CN103860272A - 一种医疗装置、医疗设备以及一种用于控制医疗手术的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医疗装置，包括插入管，该插入管具有近端和远端，所述远端配置成插入到患者的身体中。柄部固定到插入管的近端并且配置成由该装置的使用者抓握。与该柄部相关联的传感器配置成向控制台产生指示使用者是否正在抓握柄部的信号。

Description

一种医疗装置、医疗设备以及一种用于控制医疗手术的方法
技术领域
本发明一般涉及侵入式医疗装置，并且尤其是涉及用于使用者与此类装置相互作用的方法和设备。 
背景技术
在一些微创医疗手术中，多种器械可以经由皮肤被插入到给定的器官或体腔中并且可以同时在该位置进行操作。例如，由Biosense Webster Inc.(Diamond Bar，California)生产的
Figure BDA0000439895330000011
3System能够同时对心脏内部的多根导管进行跟踪和可视化。导管可以用于多种诊断和治疗目的，例如消融心肌组织以治疗心房纤颤或者其它病症，以及在消融之前、期间和之后在不同位置处测量心内电描记图信号。CARTO系统能够产生和显示心脏的三维(3D)标测图并且在该标测图上示出导管的位置以及甚至示出用于收集电描记图信号的导管上的各个电极的位置。当操作者点击显示屏上特定的电描记图轨迹时，可以识别出相应的电极。 
发明内容
下文中所描述的本发明的实施例提供了有利于操作者控制侵入式医疗装置的设备和方法。 
因此，根据本发明的实施例，本文提供了一种包括插入管的医疗装置，该插入管具有近端和远端，该远端配置成插入到患者的身体中。柄部固定到插入管的近端并且配置成由该装置的使用者抓握。与该柄部相关联的传感器配置成向控制台产生指示使用者是否正在抓握柄部的信号。 
在所公开的实施例中，传感器包括柔性应变传感器，该柔性应变传感器配合到柄部的外表面之上。 
作为另外一种选择，传感器可以配置成响应于柄部的运动来检测使用者正在抓握柄部。在一个此类实施例中，插入管包含在远端中的第一磁场传 感器，以用于响应于从身体外施加的磁场来检测远端在身体内的位置，并且在柄部中的传感器包括第二磁场传感器，该第二磁场传感器响应于磁场产生信号。 
在一些实施例中，插入管配置成插入到患者的心脏中，并且柄部包括一个或多个控制器，以用于由使用者在心脏内操纵插入管远端时进行操作。 
根据本发明的实施例，本文还提供了一种医疗设备，该医疗设备包括多个侵入式探针。每个此类探针都包括插入管和柄部，该插入管具有近端和远端，该远端配置成插入到患者的身体中，该柄部固定到插入管的近端并且配置成由探针的使用者抓握。每个探针中的传感器配置成产生指示使用者是否正在抓握柄部的信号。该设备还包括显示器和控制台，控制台配置成在显示器上展示关于侵入式探针在身体内的操作的信息，并且响应于来自每个探针的信号而提供探针中的哪个探针当前正在由使用者抓握的指示。 
在一些实施例中，控制台配置成在显示器上展示身体中器官的图像，所述图像包括指示探针在器官附近的相应位置的符号，并且所述指示包括关于显示器上的符号的变化，以指定当前正在由使用者抓握的、探针中的至少一个探针。所述图像可以包括器官的三维视图，其中所述指示包括使该三维视图旋转，以便增强显示器上的与探针中的至少一个相对应的符号的可视性。作为另外一种选择或除此之外，控制台可以配置成检测探针在身体中的位置坐标并且基于当前正在由使用者抓握的、探针中的至少一个探针的所检测的位置坐标来产生标测图。 
在一个实施例中，所述指示包括可听通知，所述可听通知识别正在由使用者抓握的、探针中的至少一个探针。 
在另一个实施例中，探针中的至少一个包括功能元件，该功能元件配置成对身体中的组织施加处理，并且控制台配置成在检测到使用者当前没有正在抓握探针中的至少一个时中断处理。探针中的两个或更多个可以配置成施加处理，并且控制台可以配置成通过检测当前正在由使用者抓握的、探针中的一个，来选择探针中的该个探针以用于施加处理。 
在又一个实施例中，探针包括功能元件，该功能元件配置成从身体中的组织接收生理信号，并且控制台配置成在显示器上展示生理信号，其中所 述指示包括在显示器上突出显示源自当前正在由使用者抓握的、探针中的一个探针的生理信号中的至少一个生理信号。 
根据本发明的实施例，本文还提供一种用于控制医疗手术的方法，该方法包括提供多个侵入式探针以用于同时插入到患者的身体中，每个此类探针包括柄部，该柄部配置成由探针的使用者抓握。在显示器上展示关于侵入式探针在身体内的操作的信息，所述信息包括探针中的哪个探针当前正在由使用者抓握的指示。 
