CN117062575A - 包括柔性电路的可插入设备 - Google Patents

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CN117062575A
CN117062575A CN202280022771.3A CN202280022771A CN117062575A CN 117062575 A CN117062575 A CN 117062575A CN 202280022771 A CN202280022771 A CN 202280022771A CN 117062575 A CN117062575 A CN 117062575A
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Abstract

所描述的实施例涉及一种包括侵入式探头的医疗设备，该侵入式探头在插入动物(例如，人类或非人类动物，包括人类或非人类哺乳动物)的管(例如血管系统)中时可以用于帮助诊断和/或治疗管的病变(例如，在血管系统内的完全或部分阻塞血管系统的生长物或沉积物)。侵入式探头可以具有一个或更多个传感器以感测病变的特征，包括通过检测病变的组织和/或生物物质的一个或更多个特征。

Description

包括柔性电路的可插入设备
背景技术
血管(包括静脉或动脉)阻塞可能发生在动物(例如，人类或非人类动物)的各个部位，并可能产生重大影响。例如，在缺血性中风中，血凝块完全或部分阻塞了脑动脉中的血流。如果不迅速治疗凝块，血流不足可能会对大脑造成无法弥补的伤害。
阻塞可能是由血凝块引起的，该血凝块可能是由血管内红细胞和/或白细胞和/或血小板凝结引起的。凝结可能由多种因素(包括受伤、阻塞部位的血流异常、使动物易于诱发凝结的疾病/条件和/或其他因素)触发。
凝块的常见治疗方案是凝块的化学溶解，这在血管阻塞后的最初4.5小时内是可行的。另一种常见的方案是机械血栓切除术，其中使用抽吸导管或支架取栓器从血管中移除血凝块。
支架取栓器包括附接在导线末端的支架。支架被部署到血管系统和凝块中，被扩张到凝块中，并在通常0.5到10分钟的等待时间后被抽出以将凝块从血管中拉出。由于支架取栓器对凝块的抓取不是最佳的，因此凝块的一些部分可能会被取栓器留下或弄丢，使得可能需要多次连续治疗(平均3次)来治疗阻塞并恢复血管中的循环。每次重复都会增加对血管壁的伤害，并增加干预持续时间和由于阻塞而导致的血流受阻的持续时间，从而可能对动物造成无法弥补的伤害。目前对凝块抓取的物理机械过程知之甚少，但对凝块非最佳抓取的两种最常见的解释是：(1)支架取栓器从未部署到血凝块中，只有支架取栓器将血凝块推到壁上引起的摩擦才是凝块的取出的原因，以及(2)支架部署到血凝块中，但提供的时间量不足以使支架与血凝块结合。
如果使用抽吸导管来移除血凝块，临床医生会将导管插入血管系统中，并操作导管以将凝块吸入导管中。根据导管的直径，可以使其与凝块直接接触或将其放置在血管的近端区域。根据凝块的组成成分和粘度，抽吸方法可能有所不同。使用抽吸导管可能会出现一些困难。例如，一旦凝块被吸入导管中，它就会阻塞导管内的流动。在这种情况下，临床医生在不拔出导管的情况下可能无法知道血凝块是阻塞了导管的尖端，还是在导管内部并阻塞了管道。如果凝块阻塞了导管的尖端，则在移除导管期间可能存在无意中释放凝块的风险，使得凝块可能成为通过血流移动并阻塞动物的另一部分血管的栓塞。
发明内容
本发明涉及一种与要插入动物的管中的侵入式探头一起使用的电路板，电路板包括：
-第一区域，包括：
·互连层，
·第一聚合物层，其设置在互连层的第一侧上，和
·第二聚合物层，其设置在互连层的与第一侧相对的第二侧上；以及
-第二区域，包括：
·一个或更多个集成电路，
·互连层，其连接到一个或更多个集成电路，
·第一聚合物层，其设置在互连层和一个或更多个集成电路的第一侧上，并且
·第二聚合物层，其设置在互连层和一个或更多个集成电路的与第一侧相对的第二侧上；
其中，在第一区域中，第一聚合物层的第一厚度与第二聚合物层的第二厚度相匹配，并且其中，第一区域的第一柔性大于第二区域的第二柔性。
根据本发明的另一个有利方面，电路板包括：
-第一集成电路，其被布置成操作一个或更多个传感器以感测一个或更多个值，以及
-第二集成电路，其电连接到第一集成电路并且包括要由第一集成电路操作的一个或更多个电路。
本发明还涉及一种与要插入动物的管中的侵入式探头一起使用的电路板，电路板包括：
-第一区域，包括：
·互连层，
·第一聚合物层，其设置在互连层第一侧上，和
·第二聚合物层，其设置在互连层的与第一侧相对的第二侧上；以及
-第二区域，包括：
·第一集成电路，其被布置成操作一个或更多个传感器以感测一个或更多个值，
·第二集成电路，其电连接到第一集成电路并且包括要由第一集成电路操作的一个或更多个电路，
·互连层，其电连接第一集成电路和第二集成电路，
·第一聚合物层，其设置在互连层以及第一集成电路和第二集成电路的第一侧上，并且
·第二聚合物层，其设置在互连层以及第一集成电路和第二集成电路的与第一侧相对的第二侧上。
根据本发明的其它有利方面，电路板包括单独使用或组合使用的以下特征中一个或更多个：
-在第一区域中，第一聚合物层的第一厚度与第二聚合物层的第二厚度相匹配；
-第一区域的第一柔性大于第二区域的第二柔性。
本发明还涉及一种侵入式探头，优选导丝，包括：
-壳体；
-一个或更多个电气部件；以及
-如上所述的电路板，电路板至少部分地设置在壳体内，其中一个或更多个电气部件安装在电路板上，并且其中电路板包括：
·电路板的从壳体延伸的区域，该区域包括设置在非柔性壳体外的两个或更多个导电触点，两个或更多个导电触点包括第一触点和第二触点，
·至少一个互连层，以将两个或更多个导电触点电连接到一个或多个电气部件，
其中，第一导线电连接到设置在非柔性壳体外的第一触点，并且其中，第二导线电连接到设置在非柔性壳体外的第二触点。
根据本发明的其它有利方面，侵入式探头包括包括单独使用或任何技术上可能的组合使用的以下特征中一个或更多个：
-侵入式探头还包括至少一个附加导线，
两个或更多个导电触点是三个或更多个导电触点并且包括设置在非柔性壳体外的一个或更多个附加导电触点，
第一导线、第二导线和至少一个附加导线在接合在带状物中，其中第一导线、第二导线和至少一个附加导线中的每一个与带状物中的其它导线电绝缘，并且带状物中的每个导线与三个或更多个导电触点中的一个导电触点电连接；
-带状物中的每个导线包括使该导线在带状物中电绝缘的绝缘护套，并且
对于电连接到电路板的三个或更多个导电触点中的一个导电触点的带状物中的每个导线，该导线的绝缘护套与电路板的三个或更多个导电触点中的其它导电触点接触；
-电路板的三个或更多个导电触点在电路板的从非柔性壳体延伸的区域上分布在非柔性壳体外，
带状物中的每个导线在该导线的相关联的绝缘护套中、在与三个或更多个导电触点中的与该导线电连接的导电触点的位置对应的位置处包括孔，并且
侵入式探头还包括将带状物接合到电路板的导电材料的三个或更多个区域，导电材料的三个或更多个区域分别在与三个或更多个导电触点中的每一个的位置对应的位置处定位在电路板上；
-电路板是柔性的，
带状物是柔性的，并且
导电材料的三个或更多个区域形成三个或更多个非柔性区域，其中每个非柔性区域定位在电路板上；
-侵入式探头还包括靠近第一导线、第二导线和/或附加导线电连接到第一触点、第二触点和/或附加导电触点的区域设置的绝缘胶；
-侵入式探头是包括芯线的导丝，该芯线由导电材料制成，第一导线、第二导线和/或附加导线中的每一个都被布置在芯线的外部表面上，
芯线连接到参考电位，优选通过电容器连接到参考电位；
-第一导线、第二导线和/或附加导线包括用于向电路板馈送电力的接地线和正电位线以及用于向电路板提供时间相关信号的信号承载线中的至少一个，信号承载线被布置在接地线与正电位线之间；
-至少一个集成电路被配置为通过第一导线、第二导线和/或附加导线中的至少一个馈送数字时间相关信号来实现数字通信协议；
-第一区域相对于壳体的纵向方向径向包围第二区域的至少一部分；
-侵入式探头还包括细长的芯；
-第二区域的至少一部分与细长的芯相邻定位；
-侵入式探头还包括护套；
-第一区域是柔性区域；
-第二区域是非柔性区域；
-第一区域被配置为具有1微米至50微米的弯曲半径；
-第一区域被配置为包围第二区域的至少一部分；
-在第一区域内，第一聚合物层的厚度和第二聚合物层的厚度相匹配；
-第二区域的集成电路中的一个或更多个被定位成相对于第二聚合物层的底部表面更靠近第一聚合物层的顶部表面；
-一个或更多个传感器包括电极阵列；
-第一集成电路被配置为控制或接收来自一个或更多个传感器的数据；
-第二集成电路包括滤波电容器。
本发明还涉及一种制造如上所述的侵入式探头的方法，其中所述壳体包括槽，该方法包括：
-将如上所述的柔性电路板相对于壳体定位，其中该定位包括将柔性电路板的第二区域定位在壳体的槽内，以及
-在第二区域定位在槽内的情况下，将柔性电路板的第一区域围绕壳体进行缠绕。
根据本发明的其它有利方面，该方法包括单独使用或任何技术上可能的组合使用的以下特征中的一个或更多个：
-将第一区域围绕壳体进行缠绕包括在缠绕前和/或期间向第一区域施加持续的压力；
-该方法还包括将侵入式探头的多个导线中的每一个接合到侵入式探头的多个导电触点中的相应导电触点，
其中，多个导电触点形成在侵入式探头的柔性电路板上，柔性电路板部分地设置在非柔性壳体内，并且多个导电触点被设置在非柔性壳体外；
-该方法还包括使用非导电材料将柔性电路板的至少一部分与壳体接合。
所述实施例涉及一种包括侵入式探头的医疗设备，该医疗设备在插入动物(例如，人类或非人类动物，包括人类或非人类哺乳动物)的管(例如，血管系统)中时可以帮助诊断和/或治疗管的病变(例如，血管系统内的完全或部分阻塞血管系统的生长物或沉积物)。侵入式探头可以具有一个或更多个传感器来感测病变的特征，包括通过检测病变的组织和/或生物物质的一个或更多个特征。医疗设备可以被配置成分析病变的特征，并基于分析向临床医生提供治疗建议。该治疗建议可以包括治疗病变的方式(例如，使用哪种治疗方案来治疗病变)和/或使用治疗设备的方式。
某些实施例涉及一种导丝，该导丝包括：实心细长的芯，其具有近端区域和远端区域；护套，其包围细长的芯的近端区域的至少一部分；一个或更多个导电引线；其沿细长的芯延伸并被定位成至少部分地设置在细长的芯与护套之间；柔性结构，其围绕细长的芯的远端区域的至少一部分定位；以及电子电路，其电连接到一个或更多个导线引线并耦合到细长的芯的远端区域。
某些实施例涉及一种导丝，该导丝包括：实心细长的芯；多丝线圈，其围绕实心细长的芯的一部分定位；壳体，其耦合到实心细长的芯并设置在多丝线圈与细长的芯的远端之间；以及电路，其设置在柔性的衬底上，该衬底被缠绕在壳体的至少一部分内和/或围绕壳体的至少一部分进行缠绕，柔性的电路包括一个或更多个阻抗传感器。
某些实施例涉及一种用于检测血管系统中组织的阻抗的装置，该装置包括：壳体，其具有形成在其上的凹槽；和柔性的衬底，该衬底在其上包括多个电极和电耦合到多个电极的至少一个第一集成电路，至少一个第一集成电路具有生成探头信号并利用探头信号驱动多个电极的第一电路和响应于将探头信号传输到柔性的衬底外处理由多个电极接收到的检测信号的第二电路；其中，柔性的衬底围绕壳体的周边进行缠绕，并具有穿过壳体凹槽的部分，多个电极被设置在壳体外并相对于壳体向外定向。
某些实施例涉及一种组装用于血管操作的导丝的方法，该方法包括：形成具有凹槽的护套，该凹槽以穿过该护套的方式形成；将实心细长的芯穿过护套的凹槽；将一个或更多个导线引线穿过护套的凹槽并将一个或更多个导线引线定位在护套与细长的芯之间；将多丝线圈的一部分穿过护套的凹槽；以及将护套颈缩以减小内腔的尺寸。
某些实施例涉及一种组装要插入动物的解剖结构管内的设备的方法。该方法包括：形成限定内腔的管状护套；将细长的芯穿过管状护套的内腔；将柔性结构的一部分穿过管状护套的内腔；以及将管状护套颈缩以减小内腔的尺寸。
在一个方面中，描述了一种用于诊断和/或治疗动物的管病变的医疗设备。在一些实施例中，医疗设备包括用于插入动物的管中并在诊断和/或治疗后从管中移除的侵入式探头，侵入式探头包括：至少一个传感器，以测量病变的一个或更多个特征；至少一个处理器；以及至少一个存储介质，其具有编码在其上的可执行指令，该可执行指令在由至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行方法，该方法包括至少部分地基于对一个或更多个特征的分析，确定针对治疗病变的方式的一个或更多个治疗建议并经由用户界面向用户输出一个或更多个治疗建议。
在某些实施例中，医疗设备包括被布置成在诊断和/或治疗管病变期间插入动物的管中并在诊断和/或治疗后从管中移除的侵入式探头，侵入式探头被配置为对管的病变进行一次或更多次测量，侵入式探头包括至少一个阻抗传感器和至少一个电路，该至少一个电路驱动至少一个阻抗传感器对病变的阻抗进行多次测量，其中多次阻抗测量中的每次测量对应于多个频率中的一个频率并且在对应频率的电信号被施加到病变时是对病变阻抗的测量。
某些方面涉及操作用于诊断和/或治疗动物的管病变的医疗设备的发明方法，医疗设备包括要插入动物的管中并在诊断和/或治疗病变后从管中移除的侵入式探头。在一些实施例中，该方法包括在侵入式探头被设置在动物的管中时，利用医疗设备的侵入式探头生成指示动物的管病变的一个或更多个特征的数据，其中生成数据包括：操作侵入式探头的至少一个传感器以测量病变的一个或更多个特征；使用医疗设备的至少一个处理器并至少部分地基于对一个或更多个特征的分析，确定针对治疗病变的方式的一个或更多个治疗建议；以及输出一个或更多个治疗建议，以经由用户界面呈现给用户。
根据某些实施例，一种操作用于诊断和/或治疗动物血管系统病变的医疗设备(医疗设备包括要插入动物的血管系统中并在诊断和/或治疗病变后从血管系统中移除的侵入式探头)的方法包括在侵入式探头被设置在动物的血管系统内时，利用医疗设备的侵入式探头生成指示动物的血管系统的病变的一个或更多个电特性的数据，其中生成数据包括：操作侵入式探头的至少一个传感器以测量病变的一个或更多个电特性；以及输出指示一个或更多个电特征的信息，以经由用户界面呈现给用户。
在一些实施例中，描述了一种装置。根据某些实施例，该装置包括至少一个处理器和至少一个存储介质，该至少一个存储介质具有编码在其上的可执行指令，该可执行指令在由至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行方法，该方法包括：随着时间的推移从多个医疗设备接收关于在动物的管的多个病变上进行的医学治疗的多个报告，多个报告中的每个报告包括在对应医学治疗中治疗的病变的一个或更多个特征、为治疗病变而进行的对应医学治疗的一个或更多个参数、以及针对对应医学治疗的结果的指示；随着时间的推移基于关于医学治疗的多个报告，学习病变特征与成功和/或不成功治疗病变的参数之间的一种或更多种关系，其中学习一种或更多种关系包括确定与多个治疗方案中的每个治疗方案相关联的一个或更多个条件，其中，一个或更多个条件与病变的特征有关，使得当病变的特征满足对应治疗方案的一个或更多个条件时，推荐对应治疗方案来治疗病变；以及配置多个医疗设备，以基于病变特征的相对于与多个治疗方案中的每一个相关联的一个或更多个条件的评估，从多个治疗方案中向临床医生提出建议。
至少一个存储介质具有编码在其上的可执行指令，该可执行指令在由至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行根据某些实施例所述的方法。在一些实施例中，该方法包括：随着时间的推移从多个医疗设备接收关于在动物的管的多个病变上进行的医学治疗的多个报告，多个报告中的每个报告包括在对应医学治疗中治疗的病变的一个或更多个特征、为治疗病变而进行的对应医学治疗的一个或更多个参数、以及针对对应医学治疗的结果的指示；随着时间的推移基于关于医学治疗的多个报告，学习病变特征与成功和/或不成功治疗病变的参数之间的一种或更多种关系，其中学习一种或更多种关系包括确定与多个治疗方案中的每个治疗方案相关联的一个或更多个条件，其中，一个或更多个条件与病变的特征有关，使得当病变的特征满足对应治疗方案的一个或更多个条件时，推荐对应治疗方案来治疗病变；以及配置多个医疗设备，以基于病变特征的相对于与多个治疗方案中的每一个相关联的一个或更多个条件的评估，从多个治疗方案中向临床医生提出建议。
某些实施例描述了一种方法，该方法包括操作至少一个处理器来执行以下动作：随着时间的推移从多个医疗设备接收关于在动物的管的多个病变上进行的医学治疗的多个报告，多个报告中的每个报告包括在对应医学治疗中治疗的病变的一个或更多个特征、为治疗病变而进行的对应医学治疗的一个或更多个参数、以及针对对应医学治疗的结果的指示；随着时间的推移基于机器学习过程对关于医学治疗的多个报告的应用，学习病变特征与成功和/或不成功治疗病变的参数之间的一种或更多种关系，其中学习一种或更多种关系包括确定与多个治疗方案中的每个治疗方案相关联的一个或更多个条件，其中，一个或更多个条件与病变的特征有关，使得当病变的特征满足对应治疗方案的一个或更多个条件时，推荐对应治疗方案来治疗病变；以及配置多个医疗设备，以基于病变特征的相对于与多个治疗方案中的每一个相关联的一个或更多个条件的评估，从多个治疗方案中向临床医生提出建议。
根据一些实施例，描述了一种诊断和/或治疗动物的管的病变的方法。在某些实施例中，该方法包括：将医疗设备的侵入式探头插入动物的管中，侵入式探头包括至少一个传感器，以测量病变的组织和/或生物物质的一个或更多个特征；操作医疗设备以至少部分地基于侵入式探头的至少一个传感器所测量的一个或更多个特征来生成关于病变治疗的一个或更多个建议；根据医疗设备关于病变治疗的一个或更多个建议治疗病变；以及从动物的管中移除侵入式探头。
根据一些实施例，描述了一种被配置为诊断和/或治疗动物的管的病变的医疗设备。在某些实施例中，医疗设备包括侵入式探头，医疗设备的侵入式探头插入动物的管中，侵入式探头包括被配置为测量病变的组织和/或生物物质的一个或更多个特征的至少一个传感器；还被配置为至少部分地基于侵入式探头的至少一个传感器所测量的一个或更多个特征来生成关于病变治疗的一个或更多个建议；并且还被配置成根据关于病变治疗的一个或更多个建议对病变进行治疗。在某些实施例中，医疗设备还被配置成从动物的管中移除病变。
当结合附图考虑时，本发明的其它优点和新颖特征将从以下对本发明的各种非限制性实施例的详细描述中变得显而易见。如果本说明书和通过引用并入的文献包含冲突和/或不一致的公开，则以本说明书为准。因此，前述内容是对本发明的非限制性概述，本发明由所附权利要求定义。
附图说明
附图并非旨在按比例绘制的。在附图中，在各附图中示出的每个相同或几乎相同的部件都用相同的数字表示。为清楚起见，并非每个部件都在每个附图中标出。在附图中：
图1是根据本文所述的实施例的临床医生可以操作医疗设备以诊断和/或治疗病变的方式的流程图；
图2是根据一些实施例的医疗设备的示例的图示；
图3是根据一些实施例的侵入式探头的示例的图示；
图4-图5是可在一些实施例中实现以确定病变的组成成分的过程的流程图；
图6是病变阻抗模量的示例性频谱的表示；
图7-图10示出了包括恒定相位元件的病变阻抗的示例性模型，其可以在图4的方法中实现；
图11示出了用于实现图4的方法的示例性系统；
图12是用于操作根据本文所述的一些实施例的医疗设备以生成治疗建议的说明性方法的流程图；
图13是一些实施例的另一种说明性方法的流程图，用于操作根据本文所述的实施例的医疗设备以部分地基于病变的组成成分生成治疗建议；
图14是使用条件生成治疗建议的说明性方式的流程图，其可以在一些实施例中实现；
图15A-图15B是操作服务器来分析治疗报告以确定配置医疗设备的条件的说明性过程的流程图，其可以在一些实施例中实现；
图16是可以在一些实施例中实现以生成治疗纪事的过程的示例；
图17是计算设备的框图，一些实施例可以利用该计算设备进行操作；
图18以图示形式示出了由图4的方法确定的细胞结构的有效电容的示例；
图19和图20示出了根据本公开的各方面制作的系统的示例；
图21A是示出在受控条件下多种细胞的确定有效电容的直方图；
图21B是示出在不受控条件下多种细胞的确定有效电容的直方图；
图22-图24是一些实施例的说明性方法的流程图，用于操作根据本文所述的实施例的医疗设备以部分地基于癌变和/或非癌变组织的特征生成治疗建议；
图25是示出实验数据的幅值和相位谱的图表；
图26A-图27F是示出各种参数分布的直方图；
图28-图30是示出表示不同细胞类型的有效电容的值的分布的直方图；
图31是示出可以在一些实施例中实现的导丝的示例的示意图；
图31A更加详细地示出了图31中的导丝的一部分；
图31B示出了图31中的具有多行多丝线圈的导丝的可能实现；
图32示出了在一些实施例中可与图31的导丝一起使用的连接器组件的示例；
图33示出了在一些实施例中可与图31的导丝一起使用的传感器组件的示例；
图34是示出根据一些实施例的具有多个段的导丝的示意图；
图35示出了在一些实施例中可与图31的导丝一起使用的壳体的示例；
图36A示出了在一些实施例中可与图31的导丝一起使用的柔性电路的示例；
图36B示出了根据一些实施例的使用图35的壳体和图36A的柔性电路的组件的示例；
图37是示出可以在一些实施例中实现的导丝的另一个示例的示意图；
图38是示出可以在一些实施例中实现的导丝的又一个示例的示意图；
图39更加详细地示出了图38的导丝的一部分并示出了根据一些实施例的多个横截面；
图40是示出可以在一些实施例中实现的导丝的又一示例的示意图；
图41A-图41B是根据一些实施例的柔性电路板的示意性横截面侧视图；
图41C示出了根据一些实施例的导丝的远端部分的示意性横截面视图，柔性电路板围绕壳体进行缠绕；
图42是根据一些实施例的将柔性电路板定位和缠绕在导丝的非柔性壳体内的方法的流程图；
图43A-图43B示意性地示出了根据一些实施例的电路板的设置在非柔性壳体外的区域，电路板的导电触点附接到设置在非柔性壳体外的导线；以及
图44示意性地示出了根据一些实施例的中性轴线的弯曲半径以及材料的弯曲状态。
具体实施方式
本文描述的实施例涉及一种包括侵入式探头的医疗设备，当插入动物(例如，人类或非人类动物，包括人类或非人类哺乳动物)的管中时，该医疗设备可以帮助诊断和/或治疗管的病变，该病变可以是完全或部分阻塞管的阻塞物(例如，凝块)。例如，管可以是动物的血管或其他管，并且病变可以完全地或部分地由管中的物质在管中生长、在管中积聚和/或任何其他病变原因形成。侵入式探头可以具有一个或更多个传感器来感测病变的特征，包括检测病变的组织和/或生物物质的一个或更多个特征。医疗设备可以被配置成分析病变的特征，并基于分析向临床医生提供治疗建议。此类治疗建议可以包括治疗病变的方式，例如使用哪种治疗方法来治疗病变(例如，如果要移除病变，是使用抽吸导管还是支架取栓器)和/或使用治疗设备的方式(例如，抽出支架取栓器的速度有多快)。
动物的管直径可能是狭窄的。由于管的直径狭窄，因此要插入管内的侵入式探头的直径也受到限制，这限制了探头的尺寸，从而限制了侵入式探头的部件的可用空间。此外，在穿过动物以到达管和/或穿过管时，侵入式探头可能需要在动物解剖结构的蜿蜒曲折的路径内移动，这些路径本身可能是狭窄的。为了穿过这些路径，侵入式探头可能需要是柔性的。然而，如果弯曲，电气部件可能易于破损。因此，为了确保侵入式探头部件的可靠性，侵入式探头的至少一些部件可以被布置成防止其受到弯曲力，例如安装在非柔性壳体上和/或安装在非柔性壳体内。这种非柔性壳体可以增加部件的可靠性，但是由于是非柔性的，因此与确保侵入式探头的柔性以穿过动物解剖结构的目的相冲突。为了满足这两个目的，非柔性壳体可能需要更小，以限制侵入式探头的非柔性的部分，并确保侵入式探头能够穿过动物解剖结构和管。
非柔性壳体的这种有限空间意味着能够放置侵入式探头的部件(例如，电气部件)的空间是有限的，这会限制包含在侵入式探头中的部件的数量。限制部件的数量又会限制侵入式探头的功能。然而，发明人已经认识并意识到，可以存在将部件布置在非柔性壳体内的有利方法，该方法可以允许增加部件的数量以在保持非柔性壳体小尺寸的同时实现功能的增加。
一些实施例包括柔性电路，该柔性电路可以被制造成包含传感器和电子电路(例如，集成电路、导电垫、互连层、导线)，用于探测管的病变或阻塞物。柔性电路可以是柔性电路板，一个或更多个集成电路设置在该柔性电路板上。电路板可以是柔性的，以使其在一些实施例中能够被缠绕在侵入式探头的至少一部分内和/或围绕侵入式探头的至少一部分进行缠绕。缠绕柔性电路板可以允许增加电路板的表面积，同时减少柔性电路占用的体积、电路板所需的直径或其内布置有柔性电路板的侵入式探头的内部的其他尺寸。增加表面积能提供更多的表面积来布置电气部件(例如，集成电路)，从而提供在侵入式探头(例如，导丝)的非柔性壳体上或内布置多个(例如，两个或更多个)集成电路的技术。
本领域技术人员会意识到，被缠绕的柔性电路板会对柔性电路板内和/或安装在柔性电路板上的部件施加弯曲力。这种弯曲力会使电路板的部件退化和/或损坏，并影响侵入式探头的可靠性。发明人已经认识并意识到柔性电路的特定设计可以减轻这些风险，实现柔性和缠绕性，同时还能实现部件的可靠性。
在一些实施例中，柔性电路包括第一区域(例如，柔性区域)和第二区域(例如，刚性区域或非柔性区域)，其中第一区域的柔性大于第二区域。这可以有利地为柔性电路提供一些相对柔性的一个或更多个部分，其中电路能够缠绕在侵入式探头的一部分或柔性电路板本身的一部分内和/或围绕侵入式探头的一部分或柔性电路板本身的一部分进行缠绕，而一个或更多个其他部分是相对非柔性的，在整个柔性电路被缠绕时不被缠绕或弯曲，或者弯曲小于第一部分。
柔性电路的第一区域可以包括一些电气部件(例如，无源部件)，例如在柔性电路内和侵入式探头的部件之间传输电信号的无源互连材料(例如，导电轨线或其他电路板互连结构)，并且该第一区域可以以减轻施加在这些电气部件上的弯曲力和/或使施加到电气部件的弯曲力减轻部件退化或损坏风险的方式进行布置。例如，该第一区域可以包括布置在第一区域的顶侧上的第一层柔性材料(例如聚酰亚胺或其他材料)和布置在第一区域的底侧上的第二层柔性材料，在这两层柔性材料之间设置有一层或更多层互连材料(例如，导电材料)。这两层柔性材料可以布置在具有匹配柔性的第一区域中，例如通过具有匹配(例如，相同)的厚度。在顶部柔性层和底部柔性层上具有匹配的柔性可以对互连材料施加弯曲力，从而降低由于断裂而导致互连材料退化或断裂的风险。
该柔性电路的第二区域的柔性低于第一区域，其可以包含侵入式探头的芯片或集成电路，例如包含用于操作侵入式探头的一个或更多个传感器(例如，感测侵入式探头所接触的管组织的电特征)的一个或更多个集成电路。在一些实施例中，柔性低于第一区域的第二区域可以是非柔性的。使第二区域是非柔性的或柔性较低可以保护第二区域的集成电路免受可能使降低或破坏集成电路退化或断裂的弯曲力。在一些实施例中，该柔性电路可以相对于侵入式探头的非柔性壳体被布置在侵入式探头中，而第二区域的集成电路被设置在非柔性壳体中的某一位置中，使得非柔性壳体可以提供一些保护，防止向第二区域施加弯曲力或防止弯曲力施加到第二区域。
