CN106725526A - 基于力传感和电阻抗的穿刺辅助装置及方法 - Google Patents

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CN106725526A CN201611265074.3A CN201611265074A CN106725526A CN 106725526 A CN106725526 A CN 106725526A CN 201611265074 A CN201611265074 A CN 201611265074A CN 106725526 A CN106725526 A CN 106725526A
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Abstract

本发明涉及一种基于力传感和电阻抗的穿刺辅助装置及方法，该装置包括：力传感测量设备(11)；电阻抗测量设备(13)；处理器(15)，分别与所述力传感测量设备(11)及所述电阻抗测量设备(13)电连接以根据所述力传感测量设备(11)及所述电阻抗测量设备(13)获取的反馈数据确定针头是否刺入血管从而辅助穿刺操作。本发明实施例，通过力传感测量设备和电阻抗测量设备集成于穿刺设备上，利用力传感和电阻抗测试技术相结合的办法辅助穿刺设备完成穿刺功能，能够在穿刺作业过程中准确反馈针尖所处的位置以确保穿刺的可靠性和安全性。

Description

基于力传感和电阻抗的穿刺辅助装置及方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于力传感和电阻抗的穿刺辅助装置及方法。
背景技术
目前，针对患者的穿刺都是依赖于医务人员的经验去判断，由于患者所患疾病本身的差异，以及正常人体结构的个体差异，临床操作医生经验不同，在各种临床穿刺中不可避免地会产生穿刺深度不准，穿刺到达目标位置后没有提示，甚至会造成过度穿刺，而引起穿刺损伤。
而随着人工智能的发展，智能穿刺也将逐渐成为趋势，但要满足机器智能穿刺技术的完美应用，单纯依靠血管成像设备对血管识别是不够的，还需要匹配各种各样的根尖探测技术，来实时反馈穿刺过程中针尖在皮下组织中的一些信息以保证机器实现准确穿刺。
中国专利文献CN104856649A，专利名称为一种通过红外成像和压力变化来识别和穿刺，它是利用红外成像原理和穿刺不同阶段压力变化原理指导机器人自动完成穿刺过程。首先利用红外成像技术对人或者动物体表面的血管进行定位，自动筛选可以穿刺的血管。然后机器人自动夹取穿刺针，对准目标血管进行穿刺，同时抽气泵开始抽气。当穿刺针刺入皮肤后，针头被堵住，采血管内的负压上升，到达一定负压值后暂停抽气；当穿刺针继续穿刺到血管后，采血管内的负压下降，机器人停止穿刺，抽气泵继续抽气，直到血液达到所需量后停止。
该技术中的负压抽血，是基于真空负压下的反馈，来判断是否到达血管，因为该技术认为只有血管是正压的系统，然后，在实际操作中，穿刺进入皮下肌肉或组织液时，很可能会将组织液误认为是血液，抽入采集管，造成错误。
发明内容
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种穿刺辅助装置及方法。
本发明实施例提供了一种穿刺辅助装置10，其中，包括：
力传感测量设备11；
电阻抗测量设备13；
处理器15，分别与所述力传感测量设备11及所述电阻抗测量设备13电连接以根据所述力传感测量设备11及所述电阻抗测量设备13获取的反馈数据确定针头是否刺入血管从而辅助穿刺操作。
在本发明的一个实施例中，所述力传感测量设备11包括连接件111、力传感器113及末端连接板115；其中，
所述连接件111为T型结构且其前连接部1111与穿刺设备的针头夹持部固定连接；
所述力传感器113的前拉压工作面1131与所述连接件111的后反馈部1113接触以用于接收穿刺针的反馈力；
所述末端连接板115分别与所述力传感器113的后端部和穿刺设备的推送轴机构固定连接。
在本发明的一个实施例中，所述电阻抗测量设备13包括电阻抗穿刺针131、电阻抗测量正极133、电阻抗测量负极135、直流恒流源Io及电压测试器V；其中，所述电阻抗穿刺针131由外向内包括外导电层1311、绝缘层1313及内导电层1315；
