CN116261419A - 用于三重成像混合探头的系统和方法 - Google Patents

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CN116261419A CN202180057601.4A CN202180057601A CN116261419A CN 116261419 A CN116261419 A CN 116261419A CN 202180057601 A CN202180057601 A CN 202180057601A CN 116261419 A CN116261419 A CN 116261419A
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亨德里克·汤普森
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Noah Medical Corp
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Abstract

提供了一种混合视觉设备。该混合视觉设备包括：铰接细长构件，其包括近端和远端，并且位置传感器位于铰接细长构件的远端；和多模式感测探头，其可拆卸地耦合到铰接细长构件，并且多模式感测探头包括位于多模式感测探头的远侧部分的超声换能器和相机。

Description

用于三重成像混合探头的系统和方法
引用
本申请要求2020年6月2日提交的美国临时申请号63/033,624的权益，该申请通过引用并入本文。
背景技术
肺癌的早期诊断至关重要。肺癌的五年存活率约为18％，明显低于紧随其后的三种最常见的癌症：乳腺癌(90％)、结直肠癌(65％)和前列腺癌(99％)。2018年，共有14.2万人记录死于肺癌。
当患者已被诊断患有可疑的肺部病变时，他们可被转介给医生以获得病变的活检，来确定其是否为恶性。如果组织样本被确定为恶性的，则可以进行肺癌的支气管腔内治疗。在典型的过程中，可以进行诸如计算机断层扫描(CT)的术前成像以识别患者肺部的病变。CT图像可用于提供病变的解剖位置信息，诸如以生成地图来在支气管镜检查时引导支气管镜的导航。在支气管镜检查期间，配备有诸如电磁(EM)三维(3D)传感器的传感器的支气管镜检查系统可能将其自身与CT图像或患者解剖结构相匹配。EM信息与直接可视化系统(例如，相机)一起可允许医生操纵支气管镜到达病变部位。
如果病变至少部分地驻留在其在直接可视化系统的视场中被捕获的气道内，则医生可将内窥镜朝向病变导航，并继续获取病变的组织活检。然而，当病变在气道外，其中病变在支气管镜的直接可视化系统的视场之外时，就会出现挑战。在这种情况下，医生在相机视图中看不到病变，并且医生可能不得不依赖来自EM传感器和术前图像的信息，而这些信息不能提供病变相对于支气管镜的准确和实时位置。
发明内容
本文认识到，需要一种微创系统，该系统允许以改进的可视化来执行外科手术或诊断操作。本公开提供了允许利用改进的实时可视化进行早期肺癌诊断和治疗的系统和方法。具体地，本公开提供了一种具有多模式混合视觉的支气管镜检查设备。支气管镜可以集成电磁(EM)传感器、直接成像设备和超声成像，从而允许医生能够可视化肺内的组织变化，特别是气道外的组织变化。例如，将超声探头结合到支气管镜中可以允许医生扫描感兴趣区域，并以改进的准确性确认病变相对于支气管镜的实际位置。所提供的支气管镜可通过结合使用EM传感器、直接成像传感器和超声传感器来提供混合视觉能力。应当注意，所提供的内窥镜系统可以用于涉及包括心脏、膀胱和肺组织在内的各种类型的组织的各种微创外科手术、治疗或诊断手术，以及患者身体(诸如消化系统)的其他解剖区域，包括但不限于食道、肝脏、胃、结肠、尿道，或者包括但不限于支气管、肺和各种其他器官的呼吸系统。
在本公开的一个方面，提供了一种混合视觉设备。该混合视觉设备包括：铰接细长构件(articulating elongate member)，其包括近端和远端，并且第一位置传感器位于所述铰接细长构件的远端；和多模式感测探头，其可拆卸地耦合到所述铰接细长构件。所述多模式感测探头包括位于所述多模式感测探头的超声换能器和远侧部分的相机。
在一些实施方式中，多模式感测探头插入穿过铰接细长构件的第一管腔。在一些实施方式中，多模式感测探头是相对于铰接细长构件可旋转和可延伸。在一些实施方式中，多模式感测探头是相对于铰接细长构件可铰接的(articulatable)。
在一些实施方式中，多模式感测探头还包括位于多模式感测探头的远侧部分处的第二位置传感器，以跟踪所述多模式感测探头的远侧部分的位置。在一些情况下，第二位置传感器、相机和照明设备嵌入到多模式感测探头的远侧部分中。在一些情况下，第二位置传感器、相机和照明设备以紧凑配置布置。在一些情况下，铰接细长构件和多模式感测探头至少部分地基于由第一位置传感器和第二位置传感器捕获的传感器数据来机器人化控制。
在一些实施方式中，超声换能器是线性支气管内超声(EBUS)换能器的阵列。在一些实施方式中，相机提供实时前向视图，并且超声换能器提供实时侧视图。在一些情况下，铰接细长构件包括用于接收器械的第二管腔。在一些情况下，器械的移动通过实时侧视图捕获。
在一些实施方式中，铰接细长构件还包括位于铰接细长构件的远端的成像设备。在一些实施方式中，多模式感测探头包括可膨胀尖端，以提供接触或密封身体内部的通路。
在另一方面，本公开提供了一种混合视觉设备，包括：铰接细长构件，其包括远侧尖端部分和弯曲段；超声换能器，其位于所述远侧尖端部分以提供侧视图；和通道，其被配置为接收器械，其中所述管腔具有位于所述弯曲段处的端口，从而允许所述器械沿着与所述侧视图或所述超声图像相交的轨迹延伸出所述端口。
在一些实施方式中，铰接细长构件包括位于远侧尖端部分处的位置传感器。在一些情况下，位置传感器嵌入到远侧尖端部分中以跟踪远侧尖端部分的位置。在一些实施方式中，铰接细长构件包括嵌入到远侧尖端部分中的相机。在一些情况下，相机提供实时前向视图。在一些实施方式中，超声换能器是线性支气管内超声(EBUS)换能器的阵列。