在所公开的实施例中，展示该信息包括从与探针中的每一个的柄部相关联的相应的传感器接收指示使用者当前是否正在抓握柄部的信号，并且响应于该信号产生指示。接收该信号可以包括感测由使用者的手在柄部上所施加的压力并且/或者感测柄部的运动。 
结合附图，通过以下对实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中： 
附图说明
图1为根据本发明实施例的用于心导管插入术的系统的示意性图解； 
图2为根据本发明实施例的医疗手术期间使用的一组导管的示意性俯视图； 
图3为根据本发明实施例的由心导管插入术系统展示的显示屏的示意图；并且 
图4为根据本发明实施例的配合到导管柄部上的压敏套管的示意性侧视图。 
具体实施方式
当多个侵入式装置在微创医疗手术期间被同时插入到患者的身体中时，其中只有装置的近端和柄部突起到身体外，使用者(例如操作医生)可能难以知道哪个柄部属于哪个装置。该问题在心导管插入术手术中可能是尤其麻烦的，在心导管插入术手术中，可能在心脏内部同时使用多根导管。因此，下文所描述的实施例具体涉及此类心脏手术。然而，本发明的原理还可 使用各种类型的侵入式医疗装置在身体内的多个区域和器官中应用于其它类型的处理(治疗和诊断二者)。 
所公开的实施例利用侵入式探针(例如导管)，该侵入式探针包括插入管，该插入管的远端被插入到患者的身体中。柄部固定到插入管的近端。与柄部相关联的传感器向控制台产生指示使用者是否正在抓握柄部的信号。例如，该传感器可以包括柔性应变传感器，该柔性应变传感器配合到柄部的外表面之上并且响应于使用者的手的压力；或者作为另外一种选择该传感器包括响应于柄部的运动的传感器。 
控制台在显示器上展示关于多个这种类型的侵入式探针在身体内的操作的信息，所述信息包括基于从柄部传感器接收到的信号在手术期间的任何给定时间使用者当前正在抓握哪个探针的指示。控制台可以通过符号(例如图标)来显示身体中器官的图像，从而指示探针在器官附近的相应位置，并且可以改变显示符号的方式以便指定当前正在由使用者抓握的探针(或多个探针)。作为一个例子，控制台可以使器官图像的3D视图(例如器官的3D标测图)旋转，以便增强与使用者正在抓握的探针相对应的符号的可视性。作为另外一种选择或除此之外，控制台可以给出正在由使用者正在抓握的探针的可听识别。 
还除此之外或者作为另外一种选择，当确定使用者当前正在抓握的探针中的哪个探针时，控制台可以在控制和/或显示诊断或治疗处理结果时使用该信息。例如，控制台可以通过检测使用者正在抓握探针来选择探针中的一个来致动，以用于施加处理。伴随地，控制台可以在检测到使用者当前没有正在抓握探针中的一个时中断由该探针施加的处理。作为另外一种选择，当探针从身体中的组织接收生理信号并且控制台在显示器上展示该生理信号时，控制台可以突出显示源自当前正在由使用者抓握的探针的所显示的信号。 
图1是根据本发明实施例的用于患者32的心脏30的侵入式处理的系统20的示意性图解。操作医生(被简单地称为操作者22，或者换句话讲被称为系统的使用者)，例如心脏病学家，将柔性探针(例如导管24、26和28)插入穿过患者32的血管系统，使得导管的远端进入患者的心室。操作者22可以推进导管，使得其远侧末端在期望的位置处接合心内膜组织。操 作者在每根导管的近端处使用柄部34来调控每根导管。通常，使用者在任何给定的时间仅抓握柄部中的一个，并且只是将未使用的柄部放置在方便的位置处。 
导管24、26、28在其近端处经由缆线36连接至控制台40。控制台包括控制单元38，该控制单元38向导管发送信号并且从导管接收信号，以便控制和监测其操作。例如，控制单元可以向导管24施加电能，以便消融心脏30中的组织并且/或者可以从导管接收电信号以便测量心电活动。作为另外一种选择或除此之外，导管24、26和28可以用于其它的诊断和/或治疗功能，如本领域内已知的。此外，控制单元38从导管远端中的传感器(示于图2)接收位置信号，从而使得控制单元能够确定远端在身体内的位置坐标。这些位置坐标可以用于(特别是)跟踪导管的位置并且对心脏的内部作图，例如在上述的CARTO系统中。 
在图1中所示的实施例中，系统20使用磁性位置感测来确定导管24、26和28的位置坐标。为此目的，控制台40中的驱动电路44驱动场发生器42，以在患者32身体内产生磁场。场发生器42通常包括线圈，其放置在患者躯干下面的身体外已知位置处。这些线圈在包含心脏30在内的预定工作空间内产生磁场。在导管远端内的磁换能器(例如微型线圈)响应于这些磁场输出电信号。控制单元38对这些信号进行处理，以便确定导管远端的位置(位置和/或取向)坐标。控制台40可以使用导管的坐标来驱动显示器46，尤其是示出导管的位置和状况，所述位置和状况通常叠加在心脏的标测图或其它图像上。 
