CN116636922B - 磁感应热消融球囊导管及消融方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁感应热消融球囊导管及消融方法，磁感应热消融球囊导管包括：管体，设置有沿管体轴向延伸的能量通道；球囊，设置在管体的远端；磁感应热消融组件，设置在管体的远端并位于球囊内，磁感应热消融组件通过能量通道与供能组件连接。通过磁感应热消融组件产生磁场并在心肌内产生感应电流，经由电流的热效应实现心肌组织的热消融，既能够在单次消融内完成整个肺静脉口环形区域心肌的消融，又无需复杂的控制过程，实现低风险快速消融。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种磁感应热消融球囊导管及消融方法。
背景技术
心房颤动(atrial fibrillation，AF)是临床最常见的心律失常之一。根据估算，全世界有3300多万人患有AF。AF发病率随着年龄增长而升高，与同年龄非房颤患者相比较，房颤患者生活质量往往较差，且常伴随有高血压、心力衰竭等疾病，故其血栓栓塞并发症及致死率均较高。最近的研究已经将AF与痴呆的发展联系起来。因此，有效治疗房颤具有重要的临床意义。在长期随访护理中，通过干预措施控制房颤已被证明可改善生活质量。
目前随着科技的发展，治疗房颤的器械也在日新月异，就能量来源来说，有射频、冷冻、激光、超声等。其中，比较主流的两种能量是射频和冷冻。射频，采用的是单点消融，虽然一次消融的速度较快，但是完成一个完整环形的消融，总耗时较长。冷冻，能一次完成一个完整环形的消融，但是球囊充气、液态制冷剂降温、消融后放气，控制过程复杂，风险较大。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种磁感应热消融球囊导管及消融方法，以达到实现磁感应热消融的目的。
本说明书实施例提供以下技术方案：一种磁感应热消融球囊导管，包括：管体，设置有沿管体轴向延伸的能量通道；球囊，设置在管体的远端；磁感应热消融组件，设置在管体的远端并位于球囊内，磁感应热消融组件通过能量通道与供能组件连接。
进一步地，磁感应热消融组件包括磁芯和线圈，磁芯设置在管体的远端内部，线圈缠绕在管体的远端外壁。
进一步地，磁感应热消融组件为多个，沿管体的远端轴向间隔分布。
进一步地，磁感应热消融组件包括磁芯和线圈，磁芯设置在管体的远端外部，线圈缠绕在磁芯的外壁。
进一步地，磁感应热消融组件为多个，沿管体的远端外部的周向间隔分布。
进一步地，管体包括：连接流体通道，设置有连接通道入口和连接通道出口，连接通道入口与外界供液装置连通，且连接流体通道围设成中空的管状结构；环形流体通道，设置在连接流体通道的一端，环形流体通道设置有多个环形通道入口和多个喷口，多个环形通道入口与多个连接通道出口一一对应连接，多个喷口沿环形流体通道的周向间隔布置，且环形流体通道的轴线与管状结构的轴线共线。
进一步地，磁感应热消融组件与多个喷口间隔设置。
本发明提供了一种消融方法，采用上述的磁感应热消融球囊导管进行，消融方法包括以下步骤：使球囊胀开并与血管内壁贴靠；通过能量通道向磁感应热消融组件供能，磁感应热消融组件的磁场在心肌组织内产生感应电流，并通过感应电流的热效应实现心肌组织的热消融。
本发明还提供了一种消融方法，采用上述的磁感应热消融球囊导管进行，消融方法包括以下步骤：通过制冷剂迅速制冷实现心肌组织冷冻消融；待冷冻消融结束后，通过能量通道向磁感应热消融组件供能，磁感应热消融组件的磁场在心肌组织内产生感应电流，并通过感应电流的热效应实现心肌组织的热消融。
本发明进一步提供了一种消融方法，采用上述的磁感应热消融球囊导管进行，消融方法包括以下步骤：使球囊胀开并与血管内壁贴靠；通过能量通道向磁感应热消融组件供能，磁感应热消融组件的磁场在心肌组织内产生感应电流，并通过感应电流的热效应实现心肌组织的热消融；待热消融结束后，通过制冷剂迅速制冷实现心肌组织冷冻消融。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：通过磁感应热消融组件产生磁场并在心肌内产生感应电流，经由电流的热效应实现心肌组织的热消融，既能够在单次消融内完成整个肺静脉口环形区域心肌的消融，又无需复杂的控制过程，实现低风险快速消融。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1是本发明第一实施例的结构示意图；
