本發(fā)明涉及一種球囊形態(tài)高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

作為介入診療的主要器械之一的球囊導(dǎo)管，在介入診療中的重要性不言而喻。醫(yī)用球囊作為球囊導(dǎo)管的核心部分，它在工作過(guò)程中會(huì)因內(nèi)外壓力變化而產(chǎn)生形態(tài)變化，這既是評(píng)價(jià)球囊本身工作性能的重要指標(biāo)，又是疾病診療的重要特征參數(shù)。

利用球囊形態(tài)特征參數(shù)對(duì)疾病進(jìn)行診療已被廣泛應(yīng)用于泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等臨床腔內(nèi)介入診療設(shè)備中。常規(guī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)球囊形態(tài)變化的臨床手段包括腔內(nèi)超聲、dr等大型設(shè)備，該類儀器大多價(jià)格昂貴且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并對(duì)檢測(cè)環(huán)境與腔體材質(zhì)等有著一定限制，不利于長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)。

現(xiàn)有技術(shù)中，相關(guān)技術(shù)us7454244b2、us7479120b2公布了一種阻抗面積測(cè)定法，也可以在球囊內(nèi)充溢生理鹽水后通過(guò)測(cè)量不同位置電阻特征計(jì)算獲取球囊形態(tài)特征。它將恒流ac正弦波導(dǎo)入導(dǎo)電液中，然后通過(guò)測(cè)量一對(duì)電極采集對(duì)應(yīng)截面的電勢(shì)差變化來(lái)測(cè)量其腔體截面積變化。這種使用雙電極，ac刺激信號(hào)的方式，電路復(fù)雜，在制作多截面同時(shí)檢測(cè)式探頭時(shí)過(guò)多的線芯數(shù)量對(duì)探頭順應(yīng)性與尺寸存在重大影響。此外當(dāng)腔體尺寸差異性過(guò)大時(shí)，信號(hào)差異性較大，固定放大倍數(shù)的單一放大電路難以滿足測(cè)量要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種球囊形態(tài)高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，解決現(xiàn)有電路復(fù)雜，測(cè)量精度與范圍有限和難以滿足高分辨率的測(cè)量要求的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)小型化、精確化并應(yīng)用于與管腔內(nèi)部形態(tài)醫(yī)療設(shè)備中。

實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種球囊形態(tài)高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，包括探測(cè)探頭和檢測(cè)電路；其特征在于，探測(cè)探頭是一根細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)管，上面布置有n個(gè)環(huán)形電極片；

檢測(cè)電路包括mcu處理器、激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)均一器、信號(hào)采集電路和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器；mcu處理器產(chǎn)生一恒流方波信號(hào)（頻率:1k~10k；電流：50~500ua），該信號(hào)由激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換器傳以一定頻率分別傳輸給探測(cè)探頭的首尾兩個(gè)激發(fā)電極；輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)采集電路中的相鄰電極間經(jīng)信號(hào)均一處理后的電勢(shì)差信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)濾波處理、差分放大、低通濾波、高精度a/d轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給mcu處理器，最后由mcu處理器按照固定通信協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行串口通信；檢測(cè)電路可完成n-1個(gè)球囊截面形態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)；

探測(cè)探頭相鄰電極片間電勢(shì)差信號(hào)通過(guò)檢測(cè)電路處理后經(jīng)串口輸出，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)截面的截面積數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述環(huán)形電極片為柔性電極片，除首尾兩電極與相鄰電極間距為1.5~2個(gè)單位間距外，其余電極間距均為一個(gè)單位間距；所述首尾電極為有激發(fā)功能又有探測(cè)功能的電極片。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明采用共享電極處理，大幅減少了探測(cè)電極數(shù)量，節(jié)省了探頭空間尺寸，為提高分辨率提供了條件；并且采用mcu處理器直接產(chǎn)生的dc信號(hào)，簡(jiǎn)化了激發(fā)電路，并采用激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)化器增加了電極使用壽命。

2、使用單電極代替雙電極以節(jié)省空間尺寸并增加分辨率，用dc信號(hào)代替ac信號(hào)簡(jiǎn)化激發(fā)電路，通過(guò)信號(hào)均一電路、模擬開關(guān)技術(shù)及自適應(yīng)放大技術(shù)，擴(kuò)大測(cè)量范圍、延長(zhǎng)電極壽命和簡(jiǎn)化放大電路，從而實(shí)現(xiàn)小型化，精確化的目的。

