一种用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统及其应用的制作方法

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种用于经心腔心肌内注射干细胞的新型导管系统。

背景技术：

心力衰竭症状作为各类心脏疾病发展的终末阶段，已成为心血管疾病患者死亡的直接及主要原因，正在成为本世纪危害人类生命健康最重大的疾病。目前发达国家成年人群心衰患病率约为1-2％，而70岁以上的高龄人群中甚至高达10％以上，其5年累积生存率仅为30％。在我国，每年约有50万新发心衰患者，而30天院内死亡率更是高达5.4％，因此，临床上心力衰竭症也被称为心脏的“绝症”。

缺血性心力衰竭作为心力衰竭症最常见的临床类型，其治疗手段一直被广泛关注并不断进步。但是，现有药物、血运重建等治疗策略虽能改善病灶症状，并在一定程度上延长患者生命，但却不能解决心力衰竭症状的根本问题--即心肌组织的丢失，这也严重影响了临床对心力衰竭症治疗的有效性。而干细胞治疗手段的出现有望打破这一困境，并解决这一难题。

干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是机体的起源细胞，也是形成人体各种组织器官的原始细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，医学界称其为“万用细胞”。干细胞治疗是把健康的干细胞移植到病人或自己体内，以达到修复病变细胞或重建功能正常的细胞和组织的目的。可以说，干细胞疗法就像给机体注入新的活力，是从根本上治疗许多疾病的有效方法。但是，就目前临床治疗效果而言，干细胞疗法在移植途径、细胞选择及剂量方面尚未形成优化治疗体系，而如何提高干细胞留置率并促使其转化为存活心肌，从而真正改善缺血性心力衰竭患者的临床预后，仍是亟待解决的关键问题。

目前，干细胞移植疗法所采用的移植技术一般包括经冠状动脉输注、经心外膜行心肌内注射、经心内膜行心肌内注射、静脉注射以及通过细胞因子自身动员等几种途径，而合适的方法应当是既能使干细胞密集于梗死处、又能避免在其他组织滞留且安全有效的方法。

在目前的大量动物实验中，一般都采用心肌内直接注射法进行治疗，这种方法移植的细胞中可以有较多迁移到缺血区边缘并明显改善心功能。但这种方法却因为会给心脏外科或介入手术带来更大的风险，所以并不适用于大多数患者。经冠状动脉移植法也因为移植后只有极少数细胞能够到达病灶，大多数细胞则会在毛细血管最狭窄处被卡住或在体循环过程中被清除，所以应用也相对较少。经静脉移植虽然不需要经历心脏外科手术的风险，在临床具有一定的优势，但MSCs归巢率过低也极大限制了这种方法的实际应用效果。Youssef等人曾以猪为研究治疗对象，曾比较了心肌内直接注射法、经冠状动脉移植及经静脉逆向移植法三种移植方法的治疗效果，结果发现心肌内直接注射法依然是目前成功率最高的治疗手段。因此，如果能够解决干细胞心肌内直接注射方式中常出现的留置率较低、干细胞无法有效到达缺血区域的问题，将为干细胞疗法治疗心力衰竭症状提供更为有利的支持。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中干细胞注射疗法存在留置率较低、干细胞无法有效到达缺血区域发挥作用的问题，进而提供一种用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述导管系统用于经心腔心肌内注射干细胞的应用。

为解决上述技术问题，本发明所述的用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统，包括用于构建三维重建心肌模型的感应导管，以及进行干细胞多孔多点同步微注射的注射探针；

所述感应导管包括中空通腔结构的主管腔，所述主管腔内设置有彼此独立的中空结构的导丝腔和探针管腔；所述注射探针设置于所述探针管腔内；

所述感应导管的所述主管腔按其介入运动方向分为导管头端和导管尾端，在所述导管头端位置处沿所述主管腔的周向设置有磁场感应器和压力温度感应器；在所述主管腔内靠近所述导管尾端位置处设置有生物传感器。