通过以下详细描述，本领域技术人员将很容易了解本公开的其他方面和优点，其中仅示出和描述了本公开的说明性实施方式。如将认识到的，本公开能够具有其他和不同的实施方式，并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不偏离本公开。因此，附图和描述本质上应被视为说明性的，而不是限制性的。
援引并入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度与每个单独的出版物、专利或专利申请均被明确和单独表示通过引用并入的程度相同。如果通过引用并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相矛盾，本说明书旨在取代和/或优先于任何此类矛盾的材料。
附图简要说明
本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下阐述其中利用了本发明原理的说明性实施方式以及附图(本文也称为“图形”和“图”)的详细描述，将获得对本发明的特征和优点的更好理解，其中：
图1显示了根据本公开的一些实施方式的内窥镜系统的组装件的示例。
图2显示了根据本公开的一些实施方式的可以在支气管镜的远侧尖端向远侧延伸的混合探头的示例。
图3显示了根据本公开的一些实施方式的相对于导管的远侧部分旋转的混合探头的示例。
图4显示了根据本公开的一些实施方式的具有集成混合视觉的内窥镜的示例。
图5显示了根据本公开的一些实施方式的具有可膨胀尖端的混合探头的示例。
图6显示了根据本公开的一些实施方式的具有球囊尖端的混合探头的示例。
图7显示了展示用于实时准确的病变位置跟踪的支气管内超声(EBUS)视图、直接视频/相机视图和基于术前图像的虚拟气道模型的用户界面的示例。
图8显示了根据本发明的一些实施方式的机器人支气管镜的示例。
图9显示了根据本发明的一些实施方式的向机器人支气管镜的手柄部分提供机械和电气接口的器械驱动机构的示例。
图10显示了具有集成成像设备和照明设备的混合探头的远侧部分的示例。
图11显示了位于远侧部分的电子元件的紧凑配置的示例。
具体实施方式
虽然本文已经显示和描述了本发明的各种实施方式，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些实施方式仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以想到许多变化、改变和替换。应当理解的是，可以采用本文所述的本发明实施方式的各种替代方案。
虽然示例性实施方式将主要针对支气管镜，但本领域技术人员将认识到这并非旨在限制，并且本文所述的设备可能用于其他治疗或诊断过程，以及患者身体的其他解剖区域，诸如消化系统，包括但不限于食道、肝脏、胃、结肠、泌尿道，或包括但不限于支气管、肺和各种其他器官的呼吸系统。
本文公开的实施方式可以以多种方式中的一种或多种方式组合，以向患者提供改进的诊断和治疗。例如，所公开的实施方式可以与现有的方法和装置相结合以提供改进的治疗，诸如，举例而言，与肺部诊断、手术以及其他组织和器官的手术的已知方法相结合。应当理解，本文所述的结构和步骤中的任何一个或多个可以与本文所述的方法和装置的任何一个或多个附加结构和步骤相结合，附图和支持文本根据实施方式提供描述。
尽管本文所述的诊断或外科手术的治疗计划和定义是在肺部诊断或手术的背景下提出的，但本文所述的方法和装置可用于治疗身体的任何组织以及身体的任何器官和血管，诸如大脑、心脏、肺、肠、眼睛、皮肤、肾脏、肝脏、胰腺、胃、子宫、卵巢、睾丸、膀胱、耳朵、鼻子、口腔、软组织(诸如骨髓、脂肪组织、肌肉、腺体和粘膜组织、脊柱和神经组织、软骨)、硬生物组织(诸如牙齿、骨骼等)，以及体管腔和通路(诸如鼻窦、输尿管、结肠、食道、肺部通路、血管和咽喉)。
每当术语“至少”、“大于”或“大于或等于”在一系列两个或多个数值中的第一个数值之前时，术语“至少”、“大于”或“大于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，大于或等于1、2或3等价于大于或等于1、大于或等于2、或大于或等于3。
每当术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”在一系列两个或多个数值中的第一个数值之前时，术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，小于或等于3、2或1等价于小于或等于3、小于或等于2、或小于或等于1。
如本文所用，例如，处理器包括一个或多个处理器，例如单个处理器或分布式处理系统的多个处理器。如本文所述的控制器或处理器通常包括有形介质以储存用于实现过程步骤的指令，并且处理器可以包括例如中央处理单元、可编程阵列逻辑、门阵列逻辑或现场可编程门阵列中的一个或多个。在一些情况下，一个或多个处理器可以是可编程处理器(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或微控制器)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个高级RISC机器(ARM)处理器。在一些情况下，一个或多个处理器可以可操作地耦合到非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可以储存可由一个或多个处理器单元执行的用于执行一个或多个步骤的逻辑、代码和/或程序指令。非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如，可移动介质或诸如SD卡或随机存取存储器(RAM)的外部存储器)。例如，本文公开的一个或多个方法或操作可以在硬件组件或硬件和软件的组合(诸如，举例而言，ASIC、专用计算机或通用计算机)中实现。
如本文所用，术语远侧和近侧通常可以指从装置参考的位置，并且可能与解剖参考相反。例如，支气管镜或导管的远侧位置可以对应于患者的细长构件的近侧位置，并且支气管镜或导管的近侧位置可以对应于患者的细长构件的远侧位置。
