CN101296653A - 装置 - Google Patents

Abstract

一种用于使管状解剖结构扩张的装置(10)，包括远端和近端，并包括：活动部件(100)，该活动部件包括：可弯曲部(110)，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；激励器(40)，其用于使该可弯曲构件膨胀；以及压力传感器(200)，其可操作地连接到该可弯曲构件。

Description

装置

技术领域

本发明涉及一种用于在管状解剖结构(tubular anatomy)内产生扩张、并测量压力的装置，而且特别、但不排他地涉及一种用于测量人类或动物的食管内压力的装置。

背景技术

食管是连接口腔和胃的管状器官。食管壁的肌肉非常发达，并节律性地收缩。这种节律性运动通称为蠕动，并用于将食物从口腔传递到胃以便在胃内进行消化。

食管通过被称为下食管括约肌的瓣膜(valve)连接到胃。该括约肌防止食物从胃回流到食管内。

有时，有必要测量食管的肌肉工作的良好程度，以及测量下食管括约肌的强度。此类测量可以有助于诊断病人的体格状况(medical condition)。

这些测量方法被称为食管测压术，或被称为食管功能或食管活动性研究。

公知地，通过将软管穿过病人的鼻腔或口腔来执行这种测量方法。该管沿其长度具有压力传感器，并且当安装就位时可测量食管的肌肉在蠕动过程中放松和收缩所产生的压力、或者狭窄区(stricture)内的压力。

公知地，狭窄区可在食管内生长。食管内存在一个或多个狭窄区可能产生问题以及诸如消化不良、言语障碍症和哮喘等临床症状(clinicalcondition)。因此期望能够扩张食管的狭窄区域，以便减少或克服这些问题。

公知地，应用通常为橄榄形的、由金属制成的装置来扩张食管的狭窄区域。这些装置可用于一定的尺寸范围，并且从能够穿过狭窄区的最大装置开始增大装置的尺寸，使这些装置依次穿过狭窄区，直到获得期望的狭窄区的扩张。类似地，还可以使用软的可弯曲橡胶管来代替金属的橄榄形装置。

用于治疗胃食管反流性疾病的食管外科手术，特别是常规手术或腹腔镜胃底折叠术可能导致严重的术后吞咽困难。这是由于缠绕(例如胃壁缠绕食管)过紧所导致的。如能够在术前、术中和术后执行测压术，则由于能够测量缠绕张力，从而可减少所承受的吞咽困难的程度。

另外，用于执行术前、术中和术后测压术的装置与用于测量狭窄区扩张的装置相结合，有助于选择最适于执行外科手术的技术。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供一种用于使管状解剖结构扩张的装置，该装置包括远端和近端，并包括：

活动部件，该活动部件包括：

可弯曲部，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；

激励器(activator)，其用于使该可弯曲部膨胀；以及

压力传感器，其可操作地连接到该可弯曲部。

根据本发明的第二方案，提供一种用于使管状解剖结构扩张的装置，该装置包括远端和近端，并包括：

活动部件，该活动部件包括：

可弯曲部，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；

激励器，其用于使该可弯曲部膨胀；

其中：

该可弯曲部包括多个细长的可弯曲构件，各所述可弯曲构件均具有：第一端，其朝向该装置的远端设置；以及第二端，其朝向该装置的近端设置，其中该激励器适于使该装置的远端相对于该装置的近端进行周向运动。

有利地，该激励器适于使该远端沿第一方向(sense)进行周向转动，并使该近端沿相反方向进行周向转动。

根据本发明的装置可设置于诸如食管等管状解剖结构内，同时使可弯曲构件处于其非膨胀的第一状态。随后该激励器用于使该可弯曲部膨胀至膨胀状态。

由于压力传感器可操作地连接到该可弯曲部，而不是该装置的任何其它部分，因此能够在任何给定的时间下精确测量该管状解剖结构内的压力。可通过任何合适的装置将压力数据传递给使用者。例如可以将压力数据作为电信号传递，并通过诸如数字显示器等显示单元显示。还可将所述信号输入到计算机用以进行分析、采集和显示。

