CN103547309A - 用于脑积水分流阀的读取和调节工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于阀的读取和调节工具，该阀具有可调节成多个压力或流量调定值的压力或流量调定值。该工具包括信号发生器和联接于信号发生器的励磁线圈。信号发生器包括调节界面和读取界面，调节界面构造成产生调节信号以调节压力或流量调定值，而读取界面产生读取信号以读取阀的压力或流量调定值。至少一个励磁线圈连接到信号发生器，并构造成基于调节信号和读取信号中的一个来产生振荡电磁场。感测线圈可包括定位在至少一个励磁线圈的两侧的两个部分，以确定阀的压力或流量调定值。

Description

用于脑积水分流阀的读取和调节工具

背景技术

1.技术领域

本发明总地涉及经外科手术植入的生理分流系统和相关的流量控制装置。更具体地，本发明涉及用于这种分流系统的位置指示器和调节工具，其具有用于控制脑脊液（CSF）流出脑室的流量并防止流体回流到脑室内的单向流量控制阀的可变压力或流量设定值。

2.相关技术的说明

典型的成人具有约120-150立方厘米（cc）的CSF，其中，在脑室内具有约40cc。典型的成人还产生约400-500cc/天的CSF，所有CSF被连续地重新吸收到血流中。

有时，脑产生过多的CSF或在正常CSF通路和/或吸收位置会有阻塞，从而导致被称为脑积水的病症。脑积水是CSF过量积聚在脑室或脑组织内的病症。脑积水会由基因病症、脑的创伤或衰老而引起。

由于脑积水或其它原因，CSF的过度过量表现为脑内压力增大。不论原因如何，随着时间流逝，这种增大的CSF压力对脑组织造成破坏。业已发现释放CSF压力对治疗是有益的。通常通过将CSF从脑室排出来进行这种释放。

具有脑积水的患者通常、至少在一段时间内需要连续地排出多余的CSF，以维持脑内正常的CSF压力。通常采用分流系统将积聚在脑室内的多余CSF从脑内排走。

在脑积水是慢性症状的情况下，分流系统通常将CSF排入患者的腹膜腔或排入患者的脉管系统内。这种分流系统通常具有植入脑室内的导管。该导管连接到流体控制装置，该流体控制装置又连接到排入患者的腹膜腔或患者的脉管系统内的导管。在1997年6月10日授予William J.Bertrand和David A.Watson的题为“Implantable Adjustable Fluid Flow Control Valve（可植入的可调节流体流量控制阀）”的美国专利第5,637,083号中示出流体控制装置的一个示例，该专利的全部内容以参见的方式纳入本文。目前的流体控制装置包括入口连接器、出口连接器和定位在入口连接器和出口连接器之间的阀。阀包括控制流体流经该阀的机构。在一些情况下，该机构包括嵌入阀内的磁体。转动转子或以其它方式变换转子位置使机构的内部构造改变。改变机构的内部构造产生阀的多种压力或流动特征。当阀的内部构造改变时，阀的压力或流动特征改变。

使用时，阀经皮下放置于患者的颅骨上。引向患者脑室的导管附连到入口连接器。引向患者腹膜腔或脉管系统的导管附连到出口连接器。这样，建立从入口连接器通过阀到出口连接器的流动方向。通过将外部磁体联接到内部磁体并转动外部磁体来改变机构的内部构造可实现在分流器内部的运动，并产生通过阀的多种压力或流动特征。

可期望具有许多不同调定值，以实现阀的不同压力和/或流动特征。目前可调节阀的一个困难是，一旦植入将难以确定阀的调定值和/或调节阀的调定值。具有用于阀的更多调定值仅使确定和/或调节阀的调定值更困难。在一些可调节阀中，x射线图像用于确定阀的当前状态或调节后状态。由于需要x射线，这种确定和调节阀的调定值耗时且成本高，并且由于暴露于x射线而不是最受患者欢迎的。

