CN106955423B - 一种血管光纤导管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血管光纤导管，包括至少一根光纤芯丝光纤芯丝、防止药物和光泄漏的封闭层以及亲水涂层，所述光纤芯丝设置于所述光纤导管的中央轴心处，所述光纤芯丝的外围设有由所述封闭层包围形成的能够盛放传输药物的空腔体，所述封闭层外围涂覆有能够提高体液相容性并减少阻力的亲水涂层。本发明中的光纤导管可将光引入和引出病变部位从而起到治疗和诊断效果，且该光纤导管能够将药物输送并释放至病变部分；该导管具有多重作用，使用方便，为肿瘤光动力学的治疗带来了极大的便利以及药物与病变部位结合的精准性。

Description

一种血管光纤导管

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种血管光纤导管。

背景技术

目前，Seldinger动脉插管技术已经非常成熟。该技术在临床影像医学(X-ray、CT、MR、B-us等)引导下，通过经皮穿刺血管途径或人体原有孔道，将特制的导管、导丝等细微器械插至病变部位进行诊断性造影和治疗。该技术采用金属导管经皮穿刺血管途径进入血管抵达病变部位，该方法操作简单、损伤小、无需缝合血管，完全替代了以往手术切开暴露血管的方法，成为现代介入放射学的基本操作技术，在肿瘤的供血栓塞与药物灌注、动脉内照射、放射性损伤的预防、化疗、术前栓塞肿瘤血管、血管作用性药物及酒精等灌注取得了较好的效果。

但是，由于受限于治疗方式的局限性，基本上以栓塞造成组织缺血缺氧坏死或灌注药物抑止细胞生长或释放植入医疗器械改变器官组织形态为主，无法将光引入血管及体内或引出血管及体外。肿瘤光动力疗法与手术、化疗、放疗等常规治疗手段相比，具有创伤小、毒性低微、靶向性好、适用性好的诸多优点，但是光照方式局限于体表或较粗的孔道，由于受到激光发射机制和光敏剂药物性能的限制，其光动力仅有几毫米的作用范围，大大限制了其在医学领域的应用。

本发明将光纤和介入导管组成可操纵的多种长度和直径的血管光纤导管，利用该装置进入血管，通过光纤芯丝将光引入和引出血管抵近病变部位，更重要的是，能够同时通过导管输送药物的效果，使肿瘤光动力的疗法更加便利、精准，可满足生物、医疗等领域对光引入和引出血管同时输送药物的需求。

发明内容

针对Seldinger动脉插管技术的导丝无法将光能以及肿瘤光动力学药物传递至血管病变部位的不足，本发明的目的是提供一种血管光纤导管。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种血管光纤导管，包括至少一根光纤芯丝、防止药物和光泄漏的封闭层以及亲水涂层，所述光纤芯丝设置于所述光纤导管的中央轴心处，所述光纤芯与封闭层之间设有能够盛放传输药物的空腔体，所述封闭层外围涂覆有能够提高体液相容性并减少阻力的亲水涂层。

进一步地，所述光纤导管上导入血管一端的端头设有能够释放药物的输送部。

进一步地，所述输送部的外侧面上设有连通空腔体的输送孔。

进一步地，所述光纤导管还包括绕丝层，所述绕丝层由至少一根包裹环绕于所述光纤芯丝外围的绕丝构成；所述空腔体设置于绕丝层与封闭层之间或者绕丝层与光纤芯丝之间。

进一步地，所述光纤导管留在体外的一端设有耦合部，所述耦合部上连接有能够发射激光的激光器以及能够供给药物的药物注射装置。

进一步地，所述耦合部为多通路耦合器。

进一步地，所述输送部的顶端设有能够将光耦合出/入光纤芯丝的出光部，所述出光部优选为微透镜。

进一步地，所述光纤芯丝包括纤芯以及涂覆于每根所述纤芯外围的包层，所述包层的光传导率小于所述纤芯。

进一步地，所述纤芯中还能够加入一根或多根金属导丝或聚合物导丝与所述纤芯并行排列以提高其强度。

进一步地，所述封闭层的材料包括不锈钢、白金、钛合金、合成纤维、碳纤维、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、氟碳聚合物以及聚氨酯。

