專利名稱：帶有自適應(yīng)彎曲段的經(jīng)食道超聲探頭的制作方法
帶有自適應(yīng)彎曲段的經(jīng)食道超聲探頭本申請為申請人的申請?zhí)枮?00780014384.0的進(jìn)入國家階段日期為2008年10 月21日的國際申請日為2007年3月5日的發(fā)明名稱為“帶有自適應(yīng)彎曲段的經(jīng)食道超聲 探頭”的發(fā)明專利申請的分案申請。相關(guān)申請的交叉參考本申請要求2006年3月6日提交的美國臨時(shí)申請60/779，6 ，和2007年1月M 日提交的美國臨時(shí)申請60/886，471的權(quán)益。
背景技術(shù)：
經(jīng)食道超聲心動圖(TEE)是提供心臟的圖像以用于診斷和/或監(jiān)視目的的超聲成 像技術(shù)。TEE的一個(gè)特別有益的用途是用于獲得左心室的經(jīng)胃短軸圖(TGSAV)的圖像。為 了使用TEE獲得TGSAV的最佳圖像，超聲換能器應(yīng)當(dāng)被理想地定位在胃的胃底中，通過左心 室瞄準(zhǔn)超聲束。用于成像TGSAV的TEE探頭典型地包含機(jī)械鉸接機(jī)構(gòu)以將探頭的遠(yuǎn)端彎曲到胃 底中的期望位置。由于傳統(tǒng)TEE探頭較大(即，直徑大約為1/2英寸)，因此鉸接機(jī)構(gòu)會較 強(qiáng)。結(jié)果，當(dāng)探頭未完美地與期望位置對準(zhǔn)時(shí)，探頭會對相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)施加顯著的力以將探 頭的遠(yuǎn)端推動到用于獲得TGSAV的期望位置。然而，當(dāng)使用較小TEE探頭時(shí)(例如美國專 利公開No. 10/996，816中所述的5或6mm直徑的探頭)，探頭不能施加足夠的力將探頭的遠(yuǎn) 端推動到期望位置。被引用于此作為參考的美國申請No. 10/996，816公開了一種用于成人中的TEE探 頭，該探頭優(yōu)選地直徑小于7. Smm,更優(yōu)選地直徑小于6mm，并且最優(yōu)選地直徑為大約5mm。 它也公開了一種兒科TEE探頭，該探頭優(yōu)選地直徑在大約2. 5至4mm之間。為了獲得TGSAV的最佳圖像，超聲換能器(其位于探頭的遠(yuǎn)端中)應(yīng)當(dāng)被定位在 胃的胃底中，向上壓靠黏膜。換能器在胃底內(nèi)的最佳位置取決于許多參數(shù)，包括心臟的大小 和心臟相對于胃底的位置。這些參數(shù)例如可以隨著身體大小、身體體質(zhì)和/或解剖學(xué)關(guān)系 而變化。換能器在胃底內(nèi)的最佳位置在下文中被稱為“0PF”。為了使在OPF處或附近的換能器執(zhí)行成像，探頭的遠(yuǎn)端在它的未彎曲位置被插入 患者的鼻或口中，向下通過患者的食道，并且進(jìn)入胃的胃底。在探頭的尖端被插入到適當(dāng)深 度時(shí)，操作者(例如醫(yī)生)致動鉸接機(jī)構(gòu)以彎曲探頭的遠(yuǎn)端直到它與墊襯胃底的上部分的 黏膜接觸，優(yōu)選地將探頭的遠(yuǎn)端定位在可接受位置，或最優(yōu)選地定位在0PF。一旦探頭的遠(yuǎn) 端處于一個(gè)位置，可以獲得超聲圖像。如果基于圖像確定遠(yuǎn)端不處于可接受位置或0PF，探 頭的位置可以被調(diào)節(jié)以改善圖像。從食道到胃的入口被稱為下食道括約肌。下食道括約肌是相對穩(wěn)定區(qū)域，這是因 為食道自身在該點(diǎn)具有較厚的肌肉系統(tǒng)和因?yàn)樵搮^(qū)域在它穿過隔膜的地方被支撐。如果從 下食道括約肌到OPF的距離在所有患者中是相同的，探頭可以可以被設(shè)計(jì)成使它的彎曲接 頭位于離探頭的遠(yuǎn)尖端的相應(yīng)距離處。然而實(shí)際上，下食道括約肌和OPF之間的距離(在 下文中被稱為“L0D”)在患者之間是不同的。例如，取決于身體大小、身體體質(zhì)和心臟相對于隔膜的位置，LOD在成人中可以典型地為4-lOcm，在兒童中為2-5cm。傳統(tǒng)的大TEE探頭(例如直徑為1/2英寸)具有位于離探頭的遠(yuǎn)尖端固定距離處 的彎曲點(diǎn)，并且可以對相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)施加顯著的力以將探頭的遠(yuǎn)端推動到用于獲得TGSAV 的合適位置。然而，由于鉸接控制所提供的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)設(shè)備的操作者可能感覺不到所述力是 高的。傳統(tǒng)探頭的遠(yuǎn)尖端定位通過用硬探頭插管偏轉(zhuǎn)相對柔順的下食道和上胃腔和通過探 頭內(nèi)的有力彎曲段實(shí)現(xiàn)。然而，當(dāng)使用較小探頭時(shí)，探頭將常常不能施加足夠的力以將探頭 的遠(yuǎn)端推動到合適位置。較小TEE的探頭的例子包括直徑小于7. 5mm的用于成人的TEE探 頭，和直徑優(yōu)選小于4mm的兒科TEE探頭(如美國申請No. 10/996，816中所述)。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種探頭，該探頭帶有布置在遠(yuǎn)側(cè)部分中的換能器，和布置在所述換能器 的近側(cè)的彎曲段。所述彎曲段的近側(cè)部分比所述彎曲段的遠(yuǎn)側(cè)部分的撓性更大。通過首先 在所述彎曲段的近側(cè)部分附近彎曲，或者通過與所述彎曲段的遠(yuǎn)側(cè)部分相比在近側(cè)部分彎 曲更大的量，該布置導(dǎo)致所述彎曲段與相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)一致。


