CN109998666A - 触觉反馈装置、系统以及用于操作医疗工具的方法 - Google Patents

触觉反馈装置、系统以及用于操作医疗工具的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置接收反映医疗工具施加在解剖表面上的压力的信号。紧固件将反馈装置固定到例如操作者的手腕。触觉施加部件基于所接收的信号向操作者施加触觉刺激，使得当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力处于医疗工具操作的限定范围内时，施加部件施加预定水平的触觉刺激，该预定水平指示医疗工具的压力在限定范围内施加。否则，施加部件不施加等于或超过预定水平的触觉刺激水平，或者施加部件向操作者施加超过预定水平的触觉刺激水平。

Description

触觉反馈装置、系统以及用于操作医疗工具的方法
相关申请的交叉引用
本申请是2017年12月28日提交的临时申请62/611,228的非临时申请，该申请如同完整阐述般以引用方式并入本文。
发明内容
提供一种触觉反馈装置，用于与包括压力传感器的医疗工具一起使用，其中该医疗工具需要预定程度的与患者的解剖表面的接触才能正常操作。在这种情况下，医疗工具的传感器产生传感器信号，该传感器信号反映由医疗工具对使用该工具的解剖表面施加的压力量。
在一个实施例中，触觉反馈装置包括紧固件，该紧固件被配置成将触觉反馈装置固定到医疗工具操作者的期望位置。触觉反馈装置包括信号输入件，该信号输入件被配置成接收反映工具的传感器信号的信号。在触觉反馈装置由紧固件固定到医疗工具操作者的期望位置的条件下，触觉施加部件被配置成向操作者施加多种水平的触觉刺激。
触觉反馈装置被配置成基于由信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力处于针对医疗工具的操作选择的限定压力范围内时，施加部件向操作者施加预定水平的触觉刺激，该预定水平指示医疗工具的压力在限定范围内施加。触觉反馈装置还被配置成控制施加的触觉刺激水平，使得当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力小于限定范围时，施加部件不向操作者施加等于或超过预定水平的触觉刺激水平。触觉反馈装置还被配置成基于由信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力超过限定范围时，施加部件向操作者施加超过预定水平的触觉刺激水平。
触觉反馈装置优选地包括紧固件，该紧固件被配置成将触觉反馈装置固定到操作者的手腕。在一个实施例中，触觉施加部件被配置成施加振动作为触觉刺激，并且包括与信号输入件相关联的振动部件，该振动部件被配置成以不同水平的频率振动触觉反馈装置，由此预定水平的触觉刺激为由振动部件提供的预定水平的振动频率。振动部件可设置在具有相关联的腕带的外壳中，以将外壳固定到操作者的手腕。
在另一实施例中，触觉施加部件被配置成施加压力作为触觉刺激，并且包括连接到驱动机构的压力施加器，该驱动机构被配置成基于由信号输入件接收的信号选择性地驱动压力施加器，使得当触觉反馈装置固定到操作者的期望位置时，压力施加器能够向操作者的手腕施加不同水平的压力，由此预定水平的触觉刺激为由压力施加器施加的预定水平的压力。此种压力施加部件可设置在具有相关联的腕带的外壳中，以将外壳固定到操作者的手腕。驱动机构可例如被配置成直流(DC)步进马达。另一个实施例是在腕带或其它构造中使用电活性聚合物来施加电驱动的压力。
限定范围可以是医疗工具的整个操作范围或操作范围的一部分。当限定范围为操作范围的一部分时，触觉反馈装置可被配置成基于由信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得施加部件响应于“开始”控制信号向操作者施加预定水平的触觉刺激，该“开始”控制信号指示医疗工具的压力在限定范围内施加，施加部件响应于“低警告”控制信号向操作者施加小于预定水平的触觉刺激水平，该“低警告”控制信号指示由力传感器产生的信号小于限定范围的下限，但在操作范围内，并且施加部件响应于“高警告”控制信号向操作者施加超过预定水平的触觉刺激水平，该“高警告”控制信号指示由力传感器产生的信号超过限定范围的上限，但在操作范围内。在此种情况下，触觉反馈装置可以被配置成基于由信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力小于限定范围时，施加部件不向操作者施加等于或超过响应于“低警告”控制信号而施加的水平的触觉刺激水平，并且当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力超过限定范围时，施加部件向操作者施加超过响应于“低警告”控制信号而施加的水平的触觉刺激水平。