对于一些实施例，该柔性电路的第一区域包括为柔性电路板提供或保持柔性的有机材料或聚合材料，而柔性电路的第二区域还可以包括柔性低于有机部件的一个或更多个无机部件(例如，含有硅和/或一种或更多种其它无机半导体材料的芯片)。
在某些实施例中，该柔性电路板包括被配置为感测管的病变的参数或数值(例如阻抗)的两个或更多个集成电路(例如，第一集成电路、第二集成电路)。可以在这两个集成电路之间划分功能，从而提高数据感测的可靠性。例如，第一集成电路可以包括有源电路并且可操作地耦合并驱动用于测量病变的阻抗的一个或更多个传感器，并且可以与柔性电路中的传感器(其可实现为一对或更多对电极)直接连接。第一集成电路可以设置在柔性电路板上，比第二集成电路更靠近传感器。在这些实施例中，第二集成电路可以包括由第一集成电路的有源电路驱动的无源电路，并且可以被配置成处理从第一集成电路接收的信息，例如在沿侵入式探头的通信线传输之前或作为该传输的一部分对电信号进行过滤。在一些实施例中，这两个或更多个集成电路可以包含在柔性电路的非柔性区域内。在这些情况下，该非柔性区域可以是通过柔性区域在柔性电路中相连的两个非柔性区域。
本文的某些实施例还包括用于将侵入式探头的电路板(例如，柔性电路板)连接到侵入式探头的其它部分(例如连接到为侵入式探头的电子元件提供电源和/或通信的一个或更多个导线)的技术。本领域技术人员会明白，导线和电路板之间的连接点是潜在的弱点区域，如果对其施加力(包括弯曲力)，那么其会退化或断裂。由于在动物体内移动时预期施加到侵入式探头上的弯曲力，本领域技术人员会明白将侵入式探头的导线连接点包含在非柔性壳体内的可取性，其中连接点可以免受弯曲力的影响。然而，如上所述，管的尺寸以及由此的侵入式探头的尺寸可能相对很小，并且在非柔性壳体中可能存在有限的空间。在非柔性壳体内包括连接点可能会限制部件的可用空间，其中可能包括限制导线的可用空间和限制导线的数量。限制导线的数量可能会非所愿地限制侵入式探头的功能。因此，在可靠性和功能之间存在着冲突，这种冲突是由于将连接点包含在非柔性壳体内以获得非柔性壳体的可靠性优势而产生的。
发明人已经认识到并意识到侵入式探头导线的连接点的某些布置方式的优点，在这些布置方式中，即使将连接点设置在侵入式探头的非柔性壳体之外也可以提高可靠性。在本文所描述的一些实施例中，柔性电路板的至少一部分或至少一个区域可以延伸到非柔性壳体之外。柔性电路板的这个区域可以是柔性的，并且可以包含两个或更多个导电触点，包括第一触点和第二触点。设置在壳体外部的两个或更多个导线(例如，第一导线、第二导线)可以分别电连接到非柔性壳体之外区域中的各自的两个或更多个导电触点中的一个。该电连接可以以有利于在电路与导丝的其他部分之间提供电气通信的方式进行，而不会使所述两个或更多个导线短路，同时为壳体内的部件提供更多空间。例如，侵入式探头的导线可以布置成带状导线，其中导线的绝缘护套物理连接在一起。在该示例中，用于带状导线中的每个导线的每个绝缘护套可以接触柔性电路的每个导电触点，但是每个导线仅电连接到其中一个导电触点。在该示例中，可以使用导电材料将带状导线绑定到每个导电触点，并在每个导线和相应的导电触点之间形成电连接。有利的是，导电材料一旦设置在柔性电路、导电触点和/或带状导线上也可能是非柔性的。然后在该示例中，导电材料可以在非柔性壳体之外形成非柔性区域，其中非柔性区域被不具更柔性导电材料的区域隔开。通过导电材料区域的这种布置，可以使非柔性区域中穿插柔性区域，这可以使侵入式探头总体上足够柔性以在动物体内移动，同时还在侵入式探头的目标区域提供非柔性以提高导线和柔性电路之间的电气连接的可靠性。
本文所描述的各示例将讨论血管系统病变场景中的医疗设备和治疗血管系统病变的方式。然而，应当理解，实施例并不局限于此。本文所描述的用于感测病变特征并生成治疗建议的技术可以用于动物的任意合适的管结构。例如，此类管可以包括血管系统管和胃肠道管。本领域技术人员会明白，管结构不同于空腔结构。例如，管的一种尺寸(例如，宽度)可能明显小于另一种尺寸(例如，长度)。
因此，在一些实施例中，该侵入式探头可以是用于诊断和/或治疗血管系统病变的医疗设备的部件。例如，该医疗设备可以是血栓切除设备，该侵入式探头可以是该血栓切除设备的部件。因此，该侵入式探头可以是导丝、抽吸导管、微导管、支架取栓器和/或其他血栓切除设备的部件。在一些实施例中，医疗设备可以包括导丝、抽吸导管和支架取栓器中的两种或更多种，并且该侵入式设备可以是这些设备中的一个或更多个(包括所有这些)的部件。
如上所述，本文描述的一些实施例涉及一种包括侵入式探头的医疗设备，当插入动物(例如，人类或非人类动物，包括人类或非人类哺乳动物)的管中时，可以帮助诊断和/或治疗动物的生物结构。在一些实施例中，该生物结构可以是动物的病变，并且在部分情况下可以是动物的管的病变或出现在动物解剖结构中其他地方(即，在管以外的位置中)的病变。该病变可能是动物结构中的异常体，例如与动物部分的正常结构和/或功能的偏差，例如与损伤、医疗状况或疾病相关的异常体。该病变可能出现在动物的不同部位，例如它可以包含在动物的管内。例如，管的病变可能是完全或部分阻塞该管的阻塞物。例如，该管可以是动物的血管或其他管，并且该病变可能是由管中的物质完全地或部分地在该管中积聚生长而形成和/或由任何其他病变原因形成。一些实施例的侵入式探头可以具有一个或更多个传感器来感测生物结构(例如，病变)的特征，通过这些特征可以确定该生物结构的组成成分。
在一些实施例中，检测生物结构的组成成分可以包括识别该结构的一种或更多种生物物质，包括存在于该结构中的一种或更多种细胞和/或一个或更多个组织，和/或存在于该结构中的一种或更多种斑块物质。所鉴定的结构的生物物质可以是存在于该生物结构中的所有生物物质，也可以是存在于该结构中的仅部分生物物质。如果仅鉴定部分生物物质，则所识别的物质可能仅是某种类型材料的那些物质，例如该生物结构的组织/细胞(与其他物质相比，例如斑块物质)或特定类型的组织/细胞(例如，存在于病变中的红细胞，而不是其他类型的细胞)。在确定组成成分并且仅鉴定一种或几种类型的生物物质的情况下，确定组成成分可以包括确定该生物结构中所识别物质的量，例如确定所识别物质相对于病变总物质的量，包括通过计算一种或更多种所识别物质与该生物结构的总物质的比率。
发明人已经认识到，能够减少诊断和/或成功治疗在神经血管系统(包括脑血管系统)中形成的病变(例如血凝块)所需的时间的工具是可取和有利的。凝块会在阻塞的血管位置处形成(例如，作为血栓)，或者它们会源自血管系统的其他区域(例如四肢内)，然后(例如，作为栓塞)脱离并传播到大脑并滞留在大脑血管中。如果凝块引起的闭塞限制或阻塞血液和氧气的流动，患者可能会中风。通常通过导管插入术治疗患有中风的患者。治疗通常包括沿着非常柔性的小导丝推进导管将导管经皮插入颈动脉。然后，临床医生尝试通过各种方式移除凝块。通常，移除凝块的第一种尝试是用抽吸导管进行抽吸。如果该方法不成功，则另一种选择是机械移除工具，例如支架取栓器。通常不同类型的凝块或多或少易于使用抽吸进行移除，但是由于凝块的性质，抽吸可能会失败。大脑中的动脉每堵塞一分钟，大脑就会受到更多的损害。因此，在治疗这些患者时，时间至关重要。发明人已经意识到，必须试验并依次使用各种工具(即导丝、抽吸导管和可能的支架取栓器)直至移除凝块，这样做会使治疗时间最小化的努力复杂化，并会对患者造成不良后果。
发明人还意识到，通过脑血管系统插入工具(包括导管和导丝)通常是有问题的。脑血管通过颈动脉连接到血管系统的其余部分。这些动脉具有特别曲折的形状，这使得工具的插入变得复杂。具体而言，颈动脉包括位于蝶骨段(sphenoidal segment)(通常称为M1)和岛段(insular segment)(通常称为M2)附近区域中的S形弯曲。为了将工具从身体其他部位的起始点(例如，从外围开始，例如肢体)插入脑血管系统，临床医生将工具穿过这个S形弯曲。然而，该S形弯曲使插入和工具设计变得复杂。
虽然工具在移动通过血管系统时通常会弯折和弯曲，但S形弯曲的曲折形状通常会使工具在通过时扭结或弯曲，使得即使不再对工具施加外部机械力，工具也会发生弯曲。扭结可能是由于工具的一种或更多种材料的变形而引起的即使未对工具施加外部机械力工具也会弯曲甚至折叠。工具中的扭结，即使很轻微，或者甚至是轻微的弯曲都可能导致许多问题。首先，一旦扭结或弯曲，可能很难沿工具长度传递扭矩。扭矩的传递允许从工具的近端对位于血管系统内的工具远端进行操纵，工具的近端可能位于动物体外并由临床医生操作。当扭结或弯曲阻止或限制扭矩传递时，这会显著限制临床医生在患者血管系统的另一侧通过S形弯曲准确引导工具的能力。其次，虽然工具通常很容易根据临床医生施加的扭矩来回弯折和弯曲，但一旦形成扭结或弯曲，该工具可能不能再以相同的方式进行弯折和弯曲。由于扭结或弯曲，工具可能会抵抗扭矩的施加。当工具以这种方式抵抗时，势能可能会增加，直到施加的力克服扭结/弯曲施加的阻力。在克服掉阻力的瞬间，工具可能会突然做出强烈的反应，卡入新位置。这种现象被称为“鞭打”。在经过S形弯道的区域，由于通过S形弯头时出现的扭结/弯曲，会发生这种鞭打，血管系统很纤弱且尺寸很小，鞭打会严重损坏血管系统。对脑血管系统的任何损害都可能很严重，因为完全和适当的血流流失会在几分钟内对大脑造成永久性损害。
由于鞭打的风险，设计插入脑血管系统的工具的一个重要方面就是减少扭结发生的可能性。
发明人已经意识到，插入身体管的设备(包括通过S形弯曲插入神经血管系统的设备)包括多个传感器来测量生物结构的一个或更多个特征，其能有利地设计和调整以减轻或消除上述典型常规工具问题中的部分或全部。例如，在生物结构的一个或更多个点处或在生物结构环境的一个或更多个点处测量生物结构阻抗的传感器能配置为处理测量值，以产生关于它们遇到的生物结构的性质的信息，例如可以识别和/或表征生物结构的信息，或关于如何治疗生物结构的信息。
然而，以这种方式添加传感器与降低扭结敏感性的目标严重冲突。本文描述的设备类型通常不包括多个传感器。根据常规设计在典型的常规设备中包括多个传感器将导致可插入设备的尺寸增加到不希望的程度。此外，传统上，这种可插入设备将包括位于可插入设备核心处的空心管，并且用于将控制信号和/或数据传输到传感器的导线(常规设备最多有一个传感器)将沿着可插入设备的长度沿管子行进。根据常规设计，增加传感器的数量将导致导线数量的相应增加，并且在这种常规设备中也会增加管子的直径。管子直径的这种增加会相应地增加扭结的可能性。这种设备具有更大的直径并更可能扭结，其不适合与神经血管系统一起使用。
因此，发明人开发并在此描述了用于可插入设备(包括导丝)的常规设计的替代方案，用于与可插入探头一起使用，该可插入探头包括用于检测生物结构的一个或更多个性质的多个传感器。在一些实施例中，此类设备可能适合与神经血管系统一起使用。
本文描述的是可插入设备的实施例，在这些实施例中，该可插入设备包括用于检测生物结构的一个或更多个性质的多个传感器。在一些实施例中，这些设备包括多个传感器，同时也具有小尺寸并且对扭结的敏感性有限，并且具有良好的传递扭矩的能力，以方便临床医生操作设备使设备移动穿过血管系统或其它管。
本文描述的一些实施例的可插入设备具有实芯。可插入设备可以包括位于细长主体末端的探头上的一个或更多个传感器，其中探头和细长主体的至少一部分可以插入动物的身体内。在这些实芯设备中，探头和/或主体的最内侧部分可以是实心的，例如由实心钢棒制成。这与通常具有沿细长主体的空心芯的常规可插入设备形成鲜明对比。与以传统导管为例的空心设备相比，本文描述的侵入式设备的某些实施例即使在紧紧弯曲时也更有可能保持其横截面形状。这样一来，本文描述的一些实施例的侵入式设备有利于用在曲折的结构中，例如用在脑血管系统中。
如上所述，病变的治疗(例如，血栓的治疗)通常会涉及同时使用治疗方法的不同组合，或者从一组治疗方案(例如，多种可用的工具)中选择一种特定的治疗方案(例如，一种工具)。对于特定的病变，其性质和组成成分通常是未知的，由于病变的性质和组成成分之间存在很大差异，因此难以预先确定哪种治疗是最有可能成功的。虽然某些治疗可能特别适用于治疗特定类型的病变(例如，具有特定性质或组成成分的血栓)，但对于其它类型的病变，这些相同的治疗可能不够有效或者不是最佳选择。发明人已经意识到，设计和使用能够确定病变性质和/或组成成分的可插入设备会有利于消除或减轻这种选择不确定性。特别是，作为结果，发明人开发了用于感测病变的一个或更多个性质或属性的工具，这些性质或属性能用来识别和/或表征病变，和/或用来确定病变的正确治疗方案。所公开的可插入设备的某些实施例，例如，具有位于生物结构(例如，病变)的一个或更多个位置处以感测该生物结构的一个或更多个生物值的多个传感器的那些可插入设备能够提供这样的功能。通过使用传感器获得的信息可用于确定凝块的一个或更多个特征，例如凝块的组成成分，这反过来可以帮助系统和/或临床医生选择或推荐用于该生物结构的治疗方案。
在一些实施例中，侵入式探头可以包括一个或多个传感器，其中可以包括用于测量生物结构阻抗的传感器。当将具有特定频率的电信号施加到病变时，传感器可以测量该病变的阻抗。该医疗设备可被配置成，基于阻抗值确定生物结构的组成成分和/或生物结构的一个或更多个特征。例如，在一些实施例中，每个传感器可以运行以检测与传感器接触的生物物质的阻抗谱，使得侵入式探头的不同传感器可以同时针对该生物结构的不同生物物质生成不同的阻抗谱。在一些实施例中，该医疗设备随后可以部分地基于所确定的组成成分生成治疗建议。如上所述，确定组成成分可包括识别生物结构中的一种或更多种生物物质的量，其可小于该生物结构的所有物质。例如，在一些实施例中，确定由红细胞组成的生物结构的量。
在一些实施例中，可插入设备的多个传感器可以布置在该设备的探头部分，其可位于该可插入设备的细长主体末端处的远端“工作区”(例如，设备的最后30cm-50cm)中。虽然在常规设备中，引线通常被电绝缘并被布置在空心芯中，但发明人已经意识到在多个传感器被布置在具有实芯的设备中的实施例中，使用不同方法将电线和耦合件电气绝缘是有利的。电气部件的这种绝缘可以防止或减少与环境因素(例如液体)接触的机会，这些环境因素可能导致短路。在一些实施例中，引线被缠绕或以其他方式沿实芯设置，并且保护套将引线包围。在一些实施例中，该保护套可以足够薄，使得侵入式探头的厚度基本不变但足够坚固，以将引线及其连接与流体绝缘开来。在一些实施例中，该保护套由聚酰亚胺制成。
发明人还发现，在某些实施例中，将设备的传感器和其它电子电路设置在该设备的远端部分会导致某些操作和性能优势，其中该远端部分可以插入动物的身体中并且可能必须在小尺寸的复杂结构中移动。发明人还发现，在某些实施例中，将操作传感器的电路(包括用于处理传感器检测到的值的电路)放置在传感器附近能够限制噪声和/或信号衰减。特别是在具有长细长主体的设备的情况下，处理部件离被感测的生物结构越远，通常信号就越容易受到噪声和衰减的影响。
在一些实施例中，由于受到可插入设备可以在其中移动的结构的限制，该设备的远端(包括探头和细长主体的至少一部分)的直径可以有利地不超过0.014”(本文使用双引号表示以英寸为单位的测量值)，即0.36mm(毫米)。
如上文简要讨论和下文更详细讨论的那样，在一些实施例中，为了在可插入设备的探头区域中容纳传感器和电路，传感器和/或电路可以设置在包括柔性电路板的柔性衬底上。这些衬底能够用作传感器和承载电路的芯片的支撑件。由于具有柔性，在一些实施例中，这些衬底可以弯曲以大幅度地限制整体尺寸，包括在可插入设备内(或至少部分地)缠绕在自身上。例如，柔性衬底的至少一部分可以围绕可插入设备的实芯进行缠绕。当传感器被布置在柔性衬底上时，可以将其布置成使得当该柔性衬底缠绕在可插入设备的探头的之外时，传感器被布置在探头的外部。
在一些实施例中，这种柔性衬底可以紧密缠绕，并且柔性衬底可能非常薄并且由耐弯曲的材料制成。在一些实施例中，位于电路板上的芯片(例如，承载处理电路的芯片)可能柔性不够，无法弯曲。在这些实施例中，芯片或其它部件可以放置在探头内部，与柔性传感部分进行电气互连，并与引线互连。为了保护附着在柔性电路上的小导线的焊接点免受可能引起电子元件短路的任意环境因素(例如液体)的影响，在一些实施例中，可能需要将所有焊接点作为嵌入环氧树脂聚合物中，或嵌入氰基(例如氰基丙烯酸酯)中。
在一些实施例中，为了将电子电路容纳在探头内部，可以对有源电子元件进行少量封装。例如，在一些实施例中，可以最初使用标准封装技术对所使用的芯片进行封装，但是随后可以在将其安装到可插入设备中之前使其“变薄”以消除一部分封装。为了避免或减少柔性衬底内部电气互连破裂的机会，在某些情况下可能需要避免柔性电子元件的极端弯曲，或者将一些对弯曲更敏感的元件放置在衬底的机械中性平面中，以在衬底弯曲时限制这些元件中的应力。
所公开设备中的某些被配置为具有良好的扭矩能力，以帮助临床医生操纵和转向动物体内的可插入设备。在部分情况下，该可插入设备可能具有足够的扭转能力，使临床医生能够向该设备施加扭矩并使其弯曲以在遇到的结构中沿着路径在狭窄的曲线中移动以到达体内感兴趣的区域(例如，疑似病变的位置)。
在这些实施例中，可扭转设备具有芯，该芯具有从近端(靠近临床医生)到远端(靠近动物体内最远的尖端)逐渐变细的形状。靠近近端(即临床医生握着的区域)，该芯可能较厚以提供更高的扭矩传递。靠近远端的区域可能需要更大的柔性，以穿过身体的某些部位的曲折结构。在该区域中，可以减少芯的厚度，这会增加柔性。在一些实施例中，该芯可以由高强度、柔性材料构成。例如，该芯可以是或包括高强度不锈钢，例如HiTen 304V不锈钢。
在一个示例中，可插入设备的手柄和尖端之间的长度接近200cm，并且其包括多个段，其中的部分段是逐渐变细的。在一些实施例中，这些段中最长的长度可以在130cm至170cm之间，并且直径在0.010”(0.25mm)至0.014”(0.36mm)之间。锥形截面位于该段的远端并发展成为工具的更柔性的“工作区”，其可以是长度在5cm至10cm之间且直径逐渐减小至约0.005”(0.13mm)的锥形。在该锥形之后可以是10cm长的锥形段，随后是另一个长度在5cm至10cm之间且直径逐渐减小至约0.003”(0.08mm)的锥形。远端部分的长度可能在5cm至10cm之间并且直径约为0.003”(0.08mm)。柔性衬底可以围绕探头的该远端部分进行缠绕。然而，应当理解，这些尺寸和锥形仅仅是说明性的，其他实施例也是可能的。还应当理解，本文所用的术语“直径”不仅是指具有圆形横截面的结构，而且还指不具有圆形横截面的结构。在这些情况下，术语直径是指非圆形横截面结构的最大宽度。
在一些实施例中，为了进一步促进扭矩传递，可以使用(至少部分地使用)丝状线圈缠绕一些探头。该丝状线圈可以包括一个细丝或者可以包括形成多丝线圈的多个细丝。在这些情况下，至少在一些实施例中，可以通过将一个或更多个导线/细丝围绕探头的实芯进行缠绕来形成多丝线圈。在一些实施例中，线圈的导线可以为扭矩的传递提供有效的手段。也就是说，当临床医生在探头手柄上施加扭矩冲击线圈导线的一端时，施加在导线上的扭矩沿探头长度从绕组传递到绕组。在一些实施例中，丝状线圈可以位于导丝的区域，其中内部实芯具有锥形形状并且比实芯的其它区域更加柔性。在此区域添加线圈可以在增加扭矩的同时保持柔性(例如不会大大降低柔性)。
可以通过调节绕组相互之间的压力来根据需要调整丝状线圈的扭转能力。在这些情况下，导线彼此之间离得越近，扭矩传递就越大。
应当理解，虽然本文所描述的实施例与血管系统(包括脑血管系统有关)，并且这些实施例被描述针对人体结构的某些特征(例如，颈动脉顶部的S形弯曲)很有优势，但实施例并不局限于针对人类血管系统进行操作。相反，实施例可以针对任何类型的结构和任何类型的动物(包括非人类哺乳动物或非哺乳动物)进行操作。
在一些实施例中，侵入式探头可以包括用于测量病变阻抗的传感器。当将具有特定频率的电信号施加到病变时，传感器可以测量病变的阻抗。医疗设备可以被配置成基于阻抗值确定病变的组成成分。然后，该医疗设备可以部分地基于所确定的组成成分生成治疗建议。
本文所描述的各示例将讨论血管系统病变场景中的医疗设备和治疗血管系统病变的方式。然而，应当理解，实施例并不局限于此。本文所描述的用于感测病变特征并生成治疗建议的技术可以用于动物的任意合适的管结构。例如，此类管可以包括血管系统管和胃肠道管。本领域技术人员会明白，管结构不同于空腔结构。例如，管的一种尺寸(例如，宽度)可能明显小于另一种尺寸(例如，长度)。管可以具有可变的管状形状，而空腔可能不是管状的。
因此，在一些实施例中，该侵入式探头可以是用于诊断和/或治疗血管系统病变的医疗设备的部件。例如，该医疗设备可以是血栓切除设备，该侵入式探头可以是该血栓切除设备的部件。因此，该侵入式探头可以是导丝、抽吸导管、微导管、支架取栓器和/或其他血栓切除设备的部件。在一些实施例中，医疗设备可以包括导丝、抽吸导管和支架取栓器中的两种或更多种，并且该侵入式设备可以是这些设备中的一个或更多个(包括所有这些)的部件。
发明人已经认识到并意识到，常规医疗设备(包括常规血栓切除设备)不提供关于血管系统(包括血管)病变特征的信息，而且常规医疗设备还不提供关于病变治疗状态的信息。发明人还认识并意识到，这种信息的缺乏会使病变的治疗变得困难。例如，如果没有关于病变组成成分的信息，临床医生可能难以在可用的治疗方案之间进行选择，因为每种治疗方案可能最适合不同组成成分的病变。此外，如果没有关于病变治疗状态的信息，临床医生可能不知道治疗是成功还是失败。由于缺乏信息，可能需要多种治疗才能正确治疗病变。每次这样的治疗都会增加患者受伤的风险，更重要的是，对于某些病变，这会增加病变的持续时间。当血管被病变部分或完全阻塞时，血流量减少可能会对动物组织造成伤害。
因此，根据本文描述的实施例，医疗设备可以确定病变的特征并监测治疗的性能，以及在治疗之前和/或治疗期间生成关于治疗病变的方式的建议。该额外信息可能有助于临床医生初步确定如何治疗病变，以及进行治疗以确保仅通过一次治疗切除病变或至少增加仅通过一次治疗切除病变的机会，并且不需要对同一病变进行后续治疗。该医疗设备可以在医疗干预期间实时向临床医生提供信息，例如通过向临床医生提供关于医疗设备与病变之间相互作用的实时信息。在一些实施例中，实时可以包括在对应数据被医疗设备感测到的时间段内向临床医生提供信息，其中该时间段可以小于5秒、小于10秒、小于30秒、小于1分钟或小于5分钟，其可能取决于对数据执行分析以产生建议的需求。
应当理解，虽然下文描述了与管病变相关的示例，但并非所有病变都是在管内形成的，并且一些实施例可以针对身体中除管之外区域的病变进行操作。例如，某些癌细胞可能在动物(例如，人类)身体的其他部位形成。本文描述的一些实施例涉及诊断和/或治疗通常不在管中出现的病变，例如癌细胞。然而，应当理解，一些癌细胞可以在管中出现，并且本文描述的其它实施例涉及此类癌细胞的诊断和/或治疗。
还应当理解，虽然下文描述的部分示例涉及病变，但实施例并不局限于仅针对病变进行操作，而是可以针对任何感兴趣的、具有任何合适的生物物质组成成分的生物结构进行操作。
技术的总体性讨论
为了提供讨论根据本文描述的一些实施例进行操作的医疗设备的示例性部件的背景，图1是临床医生操作这种医疗设备的过程的流程图。图2-图3示出了医疗设备的示例，而之后的其他附图详细说明了设备的其他部件以及可以操作这种设备的方式。
过程100可以用于诊断和/或治疗作为动物的受试者的病变。动物可以是例如人类或非人类动物，包括人类或非人类哺乳动物。病变可以是管内的病变，例如动物的血管(例如，静脉或动脉)内的病变。管病变可以完全或部分地阻塞管。本文描述的实施例可以针对不同特征的病变进行操作，例如：
-在血管系统中，在病变部位形成或在身体其他部位形成并卡在病变部位的血凝块(包括红细胞、白细胞、纤维蛋白、血栓、栓塞和/或血小板)；
-从管壁朝向管中心的生长，例如病变部位的内皮细胞损伤后的瘢痕组织生长或其他生长；
-以其他方式从管壁朝向管中心延伸的组织(例如，平滑肌细胞、弹性纤维、外部弹性膜、内部弹性部、松散结缔组织和/或内皮细胞)，对该部位的管来说，该组织在解剖结构上不“正常”或不“健康”；
-在病变部位的斑块物质的积聚，包括胆固醇、钙、脂肪物质、细胞废物、纤维蛋白和/或在流经动物的管的液体中可能发现的其他物质(例如，在血管系统病变的情况下，在动物血液中发现的物质)的积聚；
-在管中发现的癌细胞，例如转移瘤和/或淋巴瘤；和/或
-可以导致动物的管病变的任何其他组织和/或生物物质。
不同特征的病变可以在管外形成。这些病变包括癌细胞，例如癌、骨髓瘤、白血病、淋巴瘤、黑色素瘤、肿瘤、混合型瘤和/或肉瘤。
在一些实施例中，通过基于病变的多个阻抗谱来识别病变的组成成分，可以确定病变的组织形态(例如，病变具有上面列出的哪些生物物质)，其中组成成分可以指示存在于病变中的生物物质。这种生物组织的识别可以包括识别存在于病变中的组织和/或细胞，和/或存在于病变中的斑块物质，和/或病变中此类组织、细胞或斑块物质的相对量。在一些实施例中，识别存在于病变中的生物物质可以包括识别每种生物物质的状态，例如，对于组织/细胞来说，组织/细胞是健康的还是不健康的。例如，细胞的不健康状态可以包括细胞是否发炎、患病、癌变或者以其他方式处于异常状态。
应当理解，实施例并不局限于针对任何特定形式或组成成分的病变进行操作，或在受试者解剖结构内的任何特定位置处进行操作。如上所述，为了便于描述，下面将提供各种示例，其中管是动物的血管系统。
在图1的过程100开始之前，受试者可能表现出血管系统病变的症状。临床医生可以例如使用血管造影等成像技术初步确定是否存在病变和病变的潜在位置。基于症状和病变位置的初步确定，临床医生可以选择将侵入式设备插入受试者的血管系统中以进一步诊断和/或治疗病变。例如，临床医生可以是医生(例如，内科医生或外科医生)，也可以是操作医疗设备(可能在医生的监督下)的其他医疗专业人员，例如护士或医疗技术人员。在一些实施例中，临床医生可以与受试者位于同一房间中，包括在受试者旁边，而在其它实施例中，临床医生可以远离受试者(例如，与患者在同一建筑物的不同房间中，或在地理上远离患者)并操作通过一个或更多个有线和/或无线网络(包括互联网或其他广域网(WAN))控制医疗设备的用户界面。
流程100从方框102开始，其中临床医生将侵入式探头插入受试者的血管系统中。在方框102中，由临床医生插入的侵入式探头可以位于医疗设备的导丝的远端，并且其形状、尺寸可以被设置成和可以被布置成插入血管系统中。此外，在方框102中，临床医生可以通过受试者的血管系统馈送侵入式探头，直到侵入式探头位于病变附近。为此，临床医生可以使用成像技术(例如，使用血管造影技术)监测受试者体内的侵入式探头的位置。在方框102中，可以使用将设备插入血管系统中的合适技术(包括使用已知的技术)执行侵入式探头的插入和馈送，因为实施例不以该方式进行限制。
