[发明专利]自动插入装置

说明书

一种用于保持在端部操纵装置中的医疗工具的插入的装置，该装置包括在两个基本正交的方向上提供运动的可移动平台以及两个活塞机构，这两个活塞机构在联接到可移动平台的气缸内工作且通过共用接头在它们的远端附接到端部操纵装置。活塞可以是线性致动器。通过驱动机构线性地推动活塞来操作端部操纵装置。气缸的近端可以联接到共用轴。气缸和活塞的轴线、通过共用接头连接活塞轴线的线以及气缸的共用轴的轴线可以全部基本上位于单个平面中。可移动平台和活塞机构的协同运动使得在医疗工具定向变化时能够保持医疗工具的虚拟远程运动中心。

技术领域

本发明涉及介入治疗领域，具体地涉及用于医疗工具自动插入到对象身体内的靶中的装置、系统和方法。

背景技术

在现代临床实践中应用的许多常规治疗涉及用于活组织检查、药物输送和其他诊断和治疗程序的医疗工具(例如针和导管)的经皮插入。插入程序的目标是将合适的医疗工具的尖端安全精确地放置在靶区域，靶区域可能是病灶、肿瘤、器官或血管。需要这样的医疗工具的插入的治疗的实例包括疫苗接种、血液/液体取样、局部麻醉、组织活检、导管插入、低温消融、电解消融、近距离放射治疗、神经外科手术、深部脑刺激和各种微创手术。

在软组织中的针的引导和转向是要求良好的三维协调、患者的解剖体的知识和高水平经验的复杂工作。因此，用于进行这些功能的图像引导的自动(例如机器人)系统已经被提出。在这些系统中有Stoianovici的美国专利No.7,008,373“用于荧光透视下的机器人寻靶的系统和方法”、Glozman等的美国专利No.8,348,861“柔性针的控制转向”、Neubach等的美国专利No.8,663,130“用于柔性针转向的超声引导机器人”和Glozman等的美国专利申请No.15/027,439“用于机器人图像引导的针插入的夹持器”所描述的那些。

近些年，安装到身体的自动装置已经被引入。这些装置的一部分是帮助选择插入点并帮助将针和插入点以及靶对准的引导装置，然后医师手动插入针。其他装置则是同样将针插向靶的转向装置，例如Gupta等的美国申请公开No.2006/0229641“引导和插入系统”、Kim的美国申请公开No.2009/0112119“旋转活检装置和活检机器人”、Cleary等的美国申请公开No.2014/0371584“用于介入治疗中的针引导的安装到患者的MRI和CT兼容机器人”和Glozman等的美国专利申请公开No.2016/0249990“通过轴操作的针转向”所公开的。

然而，仍需要一种自动插入装置，其能够精确可靠地将医疗工具转向患者身体内的靶并且在为插入装置保持低矮的工作空间的同时为医疗工具提供大角度的工作空间。

说明书的该部分和其他部分提到的每个出版物的公开内容均通过引用整体并入本文。

发明内容

本公开描述了用于将医疗工具(例如针)插入对象的身体内以用于诊断和/或治疗目的的示例性自动系统和装置。

在一些实施方式中，公开了一种插入系统，其包括插入装置、处理器和控制器。插入系统可以用于和成像系统结合工作。所使用的成像模态可以是X射线荧光透视、CT、锥形束CT、CT荧光透视、MRI、超声或任何其他合适的成像模态中的任何一种。

除其他之外，处理器可以被构造为：接收、处理并在显示器上显示来自成像系统(例如CT、MRI)的图像；计算对于医疗工具(例如针)而言从进入点到靶同时避免途中的障碍物的最佳路径；以及根据算得的最佳路径提供使针转向靶的指令。在一些实施方式中，以闭环方式控制针的转向，即处理器通过控制器向插入装置产生运动指令并接收关于针的实际位置的反馈，然后该反馈被用于实时的路径修正。可以在二维平面或者三维空间中计算和执行最佳路径以及路径修正。在一些实施方式中由医师在一个或多个获取的图像上手动标记进入点、靶和障碍物(例如骨头或血管)。