CN117500438A - 用于在体腔内定位医疗设备的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开包括用于在体腔内的目标部位定位医疗设备的细长构件。在各种实施例中，细长构件可包括一个或多个用于操纵的铰接接头、一个或多个用于定位的换能器以及一个或多个用于将器械输送到目标部位的腔道。某些实施例特别针对一种医疗设备，该设备可引导操作人员到达目标部位，确认目标部位的位置，并可从目标部位进行活检和/或向目标部位提供治疗。例如，可利用位置跟踪传感器将医疗设备引导至目标部位，利用相控阵传感器确认在目标部位处的正确定位，利用通过腔道插入的活检针从目标部位获取样本。

Description

用于在体腔内定位医疗设备的设备、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年4月6日提交的美国临时专利申请第63/171,198号的权益和优先权，该申请的标题为"用于在体腔内定位医疗设备的设备、系统和方法"，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及医疗设备领域。特别地，本公开涉及便于将细长构件定位到体腔内的目标部位处的设备、系统和方法。

背景技术

出于诊断或治疗的目的，各种医疗设备被定位在体腔内。例如，内窥镜检查是使用内窥镜观察身体内部的过程。通常，内窥镜检查过程利用细长构件(如内窥镜)进入、检查身体的中空器官或空腔的内部或与其相互作用，以达到诊断或治疗的目的。内窥镜通常具有用于观察身体内部的直接可视化功能和/或可配备超声观察功能。这种内窥镜具有允许内窥镜插入到一定直径的较大体腔(例如胃肠道或气管)中的轮廓直径。例如，有一种内窥镜，即支气管镜，其可用于将气道的内部可视化，直至具有可容纳支气管镜的直径这样的直径的某一级别的气道，用于诊断和治疗的目的。支气管镜通过例如口、鼻或气管切开术来插入气道。这可以让医师检查患者的气道是否有异常情况，例如异物、出血、肿瘤或炎症。有时可能会从肺部内部进行活检。在某些更高级别的气道处，气道的直径会变得太窄而无法容纳传统的内窥镜，这就对改进设备提出了挑战，这些设备要具有在这些更小的气道内或在最小直径的其他体腔内准确导航、定位和活检组织的手段。

发明内容

提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概要并不旨在必须表明要求保护主题的关键特征或必要特征，也并非旨在帮助确定要求保护主题的范围。

在一个方面，本公开涉及一种装置，该装置包括细长构件、腔道和第一换能器。细长构件可包括外表面、近端、远端以及设置在近端和远端之间的至少一个铰接接头。腔道可具有靠近细长构件的近端的第一开口和靠近细长构件的远端的第二开口。第一换能器可包括相控阵传感器，该相控阵传感器靠近细长构件的远端设置。

在一些实施例中，相控阵传感器的视场从细长构件的外表面延伸。在各种实施例中，腔道的第二开口设置在细长构件的外表面。在各种此类实施例中，腔道包括一个斜坡，该斜坡配置为在器械穿过腔道并从腔道的第二开口伸出时，将器械引导到相控阵传感器的视场中。在一些这样的实施例中，斜坡包括多半径弯曲。许多实施例包括第二换能器，该第二换能器包括位置跟踪传感器。在许多这样的实施例中，位置跟踪传感器包括磁隧道结。某些此类实施例包括第三换能器，该第三换能器包括光学成像传感器。在更多此类实施例中，第一换能器、第二换能器和第三换能器中的至少一个安装在柔性电路板上。若干实施例包括第二换能器，该第二换能器包括光学成像传感器。在多个此类实施例中，相控阵传感器的视场从细长构件的外表面延伸，光学成像传感器的视场从细长构件的远端延伸。在某些实施例中，光学成像传感器安装在细长构件的远端。在各种实施例中，至少一个铰接接头包括第一铰接接头和第二铰接接头，其中第一铰接接头的铰接方向与第二铰接接头的铰接方向正交。在许多实施例中，至少一个铰接接头包括第一铰接接头和第二铰接接头，其中腔道的第二开口设置在第一铰接接头和第二铰接接头之间。

在另一方面，本公开涉及一种系统，包括细长构件、腔道、第一换能器和控制器。细长构件可包括外表面、近端和远端。腔道可具有靠近细长构件的近端的第一开口和靠近细长构件的远端的第二开口。第一换能器可包括相控阵传感器，该相控阵传感器靠近细长构件的远端设置。控制器可与第一换能器通信耦合，并配置为根据从第一换能器接收到的信号来生成图像。

在一些实施例中，相控阵传感器的视场从细长构件的外表面延伸。在各种实施例中，腔道的第二开口设置在细长构件的外表面。在许多实施例中，至少一个铰接接头包括第一铰接接头和第二铰接接头，其中第一铰接接头的铰接方向与第二铰接接头的铰接方向正交。

在另一个方面，本公开涉及一种方法。该方法包括将细长构件插入体腔，该细长构件包括外表面、近端、远端、设置在近端和远端之间的至少一个铰接接头、以及具有靠近细长构件的近端设置的第一开口和靠近细长构件的远端设置的第二开口的腔道；使用第一换能器生成第一图像，第一换能器包括相控阵传感器，该相控阵传感器靠近细长构件的远端设置；以及根据图像从腔道的第二开口伸出工具，其中腔道的第二开口位于细长构件的外表面。

在一些实施例中，该方法包括致动至少一个铰接接头中的铰接接头以导航到目标部位。在各种实施方式中，该方法包括用第一换能器生成第二图像，其中第二图像在第一图像之前生成；以及根据第二图像旋转细长构件，以使腔道的第二开口与目标部位对齐。

在另一个方面，本公开涉及一种方法。该方法包括将第一换能器和第二换能器安装到柔性电路板上；以及用低压环氧树脂灌封工艺将第一换能器相对于第二换能器定位，该工艺制作包括第一换能器、第二换能器和至少一部分柔性电路板的换能器子组件。

在一些实施例中，该方法包括在低压环氧树脂灌封工艺中在换能器子组件上形成镜头连接特征部。在一些这样的实施例中，该方法包括在模塑工艺中形成换能器镜头；以及将换能器镜头连接到换能器子组件上。

附图说明

本公开的非限制性实施例通过参照附图进行描述，附图是示意性的，并不打算按比例绘制。在图中，每个相同或几乎相同的部件通常用一个数字表示。可以理解的是，本公开中包含的各种图可以省略某些部件、某些部件的说明部分和/或以透明的方式呈现某些部件，以方便说明和描述可能隐藏的部件。为清晰起见，并非每个图中都标注了每个部件，也并非每个实施例中的每个部件都显示出来，在这些地方，图示对于使本领域的普通技术人员理解本公开并非是必要的。在图中，

图1示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性医疗设备。

图2A-2C示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性细长构件的各个方面。

图3A和图3B示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性铰接接头的各个方面。

图4示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性换能器的各个方面。

图5A-5C示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性细长构件的各个方面。

图6示出了本文所公开的一个或多个实施例的医疗设备的示例性控制器的各个方面。

图7示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性处理流程。

图8示出了本文所公开的一个或多个实施例的示例性计算架构。

具体实施方式

本公开一般涉及用于将细长构件定位在腔道内的目标部位的医疗设备，例如用于从外周气道获取活检。在各种实施例中，细长构件可包括一个或多个用于操纵的铰接接头、一个或多个用于定位的换能器以及一个或多个用于将器械输送到目标部位的腔道。某些实施例特别针对一种医疗设备，该设备可引导操作人员到达目标部位，确认目标部位的位置，并可从目标部位进行活检和/或向目标部位提供治疗。例如，位置跟踪传感器(如感应式或隧道磁阻(TMR)传感器)可用于引导医疗设备到达目标部位，相控阵传感器(如超声成像元件的相控阵)可用于确认在目标部位处的正确定位，通过腔道插入的活检针可用于从目标部位获取样本。在某些此类示例中，医疗设备还可包括光学成像传感器，以帮助引导医疗设备到达目标部位和/或确认在目标部位处的正确定位。此外，这些特征中的一个或多个可组合进尺寸足够小到进入狭窄的外周体腔的细长构件中。在一些实施例中，医疗设备可将治疗探针(如消融探针)输送并定位到目标部位(如病灶)或其内部。在一些此类实施例中，治疗探针可在活检针插入腔道获取样本进行确认之后，通过腔道插入来向目标部位提供治疗。以上及其他实施例均已描述并要求保护。

