CN115038398A - 模块化植入物输送和定位系统 - Google Patents

Abstract

该文件尤其对用于将植入物自动机械式辅助地植入在患者体内的系统和方法进行讨论。一种系统包括构造成与植入物的长形构件接合的植入物定位单元，以及通信地联接至定位单元的控制台。控制台可以具有用户接口，该用户接口使用户能够输入运动控制指令。控制台可以根据特定的运动控制指令产生运动控制信号，以控制外部定位单元，以将植入物推进到目标植入部位、路径或形状中。该系统可以用于在脊柱刺激器植入或脑深部刺激器植入手术期间对神经调节植入物的输送和定位进行自动机械式控制。

Description

模块化植入物输送和定位系统

优先权及相关申请

本申请要求Kaufmann等人于2019年9月30日提交的题为“MODULAR IMPLANTDELIVERY AND POSITIONING SYSTEM(模块化植入物输送和定位系统)”的美国临时专利申请No.62/908,505的优先权的权益，并在此通过参引将其全部内容并入本文中。

技术领域

本文件总体上涉及医疗系统，更具体地涉及用于对植入物的输送、定位和操纵进行自动机械式控制的系统、装置和方法，所述植入物比如为脊柱或脑中的神经调节电极。神经调节装置可以包括脊髓刺激器、脑深部刺激器、颅神经刺激器、肾神经刺激器、运动神经刺激器、骶神经刺激器或外周神经刺激器。

发明概述

脊髓刺激-慢性神经性疼痛是由国际疼痛研究协会定义的由躯体感觉神经系统的损伤或障碍引起的疼痛。神经性疼痛影响着7％至10％的一般人群。神经性疼痛包括许多病症，这些病症包括神经病、外周神经或脊神经根损伤、传入神经阻滞疼痛、中风或脊髓损伤后的中枢性疼痛、背部手术失败综合征(FBSS)以及复杂的区域性疼痛综合征。神经性疼痛会对生活质量、睡眠、焦虑和抑郁产生不利的影响。脊髓刺激器(SCS)已被证明是比使用药物或阿片类药物治疗来处理神经性疼痛病症更好的解决方案，并被认为是黄金标准治疗。

SCS治疗包括一个或更多个电引线或电桨状物，所述电引线或电桨状物通过外科手术植入在脊椎管的硬膜外腔中，连接至可植入式脉冲发生器。每根引线或桨状物均有几个电触点，电触点能够将微弱的电流输送至脊髓或目标部位，从而引起外周感觉异常或麻醉的感受。

植入的电极桨状物更具侵入性，需要在全身麻醉下进行开放式椎板切除术方法。而植入的长形引线是由外科医生在实时荧光透视法下以微创方法手动地插入到脊椎管的硬膜外腔中。引线由外科医生手动地定位，以提供最高概率的感觉异常覆盖范围。患者经常接受局部麻醉，并且可以口头确认完全感觉异常覆盖范围，从而确认恰当的电极定位。

SCS手术中的主要并发症来自硬件相关的并发症。硬件并发症可以包括引线迁移、引线连接故障和引线损坏。多项研究中已经报道，SCS并发症的发生率为30％至40％。一旦神经刺激系统被植入，可能发生引线在硬膜外腔内的运动。这些事件可以导致不舒服的刺激或治疗失败，因而需要重新编程、手术更换引线或重复矫正手术。尽管初始刺激引线在初始手术期间已恰当地定位，但随着时间的推移，由于引线周围形成疤痕组织，可能会导致SCS疗效的另一次丧失。为了获得提高的临床疗效，可能需要进行修正手术来调节引线位置或更换引线。本发明可以通过提供下述器具来防止修正手术：该器具用以随着时间的发展对引线位置和刺激位置进行远程地或经皮地调节以解决变化的生理状况或引线迁移。

此外，电极阵列引线的传统手动放置为外科医生之间的操作者间的可变性提供了机会，从而导致患者的治疗结果的可变性。将引线手动插入到硬膜外腔中可能导致插入创伤，该插入创伤能够导致疤痕组织形成并降低刺激治疗功效。电极阵列的精准且受控的放置减少了外科医生插入技术之间的可变性，并提高了电极阵列的定位精准度，同时副作用较少。使用本发明，电极阵列的自动机械式辅助的精准放置使得能够仅对需要缓解疼痛的区域进行靶向刺激以用于改善感觉异常效应。增强的放置精准度降低了不期望的刺激的不利的副作用，副作用比如为目前手术中常见的腹股沟疼痛或足部疼痛。

目前电极阵列引线上的单独的电极触点可以是圆形带或部分桨状物。带状或非定向的电极触点可以引起更大的刺激场，并增加刺激目标的机会，因为具有较少的定向场焦点。替代性地，桨状或部分电极触点具有更定向的电刺激场的优势，但需要更精准地放置在目标病变处以实现功效或者需要每个单独的阵列引线的更多数量的触点。类似地，部分带状或桨状电极阵列放置需要各个引线的恰当的旋转取向，以有效地引导电刺激场。与完整的带状电极触点相比，部分带状的电极阵列需要较低的刺激功率以用于控制感觉异常。电极触点的不正确的取向需要更多的电力来获得足够的感觉异常覆盖范围。为了降低用于部分带状电极触点的电力和直接电刺激场，需要对电极阵列进行旋转控制。如同在脑深部刺激中一样，可以通过刺激软件参数调节当前的圆形引线触点，以产生定向的电刺激。

本发明人已经认识到，出于减少不利事件和副作用的目的，需要提供对长形构件的精准且动态的定位，该长形构件可以包括护套、电极、半带状或部分带状电极阵列，或者护套和电极或电极阵列。在某些示例中，长形构件可以被物理地旋转并被远程或微创地精准定位以物理地引导刺激场。这可以允许创建不需要许多电极触点和载流线的更小、更少的创伤刺激引线。类似地，电极阵列周围的高阻抗组织或区域可能导致非预期的或不充分的刺激。利用本发明，长形构件可以被保护以免受高阻抗组织区域的影响或者长形构件可以被旋转并转向成远离高阻抗组织区域，以用于改善刺激功效和患者的治疗结果。

脑深部刺激概述和定向阵列定位——脑深部刺激器是用于治疗运动障碍和调节行为的另一神经刺激器类型。目前的脑深部刺激引线是以由浅至深的线性轨迹插入的线性阵列，具有从杆状电极阵列发射的圆柱形场。然而，特定的目标部位、病变或神经轨迹可能是在多个空间维度上的复杂的结构或路径。理想的刺激场几何结构将遵循这些神经路径以获得最佳功效。因此，需要将电极阵列和触点物理地操纵成各种复杂的路径或刺激场结构。这可以通过本发明来实现，本发明使可弯曲且可转向的电极阵列能够以复杂的几何结构变形，以在多个自由度和平面上进一步调节刺激功效。

目前的电极阵列受其跨度的限制，跨度取决于阵列的形状和尺寸(参见下面的商业可得的引线的图像)。虽然目前的阵列在线性长形的上下跨度中有许多电极触点，但是在不插入多个引线阵列的情况下，这些阵列在其将触点于内侧-外侧跨度中定位的能力方面受到限制。替代性地，较小的阵列插入创伤较小，但需要更精准的放置以用于获得最佳的目标刺激。因此，在头侧-尾侧跨度、前侧-后侧跨度两者中以及重要的内侧-外侧跨度中更精准地定位并操纵电极阵列位置的能力将改善刺激疼痛目标，聚焦刺激场，减少所植入的引线数量/尺寸，并减少不希望的感觉异常或副作用。

