[发明专利]用于雷达辅助的导管导向和控制的系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统和技术，用于在使用雷达系统来确定患者体内导管位置的同时，导向引导和推进患者体内的、例如导管和导管类设备的侵入性医疗设备。

背景技术

通常，通过将侵入性设备插入切口或身体开口来执行导管插入术。例如导线(guidewire)和球囊的辅助工具经常沿导管进入要执行医疗过程的区域。这些过程依赖于通过推动、旋转或操纵保留在人体外部的近端，手动地推进侵入性设备的远端。实时X射线成像是一种用于在该过程期间确定侵入性设备的远端的普通方法。继续操纵，直到远端到达要执行诊断或治疗过程的目的区域为止。该技术要求外科医生/操作者部分的较高技术。只有在延长的培训阶段和较长实践之后才能达到这种技术。还要求较高的手工灵巧性。

由于将导管推进人体内的希望位置所涉及的困难，许多诊断的和治疗过程经常采用导线。导线首先被推进入心脏或血管，并且用作针对具体导管的跟踪和导向。例如，该技术用于将导管推进左心室，并且当研究主动脉缩窄时，该技术尤其重要。横穿变窄的瓣膜孔对于操作者是一个挑战。类似地，经常将导线处理进入阻塞的冠状动脉和横穿阻碍的斑。在导线上推进载有例如球囊、激光器、stent的治疗导管，并且将其放在斑(plaque)的位置。然后，通过向球囊充气、操作激光束或放置stent来打开变窄的位置。有时，动脉是扭曲的和严重变窄的，并且该斑是不规则、硬化的，或者甚至完全阻塞了动脉。在这些情况下，在变窄的位置之外的导线放置是非常困难和多次不成功的。

因此，存在对于一种装置和方法的充分和不满的需要，该装置和方法用于导向、引导、推进和定位侵入性设备的位置，并且用于准确地控制它们的位置；用于提供三维成像；并且用于最小化地使用X射线或其它电离型的辐射。

发明内容

本发明通过提供一种比现有技术系统需要更少培训和更少技术的磁导管导向和控制装置，解决了这些和其它问题。在一个实施例中，雷达系统用于确定身体内的导管的远端，因此，最小化或消除了例如X射线的电离辐射的使用。可选地，导管导向系统可以与X射线系统(或其它成像系统)结合使用，以向操作者提供额外的图像。此外，在磁导管导向系统中使用的磁系统还可以用于定位导管末梢，以向操作者和控制系统提供位置反馈。在一个实施例中，磁场源用于产生充足强度和方向的磁场，从而将磁响应导管末梢沿希望的方向移动希望的量。

一个实施例包括一种导管以及一种导向和控制装置，可以准确并相对轻松地允许外科医生/操作者将导管末梢放入患者体内。导管导向和控制装置可以将导管末梢保持在正确位置。一个实施例包括一种导管以及一种导向和控制装置，可以引导导管的远端通过动脉，并且强制地将其推进通过斑或者其它障碍。一个实施例包括一种导管导向和控制装置，显示导管末梢位置，显著减小暴露于患者和工作人员的X射线。一个实施例包括一种更直观和更易于使用的导管导向和控制装置，显示导管末梢的三维位置，在导管末梢施加力，从而按希望拖拉、推动、转动或保持该末梢，并且能够产生该末梢具有可调整的频率和幅度的振动或脉动的移动，从而帮助推进该末梢通过斑或其它障碍。一个实施例在操作者控制处提供触觉反馈，以指示该末梢遇到了障碍。

在一个实施例中，导管导向控制和成像(GCI)系统通过使用雷达系统来定位该导管的远端，允许外科医生推进、准确地定位导管，并且查看导管的三维位置。在一个实施例中，雷达数据可以与X射线图像相结合，从而产生一个包括雷达和X射线数据的合成显示。在一个实施例中，雷达系统包括合成孔径雷达(SAR)。在一个实施例中，雷达系统包括超宽带雷达。在一个实施例中，雷达系统包括脉冲雷达。

在一个实施例中，该装置包括被称作“虚拟末梢”的用户输入设备，除了作为实际或物理的导管末梢推进患者体内的表示，它还具有与导管末梢的位置关系。虚拟末梢包括类似于操纵杆的物理配件，其可以由外科医生/操作者来操纵，并且还被设计成如果实际的末梢遇到障碍，则沿适当的一个或多个轴向外科医生传递触觉反馈。换句话说，虚拟末梢包括操纵杆类型的设备，其允许外科医生引导实际的导管末梢通过患者身体。当实际的导管末梢遇到障碍时，虚拟末梢向外科医生提供触觉反馈，以指示障碍的出现。

在一个实施例中，物理导管末梢(导管的远端)包括响应患者身体外部所产生的磁场的永磁体。外部磁场将该末梢拖拉、推动、转动或保持在希望的位置。本领域的普通技术人员将认识到，永磁体可以被电磁体代替或增强。

在一个实施例中，物理导管末梢(导管的远端)包括永磁体和两个压电回路，或者半导体聚合物回路，以允许雷达系统检测从该回路发出的共振信号的二次谐波。