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CN119097357A - 具有轴向支撑结构的柔性细长装置 - Google Patents

具有轴向支撑结构的柔性细长装置 Download PDF

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CN119097357A
CN119097357A CN202410720087.3A CN202410720087A CN119097357A CN 119097357 A CN119097357 A CN 119097357A CN 202410720087 A CN202410720087 A CN 202410720087A CN 119097357 A CN119097357 A CN 119097357A
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CN
China
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flexible
body portion
tubular struts
elongated
elongate device
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Application number
CN202410720087.3A
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English (en)
Inventor
J·博格斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intuitive Surgical Operations Inc
Original Assignee
Intuitive Surgical Operations Inc
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Publication date
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Abstract

本申请题为“具有轴向支撑结构的柔性细长装置”。柔性细长装置包括具有可铰接主体部分的细长主体和在可铰接主体部分内的轴向支撑结构。轴向支撑结构可包括多个横向支撑段，在该支撑段之间设置管状支杆。柔性细长装置可包括在可铰接主体部分内具有螺旋形状的部件线。

Description

具有轴向支撑结构的柔性细长装置
技术领域
公开的实施例涉及柔性细长装置。
背景技术
微创医疗技术旨在减少医疗程序中损伤组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害副作用。此类微创技术可以通过患者解剖结构中的天然孔道或通过一个或多个外科手术孔口执行。通过这些天然孔道或孔口，医生可插入微创医疗器械(包括外科手术、诊断、治疗和/或活检器械)以到达目标组织定位点。一种此类微创技术是使用诸如柔性导管或内窥镜的柔性和/或可操纵的细长装置，该装置可以被插入解剖通路并朝向患者解剖结构内的感兴趣区域导航(行进，navigated)。
发明内容
以下呈现在本文所述各种实例的简化摘要，并非旨在确定关键或重要要素或划分权利要求的范围。
根据第一实例，在本文提供柔性细长装置，该装置包括具有可铰接主体部分的细长主体和在可铰接主体部分内的轴向支撑结构。轴向支撑结构包括横向支撑段和管状支杆。横向支撑段沿可铰接主体部分纵向隔开，其中每个支撑段接收控制可铰接主体部分的铰接/关节运动(articulation)的多根拉线。管状支杆设置在相邻支撑段之间，其中由支撑段中一个支撑段隔开的相邻管状支杆相对于彼此在周向上偏移。每个管状支杆还接收通过其中的拉线。
根据第二实例，在本文提供柔性细长装置，该装置包括细长主体，该细长主体包括可铰接主体部分，其中可铰接主体部分包括轴向支撑结构和在轴向支撑结构内的内主体构件。柔性细长装置还包括轴向支撑结构内的部件线，其中部件线以螺旋形状围绕内主体构件延伸。内主体构件具有螺旋形配置，以适应轴向支撑结构内的部件线的螺旋形状。
应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述本质上都是说明性和解释性的，旨在提供对本公开的理解，而不限制本公开的范围。在这方面中，对于本领域的技术人员来说，通过下面的详细描述，本公开的其它方面、特征和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是根据一些实施例的医疗系统的简化图。
图2A是根据一些实施例的医疗器械系统的简化图。
图2B是根据一些实施例的包括在细长装置内的医疗工具的医疗器械的简化图。
图3A和图3B是根据一些实施例的患者坐标空间的侧视图的简化图，该坐标空间包括安装在插入组件上的医疗器械。
图4是根据一些实施例的柔性细长装置的一部分的简化示意截面图。
图5是根据一些实施例的柔性细长装置的一部分的简化示意图。
图6A-图6D是根据一些实施例的示例性轴向支撑结构的支撑段的示意截面图，该轴向支撑结构具有主体构件和延伸通过该轴向支撑结构的部件线，从而示出处在顺序位置的主体构件和部件线。
图7是根据一些实施例的示例性轴向支撑结构的支撑段的示意透视图。
可通过参考下文的详细描述最清晰地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，相同附图标记用于标识在一个或多个图中示出的相同要素，其中的示出内容是为了说明本公开的实施例，而不是为了限制本公开的实施例。
具体实施方式
在以下描述中，将阐述具体细节，其描述与本公开一致的一些实施例。为了提供对实施例的全面理解，阐述许多具体细节。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，一些实施例可在没有部分或全部这些具体细节的情况下实施。在本文公开的具体实施例旨在说明而非限制。本领域的技术人员可意识到其他要素——尽管在本文没有具体描述，但在本公开的范围和精神内。此外，为避免不必要的重复，除非另有具体描述或者一个或多个特征会使实施例失去功能，否则与一个实施例相关联的一个或多个所示和描述的特征可并入其他实施例中。在一些情况下，未详细描述众所周知的方法、程序、部件和电路，以免不必要地模糊本发明实施例的各个方面。
本公开以各种器械和器械的部分在三维空间中的状态来描述该器械和该器械的部分。如本文所用，术语“位置”是指物体或物体的一部分在三维空间中的定位点(例如，沿笛卡尔x、y和z坐标的三个平移自由度)。如本文所用，术语“取向”是指物体或物体的一部分的旋转放置(例如，一个或多个旋转自由度，诸如滚动、俯仰和偏转)。如本文所用，术语“姿势”是指物体或物体的一部分在至少一个平移自由度中的位置，以及该物体或物体的一部分在至少一个旋转自由度(例如，最多六个自由度)中的取向。如本文所用，术语“形状”是指沿着物体测量的一组姿势、位置和/或取向。如本文所用，术语“远侧”是指更靠近程序部位的位置，而术语“近侧”是指更远离程序部位的位置。因此，当器械按设计用于执行程序时，相比器械的近侧部分或近侧端部，器械的远侧部分或远侧端部更接近程序部位。