控制该激励器以在可弯曲部上施加预定的压力。这意味着可获得合适的扩张度。

通过激励器施加的压力可以是恒定的，也可以是步进的，以允许逐渐膨胀到预定的扩张尺寸。因此，能够在管状解剖结构中获得狭窄区的受控制的扩张。

压力传感器可以是任何类型的压力传感器，但优选地该压力传感器包括应变计(strain gauge)。

压力传感器还可包括例如电容压力传感器、TiN压力传感器、或压电式聚合物传感器(piezoelectric polymer sensor)。

可选地，该压力传感器包括安装在可弯曲部的外表面上的传感皮肤(sensor skin)。这种压力传感器将提供存在于管状解剖结构内的压力的独立压力测量，该压力与施加在该装置上以使该装置保持膨胀状态的压力无关。

优选地，可弯曲部包括多个细长的可弯曲构件，各所述可弯曲构件均具有：第一端，其位于朝向该装置的远端的位置处；以及第二端，其位于朝向该装置的近端的位置处，该装置还包括：第一连接器，其连接到所述构件的第一端；以及第二连接器，其连接到所述构件的第二端。

有利地，该激励器包括压缩器，该压缩器用于使连接器中的一个连接器朝向另一个连接器移动，从而使细长的构件横向弯曲。

因此，在该装置中的实施例中包括多个细长的可弯曲的构件，该装置的膨胀将是径向膨胀和轴向压缩。

在本发明的一个实施例中，激励器使可弯曲部径向和轴向膨胀。

该装置可包括：以组合(modular)方式相互连接的多个可弯曲部。这样能够增加该装置的总体长度，并使每一可弯曲部的尺寸保持相对较短。可弯曲部的尺寸将取决于使用该装置的对象。

在本发明的另一个实施例中，可弯曲部被包围在中性外壳内。可弯曲构件的膨胀使中性外壳相应膨胀。由于可弯曲部和中性外壳的存在，该装置与不具备外壳的装置相比具有更大的结构强度。

有利地，压力传感器设置在细长的可弯曲构件之一上。通过将压力传感器设置在细长的构件之一上，能够在管状解剖结构内精确地进行压力测量。

有利地，该压力传感器由形成在细长的可弯曲构件内的一个或多个切口限定。可弯曲的细长构件中的一个或多个切口用于大体上将该装置与该压力传感器隔离，从而允许该压力传感器与任何通过激励器施加在细长的构件上用以使该装置膨胀的压力无关地进行管状解剖结构的压力测量。

有利地，该装置包括多个压力传感器，各压力传感器可操作地连接到细长的可弯曲构件。

通过设置多个压力传感器，能够得到管状解剖结构内的不同位置的压力读数。这使得使用者能够得到关于管状解剖结构内存在的压力的更精确的信息。

因此，通过本发明能够在不需要各自具有预定尺寸的多个装置的情况下，实现管状解剖结构的狭窄区的扩张。反过来，这意味着不必反复将该装置放入管状解剖结构和从管状解剖结构取出，因为一旦该装置插入管状解剖结构，该装置可保留在适当位置直到外科手术或治疗结束。这样降低了手术或治疗后所承受的吞咽困难的严重程度。

有利地，该装置还包括至少一个止挡件，用于阻止活动部件被过度压缩。这样确保不会发生过度扩张。通过至少一个止挡件限制活动部件的膨胀，可动部件不能够移动超过止挡件。换句话说，设定了最大膨胀量。

优选地，该装置包括多个止挡件，所述止挡件设置为确保管状解剖结构步进地扩张。止挡件可包括：多个槽(groove)，其沿着该活动部件的长度设置；以及可动构件，其呈环或盘的形式。所述槽适于保持该可动环，并且将各所述槽与细长的构件的预定运动进行校准(collate)。

