ES2344146T3 - Cateter guiado roboticamente. - Google Patents

Abstract

Aparato (22) para usarse con un catéter manejable (20;40) que incluye un control para el pulgar (46) adaptado para controlar una desviación de una punta distal (34; 42) del catéter (20; 40) y un sensor de posición (30), fijado en una proximidad de la punta distal (34; 42) y adaptado para generar una señal de posición, en la que la señal de posición es indicativa de seis dimensiones de información de localización y orientación, comprendiendo el aparato (22) un robot (38), que comprende: un efector terminal (50; 52), adaptado para acoplarse con el control para el pulgar (46) cuando, en uso, el aparato (22) se acopla a un catéter de este tipo (20; 40); y un controlador (48), adaptado en uso para recibir la señal de posición, y, dar respuesta a la misma, para accionar el efector terminal (50; 52) para posicionar la punta distal (34; 42) del catéter (20; 40) en una posición deseada manipulando el control para el pulgar (46).

Description

Catéter guiado robóticamente.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a instrumentos médicos invasivos, y específicamente a un aparato para manipular y manejar un catéter con fines de diagnostico y terapéuticos.

Antecedentes de la invención

Los mecanismos para mover, guiar y/o manejar instrumentos médicos invasivos tales como, catéteres, en tejidos vivos con fines terapéuticos, de diagnostico y quirúrgicos como son bastante conocidos en la técnica. Se han desarrollado tecnologías que posibilitan localizar y rastrear dispositivos médicos insertados dentro del cuerpo, incluyendo la determinación de la orientación de un punto en el dispositivo, tal como la punta de un catéter. Localizar un objeto quirúrgico dentro del tejido vivo puede realizarse en una diversidad de formas, incluyendo el uso de varias formas de energía electromagnética o ultrasónica. Numerosos mecanismos de dirección y desviación de catéteres son bastante conocidos en la técnica.

La patente de Estados Unidos 6.083.170 describe una sonda flexible, alargada que tiene un extremo distal para la introducción a través de tejido fisiológico, típicamente a través de un lumen en el tejido. La sonda incluye un sensor, que genera señales indicativas de una característica del tejido en una proximidad de la sonda, y un mecanismo de alineación, que desvía el extremo distal de la sonda en respuesta a las señales. Las señales pueden ser indicativas de las obstrucciones o de la dirección de un canal libre en el lumen.

La patente de Estados Unidos 5.492.131 describe un catéter guiado mediante un control dirigido dentro de un paso corporal mediante un sistema del tipo servo que incluye un sensor para transmitir información de posición, orientación o velocidad a un microprocesador que se programa típicamente con un algoritmo de detección de error, y un sistema de control de movimiento. El sistema de control de movimiento genera una señal representativa del cambio de posición, orientación o velocidad necesario para guiar el catéter a lo largo de un curso prescrito del recorrido o en general para ajustar continuamente su posición con respecto a una diana. Esta señal se transmite a un sistema de manejo dirigido, a un sistema de accionamiento hacia delante, o a ambos, para efectuar el cambio. El resultado se describe como un sistema servo de bucle cerrado capaz del avance y/o posicionamiento automático, preprogramado de la punta del catéter distal a través de pasos ramificados y con muchas curvas hasta un sitio en el que se necesita la acción terapéutica o desde el que se solicita información de diagnostico.

La patente de Estados Unidos 5.779.623 describe un dispositivo controlado de forma remota para posicionar de forma selectiva un instrumento médico dentro de una región o espacio predeterminado. El dispositivo incluye una abrazadera que tiene dos secciones montadas de forma que puedan pivotar posibilitando que la abrazadera se emplace ya sea en una posición abierta o en una posición cerrada. Cada sección tiene una rueda de accionamiento que incluye un surco con forma arqueada que acomoda el instrumento quirúrgico cuando la abrazadera se emplaza en la posición cerrada. Cada una de las ruedas tiene un engranaje de acoplamiento posicionado y configurado para pivotar separado cuando la abrazadera se emplaza en la posición abierta con las porciones de dientes de los engranajes permaneciendo engranadas entre sí. Una de las ruedas de accionamiento se acciona directamente mediante un motor alojado en una de las secciones de la abrazadera.

La patente de Estados Unidos 6.436.107 describe un sistema quirúrgico que incluye un instrumento quirúrgico controlado de forma remota acoplado a un controlador de herramienta que puede girar e impulsar el instrumento. El instrumento incluye una varilla accionadora que se acopla a un efector terminal y se conecta de forma que pueda retirarse a una varilla de empuje. La varilla de empuje puede moverse con respecto a la manivela para accionar el efector terminal. La manivela se puede asegurar con el controlador de herramienta insertando tornillos en las ranuras correspondientes que se colocan tanto en el instrumento como en el controlador de herramienta.

La patente de Estados Unidos 5.754.741 describe un sistema robótico que mueve un instrumento quirúrgico en respuesta del accionamiento de un pedal que puede operarse mediante el pie de un cirujano. El sistema robótico tiene un efector terminal que se adapta para sujetar un instrumento quirúrgico tal como un endoscopio. El efector terminal se acopla con un ensamble del brazo robótico que puede mover el endoscopio con relación al paciente. El sistema incluye un ordenador que controla el movimiento del brazo robótico en respuesta a las señales de entrada recibidas desde el pedal.

Las patentes de Estados unidos 5.649.956 y 6.461.372 describen las técnicas para sujetar de forma que pueda liberarse un instrumento quirúrgico, tal como un instrumento endoscópico configurado para suministrarse a través de una pequeña penetración percutánea en un paciente. El instrumento comprende un eje alargado con un par de tornillos montados lateralmente que se extienden desde el eje entre sus extremos proximal y distal. Un sujetador del instrumento comprende un soporte que tiene un orificio central y una ranura que se extiende axialmente para recibir el eje del instrumento y los tornillos de montaje. Un par de ranuras de bloqueo se tallan en el soporte de forma transversal hasta y en comunicación con la ranura axial de manera que los tornillos de montaje pueden hacerse girar dentro de las ranuras de bloqueo. El soporte del instrumento incluye además un ensamble de pestillo para bloquear automáticamente los tornillos de montaje dentro de las ranuras de bloqueo para acoplar de forma que pueda liberarse el instrumento con el sujetador del instrumento. Con este movimiento de bloqueo por torsión, el cirujano se describe siendo capaz de engranar y desengranar rápidamente varios instrumentos desde el sujetador durante un procedimiento quirúrgico, tal como una cirugía abierta, laparoscopia o toracoscopia.

El documento WO 99/45994 describe un sistema de cateterización de control remoto que incluye un dispositivo de propulsión, que inserta de forma controlada una sonda flexible, alargada dentro del cuerpo de un paciente. Una consola de control, en comunicación con el dispositivo de propulsión, incluye controles de usuario que se operan por un usuario del sistema lejos del paciente para controlar la introducción de la sonda dentro del cuerpo mediante el dispositivo de propulsión.

La Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos 2002/0143326 describe las técnicas para asistir a un cirujano en trayectorias de conducción ablativas en el tejido, tal como, tejido cardíaco. Se puede configurar un dispositivo para operar como una plantilla que se adhiera a la superficie de tejido, y que permita al cirujano servir más fácilmente la trayectoria de conducción para formar una lesión en un emplazamiento deseado. En particular, la plantilla puede usarse para guiar el uso del cirujano de un instrumento quirúrgico a lo largo de una trayectoria de ablación deseada. En algunos casos, la plantilla puede incorporar partes físicas que soportan estructuralmente el instrumento para viajar a lo largo de la trayectoria de ablación.

