CN108066881B - 血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备，包括：相变材料导管，其刚度根据温度变化而改变，包括：应力感应段，设置在所述相变材料导管的顶端，介入血管中，用于获取所述相变材料导管与血管壁的接触力；以及刚度调节段，与所述应力感应段连接，用于调节所述相变材料导管的刚度。本公开提供的血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备通过设置应力感应段，能够实现对血管壁接触力的监控，并且通过设置刚度调节段能够调节血管介入导管的刚度，从而提高了介入过程的安全性。

Description

血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备
技术领域
本公开涉及血管介入手术技术领域，尤其涉及一种血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备。
背景技术
在我国，心脑血管疾病死亡占城乡居民死亡原因的首位，微创血管介入手术(endovascular intervention surgery)作为传统开胸手术的替代，以其创口小、效果好、恢复快的优点，已经在心血管病的临床治疗中得到了广泛的应用。传统血管介入手术是指由医生手持特制的导管导丝，在实时的影像辅助下，将导管和导丝由穿刺部位送入血管并继续将其送至目标血管，并进行相应治疗的过程。在传统手工介入手术中，由于医疗影像技术的缺陷，医生不得不承受大剂量辐射，医生健康受到严重影响。同时由于医生缺乏对导管受力情况的感知以及所使用的介入导管刚度较大，手术过程中很容易发生事故，容易引起血栓，穿孔等并发症。
为了减轻医生的负担，提高血管介入手术的效率与安全性，利用血管介入机器辅助进行介入手术的方法渐渐成为业界的研究热点。血管介入机器***具有运动精准，重复定位精度高，可以远程操控等优点，彻底地将医生从放射环境中解放了出来，同时也消除了手工操作过程中生理震颤带来的危险。
然而在实现本公开的过程中，本申请人发现，采用机器辅助介入手术的方法也带来了一些问题：首先，目前大多数血管介入机器人的商用产品存在着体积庞大，安装准备时间太长，缺乏力感知等缺点，限制了机器人辅助血管介入手术的进一步推广；其次，由于传统力传感器尺寸较大，需要相应的导线等附件，并不适用于血管介入手术的力感知；此外，由于介入导管工作环境的特殊性，刚度较大的导管也带来了安全隐患。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述技术问题，本公开提供一种血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备，以缓解现有技术中的采用机器辅助介入手术的方法，无法测量介入导管与血管壁的接触力，且介入导管刚度较大，容易产生安全隐患的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种血管介入导管，包括：相变材料导管，其刚度根据温度变化而改变，包括：应力感应段，设置在所述相变材料导管的顶端，介入血管中，用于获取所述相变材料导管与血管壁的接触力；以及刚度调节段，与所述应力感应段连接，用于调节所述相变材料导管的刚度。
在本公开的一些实施例中，所述应力感应段包括：相变材料导管本体，为所述应力感应段提供结构支撑；以及光纤，沿所述相变材料导管本体径向方向贴合设置在所述相变材料导管本体的外侧，用于接收并反射光信号，包括：光栅段，设置在所述光纤的端部，其中心波长随自身变形而改变，用于接收光信号，并反射随自身形变而变化的光信号；其中，所述光纤包括四根，四根所述光纤沿所述相变材料导管本体的周向均匀排列。
