專利名稱：帶有自適應(yīng)彎曲部分的經(jīng)食道超聲探頭的制作方法
帶有自適應(yīng)彎曲部分的經(jīng)食道超聲探頭 相關(guān)申請的交叉參考
本申請要求2006年3月6日提交的美國臨時申請60/779,626,和 2007年l月24日提交的美國臨時申請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 準超聲束。
用于成像TGSAV的TEE探頭典型地包含機械鉸接機構(gòu)以將探頭 的遠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VS英寸)，因此鉸接機構(gòu)會較強。結(jié)果，當(dāng)探頭未完美地與期望 位置對準時，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(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7.5mm，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"OPF"。
為了使在OPF處或附近的換能器執(zhí)行成像，探頭的遠端在它的未 彎曲位置被插入患者的鼻或口中，向下通過患者的食道，并且進入胃 的胃底。在探頭的尖端被插入到適當(dāng)深度時，操作者(例如醫(yī)生)致 動鉸接機構(gòu)以彎曲探頭的遠端直到它與墊襯胃底的上部分的勦膜接 觸，優(yōu)選地將探頭的遠端定位在可接受位置，或最優(yōu)選地定位在OPF。 一旦探頭的遠端處于一個位置，可以獲得超聲圖像。如果基于圖像確 定遠端不處于可接受位置或OPF，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具有較厚的肌肉系統(tǒng)和因為該區(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)計成使它的彎曲接頭位于離探 頭的遠尖端的相應(yīng)距離處。然而實際上，下食道括約肌和OPF之間的 距離(在下文中被稱為"LOD，，)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誦10cm，在兒童中為2-5cm。
傳統(tǒng)的大TEE探頭(例如直徑為^英寸)具有位于離探頭的遠尖 端固定距離處的彎曲點，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 制所提供的機械優(yōu)點設(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)的有力彎曲部分實現(xiàn)。然而，當(dāng)使用較小探頭時，探頭 將常常不能施加足夠的力以將探頭的遠端推動到合適位置。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)的彎曲部分。所述彎曲部分的近側(cè)部分比所述 彎曲部分的遠側(cè)部分的撓性更大。通過首先在所述彎曲部分的近側(cè)部 分附近彎曲，或者通過與所述彎曲部分的遠側(cè)部分相比在近側(cè)部分彎 曲更大的量，該布置導(dǎo)致所述彎曲部分與相關(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 實施例，并且與上面給出的概述和下面給出的詳細描述一起用于解釋 本發(fā)明的特征。
圖1A和1B分別示出了處于它的伸直和彎曲位置的超聲探頭的遠 側(cè)部分。
圖1C和1D示出了具有不同彎曲點的另一超聲探頭的遠側(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施例的遠側(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3A、 3B和3C顯示了圖2A-2C的超聲探頭的彎曲部分的三個
備選實施例的細節(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2AJC
的超聲探頭的遠側(cè)部分。
圖5A、 5B和5C顯示了圖2A的探頭的彎曲部分的第四備選優(yōu)選
實施例的推骨件的等軸、端視和橫截面圖。
圖6顯示了圖2A的彎曲部分的第四備選優(yōu)選實施例的等軸視圖。 圖7顯示了圖6的彎曲部分的橫截面圖。 圖8顯示了圖7的彈簧板。
具體實施例方式
圖1A-1D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)備中的每個探頭被設(shè)計成在沿著探頭的近側(cè)-遠側(cè)縱軸線的不 同點彎曲。當(dāng)使用該系統(tǒng)進行超聲成像時，操作者從成套設(shè)備選擇探 頭中的一個(例如，期待最佳適配的一個)，并且使用該探頭獲得期望
圖像。應(yīng)當(dāng)注意盡管在圖1A-1D中僅僅示出了來自成套設(shè)備的兩個探 頭，成套設(shè)備優(yōu)選地包括可能需要覆蓋所有彎曲點的附加探頭(未顯 示)。例如，成套設(shè)備可以包括五個探頭，它們的彎曲點分別位于離換 能器4、 5、 6、 7和8cm處。
圖1A和1B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1C和1D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IO，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笫一探 頭10或第二探頭IO，的遠端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， 因而未在這里進行詳細描述。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構(gòu)(例如拉絲，未顯示)也是公知的并 且未在這里進行描述。
