用于介入器械输送的鞘芯及具有该鞘芯的输送系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域,尤其涉及一种用于介入器械输送的鞘芯及具有该鞘芯的输送系统。
背景技术
介入手术对人体造成的创伤小,侵害性少,是近些年迅速兴起并推广的医疗技术,通常需要专门的输送系统将诊疗器械、植入器械等输送至病变部位。输送系统主要由鞘管、位于鞘管内的鞘芯以及处于近端的操作手柄构成,输送时,植入器械被安装在鞘芯的远端,鞘管套在鞘芯的外部并将植入器械压缩,通过预先建立的导丝轨道,输送系统的远端穿刺进入血管内,医师通过操作手柄控制其沿着事先建立好的导丝轨道行进至病变部位将诊疗器械、植入器械等释放。
基于人体血管系统曲折迂回的特性,这就要求输送系统必须具有较好的抗折性,一旦输送系统发生弯折,则直接导致手术失败。为了提高输送系统的抗折性,目前大部分的研究集中在对鞘管结构的改进,如公开号为CN101933821A、CN102847220A的中国专利文献均涉及了对导管(鞘管)的层结构及材料等改进以提高其抗折性。而对行进过程中,输送系统承载植入器械部位的抗折性鲜有研究,通常植入器械的结构并不是完全均一对称的,因此,当其被压缩安装到输送系统中时,植入器械的某些部位往往与鞘芯之间存在较大的间隙,而间隙的存在增加了这些部位的弯折风险。
如以人工心脏瓣膜置换术为例,图12显示了现有的一种主动脉瓣膜置换装置的结构,由支架和固定在支架内的假体瓣膜(未显示)构成,支架为由依次连接的主动脉支架401、瓣膜支架402和流进道支架403构成的网状的筒形结构,流进道支架403带有覆膜,假体瓣膜缝制在瓣膜支架402处,主动脉支架401的顶沿设有用于与鞘芯固定的三个锁件404。不难看出,当其被装载入输送系统后,带覆膜瓣叶的流进道支架403部位比主动脉支架401、瓣膜支架402紧实,主动脉支架401部位与鞘芯之间相对呈现较松稀的空隙,其中主动脉支架401部位的三个锁件404的杆部4041更加稀疏,悬空在鞘管与鞘芯之间(如图13所示),存在较大的空隙600。
同样,又如公开号为CN102258402A的中国专利文献涉及了一种心脏瓣膜输送系统及其输送装置,图20显示了该专利中一种结构的心脏瓣膜(即人工心脏瓣膜置换装置)开始装载时的状态,可见心脏瓣膜300两端的线材疏密程度明显不同,当其完全装载入输送装置后,如图21所示,可见心脏瓣膜300尽管被压缩呈管状,但其锁件杆部与鞘芯500之间存在很大的间隙601,悬空明显
因此,当输送系统承载着植入器械转弯时,鞘管内载物越稀疏,越容易产生弯折,特别是锁件的杆部悬空处极易弯折,导致植入器械的释放失败,威胁患者的生命安全。
发明内容
本发明提供了一种用于介入手术的鞘芯,能够防止输送系统在行进过程中出现打折现象,安全性高。
一种用于介入器械输送的鞘芯,包括芯管,所述芯管的远端固定有引导头和介入器械固定头,所述芯管处于引导头和植入器械固定头之间的部位为用于放置植入器械的安装段,所述安装段的外周设有管壁加厚层。
通过设置管壁加厚层,能够填充植入器械与安装段之间的间隙,克服植入器械某些部位与安装段之间存在的悬空现象,避免了输送系统在转弯时因较大空隙的存在而弯折。
由于不同植入器械的结构差异,其与安装段之间间隙存在的位置、大小等也有所差别,因此,管壁加厚层的位置、形状、厚度等可根据具体的植入器械的结构进行设置,使其与相应的间隙相适应。为保证输送系统的柔顺性,所述管壁加厚层可采用有机硅、聚氨酯等弹性较好的材料制成。
对于管壁加厚层的安装方式并没有严格限制,所述管壁加厚层与安装段一体成型或固定套设在安装段的外部。
所述管壁加厚层的至少一端为外径逐渐减小的锥形。锥形结构使管壁加厚层的外径逐渐过渡,能够更好的填充植入器械与安装段之间的悬空位置,且可以避免损伤植入器械,同时也不影响植入器械的释放。
