CN115429431A - 一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其中芯片探测组件用于探测手术床空间内定位芯片的具体位置；位置计算系统内具有根据手术床实际空间坐标系所建立的虚拟三维坐标系，根据芯片探测组件传回的数据计算出定位芯片当前所在坐标，在虚拟三维坐标系中确认定位芯片的坐标位置；显示器用于显示坐标和高亮点；定位芯片布设在导丝的尖端等位置。本发明能够准确构建体表皮肤及血管的数字三维模型，与系统中的虚拟三维坐标系对应，而准确定位导丝在血管中的位置，同时多重的可视化显示将有效提高手术操作者对导丝尖端所在位置的认知，提高操作的可靠性、安全性与操作速度，同时可以减少导丝置入时的X线辐射时长，减少辐射暴露累计量。

Description

一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置
技术领域
本发明涉及手术导航技术领域，特别涉及一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置。
背景技术
医学数字三维重建技术是指通过对CT、MR等影像数据进行数字化处理，再重建构成虚拟三维立体模型。三维重建得到的虚拟模型可以直观的展示人体内各组织、脏器的解剖结构关系及病灶在人体内的部位。其中血管数字三维重建是目前应用较成熟的三维重建技术，临床常用此技术来对血管疾病进行可视化诊疗。
受人体组织胚胎发育的影响，人体主干血管的发育具有伴随中心骨架走形的解剖特点，因而人体血管位置相对于骨骼等解剖标志较为固定，处于基本不变的相对位置关系。
血管介入技术常常需要使用血管导丝来引导治疗器械（支架、球囊、封堵伞等）到达目标位置进行相应治疗。准确将导丝置入目标位置，是引导后续治疗器械到达指定位置实时正确治疗的关键。为实现导丝置入的准确性，置入过程需要在X线持续辐射的情况下，一边使用具有X线下显影的造影剂对导丝尖端进行显影，一边推进导丝使之进入正确的血管分支，最终到达指定位置。虽然操作者有手术铅衣的防护，但长期的辐射暴露以及负重将增加操作医生的健康风险，包括长期负重导致脊柱椎间盘突出、辐射暴露积累导致甲状腺、生殖腺、眼球晶状体受损等。
发明内容
本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，以有效减少介入手术中推送导丝时对X线造影时长的依赖，提高介入导丝操作便捷性与导航精度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，包括手术床、位置计算系统、显示器、芯片探测组件、定位芯片、导丝、以及体表定位件；
所述手术床用于固定患者并执行手术；
所述芯片探测组件布设在所述手术床的多个空间位置，用于探测所述手术床空间内所述定位芯片的具体位置；
所述位置计算系统内具有根据手术床实际空间坐标系所建立的虚拟三维坐标系，所述位置计算系统根据所述芯片探测组件传回的数据计算出所述定位芯片当前所在坐标，在虚拟三维坐标系中确认所述定位芯片的坐标位置；
所述显示器用于显示所述位置计算系统中的虚拟三维坐标系以及患者数字三维模型，并高亮显示所述定位芯片当前所在坐标位置；
所述定位芯片布设在所述导丝的尖端以及所述体表定位件内，所述体表定位件预先固定于患者表皮的解剖位置，用于配合CT数据对患者进行定位，使依据患者CT数据重建的体表皮肤及血管的数字三维模型与虚拟三维坐标系对应。
进一步地，所述手术床包括床板、可升降床柱以及支架，所述可升降床柱用于升降床板，调整人体在虚拟三维坐标系的位置，所述支架位于手术床一侧并延伸至手术床上方，用于承载芯片探测组件以及激光标记组件。
进一步地，所述手术床还包括激光标记组件；所述床板的上方布设有水平位移模组，所述激光标记组件包括与所述水平位移模组连接的激光器，所述激光器竖直向下布置，用于发射可见激光射线，以在人体表皮以光斑的形式进行标记。
进一步地，所述定位芯片包括PVC医用外壳、通过所述PVC医用外壳包裹的核心射频芯片电路板及金属天线板，所述核心射频芯片电路板用于产生信号，通过所述金属天线板发送至所述芯片探测组件。
进一步地，所述芯片探测组件包括底座、球壳、天线、以及信号接收电路板，所述底座用于与所述手术床固定，而位于手术床的空间位置，所述天线用于接收所述定位芯片的信号至所述信号接收电路板，所述信号接收电路板同时与所述位置计算系统通信。
进一步地，所述芯片探测组件设置四组，分别位于所述手术床空间上方的四个对角位置。
进一步地，所述导丝的尖端包括软帽头端、芯片包衣、以及导丝体，所述软帽头端位于所述导丝体的头部，所述定位芯片嵌入所述导丝体中，并通过所述芯片包衣包裹密封。
