专利名称：用于临床血管内介入的导管隔室自动操作系统及操作方法
技术领域：
本发明属于医疗设备，涉及医学领域的血管内介入治疗中X-线的防护和导管自动操作设备，特别涉及一种用于临床医学中血管内介入的导管隔室自动操作系统及其操作方法，通过本发明的系统和方法可以实现介入治疗的隔室操作，从而达到治疗过程中对医护人员完全的射线防护。本发明的系统和方法可广泛地应用于心血管、脑血管、肺血管、肝脏血管、肾血管以及躯干四肢血管等部位的检查及疾病治疗领域的介入诊治过程。
背景技术：
在血管内介入治疗过程中，介入导管要由手术医生手动进行操作，医生与患者同样暴露在射线下，患者只是在自己接受治疗的情况下才会接受射线照射，而从事介入治疗的医生却要在每次手术中都要受到照射。长期连续或间断超大容许当量全身照射必然会引起不同程度的放射性损伤，如造血功能障碍、骨髓增生或异常、生殖内分泌系统和物质代谢变化等。一般在出现上述情况后会考虑将该医生调离射线工作。
在介入放射学的发展中，传统的X-线防护措施主要为增加操作人员与X-线球管之间的距离，采用各种个人佩带的防护材料，如铅板、铅衣、铅手套、铅眼镜、铅屏风等等。这些材料不仅非常笨重，使用不方便，更重要的是使用这些材料并不能完全防止X-线对操作人员的照射。
在实际的介入操作中，很多医护人员并不能戴齐全部的防护材料，因为如果将个人的防护材料全部穿戴齐全几乎不能进行任何长时间的介入操作。
另外，有人尝试在X-线球管的周围加上铅制防护裙，但是实际测试结果证实这种方法收效不大。
介入设备要追求更清晰的图像效果，势必要加大球管的电压，增加射线剂量；医生要获得最佳的治疗效果，操作必须耐心细致，操作时间也相应延长，这些都给射线的防护带来了更大的问题，这一矛盾始终困扰着临床介入医生。
可见，采用目前的技术方法，均不能实现完全的射线防护，医护人员在为患者进行血管内介入治疗的同时不可避免的要受到照射。
发明内容
本发明的内容是实现介入导管的自动操作，完成自动操作后就可以进行介入手术的隔室操作。针对上述的介入操作中医护人员受到射线照射的问题，本发明的主要目的是提供一套可以实现导管自动操作的机械电子装置，在介入治疗的过程中通过该装置来对导管的各种动作进行控制，并能完成造影剂和药物的自动定量注射，从而实现介入治疗的隔室操作，使医护人员完全摆脱被动接受射线照射造成的损害。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是，用于临床医学中血管内介入的导管隔室自动操作系统，该系统包括导管操作系统工作部，导管动作控制台及自动注射器数电转换部分，操作系统姿态监视器，和三路电流、电压无级可调式直流电源；导管动作控制台及自动注射器数电转换部分与三路电流、电压无级可调式直流电源连接，并通过X-线防护墙控制导管操作系统工作部；导管操作系统工作部由两个操纵导手柄控制，一个控制导管的进退，一个控制导管的旋转，并且可以通过手柄直接调整电机转动的方向和速度；和一个用来观察导管室内情况的监视器，用于监控操作室内的患者和导管操作系统工作部运行状态；该导管操作系统工作部由转动装置、护罩、接筒、锥形护罩，通过机械方式连接构成；导管操作系统工作部由调速电机控制，调速电机的主动齿轮部分固定在导管转动装置内，通过一组齿轮减速，与转动装置外支架的固定齿圈相互捏合，通过两个自镶轴承固定在外支架上，电机工作时，转动装置可以在外支架上做自由的旋转动作，旋转的速度和方向可以调整；在转动装置上固定有导电滑环和固定在外支架上的电刷相连，通过电刷环将导管动作控制台的操作指令传至导管操作系统工作部；在锥形护罩内有一个由调节电流强度进行调速的微型调速电机，它通过一套蜗轮蜗杆减速，通过一付弹簧压带轮带动导管的前进、后退，压带轮的压力可以进行调整以控制导管进退的力量；在转动装置内设置有一个由数电转换模板进行定量控制的步进电机，通过一套减速齿轮进行减速，通过一付螺栓套筒推动接筒内设置的注射器进行定量自动注射，注射的速度与总量可以进行预设定；在锥形护罩内设置有用于导管导向作用的定向管，用于导管在输送的过程中不会打折。