目前可调节阀的另一困难是与磁共振成像（MRI）手术的可兼容性问题。由于许多目前的可调节阀利用磁体以调节和/或确定阀调定值，它们的功能会由于阀内的磁性部件与在MRI手术期间产生的所施加的磁场的相互作用而被干扰。特别是，阀调定值会变化成任意的不期望的调定值。如果阀调定值不在MRI手术之后返回到所期望的调定值，这种状况就会对患者造成极大危害。于是，阀调定值需要在MRI手术结束时立即重设到期望的调定值。在任何情形下，用于治疗脑积水的阀的改进可提供较大的益处。

发明内容

文中提出的构思涉及确定和/或调节可植入医疗装置的压力或流量调定值。在一个实施例中，公开了一种用于阀的读取和调节工具，该阀具有可调节成多个压力或流量调定值的压力或流量调定值。该工具包括信号发生器和联接于信号发生器的励磁线圈。信号发生器包括调节界面和读取界面，调节界面构造成产生调节信号以调节压力或流量调定值，而读取界面产生读取信号以读取阀的压力或流量调定值。至少一个励磁线圈连接到信号发生器，并构造成基于调节信号和读取信号中的一个来产生振荡电磁场。

在另一个实施例中，公开了一种用于阀的手持式阀读取和调节工具，该阀具有可调节成多个压力或流量调定值的压力或流量调定值。该工具包括信号发生器和联接于信号发生器的励磁线圈。读取线圈包括定位在励磁线圈第一侧的第一线圈部分和定位在与第一部分不同的励磁线圈的相对那侧的第二线圈部分。该工具还包括联接于读取线圈的信号探测器。信号发生器构造成将读取信号发送到阀，而读取线圈构造成基于读取信号接收压力或流量调定值的指示。

附图说明

图1是可调节分流系统的示意方框图。

图2是用于手持工具的信号发生器、线圈组件和信号探测器的示意方框图。

图3是处于第一位置的手持工具的示意侧视图。

图4是处于第二位置的图3的手持工具的示意侧视图。

图5是图4的手持工具的示意仰视图。

图6是用于手持工具的用户界面的示意图。

具体实施方式

图1是可调节分流系统10的示意方框图，该可调节分流系统包括可植入的流量控制装置12（例如，分流器）和电子阀读取器和调节工具14。一般来说，装置12可植入患者体内，以基于针对装置12的压力或流量调定值（也被称为阀调定值）调节患者体内的流体（例如，上面讨论的CSF）流量。工具14又可以是手持机构，该手持机构构造成在接近于装置12定位时经皮下读取和/或调节装置12的压力或流量调定值。特别是，工具14可产生由装置12所接收的振荡电磁场。如下文将讨论的那样，该电磁场能使装置12调节压力或流量调定值和/或提供表征压力或流量调定值的反馈。

装置12包括阀16、调节电路组件18、读取电路组件20和连接器组件22，该连接器组件将阀16与调节电路组件18和读取电路组件20相连接。在一个实施例中，调节电路组件18包括调节机构，该调节机构改变连接器组件22相对于阀16的相对位置，从而引起阀16的压力或流量调定值的变化。此外，连接器组件22可包括根据连接器组件22和阀16的相对位置改变读取电路组件20的共振频率的元件。在同日提交的、题为“Adjustment forHydrocephalus Shunt Valve（用于脑积水分流阀的调节）”的同时待审的美国专利申请序列号13/015,174中进一步描述一种示例性阀，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。一般来说，根据表征阀16的开启压力（crackingpressure）（当阀16作为止回阀操作时）的阀调定值，允许流体从入口连接器24经阀16流到出口连接器26。阀16限定多个调定值，以改变流经装置12的流体的压力和/或流量特征。调节电路组件18经由连接器组件22联接于阀16，以基于来自工具14的信号（例如，电磁场）改变压力或流量调定值。读取电路20也经由连接器组件22联接于阀16，并构造成响应于来自工具14的信号（例如，电磁场）向工具14提供表征压力或流量调定值的信号。装置12可由可生物兼容材料制成，以经皮下定位在患者体内。此外，材料可限制磁性材料的使用，以使装置12的压力或流量调定值将不会在MRI手术期间改变。

