CN116983074B - 一种消融辅助设备及消融系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种消融辅助设备及消融系统，消融辅助设备与医用导管相配合，医用导管包括管身组件和针组件，管身组件具有针通道，针组件至少部分地设置在针通道中并包括金属针，针组件沿针通道运动，使金属针至少部分地自针通道的远端伸出；消融辅助设备包括出针长度检测电路，出针长度检测电路包括滑动电阻、导电滑动件和检测器；导电滑动件与针组件连接，导电滑动件与滑动电阻串联，且导电滑动件与滑动电阻的外表面接触以构成滑动变阻器；检测器获取目标电信号，目标电信号表征金属针的出针长度。通过该消融辅助设备，术者可以快速且准确地确定金属针的出针长度，进而使得针电极能够精准抵达心肌深处的目标位置，提高治疗效果，并减少安全风险。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种消融辅助设备及消融系统。
背景技术
心肌疤痕是引发房性心率不齐和室性心率不齐的最常见底物，心肌疤痕通常包含存活的肌纤维束，这些肌纤维束穿插在纤维化组织中，导致心电信号传导缓慢，特别是纤维化较密集的区域，甚至会导致传导阻滞。当纤维化组织适当排布时，心电信号通过或围绕这些心肌疤痕的传导导致折返回路的产生，进而引起心率不齐。在每个折返回路中皆包括一个峡部，其位于疤痕边界区域密切相关的位置，心电信号在峡部缓慢传播后进入正常心肌。通过对峡部进行消融可有效改善心率不齐例如终止折返性心动过速。对于浅表性的心率不齐，可采用标准导管进行消融治疗。对于深部心肌部位产生透壁性病变，可采用带有可伸缩针电极并进行心肌内生理盐水灌注的导管进行治疗。应用时，使带有可伸缩针电极的导管通过一定路径介入人体并到达心脏的指定部位，然后通过手柄组件控制出针，同时在针电极内灌注生理盐水，并使针电极插入组织对应伸出的病变部位进行放电以产生较深的消融灶。
肥厚型心肌病是一种以心肌肥厚为特征的心肌疾病，主要表现为左心室壁增厚，通常是指二维超声心动图测量的室间隔或左心室厚度大于或等于15mm，对于有明确家族史的患者来说，其室间隔或左心室厚度大于或等于13mm。当前，肥厚型心肌病的治疗方式包括外科室间隔心肌切除术、酒精消融、经皮室间隔心肌消融术等，其中经皮室间隔心肌消融术采用带有可伸缩针电极的导管执行。带有可伸缩针电极的导管在达到心脏指定部位后，使针电极插入肥厚部位并放电产生消融灶，进而使得肥厚部位的心肌梗死，使得室间隔基底部变薄，以减轻梗阻。
上述带有可伸缩针电极的导管在应用时，通过系统三维建模，然后结合X射线使针电极显影，进而判断导管是否出针以及针电极是否穿透病变组织。这种方式导致术者判断针电极的出针长度的时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消融辅助设备及消融系统，以快速、准确地帮助术者获取针电极的实际出针长度，进而使得针电极能够精准抵达心肌深处的目标位置，提高治疗效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种消融辅助设备，用于与医用导管相配合，所述医用导管包括管身组件和针组件，所述管身组件具有针通道，所述针组件至少部分地设置在所述针通道内并包括金属针，所述针组件能够沿所述针通道的轴向运动，以使所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出；所述消融辅助设备包括出针长度检测电路，所述出针长度检测电路包括滑动电阻、导电滑动件和检测器；所述导电滑动件用于与所述针组件连接，所述导电滑动件与所述滑动电阻串联，且所述导电滑动件与所述滑动电阻的外表面接触，所述导电滑动件在所述针组件沿所述针通道的轴向运动时在所述滑动电阻的外表面滑动；所述检测器用于获取所述出针长度检测电路中的目标电信号，所述目标电信号用于表征所述金属针的出针长度。
可选地，所述消融辅助设备还包括处理器；所述处理器预存所述目标电信号与所述金属针的出针长度之间的第一定量转换关系；所述处理器与所述检测器通信连接，并被配置用于接收所述目标电信号，且根据所述目标电信号及所述第一定量转换关系获取所述金属针的出针长度。
