CN215192193U - 体内导航装置、体内导航系统与医疗处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种体内导航装置、体内导航系统与医疗处理系统，包括导管与N个传感器，所述多个传感器设于所述导管，所述N个传感器依次分布于所述导管长度方向的不同位置，其中的N大于或等于2；所述传感器被配置为能够检测其所处导管部位的位置与姿态；所述N个传感器的间隔匹配于待测生理通道的形状。

Description

体内导航装置、体内导航系统与医疗处理系统

技术领域

本实用新型涉及医疗领域，尤其涉及一种体内导航装置、体内导航系统与医疗处理系统。

背景技术

在医疗活动中，需要将导管导入动物或人体的生理通道，进而，可便于实现内窥、活检等过程。在导管进入生理通道之后，通常需要对导管在生理管道内的位置进行导航、定位。

现有相关技术中，可在导管上可设置传感器，采集传感器的运动轨迹，然后通过运动轨迹与生理管道检测图之间的配准定位导管的位置。然而，在该过程中，难以准确、有效地采集到连续的运动轨迹，从而会影响配准、定位，降低生理通道内导航的准确性。

实用新型内容

本实用新型提供一种体内导航装置、体内导航系统与医疗处理系统，以解决生理通道内导航的准确性不佳的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种体内导航装置，包括导管与N个传感器，所述多个传感器设于所述导管，所述N个传感器依次分布于所述导管长度方向的不同位置，其中的N大于或等于2；所述传感器被配置为能够检测其所处导管部位的位置与姿态；所述N个传感器的间隔匹配于待测生理通道的形状。

可见，本实用新型中，基于导管上的多个传感器，可为导管至少部分管段曲率信息的获取提供硬件基础，进而，在本实用新型的基础上，用于实现导航、定位的信息不再局限于单个传感器的运动轨迹，通过信息的丰富，可有助于提高生理通道内导航的准确性。

同时，由于N个传感器的间隔是与待测生理管道匹配的(例如与其扫描图像、虚拟模型等匹配)，可保障分布结果可以充分满足针对于待测生理管道的检测需求。

可选的，所述N个传感器中，首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度长于所述待测生理通道中任意两个相邻的分叉口之间的通道长度。

以上方案中，由于首个传感器与末尾一个传感器之间的长度长于任意两个相邻的分叉口之间的通道长度，其必然可长于相邻分叉口的最长通道长度，进而，可保障：所勾勒出的曲率能够充分覆盖至少两个分叉口，避免了分叉口的缺失，满足后续定位的需求，提高定位准确性。

可选的，所述N个传感器中，相邻两个传感器的之间导管部分的长度短于所述待测生理通道中任意两个相邻的分叉口之间的通道长度。

以上方案中，由于相邻传感器之间的长度短于任意两个相邻的分叉口之间的通道长度，其必然可短于相邻分叉口的最短通道长度，进而，可防止勾勒出的曲率丢失分叉口的信息，提高定位准确性。

可选的，所述待测生理通道为待测支气管树。

可选的，所述待测生理通道为待测支气管树，所述N个传感器中，首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度长于所述待测支气管树中任意肺段的长度。

以上方案中，由于首个传感器与末尾一个传感器之间的长度长于所述待测支气管树中任意肺段的长度，进而，可保障N个传感器不会集中位于同一肺段，保障定位准确性。

可选的，所述传感器为磁导航传感器。

可选的，所述导管内设有导管引导器械。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种体内导航系统，包括第一方面及其可选方案涉及的体内导航装置与数据处理模块，所述数据处理模块被配置为能够与所述N个传感器通讯。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种医疗处理系统，包括第二方面及其可选方案涉及的体内导航系统。

可选的，所述的医疗处理系统，还包括设于所述导管的内窥部和/或医疗器械。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中体内导航装置的构造示意图一；

图2是本实用新型一实施例中支气管树的建模示意图；

图3是本实用新型一实施例中体内导航装置的构造示意图二；

图4是本实用新型一实施例中体内导航系统的构造示意图一；

图5是本实用新型一实施例中体内导航系统的构造示意图二。

附图标记说明：

1-导管；

2-传感器；

3-引导器械；

4-数据处理模块；

5-内窥部；

6-医疗器械。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型说明书的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“下部”、“上端”、“下端”、“下表面”、“上表面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是多个，例如两个，三个，四个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本实用新型实施例所涉及的体内导航装置、体内导航系统与医疗处理系统可应用于任意需要对进入人体的导管或连接导管的部件进行导航的场景，不论是将其应用于检测、手术，还是其他用途，均不脱离本实用新型实施例的范围。

请参考图1，体内导航装置，包括导管1与N个传感器2，所述多个传感器2设于所述导管1，所述N个传感器2依次分布于所述导管长度方向的不同位置，进而，相邻两个传感器2之间可间隔一段导管部分，所间隔的导管部分的长度可以是均匀的，也可以是不均匀的，在图1所示举例中，传感器2的数量为七个。其中的N大于或等于2，例如可以为5、6、7、8、9、10等，根据医疗活动的需求、待测生理通道的类型和形态，以及传感器的检测精度等，可任意选择所需的数量。

