CN115666360A - 刚性化装置 - Google Patents

Abstract

一种刚性化系统包括长形刚性化装置和外管，长形刚性化装置被构造成通过真空或压力从柔性构造刚性化为刚性构造，外管被构造成围绕刚性化装置定位。外管包括位于其中的多个可扩展通道，可扩展通道被构造成使得工作工具能够从中通过。

Description

刚性化装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年5月26日提交的题为“RIGIDIZING DEVICES(刚性化装置)”的美国临时专利申请第63/030,252号、2020年12月21日提交的题为“RIGIDIZING DEVICES(刚性化装置)”的美国临时专利申请第63/128,769号、以及2021年3月24日提交的题为“RIGIDIZING DEVICES(刚性化装置)”的美国临时专利申请第63/165,721号的优先权，这些美国临时专利申请的全部内容均通过引用并入本文。

本申请还可以涉及2020年1月16日提交的且题为“DYNAMICALLY RIGIDIZINGCOMPOSITE MEDICAL STRUCTURES(动态刚性化复合医疗结构)”的国际申请第PCT/US2020/013937号，该国际申请的全部内容通过引用并入本文。

背景

在医疗程序中，介入性医疗装置可能弯曲或成环通过解剖结构，使得医疗装置的推进变得困难。

当内窥镜由于胃肠道的过度弯曲或成环而不能再推进时引起的胃肠成环是内窥镜检查的特别众所周知的临床挑战。事实上，一项研究发现，在接受结肠镜检查的100名患者中，有91名出现成环现象[Shah等人，“Magnetic Imaging of Colonoscopy:An Audit ofLooping,Accuracy and Ancillary maneuvers(结肠镜检查的磁共振成像：成环、准确性和辅助动作的审核)”，Gastrointest Endosc(消化内镜)2000；52：1-8]。胃肠成环延长了程序，并会给患者带来疼痛，因为它会拉伸血管壁和肠系膜。此外，胃肠成环导致穿孔发生率增加。在严重的胃肠成环的情况下，完全的结肠镜检查是不可能的，因为成环拉伸了结肠的长度，并且结肠镜不够长从而不能到达端部。胃肠成环是精确末端控制的障碍，使得用户无法在手柄和内窥镜末端之间实现渴望得到的一对一运动关系。这种问题通常发生在广泛的内窥镜程序中，包括结肠镜检查、食管胃十二指肠镜检查(EGD)、小肠镜检查、内窥镜逆行胰胆管造影术(ERCP)、介入性内窥镜检查程序(包括ESD(内窥镜黏膜下剥离术)和EMR(内窥镜黏膜切除术))、机器人柔性内窥镜检查、经口腔机器人手术(TORS)、改变解剖病例(包括Roux-en-Y)以及NOTES(自然孔腔内内窥镜手术)程序过程。因此，需要有助于防止胃肠成环的装置，以提供更成功地进入胃肠道的途径。

例如，在肺、肾、脑、心脏间隙和其他解剖位置的介入性程序中，推进医疗器械会出现类似的困难。因此，需要一种能够提供安全、有效和精确地进入而不是难以到达某些解剖位置的装置。

本公开的概述

一般而言，在一个实施例中，刚性化系统包括长形刚性化装置和外管，长形刚性化装置被构造成通过真空或压力从柔性构造刚性化为刚性构造，外管被构造成围绕刚性化装置定位。外管包括位于其中的多个可扩展通道，可扩展通道被构造成使得工作工具能够从中通过。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。刚性化系统还可以包括至少一个引导件，该至少一个引导件被构造成可移除地插入到多个可扩展通道中的通道中。至少一个引导件可以包括腔，腔被构造成使得工作工具能够通过腔。该通道可以被构造成当至少一个引导件插入其中时扩展。通道可以被构造成在至少一个引导件被移除时收缩。至少一个引导件可以包括防创伤(atraumatic)远端。腔可以被构造成当至少一个引导件位于通道内时径向地向内指向长形刚性化装置。腔可以在其远端处包括30°-60°的弯曲部，以使腔径向地向内指向。至少一个引导件可以包括非对称横截面，非对称横截面被构造成使得至少一个引导件能够相对于长形刚性化装置旋转对准。至少一个引导件可以包括成角度的或弯曲的表面，该成角度的或弯曲的表面被构造成基本上符合长形刚性化装置的外圆周。至少一个引导件可以具有比处于柔性构造的刚性化装置高的刚度，并且具有比处于刚性构造的刚性化装置低的刚度。长形刚性化装置的外径与多个通道中的每个可扩展通道的内径的比例可以是1∶1至6∶1。外管可以是壁厚小于0.03英寸的套筒。外管可以包括弹性体、塑料或布结构。外管可以永久地附接到长形刚性化装置。每个通道可以包括位于其上的近侧标记，该近侧标记被构造成当工作工具插入到通道中时指示工作工具相对于刚性化装置的远侧周向位置。长形刚性化装置可以被构造成通过在长形刚性化装置的壁内供应真空或压力来刚性化。壁可以包括编织层。工作工具可以具有比处于柔性构造的刚性化装置高的刚度，并且具有比处于刚性构造的刚性化装置低的刚度。长形刚性化装置可以是套管的一部分，并且套管可以被构造成使观察仪器(scope)从中通过。

一般而言，在一个实施例中，一种将工作工具定位在体腔内的方法包括将刚性化装置和其中具有多个可扩展通道的外管在刚性化装置处于柔性构造时插入到体腔中、向刚性化装置供应真空或压力以将刚性化装置从柔性构造转变为刚性构造、在刚性化装置处于刚性构造时将工作工具穿过可扩展通道中的通道插入、以及使用工作工具在体腔中执行医疗程序。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。该方法还可以包括在刚性化装置处于刚性构造时并且在插入工作工具之前，穿过多个可扩展通道中的通道插入引导件。该方法还可以包括从引导件移除工作工具以及从通道移除引导件。从通道移除引导件可以导致通道径向地向内收缩。在插入引导件的步骤期间，处于刚性构造的刚性化装置的形状可以保持固定。引导件可以是非对称的。插入引导件的步骤可以包括插入引导件使得成角度的或弯曲的表面基本上符合刚性化装置的外圆周。插入工作工具的步骤可以包括插入工作工具使得工作工具延伸通过引导件的腔中的预设弯曲部并指向刚性化装置的中心轴线。穿过通道插入引导件可以导致通道从收缩构造径向地向外扩展到扩展构造。至少一个引导件可以具有比处于柔性构造的刚性化装置高的刚度，并且具有比处于刚性构造的刚性化装置低的刚度。向刚性化装置供应真空或压力的步骤可以包括向刚性化装置的壁供应真空或压力。执行医疗程序的步骤可以在刚性化装置处于刚性构造时执行。工作工具可以具有比处于柔性构造的刚性化装置高的刚度，并且具有比处于刚性构造的刚性化装置低的刚度。该方法还可以包括在刚性化装置处于刚性化构造时，使观察仪器穿过刚性化装置。在插入工作工具的步骤中，处于刚性构造的刚性化装置的形状可以保持固定。该方法还可以包括在插入引导件之前选择多个通道中的通道。选择通道可以包括基于指示通道的远侧周向位置的近侧标记进行选择。

一般而言，在一个实施例中，一种刚性化系统包括：长形刚性化装置，其被构造成通过真空或压力刚性化；和多个导轨，其沿着刚性化装置的长度纵向地延伸。每个导轨被构造成可滑动地与长形管状引导件接合。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。当长形管状引导件与多个导轨中的导轨接合时，长形管状引导件可以平行于长形刚性化装置。多个导轨中的每一者可以是T形导轨。刚性化装置还可以包括管状引导件。管状引导件可以在其中包括T形槽，该T形槽被构造成与多个导轨中的导轨接合。多个导轨可以包括阳型延伸部(maleextension)。刚性化装置还可以包括管状引导件，其中管状引导件包括其中的阴型槽(female slot)，该阴型槽被构造成与多个导轨中的导轨接合。多个导轨可以在其中包括阴型槽。刚性化装置还可以包括管状引导件，其中管状引导件在其上包括阳型延伸部，该阳型延伸部被构造成与多个导轨中的导轨接合。多个导轨中的一者或更多者可以是带有锯齿的。多个导轨可以围绕刚性化装置的圆周等距定位。

一般而言，在一个实施例中，一种刚性化系统包括第一刚性化装置、径向地定位在第一刚性化装置内的第二刚性化装置、以及沿着第一刚性化装置的外部纵向地延伸的多个工具通道。第二刚性化装置相对于第一刚性化装置可轴向地滑动。第一刚性化装置和第二刚性化装置被构造成通过真空或压力交替地刚性化。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。多个工具通道可以基本上彼此邻近地定位。多个工具通道可以仅沿着第一刚性化装置的小于120度的圆周定位。多个工具通道可以被构造成在将刚性化系统插入到体腔中之后围绕刚性化装置的圆周移动。至少一个工具通道可以被构造成在其中保持铰接相机。多个工具通道可以在其中具有凹口，以增加柔性。刚性化系统还可以包括围绕第一刚性化装置和多个工具通道的外部的外护套以及在外护套和第一刚性化装置之间的真空入口。入口可以被构造成提供真空以将外护套抽吸成抵靠工具通道。多个工具通道可以包括螺旋切割管(spiral-cut tubing)或线圈。刚性化系统还可以包括被构造成沿着第一刚性化装置可滑动地移动的配件(fitting)。多个工具通道可以附接到配件。刚性化系统还可以包括多根线缆，线缆被构造成在被向近侧牵拉时使配件向远侧移动。多个工具通道可以是被构造成在第一刚性化装置上滑动的外管的集成部分。外管可以包括沿着其的挠曲部。外管可以包括纵向缝隙，以使外管能够卡合在第一刚性化装置上。外管的内壁或外壁可以构造成经由施加压力或真空来刚性化。

一般而言，在一个实施例中，一种刚性化装置包括具有管状壁的长形柔性管，长形柔性管具有近侧区部和远侧区部；在近侧区部内延伸的编织层；在远侧区部内延伸的多个链接件；延伸通过近侧区部和远侧区部或平行于近侧区部和远侧区部延伸的多根线缆，多根线缆附接到链接件以操控远侧区部；以及在近侧区部和远侧区部之间的结合部处的夹紧机构。夹紧机构包括围绕多根线缆定位的多个夹具接合器。向管状壁供应真空或压力使编织层刚性化以使近侧区部从柔性构造转变为刚性构造，并激活夹紧机构以锁定远侧区部的形状。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。多根线缆中的每根线缆的远侧部分可以包括多个线缆接合器，多个线缆接合器被构造成与夹具接合器接合。夹具接合器可以是阴型接合器，并且多个线缆接合器可以是阳型接合器。刚性化装置还可以包括在编织层和多个链接件上延伸的外层。夹紧机构还可以包括夹具囊(clampbladder)，该夹具囊被构造成当真空或压力可以被供应到管状壁时压靠夹具接合器。

一般而言，在一个实施例中，一种刚性化装置包括：具有管状壁的长形柔性管，长形柔性管具有近侧区部和远侧区部；在近侧区部内延伸的编织层；在远侧区部内延伸的多个链接件；延伸通过近侧区部和远侧区部的多根操控线缆，多根操控线缆附接到链接件以操控远侧区部；延伸通过远侧区部的多根锁定线缆；以及位于近侧区部和远侧区部之间的结合部处的夹紧机构，夹紧机构包括围绕多根锁定线缆定位的多个夹具接合器。向管状壁供应真空或压力使编织层刚性化以使近侧区部从柔性构造转变为刚性构造，并激活夹紧机构以锁定远侧区部的形状。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。多根锁定线缆中的每根线缆的远侧部分可以包括多个线缆接合器，该多个线缆接合器被构造成与夹具接合器接合。

一般而言，在一个实施例中，一种刚性化装置包括：具有管状壁的长形柔性管，长形柔性管包括近侧区部和远侧区部；在远侧区部内延伸的多个链接件；延伸通过或平行于链接件的多个通道；以及延伸通过多个通道中的通道的多个压力管线。多个压力管线中的每一者被构造成抵靠多个链接件扩充，以将远侧区部从柔性构造转变为刚性构造。

该实施例和任何其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。刚性化装置还可以包括延伸通过多个通道中的通道的多个支撑构件。压力管线在通道内的扩充可以推动支撑构件抵靠多个链接件。每个通道可以在其内部圆周上包括接合元件。每个支撑元件可以包括围绕其外部的配合接合元件，该配合接合元件被构造成在来自压力管线的压力施加时接合。每个支撑构件可以包括线材。刚性化装置还可以包括多根线缆，多根线缆延伸通过近侧区部和远侧区部或平行于近侧区部和远侧区部延伸并附接到用于操控远侧区部的多个链接件。多个压力管线中的每个压力管线的直径可以小于0.060英寸。远侧区部可以被构造成形成曲率半径小于1英寸的弯曲部。多个压力管线可以被构造成支撑大于5atm的压力。每个压力管线在柔性构造中所具有的圆周可以小于在刚性构造中的圆周。每个压力管线可以包括柔顺材料。每个压力管线在柔性构造中所具有的圆周可以大于刚性构造中的圆周。每个压力管线可以包括非柔顺材料。近侧区部可以包括在近侧区部内延伸的编织层。向管状壁供应真空或压力可以使编织层刚性化以使近侧区部从柔性构造转变为刚性构造。压力管线可以包括围绕其的编织层。

附图简述

特别地，本发明的新颖特征在所附权利要求中阐述。通过参考以下详细描述和附图将获得对本发明的特征和优点的更好理解，该详细描述阐述了利用本发明的原理的说明性实施例，在附图中：

图1示出了刚性化装置。

图2A-图2B示出了刚性化装置的示例性刚性化形状。

图3A-图3D示出了示例性真空刚性化装置。

图4A-图4B示出了示例性压力刚性化装置。

图5示出了具有远端区部的刚性化装置。

图6示出了具有远端区部的刚性化装置，该远端区部具有与装置的近侧区部不同的编织图案。

图7示出了具有远端区部的刚性化装置，该远端区部具有多个被动链接件。

图8示出了具有远端区部的刚性化装置，该远端区部具有多个主动控制链接件。

图9A-图9E示出了多个主动控制链接件。

图10示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图11示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图12示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图13示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图14示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图15示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图16示出了刚性化装置的一个实施例，该刚性化装置包括在层状壁内延伸的线缆。

图17示出了包括沿着中心腔延伸的线缆的刚性化装置。

图18示出了刚性化装置的实施例，该刚性化装置包括围绕其成螺旋形的线缆。

图19示出了刚性化装置的实施例，该刚性化装置具有围绕其成螺旋形的线缆。

图20A-图20B示出了刚性化装置的实施例，该刚性化装置具有围绕其成螺旋形的线缆。

图21A-图21B示出了刚性化装置，该刚性化装置具有在其内成螺旋形的线缆。

图22A-图22D示出了远端区部的示例性链接件。

图23A-图23B示出了具有远端区部的刚性化装置，该远端区部在刚性化区部上具有链接件。

图24示出了可操控刚性化末端。

图25A示出了具有远端区部的刚性化装置，该远端区部在刚性化区部内具有链接件。

图25B示出了刚性化装置，该刚性化装置在其远端附近的壁上附接有操控线缆。

图26A-图26C示出了具有主动偏转远端区部的刚性化装置。

图27示出了嵌套刚性化系统。

图28示出了嵌套刚性化系统，该嵌套刚性化系统在内刚性化装置和外刚性化装置之间具有覆盖物。

图29A-图29B示出了嵌套刚性化系统，其中外刚性化装置包括操控和成像。

图30A-图30H示出了嵌套刚性化系统的示例性使用。

图31A-图31D示出了机器人控制刚性化系统。

图32A-图32B示出了致动机器人控制刚性化系统的机构。

图33示出了机器人控制刚性化系统的驱动单元。

图34示出了机器人控制刚性化系统的引导件。

图35A-图35B示出了用于机器人控制刚性化系统的引导件的另一个

实施例

图36示出了用于机器人控制刚性化系统的配件的另一个实施例。

图37示出了与机器人控制刚性化系统一起使用的工具。

图38示出了用于机器人控制刚性化系统的滑动件。

图39A-图39B示出了机器人控制刚性化系统。

图40示出了用于机器人控制刚性化系统的枢转臂。

图41A-图41C示出了具有导轨系统的刚性化装置，导轨系统用于附接工作通道。

图42示出了具有工作通道的刚性化装置，该工作通道沿着刚性化装置的外周向区部彼此邻近地定位。

图43示出了图42的刚性化装置，其中工作通道围绕该圆周移动到更分散的位置。

图44示出了附接有带有锯齿的工作通道的刚性化装置。

图45示出了附接有伸缩式工作通道的刚性化装置。

图46示出了刚性化装置，该刚性化装置具有在外护套内自由浮动的一个或更多个工作通道，该工作通道被构造成真空激活。

图47示出了刚性化装置，其中螺旋切割工作通道附接到该刚性化装置。

图48示出了刚性化装置，其中盘绕工作通道附接到该刚性化装置。

图49A-图49B示出了包括柔性引导件的配件。

图50A-图50C示出了刚性化装置的远端区部，该刚性化装置具有用于工作工具通过的腔。

图51A-图51E示出了具有隔离的刚性化远端区部的刚性化装置。

图52A-图52B示出了刚性化装置，其包括具有工作通道的柔性外管。

图53示出了刚性化装置，其包括具有工作通道的另一个外管。

图54示出了另一个刚性化装置，其具有隔离的刚性化远端区部。

图55示出了刚性化远侧末端。

图56A-图56D示出了其中包括多个压力通道的刚性化远端区部。

图57示出了具有矩形压力管线和支撑构件的压力通道。

图58示出了具有压力管线和线缆支撑管线的压力通道。

图59示出了具有压力管线和多个支撑构件的压力通道。

图60示出了围绕压力管线盘绕的支撑构件。

图61示出了压力通道，其中压力管线具有的圆周小于压力管线的圆周。

图62示出了压力通道，其中压力管线具有的圆周大于压力管线的圆周。

图63A-图63B示出了与压力通道一起使用的包覆成型支撑构件。

图64A-图64B示出了与压力通道一起使用的另一个包覆成型支撑构件。

图65示出了与压力通道一起使用的另一个包覆成型支撑构件。

图66A-图66B示出了可扩充压力管线，其具有围绕其的编织物。

图67示出了另一个刚性化远端区部，该刚性化远端区部在其中包括多个压力通道。

图68A-图68B示出了压力管线示例性通过压力通道。

图69示出了另一个刚性化远端区部，该刚性化远端区部在其中包括多个压力通道。

图70示出了其中具有非摩擦层的压力通道。

图71A-图71B示出了刚性化远端区部，其具有沿着链接件延伸的支撑构件。

图72示出了具有用于远端区部的夹紧机构的刚性化装置。

图73A-图73M示出了刚性化系统，该刚性化系统具有外管，该外管具有可移除引导件，该可移除引导件被构造成能够通过其插入工作工具。

图74A-图74F示出了另一个刚性化系统，该刚性化系统具有外管，该外管具有可移除引导件，该可移除引导件被构造成能够通过其插入工作工具。

图75A-图75B示出了另一个外管，其具有可移除引导件，用于与刚性化系统一起使用。

详细描述

一般而言，本文描述了刚性化装置(例如，套管)，其被构造成有助于通过身体的弯曲或成环部分(例如，血管)运输观察仪器(例如，内窥镜)或其他医疗器械。刚性化装置可以是长的、薄的且中空的，并且可以从柔性构造(即，松弛的、柔软的或松软的构造)快速转变到刚性构造(即，硬的和/或保持其在刚性化时的形状的构造)。多个层(例如，盘绕或增强层、滑动层、编织层、囊层和/或密封护套)可以一起形成刚性化装置的壁。例如，通过向刚性化装置的壁或在刚性化装置的壁内施加真空或压力，刚性化装置可以从柔性构造转变到刚性构造。在真空或压力被移除的情况下，这些层可以容易地相对于彼此剪切或移动。在施加真空或压力的情况下，这些层可以转变到一种状态，在这种状态下，它们表现出显著增强的抵抗剪切、移动、弯曲、扭矩和屈曲的能力，从而提供系统刚性化。

