CN114828932A - 具有分段可弯曲区段的医学设备 - Google Patents

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Abstract

一种铰接式医学器械，具有中空芯，能够以大程度的可操纵性通过患者的小空间从而以最小侵入性到达目标，并且一旦医学器械到达了目标，就允许医学工具被导向通过中空室来促成在目标处的医学程序，医学工具包括内窥镜、照相机和可弯曲医学装置。

Description

具有分段可弯曲区段的医学设备
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2019年10月23日在美国专利商标局提交的美国临时专利申请No.62/925101的优先权，该美国临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开总体涉及用于医学应用的设备和方法。更具体地，本公开涉及一种具有中空室的铰接式医学装置，其中该装置能够在患者体内操纵以达到期望目标，并且允许医学工具被导向通过中空室，从而允许在目标处进行医学程序。医学工具可包括内窥镜、照相机、可弯曲医学装置或其他医学器具。
背景技术
可弯曲医学器械(诸如内窥镜外科器械和可弯曲医学装置)是熟知的并在医学领域中一直得到认可。可弯曲医学器械通常包括通称为套或鞘的柔性主体。一个或多个工具通道沿柔性主体(典型地在该柔性主体内部)延伸以允许接近位于主体的远端处的目标。
该器械旨在提供在患者体内的柔性通路，其具有通向所欲目标的至少一个弯曲部或更多弯曲部，同时保持扭转和纵向刚度，使得医生可通过操纵医学器械的近端来控制位于该器械的远端处的工具。
最近，为了增强器械的远端的可操纵性，已经出现控制远侧部分的机器人化器械。在那些机器人化器械中，为了通过机器人在远侧部分处局部地产生弯曲，已经公开了不同的技术。
例如，美国专利公开No.2018/0243900提供一种具有弯曲区段的多区段铰接式可弯曲医学装置，其中所有区段都包括多个单独的节点/导环。在先专利涉及由许多单独的导环组成的完全“骨架”区段或由多导孔管件制成的单件区段。
在任一情况下，本领域提供多个导管以保持近侧部分的形状，同时驱动腱使医学器械中的远侧部分弯曲。将通过对导管的近端进行约束或解除约束来以二元方式选择性地控制多个导管。通过选择受约束的导管，可弯曲医学装置可通过基于导管部署的区域来改变可弯曲医学装置的刚度来改变弯曲的远侧区段的长度。
然而，现有医学器械具有若干短处，从而严格地限制其用途和功效。即，推进器械通过困难区域而不塌陷所必需的柱刚度已经是特别地有挑战性的，尤其是当最小化器械的总体直径时。另外，使用具有单结构近侧区段的医学器械缺乏操纵通过急弯的灵活性。由于该区段的长度也起作用，用于单结构近侧区段的短弯曲区段将需要比可行的大得多的力来将器械弯曲到期望输出角。短长度骨架结构可提供最佳可操纵性，但是前述被动区段需要是刚性的，以允许骨架结构正确地弯曲，以及承受在弯曲时置于其上的力，这使得难以行进通过曲折路径。
最后，具有骨架结构和多导孔管件两者的近侧区段的实现方式不够强健，以致无法传递导航通过肺气道所需的推力。虽然近侧区段的骨架部分可导航通过肺的某些分叉，但是遵循骨架结构的多导孔管件往往无法转向同一分叉，而是开始屈曲并脱垂到分叉的其他开口中。当这种情况发生时，机器人系统无法将推力传递到可弯曲医学装置的远端，因此脱垂限制了可弯曲医学装置对肺的外围区域中的结节的可及性。该问题进一步加剧的话，可弯曲医学装置脱垂通常引起永久性损坏，从而使医学器械不能用。
用于解决该缺陷的一些尝试包括了采用更长的弯曲区段，然而，这些尝试受到在弯曲时需要大的位移之困，从而使得难以控制可弯曲医学装置，这有可能对患者造成伤害。
