CN108837282A - 术前及术后鼻腔通道的标测 - Google Patents

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Abstract

本发明题为：“术前及术后鼻腔通道的标测”。本发明提供了一种设备，该设备包括具有能够插入到人类患者的鼻的鼻窦中的远侧端部的探头以及定位在远侧端部内的位置传感器。鼻窦球囊扩张术球囊，该鼻窦球囊扩张术球囊定位在鼻的鼻窦的选择的开口处的远侧端部上。在将远侧端部插入到鼻的鼻窦中时并且在将球囊定位在选择的开口处之前，处理器接收来自位置传感器的第一信号，并且生成鼻窦的第一标测图。该处理器在球囊位于选择的开口处时使其充胀，以便扩大选择的开口，并且随后使球囊缩小。然后，处理器接收来自位置传感器的第二信号并且由此生成鼻窦的第二标测图。处理器使第一标测图与第二标测图对准并且从对准的标测图生成选择的开口尺寸的数值增加。

Description

术前及术后鼻腔通道的标测
技术领域
本发明整体涉及鼻窦球囊扩张术，并且具体地涉及鼻窦球囊扩张术的结果的定量。
背景技术
鼻窦球囊扩张术是ENT(耳鼻喉)专业人员可用于治疗阻塞鼻窦的手术，这种鼻窦阻塞通常发生在被诊断为鼻窦炎的患者身上。鼻窦球囊扩张术使用线材导管之上的球囊来扩张鼻窦通道。使球囊充胀的目的是扩张鼻窦开口，扩大鼻窦通道壁并且恢复正常的引流。
以引用方式并入本专利申请的文献将被视为本专利申请的整体部分，但不包括在这些并入的文献中以与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突的方式定义的任何术语，而只应考虑本说明书中的定义。
发明内容
本发明的实施方案提供了一种设备，包括：
探头，该探头具有远侧端部，该远侧端部被配置成插入到人类患者的鼻的鼻窦中；
位置传感器，该位置传感器定位在远侧端部中；
鼻窦球囊扩张术球囊，该鼻窦球囊扩张术球囊被配置成定位在鼻的鼻窦的选择的开口处的远侧端部上；和
处理器，该处理器被配置成：
在将远侧端部插入到患者的鼻的鼻窦中时并且在将鼻窦球囊扩张术球囊定位在选择的开口处之前，接收来自位置传感器的第一信号，并且由该第一信号生成鼻窦的第一标测图，
当球囊定位在选择的开口处时，使鼻窦球囊扩张术球囊充胀，以便扩大选择的开口，随后使球囊缩小，
在将远侧端部插入到鼻窦中时在球囊缩小之后接收来自位置传感器的第二信号，并且由该第二信号生成鼻窦的第二标测图，
使第一标测图与第二标测图对准，并且
由对准的标测图生成选择的开口尺寸的数值增加。
该设备通常包括配置处理器以在将远侧端部插入到鼻的鼻窦中之前接收鼻的鼻窦的图像，并且由图像识别鼻窦内的选择的开口。
通常，远侧端部被配置成超出选择的开口被插入。
在本发明所公开的实施方案中，鼻窦球囊扩张术球囊被配置成在远侧端部之上滑动。
在本发明进一步公开的实施方案中，使第一标测图与第二标测图对准包括在两个标测图之间执行对准过程，同时从对准过程中排除选择的开口。
在另选实施方案中，该设备包括固定地定位在鼻的鼻窦附近的磁场发生器，其中位置传感器响应于来自穿过传感器的发生器的磁场而生成第一信号和第二信号。
根据本发明的实施方案，还提供了一种方法，该方法包括：
配置探头，该探头具有将被插入到人类患者的鼻的鼻窦中的远侧端部；
将位置传感器定位在远侧端部内；
配置鼻窦球囊扩张术球囊，该鼻窦球囊扩张术球囊将被定位在鼻的鼻窦的选择的开口处的远侧端部上；
在将远侧端部插入到患者的鼻的鼻窦中时并且在将鼻窦球囊扩张术球囊定位在选择的开口处之前，接收来自位置传感器的第一信号，并且由该第一信号生成鼻窦的第一标测图；