在限定范围为医疗工具的操作范围的至少一部分的情况下，触觉反馈装置可被配置成基于由信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得施加部件响应于“接触”控制信号向操作者施加小于预定水平的触觉刺激水平，该“接触”控制信号指示由力传感器产生的非零信号小于操作范围，并且/或者施加部件响应于“停止”控制信号向操作者施加超过预定水平的触觉刺激水平，该“停止”控制信号指示由力传感器产生的足以导致组织损伤的信号超出操作范围。
触觉反馈装置具体地可与医疗工具一起使用，该医疗工具被配置成在导管远侧端部的消融工具。在此种情况下，可以基于在搏动心脏的消融规程期间由消融工具施加到心脏表面的期望压力范围来限定触觉施加部件被配置成施加预定水平的触觉刺激的压力范围。
因此，可提供一种医疗系统，该医疗系统包括触觉反馈装置、包括导管探针和消融工具的导管、以及控制台，该控制台被配置成接收来自导管探针的压力传感器的传感器信号，并且产生反映传感器信号的信号并将它传送到触觉反馈装置。在此种医疗系统中，触觉反馈装置的信号输入件可包括无线接收器，并且控制台可包括传送反映传感器信号的信号的发射器。在一个实施例中，控制台包括处理器，该处理器被配置成处理传感器信号，使得反映传感器信号的信号用作控制信号来控制由触觉施加部件施加的触觉刺激水平。
使用触觉反馈装置的一种示例方法包括首先将触觉反馈装置固定到医疗工具的操作者的期望位置，诸如手腕上。反映传感器信号的信号由触觉反馈装置的信号输入件接收。触觉刺激水平由触觉施加部件基于信号输入件接收的信号施加到操作者。当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力在限定范围内时，施加部件向操作者施加预定水平的触觉刺激。当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力小于限定范围时，施加部件不向操作者施加等于或超过预定水平的触觉刺激水平。当所接收的信号反映由医疗工具对患者的解剖表面施加的压力超过限定范围时，施加部件向操作者施加超过预定水平的触觉刺激水平。
也可使用基于对应于触觉反馈装置的各种构造的其它方法。
在与触觉反馈一起使用的医疗工具为在导管远侧端部处的消融工具的情况下，可以基于在搏动心脏的消融规程期间由消融工具施加到心脏表面的期望压力范围来限定触觉施加部件施加预定水平的触觉刺激的限定压力范围，诸如7-20克或其一部分的工具的操作范围。
在与触觉反馈装置一起使用的医疗工具为在导管远侧端部处的电位标测工具的情况下，可以基于在搏动心脏的标测规程期间由标测工具施加到心脏表面的期望压力范围来限定触觉施加部件施加预定水平的触觉刺激的限定压力范围，诸如3-7克或其一部分的工具的操作范围。
控制台可接收来自导管探针的压力传感器的传感器信号，并且产生反映传感器信号的信号并将它传送到触觉反馈装置。触觉反馈装置的信号输入件可包括无线接收器，使得控制台可无线地传送反映传感器信号的信号。处理器可用于产生反映传感器信号的信号，使得反映传感器信号的信号用作控制信号来控制由触觉施加部件施加的触觉刺激水平。
由下文的描述和附图，本发明的其它目的和优点对于本领域的技术人员而言将显而易见。
附图说明
本发明的实施方案以举例的方式而非限制的方式在附图的图中示出。
图1是根据本发明的教导内容的用于进行医疗诊断和其它规程的医疗系统的示例示意图解。
图2是根据本发明的教导内容制成的被配置成用于图1的医疗系统的探针的远侧端部的放大视图。
图3A-3C是导管探针的远侧端部在消融规程期间与目标心脏组织以不同压力接触的一系列示意图。
图4A是用于在图1的医疗系统中提供触觉反馈的示例触觉反馈装置的透视图。
图4B是图4A的示例触觉反馈装置的侧视图。
图5是图4A的示例触觉反馈装置的振动型实施方案的示意图。
图6是图4A的示例触觉反馈装置的压力型实施方案的示意图。
具体实施方式
以引用方式并入本专利申请中的文献可包括以与本说明书中明确或暗示的定义相冲突的方式定义的术语。在有任何冲突时，本说明书中的定义应被认为是控制的。
在手术室的医疗规程期间，医生监测多个指示和数据。提供给医生的大部分输入是视觉的，有时是听觉的。除了使用机械手套之外，很少有触觉指示，即通过触感的指示，诸如通过振动或力。
所公开的医疗系统能够以触觉反馈模态对手术室医生进行即时且清晰的反馈。例如，在心脏规程中，医生施加到心脏组织上的力水平是一个重要因素。如果力过低，则标测和/或消融不准确或无意义。如果力过高，则可导致心脏组织损伤。从系统传送给医生的清晰的触觉反馈可以提供医疗工具施加到解剖表面的压力的可靠反馈。触觉反馈可以是，例如，基于不同频率水平的振动或根据预定阈值施加的不同压力水平。此类触觉反馈提供増加的患者安全性和医生信任度。
