CN114190904A - 一种血管吻合通畅性评估方法、光电镊以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血管吻合通畅性评估方法、光电镊以及系统，包括：选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号；对所述PPG信号进行信号处理，得到血氧饱和度SPO2数值；监测被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值，根据血氧饱和度SPO2数值评估被测吻合血管通畅性。通过对被测吻合血管远端位置进行监控，能够快速获取吻合血管远端动脉的PPG信号并将PPG信号转化为血氧饱和度，实时监测吻合血管血氧饱和度，进而在术中快速、有效评估吻合血管通畅性的工具，以便早期发现重建血管吻合异常，有利于及时纠正、逆转组织缺血或过度灌注损伤，提高血管吻合成功率。
Description
技术领域
本发明涉及血管评估技术领域，尤其涉及一种血管吻合通畅性评估方法、光电镊以及系统。
背景技术
在颅内-外血管搭桥术、心脏搭桥术、断指(肢)再植术中都需行精细的血管吻合技术，该技术的主要并发症是重建血管栓塞引起的组织缺血或过度灌注引起的组织损伤。术中即时评估吻合血管的通畅性、防止灌注不足或过度灌注是决定手术成功的关键，因此需要有一种能在术中快速、有效评估吻合血管通畅性的工具，以便早期发现重建血管吻合异常，有利于及时纠正、逆转组织缺血或过度灌注损伤。
勒血通畅试验是检验吻合血管是否通畅的方法。在血管吻合后，用两把显微镊，一把夹住吻合口近端阻断血管血流，另一把显微镊把血管腔内的血液捋向远侧夹住，使两显微镊之间的血管呈萎瘪状，然而放开近侧显微镊，若血管吻合通畅，血管立即呈充盈状态。该方法对吻合血管可能造成二次损伤，且缺乏客观性。
术中数字减影血管造影(DSA)是评估血管吻合通畅与否的“金标准”，然而DSA仅能反映吻合血管形态学上的通畅性，无法评估吻合血管血流动力学参数的改变。另外，术中DSA检查存在费用昂贵，需要配备专业的医生及设备，延长手术时间，电离辐射等缺点。
血液中氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(RHb)可以吸收不同波长的光线，即HbO2对红外光吸收较强，而RHb对红光吸收较强。脉搏血氧饱和度监测仪运用这一差异，使用660mm的红光和940nm的红外光作为入射光源，红光和红外光在组织中被HbO2和RHb吸收后，测定通过组织后的透射光强度，经光电探测器转换为电信号，应用分光光度法测定红外光与红光吸收量，然后将其比值换算成血氧饱和度SPO2。
SPO2测量部位必须有动脉搏动。当心脏收缩时，测量部位血容量增多，光吸收量最大；心脏舒张时，测量部位血容量减少，光吸收量最小，光电探测器探测的透射光强度为一脉动信号，体现了血容量的变化情况，称为光体积描记法(PPG)。
吻合血管发生痉挛或吻合口堵塞时，由于动脉血流不畅，SPO2数值明显下降甚至消失，因此通过血氧饱和度的变化可以反映吻合血管的容量和血管是否通畅。
术中利用PPG信号监测吻合血管的SPO2曲线波幅变化并与正常SPO2曲线对比，可及时发现组织缺氧，有助于临床医生及时发现吻合不佳的血管。此种方法操作简便、科学规范，对血管吻合技术术中及早发现血管吻合异常有着重要的指导作用。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种血管吻合通畅性评估方法、光电镊以及系统。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种血管吻合通畅性评估方法，包括：
1、选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号；
2、对所述PPG信号进行信号处理，得到血氧饱和度SPO2数值；
3、监测被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值，根据血氧饱和度SPO2数值评估被测吻合血管通畅性。