可选地，该装置包括：螺纹，其沿着该活动部件的长度延伸；以及可动构件，其能沿着该螺纹移动。

便利地，该可动构件具有内螺纹。

该可动构件可沿着该螺纹移动。这意味着细长的构件的移动不限制于例如由所述槽所限定的预定位置。反过来，这意味着该活动部件的扩张不是步进的。

便利地，第一连接器和第二连接器近似为盘形。因此，处于非弯弓状态的装置近似为筒形。这样确保了易于插入管状解剖结构内。

所述连接器可与细长的构件一体形成。换句话说，细长的构件和所述连接器可以由单个片材形成。可选地，所述连接器可与细长的构件各自独立地形成。

有利地，压缩器包括与该活动部件相关联的第一套筒，该第一套筒被机械地驱动。在该套筒被致动时，其推向该活动部件的一端，以使该活动部件压缩。

可选地，压缩器包括用于将一个连接器拉向另一个连接器的装置。便利地，该压缩器包括线缆(wire)，该线缆连接到该装置的远端。通过拖拉该线缆，能够使该装置的远端朝向该装置的近端移动。

便利地，该压缩器包括具有螺纹的细长的构件，该细长的构件与可动部件相关联。

在可选的实施例中，该可弯曲构件包括气囊(balloon)。该装置还包括多个袋，所述多个袋形成在该气囊的外表面上，各所述袋包含有流体，该装置还包括可操作地连接到各所述袋的压力传感器。所述流体例如是水、油或其它可直接将增加的压力传递给测量装置的非压缩性流体。

使用中，所述袋内的流体中产生的压力与施加在该装置上以将该装置保持在膨胀状态的压力无关。与各袋相关联的压力传感器可安装在该装置的任何位置。

有利地，该装置还包括在该活动部件上延伸的外套。这样使该装置能够平滑地穿过管状解剖结构。该外套可由任何合适的材料制成，但优选为由橡胶制成。

可选地，该外套可由聚四氟乙烯或聚氨酯弹性体制成。

该装置的其它部分(例如可弯曲构件)可由诸如镍钛诺(Nitinol，Nytinol)或钢之类的合适的材料制成。

优选地，该装置的活动部件的远端还包括锥体。该锥体有助于在初始时穿过狭窄区，并减小或防止对周围组织和管状解剖结构的构造的损伤。

便利地，该锥体由橡胶制成。

根据本发明的第三方案，提供一种扩张管状解剖结构的方法，该方法包括将用于使管状解剖结构扩张的装置插入待扩张的管状解剖结构内，该装置包括：

活动部件，该活动部件包括：

可弯曲部，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；

激励器，其用于使该可弯曲部膨胀；以及

压力传感器，其可操作地连接到该可弯曲部；

该方法包括以下步骤：

将该装置插入管状解剖结构，使该可弯曲部膨胀；

测量该管状解剖结构的压力；

使该装置收缩(collapse)；以及

从该管状解剖结构中移除该装置。

附图说明

现在将参照附图仅通过实例进一步描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的装置的示意图；

图2是图1的装置的截面图；

图3是图1的装置的示意图，该装置具有安装就位的外套；

图4是图1的装置处于非弯弓(nonbowed)状态的示意图；

图5是图1的装置处于弯弓状态的示意图；

图6和图7是根据本发明的装置的第二实施例的示意图；

图8是形成根据本发明的实施例的多个装置的组件的示意图；

图9是根据本发明的装置的第三实施例的示意图，其中压力传感器安装在一个或多个细长构件上；

图10为以图解方式示出图9的装置的扩张方式的示意图；

图11为更详细地示出图9的装置的压力传感器形成部件的示意图；

图12a-图12h为示出图9的装置的压力传感器形成部件的其它可行配置的示意图；

图13a-图13e是根据本发明的装置的其它可行配置的示意图；以及

图14是形成图9的装置的元件的示意图。

具体实施方式

参见附图，并首先参见图1-图8，通常以附图标记10表示根据本发明的实施例的装置。该装置例如可用于食管测压术，并且还可用于测量诸如食管等管状解剖结构内的扩张。该装置还可用于扩张食管内的狭窄区。

下面将根据本发明在人或动物的食管内的应用来描述本发明。然而，本发明对于包括食管、输尿管、尿道、支气管或类似的管状构造等管状解剖结构，以及血管和心脏的外科处置在较宽范围内非常有益。