所述电阻抗测量正极133分别电连接至所述外导电层1311、所述直流恒流源Io的正极及所述电压测试器V的一端；
所述电阻抗测量负极135分别至所述内导电层1315、所述直流恒流源Io的负极及所述电压测试器V的另一端。
在本发明的一个实施例中，所述处理器15获取由所述力传感测量设备11和所述电阻抗测量设备13发送的力反馈数据和电阻抗数据，并根据同步的所述力反馈数据和电阻抗数据的拐点确定针头刺入血管。
本发明另一个实施例提供了一种穿刺辅助方法，通过设置于针头处的力传感测量设备和电阻抗测量设备完成；所述方法包括：
同步获取所述力传感测量设备的力反馈数据及所述电阻抗测量设备的电阻抗反馈数据；
设置时间窗口并根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管。
在本发明的一个实施例中，所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点的确定方式为：
对所述力反馈数据设置第一阈值，当在所述时间窗口中出现所述力反馈值的斜率变化超过所述第一阈值时，确定当前的所述时间窗口存在所述力反馈数据的拐点；
对所述电阻抗数据设置第二阈值，当在所述时间窗口中出现所述电阻抗值的变化超过所述第二阈值时，确定当前的所述时间窗口存在所述电阻抗反馈数据的拐点。
在本发明的一个实施例中，根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管，包括：
在第一时间窗口内同时出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点时，确定所述第一时间窗口为所述针头刺入血管的时间区间。
在本发明的一个实施例中，根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管，包括：
在第一时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点且未出现所述电阻抗反馈数据的拐点时，记录所述第一窗口的时间区间；
在第二时间窗口内出现所述电阻抗反馈数据的拐点时，记录所述第二时间窗口的时间区间；
设置时间阈值，若所述第一时间窗口与所述第二时间窗口的时间差小于所述时间阈值，则由所述第一时间窗口为起点并由所述第二时间窗口为终点形成第三时间窗口，确定所述第三时间窗口为所述针头刺入血管的时间区间。
在本发明的一个实施例中，根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管，包括：
在第一时间窗口内出现所述电阻抗反馈数据的拐点且未出现所述力反馈数据的拐点时，记录所述第一窗口的时间区间；
在第二时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点时，记录所述第二时间窗口的时间区间；
设置时间阈值，若所述第一时间窗口与所述第二时间窗口的时间差小于所述时间阈值，则由所述第一时间窗口为起点并由所述第二时间窗口为终点形成第三时间窗口，确定所述第三时间窗口为所述针头刺入皮肤或者刺入血管的时间区间。
在本发明的一个实施例中，在确定所述针头刺入血管之后，还包括：
在时间窗口内监测是否再次出现所述力反馈数据的拐点或所述电阻抗反馈数据的拐点，在出现拐点时判定为所述针头刺穿血管。
本发明实施例，通过力传感测量设备和电阻抗测量设备集成于穿刺设备上，利用力传感和电阻抗测试技术相结合的办法辅助穿刺设备完成穿刺功能，能够在穿刺作业过程中准确反馈针尖所处的位置以确保穿刺的可靠性和安全性。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅试图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明实施例提供的一种双目近红外成像系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种多轴穿刺机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种穿刺路径的轨迹示意图；
