專利名稱：高靈敏度壓力感測(cè)探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及侵入式醫(yī)療器械，具體涉及感測(cè)探針中接頭位移的方法和器械， 所述接頭例如為施用于病人體內(nèi)的導(dǎo)管。
背景技術(shù)：
在一些診斷和治療技術(shù)中，導(dǎo)管被插入心室中并與心臟內(nèi)壁接觸。在此類手術(shù)中， 通常很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭以足夠的壓力接合心內(nèi)膜以確保良好的接觸。然而，壓力 過大可能會(huì)對(duì)心臟組織造成不希望的損傷，甚至造成心壁穿孔。 例如，在心內(nèi)射頻(RF)消融的情況下，在遠(yuǎn)端頭處具有電極的導(dǎo)管經(jīng)由病人的血 管系統(tǒng)插入心室。電極會(huì)與心內(nèi)膜上的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)接觸，RF能量經(jīng)導(dǎo)管施加到電極， 以消融位點(diǎn)處的心臟組織。為了在對(duì)組織沒有過度損傷的情況下達(dá)到所需的治療效果，消 融期間電極與心內(nèi)膜之間必須有合適的接觸。 許多專利出版物描述了具有用于感測(cè)組織接觸的一體化壓力傳感器的導(dǎo)管。作為 一個(gè)例子，美國(guó)專利申請(qǐng)公開2007/0100332描述了用于評(píng)價(jià)組織消融的電極組織接觸的 系統(tǒng)和方法，其公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。導(dǎo)管軸內(nèi)的機(jī)電式傳感器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于導(dǎo) 管軸遠(yuǎn)端部分內(nèi)電極移動(dòng)量的電信號(hào)。輸出裝置接收用于評(píng)價(jià)電極與組織之間接觸水平的 電信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
下文所述的本發(fā)明的實(shí)施例提供通過在接頭的相對(duì)側(cè)使用磁換能器，例如線圈， 產(chǎn)生并感測(cè)磁場(chǎng)來(lái)感測(cè)接頭位移的新型設(shè)備和方法。 一個(gè)公開的實(shí)施例具體涉及此類感測(cè) 設(shè)備在侵入式醫(yī)療探針中的使用，其中所述設(shè)備提供施加在探針端頭上的壓力指示。然而， 本發(fā)明的原理在需要準(zhǔn)確感測(cè)接頭位移的其他類型應(yīng)用中同樣可用。 因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供包括具有縱向軸線和具有遠(yuǎn)端的插入管的醫(yī)療 探針。遠(yuǎn)端頭設(shè)置在插入管遠(yuǎn)端處，并且構(gòu)造成與身體組織接觸。接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插 入管遠(yuǎn)端。探針內(nèi)包含的接頭傳感器感測(cè)遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入管遠(yuǎn)端的位置，接頭傳感器包 括第一和第二子組件，所述第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)接頭的相對(duì)各自側(cè)，并且每個(gè) 子組件包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。 在一些實(shí)施例中，磁換能器包括線圈，并且第一子組件包括具有平行于插入管縱 向軸線的第一線圈軸線的第一線圈，第二子組件包括在所述探針的與所述第一子組件軸向 間隔開的一部分內(nèi)的不同各自徑向位置的兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，第二 線圈具有平行于插入管縱向軸線的各自第二線圈軸線。除此之外或作為另外一種選擇，兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈包括至少三個(gè)第二線圈，所述至少三個(gè)第二線圈以圍繞所述縱向軸線 的不同各自方位角設(shè)置在探針的軸向平面內(nèi)。 在本發(fā)明所公開的一個(gè)實(shí)施例中，接頭傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生表征遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入
管遠(yuǎn)端的軸向位移和取向的信號(hào)。通常連接第一和第二子組件中的一個(gè)，從而由電流驅(qū)動(dòng)
來(lái)發(fā)出至少一個(gè)磁場(chǎng)，并且連接第一和第二子組件中的另一個(gè)，以響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng)
從而輸出一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，其中信號(hào)表征遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入管遠(yuǎn)端的位置。 在一個(gè)實(shí)施例中，探針包括用于感測(cè)探針相對(duì)于與探針分開的參照系的位置坐標(biāo)
