CN202537494U - 一种介入式医用导管及应用该医用导管的三维标测设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种介入式医用导管及应用该医用导管的三维标测设备，包括插入管、至少两个传感元件、若干个电极和导管手柄，其中：插入管包括直线型的导管主体和与导管主体头端连接的环形螺旋结构；若干个电极位于环形螺旋结构上；至少两个传感元件全部位于环形螺旋结构上，或者至少一个位于导管主体上，其它至少一个位于环形螺旋结构上；导管手柄的一端与导管主体的尾端相固定，另一端设置有连接器。由于传感元件可以检测其所在磁场中的三维坐标以及方向，所以可以计算出环形螺旋结构的位置和形态，并且利用现有公知的三维软件图像处理技术可方便地重现导管的图像形态，因此可以实现对环形螺旋结构进行定位及形状重现。

Description

一种介入式医用导管及应用该医用导管的三维标测设备
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种具有定位功能的介入式医用导管及应用该医用导管的三维标测设备。
背景技术
头端为环形结构的介入式医用导管(比如环肺静脉标测导管)是临床介入手术中常见的一类导管。在经导管的射频(RF)消融术治疗心房颤动引起的心律失常的临床手术中，环肺静脉标测导管经常用来检查肺静脉内或肺静脉口的电信号。在实施该类手术时，术者对患者的心腔结构和环肺导管头端的位置和形状均不能直接可视。
目前主要通过X光影像和注射造影剂来判断肺静脉口位置和环肺导管的位置和形状。由于这种X光影像是二维的图像，医生不容易判断三维心腔和导管的实际结构和位置，需要丰富的经验，并且过多剂量的X射线会对患者造成伤害，应用很不方便。
近年来，随着科技发展，利用基于磁场、电场或者电场磁场混合的三维定位技术，可以对导管的头端进行定位，并且可以利用计算机三维心脏电生理标测技术对心腔的形状进行重建，这在临床上明显地方便了该类手术的实施。但目前现有的基于磁场定位技术都是针对直线型导管的，而对于头端为环形结构的介入医用导管，还未发现有相关记载。
实用新型内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种介入式医用导管及应用该医用导管的三维标测设备，在该介入式医用导管头端的环形结构内设置有定位传感器，以实现对该介入式医用导管头端的环形结构进行定位及形状重建。
为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
一种介入式医用导管，包括：插入管、至少两个传感元件、若干个电极和导管手柄，其中：
所述插入管包括直线型的导管主体和与所述导管主体头端相连接的环形螺旋结构，所述环形螺旋结构具有记忆弹性，且所述环形螺旋结构上各部位弹性均匀；
所述若干个电极位于所述环形螺旋结构上；
所述至少两个传感元件全部位于所述环形螺旋结构上，或者所述至少两个传感元件中至少一个位于与所述环形螺旋结构相连接的导管主体上，其它至少一个位于所述环形螺旋结构上；
所述导管手柄的一端与所述导管主体的尾端相固定，另一端设置有连接器相固定。
优选地，所述传感元件为磁定位传感器。
优选地，所述磁场传感器为5自由度磁场传感器或6自由度磁场传感器。
优选地，所述传感元件的个数为两个。
优选地，两个所述传感元件的轴线相垂直，并且两个所述传感元件中心的连线与所述环形螺旋结构的轴线相交。
优选地，两个所述传感元件的轴线相平行，并且两个所述传感元件中心的连线与所述环形螺旋结构的轴线相交。
优选地，一个传感元件位于所述环形螺旋结构与所述导管主体相连接的位置，另一个传感元件位于所述环形螺旋结构的中部。
一种三维标测设备，包括：介入式医用导管、延长电缆、信号提取装置、信号处理装置和显示装置，其中：
所述介入式医用导管包括：插入管、至少两个传感元件、若干个电极和导管手柄，所述插入管包括直线型的导管主体和与所述导管主体头端相连接的环形螺旋结构，所述环形螺旋结构具有记忆弹性，且所述环形螺旋结构上各部位弹性均匀；
