CN215351470U - 针引导系统及用于其的控制台 - Google Patents

针引导系统及用于其的控制台 Download PDF

Info

Publication number
CN215351470U
CN215351470U CN202022876039.3U CN202022876039U CN215351470U CN 215351470 U CN215351470 U CN 215351470U CN 202022876039 U CN202022876039 U CN 202022876039U CN 215351470 U CN215351470 U CN 215351470U
Authority
CN
China
Prior art keywords
needle
console
magnetizer
guidance system
patient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202022876039.3U
Other languages
English (en)
Inventor
M·J·普林斯
T·罗宾斯
M·纽比
B·M·威尔金森
B·彼得森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bard Access Systems Inc
Original Assignee
Bard Access Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bard Access Systems Inc filed Critical Bard Access Systems Inc
Application granted granted Critical
Publication of CN215351470U publication Critical patent/CN215351470U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/06—Body-piercing guide needles or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/062—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A61B8/0841—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/90—Identification means for patients or instruments, e.g. tags
    • A61B90/98—Identification means for patients or instruments, e.g. tags using electromagnetic means, e.g. transponders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
    • A61M25/0127—Magnetic means; Magnetic markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/00876—Material properties magnetic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A61B2017/3413—Needle locating or guiding means guided by ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2063—Acoustic tracking systems, e.g. using ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2072—Reference field transducer attached to an instrument or patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/11—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本申请公开了针引导系统及用于其的控制台。针引导系统可以包括控制台、结合入控制台的针磁化器、结合入控制台的RFID标签读取器和超声探头。控制台可以被配置为使用由控制台接收的针的超声成像数据、磁场数据和RFID标签信息的组合而实例化引导磁化针插入患者的血管的针引导过程。超声探头可以被配置为给控制台提供对应于超声成像数据和磁场数据二者的电信号。超声探头可以包括压电换能器阵列和磁性传感器阵列，其分别配置为将来自患者的反射超声信号转换为电信号的超声成像部分，将来自磁化针的磁性信号转换为电信号的磁场部分。

Description

针引导系统及用于其的控制台
优先权
本申请要求2019年12月4日提交的美国临时专利申请号 62/943,574的优先权权益，其通过引用以其全部并入本申请。
技术领域
本申请涉及医疗器械领域，更具体地涉及针引导系统及用于其的控制台。
背景技术
现有的针引导系统依赖于磁化针引导针插入血管。与常备针 (stock needle)一起提供的一次性针磁化器被用于根据需要生产磁化针，但是这种针磁化器增加了操作成本和填埋废物二者。
现有的针引导系统在将任何特定的针引导入血管前还依赖于适当的针选择。这种针引导系统中的针选择通常在由与常备针一起提供的一次性射频识别(“RFID”)标签读取器读取针相关信息时自动进行；然而，这种RFID标签读取器也增加了操作成本和填埋废物二者。
目前需要减少医疗设施和患者等的操作成本。由于环境原因，还需要减少填埋废物。本文公开了解决上述需要的针引导系统、部件和方法。