包括可铰接主体部分的柔性细长装置可包括轴向支撑结构，该轴向支撑结构用于在该可铰接主体部分的铰接期间保持可铰接主体部分的中性轴线长度，以及支撑可铰接主体部分以抵抗在操纵可铰接主体部分期间产生的轴向载荷。例如，轴向支撑结构可防止或减少可铰接主体部分在轴向载荷下的变形、压缩和/或塌陷。
用于柔性装置的一些轴向支撑结构可通过从管状结构切割材料来形成。与此类轴向支撑结构相比，在本文提供的轴向支撑结构的材料和制造成本更低。轴向支撑结构还提供更好保持的中性轴线长度、更小外径和/或更大的工作通道，并支持螺旋线或传感器集成。
如本文提供的轴向支撑结构包括沿柔性细长装置的纵向轴线隔开的多个支撑段。支撑段由为轴向支撑结构提供轴向刚度的支杆隔开。相邻支撑段由设置在支撑段的相对侧上的至少一对支杆隔开，这允许轴向支撑结构相对于支杆沿横向于中性轴线的轴线弯曲。相邻支杆对相对于彼此在周向上偏移(例如，90度偏移、120度偏移等)，以允许轴向支撑结构以及因此可铰接主体部分沿多个轴线弯曲(例如，俯仰和偏转)。
在一些实例中，柔性细长装置的可铰接主体部分的铰接可以通过操纵拉线来实现，该拉线联接到设置在可铰接主体部分内的控制结构(例如控制环)。拉线所附接到的控制结构在轴向支撑结构远侧，且拉线穿过轴向支撑结构，到达控制结构。在这些实例中，支撑段可包括延伸通过其中的拉线开口，且支杆可为管状，使得拉线可穿过多个支撑段和支杆。支撑段和/或支杆可由润滑材料制成，或包括润滑涂层，以允许拉线在无严重摩擦下在其中平移/移位。
在一些实例中，柔性细长装置可包括内主体构件，其可限定用于柔性细长装置的管腔。在这些实例中，支撑段可具有孔，该孔的尺寸设计成通过其中接收内主体构件。此外，柔性细长装置可包括一根或多根部件线(例如，导线、(例如，形状)传感器、导体等)，该部件线在柔性细长装置内在内主体构件的外表面与轴向支撑结构的孔之间延伸。在一个实施例中，与周向定位点无关，支撑段的孔的尺寸可以设计成为部件线提供足够的间隙(例如，孔半径之差大于或等于部件线的厚度)。在另一个实施例中，支撑段的孔的直径的尺寸可设计成为部件线提供足够的间隙，其中内主体构件偏离孔的中心。在这种配置下，内主体构件可具有螺旋形配置，使得支撑段的孔与内主体构件之间的间隙具有为部件线提供空间的偏移，其中部件线以螺旋形状缠绕在内主体构件上。部件线的螺旋形状可为柔性细长装置带来好处，包括例如，形状传感器提供可铰接主体部分的体积表示，并解决部件线位于可铰接主体部分的弯曲部之外时部件线的拉伸和压缩应力问题。在一个实例中，支撑段呈环形，带有圆形孔，内主体构件具有圆形截面，且部件线穿过内主体构件的外表面与支撑段的圆形孔之间的空间。
图1是根据一些实施例的医疗系统100的简化示意图。医疗系统100可适用于例如外科手术、诊断(例如活检)或治疗(例如消融、电穿孔等)程序。虽然在本文关于此类程序提供一些实施例，但对医疗或外科手术器械以及医疗或外科手术方法的任何引用不受限制。在本文所述的系统、器械和方法可用于动物、人类尸体、动物尸体、人类或动物解剖结构的部分、非外科手术诊断以及用于工业系统、通用或特殊用途机器人系统、通用或特殊用途远程操作系统或机器人医疗系统。
如图1所示，医疗系统100可包括操纵器组件102，在对患者P执行各种程序时，该操纵器组件控制医疗器械104的操作。医疗器械104可经由患者P身体中的开口延伸到患者P身体内的内部部位。操纵器组件102可为远程操作的、非远程操作的或混合远程操作和非远程操作的组件，具有可为机动化的一个或多个运动自由度和/或可为非机动化的(例如，手动操作的)一个或多个运动自由度。操纵器组件102可被安装到患者台T和/或定位在该患者台附近。主组件106允许操作员O(例如外科医生、临床医生、内科医生或其他用户)控制操纵器组件102。在一些实例中，主组件106允许操作员O查看程序部位或其他图形或信息显示。在一些实例中，操纵器组件102可不被包括在医疗系统100中，而器械104可由操作员O直接控制。在一些实例中，操纵器组件102可由操作员O手动控制。直接操作员控制可包括各种手柄和用于器械104的手持操作的操作员接口。
主组件106可位于外科医生控制台处，该控制台靠近(例如，在同一房间内)患者P所在的患者台T，诸如位于患者台T的一侧。在一些实例中，主组件106远离患者台T，诸如位于与患者台T不同的房间或不同的建筑物内。主组件106可包括用于控制操纵器组件102的一个或多个控制装置。控制装置可包括任意数量的各种输入装置，诸如操纵杆、轨迹球、滚轮、方向垫、按钮、数据手套、触发枪、手动控制器、语音识别装置、运动或存在传感器等。
操纵器组件102支撑医疗器械104，并可包括提供设定结构的运动学连杆结构。连杆可包括一个或多个非伺服控制连杆(例如，可被手动定位和锁定在适当位置的一个或多个连杆)和/或一个或多个伺服控制连杆(例如，可响应命令(诸如来自控制系统112)而受控的一个或多个连杆)。操纵器组件102可包括多个致动器(例如电机)，致动器响应诸如来自控制系统112的命令而驱动医疗器械104上的输入。致动器可包括驱动系统，当与医疗器械104联接时，该驱动系统以各种方式使医疗器械104移动。例如，一个或多个致动器可将医疗器械104推进到自然或外科手术创建的解剖孔道中。致动器可控制医疗器械104的铰接，例如通过在多个自由度上移动医疗器械104的远侧端部(或任何其他部分)。这些自由度可包括三个线性运动度(例如，沿X、Y、Z笛卡尔轴线的线性运动)和三个旋转运动度(例如，围绕X、Y、Z笛卡尔轴线的旋转)。一个或多个致动器可控制医疗器械绕纵向轴线的旋转。致动器还可用于移动医疗器械104的可铰接末端执行器以便例如在活检装置等的钳口中抓取组织，或可用于移动或以其他方式控制被插入医疗器械104内的工具(例如成像工具、消融工具、活检工具、电穿孔工具等)。
医疗系统100可包括传感器系统108，其具有用于接收操纵器组件102和/或医疗器械104相关信息的一个或多个子系统。此类子系统可包括位置传感器系统(例如，该系统使用检测位置或定位点的电磁(EM)传感器或其他类型的传感器)；形状传感器系统，其用于确定医疗器械104沿柔性主体的远侧端部和/或一个或多个段的位置、取向、速度、速率、姿势和/或形状；可视化系统(例如，使用彩色成像装置、红外成像装置、超声波成像装置、x射线成像装置、荧光成像装置、计算机断层扫描(CT)成像装置、磁共振成像(MRI)成像装置或一些其他类型的成像装置)，其用于捕获图像，例如从医疗器械104的远侧端部或从一些其他定位点捕获图像；和/或致动器位置传感器，诸如解析器、编码器、电位计等，其描述控制医疗器械104的致动器的旋转和/或取向。
医疗系统100可包括显示系统110，其用于显示程序部位和医疗器械104的图像或表示。显示系统110和主组件106可被定向成使得医生O可在具有远程临场感下控制医疗器械104和主组件106。
在一些实施例中，医疗器械104可包括可视化系统，其可包括图像捕获组件，该组件记录程序部位的并发或实时图像并通过显示系统110的一个或多个显示器将图像提供到操作员O。图像捕获组件可包括各种类型的成像装置。例如，并发图像可为由定位在解剖程序部位内的内窥镜捕获的二维图像或三维图像。在一些实例中，可视化系统可包括可整体或可拆卸地联接到医疗器械104的内窥镜部件。此外或替代地，附接到独立操纵器组件的独立内窥镜可与医疗器械104一起用于对程序部位成像。可视化系统可以作为硬件、固件、软件或其组合来实现，该硬件、固件、软件或其组合与一个或多个计算机处理器(诸如控制系统112的计算机处理器)交互或以其他方式由该一个或多个计算机处理器执行。
