CN117653878A - 一种介入手术压力泵自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介入手术压力泵自动控制方法，包括：根据实时采集DSA透视图像，确定球囊导管或支架导管被推送到目标位置上；所述球囊导管或支架导管均包括球囊，其前端具有两个标记点，用于图像标识和定位；对实时采集DSA透视图像进行实时分析，实时获得血管图像信息；并获取球囊导管或支架导管的正常使用标准压力信息；控制压力泵对球囊进行加压；在加压过程中，根据所述实时采集DSA透视图像，判断球囊是否打开到位；当判断所述球囊打开到位，控制压力泵停止加压动作，经过预设时长后，当分析球囊图像、球囊压力均满足预期条件，则完成自动控制。该方法配合压力泵控制机器和DSA一起使用，可以精准控制机器自动完成球囊导管或支架导管扩张任务。

Description

一种介入手术压力泵自动控制方法

技术领域

本发明涉及微创血管介入手术领域，涉及在介入手术中使用机器对球囊/支架加压扩张的自动控制技术,更具体的说是涉及一种介入手术压力泵自动控制方法。

背景技术

目前，微创介入疗法是针对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。

在介入手术中，需要向患者血管内的狭窄部位进行球囊扩张，以此来完成手术治疗操作。现有的球囊导管和支架导管扩张是依靠医生手动控制压力泵来实现的，术中需要医生观察实时DSA透视图像，依此判断球囊导管/支架导管是否扩张到位。目前临床手术中尚无压力泵自动控制的方法。

而对于介入手术使用机器进行压力泵控制中存在如下几个方面的问题：（1）控制动作全程需要医生手动控制，操作步骤较多，对医生体力消耗较大；（2）因为每个病人的血管情况不同，机器无法判断压力情况，无法做到自动执行扩张动作；（3）医生在判断扩张是否到位，基本依靠个人经验，对于新手医生容易出现误差；（4）对于加压扩张过程中的异常情况，只能依靠医生凭借经验来判断，没有自动检测方法。如果没有及时发现，容易出现手术风险；（5）使用压力泵过程中，需要观察实时血管情况，整个过程是在有X射线的环境下进行。医生在此过程中会受到长期辐射伤害。（6）医生长期操作压力泵易发生手部疲劳，对操作精度下降，导致手术效率降低。

因此，如何解决上述介入手术使用机器进行压力泵控制中存在的技术问题，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种介入手术压力泵自动控制方法，其目的在于解决现阶段介入手术中使用机器无法进行自动控制球囊导管/支架导管扩张，需要医生全程进行人工操作，无法精准控制压力，缺少必要安全保护措施，对经验不足的医生难以准确判断加压到位等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种介入手术压力泵自动控制方法，包括以下步骤：

S1、根据实时采集DSA透视图像，确定球囊导管或支架导管被推送到目

标位置上；所述球囊导管或支架导管的导管前端具有两个标记点，用于图像标识和定位；其中，所述球囊导管、支架导管均包括球囊；

S2、对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，实时获得血管图像信

息；并获取所述球囊导管或支架导管的正常使用标准压力信息；

S3、控制压力泵对所述球囊进行加压；在加压过程中，根据所述实时采集DSA透视图像，判断所述球囊是否打开到位；

S4、当判断所述球囊打开到位，控制所述压力泵停止加压动作，经过预设时长后，当分析球囊图像、球囊压力均满足预期条件，则完成自动控制。

进一步地，还包括：

S5、当判断所述球囊未打开到位，重新执行步骤S3控制压力泵对所述球囊进行加压。

进一步地，所述步骤S2包括：

S201、对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，确定所述球囊所在血管，计算所述血管正常部位的直径A；

S202、采集当前的所述球囊导管或支架导管数据信息，获取所述球囊导管或支架导管的标准压力值B。

进一步地，所述步骤S201包括：

对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，确定所述球囊所在血管；

以所述两个标记点为起点，同时向该血管路径的两端进行扫描，直到找到出现分叉的点为止；

记录前后分叉点的位置为E1和E2；则所述球囊所在的血管为E1和E2之间的血管，记为血管E；

提取所述血管E的中心线，在中心线上选取n个点，计算每个点位的血管直径；

计算所有的所述n个点位血管直径的平均值，去除部分平均值以下的点位；

计算剩余点位的平均值记为A，作为该段血管正常部位的直径。

进一步地，所述步骤S3包括：

S301、在加压过程中，控制所述压力泵以预定速率给所述球囊加压；

S302、判断压力值是否持续增加，且判断实时压力值是否达到第一预设压力值；

S303、当所述压力值持续增加且达到第一预设压力值时，根据所述实时采集DSA透视图像，当所述球囊形态正常时，并确定两个标记点之间球囊形状的宽度C是否大于等于血管正常部位的直径A。

