用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统及显示方法
【专利摘要】一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于它包括手术导管碰撞力信息传感器单元、运动位置信息检测单元、串口设置及初始化单元、微控制器单元以及显示单元；其显示方法包括：初始化、血管受力及位置信息检测、判断、调整；其优越性为能够有效地将手术过程中力信息和运动信息通过视觉反馈给医生，是医生能够实时准确地了解手术进行的情况，从而提高介入手术的安全性。
【专利说明】用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统及显示方法
(一)【技术领域】:
[0001]本发明属于医疗设备【技术领域】，尤其是一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统及显示方法。
(二)【背景技术】:
[0002]微创血管介入手术系统是一种辅助医生进行导管介入手术的具有高安全性的机器人系统，可以使操作医生免受X光辐射，减少因医生生理颤抖和误操作而产生的危险性。
[0003]由于微创血管介入手术系统采用的主从式的方式，是医生脱离了手术现场，借助主端操作器来实现导管介入，从而导致医生不能很好的感知介入手术过程中导管运动情况以及操作导管力信息大小，尤其是在这个过程中的医生手部感知的来自导管反作用力情况。一些信息的缺失给医生操作带来一定的难度，甚至会对正在进行手术的病人的安全性造成影响。所以，将手术的进行过程中的一些重要信息反馈给医生是非常必要的，不仅能够保证手术操作的安全性，还能提高整个介入手术过程的效率。以前的监控系统大多都显示力的信息，而本系统不仅显示力的信息而且也包含手术导管的运动信息，相比以前的系统
息显不得更加全面。
(三)
【发明内容】
:
[0004]本发明的目的在于提供一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统及显示方法，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单，操作方便，能够实时地提供给医生重要的反馈信息，提高介入手术的安全性，有助于医生操作的多维信息监控系统及显示方法。
[0005]本发明的技术方案:一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于它包括手术导管碰撞力信息传感器单元、运动位置信息检测单元、串口设置及初始化单元、微控制器单元以及显示单元；其中，所述手术导管碰撞力信息传感器单元和运动位置信息检测单元分别采集血管介入手术辅助系统中手术导管在手术过程中的碰撞力信息及导管的运动位置信息；所述微控制器单元接收手术导管碰撞力信息传感器单元和运动位置信息检测单元的采集信息，并将其传送给显示单元，由显示单元显示导管碰撞力信息及导管的运动位置信息；所述串口设置及初始化单元实现对数据接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置；其中，所述手术导管碰撞力信息传感器单元安装在手术导管末端；所述运动位置信息检测单元、微控制器单元安装在血管介入手术系统的主端；所述显示单元的内容将在血管介入手术系统主端的？机上进行显示。
[0006]所述手术导管碰撞力信息传感器单元是由手术导管前端碰撞力信息传感器和手术导管侧壁接触力信息传感器阵列构成，分别采集手术导管前端在血管中受到的血管内壁碰撞力信息和侧壁在血管中受到的与血管壁的接触力信息；所述手术导管前端碰撞力信息传感器安装在血管介入手术导管的前端；所述手术导管侧壁接触力信息传感器阵列均匀安装在血管介入手术导管的侧壁上。
[0007]所述手术导管前端碰撞力信息传感器是安装在手术导管前端的光纤传感器；所述手术导管侧壁接触力信息传感器阵列是压敏橡胶传感器阵列。