包含于此并且構(gòu)成該說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，并且與 上面給出的概述和下面給出的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的特征。圖IA和IB分別示出了處于它的伸直和彎曲位置的超聲探頭的遠(yuǎn)側(cè)部分。圖IC和ID示出了具有不同彎曲點(diǎn)的另一超聲探頭的遠(yuǎn)側(cè)部分(分別處于它的伸 直和彎曲位置)。圖2A、2B和2C示出了超聲探頭的另一實(shí)施例的遠(yuǎn)側(cè)部分，所述超聲探頭被配置成 取決于患者的解剖結(jié)構(gòu)在不同位置彎曲。圖3AJB和3C顯示了圖2A-2C的超聲探頭的彎曲段的三個(gè)備選實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖4A和4B顯示了用于解剖結(jié)構(gòu)尺寸不同的受試者中的圖2A-2C的超聲探頭的遠(yuǎn) 側(cè)部分。圖5A、5B和5C顯示了圖2A的探頭的彎曲段的第四備選優(yōu)選實(shí)施例的椎骨件的等 軸、端視和橫截面圖。圖6顯示了圖2A的彎曲段的第四備選優(yōu)選實(shí)施例的等軸視圖。圖7顯示了圖6的彎曲段的橫截面圖。圖8顯示了圖7的彈簧板。
具體實(shí)施例方式圖IA-ID示出了用于將換能器定位在期望的解剖位置(例如OPF中，旨在成像左 心室的TGSAV)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)甚至可以與較小探頭一起使用。在該實(shí)施例中，作為成套設(shè) 備(未顯示)提供一組探頭，成套設(shè)備中的每個(gè)探頭被設(shè)計(jì)成在沿著探頭的近側(cè)-遠(yuǎn)側(cè)縱 軸線的不同點(diǎn)彎曲。當(dāng)使用該系統(tǒng)進(jìn)行超聲成像時(shí)，操作者從成套設(shè)備選擇探頭中的一個(gè) (例如，期待最佳適配的一個(gè))，并且使用該探頭獲得期望圖像。應(yīng)當(dāng)注意盡管在圖IA-ID 中僅僅示出了來自成套設(shè)備的兩個(gè)探頭，成套設(shè)備優(yōu)選地包括可能需要覆蓋所有彎曲點(diǎn)的附加探頭(未顯示)。例如，成套設(shè)備可以包括五個(gè)探頭，它們的彎曲點(diǎn)分別位于離換能器 4、5、6、7 和 8cm 處。圖IA和IB分別示出了來自成套設(shè)備的處于伸直和彎曲位置的第一探頭10.圖IC 和ID分別類似地示出了來自成套設(shè)備的處于伸直和彎曲位置的第二探頭10’。第一探頭 10和第二探頭10’均包括撓性軸12，該撓性軸優(yōu)選地足夠硬但又具有足夠撓性以允許操作 者將第一探頭10或第二探頭10’的遠(yuǎn)端16定位到在期望穿透深度的相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)(例如 食道)。軸12優(yōu)選地具有足夠撓性并且足夠細(xì)以允許將探頭放置到相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)，和允 許該軸長時(shí)期留在原處而不會導(dǎo)致問題或過度不適。該軸的合適配置的例子包括在傳統(tǒng)鼻 胃和進(jìn)給管，以及諸如英國奇切斯特市的Deltex Medical Group公司制造的經(jīng)食道多普勒 監(jiān)視探頭中發(fā)現(xiàn)的那些。在撓性軸12的近側(cè)的部件(例如帶有鉸接控制的手柄，接口電纜，和與成像系統(tǒng) 匹配的連接器)對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的，因而未在這里進(jìn)行詳細(xì)描述。類 似地，用于將操作者的控制致動通過該軸傳遞到探頭的工作端的機(jī)構(gòu)(例如拉絲，未顯示) 也是公知的并且未在這里進(jìn)行描述。遠(yuǎn)遠(yuǎn)比軸12撓性更大的彎曲段15在遠(yuǎn)側(cè)超出撓性軸12。彎曲段15例如可以使 用下面所述的傳統(tǒng)彎曲機(jī)構(gòu)中的一個(gè)被構(gòu)造，所述彎曲機(jī)構(gòu)優(yōu)選地帶有相對小的彎曲半徑 (例如大約l-21/2cm)。比彎曲段15撓性小的遠(yuǎn)側(cè)部分16在彎曲段15的遠(yuǎn)側(cè)。超聲換 能器18被容納在該遠(yuǎn)側(cè)部分16內(nèi)，優(yōu)選地橫向被安裝，并且用于獲得圖像(例如，如申請 10/996, 816 中所述)。在圖IA和IB中，彎曲段15包括在彎曲段15的縱向中心的彎曲點(diǎn)15a，并且彎曲 點(diǎn)1 位于離換能器18的縱向中心距離Dl處。一旦第一探頭10被插入患者的身體中(例 如使用內(nèi)窺鏡管心針控制手柄，未顯示)，操作者致動控制機(jī)構(gòu)(未顯示，但是位于撓性軸 12近側(cè))以將第一探頭10的遠(yuǎn)尖端彎曲到期望位置。由于彎曲段15比撓性軸12或遠(yuǎn)側(cè) 部分16撓性更大，第一探頭10將響應(yīng)彎曲控制的致動在以彎曲點(diǎn)1 為中心的彎曲段15 彎曲，如圖IB中所示。結(jié)果，換能器18的縱向中心將沿著至少部分徑向于撓性軸12的縱 軸線的方向在外面縱向定位于距離Dl處。圖IC和ID示出了來自成套設(shè)備的第二探頭10’，除了第二探頭10’的彎曲段15 的彎曲點(diǎn)1 位于離換能器18距離D2處而不是距離Dl處之外，該探頭與圖IA和IB的探 頭相同。由于彎曲段15和彎曲點(diǎn)1 位于沿著第二探頭10’的長度的位置，該位置與第一 探頭10中的彎曲段15和彎曲點(diǎn)15a的位置不同，當(dāng)操作者致動彎曲控制(未顯示)時(shí)，第 二探頭10’將彎曲使得換能器18的縱向中心沿著至少部分徑向于撓性軸12的縱軸線的方 向在外面縱向定位于距離D2處，如圖ID中所示。