用于電磁跟蹤的介入工具步進(jìn)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種與電磁(“EM”)跟蹤技術(shù)兼容的介入工具步進(jìn)器。本發(fā)明具體涉及一種采用具有EM兼容材料組分的部件的介入工具步進(jìn)器，以使電磁場(chǎng)中由介入工具步進(jìn)器引起的任何扭曲最小化。
【背景技術(shù)】
[0002]總體上，步進(jìn)器用于把持/引導(dǎo)并在需要時(shí)平移/旋轉(zhuǎn)(一個(gè)或多個(gè))介入工具，以有助于介入流程(例如，經(jīng)會(huì)陰活檢、諸如永久性放射性種子植入的內(nèi)部輻射治療、臨時(shí)性間質(zhì)內(nèi)近距離放射治療等)。
[0003]更具體地，近距離放射治療流程涉及使用步進(jìn)器以在患者體內(nèi)把持并平移/旋轉(zhuǎn)經(jīng)直腸超聲(“TRUS”)探頭。步進(jìn)器也用于在相對(duì)于TRUS探頭的固定位置中把持網(wǎng)格/模板，以引導(dǎo)針/導(dǎo)管向患者體內(nèi)的插入。
[0004]例如，圖1圖示了涉及包括框架11、齒輪傳動(dòng)組件12、托架13以及網(wǎng)格模板14的步進(jìn)器10的典型近距離放射治療裝置。在近距離放射治療流程期間，托架I把持TRUS探頭15，同時(shí)齒輪傳動(dòng)組件12被手動(dòng)或自動(dòng)地操作以在患者的直腸中或直腸外平移和/SMRtrus探頭15。一旦TRUS探頭15被適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诨颊叩闹蹦c內(nèi)，網(wǎng)格模板14可以用于引導(dǎo)針/導(dǎo)管16向患者體內(nèi)的插入，以有助于(一個(gè)或多個(gè))輻射源在患者體內(nèi)的植入。
[0005]針對(duì)這種近距離放射治療流程，EM跟蹤技術(shù)可以用于跟蹤TRUS探頭15在患者體內(nèi)的定位。EM跟蹤也可以用于對(duì)針、探針和在流程中使用的其他介入設(shè)備(例如，針/導(dǎo)管16)進(jìn)行導(dǎo)航/引導(dǎo)/映射。然而，使用EM跟蹤技術(shù)的主要缺點(diǎn)是在EM場(chǎng)生成器的視場(chǎng)(“F0V”)附近的金屬器械在對(duì)TRUS探頭15和其他EM跟蹤的設(shè)備的跟蹤中可能引起扭曲。尤其地，鐵磁性金屬以及由非鐵材料(例如，招)生成的渦流對(duì)EM場(chǎng)的空間扭曲具有非常大的影響。當(dāng)前，商業(yè)上可獲得的近距離放射治療步進(jìn)器包含顯著量的金屬。結(jié)果，EM跟蹤數(shù)據(jù)在空間上被扭曲，這可能導(dǎo)致引導(dǎo)、導(dǎo)航和規(guī)劃的不準(zhǔn)確，這對(duì)處置效能可能具有負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明通過提供采用具有EM兼容材料組分的部件的介入工具步進(jìn)器以使電磁場(chǎng)中由介入工具步進(jìn)器引起的任何扭曲最小化來(lái)解決這一主要缺點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的一種形式是采用框架、托架、任選的齒輪傳動(dòng)組件以及任選的網(wǎng)格模板的介入工具步進(jìn)器。所述框架在結(jié)構(gòu)上被配置為相對(duì)于解剖區(qū)域(例如，患者的直腸)進(jìn)行定位，以相對(duì)于所述解剖區(qū)域把持介入工具(例如，TRUS探頭)。所述托架在結(jié)構(gòu)上被配置為相對(duì)于所述解剖區(qū)域把持所述介入工具。所述齒輪傳動(dòng)組件在結(jié)構(gòu)上被配置為相對(duì)于所述框架平移和/或旋轉(zhuǎn)所述托架。所述網(wǎng)格模板在結(jié)構(gòu)上被配置為相對(duì)于所述解剖區(qū)域引導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)額外的介入工具(例如，(一根或多根)針、(一個(gè)或多個(gè))導(dǎo)管等)。所述框架、所述托架、所述任選的齒輪傳動(dòng)組件以及所述任選的網(wǎng)格模板具有電磁兼容材料組分(例如，生物醫(yī)學(xué)相容的塑料或生物醫(yī)學(xué)相容的金屬)，以使電磁場(chǎng)中由所述介入工具步進(jìn)器引起的任何扭曲最小化。
