CN109247956A - 用于将活检工具导航到靶位置以及使用活检工具获得组织样本的装置、系统和方法 - Google Patents

用于将活检工具导航到靶位置以及使用活检工具获得组织样本的装置、系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种活检工具包括限定远端的长形挠性本体以及布置在长形挠性本体的远端处的远侧活检构件。活检构件包含传感器组件，所述传感器组件配置成能够检测传感器组件在患者的气道内的位置。活检构件具有组织接收部分，所述组织接收部分限定窗口并且包括布置在窗口的任一侧上的第一纵向延伸面和第二纵向延伸面。所述面向内并且朝向彼此地成角度以限定其间的内锐角。每个面限定锐化切削刃。锐化切削刃布置在窗口的任一侧上。所述面定位成使得锐化切削刃在近侧到远侧的方向上渐进地彼此接近并且终结于顶点。

Description

用于将活检工具导航到靶位置以及使用活检工具获得组织样 本的装置、系统和方法
本申请是名称为“用于将活检工具导航到靶位置以及使用活检工具获得组织样本的装置、系统和方法”、国际申请日为2014年9月30日、国家申请号为201480063160.9、国际申请号为PCT/US2014/058450的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及活检采样，并且更特别地，涉及用于将活检工具导航到靶位置以及使用活检工具获得组织样本的装置、系统和方法。
背景技术
气管镜通过患者的鼻或口插入患者的气道中。典型的气管镜包括：长形挠性管，其具有用于照明远离气管镜的末端的区域的照明组件；用于提供来自气管镜的末端的视频图像的成像组件；以及诸如诊断器械(如活检工具)和/或治疗器械(如消融探针)这样的器械能够通过其插入的作业通道。
气管镜由于其尺寸而在其能够通过气道前进多远这方面受到限制。在气管镜过大以致于不能到达深处肺中的靶位置的情况下，由鞘包封的可定位引导件(“LG”)常常用于从气管镜的端部导航到靶位置。也就是说，当LG前进通过气道时，LG与导航系统一起使得LG的位置和取向能够被跟踪。
在使用中，LG/鞘的组合通过气管镜的作业通道插入到患者的气道中。一旦LG借助于由导航系统提供的位置和取向跟踪而导航到靶位置，LG即通过鞘缩回，将鞘留在原位。在LG缩回的情况下，鞘常常被称为延伸作业通道(“EWC”)，原因是它有效地用作气管镜的作业通道的延伸部。
一旦LG已从EWC缩回，EWC即可用作用于将作业工具(例如，活检工具、消融探针等)引导到靶位置的途径。然而，一旦LG从EWC去除，就不能再提供跟踪，并且因此，操作者只能依赖于EWC保持固定在靶位置而进行盲操作。类似地，需要在没有引导的情况下执行作业工具在靶位置处的重新定位。
发明内容
当在本文中使用时，术语“远侧”指的是所描述的更远离用户的部分，而术语“近侧”指的是所描述的更靠近用户的部分。此外，在一致的程度上，本文中详述的任何方面和特征可以与本文中详述的任何或所有的其他方面和特征结合使用。
根据本公开提供的一种活检工具包括限定远端的长形挠性本体以及布置在所述长形挠性本体的远端处的远侧活检构件。所述远侧活检构件包含传感器组件，所述传感器组件包括配置成能够检测所述传感器组件在患者的气道内的位置的至少一个位置传感器。所述远侧活检构件具有组织接收部分，所述组织接收部分限定窗口并且包括布置在所述窗口的任一侧上的第一纵向延伸面和第二纵向延伸面。这些面向内并且朝向彼此地成角度以限定其间的内锐角。每个面限定锐化切削刃。所述锐化切削刃布置在所述窗口的任一侧上。这些面定位成使得所述锐化切削刃在近侧到远侧的方向上渐进地彼此接近并且终结于顶点。
在一些方面，所述远侧活检构件的组织接收部分相对于所述远侧活检构件的本体凹陷，以限定在所述组织接收部分的近端和远端处的近侧肩部和远侧肩部。
在一些方面，所述远侧活检构件配置成连接到用于邻近所述窗口施加抽吸的真空源。
与上文类似地，根据本公开提供的另一种活检工具包括限定远端的长形挠性本体以及布置在所述长形挠性本体的远端处的远侧活检构件。所述远侧活检构件包含传感器组件，所述传感器组件包括配置成能够检测所述传感器组件在患者的气道内的位置的至少一个位置传感器。所述远侧活检构件包括限定中空配置的外部构件以及包括轴和远侧端帽的内部构件。所述内部构件能够相对于所述外部构件在缩回位置和延伸位置之间滑动，在所述缩回位置中，所述轴布置在所述外部构件内并且所述远侧端帽至少部分地布置在所述外部构件内，在所述延伸位置中，所述远侧端帽和所述轴从所述外部构件向远侧延伸以使得所述远侧端帽从所述外部构件向远侧间隔开。所述远侧端帽限定配置成便于组织穿刺的锐化远侧末端和配置成当所述内部构件朝向缩回位置返回时便于切削布置在所述远侧端帽和所述外部构件之间的组织的锐化近侧刃边。
在一些方面，所述内部构件能够相对于所述外部构件旋转，从而当所述内部构件朝向缩回位置返回时进一步便于切削布置在所述远侧端帽和所述外部构件之间的组织。
