CN109562243A - 用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统，所述互锁系统包括操纵杆，被配置为基于操纵杆的线性激活生成第一电压输出信号，并且基于操纵杆的旋转激活生成第二电压输出信号。操纵杆盖，设置在操纵杆上方，所述操纵杆盖包括上部和下部，所述上部在所述上部的内表面上具有电极镀层，所述下部具有内表面。电容式触摸检测电路，耦合到所述操纵杆盖的上部的电极镀层，所述电容式触摸检测电路安装在所述操纵杆盖的下部的内表面上，并且被配置为检测所述操纵杆盖的上部的电极镀层中的电容的靠近变化，并且生成触摸输出信号，以指示是否已检测到电容的变化。信号使能电路，耦合到操纵杆和电容式触摸检测电路，所述信号使能电路被配置为基于是否已检测到电容的变化，来生成线性使能电压输出信号和旋转使能电压输出信号。

Description

用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2016年6月27日递交的序列No.15/193,370、名称为“用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法(INTERLOCKING SYSTEM AND METHOD FORJOYSTICKS IN A CATHETER PROCEDURE SYSTEM)”的美国专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明一般涉及用于执行治疗过程的导管系统领域，尤其涉及一种用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法。
背景技术
导管可用于许多医疗手术，包括插入导丝、递送支架以及递送球囊并且使得球囊充气。通常进行导管插入术，以诊断和治疗心脏和血管系统的疾病。通常通过将导丝插入患者体内的血管来开始导管插入术。然后，将导丝推进到所需位置，最常见的是在一个心脏血管或血管系统的其他地方。此时，导管在导丝上滑动进入血管和/或心脏。在一些手术中，导管是球囊导管或支架输送系统，当在病变部位展开时，允许增加的血流通过受病变影响的冠状动脉部分。
为了手动插入导丝，医生在导丝的近端上施加扭矩和轴向推力，以实现尖端方向和远端处的轴向推进。已经开发了机器人导管手术系统，其可以用于帮助医生执行导管插入术，例如经皮冠状动脉介入治疗(PCI)。医生使用机器人系统精确地操纵冠状导丝、球囊导管或支架输送系统，以便例如加宽阻塞的动脉。为了执行PCI，导丝的远端尖端必须通过冠状解剖结构而导航经过靶样病变。在使用荧光检查观察冠状动脉解剖结构的同时，医生操纵导丝的近端，以便将远端尖端引导到朝向病变的适当血管中并避免推进到侧枝。
机器人导管手术系统包括各种用户输入装置和驱动机构，以驱动在导管插入术中使用的各种细长医疗装置(例如，导丝、导向导管、工作导管)，以提供细长医疗装置的线性和旋转运动。用户输入装置可以包括模拟操纵杆，其由导管手术系统的操作者使用，以例如推进、缩回和旋转经皮装置，例如导丝、导向导管或工作导管。操纵杆可能经历容错或故障(例如，操纵杆可能卡在“开启”状态)，这可能导致经皮装置以意外方式移动，或者当用户不触摸操纵杆时，可能导致经皮装置的意外致动。
期望提供一种用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统和方法，其提供单个故障安全操纵杆接口，并且提供更快的停用时间，以停止操纵的经皮装置的运动。
发明内容
根据一个实施方式，一种用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统，所述互锁系统包括操纵杆，被配置为基于操纵杆的线性激活生成第一电压输出信号，并且基于操纵杆的旋转激活生成第二电压输出信号，操纵杆盖，设置在操纵杆上方，所述操纵杆盖包括上部和下部，所述上部在所述上部的内表面上具有电极镀层，所述下部具有内表面，电容式触摸检测电路，耦合到所述操纵杆盖的上部的电极镀层，所述电容式触摸检测电路安装在所述操纵杆盖的下部的内表面上，并且被配置为检测所述操纵杆盖的上部的电极镀层中的电容的靠近变化，并且生成触摸输出信号，以指示是否已检测到电容的变化，以及信号使能电路，耦合到操纵杆和电容式触摸检测电路，所述信号使能电路被配置为基于是否已检测到电容的变化，来生成线性使能电压输出信号和旋转使能电压输出信号。
