CN115227272A - 一种综合式全方位的dsa防碰撞系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综合式全方位的DSA防碰撞系统及方法，DSA防碰撞系统包括间接检测装置和直接检测装置，间接检测装置为多个安装在导管室顶部的摄像头，它们分别排布在DSA周围，可以从各个角度观察DSA及其周围的环境，用于实时预测DSA运动过程中是否有潜在发生碰撞风险的可能。直接检测装置为DSA的C臂及其上下的外壳装置上覆盖的柔性皮肤装置，在柔性皮肤装置中包含有许多组柔性薄膜压力传感器，它们分布在DSA的C臂外壳的各个区域，用于实时检测物体是否触碰到DSA上。本发明系统能够把间接检测装置和直接检测装置按照特定的工作流程结合起来，起到在不影响正常功能情况下，最大限度的降低DSA发生意外碰撞的风险。
Description
技术领域
本发明属于微创血管介入手术领域，涉及对于介入手术中医生对DSA的控制技术，更具体地说，涉及一种综合式全方位的DSA防碰撞系统及方法。
背景技术
全球每年有近3000万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的30％左右，其中，我国患有心脑血管疾病人数近3亿。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，严重影响着国民健康和人们的正常生活。
心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。
而要使用介入手法就必须要用到血管造影X射线机(即DSA)。DSA需要通过运动各个轴来实现不同的姿态，从而观看到更好的角度。但DSA的体积大，部件沉重，在快速运动过程中万一碰到其他的物体，必会对人身和财产都带来较为严重的损坏。所以医生一直希望DSA能具有防碰撞的功能，从而能避免因DSA运动带来的不必要的伤害。
目前介入手术中的DSA在防碰撞功能方面存在如下几个方面的问题：(1)部分设备上没有防碰撞的功能，只能依靠医生操作，易出现碰撞问题；(2)大多数的DSA的防碰撞只有在确定的角度下才有效，而实际中的碰撞事件无法预估方位，有可能发生在任何位置上，故目前设备的防护措施是不到位的；(3)大多数的DSA的防碰撞功能只有在发生碰撞后才生效，虽然可以避免伤害的扩大，但也这样也无法避免造成伤害发生的事实，需要一种能避免伤害的方案；(4)对于部分间接式的防碰撞方法，他们只能针对特定角度，且只能检测到人体，无法防止触碰物体。
因此如何提供出一种DSA防碰撞系统及方法以克服上述诸多问题，是本领域技术人员的一个重要研究方向。
发明内容
本发明提供的一种综合式全方位的DSA防碰撞系统及方法，其目的在于解决现有介入手术中医生在实际手术中操作DSA运动过程中可能发生对人体和物品的意外碰撞造成不必要的伤害，没有设备能做到全方位的防碰撞，多数防碰撞的装置无法避免碰撞过程的发生，部分设备只能感知人体，防碰撞范围局限等问题。
为此，本发明提出了一种综合式全方位的DSA防碰撞系统，安装于介入手术导管室内，介入手术导管室内同时设有导管床以及血管造影X射线机，血管造影X射线机内设有DSA控制主机，所述DSA防碰撞系统包括：
间接检测装置，所述间接检测装置包括安装在介入手术导管室屋顶上的多组摄像头，多组所述摄像头分布在血管造影X射线机周围的不同方向上，用于多角度观察血管造影X射线机及其周围环境；多组所述摄像头均与所述DSA控制主机通信连接；
直接检测装置，所述直接检测装置包括多个贴合在血管造影X射线机的C臂及其上下外壳表面上的柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器包括基板、检测片、接口，所述基板的底面能够贴合在血管造影X射线机的对应外壳表面上，所述基板的顶面上固定有以阵列形式排布的多组所述检测片，各所述检测片通过连线汇集到一个所述接口上，所述接口再通过血管造影X射线机内部的通讯线缆与所述DSA控制主机通信连接。