所述磁场感应器为沿所述主管腔的周向均匀设置的8个。

所述主管腔在所述导管头端位置处设置有可透X射线的标志物。

所述注射探针设置于所述探针管腔内，并沿其介入运动方向分为探针头端和探针尾端，所述探针尾端与所述探针管腔相连，使得所述注射探针能够可伸缩的探出所述探针管腔并插入于瘢痕心肌处。

所述注射探针沿其外壁周向设置有多个探针微孔。

所述注射探针包括靠近所述探针头端的探针弯曲部分，以及靠近所述探针尾端的探针垂直部分；所述探针弯曲部分与所述探针垂直部分的长度比例约为2∶3。

所述探针微孔为56个，并分别沿所述探针弯曲部分与所述探针垂直部分均匀分布。

所述注射探针还包括设置于所述探针头端位置处的探针压力感应器和至少一个探针磁场感应器。

所述导管系统还包括可发射磁场信号的定位板，在所述导管系统使用时，所述定位板贴置于患者后背处用于信号定位之用。

本发明还公开了所述的用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统在干细胞疗法治疗心力衰竭症领域的应用。

本发明所述的经心腔心肌内注射干细胞的新型导管系统，包括用于构建三维重建心肌模型的感应导管，以及进行干细胞多孔多点同步微注射的注射探针。所述感应导管能通过三维电解剖测标系统绘制“心肌地图”，以精准定位瘢痕心肌；所述注射探针在此基础上可以多孔多点同步精确定量注入将干细胞的流失及损耗降至最低，实现干细胞的多点靶向注射，同时实施监测头端压力，避免心肌穿孔，确保操作安全，以应用于缺血性心力衰竭的干细胞治疗，且干细胞治疗靶向性好，留置率高。

本发明所述导管系统通过模拟细胞运送过程中心肌组织的变化情况及顺应性，结合达西定律以及外周环境的粘滞度与压力，对导管的各项参数进行优化，尽可能减少心内膜下注射时干细胞的流失及损耗，从而达到提高干细胞留置率的目的，解决现有注射导管的不足。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1为本发明所述用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统的结构示意图；

图2为本发明所述三维压力感应导管的结构示意图；

图3为本发明所述微注射探针的结构示意图；

图4为本发明所述用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统的使用状态结构示意图；

图中附图标记表示为：1-磁场感应器，2-生物传感器，3-压力温度感受器，4-导丝腔，5-导管尾端，6-导管头端，7-探针管腔，8-标志物，9-探针微孔，10-探针头端，11-探针尾端，12-探针弯曲部分，13-探针垂直部分，14-探针压力感受器，15-探针磁场感应器，16-主管腔。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明所述用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统，包括用于构建三维重建心肌模型的三维压力感应导管，以及位于其管腔内可伸缩插入心肌内进行干细胞多孔多点同步微注射的注射探针。所述导管系统还包括常规应用的可发射磁场信号的定位板、参考电极、传输系统、以及后台处理系统，在所述导管系统使用时，所述定位板贴置于患者后背处用于信号定位之用。

所述感应导管包括中空通腔结构的主管腔16，所述主管腔16内设置有彼此独立的中空结构的导丝腔4和探针管腔7；所述注射探针设置于所述探针管腔7内；所述导管系统通过位于导丝腔4内的导丝指引将三维压力感应导管送至心腔内。

所述感应导管的所述主管腔16按其介入运动方向分为导管头端6和导管尾端5，在所述导管头端6位置处沿所述主管腔16的周向设置有沿所述主管腔16的周向均匀设置的8个磁场感应器1和1个压力温度感应器3；在所述主管腔16内靠近所述导管尾端5位置处设置有生物传感器2。定位板上设置有8个不同方向的超低磁场发生器，分别于所述主管腔16的所述磁场感应器1相对应。所述主管腔16在所述导管头端6位置处设置有可透X射线的标志物8，通过可透X线的标志物8可明确导管位于心腔的位置。