实用新型内容
本文公开了一种针引导系统，其在一些实施方案中包括控制台、针磁化器和超声探头。控制台包括存储器和处理器，其配置为实例化 (instantiate)用于引导针插入患者的血管的针引导过程。针引导过程使用由控制台接收的超声成像数据和磁场数据的组合来引导针插入患者的血管。针磁化器被结合入控制台。针磁化器被配置为使针磁化。超声探头被配置为给控制台提供对应于超声成像数据和磁场数据二者的电信号。超声探头包括压电换能器阵列和磁性传感器阵列。压电换能器阵列被配置为将来自患者的反射超声信号转换为电信号的超声成像部分。磁性传感器阵列被配置为将来自磁化针的磁性信号转换为电信号的磁场部分。
在一些实施方案中，针磁化器被可移除地联接至控制台的侧面、顶部或后部。
在一些实施方案中，针磁化器被不可移除地联接至控制台的侧面、顶部或后部。
在一些实施方案中，针磁化器包括布置在针磁化器的主体内用于使针磁化的单个永磁体或多个永磁体。
在一些实施方案中，永磁体以多极排布被布置在针磁化器的主体内。
在一些实施方案中，永磁体是以堆叠排布而布置在针磁化器的主体内的环形磁体。
在一些实施方案中，永磁体是布置在针磁化器的主体内的中空圆柱形磁体。
在一些实施方案中，针磁化器包括布置在针磁化器的主体内用于使针磁化的单个电磁体或多个电磁体。
在一些实施方案中，针引导系统进一步包括结合入控制台的 RFID标签读取器。RFID标签读取器被配置为将询问无线电波发射入针的无源RFID标签并且从RFID标签读取电子存储信息。
在一些实施方案中，针引导过程被配置为根据从RFID标签读取的电子存储信息而调整针引导参数。
在一些实施方案中，针引导系统进一步包括显示屏，该显示屏配置用于以图形方式引导针插入患者的血管。
本文还公开了一种用于针引导系统的控制台，其在一些实施方案中包括存储器和处理器、针磁化器、探头接口和显示屏。控制台被配置为在存储器中实例化用于引导针插入患者的血管的针引导过程。针引导过程使用由控制台接收的超声成像数据和磁场数据的组合来引导针插入患者的血管。针磁化器被结合入控制台。针磁化器被配置为使针磁化。探头接口被配置为给控制台提供来自超声探头的电信号。电信号对应于超声成像数据和磁场数据二者。显示屏被配置用于以图形方式引导针插入患者的血管。
在一些实施方案中，针磁化器被可移除地联接至控制台的侧面、顶部或后部。
在一些实施方案中，针磁化器被不可移除地联接至控制台的侧面、顶部或后部。
在一些实施方案中，针磁化器包括布置在针磁化器的主体内用于使针磁化的单个永磁体或多个永磁体。
在一些实施方案中，针磁化器包括布置在针磁化器的主体内用于使针磁化的单个电磁体或多个电磁体。
在一些实施方案中，控制台进一步包括结合入控制台的RFID标签读取器。RFID标签读取器被配置为将询问无线电波发射入针的无源RFID标签并且从RFID标签读取电子存储信息。
在一些实施方案中，针引导过程被配置为根据从RFID标签读取的电子存储信息而调整针引导参数。
本文还公开了一种针引导系统的方法，其在一些实施方案中包括实例化步骤：使用超声成像数据和磁场数据的组合，在控制台的存储器中实例化用于引导针插入患者的血管的针引导过程。方法进一步包括磁化步骤：当针被插入针磁化器时，使用结合入控制台的针磁化器使针磁化。磁化步骤产生磁化针。方法进一步包括加载步骤：在存储器中加载超声成像数据和磁场数据。超声成像数据和磁场数据对应于从超声探头接收的电信号。方法进一步包括处理步骤：使用控制台的处理器处理超声成像数据和磁场数据。方法进一步包括引导步骤：在控制台的显示屏上以图形方式引导磁化针插入患者的血管。
在一些实施方案中，方法进一步包括读取步骤：将来自针的无源RFID标签的电子存储信息读入存储器。读取步骤使用由结合入控制台的RFID标签读取器发射的询问无线电波实现。
在一些实施方案中，方法进一步包括调整步骤：根据从RFID标签读取的电子存储信息，调整针引导过程中的针引导参数。
在一些实施方案中，方法进一步包括超声信号转换步骤：使用超声探头的压电换能器阵列，将患者反射的超声信号转换为电信号的超声成像部分。
在一些实施方案中，方法进一步包括磁性信号转换步骤：使用超声探头的磁性传感器阵列，将磁性信号转换为电信号的磁场部分。
本文还公开了一种用于针引导系统的方法，其在一些实施方案中包括获得针的获得步骤。方法进一步包括插入步骤：将针插入结合入控制台的针磁化器以产生磁化针。方法进一步包括成像步骤：使用超声探头成像患者的血管以产生超声成像数据。方法进一步包括取向步骤：对用于插入患者的血管的磁化针进行取向以产生磁场数据，同时使用超声探头成像血管。方法进一步包括插入步骤：根据控制台的显示屏上用于将磁化针插入患者的血管的图形引导，将磁化针插入患者的血管。引导由通过控制台(在处理超声成像数据和磁场数据的组合后)实例化的针引导过程提供。
在一些实施方案中，方法进一步包括引起步骤：在产生磁化针前，引起结合入控制台的RFID标签读取器从针的无源RFID标签读取电子存储信息。
在一些实施方案中，引起步骤进一步引起针引导过程根据从 RFID标签读取的电子存储信息，调整用于将磁化针插入患者的血管的针引导参数。
考虑到更详细地描述这些概念的特定实施方案的附图和以下描述，本文提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更明显。
附图说明
图1示出了根据一些实施方案的针引导系统和患者。
图2示出了根据一些实施方案的针引导系统的控制台的前部。
图3示出了根据一些实施方案的图2的控制台的后部。
图4示出根据一些实施方案的针引导系统的另一个控制台。
图5示出根据一些实施方案的针引导系统的另一个控制台。
图6示出根据一些实施方案的针引导系统的另一个控制台。
图7示出了根据一些实施方案的针引导系统的框图。
图8示出了根据一些实施方案的包括可磁化针的导管插入装置。
图9提供了根据一些实施方案的图5的导管插入装置的分解视图。
图10示出了根据一些实施方案的使用针引导系统的超声探头将针插入血管。