工具14包括电源30，该电源构造成向信号发生器32、线圈组件34、信号探测器36和用户界面38供电。工具14的信号发生器32适于通过线圈组件34向装置12内的调节电路组件18和读取电路组件20提供输出信号（例如，电磁场）。特别是，信号发生器32联接于线圈组件34，该线圈组件进而能发送输出信号，这些输出信号与调节电路组件18和读取电路组件20的共振频率相匹配，以在其内感应出电流。在调节电路组件内感应出的电流用于驱动改变阀16的压力或流量调定值的调节机构。此外，由工具14感测到的电流用于评估活体内的调节电路组件18与线圈组件34的联接。这种对联接的评估能用于在调定时将使用者引导到阀，并且限制传送到活体内的调节电路组件18的功率。在一个实施例中，调节机构是由形状记忆合金制成的线材，当在该线材内感应出电流时，该线材收缩，从而使压力或流量调定值改变。在一个实施例中，调节电路组件18的共振频率约为100kHz，但也可采用其它频率。

以类似的方式，信号发生器32也适于向读取电路组件20发送输出信号（例如，电磁场），该输出信号与读取电路组件20的共振频率匹配。然而，读取电路组件20的共振频率根据阀16的压力或流量调定值而改变。由此，信号发生器32构造成传送多个频率（例如，通过进行扫描操作）的信号，并确定哪个频率是读取电路组件20的共振频率。特别是，当手持的信号频率足够接近阀时，由信号发生器32发送的信号在读取电路组件20内感应出电流，从而产生能由信号探测器36感测到的磁场。基于由信号探测器36探测到的信号强度，可以评估从工具14到装置的距离。在一个实施例中，读取电路组件20的共振频率约为1MHz（额定），并可在能由信号发生器32产生的频率范围内作调节。利用共振频率的信息，例如使用查找表可确定阀16的压力或流量调定值。

用户界面38可提供对于信号发生器32和信号探测器36的操作视觉指示，允许输入到工具14，并提供工具14接近于装置12的视觉指示。例如，用户界面38可包括用以显示压力信息的屏幕、用以改变工具14的操作的一个或多个按钮和/或一组指示器。在一个实施例中，该组指示器能指示由探测器36探测到的信号强度。如果探测到的信号太弱，则使用者可移动工具以更14接近于装置12，直至工具14处于可接受的工作范围内为止。

图2是工具14内的选择部件的示意方框图，这些部件可操作成调节和/或读取阀12的压力或流量调定值。图2示出图1的信号发生器32、线圈组件34和信号探测器36。信号发生器32包括可操作地联接于继电器54的调节界面50和读取界面52，该继电器联接于线圈组件34。线圈组件34包括励磁线圈56和感测（或读取）线圈58，该感测线圈具有定位在励磁线圈的相对两侧上的第一线圈部分58a和第二线圈部分58b。在一个实施例中，线圈部分58a和58b距励磁线圈56间距相等。于是，在线圈58内将没有来自由励磁线圈56产生的电磁场的通量，并由此信号探测器36将探测不到线圈58内的信号。换言之，对来自读取电路组件20的通量的感测与由励磁线圈56提供的信号无关。特别是，穿过线圈部分58a的通量将产生一电压，该电压与线圈部分58b内产生的电压相消，从而在感测线圈58内没有来自励磁线圈56的信号。如果仍有来自励磁线圈56的信号，可进行校准过程，从而在励磁线圈56内产生信号时，线圈58不会探测到信号。根据工具14是处于调节装置12的压力或流量调定值的模式还是处于读取装置12的压力或流量调定值的模式，继电器54操作成向励磁线圈56发送来自调节界面50或读取界面52的信号。以此方式，继电器54能选择来自调节界面50的调节信号和来自读取界面52的读取信号中的一个作为传递到线圈56的输出信号。在替代实施例中，可采用两个励磁线圈，一个提供来自调节界面50的信号，一个提供来自读取界面52的信号。在此实施例中，可取消继电器54。