进一步地，所述亲水涂层由化学稳定的材料制成，所述亲水涂层的材料包括聚四氟乙烯、硅橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氟碳聚合物和聚氨酯中的至少一种。

进一步地，所述纤芯为单模纤芯或多模纤芯；所述纤芯的材质为石英纤芯、聚合物纤芯或金属空心纤芯中的至少一种。

进一步地，所述光纤导管包括两根以上的光纤芯丝，该光纤芯丝同时包括能够导入光的第一纤芯和能导出光的第二纤芯。

进一步地，所述光纤导管的直径为90μm～2000μm，优选100μm～1000μm；所述光纤导管的长度为1m～2m。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明中的光纤导管可通过血管等进入体内，即该光纤导管在血管内进入预定的病变位置，将光引入和引出病变部位从而起到治疗和诊断效果；更重要的是，该光纤导管能够将药物通过导管中的空腔体输送，然后通过输送部的输送孔释放至病变部分，因此，该导管具有多重作用，使用方便，为肿瘤光动力学的治疗带来了极大的便利以及药物与病变部位结合的精准性，具有极其重要的临床应用价值。

此外，该光纤导管的直径只有几百微米，最大2毫米左右，但其长度能够达到1～2米，因此对该光纤导管的结构要求很高，本发明通过具体结构的设置不仅能够使其完全达到使用强度并且能够极其通常地刺入皮肤并穿行于血管中。其输送部的具体结构设置使其能够极其便利地释放药物以及导出所需要的光。而体外一端的耦合部能够连接药物注射装置将光动力学肿瘤药物注入导管内输送至病变部位。

附图说明

图1是本发明实施例所述的光纤导管的整体结构示意图；

图2是本发明实施例所述的光纤导管的横截面剖视图；

图3是本发明实施例所述的输送部的剖面图；

图4是本发明实施例所述的光纤导管导入血管一端的部分结构示意图；

图5是本发明另一个实施例所述的输送部的剖面图；

图6是本发明另一个实施例所述的光纤导管横切面示意图；

图7是本发明实施例所述的T0温度下海波管形状的结构示意图；

图8是本发明实施例所述的T1温度下海波管包裹光纤导丝的结构示意图；

图9是本发明实施例所述的海波管内径与螺圈数的关系示意图。

1、光纤导管，10、光纤芯丝，11、输送部，12、耦合部，13、纤芯，14、包层，15、绕丝层，16、空腔体，17、封闭层，18、亲水涂层，19、输送孔，20、导光孔，21、出光部。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通方法人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种血管光纤导管，如图1～3所示，包括至少一根光纤芯丝10、能够提升强度的绕丝层15、防止药物和光泄漏的封闭层17以及能够提高体液相容性并减少阻力的亲水涂层18。所述光纤芯丝10设置于所述光纤导管1的中央轴心处，所述光纤芯丝10的外围包裹有绕丝层15，绕丝层15缠绕于光纤芯丝10的外围，可提高其韧性和强度，所述绕丝层15外设有由所述封闭层17包围形成的能够盛放传输药物的空腔体16，即所述绕丝层15与封闭层17之间设有空腔体16，所述封闭层17外围涂覆有亲水涂层18。所述绕丝层15可由至少一根包裹环绕于所述光纤芯丝10外围的绕丝构成，即绕丝环绕成了多个螺旋圈设置于光纤导管中，该绕丝层15可一体成型。

所述光纤芯丝10包括用于传导光的纤芯13(即光纤)以及涂覆于纤芯13外围的包层14，纤芯13为单模纤芯或多模纤芯。所述纤芯13的材质为石英纤芯、聚合物纤芯或和金属空心纤芯中的至少一种。所述包层14的光传导率小于所述纤芯13的光传导率，因此，该包层14对纤芯13中的光有一定的约束力。