遠遠比軸12撓性更大的彎曲部分15在遠側(cè)超出撓性軸12。彎曲 部分15例如可以4吏用下面所述的傳統(tǒng)彎曲^L構(gòu)中的一個^皮構(gòu)造，所述 彎曲機構(gòu)優(yōu)選地帶有相對小的彎曲半徑(例如大約l-2V^cm)。比彎曲 部分15撓性小的遠側(cè)部分16在彎曲部分15的遠側(cè)。超聲換能器18 被容納在該遠側(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1A和1B中，彎曲部分15包括在彎曲部分15的縱向中心的彎曲點15a，并且彎曲點15a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的遠尖端彎曲到期望位置。由于彎曲部分15比 撓性軸12或遠側(cè)部分16撓性更大，第一探頭IO將響應(yīng)彎曲控制的致 動在以彎曲點15a為中心的彎曲部分15彎曲，如圖1B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1C和1D示出了來自成套設(shè)備的第二探頭10，，除了第二探頭 10，的彎曲部分15的彎曲點15a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1A和1B的探頭相同。由于彎曲部分15 和彎曲點15a位于沿著第二探頭IO，的長度的位置，該位置與第一探 頭10中的彎曲部分15和彎曲點15a的位置不同，當(dāng)操作者致動彎曲 控制(未顯示)時，第二探頭IO，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1D中所示。
通過使用探頭的成套設(shè)備，每個探頭具有彎曲部分15和位于離換 能器18不同縱向距離處的彎曲點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。可以使用任何醫(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行使用那個探頭的初始選 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。 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^。
人們認為使用探頭的成套設(shè)備的一個缺陷在于操作者可能選擇錯 誤探頭，在該情況下操作者將必須用次優(yōu)探頭繼續(xù)進行或者從患者的 身體收回探頭并且然后插入另一探頭以獲得期望圖像。人們也認為另
一缺陷在于管理探頭的整個成套設(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l的實施 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 探頭的工作端的機構(gòu)是公知的并且未在這里進行描述。
優(yōu)選比軸22撓性更大的彎曲部分25在遠側(cè)超出撓性軸22，彎曲 部分25的近側(cè)部分比彎曲部分25的遠側(cè)部分撓性更大(即，彎曲部 分25的彈性硬度沿著遠側(cè)方向增加)。優(yōu)選撓性小于彎曲部分25的任 何部分的遠側(cè)部分26在彎曲部分25的遠側(cè)。超聲換能器28被容納在 該遠側(cè)部分26內(nèi)，優(yōu)選地如上面結(jié)合圖1A-1D所述橫向,皮安裝。
由于撓性沿著遠側(cè)方向沿著彎曲部分25的長度減小，當(dāng)彎曲控制 機構(gòu)(未顯示，但是位于撓性軸22近側(cè))由操作者致動時，彎曲部分 25將開始圍繞在解剖限制24(例如下食道括約肌)遠側(cè)和附近的點屈 曲。在這里所述的基于推骨件的實施例中，在第一非受限推骨件遠側(cè) 的推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)推 骨件達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 遠側(cè)部分開始移動之前最近側(cè)部分鉸接，更遠側(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。 一旦遠側(cè)部分接 觸胃或食道的勦膜，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LOD，探頭可以 被伸展，通過下食道括約肌進一步被推進，然后再屈曲以獲得更大的 LOD (或相反地推進較小以獲得更短的LOD)。
例如，為了獲得圖2B中所示的成像平面IP1的超聲圖像(成像 平面IP1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28的縱向中心延伸超過相關(guān)解剖限制24 (即，下食道括約肌)距離D1。操作者然后致動控制機構(gòu)，該控制機 構(gòu)導(dǎo)致探頭20的彎曲部分25在彎曲點25a彎曲。由于彎曲部分25的更近側(cè)部分比彎曲部分25的更遠側(cè)部分撓性更大，彎曲部分25將 在彎曲點25a在解剖限制24的左下角相對急劇地彎曲，并且在彎曲點 25a的遠側(cè)的彎曲部分25的部分將保持相對平直。彎曲控制的繼續(xù)致 動將導(dǎo)致彎曲部分25進一步彎曲直到探頭20的遠側(cè)部分26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28被 定位成使得可以獲得沿著成像平面IP1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28的縱向中心延伸超過相關(guān)解剖限制24距離D2,并且然后致 動控制機構(gòu)，該控制機構(gòu)導(dǎo)致探頭20的彎曲部分25在彎曲點25b在 解剖限制24的左下角相對急劇地彎曲直到遠側(cè)部分26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。
各種各樣的機構(gòu)可以用于使彎曲部分25在近側(cè)撓性更大和在遠 側(cè)撓性更小。