调节界面50包括调节驱动电路60和一个或多个电容器62。调节驱动电路60和电容器62构造成产生与图1的调节电路组件18的共振频率匹配的信号。在一个示例中，调节驱动电路60实施成向一个或多个电容器62提供电压的H电桥。当装置14在调节模式下操作时，继电器54将电流从电容器62传送到励磁线圈56。励磁线圈56则基于调节驱动电路60和电容器62的操作产生振荡电磁场，该振荡电磁场被装置12接收以调节装置12的压力或流量调定值。

读取界面52包括读取驱动电路64电感器66。或者，如果期望的话，电感器66能被电容器替换。在一个示例中，读取驱动电路64实施成直接数字采样器，其构造成扫描许多不同频率，以与读取电路组件20的特定频率匹配。读取驱动电路64经由继电器64连接到线圈组件34内的励磁线圈56。当阀在励磁线圈的范围内时，在读取电路组件20内感应出电流。然后，能通过感测线圈58感测到读取电路组件20内的电流。特别是，由读取电路组件20内的电流产生的通量在线圈58内产生电流。探测器36联接于线圈58以确定读取电路组件20在何种频率下共振（即，通过感测在读取线圈58内由读取电路组件20内产生的电流所感应出的电流）。所确定的频率表征装置12的压力或流量调定值。该调定值能例如经由用户界面38发送到工具14的使用者。

图3-5是工具14的一个实施例的示意图。工具14包括外壳100（总地标记），该外壳包括本体部102和线圈组件外壳104，该线圈组件外壳能相对于本体部102绕枢转组件108枢转。线圈组件外壳104能定位在多个位置，包括如图3中所示的相对于本体部102的长度大致垂直的位置以及如图4中所示大致水平的位置。或者，在其它实施例中，线圈组件104能相对于外壳100例如通过与绳线系好来移动或能绕外壳100转动。在一个实施例中，枢转组件108是摩擦铰链，该摩擦铰链允许选择性定位在图3和4中的线圈组件外壳104的位置之间并包括这些位置的多个角度。本体部102包括用于方便使用者抓持的缩小中心部110。于是，使用者能容易地将工具14以及特别是线圈组件外壳104定位在植入患者体内的装置12附近。

上面讨论的工具14的部件定位在外壳100内。电源30、信号发生器32、信号探测器36和用户界面38均定位在本体部102内，而线圈组件34定位在线圈组件外壳104。在实施例中所示的电源30是电连接到定位在本体部102内的主印刷电路板（PCB）120的电池。连接器122可连接到诸如传统120伏交流电（AC）输出的AC到DC的外部电源。将连接器122连接到传统输出能对电池30进行充电。信号发生器32包括对应的印刷电路板（PCB）124，该印刷电路板将电容器62和电感器66通过连接器126连接到主PCB120。图2中所示的继电器54、调节驱动电路60和读取驱动电路64未在图3-5中示出，但是如期望能定位在PCB120或PCB124上。此外，用于用户界面38（总地标记）的电路能定位在PCB120上，并能定位在本体部102的顶部附近，以使使用者容易看到。线圈组件34通过合适的连接器128联接于PCB120。

通过用户界面38来控制工具14的操作，在图6中示出该用户界面的示例。用户界面38包括电源按钮150、读取选择按钮152、调节选择按钮154和压力或流量调定值按钮156和158。电源按钮150选择性地使工具14通电和断电。读取选择按钮152和调节选择按钮154构造成分别选择读取模式（读取装置12的压力或流量调定值）以及调节模式（调节装置12的压力或流量调定值）。一旦选择了调节模式，可按下流量调定值按钮156和158，以分别向上或向下调节装置12的压力。

用户界面38还包括一组指示器160（在此示出为发光二极管（LED））和显示屏162（在此示出为液晶显示器）。该组指示器160可向用户提供工具14和装置12之间的接近度的指示。例如，如果所有指示器亮起，则这可表征工具14接近于装置12，因而，工具14处于可工作范围内，以读取和/或调节装置12的压力或流量调定值。如果没有指示器160亮起或少于全部的指示器亮起，这可向使用者指示将工具14接近装置12地移动。还可采用向使用者提供指示的其它方式，诸如不同颜色的LED。显示屏162能用于显示从装置12接收的压力或流量调定值信息和/或指示将对压力或流量调定值进行的调节。