的位置傳感器。除此之外或作為另外一種選擇，遠(yuǎn)端頭包括構(gòu)造成與組織形成電接觸的電極。 在一些實(shí)施例中，接頭包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成當(dāng)遠(yuǎn)端頭接合組織時(shí) 響應(yīng)施加在遠(yuǎn)端頭上的壓力而發(fā)生變形。彈性構(gòu)件可以包括彈性材料管件，所述管件具有 沿所述管件長(zhǎng)度的一部分的螺旋切口 。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于在病人身體上實(shí)施醫(yī)療過程的設(shè)備。所述設(shè)備 包括探針，所述探針包括具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端的插入管；遠(yuǎn)端頭，所述遠(yuǎn)端頭設(shè)置 在插入管遠(yuǎn)端處，并且構(gòu)造成與身體組織接觸；接頭，所述接頭將遠(yuǎn)端頭連接到插入管遠(yuǎn) 端；和接頭傳感器，所述接頭傳感器包含在探針內(nèi)，用于感測(cè)遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入管遠(yuǎn)端的位 置，并且接頭傳感器包括第一和第二子組件，所述第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)接頭的 相對(duì)各自側(cè)處，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。連接處理器來(lái)向第一和第二組件中 的一個(gè)施加電流，從而使子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少一個(gè)磁場(chǎng)，并且連接處理器來(lái)接收并且 處理由第一和第二子組件中的另一個(gè)響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng)而輸出的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，以 檢測(cè)遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入管遠(yuǎn)端的位置變化。 在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備包括用于在身體附近產(chǎn)生另一個(gè)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生器和
探針內(nèi)用于響應(yīng)另一個(gè)磁場(chǎng)而產(chǎn)生位置信號(hào)的位置傳感器，其中連接所述處理器以接收并
處理所述位置信號(hào)，從而計(jì)算所述探針相對(duì)于與探針分開的參照系的坐標(biāo)。在公開的一個(gè)
實(shí)施例中，位置傳感器在第一和第二子組件的一個(gè)中包括至少一個(gè)磁換能器。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還提供用于感測(cè)接頭在具有穿過接頭的縱向軸線的組
件中的運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。所述設(shè)備包括第一和第二感測(cè)子組件，所述第一和第二感測(cè)子組件設(shè)
置在所述組件內(nèi)，位于接頭的相對(duì)各自側(cè)，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。連接處
理器來(lái)向第一和第二組件中的一個(gè)施加電流，從而使所述子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少一個(gè)磁
場(chǎng)，并且連接所述處理器來(lái)接收并處理由第一和第二組件中的另一個(gè)響應(yīng)所述至少一個(gè)磁
場(chǎng)而輸出的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，從而檢測(cè)接頭的布置變化。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還提供用于在病人身體上實(shí)施醫(yī)療過程的方法。該方 法包括向身體施用探針，所述探針包括插入管和通過接頭連接到插入管遠(yuǎn)端的遠(yuǎn)端頭，并 且所述探針包括接頭傳感器，所述接頭傳感器包含在探針內(nèi)，并且包括第一和第二子組件， 所述第一和第二子組件設(shè)置在探針內(nèi)接頭的相對(duì)各自側(cè)，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換 能器。推進(jìn)所述探針，使得所述遠(yuǎn)端頭接合組織并對(duì)所述組織施加壓力，以使所述遠(yuǎn)端頭相 對(duì)于所述插入管遠(yuǎn)端發(fā)生位置變化。將電流施加到第一和第二子組件的一個(gè)，從而使得子 組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少一個(gè)磁場(chǎng)。由第一和第二子組件中的另一個(gè)響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng) 接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)輸出，并進(jìn)行處理，以檢測(cè)遠(yuǎn)端頭的位置變化。個(gè)實(shí)施例中，推進(jìn)所述探針包括使所述遠(yuǎn)端頭上的電極與組織發(fā)生電接觸。 該方法可包括向電極施加電能以消融遠(yuǎn)端頭接合的組織區(qū)域，其中遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入管遠(yuǎn) 端的位置響應(yīng)遠(yuǎn)端頭緊靠所述組織的壓力而變化，并且其中施加電能包括控制響應(yīng)于壓力 的能量施加，使得當(dāng)所述壓力在所需范圍內(nèi)時(shí)，向所述電極施加所述電能，所述壓力由遠(yuǎn)端 頭的位置變化表征。 根據(jù)以下其實(shí)施例和附圖合在一起的詳細(xì)說明，人們將更全面地理解本發(fā)明，其 中


