CN108135583A - 顺从性活检针系统 - Google Patents

Abstract

一种医疗工具包含细长管状区段和刚性针尖端，所述细长管状区段具有包括多个狭缝的主体壁，所述刚性针尖端被耦接到所述管状区段的远端。所述工具进一步包括柔性护套，所述柔性护套通过延伸到所述多个狭缝内而与所述细长管状区段耦接，以阻挡通过所述多个狭缝的流体通路。

Description

顺从性活检针系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月31日提交的标题为“PLIANT BIOPSY NEEDLE SYSTEM”的美国临时专利申请62/343,596的优先权和申请日的权益，其通过引用整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于通过解剖通路递送顺从性活检针的系统和方法。

背景技术

微创医疗技术意图减少医疗程序期间损伤的组织量，从而减少患者恢复时间、不适和有害副作用。可以通过患者解剖结构的自然孔口或通过一个或多个手术切口进行这种微创技术。通过这些自然孔口或切口，临床医生可以插入微创医疗器械(包括手术、诊断、治疗或活检器械)到达目标组织位置。一种这样的微创技术是使用柔性和/或可转向细长装置，诸如能够被插入到解剖通路内并且朝向患者解剖结构内的感兴趣区域被导航的柔性导管。医疗工具(诸如活检器械)通过导管被部署以在感兴趣区域处执行医疗程序。需要足够柔性以导航通过解剖通路的急弯曲部且同时提供充足刚性以确保当从导管部署时的可预测执行方向的医疗工具。

发明内容

随附于说明书的权利要求最佳地概括了本发明的实施例。

根据一些实施例，一种医疗工具包含细长管状区段和刚性针尖端，该细长管状区段具有包括多个狭缝的主体壁，该刚性针尖端被耦接到管状区段的远端。该工具进一步包括柔性(例如，聚合物)护套，该柔性护套通过延伸到多个狭缝内而与细长管状区段耦接，在一些实施例中，该柔性护套能够阻挡穿过多个狭缝的流体通路。

根据一些实施例，一种医疗器械系统包含活检器械，该活检器械包括细长管状区段、刚性针尖端和柔性(例如，聚合物)护套，该细长管状区段具有包括多个狭缝的主体壁，该刚性针尖端被耦接到管状区段的远端，该柔性护套通过延伸到多个狭缝内而与细长管状区段耦接，在一些实施例中，该柔性护套能够阻挡穿过多个狭缝的流体通路。该器械系统还包括鞘管并且包括管心针，该鞘管具有被定尺寸为接收活检器械的鞘管通道，该管心针由超弹性材料形成并且被定尺寸为延伸穿过细长管状区段和刚性针尖端以使细长管状区段变直。

根据一些实施例，一种方法包含将鞘管针穿过导管插入以及将管心针穿过所述针插入。该管心针包括超弹性材料。该方法还包括：利用所述针和管心针刺穿组织；从所述针移除管心针；将真空应用于所述针以将组织的一部分收集在所述针内部；以及从导管移除所述针和鞘管。

应理解，以上大致描述和以下详细描述二者本质上是示例性和解释性的，并且旨在提供对本公开的理解而非限制本公开的范围。就此而言，根据下面的详细描述，本公开的附加方面、特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

图1是根据一些实施例的远程操作医疗系统的简化示意图。

图2A是根据一些实施例的医疗器械系统的简化示意图。

图2B是根据一些实施例的具有延伸的医疗工具的医疗器械的简化示意图。

图3A和图3B是根据一些实施例的包括被安装在插入组装件上的医疗器械的患者坐标空间的侧视图的简化示意图。

图4是根据一些实施例的医疗工具的透视图。

图5A是根据一些实施例的活检工具的远端的透明侧视图。

图5B是被缩回到鞘管内的图4A的活检工具的远端的透明侧视图。

图5C是具有表面不连续性的工具轴的端视图。

图6是根据一些实施例的鞘管的远端的剖视图。

图7A是根据一个实施例的具有狭缝样式(pattern)的活检工具的远端的侧视图。

图7B是根据另一实施例的具有狭缝样式的活检工具的远端的侧视图。

图8是根据另一实施例的具有居中的针尖端的活检工具的远端的侧视图。

图9是根据一些实施例的医疗工具的近端的透视图。

图10A是图8的医疗工具的近端的剖视图。

图10B是中空轴的底视图。

图11是根据一些实施例的示出用于使用医疗器械系统的方法的流程图。

图12A和图12B是根据一些实施例的医疗工具的近端的透视图。图12B图示了医疗器械的缩回构形，并且图12A图示了医疗器械的扩展构形。

图13示出根据一些实施例的远程操作医疗系统的医疗工具与医疗器械系统的耦接。

图14示出根据一些实施例的连接器组装件的剖视图。

图15A示出图14的连接器组装件的连接器键。

图15B示出处于未压缩状态的图14的连接器组装件。

图15C示出处于压缩状态的图14的连接器组装件。

图16示出活检工具的圆柱形区段。

图17示出根据一些实施例的被纵向切开并且被展开为平面形式的活检工具的原先圆柱形区段。

图18示出根据一些实施例的被纵向切开并且被展开为平面形式的活检工具的原先圆柱形区段。

图19示出图17的展开区段的放大区段。

图20a和图20b分别示出根据一些实施例的活检工具的刚性远侧尖端的侧视图和顶视图。

图21和图22示出根据一些实施例的鞘管的远端。

通过参考随后的详细描述，将最好地理解本公开的示例及其优点。应认识到，同样的附图标记被用来识别在一个或多个附图中图示的同样的元件，其中的标识是用于图示本公开的实施例的目的，并不是用于限制本公开。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了描述与本公开一致的一些实施例的特定细节。阐述了很多特定细节，以便提供对实施例的充分理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文中公开的特定实施例旨在是图示性的而不是限制性的。本领域技术人员可以实现尽管此处未具体描述但是在本公开的范围和精神内的其他元件。此外，为了避免不必要的重复，结合一个实施例示出并描述的一个或多个特征可以被并入到其他实施例内，除非另外具体描述或如果一个或多个特征将会使实施例不能工作。

在一些实例中，公知的方法、程序、部件和电路未被详细描述，从而不会不必要地使实施例的多个方面难以理解。

本公开就不同器械和器械部分在三维空间中的状态而言对其进行描述。如本文所用，术语“位置”指代对象或对象的一些部分在三维空间中的定位(例如，沿笛卡儿X、Y和Z坐标的三个平移自由度)。如本文所用，术语“取向”指代对象或对象的一些部分的旋转布置(三个旋转自由度——例如，滚转、俯仰和偏转)。如本文所用，术语“姿态”指代对象或对象的一些部分在至少一个平移自由度上的位置和对象或对象的一些部分在至少一个旋转自由度上的取向(多达六个自由度)。如本文所用，术语“形状”指代沿着对象测量的一组姿态、位置或取向。

图1是根据一些实施例的远程操作医疗系统100的简化示意图。在一些实施例中，远程操作医疗系统100可以适合于在例如手术、诊断、治疗、或活检程序中使用。如图1所示，医疗系统100一般包括用于操作医疗器械104以对患者P执行各种程序的远程操作操纵器组装件102。远程操作操纵器组装件102安装于操作台T或安装在操作台T附近。主控组装件106允许操作者(例如，如图1所示的外科医生、临床医生或医师O)或助手(surge)观看介入部位并控制远程操作操纵器组装件102。

主控组装件106可以位于医师控制台处，所述医师控制台通常与手术台T位于相同的房间中，诸如在患者P位于其上的外科手术台的一侧。然而，应当理解，医师O可以与患者P位于不同的房间或完全不同的建筑中。主控组装件106一般包括用于控制远程操作操纵器组装件102的一个或多个控制装置112。所述控制装置可以包括任意数量的各种输入装置，如操纵杆、跟踪球、数据手套、触发枪、手动操作控制器、语音识别装置、身体动作或存在传感器和/或类似装置。为了为医师O提供直接控制器械104的强烈感觉，可以为控制装置112提供与关联的医疗器械104相同的自由度。以此方式，控制装置为医师O提供控制装置与医疗器械104为一体的远程呈现或感知。

在一些实施例中，控制装置112可以比相关医疗器械104具有更多或更少的自由度，并且仍向外科医生提供远程呈现。在一些实施例中，控制装置112可以可选地是手动输入装置，其以六个自由度运动并且还可以包括用于致动器械的可致动手柄(例如，闭合夹爪、施加电势至电极、递送药物治疗和/或类似作用)。