在一些方面，所述远侧端帽限定配置成在其中接收组织样本的一部分的中空内部。
与上文类似地，根据本公开提供的又一种活检工具包括限定远端的长形挠性本体以及布置在所述长形挠性本体的远端处的远侧活检构件。所述远侧活检构件包含传感器组件，所述传感器组件包括配置成能够检测所述传感器组件在患者的气道内的位置的至少一个位置传感器。所述远侧活检构件包括外部构件和内部构件。所述外部构件包括头部分，所述头部分限定远侧端帽并且具有朝向所述远侧端帽延伸穿过所述头部分的侧壁的口部。所述内部构件布置在所述外部构件内并且限定敞开远端，所述敞开远端具有邻近所述外部构件的口部定位的锐化刃边。
在一些方面，所述内部构件相对于所述外部构件固定。替代地，所述内部构件可以是能够相对于所述外部构件旋转。
在一些方面，所述远侧活检构件配置成连接到用于邻近所述内部构件的敞开远端施加抽吸的真空源。
与上文类似地，根据本公开提供的再一种活检工具包括限定远端的长形挠性本体以及布置在所述长形挠性本体的远端处的远侧活检构件。所述远侧活检构件包含传感器组件，所述传感器组件包括配置成能够检测所述传感器组件在患者的气道内的位置的至少一个位置传感器。所述远侧活检构件包括外部构件和内部构件。所述外部构件包括头部分，所述头部分限定远侧端帽并且具有朝向所述远侧端帽延伸穿过所述头部分的侧壁的第一口部。所述内部构件布置在所述外部构件内。所述内部构件限定延伸穿过所述内部构件的侧壁并且邻近所述第一口部定位的第二口部。所述内部构件还包括围绕所述第二口部布置的锐化刃边。
在一些方面，所述内部构件相对于所述外部构件固定。替代地，所述内部构件可以是能够相对于所述外部构件旋转，以便至少在对准位置、部分重叠位置和堵塞位置之间移动所述第一口部和第二口部。
在一些方面，所述远侧活检构件配置成连接到用于邻近所述内部构件的第二口部施加抽吸的真空源。
附图说明
在下文中参考附图描述本公开的各种方面和特征，其中：
图1是根据本公开提供的配置用于将活检工具导航到靶位置并且使用活检工具获得组织样本的系统的透视图；
图2是根据本公开提供并且配置用于与图1的系统一起使用的活检工具的一个实施例的远端的透视图；
图3是根据本公开提供并且配置用于与图1的系统一起使用的活检工具的另一实施例的远端的透视图；
图4A是根据本公开提供并且配置用于与图1的系统一起使用的活检工具的另一实施例的远端的透视图；
图4B是根据本公开提供并且配置用于与图1的系统一起使用的活检工具的又一实施例的远端的透视图；
图5A是根据本公开提供并且配置用于与图1的系统一起使用的活检工具的又一实施例的远端的透视图；
图5B是根据本公开提供并且配置用于与图1的系统一起使用的活检工具的再一实施例的远端的透视图；
图6是配置用于与本公开的任何活检工具一起使用的传感器的一个实施例的透视图；
图7是配置用于与本公开的任何活检工具一起使用的传感器的另一实施例的透视图；
图8是配置用于与本公开的任何活检工具一起使用的传感器的又一实施例的透视图；以及
图9是用于跟踪通过患者的气道的活检工具的、配置成用于与图1的系统一起使用的发射垫的分解透视图。
具体实施方式
根据本公开提供了用于将活检工具导航到靶位置以及使用活检工具获得组织样本的装置、系统和方法，并且在下文进行详述。例如，本公开的各种活检工具通常均包括挠性本体、布置在挠性本体的远端处的活检构件、以及集成到活检工具中并且邻近活检构件定位的传感器组件。活检构件配置成便于获得组织样本。传感器组件能够确定活检构件的当前位置，由此便于将活检构件导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检构件。这样的装置、包含这样的装置的系统及其使用方法的详细实施例正如下文所述。然而，这些详述的实施例仅仅是本公开的能够以各种形式实施的示例。
参考图1，根据本公开提供并且配置用于规划到达靶组织的路径(规划阶段)、将定位组件导航到靶组织(导航阶段)、以及将活检工具导航到靶组织以使用活检工具从靶组织获得组织样本(活检阶段)的系统大体上如图所示由附图标记10表示。系统10大体上包括：配置成支撑患者“P”的操作台40；配置用于通过患者的口插入患者的气道中的气管镜50；用于显示从气管镜50接收的视频图像的、联接到气管镜50的监视设备60；跟踪系统70，其包括跟踪模块72、多个参考传感器74和发射垫76；计算机80，其包括用于协助进行路径规划、靶组织的识别和到达靶组织的导航的软件和/或硬件；定位组件90，其包括LG 92和EWC 96；以及活检工具100，其可操作用以获得例如用于随后的诊断测试的组织样本。首先将在下文详述规划和导航阶段，接下来是根据本公开提供的活检工具以及在执行活检阶段中与系统10结合使用这样的活检工具的详细描述。
关于规划阶段，计算机80使用计算机断层扫描(CT)图像数据以用于生成和查看患者的气道的三维模型，能够(自动地、半自动地或手动地)识别三维模型上的靶组织，并且允许选择通过患者的气道到达靶组织的路径。更具体地，CT扫描被处理并且组合为随后用于生成患者的气道的三维模型的三维CT体积。三维模型可以在与计算机80关联的显示监视器上显示或以任何其他合适的方式显示。使用计算机80，三维模型的各种视图可以被提供和/或三维模型可以被处理以便于识别三维模型上的靶组织以及选择通过患者的气道接近靶组织的合适路径。一旦选中，就保存路径以供在(一个或多个)导航阶段期间使用。
