CN104586499B - 一种医疗导管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种医疗导管，能灵敏地感测导管远端与血管壁或组织的接触力，并且性能稳定，结构简单、成本较低。该医疗导管的端部具有顶端电极，并且在医疗导管的内部靠近端部的位置还具有弹性构件、3条以上滑动导丝、滑动变阻器的中心管、以及底部构件，其中：顶端电极、弹性构件、中心管、底部构件依次固定连接，底部构件固定在医疗导管的内壁上；各条滑动导丝的第一端固定在顶端电极上，第二端与中心管上的导线接触；并且医疗导管还具有输出装置，该输出装置通过导线与中心管上的导线以及滑动导丝连接，用于根据滑动导丝在中心管上取得的电阻值输出相应的信号。对这些信号进行处理后可以得到导管远端与血管壁或组织的接触力的大小关系。

Description

一种医疗导管

技术领域

本发明涉及一种医疗导管。

背景技术

目前，采用射频消融技术可治疗心率失常，其一般分为两个步骤，首先对心脏组织进行标测，对诱导异常电信号的区域进行确定，再对这些异常区域进行消融。在整个过程中，手术医生可在X光或者CT的帮助下，操作导管近端的手把，根据自身的经验，把导管放置入指定的位置进行标测或消融。因此，手术医生的手术方式及经验对治疗的效果有很大的影响。

为了避免这一影响，可在导管中加入力传感器，来感测导管远端与血管壁或组织的接触力。一方面，在导管进入血管后，接触力的测量可避免医生在操作中顶穿血管壁，另一方面，在导管到达指定位置后，消融的效果与接触力的大小有很大的关系，当接触力较小时，消融灶浅，无法有效隔绝异常的电信号或神经传导，而当接触力较大时，有造成组织穿孔的风险。最新的研究表明，消融灶的深度与远端电极施加到组织壁上的接触力有很大的关系。

因此，需要在导管中引入接触力感测功能，设计出适合导管使用的力传感装置，来准确地测量出导管远端与血管壁或组织的接触力。目前在医疗导管中常用的力传感器所采用的技术有：

1、基于磁感应原理，例如CN102078187和CN101416874A中提到在导管中加入使用磁感应的位置传感器来感测导管远端与器官的接触力。这种传感器在应用中有一定的局限性，如较容易受到外界磁场的干扰而使结果失真，另外，基于磁场的使用，限制了导管其他功能的实现，如三维磁定位系统等。

2、基于压敏材料，例如CN102423269A中采用了压敏材料作为力传感器的基体来感受导管远端的载荷，但这一系统只能准确地测得轴向的负载，而对非轴向的负载缺乏准确性。

3、基于光纤传感器，例如US20110263934、WO2010/079418、US20080294144A1等，力传感器中的光学组件需外置光通路，即需外设光信号，整体设备比较复杂、体积较大并且成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种医疗导管，能灵敏地感测导管远端与血管壁或组织的接触力，并且性能稳定，结构简单、成本较低。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种医疗导管，所述医疗导管的端部具有顶端电极，并且在所述医疗导管的内部靠近端部的位置还具有弹性构件、3条以上滑动导丝、滑动变阻器的中心管、以及底部构件，其中：所述顶端电极、弹性构件、中心管及底部构件依次固定设置，所述底部构件固定在所述医疗导管的内壁上；各条所述滑动导丝的第一端固定在所述顶端电极上，第二端能滑动地接触在所述中心管的电阻丝上；并且所述医疗导管还具有输出装置，该输出装置通过导线与所述中心管上的电阻丝以及所述滑动导丝连接，用于根据所述滑动导丝在所述中心管上取得的电阻值输出相应的信号。

可选地，所述弹性构件由金属制成，表面有多个槽从而使所述弹性构件能够弯曲；或者，所述弹性构件由高分子材料制成。

可选地，所述槽为螺旋形。

可选地，所述中心管的数目为1；各条所述滑动导丝的第二端分布在所述中心管的圆周上。

可选地，所述医疗导管还具有一个套管，该套管的一个端面与所述底部构件连接，所述中心管位于该套管内；所述套管的内壁有多条沿轴向延伸的凹槽，3条所述滑动导丝分别嵌在不同的凹槽内。