所述软帽头端由柔软医用胶制成，所述芯片包衣由薄层PVC塑料外壳制成，所述导丝体由多股PVC塑料纤维制成，所述定位芯片位于多股PVC塑料纤维之间，所述芯片包衣、所述软帽头端及所述导丝体之间通过熔融的方式密封融合。
进一步地，所述导丝的尖端还布设有流速传感部，所述流速传感部用于检测血液流速及流向；
所述流速传感部包括微型流体压力传感器以及传感器支撑架，所述微型流体压力传感器的布置方向与所述导丝的中心轴平行，所述微型流体压力传感器通过所述传感器支撑架固定于所述定位芯片后方，所述微型流体压力传感器通过埋在传感器支架以及导丝体内部的金属导线与电流监测模块相连，所述微型流体压力传感器为薄膜柔性压力传感器，能够高灵敏地将接收的流体冲击压力信号转换为可反映流体速度与方向的电信号。
进一步地，所述软帽头端或所述芯片包衣内填充造影剂。
进一步地，所述体表定位件为体表标贴，所述体表标贴内嵌入所述定位芯片，所述体表标贴背面设置胶贴，能够稳定贴附于人体皮肤。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明提供的可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，能够准确构建体表皮肤及血管的数字三维模型，与系统中的虚拟三维坐标系对应，而准确定位导丝在血管中的位置，同时多重的可视化显示将有效提高手术操作者对导丝尖端所在位置的认知，提高操作的可靠性、安全性与操作速度，通过该装置，可以显著减少导丝置入时的X线辐射时长，减少手术操作者的辐射暴露累计量，降低健康风险；
本发明中，还可在导丝尖端填充造影剂、布设流速传感部等，以及在后续置入的球囊等医疗器械中也设置定位芯片，以更好地获取、显示出血管分叉处的状况，指导手术操作者在血管分叉处、尤其是狭窄血管分叉处的导丝操控；
本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明的手术床、位置计算系统、显示器、芯片探测组件示意图；
图2为本发明的芯片探测组件结构示意图（图2a为三维示意图；图2b为内部结构示意图）；
图3为本发明的定位芯片结构示意图（图3a为三维示意图；图3b为内部结构示意图）；
图4为本发明的导丝尖端结构示意图（图4a为三维示意图；图4b为内部结构示意图）；
图5为本发明的体表标贴结构示意图（图5a为三维示意图；图5b为内部结构示意图）；
图6为本发明中定位芯片空间位置计算示意图；
图7为本发明中导丝尖端在血管分叉处的位置示意图；
图8为本发明中流速传感部检测示意图。
【附图标记说明】
100-手术床；101-床板；102-可升降床柱；103-导轨；104-床架；105-滑轮组件；106-激光器；200-位置计算系统；300-显示器；400-芯片探测组件；401-底座；402-球壳；403-天线；404-信号接收电路板；500-定位芯片；501-PVC医用外壳；502-核心射频芯片电路板；503-金属天线板；600-导丝；601-软帽头端；602-芯片包衣；603-导丝体；604-微型流体压力传感器；605-传感器支撑架；606-金属导线；700-体表标贴；701-胶贴。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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，可以是锁定连接，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。
如图1-图5所示，本发明的实施例提供了一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，包括手术床100、位置计算系统200、显示器300、芯片探测组件400、定位芯片500、导丝600、以及体表标贴700。
其中，手术床100具有实际空间坐标系，芯片探测组件400布设在手术床100的多个空间位置，用于探测手术床空间内定位芯片500的具体位置。
位置计算系统200内搭载有：根据手术床100实际空间坐标系所建立的虚拟三维坐标系。位置计算系统200搭载有位置算法，可根据芯片探测组件400传回的数据计算出定位芯片500当前所在坐标，从而在虚拟三维坐标系中确认定位芯片500的坐标位置。
定位芯片500布设在导丝600尖端以及体表标贴700内，体表标贴700预先贴附于人体表皮的解剖位置，用于配合CT数据对人体进行定位，使依据人体CT数据重建的体表皮肤及血管的数字三维模型与虚拟三维坐标系对应。具体地，位置计算系统200根据人体CT数据生成的数字三维模型，对数字三维模型与实际的体表标贴700位置进行配准，从而使人体的数字三维模型与虚拟三维坐标系对应。