图11示出了现有的针引导系统以及具有针磁化器和RFID标签读取器的针包装。
具体实施方式
在更详细地公开一些具体实施方案前，应当理解，本文公开的具体实施方案不限制本文提供的概念的范围。还应当理解，本文公开的特定实施方案可以具有可容易地与特定实施方案分离并且任选地与本文公开的许多其他实施方案中的任何一个的特征组合或替代本文公开的许多其他实施方案中的任何一个的特征。
关于本文使用的术语，还应当理解，这些术语是为了描述一些特定实施方案的目的，并且这些术语不限制本文提供的概念的范围。序数(例如，第一、第二、第三等)通常用于区分或标识一组特征或步骤中的不同特征或步骤，并且不提供系列或数字限制。例如，“第一”、“第二”、“第三”特征或步骤不必按顺序出现，并且包括这些特征或步骤的特定实施方案不必限于这三个特征或步骤。为了方便起见，使用标记比如“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”，并且这些标记不旨在暗示例如任何特定的固定位置、取向或方向。相反，这样的标记用于反映例如相对位置、取向或方向。除非上下文另有明确规定，否则单数形式的“一种”、“一个”和“该”包括复数指代。
例如，在此公开的导管的“近侧”、“近侧部分”或“近端部分”包括当导管被用在患者上时旨在靠近临床医师的导管部分。同样地，例如导管的“近侧长度”包括当导管被用在患者上时旨在靠近临床医师的导管的长度。例如，导管的“近端”包括当导管被用在患者上时旨在靠近临床医师的导管的一端。导管的近侧部分、近端部分或近侧长度可以包括导管的近端；然而，导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不需要包括导管的近端。即，除非上下文另有说明，导管的近侧部分、近端部分或近侧长度不是导管的末端部分或末端长度。
例如，在此公开的导管的“远侧”、“远侧部分”或“远端部分”包括当导管被用在患者时旨在靠近患者或在患者中的导管部分。同样地，例如导管的“远侧长度”包括当导管被用在患者时旨在靠近患者或在患者中的导管的长度。例如，导管的“远端”包括当导管被用在患者上时旨在靠近患者或在患者中的导管的一端。导管的远侧部分、远端部分或远侧长度可以包括导管的远端；然而，导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不需要包括导管的远端。即，除非上下文另有说明，导管的远侧部分、远端部分或远侧长度不是导管的末端部分或末端长度。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
如上所述，一直需要降低医疗设施和患者等的操作成本。由于环境原因，还需要减少填埋废物。本文公开了解决上述需要的针引导系统、部件和方法。
例如，下面提出的针引导系统在一些实施方案中包括控制台、结合入控制台的针磁化器、结合入控制台的RFID标签读取器和超声探头。鉴于附图和以下描述，控制台、针磁化器、RFID标签读取器和超声探头的特征对于本领域技术人员将变得更明显，附图和以下描述更详细地描述了前述针引导系统以及其他实施方案。
针引导系统
图1示出了根据一些实施方案的针引导系统100和患者P。图2 和3分别示出了根据一些实施方案的针引导系统100的控制台102的前部和后部。图4-6示出了根据其一些其他实施方案的针引导系统100 的控制台102。图7示出了根据一些实施方案的针引导系统100的框图。图10示出了根据一些实施方案的针引导系统100的超声探头106。
针引导系统100被配置用于在基于超声的手术或其他合适的手术期间定位和引导针(例如，导管插入装置144的针808)或另一个可磁化医疗部件，以便接近患者的皮下目标(例如，血管)。在一些实施方案中，针引导系统100使得针的位置、取向和推进能够被实时地叠加在目标的超声图像上，从而使得临床医师能够准确地将针引导至预期目标。此外，在一些实施方案中，针引导系统100以五个运动度追踪针的位置：X、Y和Z坐标空间、针俯仰(pitch)和针偏航。这样的追踪使得能够以相对高的精度引导和放置针。
如图1-7所示，针引导系统100通常包括超声成像部分，其包括控制台102、显示屏104和超声探头106。除针引导系统100的超声成像部分之外，针引导系统100进一步包括结合入控制台102的针磁化器108、结合入控制台102的RFID标签读取器210或结合入控制台102的针磁化器108与RFID标签读取器210二者。
针引导系统100的超声成像部分被用于在经皮插入针(例如，导管插入装置144的针808)或另一个可磁化医疗部件以接近目标之前对患者体内的目标(比如血管)成像(参见图10)。在一些实施方案中，在将导管(例如，导管插入装置144的导管112)插入患者P的血管或脉管系统的另一个部分之前或同时，执行针的插入。应当理解，将针插入患者P体内可以用于除导管插入之外的各种医疗目的。
图1示出了在将导管112通过皮肤插入部位S放置入患者P的脉管系统的手术期间，针引导系统100及其部件与患者P的大致关系。图1示出导管112通常包括保持在患者外部的近侧部分114和在放置完成后位于脉管系统内的远侧部分116。针引导系统100被用于将导管112的远侧尖端118最终定位在脉管系统内的期望位置中。
导管112的近侧部分114进一步包括鲁尔连接器120，其配置为将导管112与一个或多个其他医疗装置或系统可操作地连接。通常在插入导管112之前，在插入部位S处将针放置入患者(例如患者P) 的脉管系统中。应当理解，针引导系统100具有多种用途，包括在准备将导管112或其他医疗部件插入患者体内时放置针，比如X射线或超声标记、活检鞘、消融部件、膀胱扫描部件、腔静脉过滤器等。
