[发明专利]超声损伤反馈、防爆裂监测和力检测

说明书

本发明要求在2012年4月23日提交的美国临时专利申请No.61/636,767的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

背景技术

本发明总地涉及用于消融等的导管，并且尤其涉及具有低COGS、超声损伤反馈、防爆裂监测和力检测的可弃置导管，以及涉及具有正视和侧视超声损伤反馈以及可选的力检测的双换能器。

发明内容

本发明的实施例提供用于治疗或诊断应用的力感测导管和支持系统。导管包括具有远端和近端的细长柔性导管主体、导管主体的远端上的治疗或诊断尖端、以及耦合至导管主体的近端的导管控制手柄或操纵机构。尖端区域包括安装在较近侧的抵接半刚性尖端部分上的最远侧刚性尖端部分，半刚性部分具有已知的相对于偏转的刚度(提供顺应半刚性尖端部分的行为的一些有用组织)；以及(i)声学的镜、窗口或薄膜，以及(ii)声换能器。换能器被配置为发射和接收至少部分地从所述镜、窗口或薄膜反射的声波束或脉冲(ping)。通过接触组织而施加至尖端的力使得最远侧刚性尖端部分作为刚性整体偏转，因为其被安装在较近侧半刚性可偏转尖端部分上，后者轻微地但可检测地角度和轴向偏转。(i)镜/窗口/薄膜或者(ii)换能器中的一个安装在最远侧刚性部分中，并且另一个接近地安装至半刚性部分中的一些或全部(诸如，例如，尖端区域的刚性近侧部分)。由此，换能器能够经由从最远侧刚性尖端部分反射的声波束或脉冲的反射的变化的振幅和/或时间延迟来检测轴向和/或角弯曲偏转，最远侧刚性尖端部分安装在并在半刚性部分上主体可移动但是可偏转地干涉较近尖端部分。导管系统从模型计算或从查找表检索经由半刚性部分的已知的角刚度和轴向刚度与系统观测的尖端偏转相关的力。系统报告或以其他方式利用力来用于程序控制、记录或安全原因。

本发明的导管将提供防爆裂监测、损伤反馈以及优选地弯曲和轴向力分量大小和它们的净矢量和这二者。原则上，任何如此装配的导管可以提供损伤进展反馈、防爆裂监测和力检测中的任何一个或多个。另外，导管可以包括两个相对的换能器，经由其波束的反射重定向，一个向前观察，一个向后/侧向观察，它们共享它们之间的共用衰减衬里块。通过将这些相对的换能器放置在柔性尖端上，还可以可选地利用超声/镜装置来测量组织上的力。这种装置给出可能的组织目标的两个出色的视图，而不是诸如由45度装置给出的单个折中视图。

根据本发明的方面，利用声学监测的消融导管包括：细长导管主体，纵向上沿着纵轴在近端和远端之间延伸；远侧构件，邻近远端设置，远侧构件包括消融元件以在导管主体外部的目标区域处消融生物构件；一个或多个声换能器，设置在远侧构件中并且各自配置为向相应目标消融区域引导声信号并从其接收反射回波；以及声重定向构件，设置在远侧构件中以至少部分地将来自声换能器中的至少一个声换能器的声信号重定向至组织目标。远侧构件包括最远侧部分、近侧部分、以及最远侧部分和近侧部分之间的可偏转部分以允许远侧构件的最远侧部分和近侧部分之间的偏转，可偏转部分比最远侧部分或近侧部分中的至少一个更可偏转。针对远侧构件，(i)所述一个或多个声换能器被安装至最远侧部分，以及声重定向构件被安装至近侧部分，或者(ii)所述一个或多个声换能器被安装至近侧部分，以及声重定向构件被安装至远侧构件的最远侧部分。

在一些实施例中，远侧构件的最远侧部分不具有在其自身界限内发生的轴向偏转和弯曲偏转。远侧构件的近侧部分不具有在其自身界限内发生的轴向偏转和弯曲偏转。远侧构件的可偏转部分在其自身界限内允许沿着纵轴的轴向偏转或远侧构件的最远侧部分和近侧部分之间的弯曲偏转中的至少一者。轴向偏转在小于约100克的轴向力下小于约1mm。弯曲偏转在约200克-毫米的弯曲力矩下小于约10度。远侧构件的可偏转部分包括以下中的一个：具有切口的激光加工的金属管、具有通过湿蚀刻加工的切口的金属管、具有通过EDM(电火花加工)加工的切口的金属管、聚合物管、编织管、纺织管、盘绕管状构件、网状管、蜂窝状管、波形垫圈、或具有波纹管的管状构件。声换能器中的至少一个被配置为经由从声重定向构件反射回的声信号的反射的振幅改变或者相位或时间延迟改变中的至少一个来检测偏转。

在特定实施例中，声反射构件被安装至远侧构件的与声重定向构件相同的部分并且被配置为将来自声换能器中的至少一个声换能器的声信号部分反射回至至少一个声换能器。所述至少一个声换能器被配置为经由从声反射构件反射回的声信号的反射的振幅改变或者相位或时间延迟改变中的至少一个来检测偏转。声反射构件包括部分反射薄膜或部分反射棱镜中的一个。