通过采用上述技术方案，本发明中的间接检测装置用于实时预测DSA运动过程中是否有潜在发生碰撞风险的可能。间接检测装置为多个安装在导管室顶部的摄像头，它们分别排布在DSA周围，可以从各个角度观察DSA及其周围的环境。结合DSA的当前运动位置和姿态，可以进行预测和判断当前运动范围内，是否有除了DSA本身外的其他物体在活动区域内，并把信息及时反馈到DSA控制主机上。
直接检测装置用于实时检测物体是否触碰到DSA上。直接检测装置为DSA的C臂及其上下的外壳装置上覆盖的柔性皮肤装置，在柔性皮肤装置中包含有许多组柔性薄膜压力传感器，它们分布在DSA的C臂外壳的各个区域。在任何一点受到压力时，传感器都能检测到数值的变化，并能实时把数据传输到DSA控制主机上。主机收到信号后，就会控制DSA进行停止，避免碰撞的继续伤害。
本发明系统能够把间接检测装置和直接检测装置按照特定的工作流程结合起来，起到在不影响正常功能情况下，最大限度的降低DSA发生意外碰撞的风险。
在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：
优选地，所述摄像头的数量为五组。
优选地，血管造影X射线机包括所述C臂、连接于所述C臂上部一端的机头、连接于所述机头下部的平板、连接于所述C臂下部一端的球管，所述C臂、所述机头、所述平板以及所述球管的外部均对应包裹有外壳；多个所述柔性薄膜压力传感器各自对应贴合在C臂外壳、机头外壳、平板外壳以及球管外壳的表面上。
优选地，各个所述柔性薄膜压力传感器中的多组所述检测片的上表面均整体安装罩设有一软硅胶外壳。
本发明还进一步提出了一种综合式全方位的DSA防碰撞方法，利用上述的综合式全方位的DSA防碰撞系统，包括以下步骤：
S1.在医生对血管造影X射线机中的单个轴进行操作运动时，DSA控制主机中的DSA系统能够检测到当前的运动轴，并能够计算出当前运动轴运动时的空间活动范围；
S2.通过多个摄像头在活动范围内进行自动观测，并把数据传输到DSA系统中；
S3.DSA系统通过算法进行自动判断是否有除了血管造影X射线机本身外的其他物体在活动范围内；
S4.如果发现，则反馈到DSA控制主机的控制装置上，DSA控制主机会把运动轴运动的速度调节到低速模式；
S5.如果没有发现有其他物体，则血管造影X射线机可以正常运动；
S6.在血管造影X射线机运动的同时，各个柔性薄膜压力传感器还会实时检测血管造影X射线机的C臂及其上下外壳表面的压力情况；
S7.如果柔性薄膜压力传感器发现有压力值的变化，超过了设定的阈值，则会把信号反馈到DSA控制主机上，DSA控制主机会立刻停止血管造影X射线机的运动；
S8.如果柔性薄膜压力传感器没有发现压力值有变化，则说明无碰撞，血管造影X射线机可以正常运动，此时DSA系统会检测血管造影X射线机的运动轴是否到达指定位置，到位后，机器停止移动，未到位时将重复上述检测过程，直到安全到位为止。
相较于现有技术，本发明一种综合式全方位的DSA防碰撞系统及方法，具有以下有益效果：
1.本发明采用皮肤式的柔性薄膜压力传感器，可以全方位的感知DSA运动过程中碰撞的发生，实现了无死角的安全保护，提高了设备使用中的安全性。
2.本发明采用多组摄像头建立远程定位系统，可以有效预知可能存在的危险，从而大大降低了发生碰撞的伤害，有效保护了人身和财产安全。
3.本发明采用直接式和间接式相结合的方式来防碰撞，多重保护下使得防碰撞的效果更优，保护更加全面。
4.本发明能够对所有的人体和物体进行探测，使用范围广泛，医生可以放心操作DSA运动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为防碰撞系统中的各装置在介入手术导管室内的整体布局示意图；
图2为DSA的结构示意图；
图3为摄像头的结构示意图；
图4为柔性薄膜压力传感器的结构示意图；
图5为DSA上覆盖柔性薄膜压力传感器的区域示意图；
