一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是涉及一種利用利用成熟簡單的紅外成像原理和真空壓力變化實現(xiàn)對人體或者動物體血管進行識別和穿刺的數(shù)字化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人體或者動物的血管均位于皮下組織或者身體組織內(nèi)部，在人或者動物患病以后，往往需要對靜脈、動脈或者組織進行穿刺，主要目的一方面就是為了獲取血液組織樣本進行各種各樣的化驗分析，以獲取患者的各種生化、免疫、病理等指標(biāo)，指導(dǎo)醫(yī)生做出正確判斷；另一方面可以通過穿刺建立的靜脈通道對患者進行輸液。
[0003]現(xiàn)有的做法主要是依靠護士多年的經(jīng)驗和手感，進行人工穿刺，經(jīng)常出現(xiàn)扎不準(zhǔn)的情況，特別是在肥胖患者人群不斷增多，加之嬰幼兒和ICU病房患者對醫(yī)護人員扎針穿刺技術(shù)要求高的情況下，給患者造成了很大痛苦，也增加了醫(yī)患糾紛的概率。
[0004]市場上現(xiàn)有的紅外血管顯像儀主要利用了血管中血紅蛋白對近紅外光的吸收率與其他組織不同的原理，通過對數(shù)字影像的一系列處理，將皮下血管原位投影顯示在皮膚表面，使醫(yī)生能夠清晰的識別患者皮下2-10mm的細(xì)微血管。這種識別技術(shù)還是靠人來看，只能提供平面而不是立體的位置信息，主要是給護士一個直觀的參考，也確實能夠提高穿刺的準(zhǔn)確率。但是，這種方式不能夠應(yīng)用于全自動無人穿刺采血設(shè)備，不能和其他設(shè)備連用，形成自動化無人成套解決方案。
[0005]市場上也有借用彩色多普勒超聲技術(shù)進行血管識別的，彩色多普勒超聲一般是用自相關(guān)技術(shù)進行多普勒信號處理，把自相關(guān)技術(shù)獲得的血流信號經(jīng)彩色編碼后實時地疊加在二維圖像上，即形成彩色多普勒超聲血流圖像。但是都是模擬影像，沒有數(shù)字化數(shù)據(jù)輸出。彩色超聲多普勒血管顯像的主要目的是為了可以無創(chuàng)、實時地提供病變區(qū)域的血流信號信息，而不是血管定位。另外，超聲技術(shù)造價過于高昂。
[0006]最接近本發(fā)明的是白杰“一種超聲輔助采血尋找血管方法及設(shè)備”(申請?zhí)?201310033848.X)。它還是一種顯示血管的輔助手段，不能提供一段血管的空間定位數(shù)據(jù)。
[0007]為了解決目前現(xiàn)有血管識別和定位技術(shù)瓶頸，本發(fā)明提出了一種通過在穿刺過程中，通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的辦法，確定人體或者動物血管的位置信息，形成數(shù)字化的空間定位數(shù)據(jù)。全自動無人穿刺采血系統(tǒng)的應(yīng)用，能滿足醫(yī)院的實際需求，填補相關(guān)技術(shù)空白，又可產(chǎn)生較大的社會效益與經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn)機器人全自動無人采樣等功能，給自動手術(shù)機器人系統(tǒng)提供精確的血管或者組織的數(shù)字化定位數(shù)據(jù)，本發(fā)明提供了一種血管的識別定位方法，可以獲得準(zhǔn)確的血管位置相關(guān)數(shù)據(jù)信息，方便其他設(shè)備調(diào)用，推動高端醫(yī)療器械技術(shù)向前發(fā)展。
[0009]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，首先利用紅外成像技術(shù)對人或者動物體表面的血管進行平面數(shù)字化定位，自動篩選可以穿刺的目標(biāo)血管。然后由計算機指揮機器人自動夾取采血針，對準(zhǔn)目標(biāo)血管進行穿刺，同時抽氣泵開始抽氣。當(dāng)采血針刺入皮膚后，針頭被堵住，采血管內(nèi)的負(fù)壓急劇上升；當(dāng)采血針繼續(xù)穿刺到血管后，采血管內(nèi)的負(fù)壓下降。機器人停止穿刺，抽氣泵繼續(xù)抽氣，直到血液達到所需體積后停止。機器人拔出采血針，抽血過程完成。