根据权利要求1所述的血管吻合通畅性评估方法，其特征在于，所述选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号具体包括：
通过夹持于吻合血管远端两侧的监测装置采集吻合动脉的PPG。
根据权利要求1所述的血管吻合通畅性评估方法，其特征在于，监测被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值，根据血氧饱和度SPO2数值评估被测吻合血管通畅性具体包括：
绘制被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值曲线波幅图，并且与正常SPO2曲线对比，以使得评估吻合血管。
一种血管吻合通畅性评估用光电镊，包括光源发射机构、光源探测机构、以及血氧饱和度计算模块，所述光源发射机构和光源探测机构分别位于被测吻合血管两侧，其中，
所述光源发射机构用于发射红光和近红外光；
所述光源探测机构用于接收红光和近红外光，并将所接收的红光和近红外光转化为电信号，并且转换为数字量化数据；
所述血氧饱和度计算模块用于对所述数字量化数据进行计算，得到血氧饱和度SPO2值。
还包括数据连接接口模块。
所述光源发射机构包括光源臂，所述光源探测机构包括探测臂，其中，所述光源臂与探测臂的末端连接，所述光源臂与探测臂尖端开放，对光源臂探测臂施加压力，所述光源臂与探测臂的尖端相配合夹持。
所述光源臂上设置有光源驱动模块，所述光源驱动模块上连接有光源发射端，所述光源发射端位于光源臂尖端；所述探测臂上设置有光源探测模块，所述光源探测模块上连接有光源探测端，所述光源探测端位于探测臂尖端，且与所述光源发射端相对应。
所述光源发射端内侧处安装有准直镜片，所述光源探测端内侧处安装有聚焦镜片。
所述光源驱动模块包括光源、驱动单元和光纤耦合单元；所述驱动单元用于驱动所述光源发出红光和近红外光；所述光纤耦合单元连接光源和光源发射光纤近端入射口，并将红光和近红外光耦合进光源发射光纤。
一种血管吻合通畅性评估系统，包括血管吻合通畅性评估用光电镊，所述血管吻合通畅性评估用光电镊上连接有血氧饱和度计算模块，所述血氧饱和度计算模块包括SPO2计算单元、显示单元和输入单元；其中，所述SPO2计算单元用于接收光源探测机构中输出的数字量化数据，并解算为SPO2，由显示单元显示；所述输入单元包括启动测量按钮、停止测量按钮和电源按钮。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种血管吻合通畅性评估方法、光电镊以及系统，通过对被测吻合血管远端位置进行监控，能够快速获取吻合血管远端动脉的PPG信号并将PPG信号转化为血氧饱和度，实时监测吻合血管血氧饱和度，进而在术中快速、有效评估吻合血管通畅性的工具，以便早期发现重建血管吻合异常，有利于及时纠正、逆转组织缺血或过度灌注损伤，提高血管吻合成功率。
附图说明
图1是本发明血管吻合通畅性评估方法流程图；
图2是本发明血管吻合通畅性评估用光电镊结构示意图一；
图3是本发明血管吻合通畅性评估用光电镊结构示意图二；
图4是本发明血管吻合通畅性评估用光电镊尖端结构示意图一；
图5是本发明血管吻合通畅性评估用光电镊尖端结构示意图二；
图6是本发明血管吻合通畅性评估系统图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，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，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种血管吻合通畅性评估方法，包括：
S1、选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号；
