CN116350325A - 超声引导血管穿刺装置 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供一种超声引导血管穿刺装置，包括：超声探头，超声探头用于发射和接收超声信号；针槽，与超声探头连接，针槽的延伸方向与超声探头的超声信号发射轴线的延伸方向相同；以及穿刺针，可滑动地设置在针槽中。本申请实施例提供的超声引导血管穿刺装置中设置了延伸方向与超声探头的超声信号发射轴线的延伸方向相同的针槽，并将穿刺针设置在该针槽中，从而，在超声引导的过程中，超声探头寻找到适合穿刺的角度后，穿刺针可以直接沿着该角度完成穿刺，无需再调整穿刺针的角度，简化了穿刺操作，并且，在穿刺过程中不会存在视野盲区。

Description

超声引导血管穿刺装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种超声引导血管穿刺装置。

背景技术

超声引导下的血管穿刺是众多介入诊断、介入治疗方法的必要步骤，相关技术中提供的超声引导血管穿刺装置通常会在超声探头上设置用于引导穿刺针的结构，以方便操作者的操作，然而，这些引导结构通常设置在超声探头的一侧，使得穿刺针的进针点与超声探头之间存在较大的偏差，需要操作医生根据经验来确定穿刺针的穿刺角度，并且，在穿刺过程中存在视野的盲区。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或至少部分解决上述问题的一种超声引导血管穿刺装置。

本申请的实施例提供一种超声引导血管穿刺装置，包括：超声探头，超声探头用于发射和接收超声信号；针槽，与超声探头连接，针槽的延伸方向与超声探头的超声信号发射轴线的延伸方向相同；以及穿刺针，可滑动地设置在针槽中。

本申请实施例提供的超声引导血管穿刺装置中设置了延伸方向与超声探头的超声信号发射轴线的延伸方向相同的针槽，并将穿刺针设置在该针槽中，从而，在超声引导的过程中，超声探头寻找到适合穿刺的角度后，穿刺针可以直接沿着该角度完成穿刺，无需再调整穿刺针的角度，简化了穿刺操作，并且，在穿刺过程中不会存在视野盲区。

附图说明

图1为根据本申请实施例的超声引导血管穿刺装置的示意图；

图2为根据本申请另一实施例的超声引导血管穿刺装置的示意图；

图3为根据本申请实施例的出针孔的示意图；

图4为根据本申请另一实施例的出针孔的示意图；

图5为根据本申请实施例的力反馈件和测压件的示意图；

图6为根据本申请另一实施例的超声引导血管穿刺装置的示意图；

图7为所确定的穿刺点的示意图；

图8为根据本申请实施例的穿刺针对准穿刺点的示意图；

图9为根据本申请实施例的超声探头旋转过程中待穿刺血管在实测图像中的长度变化示意图；

图10为根据本申请实施例的超声探头的超声信号探测轴线与体表的角度发生改变时，待穿刺血管在实测图像中的截面变化示意图。

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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请的实施例提供一种超声引导血管穿刺装置，参照图1，其包括超声探头10、针槽20和穿刺针30。

超声探头10用于发射和接收超声信号，超声探头10通常包括用于发射超声信号的超声换能器以及用于接收超声信号的超声传感器，超声换能器可以是例如压电陶瓷圆盘换能器等，其能够将输入的电功率转换成超声信号并向外传播，超声传感器可以被嵌入到超声换能器中。

相关技术中所提供的超声引导血管穿刺装置中，穿刺针与超声探头相对独立地设置，操作人员使用超声探头寻找到了待穿刺的血管后，需要根据自身的经验来判断穿刺朝向和穿刺角度。穿刺朝向是指穿刺时穿刺针在体表所在平面上投影的朝向，穿刺角度是指穿刺时穿刺针与体表所在平面之间的角度，通常要求穿刺时，穿刺朝向与血管在体表在投影上的朝向大致相同，穿刺角度与血管壁大致呈45度夹角。

在穿刺的过程中，超声探头需要保持在能够观察到待穿刺血管的位置，受限于超声探头自身的体积，操作人员需要在进针过程中避开超声探头所在的位置，而选择从另外的方向进针，例如从超声探头的侧方进针，这进一步增加了对于穿刺朝向的把控要求，需要操作人员具有较为丰富的操作经验。

而本实施例中，设置了与超声探头10连接的针槽20，其延伸方向与超声探头10的超声信号发射轴线的延伸方向相同。超声信号发射轴线是指超声探头10所发射的超声信号的传播轴线，穿刺针30可滑动地设置在该针槽20中，也就是说，在穿刺过程中，穿刺针30的移动方向是和超声探头10的超声信号发射轴线的传播方向是相同的。

基于此，在使用本实施例提供的超声引导血管穿刺装置进行穿刺的过程中，操作人员在手持超声探头10寻找到待穿刺血管后，可以将穿刺针30对准血管所在的位置，将超声探头10的超声信号发射轴线调整到与血管延伸方向平行，并将超声探头10与体表的夹角调整到合适的角度，而后即可推动穿刺针30在针槽20中滑动从而完成穿刺。无需再对穿刺针30的穿刺朝向进行换算。

