CN112842523A - 一种偏心性内窥镜激光导管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏心性内窥镜导管，采用了偏心性孔径和光纤偏心性排布设计，对管腔内的病变组织进行实时成像和实时治疗。此导管包括管头端、管壁部、管腔部和管尾端。导管管头端中设计多个孔径呈偏心性环形分布，用于放置内窥镜物镜成像系统，内窥镜成像所需的照明光源，生理盐水或气体的排出孔径。导管管腔部设置了多根激光消融所使用的光纤呈偏心性阵列式排布。导管管腔内部留有内窥镜成像系统的孔径、照明光源的孔径、生理盐水或气体的注入孔径和多根光纤。导管管壁部设有微型弹簧和柔性材料，控制导管成像和治疗的弯曲角度。本导管设计将管腔内成像和治疗更好的结合起来，可以缩短微创手术的治疗时间。

Description

一种偏心性内窥镜激光导管

(一)技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种偏心性内窥镜激光导管。

(二)背景技术

微创手术是相对于传统手术来说的，传统手术需要对人体进行深层创伤才能到达病变的具体位置。而微创手术是一种主要透过内窥镜及各种显像技术而使外科医生在无需对患者造成巨大伤口的情况下施行手术。微创手术可以大大减少患者的痛苦并缩短手术的操作时间。内窥镜技术作为一种微创方法，已经广泛的用于胃肠道、腹腔、血管、耳鼻、关节等需要诊断的部位。内窥镜主要用于管腔壁的观测，以诊断心血管疾病或配合附件、激光，进行血管的消栓、扩张手术。对于管腔内疾病的治疗，激光技术被广泛的用于心血管疾病、外周血管疾病和消化道结石的去除。激光使泌尿系结石的治疗迈上了一个新台阶。钬激光波长(2.1μm)为脉冲式激光，产生的能量可使光纤末端与结石之间的水汽化，形成微小的空泡，并将能量传至结石，使结石粉碎成粉末状。基于避免激光伤害人体管腔和精确地作用于病变组织或结石的目的，将内窥镜技术和激光技术进行结合来精确治疗管腔内疾病。目前尚无偏心性内窥镜和激光治疗结合的导管或类似产品。

(三)发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种偏心性内窥镜激光导管。本发明是将内窥镜成像技术和激光光纤进行一体式组合，对管腔内的病变组织进行实时成像和实时治疗。

偏心性内窥镜激光导管采用了偏心性孔径和光纤偏心性排布的设计。关于导管的具体设计分为了四部分：管头端，管壁部，管腔部和管尾端。导管管头端中心部分设计多个偏心性孔径，其中最中心的孔径用于内窥镜物镜成像系统，此外在中心孔径外有一个环形孔隙用于放置内窥镜成像所需的照明光源。并且在光源孔径外侧设计了一个环形孔径用于生理盐水或气体的排出孔径。通过生理盐水的注入可以减少血管壁的损伤，或者通过空气的注入可以排除管腔中异物的干扰，更有助于进行成像和治疗。导管管头端设计了偏心性的激光光纤，围绕在孔隙的外侧，呈月牙式的阵列排布。导管管壁内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度。导管管腔内部留有内窥镜成像系统的孔径、照明光源的孔径、生理盐水或气体的排除孔径和多根激光光纤。导管管尾部设计了生理盐水或者气体的导入口。内窥镜成像系统的尾端连接图像处理设备和图像显示设备。激光治疗所使用相同的光纤连接至多波长功率可调的激光器。

本发明的偏心性内窥镜激光导管是在照明光源对管腔内部进行照明，内窥镜成像系统对管腔内的组织进行成像。之后通过影像处理系统进行图像处理，在图像显示设备中观察管腔内的结构。根据血管内的图像对导管进行调整角度和选择不同的波长对管腔内的病变进行治疗。通过生理盐水的注入减轻对管壁的损伤，或者空气的注入可以将管腔中的异物排除，减少对管腔内成像和治疗的干扰。最终实现管腔内窥镜成像和激光治疗实施同步进行，缩短微创手术的治疗时间。

