CN117298473B - 导管及导管弯折评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及医疗器械技术领域，公开了一种导管及导管弯折评估系统。该导管包括：管体以及设置于管体的PVDF压电模块；PVDF压电模块与导管弯折评估系统相连；PVDF压电模块用于生成管体的弯折信号；PVDF压电模块包括：周向间隔设置于管体的多个PVDF压电膜层。弯折评估系统包括：导管、信号调理电路以及处理单元；信号调理电路与导管的PVDF压电模块相连并用于对弯折信号进行处理得到弯折信息后将弯折信息发送至处理单元；处理单元用于根据弯折信息得到导管的弯折等级。本发明实施例利用PDVF压电模块随管体弯折时产生的压电效应可以准确分析得到导管的弯折情况。

Description

导管及导管弯折评估系统

技术领域

本发明实施例涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种导管及导管弯折评估系统。

背景技术

血栓是血流在心血管系统血管内面剥落处或修补处的表面所形成的小块。 血栓类疾病的治疗手段目前有化学消融、物理消融和手术切除等。化学消融液治疗方案由于消融液进入人体血液后，随血液流经全身，在一定程度上对人体的正常组织造成损伤。物理消融包括射频、超声、微波和冷冻。超声消融导管较为柔软，在人体体腔行进时可能会在迂曲的血管中产生弯曲，弯曲度过大时会导致导管的输液通路堵塞，亦或者其它风险的出现。

现有技术通过人工观察图像方式主观判断导管弯折度，缺乏对导管在人体体腔内弯折度的定量评估方法，存在判断不便以及判断失误造成的隐患。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明实施例提供一种导管及导管弯折评估系统，旨在提高导管在人体体腔内行进时的更为精确的弯折情况，提高手术治疗效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种导管，包括：管体以及设置于所述管体的PVDF压电模块；所述PVDF压电模块与导管弯折评估系统相连；

所述PVDF压电模块用于生成所述管体的弯折信号；

所述PVDF压电模块包括：周向间隔设置于所述管体的多个PVDF压电膜层。

作为一个实施例，所述PVDF压电模块包括多个膜层，所述多个膜层呈阵列式布置于所述管体；其中，所述多个膜层沿所述管体长度方向分为m组，每组包含n个膜层，n个膜层沿所述管体的周向均匀间隔布置或者分布于所述管体周向的预设半周内；所述导管轴向方向相邻的两组膜层周向对齐或者错开排列；m、n均为大于1的自然数。

作为一个实施例，每组内的n个膜层沿所述管体的轴向均匀间隔布置时，所述n个膜层两两中心对称设置。

作为一个实施例，所述膜层的长度L大于或者等于所述管体的外直径D；所述膜层的宽度小于或者等于D/4；轴向相邻的两组膜层之间的间隙小于或者等于所述管体的外直径D。

作为一个实施例，所述导管还包括设置于所述管体的多个惯性传感器，所述多个惯性传感器与所述弯折评估系统相连并用于提供所述管体的运动信息。

第二方面，本发明实施例提供了一种导管弯折评估系统，包括：如前所述的导管、信号调理电路以及处理单元；

所述信号调理电路与所述导管的PVDF压电模块相连并用于对所述弯折信号进行处理得到弯折信息后将所述弯折信息发送至所述处理单元；

所述处理单元用于根据所述弯折信息得到所述导管的弯折等级。

作为一个实施例，所述处理单元用于根据所述导管的运动信息确定所述导管是否出现弯折，并在确定所述导管出现弯折后根据所述导管的弯折信息确定所述导管的弯折位置、弯折方向以及弯折等级。

作为一个实施例，所述PVDF压电模块通过电子开关与所述信号调理电路相连；所述电子开关为模拟开关或者射频开关。

作为一个实施例，所述处理单元采用以下步骤进行弯折评估：

步骤一：获取所述导管轴向相同位置处相对侧的膜层的弯折信息；

步骤二：根据所述相同位置处相对侧膜层的弯折信息判断弯折程度是否大于预设等级，若是，且V_内*（1+a%）≥V_{外 ，}则确定所述导管的弯折程度为安全等级；若所述相同位置处相对侧膜层的弯折信息判断弯折程度大于预设等级且V内*（1+a%）＜V_外，则确定所述导管的弯折程度为禁用等级；其中，V_内和V_外 分别为导管弯折处外侧和内侧膜层的弯折电压，a为设定值。

