用于感测和施加治疗电能的具有整体连接器的神经外科导丝

摘要

一种医疗探头，包括导丝和位于探头的近侧端部处的连接器。导丝被配置成插入患者的器官中，并且包括装配在导丝的远侧端部处的一个或多个电气装置，以及将电气装置连接到导丝的近侧端部的两个或更多个导体。导体具有在沿导丝的近侧端部的不同位置处暴露的近侧端部。连接器装配有多个导电环，这些导电环被定位成与导体的相应暴露近侧端部配合，并且在导丝旋转时维持与导体的电接触。

说明书

技术领域

本发明整体涉及侵入式医疗探头，并且具体地涉及用于机械地连接到医疗探头的远侧端部以插入患者体内的技术。

背景技术

先前在专利文献中提出了将侵入式探头的远侧端部机电连接到外部模块的技术。例如，美国专利6,355,005描述了一种用于插入血管中的关节运动导丝。关节运动导丝包括可旋转传感器缆线、传感器、连接器和卫星线。传感器缆线具有近侧端部和远侧端部。传感器在远侧端部附近连接到传感器缆线并且与传感器缆线一起旋转。卫星线附接到传感器缆线的远侧端部并且将传感器缆线保持在血管中。连接器包括球窝接头，所述球窝接头使卫星线和传感器缆线以可变角度对准。传感器接收并转换为对应的电信号，所述电信号通过滑环和发射/接收开关被传送到接收器。

作为另一个示例，欧洲专利2,095,840描述了一种用于导丝的母耦合器，所述导丝包括一次性部件和非一次性部件。一次性部件包括一次性管状主体，所述一次性管状主体具有开口端和封闭端。至少一个导电弹簧与一次性管状主体联接，使得所述至少一个导电弹簧中的每一个具有与一次性管状主体的内壁接触的其一部分和与一次性管状主体的外壁接触的部分。护套在一次性管状主体的开口端处与一次性管状主体联接，朝向一次性管状主体的封闭端延伸，并且夹头与一次性管状主体的开口端联接，用于将公联接器固定在一次性管状主体内。非一次性部件包括非一次性管状主体和至少一个与非一次性管状主体联接的接触件，使得至少一个接触件的圆周环绕非一次性管状主体的内壁的圆周的一部分。一次性部件可插入非一次性部件中，并且当一次性部件完全插入非一次性部件中时，至少一个导电弹簧与至少一个接触件电接触。

美国专利5,178,159描述了一种导丝组件，该导丝组件包括具有沿其长度延伸的第一导体和第二导体的导丝。导丝还包括柔性缆线，所述柔性缆线具有沿其长度延伸的第一导体和第二导体。提供了一种用于将所述柔性缆线互连到所述导丝并且使由此承载的所述导体互连的连接器组件。连接器组件包括具有套筒的公连接器和安装在套筒中的导电芯。绝缘体安装在套筒中并且使导电芯与套筒绝缘。导电带由绝缘体承载并且与套筒间隔。所述第一导体和所述第二导体设置在所述套筒内。第一连接器连接到导电芯，并且第二导体连接到导电带。所述连接器组件包括母连接器，所述母连接器具有内导电夹持件，所述内导电夹持件具有用于接收所述导电芯的圆柱形凹部和具有与所述内导电夹持件的向前延伸的部分接合的圆柱形带的外导体夹持件。绝缘体设置在内导电夹持件与外导电夹持件之间。绝缘壳体安装在外导电夹持件上。第一导体和第二导体设置在壳体内。第一导体连接到内导电夹持件。第二导体连接到外导电夹持件。母连接器接收公连接器，并且第一导电夹持件在第一导电夹持件的圆柱形凹部中接收导电芯。第二导电夹持件通过接合带的外导电夹持件的圆柱形带接收部分来接收公连接器的导电带。

发明内容

本发明的一个实施方案提供了一种包括导丝和位于探头的近侧端部处的连接器的医疗探头。导丝被配置成插入患者的器官中，并且包括装配在导丝的远侧端部处的一个或多个电气装置，以及将电气装置连接到导丝的近侧端部的两个或更多个导体。导体具有在沿导丝的近侧端部的不同位置处暴露的近侧端部。连接器装配有多个导电环，所述多个导电环被定位成与导体的相应暴露近侧端部配合，并且在导丝旋转时维持与导体的电接触。

