专利名称：形状可控的导管和导管系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及导管和包括超声导管系统的导管系统。
背景技术：
包括超声导管系统的各种导管系统 是已知的。一种这样的导管系统是本受让人的AcuNav 导管系统。如图6中所不,在一个应用中，该系统使用安装在小直径导管603的末端处的超声阵列601以通过静脉系统获得对心脏的接入以便获得超声图像。使用控制线(未示出)执行导管604的末端的操纵，控制线在导管603内部穿过腔。使用四条控制线，可以实现前/后(A/P)和右/左(R/L)控制二者。操作者手柄610设置有两个旋转环611和613，一个用于A/P控制并且一个用于R/L控制。在美国专利5，938，616和5，846，205中可以找到图6的系统的另外的细节。另一已知系统包括管状探针，设计用于诸如经食道超声心动图(trans-esophageal echocardiology, TEE)的经食道(TE)用途。心脏成像是最常见的应用。再次地，超声阵列安装在探针的末端处。然而，该实例中的探针是相当厚的。对于成人版本，探针可以具有近似成人拇指的厚度；对于儿科版本，探针可以具有近似成人的小指的厚度。需要这样的厚度以获得与食道壁的充分良好的接触以实现有效的成像。这些探针的厚度和体积产生了用户的不适。此外，这些探针系统的多功能性是有限的。例如，对于这些系统，鼻接入是不可能的。
发明内容
提供了形状可控的导管，其在应用上是多功能的并且在人体成像应用中减小患者的不适或者使患者的不适最小。一种这样的导管设置有至少一条控制线，其在导管内部延伸；以及控制机构，用于拉紧(tension)控制线以在导管中产生隆起形状或者悬臂式的结构。导管的硬度可以沿其长度变化以促成期望的弯曲。例如，在弯曲区域中硬度可以减小。出于性能原因在其他区域中可以维持或增加硬度，例如以维持成像阵列的平面性。该导管可用于替代已知的TE探针并且可以提供已知的TE探针的不太昂贵的替选方案。
图IA是松弛状态下的形状可控的导管的示图。图IB是非松弛状态下的图IA的导管的示图。图IC是图IA的导管的一部分的横截面视图。图ID是如图I和3中的那些导管的导管的部分剖面视图。图IE是如图2和4中的那些导管的导管的部分剖面视图。图2是非松弛状态下的另一导管的示图。图3A是松弛状态下的另一形状可控的导管的示图。图3B是非松弛状态下的图3A的导管的示图。
图4是非松弛状态下的另一导管的示图。图5是非松弛状态下的另一导管的示图。图6是已知导管的示图。
具体实施例方式在如下详细描述中，描述了导管系统并且描述了形状可控的导管，该导管可以被操纵以形成弯曲的形状，即简单弯曲形状或者复合弯曲形状。在松弛状态下，将导管插入到身体中易于完成。在非松弛状态下，可以获得有益于质量操作的接触条件。例如，在成像操作的情况下，可以实现成像阵列与身体壁的紧密的和均匀的接触。
参照图IA和1B，示出了一个示例性导管100的一部分的透视图，该导管可以被操纵以形成复合弯曲的形状，例如凹状弯曲。导管100可以被描述为“隆起形”导管，因为可以操纵导管100 (图1B)以在导管100的末端之前形成隆起。在超声导管系统的情况下，超声阵列101可以位于隆起的峰点。此外，在经食道超声成像的情况下，操纵导管100以形成隆起可用于使超声阵列101与食道壁密切接触，实现更有效的成像。不同于整个导管100具有当前典型的食道用途的尺寸，松弛状态下的导管100 (图1A)可以具有典型的静脉应用的尺寸。仅在“隆起形”状态下(图1B)，导管100有效地变为“食道尺寸”。在该状态下，诸如成像阵列101的装置压着食道的一个壁111，同时导管的附近的部分压着食道113的相对的壁。以该方式可以获得期望的操作条件(例如，成像阵列平面性)。导管100以及这里描述的其他导管可以被并入到导管系统中，例如使用与图6中所示的控制机构相同或相似的控制机构的导管系统。它们可用于使广泛的多种结构中的任何结构成像，该多种结构包括活体结构(例如，人和其他动物结构)以及非活体结构。参照图1C，示出了图IA的导管100的简化的部分纵向横截面。在一个示例性实施例中，使用两条控制线121、123控制导管100以形成隆起形状。控制线121、123的锚点Al、A2可以使得第一控制线123锚定在导管100的末端之前的第一距离处并且第二线121锚定在第一控制线的锚点之前的第二距离d处。在一个示例性实施例中，第一距离可以约为数厘米，而第二距离d可以约为6至9厘米(例如，约3英寸)。