在本公开的一些实施例中，所述相变材料导管本体的外径介于1.5mm至3mm之间，其内径介于0.2mm至1.5mm之间；所述光纤的直径介于80μm至200μm之间；所述光栅段的长度介于3mm至18mm之间。
在本公开的一些实施例中，所述刚度调节段包括：相变材料导管本体，与所述应力感应段连接且不连通，用于通入冷却介质，其中：所述相变材料导管本体上开设有冷却介质出口，用于使冷却介质流出所述相变材料导管本体；回流套，包裹于所述相变材料导管本体外侧，形成冷却介质回流腔；以及回流管，与所述冷却介质回流腔连通，用于将冷却介质引出并回流；其中，所述冷却介质包含医用纯水。
在本公开的一些实施例中，所述相变材料导管本体由相变材料制成，所述相变材料的刚度随温度的升高而减小；其中，所述相变材料的玻璃化温度介于35℃与45℃之间。
在本公开的一些实施例中，所述相变材料包含：聚氨酯。
根据本公开的另一个方面，还提供一种血管介入设备，包括：固定夹紧装置；运动夹紧装置，与所述固定夹紧装置相对设置；旋转装置，与所述运动夹紧装置连接，带动所述运动夹紧装置旋转；以及直线运动装置，与所述旋转装置连接，带动所述运动夹紧装置沿其与所述固定夹紧装置的连线往复运动；其中，本公开提供的血管介入导管依次穿过所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置，通过所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置交替夹紧，利用所述旋转装置和所述直线运动装置驱动所述血管介入导管介入血管中。
在本公开的一些实施例中，所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置均包括：电磁铁，用于吸引金属压盘；金属压盘，与所述电磁铁相对设置，用于与所述电磁铁吸合并夹紧所述血管介入导管；以及弹簧，分别与所述电磁铁和所述金属压盘连接，用于在所述电磁铁断电后辅助所述金属压盘复位；其中，所述金属压盘和所述电磁铁吸合时，其二者之间留有不大于所述血管介入导管直径的间隙。
在本公开的一些实施例中，所述旋转装置包括：旋转电机；减速机，与所述旋转电机连接，用于传递所述旋转电机的扭矩并输出设定转速；以及齿轮盘，与所述减速机的动力输出端啮合，并与所述运动夹紧装置连接，包括：中心孔，设置在所述齿轮盘的圆心，用于所述血管介入导管穿过；以及偏心孔，设置在所述齿轮盘上，用于与所述运动夹紧装置连接。
在本公开的一些实施例中，所述血管介入设备还包括：连接支架，用于连接所述旋转装置和所述直线运动装置；其中，所述旋转电机和所述减速机嵌合在所述连接支架内。
在本公开的一些实施例中，所述直线运动装置包括：线性电机，与所述连接支架连接，用于驱动所述运动夹紧装置和所述旋转装置直线运动。
在本公开的一些实施例中，还包括：供电滑环，与所述齿轮盘同轴连接，包括：旋转端，与所述齿轮盘同轴连接并同步旋转，用于为所述运动夹紧装置的所述电磁铁供电；以及固定端，与所述旋转端同轴连接并与所述连接支架固定连接；其中，所述旋转端和所述固定端上均设置有用于所述血管介入导管或所述电磁铁导线穿过的通孔，且所述通孔与所述中心孔同轴设置。
根据本公开的另一个方面，还提供一种接触力检测方法，包括：步骤A：分别检测本公开提供的血管介入导管中每条所述光纤的所述光栅段未受载状态下的中心波长；步骤B：以其中一条所述光纤为基准，对其余三条所述光纤的制造误差以及粘贴面性质差异进行修正；步骤C：对所述应力感应段施加径向载荷，并完成温度补偿后，对径向载荷与中心波长的变化量的关系进行标定，得到中心波长变化量与径向载荷的关系式；步骤D：使用如上述权利要求7至12中任一项所述的血管介入设备将所述血管介入导管介入血管中；以及步骤E：测量光栅段的中心波长，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出所述血管介入导管与血管壁的接触力。