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于導(dǎo)管的醫(yī)療系統(tǒng)的示意性圖解； 圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接觸心內(nèi)組織的導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭的示意性細(xì)部視以及 圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管遠(yuǎn)端細(xì)部的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式
上述美國(guó)專利申請(qǐng)11/868， 733描述了其遠(yuǎn)端頭通過彈簧支承的接頭連接到導(dǎo)管 插入管遠(yuǎn)端的導(dǎo)管，當(dāng)導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭接合組織時(shí)，彈簧支撐的接頭會(huì)變形以響應(yīng)施加在遠(yuǎn)端 頭上的壓力。位于探針內(nèi)的磁性位置感測(cè)組件包括位于接頭相對(duì)側(cè)的線圈，磁性位置感測(cè) 組件感測(cè)遠(yuǎn)端頭相對(duì)于插入管遠(yuǎn)端的位置。該相對(duì)位置的變化表征彈簧的變形，從而給出 壓力指示。 下文所述的本發(fā)明的實(shí)施例提供有利于更精確地測(cè)量端頭移動(dòng)的感測(cè)組件的新 設(shè)計(jì)。在該新設(shè)計(jì)中，線圈的結(jié)構(gòu)可以精確感測(cè)將導(dǎo)管端頭連接至插入管的接頭的非常小 的變形和壓縮。因此，可提高端頭上壓力的測(cè)量精度，從而可以在導(dǎo)管中使用相對(duì)較硬的彈 簧，這使得導(dǎo)管更可靠并且更易于在人體內(nèi)操縱。 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心導(dǎo)管插入術(shù)系統(tǒng)20的示意性圖解。系統(tǒng)20可以基 于例如由Biosense Webster Inc. (Diamond Bar, California)制造的CARTO 系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包括導(dǎo)管28形式的侵入式探針和控制臺(tái)34。在下文所述的實(shí)施例中，如本領(lǐng)域所知，假 設(shè)導(dǎo)管28用于消融心內(nèi)膜組織?；蛘?，加以必要的變通，可以將導(dǎo)管用于心臟或其他身體 器官中的其他治療和/或診斷用途。 操作者26，例如心臟病專家，將導(dǎo)管28經(jīng)由病人24的血管系統(tǒng)插入，以使得導(dǎo)管 的遠(yuǎn)端30進(jìn)入病人心臟22的心室。操作者推進(jìn)導(dǎo)管，以使得導(dǎo)管的遠(yuǎn)端頭在所需的一個(gè) 或多個(gè)位置處接合心內(nèi)膜組織。導(dǎo)管28通常通過其近端處的合適連接器連接到控制臺(tái)34。 控制臺(tái)可包括射頻(RF)發(fā)生器，其由導(dǎo)管提供高頻電能來(lái)消融遠(yuǎn)端頭接合位置處的心臟 中的組織。作為另外一種選擇或除此之外，可將導(dǎo)管和系統(tǒng)構(gòu)造成用于實(shí)施本領(lǐng)域已知的 其他治療和診斷過程。 控制臺(tái)34使用磁性位置感測(cè)來(lái)確定心臟22內(nèi)導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30的位置坐標(biāo)。為 此，控制臺(tái)34中的驅(qū)動(dòng)電路38驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)發(fā)生器32在病人24的身體附近產(chǎn)生磁場(chǎng)。所 述磁場(chǎng)發(fā)生器通常包括線圈，其設(shè)置在病人軀干下面，位于病人體外已知的位置處。這些 線圈在體內(nèi)包含心臟22的預(yù)定工作空間中產(chǎn)生磁場(chǎng)。導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30內(nèi)的磁場(chǎng)傳感
7器(示于圖3)響應(yīng)這些磁場(chǎng)產(chǎn)生電信號(hào)。信號(hào)處理器36處理這些信號(hào)以確定遠(yuǎn)端的位 置坐標(biāo)，通常包括位置和取向坐標(biāo)。該位置感測(cè)方法在上述CARTO系統(tǒng)中實(shí)施并在美國(guó) 專利5， 391， 199、6， 690， 963、6， 484， 118、6， 239， 724、6， 618， 612和6， 332， 089中，在PCT 專利公布W0 96/05768中以及在美國(guó)專利申請(qǐng)公布2002/0065455A1、2003/0120150A1和 2004/0068178A1中有詳細(xì)描述，它們的公開內(nèi)容全部以引用方式并入本文。
