一种刚度连续可调鞘管及其刚度调节方法和手术设备技术

本发明专利技术属于医疗器械技术领域，涉及一种刚度连续可调鞘管及其刚度调节方法和手术设备，该刚度连续可调鞘管包括内层管、套设在内层管外的外层管、设置在内层管和外层管之间的相变层以及用于调节刚度的刚度调控模块，该刚度连续可调鞘管结构简单，变刚度效果好，刚度的连续可调性能够适用于不同曲折程度的自然腔道、受不同程度动态环境影响的手术病灶；并且，该刚度连续可调鞘管能够在肺部强动态环境中，使活检器械工具在保持自身灵活性的同时，拥有更强的抗干扰能力，让活检器械工具能进入更细级别的支气管，避免人体组织直接暴露在活检器械工具下，降低被划伤、戳破风险，提升手术精度与安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种刚度连续可调鞘管及其刚度调节方法和手术设备


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别是涉及一种刚度连续可调鞘管及其刚度调节方法和手术设备。

技术介绍

[0002]微创手术以创伤面小、减少患者痛苦、手术后恢复快等优点受到医生与患者的一致认可，当前，随着微创手术技术难点的不断攻克，未来人们将告别传统手术方案，更多采用微创甚至无创手术方案治疗疾病。相比于传统开刀手术，微创手术更多采用沿人体自身腔道(呼吸道、消化道、血管)等路径完成手术操作。这种技术方案有效减轻了患者疼痛，但是对医生操作技能水平与手术器械工具要求更高。一方面，由于人体自然腔道蜿蜒曲折且内壁十分脆弱，医生不能直接操作手术刀等刚性工具完成手术，需采用柔性器械沿腔道内壁到达手术病灶位置，另一方面，医生操作部位与手术病灶位置的超长距离要求手术器械工具具有一定的刚度，能够传递医生操控力完成病灶部位的取样、切除等动作。
[0003]虽然目前存在一些可用于自然腔道手术的刚度可调的鞘管，但还是存在一些缺陷，例如，专利公开日为2017年10月24日，公开号为CN107280716A的中国专利申请公开了一种用于自然腔道手术的变刚度保护鞘及其应用方法，该变刚度保护鞘在由多根软管缠绕交叉组成的编织管内部填充低熔点合金，利用金属端盖将其连接成为一个整体，利用低熔点合金相变技术通电/断电完成保护鞘变刚度功能，在进入/撤出人体自然腔道过程中，向保护鞘通电使得低熔点合金熔化，整体处于柔性状态，能够在蜿蜒曲折的自然腔道内顺利移动，该变刚度保护鞘虽然可以实现刚度可调。但是，该变刚度保护鞘受限于人体自然腔道尺寸规格与编织管本身所占体积，编织管内低熔点合金填充量有限，因此，变刚度效果(即刚性状态与柔性状态下，刚度可控器械的杨氏模量比值)位于一定区间范围，存在影响手术效果的可能；并且，该变刚度保护鞘只存在刚性/柔性二进制刚度，不可定量实现刚度的连续可调，其刚性/柔性无法适用于不同曲折程度自然腔道、受不同程度动态环境影响的手术病灶。
[0004]又例如，专利公开日为2017年11月21日，公开号为CN107361727A的中国专利申请公开了一种用于自然腔道手术的刚度可控器械及其应用方法，该刚度可控器械基于柔性硅胶骨架，在内腔中填充低熔点合金，利用低熔点合金相变技术完成器械刚度可控。但是该刚度可控器械的柔性硅胶骨架鞘管由于尺寸限制无法进入支气管镜内部工作通道，其工作流程为医生直接操作手术器械到达病灶附近，手术器械工具从其中空的柔性骨架结构进入，完成手术操作。然而，该刚度可控器械无法满足三段式手术操作；并且，该刚度可控器械整体结构复杂，对于柔性硅胶骨架结构精度要求高，应用成本高，此外，变刚过程中需向中空通道内喷射低温冷冻喷剂，此操作易造成手术过程中人体生理参数与手术环境产生变化，不利于手术的安全进行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一目的是，提供一种刚度连续可调鞘管及其刚度调节方法和手术设备，该刚度连续可调鞘管刚度的连续可调性能够适用于不同曲折程度的自然腔道、受不同程度动态环境影响的手术病灶，有利于提升手术精度与安全性。
[0006]本专利技术在一方面提供了一种刚度连续可调鞘管，包括：内层管，其具有供活检器械工具通入的中空通道；外层管，其套设在所述内层管外；相变层，其设置在所述内层管和所述外层管之间；以及刚度调控模块，其包括加热回路、测量回路以及电连接于所述加热回路和所述测量回路的控制器，所述加热回路和所述测量回路均连接于所述相变层，所述加热回路用于加热以使得所述相变层产生相变，所述测量回路用于测量所述相变层的实时电阻值，所述控制器用于基于所述测量回路测量到的电阻值调控通入所述加热回路的电流值，从而实时调节所述相变层的相变状态，获得所述刚度连续可调鞘管所需的刚度值。
[0007]在本专利技术的一实施例中，所述相变层为填充在所述内层管和所述外层管之间的低熔点合金，所述加热回路包括螺旋缠绕在所述内层管外的加热电阻丝和电连接于所述加热电阻丝与所述控制器的驱动器，所述测量回路包括连接于所述低熔点合金的测量丝和电连接于所述测量丝与所述控制器的电阻采集装置，所述控制器用于基于所述电阻采集装置采集到的电阻值，经由所述驱动器调控所述加热电阻丝的电流值，从而实时调节所述低熔点合金的相变状态。
