CN114403880A - 心磁介入式探头和心磁测量系统 - Google Patents

心磁介入式探头和心磁测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种心磁介入式探头和心磁测量系统，所述心磁介入式探头包括：探头本体、导管、微波波导和辐射结构，导管与探头本体连接，微波波导嵌设于导管内且沿导管的长度方向延伸，微波波导的一端与微波系统连接，辐射结构设于探头本体内，用于将微波波导传输的微波向四周发射。根据本发明的心磁介入式探头，通过将导管与探头本体连接，将微波波导嵌设于导管内并沿导管的长度方向延伸，微波导管的一端与微波系统连接，将辐射结构设在探头本体内，通过辐射结构使微波波导传输的微波向四周扩散，使心磁介入式探头进入人体血管后可以发射微波，同时也使心磁介入式探头省去了线圈，从而可以缩小介入式探头的体积，可以提高心磁测量系统的测量范围。

Description

心磁介入式探头和心磁测量系统
技术领域
本发明涉及医疗仪器技术领域，尤其是涉及一种心磁介入式探头和心磁测量系统。
背景技术
相关技术中，在心磁测量系统中，在人体外侧发射电磁波，在介入式探头内设置线圈接收电磁波信号，当线圈过小时会影响探测的精度，则介入式探头内的线圈不能过小，从而使介入式探头的体积无法减小，使介入式探头无法达到血管内更深的位置，使心磁测量系统的测量范围受限。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种心磁介入式探头，所述心磁介入式探头可以提高心磁测量系统的测量范围。
本发明的另一个目的在于提出一种具有上述心磁介入式探头的心磁测量系统。
根据本发明实施例的心磁介入式探头，包括：探头本体；导管，所述导管与所述探头本体连接；微波波导，所述微波波导嵌设于所述导管内且沿所述导管的长度方向延伸，所述微波波导的一端与微波系统连接；辐射结构，所述辐射结构设于所述探头本体内，用于将所述微波波导传输的微波向四周发射。
根据本发明实施例的心磁介入式探头，通过将导管与探头本体连接，将微波波导嵌设于导管内并沿导管的长度方向延伸，微波导管的一端与微波系统连接，将辐射结构设在探头本体内，通过辐射结构使微波波导传输的微波向四周扩散，使心磁介入式探头进入人体血管后可以发射微波，同时也使心磁介入式探头省去了线圈，从而可以缩小介入式探头的体积，使心磁介入式探头可以进入人体的血管的更深处并向外发射微波，进而可以提高心磁测量系统的测量范围，使医生可以获得更多有用的临床信息。
根据本发明的一些实施例，所述辐射结构形成为锥形，在所述探头本体与所述导管连接的一端至另一端的方向上，所述辐射结构的横截面积逐渐增大。
根据本发明的一些实施例，还包括：消融电极，所述消融电极设于所述探头本体。
在本发明的一些实施例中，所述消融电极设于所述探头本体的远离所述导管的一端。
在本发明的一些实施例中，所述探头本体的外周壁设有嵌入槽，所述消融电极设于所述嵌入槽内。
在本发明的一些实施例中，所述消融电极与所述探头本体的外周壁平齐。
根据本发明实施例的心磁测量系统，包括：屏蔽罩；床架，所述床架设于所述屏蔽罩内；三轴位移台，所述三轴位移台设于所述屏蔽罩内；光纤探头，所述光纤探头设于所述三轴位移台的下端且位于所述床架的上方，所述光纤探头包括金刚石NV色心、入射光纤和出射光纤，所述入射光纤和所述出射光纤相对，所述金刚石NV色心位于所述入射光纤和所述出射光纤之间；激光系统，所述激光系统设于所述屏蔽罩外与所述入射光纤连接；信号采集系统，所述信号采集系统设于所述屏蔽罩外且与所述出射光纤连接；微波系统，所述微波系统设于所述屏蔽罩外，用于产生微波；上述的介入式探头，所述介入式探头位于所述屏蔽罩内，所述微波波导与所述微波系统连接；控制系统，所述控制系统与所述信号采集系统、所述微波系统、所述三轴位移台连接。
根据本发明实施例的心磁测量系统，通过将床架、光纤探头、上述的介入式探头和三轴位移台设在屏蔽罩内，将激光系统、信号采集系统、微波系统和控制系统设在屏蔽罩外，可以屏蔽外部设备和地磁的干扰，提高心磁测量系统的准确性，信号采集系统、光纤探头和激光系统形成为一个集成化系统，采用光纤方式连接增加了连接的稳定性，其中，通过介入式探头发出的微波可以改变光纤探头的金刚石NV色心的荧光强度，使心磁测量系统可以构造心脏的磁场图，通过磁场图可以找到心脏的异常活动，并且可以对介入式探头的位置进行定位。由于心磁介入式探头进入人体血管后可以向外发射微波，则可以使心磁介入式探头省去线圈，从而可以缩小介入式探头的体积，使心磁介入探头可以进入人体的血管的更深处并向外发射微波，进而可以提高心磁测量系统的测量范围，使医生可以获得更多有用的临床信息。同时介入式探头通过消融电极可以对血管侧壁病变进行消融。由于心磁测量系统检测时所需微波功率无需太高，降低了介入式探头的功率。
