[发明专利]用于与内窥镜一起使用的嵌套插管构造

说明书

本发明总体涉及为患者定制以方便最小侵入性手术流程的嵌套插管构造。本发明具体涉及一种方法和装置，通过规划经由内窥镜器械通道的嵌套插管的3D路径来进入身体内部源头很深的小病灶。

内窥镜是应用广泛的医学装置。它们用于观察身体内部并常常插入身体的自然孔口中。除了用于目测检查之外，它们还常常充当插入其他装置的引导，所述其他装置诸如是导管或夹持器械。因此，商用内窥镜通常具有一个或多个“器械通道”，为器械提供插入路径。

根据本发明的目的，本文将术语“内窥镜”宽泛地定义为能够从身体内部成像的任何装置。“内窥镜”的范例包括，但不限于支气管窥镜、关节内窥镜、胆总管窥镜、结肠镜、膀胱镜、十二指肠镜、胃窥镜、子宫镜、腹腔镜、喉镜、神经窥镜、耳镜、推式肠镜、鼻喉镜、乙状结肠镜、弯曲窥镜和胸腔窥镜。

具体而言，支气管窥镜检查是一种通常利用标准支气管窥镜(例如，图1中所示的支气管窥镜10)执行的体内操作流程，其中将支气管窥镜放在患者支气管树内部以提供内部结构的视觉信息。用于对支气管窥镜进行空间定位的已知方法包括(1)电磁(“EM”)追踪，其涉及外部电磁场发生器和装备有传感器线圈的支气管窥镜，(2)支气管窥镜的光学定位追踪，其涉及装备有红外(“IR”)反射球的支气管窥镜，以及(3)基于图像的追踪，其涉及将手术前的三维(“3D”)数据集与来自支气管窥镜的二维(“2D”)内窥镜图像配准。

现有内窥镜的主要缺点是它们的尺寸和有限的可操控性，使它们不能到达身体之内远处的位置。受追踪的内窥镜可能克服了一些可操控性问题，因为它们提供了在线的位置反馈。然而，将手术前的规划变换成内窥镜运动依赖于操作员的手眼协调。受追踪的内窥镜与标准内窥镜具有同样的尺寸，使得在非常小的空间中引导(navigation)是不可能的。

2008年3月20日由Karen I.Trovato提交的题为“Active Cannula Configuration for Minimally Invasive Surgery”的国际公开No.WO2008/032230 A1提出了与嵌套插管构造相关的系统和方法，为患者定制该嵌套插管构造以便于进行最小侵入性手术流程。通常，基于预先采集的患者特定解剖区域的3D图像以及对解剖区域内目标位置的识别，为具体患者设计嵌套插管构造。

具体而言，利用3D图像设计嵌套插管(“NC”)构造，从而根据解剖区域的3D图像中的特定位置和取向生成一系列弧和直线形状。利用所生成的弧和直线形状计算进入位置和目标位置之间的路径。利用生成的路径生成多个嵌套的伸缩管，以预设的弯曲形状对其进行构造并设定尺度。所述管通常从最大到最小延伸，并且规划器规格界定了相继管之间的长度和相对取向以达到目标位置。图2图示了示范性嵌套插管20，其具有为最大管的直管21和更小的弧形管22-24。

管是由呈现出预期水平的柔性/弹性的材料制造的。例如，材料可以是镍钛诺，其具有超弹性属性，使得镍钛诺在被施加力时能够弯曲，并且一旦移除所述力就返回其原来的形状。

NC构造解决了尺寸和可操控性两个问题，能够进行手术前规划和手术中对微型化空心管(例如小到0.2mm)的操控。NC构造的主要缺点是其需要定位装置来确定插入的点和角度。

本发明解决了器械运动的操控/手术前规划以及NC构造的预定位问题。

本发明的前提是利用内窥镜的器械通道向身体内难以到达的病灶推进嵌套插管。内窥镜用于探查常规可到达的区域，而嵌套插管执行最终的扩展以到达预期的目标位置。

本发明的一种形式是一种相对于解剖区域接近目标位置的方法，其涉及将内窥镜的远端引导至插管插入位置，所述插管插入位置相对于所述解剖区域限定内窥镜的远端的位置和取向。该方法还涉及使嵌套插管通过内窥镜的器械通道插入到目标位置，所述嵌套插管包括多个伸缩管，其被构造成相对于插管插入位置到达目标位置。

本发明的另一种形式是一种相对于解剖区域接近目标位置的装置。该装置包括具有远端的内窥镜，所述远端在结构上构造成被引导至插管插入位置，所述插管插入位置相对于所述解剖区域限定内窥镜的远端的位置和取向。该装置还包括嵌套插管，可以使所述嵌套插管通过内窥镜的器械通道插入到目标位置，所述嵌套插管包括多个伸缩管，其在结构上被构造成相对于所述插管插入位置到达所述目标位置。

本发明的另一种形式是一种相对于解剖区域接近目标位置的系统。该系统包括上述装置和成像单元，所述成像单元用于显示解剖区域的包括内窥镜和嵌套插管的手术中图像。