控制台102容纳针引导系统100的各种部件，并且可以理解，控制台102可以采用各种形式中的任何一种。控制台102中包括处理器 722，其包括存储器724，例如随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器(例如，电可擦可编程只读存储器[“EEPROM”])，用于在针引导系统100的操作期间控制系统功能和执行各种算法。例如，控制台102被配置为实例化用于引导针插入患者的目标(例如，血管) 的针引导过程。针引导过程使用由控制台102接收的超声成像数据和磁场数据的组合来引导针插入患者的目标。控制台102还包括数字控制器/模拟接口726，数字控制器/模拟接口726与处理器722和其他系统部件通信，以管理超声探头106、针磁化器108、RFID标签读取器210和其他系统部件之间的接口连接。
针引导系统100进一步包括用于与另外的部件(例如包括打印机、存储介质、键盘等的可选部件730)连接的端口728。在一些实施方案中，端口728是通用串行总线(“USB”)端口，但是其他端口类型或端口类型的组合可以用于这个和本文描述的其他接口连接。控制台102包括电源连接732以实现与外部电源734的可操作连接。内部电源736(例如，电池)也可以与外部电源734一起使用或不与外部电源734一起使用。电源管理电路738被包括在控制台102的数字控制器/模拟接口726中，以调整电源使用和分配。
显示屏104被集成入控制台102并且被用于在放置手术期间给临床医师显示信息，比如由超声探头106获得的目标内部身体部分的超声图像。实际上，针引导系统100的针引导过程借助于显示屏104以图形方式引导针插入患者的目标(例如，血管)。尽管如此。显示屏 104可以可替代地与控制台102分开。控制台按钮接口740和包括在超声探头106上的任何控制按钮可以被用于由临床医师立即调用显示屏104的期望模式，以帮助放置手术。在一些实施方案中，显示屏104 是LCD装置。
图1还描绘了基于针的装置，即在图8和9中进一步描绘的导管插入装置144，其用于经由插入部位S获得至患者P的脉管系统的初始通路以展开导管112。如将在下面进一步详细描述的，导管插入装置144的针808被配置为与针引导系统100协作，以使得针引导系统100能够在基于超声的放置手术期间检测针808的位置、取向和推进。应当理解，导管插入装置144的针808仅仅是可以被磁化并且与针引导系统100一起使用的针或医疗装置的一个示例。
图1-6还示出了结合入控制台102的针磁化器108。针磁化器108 可以被不可移除地或可移除地联接至控制台102的侧面、顶部或后部。例如，图1-4示出了结合入控制台102的侧面的针磁化器108。实际上，针磁化器108通过图1-3中的托架和图4中的磁体被可移除地联接至控制台102的侧面；然而，在图5和6中，针磁化器108与控制台102共享壳体，并且因此被不可移除地联接至控制台102的顶部。可移除地联接的针磁化器108的有利之处在于，它可以在需要时被移除以便清洁、修复或替换为另一个针磁化器(如针磁化器108)。也就是说，不可移除地联接的针磁化器108的有利之处在于它不能被移除和错置。
针磁化器108被配置为使针(例如导管插入装置144的针808) 的全部或一部分磁化，以便使得能够在放置手术期间追踪针。针磁化器108可以在针磁化器108的主体内包括用于使针磁化的单个永磁体、单个电磁体、多个永磁体、多个电磁体或其组合。例如，针磁化器108可以包括布置在针磁化器108的主体内用于使针磁化的单个永磁体或多个永磁体。如果是单个永磁体，永磁体可以是布置在针磁化器108的主体内的中空圆柱形磁体。如果是一个以上的永磁体，永磁体可以以多极排布被布置在针磁化器108的主体内。可替代地，永磁体是以堆叠排布而布置在针磁化器108的主体内的环形磁体。
图2-6还示出了结合入控制台102的RFID标签读取器210。RFID 标签读取器210可以被结合入控制台102的侧面、顶部或后部。例如，图2-5示出了结合入控制台102的顶部的RFID标签读取器210。实际上，RFID标签读取器210被结合入图4中的控制台的壳体下方的控制台102的顶部，并且被结合入图2、3和5中的控制台102的顶部上的手柄212。在另一个示例中，图6示出了结合入控制台102的侧面(具体地在控制台102的侧面上的手柄212内)的RFID标签读取器210。
RFID标签读取器210被配置为读取针或其他医疗装置(例如，导管插入装置144)包括的至少无源RFID标签，这使得针引导系统 100能够将其操作定制为特定针或医疗装置参数(例如，类型、尺寸等)。例如，一旦被针引导系统100实例化，针引导过程被配置为根据从针的RFID标签读取的电子存储信息来调整针引导参数。为了读取这样的RFID标签，RFID标签读取器被配置为将询问无线电波发射入RFID标签并且从RFID标签读取电子存储信息。
超声探头106与目标比如血管(参见图10)的基于超声的可视化结合使用，以准备将针插入目标。这种可视化提供了实时超声引导并且有助于减少通常与这种插入相关联的并发症，包括无意的动脉穿刺、血肿、气胸等。如下面更详细描述的，超声探头106被配置为给控制台102提供对应于用于实时超声引导的超声成像数据和磁场数据二者的电信号。
超声探头106包括容纳压电换能器阵列的头部146。头部146被配置用于抵靠患者的皮肤(靠近预期插入部位)放置，在该处，头部 146可以借助于压电换能器阵列产生超声脉冲，在超声脉冲被患者身体反射后接收超声回波或反射的超声信号，并且将来自患者的反射超声信号转换为前述给控制台102的电信号的超声成像部分。以这种方式，临床医师可以使用针引导系统100的超声成像部分确定合适的插入部位并且使用针(例如导管插入装置144的针808)建立脉管通路。
超声探头106可以进一步包括用于在手术期间控制针引导系统 100的某些方面的控制按钮，因此消除了临床医师接触无菌区域以控制针引导系统100的需要，该无菌区域是在建立插入部位之前在患者插入部位周围建立的。
图7示出了超声探头106进一步包括用于管理按钮和超声探头操作的按钮及存储器控制器748。按钮及存储器控制器748可以包括非易失性存储器(例如，EEPROM)。按钮及存储器控制器748与控制台102的探头接口750可操作地通信，探头接口750包括用于与探头压电阵列接口连接的压电输入/输出部件752和用于与按钮及存储器控制器748接口连接的按钮及存储器输入/输出部件754。