远程操作操纵器组装件102支撑医疗器械104并且可以包括一个或多个非伺服控制的连杆的运动结构(例如，可手动定位并锁定在适当位置的一个或多个连杆，通常被称为组建(set-up)结构)以及远程操作操纵器。远程操作操纵器组装件102任选地包括响应于来自控制系统(例如，控制系统112)的命令而驱动医疗器械104上的输入的多个致动器或马达。致动器任选地包括驱动系统，当该驱动系统耦接到医疗器械104时，该驱动系统可将医疗器械推进到自然的或外科手术创建的解剖孔口。其他驱动系统可以以多个自由度移动医疗器械104的远端，所述多个自由度可以包括三个线性运动自由度(例如，沿X、Y、Z笛卡尔坐标轴的线性运动)和三个旋转运动自由度(例如，围绕X、Y、Z笛卡尔坐标轴的旋转)。此外，致动器可被用于致动医疗器械104的可铰接末端执行器，以便将组织抓取在活检设备和或类似设备的钳口(jaw)中。致动器位置传感器(诸如解算器、编码器、电位计和其他机构)可以为医疗系统100提供描述马达轴的旋转和取向的传感器数据。这种位置传感器数据可以被用来确定由致动器操纵的对象的运动。

远程操作医疗系统100可以包括传感器系统108，该传感器系统108具有用于接收关于远程操作操纵器组装件102的器械的信息的一个或多个子系统。这些子系统可以包括：位置/定位传感器系统(例如，电磁(EM)传感器系统)；用于确定沿着可组成医疗器械104的柔性主体的远端和/或一个或多个节段的位置、取向、速度、速率、姿态和/或形状的形状传感器系统；和/或用于从医疗器械104的远端采集图像的可视化系统。

远程操作医疗系统100还包括显示系统110，用于显示由传感器系统108的子系统生成的外科手术部位和医疗器械104的图像和表征。显示系统110和主控组装件106可以被取向，使得医师O能够在远程呈现的感知的情况下控制医疗器械104和主控组装件106。

在一些实施例中，医疗器械104可以具有可视化系统(在下面更详细地进行讨论)，所述可视化系统可以包括观察视镜组装件，所述观察视镜组装件记录外科手术部位的并发或实时图像并且通过医疗系统100的一个或多个显示器(诸如显示系统110的一个或多个显示器)为操作者或医师O提供图像。并发图像可以是例如通过定位在外科手术部位内的内窥镜采集的二维或三维图像。在一些实施例中，可视化系统包括可以被一体地或可移除地耦接到医疗器械104的内窥镜部件。然而，在一些实施例中，被附接到单独操纵器组装件的单独内窥镜可以与医疗器械104一起被用来对外科手术部位进行成像。在一些示例中，内窥镜可以包括用于当一个或多个透镜被内窥镜遇到的流体和/或其他物质部分地和/或完全遮挡时清洁内窥镜的一个或多个透镜的一个或多个机构。在一些示例中，一个或多个清洁机构可以任选地包括可用来发出一阵空气和/或其他气体以将一个或多个透镜吹干净的空气和/或其他气体递送系统。在国际公开号WO/2016/025465(2016年8月11日提交)(公开“Systems and Methods for Cleaning an Endoscopic Instrument”)中更详细地公开了一个或多个清洁机构的示例，该申请以引用方式被完全并入本文。可视化系统可以被实施为与一个或多个计算机处理器相互作用或由一个或多个计算机处理器(可包括控制系统112的处理器)执行的硬件、固件、软件或其组合。

显示系统110也可以显示通过可视化系统采集的外科手术部位和医疗器械的图像。在一些示例中，远程操作医疗系统100可以配置医疗器械104和主控组装件106的控制件，使得医疗器械的相对位置类似于医师O的眼睛和手的相对位置。以此方式，医师O能够仿佛以基本真实的存在感观察工作空间来操作医疗器械104和手动控制。通过真实呈现，意味着图像的呈现是模拟物理地操纵医疗器械104的医师的视角的真实透视图像。

在一些示例中，显示系统110可以使用来自成像技术(诸如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光镜检查、热影像技术、超声波、光学相干断层成像术(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X射线成像等)的图像数据呈现术前或术中记录的外科手术部位的图像。术前或术中图像数据可以被呈现为二维、三维或四维(包括例如基于时间或基于速度的信息)图像，和/或被呈现为来自从术前或术中图像数据集产生的模型的图像。

在一些实施例中，通常为了成像引导的外科手术程序的目的，显示系统110可以显示虚拟的导航图像，在该虚拟的导航图像中医疗器械104的实际位置与术前或并发图像/模型配准(即动态参考)。这可以被完成，以从医疗器械104的视角向临床医生或医师O呈现内部外科手术部位的虚拟图像。在一些示例中，视角可以是从医疗器械104的尖端观看。医疗器械104的尖端的图像和/或其他图形或字母数字指示符可以叠加在虚拟图像上以帮助医师O控制医疗器械。在一些示例中，医疗器械104可以在虚拟图像中不可见。

在一些实施例中，显示系统110可以显示虚拟的导航图像，在该虚拟的导航图像中医疗器械104的实际位置与术前图像或并发图像配准，以从外部视角向临床医生或医师O呈现在外科手术部位内的医疗器械104的虚拟图像。医疗器械104的一部分的图像或其他图形或字母数字指示符可以叠加在虚拟图像上以帮助医师O控制医疗器械104。如本文所描述，数据点的视觉表象可以被渲染到显示系统110。例如，可以以视觉表象将测量的数据点、移动的数据点、配准的数据点以及本文描述的其他数据点显示在显示系统110上。可以通过显示系统110上的多个点(point)或圆斑(dot)或作为渲染模型(诸如基于一组数据点所创建的网格或金属线模型)在用户界面上可视地表示数据点。在一些示例中，数据点可以根据它们表示的数据进行颜色编码。在一些实施例中，在每个处理操作已经被实现以改变数据点之后，视觉表象可以在显示系统110中被刷新。

远程操作医疗系统100还可以包括控制系统112。控制系统112包括至少一个存储器和至少一个计算机处理器(未示出)，用于实现医疗器械104、主控组装件106、传感器系统108和显示系统110之间的控制。控制系统112还包括程序化指令(例如，非临时性机器可读介质存储这些指令)以实施根据本文公开的各方面描述的方法的一些或全部，包括用于向显示系统110提供信息的指令。虽然控制系统112在图1的简化示意图中被示出为单个方框，但该系统可以包括两个或更多个数据处理电路，其中一部分处理可选地在远程操作组装件102上或邻近远程操作操纵器组装件102执行，另一部分处理在主控组装件106处执行和/或类似情况。控制系统112的处理器可以执行一些指令，包括对应于在本文中公开并且在下面更详细地描述的处理的指令。可以利用任何各种各样的集中式或分布式数据处理体系结构。类似地，程序化指令可以被实施为若干独立的程序或子程序，或者它们可以集成到本文所描述的远程操作系统的若干其他方面中。在一个实施例中，控制系统112支持无线通信协议，诸如蓝牙、IrDA、HomeRF、IEEE802.11、DECT和无线遥测。

在一些实施例中，控制系统112可以从医疗器械104接收力和/或扭矩反馈。响应于该反馈，控制系统112可以向主控组装件106传输信号。在一些示例中，控制系统112可以传输命令远程操作操纵器组装件102的一个或多个致动器移动医疗器械104的命令。医疗器械104可以经由患者P的身体中的开口延伸到患者P的身体内的内部外科手术部位。可以使用任何合适的常规的和/或专门的致动。在一些示例中，一个或多个致动器可以与远程操作操纵器组装件102分开，或者与远程操作操纵器组装件102集成在一起。在一些实施例中，一个或多个致动器和远程操作操纵器组装件102被提供作为邻近患者P和操作台T定位的远程操作推车的一部分。

控制系统112可以可选地进一步包括虚拟可视化系统，以便当在图像引导的外科手术程序期间控制医疗器械104时为医师O提供导航帮助。使用虚拟可视化系统的虚拟导航可以基于对采集的解剖通路的术前或术中数据集的引用。虚拟可视化系统处理使用成像技术(诸如计算机化断层显像(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光镜检查、热影像技术、超声波、光学相干断层成像术(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X射线成像等)成像的外科手术部位的图像。可以与手动输入结合使用的软件被用来将记录的图像转换为局部或整体解剖器官或解剖区域的分段二维或三维复合表象。图像数据集与复合表象相关联。复合表象和图像数据集描述通路的各种位置和形状以及它们的连接性。被用来生成复合表象的图像可以在临床程序期间在术前或术中被记录。在一些实施例中，虚拟可视化系统可以使用标准表象(即，不是患者特异性的)或者标准表象与患者特异性数据的混合体。复合表象和由该复合表象生成的任何虚拟图像可以表示可变形解剖区域在一个或多个运动阶段期间(例如，在肺的吸气/呼气循环期间)的静态姿态。