图1是示例性医疗系统20的图示，该医疗系统用于在医疗规程期间产生和显示信息52并且控制患者28体内各种探针的部署。该示例性系统包括诸如心内导管的探针22、控制台24和相关联的探针控制单元25。探针22可用于诊断或治疗处理，诸如例如，标测患者28的心脏26中的电位或执行消融规程。另选地，加以必要的变更，探针22可用于心脏、肺中或其它身体器官和耳鼻喉(ENT)规程中的其它治疗和/或诊断目的。
医生或其它操作者30可例如使用探针控制单元25将探针22插入患者28的血管系统中，使得探针22的远侧端部32进入患者心脏26的腔室。控制台24可使用磁性位置感测来确定远侧端部32在心脏26或其它解剖位置内的位置坐标。为了确定位置坐标，控制台24中的驱动电路34可驱动场发生器36以在患者28的体内产生磁场。场发生器36可包括在患者28体外的已知位置处可放置在患者28的躯干下方的线圈。这些线圈可在容纳心脏26的预定工作空间中产生磁场。
探针22的远侧端部32内的位置传感器38可响应于这些磁场而产生电信号。信号处理器40可处理这些信号，以便确定探针22的远侧端部32的位置坐标，包括位置坐标和取向坐标二者。上文所述的已知位置感测方法在Biosense Webster Inc.(Diamond Bar,Calif.)生产的CARTOTM导向系统中实现，并且在本文引述的专利和专利申请中详细描述。
在该实施例中，位置传感器38被配置成将指示远侧端部32的位置坐标的信号传输到控制台24。位置传感器38可例如包括某种类型的磁传感器或其它类型的位置转换器，诸如基于阻抗的位置传感器或超声位置传感器。
探针22还可包括容纳在远侧端部32内的力传感器54。力传感器54可测量探针的远侧端部32施加到患者28的解剖表面(诸如心脏26的心内膜组织)的力，并且产生发送到控制台24的信号，该信号对应于与导管的远侧端部32相关联的医疗工具施加的压力。力传感器54所感测的力大小可由控制台24以例如压力克数单位显示在相关联的显示器50上。
在该实施例中，处理器40被配置成接收和处理力传感器54所产生的信号，以产生对应于力的一个或多个预定范围的触觉水平控制信号。控制信号由控制台24传送到触觉反馈装置，诸如图4A和4B中所示的装置401。
优选地，控制台24包括发射器56，该发射器被配置成将控制信号无线地传送到触觉反馈装置401。然而，可使用有线连接来传送控制信号。另外，控制信号可另选地由设置在触觉反馈装置401中的处理器产生。在该情况下，控制台24可将力传感器的信号通过发射器56传送到触觉反馈装置401以产生触觉反馈装置自身内的控制信号。
至少一个触觉水平控制信号是基于力的范围产生的，该力的范围在施加到解剖表面的压力的范围内，用于使相关联的医疗工具正常运行来控制触觉反馈装置以施加预定水平的触觉刺激，该预定水平指示由医疗工具施加可接受的压力水平用于其正常操作。
例如，如果特定医疗工具48可正常操作用于在施加3-7克范围内的力时产生心脏电位图，则当力传感器54所产生的信号指示3-7克范围内的力时，处理器40可产生“开始”控制信号。在该情况下，医疗工具的操作者30，即穿戴触觉反馈装置401的人，将接收预定水平的触觉刺激并且知道继续操作地使用医疗工具48是安全的。
代替针对示例性标测工具48的整个操作范围所生成的“开始”控制信号，用于触发“开始”控制信号的力的范围可以是该范围的一部分。例如，在用于正常标测的医疗工具对解剖表面的压力范围为3-7克的情况下，“开始”信号可以在3.5-6.5克的力范围内产生。如果由工具施加的在“开始”范围内的压力量接近最小可接受力(在该实施例中为3克)或最大可接受力(在该实施例中为7克)，这允许产生“警告”控制信号以警告医生。
对于该实施例，在针对3.5-6.5克之间的力的范围(即用于标测的工具的可操作范围的一部分)产生“开始”信号的情况下，当力传感器54所产生的信号指示3-3.5克的力时，可以产生“低警告”控制信号，并且当力传感器54所产生的信号指示6.5-7克的力时，可以产生“高警告”控制信号。
当触觉反馈装置接收到“低警告”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的医疗工具48的操作者30将接收到低于预定水平的触觉刺激，并且知道由医疗工具施加的压力仍然是可接受的，但接近医疗工具正常运行范围的下限。当触觉反馈装置接收到“高警告”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的医疗工具的操作者将接收到超过预定水平的触觉刺激，并且知道由医疗工具施加的压力仍然是可接受的，但接近医疗工具正常运行范围的上限。
也可产生另外的控制信号。对于上述实施例，当力传感器54所产生的信号指示大于0且小于3克的力时，可产生“接触”控制信号。当力传感器54所产生的信号指示大于7克的力时，可产生“停止/中止”控制信号。
