CN116115900A - 具有超声显影功能的导管泵组件 - Google Patents

具有超声显影功能的导管泵组件 Download PDF

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Abstract

本发明是一种具有超声显影功能的导管泵组件，电机的近端与导管相连、远端同轴连接有叶轮，叶轮外周罩设有血液流出笼，血液流出笼的远端通过套管与血液流入笼近端固定，血液流入笼远端还连接有猪尾管，血液流入笼和/或猪尾管上设置有换能器条带。通过在导管泵组件的合适位置上设置换能器条带，换能器条带自身能够发射超声信号，准确地提供其自身位置，适用于单采用超声显影场景，或者荧光透视显影场景和超声显影场景两者并存的显影场景，可以降低手术对辅助设备的需求，简化手术流程，降低手术风险。超声显影的效果好，即使采用荧光透视显影场景和超声显影场景两者并存的显影场景，也能够在很大程度上减少造影剂的使用，减少对人体造成的损伤。

Description

具有超声显影功能的导管泵组件
技术领域
本发明涉及心室辅助泵血技术领域，具体涉及一种具有超声显影功能的导管泵组件。
背景技术
导管泵作为心室辅助装置的一种，可以经皮引入心脏中并且可以被构造为通过血液的循环泵送或连续泵送来辅助或代替自然的心脏泵功能，为心源性休克和急性心力衰竭提供血流动力支持。管泵包括连接外部支持装置的导管、电机、叶轮、套管、猪尾管、血液流入口和血液流出口等。在使用时，猪尾管和带有血液流入口的部分套管伸入到左心室中，血液流出口、电机等部件位于主动脉管中，电机工作带动叶轮转动，将左心室中的血液输送到主动脉管中。
由于人体内的血管管路迂回曲折，再加上导管是逆行通过主动脉瓣和二尖瓣的两个转弯处进入左心房，往往给手术操作带来较大困难，所以经导管介入手术需要在超声设备和荧光透视设备的引导下进行，通过体外超声设备和荧光透视设备的影像，获取导管泵的正确位置。准确确定体内导管泵的位置便尤为重要，稍微出现偏差就会对患者造成二次伤害。
现有技术中最常用的做法是在套管上放置不透射线聚合物带(例如负载钨的PU)，在带周围放置热缩管(例如氟化乙烯-丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE))，以提高可见性，有助于设备准确定位。众所周知，为了减小对心脏瓣膜造成损害，要求套管是相对柔软的，但如果是非常柔软的材质，会导致缺乏支撑而不利于导管泵的经皮插入，且柔软的套管与金属材质的血液流入笼和血液流出笼连接时，由于可能会承受较大的扭曲力和拉伸力，致使套管本身或连接处的破裂，因此有要求具有一定的支撑强度且各处的支撑强度要求不同。基于上述因素，套管本身在材料的选择和加工工方面都是要求都是比较高的，如果再将不透射线聚合物带设置在套管上，这无疑增加了套管的工艺要求，致使工艺难度更大。更为重要的是，目前大部分的介入手术都需要使用放射线以及造影剂，来显影标示介入体的位置，方便操作，但是会存在较大的辐射，引起人体大生物分子及水分子的电离和激发反应，产生有害效应，长时间暴露在放射线下会对人体造成射线损伤，而且使用造影剂存在过敏、肾功能衰竭的风险。
发明内容
本发明的一个目的是能够准确确定体内的位置的具有超声显影功能的导管泵组件。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有超声显影功能的导管泵组件，包括电机，电机的近端与导管相连、远端同轴连接有叶轮，叶轮外周罩设有血液流出笼，血液流出笼的远端通过套管与血液流入笼近端固定，血液流入笼远端还连接有猪尾管，血液流入笼和/或猪尾管上设置有换能器条带。
所述的血液流入笼包括圆管状的主体部，主体部的周壁上开设有血液流入口，主体部的远端连接有水滴头，换能器条带设置在水滴头远端的锥柱段上。
所述的猪尾管包括近端的平直段和远端的弯曲段，平直段的刚度大于弯曲段的刚度，所述的换能器条带设置在平直段上。
