CN108310597A - 一种球囊扩张系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种球囊扩张系统。该系统包括信号采集模块、主控制器、加压模块、泄压模块、第一压力传感器、流量传感器、球囊导管和球囊。信号采集模块，与主控制器电连接，用于采集控制信号，并将控制信号发送至主控制器；主控制器与加压模块和泄压模块电连接；加压模块，通过球囊导管与球囊连接；泄压模块，通过球囊导管与球囊连接；第一压力传感器，设置在球囊导管上，与主控制器电连接，用于监测球囊的第一液体压力；流量传感器，设置在球囊导管上，与主控制器电连接，用于监测球囊导管的液体流量；主控制器，还用于根据第一液体压力和液体流量调节加压模块和/或泄压模块的工作状态，提高了对患处进行扩张过程安全性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及医疗器械技术，尤其涉及一种球囊扩张系统。
背景技术
随着心血管疾病的患病率逐年提高，临床应用中采用球囊扩张法治疗心血管疾病的方式越来越多。例如，在心血管狭窄及堵塞手术中，可通过给球囊中通过加压的方式注入造影剂或者生理盐水，使得DSA(Digital Subtraction Angiography，数字减影心血管造影术)设备对手术治疗及确定患者的患处进行明确的监视，同时还可以对血管患处扩张的扩张支架所使用的球囊进行加压或泄压，球囊膨胀或者收缩，达到扩张血管或者释放支架的目的。
目前市面上的球囊采用了低精度的机械压力表，在临床中存在加压导致血管破裂的风险
发明内容
本发明提供一种球囊扩张系统，以实现提高球囊扩张过程中的安全性。
本发明实施例提供了一种球囊扩张系统，该球囊扩张系统包括信号采集模块、主控制器、加压模块、泄压模块、第一压力传感器、流量传感器、球囊导管和球囊；其中，
所述信号采集模块，与所述主控制器电连接，用于采集控制信号，并将所述控制信号发送至所述主控制器；
所述主控制器与所述加压模块和所述泄压模块电连接，用于接收所述控制信号，并根据控制信号控制所述加压模块和所述泄压模块的工作状态；
所述加压模块，通过所述球囊导管与所述球囊连接，用于根据所述主控制器的控制信号，通过所述球囊导管向所述球囊注入液体；
泄压模块，通过所述球囊导管与所述球囊连接，用于根据所述主控制器的控制信号，排除所述球囊导管和所述球囊中的液体；
所述第一压力传感器，设置在所述球囊导管上，与所述主控制器电连接，用于监测所述球囊导管的第一液体压力，并将所述第一液体压力发送至所述主控制器；
所述流量传感器，设置在所述球囊导管上，与所述主控制器电连接，用于监测所述球囊导管的液体流量，并将所述液体流量发送至所述主控制器；
所述主控制器，还用于根据所述第一液体压力和所述液体流量调节所述加压模块和/或所述泄压模块的工作状态。
所述主控制器具体用于，若所述第一液体压力大于第一压力值，则关闭所述加压模块，并开启所述泄压模块；和/或，
若根据所述液体流量确定所述球囊中液体容量大于第一容量时，则关闭所述加压模块，并开启所述泄压模块。
可选的，所述球囊导管上设置有安全阀，在所述第一液体压力大于或等于第二压力值或根据所述液体流量确定所述球囊中液体容量大于第二容量时关闭所述安全阀，停止液体注入所述球囊。
可选的，所述第一压力传感器还用于在加压或者泄压过程中监测球囊壁压力值，将所述球囊壁压力值发送至主控制器；
所述主控制器还用于识别所述球囊壁压力值等于零的时刻，并将各时刻对应的液体压力进行大小排序，将排序首位的液体压力确定为血管收缩压，将排序末尾的液体压力确定为血管舒张压；
其中，所述球囊设置于血管内部。
可选的，所述主控制器还具体用于在加压过程或泄压过程中，根据所述球囊的液体容量和球囊参数确定当前的球囊直径，并将球囊直径和球囊厚度的和值确定为血管直径。
可选的，所述主控制器还用于在加压过程或泄压过程中，根据所述球囊的液体容量和所述第一液体压力确定血管膨胀系数，并根据所述血管膨胀系数确定血管弹性。
可选的，所述主控制器还用于在加压过程中，根据所述第一液体压力和液体流速确定加压阻力，其中，液体流速根据所述液体流量确定。
可选的，所述系统还包括第二压力传感器，与液体存放装置和所述主控制器电连接，用于检测所述液体存放装置的第二液体压力。
可选的，所述系统还包括显示器，与所述主控制器电连接，用于显示在加压过程和泄压过程中的扩张参数，其中，扩张参数至少包括所述第一液体压力和所述液体流量。