当触觉反馈装置接收到“接触”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的医疗工具48的操作者30将接收到低于针对“低警告”控制信号施加的水平的触觉刺激水平，并且知道工具48已接触到它所指向的解剖表面，并且尚未达到医疗工具正常运行范围的下限。当触觉反馈装置接收到“停止/中止”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的医疗工具48的操作者30将接收到超过针对“高警告”控制信号施加的水平的触觉刺激水平，并且知道由医疗工具48施加的压力超过了医疗工具的正常运行范围。
在另一个实施例中，其中特定医疗工具48可正常操作用于在施加7-20克范围内的力时进行心脏的心脏组织消融，当力传感器54所产生的信号指示7-20克范围内的力时，处理器40可产生“开始”控制信号。在该情况下，医疗工具的操作者30，即穿戴触觉反馈装置401的人，将接收预定水平的触觉刺激并且知道继续操作地使用医疗工具48是安全的。
代替针对示例性消融工具48的整个操作范围所生成的“开始”控制信号，用于触发“开始”控制信号的力的范围可以是该范围的一部分。例如，在用于正常操作的消融工具对心脏组织的压力范围为7-20克的情况下，“开始”信号可以在7.5-19.5克的力范围内产生。如果由工具施加的在“开始”范围内的压力量接近最小可接受力(在该实施例中为7克)或最大可接受力(在该实施例中为20克)，这允许产生“警告”控制信号以警告医生。
对于该实施例，在针对7.5-19.5克之间的力的范围(即用于标测的工具的可操作范围的一部分)产生“开始”信号的情况下，当力传感器54所产生的信号指示7-7.5克的力时，可以产生“低警告”控制信号，并且当力传感器54所产生的信号指示19.5-20克的力时，可以产生“高警告”控制信号。
当触觉反馈装置接收到“低警告”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的消融工具48的操作者30将接收到低于预定水平的触觉刺激，并且知道消融工具施加的压力仍然是可接受的，但接近消融工具正常运行范围的下限。当触觉反馈装置接收到“高警告”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的消融工具的操作者将接收到超过预定水平的触觉刺激，并且知道消融工具施加的压力仍然是可接受的，但接近消融工具正常运行范围的上限。
也可产生另外的控制信号。对于上述消融工具实施例，当力传感器54所产生的信号指示大于0且小于7克的力时，可产生“接触”控制信号。当力传感器54所产生的信号指示大于20克的力时，可产生“停止/中止”控制信号。
当触觉反馈装置接收到“接触”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的消融工具48的操作者30将接收到低于针对“低警告”控制信号施加的水平的触觉刺激水平，并且知道消融工具48已接触到它所指向的心脏组织，并且尚未达到消融工具正常运行范围的下限。当触觉反馈装置接收到“停止/中止”控制信号时，穿戴触觉反馈装置401的消融工具48的操作者30将接收到超过针对“高警告”控制信号施加的水平的触觉刺激水平，并且知道由消融工具48施加的压力超过了工具的正常运行范围。
尽管上文提供了特定类型的控制信号作为实例，但是可限定更多或更少的范围，用于向医疗工具操作者30指示与由医疗工具48对解剖表面施加的力有关的不同情况。
力传感器54可包括由远侧端部32中的弹簧连接的磁场发射器和接收器，并且可基于测量弹簧的偏转来产生力的指示。这种类型的探针和力传感器的进一步细节在如同完整阐述般以引用方式并入本文的美国专利申请公布2009/0093806和2009/0138007中描述。另选地，远侧端部32可包括可使用例如光纤或阻抗测量的另一种类型的力传感器。
探针22可包括电极48，该电极联接到远侧端部32并且被配置成用作基于阻抗的位置转换器。除此之外或另选地，电极48可被配置成测量某个生理特性，例如多个位置中的一个或多个处的心脏组织的局部表面电位。电极48也可被配置成施加射频(RF)能量以消融心脏26中的心内膜组织。
虽然示例医疗系统20可被配置成使用基于磁的传感器来测量远侧端部32的位置，但可使用其它位置跟踪技术(例如，基于阻抗的传感器)。磁位置跟踪技术在例如美国专利5,391,199、5,443,489、6,788,967、6,690,963、5,558,091、6,172,499和6,177,792中描述，并且它们如同完整阐述般以引用方式并入本文。基于阻抗的位置跟踪技术在例如美国专利5,983,126和5,944,022中描述，并且它们如同完整阐述般以引用方式并入本文。
信号处理器40可被包括在通用计算机中，该通用计算机具有用于接收来自探针22的信号并控制控制台24的其它部件的合适的前端和接口电路。信号处理器40可使用软件来编程以进行本文所述的功能。软件可例如通过网络以电子形式下载到控制台24，或者可提供在诸如光学、磁性或电子存储介质的非临时性有形介质上。另选地，信号处理器40的一些或全部功能可由专用或可编程数字硬件部件执行。
