用于在机械血栓切除术中取回凝块的系统和方法

技术领域

下文总体上涉及导管领域、血栓切除术领域、成像领域、凝块取回领域和相关领域。

背景技术

血管治疗(例如，血栓切除术、动脉粥样硬化切除术等)设备是设计用于从患病血管(例如，动脉、静脉等)内部移除或改变组织或材料的医学设备。特别地，通过直接移除动脉脑部凝块，机械血栓切除术是针对缺血性中风的有效处置方法。在这样的流程中，移除设备被部署而穿过凝块。恰当的设备选择和放置对流程成功至关重要。通常，支架取回器能够用于这样的流程。

机械血栓切除术通常包括以下步骤：(1)使用微导管/微导丝组合进入血栓或凝块部位；(2)推进微导丝通过血栓；(3)在微导丝上推进微导管而通过血栓；(4)撤回微导丝并用支架取回器替换它；(5)部署支架取回器；(6)等待支架与凝块整合；以及(7)通过将支架取回器与微导管一起撤回到球囊引导导管中并同时在导管上施加吸力来取回血栓。

然而，在步骤(7)中，支架取回器的撤回应当通过单次尝试使凝块被完整(一整块)取回，以减少导致永久性脑组织损伤的局部缺血。如果在取回期间有凝块碎片脱落，这些碎片就会入驻并阻塞下游较小的动脉。这样可能就很难或不可能取回，从而可能导致并发症。

下文公开了克服这些问题和其他问题的某些改进。

发明内容

在本文公开的一些实施例中，一种血管治疗设备包括：取回设备，其被配置为在凝块中部署相关联的自扩张支架，并且包括附接到所述相关联的自扩张支架的取回线；至少一个电子处理器，其被编程为：接收在血栓切除术流程期间采集的所述相关联的自扩张支架的图像的时间序列，在所述血栓切除术流程中所述自扩张支架被部署在凝块中；对图像的所述时间序列中的所述图像执行图像分析，以确定在所述凝块中部署的所述相关联的自扩张支架的几何变化；基于在所述凝块中部署的所述相关联的自扩张支架的所述几何变化来识别在所述血栓切除术流程中发生的事件；并且通过以下操作来对所述事件的所述识别做出响应：输出所述事件的指示；并且/或者响应于所述事件而控制机器人以执行动作。

在本文公开的一些实施例中，一种血管治疗装置包括：自扩张支架，其包括一个或多个不透射线标记；取回设备，其被配置为在凝块中部署所述自扩张支架，并且包括附接到所述自扩张支架的取回线；以及至少一个电子处理器，其被编程为：接收在血栓切除术流程期间采集的所述自扩张支架的图像的时间序列，在所述血栓切除术流程中所述自扩张支架被部署在凝块中；对图像的所述时间序列中的所述图像执行图像分析，以基于在所述血栓切除术流程期间采集的所述自扩张支架的图像的所述时间序列中的相继图像中的所述一个或多个不透射线标记的构造的变化来确定在所述凝块中部署的所述自扩张支架的几何变化；基于在所述凝块中部署的所述自扩张支架的所述几何变化来识别在所述血栓切除术流程中发生的事件；并且通过以下操作来对所述事件的所述识别做出响应：输出所述事件的指示；并且/或者响应于所述事件而控制机器人以执行动作。

在本文公开的一些实施例中，一种血管治疗设备包括：取回设备，其被配置为在凝块中部署相关联的自扩张支架，并且包括附接到所述相关联的自扩张支架的取回线；支架取回机器人，其操作性连接到所述取回线，并且被配置为经由所述取回线控制对在所述凝块中部署的所述相关联的自扩张支架的取回；X射线成像设备，其被配置为采集在血栓切除术流程期间采集的所述相关联的自扩张支架的图像的时间序列；以及至少一个电子处理器，其被编程为：接收在所述血栓切除术流程期间采集的所述相关联的自扩张支架的图像的所述时间序列，在所述血栓切除术流程中所述自扩张支架被部署在凝块中；对图像的所述时间序列中的所述图像执行图像分析，以确定在所述凝块中部署的所述相关联的自扩张支架的几何变化；基于在所述凝块中部署的所述相关联的自扩张支架的所述几何变化来识别在所述血栓切除术流程中发生的事件；并且通过以下操作来对所述事件的所述识别做出响应：输出所述事件的指示；并且/或者响应于所述事件而控制所述支架取回机器人以执行动作。

