CN113243970A - 面向cto病变的新型血管介入装置及主动开通器械 - Google Patents

Abstract

本发明属于手术机器人及器械技术领域，具体涉及一种面向CTO病变的新型血管介入装置及主动开通器械，旨在解决现有技术中手术机器人或手术器械中使用的导引导丝无法通过斑块或血栓进行CTO病变治疗的问题，本申请提供的血管介入装置推送到达血管中的病变位置进行CTO病变的治疗，在推送过程中能够实现器械的转弯调向，增强器械灵活性，避免器械触碰血管壁而导致的穿刺等情况，提高了手术安全性。相对于现有的CTO病变治疗器械和斑块清除方法，本发明实现了血管主动开通，通过构建内部通道供导丝进入的方式解决导丝无法进入的问题，之后，医生根据病人情况决定后续治疗方案。使用本发明能够提高工作效率，更好地处理CTO病变，实用性强，应用前景广泛。

Description

面向CTO病变的新型血管介入装置及主动开通器械

技术领域

本发明属于手术机器人及器械技术领域，具体涉及一种面向CTO病变的新型血管介入装置及主动开通器械。

背景技术

慢性完全闭塞病变(Chronic Total Occlusion,CTO)是指血管内的斑块或血栓将血管完全或几乎完全堵塞的一种血管疾病，属于血管狭窄病变中最严重的一种病变，存在于冠状动脉及周围血管等多个部位。临床上，药物治疗只适合早期症状较轻的狭窄病变，而经皮冠状动脉介入治疗(Percutaneous Coronary Intervention,PCI)手术由于创伤小、恢复快而成为治疗这一病变的常用方式。但由于病变较为复杂，斑块或血栓完全堵塞血管，甚至伴有钙化或硬化病变，导致导引导丝可能无法通过斑块或血栓，PCI手术方式难以成功。因此，该类病变由于治疗难度大、手术时间长、成功率低等缺点，尽管临床上尝试了各种不同技术和操作方法，目前仍然是PCI手术中的难题。现有的针对CTO病变的手术器械或手术方法无法实现导丝等介入器械的越障通过，容易产生血管穿刺、进入假腔等问题，严重的甚至导致后遗症，治疗效果有限，医疗质量不高，对医生的操作水平要求高，无法满足临床需要。因此，急需开发一种新型斑块开通器械来解决这一难题。该器械可以直接进入血管，推送至病变处，通过蚯蚓蠕动式运动在血栓或斑块内部打开一条通道，开通血管，供导引导丝通过，为后续手术程序提供方便。本发明提供了一种新的治疗方式，便捷高效，灵活性高、可用性强。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中手术机器人或手术器械中使用的导引导丝无法通过斑块或血栓进行CTO病变治疗的问题，本申请第一方面提供了一种面向CTO病变的新型血管介入装置，该装置包括主动开通组件和运动组件，所述主动开通组件装设于所述运动组件的前端；所述主动开通组件为可开合结构，所述主动开通组件包括第一工作部和第二工作部，所述第一工作部与所述第二工作部铰接，所述第二工作部具有第一预制孔；

所述运动组件为柱状结构，所述运动组件包括依次连接的前端径向驱动器、轴向驱动器和后端径向驱动器，所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器分别设置有与所述第一预制孔同轴的第二预制孔、第三预制孔和第四预制孔；

所述前端径向驱动器和所述后端径向驱动器具有第一膨胀特征，所述轴向驱动器具有第二膨胀特征，所述第一膨胀特征为沿径向膨胀，所述第二膨胀特征为沿轴向膨胀；所述轴向驱动器具有绕所述第三预制孔周向均匀分布的至少三个独立的压力腔，所述压力腔用于容纳液体或气体，各所述压力腔沿所述轴向驱动器长度方向延伸且彼此平行设置；

使用状态下，柔性连接件可以依次穿过所述第四预制孔、所述第三预制孔、所述第二预制孔、所述第一预制孔，并带动所述第一工作部绕其与所述第二工作部的铰接端旋转，以使得所述主动开通组件打开或关闭；

所述前端径向驱动器和所述后端径向驱动器能够分别在压力驱动组件的驱动下沿径向膨胀以压靠于血管内壁并固定，所述轴向驱动器能够在压力驱动组件的驱动下沿轴向膨胀或弯曲。

在一些优选技术方案中，所述运动组件还包括导管，所述导管依次穿设于所述第四预制孔、所述第三预制孔和所述第二预制孔，所述导管由医用材料制成以用于递送或供柔性连接件穿过。

在一些优选技术方案中，所述轴向驱动器的压力腔为三个，所述压力腔沿垂直于所述轴向驱动器轴线的中截面为类梯形结构，所述类梯形结构的横截面积大于所述第三预制孔的横截面积，所述类梯形结构的小端靠近所述第三预制孔，所述类梯形结构的大端靠近所述轴向驱动器外缘。

在一些优选技术方案中，所述后端径向驱动器对应设置有与所述轴向驱动器压力腔同轴的三个管槽，所述管槽贯穿所述后端径向驱动器，即管槽的长度与后端径向驱动器的长度相同以用于容纳连接管，所述连接管两端分别与压力驱动组件和所述轴向驱动器连接，用于传输压力驱动组件输出的液体或气体。

在一些优选技术方案中，该血管介入装置的外表面套设有由具有生物兼容性的材料制成的保护套。

本发明第二方面提供了一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，包括主动开通组件、运动组件、压力驱动组件、绳索驱动组件、本体结构件、控制器；

所述主动开通组件为可开合结构，所述运动组件为柱状结构，所述运动组件包括依次连接的第一运动段、第二运动段和第三运动段，所述第一运动段和所述第三运动段均具有第一运动特征，所述第二运动段具有第二运动特征和弯曲自由度，其中，所述第一运动特征为沿径向扩张，所述第二运动特征为沿轴向伸缩；所述主动开通组件与所述运动组件的第三运动段连接，所述运动组件能够带动所述主动开通组件沿轴向伸缩或转弯，以进入血管进行斑块的主动开通；

