專利名稱：具有斜取向線圈的導管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，具體地講涉及裝配有位置傳感器的體內(nèi)醫(yī)療器械。
背景技術：
諸如導管之類的體內(nèi)探針被用于多種醫(yī)療應用中。此類探針包括例如球囊血管成 形術導管、用于激光消融、電消融或冷凍消融的導管、用于幾乎無切口手術或診斷的探針、 以及內(nèi)窺鏡。此類探針有時裝配有位置傳感器以允許外部系統(tǒng)測量其在患者體內(nèi)的位置。例如，美國專利No. 6，690，963描述了具有位于遠端的定位傳感器的導管，該專利 的公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。該定位傳感器包括兩個或三個天線，例如線圈，這些天 線被位于患者體表以外的兩個或三個輻照器例如線圈輻照。這三個輻照器由輻照器驅(qū)動器 驅(qū)動。接收天線收到的信號被放大和處理，并與用來驅(qū)動輻照器的信號的表征一起提供對 導管遠端位置和取向的顯示或其他指示。美國專利No. 6，253，770描述了具有被導管的一部分阻塞的內(nèi)腔的導管，該專利 的公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。該導管包括位于導管頂端的位置檢測器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例提供了醫(yī)療探針以及多個磁場傳感器，其中醫(yī)療探針包括具 有縱向軸線的細長主體，多個磁場傳感器被容納在主體內(nèi)并具有相對于縱向軸線斜取向的 各自的傳感器軸線。在一些實施例中，細長主體包括用于插入到患者器官中的插管。在本發(fā)明所公開 的實施例中，多個傳感器包括三個傳感器。在一個實施例中，傳感器大體上互相垂直。在另 一個實施例中，傳感器設置在細長主體內(nèi)，使得所有傳感器均不與縱向軸線相交。在另一個 實施例中，細長主體包括沿縱向軸線的中央腔，并且傳感器被設置成使得其不會碰到中央 腔。在另一個實施例中，傳感器設置在細長主體的遠端，并且探針包括將傳感器連接到位于 細長主體的近端的連接器的引線。在一些實施例中，探針包括用于將傳感器保持在細長主 體內(nèi)的圓柱形夾具，該夾具具有平行于縱向軸線的中心開口。在一個實施例中，磁場傳感器 包括線圈。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，另外提供了包括醫(yī)療探針的醫(yī)療位置跟蹤系統(tǒng)以及多 個磁場傳感器，其中醫(yī)療探針包括具有縱向軸線的細長主體，磁場傳感器被容納在主體內(nèi) 并具有相對于縱向軸線斜取向的各自的傳感器軸線和位置測量子系統(tǒng)，其中位置測量子系 統(tǒng)被設置成與探針內(nèi)的磁場傳感器交換一個或多個磁場，并根據(jù)所交換的磁場計算探針的 位置。在一個實施例中，傳感器包括磁場檢測器，該磁場檢測器設置在細長主體的遠端 并可操作地感測位置測量子系統(tǒng)在遠端附近產(chǎn)生的一個或多個磁場，并根據(jù)所感測到的磁 場產(chǎn)生指示遠端位置的各自的電信號。在一個可供選擇的實施例中，傳感器包括磁場發(fā)生 器，該磁場發(fā)生器設置在細長主體遠端并可操作地產(chǎn)生供位置測量子系統(tǒng)感測的一個或多 個磁場，使得位置測量子系統(tǒng)所感測到的磁場指示遠端位置。
通過以下結合附圖的其實施例的詳細說明，可更全面地理解本發(fā)明。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)療位置跟蹤系統(tǒng)的示意性圖示；圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例的導管的遠端的縱向剖視圖；圖3A和3B為根據(jù)本發(fā)明的實施例的位置傳感器的剖視圖；和圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的位置傳感器內(nèi)的磁場傳感器的三維布置方式 的圖。