所述若干个电极位于所述环形螺旋结构上；
所述至少两个传感元件位于所述环形螺旋结构上，或者所述至少两个传感元件中至少一个位于与所述环形螺旋结构相连接的导管主体上，其它至少一个位于所述环形螺旋结构上；
所述导管手柄的一端固定在所述导管主体的尾端；另一端设置有连接器；
所述延长电缆一端与所述手柄上的连接器相固定，另一端与所述信号提取装置相连接；
所述信号处理装置的输入端与所述信号提取装置相连接，输出端与所述显示装置相连接。
优选地，该设备进一步包括：存储有所述环形螺旋结构初始特性参数的数据存储装置，所述数据存储装置位于所述导管手柄内。
由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该介入式医用导管，其主体部分包括：直线型的导管主体和与导管主体头端相连接的环形螺旋结构，并且在环形螺旋结构内设置有若干个电极，另外，在环形螺旋结构内还设置至少两个传感元件，或者在与环形螺旋结构相连接的导管主体上设置至少一个传感元件，在环形螺旋结构上设置至少一个传感元件。在实际使用时，将该介入式医用导管环形螺旋结构段放置在磁场区域内，此时传感元件可以检测其所在磁场中的三维坐标以及方向，根据以上数据可以计算出环形螺旋结构的位置和形态，同时利用现有公知的三维软件图像处理技术方便的重现导管的图像形态，因此可以实现对该介入式医用导管上的环形螺旋结构进行定位。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本申请实施例提供的介入式医用导管的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的环形螺旋结构的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的环形螺旋结构的剖面示意图；
图4为本申请实施例提供的一种三维标测设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
实施例一；
图1为本申请实施例提供的介入式医用导管的结构示意图。图2为本申请实施例提供的环形螺旋结构的结构示意图。图3为本申请实施例提供的环形螺旋结构的剖面示意图。
如图1、图2和图3所示，该介入式医用导管包括：插入管1、至少两个传感元件2、若干个电极3和导管手柄4，其中：插入管1由导管主体7和环形螺旋结构8组成。
如图1所示，导管主体7的结构为直线型，环形螺旋结构8与导管主体7相连接，并且位于导管主体7的头端。在本申请实施例中，“头端”是指在手术时，导管进入患者体内的一端，“尾端”是指在手术时靠近手术操作者的一端。操作手柄4的一端与导管主体7的尾端相固定，另一端上设置有连接器5，连接器5的作用是与电缆相连接。
在本申请实施例中，环形螺旋结构8的材料含有记忆弹性材料，具有记忆弹性。这是由于该介入式医用导管在使用时，需要将插入管插入到人体管腔内，环形螺旋结构8采用记忆弹性材料制成，例如记忆合金，这样环形螺旋结构8具有弹性和记忆功能，这样在插入前，可以将环形螺旋结构8拉直，并通过鞘管输送到人体体内，当插入到位后，环形螺旋结构8伸出鞘管就可以自动回复到记忆的原始状态。另外，环形螺旋结构8上各部位的弹性均匀一致，这是为了保证环形螺旋结构8在人体腔室内，各部位受力后能产生均匀的形变。
如图3所示，至少两个传感元件2和若干个电极3位于环形螺旋结构8上。在本申请实施例中，传感元件2可以采用磁定位传感器，传感元件2的作用是检测环形螺旋结构8上传感元件2所在点的三维坐标和切线方向，由此确定环形螺旋结构8的位置并模拟环形螺旋结构8的形状，在实际使用时，单个的磁场传感器可以为5自由度磁场传感器，也可以为6自由度磁场传感器。如图3所示，在本申请实施例中，传感元件2的个数为两个，为了能够更准确地计算并模拟出螺旋结构的形态，两个传感元件2中心的连线与环形螺旋结构8的轴线相交，即两个传感元件2位于环形螺旋结构8的一条直径的两端。在本申请实施例中，如图3所示，两个传感元件中的一个传感元件2可以位于导管主体7上，并且其位置与环形螺旋结构8相连接，另一个传感元件2可以位于环形螺旋结构8的中部，并且此时两个传感元件2的轴线可以相垂直。另外，两个传感元件2还可以全部位于环形螺旋结构8内，此时两个传感元件2的轴线相平行。无论哪种情况，只要两个传感元件2中心的连线与环形螺旋结构的轴线相交，测量得到的数据均可以较大限度提高环形结构重建的准确度。
