CN113509262A - 医用介入导管的显示方法及医用介入导管系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种医用介入导管的显示方法及医用介入导管系统，医用介入导管的显示方法包括：获取设置于导管本体上的第一位置传感器的三维位置信息和取向信息，并在显示装置上显示第一位置传感器；获取设置于针组件上的第二位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据针组件的长度信息和第二位置传感器在针组件上的装配位置信息，建立针组件的虚拟模型并在显示装置上显示针组件的虚拟模型；在针组件沿导管本体的轴向移动时，实时更新并获取第一位置传感器的三维位置信息和取向信息以及第二位置传感器的三维位置信息和取向信息，并在显示装置上更新显示第一位置传感器和针组件的虚拟模型，以实时显示针组件相对于导管本体的相对位置关系。

Description

医用介入导管的显示方法及医用介入导管系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种医用介入导管的显示方法及医用介入导管系统。

背景技术

带可伸缩针的介入导管在介入手术中起着越来越重要的作用，尤其是在治疗心脏疾病方面，其应用主要有两方面：1.可注射药物和生物制剂(比如细胞培养物，生长因子，治疗药物)的介入导管；2.用可伸缩针进行消融的消融介入导管。注射介入导管如可用于治疗冠心病，消融介入导管则可用于治疗肥厚性心肌病等。可伸缩性消融针不仅可以增加消融深度，而且通过向管腔内注射冷却液可以使消融电极降温，增加导电性，增大消融灶尺寸，提高消融效率。

冠心病是一种最容易导致病人死亡的严重疾病，当冠脉严重堵塞，血流量的长期下降会导致心肌功能丧失，因为缺血导致心肌细胞死亡，而死亡的心肌细胞是不能被替代和再生的，因此在伤口愈合后会形成疤痕，而疤痕区域无法正常收缩，这必然会导致心脏其他区域的负荷增大，进而导致心脏逐步退化和衰竭。现有技术中，一些带可伸缩注射针的介入导管，导管远端具有可调节的弯型，有利于导管远端能顺利到达心脏待治疗区域；可伸缩针处于伸出状态时，将针插入靶区域，向心肌注射药物或者生物试剂，从而达到治疗效果；手把近端具有控制针伸出长度的推钮和伸出范围的旋钮。

肥厚性心肌病会减少心脏向全身的泵血量，最终导致心衰；同时肥厚心肌内的病灶还可能导致心电传导异常，造成严重的心率不齐。用消融方式治疗是近年来术者的新选择，这种心律失常的消融需要较大较深的消融灶，用以增加消融灶尺寸的方法将包括增加电极直径、增加电极与组织的接触面积、增加组织导电性、以及增加针/消融电极对组织的直接机械穿透。其中以针电极消融最为有效，因为传统的消融灶尺寸虽然可以增大，但深度最大只有7mm左右，而针电极消融不仅深度足够，而且针内注射的导电液体可以使针电极降温，而且增加组织导电性，从而增大消融功率，增大消融灶尺寸。现有技术中，一些可插入消融针的导管，近端具有控制针伸缩的手柄和控制导管远端弯型的另一手柄；导管伸出的针可以插入心肌进行消融，针内灌注盐水冷却消融针，同时增加心肌导电性，使心肌消融区域增大；针外壁和导管中间通入另一路灌注盐水，用以冲刷针与导管的缝隙，防止血栓生成。

相比于其它治疗手段，以上两种器械均能够达到一定的治疗效果，但是当在近端控制注射针或者消融针伸出时，或者针插入心肌时，针伸出的长度会有很大波动，而出针长度是影响注射针和消融针治疗效果的重要因素之一。若出针长度无法精准控制，注射针或消融针无法到达目标位置深度，无法形成所需大小的消融灶，无法达到理想的治疗效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医用介入导管的显示方法及医用介入导管系统，以解决现有技术中的带可伸缩针的介入导管无法直观地获知出针长度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种医用介入导管的显示方法，其包括：

获取设置于导管本体上的第一位置传感器的三维位置信息和取向信息，并在一显示装置上模拟显示所述第一位置传感器；

获取设置于针组件上的第二位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据所述针组件的长度信息和所述第二位置传感器在所述针组件上的装配位置信息，建立所述针组件的虚拟模型并在所述显示装置上显示所述针组件的虚拟模型；

在所述针组件沿所述导管本体的轴向移动时，实时更新并获取所述第一位置传感器的所述三维位置信息和取向信息以及所述第二位置传感器的所述三维位置信息和取向信息，并在所述显示装置上更新显示所述第一位置传感器和所述针组件的虚拟模型，以实时显示所述针组件相对于所述导管本体的相对位置关系。

可选的，根据所述第一位置传感器在导管本体上的装配位置信息，建立所述导管本体的头端的虚拟模型并在所述显示装置上显示所述头端的虚拟模型。

可选的，还包括在所述针组件沿所述导管本体的轴向移动时，根据所述第一位置传感器的位置信息和所述第二位置传感器的位置信息计算得到所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的空间直线距离，并基于所述空间直线距离以及所述第一位置传感器与所述第二位置传感器的径向距离，计算得到所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离；其中，所述显示装置上实时显示的所述针组件相对于所述导管本体的相对位置关系包括所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离。