可选地，所述金属针具有一零点位置，所述零点位置为所述针通道的远端端部所在的位置；所述处理器被配置为在所述金属针抵达所述零点位置之后，根据所述目标电信号及所述第一定量转换关系，获取所述金属针的出针长度。
可选地，所述消融辅助设备还包括显示器；所述显示器与所述检测器及所述处理器通信连接，并被配置用于显示所述金属针的出针长度。
可选地，所述显示器被配置为以进度条及数字的形式显示所述金属针的出针长度；所述显示器还被配置为在所述金属针的出针长度增加时，使所述进度条显示为第一颜色，以及在所述金属针的出针长度减小时，使所述进度条显示为第二颜色，所述第二颜色与所述第一颜色不同。
可选地，所述处理器还被配置用于获取所述管身组件的远端部分的虚拟模型，以及在所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出时，根据所述金属针的出针长度获取所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型；所述显示器还被配置用于对所述管身组件的远端部分的虚拟模型和所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型进行叠加显示。
可选地，所述金属针用于与能量发生装置连接，并将所述能量发生装置所产生的消融能量传导至心肌；所述显示器被配置为在所述能量发生装置向所述金属针提供所述消融能量时使所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型显示为第三颜色，以及在所述能量发生装置停止向所述金属针提供所述消融能量时使所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型显示为第四颜色，所述第四颜色与所述第三颜色不同。
可选地，所述处理器还预存消融参数与所述金属针所产生的消融灶的预测尺寸之间的第二定量转换关系；所述处理器还被配置用于根据所述消融参数及所述第二定量转换关系获取所述消融灶的预测尺寸，所述显示器还显示所述消融灶的预测尺寸。
可选地，所述消融参数包括所述金属针的出针长度、消融功率及消融时间。
可选地，所述消融参数包括所述金属针的出针长度、消融功率、消融时间以及被消融组织的温度。
可选地，所述消融灶的预测尺寸包括预测深度、预测长度、预测宽度及预测体积；所述第二定量转换关系包括所述消融参数与所述消融灶的预测深度之间的第一子定量转换关系、所述消融参数与所述消融灶的预测长度之间的第二子定量转换关系、所述消融参数与所述消融灶的预测宽度之间的第三子定量转换关系、以及所述消融参数与所述消融灶的预测体积之间的第四子定量转换关系；所述消融灶的深度是指所述消融灶在所述金属针的延伸方向上的最大尺寸，所述消融灶的长度是指所述消融灶在垂直于所述金属针的延伸方向的平面上的投影的最大外接矩形的长度，所述消融灶的宽度是指所述消融灶在垂直于所述金属针的延伸方向的平面上的投影的最大外接矩形的宽度。
可选地，所述处理器还被配置用于获取心脏的三维虚拟模型以及所述消融灶的虚拟模型，所述显示器还用于对心脏的三维虚拟模型和所述消融灶的虚拟模型进行叠加显示。
可选地，所述处理器被配置为基于所述消融灶的预测尺寸获取所述消融灶的虚拟模型。
为实现上述目的，本发明还提供了一种消融系统，包括医用导管和如前所述的消融辅助设备，所述医用导管包括管身组件和针组件，所述管身组件具有针通道，所述针组件至少部分地设置在所述针通道中并包括金属针，所述针组件能够沿所述针通道的轴向运动，以使所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出；所述消融辅助设备的所述导电滑动件与所述针组件连接。
与现有技术相比，本发明的消融辅助设备及消融系统具有如下优点：前述的消融辅助设备用于与医用导管相配合，所述医用导管包括管身组件和针组件，所述管身组件具有针通道，所述针组件至少部分地设置在所述针通道中并包括金属针，所述针组件能够沿所述针通道的轴向运动，以使所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出；所述消融辅助设备包括出针长度检测电路，所述出针长度检测电路包括滑动电阻、导电滑动件和检测器；所述导电滑动件用于与所述针组件连接，所述导电滑动件与所述滑动电阻串联，且所述导电滑动件与所述滑动电阻的外表面接触，所述导电滑动件在所述针组件沿所述针通道的轴向运动时在所述滑动电阻的外表面滑动；所述检测器用于获取目标电信号，所述目标电信号用于表征所述金属针的出针长度。如此，术者可以快速且准确地确定所述金属针的出针长度，进而使得针电极能够精准抵达心肌深处的目标位置，提高治疗效果，并减少安全风险。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一实施例所提供的消融系统的应用场景示意图。