所述压力驱动组件与所述绳索驱动组件分别装设于所述本体结构件，并分别通过通信链路与所述控制器连接；所述压力驱动组件通过连接管路与所述运动组件连接并为其提供动力；所述绳索驱动组件通过绳索与所述主动开通组件连接用于为所述主动开通组件的开合提供动力。

在一些优选技术方案中，所述第一运动段和所述第三运动段均为具有容纳空间的柔性舱体，所述容纳空间用于容纳液压液体或气压气体，所述压力驱动组件通过分别向所述第一运动段和所述第二运动段的容纳空间内注入液体或气体以使得所述第一运动段和所述第三运动段沿径向扩张；

所述第二运动段包括具有若干个独立压力腔的柔性舱体，各所述压力腔沿所述第二运动段轴线的周向均匀分布，各所述压力腔沿所述轴向驱动器长度方向延伸且彼此平行设置，所述压力驱动组件通过分别向各所述压力腔内注入液体或气体以使得所述第二运动段弯曲或沿轴向伸缩；或者

所述第二运动段包括若干个沿所述第二运动段轴线的周向均匀分布的弹性组件，所述弹性组件包括绳索和弹性元件，所述绳索穿设于所述弹性元件内部，所述绳索和所述弹性元件的两端分别与所述第一运动段和所述第二运动段连接，所述绳索驱动组件通过分别牵引各所述弹性组件中的绳索以控制所述第二运动段弯曲或沿轴向伸缩。

本申请第三方面提供了一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，该器械包括上述技术方案中任一项所述的面向CTO病变的新型血管介入装置、压力驱动组件、绳索驱动组件、本体结构件和控制器；

所述压力驱动组件与所述绳索驱动组件均装设于所述本体结构件，所述压力驱动组件和所述绳索驱动组件分别通过通信链路与所述控制器通信连接；所述压力驱动组件通过连接管路与所述血管介入装置连接并为其提供动力；所述绳索驱动组件通过绳索与所述血管介入装置连接并为其提供主动开通动力。

在一些优选技术方案中，所述压力驱动组件包括水泵、储液箱、电控阀和液压检测机构，所述水泵、所述电控阀和所述液压检测机构分别通过通信链路与所述控制器通信连接。

在一些优选技术方案中，所述水泵用于将所述储液箱中的液体分别输送至所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器中；所述液压检测机构用于实时监测所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器的液压并向所述控制器发送反馈信号，所述控制器基于所述液压检测机构的反馈信号控制所述电控阀以调整液体流量和流速进而分别控制所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器的变形量和变形方向。

在一些优选技术方案中，所述绳索驱动组件包括驱动电机、联轴器、丝杠、滑块和绳索；所述驱动电机与所述控制器通信连接，所述驱动电机通过所述联轴器与所述丝杠连接，所述滑块装设于所述丝杠，所述绳索一端固定于所述滑块另一端与所述主动开通组件连接，所述驱动电机通过驱动所述丝杠绕自身轴线转动进而使得所述滑块带动所述绳索沿丝杠长度方向运动，以控制所述主动开通组件的开合。

在一些优选技术方案中，所述第一工作部设置于所述第二工作部的上方，所述第一工作部与所述第二工作部通过销轴铰接，所述第一工作部与所述第二工作部的铰接端设置有拉伸孔，所述拉伸孔用于供绳索穿过；

所述绳索一端与所述绳索驱动组件连接，另一端依次穿过所述第四预制孔、所述第三预制孔、所述第二预制孔、所述第一预制孔，并穿过所述拉伸孔以与所述第一工作部连接，所述绳索驱动组件通过驱动所述绳索移动以控制所述第一工作部绕其与所述第二工作部的铰接端旋转，以使得所述主动开通组件打开或关闭。

本发明的有益效果：

本发明通过具有铰链结构的、可调节开通角度大小的主动开通装置在CTO病变中的血栓或斑块内部打开通道；利用装置上下两侧的张开闭合产生的力打开通道；通过调整绳索长度的方法，利用铰链结构实现开通时张开闭合角度的调整。绳索的拉伸由绳索驱动组件完成。利用运动组件实现器械的自由转弯和前进后退运动；利用轴向驱动器中三个内腔压力的变化实现驱动器的伸长缩短及全方位调向；可以根据病变位置处血管内径大小通过径向驱动器的膨胀收缩及自适应支撑实现支撑直径的大小调整。驱动器内可通过注入液体或气体以实现膨胀和收缩。通过以上动作，实现了病变血管的主动开通，减轻医生操作负担和患者痛苦，提高手术效率，降低手术成本，提升医疗质量，保证手术顺利进行，临床实用性强，应用前景广泛。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种实施例的面向CTO病变的新型血管介入装置的总体结构示意图；