在方框104中，临床医生操作侵入式探头以确定病变的一个或更多个特征。特征可以包括生物结构(例如，病变)的表型和/或基因型，包括区分生物结构或区分生物结构表型的属性。特征可以是影响病变(或其它生物结构)治疗的属性，因为具有属性的病变可以与不具有属性的病变进行区别治疗，或者具有不同属性值的病变可以进行区别治疗。这些属性可以是与病变解剖结构相关的组织学属性，和/或与病变如何定位在动物体内或如何与动物身体相互作用有关的解剖学属性。因此，特征可以说明病变。说明性特征包括病变的位置、病变的尺寸(例如长度)、病变的组成成分或下面详细讨论的其他特征。为了确定这些特征，侵入式探头的一个或更多个传感器可以对病变的组织和/或其他生物物质进行一次或更多次测量，和/或对除病变部位外的组织/物质(例如位于病变附近的健康组织)进行一次或更多次测量。下面将详细描述传感器和测量的示例。在方框104中，为了操作侵入式探头，临床医生可以利用侵入式探头的一个或更多个传感器接触病变，和/或操作医疗设备的用户界面以触发侵入式探头使用传感器来检测病变的特征。
在一些实施例中，确定病变的一个或更多个特征可以包括识别病变的组成成分，例如通过识别存在于病变中的不同类型的细胞或组织的量。例如，可以识别，探测的病变由50％的红细胞，30％的纤维蛋白和20％的血小板组成。
在方框106中，临床医生操作医疗设备以基于所确定的病变特征生成和输出病变的治疗建议。如下详细所述，基于病变特征由医疗设备生成的治疗建议可以包括关于治疗病变的方式的建议，例如使用哪种治疗设备来治疗病变(例如，如果要从受试者身上移除病变物质，是使用抽吸导管还是使用支架取栓器)和/或使用治疗设备的方式(例如，抽出支架取栓器的速度有多快)。正如下文详细讨论的，医疗设备可以基于各种分析生成治疗建议，例如通过将病变的特征与多个不同治疗方案中的每一个相关联的条件进行比较，并在病变的特征满足治疗方案的对应条件时输出治疗方案的建议。医疗设备的输出可以经由用户界面通过任何合适的用户交互形式(包括视觉、听觉和/或触觉)向临床医生反馈。在一些实施例中，医疗设备可以在方框106中无需进一步的用户干预自动地分析方框104中确定的病变的特征并生成/输出治疗建议。在其它实施例中，临床医生可以操作医疗设备的用户界面以请求分析并生成/输出治疗建议。
在方框108中，临床医生考虑医疗设备的治疗建议并选择治疗方案，在方框110中，使用所选择的治疗方案治疗病变。
在一些实施例中，所选择的治疗方案可以包括将附加的侵入式医疗部件插入受试者的血管系统中。例如，如果在方框102中插入的侵入式探头是导丝的部件，则可以沿导丝插入附加的治疗设备。作为这种情况的具体示例，如果医疗设备建议使用支架取栓器完全或部分地移除病变，则可以将支架取栓器插入血管系统中。作为另一个示例，如果医疗设备建议利用抽吸导管进行移除，临床医生可以将抽吸导管插入血管系统中。作为又一个示例，如果医疗设备建议植入支架，则可以将支架植入器插入血管系统中。
在其它实施例中，治疗可以不需要另一个设备的插入。例如，在方框102中插入的侵入式探头可以不是导丝的部件，而可以是诸如支架取栓器之类的治疗设备的部件。在这种情况下，可以使用在方框102中插入的治疗设备来执行方框110的治疗。例如，如果在方框102中插入的侵入式探头是支架取栓器的部件，则方框106的治疗建议可以特定于操作支架取栓器的方式，例如支架的扩张量、等待凝块与支架结合的时间、和/或取出支架和凝块的力或速度。在此类实施例中，在方框110中，临床医生可以按照方框106中的医疗设备的建议操作支架取栓来治疗病变。
一旦病变在方框110中得到治疗，过程100就结束。下文描述了在治疗病变之后一些实施例中可能采取的附加动作。
医疗设备示例
如上所述，图1提供了关于根据本文描述的一些实施例可以操作医疗设备以诊断和/或治疗动物血管系统中病变的方式的总体性讨论。图2-图3提供了医疗设备的一些实施例的示例，该医疗设备包括侵入式探头，该侵入式探头可以插入血管系统中以作为此类诊断和/或治疗的一部分。
图2示出了可由临床医生202操作以诊断和/或治疗受试者204的医疗状况的医疗设备200。动物(例如，人类)204的医疗状况可以是血管系统的病变204A，在图2的示例中示出为人类颅血管内的病变，该病变可以引起缺血性中风。如上所述，病变204A可以是血凝块、斑块积聚、平滑肌组织过度生长和/或其它血管病变。
医疗设备200(如图2所示)包括导丝206、手柄208和侵入式探头210。侵入式探头210和至少部分导丝206可以插入受试者204的血管系统中，直到侵入式探头210位于病变204A附近。因此，侵入式探头210的形状可以被设置成并且可以以其他方式布置成插入血管系统(或其它管)中。在一些实施例中，侵入式探头210将附接到大约300微米的导丝，或者附接到直径为大约300μm至4mm的微导管，或者附接到具有适于插入动物的管中的直径的另一个设备。在这些实施例中，此类设备可以是大约1米或2米长，侵入式探头210位于导丝/设备的一端，例如在设备的最后5厘米内。
插入受试者204的侵入式探头210可以包括一个或更多个传感器212以及测量单元214。在一些实施例中，传感器212可以测量病变204A的一个或更多个电特征，包括通过测量病变204A的组织和/或生物物质的一个或更多个电特征。测量单元214可以接收由传感器212生成的数据，并且在一些实施例中，可以生成施加到病变204A的一个或更多个电信号作为测量一个或更多个电特征的一部分。
下面详细描述传感器212的示例。作为一个具体示例，传感器212可以是阻抗传感器，并且测量单元214可以驱动传感器212对病变204A进行电阻抗谱(EIS)。例如，测量单元214可以包括一个或更多个振荡器以产生一个或更多个频率的电信号，这些频率可以是用于区分不同组织和/或不同生物物质而选择的特定频率(测量单元214的振荡器被配置为产生这些特定频率)，以帮助识别病变204A的组成成分，如下详细所述。在被布置成使用多个频率测试组织/物质的实施例中，测量单元214可以包括多个振荡器，振荡器特定于待测试的每个频率并且被布置成生成该频率的信号。
在测量单元214生成施加到病变204A的电信号的一些实施例中，将测量单元214包括在侵入式探头210内并插入受试者204的血管系统中可能是有利的。这可以将测量单元214靠近传感器212和病变204A放置，并限制施加到病变204A的电信号中的噪声。例如，如果测量单元214位于手柄208中，则由测量单元214生成的电信号将沿导丝206的长度传播，然后由侵入式探头210输出以施加到病变204A。如果信号将沿导丝206的长度传播，则电噪声可能影响信号质量。通过将测量单元214定位在侵入式探头210内，可以限制信号中的噪声。当测量单元214定位在侵入式探头210内时，该测量单元可以定位在侵入式探头210的内腔内，定位在侵入式探头210的表面(内部或外部)上，或嵌入固定到侵入式探头210的表面(内部或外部)的膜中。
在一些实施例中，测量单元214可以被布置成专用集成电路(ASIC)。在这些实施例中，可以使用减少硅衬底层的封装工艺来制造ASIC。例如，在制造过程中，可以利用“有源”硅层来制造集成电路，这些“有源”硅层包括不包括有源部件的硅衬底层的顶部上的功能部件。衬底层可以是层堆中的最底层，且在一些情况下可以是最厚的层。传统上，衬底层在制造后保持完整，以增加集成电路的结构稳定性。在一些实施例中，可以使用包括在制造有源层之后并在进行封装之前移除硅衬底层的工艺来制造测量电路214。制造工艺可以包括从晶圆的底部表面移除衬底，该底部表面可以是与制造有源部件的一侧相对的一侧。在一些实施例中，可以移除所有硅衬底。在其它实施例中，可以基本上移除所有硅衬底，其中“基本上”移除包括仅留下足够的硅衬底以确保有源层部件的正确电功能，而不留下仅用于结构支撑的硅衬底。在移除硅衬底后，可以将集成电路封装在封装材料中。
在一些实施例中，将测量单元214靠近传感器212和病变204A放置可以限制电信号传播的距离，从而减少信号衰减。在较高频率下，信号衰减的减少可能尤其显著，因为电线往往表现出低通频率响应。通过减少信号传播的距离，可以增加信号源与病变之间的电路径的截止频率，从而增加能够用于诊断或治疗的频率范围。因此，能够显著增强区分组织或细胞类型的能力。将测量单元214靠近传感器212和病变204A放置，可以使截止频率在一些实施例中增加至1MHz，在其他实施例中增加至10MHz，或者在另外其他实施例中增加至25MHz。相比之下，当测量单元214位于手柄208中时，截止频率会被限制为小于500KHz。
应当理解，实施例并不局限于传感器212是EIS传感器或被驱动执行EIS操作。在一些实施例中，传感器212可以是或包括一个或更多个电、机械、光学、生物或化学传感器。此类传感器的具体示例包括电感传感器、电容传感器、阻抗传感器、EIS传感器、电阻抗断层扫描(EIT)传感器、压力传感器、流量传感器、剪切应力传感器、机械应力传感器、形变传感器、温度传感器、pH传感器、化学成分传感器(例如O2离子、生物标志物或其他组成成分)、加速度传感器和运动传感器。这些传感器可以包括已知的商用传感器。
在一些实施例中，包含在侵入式设备210中的测量单元214可以被配置成驱动传感器212和/或处理来自传感器的结果以生成沿导丝206发送回手柄208的数据。例如，在治疗建议由医疗设备200生成的实施例中，就是这种情况。指示病变204A特征的数据可以沿导丝206的长度传输。为了限制这种传输过程中的噪声影响，在一些实施例中，测量单元214可以包括模数转换器(ADC)或其它部件，以生成经由穿过导丝206的通信通道(例如，一个或更多个导线)进行传输的数字数据。
根据本文描述的实施例，临床医生202可以根据医疗设备200生成的一个或更多个治疗建议来治疗病变204A。虽然在图2中未示出，但医疗设备200可以包括控制器，以生成和输出这种用于治疗病变204A的治疗建议。在一些实施例中，控制器可以被实现为病变分析设施，被实现为将由医疗设备200的至少一个处理器执行的可执行代码。病变分析设施可以对由医疗设备200(例如，通过侵入式探头210)确定的、与关于一个或更多个治疗建议的配置信息相关联的病变204A的特征进行分析。作为下面详细讨论的一个具体示例，病变分析设施可以将病变204A的特征和与各种治疗建议相关联的条件进行比较，并在特征满足治疗建议的条件时输出该治疗建议。
在一些实施例中，用于执行病变分析设施的处理器以及存储病变分析设施和治疗建议的配置信息的存储介质(例如，存储器)可以被设置在手柄208内。因此，在手柄208中的处理器上执行的病变分析设施可以经由导丝206的通信通道从测量单元214接收指示病变204A的一个或更多个特征的数据。
然而，在其它实施例中，用于执行病变分析设施的处理器以及存储病变分析设施和治疗建议的配置信息的存储介质(例如，存储器)可以与导丝206和手柄208分开设置，例如被设置在单独的计算设备中。计算设备可以靠近导丝206和手柄208定位，例如定位在同一房间内。替代地，计算设备可以远离导丝206和手柄208定位，例如定位在同一建筑物的不同房间中或者在地理上远离导丝206和手柄208定位。在处理器/介质与导丝206和手柄208分开的实施例中，计算设备可以经由一个或更多个有线和/或无线通信网络(包括从手柄208到计算设备的直接导线、手柄208与计算设备之间的无线个人局域网(WPAN)、手柄208与计算设备之间的无线局域网(WLAN)、手柄208与计算设备之间的无线广域网(WWAN)、和/或因特网)接收指示病变204A的一个或更多个特征的数据。因此，在一些实施例中，手柄208可以包括一个或更多个网络适配器，以经由一个或更多个网络进行通信。
当治疗建议由医疗设备200生成时，治疗建议可以由医疗设备200输出，以呈现给临床医生202和/或任何其他用户。输出可以经由一个或更多个网络到达另一个设备和/或到达一个或更多个显示器(例如，显示器216)或其它形式的用户界面。在图2的示例中，病变分析设施可以在设置在处理手柄208内的处理器上执行并生成治疗建议，并且建议可以经由手柄208的无线网络适配器输出到显示器216，以呈现给临床医生202。可以使用其它形式的用户界面，因为实施例在这方面不受限制。可以使用任何合适的视觉、听觉或触觉反馈。例如，如果治疗建议是建议使用抽吸导管或支架取栓器来移除病变，则手柄208可以包括用于各方案的发光二极管(LED)或其它视觉元件，并且通过点亮适当的LED来呈现治疗建议。作为另一个示例，如果治疗建议涉及操作支架取栓器的方式，并且特别是关于在等待时间后何时开始抽出的建议，则可以使用经由并入手柄208中的振动单元提供的触觉信号来输出开始抽出的信号。本领域技术人员会明白，与上面讨论的计算设备一样，用户界面的元件可以被设置在手柄208内或与手柄208分开(甚至远离手柄208)。
可以经由沿导丝206的长度延伸的电源线向侵入式探头210供电。电源线可以连接到手柄208中的电源，该电源可以是电池、能量收集器、与电网电源的连接器或其它能源，因为实施例在这方面不受限制。
在一些实施例中，手柄208可以包括一个或更多个传感器(图2未示出)。并入手柄208中的传感器可以监测医疗设备200的操作，以告知临床医生202进行治疗的方式。例如，可以将加速度计或其它运动传感器布置在手柄208中，以检测控制导丝206和侵入式探头210的运动的手柄208的运动。例如，通过监测加速度计，可以确定临床医生202是否进行了多次治疗来移除病变(例如，利用抽吸导管或支架取栓器进行多次操作)或能够仅以一次操作抽出病变。
在一些实施例中，手柄208可以从导丝206移除并且可以在操作之间重复使用。因此，虽然出于卫生原因，侵入式探头210和/或导丝206可以被布置成不可重复使用的或者被布置成一次性的，但手柄208可以被布置成可移除地附接到导丝206并且与其他导丝206和侵入式探头210重复使用。例如，导丝206和手柄208可以具有互补接口，以允许手柄208与导丝206连接并与导丝206的部件(例如，通信通道、电源线)和侵入式探头210交互。
临床医生202可以经由医疗设备200的用户界面来操作医疗设备200，该用户界面包括显示器216并且可以至少部分地设置在手柄208中。例如，手柄208可以使临床医生202在血管系统内向前和向后移动导丝206和侵入式探头210和/或触发侵入式探头210的操作。
侵入式探头210的操作可以取决于侵入式探头210的部件。例如，侵入式探头210可以包括传感器212以感测病变204A的一个或更多个特征。侵入式探头210还可以包括测量单元214来操作传感器以检测一个或更多个特征，例如通过操作一个或更多个传感器以向病变204A施加电信号并在施加电信号期间和/或之后对病变204A进行一个或更多个测量。在一些实施例中，侵入式探头210可以包括一个或更多个用于治疗病变204A的部件，包括植入支架和/或移除病变204A的部件。病变移除部件可以包括与用于移除病变的任意合适技术相关的部件，因为实施例在这方面不受限制。例如，在一些实施例中，侵入式探头210可以包括支架取栓器部件(例如，球囊)以使用支架进行病变取出，和/或抽吸导管部件以将病变吸入导管中。侵入式探头210还可以包括图2中未示出的其它传感器(例如，包括光学相干断层扫描(OCT)传感器)。
医疗设备的用户界面可以全部或部分地并入到手柄208中，因此可以使临床医生202利用侵入式探头210执行多个不同操作。例如，手柄208的用户界面可以使临床医生202触发传感器212和测量单元214以施加电信号和/或对病变204A进行测量，和/或执行一次或更多次治疗操作以治疗病变204A。
虽然已经描述了医疗设备200可以包括治疗部件以执行一个或更多个操作以治疗病变204A的示例，但应当理解的是，实施例并不局限于此。在一些实施例中，医疗设备200可以是用于附加治疗设备的导丝，该附加治疗设备沿导丝插入以靠近病变204A定位并用于治疗病变204A。例如，在插入侵入式探头210和导丝206后，临床医生202可以沿导丝206的长度插入另一个设备，或者可以移除导丝206和侵入式探头210然后插入新设备。新插入的设备例如可以是用于治疗病变204A的支架植入器、抽吸导管、支架取栓器或其它设备。在插入附加设备的一些实施例中，手柄208可以与附加设备兼容，使得附加设备和手柄208可以具有兼容的接口，并且手柄208的用户界面可以用于操作附加设备。
此外，虽然已经提供了临床医生202根据治疗建议手动操作医疗设备200的示例，但实施例并不局限于次。在替代实施例中，医疗设备200可以基于来自传感器212的输入自动治疗病变。例如，如从上文的简要讨论和下文的详细讨论中应当理解的，医疗设备200可以生成关于治疗病变204A的方式的治疗建议。在一些实施例中，医疗设备200根据治疗建议且无需用户干预(尽管在一些实施例中，在临床医生202的监督下)插入和/或操作抽吸导管、支架取栓器、支架植入器或其它设备以根据治疗建议治疗病变204A。
应当理解，实施例并不局限于利用侵入式医疗设备或包括插入动物体内的侵入式部件的医疗设备进行操作。例如，非侵入式探头可以具有如本文所述进行操作(包括使用如本文所述进行选择的频率或特征或使用如本文所述进行训练的模型进行操作)的测量单元和/或传感器(例如EIS传感器)。此类非侵入式设备例如可以用于诊断和/或治疗皮肤病变。
还应当理解，本文所描述的技术并不局限于与可插入设备(例如，导丝或可以插入然后移除的其它工具)一起使用，而且还可以与可植入设备一起使用。例如，本文所述类型的测量单元和传感器可以与支架一起使用，例如其中传感器直接定位在支架上。通过这种方式，一旦支架就位后，就可以对支架所在区域中的组织进行监测。传感器可以对放置支架的区域中的组织的一个或更多个特征(例如，组成成分)进行感测。感测到的特征可以用于推断支架接触到的一个或更多个生物结构的特征，以对一个或更多个生物结构进行确定。例如，系统可以用于确定支架接触的组织是否健康，或者是否正在形成瘢痕组织或其它非健康组织，或者是否已经形成闭塞。
图3示出了侵入式探头210的示例，一些实施例可以操作该侵入式探头。图3示例的侵入式探头210包括被布置成类似于支架的网状物300。在一些实施例中，侵入式探头210可以作为支架取栓器进行操作。在其它实施例中，侵入式探头210不可以作为支架取栓器进行操作，但可以包括网状物300或另一个结构，以在传感器与病变之间提供多个接触点，以便比仅使用单个传感器更高的精度来检测病变的特征。
然而，应当理解，在一些实施例(非图3的实施例)中，侵入式探头210可以仅包括一个传感器，例如，该传感器可以位于侵入式探头210的远端处。这种传感器可以被实现为两个电极，其中之一可以向病变施加电信号，其中之一可以接收施加的信号。基于施加的信号与接收的信号的比较，可以进行一个或更多个确定，如下详细所述。
然而，发明人已经认识并意识到，将附加传感器包括在侵入式探头210中可以确定更详细的信息。例如，与仅有单个传感器相比，将附加传感器包括在侵入式探头210中可以更精确地得到关于病变组成成分的信息。例如，这种附加传感器可以为沿侵入式探头的多个位置中的每一个确定阻抗谱，使得在一些情况下，可以在不同位置为同一病变确定不同的阻抗谱。这例如可以包括使用各传感器来确定阻抗谱。在这种情况下，每个阻抗谱都是传感器(以其两个电极)接触的病变的生物物质的阻抗谱。一些病变可以包括多种不同的生物物质(例如，不同的组织或细胞，或不同的斑块物质)。在侵入式探头的每个传感器接触不同的生物物质的情况下，每个传感器可以针对每种不同的生物物质确定不同的阻抗谱。然而，对于一些病变，侵入式探头的两个或更多个传感器可能接触相同的生物物质，在这种情况下，可能产生相同或基本相同的阻抗谱。因此，在一些实施例中，侵入式探头可以操作每个传感器以针对病变的生物物质生成阻抗谱。为病变的多种生物物质中的每一种生成阻抗谱(即，为每个病变生成多个阻抗谱)与确定整个病变的单个阻抗谱形成对比。下文将讨论使用多个传感器(包括通过执行EIS)确定病变的组成成分的技术。
因此，图3示出了具有多个传感器的侵入式探头210的示例，这些传感器沿探头210的外部表面和/或内部表面布置。传感器302(包括传感器302A、302B、302C、302D，在此通常称为或统称为传感器302)可以沿结构300布置。在一些实施例中，每个传感器可以是或包括一个或更多个电极以施加电信号和/或检测施加的电信号。
在一些实施例中，虽然未在图3中示出，但侵入式探头210可以包括球囊以在膨胀时结构300向外扩张，以便更好地接触病变。例如，在使用过程中，结构300可以全部或部分地插入病变中，例如直到位于结构300远端的传感器检测到它们已经到达病变的远侧，之后可以使用球囊使结构300扩张，直到传感器302检测到多个点的接触。结构300的膨胀可以由侵入式探头210的控制器(例如，测量单元304)控制或者可以由设置在医疗设备其他地方的病变分析设施控制和/或由临床医生通过医疗设备的用户界面控制。
在一些实施例中，测量单元304可以操作传感器302以执行一次或更多次测量，包括生成施加到病变的一个或更多个电信号并分析传感器302生成的数据。对传感器302生成的数据的分析可以包括对沿导丝传输至患者外部(例如如上所述的病变分析设施或用户界面)的数据执行模数转换。
虽然已经提供了传感器302是电传感器的示例，但应当理解的是，实施例并不局限于此。例如，传感器302可以是或包括一个或更多个电、机械、光学、生物或化学传感器。此类传感器的具体示例包括电感传感器、电容传感器、阻抗传感器、EIS传感器、电阻抗断层扫描(EIT)传感器、压力传感器、流量传感器、剪切应力传感器、机械应力传感器、形变传感器、温度传感器、pH传感器、化学成分传感器(例如O2离子、生物标志物或其他组成成分)、加速度传感器和运动传感器。
用于体内感测的可插入设备的示例
为了大幅缩短临床医生诊断和(如果适用)治疗生物结构(例如，病变)(例如，从患者的血管系统中移除凝块)所需的时间，发明人开发了具有传感器的侵入式探头，其可用于确定生物结构的一个或更多个特征。利用关于生物结构特征的信息，临床医生能够区分健康组织和不同类型的病变，并且临床医生能够选择最适于特定类型病变的治疗。下面描述的是可插入设备的实施例，该可插入设备被设计成能够容纳这些传感器，同时保持市场上由于适于各种人体解剖结构而几乎标准化的尺寸。在一些实施例中，这种设计包括具有柔性电路的探头组件。由于是柔性的，因此这些电路能够根据需要进行折叠或缠绕，从而大大限制了所占用的空间。
在一些实施例中，本文所述类型的侵入式探头可以被实现为导丝。下面结合图31-图44对这些导丝的示例进行描述。然而，应当理解，这些只是导丝实施例的说明，其他实施例也是可行的。
图31示出了根据本文所述技术的可插入设备的示例性实施方式。图31的示例是作为可插入设备的导丝，其具有细长主体和带有多个传感器的探头。然而，应当理解，实施例并不局限于利用导丝或利用作为导丝的可插入设备进行操作。
探头可以包括传感器组件3、线圈9和尖端10，以及芯线1的远端部分和在组件3、线圈9和尖端10内延伸的其它部件。导丝的细长主体可以包括靠近传感器组件3(即，靠近图31中传感器组件3的左侧)定位的导丝部件。因此，细长主体可以形成图31示例的导丝的大部分长度。
本文所述类型的侵入式探头可以被设计成通过探头的长度有效地传递扭矩，并且具有足够的柔性以能够穿过狭窄的曲线。因此，这些侵入式探头特别适用于曲折的血管，例如在从人体躯干到人脑的过程中可以找到的血管。至少在一些实施例中，通过使用具有大拉伸强度的芯和通过将芯安置在具有一个或更多个导线的多丝线圈内，可以提高扭转能力。可以调节线圈的位置和数量，以提供在扭转能力与刚性之间所需的平衡。至少在一些实施例中，可以通过使芯的形状逐渐变细来提高柔性。特别是，芯的形状可以被设置成在远端区域中更小，从而在最需要柔性的地方增加芯的柔性。
因此，图31的导丝的主干为芯线1。芯线1沿全部或至少大部分细长主体和/或探头位于设备的中心，与设备同轴。芯线1可以由不锈钢、镍钛或具有大拉伸强度的其它材料制成，拉伸强度高于阈值(例如，大于200MPa、大于350MPa或大于500MPa)。芯线可以是无心接地线(例如，实芯)，并且在一些实施例中可以具有逐渐变细的远端。锥形形状可以有助于增加导丝在远端处的柔性，在一些情况下，这可以有助于导丝穿过曲折的解剖结构。如图32所示，芯线还包括近端接地部段，以便容纳触点组件，如下所述。
芯线的示例版本由非常高强度的304V Hi-ten不锈钢线制成。最大直径可以是大约0.012”(0.30mm)，但也可以是0.008”(0.20mm)至0.014”(0.36mm)。导线的典型长度可以是200cm，但也可以长达300cm(例如“交换长度”介入性导丝的典型长度)或短至90cm或更短。
连接器组件20可以将芯线1的近端连接到手柄，该手柄可由临床医生握住以引导导丝穿过患者的血管系统。放置在导丝近端的电连接器可以连接到手柄，该电连接器可以充当扭矩“传输器”，并可用于扭转和推动导丝。但是，在一些情况下，设备可以在没有手柄的情况下进行操作或者不具有手柄。这是因为一些临床医生更喜欢在没有额外手柄重量的情况下操作可插入设备，而是替代地使用传统的扭矩器，该扭矩器尽可能地靠近导引器放置，该导引器放置在患者体内。在手柄与可插入设备兼容的一些情况下，只有在使用设备的传感器进行测量时，像这样的临床医生才会连接手柄。
导丝的远端区域可以包括传感器组件3，该传感器组件可以包括一个或更多个传感器。至少在一些实施例中，传感器可以被布置成检测围绕导丝的组织(例如，管的内壁或凝块)的阻抗。在一些实施例中，传感器组件3可以包括用于生成向周围组织传输的探头信号的电路和/或用于处理由组织反射的信号的电路。如下文将进一步描述的，传感器组件3的尺寸被设置成和被布置成在有限空间内容纳传感器和电路。至少在一些实施例中，传感器组件3可以位于远端导丝的最后7cm内，更优选地靠近导丝的最末端约3cm。
远离传感器组件3的区域可以包括线圈9和尖端10。可以包括线圈9以为导丝的远端提供足够的柔性，以弯曲通过狭窄的曲线。在一些情况下，导丝的这一部分可以在插入患者体内前根据导丝将插入的管以预定义的曲率进行预弯曲(例如，由临床医生手动弯曲、在制造过程中自动弯曲或以其他方式弯曲)。这种预弯曲可以帮助临床医生引导导丝穿过患者的血管系统。在一些实施例中，线圈9由不透射线的材料(例如，铂、金或诸如铂铱之类的铂合金)制成。由于其不透射线，因此当导丝末端插入患者体内时可以例如经由X射线成像对其位置进行监测。在一些实施例中，尖端10可以定位在导丝的末端，并且可以焊接到线圈9上。尖端10可以具有弯曲的形状，以帮助导丝穿过解剖管(例如，血管系统)，例如靠着管的内壁滑动而不刺穿任何组织。附加地或者替代地，尖端10的形状可以被设置成确保线圈组件(例如，多丝线圈和远端线圈)相对于芯线2保持就位。这种形状可以降低这些线圈和/或其他远端部件与芯线分离并可能栓塞的可能性。在一些实施例中，为了有助于穿过和/或限制分离/栓塞的风险，尖端10的这种形状可以是或包括焊球。
