[发明专利]一种手持式多自由度可控介入导丝及介入装置

说明书

本发明公开一种手持式多自由度可控介入导丝及介入装置，所述的介入装置，包括：手柄壳体、控制模块、按钮、轴承、多自由度可控介入导丝、刚性套管、从动轮、主动轮、驱动电机、分位座、过渡轮、分位轮、导线、电池、插头。该多自由度可控介入导丝包括：一根软质套管、亲水层和头端；其中，亲水层位于套管外层；整个导丝可以分为主动弯曲段和非主动弯曲段，在主动弯曲段的亲水层内嵌入了弹簧，用以提供导丝弯曲的恢复刚度。该导丝进一步包括：设置在套管内部的前端扭轴、前端限位球、前端限位板、前端扭绳、中段扭绳、中段限位板、中段扭轴。本发明可准确复现外科医生的手法操作，辅助其更高效和安全地完成对病人的诊治任务。

技术领域

本发明一种手持式多自由度可控介入导丝及介入装置，属于医疗设备领域，尤其涉及血管介入手术多自由度可控导丝。

背景技术

微创介入手术作为当代微创手术的一个重要分支，是当今社会人口老龄化加剧背景下应运而生的产物。心脑血管疾病是严重威胁人类生命尤其是老年人生命的几大疾病之一，根据研究结果，每年因心脑血管疾病死亡的人数随着心脑血管疾病发病率的升高而增长。传统的微创介入手术中，医生利用自然腔道为通路，借助血管造影技术，在X射线或磁共振成像等设备的引导下，将导管和导丝通过血管送达人体的病变部位，进而实施必要的诊断和治疗。相比传统外科手术，微创介入手术具有伤口小、恢复快且不易产生并发症的明显优势。

血管介入手术是借助导管及导丝通过人体血管到达体内较远的病变部位并完成相应医疗过程的一种微创手术技术。它可以有效地缩短手术时间，极大减轻患者的痛苦并缩短恢复时间，在国内外已经取得了广泛应用。

人体内的血管错综复杂，壁薄分支多，给递送工作增加了很大的难度，故而要求医生操作灵活，动作可靠，这无疑对操作者提出很高要求，人手难免的抖动和操作长时间的疲劳性大大的降低了手术可靠性。导管和导丝是血管介入手术的关键器械。然而，现有导管或导丝的前端弯曲半径都是固定不变的，这就导致手术过程中不可避免地存在多次试探和更换导管的情况，自然也就影响到手术的成功率和安全性。因此，需要一种能够在前端实现自主弯曲和转向功能的可控导丝来解决这一问题。

连续体机器人具有灵活度高，柔性好，形状多样等优势，决定了其在未知非结构环境中工作的超强能力以及广泛的应用范围，在微创手术机器人中的使用也逐渐增多。现有连续体形式的主动进给导管或导丝，其驱动方式主要有磁力导航、等曲率同心管、形状记忆合金、流体方式、弹簧和绳索驱动等。

磁力导航是在导管或导丝前端装上永久磁铁，利用超导电磁铁产生的磁场梯度变化对永久磁铁产生力和力矩的作用来控制永久磁铁的前进与转向，并带动导管完成导向控制。然而，这类设备普遍结构复杂，体积庞大，价格昂贵，不易推广。

形状记忆合金驱动是利用形状记忆合金材料在施加或去除热量时，高温奥氏体相和低温马氏体相之间转化，实现收缩和拉伸，并因此使得导管弯曲和恢复。然而，记忆合金材料具有很强的非线性，所具有的迟滞大、带宽低、响应慢的特点使其难以精确控制。

同心管机器人是由预弯曲，超弹性的镍钛合金管相互嵌套而成。通过同心管的轴向伸缩和绕轴心转动控制机器人的形状和末端位姿，同时在同心管末端加上专用执行器就可以完成复杂环境下的手术动作。然而，同心管机器人的自由度取决于套管数目，因此影响到整体体积，另外，套管之间的摩擦容易引发寿命问题。

流体驱动也是连续体机器人的常见驱动方式，是利用气、液等流体，使机器人内部腔体收缩或膨胀，以达到变形和运动的目的。泵、阀等流体配套设备发展较为成熟，流体驱动方式的驱动力大，响应速度快。然而，流体驱动普遍存在可控性差，位置精度低的弊端。

绳索驱动方式是通过拉动绳索，将力或力矩传递至末端。该驱动方式将驱动单元外置，与关节分离，因而降低了执行机构的质量和体积，其负载能力强，操作灵活。驱动单元的外置，也降低了振动，提高了末端工作的精度。然而，绳索驱动结构需要导管或导丝本体具有一定刚度，从而可以将力或扭矩传递至导管前端，这将对导管的整体柔性产生一定影响。其次，绳驱动形式关节之间耦合性强，多自由度控制难度较大。