用于电磁跟踪的介入工具步进器.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201480051307.2 (22)申请日 2014.09.18 61/879,163 2013.09.18 US A61B 17/34(2006.01) A61B 34/20(2016.01) (71)申请人 皇家飞利浦有限公司 地址 荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 S巴拉特 E德赫甘马尔瓦斯特 CM-f孔 S塞特拉曼 DA斯坦顿 J克吕克尔 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 王英 刘炳胜 (54) 发明名称 用于电磁跟踪的介入工具步进器 (57) 摘要 一种介入工具步进器 (30)， 其采用框架 (。

2、31)、 托架 (33)、 任选的齿轮传动组件 (32) 以及 任选的网格模板 (34)。所述框架 (31) 在结构上 被配置为相对于解剖区域进行定位， 以相对于所 述解剖区域把持介入工具(40)。 所述托架(33)在 结构上被配置为相对于所述解剖区域把持所述介 入工具 (40)。所述齿轮传动组件 (32) 在结构上 被配置为相对于所述框架(31)平移和/或旋转所 述托架 (33)。所述网格模板 (34) 在结构上被配 置为相对于所述解剖区域引导一个或多个额外的 介入工具 (41)。所述框架 (31)、 所述托架 (33)、 所述任选的齿轮传动组件 (32) 以及所述任选的 网格模板 (34)。

3、 具有电磁兼容材料组分， 以使电磁 场中由所述介入工具步进器 (30) 引起的任何扭 曲最小化。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2016.03.17 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2014/064617 2014.09.18 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2015/040561 EN 2015.03.26 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 CN 105555211 A 2016.05.04 CN 105555211 A 1.一种介入工具步进器(30)， 包。

4、括： 框架(31)， 其在结构上被配置为相对于解剖区域进行定位， 以相对于所述解剖区域把 持介入工具(40)； 托架(33)， 其被耦合到所述框架(31)， 所述托架(33)在结构上被配置为相对于所述解 剖区域把持所述介入工具(40)； 并且 其中， 所述框架(31)和所述托架(33)具有电磁兼容材料组分， 以使电磁场中由所述介 入工具步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 2.根据权利要求1所述的介入工具步进器(30)， 其中， 所述电磁材料组分包括生物医学 相容的塑料和生物医学相容的非铁金属中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的介入工具步进器(30)， 其中， 所述框架(31)和所述托架(。

5、33)中 的至少一个包括至少一个槽(35)， 以使由所述介入工具步进器(30)对涡流的任何感生最小 化。 4.根据权利要求1所述的介入工具步进器(30)， 还包括： 相对于所述框架(31)和所述托架(33)定位的至少一个电磁传感器(24)， 其用于电磁地 跟踪所述介入工具步进器(30)。 5.根据权利要求1所述的介入工具步进器(30)， 还包括： 网格模板(34)， 其被耦合到所述框架(31)和所述托架(33)中的至少一个， 所述网格模 板(34)在结构上被配置为相对于所述解剖区域引导至少一个额外的介入工具(41)， 其中， 所述网格模板(34)具有所述电磁兼容材料组分， 以使至少部分包围所述。

6、介入工 具步进器(30)的电磁场中由所述介入工具步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 6.根据权利要求1所述的介入工具步进器(30)， 还包括： 齿轮传动组件(32)， 其将所述托架(33)耦合到所述框架(31)， 所述齿轮传动组件(32) 在结构上被配置为进行以下中的至少一项： 相对于所述框架(31)平移和旋转所述托架 (33)， 其中， 所述齿轮传动组件(32)具有所述电磁兼容材料组分， 以使电磁场中由所述介入 工具步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 7.根据权利要求6所述的介入工具步进器(30)， 还包括： 网格模板(34)， 其被耦合到所述框架(31)、 所述齿轮传动组件(32)以及。

7、所述托架(33) 中的至少一个， 所述网格模板(34)在结构上被配置为相对于所述解剖区域引导至少一个额 外的介入工具(41)， 其中， 所述网格模板(34)具有所述电磁兼容材料组分， 以使电磁场中由所述介入工具 步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 8.一种介入系统， 包括： 电磁场生成器(20)， 其在结构上被配置为生成电磁场； 以及 介入工具步进器(30)， 其包括： 框架(31)， 其在结构上被配置为相对于解剖区域进行定位， 以相对于所述解剖区域把 持介入工具(40)， 托架(33)， 其被耦合到所述框架(31)， 所述托架(33)在结构上被配置为相对于所述解 剖区域把持所述介入工具(4。

