TWI221407B - Device and method for detecting the location of vein by ultrasound - Google Patents
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Description
1221407 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種靜脈偵測裝置及方法,特別是指一 種藉由超音波訊號偵測靜脈位置之裝置及方法。 曰 【先前技術】 目前對於以内視鏡深人人體内進行手術或以放射線處 理遽瘤之醫療行為,為求精確而不致傷及周邊組織、細 胞,多會輔以其他如Χ-光掃_、磁振造影(MRI)等客觀辅助 工具。讓施術者能有客觀影像供參考對照,甚至在處理 . 完全同步監控。 、 相對地’-般受檢者或患者在接受抽血檢驗或藥物注 射時,都只是由有經驗的醫護人員選擇適當靜脈扎針,以 抽取血液樣本或進行注射,並沒有類似的客觀參考資料對 照。但疋由於扎針對象體脂肪過多而使得靜脈血管不明 顯,或是對象為嬰幼兒’血管非常細小時,負責處理的醫 護人員常需歷經將針頭扎人、拔出些許、扎更深...的多次嘗 «戈甚至被迫換手才能完成;而被抽血或注射的對象,亦 需平白承受多次不必要的疼痛,尤其對象若是嬰幼兒,更 會因此哭鬧掙扎,增加處理的困難度及風險。 若能即時取得靜脈血管的相對位置資料,供醫護人員 在扎針時更精準,無疑將提高醫療照護品質,減少受檢者 或患者在打針時發生無謂疼痛之機會。 然而’血管、血液與周邊之肌肉或臟器等軟組織構成 比例類似’無法以X.光區隔;磁振造影儀器所需磁場強度 4 1221407 甚大(一般可高達1 Tesla),其中所用電磁鐵不僅沉重、搭配 之冷卻裝置體積龐大、整體操作所費不貲,又不可能作為 普遍配備使用;所以目前只有如圖1所示,將超音波探頭9 所發射超音波入射至受檢者軀體8後,量測回波(ech〇)之方 式可用以偵測血流。 ίο 然而,由於血液與軟組織間之反射率差距不遠,要利 用血液與軟組織間之介面產生強烈回波有其困難,故圖1 所示其實是藉由動脈中血液之血流速度,當血球8〇如圖2 中依箭頭方向朝向超音波發射單元91移動時,造成感測單 疋92量得所反射之超音波訊號產生頻率增高之頻移;反 之,血球80如圖3所示遠離超音波發射單元91移動時, 夏測單元92獲得頻率減低之都卜勒頻移。故依照目前技術 传如圖4所示之都卜勒頻移血流圖,由永平之時間轴觀 之可以/月楚瞭解其與上方之心電圖中心搏的密切關聯。 15 20 但一般抽血或注射必須選擇血流速較慢乏靜脈,又不 此產生明顯的都卜勒頻移效應,更難與周邊之靜態軟組織 進仃區別;而以連續之超音波發射訊號探測時,僅能判別 是否有移動的物體,卻無法提供轴向(axial)的解析,換言 之,無法得知移動物體的深度。是以’如何在有限的經費 下’供醫護人員客觀、正確地獲得診療對象之靜脈位置資 料’減少病患痛楚、提昇醫療照護品f、甚至提供更豐富 之診察資訊’是當前醫學卫程研究單位f試努力的方向:田 因此, 本發明之目的即在提供一 種可正確偵測靜脈中 5 1221407 5 10 血液位置之超音波靜脈偵測裝置。 本發明之另一目的在提供—種 可供普遍應用之超音波靜脈偵測裝置广纟本低廉, 位置:::::一目的在提供—種可正確偵測靜脈中血液 位置之超音波靜脈偵測方法。 :本發明之超音波靜脈_裝置,一種超音波靜脈债 ^裝置,係供_—受檢者—特絲體部位靜脈位置,該 裝置包括:―脈衝式超音波發射單元,具子,用以 產生-供朝向該受檢者該㈣部位之指向性脈衝式超音波 。凡喊,m衝式加壓單儿’用以施加—可與該指向性脈衝 式超音波訊號及該受檢者^搏頻率區隔之脈衝式壓力訊號 至該受檢者該ϋ體部位;—超音波感測單元,供感測反射 自該受檢者該躺體部位所有反射點之該指向性脈衝式超音 波訊號的反射波,並轉換為電訊號輸出;以及一微處理