根据另一个实施方式，一种导管手术系统包括床边系统，包括经皮装置和耦合到所述经皮装置的至少一个驱动机构以及耦合到床边系统的工作站，所述工作站包括操纵杆，被配置为基于操纵杆的线性激活生成第一电压输出信号，并且基于操纵杆的旋转激活生成第二电压输出信号，操纵杆盖，设置在操纵杆上方，所述操纵杆盖包括上部和下部，所述上部在所述上部的内表面上具有电极镀层，所述下部具有内表面，电容式触摸检测电路，耦合到所述操纵杆盖的上部的电极镀层，所述电容式触摸检测电路安装在所述操纵杆盖的下部的内表面上，并且被配置为检测所述操纵杆盖的上部的电极镀层中的电容的靠近变化，并且生成触摸输出信号，以指示是否已检测到电容的变化，以及信号使能电路，耦合到操纵杆和电容式触摸检测电路，所述信号使能电路被配置为基于是否已检测到电容的变化，来生成线性使能电压输出信号和旋转使能电压输出信号。
附图说明
结合附图，通过以下的详细描述将更全面地理解本申请，其中，相同的附图标记表示相同的元件，附图中：
图1是根据一个实施方式的示例性导管手术系统的透视图；
图2是根据一个实施方式的导管手术系统的示意性框图；
图3是根据一个实施方式的互锁系统的透视图；
图4是根据一个实施方式的具有互锁系统的多个操纵杆的透视图；
图5是根据一个实施方式的互锁系统的框图；
图6是根据一个实施方式的信号使能电路的框图；以及
图7是根据一个实施方式的互锁系统和操纵杆致动检测电路的框图。
具体实施方式
图1是根据一个实施方式的示例性导管手术系统的透视图。在图1中，导管手术系统100可用于执行基于导管的医疗手术(例如，经皮介入手术)。基于导管的医疗手术可以包括诊断导管插入手术，在该手术期间，一个或更多个导管用于帮助诊断患者的疾病。例如，在基于导管的诊断手术的一个实施方式中，通过导管将造影剂注射到一个或更多个冠状动脉上，并拍摄患者心脏的图像。基于导管的医疗手术还可以包括基于导管的治疗手术(例如，血管成形术、支架植入、外周血管疾病的治疗等)，在此期间，导管用于治疗疾病。然而，应该注意，本领域技术人员将认识到，将基于待执行的手术类型来选择某些特定的经皮介入装置或部件(例如，导丝的类型、导管的类型等)。导管手术系统100能够执行任何数量的基于导管的医疗手术，并进行微小调整，以适应将在手术中使用的特定经皮介入装置。特别地，虽然本文描述的导管手术系统100的实施方式主要与冠状动脉疾病的治疗有关，但导管手术系统100可用于经由基于导管的手术，来诊断和/或治疗任何类型的适于诊断和/或治疗的疾病或病症。
导管手术系统100包括实验室单元106和工作站116。导管手术系统100包括机器人导管系统，其示为床边系统110，位于邻近患者102的实验室单元106内。患者102支撑在工作台108上。通常，床边系统110可以配备有适当的经皮介入装置或其他部件(例如，导丝、导向导管、工作导管，例如球囊导管和支架输送系统、造影剂、药物、诊断导管等)，以允许用户经由机器人系统操作各种控制器(例如位于工作站116处的控制器)统执行基于导管的医疗手术。床边系统110可包括任何数量和/或组件的组合，以向床边系统110提供本文所述的功能。除了其他元件之外，床边系统110包括由机器人臂112支撑的盒114可用于自动地将导丝推进到位于患者102的动脉中的导向导管中。
床边系统110与工作站116通信，允许由工作站116的用户输入生成的信号被传输到床边系统110，以控制床边系统110的各种功能。床边系统110还可以提供反馈信号(例如，操作条件、警告信号、错误代码等)给工作站116。床边系统110可以经由通信链路140(如图2所示)连接到工作站116，通信链路140可以是无线连接、电缆连接或任何其他能够允许在工作站116和床边系统110之间进行通信的方式。
