CN108670408A - 一种介入导管的操控方法和装置 - Google Patents

一种介入导管的操控方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现介入导管可视化的系统和方法，系统包括介入导管和监控终端；所述介入导管包括导管本体、陀螺仪和通讯器；所述陀螺仪和所述监控终端分别与所述通讯器相连；所述陀螺仪设置在所述导管本体的一端，所述陀螺仪随着所述导管本体的一端进入所述目标器官；所述陀螺仪用于采集所述导管本体的一端在所述目标器官内的探测数据，并将所述探测数据通过所述通讯器发送给监控终端；所述监控终端用于根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。采用本发明的技术方案，能够在较低的投入成本前提下，对介入导管进行较精确的定位。

Description

一种介入导管的操控方法和装置
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种介入导管的操控方法和装置。
背景技术
介入治疗是利用现代高科技手段进行的一种微创性治疗--就是在医学影像设备的引导下，将特制的介入导管，引入人体目标器官，对体内病态进行诊断和局部治疗。
现有技术中，介入手术依赖于连续X线透视，来定位介入导管与目标器官的相对空间位置。但长期大量的X线暴露严重危害术者的身体健康甚至致死。鉴于此，20世纪90年代，国内外企业基于磁场及电场定位原理研发了“目标器官三维标测系统”，使得医护人员可以通过磁场及电场来定位导管，减少了X线的暴露。当前，“目标器官三维标测系统”在国内市场主要被美国强生公司的CARTO系统(磁场定位)和圣犹达公司的EnSite系统(电场定位)垄断。国外企业在这一技术形成了技术和价格上的垄断，而且对配套的耗材也形成了垄断，使得该项手术价格昂贵、复杂性高，在国内的广大欠发达地区以及中小医院难以推广普及，我国仍有大量该类患者得不到这一有效治疗。
因此，如何实现在较低的投入成本前提下，对介入导管进行较精确的定位，协助医护人员完成介入手术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介入导管的操控方法和装置，以实现在较低的投入成本前提下，对介入导管进行较精确的定位，协助医护人员完成介入手术。
为实现上述目的，本发明提供一种实现介入导管可视化的系统，包括介入导管和监控终端；
所述介入导管包括导管本体、陀螺仪和通讯器；
所述陀螺仪和所述监控终端分别与所述通讯器相连；
所述陀螺仪设置在所述导管本体的一端，所述陀螺仪随着所述导管本体的一端进入所述目标器官；
所述陀螺仪用于采集所述导管本体的一端在所述目标器官内的探测数据，并将所述探测数据通过所述通讯器发送给监控终端；
所述监控终端用于根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。
进一步地，上述所述的系统中，所述监控终端用于根据所述探测数据，确定所述介入导管在所述目标器官中的实时位置，根据所述实时位置，生成介入导管的实时动态模型；显示所述实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时手术动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。
进一步地，上述所述的系统中，所述监控终端还用于根据所述实时位置，生成并显示所述目标器官的三维模型。
进一步地，上述所述的系统中，所述监控终端与所述通讯器之间采用有线方式或无线方式通讯连接。
进一步地，上述所述的系统，还包括设置在所述导管本体的至少一个传感器；
所述传感器选自：应变计、压力计、温度计、压电仪、电极传感器、超声波传感器、pH记录装置、肌电图记录装置的一个或多个。
进一步地，上述所述的系统中，所述陀螺仪采用9轴陀螺仪实现。
进一步地，上述所述的系统中，所述陀螺仪采用微晶体封装。
本发明还提供一种实现介入导管可视化的方法，应用于上所述的实现介入导管可视化的系统中的监控终端；所述方法包括：
接收所述通讯器发送的所述陀螺仪采集的探测数据；
根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。
进一步地，上述所述的方法中，根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，包括：
根据所述探测数据，确定所述介入导管在所述目标器官中的实时位置；
根据所述实时位置，生成介入导管的实时动态模型；
显示所述实时动态模型。
进一步地，上述所述的方法，还包括：
根据所述实时位置，生成所述目标器官的三维模型。
本发明的实现介入导管可视化的系统，通过在介入导管进入目标器官的一端设置陀螺仪和通讯器，并将陀螺仪和监控终端分别与通讯器相连，使得介入导管进入目标器官时，陀螺仪能够采集到导管本体的一端在目标器官内的探测数据，并通过通讯器发送给监控终端，由监控终端根据探测数据，生成并显示介入导管的实时动态模型，实现了对介入导管进行定位，以使医护人员根据生成的介入导管的实时动态模型操纵介入导管达到目标位置。采用本发明的技术方案，能够在较低的投入成本前提下，对介入导管进行较精确的定位。
