CN114259272A - 一种体外可视的介入止血装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种体外可视的介入止血装置及其方法，其特征在于：所述装置主要包括止血球囊，定位传感器，信号测量单元，视频图像获取单元，信号处理单元，显示单元；所述定位传感器位于所述止血球囊内部，所述定位传感器通过导线连接所述主机；所述信号处理单元用于根据所述止血球囊相对于所述视频图像获取单元的空间位置，实现所述止血球囊的空间位置与所述显示单元的合成配准；所述显示单元用于融合显示所述视频图像获取单元获取的患者的体表图像或视频信息以及所述止血球囊在患者体内的位置信息；此装置可以体外通过直观的方式对出血口处进行止血，能够准确地对出血处进行止血，大大提高止血成功率和效果，手术精度高并且操作简单方便。
Description
技术领域
本发明属于医疗电子技术领域，特别涉及一种体外可视的介入止血装置和方法。
背景技术
大出血是创伤患者死亡的主要原因，分为可压迫性出血和不可压迫性出血，随着各种止血带和压迫装置的研制和应用，可压迫性出血直接引起死亡的问题已趋于解决。
对于不可压迫性出血的救治来说，所应用的装备首先包括简易压迫止血装置或损伤控制性外科止血设备。但是，压迫止血装置的不确定性和损伤控制性外科止血的资源依赖性明显不适应及时、高效、精准的救治需求。
近年来，血管内介入技术快速发展，介入造影栓塞的止血设备已经在临床中广泛应用，其操作过程简便、血流阻断确切，展现出挽救不可压迫性出血的良好价值，但是受X线造影设备和技术的限制，介入止血技术和损伤控制性外科一样，难以满足现场需求。
因此为切实解决不可压迫性出血问题，亟待寻求一种快速、精准的损伤控制止血装置，为不可压迫性出血人员转运至确定性外科治疗救治赢得时间。
快速腔内止血是指穿刺外周动脉后通过导丝、导管将球囊置入责任血管，释放球囊阻断血流的止血方法，止血球囊是实现该止血的主要装置。然而，因为止血球囊在体内进行操作，医生无法直观地判断出血血管与止血球囊之间的位置关系进而实施止血处理，因此操作不方便，并且手术精度有待提高。
发明内容
(一)本发明的目的：
为了解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种体外可视的介入止血装置和方法，采用电磁导航腔内止血的原理，能够有效解决现有技术中存在的不足，可以体外通过直观的方式定位止血靶向位置，能够准确地释放球囊阻断大动脉，对出血处进行止血，大大提高止血成功率和效果，手术精度高并且操作简单方便，避免了现有技术中球囊置入的盲目性。
(二)本发明的技术方案：
本发明公开了一种体外可视的介入止血装置，所述体外可视的介入止血装置包括止血球囊，定位传感器，主机；
所述定位传感器位于所述止血球囊内部，所述定位传感器通过导线连接所述主机；
所述主机包括信号测量单元、视频图像获取单元、信号处理单元、显示单元；
所述信号测量单元用于接收所述定位传感器传输的对于所述止血球囊的定位信号，根据所述定位信号获得所述止血球囊的空间位置；
所述视频图像获取单元用于获取患者的体表图像或视频信息；
所述信号处理单元用于根据所述止血球囊相对于所述视频图像获取单元的空间位置，实现所述止血球囊的空间位置与所述显示单元的合成配准；
所述显示单元用于融合显示所述视频图像获取单元获取的患者的体表图像或视频信息以及所述止血球囊在患者体内的位置信息。
在一种可能的实施方式中，所述止血球囊由带球囊的球囊导管、充盈接头、快速灌输组件和止回阀构成。
在一种可能的实施方式中，所述主机还设置磁场发生线圈，生成用于定位所述定位传感器的磁场，所述定位传感器通过感应磁场生成表示所述止血球囊位置的定位信号。
在一种可能的实施方式中，所述止血球囊在所述显示单元上显示的位置信息为一个光标。
在一种可能的实施方式中，所述显示单元实时地显示所述止血球囊在患者体内的位置。
在一种可能的实施方式中，所述视频图像获取单元拍摄的患者的体表图像或视频信息以及所述止血球囊在患者体内的位置信息通过有线的方式传输到所述信号处理单元。
在一种可能的实施方式中，所述显示单元显示的图像信息是二维的或三维的。
在一种可能的实施方式中，所述主机还包括手持部分。
在一种可能的实施方式中，所述信号处理单元确定所述止血球囊的相对位置时采用如下计算方法：