线圈9可以足够短，以帮助临床医生以与病变相对应的方式定位传感器组件。在一些情况下，例如，临床医生可以将导丝向前推至线圈9通过病变的点，从而希望传感器组件3与病变建立了接触。虽然线圈9的位置可能由于其不透射线而可见，但传感器组件3的位置可能(至少在一些实施例中)是不可见的。尽管如此，临床医生仍然能够根据线圈9的位置推断传感器导丝的位置。发明人发现，在某些公开的实施例中，可以通过具有短线圈来提高推断传感器组件相对于线圈9的位置的精度。在一些情况下，如果X射线图像中出现的区域足够短，则能够轻松推断传感器组件的位置。然而，与此同时，线圈9可以足够长，以便由临床医生预弯曲。因此，在一些实施例中，线圈9的长度可以为10mm至50mm、15mm至50mm、15mm至40mm、10mm至40mm、15mm至30mm、10mm至30mm、10mm至20mm、30mm至40mm、20mm至30mm(例如大约25mm)或任何其他合适的值之间。
导丝可以形成系统(例如图2所示和参照图2所讨论的系统)的一部分，该系统包括导丝和与导丝分开的计算设备。在这样的系统中，传感器组件3可以被放置成经由一个或更多个导线引线4与设置在导丝外的医疗设备(例如，计算机)进行电气通信。由于是实心的，芯线不包括将导线引线布线在其中的纵向空腔(就像在传统导管中那样)。因此，在图31所示的实施例中，导线引线可以围绕芯线1缠绕，或者以其他方式与芯线1并行。导线引线的直径可以是大约0.001”(0.03mm)，但也可以是其他尺寸。
导线引线可以由合适的导电材料(例如，铜、金、铝或这些材料的合金)形成。
在一些实施例中，引线可以使用绝缘涂层单独绝缘，该绝缘涂层可以是任何合适的绝缘体，但在一些实施例中可以有利地为聚酰亚胺。在一些实施例中，导线可以附接在一起以形成多股带状物。以这种方式接合这些单个引线能够在设备的制造/组装过程中增加弹性，因为带状物能够比单个引线强得多，并减少组装/制造过程中破损或损坏的可能性。将引线接合成带状物还可以允许对设备内的导线引线进行更好的控制，例如通过控制引线相对于彼此的顺序或放置。在一些情况下，控制顺序或放置可以有助于减少导线之间的串扰，例如，通过将接地线放置在其他两个导线之间(例如，在包含时钟线和通信线的设备中的时钟线与通信线之间)。
例如，带状物包括适用于任何已知的并行或串行通信协议(例如：I2C、UART、SCSI、SPI等)的至少三个引线。在这种情况下，通常会观测到所述引线之间的串扰。
例如，在SPI(串行外设接口)协议的情况下，带状物包括五个引线，分别形成：
-接地线(GND)和正电位线(VDD)，用于向传感器组件馈送电力；
-时钟线(CLK)，用于向传感器组件提供时钟信号；
-“主机输出从机输入”(MOSI)线，用于将上行链路信号从连接器组件传送到传感器组件(例如，用于写入或读取传感器组件中的寄存器)；
-“主机输入从机输出”(MISO)线，用于将下行链路信号从传感器组件传送到连接器组件(例如，用于确认命令或用于传输寄存器值)。
例如，每个引线具有25μm的直径，并且使用由聚酰亚胺制成的5μm厚的绝缘涂层进行绝缘。更厚的绝缘层将是有益的，但这需要减少芯线的横截面，这将不利于导丝的机械性能。
为了使导线引线之间的串扰最小化(例如，为了防止噪声从时钟线传播到其余引线)，所述导线引线被布置在带状物内使得时钟线被放置在接地线与正电位线之间，例如按照以下顺序：VDD，CLK，GND，MOSI，MISO。这样做是有利的，因为接地线(其电位随时间是恒定的)起到屏蔽作用，以避免由于时钟信号而在MOSI和MISO线路内产生过多的噪声。通过将正电位线放置在时钟线与MOSI线或MISO线中的任一个之间，可以实现相同的结果。
优选地，电容器与传感器组件并联设置，并连接到接地线和正电位线，以用于稳定通过接地线和正电位线提供的电源。
有利地，芯线由导电材料制成，并且直接或者通过电容器连接到参考电位(例如，接地或接地线)。该特征是有利的，因为其显著减少了引线之间通过芯线产生的串扰。由于这种特征，芯线还起到电磁屏蔽的作用，防止由导丝周围环境引起的外部电磁干扰。
优选地，芯线在手柄208处连接到参考电位。这允许使用相当庞大的分立部件，这在侵入式探头210侧是不可能的。例如，在使用电容器进行此类连接的情况下，所述电容器的电容量为大约1μF。然而，更大的电容值也是有益的，因为它们将在更大的频段上提供滤波，特别是对于较低的频率。
优选地，为了减轻导丝固有的且引起上行链路信号和下行链路信号异相的建立时间(由引线的电阻率和电容耦合引起)的影响，在上行链路信号生成与下行链路信号读取之间提供延迟。例如，在连接器组件处，在时钟信号的下降沿处改变上行链路信号的值，而在四分之一个周期后读取下行链路信号的值。
优选地，避免引线上的方波信号，从而消除会引起其他干扰的高频谐波。
为了使导线引线与患者体内存在的环境因素(例如液体)电绝缘，并机械地保护导线引线免受扭矩或摩擦的影响，可以使用护套12来包围导线引线。对于导丝的至少一部分，护套12可以包围芯线1和导线引线4。护套12可以通过延伸细长主体的大部分长度而沿导丝的大部分长度延伸。护套12可以延伸超过导丝长度的一半和细长主体长度的一半。如图31所示，护套12可以沿细长主体的160cm部分延伸，其中总导丝长度(图31的示例)为201cm，细长主体的总长度为195cm。因此，在该示例中，护套12延伸了导丝长度的80％和细长主体长度的82％。
护套12可以由多种材料中的任意一种制成，包括但不限于聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETE)或聚四氟乙烯(PTFE)或这些材料和/或其他材料的组合。
在一些实施例中，护套12通过颈缩工艺形成。例如，带护套的导丝可以通过将芯线、引线和多丝线圈(或多丝线圈的至少一部分)穿过管状塑料的内腔而形成。该管状塑料可以由特氟龙热缩、聚酰亚胺或PET或其他聚合物形成。部分聚合物，如PTFE或PET热缩，只需增加热量即能减小到紧密地贴合在芯和部件上。部分聚合物可能不会热收缩，例如聚酰亚胺或PET。这些其他聚合物的直径能够通过加热和拉紧的组合减小到紧密地压在芯和部件周围，这个过程称为颈缩。在颈缩过程中，材料可能会被加热和拉伸，使得在使用该材料时沿着导丝细长主体的长度施加力。颈缩允许将待形成护套的护套材料(例如聚酰亚胺)的管直径减小到所需的直径，例如减小到将引线紧紧固定到位的直径。在一个示例中，在进行颈缩之前，护套的直径在0.015”(0.38mm)至0.020”(0.51mm)之间(例如大约0.017”，即0.43mm)，并且在颈缩后减小到0.012”(0.30mm)至0.015”(0.38mm)之间(例如约0.014”，即0.36mm)。在一些实施例中，可以组合多种聚合物以形成护套。例如，可以组合多层聚酰亚胺和PTFE。在这些实施例中，不同聚合物的层可以是离散的层，而不是混合聚合物层。例如，PTFE层可以设置在聚酰亚胺层的外部，使得PTFE层是外层。在此类实施例中，聚酰亚胺层可以在PTFE层上提供更高的强度和精度，但是PTFE层可以设置在聚酰亚胺层的外部，与聚酰亚胺层相比，这样做可以使摩擦力减少。
在一些实施例中，导丝是可扭转的；也就是说，导丝能够将扭矩从近端传递到由临床医生操纵的远端。扭转能力能够使临床医生更好地控制导丝远端的方向，从而有利于引导导丝沿着患者血管系统中的所需路径行进。为了促进扭矩传递，在一些实施例中，多丝线圈2被放置在芯线1上，然后与芯线1和/或导丝的其它部件(如传感器组件3)绑定。多丝线圈2可以通过缠绕多个导线制成，例如用一到十个导线或者一到五个导线缠绕制成。例如，图31A示出了具有三个导线(21、22和23)的多丝线圈的一部分，这些导线被设置成围绕芯线，以如图所示的重复顺序图案进行缠绕。线圈2的示例性版本可以通过在线圈中同时缠绕许多304v HiTen导线来制成，使得每个导线彼此相邻并且紧密缠绕，因此各个导线之间的空间很小或没有空间。每个导线的外径可能为0.0015”(0.04mm)至0.003”(0.08mm)。包括芯线和线圈2的导丝的外径可以在0.010”(0.25mm)至0.014”(0.36mm)之间，例如在0.012”(0.30mm)至0.013”(0.33mm)之间。
多丝线圈的优点是具有积极传递扭矩的独特能力，同时非常柔性且壁很薄。可以对形成多丝线圈的导线的数量进行选择，以提供所需的扭转能力。例如，在一些实施例中，在多丝线圈中包括附加导线可以增加扭矩。在一些实施例中，扭矩可以是包含在线圈2中的导线数量的线性函数。此外，尽管以牺牲一定的柔性为代价，但是导线直径和/或线圈直径的小幅增加也可以提高扭转性能。因此，可以通过调整多丝线圈中可用的各种参数来选择所需的扭转能力和柔性。
导丝的刚度可以通过改变线圈中相邻导线之间的间距等参数来调节。例如，相互堆积的导线之间几乎没有间隙，可能会使导丝更硬，更耐移动(不太柔性)。将导线彼此分开可以增加导丝的柔性，并更适合在复杂的结构中移动。
在一些实施例中，可以通过包括上述类型的附加线圈来进一步增加扭矩传递。例如，图31B示出了被两个多丝线圈：2A和2B缠绕的导丝的一部分。如图31B所示，可以将这两个细丝缠绕在不同的层中，一层在另一层之上。在这些实施例中，可以以不同的方式缠绕这两层，例如用不同的缠绕方向和/或用不同的刚度。被称为“左向”或“右向”的缠绕方向可能对特定方向的扭转能力的性质产生影响。通过将具有相反缠绕方向的两层线圈组合，线圈部件将在两个方向上具有相似的扭转特征。对于部分(但不一定是全部)应用，这可能是有利的。提供具有不同性能的不同线圈层还可以允许对扭矩性能进行微调。多丝线圈2能够以任何合适的方式(例如通过激光焊接)连接到容纳传感器组件3的壳体。
在护套12和线圈2之间的接口处，护套12可以仅沿线圈2的一部分延伸。在该接口处，在护套12沿导丝与线圈2一起延伸的地方，护套12可以围绕线圈2进行缠绕(如图31所示)或者线圈2可以围绕护套12进行缠绕。线圈2的大部分长度可以沿着护套12不存在的导丝部分延伸。
在一些实施例中，如图31所示，用于传感器组件3的引线可以沿线圈2内的导丝延伸，被设置在芯1和线圈2之间。因此，该引线可以沿护套12的长度和沿线圈2的长度延伸以到达传感器组件3，并且在沿着该引线的长度上，该引线可以设置在护套12和线圈2之间。
为了减少摩擦并因此增加可插入设备在患者血管系统中移动的能力，在一些实施例中可以使用润滑涂层。在一个示例中，可以将亲水涂层应用在可插入设备的外表面，例如应用在多丝线圈(或扭转管)的外表面和/或通常应用在可插入设备的远端部分。替代或附加地，沿可插入设备的至少一部分可以将一层或更多层PTFE用作涂层以减少摩擦。例如，如上所述，PTFE层可以形成护套12的外表面。在一些实施例中，PTFE外表面减少了沿可插入设备的细长主体的摩擦，亲水涂层减少了探头中的摩擦。
图31示出了导丝的不同部分的可能长度。在该非限制性示例中，连接器组件20长10cm，导丝的非锥形部分长160cm，非锥形部分与传感器组件3之间的部分长25cm，传感器组件长3mm，远端(包括线圈9和尖端10)长3cm。当然，其他尺寸(其中一些是结合图34讨论的)也是可能的。
图32示出了根据部分非限制性实施例的连接器组件20的示例性实施方式。连接器组件可以通过首先在芯线1的近端部分安装绝缘管21(例如由聚酰亚胺制成)来构造。接触环22(例如由不锈钢或其他易于形成的金属管制成)安装在该绝缘体上，并且一个引线4被剥离绝缘层并粘合(利用粘合材料23)到接触环22。每个后续的接触环可以以类似的方式放置并间隔。绝缘管21可以由聚酰亚胺制成，其外径根据其将与之一起操作的导丝的尺寸而变化，使得它小于导丝。例如，对于直径在0.010”(0.25mm)至0.018”(0.46mm)之间的导丝，管21的直径可以介于0.006”(0.15mm)至0.014”(0.36mm)之间(例如大约0.012”，即0.30mm)。管21还可以具有0.001”(0.03mm)的壁，并且长度在5cm至15cm(例如10cm)之间。接触环22的外径可以为0.012”(0.30mm)至0.015”(0.38mm)之间(例如0.014”，即0.36mm)，壁为0.001”(0.03mm)，长度在0.5cm至1.0cm之间。可以使用聚酰亚胺垫片或其他与接触环直径相似的管状塑料垫片将接触环专门间隔开。
如上所述，在一些实施例中，传感器组件3可以包括传感器和电子电路。为了将传感器和电路与导丝组装在一起，需要足够的空间。然而，在部分情况下，可能需要将导丝的直径限制为小于(或等于)0.014”(0.36mm)或其他合适的值，这使得传感器和电路的封装具有挑战性。在一些实施例中，可以使用柔性电路将传感器和电路与导丝组装在一起。由于柔性，这些电路可以折叠或缠绕，从而限制了所占用的空间量。
图33示出了根据部分非限制性实施例的图31的导丝的一部分的补充。在该示例中，传感器组件3包括柔性电路5(也称为柔性衬底)。柔性电路5可以包括电子电路和传感器，并且可以由传感器壳体6支撑。在一些实施例中，如下文结合图36A-36B进一步描述的那样，柔性电路可以围绕壳体6的一部分进行缠绕。如图所示，引线4可以插入壳体6中并且可以连接到柔性电路5。壳体6可以以任何合适的方式连接到多丝线圈2，例如使用激光焊接7。另外，或者替代地，可以使用焊点、胶水或一些类似的手段。可以通过焊点8、胶水或类似手段将线圈9粘合到传感器壳体6的远端。
在一些实施例中，芯线1的直径可以沿其长度变化，以在需要时增强柔性。在一个示例中，直径可以沿其长度逐渐变细，使得远端的直径小于近端的直径。通过这种方式，远端的柔性相对于近端得到增强，而不必牺牲扭转能力。图34示意性示出了根据部分非限制性实施例的具有锥形形状的芯线1。在该示例中，芯线1包括段A、段B、段C、段D、段E、段F和段G。段A可以包括连接器组件20，并且其长度可以为5cm至15cm，例如大约为10cm。在段A处，芯线的直径可能介于0.006”(0.15mm)至0.010”(0.25mm)之间，例如大约为0.0080”(0.20mm)。段B的长度可以在1cm到3cm之间，例如大约为2cm。段B可以具有逐渐变大的锥形形状，使得芯线的直径增加到0.009”(0.23mm)至0.014”(0.36mm)之间，例如增加到大约0.011”(0.28mm)。段C可以包括护套12，其长度可以介于100cm至200cm之间或130cm至170cm之间，例如大约为155cm。在段C处，芯线的宽度可能介于0.010”(0.25mm)至0.014”(0.36mm)之间，例如大约为0.011”(0.28mm)或大约为0.012”(0.30mm)。多丝线圈2可以被包括在段E中，并且可选地被包括在段D和/或段F或其部分中。段D的长度可以介于6cm至10cm之间，例如大约为8cm。段D可以具有逐渐变小的锥形形状，使得芯线的直径减小到0.004”(0.10mm)至0.006”(0.15mm)之间，例如大约为0.005”(0.13mm)。段E的长度可以介于7cm至13cm之间，例如大约为10cm。在段E处，芯线的宽度可能介于0.004”(0.10mm)至0.006”(0.15mm)之间，例如大约为0.005”(0.13mm)。段F的长度可以介于6cm至10cm之间，例如大约为8cm。段F可以具有逐渐变小的锥形形状，使得芯线的直径减小到0.002”(0.05mm)至0.004”(0.10mm)之间，例如大约为0.003”(0.08mm)。段G，其可包括传感器组件3、线圈9和尖端10，并且可以具有4cm至10cm的长度，例如大约为7cm。在段G处，芯线的宽度可以是0.002”(0.05mm)至0.004”(0.10mm)，例如大约为0.003”(0.08mm)。
可以设计上述特定尺寸以在导丝的近端和中央部分提供所需的扭转能力，在导丝的最后10cm-30cm提供所需的柔性，以及在最后的3cm-7cm提供足够的空间来容纳传感器和电子电路。然而，应当理解，并非所有实施例都受限于与图34相关的尺寸。
图35-36B示出了根据部分非限制性实施例的构成传感器组件3的部件的更多细节。特别地，图35示出了传感器壳体6的可能实现的立体图。在一些实施例中，壳体6由不锈钢管形成，尽管可以替代地或附加地使用其它材料。
壳体6可以足够短，以不影响导丝在远端的刚性，同时足够长以容纳传感器和/或电路。在一个示例中，壳体6的长度可以是大约2mm至5mm、2mm至4mm、2mm至4mm、3mm至5mm、3mm至4mm(例如，大约3.5mm)，并且其最大直径是0.012”(0.30mm)至0.015”(0.38mm)(例如大约0.014”，即0.36mm)，但其他尺寸也是可能的。
壳体6的每一端可以有一个开口15，芯线1可以穿过该开口1。在一些实施例中，靠近其末端的壳体区域包括各自的喇叭形或增大形凸台17，凸台17可以设计成将多丝线圈2和线圈9插入并粘合到壳体。
壳体的中心可以具有如图35所示的在壳体侧面形成的切口凹槽19。可以通过移除壳体侧壁的一部分而形成凹槽19。凹槽19的尺寸可以容纳其中的柔性电路5(未在图35中示出)。例如，凹槽19的长度可以是大约1mm至2.5mm，例如1.3mm至1.7mm。柔性电路的一部分可以通过凹槽19插入壳体6内部，另一部分可以围绕壳体进行缠绕，如下文将进一步描述的那样。
图36A和图36B示出了根据一些实施例的柔性电路5的可能布局。柔性电路5可以由诸如聚酰亚胺之类的柔性材料28制成，其可以包括传感器阵列25、集成电路26(其可以包括专用集成电路或其它逻辑电路)和用于键合引线4的焊盘27。集成电路26可以包括执行测量单元功能的芯片，例如上面结合图2所讨论的测量单元214。
传感器阵列25可以包括多个传感器，用于感测导丝周围的组织的一个或更多个特征。在一个示例中，该传感器阵列可以布置成阻抗传感器阵列。然而，应当理解，本公开的实施例并不局限于任何特定类型的传感器。可能的替代类型的传感器包括压力传感器和流量传感器，但是也可以使用其他类型的传感器。在使用阻抗传感器阵列的至少一些实施例中，该传感器阵列可以包括多个电极。在图36A的示例中，包括了布置成三行三列的九个电极(2511、2512、2513、2521、2522、2523、2531、2532和2533)。当然，可以使用任何其他合适数量的电极。可以包括多行以增加至少部分传感器与待采样的凝块接触的可能性。
可以用集成电路26中的一个或两个产生的信号(称其为探头信号)来驱动这些电极中的部分，并且可以使信号以电磁波的形式传播到导丝之外。在这方面，电极基本上表现为天线。这些电极被称为发射(TX)电极。发射的电磁波可能被导丝周围的组织反射。其余的电极被称为接收(RX)电极，可以接收反射的电磁波。如下文更详细讨论的那样，在一些实施例中，电极可以以三个为一组进行操作，并且每个组中的一个电极可以作为TX电极进行操作，而其他电极则作为RX电极进行操作。
响应于接收电磁波而获得的信号(称为检测信号)可以被发射到集成电路26中的一个或两个进行处理(例如，模-数转换)。在一些实施例中，集成电路的电路可以被配置成基于发射信号和接收信号之间的比较(例如通过取发射电压与接收电流的比值)来推断反射组织的阻抗。可以在不同的频率下重复这些阻抗测量，从而获得该组织的阻抗谱响应。指示阻抗测量结果的数据可以被发射到导丝外部的医疗设备，以便通过焊盘27和引线4作进一步处理。
虽然本文描述的实施例使得单独的电极分别用于电磁波的发射和接收，但应当理解，在其他实施例中，相同的电极可以同时用于发射和接收。
图36B示出了根据部分非限制性实施例的柔性电路5相对于壳体6的可能布置方式。如图所示，柔性电路的一端(例如，其上设置有焊盘27的一端)位于由壳体6形成的空腔内。引线4可以经由开口15(如图35所示)插入壳体中，其连接到壳体内的各个接触件27。接触件27可以是或包括焊盘、银填充环氧树脂、导电胶或其它导电材料。然后，柔性电路可以围绕芯线1折叠或缠绕(也可以经由开口15穿过壳体)，并且可以被布置成使得当柔性电路被缠绕时，集成电路26的定位与凹槽19(如图35所示)对应。柔性电路可以缠绕在壳体6的周边并布置成使得集成电路26在凹槽19处(或空腔内)彼此堆叠在一起。柔性电路的其余部分可以围绕壳体进行缠绕，使得传感器阵列25被设置在壳体外部并且相对于壳体向外定向(即，背对远离壳体)。在一个示例中，电极行(第一行包括电极2511、2512和2513)之间的距离被确定为使得当柔性电路围绕壳体进行缠绕时，这些行的偏移角度约为120°，从而均匀地分布在导丝的外部周围。
在每行内，部分电极可以被布置用于发射，而其他电极可以被布置用于接收，尽管每个电极的作用可能会随着时间的推移而改变。在一个时间间隔内，每行的一个电极可以用作TX电极，而另外两个电极可以用作RX电极。TX电极可以发射电磁波，RX电极可以接收从邻近组织反射的波。在这些实施例中，每行的不同RX电极被布置成检测组织内不同深度处的阻抗。这可以通过将RX电极布置成相对于TX电极具有不同的距离来实现。也就是说，一个RX电极(例如，电极2512)相对于TX电极(例如，电极2511)被定位在第一距离处，而另一个RX电极(例如，电极2513)相对于TX电极被定位在第二距离处，其中第一距离和第二距离彼此不同。由于相对于TX电极的距离不同，因此RX电极接收具有不同入射角的波。具有不同入射角的波具有不同的组织穿透深度，因此能够提供不同深度处的阻抗指示。检测不同深度处的阻抗可以提高表征凝块的能力(例如，推断凝块的类型、组成成分或其他特征)。
下面提供了柔性电路的一些实施例的附加细节。
现在参考图41A，其示意性地示出了柔性电路板4100。如图所示，该柔性电路板能够包括第一柔性区域4110和第二非柔性区域4120。在一些实施例中，第一区域的柔性大于第二区域。这可以有利地允许该柔性电路的一部分缠绕自身的一部分和/或缠绕侵入式探头(例如，导丝)的其他部分。例如，如图41B示意性所示，柔性区域4110能够围绕非柔性区域4120弯折和弯曲。有关这两个区域之间柔性程度的更多详细信息，请参见本文其他部分。
柔性电路板可以包含聚合物或有机层，其可有助于电路板的柔性。例如，参见图41A，柔性电路板4100可以包括设置在第一集成电路4124、第二集成电路4126和互连层4130上的第一聚合物层4121和第二聚合物层4122。如图示意性所示，第一聚合物层4121能够设置在互连层4130的顶部表面上，同时第二聚合物层4122能够设置在互连层4130的相对的底部表面上。然而，应当理解，除了图41A所示的结构外，第一聚合物层和第二聚合物层的其它结构也是可能的。
聚合物层(例如，第一聚合物层、第二聚合物层)可以包含或者是任何合适的聚合物或有机材料，用于为电路提供柔性。在示例性实施例中，该聚合物层包含聚酰亚胺。但是，其他聚合物材料也是适用的。其它合适的聚合物材料的非限制性示例包括聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、对丙烯和聚硅氧烷)和苯并环丁烯(BCB)。其他聚合物或有机材料也是可能的。
在一些实施例中，第一聚合物层4121和第二聚合物层4122可以具有匹配的柔性，使得在弯曲这两层期间，当在一个方向上弯曲时作用在互连层4130上的压缩和膨胀力与在相反方向上弯曲时作用在互连层上的压缩和膨胀力相匹配。这被称为位于该区域的中性平面上。因为在互连层4130的两侧具有匹配的柔性，以及由此位于中性平面上，因此至少在柔性区域中，通过减轻由于弯曲而使互连层4130损坏的风险，这能有助于提高互连层4130和柔性电路的可靠性。在一些实施例中，这种匹配的柔性可以穿过柔性区域4110并穿过柔性区域4110和非柔性区域4120之间的过渡而持续存在。因此，在这些实施例中，在柔性区域4110和非柔性区域4120之间的每个过渡处，互连层4130可以保持在层4110、4120之间的中性平面上。
在一些实施例中，这种匹配的柔性可以通过设置第一聚合物层和第二聚合物层的厚度来实现，以便向柔性电路提供所需的柔性而不损坏(例如，碎裂)电路(例如，电路4100的互连层4130)。例如，在第一区域(例如，柔性区域)内，第一聚合物层和第二聚合物层可以具有匹配的厚度。当两个厚度相同或在相同的阈值公差范围内时，它们可以匹配。在一些实施例中，匹配厚度的公差可以是这两层的柔性匹配或在弯曲期间使得向互连层4130施加相同的力或彼此公差内的力。力的公差可以是两个力几乎相等，以减轻互连层4130由于弯曲而退化或断裂的风险。在一些实施例中，层4121、4122的柔性可以基本相同，或者层4121、4122的厚度可以基本相同。此处使用的术语“基本上”是指大部分或者几乎，如至少80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或至少约99.999％或更多。
在一些实施例中，第一聚合物层和/或第二聚合物层(例如，在第一区域内，在第二区域内)可以具有特定的厚度。在一些实施例中，第一聚合物层和/或第二聚合物层的厚度大于或等于1微米、大于或等于5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于40微米、大于或等于50微米、大于或等于60微米、大于或等于70微米、大于或等于80微米、大于或等于90微米或者大于或等于100微米。在一些实施例中，第一聚合物层和/或第二聚合物层的厚度小于或等于100微米、小于或等于90微米、小于或等于80微米、小于或等于70微米、小于或等于60微米、小于或等于50微米、小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于5微米或者小于或等于1微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1微米且小于或等于100微米)。其他范围也是可能的。
如上所述，柔性电路板还可以包括互连层，例如图41A中的互连层4130。图41A中的互连层4130可以由一层或更多层导电材料(例如，如上所述的金)形成，该导电材料在该柔性电路板中形成电路板的导电迹线、通孔、引线、导电焊盘或其它已知的导电元件。为了便于描述，在本文中将互连层4130称为“层”(单数术语)，但本领域技术人员应当理解，互连层4130可以包括一层、两层或其他合适的层数。
作为非限制性示例，该互连层可以为两个或更多个部件(例如第一集成电路和第二集成电路)提供电通信，在第二集成电路和一个或更多个导电触点(侵入式探头的一个或更多更导线连接到该导电触点)之间提供电通信，或者在侵入式探头的电路和位于侵入式探头近端部分的电路之间提供电。
互连层可以是任何合适的材料，用于提供从一个部件传输到另一个部件的电信号。在一个实施例中，该互连层是或者包含金。但是，也能够使用其他适用于互连层的材料。在一些实施例中，该互连层包括导电金属。互连层导电金属的非限制性示例包括金、铂、钯、镍、银、铜、铝及其组合/合金(例如AlSiCu)。在一些实施例中，该互连层包括有机材料，例如像Pedot:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)之类的导电有机材料。可以使用已知技术来形成导电互连层，例如利用化学气相沉积(CVD)或蒸发等技术的整层沉积，或使用喷墨打印之类的沉积方法。