圖3A示出了合適的多撓性彎曲部分25的第一例子，該彎曲部分 帶有連接到撓性軸22 (未顯示)的近端25p和連接到遠側(cè)部分26 (未 顯示)的遠端25d。該實施例包括中心芯體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)彎曲機構(gòu)， 例如推骨件/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推骨件部分(未顯示)，帶 有單一或多個拉絲(未顯示)以實現(xiàn)所需的活動。推骨件自身的合適 設(shè)計包括帶銷、帶邊、"擺動墊圏，，和切割塑料擠出設(shè)計。在所有這些 設(shè)計中，推骨件(未顯示)被堆疊并且被設(shè)計成提供期望的彎曲程度 和半徑。合適的彎曲機構(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。在一個優(yōu)選實施例中，外套34的厚度在近端25p在大約 O，lmm至大約1/4mm之間變化，并且逐漸增加l吏得在遠端25d的厚 度是在近端25p的厚度的大約三或四倍。
在圖3A中所示的實施例的備選實施例(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，不同于通過沿著遠側(cè)方向增加外套的厚 度來減小外套沿著遠側(cè)方向的撓性，通過沿著遠側(cè)方向增加外套材料 的硬度減小沿著遠側(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、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)實現(xiàn)。
圖3B示出了多撓性彎曲部分的另一例子。然而，不同于通過沿 著遠側(cè)方向逐漸增加外套的厚度來逐漸減小外套沿著遠側(cè)方向的撓 性，彎曲部分25的撓性以階梯式的方式沿著遠側(cè)方向減小。該實施例 使用類似于上面結(jié)合圖3A的實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 側(cè)三分之二彎曲部分25然后由第二外套層35B圍繞，并且最遠側(cè)三 分之一彎曲部分25然后由第三外套層35C圍繞。應(yīng)當(dāng)注意盡管圖3B 用每個外套層35A、 35B和35C示出了三個階梯，階梯的數(shù)量可以變 化以提供期望的彎曲特性。用于圖3A的實施例中的外套34的相同材 料可以用于該實施例中，并且也可以使用類似中心芯體32。用于每個 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3B中相對于中心芯體 32被放大以使厚度變化更直觀。
圖3C示出了多撓性彎曲部分的又一例子。在該實施例中，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1/4mm至大 約lmm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 一個合適的圖案，在壁37的一個橫截面?zhèn)壬?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。這導(dǎo)致由槽口 38分離的多個推骨件狀部分。在彎曲部分25的 近端25p的槽口也比在遠端25d的槽口更寬/或更深，使得近端25p將 比遠端25d撓性更大。槽口 38的尺寸的一個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(例如珪樹脂)和/或壁37可以由例如C-flex、 Kraton、珪樹脂等
的薄護套(未顯示)圍繞。
在該實施例的一個變型(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端25d更遠地間隔。在該實施例的另一變型(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 個彎曲部分25的長度沿圓周行進，當(dāng)螺旋槽口接近彎曲部分25的遠 端25d時螺旋槽口的寬度和/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 遠端25d的相對較松的螺旋。在又一備選實施例(未顯示)中，沿著 彎曲部分25的縱向長度行進的垂直槽口可以在壁37中被切割，垂直 槽口的寬度和/或深度朝遠側(cè)從彎曲部分25的近端25p到遠端25d逐 漸減小。
在其他備選實施例(未顯示)中，不同于依賴外套或壁來改變彎 曲部分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)的單個節(jié)段的尺寸以提供在近端25p的較大撓性和在遠端25d的較小撓性，而將撓性的變化設(shè)計到中心芯體32 中。當(dāng)彎曲部分25包括編織物時，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。使彎曲部分25在近側(cè)撓性更大和在遠側(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)選實施例中，彎曲部分可以提供探頭的可控運動和轉(zhuǎn)向， 同時保持沿著彎曲部分的縱向長度的可變硬度。這通過彎曲部分具有 護套實現(xiàn)，所述護套封閉沿著彎曲部分的縱向長度端對端對準的一系 列軸向布置的推骨件。一系列彈簧板延伸通過由推骨件形成的脊柱件， 所述彈簧板一起具有沿著脊柱件的長度的變化硬度，硬度朝著彎曲部 分的遠端增加，在那里彈簧板具有更大的硬度。
圖5A-5C示出了具有主體的推骨件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，和在遠端55的遠側(cè)面54。遠端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 在推骨件50的遠側(cè)和近側(cè)的相鄰的形狀相同的推骨件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和遠端58d的脊柱件58 中時，相鄰?fù)乒羌膶油怀霾亢桶疾鄣挚勘舜嘶瑒樱⑶覍油怀?部56和凹槽57之間的接合沿著徑向方向59a和59b引導(dǎo)緊接遠端58d 的推骨件50的滑動運動。如圖6中所示，脊柱件58由護套60 (部分 被顯示)覆蓋以形成彎曲部分125，該彎曲部分具有帶近端推骨件50p 的近端125p，和具有帶遠側(cè)連接器61的遠端125d。彎曲部分125的 近端125p在近端稚骨件50p接合類似于圖2A中所示的撓性軸22的 撓性軸(未顯示)的遠側(cè)部分。以類似方式，彎曲部分125的遠端125d 在遠側(cè)連接器61接合類似于圖2A中所示的遠側(cè)部分26的遠側(cè)部分 (未顯示)的近側(cè)部分。推骨件50和遠側(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。護套60適配在推骨件50 上以保持每個推骨件50彼此相鄰和保持統(tǒng)一的脊柱件58結(jié)構(gòu)。通過 使用護套60證明將推骨件50連接在一起以形成脊柱件58的包封結(jié) 構(gòu)，護套60的使用簡化了脊柱件58的制造，原因是每個相鄰?fù)乒羌?50可以緊挨著被組裝并且固定就位而不使用每個相鄰?fù)乒羌?0之間 的直接連接。備選地，護套40可以是收縮包套，該收縮包套圍繞脊柱 件58布置，并且收縮以將推骨件50—起固定在脊柱件58中。