工作站116包括用户界面126，其配置为接收用户输入，以操作导管手术系统100的各种部件或系统。用户界面126包括控制器118，其允许用户控制床边系统110，以执行基于导管的医疗手术。例如，控制器118可以被配置为使得床边系统110使用床边系统110可能装备的各种经皮介入装置执行各种任务(例如，推进、缩回或旋转导丝，推进、缩回或旋转工作导管，推进、缩回或旋转导向导管，对位于导管上的球囊进行充气或放气，定位和/或展开支架，将造影剂注入导管，将药物注入导管，或执行任何其他可以作为基于导管的医疗手术的一部分执行的功能)，床边系统110可以配备有经皮介入装置。盒114包括各种驱动机构，以引起包括经皮装置的床边系统110的部件的运动(例如，轴向和旋转运动)。
在一个实施方式中，控制器118包括触摸屏124、一个或更多个操纵杆128和按钮130,132。操纵杆128可以被配置为推进、缩回或旋转各种部件和经皮装置，例如，导丝、导向导管或工作导管。按钮130,132可以包括例如紧急停止按钮和乘法器按钮。当按下紧急停止按钮时，触发继电器以切断床边系统110的电源。乘法器按钮用于响应于控制器118的操纵，而增加或减小相关组件移动的速度。在一个实施方式中，控制器118可包括在触摸屏124上显示的一个或更多个控制器或图标(未示出)，当其被激活时，导致导管手术系统100的部件的操作。控制器118还可以包括球囊或支架控制器，其配置为使球囊和/或支架膨胀或收缩。每个控制器可以包括一个或更多个按钮、操纵杆、触摸屏等，其可能需要控制控制器所专用于的特定组件。另外，触摸屏124可以显示与控制器118的各个部分或导管手术系统100的各种部件相关的一个或更多个图标(未示出)。
用户界面126可以包括第一监测器或显示器120和第二监测器或显示器122。第一监测器120和第二监测器122可以被配置为向位于工作站116的用户显示信息或患者特定数据。例如，第一监测器120和第二监测器122可以被配置为显示图像数据(例如，x射线图像、MRI图像、CT图像、超声图像等)，血液动力学数据(例如，血压、心率等)，患者记录信息(例如，病史、年龄、体重等)。另外，第一监测器120和第二监测器122可以被配置为显示手术特定信息(例如，手术持续时间、导管或导丝位置、递送的药物或造影剂的体积等)。监测器120和监测器122可以被配置为显示关于导向导管的位置的信息。此外，监测器120和监测器122可以被配置为显示信息，以提供与下面讨论的控制器134(如图2所示)相关联的功能。在另一个实施方式中，用户界面126包括足够大小的单个屏幕，以显示本文讨论的一个或更多个显示组件和/或触摸屏组件。
导管手术系统100还包括位于实验室单元106内的成像系统104。成像系统104可以是任何医学成像系统，其可以与基于导管的医疗手术结合使用(例如，非数字x射线、数字x射线、CT、MRI、超声波等)。在示例性实施方式中，成像系统104是与工作站116通信的数字x射线成像装置。在一个实施方式中，成像系统104可包括允许成像系统104部分或完全围绕患者102旋转的C臂(未示出)，以获得相对于患者102的不同角度位置的图像(例如，矢状视图、尾部视图、前-后视图等)。
成像系统104可以被配置为在特定手术期间拍摄患者102的适当区域的x射线图像。例如，成像系统104可以被配置为拍摄心脏的一个或更多个x射线图像，以诊断心脏状况。成像系统104还可以被配置为在基于导管的医疗手术期间拍摄一个或更多个x射线图像(例如，实时图像)，以帮助工作站116的用户在手术期间正确地定位导丝、导向导管、支架等。一个或更多个图像可以显示在第一监测器120和/或第二监测器122上。具体地，图像可以显示在第一监测器120和/或第二监测器122上，以允许用户例如准确地将导向导管移动到适当的位置。
另外，工作站116的用户能够控制成像系统104相对于患者的角位置，以在第一监测器120和/或第二监测器122上获得并显示患者心脏的各种视图。在手术的不同部分处的显示不同视图可以帮助工作站116的用户将经皮介入装置适当地移动和定位在患者心脏的3D几何形状内。在一个实施方式中，成像系统104可以是2D成像系统。在另一实施方式中，成像系统104可以是任何3D成像方式，诸如基于x射线的计算机断层扫描(CT)成像装置、磁共振成像装置、3D超声成像装置等。在该实施方式中，在手术期间显示的患者的心脏的图像可以是3D图像。另外，控制器118还可以被配置为允许定位在工作站116处的用户控制成像系统104的各种功能(例如，图像捕获、放大、准直、c臂定位等)。