显示系统110还可显示可由可视化系统捕获的程序部位和医疗器械的图像。在一些实例中，医疗系统100向操作员O提供远程临场感。例如，成像装置在医疗器械104的远侧部分处捕获的图像可由显示系统110呈现，以向操作员O提供在医疗器械104的远侧部分处的感知。由操作员O向主组件106提供的输入可使医疗器械104的远侧部分以如下方式移动：该方式与输入的性质对应(例如，当轨迹球向右滚动时，远侧尖端转向右)并导致由成像装置在医疗器械104的远侧部分处捕获的图像的视角发生相应的变化。因此，当使用主组件106移动医疗器械104时，操作员O的远程临场感保持不变。操作员O可操纵医疗器械104和主组件106的手控制件，就像在基本上真实临场下查看工作空间一样，从而模拟在患者解剖结构内实际操纵医疗器械104的操作员的体验。
在一些实例中，显示系统110可呈现程序部位的虚拟图像，其是使用术前(例如，在医疗器械系统200执行程序之前)或术中(例如，在医疗器械系统200执行程序的同时)记录的图像数据来创建的，诸如使用如下项创建的图像数据：计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、荧光镜检查、热影像、超声波、光学相干断层扫描(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X射线成像等。虚拟图像可包括二维、三维或更高维(例如，包括基于时间或速度的信息)图像。在一些实例中，一个或多个模型是根据术前或术中图像数据集创建的，并使用该一个或多个模型产生虚拟图像。
在一些实例中，为了成像引导式医疗程序，显示系统110可显示基于跟踪医疗器械104的定位点产生的虚拟图像。例如，医疗器械104的跟踪定位点可与使用术前或术中图像产生的模型配准(例如，动态参考式)，其中模型的不同部分对应于患者解剖结构的不同定位点。当医疗器械104在患者解剖结构中移动时，配准用于确定与医疗器械104的定位点和/或视角对应的模型部分，并且虚拟图像是使用确定的模型部分产生的。这样可从医疗器械104的视点向操作员O呈现内部程序部位的虚拟图像，该视点与医疗器械104的跟踪定位点对应。
医疗系统100还可包括控制系统112，其可包括处理电路，该电路实现在本文讨论的部分或全部方法或功能。控制系统112可包括至少一个存储器和至少一个处理器，用于控制操纵器组件102、医疗器械104、主组件106、传感器系统108和/或显示系统110的操作。控制系统112可包括指令(例如，存储指令的非暂时性机器可读介质)，该指令在由至少一个处理器执行时可将一个或多个处理器配置为实现在本文讨论的部分或全部方法或功能。虽然控制系统112在图1中示出为单个块，但控制系统112可包括两个或多个独立的数据处理电路，其中一部分处理在操纵器组件102上执行，而另一部分处理在主组件106上执行，如此等等。在一些实例中，控制系统112可包括其他类型的处理电路，诸如专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。可使用硬件、固件、软件或其组合来实现控制系统112。
在一些实例中，控制系统112可接收来自医疗器械104的反馈，例如力和/或扭矩反馈。响应于反馈，控制系统112可将信号传输至主组件106。在一些实例中，控制系统112可传输信号，该信号指令操纵器组件102的一个或多个致动器移动医疗器械104。在一些实例中，控制系统112可将有关反馈的信息显示传输到显示系统110以进行呈现，或基于反馈执行其他类型的动作。
控制系统112可包括虚拟可视化系统，以在图像引导式医疗程序期间控制医疗器械104时为操作员O提供导航帮助。使用虚拟可视化系统的虚拟导航可基于获取的患者P解剖通路的术前或术中数据集。控制系统112或独立计算装置可单独使用编程指令或结合操作员输入将记录的图像转换为患者解剖结构的模型。模型可包括部分或整个解剖器官或解剖区域的经分割二维或三维复合呈现。图像数据集可与复合呈现相关联。虚拟可视化系统可从传感器系统108获取传感器数据，该数据用于计算医疗器械104相对于患者P的解剖结构的(例如近似)定位点。传感器系统108可用于与术前或术中记录的图像一起配准和显示医疗器械104。例如，PCT公布WO2016/191298(2016年12月1日公布，标题为“Systems andMethods of Registration for Image Guided Surgery”)公开示例性系统，该PCT公布以全文引用方式并入本文中。
在虚拟导航程序期间，传感器系统108可用于计算医疗器械104相对于患者P的解剖结构的(例如，近似)定位点。该定位点可用于产生患者P的解剖结构的宏观(例如，外部)跟踪图像和患者P的解剖结构的虚拟内部图像。该系统可包括一个或多个电磁(EM)传感器、光纤传感器和/或其他传感器，以与术前记录的医疗图像一起配准和显示医疗器械。例如，美国专利第8,900,131号(申请于2011年5月13日，且标题为“Medical System ProvidingDynamic Registration of a Model of an Anatomic Structure for Image-GuidedSurgery”)公开示例性系统，该专利以全文引用方式并入本文。
医疗系统100还可包括操作和支持系统(未示出)，诸如照明系统、转向控制系统、灌洗系统和/或抽吸系统。在一些实施例中，医疗系统100可包括一个以上的操纵器组件和/或一个以上的主组件。操纵器组件的确切数量可取决于医疗程序和程序室内的空间限制等因素。多个主组件可共同定位，或者它们可定位在独立定位点。多个主组件可允许一个以上操作员以各种组合方式控制一个或多个操纵器组件。
图2A是根据一些实施例的医疗器械系统200的简化图。医疗器械系统200包括柔性细长装置202(也称为细长装置202)、驱动单元204和医疗工具226，它们共同构成医疗系统100的医疗器械104的实例。如参考图1所述，医疗系统100可为远程操作系统、非远程操作系统或混合远程操作和非远程操作的系统。可视化系统231、跟踪系统230和导航系统232也在图2A中示出且是医疗系统100的控制系统112的示例性部件。在一些实例中，医疗器械系统200可用于非远程操作的探查程序或涉及传统手动操作医疗器械的程序，诸如内窥镜检查。医疗器械系统200可用于收集(例如测量)与患者(如患者P)的解剖通路内的定位点对应的数据点集。
细长装置202与驱动单元204联接。细长装置202包括通道221，医疗工具226可通过该通道插入。细长装置202在患者解剖结构内行进，以将医疗工具226输送到程序部位。细长装置202包括具有近侧端部217和远侧端部218的柔性主体216。在一些实例中，柔性主体216的外径约为3mm。其他柔性主体的外径可更大或更小。
如下文将另外详细描述的，医疗器械系统200可包括跟踪系统230，其用于确定在远侧端部218处的柔性主体216和/或沿柔性主体216的一个或多个段224的位置、取向、速度、速率、姿势和/或形状。跟踪系统230可包括一个或多个传感器和/或成像装置。柔性主体216(诸如远侧端部218与近侧端部217之间的长度)可包括多个段224。可使用硬件、固件、软件或其组合来实现跟踪系统230。在一些实例中，跟踪系统230是图1所示控制系统112的一部分。