在本公开的一些实施例中，所述步骤B包括：步骤B1：对所述应力感应段施加大小恒定，方向变化的载荷；步骤B2：得到四根所述光纤中所述光栅段的中心波长的变化量随载荷方向的关系；步骤B2：以其中一根所述光纤为基准，对其余三根光纤的结果使用如下公式进行拟合修正：
Δλ＝Acos(aθ-ψ)+B
其中，Δλ为测得的波长变化量，θ为载荷与初始位置的夹角，A、a、B和ψ为拟合曲线参数。
在本公开的一些实施例中，其中：所述步骤C中，补偿温度载荷包括：将相对设置的两根光纤受到的载荷相减；所述步骤C中，将径向载荷分解为相互垂直的两个方向上的分量，所述相互垂直的两个方向与四根所述光纤的排列方向一致，得到中心波长变化量与径向载荷的两个分量的关系式；所述步骤E中，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出相互垂直的两个方向上的径向载荷，根据平行四边形法则，得出所述血管介入导管与血管壁接触力。
根据本公开的另一个方面，还提供一种检测设备，包括：本公开提供的血管介入设备，用于介入本公开提供的血管介入导管；所述血管介入导管，依次穿过所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置，介入血管中，用于接收并反射光信号；光纤光栅解调仪，与所述光纤连接，用于向所述光纤发射光信号，并将反射回的光信号解调为数字信号；以及数据处理装置，与所述光纤光栅解调仪连接，用于接收所述光纤光栅解调仪发送的数字信号，并进行如下操作：分别检测所述血管介入导管中每条所述光纤的所述光栅段未受载状态下的中心波长；以其中一条所述光纤为基准，对其余三条所述光纤进行修正；对所述应力感应段施加径向载荷，补偿温度载荷，对径向载荷与中心波长的变化量的关系进行标定，得到中心波长变化量与径向载荷的关系式；使用所述血管介入设备将所述血管介入导管介入血管中；以及测量光栅段的中心波长，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出所述血管介入导管与血管壁接触力。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)通过设置应力感应段，能够实现对血管壁接触力的监控，提高介入过程的安全性；
(2)通过沿相变材料导管本体的周向均匀排列光纤，能够消除温度对测量接触力结果的影响，提高了测量结果的精度；
(3)光纤、光栅尺寸小，易于安装；
(4)血管介入导管的刚度可以通过控制冷却介质温度的方式来实现，控温结构和方式对人体无害，医学兼容性良好；
(5)在介入过程中，当血管介入导管遇到障碍时，向介质回流腔内注入冷却介质，使得刚度调节段的刚度增加，能够更有效地传递力与扭矩，减少导管的过度弯曲，提高介入过程的效率；
(6)介入过程中，由于相变材料的玻璃化温度与人体体温接近，没有冷却介质流经的应力感应段，即光栅段布置处的温度基本恒定，因此应力感应段始终处于柔软状态，不容易对血管壁造成伤害；
(7)本公开提供的血管介入设备结构紧凑，零部件较少，体积小，易于拆装与消毒；
(8)通过设置旋转电机与线性电机，使运动夹紧装置运动精确；
(9)通过导电滑环的旋转端为电磁铁供电，使电磁铁导线与所述血管介入导管均从通孔中穿过，在旋转装置带动血管介入导管旋转的过程中，降低了血管介入导管与电磁铁导线相互缠绕的几率；
(10)仅通过光纤阵列、光纤光栅解调仪以及数据处理装置即可得到血管壁接触力，无需其他***的辅助设备，不受电磁干扰，医疗兼容性良好，无放射射线。
附图说明
图1为本公开提供的血管介入导管中应力感应段的立体结构示意图。
图2为本公开提供的血管介入导管中应力感应段的主视示意图。
图3为本公开提供的血管介入导管中刚度调节段的结构示意图。
图4a为本公开提供的相变材料导管本体在不同温度下挠度测试实验示意图。
图4b为本公开提供的相变材料导管本体在不同温度下挠度测试实验结果图。