图2是本发明根据一实施例所提供的消融系统的局部结构示意图。
图3是本发明根据一实施例所提供的消融系统的显示器的显示界面示意图。
图4是本发明根据一实施例所提供的消融系统在应用时的局部流程图。
图5是本发明根据一实施例所提供的消融系统在应用时的局部流程图，图中示出获取金属针的出针长度以及金属针伸出针通道的部分的虚拟模型的流程图。
图6是本发明根据一实施例所提供的消融系统在进行模拟消融试验时得到的实际出针长度与理论出针长度之间的关系曲线示意图。
图7是本发明根据一实施例所提供的消融系统在应用时的局部流程图，图中示出获取消融灶的预测深度、预测长度、预测宽度及预测体积的流程图。
图8是本发明根据一实施例所提供的消融系统在进行模拟消融试验时得到的消融灶的预测体积与实际体积之间的关系曲线示意图。
附图中：100-医用导管，110-管身组件，110’-管身模型，120-针组件，121-金属针，121’-针模型，130-手柄，200-消融辅助设备，211-滑动电阻，212-导电滑动件，220-处理器，230-显示器，300-能量发生装置。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“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或两个元件的相互作用关系。术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不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。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”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
图1示出本发明一实施例所提供的消融系统的应用场景示意图，图2示出所述消融系统的局部结构示意图。如图1及图2所示，所述消融系统包括医用导管100和消融辅助设备200。其中，所述医用导管100包括管身组件110和针组件120。所述管身组件110具有针通道（图中未示出）。所述针组件120至少部分地设置在所述针通道中，并包括金属针121，所述针组件120能够沿所述针通道运动，以使所述金属针121至少部分地自所述针通道的远端伸出。所述消融辅助设备200包括出针长度检测电路。所述出针长度检测电路包括相互串联的滑动电阻211、导电滑动件212和检测器。所述导电滑动件212与所述滑动电阻211的外表面接触，所述导电滑动件212与所述针组件120连接。如此，当所述针组件120沿所述针通道的轴向运动时，所述针组件120带动所述导电滑动件212在所述滑动电阻211的外表面上滑动，并改变所述出针长度检测电路内的电阻。所述检测器用于获取所述出针长度检测电路中的目标电信号，所述目标电信号用于表征所述金属针121的出针长度。本领域技术人员可以理解，所述出针长度是指所述金属针121伸出所述针通道的部分的长度，所述出针长度的范围为0～12mm。
也即，所述导电滑动件212与所述滑动电阻211共同构成一滑动变阻器。通过所述针组件120带动所述导电滑动件212在所述滑动电阻211的外表面上滑动以改变所述出针长度检测电路内的电阻值。由此，所述出针长度检测电路中的电流、所述出针长度检测电路上任意两点之间的电压均与所述针组件120沿所述针通道的轴向的运动的距离有关，而所述针组件120沿所述针通道的轴向运动的距离又决定了所述金属针121的出针长度。故，所述目标电信号可以是所述出针长度检测电路中的电流、所述出针长度检测电路上任意两点之间的电压中的任一者，并且所述目标电信号与所述金属针121的出针长度之间具有第一定量转换关系。应理解，当所述目标电信号为所述出针长度检测电路中的电流值，所述检测器为电流表，当所述目标电信号为所述出针长度检测电路中的电压值，所述检测器为电压表。
