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CN110522513A - 脑凝块移除护套上的位置传感器和定位垫颈圈 - Google Patents

脑凝块移除护套上的位置传感器和定位垫颈圈 Download PDF

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CN110522513A
CN110522513A CN201910439745.0A CN201910439745A CN110522513A CN 110522513 A CN110522513 A CN 110522513A CN 201910439745 A CN201910439745 A CN 201910439745A CN 110522513 A CN110522513 A CN 110522513A
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Biosense Webster Israel Ltd
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Abstract

本发明题为“脑凝块移除护套上的位置传感器和定位垫颈圈”。本发明提供了一种位置跟踪系统，所述位置跟踪系统包括定位垫颈圈和处理器。所述定位垫颈圈被配置成放置在患者的颈部周围并且包括被配置成在所述患者的头部内产生一个或多个磁场的一个或多个磁场发生器。所述处理器被配置成响应于所述一个或多个产生的磁场，接收指示探针的护套的远端在所述患者脑中的血管内的位置的一个或多个位置信号。基于所接收的位置信号，所述处理器被配置成估计所述脑中的所述护套的所述远端相对于所述脑中的凝块的位置。

Description

脑凝块移除护套上的位置传感器和定位垫颈圈
技术领域
本发明整体涉及基于导管的位置感测系统，并且具体地讲，涉及用于在脑中血管处进行微创干预的基于磁场的位置感测系统。
背景技术
在专利文献中已经提出了包括指示导管在脑中血管中的位置的能力的导管设计。例如，美国专利申请公开2010/0113919描述了一种用于插入血管中的导管布置。导管布置具有带有近侧导管尖端的导管，其中引导干预工具以从血管移除血凝块。干预工具具有用于在其尖端区域中捕获血凝块的元件，具体是螺旋形。为了在治疗期间最小化x射线辐射并安全引导干预工具，位置识别元件设置在导管尖端的区域中。在示例性实施方案中，位置识别元件是电磁定位系统的一部分。
在相关领域中，美国专利申请公开2004/0049121描述了一种用于受试者脑部的装置，包括适于插入脑中的器械。联接到器械的一组一个或多个电极适于感测脑的电活动并且响应于此传输电活动信号。适于联接到器械的位置传感器传输指示器械位置的位置信号。控制单元分析电活动信号和位置信号。响应于分析，控制单元确定器械相对于脑图像的位置，以及关于该位置处的组织的电生理信息。
发明内容
本发明的一个实施方案提供了一种位置跟踪系统，其包括定位垫颈圈和处理器。定位垫颈圈被配置成放置在患者的颈部周围并且包括被配置成在患者的头部内产生一个或多个磁场的一个或多个磁场发生器。处理器被配置成响应于一个或多个产生的磁场，接收指示探针的护套的远端在患者脑中的血管内的位置的一个或多个位置信号。基于所接收的位置信号，处理器被配置成估计脑中的护套的远端相对于脑中的凝块的位置。
在一些实施方案中，处理器被配置成从装配在护套的远端处的磁位置传感器接收位置信号。
在一些实施方案中，磁位置传感器在缠绕护套的远端的柔性印刷电路板(PCB)上形成。
在一些实施方案中，处理器被配置成通过用一个或多个展示凝块的医学图像配准所估计的位置来估计脑中的护套的远端相对于凝块的位置。
在另一个实施方案中，处理器另外被配置成校正医学图像上的护套的远端的估计位置，使得护套的远端的位置符合患者的被成像解剖结构。
在一些实施方案中，处理器被配置成向用户指示护套的远端是否已经横穿凝块。
在一些实施方案中，该系统还包括被配置成产生指示患者的头部移动的附加位置信号的参考位置传感器。
在一个实施方案中，参考位置传感器附接到患者的前额。
在一个实施方案中，参考位置传感器包括磁位置传感器。
在另一个实施方案中，处理器被配置成基于所指示的头部移动来校正对护套的远端的位置的估计。
根据本发明的实施方案，还提供了一种位置跟踪方法，包括在患者的颈部周围放置定位垫项圈，该定位垫项圈包括被配置成在患者的头部内产生一个或多个磁场的一个或多个磁场发生器。响应于一个或多个产生的磁场，接收指示探测器的护套的远端在患者脑中的血管内的位置的一个或多个位置信号。基于所接收的位置信号估计脑中护套的远端相对于脑中凝块的位置。
