CN111902089B - 具有压电换能器的可操纵导管 - Google Patents
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Abstract
一种可操纵医学导管，包括：管状体，其具有纵轴和用于插入到对象中的远端部分；第一拉线；第二拉线；以及压电换能器。所述压电换能器包括第一电极和第二电极。在所述导管的远端部分处，所述第一拉线和所述第二拉线均在相对于所述纵轴的相应第一和第二偏移位置处机械地耦合到所述管状体以用于给予所述导管的远端部分上的弯曲。在所述导管的远端部分处，所述第一拉线电连接到所述压电换能器的第一电极，并且所述第二拉线电连接到所述压电换能器的第二电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使用在医学应用中的可操纵导管。更特别地，本发明涉及一种在其远端端部处包括压电换能器的可操纵导管。压电换能器可以使用在各种感测和致动应用中。在一个预期应用中，压电换能器可以被用于跟踪导管的远端端部相对于波束形成超声成像探头的超声场的位置。
背景技术
可操纵导管被用在许多医学诊断和治疗应用中。心血管流程、血管内流程和肺流程是三个这样的示范性应用，其中，导管的可操纵性质在导航身体中的路径中是重要的。可操纵导管常常装备有一个或多个所谓的拉线，其沿着导管的长度延伸到其远端端部处的锚定点。锚定点从导管的纵轴偏移，使得通过在拉线上拉动，轴向偏移力给予导管的远端端部上的弯曲。在文档US6224587B1中描述了这样的导管。
导管通常日益地装备有用于在医学流程期间的感测和致动的换能器。由于压电材料提供的宽范围的换能器功能，因此压电材料有时用在这些换能器中。特定非限制性范例包括换能，即，将信号从能量的一种形式转换为超声、声学、振动和热能中的另一种。这样的换能器可以使用在宽范围的应用中，包括基于超声的跟踪、超声成像、血流监测、心率确定、温度监测和高频超声“HIFU”处置。在Mung,J.等人的文档“A Non-disruptive Technologyfor Robust 3D Tool Tracking for Ultrasound-Guided Interventions”(在Fitchinger,G.,Martel,A.,Peters,T.,(Eds.)MICCAI 2011,Part I,LNCS,Vol.6891,pp.153-160,Springer,Heidelberg(2011)中)中所描述的一个示范性基于超声的跟踪应用中，描述了基于超声的位置确定系统，其中，在针上安装的超声传感器被用于检测来自波束形成超声成像探头的超声信号。
在这样的应用中面对的问题是与导管的远端端部处的换能器进行电接触的问题。电学互连通常需要可以限制其导航性的导管直径的增加。在该问题的一个解决方案中，换能器和其互连可以暂时插入在导管的自由腔中并且在医学流程的执行之前移除。
文档US 2014/0257130 A1涉及医学设备，诸如拉线导管。一个所公开的拉线导管可以包括细长管状构件，其具有近端端部区域、远端端部区域和在近端端部区域与远端端部区域之间延伸的腔。治疗元件可以设置在远端端部区域处。拉线可以通过腔延伸到远端端部区域并且可以固定到远端端部区域，使得拉线与管状构件近端区域之间的相对移动改变远端端部区域。拉线可以具有：芯，其包括具有第一电导率的第一材料；以及包层，其包括具有第二电导率的第二材料。
另一文档US 2004/0176757 A1涉及一种用于通过将超声波引导并且聚焦到环状消融区域中来处置心房颤动的心脏消融设备。设备期望地是可操纵的并且可以在正常配置与倾斜配置之间移动，在所述正常配置中，消融区域平行于用于消融环状病变的心脏的壁，在所述倾斜配置中，环状聚焦区域相对于心脏的壁倾斜，以仅消融短的、基本上线性病变。
发明内容
本发明试图提供一种具有针对其远端端部处的压电换能器的经改进的电学互连的可操纵医学导管。
此外，提供了一种可操纵医学导管。所述可操纵医学导管包括：管状体，其具有纵轴和用于插入到对象中的远端部分；第一拉线；第二拉线；以及压电换能器。所述压电换能器包括第一电极和第二电极。在所述导管的远端部分处，所述第一拉线和所述第二拉线均在相对于所述纵轴的相应第一和第二偏移位置处机械地耦合到所述管状体以用于给予所述导管的远端部分上的弯曲。在所述导管的远端部分处，所述第一拉线电连接到所述压电换能器的第一电极，并且所述第二拉线电连接到所述压电换能器的第二电极。
有利地，使用所述可操纵导管的拉线与所述压电换能器进行电接触限制对于增加导管直径以容纳分离的电导体的需要。在这样做时，可以保留所述可操纵导管的灵活性。
根据一个方面，所述可操纵导管的管状体包括增强层。所述增强层包括围绕并且从而电屏蔽所述第一拉线和所述第二拉线的导电材料。
