医疗设备系统、医疗设备和用于监测医疗设备在患者身体内的放置的方法与流程

本技术涉及医疗器械领域，更具体地涉及医疗设备系统、医疗设备和用于监测医疗设备在患者身体内的放置的方法。

背景技术：

1、在将医疗设备放置在患者体内的过程中，对医疗设备的位置监测有助于确保根据限定的治疗进行适当的放置。过去，医疗设备(例如，导丝和导管)的某些脉管内引导例如已经将荧光检查方法用于跟踪医疗设备的尖端并确定远侧尖端是否被适当地定位在其目标解剖结构中。然而，这样的荧光检查方法使患者和他们的主治医生暴露于有害的x射线辐射。此外，在一些情况下，患者暴露于荧光检查方法所需的潜在有害的造影剂。

2、电磁跟踪系统也用于跟踪涉及管心针的医疗设备。电磁跟踪系统消除了与荧光检查方法相关的辐射暴露，并且不需要现场线。然而，电磁跟踪系统通常需要多个部件来生成磁场、感测磁场并解释磁信号。此外，电磁跟踪系统还会受到附近其他电子设备产生的电磁场干扰。此外，电磁跟踪系统受到信号丢失的影响，依赖于外部传感器，并且被限定在有限的深度范围内。

3、因此，需要一种系统来评估医疗设备在患者体内的位置，克服上述荧光检查方法和电磁跟踪系统的负面影响。

技术实现思路

1、简而言之，本文公开了利用光纤传感在医疗设备插入患者身体期间和之后跟踪和监测医疗设备放置的医疗设备、系统和方法。该医疗设备、系统和方法还包括邻近医疗设备远端的患者体内的照明，以进一步便于对患者体内的医疗设备进行视觉监测。

2、更具体地，本文公开了一种医疗设备系统，根据一些实施方案，该医疗设备系统包括与控制台联接的医疗设备。该医疗设备限定了被配置用于插入患者身体的细长探针，该细长探针包括沿着细长探针延伸的光纤，其中，该光纤包括多个照明芯纤维。光学构件布置在细长探针的远端处，其中，光学构件被配置为接收来自多个照明芯纤维的照明光，并且将照明光远离远端向远侧投射。

3、控制台在医疗设备的近端处与医疗设备联接，并且控制台包括一个或多个处理器和其上存储有逻辑的非暂时性计算机可读介质，该逻辑在由一个或多个处理器执行时使医疗设备系统进行操作。

4、这些操作包括选择性地向多个照明芯纤维的一个或多个子集提供照明光，以使照明光以两个或更多个照明模式中的任何一个远离光学构件单独投射。

5、在一些实施方案中，两个或更多个照明模式包括分散模式，使得照明光远离光学构件向远侧投射，并且从光学构件跨越360°旋转角径向向外投射。在一些实施方案中，两个或更多个照明模式包括聚焦模式，使得朝向焦点径向向内投射照明光。在一些实施方案中，两个或更多个照明模式包括转向模式，使得照明光被引导为相对于细长探针的纵轴成角度并且相对于细长探针成旋转角度。

6、在一些实施方案中，照明光包括远离多个照明芯纤维向远侧投射的多个对应的光束，并且光学构件包括对应于该多个光束的多个光路。每个光束与对应的光路对准，并且每个光路包括多个被配置为改变对应光束的方向的折射和/或反射元件。

7、在一些实施方案中，多个光束的分散子集与多个光路的分散子集对准，并且多个光路的分散子集被配置为远离细长探针的远端向远侧和/或径向投射多个光束的分散子集。

8、在一些实施方案中，多个光束的聚焦子集与多个光路的聚焦子集对准，并且多个光路的聚焦子集被配置为朝向焦点径向向内投射多个光束的聚焦子集。

9、在一些实施方案中，多个光束的转向子集与多个光路的转向子集对准，并且多个光路的转向子集被配置为相对于细长探针的纵轴成角度并且相对于细长探针成旋转角度来投射多个光束的转向子集。

10、在一些实施方案中，操作包括将照明光选择性地提供给：(i)多个照明芯纤维的第一子集，以从远端跨越360°旋转角径向向外单独投射照明光，(ii)多个照明芯纤维的第二子集，以朝向焦点径向向内单独投射照明光，以及(iii)多个照明芯纤维的第三子集，以在转向方向上单独投射照明光，其中，转向方向包括相对于细长探针的纵轴的角度以及相对于细长探针的旋转角度。

11、在一些实施方案中，光纤包括多个返回芯纤维，返回芯纤维被配置为：(i)通过光学构件在细长探针的远端处接收返回光，以及(ii)将返回光沿着光纤向近侧传播至控制台。

12、在一些实施方案中，操作还包括：从返回光提取患者身体的图像；以及使在系统的显示器上描绘图像。

13、在一些实施方案中，操作还包括：(i)将返回光的波长与照明光的波长进行比较；以及(ii)作为比较的结果，确定患者身体元素的运动。

14、在一些实施方案中，光纤还包括沿着光纤延伸的多个感测芯纤维，其中，多个感测芯纤维中的每个包括沿着纵向长度分布的多个传感器，并且其中，多个反射光栅中的每个反射光栅被配置为(i)基于在近端处接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经受的应变改变反射光信号的特性。在这样的实施方案中，操作还包括在细长探针插入患者身体期间确定细长探针的实时三维(3d)形状，其中，确定实时三维(3d)形状包括：(i)向多个感测芯纤维提供入射光信号；(ii)接收由多个传感器中的一个或多个反射的入射光的不同光谱宽度的反射光信号；以及(iii)处理与多个感测芯纤维相关联的反射光信号，以确定实时3d形状。