通過使用探頭的成套設(shè)備，每個(gè)探頭具有彎曲段15和位于離換能器18不同縱向 距離處的彎曲點(diǎn)15a，操作者有利地獲得將換能器定位在離探頭的主軸軸線期望徑向距離 處的能力，從而幫助獲得期望圖像?？梢允褂萌魏吾t(yī)學(xué)上合適的技術(shù)，例如基于患者的大 小、重量、性別或年齡，或者這樣的特征的任何組合進(jìn)行使用那個(gè)探頭的初始選擇。備選地， 可以使用無創(chuàng)成像技術(shù)例如CT，NMR或常規(guī)超聲心動圖獲得最佳徑向距離的更精確估計(jì)。 一旦獲得相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)的圖像，可以從該圖像確定下食道括約肌和OPF之間的距離，并且 可以基于該距離從成套設(shè)備選擇適當(dāng)?shù)奶筋^。
人們認(rèn)為使用探頭的成套設(shè)備的一個(gè)缺陷在于操作者可能選擇錯(cuò)誤探頭，在該情 況下操作者將必須用次優(yōu)探頭繼續(xù)進(jìn)行或者從患者的身體收回探頭并且然后插入另一探 頭以獲得期望圖像。人們也認(rèn)為另一缺陷在于管理探頭的整個(gè)成套設(shè)備的庫存比管理可以 用于多數(shù)患者的單一探頭的庫存更復(fù)雜。圖2A-2C示出了一個(gè)備選探頭20，該探頭避免了這些可能的缺陷，原因是它可以 比來自上述成套設(shè)備的任何單個(gè)探頭用于更多的患者。探頭20具有類似于上述的撓性軸 12的撓性軸22。與圖1的實(shí)施例中相同，在撓性軸22近側(cè)的部件和用于將操作者的控制 致動傳遞到探頭的工作端的機(jī)構(gòu)是公知的并且未在這里進(jìn)行描述。優(yōu)選比軸22撓性更大的彎曲段25在遠(yuǎn)側(cè)超出撓性軸22，彎曲段25的近側(cè)部分比 彎曲段25的遠(yuǎn)側(cè)部分撓性更大(S卩，彎曲段25的彈性硬度沿著遠(yuǎn)側(cè)方向增加)。優(yōu)選撓性 小于彎曲段25的任何部分的遠(yuǎn)側(cè)部分沈在彎曲段25的遠(yuǎn)側(cè)。超聲換能器觀被容納在該 遠(yuǎn)側(cè)部分沈內(nèi)，優(yōu)選地如上面結(jié)合圖IA-ID所述橫向被安裝。由于撓性沿著遠(yuǎn)側(cè)方向沿著彎曲段25的長度減小，當(dāng)彎曲控制機(jī)構(gòu)(未顯示，但 是位于撓性軸22近側(cè))由操作者致動時(shí)，彎曲段25將開始圍繞在解剖限制24(例如下食 道括約肌)遠(yuǎn)側(cè)和附近的點(diǎn)屈曲。在這里所述的基于椎骨件的實(shí)施例中，在第一非受限椎 骨件遠(yuǎn)側(cè)的椎骨件初始最小限度地彎曲或根本不屈曲，然后一旦所有更近側(cè)椎骨件達(dá)到它 們的活動限度以“多米諾骨牌”效應(yīng)順序地屈曲。由于在更遠(yuǎn)側(cè)部分開始移動之前最近側(cè)部 分鉸接，更遠(yuǎn)側(cè)部分將保持在它們初始相對于彼此的未屈曲位置，如圖2B和2C中所示。一 旦遠(yuǎn)側(cè)部分接觸胃或食道的黏膜，可以使用任何合適的成像技術(shù)獲得圖像。如果基于所述 圖像，結(jié)果是遠(yuǎn)端未被定位在用于成像的最佳位置，探頭的位置可能需要調(diào)節(jié)以改善圖像。 如果期望重定位到不同L0D，探頭可以被伸展，通過下食道括約肌進(jìn)一步被推進(jìn)，然后再屈 曲以獲得更大的LOD (或相反地推進(jìn)較小以獲得更短的L0D)。例如，為了獲得圖2B中所示的成像平面IPl的超聲圖像(成像平面IPl被顯示在 邊緣上，垂直于頁面)，操作者通過口或鼻將探頭20插入食道中直到換能器觀的縱向中心 延伸超過相關(guān)解剖限制M (即，下食道括約肌)距離D1。操作者然后致動控制機(jī)構(gòu)，該控制 機(jī)構(gòu)導(dǎo)致探頭20的彎曲段25在彎曲點(diǎn)2 彎曲。由于彎曲段25的更近側(cè)部分比彎曲段 25的更遠(yuǎn)側(cè)部分撓性更大，彎曲段25將在彎曲點(diǎn)2 在解剖限制M的左下角相對急劇地 彎曲，并且在彎曲點(diǎn)2 的遠(yuǎn)側(cè)的彎曲段25的部分將保持相對平直。彎曲控制的繼續(xù)致動 將導(dǎo)致彎曲段25進(jìn)一步彎曲直到探頭20的遠(yuǎn)側(cè)部分沈與如圖2B中所示的相關(guān)解剖結(jié)構(gòu) (例如胃底的上部分)接觸，換能器觀被定位成使得可以獲得沿著成像平面IPl的圖像。類似地，為了獲得圖2C中所示的IP2成像平面上的超聲圖像(成像平面IP2被顯 示在邊緣上，垂直于頁面)，操作者插入探頭20直到換能器觀的縱向中心延伸超過相關(guān)解 剖限制M距離D2，并且然后致動控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)導(dǎo)致探頭20的彎曲段25在彎曲點(diǎn) 25b在解剖限制M的左下角相對急劇地彎曲直到遠(yuǎn)側(cè)部分沈與相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)接觸，換能器 28被定位成使得可以獲得沿著成像平面IP2的圖像。各種各樣的機(jī)構(gòu)可以用于使彎曲段25在近側(cè)撓性更大和在遠(yuǎn)側(cè)撓性更小。圖3A示出了合適的多撓性彎曲段25的第一例子，該彎曲段帶有連接到撓性軸 22(未顯示)的近端25p和連接到遠(yuǎn)側(cè)部分沈(未顯示)的遠(yuǎn)端25d。該實(shí)施例包括中心芯 體32，該中心芯體帶有常用于許多醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如超聲探頭、內(nèi)窺鏡和導(dǎo)管)中的常規(guī)彎曲
