[发明专利]用于控制施加至医疗器械的力及其操纵的系统和方法

说明书

相关申请声明

本申请是由Gregory L.Merril等人于2003年3月19日提交的且题为“System and Method for Controlling Force Applied to andManipulation of Medical Instruments”的第10/390,715，号共同未决美国专利申请序列的部分继续申请，而该第10/390,715号美国专利申请序列又是分案申请并要求基于由Gregory L.Merril等人于2001年3月16日提交的且题为“Apparatus for Controlling Force ForManipulation of Medical Instruments”的第09/811,358，号美国专利申请系列(现第6,817,973，号美国专利)的优先权，该第09/811,358，号美国专利申请系列要求由Gregory L.Merril等人于2000年3月16日提交的且题为“System and Method for Controlling Force Appliedto and Manipulation of Medical Instruments”的第60/189,838，号临时专利申请系列的优先权，其所有内容结合于此作为参考。

背景技术

用于提供医疗检查和治疗的最低限度的侵入(invasive)技术常常采用内窥镜，诸如支气管内窥镜、输尿管内窥镜、或挠性乙状结肠镜。诸如这些的内窥镜通常采用光纤成像装置或CCD成像装置以使医生能够目测检查其他不可到达的人体组织(anatomy)区域，诸如肺、输尿道和肾、结肠等。这些内窥镜通常还包括被称为工作通道的管，通过该管可给予诸如麻醉剂的溶液并且通常可通过抽吸来抽出诸如粘液(mucus)的身体物质。除了用于给予和取出液体或其他物质之外，内窥镜的工作通道还被用于穿过细长的器械以在通过内窥镜的目测引导下于内窥镜的末端处执行其他功能。

以这种方式来使用的器械通常包括用于抓住物体或用于捏住并取出小的组织样本的镊子、用于取出针腔中的深处组织样本的活组织检查针、用于捕获并取出物体(诸如从肺中取出吸入的花生或从肾的肾盂(calyx)中取出肾结石)的勒除器或篮形器具(basket)，以及各种其他器具。

操纵这些器具要求随工作通道器具自身的操纵一起同时操纵或稳定内窥镜。通常可沿三个、四个或更多个自由度来操纵内窥镜，包括插入和抽出、转动、以及沿一维或二维(上/下和/或左/右)的顶端弯曲。沿额外的两个或更多个自由度来操纵工作通道器具包括插入/抽出、转动、以及器具的致动等。例如，器具的致动可包括：打开和关闭活体组织检查钳的钳爪、控制活体组织检查针的插入、起动烧灼或烧蚀器具、产生脉冲激光、或打开和关闭勒除器或篮形器具。在操纵多自由度的工作通道器具的同时，操纵和稳定内窥镜的三个或更多个自由度的任务是难以执行的，并且医生常常使用助手来操纵一个或多个自由度，诸如工作通道器具的致动。

发明内容

本发明涉及一种扩充内窥镜的工作通道的功能性的装置或系统，本装置或系统通过添加用于感应工作通道器具的运动并用于施加原动力(motive force)的装置来辅助医生在工作通道中操纵器械。

在一种使用模式中，本系统利用由电动机或其他装置驱动的驱动轮以使医生能够通过以下方式快速地更换工作通道器具，即，通过将当前的器具从工作通道中平稳地移出，且随后快速地将新的器具移入到正好将要离开工作通道的一点。此时，医生接管并执行将器具从内窥镜中移出并移入到与人体组织相互作用的位置所需的精细运动技巧。在另一种操作模式中，内科医生手动地操纵器具并通过一组驱动或制动驱动轮而提供有触觉引导。引导的一种形式是，提供器具正接近内窥镜的端部并即将从内窥镜中露出的通告。制动力或其他触觉力会作为信号告知正接近工作通道的端部，使得用户能够在工作通道内快速地移动器具，而没有由于太快而将器具从工作通道中移出的风险，由此降低了损坏或损伤邻近内窥镜的末端的组织的风险。

在另一实施例中，传感及驱动组件连接至导管，器械和器具穿过该导管进入到血管系统中。例如，在植入心脏起搏器(heart pacinglead)的过程中，心脏病专家必须对导向导管的位置进行多次精细的调节，接着试图稳定该导管，与此同时穿过稳定了的导管的腔插入额外的元件。在一种模式中，利用被动或主动制动力将传感/驱动组件控制为保持在某一位置。在另一种模式中，配备了导管的顶端并且主动机构控制了插入/抽回及滚动增量以稳定末端的实际位置。