本發(fā)明涉及用于顯像和測(cè)量體腔內(nèi)部的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及利用球囊導(dǎo)管(ballooncatheter)通過(guò)測(cè)量體腔內(nèi)充漲的球囊的電學(xué)特性的體腔顯像和測(cè)量。

背景技術(shù)：
球囊導(dǎo)管被用于多種醫(yī)療過(guò)程。例如，公知的是將球囊導(dǎo)管插入通道中以使通道擴(kuò)張，例如像在用于治療肺癌和通道堵塞會(huì)發(fā)生的其他情況時(shí)的介入性支氣管鏡檢查那樣。因此，球囊導(dǎo)管常規(guī)上是與多種內(nèi)窺鏡和用于擴(kuò)張的柔性與剛性的氣管鏡一起使用，作為一種阻塞來(lái)止血，并且作為干擾固定裝置使儀器保持在位，以及防止這些儀器在回流壓下后退。使用球囊導(dǎo)管將體腔內(nèi)所不期望的生物材料去除也是公知的。例如，可充漲的球囊導(dǎo)管可以用作介入工具，用于在諸如肺學(xué)、心臟學(xué)、泌尿科學(xué)、婦科、胃腸病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、耳鼻喉學(xué)和普通外科的介入性醫(yī)療的多種應(yīng)用中切除和清除不必要的材料，例如植入腔內(nèi)梗阻、腫塊和血管內(nèi)閉塞。在Karakoca的第EP1913882號(hào)歐洲專利申請(qǐng)中公開(kāi)了這種裝置的一個(gè)例子。這種裝置使用具有硬化表面的球囊導(dǎo)管，將其插入體腔中。在插入裝置后，使球囊充漲，使球囊在腔中前后移動(dòng)以使得其硬化表面切除不期望的生物材料。例如，通過(guò)拔出球囊，可將殘骸清除。在Gunday的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No.2010/0121270(第270號(hào)申請(qǐng))中，其發(fā)明名稱為“切除器球囊系統(tǒng)”，并作為參考引入本文。該申請(qǐng)?jiān)贙arakoca的基礎(chǔ)上提供了多處改進(jìn)，涉及具有紋路表面的球囊導(dǎo)管，其以最小限度的傷害，以脈沖方式下刮掉目標(biāo)材料。該第270號(hào)申請(qǐng)公開(kāi)了一種球囊系統(tǒng)，其能夠提供生理學(xué)反饋來(lái)確定內(nèi)腔直徑。這是通過(guò)其一個(gè)實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該實(shí)施例提供了“能夠確定輸出至球囊的流體的壓力的傳感器和能夠確定輸出至球囊的流體流量的傳感器”。最后，第270號(hào)申請(qǐng)公開(kāi)了這樣的內(nèi)容“通過(guò)使用多個(gè)獨(dú)立的可充漲囊狀物或竇，人們將能夠更具選擇性和更精確地測(cè)量?jī)?nèi)腔直徑”。然而，第270號(hào)申請(qǐng)僅教導(dǎo)了通過(guò)測(cè)量壓力來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)腔直徑并據(jù)此調(diào)節(jié)用于切除的球囊導(dǎo)管的脈動(dòng)的方式。雖然該方法在以最小創(chuàng)傷程度切除目標(biāo)材料方面是非常有效的(例如與球囊導(dǎo)管的脈動(dòng)相關(guān)聯(lián)的壓力測(cè)量)，但如果能夠使用球囊導(dǎo)管來(lái)提供精確的腔體內(nèi)部表面的繪制圖則將是非常有利的。因此，如第270號(hào)申請(qǐng)中所教導(dǎo)的那樣使流體脈動(dòng)進(jìn)入球囊導(dǎo)管以用于切除、并同時(shí)帶有相關(guān)控制系統(tǒng)用于控制泵的脈動(dòng)在這種應(yīng)用中是不需要的。已知有多種用于顯像內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像系統(tǒng)，它們包括例如磁共振成像(MRI)、核磁共振成像(NMRI)，或核共振斷層(MRT)和軸向計(jì)算層析技術(shù)(CAT)或有時(shí)簡(jiǎn)稱為計(jì)算層析(CT)掃描。這些方法在顯像內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是非常有效的，但購(gòu)買和使用這些儀器的成本是相對(duì)較高的。