医疗设备在体腔内的目标部位定位细长构件时面临许多挑战，例如外部尺寸限制了进入狭窄的体腔。例如，支气管内超声(EBUS)的探头过大(如外径超过4mm)，无法进入体腔的外周部分(如外周气道)，而疑似癌结节通常位于该处。电磁(EM)支气管镜检查可用于定位目标部位(如气道外围的疑似癌结节)。然而，由于金属失真与术前计算机断层(CT)扫描到术中患者位置偏差相结合引入的错误，可能导致无法确认在目标部位处的正确定位。因此，操作人员通常依靠其他技术，如与电磁支气管镜检查结合使用的可重复使用的单元件(旋转)超声探头来确认在目标部位处的正确定位。然而，这些探头是不可转向的，而且会填满整个腔道(如工作通道)，因此在将器械(如活检针)插入腔道之前必须先移除探头。此外，设备更换会导致尖端移动，一旦插入器械，超声探头的移除会阻止确认细长构件的位置，从而导致一系列难题，如活检的诊断率较低或治疗期间探头的定位不准确。治疗期间探针(如消融探针)的定位不准确会导致操作人员无法达到预期的治疗效果，如目标边缘。这些限制会大大降低医疗设备在目标部位处定位细长构件的可用性和适用性，导致设备效率低下，功能有限。正是考虑到这些因素，可以通过本公开的设备、系统和方法实现各种有利的医疗结果。

阅读以下详细说明时应参考附图，附图描述了说明性的实施例。本公开内容并不局限于所描述的特定实施例，因为这些实施例可能会有所不同。本文中使用的术语仅用于描述特定的实施例，无意超出所附权利要求书的范围。除非另有定义，本文使用的所有技术术语与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同。最后，尽管本公开的实施例可以具体参照用于治疗胃肠道系统的医疗设备、系统及过程进行描述，但应当理解的是，这些医疗设备和方法可用于治疗腹腔、消化系统、泌尿道、生殖道、呼吸系统、心血管系统、循环系统等组织。为了稳定、保持和/或以其他方式促进流体流动路径，这些结构和配置以及部署方法的效用可能超出本文讨论的处理范围。

如本文所用，"近端"是指在将设备引入患者体内时，设备中的沿着该设备最靠近用户(医疗专业人员、临床医师、技师、操作人员或内科医生等，此类术语在本文中可互换使用而无意进行限制，包括自动控制系统或其他)的一端，而"远端"是指在植入、定位或输送过程中，设备或对象中的沿着该设备最远离用户的一端。

在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式"一"、"一个"和"该"包括复数指代，除非内容另有明确规定。本说明书及所附权利要求书中使用的术语"或"通常以其包括"和/或"的含义使用，除非内容另有明确规定。

如本文所用，连词"和"包括这样关联的结构、部件、特征等中的每一个，除非上下文另有明确指示；并且连词"或"包括单独、以任何组合和数量这样关联的结构、部件、特征等中的一个或其他，除非上下文另有明确指示。

本文中所有数值均假定由术语"约"修饰，无论是否明确指示。在数值的上下文中，术语"约"通常是指本领域技术人员认为与所引用的值相当(例如，具有相同的功能或结果)的数值范围。在许多情况下，术语"约"可能包括四舍五入到最接近的有效数字的数值。除非另有说明，术语"约"的其他用法(例如，在数值以外的上下文中)可被认为具有普通和习惯的定义，这些定义可从本说明书的上下文中理解并与本说明书的上下文保持一致。按端点叙述的数值范围或值包括该范围内的所有数字，包括端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)及其分数。

需要注意的是，说明书中提及的"一个实施例"、"一些实施例"、"其它实施例"等表示所述实施例可能包括一个或多个特定特征、结构和/或特性。然而，这些叙述并不一定意味着所有实施例都包括特定的特征、结构和/或特性。此外，当特定的特征、结构和/或特性被描述为与一个实施例相关时，应理解为这些特征、结构和/或特性也可用于其他实施例，无论是否明确描述，除非明确说明相反的情况。

可以理解的是，本文所包含的公开内容仅是示例性和解释性的，并不具有限制性。如本文所用，术语"包括"、"包含"或其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，例如，由一系列元素组成的工艺、方法、物品或装置并不只包括这些元素，还可能包括未明确列出的或该工艺、方法、物品或装置所固有的其他元素。术语"示例性"是在"示例"而非"理想"的意义上使用的。尽管本文提到了内窥镜和内窥镜系统，但提到内窥镜、内窥镜系统或内窥镜不应被解释为限制所公开方面的可能应用。例如，所公开方面可与十二指肠镜、支气管镜、输尿管镜、结肠镜、导管、诊断或治疗工具或设备或其他类型的医疗设备或系统结合使用。

现参照附图，其中相同的附图标记始终用于指代相同的元件。在以下的描述中，为便于解释，列出了许多具体细节以便提供对其的透彻理解。然而，显而易见的是，没有这些具体细节也可以实施新颖的实施例。在其他情况下，以框图形式显示了众所周知的结构和设备，以方便对其进行描述。本发明的意图是涵盖权利要求书的范围内的所有修改、等效和替换。

图1示出了本公开的一个或多个实施例的医疗设备100。医疗设备100可包括细长构件102和控制器110。细长构件102可包括一个或多个铰接接头104、一个或多个腔道106和一个或多个换能器108。如下文将详细描述的那样，医疗设备100可以提供以下功能：引导到目标部位、确认在目标部位处的位置以及将器械输送到目标部位。在一些实施例中，图1可包括与本公开的一个或多个其他部件相同或相似的一个或多个部件。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，图1的一个或多个部件或其方面可并入本公开的其他实施例中，或从所述实施例中排除。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，医疗设备100的实施例可以不包括控制器110。更进一步，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开的其他实施例的一个或多个部件或其方面可以并入图1的一个或多个部件中。实施例不限于此。

在各种实施例中，医疗设备100可实现可靠、准确地进入体腔的外周部分，例如外周气道。在许多实施例中，可利用对体腔的外围部分的进入来获取目标组织(例如，疑似癌结节)的活检或向目标组织提供处理或治疗。因此，细长构件102可以具有足够小的外部轮廓，以适合进入体腔的外周部分，同时仍然提供细长构件102的实时定位、体腔的外周部分内的实时成像、细长构件102的可转向性以及将器械输送到目标部位而不干扰实时定位或实时成像这些功能中的一个或多个。

在一些实施例中，细长构件102的外径可以不超过5mm。在其他实施例中，细长构件102的外径(OD)可以不超过4.2mm。在一些实施例中，细长构件102可包括靠近远端的锥形部，以方便导航和/或进入小直径的体腔，如外周气道。此处的一个或多个设备或实施例可以被设定尺寸和/或配置为用于诊断或治疗的目的，如肺部、心脏、内窥镜和泌尿科的应用中的一个或多个。在各种实施例中，细长构件的外部轮廓可以是等径的，带有无创的(例如，倒圆的)边缘。医疗设备100的实施例可用于多种应用，例如肺外周导航、肺外周活检、肺外周超声重建和肺外周处理。