图4为本发明实施例提供的一种穿刺辅助装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种力传感测量设备的机械结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种反馈力与穿刺深度的关系示意图；
图7为本发明实施例提供的一种反馈力值随时间变化的示意图；
图8为本发明实施例提供的一种基于二电极测量系统的电阻抗测试方法原理示意图；
图9为本发明实施例提供的一种穿刺辅助装置的机械结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种电阻抗穿刺针的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的一种电阻抗值随时间变化的示意图；
图12为本发明实施例提供的一种穿刺辅助装置的数据反馈示意图；
图13为本发明实施例提供的一种穿刺辅助方法的示意图；
图14为本发明实施例提供的一种时间窗口选取示意图；
图15为本发明实施例提供的另一种时间窗口选取示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
本发明的穿刺辅助装置可以为穿刺设备提供血管识别和预警，尤其是自动穿刺设备。自动穿刺设备例如包括多轴穿刺机构、红外图像采集设备及处理器。其中，在患者将手臂伸入自动穿刺设备并固定好后，红外图像采集设备采集患者的手臂或者手部的红外图像，由处理器根据该红外图像确定最优穿刺点位置，之后由处理器控制多轴穿刺机构按照设定轨迹完成穿刺动作。
其中，请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种双目近红外成像系统的结构示意图。该红外图像采集设备优选为双目近红外成像系统，该系统由CCD相机获取到人或动物体表图像，图像采集卡将图像数据由模拟信号转化为数字信号，交给DSP进行图像处理，DSP对采集到的图像进行图像增强，然后提取血管特征，再经过视屏采集卡转换为USB接口可以识别的信号，此时，经过图像处理的人或动物体表图像就进入了工控机(即处理器)，由上位软件对两幅图像进行匹配，该上位软件例如由OpenCV编写，经过立体匹配处理以完成对原始图像的三维重建，之后在显示屏中显示，标记出合适的穿刺点。
其中，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种多轴穿刺机构的结构示意图。该多轴穿刺机构优选为6轴穿刺机构，该机构包括3个直线轴机构、2个回转轴机构及1个推送轴机构。其中，所述直线轴机构包括X轴运动副X1,X2、X轴动力源XD、Y轴运动副Y1,Y2、Y轴动力源YD、Z轴运动副Z1,Z2、Z轴动力源ZD，所述X轴动力源XD、所述Y轴动力源YD及所述Z轴动力源ZD根据处理器15的指令分别控制所述X轴运动副X1,X2、所述Y轴运动副Y1,Y2及所述Z轴运动副Z1,Z2运动。其中，X、Y、Z三直线轴分别表示空间直角坐标系三坐标轴，用于定位针尖穿刺点。回转轴机构包括水平回转运动副U1,U2、水平回转动力源UD、俯仰回转运动副V1,V2、俯仰回转动力源VD，所述水平回转动力源UD及所述俯仰回转动力源VD根据处理器15的指令分别控制所述水平回转运动副U1,U2及所述俯仰回转运动副V1,V2运动。水平调整回转轴用于调整针头与待穿刺血管走向之间的水平方向夹角；俯仰调整回转轴用于调整针头与待穿刺血管的竖直方向夹角。所述推送轴机构包括直线运动副W1,W2、直线运动动力源WD，所述直线运动动力源WD根据处理器的指令控制所述直线运动副W1,W2运动。推送直线轴用于完成针头穿刺与退出血管动作。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种穿刺路径的轨迹示意图。本发明提供的穿刺机构的工作原理如下：
该处理器在确定好穿刺点后，控制多轴穿刺机构按照设定的路径进行穿刺。该穿刺路径划分为分快速粗定位段、慢速准确定位段、穿刺段、刺穿调整段、平推段、退针段和快速退回段，共计7段。