處理器36通常包括通用計(jì)算機(jī)，其具有合適的前端和接口電路，以接收來(lái)自導(dǎo)管 28的信號(hào)并控制控制臺(tái)34的其他元件。可將處理器進(jìn)行軟件編程以實(shí)現(xiàn)本文所述的功能。 例如，可經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將軟件以電子形式下載到控制臺(tái)34中，或者可將軟件提供在有形介質(zhì)上， 例如光學(xué)、磁或電子存儲(chǔ)介質(zhì)。作為另外一種選擇，可通過專用或可編程數(shù)字硬件部件實(shí)現(xiàn) 處理器36的一些或全部功能。根據(jù)從導(dǎo)管和系統(tǒng)20的其他部件接收的信號(hào)，處理器36驅(qū) 動(dòng)顯示器42給操作者26提供關(guān)于遠(yuǎn)端30在病人體內(nèi)的位置和關(guān)于導(dǎo)管遠(yuǎn)端位移的視覺 反饋，以及提供關(guān)于進(jìn)行中的手術(shù)的狀態(tài)信息和指導(dǎo)。 作為另外一種選擇或除此之外，系統(tǒng)20可包括用于操縱和操作病人24體內(nèi)導(dǎo)管 28的自動(dòng)化機(jī)構(gòu)。此類機(jī)構(gòu)通常能夠控制導(dǎo)管的縱向運(yùn)動(dòng)(進(jìn)/退)和導(dǎo)管遠(yuǎn)端的橫向運(yùn) 動(dòng)(偏轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)向)。例如，該類型的一些機(jī)構(gòu)將直流磁場(chǎng)用于此目的。在此類實(shí)施例中，處 理器36根據(jù)導(dǎo)管中磁場(chǎng)傳感器所提供的信號(hào)產(chǎn)生控制輸入，用于控制導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)。如下文 進(jìn)一步所述，這些信號(hào)表征導(dǎo)管遠(yuǎn)端的位置和施加到遠(yuǎn)端上的力。 圖2為心臟22心室的示意性剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的心臟中導(dǎo)管28 的遠(yuǎn)端30。該導(dǎo)管包括插入管50，所述插入管50通常經(jīng)皮通過血管，例如上腔靜脈或主動(dòng) 脈，插入心臟。導(dǎo)管遠(yuǎn)端頭52上的電極56接合心內(nèi)膜組織58。遠(yuǎn)端頭對(duì)心內(nèi)膜施加的壓 力使心內(nèi)膜組織局部變形，使得電極56以相對(duì)大的面積接觸組織。在圖示的示例中，電極 以一定角度而不是徑直接合心內(nèi)膜。因此，遠(yuǎn)端頭52相對(duì)于導(dǎo)管插入管50的遠(yuǎn)端在彈性 接頭54處彎曲。該彎曲有利于電極與心內(nèi)膜組織之間的最佳接觸。 由于接頭54的彈性特性，接頭的彎曲角度和軸向位移與組織58施加在遠(yuǎn)端頭52 上的壓力(或換句話講，遠(yuǎn)端頭施加在組織上的壓力)成正比。因此，彎曲角度和軸向位移 的測(cè)量可給出該壓力指示?？捎蓪?dǎo)管20的操作者使用的該壓力指示確保遠(yuǎn)端頭足夠穩(wěn)固 地?cái)D壓心內(nèi)膜，從而得到所需的治療或診斷結(jié)果，但同時(shí)又不會(huì)用力過度造成不希望的組 織損傷。 圖3為導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30的示意性剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管的結(jié) 構(gòu)細(xì)部。如上所述，插入管50通過接頭54連接到遠(yuǎn)端頭52。插入管由柔韌的絕緣材料62
覆蓋，所述絕緣材料62例如為Celcon⑧、Teflor^或耐熱聚氨酯。同樣，接頭54的區(qū)域也 由柔韌的絕緣材料覆蓋，該絕緣材料可與材料62相同，或可尤其適于允許接頭無(wú)阻礙地彎 曲或壓縮。(圖3中將該材料切掉以露出導(dǎo)管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。)遠(yuǎn)端頭52可至少部分地由電 極56覆蓋，所述電極56通常由導(dǎo)電材料，例如鉑/銥合金制造。作為另外一種選擇，也可 使用其他合適的材料，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的?；蛘?，對(duì)于一些應(yīng)用而 言，遠(yuǎn)端頭可制造成無(wú)覆蓋電極。與柔韌的插入管相比較，遠(yuǎn)端頭通常相對(duì)剛硬。
接頭54包括彈性連接構(gòu)件60。在該實(shí)施例中，所述連接構(gòu)件具有彈性材料的 管件形式，沿其長(zhǎng)度部分具有螺旋切割。例如，連接構(gòu)件可由超彈性合金，例如鎳鈦合金 (Nitinol，鎳鈦諾)構(gòu)成。所述螺旋切割使得該管件響應(yīng)施加到遠(yuǎn)端頭52上的力表現(xiàn)出類似于彈簧的行為。關(guān)于此類連接構(gòu)件的制造和特性的進(jìn)一步的詳細(xì)描述見于2008年6月6 日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)12/134， 592，該專利申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本專利申請(qǐng)的受讓人，并且其公 開內(nèi)容以引用方式并入本文中。作為另外一種選擇，所述連接構(gòu)件可包括巻簧或具有所需 柔韌性和強(qiáng)度特性的任何其他合適類型的彈性部件。 連接構(gòu)件60的硬度決定響應(yīng)施加到遠(yuǎn)端頭上的力在端頭52和插入管50之間產(chǎn) 生的相對(duì)移動(dòng)的范圍。此力會(huì)在消融術(shù)期間將遠(yuǎn)端頭擠壓心內(nèi)膜時(shí)產(chǎn)生。