在多个实施例中，换能器108通常指将能量从一种形式转换为另一种形式的设备。在许多实施例中，每个换能器可以将一个或多个电信号转换为一个或多个物理量(例如能量、力、扭矩、光、运动、位置等)和/或将一个或多个物理量转换为一个或多个电信号。例如，换能器可包括成像传感器、相控阵传感器、位置传感器、发光二极管、压力传感器、致动器、电感式传感器、TMR传感器、光纤传感器、电磁位置传感器等中的一种或多种。

图2A-2C示出了本公开的一个或多个实施例的细长构件202的各个方面。更具体地说，图2A包括与器械220配合的细长构件202的远端部分的横剖视图；图2B包括细长构件202的远端部分的透视图，其中包括机加工部件224；以及图2C包括细长构件202的远端部分的另一个透视图，其中包括换能器子组件226。细长构件202具有近端210、远端212、外表面214，并包括铰接接头204a、204b、腔道206a、206b、206c、换能器208a、208b、208c、开口216a、开口216b、斜坡218、灯222和镜头连接特征部228a、228b。在一些实施例中，图2A、2B和/或2C可包括与本公开的一个或多个其他部件相同或相似的一个或多个部件。例如，细长构件202可以与细长构件102相同或相似。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，图2A、2B和/或2C中的一个或多个部件或其方面可并入本公开的其它实施例中，或从所述实施例中排除。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，细长构件202的实施例可以不包括换能器208b。更进一步，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开其他实施例的一个或多个部件或其方面可以并入图2A、2B和/或2C的一个或多个部件中。实施例不限于此。

参考图2A，细长构件202的远端212可包括用于侧面或径向成像的换能器208a、用于正向成像的换能器208b和用于电磁位置感测的换能器208c。在某些实施例中，多个电磁位置传感器可沿细长构件202的长度设置。例如，位置感测换能器可位于细长构件202的由铰接接头204a、204b分隔的多个部分，以便于确定(例如由控制器110确定)各部分相对于彼此的移动或位置。在某些实施例中，可以使用光纤形状感测。例如，一根或多根光纤可以沿着细长构件202长度的一个或多个部分延伸。在这种情况下，通过一根或多根光纤的光效应(如反射、折射、吸收、极性等)可用于确定细长构件的形状。在某些实施例中，光纤形状感测可用于连续地确定沿着细长构件202的整个长度的形状。

开口216a可以设置在细长构件202的外表面214，并且腔道206a可以在开口216a处终止。在各种实施例中，腔道206a可包括工作通道。在图示的实施例中，器械220通过腔道206a插入，并从开口216a伸出。在各种实施例中，腔道206a的尺寸可以被设计成接收外径至少为1.067mm的器械(例如19号针)。斜坡218可以配置为当器械220穿过腔道206a并从开口216a中伸出时，将器械220引导到换能器208a的视野中。

在各种实施例中，斜坡218的角度相对于细长构件202的纵轴可在0度和90度之间。在许多实施例中，较大的角度可改善结节靶向(例如，偏心病变)，但会使致动更加困难。例如，斜坡218的角度越大，器械220沿着斜坡218向上延伸并离开开口216a所需的纵向力就越大。此外，较大的角度可能要求针进一步向外延伸并远离细长构件202，以进入换能器208a的视野，从而限制了对直径较大的体腔的适用性。相反，较小的角度可能要求细长构件202靠近目标结节，从而难以从偏心结节获取活检样本和/或进一步在目标结节的表面下方获取活检样本。因此，可根据特定的应用来选择斜坡角度。在一个或多个实施例中，斜坡角度可大于或等于3度且小于或等于20度。例如，斜坡角度218可以是15度。在另一个例子中，斜坡218的角度可以是10度。

参考图2B，开口216b、216c可以设置在细长构件202的远端212中。此外，腔道206b可在开口216b处终止，腔道206c可在开口216c处终止。在某些实施例中，腔道206a、206b可为细长构件202的远端212提供抽吸和/或流体通道。在图示的实施例中，开口216b包括抽吸口(例如，用于清除换能器208b表面的粘液)，灯222设置在开口216c中，用于灯222的电线穿过腔道206c。可以理解的是，灯222可以堵塞开口216c，也可以与细长构件202一体成型(例如，作为环氧树脂灌封工艺的一部分)。在某些实施例中，腔道206c可包括用于灯222的封装电线。在各种实施例中，可以在开口216b中放置另一个灯，而不是将开口216b用作抽吸口。灯222可包括发光二极管，其以换能器208b能够检测到的频率发光。例如，换能器208b可包括光学成像传感器，灯222可以发射可见光。

在图2B中，细长构件202的部分被移除或为透明，以更好地显示腔道206a、206b、206c和机加工部件224。在某些实施例中，柔性和/或弹性的构件从机加工部件224的近端延伸到细长构件202的近端210。在一些这样的实施例中，柔性和/或弹性的构件可包括腔道206a、206b、206c的图示部分。在几个实施例中，机加工部件224可以形成从机加工部件224近端延伸至开口216a、216b、216c的腔道206a、206b、206c的部分。机加工部件224可以提供单一弯曲半径，用于使工具(例如器械220)以预定角度和/或距换能器208a的表面的受控距离从外表面214的开口216a穿出。在各种实施例中，换能器208a可包括相控阵，用于发射和检测超声波脉冲。

在多个实施例中，换能器子组件226可包括细长构件202的位于铰接接头204远端的部分。在各种实施例中，换能器子组件226可包括一个或多个镜头连接特征部。镜头连接特征部可提供用于连接镜头(例如，用于相控阵传感器)的锚。在图示的实施例中，镜头连接特征部228a、228b位于换能器208a的两侧。镜头连接特征部228a、228b可包括带一个或多个开口的轨道，用于接收镜头或镜头支架的相应部分。镜头可由成像兼容材料制成，例如用于超声成像的硅酮。

参考图2C，可以经由铰接接头204a、204b来操纵开口216a和换能器208a。在各种实施例中，开口216a可以设置在铰接接头204a、204b之间，换能器208a可以设置在铰接接头204a和远端212之间。细长构件202的位于铰接接头204a远端的部分可称为换能器子组件226。下文将详细讨论，例如参照图3A和图3B，铰接接头204a、204b可为细长件202提供双模式可转向性，允许换能器子组件226独立于开口216a地移动。在许多实施例中，手柄可以连接到细长构件202的近端210。正如下文将详细讨论的那样，例如参照图5A-5C，在许多此类实施例中，手柄可使操作人员能够致动铰接接头204a、204b。

图3A和3B示出了在此公开的一个或多个实施例的细长构件302中的铰接接头304a、304b的各个方面。更具体地说，图3A包括带有开口316的细长构件302的远端部分的俯视图，图3B包括细长构件302的远端部分的侧视图。细长构件302沿着纵轴314延伸，包括近端310、远端312、带有换能器子组件320的远端转向组件318以及铰接接头304a、304b。铰接接头304a、304b可以设置在近端310和远端312之间，开口316可以设置在铰接接头304a、304b之间。铰接接头304a包括铰接方向306，铰接接头304b包括铰接方向308。在各种实施例中，铰接方向306可以与铰接方向308正交。铰接接头304a、304b可以配置为使换能器子组件320的运动独立于远端转向组件318。在一些实施例中，图3A和/或3B可包括与本公开的一个或多个其他部件相同或相似的一个或多个部件。例如，铰接接头304a可以与铰接接头204a相同或相似，铰接接头304b可以与铰接接头204b相同或相似。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，图3A和/或3B的一个或多个部件或其方面可以并入本公开的其他实施例中，或从所述实施例中排除。更进一步，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开的其它实施例的一个或多个部件或其方面可以并入图3A和/或图3B的一个或多个部件中。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，换能器208a、208b可以并入细长构件302中。实施例不限于此。

