用于辅助医疗器械的导航的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据医疗器械的传感装置提供的数据集辅助医疗器械在空腔体内的导航的方法。
【背景技术】
[0002]在电生理学领域经常使用机器人控制的导管系统(例如在加利福利亚MountainView的Hansen Medical Inc.公司的Sensei X系统中)来检查空腔器官，例如血管内检查。此时要确定例如导管压迫血管壁的力。当压迫血管壁的时候，必须控制导管离开血管壁，以减小血管壁损伤的程度。因此对导管施加的力也可能并非始终用来控制推进。
[0003]在目前已知的方法中要小心推进导管，以免损伤血管壁。还可以根据预先利用造影剂拍摄的血管造影影像来计算中心线，然而如此算出的中心线会由于患者移动而无法与介入过程中的中心线精确一致。
【发明内容】
[0004]本发明的任务在于，在医疗器械接下来的运动中避免医疗器械对空腔体施力。
[0005]本发明的方法和本发明所述的装置可解决这一任务，实施例所述均为本发明的有益改进实施方式。
[0006]本发明基于这样的思想:利用布置在医疗器械上的传感装置和控制装置确定空腔体的内部伸展，并且据此确定医疗器械的导航路径，从而减小或者甚至完全避免医疗器械对空腔体的内壁施力以及损伤内壁的可能性。
[0007]本发明所述的方法可用来根据医疗器械的传感装置提供的数据集、尤其根据所提供的数据集来辅助医疗器械(例如导管)在空腔体内的导航。所述空腔体例如可以至少部分包括动物或者人的血管系统。传感装置包括至少一个传感器，例如超声传感器。
[0008]本发明所述方法的特征在于通过控制装置执行的步骤:
[0009]-根据所提供的数据集确定空腔体的内部伸展，并且
[0010]-根据所确定的内部伸展确定用于医疗器械接下来的、穿过空腔体的运动的导航路径。
[0011]所述控制装置包括用于电子数据处理的控制器或器械组件以及例如可以控制导管或者镜筒的电子医疗器械。内部伸展包括例如空腔体的内径伸展、几何形状、网格模型和/或者内壁形状。据此确定的导航路径描述了医疗器械的运动方向，可以沿着该运动方向以尽可能无碰撞的方式引导医疗器械。
[0012]本发明所述的方法能够确定、修正用于接下来的移动的导航路径和/或在空腔体内引导医疗器械，即使该空腔体并非直线延伸。该方法适合于例如在人或者动物的空腔体(例如血管系统或者肠道系统)之内对医疗器械进行导航和/或者引导。该方法还适合于例如在另一种空心的医疗器械之内进行导航和/或者引导，例如用于清洁或者检查镜筒的内壁。该方法能够以尽可能无碰撞、无接触的方式在空腔体之内移动医疗器械，从而减小或者甚至完全避免空腔体内壁所受的作用力或者损伤。同时还可以对医疗器械施加能够用作推进的力。
[0013]可能会出现内壁凹入或凸出的情况。如果医疗器械仍与内壁四周之间有尽可能大的距离，并且能够以尽可能好的效果修正医疗器械的位置，则甚为有利。本发明所述方法的另一种实施方式已证明特别有益，按照该实施方式所述，通过控制装置根据数据集确定医疗器械相对于空腔体的相对位置，其中根据医疗器械的该相对位置确定导航路径。
[0014]按照本发明所述方法的另一种优选实施方式所述，可以通过控制装置产生控制信号，用以使得医疗器械的形状至少部分或者完全适应于空腔体走向。例如可以通过折弯或者弯曲的方式引导医疗器械的近心端绕过空腔体的弯曲部，从而减少或者完全避免接触内壁。
[0015]作为替代或补充方案，可以通过控制装置产生控制信号，用以使得医疗器械位置精确地成形从而适应于空腔体走向。例如可使得棒状的医疗器械局部或者在其全长范围内(也就是连续)适应于空腔体走向，这样有助于以尽可能无接触的方式引导医疗器械经过内壁的较大部分。
