具有射线跟踪能力的导丝.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201611024030.1 (22)申请日 2016.11.17 (30)优先权数据 62/256304 2015.11.17 US 15/289813 2016.10.10 US (71)申请人 韦伯斯特生物官能 （以色列） 有限公 司 地址 以色列约克尼姆 (72)发明人 V.格林尔 R.B.马耶 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 叶培勇 姜甜 (51)Int.Cl. A61B 18/22(2006.01) A61B 90/00(20。

2、16.01) (54)发明名称 具有射线跟踪能力的导丝 (57)摘要 本发明题为 “具有射线跟踪能力的导丝” 。 本 发明公开了一种方法， 该方法包括将患者的计算 机断层摄影(CT)扫描与跟踪系统对准， 所述跟踪 系统被配置成跟踪所述患者体内传感器的位置 和取向， 并在屏幕上显示所述CT扫描。 该方法还 包括使用所述跟踪系统跟踪包括所述患者体内 的所述传感器的探头的坐标。 基于所述跟踪的坐 标， 在所述屏幕上的所述CT扫描上叠加表示所述 传感器的所述位置的图标。 该方法还包括在所述 CT扫描上叠加从所述图标沿对应于所述传感器 的所述取向的方向发出并横贯所述屏幕至响应 于所述CT扫描的灰度级分布。

3、而选择的终止点的 射线。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 106913379 A 2017.07.04 CN 106913379 A 1.一种方法， 包括： 将患者的计算机断层摄影(CT)扫描与跟踪系统对准， 所述跟踪系统被配置成跟踪所述 患者体内传感器的位置和取向； 在屏幕上显示所述CT扫描； 使用所述跟踪系统跟踪包括所述患者体内的所述传感器的探头的坐标； 基于所述跟踪的坐标， 在所述屏幕上的所述CT扫描上叠加表示所述传感器的所述位置 的图标； 以及 在所述CT扫描上叠加射线， 所述射线从所述图标沿对应于所述传感器取向的方向发出 并横贯所述屏幕至响应于所述CT扫描的灰度级分布而选。

4、择的终止点。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中所述灰度级分布指示所述CT扫描中的局部组织密 度。 3.根据权利要求1所述的方法， 其中叠加所述射线包括在所显示CT扫描的灰度级值越 过预定义阈值的像素处终止所述射线。 4.根据权利要求1所述的方法， 包括为响应于叠加所述射线至所述终止点而将来自所 述探头的激光辐射引导至对应于所述终止点的所述患者体内期望消融目标的位置。 5.根据权利要求1所述的方法， 其中所述跟踪系统包括磁跟踪系统。 6.根据权利要求1所述的方法， 其中所述CT扫描包括所述患者鼻窦的CT扫描， 并且其中 所述探头包括导丝， 所述导丝被配置成并且尺寸被设计为插入所述鼻窦中。 7。

5、.一种设备， 包括： 屏幕， 所述屏幕被配置成显示患者的计算机断层摄影(CT)扫描； 探头， 所述探头包括被配置成插入所述患者体内的传感器； 跟踪系统， 所述跟踪系统被配置成跟踪所述传感器的位置和取向； 和 处理器， 所述处理器被配置成： 将CT扫描与跟踪系统对准， 使用所述跟踪系统跟踪所述探头的坐标， 基于所述跟踪的坐标， 在所述屏幕上的所述CT扫描上叠加表示所述传感器的所述位置 的图标； 以及 在所述CT扫描上叠加射线， 所述射线从所述图标沿对应于所述传感器取向的方向发出 并横贯所述屏幕至响应于所述CT扫描的灰度级分布而选择的终止点。 8.根据权利要求7所述的设备， 其中所述灰度级分布指示。

6、所述CT扫描中的局部组织密 度。 9.根据权利要求7所述的设备， 其中叠加所述射线包括在所显示CT扫描的灰度级值越 过预定义阈值的像素处终止所述射线。 10.根据权利要求7所述的设备， 包括激光器， 所述激光器为响应于叠加所述射线至所 述终止点而将来自所述探头的激光辐射引导至对应于所述终止点的所述患者体内期望消 融目标的位置。 11.根据权利要求7所述的设备， 其中所述跟踪系统包括磁跟踪系统。 12.根据权利要求7所述的设备， 其中所述CT扫描包括所述患者鼻窦的CT扫描， 并且其 中所述探头包括导丝， 所述导丝被配置成并且尺寸被设计为插入所述鼻窦中。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 。