如圖5A-5C和7中所示，兩個通道62形成于每個推骨件50內(nèi)， 所述通道沿著彎曲部分125的整個長度縱向延伸(當(dāng)推骨件被對準以 形成完全部分125時)直到到達遠側(cè)連接器61，在那里通道62融合 到延伸通過遠側(cè)連接器61的單一通道63中。每個通道62引導(dǎo)可滑動 地延伸通過彎曲部分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)致彎曲部分125沿著兩個徑向方向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 每個推骨件50中以引導(dǎo)將脊柱件58遠側(cè)的超聲換能器28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日申請的美國臨時專利申請N0.60/743，702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沿著彎曲部分l25的整個 長度縱向延伸通過每個推骨件50 (當(dāng)推骨件被對準以形成完全部分 125時)直到到達遠側(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)一個或多個彈簧板66通過彎曲部分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?度。而且，當(dāng)組裝脊柱件58時，彈簧板66提供一種結(jié)構(gòu)，通過在彈 簧板66的末端上滑動每個推骨件50直到形成完成的脊柱件58的組件，每個推骨件可以被安裝在所述結(jié)構(gòu)上，并且在所有推骨件就位之
后，脊柱件組件可以由護套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 稚骨件50p延伸到遠側(cè)連接器61。第一彈簧板66a可滑動地布置在延 伸通過推骨件50的通道65內(nèi)并且在延伸通過遠側(cè)連接器61的通道 65固定連接到遠側(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推骨件50的通道65內(nèi)并且在延伸通過遠側(cè)連接 器61的通道65固定連接到遠側(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推 骨件50的通道65內(nèi)并且在延伸通過遠側(cè)連接器61的通道65固定連 接到遠側(cè)連接器61。
在圖7所示的設(shè)計中可以理解，當(dāng)絲線64移動，并且導(dǎo)致彎曲部 分125沿著徑向方向59a或59b移動時，彈簧板66a、 66b和6"在通 道65內(nèi)相對于彼此滑動，同時保持固定在遠側(cè)連接器61。也可以理 解，彎曲部分125的徑向運動被一個或多個彈簧板66阻止，并且因此 不需要如其他設(shè)計中所看到的圍繞脊柱件的徑向增強或編織外套為脊 柱件提供硬度或為彎曲力提供阻力。在彎曲部分125的近端U5p附近， 僅僅圍繞第一彈簧板66a布置的推骨件50的徑向運動被第一彈簧板 66a的硬度阻止。圍繞第一和第二彈簧板66a和66b布置的推骨件50 的徑向運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布置的推骨件50的徑向運動被第一、 第二和第三彈簧板66a-66c的組合硬度阻止?？梢岳斫?，第一和第二 彈簧板66a和66b的組合硬度大于第一彈簧板的硬度，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， 彎曲部分125的硬度沿遠側(cè)方向沿著彎曲部分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部分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可以由一個或多個彈簧板代替，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可以用一個或多個彈簧 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 個或多個預(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 實施例(未顯示)中，備選的增硬元件(例如一個或多個金屬或塑料 桿或棒)可以用于替換所示的彈簧板。