La patente de Estados Unidos RE34.502 describe un catéter que comprende una manivela de control simétricamente cilíndrica, un cuerpo de catéter tubular alargado y una punta de catéter flexible que tiene un lumen desviado del eje de la punta del catéter. La manivela de control comprende un alojamiento que tiene una cámara de pistón en su extremo distal. Un pistón se monta en la cámara de pistón y se le permite el movimiento longitudinal. El extremo proximal del cuerpo del catéter se fija firmemente al extremo distal del pistón. Un alambre extractor se fija al alojamiento y se extiende a través del pistón, a través de y coaxial con el cuerpo del catéter y dentro del lumen desviado de la punta del catéter donde se fija a la pared de la punta del catéter. El movimiento longitudinal del pistón con respecto al alojamiento da como resultado la desviación de la punta del catéter.

La patente de Estados Unidos 6.210.407 describe un catéter bidireccional que comprende un cuerpo alargado, una sección de punta y una manivela de control. El cuerpo tiene al menos un lumen que se extiende a través del mismo. La sección de punta se monta en el extremo distal del cuerpo del catéter y tiene al menos dos lúmenes desviados del eje diametralmente opuestos, el primero más pequeño que el segundo. La manivela de control comprende al menos dos miembros que se mueven longitudinalmente entre la primera y segunda posiciones. El catéter comprende además primeros y segundos alambres extractores. El extremo proximal de cada alambre extractor se conecta con un miembro móvil asociado de la manivela de control. Cada alambre extractor se extiende desde la manivela de control a través de un lumen del cuerpo del catéter. El primer alambre extractor se extiende dentro del primer lumen en la sección de punta, y el segundo alambre extractor se extiende dentro del segundo lumen en la sección de punta. El extremo distal de cada alambre extractor se sujeta a la sección de punta. El movimiento proximal de un miembro móvil con respecto al cuerpo del catéter da como resultado el movimiento proximal del alambre extractor asociado con dicho miembro móvil con respecto al cuerpo del catéter, y por tanto, la desviación de la sección de punta en la dirección del lumen en la que se extiende el alambre extractor.

Las patentes de Estados Unidos 6.066.125 y 6.123.699 describen catéteres manejables onmidireccionalmente y las patentes de Estados Unidos 6.183.463 y 6.198.974 describen catéteres manejables bidireccionalmente.

La patente de Estados Unidos 3.470.876 describe un catéter manejable con un extremo distal que es guiable a través de 360 grados por medio de cuatro líneas guías que se extienden a lo largo de la longitud del catéter y se operan de forma diferente en parejas.

La patente de Estados Unidos 4.920.980 describe un catéter que tiene un miembro de alambre posicionado de forma suelta en un orificio del mismo. El miembro de alambre se asegura al catéter en una posición adyacente al extremo distal, tal posición espaciándose radialmente desde el eje del catéter. El miembro de alambre se extiende a través del orificio y fuera del extremo proximal del catéter, de manera que el extremo distal del catéter puede curvarse tirando del miembro de alambre.

Las patentes de Estados Unidos 5.489.270, 5.897.529, 5.938.603, 5.964.757, 6.171.277, 6.210.362, 6.402.719 y 6.165.139 describen catéteres manejables.

La patente de Estados Unidos 4.930.494 describe un endoscopio que se curva usando una aleación de memoria de forma (SMA). El extremo distal de una sección de inserción del endoscopio se divide en una pluralidad de segmentos, cada uno de los cuales incluye un par de serpentines de SMA que se disponen simétricamente con respecto a un eje y memorizan una forma embobinada. Mientras los serpentines de SMA recuperan su forma memorizada, se curva el extremo distal de la sección de inserción. Los serpentines de SMA se restauran a la forma memorizada cuando los mismos se calientan conductivamente por medio de un circuito de suministro de corriente. El circuito de suministro de corriente comprende una unidad de entrada para introducir un valor diana del ángulo de curvatura para un segmento principal, un sensor para detectar la distancia de introducción de la sección de inserción, un circuito detector para detectar el ángulo de curvatura de cada segmento y medios para controlar la cantidad del suministro de corriente de manera que el ángulo de curvatura de los serpentines de SMA coincida con un ángulo diana. El ángulo introducido se ajusta como el ángulo diana para el segmento principal, y el ángulo de curvatura detectado de cada segmento se ajusta como el ángulo diana para cada segmento sucesivo. El valor ajustado se renueva cada vez que la distancia de inserción de la sección de inserción alcanza una distancia predeterminada.

Kühl C et al., en "Virtual endoscopy: from simulation to optimización of an active endoscope", ESAIM: Proceedings 12:84-93 (Noviembre 2002) describen un dispositivo poliarticulado activado con muelles de SMA para endoscopia.

Haga Y et al., en "Small diameter active catheter using shape memory alloy coils",. Trans. IEE de Japón 120-E (No. 11):509-514 (2000) describen un catéter activo que tiene muchas juntas que comprenden accionadores del serpentín de SMA.

Otsuka K et al., en "Science and technology of shape-memory alloys: new developments", MRS Bulletin 27:91-100 (Febrero 2002) presentan una vista general del progreso reciente en el campo de los SMA, incluyendo una discusión de los conceptos de SMA fundamentales, y ejemplos de aplicaciones.

Bar-Cohen Y, en "Transition of EAP material from novelty to practical applications - are we there yet?" Prodeedings of EAPAD, Paper No. 4329-02 (Marzo 2001) presenta un análisis de los esfuerzos y retos actuales en el campo de polímeros electroactivos (EAP), que incluye el uso de los EAP para elementos que manejan catéteres.

Bar-Cohen Y et al., en "Electroactive polymers (EAP) characterization methods", Procedings of SPIE's 7^{th} Annual International Symposium on Smart Structures and Materials, Paper Nº. 3987-04 (Marzo 2000) describen un nuevo procedimiento de ensayo para EAP curvados, a fin de cuantificar sus propiedades eléctricas y mecánicas.

Razavinejad A, en "Ionic polymer metal composites", ELE 482 BME Seminar (Marzo 2002) presenta una vista general de polímeros electroactivos iónicos (EAP iónicos, también conocidos, composiciones de metales de polímeros iónicos (IPMC)), que se curvan en respuesta a una activación eléctrica como un resultado de la movilidad de los cationes en la red del polímero.

El documento WO 98/43530 describe una sonda alargada que tiene un eje longitudinal y una punta distal, y que incluye al menos un mecanismo de desviación, que incluye un miembro flexible elástico, que tiene extremos distal y proximal y que tiene una rigidez de curvatura predeterminada. El miembro flexible se fija dentro de la sonda generalmente paralelo al eje longitudinal del mismo. La sonda incluye además un alambre extractor que tiene un extremo distal acoplado con el extremo terminal del miembro flexible, y un extremo proximal que se tensa longitudinalmente para desviar la sonda.