(1)视频图像获取单元的位置定为O点，所要确定位置的物体端点定为5点P1点，所述视频图像获取单元O点、物体端点P1点的坐标用世界坐标的形式表示，O点的世界坐标值c＝(x，y，z)表示所述视频图像获取单元的空间位置，所述物体端点的世界坐标表示所述信号测量单元通过对所述定位传感器提供的定位信号的测算获得的所述止血球囊的空间位置；
(2)计算所要确定位置的物体的端点P1在摄像部件投影屏幕上的投影点的坐标，所述投影屏幕与xy坐标轴平行，投影坐标进行归一化处理，即假设屏幕长和宽是1；
(3)确定相机参数中摄像部件X方向上的张角为α、Y方向上的张角为β；
(4)对于P1＝(u1,v1)点，将所述摄像部件投影屏幕沿着Z轴移动，当将所述屏幕移动到经过P1的位置时，P1点在所述投影屏幕上的归一化坐标P1(u1,v1)保持不变，用P1点坐标位置减去所述视频图像获取单元的坐标位置得到它们在各个坐标方向的差值
得到：
所述显示单元根据所述坐标(u1,v1)显示所述止血球囊在患者体内的位置信息。
本发明还公开了一种应用于止血球囊的体外可视方法，所述方法包括：
(1)通过所述视频图像获取单元获取患者体表的图像或视频信息并将获取的所述信息传输给所述显示单元；
(2)通过所述显示单元显示患者体表的图像或视频信息；
(3)将所述止血球囊置入患者体内的过程中，在所述显示单元上融合显示出患者体表的图像或视频信息，以及所述止血球囊在患者体内的位置信息。
(三)本发明的有益效果：
本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法具有如下有益效果：
1、可以体外准确定位出血出血管的位置，能够做到对出血处精准止血；
2、在对止血球囊位置可视的情况下进行止血操作，可以大大提高止血成功率和止血效果；
3、治疗过程操作简单；
4、医生可以直观的可视情况下对出血处进行止血，易于控制手术质量，手术精度高。
附图说明
图1是本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法中体外可视的介入止血装置的结构框图；
图2是本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法中体外可视的介入止血装置的正视图图；
图3是本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法中体外可视的介入止血装置的后视图图；
图4是本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法中定位算法的示意图；
图5是本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法中定位算法的相似三角形原理图；
图6是本发明公开的一种体外可视的介入止血装置及其方法中显示单元的显示效果示意图。
如图1-图6所示，1-止血球囊，2-定位传感器，3-主机，4-信号测量单元，5-视频图像获取单元，6-信号处理单元，7-显示单元,8-投影屏幕,9-磁场发生线圈,10-介入位置。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明做进一步详细说明。
首先介绍本发明一种体外可视的介入止血装置：
如图1-图3及图6所示，本发明一种体外可视的介入止血装置包括：止血球囊1，定位传感器2，主机3，信号测量单元4，视频图像获取单元5，信号处理单元6，显示单元7，磁场发生线圈9。
止血球囊1由球囊导管(带球囊)、充盈接头、快速灌输组件和止回阀构成。止血球囊1用于对患者的出血处进行止血，利用止血球囊膨胀时产生的压力堵住出血口，可以达到快速止血的功效。需要止血时，将止血球囊1通过患者身体介入位置10处置入出血处血管内，到达需要止血处时，通过向止血球囊1中注入生理盐水来使止血球囊1膨胀，以产生膨胀压力堵住出血口，达到止血的功效。止血球囊1携带定位传感器，可以帮助定位止血球囊1所处的位置。
定位传感器2位于止血球囊1内部，并通过导线连接主机，对止血球囊1的定位采用磁场定位的方法进行实时定位。主机中设置磁场发生线圈，定位传感器通过感应磁场生成表示止血球囊位置的定位信号。
主机3包括信号测量单元4、视频图像获取单元5、信号处理单元6、显示单元7。
信号测量单元4用于接收定位传感器2传输过来的定位信号，根据定位信号获得所述止血球囊1的空间位置。
信号处理单元6用于接收采集到的对止血球囊1的定位信号，并将采集到的定位信息进行磁场空间定位算法计算，信号处理单元6用于根据止血球囊1相对于视频图像获取单元5的空间位置，实现止血球囊1的空间位置与显示单元7的合成配准。磁场空间定位的位置信息计算方法将在下文详细描述。视频图像获取单元拍摄的患者的体表图像或视频信息以及止血球囊在患者体内的位置信息通过有线的方式传输到所述信号处理单元。