7、106913379 A 2 具有射线跟踪能力的导丝 技术领域 0001 本发明整体涉及外科手术， 并且具体地讲涉及鼻窦激光手术。 背景技术 0002 激光手术使用激光束来消融或蒸发组织， 而不是用手术刀切割组织。 0003 以引用方式并入本专利申请的文献将被视为本专利申请的组成部分， 不同的是如 果在这些并入的文献中定义的任何术语与在本说明书中明确或隐含地给出的定义在某种 程度上相冲突， 则应只考虑本说明书中的定义。 发明内容 0004 本发明的一个实施方案提供了一种方法， 包括： 0005 将患者的计算机断层摄影(CT)扫描与跟踪系统对准， 跟踪系统被配置成跟踪患者 体内传感器的位置和取向；。

8、 0006 在屏幕上显示CT扫描； 0007 使用跟踪系统跟踪包括患者体内的传感器的探头的坐标； 0008 基于所跟踪的坐标， 在屏幕上的CT扫描上叠加表示传感器位置的图标； 以及 0009 在CT扫描上叠加从图标沿对应于传感器取向的方向发出并横贯屏幕至响应于CT 扫描的灰度级分布而选择的终止点的射线。 0010 在另选的实施方案中， 灰度级分布指示CT扫描中的局部组织密度。 0011 在另一另选的实施方案中， 叠加射线包括在所显示CT扫描的灰度级值越过预定义 阈值的像素处终止射线。 0012 在又一另选的实施方案中， 该方法包括为响应于叠加射线至终止点而将来自探头 的激光辐射引导至对应于终止。

9、点的患者体内期望消融目标的位置。 0013 在本发明所公开的实施方案中， 跟踪系统包括磁跟踪系统。 0014 在本发明所公开的另一实施方案中， CT扫描包括患者鼻窦的CT扫描， 并且探头包 括导丝， 该导丝被配置成并且尺寸被设计成插入鼻窦中。 0015 根据本发明的实施方案， 还提供了一种设备， 包括： 0016 被配置成显示患者计算机断层摄影(CT)扫描的屏幕； 0017 具有被配置成能够插入患者体内的传感器的探头； 0018 被配置成跟踪传感器位置和取向的跟踪系统； 以及 0019 处理器， 被配置成： 0020 将CT扫描与跟踪系统对准， 0021 使用跟踪系统跟踪探头的坐标， 0022。

10、 基于所跟踪的坐标， 在屏幕上的CT扫描上叠加表示传感器位置的图标； 以及 0023 在CT扫描上叠加射线， 该射线从图标沿对应于传感器取向的方向发出并横贯屏幕 至响应于CT扫描的灰度级分布而选择的终止点。 说 明 书 1/4 页 3 CN 106913379 A 3 0024 结合附图， 根据下文对本公开实施方案的详细说明， 将更全面地理解本公开， 其 中： 附图说明 0025 图1为根据本发明实施方案的激光手术系统的示意图； 0026 图2A为导丝的纵向示意图， 并且图2B为根据本发明实施方案的导丝的示意性剖视 图。 0027 图3为根据本发明实施方案在操作激光手术系统中所执行步骤的流程图。

11、； 并且 0028 图4和图5为示出根据本发明实施方案的流程图的一些步骤的示意图。 具体实施方式 0029 概述 0030 激光辐射可用于在鼻窦外科手术中消融组织。 然而， 激光辐射需要正确地作用于 目标， 因为不正确地作用于目标可能致使健康组织受到创伤。 本发明的实施方案为内科医 生提供了一种系统， 该系统能够在手术中实际辐射患者之前， 验证激光辐射能否正确作用 于目标。 0031 在执行手术之前， 需要对患者进行计算机断层摄影(CT)扫描。 在开始手术时， 磁场 发生器被定位在患者头部附近。 发生器的场在场中的磁传感器中产生信号， 这些信号用于 跟踪传感器的位置和取向。 传感器结合到探头的。

12、远侧端部， 在本文中假设探头包括用于手 术的导丝。 导丝也具有从导丝的近侧端部到远侧端部的螺纹光纤， 并且激光器联接到光纤 的近侧端部。 0032 对于手术， CT扫描在屏幕上显示给内科医生。 内科医生将导丝插入患者的鼻孔中， 系统处理器便在CT扫描上显示表示传感器的位置(对应于导丝远侧端部的位置)的图标。 内 科医生使用图标将导丝移动至接近CT扫描上标记的期望位置， 标记对应于待消融的患者部 位。 0033 在期望位置， 内科医生可启动系统处理器， 在CT扫描上显示从图标沿由导丝远侧 端部的取向限定的方向发射的虚拟射线。 系统处理器被配置成根据CT扫描的灰度级使虚拟 射线继续。 也就是说， 。