可选的，所述信号采集模块包括脚踏控制器，与所述主控制器电连接，用于采集脚踏控制信号，并将所述控制信号发送至所述主控制器。
可选的，所述信号采集模块包括信息输入子模块，与所述主控制器连接，用于外部输入指令确定控制信号，并将所述控制信号发送至所述主控制器。
本发明实施例通过设置第一压力传感器和流量传感器，实时监测注入球囊的液体压力和液体容量，并由主控制器检测到液体压力和液体容量存在异常时，调节加压模块和/或泄压模块的工作状态，以调节第一液体压力或液体容量至正常范围，提高了对患处进行扩张过程的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种球囊扩张系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种球囊扩张系统的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种球囊扩张系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种球囊扩张系统的结构示意图，本实施例可适用于通过加压向球囊中注入液体实现对球囊进行扩张的情况，尤其可应用于治疗心血管疾病的球囊扩张手术中。该球囊扩张系统具体包括信号采集模块180、主控制器110、加压模块120、泄压模块130、第一压力传感器140、流量传感器150、球囊导管160和球囊170。
其中，信号采集模块180，与主控制器110电连接，用于采集控制信号，并将控制信号发送至主控制器110；
主控制器110与加压模块120和泄压模块130电连接，用于接收所述控制信号，并根据控制信号控制加压模块120和泄压模块130的工作状态；
加压模块120，通过球囊导管160与球囊170连接，用于根据主控制器110的控制信号，通过球囊导管160向球囊170注入液体；
泄压模块130，通过球囊导管160与球囊连接，用于根据主控制器的控制信号，排除球囊导管160和球囊170中的液体；
第一压力传感器140，设置在球囊导管160上，与主控制器110电连接，用于监测球囊170的第一液体压力，并将第一液体压力发送至主控制器110；
流量传感器150，设置在球囊导管160上，与主控制器110电连接，用于监测球囊导管160的液体流量，并将液体流量发送至主控制器110；
主控制器110，还用于根据第一液体压力和液体流量调节加压模块120和/或泄压模块130的工作状态。
本实施例中，信号采集模块180可获取控制信号，该控制信号可以是通过外部输入指令确定，还可以是通过感应用户对信号采集模块施加的压力确定。信号采集模块180将获取的控制信号发送中主控制器110，主控制器110根据控制信号控制加压模块120和泄压模块130的工作状态，其中，加压模块120工作状态包括关闭状态和不同加压参数的启动状态，泄压模块130的工作状态包括关闭状态和不同泄压参数的启动状态。加压模块120处于启动状态时，通过球囊导管160向球囊170中注入液体；当泄压模块130处于启动状态时，排出球囊导管160和球囊170中的液体。其中该液体可以是造影剂或者生理盐水。
本实施例中，随着液体的注入，球囊导管中产生压力。当球囊扩张系统应用于患处时，该患处例如可以是血管，球囊中液体压力过大时易导致血管破裂。第一压力传感器140与球囊导管160电连接，实时获取球囊的第一液体压力，并将该第一液体压力发送至主控制器110。其中，球囊导管160与球囊170联通，即球囊导管160与球囊170的液体压力相同，通过设置于球囊导管160连接的第一压力传感器140可获取球囊170的第一液体压力。
流量传感器150串联设置在球囊导管160上，可监测球囊导管160中液体流量，其中，液体流量为在预设时间内通过的液体体积，预设时间例如可以是1s。基于球囊导管160的液体流量和时间可确定注入球囊170的液体容量，并将液体容量发送至主控制器110。主控制110监测第一液体压力和液体容量，当第一液体压力或液体容量中的一个超过安全范围时，调节加压模块120和泄压模块130中至少一个的工作状态，以调节第一液体压力或液体容量至安全范围。
本实施例中，通过设置第一压力传感器和流量传感器，实时监测注入球囊的液体压力和液体容量，并由主控制器检测到液体压力和液体容量超过安全范围时，调节加压模块和/或泄压模块的工作状态，以调节第一液体压力或液体容量至安全范围，提高了对患处进行扩张过程的安全性。
可选的，主控制器110具体用于，若第一液体压力大于第一压力值，则关闭加压模块120，并开启泄压模块130。