图2是本发明第二实施例的结构示意图；
图3是线圈与肺静脉配合时的结构示意图。
图中附图标记：10、管体；20、球囊；30、磁感应热消融组件；31、磁芯；32、线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种磁感应热消融球囊导管，包括管体10、球囊20和磁感应热消融组件30。管体10设置有沿管体10轴向延伸的能量通道；球囊20设置在管体10的远端；磁感应热消融组件30设置在管体10的远端并位于球囊20内，磁感应热消融组件30通过能量通道与供能组件连接。
通过磁感应热消融组件30产生磁场并在心肌内产生感应电流，经由电流的热效应实现心肌组织的热消融，既能够在单次消融内完成整个肺静脉口环形区域心肌的消融，又无需复杂的控制过程，实现低风险快速消融。
如图1所示，本发明的第一种实施例中磁感应热消融组件30包括磁芯31和线圈32，磁芯31设置在管体10的远端内部，线圈32缠绕在管体10的远端外壁。
在该实施例中管体10为实心结构，其内部填充有铁磁材料以形成磁芯31，对应的线圈32绕设在磁芯31所在位置的管体10外部，以形成磁感应热消融组件30。使用时，通过鞘管和扩张器将本申请的磁感应热消融球囊导管贴靠在待消融的位置。通电后，具有电流的磁感应热消融组件30产生磁场，心肌细胞受电磁场影响，由于电磁感应产生热量实现消融。
优选地，磁感应热消融组件30为多个，沿管体10的远端轴向间隔分布。通过设置多个磁感应热消融组件30可以提高整体装置的消融效率，缩短消融所需的时间。
如图2所示，本发明第二实施例中磁感应热消融组件30包括磁芯31和线圈32，磁芯31设置在管体10的远端外部，线圈32缠绕在磁芯31的外壁。
具体地，管体10采用空心结构制成，便于其他器械穿设于空心结构内部，实现配合使用。磁芯31采用外部固定方式设置在管体10的远端外部，线圈32与磁芯31配合缠绕，以实现通电时产生磁场的目的。使用时，通过鞘管和扩张器将本申请的磁感应热消融球囊导管贴靠在待消融的位置。通电后，具有电流的磁感应热消融组件30产生磁场，心肌细胞受电磁场影响，由于电磁感应产生热量实现消融。
优选地，磁感应热消融组件30为多个，沿管体10的远端外部的周向间隔分布。通过设置多个磁感应热消融组件30可以提高整体装置的消融效率，缩短消融所需的时间。
本发明实施例中的管体10包括连接流体通道和环形流体通道。连接流体通道设置有连接通道入口和连接通道出口，连接通道入口与外界供液装置连通，且连接流体通道围设成中空的管状结构；环形流体通道设置在连接流体通道的一端，环形流体通道设置有多个环形通道入口和多个喷口，多个环形通道入口与多个连接通道出口一一对应连接，多个喷口沿环形流体通道的周向间隔布置，且环形流体通道的轴线与管状结构的轴线共线。
通过设置连接流体通道和环形流体通道可以实现该装置的冷冻消融，且冷冻消融与热消融可以穿插进行使用，根据不同需要也可以选择其中一种进行使用，从而使本申请适配范围更广。
优选地，磁感应热消融组件30与多个喷口间隔设置。磁感应热消融组件30的设置位置与喷口位置采用间隔错位的方式布置，可以有效避免二者发生干涉。
以第一实施例的结构为例，说明如何通过预设的消融温度的增幅，获知所需的消融时长。
导线能承受的最大电流为Im，交变电流的角频率为ω，任意时间点t0时导线上的电流为I，则：
I＝Im·sin(ωt0)
线圈匝数为n，磁芯材料的磁导率为μ，线圈产生的磁感应强度为B，则：
B＝μnI＝μ·n·Im·sin(ωt0)
磁芯的磁导率为μ，磁通量为围绕线圈的肺静脉40的面积为S，线圈的感应电动势为ε，则：
最大感应电动势为εmax，感应电动势的有效值为U，则：
εmax＝μ·n·Im·ω·S，
如图3所示，线圈影响最大处肺静脉40的内周长为O，肺静脉40的面积为S环，以人体心肌组织的电阻率为ρ(根据本领域的公知常识，ρ＝17500Ω·m。)，球状虚线部分的电阻为R，则：
综上，感应电动势在肺静脉40上消耗的功率为：
另外：
交变电流的电流频率为f，则：ω＝2πf
肺静脉40的内径为D,围绕线圈的肺静脉40的面积：肺静脉40的内周长：O＝πD，
肺静脉40的厚度为d，线圈长度为L，S环≈d·L
人体心肌组织的密度近似为1000，人体心肌组织的质量：m＝S环L×103＝πd(D+d)L×103，
由于人体组织70％是水，人体组织的比热容C近似为水，C≈4.2×103。
假设D＝15×10-3m、d＝1×10-3m、f＝460kHz，依据消融时长和消融时升高的温度之间的关系为：