在初始神经刺激器植入和放置之后，生理运动或疼痛模式发生变化。改变初始电极阵列触点位置以适应变化的疼痛模式并针对变化的疼痛模式进行调节，变化的疼痛模式传统上需要进行修正手术以重新定位或移除并重新插入到新的位置中。所描述的本发明使得能够操纵电极引线物理位置以改善装置功效和患者的治疗结果而无需进行修正手术。

本发明通过下述各者而改善了患者使用神经刺激器的治疗结果：自动机械式控制的神经调节、以及电极阵列的可转向的初始放置以实现精准且无创伤的植入物输送、再加上无创或微创地对物理电极阵列位置进行重新定位以适应不断发展的生理模式的能力。

感测和自适应外科手术辅助系统——本主题涉及为外科医生提供精准且受控的插入和定位过程的外科手术插入系统。该装置通过在手术室内集成一套技术而为进一步改善外科手术体验奠定了基础。实时反馈使自动机械平台能够动态感测并响应实时生理变化。目前，外科医生必须从各种零散的系统中提取并手动调节他们的程序。随着有用技术的数量增加，对来自所有这些系统的信息的同步解释将以指数方式变得更加困难，并且由外科医生手动地解释和响应是不可行的。在某些示例中，自动机械式外科手术平台可以通过将所有信息和信息源集中至单一的模块化平台来处理这些大量的信息和信息源，该平台可以感测、解释并协助做出适当的反应和手术决策。

该技术通过中央处理系统工作，该中央处理系统获取专有算法的输出并对自动机械式插入系统的插入控制参数进行更新。这些实时输入来自三个主要的系统：光学可视化、放射学跟踪和电生理学监测。

光学可视化包括面向手术部位和外科医生的相机。然后，这些相机将检测视场中的关键对象，并创建可见解剖结构以及外科医生和装置运动的三维图。自定义逻辑将识别过程数据的状态，比如插入角度、速度、加速度和潜在的不期望的动作(即电极屈曲或引线迁移)。

放射学跟踪提供不可见的特征洞察。通过利用成像系统比如荧光透视、MRI和CT中示出的跟踪器，该系统可以使用实时外科手术进展绘制出手术前患者特定的成像图。然后，系统算法可以使用此信息来基于系统的状态和患者功能性结构进行适应性的调节。

电生理学监测允许系统适应细胞特征，这些细胞特征可以指示患者的健康或局部部位和细胞健康。电信号能够在体内被采集，这些电信号相应地可以被馈送至算法以用于调节手术或者警告用户有害变化。

外科手术插入视觉和控制系统——所示出的系统设计(参见图16)给出了反馈和控制系统的逻辑部件的可视化表示。这些部件意在通过考虑患者解剖结构、指示系统和患者状态的正在进行的标记/输入来增加益处并且易于使用接口元件。中央处理和控制系统(1601)是下述部件：该部件将来自存储介质和控制装置(即脚踏板、触摸板等)的输入与反馈算法(1630)的输出联系起来，并将其转换为有意义的参数以用于在过程期间调节插入装置。这些参数是影响诸如下述各者的值：护套的位置或可调节引线的位置、插入速度、加速度和插入角度。

实时过程反馈部分提供下述部件：这些部件关于能够如何处理某些手术变量以自动地调节插入参数或者建议插入参数的调节。第一主要反馈源是图像处理系统(图16，1631)——这是能够对诸如植入物、插入装置和相关的外科手术工具等对象进行检测的光学相机的组合。系统中有两个相机，使得这两个相机可以提供手术部位的立体图，这实际上意味着该立体图具有三维(3D)性能。在计算距离和创建点云可以有助于控制插入或重新定位的情况下，3D信息是关键的。信号处理系统(图16，1634)从模拟电生理学传感器获取输入并且提供滤波、放大、模数转换和其他标准的信号处理活动。该系统用于记录和观察患者在整个外科手术过程中的生理变化，这可以指示手术的成功结果。患者监测系统(图16，1636)提供了从手术室捕获其他相关数据的方法。这可以从下述各者中获取输入：手术室外围设备和环境监测传感器比如观察室内相关物体的单目相机、捕获从用户或患者或其他手术系统输入的声音数据的麦克风、温度传感器或患者-系统交互装置。

外围管理系统(图16，1610)是对直接或间接地连接至系统的所有其他装置进行操纵的集线器。诸如鼠标、键盘、触摸板、脚踏板、操纵杆等的人工交互装置(图16，1613)在此处被附接和操纵。此处附接有患者术前成像存储装置(即USB记忆棒)或成像数据库服务器(即云存储)(图16，1612)以加载相关的输入数据。中央处理和控制系统及图形用户接口随后被更新，以便以有用、简单的方式显示此信息。类似地，现场患者成像系统(图16，1611)是在手术过程期间提供荧光透视/CT/MRI输入的装置或系统——然后荧光透视/CT/MRI输入对用户接口中的元素进行更新并可以被馈送到算法处理和检测系统中，以自动地调节插入装置。

在某些示例中，如本文件中所讨论的，自动机械式辅助植入系统的模块化设计允许容易更换或互换特定的模块。这不仅可以改善系统的可重复使用性和效率，还可以降低系统维护的成本。例如，外部定位单元可以是定位在无菌手术区中或者在植入手术期间与患者接触的单次使用装置，并且是在手术后可任意处理的。计算机化控制单元可以定位在非无菌区比如控制室中，并且可以与可互换的外部定位单元一起重复使用。

外部定位单元可以是非植入式外部装置。与部分或完全可植入式插入装置相比，本文中所讨论的外部定位单元可以显著地降低与其他的部分或完全可植入式插入装置的手术植入、取出或替换相关联的并发症的风险。外部定位单元还具有易于故障排除、维护和更换的优点，从而降低了系统和手术过程的成本。如下面将要讨论的，外部定位单元可以具有小的尺寸，具有有限的机械零件和电气零件，因此使其对于患者的外部固定而言是灵活的。

尽管本文件中的讨论集中在神经调节植入物上，但这仅是示例性的而非限制性的。在本发明人的设想内并且在本文件的范围内的是，本文中所讨论的系统、装置和方法可以配置成用于各种类型的植入物或假体的自动机械式地输送、转向、定位或取出。通过非限制性的示例，植入物可以包括引线、导管、导丝或其他机械或电气装置。植入物可以被设计成用于临时或永久植入。植入物可以用于疾病或其他状况的医学诊断，比如诊断导管，或者植入物可以用于治愈、缓解、治疗或预防疾病的治疗目的，比如用于刺激心脏、神经、肌肉或其他组织的可植入式电极。除了新的植入物之外，本文中所讨论的系统、装置和方法也可以用于对现有植入物进行外科手术上的重新定位或更换。

本概要意在提供对本专利申请的主题的概述。它并不意在提供对本公开内容的排他性或详尽的解释。详细的描述被包括以提供关于本专利申请的其他信息。在阅读和理解了以下详细描述并查看了形成本公开内容的一部分的附图后，对于本领域技术人员而言，本公开内容的其他方面将是明显的，其中的每个方面都不应被视为具有限制意义。

