介入器械介入深度检测系统和移动检测装置

摘要

本公开涉及医疗设备，公开了一种介入器械介入深度检测系统和移动检测装置。该系统包括：移动检测装置和介入器械；介入器械的外管的外表面配置有周期性条块状纹理；移动检测装置包括外壳、光学照明部件、光电传感器、和距离确定部件；外壳用于为光学照明部件和光电传感器构建一个能够遮蔽外部环境光的遮蔽空间，外壳配置有穿透孔，使得外管能够从穿透孔穿过遮蔽空间；光学照明部件被配置为在遮蔽空间中将光投射到外管的外表面，当外管移动时，由于周期性条块状纹理的存在，使得反射光发生周期性变化；光电传感器被配置为在遮蔽空间中检测外管的外表面的反射光；距离确定部件被配置为根据光电传感器输出的电信号确定外管的移动距离。

说明书

技术领域

本公开涉及医疗设备，特别涉及介入器械的介入深度检测技术。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是已被公开的现有技术。

微创化是几十年来医疗领域的趋势，涉及治疗和诊断两个领域。微创方法往往需要将一个介入器械，例如针或者导管，插入到人体体内，到达理想位置后进行治疗或者检测，然后将介入器械抽出体外。介入器械抽出体外的过程中可能还要陆续一路进行治疗或检测。例如大隐静脉的射频热消融导管，需要将端部带有加热元件的导管插入到大隐静脉远端，逐段治疗后渐渐抽出，抽出的同时逐段继续进行治疗。这个过程有两个方面会有检测导管深度的需求：

一是医生需要准确知道目前加热元件所处的位置，从而对治疗点佐以其它治疗措施，例如肿胀麻醉、压迫，或者注意治疗过程中有无红肿过敏等反应。

二是医生需要准确知道加热元件是否已经接近皮肤上的入口，或者是否已经要撤进插入皮肤上的导管鞘，以防止烧坏皮肤，或者烫坏导管鞘/粘到导管鞘上。

介入器械进入人体后一个主要的问题是如何为介入器械的端部定位。在微创或无创条件下，介入器械进入人体后医生一般就失去了自然的视觉反馈，通常需要依靠医学影像技术来对器械定位。常用的医学影像技术包括CT(电子计算机断层扫描，ComputedTomography)，MR(核磁共振)，X光造影，超声影像等。但是，这些医学影像技术所涉及的设备通常价格昂贵，操作繁琐，且难以无菌处理，所以医生往往不愿意在手术中使用这些医学影像技术来判断器械深度。

总之，目前缺少以无接触方式无菌而简便地检测介入器械进出深度的技术手段。

发明内容

本公开的目的在于提供一种介入器械介入深度检测系统和移动检测装置，可以以无接触方式检测介入器械进出的实际深度，操作简便，且易于无菌处理。

本申请公开了一种，介入器械介入深度检测系统，包括：移动检测装置和介入器械；

所述介入器械的外管的外表面配置有周期性条块状纹理；

所述移动检测装置包括外壳、光学照明部件、光电传感器、和距离确定部件；

所述外壳用于为所述光学照明部件和光电传感器构建一个能够遮蔽外部环境光的遮蔽空间，所述外壳配置有穿透孔，使得所述外管能够从所述穿透孔穿过所述遮蔽空间；

所述光学照明部件被配置为在所述遮蔽空间中将光投射到所述外管的外表面，当所述外管移动时，由于所述周期性条块状纹理的存在，使得反射光发生周期性变化；

所述光电传感器被配置为在所述遮蔽空间中检测所述外管的外表面的反射光；

所述距离确定部件被配置为根据所述光电传感器输出的电信号确定所述外管的移动距离。

在一个优选例中，所述移动检测装置包括沿轴向放置的至少两个光电传感器，所述距离确定部件被配置为，根据所述至少两个光电传感器输出信号的相位变化相对关系，确定所述外管的移动方向和移动距离。

在一个优选例中，所述纹理的形成方式包括：油墨印刷、或激光打标、或机械表面打磨。

在一个优选例中，所述移动检测装置还包括电池和无线通信模块，该无线通信模块被配置为将所述距离确定部件输出的移动距离发送到外部设备。

在一个优选例中，所述移动检测装置还包括复位按钮，当该复位按钮被按下时，所述距离确定部件将所述外管的当前位置设定为移动距离计算的基准位置。

在一个优选例中，所述光电传感器为感光二极管或图像传感器。

在一个优选例中，所述光学照明部件为LED。

在一个优选例中，所述介入器包括血管鞘，所述外壳的穿透孔上设置有和血管鞘端部匹配的螺纹，被配置为将所述移动检测装置固定到与所述血管鞘端部，同时保持所述外管能够在所述穿透孔中自由移动。

在一个优选例中，所述移动检测装置为一次性无菌装置。

本申请还公开了一种移动检测装置，包括外壳、光学照明部件、光电传感器、和距离确定部件；

所述外壳用于为所述光学照明部件和光电传感器构建一个能够遮蔽外部环境光的遮蔽空间，所述外壳配置有穿透孔，使得介入器械的外管能够从所述穿透孔穿过所述遮蔽空间，该外管的外表面配置有周期性条块状纹理；