实现上述系统的血管内介入治疗中导管隔室自动操作的方法，包括以下步骤1)将介入导管放置在导管操作系统工作部中，在导管仓中将导管按一定的方式盘绕后把导管压入压轮中，并使导管的头端从导向管中穿出；2)导管后端的接口与装有造影剂或药物的注射器相连，或通过“Y”形阀分别与注射器和加压输液袋相连；3)装有造影剂或药物的注射器固定在导管自动操作装置的自动注射架上；4)导管和注射器安装完毕后，开动自动注射器将注射器内的空气排空，盖上导管仓的护罩；5)采用赛丁格法穿刺血管成功后，将导管鞘固定于周围皮肤上，并将导管自动操作装置与治疗床相对固定；6)开动导管推进开关将导管送出约3-5CM，把送出的导管置入已插入动脉并且固定好的动脉鞘中；7)检查无误后将监视器镜头分别对准动脉穿刺部位和患者全身，操作人员离开导管室进入隔壁的操作间，通过铅玻璃和监视器观察导管室内的情况；8)通过数字减影显示器观察导管在患者血管内的状况，通过进退手柄控制导管的进退，通过旋转手柄控制整个装置的旋转，从而实现导管在血管中的进退与旋转；9)导管到位后设定自动注射器的推进速度及推进量进行造影剂或药物的自动注射。
本系统的其它特点是，所述的弹簧压带轮的弹簧压力可以在一定范围内进行调整，保证对导管的推拉力量在安全范围内。
所述的旋转装置的主动部分安装在操作器上，固定齿圈安装在外支架上，使整个系统的结构更加紧凑，机械部分的密封性更强。
所述的负责导管进退和旋转的两组伺服电机分别由两枚手柄控制，通过手柄的推拉幅度来控制电机的速度，从而使操作更加直观。
本发明的用于临床介入医学中实现介入导管自动操作的装置，使用3部调速伺服电机分别负责导管的进退、旋转和造影剂及药物的自动注射。通过手术室外的控制面板操纵连入手术室内的电路系统，直接精确控制介入导管各种动作的方向和速度，并且在导管到位后自动进行造影剂或药物的定量注射。这样就可以使进行介入操作的医生实现隔室操作，从而完全避免了手术过程中被动接受X-线的照射，不用再穿戴沉重的防护服，并且能够真正实现射线完全防护。
图1是本发明的介入导管自动操作系统的整体结构示意图；图中符号为1-导管操作系统工作部，2-操作系统姿态控制台及自动注射器数电转换部分，3-操作系统姿态监视器，4-三路电流、电压无级可调式直流电源，5-X-线球管，6-患者，7-治疗床，8-数字减影“C”形臂，9-X-线防护墙，10-数字减影监视器；图2是本发明的导管操作系统工作部结构示意图；图中的各符号分别为1001-转动装置，1002-护罩，1003-后轴承座，1004-传动齿轮，1005-前轴承座，1006-轴承，1007-传动丝杆，1008-滑动支架，1009-前支架，1010-注射器，1011-接筒，1012-锥形护罩，1013-内齿圈，1014-后支架，1015-固定套，1016-行程开关支架，1017-主动齿轮，1018电动机，1019-固定板，1020-筒体，1021-导电滑环，1022-紧固装置，1023-装置，1024-钢珠；图3是高压注射动力装置及系统自身旋转装置；图中符号为1001-转动装置，1002-护罩，1003-后轴承座，1004-传动齿轮，1005-前轴承座，1006-轴承，1007-传动丝杆，1008-滑动支架，1017-主动齿轮，1018电动机，1019-固定板；图4是机身部分结构图；图中符号为1013-内齿圈，1014-后支架，1015-固定套，1016-行程开关支架，1020-筒体，1021-导电滑环；图5是注射起及导管仓部分结构图；1009-前支架，1010-注射器，1011-接筒，1012-锥形护罩；图6(a)是导管进退装置的导轮和压带轮的结构图；图中符号为1025-导轮，1026-压带轮；图6(b)是导管进退装置的蜗轮、蜗杆结构图；1027-蜗轮，1028-蜗杆，029-电动机；图7(a)、(b)是导管蜗轮、蜗杆安装示意图；图7(b)是(a)的俯视图；图中符号为1027-蜗轮，1028-蜗杆，1029-电动机，1030-导向管，1031-轴承，1032-轴承；图8是操作系统的工作示意图；图中符号为1-导管操作系统工作部，2-操作系统姿态控制台及自动注射器数电转换部分，3-操作系统姿态监视器，4-三路电流、电压无级可调式直流电源。
具体实施例方式