图5为本公开提供的血管介入导管分别在刚柔状态下进行介入的接触力实验结果示意图。
图6为本公开提供的血管介入设备的立体结构示意图。
图7a为本公开提供的血管介入设备中固定夹紧装置的主视示意图。
图7b为本公开提供的血管介入设备中固定夹紧装置的立体结构示意图。
图8为本公开提供的血管介入设备中旋转装置的结构示意图。
图9a为本公开提供的血管介入设备中运动端的结构示意图。
图9b为本公开提供的血管介入设备中运动端另一个角度的结构示意图。
图10为本公开提供的血管介入设备中线性电机的结构示意图。
图11为本公开提供的接触力检测方法的步骤示意图。
图12为本公开提供的接触力检测方法步骤B中四条光纤的转角与中心波长变化量的关系图。
图13为本公开提供的接触力检测方法中，中心波长变化量与径向载荷X方向分量和Y方向的分量的关系图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-血管介入导管；10-应力感应段；20-刚度调节段；
30-固定夹紧装置；40-运动夹紧装置；50-旋转装置；
60-直线运动装置；70-连接支架；80-供电滑环；
11-相变材料导管本体(应力感应段)；12-光纤；
21-相变材料导管本体(刚度调节段)；22-回流套；
23-回流管；31-电磁铁；32-金属压盘；
33-弹簧；34-间隙；51-旋转电机；
52-减速机；53-齿轮盘；61-线性电机；
81-旋转端；82-固定端；
121-光栅段；211-冷却介质出口；
221-介质回流腔；222-密封件；
531-中心孔；532-偏心孔。
具体实施方式
本公开中，血管介入导管的刚度可以通过控制冷却介质温度的方式来实现，控温结构和方式对人体无害，医学兼容性良好，介入过程中，由于相变材料的玻璃化温度与人体体温接近，没有冷却介质流经的应力感应段，即光栅布置处的温度基本恒定，因此所述应力感应段始终处于柔软状态，不容易对血管壁造成伤害。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开提供的血管介入导管中应力感应段的立体结构示意图。图2为本公开提供的血管介入导管中应力感应段的主视示意图。图3为本公开提供的血管介入导管中刚度调节段的结构示意图。
在本公开的一个示例性实施例中，提供一种血管介入导管，如图1-图3所示，包括：相变材料导管，其刚度根据温度变化而改变，包括：应力感应段10，设置在相变材料导管的顶端，介入血管中，用于获取相变材料导管与血管壁的接触力；以及刚度调节段20，与应力感应段10连接，用于调节相变材料导管的刚度。
通过设置应力感应段10能够实时获取血管介入导管与血管壁之间的接触力大小，便于医护人员监控，提高介入过程的安全性；同时通过刚度调节段20调节相变材料导管的刚度，提高介入效率。
在本公开中，如图1-图2所示，应力感应段10包括：相变材料导管本体11，为应力感应段10提供结构支撑；以及光纤12，沿相变材料导管本体11径向方向贴合设置在相变材料导管本体11的外侧，用于接收并反射光信号，包括：光栅段121，设置在光纤12的端部，其中心波长随自身变形而改变，用于接收光信号，并反射随自身形变而变化的光信号；其中，光纤12包括四根，四根光纤12沿相变材料导管本体11的周向均匀排列。
对于光栅段121，其中心波长的变化量与应变满足如下关系式：
Δλ＝kεε+kΔTΔT (1)
式中，Δλ表示光栅段121反射光波峰对应受到载荷情况下中心波长的变化量，ε表示光栅段121附着处的局部应变，ΔT表示温度变化，kε和kΔT是常数系数，四根光纤12沿相变材料导管本体11周向均匀设置，如图2所示，将应力感应段10受到的径向应力分解为两个相互垂直的分量(即图2中X方向和Y方向)，由于相对设置的两条光纤12一条受拉应力，另一条受压应力，因此将光纤No.1处测得的波长变化量和光纤No.3处测得的波长变化量相减，将光纤No.2处测得的波长变化量和光纤No.4处测得的波长变化量相减，即可得到Y方向和X方向上消除温度应变之后的应变值，因此通过沿相变材料导管本体11的周向均匀排列光纤12，能够消除温度对测量接触力结果的影响，提高了测量结果的精度。