如上所述沿著近側(cè)到遠側(cè)方向改變彎曲部分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"、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Dl，用于較大身材的人的LOD是D2， 在兩種情況下探頭20的遠端26可以容易地凈皮定位在OPF中，在那里 探頭可以用于分別采集期望成像平面IP1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)計有祐 沒計成平滑地和逐漸地 彎曲的彎曲機構(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TEE探頭的上下文中描述了多撓性彎曲部分，它也 可以用于常規(guī)的^英寸直徑的TEE探頭，從而使它更容易將探頭定位在OPF。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)進路被限制時用于身體的外部， 或者用于非醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。多撓性彎曲部分也可以在非醫(yī)學(xué)超聲應(yīng)用中 被包含在探頭、內(nèi)窺鏡或?qū)Ч苤校⑶疑踔量梢杂迷谄谕愃频膹澢?特性的非醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。對上述實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28，多撓性彎曲部分可以用于光學(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施例進行許多修改、變 更和變化。因此，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)并不限于所述實施例，而是它具有由以 下權(quán)利要求的語言及其等價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；遠側(cè)部分，其帶有容納在其中的超聲換能器；彎曲部分，其布置在所述軸和所述遠側(cè)部分之間，所述彎曲部分具有近側(cè)部分和遠側(cè)部分，其中所述近側(cè)部分比所述遠側(cè)部分撓性更大；和彎曲機構(gòu)，其被配置成當(dāng)被致動時彎曲所述彎曲部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中所述彎曲部分的撓性沿著近側(cè)到遠側(cè)的方向逐漸減小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的探頭，其中所述彎曲部分的撓性沿著近 側(cè)到遠側(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，其中所述彎曲部分包含布置在所 述近側(cè)部分和所述遠側(cè)部分之間的中間部分，其中所述近側(cè)部分比所
5.;艮據(jù)權(quán)利要求i所述的探頭:其中所述彎曲;幾構(gòu)包括至少一個 拉絲。
6. —種探頭，其包括 軸；遠側(cè)部分，其具有傳感器；彎曲部分，其布置在所述軸和所述遠側(cè)部分之間，所述彎曲部分 具有近側(cè)部分和遠側(cè)部分，其中所述近側(cè)部分比所述遠側(cè)部分撓性更 大；和彎曲機構(gòu)，其被配置成當(dāng)被致動時彎曲所述彎曲部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的探頭，其中所述傳感器包括下列中的至少一個光學(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，其中所述彎曲機構(gòu)包括至少一個 拉絲。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中所迷彎曲部分的撓性沿著近 側(cè)到遠側(cè)的方向逐漸減小。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中所述彎曲部分的撓性沿著近側(cè)到遠側(cè)的方向以階梯式的方式減小。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中所述彎曲部分包含布置在 所述近側(cè)部分和所述遠側(cè)部分之間的中間部分，其中所述近側(cè)部分比
12.:據(jù)權(quán)利要求ii所述的探頭:其中所述傳^ji包括下列中的至少一個光學(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，其中所述彎曲機構(gòu)包括至少一 個拉絲。
14. 一種超聲探頭，其包括 軸，其具有遠端；遠側(cè)部分，其具有近端和超聲換能器；和彎曲部分，其帶有嚙合所述軸的遠端的近側(cè)部分和嚙合所述遠側(cè) 部分的近端的遠側(cè)部分，所述近側(cè)部分具有第一撓性并且所述遠側(cè)部 分具有第二撓性，第一撓性比第二撓性撓性更大。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其進一步包括被配置成彎曲所 述彎曲部分的彎曲機構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的探頭，其中所述彎曲機構(gòu)包括至少一 個拉絲。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其包括布置在所述彎曲部分的 近側(cè)和遠側(cè)部分之間的中心部分，所述中心部分具有不同于第一和第 二撓性的第三撓性。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其中第一撓性比第三撓性的撓 性更大，并且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，其中第三撓性是在第一和第二 撓性之間的梯度撓性。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的探頭，其中第三撓性具有在第一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，其中第三撓性具有在第一和第 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，其中所述彎曲部分具有圍繞所 述彎曲部分的縱軸線布置的管狀外套，所述管狀外套具有壁，該壁帶 有的厚度沿著外套的縱向長度變化，所述壁厚限定所述彎曲部分的階 段撓性。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的探頭，其中所述外套具有沿著所述外 套的縱向長度的多個壁厚。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的探頭，其進一步包括被配置成彎曲所 述彎曲部分的彎曲機構(gòu)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的探頭，其中所述外套壁包括圍繞所述 外套壁布置的一個或多個外壁。