CN111714201A - 一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，包括外套管以及嵌套设于所述外套管内的探针主体，所述探针主体包括位于最前端的针头部和远离所述针头部的针杆部，所述针头部和所述针杆部之间设置柔性连接段，所述针杆部的远离所述针头部的一端连接手柄部；还包括介质进流口和介质回流口，以及至少部分位于所述探针主体内部的与所述介质进流口和所述介质回流口均相通的介质通路，至少部分所述介质通路的外侧壁上设置绝热层；所述柔性连接段为由若干中空的骨节单元依次串联以形成的腔体结构，所述腔体结构内设有调向绳。该柔性探针组件，可集三种手术于一针，灵活高效。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件。
背景技术
长期以来，合理治疗人体肿瘤组织一直是临床医院追求的目标，迄今已发展出放射治疗、化疗、热疗和冷冻消融治疗等多种途径，在各类治疗途径中，冷冻消融因其具有消融范围大、适应症广且具有免疫学效应等诸多优点，得到了专家的广泛认可。冷冻消融治疗的基本原理是将肿瘤细胞冷冻，使其细胞内冰晶形成，破坏细胞，从而达到摧毁癌变细胞的目的。
然而，目前冷冻治疗肿瘤的消融针在临床使用时还受到一定限制，主要表现在对于某些腔道肿瘤如肺癌、直肠癌等，要求所插入的冷冻消融针应具有柔性，以尽可能减小消融针在进入腔道(如肺泡等)的自然滑入过程中对组织造成的损伤；另一方面，在消融针达到人体内靶向组织进行治疗之前，还需要对靶向组织进行穿刺，但是，传统的穿刺针由于整个针体是由金属材料制成的一体针，其在导航系统(CT、超声或核磁等)的帮助下进入人体之后无法变方向穿刺，假如遇到靶向组织的位置与穿刺路径(通常是静脉血管)之间呈异面位置关系时，传统的消融针根本无法实现上述目标。
此外，传统的消融针没办法实现对靶向组织的活检取样功能，即可实现从患者体内切取、钳取或穿刺等取出病变组织，进行病理学检查。活检取样针与冷冻消融针各自独立，医生无法更为方便灵活地使用。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，包括外套管以及嵌套设于所述外套管内的探针主体，所述探针主体包括位于最前端的针头部和远离所述针头部的针杆部，所述针头部和所述针杆部之间设置柔性连接段，所述针杆部的远离所述针头部的一端连接手柄部；还包括介质进流口和介质回流口，以及至少部分位于所述探针主体内部的与所述介质进流口和所述介质回流口均相通的介质通路，至少部分所述介质通路的外侧壁上设置绝热层；所述柔性连接段为由若干中空的骨节单元依次串联以形成的腔体结构，所述腔体结构内设有调向绳，并使所述调向绳的一端固定连接于所述腔体结构的内侧壁，所述调向绳的另一端轴向贯穿于所述探针主体并与所述手柄部连接，所述调向绳的松紧度可调；所述调向绳至少包括第一调向绳和第二调向绳，所述第一调向绳和所述第二调向绳分别位于所述探针主体的中轴线的两侧；当所述第一调向绳和所述第二调向绳均处于张紧状态时，所述柔性连接段呈具有一定刚度的直段，当仅仅所述第一调向绳或所述第二调向绳处于张紧状态时，所述柔性连接段可弯曲。
优选地，所述探针主体与所述外套管同轴嵌套设置，并形成间隙配合。
优选地，所述探针主体与所述外套管非同轴嵌套设置，所述外套管内还包括与所述探针主体平行设置的活检针体，所述活检针体的前端设有取样钳。
优选地，所述手柄部上设有用于调节所述调向绳的松紧度的旋紧轴，并使所述调向绳的一端固定连接于靠近所述针头部的第一骨节单元的内壁面，所述调向绳的另一端依次穿过余下所述骨节单元之后连接于所述旋紧轴。
优选地，相邻所述骨节单元之间设置柔性连接材料。
优选地，所述针头部与所述柔性连接段之间设有第二绝热层，所述针头部的表面开设取样槽或取样刃口。
优选地，所述第一调向绳和所述第二调向绳的中线与所述探针主体的中轴线重合。
优选地，所述探针主体内还包括同心设置的柔性材料制成的内套管，所述内套管的一端与针头部连接，相对一端轴向延伸至贯穿于所述手柄部并与所述介质进流口连通，所述内套管与所述绝热层之间设有空间间隙以连通所述介质回流口。
优选地，所述手柄部上设有旋紧轴固定件，所述旋紧轴固定件上设有旋紧轴。
优选地，所述针头部采用铜或铝材料制成。
有益效果：