当球囊定位在选择的开口处时，使鼻窦球囊扩张术球囊充胀，以便扩大选择的开口，并且随后使球囊缩小；
在将远侧端部插入到鼻窦中时在球囊缩小之后接收来自位置传感器的第二信号，并且由该第二信号生成鼻窦的第二标测图；
使第一标测图与第二标测图对准；以及
由对准的标测图生成选择的开口尺寸的数值增加。
结合附图，通过以下对本公开的实施方案的详细说明，将更全面地理解本公开，其中：
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的鼻窦外科系统的示意图；
图2是根据本发明的实施方案的利用该系统进行外科手术的患者的头部的示意图；
图3是根据本发明的实施方案的导丝的一部分的示意图；
图4是根据本发明的实施方案的由处理器和鼻窦球囊扩张术模块执行的算法的步骤的流程图；和
图5A和图5B示意性地示出了根据本发明的实施方案的算法的结果。
具体实施方式
概述
鼻窦球囊扩张术通常包括将导丝插入到患者鼻的鼻窦中的期望位置处，并且将球囊滑入鼻的鼻窦中待扩张的位点。一旦球囊处于合适位置，那么球囊可膨胀以便使得与球囊接触的区域扩展和扩张。在扩张之后，球囊然后可收缩，与导丝一起从患者体内移除。
为了确定鼻窦球囊扩张术是否成功，有必要在术前及术后测量鼻的鼻窦的状态。通常此类测量需要在术前及术后进行荧光镜计算机断层(CT)扫描。这些扫描相对昂贵，并且涉及将患者暴露于电离辐射中。
本发明的实施方案通过以非电离方式在术前及术后测量鼻的鼻窦来避免两次扫描的必要性。在这种情况下的测量结果是可量化的，并且为医生提供了术前及术后的鼻的鼻窦开口的数值。
具体实施方式
现在参考图1和图2，图1是根据本发明的实施方案的鼻窦外科系统20的示意图，并且图2是根据本发明的实施方案的利用该系统进行外科手术的患者22的头部的示意图。系统20通常在对患者22的鼻的鼻窦进行鼻窦球囊扩张术的过程中使用。在此类鼻窦球囊扩张术之前，将一组磁场发生器24固定到患者的头部，通常通过将发生器结合到夹持在患者头部的框架26中。如将在下文中说明，场发生器使得能够跟踪被插入到患者的鼻的鼻窦中的探头28(在本文中也被称为导丝28)的位置。
包括发生器24的系统20的元件可由系统处理器40控制，该系统处理器包括与一个或多个存储器通信的处理单元。存储器包括向操作该系统的医生54提供鼻窦球囊扩张术的结果的鼻窦球囊扩张术模块46，处理器使用该模块执行算法的步骤，如下所述。处理器40和模块46可以安装在控制台50中，该控制台包括操作控制件51，该操作控制件通常包括小键盘和/或指向装置，诸如鼠标或轨迹球。控制台50还连接到系统20的其他元件(通过布线和/或无线连接)，诸如保持导丝28的近侧端部52的柄部48。(柄部还可包括操作控制件。)医生54使用操作控制装置与处理器进行交互，同时执行手术，并且处理器可将由系统20产生的结果呈现在屏幕56上。
处理器40使用存储在处理器的存储器中的软件来操作系统20。例如，软件可以电子形式通过网络下载到处理器40，或者另选地或除此之外，软件可被提供并且/或者存储在非临时性有形介质(诸如磁性存储器、光学存储器或电子存储器)上。
处理器40尤其使用软件来操作并且校准磁力发生器24。操作发生器，以便将不同频率的交替磁场传递到邻近框架26的区域中。在放置到患者身上之前，框架中的发生器可通过将线圈定位在相对于框架处于已知位置和取向的区域中而被校准。在线圈中通过交替磁场感生信号，并且处理器采集并且记录这些信号。然后，处理器计算线圈的位置和取向与这些位置和取向的记录信号之间的校准关系。由Biosense Webster(33 TechnologyDrive,Irvine,CA 92618 USA)生产的系统使用类似于本文所述的系统在受磁场辐照的区域中寻找线圈的位置和取向。
