CN108294722A - 电子血管镜 - Google Patents
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Abstract
一种电子血管镜，插管为具有极微细柔性的整体，插入管前端包含微型图像传感芯片和微型镜头构成的微型摄像模组、工作通道、照明光纤束，微型镜头为方形以对角线作外接圆的直径，外接圆与微型镜头间形成弓形腔，弓形腔内置放照明光纤束，使插入管前端为最小的法式周长。最大程度地有效利用图像传感芯片表面上的像素点，芯片分辨率不低于4万像素，插入部分直径极微细，既可以到达冠状动脉最狭窄部位，又大大提升血管内腔图像观察效果；由于插入管前端使用微型摄像模组，后接几根微细电缆传输视频信号，更加柔软，更易弯曲，更适合观察冠状动脉末梢屈曲度较为严重的病变，同时减少手术操作过程中对血管内壁的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是一种电子血管镜。
背景技术
近年来，因人口老年化所以血管病变、心脏支架等介入技术的快速发展，使得对用于检测血管壁及内腔的迫切性越来越高。目前，在临床使用的主要包括血管内超声（IVUS）和光学断层扫描（OCT）技术，但是，这两种技术都不是直接观察血管内腔，在某些情况下，图像分辨率还不够。
血管镜，特别是冠状动脉血管镜，也称冠状动脉内视镜，可直接观察冠状动脉。但是，目前已经应用于临床的血管镜都是基于光纤（纤维）内窥镜技术的，因此在外径非常微细的临床要求下，纤维软镜存在分辨率过低的特点，仅3000像素左右；同时成像光纤玻璃化比较硬脆，柔软度尚不够，在手术过程中也易导致成像光纤断裂，进而降低图像清晰度。
专利号201520128404.9“血管镜”，提供了一种插入端为摄像头、光源为红外LED，仍然采用的是光纤成像，图像分辨率不够清晰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电子血管镜，为整体结构设计，插入部分直径极微细柔软，易于通过病变狭窄部分到达冠状动脉及更远端和弯曲较大的部位；提高图像分辨率，便于医生更好观察血管内腔情况，同时减少手术操作过程中对血管内壁的损伤。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：电子血管镜，包括由插入管前端、插入管中段、插入管后段组成的插管，手柄并和主机配合 ，所述插管为具有极微细柔性的整体，所述插入管前端包含微型图像传感芯片和微型镜头构成的微型摄像模组、工作通道、照明光纤束，所述微型镜头为方形，以微型镜头的对角线作外接圆的直径，外接圆与微型镜头间形成弓形腔，所述弓形腔内置放照明光纤束，使插入管前端为最小的法式周长。
与现有技术相比，本发明的优点在于：此电子血管镜插入管前端安装了由微型图像传感芯片和微型方形镜头构成的微型摄像模组，芯片与方形镜头的尺寸形状完全匹配，最大程度地有效利用图像传感芯片表面上的像素点，芯片分辨率不低于4万像素，插入部分直径极微细，既可以到达冠状动脉最狭窄部位，又大大提升血管内腔图像观察效果；由于插入管前端使用微型摄像模组，后接几根微细电缆传输视频信号，与现有采用玻璃成像光纤的传统血管镜相比，更加柔软，更易弯曲，因此更适合观察冠状动脉末梢屈曲度较为严重的病变，同时减少手术操作过程中对血管内壁的损伤。
附图说明
图1、本发明的使用状态参考图。
图2、插管三段结构示意图。
图3、图2的A—A剖面图。
图4、图2的B—B剖面图。
图5、图2的C—C剖面图。
图6、图2的D—D剖面图（插入管后段）。
图7、微型方形镜头与照明光纤的布局示意图。
图8、照明光纤种类示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
血管镜，主要指冠状动脉血管镜，用于直接观察冠状动脉内腔，能对冠状动脉内部病变作出直接观察及病理性诊断，近一步提高了冠心病的诊断水平，为选择并制定更为合适的治疗方案（PCTA、旋切、激光等）提供了依据。同时可对冠心病介入性治疗（如PTCA、激光等）的效果进行定量评价（如狭窄血管扩张前、后的局部变化及再狭窄的预测、预防等）。
电子血管镜主要包括插管、手柄4，并通过光电线缆5、光电分叉接口6、信号线缆7、导光光缆8与主机9连接，如图1所示。
插管为柔性细长管状，由插入管前端1、插入管中段2和插入管后段3组成。
插入管前端1是硬质整体结构。为尽可能缩短插入管前端横截面的法式周长，将微型镜头1-1、微型图像传感芯片1-2、照明光纤束1-3、工作通道1-4的位置进行优化布局。同时，插入管前端1外层材料具有X射线造影性，便于显示手术过程中定位血管镜在冠状动脉的相对位置。
为了进入冠状动脉最远端，图像传感芯片1-2的尺寸不超过0.6毫米×0.6毫米，法式周长不超过2.3Fr，分辨率不低于4万像素。对于只需进入外周动脉的应用，图像传感芯片1-2可采用尺寸不超过1.0毫米×1.0毫米的图像传感芯片，分辨率不低于16万像素。
微型镜头1-1为方形塑料镜头，被安装在插入管前端1的最前方，横截面法式周长在2.3～3.9Fr范围内，尺寸大小相近的微型图像传感芯片1-2紧贴在方形镜头的后方，最大程度地利用图像传感芯片1-2上的所有像素点，以提高图像有效分辨率，如图2所示。
照明光纤束1-3按照尽量不增加插入管前端1直径的原则，围绕着微型镜头1-1的周边进行放置。如图4所示，从数学原理上讲，假设微型镜头1-1的边长是L，它的外接圆直径D=×L。外接圆和微型镜头1-1每条边的最大距离S=（D – L）/ 2。当微型镜头1-1的边长L=0.6mm，那么D=0.85mm，S=0.125mm。