具體實施例方式多種醫(yī)療系統(tǒng)使用導管和其他體內(nèi)探針引導醫(yī)療工具和/或投放物質(zhì)到患者體 內(nèi)。在一些系統(tǒng)中，體內(nèi)探針包括位置傳感器，該位置傳感器允許系統(tǒng)跟蹤探針在體內(nèi)的位 置。例如，位置傳感器可包括多個磁場傳感器。本發(fā)明的實施例提供了具有改進的機械構造的醫(yī)療探針。在本發(fā)明所公開的構造 中，磁場傳感器安裝在探針內(nèi)，使得其軸線相對于探針縱向軸線呈斜取向。本文所述術語 “斜取向”是指傳感器的軸線既不平行于也不垂直于探針的縱向軸線。在一個典型實施方案 中，位置傳感器包括三個大體上互相垂直的磁場傳感器。傳感器的取向角度允許位置傳感器感測三維磁場分量，同時又能在探針縱向軸線 周圍保留未阻塞的大直徑內(nèi)腔。該內(nèi)腔可用于任何合適的目的，例如插入醫(yī)療工具。在下 述示例性構造中，在直徑小于3mm的導管內(nèi)安裝了三個各0. 8mm長的傳感器。該構造保留 具有1.2mm直徑的未阻塞的內(nèi)腔。系統(tǒng)
具體實施例方式圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)療位置跟蹤系統(tǒng)20的示意性圖示。在系統(tǒng)20中， 諸如導管24之類的醫(yī)療探針通常經(jīng)孔道30插入到患者28體內(nèi)。例如，可將導管插入患者 心臟以進行某種醫(yī)療手術。作為另外一種選擇，可將導管插入到任何其他合適的器官中。導管24包括細長的圓柱形主體，該主體限定了沿導管縱向延伸的中央腔40。中 央腔40在不同導管應用中用于不同目的。例如，在血管成形術中，可利用經(jīng)中央腔傳輸?shù)?鹽水溶液使球囊膨脹。在其他應用中，可以通過中央腔將多種類型的藥物或不透射線物質(zhì) 投放到器官內(nèi)。作為另外一種選擇，中央腔可用于引導各種工具或器械，例如光纖或消融電 極。導管24的遠端包括位置傳感器50以用來測量導管在患者體內(nèi)的位置和取向。在 一些實施例中，位置傳感器50包括多個磁場檢測器54，例如線圈，以用來檢測其附近的磁 場。磁場由位于患者體外已知位置的磁場發(fā)生器60產(chǎn)生。磁場發(fā)生器60由中央裝置80 驅(qū)動。每個磁場發(fā)生器60通常都由可辨別的交流電流驅(qū)動以產(chǎn)生可辨別的交流磁場。通 常在頻率、相位、時間或它們的組合方面辨別交流電流。磁場發(fā)生器60產(chǎn)生的磁場由位置傳感器50內(nèi)的磁場檢測器54檢測。磁場檢測 器產(chǎn)生能指示感測到的磁場的電信號。引線90將電信號從磁場檢測器傳輸?shù)街醒胙b置80。 引線使用連接器94連接到中央裝置80。根據(jù)磁場檢測器54產(chǎn)生的電信號，中央裝置80計 算位置傳感器50 (即導管遠端的位置傳感器)相對于磁場發(fā)生器60的位置和取向。該位置信息通常會在例如顯示器100上向操作員顯示。利用磁場測量跟蹤體內(nèi)物體位置的其他 方面在上文引用的美國專利No. 6，690，963中有所描述。在上文的描述中，位置傳感器包括磁場檢測器，并且磁場發(fā)生器位于患者體外。在 可供選擇的實施例中，位置傳感器可以包括磁場發(fā)生器，并且磁場檢測器可位于患者體外。 磁場檢測器和磁場發(fā)生器在本文中均指磁場傳感器。斜取向的磁場傳感器構造如上所述，導管24內(nèi)的內(nèi)腔40用于將各種物體或物質(zhì)插入到患者體內(nèi)。一方面， 非常希望為這類目的而保留大直徑的未阻塞內(nèi)腔。另一方面，導管遠端內(nèi)容納的任何部件 都可能阻塞內(nèi)腔并縮小其直徑。具體地講，磁場檢測器54安裝在導管24遠端內(nèi)，并且可能縮小未阻塞內(nèi)腔的直 徑。為了感測磁場的不同分量，通常應將磁場檢測器取向為不同角度，因此設置磁場檢測器 的取向時需要在位置跟蹤性能和內(nèi)腔阻塞之間進行折衷。本發(fā)明的實施例提供了用于將磁場傳感器例如磁場檢測器54安裝到諸如導管24 的醫(yī)療探針內(nèi)的改進的構造。在本文所述的構造中，磁場傳感器被取向為其軸線相對于探 針的縱向軸線呈斜取向(即，不平行也不垂直)。因此，增加了探針縱向軸線周圍的未阻塞 內(nèi)腔40的直徑。