(1)快速粗定位段(A段)：这段轨迹由U、V两个回转轴及X、Y、Z三直线轴联动，针尖从零位(X0,Y0,Z0)向(Xm,Ym,Zm-a)以特定姿态快速逼近形成该轨迹曲线；
(2)慢速准确定位段(B段)：这段轨迹由U、V两回转轴及X、Y、Z三直线轴联动，针尖从(Xm,Ym,Zm-a)向(Xm＇,Ym＇,Zm＇)以特定姿态慢速逼近形成该轨迹曲线；
(3)穿刺段(C段)：这段轨迹，在U、V两回转轴及X、Y、Z三直线轴锁定前提下，针尖随W推送轴移动距离L1，刺破血管壁从(Xm＇,Ym＇,Zm＇)到达(Xn,Yn,Zn)形成该轨迹曲线；
(4)刺穿调整段(E段)：这段轨迹，在U回转轴及X、Y、Z三直线轴锁定前提下，针尖随W推送轴移动距离L2，同时V回转轴转动α角度后，从(Xn,Yn,Zn)到达(Xn＇,Yn＇,Zn＇)形成该轨迹曲线；
(5)平推段(F段)：这段轨迹，在U、V两回转轴及X、Y、Z三直线轴锁定前提下，针尖随W直线轴移动距离L3，从(Xn＇,Yn＇,Zn＇)到达(X1,Y1,Z1)时所形成的轨迹曲线。
(6)退针段(G段)：这段轨迹，在U、V两回转轴及X、Y、Z三直线轴锁定前提下，针尖随W推送轴移动距离L4，退出皮肤以外，从(X1,Y1,Z1)到达(X2,Y2,Z2)形成该轨迹曲线。
(7)快速退回段(H段)：这段轨迹由U、V两回转轴及X、Y、Z、W四直线轴联动，针尖从(X2,Y2,Z2)回到(X0,Y0,Z0)时所形成的轨迹曲线。
请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种穿刺辅助装置的结构示意图。该穿刺辅助装置10可以包括：力传感测量设备11、电阻抗测量设备13及处理器15，该处理器15分别与所述力传感测量设备11及所述电阻抗测量设备13电连接以根据所述力传感测量设备11及所述电阻抗测量设备13获取的反馈数据确定针头是否刺入血管从而辅助穿刺操作。
以下分别对力传感测量设备和电阻抗测量设备进行详细描述如下：
【力传感测量设备】
请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种力传感测量设备的结构示意图。所述力传感测量设备11包括连接件111、力传感器113及末端连接板115；其中，所述连接件111为T型结构且其前连接部1111与穿刺设备的针头夹持部固定连接；所述力传感器113的前拉压工作面1131与所述连接件111的后连接部1113接触以用于接收穿刺针的反馈力；所述末端连接板115分别与所述力传感器113的后端部和穿刺设备的推送轴机构固定连接。
当针尖一旦进入血液，针头必须停止前进，医务人员通过感受穿刺力的变化判断针头是否扎入血管中。将安装有力传感的穿刺针加持装置，用于采集作用在针尖上的作用力，穿刺力的变化用力传感器测量，通过连接高精度的AD转换模块，将采集到模拟电信号转化成数字信号传输到处理器，进行数据分析。
请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种反馈力与穿刺深度的关系示意图。实验验证表明在整个插入过程中，处于出现两个明显的力变化峰值，当最后一个峰过后可以确定针已经扎入到血管中。即可以通过辅助投影仪器得出图中的A区域为穿破皮肤的深度区域，B区域为静脉血管壁被穿透的深度区域。
请参见图7，图7为本发明实施例提供的一种反馈力值随时间变化的示意图。在实际的操作过程中，辅助装备难以介入，再加之穿刺深度难以测量，所以在例如固定了穿刺角度为15度，固定穿刺速度的情况下，根据不同粗细的穿刺针穿刺又得到一组数据。图中可以明确得到两个力变大点又突然变小的拐点，即前一个拐点为皮肤，后一个拐点为血管壁。力传感技术在穿刺过程中的应用，确保了穿刺的精度，也可以确保针尖进入静脉后不会发生过冲。
【电阻抗测量设备】
电阻抗法测量人体成分的原理在于，由于人体是由不同的成分组成，所以当电流刺激人体时会以不同的速率穿过人体，人体主要的组成部分是以离子形式存在于人体的水。另外人体的组成部分还包括一些非导电成分例如脂肪，将以电阻的形式阻碍电流在人体中的流动，脂肪组织对电流的传导性比肌肉和骨骼的还要小，因此根据人体不同成分对电流的传导性不同便可以区分不同的人体成分。即，人体不同成分的离子浓度与电导率之间存在着直接的关系，而人体不同成分的离子浓度与人体溶液的阻抗之间存在着间接关系。对于血管中血液的检测则相对较为容易，因为血管壁和血液的电阻抗相差很大，因此对于针尖在皮肤组织或者血管中的电阻抗变化的曲线相当明显。