3、運(yùn)用獨(dú)特的信號(hào)均一電路、模擬開關(guān)技術(shù)及自適應(yīng)放大技術(shù)，擴(kuò)大測(cè)量范圍，簡(jiǎn)化了放大電路，能真正實(shí)現(xiàn)模塊化與小型化。

本發(fā)明提出的球囊多截面形態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，適用于導(dǎo)電率不同的液腔內(nèi)部形態(tài)檢測(cè)，特別適用于鹽水球囊的實(shí)時(shí)形態(tài)高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1.本發(fā)明球囊形態(tài)高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2.本發(fā)明中檢測(cè)電路原理框圖；

圖3.實(shí)施例放大電路原理圖；

圖4.實(shí)施例放大電路工作原理圖；

圖5.實(shí)施例檢測(cè)方法流程圖；

圖6.實(shí)施例信號(hào)均一效果圖；

圖7.實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)曲線示圖。

圖8.又一實(shí)施例裝置應(yīng)用示意圖

圖9.又一實(shí)施例裝置應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果圖

圖中，1-探測(cè)探頭，2-信號(hào)均一器，3-輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器，4-放大電路，5-激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，6-高精度a/d轉(zhuǎn)換器和mcu處理器，7-球囊。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面對(duì)實(shí)施例中所使用的附圖做簡(jiǎn)要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

阻抗面積測(cè)定法根據(jù)歐姆定律，利用了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的電學(xué)原理，通過(guò)測(cè)量電阻抗來(lái)技術(shù)橫截面積。阻抗測(cè)面系統(tǒng)中的每一個(gè)通道都包含刺激部分及信號(hào)處理兩部分，其中刺激部分由正弦波發(fā)生器和交變電流發(fā)生器構(gòu)成，而信號(hào)處理部分則由放大器、整流器和濾波器幾部分構(gòu)成。正弦波發(fā)生器產(chǎn)生低諧波畸變正弦波電壓，并將信號(hào)反饋到交變電流發(fā)生器中，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成恒定的交流電。此電流分別地輸入到兩個(gè)刺激電極上，并在兩個(gè)電極間產(chǎn)生電場(chǎng)。兩探測(cè)電極間的電位被放大、濾波、a/d轉(zhuǎn)換，最后輸送到上位機(jī)內(nèi)。這種使用雙電極，ac刺激信號(hào)的方式，電路復(fù)雜，在制作多截面同時(shí)檢測(cè)式探頭時(shí)過(guò)多的線芯數(shù)量對(duì)探頭順應(yīng)性與尺寸存在重大影響。此外當(dāng)腔體尺寸差異性過(guò)大時(shí)，信號(hào)差異性較大，固定放大倍數(shù)的單一放大電路難以滿足測(cè)量要求。

針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用單電極代替雙電極以節(jié)省空間尺寸并增加分辨率，用dc信號(hào)代替ac信號(hào)簡(jiǎn)化激發(fā)電路，通過(guò)信號(hào)均一電路與模擬開關(guān)技術(shù)擴(kuò)大測(cè)量范圍、延長(zhǎng)電極壽命和簡(jiǎn)化放大電路，從而實(shí)現(xiàn)小型化，精確化的目的。

參考圖1，本發(fā)明一種球囊形態(tài)高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置的典型結(jié)構(gòu)示意圖，由探測(cè)探頭1和檢測(cè)電路組成。探測(cè)探頭1是一根細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)管（直徑1~8mm，長(zhǎng)度>4cm），上面布置有9個(gè)環(huán)形電極片，除首尾兩電極與相鄰電極間距為1.5~2個(gè)單位間距（單位截面積為2~10mm）外，其余電極間距均為一個(gè)單位間距，可完成8個(gè)截面的導(dǎo)電液腔形態(tài)檢測(cè)。檢測(cè)電路包括激發(fā)電路、信號(hào)均一電路2、信號(hào)采集電路、激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換器3、輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器、前置濾波器、差分放大電路4、低通濾波器、高精度a/d轉(zhuǎn)換6器和mcu處理器。