其中，第一压力值为球囊当前所处的位置的安全压力值，可以是根据球囊当前所处的位置确定，当主控制器识别到第一液体压力大于第一压力值时，关闭加压模块120，停止向球囊170中注入液体，并开启泄压模块130，将球囊导管160和球囊170中的液体排出，减少第一液体压力，避免第一液体压力过大导致的患处破裂。
可选的，若根据液体流量确定球囊170中液体容量大于第一容量时，则关闭加压模块120，并开启泄压模块130。
其中，第一容量为球囊170的容量阈值，当液体容量大于第一容量时，关闭加压模块120，停止向球囊170中注入液体，并开启泄压模块130，将球囊导管160和球囊170中的液体排出，降低球囊170中的液体容量，避免液体容量过大导致的患处破裂。
可选的，球囊导管160上设置有安全阀，在第一液体压力大于或等于第二压力值或根据液体流量确定球囊中液体容量大于第二容量时关闭安全阀，停止液体注入球囊。
其中，第二压力值为球囊当前所处的位置的安全压力值，可以是与第一压力值相同。第二容量为球囊当前所处的位置的安全容量，可选的，第二容量可以是根据球囊当前所处的位置的安全扩张直径确定，其中，安全扩张直径为球囊当前所处的位置在安全范围内达到的最大直径，根据该安全扩张直径与球囊壁厚的差值确定该球囊的最大直径，球囊可视为规则圆柱结构，根据球囊高度，进一步根据体积计算公式可确定第二容量。
当第一液体压力大于或等于第二压力值或根据液体流量确定球囊中液体容量大于第二容量时，超过安全范围，关闭安全阀，停止液体注入球囊，提高球囊扩张过程中的安全性。可选的，在关闭安全阀时，启动泄压模块130，排出球囊导管160和球囊170中的液体，降低球囊导管160中的液体压力，使压力处于安全范围。
可选的，第一压力传感器140还用于在加压或者泄压过程中监测球囊壁压力值，将球囊壁压力值发送至主控制器110；
主控制器110还用于识别所述球囊壁压力值等于零的时刻，并将各时刻对应的液体压力进行大小排序，将排序首位的液体压力确定为血管收缩压，将排序末尾的液体压力确定为血管舒张压，其中，球囊设置于血管内部。
本实施例中，加压过程指的是加压模块120在主控制器110的控制下向球囊中注入液体，以增加球囊170中液体压力的过程；泄压过程指的是泄压模块130在主控制器110的控制下排出球囊170中液体，以减小球囊170中液体压力的过程。
根据相互作用力原理，当球囊壁两侧受到方向相反且大小相同的两个作用力时，球囊壁受到总的作用力为零。因此球囊壁受到的总的作用力为零时，其内部的液体压力与血压大小相同。当由于心脏的搏动导致血压存在血管舒张压和血管收缩压，且血管舒张压为人体血压最小值，血管收缩压为人体血压最大值。在加压或者泄压的过程中，监测血管壁压力为零的时刻，以及各时刻对应的液体压力，对多个液体压力按照从大到小或者从小到大顺序进行排序，将最小的液体压力确实为血管舒张压，将最大的液体压力确实为血管收缩压。
本实施例中，在对血管进行扩张手术时，在加压过程或者泄压过程中，均可同时获取患处的血压，无需其他测量血压设备，方便快捷，提高了血管手术的效率。
可选的，主控制器110还具体用于根据液体容量和球囊参数确定当前的球囊直径，并将球囊直径和球囊厚度的和值确定为扩张对象直径。
其中，球囊参数为球囊的形态参数，可选的，球囊为圆柱结构，球囊参数包括球囊的高和球囊厚度。主控制器110根据临界时刻的球囊的液体容量和球囊的高可确定球囊的直径r，因此可知扩张对象直径为R＝r+h。其中，扩张对象例如可以是血管。
需要说明书的是，上述确定血管直径的方法适用于球囊与扩张对象接触的情况。
可选的，液体为生理盐水。根据注入到球囊中的液体容量可确定在不同时刻的扩张对象直径，而无需通过对注入的造影剂进行造影确定扩张对象直径。减少了造影对人体的伤害，以及频繁造影导致的成本和时间的消耗，提高了安全性和效率。
可选的，主控制器110还用于在加压过程或泄压过程中，根据球囊的液体容量和第一液体压力确定血管膨胀系数，并根据血管膨胀系数确定血管弹性。
其中，膨胀系数K＝V/P,其中，膨胀系数K的单位为毫升/厘米水柱，V为液体容量，P为第一液体压力；根据膨胀系数可确定血管弹性，其中，对于同一液体容量对应的膨胀系数越大，血管弹性越好，相应的，膨胀系数越小，血管弹性越差。本实施例中，本系统实现了血管扩张过程的同时评估血管弹性。
可选的，主控制器110还用于在加压过程中，根据第一液体压力和液体流速确定加压阻力，其中，液体流速根据液体流量确定。