15、本文还公开了一种用于监测医疗设备在患者体内的放置的方法，其中，该方法包括通过医疗设备系统对患者身体的内部进行照明，医疗设备系统包括与控制台联接的医疗设备。该医疗设备限定了被配置用于插入患者身体的细长探针，其中，细长探针包括沿着细长探针延伸的光纤，并且光纤包括多个照明芯纤维。该医疗设备还包括布置在细长探针的远端的光学构件，其中，光学构件被配置为：接收来自多个照明芯纤维的照明光；并且以两个或更多个照明模式远离远端向远侧投射照明光。控制台在医疗设备的近端处与医疗设备联接，并且控制台包括：(i)光源，光源被配置为向多个照明芯纤维提供照明光；(ii)一个或多个处理器；以及(iii)其上存储有逻辑的非暂时性计算机可读介质，该逻辑在由一个或多个处理器执行时使系统进行操作。

16、根据这样的实施方案，对内部进行照明包括选择性地以两个或更多个照明模式中的任何一个远离光学构件单独地投射照明光。

17、在该方法的一些实施方案中，对内部进行照明包括以分散模式从远端径向向外投射照明光。在该方法的一些实施方案中，对内部进行照明包括朝向焦点径向向内投射照明光。在该方法的一些实施方案中，对内部进行照明包括在转向方向上投射照明光，其中，转向方向包括相对于细长探针的纵轴的角度和相对于细长探针的旋转取向。

18、在该方法的一些实施方案中，多个照明芯纤维包括第一子集、第二子集和第三子集，并且对内部进行照明包括将照明光选择性地单独提供给：(i)第一子集，用于以分散模式从远端径向向外投射照明光，(ii)第二子集，用于朝向焦点径向向内投射照明光，以及(iii)第三子集，用于在转向方向上投射照明光，其中，转向方向包括相对于细长探针的纵轴的角度以及相对于细长探针的旋转角度。

19、在该方法的一些实施方案中，光纤包括多个返回的芯纤维，控制台包括光接收器，光接收器被配置用于接收来自光纤的光。根据这样的实施方案，该方法还包括：通过光学构件在细长探针的远端处接收返回光；以及将返回光沿着返回的芯纤维向近侧传播至光接收器。

20、在一些实施方案中，该方法还包括：从返回光提取患者身体的图像；以及在控制台的显示器上描绘图像。

21、在一些实施方案中，该方法还包括：(i)将返回光的波长与照明光的波长进行比较；以及(ii)作为比较的结果，确定患者身体元素的运动。

22、在该方法的一些实施方案中，光纤包括多个感测芯纤维，其中，多个感测芯纤维中的每个包括沿着对应感测芯纤维的纵向长度分布的多个传感器，并且多个传感器中的每个被配置为(i)基于接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经受的应变改变反射光信号的特性。根据这样的实施方案，控制台包括光接收器，光接收器被配置用于接收来自光纤的光，并且该方法还包括：确定细长探针的实时三维(3d)形状，其中，确定实时三维(3d)形状包括：(i)向感测芯纤维提供入射光信号；(ii)接收由多个传感器中的一个或多个反射的入射光的不同光谱宽度的反射光信号；以及(iii)处理与一个或多个感测芯纤维相关联的反射光信号，以确定细长探针的3d形状。

23、本文还公开了一种医疗设备，该医疗设备包括细长探针，该细长探针被配置用于插入患者身体。细长探针包括沿着细长探针延伸的光纤，其中，光纤包括沿着光纤延伸的多个照明芯纤维。根据这样的实施方案，多个照明芯纤维被配置为：沿着光纤向远侧传播向其提供的照明光；以及远离光纤的远端向远侧投射照明光。光学构件布置在细长探针的远端处，其中，光学构件包括多个光路。多个光路被配置为：(i)以分散模式从远端径向向外单独地投射照明光；(ii)朝向焦点径向向内单独地投射照明光；以及在转向方向上单独地投射照明光，其中，转向方向包括：相对于细长探针的纵轴的角度；以及相对于细长探针的旋转角度。

24、在一些实施方案中，光纤还包括沿着光纤延伸的多个感测芯纤维，其中，一个或多个感测芯纤维中的每个包括沿着纵向长度分布的多个传感器。多个传感器中的每个传感器被配置为(i)基于在近端处接收到的入射光反射不同光谱宽度的光信号，以及(ii)基于光纤经受的应变改变反射光信号的特性，以便于确定细长探针的三维形状。

25、本文还公开了一种医疗设备，该医疗设备包括细长探针，该细长探针被配置用于插入患者身体，其中，细长探针包括沿着细长探针延伸的光纤。光纤包括沿着光纤延伸的多个照明芯纤维，其中，多个照明芯纤维被配置为：沿着光纤向远侧传播向其提供的照明光；以及远离光纤的远端向远侧投射照明光。细长探针还包括布置在细长探针的远端的半透明和/或透明远侧尖端，其中，远侧尖端被配置用于使照明光穿过其传输。

26、在一些实施方案中，远侧尖端还包括多个光路。多个光路被配置为：(i)以分散模式从远端径向向外投射照明光，(ii)朝向焦点径向向内投射照明光，或者(iii)在转向方向上投射照明光，其中，转向方向包括：相对于细长探针的纵轴的角度；以及相对于细长探针的旋转角度。

27、在一些实施方案中，多个光路被配置为：(i)以分散模式从远端径向向外单独地投射照明光，(ii)朝向焦点径向向内单独地投射照明光，以及(iii)在转向方向上单独地投射照明光，其中，转向方向包括：相对于细长探针的纵轴的角度；以及相对于细长探针的旋转角度。

28、考虑到更详细地公开这些概念的特定实施方案的附图和以下描述，本文提供的概念的这些和其他特征对于本领域技术人员将变得更明显。