽42和相机352之间，使得当向电活性元件562施加电压时，电活性元件562改变形状。形状的改变向相机352施加与第一力相反的第二力，以抵消偏置元件358的第一力，使得相机352相对于细长轴28的远端36移动。控制线564可自电活性元件562延伸，通过相机腔364并至少延伸到细长轴28的近端34。在图8A的实施例中，控制线564与电活性元件562电连通并延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是电压调节装置，其控制施加到控制线564以及因而施加到电活性元件562的电场，以改变电活性元件562的形状。
图8A示出导管22，其中偏置元件358向铰链356施加第一力，但控制元件560没有向相机352施加第二力，所以相机352具有如图所示的查看方向V1。在图8B中，通过调整致动器30(图1)以增加施加到电活性元件562的电场来向相机352施加第二力。增加的电场使电活性元件562改变形状，从而使相机352绕铰链356并对抗偏置元件358移动，以将查看方向改变至不同于查看方向V1的查看方向V2。以这种方式，相机352的查看角度或方向可通过调整致动器30(压力调节装置)以改变电活性元件562的形状至不同程度而改变。
在根据图8A和8B的一些实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其可小至1°、5°、10°、20°、30°或40°，或大至50°、60°、70°、80°、85°或89°，或在前述角度中任意两个之间。例如，在一些实施例中，角度C的范围可以是1°至89°、5°至85°、10°至80°、20°至70°、30°至60°，或40°至50°。
图9A和9B是根据本发明、图2中直接可视化导管22的另一个实施例的远端36的侧剖视图。图9A示出导管22，其中铰接相机组件40具有查看方向V1。图9B示出导管22，其中铰接相机组件40具有不同于查看方向V1的查看方向V2。图9A和9B所示的实施例可与上面参照图6A和6B所示的基本相同，除了控制元件360被致动杆660代替且铰链356沿狭槽44的径向向外面向的表面自由滑动。在铰链356包括铰链销的一些实施例中，铰链销可骑在狭槽44相对侧上的凹部(未示出)中。
与致动线连结到相机352的控制元件360相反，致动杆660连结到铰链356。致动杆660可自铰链356延伸，通过相机腔364并至少延伸到细长轴28的近端34。在图9A的实施例中，致动杆660延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是位置开关，其根据位置开关的位置而推动或拉动致动杆660至各种程度。因此，在图9A的实施例中，致动杆660将致动器30(位置开关)物理连接到铰链356。致动杆660可以是柔性杆或管。在一些实施例中，致动杆660可形成为开槽管或多丝盘簧。在一些实施例中，致动杆660可由例如，镍钛合金、
Figure BDA0002465303550000191
钢合金(医疗级)或钴和铬的合金制成。致动杆660可比控制元件360的致动线更硬。
图9A示出导管22，其中偏置元件358绕铰链356施加第一力以使相机352偏置抵靠细长轴28的帽42的狭槽44的径向向外面向的表面，使得相机352具有如图所示的查看方向V1。在图9B中，通过调整致动器30(图1)来推动致动杆660，使相机352的至少远侧部分延伸超过细长轴28的远端36，从而允许相机352沿第一方向B1移动，以将查看方向改变至查看方向V2。再次调整致动器30以拉动致动杆660使相机352朝向细长轴28的近端34(图1)缩回。将相机352拉回抵靠帽42绕铰链356施加第二力以抵消第一力，从而使相机352沿第二方向B2移动并返回至如图9A所示的查看方向V1。以这种方式，相机352的查看角度或方向可通过调整致动器30(位置开关)以推动或拉动致动杆660至不同程度而改变。
在根据图9A和9B的一些实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其可小至-1°、-5°、-10°、-20°、-30°或-40°，或大至-50°、-60°、-70°、-80°、-85°或-89°，或在前述角度中任意两个之间。例如，在一些实施例中，角度C的范围可以是-1°至-89°、-5°至-85°、-10°至-80°、-20°至-70°、-30°至-60°，或-40°至-50°。