参照图2，根据示例性实施方式示出了导管手术系统100的框图。导管手术系统100可包括控制系统，示出为控制器134。控制器134可以是工作站116的一部分。控制器134通常可以是电子控制单元，其适于为导管手术系统100提供本文所述的各种功能。例如，控制器134可以是嵌入式系统、专用电路、用本文描述的函数编程的通用系统等。控制器134与一个或更多个床边系统110、控制器118、监测器120和122、成像系统104和患者传感器136(例如，心电图(“ECG”)装置、脑电图(“EEG”)装置、血压监测器、温度监测器、心率监测器、呼吸监测器等)通信。在各种实施方式中，控制器134被配置为基于用户与控制器118的交互和/或基于控制器134可访问的信息生成控制信号，使得可以使用导管手术系统100来执行医疗手术。此外，控制器134可以与医院数据管理系统或医院网络142和一个或更多个附加输出设备138(例如，打印机、磁盘驱动器、CD/DVD刻录机等)通信。
导管手术系统100的各种部件之间的通信可以经由通信链路140完成。通信链路140可以是专用线路或无线连接。通信链路140还可以表示通过网络的通信。导管手术系统100可以连接或配置为包括未明确示出的任何其他系统和/或装置。例如，导管手术系统100可包括IVUS系统、图像处理引擎、数据存储和存档系统、自动球囊和/或支架充气系统、药物注射系统、药物跟踪和/或记录系统、用户日志、加密系统、限制进入或使用导管手术系统100的系统等。
如上所述，用户界面126的控制器118可包括一个或更多个操纵杆128，其用于推进、缩回和旋转各种部件和经皮装置，例如导丝、导向导管或工作导管。如果操纵杆128在启用导管手术系统时经历故障，则其中一个装置可能以非预期的方式移动(例如，当用户未触摸操纵杆时装置的移动)。可以为操纵杆128提供互锁系统，以适应潜在的操纵杆故障并防止装置的意外致动。图3是根据一个实施方式的用于操纵杆的互锁系统的透视图。互锁系统200是电容式触摸互锁系统，并且被配置为检测用户何时触摸(或接触)操纵杆，并且如果用户没有触摸操纵杆，则防止经皮装置的移动。互锁系统200是模拟系统，并且不需要软件来操作。
在图3中，操纵杆202被示为控制台218的一部分。控制台218可以是例如图1中所示的工作站116的用户界面126的一部分。在一个实施方式中，操纵杆202是模拟操纵杆，其被配置为生成与用户对应的线性和旋转激活成比例的电压输出信号(VJS-X，VJS-Z)。在一个实施方式中，操纵杆电压输出信号的范围在电源电压(VDD)和接地电压(VSS)之间。操纵杆202的零位置或零速度参考电压(V0)可以被确定为例如电源电压和接地电压之和的一半。
V0＝(VDD+VSS)/2 等式1
用于操纵杆202的电路可以位于控制台218的内部。互锁系统200包括设置在操纵杆202上方的操纵杆盖204。操纵杆盖204具有上部或主体206和下部或裙部208。操纵杆盖204的上部206设置在操纵杆202的上部或轴上，操纵杆盖204的下部208位于操纵杆202的基部216的近侧。在一个实施方式中，操纵杆202的基部216可以被耦合到接地的碳靴(carbonboot)包围。操纵杆盖204的上部206沿着上部206的内表面镀有电极。操纵杆盖204的下部208不镀有电极。上部206的电极镀层耦合到电容式触摸检测电路210，电容式触摸检测电路210位于操纵杆盖204的下部208的内表面上。通过将电容式触摸检测电路定位在操纵杆盖204的非电极镀层的下部208的内表面上，可以使寄生电容最小化，从而感测电子器件靠近电极并且距离地平面最大距离。上部206的电极镀层(electrode plating)可以使用导体来耦合到电容式触摸检测电路210，该导体使用导电环氧树脂安装到操纵杆盖204。例如，多导体线可以焊接到电容式触摸检测电路210，并且使用银导电环氧树脂耦合到操纵杆盖204的上部206上的电极镀层。如下面进一步讨论的，电容式触摸检测电路210被配置为检测来自用户相对于地面触摸操纵杆202和操纵杆盖204的电容的靠近变化。