参考权利要求书描述了另外的方面和有益效果。此外，来自所描述的本发明的另外的优点对于技术人员而言也将是显而易见的。
附图说明
图1图示了包括第一拉线104、第二拉线105和压电换能器106的可操纵医学导管100。
图2图示了第二示范性操纵框架117。
图3图示了第三示范性操纵框架117。
图4图示了第四示范性操纵框架117。
图5图示了第五示范性操纵框架117。
图6图示了示范性的基于超声的位置确定系统UBPDS，其中，可以使用本文所描述的可操纵医学导管。
具体实施方式
为了图示本发明的原理，特别参考跟踪应用描述了可操纵医学导管。在该示范性应用中，心血管导管的位置借助于由附接到导管的压电换能器检测到的超声信号来跟踪。然而，应意识到，可操纵医学导管适用于包括血管内流程和肺流程的其他医学流程中。此外，压电换能器适用于除位置跟踪之外的感测和致动应用，诸如例如超声成像、血流监测、心率确定、温度监测和高频超声“HIFU”处置。
此外，图1图示了包括第一拉线104、第二拉线105和压电换能器106的可操纵医学导管100。图1B示出了通过图1A的三维视图的B–B’的截面，并且图1C示出了通过C–C’处的远端端部103的对应的截面。可操纵医学导管100具有管状体101，其具有纵轴102以及用于插入到对象中的远端部分103。可操纵医学导管100通常是柔性的，然而，远端部分103可以比沿着其长度的其他地方展现更大的灵活度，以便帮助引导导管通过脉管系统中的复杂路径。这可以通过例如由与沿着管状体101的其他地方相比较具有更高的灵活性或具有更细的直径的材料形成远端端部103来实现。远端端部103可以备选地包括一个或多个切开部分，或者包括多个凹槽或孔，例如在十字线图案中，或者沿着远端端部103以螺旋的形式成形以便与沿着管状体101的其他地方相比较提供更大的灵活度。
在远端部分103处，第一拉线104和第二拉线105均在相对于纵轴102的相应第一和第二偏移位置109、110处机械地耦合到管状体101以用于给予远端部分103上的弯曲。拉线104、105可以例如均附接到管状体101的壁或如稍后所描述的框架117。拉线104、105均由分离的腔111、112在管状体101内引导，腔111、112均平行于纵轴102延伸。拉线在管状体101的近端端部处的拉紧机构(未示出)与其相应的第一和第二偏移位置109、110之间延伸。拉线腔均包括提供电隔离的电绝缘壁。在使用中，拉线之一上的张力借助于其相对于纵轴102的偏移位置在远端端部103处提供离轴(off-axis)力，从而使得远端端部103采取弯曲形状。因此，通过在拉线104、105中的每个上拉动，用户可以导航脉管系统中的方向上的改变并且确保可操纵医学导管100到身体内的预期位置的平滑通道。偏移位置109、110在图1中被图示为在相对于纵轴102的直径上相对位置上并且从而提供两个相对方向中的每个上的弯曲。还预期了偏移位置的备选布置，诸如利用关于纵轴102的旋转分离布置偏移位置109、110，其为例如90度，或者实际上例如5度与180度之间的任何角度。此外，尽管每个偏移位置109、110的离轴半径在图1中被图示为相等的，但是这些离轴半径可以备选地是不相等的。还预期了具有超过两个拉线的备选布置。
继续参考图1，压电换能器106包括第一电极107和第二电极108。在远端部分103处，第一拉线104电连接到第一电极107，并且第二拉线105电连接到第二电极108。有利地，使用可操纵导管的拉线与压电换能器进行电接触限制对于增加导管直径以容纳分离的电导体的需要。在这样做时，可以保留可操纵导管的灵活性。
压电换能器106在图1C中被图示为围绕管状体101的部分缠绕的层。第一电极107和第二电极108被设置在该层的主要表面上，并且因此在图1C中图示的截面中，第一电极107和第二电极108分别设置在压电换能器106的内部和外部表面上。每个电极107、108与其对应的拉线104、105之间的电接触可以例如使用结合线、导电性胶或涂料等实现。
压电换能器103可以例如由聚偏二氟乙烯(即，PVDF)层、或PVDF共聚合物(诸如聚偏二氟乙烯三氟乙烯(P(VDF-TrFE)))层或PVDF三元聚合物(诸如P(VDF-TrFE-CTFE))层提供。为了促进处理和组装，示范性PVDF层可以被设置在压敏粘合剂层上，即换能器条的形式的PSA涂覆PET。压敏粘合剂形成在施加压力时形成粘结结合的一类材料。这样的压敏粘合剂的薄板包括由3M公司制造的产品2811CL。这些可以被供应为PSA涂覆聚合物薄板，诸如由3M公司供应的产品9019。压电换能器106可以备选地由其他软、或实际上硬压电材料制成。还预期了包括浸涂、模制、溶胶凝胶的使用的制造技术，与由聚合物材料以及常规硬压电材料(诸如PZT)制成的预制分立压电元件的使用一样。
