CN101437460A - 手术针及引导手术针的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术组件，其包括针尖端(100)，所述针尖端连接到充满磁流变(MR)流体的柔性管(102)。为了引导该组件沿着所需的任意路径在身体组织中行进，医师连续地弯曲针尖端(100)以将其重新定向到所需的行进方向、对MR流体施加磁场以使其变硬、向装置施加向前的压力以在所需方向上移动它并且随后撤除磁场而使MR流体恢复到其初始状态。

Description

手术针及引导手术针的方法

本发明涉及一种用于穿刺并沿着一路径在身体组织行进的手术针，用于诸如外科手术或药物输送应用的医疗干预中，还涉及沿着所需的路径引导这种手术针在所述身体组织中行进的方法。

已知有许多医疗干预，诸如外科手术和药物输送应用，其中要求医师沿着一路径引导针及导管形式的手术装置在身体组织的区域中行进到达目标点。

目前，一种基本刚性的、直的或者弯曲的针已用于这个目的，其中当医师在那里施加向前的压力时，针的主体随着针尖端以推动针在身体组织中行进。

然而，使用已知技术和设备，由于目标点位于体内，或者目标点附近容易损坏关键的身体器官、神经或其他成分，因而通常较难获得装置的精确定位。因此需要提供这种类型的手术装置，其能沿着任意曲折的路径而被准确地引导。

美国专利申请公开号US2003/0065373A1公开了一种植入到心脏内或者植入到心脏周围的导线形式的医疗装置。该植入物具有一种电活性流变性材料的带或涂层，在该材料上施加电流时会使其变硬。一旦植入物已引导通过静脉或动脉并定位在心脏内或周围的目标点，即对电活性流变性材料施加电流以使植入物变硬并阻止其由于周围组织的压力作用而从目标移开。然而，这种布局不适用于准确引导这种类型的医疗装置在身体组织中行进，其经常施加会阻止装置精确引导的反作用力。

因此本发明的一个目的在于提供一种上述类型的医疗装置，其能沿着任意弯曲的路径被精确地引导在身体组织中行进以能够准确定位该装置，甚至当目标点相对难以接近，或者路径或目标点靠近身体容易损伤的区域时。因而，根据本发明，提供了一种用于刺入身体组织并随路径在所述身体组织中行进的手术装置，所述装置包括弹性的柔性针尖端，其连接有柔性管，所述柔性管含有磁流变材料，所述装置还包括用于选择性地对所述磁流变材料施加磁场的工具，使得所述管中的所述材料变硬并提供抵抗周围身体组织的反作用力。

弹性的柔性针尖端的存在使尖端摆动，使得将其定向在装置需要行进的方向，接着对磁流变材料施加磁场，使其变硬并且医师随后能对装置施加向前的压力以将其在该方向上移动所需的量。然后，移除或至少减少磁场，重新定向该针使其朝向另一方向并且重复操作。可根据需要执行很多次，从而允许精确地沿着任意弯曲的路径。

同样依照本发明，提供了一种引导如上所述的手术装置沿着一路径在身体组织中行进的方法，该方法包括：

a)在所需位置将所述针尖端刺入所述身体组织，并对其施加压力，从而使该装置至少部分进入所述身体组织；

b)弯曲所述针尖端，使得将其重新定向到该装置需要行进的方向上；

c)对所述磁流变材料施加磁场，使得所述材料在所述管中变硬；

d)向所述装置施加压力，使得所述针尖端在所述针尖端定向的方向在所述身体组织中移动所需的距离；以及

e)随后至少减少所述磁场，使得所述磁流变材料恢复其初始状态。

磁流变(MR)材料是一种当出现磁场时固化成糊状稠度的流体(分子沿着磁力线排列成某种刚性链)，并且随后当撤除力时再次流体化。在其最简单的形式中，MR流体可以是悬浮在玉米油中的铁屑，而更高级的材料由混合有特型合成聚合物介质的高技术陶瓷制成。优选地，管基本上完全充满MR材料，从而防止存在无流体连接的区域。

有利的是，在刺入过程中以此顺序连续地依次并且快速接连重复步骤b)、c)、d)及e)。该方法可进一步包括以下步骤：在磁流变材料已恢复其初始状态时，向装置施加压力，从而使针尖端根据要求在同一方向在身体组织中继续移动，直到要求它变化移动方向。