本文描述的刚性化装置可以为各种医疗应用(包括导管、护套、观察仪器(例如，内窥镜)、线材、套管、套管针或腹腔镜检查器械)提供刚性化。刚性化装置可以用作单独的附加装置，或者可以集成到导管、护套、观察仪器、线材或腹腔镜检查器械的主体中。本文描述的装置还可以为非医疗结构提供刚性化。

图1中示出了示例性刚性化装置系统。该系统包括刚性化装置300，该刚性化装置300具有壁，该壁具有多个层，该多个层包括编织层、外层(其一部分被切除以示出其下的编织层)和内层。该系统还包括手柄342，手柄342具有真空或压力入口344以向刚性化装置300供应真空或压力。致动元件346可以用于打开和关闭真空或压力，从而使刚性化装置300在柔性构造和刚性构造之间转变。刚性化装置300的远侧末端339可以是光滑的、柔性的且防创伤的，以促进刚性化装置300向远侧移动通过身体。此外，末端339可以从远端到近端锥化，以进一步促进刚性化装置300向远侧移动通过身体。

图2A和图2B中示出了处于刚性化构造的示例性刚性化装置。当刚性化装置被刚性化时，它以施加真空或压力之前的形状刚性化，即，它不矫直、弯曲或以其他方式实质上改变其形状(例如，它可以以如图2A所示的成环构造或如图2B所示的蛇形形状变硬)。这可以是因为对内层或外层(例如，由线圈卷绕管制成)的空气加强作用可以占刚性化装置在弯曲时的最大负载能力的小百分比(例如，5％)，从而允许刚性化装置抵抗矫直。在释放真空或压力时，编织物或股可以相对于彼此解锁并再次移动，从而允许刚性化装置弯曲。同样，当刚性化装置通过释放真空或压力而变得更柔性时，刚性化装置以其在释放真空或压力之前的形状变得更柔性，即，刚性化装置不伸直、弯曲或以其他方式实质上改变其形状。因此，本文描述的刚性化装置可以通过限制编织物的股之间的运动(例如，通过施加真空或压力)从柔性的、刚性较低的构造转变为刚度较高的刚性构造。

本文描述的刚性化装置可以在刚性构造和柔性构造之间快速转换，并且在一些实施例中具有无限数量的转变周期。随着介入性医疗装置变得更长并更深地插入人体，并且随着介入性医疗装置被期望进行更严格的治疗程序，对精度和控制的需求增加。本文所述的选择性刚性化装置(例如，套管)可以有利地提供柔性的益处(当需要时)和刚性的益处(当需要时)。此外，本文所述的刚性化装置可以用于例如经典内窥镜、结肠镜、机器人系统和/或导航系统，例如2016年9月2日提交的题为“DEVICE FOR ENDOSCOPIC ADVANCEMENTTHROUGH THE SMALL INTESTINE(用于通过小肠进行内窥镜推进的装置)”的国际专利申请第PCT/US2016/050290号中所述的那些，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文。

本文所述的刚性化装置可以附加地或替代地包括关于以下各项的任何特征：于2016年9月2日提交的标题为“DEVICE FOR ENDOSCOPIC ADVANCEMENT THROUGH THE SMALLINTESTINE(用于通过小肠进行内窥镜推进的装置)”的以WO 2017/041052公布的国际专利申请第PCT/US2016/050290号；于2018年7月19日提交的标题为“DYNAMICALLY RIGIDIZINGOVERTUBE(动态刚性化套管)”的以WO 2019/018682公布的国际专利申请第PCT/US2018/042946号；于2019年7月19日提交的标题为“DYNAMICALLY RIGIDIZING COMPOSITE MEDICALSTRUCTURES(动态刚性化复合医疗结构)”的以WO2020/018934公布的国际专利申请第PCT/US2019/042650号；以及于2020年1月16日提交的标题为“DYNAMICALLY RIGIDIZINGCOMPOSITE MEDICAL STRUCTURES(动态刚性化复合医疗结构)”的国际专利申请第PCT/US2020/013937号，这些国际专利申请的全部内容通过引用并入本文。

本文描述的刚性化装置可以以多种构造(包括不同的长度和直径)来提供。在一些实施例中，刚性化装置可以包括工作通道(例如，用于允许典型的内窥镜工具在刚性化装置的主体内通过)、球囊、嵌套元件和/或侧加载特征。

参考图3A-图3D，在一个实施例中，管状刚性化装置100可以包括壁，该壁具有围绕腔120定位的多个层(例如，用于放置器械或通过其中的内窥镜)。可以在各层之间供应真空以使刚性化装置100刚性化。

最内层115可以构造成提供内表面，例如，当在刚性化装置100的壁内施加真空时，剩余的层可以抵靠该内表面固结。该结构可以被构造成在非真空条件下最小化弯曲力/最大化柔性。在一些实施例中，最内层115可以包括增强元件150z或在基质内的线圈，如上所述。

在最内层115之上(即，径向之外)的层113可以是滑动层。

层111可以是径向间隙(即，空间)。间隙层111可以为其上的编织层提供在其中移动的空间(当没有施加真空时)，以及编织层或织造层可以在其中径向地向内移动的空间(当施加真空时)。

层109可以是包括编织股133的第一编织层，类似于本文其他地方所描述的。编织层可以是例如0.001英寸至0.040英寸厚。例如，编织层可以是0.001英寸、0.003英寸、0.005英寸、0.010英寸、0.015英寸、0.020英寸、0.025英寸或0.030英寸厚。

在一些实施例中，如图3B所示，编织物可以具有拉伸纤维或环向纤维(hoopfibers)137。环向纤维137可以是螺旋形的和/或被织造成编织层。此外，环向纤维137可以以每英寸2-50个环箍(例如20-40个环箍)定位。环向纤维137可以有利地在径向方向上提供高压缩刚度(以抵抗屈曲或弯曲)，但是可以在刚性化装置100的纵向轴线135的方向上保持柔顺。也就是说，如果对刚性化装置100施加压缩，编织层109将试图在其压缩时在直径上扩展。环向纤维137可以抵抗这种直径式扩展，从而抵抗压缩。因此，环向纤维137可以提供在弯曲方面是柔性的但仍然抵抗拉伸和压缩两者的系统。

层107可以是类似于层111的另一个径向间隙层。

在一些实施例中，本文描述的刚性化装置可以具有多于一个编织层。例如，刚性化装置可以包括两个、三个或四个编织层。参考图3C，层105可以是第二编织层105。第二编织层105可以具有关于第一编织层109所描述的任何特性。在一些实施例中，第二编织层105的编织可以与第一编织层109的编织相同。在其他实施例中，第二编织层105的编织可以不同于第一编织层109的编织。例如，与第一编织层109的编织物相比，第二编织层105的编织物可以包括更少的股并且具有更大的编织角度α。具有更少的股可以帮助增加刚性化装置100的柔性(相对于具有相同数量股或更多数量股的第二股)，并且更大的编织角度α可以帮助缩窄第一编织层109的直径(例如，如果第一编织层被压缩)，同时增加/保持刚性化装置100的柔性。作为另一个示例，第二编织层105的编织物相比于第一编织层109的编织物可以包括更多的股并且具有更大的编织角度α。具有更多的股可以导致相对坚韧且光滑的层，而具有更大的编织角度α可以帮助缩窄第一编织层109的直径。

层103可以是类似于层111的另一个径向间隙层。间隙层103可以具有0.0002英寸至0.04英寸的厚度，例如大约0.03英寸。在该范围内的厚度可以确保编织层的股133可以容易地相对于彼此滑动和/或凸出，以确保刚性化装置100弯曲期间的柔性。

最外层101可以构造成当施加真空时径向地向内移动，以抵靠编织层105、109向下拉动并贴合到编织层105、109的表面上。最外层101可以是柔软的且防创伤的，并且可以在两端密封以与层115生成真空密封室。最外层101可以是弹性体的，例如由氨基甲酸乙酯制成。最外层101的硬度可以是例如30A至80A。此外，最外层101可以具有0.0001英寸至0.01英寸的厚度，例如大约0.001英寸、0.002英寸、0.003英寸或0.004英寸。替代地，最外层可以是塑料，包括例如LDPE、尼龙或PEEK。

在一些实施例中，最外层101可以例如具有延伸通过其中的拉伸纤维或环向纤维137。环向纤维137可以由例如芳族聚酰胺(例如Technora、尼龙、Kevlar)、Vectran、Dyneema、碳纤维、玻璃纤维或塑料制成。此外，环向纤维137可以以每英寸2-50个环箍(例如20-40个环箍)定位。在一些实施例中，环向纤维137可以层压在弹性体护套内。与另一个方向相比，环向纤维可以有利地在一个方向上提供更高的刚度(例如，在环箍方向上可以非常硬，但是在刚性化装置的纵向轴线方向上非常柔顺)。此外，环向纤维可以有利地提供低环箍刚度，直到纤维被置于拉伸负载下，此时环向纤维可以突然表现出高环箍刚度。

在一些实施例中，最外层101可以在其外表面上包括润滑剂、涂层和/或粉末(例如滑石粉末)，以改善刚性化装置通过解剖结构的滑动。涂层可以是亲水性的(例如，

涂层或

涂层)或疏水性的(例如，含氟聚合物)。例如，可以通过浸渍、涂装或在其上喷涂涂层来施加涂层。

最内层115可以类似地包括其内表面上的润滑剂、涂层(例如，亲水性或疏水性涂层)和/或粉末(例如，滑石粉末)，其构造成允许毗邻层更容易相对于彼此剪切，特别是当没有真空施加到刚性化装置100时，以最大化柔性。

在一些实施例中，最外层101可以松散地位于径向地向内的层上。例如，层101(假设它构成管)的内径与径向地向内的下一层(例如，与编织层)可以具有0英寸至0.200英寸的直径间隙。这可以使真空刚性化系统在不处于真空下时具有更大的柔性，同时仍然保持高刚性化倍数。在其他实施例中，最外层101可以在径向地向内的下一层(例如编织层)上拉伸一些。例如，管构成层101的零应变直径可以比径向地向内的下一层的直径小0至0.200英寸，然后在其上拉伸。当不处于真空下时，该系统相比于具有较松散的外层101的系统具有更小的柔性。然而，该系统也可能具有更光滑的外观，并且在使用过程中不太可能撕裂。

在一些实施例中，最外层101可以松散地位于径向地向内的层上。可以在层101下方施加小的正压，以便轻柔地扩展层101并允许刚性化装置在柔性构造更自由地弯曲。在该实施例中，最外层101可以是弹性体的，并且可以在编织物上保持压缩力，从而赋予刚度。一旦供应正压(足以名义上使护套从编织物上展开，例如2psi)，最外层101就不再是刚度的促成因素，这可以增强基线柔性。一旦需要刚性化，正压可以被负压(真空)代替以提供刚度。

在刚性化装置100内能达到的真空可以从最小到全大气压真空(例如大约14.7psi)。在一些实施例中，可以存在放泄阀、调节器或泵控制器，使得真空向下放泄到任何中间水平，以提供可变刚度能力。真空压力可以有利地用于通过将编织套筒的层压靠相邻层来使刚性化装置结构刚性化。编织物在弯曲时(即，当垂直于其纵向轴线弯曲时)是自然柔性的，并且当套筒弯曲时，由交错的股形成的网格结构变形，以便编织物在搁置在内层上时符合该弯曲形状。这导致了网格几何形状，其中每个网格元件的拐角角度随着编织套筒的弯曲而改变。当在适形材料(conformal materials)(例如本文所述的层)之间压缩时，网格元件被锁定在它们的当前角度，并且在施加真空时具有增强的抵抗变形的能力，从而在施加真空时使整个结构在弯曲中刚性化。此外，在一些实施例中，通过编织物或在编织物上的环向纤维可以承载拉伸负载，该拉伸负载有助于防止编织物在施加的高弯曲负载下的局部屈曲。

当从柔性构造转变到刚性构造时，刚性化装置100的刚度可以从2倍增加到超过30倍，例如10倍、15倍或20倍。在一个具体示例中，类似于刚性化装置100的刚性化装置的刚度被测试。试验刚性化装置的壁厚为1.0mm，外径为17mm，并且在刚性化装置的9.5cm长的悬臂部分的端部处施加力，直到刚性化装置偏转10度。当处于柔性模式这样做所需的压力仅为30克，而当处于刚性(真空)模式这样做所需的压力为350克。

在真空刚性化装置100的一些实施例中，可以仅有一个编织层。在真空刚性化装置100的其他实施例中，可以有两个、三个或更多个编织层。在一些实施例中，刚性化装置100的径向间隙层或滑动层中的一者或更多者可以被移除。在一些实施例中，刚性化装置100的滑动层中的一些或全部可以被移除。

本文描述的编织层可以充当可变刚度层。可变刚度层可以包括一个或更多个可变刚度元件或结构，当激活时(例如，当施加真空时)，弯曲刚度和/或抗剪切性增加，导致更高的刚度。除了编织层之外或代替编织层，还可以使用其他可变刚度元件。在一些实施例中，接合器可以用作可变刚度元件，如2018年7月19日提交的题为“DYNAMICALLY RIGIDIZINGOVERTUBE(动态刚性化套管)”的国际专利申请第PCT/US2018/042946号中所述，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文。替代地或附加地，可变刚度元件可以包括颗粒或细粒、堵塞层、标尺(scale)、刚性化轴向构件、刚性化件、纵向构件或基本上纵向的构件。

在一些实施例中，本文描述的刚性化装置可以通过施加压力而不是真空来刚性化。例如，参考图4A-图4B，刚性化装置2100可以类似于刚性化装置100，不同之处在于，刚性化装置2100可以被构造成在其中保持用于刚性化的压力(例如，大于1atm)，而不是真空。因此，刚性化装置2100可以包括围绕腔2120定位的多个层(例如，用于穿过腔2120放置器械或内窥镜)。刚性化装置2100可以包括最内层2115(类似于最内层115)、滑动层2113(类似于滑动层113)、压力间隙2112、囊层2121、间隙层2111(类似于间隙层111)、编织层2109(类似于编织层109)或本文所述的其他可变刚度层、间隙层2107(类似于层107)和最外容纳层2101。

压力间隙2112可以是密封室，其提供用于向刚性化装置2100的层施加压力的间隙。可以使用流体或气体扩充/压力介质将压力供应到压力间隙2112。扩充/压力介质可以是水或盐水，或者例如润滑流体，例如土壤或甘油。在柔性构造中，润滑流体可以例如帮助刚性化装置2100的各层彼此流动。扩充/压力介质可以在刚性化装置2100的刚性化期间供应到间隙2112，并且可以部分地或完全地从间隙2112排出，以将刚性化装置2100变换回柔性构造。在一些实施例中，刚性化装置2100的压力间隙2112可以连接到预填充的压力源，例如预填充的注射器或预填充的吹入器，从而减少医师所需的设置时间。