任选地，并且如在图1中所图示的，可操纵医学导管100可以包括中心腔116。中心腔116可以定尺寸以接收介入设备，诸如导管或者针，或者用于执行医学导管100的远端端部处的流程的另一医学工具。在优选构造中，管状体101包括内衬113、增强层114、以及外鞘115。内衬可以例如由含氟聚合物材料形成，诸如氟化乙烯丙烯，即FEP，或聚四氟乙烯，即PTFE。如所图示的，内衬113优选地采取具有圆柱形截面的管的形式。增强层114用于对着弯曲期间的内衬的扭曲和成椭圆形增强管状体101并且可以例如采取编织或一个或多个线圈的形式，并且可以由诸如类型314或316不锈钢、聚酯、和聚醚醚酮(即，PEEK)的材料形成。外鞘115可以例如由诸如聚醚嵌段酰胺的材料形成，诸如被已知为以Arkema,Colombes,France作为商标的PEBAX、FEP、尼龙、聚乙烯、聚氨酯、乙烯(即，ETFE)、或PTFE的材料。内衬113、增强层114和外鞘115均沿着导管100的纵轴102同轴延伸，使得增强层114被设置在内衬113与外鞘115之间。内衬113定义中心腔116，并且这与纵轴102同轴。中心腔116允许当介入设备插入在其中时在导管100的远端端部处执行医学流程。
在优选构造中，在导管100的远端部分103处，第一拉线腔111和第二拉线腔112均被设置在内衬113中。具有腔111、112的内衬113可以例如在单个挤压过程中形成。增强层114可以任选地包括导电材料。在图1中所图示的构造中，增强层114围绕第一拉线104和第二拉线105并且从而提供电屏蔽。
在一些实施方式中，可操纵医学导管100包括操纵框架。操纵框架包括：第一锚定点，其被设置在第一偏移位置109处；以及第二锚定点，其被设置在第二偏移位置110处。此外，第一拉线104和第二拉线105分别附接到第一锚定点和第二锚定点，使得操纵框架将第一拉线104和第二拉线105机械地耦合到管状体101。在特别地图1D中所图示的一个示范性实施方式中，操纵框架117具有圆柱形形状。操纵框架可以备选地具有其他形状，诸如板、盖、条等。参考图1C和图1D，在该范例中，操纵框架117由单一材料块形成。拉线104、105附接到对应的偏移位置109、110处的锚定点处的操纵框架117。为了提供拉线104、105之间的电隔离，操纵框架117优选地由电绝缘材料形成。聚合物和陶瓷是用于操纵框架117的适合的材料的范例。鉴于提供导管的远端部分103中的可再现弯曲，具有高肖氏硬度值的材料是优选的。在这方面，丙烯腈丁二烯苯乙烯(即，ABS)是用于操纵框架117的适合的聚合物。任选地，并且如在图1D中所图示的，操纵框架117可以包括内部腔118，内部腔118与管状体101的纵轴102同轴布置。在这样做时，内部腔118可以与中心腔116连通以提供沿着可操纵医学导管100的长度的连续腔。任选地，并且如在图1D中所图示的，操纵框架117可以具有周缘119并且压电换能器106可以被设置为围绕该周缘。压电换能器106可以备选地设置为围绕管状体101的周缘。压电换能器106从而可以提供可操纵医学导管的周缘周围的感测或致动。压电换能器106可以形成围绕周缘的连续带或者包括间隙，或者包括一个或多个电学互连的子元件，其具有每个子元件之间的间隙。此外，压电换能器106可以至少部分设置在操纵117的端部面120上以便提供对应的方向上的感测或致动。
操纵框架117可以备选地由导电材料形成。可以使用包括不锈钢的各种金属，以及借助于例如焊接牢固地附接到其以便促进强锚定点的拉线104、105。此外，图2图示了第二示范性操纵框架117。图2的第二示范性操纵框架可以用在图1A中的项117的位置中，并且可以通过例如粘合或由来自外鞘115的压缩力提供的摩擦力保持就位。与图1中的框架117相对，图2中的框架117包括第一导电构件121和第二导电构件122。第一导电构件和第二导电构件由绝缘层123分离。绝缘层123因此提供拉线104、105之间的电隔离。绝缘层123可以例如由电绝缘粘合剂、聚合物、电介质等提供。此外，第一锚定点被设置在第一导电构件121上，并且第二锚定点被设置在第二导电构件122上。因此，在一般术语中，第一导电构件121由圆柱形壳体的第一部分提供，并且第二导电构件122由圆柱形壳体的第二部分提供。第一部分和第二部分通过绝缘层123沿着操纵框架117的轴向范围机械附接到彼此以提供圆柱形壳体。在图2中，绝缘层沿着纵轴102延伸，并且导电构件121、122由两个半圆柱体提供。任选的内部腔118也可以包括在操纵框架117中，内部腔118与管状体101的纵轴102同轴布置。如在图1中，压电换能器106可以被设置为围绕操纵框架117的周缘。