如本文所述的内窥镜系统包括细长部分或细长构件，诸如导管。除非上下文另有说明，否则术语“细长构件”和“导管”在整个说明书中可互换使用。细长构件可以直接放置在体管腔或体腔中。在一些实施方式中，该系统还可以包括支撑装置，诸如机器人操纵器(例如，机器人臂)，以驱动、支撑、定位或控制细长构件的移动和/或操作。可备选地或附加地，支撑装置可以是手持设备或者可以包括或可以不包括机器人系统的其他控制设备。在一些实施方式中，该系统还可以包括外围设备和子系统(诸如成像系统)，该成像系统将辅助和/或促进细长构件导航到对象体内的目标部位。
本公开的内窥镜系统可以组合多种感测模式以提供增强的视觉能力。在一些实施方式中，多模式感测系统可以至少包括位置感测(例如，EM传感器系统、光学形状传感器、加速计、陀螺传感器)、直接视觉(例如，相机)和超声成像。
在一些情况下，内窥镜系统可以实现位置感测系统(诸如电磁(EM)传感器、光纤传感器和/或其他传感器)，以将医疗器械与术前记录的手术图像一起配准和显示，从而相对于患者身体或全局参考系定位内窥镜的远侧部分。位置传感器可以是EM传感器系统的组件，该EM传感器系统包括可能经受外部产生的电磁场的一个或多个导电线圈。用于实现位置传感器系统的EM传感器系统的每个线圈继而产生感应电信号，该感应电信号具有取决于线圈相对于外部产生的电磁场的位置和取向的特性。在一些情况下，用于实现位置感测系统的EM传感器系统可以被配置和定位为测量至少三个自由度，例如三个位置坐标X、Y、Z。备选地或附加地，EM传感器系统还可以被配置并定位为测量六个自由度(例如，三个位置坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰、偏航和滚动的三个取向角)或五个自由度(例如，三个位置坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰和偏航的两个取向角)。
直接视觉可以由成像设备(诸如相机)提供。相机可以包括成像光学元件(例如透镜元件)、图像传感器(例如CMOS或CCD)和照明(例如LED或基于光纤的光)。成像设备可以位于内窥镜的细长构件或导管的远侧尖端处。在一些情况下，直接视觉系统可以包括成像设备和照明设备。在一些实施方式中，成像设备可以是摄像机。成像设备可以包括用于捕获图像数据的光学元件和图像传感器。图像传感器可以被配置为响应于光的波长生成图像数据。各种图像传感器(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD))可用于捕获图像数据。成像设备可以是低成本相机。在一些情况下，图像传感器可以设置在电路板上。电路板可以是成像印刷电路板(PCB)。该PCB可以包括用于处理图像信号的多个电子元件。例如，用于CCD传感器的电路可以包括A/D转换器和放大器，以放大和转换由CCD传感器提供的模拟信号，以及组合或串行化数据的电路，从而可以在最小数量的电导体中传输数据。可选地，图像传感器可以与放大器和转换器集成，以将模拟信号转换为数字信号，从而可能不需要电路板。在一些情况下，图像传感器或电路板的输出可以是图像数据(数字信号)，该图像数据(数字信号)可以由相机电路或相机的处理器进一步处理。在一些情况下，图像传感器可以包括光学传感器阵列。如下文所述，成像设备可以位于导管的远侧尖端、组装到内窥镜的独立混合探头、或两者的组合处。
所提供的内窥镜系统可以使用超声来帮助引导医生到气道外的位置。例如，用户可以使用超声来实时定位病变位置，以将内窥镜引导到计算机断层(CT)扫描(术前成像)显示孤立肺结节的大致位置的位置。在一些实施方式中，超声可以是线性支气管内超声(EBUS)，也称为凸形探头EBUS，其可以成像到内窥镜设备的一侧。例如，线性支气管内超声(EBUS)换能器或换能器阵列可以位于内窥镜的远侧部分，从而提供与内窥镜轴杆平行的视图。在一些情况下，超声可能是径向探头EBUS，其可以360°径向成像。
多模式感测系统可以有益地提高内窥镜设备的视觉能力。例如，EM传感器可以提供类似GPS的导航信息，以供用户导航到目标部位并使用直接可视化相机查看解剖标志和特征，来进一步确认相对于术前图像(例如，CT扫描3D模型)的位置。一旦到达目标部位，如果病变在气道中不可见，则超声信息可用于现场和实时识别病变的准确位置。超声成像可用于可视化在超声换能器附近的组织中的深度(例如，几毫米或几厘米)，以确定病变的确切位置，以便进行活检或递送处理或治疗(例如，药理、机械、热疗法)。在一些情况下，可以将超声位置配准到基于EM传感器的3D位置信息中，以便由超声成像识别的病变位置可用于自动控制导管尖端的位置或器械位置。
在一些实施方式中，超声探头可以可拆卸地结合到支气管镜检查系统中，以增强对用户的视觉引导。超声探头可以包括位于探头远侧部分的超声换能器，并且可能能够沿着内窥镜的长度移动。
在一些实施方式中，混合探头可以组装到现有的支气管镜检查系统。混合探头可以至少包括相机、位置传感器(例如，EM传感器)和超声换能器，以向内窥镜组装件提供多模式感测能力。支气管镜可以是铰接设备，其被控制以在混合探头提供的引导下导航路径。在其他实施方式中，混合探头可以包括位置传感器(例如，EM传感器)和超声换能器，而铰接设备可以包括相机和位置传感器(例如，EM传感器)。
图1显示了根据本公开的一些优选实施方式的内窥镜系统100的组装件的示例。内窥镜系统100可以包括铰接式支气管镜110和混合探头120。混合探头120可以诸如通过插入支气管镜导管的通道而可拆卸地组装到支气管镜。
支气管镜110可以包括适当的装置，用于以最小的偏转或对周围组织的摩擦力偏转镜的远侧尖端111，以跟随被检查的结构的路径。例如，控制电缆或牵引电缆被承载在内窥镜主体内，以便将邻近远端111的铰接段连接到内窥镜或机器人支撑系统的近端处的一组控制机构(例如，手柄)。
机器人支气管镜系统100可以可释放地耦合到器械驱动机构。器械驱动机构可以安装到机器人支撑系统的臂或任何致动的支撑系统。器械驱动机构可以向机器人支气管镜系统100提供机械和电气接口。机械接口可以允许机器人支气管镜系统100可释放地耦合到器械驱动机构。例如，机器人支气管镜110的手柄部分可以经由快速安装/释放装置(诸如磁铁和弹簧加载水平仪)附接到器械驱动机构。在一些情况下，机器人支气管镜110可以在不使用工具的情况下手动耦合到器械驱动机构或从器械驱动机构释放。