图2为本发明一种实施例中主动开通组件的结构示意图；

图3为本发明一种实施例中运动组件的结构示意图；

图4为本发明一种实施例中前端径向驱动器的结构示意图；

图5为本发明一种实施例中前端径向驱动器的内腔示意图；

图6为本发明一种实施例中轴向驱动器的结构示意图；

图7为本发明一种实施例中轴向驱动器的内腔示意图；

图8为本发明一种实施例中后端径向驱动器的结构示意图；

图9为本发明一种实施例中后端径向驱动器的内腔示意图；

图10为本发明一种实施例的面向CTO病变的新型血管主动开通器械的总体结构示意图；

图11为本发明一种实施例中压力驱动组件的原理示意图；

图12为本发明一种实施例中绳索驱动组件的结构示意图；

图13为本发明一种实施例中本体结构件的结构示意图；

图14为本发明另一种实施例中轴向驱动器的结构示意图。

附图标记列表：

1-主动开通组件；2-运动组件；3-压力驱动组件；4-绳索驱动组件；5-本体结构件；6-控制器；7-第一工作部，8-上侧拉伸孔，9-上侧销柱孔，10-第二工作部，11-下侧销柱孔，12-销柱，13-第一预制孔，14-前端径向驱动器，15-轴向驱动器，16-后端径向驱动器，17-第二预制孔，18-第一内腔，19-前端径向驱动器外壁，20-第三预制孔，21-压力腔，22-压力腔，23-压力腔，24-轴向驱动器外壁，25-第四预制孔，26-第二内腔，27-后端径向驱动器外壁，28-第一管槽，29-第二管槽，30-第三管槽，31-储液箱，32-水泵，33-电控阀，34-液压检测机构，35-驱动电机，36-电机安装架，37-联轴器，38-第一轴承支撑单元，39-轴承止推板，40-轴承，41-滑块，42-丝杠，43-光轴，44-底座，45-第二轴承支撑单元，46-顶板，47-立柱，48-底板；49-前圆盘，50-后圆盘，51-弹簧，52-绳索。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的第一方面提供一种面向CTO病变的新型血管介入装置，该装置包括主动开通组件和运动组件，所述主动开通组件装设于所述运动组件的前端；

所述主动开通组件为可开合结构，所述主动开通组件包括第一工作部和第二工作部，所述第一工作部与所述第二工作部铰接，所述第二工作部具有第一预制孔；

所述运动组件为柱状结构，所述运动组件包括依次连接的前端径向驱动器、轴向驱动器和后端径向驱动器，所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器分别设置有与所述第一预制孔同轴的第二预制孔、第三预制孔和第四预制孔；

所述前端径向驱动器和所述后端径向驱动器具有第一膨胀特征，所述轴向驱动器具有第二膨胀特征，所述第一膨胀特征为沿径向膨胀，所述第二膨胀特征为沿轴向膨胀；所述轴向驱动器具有绕所述第三预制孔周向均匀分布的至少三个独立的压力腔，各所述压力腔沿所述轴向驱动器长度方向延伸且彼此平行设置；

使用状态下，柔性连接件可以依次穿过所述第四预制孔、所述第三预制孔、所述第二预制孔、所述第一预制孔，并带动所述第一工作部绕其与所述第二工作部的铰接端旋转，以使得所述主动开通组件打开或关闭；

所述前端径向驱动器和所述后端径向驱动器能够分别在压力驱动组件的驱动下沿径向膨胀以压靠于血管内壁并固定，所述轴向驱动器能够在压力驱动组件的驱动下沿轴向膨胀或弯曲。

本发明的第二方面提供一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，包括主动开通组件、运动组件、压力驱动组件、绳索驱动组件、本体结构件、控制器；

所述主动开通组件为可开合结构，所述运动组件为柱状结构，所述运动组件包括依次连接的第一运动段、第二运动段和第三运动段，所述第一运动段和所述第三运动段均具有第一运动特征，所述第二运动段具有第二运动特征和弯曲自由度，其中，所述第一运动特征为沿径向扩张，所述第二运动特征为沿轴向伸缩；所述主动开通组件与所述运动组件的第三运动段连接，所述运动组件能够带动所述主动开通组件沿轴向伸缩或转弯，以进入血管进行斑块的主动开通；

所述压力驱动组件与所述绳索驱动组件分别装设于所述本体结构件，并分别通过通信链路与所述控制器连接；所述压力驱动组件通过连接管路与所述运动组件连接并为其提供动力；所述绳索驱动组件通过绳索与所述主动开通组件连接用于为所述主动开通组件的开合提供动力。

本发明的第三方面提供一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，该器械包括上述技术方案中任一项所述的面向CTO病变的新型血管介入装置、压力驱动组件、绳索驱动组件、本体结构件和控制器；

所述压力驱动组件与所述绳索驱动组件均装设于所述本体结构件，所述压力驱动组件和所述绳索驱动组件分别通过通信链路与所述控制器通信连接；所述压力驱动组件通过连接管路与所述血管介入装置连接并为其提供动力；所述绳索驱动组件通过绳索与所述血管介入装置连接并为其提供主动开通动力。

为了更清晰地对本发明面向CTO病变的新型血管介入装置进行说明，下面结合附图对本发明一种优选实施例进行展开详述。

如图1所示，作为本发明的一个优选实施例，本发明的面向CTO病变的新型血管介入装置包括主动开通组件1和运动组件2，主动开通组件1装设于运动组件2的前端。需要说明的是，因本申请的血管介入装置在手术时需进入血管，故该血管介入装置的外表面套设有由具有生物兼容性的材料制成的保护套。

参阅图2，主动开通组件1为可开合结构，主动开通组件1包括第一工作部和第二工作部，第一工作部与第二工作部铰接，第二工作部具有第一预制孔；

运动组件2为柱状结构，具体参阅图3，运动组件2包括依次连接的前端径向驱动器14、轴向驱动器15和后端径向驱动器16，前端径向驱动器14、轴向驱动器15和后端径向驱动器16分别设置有与第一预制孔13同轴的第二预制孔17、第三预制孔20和第四预制孔25；

前端径向驱动器14和后端径向驱动器16具有第一膨胀特征，轴向驱动器具有第二膨胀特征，第一膨胀特征为沿径向膨胀，第二膨胀特征为沿轴向膨胀；轴向驱动器15具有绕第三预制孔周向均匀分布的至少三个独立的压力腔，参阅附图7，即压力腔21、压力腔22、压力腔23，各压力腔均用于容纳液压液体或气压气体，各压力腔沿轴向驱动器15长度方向延伸且彼此平行设置；