植入器械在被释放之前,一直处于被鞘管压缩的状态,由于在推送植入器械至植入位点的过程中,需频繁的抽拉、旋转鞘管,尤其是输送系统在转弯时,操作更加频繁,外加转弯时鞘管要经历形变的过程,植入器械的远端端部极易脱出暴露,为避免其损伤人体组织,所述引导头的外周设有用于阻挡鞘管端面的径向凸环。
所述径向凸环的高度为1.5~2.5mm。即在输送系统中,径向凸环比鞘管的外壁高1.5~2.5mm,在该范围内,可以在鞘管弯折时,在前进方向,凸环高度高于鞘管远端端口,使鞘管仍能平滑的跟随引导头通过狭窄或障碍处,并同时有效的防止植入器械远端的端部暴露划伤血管内壁等体内组织。优选的,所述径向凸环的高度为2~2.5mm。
所述的植入器械为人工心脏瓣膜置换装置。显然的,所述的植入器械并不仅限于人工心脏瓣膜置换装置。
本发明还提供了一种输送系统,包括鞘管、置于所述鞘管内的所述的用于介入器械输送的鞘芯。
所述的鞘管包括具有远端和近端的管体,所述管体的管壁内沿轴向设有加强筋和牵引丝,所述的牵引丝能够在管体内滑动,该牵引丝的远端固定于所述管体的远端。
加强筋的设置定位了管体的折弯方向,在加强筋与管体轴线沿径向的连线方向上,鞘管不易折弯,当鞘管沿着导丝在血管中弯曲行进时,鞘管将自适应的以最易折弯的侧边完成弯曲过程,即在加强筋与管体轴线连线的垂线方向折弯,以顺应人体的脉管系统行进,当鞘管循迹穿越血管的弯曲部位后,鞘管会自适应的将易弯曲的方向朝向血管的中心,此时拉动牵引丝,即可使鞘管的远端向血管的中心弯曲、移动。
管体与膨胀段相连接的部位为薄弱环节,为了避免输送系统转弯时该处打死折,影响植入器械的释放,所述的鞘管还包括与所述管体远端连接的膨胀段,所述膨胀段与管体之间通过增厚的过渡段相连接,且该过渡段的外壁与所述膨胀段和管体均平滑过渡,所述的加强筋的远端和牵引丝的远端延伸固定于该过渡段内。
加强筋的数目不宜过多,可设置一条或两条。
当加强筋为一条时,作为其中一种选择方式,所述的牵引丝为一根,所述的加强筋为一条,在管体的任意截面上,加强筋与牵引丝的中心夹角为30~150°。一根牵引丝只能够实现单向调弯,当需要将鞘管向相背于牵引丝的方向调弯时,可将鞘管旋转约180°后,再拉动牵引丝。在设置牵引丝时,牵引丝应避免过度靠近加强筋,否则需对牵引丝施加较大的拉力才能够牵动鞘管的远端折弯,操作难度较大,因此加强筋与牵引丝的中心夹角在上述范围内可克服该问题。优选的,加强筋与牵引丝的中心夹角为80~100°。
本领域人员可以理解,上述管体的截面是指管体的径向截面,加强筋与牵引丝的中心夹角即是加强筋、牵引丝与截面中心的夹角。
作为另一种选择方式,所述的加强筋为一条,所述的牵引丝为两根,两根牵引丝分布于加强筋与管体轴线沿径向的连线的两侧,在管体的任意截面上,加强筋与任意一根牵引丝的中心夹角为30~150°。优选的,加强筋与牵引丝的中心夹角为80~100°。
一根加强筋可能导致鞘管在行进过程中不停的扭转,为克服该缺陷,加强筋可设置为两条,另外,两根加强筋对鞘管弯曲方向的限定也能更加严格。
当加强筋为两条时,作为其中一种选择方式,所述的牵引丝为一根,所述的加强筋为两条,两条加强筋处在所述管体的轴心对侧,在管体的任意截面上,任意一根加强筋与牵引丝的中心夹角为30~150°。优选的,加强筋与牵引丝的中心夹角为80~100°。
作为另一种选择方式,所述的牵引丝为两根,所述的加强筋为两条,所述的牵引丝与加强筋在管体的周向上间隔分布,两条加强筋处在所述管体的轴心对侧,在管体的任意截面上,任意一根加强筋与其中一根牵引丝的中心夹角为30~150°。两条加强筋处在所述管体的轴心对侧即两条加强筋处在所述管体的两相对侧,这样,鞘管在两条加强筋沿径向的连线方向上不易折弯,只能在两条加强筋连线的中垂线方向折弯,拉动牵引丝时,鞘管的远端必然且更容易的朝最易弯曲的方向(牵引丝的方向)弯曲。优选的,加强筋与牵引丝的中心夹角为80~100°。