可选的，当所述针组件的远端伸出所述导管本体的远端，且所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离达到设定的上限值时，所述显示装置上显示警示信息。

可选的，根据磁场发生器的采样率，更新获取所述第一位置传感器和所述第二位置传感器的位置信息和取向信息，并且在所述显示装置上更新显示所述导管本体和所述针组件的频率不高于所述磁场发生器的采样率。

可选的，所述显示装置包括虚拟现实显示单元，所述导管本体和所述针组件的虚拟模型于所述虚拟现实显示单元中实时地三维显示。

可选的，获取设置于导管本体上的第三位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据所述第一位置传感器的所述三维位置信息和取向信息以及所述第三位置传感器的所述三维位置信息和取向信息，在所述显示装置上模拟显示所述导管本体的弯型段的虚拟模型。

可选的，所述医用介入导管的显示方法还包括：

获取第一调节参数和第二调节参数；

根据所述第一调节参数调节所述弯型段的虚拟模型的颜色和/或透明度；

根据所述第二调节参数调节所述针组件的虚拟模型的颜色和/或透明度。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种医用介入导管系统，其包括：医用介入导管、磁场发生器、参考电极、控制装置以及显示装置；

所述医用介入导管包括：导管本体、针组件、第一位置传感器以及第二位置传感器；所述导管本体具有中空的第一内腔，所述针组件沿所述导管本体的轴向设置，且所述针组件能够在收缩位置与伸出位置之间沿所述导管本体的轴向移动；所述第一位置传感器固定设置于所述导管本体上，所述第二位置传感器固定设置于所述针组件上；

所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述磁场发生器、所述参考电极以及所述显示装置分别与所述控制装置通信连接，所述控制装置和所述显示装置用于执行如上所述的医用介入导管的显示方法。

可选的，所述医用介入导管还包括第三位置传感器，所述第三位置传感器固定设置于所述导管本体上；所述控制装置和所述显示装置用于执行如上所述的医用介入导管的显示方法。

综上所述，本发明提供的医用介入导管的显示方法包括：获取设置于导管本体上的第一位置传感器的三维位置信息和取向信息，并在一显示装置上模拟显示所述第一位置传感器；获取设置于针组件上的第二位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据所述针组件的长度信息和所述第二位置传感器在所述针组件上的装配位置信息，建立所述针组件的虚拟模型并在所述显示装置上显示所述针组件的虚拟模型；在所述针组件沿所述导管本体的轴向移动时，实时更新并获取所述第一位置传感器的所述三维位置信息和取向信息以及所述第二位置传感器的所述三维位置信息和取向信息，并在所述显示装置上更新显示所述第一位置传感器和所述针组件的虚拟模型，以实时显示所述针组件相对于所述导管本体的相对位置关系。如此配置，可以实时显示针组件和导管本体的相对位置关系，显示针组件相对导管本体移动的轴向距离，能够准确地显示医用介入导管在心腔内的位置和方向，从而便于提高医用介入导管的控制精度。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明实施例一提供的医用介入导管部件的示意图；

图2是本发明实施例一提供的医用介入导管的示意图；

图3是本发明实施例一提供的医用介入导管系统的使用示意图；

图4是本发明实施例一提供的针组件的示意图；

图5是本发明实施例一提供的医用介入导管部件的横截面图；

图6a和图6b是本发明实施例一提供的医用介入导管部件的伸缩示意图；

图7a～图7c是本发明实施例二提供的针组件的示意图；

图8a～图8c是本发明实施例三提供的针组件的示意图；

图9是本发明实施例四提供的针组件的示意图；

图10是本发明实施例六提供的医用介入导管部件的示意图，其中导管本体包括力传感器；

图11是本发明实施例六提供的针组件的示意图，其中针组件包括力传感器。

附图中：

1-医用介入导管；3-灌注设备或注射设备；4-心脏；5-消融设备；

10-导管本体；11-导向管；

20-针组件；21-空心针；22-注射管；23-导线保护管；24-温度传感器；25-固定管；31-第一位置传感器；32-第二位置传感器；320-第二位置传感器的导线； 36-力传感器；40-控制手把；41-旋钮；42-电气接头；

51-磁场发生器；52-参考电极；53-控制装置；54-显示装置；

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者靠近的病灶的一端。

本发明提供了一种医用介入导管的显示方法及医用介入导管系统，以解决现有技术中的带可伸缩针的介入导管无法直观地获知出针长度的问题。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

请参考图1至图6b，其中，图1是本发明实施例一提供的医用介入导管部件的示意图，图2是本发明实施例一提供的医用介入导管的示意图，图3是本发明实施例一提供的医用介入导管系统的使用示意图，图4是本发明实施例一提供的针组件的示意图，图5是本发明实施例一提供的医用介入导管部件的横截面图，图6a和图6b是本发明实施例一提供的医用介入导管部件的伸缩示意图。