在实际操作过程中，穿刺针30是否已经对准待穿刺血管所在的位置、超声探头10的超声信号发射轴线是否对准了待穿刺血管的延伸方向、超声探头10与体表的夹角是否合适对于操作人员而言是容易判断的。作为示例地，操作人员可以根据针槽20与超声探头10的相对位置，以及待穿刺血管在超声图像中所在的位置来判断穿刺针30是否对准待穿刺血管所在的位置。操作人员可以根据待穿刺血管在超声图像中的朝向来判断超声探头10的超声信号发射轴线是否对准了待穿刺血管的延伸方向，当超声信号发射轴线对准了待穿刺血管的延伸方向时，超声图像中血管的两个壁应当大致在竖直方向上。超声探头10与体表的夹角应当与操作人员手持穿刺针进行穿刺时该穿刺针与体表的夹角大致相同。

可以理解地，在穿刺针30成功的进入待穿刺血管后，可能需要经由穿刺针30的针腔来执行后续的操作，例如经由穿刺针30的针腔输送导丝，或者进行注射等。在执行这些后续操作时，可能不再需要超声引导，或者，至少不再需要待穿刺血管处的超声引导。为此，在一些实施例中，穿刺针30可以被配置成能够完全地从针槽20中滑出，从而，在穿刺针30进入到血管后，可以固定穿刺针30，并移动超声探头10，使得穿刺针30从针槽20中完全滑出，从而，可以将超声探头10移除，而仅保留穿刺针30，方便执行后续的相关操作。

在一些实施例中，仍可参照图1，超声探头10可以包括柄部11和超声部12，超声部12连接在柄部11的一端，柄部11的延伸方向与超声探头10的超声信号发射轴线相同，针槽20设置在柄部11，超声部12上设置有与针槽20连通的出针孔13。

超声部12是指超声探头10中用于发射和接收超声信号的部件，如上文中所描述地，其可以包括用于发射超声信号的超声换能器和用于接收超声信号的超声传感器。超声部12连接在柄部11的一端，在实际使用过程中，操作人员可以手持柄部11来对超声部12发射超声信号的轴线进行调整。

柄部11的延伸方向与超声探头10的超声信号发射轴线延伸方向相同，针槽20与柄部11连接，从而，更加方便操作人员在实际操作过程中对超声探头10的姿态进行调整，也使得针槽20的设置不会额外地增加超声探头10的体积。

在一些实施例中，针槽20可以设置在柄部11内，超声部12上可以设置有与针槽20连通的出针孔13。尽管在超声部12上开设出针孔13可能会从一定程度上影响超声部12发射超声信号的范围，但是本领域技术人员可以使用本领域相关技术中所提供的超声信号处理方法来对出针孔造成的影响进行补偿，从而保证超声图像符合要求，具体的补偿方法在此不再赘述。

本实施例中，穿刺针30可以直接从超声部12上的出针孔13穿出，从而，在实际穿刺时无需调整超声部12的位置来将穿刺的点位暴露出来。并且，穿刺针30穿出后将会始终保持在超声图像中，而不会存在盲区。

在一些实施例中，针槽20中可以设置有用于推动穿刺针30在针槽中滑动的推动件，该推动件上可以设置一个把手，该把手可以延伸到柄部11的外部，从而，方便操作人员完成穿刺操作。

在一些其他的实施例中，参照图2，针槽20也可以设置在柄部11的外表面上，并且，针槽20的开口可以设置在超声部12的边缘上，本实施例中，无需在超声部12上开始出针孔13，从而节省了成本，但是这也使得穿刺针30在穿出后仅能出现在超声图像中相对边缘的位置，视野相对较差。

在一些实施例中，参照图3，出针孔13可以被设置在超声部12的探测中心处。超声部12的探测中心是指其发射的超声信号覆盖范围的中心，也即根据超声部12接收到的超声信号所生成的超声图像的中心。将出针孔13设置于此的一个好处在于，在实际操作过程中，只需将待穿刺血管调整到超声图像的中心，就能够确保穿刺针30对准待穿刺血管，操作更加方便。将出针孔13设置于此的另一个好处在于，能够将其对超声部12的超声信号发射范围的影响降到最低。

在一些实施例中，参照图4，超声部12可以包括并排设置的第一超声件121和第二超声件122，第一超声件121和第二超声件122之间形成间隙，出针孔13设置在该间隙中。第一超声件121和第二超声件122可以超声信号发射范围彼此重叠的两个超声换能器，本实施例中将出针孔13设置在间隙中，使其不会对两个超声件各自的超声信号发射范围产生影响，在实际使用过程中，可以将两个超声件的超声信号拟合来生成超声图像，具体的拟合方法可以参照本领域的相关技术，在此不再赘述。

在一些其他的实施例中，超声部12可以包括环形的超声换能器，而出针孔13可以设置在该环形的超声换能器中央的镂空部分中。在一些其他的实施例中，也可以在超声换能器上开孔来设置出针孔13。对此不作限制。