所述光纤导管1上导入血管一端的端头设有能够释放药物的输送部11。所述输送部11的外侧面上设有连通空腔体16并能够释放药物的输送孔19，即该输送孔19贯穿封闭层17和亲水涂层18，输送孔19的数量可根据实际情况而定，优选输送端的外周均匀设置多个输送孔19，以便药物释放更方便、效率更高。输送孔19的形状可以为圆形、方形、条形、环形等等。

所述光纤导管1留在体外的一端设有耦合部12，所述耦合部12上连接有能够发射激光的激光器以及能够供给药物的药物注射装置。

所述耦合部12优选为多通路耦合器，即通过多通路耦合器能够将光纤导管1与激光器连接，且通过该多通路耦合器能够将药物注射装置中的药物注射入空腔体16中。

所述输送部11的顶端(即光纤导管1导入人体血管一端的顶端)设有能够将光耦合出/入光纤芯丝10的出光部21(即能够耦合出/入光纤导管)，则光纤芯丝10从光纤导管1的主体部分一直延伸至输送部11，然后光纤芯丝10中传导的光从微透镜15处汇聚传出光纤导管1，并照射在需要光的部位。所述出光部21优选为微透镜。所述微透镜15为向圆型、半球形等结构，容易汇聚光线或热量，且该微透镜15的设置也进一步减小光纤导管1在血管内穿行的阻力。当然，微透镜15也可以为其他结构类型。

所述输送部11的长度一般为1～4cm，优选为2～3cm，则有助于治疗以及光纤导管1在血管中的前行。

所述封闭层17的材料包括不锈钢、白金、钛合金、合成纤维、碳纤维、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、氟碳聚合物以及聚氨酯，封闭层17可为这些材料中的任意一种制成。

亲水涂层18的设置能够提高体液相容性并减少光纤导管1在体内穿行的阻力，如提高血液相容性并减少在血液中的阻力，该亲水涂层18为采用化学稳定的材料制成。具体地，亲水涂层18的材料包括但不限于聚四氟乙烯、硅橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氟碳聚合物和聚氨酯，亲水涂层18可采用上述任何一种材料构成也可以为两种以上的混合物构成。亲水涂层18可由镀膜、涂敷或热缩等方式设置于绕丝层15外。

作为进一步优选的实施方式，所述输送部11还设有多个贯穿所述绕丝层15、封闭层17以及亲水涂层18、并垂直所述光纤芯丝10的导光孔20。通过这些导光孔20可以将光纤芯丝10暴露，即通过这些孔可直接看到光纤芯丝10，纤芯13中的光有一小部分会穿过包层14并从这些导光孔20传出。导光孔20的形状可以为圆形、方形、条形、环形等等。还需要说明的是，除了这些导光孔20，光纤中的光主要从导管进入血管一端的顶端输出，即沿着光纤轴向方向正常输出。

作为进一步优选的实施方式，所述纤芯13中还能够加入一根或多根金属导丝或聚合物导丝与所述纤芯13并行排列以提高其强度。

实施例2

所述实施例1中的光纤导管1的结构还可以为：如图4～5所示，所述空腔体16设置于绕丝层15与光纤芯丝10之间，即绕丝层15设置于封闭层17的内壁上。然后在输送部11处，所述绕丝层15中相邻两个螺旋圈之间设置一定的缝隙可作为输送孔19进行释放药物，该输送孔19同时也能够将部分光侧面导出，封闭层17和亲水涂层18上也设有或大或小的开口以使空腔体16的药物能够从本实施例中的输送孔19中释放至病变部位。

在本实施例中，导光孔20可不用设置，用输送孔19代替便可。

实施例3

如图6所示，在实施例1或实施例2中，所述光纤芯丝10的数量可以为两根以上并排设置于光纤导管1的轴心处，光纤芯丝10包括纤芯13以及涂覆于每根纤芯13外围的包层14，绕丝层15中的绕丝缠绕于所有光纤芯丝10的外围以提高其韧性和强度。