15 器,用以接收來自該超音波感測單元之電訊號,並計算代 表該反射波之電訊號的都卜勒頻移,界定對應該脈衝式壓 力訊號之該反射點位置。
20 由此,本發明之超音波靜脈偵測方法及裝置將可藉由 簡單之結構與低廉之成本,普遍應用於各需求環境,而可 正確偵測靜脈中血液位置,從而獲得靜脈正確深度,增加 醫療照遵人員所能獲得資訊、相對減少病患所受痛苦。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效,在 以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中,將可清 6 1221407 5 楚的呈現。 參閱圖5與圖6,本發明超音波靜脈偵測裝置1之較佳 實施例包含一脈衝式超音波發射單元21,一超音波感測單 元22,一脈衝式加壓單元3,一微處理器4,及一儲存單元 10 超音波探頭2中包含一脈衝式超音波發射單元21及一 超音波感測單元22,發射單元21具有例如由壓電材料製成 之-振盪子,使得當發射單元21收到微處理器4之驅動訊 號時’產生非連續之-指向性脈衝式超音波訊號。
為說明起見,本實施例中之脈衝式加壓單元3是以 15 般血壓量測時常用之環狀帶31與一馬達32為例,環狀帶 31中形成有-氣囊(圖未示),經—中μ 33料至馬達 32,使得馬達32在收到微處理器4之指令時,可經由中空 管33對氣囊充氣或排除氣囊中之氣體。 : 20 所不,在要找尋一受檢者特定軀體部 ,如手臂上之靜脈位置時’最先在㈣⑹中將脈衝式加 =\的環㈣31綁_受檢者手臂。隨後在步驟 微處理器4指令超音波發射置 心* 朝受檢者手臂,以例 ΓΓ 射次數’發㈣如^職之非連續脈」 迅速充氣聽囊巾,使得軸帶^^料指令馬達: 至受檢者手臂。 ▼ 1施加-脈衝式壓力訊:
因為靜脈中推送血液返㈣血“處為㈣隔二:=、::: 7 1221407 時’最好,保持%狀帶31對受檢者手臂施加之壓力高於該受 檢者之靜脈壓、但低於受檢者之舒張壓,使得施加壓力訊 號時,受檢者手臂靜脈完全被阻斷,而動脈血流仍可持續 行進。另方面,為避免壓力訊號與心搏混淆,此處之壓力 訊號施加速度亦需與受檢者心搏頻率區隔。 位於超音波探頭2内之超音波感測單元22隨即在步驟 63感測超音波脈衝訊號的回波,並轉換為電訊號輸出。當 然,此處之反射波包括人體各種不同界面如空氣/皮膚、血 管/血液 '肌肉/骨骼之界面回波。 步驟64中,儲存單元5先紀錄發出指向性超音波訊號 時間,隨即紀錄感測到反射波之時間間隔,並記錄所接收 到之反射訊號。到步驟65,由微處理器4統計反射波的都 卜勒頻移,考量骨骼、皮膚與肌肉等軟組織量得之反射回 波為一不隨時變的直流訊號,不會有前述都卜勒頻移;另 動脈血液之都卜勒頻移如圖8與心搏頻率相關,且受到施 加壓力訊號時血流並不會被阻斷,故統計其都卜勒頻移狀 況之有效反射,將比靜脈反射之狀況強且持續;相對而 言,統計靜脈血流所產生之都卜勒頻移的有效反射,會與 脈衝式壓力訊號密切相依。故可藉由前述脈衝式壓力訊號 之有無’排除非對應該脈衝式壓力訊號的反射點,從而在 步驟66界定出對應該脈衝式壓力訊號之反射點,此即為靜 脈中血液之反射回波。 最後在步驟67時,如圖9累積一段時間之多次量測回 波,如前所述,較淺之靜脈與較深之動脈各自有其回波模 8 1221407 5 f ’依照回波之模式與型態進行前述方式區分,由微處理 盗4將感測到該反射點反射波時間與發出超音波訊號時間 相減,獲得從發射訊號到接收回波間之時間間隔,除以超 音波傳遞速度即可推算出該反射點與發射點間距,由於^ 氣分子震盪之疏密波傳遞速度約為33〇 m/sec,當目前電$ 號之可解析頻率已達G Hz範圍時,即意味其空;解析度最