附图说明

在附图的图中通过示例的方式图示了各种实施方式。这些实施方式是说明性的，并非意在是本主题的详尽的或排他性的实施方式。

图1是根据本公开的示例性实施方式的外部定位装置的侧视立面图。

图2是根据本公开的示例性实施方式的外部定位装置的俯视立面图。

图3是根据本公开的示例性实施方式的外部定位装置的立体图。

图4大体图示了根据本公开的示例性实施方式的定位装置的自动机械式驱动头定位机构的调节范围的示例。

图5大体图示了示例性植入物定位装置502。

图6A至图6E是根据本公开的示例性实施方式的植入物定位装置刺激器和可调节/可定位护套的图示。

图7图示了示例性的定位装置，该定位装置除了致动器阵列之外还可以包括定位电路和马达。

图8A至图8D大体上图示了根据本主题的模块化护套和电极定位装置的各种状态。

图9A至图9C大体上图示了根据本主题的模块化电极定位装置的各种示例。

图10A至图10D大体上图示了根据本公开的示例性实施方式的机械经皮植入物连接端口的创建和使用。

图11A至图11D大体上图示了根据本公开的示例性实施方式的电的经皮植入物连接端口的创建和使用。

图12A大体上图示了脑深部刺激器系统(DBS)的植入物定位装置、植入物和可调节引线。

图12B大体上图示了其中覆盖件被移除的植入物。

图12C大体上图示了用于临时或经皮附接至植入物的马达控制模块。

图13A和图13B大体上图示了DBS系统的示例的示例性插入装置。

图14A和图14B大体上图示了用于将示例性DBS系统的某些部件锚固至患者的示例性钻孔板。

图15A至图15E图示了示例性DBS系统在可调节引线的梢部定位期间和之后的各种状态。

图16是图示了根据本公开的示例性实施方式的用于将刺激电极插入在患者体内的手术插入视觉和控制系统的框图。

图17大体上图示了根据本主题的用于将可调节电极或可转向护套以及电极组合插入或定位的示例性方法。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参照了构成详细描述的一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本发明的特定实施方式。足够详细地描述了这些实施方式以使得本领域技术人员能够实践本发明，并且应当理解，可以组合实施方式或者可以利用其他实施方式，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行结构、逻辑和电气变化。在本公开内容中提及“一”、“一个”或“各种”实施方式不一定是相同的实施方式，并且这些提及设想了不止一个实施方式。以下详细的描述提供了示例，并且本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物限定。

本文中公开了用于将植入物自动机械式辅助地植入在患者体内的系统、装置和方法。植入物的示例可以包括引线、导管、导丝、导引护套或其他机械或电气装置。植入物可以被设计成用于临时或永久植入。植入物可以另外地用于疾病或其他状况的医学诊断比如诊断导管，或者用于治愈、缓解、治疗或预防疾病的治疗目的，比如用于刺激心脏、神经、肌肉或其他组织的可植入式电极。本系统可以使用硬件和软件的组合来实现，硬件和软件的组合被设计成提供对植入物运动的精确控制，比如在脊髓刺激植入手术期间或脑深部刺激器和/或定向阵列定位手术过程期间对插入神经调节植入物进行精确控制。该系统包括植入物定位单元以及通信地联接至植入物定位单元的控制台。植入物定位单元包括驱动头，该驱动头被配置成与植入物的长形构件接合并且自动机械式地将植入物输送和定位到目标植入部位中。控制台可以具有用户接口，该用户接口使得用户能够输入运动控制指令。控制台可以根据特定的运动控制指令生成用于控制外部定位单元以将植入物推进到目标植入部位中的运动控制信号。

该装置可以移动/定位一个或多个SCS植入物电极、或耳蜗植入物电极、或神经植入物电极、神经调节器或信号处理电极、或导管、或相机、或夹持件、或烧灼工具、或活检工具、或手术工具、药物输送导管或其组合。在一些示例中，插入控制单元的操作和设计类似于在题目为“MODULAR IMPLANT DELIVERY AND POSITIONING SYSTEM(模块化植入物输送和定位系统)”的共同转让的美国专利申请No.PCT/US2018/018182中所描述的装置，该美国专利申请涉及与植入物的长形构件接合的轮布置，该专利申请的全部描述内容通过参引并入本文中。此外，本文中所讨论的系统的其他方面包括与题目为“MODULAR IMPLANT DELIVERYAND POSITIONING SYSTEM(模块化植入物输送和定位系统)”的共同转让的美国临时专利申请No.62/872,625中所讨论的装置和系统在设计和操作上的类似处，该美国临时专利申请涉及模块化植入物输送机构，该美国临时专利申请的全部描述内容通过参引并入本文中。

该系统包括能够在定位后被永久地植入或移除的模块化壳体。壳体可以具有供待被定位的植入物/工具进入的入口。以及供待被定位的植入物/工具退出的出口。入口和出口可以通过阀、夹持件或电馈通件来密封。壳体可以具有固定凸缘(螺纹部/缝合固定点)。该装置可以通过螺纹件、或缝合线、或骨膏、或骨整合、或夹持件或其他植入物固定方法固定到位。

壳体可以包括一个或更多个驱动轮。驱动轮可以转动和线性移动。使驱动轮转动会将植入物/工具向前和向后驱动。使驱动轮线性移动会使植入物转动/旋转。

壳体连接有用来引导和/或保护刺激电极的一个或多个护套。护套可以由刚性或挠性材料或组合物组成，比如由固定不动的护套或鹅颈护套组成。护套可以永久地变形并在安置时保持固定不动。壳体包括能够使护套转向的阵列(一个或更多个)致动器。护套将能够完全或部分地转向至所需的形状或路径。

护套的转向可以通过连接至远端拉环的护套壁中的拉绳/肌腱来机械地控制，或者用护套壁中的流体气动地控制，或者用护套壁中的线材和致动器电控制，或者用护套壁中的磁体磁性地控制，或通过这些的任何组合来控制。转向可以通过与壳体致动器阵列接合的可移除的一次性致动器经皮地控制，或者用无线电源以及所植入的控制器和致动电子器件经皮地控制，或者用可移除的一次性磁体磁性地控制，或者通过带有一次性可移除的泵的气动装置进行控制。致动器、一次性的或永久可植入的致动器，本质上可以是压电的，或者本质上是机械的，或者本质上是磁性的，本质上是机电式或气动的。转向可以是多自由度的、单向的、双向的或全向的。植入物/工具的定位可能涉及可转向护套的复合曲线或平面外曲线。

位置和速度由反馈控制。位置和速度反馈是通过使用霍尔传感器、或应变传感器、或磁传感器、或电阻传感器或这些传感器的组合对致动器进行物理感测来获得的。或者反馈可以利用生物信号处理获得。可转向护套可以包括可植入版本中的挠性管，或者在可移除的一次性实施方式中的半个管或狭缝管。完全可植入的护套可以在梢部处完全密封，并且引线可以在护套内移动，从而防止疤痕组织形成，疤痕组织可能限制调节运动。