檢測(cè)電路工作原理（如圖2）：mcu處理器產(chǎn)生一恒流方波信號(hào)（頻率:1k~10k；電流：50~500ua）,該信號(hào)由激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換器以一定頻率（10~100hz）分別傳輸給首尾兩個(gè)激發(fā)電極。所有環(huán)形電極片都與信號(hào)均一電路中的電阻器并聯(lián)，該信號(hào)均一電路為若干個(gè)電阻串聯(lián)。輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器（輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器由若干組信號(hào)轉(zhuǎn)換器組成，每組信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)多路轉(zhuǎn)換器。）將信號(hào)采集電路中的相鄰電極間的電勢(shì)差信號(hào)依次傳輸給前置濾波器進(jìn)行濾波處理，然后進(jìn)行差分放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波處理后，通過(guò)高精度a/d轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給mcu處理器，最后由mcu處理器按照固定通信協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行串口通信。

圖3是放大電路實(shí)施例原理圖，實(shí)施例是一個(gè)截面球囊形態(tài)捕捉系統(tǒng)，r10采用數(shù)字電位器，可通過(guò)程序動(dòng)態(tài)調(diào)整放大倍數(shù)，利用閉環(huán)控制電路實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)自適應(yīng)調(diào)整。實(shí)施例工作原理（如圖4）：數(shù)字電位器r10的值由mcu輸出控制，放大器放大倍數(shù)=r13/r10，初始狀態(tài)下設(shè)置r10為最大值。當(dāng)導(dǎo)管處于目標(biāo)量程的最小標(biāo)準(zhǔn)管腔內(nèi)時(shí)，mcu實(shí)時(shí)采集當(dāng)前放大器輸出電壓值an0，與設(shè)置目標(biāo)電壓值ap（最大電壓值）和ae（容錯(cuò)電壓值）相比較，如an0>ae，則mcu控制提高數(shù)字電位器值，降低放大倍數(shù)；如ap<an0<ae，則保留當(dāng)前數(shù)字電位器值。切換8路通道，循環(huán)上述步驟，獲取8個(gè)數(shù)字電位值，保留最大值作為最終值。采用自適應(yīng)放大控制方式，可保證在不同測(cè)量條件下（如鹽水溶度、測(cè)量范圍等），裝置都能得到高分辨率輸出信號(hào)，從而提高測(cè)量精度。

應(yīng)用方法流程如圖5，首先收集待測(cè)液腔中的目標(biāo)電導(dǎo)液，然后根據(jù)實(shí)施情況以合理的測(cè)量范圍為基準(zhǔn)選定若干個(gè)標(biāo)定直徑點(diǎn)（>3個(gè)），在腔體中灌入目標(biāo)導(dǎo)電液，將探測(cè)探頭插入腔道中，調(diào)節(jié)信號(hào)均一電路中的電阻器阻值以保證通過(guò)探測(cè)電極采集的信號(hào)在系統(tǒng)可處理范圍內(nèi)（如圖6），讀取各截面的校準(zhǔn)值，通過(guò)擬合得到各自的標(biāo)準(zhǔn)曲線（如圖7）。將探測(cè)探頭插入含有目標(biāo)導(dǎo)電液的待測(cè)腔體中，讀取各相鄰電極對(duì)應(yīng)截面的實(shí)時(shí)電勢(shì)差信號(hào)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得截面形態(tài)特征參數(shù)。信號(hào)采樣頻率可達(dá)到100hz以上，因此當(dāng)腔體形態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)可完成對(duì)該形態(tài)變化的高頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

球囊逼出實(shí)驗(yàn)作為肛門直腸疾病重要診療手段之一，是將球囊置于受試者直腸壺腹部，注入溫水50ml，囑受試者取習(xí)慣的排便姿勢(shì)盡快將球囊排出，有助于判斷直腸及盆底肌的功能異常，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為受試者排出時(shí)間。但該技術(shù)不能提供形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，如需獲取相關(guān)數(shù)據(jù)則需要進(jìn)行肛門內(nèi)超聲和排糞照影。圖8和圖9是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)制作的一種肛門括約肌形態(tài)檢測(cè)導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑5mm，其外部設(shè)有一10cm長(zhǎng)球囊，最大充溢直徑為40mm。導(dǎo)管上布置有19個(gè)探測(cè)電極，能同時(shí)完成18個(gè)球囊截面變化的高速動(dòng)態(tài)捕捉，通過(guò)上位機(jī)處理后可獲得球囊實(shí)時(shí)形態(tài)模擬圖，為肛門直腸功能評(píng)價(jià)提供形態(tài)學(xué)依據(jù)。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。