同样如图7和10所示，超声探头106包括用于在超声成像程序中检测针的位置、取向和移动的传感器阵列756。传感器阵列756包括嵌入超声探头106的壳体内或包括在超声探头106的壳体上的多个磁性传感器1058。磁性传感器1058被配置为当针被磁化并且靠近传感器阵列756时检测与针相关联的一个或多个磁场信号，以及将来自磁化针的磁性信号转换为至控制台102的前述电信号的磁场部分(参见图10中的针的磁场B)。因此，传感器阵列756使得针引导系统 100能够追踪磁化针等。
虽然在此被配置为磁性传感器，但是应当理解，磁性传感器1058 可以是其他类型和配置的传感器。而且，尽管它们在这里被描述为包括在超声探头106中，但是传感器阵列756的磁性传感器1058可以被包括在与超声探头106分离的部件中，例如分离的手持装置。在一些实施方案中，磁性传感器1058被布置在围绕超声探头106的头部 146的环形结构中，但是可以理解，可以以其他配置安置磁性传感器 1058，例如以弓形、平面或半圆形排布。
磁性传感器1058中的每个磁性传感器包括三个正交的传感器线圈，用于使得能够在三维空间中检测磁场。这种三维(“3-D”)磁性传感器可以从例如Morristown,NJ的Honeywell Sensing and Control 购买。此外，磁性传感器1058被配置为霍尔效应传感器，但是可以采用其他类型的磁性传感器。此外，代替3-D传感器，可以根据需要包括和安置多个1维(“1-D”)磁性传感器以实现1、2或3-D检测能力。
在传感器阵列756中包括五个磁性传感器1058，以便使得能够检测针的三个空间维度(即，X、Y、Z坐标空间)以及针自身的俯仰和偏航取向。注意，在一些实施方案中，磁性传感器1058中的两个或更多个正交的感测部件使得能够确定针的俯仰和偏航姿态。在其他实施方案中，可以在传感器阵列756中采用磁性传感器1058中的少于五个或多于五个磁性传感器。更一般地，可以理解，传感器阵列756 的磁性传感器1058的数量、尺寸、类型和放置可以与这里明确示出的不同。
可以理解，可磁化材料的针使得针能够在将针或相关医疗装置 (例如，导管插入装置144的导管112)插入患者P体内的手术期间，在针经皮插入患者体内(例如，患者P体内)时，由针磁化器108磁化并且随后由针引导系统100追踪。在一些实施方案中，针由不锈钢例如SS 304不锈钢构成；然而，可以采用能够被磁化的其它合适的针材料。在一些实施方案中，针材料是铁磁性的。在其他实施方案中，针是顺磁性的。如此配置，针可以产生由超声探头106的传感器阵列 756可检测的磁场或磁性信号，以便能够通过针引导系统100追踪针的位置、取向和移动。
在针引导系统100的操作期间，超声探头106的头部146抵靠患者的皮肤被放置并且产生超声束1060以便超声成像目标的一部分，比如在患者的皮肤的表面下方的血管(参见图10)。血管的超声图像可以被描绘在针引导系统100的显示屏104上。
针引导系统100被配置为检测针(例如导管插入装置144的针 808)的位置、取向和移动。具体地，超声探头106的传感器阵列756 被配置为在使针磁化后检测针的磁场。传感器阵列756中的磁性传感器1058中的每个磁性传感器被配置为在三维空间中空间地检测磁化针(参见图10)。因此，在针引导系统100的操作期间，由磁性传感器1058中的每个磁性传感器感测的针的磁场的磁场强度数据被转发至处理器比如控制台102的处理器722，其实时计算针的位置或取向以在显示屏104上图形显示。
针引导系统100可以使用由磁性传感器1058感测的磁场强度数据来确定针相对于传感器阵列756在X、Y和Z坐标空间中的整个长度的位置。此外，还可以确定针的俯仰和偏航。超声探头106、控制台102或针引导系统100的其他部件的适当电路可以提供这种位置或取向需要的计算。在一些实施方案中，可以使用以下美国专利号 5,775,322；5,879,297；6,129,668；6,216,028；和6,263,230中的一个或多个的教导来追踪针，其各自通过引用以其整体并入本申请。
由针引导系统100确定的位置和取向信息，连同针的整个长度，如由针引导系统100已知或输入针引导系统，比如读取与针相关联的 RFID标签，使得针引导系统100能够准确地确定针的整个长度(包括针的远侧尖端)相对于传感器阵列756的位置和取向。这又使得针引导系统100能够将针的图像叠加在由超声探头106的超声束1060 在显示屏104上产生的图像上。例如，在显示屏104上描绘的超声图像可以包括对患者P的皮肤表面和其下的将被针接近的皮下血管的描绘，以及对由针引导系统100检测到的针及其相对于血管的位置的描绘。超声图像对应于由超声探头106的超声束获取的图像。在其他实施方案中，可以理解的是，针的整个长度的仅一部分被磁化并且因此被针引导系统100追踪。
注意，关于针引导系统100的结构和操作的进一步细节可以在标题为“Apparatusfor Use with Needle Insertion Guidance System”的美国专利号9,756,766中找到，该专利通过引用以其整体并入本申请。
针比如导管插入装置144的针808可以被磁化，以便当针被插入患者P体内时可以由针引导系统100追踪。针的这种基于磁性的追踪通过将表示针的实时位置和取向的模拟针图像叠加在由针接近的患者身体的内部区域的超声图像上而帮助临床医师将针的远侧尖端放置在期望位置例如血管的内腔中。
针可以被包括为医疗装置(比如导管插入装置144)的一部分，但是可以考虑具有其他类型的医疗装置的许多其他实现方式。实际上，甚至使用针磁化器108磁化的独立的针也可以由针引导系统100 引导。
导管插入装置