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的探頭，其中所述近側(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，其包括布置在所述彎曲部分的 近側(cè)和遠側(cè)部分之間的中心部分，所述中心部分由帶有不同于第一和 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，其中第一撓性性質(zhì)比第三撓性 性質(zhì)撓性更大，并且第三撓性性質(zhì)比第二撓性性質(zhì)撓性更大。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的探頭，其中第三撓性性質(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，其中第三撓性性質(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，其中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凹槽。
32. 根據(jù)權(quán)利要求M所述的探頭，其中所述多個凹槽縱向布置在 所述彎曲部分的外表面上，至少一個凹槽具有不同于另一個凹槽的深度。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的探頭，其中所述多個凹槽螺旋地布置 在所述外表面上。
34. —種探頭，其包括 軸，其具有遠端；遠側(cè)部分，其具有近端和換能器；彎曲部分，其帶有嚙合所述軸的遠端的近側(cè)部分和嚙合所述遠側(cè) 部分的近端的遠側(cè)部分，所述彎曲部分具有沿著所述彎曲部分的縱軸 線端對端布置的多個推骨件，每個推骨件具有近側(cè)面和遠側(cè)面和限定 延伸通過每個推骨件的推骨件內(nèi)部通道的內(nèi)表面，所述多個推骨件的道；鞘，其圍繞所述彎曲部分；和至少一個增硬元件，其具有延伸通過所述彎曲部分通道的至少一 部分的近側(cè)部分和遠側(cè)部分，所述至少一個增硬元件在近側(cè)部分具有 的撓性比在遠側(cè)部分的撓性撓性更大。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中所述鞘嚙合所述多個推骨 件并且保持所述多個推骨件對準。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中一個推骨件的近側(cè)面可滑 動地鄰接相鄰?fù)乒羌倪h側(cè)面。
37. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其沖一個推骨件的近側(cè)面具有 突出部，該突出部對應(yīng)于相鄰?fù)乒羌倪h側(cè)面的凹槽。
38. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中所述至少一個增硬元件包 括第 一增硬元件和第二增硬元件。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的探頭，其中所述鞘嚙合所述多個推骨 件并且保持所迷多個推骨件對準。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的探頭，其中第二增硬元件在縱向上短 于第一增硬元件。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的探頭，其中第二增硬元件至少部分可滑動地鄰接第一增硬元件。
42. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中所述至少一個增硬元件包 括第一增硬元件、第二增硬元件和第三增硬元件。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的探頭，其中所述鞘嚙合所述多個推骨 件并且保持所述多個推骨件對準。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的探頭，其中第三增硬元件在縱向上短 于第二增硬元件，并且第二增硬元件在縱向上短于第一增硬元件。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的探頭，其中第三增硬元件至少部分可 滑動地鄰接第二增硬元件，并且第二增硬元件至少部分可滑動地鄰接 第一增硬元件。
46. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中所述彎曲部分的近側(cè)部分 具有第一撓性并且所述彎曲部分的遠側(cè)部分具有第二撓性，第一撓性 比第二撓性的撓性更大。
47. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中所述換能器是下列中的至 少一個超聲換能器、麥克風(fēng)和光學(xué)探頭。
48. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的探頭，其中所述換能器檢測或發(fā)出能 量，所述能量是下列中的至少一個聲、振動、電、磁和放射性。
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，將換能器定位在胃的胃底中，向上瞄準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。在一個優(yōu)選實施例中，超聲探頭使用在近側(cè)撓性更大和遠側(cè)撓性更小的彎曲部分，該彎曲部分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處相對急劇地彎曲。
文檔編號A61B1/005GK101437439SQ200780014384
公開日2009年5月20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:艾瑪克有限責(zé)任公司