8機(jī)構(gòu)，例如椎骨件/控制絲構(gòu)造。至換能器(未顯示)的絲線(未顯示)穿過中心芯體32。 中心芯體可以被配置成例如椎骨件部分(未顯示)，帶有單一或多個(gè)拉絲(未顯示)以實(shí) 現(xiàn)所需的活動。椎骨件自身的合適設(shè)計(jì)包括帶銷、帶邊、“擺動墊圈”和切割塑料擠出設(shè)計(jì)。 在所有這些設(shè)計(jì)中，椎骨件(未顯示)被堆疊并且被設(shè)計(jì)成提供期望的彎曲程度和半徑。 合適的彎曲機(jī)構(gòu)的例子包括在美國專利Nos. 5，271，382,5, 143，475,5, 271，381,5, 704，898 和4，905，666中公開的那些，所述每個(gè)專利全文被引用于此作為參考。中心芯體32由外套34(在橫截面中顯示)圍繞，該外套的厚度沿遠(yuǎn)側(cè)方向沿著外 套；34的長度逐漸增加。在圖3A中，外套34的厚度相對于中心芯體32被放大以使厚度變 化更直觀。實(shí)際上，外套34優(yōu)選地比圖3A中所示更薄。用于外套34的合適材料包括彈性 體和熱塑性塑料例如C-flex、Kraton、硅樹脂、聚氨酯、天然橡膠、合成橡膠等等。在一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例中，外套；34的厚度在近端25p在大約0. Imm至大約l/4mm之間變化，并且逐漸增 加使得在遠(yuǎn)端25d的厚度是在近端25p的厚度的大約三或四倍。在圖3A中所示的實(shí)施例的備選實(shí)施例(未顯示)中，類似于圖3A中所示的中心 芯體32的中心芯體由沿著備選中心芯體的長度具有恒定厚度的外套圍繞。然而，不同于通 過沿著遠(yuǎn)側(cè)方向增加外套的厚度來減小外套沿著遠(yuǎn)側(cè)方向的撓性，通過沿著遠(yuǎn)側(cè)方向增加 外套材料的硬度減小沿著遠(yuǎn)側(cè)方向的撓性。這例如可以通過使用可固化材料、例如聚氨酯 或硅樹脂和在沿著外套的長度的不同點(diǎn)、將外套的材料固化至不同程度(例如通過使用加 熱或紫外光固化或可變催化劑)實(shí)現(xiàn)。圖IBB示出了多撓性彎曲段的另一例子。然而，不同于通過沿著遠(yuǎn)側(cè)方向逐漸增加 外套的厚度來逐漸減小外套沿著遠(yuǎn)側(cè)方向的撓性，彎曲段25的撓性以階梯式的方式沿著 遠(yuǎn)側(cè)方向減小。該實(shí)施例使用類似于上面結(jié)合圖3A的實(shí)施例描述的芯體的中心芯體32。 中心芯體32優(yōu)選地由第一外套層35A(在橫截面中顯示)完全圍繞。最遠(yuǎn)側(cè)三分之二彎曲 段25然后由第二外套層35B圍繞，并且最遠(yuǎn)側(cè)三分之一彎曲段25然后由第三外套層35C 圍繞。應(yīng)當(dāng)注意盡管圖3B用每個(gè)外套層35A、35B和35C示出了三個(gè)階梯，階梯的數(shù)量可以 變化以提供期望的彎曲特性。用于圖3A的實(shí)施例中的外套34的相同材料可以用于該實(shí)施 例中，并且也可以使用類似中心芯體32。用于每個(gè)外套層35A、35B和35C的合適厚度在大 約0. 1至大約0. 25mm之間。應(yīng)當(dāng)注意外套層35A、35B和35C的厚度在圖中相對于中心 芯體32被放大以使厚度變化更直觀。圖3C示出了多撓性彎曲段的又一例子。在該實(shí)施例中，優(yōu)選為圓柱形或橢圓形的 壁37圍繞中心通道36。至換能器(未顯示)的絲線(未顯示)穿過該中心通道36。合適 的壁厚在大約l/4mm至大約Imm之間，并且用于壁37的合適材料包括聚氨酯、尼龍、聚乙 烯、Pebax，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他聚合物和共聚物。沿著壁37的長度每隔一段距 離在壁37中切割槽口 38。在圖3C中示出了槽口的一個(gè)合適的圖案，在壁37的一個(gè)橫截面 側(cè)上(在圖3C的右側(cè))的槽口 38沿著壁37的長度與壁37的另一側(cè)上的槽口 38 (圖3C 的左側(cè))交錯(cuò)。這導(dǎo)致由槽口 38分離的多個(gè)椎骨件狀部分。在彎曲段25的近端25p的槽 口也比在遠(yuǎn)端25d的槽口更寬/或更深，使得近端25p將比遠(yuǎn)端25d撓性更大。槽口 38的 尺寸的一個(gè)合適范圍可以從在近端25p的壁37的厚度的大約一半到在遠(yuǎn)端25d的壁37的 完整厚度變動，并且提供期望撓性梯度的其他槽口配置對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是 顯而易見的?？蛇x地，槽口 38可以填充有不會阻止彎曲的合適材料(例如硅樹脂)和/或壁37可以由例如C-flex、Kraton、硅樹脂等的薄護(hù)套(未顯示)圍繞。在該實(shí)施例的一個(gè)變型(未顯示)中，不同于在圖3C中所示的壁37的相對側(cè)交 替槽口，可以使用在近端25p比在遠(yuǎn)端25d更深或更寬的環(huán)形槽口。備選地，可以使用恒定 大小的槽口，但是恒定大小的槽口的節(jié)距可以變化，即，從在近端25p相對近地被間隔的恒 定大小的槽口變化到在遠(yuǎn)端25d更遠(yuǎn)地間隔。在該實(shí)施例的另一變型(未顯示)中，交替 槽口可以由螺旋槽口代替，該螺旋槽口圍繞和沿著整個(gè)彎曲段25的長度沿圓周行進(jìn)，當(dāng)螺 旋槽口接近彎曲段25的遠(yuǎn)端25d時(shí)螺旋槽口的寬度和/或深度減小。備選地，不同于改變 螺旋槽口的寬度和/或深度，可以使用帶有恒定寬度和深度的螺旋槽口，但是螺旋槽口的 螺距變化，即，從在近端25p的相對緊密的螺旋變化到在遠(yuǎn)端25d的相對較松的螺旋。