一旦计算出这种校准关系，框架就可放置在患者的头部上。在放置之后，框架被固定在适当位置，并且框架的参照系可与患者的鼻窦图像的参照系对准，如下所述。
图3是根据本发明的实施方案的导丝28的一部分的示意图。导丝28通常被制成不锈钢丝的线圈58，并且在一个实施方案中具有0.9mm的外径。然而，本发明的其他实施方案的导丝可具有大于或小于0.9mm的外径。图3示出了导丝28的远侧端部32，以及介于导丝的远侧端部与近侧端部52(图1)之间的节段60。
如上所述，导丝28用于鼻窦球囊扩张术，并且被配置成接纳球囊62，该球囊安装在导丝上并且在随后的手术过程中滑动至节段60。该手术通常涉及预定位导丝，使得节段60处于鼻的鼻窦的期望位置处。一旦处于期望位置中，那么处理器40利用鼻窦球囊扩张术模块46以通过连接到球囊62的孔66的膨胀通道64输送加压流体，通常为盐水溶液，以便使球囊膨胀并且从而执行鼻窦球囊扩张术。一旦终止手术，处理器40还利用鼻窦球囊扩张术模块46移除流体以便使球囊收缩，由此可利用导丝从鼻的鼻窦移除球囊。
远侧端部32的剖面节段70示出了远侧端部的内部元件。场传感器30固定地附接至远侧端部的内部。场传感器通常为具有对称轴线的单个轴线线圈，该对称轴线平行于线圈58的对称轴线并且通常与线圈58的对称轴线一致。传导线72将信号传输到处理器40，信号由传感器响应于来自发生器24的磁场通过(即，穿过)传感器而生成。另选地，该信号可无线传输到处理器40。根据所获得的信号，处理器能够计算传感器30的取向和位置，并且因此计算远侧端部32的取向和位置。
图4是根据本发明的实施方案的由处理器40和鼻窦球囊扩张术模块46执行的算法的步骤的流程图，图5A和图5B示意性地示出了根据本发明的实施方案的算法的结果。该算法提供了经历鼻窦球囊扩张术的患者的鼻的鼻窦中变化的量化测量。
在第一图像采集步骤100中，处理器采集患者22的计算机断层扫描(CT)图像，包括患者的鼻的鼻窦。CT图像可以是荧光镜图像、磁共振成像(MRI)图像、超声图像或此类图像的组合。通常，在执行本文所述的鼻窦球囊扩张术之前，早已生成了这些图像，诸如几天甚至几周。
在设置步骤102中，包括磁场发生器24的框架26被固定到患者的头部。通常，如上所述，在框架26被固定到患者之前，磁场发生器被校准。然后，通过本领域中已知的任何方法，例如通过使用具有位置传感器的棒，将磁场发生器的参照系与在步骤100中采集的CT图像对准，位置传感器响应于磁场穿过传感器生成位置信号。该棒接触患者的视觉可识别特征结构，并且该特征结构在CT图像中也可识别。
在插入步骤104中，将导丝28插入到患者22的鼻窦中，并且在导丝被插入时，处理器使用来自场传感器30的信号跟踪导丝的远侧端部的位置。导丝被插入，使得其穿过感兴趣的区域，医生已经从CT图像确定该区域为将要进行鼻窦球囊扩张术的区域。通过在屏幕56上呈现的CT图像上覆盖标记物，可向医生显示远侧端部的位置和轨迹。
处理器从导丝远侧端部的跟踪位置生成由远侧端部穿过的区域的三维(3D)标测图。通常，诸如快速解剖标测(FAM)的技术用于3D生成。FAM用于由Biosense Webster生产的3系统。FAM技术自动计算限定传感器移动范围的表面。换句话讲，该表面界定了一个空间，传感器在该空间内移动但不会移动到该空间外面。为了确保生成良好的3D标测图，在插入步骤104期间，医生通常移动远侧端部以使其接触鼻窦壁、窦口(鼻窦开口)和鼻腔。