其中，加压阻力F＝P/Q，P为第一液体压力，Q为液体流速。主控制器监测球囊导管及球囊中的加压阻力，当加压阻力大于安全阻力时，存在因阻力过大导致血管破裂的问题，主控制器根据加压阻力调节液体流速，以使加压阻力在安全范围内，提高了加压过程中的安全性。
参见图2，图2是本发明实施例一提供的一种球囊扩张系统的结构示意图。在一个实施例中，系统还包括第二压力传感器210，与液体存放装置和主控制器110电连接，用于检测所述液体存放装置的第二液体压力。其中，液体存放装置指的是存放原液的装置，与加压模块120连接，用于为加压模块120提供液体供给。第二压力传感器210通过检测液体存放装置的第二液体压力，识别液体存放装置的液体剩余量。可选的，液体存放装置可发生形变，当液体存放装置中液体为满时，第二液体压力为零，当液体被抽出时，第二液体压力减小。
本实施例中，第二压力传感器210将第二液体压力发送至主控制器110，使得主控制器110根据第二液体压力监测液体存放装置的液体剩余量，并根据液体剩余量及时进行提醒，避免液体存放装置的液体剩余量为零时导致的手术中断等问题。
可选的，系统还包括显示器220，与主控制器110电连接，用于显示在加压过程和泄压过程中的扩张参数，其中，扩张参数至少包括第一液体压力和液体流量。
本实施例中，显示器220用于显示主控制器110获取的扩张参数，并根据不同扩张参数形成显示曲线，其中，扩张参数包括但不限于液体流量、液体压力、血管压力、扩张对象直径和容量；显示曲线包括但不限于液体流量-压力曲线、液体流量-时间曲线、液体压力-时间曲线、液体容量-压力曲线和液体容量-时间曲线。通过显示屏220可使得医护人员直观清晰地获取球囊扩张过程中的参数变化，便于提高手术的成功率。
可选的，信号采集模块180包括脚踏控制器181，与主控制器110电连接，用于采集脚踏控制信号，并将控制信号发送至主控制器110。
本实施例中，控制信号采集模块180可自动采集控制信号，无需医护人员持续手动对球囊进行操作。脚踏控制器181采集的控制信号可以根据脚部踩压力度进行调节，也可以根据对球囊进行加压还是泄压的操作目的进行调节。可选的，脚踏控制器181包括压力传感器、第一按键单元和第一处理器，压力传感器，与第一处理器电连接，用于实时采集脚部的压力信号，并将压力信号实时发送至第一处理器；第一按键单元，与第一处理器电连接，用于将按下按键的按键信息发送至第一处理器；第一处理器，与压力传感器、第一按键单元和主控制器电连接，用于根据接收的压力信号和按键信息生成对应的控制信号，并将控制信号发送至主控制器。第一按键单元包括第一加压按键和第一泄压按键，分别用于生成加压按键信息和泄压按键信息。
本实施例中可以根据实际需求通过调节脚部的踩压力度来实时改变脚部的压力信号，可选的，压力信号与脚部的踩压力度成正比。根据对球囊进行加压还是泄压的操作目的选择第一按键单元中按下的按键，进而根据按下的按键生成对应的按键信息并发送至第一处理器，以确定控制信号。通过脚踏控制器的设置，由脚部动作施加自动采集的控制信号发送至加压模块或泄压模块，无需通过双手对球囊进行加压或者泄压，从而解放了双手，简化了操作，也节省了人力和体力。
可选的，信号采集模块180包括信息输入子模块182，与主控制器110连接，用于外部输入指令确定控制信号，并将控制信号发送至主控制器110。
信息输入子模块182包括触控显示屏和第二处理器；其中，触控显示屏用于采集外部输入的触控指令并显示；第二处理器，与触控显示屏和控制器110电连接，用于根据外部输入的触控指令生成控制信号，并将控制信号发送至主控制器。外部输入的触控指令可以是用户根据实际需求在触控显示屏上输入的压力变化率和操作标识。其中，操作标识可以为加压标识和泄压标识。
信息输入子模块182还可以包括压力调节按键、第二加压按键和第二泄压按键，即外部输入指令还可以通过按键方式进行输入。相应的，第二处理器用于根据压力调节按键、第二加压按键和第二泄压按键分别对应的按键信息，生成控制信号，并将控制信号发送至主控制器110。
根据外部输入指令确定控制信号，主控制器根据控制信号控制加压模块和泄压模块的工作状态，从而通过球囊导管向球囊注入液体或者排出球囊中的液体。通过信息输入子模块的设置，只需用一只手操作即可，更加方便快捷，也节省了人力和体力。