图6为防碰撞工作流程图；
附图的标号分别表示为：
1-铅房，2-铅玻璃窗，3-导管床，4-血管造影X射线机，5-医生，6-摄像头，7-基板，8-检测片，9-接口，10-C臂外壳，11-机头外壳，12-平板外壳，13-球管外壳。
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，旨在用于解释本发明，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“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：
如图1所示，本发明一种综合式全方位的DSA防碰撞系统，安装于介入手术导管室内，介入手术导管室主要为一铅房1，铅房1上安装有铅玻璃窗2，用于医生观察导管室内的情况，铅房1内设有导管床3以及血管造影X射线机4(以下简称DSA)，医生5一般站在导管床3的一侧，DSA内设有DSA控制主机。
该综合式全方位的DSA防碰撞系统包括间接检测装置和直接检测装置两部分，手术中，医生正常操作DSA运动即可，系统会根据设置进行实时监护，可以大大降低因意外碰撞而带来的伤害。
其中，
如图1、2、3所示，间接检测装置包括安装在介入手术导管室屋顶上的多组摄像头6，本实施例中为五组摄像头6。五组摄像头6分布在DSA周围的不同方向上，能够从不同的方位观看到DSA以及DSA周围的情况。
五组摄像头6均与DSA控制主机通信连接，即几组摄像头6之间可以相互配合，把所有的数据都传输到DSA控制主机上，通过分析计算，就可以掌握DSA周围实时情况了。
如图4、5所示，直接检测装置包括多个贴合在DSA的C臂及其上下外壳表面上的柔性薄膜压力传感器，柔性薄膜压力传感器包括基板7、检测片8、接口9，基板7的底面能够贴合在DSA的对应外壳表面上，基板7的顶面上固定有以阵列形式排布的多组检测片8，各检测片8通过连线汇集到一个接口9上，接口9再通过DSA内部的通讯线缆与DSA控制主机通信连接。
柔性薄膜压力传感器上任何一个点被触碰后，都会产生一个压力变化的数值，且压力越大数值就越大。所以，当有物体碰到柔性薄膜压力传感器后，机器就能够检测到。
各个柔性薄膜压力传感器中的多组检测片8的上表面均整体安装罩设有一软硅胶外壳，如此一来，所有的柔性薄膜压力传感器都相当于夹在了两种外壳之间，在不影响功能的前提下，对柔性薄膜压力传感器起到了保护作用。
具体的，DSA包括C臂、连接于C臂上部一端的机头、连接于机头下部的平板、连接于C臂下部一端的球管，C臂、机头、平板以及球管的外部均对应包裹有外壳；多个柔性薄膜压力传感器各自对应贴合在C臂外壳10、机头外壳11、平板外壳12以及球管外壳13的表面上，再对柔性薄膜压力传感器的外表面进行罩壳处理后，这样整个DSA在运动中，各个方位都能感受到压力。
如图6所示，基于上述综合式全方位的DSA防碰撞系统的防碰撞方法，包括以下步骤：
S1.在医生对DSA单个轴进行操作运动时，DSA控制主机中的DSA系统能够检测到当前的运动轴，并能够计算出当前运动轴运动时的空间活动范围；
S2.通过多个摄像头在活动范围内进行自动观测，并把数据传输到DSA系统中；
S3.DSA系统通过算法进行自动判断是否有除了DSA本身外的其他物体在活动范围内；
S4.如果发现，则反馈到DSA控制主机的控制装置上，DSA控制主机会把运动轴运动的速度调节到低速模式，即以较慢的速度进行运动，这样，即使是碰到物体也会大大降低伤害；
S5.如果没有发现有其他物体，则DSA可以正常运动；
S6.在DSA运动的同时，各个柔性薄膜压力传感器还会实时检测DSA的C臂及其上下外壳表面的压力情况；
S7.如果柔性薄膜压力传感器发现有压力值的变化，超过了设定的阈值，则会把信号反馈到DSA控制主机上，DSA控制主机会立刻停止DSA的运动，防止进一步的伤害；