[0008]所述压敏橡胶传感器阵列是由铜电极、压敏橡胶和导线构成；其中，所述压敏橡胶排列成3X3的传感器阵列；所述铜电极由3个行电极和3个列电极构成；所述铜电极粘接在所述压敏橡胶上，所述导线粘接在铜电极上；所述压敏橡胶传感器阵列由9个阵列点构成，分别为阵列点S1、阵列点S2、阵列点S3、阵列点S4、阵列点S5、阵列点S6、阵列点S7、阵列点S8和阵列点S9 ;所述阵列点由铜电极的行电极和列电极引到模拟通道选通芯片进行选通；其中，阵列点S1、阵列点S4和阵列点S7的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点S2、阵列点S5和阵列点S8的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点S3、阵列点S6和阵列点S9的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点S1、阵列点S2和阵列点S3的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述阵列点S4、阵列点S5和阵列点S6的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述阵列点S7、阵列点S8和阵列点S9的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；压敏橡胶传感器阵列粘接在手术导管的侧壁上，所述光纤传感器粘接在手术导管的前端内壁上并超出导管前端5-10mm的距离。
[0009]所述运动位置信息检测单元是由手术导管轴向位置信息检测元件和手术导管径向位置信息检测元件构成，安装在血管介入手术辅助系统的主端，分别采集手术导管的轴向位置信息和径向角度信息。
[0010]所述手术导管轴向位置信息检测元件采用直线位移传感器；所述手术导管径向位置信息检测元件采用旋转编码器。
[0011]所述数据接口是RS232串行接口 ；所述串口设置及初始化单元是在血管介入手术辅助系统的PC机上用于实现人机交互的并用鼠标点击进行设置的单元；它可以实现对RS232串行接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置。
[0012]所述显示单元是由手术导管前端碰撞力信息显示模块、手术导管侧壁接触力信息显示模块以及运动信息显示模块构成；其中所述手术导管前端碰撞力信息显示模块显示导管前端与血管内壁碰撞力的安全范围、警示范围、危险范围以及实时检测到的碰撞力大小；所述手术导管侧壁接触力信息显示模块显示导管侧壁上的接触力传感器的阵列点值；所述运动信息显示模块是由轴向位置信息显示部分和径向角度信息显示部分构成，分别显示导管的轴向运动位置，单位为_，以及径向运动角度，单位为度。
[0013]所述手术导管前端碰撞力信息显示模块由一个进度条、一个工作状态警示条和一个编辑框构成；工作状态警示条用于指示手术导管前端碰撞力允许范围，包括安全区、警示区和危险区。
[0014]所述手术导管侧壁接触力信息显示模块由九个阵列点信息显示区构成；所述阵列点信息显示区又是由一个警示块和一个编辑框构成；其中，所述警示块用于指示侧壁接触力允许范围；所述编辑框用于显示侧壁接触力值大小；所述编辑框和警示块是一一对应的。
[0015]所述警示块由绿色、黄色和红色三种颜色块构成；其中，绿色表示侧壁碰撞力处于允许范围内；黄色表示侧壁碰撞力处于警告范围内；红色表示侧壁碰撞力处于危险范围内。
[0016]所述手术导管轴向运动信息显示部分由一个滑块控件和一个编辑框构成；所述滑块控件用于指示手术导管的轴向运动位置；所述编辑框用于显示手术导管轴向运动位置值大小；所述手术导管径向运动信息显示部分由一个指示针和一个编辑框构成；其中，所述指示针用于指示手术导管旋转的角度，所述编辑框用于显示手术导管旋转的角度值大小。
[0017]所述显示单元可以通过？机实现上述信息显示模块的相应信息的屏显；所述微控制器单元是II公司的03？28335，微控制器单元每隔10008会采集所述导管的传感器检测的数据。
[0018]一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的监控及显示方法，其特征在于它包括以下步骤:
[0019]①由串口设置及初始化单元对显示单元中的手术导管前端碰撞力信息显示模块、手术导管侧壁接触力信息显示模块和运动信息显示模块进行初始化；选择数据接口并打开；