在一些实施例中，参照图5，超声引导血管穿刺装置还可以包括力反馈件40，其与穿刺针30连接，以测量穿刺针30的针尖受力。力反馈件40可以是例如压力传感器等装置，本领域技术人员可以根据具体所选用的力反馈件40的类型来确定其安装的位置，对此不作限制。本实施例中，通过增设力反馈件40来使得操作人员能够精准判断穿刺针是否已经刺穿血管壁、是否在进入血管后抵持到了另一侧的血管壁等。

在一些实施例中，超声引导血管穿刺装置还可以包括测压件50，其与穿刺针30的针腔连接以测量穿刺针30的针腔压力。测压件50可以是例如液压传感器等装置，作为示例地，测压件50可以与穿刺针30的针腔连通，当穿刺针30的针腔中有血液涌入时，测压件50将会感测到液压的上升。如上文中所描述地，在完成穿刺后，通常需要经由穿刺针30的针腔来输送导丝或者药物等，为了避免测压件50对导丝的输送产生影响，穿刺针30上可以设置有三通结构，测压件50可以连接经由其中一个开口与针腔连通，而导丝等可以经由另一个开口进入针腔。本实施例中，通过增设测压件来帮助操作人员更加精准地判断穿刺针30是否已经进入血管，以及是否已经在血管中行进到了合适的位置，具体地，在穿刺针30进入血管后，血液的涌入将会使得测压件50测得的压力上升，穿刺针30在血管中的继续行进将会使得测压件50测得的压力发生改变，优选地，穿刺针30应当被保持在测压件50测得的压力最大的位置。

在一些实施例中，参照图6，超声引导血管穿刺装置还可以包括机械臂60，其与超声探头10和穿刺针30连接，以调整超声探头10的姿态，以及控制穿刺针30在针槽20中滑动。

机械臂60可以是本领域相关技术中所提供的任何合适的机械臂，机械臂60可以被设置成能够带动超声探头10和穿刺针30实现超声引导血管穿刺过程中任何需要完成的移动操作。作为示例地，机械臂60具有多个彼此连接的支臂，这些支臂之间可以通过轴承、滑轨等进行连接，以使得支臂彼此之间可以滑动、转动等，以带动所连接的超声探头10进行多自由度的移动。

超声探头10和穿刺针30可以分别连接到彼此独立的两个机械臂60上，或者，超声探头10和穿刺针30也可以连接到同一个机械臂60的不同支臂上，对此不作限制。

在实际使用过程中，患者1可以躺在检查床2(手术床)上，机械臂60的一端可以被固定在检查床2附近的任何合适的位置(例如检察床的床头、床沿，或者被固定在检查床2附近的基座3上，只需其带动超声探头10和穿刺针30移动的范围能够覆盖需要检查的位置即可。在一些实施例中，机械臂60的一端可以被固定在一个可移动的基座上，使得超声探头10可以根据实际使用需求被移动到任何合适的位置进行工作。

本实施例中，操作人员在可以通过控制机械臂60进行运动来实现超声引导血管穿刺，相较于操作人员手持超声探头10和穿刺针30进行操作而言，机械臂60在操作过程中不会发生抖动，失误率更低。

在一些实施例中，超声引导血管穿刺装置还可以包括一个或多个处理器70，一个或多个处理器70可以与超声探头10以及机械臂60电等连接，以使其能够控制机械臂60带动超声探头10以及穿刺针30进行移动，控制超声探头10发射和接收超声信号等，从而自动地完成超声引导血管穿刺。

一个或多个处理器70可以被集成在终端设备上，该终端设备可以是例如电脑、平板电脑、手机等终端，或者其他任何能够执行相关功能的终端。该终端设备可以通过有线连接、无线连接等任何合适的连接方式与机械臂60和超声探头10电连接，以实现一个或多个处理器70与机械臂60和超声探头10的电连接。在一些其他的实施例中，一个或多个处理器70也可以集成在机械臂60或者超声探头10中，对此不作限制。一个或多个处理器70可以以合适的方式来与用户进行交互，例如，一个或多个处理器70可以被连接到合适的交互设备上，例如鼠标、键盘、触摸屏等。

在实际使用过程中，一个或多个处理器70可以获取用户输入的待穿刺血管，下文中将主要以股动脉或股静脉为待穿刺血管为例来进行更加详细的描述，然而本领域技术人员可以理解的是，该待穿刺血管可以是任何需要穿刺的血管。

获取到用户输入的待穿刺血管后，一个或多个处理器70可以控制机械臂60带动超声探头10移动到与待穿刺血管对应的体表标志点处并控制超声探头10发射超声信号。例如，在对股动脉或者股静脉进行穿刺时，可以控制机械臂60带动超声探头10移动到患者的腹股沟处。确定待穿刺血管所对应的体表标志点是本领域技术人员应当具备的一般技能，这些待穿刺血管与体表标志点的对应关系可以被预先存储在与一个或多个处理器70关联的数据库中，一个或多个处理器70可以调用相关数据来确定体表标志点，在此不再赘述。

