CN102058931B - 一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管，所述的介入导管包括可伸缩吸附模块、转向导管、分层导管和柔索收放与气路控制模块，所述的介入导管最前端为可伸缩吸附模块，可伸缩吸附模块末端连接转向导管，转向导管末端通过分层导管与柔索收放与气路控制模块相连。本发明优点在于：可伸缩吸附模块能够实现对操作目标——生物瓣膜的抓取以及导管头端的可靠定位；转向装置能够使导管主动转向，顺利通过大弯血管或血管岔口；本柔索驱动导管视功能需求不同，是可以被扩充的：可以视应用需要增加多个导向单元；导向单元可视需要将回复弹簧用主动控制的柔索驱动，以变为两个自由度；导管弯曲模块的自由度分布也可以视需要而改变。

Description

一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管

技术领域

本发明涉及一种头端位姿能主动改变的介入导管，具体地说，是一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管。

背景技术

介入术是当前心血管疾病诊疗中十分常见的一种方法。在血管内介入手术过程中，术者依据手术目标区域的几何特征，选取特定形状的导管，在X射线机的监控下，由导丝辅助引导，通过插管的方式到达目标区域实现药物投放以及诊疗操作。由于传统导管无法自主弯曲，在手术过程中，通过弯曲度较大的血管或血管茬口往往需要花费很长的时间，故而，在导管使用中，往往需要依据目标位置的几何特征选取特定的导管，通用性较差。

针对传统导管头端无法主动弯曲的缺陷，国内外学者提出使介入导管系统头端具有主动弯曲能力：S. GUO等人研制了以高分子离子传导膜(ICPF)为驱动器的主动导管系统；韩国J. K. Chang等人开发了一种主动弯曲导管导向机器人系统，其外径为3.0mm，内径2.0mm，长度为1000mm；日本东北大学的Y. Haga和Y. Tanahashi提出的导管导向机器人，其直径为1.2mm，由多节结构组成，内管和外管之间均布3根SMA螺旋弹簧，每隔一定距离便有一个关节，用于支撑和连接；哈尔滨工业大学刘浩利用SMA弹簧为驱动，设计制作了类似的导管导向装置。上述主动导管都是动力内置型导管，结构的微型化存在很大的困难。

中国专利文献CN101522115A，公开日2009年9月2日，发明名称为介入导管。该发明公开了一种介入导管，包括可前进且可旋转的操作头，所述操作头具有固定刀片切割器组件和可调节刀片切割器组件，使得可接近密封内腔以及抽吸和灌输系统的抽吸端口和/或灌输端口被设置在所述操作头上或被设置在邻近所述操作头的位置处。但是关于动力外置的柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管，目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管，其特征在于，所述的介入导管包括可伸缩吸附模块、转向导管、分层导管和柔索收放与气路控制模块，所述的介入导管最前端为可伸缩吸附模块，可伸缩吸附模块末端连接转向导管，转向导管末端通过分层导管与柔索收放与气路控制模块相连。

所述的可伸缩吸附模块设有轴向伸缩球囊，轴向伸缩球囊头部为弹性真空吸附头，弹性真空吸附头内部均匀分布有径向伸缩球囊。

所述的转向导管包括一弹性外壳，弹性外壳内设有法兰盘、柔索、柔索驱动导管和复位弹簧，法兰盘并列放置，法兰盘上设有安装孔，柔索、柔索驱动导管和复位弹簧通过安装孔穿过法兰盘。

所述的分层导管分为两层，外层为可伸缩吸附模块提供气路通道，为转向导管提供柔索和复位弹簧的通道，内层中空部分为辅助医疗器械出入通道。

所述的轴向伸缩球囊内设有径向伸缩球囊气源通道、轴向伸缩球囊气源通道和弹性真空吸附头气源通道。

所述的径向伸缩球囊通过充气或吸气可以膨胀或收缩。

所述的转向导管外部包有一层弹性薄膜。

所述的转向导管可以通过串联增加节数。

所述的介入导管进行生物相容性处理。

本发明优点在于：

1、可伸缩吸附模块能够实现对操作目标——生物瓣膜的抓取以及导管头端的可靠定位；

2、转向装置能够使导管主动转向，顺利通过大弯血管或血管岔口；

3、本柔索驱动导管视功能需求不同，是可以被扩充的：可以视应用需要增加多个导向单元；导向单元可视需要将回复弹簧用主动控制的柔索驱动，以变为两个自由度；导管弯曲模块的自由度分布也可以视需要而改变。

附图说明

附图1是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的结构示意图。

附图2是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的弹性真空吸附头中径向收缩球囊张开状态示意图。

附图3是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的弹性真空吸附头中径向收缩球囊闭合状态示意图。

附图4是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的轴向伸缩球囊结构示意图。

附图5是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的法兰盘侧面结构示意图。

附图6是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的柔索驱动导管横断面结构示意图。

附图7是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的柔索收放与气路控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.可伸缩吸附模块                      11.弹性真空吸附头