在虚拟导航程序期间，传感器系统108可以被用来计算医疗器械104相对于患者P的解剖结构的近似位置。该位置能够被用来产生患者解剖结构的宏观水平(外部)跟踪图像和患者P的解剖结构的虚拟内部图像。该系统可以实施一个或多个电磁(EM)传感器、光纤传感器和/或其他传感器，以配准并显示医疗实施和术前记录的外科手术图像，诸如来自虚拟可视化系统的那些图像是已知的。例如，美国专利申请号13/107,562(2011年5月13日提交)(公开“Medical System Providing Dynamic Registration of a Model of an AnatomicStructure for Image-Guided Surgery”)公开了一种这样的系统，该申请通过引用以其整体并入本文。远程操作医疗系统100可以进一步包括可选的操作和支持系统(未示出)，诸如照明系统、转向(steering)控制系统、冲洗系统和/或抽吸(suction)系统。在一些实施例中，远程操作医疗系统100可以包括一个以上的远程操作操纵器组装件和/或一个以上的主控组装件。除了其他因素，远程操作操纵器组装件的准确数目将取决于外科手术程序和手术室内的空间约束。主控组装件106可以被并置(collocated)，或它们可以被定位在独立的位置中。多个主控组装件允许一个以上的操作者以各种组合形式控制一个或多个远程操作操纵器组装件。

图2A是根据一些实施例的医疗器械系统200的简化示意图。在一些实施例中，医疗器械系统200可以在利用远程操作医疗系统100执行的图像引导的医疗程序中被用作医疗器械104。在一些示例中，医疗器械系统200可以被用于非远程操作探索性程序或用在涉及传统手动操作的医疗器械(诸如内窥镜)的程序中。可选地，医疗器械系统200可以被用来收集(即测量)对应于患者(诸如患者P)的解剖通路内的定位处的一组数据点。

医疗器械系统200包括被耦接到驱动单元204的细长装置202，诸如柔性导管。细长装置202包括柔性主体216，该柔性主体216具有近端217和远端或尖端部分218。在一些实施例中，柔性主体216具有大约3mm的外直径。其他柔性主体外直径可以更大或更小。

医疗器械系统200进一步包括跟踪系统230，所述跟踪系统230用于使用如在下面进一步详细描述的一个或多个传感器和/或成像装置来确定远端218和/或沿着柔性主体216的一个或多个节段224的位置、取向、速度、速率、姿态和/或形状。远端218和近端217之间的柔性主体216的整个长度可以被有效地划分为多个节段224。如果医疗器械系统200与远程操作医疗系统100的医疗器械104一致，跟踪系统230。跟踪系统230可以被可选地实现为与一个或多个计算机处理器相互作用或由一个或多个计算机处理器执行的硬件、固件、软件或其组合，所述一个或多个计算机处理器可以包括图1中的控制系统112的处理器。

跟踪系统230可以可选地使用形状传感器222来跟踪远端218和/或一个或多个节段224。形状传感器222可以可选地包括与柔性主体216对齐的光纤(例如，在内部通道(未示出)内提供或外部安装)。在一个实施例中，光纤具有大约200μm的直径。在其他实施例中，该尺寸可以更大或更小。形状传感器222的光纤形成用于确定柔性主体216的形状的光纤弯曲传感器。在一个替代方案中，包括光纤布拉格光栅(FBG)的光纤被用于在一个或多个维度上在结构中提供应变测量。在美国专利申请号11/180,389(2005年7月13日提交)(公开“Fiberoptic position and shape sensing device and method relating thereto”)；美国专利申请号12/047,056(2004年7月16日提交)(公开“Fiber-optic shape and relativeposition sensing”)；以及美国专利号6,389,187(1998年6月17日提交)(公开“OpticalFibre Bend Sensor”)中描述了用于监测三维中的光纤的形状和相对位置的各种系统和方法，这些申请通过引用整体并入本文。在一些实施例中，传感器可以采用其他合适的应变感测技术，诸如瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射和荧光散射。在一些实施例中，细长装置的形状可以使用其他技术来确定。例如，柔性主体216的远端姿态的历史能够被用来重建柔性主体216在该时段内的形状。在一些实施例中，跟踪系统230可以可选地和/或额外地使用位置传感器系统220来跟踪远端218。位置传感器系统220可以是EM传感器系统的部件，其中位置传感器系统220包括可以经受外部生成的电磁场的一个或多个传导线圈。然后EM传感器系统的每个线圈然后产生感应电信号，所述感应电信号具有取决于线圈相对于外部生成的电磁场的位置和取向的特性。在一些实施例中，位置传感器系统220可以被配置并且被定位为测量六个自由度(例如，三个位置坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰、偏航和横滚的三个取向角)或五个自由度(例如，三个位置坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰和偏航的两个取向角)。在美国专利号6,380,732(1999年8月11日提交)(公开“Six-Degree of Freedom Tracking SystemHaving a Passive Transponder on the Object Being Tracked”)中提供了位置传感器系统的进一步描述，该专利通过引用整体并入本文。

在一些实施例中，跟踪系统230可以替代地和/或额外地依赖于针对器械系统的已知点沿着交替运动(诸如呼吸)的周期所存储的历史姿态、位置或取向数据。该存储的数据可以被用来发展关于柔性主体216的形状信息。在一些示例中，一系列位置传感器(未示出)(诸如与位置传感器220中的传感器类似的电磁(EM)传感器)可以沿着柔性主体216进行定位，并且然后被用于形状感测。在一些示例中，在某一程序期间获取的来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据的历史可以被用来表示细长装置202的形状，特别是如果解剖通路是大致静态的。

柔性主体216包括被定尺寸且成形为接收医疗器械226的通道(channel)。图2B是根据一些实施例的在医疗器械226被延伸的情况下的柔性主体216的简化示意图。在一些实施例中，医疗器械226可以被用于诸如外科手术、活检、消融、辐照、灌注或抽吸的程序。医疗器械226能够通过柔性主体216的通道221来部署，并且在解剖结构内的目标位置处被使用。医疗器械226可以包括例如图像采集探头(probe)、活检器械、激光烧蚀纤维和/或其他手术、诊断或治疗工具。医疗工具可以包括具有单个工作构件的末端执行器，诸如解剖刀、钝刀片、光纤、电极等。其他末端执行器可以包括例如镊子、抓紧器、剪刀、施夹器等。其他末端执行器可以进一步包括电激活的末端执行器，诸如电外科电极、换能器、传感器等。在各种实施例中，医疗器械226是活检器械，其可以被用来从目标结构位置移除样本组织或细胞的采样。医疗器械226可以与也在柔性主体216内的图像采集探头一起使用。在各种实施例中，医疗器械226可以是图像采集探头，其包括在柔性主体216的远端218处或附近具有用于采集图像(包括视频图像)的立体摄像机或单视场摄像机的远端部分，该图像被可视化系统231处理以便显示和/或提供给跟踪系统230以支持远端218和/或节段224中的一个或多个的跟踪。图像采集探头可以包括耦接到照相机用于传输所采集的图像数据的电缆。在一些示例中，图像采集器械可以是耦接到可视化系统231的光纤束，诸如纤维镜。图像采集器械可以是单光谱的或多光谱的，例如采集在可见光、红外或紫外光谱中一个或多个光谱中的图像数据。可替代地，医疗器械226本身可以是图像采集探头。医疗器械226可以从通道221的开口被推进以执行程序，并且然后当该程序完成时被缩回到通道内。医疗器械226可以从柔性主体216的近端217或从沿着柔性主体216的另一可选器械端口(未示出)被移除。医疗器械226相对于柔性主体216的移动可以由手动装置(诸如操作者控制的手柄)来控制，或者可以由远程操作控制装置来驱动。在一个示例中，工具控制装置228被耦接到器械226的近端，以控制器械226在通道221内的移动。被耦接到柔性主体216的端口233允许器械226穿通进入通道221。在一个示例中，工具控制装置可以是工具的近端处的手柄。