所述光学照明部件被配置为在所述遮蔽空间中将光投射到所述外管的外表面，当所述外管移动时，由于所述周期性条块状纹理的存在，使得反射光发生周期性变化；

所述光电传感器被配置为在所述遮蔽空间中检测所述外管的外表面的反射光；

所述距离确定部件被配置为根据所述光电传感器输出的电信号确定所述外管的移动距离。

在本公开的实施方式中，在介入器械的外管的外表面配置周期性条块状纹理，移动检测装置包括能够遮蔽外部环境光的遮蔽空间，介入器械的外管能够穿透该遮蔽空间，在该遮蔽空间中配置有光学照明部件和光电传感器，通过检测外管移动时反射光的周期性变化的情况来确定外管的移动距离。该移动检测装置能够以无接触方式检测介入器械进出的实际深度，成本低廉，操作简便，且易于无菌处理。例如可做成一次性无菌装置，手术后废弃。

进一步地，根据沿轴向放置的至少两个光电传感器输出信号的相位变化相对关系，确定外管的移动方向和移动距离。通过这种方式可以以低廉的成本准确地确定外管的移动方向。

进一步地，移动检测装置内部可安装电池，信号通过蓝牙等无线协议发送到其它仪器，整个移动检测装置可设计成一次性无菌密封，并以无线方式工作。

进一步地，移动检测装置内孔端部可设置螺纹，和介入手术常用的血管鞘等器械匹配，手术时可固定到血管鞘上。

进一步地，移动检测装置上可装有LED，蜂鸣器等视觉或声音提示装置，对介入器械的特定位置做出提示。

上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本公开一个实施例的介入器械外管的纹理示意图；

图2是根据本公开一个实施例的移动检测装置主视图视角的示意图；

图3是根据本公开一个实施例的图2中A-A截面示意图；

图4是根据本公开一个实施例的移动检测装置立体图视角的示意图；

图5是根据本公开一个实施例的介入器械的外管穿过移动检测装置的穿透孔的工作状态示意图；

图6是根据本公开一个实施例的图2中A-A截面视角的介入器械的外管穿过移动检测装置的穿透孔的工作状态示意图；

图7是根据本公开一个实施例的通过两个光电传感器检测外管移动方向的原理示意图；

图8是根据本公开一个实施例的鉴相和计数电路结构示意图。

附图中所涉及的附图标记如下：

1.照明LED

2.第一感光二极管

3.第二感光二极管

4.挡光板

5.血管鞘接头螺纹

6.穿透孔

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的实施方式作进一步地详细描述。

本公开的实施方式涉及一种介入器械介入深度检测系统，该介入器械介入深度检测系统包括：移动检测装置和介入器械。

介入器械的外管的外表面配置有周期性条块状纹理。纹理的形成方式包括：油墨印刷、或激光打标、或机械表面打磨等等。图1示出了两种可用的纹理，但并不限于这两种纹理，原则上只要在外管的移动过程中可以使得反射光的强度显著周期性变化的纹理都是可以使用的。

移动检测装置包括外壳、光学照明部件、光电传感器、和距离确定部件。移动检测装置的一个实施例如图2-图7所示，其中图2是主视图视角，图3是A-A截面视角，图4是立体图视角，图5和图6示出了介入器械的外管穿过移动检测装置的穿透孔时的工作状态。

外壳用于为光学照明部件和光电传感器构建一个能够遮蔽外部环境光的遮蔽空间，外壳配置有穿透孔，使得外管能够从穿透孔穿过遮蔽空间。外壳可以使用工程塑料、金属等不透明材料制成。

光学照明部件被配置为在遮蔽空间中将光投射到外管的外表面，当外管移动时，由于周期性条块状纹理的存在，使得反射光发生周期性变化。光学照明部件可以发出可见光也可以发出非可见光(如红外光)，可以是广谱的光，也可以是特定频率或频段的光(例如激光或特定颜色的光)。可选的，在一个实施例中，光学照明部件为LED。其他实施例中，光学照明部件可以是其他的光源器件，例如小灯珠，只要可以起到照明效果即可。当然，优选的光学照明部件最好满足成本低、能耗小、体积小等附加条件。图2-图7中光学照明部件1为两个LED，在其他的实施例中，光学照明部件1也可以是其他的数量，例如可以只有1个LED，或超过2个的LED。

光电传感器被配置为在遮蔽空间中检测外管的外表面的反射光。可选的，在一个实施例中，光电传感器可以是感光二极管。可选的，在一个实施例中，光电传感器可以是图像传感器。在其他实施例中，光电传感器也可以是目前已有的或将来研发的能够感知光强变化的器件。

距离确定部件被配置为根据光电传感器输出的电信号确定外管的移动距离。从带有纹理的介入器械表面反射回来的光信号每变化一个强弱周期，就可以确定外管移动了指定的距离，该指定的距离就是周期性条块状纹理的一个周期的长度。因为介入器械表面的纹理是周期变化的，每一个周期的长度是固定的，所以只要对光信号强弱变化的周期进行计数，就可以知道外管的移动距离。