根据本发明的装置还可在冠状动脉和外围动脉切除术中用于可膨胀扩张和扩创术。根据本发明的装置还可应用于整形外科的扩创术。

本发明还可应用于气囊血管成形术(balloon angioplasty)。

本发明的实施例中的装置10包括可弯曲部110，该可弯曲部110包括多个呈可弯曲带形式的细长构件12。所述细长构件12可由任何容易获得的材料制成，例如金属。所述可弯曲带被连接器14、16保持，在非活动状态下，所述连接器14、16将细长构件12支撑为近似筒形。连接器14、16连同带12一起组成装置10的活动部件100。

尽管在本实例中，连接器14、16显示为与细长构件12独立地形成，但在其它实施例中，连接器14、16可以与细长构件12一体地形成。

该装置还包括第一套筒(sleeve)18，该第一套筒18被机械地驱动。通过向连接器14驱动第一套筒18，使细长构件12横向弯出，如图1所示。套筒18可以由任何合适的装置控制，例如可由计算机控制。

通过细长构件12的膨胀可以完成食管，尤其是食管中的狭窄区扩张的预定阶段。

因此，利用本发明，无需应用多个在一定范围内尺寸渐变的装置，也无需在病人的食管内重复插入尺寸合适的装置。仅需插入一次根据本发明的装置，并在受控的方式下使狭窄区扩张即可。

根据当前情况，细长构件12的膨胀既可以以膨胀逐渐增加的方式连续地进行，也可以以步进的增加方式进行。

可通过连接到连接器14的远端的一体线缆30的张力或拉力移动套筒18。可选地，连接器16可连接线缆(见图3)。

活动部件100被外套22覆盖(图3)，该外套22允许装置10平滑地穿过食管或类似的管状解剖结构。

该装置还包括锥体24，该锥体24安装到该装置的远端，该锥体24有助于在初始时通过狭窄区，并防止或减小对周围组织和结构的损伤。该锥体可由软橡胶或其它任何合适的材料制成。

装置10被设计为能够形成诸如可弯曲光纤内窥镜(flexible fibre opticendoscope)、内窥镜插入管、非观察的内窥镜管等现有装置的组件，或者可以为独立的装置。

参见图4和图5所示，装置10包括呈机械压紧螺旋件(mechanicalcompression screw)形式的压缩器40。连接器14连接到螺旋件40，并通过旋紧螺旋件40使连接器14朝向连接器16移动。这使得细长构件12弯曲并得到图5中所示的状态。

参见图6和图7，其示出了根据本发明的装置10的另一个实施例。为便于参照，装置10中与图1-图5中所示的装置10的部件相对应的部件采用对应的附图标记。

图6示出了处于活动或扩张状态的装置10，而图7示出了处于非活动状态的该装置。

在图6和图7中所示的装置的另一个实施例中，除了装置10的纵向压缩之外，该装置还包括用于使装置10的一端600周向转动的装置(未示出)。

如果装置10的一端600周向转动而第二端610保持固定，并且该装置同时被轴向压缩，则可弯曲构件12将张开，从而每一可弯曲构件的前缘(leading edge)620将从该装置凸出，并可用作桨叶状(blade-like)结构。如果装置的一端610沿第一方向周向转动，且该装置的另一端沿相反方向周向转动，则可达到同样的效果。

从而，整个装置可以转动，所得到的装置可用作切割器/清理器(debrider)。

这种装置还可以包括内部吸管(未示出)，该内部吸管可用于除去经过装置10的切割/清理动作之后散落的残片。

这种装置不仅能够用于扩张管状解剖结构，而且能够用于清理这种管状解剖结构。

这种装置还可应用在冠状动脉和外围动脉切除术中。

在钙化组织(calcified plague)使动脉内壁起皱(line)的任何动脉中，可在装置10之后设置另一装置，例如呈金刚钻头(diamond tipped)形式的高速转动装置，以便在装置10移动穿过动脉后去除病变组织(plague)。

参看图8，其示出可用于形成在图8和图9中所示的多个装置的组件。所示的组件包括多个可弯曲构件12、连接器14、16和套筒18。

下面将特别参照图9-图14描述根据本发明的装置10的另一实施例。为便于参照，装置10中与上文描述本发明的实施例的部件相对应的部件采用对应的附图标记。装置10包括多个可弯曲细长构件12。一压力传感器200连接到一个或多个细长构件12，该压力传感器200以应变计形式安装在可弯曲细长构件12上。可以利用一个或多个切口202将该应变计限定在细长构件12内，如图11中所示。切口202用于隔离应变计，从而允许在管状解剖结构内进行压力测量，该压力测量基本上与任何施加在该装置上的、用于使该装置维持扩张状态的压力无关。