囊层2121可以由例如低硬度弹性体(例如肖氏20A至70A)或薄的塑料片材制成。囊层2121可以由已经纵长密封以形成管的薄的塑料或橡胶片材形成。纵长密封可以是例如对接或搭接接头。例如，搭接接头可以通过在搭接接头处熔化橡胶或通过使用粘合剂用橡胶片材以纵长方式来形成。在一些实施例中，囊层2121可以是0.0002英寸至0.020英寸厚，例如大约0.005英寸厚。囊层2121可以是柔软的、高摩擦的、有弹力的和/或能够容易起皱的。在一些实施例中，囊层2121是聚烯烃或PET。囊2121可以例如通过使用用于形成热收缩管的方法来形成，例如挤压基材，然后用热、压力和/或辐射使壁变薄来形成。当通过压力间隙2112供应压力时，囊层2121可以通过间隙层2111扩展以推动编织层2109抵靠最外容纳层2101，从而减小编织股的相对运动。

最外容纳层2101可以是管，例如挤压管。替代地，最外容纳层2101可以是管，其中增强构件(例如，金属线材，包括圆形或矩形横截面)被封装在弹性体基质内，类似于针对本文描述的其他实施例的最内层所描述的。在一些实施例中，最外容纳层2101可以包括螺旋弹簧(例如，由圆形或扁平线材制成)，和/或管状编织物(例如由圆形或扁平线材制成的编织物)以及薄的弹性体片材，该薄的弹性体片材不结合到该层中的其他元件。最外容纳层2101可以是具有连续且光滑表面的管状结构。这可以便于外构件抵靠其非常接近地滑动，并且具有局部高接触负载(例如，如本文进一步描述的嵌套构造)。此外，外层2101可以被构造成支撑压缩负载，例如夹捏。此外，外层2101(例如，其中具有增强元件)可以被构造成即使在施加压力时也防止刚性化装置2100改变直径。

因为外层2101和内层2115两者在其中都包括增强元件，所以编织层2109可以合理地抑制直径收缩(在拉伸负载下)和直径增长(在压缩负载下)。

通过使用压力而不是真空来从柔性状态转变到刚性状态，刚性化装置2100的刚性可以增加。例如，在一些实施例中，供应到压力间隙2112的压力可以在1至40个大气压之间，例如在2至40个大气压之间，例如在4至20个大气压之间，例如在5至10个大气压之间。在一些实施例中，提供的压力为大约2atm、大约4个大气压、大约5个大气压、大约10个大气压、大约20个大气压。在一些实施例中，刚性化装置2100从柔性构造到刚性构造的相对弯曲刚度(如在简单悬臂构造中测量的)可以表现出2-100倍、例如10-80倍、例如20-50倍的变化。例如，刚性化装置2100从柔性构造到刚性构造的相对弯曲刚度可以具有大约10倍、15倍、20倍或25倍、30倍、40倍、50倍或超过100倍的变化。

本文描述的任何刚性化装置都可以具有一个远端区部或多个远端区部，远端区部具有与刚性化装置的长形主体不同的设计。如图5所示，例如，刚性化装置5500可以具有长形主体5503z和远端区部5502z。仅远端区部5502z、仅长形主体5503z、或远端区部5502z和长形主体5503z两者可以如本文所述刚性化(例如，通过真空和/或压力)。在一些实施例中，一个区部5502z、5503z由压力激活，而另一个区部5502z、5503z由真空激活。在其他实施例中，两个区部5502z、5503z分别由压力或真空激活。

参考图6，在一些实施例中，远侧区部5702z可以包括不同于主长形区部5703z的编织物的刚性化编织物。例如，在一个实施例中，相对于远端区部5702z中的纵向轴线的编织角度可以大于长形主体5703z的编织角度。例如，远侧区部中的编织角度可以是40度，而长形主体中的编织角度可以是20度。编织物可以有些重叠，并用柔性粘合剂连结。这些设计可以使远端区部5702z在非刚性状态下比主长形区部5703z具有更大的弯曲柔性。具有更柔性的远侧末端可以例如有利地防止末端处的屈曲和阻力(由固定编织物末端引起)和/或可以有利地在通过体腔导航期间提供柔性，以防止对解剖结构的创伤。在另一实施例中，相对于远端区部5702z中的纵向轴线的编织角度可以小于长形主体5703z的编织角度。这可以使远端区部5702z在刚性化状态下相对于长形主体5703z具有更大的刚度。例如，在远端区部5702z中具有更大的刚度可以有利地提供稳定的平台，用于将医疗装置移动或递送通过中心腔并离开刚性化装置5700的远端。

参考图7，在一些实施例中，远端区部5802z可以包括被动激活的多个链接件5804z。链接件5804z可以在一个或更多个枢轴点处连接在一起，并且可以有利地提供确定性弯曲(即，在特定和预定方向上的弯曲)。此外，链接件5804z可以有利地为远端区部5802z提供扭转刚性，同时为弯曲提供高柔性。当装置5800移动通过解剖结构时，链接件5804z可以被动地(例如经由挠曲)激活。远端区部5802z可以例如包括1-100个链接件5804z，例如1个、2个、4个、6个、8个、10个、16个、20个、30个或40个连杆5504z。在一些实施例中，链接件5804z可以通过被动切割挠曲部(例如激光切割管或支架)形成。

参考图8，在其他实施例中，远端区部7602z可以包括多个链接件7604z，这些链接件7604z例如经由线缆7624被主动地控制，用于刚性化装置7600的操控。装置7600类似于装置5800，不同之处在于，装置7600包括线缆7624，线缆7624构造成控制装置的运动。虽然在图26中未示出线缆7624通过刚性化长形主体7603z(即，具有外壁7601、编织层7609和内层7615)，但是线缆7624可以以如本文其他地方所述的任何方式延伸通过该刚性化长形主体7603z。在一些实施例中，刚性化长形主体7603z中的一层或更多层可以延续到远端区部7602z中。例如，并且如图26所示，内层7615可以延续到远端区部7602z中，例如，可以位于链接件7604z的径向内侧。类似地，来自刚性化近侧区部的任何附加层(例如，编织层7609或外层7601可以延续到远侧区部7602z中和/或位于链接件7604z的径向内侧)。在其他实施例中，刚性化长形主体7603z的层中没有一层延续到远侧区部7602z中。链接件7604z(以及本文描述的任何链接件)可以包括位于其上的覆盖物7627z。覆盖物7627z可以有利地使远侧区部7602z防创伤和/或光滑。覆盖物7627z可以是膜，例如扩展的PTFE。扩展的PTFE可以有利地提供光滑、低摩擦的表面，具有低抗弯曲性但具有高抗屈曲性。

图9A-图9E示出了另一示例性远端区部4302z，其包括多个链接件4304z，这些链接件例如经由线缆4324被主动地控制，用于刚性化装置的操控。在一些实施例中，链接件4304z的枢轴可以是内旋的，类似于齿轮齿，如图9A-9E所示，以减少局部接触阻力。线缆4324可以定位在延伸刚性化装置的长度的线缆引导件(例如，护罩或线圈管子)内。在一些实施例中，线缆4324(和线缆引导件)可以在刚性化装置的壁内延伸。线缆引导件可以有利地确保拉伸负载通过线缆引导件而不是通过刚性化装置的壁来承载，从而当负载施加到链接件4304z时，壁的结构不会不利地偏转。在一些实施例中，线缆引导件和线缆4324可以具有多余的长度，以提供刚性化装置的弯曲。该多余的长度可以例如在刚性化装置的壁内交织或卷曲。此外，线缆4324可以通过链接件4304z中的孔和/或凹槽(参见例如图9C)延伸，同时另外保持在壁内自由浮动(从而提供刚性化装置的弯曲)。当线缆4324被激活时，链接件4304z相对于彼此枢转，从而为刚性化装置的远端区部提供操控。用于操控的链接件4304z和线缆4324的铰接可以通过致动器(例如，本地马达、电流激活(加热)镍钛诺线材、近侧致动器(典型地是不锈钢、钨或复合材料)、液压装置和/或EAP(电活性聚合物))来实现。这种操控机构可以有利地提供增加的临床效用。此外，这种操控允许穿过中心腔定位的装置(例如，内窥镜或导丝)朝向期望的解剖位置操控并更容易到达期望的解剖位置。

当线缆用于操控远端区部时，线缆(其可以在线缆引导件中或不在线缆引导件中)可以以多种不同的方式通过本文描述的刚性化装置的壁布线。图10-图21B示出了具有线缆引导件的刚性化装置的示例性构造(为了清楚起见，图10-图21B中省略了一些壁层)。例如，图10示出了刚性化装置6200，刚性化装置6200具有在外径向间隙层6207内(并且因此在编织层6209和外层6201之间)的线缆引导件6299中延伸的线缆6224。在一些实施例中，线缆6224和线缆引导件6299中的每一者可以围绕圆周大致等距地定位(即，当使用四根线缆时，远离相邻线缆大约90度)。在其他实施例中，线缆6224和线缆引导件6299中的一者或更多者可以紧密地分组在一起(例如，在同一象限内)，而不是间隔开。此外，在一些实施例中，线缆6224和/或引导件6299可以围绕刚性化装置6200的圆周不对称地定位。

图11示出了刚性化装置6300，其中线缆6324和线缆引导件6399位于内径向间隙层6311内(并且因此位于编织层6309和刚性化装置的内层(例如囊6321)之间)。例如，当向压力间隙6312供应压力时，囊6321可以推压编织层6309，并且编织层相应地推压外层6301，而编织层6309不会挤压或以其他方式冲击线缆6324。同样，线缆6324和线缆引导件可以围绕刚性化装置6300的圆周等距地或不对称地定位。

参考图12，在一些实施例中，刚性化装置6400可以具有至少部分地与加压区或真空区分离的线缆6424和线缆引导件6499。例如，如图12所示，管状囊层6421可以围绕压力间隙6412。线缆6424和线缆引导件6499中的一些或全部可以定位在内层6415和编织层6409之间的间隙6407中，并且周向地邻近管状囊层6421。有利地，在这种构造中，线缆6424和线缆引导件6499两者都可以最小程度地受到囊层6421的加压的影响，并且基本上不向壁提供附加的堆叠高度或厚度。

参考图13，在一些实施例中，刚性化装置6500可以包括多个圆周间隔开的管状囊6521，使得每根线缆6524和线缆引导件6599可以装配在相邻的管状囊6521之间的间隙6507中。

参考图14，刚性化装置6600类似于装置6500，不同之处在于，线缆6624和引导件6699成对分组以减少所需的管状囊6621的数量(例如，可以有两个管状囊6621和定位在两个管状囊之间的两对线缆6624和引导件6699)。

参考图15，刚性化装置6700类似于装置6500，不同之处在于，每个管状囊6721包括围绕其的管状编织层6709(即，而不是像装置6500那样具有单个编织层6509)。当加压介质被提供到压力间隙6712时，囊6721可以扩展以按压每个单独的管状编织物6709，管状编织物6709可以扩展以压靠内层6715和外层6701。可替代地，不是所有的囊可以被同时地加压(例如，仅仅1个或2个)，使得该装置仅围绕圆周的一部分被加强。这可以仅沿着装置的一部分产生刚度，同时在其他部分仍然能够是柔性的，如果装置被赋予偏转负载，这可以产生优先运动。

参考图16，在一些实施例中，刚性化装置6800可以包括编织层6809的条带(即，扁平编织物而不是管状编织物)。编织层6809的每个条带以及每根线缆6824和线缆引导件6899可以定位在径向间隙6807中。此外，编织层6809的条带可以与线缆6824/6899交替，以便最小化刚性化装置6800的壁的厚度。囊6821可以位于编织层6809的条带和线缆6824/引导件6899的径向外侧。当压力介质被供应到压力间隙6812时，囊6821可以使编织层6809的条带径向地向内压靠最内层6815以使装置6800刚性化。在其他实施例中，囊6821可以在编织层6809的条带(和线缆6824/引导件6899)的径向内侧，并且被构造成使编织层6809的条带压靠外层6801。

在一些实施例中，参考图17，线缆6924和线缆引导件6999可以被定位成沿着刚性化装置6900的中心腔6920向下延伸。

在一些实施例中，参考图18，线缆7024和线缆引导件7099可以位于外层7001的径向外侧。线缆7024和引导件7099可以例如定位在护套7009z中，该护套7009z可以仅在线缆7024上延伸或者可以完全包围外层7001。引导件7099可以仅最小限度地约束在护套7009z内，以便在装置7000的运动期间自由地弯曲(例如，以便卷曲或延伸至全长，这取决于引导件7099在刚性化装置7000弯曲时定位在刚性化装置7000的固化部的内侧还是外侧)。

参考图19，在一些实施例中，线缆引导件7199(其中具有一根或更多根线缆)可以围绕刚性化装置7100的外层7101的外侧成螺旋形。附加的线缆引导件同样可以围绕其成螺旋形。在一些实施例中，线缆引导件7199可以围绕刚性化装置7100的其他层(例如围绕内层)成螺旋形。

参考图20A-图20B，在一些实施例中，线缆引导件7299(其中具有一根或更多根线缆)和管状元件7210z可以交替地围绕内层7215成螺旋形(即，使得线缆引导件7299和管状元件7210z沿着刚性化装置7200的长度大致形成单层)。管状元件7210z可以包括具有内管状囊7221的外管状编织物7209。当加压介质被提供到压力间隙7212时，囊7221可以扩展以向外压在管状编织物7209上，管状编织物7209可以向外压在外层(为了清楚起见未示出)上。

参考图21A-图21B，刚性化装置7300可以类似于装置7200，不同之处在于，只有线缆引导件7399和管状囊7321可以在间隙7311内围绕内层7315成螺旋形(注意，为了清楚起见，线缆引导件7399和管状囊7321在图21B中没有示出)。然后，编织层7309可以围绕间隙7311径向地缠绕。当压力介质供应到管状囊7321时，囊7321可以扩展以使编织层7309压靠外层7301(为清楚起见，图21A中未示出)。

应当理解，关于图10-图21B描述的线缆构造可以与任何数量的线缆(例如1根、2根、3根、4根、5根、6根、8根、12根或16根线缆)一起使用。此外，线缆可以用于操控任何末端或刚性化装置和/或操控任何远端区部(例如，具有链接件或不同编织角度的区部)。此外，本文描述的线缆引导件可以是圆形的(带有圆形线缆)、扁平的、矩形的(带有扁平带状拉伸元件)或其组合。此外，在一些实施例中，除了线缆之外或代替线缆，可以使用其他操控元件(例如，气动装置、液压装置、形状记忆合金、EAP(电活性聚合物)或马达)。有意地分离操控所需的元件和刚性化所需的元件可以使结构表现出基于长度的连续高刚性化性能，即使可用于操控的力明显低于嵌套系统刚性化所需的力。

此外，应当理解，关于图10-图21B描述的线缆构造和布置可以类似地用于工作通道或其他腔(例如，用于球囊的扩充腔)在刚性化装置内的布置。

参考图22A-图22D，在一些实施例中，远端区部5902z可以包括一系列链接件5904z(主动或被动)，这些链接件5904z被特别设计成经由施加压力或真空来刚性化。例如，链接件5904z可以通过枢轴点5928z(例如，可以是线枢轴点)彼此连接。每个枢轴点5928z可以允许在链接件之间具有一个自由度的弯曲。此外，链接件5904z可以以交替的方式布置，其中每隔一个链接件与枢轴点5928z连接，枢轴点5928z定位成远离前一个链接件90度。每个链接件5904z可以在其近端和远端处具有从枢轴点5928z延伸的切口5975z，以允许链接件5904z相对于彼此弯曲。此外，每个链接件5904z可以通过相应的拉伸构件5930z连接到相邻链接件5904z。拉伸构件5930z可以相对于一个链接件固定，并且至少部分地可在相邻链接件的轨道5931z内(例如，在链接件5904z的轨道5931z内)移动。链接件5904z的运动允许拉伸构件5930z在刚性化装置的弯曲期间当在曲线的外侧时变长并且当在曲线内侧时变短。此外，近端区部5902z可以包括两个滑动夹具5932z，两个滑动夹具5932z沿着相反的轴线(即，彼此相差90度)附接到拉伸构件5930z。两个拉伸构件5930z从滑动夹具5932z中的每一者延伸到远侧区部5902z的最远端。当远端区部5902z弯曲时，每个滑动夹具5932z的一根线缆元件变短，并且每个滑动夹具5932z的一根线缆元件变长，导致滑动夹具5932z的轴向运动。当施加真空或压力时，外套筒可以将滑动夹具5932z压缩到轨道5931z表面。滑动夹具5932Z和轨道5931z表面可以是光滑的、粗糙的或者具有齿。该压缩力可以使滑动夹具5932Z相对于链接部5904z锁定就位，从而固定拉伸构件5930z的位置，并使远端区部在其当前形状中变得更硬。附加的刚性化链接件和/或接合在2018年7月19日提交的题为“DYNAMICALLYRIGIDIZING OVERTUBE(动态刚性化套管)”的当前PCT公布号为WO 2019/018682的国际专利申请第PCT/US2018/042946号中描述，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文。

参考图23A-图23B，在一些实施例中，远端区部6002z可以包括链接件6004z(主动或被动)，如本文中另外所述的，链接件6004z放置在经由真空或压力刚性化的区部6007z上(即，在具有内层6015、压力间隙6012、囊6021、编织层6009和外层6001的刚性化壁上)。将链接件6004z放置在刚性化区部上可以提供链接系统的优点(例如，弯曲时的柔性和扭转刚度)以及操控或确定性弯曲末端，当剩余结构刚性化时，该操控或确定性弯曲末端可以刚性化。可替代地，链接件可以定位在刚性化区部的径向内侧，如图71A所示。还如图71A(和图71B)所示，支撑构件7493y可以径向地延伸到链接件7404z外侧(即，在编织层7409和链接件7404z之间)。支撑构件7493y可以构造成当远端区部7402z处于柔性构造时相对于链接件7404z滑动。当压力供应到囊7421(位于外层7401和编织物7409之间)内的压力间隙7412时，编织物7409可以抵靠支撑构件7493y刚性化，使支撑构件7493y压靠链接件7404z，并在刚性构造中加强远端区部7402z的形状。如图23B所示，线缆引导件6099中的线缆6024可以延伸通过链接件6004z，以提供链接件6004z的可选主动操控。