[0010]一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置，采用現(xiàn)代傳感和計算機技術(shù)，其特征在于利用成熟簡單的紅外成像原理和穿刺不同階段壓力變化原理就可以指導(dǎo)機器人自動完成人或者動物血管的穿刺過程。其特征在于采用壓力傳感器指導(dǎo)穿刺過程。利用穿刺過程中管路里面壓力變化與穿刺針頭所處位置變化一一對應(yīng)的原理來定義穿刺位置。其特征在于利用紅外攝像頭對手臂或者動物體表進行拍照，然后通過計算機圖像分析得到目標(biāo)血管的平面位置數(shù)據(jù)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:可以實時而精確地對人體或者動物的某一血管進行定位穿刺，利用成熟簡單的紅外成像原理和穿刺不同階段壓力變化原理就可以指導(dǎo)機器人自動完成穿刺過程。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明，本發(fā)明采用紅外攝像頭、壓力傳感器和抽氣泵的組合，聯(lián)合自動無人穿刺機器人，在計算機的統(tǒng)一調(diào)度下，可以自動完成對血管的定位和穿刺過程。
【附圖說明】
[0013]圖1是一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置。
[0014]圖1 中:
[0015]1、采血針 2、試管
[0016]3、抽氣泵 4、壓力傳感器
[0017]5、抽血管 6、抽氣管
[0018]7、三通 8、紅外攝像頭
[0019]9、手臂10、采血針驅(qū)動電機
[0020]參考附圖描述本發(fā)明的實施方式，下面結(jié)合圖1對本發(fā)明進行具體說明。
[0021]一位被采血者手臂(9)固定后，首先紅外攝像頭(8)對手臂(9)進行照相，獲取手臂局部血管的平面影像，計算機進行數(shù)據(jù)分析后，挑選出目標(biāo)血管。機器人夾取采血針(I)，根據(jù)紅外攝像頭獲得的數(shù)據(jù)，將采血針(I)對準(zhǔn)目標(biāo)血管；然后開啟抽氣泵(3)抽氣，壓力傳感器⑷開始監(jiān)測抽氣管(6)中的壓力變化，同時采血針驅(qū)動電機(10)驅(qū)動采血針(I)開始對目標(biāo)血管進行穿刺。當(dāng)采血針(I)刺入皮膚后，針頭被堵住，抽氣管￠)內(nèi)的負(fù)壓急劇上升，當(dāng)負(fù)壓上升到一定程度后，抽氣泵(3)暫停抽氣；當(dāng)采血針(I)繼續(xù)穿刺到血管后，血液順著抽血管(5)流到試管(2)內(nèi)，抽氣管￠)內(nèi)的負(fù)壓下降。機器人停止穿刺，抽氣泵
(3)重新開啟并繼續(xù)抽氣，直到血液在試管(2)內(nèi)達到所需體積后停止。機器人拔出采血針
(I)，抽血過程完成。
[0022]以上所述，僅是發(fā)明的較佳實施方式，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明實質(zhì)對以上實施方式所作的任何修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置，采用現(xiàn)代傳感和計算機技術(shù)，其特征在于利用成熟簡單的紅外成像原理和穿刺不同階段壓力變化原理就可以指導(dǎo)機器人自動完成穿刺過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置，其特征在于采用壓力傳感器指導(dǎo)穿刺過程。利用穿刺過程中管路里面壓力變化與穿刺針頭所處位置變化一一對應(yīng)的原理來定義穿刺位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置，其特征在于利用紅外攝像頭對人體表皮，包括手臂、手背、腿或者頭部等部位，或者動物體表進行拍照，然后通過計算機圖像分析得到目標(biāo)血管的平面位置數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過紅外成像和壓力變化來識別和穿刺血管的方法及裝置，它是利用紅外成像原理和穿刺不同階段壓力變化原理指導(dǎo)機器人自動完成穿刺過程。它首先利用紅外成像技術(shù)對人或者動物體表面的血管進行定位，自動篩選可以穿刺的血管。然后機器人自動夾取采血針，對準(zhǔn)目標(biāo)血管進行穿刺，同時抽氣泵開始抽氣。當(dāng)采血針刺入皮膚后，針頭被堵住，采血管內(nèi)的負(fù)壓上升，到達一定負(fù)壓值后暫停抽氣；當(dāng)采血針繼續(xù)穿刺到血管后，采血管內(nèi)的負(fù)壓下降，機器人停止穿刺，抽氣泵繼續(xù)抽氣，直到血液達到所需量后停止。機器人拔出采血針，抽血過程完成。全自動無人穿刺采血系統(tǒng)的應(yīng)用，滿足醫(yī)院的實際需求，可產(chǎn)生較大的社會效益與經(jīng)濟效益。
【IPC分類】A61B5-00, A61B5-154
【公開號】CN104856649
【申請?zhí)枴緾N201510197655
【發(fā)明人】梁虎, 劉子忠
【申請人】北京邁納士手術(shù)機器人技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月24日