如背景技术所述，在带可伸缩的针组件的医用介入导管的近端控制针组件伸出时，或者针组件插入心肌时，针组件伸出的长度会有很大波动，发明人发现主要原因如下：1.导管内壁和针组件具有摩擦力，当导管控弯时摩擦力增大；2. 推针组件较长，刚性有限，不可能将近端的推送力1:1地传递到针组件的远端； 3.导管内壁和针组件的外壁之间具有一定的缝隙，导管处于不同的弯曲状态，针组件的伸出长度会不同；4.当针组件插入组织时，推针组件受到压缩力，会导致针组件插入心肌的长度小于未插入之前设定好的长度。如此，常导致针组件的出针长度无法精确控制。

为解决此问题，本发明实施例一提供一种医用介入导管部件，如图1所示，所述医用介入导管部件包括：导管本体10、针组件20、第一位置传感器31及第二位置传感器32；所述导管本体10具有中空的第一内腔，所述针组件20沿所述导管本体10的轴向设置，且所述针组件20能够在收缩位置与伸出位置之间沿所述导管本体10的轴向移动；可选的，所述收缩位置设定为所述针组件20 完全穿设于所述第一内腔中；所述伸出位置设定为所述针组件20的远端伸出所述第一内腔的远端；所述第一位置传感器31固定设置于所述导管本体10上，所述第二位置传感器32固定设置于所述针组件20上；所述第一位置传感器31 的位置信息和所述第二位置传感器32的位置信息，用于判断所述针组件20相对所述导管本体10移动的轴向距离。如此配置，通过两个位置传感器之间的位置关系，可以得到第二位置传感器32与第一位置传感器31的距离，进而得知针组件20轴向伸出导管本体10的长度。由此，能够通过精确控制针组件20的伸出长度来获得较好的治疗效果。

如图2所示，本发明实施例一还提供一种医用介入导管，其包括控制手把40及如上所述的医用介入导管部件，所述控制手把40与所述导管本体10的近端连接，所述控制手把40包括旋钮41，所述旋钮41用于驱动所述针组件20移动。进一步的，控制手把40还包括电气接头42，该电气接头42分别与第一位置传感器31和第二位置传感器32通过导线连接，并用于与外部的控制装置实现电连接，以传输第一位置传感器31和第二位置传感器32所感测的信号。

参考图1并结合图5，在一些实施例中，所述导管本体10包括导向管11，所述导向管11沿所述导管本体10的轴向固定穿设于所述第一内腔中，所述导向管11具有第二内腔，所述第二内腔供所述针组件20穿设。可选的，导管本体 10的第一内腔被划分为多个子腔体，导向管11固定于其中的一个子腔体中。针组件20可在旋钮41的驱动下，在导向管11中前后进退运动(即沿导管本体10 的轴向移动)。优选的，如图4所示，所述针组件20包括空心针21及注射管22，所述注射管22连接于所述空心针21的近端，如注射管22套设于空心针21的近端之外形成固定连接；所述第二位置传感器32与所述空心针21相固定，例如所述第二位置传感器32固定设置于所述空心针21的外壁、所述空心针21的内壁、所述空心针21的针壁中、所述注射管22的外壁、所述注射管22的内壁或所述注射管22的管壁中。可选的，在一些实施例中，针组件20还包括固定管25，空心针21与第二位置传感器32均穿设于所述固定管25中并注胶密封，实现空心针21与第二位置传感器32的固定连接，而固定管25沿轴向可活动地穿设于导向管11的第二内腔中，第一位置传感器31则设置于导向管11之外。

请参考图4，在针组件20的一个示范性实施例中，所述第二位置传感器32 固定设置于所述空心针21的外壁，且位于所述空心针21与所述注射管22的连接处。可选的，所述第二位置传感器32通过导线连接至近端的控制手把40，该第二位置传感器的导线320设置于所述注射管22中。由于第二位置传感器32 设置于空心针21与所述注射管22的连接处，第二位置传感器的导线320可以直接由注射管22的远端穿入注射管22中，并向近端延伸。在一些实施例中，所述针组件20包括导线保护管23，所述导线保护管23穿设于所述注射管22 内，用于供所述第二位置传感器的导线320穿设。由于注射管22中会有注射液通过，导线保护管23可以用于保护第二位置传感器的导线320避免与注射液接触，导线保护管23的远端可注胶密封。第二位置传感器32的外部可优选套设另一保护管，并注胶固定。可选的，第一位置传感器31固定设置于导管本体10 的另一个子腔体中并注胶，保持相对导管本体10之远端的位置不变。当针组件 20在导向管11中前后进退运动时，第二位置传感器32随着针电极20的位置变化，从而在针组件20的进退过程中，第二位置传感器32发生了相对于第一位置传感器31的轴向位移。通过第一位置传感器31和第二位置传感器32的位置信息，即可计算得到所述针组件20的远端相对所述第一内腔的远端的轴向距离 (即出针长度)。