医疗器械226可以额外地容纳在其近端和远端之间延伸以可控地弯曲医疗器械226的远端的电缆、联动装置或其他致动控制装置(未示出)。在美国专利号7,316,681(2005年10月4日提交)(公开“Articulated Surgical Instrument for Performing MinimallyInvasive Surgery with Enhanced Dexterity and Sensitivity”)和美国专利申请号12/286,644(2008年9月30日提交)(公开“Passive Preload and Capstan Drive forSurgical Instruments”)中详细描述了可转向器械，该专利和专利申请通过引用整体并入本文。

柔性主体216也可以容纳在驱动单元204与远端218之间延伸以便如例如通过远端的虚线描绘219示出的那样可控地弯曲远端218的电缆、联动装置或其他转向控制装置(未示出)。在一些示例中，至少四个电缆被用来提供独立的控制远端218的俯仰的“上下”转向和控制远端281的偏航的“左右”转向。在美国专利申请号13/274,208(2011年10月14日提交)(公开“Catheter with Removable Vision Probe”)中详细地描述了可转向细长装置，该专利申请通过引用整体并入本文。在医疗器械系统200由远程操作组装件致动的实施例中，驱动单元204可以包括可移除地耦接到远程操作组装件的驱动元件(诸如致动器)并且从该驱动元件接收动力的驱动输入装置。在一些实施例中，医疗器械系统200可以包括夹紧特征件、手动致动器或用于手动控制医疗器械系统200的运动的其他部件。细长装置202可以是可转向的，或可替代地，该系统在没有用于操作者控制远端218的弯曲的集成机构的情况下可以是不可转向的。在一些示例中，一个或多个腔被限定在柔性主体216的壁中，医疗器械能够通过所述一个或多个腔在目标外科手术位置处被部署(deployed)并且被使用。

在一些实施例中，医疗器械系统200可以包括柔性支气管器械，诸如用于在肺的检查、诊断、活检或治疗中使用的支气管镜或支气管导管。医疗器械系统200也适用于在各种解剖系统(包括结肠、肠、肾或肾盏、大脑、心脏、包括脉管系统的循环系统等)中的任一解剖系统中，经由自然的或外科手术建立的连接通道对其他组织进行导航和治疗。

来自跟踪系统230的信息可以被发送给导航系统232，其中它与来自可视化系统231的信息和/或术前获得的模型进行组合以便为医师或其他操作者提供实时位置信息。在一些示例中，实时位置信息可以被显示在图1的显示系统110上以用于医疗器械系统200的控制。在一些示例中，图1的控制系统116可以将位置信息用作反馈以便定位医疗器械系统200。2011年5月13日提交的公开“Medical System Providing Dynamic Registration ofa Model of an Anatomic Structure for Image-Guided Surgery”的美国专利申请号13/107,562中提供了用于利用光纤传感器来配准和显示具有外科手术图像的的外科手术器械的各种系统，该专利申请通过引用整体并入本文。

在一些示例中，医疗器械系统200可以在图1的医疗系统100内被远程操作。在一些实施例中，图1的远程操作操纵器组装件102可以由直接操作者控制件来代替。在一些示例中，直接操作者控制件可以包括用于器械的手持操作的各种手柄和操作者界面。

图3A和图3B是根据一些实施例的包括被安装在插入组装件上的医疗器械的患者坐标空间的侧视图的简化示意图。如图3A和图3B所示，外科手术环境240包括患者P被定位在图1的手术台T上。从通过镇静、约束和/或其他手段来限制大幅度患者移动的意义上讲，患者P在外科手术环境内可以是静止的。周期性解剖运动(包括患者P的呼吸和心脏运动)可以继续，除非告诉患者屏住他或她的呼吸以暂时中止呼吸运动。因此，在一些实施例中，数据可以在呼吸中的特定相位处进行收集，并且利用该相位来进行标记和识别。在一些实施例中，在其间收集数据的相位可以根据从患者P收集的生理信息来推测。在外科手术环境240内，点收集器械242被耦接到器械托架244。在一些实施例中，点收集器械242可以使用EM传感器、形状传感器和/或其他传感器模态。器械托架244被安装到固定于外科手术环境240内的插入台246。可替代地，插入台246可以是可移动的，但是在外科手术环境240内具有已知的位置(例如，经由跟踪传感器或其他跟踪装置来获知)。器械托架244可以是远程操作操纵器组装件(例如，远程操作操纵器组装件102)的部件，该部件耦接到点收集器械242以控制插入运动(即沿着A轴线的运动)并且可选地控制细长装置248的远端256沿多个方向的运动(包括偏航、俯仰和滚动)。器械托架244或插入台246可以包括控制器械托架244沿着插入台246的运动的致动器(未示出)，诸如伺服马达。

细长装置248被耦接到器械主体250。器械主体250相对于器械托架244被耦接并且被固定。在一些实施例中，光纤形状传感器252被固定在器械主体250上的近侧点254处。在一些实施例中，光纤形状传感器252的近侧点254可以是连同器械主体250一起可移动的，但是近侧点254的位置可以是已知的(例如，经由跟踪传感器或其他跟踪装置来获知)。形状传感器252测量从近侧点254到另一点(诸如细长装置248的远端256)的形状。点收集器械242可以基本上类似于医疗器械系统200。

当器械主体250在插入台246上沿着插入轴线A移动时，位置测量装置258提供关于器械主体250的位置的信息。位置测量装置258可以包括解算器、编码器、电位计和/或确定控制器械托架244的运动并因此控制器械主体250的运动的致动器的旋转和/或取向的其他传感器。在一些实施例中，插入台246是线性的。在一些实施例中，插入台246可以是弧形的，或者具有弧形和线性区段的组合。

图3A示出了处于沿着插入台246的缩回位置的器械主体250和器械托架244。在该缩回位置中，近侧点254在轴线A上的位置L0处。在沿着插入台246的该位置中，近侧点254的位置的A分量可以被设置为零和/或另一参考值，以提供描述器械托架244并且因此近侧点254在插入台246上的位置的基本参考。通过器械主体250和器械托架244的该缩回位置，细长装置248的远端256可以被刚好定位在患者P的进入孔口内部。同样在该位置中，位置测量装置258可以被设置为零和/或另一参考值(例如，I＝0)。在图3B中，器械主体250和器械托架244已经沿着插入台246的线性轨道推进，并且细长装置248的远端256已经被推进到患者P内。在该推进位置中，近侧点254在轴线A上的位置L1处。在一些示例中，来自控制器械托架244沿着插入台246的移动的一个或多个致动器和/或与器械托架244和/或插入台246相关联的一个或多个位置传感器的编码器和/或其他位置数据被用来确定近侧点254相对于位置L0的位置Lx。在一些示例中，位置Lx可以进一步被用作细长装置248的远端256被插入到患者P的解剖结构的通路内的距离或插入深度的指标。

与导管系统的柔性主体一起使用的医疗工具应当是足够柔性的，以导航由导管系统跟踪的患者解剖通路中的急转弯和弯曲部。例如，导管系统可以跟随13mm或更小的曲线半径。然而，一些医疗工具需要局部化刚性以执行其预期的医疗功能。医疗工具(诸如活检器械)例如会需要硬性远侧尖端部分来刺穿组织并且允许刺穿致密或硬化的组织。在下面描述了包括活检器械的医疗工具，所述活检器械是足够顺从的以允许经过蜿蜒的通路，同时仍然提供足够的远侧刚性以从导管沿着与导管的远端的取向对齐的大致笔直轨迹延伸。本文描述的医疗工具可以与医疗器械系统200一起(包括与导管系统202一起或另一引导系统(诸如气管镜)一起)使用。

图4示出医疗工具300(例如，医疗工具226)。在该实施例中，医疗工具300是活检工具，但是在替代性实施例中，包括处置(例如，消融)或成像工具的各种其他工具可以与本文中描述的原理一起使用。活检工具300包括从鞘管304延伸的活检针302。活检针302和鞘管304被耦接到手柄组装件306，该手柄组装件306允许用户在鞘管内并且相对于鞘管移动针。在一个示例中，活检针是在具有大约1.75mm外径的鞘管内延伸的具有大约1mm外径的19号针。在其他示例中，更小或更大尺寸的针可以与本公开的原理一起使用。在一些示例中，活检针可以从鞘管304的远端延伸大约3cm以提取活检组织。

图5A示出针302的远侧区段308。远侧区段308可以由包括金属或刚性聚合物的相对刚性材料形成。在该实施例中，远侧区段308由不锈钢海波管形成。远侧区段308包括刚性部分309和柔性部分310。刚性部分309包括环绕至通道313的开口312的切割表面311，所述通道313延伸穿过远侧区段308。