根据本发明的一些实施例，所述光纤探头为间隔开的多个。
在本发明的一些实施例中，多个所述光纤探头为阵列式排布。
根据本发明的一些实施例，所述三轴位移台与所述屏蔽罩的内顶壁连接。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的心磁测量系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的心磁测量系统的光纤探头的示意图；
图3是根据本发明实施例的心磁介入式探头的示意图；
图4是根据本发明实施例的心磁测量系统的测量图。
附图标记：
100、心磁测量系统；
1、介入式探头；11、探头本体；111、嵌入槽；12、导管；13、微波波导；131、微波波导口；14、辐射结构；15、消融电极；
2、屏蔽罩；
3、床架；
4、三轴位移台；
5、光纤探头；51、金刚石NV色心；52、入射光纤；53、出射光纤。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图3描述根据本发明实施例的心磁介入式探头1。
如图3所示，根据本发明一个实施例的心磁介入式探头1，包括：探头本体11、导管12、微波波导13和辐射结构14。
如图3所示，导管12与探头本体11连接，微波波导13嵌设于导管12内且沿导管12的长度方向延伸，微波波导13的一端与微波系统连接，辐射结构14设于探头本体11内，用于将微波波导13传输的微波向四周发射。具体地，微波波导13的微波波导口131设在探头本体11内，微波系统发出的微波从微波波导13导入，微波从微波波导口131进入探头本体11内，位于探头本体11内的辐射结构14将微波向四周反射。与现有技术相比，通过在介入式探头1内设置与微波系统连接的微波波导13，使介入式探头1可以省去线圈，从而可以缩小介入式探头1的体积。同时，由于介入式探头1可以在人体的血管内发射微波，则心磁介入探头1进入人体的更深处时也可以向外发射微波，从而可以提高心磁测量系统100的测量范围，并可以提供更多有用的临床信息。
根据本发明实施例的心磁介入式探头1，通过将导管12与探头本体11连接，将微波波导13嵌设于导管12内并沿导管12的长度方向延伸，微波导管12的一端与微波系统连接，将辐射结构14设在探头本体11内，通过辐射结构14使微波波导13传输的微波向四周扩散，使心磁介入式探头1进入人体血管后可以发射微波，同时也使心磁介入式探头1省去了线圈，从而可以缩小介入式探头1的体积，使心磁介入式探头1可以进入人体的血管的更深处并向外发射微波，进而可以提高心磁测量系统100的测量范围，使医生可以获得更多有用的临床信息。
根据本发明的一些实施例，如图3所示，辐射结构14形成为锥形，在探头本体11与导管12连接的一端至另一端的方向上，辐射结构14的横截面积逐渐增大。这样设置使辐射结构14可以更好地将微波波导13传输的微波向四周发射。
根据本发明的一些实施例，如图3所示，心磁介入式探头1还包括：消融电极15，消融电极15设于探头本体11。通过在心磁介入式探头1上设置消融电极15，使介入式探头1在进入血管后可以对血管侧壁病变处进行消融切除。
根据本发明的一些实施例，如图3所示，消融电极15设于探头本体11的远离导管12的一端。这样设置使消融电极15的位置设置合理，有利于消融电极15对血管侧壁病变处进行消融切除。
根据本发明的一些实施例，如图3所示，探头本体11的外周壁设有嵌入槽111，消融电极15设于嵌入槽111内。这样设置使消融电极15可以更好地连接在探头本体11上，增加了连接的稳定性。
根据本发明的一些实施例，如图3所示，消融电极15与探头本体11的外周壁平齐。这样设置可以避免消融电极15伤害血管。
下面参考附图1描述根据本发明实施例的心磁测量系统100。
根据本发明实施例的心磁测量系统100，包括屏蔽罩2、床架3、三轴位移台4、光纤探头5、激光系统、信号采集系统、微波系统、上述的介入式探头1和控制系统。其中，屏蔽罩2可以屏蔽外部设备和地磁的干扰，可以提高心磁测量系统100的准确性。
如图1所示，床架3设于屏蔽罩2内，三轴位移台4设于屏蔽罩2内。具体地，当使用心磁测量系统100时，患者平躺在床架3上，三轴位移台4移动到患者心脏的上方。这样设置可以提高心磁测量系统100的准确性。