跟踪系统230可使用形状传感器222跟踪柔性主体216的远侧端部218和/或段224中的一个或多个。形状传感器222可包括与柔性主体216对齐的光纤(例如，设置在柔性主体216的内部通道内或沿柔性主体216安装在外部)。在一些实例中，光纤的直径约为200μm。在其他实例中，直径可更大或更小。形状传感器222的光纤可形成用于确定柔性主体216的形状的光纤弯曲传感器。包括光纤布拉格光栅(FBG)的光纤可用于提供在一个或多个维度上的结构上的应变测量。可适用于一些实施例中的用于在三维上监测光纤形状和相对位置的各种系统和方法描述于美国专利申请公布第2006/0013523号(2005年7月13日提交，标题为“Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto”)，美国专利第7,772,541号(2008年3月12日提交，标题为“Fiber Optic Position and/orShape Sensing Based on Rayleigh Scatter”)；以及美国专利第8,773,650号(2010年9月2日提交，标题为“Optical Position and/or Shape Sensing”)，这些专利均以全文引用方式并入本文。一些实施例中的传感器可采用其他合适的应变感测技术，诸如瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射和荧光散射。
在一些实例中，可使用其他技术确定柔性主体216的形状。例如，柔性主体216的远侧端部218的位置和/或姿势的历史可用于重建柔性主体216在一个时间段内的形状(例如，当柔性主体216在患者解剖结构内推进或缩回时)。在一些实例中，跟踪系统230可使用位置传感器系统220替代和/或另外跟踪柔性主体216的远侧端部218。位置传感器系统220可为EM传感器系统的部件，其中位置传感器系统220包括一个或多个位置传感器。虽然将位置传感器系统220示出为靠近柔性主体216的远侧端部218以跟踪远侧端部218，但位置传感器系统220的位置传感器的数量和定位点可变化以沿柔性主体216跟踪不同区域。在一个实例中，位置传感器包括可经受在外部产生的电磁场的导电线圈。位置传感器系统220的每个线圈都可产生感应电信号，该感应电信号具有取决于线圈相对于在外部产生的电磁场的位置和取向的特性。位置传感器系统220可测量与柔性主体216的一个或多个部分相关的一个或多个位置坐标和/或一个或多个取向角。在一些实例中，位置传感器系统220可被配置和定位为测量六个自由度，例如三个位置坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰、偏转和滚动的三个取向角。在一些实例中，位置传感器系统220可被配置和定位为测量五个自由度，例如，三个位置坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰和偏转的两个取向角。可适用于一些实施例中的位置传感器系统的另外描述提供于美国专利第6,380,732号(1999年8月11日提交，标题为“Six-Degreeof Freedom Tracking System Having a Passive Transponder on the Object BeingTracked”)中，该专利以全文引用方式并入本文。
在一些实施例中，跟踪系统230可替代地和/或另外地依赖针对细长装置202和/或医疗工具226的点存储的姿势、位置和/或取向数据的集合，所述数据是在一个或多个交替运动周期(例如呼吸)期间捕获的。此存储的数据可用于形成关于柔性主体216的形状信息。在一些实例中，一系列位置传感器(未示出)——诸如EM传感器，比如位置传感器220中的传感器或一些其他类型的位置传感器——可沿柔性主体216定位并用于形状感测。在一些实例中，在程序期间获取的来自这些位置传感器中的一个或多个的历史数据可用于表示细长装置202的形状，在解剖通路大致是静态的情况下尤其如此。
图2B是根据一些实施例的在细长装置202内的医疗工具226的简化图。细长装置202的柔性主体216可包括尺寸和形状设计成接收医疗工具226的通道221。在一些实施例中，医疗工具226可用于诸如以下的程序：诊断、成像、外科手术、活检、消融、照明、灌洗、抽吸、电穿孔等。医疗工具226可通过柔性主体216的通道221部署，并在解剖结构内的程序部位处操作。医疗器械226可为例如图像捕获探针、活检工具(例如，针、抓取器、刷等)、消融工具(例如，激光消融工具、射频(RF)消融工具、冷冻消融工具、热消融工具、加热液体消融工具等)、电穿孔工具和/或其他外科手术、诊断或治疗工具。在一些实例中，医疗工具226可包括具有单个工作构件的末端执行器，诸如解剖刀、钝刀、光纤、电极等。其他类型的末端执行器可包括例如镊子、抓取器、剪刀、吻合器、夹钳等。其他末端执行器还可包括电激活末端执行器，诸如电外科手术电极、换能器、传感器等。
医疗工具226可为活检工具，其用于从目标解剖定位点取出样本组织或细胞样本。在一些实例中，活检工具是柔性针。活检工具还可包括鞘，其在活检工具位于通道221内时可环绕柔性针以保护针和通道221的内表面。医疗工具226可为图像捕获探针，其包括带有立体或单视场摄像头的远侧部分，该摄像头可放置在柔性主体216的远侧端部218处或附近，用于捕获图像(例如，静态或视频图像)。捕获的图像可由可视化系统231处理以用于显示，和/或被提供到跟踪系统230以支持对柔性主体216的远侧端部218和/或柔性主体216的段224中的一个或多个段进行的跟踪。图像捕获探针可包括用于传输所捕获图像数据的缆线，该缆线与图像捕获探针的远侧端部处的成像装置联接。在一些实例中，图像捕获探针可包括诸如纤维内窥镜的光纤束，其与可视化系统231的更近侧成像装置联接。图像捕获探针可为单光谱或多光谱的，例如，从而捕获可见光谱、近红外光谱、红外光谱和/或紫外光谱中的一个或多个光谱的图像数据。图像捕获探针还可包括一个或多个光发射器，其提供照明以有利于图像捕获。在一些实例中，图像捕获探针可使用超声波、x射线、荧光镜检查、CT、MRI或其他类型的成像技术。
在一些实例中，图像捕获探针被插入细长装置202的柔性主体216内以有利于目视下将细长装置202导航到程序部位，且然后在柔性主体216内用执行程序的另一种类型的医疗工具226代替。在一些实例中，图像捕获探针可与另一种类型的医疗工具226一起位于细长装置202的柔性主体216内，以有利于诸如在相同通道221内或在独立通道中同时进行图像捕获和组织干预。医疗工具226可以从通道221的开口推进以执行程序(或一些其他功能)，且然后在程序完成后缩回通道221中。医疗工具226可从柔性主体216的近侧端部217或沿柔性主体216的另一个可选器械端口(未示出)取出。
在一些实例中，细长装置202可包括集成的成像能力，而不是利用可移动的图像捕获探针。例如，成像装置(或光纤束)和光发射器可位于细长装置202的远侧端部218处。柔性主体216可包括一个或多个专用通道，该专用通道承载在远侧端部218和可视化系统231之间的一根或多根缆线和/或一根或多根光纤。这里，医疗器械系统200可同时执行成像和工具操作。