在图1的实施例中，控制台24也可通过缆线44连接到外部传感器46。外部传感器46可包括可使用例如粘合剂贴片附接到患者皮肤的身体表面电极和/或位置传感器。身体表面电极可检测由心脏组织的偏振和去偏振产生的电脉冲。位置传感器可使用高级导管位置和/或磁性位置传感器在使用期间定位探针22。尽管图1中未示出，但外部传感器46可嵌入在被配置成由患者28穿戴的背心中。外部传感器46可帮助识别和跟踪患者28的呼吸周期。连接外部传感器46以通过缆线44将信息传输到控制台24。
在诊断处理期间，信号处理器40可在显示器50上显示信息52，并且/或者可将表示信息52的数据存储在存储器58中。存储器58可包括任何合适的易失性和/或非易失性存储器，诸如随机存取存储器或硬盘驱动器。
探针控制单元25可被配置成由医生30操作以基于信息52来操纵探针，该信息可使用一个或多个输入装置59选择。另选地，医疗系统20可包括操纵控制台24的第二操作者，而医生30操作探针控制单元25以基于所显示的信息52和触觉反馈装置401所提供的触觉刺激来操纵探针22。
参照图4A和4B，示例触觉反馈装置401被配置成具有外壳403和可调节带405，该可调节带用作紧固件以将触觉反馈装置401紧固到医疗系统操作者30的期望位置。在该情况下，带405包括型紧固构造，用于将触觉反馈装置401固定到操作者的一个手腕上。该带可使用另选的紧固构造，包括但不限于，弹性带、橡胶带、金属网带、皮革带或尼龙带以及带扣或折叠扣。优选地，触觉反馈装置401是电池操作的，并且包括再充电端口407和开关409，来打开和关闭装置。
图5提供了示例触觉反馈装置401的振动型式500的示意图，该振动型式被配置成施加不同的振动水平/速率作为触觉刺激。振动实施方案500包括再充电电池501和相关联的充电装置503，该充电装置包括图4B中所示的再充电端口407。在开关409处于“打开”位置时，电池被配置成为无线接收器505和可控振动器507供电。无线接收器505用作信号输入件并且被配置成接收来自控制台24的触觉水平控制信号来控制振动器507，以提供对应于所接收的控制信号的不同的振动水平。例如，当接收到上述“接触”、“低警告”、“开始”、“高警告”和“停止/中止”控制信号中的每一个时，振动器507被配置成提供来自一系列不断增加的振动水平的不同的振动水平，其中最慢的振动是相对于“接触”控制水平，而最快的振动是相对于“停止/中止”控制信号。
触觉反馈装置500的无线部件505以及医疗系统控制台24的无线部件56均可被配置成双向传送的收发器。优选的收发器构造使得可从触觉反馈装置500到医疗系统控制台24传送连续性信号，以指示触觉反馈装置500在医疗规程期间正常工作。该指示可以反映在医疗系统控制台24的显示器50上，或通过医疗系统控制台24和/或触觉反馈装置500自身上的指示灯反映。
图6提供了示例触觉反馈装置401的压力施加型式600的示意图，该压力施加型式被配置成施加不同水平的压力作为触觉刺激。压力施加实施方案600包括再充电电池601和相关联的充电装置603，该充电装置包括图4B中所示的再充电端口407。当开关409处于“打开”位置时，电池被配置成为无线接收器605和诸如步进马达的可控驱动机构607供电，该可控驱动机构被配置成驱动压力施加器，诸如压力板609。无线接收器605用作信号输入件并且被配置成接收来自控制台24的触觉水平控制信号来控制驱动机构，以提供对应于所接收的信号的不同的压力水平。无线部件605可被配置成用于传送连续性信号的收发器，如上文关于无线部件505所讨论的。
在该实施例中，驱动机构607以増量方式控制压力板609的位移，远离或回到外壳403的底部。因此，当触觉反馈装置401被固定到操作者的手腕30时，由于压力板相对于外壳403的延伸或回缩，压力板将对操作者的手腕施加不同水平的压力。例如，当接收到上述“接触”、“低警告”、“开始”、“高警告”和“停止/中止”控制信号中的每一个时，驱动机构607被配置成以增量方式延伸或回缩压力板以提供不同的压力水平，其中最短的延伸(最低的压力)是相对于“接触”控制水平，而最长的延伸(最高的压力)是相对于“停止/中止”控制信号。在图6中，施加这些压力水平之一的压力板的延伸以虚线示出。
另一个实施例是在腕带触觉装置或其它构造中使用电活性聚合物来施加电驱动的压力。另选地，可采用诸如在血压计中采用的那些的可充气套管或其它可充气装置来施加不同水平的压力作为触觉刺激。
可组合多个触觉装置，诸如如图5所示的被配置成施加振动的触觉装置500与被配置成施加压力的电活性聚合物腕带组合，其中可通过不同的振动水平、不同的压力水平和/或其组合来限定不同的触觉刺激水平。另一个非限制性替代方案是在压力施加实施方案600中包括振动实施方案500的振动器507，以使选定的触觉反馈组合能够通过振动水平、压力水平和/或振动和压力水平的组合来指示。