[0020]②由轴向位置信息检测元件、径向位置信息检测元件、手术导管前端碰撞力信息传感器和手术导管侧壁接触力信息传感器阵列分别检测导管的轴向运动位置信息、径向运动角度信息、导管前端受血管壁的碰撞力大小以及导管侧壁受血管壁的接触力大小信息；
[0021]③微控制器单元接收步骤②采集到的导管位置信息及力的信息，将其传送给显示单元，在显示单元上显示血管介入手术辅助系统的多维信息监控情况；
[0022]④手术导管前端碰撞力信息显示模块将手术导管受到的前端碰撞力进行屏显；步骤②采集到的导管前端碰撞力信息将在进度条中显示，并可以对照工作状态警示条，观察实时采集到的前端碰撞力是处于安全范围、警示范围还是危险范围；医生可以根据显示情况修正手术的操作；所述编辑框则显示手术导管前端碰撞力信息的值；
[0023]⑤当碰撞力进度条的显示值处于安全区时表示手术导管前端碰撞力大小在允许的范围内，手术医生可以继续进行操作；
[0024]⑥当碰撞力进度条的显示值处于警示区时，表示手术导管前端碰撞力处于警告范围内，此时，手术医生在进行操作时要非常小心，慢慢改变导管前端位置使前端碰撞力处于允许范围内；
[0025]⑦当碰撞力进度条的显示值达到危险区时，表示手术导管前端碰撞力处于危险范围内，此时手术医生应立即停止向前推送导管的动作，并尽快改变导管前端位置，使手术导管前端碰撞力处在允许范围内；并且当前端碰撞力的值到达危险区的时候，血管介入手术辅助系统会自动锁定，阻止医生继续向前插入导管，保护介入手术病人血管不被刺穿；
[0026]⑧手术导管侧壁接触力信息显示模块将手术导管侧壁与血管的接触力进行屏显，步骤②采集到的导管侧壁接触力信息值将在编辑框中显示，并可对照警示块观察实时采集到的接触力是处于安全范围、警示范围还是危险范围；医生可以根据显示情况修正手术的操作；
[0027]⑨运动信息显示模块将手术导管的轴向运动位置及径向运动角度信息进行屏显；医生可以根据两部分显示的手术导管的运动信息，决定自己的手术操作是否正确，是否需要调整。
[0028]所述步骤④中用于指示手术导管前端碰撞力允许范围的工作状态警示条由绿色、黄色和红色三个小的颜色条依次排列组成；分别表示手术导管前端碰撞力的值位于安全区、警示区和危险区。
[0029]所述绿颜色条与所述黄颜色条的分界线表示的前端碰撞力的值为0.3N，所述黄颜色条与所述红颜色条的分界线表示的前端碰撞力的值为0.5N，0.5N是临床上医生给出的血管壁被刺穿的临界值。
[0030]本发明的优越性:能够有效地将手术过程中力信息和运动信息通过视觉反馈给医生，是医生能够实时准确地了解手术进行的情况，从而提高介入手术的安全性。
(四)【专利附图】
【附图说明】:
[0031]图1为本发明所涉一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的整体结构框图。
[0032]图2为本发明所涉一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的显示单元的整体结构框图。
[0033]图3为本发明所涉一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的监控界面的结构示意图。
[0034]图4为本发明所涉一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的监控及显示方法的流程示意图。
[0035]图5为本发明所涉一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的压敏橡胶传感器阵列和光纤传感器的安装示意图。
[0036]图6为本发明所涉一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的压敏橡胶传感器阵列结构示意图。
[0037]其中，I为铜电极，2为压敏橡胶，3为导线，4为光纤传感器，5为手术导管。
(五)【具体实施方式】:
[0038]实施例:一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统(见图1)，其特征在于它包括手术导管碰撞力信息传感器单元、运动位置信息检测单元、串口设置及初始化单元、微控制器单元以及显示单元；其中，所述手术导管碰撞力信息传感器单元和运动位置信息检测单元分别采集血管介入手术辅助系统中手术导管在手术过程中的碰撞力信息及导管的运动位置信息；所述微控制器单元接收手术导管碰撞力信息传感器单元和运动位置信息检测单元的采集信息，并将其传送给显示单元，由显示单元显示导管碰撞力信息及导管的运动位置信息；所述串口设置及初始化单元实现对数据接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置；其中，所述手术导管碰撞力信息传感器单元安装在手术导管5末端；所述运动位置信息检测单元、微控制器单元安装在血管介入手术系统的主端；所述显示单元的内容将在血管介入手术系统的主端PC机上进行显示。
[0039]所述数据接口是RS232串行接口。
[0040]所述手术导管碰撞力信息传感器单元是由手术导管前端碰撞力信息传感器和手术导管侧壁接触力信息传感器阵列构成(见图1)，分别采集手术导管5前端在血管中受到的血管内壁碰撞力信息和侧壁在血管中受到的与血管壁的接触力信息；所述手术导管前端碰撞力信息传感器安装在血管介入手术导管5的前端；所述手术导管侧壁接触力信息传感器阵列均匀安装在血管介入手术导管5的侧壁上。
[0041]所述手术导管前端碰撞力信息传感器是安装在手术导管5前端的光纤传感器4(见图5)；所述手术导管侧壁接触力信息传感器阵列是压敏橡胶传感器阵列。
[0042]所述压敏橡胶传感器阵列(见图6)是由铜电极1、压敏橡胶2和导线3构成；其中，所述压敏橡胶2排列成3X3的传感器阵列；所述铜电极1由3个行电极和3个列电极构成；所述铜电极1粘接在所述压敏橡胶2上，所述导线3粘接在铜电极上；所述压敏橡胶传感器阵列(见图6)由9个阵列点构成，分别为阵列点31、阵列点32、阵列点33、阵列点34、阵列点35、阵列点36、阵列点37、阵列点38和阵列点39 ；所述阵列点由铜电极1的行电极和列电极引到模拟通道选通芯片进行选通；其中，阵列点31、阵列点34和阵列点37的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点32、阵列点35和阵列点38的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点33、阵列点36和阵列点39的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点31、阵列点32和阵列点33的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述阵列点34、阵列点35和阵列点36的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述阵列点37、阵列点38和阵列点39的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述压敏橡胶传感器阵列和光纤传感器的安装示意图如图5所示，其中，所述压敏橡胶传感器阵列粘接在手术导管5的侧壁上，所述光纤传感器粘接在手术导管5的前端内壁上并超出导管前端5-10111111的距离，在本实施例中超出的距离是5111111。
[0043]所述运动位置信息检测单元是由手术导管轴向位置信息检测元件和手术导管径向位置信息检测元件构成(见图1),安装在血管介入手术辅助系统的主端，分别采集手术导管的轴向位置信息和径向角度信息。
[0044]所述手术导管轴向位置信息检测元件采用直线位移传感器；所述手术导管径向位置信息检测元件采用旋转编码器。
[0045]所述串口设置及初始化单元(见图1)是在血管介入手术辅助系统的？机上用于实现人机交互的并用鼠标点击进行设置的单元；它可以实现对旧232串行接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置。
[0046]所述显示单元(见图2)是由手术导管前端碰撞力信息显示模块、手术导管侧壁接触力信息显示模块以及运动信息显示模块；其中所述手术导管前端碰撞力信息显示模块显示导管前端与血管内壁碰撞力的安全范围、警示范围、危险范围以及实时检测到的碰撞力大小；所述手术导管侧壁接触力信息显示模块显示导管侧壁上的接触力传感器的阵列点值；所述运动信息显示模块是由轴向位置信息显示部分和径向角度信息显示部分构成，分别显示导管的轴向运动位置，单位为臟，以及径向运动角度，单位为度。