在各种实施例中，铰接接头304a、304b可以实现双模式可转向性。双模式可转向性可以实现远端转向组件318的双向转向，以及独立于包括铰接接头304a、304b之间的开口316的细长构件302部分的换能器子组件320的单独转向性。换能器子组件320的额外的偏转点可以使细长构件302围绕更小的弯曲半径进行导航，并抵消由于换能器子组件320中的一个或多个换能器的尺寸限制(例如，由于具有48个超声元件的相控阵传感器的长度)而造成的换能器子组件320的额外的长度。在各种实施例中，额外的偏转点可以使换能器子组件320中的一个或多个换能器接触或嵌入体腔壁。如前所述，在图示的实施例中，换能器子组件320可在与整个远端转向组件318的转向正交(例如偏移90度)的方向上偏转。然而，在其他实施例中，换能器子组件320可在与整个远端转向组件318的转向相同的方向上偏转。

在一些实施例中，铰接接头304a和/或铰接接头304b可仅在第一方向上弯曲超过纵轴314。例如，铰接接头304a可以在一方向(如图3B中朝向页面顶部的方向)上弯曲超过纵轴314，而不在相反方向(如图3B中朝向页面底部的方向)上弯曲超过纵轴314。下文将更详细地描述，例如参照图5C，细长构件可包括一个或多个硬挡块，用于将铰接接头的运动限制在预定范围内。在某些实施例中，将铰接接头的运动限制在预定范围内可确保部件不会无法正常工作，和/或器械仍可通过细长构件的腔道插入而不会损坏其本身或器械。

图4示出了本公开的一个或多个实施例的示例性换能器404a、404b的各个方面。图示实施例包括具有外表面408、近端410和远端412的细长构件402的换能器子组件414、带有视场406a的换能器404a、带有视场406b的换能器404b以及换能器的侧视图。因此，换能器404a、404b可以是成像传感器。例如，换能器404a可以是由至少两个元件组成的相控阵传感器，换能器404b可以是光学成像传感器。在各种实施例中，换能器404a可以实现侧面或径向成像，换能器404b可以实现正向成像。在多个实施例中，换能器404b的视场406a可以从细长构件402的外表面408延伸，换能器404b的视场406b可以从细长构件402的远端412延伸。在某些实施例中，视场406a可以与视场406b正交。在各种实施例中，换能器404c可包括位置跟踪传感器，例如电磁位置传感器(例如电感传感器或TMR传感器)。在一些实施例中，图4可包括与本公开的一个或多个其他部件相同或相似的一个或多个部件。例如，换能器404a可以与换能器208a相同或类似，换能器404b可以与换能器208b相同或类似。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，图4中的一个或多个部件或其各个方面可以并入本公开的其他实施例中，或从所述实施例中排除。例如，视场406a可以并入换能器208a，视场406b可以并入换能器208b。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开的其他实施例的一个或多个部件或其各个方面可以并入图4的一个或多个部件中。例如，带有开口216a的腔道206a可以并入细长构件402中。实施例不限于此。

在各种实施例中，一个或多个换能器404a、404b、404c可安装到柔性电路板上。在各种此类实施例中，两个或多个换能器404a、404b、404c可安装到共用柔性电路板上。例如，换能器404b和换能器404c可安装在共用柔性电路板上。在一些这样的示例中，换能器404b可包括正面光学成像传感器(例如摄像头)，换能器404c可包括基于TMR的位置传感器。在一些实施例中，一个或多个换能器404a、404b、404c可以安装到柔性电路板上，柔性电路板至少部分地包裹换能器子组件414，例如靠近换能器子组件的外径。在各种实施例中，柔性电路板至少部分地被封装，例如封装在灌封材料中。在一些实施例中，可以使用低压环氧树脂灌封方法。

在许多实施例中，换能器404c可包括6自由度(DOF)换能器。在各种实施例中，换能器404c可以是长度小于9mm、直径小于1.5mm的圆柱形。在一个实施例中，换能器404c可包括长度为8mm、直径为0.65mm的圆柱形TMR传感器。在某些实施例中，换能器404c可包括或安装在半圆形或"C"形柔性电路板上。在各种实施例中，换能器404c可以安装在换能器子组件414的内部或外部。在许多实施例中，细长构件402的部件配置和尺寸可使细长构件402进入外周体腔，如外周气道。例如，外径小于2mm(如1.5mm)可能适用于外周气道。然而，根据所需的应用，也可适用不同的合适尺寸范围和限制。

在许多实施例中，换能器404c的柔性电路板可以至少部分地包裹换能器子组件414，例如通过靠近换能器子组件的外径地嵌入该换能器子组件。在多个实施例中，换能器404c所包括或安装的柔性电路可以与一个或多个其他换能器所安装的柔性电路相同或不同。在一个实施例中，柔性电路可包括允许来自其他换能器的信号穿过柔性电路板的连接焊盘。

在多个实施例中，柔性电路可根据可用空间和尺寸限制来成形。在各种实施例中，柔性电路可以以扁平结构制造，并使用二次灌封应用来形成为所需的形状。在其他实施例中，柔性电路可以制造成目标端形状。在某些实施例中，换能器404c可以回流焊到细长构件402中。例如，使包括6-DOF传感器的换能器404c成形并将换能器404c包裹在换能器子组件414的外轮廓周围的能力可使换能器404c回流到细长构件402中，并避免在设备的顶部和/或横截面区域中占用过多的空间。

在多个实施例中，细长构件402可作为一次性使用设备(SUD)制造。因此，可以使用各种环氧树脂、聚合物和/或复合材料，例如在某些部件中代替金属。在许多实施例中，可以使用低压环氧树脂灌封工艺来制造换能器子组件414，以定位换能器404b(例如前置摄像头)和换能器404c(例如基于TMR的位置传感器)。在许多此类实施例中，在低压环氧树脂部件的设计中还可包括用于牢固地连接换能器镜头的特征部(例如镜头连接特征部228a、228b)。在各种实施例中，换能器镜头(例如，镜头连接特征部228a、228b)可以在模制工艺中形成，例如硅酮或其它超声成像兼容材料的模制工艺。在几个实施例中，低压环氧灌封工艺可以是两部分制造工艺中的第一步，而镜头的形成可以是两部分制造工艺中的第二步。

图5A-5C示出了本公开的一个或多个实施例的细长构件502的各个方面。更具体地说，图5A包括细长构件502的远端部分的横剖视图，包括与活检针520结合的带有换能器子组件536的远端转向组件538；图5B包括细长构件502的远端部分在切割平面540处的横剖视图；以及图5C包括细长构件502的远端部分的透视图。细长构件502具有近端510、远端512、外表面514，并包括铰接接头504a、504b、504c、腔道506a、506b、相控阵传感器508a、光学成像传感器508b、位置跟踪传感器508c、开口516、带有弯曲半径522a、522b的斜坡518、硬挡块524、转向线526a、转向线526b、拉线528、抽吸通道530、致动构件532a、532b和锥形部534。在一些实施例中，图5A、5B和/或5C可包括与本公开的一个或多个其他部件相同或相似的一个或多个部件。例如，换能器子组件536可以与换能器子组件320相似。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，图5A、5B和/或5C中的一个或多个部件或其方面可并入本公开的其它实施例中，或从所述实施例中排除。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，细长构件502的实施例可以不包括光学成像传感器508b。更进一步，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开的其他实施例的一个或多个部件或其方面可以并入图5A、5B和/或5C的一个或多个部件中。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，可将灯222并入到细长构件502中。实施例不限于此。

