CN111407395A - 定位系统和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于定位和标记患者的结节的定位工具包含：磁性部分，其用于定位安置在所述结节中或所述结节邻近处的磁性基准标记；以及电烙元件，其用于在定位所述磁性基准标记后标记所述结节或在所述结节邻近处的组织。

Description

定位系统和使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月8日提交的第62/789,604号美国临时专利申请和2019年2月4日提交的第62/800,665号美国临时专利申请的权益和优先权，每个申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种用于定位患者体内的结节的定位系统。本公开还涉及一种定位系统以及一种用于定位患者的结节的定位工具。
背景技术
在肺的小结节切除中，使用工具来辅助临床医生定位小结节已经成为一种惯例。目前有数种术前和术中技术用于结节定位。这些技术中的一个利用小基准，使用医学成像，例如使用计算机断层扫描，将基准引导到邻近肺结节的位置。
发明内容
根据本公开提供一种用于定位患者的结节的定位工具。定位工具包含：细长主体部分；磁性部分，其耦合到细长主体部分的远端部分；以及电烙元件，其耦合到细长主体部分且配置成耦合到能量源以将能量递送到组织。
在各方面中，电烙元件可包含第一电极。
在一些方面中，第一电极可以沿着磁性部分的一侧安置。
在其它方面，电烙元件可包含与第一电极间隔开的第二电极。
在其它方面中，定位工具可另外包含其中支撑磁性部分和电烙元件的壳体。
在各方面中，电烙元件可具有从壳体向远侧突出的远端部分。
在一些方面中，磁性部分可包含磁芯。
在其它方面，磁体部分可以是包含缠绕磁芯的金属线圈的电磁体。
在其它方面中，定位工具可另外包含安置在磁性部分邻近处的磁场传感器。
在本公开的另一方面中，提供一种定位系统，所述定位系统包含磁性基准标记和定位工具。定位工具包含：壳体；细长主体部分，其从壳体向近侧延伸；磁性部分，其耦合到细长主体部分的远端部分且配置成吸引磁性基准标记；以及至少一个电极，其安置在壳体内且配置成耦合到能量源以将能量递送到组织。
在一些方面中，至少一个电极可包含安置在壳体内的第一电极以及安置在壳体内且与第一电极间隔开的第二电极。
在其它方面中，第一和第二电极中的每一个可具有从壳体向远侧突出的远端部分。
在其它方面中，定位系统可另外包含附接到壳体上且安置在磁性部分邻近处的磁场传感器。
在本公开的又一方面中，提供一种用于定位患者的结节的定位工具，所述定位工具包含：壳体，其中限定有腔室；细长主体部分，其从壳体向近侧延伸；磁性部分，其安置在壳体的腔室内且配置成吸引磁性基准标记；以及电烙元件，其安置在壳体的腔室内且配置成耦合到能量源。电烙元件配置成将能量递送到组织以标记组织。
在各方面中，电烙元件可包含安置在磁性部分的相对侧上且支撑于壳体内的第一和第二电极。
在一些方面中，第一和第二电极中的每一个可具有从壳体向远侧突出的远端部分。
本公开的示例性实施例的其它细节和方面将参考附图在下文更详细地描述。
附图说明
下文中参考附图描述本公开的各个方面和特征，在附图中：
图1是定位系统的定位工具的侧面横截面图；
图2A是配置为单极能量递送仪器的电外科发生器和图1的定位工具的示意性框图；
图2B是配置为双极能量递送仪器的电外科发生器和图1的定位工具的示意性框图；以及
图3A至3F是与图1的定位工具一起使用的定位系统的基准标记的替代实施例的各个视图。
具体实施方式
在一些结节定位程序中，不用X射线、数字触诊和/或机器人系统可能难以在手术期间定位小基准。因而，一直需要更好的且更有成本效益的用于结节定位的方法。