在又 一備選實(shí)施例(未顯示)中，沿著彎曲段25的縱向長度行進(jìn)的垂直槽口可以在壁37中被 切割，垂直槽口的寬度和/或深度朝遠(yuǎn)側(cè)從彎曲段25的近端25p到遠(yuǎn)端25d逐漸減小。在其他備選實(shí)施例(未顯示)中，不同于依賴外套或壁來改變彎曲段25的撓性， 例如通過以相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的方式改變包含在中心芯體32內(nèi)的單個(gè)節(jié)段 的尺寸以提供在近端25p的較大撓性和在遠(yuǎn)端25d的較小撓性，而將撓性的變化設(shè)計(jì)到中 心芯體32中。當(dāng)彎曲段25包括編織物時(shí)，例如也可以通過在編織物中噴涂撓性顏料的三 角形圖案，或者通過使編織物的順序部分浸有不同材料而在編織物中提供撓性的變化。使 彎曲段25在近側(cè)撓性更大和在遠(yuǎn)側(cè)撓性更小的許多其他備選方式對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說也將是顯而易見的。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，彎曲段可以提供探頭的可控運(yùn)動和轉(zhuǎn)向，同時(shí)保持沿著彎 曲段的縱向長度的可變硬度。這通過彎曲段具有護(hù)套實(shí)現(xiàn)，所述護(hù)套封閉沿著彎曲段的縱 向長度端對端對準(zhǔn)的一系列軸向布置的椎骨件。一系列彈簧板延伸通過由椎骨件形成的脊 柱件，所述彈簧板一起具有沿著脊柱件的長度的變化硬度，硬度朝著彎曲段的遠(yuǎn)端增加，在 那里彈簧板具有更大的硬度。圖5A-5C示出了具有主體的椎骨件50，該主體帶有縱軸線51和在正交于軸線51 的平面中的卵形橫截面。椎骨件50也具有在近端53的近側(cè)面52，和在遠(yuǎn)端55的遠(yuǎn)側(cè)面 M。遠(yuǎn)端55具有突出部56并且近端53具有凹槽57。突出部56和凹槽57被形成為分別 與分別布置在椎骨件50的遠(yuǎn)側(cè)和近側(cè)的相鄰的形狀相同的椎骨件50a和50b的相應(yīng)凹槽 57a和突出部56b匹配或?qū)?，如圖6中所示。當(dāng)如圖6中所示沿著相同的縱軸線51組裝 到具有近端58p和遠(yuǎn)端58d的脊柱件58中時(shí)，相鄰椎骨件的對接突出部和凹槽抵靠彼此滑 動，并且對接突出部56和凹槽57之間的接合沿著徑向方向59a和59b引導(dǎo)緊接遠(yuǎn)端58d 的椎骨件50的滑動運(yùn)動。如圖6中所示，脊柱件58由護(hù)套60 (部分被顯示)覆蓋以形成 彎曲段125，該彎曲段具有帶近端椎骨件50p的近端125p，和具有帶遠(yuǎn)側(cè)連接器61的遠(yuǎn)端 125d。彎曲段125的近端125p在近端椎骨件50p接合類似于圖2A中所示的撓性軸22的 撓性軸(未顯示)的遠(yuǎn)側(cè)部分。以類似方式，彎曲段125的遠(yuǎn)端125d在遠(yuǎn)側(cè)連接器61接 合類似于圖2A中所示的遠(yuǎn)側(cè)部分沈的遠(yuǎn)側(cè)部分(未顯示)的近側(cè)部分。椎骨件50和遠(yuǎn) 側(cè)連接器61可以由任何硬塑料(例如聚碳酸酯，ABS等)制造。護(hù)套60優(yōu)選地由彈性體 生物相容材料，例如Kraton、聚氨酯、硅樹脂等制造。護(hù)套60適配在椎骨件50上以保持每 個(gè)椎骨件50彼此相鄰和保持統(tǒng)一的脊柱件58結(jié)構(gòu)。通過使用護(hù)套60證明將椎骨件50連 接在一起以形成脊柱件58的包封結(jié)構(gòu)，護(hù)套60的使用簡化了脊柱件58的制造，原因是每
10個(gè)相鄰椎骨件50可以緊挨著被組裝并且固定就位而不使用每個(gè)相鄰椎骨件50之間的直接 連接。備選地，護(hù)套40可以是收縮包套，該收縮包套圍繞脊柱件58布置，并且收縮以將椎 骨件50 —起固定在脊柱件58中。如圖5A-5C和7中所示，兩個(gè)通道62形成于每個(gè)椎骨件50內(nèi)，所述通道沿著彎曲 段125的整個(gè)長度縱向延伸(當(dāng)椎骨件被對準(zhǔn)以形成完全部分125時(shí))直到到達(dá)遠(yuǎn)側(cè)連接 器61，在那里通道62融合到延伸通過遠(yuǎn)側(cè)連接器61的單一通道63中。每個(gè)通道62引導(dǎo)可 滑動地延伸通過彎曲段125的絲線64以將探頭(未顯示)的近端連接到探頭(未顯示)的 遠(yuǎn)端。絲線64在探頭的近端沿著縱軸線51的方向延伸以導(dǎo)致彎曲段125沿著兩個(gè)徑向方 向59a或59b之一延伸。絲線64可以由帶有合適的高拉伸強(qiáng)度和低伸展的任何材料制造， (例如塑料、或金屬，例如不銹鋼)。延伸通過脊柱件58的通道67也形成于每個(gè)椎骨件50 中以引導(dǎo)將脊柱件58遠(yuǎn)側(cè)的超聲換能器觀連接到脊柱件58近側(cè)的超聲設(shè)備的接線，并且 它最優(yōu)選地是帶狀電纜，例如在2006年3月23日申請的美國臨時(shí)專利申請No. 60/743，702 中公開的，上述申請全文被引用以作參考。同樣如圖5A-5C和7中所示，通道65沿著彎曲段125的整個(gè)長度縱向延伸通過每 個(gè)椎骨件50 (當(dāng)椎骨件被對準(zhǔn)以形成完全部分125時(shí))直到到達(dá)遠(yuǎn)側(cè)連接器61，在那里通 道65融合到單一通道63中。通道65優(yōu)選地具有引導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)彈簧板66通過彎曲段 125的多數(shù)縱向長度的矩形橫截面形狀。彈簧板66優(yōu)選地由帶有高彈性限度的材料，例如 彈簧鋼(例如不銹鋼彈簧鋼)制造。彈簧板66也優(yōu)選地被形成為自然保持縱向伸直形狀， 并且?guī)в袑澢μ峁┳枇Φ挠捕取６?