电容式触摸检测电路210通过通信链路214(例如，电缆)耦合到信号使能电路212。通信链路214被配置为向电容式触摸感测电路210提供电力(例如电源电压(VDD)和接地电压(VSS))，并且将电压信号从电容式触摸感测电路210传送到信号使能电路212。通信链路214位于操纵杆盖204的下部208的近侧，并且靠近操纵杆202的基部216。信号使能电路212可以位于例如控制台218内。信号使能电路212也耦合到用于导管手术系统的控制器220(例如，图2中所示的控制器134)并且耦合到操纵杆202，以接收来自操纵杆202的电压输出信号(VJS-X，VJS-Z)。信号使能电路212被配置为基于电容式触摸是否被电容式触摸检测电路210检测到，而将适当的操纵杆电压信号路由到控制器220。参照图5-7在下面进一步讨论互锁系统200的操作细节。
在导管手术系统中使用多于一个操纵杆的实施方式中，可以为每个操纵杆提供互锁系统200。图4是根据一个实施方式的具有互锁系统的多个操纵杆的透视图。在图4中，控制台318包括第一操纵杆302，第一操纵杆302具有第一互锁系统，第一互锁系统包括电极镀层操纵杆盖308，第二操纵杆304具有第二互锁系统，第二互锁系统包括电极镀层操纵杆盖310，以及第三操纵杆306，第三操纵杆306具有第三互锁系统，第三互锁系统包括电极镀层操纵杆盖312。例如，第一操纵杆302可用于控制球囊导管装置的推进和后退速度。第二操纵杆304可用于例如控制导丝的推进和后退速度，以及顺时针和逆时针方向的角速度。第三操纵杆306可用于例如控制导向导管的推进和后退速度，以及顺时针和逆时针方向的速度。如上所述，第一操纵杆盖308、第二操纵杆盖310和第三操纵杆盖312具有电极镀层上部和未进行电极镀层的下部。
图5是根据实施方式的互锁系统的框图。操纵杆402(例如，图3中所示的操纵杆202)用于控制装置的线速度(推进和后退)和旋转角速度(顺时针和逆时针)。操纵杆402被配置为生成与用户的相应激活成比例的电压输出信号。特别地，第一操纵杆电压输出信号440(JS_Linear，VJS-X)与用户的相应线性激活成比例。第二操纵杆电压输出信号442(JS_Rotational，VJS-Z)与用户的相应旋转激活成比例。如上面参考图3所述，操纵杆盖404设置在操纵杆402上方并且包括电极镀层上部(例如，图3中所示的上部206)，其耦合到电容式触摸检测电路410。例如，操纵杆盖404的电极镀层上部404可以使用多导体线耦合到电容式触摸检测电路410，其使用例如导电环氧树脂附接到操纵杆盖404。
电容式触摸检测电路410被配置为检测来自用户触摸操纵杆402和操纵杆盖404相对于地面的电容的靠近变化。电容式触摸检测电路410耦合到信号使能电路412，并从信号使能电路412接收电源信号446，例如，电源电压(VDD)和接地电压(VSS)。当检测到触摸时，电容式触摸检测电路410生成触摸输出信号444(Touch_Out)，其例如等于其电源电压(VDD)。当未检测到触摸时，电容式触摸检测电路410生成等于例如接地电压(VSS)的触摸输出信号444(Touch_Out)。触摸输出信号444被提供给信号使能电路412。可以通过选择合适的感测电容器(Cs)来优化电容检测电路410的灵敏度。优选地，电容式触摸检测电路410的布局被设计为使触摸电极电路与电源和信号平面之间的距离最大化。这最大限度地减小了寄生电容，从而导致了更大的电容式触摸灵敏度。
操纵杆电压输出电压(JS_Linear 440和/或JS_Rotational 442)和触摸输出信号444(Touch_Out)都被提供给信号使能电路412。信号使能电路412被配置为基于电容式触摸检测电路410是否检测到电容式触摸(即，用户正在触摸操纵杆402和操纵杆盖404)，来将适当的操纵杆电压输出信号路由到控制器420。在一个实施方式中，如果检测到电容式触摸(例如，Touch_Out＝VDD)，然后，信号使能电路412将等于操纵杆电压输出信号(分别为线性和旋转)的使能电压信号(JS_Linear_Enable 448和JS_Rotational_Enable 450)发送到控制器420。控制器420可以使用使能电压信号448和450来基于操纵杆402的用户激活来控制装置。如果未检测到电容式触摸(例如，Touch_Out＝VSS)，则信号使能电路412发送等于预定的零速度参考电压(V0)的使能电压信号448和450，从而不启动装置。