在一个实施例中，控制信号采集模块可以同时包括信息输入子模块和脚踏控制器，可根据临床需求对信息输入子模块和脚踏控制器进行切换应用。示例性的，参见图3，图3是本发明实施例一提供的一种球囊扩张系统的结构示意图，其中，同时包括信息输入子模块182和脚踏控制器181。其中，图3仅是一中种实现方式，在其他实施例中，可以是仅包含信息输入子模块182和脚踏控制器181中的一个。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种球囊扩张系统，其特征在于，包括信号采集模块、主控制器、加压模块、泄压模块、第一压力传感器、流量传感器、球囊导管和球囊；其中，
所述信号采集模块，与所述主控制器电连接，用于采集控制信号，并将所述控制信号发送至所述主控制器；
所述主控制器与所述加压模块和所述泄压模块电连接，用于接收所述控制信号，并根据控制信号控制所述加压模块和所述泄压模块的工作状态；
所述加压模块，通过所述球囊导管与所述球囊连接，用于根据所述主控制器的控制信号，通过所述球囊导管向所述球囊注入液体；
所述泄压模块，通过所述球囊导管与所述球囊连接，用于根据所述主控制器的控制信号，排除所述球囊导管和所述球囊中的液体；
所述第一压力传感器，设置在所述球囊导管上，与所述主控制器电连接，用于监测所述球囊的第一液体压力，并将所述第一液体压力发送至所述主控制器；
所述流量传感器，设置在所述球囊导管上，与所述主控制器电连接，用于监测所述球囊导管的液体流量，并将所述液体流量发送至所述主控制器；
所述主控制器，还用于根据所述第一液体压力和所述液体流量调节所述加压模块和/或所述泄压模块的工作状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器具体用于，若所述第一液体压力大于第一压力值，则关闭所述加压模块，并开启所述泄压模块；和/或，
若根据所述液体流量确定所述球囊中液体容量大于第一容量时，则关闭所述加压模块，并开启所述泄压模块。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述球囊导管上设置有安全阀，在所述第一液体压力大于或等于第二压力值或根据所述液体流量确定所述球囊中液体容量大于第二容量时关闭所述安全阀，停止液体注入所述球囊。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一压力传感器还用于在加压或者泄压过程中监测球囊壁压力值，将所述球囊壁压力值发送至主控制器；
所述主控制器还用于识别所述球囊壁压力值等于零的时刻，并将各时刻对应的液体压力进行大小排序，将排序首位的液体压力确定为血管收缩压，将排序末尾的液体压力确定为血管舒张压；
其中，所述球囊设置于血管内部。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器还用于在加压过程或泄压过程中，根据所述球囊的液体容量和球囊参数确定当前的球囊直径，并将球囊直径和球囊厚度的和值确定为血管直径。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器还用于在加压过程或泄压过程中，根据所述球囊的液体容量和所述第一液体压力确定血管膨胀系数，并根据所述血管膨胀系数确定血管弹性。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控制器还用于在加压过程中，根据所述第一液体压力和液体流速确定加压阻力，其中，液体流速根据所述液体流量确定。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二压力传感器，与液体存放装置和所述主控制器电连接，用于检测所述液体存放装置的第二液体压力。
9.根据权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示器，与所述主控制器电连接，用于显示在加压过程和泄压过程中的扩张参数，其中，扩张参数至少包括所述第一液体压力和所述液体流量。
10.根据权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块包括脚踏控制器，与所述主控制器电连接，用于采集脚踏控制信号，并将所述控制信号发送至所述主控制器。
11.根据权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块包括信息输入子模块，与所述主控制器连接，用于外部输入指令确定控制信号，并将所述控制信号发送至所述主控制器。
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