[0047]所述手术导管前端碰撞力信息显示模块(见图3)由一个进度条、一个工作状态警示条和一个编辑框构成；工作状态警示条用于指示手术导管5前端碰撞力允许范围，包括安全区、警示区和危险区。
[0048]所述手术导管侧壁接触力信息显示模块(见图3)由九个阵列点信息显示区构成；所述阵列点信息显示区又是由一个警示块和一个编辑框构成；其中，所述警示块用于指示侧壁接触力允许范围；所述编辑框用于显示侧壁接触力值大小；所述编辑框和警示块是一一对应的；图3所述九个阵列点信息显示区标号与图6中的九个压敏橡胶阵列点标号是一一对应的，其中，图3中的阵列点1对应图6中的31，图3中的阵列点2对应图6中的32，依次地，阵列点3对应33，阵列点4对应34，阵列点5对应35，阵列点6对应36，阵列点7对应S7，阵列点8对应S8，阵列点9对应S9。
[0049]所述警示块(见图3)由绿色、黄色和红色三种颜色块构成；其中，绿色表示侧壁碰撞力处于允许范围内；黄色表示侧壁碰撞力处于警告范围内；红色表示侧壁碰撞力处于危险范围内。
[0050]所述运动信息显示模块(见图3)是由手术导管轴向运动信息显示部分和手术导管径向运动信息显示部分构成；其中，所述手术导管轴向运动信息显示部分由一个滑块控件和一个编辑框构成；所述滑块控件用于指示手术导管5的轴向运动位置；所述编辑框用于显示手术导管轴向运动位置值大小；所述手术导管径向运动信息显示部分由一个指示针和一个编辑框构成；其中，所述指示针用于指示手术导管5旋转的角度，所述编辑框用于显示手术导管5旋转的角度值大小。
[0051]所述显示单元(见图1)可以通过PC机实现上述信息显示模块的相应信息的屏显；所述微控制器单元是TI公司的DSP28335，微控制器每隔10ms会采集所述导管的传感器检测的数据。
[0052]一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的监控及显示方法(见图3、图4)，其特征在于它包括以下步骤(见图4):
[0053]①由串口设置及初始化单元(见图1)对显示单元中的手术导管前端碰撞力信息显示模块、手术导管侧壁接触力信息显示模块和运动信息显示模块进行初始化；选择接口并打开；
[0054]②由轴向位置信息检测元件、径向位置信息检测元件、手术导管前端碰撞力信息传感器和手术导管侧壁接触力信息传感器阵列(见图1)分别检测导管的轴向运动位置信息、径向运动角度信息、导管前端受血管壁的碰撞力大小以及导管侧壁受血管壁的接触力大小信息；
[0055]③微控制器单元接收步骤②采集到的导管位置信息及力的信息，将其传送给显示单元，在显示单元上显示血管介入手术辅助系统的多维信息监控情况；
[0056]④手术导管前端碰撞力信息显示模块(见图3)将手术导管5受到的前端碰撞力进行屏显；步骤②采集到的导管前端碰撞力信息将在进度条中显示，并可以对照工作状态警示条，观察实时采集到的碰撞力是处于安全范围、警示范围还是危险范围；医生可以根据显示情况修正手术的操作；所述编辑框则显示手术导管前端碰撞力信息的值；
[0057]⑤当碰撞力进度条的显示值处于安全区时表示手术导管前端碰撞力大小在允许的范围内，手术医生可以继续进行操作；
[0058]⑥当碰撞力进度条的显示值处于警示区时，表示手术导管前端碰撞力处于警告范围内，此时，手术医生在进行操作时要非常小心，慢慢改变导管前端位置使前端碰撞力处于允许范围内；
[0059]⑦当碰撞力进度条的显示值达到危险区时，表示手术导管前端碰撞力处于危险范围内，此时手术医生应立即停止向前推送导管的动作，并尽快改变导管前端位置，使手术导管前端碰撞力处在允许范围内；并且当前端碰撞力的值到达危险区的时候，血管介入手术辅助系统会自动锁定，阻止医生继续向前插入导管，保护介入手术病人血管不被刺穿；
[0060]⑧手术导管侧壁接触力信息显示模块(见图3)将手术导管侧壁与血管的接触力进行屏显，步骤②采集到的导管侧壁接触力信息值将在编辑框中显示，并可对照警示块观察实时采集到的接触力是处于安全范围、警示范围还是危险范围；医生可以根据显示情况修正手术的操作；