显示器300能够显示位置计算系统200中的虚拟三维坐标系以及数字三维模型（CT三维重建图像），并能高亮显示定位芯片500当前所在坐标位置，从而显示导丝600尖端所在的坐标位置等，完成介入导丝600尖端的轨迹追踪，指导手术操作者控制导丝600在血管内的走向。一方面，在未达到血管分叉时可仅根据显示器300显示的导丝600尖端位置来进行介入操作，而无需使用X光辐射显影判断导丝600尖端位置，缩短辐射照射时间，并提高操作的可视化程度。另一方面，当其位于血管分叉、尤其是狭窄血管处的分叉时，能够更好地指导导丝600推送，使导丝600尖端进入正确的分支血管，提升介入导丝600的精准性。
请再次参阅图1，在本实施例中，手术床100由床板101以及可升降床柱102等组成，可升降床柱102用于升降床板101，调整人体在手术床空间坐标系、亦即虚拟三维坐标系的位置。需要说明的是，该高度位置不必反馈至位置计算系统200，位置计算系统200基于芯片探测组件400传回的数据计算出体表标贴700坐标，即可将人体数字三维模型对应至虚拟三维坐标系。
作为进一步改进，本实施例中还设置有激光标记组件。其中，床板101的上方布设有水平两向的导轨103，其依靠床架104架设在床板101上方而保持水平，导轨103为标准直线导轨，其上布设有通过电机驱动的滑轮组件105。激光标记组件包括激光器106，其竖直向下布置，能够发射低功率可见激光射线。因此，可以通过滑轮组件105控制激光器106的水平坐标位置，使其与需要标记的点的水平坐标对齐，因此其竖直向下的激光可以在人体表皮以光斑的形式进行初步标记。这些需要标记的点可以是导丝600尖端（定位芯片500坐标位置）、也可以是病灶点（依据CT三维重建图像确定）。
具体地，本实施例中导轨103包括X向导轨以及Z向导轨，Z向导轨的两端分别通过一滑轮组件105与X向导轨活动连接，激光器106通过一滑轮组件105与Z向导轨滑动连接，每个滑轮组件105都通过电机、优选采用伺服电机驱动，因而能够精准控制激光器106的水平坐标位置。
请再次参阅图3，在本实施例中，定位芯片500由PVC医用外壳501包裹核心射频芯片电路板502及金属天线板503组成，芯片外径3mm左右，长度10mm左右，能够方便地安装在导丝600尖端等位置。
请再次参阅图2，在本实施例中，芯片探测组件400包括底座401、球壳402、天线403、以及信号接收电路板404。其中，底座401用于与床架104固定，而位于手术床100的空间位置，本实施例中优选位于床板101上方的四个对角位置，与导轨所在水平面平齐。芯片探测组件400与定位芯片500采用无线通信的方式，确认定位芯片500在手术床实际空间坐标系的位置，而定位、显示于虚拟三维坐标系中。
在本实施例中，定位芯片500的具体坐标位置计算方式如下：根据图6中的空间距离与坐标几何关系，四个芯片探测组件400（P m-a 、P m-b 、P m-c 、P m-d ）构成矩形，选定其中P m-a 为坐标原点，矩形的边长已知（此处以正方形为例），根据芯片探测组件400对定位芯片500信号探测计算出的各个芯片探测组件400到定位芯片500的距离L，依据下述方程，联立求解，可以计算出定位芯片500的空间坐标（x 1,y 1,z 1）,当定位芯片500的空间位置移动变化时，计算方法同理，从而可以实时同步追踪定位芯片500位置坐标信息。
Figure 653088DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 39070DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 756490DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 886120DEST_PATH_IMAGE004
（4）
其中h为正方形的边长。
联立上述四个方程得到定位芯片坐标（x 1,y 1,z 1）的解，在位置计算系统的虚拟三维坐标系中进行对应。
请再次参阅图4，在本实施例中，尖端带定位芯片500的导丝600由软帽头端601、芯片包衣602、导丝体603组成。其中，软帽头端601由柔软医用硅胶制成，其位于导丝体603的头部。芯片包衣602由薄层PVC塑料外壳制成，导丝体603由多股PVC塑料纤维制成，定位芯片500位于多股PVC塑料纤维之间，由芯片包衣602完全包覆，形成紧凑密封的结构。芯片包衣602、软帽头端601及导丝体603之间以熔融的方式紧密融合，提升在血管中使用的可靠性。
需要说明的是，软帽头端601或双层设置的芯片包衣602内部夹层可以预先填充造影剂，因此导丝600尖端位置可以在造影时同步显示，提升其在血管造影时的可视效果。