在消融過程中， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端頭與心內(nèi)膜良好電接觸所需的壓力為約20至30克。連接構(gòu)件構(gòu)造成允許遠(yuǎn)端頭 的軸向位移(即沿著導(dǎo)管28的軸線作橫向移動(dòng))和角偏轉(zhuǎn)，所述軸向位移和角偏轉(zhuǎn)與所述 端頭上所受的力成比例。通過處理器36測(cè)量位移和偏轉(zhuǎn)可得出壓力指示，從而有助于確保 在消融期間施用正確的壓力。 在導(dǎo)管28內(nèi)，包括線圈64、66、68和70的接頭感測(cè)組件提供遠(yuǎn)端頭52相對(duì)于插 入管50遠(yuǎn)端的準(zhǔn)確位置讀數(shù)，該讀數(shù)包括軸向位移和角偏轉(zhuǎn)。這些線圈為可用于本發(fā)明實(shí) 施例中的一種磁換能器。在本專利申請(qǐng)的上下文中以及在權(quán)利要求中，"磁換能器"是指響 應(yīng)施加的電流而產(chǎn)生磁場(chǎng)和/或響應(yīng)施加的磁場(chǎng)而輸出電信號(hào)的裝置。雖然本文所述的實(shí) 施例使用線圈作為磁換能器，但是在替代實(shí)施例中也可使用其他類型的磁換能器，這對(duì)本 領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。 導(dǎo)管28中的線圈在接頭54的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)子組件之間分開一個(gè)子組件包括 線圈64，該線圈由來(lái)自控制臺(tái)34的電纜74提供的電流驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)由包括 線圈66、68和70的第二子組件接收，這些線圈位于導(dǎo)管的與線圈64沿軸向間隔開的部分 中。(本專利申請(qǐng)的上下文中和權(quán)利要求中所用的術(shù)語(yǔ)"軸向"是指導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30的縱 向軸線方向，在圖3中以Z-方向表示。軸向平面為垂直于該縱向軸線的平面，軸向部分為 兩個(gè)軸向平面之間所包含的導(dǎo)管的一部分。)線圈66、68和70響應(yīng)線圈64產(chǎn)生的磁場(chǎng)而 發(fā)出電信號(hào)。這些信號(hào)被電纜74傳送至處理器36，其處理信號(hào)以測(cè)量接頭54的軸向位移 和角偏轉(zhuǎn)。 將線圈66、68和70以不同的徑向位置固定在導(dǎo)管28中。(術(shù)語(yǔ)"徑向"是指相對(duì) 于導(dǎo)管軸線的坐標(biāo)，即圖3中X-Y平面中的坐標(biāo)。)具體地講，在該實(shí)施例中，線圈66、68和 70均圍繞導(dǎo)管軸線以不同的方位角位于同一軸向平面中。例如，可將三個(gè)線圈距軸線相同 的徑向距離以120。的方位角間隔開。 線圈64、66、68和70的軸平行于導(dǎo)管軸線(并因此只要接頭54不偏轉(zhuǎn)，線圈軸均 彼此平行)。因此，線圈66、68和70將響應(yīng)線圈64產(chǎn)生的磁場(chǎng)而輸出強(qiáng)烈的信號(hào)，并且該 信號(hào)將隨著線圈66、68和70與線圈64的距離而強(qiáng)烈地變化。(或者，只要線圈軸線具有足 夠的平行分量以產(chǎn)生強(qiáng)信號(hào)，線圈64和/或線圈66、68和70的軸線可相對(duì)于導(dǎo)管軸線成 一定角度。)根據(jù)偏轉(zhuǎn)的方向和幅度，端頭52的角偏轉(zhuǎn)將引起線圈66、68和70輸出的信號(hào) 的不同的變化，因?yàn)檫@些線圈中的一個(gè)或兩個(gè)將移動(dòng)到相對(duì)更靠近線圈64。端頭的壓縮位 移將引起來(lái)自所有線圈66、68和70的信號(hào)的增強(qiáng)。 處理器36分析由線圈66、68和7輸出0的信號(hào)，以測(cè)量接頭54的偏轉(zhuǎn)和位移。信 號(hào)中變化的總和得出壓縮的測(cè)量值，而變化的差值得出偏轉(zhuǎn)量。差值的矢量方向給出彎曲 方向的指示。合適的校正程序可用于測(cè)量關(guān)于接頭偏轉(zhuǎn)和位移的信號(hào)的精確相關(guān)性。
除了上面所示和所述的結(jié)構(gòu)外，還可在感測(cè)子組件中使用多種其他線圈結(jié)構(gòu)。例如，子組件的位置可以對(duì)調(diào)，以使得磁場(chǎng)發(fā)生器線圈位于接頭54的近側(cè)，而傳感器線圈則 位于遠(yuǎn)端頭中。作為另外一種選擇，線圈66、68和70可作為場(chǎng)發(fā)生器來(lái)驅(qū)動(dòng)(使用時(shí)分多 路復(fù)用和/或頻分多路復(fù)用以區(qū)分場(chǎng))，而線圈64則用作傳感器。圖3中線圈的尺寸和數(shù) 量?jī)H以舉例的方式示出，只要子組件中的一個(gè)在不同的徑向位置中包括至少兩個(gè)線圈，則 同樣地可在各種不同位置中使用更多和更少的線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)接頭偏轉(zhuǎn)的差值測(cè)量。