人体的血管除经动脉-毛细血管-静脉相通外，在动脉与动脉之间，静脉与静脉之间，甚至动脉与静脉之间，都可彼此直接连通，形成血管吻合(vascular anastomosis)。血液中氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(RHb)可以吸收不同波长的光线，即HbO2对红外光吸收较强，而RHb对红光吸收较强。脉搏血氧饱和度监测仪运用这一差异，使用660mm的红光和940nm的红外光作为入射光源，红光和红外光在组织中被HbO2和RHb吸收后，测定通过组织后的透射光强度，经光电探测器转换为电信号，应用分光光度法测定红外光与红光吸收量，然后将其比值换算成血氧饱和度SPO2。
SPO2测量部位必须有动脉搏动。当心脏收缩时，测量部位血容量增多，光吸收量最大；心脏舒张时，测量部位血容量减少，光吸收量最小，光电探测器探测的透射光强度为一脉动信号，体现了血容量的变化情况，称为光体积描记法(PPG，photo plethysmograph)。
吻合血管发生痉挛或吻合口堵塞时，由于动脉血流不畅，SPO2数值明显下降甚至消失，因此通过血氧饱和度的变化可以反映吻合血管的容量和血管是否通畅。
术中利用PPG信号监测吻合血管的SPO2曲线波幅变化并与正常SPO2曲线对比，可及时发现组织缺氧，有助于临床医生及时发现吻合不佳的血管。此种方法操作简便、科学规范，对血管吻合技术术中及早发现血管吻合异常有着重要的指导作用。
S2、选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号；
通过夹持于吻合血管远端两侧的监测装置采集吻合动脉的PPG。
本发明中，可以使用光电镊对被测吻合血管血氧饱和度SPO2值进行检测。但是光电镊是本实施例中的一个举例，但是并不限于该装置，其他能够检测血管血氧饱和度SPO2值的装置均属于本发明保护范围。
S3、选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号；
绘制被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值曲线波幅图，并且与正常SPO2曲线对比，以使得评估吻合血管。临床医生根据血氧饱和度计算模块显示的SPO2与血氧饱和度监测仪显示的SPO2差异性评估吻合血管的通畅程度。
本发明中还提供了一种血管吻合通畅性评估用光电镊1，包括光源发射机构、光源探测机构、以及血氧饱和度计算模块，所述光源发射机构和光源探测机构分别位于被测吻合血管两侧，其中，
所述光源发射机构用于发射红光和近红外光；
所述光源探测机构用于接收红光和近红外光，并将所接收的红光和近红外光转化为电信号，并且转换为数字量化数据；
所述血氧饱和度计算模块用于对所述数字量化数据进行计算，得到血氧饱和度SPO2值。
另外，还包括数据连接接口模块。光电镊上端有数据接口模块，数据接口模块与血氧饱和度计算模块之间通过数据线缆连接。光源探测模块通过数据线缆将模数转换单元输出的数字量化数据发送到血氧饱和度计算模块。
具体的，如图2、3所示，所述光源发射机构包括光源臂10，所述光源探测机构包括探测臂20，其中，所述光源臂10与探测臂20的末端连接，所述光源臂10与探测臂20尖端开放，对光源臂10探测臂20施加压力，所述光源臂10与探测臂20的尖端相配合夹持。
所述光源臂10上设置有光源驱动模块101，所述光源驱动模块101通过光源发射光纤103连接有光源发射端102，所述光源发射端102位于光源臂10尖端；所述探测臂20上设置有光源探测模块201，所述光源探测模块201上连接有光源探测端202，所述光源探测端202位于探测臂20尖端，且与所述光源发射端102相对应。
在具体实施过程中，光源臂20外侧安装有光源驱动模块101、光源发射光纤103和光源发射端102。
所述光源驱动模块101包括光源、驱动单元和光纤耦合单元；所述驱动单元用于驱动所述光源发出红光和近红外光；所述光纤耦合单元连接光源和光源发射光纤近端入射口，并将红光和近红外光耦合进光源发射光纤。具体地，所述光源包括：红光、近红外光光源。优选的，红光波长为660nm、近红外光波长为940nm。