在一些实施例中，该互连层的位置(例如，在第一区域内，在第二区域内)使得能够在不破坏或损坏该互连层的情况下实现该柔性电路所需的柔性。在一些实施例中，第一区域(例如，图41A中的柔性区域4110)内的互连层位于第一聚合物层和第二聚合物层之间(例如，在中间)。在一些实施例中，在第一区域和第二区域之间的过渡处以及在第二区域(例如，图41B中的非柔性区域4120)内，与第二聚合物层的底部表面相比，互连层4130被定位在更靠近第一聚合物层的顶部表面的位置。更靠近顶部表面可以包括在该柔性电路顶部的三分之一内。(在此示例中，“顶部”是该柔性电路的一侧，互连层将在该侧与集成电路的引线或其他触点形成电连接。在一些实施例中，在柔性区域4110和非柔性区域4120之间的过渡中，互连层4130可以保持在这两个聚合物层之间的中性平面上。位于中性平面上可以包括从相对地位于厚度匹配的两个聚合物层之间的中间过渡到在第二聚合物层4122在互连层4130下方的厚度比第一聚合物层4121的互连层4130上方的厚度更厚的情况下位于设备的顶部部分(例如，顶部三分之一)。互连层在聚合物层内的其它位置也是可能的，并且本领域技术人员鉴于本公开的教导将能够选择互连层的位置以保持柔性电路的柔性而不会在电路弯曲时损坏电路。
在一些实施例中，该柔性电路板包括一个或更多个集成电路(例如，“芯片”)。例如，在图41A中，柔性电路板4100包括第一集成电路4124和第二集成电路4126。该一个或更多个集成电路能够是诸如硅芯片之类的无机固态材料，并且与有机聚合物层相比能够是相对刚性的或非柔性的。在一些实施例中，该一个或更多个集成电路被设置在第二区域内(例如，非柔性区域)。如上所述，这提供了柔性电路板的柔性区域和相对非柔性区域。
在一些实施例中，通过将集成电路定位成与第二聚合物层相邻(例如，直接相邻)并沉积或者以其它方式形成与集成电路相邻的第一聚合物层来制备该非柔性区域。第一聚合物层可以形成为具有一定的期望厚度，其可以是期望的厚度范围(例如，公差范围在目标厚度之上或之下的目标厚度)。这些示例中的厚度尺寸可以是图41A的横截面中的高度/垂直尺寸。
在一些实施例中，可以通过调节材料如何沉积、施加、生长或以其他方式初始形成第一聚合物层来实现所需的厚度。在其它实施例中，可以通过处理第一聚合物层的材料来移除部分最初形成的材料，并且通过移除达到所需的厚度来实现所需的厚度。例如，在一些实施例中，聚合物层可以沉积或以其他方式形成，其包括在位于第二聚合物层上的集成电路上形成聚合物层。该初始聚合物层的厚度可以是不确定的，该厚度可以是初始不受控制的厚度，也可以是在受控方式下获得的在所需初始制造范围内但又与所需厚度不同的厚度。在这样的实施例中，因为初始聚合物层可以偏离所需的厚度，但该偏离可能是未知的，所以会确定初始聚合物层的厚度。这可以通过测量初始聚合物层的厚度来确定。例如，可以使用利用激光和干涉图谱的低相干干涉显微镜来测量该厚度。或者，在柔性电路的至少一个区域与聚合物层无关(例如，该层未沉积或被移除)的实施例中，可以使用轮廓仪来测量台阶高度。
在测量之后，可以执行处理以移除部分初始聚合物层，其中被移除的量是基于测量的厚度确定的，并且是移除该量的材料后将产生具有所需厚度的第一聚合物层。实施例并不局限于以任何特定方式来执行此处理以移除材料，而是可以使用已知的技术。例如，可以蚀刻初始聚合物层以实现所需的厚度。在一些实施例中，在移除部分初始聚合物层后，可以将导电触点定位在集成电路上初始聚合物层被处理以移除材料的区域中。
在一些实施例中，可以用保护集成电路免受管内物质(例如流体)影响的层或涂层来封装集成电路，这些物质可能使电路短路或以其他方式损坏电路。例如，可以将集成电路封装在防水材料中，以允许侵入式探头浸入体液中，而不会存在体液使集成电路操作中断的风险。在一些实施例中，这样的封装层可以是或包含二氧化硅(例如，SiO2)和/或氮化硅(例如，SiNx、Si3N4)。这样的封装层还可以增加第二区域的非柔性或保护集成电路。
可以通过可实现的弯曲半径(不破坏材料)来测量柔性。作为示例，图44示意性地示出了中性材料和弯曲材料。如图所示，中性材料具有中性轴线4410，并且当材料弯曲时，中性轴线4410也弯曲，如弯曲4420所示。在弯曲状态下，中性轴线4430的半径相对于中性轴线4410形成。弯曲还导致形成内半径4440和外半径4450。
在一些实施例中，柔性电路板(或柔性电路的部件，例如第一区域、聚合物层、互连)可以具有特定的弯曲半径而不开裂或以其他方式损坏电路板或其部件。在一些实施例中，柔性电路板在柔性区域具有大于或等于1微米、大于或等于3微米、大于或等于5微米、大于或等于7微米、大于或等于10微米、大于或等于12微米、大于等于15微米、大于或等于18微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于40微米或者大于或等于50微米的半径。在一些实施例中，该柔性电路板具有小于或等于50微米、小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于18微米、小于或等于15微米、小于或等于12微米、小于或等于10微米、小于或等于7微米、小于或等于5微米、小于或等于3微米或者小于或等于1微米的半径。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10微米且小于或等于25微米)。其他范围也是可能的。
柔性电路板的柔性区域可以具有任意指定范围内的柔性，例如，其足够柔性以具有指定的弯曲半径，同时在该半径处弯曲/缠绕/折叠期间或之后保持功能。同样，非柔性区域可以是弯曲半径低于所需弯曲半径阈值或在所需半径范围内的区域。因此，非柔性区域的弯曲半径可能小于柔性区域的弯曲半径，并且非柔性区域的柔性可能小于柔性区域的弯曲半径。
可以使用各种技术来测量柔性。作为一个示例，可以提供具有半径的杆，该半径对应于所需的缠绕半径/直径，并且可以将衬底(例如，柔性电路板)围绕该杆缠绕数次，然后测试其功能以评估该衬底是否能够承受该半径的弯曲。如果可以，则该衬底具有足够的柔性以在所需的缠绕半径/直径下实现所需的柔性。对于小的缠绕直径/半径，这种杆技术可能很困难或不切实际。在这种情况下，可以将衬底折叠，然后可以施加压力以达到折叠衬底堆层所需的厚度。然后可以测试该折叠衬底的功能，以确定它是否承受该厚度的折叠/缠绕。连续多次测试可以确定该衬底能够承受的最大折叠/弯曲/缠绕半径。可以通过将折叠衬底堆层的厚度除以厚度，然后将厚度除以层数/折叠数来计算弯曲半径。杆缠绕或折叠期间的功能测试可以包括监测测试期间的电气参数(例如电阻)，以确定是否存在可能表明部件(例如互连)损坏或断裂的变化。
如本文其他地方所述，电路板的第一区域(例如，柔性区域)能够围绕第二区域(例如，非柔性区域)的至少一部分缠绕，并且还可以缠绕在侵入式探头的一个或更多个部件内和/或围绕侵入式探头的一个或更多个部件缠绕。例如，如图41C的横截面示意性所示，侵入式探头4140示出了围绕第二区域4120缠绕的第一区域4110。如图所示，柔性电路(例如，该柔性电路的第一区域)开始于与芯4160相邻的壳体4150内，然后围绕壳体4150的包括细长芯4160的一部分进行缠绕，并且被设置在侵入式探头的护套4170内。如图41A-41B中的示例所示，图41C的柔性电路板4100包括柔性第一区域，该柔性第一区域从细长芯4160的邻近开始，然后围绕壳体4150缠绕，直到第二集成电路4126的第二区域4120被设置在壳体4150中的某个位置，在该位置处它能够平放在不受弯曲力的区域(例如参见，图35所示的壳体中的开口)中。然后，另一个柔性区域4110继续围绕壳体4150缠绕，直到另一个非柔性区域4120将第一集成电路4124定位在壳体4150中的位置，在该位置处它能够平放并免受弯曲力的影响，并与第二集成电路4124对齐。然后，另一个柔性区域4110跟随并围绕壳体和电路4124、4126缠绕，如图所示。最后的柔性区域4110可以包括一个或更多个传感器的电极，如图36A中的示例所示，使得这些电极可以定位在侵入式探头的外部并接触动物的管的一个或更多个组织。在一些实施例中，柔性区域中的至少一个(例如，该最后的区域)被配置成围绕柔性电路的一部分、侵入式探头的一部分(例如，导丝)形成一个或更多个完整的拐弯。
可以对柔性电路板和集成电路进行适配和布置，使得当柔性电路板处于缠绕配置时，第二区域(例如，第二区域的两个或更多个集成电路)在侵入式探头内对齐。对齐可能意味着这两个电路被布置成一个在另一个之上，如图所示。例如，在图41C中，第一集成电路4124与第二集成电路4126对齐。
在一些实施例中，第一电路4124可以包括一个或更多个有源电气部件，并且可以与一个或更多个传感器(未示出)可操作地关联，以感测由传感器接触的动物的管组织的一个或更多个值。这可以包括用于生成和应用一个或更多个频率的一个或更多个电信号的一个或更多个部件，和基于响应于应用从组织接收到的电信号的分析来确定组织的阻抗的一个或更多个部件。第一电路4124可以包括本文其他地方讨论的测量单元(例如，图2的测量单元214)的部件和功能。如上所述，将第一电路4124定位在柔性电路4100上靠近传感器/电极(例如，比第二电路4126更靠近，如图36A示意性所示)的位置可以降低第一电路4124接收到的信号中的噪声。第二电路4126可以包括由第一电路4126的有源部件驱动的无源部件。例如，第二电路4126可以被配置成对第一集成电路4124接收到的一个或更多个值进行处理(例如阻抗滤波)。在这样的实施例中，这样做能够使感测和处理分离，同时仍然是一个柔性电路板的一部分。
虽然图41C示出了两个集成电路，但是应当理解，柔性电路板可以包括两个以上的电路，因为本公开并不局限于此。基于本公开的教导，本领域普通技术人员将能够为柔性电路板选择适当数量的集成电路，同时保持所需的柔性和功能性。
图42示出了用于在侵入式探头的壳体(例如，非柔性壳体)内定位和对齐柔性电路的流程图。在一些实施例中，方法4200首先将柔性电路板定位到壳体的槽中，如方框4205所示。可以对壳体的槽的尺寸和形状进行调整使其包含柔性电路板的一部分，该部分可以是柔性部分。在一些实施例中，布置在槽中的柔性部分可以是从非柔性壳体内开始并远离非柔性壳体延伸到壳体外部的部分，例如包括一个或更多个导电触点的部分，其中一个或更多个导线连接到该导电触点。在一些实施例中，当在方框4205中，柔性电路最初被设置在壳体中的槽中时，将粘合材料应用到壳体和柔性电路上以将柔性电路的该初始部分固定/绑定到壳体的该内部部分。在一些实施例中，该粘合材料可以是粘合剂(例如胶水)。该粘合剂可以是，例如，诸如环氧树脂(其可能具有对金属和聚酰亚胺有利的粘附性能并且有利地能够承受高温)之类的绝缘胶、氰基粘合剂(例如氰基丙烯酸酯)或有机硅粘合剂。回到图41C的横截面，柔性电路4100的最中心部分被示出与细长芯4160相邻，可以使用粘合材料使其与细长芯4160和/或与壳体4150结合。
在一些实施例中，柔性电路板被配置成使得柔性电路板整体和/或电路板的一个或更多个柔性区域完全围绕非柔性壳体缠绕。在一些实施例中，如方框4210所示，在缠绕期间将连续或均匀的张力施加到柔性电路板的至少一部分上使得非柔性部分保持在槽内并且能够实现均匀缠绕或期望的缠绕。此外，在一些实施例中，柔性电路板的集成电路(例如，图41A-41C中的电路4124、4126)被布置在柔性电路板上，使得当电路板被缠绕时，集成电路是对齐的。在缠绕期间对柔性电路板施加连续或均匀的张力可以确保以所需的拉紧度完成缠绕，以便实现柔性电路板的电路和其他部件相对于壳体和/或相对于柔性电路板的其他部件的所需定位。
这种连续或均匀的张力可以通过各种方式来实现，包括在一些实施例中通过在缠绕期间将固定重量固定到柔性电路板上。
接着，如方框4215所示，将柔性电路板的第一柔性区域缠绕以开始缠绕过程。实施例并不局限于实现缠绕的特定技术。在一些实施例中，可以通过围绕壳体移动柔性电路来实现缠绕，同时使壳体保持就位。在其它实施例中，可以通过旋转壳体来实现缠绕，其中柔性电路远离壳体延伸，使得柔性回路随着壳体的旋转开始缠绕壳体。柔性区域能够围绕非柔性区域和/或壳体的一部分缠绕。然后如方框4420所示，能够使非柔性区域对齐，并且如方框4225所示，第二柔性区域能继续围绕柔性电路(或其他部件)缠绕。
在一些实施例中，在缠绕之后，可以将绝缘材料施加到被缠绕的柔性电路和壳体的部件。该绝缘材料可以是，例如，绝缘胶。
在描述图42的过程4200时没有具体提及执行该过程的内容。从前述应当理解，过程4200是可以由适当的制造实体执行的制造过程。在部分情况下，可以由组装侵入式探头或其部件的工作人员来执行这些步骤中的部分或所有步骤。在其他情况下，可以由一台或更多台被安排为执行这些步骤的机器来执行这些步骤中的部分或所有步骤。在这方面，实施例不受限制。
在一些实施例中，虽然柔性电路板可以包含在壳体内，但柔性电路的至少一部分可以延伸到壳体之外。例如，图43A示意性地示出了围绕壳体4150缠绕的柔性电路板4100。柔性电路板4100的区域4305连接到最初设置在槽中的区域(例如，在图42中的方框4205处)并与壳体绑定。区域4305延伸到壳体外部并包含一个或更多个导电触点，例如第一触点4310和第二触点4312。侵入式探头的一个或更多个导线将连接到这些导电触点，以向柔性电路板的电路(例如，电路4124、4126)提供电源和/或通信。
如上所述，在非柔性壳体之外，在侵入式探头在动物结构中移动期间，弯曲力将被施加到该侵入式探头的部件上。为了保护导线和导电触点之间的连接，可以在壳体内进行连接，其中没有或很少的弯曲力会施加到连接上。但是，将连接布置在壳体内会限制壳体内部件(电路、电线等)的可用空间，这可能会限制功能。通过将一个或更多个导电件放置在壳体外部，有利于为壳体内的电路板提供更多空间，包括用于柔性电路板的非柔性部分的空间。通过使用下面描述的技术将导线固定到区域4305并实现电连接，可以提高连接的可靠性，同时保持侵入式探头在区域4305内的柔性。
一个或更多个导电触点中的每个触点都能连接到向导丝的近端部分延伸的导线上。例如，在图43A中，带状物4315包含一个或更多个导线，这些导线在其绝缘护套处物理连接以形成带状并向侵入式探头的近端区域延伸。每个导线可以电连接到这些导电触点中的仅一个触点。例如，带状物4315的第一导线4320电连接到触点4310，该带状物的第二导线(未示出)电连接到第二触点4312，依此类推。但是，从图43A中应当理解，带状物4315中的每一个导线至少通过带状物4315中导线的绝缘护套与所有导电触点接触。更具体地，带状物4315覆盖了图43A示例中的导电触点，但带状物4315的每个导线仅电连接到一个导电触点，并且每个导线触点仅电连接到带状物4315的一个导线。
图43B示出了上述连接(例如，第一导线4320通过孔4330连接到第一触点4310)的横截面侧立体图。第一导线4320的导线绝缘4322使第一导线4320与带状物的其他导线以及与第一导线4320不连接的导电触点绝缘。例如，如图43B所示，在导电触点4312区域内的护套4322中没有孔，因此，导线4320与导电触点4312电绝缘并且不电连接到触点4312。对于区域4305的其它触点也是如此(参见图43A，在该示例中示出了五个触点)。由于孔4330，第一导线4320仅连接到第一触点4310。类似地，应当理解，孔4430仅在第一导线4320的绝缘护套4322中，并且在第一触点4310的在带状物的其它导线的绝缘护套中没有对应孔的位置处(其它导线未在图43B的横截面中示出)。这确保了第一导线4320仅与导电触点的第一触点4310电接触，并且第一触点4310仅与第一导线4320电接触。
但是，带状物4315的其他导线会在这些导线将要连接的导电触点的位置处包括对应的孔。例如，在触点4312的区域(第一导线4320未连接到该区域，因此在图43B中没有孔)中，在带状物4315的另一个导线的绝缘护套中将有孔。
孔4430是绝缘护套4322中的开口。孔4430的开口可以通过例如激光烧蚀或其它方法在绝缘护套4322中形成开口来形成。
在一些实施例中，导电结合材料(未在图43B中示出)被设置在孔4330内和周围，并提供第一导线4320与第一触点4310的电接触。该导电结合材料可以是，例如，诸如银填充环氧树脂(其中环氧树脂内导电微球的渗透提供导电性)之类的导电胶、碳填充胶(例如环氧树脂、有机硅、氰基(例如氰基丙烯酸酯))或焊料。该导电结合材料能够将第一导线4320和带状物4315与第一触点4310和区域4130结合，并确保第一导线4320和触点4310之间的良好电连接。
在一些实施例中，被设置在每个导电触点区域(参见图43A)中的导电结合材料使每个导线电连接到各个导电触点，且各个导电触点被设置在带状物4315的各个导线上，包括那些未电连接到特定导电触点的导线。从前述应当理解，在各导电触点位置处，仅在带状物的一个导线的一个绝缘护套中形成孔。因此，尽管该区域存在着导电结合材料，但由于绝缘护套，只有一个带状物导线连接到各个导电触点。因此，从电气角度来看，将导电结合材料应用于所有导线可能是多余的。然而，导电结合材料的存在在此处还有另一个目的。如上所述，在动物结构中移动期间，柔性电路的区域4305将受到弯曲力，并且这些弯曲力可能会使导线与导电触点的连接削弱或断开。在图43B的示例实施例中，导电结合材料可以通过将带状物的整个宽度绑定到区域4305的整个宽度来帮助保护和固定这些连接。导电结合材料一旦硬化，其在柔性区域4305中形成柔性有所降低的区域。这种降低的柔性在弯曲过程中保护了导线与导电触点的电连接。然而，在该实施例中整体区域4305保持了所需的柔性，因为导电结合材料仅施加在各个导电触点的区域上，并且导电结合材料的区域被没有导电结合材料的区域隔开。那些没有导电结合材料的区域保持了它们的柔性，使整个区域4305具有所需的柔性以在动物结构中移动同时还保护了电连接。
在一些实施例中，整个区域4305(或至少是导电结合材料区域和导电触点区域)被覆盖在绝缘材料中，如被覆盖在环氧树脂或硅氧烷或氰基(例如氰基丙烯酸酯)之类的粘合剂中，或被覆盖在聚合物的喷涂涂层或环氧树脂、聚对二甲苯、聚酰亚胺或其它绝缘材料的保形涂层中。
虽然图43A-43B示出了带状物内的两个导线，但应当理解，带状物可以包含附加导线(例如，第三导线、第四导线、第五导线)，并且可以通过柔性电路板的附加导电触点(例如，第三触点、第四触点、第五触点)向导丝的近端部分提供电通信。所述一个或更多个导线中的每一个可以通过在所述一个或更多个导线的绝缘层中制成的一个或更多个孔中的每一个与一个或更多个导电触点中的每一个进行电接触。
图37示出了根据一些实施例的导丝组件的替代实现。在该示例中，将构成近端连接器组件20和多丝线圈之间的导丝中的近端150-160cm的导线体包括金属扭矩管32。金属管由不锈钢或镍钛合金制成，并具有PTFE(TEFLON)之类的外涂层。远端芯线31和近端芯线34可以焊接或粘合35到扭矩管32上，使得能够完成到多丝线圈2的过渡和芯线31的远端挤压，并且随后可以以与图31中所示的导线部件大致相同的方式构建连接器组件20。由于引线4在一些实施例中是从多丝线圈中过渡出来，然后通过远端焊点进入扭矩管，随后在近端从扭矩管中返回的，因此在这些实施例中，塑料护套33可以覆盖引线4。
使用金属扭矩管的主要好处是导线可以安装在内部，从而得到更好的保护。此外，扭矩管可以更好地传递扭矩，因为扭矩管的外径将大于图31用在导丝组件中的芯线1的最大直径。例如，不锈钢扭矩管能够是0.013”(0.33mm)对0.011-0.012”(0.28mm-0.30mm)的全长芯线。使用扭矩管的一个缺点是它比全长不锈钢芯线更容易扭结。
图38示出了导丝组件的另一个示例。在该示例中，图31中的导丝组件中所用的多丝线圈被由镍钛诺管或其它材料制成的高柔性扭矩管42代替，该高柔性扭矩管42具有多个按顺序切割的槽。可以在市场上见到这种使用类似扭矩管的导丝，例如Stryker公司销售的SynchroTM导丝。图39示出了柔性扭矩管的示例版本。例如，扭矩管由0.014”(0.36mm)外径镍钛诺管制成，壁厚约为0.002”-0.003”(0.05mm-0.08mm)。顺序式槽43是使用激光、磨料切割轮、电火花线切割机等制成的。此版本示出了制成的槽43，其中每个槽深约0.006”(0.15mm)，宽约0.002”(0.05mm)，并且每个槽43的中心线与下一个槽分开0.005”(0.13mm)。这些槽可以按渐进的角度顺序切割，使得第一个槽与截然相反的槽是在0度处切割的，然后使用第一个槽角度作为基准，下一组可以在90度处，下一组可以在10度处，下一组可以在100度处，下一组可以在20度处，下一组可以在110度处，依此类推。这些角度和渐进方式显示在A-A至D-D部分中。
这种类型的扭矩管的好处是它能够在非常狭窄的曲线上以真正的一对一方式传递扭矩，就像驱动轴耦合器或万向节一样。这种类型的扭矩管的缺点是它们的制造成本很高。
图40示出了导丝组件的另一个示例。该示例类似于图31中所示组件。主要区别在于，不锈钢芯丝1的最远端被缩短，并利用管耦合器61与镍钛诺导线60耦合，并采用激光焊接、焊料、胶水等方式完成接合。直径为0.005”-0.007”(0.13mm-0.18mm)的镍钛诺线60具有非常柔性的优点，即使在最狭小的曲线中也几乎不可扭结。
这些示例是本发明的一些实施例的示例性展示，但应当理解，能够对这些版本中详述的机械特征的许多组合进行组合以创建仍被包含在本发明实施例的精神中的更多版本。
传感器和感测技术的示例
如上所述，在一些实施例中，侵入式探头的测量单元可以操作侵入式探头的传感器以执行电阻抗谱(EIS)。图4-11描述了这种传感器和测量单元的布置方式的示例，并描述了操作这种传感器和测量单元的技术的示例。然而，应当理解，实施例并不局限于按照本节所描述的EIS示例进行操作。
本节所描述的技术与图4-11有关，其可以区分动物(包括人类之类的哺乳动物)的管病变的组织和/或生物物质。此处的“区分”应理解为通过这种方法区分不同组成成分的病变的可能性，例如通过确定病变和/或一种或更多种其他生物物质(例如，诸如胆固醇之类的斑块物质)的一种或更多种细胞(例如，红细胞和/或白细胞，或不同类型或状态的内皮细胞)。更一般地说，通过本节描述的技术所实现的区分包括确定至少一项与测试的病变有关的信息。稍后将给出可以通过这些技术确定的信息的示例。
如图4所示的细胞区分方法10包括确定被测的病变的阻抗的频谱的第一步骤12。
频谱在此处应理解为病变阻抗的一组值对，该组值对可以是很复杂的，并且具有对应的频率。因此，该频谱可能是离散的，并且仅包含有限数量的对。这些对可能明显地相隔几Hz，甚至几十Hz，甚至几百Hz。然而，在其它实施例中，在该步骤中所确定的频谱在频带上是连续的、伪连续的或离散的。伪连续应理解为频谱被确定为相隔100Hz或更小的连续频率，优选10Hz或更小，优选甚至1Hz或更小。在其上所确定的组织的阻抗的频带延伸，例如，从10kHz，优选从100kHz开始延伸。实际上，在低频下，病变的组织/物质的膜充当电绝缘体，因此阻抗非常高，最重要的是变化很小。此外，在其上所确定的组织/物质的阻抗的频带延伸至，例如100MHz，优选延伸至1MHz。实际上，在高频下，从电学的角度来看，构成病变的组织/物质的壁变得透明。因此，测得的阻抗不再代表该生物结构。该频谱可以是病变的复阻抗的实部和/或虚部和/或模量和/或相位的频谱。
特别是，可以结合图5，如下文所述般来执行确定病变的阻抗的频谱的第一步骤12。
首先，在步骤14期间，将两个电极，优选三个电极，甚至更优选四个电极与待测病变接触放置，这些电极与交流电流发生器相连。优选使用四个电极进行测量，因为它可以实现两个电极将电流传递到待测试病变中并测量其他两个电极之间的电位差。这样做可以提高测量的准确性。然后，在步骤16期间，在接触病变的电极之间施加交流电流。然后，在步骤18期间通过改变施加的电流的频率，在电极的端子处针对不同的频率测量对应的电压。最后，在步骤20期间，针对已执行的测量的每个频率，计算测得电压与施加电流之间的比率。该比率给出了被测病变的阻抗，其是测量频率的函数。该计算出的比率可以定义病变的阻抗的频谱。
当频谱是连续频谱或伪连续频谱时，它可以是如图6所示的曲线，在这种特殊情况下，其以曲线的形式给出了作为频率的函数的病变的阻抗的模量，频率使根据对数刻度绘制的。此处应该注意的是，在x轴上使用了对数刻度。
然后，在图4的区分方法10的步骤22中，对病变阻抗的不同模型(即可以模拟病变的不同电路)进行选择。此处选择的模型包括恒定相位元件，而不是电容。实际上，研究发现恒定相位元件比电容更真实地模拟病变的行为。
恒定相位元件(或CPE)具有以下形式的阻抗ZCPE：
或者
其中：
-j是-1的平方根(j2＝-1)；
-ω是电流的特定脉冲(ω＝2πf，其中f是电流的频率)；
-Q0是该恒定相位元件的实参；以及
-α是恒定相位元件的另一个实参，其位于0和1之间，使得恒定相位元件的相位等于-απ/2。
在下面的描述中，通过示例来选择有上述公式[1a]或[1b]给出的恒定相位元件的阻抗。
病变阻抗的模型可以特别地选自下面相对于图7-10所描述的那些模型。显然，模型越简单，计算就越简单。然而，复杂模型可以与通过测量获得的阻抗频谱更好地相关，并由此给出更准确的结果。
根据图7所示的第一模型24，病变的阻抗由第一电阻26来建模，第一电阻26与由恒定相位元件30和第二电阻32构成的并联连接28串联安装。
在这种情况下，病变的总电阻Ztot的形式为：
其中：
-Ztot是代表病变的第一模型24的总阻抗；
-R1和R2是第一电阻26和第二电阻32的电阻值。
这种模型特别好地描述了覆盖测量电极的组织，就像一组单独的并联安装，每个单独的安装由单个电阻组成，该单个电阻与由单个电阻和单个电容构成的并联安装串联。这种安装使得可以根据具有不同参数的不同并联电路对测量电极所有表面上的时间常数分布进行建模，这些并联电路中的每一个代表病变的不同组织/物质。因此，对病变的组织/物质可以表现出不同的电特征(特别是不同的电阻和/或电容)的事实进行了建模。
图8A所示的第二模型34通过串联安装第二恒定相位元件36对图7的模型24进行补充。该第二恒定相位元件36的阻抗ZCPE,2可以选为以下形式：
其中：
-β是介于0和1之间的实参，使得该第二恒定相位元件的恒定相位等于-βπ/2；以及
-Q1是该恒定相位元件的实参。
因此，根据该第二模型34的病变的总阻抗Ztot由以下公式给出：
第二模型34的变体34'在图8B中示出，其与图8A所示模型的不同之处在于所添加的电容C与图8A的电路并联，以便在高频下更好地拟合阻抗曲线。
图9所示的第三模型38，对应于图7的模型，其与电阻为R3的第三电阻40并联安装。在这种情况下，病变的总阻抗Ztot由下式给出：
最后，图10示出了第四示例性模型42。如图所示，该模型42包括第一电阻26，第一电阻26与由恒定相位元件30和第二电阻32构成的串联安装并联安装。
对于该模型42，病变的总阻抗Ztot由下式给出：