處理器36可使用端頭52上的壓力與接頭54的移動(dòng)兩者間關(guān)系的先前校正，從而 將線圈信號(hào)轉(zhuǎn)化成壓力項(xiàng)。由于位移和偏轉(zhuǎn)的結(jié)合感測(cè)，因此不管電極是從正面還是成一 角度接合心內(nèi)膜，該壓力感測(cè)系統(tǒng)均可正確地讀取壓力。不同于例如壓電傳感器，該壓力讀 數(shù)對(duì)溫度的變化不敏感并且不會(huì)漂移。由于圖3中所示的線圈64、66、68和70的布置提供 了對(duì)接頭運(yùn)動(dòng)的高靈敏度響應(yīng)，因此處理器36可以高精度測(cè)量小位移和偏轉(zhuǎn)。因此，連接 構(gòu)件60可制造得相對(duì)較硬，而處理器36將仍然能夠準(zhǔn)確感測(cè)和測(cè)量端頭52上的壓力。連 接構(gòu)件的硬度使其更易于讓操作者操縱并控制導(dǎo)管。 線圈64、66、68和70中的一個(gè)或多個(gè)還可用于響應(yīng)磁場(chǎng)發(fā)生器32產(chǎn)生的磁場(chǎng)而 輸出信號(hào)，并因此用作位置感測(cè)線圈。處理器36處理這些信號(hào)以確定遠(yuǎn)端30在由磁場(chǎng)發(fā) 生器所限定的外部參照系中的坐標(biāo)(位置和取向)。除此之外或作為另外一種選擇，為此可 將一個(gè)或多個(gè)另外的線圈72(或其他磁傳感器)部置在導(dǎo)管的遠(yuǎn)端中。導(dǎo)管28的遠(yuǎn)端30 中的位置感測(cè)線圈使得控制臺(tái)34可輸出導(dǎo)管在體內(nèi)的位置和取向、端頭52的位移和偏轉(zhuǎn) 以及端頭上的壓力。 雖然上面是在基于導(dǎo)管的消融術(shù)背景下描述了磁性位置感測(cè)組件的操作及其在 感測(cè)壓力中的使用，但是可同樣將本發(fā)明的原理應(yīng)用于需要準(zhǔn)確感測(cè)接頭移動(dòng)的其他應(yīng)用 中，特別是將侵入式探針用于心臟和身體其他器官中的治療和診斷應(yīng)用中。作為一個(gè)示例， 加以必要的變通，可將在系統(tǒng)20中所實(shí)施的位置和壓力感測(cè)裝置和技術(shù)用于引導(dǎo)和控制 導(dǎo)管插入套管的使用。如果套管的位置沒有適當(dāng)控制，并且在其插入過程中用力過猛，所述 套管可能剌穿心壁或血管組織。這種可能性可通過感測(cè)套管遠(yuǎn)端頭的位置和其上的壓力來(lái) 避免。就這一點(diǎn)而言，本文所用的術(shù)語(yǔ)"遠(yuǎn)端頭"應(yīng)理解為包括位于探針遠(yuǎn)端處、可相對(duì)于 探針的主體發(fā)生彎曲和/或位移的任何結(jié)構(gòu)類型。 因此應(yīng)意識(shí)到，上述實(shí)施例均以舉例方式舉出，并且本發(fā)明不受上文特別顯示和 描述的內(nèi)容限制。相反，本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組合和子組合以及它們的變 型形式和修改形式，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上面的描述時(shí)將會(huì)想到所述變型形式和修改形 式，并且所述變型形式和修改形式在現(xiàn)有技術(shù)中未公開。
權(quán)利要求
一種醫(yī)療探針，包括插入管，其具有縱向軸線，并且具有遠(yuǎn)端；遠(yuǎn)端頭，其設(shè)置在所述插入管的所述遠(yuǎn)端，并且構(gòu)造成與身體組織接觸；接頭，其將所述遠(yuǎn)端頭連接到所述插入管的所述遠(yuǎn)端；以及接頭傳感器，其包含在所述探針內(nèi)，用于感測(cè)所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置，所述接頭傳感器包括第一和第二子組件，所述第一和第二子組件設(shè)置在所述探針內(nèi)，位于所述接頭的相對(duì)各自側(cè)，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述磁換能器包括線圈，并且其中所述第一子組件包括具有平行于所述插入管的所述縱向軸線的第一線圈軸線的第一線圈，并且其中所述第二子組件包括在所述探針的與所述第一子組件軸向間隔開的一部分內(nèi)的不同各自徑向位置中的兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針，其中所述第二線圈具有平行于所述插入管的所述縱向軸線的各自第二線圈軸線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈包括至少三個(gè)第二線圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的探針，其中所述至少三個(gè)第二線圈圍繞所述縱向軸線以不同的各自方位角設(shè)置在所述探針的軸向平面內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述接頭傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生表征所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的軸向位移和取向的信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針，其中連接所述第一和第二子組件中的一個(gè)，從而由電流驅(qū)動(dòng)來(lái)發(fā)出至少一個(gè)磁場(chǎng)，并且連接所述第一和第二子組件中的另一個(gè)，以響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng)從而輸出一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，其中所述信號(hào)表征所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其包括用于感測(cè)所述探針相對(duì)于與所述探針分開的參照系的位置坐標(biāo)的位置傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述遠(yuǎn)端頭包括電極，所述電極構(gòu)造成與組織形成電接觸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述接頭包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成當(dāng)所述遠(yuǎn)端頭接合所述組織時(shí)響應(yīng)施加在所述遠(yuǎn)端頭上的壓力而發(fā)生變形。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的探針，其中所述彈性構(gòu)件包括彈性材料的管件，其具有沿所述管件長(zhǎng)度的一部分的螺旋切口 。