可以在使用导管中的磁换能器找出导管24、26和28的坐标时通过控制单元40实施的磁性位置感测和处理的方法在例如美国专利6,690,963中有详细描述，该专利的公开以引用方式并入本文。作为另外一种选择或除此之外，可以使用其它类型的位置换能器，如阻抗型或超声位置传感器，实施下文描述的方法。(如本文所用，术语“位置换能器”是指使控制台40接收指示元件坐标的信号的任何元件。)此外，如上所述，下文所述方法不仅可以使用导管而且可以使用其它类型的侵入式探针在心脏中和在其它身体器官及区域中进行诊断和治疗应用的类似实施。 
图2是导管24、26和28的示意性俯视图，示出了与本发明实施例相关的导管的功能细节。在该实施例中，假设全部三根导管在侵入式心脏手术中同时使用，并且在实际上并未由操作者22抓握时安置在支架50上。每一根导管包括柔性插入管54，该柔性插入管54具有被插入到心脏30中的远端56以及附接到柄部34的近端58。柄部上的控制器52(或者多个控制器)使得使用者能够操纵并且可以控制远端56的其它功能。 
导管24、26、28包括一个或多个功能元件——在本实施例中以电极60举例说明——以及在其远端56中的位置换能器62。电极60可以用于诊断或治疗目的或者用于诊断和治疗目的二者，诸如感测身体中的电描记图信号、调节心脏速率、或者通过施加射频(RF)电能来消融心脏组织。例如，呈线图形式的位置换能器62响应于场发生器42的磁场而输出位置信号。作为另外一种选择，如上所述，位置换能器可以基于本领域内已知的任何合适类型的位置感测技术。电极60和位置换能器62经由穿过插入管54和缆线36的线材64与控制单元38通信。 
每个柄部34都包括传感器66，该传感器66在任何给定时间向控制台40产生指示操作者22是否正在抓握柄部的信号。例如，传感器66可以包括柔性应变传感器，该柔性应变传感器感测操作者在抓紧柄部时所施加的压力，如下文参照图4所描述的。作为另外一种选择，传感器66可以感测柄部34的运动，所述运动可以包括随着操作者在抓握柄部的同时运动他或她的手而连续运动以及当操作者从支架50抬起柄部时的单次运动。为此目的，例如，传感器66可以包括原理与换能器62类似的磁换能器，该磁换能器响应于场发生器42的磁场向控制台产生信号。控制台40对该信号进行处理以便确定柄部34的位置，并且因此确定柄部是定位在支架50上还是被操作者抓握远离支架。 
控制台40可以使用由传感器66提供的信息来向操作者22自动指示导管22、24和26中的哪个当前是活动的，即操作者当前正在抓握的是导管中的哪一根。例如，如图3中所示并且下文参照该附图所描述的，该指示可以是可视的。作为另外一种选择或除此之外，控制台可以给出可听指示。例如，每根导管都可以具有预先指定的名称，并且控制台可以使用合适的语音合成功能和音频扬声器(未示出)来通知操作者正在抓握的导管的名称。 
除此之外或作为另外一种选择，控制台40可以使用由传感器66提供的指示来控制通过系统20实施的手术的方面。例如，如果控制台40在手术期间检测到操作者22当前没有正在抓握应当对心脏30中的组织施加某个处理(治疗或诊断)的导管，则控制台可以自动中断处理以避免不期望和可能的危险结果。除此之外或作为另外一种选择，控制台40可以通过检测操作者正在抓握特定导管来自动选择导管中的该根导管以用于施加处理。 
图3为根据本发明实施例的系统20中的显示器46的示意图。该显示器示出了心脏30的室的3D标测图70，呈图标72、74和76形式的符号叠加在该3D标测图70上，以指示相应的导管的远端在心脏中的位置。(该例子中的图标72代表“套索”导管的弓形端部，如本领域内已知的。)图标72、74上的标记78可以与电极60在心脏30中的实际位置相对应，而心室表面上的标记80指示电极已接触并且可能已处理(例如通过射频消融)的位置。 
控制台40通过检测和记录导管24、26和28中的一个或多个导管的远侧末端随着末端在心脏中的不同部位处与心内膜相接触的坐标而产生标测图70，如在CARTO系统中。通常，控制台在手术的至少一部分过程中继续构建和精制标测图，在该手术中，导管被插入到心脏中。基于来自传感器66的信号，控制台可以在手术期间的任何点处自动选择要用作制图导管的导管，即，其可以基于当前正在由使用者抓握的导管的所检测的位置坐标来产生标测图。 
通常，控制台40可以改变显示器46上用于指示操作者当前正在抓握的导管的图标72、74和76的外观。例如，控制台可以视觉突出显示与该导管相对应的图标。除此之外或作为另外一种选择，控制台可以使显示器中所示出的标测图70的3D视图旋转，以便增强与操作者正在抓握的导管相对应的图标的可视性。例如，可以使标测图的视角旋转，使得所考虑的图标位于显示器的前部和中心处。 