La patente de Estados Unidos 6.246.898 describe un método para realizar un procedimiento medico usando un sistema de rastreo en 3D y un sistema de imagen. Un instrumento quirúrgico, tal como un catéter, sonda, sensor, electrodo de marcapaso, aguja o similares se inserta en un ser vivo, y la posición del instrumento quirúrgico se rastrea a medida que se mueve a través de un medio en una estructura corporal. La localización del instrumento quirúrgico con respecto a su alrededor inmediato se muestra para mejorar la capacidad del facultativo para posicionar de forma precisa el instrumento quirúrgico. El método se describe siendo capaz de integrarse con una cirugía robótica.

La patente de Estados Unidos 6.470.205 describe un instrumento médico para introducirse dentro de un sujeto en exanimación, que tiene un cuerpo de instrumento alargado formado por un número de secciones rígidas sucesivamente dispuestas, con respectivas, secciones sucesivas conectándose entre sí por medio de juntas articuladas que pueden ser anguladas unas con relación a las otras. El instrumento es bien fabricado en la naturaleza de un brazo robot, o como un instrumento para guiarse manualmente.

El documento WO 02/074178 describe un sistema de instrumento flexible controlable de forma remota para realizar un procedimiento médico en un sujeto. El sistema instrumento comprende: un eje de instrumento que tiene extremos proximal y distal, insertándose el eje siendo dentro de un sujeto a fin de disponer el extremo distal del eje del instrumento internamente dentro de un sujeto; una montura de eje acoplada con el eje de instrumento en un extremo proximal del eje de instrumento; y una unidad de accionamiento acoplada de forma que pueda accionarse con la montura de eje. El eje de instrumento comprende un eje alargado que soporta un mecanismo de procedimiento médico para realizar el procedimiento médico en un sitio diana interno. El eje alargado se construye y se dispone de tal manera que alguna longitud del eje es inherentemente y suficientemente deformable a fin de flexionarse y pasar fácilmente sin causar traumas a través de un paso anatómico del sujeto. El instrumento incluye además una interface de usuario remota que tiene un dispositivo de entrada de usuario conectado con un controlador eléctrico que recibe comandos desde el dispositivo de entrada de usuario y transmite señales hasta la unidad de accionamiento de acuerdo con las manipulaciones del dispositivo de entrada de usuario por un usuario. El controlador eléctrico incluye un mecanismo de procesamiento de comandos para controlar la curvatura de una o más longitudes deformables del eje alargado y el movimiento del mecanismo de procedimiento médico de acuerdo con las manipulaciones del dispositivo de entrada de usuario por el usuario.

La patente de Estados Unidos 5.808.665 describe un sistema de teleoperador con telepresencia. El sistema incluye controladores manuales derecho e izquierdo para controlar los manipuladores derecho e izquierdo a través del uso de un servomecanismo que incluye un ordenador. El sistema de teleoperador comprende un instrumento quirúrgico endoscópico adecuado para la cirugía endoscópica. El instrumento quirúrgico comprende un servomecanismo de control que opera una sección de inserción. La sección de inserción comprende un antebrazo, una muñeca y un efector terminal. El efector terminal es un instrumento quirúrgico modificado tal como, retractores, cortadores electroquirurgicos, coaguladores electroquirurgicos, fórceps, sujetadores de aguja, tijeras, cuchillas e irrigadores.

La patente de Estados Unidos 5.339.799 describe un sistema médico que comprende un aparato médico que incluye una unidad de operación manipulada por un cirujano y una sección de tratamiento formada lejos de la unidad de operación para tratar un sujeto, un detector o un sensor de presión para detectar un estado de contacto entre el sujeto y la sección de tratamiento y un mecanismo de reproducción para amplificar una presión de contacto pequeña de acuerdo con la salida del detector y por lo tanto, reproducir el estado de contacto de manera que el cirujano pueda percibir el estado de contacto.

La Solicitud de Publicación de Patente de Estados Unidos 2002/0128636 describe las técnicas para posicionar un instrumento quirúrgico en un sitio de tejido diana biológico deseado. El sistema incluye una vaina alargada que tiene un extremo distal desviable configurado para desviar o de otra forma posicionar al menos una posición de un instrumento médico durante un procedimiento quirúrgico, permitiendo la colocación de la porción desviada adyacente o próxima a una superficie de tejido diana predeterminada. El sistema de posicionamiento puede incorporarse dentro del instrumento médico. El instrumento médico puede ser un sistema de ablación. El instrumento médico puede controlarse mediante un robot durante un procedimiento quirúrgico mínimamente invasivo robótico. El robot puede trasladar o girar telescópicamente el instrumento médico para posicionar la vaina de ablación y el elemento de ablación de forma correcta para producir la ablación del tejido.

La patente de Estados Unidos 5.078.140 describe un método para cirugía estereotáctica controlada por ordenador. El método utiliza un dispositivo de imagen, un brazo robótico y un medio para controlar el brazo robótico. El dispositivo de imagen proporciona información relacionada con la estructura de la localización corporal sobre la que se va a operar. El brazo robótico se utiliza para orientar de forma precisa las herramientas quirúrgicas y otros instrumentos usados para dirigir al cirujano o procedimiento similar. El medio de control, tal como un ordenador, utiliza la información recibida desde el dispositivo de imagen, sola o junto con otra información, para controlar el brazo robótico.

La patente de Estados Unidos 6.490.467 describe un sistema para usarse durante un procedimiento médico o quirúrgico sobre un cuerpo. El sistema genera una imagen que representa la posición de uno o más elementos del cuerpo durante el procedimiento usando exploradores generados mediante un explorador antes o durante el procedimiento. El ajuste de los datos de imagen tiene puntos de referencia para cada uno de los elementos del cuerpo, los puntos de referencia de un elemento del cuerpo particular que tienen una relación espacial fija con el elemento del cuerpo particular. El sistema incluye un aparato para identificar, durante el procedimiento, la posición relativa de cada uno de los puntos de referencia de cada uno de los elementos del cuerpo a mostrarse.

La Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos 2002/0087151 describe las técnicas para la ablación de una porción seleccionada de una superficie de contacto del tejido biológico. El sistema incluye una vaina de ablación alargada que tiene una forma preformada adaptada para conformar sustancialmente una superficie predeterminada del mismo con la superficie de contacto del tejido. La vaina de ablación define un lumen de ablación dimensionado para recibir de forma que pueda deslizar un dispositivo ablativo alargado longitudinalmente a través del mismo. El dispositivo ablativo incluye un elemento de ablación flexible que genera selectivamente un campo ablativo suficientemente fuerte para causar la ablación del tejido. El avance del elemento de ablación de forma que pueda deslizar a través del lumen de ablación de la vaina de ablación emplaza de forma selectiva el elemento de ablación a lo largo de la trayectoria de ablación para guiar la ablación sobre la superficie de contacto cuando la superficie predeterminada está en un contacto adecuado con los mismos. La vaina de ablación o elemento de ablación puede controlarse mediante un robot durante un procedimiento quirúrgico mínimamente invasivo robótico. El robot puede trasladar o girar telescópicamente la vaina de ablación o elemento de ablación para posicionar la vaina de ablación y el elemento de ablación correctamente para producir la ablación del tejido.

La patente de Estados Unidos 6.400.980 describe un sistema de imagen computarizado que se emplea para detectar la posición de un sistema de tratamiento endoscópico dentro del cuerpo de un paciente. En una realización preferida, el sistema proporciona control por ordenador en tiempo real para mantener y ajustar la posición del sistema de tratamiento y/o la posición del paciente con relación al sistema de tratamiento; y también proporciona opcionalmente el control por ordenador en tiempo real de la operación del mismo sistema de tratamiento. Otras realizaciones incluyen un sistema de catéter manejable que tiene un miembro abrasivo giratorio accionado por un campo magnético externo.