12. —種用于在病人身體上實(shí)施醫(yī)療過程的設(shè)備，所述設(shè)備包括探針，其包括插入管，其具有縱向軸線，并且具有遠(yuǎn)端；遠(yuǎn)端頭，其設(shè)置在所述插入管的所述遠(yuǎn)端，并且構(gòu)造成與身體的組織接觸；接頭，其將所述遠(yuǎn)端頭連接到所述插入管的所述遠(yuǎn)端；以及接頭傳感器，其包含在所述探針內(nèi)，用于感測(cè)所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置，所述接頭傳感器包括第一和第二子組件，所述第一和第二子組件設(shè)置在所述探針內(nèi)，位于所述接頭的相對(duì)各自側(cè)，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器；以及處理器，連接所述處理器來(lái)向所述第一和第二子組件中的一個(gè)施加電流，從而使所述 子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少一個(gè)磁場(chǎng)，并且連接所述處理器來(lái)接收并處理由所述第一和第二 子組件中的另一個(gè)響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng)輸出的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，從而檢測(cè)所述遠(yuǎn)端頭相 對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置變化。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述磁換能器包括線圈，并且其中所述第一子 組件包括具有平行于所述插入管的所述縱向軸線的第一線圈軸線的第一線圈，并且其中所 述第二子組件包括在所述探針的與所述第一子組件軸向間隔開的部分中的不同各自徑向 位置中的兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中由所述處理器檢測(cè)的所述遠(yuǎn)端頭的所述位置變 化包括所述遠(yuǎn)端頭的軸向位移和所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的偏轉(zhuǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述接頭包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成 當(dāng)所述遠(yuǎn)端頭接合所述組織時(shí)響應(yīng)施加在所述遠(yuǎn)端頭上的壓力而發(fā)生變形。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述處理器構(gòu)造成響應(yīng)所述檢測(cè)到的位置變化 而產(chǎn)生輸出，所述輸出表征施加到所述遠(yuǎn)端頭上的壓力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其包括用于在身體附近產(chǎn)生另一個(gè)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生 器，和所述探針內(nèi)用于響應(yīng)所述另一個(gè)磁場(chǎng)而產(chǎn)生位置信號(hào)的位置傳感器，其中連接所述 處理器以接收并處理所述位置信號(hào)，從而計(jì)算所述探針相對(duì)于與所述探針分開的參照系的 坐標(biāo)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述位置傳感器在所述第一和第二子組件的一 個(gè)中包括至少一個(gè)磁換能器。
19. 一種用于感測(cè)接頭在具有穿過所述接頭的縱向軸線的組件中的運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，所述 設(shè)備包括第一和第二感測(cè)子組件，所述子組件設(shè)置在所述組件內(nèi)，位于所述接頭的相對(duì)各自側(cè)， 并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器；禾口處理器，連接所述處理器來(lái)向所述第一和第二組件中的一個(gè)施加電流，從而使所述組 件中的一個(gè)產(chǎn)生至少一個(gè)磁場(chǎng)，并且連接所述處理器來(lái)接收并處理由所述第一和第二組件 中的另一個(gè)響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng)而輸出的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，從而檢測(cè)所述接頭的布置變 化。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述磁換能器包括線圈，并且其中所述第一子 組件包括具有平行于所述插入管的所述縱向軸線的第一線圈軸線的第一線圈，并且其中所 述第二子組件包括所述組件的與所述第一子組件軸向間隔開的一部分內(nèi)的不同各自徑向 位置中的兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述處理器構(gòu)造成通過處理所述一個(gè)或多個(gè)信 號(hào)檢測(cè)所述接頭的軸向壓縮和所述接頭的角偏轉(zhuǎn)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述接頭包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成 響應(yīng)施加在所述組件上的壓力而發(fā)生變形，并且其中所述處理器構(gòu)造成響應(yīng)所述檢測(cè)到的 布置變化而產(chǎn)生輸出，所述輸出表征施加到所述組件上的壓力。