在本公开中，相变材料导管本体11的外径介于1.5mm至3mm之间，其内径介于0.2mm至1.5mm之间；光纤12的直径介于80μm至200μm之间；光栅段121的长度介于3mm至18mm之间，光纤12、光栅121尺寸小，易于安装。
在本公开中，如图3所示，刚度调节段20包括：相变材料导管本体21，与应力感应段10连接且不连通，用于通入冷却介质，其中：相变材料导管本体21上开设有冷却介质出口211，用于使冷却介质流出相变材料导管本体21；回流套22，包裹于相变材料导管本体21外侧，通过设置密封件222形成冷却介质回流腔221；以及回流管23，与冷却介质回流腔221连通，用于将冷却介质引出并回流；其中，冷却介质包含医用纯水，血管介入导管1的刚度可以通过控制冷却介质温度的方式来实现，控温结构和方式对人体无害，医学兼容性良好，在介入过程中，当血管介入导管1遇到障碍时，通过相变材料导管本体21向介质回流腔221内注入冷却介质，使得刚度调节段20的刚度增加，能够更有效地传递力与扭矩，减少血管介入导管1的过度弯曲，提高介入过程的效率。
图4a为本公开提供的相变材料导管本体在不同温度下挠度测试实验示意图。图4b为本公开提供的相变材料导管本体在不同温度下挠度测试实验结果图。如图4a和图4b所示，实验中两个固定支点间的跨距为50mm，在刚状态下，相变材料导管本体11(21)的刚度显著提升。
图5为本公开提供的血管介入导管分别在刚柔状态下进行介入的接触力实验结果示意图。如图5所示，实验中血管介入导管分别在刚柔状态下对人体血管模型进行介入，通入冷却介质进行降温后达到刚状态的导管能够更快地完成介入操作。
在本公开中，相变材料导管本体11(21)由相变材料制成，相变材料的刚度随温度的升高而减小；其中，所述相变材料的玻璃化温度介于35℃与45℃之间，介入过程中，由于相变材料的玻璃化温度与人体体温接近，没有冷却介质流经的应力感应段10，即光栅段121布置处的温度基本恒定，因此应力感应段10始终处于柔软状态，不容易对血管壁造成伤害。
在本公开中，相变材料包含：聚氨酯。
图6为本公开提供的血管介入设备的立体结构示意图。
在本公开的另一个示例性实施例中，还提供一种血管介入设备，如图6所示，包括：固定夹紧装置30；运动夹紧装置40，与固定夹紧装置30相对设置；旋转装置50，与运动夹紧装置40连接，带动运动夹紧装置40旋转；以及直线运动装置60，与旋转装置50连接，带动运动夹紧装置40沿其与固定夹紧装置30的连线往复运动；其中，血管介入导管1依次穿过固定夹紧装置30和运动夹紧装置40，通过固定夹紧装置30和运动夹紧装置40交替夹紧，利用旋转装置50和直线运动装置60驱动血管介入导管1介入血管中，在血管介入导管1介入的过程中，当需要前后输送导管时，运动夹紧装置40夹紧导管，固定夹紧装置30放松导管，直线运动装置60带动旋转装置50和运动夹紧装置40线性移动，当直线运动装置60到达其行程极限时，固定夹紧装置30夹紧导管，锁定导管位置，直线运动装置60带动旋转装置50和运动夹紧装置40退回一段距离，以便下一次输送；当介入过程需要扭转导管时，运动夹紧装置40夹紧导管，固定夹紧装置30放松导管，由旋转装置50将扭矩传输给运动夹紧装置40，再由运动夹紧装置40带动导管旋转，本公开提供的血管介入设备结构紧凑，零部件较少，体积小，易于拆装与消毒。
图7a为本公开提供的血管介入设备中固定夹紧装置的主视示意图。图7b为本公开提供的血管介入设备中固定夹紧装置的立体结构示意图。
