一種超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)用超聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前醫(yī)用超聲介入穿刺針引導(dǎo)臨床應(yīng)用中有多種解決方案，簡(jiǎn)單列舉三種。第一種:采用美國(guó)Ascens1n公司電磁定位導(dǎo)航產(chǎn)品；基本原理是在一個(gè)區(qū)域發(fā)射特定序列電磁場(chǎng)(發(fā)射器)，由兩個(gè)以上的接收線圈傳感器(傳感器)，按照設(shè)計(jì)好的位置關(guān)系將傳感器一個(gè)或兩個(gè)固定在醫(yī)用醫(yī)用超聲換能器上；其中一個(gè)傳感器需要放進(jìn)穿刺針內(nèi)壁的套管針內(nèi)，并保證將傳感器與套管針軸向值與設(shè)計(jì)要求相同；傳感器將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓電流信號(hào)再進(jìn)行對(duì)信號(hào)采集處理。處理后數(shù)據(jù)計(jì)算導(dǎo)出各傳感器與發(fā)射器相對(duì)空間坐標(biāo)。然后經(jīng)過(guò)對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算得出各傳感器的相對(duì)空間坐標(biāo)；把計(jì)算出的傳感器坐標(biāo)數(shù)據(jù)與超聲系統(tǒng)圖像進(jìn)行結(jié)合，就能實(shí)時(shí)引導(dǎo)跟蹤穿刺針運(yùn)動(dòng)軌跡；該種方案還有采用三軸陀螺傳感器實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理方法有很多相同處不再詳細(xì)描述。第二種:例如中國(guó)專利申請(qǐng)CN201280033189.3中記載的用于插入引導(dǎo)系統(tǒng)的針長(zhǎng)度確定和校準(zhǔn)；其通過(guò)醫(yī)用超聲換能器穿刺架輔助引導(dǎo)定位；在醫(yī)用醫(yī)用超聲換能器上安裝穿刺架，設(shè)計(jì)穿刺架時(shí)預(yù)先得知與超聲圖像平面的相對(duì)位置關(guān)系；由機(jī)械結(jié)構(gòu)約束穿刺針幾個(gè)自由度，僅保留一個(gè)關(guān)鍵的穿刺針角度調(diào)節(jié)自由度。再在這個(gè)可調(diào)節(jié)角度范圍上分為幾個(gè)固定角度值，并對(duì)其結(jié)構(gòu)約束；使用這種方式進(jìn)行臨床應(yīng)用時(shí)，需要把調(diào)節(jié)的角度值輸入到超聲系統(tǒng)中。在超聲應(yīng)用軟件中計(jì)算得出穿刺針的軌跡并顯示在超聲圖像上。第三種:基于專用醫(yī)用超聲換能器進(jìn)行多維圖像融合顯示；主要原理是穿刺針與人體組織密度相差，會(huì)在超聲作用下產(chǎn)生與人體組織不同的對(duì)比度。經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)的超聲圖像數(shù)據(jù)信息處理，在多維超聲圖像下穿刺針的運(yùn)動(dòng)軌跡得到實(shí)時(shí)的監(jiān)控；其中，第一種方案采用電磁定位導(dǎo)航產(chǎn)品中，其缺點(diǎn)是:1、需要在特定無(wú)磁環(huán)境中使用。2、操作時(shí)需要將套管內(nèi)的傳感器取出，在操作過(guò)程中是無(wú)法定位的。3、產(chǎn)品成本高，系統(tǒng)復(fù)雜成度高，不方便維護(hù)。第二種方案缺點(diǎn)是:1、穿刺架因?yàn)橹挥袔讉€(gè)固定調(diào)節(jié)角度可被計(jì)算引導(dǎo)，在使用中無(wú)法覆蓋到目標(biāo)靶點(diǎn)，需要調(diào)整醫(yī)用超聲換能器。2、無(wú)法跟蹤穿刺針的軸向值。在這種方案基礎(chǔ)上增加角度和軸向值的測(cè)量的很多種，例如使用電阻電位器或編碼器測(cè)量角度值，采用電磁感應(yīng)元件檢測(cè)軸向位移等。因結(jié)構(gòu)上復(fù)雜或精度問(wèn)題等缺點(diǎn)被應(yīng)用不多。第三種方案缺點(diǎn)是:無(wú)法預(yù)先得到穿刺針進(jìn)針角度和運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行穿刺操作時(shí)因進(jìn)針角度問(wèn)題和未知針道位置，造成多次進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到目標(biāo)靶點(diǎn)，對(duì)患者造成多次損傷。
[0003]因此，針對(duì)上述問(wèn)題本實(shí)用新型急需提供一種新的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種新的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)軸向光學(xué)位移傳感器及徑向角度光學(xué)位移傳感器以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在使用中無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示穿刺針運(yùn)動(dòng)軌跡的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型提供的一種超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)，包括:
[0006]醫(yī)用超聲換能器，用于采集超聲信號(hào)；
[0007]穿刺針定位架，用于架設(shè)所述穿刺針；
[0008]軸向光學(xué)位移傳感器，用于采集穿刺針軸向位移值；
[0009]徑向角度光學(xué)位移傳感器，用于采集穿刺針徑向角度值；
[0010]超聲波圖像監(jiān)測(cè)裝置，用于根據(jù)所述超聲信號(hào)、穿刺針軸向位移值及穿刺針徑向角度值進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理成穿刺針的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像，并顯示超聲合成圖像。