图8显示了由机器人支撑系统支撑的机器人支气管镜系统的示例。在一些情况下，手柄部分可以经由电气接口(例如，印刷电路板)与器械驱动机构(例如，器械驱动机构820)电通信，使得图像/视频数据和/或传感器数据可以由器械驱动机构的通信模块接收，并且可以被传输到其他外部设备/系统。在一些情况下，电气接口可以在没有电缆或电线的情况下建立电通信。例如，接口可以包括焊接到诸如印刷电路板(PCB)的电子板上的引脚。例如，在器械驱动机构上提供插座连接器(例如，母连接器)作为配合接口。这可以有利地允许内窥镜快速插入器械驱动机构或机器人支架中，而无需使用额外的电缆。此类类型的电气接口也可以用作机械接口，使得当手柄部分插入器械驱动机构时，建立机械和电耦合。备选地或附加地，器械驱动机构可以仅提供机械接口。手柄部分可以与模块化无线通信设备或用于传输传感器数据和/或接收控制信号的任何其他用户设备(例如，便携式/手持设备或控制器)进行电通信。
如图8所示，机器人支气管镜820可以包括手柄部分813和柔性细长构件811。在一些实施方式中，柔性细长构件811可以包括轴杆、可操纵尖端和可操纵段。机器人支气管镜820可以与图1中描述的可操纵导管组装件相同。机器人支气管镜可以是单次使用机器人内窥镜。在一些情况下，只有导管可以是一次性的。在一些情况下，导管的至少一部分可以是一次性的。在一些情况下，整个机器人支气管镜可以从器械驱动机构释放并可被丢弃。支气管镜沿其轴杆可能具有不同程度的硬度，以改善功能操作。
机器人支气管镜可以可释放地耦合到器械驱动机构820。器械驱动机构820可以安装到机器人支撑系统的臂上，或者安装到本文其他地方描述的任何致动的支撑系统上。器械驱动机构可以向机器人支气管镜820提供机械和电气接口。机械接口可以允许机器人支气管镜820可释放地耦合到器械驱动机构。例如，机器人支气管镜的手柄部分可以经由快速安装/释放装置(诸如磁铁和弹簧加载水平仪)附接到器械驱动机构。在一些情况下，机器人支气管镜可以在不使用工具的情况下手动耦合到器械驱动机构或从器械驱动机构释放。
在一些情况下，可以使用单独的器械驱动机构来控制混合探头的移动。例如，混合探头的近侧部分可以耦合到第二器械驱动机构以铰接混合探头的尖端。备选地或附加地，混合探头的滚动移动可以由可操作地耦合到导管的控制器的控制器控制。这可以有益地提供混合探头和导管两者的机器人控制，从而允许以最小的用户输入协调控制混合探头和导管。
图9显示了向机器人支气管镜的手柄部分913提供机械接口的器械驱动机构920的示例。如示例中所示，器械驱动机构920可以包括一组电机，该组电机被致动以旋转地驱动导管的一组拉线。导管组装件的手柄部分913可以安装在器械驱动机构上，使得其滑轮组件由该组电机驱动。滑轮的数目可以根据拉线配置而不同。在一些情况下，可以使用一根、两根、三根、四根或更多根拉线来铰接导管。
手柄部分可以设计为允许以降低的成本一次性使用机器人支气管镜。例如，传统的手动和机器人支气管镜可以在支气管镜手柄的近端有电缆。该电缆通常包括照明光纤、相机视频电缆和其他传感器光纤或电缆，诸如电磁(EM)传感器或形状感测光纤。此类复杂的电缆可能是昂贵的，增加了支气管镜的成本。所提供的机器人支气管镜可以具有优化的设计，使得可以采用简化的结构和组件，同时保持机械和电气功能。在一些情况下，机器人支气管镜的手柄部分可以采用无电缆设计，同时为导管提供机械/电气接口。
在一些情况下，手柄部分可以是外壳或包括被配置为处理图像数据、提供电力或与其他外部设备建立通信的组件。在一些情况下，通信可以是无线通信。例如，无线通信可以包括Wi-Fi、无线电通信、蓝牙、IR通信或其他类型的直接通信。此类无线通信能力可以允许机器人支气管镜以即插即用的方式工作，并且可以在单次使用后方便地处置。在一些情况下，手柄部分可以包括电路元件，诸如用于为设置在机器人支气管镜或导管内的电子器件(例如，相机和LED光源)供电的电源。
手柄部分可以与导管结合设计，从而可以去除电缆或光纤。例如，导管部分可以采用具有允许器械穿过机器人支气管镜的工作通道、允许混合探头穿过的视觉通道以及低成本电子器件(诸如尖端芯片相机)、照明源(诸如发光二极管(LED))和根据导管的机械结构定位在最佳位置的EM传感器的设计。这可以简化手柄部分的设计。例如，通过使用LED进行照明，手柄部分处的端子可以仅基于电焊接或电线压接。例如，手柄部分可以包括近侧电路板，其中相机电缆、LED电缆和EM传感器电缆端接，而近侧电路板连接到手柄部分的接口并建立到器械驱动机构的电连接。如上所述，器械驱动机构附接到机器人臂(机器人支撑系统)，并向手柄部分提供机械和电气接口。这可以有利地提高组装和实施效率，并简化制造工艺和成本。在一些情况下，手柄部分和导管一起可以在单次使用后被丢弃。
返回参考图1，在一些情况下，支气管镜的远侧尖端可以包括位置传感器(诸如EM传感器113)，用于跟踪支气管镜远侧尖端相对于全局参考系或患者解剖结构的位置。
支气管镜的导管可以包括其大小被设置为容纳混合探头的管腔以及容纳器械的管腔或工作通道130。可以通过管腔插入各种器械，诸如活检针、夹持器、剪刀、篮子、圈套、刮匙、激光纤维、缝合工具、球囊、粉碎器、各种植入物或支架输送设备等。在一些情况下，EM传感器113跟踪的远侧尖端位置可以与超声成像(由混合探头提供)配准，从而可以确定工作通道130中承载的导管和/或器械的远侧尖端相对于由超声识别的病变位置的位置。在一些情况下，可以在线性EBUS视图122中捕获器械的移动。
混合探头120可以至少包括诸如EM传感器123的位置传感器，和超声换能器121。换能器121可以包括一个或多个换能器的阵列，以执行实时超声成像。在一些情况下，换能器可以包括位于探头尖端的凸形超声换能器，并允许平行于支气管镜插入方向的线性扫描，以便评估中央气道(例如，线性EBUS视图122)周围的结构。线性EBUS视图与支气管镜的插入方向平行。这可以通过混合探头与气道壁的直接接触或经由充有水的远侧球囊来实现。
混合探头可以连接到带有彩色多普勒系统的超声扫描仪，以更好地区分实体结构和血管结构。在示例中，超声换能器可以包括位于探头远侧部分的7.5MHz的线性弯曲阵列超声换能器，以提供B模式和/或彩色多普勒模式的成像。超声成像系统可以通过扫描与纵轴成一定角度的视场或将相机视图前向倾斜一个角度来提供超声视图122。作为无意限制的示例，超声成像系统可以提供由30°至80°范围内的视场、25°至90°前向倾斜范围内的视向和2mm-80mm范围内的景深定义的扫描范围。