参考图24，在一些实施例中，远端区部8907z可以包括链接件8904z，链接件8904z位于区部8907z的径向内侧，如本文另外所述，该区部8907z经由真空或压力刚性化。例如，链接件8904z(和相应的线缆8924)可以径向地放置在内层8915(以及因此也在囊8921、编织层8909和外层8901)的内侧。当径向地在内层8915的内侧时，链接件8904z可以帮助内层8915(例如，线圈卷绕管)抵抗收缩。此外，在这样的实施例中，与链接件8904z共延的内层8915的远侧部分可以比不与链接件8904z共延的内层8915的近侧部分更薄和/或更柔性。内层8915具有更薄和/或更柔性的远侧部分可以在末端处提供增强的可操纵性、柔性和可弯曲性。

在远端区部8907z(或图23A-图23B的远端区部6002z)的一个示例性使用中，当刚性化区部8907z处于柔性构造时，链接件8904z和线缆8924可以用于操控刚性化装置。相反，当刚性化区部处于刚性构造时，可以防止链接件8904z移动，从而将链接件8904z保持为固定形状。在一些实施例中，区部8907z可以相对于刚性化装置的近侧部分单独地刚性化。

参考图55，在一些实施例中，远端区部5507z可以包括刚性化壁，刚性化壁包括链接件5504z和链接件5504z上的双编织物和双囊。因此，远端区部5507z可以包括两个编织层5509、5505，两个囊5521、5517(和/或单个囊)夹在两个编织层5509、5505之间。当压力被供应到囊5521、5517之间的压力间隙5512时，外编织层5505可以径向压靠外层5501，而内编织层5509可以径向地向内压靠链接件5504z，以使装置和远端区部5507z刚性化。类似于远端区部8907z，当刚性化区部5507z处于柔性构造时，链接件5504z和线缆5524可以用于操控刚性化装置。相反，当刚性化区部5507z处于刚性构造时，链接件5504z可以被防止移动，从而将链接件5504z保持为固定形状。在一些实施例中，编织层5509、5505中的一个或两个可以包括通过其延伸或与其邻近的纵向纤维。

参考图51A-图51E，在一个实施例中，刚性化装置5100可以包括具有链接件5104z的远端区部5102z、用于致动链接件5104z以用于操控的一根或更多根线缆5124、以及最外层5101(其可以与长形主体5103z的最外层连续)。夹具5157y可以刚好在远端区部5102z近侧并定位在长形主体5103z的最外层5101、编织层5109和囊5121内。如图51C所示，夹具5157y可以包括例如从其延伸的多个阴型接合器5128。夹具5157y可以被外表面上的夹具囊5164y围绕(参见图51B)。此外，每根线缆5124的远侧部分可以包括围绕线缆5124并沿着线缆5124的远侧长度向下延伸的多个阳型接合器5114。替代地，阳型接合器5114可以是单个连续件的一部分，而不是所示的多个分离件的一部分。阴型接合器5128可以各自包括外凸缘5127和内凸缘5129，外凸缘5127和内凸缘5129被构造成将线缆5124的阳型接合器5114配合在其间。当刚性化装置5100处于柔性构造时，线缆5124可以自由地移动通过夹具5157y(例如，线缆5124的阳型接合器5114可以自由地移动通过夹具5157y的阴型接合器5128)，使得线缆5124能够根据需要操控链接件5104z。在向长形主体5103z的壁施加压力(或真空)时，夹具囊5164y可以在夹具5157y上缩窄，使得阴型接合器5128在周向上彼此更接近，从而夹紧到线缆5124的阳型接合器5114上，将线缆5124锁定就位，并因此在长形主体5103z刚性化的同时将远端区部5102z锁定就位。

有利地，夹具5157y可以改善远侧区部5102z的刚性化，因为保持形状所需的线缆5124的长度是小的(即，由于远侧区部5102z内的线缆5124与长形主体5103z内的线缆有效隔离)。此外，利用夹具5157y的锁定使得远端区部5102z能够利用与长形主体5103z相同的致动机制(例如，压力或真空)刚性化，同时保持远端区部5102z为薄壁(即，壁可以仅包括薄的外层5101和链接件5104z)。

如图51B中最佳示出的，夹具5157y可以包括线缆管子5159y终止于其中的护套终端块5158y。线缆管子5159y可以在近端连接到线缆引导件5199。线缆管子5159y可以像线缆引导件5199一样容纳线缆5124。然而，因为线缆管子5159y位于线缆5124的远端处并且因此容纳线缆5124的被阳型接合器5114围绕的部分，所以线缆管子5159y可以具有更大的直径以适应阳型接合器5114。如图51B所示，当刚性化装置5100是直的时，线缆管子5159y可以比阳型接合器5114更近侧地延伸，以便在刚性化装置5100的弯曲期间适应线缆5124的近侧运动。

除了接合器5128、5114之外或代替接合器5128、5114，在2018年7月19日提交的题为“DYNAMICALLY RIGIDIZING OVERTUBE(动态刚性化套管)”的国际专利申请第PCT/US2018/042946号中描述了可以使用的示例性接合器，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文。

在一些实施例中，参考图54，不是使用连接到链接件5404z的操控线缆5424来使远端区部5402z刚性化，而是包括阳型刚性化元件在内的单独锁定线缆5460y可以与标准操控线缆5424一起延伸通过远端区部5402z。锁定线缆5460y可以向近侧仅稍微延伸超过夹具5457y(以在远端区部5402z的弯曲期间适应锁定线缆5460y的伸长)。在一些实施例中，例如，锁定线缆5460y可以围绕刚性化装置5400的圆周与操控线缆5424(和周围的线缆引导件5499)交替。在激活真空或压力时，锁定线缆5460y可以通过夹具囊5464y和接合器5428锁定就位。

参考图56A-图56D，在一些实施例中，刚性化装置5600的刚性化远端区部5602z可以包括链接件5604z，该链接件5604z具有沿着其(例如沿着链接件5604z的内圆周)延伸的多个压力通道5690y。每个压力通道5690y还可以包括可扩展压力管线5691y和定位在其中的支撑构件5693y。类似于本文中描述的其他刚性化远端区部，链接件5604z可以经由一个或更多个枢轴点5628z连接在一起。在线缆引导件5699内延伸的线缆5624可以控制链接件5604z在枢轴点5628z处的弯曲。外层5698y(为了清楚起见未在图56A中示出)可以在链接件5604z上延伸。外层5698z可以与主刚性化主体5603z的外层5601连续或分离。在一些实施例中，外层5698z可以包括ePTFE。

每个可扩充压力管线5691y的直径可以是小的(例如，可以具有小于0.060英寸的直径，例如小于0.050英寸，例如小于0.040英寸的直径)，并且还可以具有低小的壁厚(例如，可以具有小于0.002英寸的壁厚，例如小于0.001英寸，例如小于0.0005英寸，例如小于0.00025英寸)。压力管线5691y可以从刚性化装置5600的近端延伸，通过主刚性化主体5603z，并进入远端区部5602z。每个压力管线5691y可以与刚性化装置5600的整个长度段是相同材料，或者可以是不同的材料(例如，可以仅在远端区部5602z中而不是在主刚性化主体5603z中是可扩展的)。此外，压力管线5691y可以与主刚性化主体5603z连接到相同的压力管线，或者可以被单独地激活和控制。

每个支撑构件5693y可以延伸刚性化装置5600的长度，并且可以例如平行于每个通道5690y内的可扩充压力管线5691y延伸。支撑构件5693y可以有利地桥接各链接件5604z之间的间隙，以防止远端区部5602z在压缩时(例如，当远端区部5602z处于刚性构造时)屈曲。支撑构件5693y可以是线材。在一个实施例中，线材可以是0.010英寸不锈钢弹簧线材。通道5690y和/或支撑构件5693y可以是例如圆形(如图56B所示)、矩形(如图57所示)、正方形或椭圆形。在一些实施例中，如图58所示，支撑构件5693y可以包括多根长丝5602x(例如，可以形成为线缆)。在一些实施例中，如图59所示，每个通道5690y可以包括多个支撑构件5693y(并且通道5690y可以包括相应的一致形状)。在一些实施例中，如图60所示，支撑构件5693y可以围绕可扩充压力管线5691y盘绕，而不是平行于其延伸。

在柔性构造，链接件5604z能够使远端区部5602z柔性地弯曲(例如，形成曲率半径小于1英寸、例如小于0.5英寸、例如小于0.25英寸的曲线)。在柔性构造，可扩充压力管线5691y和/或支撑构件5693y可以在压力通道5690y内滑动。当压力供应到可扩充压力管线5691y时，压力管线5691y可以在压力通道5690y内扩展并填充压力通道5690y，从而迫使支撑构件5693y抵靠链接件5604z，防止链接件5604z相对于彼此移动，并使远端区部5602z转变为刚性构造。小直径压力管线5691y可以有利地承受显著高的压力，例如从3atm到60atm或大于5atm，从而能够增强刚性化。

参考图61，在一些实施例中，在柔性构造，压力管线5691y可以具有小于压力通道5690y的圆周的圆周。在该实施例中，压力管线5691y可以由例如柔顺材料(例如尼龙、pebax或氨基甲酸乙酯)制成。在施加压力时，压力管线5691y的柔顺材料可以扩展以填充压力通道5690y。

参考图62，在一些实施例中，压力管线5691y可以相对于压力通道5690y的直径过大(例如，可以具有比压力通道56906更大的圆周，但是可以在其中折叠或打褶)。在该实施例中，压力管线5691y可以由例如非柔顺材料(例如PET)制成。在施加压力时，压力管线5691y的非柔顺材料可以展开以填充压力通道5690y。

在一些实施例中，压力管线5691y和支撑构件5693y可以相对于彼此自由滑动。在其他实施例中，压力管线5691y和支撑构件5693y可以彼此结合。

参考图63A和图63B，在一些实施例中，支撑构件5693y可以包覆成型，例如，利用阳型接合器5695y(例如，类似于图51A-图51E的阳型接合器1554)包覆成型。压力通道5690y可以在其内部圆周上包括相应的配合阴型接合器5692y(例如，类似于阴型接合器5128)。替代地，支撑构件5693y可以包括阴型接合器，并且压力通道5690y可以包括阳型接合器。当压力被供应到压力管线5691y时，扩展管线5691y可以在支撑构件5693y上施加压力，导致阳型接合器5695y和阴型接合器5692y锁定在一起，提供增强的刚性化。如图64A和图64B所示，在一些实施例中，接合器5695y、5692y可以是尖锐的或尖的。参考图65，在一些实施例中，每个接合器5695y、5692y可以包括多个延伸部或元件，该延伸部或元件被构造成与压力通道5690y的内圆周上的相应元件接合。

参考图66A-图66B，在一些实施例中，可扩充压力管线5691y可以被编织层5694y包围，而不是包括支撑构件5693y，编织层5694y被构造成抵靠链接件5604z刚性化。

参考图67，在一些实施例中，通道5690y可以嵌入在链接件5604z内和/或通过链接件5604z(而不是沿着内圆周延伸)。注意，图67中的链接件5604z也具有与图56A-图56C中的链接件不同的形状和构造。应当理解，任何附图中示出的任何链接件5604z都可以用本文描述的任何其他链接件替代或代替。

在本文描述的任何实施例中，通道5690y可以是长方形(如图67所示)或圆形(如图56A所示)。

参考图68A-图68B，在一些实施例中，压力管线5691y可以彼此分离(如在图68A中)或彼此连续(如在图68B中)。

在一些实施例中，远端区部5602z可以包括2-10个通道5690y，例如4个通道(如图56A和图67所示)。在其他实施例中，远端区部5602z可以包括更多数量的通道5690y，例如10-20个通道(如图69所示)。

参考图70，在一些实施例中，通道5690y的内径可以涂覆有摩擦层5697y，该摩擦层5697y构造成当压力施加到可扩充压力管线5691y时增强刚性化。

在一些实施例中，链接件5904z可以是被动的，并且不包括线缆5624。链接件5604z可以由塑料或金属制成。

在一些实施例中，整个刚性化装置可以包括刚性化系统(例如，链接件5604z、通道5690y等)，如参考图56A-70描述的(即，代替单独的刚性化主体5603z)。在一些实施例中，当远端区部5602z刚性化时，主体可以不刚性化。

参考图72，在一些实施例中，并且类似于图54，远端区部4702z可以包括多个链接件4704z、沿着链接件4704z延伸的多个锁定线缆4760y、和夹具4757y。在该实施例中，夹具4757y可以包括具有延伸通过其中的多个通道4790y的周向构件(为了清楚起见，仅示出了一个通道4790y)。锁定线缆4760y和可扩充压力管线4791y(例如，类似于参考图56A-图70描述的可扩充压力管线)可以延伸通过通道4790y。夹具4757y可以附加地包括多个通道4799，线缆4724可以通过这些通道4799(同样，为了清楚起见，仅示出了一个通道4799)延伸。压力通道4790y可以沿着其内圆周还有阳型接合器或阴型接合器(类似于参考图64A-图65B所描述的)，而锁定线缆4760y可以包括相应接合器，该相应接合器沿着线缆4760y的至少延伸通过通道4790y的部分(然而接合器4795y可以沿着其整个长度延伸)。当压力施加到压力管线4790y时，压力管线4790y可以在夹具4757y内扩展，将接合器锁定在一起并使远端区部4702z刚性化。类似于图51A-图51E的实施例，单独锁定线缆4760y可以由其上具有接合器的线缆4724代替。

参考图25A，在一些实施例中，远端区部6102z可以包括密封在材料薄层6108z(例如，由弹性体、PVC或PEEK制成)内的一系列链接件6104z(主动或被动)。链接件6104z和材料薄层6108z可以例如定位在编织层6109上(即，编织层的径向外侧)，并且可以与长形主体6103z的线圈卷绕管6101连续。在该实施例中，当压力或真空被供应到间隙6112时，编织层6109可以被压缩，通过囊6121抵靠长形主体6103z中的线圈卷绕管6101，并且抵靠远端区部6102z中的链接件护套6108z以刚性化。链接件护套6108z由链接件6104z支撑，使得其能够抵抗编织物扩展的压力。这种设计有利地提供刚性化和链接件两者，同时保持低壁厚和/或直径。例如，远端区部6102z可以包括在线缆引导件内延伸的线缆6124，以激活链接件6104z。

在一些实施例中，刚性化结构可以从刚性化结构的壁内操控，并且任选地没有任何链接部。图25B示出了压力刚性化结构2500的横截面，其中线缆引导件2599被放置在压力间隙2512中，并且可以附接到内层2515。线缆2524从线缆引导件2599延伸到远端区部2502z中，并在锚固点2568处锚定到内层2515。牵拉线缆2524将导致远端区部2502z(线缆引导件2599的端部的远侧)偏转。在一些实施例中，线缆引导件2599可以省略，并且当线缆2524被牵拉时，刚性化装置2500将沿着其整个长度弯曲。在一些实施例中，装置2500可以构造成具有远端区部2502z，远端区部2502z具有比近侧长形主体2503z更低的弯曲刚度(如本文所述，例如通过改变编织角度或在内层或外层中使用更柔性的加强元件)，使得远端区部2502z比主体2503z弯曲得更多。线缆引导件2599和线缆2524可以位于囊2521和编织物2509之间或者位于编织物2509和外层2501之间。线缆引导件2599和/或线缆2524可以附接到外壁2501。替代地，在真空刚性化结构中，线缆引导件2599和线缆2524可以位于内层和编织物之间或位于编织物和外层之间。在一些实施例中，在线缆2524不在线缆引导件2599内的区部中，囊2521和编织层2509的编织物可以被省略，仅留下内层2515和外层2501，或者仅留下外层或仅留下内层。

参考图26A-图26C，在一些实施例中，远端区部4602z可以包括主动偏转区段4646。偏转区段4646可以包括延伸通过其的带或刺突，其在激活时仅在一个或更多个预定方向上提供弯曲。例如，可以使用一个或更多根线缆、囊、拉线和/或引入的引导线将主动偏转区段4646偏转到预定形状。因此，主动偏转区段4646可以在固定位置和固定方向上提供刚性化装置4600的弯曲。在一些实施例中，标记(例如，不透射线的标记)可以定位在主动偏转区段4646内或靠近主动偏转区段4646以指示弯曲将发生的位置和/或主动偏转区段4646将弯曲的方向。使用主动偏转区段4646弯曲刚性化装置4600可以是有利的，例如，对于需要弯曲而不需要解剖结构的帮助的情况(即，当用于刚性化装置4600的解剖结构路径不是由解剖结构预定义或约束时)。例如，在二尖瓣的经中隔程序期间，这种弯曲可能有助于跨越下腔静脉(IVC)和心房中隔之间的开放或相对不受约束的空间产生弯曲。主动弯曲区段4646可以构造成如本文所述被刚性化(即，经由压力或真空)，以将主动偏转区段4646固定或锁定在弯曲构造中。此外，除了主动偏转区段4646之外，刚性化装置4600还可以包括可操控远侧区部4647(例如，通过链接件)。可操控远侧区部4647可以用于在期望的方向上(例如，经由线缆和/或沿着四个轴线)指向或定向刚性化装置4646的远端，如本文其他地方所述。