上述实施例是触觉反馈装置的非限制性和其它的构造，并且一个或多个触觉刺激机构在其中的安排处在本发明的范围内。
上述采用触觉反馈的医疗系统被有利地用于多种医疗规程。治疗心律失常的一种选择可以是基于介入导管的规程。基于介入导管的规程可涉及称作心脏消融的技术。在此种规程中，可将导管从患者的腹股沟区域推进到心脏中。一旦到位，就可将射频(RF)能量通过导管沿心脏表面的指定路径传送到受试者心脏的腔室中，目标是重新建立正常的心脏传导。
为了进行示例心脏消融，联接到导管探针33的远侧端部32的医疗工具48是电极48，该电极被配置成施加射频(RF)能量以消融心脏26中的心内膜组织，而通常心脏仍在搏动。为了电极在沿指定路径的心脏组织消融中的正常运行，需要使电极与心脏表面的接触在指定的压力范围内，例如在7-20克的压力范围内。施加的压力部分地由操作导管探针的医生控制，但也会由于患者心脏的搏动而波动。
图3A示出了示例心脏消融的启动，其中消融电极48最初接触待消融的心脏表面301。图3B示出了消融电极48推进到一个位置，在该位置以最小消融压力(例如7克)在心脏表面301上施加力，用于在心脏消融期间消融电极48的正常运行。图3C示出了消融电极48推进到一个位置，在该位置以最大压力(例如20克)在心脏表面301上施加力，用于在心脏消融期间消融电极48的正常运行。
当在示例消融规程期间移动探针时，力传感器54连续地发送信号，这些信号指示消融电极48施加在心脏表面301上的力的大小。虽然消融电极48在心脏消融期间与心脏表面301接触，但是没有施加用于消融电极正常运行的至少最小力，如图3A所示，触觉反馈装置401接收来自控制台42的上述“接触”控制信号以向医生30施加最小的触觉刺激，从而警告医生在启动消融之前继续将消融电极48施加在心脏表面301上的压力增加到正常运行范围。
当消融电极48在心脏消融规程期间与心脏表面301接触，并且在消融电极正常运行的范围内施加力时，触觉反馈装置401接收“开始”、“低警告”或“高警告”控制信号，并且如上所述分别向医生30施加预定水平的触觉刺激或者稍微更低或更高的水平，从而向医生指示可操作消融电极48以沿指定路径正常消融心脏表面301。
当消融电极48在心脏表面301上施加的力高于消融电极的正常运行范围时，触觉反馈装置401接收“停止/中止”控制信号，并且如上所述施加大于“高警告”水平的触觉刺激水平，从而向医生30指示消融电极48向心脏表面301施加过大的力。
当消融电极48在心脏表面301上施加接近将导致损伤和/或穿刺的水平(诸如70克或更高)的力时，可以提供更高水平的触觉刺激。在此种情况下，触觉反馈装置401可以接收“完全停止/损伤警报”控制信号，并且作为响应，以适当的较高水平施加触觉刺激水平，以向医生30指示消融电极48施加的过大的力有损伤心脏表面301的风险。
尽管提供了上文提及的范围、触觉刺激水平、医疗工具和规程的具体实例，但它们是非限制性的，并且其它变化和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的并且在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种触觉反馈装置，所述触觉反馈装置被配置成为包括传感器的医疗工具提供触觉反馈，所述传感器产生反映由所述医疗工具对解剖表面施加的压力量的传感器信号，其中为了所述工具的操作，期望对所述解剖表面施加的压力在限定范围内，所述触觉反馈装置包括：
紧固件，所述紧固件被配置成将所述触觉反馈装置固定到所述医疗工具的操作者身上的期望位置；
信号输入件，所述信号输入件被配置成接收反映所述传感器信号的信号；
触觉施加部件，在所述触觉反馈装置由所述紧固件固定到所期望位置的条件下，所述触觉施加部件被配置成向所述操作者施加多种水平的触觉刺激；
所述触觉反馈装置被配置成基于由所述信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得：
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力在所述限定范围内的条件下，所述施加部件以预定水平向所述操作者施加触觉刺激，所述预定水平指示所述医疗工具的压力在所述限定范围内施加；
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力小于所述限定范围的条件下，所述施加部件不向所述操作者施加等于或超过所述预定水平的触觉刺激水平；并且
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力超过所述限定范围的条件下，所述施加部件向所述操作者施加超过所述预定水平的触觉刺激水平。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述紧固件被配置成将所述触觉反馈装置固定到所述操作者的手腕，所述触觉施加部件设置在所述装置的外壳中，并且所述紧固件包括被配置成将所述外壳固定到所述操作者的手腕的腕带。