继续参考图1，患者“P”被示出为躺在操作台40上，气管镜50通过患者的口插入患者的气道中。气管镜50包括照明光源和视频成像系统(未明确地示出)并且联接到用于显示从气管镜50的视频成像系统接收的视频图像的监视设备60例如视频显示器。
关于导航阶段，例如类似于在美国专利US6188355以及公告的PCT申请WO00/10456和WO01/67035(上述专利文献的每一个的完整内容通过引用合并于本文中)中公开的六自由度电磁跟踪系统70或者其他合适的定位测量系统被用于执行校准和导航，但是也可以设想其他的配置。跟踪系统70包括跟踪模块72、多个参考传感器74、以及发射垫76。跟踪系统70配置用于与定位组件90和活检工具100一起使用，如下文详述。定位组件90包括LG 92(其具有包含传感器94的可转向远侧末端93)、EWC 96、以及手柄98。LG 92和EWC 96配置用于通过气管镜50的作业通道插入患者的气道中(但是可以替代地使用LG 92和EWC 96且没有气管镜50)并且能够经由锁定机构99相对于彼此选择性地锁定。LG 92的可转向远侧末端93可以配置用于以任何合适的方式例如使用联接在手柄98和远侧末端93之间的多个转向线(未示出)进行转向，从而便于操纵LG 92的远侧末端93和EWC 96通过患者的气道。LG 92的远侧末端93可以根据特定目的进一步限定静止、线性、弯曲或成角度的配置。传感器94与LG 92的远侧末端93相集成并且允许监视远侧末端93相对于参考坐标系在六个自由度上的位置和取向。LG 92的传感器94可以类似于下文详述的任何传感器(参见图6-8)进行配置。
如图1所示，发射垫76定位在患者“P”下方。下文将参考图9详述发射垫76的内部配置。发射垫76和多个参考传感器74与跟踪模块72互连，所述跟踪模块导出每个传感器74在六个自由度上的位置。参考传感器74中的一个或多个附连到患者“P”的胸部。参考传感器74的六自由度坐标被发送到计算机80(包括合适的软件)，在此将其用于计算患者的参考坐标框架。如下文详述，大体上通过识别在三维模型和患者的气道两者中的位置并且测量在这两个系统中的坐标来执行校准。这样的校准技术的更多细节可以在美国专利申请公告US2011/0085720中找到，上述专利文献的完整内容通过引用合并于本文中，但是也可以设想其他合适的校准技术。下文详述发射垫76及其用于确定位置数据的用法的示范性实施例。
在使用中，关于导航阶段，LG 92被插入EWC 96中以使得传感器94从EWC 96的远端突出。LG 92和EWC 96随后经由锁定机构99锁定在一起。LG 92随后与EWC 96一起通过气管镜50插入患者“P”的气道中，并且LG 92和EWC 96彼此协同地通过气管镜50移动到患者“P”的气道中。通过将LG 92移动通过患者“P”的气道而执行自动校准。更具体地，使用发射垫76、参考传感器74和跟踪模块72来记录当LG 92正在移动通过气道时与传感器94的位置相关的数据。将由该位置数据得到的形状与在规划阶段中生成的三维模型的通道的内部几何形状进行比较，并且例如使用计算机80上的软件基于概比较来确定所述形状和三维模型之间的位置相关性。另外，用软件识别三维模型中的非组织空间(例如，空气填充的腔)。软件基于记录的位置数据以及LG 92保持位于患者的气道中的非组织空间中的假设而将表示LG92的传感器94的位置的图像与三维模型的图像对准或校准。这样就完成了导航阶段的校准部分。
仍然参考图1，一旦已完成规划阶段，例如已识别出靶组织并且已选定到达靶组织的路径，并且已完成校准，就可以使用系统10将LG 92导航通过患者的气道到达靶组织。为了便于这样的导航，计算机80、监视设备60和/或任何其他合适的显示器可以配置成显示三维模型(其中包括从LG 92的传感器94的当前位置到靶组织的选定路径)。使用跟踪系统70将LG 92导航到靶组织类似于下文关于将活检工具100导航到靶组织详述的内容，并且因此为了简洁起见在这里不再赘述。
一旦LG 92已成功地导航到靶组织，完成了导航阶段，LG 92就可以从EWC 96解锁并且去除，将EWC 96留在原位作为用于将活检工具100引导到靶组织的引导通道。下文描述活检工具及其在活检阶段中的用法的各种实施例的细节。
现在参考图2，结合图1，根据本公开提供的用于从靶组织获得组织样本的活检工具的一个实施例大体上如图所示由附图标记100表示。如下文详述，活检工具100还配置用于与跟踪系统70结合使用以便于将活检工具100导航到靶组织和/或当相对于靶组织操纵活检工具以获得组织样本时跟踪活检工具100。尽管上文参照定位组件90的LG 92详述了校准和导航，但是也可以设想LG 92被去除并且将活检工具100自身类似于上文关于LG 92详述的那样用于校准和导航。