在一些实例中，医疗工具226能够可控铰接。如在本文针对柔性细长装置202所讨论的，医疗工具226可容纳缆线(也可称为拉线)、连杆机构或其他致动控制件(未示出)，该缆线、连杆机构或控制件在该医疗工具的近侧端部和远侧端部之间延伸以使医疗工具226的远侧端部可控地弯曲。医疗工具226可被联接到驱动单元204和操纵器组件102。在这些实例中，细长装置202可不被包含在医疗器械系统200中，或可为不具有可控铰接的柔性装置。适用于一些实施例的可转向器械或工具在以下专利中另外详细描述：美国专利第7,316,681号(2005年10月4日提交，标题为“Articulated Surgical Instrument for PerformingMinimally Invasive Surgery with Enhanced Dexterity and Sensitivity”)和美国专利第9,259,274号(2008年9月30日提交，标题为“Passive Preload and Capstan Drivefor Surgical Instruments”)，该两项专利以全文引用的方式并入本文。
例如，通过如图2A中远侧端部218的断开虚线描绘符号219所示，细长装置202的柔性主体216还可另外或替代地容纳缆线、连杆机构或其他转向控制件(未示出)，该缆线、连杆机构或控制件在驱动单元204和远侧端部218之间延伸以使远侧端部218可控地弯曲。在一些实例中，至少四根缆线用于提供控制远侧端部218的俯仰的独立上下转向，以及控制远侧端部281的偏转的独立左右转向。在这些实例中，柔性细长装置202可为可转向导管。适用于一些实施例的可转向导管的实例详细描述于PCT公布WO2019/018736(2019年1月24日公布，标题为“Flexible Elongate Device Systems and Methods”)，其以全文引用方式并入本文。
在细长装置202和/或医疗工具226由远程操作组件(例如，操纵器组件102)致动的实施例中，驱动单元204可包括驱动输入端，其可拆卸地联接到远程操作组件的诸如致动器的驱动元件并从其接收动力。在一些实例中，细长装置202和/或医疗工具226可包括抓取特征部、手动致动器或用于手动控制细长装置202和/或医疗工具226的运动的其他部件。细长装置202可为可转向的，或者，替代地，细长装置202可为不可转向的，没有操作员控制远侧端部218弯曲的集成机构。在一些实例中，一个或多个通道221(也可称为管腔)——通过该通道可在目标解剖定位点部署和使用医疗工具226——可由细长装置202的柔性主体216的内壁限定。
在一些实例中，医疗器械系统200(例如，细长装置202或医疗工具226)可包括用于对肺部进行检查、诊断、活检和/或治疗的柔性支气管器械，诸如支气管镜或支气管导管。医疗器械系统200还可适用于在各种解剖系统中的任一系统中经由天然或外科手术创建的连接通路行进到其他组织并对其进行治疗，所述解剖系统包括结肠、肠道、肾脏和肾盏、大脑、心脏、包括脉管系统的循环系统等。
来自跟踪系统230的信息可以被发送到导航系统232，在其中，信息可与来自可视化系统231的信息和/或术前获得的模型组合，从而为内科医生、临床医生、外科医生或其他操作员提供实时位置信息。在一些实例中，实时位置信息可被显示在显示系统110上，供用于控制医疗器械系统200。在一些实例中，导航系统232可将位置信息用作定位医疗器械系统200的反馈。适用于一些实施例的用于使用光纤传感器来配准和显示外科手术器械与外科手术图像的各种系统提供于美国专利第8,900,131号(2011年5月13日提交，标题为“Medical System Providing Dynamic Registration of a Model of an AnatomicStructure for Image-Guided Surgery”)中，该专利以全文引用方式并入本文。
图3A和图3B是根据一些实施例的患者坐标空间的侧视图的简化图，该坐标空间包括安装在插入组件上的医疗器械。如图3A和图3B所示，外科手术环境300可包括定位在患者台T上的患者P。在患者整体移动受到镇静、约束和/或其他手段限制的情况下，患者P可在外科手术环境300中静止。患者P的周期性解剖运动(包括呼吸和心脏运动)可继续进行。在外科手术环境300内，医疗器械304用于执行医疗程序，该医疗程序可包括例如外科手术、活检、消融、照明、灌洗、抽吸或电穿孔。医疗器械304还可用于执行其他类型的程序，诸如以下的配准程序：将由传感器系统108捕获的位置、取向和/或姿势数据与所需的(例如解剖或系统)参考系相关联。医疗器械304可为例如医疗器械104。在一些实例中，医疗器械304可包括与器械主体312联接的细长装置310(例如，导管)。细长装置310包括尺寸和形状设计成接收医疗工具的一个或多个通道。
细长装置310还可包括一个或多个传感器(例如，传感器系统108的部件)。在一些实例中，形状传感器314可被固定在器械主体312上的近侧点316处。形状传感器314的近侧点316可随器械主体312移动，且近侧点316相对于所需参考系的定位点可为已知(例如，经由跟踪传感器或其他跟踪装置)。形状传感器314可测量从近侧点316到另一点(诸如细长装置310的远侧端部318)的形状。形状传感器314可与细长装置310对准(例如，设置在内部通道内或安装在外部)。在一些实例中，形状传感器314可为光纤，其用于产生细长装置310的形状信息。
在一些实例中，位置传感器(例如EM传感器)可结合到医疗器械304中。一系列位置传感器可沿柔性细长装置310定位并用于形状感测。位置传感器可替代形状传感器314使用或与形状传感器314一起使用，例如以改善形状感测的准确性或以验证形状信息。
细长装置310可容纳缆线、连杆机构或其他转向控制件，该缆线、连杆机构或控制件在器械主体312和远侧端部318之间延伸，以使远侧端部318可控地弯曲。在一些实例中，至少四根缆线用于提供控制远侧端部318的俯仰的独立上下转向，以及控制远侧端部318的偏转的独立左右转向。器械主体312可包括驱动输入端，其可拆卸地联接到操纵器组件的诸如致动器的驱动元件并从其接收动力。
器械主体312可被联接到器械架306。器械架306可被安装到固定在外科手术环境300内的插入台308。替代地，插入台308可为可移动的，但在外科手术环境300内具有已知定位点(例如，经由跟踪传感器或其他跟踪装置)。器械架306可为操纵器组件(例如操纵器组件102)的部件，其联接到医疗器械304以控制细长装置310的远侧端部318的插入运动(例如，沿插入轴线A的运动)和/或在多个方向上的运动，诸如偏转、俯仰和/或滚动。器械架306或插入台308可包括诸如伺服电机的致动器，其控制器械架306沿插入台308的运动。
传感器装置320可为传感器系统108的部件，其可在器械主体312沿插入轴线A相对于插入台308移动时提供关于该器械主体的位置的信息。传感器装置320可包括一个或多个解析器、编码器、电位计和/或其他传感器，它们测量控制器械架306运动的致动器的旋转和/或取向，从而指示器械主体312的运动。在一些实施例中，如图3A和图3B所示，插入台308具有线性轨道。在一些实施例中，插入台308可具有弯曲轨道或具有弯曲轨道区段和直线轨道区段的组合。