可根据MR流体而施加磁性流体，例如通过外部(可能可开关控制的)电磁体或者通过包括在导管体外部分的磁场磁通量。

通过对于在此描述的实施方案的阐述，本发明的这些及其他方面将变得清楚。

现在仅仅作为范例并参照附图而描述本发明的实施方案，其中：

图1的示意图示出根据本发明一个例示性实施方案的导管和针的组件可沿着任意路径而能将所述装置精确定位在相对较难到达的目标点的方式；并且

图2a、2b和2c的示意图示出引导图1的组件在身体组织中行进的方法的主要步骤。

参照附图的图1，根据本发明例示性实施方案的手术装置包括连接到装有磁流变材料的柔性管或软管102上的可弯曲的针尖端100。

典型的磁流变(MR)流体由三部分组成：

-羰基铁颗粒：流体的20-40％由这些直径只有3-5微米的软的铁颗粒组成。

-载液：铁颗粒悬浮在液体中，通常为烃油；

-添加剂：抑制铁颗粒的重力沉降、促进颗粒悬浮、增强润滑、改变粘性并抑制磨损。

当磁场施加到所述液体时，羰基铁颗粒排列成线，使流体变硬成固体。其由dc磁场使颗粒锁定为统一的极性而产生。物质变得多硬取决于磁场的强度。一旦撤除磁场，颗粒基本上立即解锁。

因此，柔性管102中的MR流体可以分别通过选择性地施加及撤除外部磁场而选择性地从液体变硬及再次恢复。针尖端100可机械弯曲几个度数以允许操纵装置沿着任意路径在身体组织中行进，避开某些区域104，到达目标点106。

在第一个实例中，针尖端100用于刺入对象的身体组织并向装置施加压力以使其至少部分进入身体组织中。参考附图的图2a，在这个阶段，导管102以某种形状(由插入过程确定)埋入身体组织中。医师摆动针尖端100使得重新定向到接下来操纵装置所需要的方向上。参照图2b，对管102中的MR流体施加外部磁场，从而将流体变硬，并向装置施加向前的压力。这种压力的施加导致围绕身体组织的一些区域204的正压缩及其他区域202的负应力。结果导管102使周围组织轻微变形，并且因此施加在装置后面的向前压力转变为针尖端100在其定向的方向上的向前移动。参照附图的图2c，当外部磁场变小或者撤除时，导管102沿着周围组织施加在其上面的压力并后退到其路径中。

因此，通过快速接连重新定向针尖端100、固化导管主体102、将针尖端100向前推一点、并且然后释放导管主体102的固化以减少周围组织上的压力，使针尖端100能沿着所需的任意路径在身体组织中行进。

因此，本发明允许，例如，在以前不可能实现的区域进行药剂的靶向给药，例如在心脏的某些区域的干细胞治疗。

应当注意上述实施例是举例说明而非限定本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多备选实施例而不脱离由随附权利要求限定的本发明的范围。在权利要求中，括号中的任何标记不应当解释为对权利要求的限定。词语“包括”及类似的不排除那些不同于在任何权利要求或整个说明书中列出的元件或步骤的存在。元件的单数标记不排除这种元件的多数标记，反之亦然。本发明可通过包括一些特殊元件的硬件并通过合适编程的计算机实施。在列举了一些工具的装置权利要求中，几个这些工具可具体化为硬件的一个以及同一类。在互相不同的从属权利要求中记载一些量度的这一事实并不表明不能利用这些量度的结合。

Claims (9)

1.一种手术装置，其用于刺入身体组织并沿着一路径在所述组织中行进，所述装置包括弹性的柔性针尖端(100)，该针尖端连接有柔性管(102)，所述柔性管(102)含有磁流变材料，该装置还包括用于选择性地对所述磁流变材料施加磁场的工具，以使所述管(102)中的所述材料变硬并提供抵抗周围身体组织的反作用力。

2.根据权利要求1的手术装置，其中所述管(102)基本上完全充满磁流变材料。

3.根据权利要求1的手术装置，其包括用于选择性地移除或至少减少对所述磁流变材料施加的所述磁场的工具，从而在所述针尖端(100)已在所需的方向上在所述身体组织中行进所需距离后将所述材料恢复到其原始状态。

4.根据权利要求3的手术装置，其中所述用于对所述磁流变材料选择性地施加并至少减少所述磁场的工具包括外部电磁体。

5.根据权利要求4的手术装置，其中所述电磁体为可开关控制的。

6.根据权利要求1的手术装置，其中所述针尖端(100)可机械弯曲，从而使其能够重新定向到所述装置需要在所述身体组织中行进的方向上。

7.一种引导根据权利要求1的手术装置沿着一路径在身体组织中行进的方法，该方法包括：

a)在所需位置将所述针尖端(100)刺入所述身体组织，并对其施加压力，从而使该装置至少部分进入所述身体组织；

b)弯曲所述针尖端(100)，使得将其重新定向到该装置需要行进的方向上；

c)对所述磁流变材料施加磁场，使得所述材料在所述管(102)中变硬；

d)向所述装置施加压力，使得所述针尖端(100)在所述针尖端(100)定向的方向上在所述身体组织中移动所需的距离；以及

e)随后至少减少所述磁场，使得所述磁流变材料恢复其初始状态。

8.根据权利要求7的方法，其中在刺入过程中基本上连续地依次并且快速接连重复步骤b)、c)、d)及e)。

9.根据权利要求8的方法，进一步包括以下步骤：在磁流变材料已恢复其初始状态时，向装置施加压力，从而使针尖端(100)根据要求在同一方向在身体组织中继续移动，直到要求它变化移动方向。

Images