本发明的优点在于：

第一方面：导管内将内窥镜和激光光纤相结合缩小导管尺寸，可以使得管腔内成像和治疗同步进行，缩短微创手术的治疗时间；

第二方面：偏心式导管的设计可以使激光能量更好的聚集在病变组织上，对正常组织也能起到一定的保护作用；

第三方面：导管内设置孔径可用于生理盐水或气体的排出孔径，排除管腔内异物对成像的干扰，同时也减轻激光对管腔壁的损伤；

第四方面：此导管中光纤所连接的多波长频率可调的激光器，可根据斑块的位置和组织性质来选择不同的激光能量进行激光作用于管腔内组织；

第五方面：导管管壁内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度，更灵活的作用于病变组织。

(四)附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为偏心性内窥镜激光导管管头端的示意图；

图2为偏心性内窥镜激光导管管腔部的内部图；

图3为偏心性内窥镜激光导管工作结构的示意图。

图标：

100：偏心性内窥镜激光导管，110：导管管头端，111：光纤，112：内窥镜物镜成像系统孔径，113：照明光源孔径，114：生理盐水或气体的排除孔径，120：导管管腔部，130：导管管壁部，131：柔性材料，132：微型弹簧，140：导管尾端，200：照明光源设备，300：成像设备，310：影像处理系统，320：图像显示设备，400：生理盐水注入系统或气体注入系统，500：激光器

(五)具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：

偏心性内窥镜激光导管管头端(110)具有三个偏心性的同心圆式孔径，中心的孔径用于内窥镜物镜成像系统(112)，其孔径大小为1mm。此外在中心孔径外有一个环形孔隙用于放置内窥镜成像所需的照明光源(113)，其空隙大小可为0.3mm。在照明光源孔径外侧设计了一个环形孔径用于生理盐水或气体的排出孔径(114)，其空隙大小为0.2mm。通过生理盐水盐水的注入可以减少管腔壁的损伤，或者通过空气的注入可以排除管腔中异物的干扰，更有助于进行成像和治疗。最后整个导管的直径大小的范围可控制在2.5-4.0mm，能顺利通过人体中的管腔来进行内窥镜成像和激光治疗。

具体实施方式二：

导管中所使用的激光治疗的光纤(111)可为多波长光纤或单模光纤。通过使用多根小光纤能够保持在血管内进行成像和治疗的灵活性。光纤必须在纤芯和包层中进行全反射，考虑到光纤的芯包比在1:1.05或1:1.1，因此小根光纤的纤芯直径可控制在40-50微米之间。为了确保导管的柔软性和灵活性，整个导管中的光纤排布的总数量不得超150根，根据导管的尺寸光纤数量可控制在100-150根。通过具体的临床情况调整光纤的数量，定制成紧密堆积型导管、最佳间距型导管和高密度型导管。紧密堆积型导管会持续产生更大的消融面积，高密度型导管具有能量密度高和最小的光学死角，最佳间距型导管的优势则介于紧密堆积型导管和高密度型导管之间。

具体实施方式三：

基于具体实施方式一，内窥镜系统(300)成像时所需的照明光源(200)为冷光源。冷光源是几乎不含红外线光谱的发光光源，比较流行的发光二极管光源就是典型的冷光源。将冷光源产生的光线传导到管腔内被观测的物体表面，将被观测物表面照亮。为使整个视场照度均匀，光源照明范围应大于视场角，因此光源部分的视角必须增加发散功能，可以将光源的导光窗制成平凹透镜。

具体实施方式四：

内窥镜光源(200)发出的光通过照明光束照射到人体内腔，从腔内反射的光进入物镜系统。物镜系统内设有电荷耦合元件(charge coupled device，CCD)，CCD将光信号转化为电信号，使窥镜所拍摄到的内部情况呈现在屏幕上以便观察。在高分辨率彩色面阵CCD上成像由CCD驱动电路控制CCD采集图像，经影像处理系统(310)输出标准彩色视频信号。亮度控制系统根据CCD输出的视频信号调节光源的亮度，确保输出图像上没有白色高亮度区域。由于光学系统存在畸变，CCD输出带有畸变的视频信号，图像畸变校正系统对其进行在线实时校正，并输出校正后的标准彩色视频信号。医生通过显示系统(320)能够非常直观地看到管腔内的情况，便于及时准确地诊断和治疗管腔内的病变组织。

