CN112932627A - 一种基于超声引导穿刺装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声引导穿刺装置，包括穿刺针模块、穿刺区域传感器、处理器；所述穿刺区域传感器和处理器连接；所述穿刺针模块包括能够测量振动的光纤振动传感器。本专利解决了在穿刺过程中人体组织对穿刺针反应的精确位置数据，提高了在超声引导下置管的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种基于超声引导穿刺装置及方法。
背景技术
超声引导下的置管可以直观地显示穿刺针、血管及血管周围环境，超声引导下的置管具有实时引导、全程可见、缩短穿刺时间、减少并发症等优势，不仅能减轻穿刺患者的痛苦，同时为护理人员提供了一种安全有效的输液途径。但是怎样提高置管成功率是我们需要解决的问题。
现有技术中，如图1所示，申请号为201610347648 .5公开了一种实时穿刺导航系统及其导航方法，其包括：穿刺针、上位机显示基于术前磁共振图像和术中超声图像相融合的多模态影像的穿刺导航空间；超声探测装置，其包括超声探头和超声成像设备，超声探头将采集的超声数据发送给超声成像设备处理后输出术中超声图像进行显示并发送至上位机；空间配准装置，其具有磁定位仪和标定体模，磁定位仪接收器通过探头夹具固定在超声探头上；标定体模标定磁定位仪接收器与术中超声图像平面的对应位置；磁定位仪接收器采集超声探头的空间位置进而得到术中超声图像平面的空间位置；连接到上位机和穿刺针的增强现实眼镜。
但是上述现有技术只是监测穿刺针的穿刺过程的影像位置，无法获得在穿刺过程中人体组织对穿刺针反应的精确位置数据，因此我们需要解决这个问题，通过解决这个问题能提高超声引导下置管成功率。
发明内容
本发明提供一种基于超声引导穿刺装置及方法，解决了在穿刺过程中不同的人体组织对穿刺针反应的精确位置数据，提高了在超声引导下置管的成功率。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种基于超声引导穿刺装置，包括穿刺针模块、穿刺区域传感器、处理器；所述穿刺区域传感器和处理器连接；所述穿刺针模块包括能够测量振动的光纤振动传感器以及穿刺针，所述穿刺区域传感器能够识别出穿刺针是否接近穿刺区域。
优选的，所述超声引导穿刺装置还包括超声探头和超声主机，所述超声探头和超声主机连接。
优选的，所述超声主机包括超声成像模块、超声主机处理器以及显示器。
进一步，所述超声探头向穿刺针和穿刺区域发射超声波并接收超声回波，超声主机处理器计算得出穿刺针和穿刺区域的位置数据，超声主机处理器根据穿刺针相对于穿刺区域位置关系计算得出穿刺点，并且计算得出穿刺针与穿刺点之间的距离和角度，超声主机处理器规划出穿刺针的虚拟导航穿刺路线，通过超声成像模块处理后输出超声图像并在显示器上显示。
优选的，所述穿刺装置还包括固定模块，所述固定模块包括平板、左侧板、左水平滑道、右侧板、右水平滑道；所述左侧板、右侧板设置在平板的两侧，所述固定模块用于固定穿刺部位；所述左水平滑道设置在左侧板上，有水平滑道设置在右侧板上。
优选的，所述穿刺区域传感器为电容式传感器，所述电容式传感器包括上极板、下极板，所述上极板设置在左水平滑道上，下极板设置在右水平滑道上，上极板和下极板平行相对设置；上极板可以沿左水平滑道移动，下极板可以沿右水平滑道移动；所述穿刺区域传感器用于检测穿刺针模块的进入与否，将测得的电容值经A/D转换器转换后的数字信号发送至处理器，再将处理后的数据发送至超声主机并在显示器中提示穿刺针模块进入穿刺区域。