然后继续区分方法的步骤44，在此期间，对于在步骤22中所选的每个模型，确定恒定相位元件30的阻抗，该恒定相位元件30优化病变阻抗模型与步骤12中确定的频谱之间的相关性。
优化病变阻抗模型与步骤12中确定的频谱之间的相关性的这一步骤可以通过本领域技术人员已知的任何优化方法来实现。作为示例，可以实现最小二乘方法，其允许该步骤44实用且相对简单地实现。
在实践中，除了恒定相位元件的阻抗之外，在步骤44中还确定了不同模型的其他参数。这些元件也可用于获取有关被测病变和/或组成它的组织/物质的信息。
然后可以提供区分方法10的中间步骤46。该步骤46包括确定看起来与病变阻抗的测量频谱最相关的模型。例如，该最佳模型可以是使测量光谱标准偏差最小化的模型。在下面的描述中，假定了模型24是保留下来的与病变阻抗的测量频谱最相关的情况。
在步骤48期间，从恒定相位元件的阻抗参数和对应的模型推导出病变的有效电容(或表观电容)。
理论上，该有效电容代表该细胞结构的元素的一组单个电容。该有效电容代表该细胞结构的元素的分布局部电容。该细胞结构的这些元素可以明显地是细胞结构的全部或部分细胞核以及细胞的其它部分，例如高尔基体、囊泡、线粒体、溶酶体和其它可能在膜相互作用中起作用的元素。该有效电容还可能受到细胞几何形状和细胞之间空间的影响。该有效电容是可以表示部分或全部病变的电膜行为的模型。该模型可以相关地区分病变的组织/物质。
更实际的是，该有效电容是通过识别病变的阻抗和模型来确定的，该模型包括单独的并联安装，每个单独的安装包括至少一个单独的电阻和一个单独的电容。每个安装可以特别地包括(优选地包括)第一单独电阻，该第一单独电阻与由单个电容和第二单独电阻构成的并联安装串联。这些单独的安装旨在模拟病变的每种组织/物质的行为。然后，该有效电容是病变中由所有单个电容的存在而产生的电容。
在模型24(或34或34')的情况下，有效电容的确定可以明显地如下进行。将具有恒定相位元件的模型24的阻抗与等效或相同模型的阻抗进行比较，其中恒定相位元件被有效电容替换。严格地说，然后该有效电容的计算可以通过为病变所选的模型的实部和/或虚部和/或相位和/或阻抗模量与相同模型的恒定相位元件进行比较来进行，在该相同模型中恒定相位元件替换为有效电容。
例如，在模型24(或34或34')的情况下，通过将时间常数引入模型24的导纳方程中，从公式[3]直接推导得到下面的公式[8]：
从中可以推导出有效电容的公式，其形式为：
在选择具有恒定相位元件的病变阻抗的另一个模型的情况下，可以确定有效电容的对应公式。为此，如果适用的话，计算模型24或34或34'的阻抗R1、R2、ZCPE和ZCPE,2作为所选模型的参数的函数就足够了，因为模型24、34或34'在电学上等效于病变的阻抗的模型。然后可以通过将R1、R2、Z0和α替换为对应的值来计算有效电容，该值表示所选模型的参数的函数。
然后，细胞区分方法10继续到从先前确定的有效电容中推断出关于病变的组织/材料的信息项的步骤66。
推断可以特别地通过比较步骤48中确定的有效电容值与预先确定的值来进行。预先确定的值可以特别地在针对已知组成成分的组织、已知的介质和已知测试条件下进行的测试期间获得。预先确定的值可以组合在有效电容值的数据库中，将针对不同类型的细胞和/或不同细胞的不同条件和/或不同测试条件下测量的有效电容组合在一起。有效电容值可以与在本测量中容易发现的细胞类型和条件的有效电容数据库进行比较。为了进行比较，有效电容Ceff可以与其他参数一起使用。比较可能不完全匹配，并包括确定有效电容值是否在预定范围内。
因此，可以区分病变的组织/物质，也就是说，确定以下信息项中的至少一项：
-病变中的组织和/或其他生物物质的类型；
-病变的组成成分，特别是如果病变是由不同类型的生物物质或不同状态的组织/细胞/其他生物物质组成的；
-当病变由组织组成时，细胞类型被包含在该组织中和/或组织中存在的一定数量的细胞层；
-当病变由其他生物物质(例如斑块物质)组成时，该类型的物质被包含在病变中；和/或
-包含在病变中的细胞的状态，特别是细胞是否处于健康状态，处于发炎状态，处于退化状态，特别是是否有处于感染状态的一种或更多种癌细胞。
作为示例，图18以示意图形式表示了在根据前述方法进行的测试中所确定的有效电容68、70、72、74。
在测试中，培养细胞直到获得细胞聚集。在进行的示例性测试的情况下，需要在37℃和5％CO2的培养箱中培养两天，以通过聚集获得待测试的组织。使用阻抗谱系统确定待测不同组织的阻抗谱。确定该谱是在1kHz和10MHz之间，通过施加估计相当低但足以进行正确测量的交流电压，以免电刺激到待研究的细胞。在所进行的测试示例中，交流电压幅值保持为20mV。
有效电容68是测试介质的有效、静态、单独电容。该测试介质是细胞培养介质。有效电容70是牛主动脉内皮细胞(BAEC)的电容。有效电容72是牛主动脉平滑肌细胞(BAOSMC)的电容。最后，有效电容74是血小板(或凝血细胞)的电容。如图所示，不同类型细胞的有效电容表现出彼此明显不同的值，这使得可以准确有效地区分不同类型的细胞，而不会产生混淆的风险。
因此，上述区分方法的一个优点是，它允许通过简单测量待测病变阻抗的频谱来区分与电极接触的病变中的组织/物质。获得的结果是准确的。无需对测量阻抗进行归一化，也无需在没有任何待测样品的情况下进行参考测量。因此该方法可以在不需要对待测细胞或细胞结构进行事先取样的情况下实现，并且一些实施例中可以在在体内实施。
应该注意的是，在确定有效电容的情况下，这个单一的值通常足以区分病变的组织/物质。待测病变的阻抗的所选模型的参数也可以与预先确定的值进行比较，以具体说明有效电容的比较结果。例如，当病变细胞发炎时，细胞之间的连接更加松散。与健康细胞相比，低频下的电阻(例如，即模型24的电阻32)较低。将该电阻值与健康未发炎细胞的预先确定值进行比较，可以确定这些细胞的发炎状态。
还应该注意的是，可以考虑模型的其他参数来区分病变的组织/物质。然而，这些其它参数也可以使确定所测病变的附加信息项目成为可能。因此，例如，当病变包括组织时，可以考虑模型24的R2或模型24的电阻26、32之和R1+R2来确定细胞结构的厚度。为此，确定R2，可能还有R1的值，特别是与确定恒定相位元件的阻抗同时进行，以便优化模型24与测得阻抗谱的相关性。然后将值R2或R1+R2之和与在已知条件下(例如体外)预先确定的对应值进行比较。这些预定值可以特别地存储在数据存储中。
如前所述，该方法可以很容易地在可以插入到动物受试者中(例如插入到人类受试者的血管系统中)的设备中实现。
作为示例，图11示出了用于实现前述方法的系统100的示例。
系统100基本上包括用于测量病变104(此处为浸入例如血液之类的培养基105中的单层融合细胞组织)的阻抗的装置102和与测量装置102相连以实现该方法并根据所测阻抗区分病变104的电子控制单元106。
此处的测量装置102包括交流电流发电机108，发电机108连接到与病变104接触的两个电极110、112。测量装置102还包括用于确定穿过病变104的强度的设备114，设备114通过与病变104接触的两个电极116、118连接到病变104。电子控制单元106与发电机108和强度测量设备114相连，以便能够确定病变104的阻抗，例如根据电极110、112、116、118的端子处的电压和强度的测量值。
电极110、112、116、118由导电材料组成，例如金。
在此，有利的是，测量装置102还包括医疗设备120，医疗设备120可以插入动物受试者体内，其在此处为侵入式探头。在这种情况下，电极110、112、116、118、交流电压发生器和强度测量设备可以固定在该医疗设备上。例如，该医疗设备正是如2014年10月3日提交的，标题为“MEDICAL DEVICE PROVIDED WITH SENSORS HAVING VARIABLE IMPEDANCE”的申请FR3026631 A1中描述的医疗设备，该申请的全部内容，特别是包括测量设备在内的植入式医疗设备的内容，通过引用并入本文。
在这种情况下，交流发电机108可以包括电枢(例如医疗设备的主体或与医疗设备主体电绝缘的天线)，适于在支架120外部的询问单元所发射的电磁场的作用下发射电流。然后，电极可以形成具有可变阻抗的传感器，其阻抗根据覆盖它们的细胞结构而变化。最后，电子控制单元可以接收与电极之间的阻抗有关的信息项，特别是通过固定在植入式医疗设备120主体上的天线所发射的磁场接收与电极之间的阻抗有关的信息项。
因此在支架120安装后，支架120可以检查内皮愈合的正确进展。实际上，这样的支架120，与电子控制单元协作，使得能够通过实现图4的方法来确定内皮表面形成的细胞结构是否主要包括健康的内皮细胞、发炎的内皮细胞、平滑肌细胞和/或血小板。
本发明并不局限于上述示例，并且可以具有许多变体，同时这些变体在所附权利要求所给出的定义范围内。
因此，例如，可以在步骤22中选择病变阻抗的单一模型。在这种情况下，没有必要对许多模型进行优化。因此，在这种情况下，该方法实现起来更简单、更快捷。当模型被认为更相关时，以这种方式进行是显而易见的。
此外，在所描述的部分示例中，组织/物质的区分基本上是基于计算的有效电容及其与预先确定的值的比较。然而，作为变体，可以从所选的病变阻抗模型的参数中继续区分组织/物质。然而，似乎仅比较有效电容值既简单又可以可靠地区分细胞。
图19示出了根据本公开的各方面制作的系统300的示例。该系统包括测量模块301，其可以是植入设备(例如支架)的一部分，或者是用于体外培养细胞的设备的一部分。
测量模块包括至少两个电极，并且可以是如上参考图11所描述的那样。
系统300还包括内部处理单元302，其被配置成例如根据测量模块的数据生成阻抗谱。
系统300可以包括发射器303，以将数据(来自测量模块301的数据和/或由内部处理单元302确定的阻抗谱)无线传输到接收器304，如果测量发生在体内，则接收器304可以在身体外部。传输可以在任意无线协议(例如RFID、NFC、蓝牙、WiFi、无线电或红外线等)下进行。在一些实施例中，传输以可包括通过包括因特网在内的一种或更多种有线和/或无线局域网和/或广域网进行传输。
系统300可以包括外部处理单元305，以基于接收到的数据和显示装置306(例如LCD屏幕)计算阻抗谱(在从发射器303接收来自测量模块301的数据的情况下)和/或各种参数和有效电容Ceff，显示装置306显示与基于比较确定的细胞类型和/或状况有关的信息，该比较是代表Ceff的值与参考数据的比较。为了确定各种参数和有效电容，可以用与阻抗的一个或更多个等效电路模型有关的信息来配置外部处理单元305，并且确定至少一个模型的参数，例如以上面讨论的方式。如上所述，外部处理单元305还可以被配置成在确定模型的参数之后选择其中一个模型作为从中确定有效电容的模型。该外部处理单元可以基于等效电路模型和阻抗谱之间的拟合程度进行选择。基于由此确定的细胞的至少一种类型和/或状况，该系统可以提供代表愈合过程演变的信息，例如，有关执行手术的区域(例如，组织)的当前状态的信息(包括诸如支架之类的植入物的定位)和/或提供与区域状态随时间变化的信息，其中该区域状态反映对该区域手术的反应，例如愈合或瘢痕反应。
外部处理单元可以是专用设备，其包括专用硬件，例如ASIC、EEPROM或专门配置为执行上述外部处理单元操作的其他部件。在其它实施例中，该外部处理单元可以是通用设备，例如膝上型或台式个人计算机、服务器、智能/移动电话、个人数字助理、平板电脑、或包括移动计算设备的其它计算设备。在外部处理单元是用通用设备实现的情况下，该通用设备可以包括一个或更多个处理器和其上具有编码指令以供处理器执行的非暂时性计算机可读存储介质(例如，指令寄存器、片上缓存、存储器、硬盘驱动器、诸如光学介质之类的可移动介质)，其中这些指令使处理器执行由外部处理单元执行的上述操作。在一些实施例中，内部处理单元可以是任何适当的IC芯片或其它具有处理能力的硬件部件。外部处理单元和内部处理单元可以彼此靠近(例如，在同一房间内或5英尺内)，或者，例如在外部处理单元实现在服务器中并且数据通过一个或更多个网络或因特网传输的情况下，可以相互远离(例如，在建筑物或建筑物群的不同部分中)或地理上彼此相距甚远(例如，相距数英里)。
例如，在如图20所示的变体中，部分处理是在远程服务器310中进行的，数据通过因特网传输到远程服务器310。
示例
图25示出了针对包括分别三种细胞类型(即血小板、平滑肌细胞和内皮细胞)的细胞结构所测量的阻抗谱的幅值和相位的集合。
比较示例
首先，使用不带CPE的等效电路模型，其由双层电容Cdl、溶液电阻和R0Cmix(电阻R0与电容Cmix并联)串联组成。
然后，计算Cmix参数，Cmix参数描述了细胞层对复阻抗的影响。
Cmix对两种细胞类型的分布结果如图26A所示。可以区分两种细胞类型。然而，如果添加第三种细胞类型，就无法再区分三种细胞类型，如图26B所示。
如果使用更复杂的方法并将CPE元件实现到等效电路模型中，并且使用例如如图8A所示的模型34，则有六个描述系统的参数，即R0、Rinf、Q0、β、Qdl和α。
能够计算这些参数，使得等效电路模型的阻抗最佳地拟合图25中的实验阻抗谱曲线。
然后，可以针对每个参数显示该参数对于三种细胞类型的分布，如图27A至27F所示。
能够看到，对于每个参数，无法清楚地区分这三种细胞类型，并且这些参数的线性组合不能提供所需的细胞区分。
示例
图28示出了代表三种细胞类型的有效电容Ceff的值的分布，该值是基于上述公式[8]确定的。
能够看到，可以清楚地区分所有三种细胞类型。精度超过90％。与图27A-27F相比，细胞之间的差异得到显著改善。
如果等效电路是图8B中的34'，就得到图29的Ceff分布。
如果认为R0-Rinf相对于Rinf很大，则公式[8]可以简化为Ceff＝(1-α)/α。
所得Ceff的分布如图30所示。能够看出，仍然能以大约85％的精度区分这三种细胞类型。
图28-30所示的分布可作为确定细胞类型的参考数据。
例如，可以在与图25的阻抗谱相似的条件下测量阻抗谱，并基于该频谱确定参数R0，Rinf，Q0，β，Qdl和α的值。该确定可以基于与图8的等效电路模型34的幅值和相位的阻抗曲线的最小二乘拟合。
然后，一旦参数值R0、Rinf、Q0和α已知，就能计算出有效电容Ceff并与将该值与图28的分布进行比较以确定它所对应的细胞类型。例如，nF/cm2量级的低Ceff值表示细胞属于第一种；介于大约50至大约100之间的值表示细胞属于类型3，而超过大约100的值表示细胞属于类型2。
操作医疗设备的方法
上文针对图2-11详细描述了医疗设备、传感器和感测病变的组织/物质的方式的示例。下面结合图12-16对通过这种医疗设备可以实现和/或可以操作医疗设备来执行的技术的示例进行描述。
例如，图12示出了按照本文描述的部分技术进行操作的医疗设备可以执行的过程1200。图12的示例医疗设备可以是其中的侵入式探头可能仅包括单个传感器的医疗设备，其可以包括一个或两个电极。从前面的讨论中应当理解，与沿侵入式探头排列的多个传感器相比(例如，在图3的示例中)，关于病变的有限量的信息可以从单个传感器确定。在图12的示例中，侵入式探头的传感器可以设置在治疗设备中，例如在抽吸导管和支架取栓器中和/或在导丝中，该导丝在插入抽吸导管或支架取栓器之前插入。医疗设备可以基于使用传感器所确定的病变特征生成治疗建议。
过程1200从方框1202开始，在方框1202中操作连接到导丝的传感器以检测靠近传感器的病变的一个或更多个特征。在过程1200开始之前，可以将导丝的侵入式探头(传感器是其中的一部分)插入到动物的血管系统中，并且移动到病变的预测位置附近。然后操作传感器以检测传感器何时接触病变。可以通过评估传感器输出的值随时间的变化来确定与病变的接触。例如，当传感器接触血液时可以输出一个值，当传感器被设置在血管中间未被病变阻塞的区域时，可能就是这种情况。当侵入式探头向前移动直至接触病变时，一旦接触，传感器输出的值可能会发生变化。通过这种方式，可以使用单个传感器来确定病变的位置。在部分情况下，还可以操作传感器来确定病变的长度，例如通过继续推进侵入式探头，直到传感器不再接触病变并且输出值返回到与接触血液相关的值。
在图12的示例中，仅使用单个传感器，医疗设备可能得不到病变的组成成分，并且可能无法就哪种治疗方案可能最适合治疗特定病变提出治疗建议。然而，医疗设备可能能够产生有关治疗进展或治疗成功的信息，这些信息可用于确定所选的治疗方案是否成功执行。基于这些信息，医疗设备可以生成关于是否将正在进行的治疗方案更改为另一种治疗方案的治疗建议。
在一种可以由诸如图12中的实施例中实现的治疗方案中，可以使用抽吸导管作为治疗病变的第一选择。因此，在方框1204中，将抽吸导管插入血管系统中，直到其靠近导丝的侵入式探头并由此位于病变附近。在一些实施例中，可以先不插入导丝，相反可以在方框1202中将抽吸导管插入，直到定位在病变附近。在这种情况下，传感器可以是抽吸导管的部件。在这方面，实施例并不局限于此。
在方框1204中，将抽吸导管放置在病变附近后，操作抽吸导管以试图将病变吸入导管中。一段时间后，可以操作导丝和/或抽吸导管的传感器来确定抽吸导管是否对病变有影响。一些病变，如硬性病变，可能无法使用抽吸导管进行抽吸。对于这些病变，可以使用其他干预措施(例如支架取栓器)。因此，在方框1204中，除了操作抽吸导管以尝试抽吸之外，还可以操作传感器以确定是否已经看到病变发生变化。例如，这可以通过在开始抽吸之前将传感器定位在病变内(例如定位在最靠近抽吸导管的病变部分)来完成，并在一段时间后确定传感器输出的值是否表明传感器不再与病变接触(而是，例如与血液接触)。
如果在抽吸导管操作期间(并且可能由于抽吸导管的操作)传感器不再接触病变，则在方框1206中可以确定正在吸入病变。在这种情况下，可以生成并输出治疗建议，指示抽吸导管看起来成功治疗病变，并且建议继续操作抽吸导管。然后，在图12的示例中，过程1200结束。然而，应该理解，在一些实施例中，可以随着时间的推移连续确定抽吸导管是否继续成功地治疗病变，使得在适当的情况下可以改变建议，或者可以确定病变何时被完全吸入。
但是，如果在吸取过程中传感器输出的值没有变化，并且表明吸取对病变没有影响，则可以生成并输出不再推荐使用抽吸导管的治疗建议，而是推荐另一种治疗方案。在图12的示例中，治疗病变的第二选择可以是支架取栓器。因此，在方框1208中，可以输出使用支架取栓器的建议。在方框1210中，可以通过用支架取栓器将病变移除来操作支架取栓器以治疗病变。例如，可以插入支架取栓器，直到其位于病变附近。在一些实施例中，如上所述，用于进行检测的传感器可以是导丝的部件，与治疗设备分开。在这种情况下，在移除抽吸导管后，可以沿导丝插入支架取栓器(或在移除导丝后，沿着沿导丝插入的微导管插入)，直到支架取栓器位于病变附近。作为另一示例，传感器可以与支架取栓器集成，并且可以检测支架取栓器何时位于病变附近。通过使用传感器产生的值，医疗设备可以生成有关支架取栓器的定位以移除病变的治疗建议。例如，如上所述，传感器可用于检测侵入式探头何时穿过病变并且侵入式探头的远端何时位于病变的远端。最好将支架取栓器的支架放置在病变上，使得支架的一端突出到病变之外，以帮助确保病变被支架完全捕获。因此，通过操作传感器来检测病变的远侧，并建议插入支架取栓器直到支架或传感器穿过病变，可以就支架的正确定位提出治疗建议。
一旦在方框1210中操作支架取栓器移除病变，过程1200就结束了。
图13示出了根据另一实施例操作医疗设备以生成针对病变的治疗建议的方式的示例。在图13的实施例中，侵入式探头可以包括沿探头外部排列的多个传感器，如上述图3中的示例。从前述应当理解，使用这样的传感器阵列，可以确定病变的几种不同特征，包括病变的组成成分。例如，如上所述，通过对病变执行EIS过程，可以确定病变的组成成分。病变的组成成分可以指示存在于病变中的不同生物物质，例如不同的组织或细胞，或诸如斑块物质之类的其它生物物质。例如，在这些实施例中，每个传感器(例如，每个传感器的两个电极)可以接触病变的生物物质，其中部分传感器所接触的病变的生物物质与其他传感器不同。然后可以按照本文描述的技术操作每个传感器，以确定与传感器接触的生物物质的阻抗谱。随后可以使用这组阻抗谱来确定病变的组成成分，例如通过识别存在于病变中的不同生物物质。该组成成分信息可以与通过对病变进行组织学检查而确定的信息类似。根据病变的不同阻抗谱，和/或病变中存在的不同生物物质(例如，不同的组织或斑块物质)的识别，可以确定作为整体的病变的特征，例如通过识别(例如，诊断)病变的类型。
例如，通过对病变的不同生物物质进行EIS过程，可以确定病变中是否存在以下任何细胞或组织：血小板、纤维蛋白、血栓、红细胞、白细胞、平滑肌细胞、弹性纤维、外部弹性膜、内部弹性部、松散结缔组织、内皮细胞、或者内膜、中层或外膜的任何其他组织。此外，通过在病变上执行EIS过程，可以确定每种存在的细胞或组织的相对量。作为简单的示例，可以确定病变由50％的红细胞，30％的纤维蛋白和20％的血小板组成。根据这些信息，可以将病变从一组病变中分类为一种特定类型的病变，例如通过将病变诊断为某种类型的病变而不是其他类型的病变。
图13的过程1300从方框1302开始，在方框1302中将医疗设备的侵入式探头插入动物受试者的血管系统中，并对其操作以检测病变的多种特征(包括病变的组成成分)中的一种。基于这些包括组成成分在内的特征，在方框1304中医疗设备可以选择治疗方案来推荐。医疗设备可以以任何合适的方式选择治疗方案，包括根据下面结合图14-15B所描述的技术。
可以基于病变的组成成分选择所选的治疗方案。例如，如果病变的组成成分表明它由平滑肌组织而不是血栓组成，则医疗设备可以确定植入支架是应推荐的治疗方法。这可能是因为病变不是由可被提取的细胞/物质组成，而是由血管内的生长物组成。作为另一示例，如果病变的组成成分表明它是软性病变，例如由新形成的血栓形成的软性病变，则医疗设备可以推荐抽吸导管。这可能是因为软性病变能够被抽处。作为又一示例，如果病变的组成成分表明它是硬性病变，例如硬的血液凝块，则医疗设备可以推荐支架取栓器，因为硬性病变不太可能成功被抽出。
一旦在方框1304中推荐治疗，在方框1306中医疗设备就可以监测所选治疗方案的性能。医疗设备可以使用一个或更多个传感器来监测治疗方案，例如在方框1302中用来确定特征的一个或更多个传感器或治疗设备中被操作以执行治疗的一个或更多个传感器。例如，在一些实施例中，遵循方框1304的建议，临床医生可以将另一设备(例如，抽吸导管、支架取栓器等，视情况而定)插入受试者的血管系统中，并且该另一设备可以包括侵入式探头，该侵入式探头具有如本文所述进行布置的传感器。在这样的实施例中，医疗设备可以使用该另一设备的侵入式探头的传感器来监测治疗方案的性能。
在方框1306中监测治疗方案可以产生有关治疗状态和/或进展的信息。例如，如果使用抽吸导管进行治疗，则监测可能会产生关于病变被抽出的程度和/或待抽出病变的剩余量的信息。例如，可以通过对医疗设备的结构(例如，图3的支架状网状体)周期性地或偶尔地膨胀使传感器与病变的剩余部分接触来监测该过程，以确定残留的病变的范围。确定后，可以移除该结构以继续抽吸病变。另一方面，如果使用支架取栓器进行治疗，则监测可能会产生有关支架在膨胀期间与病变融合的程度的信息。例如，通过监测沿支架外部的传感器(例如，如图3所示在支架上布置传感器)，可以确定与各传感器对应的支架的各部分是否完全膨胀进入病变中。这种确定可以以任何合适的方式进行，包括通过监测每个传感器产生的值随时间的变化，并在每个传感器的值停止变化时确定。当每个传感器的值停止变化时，这可能表明病变和支架之间的相互作用没有进一步的变化，因此，支架完全膨胀进入病变中，并且病变在支架周围融合。
做出这样的决定可以有助于对病变进行治疗。因此，在方框1308中，关于治疗状态的信息由医疗设备通过用户界面输出，用于呈现给临床医生。此外，在方框1310中，医疗设备可以就治疗方式生成一个或更多个治疗建议。例如，如上所述，当医疗设备确定病变在支架取栓器操作期间与支架完全融合时，医疗设备可以输出支架开始提取的治疗建议。
一旦治疗成功执行，过程1300就结束了。
虽然在生成治疗建议的背景下给出了监测治疗的示例，但应当理解，类似的技术可用于向临床医生提出有关治疗状态的错误信息或其他消息。例如，如果治疗设备上的传感器指示病变存在一段时间，之后传感器再也检测不到病变，则医疗设备可以确定治疗设备位置不正确或病变丢失。这可能表明需要对设备重新定位，或者可能更成问题的是病变已成为栓塞。通过用户界面发送给临床医生的消息可以表明存在此类潜在问题。
另外，虽然图13的示例描述了操作医疗设备的方式，以提供既涉及治疗的初始选择又涉及执行该治疗的后续方式的治疗建议，但从前述应当理解，实施例并不局限于此。例如，在一些实施例中，医疗设备可以包括如本文所述的一个或更多个传感器，并且可以操作以产生关于该设备操作方式的治疗建议，而不生成使用该设备的初始建议。例如，如上所述，支架取栓器或抽吸导管可以包括一个或更多个传感器，以生成有关治疗状态或性能的数据，并且可以生成治疗建议。作为另一示例，用于治疗慢性完全闭塞(CTO)的导丝可以生成与传感器接触的组织/物质有关的信息并生成治疗建议。在CTO手术中，当无法穿透凝固的血栓时，可以通过平滑肌组织或血管斑块插入导丝。基于传感器接触的组织/物质的感测特征，当导丝位于平滑肌组织上并且能够推进时，以及当导丝穿过内皮组织并再次进入血管内，位于病变的远侧时，可以提出治疗建议。此外，在一些实施例中，可以对平滑肌组织的厚度或血管壁的其它特征进行一次或更多次测量，这些特征可以告知导丝将刺穿组织而不是在组织中移动的风险。例如，如果测量表明导丝侵入式探头一侧的平滑肌组织变薄，则可能表明侵入式探头有刺穿血管壁的风险。可以提出治疗建议以更慢地进行和/或撤回导丝，或者可以生成另一个建议。
本领域技术人员将从本文的讨论中理解，医疗设备可以通过多种方式被配置成基于病变的特征和/或治疗状态生成治疗建议。图14-15B示出了可用于生成治疗建议的技术的一个示例。
图14示出了在一些实施例中可由医疗设备实现以生成治疗建议的过程1400。
过程1400从方框1402开始，在方框1402中医疗设备接收病变的一个或更多个特征。医疗设备可以从医疗设备的部件接收特征，例如在使用医疗设备的侵入式探头所包含的一个或更多个传感器来确定特征和/或通过另一个部件(例如，病变分析设施)基于传感器产生的数据来生成特征的情况下。在一些实施例中，该特征可以包括病变的组成成分。附加地或替代地，该特征可以包括病变在体内的位置、病变的一个或更多个尺寸(例如，长度、厚度等)、病变的温度或可基于上述传感器类型确定的其它信息。
在方框1404中，医疗设备将在方框1402中接收到的特征与一种或更多种治疗方案的一个或更多个条件进行比较。医疗设备可以配置有关于多种不同可用治疗方案的信息，其中每个方案可以与一个或更多个条件相关联，这些条件与病变的一个或更多个特征相关。例如，医疗设备可以被配置有用于通过植入支架来治疗病变的一个或更多个条件，用于使用抽吸导管的一个或更多个不同的条件，以及用于使用支架取栓器的一个或更多个另外的不同条件。对此类与病变组成成分有关的条件的示例在上文中结合图13有所描述。