换能器条带包括超声换能器，超声换能器的内外两侧分别设置第一箔片条带和第二箔片条带，第一箔片条带和第二箔片条带的每个表面均覆设有压敏粘合剂层，超声换能器的内表面与第一电导体电接触、外表面与第二电导体电接触，第一箔片条带和第二箔片条带分别压置在第一电导体和第二电导体上，换能器条带与外部超声成像单元相连。
换能器条带还包括电屏蔽层，所述电屏蔽层被设置在所述第一箔片条带内侧，所述电屏蔽层沿着导管泵组件轴向延伸以对所述第一电导体和第二电导体进行电屏蔽。
第一箔片条带和第二箔片条带在导管泵组件轴向上的宽度为90-110微米、厚度为8.5-9.0微米。
换能器条带两端与锥柱段/平直段外壁衔接位置处圆滑过渡。
所述的猪尾管的弯曲段上还设置有电传感器、温度传感器以及压力传感器。
外部超声成像单元包括超声成像探头、图像重建模块和位置确定模块，波束成形超声成像探头生成超声场；图像重建模块被配置为提供对应于所述超声成像探头的超声场的重建超声图像；位置确定模块被配置为基于在所述超声成像探头与所述换能器条带之间传送的超声信号来计算导管泵组件的换能器条带相对于所述超声场的位置，并且基于所计算的换能器条带的位置在所述重建超声图像中提供图标。
上述方案中，本发明中通过在导管泵组件的合适位置上设置换能器条带，换能器条带自身能够发射超声信号，准确地提供其自身位置，适用于单采用超声显影场景，或者荧光透视显影场景和超声显影场景两者并存的显影场景，较现有技术，可以降低手术对辅助设备的需求，简化手术流程，降低手术风险。超声显影的效果好，即使采用荧光透视显影场景和超声显影场景两者并存的显影场景，也能够在很大程度上减少造影剂的使用，减少对人体造成的损伤。
附图说明
图1为导管泵的整体结构示意图；
图2为实施例1中血液流入笼的结构示意图；
图3为图2的剖视图；
图4为实施例2中猪尾管的结构示意图；
图5为超声换能器条带的结构剖示意图。
具体实施方式
为了便于理解，首先我们对下文中所涉及到的方位进行定义：“近端”、“近侧”指的是临近操作者/医生的一侧，“远端”、“远侧”指的是远离操作者/医生的一侧即临近心脏的一侧，下面结合图1-图5对本发明作进一步详细论述。
如图1所示，一种具有超声显影功能的导管泵组件，包括电机10，电机10的近端与导管20相连、远端同轴连接有叶轮30，叶轮30外周罩设有血液流出笼40，血液流出笼40的远端通过套管50与血液流入笼60近端固定，血液流入笼60远端还连接有猪尾管70，血液流入笼60和/或猪尾管70上设置有换能器条带80。目前大部分的介入手术都需要使用放射线以及造影剂，来显影标示介入体的位置，方便操作，但是会存在较大的辐射，引起人体大生物分子及水分子的电离和激发反应，产生有害效应，长时间暴露在放射线下会对人体造成射线损伤，而且使用造影剂存在过敏、肾功能衰竭的风险。本发明中通过在导管泵组件的合适位置上设置换能器条带80，适用于单采用超声显影场景，或者单采用荧光透视显影场景，或者荧光透视显影场景和超声显影场景两者并存的显影场景，较现有技术，可以降低手术对辅助设备的需求，简化手术流程，降低手术风险。超声显影的效果好，即使采用荧光透视显影场景和超声显影场景两者并存的显影场景，也能够在很大程度上减少造影剂的使用，减少对人体造成的损伤。
换能器条带80的位置是根据超声成像系统的超声场来确定，这里的换能器条带80可以单单是超声发射器，也可以是同时具有超声检测和发射超声信号两项功能的超声设备。
实施例1
如图2、图3所示，所述的血液流入笼60包括圆管状的主体部61，主体部61的周壁上开设有血液流入口62，主体部61的远端连接有水滴头63，换能器条带80设置在水滴头63远端的锥柱段631上。就水滴头63而言，其是由单一金属材料制成，加工工艺简单，且表面光滑，适合用来作为换能器条带80的安装位，水滴头63位于整个导管泵组件的近端，能够精确地显示出导管泵组件的位置。
实施例2
