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CN1660019B - 用于由手对可插入到人体内的探针进行遥控导航的装置 - Google Patents

用于由手对可插入到人体内的探针进行遥控导航的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于由手对可插入到人体内的探针进行遥控导航的装置。尽管利用简单装置实现遥控，但是根据本发明的装置利用控制装置(1)借助于直观对应于探针的导航的运动(MR；MB；MP)，确保了对可以插入到人体内的探针精确并尤其灵敏地导航。尤其是利用控制装置(1)的创造性的U形实施例，可以转变直观操作。借助于创造性的反馈，通过将探针和处于检查的环境之间的机械相互作用传递到控制装置(1)并从而直接传递到操作的手(3)，可以提高灵敏控制性。

Description

用于由手对可插入到人体内的探针进行遥控导航的装置
技术领域
本发明涉及一种用于由手对可插入到人体内的探针进行遥控导航的装置。这种类型的装置可以从美国专利申请US2002/0177789A1中得知。
背景技术
借助于可以从外侧插入到人体内的探针对人体进行内部检查是在诊断医学中使用的一种标准方法。例如，从人体的外侧插入的导管用于研究血管内的疾病，而内窥镜用于检查支气管。通常，在进行检查时，医生正好位于病人的附近。借助于视觉控制或连续的X射线控制，用手在人体内对探针进行导航，从而导致医生从事持续暴露于辐射的治疗过程。这就是为什么在用于内窥镜诊断和治疗的新系统中使用遥控探针的一个原因所在，由此，所述探针可以借助于外部控制装置由医生用手在相邻的房间内加以控制。
从专利申请US 2002/0177789A1中可以得知借助于外部遥控单元的这种类型的装置，该装置用于通过手对探针加以遥控导航，而探针可以插入到人体内。在前述情况中，探针在向内和向外方向上的导航是借助于操纵杆来保证的。操纵杆远离人体的机械倾斜运动借助于指令传感器转变成电子控制指令，使得探针沿向内方向移动。操纵杆朝向人体的倾斜运动被相应地转变成控制指令，使得探针沿向外方向运动。为了防止误操作，并由此保护病人免受探针的错误导航所带来地严重伤害，人们认为对应于每个倾斜运动的探针导航运动通过字母或通过符号来清楚地识别是必须的。
发明内容
本发明的目的是创造一种装置，该装置能够利用简单的装置实现探针的精确并尤其灵敏的导航，而与遥控无关。
这个目的是如下装置来实现的。
提供一种用于由手对探针进行遥控导航的装置，该探针可以插入到人体内，该装置具有可以由手操纵的控制装置和指令传感器，该指令传感器用于将所述指令转变成导航控制信号，其特征在于，控制装置构造成使得探针的导航运动可以转变成控制装置的相应运动，与手的直观控制相对应。
所述控制装置为可以用手操纵的U形控制装置，具有刚性的臂状部件和连接于该臂状部件上的可弯曲的曲线部件。
控制装置的曲线部件以弹性方式构造，使得在压力释放时，曲线部件自动从其弯曲位置返回到一个限定的起始点。
出于控制装置的直观运动的目的，为探针的向内调节提供了至少一个线性向内运动，且/或为探针的角度的旋转调节提供了至少一个旋转运动，且/或提供了至少一个弯曲运动来调节探针尖端的弯曲运动。
为了将控制装置的机械运动转变成探针的电子导航控制信号，提供了指令传感器。
探针和要由所述探针检查的环境之间的机械相互作用可以以强制反馈的方式传递回到控制装置，并由此可以传递回到手。
用于对可以插入到人体内的探针进行遥控的装置的直观操作也保证了即使操纵者和探针在空间上分离，在不直接视觉上接触和操作上接触的情况下通过人体也可以进行可靠和灵敏的导航。由此，遥控可以基于由探针执行的导航运动而进行，从而即使在控制装置上没有任何特定识别标记或者即使在不借助于显示器进行额外指示的情况下，相应的导航运动也可得以执行。
根据本发明的一个实施例，尤其有利的是，探针的灵敏而简单的导航可以只利用一只手、借助于U形控制装置予以实行，该U形控制装置带有一个几乎刚性的臂状部件，而该臂状部件上连接有一个可弯曲的曲线部件，由此，如此构造的控制装置的尤其是可直观上执行的向内运动和/或旋转运动和/或弯曲运动可以转变成与其相对应的探针的向内运动和/或旋转运动和/或弯曲运动。当U形部件以弹性方式构造时，探针尖端的弯曲程度可以借助于手施加在控制装置的弯曲部上的压力来方便加以调节。
通过将探针和要被检查的环境之间的机械相互作用经探针作为“强制反馈(forced feedback)”传递到控制装置，并进而传递到手，可以非常有效地提高探针的灵敏控制性。通过创造性地将机械相互作用传递到控制装置，从事治疗的医生可以获得关于探针尖端周围的局部环境内的解剖学数据的重要信息，由此该信息直接由操纵的手接收。例如，借助于探针尖端的旋转并同时弯曲，通过与环境相关的运动阻力的变化，可以识别血管的分叉。
与公知的刚性控制杆不同，利用如此构造的控制装置，保证了用户亲和的、灵敏的、但仍简单的操作，使得即使在超长检查过程中和例如大量血管分叉的存在困难的解剖学条件的情况下，也可以通过人体对探针进行灵敏的并由此尤其可靠的导航。
下面参照附图中示意性示出的示例性实施例，对本发明各实施例加以更详细的描述。
附图说明
图1是示出根据本发明的用于由手对探针进行遥控导航的装置的示意图。
具体实施方式
附图中示出的用于遥控导航的装置包括：U形控制装置1，该装置1可以由手3操纵，以便执行机械运动(MB；MR；MP)；指令传感器2，以便将被执行的运动转变成相应的导航控制信号(SB；SR；SP)，该导航控制信号可以传递到遥控的探针。控制装置包括几乎刚性的臂状部件1.1和连接于其上的弹性曲线部件1.2。可以利用控制装置1执行向内运动MP、旋转运动MR和弯曲运动MB形式的机械运动。
由此为每个特定的机械运动MR、MB和MP分配探针的一个相应的导航运动，从而这种分配是基于控制装置1的运动类型作出的，这导致直观的、用户亲和的操作。遥控探针的向内调节可以借助平行于臂状部件1.1的轴线的向内运动MP予以控制，而旋转调节可以借助围绕臂状部件1.1的轴线的旋转运动MR预先定义为探针的一个限定的角度。在这个实施例中，探针的弯曲运动可以借助于控制装置1的曲线部件1.2的弹性弯曲加以控制。由手3施加并转变成弯曲运动MB的压力导致控制装置的曲线部件1.2朝虚线所表示的位置的方向弯曲，基于这个弯曲来调节可插入到人体内的探针的位置。当通过手相应的直观运动释放控制装置1上的压力时，就恢复了弹性构造的曲线部件1.2的最初起始位置，并由此恢复了遥控探针的最初起始位置。可以由控制装置1转变的所有机械运动(MB；MR；MP)可以彼此无关地进行，由此在通过人体对探针导航过程中保证了高度灵敏性。除了上面描述的向内、旋转和弯曲运动(MB；MR；MP)之外，其他类型的运动，例如夹紧运动，也可以借助于根据本发明的控制装置1的其他实施例以直观的方式加以控制。
由手3执行的并传递到控制装置1的机械运动(MB；MR；MP)借助于指令传感器1转变成导航控制信号(SB；SR；SP)，并且传递到空间上远离的探针。控制装置1连接到指令传感器2上，这种连接是以控制装置1可以在向内运动MP的方向上运动并可以围绕臂状部件1.1的轴线旋转的方式实现的。机械运动以如下方式转变，即：导航控制信号SP分配给向内运动MP、导航控制信号SR分配给旋转运动MR，而导航控制信号SB分配给弯曲运动MB。导航控制信号(SB；SR；SP)在控制装置1和探针(未示出)之间的传输可以以有线和无线的方式来实现，例如通过因特网或广域网或红外线连接到探针上。取决于遥控探针的结构，控制信号例如转变成电信号或机械信号，来控制磁场、电机或其他导航装置，并从而转变成与控制信号相对应的运动。
本发明背后的主要思想归纳如下：
尽管利用简单装置实现遥控，但是根据本发明的装置利用直观对应于探针的导航的控制装置1，借助于运动(MR；MB；MP)，确保了对可以插入到人体内的探针精确并尤其灵敏地导航。尤其是利用控制装置(1)的创造性的U形实施例，可以转变直观操作。借助于创造性地将探针和处于检查的环境之间的机械相互作用反馈到控制装置1并从而直接反馈到操作的手3，可以提高灵敏控制性。