可选地，所述弹性构件和中心管都具有腔体并且二者的腔体连通；从所述顶端电极引出的多条导线依次穿过所述弹性构件和所述中心管的腔体，并从所述底部构件上的孔穿出。

可选地，所述医疗导管内还具有盐水管，并且所述顶端电极内有盐水通道；所述盐水管穿过所述底部构件上的孔，并且穿过所述中心管和弹性构件的腔体最终到达所述盐水通道。

可选地，所述中心管和滑动导丝的数目各为3；各个所述中心管上分别接触有一条所述滑动导丝的第二端。

可选地，所述弹性构件具有腔体，3条所述滑动导丝从所述腔体中穿过；所述医疗导管还具有一个套管，两端分别与所述弹性构件和所述底部构件连接，3个所述中心管分布在所述套管周围；所述套管的外壁有3条沿轴向延伸的凹槽，所述滑动导丝各嵌在不同的凹槽内。

可选地，所述医疗导管内还具有分布在所述套管周围的一个或多个导线管，所述导线管从所述底部构件上的孔穿过，用于容纳从所述顶端电极引出的多条导线。

可选地，所述医疗导管还具有一个套管，所述套管的一个端面与所述底部构件连接，3个所述中心管位于所述套管内；所述套管的内壁有3条沿轴向延伸的凹槽，3条所述滑动导丝分别嵌在不同的凹槽内。

可选地，所述医疗导管内还具有分布在所述套管内的一个或多个导线管，所述导线管从所述底部构件上的孔穿过，用于容纳从所述顶端电极引出的多条导线。

可选地，所述医疗导管内还具有盐水管，并且所述顶端电极内有盐水通道；所述盐水管从所述底部构件上的孔穿过并到达所述盐水通道。

根据本发明的技术方案，医疗导管的顶端电极通过弹性构件与滑动变阻器的中心管连接，滑动导丝一端与顶端电极固定，另一端能够在滑动变阻器的中心管上滑动，使得顶端电极与中心管发生相对位移时滑动导丝能够从中心管上取得不同的电阻值。根据该电阻值输出相应的信号，对这些信号进行处理后可以得到导管远端与血管壁或组织的接触力的大小关系，使导管操作人员可以据此调整导管的位置。这种医疗导管克服了基于磁感应原理的导管的种种局限，并能感测轴向和非轴向的外力，并且不需外置光通路，整体结构和设备都比较简单，体积较小，成本较低。该医疗导管中可以整合盐水管和各类导线，从而可用于消融和标测。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是根据本发明实施例的医疗导管的原理的示意图；

图2是根据本发明实施例的顶端电极与中心管之间相对位置发生改变的示意图；

图3是根据本发明实施例的第一种医疗导管的剖面的示意图；

图4是根据图3中的A-A截面的示意图；

图5是根据本发明实施例的第二种医疗导管的剖面的示意图；

图6是根据图5中的A-A截面的示意图；

图7是根据本发明实施例的第三种医疗导管的剖面的示意图；

图8是根据图7中的A-A截面的示意图；

图9A至图9C是根据本发明实施例的测量电阻的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是根据本发明实施例的医疗导管的原理的示意图。如图1所示，本实施例的医疗导管10的端部有顶端电极11，并且其内部的靠近端部的位置还设有弹性构件12、滑动变阻器的中心管13、底部构件14，另外还有多条滑动导丝，图中示出了滑动导丝151、152。上述的顶端电极11、弹性构件12、滑动变阻器的中心管13、以及底部构件14采用粘接或焊接的方式依次固定连接，如图中所示，而底部构件14固定在医疗导管10的内壁(图中未示出)上。

滑动导丝的设置方式是，其第一端固定在顶端电极11上，第二端与中心管13上的导线接触，如图中所示。可以看出，由于中心管13通过底部构件14与导管10形成刚性连接，当顶端电极11与其他物体20例如人体的血管壁或器管触碰时，由于弹性构件12的存在，使顶端电极11与中心管13之间的相对位置发生改变。弹性构件12可采用高分子材料或金属制成，如果采用金属材料，为使其具有弹性，表面可制作多个槽从而令其能够弯曲。该槽可以是螺旋形，便于加工。

