荧光透视图像引导的机器人血管插管的制作方法

本公开总体上涉及特别是用于处置血管疾病(例如，卒中、外周动脉疾病、腹主动脉瘤、颈动脉疾病、动静脉畸形、严重肢体威胁性缺血、肺栓塞、深静脉血栓形成、慢性静脉功能不全和静脉曲张)的血管内介入期间的血管插管。本公开具体涉及一种机器人血管插管，其涉及通过血管内的血管内器械对血管的系统位置壁采样的荧光透视图像引导的反馈。

背景技术：

1、血管内介入医师使用在引导导管内同轴对准的导丝来将人或动物的脉管系统导航到处置部位。对血管进行插管的典型过程涉及协调导丝和引导导管的运动的一组离散操纵，以将导丝放置在目标血管分支中，引导导管在该目标血管分支上被推进到处置部位。对于有经验的血管内介入医师，通过多年的观察和反复试验来学习协调导丝和引导导管的运动的这种技能。然而，对于新手血管内介入医师而言情况并非如此，特别是在由于曲折的解剖结构和/或困难的图像反馈而被认为是困难的情况下。它不仅需要极好的图像解读能力来导航3d血管解剖结构(特别是当利用2d透视荧光透视时)，而且还需要经训练的手眼协调以同时精确地操纵同轴对准的导丝和引导导管。

2、常见的血管内导丝操作是从大血管(主动脉)对侧分支(肾)进行插管。该过程中的一个步骤是对准引导导管，使得远侧区段点在目标血管的方向上，并且然后将导丝推进到分支血管中，随后在导丝上推进引导导管，从而完成插管过程。如目前所实践的，血管内介入医师随机地尝试通过利用导丝/导管组件横穿大血管的壁同时在希望它落在分支血管内的情况下主动地“盘旋(helicopter)”导丝来对分支血管进行插管。这种试错方法是令人沮丧的，并且可能增加15分钟以上或更多的浪费时间或需要专家接管。

技术实现思路

1、本公开通过机器人设备以高精度和高速度辅助将过渡血管内的血管内器械导航到从过渡血管分岔的目标血管中来提供一种改进的血管内介入工作流程。本公开利用过渡血管的系统性位置壁采样，其涉及将过渡血管内的血管内器械平移和/或旋转到一个或多个采样位置，并且在每个壁采样位置处，通过控制导丝横穿所述过渡血管来尝试进入目标分支口，特别是在x射线视角未捕获目标分支口的位置的情况下。本公开利用与血管内器械的伺服控制同步的荧光透视成像(或被布置为对血管和器械进行成像的任何其他类型的图像系统)来实现这一点。

2、本公开的一个实施例是一种用于由在过渡血管内导航的血管内器械对目标血管的血管插管的血管插管系统。

3、所述血管插管系统是可连接到所述血管内器械的近侧区段的介入机器人。当被连接到所述血管内器械的所述近侧区段时，所述介入机器人被配置为在所述过渡血管内导航所述血管内器械的所述远侧区段。

4、所述血管插管系统还采用血管插管控制器，所述血管插管控制器被配置为(1)在包含从所述过渡血管分岔的所述目标血管的图像空间(例如，x射线)内定义具有进入所述目标血管的虚拟入口通道的所述过渡血管的虚拟壁，(2)命令所述介入机器人执行由所述血管内器械的所述远侧区段对所述过渡血管的位置壁采样，并且(3)在由所述血管内器械的所述远侧区段对所述过渡血管的所述位置壁采样期间检测由所述血管内器械的所述远侧区段通过所述虚拟壁的所述虚拟入口通道对所述目标血管的所述血管插管。

5、本公开的第二实施例是一种采用编码有指令的非瞬态机器可读存储介质的血管插管控制器，所述指令用于由一个或多个处理器运行以控制由血管内器械对目标血管的血管插管，所述血管内器械具有被连接到介入机器人的近侧区段和在过渡血管内导航的远侧区段，所述过渡血管具有从过渡血管分岔的目标血管。

6、所述非瞬态机器可读存储介质包括用于以下操作的指令：(1)在包含从所述过渡血管分岔的所述目标血管的图像空间(例如，x射线)内定义具有进入所述目标血管的虚拟入口通道的所述过渡血管的虚拟壁，(2)命令所述介入机器人执行由所述血管内器械的所述远侧区段对所述过渡血管的位置壁采样，并且(3)在由所述血管内器械的所述远侧区段对所述过渡血管的所述位置壁采样期间检测由所述血管内器械的所述远侧区段通过所述虚拟壁的所述虚拟入口通道对所述目标血管的血管插管。

7、本公开的第三实施例是一种可由血管插管控制器执行以进行由血管内器械对目标血管的血管插管的血管插管方法，所述血管内器械具有被连接到介入机器人的近侧区段和在过渡血管内导航的远侧区段，所述过渡血管具有从过渡血管分岔的目标血管。

8、所述血管插管方法涉及所述血管插管控制器(1)在包含从所述过渡血管分岔的所述目标血管的图像空间(例如，x射线)内定义具有进入所述目标血管的虚拟入口通道的所述过渡血管的虚拟壁，(2)命令所述介入机器人执行由所述血管内器械的所述远侧区段对所述过渡血管的位置壁采样，并且(3)在由所述血管内器械的所述远侧区段对所述过渡血管的所述位置壁采样期间检测由所述血管内器械的所述远侧区段通过所述虚拟壁的所述虚拟入口通道对所述目标血管的血管插管。