请参考图3，为实现对第一位置传感器31和第二位置传感器32的位置信息进行感测，本发明实施例还提供了一种医用介入导管系统，其包括：如上所述的医用介入导管、磁场发生器51、参考电极52及控制装置53；所述第一位置传感器31、所述第二位置传感器32、所述磁场发生器51及所述参考电极52分别与所述控制装置53通信连接，所述第一位置传感器31和所述第二位置传感器 32用于感应所述磁场发生器51的磁场以得到感应信号，所述控制装置53基于所述感应信号及所述参考电极52得到所述第一位置传感器31的位置信息和所述第二位置传感器32的位置信息，并判断所述针组件20相对所述导管本体10 移动的轴向距离。优选的，所述医用介入导管系统还包括一显示装置54，所述显示装置54与所述控制装置53通信连接，所述显示装置54用于显示所述针组件的远端相对所述第一内腔的远端的轴向距离。在一个应用示例中，结合

三维心脏电生理标测系统，对医用介入导管的两个位置传感器进行感测得到出针长度后，其还能够用于供操作者观察出针长度。具体的，医用介入导管系统包括医用介入导管1，消融设备5，灌注设备或注射设备3，医用介入导管1用于介入人体的心脏4实施消融或注射治疗。控制装置53包括定位处理单元、患者接口单元和计算机工作站，手术过程中，磁场发生器51位于手术床下方患者心脏附近，由定位处理单元控制磁场发生器51工作。参考电极52贴于患者背部，并与患者接口单元连接，医用介入导管的近端通过介入方式进入患者的心脏的病灶区域，第一位置传感器31和第二位置传感器32可以感应磁场发生器51的磁场而产生微弱的电流信号，该电流信号传输至定位处理单元，结合患者接口单元进行采集处理。医用介入导管在心脏不同位置进行注射或消融，将医用介入导管的头端和针组件的三维位置、方向信息及心电信号传输到计算机工作站，通过软件构建三维心腔解剖模型并叠加电生理信息，形成电解剖图，并于显示装置54上显示介入导管出针的三维图像及出针长度。可选的，所述显示装置54包括显示屏单元，所述显示屏单元设置于所述控制手把40上，所述显示屏单元用于显示所述针组件20相对所述导管本体10移动的轴向距离，便于操作者直观地获知针组件20的出针长度。

基于上述医用介入导管系统，本实施例提供了一种医用介入导管的显示方法，其包括：

步骤1：获取设置于导管本体10上的第一位置传感器31的三维位置信息和取向信息，并在显示装置54上模拟显示所述第一位置传感器31；

步骤2：获取设置于针组件20上的第二位置传感器32的三维位置信息和取向信息，并根据所述针组件20的长度信息和所述第二位置传感器32在所述针组件20上的装配位置信息，建立所述针组件20的虚拟模型并在所述显示装置 54上显示所述针组件20的虚拟模型；

步骤3：在所述针组件20沿所述导管本体10的轴向移动时，实时更新并获取所述第一位置传感器31的所述三维位置信息和取向信息以及所述第二位置传感器32的所述三维位置信息和取向信息，并在所述显示装置54上更新显示所述第一位置传感器31和所述针组件20的虚拟模型，以实时显示所述针组件20 相对于所述导管本体10的相对位置关系。

按上述医用介入导管的显示方法，可以实时显示针组件20相对于导管本体 10的相对位置关系，显示针组件20相对导管本体10移动的轴向距离，能够准确地显示医用介入导管1在心腔内的位置和方向，从而便于提高医用介入导管1 的控制精度。

进一步的，在所述医用介入导管的显示方法中，还可以根据所述第一位置传感器31在导管本体10上的装配位置信息，建立所述导管本体10的头端的虚拟模型并在所述显示装置54上显示所述头端的虚拟模型。由于第一位置传感器31 在导管本体10上的位置是固定的，因此，根据第一位置传感器31的三维位置信息和取向信息，以及第一位置传感器31在导管本体10上的装配位置信息，例如第一位置传感器31距离导管本体10远端端面的距离及第一位置传感器在导管本体横切面上的位置，即可建立所述导管本体10的头端的虚拟模型。如此配置，在显示装置54上可以同时显示导管本体10的头端和针组件20的虚拟模型，显示效果更为直观。

优选的，在所述医用介入导管的显示方法中，在所述针组件20沿所述导管本体10的轴向移动时，根据所述第一位置传感器31的位置信息和所述第二位置传感器32的位置信息计算得到所述针组件20的远端相对所述导管本体10的远端的空间直线距离，并基于所述空间直线距离以及所述第一位置传感器31与所述第二位置传感器32的径向距离，计算得到所述针组件20的远端相对所述导管本体10的远端的轴向距离；所述显示装置54上实时显示的所述针组件20 相对于所述导管本体10的相对位置关系包括所述针组件20的远端相对所述导管本体10的远端的轴向距离。具体的，结合图1、图5、图6a和图6b，示例性地说明出针长度的计算原理。