进一步地，所述步骤S301具体包括：

当所述球囊导管为药物球囊时，在加压过程中，则控制所述压力泵以预定速率维持第一时长给所述球囊加压；否则，控制所述压力泵以所述预定速率维持第二时长给所述球囊加压；其中所述第一时长大于第二时长。

进一步地，所述球囊形状的宽度C由如下获得：

以球囊两侧的圆弧为端点，在所述球囊上选取m个点；

计算m个点所在位置对应的球囊宽度值的平均值，记为宽度C。

进一步地，所述步骤S4包括：

S401、当所述球囊形状的宽度C大于等于血管正常部位的直径A时，则确定所述球囊打开到位，并控制所述压力泵停止加压；

S402、当所述压力泵停止加压达到预设时长时，控制所述压力泵执行抽负压操作；

S403、当所述球囊由扩张变状态变为收缩状态以及所述球囊压力降低直至归零时，则完成自动控制。

进一步地，所述步骤S5包括：

当球囊形状的宽度C小于血管正常部位的直径A，则所述球囊未打开到位，重新执行步骤S301控制压力泵以预定速率对所述球囊进行加压。

进一步地，所述步骤S303还包括：

当所述压力值未持续增加，则控制所述压力泵停止加压，并发出错误报警。

进一步地，所述步骤S303还包括：

当所述球囊形态异常时，则控制所述压力泵给球囊增大x个压力；

当增大后的实时压力值大于y时，则控制所述压力泵停止加压，并发出错误报警；所述y为标准压力值B的预设倍数；

当增大后的实时压力值小于等于y时，再次判断所述球囊的形态是否正常。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种介入手术压力泵自动控制方法，该方法配合压力泵控制机器和DSA一起使用，可以控制机器自动完成球囊导管/支架导管扩张任务。该方法能够接收并分析DSA（数字血管减影造影机）采集的实时图像，并把分析结果进行计算转化为控制压力泵的操作执行指令；通过结合手术中DSA采集的实时图像，针对不同患者的血管进行特定分析，因此可以做到精准控制；进一步地，该方法结合多重保护措施，有效保证了球囊导管/支架导管扩张过程中的安全。

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作简单地介绍，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来讲，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为本发明实施例提供的介入手术压力泵自动控制方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的步骤S2的流程图。

图3为本发明实施例提供的步骤S3的流程图。

图4为本发明实施例提供的步骤S4的流程图。

图5为本发明实施例提供的介入手术压力泵自动控制方法的原理图。

图6为本发明实施例提供的压力泵加压过程分析流程的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明实施例公开了一种介入手术压力泵自动控制方法，参照图1所示，包括以下步骤：

S1、根据实时采集DSA透视图像，确定球囊导管或支架导管被推送到目

标位置上；所述球囊导管或支架导管的导管前端具有两个标记点，用于图像标识和定位；其中，所述球囊导管、支架导管均包括球囊；支架导管预装在球囊扩张导管上，球囊扩张导管由导管座、 导管加强件、管体、球囊组成；

S2、对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，实时获得血管图像信

息；并获取所述球囊导管或支架导管的正常使用标准压力信息；

S3、控制压力泵对所述球囊进行加压；在加压过程中，根据所述实时采集DSA透视图像，判断所述球囊是否打开到位；

S4、当判断所述球囊图像打开到位，控制所述压力泵停止加压动作，经过预设时长后，当分析球囊图像、球囊压力均满足预期条件，则完成自动控制。

S5、当判断所述球囊未打开到位，重新执行步骤S3控制压力泵对所述球囊进行加压。

该方法通过实时采集DSA透视图像，可以准确地确定球囊导管或支架导管的位置，并实时获取血管图像信息，并通过球囊导管或支架导管前端的两个标记点进行图像标识和定位，根据球囊导管或支架导管的正常使用标准压力信息，从而使得后续的加压过程更加准确和精确。最后，根据实时采集的DSA透视图像，判断球囊是否打开到位，并控制压力泵对球囊进行加压。当判断球囊打开到位时，控制压力泵停止加压动作，经过预设时长后，通过分析球囊图像和球囊压力是否满足预期条件来判断操作是否完成。该介入手术压力泵自动控制方法通过实时DSA图像采集、分析和对压力泵的自动控制，有助于实现了对手术过程的自动化控制，有助于减轻了医生的操作压力，有助于提高了手术的准确性和安全性。

