用于肺小结节术前定位的磁性凝胶、制备工艺及其应用系统

1.本发明涉及医用材料技术领域，特别是涉及用于肺小结节术前定位的磁性凝胶、制备工艺及其应用。


背景技术：

2.随着大众保健意识的提高和低剂量螺旋ct(ldct)，尤其是高分辨率ct 使用的普及，肺小结节的发现率越来越高。
3.肺小结节(small pulmonary nodules，spn)是肺实质内直径小于2cm，圆形或椭圆形，通常不伴有肺不张及淋巴结肿大的密度增高影；直径≤1cm 者又称为亚厘米结节；局灶性云雾状密度增高影，结节内血管和支气管纹理清晰可辨者称为磨玻璃样病变(ground glass opacity，ggo)。随着人们健康意识的提高及胸部ct的广泛应用，肺小结节尤其是ggo的检出率显著增加。据报道大于1cm的spn恶性率高达60％，而ggo恶性率高达73％。肺内小结节，即使只有数毫米大小，也有恶性病变的可能，临床工作中发现的spn，要尽早明确诊断。根据患者临床症状和影像学特征很难判断肺小结节良恶性，穿刺活检的假阴性率很高，对于临床观察后仍考虑恶性病变的spn行电视胸腔镜手术(video assisted thoracoscopic surgery，vats) 肺切除是目前获得肺小结节病理结果并同期根治的最优途径。
4.以胸腔镜手术为代表的微创手术是胸外科发展的方向，胸腔镜肺小结节切除手术得到广大胸外科医生的认可。然而术中确定肺小结节部位是困扰胸外科医生的一大难题，尤其是直径小于1cm，距离肺表面超过2cm的小结节，临床上经常出现病灶所在肺段或者肺叶已经切除，但是找不到小结节的尴尬局面。
5.近年术前定位方法层出不穷，几乎都用于术前定位辅助术中寻找靶病灶，并且都为体外定位。其中，ct引导下的经皮定位方式是目前使用最广泛，最易于操作的方法。但是，ct引导的经皮定位也存在许多问题：在进针前需要再一次局部扫ct，让临床医师评估进针位置，角度以及深度。进针后仍需要再一次扫描ct进行确认定位针与靶病灶的相对位置，甚至多次扫描ct，多次重新进针调整位置，增加了患者的痛苦，也让患者接受了额外的辐射和增加定位费用。同时体外定位进针后，有可能会产生气胸，血胸等一系列并发症甚至危及生命。
6.基于上述原因，迫切需要设计一种克服上述问题的用于肺小结节术前定位的磁性凝胶、制备工艺及其应用系统。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，直接应用于胸腔镜肺切除术前定位，术中协助确定肺小结节部位；因为定位媒介为凝胶状，定位后采用边退针边注射的方法，最后的凝胶可填塞针道，从而避免发生术前定位相关并发症，准确进行肺小结节术前定位；其具有安全性高、成本低的特点。
8.为了实现上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
9.一种用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，其由磁流体和10％葡萄糖酸钙溶液组成；其中：
10.所述磁流体由磁性微粒和0.1-5％海藻酸钠溶液按照(1-20)g：1ml的比例配置。
11.进一步地，所述磁性微粒为永磁材料经水热法或化学共沉淀法制成的5-100纳米的磁性微粒。
12.进一步地，所述永磁材料为钕铁硼或四氧化三铁。
13.本发明还提供了所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的制备工艺，具体步骤如下：
14.1)将海藻酸钠粉末经高压蒸汽灭菌法处理后，再加无菌去离子水充分溶解，配置成质量浓度0.1-5％的海藻酸钠溶液；
15.2)将灭菌的永磁材料制成的磁性微粒与上述步骤1)中制得的海藻酸钠溶液按(1-20)g：1ml的比例充分振荡混匀制备为a液，保存备用；
16.3)将10％葡萄糖酸钙溶液作为b液；
17.4)将a液和b液预充至双腔同步注射器内，其体积比(5-20)：1；使用时根据病灶大小注射适量a、b液到病灶附近，a、b液在离开注射器的瞬间形成块状磁性凝胶。
18.本发明还提供了所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用，
19.将磁性微粒预溶于海藻酸钠溶液形成磁流体，将所述磁流体和葡萄糖酸钙溶液分别预充于双腔同步注射器的两个注射器腔室内；于磁流体的注射腔的前端预充少量注射用水；术前在ct引导下，将双腔穿刺针穿刺至肺小结节附近1cm范围，然后推注预充磁流体和葡萄糖酸钙溶液的双腔同步注射器，在磁性微粒离开穿刺针的瞬间即和葡萄糖酸钙溶液相遇形成凝胶样结节；术中以锚定磁体于肺表面穿刺部位附近搜索，被锚定磁体吸引的肺组织为磁流体结节所在部位，即肺小结节附近1cm。
20.本发明还提供了基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，其包括：
21.由纳米级磁性微粒、0.1-5％海藻酸钠溶液制得的磁流体以及10％葡萄糖酸钙溶液；
22.用于向肺小结节附近注射所述磁流体和葡萄糖酸钙溶液的双腔同步注射器；
23.用于于肺表面穿刺部位附近搜索磁流体结节的锚定磁体。