柔性部分310包括一个或多个狭缝314，这些狭缝314延伸穿过远侧区段308的壁到达通道313，从而允许柔性部分弯曲。狭缝314可以具有沿着柔性部分310的纵向长度延伸的多种周向构形(如在下面描述的)。例如，单个螺旋狭缝可以围绕柔性部分的长度延伸。可替代地，具有多个有坡度或垂直的狭缝(相对于穿过通道313的中心纵向轴线)的中断的螺旋狭缝样式(pattern)或中断的狭缝样式可以在柔性部分310中形成。狭缝314可以通过激光切割远侧区段308的管状主体来形成。

在一个示例中，刚性部分309具有带有十二度角度的柳叶刀尖端(lancet point)。在一个示例中，刚性部分可以是大约5mm，但是更长或更短的刚性部分可以是合适的。在一个示例中，柔性部分310可以是大约1.2英寸至1.8英寸长，但是更长或更短的柔性部分可以是合适的。在可替代示例中，针可以具有穿过刚性部分的横向壁的侧开口，以收集切断的组织活检样本。

柔性护套318(也称为套筒318)围绕柔性部分310延伸，并且与柔性部分310耦接。该护套可以由例如粘附到柔性部分310和/或通过延伸到狭缝内与柔性部分310互锁的聚合物材料形成。柔性护套318能够不透流体，并且能够充当对通过狭缝314的流体流的柔性屏障。例如，如果沿着通道313应用真空以拉动组织和体液通过开口312，则护套318防止组织和流体从通道313中流出并穿过柔性部分310的壁。在一个示例中，护套318可以由可被模制到柔性部分310上的薄的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)热缩材料形成。该热缩材料通过流入狭缝314并且当冷却时将护套摩擦地锚固到柔性部分而与柔性部分互锁。换言之，当护套被加热时，它收缩到狭缝内，并且当被冷却时与狭缝互锁。在其他示例中，聚酰胺、聚酰亚胺、Pebax、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)和聚亚安酯可以被用作护套材料。在另一实施例中，具有低肖氏硬度(例如35D)的热塑性塑料管材(诸如PEBAX)可以(例如，经由热流动)被模制在狭缝内，闭合狭缝以允许真空，但是足够柔软以允许弯曲。在热流动期间，芯轴可以在针的ID(内径)中被用来防止材料流入通道内。

针302还包括被耦接到远侧区段308的近端的柔性轴316。在一个示例中，轴316可以由柔性材料形成，该柔性材料通过熔化到狭缝314内以将轴机械地锁定到针302的远侧区段308而耦接到远侧区段308。在另一示例中，轴可以与远侧区段308一体形成，并且可以包括沿着轴的长度的多个狭缝以允许轴挠曲。在轴316和远侧区段308耦接的接头315处，护套318可以在轴的一部分上面延伸，或者可以被夹在轴与柔性部分310之间。由于存在柔性轴316和柔性部分310，针302在刚性部分309的近侧是顺从的(pliant)，从而允许针穿过狭窄解剖通路中的急弯曲部。

当针302穿过导管202中的急弯曲部时，护套318可以出现当针302从导管202向远侧推进时完全不变直的设置的弧形或永久弯曲的形状。该设置的弧形可以偏置露出来的针以远离引导导管的远端的取向成弧形。活检准确性可以依赖于与导管的远端的取向对齐的可预测直线针轨迹。为了使已经出现设置的弧形的针302变直，管心针320可以延伸穿过针302的通道313进入刚性部分309。当刚性部分309和柔性部分310在活检程序期间从导管推进时，管心针320沿着与引导导管的远端的取向对齐的笔直轨迹引导刚性部分。管心针可以由提供对所施加应力有可逆物理响应的超弹性材料制成，对所施加应力的可逆物理响应能够通过材料相变来实现。超弹性材料的示例包括各种形状记忆合金，包括镍钛诺。由超弹性材料制作的管心针不永久地保持弯曲形状，而是在穿过弧形之后返回到预先建立的笔直构形。其他线材料(诸如淬火不锈钢)可以被用来形成管心针，但是可能需要小直径的不锈钢来防止管心针中的永久弯曲。这样的小直径线将会具有比镍钛诺线更低的变直力(straightening force)，并且因此在针的远端的变直中不会那么有效。管心针320可以在刺穿组织的同时延伸穿过针302，并且可以被移除以允许将组织收集在针的通道内。

如图5B所示，鞘管304保护针302的尖端在被插入通过导管时免受损伤，并且保护引导导管通道的内表面免受针的锋利尖端损坏。鞘管304被定位在针302的尖端周围，而该对一起被推进通过导管到达目标解剖位置。一旦鞘管304和针302被完全推进并定位在导管的远端处，刚性部分309就从鞘管304和导管朝向目标组织向远侧延伸。在活检之后，针302被缩回到鞘管304内，并且针和鞘管从导管撤回。

鞘管304可以由柔性管状聚合物形成。如图6所示，鞘管304的中心通道334可以被配合在具有防护构件322的远侧部分附近，所述防护构件322防止针302的尖端刮伤鞘管的内表面或者被卡在鞘管中。它还能够提供另外的具有更硬部分的柔性鞘管，当推进经过鞘管远侧尖端时，所述更硬部分帮助沿笔直轨迹引导针。防护构件322可以由不锈钢或可以在荧光透视图像上可见的另一类型的不透辐射材料形成。在替代性实施例中，防护构件322可以被省去，并且鞘管304的远端可以由提供硬度的硬化塑料(诸如内嵌有硫酸钡的玻璃纤维增强塑料)形成，以额外地提供不透辐射性。

当穿过急弯曲部时，在针302的外表面与鞘管304的内表面之间可能出现大量摩擦而防止或限制针相对于鞘管的移动。再次参照图5B，表面特征件324(“表面不连续部324”)可以被形成在针302的外表面上，以使在针的外表面与鞘管的内表面之间进行接触的表面积最小化，由此减少摩擦。在图5B和图5C的示例中，表面特征件324是被形成在轴316的外表面上的纵向肋。在这些示例中，形成特征件324的纵向肋大致平行于穿过针302的纵向轴线A延伸。其他类型的表面不连续部可以被用来减少摩擦，包括脊状物和尖峰的突起部。表面不连续部可以被一体形成在针的轴上或形成在配合于针上面的套筒上。套筒可以由聚合物形成，并且可以通过加热套筒使得套筒聚合物流入狭缝314以形成冷却的聚合物在狭缝内的机械耦接件而被耦接到针。因此，套筒还充当防止流体流过狭缝的屏障。在各种示例中，护套318可以从被套筒粘合并密封的狭缝314的长度移除。套筒可以由减少摩擦并且提供不透辐射性质的各种材料形成。在一个示例中，套筒可以由聚合物混合物(诸如聚酰亚胺12和硫酸钡)形成。在替代性示例中，针302的表面可以是光滑的，并且鞘管的内表面可以被形成有表面不连续部以防止鞘管与针之间的摩擦。

图7A是具有基本上类似于刚性部分309的刚性部分309A和包括狭缝样式350的柔性部分310A的活检工具的远端的侧视图。在该示例中，刚性部分309A具有从海波管的一侧倾斜的柳叶刀尖端。在该示例中，狭缝样式350是中断的螺旋样式。连续的螺旋样式可以在针导航急弯曲部时允许可变形伸展或弯曲，但是中断的螺旋样式产生弯曲柔性且同时限制线性变形和伸展。螺旋样式的角度可以改变以提供期望的柔性。例如，狭缝样式可以在每个回旋中有大约2.5个切口，其中120°被切割并且24°不被切割，并具有大约0.006英寸的微小节距。

图7B是具有基本上类似于刚性部分309的刚性部分309B和包括狭缝样式360的柔性部分310B的活检工具的远端的侧视图。在该示例中，狭缝样式360是垂直狭缝样式，其中相邻狭缝以90°的旋转交替。每个狭缝大致垂直于针的纵向轴线。狭缝样式的间距可以改变以提供期望的柔性。

图8是活检工具359的远端的侧视图，其中弧形远端361和远侧点362沿着通过活检工具的中心线A1居中。弧形远端361和远侧点362是活检工具359的刚性部分363的一部分。相比于具有当推进时致使工具远离倾斜边缘成弧形的趋势的柳叶刀尖端，沿着针中心线A1放置尖端362使得针沿着穿过组织的笔直轨迹推进。工具的刚性部分363被耦接到柔性部分364，所述柔性部分364可以与在上面描述的柔性的有狭缝部分中的任一个相同或类似。相比于可能成弧形并钻入鞘管壁、将一块鞘管移位到患者体内或者在刺穿组织时被损坏并且无效的柳叶刀类型针，具有居中点的活检工具359降低卡在鞘管的内壁上(尤其是当导航急弯时)的可能性。