作为一个实施例，所述系统还包括智能设备，所述智能设备与所述处理单元通信连接；

所述智能设备用于根据所述导管的运动信息以及弯折信息生成所述导管在人体体腔内行进时的视频数据；所述视频数据包括所述导管在人体体腔内的位置以及弯折情况。

本发明实施例提供的技术方案与现有技术相比至少具备以下积极效果：

本发明实施例通过在导管上设置PVDF压电模块，且管体周向设置多个PVDF压电膜层，从而通过PVDF压电模块得到管体不同位置的弯折信号，通过利用导管弯折评估系统对弯折信号进行分析，准确地得出导管的弯折等级，使得医生可以直接根据导管的弯折等级对导管介入通路进行调整，有利于降低导管弯折过大存在的隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的导管的结构示意图；

图2为图1所示的导管的纵向结构示意图；

图3为本发明实施例提供的导管的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的导管的又一结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的导管弯折评估系统的结构示意图;

图6为本发明实施例提供的导管的一种弯曲状态示意图；

图7为本发明实施例提供的导管的另一种弯曲状态示意图。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明技术方案中对数据的获取，存储，使用，处理等均符合国家法律法规的相关规定。

发明人发现超声消融导管等介入血管等的人体体腔的导管等在人体体腔内行进时可能随着迂曲血管出现弯折，当弯折度过大时可能堵塞导管影响导管内液体的正常流通。通过现有的图像方式判断导管弯折度准确度不高，容易出现误判。故发明人提出在导管上设置PVDF压电模块，通过布满导管的PVDF压电薄膜采集导管弯折信号，从而准确评价导管的弯折状况，有利于医生根据导管的弯折情况调整导管介入通路，提高治疗效果。

本发明实施例一提供一种导管，可应用于超声消融，然不限于此，本发明实施例的导管还可以为其他治疗目的可介入人体体腔的导管。如图1~3所示，本发明实施例的导管包括：管体10以及设置于管体的PVDF压电模块。PVDF压电模块与导管弯折评估系统相连，从而为导管弯折评估系统提供导管的弯折信号。PVDF压电模块用于生成管体10的弯折信号。

PVDF（聚偏二氟乙烯，PolyVinylidene DiFluoride，简称PVDF）材料制成的压电薄膜具有压电效应，在PVDF压电膜层受到拉伸力伸长或者挤压力压缩时，会产生方向相反的电荷。在管体上对称设置PVDF膜层，当管体弯折时，管体弯折处内侧的膜层和外侧的膜层分别受到挤压力和拉伸力，受到挤压力的膜层发生横向压电效应并输出正电荷，受到拉伸力的膜层发生纵向压电效应并输出负电荷。通过PVDF压电模块采集的管体的弯折信号，既可识别管体的弯折程度，也可识别管体的弯折方向。PVDF压电薄膜还具有质量轻、高输出、频率响应范围宽、化学稳定性好、介电常数大以及质地柔软等优点。

PVDF压电模块包括：周向间隔设置于管体10的多个PVDF压电膜层。为了识别管体10不同位置的弯折情况，需要在管体10设置多个PVDF压电膜层。为了确保管体10周向不同位置弯折时均能够采集到弯折信号，需要在管体10周向间隔设置多个PVDF压电膜层，从而可以从管体周向的不同位置感测导管的弯曲情况。

为了获得管体10长度方向不同位置的弯折信号，PVDF压电模块可包括多个膜层，多个膜层可呈阵列式布置于管体10。其中，多个膜层沿管体10长度方向分为m组，每组包含n个膜层，n个膜层沿管体的周向均匀间隔布置。m、n均为大于1的自然数。示例性地，n等于4时，管体周向分布有4个膜层12。其中，膜层12的中线与管体10平行设置。通过m*n个膜层12可以感测管体10不同长度以及周向不同位置处的弯折信号，m和n可以根据管体的长度以及弯折感测的精度要求设置。导管轴向方向相邻的两组膜层可周向对齐排列，可以理解的是，导管轴向方向相邻的两组膜层也可周向错开排列，在此不做过分限制。可以理解的是，一个PVDF压电膜层12可以沿管体10长度方向的感测区域延伸，即管体10长度方向设置一条PVDF压电薄膜。