24.进一步地，所述双腔同步注射器包括内注射器、外注射器和双腔穿刺针；
25.所述外注射器包括外注射筒、对称设于其底壁上的出液口一和出液口二以及设于其内部的第一活塞组件；
26.所述内注射器包括内注射筒、设于其底壁圆心处的出液口三以及设于其内的第二活塞组件；
27.所述内注射筒固设于所述外注射筒内且二者圆心一致；
28.所述第一活塞组件包括活塞一、推杆一和推柄一；
29.所述活塞一为一空心圆环，所述推杆一为空心圆柱形；所述第二活塞组件的推柄二卡入所述推柄一上的开槽内；以保证推柄一和推柄二同时下推；
30.所述双腔穿刺针包括针座体和双腔针体；所述针座体包括设于圆心处与所述出液
口三对接的内针座和环设于于所述内针座上的外针座，所述外针座分别通过一连接套管套接所述出液口一和出液口二；
31.所述双腔针体分别导流a液和b液。
32.进一步地，所述双腔针体包括内穿刺针和环设于其外壁的外穿刺针；
33.所述内穿刺针和内针座与所述内注射筒连通，用于将a液导出；
34.所述外穿刺针和外针座与所述外注射筒连通，用于将b液导出；
35.所述外穿刺针的头端设有环状滤网。
36.进一步地，所述第二活塞组件包括活塞二、推杆二和推柄二；
37.所述活塞二设于内注射筒内部，其推杆二穿出所述内注射筒且可从所述推柄一上的开槽穿出与所述推柄二连接；
38.所述推柄一上的开槽将所述推柄二容纳于其中且推柄二顶端设有外延环卡设于所述推柄一上的环状槽内。
39.进一步地，所述锚定磁体表面采用镀镍、镀锌、镀镍铜镍、镀氮化钛、镀类金刚石或镀聚四氟乙烯的表面处理方法处理；
40.所述锚定磁体为圆形或方形。
41.与现有技术相比，本发明产生的有益效果主要体现在：
42.本发明的用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，其采用纳米级磁性微粒、 0.1-5％海藻酸钠溶液和10％葡萄糖酸钙溶液制成；利用磁性凝胶形成凝胶样结节，从而实现对肺小结节术前定位的目的；其采用磁流体作为定位的材料，其具有成本低、制备简单的特点；
43.本发明的用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，其相对于目前常用的几种定位手段而言，具有安全性高的特点，穿刺导致的术前出血及气胸等并发症发生率低；同时其还具有易被患者接受、手术前搬运方便，提高患者就医体验；
44.本发明的用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，其将a液和b 液通过该双腔穿刺针注射于肺小结节附近；该磁流体在离开穿刺针的瞬间即和葡萄糖酸钙溶液相遇形成凝胶样结节；其原理为海藻酸钠与葡萄糖酸钙里面的多价阳离子(钙离子)反应后在大分子间形成交联键并最后形成凝胶。在形成凝胶的过程中永磁材料微粒被固化于凝胶中，从而形成磁性凝胶；在术中以锚定磁体于肺表面穿刺部位附近搜索，被锚定磁体吸引的肺组织为磁流体结节所在部位，即肺小结节附近1cm。
45.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1是本发明的双腔同步注射器的结构示意图；
48.图2是本发明的双腔同步注射器的使用状态示意图；
49.图3是本发明的双腔同步注射器的部分结构示意图；
50.图4是本发明的双腔同步注射器的双腔针体结构示意图；
51.图5是本发明的双腔针体的部分结构示意图；
52.附图标记说明：
53.10、内注射器
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11、内注射筒
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12、出液口三
54.13、第二活塞组件
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131、活塞一
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132、推杆一
55.133、推柄一
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14、外延环
56.20、外注射器
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21、外注射筒
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22、出液口一
57.23、出液口二
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24、第一活塞组件
58.241、活塞二
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242、推杆二
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243、推柄二
59.244、开槽