本领域人员可以理解,在本发明中所述鞘管、芯管等的远端是指在输送系统中,远离操作手柄的一端,所述鞘管、芯管等近端是指在输送系统中,靠近操作手柄的一端。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明通过在鞘芯的安装段设置管壁加厚层,能够有效防止输送系统在植入器械部位打折,从而避免了植入器械释放与回收受阻,提高了手术的安全性,降低了手术风险。
(2)本发明通过对引导头进行特殊设计,降低了输送系统在行进过程中划伤血管内壁等体内组织的风险,保证了输送系统在人体脉管系统中顺利的运行,安全性高。
(3)本发明的输送系统中,鞘管可利用加强筋发挥自定位调弯的作用,并对牵引丝和加强筋进行合理设置,提高了鞘管远端弯曲方向的可控性,医生可方便的通过牵引丝将鞘管远端弯曲、移动至目标方向或位点,降低了手术难度。
附图说明
图1为本发明用于介入器械输送的鞘芯的结构示意图。
图2为本发明鞘芯与鞘管配合使用时的引导头部位的状态图。
图3为本发明管壁加厚层靠近引导头设置时鞘芯的结构示意图。
图4为本发明管壁加厚层设置在安装段中部时鞘芯的结构示意图。
图5为本发明管壁加厚层设置在安装段中部时另一种鞘芯的结构示意图。
图6为本发明输送系统的结构示意图。
图7为图6所示的输送系统中鞘管的结构示意图;
图8为图6所示的输送系统中鞘管沿A-A方向的剖视图;
图9为本发明设有一条加强筋和两根牵引丝的鞘管的结构示意图;
图10为本发明设有一条加强筋和一根牵引丝的鞘管的结构示意图;
图11为本发明设有两条加强筋和一根牵引丝的鞘管的结构示意图;
图12为现有技术中主动脉瓣膜置换装置的结构。
图13为现有技术中,图12所示的主动脉瓣膜置换装置装载入输送系统时的结构示意图。
图14为图12所示的主动脉瓣膜置换装置装载入本发明的输送系统时的结构示意图。
图15为本发明的输送系统穿越主动脉弓的结构示意图;
图16为图15中主动脉弓部位的放大图;
图17为图16沿B-B方向的剖视图;
图18为本发明的输送系统穿越主动脉弓后,鞘管的远端向血管中心移动的结构示意图;
图19为本发明的输送系统行进至植入位点后释放主动脉瓣膜置换装置的结构示意图。
图20为现有技术中另一种结构的心脏瓣膜开始往输送系统安装时的结构示意图。
图21为图20所示的心脏瓣膜完全装载入输送装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐释。
图1示出了本发明用于介入器械输送的鞘芯的结构,包括芯管101、引导头102和植入器械固定头103。
引导头102与芯管101的远端端部固定连接,引导头102具有头部104和尾部105,引导头102的头部104和尾部105均为锥形结构,其头部104具有流线形的外形,可以避免划伤血管内壁,也有利于引导整个输送系统沿血管推进。引导头102的头部104还设有用于阻挡鞘管端面的径向凸环106,图2显示了鞘芯与鞘管配合使用时引导头部位的状态图,可见引导头102的径向凸环106的高度为2.5mm,也就是比鞘管200的外壁高2.5mm,径向凸环可防止植入器械从鞘管内脱出,划伤血管内壁或组织,即使输送系统在转弯过程中,植入器械靠近引导头的一端出现轻微翘起时,该径向凸环也能够发挥阻挡作用,使鞘管仍能平滑的跟随引导头通过狭窄或障碍处,避免翘起的植入器械划伤组织。
植入器械固定头103带有通孔和定位槽109,位于芯管101的远端,具体可采用常规的结构,如可参照公开号为CN101953724A,发明名称为“用于装载人造瓣膜置换装置的支架固定头”的中国专利文献。
