CN101448542A - 具有可调柔性的导管插入鞘体 - Google Patents

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Abstract

本发明包括将材料导入到体腔中的鞘体(10)。该鞘体包括管状结构，该管状结构具有侧壁(13)的外表面(12)以及由该侧壁的内表面(16)围成的管腔(14)。该侧壁具有包含磁流变液的输送管(18)。还提出了一种用于导航鞘体(60)的方法，其包括：将该鞘体的远端引入病人体内的通道(62)；通过施加磁场来操纵磁流变液的刚度；并且定位该鞘体。还给出了可操控的导管和鞘体组件。

Description

具有可调柔性的导管插入鞘体
技术领域
本发明涉及用于导管和其他应用的鞘体。具体地，本发明涉及具有可变刚度的柔性鞘体。
背景技术
导管广泛地用在医学领域中的各种类型的操作中，包括介入性操作。微创手术涉及穿过小切口的操作，穿过这些切口插入器械。这些切口的长度通常为5mm至10mm。微创手术典型地比传统手术产生更少的创伤，部分归因于切口尺寸的显著减小。此外，与传统手术技术相比，减少了住院治疗并且缩短了恢复周期。可以根据切口以及体腔或血管的尺寸而将导管设计成特殊的尺寸或形状。
在诸如血管成形术和电生理学介入的很多应用中，在体内操控导管是一项具有挑战性和耗时的任务。为了避免医师长期暴露于辐射中，正在开发远程控制操作系统。远程控制导管的一个困难之处在于将作用力从导管的后端传送到尖端。太柔软的导管不能传递作用力，而太刚硬的导管不能机动地穿过有难度的弯曲处。
发明内容
本发明包括一种用于将材料导入到体腔中的鞘体(10)。所述鞘体包括管状结构，该管状结构具有侧壁(13)的外表面(12)以及由该侧壁的内表面(16)围成的管腔(14)。该侧壁具有包含磁流变液的输送管(18)。
还提出了一种用于导航鞘体(50)的方法，该鞘体适于将材料导入到病人体内，其中所述鞘体具有远端、近端和具有包含磁流变液的输送管(18)的侧壁。所述方法包括：将鞘体的远端引入病人体内的通道(62)；通过施加磁场来操纵磁流变液的刚度；并且定位该鞘体。还提出了一种可导航导管和鞘体组件。该组件包括：用于定位导管(64)的鞘体(60)，且鞘体包括管状结构，该管状结构具有侧壁以及由该侧壁的内表面围成的管腔。该侧壁具有包含磁流变液的输送管。该组件还包括导管(64)，该导管适于插入并穿过鞘体的管腔；和磁场生成设备(66)，其适于生成操纵磁流变液的刚度的磁场。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的导管鞘体示意图，该导管鞘体在外部侧壁上具有U形磁流变液输送管；
图2是根据本发明的一个实施方式的导管鞘体示意图，该导管鞘体在外部侧壁上具有W形磁流变液输送管；
图3是根据本发明的一个实施方式的导管鞘体示意图，该导管鞘体具有围绕了外部侧壁的磁流变液输送管；
图4是根据本发明的一个实施方式的导管鞘体示意图，该导管鞘体在外部侧壁上具有多个并行磁流变液输送管；
图5是根据本发明的一个实施方式示意性地举例说明用于导航导管鞘体的方法的流程图；
图6是根据本发明的一个实施方式的导管鞘体和导管组件的示意图。
具体实施方式
本发明描述了用于插入导管或其他材料的远程控制鞘体。可以通过调整所施加的磁场的强度而从外部控制鞘体的柔性或刚度。鞘体的柔性的便易调节为手术者提供了更大的控制并降低了在导管插入过程中对病人组织引起伤害的危险。鞘体的刚度发生变化是因为它包含磁流变液，该磁流变液根据磁场而在刚硬的类固体状态和流体液态之间转变。
参考图1，将用于定位导管的鞘体10显示为具有侧壁13的外表面12和由侧壁13的内表面16围成的管腔14的管状结构，侧壁具有包含磁流变液的输送管18。管腔可以适于传送和定位导管。鞘体适合于传送和定位导管以满足各种意图，包括电生理学操作、血管成形术和部分切除术。管腔也可以适于传送和施加旋管、液体或其他适当材料。
鞘体10可以用传统的低刚度可弯曲管道材料形成，并结合包含在鞘体上的输送管18内的磁流变液(MRF)。当施加磁场时，MRF在暴露于局部磁场的区域内变得刚硬。随着磁场强度增加，流体的刚度增加。为了施加这些场，可以利用外部磁线圈。作为替代，磁场可以施加到鞘体的末端。当将磁场施加到鞘体的一端时，MRF本身表现为高磁导率的线体，并导致磁流变悬浮液中的粒子凝结。