[0061]⑨运动信息显示模块将手术导管5的轴向运动位置及径向运动角度信息进行屏显；医生可以根据两部分显示的手术导管5的运动信息，决定自己的手术操作是否正确，是否需要调整。
[0062]所述步骤④中用于指示手术导管前端碰撞力允许范围的工作状态警示条由绿色、黄色和红色三个小的颜色条依次排列组成；分别表示手术导管前端碰撞力的值位于安全区、警示区和危险区。
[0063]所述绿颜色条与所述黄颜色条的分界线表示的前端碰撞力的值为0.31所述黄颜色条与所述红颜色条的分界线表示的前端碰撞力的值为0.510.5^是临床上医生给出的血管壁被刺穿的临界值。
[0064]在本实施例中，所述进度条表示的力的范围为0-1队
[0065]在本实施例中，滑块控件表示的位置范围为0-200111111。
[0066]图3、4中，医生可以针对血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统对手术导管5的实时监控及显示来确定手术中的动作是否正确，若不正确该如何调整:
[0067](1)进入监控界面后，首先单击串口设置及初始化显示模块中的初始化按钮，将数据变量及控件初始化；
[0068](2)选择可用的串口并打开串口，由于不同的？机的可用串口是不同的，所以在传输数据前要选择好串口 ；
[0069](3)在手术导管前端碰撞力信息显示模块显示手术导管前端碰撞力信息，手术导管前端碰撞力信息显示模块下端的编辑框中显示手术导管前端碰撞力值的大小，手术导管前端碰撞力信息显示模块中间的进度条用来指示手术导管前端碰撞力值的大小，所述手术导管前端碰撞力信息显示模块上端的颜色条用来指示手术导管前端碰撞力值所在的允许范围；在本实施例中，所述手术导管前端碰撞力是由光纤传感器检测的。
[0070](4)手术导管侧壁接触力信息显示模块显示手术导管侧壁接触力信息，在本实施例中，所述手术导管侧壁接触力信息显示区有九个传感器检测值显示部分，所述传感器检测值显示部分包括用于显示传感器检测值大小的编辑框和指示传感器检测值所在的允许范围的颜色警示块；在本实施例中，所述侧壁接触力是由压敏橡胶传感器阵列检测的。
[0071](5)在运动信息显示模块显示手术导管轴向及径向运动信息，在本实施例中，轴向位置信息是由直线位移传感器测量的，径向位置信息是由旋转编码器测量的。
[0072]多维信息检测及界面显示的整体概念图如图4中的流程图所示，其过程为:
[0073]首先，通过轴向位置信息检测元件、径向位置信息检测元件、手术导管前端碰撞力信息传感器以及手术导管侧壁接触力信息传感器阵列检测导管的运动信息以及导管与血管壁的碰撞力大小；在本实施例中，轴向位置信息检测元件采用的是直线位移传感器，径向位置信息检测元件采用的是旋转编码器，前端碰撞力传感器采用的是光纤传感器，侧壁接触力传感器阵列采用的是压敏橡胶传感器阵列；
[0074]其次，将各个传感器检测到的数据传送给微控制器，在本实施例中，微控制器采用的是II公司的03？28335，微控制器每隔100^会采集各个传感器的实验数据；
[0075]最后，微控制器将采集到的各个数据通过串口以特定的协议传送给机，在本实施例中串口采用的是8位数据长度、波特率为9600^)8的方式传输数据的。
【权利要求】
1.一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于它包括手术导管碰撞力信息传感器单元、运动位置信息检测单元、串口设置及初始化单元、微控制器单元以及显示单元；其中，所述手术导管碰撞力信息传感器单元和运动位置信息检测单元分别采集血管介入手术辅助系统中手术导管在手术过程中的碰撞力信息及导管的运动位置信息；所述微控制器单元接收手术导管碰撞力信息传感器单元和运动位置信息检测单元的采集信息，并将其传送给显示单元，由显示单元显示导管碰撞力信息及导管的运动位置信息；所述串口设置及初始化单元实现对数据接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置；其中，所述手术导管碰撞力信息传感器单元安装在手术导管末端；所述运动位置信息检测单元、微控制器单元安装在血管介入手术系统的主端；所述显示单元的内容将在血管介入手术系统的主端PC机上进行显示。