本发明提供的用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，可较好地解决现有技术存在的问题，不仅可以集三种手术(穿刺手术、冷冻消融手术及活检取样手术)于一针，一方面降低了手术的复杂程度，使手术者操作上更加灵活，大大提高了其手术效率，另一方面，很大程度上减轻了患者的反复被扎针的身体痛苦；除此之外，较为重要的是，该柔性探针组件还可实现异面穿刺功能，较好地解决了现有技术下的弊端，即穿刺针即使在导航系统的帮助下进入人体之后也无法变方向或者变角度穿刺，因此，无法实现特殊病灶部位的一次性成功穿刺；如此，在一定程度上提高了微创介入手术的精准度，可大幅缩短手术时间。
附图说明
图1是本发明的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件的实施例1的主视结构示意图；
图2是图1的侧视结构示意图；
图3是本发明一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件的实施例1的柔性连接段及针头部的放大结构示意图；
图4是本发明一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件的实施例2的主视结构示意图；
图5是图4的侧视结构示意图；
图6是本发明一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件的实施例3的柔性连接段及针头部的放大后的主视结构示意图；
图7是本发明一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件的的实施例4的侧视结构示意图；
图8是图7的主视结构示意图；
图9是本发明一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件的柔性连接段的放大结构示意图；
图10是柔性连接段上设置柔性材料的结构示意图；
图11是柔性连接段在使用状态下的结构示意图；
图12是本发明一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件整体在使用状态下的结构示意图。
其中；
11、外套管；12、内套管；21、骨节单元；211、柔性连接材料；221、第一调向绳；222、第二调向绳；23、针杆部；24、绝热层；25、介质进流通路；26、介质回流通路；28、旋转轴；29、旋紧轴固定件；31、针头部；311、第二绝热层；32、取样槽；33、活检针体；34、取样钳；4、把手部。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参考图1至图2，本发明的实施例公开了一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，包括外套管11以及嵌套设于外套管11内的探针主体。探针主体包括位于最前端的针头部31和远离针头部31的针杆部23，针头部31和针杆部23之间设置柔性连接段，针杆部23的远离针头部31的一端连接手柄部4。
结合图3(实施例1的柔性连接段及针头部的放大结构示意图)，柔性连接段为由若干中空的骨节单元21依次串联以形成的腔体结构，腔体结构内设有调向绳，并使调向绳的一端固定连接于腔体结构的内侧壁，调向绳的另一端轴向贯穿于探针主体并与手柄部4连接，调向绳的松紧度可调。调向绳至少包括第一调向绳221和第二调向绳222，第一调向绳221和第二调向绳222分别位于探针主体的中轴线的两侧。
当第一调向绳221和第二调向绳222均处于张紧状态时，柔性连接段呈具有一定刚度的直段；当仅仅第一调向绳221或第二调向绳222处于张紧状态时，柔性连接段可弯曲。
如图3所示，本发明的实施例的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件还包括介质进流口和介质回流口，以及至少部分位于探针主体内部的与介质进流口和介质回流口均相通的介质通路，至少部分介质通路的外侧壁上设置绝热层24。如此设置，在柔性探针组件成功穿刺至肿瘤部位之后，低温介质(例如液氮，液氮温度为－196℃)从介质进流口进入，然后沿介质通路被输送到肿瘤部位之后，对肿瘤部位实施低温冷冻治疗，之后再沿介质通路返回并从介质回流口流出回收。在此，为防止液氮沿介质通路输送时冻伤沿途人体组织，至少部分介质通路的外侧壁上设置绝热层24，此处的绝热层24可以是真空工艺绝热层，也可以是特殊绝热材料层，本实施例在此不做限定。