，?dāng)組裝脊柱件58時(shí)，彈簧板66提供一種結(jié)構(gòu)， 通過在彈簧板66的末端上滑動每個(gè)椎骨件50直到形成完成的脊柱件58的組件，每個(gè)椎骨 件可以被安裝在所述結(jié)構(gòu)上，并且在所有椎骨件就位之后，脊柱件組件可以由護(hù)套60覆蓋 和固定在一起。如圖7和8中所示，第一彈簧板66a布置在通道65內(nèi)并且從近端椎骨件50p延伸 到遠(yuǎn)側(cè)連接器61。第一彈簧板66a可滑動地布置在延伸通過椎骨件50的通道65內(nèi)并且在 延伸通過遠(yuǎn)側(cè)連接器61的通道65固定連接到遠(yuǎn)側(cè)連接器61。較短的第二彈簧板66b鄰近 和平行于第一彈簧板66a被布置。類似于第一彈簧板66a，第二彈簧板66b可滑動地布置在 延伸通過椎骨件50的通道65內(nèi)并且在延伸通過遠(yuǎn)側(cè)連接器61的通道65固定連接到遠(yuǎn)側(cè) 連接器61。比第二彈簧板66b更短的第三彈簧板66c鄰近和平行于第二彈簧板66b被布 置。類似于第一和第二彈簧板66a和66b，第三彈簧板66c可滑動地布置在延伸通過椎骨件 50的通道65內(nèi)并且在延伸通過遠(yuǎn)側(cè)連接器61的通道65固定連接到遠(yuǎn)側(cè)連接器61。在圖7所示的設(shè)計(jì)中可以理解，當(dāng)絲線64移動，并且導(dǎo)致彎曲段125沿著徑向方 向59a或59b移動時(shí)，彈簧板66a、66b和66c在通道65內(nèi)相對于彼此滑動，同時(shí)保持固定 在遠(yuǎn)側(cè)連接器61。也可以理解，彎曲段125的徑向運(yùn)動被一個(gè)或多個(gè)彈簧板66阻止，并且 因此不需要如其他設(shè)計(jì)中所看到的圍繞脊柱件的徑向增強(qiáng)或編織外套為脊柱件提供硬度 或?yàn)閺澢μ峁┳枇?。在彎曲?25的近端1250附近，僅僅圍繞第一彈簧板66a布置的椎 骨件50的徑向運(yùn)動被第一彈簧板66a的硬度阻止。圍繞第一和第二彈簧板66a和66b布 置的椎骨件50的徑向運(yùn)動被第一和第二彈簧板66a和66b的組合硬度阻止。圍繞第一、第 二和第三彈簧板66a-66c布置的椎骨件50的徑向運(yùn)動被第一、第二和第三彈簧板66a-66c 的組合硬度阻止。可以理解，第一和第二彈簧板66a和66b的組合硬度大于第一彈簧板66a的硬度，并且第一、第二和第三彈簧板66a-66c的組合硬度大于第一彈簧板66a的硬度或第 一和第二彈簧板66a和66b的組合硬度。通過彈簧板66的該布置，彎曲段125的硬度沿遠(yuǎn) 側(cè)方向沿著彎曲段125的縱向長度增加。備選地，不同于將可變硬度或撓性提供給彎曲段125的相鄰彈簧板66，可以使用 單一彈簧板，該彈簧板具有的材料性質(zhì)提供沿著彈簧板的長度的變化硬度，例如兩種或以 上材料的組合物，其中組合物的較硬材料在彈簧板的較硬部分中占優(yōu)勢。在另一替換選擇 中，相鄰彈簧板66可以用單一彈簧板代替，該彈簧板具有沿著彈簧板的長度變化的厚度， 可變厚度為彈簧板提供可變硬度。在又一替換選擇中，相鄰彈簧板66可以由一個(gè)或多個(gè)彈 簧板代替，所述彈簧板具有提供可變硬度的形狀，例如單一彈簧板，該彈簧板具有沿著它的 長度的恒定厚度，但是在它的寬度上漸縮以具有較窄的橫截面寬度，這減小了彈簧板的硬 度。在再一替換選擇中，相鄰彈簧板66可以用一個(gè)或多個(gè)彈簧板代替，所述彈簧板在結(jié)構(gòu) 上被修改以提供沿著彈簧板的長度的可變硬度，例如通過將彈簧板構(gòu)造成在彈簧板的表面 中或通過其中具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)定孔或槽口以改變沿著它的長度的彈簧板的硬度。在備選 實(shí)施例(未顯示)中，備選的增硬元件(例如一個(gè)或多個(gè)金屬或塑料桿或棒)可以用于替 換所示的彈簧板。如上所述沿著近側(cè)到遠(yuǎn)側(cè)方向改變彎曲段25的撓性使單一探頭適合各種各樣的 解剖結(jié)構(gòu)，盡管LOD可能在患者之間變化很大。圖4A示出了用于平均身高的人的相關(guān)解剖 結(jié)構(gòu)，包括食道41、下食道括約肌42、胃43、胃底44、心臟45，和左心室46 ；并且圖4B示出 了較大身材的人中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)(標(biāo)有相應(yīng)的參考數(shù)字41’-46’)。盡管用于較小身材的人 的LOD是D1，用于較大身材的人的LOD是D2，在兩種情況下探頭20的遠(yuǎn)端沈可以容易地 被定位在OPF中，在那里探頭可以用于分別采集期望成像平面IPl和IP2的圖像。應(yīng)當(dāng)注意對于TGSAV的TEE成像，相對急劇的彎曲在解剖學(xué)上是合適的，原因是食 道41比較直并且胃腔較大，而且急彎便于提高與胃底44的上部分的接觸。這與傳統(tǒng)地設(shè) 計(jì)有被設(shè)計(jì)成平滑地和逐漸地彎曲的彎曲機(jī)構(gòu)的常規(guī)超聲探頭、內(nèi)窺鏡和導(dǎo)管相比是有利 的，從而使它們更容易通過身體的各種內(nèi)腔和腔。盡管上面在細(xì)TEE探頭的上下文中描述了多撓性彎曲段，它也可以用于常規(guī)的 1/2英寸直徑的TEE探頭，從而使它更容易將探頭定位在0PF。而且，盡管上面在TEE和獲 得心臟的TGSAV的圖像的上下文中描述了各種實(shí)施例，探頭也可以用于獲得其他經(jīng)食道圖 象，并且甚至可以用于除了食道之外的腔中，當(dāng)進(jìn)路被限制時(shí)用于身體的外部，或者用于非 醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。