La patente de Estados Unidos 5.681.260 describe un aparato guía para guiar un cuerpo insertable dentro del objeto inspeccionado. El aparato guía comprende una parte guiada y un dispositivo guía proporcionado fuera del objeto inspeccionado, adaptado para guiar magnéticamente la parte guiada. El dispositivo guía incluye un dispositivo de accionamiento para mover la parte guía al menos en dos dimensiones.

Las patentes de Estados Unidos 6.507.751, 6.014.580, 6.212.419 y 6.157.853 describen métodos, que incluyen pantallas interactivas de campos magnéticos de modificación para mover o guiar objetos implantados quirúrgicamente que comprenden material magnético.

La patente de Estados Unidos 6.475.223 describe un método para mover un implante en el cuerpo aplicando fuerzas de empuje mecánicas y manejando magnéticamente el implante sobre una trayectoria predeterminada al hacer cambios en un sistema magnético externamente aplicado.

La patente de Estados Unidos 5.125.888 describe un método para observar la localización y movimiento de un objeto magnético dentro del cuerpo, empleando sistemas magnéticos.

Las patentes de Estados Unidos 4.173.288, 5.558.091, 5.729.129, 5.752.513 y 5.833.608 describen métodos y aparatos para la determinación magnética de la posición y orientación.

Las patentes de Estados Unidos 5.546.951 y 6.066.094 y el documento EP-A-0 776 176 describen métodos para detectar una propiedad eléctrica del tejido cardíaco, por ejemplo, el tiempo de activación local, como una función de la localización precisa dentro del corazón. Los datos se obtienen con un catéter que tiene sensores eléctricos y de localización en su punta distal y que se hace avanzar dentro del corazón. Las técnicas para detectar la actividad eléctrica cardiaca también se describen en las patentes de Estados Unidos 5.471.982, 5.391.199, 6.066.094 y 6.052.618 y en los documentos WO 94/06349 y WO 97/24981.

Los métodos para crear un mapa de actividad eléctrica del corazón en base a estos datos se describen en las patentes de Estados Unidos 6.226.542 y 6.301.496. Como se ha indicado en estas patentes, típicamente la actividad de localización y eléctrica se mide inicialmente entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 puntos en la superficie interna del corazón. Después, estos puntos de datos son generalmente suficientes para generar una reconstrucción o mapa preliminar de la superficie cardiaca para una calidad satisfactoria. El mapa preliminar a menudo se combina con los datos tomados en puntos adicionales para generar un mapa más comprensivo de la actividad eléctrica del corazón. En ajustes clínicos, no está fuera de lo común acumular datos en 100 ó más sitios para generar un mapa detallado, comprensivo de la actividad eléctrica de la cámara del corazón. El mapa detallado generado puede entonces servir como la base para decidir sobre un curso terapéutico de acción, por ejemplo, ablación de tejido, que altere la propagación de la actividad eléctrica del corazón y que restaure el ritmo cardiaco normal. Los métodos para construir un mapa cardiaco
del corazón también se han descrito en las patentes de Estados Unidos 5.391.199, 6.285.898, 6.368.285 y 6.385.476.

El documento EP-A-1 125 549 y la Solicitud de Patente de Estados Unidos 09/506.766 correspondiente describen técnicas para generar rápidamente un mapa eléctrico de una cámara del corazón. El catéter usado para estas técnicas comprende un electrodo de contacto en la punta distal del catéter y una serie de electrodos sin contacto en el eje del catéter cerca del extremo distal. El catéter también comprende al menos un sensor de posición. La información de los electrodos sin contacto y de los electrodos de contacto se usa para generar un mapa geométrico y eléctrico de la cámara cardiaca.

Cada uno de la patente de Estados Unidos 5.431.645 y del documento EP 0943293 describe un sistema de catéter guiado robóticamente que comprende un catéter manejable y un aparato para usarse con el mismo. El catéter incluye un control para el pulgar adaptado para controlar la desviación de una puntal distal del catéter. El aparato comprende un robot que tiene un efector terminal adaptado para tener que acoplarse para accionar el efector terminal para desviar la punta distal del catéter manipulando el control para el pulgar.

Sumario de la invención

En las realizaciones de la presente invención, un sistema de catéter guiado robóticamente comprende un catéter, un mecanismo de control y una consola. El catéter comprende típicamente al menos un sensor de posición localizado en una proximidad de un extremo distal del catéter. Durante un procedimiento médico, el catéter se inserta dentro de un área de interés de un sujeto, tal como una cavidad del cuerpo (por ejemplo, un corazón) o un lumen fisiológico (por ejemplo, un vaso sanguíneo o un tracto digestivo), y la consola genera un mapa del área de interés. Un usuario del sistema indica una posición en la que la punta distal tiene que posicionarse y la consola acciona el mecanismo de control para posicionar la punta distal en la posición deseada.

En algunas realizaciones de la presente invención, el catéter comprende un catéter manejable que se controla por humanos capaz de manipularse manualmente por un usuario, dichos catéteres están ampliamente disponibles en el mercado y se usan actualmente. El mecanismo de control comprende medios controlables manualmente para desviar la punta distal del catéter, tales como, una manivela de control y/o un control para el pulgar. El mecanismo de control comprende además un mecanismo de control robótico, que se adapta para sujetar y manipular el catéter emulando de forma general los movimientos de una mano de un cirujano.

El sensor de posición se adapta para generar seis dimensiones de información de localización y orientación, típicamente de forma continua. En algunas realizaciones de la presente invención, la consola se adapta para determinar el giro del catéter en una proximidad de la punta distal del mismo, usando las seis dimensiones de información. El mecanismo de control y el catéter comprenden típicamente medios robóticos para desviar la punta distal ya sea (a) en una sola dirección, para cualquier giro dado de la punta distal, o (b) en dos direcciones opuestas, para cualquier giro dado de la punta distal. Para posicionar la punta distal en una diana deseada, la consola se adapta para: accionar el mecanismo de control para mover robóticamente la punta distal en una proximidad de la diana; girar el catéter de manera que la diana intercepte una curva definida por los puntos a los que la punta distal es capaz de desviar, dado el giro de la punta distal; y desviar la punta distal de la diana.

En algunas realizaciones de la presente invención, cuando el mecanismo del control intenta girar la punta distal del catéter, el giro de un extremo proximal del catéter en una proximidad del mecanismo de control algunas veces no se traslada en un giro equivalente de la punta distal. Por ejemplo, la punta distal puede algunas veces atraparse ligeramente en el tejido del área de interés. A medida de que el mecanismo de control gira el extremo proximal, se acumula el par de torsión en el catéter, hasta que el par de torsión es suficiente para causar que el extremo distal entre libre de tejido y gire repentinamente. El sensor de posición se adapta para generar seis dimensiones de información de localización y orientación, típicamente de forma continua. En algunas realizaciones de la presente invención, la consola se adapta para determinar el giro del catéter en una proximidad de la punta distal, usando seis dimensiones de información. Cuando la consola acciona el mecanismo de control para girar el catéter, la consola determina simultáneamente de forma sustancial el giro de la punta distal, y compara este giro con el giro esperado en base al giro conocido del extremo proximal del catéter. Si la consola detecta un retraso del giro de la punta distal con respecto al giro del extremo proximal del catéter, la consola acciona el mecanismo de control para intentar mover la punta distal a fin de librar la punta distal del tejido en el que supuestamente se atrapa la punta. Por ejemplo, la consola puede accionar el mecanismo de control para:

(a)

rectificar y/o desviar la punta distal,

(b)

sacudir la punta distal hasta que esté libre de tejido, tal como, girando rápidamente, repetidamente, rítmicamente o irregularmente el extremo proximal hacia atrás y hacia adelante unos pocos grados,

(c)

mover traslacionalmente la punta distal hacia atrás y hacia adelante (por ejemplo, izquierda/derecha, arriba/abajo), y/o

(d)

hacer avanzar y/o retirar la punta distal.