医疗设备可以将病变的特征与条件进行比较，以确定哪些条件被满足。在一些实施例中，治疗方案的条件集可以是互斥的，使得一个病变可以仅满足一组条件，因此只能选择一种治疗方案。在其他实施例中，条件集可能不是互斥的，并且医疗设备可以通过确定满足最对应条件的治疗方案或最接近满足对应条件的治疗方案来确定推荐哪种治疗方案(例如，在条件与一系列值相关联的情况下，选择其值与范围最为接近的条件，例如，该条件的值落在范围的中间)。
在方框1406中，基于比较，医疗设备可以通过其用户界面输出治疗方案的推荐，并且过程1400结束。
虽然在描述过程1400时结合了基于病变的特征生成用于治疗病变的初始治疗建议，但本领域技术人员将了解在执行治疗期间如何将该技术扩展到生成治疗建议，如上文结合方框1310所述般。例如，在一些实施例中，基于病变的特征(例如，病变的组成成分)与治疗方案的某些参数的一个或更多个条件(例如抽出支架取栓器的支架的速度)的比较，医疗设备可以输出关于此类参数的建议。
本领域技术人员将理解，有许多方法可以设置治疗方案的条件，这些方法的用法与图14的过程1400相关联。例如，在至少经过一些实验以确定值、病变类型和各种治疗方案的成功治疗之间的对应关系后，可以将病变特征的值硬编码到医疗设备中，以用作条件。然而，发明人已经认识并意识到系统基于病变特征和成功治疗病变的信息以及其他信息来学习这种关系和条件的优势。例如，可以在一些实施例中实现机器学习过程，例如可能包括特征提取和/或分类的机器学习过程。
图15A-15B示出了可在一些实施例中执行的机器学习过程的示例。图15A示出了可由医疗设备实现的过程，而图15B示出了可由与多个不同医疗设备通信的计算设备(例如，服务器)实现的过程。
图15A的过程1500从方框1502开始，在方框1502中医疗设备生成有关病变特征的信息。在方框1504和1506中，医疗设备可以基于病变特征与治疗方案条件的比较来提出关于治疗方案的建议，以及监测治疗的进展并在整个治疗过程中生成状态信息。方框1502-1506中的这些操作可以以类似于上述结合图13-14所描述的方式实现，因此为了简洁起见，不再对其作进一步描述。此外，在方框1506中，医疗设备可以生成关于治疗结果的信息。该治疗结果可以表明病变是否成功治疗、病变是否移位并扩散到受试者体内、是否需要多次治疗、或其他指示结果的信息。从前文中应当理解，可以使用医疗设备的传感器来生成指示结果的信息。例如，利用医疗设备手柄中的加速度计所生成的数据，医疗设备可以确定它是否被多次操作以移除病变。作为另一示例，如上所述，如果传感器正在检测病变然后停止检测病变，这可能表明病变已经在受试者体内移动，包括病变移位并成为栓塞。
在方框1508中，在方框1502-1506中生成的信息通过一种或更多种有线和/或无线通信连接和/或网络(包括因特网)从医疗设备传输到计算设备。在一些实施例中，计算设备可以在地理上远离医疗设备。在方框1508中，继方框1506中的传输之后，医疗设备从计算设备(诸如通过方框1508中传输信息的网络)接收用于治疗方案的一个或更多个更新的条件。该更新的条件可以识别新的值，该新值用于与病变特征有关的条件评估。医疗设备可以配置自身以应用一个或更多个更新条件以生成治疗建议，例如通过在诸如上文结合图14讨论的过程中考虑一个或更多个更新的条件。一旦医疗设备被配置了更新的条件，过程1500结束。
图15B示出了可由计算设备实现的过程，以对病变的治疗报告执行学习过程，以生成用于选择治疗建议的条件，例如通过诸如上文结合图14讨论的过程。具体地，在图15B的示例中，计算设备分析关于病变治疗的报告，结合有关这些病变特征的信息，以识别成功的(和/或不成功的)治疗方案与病变特征之间的关系。通过识别这种关系，可以得出关于哪种治疗方案最适合特定类型的病变的结论，并且基于这些结论，可以基于该病变的特征生成治疗特定病变的治疗建议，如图14的示例所示。类似地，如上所述，基于有关治疗状态或表现的信息，可以确定关于进行治疗的方式的建议(例如，在支架取出期间取出支架的时间或速度)。虽然图15B的示例描述了基于病变的特征来初始选择用于病变的治疗方案，但本领域技术人员将从下面的描述中理解如何扩展该技术以生成关于进行治疗的方式的建议。
发明人已经认识到并意识到，使用机器学习过程可以有利地确定这种条件的产生以及识别成功/不成功治疗与病变特征之间的关系。各机器学习算法是本领域已知的，并且可以适于在此上下文中使用。部分机器学习算法可以基于特征提取和分类技术运行，其中需要识别单元的组(分类)，并对单元的属性进行分析，以确定哪些属性和/或这些属性的哪些值最接近或最能预测组中的正确成员关系。基于这些已识别的属性，随后接收到的具有这些属性的未分类单元会被基于未分类单元的属性和/或值与每个组的属性/值的比较，将其“分类”为一组/一类。在部分机器学习应用中，可以在机器学习过程的配置期间手动识别组/分类。此外，或者在其他机器学习应用中，机器学习过程可能会随着时间的推移确定或调整组/分类，例如，当机器学习过程通过其分析感知到新的分组可能更好地表征某些单元时，其创建新的组/分类。对机器学习的全面讨论超出了本文档的范围，并且对理解本文描述的技术不是必需的。本领域技术人员会明白如何实现机器学习技术，以与本文描述的信息和目标一起使用。
在此，可以将组定义为治疗方案或治疗结果，在此背景下，将对图15B的示例进行描述。在这种情况下，可以通过病变的特征和/或治疗状态来定义这些组。在这种情况下，当病变的特征和/或治疗状态的特征与组的特征相匹配时，可以选择对应的治疗方案进行输出。附加地或替代地，在一些实施例中，组可与不同类型的病变(每种类型具有与其它类型不同的一个或更多个特征或特征范围)和/或治疗状态相关联，并且这些不同的组随后可与特定的治疗方案或操作治疗设备的方式相关联。在后一种情况下，当特定病变的特征或治疗状态与某组匹配时，可以选择该组的对应治疗建议进行输出。
图15B的过程1520从方框1522开始，在方框1522中，在一个或更多个计算设备上执行的学习设施随着时间的推移接收关于医疗设备治疗病变的多个报告。这些医疗设备可以是按照上述实施例操作的医疗设备。这些报告可以包括有关已治疗病变的信息，例如病变的一个或更多个特征。该报告还可以包括有关病变治疗方式的信息，例如在用于治疗病变的一个或更多个用于治疗设备以及治疗这些病变的方式。有关治疗结果的信息也可以包含在报告中，例如治疗是否成功、是否需要多次治疗、病变是否移位并成为栓塞、或其他结果。
报告可以包含由医疗设备的一个或更多个传感器确定的信息，包括传感器的示例和上述信息类型。如上所述，实施例可以包含各种类型的传感器，包括一个或更多个电、机械、光学、生物或化学传感器。此类传感器的具体示例包括电感传感器、电容传感器、阻抗传感器、EIS传感器、电阻抗断层扫描(EIT)传感器、压力传感器、流量传感器、剪切应力传感器、机械应力传感器、形变传感器、温度传感器、pH传感器、化学成分传感器(例如O2离子、生物标志物或其他组成成分)、加速度传感器和运动传感器。应当理解，这些传感器可以生成各种类型的特征或其它信息。任何这种信息都可以包含在报告中并在过程1520中用于生成与治疗建议相关的条件。例如，如上所述，设置在医疗设备手柄内的加速度计可以跟踪医疗设备的运动，并用于确定是否进行了多次治疗以治疗凝块。作为另一个示例，力传感器可以指示取出支架取栓器的力，或者一组阻抗传感器可以基于抽出过程中在支架取栓器的支架的一个或更多个传感器处检测到的阻抗是否随时间变化来确定病变在取出过程中是否部分或完全与支架分离。本领域技术人员将从上述讨论中理解包含在此类报告中由医疗设备的传感器生成的不同类型的数据。
报告还可以包括可能由临床医生输入或从医疗设备可能与之交互操作的另一个系统检索到的信息。例如，该报告可能包括有关病变在受试者结构中的位置的信息，例如病变是否在颅动脉、股动脉、肺静脉、胆总管或其他管中。该信息可以由临床医生通过用户界面输入，或者例如是从另一个系统(例如血管造影设备)检索到的。
可选地，报告可以包括有关患者的信息，例如年龄、病史和人口统计数据。
在方框1522中接收的报告可以随时间从多个医疗设备接收，这些医疗设备可以分开分布。通过接收这些报告以及这些报告的内容，随着时间的推移，可以生成一组定义推荐或最佳实践的条件和治疗建议。
因此，在方框1524中，学习设施分析报告中的信息，以识别病变特征(和/或操作治疗设备的方式)、治疗具有这些特征的病变的选项和成功治疗之间的关系。基于这种分析，学习设施可以学习这些信息片段之间的关系。这种关系可以表明某些治疗方案何时成功或不成功，或者对于哪些类型的病变，不同的治疗方案成功或不成功。在获得关于患者的信息的至少一些实施例中，学习设施可以基于患者的信息学习病变特征、治疗具有这些特征的病变的选项和成功治疗之间的关系。可以训练模型来学习在获得的关于患者的所有信息中，哪条特定信息可能会影响治疗成功的概率。例如，即使病变的所有特征都相同，经过训练的模型可以根据患者的年龄识别出特定治疗可能具有不同的成功概率。因此，对于病变相同但年龄不同的两名患者，可能会提供不同的治疗建议。作为另一个示例，经过训练的模型可能学习到，对于过去患有某种疾病的受试者，即使病变类型相同，其相对于没有得过这种疾病的受试者，某些治疗方案成功的可能性变小。
基于方框1524中的这种分析，学习设施(通过机器学习过程的特征提取和分类过程)可以在方框1526中为每个治疗方案生成条件。这些条件可能与病变的特征有关联，以便指示每种治疗方案可以成功治疗的病变的不同特征或特征范围。例如，条件可能与病变的粘弹性特征的一系列值有关，使得某一范围内的粘弹性可能与使用抽吸导管的治疗方案相关，而另一个范围内的粘弹性可能与使用支架取栓器的治疗方案相关。通过这种方式，当检测到具有特定粘弹性的病变时，可以利用这些条件的比较(如在图14中的过程)来确定针对该特定病变推荐哪种治疗方案。
在方框1528中，一旦条件在方框1526中生成，就可以将条件分发给医疗设备，使得这些设备可以被配置成使用这些条件来生成治疗建议，如上文结合图15A所讨论的。一旦这些条件被分配，过程1520结束。
虽然将图15B中的过程1520作为离散过程进行讨论，但应当理解，在一些实施例中，接收报告和确定条件可以是随时间重复的过程，包括连续重复或以离散间隔重复的过程。因此，在一些实施例中，可以多次执行过程1520，或者在方框1528中将条件分发之后，学习设施可以返回方框1522以接收附加报告并继续学习过程。
上面提供了在诊断和/或治疗病变期间向临床医生提供反馈(包括在诊断和/或治疗期间提供治疗建议)的设备和过程的示例。在一些实施例中，除了在诊断和/或治疗期间提供这种反馈或作为提供这种反馈的替代，医疗设备可以被配置成在诊断/治疗中在该医疗设备运行之后向临床医生呈现关于诊断和/或治疗的信息。图16示出了此过程的示例。
过程1600从方框1602开始，在方框1602中操作医疗设备以生成关于病变特征和治疗性能的信息，并生成关于执行治疗方式的建议。方框1602、1604的操作可以类似于上面讨论的数据生成的示例。
在方框1606中，在治疗之后，纪事生成设施利用在方框1602、1604中生成的信息生成治疗纪事。该治疗纪事可以包括关于如何随时间推移操作设备、病变的哪些特征被检测到、医疗设备提出了哪些建议以及临床医生是否遵循这些建议的信息。如果在治疗中检测到错误，例如导致部分或全部地丢失病变，例如导致栓塞或需要后续治疗，该纪事生成设施可以对错误进行分析以确定错误的原因。例如，如果传感器在某个时刻检测到病变的一部分与支架取栓器分离，并且在之前紧跟时刻，另一个传感器注意到对支架取栓器施加了突然力，则纪事生成设施可以在纪事中记录这一点。如果施加在支架取栓器上的力超过了所建议的医疗设备的最大力，或者操作医疗设备的方式与治疗建议不一致，则可以在纪事中注明。当这些信息包含在纪事中时，可以向临床医生建议如何避免未来手术中的错误。
此外，在一些实施例中，纪事生成设施可在纪事中包括关于病变和病变的潜在原因的详细信息，以帮助临床医生诊断病变。例如，虽然在一些实施例中，在治疗期间可以输出病变的简要特征(例如，病变是粘性的)，但在纪事中可以输出关于组成成分的更详细的信息(例如，病变主要由胆固醇组成)。此外，纪事生成设施可以在受试者病变位置中对组成成分进行分析，以确定病变是否是，例如损伤的结果、在病变部位形成的血栓、或者卡在病变部位的栓塞。例如，如果病变主要由平滑肌细胞或动脉粥样硬化等组织组成，则该病变可能是受伤后该部位的生长引起的。作为另一示例，如果病变的组成成分表明它是在具有高剪切应力的结构区域中形成的，但病变却位于具有低剪切应力的结构区域中，则这可能表明病变是其卡在该部位处的栓塞。
在方框1606中，一旦生成了纪事，就将该纪事输出以呈现给用户(例如，通过显示器，或存储到存储器或通过网络传输)，并且过程1600结束。
示例
下面描述了可能使用医疗设备和技术的场景的各种示例。然而，应当理解，实施例并不局限于按照这些示例中的任何一个进行操作。
示例1
可以使用本文所描述的技术的方式的一个示例是使用侵入式智能导丝。侵入式导丝可用于在血管系统中移动。使用本文描述的传感器和分析技术，侵入式导丝可以表征与其接触的组织/物质，并将该组织/物质的特征传达给临床医生。侵入式导丝还可以帮助其他设备到达患者体内的干预部位。
在该示例中，导丝包括传感器(优选EIS传感器)、阻抗谱仪和手柄。导丝还可以包括额外的部件，这些部件能在使用过程中沿其长度插入。传感器可用于感测和表征与其接触的组织/物质的特征。例如，当与阻抗谱仪一起使用以执行高频阻抗测量时，传感器可用于确定组织/物质组成成分。传感器和阻抗谱仪都优选位于导丝的侵入式尖端处，使得能够表征与尖端相邻的组织而无需使用将传感器连接到阻抗谱仪的长电线。如果阻抗谱仪位于受试者外部，那么这种设计可以减少可能插入电信号中的电子噪声。
手柄可能包含其他部件，例如这些部件用于与用户通信、在手术期间和手术后记录和传输数据、处理数据以及为设备供电。此类部件的示例包括反馈单元(例如用户可读的显示器或指示灯)、用于无线传输或通过电缆传输数据的单元、数据库、处理器和电池。手柄能够将手柄从其他设备部件上移除；还能将它可拆卸地连接到导丝本身上的电路。
示例2
临床医生可以使用示例1中描述的导丝为患有动脉阻塞的患者确定最佳的治疗策略。临床医生能够使用导丝来表征阻塞动脉的组织/物质，然后基于这些信息在可能的不同治疗方法之间进行选择。在一些实施例中，基于导丝已经执行的一个或更多个表征，并且可选地基于先前在导丝的帮助下执行治疗的数据，导丝可以向临床医生提供治疗建议。
在该示例中，临床医生能够使用导丝来评估和治疗动脉病变。临床医生会首先将导丝引导到血栓部位(可以选择使用手柄)，然后穿透血栓。接下来，临床医生可以使用导丝对阻塞动脉的血栓和/或组织/物质的组成成分进行测量。然后，临床医生能够基于该测量结果确定针对该被阻塞动脉的最佳治疗方案。例如，如果阻塞组织由患者动脉壁的细胞组成，则临床医生可以决定使用支架设备。如果阻塞组织是血栓，临床医生会决定测量其粘弹性，然后基于此信息确定是使用抽吸导管还是支架来移除凝块。
在一些实施例中，临床医生还可以从导丝接收治疗建议。该治疗建议能够基于导丝对动脉病变的表征和/或基于先前使用导丝期间所收集的数据。
治疗结束后，临床医生可以从导丝上取下手柄，并借助导丝插入适当的介入设备。
示例3
可以按照本文描述的技术使用的设备的另一个示例是智能支架取栓器。支架取栓器可用于从患者身上取出血凝块。利用本文描述的传感器和分析技术，侵入式支架取栓器可以表征与其接触的凝块并将该组织/物质的特征传达给临床医生。
在该示例中，支架取栓器包括至少一个传感器(优选至少一个EIS传感器和/或EIT传感器)、测量单元和手柄。支架取栓器可以在多个重要位置处包括多个传感器，使得能够从凝块内的多个位置获得与其接触的血凝块有关的信息。当支架取栓器包括多个传感器时，这些传感器可能能够感知与其接触的凝块的不同特征。例如，支架取栓器可以包括一个或更多个能够感测凝块与支架取栓器结合的传感器、一个或更多个能够感测支架取栓器的位置随时间变化的传感器、和/或一个或更多个能够感测施加到凝块上的力的传感器。可以通过感测支架的电感和/或EIT信号随时间的变化来确定支架取栓器与凝块的结合。由于支架的电感和EIT值会随着支架的膨胀和周围环境而变化，因此这些特征的恒定值表明支架已达到其最大膨胀并结合到凝块中。可以使用运动传感器来感测支架取栓器的位置随时间的变化。该特征能够使临床医生了解支架取栓器在患者体内的移动，并确定支架取栓器在取出凝块期间的通过次数。还可以包括应力传感器，以测量支架取栓器施加到凝块或组织/物质上的力。
支架取栓器的测量单元可以是阻抗谱仪和/或断层扫描单元。该单元优选位于支架取栓器的尖端附近，使得能够表征与支架取栓器相邻的凝块，而无需使用将传感器连接到测量单元的长电线。如果阻抗谱仪位于受试者外部，那么这种设计可以减少可能插入电信号中的电子噪声。
手柄可以包含如示例1所述的其他部件。它还能包括机械拉动机构，以允许准确且自动地取出凝块。
示例4
临床医生可以将示例1中描述的导丝和示例3中描述的支架取栓器一起使用，为患有动脉阻塞的患者确定并执行最佳的治疗策略。临床医生能够使用导丝来表征阻塞动脉的组织/物质，然后使用支架取栓器来取出凝块和/或血栓。可选地，在取出凝块期间能够收集数据并将其上传到数据库以供以后分析。
在该示例中，临床医生能够使用智能设备的组合来治疗患有动脉阻塞的患者。临床医生可以首先插入带鞘的导丝，并使用导丝(如上所述，与侵入式探头一起)评估病变，如示例2所述。如果临床医生根据导丝提供的信息和/或建议决定接下来使用支架取栓器，那么临床医生将取下导丝，将鞘留在原位，并将支架取栓器沿鞘插入并引导其进入凝块和/或血栓。一旦支架穿过凝块和/或血栓，支架取栓器中的传感器就能感知凝块和/或血栓的各方面，并将此信息作为时间的函数提供给临床医生(例如，在外部显示器上)。例如，EIS和/或EIT传感器能够表征支架与凝块和/或血栓的结合以及凝块和/或血栓的形状和组成成分。支架取栓器还可以利用之前取出凝块和/或血栓的数据向临床医生提供治疗建议。例如，治疗建议能够包括支架取栓器与凝块和/或血栓最佳结合的信号和/或关于拉动凝块和/或血栓的正确速度和力的建议。
此时，临床医生可以根据支架取栓器提供的信息和/或建议采取行动，以取出凝块和/或血栓。临床医生可以决定使用支架取栓器中的自动拉动机构来取出凝块。然后，基于从先前取出凝块和/或血栓的数据库中所接收的数据，该自动拉动机构可以以一定的速度并使用支架取栓器所确定的力拉动凝块和/或血栓。如果凝块和/或血栓从支架取栓器上脱落，支架取栓器将使用警报向临床医生发出信号。然后，临床医生可以再次穿透凝块和/或血栓并重新开始取出过程。
在凝块和/或血栓取出结束时，在干预期间收集的所有数据都会被传输到数据库以供以后分析。
示例5
可以按照本文描述的技术使用的设备的另一个示例是智能抽吸导管。抽吸导管可用于从患者身上取出血凝块。利用本文描述的传感器和分析技术，侵入式抽吸导管可以表征与其接触的凝块，并将该组织/物质的特征传达给临床医生。
在该示例中，抽吸导管包括至少一个传感器(优选至少一个EIS传感器和/或EIT传感器)、测量单元和手柄。如示例3，抽吸导管可以在多个重要位置处包含多个传感器，使得能够从凝块内的多个位置获得与其接触的血凝块有关的信息。当抽吸导管包括多个传感器时，这些传感器可能能够感知与其接触的凝块的不同特征。例如，抽吸导管可以包括示例3中描述的一个或更多个传感器(即一个或更多个能够感测凝块与抽吸导管结合的传感器、一个或更多个能够感测抽吸导管的位置随时间变化的传感器、和/或一个或更多个能够感测施加到凝块上的力的传感器)。抽吸导管还可以包括能够监测抽吸导管内的血流量的额外传感器。
抽吸导管的测量单元和手柄单元与示例3中描述的支架取栓器的测量单元和手柄相同。
示例6
临床医生可以将示例1中描述的导丝和示例5中描述的抽吸导管一起使用，为患有动脉阻塞的患者确定并执行最佳的治疗策略。临床医生能够使用导丝来表征阻塞动脉的组织/物质，然后使用抽吸导管来取出凝块和/或血栓。可选地，在取出凝块期间能够收集数据并将其上传到数据库以供以后分析。
在该示例中，临床医生能够使用智能设备的组合来治疗患有动脉阻塞的患者。临床医生可以首先插入导丝并使用它来评估病变，如示例2所述。如果临床医生根据导丝提供的信息和/或建议决定接下来使用抽吸导管，那么临床医生将沿着导丝插入抽吸导管，将其引导到凝块和/或血栓中，然后开始抽吸过程。在抽吸凝块和/或血栓的过程中，外部显示器将向临床医生提供有关移除进度、EIS和/或EIT传感器感应到的凝块和/或血栓的形状和组成成分以及凝块和/或血栓通过抽吸导管的信息。智能抽吸导管还可以根据抽吸导管与凝块的结合来确定开始移除凝块和/或血栓的最佳时间，并向临床医生发出信号。然后，临床医生可以开始移除凝块和/或血栓。如果凝块和/或血栓从抽吸导管上脱落，抽吸导管可以使用警报向临床医生发出信号。然后，临床医生可以再次穿透凝块和/或血栓并重新开始取出过程。当传感器检测到血栓已被完全吸入并沿着抽吸器的管子传递时，可以生成并输出另一条指示成功移除的消息。
在凝块和/或血栓取出结束时，在干预期间收集的所有数据都会被传输到数据库以供以后分析。
示例7
示例1中描述的导丝可用于治疗患有慢性完全闭塞(CTO)的患者。在这种情况下，患者的动脉被旧的刚性血栓阻塞，临床医生可能难以穿透该血栓以重建血流。临床医生可以使用智能导丝来感知病变的位置并穿过病变。在手术过程中，导丝能够向临床医生提供有关何时开始穿透病变以及何时穿过病变到达动脉腔的信息。如果血栓太硬而无法穿透，临床医生会将导丝穿过病变附近的动脉壁来代替。在这种情况下，导丝能够向临床医生提供有关其在动脉粥样硬化/斑块中的位置的连续信息。这可以帮助临床医生以免刺穿血管。
示例8
临床医生可以使用示例1中描述的导丝来诊断和/或治疗外周病症。外周病症的示例包括在深静脉或动脉中形成的血栓，或在人工静脉或动脉中形成的血栓。导丝可用于为患有外周病症的患者确定最佳的治疗策略。临床医生能够使用导丝来表征阻塞导管的组织/物质，然后基于此信息在可能的不同治疗方案之间进行选择。在一些实施例中，基于导丝已经执行的一个或更多个表征，并且可选地基于先前在导丝的帮助下执行治疗的数据，导丝可以向临床医生提供治疗建议。
示例9
作为附加示例，任何一种前述侵入式探头都可用于估计凝块(例如血栓)的年龄。可以基于凝块的一个或更多个特征(例如凝块的组成成分)来确定凝块的年龄(即凝块自形成以来的寿命)。基于根据这些特征所确定的凝块的年龄，可以提供不同的治疗方案或治疗方案组合。例如，如果凝块少于十四天，可能建议某种治疗方案，如果凝块超过十四天，则可以建议不同的治疗方案。
附加地或替代地，本文描述的设备和技术中的至少一部分可用于识别生物结构是否为健康组织。例如，这些设备/技术可用于确定血管壁是否健康，或者血管壁上是否形成有动脉粥样硬化斑块或钙化。在这种情况下，被本文描述的设备之一接触的生物结构可以是血管壁或动脉粥样硬化斑块(或其它病变)，并且本文描述的技术可用于确定它是否是这些生物结构之一。根据该识别，可以提供不同的治疗建议。
用于肿瘤的医疗设备的操作方法
发明人已经认识并意识到，用于检查潜在癌细胞的常规技术往往不能令人满意。例如，用于检查潜在癌细胞的一种常规技术利用针头来移除组织样本。为了帮助临床医生引导针头插入，使用传统的成像系统，例如X射线、超声波或磁共振成像(MRI)。然而，使用这些技术生成的图像通常不准确或很模糊，从而使临床医生难以确定针头是否与目标细胞或组织接触。因此，使用这种技术来诊断和/或治疗癌细胞通常是不准确的。因此，当试图确定特定病变是否癌变时，其中一项重大风险是用于检查潜在癌变病变的针头实际上并没有与病变接触，而是接触附近的健康组织，从而得到不正确的样本和不正确的医学结论。同样，当试图移除癌细胞时，可能会出现两种不希望的情况：健康组织可能与癌细胞一起被移除，或者部分癌细胞可能未被移除。
因此，根据本文描述的一些实施例，可以使用医疗设备来确定癌细胞/组织的存在、癌细胞/组织的特征、和/或癌细胞/组织的类型(例如，癌、淋巴瘤、骨髓瘤、肿瘤、黑色素瘤、转移或肉瘤)。例如，上述机器学习技术可用于区分癌细胞/组织与非癌变生物物质和/或用于表征癌细胞/组织。此外，本文所述类型的技术(包括机器学习技术)可以至少部分地基于癌细胞/组织的特征提供关于如何治疗癌细胞/组织的建议。例如，在部分情况下，可以建议切除或移除癌细胞/组织，以及建议进行切除或移除的方式。
上文已经结合图2-11对医疗设备、传感器和感测癌细胞的组织/物质的方式的示例作了详细描述。下面将结合图31-33对示例技术进行描述，这些技术可由此类医疗设备实现和/或可以操作医疗设备以执行这些技术。
图22示出了示例性过程2200，其可由按照本文描述的部分技术进行操作的医疗设备执行。在图22的示例中，传感器可以设置在诊断和/或治疗设备中，例如设置在针头、切除导管、射频探头、机械探头、腹腔镜或切割设备中。在一些实施例中，传感器被设置在医疗设备的远端附近。医疗设备可以基于使用传感器所确定的癌细胞的特征生成治疗建议。应当理解，本文所述的过程并不局限于与侵入式探头一起使用。在一些实施例中，本文所述的技术可以与包括非侵入式探头的系统和设备一起使用，这些探头可能被设计成不用于或仅用于动物体内，但可以附加地或替代地被设计成用于动物体外的包括组织在内的生物结构。例如，在一些实施例中，本文所述的设备、系统和技术可用于诊断和/或治疗浅表病变，例如皮肤癌或其它皮肤病症。
过程2200从方框2202开始，在方框2202中操作医疗设备的侵入式探头以检测靠近传感器的病变的一个或更多个特征(例如，大小和/或组成成分)，该病变可以是癌组织或癌细胞。在过程2200开始之前，可以将侵入式探头插入动物体内并移动到病变的预测位置附近。然后操作医疗设备以检测传感器何时接触病变。可以通过评估传感器输出的值随时间的变化(例如阻抗的变化)或使用结合图17C所述的机器学习技术来确定与病变或与已知将要癌变或潜在的癌变组织的接触。例如，当侵入式探头的传感器不与癌组织/细胞或者不与已知病变所属的组织类型接触时，医疗设备可以输出(例如，通过用户界面向用户输出)一个结果。
例如，在检查病变时，当侵入式探头向动物的病变移动时，医疗设备可以输出指示它正在接触的组织的值。在一些实施例中，该值可以是包括二进制值在内的定性值，例如是/否或真/假值，以指示侵入式探头是否正在与病变接触。
医疗设备可以通过分析侵入式探头所接触的生物物质(包括侵入式探头所接触的组织)来确定侵入式探头是否正在与病变接触，以确定侵入式探针是否正在接触任何“异常”的生物物质，因此该生物物质可能是病变的一部分。在一些实施例中，医疗设备可以通过评估侵入式探头在动物体内的位置来确定探头所接触的生物物质是否“异常”，该位置可以指示侵入式探头期望接触的生物物质。