图6是根据实施方式的信号使能电路512的框图。在图6中，触摸输出信号544(Touch_Out)被提供给低通滤波器560。低通滤波器560可以被配置为滤除高频信号，例如，与电容触摸输出信号544相关联的高频心跳输出。低通滤波器560生成滤波的触摸输出信号562(Touch_Out_LP)。经滤波的触摸输出信号562和操纵杆电压输出信号540和542(JS_Linear和JS_Rotational)被提供给模拟多路复用器566。此外，零速度参考电压(V0)568被输入到模拟多路复用器566。模拟多路复用器566被配置为基于电容式触摸检测电路410是否已检测到电容式触摸，来路由适当的电压输出信号(图5中所示)。在一个实施方式中，如果已经检测到电容式触摸(例如，Touch_Out_LP＝VDD)，则模拟多路复用器566生成等于操纵杆电压输出信号540和542的使能输出信号JS_Linear_Enable 548和/或JS_Rotational_Enable 550，即JS_Linear_Enable＝JS_Linear和JS_Rotational_Enable＝JS_Rotational。如果未检测到电容式触摸，例如，Touch_Out＝Vss)，则模拟多路复用器566生成等于零速度参考电压(V0)568的使能输出信号JS_Linear_Enable 548和/或JS_Rotational_Enable 550。来自模拟多路复用器566的输出548和550被提供给控制器420(如图5所示)。在替代实施方式中，如果操纵杆402(图5中示出)生成数字输出，则多路复用器566可以被配置为利用数字零速度参考信号。
在另一个实施方式中，还可以提供操纵杆致动检测电路，以确定操纵杆402(图5中所示)是否处于致动状态。图7是根据实施方式的互锁系统和操纵杆致动检测电路的框图。如上面关于图5所讨论的那样，信号使能电路612基于电容式触摸检测电路610是否已检测到电容式触摸，将适当的电压输出信号648、650路由到控制器620。在图7所示的实施方式中，信号使能电路612还可以从操纵杆致动检测电路670接收输入(JS_Actuated)672。操纵杆致动检测电路670被配置为检测操纵杆602的线性轴(例如，图3中所示的操纵杆202)或操纵杆602的旋转轴是否在操纵杆602的预定死区之外。因此，操纵杆致动检测电路670接收作为输入的电压输出信号JS_Linear 640和JS_Rotational 642，并监测电压输出信号640和642。在一个实施方式中，如果是线性电压输出信号640或旋转电压输出信号642任意一个从零速度参考电压(V0)偏离超过死区电压(Vdead_band)，然后，操纵杆致动检测电路670生成操纵杆致动输出信号672(JS_Actuated)，其被设置为值为真(例如，JS_Actuated＝1)。如果电压输出信号640和642没有偏离零速度参考电压(V0)超过死区电压，则操纵杆致动检测电路670生成操纵杆致动输出信号672(JS_Actuated)，其被设置为值为假(例如，JS_Actuated＝0)。操纵杆致动输出信号672可以由信号使能电路612使用，以识别操纵杆602在致动之前是否处于故障状态。信号使能电路612可以使用操纵杆致动的输出信号672以及触摸输出信号644，来生成可以用于激活成像系统(例如，图1中所示的成像系统104)的信号。例如，可以基于触摸输出信号644和操纵杆致动输出信号672生成信号以激活成像系统，以在装置(例如，导丝、导向导管、工作导管)被致动之前开始拍摄图像。
在一个实施方式中，操纵杆致动检测电路670可以包括三个子系统，以监测操纵杆电压输出信号640和642，并生成操纵杆致动输出信号672。对于每个子系统，将下参考电压(VLR)设置为：
VLR＝V0-Vdead-band 等式2
并且，上参考电压(VUR)被设置为：
VUR＝V0+Vdead-band 等式3