图8和9描绘了用于帮助将导管112插入患者体内的导管插入装置144的各种细节，其还用作包括针的医疗装置的示例，该医疗装置可以被磁化并且与根据一些实施方案的针引导系统100一起使用。如图8所示，导管插入装置144包括壳体806的顶部和底部壳体部分802 和804，布置在针808上的导管112从其延伸。还示出了导丝推进组件912的指垫810，其可滑动地布置在限定在顶部壳体部分802中的狭槽814以及导管推进组件818的手柄组件816的一部分中。
图8和9还示出了作为导丝推进组件912的一部分的指垫810可以由使用者的一个或多个手指沿着狭槽814向远侧滑动，以便使得导丝920(最初布置在针808的内腔内)能够选择性地离开经过针808 的远端或尖端822。导丝920的近端被附接至顶部壳体部分802的内部，使得指垫810在远侧方向中滑动前进单个单位导致导丝在远侧方向中推进两个单位。这通过在导丝920延伸入针808的内腔前使导丝 920从其在顶部壳体部分802上的附接点穿过包括在导丝杆924上的引导表面成环而成为可能。注意，导丝杆924和导丝推进组件912的指垫810彼此一体地形成，尽管在其他实施方案中它们可以单独地形成。还要注意，导丝920可以被附接至导管插入装置144的其他外部或内部，包括底部壳体部分804、针毂926等。
图8和9进一步示出了用于选择性地将导管112在远侧方向中从导管插入装置144的壳体806离开的导管推进组件818包括手柄组件816，手柄组件816除其他部件之外还包括两个翼部928，当将推进导管112时，两个翼部928被使用者的手指抓住。翼部928经由限定在顶部和底部壳体部分802和804之间的间隙向远侧推进。
顶部和底部壳体部分802和804经由顶部壳体部分802的四个接片(tab)930与位于底部壳体部分804上的四个对应的凹陷932的接合而配合在一起。
图9中的导管插入装置144的分解视图示出了手柄组件816包括头部部分934和尾部部分936，翼部928从头部部分934延伸。头部部分934和尾部部分936二者均被可移除地附接至包括鲁尔连接器 120的导管毂938。导管插入装置144的内部部件被布置在壳体806内。针808穿过内部部件的每个部件，内部部件包括阀940、安全壳体942、托架(carriage)944、针安全部件946和安全壳体942的帽 948。还示出了与针安全部件946一起被包括的O形环950，针毂926 也是如此，其被固定至针808的近端并且被安装至壳体806以将针808 固定在导管插入装置144内的适当位置。注意，在图9中，其中布置导丝推进组件912的指垫810的狭槽814包括相对宽的部分，以使得导丝杆924能够被插入通过其中，以便将导丝推进组件912联接至壳体806。
导管插入装置144由临床医师使用以将导管112插入患者的静脉系统(或其他位置)，以便能够将流体、药物等输注入患者或从患者移除。尽管在此描述为中线导管，导管112可以包括各种长度的任何导管，包括相对较短的外周导管、外周插入的中心导管(“PICCS”)、中心静脉导管(“CVC”)等。而且，可以采用其它细长医疗装置，包括实心的和中空的针和套管、抽血针、活检针、引导针、导丝、管心针、组织穿透医疗部件等。关于导管插入装置144及其操作的进一步细节可以在标题为“Catheter Placement Device IncludingGuidewire and Catheter Control Elements”的美国专利号9,950,139中找到，其通过引用以其整体并入本申请。
方法
针引导系统100的方法包括实例化步骤：使用超声成像数据和磁场数据的组合，在控制台102的存储器724(例如，RAM)中，实例化用于引导针插入患者的血管的针引导过程。
方法可以进一步包括磁化步骤：根据用于将针插入患者的血管的第一准备步骤使针磁化。磁化步骤包括：当针被插入针磁化器108时，使用结合入控制台102的针磁化器108使针磁化。磁化步骤产生磁化针。
方法可以进一步包括读取步骤：根据用于将针插入患者的血管的第二准备步骤，读取针的电子存储信息。读取步骤包括将电子存储信息从针的RFID标签读入存储器724。读取步骤使用由结合入控制台 102的RFID标签读取器210发射的询问无线电波实现。在读取步骤后，方法可以进一步包括调整步骤：根据从RFID标签读取的电子存储信息，在针引导过程中调整针引导参数。
对于超声探头106，方法进一步包括超声信号转换步骤：利用超声探头106的压电换能器阵列，将患者反射的超声信号转换为电信号的超声成像部分。方法进一步包括磁性信号转换步骤：利用超声探头 106的磁性传感器1058的传感器阵列756将磁性信号转换为电信号的磁场部分。
方法进一步包括加载步骤：在存储器724中加载超声成像数据和磁场数据。超声成像数据和磁场数据对应于从超声探头106接收的电信号。在加载步骤后，方法进一步包括处理步骤：使用控制台102的处理器722处理超声成像数据和磁场数据，用于在控制台102的显示屏104上以图形方式引导将磁化针插入患者的血管的方法的引导步骤。
与针引导系统100相关联的方法包括获得针的获得步骤。
根据上述第一准备步骤，方法可进一步包括将针插入结合入控制台102的针磁化器108以产生磁化针的插入步骤。
根据上面提出的第二准备步骤，方法可以进一步包括引起步骤：引起结合入控制台102的RFID标签读取器210在制造磁化针之前或之后从针的RFID标签读取电子存储信息。引起步骤可以包括仅将 RFID标签带入RFID标签读取器210的范围。引起步骤进一步引起针引导过程根据从RFID标签读取的电子存储信息而调整用于将磁化针插入患者的血管的针引导参数。
如图10所示，方法进一步包括成像步骤：使用超声探头106对患者的血管成像以产生超声成像数据。图10还示出了方法进一步包括取向步骤：对磁化针进行取向以插入患者的血管，从而在使用超声探头106对血管成像的同时产生磁场数据。
方法可以进一步包括插入步骤：根据控制台102的显示屏104上的用于将磁化针插入患者的血管的图形引导，将磁化针插入患者的血管。引导由控制台102在处理超声成像数据和磁场数据的组合时实例化的针引导过程提供。