多撓性彎曲段也可以在非醫(yī)學(xué)超聲應(yīng)用中被包含在探頭、內(nèi)窺鏡或?qū)Ч苤?，?且甚至可以用在期望類似的彎曲特性的非醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。對上述實(shí)施例的許多其他修改對于 相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，并且也被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，代替超 聲換能器觀，多撓性彎曲段可以用于光學(xué)探頭，用于聲、電或磁傳感器，或者用于發(fā)出或檢 測輻射或振動的設(shè)備。盡管參考某些實(shí)施例公開了本發(fā)明，在不脫離如附屬權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明 的范圍的情況下可能對所述實(shí)施例進(jìn)行許多修改、變更和變化。因此，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)并不限于 所述實(shí)施例，而是它具有由以下權(quán)利要求的語言及其等價(jià)物所限定的完整范圍。
權(quán)利要求
1.一種超聲探頭，其包括 軸；遠(yuǎn)端段，其帶有容納在其中的超聲換能器；彎曲段，其布置在所述軸和所述遠(yuǎn)端段之間，所述彎曲段具有近側(cè)部分和遠(yuǎn)側(cè)部分，其 中，所述遠(yuǎn)側(cè)部分是撓性的并且所述近側(cè)部分比所述遠(yuǎn)側(cè)部分的撓性更大；和 彎曲機(jī)構(gòu)，其被配置成當(dāng)被致動時(shí)彎曲所述彎曲段；其中，所述彎曲段配置成使得當(dāng)彎曲段的一部分位于阻止彎曲的限制的遠(yuǎn)側(cè)并且所述 彎曲機(jī)構(gòu)被致動時(shí)，在部件的更遠(yuǎn)端段鉸接之前，部件的近端段鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段的撓性沿著近側(cè)到遠(yuǎn)側(cè)的方 向逐漸減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段的撓性沿著近側(cè)到遠(yuǎn)側(cè)的方 向以階梯式的方式減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段包含布置在所述近側(cè)部分和 所述遠(yuǎn)側(cè)部分之間的中間部分，所述近側(cè)部分比所述中間部分的撓性更大并且所述中間部 分比所述遠(yuǎn)側(cè)部分的撓性更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其特征在于，所述彎曲機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)拉絲。
6.一種探頭，其包括 軸；遠(yuǎn)端段，其具有傳感器；彎曲段，其布置在所述軸和所述遠(yuǎn)端段之間，所述彎曲段具有近側(cè)部分和遠(yuǎn)側(cè)部分，其 中，所述遠(yuǎn)側(cè)部分是撓性的并且所述近側(cè)部分比所述遠(yuǎn)側(cè)部分的撓性更大；和 彎曲機(jī)構(gòu)，其被配置成當(dāng)被致動時(shí)彎曲所述彎曲段；其中，所述彎曲段配置成使得當(dāng)彎曲段的一部分位于阻止彎曲的限制的遠(yuǎn)側(cè)并且所述 彎曲機(jī)構(gòu)被致動時(shí)，在部件的更遠(yuǎn)端段鉸接之前，部件的近端段鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探頭，其特征在于，所述傳感器包括下列中的至少一個(gè)光學(xué) 傳感器、熱傳感器、成像設(shè)備和壓力傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的探頭，其特征在于，所述彎曲機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)拉絲。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段的撓性沿著近側(cè)到遠(yuǎn)側(cè)的方 向逐漸減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段的撓性沿著近側(cè)到遠(yuǎn)側(cè)的方 向以階梯式的方式減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段包含布置在所述近側(cè)部分和 所述遠(yuǎn)側(cè)部分之間的中間部分，所述近側(cè)部分比所述中間部分的撓性更大并且所述中間部 分比所述遠(yuǎn)側(cè)部分的撓性更大。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的探頭，其特征在于，所述傳感器包括下列中的至少一個(gè)光 學(xué)傳感器、熱傳感器、成像設(shè)備和壓力傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的探頭，其特征在于，所述彎曲機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)拉絲。