标测区域通常包括在空间上位于感兴趣区域之前和之后的鼻的鼻窦区域。
在鼻窦球囊扩张术步骤106中，医生执行鼻窦球囊扩张术。为了执行该手术，医生沿着导丝28将处于未充胀状态的球囊62滑动到感兴趣的区域，然后通过将流体注入球囊来使球囊充胀。(医生通常使用他/她的经验来确定球囊定位在感兴趣的区域。)然后，使球囊缩小并且通过医生沿着导丝滑动缩小的球囊，将其从感兴趣的区域中抽出。
在术后标测步骤108中，医生重复在步骤104中执行的标测操作。如果步骤108在步骤106的鼻窦球囊扩张术之后立即执行，则可以在将导丝的远侧端部从感兴趣的区域抽出的同时进行标测。另选地或除此之外，步骤108的重复标测操作可以在步骤106的鼻窦球囊扩张术之后的一段时间，可能几天或甚至几周之后执行。每当执行步骤108时，标测包括在空间上位于感兴趣区域之上和之前的区域以及感兴趣区域自身。
在对准步骤110中，处理器和鼻窦球囊扩张术模块使在步骤108中产生的标测图与在步骤104中产生的标测图对准。由于鼻窦球囊扩张术，感兴趣区域的区域内的两个标测图通常不同。因此，在执行对准时，处理器为感兴趣区域之前和之后的部分标测图分配高权重，并且为对应于感兴趣区域的部分标测图分配低权重(可能为零)。为感兴趣区域分配零权重对应于将感兴趣区域从在步骤110中执行的对准过程中排除。
在最终的测量步骤112中，处理器使用鼻窦球囊扩张术模块将屏幕56上的两个标测图呈现给医生。这两个标测图可以叠置方式呈现。另选地或除此之外，这两个标测图可以并排呈现。图5A示出了标测图120(在步骤108中生成)位于标测图124(在步骤104中生成)上的叠层。图5B示出了并排显示的标测图。在任一种情况下，医生都可以查看并且定量测量感兴趣区域中两个标测图之间的差值。应当理解，定量测量(即，差值)对应于鼻的鼻窦通道的开口尺寸的数值增加，该增加是由鼻窦球囊扩张术产生的。通常，尺寸的增加为1mm或更多。
另选地或除此之外，处理器可被配置成自动测量鼻窦通道的开口尺寸的增加。在这种情况下，处理器通常根据第一标测图测量感兴趣区域中的最小间隙。然后，处理器根据第二标测图测量间隙的尺寸。这两种测量结果可以数字形式提供给医生。
上面的描述已经针对在通道上执行鼻窦球囊扩张术之前和之后的对鼻的鼻窦通道进行测量。应当理解，鼻窦球囊扩张术只是其中通道(不一定是鼻的鼻窦通道)尺寸存在差异的手术。因此，本领域的普通技术人员将能够为这些其他通道进行必要的变更以适应该描述，使得本发明的范围包括对其他通道的差异的测量。
还应当理解，尽管以上描述使用了在测量之前和之后执行的具有传感器的鼻窦球囊扩张术导丝，但是本发明的范围不限于鼻窦球囊扩张术导丝，而是包括使用在测量之前和之后执行的具有传感器的其他工具。
因此应当理解，上述的实施方案以举例的方式引用，并且本发明不限于上文已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子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述说明时将会想到所述变型和修改，并且所述变型和修改并未在现有技术中公开。

Claims (12)

1.一种设备，包括：
探头，所述探头具有远侧端部，所述远侧端部被配置成插入到人类患者的鼻的鼻窦中；
位置传感器，所述位置传感器定位在所述远侧端部内；
鼻窦球囊扩张术球囊，所述鼻窦球囊扩张术球囊被配置成定位在所述鼻的鼻窦的选择的开口处的所述远侧端部上；和