一个优点在于提供了允许支架在单次尝试中收回凝块的支架取回设备。

另一个优点在于提供了对支架取回过程的改进控制，以降低凝块破碎成更小碎片的可能性。

另一个优点在于为机械血栓切除术提供了支架取回的改进时机，以确保与凝块完全整合，同时避免了支架取回启动时不必要的延迟。

另一个优点在于在支架取回期间提供反馈，以确定支架的几何变化。

另一个优点在于控制机器人构件收回与患者体内的凝块整合在一起的支架的速度。

给定的实施例可以提供前述优点中的零个、一个、两个、更多个或所有优点，并且/或者可以提供本领域普通技术人员在阅读和理解了本公开内容后将变得明显的其他优点。

附图说明

本公开内容可以采取各种部件和部件布置的形式，以及各个步骤和步骤安排的形式。附图仅用于图示优选实施例的目的，而不应被解释为限制本公开内容。

图1示意性地图示了根据本公开内容的血管治疗设备。

图2示意性地图示了使用图1的设备来执行血管治疗方法的方法。

图3a-c示意性地图示了图1的设备的其他视图。

具体实施方式

下文涉及机械血栓切除术，这是一种将系在取回线上的自扩张(例如，镍钛诺)支架部署到凝块中的技术。支架扩张并与凝块整合在一起，然后使用取回线将具有整合的凝块的支架拉回导管中，以从血流中移除凝块。

在该流程中，重要的是支架尽可能与凝块整合在一起，以确保凝块与支架一起被取回。此外，取回支架的速度也很重要——如果支架抽回得太快，就会导致血管壁与凝块之间的摩擦增加，从而导致凝块的部分从支架上脱落。

目前，所部署的支架在凝块中停留固定的时间间隔，该固定的时间间隔被预计为足以与凝块完全整合。然而，情况并非总是如此。此外，目前除了监测取回速度之外，并没有监测支架取回过程。

下文公开了使用荧光透视(或其他)成像来决定整合时间，并且使用荧光透射成像来监测支架取回过程。

所公开的用于决定整合时间的方法基于以下洞察。自扩张支架被预计为继续扩张，直到它最大程度地与凝块整合(此时支架扩张停止)为止。支架扩张涉及二维变化：随着支架扩张，支架直径增大，同时支架长度减小。在本文公开的实施例中，通过使用支架上的不透射线标记或涂层的荧光检查成像来监测这些尺寸。在手动实施例中，基于支架扩张何时中止，光信号或听觉信号会指示操作者何时实现完全整合。

在另一方面，使用荧光检查或其他成像来监测支架取回过程，以避免不完全取回。对支架取回的监测基于这样的洞察：随着支架开始失去与凝块的整合，支架的几何形状可能会随着凝块开始相对于支架移动而最初地发生部分塌陷。能够再次通过荧光检查观察到这种几何形状的变化，并且通过检测到支架几何形状的显著变化来触发警告灯或警告警报。该警告可以例如向操作者指示应当降低支架取回速度。

在机器人实施例中，上述输入能够用于：一旦支架扩张停止，就自动触发对支架取回的启动；并且如果在取回期间支架几何形状开始改变，则自动减慢取回速度。

参考图1，示意性地示出了图示性血管治疗(即，血栓切除术或动脉粥样硬化切除术)装置1。如图1所示，装置1包括治疗设备10，治疗设备10用于将自扩张血管治疗设备2(例如，自扩张支架、自扩张过滤器等)递送到血管中和从血管中取回自扩张血管治疗设备2(例如，自扩张支架、自扩张过滤器等)。治疗设备10包括取回设备12，取回设备12被配置为在患者的血管V中的凝块C(在图1中用虚线示意性示出)中部署自扩张支架2。取回设备12包括附接到自扩张支架2的取回线14。如图1所示，自扩张支架2能够包括一个或多个不透射线标记4(图1中示出了其中的三个，但是也能够使用任何合适数量的标记)。不透射线标记4能够采取任何形式，例如，施加到组成支架2的导丝或其他材料的某个部分或全部的不透射线涂层，并且/或者通过冶金结合而附接到支架上的单独的不透射线标记元件等。

图1还示出了操作性连接到取回线14的支架取回机器人16(在图1中被示意性地示为框)。机器人16被配置为经由取回线14控制对在凝块C中部署的自扩张支架2的取回。图1还示出了电子处理设备18，例如，工作站计算机，或者更一般地，计算机。电子处理设备18还可以包括一个或多个服务器计算机，它们例如互连以形成服务器集群、云计算资源等，从而执行更复杂的计算任务。工作站18包括典型的部件，例如，电子处理器20(例如，微处理器)、至少一个用户输入设备(例如，鼠标、键盘、轨迹球等)22和显示设备24(例如，LCD显示器、等离子体显示器、阴极射线管显示器等)。在一些实施例中，显示设备24能够是与工作站18分离的部件，或者可以包括两个或更多个显示设备。