如图1和图2所示，光纤探头5设于三轴位移台4的下端且位于床架3的上方，光纤探头5包括金刚石NV色心51、入射光纤52和出射光纤53，入射光纤52和出射光纤53相对，金刚石NV色心51位于入射光纤52和出射光纤53之间，激光系统设于屏蔽罩2外与入射光纤52连接。具体地，激光系统包括激光器和扩束器，激光器产生的532nm波长的激光经过光纤耦合射出，经过扩束器后成为高质量、小扩散角的高斯光束，高斯光束经双色镜反射透过入射光纤52聚集到金刚石NV色心51上，使金刚石NV色心51产生红色荧光。
信号采集系统设于屏蔽罩2外且与出射光纤53连接。具体地，信号采集系统包括荧光收集结构、光电探测器和模数转换器，信号采集系统用于采集金刚石NV色心51的荧光信号，金刚石NV色心51发出的红色荧光经过出射光纤53，透过由一组650nm长波长通和775nm短波长通组合成的双色镜，滤掉532nm的激发光和其他杂散光，最后到达光电探测器(单光子探测器)，在光电探测器中转化为电信号，并被模数转换器转换为数字信号。其中信号采集系统、光纤探头5和激光系统形成为一个集成化系统，利用光纤方式连接增加了连接的稳定性。
微波系统设于屏蔽罩2外，用于产生微波，介入式探头1位于屏蔽罩2内，微波波导13与微波系统连接。具体地，微波系统可以产生特定频率的微波，介入式探头1通过辐射结构14将微波系统通过微波波导13传输的微波向四周发散，微波可以作用在金刚石NV色心51上，可以改变金刚石NV色心51的荧光强度，当微波频率匹配于金刚石NV色心51周围的外磁场时，金刚石NV色心51的荧光强度会降低；当微波频率不完全匹配于外磁场时，金刚石NV色心51的荧光强度只降低一部分。
控制系统与信号采集系统、微波系统、三轴位移台4连接。具体地，控制系统可以控制三轴位移台4的移动，可以向微波系统发送微波频率数据，使微波系统可以产生指定频率的微波，还可以从模数转换器读取荧光强度信号，进而计算磁场强度、更改微波频率。
心磁测量系统100的测量过程为：介入式探头1通过血管导入心脏内，通过减影血管造影辅助血管初步成像并标记介入式探头1的初始位置，微波系统从控制系统接收命令，产生特定频率的微波，作用到金刚石NV色心51上，激光器的激光经过光纤耦合射出，经过扩束器后成为高质量、小扩散角的高斯光束，高斯光束经双色镜反射透过入射光纤52聚焦到金刚石NV色心51上，NV发出的红色荧光经过出射光纤53后，透过由一组650nm长波长通和775nm短波长通组合成的双色镜，滤掉532nm的激发光和其他杂散光，最后到达光电探测器，在光电探测器中转化为电信号，并被模数转换器转换为数字信号上传到控制系统中。当处于有磁场的环境时，由于磁场的作用，此时的简并二重态的两种状态就会发生分离(如图4所示)，之间的能量差为2γB，以2.87GHz为中心，对称分布，所以在连续波谱的作用之下，就会出现两个波峰，这两个波峰是相对于2.87GHz对称分布的，所以在测量的时候只需要知道两个波峰之间的距离，由于γ是一个已知量，则可以得到磁场B的大小，进而可以绘制心磁图，通过分析测量过程中的突变信号来排查异常细胞。在整个测量过程中，控制系统分析接收到的荧光信号进行跟踪心脏内介入式探头1的位置(通过金刚石NV色心51接收微波并反射荧光的强度来反映此时光纤探头5与介入式探头1之间的距离)以此实现实时定位，控制系统将此时位置信息更新在减影血管造影的血管图像信息上，以此实现导航定位功能，避免多次进行减影血管造影，从而可以避免医生长期暴露在X射线内。
根据本发明实施例的心磁测量系统100，通过将床架3、光纤探头5、上述的介入式探头1和三轴位移台4设在屏蔽罩2内，将激光系统、信号采集系统、微波系统和控制系统设在屏蔽罩2外，可以屏蔽外部设备和地磁的干扰，提高心磁测量系统100的准确性，信号采集系统、光纤探头5和激光系统形成为一个集成化系统，采用光纤方式连接增加了连接的稳定性，其中，通过介入式探头1发出的微波可以改变光纤探头5的金刚石NV色心51的荧光强度，使心磁测量系统100可以构造心脏的磁场图，通过磁场图可以找到心脏的异常活动，并且可以对介入式探头1的位置进行定位。由于心磁介入式探头1进入人体血管后可以向外发射微波，则可以使心磁介入式探头1省去线圈，从而可以缩小介入式探头1的体积，使心磁介入式探头1可以进入人体的血管的更深处并向外发射微波，进而可以提高心磁测量系统100的测量范围，使医生可以获得更多有用的临床信息。同时介入式探头1通过消融电极15可以对血管侧壁病变进行消融。由于心磁测量系统100检测时所需微波功率无需太高，降低了介入式探头1的功率。