\vskip1.000000\baselineskip

Por lo tanto se proporciona, de acuerdo con un primer aspecto de la invención, un aparato como se ha expuesto en la reivindicación adjunta 1.

También se proporciona, de acuerdo con un segundo aspecto de la invención, un aparato como se ha expuesto en la reivindicación adjunta 7.

Además, los aspectos preferidos se exponen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

Para algunas aplicaciones, el controlador se adapta para accionar el efector terminal para desviar la punta distal moviendo la porción de los controles longitudinalmente con respecto a un eje longitudinal del catéter.

Para algunas aplicaciones, los controles se adaptan para controlar un giro de la punta distal; el robot incluye un efector terminal de giro, adaptado para acoplarse con los controles; y el controlador se adapta para accionar el efector terminal de giro para girar la punta distal induciendo el movimiento de los controles que emulan de forma general el movimiento de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles. Como alternativa o de forma adicional, los controles se adaptan para hacer avanzar y retirar el catéter; el robot incluye un efector terminal de movimiento longitudinal, adaptado para acoplarse con los controles; y el controlador se adapta para accionar el efector terminal de movimiento longitudinal para realizar, induciendo el movimiento de los controles que emulan de forma general el movimiento de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles, al menos una acción seleccionada a partir de la lista que consiste de: hacer avanzar el catéter y retirar el catéter.

En una realización de la presente invención, el aparato incluye un dispositivo señalador por ordenador, adaptado para recibir una indicación de una posición deseada de la punta distal; el catéter incluye un sensor de posición, fijado en una proximidad de la punta distal, y adaptado para generar una señal de posición y el controlador se adapta para recibir la señal de posición y en respuesta a la misma, accionar el efector terminal para posicionar la punta distal en la posición deseada.

Adicionalmente, se proporciona, de acuerdo con una realización de la presente invención, un aparato que incluye:

un catéter manejable, que incluye controles adaptados para controlar una desviación de una punta distal del catéter, cuyos controles generalmente se optimizan para la manipulación mediante una mano humana; y

un robot que incluye:

al menos un efector terminal, adaptado para acoplarse con al menos una porción de los controles; y

un controlador, adaptado para accionar en al menos un efector terminal para desviar la punta distal induciendo el movimiento de la porción de los controles que emula, de forma general, el movimiento de la porción de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles.

\newpage

Todavía existe adicionalmente, de acuerdo con una realización de la presente invención, un aparato que incluye:

un catéter manejable, que incluye:

una punta distal adaptada para desviarse de forma que pueda controlarse en no más que dos direcciones para cualquier giro dado de la punta distal, de manera que un conjunto de todos los puntos a los que la punta puede desviarse en el giro dado forme una curva de desviación para el giro dado;

un sensor de posición, fijado en una proximidad de la punta distal y adaptado para generar una señal de posición.

un robot, adaptado para manipular un extremo proximal del catéter; y

una unidad de control, adaptada para:

recibir la señal de posición, y

posicionar la punta distal en una diana accionando el robot para:

posicionar la punta distal en una proximidad de la diana, en respuesta a la señal de posición,

girar el extremo proximal para causar que la punta distal gire a un giro de la curva de desviación que incluya la diana, el giro determinado en respuesta a la señal de posición, y

desviar la punta distal a lo largo de la curva de desviación hasta la diana.

Para algunas aplicaciones, la punta distal se adapta para desviarse de forma que pueda controlarse en no más que una dirección para el giro dado de la punta distal. Para algunas aplicaciones, la unidad de control se adapta para posicionar la punta distal en la proximidad de la diana posicionando la punta distal de manera que la curva de desviación de al menos un giro de la punta distal incluye la diana.

En una realización de la presente invención, el aparato incluye un dispositivo señalador por ordenador, adaptado para recibir una indicación de una posición de la diana, y la unidad de control se adapta para accionar el robot para posicionar la punta distal en la posición de la diana, en respuesta a la señal de posición.

Para algunas realizaciones, el sensor de posición se adapta para generar la señal de posición que tiene seis dimensiones de información de posición y orientación.

Aún además, se proporciona, de acuerdo con una realización de la presente invención, un aparato que incluye:

un catéter manejable que tiene una punta distal, incluyendo el catéter un sensor de posición, fijado en una proximidad de la punta distal, y adaptado para generar una señal de posición;

un robot, adaptado para acoplarse al extremo proximal del catéter; y

una unidad de control, adaptada para:

accionar al robot para aplicar el giro al extremo proximal del catéter,

recibir la señal de posición,

en respuesta a la señal de posición, determinar un giro de la punta distal, y

en respuesta a una determinación de que el giro retrace la rotación, accionar el robot para mover una porción del extremo proximal del catéter.

Para algunas aplicaciones, la unidad de control se adapta para accionar el robot para mover la porción del extremo proximal del catéter para realizar al menos una acción seleccionada a partir de la lista que consiste de: rectificar la punta distal y desviar la punta distal. Como alternativa o de forma adicional, la unidad de control se adapta para accionar el robot para mover la porción del extremo proximal del catéter para efectuar el movimiento translacional hacia atrás y hacia delante de la punta distal. Además como alternativa o de forma adicional, la unidad de control se adapta para accionar el robot para mover la porción del extremo proximal del catéter para realizar al menos una acción seleccionada a partir de la lista que consiste de: hacer avanzar la punta distal y retirar la punta distal.

Para algunas aplicaciones, el sensor de posición se adapta para generar la señal de posición que tiene seis dimensiones de información de posición y orientación.

\newpage

Para algunas aplicaciones, la unidad de control se adapta para mover la porción del extremo proximal del catéter para sacudir la punta distal. Por ejemplo, la unidad de control puede sacudir a la punta distal girando el extremo proximal del catéter.

También se proporciona además, de acuerdo con una realización de la presente invención, un método para usarse con un catéter manejable que incluye un control para el pulgar adaptado para controlar una desviación de una punta distal del catéter, incluyendo el método:

acoplar un efector terminal robótico con el control para el pulgar; y

accionar el efector terminal para desviar la punta distal manipulando el control para el pulgar.

También se proporciona, de acuerdo con una realización de la presente invención, un método para usarse con un catéter manejable que incluye controles adaptados para controlar una desviación de una punta distal de catéter, cuyos controles se optimizan generalmente para la manipulación mediante una mano humana, incluyendo el método:

acoplar al menos un efector terminal robótico con al menos una porción de los controles; y

accionar el al menos un efector terminal para desviar la punta distal induciendo movimiento de la porción de los controles que emulan, de forma general, el movimiento de la porción de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles.