所述定位板上的8个不同方向的超低磁场发生器，而三维压力感应导管头端也预置了8个不同方向的磁场感应器，每一个磁场感应器相当于一个卫星GPS接收器，可以接受预置的定位板所发射的磁场信号，通过与磁场感应器相连的生物传感器将磁场信号转化为电信号，进而通过传输系统传入后台处理系统分析并绘制出三维重建心肌模型。同时导管头端的压力温度感受器可以感应心肌的血供状态，明确区分存活心肌和瘢痕心肌并标识于三维重建心肌模型上。明确定位瘢痕心肌后，通过三维重建心肌模型的指引，可将导管精确定位瘢痕心肌，其后将位于其管腔内的多点多孔同步微注射探针插入心肌。

如图1-4所示，所述注射探针发置于所述探针管腔7内，并沿其介入运动方向分为探针头端10和探针尾端11，所述探针尾端11与所述探针管腔7相连，使得所述注射探针能够可伸缩的探出所述探针管腔7并插入于瘢痕心肌处。所述注射探针沿其外壁周向设置有多个探针微孔9。所述注射探针包括靠近所述探针头端10的探针弯曲部分12，以及靠近所述探针尾端11的探针垂直部分13；所述探针弯曲部分12与所述探针垂直部分13的长度比例约为2∶3。所述探针弯曲部分12与所述探针垂直部分13的同时注射确保干细胞留置于瘢痕心肌的不同层面上。所述探针微孔9为56个，并分别沿所述探针弯曲部分与所述探针垂直部分均匀分布(探针弯曲部分12和探针垂直部分13各分布28个探针微孔9)。在所述注射探针插入心肌后，体外注射的干细胞会通过所述探针管腔7进入所述探针内，并通过探针微孔9同时多孔多点注射于瘢痕心肌内，结合后台操控系统程控，达到绝对精准定量注射。

所述注射探针还包括设置于所述探针头端10位置处的探针压力感应器14和至少一个探针磁场感应器15(优选设置为3个)。探针压力感受器14可以在探针插入心肌后实时感受头端压力，确保探针位于心肌内，避免造成心肌穿孔，提高手术操作安全性。探针磁场感应器15可于三维重建心肌模型中标记探针注射范围，精确指导每次心肌注射，达到最优化的注射，最终提高干细胞留置率，提高其转化效率。

本发明所述的用于经心腔心肌内注射干细胞的导管系统可用于干细胞疗法治疗心力衰竭症领域的应用。

本发明所述导管系统通过位于导丝腔4内的导丝指引将三维压力感应导管送至心腔内，并可通过可透X线的标志物8明确导管位于心腔的位置。导管头端1处设置的8个不同方向的磁场感应器5，在接受所述定位板发射的磁场信号后通过位于导管尾端5的生物传感器2接收并转化成电信号传至后台操作系统绘制出三维重建心肌模型。同时导管内的压力温度感受器3可根据压力和温度的不同区别存活心肌和瘢痕心肌，并通过生物传感器2传至后台标记于绘制好的三维重建心肌模型中，所述导管会根据三维重建心肌模型明确定位于瘢痕心肌处。

本发明所述导管系统的所述注射探针分为弯曲、垂直两部分，可最大程度保证多方向、均匀注射，探针弯曲部分12及探针垂直部分13各设有28个微孔，累计的56个微孔可同步注射，结合后台操控系统程控，达到绝对精准定量注射。同时探针头端内置3个磁场感应器，通过传感器可于后台系统三维重建精确显示已注射心肌的范围，达到最优化的注射。

完成一次注射后，探针通过三维重建指引重新点位于下一个受损心肌，以完成不同区域的注射。探针头端的10的压力感受器，可实时监测头端压力，因心肌与心包压力不同，通过压力监测指导注射可避免插入心肌过深造成心肌穿孔。此时探针与室壁同步运动，在心室壁运动过程中保持固定，可以通过多孔同时多点将干细胞均匀地注射及分布于受损心肌，并使更多干细胞存留于心室壁，达到提高干细胞留置率的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。