一种超声引导、多模态定位的导管及其制备方法与流程

本发明涉及医疗器械，具体涉及一种超声引导、多模态定位的导管及其制备方法。

背景技术：

1、在心血管介入诊疗、电生理检查及重症监护等临床场景中，为方便操作及监测，导管作为核心介入器械，需要同时具备多种功能：其一，在置管过程中可借助超声成像实现血管穿行的实时引导，从而提高置管成功率、减少并发症；其二，在置管和留置期间可采集和传输腔内电生理信号（如心电图），以实现导管远端头端定位及信号监测功能；其三，在x射线透视下可清晰显影，以便术者确认导管远端头端位置；其四，具备mri兼容性，以减少留置期间对患者核磁共振检查结果的影响。

2、现有技术中，上述功能通常由不同器械分别实现：超声引导穿刺依赖穿刺针配合，电信号采集依赖导丝或联合注射生理盐水，x射线定位则依赖导管。这种多器械配合的方式不仅增加了操作复杂度和手术时间，还可能因器械间的接口不匹配而引入额外的感染风险和信号干扰。

3、近年来，已有研究者针对导管的导电、超声显影和x射线显影功能开展了大量研究，相关专利可分为以下三类。

4、针对导电与电信号采集功能：cn102824689b公开了一种植入式电极，在导管外包裹由碳纳米管或石墨烯基材料构成的柔性导电层，并在导管内设置导线，实现电信号的传输与检测；cn224441475u公开了一种可调弯造影标测多功能电生理导管，在可弯段管表面设置若干均匀分布的环电极，通过标测信号导线传输心电标测信号，并在主体管身内设置介入管，集成造影与消融剂输送通道，避免长鞘、jr导管、导丝等众多器械配合；cn115227940b提出了一种复合导管编织层的混合编织方法，在导管内层与外层之间设置编织层，将易熔融高分子材料与金属丝，赋予导管导电与x射线显影指示功能。但上述方案中，cn102824689b的柔性导电层大面积包覆于导管外壁，直接与组织接触，会劣化心电信号的信噪比；cn224441475u虽集成了电生理标测与造影功能，但与cn115227940b一样，其导电功能依赖于金属材质，在留置期间会影响患者进行mri检测，全管产生大量伪影。针对超声显影功能：cn217510988u公开了一种增强超声显影导管，在ptfe管体的管壁内均匀分布至少2个空气通道，利用空气通道与周边组织的声阻抗差异增强超声反射，实现超声显影。但空气通道会削弱管壁的机械强度、降低密封可靠性，用于血管内常用材料硅胶和聚氨酯存在漏液风险；更重要的是，其空气腔道锥形末端是敞开的，长期留置过程中空气通道易被组织液逐渐填充，导致超声显影效果随时间衰减。针对x射线显影功能：cn120078959a公开了一种显影导管，将纳米硫酸钡30～60份与热塑性弹性体40～70份共混，配合分散剂和复合偶联剂制备显影导管，实现x射线显影，但未集成导电和电信号采集功能，亦不具备超声显影能力。

5、因此，亟需开发一种能够在同一根导管上集成超声引导、电信号采集传输和x射线定位三种功能，且具有合理功能分区、可靠层间结合和良好超声显影能力的导管及其制备方法。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、一种超声引导、多模态定位的导管，包括近端头端、导管主体、远端头端以及可拆式导电接头；

3、所述近端头端、导管主体和远端头端以共挤出一体成型的双层管为共同基底，所述双层管由内至外依次为里层和功能层；所述里层为绝缘层，由基体组成；所述功能层由基体、改性多壁碳纳米管和改性纳米硫酸钡组成，所述改性多壁碳纳米管为导电组分，所述改性纳米硫酸钡为超声成像和x射线成像组分；

4、在所述共同基底上形成三个功能不同的区段：所述近端头端的功能层裸露，用于与可拆式导电接头连接；所述导管主体的功能层外表面设有绝缘的表层；所述远端头端的功能层外表面设有超声导电增强涂层；

5、所述表层主要由基体构成；

6、进一步地，表层含有色粉，赋予导管表面一定颜色；

7、所述超声导电增强涂层包括底层和顶层，所述底层与功能层相接，为超声增强层，由基体、改性多壁碳纳米管和改性纳米硫酸钡组成，其中改性多壁碳纳米管的质量分数为3%～8%，所述底层中改性纳米硫酸钡的质量分数为37%～50%；所述顶层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/高分子涂层，为离子接触层，所述顶层中的高分子与基体为同类，以增强结合力；

8、所述可拆式导电接头与所述近端头端的裸露功能层可拆卸地连接。

9、进一步地，所述可拆式导电接头包括基座构件、弹性锁止套筒、从动螺纹配合件和中心杆件；所述基座构件一端内侧设有内螺纹，另一端设有导联线插口及鳄鱼夹啮合结构；所述弹性锁止套筒装配于基座构件内部，包括3～5个弹性金属片，沿轴向开设有贯通容纳腔，所述弹性金属片一端为楔形结构；所述从动螺纹配合件套设于弹性锁止套筒外侧，设有外螺纹，所述外螺纹与基座构件的内螺纹构成螺纹副；所述中心杆件同轴穿设于弹性锁止套筒的贯通容纳腔内；需检测心电信号时，所述中心杆件插入所述近端头端的内腔中，旋动所述从动螺纹配合件时，螺纹副产生轴向作用力，压缩弹性金属片的楔形结构，驱动弹性锁止套筒产生径向形变，使弹性金属片与所述近端头端的所述功能层抱紧，所述基座构件的另一端通过所述导联线插口或鳄鱼夹啮合结构与导联线相连；检测完毕后，反向旋转所述从动螺纹配合件，使弹性金属片与所述近端头端的所述功能层抱紧放松，分离所述可拆式导电接头及导管，对可拆式导电接头消毒保存，下次使用时可消毒后使用。