图10是根据本发明实施例、直接可视化导管22的远端36的立体示意图。图10的实施例与图2的实施例基本相同，除了铰接相机组件40被铰接相机组件740代替，并且狭槽44和相机腔364被相机腔744代替。铰接相机组件740可设置在相机腔744内以将其连结到远端36。
图11A和11B是根据本发明实施例、图10中直接可视化导管22的远端36的侧剖视图。图11A示出导管22，其中铰接相机组件740具有查看方向V1。图11B示出导管22，其中铰接相机组件740具有不同于查看方向V1的查看方向V2。如图11A所示，铰接相机组件740可包括相机352和调整机构754。调整机构754可改变相机352相对于远端36的查看方向。在图11A所示的实施例中，调整机构754可包括球和承窝接头756、螺旋弹簧758和扭矩轴760。
球和承窝接头756可主要设置在相机腔744内，其中球和承窝接头756的一部分在远端36处从相机腔744中突出。相机352可连接到球和承窝接头756从相机腔744突出的部分。螺旋弹簧758可连接到在相机腔744内的球和承窝接头756。扭矩轴760可连接到螺旋弹簧758与球和承窝接头756相对的一端。扭矩轴760可以是柔性杆或管。在一些实施例中，扭矩轴760可形成为开槽管或多丝盘簧。在一些实施例中，扭矩轴760可由例如，镍钛合金、
Figure BDA0002465303550000201
钢合金(医疗级)或钴和铬的合金制成。扭矩轴760可自螺旋弹簧758延伸，通过相机腔744并至少延伸到细长轴28的近端34(图1)。在图11A的实施例中，扭矩轴760延伸到手柄24上的致动器30(图1)。致动器30可以是杆或操纵杆，其根据杆或操纵杆的位置旋转扭矩轴760至各种程度。
图11A示出了导管22，其中球和承窝接头756由致动器30定位，使得相机352具有如图所示的查看方向V1。在图11B中，球和承窝接头756通过致动器30旋转扭矩轴760、这使螺旋弹簧758旋转以移动调整球和承窝接头756而定位，使得相机352具有不同于查看方向V1的查看方向V2。以这种方式，相机352的查看角度或方向可通过调整致动器30(杆或操纵杆)以旋转扭矩轴760至不同程度而改变。
在根据图11A和11B的一些实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其可小至-1°、-5°、-10°、-20°、-30°或-40°，或大至-50°、-60°、-70°、-80°、-85°或-89°，或在前述角度中任意两个之间。例如，在一些实施例中，角度C的范围可以是-1°至-89°、-5°至-85°、-10°至-80°、-20°至-70°、-30°至-60°，或-40°至-50°。在根据图11A和11B的其他实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其可小至1°、5°、10°、20°、30°或40°，或大至50°、60°、70°、80°、85°或89°，或在前述角度中任意两个之间。例如，在一些实施例中，角度C的范围可以是1°至89°、5°至85°、10°至80°、20°至70°、30°至60°，或40°至50°。在根据图11A和11B的一些另外的实施例中，查看方向V2可相对于查看方向V1形成角度C，其范围可以是-89°至89°、-85°至85°、-80°至80°、-70°至70°、-60°至60°、-50°至50°、-40°至40°、-30°至30°、-20°至20°、-10°至10°，或-5°至5°。
在不脱离本发明范围的情况下，可对所讨论的实施例进行各种修改和添加。例如，虽然上面参照特定特征描述了实施例，但是本发明的范围也包括具有特征的不同组合的实施例，以及不包括所有所述特征的实施例。因此，本发明的范围旨在涵盖落在权利要求范围内的所有这样的替代物、修改和变型及其所有等同物。

Claims (14)

1.一种直接可视化导管，包括：
手柄；
球囊；
具有近端和与所述近端相对的远端的细长轴，所述近端连结至所述手柄，所述远端连结至所述球囊并限定纵向轴线；以及
连结至所述细长轴的所述远端并设置在所述球囊内的相机组件，所述相机组件包括：
相机；以及
调整机构，所述调整机构用于在输送形态和部署形态之间改变所述相机相对于所述细长轴的所述远端的形态，所述相机的图像感测区域在所述输送形态下主要沿所述细长轴的径向面向，且所述相机的所述图像感测区域在所述部署形态下主要沿所述细长轴的轴向面向，并且其中在所述输送形态下，所述相机不会径向延伸超过所述细长轴，且在所述部署形态下，所述相机径向延伸超过所述细长轴，并且所述相机的所述图像感测区域在所述部署形态下比在所述输送形态下具有更大的轴向面向；