在本实施例中，带定位芯片500的体表标贴700同样具有夹层，依靠夹层将定位芯片500嵌合固定。其中，体表标贴700背面的胶贴701为双面胶，是由抗过敏生物粘胶制成，可稳定贴附于人体皮肤。
由于人体血管分叉位置较为复杂，导丝600的推进、选择分支血管操作相比普通血管位置难度提升很多，因此通过造影的方式来多重确认导丝600的正确走向，以选择正确的分支血管。作为进一步改进，还可以在导丝600尖端布设微型的流速传感部，依靠流速传感部判断血管内血液的流速及流向，从而对导丝600进入血管辅助导航。
如图7所示，血管分叉处包括近心端的主支血管以及远心端的分支血管，在该血管分叉处血液从主支血管流向两分支血管，且主支血管与两分支血管的流速均不相同。当导丝600尖端位于分叉位置时，其能够检测血液流速以及流向，从而更好地确认分支血管的位置。尤其是，当导丝600尖端需要从分支血管进入另一分支血管时，在自身的分支血管以及主支血管内，其检测到的流速都是相逆于导丝600推送方向的，而在另一分支血管的入口位置，其检测到的流向将会有明显的变化，因此能够更准确地确认另一分支血管的入口位置，正确将导丝600尖端推入。
请再次参阅图4，在本实施例中，流速传感部包括微型流体压力传感器604以及传感器支撑架605，其中微型流体压力传感器604的布置方向与导丝600的中心轴平行，微型流体压力传感器604通过传感器支撑架605固定于定位芯片500后方，且微型流体压力传感器604通过埋在传感器支架605以及导丝体603内部的金属导线606与电流监测模块相连。
其中，微型流体压力传感器604为薄膜柔性压力传感器。当导丝600在血流中运动时，设置于其头端的薄膜柔性压力传感器表面受力方向与导丝600的行进方向垂直。薄膜柔性压力传感器在流体中的受力关系如图8所示。当导丝600运动方向与流体流向一致或相反时，例如图8（a）所示，受到的流体冲击压力为0。当导丝600运动方向与流体流向垂直时，例如图8（c）所示，受到的流体冲击压力最大。因此薄膜柔性压力传感器的压力大小跟导丝600相对于流体方向的角度呈线性关系，可以用来反映导丝尖端的朝向与血流方向的关系，例如图8（b）所示。
需要说明的是，薄膜柔性压力传感器为左右两边各一面，其传感压力的数值使用正负号（±）表示，当朝左转向时，左侧的传感面不受到来自流体的冲击压力、右侧的传感面受到流体冲击压力，反之亦然，由此可以根据传感器数值大小与符号区分导丝600当前是朝左还是朝右变换方向。结合定位芯片500、血管数字三维模型等，在绝大多数情况下基本无需X线辐射造影，即可判断导丝600运动过程中的位置、前进方向、方向改变状态等，进一步减少了X线造影的时长，降低了X线造影的危害。
需要说明的是，本实施例中流速传感部同样可以与位置计算系统200通信，将流速流向信息反馈至位置计算系统200，并在显示器300中显示，以辅助指导手术操作者对导丝600进行操控。
另外在本实施例中，定位芯片500还可以植入球囊等医疗器械上，球囊是一种用于扩张血管的医疗器械，主要用于动脉局部出现狭窄引起的远端缺血的血管病变，同时也可以作用于血管分叉处对后续导丝600介入进行引导。球囊到位后，系统能够检测、计算并显示球囊等医疗器械所在的位置，从而高亮标识出血管分叉位置，更好地指导后续医疗器械的输送以及介入治疗。
以下通过具体操作案例对本实施例提供的装置的应用进一步说明：
步骤1：为手术床100创建坐标系，并将该坐标系在位置计算系统200中进行对应的虚拟显示，将其虚拟显示结果在显示器300中展示出来以供观察。
步骤2：拟介入手术的患者躺至手术床100上，并进行位置相对固定。在其体表“剑突”，“髂前上棘”等位置贴上带定位芯片500的体表标贴700，启动与手术床100相关联的芯片探测组件400，探测并计算体表标贴700中定位芯片500在手术床100坐标系统中的位置坐标，与位置计算系统200中的虚拟三维坐标系对应，且这些定位芯片500对应的坐标位置以高亮的光点在显示器300上显示。
步骤3：使用患者的CT数据进行体表皮肤及血管的数字三维重建，得到虚拟的三维可视化模型，并在模型中显示“剑突”，“髂前上棘”等关键解剖结构的位置。将该虚拟三维模型中“剑突”，“髂前上棘”的位置对齐步骤二虚拟三维坐标系中相对应的高亮光点，而将患者的CT三维重建图像与位置计算系统200中的虚拟三维坐标系对应。
步骤4：对患者进行血管导丝置入，芯片探测组件400实时探测并计算导丝600尖端的定位芯片500在虚拟三维坐标系的位置坐标，并引导激光器106将激光束垂直指向对应定位芯片500的坐标，此时会在患者对应的体表垂直投影点处的皮肤以光斑的形式进行初步标记。同时，在虚拟三维坐标系中对应的坐标位置以不同颜色的高亮的光点进行显示并追踪运动轨迹，例如导丝600尖端采用黄色高亮光点、体表标贴700采用蓝色高亮光点。由此，可以通过显示器300中代表导丝600尖端位置的高亮光点显示于数字三维模型中，得知当前导丝600在患者血管中的位置信息。并且可以通过激光器106显示的体表光斑，得知当前导丝600尖端所在的体表投影点。