附图说明
图1为本发明的实现介入导管可视化的系统实施例的结构示意图；
图2为实施例的实现介入导管可视化的方法实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实施例保护的范围。
说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
图1为本发明的实现介入导管可视化的系统实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的实现介入导管可视化的系统包括介入导管10和监控终端11；其中，介入导管10包括导管本体101、陀螺仪102和通讯器103；陀螺仪102和监控终端11分别与通讯器103相连；陀螺仪102设置在导管本体101的一端，陀螺仪102随着导管本体101的一端进入目标器官。
在一个具体实现过程中，由于陀螺仪102在高速旋转状态下，仍可以保持较高的稳定性，使得其在角运动检测等领域具有广泛的应用。而介入手术中，介入导管10在进入目标器官时，需要严格控制介入导管10的移动角度，因此，本实施例中，可以在介入导管10进入目标器官的一端设置陀螺仪102，并利用相关通讯技术与终端通讯连接。例如，监控终端11与通讯器103之间采用有线方式或无线方式通讯连接。
例如，本实施例中优选为9轴陀螺仪，其包括三轴磁力计、三轴加速度计和三轴陀螺仪102。其磁力计能够根据磁场方向对六轴数据进行调整与校正。针对传感器在误差累积上面，采用9轴陀螺仪，能够在静态漂移上做改善，针对不同传感器厂家，综合数据如下：
静态数据：放置30秒后，开始采集5分钟静态数据，3000～5000组数据。
静态漂移：根据四元素均方差数据计算，5分钟内ST与Invensense静态角度偏差均小于1度。
Yaw角偏移：Yaw均方差数值接近(ST为0.19，invensense为0.20)，YAW角偏移大概在1度左右。
回归测试：放置到固定位置，任意角度运动1分钟，运动过程未超量程(即：运动中，加速度不超过4g，陀螺仪102不超过2000dps)，放回原位置，然后对比运动前后，看应用的画面是否与运动前一致。
本实施例中，在制作陀螺仪102时，可以对陀螺仪102的芯片进行封装时，可以采用微晶体进行封装，以确保对人体无害、无辐射、环保，其相对于磁场及电场定位的系统而言，结构简单，成本较低。当介入导管10进入目标器官时，陀螺仪102能够探测到介入导管10的移动角度、速度和地磁方向等探测数据，探测结果精确可靠。
当陀螺仪102探测到介入导管10的探测数据后，可以根据相关通信协议将探测数据发送给监控终端11，以使监控终端11接收陀螺仪102得到的探测数据。其中，目标器官可以为心脏、肺部等。监控终端11接收到陀螺仪102发送的探测数据后，可以根据该探测数据，生成并显示介入导管10的实时动态模型，以使医护人员根据实时动态模型操纵介入导管10达到目标位置。
具体地，监控终端11可以根据接收的探测数据，确定介入导管10在目标器官中的实时位置，并根据介入导管10在目标器官中的实时位置，生成介入导管10的实时动态模型后，显示生成的实时动态模型，以使医护人员根据实时手术动态模型操纵介入导管10达到目标位置。
例如，若介入导管10的实时位置与实际需求相符，可以进一步控制介入导管10向目标位置移动，否则，若介入导管10的实时位置与实际需求存在偏差，需要进调整介入导管10的移动方向、速度等，以防止出现危险。
本实施例的实现介入导管可视化的系统，通过在介入导管10进入目标器官的一端设置陀螺仪102和通讯器103，并将陀螺仪102和监控终端11分别与通讯器103相连，使得介入导管10进入目标器官时，陀螺仪102能够采集到导管本体101的一端在目标器官内的探测数据，并通过通讯器103发送给监控终端11，由监控终端11根据探测数据，生成并显示介入导管10的实时动态模型，实现了对介入导管10进行定位，以使医护人员根据生成的介入导管10的实时动态模型操纵介入导管10达到目标位置。采用本发明的技术方案，能够在较低的投入成本前提下，对介入导管10进行较精确的定位。
实施例2
一种优选的技术方案中也可包含其他类型的传感器。这些传感器附加在导管表面可以作为以下测量装置：应变计、压力计、温度计、压电仪、电极传感器、超声波感受器、pH的记录装置或肌电图(EMG)记录装置。通过上述测量装置可以得到更多的其它探测数据，监控终端11可以根据其他类型的传感器得到的其它探测数据以及陀螺仪102得到的探测数据，提高介入导管10在目标器官中的实时位置的精确度。
在实际应用中，在得到介入导管10在目标器官中的实时位置后，监控终端11还可以根据得到的介入导管10在目标器官中的实时位置，生成并显示目标器官的三维模型。例如，可以在介入导管10伸入目标器官的一端设置压力传感器，介入导管10若是碰到目标器官的腔壁，会产生压力，该压力被压力传感器采集后，发送给监控终端11，监控终端11可以确定介入导管10的实时位置与目标器官的腔壁贴靠，并根据预设的阈值，确定介入导管10与目标器官的腔壁是否贴靠良好，当确认贴靠良好时，可以标记一个坐标点，随着介入导管10在目标器官中的移动，监控终端11可以标记多个坐标点，并将标记的坐标点连接起来，即可绘制出目标器官的三维模型，这样监控终端11即可显示出介入导管10实时动态模型与目标器官的三维模型之间的位置关系，即表示实际的介入导管10与目标器官之间的位置关系，从而使医护人员能够更好的完成介入手术。