图2是根据本发明实施例的顶端电极与中心管之间相对位置发生改变的示意图。相对比于图1，图2中的顶端电极11在触碰到其他物体20时向右偏移。从图1和图2可以看出，滑动导丝151、152与中心管13的接触端1511、1521在中心管13上的位置发生了改变，其中接触端1511向下移动，接触端1521向上移动。滑动导丝与中心管构成了滑动变阻器，在接触端1511、1521在中心管13上的位置发生变动的情况下，滑动导丝在中心管上形成的电阻(根据接线方式的不同，该电阻可以是由图1、图2中滑动导丝与中心管的接触端的上方(从A点引出线)或下方(从B点引出线)的电阻丝构成)具有变化的电阻值，电阻值变化的幅度是由顶端电极11的偏移量决定，而该偏移量直接取决于顶端电极11与其他物体20之间的接触力，因此确定上述的电阻值并得出其变化量，就可以得知该接触力的大小。所以本实施例中的医疗导管10还具有输出装置(图中未示出)，可以从各种微处理器中选取合适的器件来实现，并且设置在导管10的把手中，该输出装置可具有1V至10V之间的供电电源，通过测量上述滑动导丝在中心管上形成的电阻两端的电压或其中的电流，可以确定该电阻的阻值，继而可以输出相应的信号以指示上述接触力的大小。

本实施例中的顶端电极可采用铂铱合金，也可采用不锈钢。弹性构件可以采用镍钛合金、镍铁合金等。因为顶端电极的各个部位都有可能接触其他物体，所以滑动导丝151应至少为3条，当然也可以采用更多条，但此时也应考虑是否能容纳在导管内。滑动导丝的直径可以在0.1MM至1MM，可采用高强度导电材料，例如镍钛丝、镍铬丝等。为了使滑动导丝能够自由、平顺地在滑动变阻器的中心管13的轴向滑动，对于滑动导丝的与滑动变阻器的中心管13的接触端可以采用磨圆、焊银、焊金等工艺。

滑动变阻器的中心管13可以由漆包线均匀绕于中空管上制成。中空管可以是不锈钢管，也可以是足够强度的塑料管。在漆包线绕制在中空管上之后，采用激光剥线机对漆包线沿中空管的轴向进行剥线，剥线位置在中空管的圆周上以120°均匀分布，剥线宽度可以是0.1MM至1MM，优选地可以是0.4MM。剥线位置即为滑动导丝与滑动变阻器的中心管13的接触位置。漆包线采用电阻率适当、电阻温度系数低的线材，可选用铜、镍铬合金、锰铜合金或金钯合金。

以下举例说明本实施例中的医疗导管的几种具体结构。第一种具体结构如图3和图4所示。图3是根据本发明实施例的第一种医疗导管的剖面的示意图。图4是根据图3中的A-A截面的示意图。

如图3所示，医疗导管30的端部有依次连接的顶端电极31、具有螺旋形凹槽321的弹性构件32、底部与底部构件34连接的1个滑动变阻器的中心管33。3条滑动导丝361、362、363各自的第一端与顶端电极31连接，第二端分布在中心管33的圆周上，可以是呈120°均匀分布。滑动导丝也可以从弹性构件32的腔内穿出。上述的弹性构件32、滑动变阻器的中心管33、滑动导丝都被容纳在套管35中，套管35底部与底部构件34连接，底部构件34固定在导管30的外管301内。医疗导管30中只有一个滑动变阻器的中心管，因此，医疗导管30可以制成较小的管径。

如图4所示，套管35的内侧有凹槽351、352、353，滑动导丝361、362、363分别嵌在凹槽351、352、353内，从而保证滑动导丝在一条直线上滑动。中心管33内可设置有盐水管41，该盐水管41从底部构件34上的孔穿出，经由中心管33和弹性构件32的腔体最终到达顶端电极31的盐水通道，盐水通道的端部在顶端电极31的壁上形成多个孔311(参见图3)。另外从顶端电极31引出的多条导线42等也可以从弹性构件32以及中心管33的腔体穿过，再从底部构件34上的孔穿出。这些导线主要是电极导线、热电偶导线等，可以套在一个或几个管件中。