照明光纤束1-3可为三种类型，分别放在由微型镜头1-1和外接圆构成的三段弓形腔1-5内。
如图8所示，在三段弓形腔内，所有单根光纤的直径是相同的照明光纤束1-3a，优选直径范围是0.02-0.05mm，典型直径是0.025mm。照明光纤束1-3有不同的组合配置，可以是一整块的月牙光纤1-3c，也可以是直径不同的照明光纤束1-3b和1-3a一起放置，以尽可能多利用弓形腔空间。
工作通道1-4仅包含在插入管前端1部分，如图2所示，具有一斜度和圆弧度，以减少整个横截面的法式周长，便于进入血管内狭窄和堵塞部位。工作通道典型内径是0.014英寸（0.36mm），可供该领域标准尺寸的指引导丝贯穿进入，也适合其他功能的手术器械进入。
插入管中段2和后段3内腔内均包含照明光纤束1-3和信号线缆12，如图5、6所示。照明光纤束1-3通过手柄4、光电线缆5、光电分叉接口6、导光光缆8与主机9连接，而信号线缆12通过手柄4、光电线缆5、光电分叉接口6、信号线缆7与主机9连接。
插入管中段2直径小于0.6mm，在信号线缆12和照明光纤束1-3的外表面包覆树脂聚合物层2-1，具有良好的柔顺度，可在冠状动脉末梢较细的部分，进行良好的弯曲操控，其典型横截面如图5所示。
插入管后段3直径比中段2略粗，但不超过0.6mm，在信号线缆12和照明光纤束1-3的外表面包覆医用金属层3-1，具有一定的柔顺度和刚度，便于医生从股动脉进入并直达冠状动脉，其典型横截面如图6所示。
手柄4和插入管后段3手柄上的接口、光电分叉接口6，可由医用塑料或医用复合材料注塑成型，而插入管各段用胶水与手柄4粘结固定连接成整体。
使用时，首先把导引导管送达冠状动脉入口处，然后把血管镜插管插入到导引导管中，并在工作通道1-4内插入0.014英寸（0.036mm）的导引钢丝并抵达目标部位为止。然后沿着这条导引钢丝，用血管镜一边观察，一边推进到冠状动脉目标位置。在血管镜观察时，可用加温的林格液或37°C的生理盐水，由自动冲洗器或手动推注进入导引导管，保持冠状动脉内的清晰视野，一般而言，每冲洗几次，可连续进行5-10秒的观察和录像，视频信号通过插入管前端1直至主机9和显示屏11，能清晰展现看到血管内腔情况。操作中，需连续监测心电图和冠脉内压力。
电子血管镜采用成熟的电子元器件，并采取措施降低生产成本，因此可一次性使用，实现在消除交叉感染风险的条件下，大幅提升血管镜手术图像分辨率，减少对人体组织的损伤，更便于普及使用。
主机9可通过USB或其他常用信号传输协议连接计算机，也可通过Wi-Fi、蓝牙及其他无线传输协议连接计算机或移动终端10。
主机9可通过A/V，或HDMI，或其他视频传输协议连接显示屏11，也可通过无线视频传输协议连接显示屏11，如图1所示。
在另一种实施例中，可将医用LED光源安置在手柄4中，这样可通过信号电气线缆7直接和主机9连接，省掉光电线缆5、光电分叉接口6、导光光缆8。
Claims (8)
1.一种电子血管镜，包括由插入管前端（1）、插入管中段（2）、插入管后段（3）组成的插管，手柄（4）并和主机（9）配合 ，其特征在于所述插管为具有极微细柔性的整体，所述插入管前端（1）包含微型图像传感芯片（1-2）和微型镜头（1-1）构成的微型摄像模组、工作通道（1-4）、照明光纤束（1-3），所述微型镜头（1-1）为方形，以微型镜头的对角线作外接圆的直径D，外接圆与微型镜头间形成弓形腔（1-5），所述弓形腔内置放照明光纤束（1-3），使插入管前端为最小的法式周长。
2.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述图像传感芯片（1-2）、微型镜头（1-1）的尺寸不超过0.6毫米×0.6毫米，法式周长不超过2.3Fr，在外周动脉应用中，所述图像传感芯片（1-2）、微型镜头（1-1）的尺寸不超过1.0毫米×1.0毫米，法式周长不超过3.9Fr。
3.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述外接圆直径D毫米，微型镜头边长L毫米，外接圆到微型镜头（1-1）每条边的最大距离 S=（D – L）/ 2毫米。
4.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述工作通道（1-4）仅包含在插入管前端（1）部分，横截面为具有一定斜度的圆面，可供指引导丝和其它手术器械贯通穿入。
5.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述插入管前端（1）外层材料具有X射线造影性，插入管中段（2）信号线缆（12）和照明光纤束（1-3）的外表面包覆树脂聚合物（2-1），插入管后端（3）信号线缆（12）和照明光纤束（1-3）的外表面包覆医用金属层（3-1）。
6.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述照明光纤束（1-3）围绕着微型镜头（1-1）的周边放置，可为一整块的月牙光纤（1-3c）可为直径不同的照明光纤束（1-3b、1-3a）一起放置，可为所有单根光纤直径相同的照明光纤束（1-3a）。
7.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述照明光纤束（1-3）所连接的冷光源，可放置在主机（9）上。
8.根据权利要求1所述的电子血管镜，其特征在于所述照明光纤束（1-3）所连接的是医用LED光源，可放置在手柄（4）中。
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