使用状态下，柔性连接件可以依次穿过第四预制孔、第三预制孔、第二预制孔、第一预制孔，并带动第一工作部绕其与第二工作部的铰接端旋转，以使得主动开通组件1打开或关闭；

前端径向驱动器14和后端径向驱动器16能够分别在压力驱动组件的驱动下沿径向膨胀以压靠于血管内壁并固定，轴向驱动器15能够在压力驱动组件的驱动下沿轴向膨胀或弯曲。

具体而言，参阅图2，本申请主动开通组件1为剪刀式可开合结构，其包括第一工作部7和第二工作部10，第一工作部7设置于第二工作部10的上方，即相当于剪刀上侧和剪刀下侧，第一工作部7和第二工作部10通过销柱12铰接。进一步地，第一工作部与第二工作部的铰接端设置有上侧拉伸孔8和上侧销柱孔9、第二工作部10设置有下侧销柱孔11和第一预制孔13；上侧销柱孔9与下侧销柱孔11通过销柱12呈同心位置安装，并由此连接第一工作部7与第二工作部10。上侧拉伸孔8用于供柔性连接件穿过，实际应用时，柔性连接件固定连接在上侧拉伸孔8上，并通过第一预制孔13与外侧相连。第一工作部7能够在柔性连接件的牵引力下相对于第二工作部运动，即实现V形开口的打开或闭合，利用张合力松动血栓或斑块，在其内部打开一个通孔，供导丝通过，便于后续手术。优选地，柔性连接件为绳索。

主动开通组件1的工作原理为：当该组件进入血管靠近病变位置时，第一工作部7与第二工作部10呈闭合状，由运动组件2提供动力，利用前端的尖状扎进血栓中，然后通过血管外侧的绳索驱动机构4提供动力，拉伸绳索，利用销柱形成的铰链，将第一工作部7打开，这样可以使血栓斑块松动，便于后续手术。通过这样的闭合-前进-打开的方式循环往复，可以打通血栓斑块。该组件的主要作用是将硬化的血栓松动，打开通道，允许导丝通过，为后续的治疗提供方便。需要注意的是，主动开通组件1张开闭合的角度大小可以根据尺寸进行调整，同时为防止角度过大，通过尺寸进行机械限制，增强手术安全性。可以根据CTO病变的堵塞长度选择不同的尺寸规格，以适应临床上的不同需要。

进一步地，参阅图3，本申请的运动组件2包括依次连接的前端径向驱动器14、轴向驱动器15和后端径向驱动器16。图4和图5，前端径向驱动器14包括第二预制孔17、第一内腔18、前端径向驱动器外壁19，其中，前端径向驱动器外壁19为中空的环柱状结构，第二预制孔17设置于前端径向驱动器14的中心，第一内腔18的通孔偏置设置，第一内腔18用于存储液体或气体。考虑到安全性，本申请优选为液体，可以理解的是，液压和气压的原理相同，均通过调整封闭内腔中的压力以实现驱动的径向膨胀或收缩。下面以液体为例对各驱动器的工作原理进行详细说明，本领域技术人员可参考本申请液压实施例的技术方案使用气压进行驱动，由于原理相同在此不再一一说明。

前端径向驱动器14的工作原理如下：前端径向驱动器14内腔封闭，前端径向驱动器外壁19为弹性体，通过向内注入液体，利用液压方式实现前端径向驱动器14的径向膨胀，以支撑在血管内壁上；内置通孔17供主动开通组件1的绳索通过。通过控制液压支路系统的流量和流速来控制腔内压力，实现对变形量的控制。由于第一内腔18的预留孔径很小，因此与第一内腔18连接的连接管的管径同样很小，因此附图中未示出连接管，本领域技术人员可灵活设置其连接方式和固定方式，优选地，其可以固定于运动组件外壁。

本发明一种实施例中运动组件中的轴向驱动器15的结构示意图如图6和图7所示，为方便控制轴向驱动器，本申请的优选实施例中设置轴向驱动器的压力腔优选为三个。轴向驱动器15包括第三预制孔20、第一压力腔21、第二压力腔22、第三压力腔23、轴向驱动器外壁24。其中，第一压力腔21、第二压力腔22、第三压力腔23结构及大小完全相同，呈圆周形均匀分布。各压力腔沿垂直于轴向驱动器15轴线的中截面为类梯形结构，类梯形结构的横截面积大于第三预制孔20的横截面积，类梯形结构的小端靠近第三预制孔20，类梯形结构的大端靠近轴向驱动器外缘15。

轴向驱动器15的工作原理如下：轴向驱动器15为三腔结构，由连接管路向第一压力腔21、第二压力腔22、第三压力腔23内充入液体，由于各压力腔体均为封闭的，而轴向驱动器外壁24材料为弹性体，轴向驱动器15开始膨胀，发生轴向变形。当三个腔体中的压力变化量相同时，弯矩相互抵消，形成轴向合力，轴向驱动器15沿轴向伸缩；当三个压力腔中的压力变化量不相同时，对中心线的弯矩不能相互抵消，产生一个合弯矩，使得轴向驱动器15向着某一个方向弯曲，从而实现转弯运动。通过合理控制每个腔体中的压力大小，就能实现轴向驱动器15在任意状态下的弯曲运动。该结构环境适应性强，并将弯曲与伸缩运动通过一个结构实现，简化了设计进而减少了血管介入装置的整体体积。需要注意的是，轴向驱动器15结构侧壁外部为硬质层，在轴向膨胀的同时防止径向膨胀，可使轴向膨胀量更为精准。

后端径向驱动器16对应设置有分别与轴向驱动器15各压力腔同轴的三个管槽，管槽贯穿后端径向驱动器，即管槽的长度与后端径向驱动器的长度相同以用于容纳连接管，连接管两端分别与压力驱动组件和轴向驱动器连接。本发明一种实施例中运动组件中的后端径向驱动器16的结构示意图参照图8和图9，后端径向驱动器16包括第四预制孔25、第二内腔26、后端径向驱动器外壁27、第一管槽28、第二管槽29、第三管槽30。第一管槽28、第二管槽29以及第三管槽30的结构及大小完全相同，呈圆周形均匀分布。可以理解的是，附图仅为角度示意，在实际应用中各管槽的分布与轴向驱动器各压力腔的分布相同，以用于供应液体或气体的管路通过。