接下来，一个或多个处理器70可以基于超声探头10接收到的超声信号生成实测图像，该实测图像是对超声探头10实时接收到的超声信号进行解析、处理而获得的图像，具体的解析、处理方法可以参照本领域相关技术中提供的超声信号处理方法，在此不再赘述。

接下来，一个或多个处理器70可以识别实测图像中的待穿刺血管以确定穿刺点。

可以借助图像识别技术来识别实测图像中的待穿刺血管，例如，可以采用基于神经网络模型的图像识别技术来实现实测图像中待穿刺血管的识别，具体地，可以通过大数据来采集待穿刺血管的超声图像并对神经网络模型进行训练，以使得神经网络模型能够识别待穿刺血管。下文中的相关部分中也将会具体描述几种待穿刺血管的识别方法，在此不再赘述。

在识别出待穿刺血管后，可以确定穿刺点，作为示例地，可以将实测图像中待穿刺血管的中轴线上的一点确定为穿刺点，或者，本领域技术人员还可以根据实际穿刺时的具体需求来选定穿刺点的确定规则，对此不作限制。

在确定穿刺点后，一个或多个处理器70可以控制机械臂60带动超声探头10移动，使得穿刺针30对准所确定的穿刺点。可以理解地，一个或多个处理器70是在超声图像中确定的穿刺点，因此，一个或多个处理器70需要根据穿刺点在超声图像中的位置、超声探头10的位置、超声图像和超声探头10之间的位置关系、针槽20与超声探头10的位置关系等来确定带动超声探头10移动的路径，以使得穿刺针30能够对准穿刺点。如上文中所描述地，在一些实施例中，超声探头10的超声部12的探测中心设置有出针孔13，在这些实施例中，一个或多个处理器只需移动超声探头10使得所确定的穿刺点处于实测图像的中心，即可确保穿刺针30对准该穿刺点。

在穿刺针30对准穿刺点后，一个或多个处理器70可以控制机械臂60带动穿刺针30在针槽20中滑动，从而完成穿刺。

本实施例中，借助一个或多个处理器70来控制超声引导血管穿刺装置自动地完成血管穿刺，而无需操作人员亲自操作，节省了人力成本。

在一些实施例中，超声引导血管穿刺装置还包括定位件，其用于提供与待穿刺血管对应的体表标志点的位置信息。一个或多个处理器70在控制机械臂60将超声探头10移动到待穿刺血管对应的体表标志点时，可以基于定位件提供的位置信息控制机械臂60将超声探头10移动到待穿刺血管对应的体表标志点。在一些实施例中，定位件可以是设置在检查床上方的激光定位装置，其可以通过发射激光来对待测者的身体构造进行检查，进而获取体表标志点的定位信息。在一些的实施例中，定位件可以是能够发送自身位置信息的装置，相关操作人员可以将其预先放置在体表标志点所在的位置。

在一些其他的实施例中，可以不设置定位件，而在机械臂60或超声探头10上设置摄像头，一个或多个处理器70可以根据摄像头获取到的图像来识别体表标志点所在的位置，进而控制机械臂60带动超声探头10进行移动。这些实施例中，可以预先在体表标志点处设置易于图像识别的标记，例如采用黑色记号笔进行标记，以提高一个或多个处理器识别体表标志点的效率。

在一些实施例中，一个或多个处理器70在识别实测图像中的待穿刺血管时，可以先获取标准图像，该标准图像包括待穿刺血管以及待穿刺血管的周围组织，而后，一个或多个处理器70可以基于标准图像来识别实测图像中的待穿刺血管。

此处的标准图像是指以符合本领域中相关标准的方式来对待穿刺血管进行超声检查时应当获取到的图像，由于单独的血管通常不具有标志性，因此，标准图像中除了存在待穿刺血管外，应当还存在待穿刺血管的周围组织，以使得不同待穿刺血管的标准图像之间存在显著的差异，也使得一个或多个处理器能够在这些周围组织的辅助下更快速的识别到待穿刺血管。这些周围组织可以是血管周围的肌肉组织、器官或者其他血管等。

穿刺操作时所选用的血管在超声图像中的形态在不同的患者之间具有较高的相似度，因此，标准图像可以是通过大数据来获取的，对于不同的患者而言可以采用相同的标准图像来进行待穿刺血管的识别。不同待穿刺血管的标准图像可以被预先存储在与一个或多个处理器70相关联的存储器、数据库等位置，一个或多个处理器70可以在接收到用户输入的待穿刺血管后，通过检索来获取到该待穿刺血管对应的标准图像。

在一些其他的实施例中，待穿刺血管的标准图像也可以是与特定的患者相对应的，即，每个患者所使用的标准图像不同，这将增加术前准备的工作量，但是也将会使得识别的准确性得到提高。这些实施例中，可能需要操作人员预先对患者进行超声检查来获得标准图像，而后将标准图像与患者信息相关联存储到与一个或多个处理器70相关联的存储器、数据库等位置。用户输入待穿刺血管时，应当一并输入患者信息，从而，一个或多个处理器70能够检索到与该患者信息相关联的待穿刺血管的标准图像。