También se proporciona además, de acuerdo con una realización de la presente invención, un método para usarse con un catéter manejable que tiene una punta distal adaptada para ser...

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se entenderá más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones de la misma, tomadas junto con los dibujos, en los que:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de catéter guiado robóticamente, de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un mecanismo de control robótico, de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 3 es una ilustración esquemática de otro mecanismo de control robótico, de acuerdo con una realización de la presente invención; y

La Figura 4 es una ilustración esquemática de la desviación de una punta distal de un catéter, de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de catéter guiado robóticamente 10, de acuerdo con una realización de la presente invención. El sistema de catéter 10 comprende un catéter 20, un mecanismo de control 22 y una consola 24. El catéter 20 se adapta para tener que interceptarse dentro de un área de interés 25 de un sujeto, tal como, una cavidad del cuerpo (por ejemplo, un corazón) o un lumen fisiológico (un vaso sanguíneo o un tracto digestivo). La consola 24 comprende típicamente un monitor de pantalla 26 y un ordenador 28. El ordenador 28 se programa con un software y/o hardware para realizar las funciones descritas en este documento. Este software puede descargarse al ordenador de forma electrónica, por ejemplo, mediante una red, o puede como alternativa proporcionarse en un medio tangible, tal como un medio magnético u óptico u otra memoria no volátil. Para algunas aplicaciones, el ordenador 28 comprende un ordenador de propósito general.

El catéter 20 comprende típicamente al menos un sensor de posición 30 y al menos una herramienta 32, ambos localizados en una proximidad de una punta distal 34 del catéter. Por ejemplo, la herramienta 32 puede comprender un electrodo de detección, un elemento de ablación, un sensor de temperatura o un transductor de ultrasonidos.

El sensor de posición 30 genera o recibe señales usadas para determinar la posición y orientación del catéter 20. Los sensores de posición adecuados se describen, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos 5.391.199, los documentos EP-A-0 776 176, EP-A-1 321 197 y EP-A-1 325 708. Como alternativa o de forma adicional, sustancialmente cualquier otro tipo adecuado de dispositivo de detección de posición/coordenada conocido en la técnica se usa para detectar la posición. Más alternativamente o adicionalmente, el catéter 20 se marca con uno o más marcadores cuyas posiciones pueden determinarse a partir del exterior del cuerpo. Los marcadores adecuados incluyen marcadores radio-opacos para facilitar mediciones fluoroscópicas. Se usan técnicas de detección de posición que consiguen la generación continua de hasta seis dimensiones de información de localización y orientación con respecto al sensor de posición 30.

Típicamente, el sistema de catéter 10 comprende además un conjunto de radiadores externos 30, que se adaptan para localizarse en las posiciones respectivas externas al sujeto en una proximidad del área de interés 25. Para algunas aplicaciones, los radiadores 36 se adaptan para generar campos, tales como, campos electromagnéticos, hacia el sensor de posición 30, que se adapta para detectar los campos. Como alternativa, el sensor de posición 30 genera campos, que se detectan mediante los radiadores 36. Para algunas aplicaciones, un sensor de posición de referencia, típicamente bien sea sobre un parche de referencia aplicado externamente fijado al exterior del cuerpo del sujeto, o bien sobre un catéter internamente emplazado, se mantiene en una posición generalmente fija con respecto al área de interés 25. Comparando la posición del catéter 20 a aquella del catéter de referencia, las coordenadas del catéter 20 se determinan de forma precisa en relación con el área de interés, independientemente del movimiento del sujeto. Como alternativa; se puede usar cualquier otro método adecuado para compensar dicho movimiento.

Durante un procedimiento medico, el catéter 20 se inserta en el área de interés 25. La consola 34 genera típicamente un mapa 37 del área de interés. Por ejemplo, pueden usarse las técnicas que se han descrito en las patentes de Estados Unidos 6.226.542 y/o 6.301.496 y/o los documentos EP-A-1 125 549 y/o EP-A-1 166 714 adaptadas para usarse con las técnicas descritas en este documento. Como alternativa, las técnicas conocidas en la materia, por ejemplo, modalidades de imagen, se usan para generar el mapa 37. El mapa 37 se proyecta sobre el monitor 26 con una indicación de la localización de la punta distal 34 del catéter 20 superimpuesto sobre el mismo, típicamente usando la información de posición generada a partir del sensor de posición 30.

En una aplicación ejemplar de la presente invención, el ordenador 28 calcula las posiciones potenciales en una proximidad de la posición actual de la punta distal 34, en las que la punta distal puede reposicionarse. Estas posiciones potenciales se designan sobre el mapa 37. Un usuario del sistema apunta un cursor sobre o en una proximidad de una de estas posiciones potenciales, usando un dispositivo señalador por ordenador tal como, un mouse, un teclado, joystick o una pantalla sensible al tacto. El ordenador 28 acciona el mecanismo de control 22 para posicionar la punta distal 34 en la posición deseada.

Para algunas aplicaciones, para accionar el mecanismo de control 22, el ordenador 28 implementa un algoritmo que usa un proceso iterativo para dirigir la punta distal 34 hasta la posición deseada, en respuesta a la información de posición generada por el sensor de posición 30 en cada iteración. Registrando continuamente la localización de la punta distal 34 y accionando apropiadamente el mecanismo de control, el ordenador controla de forma precisa la localización de la punta distal 34, independientemente de la estructura particular del catéter 20 o de las características del tejido que rodea al catéter 20 en cualquier momento dado. Adicionalmente, para algunas aplicaciones, el ordenador 28 usa la información generada durante el proceso iterativo que se refiere a la localización y movimiento de la punta distal 34, para realizar la calibración en tiempo real continua del sistema, asegurando de esta manera la confiabilidad y precisión del sistema independientemente del catéter del tejido a través del que el catéter está siendo guiado.

A continuación se hace referencia a la Figura 2 que es una ilustración esquemática de un mecanismo de control robótico 38 fijado al catéter 20, de acuerdo con una realización de la presente invención. En esta realización, el catéter 20 comprende un catéter manejable que se controla por humanos 40 capaz de manipularse manualmente por un cirujano, tal como, los catéteres que están ampliamente disponibles en el mercado y que se usan actualmente. El catéter 20 comprende medios controlables manualmente para desviar una punta distal 42 del catéter, tales como, una manivela de control 44 y/o un control para el pulgar 46. Por ejemplo, el catéter puede utilizar las técnicas descritas en una o más de las patentes de Estados Unidos RE34.502, 3.470.876, 4.920.980, 5.489.270, 5.897.529, 5.938.603, 5.964.757, 6.066.125, 6.123.699, 6.165.139, 6.171.277, 6.183.463, 6.198.974, 6.210.362, 6.210.407 y 6.402.719, y/o el documento WO 98/43530.