优选的，所述穿刺针模块包括穿刺针、光纤振动传感器；所述光纤振动传感器包括光纤，光纤的一端设置有反光涂层并固定在穿刺针的针头位置，所述光纤设置在穿刺针内；所述光纤振动传感器用于监测光纤的振动情况，光纤在不同介质中有不同的相位特征，以此判断穿刺针是否成功进入血管内，同时将监测的数据发送至超声主机，通过超声主机处理器处理后实时在穿刺针的影像上发出闪光点。
进一步的，所述光纤振动传感器连接波分复用器，所述波分复用器连接光源以及APD探测器，所述APD探测器连接至数据采集卡，所述数据采集卡连接超声主机以获取穿刺针振动情况；
本发明还提供一种基于超声引导置管的方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤一、穿刺前，使用超声探头定位合适的穿刺位置，将穿刺区域传感器移动到穿刺位置，获得穿刺区域初始信号；
步骤二、穿刺时，通过超声探头获取穿刺针的位置以确定穿刺点的位置，根据所述穿刺点位置规划穿刺针的虚拟导航穿刺路线并在超声主机上显示；
步骤三、穿刺针根据步骤二中的虚拟导航穿刺路线进行穿刺，当穿刺针进入穿刺区域时，穿刺区域传感器获取到的信号发生改变，在超声主机上的显示器进行提示；同时，监测穿刺过程中穿刺针的振动情况，判断穿刺针是否成功进入血管内。
优选的，所述步骤一中的超声探头定位合适的穿刺位置的具体步骤为：
将患者胳膊固定在固定架上，使用超声探头获取胳膊静脉的超声图像，确定合适的穿刺位置。
优选的，所述步骤二中确定穿刺点位置的方法具体为：根据穿刺针的穿入位置、静脉血管的位置以及最佳穿刺角度计算穿刺点位置。
优选的，所述步骤三还包括：如果穿刺针偏离了虚拟导航穿刺路线时，将发出警示信息，提醒工作人员调整穿刺路线。
优选的，所述穿刺区域传感器为电容式传感器；
优选的，所述步骤三中的穿刺针进入穿刺区域的提示具体方法为：
当穿刺区域传感器监测的电容值发生变化时，判定穿刺针进入了穿刺区域，然后将监测的电容值经A/D转换器转换后的数字信号发送至处理器，处理器将处理后的数据发送至超声主机并在显示器中显示，提醒工作人员穿刺针接近穿刺区域；
优选的，所述步骤三中的振动情况由光纤振动传感器实现监测；所述光纤振动传感器监测穿刺针的振动情况来判断穿刺针是否成功进入血管内，同时将监测到的振动数据发送至超声主机，通过超声主机处理后在超声图像上的穿刺针的尖端实时发出闪光点以显示穿刺针穿透静脉血管的过程。
本发明的有益效果是：
1、超声探头可以监测到穿刺针和穿刺区域的位置信息数据，为虚拟导航穿刺路线提供了支持，方便工作人员操作，提高了置管成功率。
2、穿刺区域传感器可以为工作人员提供了穿刺针进入穿刺点区域时的提示信息。
3、光纤振动传感器实时监测光纤振动的变化值，过超声主机处理后在超声图像上的穿刺针的尖端实时发出闪光点以显示穿刺针穿透静脉血管的过程，这样能精确地判断穿刺针是否成功的进入血管内。
4、光纤振动传感器解决了在穿刺过程中人体组织对穿刺针反应的精确数据。
附图说明
图1为现有技术一种实时穿刺导航系统及其导航方法系统图。
图2为一种基于超声引导穿刺装置及方法的系统图。
图3为一种基于超声引导穿刺装置及方法的固定模块的结构图。
图2-3中：1超声探头、2穿刺区域传感器、3穿刺针模块、4处理器、5超声主机、6平板、7-1上极板、7-2下极板、8-1左水平滑道、8-2右水平滑道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于超声引导穿刺装置，包括穿刺针模块3、穿刺区域传感器2、处理器4；所述穿刺区域传感器2和处理器4连接；所述穿刺针模块3包括能够测量振动的光纤振动传感器。