图3图示了第三示范性操纵框架117。与图2中的操纵框架117相对，图3的操纵框架的第一导电构件121和第二导电构件122均包括沿着纵轴102的互锁步。互锁步提供沿着纵轴102的增加的强度。为了便于图示，在图3中省略了压电换能器106。在图3A中，拉线104、105两者附接在框架117的近端端部处，而在图3B中，每个拉线104、105附接到其相应导电构件121、122的互锁步，使得每个拉线104、105上的张力压缩地迫使互锁步在一起。这改进导电构件121、122之间的接合点的强度。锚定点109和110可以例如定位在图3B中的导电构件109、110中的每个的端部面120中。在图3B中穿过相对的导电构件121的拉线105之间的电绝缘可以通过例如向拉线105提供接线上或腔的表面上的绝缘层、或很好地在拉线105周围的环氧树脂来实现。
图4图示了第四示范性操纵框架117。图4中的操纵框架117包括由第一圆柱形构件提供的第一导电构件121，以及由第二圆柱形构件提供的第二导电构件122。第一圆柱形构件和第二圆柱形构件同轴布置，使得第一圆柱形构件在第二圆柱形构件内。此外，绝缘层123被设置在第一圆柱形构件与第二圆柱形构件之间。在图4A中，压电换能器106被设置为围绕第二圆柱形构件的周缘。在图4B中所图示的备选实施方式中，第一圆柱形构件包括延伸部分124，其延伸超过第二圆柱形构件的轴向范围，并且压电换能器106被设置为围绕第一圆柱形构件的周缘。在第一导电构件121和第二导电构件122中分别提供第一和第二偏移位置109、110处的锚定点。例如很好地在拉线105周围的环氧树脂形式的电隔离可以被用于将拉线105与第一导电构件121电隔离。备选地，绝缘层可以提供在拉线105上或在其腔的表面上。
图5图示了第五示范性操纵框架117。图5中的操纵框架117包括第一导电构件121和第二导电构件122。第一导电构件121采取具有与纵轴102对准的轴的第一垫圈的形式，并且第二导电构件122采取具有与纵轴102对准的轴的第二垫圈的形式。此外，压电换能器106被夹在第一垫圈与第二垫圈之间，使得第一拉线104经由第一垫圈电连接到压电换能器106的第一电极107，并且使得第二拉线105经由第二垫圈电连接到压电换能器106的第二电极108。在这样做时，避免了对于导电构件121、122之间的额外隔离的需要。图5中的压电换能器106可以例如由电极涂覆PVDF层提供，其从导电构件121、122之间的接触区域延伸到框架117或管状体101的周缘上。备选地，硬压电材料可以被设置在轴向分离的导电构件121、122之间。
应意识到，尽管以上实施方式和范例已经被描述为具有单个压电换能器，但是一个或多个额外的压电换能器可以被设置在沿着管状体101的纵轴102的轴向分离的位置处。这些额外的换能器可以任选地与压电换能器106并联电连接。这提供了额外的换能器功能而不需要沿着导管的长度的额外的电学互连。这样的并联连接换能器可以例如通过电学互连分立压电换能器、或通过将图案化电极设置在连续的PVDF层上提供，使得仅在期望换能器的位置处的层的两侧存在电极。
在上文所描述的实施方式的备选实施方式中，公开了可操纵医学导管，其具有电连接到压电换能器106和导电增强层114的一个拉线。该可操纵医学导管包括：管状体101，其具有纵轴102和用于插入到对象中的远端部分103；拉线、压电换能器106，其包括第一电极107和第二电极108。管状体具有内衬113、导电增强层114以及外鞘115。内衬113、增强层114和外鞘115均沿着导管100的纵轴102同轴延伸，使得增强层114被设置在内衬113与外鞘115之间。内衬113定义中心腔116，中心腔116与纵轴102同轴以用于接收介入设备。在导管100的远端部分103处，拉线104在相对于纵轴102的偏移位置109处机械地耦合到管状体以用于给予导管的远端部分103上的弯曲。在导管的远端部分103处，拉线104电连接到压电换能器106的第一电极107，并且导电增强层114电连接到压电换能器106的第二电极108。在这样做时，可操纵医学导管被提供有具有简化电学互连的压电设备。
图6图示了示范性的基于超声的位置确定系统UBPDS，其中，可以使用本文所描述的可操纵医学导管。基于超声的位置确定系统UBPDS包括：可操纵医学导管100；波束形成超声成像探头BUIP，其被配置为生成超声场UF；图像重建单元IRU，其被配置为提供对应于波束形成超声成像探头BUIP的超声场UF的重建超声图像；位置确定单元PDU，其被配置为基于波束形成超声成像探头BUIP与压电换能器116之间传送的超声信号来计算介入设备110的压电换能器116相对于超声场UF的位置；以及图标提供单元IPU，其被配置为基于压电换能器116的计算位置来提供重建超声图像中的图标。
在图6中，波束形成超声成像探头BUIP与图像重建单元IRU、成像系统处理器ISP、成像系统接口ISI和显示器DISP通信。共同地，单元BUIP、IRU、ISP、ISI和DISP可以由常规超声成像系统提供。单元IRU、ISP、ISI和DISP通常被定位于与波束形成超声成像探头BUIP有线或无线通信的控制台中。单元IRU、ISP、ISI和DISP中的一些可以备选地被并入在波束形成超声成像探头BUIP内。波束形成超声成像探头BUIP生成超声场UF。在图6中，图示了2D波束形成超声成像探头BUIP，其包括传送和接收截断感兴趣体积VOI的超声场UF内的超声能量的线性超声收发器阵列。超声场在图6中是扇形的，并且包括一起提供所图示的图像平面的多个超声波束B1..k。应注意，尽管出于图示的目的在图6中图示了扇形波束，但是本发明不限于超声场的特定形状。