如图1中清楚地所示，活检工具100大体上包括互连近侧手柄部分120和刚性远侧活检构件130的长形挠性本体110。近侧手柄部分120配置成便于例如通过气管镜50和EWC96并且相对于组织操纵活检构件130。挠性本体110配置成能够将活检工具100插入患者气道中，例如通过气管镜50和EWC 96到达靶组织。活检工具100还配置成连接到用于在活检构件130处施加抽吸的真空源“V”，正如下文将详述的那样。
参考图2，刚性远侧活检构件130包括喉部分140、组织接收部分150、以及远侧端帽160。喉部分140限定大体圆柱形配置并且容纳传感器170。当活检构件130前进通过患者的气道时，传感器170与跟踪系统70(图1)相结合能够跟踪活检工具100的活检构件130，正如下文详述的那样。因此，附加地参考图1，计算机80、监视设备60和/或任何其他合适的显示器可以配置成显示三维模型和选择的路径(这两者均在规划阶段期间生成)以及活检构件130的传感器170的当前位置，以便于将活检构件130导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检构件130。下文详述为了该目的而适合与活检构件130一起使用的各种传感器(参见图6-8)。替代地，活检工具100可以不包括传感器，而是仅LG 92可以用于导航和定位。活检构件130的远侧端帽160限定大体钝的配置，但是远侧端帽可以替代地配置成便于组织切削。
组织接收部分150配置成通过其中将组织样本接收到活检构件130的大体中空内部中。更具体地，组织接收部分150包括配置成通过其中接收组织的窗口152。窗口152由第一纵向延伸面和第二纵向延伸面154、156限定。面154、156成角度伸入到组织接收部分150的内部中并且定向成限定其间的内锐角，例如大体为“V”形配置。面154、156均包括相应地布置在窗口152的一侧上的锐化切削刃155、157。由于它们的定位和取向，面154、156相对于活检构件130的喉部分140和远侧端帽160至少部分地凹陷。因此，近侧肩部和远侧肩部159a、159b相应地被限定在组织接收部分150的任一端部上。面154、156还相对于彼此定向成使得切削刃155、157在近侧到远侧的方向上渐进地彼此接近，最终终结于邻近远侧肩部159b的顶点158。该特征便于动态组织切削，如下文详述。
参考图1-2，在使用中，一旦已完成规划和导航阶段，并且LG 92已从EWC 96去除，活检工具100就可以通过气管镜50和EWC 96插入到靶组织。如上所述，当前进通过患者的气道时，活检构件130的传感器170与跟踪系统70相结合就能够跟踪传感器170。因此，即使在活检构件130从EWC 96向远侧延伸之后，也可以跟踪活检构件130的位置，由此允许活检构件130导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检构件130以保证活检构件130相对于靶组织的正确定位并且允许避开邻近靶组织的某些组织结构。在各种实施例的描述之后，下文将更详细地描述使用合适的传感器和跟踪系统70进行跟踪和导航的细节。
一旦活检工具100的活检构件130根据需要被定位，就可以启动真空源“V”以在活检构件130的组织接收部分150的窗口152处施加抽吸从而将组织抽吸到组织接收部分150的内部中。当组织的样本通过窗口152被抽吸时，例如由于施加到组织的抽吸力，通过将组织推送到与切削刃155、157相接触，将样本从侧向围绕的组织切除。一旦组织样本已至少部分地被接收在组织接收部分150的内部中，例如通过抓握并且朝近侧平移近侧手柄部分120，活检构件130即可相对于组织朝近侧平移，以使得组织样本从周围组织完全切除。组织样本的这种切除通过接近的切削刃155、157和顶点158相对于组织和穿过组织的相对运动来帮助进行。一旦接收到组织样本且组织样本从周围组织完全分离，活检工具100即可从患者的气道收回并且从活检工具100取出组织样本以便测试。也可以设想在收回之前例如在相同的位置或各种不同的位置处用活检工具100获取多个样本。
现在参考图3，根据本公开提供的用于从靶组织获得组织样本的活检工具的另一实施例大体上如图所示由附图标记500表示。类似地如上文关于先前实施例详述的那样，活检工具500配置用于与跟踪系统70(图1)结合使用以便于将活检工具500导航到靶组织和/或当相对于靶组织操纵活检工具以获得组织样本时跟踪活检工具500。
活检工具500大体上包括将近侧手柄部分(未明确地示出，其类似于活检工具100的手柄部分120(图1))和远侧活检构件530互连的长形挠性本体(未明确地示出，其类似于活检工具100的本体110(图1))。手柄部分(未示出)能够手动地操作以操纵活检构件530。挠性本体(未示出)配置成能够将活检工具500插入患者气道中，例如通过气管镜50和EWC 96到达靶组织(参见图1)。