一般来说，细长构件502中的部件布置可以与细长构件202中的部件布置类似。附加地或作为替代地，细长构件502包括或示出外表面514中的锥形部534、第三铰接接头504c、带有双弯曲半径522a、522b的斜坡518、硬挡块524、转向线526a、526b、拉线528、抽吸通道530和致动构件532a、532b。某些实施例可包括相控阵传感器508a，而不包括光学成像传感器508b和/或位置跟踪传感器508c。各种实施例可在细长构件502的远端512中包括用于活检针520的开口，而不是开口516。

如上所述，斜坡角度可以大于或等于3度且小于或等于20度。例如，斜坡518的角度可以是15度。在另一个例子中，斜坡518的角度可以是10度。但是，在斜坡518中，斜坡的总角度可以在弯曲半径522a、522b之间划分。例如，弯曲半径522b可以从细长构件502的纵轴偏转7.5度，弯曲半径522a可以再偏转7.5度，总角度为15度。在另一个示例中，弯曲半径522b可偏离细长构件502的纵轴4度，弯曲半径522a可再偏转6度，总角度为10度。

在各种实施例中，斜坡518可包括至少两个不同的弯曲半径，以使得较大直径的工具(例如19G活检针)能够以预定角度和/或距相控阵传感器508a的表面的受控距离退出开口516。在许多实施例中，相控阵传感器508a可包括至少两个相邻元件(例如超声成像元件)。在多个实施例中，相控阵传感器508a中相邻元件的数量可以调整，以优化带有目标图像尺寸的换能器子组件536的长度。例如，减少相控阵中的元件数量可以缩短换能器子组件的长度，但同时也会缩小图像。在某些情况下，不同的实施例可包括不同数量的相邻元件，使操作人员能够根据个人喜好进行选择。在各种实施例中，相控阵传感器508a可包括在开口516近侧和远侧处的元件。在一些这样的实施例中，可以利用控制器(例如控制器610)使物理上分离的元件充当单个连续阵列，其提供包括位于开口516远端和近端的区域的图像。

在一些实施例中，相控阵传感器508a可以安装到可旋转的轴环上。在一些此类实施例中，相控阵传感器508a可用于生成360度径向图像。在各种实施例中，可旋转轴环可包括多个导电环，以保持相控阵传感器508a和控制器(例如控制器110)之间的导电和/或通信耦合。在一些实施例中，可在换能器子组件536中或周围包括流体储存器和/或输送口，例如可膨胀气球。在一些这样的实施例中，可以通过流体输送口将流体引入流体储存器或体腔，以改善相控阵传感器508a和体腔之间的耦合。在各种实施例中，流体耦合可用于直径较大的体腔，其中换能器子组件536不会楔入体腔壁。

在各种实施例中，一个或多个铰接接头504a、504b、504c可以实现双模式可转向性。双模式可转向性可以实现远端转向组件538的双向转向，以及独立于远端转向组件538的其余部分(包括铰接接头504a、504b之间的开口516)的换能器子组件536的单独转向性。转向线526a、526b可用于致动铰接接头504b。拉线528可用于独立于远端转向组件538的其余部分地偏转换能器子组件536。更一般地说，拉线528可包括偏转线。在许多实施例中，手柄可以连接到细长构件502的近端510上。在许多此类实施例中，手柄可包括一个或多个控制特征以允许操作人员调整铰接接头。一些实施例可包括转向机构，该机构可包括锁定和/或张紧控制特征。在一些实施例中，锁定和/或张紧控制特征可使换能器子组件536保持在适当位置，而不需要操作人员将手指保持在转向机构上。在一个实施例中，换能器子组件536的偏转可由推力机构(而不是牵拉或张紧机构)控制。

参考图5B，图中显示了在切割平面540处朝向细长构件502远端512的横剖视图。抽吸通道530可在细长构件502的远端终止。在各种实施例中，抽吸通道530可用于清除光学成像传感器508b表面的粘液。在某些实施例中，抽吸通道530的直径可在0.7至1mm之间，例如0.889mm。

参照图5C，换能器子组件536的偏转可以受到硬挡块524的限制。在某些实施例中，致动构件532a、532b可包括用于换能器子组件536的铰接的杆。在一个或多个实施例中，致动构件532a、532b可包括不锈钢。在各种实施例中，在没有外部输入的情况下，换能器子组件536可以与远端转向组件538的其余部分对齐。例如，可以在换能器子组件536和远端转向组件538的其余部分之间连接(例如焊接)一系列线。在这种情况下，当拉线528的张力释放时，换能器子组件536可以返回到标称的平直位置。在一个实施例中，可以用销和弹簧(例如扭转弹簧、拉伸弹簧或压缩弹簧)代替这一系列线，当偏转线上的外力(例如推/拉力)被移除时，该销和弹簧有助于返回到标称的平直位置。在各种实施例中，一根或多根线(如拉线528、转向线526a、526b)可以用编织物和回流聚合物覆盖，以防止夹点或异物进入(如鲍登线)。有几个实施例可以使用带有少数量的线(低经纬密度)和/或松散堆积(不致密)的编织层。编织层可提供一个支架，用于将聚合物回流到其中以形成光滑的外表面，而不会影响柔韧性和/或挠度，同时防止出现夹点。

图6示出了本公开的一个或多个实施例的医疗设备600的控制器610的各个方面。在图示的实施例中，医疗设备600包括控制器610和细长构件602。控制器610包括逻辑电路604、存储器606、输入/输出(I/O)608和用户界面612。在各种实施例中，控制器610可以实现与细长构件602的部件进行交互并对其进行控制。例如，控制器610可响应于由控制器610发送给换能器的信号，基于从换能器接收到的信号来生成和显示图像。在一些实施例中，图6可包括与本公开的一个或多个其他部件相同或相似的一个或多个部件。例如，细长构件602可以与细长构件502相同或相似。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，图6中的一个或多个部件或其方面可以并入本公开的其他实施例中，或从所述实施例中排除。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，控制器610可以与细长构件202结合使用。此外，在不脱离本公开的范围的前提下，本公开的其它实施例的一个或多个部件或其各个方面可以并入图6的一个或多个部件中。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，可以将换能器108并入到细长构件602中。本实施例不限于此。

在各种实施例中，控制器610可以实现本公开的一个或多个功能。例如，存储在存储器606中的指令可由逻辑电路604执行，以操作相控阵传感器508a，并根据从相控阵传感器508a接收到的信号而在用户界面612上生成图像。在许多实施例中，控制器610可以自动地执行一个或多个功能。逻辑电路604可以经由I/O 608发送和接收来自细长构件602中的换能器的信号。在许多实施例中，逻辑电路604可以为从换能器接收到的信号生成元数据。在许多此类实施例中，元数据可以与来自细长构件602中的一个或多个其他换能器的信号相对应。例如，由电磁跟踪传感器指示的细长构件602的位置可作为元数据与来自超声成像元件的相控阵的图像相关联。

在多个实施例中，逻辑电路604可以执行图像处理。例如，将换能器406a生成的多个图像拼接在一起以创建身体内部的合成图像。在某些实施例中，逻辑电路604可以利用来自多个换能器的数据来执行绘图，例如通过生成合成图像。例如，位置数据(如6DOF)可与图像结合来生成合成图像。在一些实施例中，与图像相关联的元数据可在成像传感器捕捉图像时指示成像传感器的位置(例如6DOF)。在各种实施例中，多个图像可组合生成径向图像。在各种此类实施例中，多个径向图像可以被组合以生成身体的内部部分的合成图像。