所述第一定量转换关系可以通过体外试验确定。具体的试验过程包括：将所述导电滑动件212与所述针组件120连接，并使所述出针检测电路形成闭合回路。接着，重复地控制所述针组件120沿所述针通道移动。并在每次移动之后采用任意合适的方法获取所述金属针121的出针长度，以及读取所述检测器所检测到的所述目标电信号。最后根据所获取的数据进行拟合，得到所述第一定量转换关系。在一些情形下，所述第一定量转换关系可以表示为公式（1）：，式中，y表示所述金属针121的出针长度，k1为比例常数，x表示所述目标电信号。
在一些情形下，所述消融辅助设备还包括位置检测装置（图中未示出），所述位置检测电路用于检测所述金属针121是否位于零点位置。所述零点位置为所述金属针121的远端抵达所述针通道的远端端部时，所述金属针121的位置。换而言之，当所述金属针121位于所述零点位置时，所述金属针121的出针长度为零，且所述金属针121的出针长度是当所述金属针121至少部分地自所述针通道的远端伸出时，所述金属针121的远端端部与所述零点位置之间的距离。
在一些实现方式中，所述位置检测装置包括位置检测电路，所述位置检测电路被配置为在所述金属针121与第一目标电极之间施加电信号，以检测所述金属针121和所述目标电极之间的阻抗。所述金属针121与所述目标电极之间的阻抗用于判断所述金属针121的远端是否位于所述零点位置。所述位置检测电路的详细配置可参考现有技术，此处不赘述。所述目标电极例如是设置在所述管身组件上的头电极或环电极，或摄于患者体表的背极板电极。此外，所述位置检测装置还包括一信号发生器，所述信号发生器被配置为在所述位置检测电路检测到所述金属针121抵达所述零点位置时发出一提醒信号，以提示所述金属针121抵达所述零点位置。
通过所述位置检测装置可以确定所述金属针121的远端是否处于所述零点位置，以及可以确定当所述金属针121的远端处于所述零点位置时的所述目标电信号的值，也就是说，所述目标电信号具有一与所述零点位置相对应的零点信号值。由此，通过重复地控制所述针组件120沿所述针通道移动，并在每次移动之后采用任意合适的方法获取所述金属针121的出针长度、读取所述检测器所检测到的所述目标电信号，以及预先获取零点信号值进行拟合，得到所述第一定量转换关系，所述第一定量转换关系表示为公式（2）：，式中，y表示所述金属针121的出针长度，k2为比例常数, k2与k1不同，x表示所述目标电信号，b表示常数。
可选地，所述消融辅助设备200还包括处理器220，所述处理器220内预存所述第一定量转换关系（即所述公式（1）或所述公式（2））。所述处理器220还与所述检测器通信连接，并被配置为根据所述检测器所检测到的所述目标电信号和所述第一定量转换关系获取所述金属针121的出针长度。由此，术者可以直接得到所述金属针121的出针长度。
当所述第一定量转换关系为所述公式（1）时，所述处理器220在所述针组件120运动的全部过程中，实时地根据所述目标电信号和所述公式（1）来计算所述金属针121的出针长度。当所述第一定量转换关系为所述公式（2）时，所述处理器220被配置为在确定所述金属针121抵达所述零点位置之后，再根据所述目标电信号与所述公式（2）计算所述金属针121的出针长度。应理解，所述处理器220可以与所述信号发生器通信连接，以接收所述提醒信号，进而可以开始计算所述金属针121的出针长度。
可选地，所述消融辅助设备200还包括显示器230，所述显示器230与所述检测器及所述处理器220通信连接，并被配置用于显示所述目标电信号及所述金属针121的出针长度。
具体地，参考图3，所述显示器230可以以进度条加数字的形式显示所述金属针121的出针长度。所述进度条的读取值随所述金属针121的出针长度的变化而变化，通常当所述金属针121的出针长度达到最大值，所述进度条读完，当所述金属针121未出针时，所述进度条的进度为零。所述数字为根据所述目标电信号及所述公式（1）或所述公式（2）所计算得到的所述金属针121的出针长度，其显示于所述进度条附近。不仅于此，当所述金属针121的出针长度的变化趋势改变时，所述进度条的颜色也发生变化，例如当所述金属针121的出针长度增大时，所述进度条显示为第一颜色，所述第一颜色例如是红色，当所述金属针121的出针长度减小时，所述进度条显示为与所述第一颜色不同的第二颜色，所述第二颜色例如是绿色。通过明显的颜色变化，可以使术者直观地看到所述针组件120当前的运动方向，避免误操作。