该方法配合压力泵控制机器和DSA一起使用，可以控制机器自动完成球囊导管/支架导管扩张任务。系统能够接受并分析DSA采集的实时图像，并把分析结果进行计算转化为机器的操作执行指令，实时发送到执行机构上，控制压力泵的动作。

其中，参照图2所示，步骤S2包括：

S201、对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，确定球囊所在血管，计算所述血管正常部位的直径A；

具体的，该步骤中对实时采集DSA透视图像进行实时分析，确定球囊所在血管；以所述两个标记点为起点，同时向该血管路径的两端进行扫描，直到找到出现分叉的点为止；记录前后分叉点的位置为E1和E2；则球囊所在的血管为E1和E2之间的血管，记为血管E；提取血管E的中心线，在中心线上选取n个点，计算每个点位的血管直径；计算所有的n个点位血管直径的平均值，去除部分平均值以下的点位；计算剩余点位的平均值记为A，作为该段血管正常部位的直径。

S202、采集当前的所述球囊导管或支架导管数据信息，获取所述球囊导管或支架导管的标准压力值B。比如，可通过医生的输入，获取到球囊导管或支架导管的标准压力值B，后续步骤中以此标准压力值B进行判断。

上述步骤S3，参照图3所示，包括：

S301、在加压过程中，控制所述压力泵以预定速率给所述球囊加压；比如当球囊导管为药物球囊时，在加压过程中，则控制压力泵以预定速率维持第一时长给球囊加压；否则，控制压力泵以同样的预定速率维持第二时长给球囊加压；其中所述第一时长大于第二时长，第一时长和第二时长可由医生基于患者情况和手术场景进行设置。

S302、判断压力值是否持续增加，且判断实时压力值是否达到第一预设压力值；比如以标准压力值B为例说明，该第一预设压力值可以为F=B-4;其中，压力值的单位为dar，表示0.1Mpa，即0.1个大气压。

S303、当压力值持续增加且达到第一预设压力值时，根据实时采集DSA透视图像，当球囊形态正常时，并确定两个标记点之间球囊形状的宽度C是否大于等于血管正常部位的直径A。比如，判断球囊形态是否扩展后为椭圆形。球囊形状的宽度C由如下获得：以球囊两侧的圆弧为端点，在所述球囊上选取m个点；计算m个点所在位置对应的球囊宽度值的平均值，记为宽度C。

并且，当该压力值未持续增加，则控制压力泵停止加压，并发出错误报警。在遇到异常情况时，能够及时发现并停止动作，告知医生来处理，保证手术的安全。

当球囊形态异常时，即未扩展起来，则控制压力泵给球囊增大x个压力；比如增加1个压力，也就是0.1大气压。当增大后的实时压力值大于y时，则控制压力泵停止加压，并发出错误报警； y为标准压力值B的预设倍数，比如是B*1.3，可由医生根据经验进行设置。进一步地，当增大后的实时压力值小于等于y时，再次判断所述球囊的形态是否正常。

参照图4所示，上述步骤S4包括：

S401、当球囊形状的宽度C大于等于血管正常部位的直径A时，则确定球囊打开到位，并控制压力泵停止加压；

S402、当压力泵停止加压达到预设时长时，控制压力泵执行抽负压操作；

S403、当球囊由扩张变状态变为收缩状态以及所述球囊压力降低直至归零时，则完成自动控制。其中，在完成自动控制之前，并且可以接收医生的指令，是否需要多次扩展；如需要再次扩展，可再次重复执行步骤S1~S4，直到完成自动控制。进一步，当球囊状态未改变和/或球囊压力未降低也未归零时，则发出异常提示，供医生处理。

在具体实施时，比如可将本发明的介入手术压力泵自动控制方法，作为软件程序植入在自动控制系统中，医生在移动球囊导管或支架导管到位后，只需按动自动控制系统的开始按键，通过系统的计算和分析，可以自动控制机器完成对球囊导管/支架导管扩张任务。系统通过结合手术中DSA（数字血管减影造影机）采集的实时图像，针对不同患者的血管进行特定分析，因此可以做到精准控制，同时结合多重保护措施，有效保证了球囊导管/支架导管扩张过程中的安全。