在远侧区段与近侧区间之间的长度差造成在设备进入患者体内的进展期间的不准确路径遵循和大的末端运动。这种末端错位导致使用者尝试调整末端以与原始轨迹重新对准。然而，该运动对于可弯曲医学装置遵循前进到患者体内的路径应当不是必要的，因此，随着器械前进，中间区段和近侧区段将在不沿期望路径的方向上弯曲。该过程将使末端在不期望方向上移动，并且脱轨循环将继续，每一步都被加剧。近侧区段的刚度造成医学器械的不良且不一致的前进，因为弯曲输出与近侧区段的中部的输出不匹配，这意味着它将不达到应有角度，并且有可能对患者造成伤害。
发明内容
因此，为了解决在行业中的这种示例性需求，本发明公开的设备教导一种医学设备，所述医学设备包括：可弯曲主体，所述可弯曲主体具有中空室，所述中空室延伸所述可弯曲主体的长度；第一可弯曲区段；中间可弯曲区段；至少两个导环，所述至少两个导环设置在所述第一可弯曲区段中并彼此间隔开一定距离以形成腔；至少两个导孔，所述至少两个导孔在所述可弯曲主体中，所述导孔延伸所述可弯曲主体的长度并与所述中空室平行；以及至少一个驱动线，所述至少一个驱动线可滑动地安置在所述至少两个导孔中的至少一者中并附接到所述可弯曲主体的远端，其中所述中间可弯曲区段具有与所述第一可弯曲区段的刚度梯度不同的刚度梯度。
在另一个实施例中，所述设备的所述中间可弯曲区段包括至少两个区段，其中每个区段具有不同的刚度梯度。
在另外的实施例中，所述设备还包括柔韧壁，所述柔韧壁延伸所述可弯曲主体的长度。还设想，所述至少两个导环的内径附连到所述壁的至少一部分。另外，所述壁可还包括用于包封所述至少两个导环的弹性外衬。
在其他实施例中，主题设备还包括致动器，所述致动器附接到所述至少一个驱动线的近端，其中所述致动器被构造为致动所述驱动线。
在又另外的实施例中，所述中间可弯曲区段是一致的。另外，所述中间可弯曲区段可包括至少两个相邻区段，其中所述至少两个区段中的每一者具有不同的刚度梯度。
在另外的实施例中，所述设备包括中间驱动线，所述中间驱动线可滑动地安置在所述导孔中并附接到所述可弯曲主体，其中第一驱动线和中间驱动线的附接位置沿所述可弯曲主体的轴向方向不同。
在又另外的实施例中，所述至少两个导孔被构造为在所述至少两个导环中的每一者中。
还设想，所述驱动线和所述导孔中的任一者或两者可由不透射线的材料构成。
本创新还教导一种医学设备，所述医学设备包括可弯曲主体，所述可弯曲主体具有远侧区段和近侧区段，所述可弯曲主体被构造为与驱动线一起弯曲，所述远侧区段具有骨架结构，所述骨架结构包括：多个导环，所述多个导环按一定间隔排列以保持所述驱动线的位置；以及内衬和外衬，所述内衬和所述外衬附接到所述导环，并且所述近侧区段包括：优先弯曲区段，所述优先弯曲区段具有骨架结构并连接到所述远侧区段；过渡骨架区段，所述过渡骨架区段包括骨架结构并连接到所述优先弯曲区段；以及被动区段，所述被动区段包括多内腔管件并连接到所述过渡骨架区段，其中所述导环、所述内衬和所述外衬形成中空室。
在各种实施例中，所述过渡骨架区段包括支撑线，所述支撑线终止在所述过渡骨架区段的远端处，其中在所述远端处，弯曲刚度按所述优先弯曲区段、所述过渡骨架区段和所述被动区段的次序增大。
在其他实施例中，所述优先弯曲区段还包括第二组的支撑线，其中所述过渡骨架区段包括比所述优先弯曲区段更大数量的支撑线。
在又另一个实施例中，所述被动区段包括第三组的支撑线，所述第三组的支撑线安置在所述被动区段的中部中。
本创新还教导一种可弯曲主体，所述可弯曲主体具有中空室，所述中空室延伸所述可弯曲主体的长度；第一可弯曲区段；中间可弯曲区段；至少两个导环，所述至少两个导环设置在所述第一可弯曲区段中并彼此间隔开一定距离以形成腔；至少两个导孔，所述至少两个导孔在所述可弯曲主体中，所述导孔延伸所述可弯曲主体的长度并与所述中空室平行；以及至少一个驱动线，所述至少一个驱动线可滑动地安置在所述至少两个导孔中的至少一者中并附接到所述可弯曲主体的远端，其中所述中间可弯曲区段具有与所述第一可弯曲区段的刚度梯度不同的刚度梯度。
当结合附图以及提供的段落阅读以下对本公开的示例性实施例的详细描述时，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