实际工作中，所述处理器220还可以获取所述医用导管100的所述管身组件110的远端部分的虚拟模型，以及在所述金属针121至少部分地自所述针通道的远端伸出时，获取所述金属针121位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型。为便于描述，后文中所述管身组件110的远端部分的虚拟模型称为管身模型110’，以及将所述金属针121位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型称之为针模型121’。所述显示器230对所述管身模型110’和所述针模型121’进行叠加显示（如图3所示），以直观地展现出所述管身组件110在心脏内的形态、以及所述管身组件110与所述金属针121之间的位置关系。
本领域技术人员知晓，所述管身组件110上设有多个位置传感器，所有所述位置传感器布置在所述管身组件110的不同部位，且通过所有所述位置传感器所采集的位置信息就可以确定所述管身组件110在体内的位姿信息，所述位姿信息包括所述管身组件110在体内的位置信息和姿态信息。所述处理器220被配置为根据所述管身组件110在体内的位姿信息构建所述管身模型110’。可以理解，所述管身组件110的远端部分可弯曲，一般地，所述管身组件110远端部分在心脏内处于弯曲状态。此外，所述处理器220被配置为根据所述金属针121的出针长度来构建所述针模型121’。
所述消融系统还包括能量发生装置300，所述能量发生装置300用于产生消融能量。所述能量发生装置300例如是射频仪，其与所述金属针121连接，以使得所述金属针121能够将所述消融能量传导至心肌，以在心肌上产生消融灶。可选地，当所述能量发生装置300向所述金属针121提供所述消融能量以执行消融操作时，所述金属针121位于所述针通道的外部的虚拟模型显示为第三颜色，所述第三颜色例如是红色。当所述能量发生装置300停止向所述金属针121提供所述消融能量以使得消融操作停止时，所述金属针121位于所述针通道的外部的虚拟模型显示为与所述第三颜色不同的第四颜色，所述第四颜色例如是绿色或黄色。如此，术者可以直观地了解所述消融系统当前的工作状态。
进一步地，所述处理器220还可以在消融过程中实时地根据消融参数获取消融过程中所产生的消融灶的预测尺寸。具体是所述处理器220中预存所述消融参数与所述消融灶的预测尺寸之间的第二定量转换关系，在消融期间，所述处理器220根据所述消融参数及所述第二定量转换关系计算所述消融灶的预测尺寸。相应地，所述显示器230实时地显示消融灶的当前预测尺寸。由此，术者可以根据消融灶的当前预测尺寸和术前确定的目标尺寸进行比较，以判断是否到达消融终点，进而判断是否需要停止消融。或者，所述处理器220自动地对消融灶的当前预测尺寸和目标尺寸进行比较，并自动地判断是否达到消融终点。
可选地，所述消融灶的预测尺寸包括所述消融灶的预测深度、预测长度、预测宽度及预测体积。相应地，所述第二定量转换关系就包括所述消融参数与所述消融灶的预测深度之间的第一子定量转换关系、所述消融参数与所述消融灶的预测长度之间的第二子定量转换关系、所述消融参数与所述消融灶的预测宽度之间的第三子定量转换关系、以及所述消融参数与所述消融灶的预测体积之间的第四子定量转换关系。所述消融灶的深度是指所述消融灶在所述金属针121的延伸方向上的最大尺寸，所述消融灶的长度是指所述消融灶在垂直于所述金属针121的延伸方向的平面上的投影的最大外接矩形的长度，所述消融灶的宽度是指所述消融灶在垂直于所述金属针121的延伸方向的平面上的投影的最大外接矩形的宽度。
进一步地，假定所述消融灶为椭球形，那么所述消融灶的预测体积可以通过椭球体积计算公式来求取。椭球体积的计算公式为公式（3）：，式中，V表示所述消融灶的预测体积；D为所述消融灶的预测深度，L为所述消融灶的预测长度，W为所述消融灶的预测宽度。