远侧活检构件530包括外部构件540以及相对于外部构件540能够平移和旋转的内部构件550。外部构件540限定大体中空配置并且包括扩大的本体部分542。当内部构件550布置在缩回位置时，本体部分542配置成至少部分地接收内部构件550的远侧端帽554，正如下文将详述的那样。外部构件540还配置成在其中容纳传感器570。类似地如上文关于先前实施例详述的那样，当活检构件530如下文详述地前进通过患者的气道时，传感器570与跟踪系统70(图1)相结合就能够跟踪活检工具500的活检构件530。为了该目的而适合与活检构件530一起使用的各种传感器将在下文详述(参见图6-8)。替代地，活检工具500可以不包括传感器，而是仅仅LG 92(图1)即可用于导航和定位。
内部构件550包括轴552和安装在轴552的远端处的远侧端帽554。内部构件550能够相对于外部构件540在缩回位置和延伸位置之间平移，在所述缩回位置，轴552布置在外部构件540内并且远侧端帽554至少部分地布置在外部构件540的扩大本体部分542内，在所述延伸位置，远侧端帽554延伸并且从外部构件540向远侧间隔开(如图3所示)。远侧端帽554包括配置用于当远侧端帽554前进到组织中时便于穿刺和穿透组织的锐化末端556，以及配置成当远侧端帽554相对于组织同时旋转和朝近侧平移时对组织取芯的锐化近侧刃边558。远侧端帽554还可以限定大体中空内部和敞开近端，其配置成例如一旦已从周围组织取芯组织样本就在其中接收组织样本。
附加地参考图1，在使用中，一旦已完成规划阶段和导航阶段，且LG 92已从EWC 96去除，将内部构件550布置在缩回位置的活检工具500即可通过气管镜50和EWC 96插入到靶组织。如上所述，活检构件530的传感器570与跟踪系统70相结合就能跟踪传感器570，由此允许将活检构件530导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检构件530以保证活检构件530相对于靶组织的正确定位并且允许避开邻近靶组织的某些组织结构。在各种实施例的描述之后，下文将更详细地描述使用合适的传感器和跟踪系统70进行跟踪和导航的细节。
一旦活检工具500的活检构件530根据需要被定位，例如邻近待采样的靶组织，由远侧端帽554的锐化末端556引导的内部构件550就从缩回位置朝远侧平移到延伸位置以穿刺靶组织。一旦前进到靶组织内的足够深度，内部构件550就可以相对于外部构件540返回到缩回位置，同时相对于外部构件540旋转，从而使用锐化近侧刃边558对分别定位在内部构件和外部构件550、540之间的组织进行取芯或者使之从周围组织分离，并且保持在远侧端帽554的中空内部和/或外部构件540内。在一些实施例中，活检工具500也可以配置成连接到真空源“V”(图1)以便于获得组织样本。一旦接收了(一个或多个)组织样本并使之从周围组织完全分离，活检工具500就可以从患者的气道收回并且从活检工具500取回组织样本以便测试。
现在参考图4A，根据本公开提供的用于从靶组织获得组织样本的活检工具的另一实施例大体上如图所示由附图标记600表示。类似地如上文关于先前实施例详述的那样，活检工具600配置用于与跟踪系统70(图1)结合使用以便于将活检工具600导航到靶组织和/或当相对于靶组织操纵活检工具以获得组织样本时跟踪活检工具600。
活检工具600大体上包括将近侧手柄部分(未明确地示出，其类似于活检工具100的手柄部分120(图1))和远侧活检构件630互连的长形挠性本体(未明确地示出，其类似于活检工具100的本体110(图1))。手柄部分(未示出)能够手动地操作以操纵活检构件630。挠性本体(未示出)配置成能够将活检工具600插入患者气道中，例如通过气管镜50和EWC 96到达靶组织(参见图1)。活检工具600还配置成连接到用于在活检构件630处施加抽吸的真空源“V”(图1)，正如下文将详述的那样。
远侧活检构件630包括外部构件640和固定地布置在外部构件640内的内部构件650。外部构件640限定大体中空配置并且包括本体部分642和头部分644。本体部分642配置成在其中容纳传感器670。类似地如上文关于先前实施例详述的那样，当活检构件630如下文详述地前进通过患者的气道时，传感器670与跟踪系统70(图1)相结合就能够跟踪活检工具600的活检构件630。为了该目的而适合与活检构件630一起使用的各种传感器将在下文详述(参见图6-8)。替代地，活检工具600可以不包括传感器，而是仅仅LG 92(图1)即可用于导航和定位。
继续参考图4A，外部构件640的头部分644包括钝的远侧帽646和通过外部构件640的侧壁朝向其远端限定的口部648。口部648提供通向外部构件640的中空内部和如上所述固定地布置在外部构件640内的内部构件650的通路。
内部构件650限定大体圆柱形配置并且包括限定锐化刃边654的敞开远端652。内部构件650的敞开远端652终止于外部构件640的口部648附近，以使得锐化刃边654邻近口部648暴露。此外，内部构件650联接到真空源“V”(图1)以便在内部构件650的敞开远端652处施加抽吸，从而以将组织样本通过口部648抽吸到内部构件650的敞开远端652中，同时经由锐化刃边654从周围组织切除组织样本。