在一个或多个实施例中，来自术前扫描的数据可存储在存储器606中和/或由逻辑电路604使用。在一些实施例中，逻辑电路602可以将术前数据与操作数据(例如，从细长构件602接收到的传感器数据)结合使用，以确定细长构件602的位置。例如，逻辑电路604可以将术前图像中识别的标记与经由细长构件602生成的图像中的元素相匹配，以确定细长构件602的位置。

在一些实施例中，逻辑电路602可以执行运动补偿。例如，逻辑电路602可以补偿呼吸运动。在各种实施例中，运动补偿可便于将手术数据与术前数据(例如，来自计算机断层(CT)扫描)进行匹配。例如，运动补偿可以使手术图像叠加到术前图像上。

在各种实施例中，逻辑电路602可以执行对象检测、距离估计和对象分类中的一个或多个。在各种此类实施例中，逻辑电路602可以从多个超声图像中识别肿块，根据多个超声图像来确定与肿块的距离，并根据肿块的大小、位置和距离对肿块进行分类。在几个实施例中，逻辑电路602可以利用术前扫描的数据对肿块进行分类，例如通过将肿块与术前图像中识别的标记进行匹配。例如，可以通过将超声图像中检测到的对象与包含目标结节的一个或多个术前图像进行比较，来确认位于肺部的外周部分的用于活检的目标结节。在许多实施例中，对象检测和分类可用于边界检测，例如用于识别气道分支。

在许多实施例中，逻辑电路602可以生成身体内部的一个或多个部分的三维模型。在一些实施例中，可以利用在此描述的一种或多种技术来生成三维模型，例如换能器数据、术前数据、合成图像、元数据、图像、位置、对象、距离、对象分类等。在各种实施例中，三维模型可包括细长构件602的位置。

在各种实施例中，操作人员可经由用户界面612提供输入，使逻辑电路604执行各种功能。在某些实施例中，可经由用户界面612来控制图像生成。在一个或多个实施例中，可经由用户界面612来控制对象分类。例如，用户可以选择经由用户界面612显示的图像中的对象来添加或删除分类。在多个实施例中，逻辑电路可确定在经由户界面612显示的图像中识别的两点之间的距离。例如，逻辑电路602可以确定由用户在图像中选择的两个对象之间的距离。在许多实施例中，输出可经由用户界面612显示给操作人员。例如，可经由用户界面612显示身体的内部部分的三维模型。

在许多实施例中，附加和/或更新的功能可以集成到控制器610中，例如通过在存储器606中存储附加和/或更新的指令(例如作为软件)。在一个或多个实施例中，控制器610可以连接到网络(例如，互联网、局域网、个人区域网络或电感耦合)。在一个或多个此类实施例中，通过经由网络接收指令，控制器610可被更新和/或设置附加功能。

在多个实施例中，控制器610可以自动化一个或多个功能。在许多实施例中，控制器610可以通过使用来自一个或多个换能器的基于反馈回路的数据来控制一个或多个相同或其他换能器，从而实现功能自动化。例如，可以利用来自位置传感器的数据来控制设置在致动接头中的一个或多个致动器。在这些示例中，反馈回路可用于将细长构件602自动导航和/或定位到目标位置。在某些实施例中，细长构件602可以具有用于控制铰接接头的延伸至近端的线。在一些这样的实施例中，连接到线并可由控制器610操作的伺服电机可利用来自一个或多个换能器(例如208b和/或208c)的数据来实现细长构件的自动转向。在一个实施例中，电磁位置传感器可沿细长构件的长度设置，例如设置在铰接接头处。

在各种实施例中，CT扫描和绘图可用于确定目标部位(例如目标病灶)的大致位置和身体相应部分(例如肺部)的虚拟图。在各种此类实施例中，控制器610可以将CT扫描和/或绘图与来自换能器的数据结合使用，以自动导航到目标部位。在一个或多个实施例中，活检获取可以至少部分自动化。例如，控制器610可以将成像数据(例如来自208a)与针致动器结合使用，以获取目标组织的活检。在各种实施例中，控制器610可利用吸引器来自动获取活检。在一些实施例中，控制器610可以从目标部位的不同位置获取样本(例如，通过羽化)。在许多实施例中，控制器610可以跟踪并记录每个活检的位置。在许多此类实施例中，来自活检位置的数据可用于确定目标部位的特性，如病变的大小和边界。在多个实施例中，可经由用户界面612控制或指导各种自动化功能。例如，可根据来自一个或多个成像换能器的实时图像，通过触摸屏来确定活检的目标位置。在另一个示例中，可根据用户输入来识别进入分支腔道的方向。

图7示出了本公开的一个或多个实施例的处理流程700。在各种实施例中，流程700的一个或多个部分可以由本公开的部件实现或利用本公开的部件实现。例如，块708至718可以通过医疗设备100或医疗设备600实现。本实施例不限于此。

在图示的实施例中，处理流程700可以从块702开始。在块702"术前成像"处，可以执行术前成像。例如，可以执行术前成像以确定外周气道内的目标部位(如潜在癌结节)的位置。术前成像可利用一种或多种外部成像技术，如X射线(例如，作为CT扫描的一部分)、磁共振成像(MRI)和超声成像中的一种或多种。继续到块704"术前计划"，可以执行术前计划。例如，可以开发用于获取目标部位的活检的程序计划(如路线)。在一些实施例中，术前计划可包括向控制器110或控制器610提供一个或多个术前图像。

进入到块706"患者准备"，可以进行患者准备。例如，可以对患者进行镇静并定位以接收细长构件。在许多实施例中，可以根据患者在术前成像期间的位置对其进行定位。在块708"插入细长构件"处，可将细长构件插入患者体内。例如，可将细长构件102的远端插入患者体内，如通过鼻子或嘴。继续到块710"利用位置跟踪传感器导航到目标位置"，可以利用位置跟踪传感器将细长构件的远端导航到目标位置。例如，由TMR传感器组成的位置跟踪传感器508c可用于导航到目标位置。在各种实施例中，位置跟踪传感器508c可包括TMR 6-DOF传感器。在一些实施例中，控制器110或控制器610可利用术前图像结合来自一个或多个位置跟踪传感器(例如位置跟踪传感器508c)的反馈以提供用于导航目标部位的指导。在多个实施例中，铰接接头(例如铰接接头504a、504b、504c)可用于操纵细长构件并根据位置跟踪传感器导航至目标部位。

在块712"使用相控阵传感器生成图像"处，可以使用相控阵传感器来生成图像。例如，控制器610可根据相控阵传感器508a的反馈生成图像。继续到块714"根据由相控阵传感器生成的图像调整位置"，可根据由相控阵传感器生成的图像来调整细长构件的位置。例如，可对细长构件的定位进行微调以最终定位细长构件，用于致动通过细长构件的腔道插入的活检针。继续到块716"收集活检样本"，可收集活检样本。例如，可将活检针520从细长构件502的外表面514的开口516中伸出，以获取组织样本。在块718"确认组织样本"处，可以确认组织样本。例如，可将活检针520从腔道506a中取出，以便目视确认组织样本已被获取。

在一些实施例中，收集的组织样本被送往病理实验室用于诊断。在各种实施例中，可以执行快速现场评估(ROSE)，例如由病理学家在场分析组织样本并确定诊断。在各种此类实施例中，实时确认可使活检针被治疗探针取代，治疗探针可用于治疗目标部位。治疗探针可包括或利用射频(RF)波、微波、低温、流体、不可逆电穿孔(IRE)或其他消融方式中的一种或多种。在某些实施例中，治疗探针可用于向目标部位输送治疗剂，例如化疗球。