2.根据权利要求1所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述手术导管碰撞力信息传感器单元是由手术导管前端碰撞力信息传感器和手术导管侧壁接触力信息传感器阵列构成，分别采集手术导管前端在血管中受到的血管内壁碰撞力信息和侧壁在血管中受到的与血管壁的接触力信息；所述手术导管前端碰撞力信息传感器安装在血管介入手术导管的前端；所述手术导管侧壁接触力信息传感器阵列均匀安装在血管介入手术导管的侧壁上；所述运动位置信息检测单元是由手术导管轴向位置信息检测元件和手术导管径向位置信息检测元件构成，安装在血管介入手术辅助系统的主端，分别采集手术导管的轴向位置信息和径向角度信息。
3.根据权利要求2所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述手术导管轴向位置信息检测元件采用直线位移传感器；所述手术导管径向位置信息检测元件采用旋转编码器；所述手术导管前端碰撞力信息传感器是安装在手术导管前端的光纤传感器；所述手术导管侧壁接触力信息传感器阵列是压敏橡胶传感器阵列。
4.根据权利要求3所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述压敏橡胶传感器阵列是由铜电极、压敏橡胶和导线构成；其中，所述压敏橡胶排列成3X3的传感器阵列；所述铜电极由3个行电极和3个列电极构成；所述铜电极粘接在所述压敏橡胶上，所述导线粘接在铜电极上；所述压敏橡胶传感器阵列由9个阵列点构成，分别为阵列点S1、阵列点S2、阵列点S3、阵列点S4、阵列点S5、阵列点S6、阵列点S7、阵列点S8和阵列点S9 ;所述阵列点由铜电极1的行电极和列电极引到模拟通道选通芯片进行选通；其中，阵列点S1、阵列点S4和阵列点S7的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点S2、阵列点S5和阵列点S8的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点S3、阵列点S6和阵列点S9的压敏橡胶为一组跟同一个行电极相连；所述阵列点S1、阵列点S2和阵列点S3的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述阵列点S4、阵列点S5和阵列点S6的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；所述阵列点S7、阵列点S8和阵列点S9的压敏橡胶为一组跟同一个列电极相连；压敏橡胶传感器阵列粘接在手术导管的侧壁上，所述光纤传感器粘接在手术导管的前端内壁上并超出导管前端5-10mm的距离。
5.根据权利要求1所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述数据接口是RS232串行接口 ；所述串口设置及初始化单元是在血管介入手术辅助系统的PC机上用于实现人机交互的并用鼠标点击进行设置的单元；它可以实现对RS232串行接口的选择、打开、关闭以及对显示单元进行初始化的设置。
6.根据权利要求1所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述显示单元是由手术导管前端碰撞力信息显示模块、手术导管侧壁接触力信息显示模块以及运动信息显示模块；其中所述手术导管前端碰撞力信息显示模块显示导管前端与血管内壁碰撞力的安全范围、警示范围、危险范围以及实时检测到的碰撞力大小；所述手术导管侧壁接触力信息显示模块显示导管侧壁上的接触力传感器的阵列点值；所述运动信息显示模块是由轴向位置信息显示部分和径向角度信息显示部分构成，分别显示导管的轴向运动位置，单位为mm，以及径向运动角度，单位为度；所述显示单元可以通过PC机实现上述信息显示模块的相应信息的屏显；所述微控制器单元是TI公司的DSP28335，微控制器每隔100ms会采集所述导管的传感器检测的数据。