本实施例中的第二种医疗导管的具体结构示出图5和图6中。图5是根据本发明实施例的第二种医疗导管的剖面的示意图。图6是根据图5中的A-A截面的示意图。与医疗导管30相比，本实施例中的第二种医疗导管的主要区别是具有3个滑动变阻器的中心管。如图5所示，在医疗导管50中，3条滑动导丝521、522、523分别从顶端电极51引出，穿过弹性构件53的腔体后，第二端分别与中心管541、542、543接触。

如图6所示，滑动导丝521、522、523分别嵌于套管61外壁的3条沿轴向延伸的凹槽611、612、613中，中心管541、542、543分布在套管61周围。盐水管62位于套管61内，并且到达顶端电极51的盐水通道。从顶端电极引出的导线531、532等可以套在管件中，例如图中的管件631、632，这些管件可以与套管61采用粘接材料65例如环氧树脂等粘接。

本实施例中的第三种医疗导管的具体结构示出图7和图8中。图7是根据本发明实施例的第三种医疗导管的剖面的示意图。图8是根据图7中的A-A截面的示意图。本实施例中的第三种医疗导管中也具有三个滑动变阻器的中心管，与医疗导管50的不同之处主要是这种医疗导管三个中心管都容纳在套管内。如图7和图8所示，医疗导管70中的套管72内有滑动变阻器的中心管731、732、733(图7中视角下可见2个中心管)，滑动导丝741、742、743从顶端电极71引出，第二端分别与一个中心管接触。图7中示出了导管内的一部分构件，更多构件示于图8中。

套管72内壁有凹槽721、722、723，其中各嵌有滑动导丝741、742、743。底部构件75上有多个孔，使得底部构件呈图中所示的风扇叶片形状，当然底部构件也可以是其他形状。盐水管76、套于管件77内的导线771、套于管件78内的导线781从底部构件75上的孔中穿过，盐水管76到达顶端电极71的盐水通道，各导线与顶端电极71连接。管件可以与底部构件粘接，如图中的粘接材料791、792所示。这种医疗导管70中，因为滑动导丝靠近管的外围，所以顶端电极71的较小位移就可以引起滑动导丝的较大幅度的滑动，因此具有较高的灵敏度。

图9A至图9C是根据本发明实施例的测量电阻的电路原理图。如图9A至图9C所示，3条滑动导丝在中心管上形成的可变电阻分别为Rx、Ry、Rz，通过施加激励U，以及通过电流计A、Ax、Ay、Az测量流过Rx、Ry、Rz的电流，或者通过电压计Vx、Vy、Vz测量Rx、Ry、Rz上的电压，可以计算出Rx、Ry、Rz的值。Rx、Ry、Rz的值之间的大小关系能够表征顶端电极在哪个方向上与其他物体的接触力较大。所以将Rx、Ry、Rz的值作适当处理并进行显示，例如显示三个可变数值，该可变数值与Rx、Ry、Rz的值成正比，这样导管操作人员就可以根据显示的数值或指示灯来调整导管的位置。显然，为了使顶端电极尽量不接触其他物体，上述的可变数值最好是都为初始值(即顶端电极不接触其他物体时显示的值)。上述的显示三个可变数值也可以用显示三组指示灯来代替，使顶端电极与其他物体接触力越大，每组指示灯的亮灯数越多。这样使导管操作人员更为直观地了解顶端电极与其他物体的接触力在各个方向上的大小关系。

在图9A中，通过采用分时控制器81控制分时开关82，分时测量流过Rx、Ry、Rz的电流。公式如下：Rx＝U/A1；Ry＝U/A2；Rz＝U/A3。其中A1、A2、A3表示电流计A分时测量的电流值。

在图9B中，Rx、Ry、Rz的计算公式如下：Rx＝U/Ix；Ry＝U/Iy；Rz＝U/Iz。其中Ix、Iy、Iz分别表示电流计Ax、Ay、Az测量的电流值。

在图9C中，中心管上的全部电阻丝的电阻为R，电流I如图所示，即I＝U/R，则Rx、Ry、Rz的计算公式如下：Rx＝Ux/I；Ry＝Uy/I；Rz＝Uz/I。其中Ux、Uy、Uz分别表示电压计Vx、Vy、Vz测量的电压值。