实施例3
图2为实施例的实现介入导管可视化的方法实施例的流程图，如图2所示，本实施例的实现介入导管可视化的方法应用于上述实施例中实现介入导管可视化的系统中的监控终端，该方法具体可以包括如下步骤：
100、接收通讯器发送的陀螺仪采集的探测数据。
当陀螺仪探测到介入导管的探测数据后，可以根据相关通信协议将探测数据发送给监控终端，以使监控终端接收陀螺仪得到的探测数据。其中，目标器官可以为心脏、肺部等。
101、根据探测数据，生成并显示介入导管的实时动态模型。
监控终端接收到陀螺仪发送的探测数据后，可以根据该探测数据，生成并显示介入导管的实时动态模型，以使医护人员根据实时动态模型操纵介入导管达到目标位置。
具体地，监控终端可以根据接收的探测数据，确定介入导管在目标器官中的实时位置，并根据介入导管在目标器官中的实时位置，生成介入导管的实时动态模型后，显示生成的实时动态模型，以使医护人员根据实时手术动态模型操纵介入导管达到目标位置。
例如，若介入导管的实时位置与实际需求相符，可以进一步控制介入导管向目标位置移动，否则，若介入导管的实时位置与实际需求存在偏差，需要进调整介入导管的移动方向、速度等，以防止出现危险。
本实施例的实现介入导管可视化的方法，通过在介入导管进入目标器官的一端设置陀螺仪和通讯器，并将陀螺仪和监控终端分别与通讯器相连，使得介入导管进入目标器官时，陀螺仪能够采集到导管本体的一端在目标器官内的探测数据，并通过通讯器发送给监控终端，由监控终端根据探测数据，生成并显示介入导管的实时动态模型，实现了对介入导管进行定位，以使医护人员根据生成的介入导管的实时动态模型操纵介入导管达到目标位置。采用本发明的技术方案，能够在较低的投入成本前提下，对介入导管进行较精确的定位。
在实际应用中，监控终端在得到介入导管在目标器官中的实时位置后，可以根据介入导管在目标器官中的实时位置，生成并显示目标器官的三维模型，从而能可以使医护人员能够更加清晰的获知介入导管与目标器官之间的位置关系，方便完成介入手术。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种实现介入导管可视化的系统，其特征在于，包括介入导管和监控终端；
所述介入导管包括导管本体、陀螺仪和通讯器；
所述陀螺仪和所述监控终端分别与所述通讯器相连；
所述陀螺仪设置在所述导管本体的一端，所述陀螺仪随着所述导管本体的一端进入所述目标器官；
所述陀螺仪用于采集所述导管本体的一端在所述目标器官内的探测数据，并将所述探测数据通过所述通讯器发送给监控终端；
所述监控终端用于根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述探测数据，确定所述介入导管在所述目标器官中的实时位置，根据所述实时位置，生成介入导管的实时动态模型；显示所述实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时手术动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监控终端还用于根据所述实时位置，生成并显示所述目标器官的三维模型。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控终端与所述通讯器之间采用有线方式或无线方式通讯连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述导管本体的至少一个传感器；
所述传感器选自：应变计、压力计、温度计、压电仪、电极传感器、超声波传感器、pH记录装置、肌电图记录装置的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述陀螺仪采用9轴陀螺仪实现。
7.根据权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，所述陀螺仪采用微晶体封装。
8.一种实现介入导管可视化的方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一所述的实现介入导管可视化的系统中的监控终端；所述方法包括：
接收所述通讯器发送的所述陀螺仪采集的探测数据；
根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，以使所述医护人员根据所述实时动态模型操纵所述介入导管达到目标位置。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述探测数据，生成并显示所述介入导管的实时动态模型，包括：
根据所述探测数据，确定所述介入导管在所述目标器官中的实时位置；
根据所述实时位置，生成介入导管的实时动态模型；
显示所述实时动态模型。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述实时位置，生成所述目标器官的三维模型。
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