后端径向驱动器16的工作原理如下：后端径向驱动器16内腔封闭，后端径向驱动器外壁27为弹性体，通过向内注入液体，利用液压方式实现后端径向驱动器16的径向膨胀，以支撑在血管内壁上；内置通孔25供主动开通组件1的绳索通过。通过控制液压支路系统的流量和流速来控制腔内压力，实现对变形量的控制。径向驱动器主要实现器械在血管内部的支撑和固定，在器械到达病变位置后，径向驱动器膨胀撑开，通过依靠驱动器的膨胀与血管内壁的弹性力进行固定，在手术结束后，再次收缩退出血管。径向驱动器的纵向支撑是自适应的，可以根据不同病变部位的血管直径大小调整膨胀大小，防止支撑力过大损害血管或是支撑力过小无法起到固定作用。

上述本申请的实施例中详细描述了液压驱动方式下，运动组件中的各驱动器能够实现轴向伸缩、径向膨胀、弯曲三个自由度的运动。通过自由转向，可以实现手术器械主动开通组件的自由运动，大大提高了整个器械的灵活度和可用性。可以理解的是，本领域技术人员也可使用气压驱动方式，同样能够实现本申请各驱动器的轴向伸缩、径向膨胀、弯曲三个自由度的运动，本申请通过液压或气压的方式能够更加精确地控制形变量。实施例仅为优选描述，液压或气压等驱动方式的改变均不超出本发明的原理和构思，均应限定在本发明的保护范围内。

在一些优选实施例中，本申请运动组件还包括导管，导管依次穿设于第四预制孔、第三预制孔和第二预制孔，导管由可以进入血管内部的医用材料制造，主要是用于供绳索等通过及外部手术机器人递送端的递送工作，其特征在于材料选择，防止引起身体不适或其它情况；内空导管的头尾两端套有硬质套管以便于连接和固定。

由主动开通组件1和运动组件2组成了血管介入装置，具体结构基于仿生蚯蚓结构设计，具体的运动原理及过程如下：(1)主动开通组件1到达病变位置；(2)向后端径向驱动器16内注入液体/气体，使其径向膨胀，支撑固定于血管内壁；(3)向轴向驱动器15内注入液体/气体，使其沿轴向膨胀，推动主动开通组件1前进；(4)主动开通组件1的尖端进入斑块；(5)向前端径向驱动器14内注入液体/气体，使其径向膨胀，支撑固定于血管内壁；(6)在后端径向驱动器16内抽取液体/气体，使其径向收缩，不再支撑固定于血管内壁；(7)在轴向驱动器15内抽取液体/气体，使其径向收缩，带动运动组件2向前；(8)向后端径向驱动器16内注入液体/气体，使其径向膨胀，支撑固定于血管内壁。按照上述过程循环往复，直至打通整个血栓。

本申请还提供一种轴向驱动器的实施例，即通过弹簧自适应结构实现运动组件的伸缩运动和转向，参阅图14，弹簧自适应结构是指运动组件的轴向伸缩运动的另一种实现方式，其结构由圆盘、弹簧、绳索组成，通过绳索的拉放实现弹簧的压缩长度的变化，进而实现各个方向的自适应转换。

具体地，弹簧自适应结构包括第一圆盘49、第二圆盘50，以及装设于两个圆盘之间的若干个弹簧51，优选地，弹簧51在圆盘上按照圆周状均布三个，绳索52在弹簧51内侧穿过，并通过圆盘通孔与外部绳索驱动结构相连。通过三个弹簧不同长度的伸缩实现该结构的不同角度的转向。可以理解的是，两个圆盘中心还设置有预制孔以用于牵引主动开通组件的绳索穿过，即共计四根绳索，其中一根绳索用于为主动开通组件提供开合帘力，另外三根用于实现运动组件的轴向伸缩和弯曲。需要说明的是，运动组件的功能是实现轴向伸缩及自由转弯，具体的实现方式可以是上述实施例提出的液压/气压驱动器结构，也可以为弹簧自适应机构，或者为关节连杆的结构、多个关节相连的结构，本文提出的实现方式和具体实施案例并不能限制本发明的实际保护范围。

可以理解的是，上述本申请面向CTO病变的新型血管介入装置的结构的动力驱动方式可以由本领域技术人员灵活设置，通过任意结构的液压/气压驱动机构驱动运动组件在血管内的轴向伸缩、径向膨胀及弯曲；基于本申请的原理，本领域技术人员也可通过任意结构的柔性连接件牵引驱动机构进去驱动主动开通组件的打开或关闭。

本申请第二方面提供了一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，包括主动开通组件1、运动组件2、压力驱动组件3、绳索驱动组件4、本体结构件5、控制器6。主动开通组件1与运动组件2连接在一起，压力驱动组件3通过通信链路与控制器6连接，手术时需进入血管，因此主动开通组件1与运动组件2的外表面设置有具有生物兼容性的外套；压力驱动组件3置于体外，用于驱动运动组件2的运动；绳索驱动组件4置于体外，用于驱动运动组件2中的绳索；需要注意的是，控制器6在附图中仅作示意之用，其具体结构和控制方式不做限定，且不在本发明描述范围之内，本领域技术人员可采用公知技术进行。

具体而言，主动开通组件1为可开合结构，运动组件2为柱状结构，运动组件2包括依次连接的第一运动段、第二运动段和第三运动段，第一运动段和第三运动段均具有第一运动特征，第二运动段具有第二运动特征和弯曲自由度，其中，第一运动特征为沿径向扩张，第二运动特征为沿轴向伸缩；主动开通组件1与运动组件2的第三运动段连接，运动组件2能够带动主动开通组件1沿轴向伸缩或转弯，以进入血管进行斑块的主动开通；

