[发明专利]用于嵌套插管的螺旋形连续弯曲管

说明书

本发明总体上涉及为患者定制以方便最小侵入性手术流程的嵌套插管配置。本发明具体涉及调整配置规划器以采用来自包括螺旋形弧的各种弧的运动邻域，以及构造嵌套插管配置，其包括一个或多个螺旋形状的管和/或一个或多个常规形状的管(例如，直的、圆形的和/或其组合)。

现有的导航装置，诸如导管和支气管镜和其他内窥镜，具有若干缺点。支气管镜应用中遇到的具体问题是支气管镜通常具有较大的管径，并且仅能在尖端处转向或以其他方式导航。大尺寸部分是由于在支气管镜内构建的使其能够转向的控制机构。由于其尺寸以及缺少灵巧性的原因，常规的支气管镜在其到达特定区域的能力上受到限制。例如，典型的支气管镜仅能够到达肺部中心三分之一，那里是最大的气道。这导致常规的支气管镜技术不能到达全部肺癌(例如)的三分之二，因此，没有较大的物理介入就无法治疗。即使是可能区分良性和恶性瘤的肺部活检也有超过10％的导致肺部塌陷的可能。于是，可能可以治疗的疾病常常得不到治疗，直至疾病恶化许可和/或需要手术为止。

与常规的手术技术相关联的导管和引导线较为灵活，并且能够通过跟随脉管而到达体内深处。然而，这些装置具有尖端形状，设计这种尖端形状是为了解决可能在解剖结构内转向的最困难问题。装置仅通过一种复杂转向进行机动的能力限制了装置的适用性。通常，导管和引导线常常用于“上游”方向上，其中血管的分支不需要具体控制，省却了针对特定位置的一次困难的转向。例如，向着心脏将导管插入远端动脉，例如股动脉(用于气囊血管成形术中)中，意味着血管沿这一方向汇合而不是分开。尽管在许多情况下这是有效的，但没有有效的机构来穿过复杂动脉，因为动脉在血液离开心脏流动时与血液一起行进；或者沿着静脉穿过，因为静脉逆着血流方向离开心脏行进。在肺中，导管和引导线在远端具有较小的控制以抵达肺的特定分支，并且因此不适于抵达特定目标。插入医学装置，诸如套管、导管、引导线或观测镜(气管镜、内窥镜等)，一般可能会出现摩擦问题，并可能在行进到目标的整条路径上引起组织损伤。在将装置插入指定解剖区域中时可能会发生这种情况，尤其在试错技术通过复杂解剖结构时，会导致拉锯运动。此外，手术或探查流程期间工具尖端的移动导致整个路径中所有组织的运动。例如，在活检、消融、烧蚀、电生理学手术等期间，移动装置的尖端在装置的整个路径上导致运动。这种摩擦可能会驱出易受影响的血小板，例如导致中风。

用于移动嵌套插管的现有技术主要关注于多个嵌套管形状和强度的相互作用，以在远端产生可表征的运动。为了通过连续部署嵌套管来使用嵌套插管，必须限定管的配置，从而使得能够实现该路径。找到通过血管的中线是不够的，因为这一信息未描述如何将路径分解成可延伸的通用子部件。例如，不能简单地部署S形状作为单一连续的S形状。这是因为在一端从包封的管出来时，它面向错误的方向。相反，必须要嵌套两个C形，使得第一个逆时针方向旋转，而第二个与第一个成180度取向，延伸以生成顺时针方向的C。此外，如果它们每个均稍有不同，将要求定制制造成形状，诸如通过加热。此外，管的直径必须要匹配提出的解剖结构。

于2008年3月20日公布的Karen Trovato的题为“Active CannulaConfiguration For Minimally Invasive Surgery”的国际申请WO 2008/032230A1描述了一种有效的套管配置系统，其结合了定制的工具，定制工具是基于预先采集的3D图像和对目标位置的识别针对具体患者生成的。具体而言，系统包括彼此嵌套的多个同心伸缩管。配置嵌套管并确定其尺寸，通过生成经过从特定解剖区域的三维图像获得的一组弧的管路径而到达目标位置。通常利用三维成像系统获得必需的图像，其中，配置每个管并确定其尺寸以到达特定解剖区域内较小和/或复杂的目标位置。管可以有利地由表现出预期水平的柔韧性/弹性的材料制造。于是，一个或多个嵌套管可以由镍钛诺材料制造。镍钛诺材料具有“完美的记忆”，因此当施加力时可以将其弯曲，而一旦撤除力就返回到初始设置的形状。镍钛诺还能够在MRI机器之内使用。它是较强的材料，并且因此可以做成薄壁，使得能够嵌套若干管。在市场上容易买到外径从大约5mm小到大约0.2mm的管。

此外，三维成像系统可以是CT、超声、PET、SPECT或MRI，但也可以根据距离传感器、立体图像、视频或其他非医学成像系统来构造。通常，使用特定解剖区域的图像来配置所述多个管中的每个并确定其尺寸，以限定所述多个管中的每个的特定形状和延伸长度。所限定的多个管中的每个的形状和延伸长度确定了是否可到达目标位置。可以针对特定解剖区域将所述多个管配置并确定其尺寸，成为预设形状和延伸长度。所述预设的多个管可以包括交替的弯曲和直的管。