在一些实施方案中，当导丝旋转时，导体的暴露近侧端部被配置成在维持电接触的同时在相应的导电环上滑动。

在一些实施方案中，所述多个导体设置在所述导丝的外侧上。

在一个实施方案中，连接器被定形为圆柱形并且进一步装配有配合导体，该配合导体附接到圆柱形形状，每个配合导体电耦合到相应的环。

在另一个实施方案中，所述医疗探头进一步包括一个或多个视觉指示器，所述一个或多个视觉指示器装配在所述探头的所述近侧端部处并且被配置成确认所述导电环与所述导体的暴露近侧端部之间的电接触。

在一些实施方案中，一个或多个电器装置包括传感器。

在一些实施方案中，该传感器包括磁位置传感器。

在一个实施方案中，一个或多个电气装置包括电外科工具。

在另一个实施方案中，电外科工具包括双极电极。

根据本发明的另一个实施方案，另外提供了一种包括医疗探头和一个或多个外部模块的系统。该医疗探头包括导丝和位于探头的近侧端部处的连接器。导丝被配置成插入患者的器官中，并且包括装配在导丝的远侧端部处的一个或多个电气装置，以及将电气装置连接到导丝的近侧端部的两个或更多个导体。导体具有在沿导丝的近侧端部的不同位置处暴露的近侧端部。连接器装配有多个导电环，所述多个导电环被定位成与导体的相应暴露近侧端部配合，并且在导丝旋转时维持与导体的电接触。所述一个或多个外部模块连接在所述探头的所述近侧端部处以操作所述一个或多个电气装置。

在一些实施方案中，所述一个或多个外部模块被配置成操作一个或多个传感器。在其它实施方案中，所述一个或多个外部模块被配置成操作一个或多个电外科工具。

根据本发明的另一个实施方案，进一步提供了一种方法，包括将探头插入患者的器官中，该探头包括导丝和位于探头的近侧端部处的连接器。导丝包括装配在导丝的远端处的一个或多个电气装置，以及将电气装置连接到导丝的近端的两个或更多个导体。导体具有在沿导丝的近侧端部的不同位置处暴露的近侧端部。连接器装配有多个导电环，所述多个导电环被定位成与导体的相应暴露近侧端部配合，并且在导丝旋转时维持与导体的电接触。使用连接在探头的近侧端部处的一个或多个外部模块来操作一个或多个电气装置。

结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方案的使用磁位置跟踪可旋转导丝执行的脑规程的示意性图解；

图2为根据本发明的一个实施方案的具有整体连接器的图1的磁位置跟踪可旋转导丝的示意性图解；并且

图3为示意性地示出根据本发明的一个实施方案的使用图1的磁位置跟踪可旋转导丝的方法的流程图。

具体实施方式

一些医疗规程需要导航和操纵(例如，旋转)患者器官内侧的医疗探头的远侧端部。例如，用于神经外科的导丝用于将手术中使用的元件(诸如电外科设备)滑入患者的脑内侧的位置。这些导丝通常被荧光镜透视跟踪，并且通常，导丝的旋转相对不受限制。然而，荧光镜透视使用大量的电离辐射，并且因此优选限制其使用。作为一个另选方案，可以使用位于导丝的远侧端部处的磁场传感器来磁跟踪导丝的位置和方向，其中将导体连接到近侧端部。然而，导体的存在可以限制导丝的自由旋转。

除了各种类型的传感器(诸如，位置、压力、温度)，其它电气装置(诸如，电外科装置(例如，双极尖端电极))可以装配在导丝的远侧边缘处以用于治疗用途，诸如电烧灼患者的脑组织中的伤口、癌脑组织的射频(RF)消融或癌组织的不可逆电穿孔。治疗性电能通常作为高电流信号和/或高电压信号提供，如果它们共享电连接，所述高电流信号和/或高电压信号可以伤害感测装置，诸如磁性传感器。然而，多个单独的导体可以进一步限制导丝的自由旋转。

