[发明专利]经食道超声心动图探头的远程机器人致动

说明书

一种用于远程控制由机器人致动器(50)以机器人方式控制的介入工具(例如，探头、导管和柔性窥镜)的控制手柄(42)的副本控制工具(70)。所述副本控制工具(70)采用本质上是所述介入工具的所述控制手柄(42)的结构配置的副本的副本控制手柄(71)，并且采用相对于所述副本控制手柄(71)可移动的控制输入设备(72)(例如，操纵杆或轨迹球)。所述副本控制工具(70)还采用机器人致动器控制器(75)用于响应于相对副本控制手柄的控制输入设备(72)任何移动而远程地控制所述机器人致动器(50)。所述副本控制工具(70)还可以采用能够与所述副本控制手柄(71)共同旋转的机电设备(73)(例如，加速度计)，其中，所述控制器(75)响应于所述机电设备(73)的旋转而远程地控制所述机器人致动器(50)。

技术领域

本发明总体涉及经食道超声心动图(“TEE”)探头。本发明具体涉及在介入过程期间TEE探头的远程机器人的致动。

背景技术

经食道超声心动图通常用于在结构性心脏病(“SHD”)治疗期间对心脏解剖和介入设备进行可视化。图1示出了在实验室10a内的现场职员(theatre staff)的典型分布，该实验室10a具有超声工作站11和示出了其c型臂12的X射线扫描器。在SHD操作期间，超声心动描记者13持有TEE探头14，该TEE探头14通过患者16的口腔进入食道以对患者16的心脏进行可视化。心脏病学家15位于X射线C型臂12和手术台17的相对侧。心脏病学家15在X射线引导和经由TEE探头14的超声引导下导航介入设备(未示出)(例如，导管和导丝)从动脉切口进入心脏，以便执行不同的诊断或治疗过程。示例性过程，例如，二尖瓣夹部署或经导管主动脉瓣置换术(“TAVR”)既耗时又复杂。此外，在过程期间确保目标解剖的适当可视化是超声心动描记者13的责任，超声心动描记者13必须在该过程的期间对TEE探头14的端部的位置做出不断的小调节。

在实践中，图1的操作条件存在若干挑战。第一个挑战是疲劳和不良的可视化。具体地，适当的可视化包括确保相关的解剖结构在视野范围内以及实现换能器头与食道壁之间的用于实现足够的声学耦合的必要接触力两者。为了达到这个目的，TEE探头14的头部的位置和方向需要在该过程的期间进行持续的、微小的调节，以便保持目标结构的适当可视化。这会导致超声心动描记者13在长时间过程中的疲劳和不良的可视化。

第二个挑战是X射线暴露。具体地，TEE探头14的长度使得超声心动描记者13的位置紧邻介入X射线系统源，因此，在该过程的进程中最大化了对超声心动描记者13的X射线暴露。

第三个挑战是沟通和可视化。在过程的某些阶段期间，心脏病学家15与超声心动描记者13必须不断地交流，因为心脏病学家15向超声心动描记者13指示有关哪些结构需要可视化。给定解释3D超声体积的困难以及由X射线和超声系统显示的不同的坐标系，对于超声心动描记者13理解心脏病专家15的意图可能是具有挑战性的。

美国专利申请公开2012/0078080 A1公开了作为用于解决图1的操作挑战的潜在手段的细长医学设备的远程机器人致动，但是未能提供细长医学设备的容易理解的直观的机器人致动。

发明内容

本发明提供了远程机器人致动系统以解决与介入工具(特别是TEE探头)相关联的操作挑战。总体而言，如图2所示，在具有远程机器人致动器系统的实验室10b内的现场职员的新的分布，所述远程机器人致动器系统采用机器人工作站20、机器人致动器30和副本TEE控制工具31并且用于在TEE探头14的两(2)个自由度和(4)个自由度之间的远程致动，其调节TEE探头14的超声成像体积。另外，在本文将进一步描述，副本TEE控制工具31可以具有被采用以与现有和各种类型的机器人致动器30一起使用的能力，并且可以当超声心动描记者13由于任何原因决定返回手动操作TEE探头14时具有与机器人致动器30快速脱离的能力。