当结合示出本发明的例示性实施例的附图时，本发明的另外的目的、特征和优点将从以下详细描述中变得显而易见。
图1是根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的包括各种辅助部件的示例性可弯曲医学装置的框图。
图2提供了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的剖切透视图。
图3是根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的剖切透视图。
图4a至图4d提供了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧面轮廓(4a)和前剖切图(4b至4d)。
图5描绘了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧剖切图。
图6提供了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的图5示出的示例性可弯曲医学装置的特写侧剖切图。
图7a至图7e提供了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧面轮廓(7a)和前剖切图(7b至7d)。
图8描绘了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧剖切图。
图9a至图9e提供了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧面轮廓(9a)和前剖切图(9b至9d)。
图10a至图10f提供了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧面轮廓(10a)和前剖切图(10b至10f)。
图11描绘了根据主题设备、方法或系统的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧剖切图。
贯穿附图，除非另有说明，否则相同的附图标记和字符用来标示所示的实施例的相似的特征、元件、部件或部分。另外，加上标号“'”的附图标记(例如，101'或24')表示相同性质和/或种类的中间元件和/或引用。此外，虽然现在将参考附图来详细地描述本公开，但是这是结合例示性实施例进行的。旨在在不脱离如所附段落所限定的本公开的真实范围和精神的情况下可对所述的实施例做出改变和修改。
如本文所用，术语“基本上”意指允许与描述有偏差，这种偏差不会负面地影响所欲的目的。例如，与测量限制的偏差、在制造容差内的差异或小于5％的变化可被认为是在基本上相同的范围内。指定的描述可以是绝对值(例如，基本上球形、基本上垂直等)或相对值(例如，基本上没有不同的束腰轮廓、基本上相同等)。
具体实施方式
对本创新的分析表明了添加中间刚度的区段带来在脱垂发生方面的显著改变，从而使故障(其中根本没有过渡)减少了约30％。此创新准许施加更多的插入力来克服在可弯曲医学装置中的其他地方的摩擦，而不是受到骨架区段的弯曲刚度极限的限制，因此允许可弯曲医学装置进一步前进更深地进入到患者的廊道中。此外，本创新通过允许使用者在可弯曲医学装置中结合新发现的灵活性以更迅速地到达肺的部分而更少地造成问题来实现改善的导航能力。
对于实施例1，相对于管件区段可保持使用骨架区段的优点(柔性和弯曲半径)，同时还使大的刚性间隙闭合。
对于实施例2，优点导致所有骨架区段的刚度增大，以降低屈曲通过可弯曲医学装置的长度的风险，同时还减小了在骨架区段与管件区段之间的相对刚度差。
在第3实施例中，优点导致能够产生多个刚度过渡，这可准许刚度更小的管件区段115由于短的区段长度而以更小的半径弯曲。
现在将通过对示例性附图的描述从与可弯曲医学装置相关联的一般系统开始详细地传达本创新。