压力驱动组件3与绳索驱动组件4分别装设于本体结构件5，并分别通过通信链路与控制器6连接；压力驱动组件3通过连接管路与运动组件2连接并为其提供动力；绳索驱动组件4通过绳索与主动开通组件1连接用于为主动开通组件1的开合提供动力。

进一步地，第一运动段和第三运动段均为具有容纳空间的柔性舱体，容纳空间用于容纳液压液体或气压气体，压力驱动组件通过分别向第一运动段和第二运动段的容纳空间内注入液体或气体以使得第一运动段和第三运动段沿径向扩张；

该实施例中的面向CTO病变的新型血管主动开通器械运动组件中的第一运动段和第三运动段分别对应上述实施例中的后端径向驱动器和前端径向驱动器，第二运动段对应上述实施例的轴向驱动器，可以为两种结构。

第一种：第二运动段包括具有若干个独立压力腔的柔性舱体，各压力腔沿第二运动段轴线的周向均匀分布，各压力腔沿轴向驱动器长度方向延伸且彼此平行设置，压力驱动组件通过分别向各压力腔内注入液体/气体以使得第二运动段弯曲或沿轴向伸缩。即图6和图7所示的第一种轴向驱动器实施例的结构。

第二种：第二运动段包括若干个弹性组件，若干个弹性组件以第二运动段轴线为圆心呈圆周均匀分布。具体地，弹性组件包括绳索52和弹性元件，优选地，弹性元件为弹簧51。绳索52穿设于弹性元件外部，绳索和弹性元件的两端分别与第一运动段和第二运动段连接，绳索驱动组件通过分别牵引各弹性组件中的绳索以控制第二运动段弯曲或沿轴向伸缩。即图14示意的第二种轴向驱动器实施例的结构。

该实施例中的运动组件运动原理及过程如下：S1，主动开通组件1到达病变位置；S2，向第一运动段内注入液体/气体，使其径向膨胀，支撑固定于血管内壁；S3，通过牵引第二运动段弹性组件中的绳索，使其沿轴向伸展，推动主动开通组件1前进；S4，主动开通组件1的尖端进入斑块；S5，向第三运动段内注入液体/气体，使其径向膨胀，支撑固定于血管内壁；S6，在第一运动段内抽取液体/气体，使其径向收缩，不再支撑固定于血管内壁；S7，通过牵引第二运动段弹性组件中的绳索，使其沿轴向收缩，带动运动组件2向前；S8，向第一运动段内注入液体/气体，使其径向膨胀，支撑固定于血管内壁。按照上述过程循环往复，直至打通整个血栓。

本领域技术人员也可灵活设置运动组件的结构只要能够使得其能够实现轴向伸缩及自由转弯即可，本申请提出的实现方式和具体实施案例并不能限制本发明的实际保护范围。

本申请第三方面还提供一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，参阅附图10，该器械包括上述任一实施例所述的面向CTO病变的新型血管介入装置、压力驱动组件3、绳索驱动组件4、本体结构件5和控制器6；

压力驱动组件3与绳索驱动组件4均装设于本体结构件5，压力驱动组件3和绳索驱动组件4分别通过通信链路与控制器6通信连接；压力驱动组件3通过连接管路与血管介入装置连接并为其提供动力；绳索驱动组件4通过绳索与血管介入装置连接并为其提供主动开通动力。

本申请的压力驱动组件3可以为液压驱动组件也可以为气压驱动组件，考虑到安全性的问题，本申请优选实施例中将压力驱动组件3设置为液压驱动组件。参阅图11，本发明一种实施例中压力驱动组件的原理示意图；参照图7，压力驱动组件3包括储液箱31、水泵32、电控阀33、液压检测机构34。水泵32、电控阀33和液压检测机构34分别通过通信链路与控制器6通信连接。压力驱动组件3安装于本体结构件5上，其作用是通过液压方式为运动组件2提供动力。为保证手术安全性，液压方式所用液体为生理盐水或其他对身体无害的液体。水泵32与储液箱31通过输水管路连接，液体由水泵32自储液箱31中抽出之后，依次通过电控阀33、液压检测机构34流通到运动组件2中。电控阀33通过与水泵32连接，用以控制水流的流速和流量；液压检测机构34用于监控各个支路的水压，为控制水流提供参考。具体地，水流管路分为三路，分别对应前端径向驱动器、轴向驱动器后端径向驱动器，其中连接轴向驱动器的管路又分别流向其三个压力腔。液压检测机构34通过实时监测前端径向驱动器14、轴向驱动器15和后端径向驱动器16的液压并向控制器6发送反馈信号，该反馈信号作为调节控制流量的反馈信号。控制器6基于液压检测机构34的反馈信号控制电控阀33以调整液体流量和流速进而分别控制前端径向驱动器14、轴向驱动器15和后端径向驱动器16中的水量大小以及速度来控制各驱动器的变形量和变形方向。可以理解的是，本领域技术人员也可将液压驱动组件更换为气压驱动组件，通过控制气体流量大小和速度控制各驱动器的变形量和变形方向，具体技术方案再此不再赘述。