El mecanismo de control 22 comprende un mecanismo de control robótico 38, que se adapta para sujetar y manipular el catéter controlable por humanos 40 a fin de introducir movimientos en los medios controlables manualmente que emulan aquellos causados cuando los medios controlables manualmente se ajustan mediante la mano de un cirujano. El mecanismo de control robótico 38 comprende un controlador 40 y uno o más efectores terminales, tales como, una mordaza proximal 50 y una mordaza distal 52. En la configuración ejemplar mostrada en la Figura 2, la mordaza proximal 50 se adapta para amordazar la manivela 44, para mover la manivela en direcciones distal y proximal, y para girar la manivela. El mecanismo de control robótico 38 comprende un motor 58 u otro actuador para inducir el giro de la mordaza proximal 50 y consecuentemente del catéter 40. (Por claridad, alguna estructura soporte no se ha mostrado en la figura). Al mover la manivela y el control para el pulgar 46 en concordancia en direcciones distal y proximal causa que la punta distal 42 del catéter avance y se retire, respectivamente, mientras que la manivela giratoria 44 gira generalmente la punta distal. La mordaza distal 52 se adapta para amordazar el control para el pulgar 46, y para mover el control para el pulgar en las direcciones distal y proximal, típicamente mientras que la mordaza distal 50 permanece estacionaria, a fin de manipular uno o más alambres extractores que pasan a través de uno o más lúmenes (no mostrados) del catéter 40. Como alternativa, la mordaza proximal 50 se mueve mientras que el control para el pulgar 46 permanece estacionario, para manipular uno o más alambres extractores. La manipulación de los alambres extractores típicamente desvía la punta distal 42 en un arco. Como alternativa, la manivela 44 y/o el control para el pulgar 46 usa otras técnicas conocidas en la materia para manipular el catéter 40 y/o para desviar la punta distal 42. Adaptaciones del mecanismo de control 22 para manipular y controlar los catéteres distintos a aquellos de la realización ejemplar mostrada en la Figura 2 serán aparentes para aquellos expertos en la materia, habiendo leído la presente solicitud de patente. Por ejemplo, el mecanismo de control puede adaptarse para desviar la punta distal 42 independientemente en los ejes x e y. Típicamente, pero no necesariamente, la introducción inicial del catéter 40 en el área de interés 25 se realiza manualmente
por el cirujano, quien después fija los efectores terminales del mecanismo de control robótico 38 al catéter 40.

A continuación se hace referencia a la Figura 3, que es una ilustración esquemática de un mecanismo de control robótico integrado ejemplar 82 para el que no se realizó ninguna reivindicación. En este ejemplo, el catéter 20 comprende un catéter automático 80, adaptado para controlarse robóticamente en principio. El mecanismo de control 22 comprende un mecanismo de control robótico integrado 82, que comprende una pluralidad de alambres extractores 83, por ejemplo, cuatro. Los alambres extractores 83 se disponen alrededor de la circunferencia del catéter y se extienden a lo largo de su longitud, pasando a través de los lúmenes respectivos 84. Típicamente, el catéter también comprende una columna 86. (Sólo tres de la pluralidad de alambres extractores, y dos de los lúmenes 84, se muestran en la Figura 3 por claridad de ilustración). Los extremos distales de los alambres extractores 83 se fijan en los puntos respectivos 88 en una proximidad de un extremo distal 90 del catéter 80, y los extremos proximales de los alambres se acoplan a los respectivos motores 92. Los motores 92 son capaces de tensar y relajar (o empujar y tirar, dependiendo de las características del material del alambre) los respectivos alambres extractores. De esta forma, mediante la activación selectiva de los motores respectivos 92, el mecanismo de control 82 es capaz de manipular el extremo distal 90 a través de 360 grados de desviación. Aplicando tensión a algunos o a todos los alambres extractores 83 de forma simultánea, el mecanismo de control 82 retira el catéter 80 en una dirección proximal. Extendiendo algunos o todos los alambres y/o extendiendo la columna 86, el mecanismo de control hace avanzar el catéter en una dirección
distal.

Como alternativa o de forma adicional, el catéter automático 80 y/o el mecanismo de control robótico integrado 82 utiliza las técnicas de control robóticas conocidas en la materia, por ejemplo, aquellas descritas en las patentes de Estados Unidos 5.078.140 y/o 5.492.131 y/o en las Publicaciones de Solicitudes de Patentes de Estados Unidos 2002/0087151 y/o 2002/0128636 y/o los documentos WO 99/45994 y/o WO 02/074178.

El mecanismo de control robótico integrado 82, en lugar de comprender los alambres extractores 83, puede comprender un mecanismo de manejo que utiliza aleaciones de memoria de forma (SMA), polímeros electroactivos (EAP), y/o compuestos de metales de polímeros iónicos (IPMC). Por ejemplo, las técnicas y/o materiales que pueden usarse son aquellos descritos en una o más de la patente de Estados Unidos 4.930.494, y los artículos de Kühl et al., Haga Y et al., Otsuka K et al., Bar-Cohen Y, Bar Cohen Y et al., y Razavinejad A.

A continuación se hace referencia a la Figura 4, que es una ilustración esquemática de la desviación de una punta distal 34 del catéter 20, de acuerdo con una realización de la presente invención. En esta realización, el sensor de posición 30 se adapta para generar seis dimensiones de información de localización y orientación, típicamente de forma continua. El ordenador 28 (Figura 1) se adapta para determinar el giro del catéter 20 en una proximidad de la punta distal 34, usando las seis dimensiones de información. En esta realización, el mecanismo de control 22 (Figura 1) y el catéter 20 comprenden típicamente medios robóticos para desviar la punta distal 34 ya sea (a) en una sola dirección, como se ha indicado con una flecha 100, para cualquier giro dado de la punta distal, o (b) en dos direcciones opuestas, como se ha indicado por la flecha 100 y la flecha 102, para cualquier giro dado de la punta distal. El mecanismo de control 22 comprende (a) un mecanismo de control robótico 38, descrito anteriormente en este documento con referencia a la Figura 2, (b) un mecanismo de control robótico integrado 82, descrito anteriormente en este documento con referencia a la Figura 3, u (c) otro mecanismo de control robótico conocido en la técnica, incluyendo aquellos descritos en la referencias mencionadas en los Antecedentes de la Invención.

Para posicionar la punta distal 34 en una diana deseada 104, el ordenador 28 se adapta para accionar el mecanismo de control 22 para robóticamente:

-

mover la punta distal 34 en una proximidad de la diana 104;

-

girar el catéter 20 de manera que la diana intercepte una curva 106 definida por los puntos hasta que la punta distal 34 es capaz de desviarse, dado el giro de la punta distal. El ordenador 28 determina el giro usando los seis grados de información de posición generados por el sensor de posición 30. Si es necesario, el ordenador 28 acciona adicionalmente el mecanismo de control 22 para hacer avanzar o retirar la punta distal 34 para posicionar la punta distal de manera que la curva 106 intercepte la diana 104; y

-

desviar la punta distal 34 hasta la diana 104.

Nuevamente, se hace referencia a la Figura 1. Cuando el mecanismo de control 22 intenta girar la punta distal 34 del catéter 20, el giro de un extremo proximal 120 del catéter 20 en una proximidad del mecanismo de control 22 algunas veces no se traslada en un equivalente del giro de la punta distal 34. Por ejemplo, la punta distal 34 puede algunas veces atraparse ligeramente en el tejido del área de interés 25. A medida que el mecanismo de control 22 gira el extremo proximal 120, el par de torsión se acumula en el catéter, hasta que el par de torsión es suficiente para hacer que la punta distal 34 entre libre de tejido y gire de forma repentina.