其中所述调整机构包括：
将所述相机连结至所述细长轴的所述远端的铰链，所述铰链配置为允许所述相机相对于所述细长轴的所述远端移动；
配置为绕所述铰链施加第一力的偏置元件，所述偏置元件设置成使得所述相机在所述输送形态下绕所述铰链偏置从而使所述相机的查看方向径向向内偏置朝向所述纵向轴线；和
配置为绕所述铰链施加与所述第一力相反的第二力的控制元件。
2.根据权利要求1所述的直接可视化导管，其中在所述输送形态下，所述相机不会径向延伸超过所述细长轴，并且在所述部署形态下，所述相机径向延伸超过所述细长轴。
3.根据权利要求1所述的直接可视化导管，其中所述细长轴具有3.1mm至3.5mm的直径，所述细长轴还包括从所述近端延伸到所述远端的腔，所述腔具有2.2mm至2.5mm的腔直径。
4.根据权利要求1所述的直接可视化导管，其中所述控制元件包括延伸至所述手柄的致动线，所述致动线连结至所述相机。
5.根据权利要求1所述的直接可视化导管，其中所述控制元件包括设置在所述细长轴的所述远端和所述相机之间的可充胀装置，所述可充胀装置与延伸到所述手柄的加压控制腔流体连通。
6.根据权利要求1所述的直接可视化导管，其中所述控制元件包括设置在所述细长轴的所述远端和所述相机之间的电活性元件，所述电活性元件与延伸到所述手柄的多个控制线电连通。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的直接可视化导管，其中所述铰链包括多个电导体，其配置为将所述相机电连接至电线以电连接至图像处理装置，所述图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
8.一种在血池中进行直接可视化的系统，所述系统包括：
图像处理装置；以及
根据权利要求1至7中任一项所述的直接可视化导管，所述直接可视化导管电连接至所述图像处理装置。
9.一种在血池中进行直接可视化的系统，所述系统包括：
图像处理装置；以及
电连接至所述图像处理装置的直接可视化导管，所述直接可视化导管包括：
手柄；
透明球囊；
具有近端和与所述近端相对的远端的细长轴，所述近端连结至所述手柄，所述远端连结至所述球囊并限定纵向轴线，所述细长轴包括从所述近端延伸到所述远端的多个腔；以及
连结至所述细长轴的所述远端并设置在所述球囊内的相机组件，所述相机组件包括：
相机；
在所述细长轴的所述远端将所述相机连接到所述细长轴的铰链；
配置为绕所述铰链施加第一力的偏置元件；以及
控制元件，其配置为绕所述铰链施加与所述第一力相反的第二力以在输送形态和部署形态之间改变所述相机相对于所述细长轴的所述远端的形态，所述相机的图像感测区域在所述输送形态下主要沿所述细长轴的径向面向，且所述相机的所述图像感测区域在所述部署形态下主要沿所述细长轴的轴向面向；并且其中在所述输送形态下，所述相机不会径向延伸超过所述细长轴，且在所述部署形态下，所述相机径向延伸超过所述细长轴，并且所述相机的所述图像感测区域在所述部署形态下比在所述输送形态下具有更大的轴向面向。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制元件包括：
延伸通过所述多个腔中的一个的致动线；以及
设置在所述手柄内的位置开关，所述致动线将所述相机物理连接到所述位置开关。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制元件包括：
设置在所述细长轴和所述相机之间的可充胀装置；以及
压力调节装置，所述多个腔中的一个流体连接所述可充胀装置和所述压力调节装置。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制元件包括：
设置在所述细长轴和所述相机之间的电活性元件；
电压调节装置；以及
延伸通过所述多个腔中的一个的控制线，所述控制线将所述电活性元件电连接到所述电压调节装置。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的系统，其中所述铰链包括多个电导体，其配置为将所述相机电连接到电线，所述电线电连接到所述图像处理装置，所述图像处理装置用于以下中的至少一个：图像存储、图像显示和图像分析。
14.根据权利要求9至12中任一项所述的系统，其中所述细长轴具有3.1mm至3.5mm的直径，并且所述多个腔中的一个具有2.2mm至2.5mm的腔直径。
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