本申请实施例提供的该介入式医用导管，由于传感元件2可以检测其所在磁场中的三维坐标以及方向，并且假定环形螺旋环状结构8的各部分在心腔内均匀受力并形成一个标准的环形螺旋状结构，相当于知道了环形螺旋结构8的起始点位置坐标、导管主体7的延长方向、环形螺旋结构8的中段位置(或者更多其他位置)的三维坐标和切线方向，另外，还可以在导管手柄内设置存储器，这样导管环形螺旋状结构的初始状态参数，比如螺旋直径、长度、传感元件分布、电极分布等均可以从位于导管手柄内的存储器内获得。
根据以上数据可以计算出环形螺旋结构的位置和形态，同时利用现有公知的三维软件图像处理技术方便的重现导管的图像形态以及各个电极的相对位置。当环形螺旋结构的各段受力不均匀时，按照标准螺旋的计算方法模拟出的螺旋形状与实际形状之间存在误差，并且环形螺旋结构上的定位传感器越少则误差越多。
在实际临床上，当该介入式医用导管为环肺静脉导管时，在手术中当环肺静脉导管位于肺静脉口外位置时，其受力较小变形也小；当位于肺静脉内位置时，其受力略大，但是受力较均匀，并且导管主体1头端的环形螺旋结构8形成一个近似标准的螺旋形状。
实施例二：
图4为本申请实施例提供的一种三维标测设备的结构示意图。
如图4所示，该三维标测设备包括：介入式医用导管100、延长电缆200、信号提取装置300、信号处理装置400和显示装置500，其中：介入式医用导管100的组成部分以及各部分之间的连接关系在实施例一中已经详细描述，在此不再赘述。
信号提取装置300与延长电缆200相连接，用于接收通过延长电缆200传输的传感元件2的检测信号，并将传感元件2的检测信号发送给信号处理装置400。信号处理装置400的输入端与信号提取装置300相连接，输出端与显示装置500相连接，信号处理装置400用于将信号提取装置300接收到的检测信号进行运算处理，得到环形螺旋结构的弯曲程度，在实际应用中，信号处理装置400可以为计算机。显示装置500用于将计算得到的环形螺旋结构的弯曲形状进行模拟显示，可以为液晶屏等设备。
在本申请实施例中，为了方便获取环形螺旋结构的初始特性参数，在介入式医用导管100的导管手柄4内，还可以设置有数据存储装置，在数据存储装置内可以存储有有关环形螺旋结构的所有初始特性参数，比如环形螺旋结构的初始直径、电极数目及分布位置、环形螺旋结构的总长度等等，在将该介入式医用导管100与信号提取装置300相连接时，信号提取装置300可以获取数据储存装置内的数据，并传送给信号处理装置400用于计算。
另外，介入式医用导管100上的传感元件以及电极所采集得到的信号通常比较微弱，为了方便后续信号处理，在本申请实施例中，还可以在信号提取装置300内设置有放大模块，放大模块用于对传感元件以及电极所采集的信号进行放大。
下面以常见的治疗心房颤动手术为例，其中介入式医用导管为环肺静脉标测导管，详细描述本申请实施例提供的该三维标测设备在临床上的应用过程。
在进行前，首先将磁场发生装置到手术床合适的位置，使患者心腔位于磁场定位系统的最佳检测区域内。
然后手术操作者，比如心内科医生，通过患者的血管系统将环肺导管插入患者体内，为了便于该导管螺旋环状结构的通过，先将环状螺旋结构拉直，并通过鞘管进入到患者心脏的右心房内，穿刺房间隔进入左心房，然后将导管主体头端的环形螺旋结构释放到左心房腔内，环形螺旋结构利用自身的记忆弹性恢复到初始状态。此时环形螺旋结构上的磁定位传感器位于定位磁场区域内。