控制装置53通过获取第一位置传感器31和第二位置传感器32感应磁场发生器51的磁场而产生的电流信号，能够采集到两个位置传感器的空间坐标。第一位置传感器31的坐标为(x₁,y₁,z₁)，第二位置传感器32的坐标为(x₂,y₂,z₂)，则两个位置传感器的空间直线距离L为：

控制装置53可通过两个位置传感器的电流信号，实时计算得到空间直线距离L。第一位置传感器31与所述第二位置传感器32的径向距离L₂在针组件20 运动的过程中始终不变，可以提前预置入控制装置53，同时两个位置传感器的空间直线距离L还满足：

其中L₁为第一位置传感器31和第二位置传感器32的轴向距离，因此，第一位置传感器31和第二位置传感器 32的轴向距离

进一步的，在图1所示的示例中，第一位置传感器31位于靠近导管本体10的远端处，第二位置传感器32位于空心针21 的近端处，由于空心针21具有一定的长度，故而当针组件20的远端与导管本体10的远端平齐时，第二位置传感器32相对位于第一位置传感器31的近端侧。更进一步的，所述收缩位置设定为针组件20完全缩回导管本体10的最大行程处(即针组件20位于其行程的最近端)，此时两个位置传感器之间的轴向距离为L_初，可选的，此时针组件20的远端相对位于导管本体10之远端的近端侧 (该状态未图示)。当针组件20的远端与导管本体10的远端平齐时，两位置传感器的轴向距离为L₀，可以理解的，由于空心针21的长度为定值，该L₀为定值，如图6a所示。所述伸出位置设定为针组件20完全伸出导管本体10的最大行程处(即针组件20位于其行程的最远端)，此时两个位置传感器之间的轴向距离为L_max，如图6b所示。因此，在针组件20由收缩位置向伸出位置移动的过程(即出针的过程)中，两位置传感器的轴向距离由L_初减小到L₀再减小到0mm，然后再由0mm逐渐增加到L_max。

优选的，控制装置53可以对第一位置传感器31和第二位置传感器32的相对位置进行判断，当判断出第二位置传感器32相对在第一位置传感器31近端时，即两位置传感器的轴向距离由L_初减小到0mm的过程中，出针长度L_出针＝L₀- L₁，其中，L₀为定值，L₁根据上式(3)求得，L₁为变量，根据针组件20的移动而变化。可以理解的，当判断出第二位置传感器32相对在第一位置传感器远端 31时，即两位置传感器的距离由0mm增加到L_max的过程中，出针长度L_出针＝L₀+L₁。

因此，所述针组件20的远端相对所述导管本体10的远端的轴向距离(即出针长度)的计算，首先基于所述第一位置传感器31的位置信息和所述第二位置传感器32的位置信息得到所述针组件20的远端相对所述第一内腔的远端的空间直线距离，进而所述针组件20的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离 (即出针长度)根据所述空间直线距离和所述第一位置传感器31与所述第二位置传感器32的径向距离计算得到。优选的，当所述针组件20的远端伸出所述导管本体10的远端，且所述针组件20的远端相对所述导管本体10的远端的轴向距离达到设定的上限值时，所述显示装置54上显示警示信息。当针组件20达到最远处时，显示装置54上显示警示信息以警示操作者。在一个示范例中，显示装置54包括设置于控制手把40上的警示灯，警示信息包括所述警示灯闪烁等形式。以提示操作者不可继续往前推动针组件20，否则可能损坏针组件20或者影响其定位精度。

优选的，在所述医用介入导管的显示方法中，所述控制装置53根据磁场发生器51的采样率，更新获取所述第一位置传感器31和所述第二位置传感器32 的位置信息和取向信息。更优选的，在所述显示装置54上更新显示所述导管本体10和所述针组件20的频率不高于所述磁场发生器51的采样率。在一些实施例中，为提高采样的精度，磁场发生器51的采样率可设置得较高，而显示装置 54的刷新频率则可低于或等于磁场发生器51的采样率。

可选的，所述显示装置54包括虚拟现实显示单元，所述导管本体10和所述针组件20的虚拟模型于所述虚拟现实显示单元中实时地三维显示。虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。显示装置54通过虚拟现实显示单元将导管本体10和所述针组件20的虚拟模型形成三维的仿真显示，可进一步提高导管本体10和所述针组件20的立体可视性。由于人体的心脏内部存在多个复杂的腔室，仅依靠平面的二维显示有时候并不能真实地反映心脏内部的情况，而利用虚拟现实显示单元的三维仿真显示，即可进一步提高立体可视性，真实地反映反映心脏内部的情况。

优选的，所述医用介入导管的显示方法还包括：获取所述导管本体10和所述针组件20的标识信息；根据所述标识信息对所述导管本体10的虚拟模型和所述针组件20的虚拟模型进行偏差校准。这里的标识信息主要包括该医用介入导管1的唯一标识信息，包括但不限于名称、编号、针组件20的实际长度、导管本体10的第一内腔的内径、第一位置传感器31与第二位置传感器32的校准偏差等，在建立所述导管本体10的虚拟模型时，调整第一内腔的内径的预设值，在建立所述针组件20的虚拟模型时调整针组件20的预设长度，同时考虑第一内腔和针组件20的校准偏差，以便能够更准确的描绘该医用介入导管的特征，更准确地建立导管本体10和针组件20的虚拟模型。