所述超声引导穿刺装置还包括超声探头1和超声主机5，所述超声探头1和超声主机5连接。
所述超声主机5包括超声成像模块、超声主机处理器以及显示器。
进一步，所述超声探头1向穿刺针和穿刺区域发射超声波并接收超声回波，超声主机处理器计算得出穿刺针和穿刺区域的位置数据，超声主机处理器根据穿刺针相对于穿刺区域位置关系计算得出穿刺点，并且计算得出穿刺针与穿刺点之间的距离和角度，超声主机处理器规划出穿刺针的虚拟导航穿刺路线，通过超声成像模块处理后输出超声图像并在显示器上显示。
所述穿刺装置还包括固定模块，所述固定模块包括平板6、左侧板、左水平滑道8-1、右侧板、右水平滑道8-2；所述左侧板、右侧板设置在平板6的两侧，所述固定模块用于固定穿刺部位；所述左水平滑道8-1设置在左侧板上，有水平滑道设置在右侧板上。
所述穿刺区域传感器2为电容式传感器，所述电容式传感器包括上极板7-1、下极板7-2，所述上极板7-1设置在左水平滑道8-1上，下极板7-2设置在右水平滑道8-2上，上极板7-1和下极板7-2平行相对设置；上极板7-1可以沿左水平滑道8-1移动，下极板7-2可以沿右水平滑道8-2移动；所述穿刺区域传感器2用于检测穿刺针模块3的进入与否，将测得的电容值经A/D转换器转换后的数字信号发送至处理器4，再将处理后的数据发送至超声主机5并在显示器中提示穿刺针模块3进入穿刺区域。
所述穿刺针模块3包括穿刺针、光纤振动传感器；所述光纤振动传感器包括光纤，光纤的一端设置有反光涂层并固定在穿刺针的针头位置，所述光纤设置在穿刺针内；所述光纤振动传感器用于监测光纤的振动情况，光纤在不同介质中有不同的相位特征，以此判断穿刺针是否成功进入血管内，同时将监测的数据发送至超声主机5，通过超声主机处理器处理后实时在穿刺针的影像上发出闪光点。
进一步的，所述光纤振动传感器连接波分复用器，所述波分复用器连接光源以及APD探测器，所述APD探测器连接至数据采集卡，所述数据采集卡连接超声主机5以获取穿刺针振动情况。
实施例2
本发明还提供一种基于超声引导置管的方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤一、穿刺前，使用超声探头1定位合适的穿刺位置，将穿刺区域传感器2移动到穿刺位置，获得穿刺区域初始信号；
步骤二、穿刺时，通过超声探头1获取穿刺针的位置以确定穿刺点的位置，根据所述穿刺点位置规划穿刺针的虚拟导航穿刺路线并在超声主机5上显示；
步骤三、穿刺针根据步骤二中的虚拟导航穿刺路线进行穿刺，当穿刺针进入穿刺区域时，穿刺区域传感器2获取到的信号发生改变，在超声主机5上的显示器进行提示；同时，监测穿刺过程中穿刺针的振动情况，判断穿刺针是否成功进入血管内。
所述步骤一中的超声探头1定位合适的穿刺位置的具体步骤为：
将患者胳膊固定在固定架上，使用超声探头1获取胳膊静脉的超声图像，确定合适的穿刺位置。
所述步骤二中确定穿刺点位置的方法具体为：根据穿刺针的穿入位置、静脉血管的位置以及最佳穿刺角度计算穿刺点位置。
所述步骤三还包括：如果穿刺针偏离了虚拟导航穿刺路线时，将发出警示信息，提醒工作人员调整穿刺路线。
所述穿刺区域传感器2为电容式传感器。
所述步骤三中的穿刺针进入穿刺区域的提示具体方法为：
当穿刺区域传感器2监测的电容值发生变化时，判定穿刺针进入了穿刺区域，然后将监测的电容值经A/D转换器转换后的数字信号发送至处理器4，处理器4将处理后的数据发送至超声主机5并在显示器中显示，提醒工作人员穿刺针接近穿刺区域；