在一些实施例中，本文描述的刚性化装置可以与本文描述的一个或更多个其他刚性化装置结合使用。例如，内窥镜可以包括本文描述的刚性化机构，并且刚性化装置可以包括本文描述的刚性化机构。当一起使用时，它们可以创建嵌套系统，该嵌套系统可以一个接一个地推进，允许其中一个元件总是保持加强，从而减少或消除成环(即，它们可以创建顺序推进的嵌套系统)。

图27示出了示例性嵌套系统2300z。系统2300z可以包括外刚性化装置2300和内刚性化装置2310(这里，构造成刚性化观察仪器)，外刚性化装置2300和内刚性化装置2310可相对于彼此同心地或非同心地轴向移动。外刚性化装置2300和内刚性化装置2310可以包括本文所述的任何刚性化特征。例如，外刚性化装置2300可以包括最外层2301a、编织层2309a和内层2315a，内层2315a包括卷绕其的线圈。外刚性化装置2300可以例如构造成在最外层2301a和内层2315a之间接纳真空以提供刚性化。类似地，内观察仪器2310可以包括外层2301b(例如，具有卷绕其的线圈)、编织层2309b、囊层2321b和内层2315b(例如，具有卷绕其的线圈)。内观察仪器2310可以例如构造成在囊2321b和内层2315b之间接纳压力以提供刚性化。此外，空气/水通道2336z和工作通道2355可以延伸通过内刚性化装置2310。此外，内刚性化观察仪器2310可以包括远侧区部2302z，该远侧区部2302z具有相机2334z、灯2335z和可操控链接件2304z。覆盖物2327z可以在远侧区部2302z上延伸。在另一个实施例中，相机和/或照明装置可以在单独的组件中递送(例如，相机和照明装置可以在导管中捆绑在一起，并沿着工作通道2355和/或附加工作通道向下递送到最远端2333z)。

界面2337z可以位于内刚性化装置2310和外刚性化装置2300之间。界面2337z可以是间隙，例如，具有的尺寸d(见图5)是0.001英寸-0.050英寸，例如0.0020英寸、0.005英寸或0.020英寸厚。在一些实施例中，界面2337z可以是低摩擦的，并且包括例如粉末、涂层或层压部以减少摩擦。在一些实施例中，在内刚性化装置2310和外刚性化装置2300之间可以存在密封件，并且可以例如用流体或水对中间空间加压，以产生液体静压支承。在其他实施例中，在内刚性化装置2310和外刚性化装置2300之间可以存在密封件，并且该中间空间可以用小球体填充以减少摩擦。

内刚性化装置2310和外刚性化装置2300可以相对于彼此移动并且交替地刚性化，以便沿着嵌套系统2300z的长度向下传递弯曲或形状。例如，内装置2310可以插入腔中，并被弯曲或操控成期望的形状。可以向内刚性化装置2310施加压力，以使编织元件接合并锁定内刚性化装置2310的构造。刚性化装置(例如，在柔性状态下)2300然后可以在刚性内装置2310上推进。当外刚性化装置2300到达内装置2310的末端时，可以向刚性化装置2300施加真空以使各层接合和锁定从而固定刚性化装置的形状。内装置2310可以转变到柔性状态、推进，并且重复该过程。尽管系统2300z被描述为包括刚性化装置和构造成观察仪器的内装置，但是应该理解，其他构造是可能的。例如，该系统可以包括两个套管、两个导管或套管、导管和观察仪器的组合。

图28示出了另一示例性嵌套系统2700z。系统2700z类似于系统2300z，不同之处在于，系统2700z包括附接到内刚性化装置2710和外刚性化装置2700的覆盖物2738z。例如，覆盖物2738z可以是低硬度且薄壁的，以允许弹性和拉伸。覆盖物2738z可以是橡胶，例如氨基甲酸乙酯、乳胶或硅树脂。覆盖物2738z可以保护内装置2710和外装置2700之间的界面/径向间隙。覆盖物2738z可以防止污染物进入内管和外管之间的空间。覆盖物2738z可以进一步防止组织和其他物质被滞留在内管和外管之间的空间中。覆盖物2738z可以拉伸以允许内装置2710和外装置2700在材料的弹性极限内彼此独立地行进。覆盖物2738z可以以使得覆盖物2738z总是被至少轻微拉伸的方式结合或附接到刚性化装置2710、2700。该实施例可以从外部擦拭以进行清洁。在一些实施例中，覆盖物2738z可以被构造成“滚动”密封件，例如在US6447491中公开的，US6447491的全部公开内容通过引用并入本文。

图29A-图29B示出了另一个示例性嵌套系统9400z。在该系统9400z中，外刚性化装置9400包括操控和成像(例如，类似于观察仪器)，而内装置仅包括刚性化(然而内装置可以包括如本文别处所述的附加操控元件)。因此，外装置9400包括本文公开的链接件或其他操控装置9404z、相机9434z和照明装置9435z。外装置9400还可以包括用于接近内装置9410的中心通路9439z(例如，诸如其中的工作通道的腔)。在一些实施例中，波纹管或管环可以将通路9439z连接到内装置9410的腔。类似于其他嵌套系统，装置9410、9400中的至少一者可以一次刚性化，而装置9410、9400中的另一者可以符合该刚性化和/或移动通过解剖结构。这里，外装置9400可以引导内装置9410(在图29A中示出了内装置9410相对于外装置9400缩回，并且在图7B中示出了基本上延伸成与外装置9400平齐)。有利地，系统9400z可以提供光滑的外部表面，以避免夹捏解剖结构和/或内装置9410和外装置9400之间的流体入口。对外装置9400进行操控还可以为操控末端提供附加杠杆作用。此外，由于外装置9400具有的更大直径及其适应更大相机的能力，外装置可以促进更好的成像能力。

图30A-图30H示出了本文所述的嵌套系统2400z的示例性使用。在图30A中，内刚性化装置2410定位在外刚性化装置2400内，使得内刚性化装置2410的远端延伸到外刚性化装置2400的外侧。在图30B中，内刚性化装置2410的远端在期望的方向/定向上弯曲，然后刚性化(例如，使用如本文所述的真空或压力)。在图30C中，外刚性化装置2400(处于柔性构造)在刚性化的内刚性化装置2410上推进(包括弯曲远侧区部上)。一旦外刚性化装置2400的远端在内刚性化装置2410的远端上充分推进，则外刚性化装置2400可以被刚性化(例如，使用如本文所述的真空或压力)。在图30D中，内刚性化装置2410然后可以转变到柔性状态(例如，通过移除如本文所述的真空或压力，并且通过允许操控线缆松弛以使得末端可以容易地移动)，并且可以根据需要推进和引导/定向/操控。替代地，在图30D中，当内刚性化装置2410显现时，内刚性化装置2410可以被主动地操控(手动地或通过计算控制)，从而使刚性化的外管上的负载最小化。使外刚性化装置2400上的负载最小化使得该管更容易保持刚性化形状。一旦内刚性化装置2410被刚性化，外刚性化装置2400可以转变到柔性状态并在其上推进(如图30E所示)。然后可以重复该过程，如图30F-图30H所示。

在一些实施例中，在完成图30A-图30H所示的顺序时，第三刚性化装置可以在前两个刚性化装置(2400、2410)上滑动并刚性化。然后可以收回刚性化装置2400和2410。最后，可以通过第三管的内腔插入第四刚性化装置。该第四刚性化装置可以具有比刚性化装置2410更大的直径和更多的特征。例如，可以具有更大的工作通道、更多的工作通道、更好的相机或其组合。这种技术可以允许两个较小的管(较小的管往往更柔性且可操纵)深入到身体中，同时最终仍然递送较大的管用于治疗目的。替代地，在上述示例中，第四刚性化装置可以是本领域已知的常规内窥镜。

在一些实施例中，在完成图30A-图30H所示的序列时，外刚性化装置2400可以被刚性化，然后内刚性化装置2410可以被移除。例如，刚性化装置2410可以是包括相机、照明装置和远侧操控区部的“导航”装置。“导航”装置2410可以被很好地密封，使得易于在程序之间进行清洁。然后，第二内装置可以被放置在刚性化的外装置2400内，并推进通过外装置2400的远端。第二内装置可以是“治疗”管，包括诸如相机、灯、水、抽吸和各种工具的元件。“治疗”装置可以不具有操控区部或刚性化能力，从而在治疗管的主体中提供附加空间以包括其他特征，例如用于执行治疗的工具。一旦就位，“治疗”管上的工具可以用于在体内执行治疗，例如，诸如在人类胃肠道(GI tract)中执行黏膜切除术或剥离术。

在另一个实施例中，在完成图30A-图30H所示的序列之后或期间，可以将第三装置插入内管2410内。第三装置可以是刚性化的和/或是内窥镜。

尽管本文描述的用于嵌套系统的外刚性化装置通常被称为经由真空来刚性化并且内观察仪器刚性化装置被称为经由压力来刚性化，但是其相反的情况也是正确的(即，外刚性化装置可以经由压力来刚性化，并且内刚性化装置可以经由真空来刚性化)和/或两者可以具有相同的刚性化源(压力和/或真空)。

尽管嵌套系统的内元件和外元件一般被描述为包括集成的刚性元件，但是刚性元件可以是分离的(例如，以便允许成像观察仪器元件和刚性元件之间的相对滑动)。

本文所述的嵌套系统的刚性化装置可以被设计成使得当它们被组装时，内刚性化装置基本上不能在外刚性化装置内旋转。例如，内刚性化装置的外表面可以具有形成花键的纵向脊和凹槽。外刚性化装置的内表面可以具有与外刚性化装置中的相同特征配合的相应脊和凹槽。

本文描述的嵌套系统的刚性化装置中的一个或两个可以是可操控的。如果两个刚性化装置都是可操控的，则可以实施算法来操控任何一个刚性化装置，使之是柔性的且纵向移动。该算法可以操控柔性刚性化装置以预测刚性化装置的形状，从而使移动的柔性刚性化装置矫直刚性装置的倾向被最小化。

如果本文描述的嵌套系统的一个刚性化装置需要真空并且另一个刚性化装置需要压力，则可以构造用户控制，其中一个装置相对于另一个装置(外和内)的移动涉及拨动开关，其中开关在第一条件和第二条件之间转换，在第一条件下，例如，当另一个装置为了柔性而排放时，一个装置为了刚性而加压，在第二条件下，一个装置为了柔性而排放，并且另一个装置为了刚性而抽真空。例如，这可以是脚踏板或手动开关。

在一些实施例中，本文描述的嵌套系统的交替运动可以手动控制。在其他实施例中，可以经由计算机和/或利用机动运动控制系统自动控制该交替运动。

本文描述的嵌套系统可以有利地具有类似的刚度。这样可以保证嵌套系统的总刚度是相对连续的。本文描述的嵌套系统可以是小的，以便适合各种不同的解剖结构。例如，对于神经病学应用，系统的外径可以在0.05英寸至0.15英寸之间，例如大约0.1英寸。对于心脏病学应用，系统的外径可以在0.1英寸至0.3英寸之间，例如大约0.2英寸。对于胃肠应用，系统的外径可以在0.3英寸至1.0英寸之间，例如0.8英寸。此外，本文描述的嵌套系统即使在小轮廓下也能保持高刚度。例如，从柔性构造到刚性构造的相对刚度的变化可以是10倍、20倍、30倍的倍数，甚至更大。此外，本文描述的嵌套系统可以有利地相对于彼此平滑地移动。

本文描述的嵌套系统可以有利地导航任意路径，或开放、复杂或曲折的空间，并创建一系列独立的复杂形状。嵌套系统可以进一步有利地提供形状传播，允许形状记忆从一个元件传递到另一个元件。在一些实施例中，两个管可以周期性地置于部分地或完全地柔性状态，使得例如系统的半径或曲率增加，并且周围的解剖结构为系统提供支撑。用于使管刚性化的压力或真空可以降低或停止，以将管置于部分或完全柔性状态。这种短暂的放松(例如，1-10秒)可以允许系统找到一个形状以更紧密地匹配其正在通过的解剖结构。例如，在结肠中，这种松弛可以轻轻地打开解剖结构中的急转弯。

在一些实施例中，内刚性化装置或外刚性化装置的刚性能力可以被设计成使得由内刚性化装置在其末端形成的急转弯，在被外刚性化装置复制时，随着形状沿着外管向近侧传播而逐渐打开(使得具有更大的半径)。例如，外刚性化装置可以被设计成在刚性化时具有更高的最小曲率半径。

嵌套系统是连续的(即，非分段的)，因此提供了通过身体(例如，肠道)的平滑且连续的运动。嵌套系统可以是一次性的且低成本的。

在一些实施例中，外刚性化装置可以是动态刚性化套管(例如，如PCT/US18/42946中所述，PCT/US18/42946的全部内容通过引用并入本文)。在一些实施例中，内刚性化装置可以是刚性化系统或市售观察仪器，例如直径为5mm的鼻镜。与十二指肠镜相比，利用刚性化和嵌套系统使得能够利用更小的观察仪器，如果需要能够提供更大的柔性，如果需要能够提供更大的刚度，增强的可操纵性，以及以小得多的曲率半径铰接的能力。

在一些实施例中，在到达目标目的地时，嵌套系统的内刚性化装置可以被收回。外刚性化装置可以保持刚性化，并且可以通过内部元件的空间注入造影剂以进行荧光成像。

RF线圈可以用在本文描述的任何嵌套系统中，以提供嵌套系统采取的任何形状的三维表示。该表示可以用于重新创建形状或返回到给定点(例如，在自动结肠镜检查后由医生重新检查)。

在一些实施例中，本文描述的嵌套系统可以用作完整的内窥镜，其内部结构承载工作通道、加压管线、真空管线、末端清洗和用于照明和成像的电子装置(视觉系统、超声波、x射线、MRI)的有效负载。

本文描述的嵌套系统可以用于例如结肠镜检查。这种结肠镜检查嵌套系统可以减少或消除成环。其可以消除内窥镜复位的需要。在没有成环的情况下，程序可以将乙状结肠镜检查的速度和低成本与结肠镜检查的功效结合起来。此外，结肠镜检查嵌套系统可以消除清醒镇静及其相关成本、时间、风险和设施要求。此外，通过使用本文描述的嵌套系统，可以显著减少这种结肠镜检查程序的程序培训。此外，在一些实施例中，本文描述的嵌套系统可以提供自动化结肠镜检查，其中视觉系统在寻找息肉的同时沿着结肠中心自动地驱动嵌套系统。这样的自动化系统将有利地不需要镇静，也不需要医生进行基本检查，同时允许医生在需要时进行进一步检查。

在一些实施例中，本文描述的刚性化装置(例如，嵌套系统)可以是机器人控制的。图31A-图31D示出了嵌套系统9300z的示例性使用，如图30A-图30H所示，其可以是机器人控制或操作的(例如，用于刚性化、操控、运动等)。如图31A-图31D所示，外刚性化装置9300和内刚性化装置9310可以一起终止于公共结构，例如盒9357。外刚性化装置9300可以通过安装到盒9357上的盘形件9389的旋转而相对于内刚性化装置9310移动。例如，盘形件9389可以是小齿轮，并且外刚性化装置9300可以具有齿条9382，齿条9382在其外侧包括多个小齿。抵靠齿9382旋转盘形件9389可以导致外刚性化装置9300相对于内刚性化装置9310向前或向后推进。在一些实施例中，刚性化装置9300、9310的可能运动或平移受到盒9357的尺寸或设计的限制。

盒9357还可以包括附加的盘形件9371a、9371b，该附加的盘形件9371a、9371b可以分别连接到线缆9363a、9363b以操控(例如，弯曲或偏转)内刚性化装置9310(和/或外刚性化装置9300)的末端。其他操控机构(例如，气动装置、液压装置、形状记忆合金、EAP(电活性聚合物)、或马达)也是可能的。同样，在具有不同操控机构的实施例中，盒9357中的一个或更多个盘形件(例如，盘形件9371a、9371b)可以用于致动该操控。

盒9357还可以包括波纹管9303a、9303b，波纹管9303a、9303b可以分别连接到内刚性化装置9310和外刚性化装置9300的压力间隙。压缩波纹管9303a、9303b可以驱动流体通过压力管线9305z，导致内刚性化装置9310、9300的压力间隙中的压力上升，导致刚性化装置9310、9300变得刚性。波纹管9303a、9303b的激活可以顺序地和/或同时地施加。如图9A-图9D所示，盒9357可以包括偏心凸轮9374a、9374b以控制波纹管9303a、9303b。替代地，如图32A所示，一个或更多个线性致动器9316y(例如，在盒9357上或在驱动单元9517y上)可以被构造成致动波纹管9303a、9303b。作为另一替代方案，装置9300、9310可以通过一个或更多个贮槽(如本文所述)或压力源9306z(例如，经由压力管线9305z)而刚性化和去刚性化，如图32B所示。导致内刚性化装置9310和外刚性化装置9300的刚性化的其他机构也是可能的。例如，在一些实施例中，盒9357可以包括注射器或其他包含流体的容器，该流体可以被输送到内刚性化装置9310和外刚性化装置9300，以增加压力来进行刚性化。在一些实施例中，注射器或其他容器可以用于抽取盒9357内的流体，产生可以施加到内刚性化装置9310和外刚性化装置9300的真空。

再次参考图31A-图31D，盒9357可以包括连接器9315y，用于连接到内刚性化装置9310中的附加腔和/或布线。连接器9315y可以包括连接部，用于将抽吸和水两者提供到内刚性化装置9310的末端。连接器9315y可以包括电连接器，以连接到安装到内刚性化装置9310的末端的相机，连接到外部监测器和/或视频处理单元。连接器9315y可以包括机械连接器，其连接到一直通向内刚性化装置9310的末端的空心管(例如，工作通道)。通过包括连接器9315y，系统9300z的所有部件的控制可以通过盒9357来执行。