混合探头120可以包括位置传感器，诸如EM传感器123。EM传感器可以定位在混合探头的远侧部分，用于跟踪探头的远侧位置相对于全局参考系的实时位置。在一些情况下，EM传感器可以是可选的，而混合探头的远侧尖端的位置可以基于由位于支气管镜处的EM传感器113提供的EM传感器数据以及混合探头相对于支气管镜尖端的相对位置来获得。位于导管远侧尖端处的EM传感器113和位于混合探头处的EM传感器123可用于机器人化控制混合探头和支气管镜的位置/移动。例如，可以基于位置信息(例如，由EM传感器113和EM传感器123捕获的EM传感器数据)生成控制命令，以协调导管110和混合探头120的移动。
在一些情况下，混合探头120可包括成像设备，诸如相机124。相机124可位于混合探头的尖端处，以提供与探头的纵轴平行的前向视频/相机视图125。备选地，相机124可以集成到支气管镜的远侧尖端111中。
在一些实施方式中，混合探头120可以包括位于探头远端处的照明设备126。照明设备可以包括定位在混合探头120的远侧尖端处的一个或多个光源。照明设备可以位于混合探头的远端处。备选地或附加地，照明设备可以位于铰接式支气管镜110的远端处。光源可以是发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、量子点或任何其他合适的光源。在一些情况下，光源可以是用于紧凑设计的小型化LED或双色闪光LED照明。在一些情况下，照明设备可以是基于光纤的照明，其可以包括耦合到LED或激光器的单光纤或光纤束。
在一些情况下，一个或多个LED中的每一个可以连接到电源线，该电源线可以延伸到混合探头的近侧手柄。在一些实施方式中，LED可以被焊接到分开的电源线，这些分开的电源线随后被捆绑在一起以形成单股。在一些实施方式中，LED可以焊接到供电的拉线。在其他实施方式中，LED可以被压接或直接连接到单对电源线。在一些情况下，可以将诸如生物相容性胶薄层的保护层施加到LED的前表面以提供保护，同时允许光发射出去。
成像设备124、照明设备、EM传感器123和超声换能器可以集成到混合探头中。例如，混合探头的远侧部分可以包括与上述电子器件的至少一个尺寸匹配的适当结构。在一些情况下，混合探头的远侧尖端可以具有这样的尺寸，使得一个或多个电子组件可以嵌入到远侧尖端中。例如，成像设备124可以嵌入混合探头的远侧尖端处的空腔中。空腔可以与混合探头的远侧部分一体形成，并且可以具有与相机的长度/宽度匹配的尺寸，使得相机可以不相对于混合探头移动。
在一些情况下，EM传感器123可以设置在混合探头的远侧部分并且可以以立体布置地放置在照明光源(例如，LED)旁边或后面。图10显示了具有集成成像设备和照明设备的混合探头的远侧部分的示例。应当注意，混合探头的远侧尖端设计也适用于具有图4中所述的集成视觉的导管的远侧尖端。相机可以位于远侧部分处。远侧尖端可以具有容纳相机、照明设备和/或位置传感器的结构。例如，相机可以嵌入导管远侧尖端处的空腔1010中。空腔1010可以与空腔的远侧部分一体形成，并且可以具有与相机的长度/宽度匹配的尺寸，使得相机可以不相对于导管移动。在一些情况下，远侧部分可以包括结构1030，该结构1030具有与小型化LED光源的尺寸匹配的尺寸。如所图示示例中所示，两个空腔1030可以与远侧部分一体形成，以容纳两个LED光源。可以包括任何数目的光源。远侧部分的内部结构可以设计成适合任何数目的光源。
在一些情况下，每个LED可以连接到电源线，该电源线可以延伸到混合探头或支气管镜的近端(例如，图4中描述的集成视觉实施方式)。在一些实施方式中，LED可以焊接到分开的电源线，这些分开的电源线随后被捆绑在一起以形成单股。在一些实施方式中，LED可以焊接到供电的拉线。在其他实施方式中，LED可以被压接或直接连接到单对电源线。在一些情况下，可以将诸如生物相容性胶薄层的保护层施加到LED的前表面以提供保护，同时允许光发射出去。在一些情况下，可以在远侧尖端的前向端面处放置附加的盖1031，以提供LED的精确定位以及足够的粘合空间。盖1031可以由与胶的折射率匹配的透明材料构成，使得照明光不会被阻挡。
位于远端的电磁线圈可与电磁跟踪系统一起使用，以在混合探头设置在解剖系统内时检测其远端的位置和取向。在一些实施方式中，线圈可以成角度以提供对沿不同轴的电磁场的灵敏度，即能够测量全部6个自由度：三个位置和三个角度。在导航期间，诸如当混合探头退回导管内时，定位在患者躯干旁边、下方或上方的EM场发生器可以定位EM传感器，从而实时跟踪导管尖端的位置。在手术期间，诸如当混合探头向远侧伸出导管时，EM传感器可以实时跟踪混合探头尖端的位置。
返回参考图1，所提供的混合探头可以具有设置在远侧部分的电子元件的紧凑配置。例如，一个或多个电子组件可以被捆绑以提供紧凑设计。图11显示了位于远侧部分的电子元件的紧凑配置的示例。在一些情况下，照明光源1120和一个或多个位置传感器1110可以组合成束。在一些情况下，连接到超声换能器1130的电缆也可以与其他电子器件的电缆捆绑，以进一步减小混合探头的尺寸。
返回参考图1，相机124的电力可由有线电缆提供。在一些情况下，电缆线可以呈线束形式，为相机以及混合探头远侧尖端处的照明元件或其他电路提供电力。相机和/或光源可以经由电线、铜线或经由贯穿混合探头长度的任何其他合适的手段从设置在混合探头手柄部分中的电源供电。在一些情况下，组织或器官的实时图像或视频可以无线传输到外部用户界面或显示器。无线通信可以是WiFi、蓝牙、RF通信或其他形式的通信。在一些情况下，由相机捕获的图像或视频可以被广播到多个设备或系统。在一些情况下，来自相机的图像和/或视频数据可以沿着混合探头的长度经由电线、铜线或经由任何其他合适的手段传输到位于手柄部分中的处理器。图像或视频数据可以经由手柄部分中的无线通信组件传输到外部设备/系统。在一些情况下，系统可以被设计成使得操作员看不到电线或没有电线暴露给操作员。
如上所述，混合探头可相对于支气管镜移动。混合探头可以具有沿管腔的纵轴的平移移动和相对于支气管镜的旋转移动。例如，混合探头可以相对于支气管镜的远侧尖端可延伸。例如，混合探头可以沿导管的管腔可滑动。当需要混合视觉时，混合探头的尖端可以沿支气管镜远侧尖端的纵轴延伸出来。备选地或附加地，混合探头可以独立于支气管镜铰接。例如，混合探头可以具有弯曲段，该弯曲段可以独立于支气管镜的运动进行铰接。