8、0)， 并且 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 105555211 A 2 其中， 所述框架(31)和所述托架(33)具有电磁兼容材料组分， 以使所述电磁场中由所 述介入工具步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 9.根据权利要求8所述的介入系统， 其中， 所述电磁材料组分包括生物医学相容的塑料 和生物医学相容的非铁金属中的至少一种。 10.根据权利要求8所述的介入系统， 其中， 所述框架(31)和所述托架(33)中的至少一 个包括至少一个槽(35)， 以使由所述介入工具步进器(30)对涡流的任何感生最小化。 11.根据权利要求8所述的介入系统， 还包括： 相对于所述框架(31)和所述托。

9、架(33)定位的至少一个电磁传感器(24)， 其用于电磁地 跟踪所述介入工具步进器(30)。 12.根据权利要求8所述的介入系统， 还包括： 网格模板(34)， 其被耦合到所述框架(31)和所述托架(33)中的至少一个， 所述网格模 板(34)在结构上被配置为相对于所述解剖区域引导至少一个额外的介入工具(41)， 其中， 所述网格模板(34)具有所述电磁兼容材料组分， 以使至少部分包围所述介入工 具步进器(30)的电磁场中由所述介入工具步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 13.根据权利要求8所述的介入系统， 还包括： 齿轮传动组件(32)， 其将所述托架(33)耦合到所述框架(31)， 所述。

10、齿轮传动组件(32) 在结构上被配置为进行以下中的至少一项： 相对于所述框架(31)平移和旋转所述托架 (33)， 其中， 所述齿轮传动组件(32)具有所述电磁兼容材料组分， 以使电磁场中由所述介入 工具步进器(30)引起的任何扭曲最小化。 14.根据权利要求13所述的介入系统， 还包括： 网格模板(34)， 其被耦合到所述框架(31)、 所述齿轮传动组件(32)以及所述托架(33) 中的至少一个， 所述网格模板(34)在结构上被配置为相对于所述解剖区域引导至少一个额 外的介入工具(41)， 其中， 所述网格模板(34)具有所述电磁兼容材料组分， 以使电磁场中由所述介入工具 步进器(30)引起。

11、的任何扭曲最小化。 15.根据权利要求8所述的介入系统， 其中， 所述电磁生成器(20)未被附接到所述介入 步进器(30)。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 105555211 A 3 用于电磁跟踪的介入工具步进器 技术领域 0001 本发明总体上涉及一种与电磁( “EM” )跟踪技术兼容的介入工具步进器。 本发明具 体涉及一种采用具有EM兼容材料组分的部件的介入工具步进器， 以使电磁场中由介入工具 步进器引起的任何扭曲最小化。 背景技术 0002 总体上， 步进器用于把持/引导并在需要时平移/旋转(一个或多个)介入工具， 以 有助于介入流程(例如， 经会阴活检、 诸如永久性放射性种。

12、子植入的内部辐射治疗、 临时性 间质内近距离放射治疗等)。 0003 更具体地， 近距离放射治疗流程涉及使用步进器以在患者体内把持并平移/旋转 经直肠超声( “TRUS” )探头。 步进器也用于在相对于TRUS探头的固定位置中把持网格/模板， 以引导针/导管向患者体内的插入。 0004 例如， 图1图示了涉及包括框架11、 齿轮传动组件12、 托架13以及网格模板14的步 进器10的典型近距离放射治疗装置。 在近距离放射治疗流程期间， 托架1把持TRUS探头15， 同时齿轮传动组件12被手动或自动地操作以在患者的直肠中或直肠外平移和/或旋转TRUS 探头15。 一旦TRUS探头15被适当地定位。

13、在患者的直肠内， 网格模板14可以用于引导针/导管 16向患者体内的插入， 以有助于(一个或多个)辐射源在患者体内的植入。 0005 针对这种近距离放射治疗流程， EM跟踪技术可以用于跟踪TRUS探头15在患者体内 的定位。 EM跟踪也可以用于对针、 探针和在流程中使用的其他介入设备(例如， 针/导管16) 进行导航/引导/映射。 然而， 使用EM跟踪技术的主要缺点是在EM场生成器的视场( “FOV” )附 近的金属器械在对TRUS探头15和其他EM跟踪的设备的跟踪中可能引起扭曲。 尤其地， 铁磁 性金属以及由非铁材料(例如， 铝)生成的涡流对EM场的空间扭曲具有非常大的影响。 当前， 商业上。