[0016]按照本发明所述方法的一种特别优选的实施方式，控制装置产生描述沿着导航路径的移动的控制信号，这样就能在机器人控制下引导医疗器械，可以将施加的力大部分用于推进。
[0017]按照一种特别优选的实施例所述，控制装置可以根据数据集确定医疗器械与空腔体内壁的距离，所确定的导航路径处于与内壁具有预先设定的最小距离的预先设定的区域内。例如可以通过围绕空腔体的中心预先设定的容差范围决定预先设定的区域。导航路径最好在空腔体的中心，也就是处在与内壁四周具有尽可能同样大距离的点周围。换句话说，控制装置可以例如确定空腔体的直径，并且将中心点确定为导航点，空腔体走向范围内的一系列中心点产生导航路径。
[0018]本发明所述方法的另一种实施方式的特征在于，控制装置确定医疗器械与空腔体内壁的设定部位之间的距离，并且所确定的导航路径通向预先设定的部位，以便除了能引导医疗设备之外，还可检查空腔体的内壁的、为操作人员预先设定的感兴趣部位，例如检查血管壁的斑块。
[0019]最好由声谱传感器、尤其是IVUS传感器提供数据集。与光学传感器相比，不需要光并且无需使用造影剂来采集数据集，使得数据集可提供精确得多的图像。医疗器械最好包括导管。
[0020]通过用来执行按照上述任一种实施方式的、涉及控制装置的方法步骤的控制装置同样可以解决以上提出的任务。
[0021]通过包括医疗器械(尤其是导管)和本发明所述控制装置的医疗设备同样可以解决以上提出的任务。医疗设备最好还包括传感装置，尤其是声谱传感装置。
【附图说明】
[0022]以下将通过具体的实施例，根据附图详细解释本发明。所示的示例均为本发明的优选实施方式。功能相同的元件在附图中均有相同的附图标记。附图如下:
[0023]图1是本发明所述方法的一种实施方式所述的发明原理示意图，以及
[0024]图2是本发明所述方法的另一种实施方式所述传感装置的图像的示意图。
【具体实施方式】
[0025]图1所示为一种优选实施例所述的本发明所述方法的原理。图1所示为包括传感装置12的医疗器械10的示例图。医疗器械10在本示例中包括例如可以在作为空腔体14的血管中使用的导管或者镜筒。医疗器械10也可以包括例如用来对作为空腔体14的软管进行清洁或检查的工具。本发明所述的方法可提供一种以几乎无接触的方式移动医疗器械10通过弯曲、凹入或凸出的空腔体14的方法。为此在图1中展现了弯曲的空腔体14作为示例，例如血管系统的分支。采用本发明所述的方法能大大减少接触、损害或者损伤空腔体14的内壁16。
[0026]传感装置12可用来产生数据集18，例如反映空腔体14的内壁16的图像的图像数据集。最好将传感装置12布置在医疗器械10的伸展端部上，例如布置在软管状或棒状的医疗器械10的近心端上。但也可以例如将传感装置12布置在侧面。作为示例列举的布置方式均为本领域技术人员熟悉的现有技术。
[0027]所述传感装置12可以包括例如光学传感器，例如用于光学相干断层扫描的传感器，然后就可以例如通过光学测距确定空腔体14的内部伸展20。
[0028]按照一种比较有益的可选方案，传感装置12例如包括一个或者多个探针(图1中没有显示)，当至少一个探针接触内壁16的时候，可以采集探针的回位力和/或相对于医疗器械10的轴线的角度变化。此类探针作用于内壁16的力明显小于使用常见医疗器械10的常见方法所施加的力。
[0029]传感装置12(如图1中所示)特别适宜包括声谱传感器，例如本领域技术人员均熟悉的回声探测仪或者IVUS(“血管内超声”)传感器。这种情况下例如可以通过测量传播时间和/或者放大多普勒效应产生数据集18和确定空腔体14的内部伸展20。
[0030]将传感装置12的数据集18提供给控制装置22，例如提供给控制器或者计算机终端的微控制器(方法步骤SI)。控制装置与医疗器械12可以经过例如为WLAN的无