线圈产生的磁感应强度与磁芯的磁导率、线圈的匝数和导线能通过的最大电流直接相关，线圈产生的磁感应强度越大，磁通量越大，所以获取同样的ΔT时，耗时越短。上述公式也证明了这点。
为此，在现有材料中选择磁导率较大的铁磁材料，例如钴基非晶合金，其磁导率为1.256H/m。同时，选择能承受较大电流的铜作为导线，铜能承受的最大电流为6～10A/mm2，外径为0.1mm的铜导线能承受的最大电流是0.07A。
下面，以钴基非晶合金为磁芯、外径为0.1mm的铜导线缠绕线圈、缠绕匝数为200为例：
当消融温度需要增加30℃时，消融时长为：t≈0.432ΔT≈12.96(S)。
本发明提供了一种消融方法，采用上述的磁感应热消融球囊导管进行，消融方法包括以下步骤：
使球囊20胀开并与血管内壁贴靠；
通过能量通道向磁感应热消融组件30供能，磁感应热消融组件30的磁场在心肌组织内产生感应电流，并通过感应电流的热效应实现心肌组织的热消融。本实施例中仅通过磁感应热消融组件30实现心肌组织的热消融，从而达到预期的消融效果。
本发明还提供了一种消融方法，采用上述的磁感应热消融球囊导管进行，消融方法包括以下步骤：
通过制冷剂迅速制冷实现心肌组织冷冻消融；
待冷冻消融结束后，通过能量通道向磁感应热消融组件30供能，磁感应热消融组件30的磁场在心肌组织内产生感应电流，并通过感应电流的热效应实现心肌组织的热消融。
在该实施例中是将冷冻消融和热消融进行组合使用，具体操作是先执行冷冻消融，待冷冻消融结束后执行热消融，从而能够实现预期的消融效果。
当然，在另一种实施例中提供了以下一种消融方法，同样采用上述的磁感应热消融球囊导管进行，消融方法包括以下步骤：
使球囊20胀开并与血管内壁贴靠；
通过能量通道向磁感应热消融组件30供能，磁感应热消融组件30的磁场在心肌组织内产生感应电流，并通过感应电流的热效应实现心肌组织的热消融；
待热消融结束后，通过制冷剂迅速制冷实现心肌组织冷冻消融。
该实施例中是将冷冻消融和热消融进行组合使用，具体操作是先执行热消融，待热消融结束后执行冷冻消融，从而能够实现预期的消融效果。
本发明具有以下有益效果：
1.相对射频和冷冻，能实现快速消融。
2.相对冷冻，不存在高压的制冷剂控制，因此，不存在制冷剂泄漏的风险。
3.相对射频，消融过程中，手术操作简单。
4.相对冷冻，消融过程中无需对制冷剂的压力和温度进行闭环控制，所以控制过程简单。
因为冷冻消融是通过高压制冷剂迅速制冷来实现心肌细胞的冷冻坏死，实现消融效果。在这个过程中，需严格把控压力值和温度值，否则压力过大会引起制冷剂泄露，温度过低会导致并发症增多且不易治疗。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (5)
1.一种磁感应热消融球囊导管，其特征在于，包括：
管体(10)，设置有沿管体(10)轴向延伸的能量通道；管体(10)包括：
连接流体通道，设置有连接通道入口和连接通道出口，所述连接通道入口与外界供液装置连通，且所述连接流体通道围设成中空的管状结构；
环形流体通道，设置在所述连接流体通道的一端，所述环形流体通道设置有多个环形通道入口和多个喷口，多个所述环形通道入口与多个所述连接通道出口一一对应连接，多个所述喷口沿所述环形流体通道的周向间隔布置，且所述环形流体通道的轴线与所述管状结构的轴线共线；
球囊(20)，设置在管体(10)的远端；
磁感应热消融组件(30)，设置在管体(10)的远端并位于球囊(20)内，磁感应热消融组件(30)通过所述能量通道与供能组件连接；
磁感应热消融组件(30)与多个所述喷口间隔设置。
2.根据权利要求1所述的磁感应热消融球囊导管，其特征在于，磁感应热消融组件(30)包括磁芯(31)和线圈(32)，磁芯(31)设置在管体(10)的远端内部，线圈(32)缠绕在管体(10)的远端外壁。
3.根据权利要求2所述的磁感应热消融球囊导管，其特征在于，磁感应热消融组件(30)为多个，沿管体(10)的远端轴向间隔分布。
4.根据权利要求1所述的磁感应热消融球囊导管，其特征在于，磁感应热消融组件(30)包括磁芯(31)和线圈(32)，磁芯(31)设置在管体(10)的远端外部，线圈(32)缠绕在磁芯(31)的外壁。
5.根据权利要求4所述的磁感应热消融球囊导管，其特征在于，磁感应热消融组件(30)为多个，沿管体(10)的远端外部的周向间隔分布。
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