盘形件9389、9371a、9371b和凸轮9374a、9374b(或相应的波纹管)可以从盒9357的底部接近，如图93B的侧面透视图中最佳示出的。盘形件9389、9371a、9371b和/或凸轮9374a、9374b可以具有诸如花键、销或齿的特征以传递扭矩。这些特征可以允许操作盘形件9389、9371a、9371b和/或凸轮9374a、9374b(例如，通过驱动单元)被操作。

图33示出了可以用于驱动盘形件9389、9371a、9371b和/或凸轮9374a、9374b的示例性驱动单元9517y。例如，驱动单元9517y可以包括驱动桨叶9519y，驱动桨叶9519y可以与盒9357的盘形件9389、9371a、9371b和/或凸轮9374a、9374b对准。驱动桨叶9519y可以由驱动单元9517y的一个或更多个马达驱动(即旋转)，以便将扭矩传递到盒9357的盘形件9389、9371a、9371b和/或凸轮9374a、9374b。驱动桨叶9519y可以包括特征9518y(例如花键、销、齿或类似物)，以将扭矩传递到盒9357的盘形件9389、9371a、9371b和/或凸轮9374a、9374b。驱动单元9517y可以例如用夹子、螺钉或磁铁附接到盒9357。

在一些实施例中，本文描述的刚性化系统可以包括一个或更多个引导件，以允许工具(即工作工具)通过其推进，该工具例如外科或腹腔镜检查工具、抓取器、铰接抓取器、粪便清洗装置和/或粪便抽吸装置。在一些实施例中，工具可以是观察仪器(例如，使得启用在主观察仪器内的辅助观察仪器或在主观察仪器旁边的辅助观察仪器)。引导件可以允许工具沿着或通过刚性化装置被引导，直到工具的远端向远侧推进通过刚性化装置的远端，以执行期望的程序。此外，在一些实施例中，刚性化系统可以包括多于一个引导件，以便提供对多个工具的不同放置和/或使用。例如，如图36所示，刚性化装置9800可以包括位于其相对侧上的两个引导件9821y。引导件9821y可以包括相同或不同的设计。多于两个引导件和相关工具也是可能的。在一些实施例中，引导件可以位于内刚性化装置(例如刚性化装置9310)的体积内。

本文描述的引导件可以与单个刚性化系统(例如，刚性化观察仪器或套管)一起使用，或者与嵌套刚性化系统(例如，机器人控制嵌套系统)一起使用。如果用作嵌套系统的一部分，引导件可以被包括在内刚性化装置或外刚性化装置上，或在内刚性化装置或外刚性化装置内。另外，当刚性化系统处于柔性、部分柔性或完全刚性化构造时，可以使用本文所述的工具引导件。

参考图34，在一些实施例中，如本文所述的刚性化系统(例如，机器人系统9300z)可以包括沿着外刚性化装置9600的外径延伸的一个或更多个引导件9621y。引导件9621y可以是例如一系列防创伤环9622y。环9622y可以沿着纵向轴线彼此间隔开，使得即使当外刚性化装置9600偏转到其最大弯曲半径时，环9622y也不会彼此接触。在一些实施例中，环9622y可以具有大约2mm-9mm的内径。在一些实施例中，环9622y可以在它们与刚性化装置9600的连接部处倾斜，使得当环被插入到主体中时，它们可以抵靠装置9600平放，然后向上倾斜到大致垂直于装置9600的圆周的位置以供使用。在一些实施例中，环9622y可以被预偏置以径向地向外自扩展。在其他实施例中，环9622y可以被构造成主动扩展(例如，通过在连接到环9622y的拉线上施加张力)。

参考图35A-图35B，用于刚性化系统或装置的引导件9721y可以是例如沿着一侧粘附到刚性化装置9700的平放管。在第一构造中(如图35A所示)，平放管引导件9721y可以平靠刚性化装置9700的外侧。在第二构造中，引导件9721y可以扩展成其管状形状。平放管引导件9721y可以包括以环箍形式卷绕在其周围的纤维，以增强扩展的直径。纤维可以是例如芳族聚酰胺如Technora、超高分子量聚乙烯如Dyneema、或液晶聚合物如Vectran。引导件9721y在扩展构造中的内径可以是例如在2mm和9mm之间。例如，当工具通过平放管引导件9721y时，平放管引导件9721y可以呈现第二构造。平放管引导件9721y可以沿着其长度具有一系列穿孔，以允许工具在沿着刚性化装置9700的长度的任何穿孔处插入管引导件9721y的腔中。在一个示例性的制造方法中，平放管引导件9721y可以在长度上被拉伸，然后，当仍然被拉伸时，结合到刚性化装置9700的侧面。例如，在结合到刚性化装置9700之前，平放管引导件9721y可以被张紧20％、30％、40％、50％或更多。该技术可以导致平放管引导件9721y在其壁中具有残余应变。当刚性化装置9700(和相关联的平放管引导件9721y)围绕曲线弯曲并且平放管引导件9721y经受压缩力时(例如，如果工作通道在刚性化装置9700中的弯曲的内侧)，平放管引导件9721y的壁中的残余应变可以有利地导致壁中的压缩减少并且因此平放管引导件9721y的起皱减少。

本文使用的工具引导件可以有利地设计成柔性的，从而刚性化装置能够在刚性化装置的插入期间弯曲。例如，环9622y可以间隔开以使得刚性化装置能够柔性弯曲。类似地，平放管9721y可以是薄的且柔性的，以使得刚性化装置能够弯曲。

作为另一个示例，如图44所示，引导件2221y可以是带有凹口的管或带有锯齿的管，其被构造成当沿着其长度附接到刚性化装置2200时容易弯曲。

作为图45所示的另一个示例，引导件2321y可以是一系列伸缩式刚性化装置，形状像波纹管，或其组合。引导件2321y可以周期性地附接到外刚性化装置2300，其中环2353y沿着外刚性化装置2300的长度纵向地间隔开。

作为在图46所示的另一个示例，引导件2421y可以是柔性管，其仅在近端和远端附处接到外刚性化装置2400。装置护套2454y可以在外刚性化装置2400和引导件2421y的上部上密封。在一些实施例中(例如，在装置已经到达其期望位置之后)，真空可以施加在装置护套2454y和外刚性化装置2400之间的空间中，从而将引导件2421y抽吸到刚性化装置2400以牢固地附接到其上。这种牢固的附接可以使工具能够容易地通过引导件2421y。

作为另一个示例，如图47所示，引导件2521y可以由螺旋切割管制成。螺旋切割引导件2521y可以沿着引导件2521y的长度周期性地附接到外刚性化装置2500，或者用薄的材料片材(例如薄的高柔性弹性体片材)附接。

作为在图48所示的另一个示例，引导件2621y可以是在线圈之间具有间隙的弹簧(例如，金属弹簧)。引导件2621y可以周期性地附接到外刚性化装置2600。

作为另一个示例，引导件可以被构造成在放置在身体中之后和/或当工具通过身体放置时向外扩展和/或折叠。

在一些实施例中，刚性化系统(例如，机器人控制嵌套系统)可以被设计成包括在系统插入身体之后可以附接的引导件。例如，参考图41A-图41C，刚性化装置1900可以包括延伸外刚性化装置1900的长度的多个导轨1949y。导轨1949y可以例如包括阳型延伸部，例如T型杆(例如，使得在导轨1949y的最外边缘1950y和外刚性化装置1900的外径之间形成突缘)。在一些实施例中，如图41B所示，边缘1950y的最外表面可以包括沿着其纵向长度的锯齿1951y(例如，钝锯齿)，以增强导轨1949y的柔性(例如，有助于使导轨1949y在外刚性化装置1900弯曲时弯曲)。例如，可以有1-10个导轨1949y，其围绕刚性化装置1900的圆周定位(例如，等距或在不同的位置)。在一个具体实施例中，可以有围绕圆周彼此相隔大约90度定位的四个导轨1949y。如图41C所示，引导件1921y可以是具有阴型槽1952y(例如T型槽)的管状主体，阴型槽1952y沿着引导件1921y的纵向长度延伸，并被构造成与导轨1949y配合并沿着导轨行进。

在使用中，刚性化装置1900可以插入体腔中，直到到达感兴趣的位置(例如，病灶)。一旦到达该位置，一个或更多个引导件1921y可以沿着导轨1949y插入。在一些实施例中，引导件1921y的近端可以在插入完成后折断或断开，以减小引导件1921y的不需要的长度。然后可以根据需要通过引导件1921y插入一个或更多个工具(例如，用于治疗病灶)。

有利地，具有可连接引导件1921y的导轨1949y可以在系统插入就位时减小刚性化系统的直径和刚度，从而更容易将系统移动和/或操控到感兴趣的区域。此外，引导件1921y和导轨1949y之间的连接部可以有利地是固定的，并且引导件1921y可以相对较硬(例如，不影响系统的运动)，确保工具可以通过其放置从而在感兴趣的位置(例如，病灶)处使用。此外，具有多个导轨1949y可以有利地允许用户选择引导件1921y的期望旋转位置，从而确保工具可以相对于感兴趣的位置(例如，病灶)以正确的定向被定位，而不必基本上旋转整个系统。最后，具有可附接的引导件1921y可以允许用户选择具有特定直径和特性的引导件1921y以用于治疗计划。

在一些实施例中，导轨1949y可以具有阴型槽，并且引导件1921y可以具有阳型延伸部。在一些实施例中，导轨1949y可以具有沿着外刚性化装置1900的纵向长度的离散断开件而不是锯齿。

在一些实施例中，多个引导件可以是整体结构的一部分，该部分在刚性化装置插入身体之后在刚性化装置上滑动。例如，如图52A-图52B所示，多个引导件5221y(用于示例性工具5277a、5277b的通过)可以构建到外管5261y中。外管5261y可以构造成在外刚性化装置5200上滑动。在一些实施例中，例如，外管5261y可以在其内部具有涂层，以减少滑动期间的摩擦。此外，如图52A-图52B所示，外管5261y可以包括多个挠曲部或链接件，以增强管5261y的柔性。在其他实施例中，外管5261y可以是实体管和/或线圈卷绕管。在一些实施例中，外管5261y可以具有沿着其纵向长度的缝隙和/或可以是半圆形的，以便卡合在外刚性化装置5200上。在一些实施例中，外管5261y的近端可以构造成在插入完成后断开或折断，以减少不需要的长度。外管5261y可以有利地具有扭转刚度，以使得在将外管5261y插到外刚性化装置5200上之后能够旋转调节引导件5221y的位置。在一些实施例中，外管5261y可以包括位于其上的外护套，使得可以在外护套和外刚性化装置5200之间供应真空，以将引导件5221y抽吸到外刚性化装置5200。

在图73A-图73M所示的另一实施例中，多个引导件7321y可以被构造成可移除地定位在外管7361y内，以充当通道7348x的衬层。外管7361y可以是薄壁套筒，例如弹性体套筒、塑料套筒或布套筒。在一些实施例中，外管7361y可以是纤维增强或线材增强的套筒。在一个具体示例中，外管7631y可以是固有地具有一些拉伸性的布材料和/或以45°角缝合的布材料(例如，使得无偏(off-bias)提供柔顺性和/或拉伸性)。在一些实施例中，管7361y可以永久地附接(例如，结合、热焊接、缝合或超声波焊接)到刚性化装置7300的外表面(例如，可以是刚性化装置7300的壁的附加层)。例如，外管7631y可以具有的壁厚是0.001英寸至0.030英寸，例如0.010英寸。外管7361y可以包括围绕外管7361y定位的多个通道7348x(例如，2-8个通道7348x，例如3个通道7348x)。通道7348x可以是例如平放的或可扩展的通道7348x。在一些实施例中，通道7348x可以是直的(即，与外管7361y轴向对准)。在其他实施例中，通道7348x可以是螺旋状的。在一些实施例中，通道7348x可以通过缝合、结合或热密封被共连结。在一些实施例中，通道7348x可以衬有亲水性、疏水性或低摩擦(例如PTFE)涂层。

引导件7321y可以是插入件(例如，模制或挤压的插入件)，插入件被构造成定位在通道7348x内以供使用。例如，引导件7321y可以被构造成在刚性化装置7300已经被放置在体腔中和/或在体腔中刚性化之后被插入到一个或更多个通道7348x中。每个引导件7321y可以包括腔7350x(构造成用于工具7377的通过)。每个引导件7321y可以具有足够的刚度以在其延伸通过通道7348x时打开或扩展通道7348x。在一些实施例中，引导件可以具有的内径是1mm-7mm，例如3mm-5mm，并且引导件可以具有的壁厚是1/2mm至1mm。此外，在一些实施例中，引导件7321y可以由聚合物制成，聚合物例如是特氟隆、FEP或聚乙烯(例如HDPE或LDPE)。腔7350x可以是润滑的，以帮助工具7377能够从中通过。例如，腔7350x可以由具有低摩擦系数的材料(例如，与引导件本身7321y相同的材料)制成，低摩擦系数的材料例如是特氟隆、FEP或聚乙烯(例如HDPE或LDPE)。作为另一个示例，腔7350x可以涂覆有单独的润滑涂层，例如亲水性涂层。

如图73E-图73L中最佳示出的，每个引导件7321y可以包括防创伤的和/或柔软的远端7349x，该远端7349x被构造成向远侧延伸超过相应的通道7348x(如图73K-图73L中所示)。此外，如图73G-图73H所示，腔7350x可以在引导件7321y内基本上轴向延伸，但是可以仅在柔软的远端7349x近侧径向地向内弯曲或倾斜(例如，以30°-60°，例如45°角)，以便将工具7377朝向刚性化装置7300的中心引导。将工具7377朝向刚性化装置7300的中心引导可以类似地有利地将工具7377朝向体腔的中心引导(例如，避免工具7377刺穿体腔的壁)。

如图73C-图73D中最佳示出的，在一些实施例中，引导件7321y可以包括非对称横截面。例如，非对称横截面可以包括圆形状，其中翼7351x从圆延伸(例如，倒圆三角形翼)。在一些实施例中，翼7351x可以在中心结合部处相遇，以便形成成角度的表面7357x(例如，具有110°至130°的角度，例如大约120°)，该成角度的表面7357x被构造成紧密符合刚性化装置7300的外圆周。非对称横截面可以有利地确保引导件7321y的适当径向对准(例如，使得腔7350x的远端相对于刚性化装置7300径向地向内指向)。另外，非对称横截面可以有利地防止引导件7321y在通道7348x内的旋转运动。当刚性化装置处于刚性构造时，这可以是特别有利的，因为非对称横截面可以帮助提供刚性且稳定地接近期望的工作区域。在其他实施例中，引导件7321y可以是对称的和/或以其他方式构造成可在通道7348x内旋转。在一些实施例中，引导件7321y的近端可以包括指示标记，该指示标记被构造成指示引导件7321y的远端相对于通道7348x和/或相对于刚性化装置7300的旋转位置。

如图73A-图73B和图73M中最佳示出的，外管7361y可以包括附接到其的近侧歧管7353x，并且近侧歧管7353x被构造成能够将引导件7321y插入其中。例如，歧管7353x可以包括能够接近每个通道7348x的端口7354x。在一些实施例中，每个端口7354x可以包括相应的标记7355x，该标记7355x被构造成能够识别通道7348x(并因此识别通过通道插入的工具7377的远侧周向位置)。标记7355x可以是形状、数字、颜色或更多种输入/输出匹配标识符中的任何一种。在一些实施例中，端口7354x可以包括位于其上的阀和/或可以是真空密封的(例如，使得通道7348x内的引导件7321y能够为装置7300提供附加刚性化)。

在一些实施例中，引导件7321y可以在其近端处包括手柄或止动件5352x(参见图73B)，以限制引导件7321y在通道7348x和/或歧管7353x内轴向运动得太远。

在使用中，周围附接有外管7361y的刚性化装置7300可以放置在期望的解剖位置(参见图73A)。例如，刚性化装置7300可以首先被放置在期望的解剖位置并刚性化(例如，通过施加如本文所述的压力或真空)。如果期望使用工具7377，用户可以(基于标记7355x和工具7377的期望位置)选择期望的通道7348x。然后，当刚性化装置7300处于刚性构造时，用户可以通过通道7348x插入引导件7321y。插入引导件7321y可以导致通道7348x扩展(参见图73B或图73D)。然后，工具7377可以通过引导件7321y插入，使得工具指向装置7300和/或体腔的中心(参见图73G-图73M)。在程序完成之后，工具7377和引导件7321y可以被移除，并且通道7348x可以收缩回来。有利地，本文描述的外管7361y在不使用时能够使工具通过其中同时外管7361y是薄的且柔性的(即，不显著增加刚性化装置7300的直径或弯曲刚度)。

引导件7321y和/或工作工具7377可以具有比处于柔性构造的刚性化装置7300更高的刚度，但是具有比处于刚性构造的刚性化装置7300更低的刚度。有利地，这些相对刚度能够使硬引导件7321y和/或工作工具7377能够被使用(例如，增加在治疗部位的访问和/或性能)，同时仍然确保引导件7321y和/或工作工具7377不影响刚性化装置7300的形状(例如，不矫直)。此外，这些相对刚度能够使大型工作工具7377与刚性化装置7300一起使用，而不影响工作装置的形状。例如，在一些实施例中，刚性化装置7300的外径与扩展引导件7321y的外径的比例可以在1∶1和6∶1之间，例如在2∶1和4∶1之间。