在一些实施例中，所述医用介入导管还包括第三位置传感器(未图示)，所述第三位置传感器固定设置于所述导管本体10上。较佳的，第三位置传感器与第一位置传感器31沿导管本体10的轴向间隔一定的距离。发明人发现，当导管本体10上仅安装有一个位置传感器(即第一位置传感器31)时，导管本体10 的虚拟模型的建立仅依靠该第一位置传感器31的测量值，因此虚拟模型相较于导管本体10实际的状态可能会有所偏差，例如当导管本体10产生弯曲时，仅依靠一个点的测量，则无法获知。由此可能会使得操作者无法清晰地分辨针组件 20相对于导管本体10的位置和取向。基于此，在导管本体10上设置第三位置传感器，通过获取该第三位置传感器的三维位置信息和取向信息即可得到导管本体10的弯型段的虚拟模型。由此，所述医用介入导管的显示方法还包括：获取设置于导管本体10上的第三位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据所述第一位置传感器31的所述三维位置信息和取向信息以及所述第三位置传感器的所述三维位置信息和取向信息，在所述显示装置54上模拟显示所述导管本体10的弯型段的虚拟模型。

优选的，所述医用介入导管的显示方法还包括：获取第一调节参数和第二调节参数；根据所述第一调节参数调节所述弯型段的虚拟模型的颜色和/或透明度；根据所述第二调节参数调节所述针组件20的虚拟模型的颜色和/或透明度。在一些实施例中，显示装置54还包括触摸输入单元，操作者可以通过触摸输入的方式，向控制装置53输入第一调节参数和第二调节参数。进而控制装置53根据获取的第一调节参数和第二调节参数，调节弯型段和针组件20的颜色和/或透明度，使得显示装置54所显示的导管本体10的弯型段和针组件20的虚拟模型更清晰，以使得操作者可以在不同的情形下清晰地观察到针组件20的伸出和回缩情况。可以理解的，第一调节参数和第二调节参数也不限于由触摸输入单元输入，本领域技术人员可根据现有技术进行不同的设定。

在一些实施例中，参考图3和图4，医用介入导管以消融针导管和灌注消融针导管为例进行说明，其中空心针21被配置为消融电极，其用于插入预定的病灶处，并通过注射管22向远端灌注盐水，空心针21与消融导线电连接，并通过消融导线与近端的控制手把40的电气接头42连接，进而与外部的消融设置连接。

所述针组件20并不局限于包括空心针21，在其它的一些实施例中，所述针组件20包括实心消融针(未图示)及消融导线，所述实心消融针与所述消融导线电连接。

可选的，所述针组件20还包括温度传感器24，温度传感器24固定设置于所述空心针21的外壁、所述空心针21的内壁或所述空心针21的针壁中，并通过导线与电气接头42连接，用于感测所述空心针21的温度。位于注射管22中的导线保护管23还用于供所述温度传感器24的导线和/或所述消融导线穿设。当然，温度传感器24的导线和/或所述消融导线也可以独立穿设于导线保护管 23之外，或单独采用其它的保护管等。进一步的，本领域技术人员可根据现有技术，在导管本体10的远端设置头电极及环电极等，此处不再展开说明。当然在其他实施例中，医用介入式针组件也可以是其他类型的针组件，例如注射型针组件，医用介入式针组件中针也可以是实心消融针，本发明对此不做限制。

综上，通过将第一位置传感器31固定在导管本体1上，第二位置传感器32 固定在可移动的针组件20上，这两个位置传感器的固定方式确保了一方面位置传感器可以介入人体，在磁场中自由运动不受磁场限制；同时又可以测出相对运动关系，从而可以供计算出重要的出针长度。

【实施例二】

请参考图7a～7c，其是本发明实施例二提供的针组件的示意图。

本发明实施例二提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统与实施例一提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

如图7a～7c所示，与实施例一不同的，在本实施例二中，所述第二位置传感器32与所述注射管22相固定，例如所述第二位置传感器32固定设置于所述注射管22的外壁、所述注射管22的内壁或所述注射管22的管壁中。图7a示出了第二位置传感器32固定设置于注射管22的外壁表面的一种实施方式，图7b 示出了第二位置传感器32固定设置于注射管22的内壁表面的一种实施方式，图7c示出了第二位置传感器32固定设置于注射管22的管壁中的一种实施方式。第二位置传感器32设置于注射管22的外壁或内壁的表面，如可采用注胶固定的方式。而第二位置传感器32设置于注射管22的管壁中，则可以采用将第二位置传感器32与注射管22一起复合成型的方式制作。

进一步的，所述针组件20包括导线保护管23，所述导线保护管23穿设于所述注射管22内，可选的，导线保护管23位于第二位置传感器32的近端，其可供第二位置传感器的导线320穿设。此种传感器导线的安装方式便于导线的保护和安装，也易于工艺操作实现。