本公开涉及一种用于定位患者体内的结节的定位系统，例如，用于定位患者肺中的结节的定位系统。系统包含用于放在结节附近的磁性基准标记以及用于定位磁性基准标记的定位工具。定位工具包含：柄部分，其可以穿过胸部、肺部或任何其它合适的器官；磁体，例如电磁体或永久磁体，其附接到柄部分的远端部分上；以及电烙元件。电烙元件可以传导单极或双极电外科能量，以标记结节附近或结节处的组织表面。在使用定位系统期间，利用X射线、超声波、断层扫描或任何其它合适的成像系统相对于结节放置磁性基准标记。定位工具穿过肺到达放置的磁性基准标记的位置，接着启动电烙元件来标记结节附近或结节处的各个表面。可以从结节的多个侧面重复这个过程，直到足以从多个标记识别出围绕结节的外周边的胸膜表面为止。在标记组织之后，可以将患者带到手术间，去除结节和磁性基准标记。在一些方面中，组织标记可以在手术间进行。可以利用其它类型的成像技术，例如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光检查、热红外成像、超声波、光学相干断层扫描(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像或纳米管X射线成像。可以利用其它导航技术，包含使用电磁场、虚拟支气管镜检查、支持AI的导航、支持机器学习的导航，或光纤位置和形状感测装置，如光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Gratings)、罗利散射(Raleigh scattering)、拉曼散射(Raman scattering)、布里渊散射(Brillouin scattering)和荧光散射(Fluorescence scattering)。
现在将参考附图详细描述本公开的实施例，其中在若干视图中的每个视图中，相似的附图标记表示相同或对应的元件。如本领域中所理解的，术语“临床医师”是指医生、医师、护士、支气管镜检医师或任何其他护理提供者或辅助人员。此外，如本领域中所理解的，术语“近侧”是指定位系统或其任何组件中最接近临床医生的部分，而术语“远侧”是指定位系统或其任何组件中距临床医生最远的部分。
图1示出定位系统10的定位工具14，所述定位工具14配置成定位已经相对于肺结节放置的磁性基准标记，例如图3A至3F中所示的基准标记112、212、312、412、512、612中的任一个。
定位工具14可以在整形外科避孕套(未示出)的帮助下重复使用，也可以是一次性的。定位工具14可以是手动操作的，也可以附接到机器人臂(未示出)上，并且包含壳体24、从壳体24向近侧延伸的细长主体部分26、耦合到细长主体部分26的远端部分26b的磁性部分30以及电烙元件34。壳体24中限定有腔室36，并且壳体24可以具有约5mm或更小的直径，以使得能够穿过肺部通路或穿过胸部的切口。在一些实施例中，可以是柔性杆的细长主体部分26具有近端部分26a以供临床医生抓握。细长主体部分26b的远端部分26b固定到壳体24上。
定位工具14的磁性部分30安置在壳体24的腔室36内。磁性部分30包含固定到细长主体部分26的远端部分26b上的磁芯38。磁芯38可以由钕、铁或具有强高斯性质的任何其它合适的磁性元件制成，用它们涂布或含有它们，使得磁性部分30会从相对较远的距离被吸引到磁性基准标记(例如，图3A的基准标记112)。定位工具14的磁性部分30被吸引到用支气管镜放置的磁性基准标记，从而能够为执行切除术的临床医生精确地显现结节的位置。
在一些实施例中可以是电磁体的磁性部分30包含缠绕磁芯38的金属线圈40。金属线圈40可具有围绕磁芯38的任何合适数目个匝，并连接到电源，例如电池42，以便通过线圈40提供电流，由此产生穿过线圈40的中心的磁场。
定位工具14包含相对于磁性部分30安置在任何合适位置的磁场传感器60。例如，磁场传感器60可以附接到壳体24的远端部分上。磁场传感器60可以是MEMS磁场传感器、感应拾波线圈或任何其它合适的磁力计。磁场传感器60可以与计算机62通信，将感测到的磁吸力传送到磁性基准标记(例如，图3A的基准标记112)。以此方式，当磁场传感器60靠近磁性基准标记时，计算机62的处理器接收到定位工具14的磁性部分30正在接近磁性基准标记的信号。由磁场传感器60感测的磁强度可以显示在计算机62的显示器(未示出)上。在本公开的其它方面中，临床医生可以通过由磁性部分30和磁性基准标记之间的相互作用(例如，磁拉力、磁吸力、磁斥力等)产生的触觉刺激来确定定位工具14的磁性部分30和磁性基准标记之间的接近度。