图3中的显示器46还示出了生理信号82的轨迹，在该情况下是由电极60接收到的电描记图信号。轨迹82可以被视觉键入(visually keyed)标记78(例如，通过颜色)，以指示信号轨迹与电极之间的关联。控制台40可以修改信号82的外观，以突出显示源自在操作者当前正在抓握的导管上的电 极的信号。例如，这些特定的信号轨迹可以运动至显示窗格的顶部或者通过改变其颜色、亮度或其它特征而被标记在显示器上。 
图4为根据本发明实施例的配合到导管柄部34上的压敏套管88的示意性侧视图。该实施例中的套管88执行图2所示的实施例中的传感器66的功能。该类型的套管可以配合到连接至控制台40的导管中的一些或所有导管之上，并且如果需要的话，在开始处理患者之前可以执行配准操作，以向控制台指示套管与导管之间的关联。 
套管88包括柔性应变传感器90，该柔性应变传感器90配合到导管柄部之上，以便检测由操作者的手在抓紧柄部时所施加的压力。例如，可以用于该目的的传感器技术在Cochrane等人的“Design and Development of a Flexible Strain Sensor for Textile Structures Based on a Conductive Polymer Composite”，传感器(Sensors)，(2007，7)，第473-492页中有所描述，其以引用方式并入本文。套管88可以作为永久性夹具或者作为可单次使用或可重复使用的可移除部件配合到导管柄部之上。在套管88上的微型控制和通信单元92从应变传感器90接收信号并且根据操作者的手在抓紧柄部时所施加(或未施加)的压力来经由缆线36或经由无线链路向控制台40指示操作者是正在抓握导管柄部还是已将其释放。 
应当理解，上述实施例仅以举例的方式进行引用，且本发明并不限于上面具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上述各种特征的组合和亚组合以及它们的变化形式和修改形式，本领域的技术人员在阅读上述说明时将会想到所述变化形式和修改形式，并且所述变化形式和修改形式并未在现有技术中公开。 

Claims (25)

1. 一种医疗装置，包括：
插入管，所述插入管具有近端和远端，所述远端配置成插入到患者的身体中；
柄部，所述柄部固定到所述插入管的所述近端并且配置成由所述装置的使用者抓握；和
传感器，所述传感器与所述柄部相关联并且配置成向控制台产生指示所述使用者是否正在抓握所述柄部的信号。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器包括柔性应变传感器，所述柔性应变传感器配合到所述柄部的外表面之上。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器配置成响应于所述柄部的运动来检测所述使用者正在抓握所述柄部。
4. 根据权利要求3所述的装置，其中所述插入管包含在所述远端中的第一磁场传感器，以用于响应于从所述身体外施加的磁场来检测所述远端在所述身体内的位置，并且其中在所述柄部中的所述传感器包括第二磁场传感器，所述第二磁场传感器响应于所述磁场产生所述信号。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述插入管配置成插入到所述患者的心脏中，并且所述柄部包括一个或多个控制器，以用于由所述使用者在所述心脏内操纵所述插入管的所述远端时进行操作。
6. 医疗设备，包括：
多个侵入式探针，每个此类探针包括：
　　插入管，所述插入管具有近端和远端，所述远端配置成插入到患者的身体中；
　　柄部，所述柄部固定到所述插入管的所述近端并且配置成由所述探针的使用者抓握；和
　　传感器，所述传感器配置成产生指示所述使用者是否正在抓握所述柄部的信号；
显示器；以及
控制台，所述控制台配置成在所述显示器上展示关于所述侵入式探针在所述身体内的操作的信息，并且响应于来自每个探针的所述信号而提供所述探针中的哪个探针当前正在由所述使用者抓握的指示。
7. 根据权利要求6所述的设备，其中所述控制台配置成在所述显示器上展示所述身体中器官的图像，所述图像包括指示所述探针在所述器官附近的相应位置的符号，并且其中所述指示包括关于所述显示器上的所述符号的变化，以指定当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的至少一个探针。
8. 根据权利要求7所述的设备，其中所述图像包括所述器官的三维视图，并且其中所述指示包括使所述三维视图旋转，以便增强所述显示器上的与所述探针中的至少一个相对应的符号的可视性。