图9示出作为工具控制装置228的示例的手柄组装件306。手柄组装件306包括手柄主体370，该手柄主体370被滑动地耦接到中空轴372。中空轴372延伸穿过针止挡件374并且被固定地耦接到毂376。毂376被滑动地耦接到连接器组装件378。如图10A所示，针302的近端被耦接到管399，所述管399可以是金属海波管。管399延伸穿过中空轴372并且被固定在手柄主体370内。在一个示例中，该管通过塑料包覆成型而耦接到手柄主体370。鞘管304的近端被耦接到中空轴372的远端。导管端口380(例如，端口233)被耦接到连接器组装件378的远端。导管端口380可以与导管系统202的工作通道221连通。

中空轴372到手柄主体370内和从手柄主体370中出来的滑动移动可以通过针止挡件374来限制。沿着轴372的多个止挡位置标记利用字母数字或图形标记392来进行标记。如图10B所示，间隔开的棘轮齿384沿着轴372的外底壁进行布置。针止挡键394经由棘轮齿384将针止挡件374锁定到轴372。通过按压针止挡键394，键从棘轮齿384释放，允许针止挡件374沿着轴372纵向滑动到另一棘轮位置。在重新定位之后，针止挡键394可以被释放，并且针止挡件374被锁定在沿着轴372的不同纵向位置处。然后手柄主体370能够沿着轴372滑动，直至手柄主体的远端抵靠针止挡件的近端。当手柄主体370相对于轴372移动时，被固定到主体370的针302相对于被固定到轴372的鞘管304移动。通过针止挡件374中的开口395可见的标记392指示当手柄主体370抵靠针止挡件374时针302的插入深度。

连接器组装件378相对于毂376的纵向位置由连接器396(诸如指旋螺钉/翼形螺钉(thumb screw))控制，该连接器396接合连接器组装件中的轨道397。连接器组装件378的远端包括快速连接键398，该快速连接键398接合和释放导管端口380。因此，可以通过滑动连接器组装件378并且相对于毂376重新定位它来调整导管端口380相对于毂376的位置。可以通过使指旋螺钉抵靠接合轨道397来锁定连接器组装件378相对于毂的位置。

图11示出使用医疗工具300的方法400。方法400在图11中被图示为一组操作或过程403-410。不是所有图示的过程403-410都会在方法400的所有实施例中被执行。此外，未在图11中明确示出的一个或多个过程可以被包括在过程403-410之前、之后、之间，或作为过程403-410的一部分。在一些实施例中，过程403-410中的一个或多个是可选的并且可以被省略。

在过程403处，针302、鞘管304和管心针320可以朝向目标组织区域被推进穿过引导系统(例如导管系统202或气管镜)。针302的尖锐的远侧尖端在推进期间被鞘管304覆盖。在过程404处，在针302、鞘管304和管心针320已经到达引导系统的远端之后。当针和鞘管组装件被推进以撞击解剖通路的壁时，进一步的插入力促使尖锐的针继续推进并且刺穿壁。钝的鞘管部没有刺穿壁，因此针推进经过鞘管的远端。可替代地，在针和管心针被推进之前，鞘管304可以从尖锐的远侧尖端被撤回。管心针320帮助维持针轨迹与引导系统的远端的取向对齐。在过程406处，管心针320从针302移除。可选地，真空被应用于针以迫使组织和流体进入针302。尽管针包括在针壁中的狭缝以允许针的柔性弯曲，但狭缝被维持针内的真空的护套318密封。在过程408处，针302和鞘管304从导管移除，并且针的活检内含物被移除。可选地，在导管处于相同取向或处于不同取向的情况下，过程403-410可以被重复以从目标组织区域获得多个活检样本。

图12A示出作为工具控制装置228的示例的手柄组装件500。图12A示出组装件500的扩展构形，并且图12B示出缩回构形。手柄组装件500包括手柄主体502，该手柄主体502滑动地耦接到中空轴504。中空轴504延伸穿过针止挡件506并且被固定地耦接到毂508。毂508被滑动地耦接到连接器组装件510。活检针302的近端被耦接到管(未示出)，所述管可以是金属海波管。所述管延伸穿过中空轴504并且被固定在手柄主体502内。在一个示例中，所述管通过塑料包覆成型被耦接到手柄主体502。鞘管304的近端被耦接到中空轴504的远端。导管可以被耦接到连接器组装件510的远端。

中空轴504到手柄主体502内和从手柄主体502中出来的滑动移动可以通过针止挡件506来限制。沿着轴504的多个止挡位置标记512利用字母数字或图形标记来进行标记。间隔开的棘轮齿514沿着轴504的外底壁进行布置。针止挡键516通过与棘轮齿514交界而将针止挡件506锁定到轴504。通过按压针止挡键516，键从棘轮齿514中释放，允许针止挡件506沿着轴504纵向滑动到另一棘轮位置。在重新定位之后，针止挡键516可以被释放，并且针止挡件506被锁定在沿着轴504的不同纵向位置中。然后手柄主体502能够沿着轴504被滑动(其中轴504滑动到主体502内)，直至手柄主体的远端抵靠针止挡件的近端。当手柄主体502相对于轴504移动时，被固定到主体502的针302相对于被固定到轴504的鞘管304移动。通过针止挡件506中的开口518可见的标记512指示当手柄主体502抵靠针止挡件506时针302的插入深度。在该实施例中，开口518在针止挡件506的远侧部分中，在针止挡键516与毂508之间。

连接器组装件510相对于毂508的纵向位置由连接器520(诸如指旋螺钉)控制，该连接器520接合连接器组装件中的轨道522。连接器组装件510的远端包括连接器键524，该连接器键524接合和释放导管。下面在图14、图15A-C中提供了键516、524的进一步描述。因此，可以通过使连接器组装件510滑动并且相对于毂508重新定位它来调整导管相对于毂508的位置。连接器组装件510相对于毂的定位可以通过使连接器520抵靠接合轨道522来锁定。

在一个示例性实施例中，手柄组装件500可以被用来进行如下所述的活检程序。导管(例如参见图13)被耦接到连接器组装件510。由于连接器520从轨道522上解锁，手柄主体502、轴504和毂508可以作为一个单元相对于连接器主体和导管向远侧推进以将鞘管的远端定位在患者解剖结构内。鞘管304、活检针302和管心针(例如管心针320)作为组装件利用手柄主体502来推进。在鞘管304被定位之后，连接器520可以通过摩擦地接合轨道522来收紧。可以通过从手柄主体502拉动管心针手柄526来移除管心针。可以通过沿着轴504移动针止挡件506直至在开口518指示期望的插入距离而执行活检。为了从鞘管304推进针302，手柄主体502和针302可以被向远侧推动到抵靠针止挡件506。可以应用真空以采集组织，并且针302可以被移除。

如图13所示，手柄组装件500是能够在导管端口552(例如，端口233)处连接到导管外壳550的一种类型的医疗工具。导管端口552包括用于将连接器键524耦接到端口552的凹槽551和凸缘553。导管外壳550被耦接到导管554的近端。导管554延伸穿过器械适配器556和器械托架558(例如，托架244)。器械托架558沿着插入台560(例如，246)移动，该插入台560可以是远程操作操纵器的一部分。其他类型的医疗工具(包括例如图像采集探头562或消融器械)可以被连接到导管端口552以进入导管554(例如被接收在导管554的腔内)。图像采集探头562可以通过传输功率、图像数据、指令信号等的电缆564可通信地耦接到托架558。图像采集探头562也可以通过托架558耦接到流体源，该流体源可以经由管道566向探头562传输干净流体。