步骤5：
在快要到达血管分叉处时，可以使用X线血管造影来多重确认导丝600的正确走向，同时/或者可以通过流速传感部辅助判断，选择正确的血管分支，直至导丝600最终到达目标病灶位点。过程中，在未达到血管分叉时可仅根据显示器显示的导丝尖端位置来进行介入操作，而无需使用X光辐射显影判断导丝600尖端位置，缩短辐射照射时间，并提高操作的可视化。
采用本实施例提供的装置，能够准确构建体表皮肤及血管的数字三维模型，与系统中的虚拟三维坐标系对应，而准确定位导丝600在血管中的位置，同时多重的可视化显示（激光示踪光斑、数字三维模型中的高亮光点等）将有效提高手术操作者对导丝600尖端所在位置的认知，提高操作的可靠性、安全性与操作速度；该装置可以显著减少导丝600置入时的X线辐射时长，减少手术操作者的辐射暴露累计量，降低健康风险。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，包括手术床、位置计算系统、显示器、芯片探测组件、定位芯片、导丝、以及体表定位件；
所述手术床用于固定患者并执行手术；
所述芯片探测组件布设在所述手术床的多个空间位置，用于探测所述手术床空间内所述定位芯片的具体位置；
所述位置计算系统内具有根据手术床实际空间坐标系所建立的虚拟三维坐标系，所述位置计算系统根据所述芯片探测组件传回的数据计算出所述定位芯片当前所在坐标，在虚拟三维坐标系中确认所述定位芯片的坐标位置；
所述显示器用于显示所述位置计算系统中的虚拟三维坐标系以及患者数字三维模型，并高亮显示所述定位芯片当前所在坐标位置；
所述定位芯片布设在所述导丝的尖端以及所述体表定位件内，所述体表定位件预先固定于患者表皮的解剖位置，用于配合CT数据对患者进行定位，使依据患者CT数据重建的体表皮肤及血管的数字三维模型与虚拟三维坐标系对应。
2.根据权利要求1所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述手术床包括床板、可升降床柱以及支架，所述可升降床柱用于升降床板，调整人体在虚拟三维坐标系的位置，所述支架位于手术床一侧并延伸至手术床上方，用于承载芯片探测组件以及激光标记组件。
3.根据权利要求2所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述手术床还包括激光标记组件；所述床板的上方布设有水平位移模组，所述激光标记组件包括与所述水平位移模组连接的激光器，所述激光器竖直向下布置，用于发射可见激光射线，以在人体表皮以光斑的形式进行标记。
4.根据权利要求1所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述定位芯片包括PVC医用外壳、通过所述PVC医用外壳包裹的核心射频芯片电路板及金属天线板，所述核心射频芯片电路板用于产生信号，通过所述金属天线板发送至所述芯片探测组件。
5.根据权利要求4所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述芯片探测组件包括底座、球壳、天线、以及信号接收电路板，所述底座用于与所述手术床固定，而位于手术床的空间位置，所述天线用于接收所述定位芯片的信号至所述信号接收电路板，所述信号接收电路板同时与所述位置计算系统通信。
6.根据权利要求1所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述芯片探测组件设置四组，分别位于所述手术床空间上方的四个对角位置。
7.根据权利要求1所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述导丝的尖端包括软帽头端、芯片包衣、以及导丝体，所述软帽头端位于所述导丝体的头部，所述定位芯片嵌入所述导丝体中，并通过所述芯片包衣包裹密封；
所述软帽头端由柔软医用硅胶制成，所述芯片包衣由薄层PVC塑料外壳制成，所述导丝体由多股PVC塑料纤维制成，所述定位芯片位于多股PVC塑料纤维之间，所述芯片包衣、所述软帽头端及所述导丝体之间通过熔融的方式密封融合。
8.根据权利要求7所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述导丝的尖端还布设有流速传感部，所述流速传感部用于检测血液流速及流向；