Claims (5)

1.用于由手(3)对探针进行遥控导航的装置，该探针可以插入到人体内，该装置具有可以由手(3)操纵的控制装置(1)和指令传感器(2)，该指令传感器用于将所述指令转变成导航控制信号(SR；SB；SP)，其特征在于，控制装置(1)构造成使得探针的导航运动可以转变成控制装置(1)的相应运动(MR；MB；MP)，与手(3)的直观移动一致，所述控制装置(1)为可以用手(3)操纵的U形控制装置(1)，具有刚性的臂状部件(1.1)和连接于该臂状部件上的可弯曲的曲线部件(1.2)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，控制装置(1)的曲线部件(1.2)以弹性方式构造，使得在压力释放时，曲线部件(1.2)自动从其弯曲位置返回到一个限定的起始点。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，出于控制装置(1)的直观运动的目的，为探针的向内调节提供了至少一个线性向内运动(MP)，且/或为探针的角度的旋转调节提供了至少一个旋转运动(MR)，且/或提供了至少一个弯曲运动(MB)来调节探针尖端的弯曲运动。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，为了将控制装置(1)的机械运动(MR；MB；MP)转变成探针的电子导航控制信号(SB；SR；SP)，提供了指令传感器(2)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，探针和要由所述探针检查的环境之间的机械相互作用可以以强制反馈的方式传递回到控制装置(1)，并由此可以传递回到手(3)。
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