结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的基于导管的脑血管位置跟踪系统的示意性图解；并且
图2是根据本发明的实施方案的脑凝块和导管的示意性截面图；并且
图3是示意性地示出根据本发明的实施方案的用于跟踪脑中的导管的方法的流程图。
具体实施方式
概述
在下文中描述的本发明的实施方案提供了用于在医疗探针(例如，导管护套)的远端经由脑血管系统推进以接合脑凝块时跟踪该远端的系统和方法。探针的远端通常包括护套的远端和轴的远端，其中在各种实施方案中，不同的元件装配在护套的远端处和/或轴的远端处。作为示例，本文描述的实施方案主要涉及导管护套。
在示例性实施方案中，通过将凝块移除装置插入并推进到脑血管中来移除脑中的凝块，诸如凝块移除支架。通常，通过首先使导管的护套在凝块与包含其的壁之间滑动(换句话说，穿透凝块)来移除凝块，直到护套横穿凝块。然后使支架穿过护套，并且然后在离开护套时，扩展以捕获凝块。然后取出护套和支架以及所捕获的凝块。在一些实施方案中，护套在其远端的近侧装配有可膨胀球囊，其中球囊膨胀以锚固护套，以便增加护套的远端可横穿或穿透凝块所用的穿透力。
在一些实施方案中，定位垫颈圈围绕患者的颈部放置。定位垫包括被配置成在患者头部内产生磁场的磁场发生器。磁位置传感器装配在护套的远端处。响应于所感测的磁场，位置传感器产生指示其在脑中的位置的位置信号。处理器接收位置指示信号并使用它们来估计护套远端在脑中的位置。
定位垫颈圈被配置成在位置跟踪期间，通过垫颈圈由于头部运动而移动来自动地补偿患者的头部移动。在一个实施方案中，附加的参考位置传感器可以附接到患者的前额以便产生指示头部移动的附加位置信号。处理器可以使用后者位置信号，以基于所指示的头部移动自动补偿(即，校正)其对护套远端位置的估计。在一个实施方案中，参考传感器包括磁位置传感器。
在一个实施方案中，护套远端的磁估计位置与脑医学图像(诸如显示凝块的CT图像)配准，从而允许护套的远端呈现在与被成像的凝块有关的图像上。如果需要，跟踪允许校正护套远端的位置以符合被成像的解剖结构，例如以正确地显示包含在血管内的护套的远端。
在一些实施方案中，在图像上呈现的护套远端相对于所展示脑凝块的位置的指示用于验证(即，指示)护套的远端已经横穿凝块。在一些实施方案中，在接收到护套的远端已经横穿凝块的指示时，安装在轴远端处的凝块移除装置展开以移除凝块。
虽然X射线透视也可以用于在探针推进到凝块时跟踪探针，但透视检查使患者暴露于相对大剂量的电离X射线辐射以及大量造影剂。医师也反复暴露于X射线辐射，X射线辐射在许多规程期间可能累积到不希望的水平。
所公开的技术用于在推进到凝块的同时跟踪探针，并且可选地在移除凝块期间和之后，消除了对潜在危险的X射线透视的需要。此外，所公开的技术可以消除对大型且昂贵的导管插入室的需要，以适应基于X射线的成像模态。
脑凝块移除护套上的位置传感器和定位垫颈圈系统的描述
图1是根据本发明的实施方案的基于导管的脑血管位置跟踪系统20的示意性图解。系统20将患者32的CT图像(做为举例，本文假设为例如，包括透视CT图像)的参照系与用于跟踪患者脑内的磁传感器的磁跟踪系统23的参照系对准。
在系统20中，构成磁跟踪系统的定位垫24被实现为围绕患者32的颈部放置的颈圈，并且其自动地补偿患者头部移动。定位垫24包括磁场发生器26，该磁场发生器相对于患者32的头部固定就位并将正弦交变磁场传输到患者32的头部所在的区域30中。控制台50经由缆线25电驱动发生器26。在一个实施方案中，通过将参考位置传感器21附接到患者的前额来提供头部运动的进一步补偿。控制台50被配置成经由缆线27从参考位置传感器21接收信号。
举例来说，定位垫24的发生器26围绕患者22的颈部布置成近似圆形的形状。然而，可以使用定位垫24的发生器的任何合适替代配置。
由作为操作系统20的医师54保持的导管控制器手柄29连接到导管28的近端。控制器手柄29允许医师推进并导航脑中导管28，例如通过患者32的大腿动脉处的进入点22。医师54使用来自装配在导管28的远端的磁位置传感器的位置信号来导航导管28的远端，如下面进一步描述的。控制台50经由缆线19接收位置信号，该缆线将手柄29连接到导管28。由加利福尼亚州尔湾市的Biosense Webster生产的系统使用类似于本文所述的系统以用于发现磁场位置传感器在由磁场辐照的脑区域中的位置和取向。