在一些实现方式中，用于计算所述消融灶的预测体积的所述消融参数包括所述金属针121的出针长度、消融功率、及消融时间。那么所述第一子定量转换关系被表示为公式（4），公式（4）为：，式中，k3为比例常数，N为所述金属针121的出针长度，P表示消融功率，t表示消融时间，γ1、α1、β1均表示不是1的常数。所述第二子定量转换关系被表示为公式（5），公式（5）为：/>，式中，k4为比例常数，α2、β2均表示不是1的常数。所述第三子定量转换关系被表示为公式（6），公式（6）为：，式中，k5为比例常数，α3、β3均表示不是1的常数。通过将公式（4）、公式（5）及公式（6）代入公式（3），就可以得到所述第四子定量转换关系，所述第四子定量转换关系表示为公式（7），公式（7）为：/>，k6为比例常数，α4及β4均为不等于1的常数。实践中，k6、γ1、α4、β4的具体数值通过体外试验数据拟合得到。
在另一些实施例中，用于计算所述消融灶的预测体积的所述消融参数包括所述金属针121的出针长度、消融功率、消融时间及被消融组织的温度。此时，所述第一子定量转换关系为公式（4’）：，式中的k3 ’为比例常数，T表示为被消融组织的温度，γ2、α5、β5、δ1表示不是1的常数。所述第二子定量转换关系为公式（5’）：，式中，k4 ’为比例常数，α6、β6、δ2表示不是1的指数。所述第三子定量转换关系为公式（6’）：/>，式中，k5 ’为比例常数，α7、β7、δ3表示不是1的指数。将公式（4’）、公式（5’）及公式（6’）代入公式（3），得到所述第四子定量关系为公式（7’）：/>，式中。k6 ’为比例常数，γ2、α8、β8、δ4均表示不是1的指数。k6 ’、γ2、α8、β8、δ4的具体数值通过体外试验数据拟合得到。
另外，所述消融灶的目标尺寸的获取方式为：所述处理器220获取心脏的虚拟模型，术者提前在心脏的虚拟模型上构建梗阻模型，并计算出梗阻模型的体积，进而推算出消融点的数量，以及计算每个消融点处需要形成的所述消融灶的目标尺寸。该获取方式为现有技术，因此本文不对其更详细的获取步骤进行描述。
此外，所述显示器230上还显示所述消融功率、消融时间、消融功率、被消融组织的温度等信息。所述显示器230还与所述医用导管100通信连接，以用于接收并显示所述医用导管100所获取的部分消融参数，例如所述医用导管100的所述管身组件110上安装有温度监测模块，所述温度监测模块可监测被消融的组织的温度。
进一步地，所述显示器230还显示心脏的虚拟模型。并且，所述处理器220还获取所述消融灶的虚拟模型，以及所述显示器230还将所述消融灶的虚拟模型叠加显示在心脏的虚拟模型的对应位置处，以直观展现消融效果。本发明实施例中，所述处理器220基于所述消融灶的预测尺寸即所述消融灶的预测深度、预测长度、预测宽度及预测体积获取所述消融灶的虚拟模型。
图4示出消融系统执行体外流程图时的部分流程图。如图4所示，利用所述消融系统在体外执行模拟消融试验的部分过程包括如下的步骤S10至布置S90。
步骤S10包括采用常规方法使所述医用导管100的管身组件110的远端部分进入心脏，此处所述的心脏例如是离体的动物心脏。
步骤S20包括调整所述管身组件110的远端部分的姿态，使得所述管身组件110的远端部分弯曲。
步骤S30包括所述处理器220获取所述管身模型110’，所述显示器230显示所述管身模型110’。
步骤S40包括操纵所述针组件120沿所述针通道的轴向运动，使得所述金属针121至少部分地自所述针通道的远端伸出。
步骤S50包括所述处理器220获取所述金属针121的出针长度及所述针模型121’，所述显示器显示所述金属针121的出针长度，并使所述针模型121’与所述管身模型110’进行叠加显示。
步骤S60包括验证所述金属针121的出针长度。
步骤S70包括设置所述能量发生装置200的工作参数，并控制所述能量发生装置200根据所述工作参数产生消融能量，以使得所述金属针121将所述消融能量传到至心肌，并产生消融灶。
步骤S80包括所述处理器获取所述消融灶的预测尺寸及消融灶的虚拟模型，以及所述显示器显示所述消融灶的预测参数，并将虚拟模型叠加显示在心脏模型上。
步骤S90包括验证所述消融灶的预测参数。
本领域技术人员知晓，所述医用导管100还包括手柄130，所述手柄130与所述针组件120连接，术者通过操纵所述手柄130来控制所述针组件120沿所述针通道的轴向移动。故而，如图5所示，所述步骤S40实际为：操纵所述手柄130使得所述针组件120沿所述针通道的轴向运动。与此同时，所述针组件带动所述导电滑动件212在所述滑动电阻211的外表面移动。