芯管101为带有通孔的空心管,可采用钢丝编织的弹簧管结构,芯管101处于引导头102和植入器械固定头103之间的部位为用于放置植入器械的安装段107,该安装段107的外周固定套设有管壁加厚层108。
管壁加厚层108用于填充植入器械与安装段之间的悬空部位,由于植入器械之间存在的差异,由此植入器械与安装段之间的悬空部位、悬空大小、形状等也会有所不同,因此,管壁加厚层的形状、设置的部位以及管壁加厚层的尺寸均可以根据特定的植入器械进行设置。如,管壁加厚层108可固定套设在邻近植入器械固定头103的部位,该管壁加厚层108的一端紧靠植入器械固定头103,另一端为外径逐渐减小的锥形(图1)。管壁加厚层的设置还可以如图3所示,管壁加厚层108的一端紧靠引导头,另一端为外径逐渐减小的锥形。参见图4和图5,管壁加厚层108还可固定套设在安装段的中部,管壁加厚层的两端为外径逐渐减小的锥形,管壁加厚层的具体形状也可进行变化。
为保证输送系统植入器械部位的柔顺性,管壁加厚层108可采用弹性较好的材料制成,如有机硅、聚氨酯等。
此外,管壁加厚层与安装段除可采用固定套装的安装方式外,管壁加厚层与安装段还可采用一体成型的方式进行加工。
本发明还提供了一种输送系统,参见图6,包括鞘管200、鞘芯100以及与鞘管的近端、鞘芯的近端相固定的控制手柄(图中未显示),其中,鞘芯可采用如上所述的结构。
鞘管200套在鞘芯100的外部,可相对鞘芯200滑动,对植入器械进行释放或回收,如图7所示,鞘管200包括依次连通的膨胀段201、增厚的过渡段202和管体203。
膨胀段201为管状结构,能够预压缩植入器械,过渡段202的外壁与膨胀段201和管体203均平滑过渡,虚线示意了现有技术中鞘管的膨胀段和管体的连接部位,可见膨胀段与管体直接对接在一起,两者的连接部位薄弱,易打折,而通过设置增厚的过渡段则能够克服该缺陷。
如图8所示,管体203的管壁内沿轴向方向开设有两个通道209,每个通道209内均设有一根牵引丝204,牵引丝204能够在通道209内滑动,这两根牵引丝204的远端延伸固定在过渡段202内,牵引丝204的近端沿着各自的通道延伸出管体203与控制手柄相连。
管体203的管壁内沿轴向方向还设有两根条形的加强筋205,这两根加强筋205处在管体203轴心的两相对侧,且从管体203的远端延伸至近端端部,这两根加强筋205的远端端部固定在过渡段202内。通常,沿径向方向,管体203由内至外依次包括内层206、加强层207和外层208。内层206和外层208可采用相同或者不同的高分子润滑材料制成,如内层206可采用聚四氟乙烯材料,外层208可采用聚乙烯、聚氨酯等材料。加强层207为钢丝编织的弹簧管结构,弹簧管结构不仅使鞘管具备一定的轴向支撑力,同时,其弯曲柔韧性能好,使得鞘管径向的柔顺性更好,本发明中,加强筋205可紧贴加强层207设置。
在管体203的周向上,加强筋205与牵引丝204间隔分布。
两条加强筋不仅增强了管体的抗拉强度,提高管体的轴向支撑强度,保证了鞘管的推送性,同时,还定位了管体的折弯方向,鞘管在两条加强筋沿径向的连线方向(即图7中所示的z轴方向)上不易折弯,当鞘管沿着血管壁行进在曲折复杂的人体脉管系统中,鞘管会自适应的在两条加强筋连线的垂线方向(即图7中所示的y轴方向)折弯,当鞘管循迹穿越血管的弯曲部位后,鞘管会自适应的将易弯曲的方向朝向血管的中心,而牵引丝与加强筋在管体的周向上间隔分布,此时直接拉动牵引丝,即可使鞘管的远端向血管的中心弯曲。
在设置牵引丝时,牵引丝应避免过度靠近加强筋,否则需对牵引丝施加较大的拉力才能够牵动鞘管的远端折弯,操作难度较大。通常,在管体的任意截面上,其中一根牵引丝204与任意一根加强筋205的中心夹角A不小于30°,当任意一根牵引丝与任一一根加强筋的中心夹角为90°时,此时牵引丝拉动鞘管远端折弯时所需的拉力最小,极易控制。