基于此，请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种基于二电极测量系统的电阻抗测试方法原理示意图。采用二电极测量系统的生物电阻抗法对人体组织的电阻抗测量时，恒流源I0通过两个电极刺激于人体的组织，同时又通过这两个电极测量人体组织的电压信号。即这两个电极既作为激励电极又作为测量电极。二电极系统的优点是电极的极数少，用于测量人体组织时候操作比较简捷，适用于穿刺辅助中的应用。二电极测量系统的等效电路如图8所示。电极与皮肤之间的接触阻抗为Ze1、Ze2，人体的测量阻抗为Zx。在测量中针尖扎破血管的一瞬间测量电压V发生明显改变时，即电阻抗值会有明显的下降。因此，本发明采用电阻抗测试方法来辅助穿刺过程。
具体地，请参见图9及图10，图9为本发明实施例提供的一种穿刺辅助装置的机械结构示意图；图10为本发明实施例提供的一种电阻抗穿刺针的结构示意图。所述电阻抗测量设备13包括电阻抗穿刺针131、电阻抗测量正极133、电阻抗测量负极135、直流恒流源Io(图中未示出)及电压测试器(图中未示出)；其中，所述电阻抗穿刺针131由外向内包括外导电层1311、绝缘层1313及内导电层1315；所述电阻抗测量正极133分别电连接至所述外导电层1311、所述直流恒流源Io的正极及所述电压测试器V的一端；所述电阻抗测量负极135分别至所述内导电层1315、所述直流恒流源Io的负极及所述电压测试器V的另一端。
请一并参见图10及图11，图11为本发明实施例提供的一种电阻抗值随时间变化的示意图。该电阻抗测量设备主要通过对穿刺针的改造，分为外导电层、中间绝缘层内导电层。外导电层和电阻抗测量系统的正极相连，内导电层和电阻抗测量系统的负极相连。测量时，当针进入人体组织后，由于所人体各部分组织的电导率不同，而血液和血管壁等其他组织的电导率相差较大，所以当夹有电阻抗测量电极的穿刺针进入血管时，在两个电极之间的电压会产生一个明显的电压变化，可以转换成其电阻抗Zx的变化。
然而，单纯地使用力传感测量设备或者电阻抗测量设备，均存在一定的误差率。例如，图8中所述的电阻抗测试方法，当测量电压V发生改变时，一方面，很难说明是接触阻抗Ze1、Ze2造成的电势差改变，还是由于人体组织电阻抗Zx造成的电势差改变；另一方面由于激励电极和测量电极是同一对电极，这对电极被当作为激励刺激人体组织时，那么它附近的电流密度要比被测组织其他地方的电流密度要大；当作为测量电极时，它只是测量了处于电极附近大的电流密度组织的电势差，所以测量电极并没有测量电流密度比较均匀处的电势差，因此测量的电阻抗会有一定的误差，虽然这种误差在一定程度上是容许的，但是在穿刺过程中，为了确保高的可靠性和安全性，需要降低这种误差。另外，力传感测量设备也存在一定的误差率。为了进一步提高穿刺设备，尤其是自动穿刺设备的可靠性和安全性，本发明提出了一种力传感技术和电阻抗测试技术相结合的方式来降低单一方式的误差率，真正做到穿刺设备的稳定性和安全性。
请参见图12，图12为本发明实施例提供的一种穿刺辅助装置的数据反馈示意图。通过两种测量设备的配合，可以准确地判断针尖刺入皮肤并刺入血管的整个过程，辅助刺穿设备进行精确穿刺。
本发明实施例，通过在穿刺设备上设置由力传感器和电阻抗设备形成的穿刺辅助设备，由力传感和电阻抗相结合的办法用来识别血管，并确保在穿刺作业过程中反馈针尖所处的位置，给出及时的反馈，来确保穿刺的可靠性。
实施例二
请参见图13，图13为本发明实施例提供的一种穿刺辅助方法的示意图。本实施在上述实施例的基础上，对本发明的穿刺辅助方法和原理进行详细说明。该方法可以包括：
步骤1、同步获取所述力传感测量设备的力反馈数据及所述电阻抗测量设备的电阻抗反馈数据；
步骤2、设置时间窗口并根据时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入皮肤或者刺入血管。