图3A示出沿着插入台308处于缩回位置的器械主体312和器械架306。在此缩回位置中，近侧点316在插入轴线A上的位置L0处。近侧点316的定位点可设置为零值和/或其他参考值，以为了描述器械架306沿插入台308的位置而提供基准参考(例如，对应于所需参考系的原点)。在缩回位置中，细长装置310的远侧端部318可正好位于患者P的进入孔道内部。同样在缩回位置中，传感器装置320捕获的数据可设置为零值和/或其他参考值(例如，I＝0)。在图3B中，已沿着插入台308的线性轨道推进器械主体312和器械架306，并且已将细长装置310的远侧端部318推进到患者P中。在此推进位置中，近侧点316在于插入轴线A上的位置L1处。在一些实例中，致动器的旋转和/或取向是由指示器械架306沿插入台308的移动的传感器装置320和/或与器械架306和/或插入台308相关的一个或多个位置传感器测量的，可用于确定近侧点316相对于位置L0的位置L1。在一些实例中，位置L1还可用作距离或插入深度的指示符，细长装置310的远侧端部318插入患者P的解剖结构的一个或多个通路中达到该距离或插入深度。
图4和图5是根据一些实施例的柔性细长装置400的简化图。根据与图1-图3一致的一些实施例，柔性细长装置400可对应于医疗器械系统200的细长装置202。
如图4的简化截面图所示，柔性细长装置400可包括从近侧区段404延伸到远侧区段406的柔性主体402。应理解，柔性主体402(包括其近侧区段404和远侧区段406)可具有任何所需的长度。柔性细长装置400包括可铰接主体部分408，其在一些实例中可位于柔性细长装置400的远侧区段406中或形成该远侧区段。
为了控制可铰接主体部分408的铰接，多根拉线410沿着柔性主体402延伸并在其远侧端部处连接到控制结构412(例如，控制环)。拉线410可通过任何合适的方法与控制结构412连接。例如，拉线410可通过焊接到控制结构412的外部和/或通过在控制结构412的孔内延伸而与控制结构412连接。拉线410围绕柔性主体402在周向上隔开。在一些实施例中，拉线410以均匀间距径向隔开，而在其他实施例中，拉线410以不均匀间距径向隔开。
如图所示，柔性细长装置400还包括轴向支撑结构414，轴向支撑结构414接收拉线410并被配置为响应施加到拉线410的致动力而弯曲。为了操纵柔性细长装置400，将不相等的致动力施加到拉线410，使得可铰接主体部分408沿如下方向弯曲：该方向由与远侧区段406/可铰接主体部分408的弯曲刚度成比例的净扭矩所限定。轴向支撑结构414支撑可铰接主体部分408以抵抗由施加到拉线410的致动力产生的轴向载荷。具体来说，轴向支撑结构414可防止或减少可铰接主体部分408在轴向载荷下的变形、压缩和/或塌陷。
轴向支撑结构414包括支撑段416和管状支杆418。如图所示，支撑段416相对于柔性细长装置400的纵向轴线L横向延伸，并沿可铰接主体部分408在纵向上隔开。为提供足够长度的可铰接主体部分408，轴向支撑结构414可包括任意所需数量的支撑段416。管状支杆418大致平行于柔性细长装置的纵向轴线L延伸并设置在相邻支撑段416之间。
为了允许轴向支撑结构414弯曲，纵向相邻的管状支杆418(例如，之间设置有支撑段416的管状支杆418)相对于彼此在周向上偏移。此配置使轴向支撑结构414具有轴向刚度，同时允许轴向支撑结构的相邻部分沿不同方向弯曲(例如，沿相对于管状支杆418的中性轴线的横向轴线弯曲)。
在一些实例中，设置在相邻支撑段416之间的管状支杆418包括设置在相邻支撑段416的相对侧上的一对管状支杆418。此外，纵向相邻的管状支杆418对(例如，由支撑段416隔开的管状支杆418对)可在周向上相对于彼此偏移90度，使得轴向支撑结构414的每隔一个区段可沿相同轴线弯曲，并且轴向支撑结构414可沿两个轴线弯曲(例如，俯仰和偏转)。在其他实例中，为了三拉线410配置，纵向相邻的管状支杆418对可相对于彼此在周向上偏移120度。也可利用其他合适的附加拉线410配置。
每个支撑段416接收通过其中的拉线410。在一些实例中，支撑段416包括通过其中纵向延伸的拉线开口420，其与拉线410的数量和周向位置对应。拉线开口420可采用任何合适的形式。例如，拉线开口420可为如图6A-图6D中实线所示的孔。
在另一个实例中，拉线开口420可为如图7所示的凹槽421，其通过支撑段416的外表面422敞开。凹槽421可具有钩形状，其允许拉线410侧向送入拉线凹槽421，而不是穿线通过孔。在一些实例中，凹槽421通过支撑段416的内表面426而不是外表面422敞开。在一些实例中，如图7所示，凹槽式拉线开口421的取向可从一个支撑段416切换到下一个支撑段416，以便在其中捕获拉线(未示出)，使得凹槽421在相邻支撑段416之间以依次顺时针、逆时针模式延伸。凹槽配置可减少装配时间并有利于诸如多丝材料或纤维材料的拉线材料，该拉线材料在穿线通过孔时可能卡住。
这些配置可提供从相应拉线410径向向内和径向向外的支撑段416的结构，以便在主动和被动铰接移动中接合和支撑拉线410。轴向支撑结构414中的每个管状支杆418与相邻支撑段416对齐，以接收通过其中的拉线410中的一根。
在上述具有90度偏移的管状支杆418的实例中，柔性细长装置400具有四根拉线410，其中拉线410中的两根拉线接收在每隔一对管状支杆418中，拉线410中的另外两根拉线接收在相对的管状支杆418对中，以控制可铰接主体部分408沿着俯仰轴线和偏转轴线的铰接。因此，在此实例和其他实例中，一根、两根或更多根拉线410可在未被接收在管状支杆418中的一个管状支杆418内的相邻支撑段416之间延伸。
在一些实施例中，柔性细长装置400可包括2、3、4、5、6或更多拉线410来铰接可铰接主体部分408。四根以上的拉线410除了提供附加功能或复合几何形状(如S形曲率)外，还提供沿俯仰轴线和偏转轴线的铰接。管状支杆418可沿轴向支撑结构414分布，以适应所需的铰接弯曲和/或模式。
在一些实例中，支撑段416和管状支杆418是独立的部件。在上述具有延伸穿过支撑段416和管状支杆418的拉线410的配置下，拉线410有效确保支撑段416和管状支杆418相对于彼此保持在适当位置，并提供具有可靠弯曲和轴向刚度的轴向支撑结构414。
如图4和图6A-图6D所示，柔性细长装置400可包括通过轴向支撑结构414延伸的内主体构件424。在此实例中，支撑段416可具有限定中心孔428的内表面426，该中心孔的尺寸设计成通过其中接收内主体构件424，且管状支杆418围绕中心孔428在周向上设置。例如，支撑段416可具有环形形状。其他实例(诸如没有中心孔的那些实例)可适用于例如心脏测绘导管的其他可转向工具，或例如管道镜或管工镜的非医疗可转向工具。
根据制造要求或所需配置，支撑段416可包括突起429，突起429延伸到中心孔428中以容纳拉线开口420，同时还最小化支撑段416的相邻区域的深度。替代地，支撑段416可具有足以容纳拉线开口420的均匀厚度。
在一些实例中，内主体构件424可限定或包括延伸通过柔性主体402的管腔430。管腔430可为待通过柔性主体402插入的医疗工具(例如内窥镜、活检针、支气管内超声(EBUS)探针、消融工具、电穿孔工具、化学输送工具等)提供输送通道。
柔性细长装置400还可包括外护套432，外护套432设置在内主体构件424和轴向支撑结构414上方以至少部分限定柔性主体402的外表面。外护套432可由任何合适聚合物、金属或复合材料制成，包括例如高硬度聚氨酯的各种硬度的聚氨酯，或刚度或硬度高于聚氨酯的硬质材料。合适的实例可包括尼龙、聚醚醚酮(PEEK)等。外护套432可通过包括层压、挤压等的任何合适的方法沉积到内主体构件424和轴向支撑结构414上。