以下结合附图和发明人依本发明的技术方案所完成的具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1～8，图1～8是本发明的一个具体实施例，但本发明不限于该按本发明的技术方案，用于临床医学中血管内介入的导管隔室自动操作系统包括，一导管操作系统工作部1，一导管动作控制台及自动注射器数电转换部分2，操作系统姿态监视器3，和三路电流、电压无级可调式直流电源4；导管操作系统工作部1由一转动装置1001、护罩1002、接筒1011、锥形护罩1012通过机械方式连接构成；导管操作系统工作部1由调速电机控制，调速电机的主动齿轮1017部分固定在导管转动装置1001内，通过一组齿轮减速，与转动装置1001外支架的固定齿圈1013相互捏合，通过两个自镶轴承1003、1005固定在外支架上，电机工作时，转动装置1001可以在外支架1014上做自由的旋转动作，旋转的速度和方向可以调整；在转动装置1001上固定有导电滑环1021和固定在外支架上的电刷相连，通过电刷环将导管动作控制台2的操作指令传至导管操作系统工作部1；在锥形护罩1012内有一个由调节电流强度进行调速的微型调速电机1029，它通过一套蜗轮1027蜗杆1028减速，通过一付弹簧压带轮1026带动导管的前进、后退，压带轮的压力可以进行调整以控制导管进退的力量；在转动装置1001内设置有一个由数电转换模板进行定量控制的步进电机1018，通过一套减速齿轮进行减速，通过一付螺栓套筒1007推动接筒1011内设置的注射器1010进行定量自动注射，注射的速度与总量可以进行预设定；在锥形护罩1012内设置有用于导管导向作用的定向管1030，用于导管在输送的过程中不会打折。
一个用于盘绕导管的舱室以及便于开启和观察的透明护盖。
实现血管内介入治疗中导管隔室自动操作的方法，该方法包括下列步骤1)将介入导管放置在导管操作系统工作部1中，在导管仓中将导管按一定的方式盘绕后把导管压入压轮1026中，并使导管的头端从导向管1030中穿出；2)导管后端的接口与装有造影剂或药物的注射器1010相连，或通过“Y”形阀分别与注射器和加压输液袋相连；3)装有造影剂或药物的注射器1010固定在导管自动操作装置的自动注射架1008上；4)导管和注射器安装完毕后，开动自动注射器将注射器内的空气排空，盖上导管仓的护罩1002；5)采用赛丁格法穿刺血管成功后，将导管鞘固定于周围皮肤上，并将导管自动操作装置1与治疗床7相对固定；6)开动导管推进开关将导管送出约3-5CM，把送出的导管置入已插入动脉并且固定好的动脉鞘中；7)检查无误后将监视器镜头分别对准动脉穿刺部位和患者全身，操作人员离开导管室进入隔壁的操作间，通过铅玻璃和监视器3观察导管室内的情况；8)通过数字减影显示器观察10导管在患者血管内的状况，通过进退手柄控制导管的进退，通过旋转手柄控制整个装置的旋转，从而实现导管在血管中的进退与旋转；9)导管到位后设定自动注射器的推进速度及推进量进行造影剂或药物的自动注射。
本发明使用3部无级调速伺服电机装置分别负责导管的进退、旋转和造影剂及药物的自动注射。采用本发明可以通过手术室外的控制面板操纵连入手术室内的电路系统，直接精确控制介入导管各种动作的方向和速度，并且在导管到位后自动进行造影剂或药物的定量注射。这样就可以使进行介入操作的医生实现隔室操作，从而完全避免了手术过程中被动接受X-线的照射，不用再穿戴沉重的防护服，并且能够真正实现完全防护。
权利要求
1.一种用于临床医学中血管内介入的导管隔室自动操作系统，其特征在于，该系统包括导管操作系统工作部1，导管动作控制台及自动注射器数电转换部分2，操作系统姿态监视器3，和三路电流、电压无级可调式直流电源4；导管动作控制台及自动注射器数电转换部分2与三路电流、电压无级可调式直流电源4连接，并通过X-线防护墙9控制导管操作系统工作部1；导管操作系统工作部1由两个操纵导手柄控制，一个控制导管的进退，一个控制导管的旋转，并且可以通过手柄直接调整电机转动的方向和速度；和一个用来观察导管室内情况的监视器10，用于监控操作室内的患者和导管操作系统工作部1运行状态；该导管操作系统工作部1由一转动装置1001、护罩1002、接筒1011、锥形护罩1012通过机械方式连接构成；导管操作系统工作部1由调速电机控制，调速电机的主动齿轮1017