其中，所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点的确定方式为：
请再次参见图7，对所述力反馈数据设置第一阈值，当在所述时间窗口中出现所述力反馈值的斜率变化超过所述第一阈值时，确定当前的所述时间窗口存在所述力反馈数据的拐点；
请再次参见图11，对所述电阻抗数据设置第二阈值，当在所述时间窗口中出现所述电阻抗值的变化超过所述第二阈值时，确定当前的所述时间窗口存在所述电阻抗反馈数据的拐点。
可选地，步骤2可以包括：
请参见图14，图14为本发明实施例提供的一种时间窗口选取示意图。在第一时间窗口内同时出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点时，确定所述第一时间窗口为所述针头刺入血管的时间区间。
例如，设置t＝0.5s为第一时间窗口的大小，按照该时间窗口的大小捕获力反馈数据的拐点和电阻抗反馈数据的拐点。当同一时间窗口中出现两个拐点时，则认为该时间窗口为针头刺入血管的时间区域。
可选地，步骤2也可以包括：
请参见图15，图15为本发明实施例提供的另一种时间窗口选取示意图。在第一时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点且未出现所述电阻抗反馈数据的拐点时，记录所述第一窗口的时间区间；
在第二时间窗口内出现所述电阻抗反馈数据的拐点时，记录所述第二时间窗口的时间区间；
设置时间阈值，若所述第一时间窗口与所述第二时间窗口的时间差小于所述时间阈值，则由所述第一时间窗口为起点并由所述第二时间窗口为终点形成第三时间窗口，确定所述第三时间窗口为所述针头刺入皮肤或者刺入血管的时间区间。
例如，设置t＝0.1s为第一时间窗口和第二时间窗口的大小，按照该时间窗口的大小捕获力反馈数据的拐点和电阻抗反馈数据的拐点。当在第一时间窗口中出现力反馈数据的拐点且为出现电阻抗反馈数据的拐点时，记录第一时间窗口的时间区间。继续从后续的时间窗口中截取反馈数据的拐点，当在第二时间窗口中出现电阻抗反馈数据的拐点时，记录该第二时间窗口的时间区间，计算第一时间窗口与第二时间窗口的时间差(例如为0.3s)，若未超过设定的时间阈值(例如0.5s)，则认为在以第一时间窗口为起点，以第二时间窗口为终点形成的第三时间窗口的时间区间认为是针头刺入血管的时间区间。
可选地，步骤2还可以包括：
在第一时间窗口内出现所述电阻抗反馈数据的拐点且未出现所述力反馈数据的拐点时，记录所述第一窗口的时间区间；
在第二时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点时，记录所述第二时间窗口的时间区间；
设置时间阈值，若所述第一时间窗口与所述第二时间窗口的时间差小于所述时间阈值，则由所述第一时间窗口为起点并由所述第二时间窗口为终点形成第三时间窗口，确定所述第三时间窗口为所述针头刺入皮肤或者刺入血管的时间区间。
该步骤与图15所示的方法类似，此处不再赘述。
另外，该方法还可以用作对血管穿刺的异常报警，例如，由于手臂移动导致刺穿血管等异常事件。具体地，该方法还可以包括：
在时间窗口内监测是否再次出现所述力反馈数据的拐点或所述电阻抗反馈数据的拐点，在出现拐点时判定为所述针头刺穿血管并向发送报警信息。
本发明实施例，通过设置时间窗口，从时间窗口中判断力反馈数据和电阻抗数据的拐点，从而准确确定发生针尖刺入皮肤或者刺入血管的时间以辅助刺穿设备的操作，确保刺穿的准确性和安全性。
综上所述，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于力传感和电阻抗的穿刺辅助装置(10)，其特征在于，包括：
力传感测量设备(11)；
电阻抗测量设备(13)；
处理器(15)，分别与所述力传感测量设备(11)及所述电阻抗测量设备(13)电连接以根据所述力传感测量设备(11)及所述电阻抗测量设备(13)获取的反馈数据确定针头是否刺入血管从而辅助穿刺操作。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述力传感测量设备(11)包括连接件(111)、力传感器(113)及末端连接板(115)；其中，