值得注意的是,在本发明中,加强筋的数目并不仅限于两条,如9所示,管体203的管壁内沿轴向方向开设有两个通道209,每个通道209内均设有一根牵引丝204,管体203的管壁内沿轴向方向设有一根加强筋205,鞘管在加强筋的方向上仍然不易发生折弯,仍可达到自定位调弯的目的,但为了取得更好的效果,在仅设置一根加强筋205的情况下,该加强筋205可适应性的加粗(与设置两根加强筋的情况相比)。
另外,牵引丝也可以仅设置为一根,图10和图11示出了设置一根牵引丝时管体的结构,如图10所示,管体203的管壁内沿轴向方向开设有一个通道209,通道209内设有一根牵引丝204,管体203的管壁内沿轴向方向设有一根加强筋205。图11示出的管体的结构与图10类似,不同之处在于,管体203的管壁内沿轴向方向设有两根加强筋205,这两根加强筋处于管体轴心的两相对侧,即在管体的任意截面上,两根加强筋205的中心夹角为180°。
现结合主动脉瓣膜置换术进一步阐释本发明,其中植入器械仍以图12示出的主动脉瓣膜置换装置为例。
术时,先将主动脉瓣膜置换装置装载在输送系统上,首先使鞘芯的植入器械固定头伸出鞘管,引导头穿过管状的主动脉瓣膜置换装置后,将主动脉瓣膜置换装置的锁件固定在植入器械固定头外壁的定位槽中,再将鞘管完全包裹住主动脉瓣膜置换装置。
图14示出了本发明的输送系统装载入主动脉瓣膜置换装置后的状态,此时,鞘管200的膨胀段201套在鞘芯100的引导头102的尾部105、安装段107和植入器械固定头103的外部,主动脉瓣膜置换装置400套装在鞘芯的安装段207,整个主动脉瓣膜置换装置400被膨胀段201压缩,而管壁加厚层108大致位于主动脉瓣膜置换装置的假体瓣膜以上部位,与未设有管壁加厚层的现有输送系统相比(图13),由于未设有管壁加厚层,主动脉支架401部位与鞘芯500之间呈现较松稀的空隙,支架的锁件404的杆部4041与鞘芯500之间悬空600明显,弯曲时容易从悬空部位或稀疏部位产生弯折,很多时候会引起鞘管变形出现打死折现象。而本发明的管壁加厚层正好填充了上述的间隙,植入器械400与鞘芯之间紧密配合,有效防止了输送系统在转弯时该部位出现打折现象,大大降低了鞘管打折后造成器械释放/回收失败,鞘管加强层断裂刺出等对患者造成生命危险的风险。
主动脉瓣膜置换装置装载完成后,将输送系统连同主动脉瓣膜置换装置沿着已经建立好的导丝轨道,输送至瓣膜植入位点。一般先从股动脉穿刺,经腹主动脉、降主动脉,再穿过主动脉弓,逆行至主动脉根部的主动脉瓣位置进行瓣膜的置换。整个过程中,医师通过控制手柄推送鞘管和鞘芯使其沿着导丝前进,虽然人体的脉管系统曲折复杂,但是鞘管自身具有良好的顺应性,能够自适应的调整弯曲方向,以顺应人体的脉管系统而向前行进,由于鞘管弯曲张力向外,鞘管始终紧靠着血管壁行进(如图15、图16所示),主动脉弓是鞘管远端到达植入位点后经历的最后一个大弯曲,由于鞘管的管体内设置有加强筋,定位了管体的折弯方向,在鞘管的远端经过主动脉弓时,鞘管会自适应的在两条加强筋连线的垂线方向折弯,当穿过主动脉弓后,鞘管的远端在血管内的状态如图17所示(以管体设有两根牵引丝和两条加强筋,管体截面上,任意一根牵引丝与加强筋的中心夹角为90°为例示意),可见鞘管200紧靠血管壁301,且牵引丝209正对血管的中心,即鞘管易弯曲的方向正对血管的中心,此时,直接牵动牵引丝209,如图18所示,鞘管便容易的向血管的中心位置移动(M方向),继续推动鞘管和鞘芯,便可使其穿过主动脉瓣302的瓣膜中心O,此时,使鞘管向远离引导头的方向移动,可将主动脉瓣膜置换装置释放(如图19所示),待主动脉瓣膜置换装置完全释放后,回收鞘芯、鞘管,释放的主动脉瓣膜置换装置在体温作用下涨开,固定在植入位点,替代自体瓣膜行使功能。