若光纤导管1中含有多根纤芯13，则所述纤芯13中可同时包括能够导入光的第一纤芯和能导出光的第二纤芯，即在多根纤芯13情况下，可采用一根/多根纤芯导入光，同时采用一根/多根纤芯导出光，则导出光的纤芯通过将在血管内发生作用后的光导出，便可采用计算机等对导出光的光谱等进行分析，有助于了解治疗情况或病情等，并采取相应的治疗手段进行诊治。

实施例4

在实施例1中，所述绕丝层15优选为海波管，所述海波管为含有多个螺旋圈的海波管，所述海波管中间处的通孔3可穿插光纤芯丝10，该海波管优选为采用形状记忆合金制成，则海波管在不同温度下直径不同从而能够紧密地裹覆在设置于海波管内的光纤芯丝10外。还有形状记忆功能的海波管包裹于光纤芯丝10外围的制备方法如下：

①选择形状记忆合金的材料为镍钛合金51Ni-Ti，其马氏体相变温度Ms为-20℃，逆相变温度As为-12℃，先采用所述的形状记忆合金材料制成金属薄管，然后将该金属薄管采用激光切割方式制成含有多个螺旋圈的海波管(即螺旋管)，假如海波管内径为300μm，长度H为5cm，螺旋圈圈数为10圈；

②将步骤①所制得的含有多个螺旋圈的海波管浸泡在干冰-酒精溶液中冷却到T0＝-40℃，此时温度低于Ms；

③当海波管的温度降至T0＝-40℃，即低于Ms时，在海波管两端施加相反的力矩旋转以使海波管的螺旋圈的圈数减少且直径增加，如施加力矩旋转使海波管旋转4圈后(即剩余6圈螺旋)，此时直径D扩大到500μm，则由于金属记忆效应，海波管1在该低于Ms的温度下的此形状在T0温度下得以保存；

④将海波管恢复为室温T1，此时温度高于As，通过在海波管两端施加相反的力矩以使海波管1内径d缩小到300μm，则由于金属记忆效应，海波管在该T1温度下的形状得以保存；

⑤选择外径Di为300μm的光纤芯丝10，在室温下轴丝不能穿过内径为300μm的海波管中；将步骤④得到的已输入形状记忆功能的海波管浸泡在干冰-酒精溶液中冷却到T0＝-40℃，则其内径D扩张为500μm，光纤芯丝10便可轻易穿过，如图7所示。

则将光纤芯丝10插入海波管内，然后将插入了光纤芯丝10的海波管的温度恢复为室温，此时海波管内径缩小，由于T1温度下海波管的内径d与光纤芯丝10的外径Di一致，因此海波管紧密束缚于所述光纤芯丝10的外围，如图8所示。

在上述步骤中，当在海波管两端施加反向的力矩时，其直径会扩大或缩小，这是由于：海波管可简化为螺旋线结构，假设螺旋线高度为H，螺旋直径为D，螺旋圈数为N，则将其所在的圆柱面展开后为一条直线，根据勾股定理可计算螺旋线的长度L为：

将上式中的直径表达为螺旋圈数N的函数：

图9是N与D的关系，从图中可看到，当在海波管两端施加力矩时，螺旋圈数减小，直径增大。

在本实施例中，干冰和酒精的比例可参见现有技术，只要能达到本发明的温度便可。当然，本发明的冷却方法还可以选择现有技术的其他方法。

具体实施时，例如，在光动力肿瘤治疗中，若介入治疗的是肝脏肿瘤，需要进入肝脏肿瘤内血管。首先则将激光器与光纤导管1通过多通耦合器连接为一体通过血管光，并将连接药物注射装置。将光纤导管1设有微透镜的一端经皮穿刺进入血管，并在临床影像引导下，旋转手持一端将光纤导管1逐渐旋入肝脏肿瘤内血管的病变部位。敏剂药物通过光纤导管的空腔体输送，并通过输送孔引入至肿瘤部位。打开激光器，将激光经光纤芯丝10引导，照射在已注射光敏药物的肿瘤瘤体，使瘤体内的光敏药物发生光化学反应产生单态氧继而引发肿瘤瘤体的坏死及凋亡，从而达到治疗肿瘤的目的。