附加地参考图1，在使用中，一旦已完成规划阶段和导航阶段，且LG 92已从EWC 96去除，活检工具600就可以通过气管镜50和EWC 96插入到靶组织。如上所述，活检构件130的传感器670与跟踪系统70相结合就能够跟踪传感器670，因此允许将活检构件630导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检构件630以保证活检构件630相对于靶组织的正确定位并且允许避开邻近靶组织的某些组织结构。在各种实施例的描述之后，下文将更详细地描述使用合适的传感器和跟踪系统70进行跟踪和导航的细节。
一旦活检工具600的活检构件630根据需要被定位，口部648就朝向靶组织定向并且启动真空源“V”(图1)以邻近口部648施加抽吸从而将组织样本通过口部648抽吸到内部构件650的敞开远端652中。当组织样本通过口部648被抽吸时，组织样本经由锐化刃边654从周围组织切除。一旦接收了(一个或多个)组织样本并使之从周围组织完全分离，活检工具600就可以从患者的气道收回并且从活检工具600取回组织样本以便测试。
参考图4B，根据本公开提供的用于从靶组织获得组织样本的活检工具的另一实施例大体上如图所示由附图标记700表示。活检工具700类似于活检工具600(图4A)，并且因此为了简洁起见将在下文仅仅详细地描述两者间的区别。
活检工具700大体上包括将近侧手柄部分(未明确地示出)和远侧活检构件730互连的长形挠性本体(未明确地示出)。活检工具700还配置成连接到用于在活检构件730处施加抽吸的真空源“V”(图1)，如下文将详述的那样。
远侧活检构件730包括外部构件740和内部构件750，所述内部构件布置在外部构件740内并且可旋转地联接到外部构件，由此使内部构件750能够相对于外部构件740旋转。外部构件740配置成在其中容纳传感器770并且包括限定口部748的头部分744。内部构件750限定大体圆柱形配置并且包括限定锐化刃边754的敞开远端752。
在使用中，一旦活检工具700的活检构件730根据需要被定位，口部748就朝向靶组织定向并且启动真空源“V”(图1)以邻近口部748施加抽吸从而将组织样本通过口部748抽吸到内部构件750中。当组织样本通过口部748被抽吸时，组织样本经由锐化刃边754从周围组织切除。可以通过在施加抽吸时选择性地相对于外部构件740旋转内部构件750来帮助从周围组织切除组织样本。最后，活检工具700可以从患者的气道收回并且从活检工具700取回(一个或多个)组织样本以便测试。
现在参考图5A，根据本公开提供的用于从靶组织获得组织样本的活检工具的另一实施例大体上如图所示由附图标记800表示。类似地如上文关于先前实施例详述的那样，活检工具800配置用于与跟踪系统70(图1)结合使用以便于将活检工具800导航到靶组织和/或当相对于靶组织操纵活检工具以获得组织样本时跟踪活检工具800。
活检工具800大体上包括将近侧手柄部分(未明确地示出，其类似于活检工具100的手柄部分120(图1))和远侧活检构件830互连的长形挠性本体(未明确地示出，其类似于活检工具100的本体110(图1))。手柄部分(未示出)能够手动地操作以操纵活检构件830。挠性本体(未示出)配置成能够将活检工具800插入患者气道中，例如通过气管镜50和EWC 96到达靶组织(参见图1)。活检工具800还配置成连接到用于在活检构件830处施加抽吸的真空源“V”(图1)，正如下文将详述的那样。
远侧活检构件830包括外部构件840、固定地布置在外部构件840内的内部构件850、以及围绕外部构件840布置的套筒860。外部构件840限定大体中空配置并且包括本体部分842和头部分844。本体部分842配置成容纳传感器870，类似于如上文关于先前实施例详述。
外部构件840的头部分844包括钝的远侧帽846和通过外部构件840的侧壁朝向其远端限定的口部848。口部848提供通向外部构件840的中空内部和如上所述固定地布置在外部构件840内的内部构件850的通路。
内部构件850固定地布置在外部构件840内，并且类似于外部构件840，包括通过其侧壁朝向其远端限定的口部858。口部858限定配置成便于组织切削的锐化刃边854并且邻近外部构件840的口部848定位以使得锐化刃边854邻近口部848暴露。此外，内部构件850联接到真空源“V”(图1)以便在口部858处施加抽吸。
附加地参考图1，在使用中，一旦已完成规划阶段和导航阶段，并且LG 92已从EWC96去除，活检工具800就可以通过气管镜50和EWC 96插入到靶组织。如上所述，活检构件830的传感器870与跟踪系统70相结合就能够跟踪传感器870，由此允许将活检构件830导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检构件830以保证活检构件830相对于靶组织的正确定位并且允许避开邻近靶组织的某些组织结构。在各种实施例的描述之后，下文将更详细地描述使用合适的传感器和跟踪系统70进行跟踪和导航的细节。