电子处理器20与一种或多种非瞬态存储介质26操作性连接。作为非限制性说明性示例，非瞬态存储介质26可以包括以下各项中的一项或多项：磁盘、RAID或其他磁性存储介质；固态驱动器、闪存驱动器、电可擦除只读存储器(EEROM)或其他电子存储器；光盘或其他光学存储装置；它们的各种组合等；并且非瞬态存储介质26可以是例如网络存储装置、工作站18的内部硬盘驱动器、它们的各种组合等。应当理解，在本文中对一种或多种非瞬态介质26的任何引用都应被广义地解释为包含单一介质或相同或不同类型的多种介质。同样，电子处理器20可以被实施为单个电子处理器或者两个或更多个电子处理器。非瞬态存储介质26存储能够由至少一个电子处理器20运行的指令。这些指令包括用于生成图形用户接口(GUI)28的可视化以在显示设备24上显示的指令。

在手动实施例中，用执行支架取回的手动机构适当代替支架取回机器人16。在该实施例中，当(如下所述)应当启动支架取回时，GUI 28适当地呈现警告，并且/或者在手动执行支架取回期间，如果(如下所述)检测到支架正在失去与凝块的整合，则GUI 28适当地呈现警报。

图1还示出了成像设备30，成像设备30被配置为在血栓切除术流程期间采集自扩张支架2的图像35。特别地，在说明性示例中，成像设备30是荧光检查成像设备(例如，X射线成像设备、C形臂成像设备、CT扫描器等)，并且附接到自扩张支架2的不透射线标记4在成像下是可见的，从而允许确定自扩张支架2相对于凝块C的位置。成像设备30与电子处理设备18的至少一个电子处理器20通信。如图1所示，成像设备30包括X射线成像设备，X射线成像设备包括X射线源32和X射线探测器34，例如，C形臂成像设备；然而，应当理解，可以使用任何合适的成像设备，例如，超声(US)成像设备、计算机断层摄影(CT)成像设备、磁共振成像(MRI)成像设备、核成像设备或任何其他合适的成像设备。对于非荧光检查成像设备，用在所选择的成像模态中能观察到的类型的标记适当代替不透射线标记4。例如，如果MRI用于监测，那么标记4是在MRI图像中提供良好对比度的合适标记。图像35能够被存储在非瞬态存储介质26中。

如上所述，至少一个电子处理器20被配置为执行血管治疗方法或过程100。非瞬态存储介质26存储指令，所述指令能由至少一个电子处理器20读取并运行以执行所公开的操作，包括执行血管治疗方法或过程100。在一些示例中，方法100可以至少部分地通过云处理来执行。

参考图2并继续参考图1，将血管治疗方法100的说明性实施例示意性地示为流程图。为了启动方法100，经由治疗设备10将自扩张支架2部署到血管V中并部署到凝块C中。在操作102处，成像设备30采集在血栓切除术流程期间采集的自扩张支架2的图像的时间序列，在所述血栓切除术流程中，自扩张支架2被部署在凝块C中。然后将图像的时间序列传输到电子处理设备18。

在操作104处，对图像的时间序列中的图像执行图像分析，以确定在凝块C中部署的自扩张支架的几何变化。在一些实施例中，基于在操作102处的在血栓切除术流程期间采集的自扩张支架2的图像的时间序列的相继图像中的不透射线标记4中的一个或多个不透射线标记的构造的变化来执行图像分析。

在操作106处，如果基于自扩张支架2的几何变化在血栓切除术流程期间识别出事件，则在操作106基于事件的识别来执行响应；否则，流程以迭代方式经过107返回到操作102，以继续采集图像，直到操作106的迭代识别出事件为止。在一些实施例中，在操作108处，响应包括输出事件的指示36。为此，指示36能够是显示在显示设备24上的视觉信息或警告、由电子处理设备18输出的听觉指示等。

在一个示例中，在取回自扩张支架2之前识别事件。事件包括自扩张支架2在凝块C中部署时中止扩张。响应于这种识别，输出指示36并且指示36指示应当启动支架取回。

在另一示例中，在取回自扩张支架2期间识别事件。事件包括检测到自扩张支架2的部分塌陷。响应于这种识别，输出指示36并且指示36包括应当(例如通过控制机器人16收回取回设备12的速度)降低支架取回速率的警告。