12.轴向伸缩球囊                       121.径向伸缩球囊气源通道

122.轴向伸缩球囊气源通道      123.弹性真空吸附头气源通道

13.径向伸缩球囊                       2.转向导管

21.弹性外壳                             22.法兰盘

221.柔索安装孔                         222.复位弹簧安装孔

223.法兰盘气源通道                   224.法兰盘中空通道

23.柔索驱动导管                        231.柔索通道

232.气源通道                            233.柔索驱动导管中空通道

24.柔索                                    25.复位弹簧

3.分层导管                                4.柔索收放与气路控制模块

41.柔索驱动模块                        42.气压阀控制模块

43.驱动控制电路模块                  44.控制及电源线缆通道

45.气路通道

请参照图1，图1是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的结构示意图。所述的可吸附主动弯曲介入导管包括可伸缩吸附模块1、转向导管2、分层导管3和柔索收放与气路控制模块4（见图7）。所述的介入导管最前端为可伸缩吸附模块1，可伸缩吸附模块1末端连接转向导管2，转向导管2末端通过分层导管3与柔索收放与气路控制模块4相连。可伸缩吸附模块1包括弹性真空吸附头11、轴向伸缩球囊12和径向伸缩球囊13（详见图2、图3）。所述的可伸缩吸附模块1设有若干个轴向伸缩球囊12，轴向伸缩球囊12头部为弹性真空吸附头11，弹性真空吸附头11内部均匀分布有径向伸缩球囊13。所述的转向导管2包括一弹性外壳21，弹性外壳内设有法兰盘22（详见图5）、柔索驱动导管23、柔索24和复位弹簧25，法兰盘22并列安装在弹性外壳21内，法兰盘22上设有多个安装孔，柔索驱动导管23、柔索24和复位弹簧25通过安装孔穿过法兰盘22。所述的分层导管3分为内外两层，外层为可伸缩吸附模块1提供气路通道，为转向导管2提供柔索24和复位弹簧25的通道，分层导管3内层为中空部分，中空部分作为其它辅助医疗器械的出入通道。请参照图7，图7是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的柔索收放与气路控制模块的结构示意图。柔索收放与气路控制模块4包括柔索驱动模块41、气压阀控制模块42、驱动控制电路模块43、控制及电源线缆通道44和气路通道45，负责本发明的控制操作。

需要说明的是，所述的可伸缩吸附模块1上设有若干个轴向伸缩球囊12，每个轴向伸缩球囊12头部安装有弹性真空吸附头11，可伸缩吸附模块1可以通过弹性真空吸附头11和轴向伸缩球囊12实现对生物薄膜（如瓣膜）或者管腔壁的吸附。转向导管2通过柔索收放与气路控制模块4的控制，实现导管末端位置的有效调整，导管外部包裹具有生物相容性的弹性薄膜，可以避免在导管进入机体之后产生排斥反应。分层导管3分为内外两层，外层为可伸缩吸附模块1提供气路通道，为转向导管2提供柔索24和复位弹簧25的通道，分层导管3内层为中空部分，中空部分作为其它辅助医疗器械的出入通道。柔索收放与气路控制模块4，请参照图7，包括柔索驱动模块41、气压阀控制模块42、驱动控制电路模块43、控制及电源线缆通道44和气路通道45，负责本发明的控制操作，柔索驱动模块41用于控制柔索24的收缩，气压阀控制模块42可以调节可伸缩吸附模块1中的气压变化，驱动控制电路模块43是总控计算机，负责控制所有模块，控制及电源线缆通道44和气路通道45是控制线缆、电源线缆和空气的通道。所述的介入导管进行生物相容性处理。

请参照图2，图2是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的弹性真空吸附头中径向收缩球囊张开状态示意图。径向伸缩球囊13为3-8个，均匀分布于弹性真空吸附头11内部，径向伸缩球囊13通过充气或者吸气可以达到膨胀或者收缩的效果。

请参照图3，图3是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的弹性真空吸附头中径向收缩球囊闭合状态示意图，径向伸缩球囊13闭合之后形成平面。

请参照图4，图4是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的轴向伸缩球囊结构示意图。所述的可伸缩吸附模块1设有若干个轴向伸缩球囊12，轴向伸缩球囊12头部为弹性真空吸附头11，尾部连接转向导管2。轴向伸缩球囊12尾部设有径向伸缩球囊气源通道121、轴向伸缩球囊气源通道122和弹性真空吸附头气源通道123。