磁流变液是在靠近磁场时硬化而当去除磁场时重新变为液体的液体。术语“磁流变液(MRF)”指的是在出现磁场时固化的流体。磁流变液具有微米尺度的磁性粒子，且当粒子尺寸为大约10纳米或更大时，液体中的磁流变效应逐渐显现出来。这些粒子可以是铁、磁铁矿、钴或其他磁性材料，而周围液体可以是油、水、蜡或其他溶剂。可以使用表面活性剂来使悬浮液更稳定，例如，将粒子限制在胶团中以维持分离。
再次参考图1，鞘体10上的输送管18可以从管状结构的近端17延伸到管状结构的远端19。鞘体的输送管可以采用各种构造以便优化各种导管插入操作的性能。例如，如图1和图2所示，输送管可以重复地从管状结构的近端延伸到远端。
图2是鞘体20的简化示意图，其类似于图1所示的鞘体10。在图2中，输送管22在鞘体的远端和近端之间重复性地延伸。在本发明的另一实施方式中，蛇形管可以继续绕整个圆周延伸。
图3示出了MRF输送管的另一示例性类型。在此，输送管32围绕鞘体30的圆周延伸。输送管可以形成为包覆围绕鞘体的连续旋管，或者作为替代可以由围绕鞘体的平行同心圆环形成。
图4举例说明了本发明的又一实施方式，其中由若干平行节段形成输送管42，这些节段沿着鞘体40排布，方向基本上平行于鞘体的纵向轴线。在所提出的任何构造中，输送管可以处于鞘体侧壁的外表面上、内表面上或者内嵌在鞘体侧壁中。
本发明还包括一种用于导航鞘体的方法，该鞘体适于将例如导管的材料导入到病人体内。在这一方法中，将具有包含磁流变液的输送管的鞘体引入病人体内的通道中。通道包括体腔或者血管。
在通道中导航鞘体和导管的过程中，可以操纵磁流变液的刚度以便于通过施加磁场来推进鞘体。操纵MRF的刚度可以方便鞘体的插入和放置。在定位鞘体时，如果通道包括半径很小的弯曲，则可以调节MRF的刚度以允许更大的柔性和可操作性。在通道出现难以贯穿的区域的情况下，可以通过施加磁场来增大MRF的刚度，以允许操作鞘体过程中的作用力传递。
因此，鞘体的导航和定位可以包括对鞘体施加磁场并改变所施加的磁场。可以将该磁场作为外部磁场而进行施加。作为替代，可以将磁场施加到鞘体的一端，并且可以利用MRF中的磁性粒子来产生内部磁场。同时，可以从鞘体的近端到鞘体的远端施加不同强度的磁场。
可以调节磁场以操纵MRF的刚度，从而在鞘体中产生不同的刚度区域。例如，鞘体的远端处的区域可以处于柔性状态，而鞘体的近端处的区域保持刚硬。
在导航鞘体穿过通道的过程中，可以通过调节所施加的磁场反复控制MRF以便使通道中的情况与鞘体推进相关联。在图5的流程图中举例说明了这一过程的各个方面。将鞘体引入身体通道50中，并通过所施加的磁场52来操纵MRF的刚度。如果MRF的刚度适合于定位鞘体54，则根据需要将鞘体定位在通道56中。关于将鞘体定位在通道中，其包括推进鞘体、去除鞘体以及固定鞘体或导管的位置。如果MRF的刚度不适合于定位鞘体58，则通过调节磁场52来操纵MRF的刚度。这一过程可以反复进行直到程序完成。
本发明的另一实施方式是可导航的导管和鞘体组件。参考图6，将组件的鞘体60插入到体腔或通道62内。该组件包括导管64和适于生成磁场的磁场生成设备66。该磁场起到操纵磁流变液的刚度的作用。
该组件还可以包括位于鞘体近端处的控制单元68。该控制单元可以远程控制鞘体。该控制单元可以用于控制鞘体、导管或这两者。
本发明可以应用于多数导管和鞘体以用于病人体内的操作，其中具体可用于定位电生理学(EP)导管。典型的导管长度范围为大约35cm至大约175cm，且更典型地从大约50cm至大约160cm。鞘体可以具有近似相同的长度。
导管和鞘体的直径在远端和近端之间可以变化。优选地，该直径应该在实际加工限制内尽可能小，从而带来最小的损伤和鞘体的最大一致性。典型地，鞘体远端部分的外直径可以从大约0.6mm(2French)变化到大约6mm(18French)，并且更优选地，从大约0.6mm(2French)到大约2.3mm(7French)。近端部分的外直径可以从大约1mm(3French)变化到大约6.3mm(19French)，并且更优选地，从大约1mm(3French)到大约2.7mm(8French)。例如，远端部分的直径可以是1.55mm(4.5French)且近端部分的直径可以是1.7mm(5French)。
尽管在此参考具体实施方式举例说明和描述了本发明，但并不希望本发明受到所示细节的限制。相反，可以在权利要求等价物的范围内且在不偏离本发明的情况下对细节进行各种修改。