7.根据权利要求6所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述手术导管前端碰撞力信息显示模块由一个进度条、一个工作状态警示条和一个编辑框构成；工作状态警示条用于指示手术导管前端碰撞力允许范围，包括安全区、警示区和危险区；所述手术导管侧壁接触力信息显示模块由九个阵列点信息显示区构成；所述阵列点信息显示区又是由一个警示块和一个编辑框构成；其中，所述警示块用于指示侧壁接触力允许范围；所述编辑框用于显示侧壁接触力值大小；所述编辑框和警示块是一一对应的；所述警示块由绿色、黄色和红色三种颜色块构成；其中，绿色表示侧壁碰撞力处于允许范围内；黄色表示侧壁碰撞力处于警告范围内；红色表示侧壁碰撞力处于危险范围内；所述运动信息显示模块是由手术导管轴向运动信息显示部分和手术导管径向运动信息显示部分构成；其中，所述手术导管轴向运动信息显示部分由一个滑块控件和一个编辑框构成；所述滑块控件用于指示手术导管的轴向运动位置；所述编辑框用于显示手术导管轴向运动位置值大小；所述手术导管径向运动信息显示部分由一个指示针和一个编辑框构成；其中，所述指示针用于指示手术导管旋转的角度，所述编辑框用于显示手术导管旋转的角度值大小。
8.一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统的监控及显示方法，其特征在于它包括以下步骤: ①由串口设置及初始化单元对显示单元中的手术导管前端碰撞力信息显示模块、手术导管侧壁接触力信息显示模块和运动信息显示模块进行初始化；选择接口并打开； ②由轴向位置信息检测元件、径向位置信息检测元件、手术导管前端碰撞力信息传感器和手术导管侧壁接触力信息传感器阵列分别检测导管的轴向运动位置信息、径向运动角度信息、导管前端受血管壁的碰撞力大小以及导管侧壁受血管壁的接触力大小信息； ③微控制器单元接收步骤②采集到的导管位置信息及力的信息，将其传送给显示单元，在显示单元上显示血管介入手术辅助系统的多维信息监控情况； ④手术导管前端碰撞力信息显示模块将手术导管受到的前端碰撞力进行屏显；步骤②采集到的导管前端碰撞力信息将在进度条中显示，并可以对照工作状态警示条，观察实时采集到的碰撞力是处于安全范围、警示范围还是危险范围；医生可以根据显示情况修正手术的操作；所述编辑框则显示手术导管前端碰撞力信息的值； ⑤当碰撞力进度条的显示值处于安全区时表示手术导管前端碰撞力大小在允许的范围内，手术医生可以继续进行操作； ⑥当碰撞力进度条的显示值处于警示区时，表示手术导管前端碰撞力处于警告范围内，此时，手术医生在进行操作时要非常小心，慢慢改变导管前端位置使前端碰撞力处于允许范围内； ⑦当碰撞力进度条的显示值达到危险区时，表示手术导管前端碰撞力处于危险范围内，此时手术医生应立即停止向前推送导管的动作，并尽快改变导管前端位置，使手术导管前端碰撞力处在允许范围内；并且当前端碰撞力的值到达危险区的时候，血管介入手术辅助系统会自动锁定，阻止医生继续向前插入导管，保护介入手术病人血管不被刺穿； ⑧手术导管侧壁接触力信息显示模块将手术导管侧壁与血管的接触力进行屏显，步骤②采集到的导管侧壁接触力信息值将在编辑框中显示，并可对照警示块观察实时采集到的接触力是处于安全范围、警示范围还是危险范围；医生可以根据显示情况修正手术的操作； ⑨运动信息显示模块将手术导管的轴向运动位置及径向运动角度信息进行屏显；医生可以根据两部分显示的手术导管的运动信息，决定自己的手术操作是否正确，是否需要调整。
9.根据权利要求8所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于根据权利要求1所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述步骤④中用于指示手术导管前端碰撞力允许范围的工作状态警示条由绿色、黄色和红色三个小的颜色条依次排列组成；分别表示手术导管前端碰撞力的值位于安全区、警示区和危险区。
10.根据权利要求9所述一种用于血管介入手术辅助系统的多维信息监控系统，其特征在于所述绿颜色条与所述黄颜色条的分界线表示的前端碰撞力的值为0.3N，所述黄颜色条与所述红颜色条的分界线表示的前端碰撞力的值为0.5N，0.5N是临床上医生给出的血管壁被刺穿的临界值。
【文档编号】A61B19/00GK104490476SQ201410817680
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】郭书祥, 郭健, 邵林, 王鹏 申请人:天津理工大学