探头、探头机器人、导管机器人、机器人系统及探测系统

本发明涉及医学介入，具体地涉及介入探头、探头机器人、导管机器人、用于肺部支气管检查的机器人系统及对应的探测系统。

背景技术：

1、肺部疾病是世界上最大的健康问题之一，是世界范围内死亡的八大原因之一，包括肺栓塞、急性呼吸衰竭和肺炎。冠状病毒疾病(covid-19)是近年来出现的一种新型肺炎。及时诊断和治疗可以减少各种肺部疾病的症状、减轻各种肺部疾病的严重程度、改善患者的健康状况、提升患者的预后生活质量以及延长患者的生存期。

2、为了诊断各种肺部疾病，一些医学成像技术——包括计算机断层扫描(ct)、核磁共振成像(nmri)、支气管内超声(ebus)和支气管镜检查——已经被用于为医生提供病理学证据。ct可以对病理组织进行成像，但是获得的结果通常是非典型的并且不能够确诊疾病。至于nmri，因为支气管中有大量空气，所以在nmri结果中会出现引起的伪影，从而降低成像分辨率。除了上述外源性医学成像方法之外，ebus可以进入支气管通道，这通常难以确保良好的接触以传输超声。在最近的研究中，将可膨胀的水袋添加到探头前部以提供人工传输介质。由于探头前部的大直径，末端支气管的可接近性受到限制。据报告，支气管镜可以在支气管树中同时执行直接成像和手术，显示出比其他方法更好的诊断潜力。然而，迄今为止，内窥镜领域的主要公司已经报道了一些最小外径为1.8mm的商用支气管镜产品，其仍然不能进入末端支气管区域。

3、由于人类肺部的生理构造和功能以及现有的医疗技术和设备的限制，因此对一些肺部疾病(例如，原发于小叶支气管以及细支气管的疾病)的早期诊断或精确诊断存在一定难度。尤其对于位于人体肺部的细支气管区域中的肺部疾病，由于细支气管区域的内部直径的范围为约1-0.5毫米，目前还没有商用的或报道的医疗设备可以到达此区域以开展后续检测、诊断。目前，仍然存在位于支气管的末端区域(直径为约1mm)中的一些疾病，例如外周肺癌、阻塞性肺气肿和急性细支气管炎，它们是难以鉴定的，特别是在早期阶段。

4、现有的用于肺部的医学影像技术，例如x射线(以ct为代表)、超声成像、核磁共振成像以及支气管镜均无法很好地对位于此区域中的肺部疾病进行检测、诊断。对于难以确诊的疾病，经皮穿刺或支气管镜下的活检仍是医学领域用以确诊疾病的金标准。

5、因此，针对末端支气管疾病的检测和诊断，现有技术在小尺寸、多功能、高精度等方面存在缺陷，需要对现有技术的介入探头进行改进。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种能够用于对人体肺部的细支气管区域中的肺部病理组织进行介入探测的方案，以解决或缓解上文提到的现有技术缺陷中的至少部分。

2、本发明提供了以下方案：

3、方案1.一种介入探头，包括：主体、探头前部、反射器以及光纤组件；

4、所述主体是圆筒形的并且包括远侧端、近侧端以及位于所述远侧端和近侧端之间的中间部分，其中，所述中间部分包括第一不可变形部分、可变形部分和第二不可变形部分，所述可变形部分位于所述第一不可变形部分和所述第二不可变形部分之间；

5、所述探头前部布置在所述主体的远侧端处；

6、所述光纤组件布置在所述主体的近侧端处并且包括单模光纤阵列；

7、所述反射器被布置成径向地定位在所述主体的中间部分的第一不可变形部分中，并且能够将通过所述光纤组件的单模光纤阵列传入所述介入探头的光信号的一部分反射回所述单模光纤阵列。

8、方案2.根据方案1所述的介入探头，其中，所述第一不可变形部分靠近所述主体的远侧端，所述第二不可变形部分靠近所述主体的近侧端。

9、方案3.根据方案1所述的介入探头，其中，所述探头前部是圆筒形的采样尖端，所述探头前部在其前端处具有周向地均匀地布置在其圆筒壁中的多个咬合块，所述多个咬合块中的每个咬合块包括周向地延伸的前端平面部以及分别自所述前端平面部的两个周向端向所述探头前部的后端延伸的采样锯齿和回退弧面，其中所述前端平面部位于所述采样锯齿和所述回退弧面之间并且位于所述探头前部的前端所形成的端面中。