所述流速传感部包括微型流体压力传感器以及传感器支撑架，所述微型流体压力传感器的布置方向与所述导丝的中心轴平行，所述微型流体压力传感器通过所述传感器支撑架固定于所述定位芯片后方，所述微型流体压力传感器通过埋在传感器支架以及导丝体内部的金属导线与电流监测模块相连，所述微型流体压力传感器为薄膜柔性压力传感器。
9.根据权利要求7所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述软帽头端或所述芯片包衣内填充造影剂。
10.根据权利要求1所述的一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置，其特征在于，所述体表定位件为体表标贴，所述体表标贴内嵌入所述定位芯片，所述体表标贴背面设置胶贴，能够稳定贴附于人体皮肤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024098808A1 (zh) * 2022-11-07 2024-05-16 中南大学 一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103732132A (zh) * 2011-06-13 2014-04-16 安吉奥梅特里克斯公司 用于分析解剖学参数和功能参数的多功能导丝组件和系统
CN113855239A (zh) * 2021-09-24 2021-12-31 深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司 一种血管介入手术中导丝导航系统及方法
CN114191687A (zh) * 2022-01-12 2022-03-18 郑州大学第三附属医院(河南省妇幼保健院) 胎盘植入剖宫产患者用预防下肢坏死的血流阻断装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080140180A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Medtronic Vascular, Inc. Vascular Position Locating Apparatus and Method
US20080139915A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Medtronic Vascular, Inc. Vascular Position Locating and/or Mapping Apparatus and Methods
EP3079622B1 (en) * 2013-12-10 2017-08-02 Koninklijke Philips N.V. Radiation-free registration of an optical shape sensing system to an imaging system
US20200037982A1 (en) * 2017-03-31 2020-02-06 Koninklijke Philips N.V. Intravascular flow and pressure measurements
CN107714177A (zh) * 2017-11-29 2018-02-23 昆明医科大学第附属医院 一种用于血管介入手术的微波定位导航系统
CN115429431A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 中南大学 一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103732132A (zh) * 2011-06-13 2014-04-16 安吉奥梅特里克斯公司 用于分析解剖学参数和功能参数的多功能导丝组件和系统
CN113855239A (zh) * 2021-09-24 2021-12-31 深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司 一种血管介入手术中导丝导航系统及方法
CN114191687A (zh) * 2022-01-12 2022-03-18 郑州大学第三附属医院(河南省妇幼保健院) 胎盘植入剖宫产患者用预防下肢坏死的血流阻断装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024098808A1 (zh) * 2022-11-07 2024-05-16 中南大学 一种可定位介入导丝尖端的轨迹追踪装置

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