下文描述的本发明的实施方案提供了用于机电连接到并入探头的导丝的远侧端部中的不同电气设备的改进技术，以用于插入患者的器官中。为了向和从设备(例如，位置传感器和消融电极)传导信号，将一组绝缘导电布线设置在导丝的外侧上。诸如，实施方案可为传感器提供与一组绝缘导电缆线的连接性，并且进一步提供与电外科装置(诸如双极尖端电极)的单独连接性。一个或多个传感器可以通过同一电线对使用例如信号调制和解调技术来连接。电外科装置可以通过例如使用探头在系统中的电治疗能量源之间切换来共享导电布线。

在另一个实施方案中，两个或更多个装置共享公共线以在线上传导信号(例如，使用公共接地)。另外，一些信号可以是单端的。因此，导体的实际数量可以根据探头的所需功能而变化，并且通常是这样的两个或更多个。

为了实现导丝的自由旋转，两个不同组的导电布线的终端在探头的近侧端部(例如，导丝)处在沿导丝的不同位置处暴露。位于近侧端部处的连接器(例如圆柱形形状的连接器)包括多个相应导电环(例如，多组环)，当导丝滑入连接器(例如，进入圆柱形形状)中时，所述多个相应导电环被定位成与暴露的导体配合。可以通过任何方便的视听手段确认环与暴露的线终端的配合，诸如通过照明LED。所述导电环中的每一个进一步通过所述连接器中的布线而连接到外部模块以操作所述装置，诸如连接到磁跟踪系统以操作磁传感器，以及连接到高功率/电压治疗模块(诸如电力发生器)以驱动双极电极。

用这种类型的可旋转连接器连接导丝意味着导丝能够自由旋转，同时仍然能够与安装在远侧端部上的电气装置一起操作。所公开的技术实现了改进的安全性(例如，通过减少电离辐射的使用)和侵入性医疗工具对目标组织的可接近性。

图1为根据本发明的一个实施方案的使用磁位置跟踪可旋转导丝39的脑规程的示意性图解。在一些实施方案中，包括外科设备28的脑诊断和治疗系统20被配置成执行脑规程，诸如电烧灼患者22的脑组织中的伤口、射频(RF)消融癌脑组织或不可逆电穿孔癌组织。

外科设备28包括导丝39，所述导丝经由插入管38插入脑中并且包括磁位置传感器48和双极电极50，医师24将双极电极插入患者22的鼻部26中以进入脑组织。外科设备28进一步包括联接到可旋转导丝39的近侧端部的手持式近侧端部组件30，该手持式近侧端部组件被配置成协助医师24在患者22的头部41中操纵导丝39。

系统20包括磁位置跟踪系统，所述磁位置跟踪系统被配置成跟踪传感器48在脑中的位置。磁位置跟踪系统包括定位垫40，该定位垫包括固定在框架46上的场发生器44。在图1所示的示例性配置中，垫40包括五个场发生器44，但可另选地包括任何其他合适数量的发生器44。垫40进一步包括放置在患者22的头部41下方的枕头(未示出)，使得发生器44定位在头部41外部的已知位置处。位置传感器响应于感测到由场发生器44生成的外部磁场来生成位置信号，从而允许处理器34估计传感器48的位置。

该位置感测的技术在各种医疗应用中例如在由Biosense Webster Inc.(Irvine，CA)生产的CARTO

在一些实施方案中，系统20包括控制台33，该控制台包括存储器49和驱动器电路42，该驱动器电路被配置成经由缆线37利用合适的信号驱动场发生器44，以便在围绕头部41的空间中在预定义工作体积中生成磁场。

处理器34通常为通用计算机，其具有合适的前端和接口电路，以用于接收来自位置传感器48的信号，并经由缆线32电驱动双极电极50，以及用于控制本文所述系统20的其它部件。

在一些实施方案中，处理器34被配置成经由接口(未示出)接收一个或多个解剖图像，诸如描绘头部41的二维(2D)切片的参考MRI图像35。在图1的示例中，图像35描绘了患者22的前脑组织的截面冠状视图。处理器34被配置成从MRI图像中选择一个或多个切片，以将使用位置传感器48估计的电极50的位置与医疗图像配准，并且然后在显示器36上向医师24显示图像35中的跟踪位置。处理器34被配置成将电极50的位置与磁位置跟踪系统的坐标系中和/或医疗图像的坐标系中的图像35配准。