虽然本文已经公开了一些特定实施方案，并且虽然已经详细公开了特定实施方案，但是特定实施方案并非旨在限制本文提供的概念的范围。本领域的普通技术人员可以想到另外的适应和/或修改，并且在更广泛的方面，也包括这些适应和/或修改。因此，在不脱离本文提供的概念的范围的情况下，可以偏离本文公开的具体实施方案。

Claims (18)

1.一种针引导系统，其特征在于，包括：
控制台，其包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器配置为使用由所述控制台接收的超声成像数据和磁场数据的组合实例化用于引导针插入患者的血管的针引导过程；
针磁化器，其结合入所述控制台，其配置为使所述针磁化；和
超声探头，其配置为给所述控制台提供对应于所述超声成像数据和所述磁场数据二者的电信号，所述超声探头包括：
压电换能器阵列，其配置为将来自所述患者的反射超声信号转换为所述电信号的超声成像部分；和
磁性传感器阵列，其配置为将来自已磁化的针的磁性信号转换为所述电信号的磁场部分。
2.根据权利要求1所述的针引导系统，其中所述针磁化器被可移除地联接至所述控制台的侧面、顶部或后部。
3.根据权利要求1所述的针引导系统，其中所述针磁化器被不可移除地联接至所述控制台的侧面、顶部或后部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的针引导系统，其中所述针磁化器包括布置在所述针磁化器的主体内用于使所述针磁化的单个永磁体或多个永磁体。
5.根据权利要求4所述的针引导系统，其中所述永磁体以多极排布被布置在所述针磁化器的主体内。
6.根据权利要求4所述的针引导系统，其中所述永磁体是以堆叠排布而布置在所述针磁化器的主体内的环形磁体。
7.根据权利要求4所述的针引导系统，其中所述永磁体是布置在所述针磁化器的主体内的中空圆柱形磁体。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的针引导系统，其中所述针磁化器包括布置在所述针磁化器的主体内用于使所述针磁化的单个电磁体或多个电磁体。
9.根据权利要求1所述的针引导系统，其中进一步包括结合入所述控制台的射频识别(“RFID”)标签读取器，所述射频识别标签读取器配置为将询问无线电波发射入所述针的无源RFID标签并且从所述RFID标签读取电子存储信息。
10.根据权利要求9所述的针引导系统，其中所述针引导过程被配置为根据从所述RFID标签读取的所述电子存储信息而调整针引导参数。
11.根据权利要求1所述的针引导系统，其中进一步包括显示屏，其配置用于以图形方式引导所述针插入所述患者的血管。
12.一种用于针引导系统的控制台，其特征在于，包括：
处理器和存储器，其配置为使用由所述控制台接收的超声成像数据和磁场数据的组合实例化用于引导针插入患者的血管的针引导过程；
针磁化器，其结合入所述控制台，其配置为使所述针磁化；
探头接口，其配置为给所述控制台提供来自超声探头的电信号，所述电信号对应于所述超声成像数据和所述磁场数据二者；和
显示屏，其配置用于以图形方式引导所述针插入所述患者的血管。
13.根据权利要求12所述的控制台，其中所述针磁化器被可移除地联接至所述控制台的侧面、顶部或后部。
14.根据权利要求12所述的控制台，其中所述针磁化器不可移除地联接至所述控制台的侧面、顶部或后部。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的控制台，其中所述针磁化器包括布置在所述针磁化器的主体内用于使所述针磁化的单个永磁体或多个永磁体。
16.根据权利要求12至14中任一项所述的控制台，其中所述针磁化器包括布置在所述针磁化器的主体内用于使所述针磁化的单个电磁体或多个电磁体。
17.根据权利要求12所述的控制台，其中进一步包括结合入所述控制台的射频识别(“RFID”)标签读取器，所述射频识别标签读取器配置为将询问无线电波发射入所述针的无源RFID标签并且从所述RFID标签读取电子存储信息。
18.根据权利要求17所述的控制台，其中所述针引导过程被配置为根据从所述RFID标签读取的所述电子存储信息而调整针引导参数。
CN202022876039.3U 2019-12-04 2020-12-04 针引导系统及用于其的控制台 Active CN215351470U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962943574P 2019-12-04 2019-12-04
US62/943,574 2019-12-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN215351470U true CN215351470U (zh) 2021-12-31

Family

ID=74046178

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202022876039.3U Active CN215351470U (zh) 2019-12-04 2020-12-04 针引导系统及用于其的控制台
CN202011402978.2A Pending CN112891710A (zh) 2019-12-04 2020-12-04 针引导系统、部件及其方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011402978.2A Pending CN112891710A (zh) 2019-12-04 2020-12-04 针引导系统、部件及其方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210169585A1 (zh)
EP (1) EP4061236B1 (zh)
CN (2) CN215351470U (zh)