一旦活检工具800的活检构件830根据需要被定位，口部848就朝向靶组织定向并且启动真空源“V”(图1)以邻近口部848施加抽吸从而将组织样本通过口部848抽吸到内部构件850的口部858中。当组织样本通过口部848抽吸到口部858中时，组织样本经由锐化刃边854从周围组织切除。可以通过在施加抽吸时选择性地相对于组织朝近侧平移活检构件830来帮助从周围组织切除组织样本。一旦接收了(一个或多个)组织样本并使之从周围组织完全分离，活检工具800即可从患者的气道收回并且从活检工具800取回组织样本以便测试。
参考图5B，根据本公开提供的用于从靶组织获得组织样本的活检工具的另一实施例大体上如图所示由附图标记900表示。活检工具900类似于活检工具800(图5A)，并且因此为了简洁起见将在下文仅仅详细地描述两者间的区别。
活检工具900大体上包括将近侧手柄部分(未明确地示出)和远侧活检构件930互连的长形挠性本体(未明确地示出)。活检工具900还配置成连接到用于在活检构件930处施加抽吸的真空源“V”(图1)，正如下文将详述的那样。
远侧活检构件930包括外部构件940和内部构件950，所述内部构件布置在外部构件940内并且可旋转地联接到外部构件。外部构件940配置成容纳传感器970并且限定通过其侧壁朝向其远端的口部948。类似于外部构件940，内部构件950包括通过其侧壁朝向其远端限定的口部958。口部958限定配置成便于组织切削的锐化刃边954并且邻近外部构件940的口部948定位。内部构件950能够相对于外部构件940旋转，由此例如在对准位置、部分重叠位置和完全堵塞位置之间改变口部948、958的相对定位。内部构件950联接到真空源“V”(图1)以便在口部958处施加抽吸。
附加地参考图1，在使用中，一旦活检工具900的活检构件930根据需要被定位，就旋转内部构件950以使得口部948、958彼此对准，并且启动真空源“V”(图1)以邻近口部958施加抽吸从而将组织样本通过口部948、958抽吸到内部构件950中。一旦组织样本通过口部948、958抽吸到内部构件950中，内部构件950就相对于外部构件940旋转以使得口部948、958朝向堵塞位置移动。当口部948、958朝向堵塞位置移动时，布置在其间的组织经由锐化刃边854被切削，由此从周围组织切除组织样本。一旦接收了(一个或多个)组织样本并使之从周围组织完全分离，活检工具900就可以从患者的气道收回并且从活检工具900取回组织样本以便测试。
现在转至图6-8，结合图1，描述配置用作本文中详述的任何活检工具的传感器和/或LG 92的传感器94的各种不同传感器248、348、448(分别参见图6-8)。参考图6，示出了传感器248。传感器248包括多个场分量传感器元件251a、251b、252a、252b、253。每个传感器元件251a、251b、252a、252b、253形成为线圈并且布置用于感测由发射垫76(图9)生成的电磁场的不同分量。更具体地，第一对和第二对传感器元件251a、251b和252a、252b布置在传感器外壳246内以使得每对的相应元件251a、251b和252a、252b离共同参考点254等距离，而传感器元件253以参考点254为中心。尽管在图6中示出为共线地布置，但是也可以设想传感器元件251a、251b、252a、252b、253的其他配置。此外，不同于提供五个传感器元件251a、251b、252a、252b、253(其中传感器元件253以参考点254为中心)，例如也可以提供六个传感器，其中传感器元件253被设置为离参考点254等距离布置的一对元件。传感器248的上述配置能够使发射垫76和多个参考传感器74(图1)与跟踪模块72和计算机80(图1)一起导出传感器248的在六个自由度上的位置，正如下文详述，并且如先前通过引用合并于本文中的美国专利US6188355以及公告的PCT申请WO00/10456和WO01/67035中进一步详述。
参考图7，传感器348示出为包括布置在传感器外壳346内的两个传感器部件351、353，每个部件351、353分别包括三个传感器元件352a、352b、352c和354a、354b、354c。每个传感器元件352a、352b、352c和354a、354b、354c配置为例如包括多匝导线的扁平矩形线圈，其弯曲以限定弓形。因而，元件352a、352b、352c和354a、354b、354c组合以限定第一和第二大体圆柱形部件351、353。部件351、353以参考轴线356为中心并且定位成使得元件352a、352b、352c和354a、354b、354c中的每一个离参考轴线356等距离并且使得部件351的元件352a、352b、352c中的每一个相比于部件353的对应元件354a、354b、354c分别偏移180度定向。因此，与传感器248(图6)类似地，传感器348能够使发射垫76和多个参考传感器74(图1)与跟踪模块72和计算机80(图1)一起导出传感器348的在六个自由度上的位置。
