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申请/专利权人：同济大学

摘要：本发明涉及一种用于CTO介入治疗的力感导丝，包括丝芯、光纤和多个FBG传感器，所述丝芯的外表面设有多道凹槽，所述光纤设置在凹槽内，所述多个FBG传感器设置在光纤内，丝芯上包括多个检测截面，每三个FBG传感器呈等边三角形的三个顶点分布在一个检测截面上，FBG传感器之间互相平行并且FBG传感器的径向和丝芯的径向形成倾斜角。与现有技术相比，本发明能够在导丝操作端实现导丝的精确受力检测，形成触觉反馈。

主权项：1.一种用于CTO介入治疗的力感导丝，包括丝芯（1）、光纤（2）和多个FBG传感器（3），所述丝芯（1）的外表面设有多道凹槽（4），所述光纤（2）设置在凹槽（4）内，所述多个FBG传感器（3）设置在光纤（2）内，其特征在于，丝芯（1）上包括多个检测截面（5），每三个FBG传感器（3）呈等边三角形的三个顶点分布在一个检测截面（5）上，FBG传感器（3）之间互相平行并且FBG传感器（3）的径向和丝芯（1）的径向形成倾斜角；所述的多道凹槽（4）为螺旋槽，所述光纤（2）在槽内盘旋在丝芯（1）上，或：在丝芯外表面的凹槽（4）为三条同样形状的类阶梯状凹槽，每条凹槽为竖直段和倾斜段间隔设置，FBG传感器（3）设置在每条凹槽的倾斜段中；所述多个检测截面（5）均匀分布在丝芯（1）上。