图1是包括旨在聚集成完整医学系统的各种辅助部件的示例性可弯曲医学装置系统10的系统框图。可弯曲医学装置系统10包括驱动单元12、可弯曲医学装置13、定位推车14、操作控制台15和导航软件16。示例性可弯曲医学装置系统10能够与外部系统部件和临床使用者交互以促成在患者体内的使用。
导航软件16和驱动单元12经由总线通信地相联以在彼此之间传输/接收数据。此外，导航软件16与作为可弯曲医学装置系统10的辅助部件的CT扫描仪、荧光镜和图像服务器(图中未示出)连接并可与它们通信。图像服务器可包括但不限于连接到医学成像装置的DICOMTM服务器，所述医学成像装置包括但不限于CT和/或MRI扫描仪和荧光镜。导航软件16处理由驱动单元12提供的数据和由存储在图像服务器上的图像和/或来自CT扫描仪和荧光镜的图像提供的数据，以便将图像显示在图像显示器上。
来自CT扫描仪的图像可术前提供给导航软件16。通过导航软件，临床使用者从图像创建解剖计算机模型。在该具体实施例中，解剖结构是具有相关联气道的肺的解剖结构。从CT扫描仪的胸图像中，临床使用者可对肺气道分段来进行临床治疗，诸如活检。在生成肺气道地图之后，使用者还可创建接近病变来进行活检的规划。该规划包括用于插入和操纵通向所欲目标(在该示例中是病变)的可弯曲医学装置13的气道。
驱动单元12包括致动器和控制电路。控制电路与操作控制台15通信地相联。驱动单元12连接到可弯曲医学装置13，使得驱动单元12中的致动器操作可弯曲医学装置13。因此，临床使用者可经由驱动单元12控制可弯曲医学装置13。驱动单元12也可物理地连接到定位推车14。定位推车14包括定位臂，并且将驱动单元12和可弯曲医学装置13相对于目标/患者定位在所欲位置。临床使用者可插入、操纵和撤回可弯曲医学装置13以执行医学程序，这里是患者的肺的活检。
可弯曲医学装置13通过临床使用者的操作基于所述规划可以被导航到患者体内的目标。可弯曲医学装置13包括用于各种工具(例如，活检工具)的工具通道108。可弯曲医学装置13可将工具导向到患者的病变。在一个示例中，临床使用者可用活检工具从病变取得活检样本。
如图2和图3所描绘，可弯曲医学装置13的远侧区段101包括多个导环109，其中导环109被构造为彼此分开一定距离并彼此不接触。导环109由圆柱形壁18保持在适当位置，该圆柱形壁包括内衬111和外衬110，这为可弯曲主体7提供可弯曲支撑，同时将导环109保持在沿可弯曲主体17的轴向方向的恒定位置。内衬111产生内径40，并且外衬110产生外径42，其中内径40建立工具通道108。可弯曲主体17的边缘可以由无创末端26圆化以进一步减少在可弯曲主体17前进时对患者的内部元素的任何伤害。
相邻导环109附接到内衬111和/或外衬110，其中腔113在相邻导环109之间产生，沿可弯曲主体17的纵向方向分布。当可弯曲主体弯曲时，腔113在内衬111和外衬110两者中产生均匀地分布的褶皱。因此，腔113避免了可能压碎工具通道108的致命扭结。
每个导环109含有至少两个导孔112，该导孔延伸导环109的与可弯曲主体17的长度平行的长度以便可滑动地容纳驱动线105至106。此外，在导环109内的每个导孔112被构造为接纳锚定件21，该锚定件在驱动线105至106的端部处移位，以嵌入到导环109中。在图2中，近侧驱动线106描绘了锚定件21，该锚定件被构造在中间可弯曲区段103的远端处。相邻导环109之间的空间与弹性内衬111和外衬110配合地允许可弯曲主体7由于在导环109之间的开放空间而实现更大范围的弯曲运动，而不发生扭结。
工具通道108被构造为延伸可弯曲主体17的长度，其中可弯曲主体17的近端提供临床使用者插入/撤回医学工具的通路。例如，临床使用者可通过在可弯曲医学装置13的远端处的工具通道108插入和撤回活检工具。