在使用中，上文所描述的常规超声成像系统以以下方式操作。操作者可以经由成像系统接口ISI规划超声流程。一旦选择了操作流程，成像系统接口ISI触发成像系统处理器ISP来执行生成并且解释传送给波束形成超声成像探头BUIP并且由波束形成超声成像探头BUIP检测的信号的专用程序。存储器(未示出)可以被用于存储这样的程序。存储器可以例如存储超声波束控制软件，所述超声波束控制软件被配置为控制由波束形成超声成像探头BUIP传送和/或由波束形成超声成像探头BUIP接收的超声信号的序列。图像重建单元IRU，其可以备选地形成成像系统处理器ISP的部分。图像重建单元IRU提供对应于波束形成超声成像探头BUIP的超声场UF的重建超声图像。IRU从而提供对应于由超声场UF定义的图像平面并且因此截断感兴趣体积VOI的图像。图像随后被显示在显示器DISP上。重建图像可以例如是超声亮度模式“B模式”图像，在其他情况下被已知为“2D模式”图像、“C模式”图像或多普勒模式图像、或实际上任何超声图像。
在图6中还示出了包括压电换能器106的可操纵医学导管100。在该示范性应用中，压电换能器106并且因此可操纵医学导管100可以基于由位置确定单元PDU和图标提供单元IPU提供的信号相对于超声场UF来跟踪。这些单元彼此并且与单元BUIP、IRU、ISP、ISI和DISP通信，即，如由互连箭头所图示的常规超声成像系统。单元PDU和IPU中的一个或多个可以被并入在常规超声成像系统的存储器或者处理器内。
在使用中，压电换能器106的位置基于在波束形成超声成像探头BUIP与压电换能器106之间传送的超声信号由位置确定单元PDU相对于超声场UF计算。
在一个配置中，压电换能器106是接收对应于波束B1..k的超声信号的检测器。位置确定单元PDU通过将由波束形成超声成像探头BUIP发射的超声信号与由压电换能器106检测到的超声信号进行相关来识别压电换能器106的位置。图标提供单元IPU随后基于压电换能器106的计算位置来提供重建超声图像中的图标。更特别地，相关性基于i)对应于由压电换能器106检测到的每个波束B1..k的超声信号的幅度并且基于ii)每个波束B1..k的发射与其由压电换能器106的检测之间的时间延迟(即，飞行时间)来确定压电换能器106相对于超声场UF的最佳适合位置。这可以被图示如下。当压电换能器106在超声场UF附近时，从波束B1..k中的最近波束到换能器的超声信号将以相对地更大的幅度检测，而更遥远波束将以相对地更小的幅度检测。通常，以最大幅度检测到的波束被识别为最接近于压电换能器106的波束。该波束定义波束形成超声成像探头BUIP与压电换能器106之间的平面内角θIPA。对应的范围取决于最大幅度波束B1..k的发射与其后续检测之间的时间延迟，即，飞行时间。范围通过将时间延迟乘以超声传播的速度来确定。因此，以最大幅度检测到的波束的范围和对应的平面内角θIPA可以被用于识别压电换能器106相对于超声场UF的最佳适合位置。
在另一配置中，压电换能器106可以是发射一个或多个超声脉冲的发射器。这样的脉冲可以例如在常规超声成像系统的成像帧之间交错的跟踪帧期间发射。在这样的跟踪帧中，波束形成超声成像探头BUIP可以在仅接收模式中操作，其中，其监听起源于超声场UF附近的超声信号。波束形成超声成像探头BUIP因此在这样的跟踪帧期间被配置为单向仅接收波束形成器。位置确定单元PDU从虚拟波束B1..k中的哪个波束识别通过将延迟施加到波束形成超声成像探头BUIP的接收器元件而起源的(一个或多个)脉冲。延迟对应于虚拟波束B1..k中的每个。如在以上检测器位置中，位置确定单元PDU可以使用相关性流程，其基于最大幅度和飞行时间来识别超声信号被发射的位置的最近波束B1..k和压电换能器106的对应的范围。图标提供单元IPU随后基于压电换能器106的识别位置来提供重建超声图像中的图标。因此，当压电换能器106是超声发射器时，相关性流程可以再次被用于确定针对每个跟踪帧的压电换能器106相对于超声场UF的最佳适合位置。
在另一配置中，压电换能器106可以被配置为充当接收器和发射器两者，或者包括分离的接收器和发射器。在该配置中，压电换能器106可以被触发为在接收来自波束形成超声成像探头BUIP的超声信号时发射一个或多个超声脉冲。以这种方式，在成像模式期间由压电换能器106发射的(一个或多个)脉冲由波束形成超声成像探头BUIP接收，表现为对应于相关波束B1..k的平面内角位置处的重建超声中(即，在图像线中)的回波。因此，压电换能器106表现为重建图像中的亮斑。位置确定单元PDU可以随后识别重建图像中的该亮斑并且因此计算压电换能器106相对于超声场UF的位置。