视频图像获取单元5获取患者的体表图像或视频数据，拍摄到的患者的体表图像或视频数据可以通过显示单元7实时显示出来，便于医生直观地对患者病情的治疗。
显示单元7用于融合显示视频图像获取单元5获取到的患者的体表图像或视频数据以及止血球囊1在患者体内的位置信息。便于医生对患者治疗时准确掌握止血球囊1的实时位置，从而能够精准对出血处进行止血。止血球囊1在显示单元7上显示的位置信息为一个光标或者其它明确的指示物。显示单元7显示的图像信息可以是二维的或三维的。
主机3可以设计为可手持，如此医生便可以通过本发明的装置从不同角度拍摄人体，从而可以从不同视角确认止血球囊1在人体中的位置。
本发明一种应用于止血球囊的体外可视方法所用的设备为本发明上述的一种体外可视的介入止血设备。
本发明一种应用于止血球囊的体外可视方法包括如下步骤：
(1)通过所述视频图像获取单元5获取患者体表的图像或视频信息并将获取的所述信息传输给所述显示单元7；
(2)通过所述显示单元7显示患者体表的图像或视频信息；
(3)将所述止血球囊1置入患者体内的过程中，在所述显示单元7上融合显示出患者体表的图像或视频信息，以及所述止血球囊1在患者体内的位置信息。
医生在给患者止血时：(1)视频图像获取单元5将获取到的患者的体表的图像或视频信息传输给显示单元7；(2)医生确定了出血位置信息后，将止血球囊1从介入位置10处经由出血处的血管置入患者体内，信号测量单元4接收定位传感器2传输的对于止血球囊1的定位信号，根据定位信号获得止血球囊1的空间位置；(3)信号测量单元4将接收到的止血球囊1的空间位置信息传递给信号处理单元6；(4)信号处理单元6通过磁场定位的方式，根据止血球囊1相对于视频图像获取单元5的空间位置，实现止血球囊1的空间位置与显示单元7的合成配准；(5)显示单元7上融合显示出患者的体表的图像、视频数据以及止血球囊1在患者体内的位置信息；(6)医生根据显示的止血球囊1的位置，将止血球囊1准确地置于需要止血的伤口处，向止血球囊1中注入生理盐水，以使止血球囊1膨胀，通过膨胀产生的压力挤压血管壁，从而可以封堵住出血的血管，阻值患者伤口处血液的进一步流出；(7)医生判断出不需要继续进行止血操作时，可以将止血球囊1从患者体内撤出，血管恢复正常供血。
可见，本发明采用电磁导航腔内止血的原理，通过体外电磁信号接收器接收球囊预置电磁设备发出的信号，精准定位球囊位置，医疗人员依据电磁信号在血管路径内的走行确定球囊到达靶向位置后，释放球囊阻断大动脉完成止血。电磁导航技术避免了球囊置入的盲目性，有利于实现精准止血，提高止血的效果和成功率。
如图4-图5所示，本发明信号处理单元6确定止血球囊1相对位置时采用如下计算方法：
(1)视频图像获取单元5的位置定为O点，所要确定位置的物体端点定为5点P1点，所述视频图像获取单元5的坐标、物体端点P1点的坐标用世界坐标的形式表示，O点的世界坐标值c＝(x，y，z)表示所述视频图像获取单元5的空间位置，所述物体端点的世界坐标表示所述信号测量单元4通过对所述定位传感器2提供的定位信号的测算获得的所述止血球囊1的空间位置；下面的计算过程实际上就是：实现止血球囊1的空间位置与显示单元7的合成配准，这样得到的P1才能在屏幕上显示；
(2)计算所要确定位置的物体的端点P1在摄像部件投影屏幕8上的投影点的坐标，所述投影屏幕8与xy坐标轴平行，投影坐标进行归一化处理，即假设屏幕长和宽是1；
(3)视频图像获取单元5的世界坐标值c＝(x，y，z)，这个世界坐标是视频图像获取单元5的空间位置，摄像部件X方向上的张角α(相机参数)、摄像部件Y方向上的张角β(相机参数)；
(4)对于P1＝(u1,v1)点，如图4-图5所示，P1点坐标的计算主要利用相似三角形原理，即将摄像部件投影屏幕8沿着Z轴移动，当将屏幕8移动到经过P1的位置时，P1点在屏幕8上的归一化坐标P1(u1,v1)保持不变，用P1点坐标位置减去所述视频图像获取单元(5)的坐标位置得到它们在各个坐标方向的差值
可以得到
所述显示单元7根据所述坐标(u1,v1)显示所述止血球囊1在患者体内的位置信息。
信号处理单元6通过磁场定位的方式，根据止血球囊1相对于视频图像获取单元5的空间位置，实现止血球囊1的空间位置与显示单元7的合成配准，显示单元7上融合显示出患者的体表的图像、视频数据以及止血球囊1在患者体内的位置信息，此时便可观察到止血球囊1在患者体内所处的位置，便于医生进行止血操作。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：包括止血球囊(1)，定位传感器(2)，主机(3)；