S8.如果柔性薄膜压力传感器没有发现压力值有变化，则说明无碰撞，DSA可以正常运动，此时DSA系统会检测DSA的运动轴是否到达指定位置，即检测医生的控制指令，到位后，机器停止移动，未到位时将重复上述检测过程，直到安全到位为止。
本发明用于介入手术中，其采用直接式和间接式相结合综合探测的方法，有效的从多角度全方位的实时监测DSA运动，防止DSA在移动过程中对人员和物体造成严重的碰撞而带来的损伤，从而减少了意外的发生，保护了手术的安全进行。
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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种综合式全方位的DSA防碰撞系统，其特征在于，安装于介入手术导管室内，介入手术导管室内同时设有导管床以及血管造影X射线机，血管造影X射线机内设有DSA控制主机，所述DSA防碰撞系统包括：
间接检测装置，所述间接检测装置包括安装在介入手术导管室屋顶上的多组摄像头，多组所述摄像头分布在血管造影X射线机周围的不同方向上，用于多角度观察血管造影X射线机及其周围环境；多组所述摄像头均与所述DSA控制主机通信连接；
直接检测装置，所述直接检测装置包括多个贴合在血管造影X射线机的C臂及其上下外壳表面上的柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器包括基板、检测片、接口，所述基板的底面能够贴合在血管造影X射线机的对应外壳表面上，所述基板的顶面上固定有以阵列形式排布的多组所述检测片，各所述检测片通过连线汇集到一个所述接口上，所述接口再通过血管造影X射线机内部的通讯线缆与所述DSA控制主机通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种综合式全方位的DSA防碰撞系统，其特征在于，所述摄像头的数量为五组。
3.根据权利要求1所述的一种综合式全方位的DSA防碰撞系统，其特征在于，血管造影X射线机包括所述C臂、连接于所述C臂上部一端的机头、连接于所述机头下部的平板、连接于所述C臂下部一端的球管，所述C臂、所述机头、所述平板以及所述球管的外部均对应包裹有外壳；多个所述柔性薄膜压力传感器各自对应贴合在C臂外壳、机头外壳、平板外壳以及球管外壳的表面上。
4.根据权利要求1所述的一种综合式全方位的DSA防碰撞系统，其特征在于，各个所述柔性薄膜压力传感器中的多组所述检测片的上表面均整体安装罩设有一软硅胶外壳。
5.一种综合式全方位的DSA防碰撞方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项所述的综合式全方位的DSA防碰撞系统，包括以下步骤：
S1.在医生对血管造影X射线机中的单个轴进行操作运动时，DSA控制主机中的DSA系统能够检测到当前的运动轴，并能够计算出当前运动轴运动时的空间活动范围；
S2.通过多个摄像头在活动范围内进行自动观测，并把数据传输到DSA系统中；
S3.DSA系统通过算法进行自动判断是否有除了血管造影X射线机本身外的其他物体在活动范围内；
S4.如果发现，则反馈到DSA控制主机的控制装置上，DSA控制主机会把运动轴运动的速度调节到低速模式；
S5.如果没有发现有其他物体，则血管造影X射线机正常运动；
S6.在血管造影X射线机运动的同时，各个柔性薄膜压力传感器还会实时检测血管造影X射线机的C臂及其上下外壳表面的压力情况；
S7.如果柔性薄膜压力传感器发现有压力值的变化，超过了设定的阈值，则会把信号反馈到DSA控制主机上，DSA控制主机会立刻停止血管造影X射线机的运动；
S8.如果柔性薄膜压力传感器没有发现压力值有变化，则说明无碰撞，血管造影X射线机可以正常运动，此时DSA系统会检测血管造影X射线机的运动轴是否到达指定位置，到位后，机器停止移动，未到位时将重复上述检测过程，直到安全到位为止。
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