光源发射光纤103远端连接光源发射端102，传输红光和近红外光光源发出的光至光源发射端102。
如图4所示，所述光源发射端102内侧处安装有准直镜片104，光源发射端102位于光源臂尖型位置处，光源发射端102内侧覆有准直镜片104，光源发射光纤103远端出射口位于准直镜片104焦点位置处。准直镜片104将从光源发射光纤远端出射的散射光准直为平行光照射在被测血管上。
探测臂20外侧安装有光源探测模块201、光源探测光纤203和光源探测端202。
如图5所示，光源探测端202位于探测臂20尖型位置处，光源探测端202内侧覆有聚焦镜片204，光源探测光纤203远端入射口位于聚焦镜片204焦点位置处。聚焦镜片204将从被测血管透射的平行光聚焦到光源探测光纤203远端入射口。
光源探测光纤203远端连接光源探测端202，传输红光和近红外光至光源探测模块201。光源探测模块201内有光电转换单元和模数转换单元。光电转换单元与光源探测光纤近端出射口连接，并将光源探测光纤传输的光转化为电信号输入到模数转换单元。模数转换单元将光电转换单元输出的电信号进行数字量化。
如图6所示，本发明实施例还提供了一种血管吻合通畅性评估系统，包括血管吻合通畅性评估用光电镊1、血氧饱和度计算模块2、血氧饱和度监测仪3；其中，所述血管吻合通畅性评估用光电镊1的结构与上述相同，血管吻合通畅性评估用光电镊1上连接有血氧饱和度计算模块2，所述血氧饱和度计算模块2包括SPO2计算单元、显示单元和输入单元；其中，所述SPO2计算单元用于接收光源探测机构中输出的数字量化数据，并解算为SPO2，由显示单元显示；所述输入单元包括启动测量按钮、停止测量按钮和电源按钮。
血氧饱和度计算模块2包括SPO2计算单元、显示单元和输入单元。SPO2计算单元接收光源探测模块101中模数转换单元输出的数字量化数据并解算为SPO2，由显示单元显示。输入单元包括启动测量按钮、停止测量按钮和电源按钮。
血氧饱和度监测仪3配有光电指夹、鼻夹或耳夹，夹持在人体薄弱组织处，监测正常组织的血氧饱和度，具有显示单元，以便实时显示SPO2变化，为已有成熟产品。
具体工作过程为：
按下启动测量按钮，输入单元通过数据线缆向光源驱动模块和光源探测模块发送启动测量指令。光源驱动模块中的驱动单元驱动红光和近红外光光源发光，光源探测模块中的光电转换单元将光源探测光纤传输的光转化为电信号，模数转换单元将电信号数字量化后，光源探测模块通过数据线缆将模数转换单元输出的数字量化数据发送到血氧饱和度计算模块。SPO2计算单元接收光源探测模块中模数转换单元输出的数字量化数据并解算为SPO2，由显示单元显示。
按下停止测量按钮，输入单元通过数据线缆向光源驱动模块和光源探测模块发送停止测量指令。光源驱动模块中的驱动单元关闭红光和近红外光光源，光源探测模块中的光电转换单元和模数转换单元停止转换。
按下电源按钮，输入单元通过数据线缆向光源驱动模块和光源探测模块供电，光源驱动模块中的驱动单元、光源探测模块中的光电转换单元和模数转换单元准备工作。再次按下电源按钮，输入单元停止向光源驱动模块和光源探测模块供电，光源驱动模块中的驱动单元、光源探测模块中的光电转换单元和模数转换单元停止工作。
术中评估血管吻合通畅性的方法包括：
1.光电镊1消毒处理：将光电镊1置于温度为55℃、湿度为70％的条件下用环氧乙烷熏蒸60min，并循环通风10h～12h；或清洗充分干燥后用无纺布包裹置于过氧化氢等离子体灭菌器中快速灭菌。
2.装置连接：光电镊1通过数据线缆与血氧饱和度计算模块2连接，血氧饱和度监测仪3的光电指夹夹持在正常手指处，按下血氧饱和度计算模块2的电源按钮，光源驱动模块101和光源探测模块201准备工作，启动血氧饱和度监测仪3。
3.术中评估：按下血氧饱和度计算模块2的启动测量按钮，由1名医生手持光电镊1，将被测吻合血管远端置于光电镊1光源发射端101和光源探测端201之间，并在光电镊1两侧施加压力使光源发射端101和光源探测端201与被测吻合血管接触。在术中观察血氧饱和度计算模块2显示的SPO2与血氧饱和度监测仪3显示的SPO2差异性评估吻合血管的通畅程度。