下面从具体实施的角度详细说明本发明的技术方案：

参照图5所示，为医生在操作自动控制系统，使用本发明的介入手术压力泵自动控制方法的原理图：

整体控制流程中，医生首先在DSA图像引导下把球囊导管或支架导管推送到目标位置上，连接好机器，做好球囊导管/支架导管加压的准备后，然后点击按键，系统开始自动控制。机器开始给球囊导管/支架导管加压，保持DSA处于透视状态，实时读取血管图像信息，读取实时球囊压力信息，对这些信息进行分析处理后，计算出从端的执行机构的运动指令，发送这些指令到从端装置上，从端装置根据运动指令进行动作。从端装置为可以给球囊加压的装置，可以为电动控制的压力泵、高压注射器等等。

在加压过程中，系统将实时监测球囊的状态，从图像上判断球囊是否打开到位，如果没有到位，则系统继续进行加压。如果到位后，则系统停止压力泵动作。根据医生预设值，维持压力泵扩张状态一定时间。当到达设定时间后，系统发送指令控制压力泵快速回退，使得球囊收缩。

在此过程中，系统判断球囊在图像中的形态是否由原来的扩张状态变为收缩状态，是否随着压力的降低，球囊的面积逐渐减小，系统还会检测压力值是否逐渐减小并最终归零。如果上述情况有任意没有实现，说明系统存在异常情况，系统停止动作，发出异常提示，等待医生进行处理。

如果全部正常，说明系统运行正常，球囊收缩成功，完成了一次扩张动作。随后，医生根据病人状态，分析后决定是否需要再次扩张，或者调整位置后继续扩张球囊。如果需要多次扩张，则医生确定位置后，再次点击启动按键，重复上述的步骤即可。当全部扩张动作完成后，则完成手术中关于球囊导管/支架导管的扩张任务。

如图6所示，系统加压过程分析流程中，系统首先读取到血管造影图像，此时血管中已放置好球囊导管或支架导管，在球囊导管或支架导管的前端有2个明显的标记点，可以出图像中看到。系统找到这2个标记点，定位该标记点所在的血管。系统找出之前的造影图像，在图像中可以看到该血管的形态。

计算该血管的直径，计算方法为，以2个标记点为起点，同时向该血管路径2端进行扫描，直到找到出现分叉的点为止，记录前后分叉点的位置为E1和E2，则球囊导管/支架导管所在的血管为E1和E2之间的血管，记为血管E。提前血管E的中心线，比如在中心线上平均选取20个点，计算每个点位的血管直径，记为Fn，计算这些直径的平均值记为G，在20个Fn中，判断小于G*0.9的点，除去这些点，把剩余的点找出，记为Hn，计算Hn中的平均值，记为A，则A为该段血管的直径。

另外，可通过医生输入，系统采集到球囊导管/支架导管的信息，包括球囊导管/支架导管正常使用的标准压力值，记为B，系统将以该压力值为标准进行判断。通过球囊导管的型号，可以判断出当前所用是否为药物球囊，如果是药物球囊，系统把维持时间设定为60s，反之设定为2s，这些数值医生也可以根据设计情况进行调整。

在设置完成后，系统发出指令控制电机运动，推送压力泵给球囊导管/支架导管加压，加压速率控制在1ATM/s，系统实时检测压力值，如果加压速度快则控制电机降低转速，反正加速转速。在加压过程中，系统会监测压力值，判断压力值是否在持续增加，如果没有持续增加，说明系统运行有问题，停止电机运动，系统发出错误报警，提示医生进行查看处理。

如果压力值持续增加，继续判断实时压力值是否到达B-4,未达到说明系统处于相对安全阶段，到达后，系统会开重点关注2个标记点之间的球囊形状。随着压力的增加，球囊形状应该时逐渐增大，最终达到一种带圆角的长方形，或者为椭圆形。系统实时判断球囊的形态是否为正常状态，如果不是正常状态，说明球囊没有打起来，此时系统发送指令控制电机给球囊继续增大压力，继续观察球囊形态，直到形态正常，或者比如压力值到达B*1.3为止，如果压力值超过B*1.3，此时球囊形态还不正常，说明手术中有问题，系统停止运动，发出错误报警，提示医生进行查看处理。

在球囊形态正常时，以球囊的两侧的圆弧为端点，在球囊上平均选取10个点，计算这些点的对应球囊的宽度值，计算出他们的平均宽度，记为C。判断C是否大于等于A，如果C小于A，说明球囊未扩张到位，系统控制电机运动继续扩张动作。如果C大于等于A后，说明球囊以扩张到位，系统发出指令，控制电机停止运动，此时进入到加压维持状态。