在本公开中，如图7a和图7b所示，固定夹紧装置30和运动夹紧装置40均包括：电磁铁31，用于吸引金属压盘32；金属压盘32，与电磁铁31相对设置，用于与电磁铁31吸合并夹紧血管介入导管1；以及弹簧33，分别与电磁铁31和金属压盘32连接，用于在电磁铁31断电后辅助金属压盘32复位；其中，金属压盘32和电磁铁31吸合时，其二者之间留有不大于血管介入导管1直径的间隙34，通过设置间隙34，能够在确保对血管介入导管1提供足够的夹紧力的情况下，不损伤血管介入导管1的结构。
图8为本公开提供的血管介入设备中旋转装置的结构示意图。
在本公开中，旋转装置50包括：旋转电机51；减速机52，与旋转电机51连接，用于传递旋转电机51的扭矩并输出设定转速；以及齿轮盘53，与减速机52的动力输出端啮合，并与运动夹紧装置40连接，包括：中心孔531，设置在齿轮盘53的圆心，用于血管介入导管1穿过；以及偏心孔532，设置在齿轮盘53上，用于与运动夹紧装置40连接，运动夹紧装置40与齿轮盘53连接后，当运动夹紧装置40中的电磁铁与金属压盘吸合时，应确保血管介入导管1不发生过度弯曲。
图9a为本公开提供的血管介入设备中运动端的结构示意图。
图9b为本公开提供的血管介入设备中运动端另一个角度的结构示意图。
在本公开中，如图9a-图9b所示，血管介入设备还包括：连接支架70，用于连接旋转装置50和直线运动装置60；其中，旋转电机51和减速机52嵌合在连接支架70内，通过连接支架70将各个部件相互连接，提高血管介入设备的集成度，降低设备整体体积。
图10为本公开提供的血管介入设备中线性电机的结构示意图。
在本公开中，如图10所示，直线运动装置60包括：线性电机61，与连接支架70连接，用于驱动运动夹紧装置40和旋转装置50直线运动。
在本公开中，如图9a-图9b所示，还包括：供电滑环80，与齿轮盘53同轴连接，包括：旋转端81，与齿轮盘53同轴连接并同步旋转，用于为运动夹紧装置40的电磁铁供电；以及固定端82，与旋转端81同轴连接并与连接支架70固定连接；其中，旋转端81和固定端82上均设置有用于血管介入导管1或电磁铁导线穿过的通孔，且通孔与中心孔531同轴设置，通过导电滑环80的旋转端81为电磁铁供电，使电磁铁导线与血管介入导管1均从通孔中穿过，在旋转装置50带动血管介入导管1旋转的过程中，降低了血管介入导管1与电磁铁导线相互缠绕的几率。
图11为本公开提供的接触力检测方法的步骤示意图。
在本公开的再一个示例性实施例中，提供一种接触力检测方法，如图11所示，包括：步骤A：分别检测血管介入导管1中每条光纤12的光栅段121未受载状态下的中心波长；步骤B：以其中一条光纤12为基准，对其余三条光纤12的制造误差以及粘贴面性质差异进行修正；步骤C：对应力感应段10施加径向载荷，并完成温度补偿后，对径向载荷与中心波长的变化量的关系进行标定，得到中心波长变化量与径向载荷的关系式；步骤D：使用血管介入设备将血管介入导管1介入血管中；以及步骤E：测量光栅段121的中心波长，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出血管介入导管1与血管壁的接触力。
图12为本公开提供的接触力检测方法步骤B中四条光纤的转角与中心波长变化量的关系图。
在本公开中，如图12所示，步骤B包括：步骤B1：对应力感应段10施加大小恒定，方向变化的载荷(实际操作时，可通过将应力感应段10分别旋转不同的角度后，挂上等质量的砝码来实现)；步骤B2：得到四根光纤12中光栅段121的中心波长的变化量随载荷方向(即应力感应段10的转动角度)的关系；步骤B2：以其中一根光纤12为基准，对其余三根光纤12的结果使用如下公式进行拟合修正：
Δλ＝Acos(aθ-ψ)+B
其中，Δλ为测得的波长变化量，θ为载荷与初始位置的夹角，A、a、B和ψ为拟合曲线参数。
由于各光纤12中光栅段121加工制造的误差以及各粘贴面的不同性质，即使对于相同的应变，不同的光栅段121也会有不同的读数结果，因此采用上述修正公式进行拟合，从而消除加工制造以及粘贴面性质所带来的误差。
