CN113081286B - 一种微纳机器人介入式治疗系统 - Google Patents

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Abstract

一种微纳机器人介入式治疗系统，通过微量注射泵向微纳机器人输送管内输送微纳机器人，将微纳机器人输送管和成像系统集成于导管中，将导管插入血管内实现微纳机器人的注入和实时检测微纳机器人的运动过程。OCT成像能够更加精确的探测病灶区域和实时检测微纳机器人的运动过程，成像系统实时采集微纳机器人的运动情况并反馈到驱动控制系统，那么驱动控制系统能够指导新的指令的发出。

Description

一种微纳机器人介入式治疗系统
技术领域
本发明涉及治疗系统，更具体的说是一种微纳机器人介入式治疗系统。
背景技术
现有的微纳机器人在血管内的治疗作业的核心问题在于传统的成像方法存在穿透性差和分辨率低等问题，无法实现生物体深层组织下微纳机器人的高精度实时成像。
因此，建立高分辨率高穿透性的微纳机器人多模态实时成像系统，实现生物体内微纳机器人运动的自主导航控制，不仅提升药物靶向的准确性，还可大大拓展微纳机器人的应用范畴，为微纳微创手术治疗、生物传感检测、精准靶向治疗等生物医疗领域技术的发展提供新的途径，上述研究成功应用具有重要的理论意义与实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种微纳机器人介入式治疗系统，可以提升成像的效果。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种微纳机器人介入式治疗系统，通过微量注射泵向微纳机器人输送管内输送微纳机器人，将微纳机器人输送管集成于导管中，将导管插入血管内实现微纳机器人的注入和实时检测微纳机器人的运动过程。
所述成像系统包括光学相干断层成像OCT，其中光学相干断层成像OCT的OCT光纤集成在导管中。
本发明一种微纳机器人介入式治疗系统的有益效果为：
通过导管将OCT光纤带入血管中，OCT成像能够更加精确的探测病灶区域和实时检测微纳机器人的运动过程。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1示意性显示了成像系统和微纳机器人输送管2集成在导管1内以及导管1在血管内；
图2示意性显示了微纳机器人介入式治疗系统的工作过程。
图中：
导管1；
微纳机器人输送管2；
OCT光纤3；
IVUS探头4。
具体实施方式
参看图1步骤Ⅰ：微量注射泵通过导管1中的微纳机器人输送管2将微纳机器人注入体内血管中。微量注射泵是通过微纳机器人输送管2将微纳机器人注入到血管内部，如图2所示，从微纳机器人输送管2注入的微纳机器人可通过导管1末端的开口直接注入血管并着落在血管内壁上。这种方式使得微纳机器人的初始注入位置位于病灶区附近和OCT成像范围内，方便了后续微纳机器人的磁场驱动控制和OCT的实时成像。微纳机器人的尺寸低于30um，因此不会堵塞集成的导管1。
其中，微纳机器人的外表面依次涂覆有磁性层，药物包裹层和润滑层，该微纳机器人在磁场的驱动下能够在血管内壁上定向速度可控的运动，且通过磁场的控制可以固定在目标位置以进行下一步释放药物等任务。
参看图1步骤Ⅱ：使用IVUS和OCT成像的复合成像方式采集血管内部情况和微纳机器人的运动情况。成像系统是复合成型系统，其通过血管内超声IVUS和光学相干断层成像OCT相结合，将IVUS探头4和OCT光纤3集成在导管1内，实现了病患区域的观察、微纳机器人注入和运动行为成像的同步进行。
其中，作业时首先通过IVUS快速高效的寻找并定位病患区域的位置，指导导管1的快速插入和微纳机器人的注入。
OCT成像能够更加精确的探测病灶区域和实时检测微纳机器人的运动过程，成像系统实时采集微纳机器人的运动情况并反馈到驱动控制系统，那么驱动控制系统能够指导新的指令的发出。
其中，驱动磁场为外源驱动磁场，由三维亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈组合而成，三维亥姆霍兹线圈可以在血管内部产任意平面内的均匀旋转磁场，而三维麦克斯韦线圈能产生任意方向的梯度磁场，因此可以实现微纳机器人在血管内的六自由度的运动。
图1步骤Ⅲ：成像系统将采集的图像信息反馈给驱动控制系统。
图1步骤Ⅳ：驱动控制系统可以根据IVUS探头4和OCT光纤3反馈的影像数据即血管内部微纳机器人的运动情况来制定控制策略，以准备对微纳机器人的运动进行实时规划，控制微纳机器人沿指定方向进行运动和驻停。
图1步骤Ⅴ：驱动磁场根据驱动控制系统的信号产生对应的磁场实时规划和控制微纳机器人的运动。

Claims (6)

1.一种微纳机器人介入式治疗系统，包括导管(1)、微纳机器人输送管(2)和成像系统，导管(1)和微纳机器人输送管(2)的末端均设有开口，两个所述的开口连通，其特征在于：成像系统包括OCT光纤(3)，OCT光纤(3)和微纳机器人输送管(2)均集成于导管(1)内部；
成像系统还包括IVUS探头(4)，IVUS探头(4)集成于导管(1)内；
还包括微量注射泵，微量注射泵能够将所述微纳机器人输送至微纳机器人输送管(2)内。
2.根据权利要求1所述的微纳机器人介入式治疗系统，其特征在于：所述微纳机器人的尺寸小于30um。
3.根据权利要求2所述的微纳机器人介入式治疗系统，其特征在于：还包括驱动磁场，驱动磁场用以驱动所述微纳机器人的运动，微纳机器人具有磁性层。
4.根据权利要求3所述的微纳机器人介入式治疗系统，其特征在于：还包括驱动控制系统，所述成像系统的检测能够反馈回驱动控制系统用以驱动控制系统能够指导驱动磁场将新的指令的发出以控制微纳机器人的运动。
5.根据权利要求4或3所述的微纳机器人介入式治疗系统，其特征在于：所述微纳机器人上还设有药物包裹层，微纳机器人外表面由内至外依次为磁性层和药物包裹层。
6.根据权利要求5所述的微纳机器人介入式治疗系统，其特征在于：所述药物包裹层外表面涂覆有润滑层。
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