Claims (20)

1、一种用于将材料导入到体腔中的鞘体(10)，所述鞘体包括管状结构，所述管状结构具有侧壁(13)的外表面(12)以及由该侧壁的内表面(16)围成的管腔(14)，所述侧壁具有包含磁流变液的输送管(18)。
2、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述输送管(18)从所述管状结构的近端(17)延伸到所述管状结构的远端(19)。
3、如权利要求2所述的鞘体，其中，所述输送管(18)重复地从所述管状结构的近端延伸到所述管状结构的远端。
4、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述输送管(18)位于所述侧壁(13)的所述外表面(12)上。
5、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述输送管(18)位于所述侧壁(13)的所述内表面(16)上。
6、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述输送管(18)围绕所述管状结构。
7、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述输送管(18)以旋管(32)围绕所述管状结构。
8、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述管腔(14)适于传送并定位导管。
9、如权利要求1所述的鞘体，其中，所述磁流变液包括具有10纳米或更大粒子尺寸的磁性粒子。
10、如权利要求1所述的鞘体，还包括在所述鞘体的所述近端处的控制单元(58)。
11、一种用于导航适于将材料导入到病人体内的鞘体(60)的方法，其中，所述鞘体具有远端、近端以及具有包含磁流变液的输送管(18)的侧壁，所述方法包括：
将所述鞘体的所述远端引入所述病人体内的通道(62)；
通过施加磁场来操纵所述磁流变液的刚度；以及
定位所述鞘体。
12、如权利要求11所述的方法，其中，施加所述磁场的步骤包括改变所施加的磁场。
13、如权利要求11所述的方法，其中，施加所述磁场的步骤包括对所述鞘体(60)的所述远端或所述近端施加磁场。
14、如权利要求11所述的方法，其中，施加所述磁场的步骤包括对所述鞘体(60)的所述远端和所述近端施加不同的磁场。
15、如权利要求11所述的方法，其中，施加所述磁场的步骤包括调节外部磁场。
16、如权利要求11所述的方法，其中，操纵所述磁流变液的所述刚度会在所述鞘体(60)的所述远端和所述近端之间产生不同的刚度区域。
17、如权利要求11所述的方法，其中，导航所述鞘体的步骤还包括反复推进所述鞘体穿过所述通道并调节所施加的磁场。
18、如权利要求11所述的方法，还包括插入在所述鞘体的管腔中传送的导管。
19、一种可导航的导管和鞘体组件，包括：
用于定位导管(64)的鞘体(60)，所述鞘体包括管状结构，该管状结构具有侧壁以及由所述侧壁的内表面围成的管腔，所述侧壁具有包含磁流变液的输送管；
导管(64)，其适于插入并穿过所述鞘体的所述管腔；以及
磁场生成设备(66)，其适于生成操纵所述磁流变液的刚度的磁场。
20、如权利要求18所述的可导航的导管组件，还包括：
位于所述鞘体的近端处的控制单元(68)，其中，所述控制单元远程控制所述鞘体。
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