如上所述，位于混合探头处的成像设备可提供与混合探头前向方向对齐的前视视图。在混合探头的远侧尖端而不是导管上提供成像设备可以有利地允许组织或器官的清晰近场视图，而不会被混合探头或工具(例如，针)的操作阻挡。此外，在混合探头上提供成像设备允许相机视图的附加自由度，以将相机视场与工具的工作空间解耦。由混合探头提供的相机视图可以以改进的灵活性(例如，可以通过控制混合探头相对于导管的铰接来控制成像设备的姿态或取向)来控制，以更好地与工具的操作相协调。
在一些情况下，可以在导管111的远侧尖端处提供附加成像设备。这有利地允许位于混合探头和导管处的成像设备同时提供不同的相机视图。例如，当混合探头相对于导管铰接时，位于混合探头处的成像设备的相机视图可能不同于位于导管处的成像设备的相机视图。
在一些情况下，导管/支气管镜和混合探头可以被机器人化控制以协调成像设备的相机视图和工具的操作。例如，导管可以在机器人支气管镜检查系统的机器人控制下朝向目标部位推进。一旦其到达目标部位，导管的远侧尖端可被锁定以提供前视相机视图，而混合探头可被机器人化控制(例如，相对于导管延伸、缩回、铰接、旋转/滚动)以提供病变部位的期望超声视图和/或针的相机视图。在一些情况下，混合探头可以基于工具(例如，针)的操作自动调整视图。
图2显示了可以在支气管镜的远侧尖端211上向远侧延伸的混合探头213的示例200。支气管镜可以与图1中描述的支气管镜相同。例如，支气管镜可以包括用于容纳器械的至少一个工作通道215和位于远侧尖端的EM传感器。在一些情况下，在导航到仅需要直接视觉(例如，相机视图)的目标部位期间，混合探头可以与导管的远端表面217齐平。在一些情况下，当需要超声图像时，混合探头可延伸超过导管尖端以暴露超声换能器219。混合探头和支气管镜可包括可逆互锁特征，其锁定混合探头相对于支气管镜的位置，以防止轴向移动和/或旋转移动。在一些情况下，当混合探头正在操作以提供超声成像时，其可相对于支气管镜可旋转以定位病变部位。例如，当混合探头延伸到期望的长度和/或旋转到期望的角度时，互锁特征可以锁定混合探头相对于支气管镜的位置/取向。
图3显示了相对于导管的远侧部分310旋转的混合探头300的示例。超声换能器301可以旋转到任何期望的位置，以提供围绕探头尖端的成像。如示例中所示，混合探头300在导管尖端上延伸到期望的程度，并且超声换能器301可以旋转到不同的角度位置以进行成像。在一些情况下，一旦混合探头定位到期望的角度位置和/或长度位置，互锁特征可锁定混合探头相对于支气管镜的位置。
混合探头可以独立于导管而旋转，使得可以通过旋转混合探头来可视化混合探头的远侧部分周围的任何点。混合探头的旋转移动可以机器人化或手动控制。旋转操作可允许用户在气道的整个圆周上重新定位线性超声视场。例如，可以借助于EBUS并通过旋转混合探头来识别病变位置，一旦识别出病变位置，可以相应地重新定位导管(例如，插入或旋转移动)，从而可以将活检器械引入并推出工作通道并直接进入病变位置。
在一些实施方式中，超声换能器和相机可以作为单个设备集成到支气管镜中。图4显示了具有集成混合视觉的内窥镜400的示例。如示例中所图示，内窥镜的远侧尖端可以包括用于直接可视化的集成前视相机405和照明源，以及面向横向方向的集成线性超声探头401。诸如EM传感器403的一个或多个位置传感器也可以集成到远侧尖端中。
成像设备、照明设备、EM传感器和超声换能器可集成到导管中。例如，导管的远侧部分可以包括与上述电子器件的至少一个尺寸匹配的合适结构。在一些情况下，导管的远侧尖端可以具有这样的尺寸，使得一个或多个电子组件可以集成到导管上。例如，远侧尖端的外径可以是大约4至4.4毫米(mm)，并且工作通道的直径可以是大约2mm，使得一个或多个电子组件可以嵌入到远侧尖端中。然而，应当注意的是，基于不同的应用，外径可以在小于4mm或大于4.4mm的任何范围内，工作通道的直径可以根据工具尺寸或具体应用在任何范围内。
EM传感器、相机和超声换能器可以与本文其他地方描述的相同。例如，相机可以是尖端上芯片相机，并且照明源可以是发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、量子点或任何其他合适的光源。在一些情况下，光源可以是用于紧凑设计的小型化LED或双色闪光LED照明。在一些情况下，上述电子器件可嵌入导管的尖端。
远侧支气管镜可包括带有侧出口/端口414的工作通道413。在一些情况下，侧出口414可位于导管的铰接部分411处。导管可包括轴杆410、铰接(弯曲)段411和可操纵远侧部分412，其中铰接段(弯曲段)411将可操纵远侧部分连接到轴杆410。例如，弯曲段411可在第一端连接到远侧尖端部分，并在第二端连接到轴杆部分，其中弯曲段由一根或多根拉线铰接。在一些情况下，弯曲段可以作为模块化组件单独制造并组装到轴杆上。在一些情况下，弯曲段可进一步结合极简特征，从而降低成本并提高可靠性。例如，弯曲段可结合切割图案，该切割图案有利地允许更大程度的管偏转，以实现相对于轴杆的期望尖端位移。在一些情况下，弯曲段可由不锈钢带组成。弯曲段可以由其他合适的结构或材料形成，以实现预定的弯曲刚度，同时以低铰接力保持期望的轴向和扭转刚度。例如，弯曲段可包括用于扭转稳定性的编织结构。
侧端口414位于弯曲段411处。器械的远端沿路径可延伸，该路径从细长柔性轴杆内的位置通过侧出口到相对于导管尖端的纵轴成角度Θ的导管外部的延伸位置。这可以允许器械从侧端口414延伸出并落在EBUS视图417内(以待超声捕获)，即使没有铰接器械也可以。
工作通道的管腔可能具有位于弯曲段处的端口，并且管腔允许器械沿着与EBUS视图相交的轨迹延伸出端口。例如，如图4所示，工作通道出口轨迹416与线性支气管内超声(EBUS)的视场417或由超声捕获的图像相交。活检设备415(例如，钳子、针、刷子)可以沿着从外壁内的位置通过侧出口/端口到外壁外的位置的路径以相对于纵轴至少30度的角度可延伸。活检设备415的路径可以通过/与EBUS视场(例如，超声图像)相交，使得可以在超声图像中看到器械的至少一个尖端部分。在一些情况下，活检设备的路径可以被校准到电磁定位(EM)传感器403的位置，该电磁定位(EM)传感器403定位在细长柔性轴杆410的远端部分并由外科器械导航系统显示。