14.一種超聲探頭，其包括 軸，其具有遠(yuǎn)端；遠(yuǎn)端段，其具有近端和超聲換能器；和彎曲段，其帶有嚙合所述軸的遠(yuǎn)端的撓性的近側(cè)部分和嚙合所述遠(yuǎn)端段的近端的撓性 的遠(yuǎn)側(cè)部分，其中，所述近側(cè)部分構(gòu)成為允許沿給定方向彎曲并且具有用于沿給定方向彎 曲的第一撓性，所述遠(yuǎn)側(cè)部分構(gòu)成為允許沿給定方向彎曲并且具有用于沿給定方向彎曲的 第二撓性，第一撓性比第二撓性的撓性更大，其中，所述彎曲段配置成使得當(dāng)彎曲段的一部 分位于限制的遠(yuǎn)側(cè)時(shí)，在部件的更遠(yuǎn)端段鉸接之前，部件的近端段鉸接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其進(jìn)一步包括被配置成彎曲所述彎曲段的彎曲機(jī)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段包括至少一個(gè)拉絲。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其進(jìn)一步包括撓性的中心部分，所述中心部分配置 成允許沿給定方向彎曲并且布置在所述彎曲段的近側(cè)部分和遠(yuǎn)側(cè)部分之間，所述中心部分 具有不同于所述第一撓性和第二撓性的沿給定方向彎曲的第三撓性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其特征在于，所述第一撓性比第三撓性的撓性更大， 并且所述第三撓性比第二撓性的撓性更大。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其特征在于，所述第三撓性是在第一撓性和第二撓 性之間的梯度撓性。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其特征在于，所述第三撓性具有在第一撓性和第二 撓性之間的可變撓性。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其特征在于，所述第三撓性具有在第一撓性和第二 撓性之間的階段撓性。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其特征在于，所述彎曲段具有圍繞所述彎曲段的縱 軸線布置的管狀外套，所述管狀外套具有壁，該壁帶有的厚度沿著管狀外套的縱向長度變 化，所述壁的厚度限定所述彎曲段的階段撓性。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的探頭，其特征在于，所述管狀外套具有沿著所述管狀外套 的縱向長度的壁的多個(gè)厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的探頭，其進(jìn)一步包括被配置成彎曲所述彎曲段的彎曲機(jī)構(gòu)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的探頭，其特征在于，所述管狀外套的壁包括圍繞所述管狀 外套的壁布置的一個(gè)或多個(gè)外壁。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其特征在于，所述近側(cè)部分由帶有第一撓性性質(zhì)的 第一材料制造，所述遠(yuǎn)側(cè)部分由帶有不同于第一撓性性質(zhì)的第二撓性性質(zhì)的第二材料制造。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的探頭，其進(jìn)一步包括撓性的中心部分，所述中心部分配置 成允許沿給定方向彎曲并且布置在所述彎曲段的近側(cè)部分和遠(yuǎn)側(cè)部分之間，所述中心部分 由帶有不同于第一撓性性質(zhì)和第二撓性性質(zhì)的第三撓性性質(zhì)的第三材料制造。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的探頭，其特征在于，所述第一撓性性質(zhì)比第三撓性性質(zhì)的 撓性更大，并且第三撓性性質(zhì)比第二撓性性質(zhì)的撓性更大。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的探頭，其特征在于，所述第三撓性性質(zhì)提供所述中心部分 的梯度撓性。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的探頭，其特征在于，所述第三撓性性質(zhì)提供所述中心部分 的可變撓性。
31.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其特征在于，所述彎曲部分包括沿著所述彎曲部分 的外表面布置的多個(gè)凹槽。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的探頭，其特征在于，所述多個(gè)凹槽沿縱向布置在所述彎曲 部分的外表面上，至少一個(gè)凹槽具有不同于另一個(gè)凹槽的深度。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的探頭，其特征在于，所述多個(gè)凹槽螺旋地布置在所述外表 面上。
全文摘要
當(dāng)經(jīng)食道超聲心動圖用于獲得心臟的左心室的經(jīng)胃短軸圖時(shí)，將換能器定位在胃的胃底中，向上瞄準(zhǔn)通過左心室是最佳放置。這里公開的探頭便于將換能器放置在胃底內(nèi)的最佳位置，盡管在不同受試者中下食道括約肌和胃底之間的距離變化更大。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，超聲探頭使用在近側(cè)撓性更大和遠(yuǎn)側(cè)撓性更小的彎曲段，該彎曲段帶有一系列椎骨件和增硬件，這導(dǎo)致探頭在探頭離開下食道括約肌的點(diǎn)處相對急劇地彎曲。
文檔編號A61B8/12GK102090903SQ20101060654
公開日2011年6月15日 申請日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者E·P·哈雷恩 申請人:艾瑪克公司