图9和图10中示出的装置包括活动部件100，该活动部件100在收缩状态下的长度大约为100mm。该活动部件在收缩状态下的直径大约为12mm，而在扩张状态下大约为30mm。

然而，该装置可以具有期望的尺寸。例如，该活动部件在收缩状态下的直径可以为大约3mm。

装置10还包括前部锥体24和尾部锥体204，这两个锥体由可弯曲材料制成，以便使该装置能够向下通过诸如食管等管状解剖结构。尾部锥体204的长度大约为20mm，而将该装置连接到显示单元的尾部205的总长度例如大约为400mm。

图10中以图解形式示出了装置10的尺寸。然而，应当理解的是，根据本发明的装置可以具有任何期望的尺寸。

压力传感器可以具有许多不同的配置，如图12a所示，其示出了安装在可弯曲构件12上的压力传感器200。

可以将压力传感器适当地定向，以测量该管状解剖结构内的期望压力。

例如，如图12c中所示，可以将压力传感器200定向为使得应变感应的方向与可弯曲构件12中的应变方向垂直。

如图12d、图12e、图12f和图12h中所示，应变计200可从结构构件凸出，以保证当该装置处于该管状解剖结构内的原位置时，传感器接触该管状解剖结构的壁。

如图12e、图12g和图12h所示，可蚀刻应变计200，使其厚度小于安装该应变计200的可弯曲构件12的厚度。这使得压力传感器的灵敏度增强。

现在参见图13a-图13e，其示意性示出了装置10的其它实施例。

图13a是图9的装置的示意图。

图13b是包括彼此连接的两个可弯曲部110的装置10的示意图。这两个可弯曲部110能够以组合方式彼此连接，并且能够以这种方式连接任何数量的可弯曲部110。

在图13c中示出了装置10，其中可弯曲部110被包围在中性(passive)的外壳204内。可弯曲部用于膨胀装置10，而中性的外壳204的存在为装置10提供了附加的结构强度。该外壳可以由诸如金属、橡胶或塑料等任何合适的材料制成。

图13d示出具有外套(casing)206的装置10，该外套206使装置10线性膨胀。

图13e示意性示出了包括由气囊208形成的可弯曲部的装置10。

现在请转到图14，其示意性示出了用于形成图9中所示的装置10的可弯曲部件的组件。

当装置10形成诸如可弯曲光纤内窥镜之类的现有装置的一部分时，该内窥镜可放置在食管内以便观察狭窄区。然后，可将装置10穿过内窥镜中的操作通道并放置在狭窄区的位置处。随后膨胀该装置，以扩张该狭窄区。

当然，可以任何期望的方式使用该装置。

Claims (34)

1.一种用于使管状解剖结构扩张的装置，该装置包括远端和近端，并包括：

活动部件，该活动部件包括：

可弯曲部，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；

激励器，其用于使该可弯曲部膨胀；以及

压力传感器，其可操作地连接到该可弯曲部。

2.根据权利要求1所述的装置，其中该压力传感器包括应变计。

3.根据权利要求1所述的装置，其中该压力传感器包括安装在该可弯曲部的外表面上的传感皮肤。

4.根据上述任一项权利要求所述的装置，其中该可弯曲部包括多个细长的可弯曲构件，各所述可弯曲构件均具有：第一端，其朝向该装置的远端设置；以及第二端，其朝向该装置的近端设置，该装置还包括：第一连接器，其连接到所述多个细长的可弯曲构件的第一端；以及第二连接器，其连接到所述多个细长的可弯曲构件的第二端。

5.根据权利要求4所述的装置，其中该激励器包括压缩器，该压缩器用于使所述连接器中的一个连接器朝向另一个连接器移动，从而使所述多个细长的可弯曲构件横向弯曲。

6.根据权利要求5所述的装置，其中该压缩器在该活动部件上施加恒定压力。

7.根据权利要求5所述的装置，其中该压缩器在该活动部件上施加步进压力。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的装置，包括相互连接的多个可弯曲部。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，还包括包围该可弯曲部的中性外壳。