9、对于本公开的所有实施例，血管内器械可以包括在外血管内设备(例如，引导导管)内共同对准的内血管内设备(例如，导丝)。当被连接到两个血管内设备的近侧区段时，介入机器人被配置为根据血管插管控制器的命令单独地或共同地导航血管内设备的远侧区段。

10、另外，对于本公开的所有x射线实施例，血管插管控制器可以根据来确认或测试由血管内器械的远侧区段通过虚拟屏障对目标血管的血管插管的检测：(a)注射到血管中的造影剂的x射线成像和/或(2)目标血管相对于过渡血管的横向视角的x射线成像。

11、出于本公开的描述和权利要求的目的：

12、(1)包括但不限于“血管内介入”和“介入机器人”的本公开的领域的术语应当如本公开的领域中已知的并且如在本公开中示例性描述的那样进行解读；

13、(2)术语“血管插管”宽泛地涵盖如本公开的领域中已知的和下文中设想的脉管系统内的血管、开窗式支架或任何类型的管状设备的任何类型的插管；

14、(3)术语“血管内器械”宽泛地涵盖如本公开的领域中已知的并且在下文中设想的任何器械，包括在特别是用于处置血管疾病(例如，卒中、外周动脉疾病、腹主动脉瘤、颈动脉疾病、动静脉畸形、严重肢体威胁性缺血、肺栓塞、深静脉血栓形成、慢性静脉功能不全和静脉曲张)的血管内介入期间在脉管系统内导航的一个或多个血管内设备；

15、(4)术语“导丝”宽泛地涵盖如本公开的领域中已知的并且在下文中设想的在血管内介入期间导航通过脉管系统的线材和弹簧；

16、(5)术语“引导导管”宽泛地涵盖如本公开的领域中已知的并且在下文中设想的在血管内介入期间导航通过脉管系统的柔性管；

17、(6)术语“过渡血管”宽泛地涵盖必须被导航以到达处置部位的脉管系统的任何血管，不包括脉管系统的处置部位；

18、(7)术语“目标血管”宽泛地涵盖从过渡血管分支并且包括或不包括处置部位的脉管系统的任何血管；

19、(8)术语“壁采样位置”宽泛地涵盖血管内器械的远侧区段在过渡血管内的特定位置和特定取向；

20、(9)术语“位置壁采样”宽泛地涵盖将血管内器械的远侧区段定位在过渡血管内的一个或多个壁采样位置处以用于使血管内器械的远侧区段在瞬态壁的物理壁的方向上横穿过渡血管以试图进入目标血管的口的目的，例如，使从引导导管延伸出来的导丝的远侧区段在瞬态壁的物理壁的方向上横穿过渡血管；

21、(10)术语过渡血管的“虚拟壁”宽泛地涵盖如本公开的领域中已知的或在下文中设想的包括进入目标血管的入口通道的过渡血管的物理壁的任何类型的计算模拟；

22、(11)术语进入目标血管的“虚拟入口通道”宽泛地涵盖如本公开的领域中已知或下文中设想的进入目标血管的口的任何类型的计算模拟；

23、(12)短语“定义虚拟壁”和“定义虚拟壁”宽泛地涵盖可以通过如本文中示例性图示的血管的x射线图像的用户操纵和/或图像处理来补充的用于在x射线图像空间内描绘虚拟壁的一个或多个度量的制定(例如，数据拟合、力、距离和/或形状)；

24、(13)术语“图像空间”宽泛地涵盖包含血管的图像的二维、三维或四维空间(例如，x射线、超声、mri、ct、内窥镜等)；

25、(14)术语“控制器”宽泛地涵盖如本公开的领域中理解的和如本公开中示例性描述的用于如在本公开中示例性描述的那样控制本公开的各个方面的应用的主电路板或集成电路的所有结构配置。控制器的结构配置可以包括但不限于(一个或多个)处理器、(一个或多个)计算机可用/计算机可读存储介质、操作系统、(一个或多个)应用模块、(一个或多个)外围设备控制器、(一个或多个)槽和(一个或多个)端口。控制器被可以被容纳在工作站内或被链接到工作站。“工作站”的示例包括但不限于以独立计算系统、服务器系统的客户端计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机的形式的一个或多个计算设备、显示器/监测器和一个或多个输入设备(例如，键盘操纵杆和鼠标)的组件；

26、(15)术语“应用模块”宽泛地涵盖被包含在控制器内或可由控制器访问的由用于执行特定应用的电路(例如，电子部件和/或硬件)和/或可执行流程(例如，被存储在(一个或多个)非瞬态计算机可读介质上的可执行软件和/或固件)组成的应用；以及

27、(16)术语“数据”和“信号”宽泛地涵盖如本公开的领域中理解和如本公开中示例性描述的用于传输支持如随后在本公开中描述的那样应用本公开的各个方面的信息和/或指令的所有形式的可检测物理量或脉冲(例如，电压、电流或磁场强度)。本公开的数据通信/信号部件可以涉及如本公开的领域中已知的通信方法，包括但不限于过任何类型的有线或无线数据链路/信号链路的数据/信号发射/接收和被上传到计算机可用/计算机可读存储介质的数据/信号的读取。

28、结合附图阅读本公开的发明的各种实施例的以下详细描述，本公开的发明的前述实施例和其他实施例以及本公开的发明的各种结构和优点将变得更加显而易见。详细描述和附图仅仅是对本公开的发明的说明而非限制，本公开的发明的范围由权利要求及其等价方案定义。