10、方案4.根据方案1所述的介入探头，其中，

11、当所述介入探头的所述探头前部受到沿所述主体的轴向方向的压力时，所述主体的可变形部分产生轴向压缩位移；并且

12、当所述介入探头的所述探头前部受到偏离所述主体的轴向方向的压力时，所述主体的可变形部分产生侧向弯曲位移。

13、方案5.根据方案4所述的介入探头，其中，所述多个咬合块的数目是3个。

14、方案6.根据方案1所述的介入探头，其中，所述单模光纤阵列包括周向地均匀地布置的4个单模光纤。

15、方案7.根据方案1所述的介入探头，其中，所述介入探头是圆柱形的，并且所述介入探头的外部直径小于或等于1毫米。

16、方案8.根据方案1-7中任一项所述的介入探头，其中，所述光纤组件还包括布置在所述单模光纤阵列中央的多模光纤或光纤传像束，并且所述反射器是中空环形的半反射半透射反射器，并且其中，

17、所述光纤组件的多模光纤或光纤传像束和所述半反射半透射反射器被配置为使得通过所述光纤组件的单模光纤阵列传入的光信号的一部分透射穿过所述半反射半透射反射器、到达待探测的目标组织表面并且经由所述待探测的目标组织表面反射回所述光纤组件的多模光纤或光纤传像束。

18、方案9.根据方案1-7中任一项所述的介入探头，其中，所述介入探头的外表面涂覆有一层磁性表皮。

19、方案10.根据方案8所述的介入探头，其中，所述介入探头的外表面涂覆有一层磁性表皮。

20、方案11.一种探头机器人，其中，所述探头机器人包括根据方案9所述的介入探头和光纤束，其中所述介入探头的光纤组件连接到所述光纤束的一端。

21、方案12.一种探头机器人，其中，所述探头机器人包括根据方案10所述的介入探头和光纤束，其中所述介入探头的光纤组件连接到所述光纤束的一端。

22、方案13.一种导管机器人，用于与根据方案11或12所述的探头机器人配合使用，所述导管机器人具有导管，所述导管采用中空管状结构、用于在其内容纳至少所述探头机器人，并且在所述导管的壁中周向地布置有多个轴向延伸的通孔，每个通孔用于放置一个腱索。

23、方案14.根据方案13所述的导管机器人，其中在所述导管的壁中周向地均匀地布置有四个轴向延伸的通孔用于放置四个腱索。

24、方案15.根据方案13或14所述的导管机器人，其中所述导管机器人的导管采用3d打印技术实现、具有300μm的壁厚度。

25、方案16.根据方案13所述的导管机器人，其中所述导管机器人的导管用于在其内容纳所述探头机器人和至少一个手术工具。

26、方案17.一种用于肺部支气管检查的机器人系统，其中所述机器人系统包括根据方案13-16中任一项所述的导管机器人和根据方案11所述的探头机器人，其中所述探头机器人位于所述导管机器人的导管中。

27、方案18.一种用于肺部支气管检查的机器人系统，其中所述机器人系统包括根据方案13-16中任一项所述的导管机器人和根据方案12所述的探头机器人，其中所述探头机器人位于所述导管机器人的导管中。

28、方案19.一种探测系统，包括根据方案17所述的机器人系统、外部光源以及后端光电信号处理器，其中，

29、所述外部光源被配置为使得来自所述外部光源的光信号通过所述介入探头的单模光纤阵列传入所述介入探头；

30、所述后端光电信号处理器被配置为接收所述光信号中的、通过所述介入探头的所述反射器反射并且通过所述单模光纤阵列传回的光信号部分并且将所述光信号部分处理成电信号。

31、方案20.一种探测系统，包括根据方案18所述的机器人系统、外部光源、后端光电信号处理器以及后端视觉信号处理器，其中，

32、所述外部光源被配置为使得来自所述外部光源的光信号通过所述介入探头的单模光纤阵列传入所述介入探头；

33、所述后端光电信号处理器被配置为接收所述光信号中的、通过所述介入探头的所述反射器反射并且通过所述单模光纤阵列传回的第一光信号部分并且将所述第一光信号部分处理成电信号；并且

34、所述后端视觉信号处理器被配置为通过所述多模光纤或光纤传像束接收所述光信号中的、透射穿过所述介入探头的反射器并且经由待探测的目标组织反射回的第二光信号部分并且将所述第二光信号部分处理成视觉信号。

35、利用本发明的方案，可以探测位于人类肺部的细支气管区域中的肺部病理组织。另外，本发明的介入探头为实现多功能集成创造了条件，有利于更好地辅助肺部疾病诊断，所述功能例如：感知位于人类肺部的细支气管区域中的病理组织的力学信息；获取在此区域中位于探头前方的病理组织的表观图像；以及对位于此区域中的病理组织进行活检组织采样。