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245、环状槽
60.30、双腔穿刺针
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31、针座体
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32、双腔针体
61.311、内针座
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312、外针座
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33、连接套管
62.34、环状滤网
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321、内穿刺针
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322、外穿刺针
63.4、a液
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5、b液
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6、注射用水
具体实施方式
64.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用于肺小结节术前定位的磁性凝胶、制备工艺以及应用系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
65.本发明的一种用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，其由磁流体和10％葡萄糖酸钙溶液组成；其中：
66.所述磁流体由磁性微粒和0.1-5％海藻酸钠溶液按照(1-20)g：1ml的比例配置。
67.本发明的一种用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，所述磁性微粒为永磁材料经水热法或化学共沉淀法制成的5-100纳米的磁性微粒。
68.本发明的一种用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，所述永磁材料为钕铁硼或四氧化三铁。
69.本发明的一种用于肺小结节术前定位的磁性凝胶，其所述磁性凝胶由磁流体和葡萄糖酸钙溶液混合制成；二者相遇形成凝胶样结节，其可用于定位肺小结节；
70.本发明还提供了所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的制备工艺，具体步骤如下：
71.1)将海藻酸钠粉末经高压蒸汽灭菌法处理后，再加无菌去离子水充分溶解，配置成质量浓度0.1-5％的海藻酸钠溶液；
72.2)将灭菌的永磁材料制成的磁性微粒与上述步骤1)中制得的海藻酸钠溶液按(1-20)g：1ml的比例充分振荡混匀制备为a液，保存备用；
73.3)将10％葡萄糖酸钙溶液作为b液；
74.4)将a液和b液预充至双腔同步注射器内，其体积比(5-20)：1；使用时根据病灶大小注射适量a、b液到病灶附近，a、b液在离开注射器的瞬间形成块状磁性凝胶。
75.本发明还提供了所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用，将磁性微粒预溶于海藻酸钠溶液形成磁流体，将所述磁流体和葡萄糖酸钙溶液分别预充于双腔同步注射器
的两个注射器腔室内；于磁流体的注射腔的前端预充少量注射用水；术前在ct引导下，将双腔穿刺针30穿刺至肺小结节附近1cm范围，然后推注预充磁流体和葡萄糖酸钙溶液的双腔同步注射器，在磁性微粒离开穿刺针的瞬间即和葡萄糖酸钙溶液相遇形成凝胶样结节；术中以锚定磁体于肺表面穿刺部位附近搜索，被锚定磁体吸引的肺组织为磁流体结节所在部位，即肺小结节附近1cm。
76.本发明还提供了基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，其包括：
77.由纳米级磁性微粒、0.1-5％海藻酸钠溶液制得的磁流体以及10％葡萄糖酸钙溶液；
78.用于向肺小结节附近注射所述磁流体和葡萄糖酸钙溶液的双腔同步注射器；
79.用于于肺表面穿刺部位附近搜索磁流体结节的锚定磁体。
80.如图1-4所示，本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，所述双腔同步注射器包括内注射器10、外注射器20和双腔穿刺针30；
81.所述外注射器20包括外注射筒21、对称设于其底壁上的出液口一22 和出液口二23以及设于其内部的第一活塞组件24；
82.所述内注射器10包括内注射筒11、设于其底壁圆心处的出液口三12 以及设于其内的第二活塞组件13；
83.所述内注射筒11固设于所述外注射筒21内且二者圆心一致；
84.所述第一活塞组件24包括活塞一131、推杆一132和推柄一133；