[0008]在本专利技术的一实施例中，所述低熔点合金采用铋基共晶合金。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述测量丝为铜丝、金丝或银丝。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述加热电阻丝采用直径为0.04mm～0.06mm的漆包铜丝，所述测量丝采用头端裸露的直径为0.08～0.1mm的漆包铜丝。
[0011]在本专利技术的一实施例中，所述控制器采用PID控制反馈算法实现所述刚度连续可调鞘管的刚度的连续可调。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述刚度连续可调鞘管收缩后鞘管整体直径不超过2.3mm，以能够从内窥镜的工作通道中伸出。
[0013]在本专利技术的一实施例中，所述内层管采用聚四氟乙烯材料制成，单壁厚度为0.1mm；所述外层管采用热缩型聚四氟乙烯材料制成。
[0014]本专利技术在另一方面提供了一种手术设备，所述手术设备为三段式手术设备，包括内窥镜通道、可活动地插设于所述内窥镜通道内的所述刚度连续可调鞘管以及可活动地插设于所述刚度连续可调鞘管的中空通道内的手术工具器械。
[0015]本专利技术在另一方面提供了一种刚度连续可调鞘管的刚度调节方法，包括步骤：向加热电阻丝通入电流，加热电阻丝加热而使得低熔点合金熔化，从而调节刚度连续可调鞘管的刚度；电阻采集装置通过测量丝连接低熔点合金，实时采集低熔点合金的电阻值；控制器采用PID控制反馈算法，基于电阻采集装置采集到的电阻值，调控加热回路通入的电流值，从而实时调节低熔点合金的相变状态，获得刚度连续可调鞘管所需的刚度值。
[0016]本专利技术提出的所述刚度连续可调鞘管采用内层管、相变层、外层管三层式结构，结构简单，变刚度效果好，刚度的连续可调性能够适用于不同曲折程度的自然腔道、受不同程度动态环境影响的手术病灶；并且，所述刚度连续可调鞘管能够在肺部强动态环境中，使活检器械工具在保持自身灵活性的同时，拥有更强的抗干扰能力，让活检器械工具能进入更细级别的支气管，避免人体组织直接暴露在活检器械工具下，降低被划伤、戳破风险，提升手术精度与安全性。
[0017]本专利技术的所述刚度连续可调鞘管的相变层为填充在内层管和外层管之间的低熔点合金层，填充量大，因此在刚性状态与柔性状态下，刚度连续可调鞘管的杨氏模量比值高，而且控制器基于测量回路测量到的实时电阻值，实时调控加热回路的电流值，因此能够实时调节所述低熔点合金的相变状态，获得所述刚度连续可调鞘管所需的刚度值，实现刚度的连续可调，使得所述刚度连续可调鞘管的刚性/柔性可以适用于不同曲折程度自然腔道、受不同程度动态环境影响的手术病灶。
[0018]本专利技术的所述刚度连续可调鞘管的相变层通过加热实现刚度可调，并通过自然冷却的方式变硬，无需借助其他冷却设备或冷却物质如低温冷冻喷剂等实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚度连续可调鞘管，其特征在于，包括：内层管，其具有供活检器械工具通入的中空通道；外层管，其套设在所述内层管外；相变层，其设置在所述内层管和所述外层管之间；以及刚度调控模块，其包括加热回路、测量回路以及电连接于所述加热回路和所述测量回路的控制器，所述加热回路和所述测量回路均连接于所述相变层，所述加热回路用于加热以使得所述相变层产生相变，所述测量回路用于测量所述相变层的实时电阻值，所述控制器用于基于所述测量回路测量到的电阻值调控通入所述加热回路的电流值，从而实时调节所述相变层的相变状态，获得所述刚度连续可调鞘管所需的刚度值。2.根据权利要求1所述的刚度连续可调鞘管，其特征在于，所述相变层为填充在所述内层管和所述外层管之间的低熔点合金，所述加热回路包括螺旋缠绕在所述内层管外的加热电阻丝和电连接于所述加热电阻丝与所述控制器的驱动器，所述测量回路包括连接于所述低熔点合金的测量丝和电连接于所述测量丝与所述控制器的电阻采集装置，所述控制器用于基于所述电阻采集装置采集到的电阻值，经由所述驱动器调控所述加热电阻丝的电流值，从而实时调节所述低熔点合金的相变状态。3.根据权利要求2所述的刚度连续可调鞘管，其特征在于，所述低熔点合金采用铋基共晶合金。4.根据权利要求2所述的刚度连续可调鞘管，其特征在于，所述测量丝为铜丝、金丝或银丝。5.根据权利要求4所述的刚度连续可调鞘管，其特征在于，所述加热电阻丝采...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊晓辉，李鹏，陈星宇，姜洁，王磊，奥米索尔，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：