在矯形術(shù)領(lǐng)域中，即使不是不可能的話，在關(guān)節(jié)表面間評(píng)估空間動(dòng)力學(xué)也通常是非常困難的，尤其是對(duì)在它們的整個(gè)移動(dòng)范圍中的相反于彼此的關(guān)節(jié)表面的平移而言。特別是在關(guān)節(jié)成形術(shù)過(guò)程中，通常，弄清楚關(guān)節(jié)表面的幾何形狀和關(guān)節(jié)內(nèi)的空間來(lái)完善解剖修復(fù)和關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)是有利的。在骨頭髓腔擴(kuò)孔內(nèi)使用導(dǎo)電球囊導(dǎo)管也是很有利的。整形外科的創(chuàng)傷科學(xué)在實(shí)時(shí)顯像和測(cè)量骨內(nèi)表面上已經(jīng)努力很長(zhǎng)時(shí)間。無(wú)法映射骨的解剖學(xué)成為外科醫(yī)生在關(guān)節(jié)成形術(shù)(例如臀部更換、大腿和髖臼的移植)中的能夠進(jìn)行合適的測(cè)量和植入的阻礙。它也阻礙了外科醫(yī)生評(píng)估骨折移位和合適地為骨折管理系統(tǒng)(脛骨桿和鍍覆系統(tǒng))的尺寸和將其植入的能力。內(nèi)腔的成像也是已知的，例如，其公開(kāi)在美國(guó)專利No.7,654,997(Makower等人)中。然而，雖然Makower等人使用了導(dǎo)管裝置，但需要使用外部傳感器(其與球囊分開(kāi))來(lái)成像并提供腔體的三維視圖。(見(jiàn)其第40欄第64行至第41欄第24行；以及圖7D-7E)。這種裝置是笨重且難以操作的，并且對(duì)于相對(duì)較小的腔(例如血管內(nèi)的測(cè)量)而言是不實(shí)用的。美國(guó)專利No.5,752,522(Murphy)公開(kāi)了一種用于確定體腔截面尺寸(例如血管直徑)的儀器(摘要)。然而，雖然Murphy公開(kāi)了一種包括具有帶導(dǎo)體帶的導(dǎo)管的設(shè)計(jì)，其導(dǎo)體帶電阻隨著球囊的圓周而變化(第9列,第13-15行)，但Murphy僅限于公開(kāi)了“導(dǎo)體帶”。它沒(méi)有提供腔體內(nèi)部的三維視圖，而僅僅是提供了腔體的截面的周邊輪廓(見(jiàn)圖7)。因此，期望存在一種低成本并且可靠的用于測(cè)量和繪制體內(nèi)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。還期望提供一種用于顯像和測(cè)量體內(nèi)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，它在測(cè)量結(jié)構(gòu)過(guò)程中并不需要從內(nèi)部結(jié)構(gòu)中切除材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于顯像和測(cè)量人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的球囊導(dǎo)管系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于產(chǎn)生體內(nèi)結(jié)構(gòu)和/或體內(nèi)結(jié)構(gòu)之間的空間的三維圖像的球囊導(dǎo)管系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供用于有效顯像非常小的腔(例如血管內(nèi)的測(cè)量)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的球囊導(dǎo)管系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于有效顯像和測(cè)量在非常小的腔體(例如關(guān)節(jié)間的測(cè)量；腔內(nèi)(Intra-cavital)測(cè)量)內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間和/或之內(nèi)的空間的球囊導(dǎo)管系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種用于顯像內(nèi)部結(jié)構(gòu)的球囊導(dǎo)管系統(tǒng)和方法，其能夠提供簡(jiǎn)單、低成本和可靠的傳感器，該傳感器可以產(chǎn)生具有魯棒性并且能夠以高性價(jià)比方式處理的信號(hào)格式的信號(hào)。