【实施例三】

请参考图8a～8c，其是本发明实施例三提供的针组件的示意图。

本发明实施例三提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统与实施例一提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

如图8a～8c所示，与实施例一不同的，在本实施例三中，所述第二位置传感器32固定设置于所述注射管22的外壁、所述注射管22的内壁或所述注射管22 的管壁中。具体的，图8a示出了第二位置传感器32固定设置于注射管22的外壁表面的一种实施方式，图8b示出了第二位置传感器32固定设置于注射管22 的内壁表面的一种实施方式，图8c示出了第二位置传感器32固定设置于注射管22的管壁中的一种实施方式。进一步的，第二位置传感器的导线320设置于所述注射管22的管壁中，并向近端延伸，实际中，注射管22可以由管材与导线复合而成。此种传感器导线安装方式节省了传感器导线的安装空间，注射管22 的内腔空间可以得到充分地应用，为其它导线和液体的通过提供空间，便于产品性能优化。特别如图8c所示的实施例，注射管22的内壁和外壁，以及空心针 21的内壁和外壁均无凸出物，针组件20的移动阻力小，对注射液或灌注液体的流动阻力小，导线通过复合埋设于管壁中，不会接触注射液或灌注液体，可靠性高。

更进一步的，当医用介入导管被配置为消融针导管和灌注消融针导管，其设置的温度传感器的导线和/或所述消融导线也可以与第二位置传感器的导线320 一同复合成型于注射管22的管壁中。

【实施例四】

请参考图9，其是本发明实施例四提供的针组件的示意图。

本发明实施例四提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统与实施例一提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

如图9所示，在本实施例四中，所述第二位置传感器32固定设置于所述空心针21的内壁。此种方式节省了第二位置传感器32的头端安装空间，可以减少针组件20的整体直径，从而可以减少整个医用介入导管的直径，便于介入操作。此外也有利于对第二位置传感器32的保护及保证产品控弯等性能的实施。

在其它的一些实施例中，所述第二位置传感器32还可以设置于空心针21 的针壁中，例如空心针21可采用高分子材料与第二位置传感器32复合制成，第二位置传感器32置于空心针21的针壁中。进一步的，当医用介入导管被配置为消融针导管和灌注消融针导管，空心针21的外壁可通过电镀等方式形成电极。

【实施例五】

本发明实施例五提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统与实施例一提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

实施例五提供的医用介入导管系统中，所述旋钮41与所述控制装置53通信连接；所述控制装置53被配置为，基于所述第一位置传感器31的位置信息和所述第二位置传感器32的位置信息，计算所述针组件20的远端相对所述第一内腔的远端的轴向距离，根据计算得到的所述针组件20的远端相对所述第一内腔的远端的轴向距离与一设定值的比较结果，控制所述旋钮41驱动所述针组件20移动，以使所述针组件20的远端相对所述第一内腔的远端的轴向距离保持在预设范围内。其中，设定值与预设范围都可以根据实际进行不同的设置，设定值的选取应满足针组件20以既定的深度进入到病灶区域达到治疗效果；预设范围的选取应保证针组件20在受到来自人体组织的反力时，出针长度不至于有太大的波动。优选的，控制装置53对针组件20的出针长度与设定值进行实时比较，若出针长度与设定值的比较结果超出了预设范围，则及时控制旋钮41调节针组件20的出针长度，以使得针组件20的出针长度保持在设定值附近。

可选的，旋钮41上装设有驱动元件，控制装置53可通过驱动元件驱动旋钮41，从而实现对针组件20的出针长度进行调节。本领域技术人员可根据现有技术对驱动元件进行合适的选择。

【实施例六】

请参考图10和图11，其中，图10是本发明实施例六提供的医用介入导管部件的示意图，其中导管本体包括力传感器，图11是本发明实施例六提供的针组件的示意图，其中针组件包括力传感器。

本发明实施例六提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统与实施例一提供的医用介入导管部件、医用介入导管与医用介入导管系统基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

所述医用介入导管1还包括设置于所述针组件20和/或所述导管本体10上的力传感器36，所述力传感器36与所述控制装置53通信连接，用于感测所述导管本体10和/或所述针组件20的反馈力；所述控制装置53被配置为，所述力传感器36所感测得到的所述导管本体10和/或所述针组件20的反馈力大于预设的阈值时，发出警示信号。

图10示出了一个示范性的实施例，医用介入导管1的远端包括力传感器36，力传感器36设置于导管本体10中，优选位于头电极的内侧或位于头电极与导管本体10的远端之间。优选的，力传感器36如可以是具有压力应变片的环状或者其它形状的结构件，也可以用压敏元件或者光电元件制成。当针组件20插入预定的组织中并到达预定的深度时，力传感器36所感测的导管本体10的反馈力在预设的阈值之内。如果继续施加插入力，导管本体10的远端受到了组织表面的反馈力(如图10中箭头所示)，当该反馈力超过预设的阈值，达到危险界限时，控制装置53即发出警示信号，如触发工作站报警等，以提示操作者停止施加插入力于导管本体10，进而避免因施力过大而使导管本体10的远端穿入组织中，造成心肌穿孔等不良后果。