如图5所示，柔性细长装置400可包括沿其长度延伸的一根或多根部件线434。部件线可包括柔性细长装置400的部件(例如形状传感器)或位于较远侧的部件的部分(例如，用于传感器或其他电子装置的布线、用于成像装置的照明光纤、流体管路等)。在具有多根部件线434的实例中，线434可沿着柔性细长装置400分开延伸，或者被捆绑在一起。部件线434可具有任何所需的功能。在一些实例中，柔性细长装置400可包括形状传感器(例如光纤形状传感器)、成像装置、导线、照明光纤等中的一个或多个。
在具有内主体构件424和具有孔428的支撑段416的实施例中，一根或多根部件线434可在支撑段416的内表面426和内主体构件424的外表面之间延伸。在一种形式中，一根或多根部件线434在与拉线410基本平行的方向上沿柔性主体402在近侧区段404和远侧区段406纵向延伸。
在另一种形式中，一根或多根部件线434在轴向支撑结构414和内主体构件424之间在可铰接主体部分408内具有螺旋形状。在全周向转动时，螺旋形状有利于最小化由于可铰接主体部分408的弯曲而对具有更大程度纵向定位的部件线施加的拉力和压缩力。在一个实例中，如果部件线434是或包括螺旋形状的形状传感器，则系统(例如，联接到形状传感器的控制系统)被提供有可铰接主体部分408的体积表示，其基于从形状传感器接收的数据。
在一些实施例中，支撑段416的尺寸可设计成使得中心孔428的直径大于内主体构件424的外径，使得部件线434可设置在任何周向定位点。在其他实施例中，中心孔428可相对较小，使得在内主体构件424偏离中心的情况下内主体构件424和中心孔内表面426之间仅存在间隙。在这些实施例中，内主体构件424可相对于支撑段416和内主体构件424偏移到均匀径向/周向位置，以允许一根或多根部件线434沿着内主体构件424纵向延伸。替代地，如图6A-图6D所示，内主体构件424可在可铰接主体部分408和轴向支撑结构414内具有螺旋形配置，使得与相邻支撑段416的内主体构件424隔开的支撑段内表面426的部分436在周向上偏移。相对于相邻支撑段416的周向偏移在一根或多根部件线434上形成螺旋形状。
支撑段416可由包括低摩擦材料的任何合适的材料制成。在一些实例中，支撑段416可由诸如也称为乙缩醛的聚甲醛(POM)的聚合物材料，或镀层金属制成。
管状支杆418可由任何合适的材料制成，包括低摩擦材料。在一些实例中，管状支杆418可由诸如掺杂聚四氟乙烯(PTFE)的聚酰亚胺的聚合物材料，或镀层金属制成。管状支杆418还可具有各种不同的合适形式，包括编织金属、盘管、弹簧等。
尽管本文描述一些示例性轴向支撑结构，但可在其他配置的轴向支撑结构的情况下利用轴向支撑结构内的一根或多根部件线434的螺旋形状以及柔性细长装置402的可铰接主体部分408的螺旋形配置。其他示例性轴向支撑结构描述于以下中：美国专利申请序列第16/932,196号(2020年7月17日提交)、美国专利申请序列第16/473,439号(2019年6月25日提交)、美国专利申请序列第15/685,979号(2017年8月24日提交)和美国临时专利申请62/535,673(2017年7月21日提交)，以上专利申请均以全文引用的方式并入本文。
在上述任一实例中，柔性细长装置400可包括粘合或以其他方式联接到其近侧区段404的多个管438。管438与拉线410对齐，并提供拉线410在近侧区段404中延伸通过的结构。在一些实例中，管438沿内主体构件424纵向延伸，以支撑拉线410。例如，管438可通过诸如水性聚酰亚胺、环氧树脂、粘合剂(如紫外线固化)等的任何合适材料粘合到内主体构件424。
在本公开中讨论的实施例的诸如控制系统112的一个或多个部件可用在计算机系统的一个或多个处理器上执行的软件来实现。软件可包括代码，在该代码由一个或多个处理器执行时可将一个或多个处理器配置为执行如本文所讨论的各种功能。代码可被存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如，存储器、磁存储件、光存储件、固态存储件等)中。计算机可读存储介质可为计算机可读存储装置的一部分，诸如电子电路、半导体器件、半导体存储装置、只读存储器(ROM)、闪存、可擦除可编程只读存储器(EPROM)；软盘、CD-ROM、光盘、硬盘或其他存储装置。可经由计算机网络(诸如互联网、内联网等)下载代码，以便存储在计算机可读存储介质上。代码可由各种集中式或分布式数据处理架构中的任一种来执行。代码的编程指令可作为许多独立程序或子程序来实现，或者它们可被集成到本文所述系统的许多其他方面中。可使用有线和/或无线连接来连接在本文讨论的计算系统的部件。在一些实例中，无线连接可使用无线通信协议，例如蓝牙、近场通信(NFC)、红外数据协会(IrDA)、家用射频(HomeRF)、IEEE802.11、数字增强无绳通信(DECT)和无线医疗遥测服务(WMTS)。
各种通用计算机系统可用于执行本文所述的一个或多个过程、方法或功能。此外或替代地，各种专用计算机系统可用于执行在本文所述的一个或多个过程、方法或功能。此外，可使用各种编程语言来实现在本文所述的一个或多个过程、方法或功能。
虽然在上文描述并在附图中示出一些实施例和实例，但应理解，此类实施例和实例仅仅是说明性的，并不限于所示和所描述的具体构造和布置，因为本领域普通技术人员将理解各种其他替代方案、修改和等效方案。

Claims (44)

1.一种柔性细长装置，包括：
具有可铰接主体部分的细长主体；以及
所述可铰接主体部分内的轴向支撑结构，所述轴向支撑结构包括：
横向支撑段，所述横向支撑段沿所述可铰接主体部分纵向隔开，每个支撑段接收控制所述可铰接主体部分的铰接的多根拉线；
设置在相邻支撑段之间的管状支杆，由所述支撑段中的一个支撑段隔开的相邻管状支杆在周向上相对于彼此偏移，每个管状支杆接收拉线。
2.根据权利要求1所述的柔性细长装置，其中，设置在所述相邻支撑段之间的所述管状支杆包括设置在所述相邻支撑段的在周向上相对侧上的一对管状支杆，使得被接收在所述一对管状支杆内的拉线控制所述可铰接主体部分沿轴线的铰接。
3.根据权利要求2所述的柔性细长装置，其中，由所述支撑段中的一个支撑段隔开的相邻管状支杆对相对于彼此在周向上偏移90度，使得被接收在所述相邻管状支杆对内的拉线控制所述可铰接主体部分沿俯仰轴线和偏转轴线的铰接。
4.根据权利要求1所述的柔性细长装置，其中，相邻支撑段接收至少一根拉线，所述至少一根拉线未被接收在设置在所述相邻支撑段之间的所述管状支杆中的一个管状支杆内。
5.根据权利要求1所述的柔性细长装置，还包括四根拉线，其中相邻管状支杆对相对于彼此在周向上偏移90度，从而允许所述可铰接主体部分的俯仰和偏转铰接。
6.根据权利要求1所述的柔性细长装置，还包括三根拉线，其中相邻管状支杆对相对于彼此在周向上偏移120度，从而允许所述可铰接主体部分的铰接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段限定通过其中延伸的用于所述多根拉线的拉线孔。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段限定通过其中延伸的用于所述多根拉线的拉线凹槽。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述细长主体包括限定管腔的内主体构件，且每个支撑段限定中心孔，所述中心孔通过其中接收所述内主体构件。