所述连接件(111)为T型结构且其前连接部(1111)与穿刺设备的针头夹持部固定连接；
所述力传感器(113)的前拉压工作面(1131)与所述连接件(111)的后反馈部(1113)接触以用于接收穿刺针的反馈力；
所述末端连接板(115)分别与所述力传感器(113)的后端部和穿刺设备的推送轴机构固定连接。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述电阻抗测量设备(13)包括电阻抗穿刺针(131)、电阻抗测量正极(133)、电阻抗测量负极(135)、直流恒流源(Io)及电压测试器；其中，所述电阻抗穿刺针(131)由外向内包括外导电层(1311)、绝缘层(1313)及内导电层(1315)；
所述电阻抗测量正极(133)分别电连接至所述外导电层(1311)、所述直流恒流源(Io)的正极及所述电压测试器(V)的一端；
所述电阻抗测量负极(135)分别至所述内导电层(1315)、所述直流恒流源(Io)的负极及所述电压测试器(V)的另一端。
4.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述处理器(15)获取由所述力传感测量设备(11)和所述电阻抗测量设备(13)发送的力反馈数据和电阻抗数据，并根据同步的所述力反馈数据和电阻抗数据的拐点确定针头刺入血管。
5.一种穿刺辅助方法，其特征在于，通过设置于针头处的力传感测量设备和电阻抗测量设备完成；所述方法包括：
同步获取所述力传感测量设备的力反馈数据及所述电阻抗测量设备的电阻抗反馈数据；
设置时间窗口并根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点的确定方式为：
对所述力反馈数据设置第一阈值，当在所述时间窗口中出现所述力反馈值的斜率变化超过所述第一阈值时，确定当前的所述时间窗口存在所述力反馈数据的拐点；
对所述电阻抗数据设置第二阈值，当在所述时间窗口中出现所述电阻抗值的变化超过所述第二阈值时，确定当前的所述时间窗口存在所述电阻抗反馈数据的拐点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管，包括：
在第一时间窗口内同时出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点时，确定所述第一时间窗口为所述针头刺入血管的时间区间。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管，包括：
在第一时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点且未出现所述电阻抗反馈数据的拐点时，记录所述第一窗口的时间区间；
在第二时间窗口内出现所述电阻抗反馈数据的拐点时，记录所述第二时间窗口的时间区间；
设置时间阈值，若所述第一时间窗口与所述第二时间窗口的时间差小于所述时间阈值，则由所述第一时间窗口为起点并由所述第二时间窗口为终点形成第三时间窗口，确定所述第三时间窗口为所述针头刺入血管的时间区间。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点和所述电阻抗反馈数据的拐点确定所述针头刺入血管，包括：
在第一时间窗口内出现所述电阻抗反馈数据的拐点且未出现所述力反馈数据的拐点时，记录所述第一窗口的时间区间；
在第二时间窗口内出现所述力反馈数据的拐点时，记录所述第二时间窗口的时间区间；
设置时间阈值，若所述第一时间窗口与所述第二时间窗口的时间差小于所述时间阈值，则由所述第一时间窗口为起点并由所述第二时间窗口为终点形成第三时间窗口，确定所述第三时间窗口为所述针头刺入皮肤或者刺入血管的时间区间。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在确定所述针头刺入血管之后，还包括：
在时间窗口内监测是否再次出现所述力反馈数据的拐点或所述电阻抗反馈数据的拐点，在出现拐点时判定为所述针头刺穿血管。
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