包括发生器26的系统20的元件由系统处理器40控制，该系统处理器包括与一个或多个存储器通信的处理单元。处理器40可安装在控制台50中，该控制台包括操作控件58，该操作控件通常包括小键盘和/或指向装置，诸如鼠标或轨迹球。医师54使用手柄29上的操作控制件在执行系统20的配准时与处理器交互。在配准过程期间，在屏幕56上呈现脑部分的图像59。在配准过程之后，医师54使用操作控制器将导管28的远端推进到脑部位置60，在那里凝块阻塞动脉。处理器在屏幕56上呈现导管跟踪规程的结果。
处理器40使用存储在存储器42中的软件来操作系统20。例如，软件可以电子形式通过网络下载到处理器40，或者另选地或除此之外，该软件可被提供和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁存储器、光学存储器或电子存储器)上。
处理器40使用软件以及其他功能来操作定位垫24的磁发生器26。如上所述，发生器将不同频率的正弦交变磁场传输到区域30中，包括患者22的头部，并且在传感器32中感应信号。处理器分析信号以导出传感器的位置和取向值，并因此导出导管28的远端的位置和取向值，相对于由定位垫24限定的参考系测量。
在导管插入规程之前，在系统20处接收患者22的CT图像，并且将CT图像数据存储在存储器42中，以便随后由处理器40检索以配准导管28的远端。如下所述，处理器使用存储的数据在屏幕56上呈现脑部分图像59。
图1所示的系统完全是为了概念清晰而选择的。可以包括其他系统元件，例如围绕患者32的头部以马蹄形布置的附加磁场发生器。
图2是根据本发明的实施方案的脑凝块66和导管28的示意性截面图。如图所示，凝块66阻挡来自动脉34的血流。在一些实施方案中，导管28前进通过动脉34以穿透凝块66，以便移除凝块。在一个实施方案中，凝块移除装置68装配在导管28的轴的远端38处，并且用于在装置导航到动脉34内的正确位置之后移除凝块。在一个可选实施方案中，导管28装配有球囊36，该球囊被配置成在导管28移动通过凝块时锚定护套35，否则，其可以抵抗穿透并致使导管28后退。
如图2所示，护套35的远端31包括磁位置传感器33，其用于在脑中跟踪远端31，如上所述。磁位置传感器33可以包含单轴或三轴磁换能器。
通常，远端31将推进通过小直径护套35(例如，在五到十法国范围内，5-10Fr)以便在狭窄的血管中提供具有足够可操纵性的导管28通道。在一些实施方案中，传感器33可以在缠绕护套35的柔性印刷电路板39上形成，以便符合护套35的远端31的小直径，如插图37所示。传感器33可以图案化和/或装配有元件，例如由图案化导线制成的传感器线圈，为了清楚起见而未示出。
图2所示的示例性例证完全是为了概念清晰而选择的。在执行本文所述的功能的同时，本领域技术人员可以详细描述远端31的其他架构，特别是传感器33的其他架构。
图3是示意性地示出根据本发明的实施方案的用于跟踪脑中的导管的方法的流程图。在准备步骤70处，当医师54将定位垫24放在患者32的颈部周围时，该过程可以开始，并且可选地将参考位置传感器21(例如，磁位置传感器)放置在患者32的前额上。接下来，在导管导航步骤72处，医师54操作系统20以跟踪远端31的位置，同时导航护套35通过脑的一个或多个血管以使远端31到达阻塞动脉34的凝块66。
在可选实施方案中，医师可以在注射造影剂的同时获取新的荧光透视图像59，以便在显示器59上用新图像配准远端31的跟踪位置，例如在调整步骤74的位置处调整护套35的远端31在凝块66附近的位置时。在跟踪步骤76处，医师54操作系统20以验证远端31接近凝块66，准备接合凝块。接下来，在可选实施方案中，在凝块移除步骤78处，医师54使球囊锚36膨胀并操作装置68(装配在导管28的轴的远端38处)以穿透凝块66，并且在医师将远端38缩回穿过护套35或完全缩回导管28(例如，将远端31和远端38一起缩回)时移除凝块66。
图3所示的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。在替代性实施方案中，医师54可以在凝块66的位置处执行附加的或替代的诊断或治疗步骤。例如，医师可以通过导管28在凝块66的位置处注射药物，例如可以采用附加的监测步骤，无论是侵入性还是非侵入性，以验证规程的成功结果，和/或可以应用装配到远端31的其他传感器，例如以获得附加的临床数据，诸如局部血压。
尽管本文描述的实施方案主要涉及脑血管应用，但本文描述的方法和系统也可以用于其他应用，诸如心血管应用。
因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到所述变型和修改，并且所述变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