如图4中的横截面图所示，可弯曲主体17包括被容纳在可弯曲主体17中的一组远侧驱动线105、一组中间驱动线106和一组支撑线107，其中该组驱动线105和该组驱动线106中的每一者分别对应于远侧可弯曲区段101、中间可弯曲区段103和近侧可弯曲区段104。圆柱形壁18由内衬111和外衬110形成，该内衬和外衬是一致的并在医学装置13的远端处彼此组合以包封可弯曲主体17。壁18对可弯曲主体17提供可弯曲支撑，同时将导环109保持在沿可弯曲主体17的轴向方向的恒定位置。内衬111产生壁的内径40并建立工具通道108，而外衬110产生可弯曲主体17的外径42。
可弯曲主体17将驱动线105至106中的每一者容纳在沿可弯曲主体17的纵向方向构造的对应导孔112中。导孔112允许驱动线105至106沿可弯曲主体17的轴向方向可滑动地移动。驱动线105至106终止于每个可弯曲区段101、103和104的远端处。远侧驱动线105在远侧区段101的远端处以锚定件21终止，并且被构造为在可弯曲主体17内彼此分开约120度。远侧驱动线105在线105的近端处连接到驱动单元12。驱动单元12通过致动远侧驱动线105诱导推力或拉力来移动那些线，并且弯曲可弯曲主体17。近侧驱动线106分别针对其对应的可弯曲区段103和104类似地构造。
因此，通过分别推动和拉动驱动线105至106通过近侧可弯曲区段104、中间可弯曲区段103和远侧可弯曲区段101，可在所有三个维度上单独地弯曲可弯曲医学装置13。
图2中进一步描绘了设置在可弯曲主体17的壁18中的支撑线107。支撑线107可对壁18提供附加的结构支撑并可锚定到弯曲区段101至104的远端24。在一些实施例中，一个或多个支撑线107可松散地保持在壁18中，从而允许移动以及甚至移除支撑线107以适应可弯曲主体17中的弯曲需要。支撑线107可延行穿过被构造在壁18中的导孔112，该支撑线可起源于可弯曲医学装置13的近侧部分处。在某些实施例中，支撑线107可被构造为用于壁81的可调整结构支撑。用于支撑的示例性调整可包括采用支撑线107的各种抗拉强度、构型、弹性。在一个实施例中，多个支撑线107可从可弯曲医学装置13的远端24延伸到可弯曲医学装置13的近侧部分105，由此允许可弯曲主体17的所有区段101至104获得防扭结益处。
图4a提供根据本创新的一个或多个实施例的示例性可弯曲医学装置的侧视图，其中图4b至图4d描绘图4a中的装置在线C-C、D-D和E-E处的前横截面图。
图4a中的可弯曲医学装置包括远侧区段101和近侧区段102，并且具有工具通道108以递送活检工具或其他工具通过可弯曲医学装置13到达目标。远侧驱动线105终止于远侧区段101的远端中并围绕装置13的圆周等距地排列，如图4b的沿线C-C的横截面图所示。以相同方式，近侧驱动线106终止于近侧区段102的远端中并也围绕可弯曲医学装置13的圆周等距地排列，如详示沿图4a中的线D-D的横截面的图4c所示。
而且，近侧驱动线106将远侧区段101的近端限定为位置A。通过适当地拉动和推动那些线，远侧区段101和近侧区段102可三维地弯曲。这些区段101和102可用机器人控制器(图中未示出)独立地控制。具体地，近侧区段102还包括中间弯曲区段103和远侧区段104。
如图5所提供，中间弯曲区段103具有与远侧区段101相同的机械结构，又称为骨架结构，其包括彼此间隔开的多个导环109，而远侧区段104具有简单的一致的多导向管件。
图6示出了图5中的区域G的特写图，以更好地解释远侧区段101和中间弯曲区段103的骨架结构。骨架结构包括多个导环109，在导环109之间有一定间隔。导环109具有导孔112(参见图4b至图4d)以可滑动地保持驱动线105和106并由内衬110和外衬111包围。内衬110形成工具通道108，而外衬111提供平滑、连续表面以便最佳地插入到解剖结构中并保护可弯曲医学装置13的内部结构免于受到外部异物的影响。导环109、内衬110和外衬111在相应导环109之间形成中空室113。这些中空室113允许可弯曲医学装置13通过促使内衬110和外衬111向中空室113中和围绕该中空室小幅地起皱和拉伸而以紧密曲率弯曲。