图1是根据本公开的示例性实施方式的示例性外部非植入式脊髓刺激器、即植入物受控的插入系统的侧视图，该系统包括外部定位装置102。外部定位装置102或转向装置被示出安装至患者，患者的解剖学结构可以通过脊椎108和皮肤110来识别。该系统可以包括刺激器处理器电路100、具有电极梢部106的电极104以及定位装置102。定位装置102可以自动机械式地控制所附接的驱动头或驱动轮组件以达到最佳的插入角度和取向，并且可以利用来自立体相机、位置传感器、术前患者成像分析、患者生物传感器的反馈和/或外科医生输入反馈来对电极104的插入速度以及电极梢部106的定位进行控制。定位装置102的驱动头可以夹到电极104或电极阵列上，并且可以使用驱动轮来插入电极梢部106或者使电极梢部106缩回。

图2是根据本公开的示例性实施方式的外部定位装置102的俯视图。在某些示例中，插入装置可以经由滑动式安装件214安装至患者并且可以经由可调节颈部212连接至驱动头220。如上所述，驱动头可以夹至电极，并且驱动头的驱动轮可以移动电极104以使电极梢部插入、缩回或定位在患者的脊柱内或脊柱附近。分离式引导梢部216可以穿过软组织进入患者并松开夹持以用于移除，从而在紧固之后将植入物引线留在原位。

图3是根据本公开的示例性实施方式的外部定位装置102的立体图。在某些示例中，滑动式安装件214可以配备有螺纹部/缝合点以将滑动式安装件和定位装置102固定至患者，比如固定至椎骨，从而在插入或定位过程期间提供稳定性。在某些示例中，定位装置102可以通过滑动式安装件214的位置锁定肘节锁定就位以用于增加稳定性。一旦定位装置102被定位，驱动头220可以与长形构件、脊髓刺激器电极104接合或者可以夹在长形构件、脊髓刺激器电极104周围，并且可以通过挤压引线穿过驱动轮来提供运动并控制向椎管的硬膜外腔的插入。在某些示例中，驱动轮218可以包括单个从动轮和惰轮。有时被称为外部控制单元的定位装置102，可以自动机械式地沿着滑动式安装件滑动，并且可以使用来自立体相机、传感器、术前患者成像分析、患者生物传感器和外科医生输入的反馈经由可调节颈部212将驱动头在一定取向范围内进行定位。一旦已经通过电极引线104的刺激梢部或电极梢部(图1，106)到达期望的目标区域，驱动头220和定位装置102可以从电极引线104松开或断开接合并移除。分离式引导梢部216可以穿过软组织进入患者并且可以松开夹持以便移除，从而在固定之后将植入物引线留在原位。在某些示例中，定位装置102和驱动头220可以在插入或重新定位过程之后被丢弃。

图4大体上图示了根据本公开的示例性实施方式的定位装置102的自动机械式驱动头220定位机构的调节范围的示例。定位装置220可以包括诸如控制电路和电池的电子器件、用于提供电动势并对驱动头220的驱动轮进行驱动的驱动马达332、一个或更多个拉线心轴328、以及一个或更多个拉线心轴马达330。拉线心轴328可以经由相应的马达330而缩回和释放拉线326，拉线326与可调节颈部212一起延伸，并且拉线心轴328不仅可以使可调节颈部212在由图4所图示的平面中弯曲，而且可以使可调节颈部212在其他平面中或在其他方向上弯曲。定位装置的围封件可以在滑动式安装件内自动机械式地移动和旋转，从而允许在多个自由度和平面上的插入。手动定位也可以通过传感器利用反馈来监测并控制系统。在示例中，光学(立体定向成像)以及马达定位反馈(例如，磁性)的组合可以用于对定位装置102的马达330、332进行控制。

图5大体上图示了示例性的植入物定位装置502。植入物定位装置502或转向装置或植入物被图示为植入在患者的皮肤110下方并且在脊柱108内或脊柱108附近。在其他示例中，植入物定位装置502可以被植入在颅骨上以用于将电极定位在脑内。植入物定位装置502是系统的一部分，该系统可以包括刺激器500、电极504和电极梢部506以及可调节的护套540。在某些示例中，植入物定位装置502可以允许经由植入物连接端口经皮机械地、经由无线近场通信(NFC)经皮电动地或其组合对护套540的位置以及刺激电极梢部506的位置进行术后调节。当被植入时，定位装置102可以使用螺纹部/缝合点紧固至软组织或骨。定位装置102可以是联接至现有刺激器的附加的植入物，或者可以是具有集成的控制模块的完整的刺激器。在某些示例中，可植入定位装置502可以通过在两个驱动轮之间或者在驱动轮组件的驱动轮与惰轮之间挤压电极504来对电极504在护套540内或在护套540外的位置进行控制。转向组件的致动器或心轴的阵列可以对护套的壁内的拉线或致动器上的张力进行控制，从而通过头侧-尾侧、前侧-后侧两者以及重要的内侧-外侧跨度中的多平面弯曲来定位护套，进而意在改善刺激疼痛目标，聚焦刺激场，减少所植入的引线数量/尺寸，并减少不希望的感觉异常或副作用。植入物定位装置502的重新定位能力有利于对电极阵列或梢部在患者体内的位置进行微调而无需后续手术。

图6A至图6E是根据本公开的示例性实施方式的植入物定位装置502、刺激器500以及可调节/可定位的护套540的图示。护套540的控制通过定位装置502的致动器546的阵列对沿着护套540的壁的拉线的张力进行控制来实现。驱动轮518可以将电极506推进到可调节的护套540中以及使电极506从可调节的护套540缩回。致动器546、518的阵列可以由容纳在所植入的定位装置502内的马达来操纵或者经由患者体外的马达的经皮接合来操纵。图6E图示了植入物定位装置502、刺激器500以及在患者的皮肤110下方的可调节/可定位的护套540，其中电极506随着患者的脊柱延伸。经皮马达模块542经由套管针进入通道550连接至植入物定位装置502。经皮接触定位模块可以避免对植入物马达和电子器件的需要以及可以使内部部件的劣化最小化。在某些示例中，经皮马达模块可以经由诸如USB电缆的电力和通信电缆548连接至控制系统或计算机。

在脊髓刺激器500的情况下，感觉异常效果在刺激电极梢部506面向需要刺激的神经的最佳取向时是最好的。参照图6D，通过对驱动轮518a、518b的竖向位置进行控制，电极梢部506的取向可以被控制成面向任何方向，比如可以通过使电极围绕与电极的插入方向平行的纵向轴线旋转而被控制。在某些示例中，联接至驱动轮518a、518b的致动器可以使驱动轮偏移成使电极旋转。

图7图示了示例性的定位装置702，该定位装置702除了包括致动器阵列552之外还可以包括定位电路和马达554。致动器阵列可以包括拉线心轴、驱动轮、驱动轮竖向致动器或其组合。如与图6A至图6E的示例一样，连接至刺激控制器500的电极和电极梢部506可以延伸穿过定位装置的致动器阵列552并穿过可调节的护套540。经皮电源556可以用于给植入物定位装置的所植入的电池供电并在定位装置802的处理单元与外部外科医生用户接口之间进行通信。应当理解，出于说明性目的，植入物定位装置802被示出为没有覆盖件。