将环肺导管的导管手柄上的连接器接口通过延长电缆连接到信号提取装置的接口单元，信号提取装置可以对磁定位传感器接收到的定位信号进行初步处理并转化为数字信号，同时信号提取装置读取导管手柄内数据存储装置内存储的环形螺旋导管的初始特性参数。并且信号控制装置将这些信号全部发送给信号处理装置内，信号处理装置可以包含计算机以及其他数字信号处理器，信号处理装置根据获得的以上位置信息确定环肺导管头端的位置并对环状螺旋结构的形状进行重建，并在显示器上显示环肺导管头端的位置和形状。
当手术操作者操作导管手柄，使环肺导管在左心房腔内的不同位置移动，磁定位传感器获取定位数据可以实时更新，在显示器上的导管图像也随时更新。手术操作者可以根据显示器上导管图像的反馈调整导管的位置到达目标区域。
当环肺导管进入肺静脉内，顺着肺静脉血管移动导管并记录螺旋环的移动轨迹，即可得到肺静脉的位置和形状。当环肺导管位于心腔内时，根据环状结构到达的位置及其形状可以利用公知的算法重建左心房内壁的三维模型。
当建立左心房内壁的三维模型，手术操作者就可以根据已建立的心腔三维模型的指导下，利用带定位功能的射频消融导管，根据消融导管上消融电极的位置指示操作导管使消融电极到达目标位置，然后对目标位置的组织进行消融治疗。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种介入式医用导管，其特征在于，包括：插入管、至少两个传感元件、若干个电极和导管手柄，其中：
所述插入管包括直线型的导管主体和与所述导管主体头端相连接的环形螺旋结构，所述环形螺旋结构具有记忆弹性，且所述环形螺旋结构上各部位弹性均匀；
所述若干个电极位于所述环形螺旋结构上；
所述至少两个传感元件全部位于所述环形螺旋结构上，或者所述至少两个传感元件中至少一个位于与所述环形螺旋结构相连接的导管主体上，其它至少一个位于所述环形螺旋结构上；
所述导管手柄的一端与所述导管主体的尾端相固定，另一端设置有连接器。
2.根据权利要求1所述的医用导管，其特征在于，所述传感元件为磁定位传感器。
3.根据权利要求2所述的医用导管，其特征在于，所述磁场传感器为5自由度磁场传感器或6自由度磁场传感器。
4.根据权利要求1所述的医用导管，其特征在于，所述传感元件的个数为两个。
5.根据权利要求4所述的医用导管，其特征在于，两个所述传感元件的轴线相垂直，并且两个所述传感元件中心的连线与所述环形螺旋结构的轴线相交。
6.根据权利要求4所述的医用导管，其特征在于，两个所述传感元件的轴线相平行，并且两个所述传感元件中心的连线与所述环形螺旋结构的轴线相交。
7.根据权利要求6所述的医用导管，其特征在于，一个传感元件位于所述环形螺旋结构与所述导管主体相连接的位置，另一个传感元件位于所述环形螺旋结构的中部。
8.一种三维标测设备，其特征在于，包括：介入式医用导管、延长电缆、信号提取装置、信号处理装置和显示装置，其中：
所述介入式医用导管包括：插入管、至少两个传感元件、若干个电极、导管手柄，所述插入管包括直线型的导管主体和与所述导管主体头端相连接的环形螺旋结构，所述环形螺旋结构具有记忆弹性，且所述环形螺旋结构上各部位弹性均匀；
所述若干个电极位于所述环形螺旋结构上；
所述至少两个传感元件位于所述环形螺旋结构上，或者所述至少两个传感元件中至少一个位于与所述环形螺旋结构相连接的导管主体上，其它至少一个位于所述环形螺旋结构上；
所述导管手柄的一端固定在所述导管主体的尾端，另一端设置有连接器；
所述延长电缆一端与所述导管手柄上的连接器相固定，另一端与所述信号提取装置相连接；
所述信号处理装置的输入端与所述信号提取装置相连接，输出端与所述显示装置相连接。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括：存储有所述环形螺旋结构初始特性参数的数据存储装置，所述数据存储装置位于所述导管手柄内。
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