控制台33进一步包括输入装置39和用户显示器36，该输入装置为诸如用于控制控制台的操作的键盘和鼠标，该用户显示器被配置成显示从处理器34接收的数据(例如，图像)以及/或者显示使用输入装置(例如，由医师24)由用户插入的输入。

为简单和清晰起见，图1仅示出了与本发明所公开的技术有关的元件。系统20通常包括附加模块和元件，该附加模块和元件与本发明所公开的技术不直接相关，并且因此被有意地从图1和对应的描述中省略。

处理器34可用软件编程以执行由系统使用的功能，并且将数据存储在待由软件处理或以其它方式使用的存储器49中。例如，可通过网络将软件以电子形式下载到处理器，或者可将软件提供在非临时性有形介质上，诸如，光学、磁性或电子存储介质。另选地，可通过专用或可编程数字硬件部件来执行处理器34的功能中的一些或全部功能。具体地，处理器34运行如本文所公开的在图3中包括的专用算法，该专用算法使得处理器34能够执行所公开的步骤，如下文进一步所述。

图2为根据本发明的一个实施方案的具有整体连接器166的图1的磁位置跟踪可旋转导丝39的示意性图解。如图所示，导丝39的可旋转远侧端部包括双极电极50和传感器48，所述传感器在所示实施方案中是磁位置传感器。来自传感器48的信号经由附接在导丝39的外侧上的传感器布线148接收。以高电流或高电压形式的治疗性电能经由也附接在导丝39的外侧上的电极布线150向电极50供应。

如图2中所示，位于导丝的近侧端部处的两组导电布线的终端对249和251在沿导丝的不同位置处暴露。导丝插入探头的近侧端部处的圆柱体66中，具有两组相应的整体连接器166的导电环对248和250，其被定位成与整体连接器166的暴露导体配合。环对248和250与暴露的线终端249和251的配合可以通过任何方便的手段来确认，诸如分别通过照明LED348和350。导电环对248和250各自通过圆筒66中的布线(未示出)连接到磁跟踪系统，并且分别连接到电力发生器。

为概念清楚起见，以举例的方式描绘了图2中的配置。在其它实施方案中，整体连接器166可包括附加的元件，诸如例如，分别针对导电环对248和250按下终端对249和251以确保电接触的稳健性的弹性元件。

图3为示意性地示出根据本发明的一个实施方案的使用图1的磁位置跟踪可旋转导丝39的方法的流程图。该过程开始于医师24在导丝插入步骤70处通过套管针38将可旋转导丝39插入患者22的脑中。接下来，医师24操作系统20以在导丝位置跟踪步骤72处磁跟踪导丝39的远侧端部(例如电极50)在脑中的位置，以在目标组织的方向上推进电极50。使用所公开的整体连接器，即使当导丝在推进导丝的过程中旋转时，系统也继续从传感器48接收信号。

在导丝旋转步骤74处，医师24旋转导丝39以将电外科装置(诸如电极50)定向成用于治疗靶组织的合适位置。导丝的旋转步骤74和推进步骤72可以多次执行，直到医师对电极50相对于目标组织的位置满意。

医师24可以通过在位置调整步骤76处使用跟踪位置(例如，使用与医疗图像35配准的跟踪位置)调整远侧端部位置来进一步改善电极50与目标组织的接合质量。

最后，当准备就绪时，医师24在电外科治疗步骤78处使用电极50向组织施加治疗性电外科能量。使用所公开的整体连接器，即使当导丝在过程中旋转时，系统也能够继续向电极50施加治疗性电外科能量。

图3中示出的示例性流程图完全是为了概念清晰而选择的。在另选的实施方案中，医师24可以执行附加步骤，诸如采用附加的监测步骤(诸如，荧光镜透视)以验证规程的成功结果，和/或可以应用例如装配到远侧端部31的其它传感器，以获取附加的临床数据，诸如颅内压力。通常，可以使用例如信号调制和解调技术通过同一缆线对来连接多个传感器。

尽管本文描述的实施方案主要解决脑规程，但是本文描述的方法和系统也可以用于需要在诸如位于腹部或胸部中的其它器官中引导医疗装置的其它应用中。

因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。