可以在提供A/P和L/R控制的控制线以外，提供两条控制线121、123。可替选地，现有的导管系统中的两条现有的控制线(例如，L/R控制线)可以被改变用途以提供隆起形特征的控制。注意，前述布置仅是示例性的。导管系统可以使用其他控制或额外的控制。例如，可以如例如在美国专利申请2008/0146941中所描述的提供角控制，该申请通过引用合并于此。在其他实施例中，导管的刚度可以策略性地变化以便促成挠曲状态下的导管的期望的结构。例如，导管的刚度可以在诸如超声阵列的操作装置的一侧或两侧上减小。在超声阵列自身的区域中，可以使导管保持相对硬，或者甚至使其更加硬，以便维持阵列的平面性。在一个示例性实施例中，这种刚度的变化可以通过使用不同硬度的聚合物材料实现，一种这样的适当的聚合物材料族是Pebax 聚合物材料。使用Shore D硬度标,超声阵列的区域中的硬度可以是约40d，而超声阵列两侧上的区域中的硬度可以减小到约25d。图2中示出了所得到的挠曲状态下的导管200的结构，导管200在超声阵列201任一侧上具有刚度减小的区域，诸如图2中标有“X”的那些区域。
在另外的实施例中，如例如图3A和3B中所示的，导管可以被配置为使用单个控制线产生单个弯曲。这样的导管300可以被称为“悬臂式的”，因为在非松弛状态下在导管的长度上承载装置301 (诸如成像阵列)，其在一端处被支承并且相对于导管300的剩余部分向前突出。图4中示出了悬臂式导管400的另一示例，悬臂式导管400设置有诸如超声阵列401的操作装置。在超声阵列401自身的区域中，导管400可以保持相对硬，或者甚至使其更加硬，以便维持阵列401的平面性。在一个示例性实施例中，超声阵列401的区域中的刚度可以约为40d，而诸如超声阵列401的近侧上标有“X”的其他区域中的刚度可以减小到约25d。参照图ID和图1E，分别示出了如图I和3的那些导管以及图2和4的那些导管的导管的部分剖面视图，更详细地示出了控制线的可能布置。如图ID中所见，在被配置为采取悬臂式结构的导管的情况下，可以使用第一控制线控制形状。可以使用第二和第三控制线用于一个平面中的铰接(articulation),例如A/P铰接。可选地,可以使用第四和第五控制线用于另一平面中的铰接，例如L/R铰接。如图IE中所见，在被配置为采取隆起形状的导管的情况下，可以使用第一和第二线控制形状。可以使用第三和第四控制线用于一个平面中的铰接，例如A/P铰接。可选地，可以使用第五和第六控制线用于另一平面中的铰接，例如L/R铰接。在隆起形超声导管的经食道使用的情况下，典型地将获取一系列图像。对于每次图像获取，可以操纵导管以使其从松弛状态进入隆起形状状态。在图像获取之间，可以允许导管恢复松弛状态，在其期间例如可以调整导管的位置。相似地，在悬臂式超声导管的经食道使用的情况下，对于每次图像获取，可以操纵导管以使其从松弛状态进入隆起形状态。在图像获取之间，可以允许导管恢复松弛状态，在其期间例如可以调整导管的位置。参照图5，在另一实施例中，如任何前图中的导管，诸如图IA的导管的导管500，可以设置有装置或者装置的组合501’，其包括压力传感器或者以其他形式采用压力感测能力。本导管和导管系统的优点之一是能够实现成像装置或者其他装置针对脉管壁的较大的压力(以及压力的较大的均匀性)。使用导管500和(多个)装置501’，可以在导管500的控制期间获得压力读数。该压力信息可以被周期性地、连续实时地或者在发生特定事件时显示和/或记录。可以以各种方式使用前文的压力信息。例如，如果将压力信息连续地显示给操作者，则操作者可以仅在压力条件为如此以致于确保了令人满意的结果时开始成像操作或者其他操作。在其他实施例中，压力信息可用于弹性成像等。弹性成像使用施加到组织的压力来获得关于组织的信息。例如，如果组织异常硬，该刚度可以指示组织异常。在其他实例中，如果组织异常软，则该软度可以指示组织异常。使用导管500和(多个)装置501’，可以使用各种技术感测组织刚度。取一个示例，从针对脉管壁的可测量的压力开始，压力增加的速率可以被取为组织刚度的指示。如果压力异常快地增加，则该迅速增加可归于异常硬的组织。如果压力异常慢地增加，则该缓慢增加可归于异常软的组织。尽管这里描述的形状可控的导管特别适用于使用成像装置的成像应用，但是各种 类型的装置中的任何装置可以安装在导管中或导管上，包括成像装置和非成像装置、电子装置、机械装置、药理学装置。