14、可获得的近距离放射治疗步进器包含显著量的金属。 结果， EM跟踪数据在空间上被 扭曲， 这可能导致引导、 导航和规划的不准确， 这对处置效能可能具有负面影响。 发明内容 0006 本发明通过提供采用具有EM兼容材料组分的部件的介入工具步进器以使电磁场 中由介入工具步进器引起的任何扭曲最小化来解决这一主要缺点。 0007 本发明的一种形式是采用框架、 托架、 任选的齿轮传动组件以及任选的网格模板 的介入工具步进器。 所述框架在结构上被配置为相对于解剖区域(例如， 患者的直肠)进行 定位， 以相对于所述解剖区域把持介入工具(例如， TRUS探头)。 所述托架在结构上被配置为 相对于所述解剖区域把持。

15、所述介入工具。 所述齿轮传动组件在结构上被配置为相对于所述 框架平移和/或旋转所述托架。 所述网格模板在结构上被配置为相对于所述解剖区域引导 一个或多个额外的介入工具(例如， (一根或多根)针、 (一个或多个)导管等)。 所述框架、 所 述托架、 所述任选的齿轮传动组件以及所述任选的网格模板具有电磁兼容材料组分(例如， 生物医学相容的塑料或生物医学相容的金属)， 以使电磁场中由所述介入工具步进器引起 说 明 书 1/3 页 4 CN 105555211 A 4 的任何扭曲最小化。 0008 本发明的第二种形式是采用前述介入工具步进器和在结构上被配置为生成电磁 场的电磁场生成器的介入系统。 所述。

16、电磁场生成器可以被附接到或不被附接到所述介入工 具步进器。 附图说明 0009 结合附图阅读以下对本发明的各种实施例的详细描述， 本发明的前述形式和其他 形式以及本发明的各种特征和优点将变得更为明显。 这些详细描述和附图对于本发明仅仅 是说明性的而非限制性的， 本发明的范围由权利要求及其等价方案来定义。 0010 图1图示了利用现有技术已知的超声探头步进器的示范性近距离放射治疗。 0011 图2图示了现有技术已知的EM非兼容步进器和根据本发明的EM兼容步进器的相当 的EM场扭曲数据。 0012 图3图示了根据本发明的EM兼容步进器的示范性实施例。 具体实施方式 0013 本发明以发明人对这样的。

17、出人意料的发现为前提： 即， 由现有技术已知的具有EM 非兼容材料组分的介入工具步进器和具有本发明的EM兼容材料组分的介入工具步进器对 EM场产生的相当的扭曲。 在这一点上， 图2图示了针对现有技术已知的EM非兼容步进器的示 范性EM场扭曲数据， 以及本发明的EM兼容步进器的示范性EM场扭曲数据。 特别地， 现有技术 已知的EM非兼容步进器具有包括铁磁性金属或在存在EM场的情况下能够生成涡流的非铁 金属(例如， 铝)的材料组分。 相比较而言， 本发明的EM兼容步进器具有包括高强度、 非EM扭 曲生物医学相容材料的材料组分， 所述高强度、 非EM扭曲生物医学相容材料包括， 但不限 于， 在存在E。

18、M场的情况下不能够生成涡流的塑料和非铁金属， 或者在存在EM场的情况下能 够生成可忽略的涡流的塑料和非铁金属。 0014 如图2中所示， XYZ数据点表示在EM场之内不存在介入工具步进器的情况下EM传 感器的平均探测位置。 重要的是， 即使在理想的纯净环境中， 在EM跟踪技术中存在固有噪 声。 例如， 由于固有噪声， 在理想的纯净环境中获得的两(2)个EM传感器位置测量结果可能 相隔0.1mm。 因此， XYZ数据点表示在EM跟踪技术的固有噪声的背景下EM传感器的平均探 测位置。 0015 与XYZ数据点有关， XYZ数据点表示在EM场之内具有EM非兼容步进器的EM传感 器的平均探测位置， 该。

19、平均探测位置具有与XYZ点数据的为1.78mm的均值绝对偏差， 产生 EM场的结果扭曲。 相比而言， XYZ数据点表示在EM场之内具有EM兼容步进器的EM传感器的 平均探测位置， 该平均探测位置具有与XYZ数据点的为0.06mm的均值绝对偏差， 产生EM场 的可忽略的扭曲。 0016 相当的扭曲数据教导了EM兼容步进器相对于EM跟踪技术的固有噪声实际上强加 EM场的可忽略的扭曲。 因此， EM兼容步进器的部件的材料组分可以被认为使等价于EM跟踪 技术的固有噪声的EM场的扭曲最小化。 0017 为了有助于对本发明的EM兼容步进器的进一步理解， 图3图示了采用框架31、 任选 的齿轮传动组件32、。

