一种用于消融粥样硬化斑块的等离子体装置及产生方法

摘要

本发明公开了一种用于消融粥样硬化斑块的等离子体装置及产生方法，属于生物医疗设备技术领域。包括柱状石英玻璃管，在柱状石英玻璃管顶部开设有孔，高压针状电极通过该孔插设在柱状石英玻璃管内，柱状石英玻璃管的管壁上设有进气口，在柱状石英管底部设有能够周向包覆柱状石英玻璃管的环状地电极；柱状石英玻璃管底部为锥状缩口结构，在缩口处连接导管，等离子体通过导管末端喷出。该装置结构设计合理，操作简单，通过该装置能够有效产生消融粥样硬化斑块的等离子体射流；等离子体射流产生方法简单易行，过程可控性强。

说明书

技术领域

本发明属于生物医疗设备技术领域，涉及一种用于消融粥样硬化斑块的等 离子体装置及产生方法。

背景技术

动脉粥样硬化是一种累及大中动脉的炎症性疾病，在多种危险因素的刺激 下，动脉内膜增厚，泡沫细胞形成，动脉粥样硬化斑块形成，斑块突入管腔形 成狭窄，急性应激下斑块破裂，诱发急性临床事件。心血管系统疾病是大部分 发达国家的头号死亡杀手，而其中最常见的为冠状动脉粥样硬化性心脏病。我 国冠状动脉粥样硬化性心脏病发病率和死亡率呈上升趋势，与癌症一并成为死 亡的前三大原因之一。目前对于冠心病的治疗，主要为药物及手术治疗。手术 治疗包括经皮冠状动脉球囊扩张术(PTCA术)、经皮冠状动脉内支架植入手术 (PCI术)及冠状动脉搭桥手术。冠状动脉搭桥手术因为其手术创伤较大，后期 恢复难度大，在临床应用中受到限制。经皮冠状动脉球囊扩张术因为其术后明 显的冠脉再狭窄问题，目前应用范围已经明显变窄，而随着药物洗脱支架的出 现及技术成熟，介入治疗技术的日益进步，目前药物洗脱支架植入手术已经成 为急性心肌梗死、冠状动脉粥样硬化斑块狭窄导致简单血管病变甚至部分三支 病变的主要治疗手段。但是冠状动脉支架植入手术同样有其局限性，包括手术 费用昂贵、术后需要至少12个月双联抗血小板聚集药物治疗、支架内血栓形成、 支架再狭窄等种种问题困扰。同时对于一些严重钙化及严重纤维化病变，目前 临床主要通过冠状动脉内旋磨术，应用物理切割的原理，消除软性、纤维化及 钙化斑块，以利于进一步支架治疗。但旋磨过程中手术风险相当高，术中可能 出现冠脉破裂出血致心包填塞可能，且手术难度较大，费用昂贵，也限制了其 应用范围。与此同时，超声血管成形术也是近年来备受关注的一种新的血运重 建方式。通过低频高能超声的机械振动、空化作用等效应裂解粥样硬化斑块、 消融血栓，从而达到血管再通的目的，但因其能量有限，在临床中的应用仍然 受到了极大限制。因此，亟需一种结构简单、操作简便的能够消融粥样硬化斑 块的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于消融粥样硬化斑块的等离子体装置及产生 方法，该装置结构设计合理，操作简单，通过该装置能够有效产生消融粥样硬 化斑块的等离子体射流；等离子体射流产生方法简单易行，过程可控性强。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种大气压冷等离子体射流装置，包括柱状石英玻璃管，在 柱状石英玻璃管顶部开设有孔，高压针状电极通过该孔插设在柱状石英玻璃管 内，柱状石英玻璃管的管壁上设有进气口，在柱状石英管底部设有能够周向包 覆柱状石英玻璃管的环状地电极；柱状石英玻璃管底部为锥状缩口结构，在缩 口处连接导管，等离子体通过导管末端喷出。

优选地，在高压针状电极外套设有石英玻璃套管。

优选地，设置在柱状石英管上的环状地电极的数目为2个，且2个环状地 电极之间间隔3～5cm。

优选地，所述环状地电极外包覆聚氟乙烯绝缘层。

优选地，在柱状石英管顶部还开设有辅助进气口。

优选地，在导管末端设有金属定位器。

导管为双层管，由相互嵌套外导管和内导管组成，在内导管与外导管嵌套 处设有用于调整导管长度的伸缩卡扣。

本发明还公开了产生大气压冷等离子体射流的方法，包括以下步骤：

1)在柱状石英玻璃管顶部开设有孔，高压针状电极通过该孔插设在柱状石 英玻璃管内，柱状石英玻璃管的管壁上设有进气口；连接高压针状电极的正负 极，连接气体流量计，通过进气口向柱状石英玻璃管内通入氩气，气体流量设 置为10～30SSLM；

2)打开示波器和高压电源，调整电源频率为10kHz，观察示波器电压变化 直至电压稳定在10kV，在导管末端产生大气压冷等离子体射流。

在通入氩气时，同时通入辅助气体，调节辅助气体流量为0.1～1SSLM。

辅助气体为氧气、氮气或水蒸气。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的能够消融粥样硬化斑块的大气压冷等离子体射流装置，在柱 状石英玻璃管内设有高压针状电极，并在柱状石英玻璃管管壁上设有进气口， 柱状石英玻璃管底部为锥形缩口结构，并连接有能够伸入血管中的导管。当石 英玻璃管管内通入惰性气体并施加正弦高压时，导管末端能够喷射出等离子体 射流，冷等离子体射流中的高能活性粒子可以和粥样硬化斑块中的各种成分反 应，导致斑块里纤维断裂，细胞成分破碎，进而使斑块碎化消融，从而扩大血 管腔内壁，改善血流及末肢血供。该结构设置合理，操作简单，能够有效产生 消融粥样硬化斑块的等离子体射流。