计算机62可包含处理器(未示出)和耦合到处理器的存储器(未示出)。存储器上存储有指令，所述指令可由处理器执行。例如，指令可使由磁场传感器60感测的磁强度和磁场传感器60与磁性基准标记之间的物理距离之间具有相关性，借此处理器使显示器显示所确定的距离或任何合适的表示距离的标记(例如，指示接近的绿色和指示远离的红色)。存储器可包含用于存储可由处理器执行的数据和/或软件的任何非暂时性计算机可读存储介质，例如，固态、易失性、非易失性、可装卸式和非可装卸式介质。
定位工具14的电烙元件34包含支撑于壳体24中且邻近磁性部分30的第一电极44。第一电极44具有从其向近侧延伸的导线48，所述导线48电连接到电外科能量源，例如电外科发生器50。第一电极44具有从壳体24向远侧突出的远端部分52。在一些方面中，第一电极44可以选择性地从壳体24延伸，使得其远端部分52可从延伸位置移动到缩回位置，其中远端部分52安置在壳体24的腔室36内。在各方面中，电烙元件34可以是环绕磁性部分30且配置成在胸膜上形成圆形烧灼痕迹的圆形电极。
在一些实施例中，电烙元件34可包含用于在双极操作模式中操作定位工具14的第二电极46。第二电极46在磁性部分30的与第一电极44相对的侧面上支撑于壳体24中。第二电极46具有从其向近侧延伸的导线54，所述导线54电连接到发生器50。第二电极46具有从壳体24向远侧突出的远端部分56。在一些方面中，第二电极46可以选择性地从壳体24延伸，使得其远端部分56可从延伸位置移动到缩回位置，其中远端部分56安置在壳体24的腔室36内。磁性部分30的线圈40可以缠绕第一电极44和第二电极46。
图2A示出配置成将单极电外科能量递送到组织的定位工具14。在单极操作模式中，第一电极44充当将电外科能量从电外科发生器20递送到组织的源电极或有源电极，而返回电极6充当将电流载送回到发生器50的返回电极。返回电极6可以是位置远离有源电极44的用于将电流载送回到发生器50的患者返回电极。
图2B示出配置成将双极电外科能量递送到组织的定位工具14。在双极操作模式中，电烙元件34的第一电极44或第二电极46中的一个充当将能量递送到组织的有源电极，且第一电极44或第二电极46中的另一个充当将电流返回到发生器50的返回电极。返回电极(例如，46)的位置与有源电极(例如，44)极为接近，使得这两个电极之间形成电路，如图1中虚线“C”所描绘。
发生器50包含用于控制发生器50的合适的输入控制件(例如，按钮、启动器、开关、触摸屏等)。另外，发生器50可包含用于向用户提供多种输出信息(例如，强度设置、治疗完成指示符等)的一个或多个显示屏。控制件使用户能够调整电外科能量波形的功率以及所允许的最大电弧能水平，以便实现适用于特定任务(例如，组织热烫、凝固、组织密封、强度设置等)的所要波形，所述最大电弧能水平依据所要组织效果和其它参数而变化。定位工具14还可包含多个输入控制件，这些输入控制件可能与发生器50的某些输入控制件重复而是多余的。
图3A至3F示出与图1的定位系统10一起使用的基准标记的多个实施例。基准标记的形状能够帮助临床医生在放射线成像下确定它们的方向和/或定向。
图3A示出具有不对称杠铃形状的基准标记112。具体地说，基准标记112包括具有宽度和高度的第一板112a、具有小于第一板112a的宽度和高度的第二板112b以及将第一板112a和第二板112b互连的条棒112c。
图3B示出具有锥形头部212a和从其延伸的杆状尾部212b的基准标记212。锥形头部212a的底座214的直径大于杆状尾部212b。杆状尾部212b可具有从其延伸的多个固定元件218，以便促进基准标记212固定在组织中。