根据本发明实施例的技术方案，医疗导管的顶端电极通过弹性构件与滑动变阻器的中心管连接，滑动导丝一端与顶端电极固定，另一端能够在滑动变阻器的中心管上滑动，使得顶端电极与中心管发生相对位移时滑动导丝能够从中心管上取得不同的电阻值。根据该电阻值输出相应的信号，对这些信号进行处理后可以得到导管远端与血管壁或组织的接触力的大小关系，使导管操作人员可以据此调整导管的位置。这种医疗导管克服了基于磁感应原理的导管的种种局限，并能感测轴向和非轴向的外力，并且不需外置光通路，整体结构和设备都比较简单，体积较小，成本较低。该医疗导管中可以整合盐水管和各类导线，从而可用于消融和标测。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (13)

1.一种医疗导管，其特征在于，所述医疗导管的端部具有顶端电极，并且在所述医疗导管的内部靠近端部的位置还具有弹性构件、3条以上滑动导丝、滑动变阻器的中心管、以及底部构件，其中：

所述顶端电极、弹性构件、中心管及底部构件依次固定设置，所述底部构件固定在所述医疗导管的内壁上；

各条所述滑动导丝的第一端固定在所述顶端电极上，第二端能滑动地接触在所述中心管的电阻丝上；

并且所述医疗导管还具有输出装置，该输出装置通过导线与所述中心管上的电阻丝以及所述滑动导丝连接，用于根据所述滑动导丝在所述中心管上取得的电阻值输出相应的信号。

2.根据权利要求1所述的医疗导管，其特征在于，

所述弹性构件由金属制成，表面有多个槽从而使所述弹性构件能够弯曲；或者，所述弹性构件由高分子材料制成。

3.根据权利要求2所述的医疗导管，其特征在于，所述槽为螺旋形。

4.根据权利要求1，2或3中任一项所述的医疗导管，其特征在于，

所述中心管的数目为1；

各条所述滑动导丝的第二端分布在所述中心管的圆周上。

5.根据权利要求4所述的医疗导管，其特征在于，

所述医疗导管还具有一个套管，该套管的一个端面与所述底部构件连接，所述中心管位于该套管内；

所述套管的内壁有多条沿轴向延伸的凹槽，3条所述滑动导丝分别嵌在不同的凹槽内。

6.根据权利要求4所述的医疗导管，其特征在于，

所述弹性构件和中心管都具有腔体并且二者的腔体连通；

从所述顶端电极引出的多条导线依次穿过所述弹性构件和所述中心管的腔体，并从所述底部构件上的孔穿出。

7.根据权利要求6所述的医疗导管，其特征在于，

所述医疗导管内还具有盐水管，并且所述顶端电极内有盐水通道；

所述盐水管穿过所述底部构件上的孔，并且穿过所述中心管和弹性构件的腔体最终到达所述盐水通道。

8.根据权利要求1，2或3中任一项所述的医疗导管，其特征在于，

所述中心管和滑动导丝的数目各为3；

各个所述中心管上分别接触有一条所述滑动导丝的第二端。

9.根据权利要求8所述的医疗导管，其特征在于，

所述弹性构件具有腔体，3条所述滑动导丝从所述腔体中穿过；

所述医疗导管还具有一个套管，两端分别与所述弹性构件和所述底部构件连接，3个所述中心管分布在所述套管周围；

所述套管的外壁有3条沿轴向延伸的凹槽，所述滑动导丝各嵌在不同的凹槽内。

10.根据权利要求9所述的医疗导管，其特征在于，

所述医疗导管内还具有分布在所述套管周围的一个或多个导线管，所述导线管从所述底部构件上的孔穿过，用于容纳从所述顶端电极引出的多条导线。

11.根据权利要求8所述的医疗导管，其特征在于，

所述医疗导管还具有一个套管，所述套管的一个端面与所述底部构件连接，3个所述中心管位于所述套管内；

所述套管的内壁有3条沿轴向延伸的凹槽，3条所述滑动导丝分别嵌在不同的凹槽内。

12.根据权利要求11所述的医疗导管，其特征在于，

所述医疗导管内还具有分布在所述套管内的一个或多个导线管，所述导线管从所述底部构件上的孔穿过，用于容纳从所述顶端电极引出的多条导线。

13.根据权利要求9或11所述的医疗导管，其特征在于，

所述医疗导管内还具有盐水管，并且所述顶端电极内有盐水通道；

所述盐水管从所述底部构件上的孔穿过并到达所述盐水通道。