第一子系统监测线性操纵杆电压输出信号640，以确定线性操纵杆输出电压640是否偏离零速度参考电压(V0)超过死区电压。如果线性电压输出信号640(JS_Linear)小于上参考电压(VUR)，则将小于上参考信号(Linear_LT-UR)设置为值为真(例如，Linear_LT-UR＝1)，否则该小于上参考信号被设置为值为假(例如，Linear_LT-UR＝0)。如果线性电压输出信号640(JS_Linear)大于下参考电压(VLR)，则将大于下参考信号(Linear_GT-LR)设置为值为真(例如，Linear_GT-LR＝1)，否则大于下参考信号被设置为值为假(例如，Linear_GT-LR＝0)。如果小于上参考信号(Linear_LT-UR)或大于下参考信号(Linear_GT-LR)为假，则该线性子系统(Linear_Y)的结果输出信号被设置为值为真(例如，Linear_Y＝1)，否则将得到的输出信号设置为值为假(例如，Linear_Y＝0)。这些关系总结在表1中。
表1：JS_Linear到Linear_Y逻辑表。
第二子系统监测旋转操纵杆电压输出信号642，以确定旋转操纵杆输出电压642是否偏离零速度参考电压(V0)超过死区电压。如果旋转电压输出信号642(JS_Rotational)小于上参考电压(VUR)，则小于上参考电压(Rotational_LT-UR)被设置为值为真(例如，Rotational_LT-UR＝1)，否则小于上参考信号被设置为值为假(例如，Rotational_LT-UR＝0)。如果旋转电压输出信号642(JS_Rotational)大于下参考电压(VLR)，然后，将大于下参考信号(Rotational_GT-LR)设置为值为真(例如，Rotational_GT-LR＝1)，否则大于下参考电压被设置为值为假(例如，Rotational_GT-LR＝0)。该旋转子系统(Rotational_Y)的结果输出信号被设置为值为真(例如，Rotational_Y＝1)，如果小于上参考信号(Rotational_LT-UR)或大于下参考信号(Rotational_GT-LR)为假，否则结果输出信号被设置为值为假(例如，Rotational_Y＝0)。这些关系总结在表2中。
表2：JS_Rotational到Rotational_Y逻辑表。
在一个实施方式中，表1和表2中给出的逻辑可以使用模拟比较器和相应的数字逻辑元素或具有四个比较器或模拟输入和用于Linear_Y和Rotational_Y输出的两个相应的数字输出的混合信号数字信号处理器(DSP)来实现。
第三子系统基于线性子系统输出信号(Linear_Y)和旋转子系统输出信号(Rotational_Y)的值，来生成操纵杆致动输出信号672。如果线性子系统输出信号(Linear_Y)或旋转子系统输出信号(Rotational_Y)为真，则操纵杆致动输出信号672被设置成值为真(例如，JS_Actuated＝1)，否则操纵杆致动输出信号672被设置为值为假(例如，JS_Actuated＝0)。操纵杆致动输出信号672被提供给信号使能电路612。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域的任何技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质区别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。根据替选实施方式，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序和顺序。
在不脱离本发明的精神的情况下，可以对本发明进行许多其他改变和修改。根据所附权利要求，这些和其他变化的范围将变得显而易见。

Claims (22)

1.一种用于导管手术系统中的操纵杆的互锁系统，所述互锁系统包括：
操纵杆，被配置为基于所述操纵杆的线性激活生成第一电压输出信号，并且基于所述操纵杆的旋转激活生成第二电压输出信号；
操纵杆盖，设置在所述操纵杆上方，所述操纵杆盖包括上部和下部，所述上部在所述上部的内表面上具有电极镀层，所述下部具有内表面。
电容式触摸检测电路，耦合到所述操纵杆盖的上部的电极镀层，所述电容式触摸检测电路安装在所述操纵杆盖的下部的内表面上，并且被配置为检测所述操纵杆盖的上部的电极镀层中的电容的靠近变化，并且生成触摸输出信号，以指示是否已检测到电容的变化；以及
信号使能电路，耦合到所述操纵杆和所述电容式触摸检测电路，所述信号使能电路被配置为基于是否已检测到电容的变化，来生成线性使能电压输出信号和旋转使能电压输出信号。