部分固定在导管转动装置1001内，通过一组齿轮减速，与转动装置1001外支架的固定齿圈1013相互捏合，通过两个自镶轴承10031005固定在外支架上，电机工作时，转动装置1001可以在外支架1014上做自由的旋转动作，旋转的速度和方向可以调整；在转动装置1001上固定有导电滑环1021和固定在外支架上的电刷相连，通过电刷环将导管动作控制台2的操作指令传至导管操作系统工作部1；在锥形护罩1012内有一个由调节电流强度进行调速的微型调速电机1029，它通过一套蜗轮1027蜗杆1028减速，通过一付弹簧压带轮1026带动导管的前进、后退，压带轮的压力可以进行调整以控制导管进退的力量；在转动装置1001内设置有一个由数电转换模板进行定量控制的步进电机1018，通过一套减速齿轮进行减速，通过一付螺栓套筒1007推动接筒1011内设置的注射器1010进行定量自动注射，注射的速度与总量可以进行预设定；在锥形护罩1012内设置有用于导管导向作用的定向管1030，用于导管在输送的过程中不会打折。
2.一种实现权利要求1所述的血管内介入的导管自动操作系统的操作方法，其特征在于，包括下列步骤1)将介入导管放置在导管操作系统工作部1中，在导管仓中将导管按一定的方式盘绕后把导管压入压轮1026中，并使导管的头端从导向管1030中穿出；2)导管后端的接口与装有造影剂或药物的注射器1010相连，或通过“Y”形阀分别与注射器和加压输液袋相连；3)装有造影剂或药物的注射器1010固定在导管自动操作装置的自动注射架1008上；4)导管和注射器安装完毕后，开动自动注射器将注射器内的空气排空，盖上导管仓的护罩1002；5)采用赛丁格法穿刺血管成功后，将导管鞘固定于周围皮肤上，并将导管操作系统工作部1与治疗床7相对固定；6)开动导管推进开关将导管送出约3-5CM，把送出的导管置入已插入动脉并且固定好的动脉鞘中；7)检查无误后将监视器镜头分别对准动脉穿刺部位和患者全身，操作人员离开导管室进入隔壁的操作间，通过铅玻璃和监视器3观察导管室内的情况；8)通过数字减影显示器观察10导管在患者血管内的状况，通过进退手柄控制导管的进退，通过旋转手柄控制整个装置的旋转，从而实现导管在血管中的进退与旋转；9)导管到位后设定自动注射器1010的推进速度及推进量进行造影剂或药物的自动注射。
3.按照权利要求2所述的血管内介入的导管自动操作系统的操作方法，其特征在于，所述的弹簧压带轮1026的弹簧压力可以在预定范围内进行调整，保证对导管的推拉力量在安全范围内。
4.按照权利要求2所述的血管内介入的导管自动操作系统的操作方法，其特征在于，将旋转装置的主动部分安装在操作装置上，固定齿圈1013安装在外支架1014上，使整个系统的结构更加紧凑，机械部分的密封性更强。
5.按照权利要求2所述的血管内介入的导管自动操作系统的操作方法，其特征在于，负责导管进退和旋转的两组伺服电机分别由两枚手柄控制，通过手柄的推拉幅度来控制电机的速度，从而使操作更加直观。
6.按照权利要求2所述的血管内介入的导管自动操作系统的操作方法，其特征在于，通过监视系统观察3导管操作室内的情况，以便随时了解患者和导管自动操作装置1的状况。
全文摘要
本发明公开了一种用于临床医学中血管内介入的导管隔室自动操作系统及其操作方法，系统包括，导管操作系统工作部，导管动作控制台及自动注射器数电转换部分，操作系统姿态监视器，和三路电流、电压无级可调式直流电源；导管操作系统工作部由两个操纵导手柄控制，一个控制导管的进退，一个控制导管的旋转，并且可以通过手柄直接调整电机转动的方向和速度；和一个用来观察导管室内情况的监视器，用于监控操作室内的患者和导管操作系统工作部运行状态；通过本系统可以直接精确控制介入导管各种动作的方向和速度，并且在导管到达目标部位后自动进行造影剂或药物的定量注射。使进行射线下介入操作的医生实现隔室操作，能够真正实现射线完全防护。
文档编号A61B17/00GK1559347SQ20041002584
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月6日 优先权日2004年2月6日
发明者李维新, 高国栋, 赵振伟 申请人:中国人民解放军第四军医大学