另外，中空室113与一致的多导向管件区段118相比实现了低弯曲刚度。因此，在近侧区段102中，具有该骨架结构的中间弯曲区段103具有比远侧区段104低的弯曲刚度。该构型可将弯曲定位到近侧区段102中的中间弯曲区段103中。当推动或拉动近侧驱动线106时，中间弯曲区段103主要地弯曲，而远侧区段104维持其姿态。然而，在中间弯曲区段103与远侧区段104之间的接头(位置B)经受弯曲曲率的急剧转变并倾向于发生屈曲(或扭结)。如果这种屈曲发生，则甚至当中间弯曲区段103转向某个分叉并到达下一分支时，在中间弯曲区段103后的远侧区段104也无法转向该分叉并且会脱垂到该分叉的另一开口中。
(实施例1)
图7a是根据实施例1中详述的示例的可弯曲医学装置的侧视图。另外，图7b至图7e分别提供图7a在线C-C、D-D、H-H和K-K处的横截面前视图。此外，图8提供图7a在线L-L处的非均匀侧横截面图，如图7b至图7e所示。
近侧区段102现在包括在中间弯曲区段103与远侧区段104之间的过渡骨架区段114。过渡骨架区段114包括与中间弯曲区段103相同的骨架结构并还包括支撑线107。支撑线107终止于过渡骨架区段114的远端(图7a中的位置I)处并朝向近端延伸穿过可弯曲医学装置13的其余部分。支撑线107的近端可在可弯曲医学装置13中滑动并具体地穿过导孔112。
当可弯曲医学装置13弯曲时，支撑线107提供附加的弯曲刚度，同时针对可弯曲医学装置13中的通道的长度变化进行调整。由于支撑线107可被构造在驱动线105和106之间，因此可弯曲医学装置13的壁18可通过消除中心骨架结构来变得更薄。
过渡骨架区段114减少在中间弯曲区段103与远侧区段104之间(位置B)的刚度变化，这显著地降低了近侧区段102脱垂的风险。随着刚度转变减少，引起脱垂的‘弱点’就被消除，由此得到更柔韧的可弯曲医学装置，而引起故障的‘弱点’减少。
(实施例2)
图9a是根据实施例2的可弯曲医学装置的侧视图。另外，图9b至图9e提供了图9a的可弯曲医学装置在线C-C、D-D、H-H和K-K处的前横截面图。
本实施例中的可弯曲医学装置13包括另一组支撑线107’，该另一组支撑线终止于远侧区段101的远端处并延行穿过可弯曲医学装置13的其余部分。通过附加的该组支撑线107'，可增大远侧区段101和中间弯曲区段103的弯曲刚度，同时保持刚度的数量级。附加的该组支撑线107'也可用于防止在具有骨架结构的区域(其为远侧区段101和中间弯曲区段103)处的局部屈曲。这些附加的支撑线107'与原始支撑线107结合工作以增大它们横穿的所有区段的刚度。因此，骨架结构和一致的管件区段117二者将出现相等的刚度增大。然而，这意味着总刚度差保持不变，而相对刚度差减小。
(实施例3)
图10a至图10f和图11表示本发明的另一个实施例，其中图10a提供实施例3中的可弯曲医学装置的侧视图。图10b至图10f提供了图10a中的装置在线C-C、D-D、H-H、N-N和P-P处的前横截面图。
本实施例与实施例2的不同在于附加的支撑线107'的起始位置，详述了移动支撑线107'以适应结构强度需要的灵活性。
如图10b至图10f所示，附加的支撑线107'终止于远侧区段104的中部，并且产生过渡管件区段115和被动管件区段116。附加的支撑线107'可使被动管件区段116处增加弯曲刚度并改善将插入力传递到远端的推动能力。
(设计示例)
实现了两种不同的设计变型，以解决引起可弯曲医学装置的脱垂和故障的因素。
第一变型在区段(这里是近侧优先骨架区段和近侧被动管件区段)之间添加了过渡部分，其具有落在两者之间的刚度。该过渡部分的长度是可变的，并且这里该长度被选择成防止在近侧骨架区段与管件区段之间的过渡到达右上叶(“RUL”)。
在一个示例性实施例或原型中，结合了使用40mm，以使过渡点远离可弯曲医学装置的远端90mm。这是基于正在使用的当前模型来选择的，其中RUL的最深位置远离RUL的入口不到90mm。然而，确切长度可能需要依靠对更多患者数据的分析，或者可进行多种设计，并且可指示临床医生基于患者分段来选择具体设计/长度。