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的導管24遠端的縱向剖視圖。所示的位置傳感 器50位于導管的遠端。由圖可知，導管包括細長的圓柱形主體104。細長主體包括用于插 入到患者體內(nèi)的插管。插管限定了中央腔40。本實例的位置傳感器50包括具有中心開口 的圓柱，以及穿過位置傳感器中心開口的導管的內(nèi)腔40。位置傳感器50包括多個磁場檢測器54，通常為三個，圖2示出了其中兩個。檢測器 54通常包括纏繞在空心磁芯上的線圈，但作為另外一種選擇也可包括其他類型的磁場檢測 器。檢測器54安裝在位置傳感器50的中心開口周圍以免阻塞內(nèi)腔40。每個檢測器54具 有各自的軸線120，并且檢測器的安裝方式使得其軸線相對于導管的縱向軸線130具有斜 取向。因此，檢測器54能夠感測三維磁場分量，同時又能在導管中央保留大直徑的未阻塞 內(nèi)腔。由圖可知，任何檢測器均不與導管的中心軸線相交，也不以任何方式阻塞內(nèi)腔40。在一些實施例中，磁場檢測器54組裝并插入到中空圓柱形夾具內(nèi)以形成圖2所示 傳感器50的形狀。夾具安裝在導管24遠端內(nèi)。圖3A和3B為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的位置傳感器50的橫截面的示意 圖。圖3A示出了位置傳感器的前視圖或橫向剖視圖。圖3B示出了位置傳感器的縱向剖視 圖。位置傳感器50包括具有中心開口 210的圓柱體200，使得上圖2所示內(nèi)腔40穿過該中 心開口。檢測器54位于中心開口 210周圍并且不阻塞內(nèi)腔。此外，每個檢測器54的軸線 120均相對于導管的縱向軸線130呈斜取向。在本實例中，檢測器54對稱地位于中心開口 210周圍(即導管縱向軸線周圍)，每 個檢測器54的中心軸線120均相對于縱向軸線130呈約55°的角度。在本實施例中，檢測 器54的中心軸線120大體上互相垂直，如下圖4所示。沿檢測器54的三個線段在圖3A和 3B中表示為AJ、FL和CK，兩點表示為B和H。這些線段和點用來將圖3A和3B的橫截面與 下圖4的三維視圖相關聯(lián)。圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的位置傳感器50內(nèi)的磁場檢測器54的三
6維布置方式的示意圖。圖4示出虛擬立方體300，其頂點表示為A…H。AB⑶和EFGH分別 表示立方體的下表面和上表面，立方體的每個邊的長度表示為X。J、K和L三點分別位于邊 ABXB和FB上，并且與公共頂點B的距離為y，其中y < χ。由于三個檢測器的軸線位于具 有公共頂點的立方體的三個邊上，因而它們互相垂直?，F(xiàn)在設想立方體300被旋轉，以使得對角線BH與圖3Α和3Β中的導管的縱向軸線 130重合。(旋轉之后，圖4中的點A…H與圖3Α和3Β中標出的對應點重合)。檢測器54 此刻的位置使得其中心軸線120與線段AJ、CK和FL重合。因此，圖4顯示，圖3Α和3Β的 檢測器54的軸線120互相垂直。在以上描述所反映的實施例中，探針包括中央腔，并且磁場傳感器被布置成不阻 塞中央腔。更一般地，本文所述技術可用于期望任何傳感器均不與探針縱向軸線相交的情 況。例如，本發(fā)明所公開的構造可用于具有在探針縱向軸線方向延伸的圓柱形芯的探針。對 于該探針，不希望阻斷中央芯的連續(xù)性。因此，應理解的是，上述實施例是以舉例的方式進行闡述，并且本發(fā)明不局限于上 文特別所示及所述的內(nèi)容。更確切地說，本發(fā)明的范圍包括上文所述特征的組合及子組合， 以及本領域技術人員在閱讀上述說明后可想到的不在現(xiàn)有技術范圍內(nèi)的變形形式和修改 形式。
權利要求
一種醫(yī)療探針，所述醫(yī)療探針包括具有縱向軸線的細長主體；和多個磁場傳感器，所述多個磁場傳感器被容納在所述主體內(nèi)并具有相對于所述縱向軸線斜取向的各自的傳感器軸線。
2.根據(jù)權利要求1所述的探針，其中所述細長主體包括用于插入到患者的器官中的插管。
3.根據(jù)權利要求1所述的探針，其中所述多個傳感器包括三個傳感器。
4.根據(jù)權利要求3所述的探針，其中所述傳感器大體上互相垂直。
5.根據(jù)權利要求1所述的探針，其中所述傳感器設置在所述細長主體內(nèi)，使得所述傳 感器均不與所述縱向軸線相交。
6.根據(jù)權利要求1所述的探針，其中所述細長主體包括沿所述縱向軸線的中央腔，并 且其中所述傳感器被設置成使得所述傳感器不會碰到所述中央腔。
7.根據(jù)權利要求1所述的探針，其中所述傳感器設置在所述細長主體的遠端，并且其 中所述探針包括將所述傳感器連接到位于所述細長主體的近端的連接器的引線。
8.根據(jù)權利要求1所述的探針，所述探針包括用于將所述傳感器保持在所述細長主體 內(nèi)的圓柱形夾具，其中所述夾具具有平行于所述縱向軸線的中心開口。
9.根據(jù)權利要求1所述的探針，其中所述磁場傳感器包括線圈。
10.一種醫(yī)療位置跟蹤系統(tǒng)，所述醫(yī)療位置跟蹤系統(tǒng)包括醫(yī)療探針，所述醫(yī)療探針包括具有縱向軸線的細長主體；和多個磁場傳感器，所述多個磁場傳感器被容納在所述主體內(nèi)并具有相對于所述縱向軸 線斜取向的各自的傳感器軸線；和位置測量子系統(tǒng)，所述位置測量子系統(tǒng)被設置成與所述探針內(nèi)的磁場傳感器交換一個 或多個磁場，并且根據(jù)所述交換的磁場計算所述探針的位置。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述細長主體包括用于插入到患者的器官中的 插管。
12.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個傳感器包括三個傳感器。
13.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器大體上互相垂直。
14.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器設置在所述細長主體內(nèi)，使得所述 傳感器均不與所述縱向軸線相交。
15.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述細長主體包括沿所述縱向軸線的中央腔， 并且其中所述傳感器被設置成使得所述傳感器不會碰到所述中央腔。
16.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器設置在所述細長主體的遠端，其中 所述探針包括將所述傳感器連接到位于所述細長主體的近端的連接器的引線，并且其中所 述探針利用所述連接器連接到所述位置測量子系統(tǒng)。
17.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述探針包括用于將所述傳感器保持在所述細 長主體內(nèi)的圓柱形夾具，并且其中所述夾具具有平行于所述縱向軸線的中心開口。
18.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器包括磁場檢測器，所述磁場檢測器 設置在所述細長主體的遠端并可操作地感測所述位置測量子系統(tǒng)在所述遠端附近產(chǎn)生的一個或多個磁場，并且根據(jù)所述感測到的磁場產(chǎn)生指示所述遠端位置的各自的電信號。
19.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器包括磁場發(fā)生器，所述磁場發(fā)生器 設置在所述細長主體的遠端并可操作地產(chǎn)生供所述位置測量子系統(tǒng)感測的一個或多個磁 場，使得所述位置測量子系統(tǒng)感測到的磁場指示所述遠端的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有斜取向線圈的導管。本發(fā)明公開了一種醫(yī)療探針，所述醫(yī)療探針包括具有縱向軸線的細長主體，和多個磁場傳感器，所述多個磁場傳感器被容納在所述主體內(nèi)并且具有相對于所述縱向軸線斜取向的各自的傳感器軸線。
文檔編號A61M25/095GK101927053SQ20101021245
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權日2009年6月22日
發(fā)明者A·戈瓦里, D·萊維 申請人:韋伯斯特生物官能公司