图8示出了本公开的一个或多个实施例的计算架构800。计算架构800可以适用于实现如前所述的各种实施例。在各种实施例中，计算架构800可包括电子设备和/或医疗设备或作为电子设备和/或医疗设备的一部分来实现。在一些实施例中，计算架构800可以代表例如在此描述的一个或多个部件。在一些实施例中，计算架构800可以代表例如实现或利用在此描述的部件和/或技术中的一个或多个部分的计算设备，例如控制器110、换能器108、控制器610、逻辑电路604、存储器606、I/O 608和/或用户界面612。实施例不限于此。

如在此的各实施例中所使用的，术语"系统"和"部件"以及"模块"可以指与计算机相关的实体，可以是硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件，其示例由示例性计算架构800提供。例如，部件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、硬盘驱动器、(光学和/或磁性存储介质的)多个存储驱动器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。举例说明，在控制器110上运行的应用和控制器110都可以是部件。一个或多个部件可以位于一个进程和/或执行线程中，一个部件可以定位在一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。此外，部件之间可以通过各种类型的通信介质进行通信耦合，以协调操作。协调可涉及单向或双向的信息交换。例如，部件可以以通过通信介质传送的信号的形式交流信息。信息可以作为分配给不同信号线的信号来实现。在这种分配中，每个信息都是信号。不过，更多的实施例也可替代地采用数据信息。这些数据信息可通过各种连接发送。示例性连接包括并行接口、串行接口和总线接口。

计算架构800包括各种常见的计算元件，例如一个或多个处理器、多核处理器、协处理器、存储单元、芯片组、控制器、外设、接口、振荡器、定时设备、视频卡、音频卡、多媒体输入/输出(I/O)组件、电源等。但是，本实施例并不局限于由计算架构800实现。

如图8所示，计算架构800包括处理单元804、系统存储器806和系统总线808。处理单元804可以是各种市售处理器中的任意一种，包括但不限于和处理器；/>应用、嵌入式和安全处理器；/>和/>和处理器；IBM和/>单元处理器；/>酷睿(2) 和/>处理器；以及类似处理器。双微处理器、多核处理器和其他多处理器架构也可用作处理单元804。

系统总线808为系统组件提供接口，这些组件包括但不限于系统存储器806到处理单元804。系统总线808可以是几种类型总线结构中的任何一种，这些总线结构可以进一步与存储器总线(带或不带存储器控制器)、外围总线和本地总线互连，使用各种市售的总线架构中的任何一种。接口适配器可通过插槽架构连接到系统总线808。插槽架构的示例可包括但不限于加速图形端口(AGP)、卡总线、(扩展)工业标准架构((E)ISA)、微通道架构(MCA)、NuBus、外围组件互连(扩展)(PCI(X))、PCI Express、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)等。

系统存储器806可包括各种类型的计算机可读存储介质，其形式为一个或多个高速存储单元，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、双倍数据速率DRAM(DDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存(例如一个或多个闪存阵列)、聚合物存储器、例如铁电聚合物存储器、ovonic存储器、相变或铁电存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器、磁卡或光卡、诸如独立磁盘冗余阵列(RAID)驱动器的设备阵列、固态存储设备(例如USB存储器、固态驱动器(SSD))以及适合存储信息的任何其他类型的存储介质。在图8所示的实施例中，系统存储器806可包括非易失性存储器810和/或易失性存储器812。在某些实施例中，系统存储器806可包括主存储器。基本输入/输出系统(BIOS)可以存储在非易失性存储器810中。

计算机802可包括各种类型的计算机可读存储介质，其形式为一个或多个低速存储单元，包括内部(或外部)硬盘驱动器(HDD)814、用于读取或写入可移动磁盘818的磁性软盘驱动器(FDD)816，以及用于读取或写入可移动光盘822(例如CD-ROM或DVD)的光盘驱动器820。HDD814、FDD816和光盘驱动器820可分别通过HDD接口824、FDD接口826和光驱接口828连接到系统总线808。用于外部驱动器实现的硬盘接口824可包括通用串行总线(USB)和电气与电子工程师协会(IEEE)994接口技术中的至少一种或两种。在各种实施例中，这些类型的存储器可以不包括在主存储器或系统存储器中。

驱动器和相关计算机可读介质提供数据、数据结构、计算机可执行指令等的易失性和/或非易失性存储。例如，一些程序模块可以存储在驱动器和存储单元810、812中，包括操作系统830、一个或多个应用832、其他程序模块834和程序数据836。在一个实施例中，一个或多个应用832、其他程序模块834和程序数据836可包括或实现例如本文所述的各种技术、应用和/或组件。

用户可以通过一个或多个有线/无线输入设备(例如键盘838和诸如鼠标840的定点设备)向计算机802输入命令和信息。其他输入设备可包括换能器108、相控阵传感器508a、光学成像传感器508b、位置跟踪传感器508c、麦克风、红外(IR)遥控器、射频(RF)遥控器、游戏板、触控笔、读卡器、加密狗、指纹读取器、手套、图形输入板、操纵杆、键盘、视网膜读取器、触摸屏(如电容式、电阻式等)、轨迹球、轨迹板、传感器、触控笔等。这些输入设备和其他输入设备通常通过与系统总线808相连的输入设备接口842连接到处理单元804，但也可以通过其他接口连接，如并行端口、IEEE994串行端口、游戏端口、USB端口、红外接口等。

监视器844或其他类型的显示设备也通过诸如视频适配器846等接口与系统总线808相连。监视器844可以在计算机802的内部或外部。除了监视器844，计算机通常还包括其他外围输出设备，如扬声器、打印机等。

计算机802可在网络环境中运行，使用经由有线和/或无线通信与一台或多台远程计算机(如远程计算机848)的逻辑连接。在各种实施例中，本文所述的一个或多个交互可经由网络环境产生。远程计算机848可以是工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐设备、对等设备或其他常见的网络节点，并且通常包括相对于计算机802描述的许多或所有元件，不过，为简洁起见，仅说明了存储器/存储设备850。所描述的逻辑连接包括与局域网(LAN)852和/或更大网络(例如广域网(WAN)854)的有线/无线连接。这种局域网和广域网网络环境在办公室和公司中很常见，并且促进了诸如内联网等企业范围计算机网络，所有这些网络都可以连接到全球通信网络，例如互联网。

在局域网网络环境中使用时，计算机802通过有线和/或无线通信网络接口或网络适配器856连接到局域网852。适配器856可促进与LAN852的有线和/或无线通信，其中还可包括设置在其上的无线接入点，用于与适配器856的无线功能通信。

在广域网网络环境中使用时，计算机802可包括调制解调器858，或连接到广域网854上的通信服务器，或具有通过广域网854(例如通过互联网)建立通信的其他手段。调制解调器858可以是内部或外部的有线或无线设备，通过输入设备接口842连接到系统总线808。在网络环境中，与计算机802有关的程序模块或其部分可存储在远程存储器/存储设备850中。可以理解的是，所示的网络连接只是示例性的，还可以使用其他手段与计算机之间建立通信链路。

计算机802可操作来与使用IEEE 802系列标准的有线和无线设备或实体进行通信，例如可操作地设置在无线通信(例如IEEE 802.16空中调制技术)中的无线设备。这至少包括Wi-Fi(或无线保真)、WiMax和蓝牙^TM无线技术等。因此，通信可以是传统网络的预定结构，或仅仅是至少两个设备之间的自组织通信。Wi-Fi网络使用称为IEEE 802.11x(a、b、g、n等)的无线电技术来提供安全、可靠、快速的无线连接。Wi-Fi网络可用于将计算机彼此连接、连接到互联网和有线网络(其使用与IEEE 802.3相关的介质和功能)。