85.所述活塞一131为一空心圆环，所述推杆一132为空心圆柱形；所述第二活塞组件13的推柄二243卡入所述推柄一133上的开槽244内；以保证推柄一133和推柄二243同时下推；
86.所述双腔穿刺针30包括针座体31和双腔针体32；所述针座体31包括设于圆心处与所述出液口三12对接的内针座311和环设于于所述内针座 311上的外针座312，所述外针座312分别通过一连接套管33套接所述出液口一22和出液口二23；
87.所述双腔针体32分别导流a液4和b液5。
88.本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，其中，该双腔同步注射器的结构设计巧妙，其由内注射器10、外注射器20和双腔穿刺针30组配而成；其中：
89.该注射器由环绕的内注射器10、外注射器20组成，其中，将磁性微粒与海藻酸钠溶液按(1-20)g：1ml的比例充分振荡混匀制备而成的a液4充入该内注射筒11内；再将10％葡萄糖酸钙溶液作为b液5充入外注射筒21 内；术前在ct引导下，将双腔穿刺针30穿刺至肺小结节附近1cm范围，然后推注预充磁流体和葡萄糖酸钙溶液的双腔同步注射器，在磁性微粒离开穿刺针的瞬间即和葡萄糖酸钙溶液相遇形成凝胶样结节；术中以锚定磁体于肺表面穿刺部位附近搜索，被锚定磁体吸引的肺组织为磁流体结节所在部位，即肺小结节附近1cm。
90.如图4和图5所示，本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，所述双腔针体32包括内穿刺针321和环设于其外壁的外穿刺针322；
91.所述内穿刺针321和内针座311与所述内注射筒11连通，用于将a液导出；
92.所述外穿刺针322和外针座312与所述外注射筒21连通，用于将b液导出；
93.所述外穿刺针322的头端设有环状滤网34。
94.如图5所示，本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，于所述外穿刺针322的头端设有一环状滤网34，目的是使葡萄糖酸钙在离开穿刺针的瞬间形成喷射状，从而增加其和磁流体的接触面积；保证其与磁流体能形成磁性凝胶；由于磁流体只要遇到钙离子就能形成凝胶状，故设置改环状滤网34于外穿刺针头端，以减少磁流体进入血流的情况。
95.同时需要注意的是，该内穿刺针321和环设于其外壁的外穿刺针322 分别将磁流体和葡萄糖酸钙溶液导出；故设于中间的为磁流体，包裹于两旁的为葡萄糖酸钙溶液；可保证该磁流体可以被所述葡萄糖酸钙溶液完全包围，避免其进入血流的情况发生。
96.该双腔穿刺针30与注射筒分离设置，可满足充入对应液体的需求；二者注入的时候可再将该双腔穿刺针30组配上即可使用，提高使用的便捷性。
97.如图3所示，本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，所述第二活塞组件13包括活塞二241、推杆二242和推柄二243；
98.所述活塞二241设于内注射筒11内部，其推杆二242穿出所述内注射筒11且可从所述推柄一133上的开槽244穿出与所述推柄二243连接；
99.所述推柄一133上的开槽244将所述推柄二243容纳于其中且推柄二 243顶端设有外延环14卡设于所述推柄一133上的环状槽245内。
100.如图2所示，本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，预充液体时，具体操作如下：
101.预充入a液时，于内注射筒11的出液口三12处外接一连接管，将其置于磁流体内，拉动所述推柄二243，使该a液进入所述内注射筒11内；当注入适量的a液6时，再使其外接注射用水6，使得a液4前端充入少量的注射用水6；
102.再充入b液5时，将外注射筒21的出液口一22用专用的封帽封住，然后将出液口二23外接一连接管，将其置于葡萄糖酸钙溶液内拉动所述推柄一133，使该b液5进入所述外注射筒21内；
103.预充结束后；首先取出该双腔针体32，将出液口三12对接所述内针座 311；再将两侧的连接套管33套接于所述出液口一22和出液口二23上；
104.当需要为患者注入的时候，首先将该将双腔穿刺针30穿刺至肺小结节附近1cm范围，然后同时推动推柄一133和推柄二243，将磁流体和葡萄糖酸钙溶液推出该穿刺针；当其离开该内穿刺针和外穿刺针的瞬间二者相遇即形成凝胶结节。
105.如图3所示，本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，所述内注射筒11和外注射筒21的长度一致；
106.所述内注射筒11和外注射筒21的外壁上分别设有刻度值；
107.所述外注射筒21的容量为0.5-1.5ml；所述内注射筒11的容量为3ml。
108.本发明的基于所述用于肺小结节术前定位的磁性凝胶的应用系统，所述锚定磁体表面采用镀镍、镀锌、镀镍铜镍、镀氮化钛、镀类金刚石或镀聚四氟乙烯的表面处理方法处理；所述锚定磁体为圆形或方形。
109.上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出
各种变化。