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，簡單列舉三種。第一種:采用美國Ascens1n公司電磁定位導(dǎo)航產(chǎn)品；基本原理是在一個區(qū)域發(fā)射特定序列電磁場(發(fā)射器)，由兩個以上的接收線圈傳感器(傳感器)，按照設(shè)計好的位置關(guān)系將傳感器一個或兩個固定在醫(yī)用醫(yī)用超聲換能器上；其中一個傳感器需要放進(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)計要求相同；傳感器將電磁信號轉(zhuǎn)換成電壓電流信號再進(jìn)行對信號采集處理。處理后數(shù)據(jù)計算導(dǎo)出各傳感器與發(fā)射器相對空間坐標(biāo)。然后經(jīng)過對坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計算得出各傳感器的相對空間坐標(biāo)；把計算出的傳感器坐標(biāo)數(shù)據(jù)與超聲系統(tǒng)圖像進(jìn)行結(jié)合，就能實時引導(dǎo)跟蹤穿刺針運動軌跡；該種方案還有采用三軸陀螺傳感器實現(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:例如中國專利申請CN201280033189.3中記載的用于插入引導(dǎo)系統(tǒng)的針長度確定和校準(zhǔn)；其通過醫(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)計穿刺架時預(yù)先得知與超聲圖像平面的相對位置關(guān)系；由機械結(jié)構(gòu)約束穿刺針幾個自由度，僅保留一個關(guān)鍵的穿刺針角度調(diào)節(jié)自由度。再在這個可調(diào)節(jié)角度范圍上分為幾個固定角度值，并對其結(jié)構(gòu)約束；使用這種方式進(jìn)行臨床應(yīng)用時，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，會在超聲作用下產(chǎn)生與人體組織不同的對比度。經(jīng)過實時的超聲圖像數(shù)據(jù)信息處理，在多維超聲圖像下穿刺針的運動軌跡得到實時的監(jiān)控；其中，第一種方案采用電磁定位導(dǎo)航產(chǎn)品中，其缺點是:1、需要在特定無磁環(huán)境中使用。2、操作時需要將套管內(nèi)的傳感器取出，在操作過程中是無法定位的。3、產(chǎn)品成本高，系統(tǒng)復(fù)雜成度高，不方便維護(hù)。第二種方案缺點是:1、穿刺架因為只有幾個固定調(diào)節(jié)角度可被計算引導(dǎo)，在使用中無法覆蓋到目標(biāo)靶點，需要調(diào)整醫(yī)用超聲換能器。2、無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量的很多種，例如使用電阻電位器或編碼器測量角度值，采用電磁感應(yīng)元件檢測軸向位移等。因結(jié)構(gòu)上復(fù)雜或精度問題等缺點被應(yīng)用不多。第三種方案缺點是:無法預(yù)先得到穿刺針進(jìn)針角度和運動軌跡，進(jìn)行穿刺操作時因進(jìn)針角度問題和未知針道位置，造成多次進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到目標(biāo)靶點，對患者造成多次損傷。
[0003]因此，針對上述問題本實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)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實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法實時監(jiān)測顯示穿刺針運動軌跡的技術(shù)問題。
[0005]本實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；
[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)測裝置，用于根據(jù)所述超聲信號、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動軌跡圖像，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筋夾持并限位。
[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，將超聲信號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動軌跡圖像并輸出；
[0021]圖像信號合成模塊，用于將超聲圖像和運動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合成模塊連接；所述圖像信號合成模塊與所述圖像顯示模塊連接。
[0024]本實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，可利用光學(xué)位移傳感器的非接觸高精度檢測位移的功能優(yōu)點；自動實時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題造成弱回聲或無回聲現(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，操作中實時跟蹤計算出針尖位置和針道路徑作為輔助醫(yī)務(wù)人員在介入治療時對穿刺針運動軌跡計算引導(dǎo)和監(jiān)控，使介入治療更加安全有效；同時，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時動態(tài)更新的，因此現(xiàn)有技術(shù)中穿刺針與目標(biāo)靶點對不準(zhǔn)，固定角度引導(dǎo)穿刺架不完全覆蓋靶點的分布區(qū)域范圍，并無法計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)境下的運動軌跡顯示得更加清楚準(zhǔn)確，且操作簡便。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實用新型實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為本實用新型實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為本實用新型實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為本實用新型實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為本實用新型實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為本實用新型實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為本實用新型實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