所述步骤三中的振动情况由光纤振动传感器实现监测；所述光纤振动传感器监测穿刺针的振动情况来判断穿刺针是否成功进入血管内，同时将监测到的振动数据发送至超声主机5，通过超声主机5处理后在超声图像上的穿刺针的尖端实时发出闪光点以显示穿刺针穿透静脉血管的过程。
实施列3
一种基于超声引导穿刺装置，包括穿刺针模块3、穿刺区域传感器2、处理器4；所述穿刺区域传感器2和处理器4连接；所述穿刺针模块3包括能够测量振动的光纤振动传感器。
所述超声引导穿刺装置还包括超声探头1和超声主机5，所述超声探头1和超声主机5连接。
所述超声主机5包括超声成像模块、超声主机处理器以及显示器。
进一步，所述超声探头1向穿刺针和穿刺区域发射超声波并接收超声回波，超声主机处理器计算得出穿刺针和穿刺区域的位置数据，超声主机处理器根据穿刺针相对于穿刺区域位置关系计算得出穿刺点，并且计算得出穿刺针与穿刺点之间的距离和角度，超声主机处理器规划出穿刺针的虚拟导航穿刺路线，通过超声成像模块处理后输出超声图像并在显示器上显示。
所述穿刺装置还包括固定模块，所述固定模块包括平板6、左侧板、左水平滑道8-1、右侧板、右水平滑道8-2；所述左侧板、右侧板设置在平板6的两侧，所述固定模块用于固定穿刺部位；所述左水平滑道8-1设置在左侧板上，有水平滑道设置在右侧板上。
所述穿刺区域传感器2为电容式传感器，所述电容式传感器包括上极板7-1、下极板7-2，所述上极板7-1设置在左水平滑道8-1上，下极板7-2设置在右水平滑道8-2上，上极板7-1和下极板7-2平行相对设置；上极板7-1可以沿左水平滑道8-1移动，下极板7-2可以沿右水平滑道8-2移动；所述穿刺区域传感器2用于检测穿刺针模块3的进入与否，将测得的电容值经A/D转换器转换后的数字信号发送至处理器4，再将处理后的数据发送至超声主机5并在显示器中提示穿刺针模块3进入穿刺区域。
所述穿刺针模块3包括穿刺针、光纤振动传感器；所述光纤振动传感器包括光纤，光纤的一端设置有反光涂层并固定在穿刺针的针头位置，所述光纤设置在穿刺针内；所述光纤振动传感器用于监测光纤的振动情况，光纤在不同介质中有不同的相位特征，以此判断穿刺针是否成功进入血管内，同时将监测的数据发送至超声主机5，通过超声主机处理器处理后实时在穿刺针的影像上发出闪光点。
进一步的，所述光纤振动传感器连接波分复用器，所述波分复用器连接光源以及APD探测器，所述APD探测器连接至数据采集卡，所述数据采集卡连接超声主机5以获取穿刺针振动情况。
本发明还提供一种基于超声引导置管的方法，采用上述装置，包括以下步骤：
步骤一、穿刺前，使用超声探头1定位合适的穿刺位置，将穿刺区域传感器2移动到穿刺位置，获得穿刺区域初始信号；
步骤二、穿刺时，通过超声探头1获取穿刺针的位置以确定穿刺点的位置，根据所述穿刺点位置规划穿刺针的虚拟导航穿刺路线并在超声主机5上显示；
步骤三、穿刺针根据步骤二中的虚拟导航穿刺路线进行穿刺，当穿刺针进入穿刺区域时，穿刺区域传感器2获取到的信号发生改变，在超声主机5上的显示器进行提示；同时，监测穿刺过程中穿刺针的振动情况，判断穿刺针是否成功进入血管内。
所述步骤一中的超声探头1定位合适的穿刺位置的具体步骤为：
将患者胳膊固定在固定架上，使用超声探头1获取胳膊静脉的超声图像，确定合适的穿刺位置。
所述步骤二中确定穿刺点位置的方法具体为：根据穿刺针的穿入位置、静脉血管的位置以及最佳穿刺角度计算穿刺点位置。
所述步骤三还包括：如果穿刺针偏离了虚拟导航穿刺路线时，将发出警示信息，提醒工作人员调整穿刺路线。