图8A至图8D大体上图示了根据本主题的模块化的护套及电极定位装置的各种状态。所图示的系统可以包括护套驱动模块858和电极定位模块862。护套驱动模块858可以包括螺纹部/缝合点824和护套驱动轮860。电极定位模块862可以包括螺纹部/缝合点824、一个或更多个转向心轴846、一个或更多个电极驱动轮818、以及可选的电极腔864。图8A中所描绘的系统通常具有紧固至患者身上的手术部位的护套驱动模块858。护套驱动轮860可以将护套840以及所连接的电极定位模块862推进到患者体内(图8B)。在护套840的推进期间，电极定位模块862内的转向心轴846可以对护套840的梢部或护套840的整个长度的取向和位置进行控制，这取决于可以沿着护套840的长度变化的支点(图8C)。一旦护套840已经被推进到目标部位，电极定位模块862可以被紧固至患者并且电极驱动轮可以被控制以将电极804推进到可调节的护套840之外或返回到可调节护套840中(图8D)。在某些示例中，护套840可以在梢部处或沿着长度具有运动捕获基准标记866(射线照相衰减、光学反射、金属或光学相机)，以观察和表征插入状态，从而能够支持对护套形状的闭环自动机械式位置控制。在某些示例中，护套840可以完全包围电极804。在一些示例中，护套840可以允许电极804突出并延伸超过护套840的端部。

图9A和图9B大体上图示了根据本主题的模块化电极定位装置的各种示例。图9A图示了没有覆盖件的模块化电极定位装置902，电极定位装置902可以与容纳刺激电子器件的第二独立模块一起使用。图9B图示了没有覆盖件的模块化电极定位装置902的剖视图，电极定位装置902包括集成的神经调节器电路900。电极定位装置902的每个示例可以包括螺纹部/缝合点924、联接至可调节的护套940的拉线926的多个转向心轴946、一个或更多个电极驱动轮918、以及电极腔968。机械接合点970可以辅助电极904或护套940的定位。通过引入连接至马达的机械钻头，该马达通过套管针和自密封隔膜与心轴946和/或驱动轮918的机械接合点970配合，护套940或电极904的梢部的位置可以被操纵和精确地定位。装置内的电接合点974可以允许为电池供电并且与所植入的马达(未示出)通信，以对护套940或电极904的梢部的位置进行控制。电接合点974可以通过套管针和自密封隔膜而接触。电极腔968可以由电极904的多余长度占据，电极904的多余长度可以用于将电极梢部重新定位在患者体内更深处。电极腔的壁可以包括来自集成的神经调节器电路900的密闭的电馈通。

图9C大体图示了模块化电极定位装置示例在插入或重新定位过程期间的状态。模块化电极定位装置可以包括具有电极梢部906的电极(不可见)、护套940、植入物电极定位装置902和经皮马达模块942。电极梢部906可以经由护套940被引导至所期望的刺激位置。护套940可以包括与植入物电极定位装置902的转向心轴联接的拉线。当护套940被插入时，经皮马达模块942可以联接至植入电极定位装置902，并且植入物电极定位装置902的马达可以将转向心轴致动以使植入护套940的横向方向转向。横向转向能力通过多个方向940a、940b、940c中的几个方向来图示，护套可以经由植入物电极定位装置902的拉线的操作来导向。在电极梢部906沿着脊椎108到达所期望的位置时，经皮马达模块942可以从植入物电极定位装置902移除，植入物电极定位装置902的手术部位可以闭合，并且植入物电极定位装置902可以开始经由电极梢部906输送刺激。如果期望或需要调节电极位置以在手术完成后优化植入物位置，则经皮马达模块942可以用于重新接近并接合植入物电极定位装置902和所植入的护套940，以将护套或电极在体内的位置或定位修改至目标部位。

图10A至图10D大体上图示了根据本公开的示例性的实施方式的机械经皮植入物连接端口的创建和使用。机械经皮植入物连接端口可以被创建成接触机械接口以对驱动轮1018、拉线心轴或转向心轴进行驱动。图10A至图10D大体上图示了针对驱动轮的机械经皮植入物连接端口的创建，该驱动轮比如是本文中所描述的示例性植入物中的任何示例性植入物的驱动轮。除了心轴的功能之外，机械经皮植入物连接端口针对拉线心轴或转向心轴的用途的创建与针对驱动轮的情况相同。驱动轮1018可以容纳在植入物1002的壳体内并且在某些示例中可以具有配套的惰轮1019。根据以上描述，驱动轮1018可以用于使电极(例如，图2中的驱动轮218)或者使电极的护套(例如，图8中的驱动轮860)延伸到患者的身体中或者从患者的身体缩回。

图10A大体上图示了创建机械经皮植入物连接端口的步骤，并且示出了在植入物1002的壳体的套管针入口1082上方刺穿皮肤110的刺针1081。该刺针将套管针1080引导成被接纳在套管针入口1082处。如图11B中所图示的，刺针和套管针可以前进通过套管针入口1082并进入植入物1002的自密封隔膜1083。在刺针1081引导下，套管针1080可以前进至植入物1002的套管针止动部1084。如图10C中所图示的，一旦套管针1080坐置在套管针止动部1084处，刺针1081可以从套管针1080拔出，以留下套管针1080作为进入植入物1002的工作通道。

图10D图示了由套管针1080提供的工作通道的用途。例如，驱动模块1042的机械驱动器1071可以插入穿过套管针1080以与驱动轮1018的机械接口1070接合。在驱动器1071与驱动轮1018的机械接口1070接合时，马达模块1042的马达1087可以用于使驱动轮1018移动。在某些示例中，驱动器1071可以包括五角梢部，该五角梢部用于穿过套管针1080的工作通道与驱动轮1018机械接合。五角钻头可以自动机械式地旋转，使系统的电极或其他长形构件、包括植入物1002线性地定位。外部马达1087被描绘为通过图10D中的套管针工作通道来控制驱动轮1018。图10D中也描绘了用于从刺针1081至机械驱动器1071的简单交换的鲁尔锁快速交换机构1085、1086。一旦电极或护套就位，机械驱动器1071和套管针1080可以被移除，从而允许隔膜1083再次密封。通过提供密封的隔间以容纳各种驱动轮、拉线心轴、转向心轴、电子接合点或它们的组合，从而防止了移动的零件或电气零件周围的组织向内生长和异物封装。

图11A至图11D大体上图示了根据本公开的示例性实施方式的电经皮植入物连接端口的创建和使用。电经皮植入物连接端口可以被创建以接入植入物的电连接器或馈通件1188，以用于在植入物1102的电路1100与患者外部的控制器或接口之间分配电力和通信。图10A至图10D大体上图示了电经皮植入物连接端口的创建，以用于与本文中所描述的示例性植入物中的任何示例性植入物的电连接器或馈通件1088连接。

图11A大体上图示了创建电经皮植入物连接端口的步骤，并且示出了在植入物1102的壳体的套管针入口上方刺穿皮肤110的刺针1181。刺针1181可以将套管针1180引导成被接纳在套管针入口处。如图11B中所图示的，刺针1181和套管针1080可以前进通过套管针入口并进入植入物1102的自密封隔膜1183。在刺针1181引导下，套管针1180可以前进至植入物1102的套管针止动部1184。如图11C中所图示的，一旦套管针1180坐置在套管针止动部1184处，刺针1181可以从套管针1180拔出，以留下套管针1080作为进入植入物1002中的工作通道。在某些示例中，套管针可以包括覆盖件1179，以防止异物在工作通道创建期间进入套管针1080。在某些示例中，套管针1080可以包括联接件1189，联接件1189用于与装置的电源或通信电缆1191的接口连接器接合，以与植入物1102的电连接器或馈通件1074电联接，如图11D中所示出的。