还应意识到，例示的波束形成超声成像探头BUIP仅是波束形成超声成像系统的一个范例，其中，可以使用可操纵医学导管100。可操纵医学导管100还适用于包括其他类型的2D或3D波束形成超声成像系统的基于超声的位置确定系统。这些可以包括例如“TRUS”经直肠超声检查探头、“IVUS”血管内超声探头、“TEE”经食道探头、“TTE”经胸廓探头、“TNE”经鼻探头、“ICE”心内探头。
此外，还应意识到，压电换能器还适用于除位置确定之外的医学领域中的其他感测和致动应用。
下面通过范例1-15描述了各种范例实施方式：
范例1。一种可操纵医学导管(100)，包括：
管状体(101)，其具有纵轴(102)和用于插入到对象中的远端部分(103)；
第一拉线(104)；
第二拉线(105)；
压电换能器(106)，其包括第一电极(107)和第二电极(108)；
其中，在所述导管(100)的所述远端部分(103)处，所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)中的每个在相对于所述纵轴(102)的相应第一偏移位置(109)和第二偏移位置(110)处机械地耦合到所述管状体以用于给予所述导管的所述远端部分(103)上的弯曲；
并且其中，在所述导管的所述远端部分(103)处，所述第一拉线(104)电连接到所述压电换能器(106)的所述第一电极(107)，并且所述第二拉线(105)电连接到所述压电换能器(106)的所述第二电极(108)。
范例2。根据范例1的可操纵医学导管(100)，其中，管状体(101)包括第一拉线腔(111)和第二拉线腔(112)，所述第一拉线腔和所述第二拉线腔中的每个平行于纵轴(102)延伸；
其中，第一拉线(104)被设置在第一拉线腔(111)中；
其中，第二拉线(105)被设置在第二拉线腔(112)中；并且
其中，第一拉线腔(111)和第二拉线腔(112)中的每个包括电绝缘腔壁。
范例3。根据范例1-2中的任一项的可操纵医学导管(100)，其中，所述管状体(101)包括内衬(113)、增强层(114)和外鞘(115)；
其中，所述内衬(113)、所述增强层(114)和所述外鞘(115)中的每个沿着所述导管(100)的所述纵轴(102)同轴地延伸，使得所述增强层(114)被设置在所述内衬(113)与所述外鞘(115)之间；并且
其中，所述内衬(113)定义与所述纵轴(102)同轴的中心腔(116)，所述中心腔用于接收介入设备。
范例4。根据范例3的可操纵医学导管(100)，其中，在导管(100)的远端部分(103)处，第一拉线腔(111)和第二拉线腔(112)各自被布置在内衬(113)中。
范例5。根据范例4的可操纵医学导管(100)，其中，所述增强层(114)包括用于对所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)进行电屏蔽的导电材料。
范例6。根据范例1的可操纵医学导管(100)，还包括操纵框架(117)；
其中，所述操纵框架(117)包括被设置在所述第一偏移位置(109)处的第一锚定点和被设置在所述第二偏移位置(110)处的第二锚定点；并且
其中，所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)分别被附接到所述第一锚定点和所述第二锚定点，使得所述操纵框架将所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)机械地耦合到所述管状体(101)。
范例7。根据范例6的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)还包括内部腔(118)，所述内部腔与所述管状体(101)的所述纵轴(102)同轴地布置。
范例8。根据范例7的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括周缘(119)；并且
其中，所述压电换能器(106)被设置为围绕操纵框架的周缘。
范例9。根据范例6-8中的任一项的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括端部面(120)；并且
其中，所述压电换能器(106)被设置在所述操纵框架的所述端部面上。
范例10。根据范例6-9中的任一项的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括第一导电构件(121)和第二导电构件(122)，所述第一导电构件和所述第二导电构件由绝缘层(123)分离；