在一些实施例中，在操作110处，响应包括响应于事件而控制机器人16以执行动作(例如，经由取回设备12收回自扩张支架2，减慢自扩张支架2的收回速度等)。

在一个示例中，在从凝块C取回自扩张支架2之前识别事件。事件包括在凝块C中部署的自扩张支架2的扩张的中止。响应于这种识别，控制机器人16以响应于在凝块C中部署的自扩张支架2的扩张的中止而启动对自扩张支架2的取回。

在另一示例中，在取回在凝块中部署的自扩张支架2期间识别事件。事件包括检测到自扩张支架2的部分塌陷。响应于这种识别，控制机器人16以响应于自扩张支架2的部分塌陷而降低在凝块C中部署的自扩张支架2的取回速率。

在其他实施例中，能够执行操作108和110这两者。例如，一旦在操作108处输出了指示36，就能够在操作110处控制机器人16以取回自扩张支架2。

示例

继续参考图1和2，图3a-c更详细地示出了装置1的示例操作。为了两个目标而实施装置1：(1)确保自扩张支架2与凝块C完全整合，以及(2)确保取回设备12完全拔出凝块C。

为此，在由成像设备30采集的图像中检测取回设备12。特别地，在图像中能识别出自扩张支架2上的标记4，以确定取回设备12的位置。然后能够使用图像过滤器来检测自扩张支架2的个体导丝。当检测到这些导丝时，能够获得自扩张支架2的形状的主要特性的估计结果。

在部署自扩张支架2期间，采集自扩张支架2的X射线图像35，X射线图像35(至少暂时地)被存储在电子处理设备18的非瞬态计算机可读介质26中。图3a示出了刚好在凝块C中部署了自扩张支架2之后的取回设备12。随着时间的流逝，自扩张支架2打开，直到其达到稳定的扩张状态为止。电子处理设备18通过比较相继图像中的形状，经由对图像35的图像处理来监测自扩张支架2的形状。如果确定形状是相同的，那么认为支架与凝块C的整合已经完成(如图3b所示)，并且能够拔出自扩张支架2。能够通过检测自扩张支架2的每个导丝或者通过使用合成值(例如，在凝块C内部部署的自扩张支架2的支架长度和宽度)来粗略表征自扩张支架2的形状。

图3c示出了由于凝块拔出过程而作用在凝块C和取回设备12上的力。有两种相反的力：(1)施加在取回线14上并由自扩张支架2传递到凝块C的拔出力，以及(2)凝块C与血管V的壁之间的分布式摩擦力。取回设备12将拔出力分布在整个凝块体积中，从而允许在没有力集中的情况下消除摩擦。这允许理想地在没有破碎的情况下移除整个凝块C。自扩张支架2应当在拔出过程期间保持打开。摩擦力有几个分量：静态分量，一旦支架开始移动，该分量就会最小；以及粘性摩擦力，该粘性摩擦力与拔出速度成比例。如果这些力很大，那么支架将会塌陷，并且凝块拔出将会失败。通过控制拔出速度，能够控制粘性摩擦力。

在拔出期间，自扩张支架2的形状能够改变。为了控制拔出过程，将自扩张支架2在凝块C的端部处的形状(例如，S

(1)在凝块-支架整合阶段结束时存储支架形状(S

(2)以初速度v＝v

(3)采集X射线图像。针对每幅X射线图像：

(a)处理图像并拔出支架形状S

(b)比较S

(i)如果支架正在塌陷，那么降低拔出速度v；

(ii)如果支架是稳定的，那么能够增大拔出速度以使拔出时间最小化。

在手动实施例中，能够使用控制取回线14和取回设备12的运动的血管内机器人设备16并且/或者向用户提供虚拟模型的显示作为反馈来实施这些技术。例如，在拔出期间，形状为S

这些方法也能够用于其他领域，例如，导联提取和慢性完全闭塞(CTO)。该应用程序是使用从类似C形臂的设备获得的X射线图像开发的。然而，也能够使用其他成像模态(例如，CT、MRI、US等)来实施相同的构思。

已经参考优选实施例描述了本公开内容。在阅读和理解了前面的详细描述后，其他人可以想到修改和变更。本文旨在将示例性实施例解释为包括所有这些修改和变更，只要它们落入所附权利要求或其等同物的范围内即可。