10、进一步地，所述楔形结构表面经低温等离子体活化及硅烷偶联剂处理以引入反应性官能团，其上涂覆有导电凝胶，所述中心杆件表面设有超滑涂层；所述可拆式导电接头为金属材质，所述金属为不锈钢、钛、钛合金、不锈钢镀铂或不锈钢镀金中的一种或几种；所述导电凝胶为聚乙烯醇/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐导电凝胶层，所述导电凝胶层通过硅烷偶联剂桥接的共价键与所述楔形结构表面结合。

11、进一步地，所述功能层的质量分数配比为：基体71%～81%、改性多壁碳纳米管2%～4%、改性纳米硫酸钡17%～25%。

12、进一步地，所述改性多壁碳纳米管的管径为10～20nm，长度为5～15μm；所述改性纳米硫酸钡的粒径为50～100nm；所述基体为聚氨酯或硅橡胶；所述近端头端的长度为8～50mm，所述远端头端的长度为3～10mm。

13、进一步地，所述改性多壁碳纳米管由多壁碳纳米管经羟基化和偶联剂改性两步处理而成。

14、进一步地，所述改性多壁碳纳米管所用偶联剂为kh-550和kh-171中的一种；所述改性纳米硫酸钡所使用的偶联剂为kh-560和kh-550中的一种。

15、本发明还提供一种制备上述导管的方法，包括以下步骤：

16、（1）双层共挤出：将基体料作为里层物料，将掺杂改性多壁碳纳米管与改性纳米硫酸钡的基体料作为功能层物料，分别由两台挤出机输送至双层同轴共挤机头，共挤出得到由内至外依次为里层和功能层的双层管坯，将双层管坯定长裁切；

17、（2）表层选择性涂覆：对近端头端和远端头端采用耐溶剂遮蔽材料包覆保护，对外露的导管主体外表面依次进行清洗和等离子活化处理，配制表层涂覆液，采用浸涂或喷涂工艺对导管主体外表面进行涂覆，经固化后剥离远端头端的遮蔽材料；

18、（3）超声导电增强涂层选择性涂覆：采用耐溶剂遮蔽材料包覆保护导管主体，对远端头端的末端进行处理得到圆钝头端，然后对其外露功能层表面进行等离子活化，依次涂覆底层和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/高分子顶层，形成超声导电增强涂层；经剥离遮蔽材料和导管印刷得到导管。

19、有益效果

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、（1）三分区差异化设计实现多功能集成：本发明在同一根共挤出双层管基底上，通过选择性涂覆工艺形成近端头端裸露、导管的里层及导管主体的表层绝缘、远端头端增强涂层三个功能分区，依次实现电连接、抗干扰和电信号采集和超声显影，使单根导管同时具备电信号采集传输、x射线定位和超声引导三种功能，避免了多器械配合的操作复杂性。

22、（2）同体系梯度底层保障层间结合力：远端超声导电增强涂层的底层采用与功能层相同的聚合物基体，仅提高改性多壁碳纳米管和改性纳米硫酸钡的填料比例，形成同体系、高填料的梯度过渡层；顶层涂层中以与基体同类的高分子成膜。由于底层与功能层为同体系聚合物基体，在填料含量适中时，二者分子链可充分互扩散并缠结；顶层中成膜物与底层基体通过氢键和物理缠结实现良好附着，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐相均匀分散于基体同类高分子中，层间结合力显著优于不同体系涂层，有效避免了导管弯折过程中的涂层剥离风险。

23、（3）填料比例梯度增强超声显影和导电性能：底层中改性纳米硫酸钡质量分数提高至37～50%，远高于功能层的17～25%，高浓度纳米硫酸钡显著提高涂层整体等效声阻抗，增大涂层与周围组织的声阻抗失配，增强界面超声反射，显著提升远端头端的超声显影清晰度；同时改性多壁碳纳米管质量分数提高至3～8%，高于功能层的2～4%，增强了底层的导电性能。

24、（4）聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐/高分子涂层：远端顶层采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐与聚氨酯或硅橡胶共混的离子接触层，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐作为导电聚合物提供高电荷存储容量和低界面阻抗，水性聚氨酯或硅橡胶作为成膜基体提供良好的柔韧性和与底层的附着力。该顶层将碳纳米管通路电子导电与离子组织电解液导电有效耦合，大幅提升电信号采集的信噪比。

25、（5）可拆式导电接头实现可靠连接和重复使用：可拆式导电接头通过弹性锁止套筒的径向形变抱紧中心杆件和导管近端头端，实现可拆卸的机械固定和电连接；楔形结构表面的导电凝胶进一步降低接触电阻并减少对导管功能层的损伤；接头拆卸后导管可独立灭菌处理，接头可重复使用，降低使用成本。

26、（6）主体的表层有效抗干扰：导管的里层及主体段的表层均为绝缘层，将功能层与周围组织和环境电磁场隔离，避免了非预期电信号干扰，确保仅采集远端头端的信号，且采集的电信号能够通过功能层低噪声地传输至近端接头。