中间变型也添加过渡区段，但是将每个从动骨架区段的长度减小到各自10mm。这将使用基于‘跟随领导’角度的算法来改善FTL能力，因为每个区段将具有与其所跟随的区段相同的形状。改善的FTL性能应当减少可弯曲医学装置在导航时被卡住的情况。该变型的过渡区段比第一变型更长，以确保与被动管件区段的过渡点也远离可弯曲医学装置的末端90mm。
过渡区段具有骨架结构，但是刚度随在5个剩余未使用导孔112中添加更粗的支撑线107而增大。从动骨架区段已经具有3个直径为6毫英寸的支撑线107；在过渡区段中的附加的支撑线107'具有105.5毫英寸的直径。该直径线将是适配于我们的可弯曲医学装置设计，而无需改变任何导孔或可弯曲医学装置直径，因为它与当前驱动线105和106的直径相同。
然而，存在可实现这种附加刚度的多个替代方式。除了更粗且附加的支撑线107之外，完全可使用另一种材料，诸如不锈钢。
当前实现方式具有支撑线107的锚定到过渡区段的远侧部分的远侧部分，而近侧部分延行到管件区段中，并且未固定在端部处，因此它们可随在可弯曲医学装置13中的移动而自由地滑动。这是适得其反的，因为这些支撑线也将增大管件区段的刚度，这将抵消通过增大骨架区段的刚度而获得的一些益处。
如果支撑线在进入邻接区段之前结束，则也可能有问题。由于支撑线随着可弯曲医学装置弯曲而滑动，因此将出现其中在过渡区段的近侧部分处存在刚度下降的形状，因为支撑线已经在远侧方向上滑动，从而在近端上留下间隙。同时，相对的支撑线将滑动到邻接区段中，从而增大在该区段的远端处的刚度。这将产生大刚度差的临时点，这是我们正在试图避免的情况。
解决该问题的一种方式是使这些支撑线固定在两个端部上。这将产生大得多的刚度增大，这可能是期望的。解决该问题的另一种方式是将支撑线固定在过渡区段的近端上而不固定在远端处。如果经历与如上所述相同的滑动现象，则我们将不会看到任何大的刚度过渡，因为基本过渡结构与近侧弯曲区段的结构相同，因此我们将看到的是过渡点的取向的临时变化，而不是添加完全新的刚度过渡点。然而，由于这些区段具有骨架结构，因此存在驱动线的自由部分滑出导线的风险，并且如果可弯曲医学装置弯曲，则其可能不会重新进入导孔，而可能无意中钻入可弯曲医学装置的其他结构，从而有可能使其损坏。这可通过使低刚度(或高刚度，如果需要的话)衬管延伸于可能发生该问题的所有导环之间来缓解。
代替将这些支撑线的近端点向远侧移动，它们也可一直延行到集线器并以各种方式固定。一种方式是将其固定到弹簧或可用特定或变化量的力来进行移动的其他类型的表面上。替代地，它可以以可在‘自由到滑动’/‘在阻力下滑动’/‘完全地固定’之间切换的方式被固定。一种方式是使用可拧入/拧出以改变阻力的定位螺钉。类似地，该端部可固定到可在固定/自由之间切换的马达上，以及具有用于调整阻力的力反馈系统。
为了进一步扩展衬管概念，衬管或海波管也可沿当前被其他支撑线或驱动线占据的导孔放置，消除仅使用空导孔的限制。
除了将材料放置在可弯曲医学装置的导孔内部之外，可将附加的内覆盖物/外覆盖物施加到该区段以增大刚度。这些覆盖物的材料和厚度可变化以达到期望刚度。替代地，如果不期望外径/内径改变，则可在该过渡区段中用不同材料或用不同厚度对替换用于骨架结构的预先存在的内覆盖物/外覆盖物(导环也可修改为不同内径/外径以确保最终直径不改变)。这种附加或补充材料也可具有沿其长度的刚度过渡，诸如可变节距弹簧。
实现刚度梯度的另一种方式是调整导环的间距。这可逐步或非连续地进行。替代地，可在导环之间放置附加材料，并且基于材料选择或厚度，该材料的刚度可沿区段的长度逐渐地或非连续地变化。
代替使用骨架结构，可使用管件区段的变型。可使用具有更低刚度的不同材料并将其焊接到管件区段的40D区段。替代地，代替将不同材料焊接在一起，可添加附加的内部/外部/中间材料以形成复合材料并沿近侧方向增大刚度。调整刚度的另一种方式是使可弯曲医学装置的直径可逐渐地或非连续地增大。实现此情况的一种方式是通过凸块挤出。或者，可将附加的支撑线(具有上述各种替代方案)放置在沿管件区段的长度的不同点处。