3.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述触觉施加部件被配置成施加振动作为触觉刺激，并且包括与所述信号输入件相关联的振动部件，所述振动部件被配置成以不同水平的频率振动所述触觉反馈装置，由此所述预定水平的触觉刺激为由所述振动部件提供的预定水平的振动频率。
4.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述触觉施加部件被配置成施加压力作为触觉刺激，并且包括连接到驱动机构的压力施加器，所述驱动机构被配置成基于由所述信号输入件接收的信号选择性地驱动所述压力施加器，使得当所述触觉反馈装置固定到所述操作者身上的期望位置时，所述压力施加器能够向所述操作者施加不同水平的压力，由此所述预定水平的触觉刺激为由所述压力施加器施加的预定水平的压力。
5.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述医疗工具为在导管远侧端部处的消融工具，并且所述触觉施加部件被配置成施加所述预定水平的触觉刺激的所述限定压力范围是基于在搏动心脏的消融规程期间由所述消融工具施加到心脏表面的期望压力范围的。
6.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述医疗工具为在导管远侧端部处的电位标测工具，并且所述触觉施加部件被配置成施加所述预定水平的触觉刺激的所述限定压力范围是基于在患者心脏的电位标测规程期间由所述消融工具施加到心脏表面的期望压力范围的。
7.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述限定范围为所述医疗工具的操作范围的一部分，并且所述触觉反馈装置被配置成基于由所述信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得：
所述施加部件响应于“开始”控制信号以所述预定水平向所述操作者施加触觉刺激，所述“开始”控制信号指示所述医疗工具的压力在所述限定范围内施加；
所述施加部件响应于“低警告”控制信号向所述操作者施加小于所述预定水平的触觉刺激水平，所述“低警告”控制信号指示由所述力传感器产生的信号小于所述限定范围的下限，但在所述操作范围内；
所述施加部件响应于“高警告”控制信号向所述操作者施加超过所述预定水平的触觉刺激水平，所述“高警告”控制信号指示由所述力传感器产生的信号超过所述限定范围的上限，但在所述操作范围内；
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力小于所述操作范围的条件下，所述施加部件不向所述操作者施加等于或超过响应于所述“低警告”控制信号而施加的水平的触觉刺激水平；并且
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力超过所述操作范围的条件下，所述施加部件向所述操作者施加超过响应于所述“低警告”控制信号而施加的水平的触觉刺激水平。
8. 根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其中所述限定范围为所述医疗工具的操作范围的至少一部分，并且所述触觉反馈装置被配置成基于由所述信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得：
所述施加部件响应于“接触”控制信号向所述操作者施加小于所述预定水平的触觉刺激水平，所述“接触”控制信号指示由所述力传感器产生的非零信号小于所述操作范围；并且
所述施加部件响应于“停止”控制信号向所述操作者施加超过所述预定水平的触觉刺激水平，所述“停止”控制信号指示由所述力传感器产生的足以导致组织损伤的信号超出所述操作范围。
9.一种医疗系统，所述医疗系统包括根据权利要求1所述的触觉反馈装置、包括所述医疗工具的导管、以及控制台，所述控制台被配置成接收来自所述医疗工具的所述压力传感器的传感器信号，并且产生反映所述传感器信号的信号并将它传送到所述触觉反馈装置。
10.根据权利要求9所述的医疗系统，其中所述触觉反馈装置的所述信号输入件包括无线接收器，并且所述控制台包括传送反映所述传感器信号的信号的发射器，并且其中所述控制台包括处理器，所述处理器被配置成处理所述传感器信号，使得反映所述传感器信号的信号用作控制信号来控制由所述触觉施加部件施加的触觉刺激水平。
11.一种使用根据权利要求1所述的触觉反馈装置的方法，所述方法包括：
将所述触觉反馈装置固定到所述医疗工具的操作者身上的期望位置；
由所述信号输入件接收反映所述传感器信号的信号；
由所述触觉施加部件基于所述信号输入件接收的信号向所述操作者施加触觉刺激水平，使得：