一个或多个处理器70在基于标准图像来识别待穿刺血管时，可以对实测图像和标准图像进行对比分析，来找到实测图像中与标准图像中的待穿刺血管相对应的血管，该血管即为实测图像中的待穿刺血管。作为示例地，一个或多个处理器70可以将实测图像中的各组织的特征点与标准图像中的各组织的特征点进行对比分析，进而确定实测图像中与标准图像中的待穿刺血管相对应的血管。

在一些实施例中，一个或多个处理器70还可以获取实测图像与标准图像之间的匹配度，并基于匹配度控制机械臂60带动超声探头10移动，直到实测图像与标准图像之间的匹配度高于预设值。

可以理解地，上述实施例中，一个或多个处理器70仅控制机械臂60将超声探头10移动到了与待穿刺血管对应的体表标志点处，这并不能够确保实测图像与标准图像足够接近，因此可能无法在实测图像中顺利的识别到待穿刺血管，为此，本实施例中，进一步的获取了实测图像与标准图像之间的匹配度，而后基于该匹配度来调整超声探头10的位置，直到实测图像与标准图像之间的匹配度高于预设值，以确保能够从实测图像中识别到待穿刺血管。

在一些实施例中，在基于匹配度控制机械臂60带动超声探头10进行移动时，可以基于匹配度来确定移动的范围，例如，当匹配度相对较低时，可以选择相对较大的移动范围，而当匹配度相对较高时，可以选择相对较小的移动范围，从而，提高调整的效率。

在控制机械臂60带动超声探头10进行移动时，可以采用任何合适的移动方式，例如，可以使超声探头10在体表进行旋转、平移，或者相对体表进行转动。

在一些实施例中，一个或多个处理器70在识别实测图像中的待穿刺血管时，还可以控制超声探头发射多普勒超声信号，而后基于超声探头接收到的多普勒超声信号来识别实测图像中的待穿刺血管。多普勒超声信号能够显示出图像中的血流以及方向，因此，一个或多个处理器70能够基于多普勒超声信号来识别出实测图像中的血管，并进一步的根据血流方向来区分动静脉，进而识别出实测图像中的待穿刺血管。

借助多普勒超声信号来进行待穿刺血管的识别能够避免将其他组织误识别为血管。并且，能够避免待穿刺血管与周围血管的混淆，例如，股动脉和股静脉通常是并行的，而二者在多普勒超声信号下将会具有显著的差别。

本领域技术人员可以同时借助多普勒超声信号和标准图像来完成待穿刺血管的识别，也可以单独的使用其一来完成待穿刺血管的识别，还可以借助其他合适的方法来完成待穿刺血管的识别，对此不作限制。

在一些实施例中，一个或多个处理器70在控制机械臂60将超声探头10移动到与待穿刺血管对应的体表标志点后，可以控制机械臂60调整超声探头10的姿态，使超声探头10的长度方向与待穿刺血管大致垂直。

可以参照图7，超声探头10通常具有一个长度方向和一个宽度方向，而一个或多个处理器70将超声探头10的探测初始姿态调整成长度方向与待穿刺血管大致垂直的方向，此时，实测图像中所呈现的将会是待穿刺血管4的一个横向截面，该横向截面在整个实测图像中所占据的范围是相对较小的，因此，实测图像中还存在较大的空间来展示待穿刺血管4周围的其他组织，从而方便使用上文中所描述的方法来识别实测图像中的待穿刺血管。

此处的长度方向是指超声探头10的探测面(即，发射超声信号的平面)的长度方向。待穿刺血管的走向是相对固定的，本领域技术人员可以根据相关的解剖学知识来预先针对每个待穿刺血管设置超声探头10的姿态参数，从而，能够根据该姿态参数来将超声探头10的长度方向调整到与待穿刺血管大致垂直的方向。该姿态参数可以是相对于体表标志点来设置的，例如，在进行股动脉或者股静脉穿刺时，由于股动脉或者股静脉通常与腹股沟韧带垂直，因此，可以将超声探头10移动到腹股沟处，并将超声探头10的长度方向调整成与腹股沟韧带平行。

如上文中所描述地，在一些实施例中，需要基于匹配度来移动超声探头10的移动，而在本实施例中，由于超声探头10已经处于了较为合适的朝向，因此，在基于匹配度控制超声探头10进行移动时，可以不用改变超声探头10的超声，而是主要以平移的方式进行移动。

如上文中所描述地，一个或多个处理器70在确定穿刺点后，参照图8，可以进一步的控制机械臂60带动超声探头10移动，使穿刺针30对准穿刺点5，而后进行穿刺。穿刺时，通常期望穿刺针30的穿刺朝向与血管延伸方向大致相同，以避免其在血管中行进时触碰到血管壁。