本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種用于顯像體腔中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，而不切除內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，通過(guò)提供附著在球囊導(dǎo)管上的導(dǎo)電網(wǎng)狀物可實(shí)現(xiàn)上述這些和其他的目的。球囊導(dǎo)管可被插入腔體中以測(cè)量和提供腔體內(nèi)部的三維圖像。隨著對(duì)球囊導(dǎo)體充漲使其符合腔體內(nèi)表面區(qū)域，導(dǎo)電網(wǎng)狀物也基于腔體的內(nèi)表面區(qū)域伸展。這種導(dǎo)電網(wǎng)狀物的伸展(在相對(duì)于腔體的橫和縱的方向上)將會(huì)引起附著在球囊導(dǎo)體上的網(wǎng)狀物的電學(xué)特性(例如阻抗或電阻)的改變。然后可利用這些電學(xué)特性上的改變，產(chǎn)生腔體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維繪制圖(three-dimensionalrendering)。需要理解的是，精確的阻抗測(cè)量是廣泛應(yīng)用并且成本效率高的。例如，為了用相對(duì)低的產(chǎn)本成本得到高的測(cè)量精確率，可利用具有誤差校正的離散傅里葉變換(DFT)信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行阻抗測(cè)量?？捎行У氖褂密浖?lái)控制信號(hào)處理過(guò)程和誤差校正。附著在球囊導(dǎo)管表面上的網(wǎng)狀物可例如包括纖維網(wǎng)?？梢灶A(yù)計(jì)到的是，網(wǎng)狀物可以附著在球囊導(dǎo)管的外表面或者內(nèi)表面上。在兩種構(gòu)型中，球囊將膨脹以與腔體內(nèi)表面的形狀相符。纖維網(wǎng)可以包括合成彈力纖維、聚氨酯、復(fù)合彈簧或其他合適的材料，并將在其中包括可根據(jù)網(wǎng)狀物的拉伸或位移而變化的電學(xué)特性的電線(或串)。在一個(gè)例子中，當(dāng)待測(cè)量的電學(xué)特性是阻抗時(shí)，隨著網(wǎng)狀物的每個(gè)部分向外拉伸以擴(kuò)張到待由導(dǎo)管球囊測(cè)量的腔的內(nèi)表面，網(wǎng)狀物的各部分的阻抗將會(huì)改變(例如網(wǎng)狀物的拉伸越大，阻抗的變化越大)。在該方式中，因?yàn)榫W(wǎng)狀物包括沿球囊導(dǎo)管縱向延伸和周向地包圍球囊導(dǎo)管的部分，因此裝置能夠隨著系統(tǒng)測(cè)得網(wǎng)狀物的每個(gè)分段的阻抗而提供出腔體內(nèi)部的完整三維視圖。此外，由于并不需要除球囊導(dǎo)管自身以外的附加測(cè)量裝置，所以該裝置尤其可以很好地適用于相對(duì)小的腔體(例如血管內(nèi)的)。還需注意的是，在另一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)狀物可包括射頻不透性材料。這樣，當(dāng)插入腔體并且球囊導(dǎo)管膨脹時(shí)，可通過(guò)成像儀器產(chǎn)生膨脹后的球囊導(dǎo)管的外部視圖(例如，射頻不透性材料將會(huì)清晰地顯示在外部掃描上，該外部掃描提供了導(dǎo)管球囊的當(dāng)前構(gòu)型的詳細(xì)視圖)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，對(duì)網(wǎng)狀物的電測(cè)量和對(duì)具有射頻不透性材料的網(wǎng)狀物的成像均能夠用于提供腔體內(nèi)部的高分辨率的三維繪制圖或成像。對(duì)于本申請(qǐng)，以下術(shù)語(yǔ)和定義是適用的：本文所使用的術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)”，其意思是標(biāo)記、信號(hào)、標(biāo)識(shí)、符號(hào)、域、符號(hào)集、表象和其他任何代表信息的物理形式，無(wú)論這些信息是永久的或臨時(shí)的，也無(wú)論它們是可見(jiàn)的、可聽(tīng)的、聲學(xué)的、電的、磁的、電磁的或其它表達(dá)方式。