需要说明的是，通过径向伸缩球囊气源通道121向径向伸缩球囊13充气，弹性真空吸附头11前端的液体介质将被挤开，通过轴向伸缩球囊气源通道122向轴向伸缩球囊12充气，控制各轴向伸缩球囊12的伸缩量，使弹性真空吸附头11贴近需要进行吸附的部位，如瓣膜或者血管壁，对径向伸缩球囊13吸气，同时通过弹性真空吸附头气源通道123对弹性真空吸附头11吸气，使弹性真空吸附头11形成负压区，弹性真空吸附头11便可吸住目标，达到抓取效果。

请参照图5，图5是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的法兰盘侧面结构示意图。所述的法兰盘22上设有柔索安装孔221、复位弹簧安装孔222、法兰盘气源通道223和法兰盘中空通道224。

需要说明的是，转向导管2用以在介入操作中，对导管头端实现主动方向调整，选择正确的通路及快速定位。转向导管2包含n节（n≥3）导向单元，并由n+1个法兰盘通过弹簧连接而成。离导管末端最近的法兰盘记为法兰盘i（i=1），其上设有两个孔，后续法兰盘分别记为法兰盘i（i= 2，3，…n），法兰盘i上设有2i个孔，即i个柔索安装孔221和i个复位弹簧安装孔222，其中2（i－1）个孔与法兰盘i－1上的孔对齐。另两个孔的连线通过法兰盘中心并与其相邻孔错开180°／n。图5所述的法兰盘22为第i（i=3）块法兰盘，所以上面设有三个柔索安装孔221、三个复位弹簧安装孔222、法兰盘气源通道223和法兰盘中空通道224。所述的各法兰盘22通过柔索驱动导管23、柔索24和复位弹簧25连接，各个安装孔互相对齐，通过柔索收放与气路控制模块4控制柔索24的收缩，可以实现转向导管2末端位置的有效调整。另外，每一节转向导管2能转的角度大概为30°，通过串联增加转向导管2的节数可以实现更大的转角。

请参照图6，图6是本发明一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管的柔索驱动导管横断面结构示意图。所述的柔索驱动导管23用于连接各法兰盘22，柔索驱动导管23内部设有柔索通道231、气源通道232和柔索驱动导管中空通道233，柔索通道231是柔索24的连接通道，气源通道232用于为可伸缩吸附模块1提供气路通道，柔索驱动导管中空通道233可以作为其它辅助医疗器械（如缝合装置、送药装置、探针等）的出入通道。

本发明在使用时，与传统介入手术类似的，在血管平直段，整个导管由操作人员推动其前进；当需要通过弯曲度很大的血管或血管分岔处需要路径选择时，打开成像设备，监控导管头端的运动，通过柔索收放与气路控制模块4控制各模块，实现主动位姿调整；接近目标位置后，控制可伸缩吸附模块1的弹性真空吸附头11贴近吸附壁面，并通过气路控制可伸缩吸附模块1，实现弹性真空吸附头11对瓣膜或血管壁的可靠抓取，结合其他介入装置，实现瓣膜修复、缝合等操作。导管中的中空部分可以作为其它辅助医疗器械的出入通道，如缝合装置、送药装置、探针等，增加了本发明的使用范围。操作过程中可以视应用需要增加多个导向单元，导向单元可视需要将复位弹簧用主动控制的柔索驱动，以变为两个自由度；导管弯曲模块的自由度分布也可以视需要而改变。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种柔索驱动的可吸附主动弯曲介入导管，其特征在于，所述的介入导管包括可伸缩吸附模块、转向导管、分层导管和柔索收放与气路控制模块，所述的介入导管最前端为可伸缩吸附模块，可伸缩吸附模块末端连接转向导管，转向导管末端通过分层导管与柔索收放与气路控制模块相连，

所述的可伸缩吸附模块设有轴向伸缩球囊，轴向伸缩球囊头部为弹性真空吸附头，弹性真空吸附头内部均匀分布有径向伸缩球囊，

所述的转向导管包括一弹性外壳，弹性外壳内设有法兰盘、柔索、柔索驱动导管和复位弹簧，法兰盘并列放置，法兰盘上设有安装孔，柔索、柔索驱动导管和复位弹簧通过安装孔穿过法兰盘，

所述的分层导管分为两层，外层为可伸缩吸附模块提供气路通道，为转向导管提供柔索和复位弹簧的通道，内层中空部分为辅助医疗器械出入通道。

2.根据权利要求1所述的介入导管，其特征在于，所述的轴向伸缩球囊内设有径向伸缩球囊气源通道、轴向伸缩球囊气源通道和弹性真空吸附头气源通道。

3.根据权利要求1所述的介入导管，其特征在于，所述的径向伸缩球囊通过充气或吸气可以膨胀或收缩。

4.根据权利要求1所述的介入导管，其特征在于，所述的转向导管外部包有一层弹性薄膜。

5.根据权利要求1所述的介入导管，其特征在于，所述的转向导管通过串联增加节数。

6.根据权利要求1所述的介入导管，其特征在于，所述的介入导管进行生物相容性处理。

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