可以旋转可操纵导管，使得可以通过旋转导管来可视化导管远端周围的任何点。导管的旋转移动可以机器人化控制。旋转操作可允许用户在整个气道圆周上重新定位线性超声视场。例如，可以借助于EBUS和通过旋转导管来识别病变位置，一旦识别出病变位置，就可以将活检器械引入并将其推出工作通道，直接进入病变位置。
在一些实施方式中，混合视觉组装件可包括具有集成直接视觉和位置感测的支气管镜，以及带有球囊的混合探头。支气管镜的远端可包括用于直接可视化的集成前视相机和照明，以及用于生成3D定位信息的集成EM传感器(例如，至少3个自由度)。
在一些情况下，混合探头可至少包括位于混合探头远侧部分的超声换能器和EM传感器，并由一个或多个球囊覆盖。在一些情况下，混合探头可以包括在EBUS换能器和EM传感器所在的尖端处具有可扩展外径特征的导丝。图5显示了具有可膨胀尖端503的混合探头的示例。如图5所示，工作通道出口轨迹508与线性支气管内超声(EBUS)或超声图像的线性EBUS视图509相交。混合探头可插入穿过导管/支气管镜505的工作通道，并在导管上方延伸以帮助在肺中的空气通路510的导航。在一些情况下，混合探头的尖端可以延伸通过导管的尖端进入期望的气道510，并且继而导管可以在导丝/探头上滑动以到达期望的位置。可使用各种合适的方法(例如，可膨胀球囊)来实现可膨胀尖端。球囊503可以定位在探头的远端处或靠近探头的远端，并且可以覆盖线性EBUS换能器507和EM传感器501。球囊可以通过工作通道连接到球囊膨胀源或泵，用于球囊的膨胀或收缩。
在一些情况下，球囊还可以在使密封点远侧的通路塌缩之前，横穿在密封点处的一个通路产生密封。通过注入空气、盐水和/或一些其他气体或液体，一个或多个球囊可以扩张和/或塌缩以在通路中形成临时封闭。在一些示例中，球囊在扩张时的形状是可塑性的，从而允许球囊符合通路的形状，以围绕一个或多个传感器和混合探头的尖端扩张。
EM传感器和超声换能器可以与本文其他地方描述的相同。例如，位于导管505尖端的EM传感器和被球囊覆盖的EM传感器可以是6自由度(DOF)EM传感器。
图6显示了具有球囊尖端的混合探头603的示例。例如，混合探头603可以提供病变部位的超声视图以及来自EM传感器的3D定位信息。球囊601可以覆盖EM传感器和超声换能器605。示出了具有塌缩球囊的混合探头607。在一些情况下，EM传感器信息可以与超声图像配准并相关。混合探头可以可拆卸地耦合到导管。混合探头可以相对于导管可移动，诸如可以沿着导管的纵轴插入和缩回并旋转，以便捕获各种超声视图和EM数据点。一旦识别了病变部位并且确定了病变的3D位置，医生就可以操纵支气管镜的位置，以便将活检工具的轨迹与病变的位置对齐。活检工具的位置或轨迹可以至少部分地基于由位于导管远侧尖端的EM传感器提供的位置数据和导管和/或器械的已知型号来确定。
导管、支气管镜和/或混合探头可以机器人化控制。例如，导管可以在机器人支气管镜检查系统的机器人化控制下朝向目标部位推进。导管可以以手动方式、自主方式或半自主方式朝向目标部位操纵或推进。在另一示例中，可以自动控制混合探头的移动，使得可以自动控制用于拍摄超声图像的插入、缩回、旋转移动。备选地，可以经由手持设备来控制支气管镜和/或混合探头。
用户界面
在一些实施方式中，可以在用户界面上显示由多模式感测系统提供的目标部位(例如，包括病变)的实时成像。图7显示了展示用于实时准确的病变位置跟踪的EBUS视图、直接视频/相机视图和基于术前图像(例如，术前CT图像)的虚拟气道模型的用户界面的示例。
在一些情况下，可以从超声视图中识别实时病变位置。可以使用EM传感器数据将病变位置与支气管镜检查系统的坐标系配准。在一些实施方式中，可以借助于信号处理单元在由线性EBUS探头捕获的图像数据中分割病变的位置。在一些情况下，信号处理单元的一个或多个处理器可以被配置为在实时超声图像/视频上覆盖治疗位置(例如，病变)。在一些情况下，分割的病变图像和用于细长构件到达病变的导航的最佳路径都可以覆盖在实时超声图像上。这可以允许操作员或用户可视化病变的准确位置以及支气管镜移动的计划路径。
在一些实施方式中，支气管镜系统可以包括导航和定位子系统，其被配置为基于术前图像(例如，术前CT图像)构建虚拟气道模型。导航和定位子系统可以被配置为识别3D绘制的气道模型中的近似分割病变位置，并且基于病变的位置，导航和定位子系统可以生成从主支气管到病变的最佳路径，该路径具有朝向病变的推荐接近角，以执行外科手术(例如，活检)。例如，处理单元可以被配置为生成包括诸如治疗位置或病变的位置的增强信息的增强层。在一些情况下，增强层还可以包括指示到该目标部位的路径的图形标记。增强层可以是包括一个或多个图形元素(例如，框、箭头等)的基本透明的图像层。增强层可以叠加到由荧光透视(断层合成)成像系统捕获的光学图像或视频流的光学视图上，和/或显示在显示设备上。增强层的透明度允许用户通过覆盖在其上的图形元素来观看光学图像。在一些情况下，分割的病变图像和用于细长构件到达病变的导航的最佳路径都可以覆盖在虚拟气道模型或术前图像上。这可以允许操作员或用户可视化病变的大致位置以及支气管镜移动的计划路径。在一些情况下，在本文所述系统的操作之前提供的分割和重建图像(例如，如其他地方所述的CT图像)可以覆盖在实时图像上。
在将支气管镜驱动至目标部位之前的配准步骤中，系统可将所呈现的气道的虚拟视图与患者气道对齐。图像配准可以包括单个配准步骤或单个配准步骤和对配准信息的实时感测更新的组合。一旦配准，所有气道可与术前呈现的气道对齐。在机器人支气管镜朝向目标部位驱动期间，可以跟踪和显示支气管镜在气道内的位置。在一些情况下，可以使用位置传感器来跟踪支气管镜相对于气道的位置。也可以使用其他类型的传感器(例如相机)来代替使用传感器融合技术的位置传感器或与之结合使用。诸如电磁(EM)传感器的位置传感器可以嵌在导管的远侧尖端处，并且EM场发生器可以在手术期间定位在患者躯干旁边。EM场发生器可以在3D空间中定位EM传感器位置，或者可以在5D或6D空间中定位EM传感器位置和取向。当将朝向目标部位驱动支气管镜时，这可为操作员提供视觉引导。