WO (1) WO2021113733A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4213739A1 (en) 2020-09-25 2023-07-26 Bard Access Systems, Inc. Minimum catheter length tool
CN216417315U (zh) 2020-11-09 2022-05-03 巴德阿克塞斯系统股份有限公司 磁化器及相关系统
US20220160434A1 (en) 2020-11-24 2022-05-26 Bard Access Systems, Inc. Ultrasound System with Target and Medical Instrument Awareness
CN115670652A (zh) * 2021-07-26 2023-02-03 巴德阿克塞斯系统股份有限公司 磁化器系统及使用其的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5775322A (en) 1996-06-27 1998-07-07 Lucent Medical Systems, Inc. Tracheal tube and methods related thereto
US6263230B1 (en) 1997-05-08 2001-07-17 Lucent Medical Systems, Inc. System and method to determine the location and orientation of an indwelling medical device
US6129668A (en) 1997-05-08 2000-10-10 Lucent Medical Systems, Inc. System and method to determine the location and orientation of an indwelling medical device
US5879297A (en) 1997-05-08 1999-03-09 Lucent Medical Systems, Inc. System and method to determine the location and orientation of an indwelling medical device
US9950139B2 (en) 2010-05-14 2018-04-24 C. R. Bard, Inc. Catheter placement device including guidewire and catheter control elements
US9597008B2 (en) * 2011-09-06 2017-03-21 Ezono Ag Imaging probe and method of obtaining position and/or orientation information
WO2015175693A1 (en) 2014-05-13 2015-11-19 Green Revolution Cooling, Inc. System and method for air-cooling hard drives in liquid-cooled server rack
US10032552B2 (en) * 2016-08-30 2018-07-24 Becton, Dickinson And Company Cover for tissue penetrating device with integrated magnets and magnetic shielding
US10765835B2 (en) * 2017-04-05 2020-09-08 Becton, Dickinson And Company Needle magnetizer
EP4059417A1 (en) * 2017-04-27 2022-09-21 Bard Access Systems, Inc. Magnetizing system for needle assemblies

Also Published As

Publication number Publication date
EP4061236B1 (en) 2024-05-01
US20210169585A1 (en) 2021-06-10
EP4061236A1 (en) 2022-09-28
EP4061236C0 (en) 2024-05-01
WO2021113733A1 (en) 2021-06-10
CN112891710A (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN215351470U (zh) 针引导系统及用于其的控制台
US11369410B2 (en) Magnetizing system for needle assemblies including orientation key system for positioning needle tray in magnetizer
US10231753B2 (en) Insertion guidance system for needles and medical components
US10342575B2 (en) Apparatus for use with needle insertion guidance system
US20210401456A1 (en) Apparatus for Use with Needle Insertion Guidance System
CN104936516B (zh) 包括经对准磁元件的针组件
CN219323439U (zh) 超声成像系统和超声探测器装置
CN216135922U (zh) 动态调整超声成像系统

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant