本公開涉及用于規(guī)劃和執(zhí)行圖像引導(dǎo)規(guī)程(procedure)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、微創(chuàng)醫(yī)學(xué)技術(shù)旨在減少醫(yī)學(xué)規(guī)程中受損組織的量，從而減少患者康復(fù)時(shí)間、不適和有害副作用。這種微創(chuàng)技術(shù)可以通過患者解剖結(jié)構(gòu)中的自然孔口或通過一個(gè)或多個(gè)手術(shù)切口執(zhí)行。通過這些自然孔口或切口，操作員可以插入微創(chuàng)醫(yī)學(xué)工具以到達(dá)目標(biāo)組織方位。微創(chuàng)醫(yī)學(xué)工具包括諸如治療、診斷、活檢和手術(shù)器械的器械。醫(yī)學(xué)工具可被插入解剖通路，并朝患者解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的感興趣區(qū)域?qū)Ш健？梢岳眯g(shù)前和/或術(shù)中獲得的解剖通路和周圍解剖結(jié)構(gòu)的光學(xué)或超聲圖像來輔助導(dǎo)航。來自工具被插入通過的探針或?qū)Ч艿墓ぞ叩男g(shù)中成像可以提供改進(jìn)的導(dǎo)航引導(dǎo)和工具與目標(biāo)組織接合的確認(rèn)。

2、需要改進(jìn)的系統(tǒng)和方法來有效地跟蹤工具相對(duì)于工具被插入通過的導(dǎo)管或探針的方位，以改善工具的成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、與一些實(shí)例一致，系統(tǒng)可包括撓性細(xì)長(zhǎng)裝置、工具和控制器。撓性細(xì)長(zhǎng)裝置可包括延伸到撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分中的開口的工作通道和多個(gè)成像元件。工具能夠延伸通過工作通道和開口。控制器可以具有一個(gè)或多個(gè)處理器，該一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為確定與工具的部分相關(guān)的位置，并控制多個(gè)成像元件的至少部分以產(chǎn)生圖像，該圖像包括成像平面，該成像平面包括與工具的部分相關(guān)的位置。在一些實(shí)例中，工具的部分可包括工具的遠(yuǎn)側(cè)末梢。

2、在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可包括圍繞開口設(shè)置的成像元件的環(huán)形陣列。環(huán)形陣列可包括至少兩行成像元件。在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可包括被配置為產(chǎn)生超聲波的超聲傳輸器陣列和被配置為檢測(cè)反射超聲波的超聲傳感器陣列。超聲傳感器可包括回音壁模式(wgm)諧振器。在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可包括被配置為產(chǎn)生和檢測(cè)超聲波的換能器陣列。在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可包括柵格陣列，其中多個(gè)成像元件以至少兩行和至少兩列進(jìn)行布置。

3、在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可被配置為捕獲包括成像平面的圖像，該成像平面限定在位于撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分的遠(yuǎn)側(cè)的成像場(chǎng)內(nèi)。工作通道可延伸穿過撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的遠(yuǎn)端表面，以將工具引導(dǎo)至成像場(chǎng)中。在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可被配置為捕獲包括成像平面的圖像，所述成像平面限定在位于從撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的外側(cè)表面的徑向外側(cè)的成像場(chǎng)內(nèi)。工作通道可延伸穿過撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的側(cè)壁，以將工具引導(dǎo)至成像場(chǎng)中。

4、在一些實(shí)例中，控制器可進(jìn)一步被配置為確定與工具的第二位置或目標(biāo)組織中的感興趣區(qū)域中的一個(gè)相關(guān)的第二位置。成像平面可包括位置和第二位置兩者。

5、在一些實(shí)例中，撓性細(xì)長(zhǎng)裝置可進(jìn)一步包括球囊，該球囊被配置為用流體膨脹，用于在多個(gè)成像元件和組織之間進(jìn)行聲傳輸。

6、在一些實(shí)例中，工具可包括活檢針、治療遞送針、消融裝置或低溫裝置中的至少一個(gè)。工具的至少部分可以是撓性的。工具可包括位于工具的部分處的定位傳感器。定位傳感器可包括光纖傳感器，光纖傳感器被配置為響應(yīng)于由多個(gè)成像元件產(chǎn)生的壓力波來檢測(cè)纖維中光的波長(zhǎng)變化。定位傳感器可包括wgm諧振器。定位傳感器可包括壓電傳感器。定位傳感器可包括電容微機(jī)械超聲換能器。

7、在一些實(shí)例中，控制器可以被配置為通過順序地激活多個(gè)成像元件的子集以傳輸壓力波、檢測(cè)來自子集的每個(gè)成像元件的壓力波、確定壓力波從子集的每個(gè)成像元件到定位傳感器的行程時(shí)間、以及基于每個(gè)壓力波從對(duì)應(yīng)的成像元件到定位傳感器的行程時(shí)間對(duì)工具的部分的位置進(jìn)行三角測(cè)量來確定工具的部分的位置。

8、在一些實(shí)例中，多個(gè)成像元件可以以環(huán)形陣列進(jìn)行布置，并且子集可包括多個(gè)成像元件中的三個(gè)成像元件。該三個(gè)成像元件可以以120°的分隔(separation)圍繞環(huán)形陣列的周邊間隔開。

9、在一些實(shí)例中，控制器可以被配置為通過激活定位傳感器以傳輸壓力波、激活多個(gè)成像元件的子集以檢測(cè)壓力波、確定壓力波從定位傳感器到子集的每個(gè)成像元件的行程時(shí)間、以及基于壓力波從定位傳感器到子集的每個(gè)成像元件的行程時(shí)間對(duì)工具的部分的位置進(jìn)行三角測(cè)量來確定工具的部分的位置。

10、在一些實(shí)例中，控制器可被配置為通過基于成像平面確定多個(gè)成像元件的至少部分的激發(fā)(firing)序列來控制多個(gè)成像元件的至少部分以產(chǎn)生圖像。激發(fā)序列可包括連續(xù)激發(fā)成像元件之間的時(shí)間延遲。可以基于相對(duì)于多個(gè)成像元件的位置的圖像的成像場(chǎng)的幾何形狀來確定時(shí)間序延遲。

11、在一些實(shí)例中，控制器可以進(jìn)一步被配置為將成像元件集與不同的圖像平面相關(guān)聯(lián)，確定成像平面為最接近與工具的部分相關(guān)的位置，并利用與確定的成像平面相關(guān)的成像元件集來產(chǎn)生圖像。

12、與一些實(shí)例一致，由包括一個(gè)或多個(gè)處理器的控制器執(zhí)行的用于捕獲圖像的方法可包括確定與工具的部分相關(guān)的位置。工具可以至少部分地位于撓性細(xì)長(zhǎng)裝置中。撓性細(xì)長(zhǎng)裝置可包括多個(gè)成像元件和工作通道，工作通道延伸到撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分中的開口，工具的部分延伸通過該開口。方法可進(jìn)一步包括控制多個(gè)成像元件的至少部分以產(chǎn)生圖像，該圖像包括成像平面，該成像平面包括與工具的部分相關(guān)的位置。

13、在一些實(shí)例中，方法可包括顯示虛擬指示符，虛擬指示符提供工具的部分相對(duì)于成像平面的位置的視覺展示(representation)。虛擬指示符可包括提供工具的部分和成像平面之間的距離的視覺展示的距離指示。虛擬指示符可包括方向指示，方向指示提供工具的部分相對(duì)于成像平面的方向的展示。方向指示可包括顯示虛擬指示符的至少部分的顏色。

14、其它實(shí)例包括對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備和記錄在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置上的計(jì)算機(jī)程序，每個(gè)都被配置為執(zhí)行方法的動(dòng)作。

15、應(yīng)當(dāng)理解，上述一般描述和以下詳細(xì)描述在本質(zhì)上都是示例性和解釋性的，并且旨在提供對(duì)本公開的理解，而不限制本公開的范圍。對(duì)此，本公開的附加方面、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將從以下詳細(xì)描述中顯而易見。

技術(shù)特征：

1.一種系統(tǒng)，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)處理器被進(jìn)一步配置為：在產(chǎn)生所述圖像之前確定與所述工具的所述部分相關(guān)的所述位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中確定與所述工具的所述部分相關(guān)的所述位置包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)成像元件包括圍繞所述開口設(shè)置的所述成像元件的環(huán)形陣列，所述環(huán)形陣列包括至少兩行成像元件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)成像元件包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述超聲傳感器包括回音壁模式諧振器即wgm諧振器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)成像元件包括被配置為產(chǎn)生和檢測(cè)超聲波的換能器的陣列。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)成像元件包括柵格陣列，在所述柵格陣列中所述多個(gè)成像元件以至少兩行和至少兩列進(jìn)行布置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中：

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述工具的所述部分包括所述工具的遠(yuǎn)側(cè)末梢。

12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中：

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述撓性細(xì)長(zhǎng)裝置進(jìn)一步包括球囊，所述球囊被配置為用流體膨脹，以在所述多個(gè)成像元件和組織之間進(jìn)行聲傳輸。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述工具包括活檢針、治療遞送針、消融裝置或低溫裝置中的至少一個(gè)。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述工具的至少所述部分是撓性的。

16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述工具包括位于所述工具的所述部分處的定位傳感器。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述定位傳感器包括光纖傳感器，所述光纖傳感器被配置為響應(yīng)于由所述多個(gè)成像元件產(chǎn)生的壓力波而檢測(cè)纖維中光的波長(zhǎng)變化。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述定位傳感器包括wgm諧振器。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述定位傳感器包括壓電傳感器。

20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述定位傳感器包括電容微機(jī)械超聲換能器。

21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為通過以下方式確定所述工具的所述部分的所述位置：

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)成像元件以環(huán)形陣列布置，并且所述子集包括所述多個(gè)成像元件中的三個(gè)成像元件，所述三個(gè)成像元件以120°的分隔圍繞所述環(huán)形陣列的周邊間隔開。

23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為通過以下方式確定所述工具的所述部分的所述位置：

24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為通過基于所述成像平面確定所述多個(gè)成像元件的所述至少部分的激發(fā)序列來控制所述多個(gè)成像元件的所述至少部分以產(chǎn)生所述圖像。

25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)序列包括連續(xù)激發(fā)成像元件之間的時(shí)間延遲，其中所述時(shí)間延遲基于相對(duì)于所述多個(gè)成像元件的位置的所述圖像的成像場(chǎng)的幾何形狀來確定。

26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步被配置為：

27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述工作通道的縱向軸線被定向?yàn)椴黄叫杏谒龀上衿矫妗?/p>

28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述工具的至少部分包括表面增強(qiáng)，以改變來自所述多個(gè)成像元件的超聲波的反射。

29.一種由包括一個(gè)或多個(gè)處理器的控制器執(zhí)行的用于捕獲圖像的方法，所述方法包括：

30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括：

31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中確定與所述工具的所述部分相關(guān)的所述位置包括：

32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括：

33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述虛擬指示符包括距離指示，所述距離指示提供所述工具的所述部分與所述成像平面之間的距離的視覺展示。

34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述虛擬指示符包括方向指示，所述方向指示提供所述工具的所述部分相對(duì)于所述成像平面的方向的展示。

35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述方向指示包括顯示所述虛擬指示符的至少部分的顏色。

技術(shù)總結(jié)
系統(tǒng)包括撓性細(xì)長(zhǎng)裝置、工具和控制器。撓性細(xì)長(zhǎng)裝置包括延伸到撓性細(xì)長(zhǎng)裝置的遠(yuǎn)側(cè)部分中的開口的工作通道和多個(gè)成像元件。工具能夠延伸穿過工作通道和開口。所述控制器具有一個(gè)或多個(gè)處理器，所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為確定與所述工具的部分相關(guān)的位置，并控制所述多個(gè)成像元件的至少部分以生成包括成像平面的圖像，所述成像平面包括與所述工具的部分相關(guān)的位置。

技術(shù)研發(fā)人員：R·L·施勒辛格,S·H·王,S·雷賓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：直觀外科手術(shù)操作公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9