一种超声介入穿刺针引导监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医用超声技术领域，尤其是涉及一种超声介入穿刺针引导监控系统。
【背景技术】
[0002]在目前医用超声介入穿刺针引导临床应用中有多种解决方案，简单列举三种。第一种:采用美国Ascens1n公司电磁定位导航产品；基本原理是在一个区域发射特定序列电磁场(发射器)，由两个以上的接收线圈传感器(传感器)，按照设计好的位置关系将传感器一个或两个固定在医用医用超声换能器上；其中一个传感器需要放进穿刺针内壁的套管针内，并保证将传感器与套管针轴向值与设计要求相同；传感器将电磁信号转换成电压电流信号再进行对信号采集处理。处理后数据计算导出各传感器与发射器相对空间坐标。然后经过对坐标进行转换计算得出各传感器的相对空间坐标；把计算出的传感器坐标数据与超声系统图像进行结合，就能实时引导跟踪穿刺针运动轨迹；该种方案还有采用三轴陀螺传感器实现的，数据转换处理方法有很多相同处不再详细描述。第二种:例如中国专利申请CN201280033189.3中记载的用于插入引导系统的针长度确定和校准；其通过医用超声换能器穿刺架辅助引导定位；在医用医用超声换能器上安装穿刺架，设计穿刺架时预先得知与超声图像平面的相对位置关系；由机械结构约束穿刺针几个自由度，仅保留一个关键的穿刺针角度调节自由度。再在这个可调节角度范围上分为几个固定角度值，并对其结构约束；使用这种方式进行临床应用时，需要把调节的角度值输入到超声系统中。在超声应用软件中计算得出穿刺针的轨迹并显示在超声图像上。第三种:基于专用医用超声换能器进行多维图像融合显示；主要原理是穿刺针与人体组织密度相差，会在超声作用下产生与人体组织不同的对比度。经过实时的超声图像数据信息处理，在多维超声图像下穿刺针的运动轨迹得到实时的监控；其中，第一种方案采用电磁定位导航产品中，其缺点是:1、需要在特定无磁环境中使用。2、操作时需要将套管内的传感器取出，在操作过程中是无法定位的。3、产品成本高，系统复杂成度高，不方便维护。第二种方案缺点是:1、穿刺架因为只有几个固定调节角度可被计算引导，在使用中无法覆盖到目标靶点，需要调整医用超声换能器。2、无法跟踪穿刺针的轴向值。在这种方案基础上增加角度和轴向值的测量的很多种，例如使用电阻电位器或编码器测量角度值，采用电磁感应元件检测轴向位移等。因结构上复杂或精度问题等缺点被应用不多。第三种方案缺点是:无法预先得到穿刺针进针角度和运动轨迹，进行穿刺操作时因进针角度问题和未知针道位置，造成多次进行调整才能达到目标靶点，对患者造成多次损伤。
[0003]因此，针对上述问题本实用新型急需提供一种新的超声介入穿刺针引导监控系统。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种新的超声介入穿刺针引导监控系统，通过轴向光学位移传感器及径向角度光学位移传感器以解决现有技术中存在的在使用中无法实时监测显示穿刺针运动轨迹的技术问题。
[0005]本实用新型提供的一种超声介入穿刺针引导监控系统，包括:
[0006]医用超声换能器，用于采集超声信号；
[0007]穿刺针定位架，用于架设所述穿刺针；
[0008]轴向光学位移传感器，用于采集穿刺针轴向位移值；
[0009]径向角度光学位移传感器，用于采集穿刺针径向角度值；
[0010]超声波图像监测装置，用于根据所述超声信号、穿刺针轴向位移值及穿刺针径向角度值进行数据转换处理成穿刺针的运动轨迹图像，并显示超声合成图像。
[0011]进一步地，所述穿刺针定位架安装在所述医用超声换能器上，所述轴向光学位移传感器和所述径向角度光学位移传感器分别与所述穿刺针定位架对应安装，所述穿刺针架设在所述穿刺针定位架上；所述医用超声换能器、轴向光学位移传感器和径向角度光学位移传感器分别与所述超声波图像监测装置连接。