参考图8，传感器448包括三个线圈451、452、453。线圈451和452、453相对于外壳446成角度，同时线圈453沿周向布置在外壳446内。线圈451、452、453定向成位于彼此相互垂直的平面中并且共用共同的中心参考点454。通过共用共同的中心参考点454，每个线圈451、452、453的每个部分离中心参考点454等距离。此外，例如线圈共用共同的中心参考点454而不是相对于彼此纵向移位的这种配置允许传感器448的纵向尺寸最小化。然而，这样的配置仍然能够使发射垫76和多个参考传感器74(图1)与跟踪模块72和计算机80(图1)一起导出传感器448的在六个自由度上的位置。
参考图9，结合图1，示出了跟踪系统70(图1)的发射垫76的内部配置的实施例，但是也可以设想其他合适的配置。发射垫76是电磁辐射的发射器并且包括配置成连接到驱动电路(未示出)的三个大致平面的矩形环状天线77a、77b、77c的堆叠。
天线77a在第一水平方向上偏斜(当发射垫76为水平时)，以使得在天线77a的一侧上的环比在相对侧上的环更加靠拢。因此，天线77a产生的磁场在环靠拢的侧比在相对侧更强。通过测量在传感器组件(例如，活检工具100的传感器组件145(图3)或LG 92的传感器94(图1))中由天线77a感生的电流的强度，就可以确定传感器组件在天线77a上方沿第一方向位于何处。
天线77b类似于天线77a，区别在于天线77b在垂直于第一方向的第二水平方向上偏斜。通过测量在传感器组件中由天线77b感生的电流的强度，就可以确定传感器组件在天线77b上方沿第二方向位于何处。
天线77c限定均匀(即，非偏斜)的配置。因此，天线77c产生均匀场，当发射垫76为水平时，所述均匀场在竖直方向上的强度自然地减小。通过测量在传感器组件中感生的场的强度，就可以确定传感器组件位于天线77c上方多远的位置。
为了将一个磁场与另一个磁场区分开，使用独立频率生成天线77a、77b、77c的场。例如，天线77a可以被供应以2.5kHz振荡的交流电流，天线77b可以被供应以3.0kHz振荡的交流电流，并且天线77c可以被供应以3.5kHz振荡的交流电流，但是也可以设想其他的配置。由于使用独立频率，因此传感器组件中的每一个传感器部件(例如，参见图6-8)将具有在其线圈中感生的不同的交流电流信号。
附加地参考图1，在使用中，与跟踪系统70关联的驱动电路(未示出)的信号发生器和放大器用于以其相应频率驱动发射垫76的天线77a、77b、77c中的每一个。由发射垫76生成的电磁波由传感器组件的各种传感器元件、例如配置用于本文中提供的任何活检工具的传感器248、348、448(分别参见图6-8)或LG 92的传感器94的传感器元件接收，并且转换成经由参考传感器74感测的电信号。跟踪系统70还包括接收电路(未示出)，其具有用于接收来自参考传感器74的电信号并且处理这些信号以确定和记录传感器组件的位置数据的合适的放大器和A/D转换器。计算机80可以配置成接收来自跟踪系统70的位置数据并且例如在计算机80、监视设备60或其他合适的显示器上以三维模型显示并且相对于在规划阶段期间生成的选定路径显示传感器组件的当前位置。因此，能够容易地实现将活检工具和/或LG92导航到靶组织和/或相对于靶组织操纵活检工具，正如上文详述。
尽管已在图中示出了本公开的若干实施例，但是本公开不应受限于此，原因是本公开应当在范围上与本领域所允许的一样宽并且应当类似地阅读说明书。因此，以上描述不应当被理解为限制性的，而仅仅是特定实施例的举例说明。本领域技术人员能够在所附权利要求的范围和精神内得到其他的变型方案。

Claims (4)

1.一种活检工具，其包括：
限定远端的长形挠性本体；
布置在所述长形挠性本体的远端处的远侧活检构件，所述远侧活检构件包含传感器组件，所述传感器组件包括配置成能够检测所述传感器组件在患者的气道内的位置的至少一个位置传感器，所述远侧活检构件包括：
包括头部分的外部构件，所述头部分限定远侧端帽并且具有朝向所述远侧端帽延伸穿过所述头部分的侧壁的第一口部；以及
布置在所述外部构件内的内部构件，所述内部构件限定延伸穿过所述内部构件的侧壁并且邻近所述第一口部定位的第二口部，所述内部构件包括围绕所述第二口部布置的锐化刃边。
2.根据权利要求1所述的活检工具，其中，所述内部构件相对于所述外部构件固定。
3.根据权利要求1所述的活检工具，其中，所述内部构件能够相对于所述外部构件旋转，以便至少在对准位置、部分重叠位置和堵塞位置之间移动所述第一口部和第二口部。
4.根据权利要求1所述的活检工具，其中，所述远侧活检构件配置成连接到用于邻近所述内部构件的第二口部施加抽吸的真空源。
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