本发明公开产生大气压冷等离子体射流的方法，利用正弦高压电源产生氩 气大气压冷等离子体射流，冷等离子体射流中的高能活性粒子可以和粥样硬化 斑块中的各种成分反应，导致斑块里纤维断裂，细胞成分破碎，进而使斑块碎 化消融。产生冷等离子射流的操作过程简单、可控性强。

附图说明

图1为本发明实施例1的装置结构示意图；

图2为本发明实施例2的装置结构示意图；

图3为本发明实施例3的装置结构示意图；

图4为本发明实施例4的装置结构示意图；

图5为本发明的双层导管结构示意图；

图6为利用本发明装置消融粥样硬化斑块的工作原理示意图。

其中：1为柱状石英玻璃管；2为高压针状电极；3为进气口；4为环状 地电极；5为导管，5-1为外导管，5-2为内导管；6为等离子体；7为石英玻 璃套管；8为辅助进气口；9为金属定位器；10为伸缩卡扣。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

参见图1，本发明公开的用于消融粥样硬化斑块的大气压冷等离子体射流装 置，包括柱状石英玻璃管1，在柱状石英玻璃管1顶部开设有孔，高压针状电极 2(一根钨针)通过该孔插设在柱状石英玻璃管1内，柱状石英玻璃管1的管壁 上设有进气口3，在距离柱状石英管1底部3～4cm处设有能够周向包覆柱状石 英玻璃管1的环状地电极4，外面均用聚氟乙烯塑封绝缘；柱状石英玻璃管1底 部为锥状缩口结构，在缩口处连接一根塑料导管5，等离子体6通过导管5末端 喷出，喷出的等离子体长度可达1～2cm。

实施例2

参见图2，在实施例1的基础上，在高压针状电极(中心钨针)外包覆一层 石英玻璃套管7，能够形成介质阻挡放电模式而产生的等离子体。

实施例3

参见图3，在实施例1的基础上，进气口设置在柱状石英玻璃管1的顶部， 同时改进为双环地电极结构，两个地电极间距3-5cm。石英管上端通入氩气等基 础及辅助气体，外接正弦高压时，管内即可产生等离子体射流。

实施例4

参见图4，也是双环电极结构射流图，改良了辅助气体的单独进气模式，使 得等离子体放电更加稳定可控，并可降低放电击穿电压。具体在石英管侧端通 入氩气等基础气体，在柱状石英管1顶部还开设有辅助进气口8，可直接通入氧 气等辅助气体，辅助气体的出口在低电压电极下端，这样不会影响基础气体的 放电，又可以添加含氧或含氮自由基的浓度，提高等离子体射流的效果。

在通入基础气体时，还可以加入其它辅助气体，在氩气开放的情况下，通 过气体流量控制器加入氧气、氮气或水蒸气等气体作为辅助气体，调节各自辅 助气体流量0.1～1SSLM。

实施例5

参见图5，为适应不同血管深度的粥样斑块消融，射流导管具有可伸缩特性， 并且能够准确到达血管狭窄部位。在导管5末端设有金属定位器9，导管由外导 管5-1和内导管5-2组成，在内导管5-2与外导管5-1嵌套处设有用于调整导管 长度的伸缩卡扣10。导管设计为内外双层导管，并可通过卡扣卡紧保持导管长 度稳定。导管末端设有一个金属定位器，可被数字减影或者超声检测到。参见 图6，在数字减影或者超声引导下，经股静脉穿刺后，将导管送入血管中，随血 流渐渐插入导管。长度不够时，松开导管卡扣，可逐渐延长导管。通过导管末 端的定位器，准确将导管送入血管粥样硬化狭窄部位，旋紧卡扣，固定内导管。

基于上述公开的用于消融粥样硬化斑块的大气压冷等离子体射流装置产生 大气压冷等离子体射流的方法，具体操作如下：

固定好等离子体射流源，连接正负电极，并连接气体流量计，打开氩气气 体，选择气流量为10～30SSLM。打开示波器和高压电源，调整电源频率为10kHz， 慢慢旋转高压旋钮，观察示波器上的电源电压显示，直至电压稳定在10kv后停 止旋钮，固定电压。此时导管末端会有等离子体产生，并对粥样硬化斑块进行 消融打碎。

在数字减影或超声指引下，观察血管壁狭窄情况，当检测到狭窄部位斑块 被打碎并消融，血管腔逐渐扩大并恢复原来大小，血流情况正常，即可停止斑 块消融。此时，关闭电源开关并关闭气体流量计，松开导管卡扣，慢慢将导管 撤出体外，即已完成斑块消融并实现血流再通。后期应用一些抗凝药物并随时 监测。

综上所述，本发明利用大气压冷等离子体技术产生射流，利用射流的能量， 来打碎纤维组织及细胞成分，达到消融粥样硬化斑块，并实现血管再通的目的。 该技术利用正弦高压电源产生氩气大气压冷等离子体射流，通过等离子体产生 的活性粒子如ROS和RNS，可以和粥样硬化斑块中的细胞及纤维起作用，导致 纤维断裂，细胞消融，减少斑块体积，达到血流再通。通过调节气体配比含量， 可以调控等离子体射流并增强消融粥样硬化斑块的效果。