引导件7321y可以有利地具有不同的尺寸(例如，具有不同尺寸的腔7350x，例如直径范围为1mm-7mm，例如2mm-6mm的腔)，并且可以在通道7348x中可互换地使用。在一些实施例中，引导件7321y可以具有腔，该腔在远端处没有弯曲部。在其他实施例中，引导件7321y的弯曲部和/或非对称元件可以被构造成使得工具在朝向刚性化装置的中心以外的方向上被引导(例如，使得工具径向地向外被引导以用于在腔的壁上执行程序)。在一些实施例中，引导件7321y可以是可操控的(例如，经由拉线或其他操控机构)，以便能够进一步操作或引导经过引导件的工作工具7377。

在一些实施例中，引导件7321y可以被构造成向装置7300提供附加刚性化。例如，通道7348x可以是可密封的，并且能够向其施加压力或真空(与供应到主刚性化装置7300的压力或真空分开或与供应到主刚性化装置7300的压力或真空结合)。当向通道7348x提供压力或真空时，通道7348x可以围绕引导件7321y密封，从而产生用于装置7300的加强肋/刚性化肋。

在一些实施例中，通道7348x可以包括弹性状的道口或区部，其被构造成在不使用时(即，当引导件7321y没有延伸通过通道时)保持通道7348x抵靠刚性化装置7300收缩。

尽管外管7361y在本文中被描述为与引导件7321y一起使用，但是应当理解，在一些实施例中，外管7361能够在不使用引导件的情况下使工作工具能够通过通道7348x。

在一些实施例中，观察仪器可以通过引导件7321y放置。此外，在一些实施例中，引导件7321y可以以各种角度(例如，在与刚性化装置7300同轴的角度到垂直于观察仪器的角度之间)被操控或以其他方式预设在某一位置上。

在图74A-图74F中示出了类似于关于图73A-图73M所描述的另一个系统的使用。在图74A中，刚性化装置7400围绕观察仪器7491定位。刚性化装置7400包括围绕其的外管7461y(其包括多个平放通道7448x)。在图74B处，引导件7421y通过通道7448x插入。在一些实施例中，用户可以基于近端处的标记7455x和远端处的相应标记7456x中的一者或两者来选择通道7448x(例如，选择最接近期望治疗位置的通道7448x)。如图74E所示，附加引导件7421y与第一引导件7421y可以通过将每个引导件7421y放置在不同的通道7448x中而被同时地使用。在图74F中，在引导件7421y已经被放置之后，一个或更多个工具7477可以通过该引导件7421y被放置。

图75A-图75B示出了另一示例性引导件7521y(其可以与引导件7321y互换)。引导件7521y可以包括新月形的非对称横截面(例如，引导件7321y的成角度的表面7357x可以用弯曲的表面7558x代替)。弯曲的表面7558x可以具有与刚性化装置的外圆周(和/或外管7561y的内圆周)基本相同的曲率。有利地，匹配的曲率可以帮助确保引导件7521y与刚性化装置的固定联接。此外，引导件7521y可以有利地紧贴地配合到通道7548x中，使得存在将引导件7521y牢固地保持到刚性化装置的有利力(即，通道7548x的外壁可以提供将引导件7521y推向刚性化装置的中心的力)。当刚性化装置处于刚性状态时，这些优点可以附加地提供柔性引导件7521y相对于刚性化装置的有益稳定。这种稳定可以包括引导件7521y围绕刚性化装置的中心弯曲、扭曲或旋转的趋势下降。这种稳定可以为工具行进提供更稳定的腔7550x，从而增加工具的稳定性及其进行精确运动的能力。

应当理解，尽管为了清楚起见，通道7348x、7548x的壁被示出为与引导件7321y、7521y间隔开，但是一些或所有的壁可以被定位为与引导件7321y、7521y齐平(即，由于壁在引导件7321y、7521y通过通道7348x、7548x时的拉伸)。

在另一实施例中，如图53所示，多个引导件5321y可以被构建到刚性化的外管5361y中。外管5361的外壁5362y和内壁5363y中的一者或两者可以如本文其他地方所述那样刚性化。有利的是，外管5361y由于其较大的直径而在刚性化时可以非常硬，从而确保其中的引导件5321y提供非常稳定的平台以使工具通过其中。在一些实施例中，刚性化系统(这里，示出为包括内刚性化装置5310和外刚性化装置5300)可以在放置完成后从外管5361y收回，以使得不同的工具或观察仪器(例如，非常大的工具或高分辨率)能够通过外管5361uy放置。

在一些实施例中，不是将工具引导件与刚性化装置集成，而是可以将没有引导件的刚性化嵌套系统插入身体中。在嵌套系统已经到达期望位置(例如，病灶)之后，没有引导件的外刚性化装置可以从身体移除，同时内刚性化装置仍留在原位。然后可以将包括工具引导件(例如，本文描述的任何工具引导件)的外刚性化装置放置在内刚性化装置上。

在一些实施例中，引导件可以构建于刚性化装置的内部中，例如内刚性化装置或单个刚性化装置的内部中。例如，参考图50A-图50C，刚性化装置的远端区部2802z可以包括链接件2804z，链接件2804z被构造成使得远端区部2802z能够弯曲。此外，每个链接件2804z可以包括通过其中的多个腔。在一个实施例中，腔可以经由选择性激光烧结(SLS)形成在链接件2804z中。每个链接件2804z中的腔可以沿着远端区部2802z的长度对准，使得对准的腔可以一起形成分段的引导件2821y。如所示，腔可以具有不同的尺寸，以适应不同尺寸的工作通道(例如，用于相机、镊子等)。

返回参考图36，在一些实施例中，机器人控制嵌套系统可以在其远端处包括配件9823y。引导件9821y可以在端口9824y处终止于配件9823y(或者如果环用于配件，当外刚性化装置9800处于直的构造时，环可以与端口9824y同心对准)。当工具通过引导件9821y时，工具也可以通过相应的端口9824y，并且在一些实施例中锁定到端口9824y。在一些实施例中，两个、三个或更多个工具可以锁定在配件9823y中。此外，在一些实施例中，配件9823y可以包括附加端口，这些端口可以连接到附加管状结构，以提供抽吸、水、成像和/或附加工具通道。这些附加管状结构可以向近侧延伸到或越过盒(例如盒9357)。在一些实施例中，这些附加管状结构可以从内刚性化装置9310的内侧省略，因为它们结合到配件9823y中。在一些实施例中，配件9823y可以永久地附接外刚性化装置9800，但是临时地附接到内刚性化装置(例如刚性化装置9310)，以便在特定程序中使用。配件9823y可以包括附接到其上的一次性护套。一次性护套可以是例如薄的塑料刚性化装置，例如廉价的平放刚性化装置。一次性护套可以覆盖内刚性化装置(例如，装置9310)和外刚性化装置9800，并连接到盒(例如，盒9357)。一次性护套可以包括管状结构，其提供如本文所述的诸如抽吸、水和附加工具通道的特征。在一些实施例中，配件9823y可以被构造成围绕外刚性化装置9800旋转。例如，鲍登线缆(Bowden cable)可以安装到外刚性化装置9800的外部，并终止于配件9823y中的远端和刚性化装置的近端，例如手柄中。旋转鲍登线缆可以在配件9823y中传递扭矩，导致配件9823y旋转。配件9823y可以具有有限的运动范围；例如，+/-90度或+/-60度。

参考图49A-图49B，在一些实施例中，配件2723y可以在嵌套系统插入身体后移动就位。例如，系统2700z的外刚性化装置2700可以包括附接到外刚性化装置2700的滑轮2755y，其中线缆2756y围绕滑轮2755y延伸。线缆2756y可以例如在外刚性化装置2700和内刚性化装置2710之间延伸，并且可以附接到配件2723y。因此，当线缆2756y被向近侧牵拉时，配件2723y(和附接到其的柔性引导件2721y)可以向远侧牵拉就位。在一些实施例中，引导件2721y可以包括沿着其的加强部分，以帮助确保引导件2721y一旦就位就足够硬，以使工具从引导件通过。在一些实施例中，整个系统2700z可以包括外护套，以使得能够在引导件2721y上抽真空以提供增加的刚度。

在一些实施例中，参考图42，刚性化系统2000z(例如，机器人控制嵌套系统)可以包括如本文所述的多个工具引导件2021y，这些工具引导件沿着外刚性化装置2000彼此邻近地定位(例如，在9点钟和10点钟处)，而不是彼此间隔开(例如，而不是在装置2000的相对侧上)。在一些实施例中，例如，所有的工具引导件2021y可以沿着外刚性化装置2000的圆周的小于180度的弧，弧例如小于120度，例如90度或更小。使工具引导件2021y彼此邻近可以有利地使系统的总圆周更小，从而使其更容易操作通过身体。

如图43所示，在一些实施例中，在刚性化装置2000被放置到身体中之后，邻近的引导件2021y可以彼此分离，例如，用于相对于感兴趣的位置形成更好的放置角度。引导件2021y中的一个(例如，居中引导件2021y)可以用于例如使铰接相机通过其中延伸。铰接相机可以有利地允许嵌套系统2000z(例如内刚性元件)的内置相机更小。

在一些实施例中，引导件(例如，本文描述的任何引导件)可以附接或以其他方式松散地嵌入刚性化装置的外层(例如，壁的护套和/或外层)内。在该实施例中，当工具通过引导件插入时，工具的刚度和工具想要矫直的倾向可以围绕刚性化装置的圆周(即，中心轴线)旋转引导件。这种旋转可以有利地将引导件置于对工具插入具有较低阻力的位置和/或可以减小引导件上的应变。在一些实施例中，工具可以在刚性化装置处于柔性构造时插入，并且当刚性化装置被刚性化时，编织层可以推入外层，将引导件固定在适当的位置。

在其他实施例中(例如，引导件相对于刚性化装置的圆周固定的实施例)，刚性化装置可以围绕其轴线旋转以将引导件定位在期望的低阻力位置。

应当理解，本文描述的任何工具引导件(和相应的工具)都可以与嵌套刚性化系统或单个刚性化系统(例如，单个套管)一起使用。类似地，应当理解，并且本文描述的任何工具引导件(和相应的工具)可以与刚性化系统或非刚性化系统一起使用。

图37中示出了与机器人嵌套系统(例如，系统9300z)一起使用的示例性工具9980。工具9980可以包括盒9925y、柔性轴杆9926y、弯曲区部9927y和末端执行器9928y(例如，镊子、抓取器或剪刀)。像嵌套系统盒(例如，盒9357)一样，盒9925y可以具有盘形件，盘形件可以旋转以控制工具9980的各个方面。例如，旋转盘形件可以导致弯曲区部9927y偏转。另一个盘形件可以用于控制末端执行器9928y。此外，工具9980可以包括锁定特征9929y，锁定特征9929y被构造成与配件端口(例如，端口9824y)接合，以将工具9980相对于外刚性化装置(例如，刚性化装置9800)锁定在适当的位置。锁定特征9929y可以包括例如弹簧销，该弹簧销被构造成接合端部配件3060上的相应槽或孔洞。其他锁定机构也是可能的(例如，磁性锁、电子锁、扭锁、缺口锁(breachlock)、卡口锁以及类似物)。

在一个示例性使用中，当工具9980插入引导件9821y中时，工具9980可以向远侧移动，直到通过端口9824y并且锁定特征9929y与端口9824y的内径对准。在一些实施例中，工具9980上的控制器可以通过端部配件9823y可逆地接合到纵向锁定工具9980。替代地，工具9980可以自动锁定在配件9923y中的适当位置。除了在配件9823y处的锁定之外，工具9980可以以其他方式松散地保持或纵向浮动在引导件9821y中。

参考图38并返回参考图31A-图31D，在一些实施例中，机器人系统(例如，包括内刚性化装置9310和外刚性化装置9300以及盒9357的系统9300z)可以定位在线性滑动件10020y上。线性滑动件10020y还可以包括驱动单元10017y(类似于驱动单元9517y)，该驱动单元被构造成控制内刚性化装置9310和外刚性化装置9300。滑动件10020y可以允许内刚性化装置9310和外刚性化装置9300一起平移(即，同时平移)。在一些实施例中，为了实现内刚性化装置9310相对于外刚性化装置9300之间的相对运动，系统9300z可以在第一方向上平移(沿着滑动件10020y向前或向后)，而同时地使用外刚性化装置9300上的盘形件9389和齿条9382从而在与第一方向相反的第二方向上移动外刚性化装置9300。也就是说，为了使内刚性化装置9310相对于外刚性化装置9300推进，包括两个刚性化装置9300、9310的系统9300z沿着滑动件10020y推进，而同时使用盘形件9389和齿条9382缩回外刚性化装置9300。相反，为了相对于外刚性化装置9300缩回内刚性化装置9310，包括两个刚性化装置9300、9310的系统9300z可以沿着滑动件10020y缩回，而同时地推进外刚性化装置9300。

参考图38，线性滑动件10020y还可以包括第二驱动单元10030y，第二驱动单元10030y被构造成控制与内刚性化装置和外刚性化装置一起使用的一个或更多个工具(例如，工具9980)。在一些实施例中，第一驱动单元10017y和第二驱动单元10030y可以独立地沿着线性滑动件10020y平移。一个、两个或更多个工具9980可以附接到驱动单元10030Y。线性滑动件10020y可以有利地确保与嵌套刚性化系统一起使用的工具保持在外刚性化装置的远端处的适当位置，不管外刚性化装置进行了任何平移。例如，工具驱动单元10030y可以被构造成当外刚性化装置相对于滑动件10020y推进时向前平移工具。类似地，工具驱动单元10030y可以被构造成当外刚性化装置相对于滑动件10020y缩回时缩回该工具。这可以确保例如工具保持锁定到配件(例如，配件9823y)中。

图39A和图39B分别示出了定位在滑动件10120y上的示例性机器人系统10100z的顶部透视图和顶部视图，其中盒10157附接到驱动单元10117y，用于控制嵌套刚性化装置10100、10110。用于控制两个不同工具10180的两个盒10125y安装到驱动单元10130y。工具10180通过引导件10121y插入并在端口10124y处锁定在配件10123y中。

图40示出了示例性枢转臂10231y，该枢转臂10231y可以连接到线性滑动件10120y，从而相对于患者定向该滑动件10120y以及机器人系统的其余部分(包括嵌套刚性化装置10100、10110和/或工具10180)。因此，线性滑动件10120y可以竖直地、水平地或以介于竖直和水平之间的角度定位。

系统10100z可以以下示例性方式使用。盒10157附接到内刚性化装置10110和外刚性化装置10100，并且内刚性化装置10110和外刚性化装置10100推进到患者身体中(例如，如图65A-65H中所详述的)。在一些实施例中，将内刚性化装置10110和外刚性化装置10100推进到患者的结肠或上胃肠道中。内刚性化装置10110和外刚性化装置10100的往复运动由在盒10157内的盘形件的运动和刚性化装置10110、10100沿着滑动件10120y的平移来提供。通过压缩盒10157中的波纹管来提供刚性化。由盒10157中的盘形件提供操控。当执业医师已经到达身体中要执行程序的地方时，工具可以通过引导件10121y插入并锁定到端口10124y。然后将盒10125y附接到驱动单元10130y以控制工具。

本文描述的驱动单元可以连接到计算机(例如，计算机、平板电脑、膝上型电脑等)以进行控制。与驱动单元通信的计算机可以包括软件，该软件提供用户界面，用户界面供临床医生交互以控制系统和正在使用的任何工具。自动化(例如通过本文描述的盒和/或驱动单元的计算机控制器)可以用于使重复性任务更容易执行。例如，可以开发一个程序，在放水的同时自动地以弧形移动刚性化装置的远端。然后可以形成第二弧形来从胃肠道中抽吸水和物质。这可能有助于清洁胃肠道。可以开发一个程序来按顺序执行本文概述的刚性化步骤，使得操作者只需要提供输入(例如使用操纵杆)来引导装置的远端。

在一些实施例中，内刚性化装置和外刚性化装置可以由本文描述的机器人系统使用小步幅(例如，小于1英寸的步幅)来推进。小步幅可以有利地允许更精确地控制刚性化装置的放置和定向。例如，用户可以在期望的方向上操控内管，并且当内管推进到外管前方少量(例如，1/2英寸，3/4英寸或略低于1英寸)时，外管的刚性化的序列以及推进或缩回可以被自动触发。在一些实施例中，当需要时，可以超控(override)当前的小步幅顺序。在一些实施例中，内刚性化装置和外刚性化装置可以由机器人系统使用中等步幅(例如，1-3英寸的步幅)或大步幅(例如，大于3英寸的步幅)来推进。

本文描述的盒和/或工具可以是一次性的或可重复使用的，或者有限循环次数地使用和清洁。

在一些实施例中，本文描述的线性滑动件可以是U形的，具有相应的U形道(tract)。可选地，在一些实施例中，线性滑动件可以是圆形的，具有相应的圆形形状道。

在一些实施例中，外刚性化装置的末端可以包括一个或更多个相机，以观察与机器人系统一起使用的工具的末端执行器。这可以允许机器人系统的控制器计算控制输入和执行器输出之间的关系，并相应地进行调节以给出相同的执行器运动，而不管齿的路径如何(例如，不管在弯曲期间施加在工具控制线缆上的阻力如何)。

应当理解，本文中关于一个实施例描述的任何特征可以与本文中关于另一个实施例描述的任何特征相结合或替代。例如，本文描述的刚性化装置的各种层和/或特征可以相对于其他层进行组合、替代和/或重新排列。