2.根据权利要求1所述的互锁系统，其中，所述操纵杆是模拟操纵杆。
3.根据权利要求1所述的互锁系统，其中，所述电容式触摸检测电路使用通过导电环氧树脂安装到所述操纵杆盖的导体，而耦合到所述操纵杆盖的上部的电极镀层。
4.根据权利要求1所述的互锁系统，其中，所述信号使能电路使用通信链路耦合到所述电容式触摸检测电路，所述通信链路被配置为向所述电容式触摸检测电路提供电源电压。
5.根据权利要求4所述的互锁系统，其中，所述通信链路还被配置为向所述电容式触摸检测电路提供接地电压。
6.根据权利要求1所述的互锁系统，其中，所述信号使能电路接收零速度参考电压输入。
7.根据权利要求1所述的互锁系统，其中，当所述电容式触摸检测电路检测到电容的变化时，所述线性使能电压输出信号等于所述第一电压输出信号。
8.根据权利要求6所述的互锁系统，其中，当所述电容式触摸检测电路未检测到电容的变化时，所述线性使能电压输出信号等于所述零速度参考电压。
9.根据权利要求1所述的互锁系统，其中，当所述电容式触摸检测电路检测到电容的变化时，所述旋转使能电压输出信号等于所述第二电压输出信号。
10.根据权利要求6所述的互锁系统，其中，当所述电容式触摸检测电路未检测到电容的变化时，所述旋转使能电压输出信号等于所述零速度参考电压。
11.根据权利要求1所述的互锁系统，还包括操纵杆致动检测电路，其耦合到所述操纵杆和所述信号使能电路，所述操纵杆致动使能电路配置为检测所述操纵杆是否处于致动状态并生成操纵杆致动输出信号。
12.根据权利要求11所述的互锁系统，其中，所述信号使能电路基于所述触摸输出信号和所述操纵杆致动输出信号，生成用于成像系统的控制信号。
13.根据权利要求12所述的互锁系统，其中，所述操纵杆用于控制所述导管手术系统中的经皮装置，并且所述控制信号使得在致动所述经皮装置之前所述成像系统开始获取图像。
14.一种导管手术系统，包括：
床边系统，包括经皮装置和耦合到所述经皮装置的至少一个驱动机构；以及
耦合到所述床边系统的工作站，所述工作站包括：
操纵杆，被配置为基于所述操纵杆的线性激活生成第一电压输出信号，并且基于所述操纵杆的旋转激活生成第二电压输出信号；
操纵杆盖，设置在所述操纵杆上方，所述操纵杆盖包括上部和下部，所述上部在所述上部的内表面上具有电极镀层，所述下部具有内表面；
电容式触摸检测电路，耦合到所述操纵杆盖的上部的电极镀层，所述电容式触摸检测电路安装在所述操纵杆盖的下部的内表面上，并且被配置为检测所述操纵杆盖的上部的电极镀层中的电容的靠近变化，并且生成触摸输出信号，以指示是否已检测到电容的变化；以及
信号使能电路，耦合到所述操纵杆和所述电容式触摸检测电路，所述信号使能电路被配置为基于是否已检测到电容的变化，来生成线性使能电压输出信号和旋转使能电压输出信号。
15.根据权利要求14所述的导管手术系统，其中，所述信号使能电路接收零速度参考电压输入。
16.根据权利要求14所述的导管手术系统，其中，当所述电容式触摸检测电路检测到电容的变化时，所述线性使能电压输出信号等于所述第一电压输出信号。
17.根据权利要求15所述的导管手术系统，其中，当所述电容式触摸检测电路未检测到电容的变化时，所述线性使能电压输出信号等于所述零速度参考电压。
18.根据权利要求14所述的导管手术系统，其中，当所述电容式触摸检测电路检测到电容的变化时，所述旋转使能电压输出信号等于所述第二电压输出信号。
19.根据权利要求15所述的导管手术系统，其中，当所述电容式触摸检测电路未检测到电容的变化时，所述旋转使能电压输出信号等于所述零速度参考电压。
20.根据权利要求14所述的导管手术系统，其中，所述工作站还包括操纵杆致动检测电路，其耦合到所述操纵杆和所述信号使能电路，所述操纵杆致动使能电路配置为检测所述操纵杆是否处于致动状态并生成操纵杆致动输出信号。
21.根据权利要求20所述的导管手术系统，其中，所述信号使能电路基于所述触摸输出信号和所述操纵杆致动输出信号，生成用于成像系统的控制信号。
22.根据权利要求21所述的导管手术系统，其中，所述操纵杆用于控制所述经皮装置，并且所述控制信号使得在致动所述经皮装置之前所述成像系统开始获取图像。
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