尽管已参照较佳实施例描述了本发明，但本领域技术人员应当认识到，可在不脱离本发明的精神和范围内对形式和细节方面进行各种改变。

Claims (23)

1.一种用于阀的阀读取和调节工具，所述阀具有能调节成多个压力或流量调定值的压力或流量调定值，所述读取和调节工具包括：

信号发生器，所述信号发生器包括：

调节界面，所述调节界面构造成产生调节信号，以调节所述阀的所述压力或流量调定值；

读取界面，所述读取界面构造成产生读取信号，以读取所述阀的所述压力或流量调定值；

以及

至少一个励磁线圈，所述至少一个励磁线圈连接到所述信号发生器，并构造成基于调节信号和读取信号中的至少一个来产生振荡电磁场。

2.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述调节界面和所述读取界面通过继电器联接于所述至少一个励磁线圈，所述继电器构造成选择所述调节信号和所述读取信号中的一个作为由所述至少一个励磁线圈产生的输出信号。

3.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述至少一个励磁线圈包括联接于所述调节界面的第一励磁线圈和联接于所述读取界面的第二励磁线圈。

4.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，还包括：

感测线圈，所述感测线圈包括：

定位在所述励磁线圈的第一侧的第一线圈部分；和

定位在与所述第一部分不同的、所述励磁线圈的相对那侧的第二线圈部分。

5.如权利要求4所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述第一和第二感测线圈定位和连接成取消来自所述至少一个励磁线圈的信号，从而能与所述励磁线圈内的信号无关地在所述感测线圈内探测到来自所述阀的响应。

6.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述第一和第二感测线圈部分相对于所述励磁线圈的间距相等。

7.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述信号发生器包括读取界面，所述读取界面构造成产生不同频率的读取信号，以确定所述阀的压力或流量调定值。

8.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，还包括用户界面。

9.如权利要求8所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述用户界面包括显示器。

10.如权利要求8所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述用户界面包括多个按钮。

11.如权利要求8所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述用户界面包括至少一个指示器，以提供对所述工具和所述阀之间接近度的评估。

12.如权利要求1所述的阀读取和调节工具，其特征在于，还包括本体部和相对于所述本体部可动的线圈组件。

13.一种用于阀的手持式阀读取和调节工具，所述阀具有能调节成多个压力或流量调定值的压力或流量调定值，所述手持式阀读取和调节工具包括：

信号发生器；

励磁线圈，所述励磁线圈联接于所述信号发生器；

感测线圈，所述感测线圈包括：

定位在所述励磁线圈的第一侧的第一线圈部分；和

定位在与所述第一部分不同的、所述励磁线圈的相对那侧的第二线圈部分；

信号探测器，所述信号探测器联接于所述励磁线圈；以及

其中，所述信号发生器构造成将读取信号发送到所述阀，而所述感测线圈构造成基于读取信号接收压力或流量调定值的指示。

14.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述信号发生器还包括调节界面，所述调节界面构造成产生调节信号，以调节所述阀的压力或流量调定值。

15.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述第一和第二线圈部分相对于所述励磁线圈的间距相等。

16.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述信号发生器包括读取界面，所述读取界面构造成产生不同频率的读取信号，以确定所述阀的压力或流量调定值。

17.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，还包括用户界面。

18.如权利要求17所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述用户界面包括显示器。

19.如权利要求17所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述用户界面包括多个按钮。

20.如权利要求17所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述用户界面包括至少一个指示器，以提供对所述工具和所述阀之间接近度的评估。

21.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，还包括本体部和相对于所述本体部可动的线圈组件。

22.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述信号发生器包括调节界面和读取界面，继电器选择所述调节界面和所述读取界面中的一个，以将信号递送到所述励磁线圈和感测线圈。

23.如权利要求13所述的阀读取和调节工具，其特征在于，所述第一线圈部分和所述第二线圈部分定位和连接成取消来自所述励磁线圈的信号，从而能与所述励磁线圈内的信号无关地探测到来自所述阀的响应。

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