23. —種用于在病人身體內(nèi)的組織上實(shí)施醫(yī)療過程的方法，所述方法包括 向所述身體施用探針，所述探針包括插入管和遠(yuǎn)端頭，所述遠(yuǎn)端頭通過接頭連接到所述插入管的遠(yuǎn)端，并且所述探針包括接頭傳感器，所述接頭傳感器包括在所述探針內(nèi)并且 包括第一和第二子組件，所述第一和第二子組件設(shè)置在所述探針內(nèi)，位于所述接頭的相對(duì) 各自側(cè)，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器；推進(jìn)所述探針，使得所述遠(yuǎn)端頭接合所述組織并對(duì)所述組織施加壓力，以使所述遠(yuǎn)端 頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端發(fā)生位置變化；將電流施加到所述第一和第二子組件中的一個(gè)，從而使所述子組件中的一個(gè)產(chǎn)生至少 一個(gè)磁場(chǎng)；以及接收并處理由所述第一和第二子組件中的另一個(gè)響應(yīng)所述至少一個(gè)磁場(chǎng)而輸出的一 個(gè)或多個(gè)信號(hào)，以檢測(cè)所述遠(yuǎn)端頭的位置變化。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述磁換能器包括線圈，并且其中所述第一子 組件包括具有平行于所述插入管縱向軸線的第一線圈軸線的第一線圈，并且其中所述第二 子組件包括在所述探針的與所述第一子組件軸向間隔開的部分中的不同各自徑向位置中 的兩個(gè)或更多個(gè)第二線圈。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中處理所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)包括檢測(cè)所述遠(yuǎn)端頭 相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的軸向位移和取向。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述接頭包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成 響應(yīng)所述遠(yuǎn)端頭上的壓力而發(fā)生變形，并且其中處理所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)包括響應(yīng)所述檢 測(cè)到的位置變化而產(chǎn)生施加到所述遠(yuǎn)端頭上的壓力指示。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其包括在身體附近產(chǎn)生另一個(gè)磁場(chǎng)，并且感測(cè)由所 述第一和第二子組件響應(yīng)所述另一個(gè)磁場(chǎng)而輸出的位置信號(hào)，以計(jì)算所述探針相對(duì)于與所 述探針分開的參照系的坐標(biāo)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中推進(jìn)所述探針包括使所述遠(yuǎn)端頭上的電極與所 述組織電接觸。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其包括向所述電極施加電能以消融所述遠(yuǎn)端頭所接 合的組織區(qū)域。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位 置響應(yīng)所述遠(yuǎn)端頭緊靠所述組織的壓力而變化，并且其中施加所述電能包括響應(yīng)所述壓力 對(duì)能量的施加進(jìn)行控制，使得當(dāng)所述壓力在所需范圍內(nèi)時(shí)，向所述電極施加所述電能，所述 壓力由所述遠(yuǎn)端頭的位置表征。
全文摘要
本發(fā)明涉及高靈敏度壓力感測(cè)探針。一種醫(yī)療探針，所述探針包括具有縱向軸線并且具有遠(yuǎn)端的插入管。遠(yuǎn)端頭設(shè)置在所述插入管的所述遠(yuǎn)端處，并構(gòu)造成與身體組織接觸。接頭將所述遠(yuǎn)端頭連接到所述插入管的所述遠(yuǎn)端。接頭傳感器包含在所述探針內(nèi)，感測(cè)所述遠(yuǎn)端頭相對(duì)于所述插入管的所述遠(yuǎn)端的位置。所述接頭傳感器包括第一和第二子組件，所述第一和第二子組件設(shè)置在所述探針內(nèi)，位于所述接頭的相對(duì)各自側(cè)，并且每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)磁換能器。
文檔編號(hào)A61M25/00GK101780303SQ20091025269
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者A·C·阿特曼恩, A·加西亞, A·戈瓦里, Y·伊普拉斯 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能公司