El sensor de posición 30 se adapta para generar seis dimensiones de información de localización y orientación, típicamente de forma continua. En una realización de la presente invención, el ordenador 28 se adapta para determinar el giro del catéter 20 en una proximidad de la punta distal 34, usando seis dimensiones de información. Cuando el ordenador 28 acciona el mecanismo de control 22 para girar el catéter 20, el ordenador determina sustancialmente de forma simultánea el giro de la punta distal 34, y compara este giro con el giro esperado en base al giro conocido del extremo proximal 120 del catéter 20. Si el ordenador detecta un retraso del giro de la punta distal 34 con respecto al giro del extremo proximal 120, el ordenador acciona el mecanismo de control 22 para intentar mover el catéter 20 para librar la punta distal 34 del tejido en el que presuntamente se atrapa la punta. Por ejemplo, el ordenador puede accionar el mecanismo de control para:

(e)

rectificar y/o desviar la punta distal 34,

(f)

sacudir la punta distal 34 hasta que esté libre de tejido, tal como girando rápidamente, repetidamente, rítmicamente o irregularmente el extremo proximal 120 hacia atrás y hacia delante unos pocos grados,

(g)

mover translacionalmente la punta distal hacia atrás y hacia delante (por ejemplo, izquierda/derecha, arriba/abajo), y/o

(h)

hacer avanzar y/o retirar la punta distal 34.

Para algunas aplicaciones el ordenador 28 implementa un sistema experto que evalúa el retraso del giro de la punta distal 34 con respecto al giro del extremo proximal 120. En respuesta a variables medidas o calculadas, tales como, la magnitud del retraso y/o el tiempo del retraso, el ordenador 28 determina que estimulación mecánica aplicar al catéter, la magnitud de tal estimulación y/o el tiempo de tal estimulación. Para algunas aplicaciones, el sistema experto puede utilizar una tabla de consulta.

Debe apreciarse por las personas expertas en la materia que la presente invención no se limita a lo que se ha mostrado y descrito anteriormente de forma particular en este documento. Sino que, el alcance de la presente invención incluye tanto las combinaciones como subcombinaciones de las diversas características descritas anteriormente en este documento, así como las variaciones y modificaciones de las mismas que no están en la técnica anterior, que se les ocurrirán a las personas expertas en la materia tras la lectura de la descripción antes mencionada.

Claims (12)

1. Aparato (22) para usarse con un catéter manejable (20;40) que incluye un control para el pulgar (46) adaptado para controlar una desviación de una punta distal (34; 42) del catéter (20; 40) y un sensor de posición (30), fijado en una proximidad de la punta distal (34; 42) y adaptado para generar una señal de posición, en la que la señal de posición es indicativa de seis dimensiones de información de localización y orientación, comprendiendo el aparato (22) un robot (38), que comprende:

un efector terminal (50; 52), adaptado para acoplarse con el control para el pulgar (46) cuando, en uso, el aparato (22) se acopla a un catéter de este tipo (20; 40); y

un controlador (48), adaptado en uso para recibir la señal de posición, y, dar respuesta a la misma, para accionar el efector terminal (50; 52) para posicionar la punta distal (34; 42) del catéter (20; 40) en una posición deseada manipulando el control para el pulgar (46).

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el controlador se (48) se adapta para accionar el efector terminal (50; 52) para desviar la punta distal (34; 42) moviendo el control para el pulgar (46) longitudinalmente con respecto a un eje longitudinal del catéter (20; 40).

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que:

el catéter (20; 40) incluye una manivela (44), adaptada para controlar un giro de la punta distal (34; 42),

el robot (38) comprende un efector terminal de manivela (50), adaptado para acoplarse a la manivela (44), y

el controlador (48) se adapta para accionar el efector terminal de manivela (50) para girar la punta distal (34; 42) manipulando la manivela (44).

4. El aparato con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que:

el catéter (20; 40) incluye una manivela (44), adaptada para hacer avanzar o retirar el catéter,

el robot (38) comprende un efector terminal de manivela (50), adaptado para acoplarse a la manivela (44), y

el controlador (48) se adapta para accionar el efector terminal de manivela (50) para realizar, manipulando la manivela, al menos un avance del catéter y retirada del catéter.

5. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un dispositivo señalador por ordenador, adaptado para recibir una indicación de una posición deseada de la punta distal (34; 42).

6. Un sistema de catéter guiado robóticamente (10) que comprende:

un catéter manejable (20; 40), que comprende un control para el pulgar (46) que se adapta para controlar una desviación de una punta distal (34; 42) del catéter, y un sensor de posición (30), fijado en una proximidad de la punta distal (34; 42), y adaptado para generar una señal de posición, en la que la señal de posición es indicativa de seis dimensiones de información de localización y orientación; y

el aparato (22) como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Aparato (22) para usarse con un catéter manejable (20; 40) que incluye los controles (44; 46) adaptados para controlar una desviación de una punta distal (34; 42) del catéter, cuyos controles se optimizan generalmente para la manipulación por una mano humana, un sensor de posición (30), fijado en una proximidad de la punta distal (34; 42) y adaptada para generar una señal de posición, en la que la señal de posición es indicativa de seis dimensiones de información de localización y orientación, comprendiendo el aparato (22) un robot (38), que comprende:

al menos un efector terminal (50; 52), adaptado para acoplarse a al menos una porción de los controles (44; 46) cuando, en uso, el aparato (22) se acopla a un catéter de este tipo (20; 44); y

un controlador (48), adaptado, en uso, para recibir la señal de posición, y, en respuesta a la misma, accionar el al menos un efector terminal (50; 52) para posicionar la punta distal (34; 42) del catéter (20; 40) en una posición deseada induciendo el movimiento de la porción de los controles (46) que emulan de forma general el movimiento de la porción de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el controlador (48) se adapta para accionar el efector terminal (50; 52) para desviar la punta distal (34; 42) moviendo la porción de los controles (46) longitudinalmente con respecto a un eje longitudinal del catéter (20; 40).

9. El aparato de acuerdo con la reivindicación 7 o reivindicación 8, en el que

los controles (44; 46) se adaptan para controlar un giro de la punta distal (34; 42)

el robot (38) comprende un efector terminal de giro (50; 58), adaptado para acoplarse a los controles (44), y

el controlador (48) se adapta para accionar el efector terminal de giro (50; 58) para girar la punta distal (34; 42) induciendo el movimiento de los controles (44; 46) que emulan, de forma general, el movimiento de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles.

10. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que

los controles (44; 46) se adaptan para hacer avanzar o retirar el catéter (20; 40),

el robot (38) comprende un efector terminal de movimiento longitudinal (50; 52), adaptado para acoplarse a los controles, y

el controlador (48) se adapta para accionar el efector terminal de movimiento longitudinal (50; 52) para realizar, induciendo el movimiento de los controles que emulan, de forma general, el movimiento de los controles inducido cuando una mano humana manipula los controles, al menos un avance del catéter y retirada del catéter.

11. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, que comprende un dispositivo señalador por ordenador, adaptado para recibir una indicación de la posición deseada de la punta distal (34; 42).

12. Un sistema de catéter guiado robóticamente (10) que comprende:

un catéter manejable (20; 40), que comprende los controles (44; 46) adaptados para controlar una desviación de la punta distal (34; 42) del catéter, cuyos controles generalmente se optimizan para manipularse mediante una mano humana, y un sensor de posición (30), fijado en una proximidad de la punta distal (34; 42) y adaptado para generar una señal de posición, en la que la señal de posición es indicativa de seis dimensiones de información de localización y orientación; y

el aparato (22) como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.