图3C示出具有锥形头部312a和从其延伸的杆状尾部312b的基准标记312。杆状尾部312b具有波状外表面314，这种表面沿着它的纵向轴线限定了交替的波峰和波谷。波状外表面314配置成防止基准标记312在组织中发生偏移。
图3D示出基准标记412，它类似于图3B中所示的基准标记212。基准标记412具有锥形头部412a和从其延伸的杆状尾部412b。与基准标记212的杆状尾部212b的直径相比较，杆状尾部412b具有减小的直径，并且可能没有固定元件。
图3E示出具有锥形头部512a和从锥形头部512a延伸的圆柱形主体部分512b的基准标记512。圆柱形主体部分512b具有可包含各种构形(例如，平坦、凹形或凸形等等)的后表面514。
图3F示出具有大体上子弹状构形的基准标记612，它从第一端612a朝向第二端612b逐渐变窄。
当在多平面放射线照相中观察时，上述不规则或不对称形状的基准标记提供了方向信息。通过提供可在放射线照相中检测到或在数字触诊期间感觉到的特征，临床医生具有改进的参考系，这可以最大限度地减少需要切除的组织量。在各方面中，本文中所描述的任一个基准标记的头部可具有配置成有助于在放射线照相中识别基准标记的方向/定向的任何合适的形状。例如，基准标记的头部(例如，212a、312a、412a、512a)可具有三角锥形状、四角锥形状或具有任何合适数目个平面的锥形状。
磁性基准标记可具有任何合适的固定元件，例如从其延伸的导线、倒钩或羽翼(fletch)，以便限制磁性基准标记在气道或实质组织中的偏移。固定元件可以由含铁或非铁材料制成，包含塑料、橡胶、金属等。在某些实施例中，固定元件可以由可吸收材料制造，这种材料实现生物内长以便抓住固定元件。例如，固定元件可以由聚乙醇酸(PGA)或如胶原蛋白基质等生物支架材料制造或用它们涂布。
基准标记可以由钕或任何其它合适的具有足够高斯性质的磁性元件制成、用它们涂布或含有它们，使得磁性基准标记可以从远距离被吸引到其它磁性元件。由于磁性基准标记的磁特性的强度，定位工具14(图1)能够穿过相对较厚的组织平面定位磁性基准标记。磁性基准标记还可以是不透射线的(例如，基准标记可具有不透射线涂层)，因此它们可以在立体定向身体放射治疗或利用如X射线、锥束CT、CAT、荧光检查等成像系统的外科手术中看到。在各方面中，磁性基准标记可包含电磁性质，并且可以通过电源通电以增强磁场的功率(高斯)和/或使磁场聚焦。在各方面中，作为使基准标记具有磁性的替代或补充，可以提供粘附剂涂层，粘附剂涂层具有选择成使定位工具14锁定到基准标记上的粘结强度。
在各方面中，基准标记可以是中空的，且配置成在其中存储化学有效负载，以便能够用例如白色光、NIR和/或频谱成像系统进行局部识别。化学有效负载可包含靛氰绿、亚甲基蓝、胭脂红蓝或荧光团，并且可以设计成以给定速率、全部同时或在存在磁场的情况下从基准标记释放。例如，基准标记可以配备有配置成选择性地释放化学有效负载的阀。
在操作中，肺结节的定位可在术前导航性支气管镜检中使用手动或机器人进入方法来执行。在一些情况下，定位系统可用于在CT或荧光检查下或在手术期间使用导航系统或其它引导件对肿瘤进行经皮标记。
例如，使用X射线、超声波、断层扫描或任何其它合适的成像系统对结节进行定位。预载有磁性基准标记112、212、312、412、512或612中的任一个的递送工具(未示出)被插入到患者的肺中，所述递送工具例如是支气管内导管或腔内导管。递送工具被引导穿过肺，将磁性基准标记定位在结节的位置处。一旦处于适当的位置，磁性基准标记就从递送工具释放并相对于结节固定。
定位工具14的细长主体部分26由临床医生操控，引导定位工具14的磁性部分30朝向磁性基准标记。例如，可以使用磁性部分30和磁性基准标记之间的磁吸力和/或利用成像引导引导磁性部分30朝向磁性基准标记。在定位工具14的磁场传感器60感测到磁性基准标记的磁场后，这可指示已极接近磁场，临床医生可以通过定位工具14上的启动开关(未示出)、耦合到发生器50的启动开关(未示出)(例如，脚踏开关)或发生器50上的用户界面(未示出)来启动定位工具14的电极44。电极44的远端部分52接触组织表面(例如，肺结节)并向它递送电外科能量，由此用热烫缺损标记组织表面。在各种条件下，例如在光线不足或出血环境的条件下，可以很容易识别出留在组织表面上的热烫缺损。在一些实施例中，电极44可用于用特定形状或图案标记组织表面，以便区分表面缺损与自然缺损。
