[發(fā)明專利]一種靜脈穿刺裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010899163.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112022296B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊鵬;曹旭
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34;A61B34/20;A61B90/13
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

1.一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，包括控制器、穿刺機械臂(4)和連接第一滑軌(7)的光聲成像設(shè)備(6)，所述穿刺機械臂(4)和光聲成像設(shè)備(6)連接控制器，所述光聲成像設(shè)備(6)包括短脈沖激光發(fā)生器(1)和超聲換能器陣列(2)，所述短脈沖激光發(fā)生器(1)發(fā)射短脈沖激光至待穿刺區(qū)域，所述超聲換能器陣列(2)接收反射的光聲信號，控制器生成切片圖像；

所述的光聲成像設(shè)備(6)包括沿第一滑軌(7)方向排列的垂直于待穿刺區(qū)域的多個設(shè)有開口的圓環(huán)，所述開口朝向待穿刺區(qū)域，所述短脈沖激光發(fā)生器(1)位于圓環(huán)的頂部，所述超聲換能器陣列(2)均勻分布于圓環(huán)上短脈沖激光發(fā)生器(1)的兩側(cè)，所述圓環(huán)關(guān)于短脈沖激光發(fā)生器(1)的中線對稱。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，單側(cè)所述超聲換能器陣列(2)占據(jù)90°圓心角對應(yīng)的弧線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，多個所述圓環(huán)等間隔排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，單側(cè)所述超聲換能器陣列(2)包括至少7個超聲波換能器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，所述的穿刺機械臂(4)連接第二滑軌(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，靜脈穿刺裝置的控制方法包括以下步驟：

S1：控制器獲取待穿刺區(qū)域，穿刺機械臂(4)和光聲成像設(shè)備(6)移動至待穿刺區(qū)域；

S2：控制器控制短脈沖激光發(fā)生器(1)發(fā)出短脈沖激光，控制器控制超聲換能器陣列(2)接收反射的光聲信號，控制器接收超聲換能器陣列(2)的光聲信號并生成切片圖像；

S3：根據(jù)切片圖像確定靜脈與穿刺機械臂(4)上穿刺針(5)的相對位置，更新切片圖像進(jìn)行穿刺引導(dǎo)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，控制方法中，所述的穿刺引導(dǎo)包括確定穿刺針偏離補償角，以及判斷穿刺針(5)是否進(jìn)針到位。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，所述穿刺針偏離補償角Δθ表達(dá)為：

其中，L₀為末段機械臂旋轉(zhuǎn)中心到針尖的距離，d為切片圖像i上針尖斷面影像距離血管幾何中心的距離，i為當(dāng)前有針尖的切片圖像的最大標(biāo)號，Δθ的方向為當(dāng)前穿刺方向指向靜脈軸線。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種靜脈穿刺裝置，其特征在于，所述判斷穿刺針(5)是否進(jìn)針到位用下式表示：

其中，T_flag為是否進(jìn)針到位的結(jié)果，為最小進(jìn)針長度，為最大進(jìn)針長度，lⁱⁿ為進(jìn)針長度，lⁱⁿ表示為：

lⁱⁿ＝(i-1)·δ

其中，i為當(dāng)前有針尖的切片圖像的最大標(biāo)號，δ為切片圖像的物理間距，δ表示為：

其中，l為待穿刺區(qū)域的長度，n為單次生成切片圖像的數(shù)量。