进一步地，每组内的n个膜层沿管体的轴向均匀间隔布置时，n个膜层两两中心对称设置，当管体10弯折时，其中一个膜层受到拉伸力时，与其对称分布的另一个膜层受到挤压力，两个膜层分别生成负电荷和正电荷，通过两个膜层的电荷可判断导管的弯折方向。

管体10的所有膜层12的形状和尺寸可以相同。膜层12可以呈矩形或者椭圆形等。各个膜层12的长度L可大于或者等于管体10的外直径D。膜层12的宽度可小于或者等于D/4。轴向相邻的两组膜层12之间的间隙可小于或者等于管体的外直径D。较佳地，每个膜层12的长度L等于D，宽度等于D/4，轴向相邻的两组膜层12之间的间隙等于管体的外直径D，n取值4或者8。可以理解的是n也可以根据需要选取更大的取值，在此不做过分限制。

作为管体周向布满膜层的替换例，每组的n个膜层12还可分布于管体10周向的预设半周内，即管体10的半周上设置有膜层12，另一半未设置膜层12。此时，导管轴向方向相邻的两组膜层可周向对齐排列。当然，导管轴向方向相邻的两组膜层也可周向错开排列。需要说明的是，管体10上的所有膜层12可以粘接设置于管体的外周壁上，或者也可以夹设于管体10壁内，当然也可以设置管体10的内周壁上，在此不做过分限制。

值得一体的是，如图4所示，导管还可包括设置于管体10的多个惯性传感器14，多个惯性传感器14与弯折评估系统相连，用于提供导管的运动信息。惯性传感器可以为三轴加速度传感器或者三轴加速度传感器和三轴陀螺仪。通过多个三轴加速度信息可以获得管体10的运动轨迹，通过对管体10的运动轨迹进行分析可以得到管体10运动过程中是否出现弯曲。因此，管体10在人体体腔内行进时，可通过惯性传感器14分析是否出现弯曲，若出现弯曲，可进一步通过PVDF压电模块确定弯曲位置、弯曲方向以及弯曲等级。

本发明实施例的导管与现有技术相比，通过在导管上设置PVDF压电模块，且管体周向设置多个PVDF压电膜层，从而通过PVDF压电模块得到管体不同位置的弯折信号，通过利用导管弯折评估系统对弯折信号进行分析，准确地得出导管的弯折等级，使得医生可以直接根据导管的弯折等级对导管介入通路进行调整，有利于降低导管弯折过大存在的隐患。

本发明实施例二提供一种导管弯折评估系统，如图5所示，包括如前述实施例所述的导管、信号调理电路16以及处理单元18。信号调理电路16与前述实施例的导管的PVDF压电模块相连并用于对弯折信号进行处理得到弯折信息后将弯折信息发送至处理单元18。处理单元18用于根据弯折信息得到导管的弯折等级。

PVDF压电模块可通过电子开关与信号调理电路16相连。信号调理电路16可包括电荷采集电路以及比较器。电荷采集电路可通过一个或者多个电子开关与PVDF压电模块相连。PVDF压电模块的各个压电膜层可以通过印制在管体10上的导线与电子开关相连。电子开关可以为模拟开关或者射频开关。电子开关的控制端与处理单元18相连。通过对管体上的各个膜层的位置以及与电子开关的接口之间的关系进行标定，控制单元18即可识别管体的弯折位置。同时，控制单元18还可通过膜层输出的电荷为正电荷和负电荷以及膜层的位置识别管体的弯折方向。通过使用电子开关有利于简化管体的布线。可以理解的是，也可以将PVDF压电模块的各个膜层分别与信号调理电路中的电荷采集电路相连。

处理单元18用于根据导管的运动信息确定导管是否出现弯折，并在确定导管出现弯折后根据导管的弯折信息确定导管的弯折方向以及弯折等级。

进一步地，处理单元18可采用以下步骤进行弯折评估：获取导管轴向相同位置处相对侧的弯折信息；根据相同位置处相对侧的弯折信息判断弯折程度是否大于预设等级，若是，且V_内*（1+a%）≥V_{外 ，}则确定导管的弯折程度为安全等级，此时，无需更换当前介入血管；若弯折程度大于预设等级且V内*（1+a%）＜V_外，则确定导管的弯折程度为禁用等级，此时建议更换当前介入血管，寻找更适合的血管进行治疗。其中，a为设定值。V_内为弯折处管体10内侧的膜层的弯折电压值，V_外为弯折处管体10外侧的膜层的弯折电压值。当管体10弯折程度较小时，如图6所示，V_内和V_外的差值较小，可以根据实际测试得到a的取值。此时，V_内和V_外的差值在V_内*（1+a%）之内；当管体10的弯折程度较大时，如图7所示，弯曲角度接近90°，V_内和V_外的差值增大，会明显大于V_内*（1+a%），因此，通过对管体10弯折处外侧膜层和内侧膜层的弯折信号进行比较，可以准确有效地识别出弯曲程度较大的弯曲状态。