图12A大体上图示了脑深部刺激器系统(DBS)的植入物定位装置、植入物1202和可调节引线1205。图12B大体上图示了覆盖件被移除的植入物1202。植入物的外部可以包括螺纹部/缝合点1224以及用于接收驱动器1271的机械连接端口1282，驱动器1271用于对植入物1202的转向心轴1246进行驱动。转向心轴可以使连接至可调节引线1205的拉线1226延伸或缩回。在某些示例中，植入物1202可以包括刺激器电路1200，刺激器电路1200用于对可调节引线1205进行电刺激。

图12C大体上图示了用于临时附接至植入物1202的马达控制模块1242。在初始将可调节引线1205的梢部定位在患者的脑内并且在对可调节引线1205的梢部重新定位时，马达控制模块1242附接至植入物1202。马达控制模块1242可以包括马达1230和驱动钻头1271，驱动钻头1271用于使植入物的转向心轴机械地移动。进入插管1280可以辅助将相应的驱动钻头1271与植入物1202的相应的连接端口1282联接。电缆1248可以为马达控制模块1242的马达1230和相关的电路提供电力和通信。在某些示例中，相关的电路(未示出)可以包括处理电路和位置传感器，以在可调节引线1205被插入到患者的脑中时辅助对可调节引线1205的方向的控制。在某些示例中，电缆1248可以是通用串行总线(USB)电缆。

图13A和图13B大体上图示了DBS系统的示例的示例性插入装置1320。插入装置1320可以包括马达1332、驱动轮1318、惰轮1319、夹持铰链1323以及一个或更多个钻孔固定点3121。插入装置1320可以夹在可调节引线(图12中的可调节引线1205)上并经由钻孔固定点1321紧固至钻孔板(图14A中的钻孔板1490)或患者的头部，以提供用于定位可调节引线的插入运动。在某些示例中，弹簧加载的夹持铰链1323可以允许驱动轮1318和惰轮1319彼此分离，以用于将插入装置夹在可调节引线上或者在可调节引线上松开。当插入装置1320夹至可调引线1205时，弹簧加载的夹持铰链1323可以将可调引线夹持在驱动轮1218与惰轮1219之间。马达1332可以提供机械力以使可调接引线插入和缩回。在一些示例中，插入装置1320可以包括诸如编码器之类的位置传感器，以提供对马达1332的精确的速度和位置控制。插入装置1320的电缆(未示出)可以提供电力和通信。

图14A和图14B大体上图示了用于将示例性DBS系统的某些部件锚固至患者的示例性的钻孔板1490。钻孔板可以包括用于插入装置(图13A中的插入装置1320)的固定点1494、接骨螺钉1491和滑动板1492、1497。接骨螺钉1491可以将钻孔板联接至患者。滑动板1492、1497在打开位置可以允许接近患者的头部中的钻孔并且在闭合位置可以覆盖钻孔。滑动板1492、1497可以包括紧固孔1493和凹口1496。紧固孔1493可以允许用附加的螺钉1498将滑动板1492、1497紧固在闭合位置。在闭合位置下，在可调节引线的梢部已经定位之后，凹口1496可以将可调节引线(图12A中的可调节引线1205)紧固并固定在滑动板1492、1497之间。

图15A至图15E图示了示例性DBS系统在可调节引线1205的梢部定位期间和定位之后的各种状态。图15A大体上图示了可调节引线通过患者的头部1511内的钻孔1507被插入到患者的脑1509中的早期阶段。除了可调节引线1205之外，DBS系统可以包括钻孔板1490、以及插入装置1320、植入物1202和马达控制模块1242。图15B大体上图示了在可调节电极1205被插入时可以在插入过程采取的各种进展。插入装置1320可以为可调节引线1205提供插入运动，并且马达控制模块1242以及植入物1202的转向心轴和拉线可以使可调节电极1205的梢部转向。

图15C大体上图示了DBS系统在可调节引线1205的梢部已经定位在患者的脑1509内的期望位置之后不久的状态。插入装置1320已从钻孔板1490移除，并且滑动板1492、1497已闭合并紧固以固定可调节引线1205。图15D图示了在被放置在植入物位置之后的植入物1202。马达控制模块1242在植入物1202被放置在植入物位置的同时保持连接至植入物1202，以利用植入物1202的拉线辅助这种放置。如图15E中所示出的，一旦植入物放置并紧固在植入物位置，马达控制模块1492可以从植入物1202移除。植入物1202的手术部位、可调节引线1205的暴露部分和钻孔板可以封闭在患者的皮肤内。如果在过程完成和皮肤闭合后期望或需要调节电极位置以优化植入物或电极取向，则经皮马达模块1242可以用于重新接近植入物1202和可调节引线1205并与植入物1202和可调节引线1205接合，以将电极在体内的定位或位置相对于目标部位或电生理学响应进行修改。

图16是图示了根据本公开的示例性实施方式的用于将刺激电极插入在患者体内的手术插入视觉和控制系统1600的框图。手术系统1600可以包括用于存储和更新程序设置、配置和显示的中央处理和控制系统1601。手术系统1600可以包括用于对视图和其他程序设置进行调节的图形用户接口1602。图形用户接口可以向用户显示诸如多维解剖图像、横截面解剖图像、插入位置图形、按钮等信息。手术系统1600可以包括外围管理系统1610，外围管理系统1610用于对与用于向手术系统提供信息或与手术系统交互的用户连接装置的通信进行管理。外围管理系统1610可以与现场患者成像系统1611、患者术前成像系统1612和人工交互装置1613等相接。现场患者成像系统1611可以提供用于实时(现场)成像的数据，以用于进行可视化和目标位置信息。示例可能包括CT、MRI、荧光透视法。患者术前成像系统1612可以提供用于创建患者特定的可视化和手术模板的数据。人工交互装置1613可以包括允许手术系统1600的用户与过程动作和/或设置进行交互或者对过程动作和/或设置进行控制的装置。这种装置的示例可以包括但不限于脚踏板、触摸板、触摸屏、手持控制器或其组合。手术系统可以包括插入装置1614，比如上面在图1至图15中所讨论的各种部件。手术系统1600可以包括算法和处理系统1630，算法和处理系统1630可以通过应用用于确定手术事件和状态的算法和逻辑来提供实时反馈。手术事件和状态然后可以被用作用于更新程序设置和显示的反馈源。算法和处理系统1630的参数可以包括基于随着时间的对象位置数据、生理模式或相对于手术部位中的关键点的对象角度来提供系统参数更新和修改。算法和处理系统1630可以与若干子系统交互，所述子系统包括但不限于图像处理系统1631、信号处理系统1634和患者监测系统1636。

图像处理系统1631可以接收来自多个相机或传感器的图像信息，所述多个相机或传感器比如第一相机1632，第一相机1632处于用以观察手术部位的使得第一相机1632捕获左侧视野的位置，比如第二相机1633，第二相机1633处于用以观察手术部位的使得第二相机1633捕获右侧视野的位置。图像处理系统1631可以处理来自每个摄像机视域的立体相机成像数据，以创建手术部位的多维几何图。多维几何图可以包括检测视域中的各种对象，并且可以确定参数比如这些对象相对于一个或更多个参照点的位置、角度或距离等。信号处理系统1634可以与用于感测患者的生理信号波的一个或更多个仪器或传感器相接，并且可以包括各种电极1635。患者监测系统1636可以与一个或更多个监测传感器1637相接以处理来自手术套件的数据，所述数据可以在插入或定位过程期间反馈给马达控制算法。一个或更多个监测传感器可以包括但不限于音频装置、视频装置、神经和肌肉传感器、策略反馈装置、温度传感器、力传感器或其组合。