其中，所述第一锚定点被设置在所述第一导电构件(121)上，并且所述第二锚定点被设置在所述第二导电构件(122)上。
范例11。根据范例10的可操纵医学导管(100)，其中，所述第一导电构件(121)是由圆柱形壳体的第一部分提供的，并且其中，所述第二导电构件(122)是由圆柱形壳体的第二部分提供的；
其中，所述第一部分和所述第二部分通过所述绝缘层(123)沿着所述操纵框架(117)的轴向范围机械地附接到彼此以提供所述圆柱形壳体；并且其中，
所述压电换能器(106)被设置为围绕所述圆柱形壳体的所述周缘。
范例12。根据范例10的可操纵医学导管(100)，其中，所述第一导电构件(121)是由第一圆柱形构件提供的，并且其中，所述第二导电构件(122)是由第二圆柱形构件提供的；
其中，所述第一圆柱形构件和所述第二圆柱形构件被同轴地布置，使得所述第一圆柱形构件在所述第二圆柱形构件内，并且使得所述绝缘层(123)被设置在所述第一圆柱形构件与所述第二圆柱形构件之间；并且其中，执行以下中的任一项：
i)所述压电换能器(106)被设置为围绕所述第二圆柱形构件的所述周缘；或者
ii)其中，所述第一圆柱形构件包括延伸超过所述第二圆柱形构件的所述轴向范围的延伸部分(124)，并且所述压电换能器(106)被设置为围绕所述第一圆柱形构件的所述周缘。
范例13。根据范例6-9中的任一项的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括第一导电构件(121)和第二导电构件(122)，所述第一导电构件(121)采取具有与所述纵轴(102)对准的轴的第一垫圈的形式，并且所述第二导电构件(122)采取具有与所述纵轴(102)对准的轴的第二垫圈的形式；
其中，所述压电换能器(106)被夹在所述第一垫圈与所述第二垫圈之间，使得所述第一拉线(104)经由所述第一垫圈电连接到所述压电换能器(106)的所述第一电极(107)，并且使得所述第二拉线(105)经由所述第二垫圈电连接到所述压电换能器(106)的所述第二电极(108)。
范例14。根据任一项前述范例的可操纵医学导管(100)，还包括至少第二压电换能器；
其中，压电换能器(106)和至少第二压电换能器被设置在沿着管状体(101)的纵轴(102)的轴向分离的位置处。
范例15。根据范例14所述的可操纵医学导管(100)，其中，压电换能器(106)和至少第二压电换能器并联电连接。
总之，已经描述了一种可操作医学导管。可操纵医学导管包括：管状体，其具有纵轴和用于插入到对象中的远端部分；第一拉线；第二拉线；以及压电换能器。压电换能器包括第一电极和第二电极。在导管的远端部分处，第一拉线和第二拉线均在相对于纵轴的相应第一和第二偏移位置处机械地耦合到管状体以用于给予导管的远端部分上的弯曲。在导管的远端部分处，第一拉线电连接到压电换能器的第一电极，并且第二拉线电连接到压电换能器的第二电极。
各种实施方式和选项已经相对于可操纵医学导管描述，并且应注意到，各种实施例可以组合以实现进一步的有利效果。
Claims (11)
1.一种可操纵医学导管(100)，包括：
管状体(101)，其具有纵轴(102)和用于插入到对象中的远端部分(103)；
第一拉线(104)；
第二拉线(105)；
压电换能器(106)，其包括第一电极(107)和第二电极(108)；
其中，所述管状体(101)包括第一拉线腔(111)和第二拉线腔(112)，所述第一拉线腔和所述第二拉线腔中的每个平行于所述纵轴(102)延伸；
其中，所述第一拉线(104)被设置在所述第一拉线腔(111)中；
其中，所述第二拉线(105)被设置在所述第二拉线腔(112)中；并且
其中，所述第一拉线腔(111)和所述第二拉线腔(112)中的每个包括电绝缘腔壁；
其中，在所述导管(100)的所述远端部分(103)处，所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)中的每个在相对于所述纵轴(102)的相应第一偏移位置(109)和第二偏移位置(110)处机械地耦合到所述管状体以用于给予所述导管的所述远端部分(103)上的弯曲；
其中，在所述导管的所述远端部分(103)处，所述第一拉线(104)电连接到所述压电换能器(106)的所述第一电极(107)，并且所述第二拉线(105)电连接到所述压电换能器(106)的所述第二电极(108)；
其中，所述管状体(101)包括内衬(113)、增强层(114)和外鞘(115)；
其中，所述内衬(113)、所述增强层(114)和所述外鞘(115)中的每个沿着所述导管(100)的所述纵轴(102)同轴地延伸，使得所述增强层(114)被设置在所述内衬(113)与所述外鞘(115)之间；
其中，所述内衬(113)定义与所述纵轴(102)同轴的中心腔(116)，所述中心腔用于接收介入设备；
