[发明专利]用于显示LORENTZ-活动鞘和控制外科手术工具的装置和方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及以下领域：确定患者体内侵入性医疗装置的位置、定向和运动，同时补偿不合乎需要的工具和患者的运动。

相关技术描述

医用鞘长期以来用于将各种医疗工具在手术期间引入至患者体内。典型地，该鞘经静脉或其他孔口插入至患者体内并且进行操作直至其到达其靶位置，诸如心脏的心房。侵入性医疗工具诸如导管、气囊和活检针然后通过该鞘展开以便在患者体内工作。

尽管现有技术在治疗许多患者时已经是成功的，但现有技术的技术不是没有它们的缺点和困难的。荧光检查法或x-线可以用来对已经放置在医用鞘上的基准点诸如不透射线的标记或环成像，并且将其传输至显示器上。然后医生能够观察并分析该鞘的当前位置和鞘的远侧尖端的定向。如果该鞘处于错误的区域，则需要调整，或已经位移，则该鞘必须被移动或回收，然后必须拍摄另一医疗影像。重复此过程直至该鞘已经到达所需位置。

现有技术没有对鞘的位置以及保持鞘的远侧尖端的已知定向提供持续和可靠的固定。现有技术使用基准标记诸如上面所提到的一种，所述基准标记仅可以在使用离子场源诸如x-线或CT扫描时才可以看到，并且当在采用基于雷达的导航系统时不能使用。

现有技术也没有考虑到使用医用鞘作为运动补偿过滤器以展开医疗工具。现有技术到目前为止不能采用鞘本身来进行运动补偿。

发明概述

本文所述的系统和方法通过向用来在侵入性外科手术期间在患者体内展开导管、气囊、活检针和其它医疗工具的医用鞘上增加导航电极解决了这些和其他问题。该系统能够连续地以至多六自由度或甚至更大的自由度以及在患者体内在尖端的实际位置的1mm范围内确定鞘的远侧尖端的定位和位置。将电信号发射至附近接收器的导航电极定位在鞘的尖端处或附近并且沿着轴向下定位以便确定鞘的关键位置并且充当整体基准参照系。由鞘所建立的此参照系然后用来补偿患者或局部器官的取向变化。

一个实施方案包括一种系统，其可以持续地确定医用鞘的远侧尖端的位置和定位并且当该鞘通过患者体内操作时以六自由度追踪其运动，同时补偿当其工作时患者或器官的运动而无需使用荧光检查法或使用离子场源的其他医疗成像装置。

在一个实施方案中，在侵入性外科手术期间在运动的器官诸如心脏中使用Lorentz-活动鞘(Lorentz-Active Sheath，LAS)，在所述器官中需要医疗工具诸如导管、活检针、气囊等。在动态变量诸如心肌的机械性收缩和复极化的存在下追踪LAS电极的位置。然后由追踪LAS电极获得的数据用来结合患者或运动组织以产生当鞘运动时鞘的参照系。

在一个实施方案中，在特定的时间段内LAS远侧尖端的平均位置和定向关于尖端的先前测量位置被连续地确定。此过程提供了参照位置和定向，其在以后用于补偿LAS容纳(LAS-hosted)的医疗工具的运动。

在一个实施方案中，关于上面提到的平均位置确定LAS的运动。此方法提供位置和定向误差值，该值以后被结合至运动补偿和基准调准模态中。

在一个实施方案中，LAS的位置和定向误差值用来从LAS容纳的医疗工具的运动中减去LAS的运动。这随同前面的三个实施方案一起起作用，形成运动补偿过滤器(filter)并且提供用于工具位置控制系统的稳定的基准参照，并且由此为操作医生提供患者体内鞘的真实位置的准确评估。

在一个实施方案中，LAS导航电极的位置用来确定六自由度参照系。

在一个实施方案中，在前面实施方案中由LAS导航电极建立的所述参照系(例如，六度)用来追踪患者或局部器官的定向变化。

尽管出于语法的流变性原因使用功能性说明来描述该装置和方法，但要明确地理解，除非明确地按照35USC 112来阐述，否则权利要求不应被解释为必须以任何方式受“装置”或“步骤”限定的构造的限制，而应根据司法上的等同理论与权利要求所提供的定义的含义和等同形式的全部范围相一致，并且在权利要求明确地按照35USC 112阐述的情况下应与按照35USC 112的全部法定等同形式相一致。本发明现在通过借助于下面的附图可以更直观。

附图简述

图1是Lorentz-活动鞘(LAS)组件的等比例图。

图2是确定Lorentz-活动鞘位置、位置误差、位置补偿和患者基准调准的信号和系统的框图。

图3是运动补偿向量的示意图。

图4是用来确定基准四元数和位置参照的LAS电极的示意图。

图5是患者基准调准四元数的示意图。