图13为本公开提供的接触力检测方法中，中心波长变化量与径向载荷X方向分量和Y方向的分量的关系图。
在本公开中，其中：步骤C中，补偿温度载荷包括：将相对设置的两根光纤受到的载荷相减；步骤C中，将径向载荷分解为相互垂直的两个方向上的分量，相互垂直的两个方向与四根光纤12的排列方向一致(即图2中X方向与Y方向)，如图13所示，得到中心波长变化量与径向载荷的两个分量的关系式；步骤E中，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出相互垂直的两个方向上的径向载荷，根据平行四边形法则，得出血管介入导管1与血管壁接触力。
此处需要补充说明的是，图13所示的中心波长变化量与径向载荷的两个分量的关系式，由本次实验所选取的光纤以及粘合面性质决定，。
本公开还提供一种检测设备，包括：血管介入设备，用于介入血管介入导管1；血管介入导管1，依次穿过固定夹紧装置30和运动夹紧装置40，介入血管中，用于接收并反射光信号；光纤光栅解调仪，与光纤12连接，用于向光纤12发射光信号，并将反射回的光信号解调为数字信号；以及数据处理装置，与光纤光栅解调仪连接，用于接收光纤光栅解调仪发送的数字信号，并进行如下操作：
分别检测血管介入导管1中每条光纤12的光栅段121未受载状态下的中心波长；以其中一条光纤12为基准，对其余三条光纤12的制造误差以及粘贴面性质进行修正；对应力感应段10施加径向载荷，补偿温度载荷，对径向载荷与中心波长的变化量的关系进行标定，得到中心波长变化量与径向载荷的关系式；使用血管介入设备将血管介入导管1介入血管中；以及测量光栅段121的中心波长，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出血管介入导管1与血管壁的接触力。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开提供的血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供的血管介入导管、设备、接触力检测方法以及检测设备中血管介入导管的刚度可以通过控制冷却介质温度的方式来实现，控温结构和方式对人体无害，医学兼容性良好，介入过程中，由于相变材料的玻璃化温度与人体体温接近，没有冷却介质流经的应力感应段，即光栅布置处的温度基本恒定，因此所述应力感应段始终处于柔软状态，不容易对血管壁造成伤害。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种血管介入导管，包括：相变材料导管，其刚度根据温度变化而改变，包括：
应力感应段，设置在所述相变材料导管的顶端，介入血管中，用于获取所述相变材料导管与血管壁的接触力，其中应力感应段包括：
相变材料导管本体，为所述应力感应段提供结构支撑；以及
四根光纤，沿所述相变材料导管本体径向方向贴合设置在所述相变材料导管本体的外侧周向均匀排列，用于接收并反射光信号，包括：光栅段，设置在所述光纤的端部，其中心波长随自身变形而改变，用于接收光信号，并反射随自身形变而变化的光信号；以及
刚度调节段，与所述应力感应段连接，用于调节所述相变材料导管的刚度，所述刚度调节段包括：
冷却介质出口，用于使冷却介质流出所述相变材料导管本体；
回流套，包裹于所述相变材料导管本体外侧，形成冷却介质回流腔；以及
回流管，与所述冷却介质回流腔连通，用于将冷却介质引出并回流。
2.根据权利要求1所述的血管介入导管，所述相变材料导管本体的外径介于1.5mm至3mm之间，其内径介于0.2mm至1.5mm之间；
所述光纤的直径介于80μm至200μm之间；
所述光栅段的长度介于3mm至18mm之间。
3.根据权利要求1所述的血管介入导管，所述刚度调节段包括：
相变材料导管本体，与所述应力感应段连接且不连通，用于通入冷却介质；