图11示出了另一个示范性的实施例，医用介入导管1的远端包括力传感器 36，力传感器36设置于针组件20上，优选位于空心针21的内表面、外表面或管壁中，或者，注射管22的内表面、外表面或管壁中。优选的，力传感器36如可以是具有压力应变片的环状或者其它形状的结构件，也可以用压敏元件或者光电元件制成。当针组件20插入预定的组织(如心肌)中，力传感器36所感测的反馈力应当在预设的阈值内，而如果力传感器36所感测的反馈力过大，超出预设的阈值，则表明针组件20有可能扎入了错误的位置(比如瓣膜，肌腱等组织)，这样不仅不能起到治疗的效果，反而会加重病人的病情，在手术过程中，操作者通过监测力传感器36所感测的反馈力的大小，可以判断是否插入正常应当治疗的心肌。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。例如可采用实施例一的第二位置传感器32的设置方式，将第二位置传感器32固定与空心针21的外壁，而同时采用实施例三的方式将第二位置传感器 32的导线设置于注射管22的管壁中等，本领域技术人员可根据上述说明进行不同的组合使用。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种医用介入导管的显示方法，其特征在于，包括：

获取设置于导管本体上的第一位置传感器的三维位置信息和取向信息，并在一显示装置上模拟显示所述第一位置传感器；

获取设置于针组件上的第二位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据所述针组件的长度信息和所述第二位置传感器在所述针组件上的装配位置信息，建立所述针组件的虚拟模型并在所述显示装置上显示所述针组件的虚拟模型；

在所述针组件沿所述导管本体的轴向移动时，实时更新并获取所述第一位置传感器的所述三维位置信息和取向信息以及所述第二位置传感器的所述三维位置信息和取向信息，并在所述显示装置上更新显示所述第一位置传感器和所述针组件的虚拟模型，以实时显示所述针组件相对于所述导管本体的相对位置关系。

2.根据权利要求1所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，根据所述第一位置传感器在导管本体上的装配位置信息，建立所述导管本体的头端的虚拟模型并在所述显示装置上显示所述头端的虚拟模型。

3.根据权利要求2所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，还包括在所述针组件沿所述导管本体的轴向移动时，根据所述第一位置传感器的位置信息和所述第二位置传感器的位置信息计算得到所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的空间直线距离，并基于所述空间直线距离以及所述第一位置传感器与所述第二位置传感器的径向距离，计算得到所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离；其中，所述显示装置上实时显示的所述针组件相对于所述导管本体的相对位置关系包括所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离。

4.根据权利要求3所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，当所述针组件的远端伸出所述导管本体的远端，且所述针组件的远端相对所述导管本体的远端的轴向距离达到设定的上限值时，所述显示装置上显示警示信息。

5.根据权利要求1所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，根据磁场发生器的采样率，更新获取所述第一位置传感器和所述第二位置传感器的位置信息和取向信息，并且在所述显示装置上更新显示所述导管本体和所述针组件的频率不高于所述磁场发生器的采样率。

6.根据权利要求1所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，所述显示装置包括虚拟现实显示单元，所述导管本体和所述针组件的虚拟模型于所述虚拟现实显示单元中实时地三维显示。

7.根据权利要求1或2所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，获取设置于导管本体上的第三位置传感器的三维位置信息和取向信息，并根据所述第一位置传感器的所述三维位置信息和取向信息以及所述第三位置传感器的所述三维位置信息和取向信息，在所述显示装置上模拟显示所述导管本体的弯型段的虚拟模型。

8.根据权利要求7所述的医用介入导管的显示方法，其特征在于，所述医用介入导管的显示方法还包括：

获取第一调节参数和第二调节参数；

根据所述第一调节参数调节所述弯型段的虚拟模型的颜色和/或透明度；

根据所述第二调节参数调节所述针组件的虚拟模型的颜色和/或透明度。

9.一种医用介入导管系统，其特征在于，包括：医用介入导管、磁场发生器、参考电极、控制装置以及显示装置；

所述医用介入导管包括：导管本体、针组件、第一位置传感器以及第二位置传感器；所述导管本体具有中空的第一内腔，所述针组件沿所述导管本体的轴向设置，且所述针组件能够在收缩位置与伸出位置之间沿所述导管本体的轴向移动；所述第一位置传感器固定设置于所述导管本体上，所述第二位置传感器固定设置于所述针组件上；

所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述磁场发生器、所述参考电极以及所述显示装置分别与所述控制装置通信连接，所述控制装置和所述显示装置用于执行如权利要求1～6中任一项所述的医用介入导管的显示方法。

10.根据权利要求9所述的医用介入导管系统，其特征在于，所述医用介入导管还包括第三位置传感器，所述第三位置传感器固定设置于所述导管本体上；所述控制装置和所述显示装置用于执行如权利要求7或8所述的医用介入导管的显示方法。

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