其中的导管1，可理解为适于将N个传感器送入生理通道的构造，例如可以包括柔性管，也可包括硬质管，其中可设有用于对导管进行引导的器械，也可设有其他用于医疗活动的器械，还可设有实现传感器2对外电性连接的线路、电路、结构。

其中的传感器2，可理解为能够检测自身的位置与姿态的传感器，当传感器2设于导管时，传感器也可理解为是能够检测传感器2所处导管部位的位置与姿态，进而，传感器被配置为能够检测其所处导管部位的位置与姿态，此外，传感器所能检测到的检测信息也不限于位置、姿态。本领域任意可实现位置与姿态检测的传感器，均不脱离本实用新型实施例的范围。

进一步方案中，传感器2可以为磁导航传感器，也可以为光纤传感器，形状传感器等，不论采用何种传感器，均不脱离本实用新型实施例的范围。

本实用新型实施例中，所述N个传感器2的间隔匹配于待测生理通道的形状。

其中的间隔，指的是传感器之间导管部分的长度，随着导管的弯曲，该间隔通常是不变的。

其中的待测生理通道，可以为任意人体、动物体的任意生理通道，例如可以为支气管树(其可参照于图2所示的虚拟模型的形态理解)，在其他举例中，待测生理通道也可以为泌尿系统的通道、消化系统的通道等等。生理通道中可具有多个交叉口(或可理解为分叉口)。

在实际操作过程中，可基于对待测生理通道进行扫描，得到扫描图像，进而基于扫描图像确定各传感器2的间隔，其中的扫描图像，可例如为待测生理通道的CT扫描图像，但也不限于此。

在实际操作过程中也可基于扫描图像(或其他手段对待测生理通道进行探测而得到的信息)对待测生理通道进行建模，得到虚拟模型(例如图2所示的待测支气管树的虚拟模型)，进而，基于虚拟模型确定各传感器2的间隔。

确定间隔的过程可以是人工确定的，也可以是机器通过算法确定的，不论采用何种方式，只要最终所形成的装置中，传感器之间的间隔与待测生理通道的形状匹配，就不脱离本实用新型实施例的范围。

以上各方案中，基于导管上的多个传感器，可为导管至少部分管段曲率信息的获取提供硬件基础，进而，在本实用新型的基础上，用于实现导航、定位的信息不再局限于单个传感器的运动轨迹，通过信息的丰富，可有助于提高生理通道内导航的准确性。

同时，由于N个传感器的间隔是与待测生理管道匹配的(例如与其扫描图像、虚拟模型等匹配)，可保障分布结果可以充分满足针对于待测生理管道的检测需求。

在此基础上的一种处理方法中，可以包括：

在所述导管进入待测生理管道之后，获取所述N个传感器实际的检测信息；根据所述N个传感器的检测信息，确定所述导管的当前曲率信息；根据所述当前曲率信息与参考曲率信息，确定所述导管在所述待测生理管道中的位置。

其中的当前曲率信息表征了所述导管中至少部分导管段当前的曲率；所述至少部分导管段匹配于所述N个传感器的分布位置，例如，所述至少部分导管段可以包含首个传感器与末尾一个传感器之间的导管段，但也可不限于此。

当前曲率信息可以是能够对至少部分导管段的曲率进行表征的任意信息，其对曲率表征的精度、方式、曲率数据的数量等均可任意变化，部分举例中，可以对三维的曲率进行计算，从而得到该当前曲率信息，也可将曲线投射到一个或多个面，再对二维的曲率进行计算，从而得到该当前曲率信息，其中的曲率可以是导管轮廓线的曲率，也可以是导管的等效曲线的曲率。

所述参考曲率信息表征了所述待测生理管道中各管道段的曲率。其中的曲率可以是生理管道轮廓线的曲率，也可以是生理管道的等效曲线的曲率。具体的，可以是基于扫描图像和/或虚拟模型确定的。

进而，N个传感器位置的分布策略可以充分考虑待测生理管道(例如待测支气管树)的生理结构，具体的，若需对检测信息进行修正，分布策略需保证前端的传感器能提供检测信息，从而用于修正后端传感器的检测信息。同时，分布策略还需保证实现基于曲率的配准和导航(例如保证能提供足够的曲率形状用于曲率配准)。

为了满足以上需求，以下对各传感器的分布策略进行具体介绍。

其中一种实施方式中，首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度长于所述待测生理通道(例如待测支气管树)中任意两个相邻的分叉口之间的通道长度；对应的，可形成分布策略A＝{N个传感器的分布距离足够长，可以使得：勾勒出的曲率(即所述至少部分导管段)可以覆盖支气管树的至少两个分叉口}，与之相对的，若距离(可理解为N个传感器的分布距离，也可理解为首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度)不够长，因为单个分叉口信息缺失，将难以用来配准当前曲率信息与参考曲率信息；

