[发明专利]用于医疗器械力感测的系统和方法

说明书

一种用于确定被置于医疗器械的尖端上的力的方法包括从具有至少一根牵引线的医疗器械接收输入，所述牵引线用于器械在患者体内时操纵器械的位置。该方法还包括将输入应用于器械的集总模型，并基于输入和集总模型二者确定器械的尖端上的力。

相关申请

本专利申请要求于2014年8月25日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FORMEDICAL INSTRUMENT FORCE SENSING(用于医疗器械力感测的系统和方法)”的美国临时专利申请62/041,204的优先权和申请日的益处，其通过引用以其全文并入本文。

技术领域

本公开涉及用于在医疗程序期间跟踪患者解剖结构内的医疗设备的系统和方法，并且更具体地涉及用于有效地确定当医疗器械在患者内部时医疗器械的尖端上的压力的系统和方法。

背景技术

微创医疗技术旨在减少在医疗程序期间损伤的组织的量，从而减少患者的恢复时间、不适和有害的副作用。这种微创技术可以通过患者解剖结构中的自然孔口或通过一个或更多个手术切口来执行。临床医生可以通过这些自然孔口或切口插入医疗工具以到达目标组织部位。医疗工具包括诸如治疗器械、诊断器械和外科器械的器械。为了到达目标组织部位，微创医疗工具可以导航于解剖系统(诸如肺、结肠、肠、肾、心脏、循环系统等)中的自然通道或手术创建的通道。

微创医疗程序可以依赖于器械位置监测，以确保适当地接近目标组织部位以及在目标组织部位处的适当行为。对于一些程序，微创医疗器械可以导航于解剖系统中的自然通道或手术创建的通道以到达目标组织部位。例如，微创医疗器械可以导航于肺、结肠、肠、肾、心脏、循环系统等中的自然通道。一些微创医疗器械可以是远程操作的或以其他方式由计算机辅助的。

精确的医疗器械模型在器械控制系统的设计、稳定性分析和实时操作中是有用的。通常，器械建模依赖于连续数值建模技术，例如有限元分析(FEA)。这些技术通常计算起来是昂贵的，并且需要大量的可变参数拟合和优化。由于与这些系统相关联的计算复杂性，将这些技术用于实时建模或预测在器械尖端处的组织相互作用力以用于控制和监测应用通常是不可行的。需要改进的系统和方法以预测在器械尖端和周围组织之间的相互作用力，以用于控制、监测和安全应用。

发明内容

本发明的实施例由随附权利要求概括。

在一个实施例中，用于确定器械的尖端上的力的方法包括从具有至少一个细长的致动构件的医疗器械接收输入，所述致动构件用于器械在患者体内时操纵器械的位置，将输入应用于器械的集总模型，并基于输入和集总模型二者确定器械的尖端上的力。

在另一个实施例中，处理系统包括处理器和具有存储在其上的计算机可读指令的存储器，当由处理器执行时，所述计算机可读指令引起系统从附接到医疗器械内的细长的致动构件的马达接收输入，该细长的致动构件用于操纵医疗器械的尖端的位置。该系统进一步接收指示医疗器械的尖端的位置的输入，将输入应用于医疗器械的模型，并且使用输入及模型来确定来自于患者组织的置于(place)器械的尖端上的力。

在另一个实施例中，医疗系统包括医疗器械，该医疗器械包括在远端具有尖端的导管主体，具有旋转构件的至少一个马达，以及缠绕旋转构件并从旋转构件延伸通过医疗器械且被配置成操纵导管主体尖端的位置的缆线。该系统还包括控制系统，控制系统被配置为接收指示马达的位置的输入、接收指示马达上的力的输入、接收指示导管主体尖端的位置的输入，并基于输入和器械的部件的模型实时地确定在导管主体尖端上的力。

附图说明

当根据附图阅读时，从下面的详细的描述能最好地理解本公开的各方面。要强调的是，根据工业中的标准惯例，各种特征没有按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减小各种特征的尺寸。另外，本公开可以在各个示例中重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。