在手术期间，可基于超声视图实时更新和跟踪病变位置。在一些情况下，可以在超声视图上标记病变的位置，并且可以铰接、旋转或移动支气管镜的远侧尖端以使器械的轨迹与病变位置对齐。
在一些实施方式中，处理器可以使用病变、支气管镜、混合探头和器械中的一个或多个的实时位置来计算如图4和图5所图示的一个或多个可能的几何形状/配置。例如，系统可以计算混合探头的适当运动，以便建立期望的配置(例如，图5中的轨迹、器械的角度、EBUS视图的位置)，以便在直接超声成像的情况下，器械可以接近病变。此外，在一些实施方式中，系统可以部分地或完全地控制混合探头、支气管镜和器械的运动，以便建立最佳的几何形状/配置。例如，一旦系统知晓并能够跟踪所有这些元件的位置，它就可以生成由机器人系统执行的计划，以将器械、混合探头和支气管镜相对于病变部位移动到期望的配置中。在一些情况下，可以向用户显示操作一个或多个器械、混合探头和支气管镜的引导。例如，可以向用户提供诸如“在此处停止支气管镜”、“将混合探头移动到此位置”、“立即插入器械”等引导，以达到期望的配置。在一些情况下，可以以半自主方式实现配置。例如，可以允许用户激活/触发运动或停止运动，同时机器人系统自动控制混合探头、器械和/或支气管镜的运动(例如，用户可以保持激活触发器，并且当保持触发器时机器人系统移动混合探头、器械和/或支气管镜)。在一些情况下，机器人系统可以通过自动跟踪患者的呼吸运动(例如，呼吸运动补偿)来稳定期望的几何形状/配置。
图7显示了用于可视化实时超声图像705、具有EM跟踪导管尖端位置701的虚拟气道模型709和直接相机视图711的用户界面的示例。在一些情况下，虚拟气道709覆盖有最佳路径703、导管尖端位置701和孤立肺结节的大致位置(通过CT扫描显示)。在该示例中，相对于虚拟气道模型709实时显示导管的尖端的位置，从而提供视觉引导。如图7的示例所示，在机器人支气管镜驱动期间，可以显示最佳路径703并将其覆盖在虚拟气道模型上。可以基于实时荧光透视图像/视频(和成像系统的位置数据)来构建虚拟气道模型。还可以向用户呈现由支气管镜捕获的相机视图或图像/视频711以及实时显示准确病变位置的超声视图705。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些实施方式仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。应当理解，在实践本发明时可以采用本文所述的本发明实施方式的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求及其等效物的范围内的方法和结构。

Claims (20)

1.一种混合视觉设备，包括：
铰接细长构件，其包括近端和远端，其中第一位置传感器位于所述铰接细长构件的所述远端；和
多模式感测探头，其可拆卸地耦合到所述铰接细长构件，其中所述多模式感测探头包括位于所述多模式感测探头的远侧部分的超声换能器和相机。
2.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述多模式感测探头插入穿过所述铰接细长构件的第一管腔。
3.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述多模式感测探头相对于所述铰接细长构件是可旋转和可延伸的。
4.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述多模式感测探头是对于所述铰接细长构件相可铰接的。
5.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述多模式感测探头还包括位于所述多模式感测探头的远侧部分处的第二位置传感器，以跟踪所述多模式感测探头的所述远侧部分的位置。
6.根据权利要求5所述的混合视觉设备，其中所述第二位置传感器、所述相机和照明设备嵌入到所述多模式感测探头的所述远侧部分中。
7.根据权利要求6所述的混合视觉设备，其中所述第二位置传感器、所述相机和所述照明设备以紧凑配置布置。
8.根据权利要求5所述的混合视觉设备，其中所述铰接细长构件和所述多模式感测探头至少部分地基于由所述第一位置传感器和所述第二位置传感器捕获的传感器数据来机器人化控制。
9.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述超声换能器是线性支气管内超声(EBUS)换能器的阵列。
10.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述相机提供实时前向视图，并且所述超声换能器提供实时侧视图。
11.根据权利要求10所述的混合视觉设备，其中所述铰接细长构件包括用于接收器械的第二管腔。
12.根据权利要求11所述的混合视觉设备，其中所述器械的移动通过所述实时侧视图捕获。
13.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述铰接细长构件还包括位于所述铰接细长构件的所述远端的成像设备。
14.根据权利要求1所述的混合视觉设备，其中所述多模式感测探头包括可膨胀尖端。
15.一种混合视觉设备，包括：
铰接细长构件，其包括远侧尖端部分和弯曲段；
超声换能器，其位于所述远侧尖端部分以提供超声图像；和
通道，其被配置为接收器械，其中管腔具有位于所述弯曲段处的端口，从而允许所述器械沿着与所述超声图像相交的轨迹延伸出所述端口。
16.根据权利要求15所述的混合视觉设备，其中所述铰接细长构件包括位于所述远侧尖端部分处的位置传感器。
17.根据权利要求16所述的混合视觉设备，其中所述位置传感器嵌入到所述远侧尖端部分中以跟踪所述远侧尖端部分的位置。
18.根据权利要求15所述的混合视觉设备，其中所述铰接细长构件包括嵌入到所述远侧尖端部分中的相机。
19.根据权利要求18所述的混合视觉设备，其中所述相机提供实时前向视图。
20.根据权利要求15所述的混合视觉设备，其中所述超声换能器是线性支气管内超声(EBUS)换能器的阵列。
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