图12为本发明一种实施例中绳索驱动组件的结构示意图；参照图12，绳索驱动组件4包括驱动电机35、电机安装架36、联轴器37、第一轴承支撑单元38、轴承止推板39、轴承40、滑块41、丝杠42、光轴43、底座44、第二轴承支撑单元45。滑块41设计有缠绕绳索的结构。绳索驱动组件4安装于本体结构件5上；驱动电机35与电机安装架36螺栓连接，驱动电机35与控制器6通过通信链路连接；底座44通过螺栓固定在顶板46上；驱动电机35的输出轴通过联轴器37直接与丝杠42连接；轴承40安装在第一轴承支撑单元38上，并通过轴承止推板39进行轴向固定；轴承止推板39通过螺栓安装在第一轴承支撑单元38上；光轴43两端安装在第一轴承支撑单元38和第二轴承支撑单元45上，丝杠42与光轴43右侧安装方式与光轴左侧相同，互相对称。可以理解的是，第一轴承支撑单元38与第二轴承支撑单元45的结构相同。电机安装架36、第一轴承支撑单元38与第二轴承支撑单元45与底座44焊接或螺栓连接。滑块42通过自身通孔和螺纹安装在光轴41和丝杠37上。滑块上安装绳索，通过滑块的运动控制牵引绳索的长短变化，实现主动开通组件1中的第一工作部相对于第二工作部的开关闭合。

驱动电机35为绳索拉伸运动提供动力，通过丝杠传动方式将旋转运动转换为直线运动，配合使用光轴将运动传递给滑块41，实现沿光轴的轴向直线运动。需要说明的是，此结构仅为本实施例的示意，本发明也可采用其他传动方式实现将驱动电机35的旋转运动转换为直线运动。本发明的驱动组件的动力装置也可使用其他驱动方式替代电机，本领域技术人员也可根据实际应用灵活设置组件的传动结构以及动力装置结构，在此不再一一列举，对于驱动组件结构的改变均不超出本发明的原理和构思，均应限定在本发明的保护范围内。

图9为本发明一种实施例中本体结构件的结构示意图；参照图9，考虑到对各组件的保护和支撑，本实施例将本体结构件设置为箱体结构。本实施例的本体结构件包括顶板46、立柱47、底板48。本体结构件为支撑和保护压力驱动组件3和绳索驱动组件4。顶板46上应设置有供绳索驱动组件4安装使用的螺纹孔；底板48用于支撑整个装置，立柱47共计四根，置于顶板46和底板48之间，用于支撑相应结构和组件。本实施例本体结构件仅仅为一种示意，本领域技术人员可根据实际情况灵活设置本体结构件的结构及尺寸。

上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点：本发明可以实现CTO病变中的钙化硬化血栓斑块的内部通道的主动开通，并为后续手术的选择和进行提供了方便。提供了一种新的解决CTO病变问题的手术器械和方式，可以提高手术成功率，临床实用性强，应用前景广泛。

需要说明的是，在本发明的描述中，“开通”可以替换为“清除”、“斑块/血栓”可以为“斑块或血栓”。需要注意的是，本申请文件说明书中的术语以及本发明名称这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示本发明应用的限定。本发明的名称并非作为本发明用途的限定。

本发明的面向CTO病变的新型血管主动开通器械能够直接进入外周血管或冠状动脉内部，并可以实时调整斑块开通方向，可以更好地处理CTO病变问题。其中，主动开通组件中的第一工作部和第二工作部背离彼此铰接端的一端的表面为盾构端，利用盾构端的粗糙表面和快速转动实现血栓斑块的清除；主动开通组件1与绳索驱动组件4连接，运动组件2连接主动开通组件1并能够推进主动开通组件1实现前进和后退运动以及实现两个自由度上的转弯；这样就可以实现主动开通组件1的运动控制，包括前进、后退、两自由度转弯，完全可以满足主动开通组件1的运动要求。需要说明的是，主动开通组件1和运动组件2的外表面需要设置有具有生物兼容性的外套，作用是保护血管内部组织，防止进入血管内部的组件带进病菌，影响患者健康。本发明的新型斑块清除器械可以直接清除血栓斑块，只要是符合本发明安装尺寸及本发明工作原理的医疗工具均可替代，在此不再一一列举，需要注意的是，本发明的名称并非作为本发明用途的限定。

本申请在使用时可以将该器械推送到达血管中的病变位置进行CTO病变的治疗，在推送过程中可以通过液压驱动方式或气压驱动方式实现器械的转弯调向，增强了器械灵活性，可以避免器械触碰血管壁而导致的穿刺等情况，提高了手术安全性。相对于现有的CTO病变治疗器械和斑块清除方法，本发明实现了血管主动开通，通过构建内部通道供导丝进入的方式解决导丝无法进入的问题，之后，医生根据病人情况决定后续治疗方案。本发明解决了现有器械存在的问题和实际临床痛点，实现了对现有治疗方式和手术器械的有益补充。通过使用本发明能够提高工作效率，更好地处理CTO病变，实用性强，应用前景广泛。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种面向CTO病变的新型血管介入装置，其特征在于，该装置包括主动开通组件和运动组件，所述主动开通组件装设于所述运动组件的前端；

所述主动开通组件为可开合结构，所述主动开通组件包括第一工作部和第二工作部，所述第一工作部与所述第二工作部铰接，所述第二工作部具有第一预制孔；

所述运动组件为柱状结构，所述运动组件包括依次连接的前端径向驱动器、轴向驱动器和后端径向驱动器，所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器分别设置有与所述第一预制孔同轴的第二预制孔、第三预制孔和第四预制孔；

所述前端径向驱动器和所述后端径向驱动器具有第一膨胀特征，所述轴向驱动器具有第二膨胀特征，所述第一膨胀特征为沿径向膨胀，所述第二膨胀特征为沿轴向膨胀；所述轴向驱动器具有绕所述第三预制孔周向均匀分布的至少三个独立的压力腔，各所述压力腔沿所述轴向驱动器长度方向延伸且彼此平行设置；

使用状态下，柔性连接件可以依次穿过所述第四预制孔、所述第三预制孔、所述第二预制孔、所述第一预制孔，并带动所述第一工作部绕其与所述第二工作部的铰接端旋转，以使得所述主动开通组件打开或关闭；