在上文中所描述的一些实施例中，将超声探头10调整到了长度方向与待穿刺血管大致垂直的姿态，该姿态下超声探头10的宽度方向应当是与待穿刺血管大致平行的，但可以理解的是，上述姿态是根据体表标志点以及解剖学知识来确定的，在一些情况下可能会存在较大的误差，为此，本实施例中进一步的通过旋转超声探头10来更加精准地确定穿刺时超声探头10的朝向。

具体地，参照图9，在穿刺针30对准穿刺点5后，可以进一步控制机械臂60带动超声探头10以穿刺点为中心在体表旋转。在旋转过程中，一个或多个处理器可以确定实测图像中待穿刺血管的长度变化情况，并控制机械臂60将超声探头10转动至实测图像中待穿刺血管的长度最长的位置。接下来，一个或多个处理器70可以控制机械臂60带动超声探头10以穿刺点为中心在体表旋转90度。

可以理解地，在超声探头10的旋转过程中，超声探头10的覆盖范围发生改变，从而，待穿刺血管4在实测图像中的长度将会发生改变，待穿刺血管4在实测图像中的长度是最长时超声探头10的长度方向与待穿刺血管平行，本实施例中将超声探头10旋转到该位置后，进一步控制其以穿刺点为中心旋转90度，此时，超声探头10的宽度方向与待穿刺血管平行，长度方向与待穿刺血管垂直，这能够确保穿刺针30能够沿着与血管的延伸方向相同的方向刺出。

在一些实施例中，一个或多个处理器70可以先将超声探头10旋转90度，即，将超声探头10旋转到长度方向与待穿刺血管大致平行，而后再进行小范围的旋转，以提高调整的效率。

在一些其他的实施例中，一个或多个处理器70也可以根据实测图像中待穿刺血管的朝向来对超声探头10的朝向进行调整。

在一些实施例中，一个或多个处理器70在控制机械臂60将超声探头10移动到与待穿刺血管对应的体表标志点后，还可以控制机械臂60调整超声探头10的姿态，使超声探头10的超声信号发射轴线与体表大致垂直。

此处的超声信号发射轴线是指与超声信号的传播方向平行的一条轴线。在上文中所描述的一些实施例中，将超声探头10的姿态调整成长度方向与待穿刺血管大致垂直，其实际上调整的是超声探头10在体表的朝向。而参照图10，本实施例中调整的是超声探头10的超声信号发射轴线与体表的角度，即，超声探头10相较于体表的倾斜角度，因此二者之间并不冲突，超声探头10的姿态可以被调整成同时实现长度方向与待穿刺血管大致垂直，且超声信号发射轴线与体表大致垂直。

从图10中可以清楚地看到，由于血管具有一定的埋深，因此，在一些倾斜角度下，即使超声探头10放置的位置是正确的，待穿刺血管4也不会出现在实测图像中，而本实施例中将超声探头10的超声信号发射轴线初始倾斜角度设置成与体表大致垂直，在该角度下，只要超声探头10处在合适的位置，超声探头10中就一定能够观察到待穿刺血管4的一个截面，避免了实测图像中完全没有待穿刺血管4的情况的出现。

同样地，这些实施例中，如果需要基于实测图像与标准图像的匹配度来使超声探头10移动，则可以不改变超声探头10的超声信号发射轴线与体表的角度，而主要采用平移的方式进行调整。

在一些实施例中，一个或多个处理器70还可以在穿刺针30对准穿刺点，确定此时超声探头10的超声信号发射轴线与体表的初始角度，如上文中所描述地。而后控制机械臂60带动超声探头10以穿刺点转动，使超声探头10的超声信号发射轴线与体表的角度改变，在转动过程中，一个或多个处理器70可以追踪实测图像中待穿刺血管，以确定终止角度，终止角度为实测图像中待穿刺血管消失时超声探头的超声信号发射轴线与体表的角度。而后，一个或多个处理器70可以确定上述初始角度和终止角度的中间角度，并控制机械臂60带动超声探头10转动，以使超声探头10的超声信号发射轴线处于该中间角度。

参照图10，超声探头10在初始状态下处于图中最左侧的姿态，在转动过程中，实测图像上所显示的血管的截面将会发生改变，当转动到图中最右侧的姿态时，由于此时超声探头10的超声信号发射轴线与血管壁大致平行，因此，实测图像中的血管截面将会消失，一个或多个处理器70可以将此时超声信号发射轴线与体表的角度记录为终止角度，而后可以确定初始角度和终止角度的中间角度，可以理解地，由于超声探头10的超声信号发射轴线的初始角度是与体表大致垂直的，可以认为此时超声信号发射轴线与血管壁也是大致垂直的，而在实测图像中的待穿刺血管消失时(即超声信号发射轴线处于终止角度时)，可以认为此超声信号发射轴线与血管壁是大致平行的，因此该中间角度与血管壁之间的夹角接近45度。本实施例中，将超声探头10的超声信号发射轴线调整到了该中间角度，也即将穿刺针30的进针角度调整到了该中间角度，由此，保证穿刺针30沿着与待穿刺血管的血管壁大致呈45度的角度刺入待穿刺血管。