进一步地，探针主体内还包括同心设置的柔性材料制成的内套管12，内套管12的一端与针头部31连接，相对一端轴向延伸至贯穿于手柄部4并与介质进流口连通，内套管12与绝热层24之间设有空间间隙以连通介质回流口。内套管12由柔性材料制成，因此使用时内套管12可随其外部的柔性连接段弯曲。工作原理为，低温介质将从介质进流口进入，经过介质进流通路25(由内套管12的内腔形成)流向针头部31，然后在针头部31蒸发吸热并转化为氮蒸汽，再通过介质回流通路26返回并从介质回流口出并回收。需要说明的是，介质进流口和介质回流口外部还配备有低温介质和高温复温介质的供给系统，以及与其相适配连接的输送管路，此部分可参考现有技术实施。
如此，可根据手术者的需要使用该柔性探针组件，例如，在实施冷冻消融手术步骤之前，当手术者穿刺时，可以让第一调向绳221和第二调向绳222均处于张紧状态，需要说明的是，在此，可以使第一调向绳221和第二调向绳222均处于最大程度的张紧状态，如此，相邻骨节单元21之间没有空隙，柔性连接段可呈具有一定刚度的直段；此时，柔性连接段通过调向绳的张紧力的作用与针杆部23轴向紧密连接，探针主体整体具有力学性能上近似一体针的符合硬度要求的结构，配合外套管11，可较好地实现经皮或血管的穿刺步骤。
作为一种优选地实施方式，第一调向绳221和第二调向绳222的中线与探针主体的中轴线重合，即第一调向绳221和第二调向绳222之间的垂直连线为探针主体的直径。如此设置，可以更好地通过调向绳控制柔性连接段的弯曲度。
如图1至3所示，进一步地，手柄部4上设有用于调节调向绳的松紧度的旋紧轴28，并使调向绳的一端固定连接于针头部31的第一骨节单元的内壁面，调向绳的另一端依次穿过余下若干骨节单元21之后连接于旋紧轴28。具体地，第一调向绳221和第二调向绳222可分别连接于与其一一对应设置的旋紧轴上。如此，通过手柄部4上的旋紧轴28，可实现对第一调向绳221和第二调向绳222的各自的张紧度的控制，从而实现对柔性连接段的弯曲程度的控制。例如，当将第一调向绳221处于最大程度的张紧状态，同时将第二调向绳222处于松弛状态时，此时，柔性连接段的前端(靠近针头部31的一端)弯曲向一侧且弯曲程度最大；当需要调整柔性连接段的弯曲程度，例如适当减小其弯曲度时，可调节(适当旋松)第一调向绳221的旋紧轴28，使第一调向绳221不再处于最大程度的张紧状态，第二调向绳222可相适应调节或不调节，如此可减小柔性连接段的弯曲程度，直至调整到医生手术所需要的弯曲度即可。此外，还可调整柔性连接段的弯曲朝向，例如，结合前文，可将第一调向绳221处于松弛状态，调整第二调向绳222的张紧度即可，方法与前述类似，在此不再赘述。需要补充的是，设计人员可根据调向绳(具体可以是很细的钢丝绳)的长度、骨节单元21的个数及连接结构、单个骨节单元21的长度等参数合理计算设计出柔性连接段的最佳弯曲度及所需达到的弯曲或不弯曲时的力学性能，满足使用需求，此部分不在此展开阐述。
进一步地，手柄部4上设有旋紧轴固定件29，旋紧轴固定件29上设有旋紧轴28。
结合图11(柔性连接段在使用状态下的结构示意图)，图11示意出了柔性连接段某一使用状态下的结构示意图，通过本发明给出的技术方案，柔性连接段可以较容易地实现靠近针头部21的一端弯曲，其余部分与针杆部23一样保持直段，可便于手术者在患者体内实现异面穿刺，即靶向组织的位置与成功沿血管穿刺之后的柔性探针组件之间呈异面位置关系或者说靶向组织不在该柔性探针组件的穿刺方向上。
请一并结合图12(性探针组件整体在使用状态下的结构示意图)，当手术者面对前述的穿刺困难的情况时，可通过调节柔性连接段使靠近针头部31一段弯曲(弯曲程度根据实际情况调整)，然后手术者可在导航系统可视化功能的帮助下，通过在近端(远离针头部31的一端)旋转手柄部4，调整针尖的朝向，使针尖对准待穿刺的病灶组织，然后实施穿刺步骤及接下来的冷冻消融步骤，从而很好地解决了前述问题，在一定程度上降低了手术的复杂程度，同时提高了微创介入手术的精准度及手术者的操作效率，同时极大地减轻了传统模式下，患者在特殊部位需要手术治疗时经历的多种手术器械介入的痛苦，感染几率也能相对减小。