在相关领域技术人员的水平内，可以采用与本发明相关的另外细节，包括材料和制造技术。在通常或逻辑上采用的另外动作方面，这可以在关于本发明的基于方法的方面同样适用。此外，可以预期，所描述的本发明变型的任何可选择的特征可以独立地或与本文所描述的特征中的任何一个或更多个组合地被阐述并要求保护。同样，引用单数项包括存在多个相同项的可能性。更具体地，如本文和所附的权利要求中使用的，单数形式“一个”、“和”、“所述”和“该”包括复数引用，除非上下文明确地另外指示。还要注意，权利要求可被设计为排除了任何可选要素。因而，该声明旨在充当用于这种排他性术语如“仅仅”“只”以及与权利要求要素的列举有关的类似术语的使用或者“否定”限制的使用的先行基础。除非本文另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有由本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明的广度不受本文的主题限制，而是仅受所采用的权利要求术语的平常含义的限制。

当特征或元件在本文被提及为在另一特征或元件“上”时，它可直接在其他特征或元件上，或也可能存在中间的特征或元件。相反，当特征或元件被提及为“直接在另一特征或元件上”时，没有中间的特征或元件存在。还将理解，当特征或元件被提及为“连接”、“附接”或“联接”到另一特征或元件时，它可直接连接、附接或联接到其他特征或元件，或可存在中间的特征或元件。相反，当特征或元件被提及为“直接连接”、“直接附接”或“直接联接”到另一特征或元件时，没有中间的特征或元件存在。虽然相对于一个实施例进行了描述或示出，但是这样描述或示出的特征和元件可以应用于其他实施例。本领域技术人员还将认识到，参考“邻近”另一特征设置的结构或特征可具有与相邻特征重叠或在相邻特征下方的部分。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不意图限制本发明。例如，如本文所用的，单数形式“a(一)”、“an(一)”和“the(所述)”旨在也包括复数形式，除非上下文以其它方式明确说明。应当进一步理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。如本文所用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个项的任一组合和所有组合，并且可缩写为“/”。

在本文中可使用空间相关的术语，诸如“在...下方(under)”、“在...以下(below)”、“下部(lower)”、“在...上方(over)”、“上部(upper)”等，以便于描述以描述如附图所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，空间相关的术语旨在包括除了附图中描绘的定向之外器件在使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的设备被反向，被描述为“在其他元件或特征下方”或者“在其他元件或特征下面”的元件然后将被定向成“在其他元件或特征上方”。因此，示例性术语“在...下方”可包括“在...上方”和“在...下方”两种定向。该器件可以被另外地定向(旋转90度或以其他定向)，并且本文使用的空间相管的描述词据此被解释。类似地，除非以其它方式特别说明，术语“向上(upwardly)”、“向下(downwardly)”、“竖直(vertical)”、“水平(horizontal)”等在本文中用于说明的目的。

虽然术语“第一”和“第二”可在本文用于描述各种特征/元件，这些特征/元件不应被这些术语限制，除非上下文指示另外的情况。这些术语可以用于将一个特征/元件与另一个特征/元件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，包括在示例中所使用的并且除非另有明确说明，所有数字可被当作前面有词语“约(about)”或“大约(approximately)”，即使该术语没有明确出现。可以在描述幅度和/或位置时使用短语“约”或“大约”，以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内。例如，数值可以具有为设定值(或值的范围)的+/-0.1％、设定值(或值的范围)的+/-1％、设定值(或值的范围)的+/-2％、设定值(或值的范围)的+/-5％、设定值(或值的范围)的+/-10％的值等。本文中所陈述的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。

Claims (79)

1.一种刚性化系统，包括：

长形刚性化装置，其被构造成通过真空或压力从柔性构造刚性化为刚性构造；以及

外管，其被构造成围绕所述刚性化装置定位，其中所述外管包括位于所述外管中的多个可扩展通道，所述可扩展通道被构造成使得工作工具能够通过所述可扩展通道。

2.根据权利要求1所述的刚性化系统，还包括至少一个引导件，所述至少一个引导件被构造成可移除地插入到所述多个可扩展通道中的通道中，所述至少一个引导件包括腔，所述腔被构造成使得所述工作工具能够通过所述腔。

3.根据权利要求2所述的刚性化系统，其中，所述通道被构造成当所述至少一个引导件通过所述通道被插入时扩展。

4.根据权利要求2所述的刚性化系统，其中，所述通道被构造成当所述至少一个引导件被移除时收缩。

5.根据权利要求2所述的刚性化系统，其中，所述至少一个引导件包括防创伤远端。

6.根据权利要求2所述的刚性化系统，其中，所述腔被构造成当所述至少一个引导件位于所述通道内时径向地向内指向所述长形刚性化装置。

7.根据权利要求6所述的刚性化系统，其中，所述腔在其远端处包括30°-60°的弯曲部，以使所述腔径向地向内指向。

8.根据权利要求2所述的刚性化系统，其中，所述至少一个引导件包括非对称横截面，所述非对称横截面被构造成使得所述至少一个引导件能够相对于所述长形刚性化装置旋转对准。

9.根据权利要求8所述的刚性化系统，其中，所述至少一个引导件包括成角度的或弯曲的表面，所述成角度的或弯曲的表面被构造成基本上符合所述长形刚性化装置的外圆周。

10.根据权利要求2所述的刚性化系统，其中，所述至少一个引导件具有比处于所述柔性构造的所述刚性化装置高的刚度，并且具有比处于所述刚性构造的所述刚性化装置低的刚度。

11.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述长形刚性化装置的外径与所述多个通道中的每个可扩展通道的内径的比例为1∶1至6∶1。

12.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述外管是具有小于0.03英寸的壁厚的套筒。

13.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述外管包括弹性体、塑料或布结构。

14.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述外管永久地附接到所述长形刚性化装置。

15.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，每个通道包括位于其上的近侧标记，所述近侧标记被构造成当所述工作工具插入所述通道中时指示所述工作工具相对于所述刚性化装置的远侧周向位置。

16.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述长形刚性化装置被构造成通过在所述长形刚性化装置的壁内供应真空或压力来刚性化。

17.根据权利要求15所述的刚性化系统，其中，所述壁包括编织层。

18.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述工作工具具有比处于所述柔性构造的所述刚性化装置高的刚度，并且具有比处于所述刚性构造的所述刚性化装置低的刚度。

19.根据权利要求1所述的刚性化系统，其中，所述长形刚性化装置是套管的一部分，所述套管被构造成使观察仪器通过所述套管。

20.一种将工作工具定位在体腔内的方法，包括：

将刚性化装置和外管在所述刚性化装置处于柔性构造时插入到体腔中，其中所述外管包括在所述外管中的多个可扩展通道；

向所述刚性化装置供应真空或压力，以使所述刚性化装置从所述柔性构造转变为刚性构造；

在所述刚性化装置处于所述刚性构造时，穿过所述可扩展通道中的通道插入工作工具；以及

使用所述工作工具在体腔中执行医疗程序。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括在所述刚性化装置处于所述刚性构造时并且在插入所述工作工具之前，穿过所述多个可扩展通道中的所述通道插入引导件。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

从所述引导件移除所述工作工具；以及

从所述通道移除所述引导件。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，从所述通道移除所述引导件导致所述通道径向地向内收缩。

24.根据权利要求21所述的方法，其中，在插入所述引导件的步骤期间，处于所述刚性构造的所述刚性化装置的形状保持固定。

25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述引导件是非对称的，并且其中，插入所述引导件的步骤包括插入所述引导件使得所述引导件的成角度的或弯曲的表面基本上符合所述刚性化装置的外圆周。

26.根据权利要求21所述的方法，其中，插入所述工作工具的步骤包括插入所述工作工具使得所述工作工具延伸通过所述引导件的腔中的预设弯曲部并指向所述刚性化装置的中心轴线。

27.根据权利要求21所述的方法，其中，穿过所述通道插入所述引导件导致所述通道从收缩构造径向地向外扩展到扩展构造。

28.根据权利要求21所述的方法，其中，所述至少一个引导件具有比处于所述柔性构造的所述刚性化装置高的刚度，并且具有比处于所述刚性构造的所述刚性化装置低的刚度。

29.根据权利要求20所述的方法，其中，向所述刚性化装置供应真空或压力的步骤包括向所述刚性化装置的壁供应真空或压力。

30.根据权利要求20所述的方法，其中，执行医疗程序的步骤是在所述刚性化装置处于所述刚性构造时执行的。

31.根据权利要求20所述的方法，其中，所述工作工具具有比处于所述柔性构造的所述刚性化装置高的刚度，并且具有比处于所述刚性构造的所述刚性化装置低的刚度。

32.根据权利要求20所述的方法，还包括在所述刚性化装置处于刚性化构造时使观察仪器穿过所述刚性化装置。

33.根据权利要求21所述的方法，其中，在插入所述工作工具的步骤期间，处于所述刚性构造的所述刚性化装置的形状保持固定。

34.根据权利要求20所述的方法，还包括在插入引导件之前选择所述多个通道中的通道，其中选择所述通道包括基于指示所述通道的远侧周向位置的近侧标记进行选择。

35.一种刚性化系统，包括：

长形刚性化装置，其被构造成通过真空或压力刚性化；和

多个导轨，其沿着所述刚性化装置的长度纵向地延伸，其中每个所述导轨被构造成与长形管状引导件可滑动地接合。

36.根据权利要求35所述的刚性化系统，其中，当长形管状引导件与所述多个导轨中的导轨接合时，所述长形管状引导件平行于所述长形刚性化装置。

37.根据权利要求35所述的刚性化系统，其中，所述多个导轨中的每个导轨是T形导轨。

38.根据权利要求37所述的刚性化系统，还包括管状引导件，其中所述管状引导件在其中包括T形槽，所述T形槽被构造成与所述多个导轨中的导轨接合。

39.根据权利要求35所述的刚性化系统，其中，所述多个导轨中的每个导轨包括阳型延伸部。

40.根据权利要求39所述的刚性化系统，还包括管状引导件，其中所述管状引导件在其中包括阴型槽，所述阴型槽被构造成与所述多个导轨中的导轨接合。

41.根据权利要求35所述的刚性化系统，其中，所述多个导轨中的每个导轨在其中包括阴型槽。

42.根据权利要求41所述的刚性化系统，还包括管状引导件，其中所述管状引导件在其上包括阳型延伸部，所述阳型延伸部被构造成与所述多个导轨中的导轨接合。

43.根据权利要求35所述的刚性化系统，其中，所述多个导轨中的一者或更多者是带有锯齿的。

44.根据权利要求35所述的刚性化系统，其中，所述多个导轨中的每个导轨围绕所述刚性化装置的圆周等距定位。

45.一种刚性化系统，包括：

第一刚性化装置；

第二刚性化装置，其径向地定位在所述第一刚性化装置内；

其中所述第二刚性化装置能够相对于所述第一刚性化装置轴向地滑动；并且

其中所述第一刚性化装置和所述第二刚性化装置被构造成通过真空或压力交替地刚性化；以及

沿着所述第一刚性化装置的外部纵向地延伸的多个工具通道。

46.根据权利要求45所述的刚性化系统，其中，所述多个工具通道中的每个工具通道基本上彼此邻近地定位。

47.根据权利要求46所述的刚性化系统，其中，所述多个工具通道中的每个工具通道仅沿着所述第一刚性化装置的小于120度的圆周定位。

48.根据权利要求46所述的刚性化系统，其中，所述多个工具通道中的每个工具通道被构造成在将所述刚性化系统插入体腔内之后围绕所述刚性化装置的圆周移动。

49.根据权利要求45所述的刚性化系统，其中，至少一个工具通道被构造成在其中保持铰接相机。

50.根据权利要求45所述的刚性化系统，其中，所述多个工具通道中的每个工具通道在其中具有用于增加柔性的凹口。

51.根据权利要求45所述的刚性化系统，还包括：

围绕所述第一刚性化装置和所述多个工具通道的外侧的外护套；以及

在所述外护套和所述第一刚性化装置之间的真空入口，所述入口被构造成提供真空以将所述外护套抽吸成抵靠所述工具通道。

52.根据权利要求45所述的刚性化系统，其中，所述多个工具通道中的每个工具通道包括螺旋切割管或线圈。

53.根据权利要求45所述的刚性化系统，还包括配件，所述配件被构造成沿着所述第一刚性化装置可滑动地移动，其中所述多个工具通道附接到所述配件。

54.根据权利要求53所述的刚性化系统，还包括多根线缆，所述多根线缆被构造成当向近侧牵拉时使所述配件向远侧移动。

55.根据权利要求45所述的刚性化系统，其中，所述多个工具通道是被构造成在所述第一刚性化装置上滑动的外管的集成部分。

56.根据权利要求55所述的刚性化系统，其中，所述外管包括沿着所述外管的挠曲部。

57.根据权利要求55所述的刚性化系统，其中，所述外管包括纵向缝隙，以使所述外管能够卡合在所述第一刚性化装置上。

58.根据权利要求55所述的刚性化系统，其中，所述外管的内壁或外壁被构造成经由施加压力或真空来刚性化。

59.一种刚性化装置，包括：

具有管状壁的长形柔性管，所述长形柔性管包括近侧区部和远侧区部；

在所述近侧区部内延伸的编织层；

多个链接件，所述多个链接件在所述远侧区部内延伸；

多根线缆，所述多根线缆延伸通过所述近侧区部和所述远侧区部或平行于所述近侧区部和所述远侧区部延伸，所述多根线缆附接到所述链接件以操控所述远侧区部；以及

夹紧机构，所述夹紧机构位于所述近侧区部和所述远侧区部之间的结合部处，所述夹紧机构包括围绕所述多根线缆定位的多个夹具接合器；

其中向所述管状壁供应真空或压力使所述编织层刚性化以使所述近侧区部从柔性构造转变为刚性构造，并激活所述夹紧机构以锁定所述远侧区部的形状。

60.根据权利要求59所述的刚性化装置，其中，所述多根线缆中的每根线缆的远侧部分包括多个线缆接合器，所述多个线缆接合器被构造成与所述夹具接合器接合。

61.根据权利要求60所述的刚性化装置，其中，所述夹具接合器是阴型接合器，并且所述多个线缆接合器是阳型接合器。

62.根据权利要求60所述的刚性化装置，还包括在所述编织层和所述多个链接件上延伸的外层。

63.根据权利要求62所述的刚性化装置，其中，所述夹紧机构还包括夹具囊，所述夹具囊被构造成当真空或压力被供应到所述管状壁时压靠所述夹具接合器。

64.一种刚性化装置，包括：

具有管状壁的长形柔性管，所述长形柔性管包括近侧区部和远侧区部；

在所述近侧区部内延伸的编织层；

多个链接件，所述多个链接件在所述远侧区部内延伸；

延伸通过近侧区部和所述远侧区部的多根操控线缆，所述多根线缆附接到所述链接件以操控所述远侧区部；

延伸通过所述远侧区部的多根锁定线缆；以及

夹紧机构，所述夹紧机构位于所述近侧区部和所述远侧区部之间的结合部处，所述夹紧机构包括围绕所述多根锁定线缆定位的多个夹具接合器；

其中向所述管状壁供应真空或压力使所述编织层刚性化以使所述近侧区部从柔性构造转变为刚性构造，并激活所述夹紧机构以锁定所述远侧区部的形状。

65.根据权利要求64所述的刚性化装置，其中，所述多根锁定线缆中的每根线缆的远侧部分包括多个线缆接合器，所述多个线缆接合器被构造成与所述夹具接合器接合。

66.一种刚性化装置，包括：

具有管状壁的长形柔性管，所述长形柔性管包括近侧区部和远侧区部；

多个链接件，所述多个链接件在所述远侧区部内延伸；

多个通道，所述多个通道延伸通过所述链接件或平行于所述链接件延伸；以及

多个压力管线，每个压力管线延伸通过所述多个通道中的通道，所述多个压力管线被构造成抵靠所述多个链接件扩充，以将所述远侧区部从柔性构造转变为刚性构造。

67.根据权利要求66所述的刚性化装置，还包括多个支撑构件，每个支撑构件延伸通过所述多个通道中的通道，其中压力管线在通道内的扩充推动所述支撑构件抵靠所述多个链接件。

68.根据权利要求67所述的刚性化装置，其中，所述通道中的每一个包括位于其内部圆周上的接合元件，并且其中，所述支撑元件中的每一个包括围绕其外部的配合接合元件，所述支撑元件被构造成在来自所述压力管线的压力施加时接合。

69.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述支撑构件中的每一个包括线材。

70.根据权利要求66所述的刚性化装置，还包括多根线缆，所述多根线缆延伸通过所述近侧区部和所述远侧区部或平行于所述近侧区部和所述远侧区部延伸，所述多根线缆附接到所述多个链接件以操控所述远侧区部。

71.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述多个压力管线中的每个压力管线的直径小于0.060英寸。

72.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述远侧区部被构造成形成曲率半径小于1英寸的弯曲部。

73.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述多个压力管线中的每一个被构造成支撑大于5atm的压力。

74.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述压力管线中的每一个在所述柔性构造中所具有的圆周小于所述刚性构造中的圆周。

75.根据权利要求74所述的刚性化装置，其中，所述压力管线中的每一个包括柔顺材料。

76.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述压力管线中的每一个在所述柔性构造中所具有的圆周大于所述刚性构造中的圆周。

77.根据权利要求76所述的刚性化装置，其中，所述压力管线中的每一个包括非柔顺材料。

78.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述近侧区部包括在所述近侧区部内延伸的编织层，其中向所述管状壁供应真空或压力使所述编织层刚性化，以使所述近侧区部从柔性构造转变为刚性构造。

79.根据权利要求66所述的刚性化装置，其中，所述压力管线包括围绕所述压力管线的编织层。

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