如图4所示，所述的猪尾管70包括近端的平直段71和远端的弯曲段72，平直段71的刚度大于弯曲段72的刚度，平直段71较硬，刚度大，能够减少弯曲，为泵和心脏组织之间提供间隔距离，帮助稳定心室泵；远端弯曲段72较软，刚度小，能够避免损伤心脏组织，远端可进一步设计成特定形状，帮助稳定心室泵。所述的换能器条带80设置在平直段71上，平直设置的平直段71有利于换能器条带80的安装，同时换能器条带80又能够增加平直段71的刚度，满足要求，这样平直段71和弯曲段72设置可以用同种材料一体成型，通过换能器条带80增加平直段71的刚度，这样简化了猪尾管70本身的加工难度。
换能器条带80的具体结构如图5所示，换能器条带80包括超声换能器81，超声换能器81由压电材料形成，可以使用各种所谓的硬或软压电材料，压电材料可以例如是聚合物，诸如聚偏二氟乙烯(即PVDF)、PVDF共聚物(诸如聚偏氟乙烯三氟乙烯(P(VDF-TrFE))层)或PVDF三聚物(诸如P(VDF-TrFE-CTFE))。备选地，超声换能器81可以是电容式微加工超声换能器，即CMUT设备。在优选范例中，超声换能器81包括单个换能器，但是两个或更多个此类换能器的阵列的使用也被考虑。超声换能器81可以发射一个或多个超声脉冲，超声换能器81的内外两侧分别设置第一箔片条带82和第二箔片条带83，箔片可以由一系列聚合物材料形成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或聚酰胺(PA)，通常，箔片由电绝缘材料形成。第一箔片条带82和第二箔片条带83的每个表面均覆设有压敏粘合剂层84，超声换能器81的内表面与第一电导体85电接触、外表面与第二电导体86电接触，第一箔片条带82和第二箔片条带83分别压置在第一电导体85和第二电导体86上，换能器条带80与外部超声成像单元相连。
换能器条带80还包括电屏蔽层87，所述电屏蔽层87被设置在所述第一箔片条带82内侧，所述电屏蔽层87沿着导管泵组件轴向延伸以对所述第一电导体85和第二电导体86进行电屏蔽。电屏蔽层87可以由诸如铜或金的导体形成，电屏蔽层87用来电性地屏蔽超声换能器81，并且也电性地屏蔽可以存在的被连接到其的任何电导体，以降低电磁干扰。
进一步的，第一箔片条带82和第二箔片条带83在导管泵组件轴向上的宽度为90-110微米、厚度为8.5-9.0微米。该范围内的PVDF均聚物箔条带的轴向长度提供具有关于方位角的灵敏度的低变化的特性。
为了避免血栓现象，换能器条带80两端与锥柱段631/平直段71外壁衔接位置处圆滑过渡，防止血液在不同部件的衔接处集聚，形成血栓。同时也可以在换能器条带80外周套设保护套管之类的具有密封性质的部件，来防止工作环境中的湿气进入超声换能器81内部，影响超声性能。
所述的猪尾管70的弯曲段72上还设置有电传感器73、温度传感器74以及压力传感器75。其中电传感器73根据电压降确定阻抗值，指示是否存在附壁血栓，温度传感器74用于监测心室内的温度，压力传感器75用于监测心室内的压力变化，指示不良反应，从而保证手术的安全性。
外部超声成像单元包括超声成像探头、图像重建模块和位置确定模块，波束成形超声成像探头生成超声场；图像重建模块被配置为提供对应于所述超声成像探头的超声场的重建超声图像；位置确定模块被配置为基于在所述超声成像探头与所述换能器条带80之间传送的超声信号来计算导管泵组件的换能器条带80相对于所述超声场的位置，并且基于所计算的换能器条带80的位置在所述重建超声图像中提供图标。上述常规超声成像系统以以下方式操作：操作者可以经由外部超声成像单元接口规划超声流程，一旦选择了操作流程，成像系统接口就触发成像系统处理器执行专用程序，所述专用程序生成并解释传送到波束成形超声成像探头并由其检测到的信号。未示出的存储器可以用于存储这样的程序。存储器可以例如存储超声波束控制软件，该超声波束控制软件被配置为控制由波束成形超声成像探头发射和/或接收的超声信号的序列。图像重建模块提供与超声成像探头的超声场相对应的重建超声图像。因此，图像重建模块提供与由超声场所定义的图像平面相对应的图像，并且其拦截感兴趣区域ROI。图像重建模块的功能可以备选地由成像系统处理器执行。图像可以随后显示在显示器上。重建图像可以例如是超声亮度模式“B模式”图像，否则称为“2D模式”图像、“C模式”图像或多普勒模式图像，或者实际上是任何超声图像。