以上方案中，由于首个传感器与末尾一个传感器之间的长度长于任意两个相邻的分叉口之间的通道长度，其必然可长于相邻分叉口的最长通道长度，进而，可保障：所勾勒出的曲率能够充分覆盖至少两个分叉口，避免了分叉口的缺失，满足后续定位的需求，提高定位准确性。

其中一种实施方式中，相邻两个传感器的之间导管部分的长度短于所述待测支气管树中任意两个相邻的分叉口之间的通道长度；对应的，可形成分布策略B＝{相邻传感器间的距离不可太长，防止勾勒出的曲率(即所述至少部分导管段)会丢失一部分分叉口信息}；

以上方案中，由于相邻传感器之间的长度短于任意两个相邻的分叉口之间的通道长度，其必然可短于相邻分叉口的最短通道长度，进而，可防止勾勒出的曲率丢失分叉口的信息，提高定位准确性。

其中一种实施方式中，若待测生理通道为待测支气管树，则：首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度长于所述待测支气管树中任意肺段的长度；对应的，可形成分布策略C＝{需要考虑肺的呼吸模型(即第一虚拟模型)，肺下叶呼吸形变大于肺中叶和肺上叶，传感器需要尽可能的分布于不同一个肺段(例如：导航时，有些在下叶，有些在中叶)}。

以上方案中，由于首个传感器与末尾一个传感器之间的长度长于所述待测支气管树中任意肺段的长度，进而，可保障传感器不会集中位于同一肺段，保障定位准确性。

一种具体的举例中，所述N个传感器的分布位置可同时满足以上分布策略A、分布策略B与分布策略C(即取A∩B∩C)。

其中一种实施方式中，请参考图3，所述导管内设有导管引导器械3。其中的导管引导器械3，可理解为能够对导管的弯曲、行进、方向等至少之一进行引导的器械。导管引导器械3可连接于能够对该器械进行控制的控制部。本领域任意已有或改进的导管引导器械、控制部，均可作为该实施方式的一种可选方案。

请参考图4，本实用新型实施例还提供了一种体内导航系统，包括以上可选方案涉及的体内导航装置与数据处理模块4，所述数据处理模块4被配置为能够与所述N个传感器2通讯。

部分实施方式中，数据处理模块4与传感器2之间可通过设于导管1内的导线连接数据处理模块4，其他实施方式中，也可通过其他有线或无线的方式与数据处理模块4通讯。

本发实施例还提供了一种医疗处理系统，包括以上所涉及的体内导航系统。根据医疗处理系统的用途，可任意对导管、数据处理模块、传感器的分布等进行配置。

一种举例中，请参考图5，医疗处理系统，还可包括设于所述导管1的内窥部5，另一种举例中，还可包括设于所述导管1的医疗器械6。

其中的内窥部5，可理解为能够在生理通道内进行内窥的部件或部件的组合，例如可以包括图像采集部件、照明部件等至少之一，但也不限于此，其可以为装配、封装在一起的构造。此外，内窥部可设于导管1的末端，也可设于非末端的位置。内窥部5可与数据处理模块4通讯，例如：内窥部5可通过设于导管的导线与数据处理模块4电连接，其他举例中，内窥部5也可通过其他有线或无线方式与数据处理模块4通讯。

其中的医疗器械6，可以为任意医疗活动的器械，例如活检取样的器械、穿刺的器械等等。

在本说明书的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一种实施例”、“具体实施过程”、“一种举例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种体内导航装置，其特征在于，包括导管与N个传感器，所述N个传感器设于所述导管，所述N个传感器依次分布于所述导管长度方向的不同位置，其中的N大于或等于2；所述传感器被配置为能够检测其所处导管部位的位置与姿态；所述N个传感器的间隔匹配于待测生理通道的形状。

2.根据权利要求1所述的体内导航装置，其特征在于，所述N个传感器中，首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度长于所述待测生理通道中任意两个相邻的分叉口之间的通道长度。

3.根据权利要求2所述的体内导航装置，其特征在于，所述N个传感器中，相邻两个传感器的之间导管部分的长度短于所述待测生理通道中任意两个相邻的分叉口之间的通道长度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的体内导航装置，其特征在于，所述待测生理通道为待测支气管树。

5.根据权利要求1所述的体内导航装置，其特征在于，所述待测生理通道为待测支气管树，所述N个传感器中，首个传感器与末尾一个传感器之间导管部分的长度长于所述待测支气管树中任意肺段的长度。

6.根据权利要求1至3、5中任一项所述的体内导航装置，其特征在于，所述传感器为磁导航传感器。

7.根据权利要求1至3、5中任一项所述的体内导航装置，其特征在于，所述导管内设有导管引导器械。

8.一种体内导航系统，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的体内导航装置与数据处理模块，所述数据处理模块被配置为能够与所述N个传感器通讯。

9.一种医疗处理系统，其特征在于，包括权利要求8所述的体内导航系统。

10.根据权利要求9所述的医疗处理系统，其特征在于，还包括设于所述导管的内窥部和/或医疗器械。

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