请一并结合图9(柔性连接段的放大结构示意图)，需要说明的是，骨节单元21的具体结构可以是中空的柱体结构，也可以是中空的球体结构，又或者可以是中空的灯笼状的结构体，还可以是其他结构，本实施例在此不做限定。作为一种优选的实施方式，骨节单元21的外侧面的最大外径与针杆部23的外径相同，例如，可以是2-5mm左右，太粗容易对患者造成较大伤害，太细工艺上实施起来较有难度。
进一步地，针头部31采用铜或铝材料制成，由于冷冻消融手术需要有冷量交换过程，铜或铝材料能较好地传递冷量，且同样具备较好地穿刺功能好。
实施例2
如图4至图5所示，实施例2与实施例1的方案基本相同，不同之处在于，针头部31的表面开设取样槽32或取样刃口。如此，克服了传统的消融针或冷冻探针没办法实现对靶向组织的活检取样功能，导致活检取样针与冷冻探针各自独立，医生无法更为方便灵活地使用。本发明的实施例2的用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，能够将冷冻消融与活检取样的两种功能集成于一体，使用时医生可灵活选择，操作方便，提高手术效率。
实施例3
结合图6所示(实施例2的柔性连接段及针头部放大后的主视结构示意图)，实施例3与实施例2的方案相似，例如，实施例3与实施例2的针头部31的表面均开设取样槽32或取样刃口；二者主要区别在于，针头部31与柔性连接段之间设有第二绝热层311。第二绝热层311可以通过焊接的方式分别与位于其两端的针头部31与柔性连接段连接。第二绝热层311的设置目的在于可同时对患者实施冷冻消融及活检取样手术，具体地，柔性探针组件的治疗区段位于柔性连接段的靠近针头部31的端头部，由于针头部31与柔性连接段的端头部之间设有第二绝热层311，使得低温介质在柔性连接段的端头部发生相变换热时(例如，介质液氮发生相变变为蒸汽，吸收大量热量)不会或者减少了其冷量传递到针头部31，即针头部31的温度不会或较少受到影响，因此，针头部31仍然可以正常的进行活检取样操作。
作为一种可选择的实施方式，第二绝热层311可以是真空绝热层，也可以是填充方式实现的绝热性能较好的绝热材料层，例如珠光砂、气凝胶、聚四氟或者聚酰亚胺中的一种或几种，本实施例在此不做限定。
实施例4
如图7、图8所示，与上述实施例的主要区别在于：探针主体与外套管11非同轴嵌套设置，外套管11内还包括与探针主体平行设置的活检针体33，活检针体33的前端设有取样钳34。相对应地，外套管11具有双管腔结构，使得探针主体或活检针体33均可与其所在的管腔形成间隙配合，则二者可相对独立使用，互不干扰，即当医生需要进行冷冻消融手术时，使探针主体伸出于外套管11，实施手术，此时，活检针体33可藏于外套管11内；当医生仅需要进行活检取样手术时，可使活检针体33伸出于外套管11，实施手术，此时，探针主体可藏于外套管内。
进一步地，取样钳34可相对开合，并且取样钳34上设置锯齿切刀(图中未画出)，如此，能更容易地切割待取样的组织，切割下组织之后，合上取样钳34并在手柄端操作活检针体33使其回缩至外套管11之内，然后整体抽拔出外套管11及其内部的探针主体及活检针体33，完成活检取样操作步骤。需要说明的是，如何实现取样钳34的开合控制可以参考现有技术，实施例在此并展开说明。
实施例5
实施例5的方案与实施例1相似，二者的主要区别在于，相邻骨节单元21之间设置柔性连接材料211，例如可以是波纹管或者其他柔性较好地材料，本实施例在此不做限定。如此设计的目的在于，一方面，当针头部31伸出于外套管11一段距离进行穿刺手术时，暴露在外套管11外的相邻的骨节单元21之间的间隙不会夹伤组织，柔性连接材料211在此可起到一定程度的保护作用；另一方面，柔性连接材料211不会影响到柔性连接段的伸直和弯曲。
下面介绍一下该柔性探针组件的使用条件及性能要求：
一、使用条件
a)环境温度：10℃～40℃；
b)相对湿度：30％～75％；
c)环境气压：70kPa～106kPa；
d)适配机型：低温冷冻手术系统。
e)不得在MR等强磁环境下使用。
二、柔性探针组件的部件及其性能需求
有益效果：