当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种具有超声显影功能的导管泵组件，包括电机(10)，电机(10)的近端与导管(20)相连、远端同轴连接有叶轮(30)，叶轮(30)外周罩设有血液流出笼(40)，血液流出笼(40)的远端通过套管(50)与血液流入笼(60)近端固定，血液流入笼(60)远端还连接有猪尾管(70)，其特征在于：血液流入笼(60)和/或猪尾管(70)上设置有换能器条带(80)。
2.根据权利要求1所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：所述的血液流入笼(60)包括圆管状的主体部(61)，主体部(61)的周壁上开设有血液流入口(62)，主体部(61)的远端连接有水滴头(63)，换能器条带(80)设置在水滴头(63)远端的锥柱段(631)上。
3.根据权利要求1所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：所述的猪尾管(70)包括近端的平直段(71)和远端的弯曲段(72)，平直段(71)的刚度大于弯曲段(72)的刚度，所述的换能器条带(80)设置在平直段(71)上。
4.根据权利要求2或3所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：换能器条带(80)包括超声换能器(81)，超声换能器(81)的内外两侧分别设置第一箔片条带(82)和第二箔片条带(83)，第一箔片条带(82)和第二箔片条带(83)的每个表面均覆设有压敏粘合剂层(84)，超声换能器(81)的内表面与第一电导体(85)电接触、外表面与第二电导体(86)电接触，第一箔片条带(82)和第二箔片条带(83)分别压置在第一电导体(85)和第二电导体(86)上，换能器条带(80)与外部超声成像单元相连。
5.根据权利要求4所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：换能器条带(80)还包括电屏蔽层(87)，所述电屏蔽层(87)被设置在所述第一箔片条带(82)内侧，所述电屏蔽层(87)沿着导管泵组件轴向延伸以对所述第一电导体(85)和第二电导体(86)进行电屏蔽。
6.根据权利要求4所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：第一箔片条带(82)和第二箔片条带(83)在导管泵组件轴向上的宽度为90-110微米、厚度为8.5-9.0微米。
7.根据权利要求5所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：换能器条带(80)两端与锥柱段(631)/平直段(71)外壁衔接位置处圆滑过渡。
8.根据权利要求3所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：所述的猪尾管(70)的弯曲段(72)上还设置有电传感器(73)、温度传感器(74)以及压力传感器(75)。
9.根据权利要求4所述的具有超声显影功能的导管泵组件，其特征在于：外部超声成像单元包括超声成像探头、图像重建模块和位置确定模块，波束成形超声成像探头生成超声场；图像重建模块被配置为提供对应于所述超声成像探头的超声场的重建超声图像；位置确定模块被配置为基于在所述超声成像探头与所述换能器条带(80)之间传送的超声信号来计算导管泵组件的换能器条带(80)相对于所述超声场的位置，并且基于所计算的换能器条带(80)的位置在所述重建超声图像中提供图标。
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CN116492588A (zh) * 2023-06-26 2023-07-28 安徽通灵仿生科技有限公司 一种心室导管泵的位置检测方法及装置

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