附加地或替代地，医疗设备可以基于有关病变的预测来确定侵入式探头是否正在与病变接触，这些预测可以由临床医生将其初步诊断的结果输入。例如，临床医生可以输入初步表征病变的信息，例如病变是在血管系统中还是属于器官的病变、或者在器官病变的情况下是哪个器官、对病变组成成分的预测、或者对病变的组织或细胞状态的预测(例如，不健康、发炎、癌变、患病等)。在输入此类信息的实施例中，临床医生可以单独地输入初步表征病变的信息，或者可以选择可能与初步表征病变的此类信息相关联的病变的初步诊断(例如，通过选择特定类别的动脉粥样硬化，也可以选择其它信息，例如位于血管系统中的动脉粥样硬化的预期组成成分)。当侵入式探头在动物体内移动时，医疗设备可以将侵入式探头所接触的生物物质与病变的初步表征进行比较，以确定侵入式探头是否正在与病变接触。例如，如果病变已被初步诊断为可能是脑肿瘤的脑病变，则医疗设备可以确定侵入式探头是否已经与异常脑组织接触和/或侵入式探头是否已经与癌变脑组织接触，并输出此结果。
在其他实施例中，除了提供指示侵入式探头是否与病变接触的二进制值之外，医疗设备还可以输出指示侵入式探头的传感器所接触的生物物质或该生物物质的身份、数量和/或相对丰度的值，该值可以随着探头在体内的移动而变化。指示物质的值可以是该物质的标识，例如从阻抗谱中识别的物质列表，正如使用本文所述的技术(包括上述机器学习技术)确定的那样。在其它实施例中，这些值可以是数值，例如由传感器检测到的值(例如，阻抗值或阻抗谱)或其它值。
可以移动探头及其传感器直到与病变接触，一旦接触，此时由医疗设备输出的结果可能发生变化。通过这种方式，可以使用侵入式探头确定病变的位置，并且可以确定侵入式探头正在与病变接触。
在部分情况下，还可以操作侵入式探头来确定病变的几何形状。例如，在一些实施例中，可以通过将侵入式探头移动到病变附近并确定侵入式探头何时接触或不接触病变来确定潜在包括癌组织(例如肿瘤)的病变的几何形状。例如，如果对侵入式探头输出的值的分析确定了病变包括癌组织，则可以移动侵入式探头，并随着时间的推移针对不同的传感器确定单个传感器是否与癌组织接触。然后可以通过医疗设备分析侵入式探头的移动量(例如，如上所述，使用加速度计测量)和传感器在侵入式探头上的位置，以确定动物体内癌组织的几何形状(包括癌细胞的一个或更多个尺寸)。
在这些实施例中，医疗器械可以基于病变的几何形状针对该病变确定一个或更多个治疗建议。
在可在实施例中实现的一种治疗方案中(例如图22所示的这种)，可使用切除作为治疗癌组织的第一选择。因此，在方框2204中，将诸如针头或射频探头之类的切除设备插入动物体内。在一些实施例中，该切除设备可以包括侵入式探头，该侵入式探头包括本文所述类型的传感器。可以移动该切除设备，直到确定该切除设备已经与癌细胞或组织接触。(然而，应当理解，实施例并不局限于使用包括侵入式探头的切除设备进行操作。在其他实施例中，侵入式探头是单独的医疗设备的一部分，并且在侵入式探头就位之后，移动切除设备直到其靠近侵入式探头，由此靠近癌细胞/组织。)
在方框2204中，在将切除设备放置在癌细胞/组织附近之后，操作切除设备以切除癌细胞/组织。在治疗时间间隔之后，可以操作切除以确定该切除设备是否对癌细胞/组织产生影响。例如，在一些实施例中，可以生成指导临床医生进行切除的治疗建议，包括切除是否有效以及是否继续切除。因此，在方框2206中，传感器可以提供指示切除设备是否仍然与癌细胞或癌组织接触的信息。可以使用本文所述的技术(包括上述机器学习技术)进行这种确定。该信息可以被处理并可用于提供治疗建议，例如是停止切除还是继续切除，或者在确定是否停止切除之前检查侵入式探头的位置。
在一些实施例中，切除设备可以包括用于切除的多个不同的电极(例如位于不同位置的不同电极)，并且这些不同的电极可以是可单独操作的，使得可以操作其中的部分以在不能操作其他电极时进行切除。在一些实施例中，每个切除电极可以设置在感测电极附近，按照本文所述的技术操作这些感测电极以确定与感测电极接触的生物物质。切除设备可以使用感测电极来确定切除设备的特定部分是否与癌组织/细胞或者非癌组织/细胞接触。在这些实施例中，响应于确定切除设备的一部分正在与非癌变组织接触，切除设备可以停止或阻止切除设备的该部分的切除电极的运行，以将切除限制为仅针对癌组织并且使对非癌变组织可能造成的伤害最小化。
这样，如果这种治疗无效，则临床医生可以停止切除，并且临床医生仅能在切除与癌细胞/组织接触时继续进行切除，从而仅切除癌组织。因此，在治疗结束时临床医生可以对治疗是否成功更有信心，如果成功，则所有癌细胞/组织都已被切除。通过这种方式，可以降低切除健康组织的风险和/或降低未切除癌细胞的风险。
因此，如图22所示，如果确定切除设备仍然与癌细胞/组织接触，则过程2200跳转到方框2208，在方框2208中提供了继续切除的建议，并迭代返回方框2204。否则，如果确定切除探针不再与癌细胞/组织接触，则在方框2210中提供了停止切除的建议。可以通过重新定位切除设备来重复该过程。如果在多次尝试重新定位切除设备后仍不能与病变形成接触，则过程2200结束。
图23示出了操作根据另一个实施例的医疗设备以生成针对癌细胞/组织的治疗建议的方式的示例。在图23的实施例中，医疗设备可以包括沿探头外部排列的多个传感器，如上述图3中的示例所示。从前述应理解，使用这样的传感器阵列，可以确定癌变病变的几种不同特征，包括癌变病变的组成成分。例如，如上所述，通过对癌变病变进行EIS处理，可以确定癌变病变的组成成分。在一些实施例中，可以使用如上所述的经过训练的机器学习模型来确定癌变病变的组成成分或其它特征。
图23的过程2300从方框2302开始，在方框2302中将医疗设备插入动物受试者的体内并操作以检测癌变病变的一个或更多个特征，例如癌变病变的组成成分。基于包括组成成分在内的特征，在方框2304中医疗设备可以选择用于推荐的治疗方案。基于组成成分，过程2300可以确定被探测的癌变病变的类型，并且可以提供适当的治疗建议。正如在上述其它实施例中，医疗设备可以被配置有关于针对不同的生物物质的阻抗谱和其它电特征(例如，有效电容)的信息和关于不同病变的组成成分的信息，使得可以使用阻抗谱来识别生物物质，并且可以基于生物物质来识别病变。医疗设备还可以被配置成针对不同类型的病变(例如不同类型的癌变病变)具有不同的治疗建议。在一个示例中，如果使用针对病变的不同生物物质的阻抗谱确定该癌变病变是癌或癌的一部分，则可以提供移除癌变病变的建议。在另一个示例中，如果确定该癌变病变是黑色素瘤的一部分，则可以推荐射频切除。医疗设备可以以任何合适的方式选择治疗方案。
一旦在方框2304中推荐治疗，那么在方框2306中医疗器械就可以监测所选治疗方案的性能。医疗设备可以使用一个或更多个传感器来监测治疗，例如实用在方框2302中确定特征的一个或更多个传感器或被操作以执行治疗的治疗设备的一个或更多个传感器。例如，如果在方框2304中建议切除，临床医生可以插入切除设备。切除设备可以具有传感器，例如温度传感器，用于在进行切除时感测癌变病变的状态。传感器可以通过确定癌变病变被烧焦还是被冷冻来检测切除是否成功。
在方框2308中，有关治疗状态的信息由医疗设备通过用户界面输出，以呈现给临床医生。然后，过程2300结束。
虽然在生成治疗建议的背景下给出了监测治疗的示例，但应当理解，类似的技术可用于向临床医生提出有关治疗状态的错误信息或其他消息。例如，如果治疗设备上的传感器指示癌变病变存在一段时间，之后传感器再也检测不到癌变病变，则医疗设备可以确定治疗设备位置不正确或癌变病变丢失。这可能表明需要对设备重新定位或者癌变病变已移动。通过用户界面发送给临床医生的消息可以表明存在此类潜在问题。
另外，虽然图23的示例描述了操作医疗设备的方式，以提供既涉及治疗的初始选择又涉及执行该治疗的后续方式的治疗建议，但从前述应当理解，实施例并不局限于此。例如，在一些实施例中，医疗设备可以包括如本文所述的一个或更多个传感器，并且可以操作以产生关于该设备操作方式的治疗建议，而不生成使用该设备的初始建议。例如，如上所述，针头或射频探头可以包括一个或更多个传感器，以生成有关治疗状态或性能的数据，并且可以产生治疗建议。
图24示出了过程2400，在一些实施例中，过程2400可由医疗设备实现以生成治疗建议。
过程2400从方框2402开始，在方框2402中使用本文所述的技术操作医疗设备以确定癌变病变的一个或更多个特征(例如，大小和/或组成成分)。医疗设备可以从其部件接收特征。例如，医疗设备所中包含的一个或更多个传感器和/或基于传感器产生的数据生成特征的另一个部件。在一些实施例中，该特征可以包括癌变病变的组成成分。附加地或替代地，该特征可以包括癌变病变在体内的位置、癌变病变的聚集体的一个或更多个尺寸(例如，长度、厚度等)、癌变病变的温度、或可基于上述传感器的类型确定的其它信息。
在方框2404中，医疗设备将在方框2402中接收的特征与针对一个或更多个治疗方案的一个或更多个条件进行比较。医疗设备可以配置有关于多种可用的不同治疗方案的信息，其中每个方案可以与一个或更多个特征相关联，这些特征与癌变病变的一个或多个条件相关联。治疗方案可以包括切除、移除、局部分配药物、供养病变(例如癌性病变)的动脉闭塞和活检(诊断步骤，但可能是整体治疗方案的一部分)。上文结合图23对与癌变病变的组成成分有关的此类条件的示例进行了描述。经过训练的机器学习模型(例如结合图15B所描述的)可用于确定癌变病变特征与成功治疗方案之间的关系。
医疗设备可以将癌变病变的特征与一个或更多个治疗方案的条件进行比较，以确定哪些条件被满足。在一些实施例中，治疗方案的条件集可以是互斥的，在一些实施例中，治疗方案的条件集可以是互斥的，使得癌变病变可以仅满足一组条件，因此只能选择一种治疗方案。在其他实施例中，条件集可以不是互斥的，并且医疗设备可以通过识别满足最对应条件的治疗方案或最接近满足对应条件的治疗方案来确定推荐哪种治疗方案。例如，在不同的条件与不同的值范围(例如阻抗谱范围)相关联的情况下，可以通过识别病变值最匹配的范围来确定条件。例如，最接近的匹配可能是某一范围，其中病变的阻抗谱或其他值落在该范围内或者距该范围的边界值最远，或者与该范围的重叠最多。
在方框2406中，基于比较，医疗设备可以通过医疗设备的用户界面输出治疗方案的建议，并且过程2400结束。
本领域技术人员将理解，有许多方法可以设置治疗方案的条件，这些方法的用法与图24的过程2400相关联。例如，在至少经过一些实验以确定值、癌变细胞/组织的类型和各种治疗方案的成功治疗之间的对应关系后，可以将癌变病变的特征的值硬编码到医疗设备中，以用作选择治疗方案的条件。然而，发明人已经认识并意识到系统基于癌变细胞/组织的特征和成功治疗癌细胞/组织的信息以及其他信息来学习这种关系和条件的优势。例如，可以在一些实施例中实现机器学习过程，例如可能包括特征提取和/或分类的机器学习过程。
计算机实现
可以以任何合适的方式实现根据本文所述的原理进行操作的技术。上述讨论中包括一系列流程图，这些流程图示出了表征管病变和/或生成针对病变的治疗方案的一个或更多个治疗建议的各种过程的步骤和行为。上述流程图的处理和决策块表示可以包含在执行这些不同过程的算法中的步骤和行为。从这些过程中派生的算法可以作为与一个或更多个单用途或多用途处理器集成并指导其操作的软件来实现，可以作为功能等效的电路来实现，例如数字信号处理(DSP)电路或专用集成电路(ASIC)，或者可以以任何其他合适的方式实现。应当理解，本文所包含的流程图并不描述任何特定电路或任何特定编程语言或编程语言类型的语法或操作。相反，这些流程图示出了功能信息，本领域技术人员可以使用该功能信息来制造电路或实现计算机软件算法以执行特定设备的流程，该特定设备执行本文所述的技术类型。还应当理解，除非本文另有说明，否则每个流程图中描述的特定步骤和/或行为序列仅用来说明可以实现的算法，并且能够在本文所述原理的实现和实施例中变化。
因此，在一些实施例中，本文所述的技术可以体现在作为软件实现的计算机可执行指令中，软件包括应用软件、系统软件、固件、中间件、嵌入式代码、或任何其他合适类型的计算机代码。可以使用多种合适的编程语言和/或编程或脚本工具中的任意一种来编写这种计算机可执行指令，也可以将这种计算机可执行指令编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。
当本文所述的技术被表现为计算机可执行指令时，可以以任何合适的方式实现这些计算机可执行指令，包括作为若干功能设施，每个功能设施提供一个或更多个操作以完成根据这些技术进行操作的算法的执行。无论如何实例化，“功能设施”都是计算机系统的结构部件，当功能设施与一台或更多台计算机集成并由其执行时，它会使所述一台或更多台计算机执行特定的操作角色。功能设施可以是软件元素的一部分或者是整个软件元素。例如，功能设施可以作为过程的功能实现，或作为离散过程实现，或作为任何其他合适的处理单元实现。如果本文所述的技术被实现为多个功能设施，则每个功能设施可以以其自己的方式实现；不需要以相同的方式实现所有的功能设施。此外，这些功能设施可以根据需要并行和/或串行执行，并且可以使用正在执行它们的计算机上的共享内存、消息传递协议或任何其他合适的方式在彼此之间传递信息。
通常，功能设施包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。通常，功能设施的功能可以根据需要组合或分布在其操作的系统中。在部分实现中，执行本文技术的一个或更多个功能设施可以一起形成一个完整的软件包。在替代实施例中，这些功能设施可以与其它不相关的功能设施和/或过程交互，以实现软件程序应用。
本文已经描述了一些用于执行一项或更多项任务的示例性功能设施。然而，应当理解，所描述的功能设施和任务的划分仅仅是用来说明可以实现本文所述的示例性技术的功能设施的类型，并且实施例并不局限于在任何特定数量、划分或类型的功能设施中实现。在部分实现中，可以在单个功能设施中实现所有的功能。还应当理解，在部分实现中，本文所述的部分功能设施可以与其他功能设施一起实现或单独实现(即，作为单个单元或单独单元)，或者这些功能设施中的一些可以不被实现。
在一些实施例中，实现本文所述技术的计算机可执行指令(当作为一个或更多个功能设施或以任何其他方式实现时)可以被编码在一个或更多个计算机可读介质上以向该介质提供功能。计算机可读介质包括诸如硬盘驱动器之类的磁性介质，诸如光盘(CD)或数字多功能磁盘(DVD)之类的光学介质、蓝光磁盘、持久性或非持久性固态存储器(例如，闪存、磁性RAM等)、或任何其他合适的存储介质。可以以任何合适的方式实现这种计算机可读介质，包括实现为下文图17中的计算机可读存储介质(即，作为计算设备1700的一部分)或实现为独立的分离存储介质。本文所用的“计算机可读介质”(也称为“计算机可读存储介质”)是指有形的存储介质。有形的存储介质是非暂时性的，并且至少具有一个物理结构部件。在本文所用的“计算机可读介质”中，至少一个物理结构部件具有至少一个物理性质，在创建介质的过程中可以使用嵌入的信息、在其上记录信息的过程或用信息对介质进行编码的任何其他过程中以某种方式改变该物理性质。例如，在记录过程中，可以改变计算机可读介质的一部分物理结构的磁化状态。
在技术可以体现为计算机可执行指令的部分实现而不是全部实现中，这些指令可以被在任何合适的计算机系统中运行的一个或更多个合适的计算设备执行，或者一个或更多个计算设备(或者一个或更多个计算设备的一个或更多个处理器)可以被编程以执行这些计算机可执行指令。当以计算设备或处理器可访问的方式储存这些指令时，例如储存在数据存储(例如，片上缓存或指令寄存器、通过总线访问的计算机可读存储介质等)中时，计算设备或处理器可以被编程为执行这些指令。包括这些计算机可执行指令的功能设施可以与单个多用途可编程数字计算设备、共享处理能力并共同执行本文所述技术的两个或更多个多用途计算设备的协调系统、单个计算设备或专门执行本文所述技术的计算设备(共址分布或分开分布)的协调系统、用于执行本文所述技术的一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他合适的系统集成并指导其运行。
图17示出了计算设备1700形式的计算设备的一个示例性实施方式，该计算设备可用在实现本文所述技术的系统中，尽管也可以用在其他场所。应当理解，图17既不是对按照本文所述原则进行操作的计算设备的必要部件的描述，也不是全面的描述。
计算设备1700可以包括至少一个处理器1702、网络适配器1704和计算机可读存储介质1710。计算设备1700可以是，例如如上所述的医疗设备、台式机或膝上型个人计算机、个人数字助理(PDA)、智能移动电话、服务器或任何其他合适的计算设备。网络适配器1704可以是任何合适的硬件和/或软件，以使计算设备1700能够通过任何合适的计算网络与任何其他合适的计算设备进行有线和/或无线通信。计算网络可以包括无线接入点、交换机、路由器、网关和/或其他网络设备以及用于在两台或更多台计算机之间交换数据的任何合适的包括因特网在内的有线和/或无线通信介质或介质。计算机可读介质1710可以存储处理器1702将要处理的数据和/或将要执行的指令。处理器1702能够处理数据并执行指令。数据和指令可以存储在计算机可读存储介质1710上。
在设备1700是本文所述的医疗设备的实施例中，设备1700可以包括侵入式医疗设备1706，其将插入受试者的身体结构中以诊断和/或治疗受试者。如上所述，设备1706包括侵入式探头1708。
存储在计算机可读存储介质1710上的数据和指令可以包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令用于实现按照本文所述原理进行操作的技术。在图17的示例中，计算机可读存储介质1710存储计算机可执行指令，这些计算机可执行指令用于实现各种设施并存储如上所述的各种信息。计算机可读存储介质1710可以存储病变分析设施1712，以分析包括病变的组成成分在内的病变的一个或更多个特征，和/或基于该分析确定治疗建议。计算机可读存储介质1710还可以存储针对治疗方案的条件1714，这些条件可被设施1712使用。计算机可读存储介质1710还可以存储学习设施1716和纪事生成设施1718。
虽然图17中并未示出，但计算设备还可以具有一个或更多个部件和包括输入和输出设备在内的外围设备。除其他事项外，这些设备还能够呈现用户界面。能够提供用户界面的输出设备的示例包括用于可视化呈现输出的打印机或显示屏，以及用于可听见地呈现输出的扬声器或其他声音生成设备。能够用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和指向设备，例如鼠标、触摸板和数字化平板电脑。作为另一示例，计算设备可以通过语音识别或其它可听格式接收输入信息。
已经描述了在电路和/或计算机可执行指令中实现这些技术的实施例。应当理解，一些实施例可以是方法的形式，其中至少提供了一个示例。作为方法的一部分被执行的行为可以以任何适当的方式进行排序。因此，可以构建实施例，其中行为的执行顺序与所示出的顺序不同，其可以包括同时执行某些行为，即使在这些行为在说明性实施例中显示为顺序行为。
上述实施例的各方面可以单独使用、组合使用，或者以在前述描述的实施例中未具体讨论的各种布置方式使用，因此在其应用并不局限于在前述描述中阐述或在附图中示出的部件的明细和布置方式。例如，在某一实施例中所述的各方面可以以任何方式与其它实施例中所述的各方面组合。
在修饰权利要求中的权利要求要素时所使用的诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数术语本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一个权利要求要素的任何优先权、优先级或次序，也不意味着执行方法行为的时间顺序，而只是用作标签，以区分具有特定名称的一个权利要求要素和具有相同名称的另一个要素(但使用了序数术语)，从而将这些权利要求要素区分开。
此外，本文使用的短语和术语仅用于描述目的，不应将其被视为限制。本文使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体，旨在包括其后所列出的事项及其等效事项以及附加事项。
本文使用的“示例性”一词表示用作示例、实例或说明。因此，应将本文所述的作为示例性的任何实施例、实现、过程、特征等理解为说明性示例，而不应将其理解为优选或有利的示例，除非另有说明。
术语“大概”、“基本上”和“大约”可用于在一些实施例中表示目标值的±20％以内，在一些实施例中表示目标值的±10％以内，在在一些实施例中表示目标值的±5％以内，在在一些实施例中表示目标值的±2％以内。术语“大概”和“大约”可以包括目标值。
因此在描述了至少一个实施例的几个方面之后，应当理解，本领域技术人员可以很轻松地对实施例作出各种更改、变动和改进。此类更改、变动和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在位于本文所述原则的范围内。因此，上述描述和附图仅作为示例。

Claims (15)

1.一种与要插入动物的管中的侵入式探头一起使用的电路板，所述电路板包括：
-第一区域，包括：
·互连层，
·第一聚合物层，其设置在所述互连层的第一侧上，以及
·第二聚合物层，其设置在所述互连层的与所述第一侧相对的第二侧上；和
-第二区域，包括：
·一个或更多个集成电路，
·所述互连层，其连接到所述一个或更多个集成电路，
·所述第一聚合物层，其设置在所述互连层和所述一个或更多个集成电路的第一侧上，并且
·所述第二聚合物层，其设置在所述互连层和所述一个或更多个集成电路的与所述第一侧相对的第二侧上；
其中，在所述第一区域中，所述第一聚合物层的第一厚度与所述第二聚合物层的第二厚度相匹配，并且
其中，所述第一区域的第一柔性大于所述第二区域的第二柔性。
2.根据权利要求1所述的电路板，其中，所述一个或更多个集成电路包括：
-第一集成电路，其被布置成操作一个或更多个传感器以感测一个或更多个值，以及
-第二集成电路，其电连接到所述第一集成电路并且包括要由所述第一集成电路操作的一个或更多个电路。
3.一种侵入式探头，优选导丝，包括：
-壳体；
-一个或更多个电气部件；以及
-根据权利要求1或2所述的电路板，所述电路板至少部分地设置在所述壳体内，其中所述一个或更多个电气部件安装在所述电路板上，并且其中所述电路板包括：
·所述电路板的从所述壳体延伸的区域，所述区域包括设置在非柔性壳体外的两个或更多个导电触点，所述两个或更多个导电触点包括第一触点和第二触点，
·至少一个互连层，以将所述两个或更多个导电触点电连接到所述一个或更多个电气部件，
其中，第一导线电连接到设置在非柔性壳体外的第一触点，并且
其中，第二导线电连接到设置在非柔性壳体外的第二触点。
4.根据权利要求3所述的侵入式探头，其中：
所述侵入式探头还包括至少一个附加导线；
所述两个或更多个导电触点是三个或更多个导电触点，并且包括设置在非柔性壳体外的一个或更多个附加导电触点；
所述第一导线、所述第二导线和所述至少一个附加导线接合在带状物中，其中所述第一导线、所述第二导线和所述至少一个附加导线中的每一个与所述带状物中的其它导线电绝缘，并且所述带状物中的每个导线电连接到所述三个或更多个导电触点中的一个导电触点。
5.根据权利要求4所述的侵入式探头，其中：
所述带状物中的每个导线包括使该导线在所述带状物中电绝缘的绝缘护套；并且
对于电连接到电路板的所述三个或更多个导电触点中的一个导电触点的所述带状物中的每个导线，该导线的绝缘护套与电路板的所述三个或更多个导电触点中的其它导电触点接触。
6.根据权利要求5所述的侵入式探头，其中：
所述电路板的三个或更多个导电触点在所述电路板的从非柔性壳体延伸的区域上分布在非柔性壳体外；
所述带状物中的每个导线在该导线的相关联的绝缘护套中、在与所述三个或更多个导电触点中的与该导线电连接的导电触点的位置对应的位置处包括孔，并且
所述侵入式探头还包括将所述带状物接合到所述电路板的导电材料的三个或更多个区域，所述导电材料的三个或更多个区域分别在与所述三个或更多个导电触点中的每一个的位置对应的位置处定位在所述电路板上。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的侵入式探头，其中：
所述电路板是柔性的；
所述带状物是柔性的；并且
所述导电材料的三个或更多个区域形成三个或更多个非柔性区域，其中每个非柔性区域定位在所述电路板上。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的侵入式探头，还包括靠近所述第一导线、所述第二导线和/或附加导线电连接到所述第一触点、所述第二触点和/或附加导电触点的区域设置的绝缘胶。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的侵入式探头，所述侵入式探头是包括芯线的导丝，所述芯线由导电材料制成，所述第一导线、所述第二导线和/或附加导线中的每一个都被布置在所述芯线的外部表面上，
所述芯线连接到参考电位，优选通过电容器连接到参考电位。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的侵入式探头，其中，所述第一导线、所述第二导线和/或附加导线包括用于向所述电路板馈送电力的接地线和正电位线以及用于向所述电路板提供时间相关信号的信号承载线中的至少一个，所述信号承载线被布置在所述接地线与所述正电位线之间。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的侵入式探头，其中，至少一个集成电路被配置为通过所述第一导线、所述第二导线和/或附加导线中的至少一个馈送数字时间相关信号来实现数字通信协议。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的侵入式探头，其中，所述第一区域相对于所述壳体的纵向方向径向包围所述第二区域的至少一部分。
13.一种制造根据权利要求3至12中任一项所述的侵入式探头的方法，其中，所述壳体包括槽，所述方法包括：
-将根据权利要求1或2所述的柔性电路板相对于所述壳体定位，其中所述定位包括将所述柔性电路板的第二区域定位在所述壳体的槽内，以及
-在所述第二区域定位在所述槽内的情况下，将所述柔性电路板的第一区域围绕所述壳体进行缠绕。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述第一区域围绕所述壳体进行缠绕包括在缠绕前和/或期间向所述第一区域施加持续的压力。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括：
将所述侵入式探头的多个导线中的每一个接合到所述侵入式探头的多个导电触点中的相应导电触点，
其中，所述多个导电触点形成在所述侵入式探头的柔性电路板上，所述柔性电路板部分地设置在非柔性壳体内，并且所述多个导电触点被设置在非柔性壳体外。
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