图17大体上图示了用于将根据本主题的可调节电极或可转向的护套及电极组合插入或定位的示例性方法1700。在1701处，例如可以经由图形用户接口启动程序。启动可以包括选择用于电生理学响应信号的模板、模板信号，比如在先前的程序中针对患者而存储的模板。在1703处，可以比如经由一个或更多个电极、比如所插入的电极而对患者施加可选的刺激。在一些示例中，刺激可以是声音刺激。在一些示例中，不对患者提供人工刺激，并且响应信号可以是连续发生的或非诱发的响应信号。诱发的响应信号是响应于可选的刺激或刺激物而发出的电生理学的信号。在1705处，可以从患者获取电生理学的信号、响应信号，无论是否已对患者施加了可选的刺激。在某些示例中，响应信号的获取可以包括应用信号调节，比如滤波、开窗、放大或它们的组合。在一些示例中，可以将响应信号数字化并传输至中央处理计算机、例如说比如图16的算法处理和检测系统1630的处理器。在1707处，可以将响应信号或响应信号数据与模板信号进行卷积以识别或确定与模板的相似性指数。在某些示例中，卷积还可以包括过滤和评估随时间收集的相似性指数的时间轨迹或频率轨迹，以识别趋势、幅度、最大值、最小值等。在某些示例中，可以使用相关算法而不是卷积算法来确定相似性指数。在一些示例中，可以使用卷积算法和相关算法来确定模板信号与响应信号之间的相似性指数。在1709处，在插入程序期间或之后，可以确定和评估用于对所插入的电极的取向的位置进行修改的参数，以进行可能的修改。如果可以对电极的位置或取向进行改善，则在1711处，可以在插入或重新定位程序期间基于从相似性指数及其分析所确定的参数对所插入的电极的位置或取向进行实时修改，并且该方法可以通过在1703处继续对一个或更多个电极进行刺激来重复。如果已经建立了最佳定位，则在1713处可以将定位和评估参数存储为模板或者可以将其用于对现有模板和模板信号进行更新。

此处描述的用于实时手术自动机械式决策适应的模式匹配算法通过计算并确定所记录的信号测量的值来改善这个过程，该值表示正在进行的电生理学的信号水平是否随着时间推移或在整个临床过程中发生变化。该算法改善了自动机械式手术系统的决策和矩阵树。现有的电生理学的记录方法对于环境的电噪声和记录集参数的鲁棒性较差。在手术室环境设置中，存在多个电气装置，并且噪声环境是未知的且不断变化的，这种鲁棒性可以通过避免不一致且不可靠的电生理学的患者记录来改善手术效率。例如，目前技术的算法仅基于快速傅里叶变换方法，该方法必须在记录过程之前或期间调节至特定的获取速率和信号窗口长度，以便在所需的电生理学的频率域中实现特定的分辨率。此处所描述的用于实时手术自动机械式决策适应的模式匹配算法不易受到环境的电噪声的影响，并最大限度地减少了在手术期间对信号窗口长度和获取速率进行修改、设置或调节的需要。因此，本文中所描述的方法能够实时分析电生理学数据并防止数据丢失——从而使得该方法在利用手术自动机械式决策的高噪声的临床环境中是有用的。

在第一示例即示例1中，一种用于对患者体内的长形构件进行自动机械式辅助操纵的系统可以包括驱动轮组件，该驱动轮组件构造成使长形构件插入到患者体内以及从患者体内缩回；转向组件，该转向组件构造成使长形构件的路径和几何结构成形；以及第一控制电路，第一控制电路与驱动轮组件和转向组件通信地联接并且构造成对驱动轮组件和转向组件的运动进行控制，以将长形构件的梢部定位到所期望的植入部位。

在示例2中，示例1的主题包括：其中，转向组件包括与驱动轮组件和第一控制电路联接的第二控制电路；并且其中，驱动轮构造成响应于第一控制电路的运动控制信号而以摩擦的方式使长形构件移动。

在示例3中，示例2的主题包括：其中，第二控制电路配置成产生驱动信号以对长形构件的电极进行电驱动，以用于对患者进行神经刺激。

在示例4中，示例1至示例3中的主题包括：其中，转向组件包括多个转向心轴，所述多个转向心轴构造成使与定位在转向组件与驱动轮组件之间的护套联接的拉线缠绕和解绕，护套构造成在轮组件使长形构件插入或缩回时对长形构件的梢部的横向定位进行引导。

在示例5中，示例4的主题包括马达驱动电路，该马达驱动电路配置成在操纵长形构件期间与转向组件机械地且经皮地连接，并且配置成提供电动势以使所述多个转向心轴移动。

在示例6中，示例1至示例5的主题包括：其中，转向组件包括多个转向心轴，所述多个转向心轴构造成在驱动轮组件使长形构件插入或缩回时使联接至长形构件的拉线缠绕和解绕，以对长形构件的梢部的横向定位进行引导；其中，驱动轮组件与转向组件一起被容纳；其中，马达驱动电路配置成与驱动轮经皮地且机械地连接并且向驱动轮提供电动势以使长形构件插入患者体内以及从患者体内缩回；并且其中，马达驱动电路配置成响应于对长形构件的操纵完成而与转向组件和驱动轮组件断开连接。

在示例7中，示例1至示例6的主题包括：其中，长形构件的电极配置成对患者的脊柱内的神经进行刺激。

在示例8中，示例1至示例7的主题包括：其中，长形构件的电极配置成对患者的脑内的神经进行刺激。

示例9是一种用于对患者体内的植入物进行自动机械式辅助操纵的系统，该系统包括：植入物定位单元，植入物定位单元包括驱动头和可转向护套，可转向护套构造成与植入物的电极接合并将电极沿着目标植入路径进行自动机械式输送和定位以及使电极的路径成形；以及控制台，控制台通信地联接至植入物定位单元，该控制台包括控制器电路，该控制器电路配置成产生运动控制信号，以用于控制植入物定位单元以将植入物自动机械式地输送并定位到目标植入部位中。

在示例10中，示例9的主题包括：其中，可转向护套包括多个拉线，拉线构造成使可转向护套的路径的几何结构和弯曲部分转向。

在示例11中，示例10的主题包括：其中，植入物定位单元包括联接至所述多个拉线的多个心轴。

在示例12中，示例11的主题包括：其中，植入物定位单元包括第一驱动轮，第一驱动轮构造成与电极的外表面接合并向电极施加插入力。

在示例13中，示例12的主题包括：其中，植入物定位单元包括第二驱动轮，第二驱动轮构造成与第一驱动轮相反地与电极的外表面接合。

在示例14中，示例13的主题包括：其中，植入物定位单元包括致动器，致动器用以使第一驱动轮和第二驱动轮竖向地偏移，以使电极围绕与插入力的主方向平行的轴线旋转。

在示例15中，示例13至示例14的主题包括：马达控制单元，该马达控制单元包括多个致动器，所述多个致动器构造成经皮地接合心轴并向心轴施加扭矩，以响应于控制台来对拉线的伸展和缩回进行控制。