其中，在所述导管(100)的所述远端部分(103)处，所述第一拉线腔(111)和所述第二拉线腔(112)中的每个被设置在所述内衬(113)中；并且
其中，所述增强层(114)包括用于对所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)进行电屏蔽的导电材料。
2.根据权利要求1所述的可操纵医学导管(100)，还包括操纵框架(117)；
其中，所述操纵框架(117)包括被设置在所述第一偏移位置(109)处的第一锚定点和被设置在所述第二偏移位置(110)处的第二锚定点；并且
其中，所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)分别被附接到所述第一锚定点和所述第二锚定点，使得所述操纵框架将所述第一拉线(104)和所述第二拉线(105)机械地耦合到所述管状体(101)。
3.根据权利要求2所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)还包括内部腔(118)，所述内部腔与所述管状体(101)的所述纵轴(102)同轴地布置。
4.根据权利要求3所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括周缘(119)；并且
其中，所述压电换能器(106)被设置为围绕所述操纵框架的所述周缘。
5.根据权利要求2-4中的任一项所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括端部面(120)；并且
其中，所述压电换能器(106)被设置在所述操纵框架的所述端部面上。
6.根据权利要求2-4中的任一项所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括第一导电构件(121)和第二导电构件(122)，所述第一导电构件和所述第二导电构件由绝缘层(123)分离；
其中，所述第一锚定点被设置在所述第一导电构件(121)上，并且所述第二锚定点被设置在所述第二导电构件(122)上。
7.根据权利要求6所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述第一导电构件(121)是由圆柱形壳体的第一部分提供的，并且其中，所述第二导电构件(122)是由圆柱形壳体的第二部分提供的；
其中，所述第一部分和所述第二部分通过所述绝缘层(123)沿着所述操纵框架(117)的轴向范围机械地附接到彼此以提供所述圆柱形壳体；并且其中，
所述压电换能器(106)被设置为围绕所述圆柱形壳体的周缘。
8.根据权利要求6所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述第一导电构件(121)是由第一圆柱形构件提供的，并且其中，所述第二导电构件(122)是由第二圆柱形构件提供的；
其中，所述第一圆柱形构件和所述第二圆柱形构件被同轴地布置，使得所述第一圆柱形构件在所述第二圆柱形构件内，并且使得所述绝缘层(123)被设置在所述第一圆柱形构件与所述第二圆柱形构件之间；并且其中，执行以下中的任一项：
i)所述压电换能器(106)被设置为围绕所述第二圆柱形构件的周缘；或者
ii)其中，所述第一圆柱形构件包括延伸超过所述第二圆柱形构件的轴向范围的延伸部分(124)，并且所述压电换能器(106)被设置为围绕所述第一圆柱形构件的周缘。
9.根据权利要求2-4中的任一项所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述操纵框架(117)包括第一导电构件(121)和第二导电构件(122)，所述第一导电构件(121)采取具有与所述纵轴(102)对准的轴的第一垫圈的形式，并且所述第二导电构件(122)采取具有与所述纵轴(102)对准的轴的第二垫圈的形式；
其中，所述压电换能器(106)被夹在所述第一垫圈与所述第二垫圈之间，使得所述第一拉线(104)经由所述第一垫圈电连接到所述压电换能器(106)的所述第一电极(107)，并且使得所述第二拉线(105)经由所述第二垫圈电连接到所述压电换能器(106)的所述第二电极(108)。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的可操纵医学导管(100)，还包括至少第二压电换能器；
其中，所述压电换能器(106)和所述至少第二压电换能器被设置在沿着所述管状体(101)的所述纵轴(102)的轴向分离的位置处。
11.根据权利要求10所述的可操纵医学导管(100)，其中，所述压电换能器(106)和所述至少第二压电换能器被并联电连接。
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