[0012]进一步地，所述穿刺针定位架包括穿刺针轴向位移导向套、穿刺针角度位移导向滑块、上边臂、下边臂、连接于所述上边臂与所述下边臂之间的弧形刻度板和弧形加强筋，所述穿刺针与该穿刺针轴向位移导向套穿装，所述穿刺针径向角度位移的转动端设有旋转轴，该旋转轴与形成于所述上边臂与所述下边臂交汇端的轴套铰接；所述上边臂设有用于与所述医用超声换能器固定的探头固定夹，所述穿刺针角度位移导向滑块置于所述弧形刻度板内侧，且一侧与所述穿刺针轴向位移导向套连接。
[0013]进一步地，所述轴向光学位移传感器和所述径向角度光学位移传感器均固定于所述穿刺针角度位移导向滑块内；所述轴向光学位移传感器与所述穿刺针对应设置；所述径向角度光学位移传感器与所述弧形刻度板内侧对应设置。
[0014]进一步地，所述轴向光学位移传感器与所述径向角度光学位移传感器所处的平面呈垂直设置。
[0015]进一步地，所述穿刺针角度位移导向滑块上、下两端分别被所述弧形刻度板与所述弧形加强筋夹持并限位。
[0016]进一步地，所述弧形刻度板位于所述弧形加强筋的外侧，在所述弧形刻度板上设有角刻度盘，并在该角刻度盘上设有刻度指针；该刻度指针一端与所述穿刺针轴向位移导向套连接。
[0017]进一步地，所述轴向光学位移传感器和所述径向角度光学位移传感器均采用型号为PAW3003QS或PAW3204LU的光学位移传感器。
[0018]进一步地，所述超声波图像监测装置包括:
[0019]超声图像处理模块，用于接收医用超声换能器传送的超声信号，将超声信号编辑成超声图像输出；
[0020]穿刺针图像处理模块，用于根据所述穿刺针轴向位移值及穿刺针径向角度值进行数据转换处理成穿刺针的运动轨迹图像并输出；
[0021]图像信号合成模块，用于将超声图像和运动轨迹图像编辑成超声合成图像并输出；
[0022]图像显示模块，用于接收并显示超声合成图像。
[0023]进一步地，所述医用超声换能器与所述超声图像处理模块连接；所述轴向光学位移传感器和径向角度光学位移传感器分别与所述穿刺针图像处理模块连接；所述超声图像处理模块和所述穿刺针图像处理模块均与所述图像信号合成模块连接；所述图像信号合成模块与所述图像显示模块连接。
[0024]本实用新型提供的一种超声介入穿刺针引导监控系统与现有技术相比具有以下进步:本实用新型采用轴向光学位移传感器和径向角度光学位移传感器的设计，可利用光学位移传感器的非接触高精度检测位移的功能优点；自动实时反馈穿刺针轴向位移值和径向角度值，解决了因穿刺针与超声平面的夹角问题造成弱回声或无回声现象，并能帮忙医务人员预先调整好进针角度，有效减少多次穿刺给患者造成的损伤，操作中实时跟踪计算出针尖位置和针道路径作为辅助医务人员在介入治疗时对穿刺针运动轨迹计算引导和监控，使介入治疗更加安全有效；同时，省去的现有技术中人工输入的工序；由于作为辅助医务人员引导推进穿刺针的超声合成图像是实时动态更新的，因此现有技术中穿刺针与目标靶点对不准，固定角度引导穿刺架不完全覆盖靶点的分布区域范围，并无法计算穿刺针尖位置和针道路径的现象也得以解决；使穿刺针在超声环境下的运动轨迹显示得更加清楚准确，且操作简便。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本实用新型实施例提供的超声介入穿刺针引导监控系统的结构示意图(立体图)；
[0027]图2为本实用新型实施例提供的超声介入穿刺针引导监控系统的电路连接框图；
[0028]图3为本实用新型实施例提供的超声介入穿刺针引导监控系统的结构示意图(立体图)；
[0029]图4为本实用新型实施例提供的超声介入穿刺针引导监控系统的结构示意图(侧视图)；
[0030]图5为本实用新型实施例提供的超声介入穿刺针引导监控系统的使用状态示意图(主视图)；
[0031]图6为本实用新型实施例提供的超声介入穿刺针引导监控系统的使用状态示意图(主视图)；
[0032]图7为本实用新型实施例的超声介入穿刺针引导的监控方法的步骤框图。
[0033]附图标记:
[0034]1-医用超声换能器；2_穿刺针定位架；3_穿刺针；4_轴向光学位移传感器；5_径