20、 托架33以及任选的网格模板34的现有技术已知的EM兼容步进器30。 框 说 明 书 2/3 页 5 CN 105555211 A 5 架31在结构上被配置为相对于解剖区域(未示出)(例如， 患者的直肠)进行定位， 以在解剖 区域之内插入介入工具40(例如， TRUS探头)。 托架33在结构上被配置为对介入工具40向解 剖区域内的插入进行支持。 齿轮传动组件32在结构上被配置为相对于框架31手动或电机驱 动地平移和/或旋转托架33。 0018 在操作中， EM场生成器20经由现有技术已知的EM传感器21-23生成用于跟踪介入 工具40的EM场(未示出)。 EM场也可以跟踪针41和其他介入器械。。

21、 框架31、 齿轮传动组件32和 托架33具有EM兼容材料组分， 以使EM场中由介入工具步进器30引起的任何扭曲最小化。 0019 在一个实施例中， EM兼容材料组分包括(一种或多种)USP类型VI塑料， 所述USP类 型VI塑料包括， 但不限于， 聚二醚酮( “PEEK” )、 聚芳醚砜( “R聚亚苯基砜” )以及EPO-TEK(固 化环氧胶粘剂和密封剂)。 0020 在另一实施例中， EM兼容材料组分包括能够在存在EM场的情况下不生成涡流的非 铁金属或者能够在存在EM场的情况下生成可忽略的涡流的非铁金属， 其包括， 但不限于， 钛 和医学级别的不锈钢(300系列)。 0021 在又一实施例。

22、中， 框架31、 任选的齿轮传动组件32、 托架33以及任选的网格模板34 被设计为没有大的表面， 从而EM兼容材料组分可以包括能够在存在EM场的情况下生成涡流 的非铁金属(例如， 铝)。 例如， 如图3中所示， 槽35可以被设计在框架31中， 以避免框架31的 表面中的连续性。 0022 在实践中， 尽管本发明的EM兼容步进器的所有部件都必须具有EM兼容材料组分， 但是材料组分在各部件之间可以变化或者可以不变化。 例如。 框架、 托架和网格模板可以由 塑料(例如， UPS类型IV)制造， 而齿轮传动组件可以由金属(例如， 钛)制造。 0023 同样地， 在实践中， 本发明的EM兼容步进器可以。

23、具有适于把持/引导和/或平移/旋 转介入工具(例如， TRUS探头)的任何当前已知或未知的结构配置。 例如， 由CIVCO医学解决 方案提供的经典步进器是针对包括本发明的高强度、 非EM扭曲生物医学相容材料的材料组 分的候选。 0024 此外， 在实践中， 出于有助于由介入工具生成的图像重建和/或作为针对其他EM工 具的参考的目的， 一个或多个EM传感器可以被附接到本发明的EM兼容步进器的一个或多个 部件。 同样地， EM场生成器可以被附接到具有在空间上被定位在参考处的(一个或多个)EM 传感器的EM兼容步进器。 0025 参考图2和图3， EM兼容步进器的材料组分在EM场的扭曲方面等价于EM。

24、跟踪技术的 固有噪声。 本领域普通技术人员将认识到， 本发明的众多益处包括， 但不限于， 针对采用EM 跟踪技术的任何介入治疗系统， 其要求介入工具(例如， TRUS探头)的稳定位置以及在多个 方向中的一个方向上的平移/旋转调节， 利用EM兼容步进器。 0026 尽管已经图示并描述了本发明的各种实施例， 但是本领域技术人员应当理解， 在 本文中所描述的本发明的实施例是说明性的， 并且针对本发明的元件可以做出各种改变和 修改并且可以替换为等价物， 而不脱离本发明的真实范围。 另外， 在不脱离本发明的中心范 围的情况下可以做出许多修改来适应本发明的教导。 因此， 本发明并非旨在被限制到针对 执行本发明所预期的最佳模式而公开的特定实施例， 而是旨在包括落入权利要求的范围内 的所有实施例。 说 明 书 3/3 页 6 CN 105555211 A 6 图1(现有技术) 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 105555211 A 7 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 105555211 A 8 。