13、射线通常被配置为横贯CT扫描的黑色或近乎黑色区域， 但当碰上较浅 的灰度级时即终止。 (黑色和近乎黑色级对应于不阻止从近侧端部激光器发射辐射的区域， 诸如空气。 较浅的灰度级通常对应于不希望进行辐射的组织。 ) 0034 由于到达标记、 为内科医生验证从图标到标记不存在障碍而在CT扫描上显示虚拟 射线时， 内科医生可启动系统处理器以打开激光器。 打开激光器会消融由标记所表示的目 标组织。 0035 因此， 在本发明的实施方案中， 患者的CT扫描与能够跟踪患者体内传感器的位置 和取向的跟踪系统(通常为磁跟踪系统)对准。 CT扫描显示在屏幕上， 处理器跟踪探头的坐 标， 探头包括使用跟踪系统插入患。

14、者体内的传感器。 根据所跟踪的坐标， 处理器在屏幕上的 CT扫描上叠加表示传感器位置的图标。 此外， 处理器在CT扫描上叠加从图标沿对应于传感 器取向的方向发出的射线。 射线在屏幕上横贯至响应于CT扫描的灰度级分布而选择的终止 点。 说 明 书 2/4 页 4 CN 106913379 A 4 0036 一旦射线横贯至终止点， 探头的激光辐射就可能被引导至对应于终止点的患者体 内期望消融目标的位置。 0037 详细的描述 0038 现在参见图1， 图1为根据本发明实施方案的激光手术系统20的示意图。 系统20通 常在微创手术过程中使用， 其中操作激光器以消融患者22的鼻窦的一部分， 并且该系统。

15、包 括通常为用于该系统中的导丝形式的探头28， 在本文中也称为导丝28， 如下文所详述。 0039 在手术之前， 通常数天之前， 对患者22的头部进行计算机断层摄影(CT)扫描。 CT扫 描数据将被存储， 供操作系统20的系统处理器40使用。 0040 对于实际手术， 邻近患者头部放置一组磁场发生器24。 如下文所详述， 导丝28包括 其远侧端部32处的磁场传感器30， 并且在远侧端部插入患者的鼻窦中之后， 发生器24的场 使得能够跟踪传感器的位置和取向坐标， 因此也能够跟踪导丝远侧端部坐标的位置和取向 坐标。 在授予Govari等人的美国专利申请14/792,823、 授予Gliner的美国。

16、临时专利申请62/ 209,946和同样授予Gliner的美国临时专利申请62/221,367中， 描述了一种使用磁场发生 器(诸如发生器24)跟踪插入患者体内传感器的系统， 这些专利以引用方式并入本文。 此外， 由Biosense Webster,Diamond Bar,CA生产的系统使用类似于本文所述的跟踪系 统来找到由磁场辐照的区域中线圈的位置和取向。 0041 为了清楚简单起见， 本申请假设传感器30为由包括发生器24的磁跟踪系统跟踪的 磁场传感器。 然而， 应当理解， 对于传感器30， 也可使用其他类型的传感器和其他类型的跟 踪系统， 并且本领域的普通技术人员将能够针对其他类型的传感。

17、器和跟踪系统修改本申 请， 加以必要的变更。 因此， 本发明的范围包括这些其他类型的传感器和跟踪系统。 0042 系统20的元件可由系统处理器40控制， 该系统处理器包括与一个或多个模块(诸 如磁跟踪模块42)连通的处理单元(PU)41， 从而使得处理单元可控制发生器24并跟踪传感 器30。 处理单元也可与激光器模块44连通， 该激光器模块的功能在下文中描述。 0043 发生器24用于限定发生器参照系， 传感器30的位置和取向坐标相对于此参照系确 定。 在开始手术时， 患者头部的CT扫描与发生器参照系对准。 例如， CT扫描涵盖患者鼻尖和 其他外部特征诸如眉毛之间的点。 为了将CT扫描与发生器。

18、参照系对准， 系统20的操作者可 将具有类似于传感器30的传感器的杆尖放在CT扫描中所存在的特定外部特征上。 PU 41可 使用模块42找到特定外部特征在发生器参照系中的位置， 并且为了对准， 形成这些位置与 CT扫描中特征位置之间的对应。 然而， 也可使用本领域中已知的任何其他便利的方法将所 用跟踪系统与CT扫描对准。 0044 处理器40可安装于控制台48中， 控制台包含操作控制件50， 操作控制件通常包括 键盘和/或指向装置， 诸如鼠标或轨迹球。 控制台48也连接到系统20的其他元件诸如导丝28 的近侧端部52， 并连接到安装在导丝的近侧端部保持件53中的激光器60。 内科医生54在执 。