在所述消融辅助设备包括所述位置检测电路的情况下，所述步骤S50具体包括如图5所示的步骤S51、步骤S52、步骤S53、步骤S54及步骤S55。所述步骤S51包括通过所述位置检测电路检测所述金属针121抵达所述零位位置，所述信号发生器向所述处理器220发送提醒信号。所述步骤S52包括使所述处理器220接收所述检测器所检测到的目标电信号。所述步骤S53包括所述处理器220基于所述目标电信号及所述公式（2）获取所述金属针121的出针长度。所述步骤S54包括所述处理器220基于所述金属针121的出针长度生成所述针模型121’。所述步骤S55包括所述显示器230显示金属针的出针长度，并使所述针模型121’与所述管身模型110’叠加显示。
所述步骤S60的步骤具体为：采用现有技术中的射线法使得所述金属针121显影，进而确定所述金属针121的出针长度。本文中，将所述处理器220所获取的所述金属针121的出针长度称之为理论出针长度，将通过射线法所获取的所述金属针121的出针长度称之为实际出针长度，比较所述金属针121的理论出针长度和实际出针长度，就可以验证本发明实施例所提供的消融系统的所述消融辅助设备200所获取的所述金属针121的出针长度的准确性。
图6示出所述理论出针长度与所述实际出针长度之间的关系曲线示意图。由图6可以得到两者之间的线性方程为，线性系数R²高达0.99，表明通过本发明实施例所提供的消融辅助设备所获取的所述金属针121的出针长度的准确性较高。
如图7所示，所述步骤S80具体包括步骤S81、步骤S82、步骤S83及步骤S84。所述步骤S81包括所述处理器220获取所述消融参数。所述步骤S82包括所述处理器220基于所述消融参数及所述第二定量转换关系获取所述消融灶的预测尺寸。所述步骤S83包括所述处理器220基于所述消融灶的预测尺寸生成所述消融灶的虚拟模型。所述步骤S84包括使所述显示器230显示所述预测尺寸、所述消融灶的预测尺寸，并将所述消融灶的虚拟模型叠加显示在心脏的虚拟模型上。
所述步骤S90的一种实现方法是：采用超声法获取所述消融灶的实际尺寸，然后对所述消融灶的预测尺寸和实际尺寸进行比较，以确定通过本发明实施例所提供的消融系统的所述消融辅助设备200所获取的消融灶的预测尺寸的准确性。
图8示出所述消融灶的预测体积与实际体积之间的关系曲线示意图。由图7可以得到两者之间的线性方程为，线性系数R²高达0.97，表明通过本发明实施例所提供的消融辅助设备所获取的所述消融灶的预测体积的准确性较高。
虽然本发明披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种消融辅助设备，用于与医用导管相配合，所述医用导管包括管身组件和针组件，所述管身组件具有针通道，所述针组件至少部分地设置在所述针通道内并包括金属针，所述针组件能够沿所述针通道的轴向运动，以使所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出；其特征在于，所述消融辅助设备包括出针长度检测电路，所述出针长度检测电路包括滑动电阻、导电滑动件和检测器；所述导电滑动件用于与所述针组件连接，所述导电滑动件与所述滑动电阻串联，且所述导电滑动件与所述滑动电阻的外表面接触，所述导电滑动件在所述针组件沿所述针通道的轴向运动时在所述滑动电阻的外表面滑动；所述检测器用于获取所述出针长度检测电路中的目标电信号，所述目标电信号用于表征所述金属针的出针长度；
所述消融辅助设备还包括处理器；所述处理器预存消融参数与所述金属针所产生的消融灶的预测尺寸之间的第二定量转换关系；所述处理器还被配置用于根据所述消融参数及所述第二定量转换关系获取所述消融灶的预测尺寸；所述消融灶的预测尺寸包括预测深度、预测长度、预测宽度及预测体积；所述第二定量转换关系包括所述消融参数与所述消融灶的预测深度之间的第一子定量转换关系、所述消融参数与所述消融灶的预测长度之间的第二子定量转换关系、所述消融参数与所述消融灶的预测宽度之间的第三子定量转换关系、以及所述消融参数与所述消融灶的预测体积之间的第四子定量转换关系，所述第四子定量转换关系根据所述第一子定量转换关系、所述第二子定量转换关系及所述第三子定量转换关系得到；所述消融灶的深度是指所述消融灶在所述金属针的延伸方向上的最大尺寸，所述消融灶的长度是指所述消融灶在垂直于所述金属针的延伸方向的平面上的投影的最大外接矩形的长度，所述消融灶的宽度是指所述消融灶在垂直于所述金属针的延伸方向的平面上的投影的最大外接矩形的宽度；所述消融参数包括所述金属针的出针长度、消融功率、消融时长和被消融组织的温度，且被消融组织的温度与所述消融时长相互独立；