光信号并非是突变的，根据对光信号强弱变化的相位的检测，可以进一步地提高所确定的外管移动距离的精度。介入器械绝对位置的计算可以采用增量累积方式，开始使用移动检测装置时需要通过一个初始控制(如按键，或仪器发送来的触发信号等)将位置变量复位，后续位置则在复位位置基础上进行增量累计。

可选的，在一个实施例中，距离确定部件可以用电路实现，例如图8所示的鉴相和计数电路，也可以是使用处理器配合软件来实现。处理器可以是微控制单元(Microcontroller Unit，简称“MCU”)，数字信号处理(Digital Signal Processing，简称“DSP”)，中央处理器(Central Processing Unit，简称“CPU”)，单片机，片上系统(System-on-a-Chip，简称“SoC”)，等等。还可以使用可编程逻辑阵列(Field Programmable GateArray，简称“FPGA”)，可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称“PLC”)等可编程器件实现。

可选的，在一个实施例中，移动检测装置包括沿轴向放置的至少两个光电传感器，距离确定部件被配置为，根据所述至少两个光电传感器(例如图3所示的第一感光二极管2和第二感光二极管3)的输出信号的相位变化相对关系，确定外管的移动方向和移动距离。为了能够使两个光电传感器相互之间的干扰降至最小，可以在这两个光电传感器之间配置挡光板(例如图3中的挡光板4)。

如图7所示，将两个光电传感器A、B的距离布置到正交位置。外管向不同方向移动时产生的正交信号相位不同。外管正向移动时光电传感器A的信号比光电传感器B的信号超前90度，反向移动时光电传感器A的信号比光电传感器B的信号滞后90度。

有多种方式可以对以上的正交信号进行处理，例如图8所示的鉴相和计数电路，又如AVAGO公司生产的HCTL-2017计数器、US Digital公司生产的的LS7184等芯片。在图8中，当外管正向移动时，信号A超前，D触发器输出-Q(波形W1)为高电平，Q为低电平，则下面的与非门开通，计数器脉冲通过(波形W3)，送至双向计数器(例如74HC193)，进行加法计数，此时上面的与非门关闭，其输出为高电平(波形W4)。当外管反向运动时，情况相反，计数器进行减法计数。图8用4片双向计数器(例如74HC193)实现了16位计数。

可选的，在一个实施例中，光学照明部件发出特定频率波段的光，光电传感器之前配置有滤波片，该滤波片用于通过特定频率波段的光，以减少杂光的干扰，使得距离确定部件对移动距离的计算抗干扰能力更强。

可选的，在一个实施例中，移动检测装置还包括电池和无线通信模块，该无线通信模块被配置为将距离确定部件输出的移动距离发送到外部设备。无线通信模块可以使用蓝牙，ZigBee，WIFI，5G等无线通信制式。电池可以是纽扣电池，碱性电池或充电电池等。

可选地，在另一个实施例中，移动检测装置也可以通过导线与外部连接，通过导线获得外部的电源，并通过导线向外部发送检测的结果，从导线获得外部的控制信号(例如复位信号)。

可选的，在一个实施例中，移动检测装置还包括复位按钮，当该复位按钮被按下时，距离确定部件将外管的当前位置设定为移动距离计算的基准位置。也就是说，当前位置的移动距离为0。

可选的，在一个实施例中，介入器包括血管鞘，介入器械的外管在血管鞘中移动。移动检测装置的外壳的穿透孔上设置有和血管鞘端部匹配的螺纹，该螺纹被配置为将移动检测装置固定到与血管鞘端部，同时保持外管能够在穿透孔中自由移动。图3中示出了移动检测装置上配置的血管鞘接头螺纹，用于和血管鞘端部的螺纹相匹配。

可选的，在一个实施例中，移动检测装置为一次性无菌装置。

可选的，在另一个实施例中，移动检测装置也可以是能够经受多次灭菌处理的装置。

可选的，在一个实施例中，在使用移动检测装置时可将其胶带固定在进入人体的位置，例如创口或者血管鞘入口，将移动检测装置的信号连接到仪器以对介入器械移动的信息进行处理和利用。信息处理和利用的具体方式可以是多种多样的。

例如，可以利用移动检测装置反馈的信号判断介入器械的深度，在外部仪器的屏幕上显示介入器械的位置，让医生直观地看到介入器械的位置。

又如，可以利用移动检测装置反馈的信号判断器械是否在某一预定位置，例如当处于即将退出体外的位置时发出提示音。

再如，可以结合导管机器人，反馈位置信号供机器人对介入器械进行操作。

需要说明的是，在公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本公开中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

本说明书包括本文所描述的各种实施例的组合。对实施例的单独提及(例如“一个实施例”或“一些实施例”或“优选实施例”)不一定是指相同的实施例。然而，除非指示为是互斥的或者本领域技术人员很清楚是互斥的，否则这些实施例并不互斥。应当注意的是，除非上下文另外明确指示或者要求，否则在本说明书中以非排他性的意义使用“或者”一词。

在本公开提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本公开的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本公开的内容之后，本领域技术人员可以对本公开作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本公开所要求保护的范围。