该实施例中，为医生在操作自动控制系统，使用本发明的介入手术压力泵自动控制方法，其根据DSA的实时图像信息，可以实时计算出从端执行机构的控制动作，从而达到了对球囊导管/支架导管扩张自动控制，医生只需按键开始，系统能够自动完成球囊导管/支架导管扩张动作，无需进行术中多次判断，简化了操作步骤，方便医生使用，提高了手术效率。

另外，系统根据DSA的实时图像分析，准确计算出从端装置的控制动作，使得对球囊导管/支架导管的扩张控制更加精准，能够最大程度的保证血管的畅通，提高手术治疗效果。

进一步地，系统根据不同患者的图像进行分析，可扩展应用场景，比如，还可以准确控制不同患者的造影剂推送剂量和压力，系统还会检测实时压力数据信息，以及不同患者的血管直径，通过实时调整推送速度，保证推送过程中的安全性。

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 (10)

1.一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据实时采集DSA透视图像，确定球囊导管或支架导管被

推送到目标位置上；所述球囊导管或支架导管的导管前端具有两个标记点，用于图像标识和定位；其中，所述球囊导管、支架导管均包括球囊；

S2、对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，实时获得血

管图像信息；并获取所述球囊导管或支架导管的正常使用标准压力信息；

S3、控制压力泵对所述球囊进行加压；在加压过程中，根据所述实时采集DSA透视图像，判断所述球囊是否打开到位；

S4、当判断所述球囊打开到位，控制所述压力泵停止加压动作，经过预设时长后，当分析球囊图像、球囊压力均满足预期条件，则完成自动控制。

2.根据权利要求1所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，还包括：

S5、当判断所述球囊未打开到位，重新执行步骤S3控制压力泵对所述球囊进行加压。

3.根据权利要求2所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S201、对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，确定所述球囊所在血管，计算所述血管正常部位的直径A；

S202、采集当前的所述球囊导管或支架导管数据信息，获取所述球囊导管或支架导管的标准压力值B。

4.根据权利要求3所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S201包括：

对所述实时采集DSA透视图像进行实时分析，确定所述球囊所在血管；

以所述两个标记点为起点，同时向该血管路径的两端进行扫描，直到找到出现分叉的点为止；

记录前后分叉点的位置为E1和E2；则所述球囊所在的血管为E1和E2之间的血管，记为血管E；

提取所述血管E的中心线，在中心线上选取n个点，计算每个点位的血管直径；

计算所有的所述n个点位血管直径的平均值，去除部分平均值以下的点位；

计算剩余点位的平均值记为A，作为该段血管正常部位的直径。

5.根据权利要求3所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S301、在加压过程中，控制所述压力泵以预定速率给所述球囊加压；

S302、判断压力值是否持续增加，且判断实时压力值是否达到第一预设压力值；

S303、当所述压力值持续增加且达到第一预设压力值时，根据所述实时采集DSA透视图像，当所述球囊形态正常时，并确定两个标记点之间球囊形状的宽度C是否大于等于血管正常部位的直径A。

6.根据权利要求5所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S301具体包括：

当所述球囊导管为药物球囊时，在加压过程中，则控制所述压力泵以预定速率维持第一时长给所述球囊加压；否则，控制所述压力泵以所述预定速率维持第二时长给所述球囊加压；其中所述第一时长大于第二时长。

7.根据权利要求5所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述球囊形状的宽度C由如下获得：

以球囊两侧的圆弧为端点，在所述球囊上选取m个点；

计算m个点所在位置对应的球囊宽度值的平均值，记为宽度C。

8.根据权利要求5所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S401、当所述球囊形状的宽度C大于等于血管正常部位的直径A时，则确定所述球囊打开到位，并控制所述压力泵停止加压；

S402、当所述压力泵停止加压达到预设时长时，控制所述压力泵执行抽负压操作；

S403、当所述球囊由扩张变状态变为收缩状态以及所述球囊压力降低直至归零时，则完成自动控制。

9.根据权利要求5所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

当球囊形状的宽度C小于血管正常部位的直径A，则所述球囊未打开到位，重新执行步骤S301控制压力泵以预定速率对所述球囊进行加压。

10.根据权利要求5所述的一种介入手术压力泵自动控制方法，其特征在于，所述步骤S303还包括：

当所述压力值未持续增加，则控制所述压力泵停止加压，并发出错误报警。