佳可達微米範圍。 X 10 15 歸納上述,本發明之超音波靜脈偵測裴置,藉由一加 [單兀之作用’迫使靜脈中之血流產生可預期的移動量變 化^成入射超音波回波之都卜勒頻移,從而將靜脈位置 與動脈及其他軟組織或骨絡進行區隔,尤其採用脈衝式之 超音波發射單元,針對特定方向進行偵測,可以將各次回 波視為時間轴方向之記錄資料,藉由累積時間轴之資料, 找哥出靜脈所在位置,即便受檢者是嬰幼童、或肥胖者, 均可輕易獲得靜脈正確深度之資訊,避免受檢者一旦要打 十夺的不必要誤手匕’故本發明揭露之結構與方法確實能達 到本案之目的。惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例 而已,不能僅以此實施例之揭露限定本發明實施之範圍; 20 尤其熟於此技者皆可輕易理解,前述步驟65至67之累積 資料、比對區隔、計算回波反射點距離等,在實際量測時 幾乎同時發生’並無實際之錢順序。故大凡依本發明申 凊專利範圍及說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾, 皆應仍屬本案專利涵蓋之範圍内。 ^ 9 1221407 【圖式簡單說明】 圖1是目前以超音波探頭偵測血流之立體示意圖; 圖2是受測物朝向超音波探頭方向移動狀況時,都卜 勒效應所造成超音波回波頻率增高之頻移現象示意圖; 圖3是受測物朝遠離超音波探頭方向移動狀況下,都 卜勒效應所造成超音波回波頻率降低之頻移現象示意圖; 圖4是目前以超音波量測動脈血流之都卜勒頻移與心 電圖紀錄時序比較示意圖; 10 圖5是本發明超音波靜脈偵測裝置之較佳實施例的方·籲 塊示意圖; 圖6是本發明超音波靜脈偵測装置應用於受檢測者手 臂上之立體示意圖; 圖7是本發明超音波靜脈偵測方法之流程圖; 15 圖8是依照本發明超音波靜脈偵測裝置量得動、靜脈 血流之都卜勒能量與壓力訊號之時序關係示意圖;以及 圖9是脈衝式超音波回波訊號統計判別原理示意圖。
感測單元 環狀帶 馬達 中空管 步驟 血球 式之主要元件代表符號說明】 1 超音波靜脈偵測裝置 22、92 2、9 超音波探頭 31 3 加壓單元 32 4 微處理器 33 5 儲存單元 60 〜67 8 受檢者 80 21、91 發射單元 10
Claims (1)
1221407 ° ,, ·-"·~ -·.*··- 【為第92123596號修正本.修正曰期:93.07】 拾、申請專利範圍: 1. 一種超音波靜脈偵測裝置,係供偵測一受檢者一特定軀 體部位靜脈位置,該裝置包括: 一超音波發射單元,具一振盪子,用以產生一供朝 向遺又檢者該軀體部位之指向性脈衝式超音波訊號; 一脈衝式加壓單元,用以施加一可與該受檢者心搏 頻率區隔之脈衝式壓力訊號至該受檢者該軀體部位; 一超音波感測單元,供感測反射自該受檢者該軀體 部位所有反射點之該指向性脈衝式超音波訊號的反射 波’並轉換為電訊號輸出;以及 一微處理器,用以接收來自該超音波感測單元之電 訊號’並計算代表該反射波之電訊號的都卜勒頻移,界 定對應該脈衝式壓力訊號之該反射點位置。 2·如申請專利範圍第1項所述之超音波靜脈偵測裝置,更 包括一儲存單元,用以儲存該超音波感測單元輸出之該 電訊號。 3· —種超音波靜脈偵測方法,係供偵測一受檢者特定軀體 部位之靜脈位置,該方法包括下列步驟: a) 自一發射點朝向該受檢者該軀體部位發出一指向性脈衝 式超音波訊號; b) 施加一可與該脈衝式超音波訊號及該受檢者心搏頻率區 隔之脈衝式壓力訊號至該受檢者該軀體部位; 11 〜H〇7 e)感測反射自該受檢者該軀體部位之該指向性超音波脈衝 訊號反射波,並轉換為電訊號輸出;以及 d)計算代表該反射波之電訊號的都卜勒頻移,界定對應該 脈衝式壓力訊號之該反射點位置。 4·如申請專利範圍第3項所述之超音波靜脈偵測方法,其 中該脈衝式壓力訊號係一非週期性訊號。 5.如申凊專利範圍第3項所述之超音波靜脈偵測方法,其 中μ v驟d)係紀錄發出該指向性脈衝式超音波訊號、以 及感’則到5亥反射波之時間間隔,與該超音波傳遞速度相 除以推算該反射點與該發射點間距。 12
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