进一步地，导管弯折评估系统还可包括智能设备（图未示），智能设备与处理单元18通信连接。智能设备用于根据导管的运动信息以及弯折信息生成导管在人体体腔内行进时的视频数据；视频数据包括导管在人体体腔内的位置以及弯折情况。

智能设备可以为智能手机、智能眼镜等便携式设备，或者其他可以生成并显示导管在人体体腔内实时运动的视频数据的智能设备，在此不做具体限制。通过智能设备提供的视频图像，可以实时地观察导管在人体体腔的位置以及弯折情况，既直观又准确。

本发明实施例导管弯折评估系统现有技术相比，通过在导管上设置PVDF压电模块，且管体周向设置多个PVDF压电膜层，从而通过PVDF压电模块得到管体不同位置的弯折信号，通过利用导管弯折评估系统对弯折信号进行分析，准确地得出导管的弯折等级，使得医生可以直接根据导管的弯折等级对导管介入通路进行调整，有利于降低导管弯折过大存在的隐患。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种导管弯折评估系统，其特征在于，包括：导管、信号调理电路以及处理单元；

所述信号调理电路与所述导管的PVDF压电模块相连并用于对所述弯折信号进行处理得到弯折信息后将所述弯折信息发送至所述处理单元；

所述处理单元用于根据所述导管的弯折信息确定所述导管的弯折位置、弯折方向以及弯折等级；

所述处理单元采用以下步骤进行弯折评估：

步骤一：获取所述导管轴向相同位置处相对侧的膜层的弯折信息；

步骤二：根据所述相同位置处相对侧膜层的弯折信息判断弯折程度是否大于预设等级，若是，且V_内*（1+a%）≥V_{外 ，}则确定所述导管的弯折程度为安全等级；若所述相同位置处相对侧膜层的弯折信息判断弯折程度大于预设等级且V内*（1+a%）＜V_外，则确定所述导管的弯折程度为禁用等级；其中，V_内和V_外 分别为导管弯折处外侧和内侧膜层的弯折电压，a为设定值；

其中，所述导管包括：管体以及设置于所述管体的PVDF压电模块；所述PVDF压电模块用于生成所述管体的弯折信号；所述PVDF压电模块包括：周向间隔设置于所述管体的多个PVDF压电膜层；

所述PVDF压电模块包括多个膜层，所述多个膜层呈阵列式布置于所述管体；其中，所述多个膜层沿所述管体长度方向分为m组，每组包含n个膜层，n个膜层沿所述管体的周向均匀间隔布置，所述n个膜层两两中心对称设置；所述导管轴向方向相邻的两组膜层周向对齐或者错开排列；m、n均为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的导管弯折评估系统，其特征在于，所述导管还包括设置于所述管体的多个惯性传感器，所述多个惯性传感器与所述处理单元相连并用于提供所述管体的运动信息。

3.根据权利要求2所述的导管弯折评估系统，其特征在于，所述处理单元用于根据所述导管的运动信息确定所述导管是否出现弯折，并在确定所述导管出现弯折后根据所述导管的弯折信息确定所述导管的弯折位置、弯折方向以及弯折等级。

4.根据权利要求1所述的导管弯折评估系统，其特征在于，所述膜层的长度L大于或者等于所述管体的外直径D；所述膜层的宽度小于或者等于D/4；轴向相邻的两组膜层之间的间隙小于或者等于所述管体的外直径D。

5.根据权利要求1所述的导管弯折评估系统，其特征在于，所述PVDF压电模块通过电子开关与所述信号调理电路相连；所述电子开关为模拟开关或者射频开关。

6.根据权利要求1所述的导管弯折评估系统，其特征在于，所述系统还包括智能设备，所述智能设备与所述处理单元通信连接；

所述智能设备用于根据所述导管的运动信息以及弯折信息生成所述导管在人体体腔内行进时的视频数据；所述视频数据包括所述导管在人体体腔内的位置以及弯折情况。