Claims (18)

1.一种医学设备，所述医学设备包括：
可弯曲主体，所述可弯曲主体具有中空室，所述中空室延伸所述可弯曲主体的长度；
远侧可弯曲区段；
中间可弯曲区段；
至少两个导环，所述至少两个导环设置在所述远侧可弯曲区段中并彼此间隔开一定距离以形成腔；
至少两个导孔，所述至少两个导孔在所述可弯曲主体中，所述导孔延伸所述可弯曲主体的长度并被构造为在所述中空室周围并与所述中空室平行；以及
至少一个驱动线，所述至少一个驱动线可滑动地安置在所述至少两个导孔中的至少一者中并附接到所述可弯曲主体的远端，
其中所述中间可弯曲区段具有与所述远侧可弯曲区段的刚度梯度不同的刚度梯度。
2.如权利要求1所述的医学设备，其中所述中间可弯曲区段包括至少两个段，每个段具有不同的刚度梯度。
3.如权利要求1所述的医学设备，所述医学设备还包括柔韧壁，所述柔韧壁延伸所述可弯曲主体的长度。
4.如权利要求3所述的医学设备，其中所述至少两个导环的内径附连到所述柔韧壁的至少一部分。
5.如权利要求3所述的医学设备，其中所述柔韧壁还包括用于包封所述至少两个导环的弹性外衬。
6.如权利要求1所述的医学设备，所述医学设备还包括致动器，所述致动器附接到所述至少一个驱动线的近端，其中所述致动器被构造为致动所述驱动线。
7.如权利要求1所述的医学设备，其中所述中间可弯曲区段是一致的。
8.如权利要求7所述的医学设备，其中所述中间可弯曲区段包括至少两个相邻段，其中所述至少两个段中的每一者具有不同的刚度梯度。
9.如权利要求1所述的医学设备，所述医学设备还包括中间驱动线，所述中间驱动线可滑动地安置在所述导孔中并附接到所述可弯曲主体，其中第一驱动线和所述中间驱动线的附接位置沿所述可弯曲主体的轴向方向不同。
10.如权利要求1所述的医学设备，其中第一导孔和中间导孔被构造在所述至少两个导环中的每一者中。
11.如权利要求1所述的医学设备，其中所述驱动线和所述导孔由不透射线的材料构成。
12.一种医学设备，所述医学设备包括可弯曲主体，所述可弯曲主体具有中空室，所述中空室延伸所述可弯曲主体的长度，所述可弯曲主体包括：
第一可弯曲区段，所述第一可弯曲区段在所述可弯曲主体的远端处；
中间可弯曲区段，所述中间可弯曲区段在所述第一可弯曲区段的近侧；
第一导孔，所述第一导孔在所述可弯曲主体中，所述第一导孔与所述中空室平行；
远侧驱动线，所述远侧驱动线可滑动地安置在所述第一导孔中并附接到所述第一可弯曲区段的远端；
中间导孔，所述中间导孔在所述可弯曲主体中，所述中间导孔与所述中空室平行；以及
中间驱动线，所述中间驱动线可滑动地安置在所述中间导孔中并附接到所述中间可弯曲区段的远端，
其中所述第一可弯曲区段包括柔性结构，并且
其中在所述中间可弯曲区段的远端处的刚度与所述第一可弯曲区段的刚度基本上相同，并且小于在所述中间可弯曲区段的近端处的刚度。
13.如权利要求12所述的医学设备，所述医学设备还包括柔韧壁，所述柔韧壁延伸所述可弯曲主体的长度。
14.如权利要求12所述的医学设备，其中所述可弯曲主体包括至少两个导环，所述至少两个导环设置在所述第一可弯曲区段中并彼此间隔开一定距离以在所述至少两个导环之间形成腔。
15.如权利要求14所述的医学设备，其中第一导孔和中间导孔被构造在所述至少两个导环中的每一者中。
16.如权利要求12所述的医学设备，所述医学设备还包括致动器，所述致动器附接到所述远侧驱动线的近端，其中所述致动器被构造为致动所述驱动线。
17.如权利要求12所述的医学设备，所述医学设备还包括致动器，所述致动器附接到所述中间驱动线的近端，其中所述致动器被构造为致动所述驱动线。
18.如权利要求12所述的医学设备，其中所述驱动线和所述导孔由不透射线的材料构成。
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