所描述的形状可控的导管在应用上是多功能的。由于它们相对小的直径，导管适用于例如鼻插入。在成像操作的情况下，可以实现成像阵列与身体壁的紧密的和均匀的接触。而且，在人体成像应用中，由于导管的相对小的直径，使患者的不适最小或减小。本领域普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神或实质特性的前提下，本发明可以通过其他特性形式体现。因此前文的描述在所有方面被视为说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非前文的描述指示，并且其中旨在涵盖落入所附权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。权利要求
1.一种设备，包括 导管(100，200，300，400，500)； 至少一条控制线(121，123)，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的点处；以及 控制机构(611，613)，用于拉紧控制线以在所述导管中产生隆起形状或者悬臂式的结构。
2.根据权利要求I所述的设备，包括安装在所述导管中或所述导管上的超声换能器阵列。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述超声换能器阵列安装在离开所述导管的末端至少2厘米的位置处。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述超声换能器阵列安装在离开所述导管的末端并且包括所述隆起形状的顶点的位置处。
5.根据权利要求I所述的设备，其中所述导管包括被制造为具有不同硬度使得所述导管的硬度沿所述导管的长度变化的材料，其包括至少一个较大硬度的区域和至少一个较小硬度的区域，其中所述超声换能器阵列安装在较大硬度的区域中，而较小硬度的区域在所述导管处于所述隆起形状或所述悬臂式结构时对应于所述导管中的弯曲。
6.根据权利要求I所述的设备，包括第一控制线和第二控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的不同长度处的各个锚点处，其中所述控制机构被配置为拉紧所述控制线以在所述导管中产生所述隆起形状。
7.根据权利要求6所述的设备，包括第三控制线和第四控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在各个锚点处； 其中所述第三控制线和第四控制线被配置为提供所述导管的尖端的前/后控制或左/右控制。
8.根据权利要求7所述的设备，包括第五控制线和第六控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在各个锚点处； 其中所述第五控制线和第六控制线被配置为提供所述导管的尖端的前/后控制或左/右控制中的另一个。
9.一种设备,包括 导管(200，400)； 至少一条控制线(121，123)，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的点处；以及 控制机构(611，613)，用于拉紧控制线以在所述导管中产生弯曲； 其中所述导管包括被制造为具有不同硬度使得硬度沿所述导管的长度变化的材料，其包括较大硬度的区域和对应于所述导管中的弯曲的至少一个较小硬度的区域。
10.根据权利要求9所述的设备，包括第一控制线和第二控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的不同长度处的各个锚点处，其中所述控制机构被配置为拉紧所述控制线以在所述导管中产生所述隆起形状。
11.根据权利要求10所述的设备，包括当所述导管处于隆起形状时与所述导管中的弯曲对应的至少两个较小硬度的区域。
12.根据权利要求10所述的设备，包括安装在离开所述导管的末端并且包括所述隆起形状的顶点的位置处的超声换能器阵列。
13.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制机构被配置为拉紧所述至少一条控制线以在所述导管中产生悬臂式结构。
14.根据权利要求13所述的设备，包括在所述导管中或所述导管上位于离开所述导管的远端至少2厘米的距离的位置处的超声阵列。
15.—种超声成像设备,包括 导管(100，200，300，400，500);以及 超声阵列(101，201，301，401，501’)，在所述导管中或所述导管上位于离开所述导管的远端至少2厘米的距离的位置处。