图14示出包括连接器键524和连接器外壳570的连接器组装件510的剖视图。图15A更详细地示出连接器键524。连接器键524包括被耦接到连杆部分574的圆形中心构件572。弧形臂576被耦接到连杆部分574的顶端，使得臂576围绕中心构件572成弧形。每个臂576的底端包括扩展部分577。连杆部分574包括指状抓握表面578，该指状抓握表面578成弧形以从用户的手指接收向下力F。圆形中心构件572限定了通道580。突起部582从中心构件572延伸到通道580内。连接器外壳570包括在中心构件572的相对侧上在中心构件572与臂576之间延伸的一对引导件584。连接器还包括中心通路571。引导件包括止挡构件585，该止挡构件585限制臂576的扩展部分577沿着与力F相反的方向的移动。如图15B所示，在没有力被施加于连接器键524的情况下，突起部582延伸到中心通路571内。当端口552延伸到中心通路571内时，突起部582突出到凹槽551内以将连接器组装件510锁定到端口552。如图15C所示，当力F被施加于连接器键524时，臂576远离中心构件572和从中心通路571凹出来的突起部582向外弹性地弯曲。臂576的移动可以通过引导件584和止挡构件585来引导。由于从中心通道571凹出来的突起部也变得从凹槽551中移除，因此允许端口552变得与连接器组装件510解耦。当力F被移除时，臂576被偏置以朝向中心构件572向内移动。为了防止键524变得从外壳570移除，止挡构件585限制臂576的扩展部分577沿着与力F相反的方向的移动。在一个示例中，连接器组装件510能够被包括在适配器(未示出)上，该适配器被配置为将医疗工具(例如，活检工具300、图像采集探头或消融器械)连接到导管端口552以进入导管554。

图16示出活检针的圆柱形区段600，该活检针在针壁603中具有不规律的螺旋(spiral)或螺旋线状(helical)中断狭缝样式(pattern)602。为了更好地描绘该狭缝样式，圆柱形区段600可以沿着轴线604被纵向剖开，该轴线604沿着壁603延伸。图17示出活检针的圆柱形壁区段610，其如图16所示的那样被分段或纵向“切开”以图示说明狭缝样式612。如图17所示，壁区段610被“展开”为平面形式的视图以图示说明狭缝样式612。狭缝样式612具有至少一个物理直径，该物理直径随着样式从壁区段的近端前进到远端而逐渐改变。这种变化的物理直径导致圆柱形区段的柔性从壁区段的近端向远端改变。例如，如图19中的壁区段614的放大图所示，物理参数可以是狭缝长度。为了从壁区段614的近端向远端降低柔性，狭缝S1具有比狭缝S2更大的长度，狭缝S2具有比狭缝S3更大的长度，狭缝S3具有比狭缝S4更大的长度。近端处的更长狭缝提供更大的柔性，而远端处的更短狭缝提供相对更大的刚性。作为另一示例，如图19中的壁区段614的放大图所示，物理参数可以是相继狭缝的端部之间的桥接壁材料的桥长度。为了从壁区段614的近端向远端降低柔性，桥B1具有比桥B2更短的长度，桥B2具有比桥B3更短的长度，桥B3具有比桥B4更短的长度。近端处的更短桥长度提供更大的柔性，而远端处的更长桥长度提供相对更大的刚性。作为另一示例，如图19中的壁区段614的放大图所示，物理参数可以是狭缝相对于纵向轴线的角度。为了从壁区段614的近端向远端降低柔性，狭缝S1相比狭缝S2(例如，79°)以更大的角度(例如，80°)进行切割，狭缝S2的角度(例如，79°)大于狭缝S3的角度(例如，78°)。近端处的更大狭缝角度提供更大的柔性，而远端处的更小狭缝角度提供相对更大的刚性。多于一个物理参数可以在针区段中被改变以提供必要的柔性梯度。可以被逐渐改变以使区段柔性变化的其他物理参数包括狭缝样式的节距、狭缝的宽度和螺旋线样式的角度。为了提供光滑的螺旋线曲线，狭缝样式中的狭缝可以在可逐渐改变的曲线上进行切割。图18示出具有弧形狭缝样式622的壁区段620，其中螺旋线旋转的每个周期从区段的近端向区段的远端逐渐增加。

图20a示出活检工具的刚性远侧部分650(例如，刚性部分309)的侧视图。刚性远侧部分650包括远侧切割区段652和轴部分654。轴部分654具有圆形横截面，并且切割区段652具有由扁平且成角度的壁656产生的椭圆形或卵形横截面。切割区段652包括切割表面658。部分654的圆形体积提供了大体积腔以存储大量组织。切割区段652的卵形或椭圆形横截面可以保留锋利尖端以用于刺穿组织，同时最小化对远侧部分650可以经过的鞘管(例如，鞘管304)的内腔壁的损伤。

图21和图22示出包括细长管状构件674和防护构件672的针鞘管670(例如，鞘管304)。细长管状构件674包括限定通道676的壁。防护构件672包括头部部分678、锥形部分680和管状主体部分682。主体部分682被定尺寸为配合(fit)在通道676内，并且可以通过主体部分682或通道676上的齿、主体部分和通道两者上的互锁齿、摩擦和/或粘合剂来固定。锥形部分680也可以配合在通道676内。头部部分678可以在管状构件674的远侧尖端向远侧延伸。头部部分可以是锥形的，并且可以具有圆润(round)边缘以防止组织损伤。管状构件674可以由柔性材料(诸如Pebax)形成，该柔性材料可以与润滑材料混合以允许鞘管在导管内容易地滑动。防护构件672可以由比管状构件674更刚性的材料形成。合适的材料可以包括抵抗由活检针的尖端造成损伤的金属或硬化塑料。管状构件或防护构件可以包括不透辐射的(radiopaque)标记以引导活检针在患者解剖结构中的移动。

鞘管670可以成型有远侧倾角以允许鞘管670的远端的更大弯曲和导航性。在一个实施例中，管状构件674可以具有近侧壁厚T1、中间壁厚T2和远侧壁厚T3。防护构件672可以具有最大壁厚T4。壁厚T1、T3和T4大于壁厚T2，以便为鞘管提供变窄的形状或沙漏形状。在可替代实施例中，壁厚T1和T4大于壁厚T2，并且壁厚T3可以大于、等于或小于壁厚T2。

本发明的实施例中的一个或多个元件(例如，从柔性导管的一个和/或多个输入控制装置接收的信号的处理)可以以软件来实施，以在计算机系统(诸如控制系统112)的处理器上执行。当以软件实施时，本发明的实施例的元件基本上是用于执行必要任务的代码段。程序或代码段可以被储存在非临时性机器可读存储介质中，包括能够存储信息的任何介质，包括光学介质、半导体介质和磁介质。机器可读存储介质的示例包括电子电路；半导体设备、半导体存储器设备、只读存储器(ROM)、闪速存储器、可擦可编程只读存储器(EPROM)；软盘、CD-ROM、光盘、硬盘或其他存储设备。可以经由计算机网络(诸如因特网、内联网等)来下载代码段。如本文所描述，访问、检测、初始化、配准、显示、接收、生成、确定、移动数据点、分段、匹配等的操作可以至少部分地由控制系统112或其处理器来执行。

注意，呈现的过程和显示可以不与任一特定的计算机或其他装置内在地相关。各种这些系统的所需结构将作为权利要求中的元件出现。此外，本发明的实施例没有参考任何特定的编程语言来描述。应当认识到，各种编程语言均可用于实施在此描述的本发明的教导。

虽然本发明的特定示例性实施例已被描述并在附图中示出，但应该理解的是，这些实施例仅是对广泛的本发明的解释并非限制，并且本发明的实施例不限于所示和所述的特定结构和布置，因为本领域普通技术人员可想到各种其他修改。

Claims (51)

1.一种医疗工具，其包含：

细长管状区段，所述细长管状区段具有包括多个狭缝的主体壁；

刚性针尖端，所述刚性针尖端被耦接到所述管状区段的远端；以及

柔性护套，所述柔性护套覆盖所述细长管状区段的至少一部分并且延伸到所述多个狭缝的至少一部分中。

2.根据权利要求1所述的医疗工具，其中所述多个狭缝以螺旋样式进行布置。

3.根据权利要求1所述的医疗工具，其中所述多个狭缝垂直于穿过所述细长管状区段的纵向轴线。

4.根据权利要求1所述的医疗工具，其中所述刚性针尖端与所述细长管状区段一体形成，使得腔延伸穿过所述细长管状区段和所述刚性针尖端。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的医疗工具，其中所述柔性护套由延伸到所述多个狭缝内并且与所述多个狭缝互锁的热缩管材形成。

6.根据权利要求1所述的医疗工具，其中所述刚性针尖端以曲线成形，并且所述刚性针尖端的远侧点沿着所述医疗工具的中心线对齐。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的医疗工具，其中所述柔性护套是被模制到所述多个狭缝内的热塑性塑料。