9. 根据权利要求7所述的设备，其中所述图像包括所述器官的三维标测图，其中所述控制台配置成检测所述探针在身体中的位置坐标并且基于当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的所述至少一个探针的所检测的位置坐标来产生所述标测图。
10. 根据权利要求6所述的设备，其中所述指示包括可听通知，所述可听通知识别正在由所述使用者抓握的、所述探针中的至少一个探针。
11. 根据权利要求6所述的设备，其中所述探针中的至少一个包括功能元件，所述功能元件配置成对所述身体中的组织施加处理，并且其中所述控制台配置成在检测到所述使用者当前没有正在抓握所述探针中的至少一个时中断所述处理。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中所述探针中的两个或更多个配置成施加所述处理，并且其中所述控制台配置成通过检测当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的一个，来选择所述探针中的该个探针以用于施加所述处理。
13. 根据权利要求6所述的设备，其中所述探针包括功能元件，所述功能元件配置成从所述身体中的组织接收生理信号，并且其中所述控制台配置成在所述显示器上展示所述生理信号，并且其中所述指示包括在所述显示器上突出显示源自当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的一个探针的所述生理信号中的至少一个生理信号。
14. 根据权利要求6所述的设备，其中所述探针包括用于插入到所述患者的心脏中的导管。
15. 一种用于控制医疗手术的方法，包括：
提供多个侵入式探针以用于同时插入到患者的身体中，每个此类探针包括柄部，所述柄部配置成由所述探针的使用者抓握；以及
在显示器上展示关于所述侵入式探针在所述身体内的操作的信息，所述信息包括所述探针中的哪个探针当前正在由所述使用者抓握的指示。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中展示所述信息包括从与所述探针中的每一个的所述柄部相关联的相应的传感器接收指示所述使用者当前是否正在抓握所述柄部的信号，并且响应于所述信号产生所述指示。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中接收所述信号包括感测由所述使用者的手在所述柄部上所施加的压力。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中接收所述信号包括感测所述柄部的运动。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述信号通过所述传感器响应于从所述身体外施加的磁场而产生。
20. 根据权利要求15所述的方法，其中展示所述信息包括显示所述身体中器官的图像，所述图像包括指示所述探针在所述器官附近的相应位置的符号，并且其中所述指示包括关于所述显示器上的所述符号的变化，以指定当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的至少一个探针。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述图像包括所述器官的三维视图，并且其中所述指示包括使所述三维视图旋转，以便增强所述显示器上的与所述探针中的所述至少一个相对应的符号的可视性。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中所述图像包括所述器官的三维标测图，并且其中展示所述信息包括检测所述探针在所述身体中的位置坐标，并且基于当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的所述至少一个探针的所检测的位置坐标来产生所述标测图。
23. 根据权利要求15所述的方法，并且包括发出可听通知，所述可听通知识别正在由所述使用者抓握的、所述探针中的至少一个探针。
24. 根据权利要求15所述的方法，其中展示所述信息包括使用所述探针从所述身体中的组织接收生理信号，并且在所述显示器上展示所述生理信号同时在所述显示器上突出显示源自当前正在由所述使用者抓握的、所述探针中的一个探针的所述生理信号中的至少一个生理信号。
25. 根据权利要求15所述的方法，其中提供所述多个侵入式探针包括将所述探针插入到所述患者的心脏中。
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