全文数据：一种用于CTO介入治疗的力感导丝技术领域本发明涉及一种医疗装置领域，尤其是涉及一种用于CTO介入治疗的力感导丝。背景技术冠状动脉慢性完全闭塞CTO病变因其接受经皮冠状动脉介入治疗PCI手术成功率低、并发症发生率较高，被称为冠状动脉介入领域“最后的堡垒”。数据显示，目前CTO病变介入治疗的平均病变成功率为75.1％62-85％，而CTO介入的失败，绝大多数是因为不能实现导丝穿过病变到达血管远端。该手术中，术者通过观察导丝走形以及手上细小的触觉反馈来判断导丝是否行走在血管真腔，不同病变在导丝末端产生的触觉反馈是不同的，这是医生调整送丝策略的重要依据。这一步需要大量的经验积累，但是仍然容易发生误操作。同时，现有经皮冠状动脉介入治疗PCI手术机器人CorPath，能够达到与常规人工PCI手术相同的效果，能够满足简单病变PCI术的需求，降低了医生在介入治疗中受到辐射伤害，对介入治疗产生了非常积极的影响。但是，该手术机器人仍然无法处理复杂病变，比如CTO的手术，其原因在于缺乏足够的触觉反馈信息。如公开号为CN106659394A的发明专利申请，公开了一种带传感器的导丝，其传感器的种类和布局方式只是为了加强导丝的强度，无法提供如扭转信息等精确的触觉反馈。因此，在导丝操作端构建真实精细的触觉反馈具有迫切的需求。发明内容本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于CTO介入治疗的力感导丝。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于CTO介入治疗的力感导丝，包括丝芯、光纤和多个FBG传感器，所述丝芯的外表面设有多道凹槽，所述光纤设置在凹槽内，所述多个FBG传感器设置在光纤内，丝芯上包括多个检测截面，每三个FBG传感器呈等边三角形的三个顶点分布在一个检测截面上，FBG传感器之间互相平行并且FBG传感器的径向和丝芯的径向形成倾斜角。进一步地，所述的多道凹槽为螺旋槽，所述光纤在槽内盘旋在丝芯上。进一步地，在丝芯外表面的凹槽为三条同样形状的类阶梯状凹槽，每条凹槽为竖直段和倾斜段间隔设置，FBG传感器设置在每条凹槽的倾斜段中。进一步地，所述多个检测截面均匀分布在丝芯上。进一步地，所述的导丝长度为大于15cm。进一步地，所述的丝芯直径为0.35～0.37mm。进一步地，所述的凹槽直径为0.08～0.125mm。进一步地，所述的丝芯采用不锈钢或镍钛合金。进一步地，所述的丝芯顶端设有半球型的端点。与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明通过FBG传感器在导丝上的布局，将同一检测截面上的每个FBG传感器的应变被分解到导丝轴向和切向两个方向，然后根据几何关系顺次建立导丝曲率与传感器组应变模型以及导丝受力与曲率模型，并推导出传感器组应变与受力模型，通过求解微分方程和边界条件构成的数学模型来实现导丝的精确受力检测，形成触觉反馈。2、本发明采用FBG传感器实现了微小尺寸导丝上传感器的布置，FBG光纤传感器有极高的灵敏度和精度、尺寸小、有柔韧性、集传感与传输于一体等优点，非常适合集成到导丝中；同时，光纤传感器固有的安全性好、抗电磁干扰、耐腐蚀使得其能够在射线环境和血管环境中正常使用。3、光纤采用螺旋槽的形式布置在丝芯上，便于制备凹槽，便于光纤嵌入安装；当光纤采用阶梯形式布置时可以大幅缩短嵌入光纤的长度，降低成本。附图说明图1为实施例一的结构示意图。图2为丝芯直径放大后的同一检测截面上FBG传感器布局的结构示意图。图3为同一检测截面上FBG传感器布局的截面示意图。图4a为建模原理的分析示意图。图4b为建模原理的分析示意图。图5为实施例二的结构示意图。附图标记：1、丝芯，2、光纤，3、FBG传感器，4、凹槽，5、检测截面，6、端点。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例一如图1～图3所示，本实施例提供了一种用于CTO介入治疗的力感导丝，包括丝芯1、光纤2和多个FBG传感器3。丝芯1在外表面设有多道凹槽4，光纤2设置在凹槽4内，多个FBG传感器3设置在光纤2内。在丝芯1上包括多个检测截面5，检测截面5均匀分布在丝芯上1。每三个FBG传感器3呈等边三角形的三个顶点分布在检测截面5上，FBG传感器3之间互相平行并且FBG传感器3的径向和丝芯1的径向形成倾斜角。多道凹槽4为螺旋槽，光纤2在槽内盘旋在丝芯1上。在丝芯1顶端设有半球型的端点6。导丝长度一般为大于15cm，本实施例为30cm。力感功能区分布在导丝头端15-20cm区域段。丝芯直径一般为0.35～0.37mm，本实施例为0.35mm。凹槽直径一般为0.08～0.125mm，本实施例中为0.08mm。丝芯采用不锈钢。本实施例的工作原理为：如图4a和图4b所示，选取FBG传感器所在截面建立局部坐标系，在该坐标系中对FBG传感器位置rs和导丝在该平面的曲率uxy进行定义ux和uy分别是在该坐标系x轴和y轴的曲率分解；建立曲率与同一检测截面三个传感器应变关系模型，通过求解传感器组的联立方程组，得到导丝曲率和扭转数值；因为FBG传感器的有效应变测量范围在1％以内，即εa，εt均为小值＜0∶01，所以，下面约等式成立：εl≈w1εa+w2εtw1＝h2l2w2＝2πrhl2εa，εt，εl分别为该段螺旋光纤的轴向、剪切和总应变；h是螺距；l是该段螺旋的光纤的长度；r是导丝切面光纤中心到导丝中心的长度；并且在以上所建坐标系中下面的等式成立：其中：分别表示导丝预弯曲在坐标轴x，y，z方向的分解；rs和αs分别是在坐标系中FBG传感器的位置向量和方向角。则求解下式可得该部分导丝弯曲的曲率和转矩：i代表同一检测截面每个FBG传感器的索引号。实施例二如图5、图2和图3所示，本实施例提供了一种用于CTO介入治疗的力感导丝，包括丝芯1、光纤2和多个FBG传感器3。丝芯1在外表面设有多道凹槽4，光纤2设置在凹槽4内，多个FBG传感器3设置在光纤2内。在丝芯1上包括多个检测截面5，检测截面5均匀分布在丝芯上1。每三个FBG传感器3呈等边三角形的三个顶点分布在检测截面5上，FBG传感器3之间互相平行并且FBG传感器3的径向和丝芯1的径向形成倾斜角。在丝芯外表面的凹槽4为三条同样形状的类阶梯状凹槽，每条凹槽为竖直段和倾斜段间隔设置，FBG传感器设置在每条凹槽的倾斜段中。光纤2在槽内盘旋在丝芯1上。在丝芯1顶端设有半球型的端点6。导丝长度一般为15～20cm，本实施例为20cm。丝芯直径一般为0.35～0.37mm，本实施例为0.37mm。凹槽直径一般为0.08～0.125mm，本实施例中为0.125mm。丝芯采用镍钛合金。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

权利要求：1.一种用于CTO介入治疗的力感导丝，包括丝芯1、光纤2和多个FBG传感器3，所述丝芯1的外表面设有多道凹槽4，所述光纤2设置在凹槽4内，所述多个FBG传感器3设置在光纤2内，其特征在于，丝芯1上包括多个检测截面5，每三个FBG传感器3呈等边三角形的三个顶点分布在一个检测截面5上，FBG传感器3之间互相平行并且FBG传感器3的径向和丝芯1的径向形成倾斜角。2.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述的多道凹槽4为螺旋槽，所述光纤2在槽内盘旋在丝芯1上。3.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，在丝芯外表面的凹槽4为三条同样形状的类阶梯状凹槽，每条凹槽为竖直段和倾斜段间隔设置，FBG传感器3设置在每条凹槽的倾斜段中。4.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述多个检测截面5均匀分布在丝芯1上。5.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述的导丝长度为大于15cm。6.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述的丝芯1直径为0.35～0.37mm。7.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述的凹槽4直径为0.08～0.125mm。8.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述的丝芯1采用不锈钢或镍钛合金。9.根据权利要求1所述的用于CTO介入治疗的力感导丝，其特征在于，所述的丝芯1顶端设有半球型的端点6。

百度查询： 同济大学 一种用于CTO介入治疗的力感导丝