所述定位传感器(2)位于所述止血球囊(1)内部，所述定位传感器(2)通过导线连接所述主机(3)；
所述主机(3)包括信号测量单元(4)、视频图像获取单元(5)、信号处理单元(6)、显示单元(7)；
所述信号测量单元(4)用于接收所述定位传感器(2)传输的对于所述止血球囊(1)的定位信号，根据所述定位信号获得所述止血球囊(1)的空间位置；
所述视频图像获取单元(5)用于获取患者的体表图像或视频信息；
所述信号处理单元(6)用于根据所述止血球囊(1)相对于所述视频图像获取单元(5)的空间位置，实现所述止血球囊(1)的空间位置与所述显示单元(7)的合成配准；
所述显示单元(7)用于融合显示所述视频图像获取单元(5)获取的患者的体表图像或视频信息以及所述止血球囊(1)在患者体内的位置信息。
2.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述止血球囊(1)由带球囊的球囊导管、充盈接头、快速灌输组件和止回阀构成。
3.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述主机(3)还设置磁场发生线圈(9)，生成用于定位所述定位传感器(2)的磁场，所述定位传感器(2)通过感应磁场生成表示所述止血球囊(1)位置的定位信号。
4.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述止血球囊(1)在所述显示单元(7)上显示的位置信息为一个光标。
5.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述显示单元(7)实时地显示所述止血球囊(1)在患者体内的位置。
6.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述视频图像获取单元(5)拍摄的患者的体表图像或视频信息以及所述止血球囊(1)在患者体内的位置信息通过有线的方式传输到所述信号处理单元(6)。
7.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述显示单元(7)显示的图像信息是二维的或三维的。
8.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述主机(3)还包括手持部分。
9.如权利要求1所述的一种体外可视的介入止血装置，其特征在于：所述信号处理单元(6)确定所述止血球囊(1)的相对位置时采用如下计算方法：
(1)视频图像获取单元(5)的位置定为O点，所要确定位置的物体端点定为P1点，所述视频图像获取单元(5)O点、物体端点P1点的坐标用世界坐标的形式表示，O点的世界坐标值c＝(x，y，z)表示所述视频图像获取单元(5)的空间位置，所述物体端点的世界坐标表示所述信号测量单元(4)通过对所述定位传感器(2)提供的定位信号的测算获得的所述止血球囊(1)的空间位置；
(2)计算所要确定位置的物体的端点P1在摄像部件投影屏幕(8)上的投影点的坐标，所述投影屏幕(8)与xy坐标轴平行，投影坐标进行归一化处理，即假设屏幕长和宽是1；
(3)确定相机参数中摄像部件X方向上的张角为α、Y方向上的张角为β；
(4)对于P1＝(u1,v1)点，将所述摄像部件投影屏幕(8)沿着Z轴移动，当将所述屏幕(8)移动到经过P1的位置时，P1点在所述投影屏幕(8)上的归一化坐标P1(u1,v1)保持不变，用P1点坐标位置减去所述视频图像获取单元(5)的坐标位置得到它们在各个坐标方向的差值
得到：
所述显示单元(7)根据所述坐标(u1,v1)显示所述止血球囊(1)在患者体内的位置信息。
10.一种应用于止血球囊的体外可视方法，其特征在于所述方法包括：
(1)通过所述视频图像获取单元(5)获取患者体表的图像或视频信息并将获取的所述信息传输给所述显示单元(7)；
(2)通过所述显示单元(7)显示患者体表的图像或视频信息；
(3)将所述止血球囊(1)置入患者体内的过程中，在所述显示单元7上融合显示出患者体表的图像或视频信息，以及所述止血球囊(1)在患者体内的位置信息。
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