[0011]進(jìn)一步地，所述穿刺針定位架安裝在所述醫(yī)用超聲換能器上，所述軸向光學(xué)位移傳感器和所述徑向角度光學(xué)位移傳感器分別與所述穿刺針定位架對(duì)應(yīng)安裝，所述穿刺針架設(shè)在所述穿刺針定位架上；所述醫(yī)用超聲換能器、軸向光學(xué)位移傳感器和徑向角度光學(xué)位移傳感器分別與所述超聲波圖像監(jiān)測(cè)裝置連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述穿刺針定位架包括穿刺針軸向位移導(dǎo)向套、穿刺針角度位移導(dǎo)向滑塊、上邊臂、下邊臂、連接于所述上邊臂與所述下邊臂之間的弧形刻度板和弧形加強(qiáng)筋，所述穿刺針與該穿刺針軸向位移導(dǎo)向套穿裝，所述穿刺針徑向角度位移的轉(zhuǎn)動(dòng)端設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸與形成于所述上邊臂與所述下邊臂交匯端的軸套鉸接；所述上邊臂設(shè)有用于與所述醫(yī)用超聲換能器固定的探頭固定夾，所述穿刺針角度位移導(dǎo)向滑塊置于所述弧形刻度板內(nèi)側(cè)，且一側(cè)與所述穿刺針軸向位移導(dǎo)向套連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述軸向光學(xué)位移傳感器和所述徑向角度光學(xué)位移傳感器均固定于所述穿刺針角度位移導(dǎo)向滑塊內(nèi)；所述軸向光學(xué)位移傳感器與所述穿刺針對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述徑向角度光學(xué)位移傳感器與所述弧形刻度板內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步地，所述軸向光學(xué)位移傳感器與所述徑向角度光學(xué)位移傳感器所處的平面呈垂直設(shè)置。
[0015]進(jìn)一步地，所述穿刺針角度位移導(dǎo)向滑塊上、下兩端分別被所述弧形刻度板與所述弧形加強(qiáng)筋?yuàn)A持并限位。
[0016]進(jìn)一步地，所述弧形刻度板位于所述弧形加強(qiáng)筋的外側(cè)，在所述弧形刻度板上設(shè)有角刻度盤，并在該角刻度盤上設(shè)有刻度指針；該刻度指針一端與所述穿刺針軸向位移導(dǎo)向套連接。
[0017]進(jìn)一步地，所述軸向光學(xué)位移傳感器和所述徑向角度光學(xué)位移傳感器均采用型號(hào)為PAW3003QS或PAW3204LU的光學(xué)位移傳感器。
[0018]進(jìn)一步地，所述超聲波圖像監(jiān)測(cè)裝置包括:
[0019]超聲圖像處理模塊，用于接收醫(yī)用超聲換能器傳送的超聲信號(hào)，將超聲信號(hào)編輯成超聲圖像輸出；
[0020]穿刺針圖像處理模塊，用于根據(jù)所述穿刺針軸向位移值及穿刺針徑向角度值進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理成穿刺針的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像并輸出；
[0021]圖像信號(hào)合成模塊，用于將超聲圖像和運(yùn)動(dòng)軌跡圖像編輯成超聲合成圖像并輸出；
[0022]圖像顯示模塊，用于接收并顯示超聲合成圖像。
[0023]進(jìn)一步地，所述醫(yī)用超聲換能器與所述超聲圖像處理模塊連接；所述軸向光學(xué)位移傳感器和徑向角度光學(xué)位移傳感器分別與所述穿刺針圖像處理模塊連接；所述超聲圖像處理模塊和所述穿刺針圖像處理模塊均與所述圖像信號(hào)合成模塊連接；所述圖像信號(hào)合成模塊與所述圖像顯示模塊連接。
[0024]本實(shí)用新型提供的一種超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下進(jìn)步:本實(shí)用新型采用軸向光學(xué)位移傳感器和徑向角度光學(xué)位移傳感器的設(shè)計(jì)，可利用光學(xué)位移傳感器的非接觸高精度檢測(cè)位移的功能優(yōu)點(diǎn)；自動(dòng)實(shí)時(shí)反饋穿刺針軸向位移值和徑向角度值，解決了因穿刺針與超聲平面的夾角問(wèn)題造成弱回聲或無(wú)回聲現(xiàn)象，并能幫忙醫(yī)務(wù)人員預(yù)先調(diào)整好進(jìn)針角度，有效減少多次穿刺給患者造成的損傷，操作中實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算出針尖位置和針道路徑作為輔助醫(yī)務(wù)人員在介入治療時(shí)對(duì)穿刺針運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算引導(dǎo)和監(jiān)控，使介入治療更加安全有效；同時(shí)，省去的現(xiàn)有技術(shù)中人工輸入的工序；由于作為輔助醫(yī)務(wù)人員引導(dǎo)推進(jìn)穿刺針的超聲合成圖像是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新的，因此現(xiàn)有技術(shù)中穿刺針與目標(biāo)靶點(diǎn)對(duì)不準(zhǔn)，固定角度引導(dǎo)穿刺架不完全覆蓋靶點(diǎn)的分布區(qū)域范圍，并無(wú)法計(jì)算穿刺針尖位置和針道路徑的現(xiàn)象也得以解決；使穿刺針在超聲環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)軌跡顯示得更加清楚準(zhǔn)確，且操作簡(jiǎn)便。
【附圖說(shuō)明】
[0025]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，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)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(立體圖)；
[0027]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的電路連接框圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(立體圖)；
[0029]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視圖)；
[0030]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖(主視圖)；
[0031]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超聲介入穿刺針引導(dǎo)監(jiān)控系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖(主視圖)；
[0032]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例的超聲介入穿刺針引導(dǎo)的監(jiān)控方法的步驟框圖。
[0033]附圖標(biāo)記:
[0034]1-醫(yī)用超聲換能器；2_穿刺針定位架；3_穿刺針；4_軸向光學(xué)位移傳感器；5_徑