其中，所述冷却介质包含医用纯水。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的血管介入导管，所述相变材料导管本体由相变材料制成，所述相变材料的刚度随温度的升高而减小；
其中，所述相变材料的玻璃化温度介于35℃与45℃之间。
5.根据权利要求4所述的血管介入导管，所述相变材料包含：聚氨酯。
6.一种血管介入设备，包括：
固定夹紧装置；
运动夹紧装置，与所述固定夹紧装置相对设置；
旋转装置，与所述运动夹紧装置连接，带动所述运动夹紧装置旋转；以及
直线运动装置，与所述旋转装置连接，带动所述运动夹紧装置沿其与所述固定夹紧装置的连线往复运动；
其中，如上述权利要求1至5中任一项所述的血管介入导管依次穿过所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置，通过所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置交替夹紧，利用所述旋转装置和所述直线运动装置驱动所述血管介入导管介入血管中。
7.根据权利要求6所述的血管介入设备，所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置均包括：
电磁铁，用于吸引金属压盘；
金属压盘，与所述电磁铁相对设置，用于与所述电磁铁吸合并夹紧所述血管介入导管；以及
弹簧，分别与所述电磁铁和所述金属压盘连接，用于在所述电磁铁断电后辅助所述金属压盘复位；
其中，所述金属压盘和所述电磁铁吸合时，其二者之间留有不大于所述血管介入导管直径的间隙。
8.根据权利要求7所述的血管介入设备，所述旋转装置包括：
旋转电机；
减速机，与所述旋转电机连接，用于传递所述旋转电机的扭矩并输出设定转速；以及
齿轮盘，与所述减速机的动力输出端啮合，并与所述运动夹紧装置连接，包括：
中心孔，设置在所述齿轮盘的圆心，用于所述血管介入导管穿过；以及
偏心孔，设置在所述齿轮盘上，用于与所述运动夹紧装置连接。
9.根据权利要求8所述的血管介入设备，所述血管介入设备还包括：连接支架，用于连接所述旋转装置和所述直线运动装置；
其中，所述旋转电机和所述减速机嵌合在所述连接支架内。
10.根据权利要求9所述的血管介入设备，所述直线运动装置包括：线性电机，与所述连接支架连接，用于驱动所述运动夹紧装置和所述旋转装置直线运动。
11. 根据权利要求9所述的血管介入设备，还包括：供电滑环，与所述齿轮盘同轴连接，包括：
旋转端，与所述齿轮盘同轴连接并同步旋转，用于为所述运动夹紧装置的所述电磁铁供电；以及
固定端，与所述旋转端同轴连接并与所述连接支架固定连接；
其中，所述旋转端和所述固定端上均设置有用于所述血管介入导管或所述电磁铁的导线穿过的通孔，且所述通孔与所述中心孔同轴设置。
12.一种检测设备，包括：
如上述权利要求6至11中任一项所述的血管介入设备，用于介入如上述权利要求1或2所述的血管介入导管；
所述血管介入导管，依次穿过所述固定夹紧装置和所述运动夹紧装置，介入血管中，用于接收并反射光信号；
光纤光栅解调仪，与所述光纤连接，用于向所述光纤发射光信号，并将反射回的光信号解调为数字信号；以及
数据处理装置，与所述光纤光栅解调仪连接，用于接收所述光纤光栅解调仪发送的数字信号，并进行如下操作：
分别检测所述血管介入导管中每条所述光纤的所述光栅段未受载状态下的中心波长；
以其中一条所述光纤为基准，对其余三条所述光纤进行修正；
对所述应力感应段施加径向载荷，补偿温度载荷，对径向载荷与中心波长的变化量的关系进行标定，得到中心波长变化量与径向载荷的关系式；
使用所述血管介入设备将所述血管介入导管介入血管中；以及
测量光栅段的中心波长，根据中心波长变化量与径向载荷的关系式得出所述血管介入导管与血管壁接触力。
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