示例16是一种对用于刺激患者神经的电极进行操纵的方法，该方法包括：启动程序以对电极的位置进行修改；接收来自患者的诱发性的电生理学信号或者来自患者的非诱发性的电生理学信号；将电生理学信号与模板信号进行卷积以生成相似性指数；以及基于偏离阈值的相似性指数对电极的位置进行修改。

在示例17中，示例16的主题包括：其中，对电极的位置进行修改包括基于相似性指数生成运动命令信号。

在示例18中，示例17的主题包括：其中，对电极的位置进行修改包括在联接至驱动轮的马达控制模块处接收运动命令信号；并且对电极的位置进行修改包括响应于运动命令信号使驱动轮移动以进一步使电极从患者的当前植入位置插入或缩回。

在示例19中，示例18的主题包括：其中，运动命令信号是基于从相机系统、射线照相跟踪系统或人工交互装置所接收的输入信号。

在示例20中，示例17至示例19的主题包括：其中，对电极的位置进行修改包括在联接至驱动轮的马达控制模块处接收运动命令信号；并且其中，对电极的位置进行修改包括基于运动命令信号使电极围绕平行于电极的纵向轴线旋转。

在示例21中，示例17至示例20的主题包括：其中，对电极的位置进行修改包括在与所植入的驱动轮马达联接的经皮马达控制模块处接收运动命令信号。

示例22是包括下述指令的至少一个机器可读介质：当由处理电路执行时，这些指令促使处理电路执行操作以实现示例1至示例21中的任一个示例。

示例23是包括用于实施示例1至示例21中的任一个示例的器具的设备。

示例24是用于实施示例1至示例21中的任一个示例的系统。

示例25是用于实施示例1至示例21中的任一个示例的方法。

上图中图示了各种实施方式。来自这些实施方式中的一个或更多个实施方式的一个或更多个特征可以组合以形成其他实施方式。

本文中所描述的方法示例可以至少部分地由机器或计算机实现。一些示例可以包括编码有下述指令的计算机可读介质或机器可读介质：所述指令能够操作成对电子装置或系统进行配置以执行如以上示例中所描述的方法。这些方法的实现可以包括编码，比如微编码、汇编语言编码、高级语言编码等。这样的编码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。编码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，编码可以在执行期间或在其他时间有形地存储在一个或更多个易失性或非易失性计算机可读介质上。

以上详细的描述意在是说明性而非限制性的。因此，本公开的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。

Claims (21)

1.一种用于对患者体内的长形构件进行自动机械式辅助操纵的系统，所述系统包括：

驱动轮组件，所述驱动轮组件构造成使所述长形构件插入到所述患者体内以及从所述患者体内缩回；

转向组件，所述转向组件构造成使所述长形构件的路径和几何结构成形；以及

第一控制电路，所述第一控制电路与所述驱动轮组件和所述转向组件通信地联接，并且所述第一控制电路构造成对所述驱动轮组件和所述转向组件的运动进行控制，以将所述长形构件的梢部定位至期望的植入部位。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向组件包括第二控制电路，所述第二控制电路与所述驱动轮组件和所述第一控制电路联接；并且

其中，所述驱动轮构造成响应于所述第一控制电路的运动控制信号而以摩擦的方式使所述长形构件移动。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二控制电路配置成产生驱动信号以对所述长形构件的电极进行电驱动，以用于对所述患者进行神经刺激。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向组件包括多个转向心轴，所述多个转向心轴构造成使与定位在所述转向组件与所述驱动轮组件之间的护套联接的拉线缠绕和解绕，所述护套构造成在所述轮组件使所述长形构件插入或缩回时对所述长形构件的所述梢部的横向定位进行引导。

5.根据权利要求4所述的系统，所述系统包括马达驱动电路，所述马达驱动电路配置成在所述操纵所述长形构件期间与所述转向组件机械地且经皮地连接，并且配置成提供电动势以使所述多个转向心轴移动。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转向组件包括多个转向心轴，所述多个转向心轴构造成在所述驱动轮组件使所述长形构件插入或缩回时使联接至所述长形构件的拉线缠绕和解绕，以对所述长形构件的所述梢部的横向定位进行引导；

其中，所述驱动轮组件与所述转向组件一起被容纳；

其中，所述马达驱动电路配置成与所述驱动轮经皮地且机械地连接，并且为所述驱动轮提供电动势以使所述长形构件插入在所述患者体内以及从所述患者体内缩回；并且

其中，所述马达驱动电路配置成响应于对所述长形构件的操纵完成而与所述转向组件和所述驱动轮组件断开连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述长形构件的电极配置成对所述患者的脊柱内的神经进行刺激。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述长形构件的电极配置成对所述患者的脑内的神经进行刺激。

9.一种用于对患者体内的植入物进行自动机械式辅助操纵的系统，所述系统包括：

植入物定位单元，所述植入物定位单元包括驱动头以及可转向护套，所述可转向护套构造成与所述植入物的电极接合并将所述电极沿着目标植入路径进行自动机械式输送和定位以及使所述电极的路径成形；以及

控制台，所述控制台通信地联接至所述植入物定位单元，所述控制台包括控制器电路，所述控制器电路配置成产生运动控制信号，以用于控制所述植入物定位单元以将所述植入物自动机械式地输送并定位到所述目标植入部位中。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述可转向护套包括多个拉线，所述多个拉线构造成使所述可转向护套的路径的几何结构和弯曲部分转向。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述植入物定位单元包括联接至所述多个拉线的多个心轴。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述植入物定位单元包括第一驱动轮，所述第一驱动轮构造成与所述电极的外表面接合并向所述电极施加插入力。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述植入物定位单元包括第二驱动轮，所述第二驱动轮构造成与所述第一驱动轮相反地与所述电极的所述外表面接合。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述植入物定位单元包括致动器，所述致动器用以使所述第一驱动轮和所述第二驱动轮竖向地偏移，以使所述电极围绕与所述插入力的主方向平行的轴线旋转。

15.根据权利要求13所述的系统，所述系统包括马达控制单元，所述马达控制单元包括多个致动器，所述多个致动器构造成经皮地接合所述心轴并向所述心轴施加扭矩，以响应于所述控制台来对所述拉线的伸展和缩回进行控制。

16.一种对用于刺激患者神经的电极进行操纵的方法，所述方法包括：

启动程序以对电极的位置进行修改；

接收来自所述患者的诱发性的电生理学信号或者来自所述患者的非诱发性的电生理学信号；

将所述电生理学信号与模板信号进行卷积以生成相似性指数；以及

基于偏离阈值的所述相似性指数对所述电极的位置进行修改。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，对所述电极的位置进行修改包括基于所述相似性指数生成运动命令信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，对所述电极的位置进行修改包括在联接至驱动轮的马达控制模块处接收所述运动命令信号；并且

对所述电极的位置进行修改包括响应于所述运动命令信号使所述驱动轮移动以进一步使所述电极从所述患者的当前植入位置插入或缩回。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述运动命令信号是基于从相机系统、射线照相跟踪系统或人工交互装置所接收的输入信号。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，对所述电极的位置进行修改包括在联接至驱动轮的马达控制模块处接收所述运动命令信号；并且

其中，对所述电极的位置进行修改包括基于所述运动命令信号使所述电极围绕平行于所述电极的纵向轴线旋转。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，对所述电极的位置进行修改包括在与所植入的驱动轮马达联接的经皮马达控制模块处接收所述运动命令信号。

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