所述穿刺区域传感器2为电容式传感器。
所述步骤三中的穿刺针进入穿刺区域的提示具体方法为：
当穿刺区域传感器2监测的电容值发生变化时，判定穿刺针进入了穿刺区域，然后将监测的电容值经A/D转换器转换后的数字信号发送至处理器4，处理器4将处理后的数据发送至超声主机5并在显示器中显示，提醒工作人员穿刺针接近穿刺区域；
所述步骤三中的振动情况由光纤振动传感器实现监测；所述光纤振动传感器监测穿刺针的振动情况来判断穿刺针是否成功进入血管内，同时将监测到的振动数据发送至超声主机5，通过超声主机5处理后在超声图像上的穿刺针的尖端实时发出闪光点以显示穿刺针穿透静脉血管的过程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于超声引导穿刺装置；其特征在于，包括穿刺针模块、穿刺区域传感器、处理器；所述穿刺区域传感器和处理器连接；所述穿刺针模块包括能够测量振动的光纤振动传感器以及穿刺针，所述穿刺区域传感器能够识别出穿刺针是否接近穿刺区域。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声引导穿刺装置，其特征在于：所述超声引导穿刺装置还包括超声探头和超声主机，所述超声探头和超声主机连接。
3.根据权利要求1和2所述的一种基于超声引导穿刺装置，其特征在于：所述超声主机包括超声成像模块、超声主机处理器以及显示器。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声引导穿刺装置，其特征在于：所述超声引导穿刺装置还包括固定模块，所述固定模块包括平板、左侧板、左水平滑道、右侧板、右水平滑道；所述左侧板、右侧板设置在平板的两侧，所述固定模块用于固定穿刺部位；所述左水平滑道设置在左侧板上，有水平滑道设置在右侧板上。
5.根据权利要求4所述的一种基于超声引导穿刺装置，其特征在于：所述穿刺区域传感器为电容式传感器，所述电容式传感器包括上极板、下极板，所述上极板设置在左水平滑道上，下极板设置在右水平滑道上，上极板和下极板平行相对设置。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声引导穿刺装置，其特征在于：所述光纤振动传感器包括光纤，所述光纤的一端设置有反光涂层并固定在穿刺针的针头位置，所述光纤设置在穿刺针内。
7.根据权利要求6所述的一种基于超声引导穿刺装置，其特征在于：所述光纤振动传感器连接波分复用器，所述波分复用器连接光源以及APD探测器，所述APD探测器连接至数据采集卡。
8.一种基于超声引导穿刺方法，采用如权利要求1-6中任一项的基于超声引导穿刺装置，包括如下步骤：
步骤一、穿刺前，使用超声探头定位合适的穿刺位置，将穿刺区域传感器移动到穿刺位置，获得穿刺区域初始信号；
步骤二、穿刺时，通过超声探头获取穿刺针的位置以确定穿刺点的位置，根据所述穿刺点位置规划穿刺针的虚拟导航穿刺路线并在超声主机上显示；
步骤三、穿刺针根据步骤二中的虚拟导航穿刺路线进行穿刺，当穿刺针进入穿刺区域时，穿刺区域传感器获取到的信号发生改变，在超声主机上的显示器进行提示；同时，监测穿刺过程中穿刺针的振动情况，判断穿刺针是否成功进入血管内。
9.根据权利要求8所述的基于超声引导穿刺方法，其特征在于：所述步骤一中的超声探头定位合适的穿刺位置的具体步骤为：将患者胳膊固定在固定架上，使用超声探头获取胳膊静脉的超声图像，确定合适的穿刺位置。
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