16.根据权利要求15所述的设备，包括第一控制线和第二控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的不同长度处的各个锚点处；以及 控制机构，用于拉紧所述控制线以在所述导管中产生隆起形状。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述超声换能器阵列安装在包括所述隆起形状的顶点的位置处。
18.根据权利要求16所述的设备，包括第三控制线和第四控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在各个锚点处； 其中所述第三控制线和第四控制线被配置为提供所述导管的尖端的前/后控制或左/右控制。
19.根据权利要求18所述的设备，包括第五控制线和第六控制线，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在各个锚点处； 其中所述第五控制线和第六控制线被配置为提供所述导管的尖端的前/后控制或左/右控制中的另一个。
20.一种控制导管形状的方法，所述导管具有第一控制线和第二控制线，所述第一控制线和第二控制线在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的不同长度处的各个锚点处，所述方法包括 拉紧所述第一控制线以产生远离所述导管的主轴的弯曲；以及 拉紧所述第二控制线以产生朝向所述导管的主轴返回的弯曲； 由此使所述导管弯曲以形成隆起形状。
21.—种控制具有锚定在所述导管内部的至少一条控制线的导管的形状的方法，所述方法包括 拉紧所述控制线以产生远离所述导管的主轴的弯曲； 由此使所述导管弯曲以形成悬臂式结构。
22.一种使用导管执行经食道超声检查的方法，所述导管具有至少一条控制线，在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的点处；以及超声阵列，安装在所述导管中或所述导管上，所述导管具有直径，该直径最多是患者的食道的直径的几分之一，所述方法包括 在所述导管处于松弛姿态的情况下将所述导管插入患者的食道中；以及 拉紧所述控制线以使所述导管处于挠曲姿态以使所述导管采取隆起形状或悬臂式结构，使得所述超声阵列接触食道壁的第一部分。
23.根据权利要求22所述的方法，包括经由患者的鼻道将所述导管插入患者的食道中。
24.根据权利要求22所述的方法，包括通过与食道壁的所述第一部分接触的所述超声阵列执行超声图像捕捉。
25.根据权利要求24所述的方法，包括 至少部分地使所述导管松弛； 重新定位所述导管；以及 拉紧所述控制线以使所述导管处于挠曲姿态以使所述导管采取隆起形状或悬臂式结构，使得所述超声阵列接触食道壁的第二部分。
26.根据权利要求25所述的方法，包括通过与食道壁的所述第二部分接触的所述超声阵列执行超声图像捕捉。
27.根据权利要求24所述的方法，包括 使所述导管松弛；以及 将所述导管从患者的食道移除。
28.—种设备,包括 导管(500)； 至少一条控制线(121，123)，其在所述导管内部延伸并且在所述导管内部锚定在沿所述导管的长度的点处； 控制机构(611，613)，用于拉紧控制线以在所述导管中产生弯曲；以及压力传感器(501’)，位于所述导管中或所述导管上，用于响应于所述控制线的拉紧，感测所述压力传感器针对脉管壁的压力。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述导管被配置为响应于所述控制机构拉紧所述控制线，采取隆起形状或者悬臂式结构。
全文摘要
本发明涉及形状可控的导管和导管系统。提供了形状可控的导管(100，200，300，400，500)，其在应用上是多功能的并且在人体成像应用中使患者不适最小或减小。一种这样的导管设置有至少一条控制线(121，123)，其在导管内部延伸；以及控制机构(611，613)，用于拉紧控制线以在导管中产生隆起形状或者悬臂式的结构。导管的硬度可以沿其长度变化以促成期望的弯曲。例如，在弯曲区域中硬度可以减小。出于性能原因在其他区域中可以维持或增加硬度，例如以维持成像阵列的平面性。
文档编号A61B8/12GK102641138SQ201210034898
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者L.J.加比尼, M.拉希米 申请人:美国西门子医疗解决公司