本发明公开的一种术中评估血管吻合通畅性的方法及装置可以在术中即时对某一支吻合血管的通畅性进行评估，及时发现吻合不佳的血管，操作简便。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.一种血管吻合通畅性评估方法，其特征在于，包括：
1)、选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号；
2)、对所述PPG信号进行信号处理，得到血氧饱和度SPO2数值；
3)、监测被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值，根据血氧饱和度SPO2数值评估被测吻合血管通畅性。
2.根据权利要求1所述的血管吻合通畅性评估方法，其特征在于，所述选取被测吻合血管远端位置，采集被测吻合血管远端位置动脉的PPG信号具体包括：
通过夹持于吻合血管远端两侧的监测装置采集吻合动脉的PPG。
3.根据权利要求1所述的血管吻合通畅性评估方法，其特征在于，监测被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值，根据血氧饱和度SPO2数值评估被测吻合血管通畅性具体包括：
绘制被测吻合血管的血氧饱和度SPO2数值曲线波幅图，并且与正常SPO2曲线对比，以使得评估吻合血管。
4.一种血管吻合通畅性评估用光电镊，其特征在于，包括光源发射机构、光源探测机构、以及血氧饱和度计算模块，所述光源发射机构和光源探测机构分别位于被测吻合血管两侧，其中，
所述光源发射机构用于发射红光和近红外光；
所述光源探测机构用于接收红光和近红外光，并将所接收的红光和近红外光转化为电信号，并且转换为数字量化数据；
所述血氧饱和度计算模块用于对所述数字量化数据进行计算，得到血氧饱和度SPO2值。
5.根据权利要求4所述的血管吻合通畅性评估用光电镊，其特征在于，还包括数据连接接口模块。
6.根据权利要求4所述的血管吻合通畅性评估用光电镊，其特征在于，所述光源发射机构包括光源臂(10)，所述光源探测机构包括探测臂(20)，其中，所述光源臂(10)与探测臂(20)的末端连接，所述光源臂(10)与探测臂(20)尖端开放，对光源臂(10)探测臂(20)施加压力，所述光源臂(10)与探测臂(20)的尖端相配合夹持。
7.根据权利要求6所述的血管吻合通畅性评估用光电镊，其特征在于，所述光源臂(10)上设置有光源驱动模块(101)，所述光源驱动模块(101)上连接有光源发射端(102)，所述光源发射端(102)位于光源臂(10)尖端；所述探测臂(20)上设置有光源探测模块(201)，所述光源探测模块(201)上连接有光源探测端(202)，所述光源探测端(202)位于探测臂(20)尖端，且与所述光源发射端(102)相对应。
8.根据权利要求7所述的血管吻合通畅性评估用光电镊，其特征在于，所述光源发射端(102)内侧处安装有准直镜片(104)，所述光源探测端(202)内侧处安装有聚焦镜片(204)。
9.根据权利要求7所述的血管吻合通畅性评估用光电镊，其特征在于，所述光源驱动模块(101)包括光源、驱动单元和光纤耦合单元；所述驱动单元用于驱动所述光源发出红光和近红外光；所述光纤耦合单元连接光源和光源发射光纤近端入射口，并将红光和近红外光耦合进光源发射光纤。
10.一种血管吻合通畅性评估系统，其特征在于，包括权利要求4-9任一项权利要求所述的血管吻合通畅性评估用光电镊(1)，所述血管吻合通畅性评估用光电镊(1)上连接有血氧饱和度计算模块(2)，所述血氧饱和度计算模块(2)包括SPO2计算单元、显示单元和输入单元；其中，所述SPO2计算单元用于接收光源探测机构中输出的数字量化数据，并解算为SPO2，由显示单元显示；所述输入单元包括启动测量按钮、停止测量按钮和电源按钮。
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