8.根据权利要求1所述的医疗工具，其中所述细长管状区段由不锈钢形成。

9.根据权利要求1所述的医疗工具，其中细长柔性构件被耦接到所述管状区段的近端。

10.根据权利要求9所述的医疗工具，其中所述细长柔性构件由聚合物材料形成。

11.根据权利要求9或10所述的医疗工具，其中所述细长柔性构件包括平行于所述细长柔性构件的纵向轴线延伸的多个外部纵向肋。

12.根据权利要求9或10所述的医疗工具，其中所述细长柔性构件包括垂直于所述细长柔性构件的纵向轴线延伸的多个外部突起物。

13.根据权利要求9所述的医疗工具，其进一步包含鞘管，所述鞘管包括鞘管通道，其中所述细长柔性构件被可滑动地接收在所述鞘管通道内。

14.根据权利要求13所述的医疗工具，其中所述鞘管包括平行于所述细长柔性构件的纵向轴线延伸到所述鞘管通道内的多个外部纵向肋。

15.根据权利要求13或14所述的医疗工具，其中所述鞘管的远端比所述鞘管的近侧部分具有更高的硬度。

16.根据权利要求13或14所述的医疗工具，其中刚性防护构件在环绕所述鞘管通道的鞘管壁的远侧表面周围延伸以提供硬度。

17.根据权利要求13或14所述的医疗工具，其中所述鞘管的所述远端由嵌入了硬化材料的聚合物形成。

18.根据权利要求13所述的医疗工具，其进一步包含手柄，其中所述细长构件的近端被耦接到所述手柄，并且所述鞘管的近端被耦接到所述手柄。

19.根据权利要求18所述的医疗工具，其中所述手柄被配置为限制所述细长柔性构件在所述鞘管通道内的第一纵向位置和第二纵向位置中的一个位置处的移动。

20.根据权利要求18或19所述的医疗工具，其中所述手柄进一步包括可调针止挡件，以限制所述细长柔性构件到所述第一纵向位置或所述第二纵向位置的移动。

21.根据权利要求1所述的医疗工具，其进一步包含管心针，所述管心针由弹性材料形成并且被定尺寸为延伸穿过所述细长管状区段和所述刚性针尖端，以使所述细长管状区段变直。

22.根据权利要求21所述的医疗工具，其中所述弹性材料是超弹性材料。

23.根据权利要求22所述的医疗工具，其中所述超弹性材料是镍钛诺。

24.一种医疗工具，其包含：

细长管状区段，所述细长管状区段具有主体壁，以及

刚性针尖端，所述刚性针尖端被耦接至所述管状区段的远端，其中所述刚性针尖端以曲线成形，并且所述刚性针尖端的远侧部分沿着所述医疗工具的中心线对齐。

25.一种方法，其包含：

将鞘管针穿过导管插入；

将管心针穿过所述针插入，其中所述管心针包括超弹性材料；

利用所述针和管心针刺穿组织；

从所述针移除所述管心针；以及

从所述导管移除所述针和鞘管。

26.根据权利要求25所述的方法，其进一步包含将真空应用于所述针以将所述组织的一部分收集在所述针内部。

27.根据权利要求25或26所述的方法，其中所述超弹性材料是镍钛诺。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述针包括多个狭缝，并且柔性护套通过延伸到所述多个狭缝内而耦接到所述针，以阻挡通过所述多个狭缝的流体通路。

29.一种医疗工具，其包含：

细长管状区段，所述细长管状区段具有主体壁，

其中螺旋狭缝样式被形成在所述主体壁中，所述螺旋狭缝样式包括在所述细长管状区段的近端与远端之间被逐渐改变以在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间逐渐改变所述细长管状区段的柔性的物理参数。

30.根据权利要求29所述的医疗工具，其中所述物理参数是所述螺旋狭缝样式相对于纵向轴线的角度，所述纵向轴线沿着所述主体壁在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间延伸。

31.根据权利要求29所述的医疗工具，其中所述螺旋狭缝样式包含有穿过所述主体壁的一系列狭缝，所述一系列狭缝中的每个狭缝通过所述主体壁的桥接部分与相邻狭缝分开，并且其中每个桥接部分的长度在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间被逐渐改变。

32.根据权利要求29或30之一所述的医疗工具，其中所述螺旋狭缝样式包含有穿过所述主体壁的一系列狭缝，所述一系列狭缝中的每个狭缝通过所述主体壁的桥接部分与相邻狭缝分开，并且其中每个狭缝的长度在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间被逐渐改变。

33.根据权利要求29或30所述的医疗工具，其中所述螺旋狭缝样式包含有穿过所述主体壁的一系列狭缝，所述一系列狭缝中的每个狭缝通过所述主体壁的桥接部分与相邻狭缝分开，并且其中每个桥接部分的长度和每个狭缝的长度在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间被逐渐改变。

34.根据权利要求31所述的医疗工具，其中至少多个所述桥接部分的长度在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间增加。

35.根据权利要求31所述的医疗工具，其中至少多个所述狭缝的长度在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间减小。

36.根据权利要求29或30所述的医疗工具，其中所述螺旋狭缝样式包含有穿过所述主体壁的一系列狭缝，所述一系列狭缝中的每个狭缝通过所述主体壁的桥接部分与相邻狭缝分开，并且其中每个狭缝的宽度在所述细长管状区段的所述近端与所述远端之间被逐渐改变。

37.一种医疗器械系统，其包含：

活检器械，以及

鞘管，所述鞘管包括：

鞘管通道，所述鞘管通道被定尺寸为接收所述活检器械，以及

鞘管壁，所述鞘管壁包括具有第一壁厚的第一部分、具有第二壁厚的第二部分和具有第三壁厚的第三部分，其中所述第二部分位于所述第一部分与所述第三部分之间，并且所述第二壁厚小于所述第一壁厚和所述第三壁厚；以及

防护构件，所述防护构件包括耦接到细长主体的头部部分，所述细长主体被定尺寸用于接收在所述鞘管通道的远端中。

38.根据权利要求37所述的医疗器械系统，其中所述防护构件在所述鞘管的所述第一部分和所述第二部分内的所述鞘管通道中延伸。

39.根据权利要求37所述的医疗器械系统，其中防护构件包括在所述头部部分与所述细长主体之间延伸的锥形部分。

40.根据权利要求39所述的医疗器械系统，其中所述锥形部分在所述鞘管通道内延伸，并且所述头部部分在所述鞘管的远侧区段向远侧延伸。

41.根据权利要求37所述的医疗器械系统，其中所述头部部分具有锥形轮廓和圆形远侧边缘。

42.根据权利要求37所述的医疗器械系统，其中所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分在所述鞘管的远侧区段处。

43.根据权利要求37所述的医疗器械系统，其中所述防护构件由具有比形成所述鞘管的鞘管材料更大的刚性的防护材料形成。

44.根据权利要求43所述的医疗器械系统，其中所述鞘管材料包括混合有润滑材料的柔性材料。

45.根据权利要求43或44所述的医疗器械系统，其中所述防护材料比形成所述活检器械的远侧尖端的活检器械材料具有更大的硬度。

46.一种医疗器械，其包含：

用于将所述医疗器械连接到外壳的连接器，所述连接器包括：

键，所述键包括圆形中心构件、一对侧臂和连杆部分，所述圆形中心构件形成通道，所述一对侧臂在所述中心构件的相对侧上延伸，所述连杆部分将所述中心构件耦接在所述一对弧形侧臂之间，其中所述连杆部分包括指状夹持件，并且所述中心构件包括延伸到所述通道内的突起物，以及

连接器外壳，所述连接器外壳包括一对引导件，每个引导件在所述圆形中心构件与所述一对侧臂中的一个侧臂之间延伸，

其中施加于所述指状夹持件的力促使所述键相对于所述外壳在所述力的方向上移动，并且促使所述弧形臂远离所述中心构件弯曲。

47.根据权利要求46所述的医疗器械，其中所述连接器外壳包括中心通路，并且其中所施加的力促使所述突起物从所述中心通路内移动到所述中心通路的外部。

48.根据权利要求46所述的医疗器械，其中所述突起物被定尺寸为在所述外壳上的凹槽内延伸。

49.根据权利要求46所述的医疗器械，其中每个所述引导件包括止挡构件，当所述力被终止时，所述止挡构件限制在与所述力相反的方向上的移动。

50.根据权利要求46所述的医疗器械，其中所述医疗器械选自由成像探头、活检器械和消融器械构成的群组。

51.根据权利要求46所述的医疗器械，其中所述医疗器械是被配置为连接到医疗工具的适配器，其中所述医疗工具选自由成像探头、活检器械和消融器械构成的群组。