[0008]本發(fā)明的第二種形式是采用前述介入工具步進(jìn)器和在結(jié)構(gòu)上被配置為生成電磁場(chǎng)的電磁場(chǎng)生成器的介入系統(tǒng)。所述電磁場(chǎng)生成器可以被附接到或不被附接到所述介入工具步進(jìn)器。
【附圖說(shuō)明】
[0009]結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述形式和其他形式以及本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。這些詳細(xì)描述和附圖對(duì)于本發(fā)明僅僅是說(shuō)明性的而非限制性的，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等價(jià)方案來(lái)定義。
[0010]圖1圖示了利用現(xiàn)有技術(shù)已知的超聲探頭步進(jìn)器的示范性近距離放射治療。
[0011]圖2圖示了現(xiàn)有技術(shù)已知的EM非兼容步進(jìn)器和根據(jù)本發(fā)明的EM兼容步進(jìn)器的相當(dāng)?shù)腅M場(chǎng)扭曲數(shù)據(jù)。
[0012]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的EM兼容步進(jìn)器的示范性實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明以發(fā)明人對(duì)這樣的出人意料的發(fā)現(xiàn)為前提:S卩，由現(xiàn)有技術(shù)已知的具有EM非兼容材料組分的介入工具步進(jìn)器和具有本發(fā)明的EM兼容材料組分的介入工具步進(jìn)器對(duì)EM場(chǎng)產(chǎn)生的相當(dāng)?shù)呐で?。在這一點(diǎn)上，圖2圖示了針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)已知的EM非兼容步進(jìn)器的示范性EM場(chǎng)扭曲數(shù)據(jù)，以及本發(fā)明的EM兼容步進(jìn)器的示范性EM場(chǎng)扭曲數(shù)據(jù)。特別地，現(xiàn)有技術(shù)已知的EM非兼容步進(jìn)器具有包括鐵磁性金屬或在存在EM場(chǎng)的情況下能夠生成渦流的非鐵金屬(例如，鋁)的材料組分。相比較而言，本發(fā)明的EM兼容步進(jìn)器具有包括高強(qiáng)度、非EM扭曲生物醫(yī)學(xué)相容材料的材料組分，所述高強(qiáng)度、非EM扭曲生物醫(yī)學(xué)相容材料包括，但不限于，在存在EM場(chǎng)的情況下不能夠生成渦流的塑料和非鐵金屬，或者在存在EM場(chǎng)的情況下能夠生成可忽略的渦流的塑料和非鐵金屬。
[0014]如圖2中所示，XYZ數(shù)據(jù)點(diǎn)?表示在EM場(chǎng)之內(nèi)不存在介入工具步進(jìn)器的情況下EM傳感器的平均探測(cè)位置。重要的是，即使在理想的純凈環(huán)境中，在EM跟蹤技術(shù)中存在固有噪聲。例如，由于固有噪聲，在理想的純凈環(huán)境中獲得的兩(2)個(gè)EM傳感器位置測(cè)量結(jié)果可能相隔0.1mm。因此，XYZ數(shù)據(jù)點(diǎn)?表示在EM跟蹤技術(shù)的固有噪聲的背景下EM傳感器的平均探測(cè)位置。