可以理解地，上文中旋转超声探头10以调整穿刺朝向的步骤，与转动超声探头10以调整穿刺角度的步骤并不冲突，旋转超声探头10的过程时并不会改变超声探头10的超声信号发射轴线的角度，转动超声探头10时也并不会该变超声探头10的朝向，本领域技术人员可以根据实际需求来选择先调整朝向还是先调整角度，对此不作限制。

在一些实施例中，如上文中所描述地，超声引导血管穿刺装置还包括力反馈件40，这些实施例中，一个或多个处理器70在控制机械臂60带动穿刺针30时穿刺时，可以基于力反馈件40测量的针尖受力控制穿刺针的穿刺行程。作为示例地，当穿刺针30刺破血管壁时，将会发生力的突变，一个或多个处理器70可以根据该突变确定穿刺针30是否进入到血管中，当穿刺针30继续行进到针尖受力增加时，意味着穿刺针30已经抵持到了另一侧的血管壁上，此时一个或多个处理器70可以阻止穿刺针30继续行进，以避免穿刺针30将血管刺穿。

在一些实施例中，如上文中所描述地，超声引导血管穿刺装置还可以包括测压件50，这些实施例中，一个或多个处理器70可以在控制机械臂60带动穿刺针30进行穿刺时，基于测压件50测量的针腔压力确定穿刺针30的穿刺终点。

具体地，在一些实施例中，在控制机械臂60带动穿刺针30进行穿刺时，一个或多个处理器70可以监测力反馈件测量的针尖受力的变化情况，在确定针尖受力发生突变时，记录穿刺针30当前所在的第一位置，该第一位置即为穿刺针30刚好进入待穿刺血管的位置。

接下来，一个或多个处理器70可以控制机械臂60带动穿刺针30以第一位置为起点继续行进预定距离，以到达第二位置。该预定距离可以根据待穿刺血管的直径来确定，应当避免穿刺针30抵持到另一侧的血管壁上，以避免将血管刺穿。在一些其他的实施例中，一个或多个处理器70也可以持续地监测力反馈件40测量的针尖受力，将针尖受力升高时的穿刺针30的位置确定为第二位置。

接下来，一个或多个处理器70可以控制机械臂60带动穿刺针30在上述第一位置和第二位置之间往复运动，并在运动过程中监测测压件50测量的针腔压力，将针腔压力最高的位置确定为穿刺针30的穿刺终点。

本申请的实施例还提供一种超声引导血管穿刺装置的控制方法，控制方法可以由一个或多个处理器来执行，一个或多个处理器可以集成在超声引导血管穿刺装置中，或者，一个或多个处理器可以集成在终端设备中，该终端设备可以和超声引导血管穿刺装置电连接，以使得一个或多个处理器能够控制超声引导血管穿刺装置。

超声引导血管穿刺装置包括超声探头10、针槽20、穿刺针30和机械臂60，超声探头10用于发射和接收超声信号。针槽20与超声探头10连接，针槽20的延伸方向与超声探头10的超声信号发射轴线的延伸方向相同，穿刺针30可滑动地设置在针槽20中。机械臂60与超声探头10和穿刺针30连接，以调整超声探头10的姿态，以及控制穿刺针30在针槽20中滑动。

方法具体包括：获取用户输入的待穿刺血管；控制机械臂带动超声探头移动到与待穿刺血管对应的体表标志点，并控制超声探头发射超声信号；基于超声探头接收的超声信号生成实测图像；识别实测图像中的待穿刺血管以确定穿刺点；控制机械臂带动超声探头移动，以使穿刺针对准穿刺点；控制机械臂带动穿刺针在针槽中滑动以完成穿刺。

在一些实施例中，识别实测图像中的待穿刺血管包括：获取标准图像，标准图像包括待穿刺血管以及待穿刺血管的周围组织；基于标准图像识别实测图像中的待穿刺血管。

在一些实施例中，识别实测图像中的待穿刺血管还包括：获取实测图像与标准图像之间的匹配度；基于匹配度控制机械臂带动超声探头移动，直到实测图像与标准图像之间的匹配度高于预设值。

在一些实施例中，识别实测图像中的待穿刺血管还包括：控制超声探头发射多普勒超声信号；基于超声探头接收到的多普勒超声信号识别实测图像中的待穿刺血管。

在一些实施例中，方法还包括：在控制机械臂将超声探头移动到与待穿刺血管对应的体表标志点后，控制机械臂调整超声探头的姿态，使超声探头的长度方向与待穿刺血管大致垂直。

在一些实施例中，方法还包括：在针槽对准穿刺点后，控制机械臂带动超声探头以穿刺点为中心在体表旋转；在旋转过程中确定实测图像中待穿刺血管的长度变化情况；控制机械臂将超声探头转动至实测图像中待穿刺血管的长度最长的位置，而控制机械臂带动超声探头以穿刺点为中心在体表旋转90度。

在一些实施例中，方法还包括：在控制机械臂将超声探头移动到与待穿刺血管对应的体表标志点后，控制机械臂调整超声探头的姿态，使超声探头的超声信号发射轴线与体表大致垂直。