在标记组织表面之后，定位工具14的磁性部分30可以移动到结节周围的另一位置，以标记一个或多个额外组织表面。多个标记可用于勾勒结节的边界界限，以便进行适当的切除。在充分标记组织表面之后，可以将患者带到手术间，去除结节和磁性基准标记。在各方面中，标记组织表面可在手术间进行。
虽然已在附图中示出本公开的若干实施例，但是并不意图将本公开限于这些实施例，因为希望本公开具有如本领域将允许的广泛的范围，且对说明书的理解也是如此。例如，尽管关于定位肺中的结节加以描述，但是应理解，当前描述的定位系统可用于定位和标记病人身体的其它部位中的结节。还设想以上实施例的任何组合，且所述组合在所附权利要求书的范围内。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为特定实施例的范例。所属领域的技术人员将设想在本文所附的权利要求书的范围和精神内的其它修改。

Claims (20)

1.一种用于定位患者的结节的定位工具，包括：
细长主体部分；
磁性部分，其耦合到所述细长主体部分的远端部分；以及
电烙元件，其耦合到所述细长主体部分且配置成耦合到能量源以将能量递送到组织。
2.根据权利要求1所述的定位工具，其中所述电烙元件包含第一电极。
3.根据权利要求2所述的定位工具，其中所述第一电极沿着所述磁性部分的一侧安置。
4.根据权利要求2所述的定位工具，其中所述电烙元件包含与所述第一电极间隔开的第二电极。
5.根据权利要求1所述的定位工具，另外包括其中支撑所述磁性部分和所述电烙元件的壳体。
6.根据权利要求5所述的定位工具，其中所述电烙元件具有从所述壳体向远侧突出的远端部分。
7.根据权利要求1所述的定位工具，其中所述磁性部分包含磁芯。
8.根据权利要求7所述的定位工具，其中所述磁性部分是包含缠绕所述磁芯的金属线圈的电磁体。
9.根据权利要求1所述的定位工具，另外包括安置在所述磁性部分邻近处的磁场传感器。
10.一种定位系统，包括：
磁性基准；以及
定位工具，包含：
壳体；
细长主体部分，其从所述壳体向近侧延伸；
磁性部分，其耦合到所述细长主体部分的远端部分且配置成吸引所述磁性基准；以及
至少一个电极，其安置在所述壳体内且配置成耦合到能量源以将能量递送到组织。
11.根据权利要求10所述的定位系统，其中所述至少一个电极包含安置在所述壳体内的第一电极和安置在所述壳体内且与所述第一电极间隔开的第二电极。
12.根据权利要求11所述的定位系统，其中所述第一电极和第二电极中的每一个具有从所述壳体向远侧突出的远端部分。
13.根据权利要求10所述的定位系统，其中，所述磁性部分包含磁芯。
14.根据权利要求13所述的定位系统，其中所述磁性部分是包含缠绕所述磁芯的金属线圈的电磁体。
15.根据权利要求13所述的定位系统，另外包括磁场传感器，所述磁场传感器附接到所述壳体上且安置在所述磁性部分邻近处。
16.一种用于定位患者的结节的定位工具，包括：
壳体，其中限定有腔室；
细长主体部分，其从所述壳体向近侧延伸；
磁性部分，其安置在所述壳体的所述腔室内且配置成吸引磁性基准；以及
电烙元件，其安置在所述壳体的所述腔室内且配置成耦合到能量源，所述电烙元件配置成将能量递送到组织以标记所述组织。
17.根据权利要求16所述的定位工具，其中所述电烙元件包含安置在所述磁性部分的相对侧上并且支撑于所述壳体内的第一电极和第二电极。
18.根据权利要求17所述的定位工具，其中所述第一电极和第二电极中的每一个具有从所述壳体向远侧突出的远端部分。
19.根据权利要求16所述的定位工具，其中，所述磁性部分包含磁芯。
20.根据权利要求19所述的定位工具，其中所述磁性部分是包含缠绕所述磁芯的金属线圈的电磁体。
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