Claims (20)

1.一种位置跟踪系统，包括：
定位垫颈圈，所述定位垫颈圈被配置成放置在患者的颈部周围并且包括被配置成在所述患者的头部内产生一个或多个磁场的一个或多个磁场发生器；和
处理器，所述处理器被配置成：
响应于所述一个或多个产生的磁场，接收指示探针的护套的远端在所述患者脑中的血管内的位置的一个或多个位置信号；以及
基于所接收的位置信号，估计所述脑中的所述护套的所述远端相对于所述脑中的凝块的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成从装配在所述护套的所述远端处的磁位置传感器接收所述位置信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述磁位置传感器在缠绕所述护套的所述远端的柔性印刷电路板(PCB)上形成。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成通过用一个或多个展示所述凝块的医学图像配准所估计的位置来估计所述脑中的所述护套的所述远端相对于所述凝块的位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器另外被配置成校正所述医学图像上的所述护套的所述远端的估计位置，使得所述护套的所述远端的位置符合所述患者的被成像解剖结构。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成向用户指示所述护套的所述远端是否已经横穿所述凝块。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括被配置成产生指示所述患者的头部移动的附加位置信号的参考位置传感器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述参考位置传感器附接到所述患者的前额。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述参考位置传感器包括磁位置传感器。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器被配置成基于所指示的头部移动来校正对所述护套的所述远端的位置的估计。
11.一种位置跟踪方法，包括：
在所述患者的颈部周围放置定位垫项圈，所述定位垫项圈包括被配置成在所述患者的头部内产生一个或多个磁场的一个或多个磁场发生器；
响应于所述一个或多个产生的磁场，接收指示探针的护套的远端在所述患者脑中的血管内的位置的一个或多个位置信号；以及
基于所接收的位置信号，估计所述脑中的所述护套的所述远端相对于所述脑中的凝块的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中接收所述位置信号包括从装配在所述护套的所述远端处的磁位置传感器接收所述位置信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述磁位置传感器在缠绕所述护套的所述远端的柔性印刷电路板(PCB)上形成。
14.根据权利要求11所述的方法，其中估计所述远端的位置包括通过用一个或多个展示所述凝块的医学图像配准所估计的位置来估计所述护套的所述远端相对于所述凝块的位置。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括校正所述医学图像上的所述护套的所述远端的估计位置，使得所述护套的所述远端的位置符合所述患者的被成像解剖结构。
16.根据权利要求11所述的方法，其中估计所述护套的所述远端的位置包括向用户指示所述护套的所述远端是否已经横穿所述凝块。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括从参考位置传感器接收指示所述患者的头部移动的附加位置信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中接收所述附加位置信号包括从附接到所述患者的前额的参考位置传感器接收所述附加位置信号。
19.根据权利要求17所述的方法，其中接收所述附加位置信号包括从磁位置传感器接收所述附加位置信号。
20.根据权利要求17所述的系统，其中估计所述远端的位置包括基于所指示的头部移动来校正对所述护套的所述远端的位置的估计。
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