所述前端径向驱动器和所述后端径向驱动器能够分别在压力驱动组件的驱动下沿径向膨胀以压靠于血管内壁并固定，所述轴向驱动器能够在压力驱动组件的驱动下沿轴向膨胀或弯曲。

2.根据权利要求1所述的面向CTO病变的新型血管介入装置，其特征在于，所述运动组件还包括导管，所述导管依次穿设于所述第四预制孔、所述第三预制孔和所述第二预制孔，所述导管由医用材料制成以用于递送或供柔性连接件穿过。

3.根据权利要求1所述的面向CTO病变的新型血管介入装置，其特征在于，所述轴向驱动器的压力腔为三个，所述压力腔沿垂直于所述轴向驱动器轴线的中截面为类梯形结构，所述类梯形结构的横截面积大于所述第三预制孔的横截面积，所述类梯形结构的小端靠近所述第三预制孔，所述类梯形结构的大端靠近所述轴向驱动器外缘。

4.根据权利要求3所述的面向CTO病变的新型血管介入装置，其特征在于，所述后端径向驱动器对应设置有与所述轴向驱动器压力腔同轴的三个管槽，所述管槽贯穿所述后端径向驱动器，以用于容纳连接管，所述连接管两端分别与压力驱动组件和所述轴向驱动器连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的面向CTO病变的新型血管介入装置，其特征在于，该血管介入装置的外表面套设有由具有生物兼容性的材料制成的保护套。

6.一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，包括主动开通组件、运动组件、压力驱动组件、绳索驱动组件、本体结构件、控制器；

所述主动开通组件为可开合结构，所述运动组件为柱状结构，所述运动组件包括依次连接的第一运动段、第二运动段和第三运动段，所述第一运动段和所述第三运动段均具有第一运动特征，所述第二运动段具有第二运动特征和弯曲自由度，其中，所述第一运动特征为沿径向扩张，所述第二运动特征为沿轴向伸缩；所述主动开通组件与所述运动组件的第三运动段连接，所述运动组件能够带动所述主动开通组件沿轴向伸缩或转弯，以进入血管进行斑块的主动开通；

所述压力驱动组件与所述绳索驱动组件分别装设于所述本体结构件，并分别通过通信链路与所述控制器连接；所述压力驱动组件通过连接管路与所述运动组件连接并为其提供动力；所述绳索驱动组件通过绳索与所述主动开通组件连接用于为所述主动开通组件的开合提供动力。

7.根据权利要求6所述的面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，所述第一运动段和所述第三运动段均为具有容纳空间的柔性舱体，所述容纳空间用于容纳液压液体或气压气体，所述压力驱动组件通过分别向所述第一运动段和所述第二运动段的容纳空间内注入液体或气体以使得所述第一运动段和所述第三运动段沿径向扩张；

所述第二运动段包括具有若干个独立压力腔的柔性舱体，各所述压力腔沿所述第二运动段轴线的周向均匀分布，各所述压力腔沿所述轴向驱动器长度方向延伸且彼此平行设置，所述压力驱动组件通过分别向各所述压力腔内注入液体或气体以使得所述第二运动段弯曲或沿轴向伸缩；或者

所述第二运动段包括若干个沿所述第二运动段轴线的周向均匀分布的弹性组件，所述弹性组件包括绳索和弹性元件，所述绳索穿设于所述弹性元件内部，所述绳索和所述弹性元件的两端分别与所述第一运动段和所述第二运动段连接，所述绳索驱动组件通过分别牵引各所述弹性组件中的绳索以控制所述第二运动段弯曲或沿轴向伸缩。

8.一种面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，该器械包括权利要求1-5中任一项所述的面向CTO病变的新型血管介入装置、压力驱动组件、绳索驱动组件、本体结构件和控制器；

所述压力驱动组件与所述绳索驱动组件均装设于所述本体结构件，所述压力驱动组件和所述绳索驱动组件分别通过通信链路与所述控制器通信连接；所述压力驱动组件通过连接管路与所述血管介入装置连接并为其提供动力；所述绳索驱动组件通过绳索与所述血管介入装置连接并为其提供主动开通动力。

9.根据权利要求8所述的面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，所述压力驱动组件包括水泵、储液箱、电控阀和液压检测机构，所述水泵、所述电控阀和所述液压检测机构分别通过通信链路与所述控制器通信连接。

10.根据权利要求9所述的面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，所述水泵用于将所述储液箱中的液体分别输送至所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器中；所述液压检测机构用于实时监测所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器的液压并向所述控制器发送反馈信号，所述控制器基于所述液压检测机构的反馈信号控制所述电控阀以调整液体流量和流速进而分别控制所述前端径向驱动器、所述轴向驱动器和所述后端径向驱动器的变形量和变形方向。

11.根据权利要求8所述的面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，所述绳索驱动组件包括驱动电机、联轴器、丝杠、滑块和绳索；所述驱动电机与所述控制器通信连接，所述驱动电机通过所述联轴器与所述丝杠连接，所述滑块装设于所述丝杠，所述绳索一端固定于所述滑块另一端与所述主动开通组件连接，所述驱动电机通过驱动所述丝杠绕自身轴线转动进而使得所述滑块带动所述绳索沿丝杠长度方向运动，以控制所述主动开通组件的开合。

12.根据权利要求11所述的面向CTO病变的新型血管主动开通器械，其特征在于，所述第一工作部设置于所述第二工作部的上方，所述第一工作部与所述第二工作部通过销轴铰接，所述第一工作部与所述第二工作部的铰接端设置有拉伸孔，所述拉伸孔用于供绳索穿过；

所述绳索一端与所述绳索驱动组件连接，另一端依次穿过所述第四预制孔、所述第三预制孔、所述第二预制孔、所述第一预制孔，并穿过所述拉伸孔以与所述第一工作部连接，所述绳索驱动组件通过驱动所述绳索移动以控制所述第一工作部绕其与所述第二工作部的铰接端旋转，以使得所述主动开通组件打开或关闭。

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