处理器，所述处理器被配置成：
在将所述远侧端部插入到所述患者的所述鼻的鼻窦中时并且在将所述鼻窦球囊扩张术球囊定位在所选择的开口处之前，接收来自所述位置传感器的第一信号，并且由所述第一信号生成所述鼻窦的第一标测图，
当所述球囊定位在所选择的开口处时，使所述鼻窦球囊扩张术球囊充胀，以便扩大所选择的开口，并且随后使所述球囊缩小，
在将所述远侧端部插入到所述鼻窦中时在所述球囊缩小之后接收来自所述位置传感器的第二信号，并且由所述第二信号生成所述鼻窦的第二标测图，
使所述第一标测图与所述第二标测图对准，并且
由对准的标测图生成所选择的开口尺寸的数值增加。
2.根据权利要求1所述的设备，并且包括配置所述处理器以在将所述远侧端部插入到所述鼻的鼻窦中之前接收所述鼻的鼻窦的图像，并且由所述图像识别所述鼻窦内的所选择的开口。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述远侧端部被配置成超出所选择的开口被插入。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述鼻窦球囊扩张术球囊被配置成在所述远侧端部之上滑动。
5.根据权利要求1所述的设备，其中使所述第一标测图与所述第二标测图对准包括在所述两个标测图之间执行对准过程，同时从所述对准过程中排除所选择的开口。
6.根据权利要求1所述的设备，并且包括固定地定位在所述鼻的鼻窦附近的磁场发生器，并且其中所述位置传感器响应于来自所述发生器穿过所述传感器的磁场而生成所述第一信号和所述第二信号。
7.一种方法，包括：
配置探头，所述探头具有将被插入到人类患者的鼻的鼻窦中的远侧端部；
将位置传感器定位在所述远侧端部内；
配置鼻窦球囊扩张术球囊，所述鼻窦球囊扩张术球囊将被定位在所述鼻的鼻窦的选择的开口处的所述远侧端部上；
在将所述远侧端部插入到所述患者的所述鼻的鼻窦中时并且在将所述鼻窦球囊扩张术球囊定位在所选择的开口处之前，接收来自所述位置传感器的第一信号，并且由所述第一信号生成所述鼻窦的第一标测图；当所述球囊定位在所选择的开口处时，使所述鼻窦球囊扩张术球囊充胀，以便扩大所选择的开口，并且随后使所述球囊缩小；
在将所述远侧端部插入到所述鼻窦中时在所述球囊缩小之后接收来自所述位置传感器的第二信号，并且由所述第二信号生成所述鼻窦的第二标测图；
使所述第一标测图与所述第二标测图对准；以及
由对准的标测图生成所选择的开口尺寸的数值增加。
8.根据权利要求7所述的方法，并且包括在将所述远侧端部插入到所述鼻的鼻窦中之前接收所述鼻的鼻窦的图像，并且由所述图像识别所述鼻窦内的所选择的开口。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述远侧端部被配置成超出所选择的开口被插入。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述鼻窦球囊扩张术球囊被配置成在所述远侧端部之上滑动。
11.根据权利要求7所述的方法，其中使所述第一标测图与所述第二标测图对准包括在所述两个标测图之间执行对准过程，同时从所述对准过程中排除所选择的开口。
12.根据权利要求7所述的方法，并且包括将磁场发生器固定地定位在所述鼻的鼻窦附近，并且配置所述位置传感器以响应于来自所述发生器穿过所述传感器的磁场而生成所述第一信号和所述第二信号。
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