当所述消融灶为椭球形时，所述第一子定量转换关系为，所述第二子定量转换关系为/>，所述第三子定量转换关系为/>，所述第四子定量转换关系为；式中，V表示所述消融灶的预测体积；D为所述消融灶的预测深度，L为所述消融灶的预测长度，W为所述消融灶的预测宽度，k3 ’、k4 ’、k5 ’、k6 ’为比例常数，N为所述金属针的出针长度，P表示消融功率，t表示消融时间，T为被消融组织的温度，γ2、α5、β5、δ1、α6、β6、δ2、α7、β7、δ3、α8、β8、δ4均表示不是1的常数。
2.根据权利要求1所述的消融辅助设备，其特征在于，所述处理器预存所述目标电信号与所述金属针的出针长度之间的第一定量转换关系；所述处理器与所述检测器通信连接，并被配置用于接收所述目标电信号，且根据所述目标电信号及所述第一定量转换关系获取所述金属针的出针长度。
3.根据权利要求2所述的消融辅助设备，其特征在于，所述金属针具有一零点位置，所述零点位置为所述针通道的远端端部所在的位置；
所述处理器被配置为在所述金属针抵达所述零点位置之后，根据所述目标电信号及所述第一定量转换关系获取所述金属针的出针长度。
4.根据权利要求2所述的消融辅助设备，其特征在于，所述消融辅助设备还包括显示器；
所述显示器与所述检测器及所述处理器通信连接，并被配置用于显示所述金属针的出针长度。
5.根据权利要求4所述的消融辅助设备，其特征在于，所述显示器被配置为以进度条及数字的形式显示所述金属针的出针长度；
所述显示器还被配置为在所述金属针的出针长度增加时，使所述进度条显示为第一颜色，以及在所述金属针的出针长度减小时，使所述进度条显示为第二颜色，所述第二颜色与所述第一颜色不同。
6.根据权利要求4所述的消融辅助设备，其特征在于，所述处理器还被配置用于获取所述管身组件的远端部分的虚拟模型，以及在所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出时，根据所述金属针的出针长度获取所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型；所述显示器还被配置用于对所述管身组件的远端部分的虚拟模型和所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型进行叠加显示。
7.根据权利要求6所述的消融辅助设备，其特征在于，所述金属针用于与能量发生装置连接，并将所述能量发生装置所产生的消融能量传导至心肌；所述显示器被配置为在所述能量发生装置向所述金属针提供所述消融能量时使所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型显示为第三颜色，以及在所述能量发生装置停止向所述金属针提供所述消融能量时使所述金属针位于所述针通道的外部的部分的虚拟模型显示为第四颜色，所述第四颜色与所述第三颜色不同。
8.根据权利要求4所述的消融辅助设备，其特征在于，所述处理器还被配置用于获取心脏的三维虚拟模型以及所述消融灶的虚拟模型，所述显示器还用于对心脏的三维虚拟模型和所述消融灶的虚拟模型进行叠加显示。
9.根据权利要求8所述的消融辅助设备，其特征在于，所述处理器被配置为基于所述消融灶的预测尺寸获取所述消融灶的虚拟模型。
10.一种消融系统，其特征在于，包括医用导管和如权利要求1-9中任一项所述的消融辅助设备，所述医用导管包括管身组件和针组件，所述管身组件具有针通道，所述针组件至少部分地设置在所述针通道中并包括金属针，所述针组件能够沿所述针通道的轴向运动，以使所述金属针至少部分地自所述针通道的远端伸出；所述消融辅助设备的所述导电滑动件与所述针组件连接。
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