用于代表一種物理形式的預(yù)定信息的術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)”也應(yīng)被認(rèn)為是包括任何和所有以不同物理形式或多個(gè)物理形式的對(duì)同樣的預(yù)定信息的表示。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“網(wǎng)絡(luò)”包括所有種類的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，包括互聯(lián)網(wǎng)，并且不僅限于任何特定的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)間網(wǎng)。術(shù)語(yǔ)“第一”和“第二”用來(lái)將一個(gè)元件、組、數(shù)據(jù)、目標(biāo)或事物與其它的區(qū)分開(kāi)，而并不用來(lái)代表按時(shí)間表示的相對(duì)位置或設(shè)置。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“耦接”、“耦接至”、“與……耦接”、“連接”、“連接至”、“與……連接”均意味著兩個(gè)或更多裝置、器具、文檔、程序、媒介、部件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)，和/或工具之間的關(guān)系，它們之間構(gòu)成以下方式中的任何一個(gè)或多個(gè)：(a)直接的連接或間接地通過(guò)一個(gè)或多個(gè)其他裝置、器具、文檔、程序、媒介、部件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、亞系統(tǒng)，和/或工具的連接；(b)直接的通信關(guān)系或間接地通過(guò)一個(gè)或多個(gè)其他裝置、器具、文檔、程序、媒介、部件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、亞系統(tǒng)，和/或工具的通訊關(guān)系；和/或(c)一種功能關(guān)系，其中任何一個(gè)或多個(gè)裝置、器具、文檔、程序、媒介、部件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、亞系統(tǒng)、工具的運(yùn)行都整體或部分地依賴于它們中的其他任何一個(gè)或多個(gè)。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“過(guò)程”和“處理”均意味著一種行為或一些列行為，包括例如但不僅限于，連續(xù)或不連續(xù)的、同步或不同步的、數(shù)據(jù)的方向、數(shù)據(jù)的改變、格式化和/或數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)的標(biāo)記或注解、測(cè)量比較和/或數(shù)據(jù)的回看，并且可以包括或不包括程序。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，提供了一種用于提供腔體內(nèi)部的三維圖像的成像系統(tǒng)，其包括球囊導(dǎo)管和附著在球囊導(dǎo)管上的網(wǎng)狀物，該網(wǎng)狀物具有沿球囊導(dǎo)管縱向延伸并周向地包圍球囊導(dǎo)管的元件。該成像系統(tǒng)還包括與球囊導(dǎo)管耦接的控制器，用于控制球囊導(dǎo)管的膨脹。該成像系統(tǒng)設(shè)置成使得網(wǎng)狀物的各元件均具有至少一種隨元件的拉伸而變化的電學(xué)特性，得當(dāng)元件包括長(zhǎng)度(L)時(shí)，所測(cè)得的電學(xué)特性將會(huì)不同于當(dāng)元件包括大于長(zhǎng)度(L)的長(zhǎng)度(L1)時(shí)的電學(xué)特性。該成像系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)置成使得控制器測(cè)量來(lái)自各元件的至少一種電學(xué)特性，并利用測(cè)量得到的電學(xué)特性來(lái)產(chǎn)生腔體內(nèi)表面的三維繪制圖。在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，提供了一種用于提供腔體內(nèi)部的三維圖像的成像系統(tǒng)，其包括球囊導(dǎo)管和附著在球囊導(dǎo)管上的網(wǎng)狀物。網(wǎng)狀物設(shè)有沿球囊...