[0015]與XYZ數(shù)據(jù)點(diǎn)?有關(guān)，XYZ數(shù)據(jù)點(diǎn)■表示在EM場(chǎng)之內(nèi)具有EM非兼容步進(jìn)器的EM傳感器的平均探測(cè)位置，該平均探測(cè)位置具有與XYZ點(diǎn)數(shù)據(jù)?的為1.78mm的均值絕對(duì)偏差，產(chǎn)生EM場(chǎng)的結(jié)果扭曲。相比而言，XYZ數(shù)據(jù)點(diǎn)?表示在EM場(chǎng)之內(nèi)具有EM兼容步進(jìn)器的EM傳感器的平均探測(cè)位置，該平均探測(cè)位置具有與XYZ數(shù)據(jù)點(diǎn)?的為0.06mm的均值絕對(duì)偏差，產(chǎn)生EM場(chǎng)的可忽略的扭曲。
[0016]相當(dāng)?shù)呐で鷶?shù)據(jù)教導(dǎo)了EM兼容步進(jìn)器相對(duì)于EM跟蹤技術(shù)的固有噪聲實(shí)際上強(qiáng)加EM場(chǎng)的可忽略的扭曲。因此，EM兼容步進(jìn)器的部件的材料組分可以被認(rèn)為使等價(jià)于EM跟蹤技術(shù)的固有噪聲的EM場(chǎng)的扭曲最小化。
[0017]為了有助于對(duì)本發(fā)明的EM兼容步進(jìn)器的進(jìn)一步理解，圖3圖示了采用框架31、任選的齒輪傳動(dòng)組件32、托架33以及任選的網(wǎng)格模板34的現(xiàn)有技術(shù)已知的EM兼容步進(jìn)器30?？蚣?1在結(jié)構(gòu)上被配置為相對(duì)于解剖區(qū)域(未示出)(例如，患者的直腸)進(jìn)行定位，以在解剖區(qū)域之內(nèi)插入介入工具40(例如，TRUS探頭)。托架33在結(jié)構(gòu)上被配置為對(duì)介入工具40向解剖區(qū)域內(nèi)的插入進(jìn)行支持。齒輪傳動(dòng)組件32在結(jié)構(gòu)上被配置為相對(duì)于框架31手動(dòng)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)地平移和/或旋轉(zhuǎn)托架33。
[0018]在操作中，EM場(chǎng)生成器20經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)已知的EM傳感器21-23生成用于跟蹤介入工具40的EM場(chǎng)(未示出)AM場(chǎng)也可以跟蹤針41和其他介入器械?？蚣?1、齒輪傳動(dòng)組件32和托架33具有EM兼容材料組分，以使EM場(chǎng)中由介入工具步進(jìn)器30引起的任何扭曲最小化。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，EM兼容材料組分包括(一種或多種)USP類型VI塑料，所述USP類型VI塑料包括，但不限于，聚二醚酮(“PEEK”)、聚芳醚砜(“R聚亞苯基砜”)以及EPO-TEK(固化環(huán)氧膠粘劑和密封劑)。
[0020]在另一實(shí)施例中，EM兼容材料組分包括能夠在存在EM場(chǎng)的情況下不生成渦流的非鐵金屬或者能夠在存在EM場(chǎng)的情況下生成可忽略的渦流的非鐵金屬，其包括，但不限于，鈦和醫(yī)學(xué)級(jí)別的不銹鋼(300系列)。
[0021]在又一實(shí)施例中，框架31、任選的齒輪傳動(dòng)組件32、托架33以及任選的網(wǎng)格模板34被設(shè)計(jì)為沒有大的表面，從而EM兼容材料組分可以包括能夠在存在EM場(chǎng)的情況下生成渦流的非鐵金屬(例如，鋁)。例如，如圖3中所示，槽35可以被設(shè)計(jì)在框架31中，以避免框架31的表面中的連續(xù)性。
[0022]在實(shí)踐中，盡管本發(fā)明的EM兼容步進(jìn)器的所有部件都必須具有EM兼容材料組分，但是材料組分在各部件之間可以變化或者可以不變化。例如?？蚣?、托架和網(wǎng)格模板可以由塑料(例