10.根据权利要求4或5所述的装置，其中该压力传感器设置在所述多个细长的可弯曲构件中的一个上。

11.根据权利要求10所述的装置，其中该压力传感器由形成在该细长的可弯曲构件内的一个或多个切口限定。

12.根据权利要求4所述的装置，或引用权利要求4的任何从属权利要求所述的装置，包括多个压力传感器，各所述传感器均可操作地连接到一个细长的可弯曲构件。

13.根据权利要求5-12中任一项所述的装置，还包括至少一个止挡件，用于防止该活动部件被过度压缩。

14.根据权利要求13所述的装置，包括多个止挡件。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述止挡件包括：多个槽，其沿着该活动部件的长度设置；以及可动构件，其呈环或盘的形式。

16.根据权利要求3-13中任一项所述的装置，还包括沿着该活动部件的长度延伸的螺纹；以及可动构件，其能沿着该螺纹移动。

17.根据权利要求3-16中任一项所述的装置，其中该第一连接器和该第二连接器近似为盘状。

18.根据权利要求3-17中任一项所述的装置，其中所述连接器中的至少一个连接器与所述细长的可弯曲构件一体形成。

19.根据权利要求3-17中任一项所述的装置，其中所述连接器中的至少一个连接器与所述细长的可弯曲构件独立地形成。

20.根据权利要求3-19中任一项所述的装置，还包括与该活动部件相关联的第一套筒，该第一套筒被机械地驱动。

21.根据权利要求3-20中任一项所述的装置，其中该压缩器包括用于将一个连接器拉向另一个连接器的装置。

22.根据权利要求3-21中任一项所述的装置，其中该压缩器包括线缆，该线缆连接到该活动部件的远端。

23.根据权利要求3-21中任一项所述的装置，其中该压缩器包括螺旋件。

24.根据权利要求3-21中任一项所述的装置，其中该压缩器包括具有螺纹的细长的构件，该具有螺纹的细长的构件与该细长的可弯曲构件相关联。

25.根据权利要求4-24中任一项所述的装置，其中该激励器适于使该装置的远端相对于该装置的近端进行周向运动。

26.根据权利要求25所述的装置，其中该激励器适于使该远端沿第一方向进行周向转动，并使该近端沿相反方向进行周向转动。

27.一种用于使管状解剖结构扩张的装置，该装置包括远端和近端，并包括：

活动部件，该活动部件包括：

可弯曲部，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；

激励器，其用于使该可弯曲部膨胀；

其中：

该可弯曲部包括多个细长的可弯曲构件，各所述可弯曲构件均具有：第一端，其朝向该装置的远端设置；以及第二端，其朝向该装置的近端设置，其中该激励器适于使该装置的远端相对于该装置的近端进行周向运动。

28.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中该可弯曲部包括气囊。

29.根据权利要求28所述的装置，还包括多个袋，所述多个袋形成在该气囊的外表面上，各所述袋均包含有流体，该装置还包括一压力传感器，该压力传感器可操作地连接到各所述袋。

30.根据上述任一项权利要求所述的装置，还包括在该活动部件上延伸的外套。

31.根据上述任一项权利要求所述的装置，还包括形成于该活动部件的远端的锥体。

32.一种扩张管状解剖结构的方法，该方法包括将用于使管状解剖结构扩张的装置插入待扩张的管状解剖结构内，该装置包括：

活动部件，该活动部件包括：

可弯曲部，其能在非膨胀的第一状态和膨胀的第二状态之间膨胀；

激励器，其用于使该可弯曲部膨胀；以及

压力传感器，其可操作地连接到该可弯曲部；

该方法包括以下步骤：

将该装置插入管状解剖结构，使该可弯曲部膨胀；

测量该管状解剖结构的压力；

使该装置收缩；以及

从该管状解剖结构中移除该装置。

33.一种参照附图大致如上文所述的装置。

34.一种参照附图大致如上文所述的方法。

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