根据本发明的一些实施例，光纤探头5为间隔开的多个。这样设置可以提高心磁测量系统100的准确性。
根据本发明的一些实施例，多个光纤探头5为阵列式排布。具体地，多个光纤探头5可以采用多行多列的排布方式，例如，多个光纤探头5采用多行多列的排布方式形成为长方形形状，每行每列均设有多个光纤探头5。这样设置可以进一步提高心磁测量系统100的准确性。
根据本发明的一些实施例，三轴位移台4与屏蔽罩2的内顶壁连接。这样设置可以提高三轴位移台4连接的可靠性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种心磁介入式探头，其特征在于，包括：
探头本体；
导管，所述导管与所述探头本体连接；
微波波导，所述微波波导嵌设于所述导管内且沿所述导管的长度方向延伸，所述微波波导的一端与微波系统连接；
辐射结构，所述辐射结构设于所述探头本体内，用于将所述微波波导传输的微波向四周发射。
2.根据权利要求1所述的心磁介入式探头，其特征在于，所述辐射结构形成为锥形，在所述探头本体与所述导管连接的一端至另一端的方向上，所述辐射结构的横截面积逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的心磁介入式探头，其特征在于，还包括：
消融电极，所述消融电极设于所述探头本体。
4.根据权利要求3所述的心磁介入式探头，其特征在于，所述消融电极设于所述探头本体的远离所述导管的一端。
5.根据权利要求3所述的心磁介入式探头，其特征在于，所述探头本体的外周壁设有嵌入槽，所述消融电极设于所述嵌入槽内。
6.根据权利要求5所述的心磁介入式探头，其特征在于，所述消融电极与所述探头本体的外周壁平齐。
7.一种心磁测量系统，其特征在于，包括：
屏蔽罩；
床架，所述床架设于所述屏蔽罩内；
三轴位移台，所述三轴位移台设于所述屏蔽罩内；
光纤探头，所述光纤探头设于所述三轴位移台的下端且位于所述床架的上方，所述光纤探头包括金刚石NV色心、入射光纤和出射光纤，所述入射光纤和所述出射光纤相对，所述金刚石NV色心位于所述入射光纤和所述出射光纤之间；
激光系统，所述激光系统设于所述屏蔽罩外与所述入射光纤连接；
信号采集系统，所述信号采集系统设于所述屏蔽罩外且与所述出射光纤连接；
微波系统，所述微波系统设于所述屏蔽罩外，用于产生微波；
根据权利要求1-6中任一项所述的介入式探头，所述介入式探头位于所述屏蔽罩内，所述微波波导与所述微波系统连接；
控制系统，所述控制系统与所述信号采集系统、所述微波系统、所述三轴位移台连接。
8.根据权利要求7所述的心磁测量系统，其特征在于，所述光纤探头为间隔开的多个。
9.根据权利要求8所述的心磁测量系统，其特征在于，多个所述光纤探头为阵列式排布。
10.根据权利要求7所述的心磁测量系统，其特征在于，所述三轴位移台与所述屏蔽罩的内顶壁连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117452051A (zh) * 2023-12-25 2024-01-26 北京航空航天大学 一种金刚石nv色心电流测量装置及测量方法

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Address after: 230088 floor 1-4, zone a, building E2, phase II, innovation industrial park, No. 2800, innovation Avenue, high tech Zone, Hefei, Anhui Province

Applicant after: Guoyi Quantum Technology (Hefei) Co.,Ltd.

Address before: 230088 floor 1-4, zone a, building E2, phase II, innovation industrial park, No. 2800, innovation Avenue, high tech Zone, Hefei, Anhui Province

Applicant before: Guoyi Quantum (Hefei) Technology Co.,Ltd.

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