具体实施时，本发明的光纤导管1直径仅有百微米量级，一般最大直径约为2mm，最小直径只有100μm左右，因此，能够通过血管等穿入人体内进行介入治疗。该光纤导管1的长度一般为1.5～2m，几乎可对人体内任何的病变部位输送光源，一般体外预留0.4～1m。

具体实施时，本实施例中的多通路耦合器可直接使用现有技术中的耦合器，然后可在耦合器上设置一个通往空腔体16的孔，然后药物注射装置直接通过该孔将药物输入空腔体16中，或者直接将药物注射装置中的针直接通过耦合器上刺入空腔体16中，无论如何，只要能够实现将该功能便可，本发明中的药物注射装置可为普通的注射器。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种血管光纤导管，包括至少一根光纤芯丝、防止药物和光泄漏的封闭层以及亲水涂层，其特征在于：所述光纤芯丝设置于所述光纤导管的中央轴心处，所述光纤芯丝与封闭层之间设有能够盛放传输药物的空腔体，所述封闭层外围涂覆有能够提高体液相容性并减少阻力的亲水涂层；所述光纤导管还包括绕丝层，所述绕丝层由至少一根包裹环绕于所述光纤芯丝外围的绕丝构成，所述空腔体设置于绕丝层与封闭层之间或者绕丝层与光纤芯丝之间；所述光纤导管上导入血管一端的端头设有能够释放药物的输送部；所述输送部的顶端设有能够将光耦合出/入光纤芯丝的出光部；

所述绕丝层为海波管，所述海波管为含有多个螺旋圈的海波管，所述海波管中间处的通孔可穿插所述光纤芯丝，该海波管为采用形状记忆合金制成，则海波管在不同温度下直径不同从而能够紧密地裹覆在设置于海波管内的光纤芯丝外。

2.根据权利要求1所述的血管光纤导管，其特征在于：所述输送部的外侧面上设有连通空腔体的输送孔。

3.根据权利要求1所述的血管光纤导管，其特征在于：所述光纤导管留在体外的一端设有耦合部，所述耦合部上连接有能够发射激光的激光器以及能够供给药物的药物注射装置。

4.根据权利要求3所述的血管光纤导管，其特征在于：所述耦合部为多通路耦合器。

5.根据权利要求1所述的血管光纤导管，其特征在于：所述光纤导管包括两根以上的光纤芯丝，该光纤芯丝同时包括能够导入光的第一纤芯和能导出光的第二纤芯。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的血管光纤导管，其特征在于：所述光纤芯丝包括纤芯以及涂覆于每根所述纤芯外围的包层，所述包层的光传导率小于所述纤芯；

所述纤芯中还能够加入一根或多根金属导丝或聚合物导丝与所述纤芯并行排列以提高其强度。

7.根据权利要求6所述的血管光纤导管，其特征在于：所述封闭层的材料包括不锈钢、白金、钛合金、合成纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、氟碳聚合物以及聚氨酯中的任意一种；

所述亲水涂层由化学稳定的材料制成，所述亲水涂层的材料包括硅橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氟碳聚合物和聚氨酯中的至少一种；

所述纤芯为单模纤芯或多模纤芯；所述纤芯的材质为石英纤芯、聚合物纤芯或金属空心纤芯中的至少一种；

所述光纤导管的直径为90μm～2000μm；

所述光纤导管的长度为1m～2m。

8.根据权利要求1所述的血管光纤导管，其特征在于：所述出光部为微透镜。

9.根据权利要求7所述的血管光纤导管，其特征在于：所述光纤导管的直径为100μm～1000μm。

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