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力在所述限定范围内的条件下，所述施加部件向所述操作者施加所述预定水平的触觉刺激；
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力小于所述限定范围的条件下，所述施加部件不向所述操作者施加等于或超过所述预定水平的触觉刺激水平；并且
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力超过所述限定范围的条件下，所述施加部件向所述操作者施加超过所述预定水平的触觉刺激水平。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述紧固件将所述触觉反馈装置固定到所述操作者的手腕。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述触觉施加部件被配置成施加振动作为触觉刺激，并且包括与所述信号输入件相关联的振动部件，所述振动部件以不同水平的频率振动所述触觉反馈装置，由此所述预定水平的触觉刺激为由所述振动部件提供的预定水平的振动频率。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述触觉施加部件被配置成施加压力作为触觉刺激，并且包括连接到驱动机构的压力施加器，所述驱动机构基于由所述信号输入件接收的信号驱动所述压力施加器，使得所述压力施加器向所述操作者的手腕施加不同水平的压力，由此所述预定水平的触觉刺激为由所述压力施加器施加的预定水平的压力。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述医疗工具为在导管远侧端部处的消融工具，并且所述触觉施加部件施加所述预定水平的触觉刺激的所述限定压力范围是基于在搏动心脏的消融规程期间由所述消融工具施加到心脏表面的期望压力范围的。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述医疗工具为在导管远侧端部处的电位标测工具，并且所述触觉施加部件被配置成施加所述预定水平的触觉刺激的所述限定压力范围是基于在患者心脏的电位标测规程期间由所述消融工具施加到心脏表面的期望压力范围的。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述限定范围为所述医疗工具的操作范围的一部分，并且所述触觉反馈装置基于由所述信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得：
所述施加部件响应于“开始”控制信号以所述预定水平向所述操作者施加触觉刺激，所述“开始”控制信号指示所述医疗工具的压力在所述限定范围内施加；
所述施加部件响应于“低警告”控制信号向所述操作者施加小于所述预定水平的触觉刺激水平，所述“低警告”控制信号指示由所述力传感器产生的信号小于所述限定范围的下限，但在所述操作范围内；
所述施加部件响应于“高警告”控制信号向所述操作者施加超过所述预定水平的触觉刺激水平，所述“高警告”控制信号指示由所述力传感器产生的信号超过所述限定范围的上限，但在所述操作范围内；
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力小于所述操作范围的条件下，所述施加部件不向所述操作者施加等于或超过响应于所述“低警告”控制信号而施加的水平的触觉刺激水平；并且
在所接收的信号反映由所述医疗工具对所述患者的解剖表面施加的压力超过所述操作范围的条件下，所述施加部件向所述操作者施加超过响应于所述“低警告”控制信号而施加的水平的触觉刺激水平。
18. 根据权利要求11所述的方法，其中所述限定范围为所述医疗工具的操作范围的至少一部分，并且所述触觉反馈装置基于由所述信号输入件接收的信号来控制施加的触觉刺激水平，使得：
所述施加部件响应于“接触”控制信号向所述操作者施加小于所述预定水平的触觉刺激水平，所述“接触”控制信号指示由所述力传感器产生的非零信号小于所述操作范围；并且
所述施加部件响应于“停止”控制信号向所述操作者施加超过所述预定水平的触觉刺激水平，所述“停止”控制信号指示由所述力传感器产生的足以导致组织损伤的信号超出所述操作范围。
19.根据权利要求11所述的方法，其中控制台接收来自所述医疗工具的所述压力传感器的所述传感器信号，并且产生反映所述传感器信号的信号并将它无线地传送到所述触觉反馈装置。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述传感器信号由处理器处理，以产生反映所述传感器信号的信号，使得反映所述传感器信号的信号用作控制信号来控制由所述触觉施加部件施加的触觉刺激水平。
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