导管常常需要通过精确控制远端(及尖端)通过迂曲的位置,或进行精准的空间位置确定,基于此,可控弯导管在介入领域被广泛应用和普及。
从最早的单弯且难回复原始态,到如今的4向弯曲,自锁,以及强扭矩,可控弯导管的设计伴随着临床的需求,也在不断突破。
控弯原理
控弯的逻辑可以理解为,通过对导管远端(及尖端)进行力的作用,使其产生定方向(角度)的弯曲。按照当前全球可控弯产品的设计类型,其弯曲逻辑可以分为两大类:
1. 头段自产生力
2. 力传导到头段
对于头段可以自产生力的设计,我们可以想象到,多是能量交换,如 1)电荷,2)热效应,3)磁电。即通过在(导管)外部施加能量因素,从而使混合(埋藏)于导管尖端的相应部件产生应变,带动导管弯曲位移。这种非机械的设计毋庸置疑对导管的设计要求严格,且需要外部设备的配套,但相应的优势,如导管操控性,远程控制等是巨大的临床需要。
力传导的设计可以理解为机械式,如当前最常见也是最常用的控弯丝设计,即是这种。它是通过将机械拉线拉动,而使头段弯曲,达到效果。力传导的方式还有内管控制外管,液压等方式。这种设计的挑战在于对导管通过性的布置,以及制造段。
设计原理
管体:导管管体是最为关键的部分,其中控折性能,轴向性能,扭矩性能三者的平衡最为关键,所选择的材料以及设计,都是基于它们。最常见的如高分子材料,将其沿轴向进行硬度递减的设计,过度到更柔软的设计,就是对三者性能的平衡。
轴向:沿轴向的可操纵、可控弯则可以通过轴向增加硬度,以及增加coil段防压缩的方式。
导管腔:如果控弯后,导管腔依旧作为后续重要腔道的耗材,则需要保持其内径不损失,以及最大限度地减少扭曲,以防止尖端偏转。可以通过使用可变coil、编织或激光切割海波管来实现。对于不需要中心腔来诊断或治疗的导管,则可使用其他方法来促进尖端偏转,保证同一平面度即可。
未来应用
当前,可控弯导管和一些先进的部件进行整合试用,如传感器。在这类设计中,对材料的选择,空间的布置,以及相关屏蔽的设计等,都十分重要,在电生理等一些应用中,这种控弯+传感器的设计越来越广,这也是空间体治疗的大趋势。
另一种则是同一导管需要不同程度的控弯,达到临床需求。这种方式是通过对导管材料的硬度可变进行调节,从而使一个导管,可以在不同段有不同的弯曲性能,
最后则是可控弯技术与机器人的配合,无论是磁导航式的外部远程控制,还是微导管式的血管类应用,可控弯的底层逻辑即精准,快速达到,契合了介入治疗的思路。无论是上面的几种力学方式,还是设计式的选择,这些组合可以获得几乎无限种的所需结果,更好的满足临床需求。