19、行手术时使用操作控制件来与处理器进行交互， 并且处理器可在屏幕56上呈现由系统20产 生的结果。 0045 处理器40使用存储在所述处理器的存储器中的软件来操作系统20。 例如， 软件可 以电子形式通过网络下载到处理器40， 或者作为另外一种选择或除此之外， 可在非临时性 有形介质(诸如磁存储器、 光学存储器、 或电子存储器)上提供和/或存储该软件。 0046 图2A为导丝28的纵向示意图， 图2B为沿线IIB-IIB截取的根据本发明实施方案的 说 明 书 3/4 页 5 CN 106913379 A 5 导丝的示意性剖视图。 导丝28通常被制成不锈钢线材的线圈58， 在一个实施方案中具有 0。

20、.9mm的外径， 然而， 本发明其他实施方案的导丝可具有大于或小于0.9mm的外径。 0047 光纤62穿过线圈58， 通常通过粘结方式终止于固定在导丝远侧端部处的窗口64。 光纤终止于导丝的近侧端部52处， 激光器60安装在光纤的近侧端部接线端处， 使得激光器 在通电后将激光辐射引导到光纤中。 通常使用光学元件将能量引导到光纤中， 但为了简便 起见， 未在图中示出这类元件。 0048 远侧端部32的剖面70示出了远侧端部的内部元件。 场传感器30固定地附接至远侧 端部的内部。 场传感器通常为具有对称轴线的单轴线圈， 该对称轴线平行于线圈58的对称 轴线并通常与其重合， 光纤可穿过单轴线圈的内。

21、部。 0049 传导线72将传感器30为响应发生器24的磁场而生成的信号通过传感器传送到处 理器40。 或者， 信号可以无线方式传送到处理器40。 处理器能够利用所获得的信号计算传感 器30取向和位置， 并因此计算远侧端部32的取向和位置。 0050 根据本发明的实施方案， 图3为操作系统20时所执行步骤的流程图， 图4和图5示出 了一些步骤的示意图。 在准备步骤100中， 首先对患者22执行CT扫描， 然后将患者的扫描图 像与由发生器24限定的参照系对准， 如上文所述。 图4示出了呈现在屏幕56上的患者的示意 性CT扫描130。 0051 在初始手术步骤102中， 内科医生54将导丝28插入。

22、患者22的鼻孔中， 并且处理器40 使用传感器30的信号来获取并跟踪远侧端部32的位置和取向。 使用在步骤100中所执行的 对准， 处理器在扫描130上叠加表示远侧端部32的位置和取向的图标132。 图4示出了步骤 102的扫描130上的图标132。 0052 在继续手术步骤104中， 内科医生将导丝28以及因此图标132移动至接近扫描上标 记134的期望位置， 标记对应于待消融的患者部位。 在期望位置， 内科医生启动系统20， 使得 处理器40在扫描130上叠加从图标132沿由远侧端部32的取向限定的方向发射的虚拟射线 136。 0053 处理器40被配置成根据CT扫描的灰度级继续虚拟射线1。

23、36。 也就是说， 射线通常被 配置为横贯CT扫描的黑色或近乎黑色区域， 但当碰上较浅的灰度级时在特定扫描像素处终 止。 黑色和近乎黑色级对应于不阻止从激光器60发射辐射的区域， 诸如空气。 在内科医生54 进行手术之前， 虚拟射线可能横贯的实际灰度级以及虚拟射线可能不横贯的灰度级可设置 为预定义阈值， 并且这些灰度级可在不进行过度实验的情况下确定。 应当理解， CT扫描的灰 度级指示局部组织密度。 0054 图5示出虚拟射线136到达标记134， 因为该射线不横贯较浅的扫描灰度级。 0055 在操作步骤106中， 一旦扫描130上显示虚拟射线136到达标记134， 内科医生就可 使用控制件5。

24、0和/或保持件53中的控制件来打开激光器60。 打开激光器会消融由标记134所 表示的目标组织。 0056 应当理解， 上述实施方案以举例的方式引用， 并且本发明并不限于上文具体示出 并描述的内容。 而是本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合， 以及本领域技 术人员在阅读上述说明时会想到且未在现有技术中公开的其变型和修改。 说 明 书 4/4 页 6 CN 106913379 A 6 图1 说 明 书 附 图 1/5 页 7 CN 106913379 A 7 说 明 书 附 图 2/5 页 8 CN 106913379 A 8 图3 说 明 书 附 图 3/5 页 9 CN 106913379 A 9 图4 说 明 书 附 图 4/5 页 10 CN 106913379 A 10 图5 说 明 书 附 图 5/5 页 11 CN 106913379 A 11 。