各种实施例可以使用硬件元件、软件元件或两者的组合来实现。硬件元件的示例可包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体设备、芯片、微芯片、芯片组等。软件的示例可包括软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、功能、方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或其任意组合。确定一个实施例是否使用硬件元件和/或软件元件来实现，可以根据任意数量的因素而变化，例如所需的计算速率、功率水平、耐热性、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、内存资源、数据总线速度和其他设计或性能限制。

至少一个实施例的一个或多个方面可以通过存储在机器可读介质上的代表性指令来实现，这些指令表示处理器内的各种逻辑(例如逻辑电路)，当机器读取这些指令时，会使机器制造出执行本文所述技术的逻辑。这种被称为"IP核"的表示可以存储在有形的机器可读介质上，并提供给不同的客户或制造设施，以便加载到实际制造逻辑的制造机器或处理器中。例如，可以使用机器可读介质或物品来实现某些实施例，机器可读介质或物品可以存储指令或指令集，如果由机器(例如逻辑电路)执行，可以使机器执行与实施例一致的方法和/或操作。例如，这种机器可包括任何合适的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器、逻辑电路等，并且可以使用硬件和/或软件的任何合适组合来实现。例如，机器可读介质或物品可包括任何合适类型的存储器单元、存储器设备、存储器物品、存储器介质、存储设备、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如，存储器、可移动或不可移动介质、可擦除或不可擦除介质、可写入或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、光盘、磁性介质、磁光介质、可移动存储卡或盘、各种类型的数字多功能光盘(DVD)、磁带、盒式磁带等。指令可包括任何合适类型的代码，如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等，使用任何合适的高级、低级、面向对象、可视化、编译和/或解释编程语言来实现。

上述讨论具有广泛的适用性，是为了说明和描述的目的而提出的，并不打算将本公开限制在这里所公开的一种或多种形式中。可以理解的是，在不脱离本公开的概念、精神和范围的前提下，可以对本公开的实施例进行各种添加、修改和替换。特别是，本领域技术人员将清楚地认识到，本公开的原理可以体现在其他形式、结构、布置、比例中，并可以使用其他元素、材料和组件，而不会偏离其概念、精神、范围或特征。例如，为了简化本公开的目的，本公开的各种特征被组合在一个或多个方面、实施例或配置中。然而，应该理解的是，本公开的某些方面、实施例或配置的各种特征可以组合在替代方面、实施例或配置中。虽然本公开以实施例的形式呈现，但应理解的是，本主题的各种单独特征不必为了实现本主题或这些单独特征的至少一些期望特征和/或益处而全部存在。本领域的技术人员将理解，本公开可以在不脱离本公开的原则、精神或范围的前提下，对结构、布置、比例、材料、组件和其它方面进行许多修改或改动，特别是适应特定环境和操作要求的修改或改动。例如，显示为一体成型的元件可以由多个部件构成，或者显示为多个部件的元件可以是一体成型的，元件的操作可以颠倒或以其他方式变化，元件的大小或尺寸可以变化。同样，虽然操作、动作或过程是按特定顺序描述的，但不应理解为要求按此特定顺序或所有操作、动作或过程都要执行，以达到理想的效果。此外，其他实施方式也在所附权利要求书的范围内。在某些情况下，权利要求书中所述的操作可以以不同的顺序执行，但仍能达到理想的效果。因此，目前公开的实施例在所有方面都应被视为说明性的而非限制性的，要求保护的主题范围由所附的权利要求书指示，而不限于前述描述或本文所描述或说明的特定实施例或布置。有鉴于此，任何实施例的个别特征均可使用，并可单独要求保护或与该实施例或任何其他实施例的特征相结合来要求保护，其主题范围由所附权利要求书指示，而不限于上述描述。

在上述描述和以下的权利要求书中，可以理解以下内容。本文中使用的短语"至少一个"、"一个或多个以及和"和/或"是开放式表达，在操作中既可以是连接词，也可以是非连接词。术语"一"、"一个"、"该"、"第一"、"第二"等并不排除多个。例如，本文使用的术语"一"或"一个"实体是指该实体中的一个或多个。因此，术语"一"(或"一个")、"一个或多个"和"至少一个"在本文中可以互换使用。所有方向参考(例如，近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、纵向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、径向、轴向、顺时针、逆时针和/或类似)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，和/或用于将相关元件的区域彼此区分开来，并不限制相关元件，尤其是本公开的位置、方向或用途。除非另有说明，连接引用(如连接、耦合、连结和接合)应从广义上理解，可包括元件集合之间的中间件和元件之间的相对运动。因此，连接引用并不一定是指两个元件直接相连或相互固定。标识符(如主要、次要、第一、第二、第三、第四等)并不旨在意味着重要性或优先性，而是用来区分一个特征与另一个特征。

以下的权利要求书通过引用并入本详细说明，每项权利要求作为本公开的单独实施例独立存在。在权利要求书中，术语"包括/包含"并不排除其他元件或步骤的存在。此外，尽管不同的权利要求中可能包含单个特征，但这些特征也可能有利地组合在一起，而且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，单个引用并不排除多个引用。权利要求书中的参考符号仅作为阐明示例来提供，不得解释为以任何方式限制权利要求书的范围。

在此公开和要求保护的所有设备和/或方法均可根据本公开制作和执行，而无需进行过多实验。虽然本公开的设备和方法已经以优选实施例的形式进行了描述，但对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本公开的概念、精神和范围的情况下，可以对本公开的设备和/或方法以及本公开的方法的步骤或步骤的顺序进行改变。对本领域技术人员而言显而易见的所有此类类似替代和修改均被视为在所附权利要求书所定义的本公开的精神、范围和概念之内。

Claims (15)

1.一种装置，包括

细长构件，包括外表面、近端、远端以及设置在所述近端和所述远端之间的至少一个铰接接头；

腔道，具有靠近所述细长构件的所述近端的第一开口和靠近所述细长构件的所述远端的第二开口；和

第一换能器，包括相控阵传感器，所述相控阵传感器靠近所述细长构件的所述远端设置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述相控阵传感器的视场从所述细长构件的所述外表面延伸。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，

所述腔道的所述第二开口设置在所述细长构件的所述外表面。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，

所述腔道包括斜坡，所述斜坡配置为在器械穿过所述腔道并从所述腔道的所述第二开口伸出时，将所述器械引导到所述相控阵传感器的视场中。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，

所述斜坡包括多半径弯曲。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，

还包括第二换能器，所述第二换能器包括位置跟踪传感器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，

所述位置跟踪传感器包括磁隧道结。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，

还包括第三换能器，所述第三换能器包括光学成像传感器。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，

所述第一换能器、所述第二换能器和所述第三换能器中的至少一个安装在柔性电路板上。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，

还包括第二换能器，所述第二换能器包括光学成像传感器。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，

所述相控阵传感器的视场从所述细长构件的所述外表面延伸，所述光学成像传感器的视场从所述细长构件的所述远端延伸。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，

所述光学成像传感器安装在所述细长构件的所述远端。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，所述至少一个铰接接头包括第一铰接接头和第二铰接接头，其中所述第一铰接接头的铰接方向与所述第二铰接接头的铰接方向正交。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，所述至少一个铰接接头包括第一铰接接头和第二铰接接头，其中所述腔道的所述第二开口设置在所述第一铰接接头和所述第二铰接接头之间。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，

所述相控阵传感器的第一部分设置在所述腔道的所述第二开口的近端，所述相控阵传感器的第二部分设置在所述腔道的所述第二开口的远端。