具体实施方式五：

基于具体实施方式四，内窥镜(300)内的电耦合元件也可为金属氧化物半导体元件(Complementary Metal Oxide Semiconductor,COMS)。COMS的体积小，耗电量低，成本低、系统整合程度高的优点，具有很好特性。

具体实施方式六：

基于具体实施方式一，在照明光源孔径外侧设计了一个环形孔径用于生理盐水或气体的排出口(114)。通过生理盐水的注入可以减少管腔壁的损伤，或者通过空气的注入可以排除管腔中异物的干扰，更有助于进行成像和治疗。控制生理盐水的注入时间和注入速度，可以有效减少激光产生的热弛豫中，管腔壁损坏的可能性。使用空气的注入可以在成像时排除管腔中异物的干扰。

具体实施方式七：

导管中的光纤(111)围绕管腔偏心式阵列排布，使用环氧树脂中作为填充材料，以提供高效和可靠的能量传输。导管内用于传输激光的光纤尖端以一定角度抛光，光纤的外缘确保是圆形的，以便无损伤地放入导管。传输激光的光纤顶端的抛光角度不能超过24°，否则会因内反射而失效。

具体实施方式八：

由导管远端的管壁(130)外部包裹1-3cm长的柔性材料(131)和管壁内部微型弹簧(132)来增加导管远端的柔软性。在通过弯曲的管腔，可以弯曲不同的角度进行管腔内成像和治疗。其中柔性材料可为硅胶，塑料和碳纳米管的碳材料。导管外部可用聚酯薄膜材料包裹整个导管。

具体实施方式九：

在导管的管尾端(140)，将光纤(111)布置成束状，插入激光器(500)，这样可以使激光能量可以更好的传输到光纤中。整个导管的设计长度可在100-150厘米，用于消化管腔内的结石的治疗，如肾结石、膀胱结石、输尿管结石、尿道结石等。

Claims (6)

1.一种偏心性内窥镜激光导管，其主要特征在于：偏心性孔径和光纤偏心性排布设计，导管包括四部分：管头端，管壁部，管腔部和管尾端；所述导管管头端中设计多个偏心性的同心圆孔径，分别放置内窥镜物镜成像系统，内窥镜成像所需的照明光源和生理盐水或气体的排出孔径；所述导管管头端设计了偏心性排布的激光光纤，围绕在孔隙的外侧，呈月牙式的阵列排布；所述导管管壁部内外侧设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度；所述导管管腔内留有内窥镜成像孔径、照明光源孔径、生理盐水或气体孔径和多根光纤；内窥镜成像系统连接图像处理系统和图像显示设备；激光消融所使用相同的光纤连接至多波长功率可调的激光器。

2.根据权利要求1所述的偏心性孔径，所述导管管头端导管管头端中设计三个同心圆式偏心性的孔径，其中最中心的孔径用于内窥镜物镜成像系统；此外在中心孔径外有一个环形孔隙用于放置内窥镜成像所需的照明光源；在照明光源孔径外侧设计了一个环形孔径用于生理盐水或气体的排出孔径。

3.根据权利要求1所述的光纤偏心性排布，所述导管管头端设计了偏心性排布的激光光纤，围绕在孔隙的外侧，呈月牙式的阵列排布，使激光能量更好的聚集在病变组织上，对正常组织也能起到一定的保护作用。

4.根据权利要求1所述的导管管壁部内外侧设有微型弹簧和柔性材料，其柔性材料和微型弹簧长度为1-3厘米，柔性材料为硅胶，塑料和碳纳米管的碳材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度。

5.根据权利要求2所述的生理盐水或气体的排出孔径，通过生理盐水盐水的注入有助于减少管腔壁的损伤；通过空气的注入排除管腔中异物的干扰，更有助于进行成像和治疗。

6.根据权利要求3所述的激光光纤，所述导管内激光的光纤为多模光纤和多波长光纤；所述光纤纤芯的直径在40-50微米之间，光纤数量在100-150根，根据具体的临床情况调整光纤的数量，定制成紧密堆积型导管、最佳间距型导管和高密度型导管。

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