在一些实施例中，方法还包括：在针槽对准穿刺点后，确定超声探头的超声信号发射轴线与体表的初始角度；控制机械臂带动超声探头转动，使超声探头的超声信号发射轴线与体表的角度改变；在转动过程中追踪实测图像中待穿刺血管，以确定终止角度，终止角度为实测图像中待穿刺血管消失时超声探头的超声信号发射轴线与体表的角度；确定初始角度和终止角度的中间角度；控制机械臂带动超声探头转动，以使超声探头的超声信号发射轴线处于中间角度。

以上对本申请实施例提供的超声引导血管穿刺装置的控制方法进行了描述，一些具体的技术细节可以参照上文中超声装置的相关部分处的描述，在此不再赘述。

本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被计算机运行时实现如上任一实施例所描述的方法。计算机可读存储介质的具体实现方式可以参照前述内容，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种超声引导血管穿刺装置，包括：

超声探头，所述超声探头用于发射和接收超声信号；

针槽，与所述超声探头连接，所述针槽的延伸方向与所述超声探头的超声信号发射轴线的延伸方向相同；以及

穿刺针，可滑动地设置在所述针槽中。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述超声探头包括柄部和超声部，所述超声部连接在所述柄部的一端，所述柄部的延伸方向与所述超声探头的超声信号发射轴线相同，所述针槽与所述柄部连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述针槽设置在所述柄部内，所述超声部上设置有与所述针槽连通的出针孔。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述出针孔设置在所述超声部的探测中心处。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述超声部包括并排设置的第一超声件和第二超声件，所述第一超声件和所述第二超声件之间形成间隙，所述出针孔设置在所述间隙中。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括：

力反馈件，与所述穿刺针连接，以测量所述穿刺针的针尖受力。

7.根据权利要求6所述的装置，还包括：

测压件，与所述穿刺针的针腔连接，以测量所述穿刺针的针腔压力。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，还包括：

机械臂，与所述超声探头和所述穿刺针连接，以调整所述超声探头的姿态，以及控制所述穿刺针在所述针槽中滑动。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括：

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器用于：

获取用户输入的待穿刺血管；

控制所述机械臂带动所述超声探头移动到与所述待穿刺血管对应的体表标志点，并控制所述超声探头发射超声信号；

基于所述超声探头接收的超声信号生成实测图像；

识别所述实测图像中的所述待穿刺血管以确定穿刺点；

控制所述机械臂带动所述超声探头移动，以使所述穿刺针对准所述穿刺点；

控制所述机械臂带动所述穿刺针在所述针槽中滑动以完成穿刺。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述一个或多个处理器在识别所述实测图像中的所述待穿刺血管时，具体用于：

获取标准图像，所述标准图像包括所述待穿刺血管以及所述待穿刺血管的周围组织；

基于所述标准图像识别所述实测图像中的所述待穿刺血管。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述一个或多个处理器还用于：

获取所述实测图像与所述标准图像之间的匹配度；

基于所述匹配度控制所述机械臂带动所述超声探头移动，直到所述实测图像与所述标准图像之间的匹配度高于预设值。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个处理器在识别所述实测图像中的所述待穿刺血管时，还用于：

控制所述超声探头发射多普勒超声信号；

基于所述超声探头接收到的所述多普勒超声信号识别所述实测图像中的所述待穿刺血管。

13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述一个或多个处理器还用于：

在控制所述机械臂将超声探头移动到与所述待穿刺血管对应的体表标志点后，控制所述机械臂调整所述超声探头的姿态，使所述超声探头的长度方向与所述待穿刺血管大致垂直。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述一个或多个处理器还用于：

在所述针槽对准所述穿刺点后，控制所述机械臂带动所述超声探头以所述穿刺点为中心在体表旋转；

在旋转过程中确定所述实测图像中所述待穿刺血管的长度变化情况；

控制所述机械臂将所述超声探头转动至所述实测图像中所述待穿刺血管的长度最长的位置，而控制所述机械臂带动所述超声探头以所述穿刺点为中心在体表旋转90度。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述一个或多个处理器还用于：

在控制所述机械臂将超声探头移动到与所述待穿刺血管对应的体表标志点后，控制所述机械臂调整所述超声探头的姿态，使所述超声探头的超声信号发射轴线与体表大致垂直。

16.根据权利要求14或15所述的装置，其中，所述一个或多个处理器还用于：

在所述针槽对准所述穿刺点后，确定所述超声探头的超声信号发射轴线与体表的初始角度；

控制所述机械臂带动所述超声探头转动，使所述超声探头的超声信号发射轴线与体表的角度改变；

在转动过程中追踪所述实测图像中所述待穿刺血管，以确定终止角度，所述终止角度为所述实测图像中所述待穿刺血管消失时所述超声探头的超声信号发射轴线与体表的角度；

确定所述初始角度和所述终止角度的中间角度；

控制所述机械臂带动所述超声探头转动，以使所述超声探头的超声信号发射轴线处于所述中间角度。

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