10.根据权利要求9所述的柔性细长装置，还包括部件线，所述部件线在所述内主体构件与所述支撑段的限定其所述中心孔的表面之间延伸。
11.根据权利要求10所述的柔性细长装置，其中，所述部件线在所述可铰接主体部分内以螺旋形状延伸。
12.根据权利要求11所述的柔性细长装置，其中，所述内主体构件在所述可铰接主体部分内具有螺旋形配置，使得所述支撑段的限定其所述中心孔的所述表面的与所述内主体构件隔开的部分在相邻支撑段中在周向上偏移。
13.根据权利要求11所述的柔性细长装置，其中，所述部件线包括形状传感器，所述形状传感器的所述螺旋形状提供所述可铰接主体部分的体积表示。
14.根据权利要求10所述的柔性细长装置，其中，所述部件线包括导线或光纤中的至少一种。
15.根据权利要求10所述的柔性细长装置，其中，所述部件线包括多根部件线。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述管状支杆包含聚合物材料。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述管状支杆包括镀层金属、编织金属、盘管或弹簧中的一种或多种。
18.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段包含聚合物或镀层金属。
19.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段和管状支杆是独立部件。
20.根据前述权利要求中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述细长主体还包括设置在所述轴向支撑结构上方的外护套。
21.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述细长主体包括近侧区段和远侧区段，所述远侧区段包括所述可铰接主体部分。
22.根据权利要求21所述的柔性细长装置，还包括与所述细长主体的所述近侧区段粘合的多个管，所述多个管中的每个管被配置为接收所述多根拉线中的一根拉线。
23.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性细长装置，还包括控制结构，其联接到所述轴向支撑结构远侧的所述细长主体，所述控制结构与所述多根拉线附接以控制所述可铰接主体部分的铰接。
24.一种柔性细长装置，包括：
包括可铰接主体部分的细长主体，所述可铰接主体部分包括轴向支撑结构和在所述轴向支撑结构内的内主体构件；以及
所述轴向支撑结构内的部件线，所述部件线以螺旋形状围绕所述内主体构件延伸；
其中，所述内主体构件具有螺旋形配置，以适应所述轴向支撑结构内所述部件线的所述螺旋形状。
25.根据权利要求24所述的柔性细长装置，其中，所述轴向支撑结构包括：
沿所述可铰接主体部分纵向隔开的支撑段，每个支撑段接收控制所述可铰接主体部分的铰接的多根拉线，所述支撑段限定中心孔，以通过其中接收所述内主体构件；
以及设置在相邻支撑段之间的管状支杆，由所述支撑段中的一个支撑段隔开的相邻管状支杆在周向上相对于彼此偏移，每个管状支杆接收拉线。
26.根据权利要求25所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段限定通过其中延伸的用于所述多根拉线的拉线孔。
27.根据权利要求25所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段限定通过其中延伸的用于所述多根拉线的拉线凹槽。
28.根据权利要求25所述的柔性细长装置，其中，设置在相邻支撑段之间的所述管状支杆包括设置在所述相邻支撑段的在周向上相对侧上的一对管状支杆，使得被接收在所述一对管状支杆内的拉线控制所述可铰接主体部分沿轴线的铰接。
29.根据权利要求28所述的柔性细长装置，其中，由所述支撑段中的一个支撑段隔开的相邻管状支杆对相对于彼此在周向上偏移90度，使得被接收在所述相邻管状支杆对内的拉线控制所述可铰接主体部分沿俯仰轴线和偏转轴线的铰接。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，还包括四根拉线，其中相邻管状支杆对相对于彼此在周向上偏移90度，从而允许所述可铰接主体部分的俯仰和偏转铰接。
31.根据权利要求28所述的柔性细长装置，其中，由所述支撑段中的一个支撑段隔开的相邻管状支杆对相对于彼此在周向上偏移120度，使得被接收在所述相邻管状支杆对内的拉线控制所述可铰接主体部分围绕多个轴线的铰接。
32.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，相邻支撑段接收至少一根拉线，所述至少一根拉线未被接收在设置在所述相邻支撑段之间的所述管状支杆中的一个管状支杆内。
33.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述管状支杆包含聚合物材料。
34.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述管状支杆包括镀层金属、编织金属、盘管或弹簧中的一种或多种。
35.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段包含聚合物或镀层金属。
36.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述支撑段和管状支杆为独立部件。
37.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，还包括控制结构，其联接到所述轴向支撑结构远侧的所述细长主体，所述控制结构与所述多根拉线附接以控制所述可铰接主体部分的铰接。
38.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述部件线包括形状传感器，所述形状传感器的所述螺旋形状提供所述可铰接主体部分的体积表示。
39.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述部件线包括导线或光纤中的至少一种。
40.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述部件线包括多根部件线。
41.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述内主体构件限定管腔。
42.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述细长主体还包括设置在所述轴向支撑结构上方的外护套。
43.根据权利要求25至29中任一项所述的柔性细长装置，其中，所述细长主体包括近侧区段和远侧区段，所述远侧区段包括所述可铰接主体部分。
44.根据权利要求43所述的柔性细长装置，还包括与所述细长主体的所述近侧区段粘合的多个管，所述多个管中的每个管接收所述多根拉线中的一根拉线。
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