本发明提供的用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，可较好地解决现有技术存在的问题，不仅可以集三种手术(穿刺手术、冷冻消融手术及活检取样手术)于一针，一方面降低了手术的复杂程度，使手术者操作上更加灵活，大大提高了其手术效率，另一方面，很大程度上减轻了患者的反复被扎针的身体痛苦；除此之外，较为重要的是，该柔性探针组件还可实现异面穿刺功能，较好地解决了现有技术下的弊端，即手术者即使在导航系统的帮助下进入人体之后也无法变方向或者变角度穿刺，因此，无法实现特殊病灶部位的一次性成功穿刺；如此，在一定程度上提高了微创介入手术的精准度，可大幅缩短手术时间。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，包括外套管(11)以及嵌套设于所述外套管(11)内的探针主体，所述探针主体包括位于最前端的针头部(31)和远离所述针头部(31)的针杆部(23)，所述针头部(31)和所述针杆部(23)之间设置柔性连接段，所述针杆部(23)的远离所述针头部(31)的一端连接手柄部(4)；
还包括介质进流口和介质回流口，以及至少部分位于所述探针主体内部的与所述介质进流口和所述介质回流口均相通的介质通路，至少部分所述介质通路的外侧壁上设置绝热层(24)；
所述柔性连接段为由若干中空的骨节单元(21)依次串联以形成的腔体结构，所述腔体结构内设有调向绳，并使所述调向绳的一端固定连接于所述腔体结构的内侧壁，所述调向绳的另一端轴向贯穿于所述探针主体并与所述手柄部(4)连接，所述调向绳的松紧度可调；
所述调向绳至少包括第一调向绳(221)和第二调向绳(222)，所述第一调向绳(221)和所述第二调向绳(222)分别位于所述探针主体的中轴线的两侧；
当所述第一调向绳(221)和所述第二调向绳(222)均处于张紧状态时，所述柔性连接段呈具有一定刚度的直段，
当仅仅所述第一调向绳(221)或所述第二调向绳(222)处于张紧状态时，所述柔性连接段可弯曲。
2.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述探针主体与所述外套管(11)同轴嵌套设置，并形成间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述探针主体与所述外套管(11)非同轴嵌套设置，所述外套管(11)内还包括与所述探针主体平行设置的活检针体(33)，所述活检针体(33)的前端设有取样钳(34)。
4.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述手柄部(4)上设有用于调节所述调向绳的松紧度的旋紧轴(28)，并使所述调向绳的一端固定连接于靠近所述针头部(31)的第一骨节单元的内壁面，所述调向绳的另一端依次穿过余下所述骨节单元(21)之后连接于所述旋紧轴(28)。
5.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，相邻所述骨节单元(21)之间设置柔性连接材料(211)。
6.根据权利要求2所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述针头部(31)与所述柔性连接段之间设有第二绝热层(311)，所述针头部(31)的表面开设取样槽(32)或取样刃口。
7.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述第一调向绳(221)和所述第二调向绳(222)的中线与所述探针主体的中轴线重合。
8.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述探针主体内还包括同心设置的柔性材料制成的内套管(12)，所述内套管(12)的一端与针头部(31)连接，相对一端轴向延伸至贯穿于所述手柄部(4)并与所述介质进流口连通，
所述内套管(12)与所述绝热层(24)之间设有空间间隙以连通所述介质回流口。
9.根据权利要求4所述的一种可转向穿刺装置，其特征在于，所述手柄部(4)上设有旋紧轴固定件(29)，所述旋紧轴固定件(29)上设有旋紧轴(28)。
10.根据权利要求1所述的一种用于人体肿瘤冷冻治疗的柔性探针组件，其特征在于，所述针头部(31)采用铜或铝材料制成。
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