专利名称：套管插入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及插管领域，因此涉及将套管或针插入人或动物的脉管 系统中。
背景技术：
将套管或针插入人的脉管系统是内科医师的日常工作，而且必须 高精确度地、小心地进行。因此，医务人员必须非常熟练类似抽血、 输药或输注这样的工作。内科医师必须找到合适的血管，并且以非常 高精度地导入套管或针的远端，以便防止血肿或渗出的产生。根据人 的脉管系统，即便是高度熟练和有经验的内科医师，也可能需要若干 次尝试才能在适当的位置将针或套管插入血管。这种多次穿刺的尝试 是相当痛苦的，并且给患者带来相当的不适。此外，这种多次尝试还 是相当时间密集的，这在紧急情况下尤其不利。
现有的各种设备和系统提供了对针或套管进行的导引，来辅助内 科医师将套管或针插入患者的脉管系统。
US 2003/0060716 Al公开了一种类似手枪型的套管插入系统。该 系统包括用于定位皮肤表面下血管的器件。该系统在皮肤上手动移 动，直到显示器指示已经发现穿刺的最佳方位。
US 2005/0020918 Al公开了一种超声设备，其包括覆盖部分患者 身体的柔性超声传感器网(flexible ultrasonic sensor web)。该传感器网 用来采集身体内结构的图像。它可包含孔，用于插入诸如腹腔镜外科 器械的伸长的诊断或治疗器械，以便进行外科手术。
发明内容
本发明的目的是提供一种套管插入系统，其方便对预选血管进行 插管。
本发明提供一种用于将针或套管插入人或动物的血管的穿剌系 统。该穿剌系统包括位置确定器件，用于提供血管的至少一个位置。 位置识别器件是机械柔性的，使得其形状可适于患者或动物的身体形 状。该系统还包括处理器件，用于确定血管的穿刺位置，因此确定血 管的适于针或套管插入的最佳位置。该穿刺位置是通过利用位置确定 器件的输出信号来确定的。
位置确定器件的柔性适应性提供了一个主要优点，使用其能够实 现上述目的。该优点在于其形状适于患者或动物的身体部分的形状。 在操作中，将位置确定器件放在皮肤上，并且因此，该位置确定器件 拥有相对于皮肤的固定空间关系。事实上， 一旦通过位置确定器件识 别出预选血管，该血管就一直处于其测量范围内。这就意味着，如果 定位确定器件包括成像系统，则成像系统提供血管及其周围组织的稳 定图像。这与在先技术中难以保持适当位置的刚性位置确定器件形成 比较，尤其是当为针插入而应该接近诸如胳膊、脚或手的弯曲的和/ 或小的身体部分时。此外，更多的身体部位能够用于针或套管的插入， 上述身体部分也变得可接近。
柔性适应性的另一个优点是使找到适当的血管变得更容易。现 在，位置确定器件在搜索预选血管时，能够很容易地以光滑的方式在 皮肤上移动。因而，突然的摆动变得不大可能。
在实施例中，位置确定器件拥有至少一个孔，用于将套管插入患 者或动物的身体。这就允许利用具有较大表面的位置确定器件，例如
通过以上述US 2005/0020918 Al (将其全部以引用的方式并入)中所 述的相似方式将其如T恤那样穿戴。尺寸越小，测量范围越小，并且 将不得不从边界插入套管。
或者，位置确定器件中可以没有孔。穿刺位置可以与定位确定器 件分离。在这种情况下，穿剌位置接近定位器件，如在其边界处。然 后，在相对于皮肤表面的某种角度下插入针或套管，以便达到组织内 的正确位置。该配置的优点是，针或套管并不穿透定位器件，尤其当 柔性定位器件是单阵列或元件时。
在另一实施例中，位置确定器件的顶部有显示器，该显示器适于
可视化人或动物的身体内的血管路线。为此，能够选择WO 0427746 (将其全部以引用的方式并入)中公开的柔性显示器。这种显示器使 得在位置确定器件刚性地附于患者或动物的身体时，更容易保证将定 位的血管维持在其测量范围之内。
典型地，位置确定器件适于提供血管的多个几何结构数据。这就 允许确定诸如血管直径、血管尺寸以及皮下深度的参数。此外，位置 确定器件有效地提供对血管路线的确定。当有效地使用这种对血管的 几何结构和位置信息时，这允许以高精度和高可靠性确定最优穿刺位 置，最终允许将对血管壁的伤害的危险降至最小。因此，能够将出血、 血肿或感染的产生或严重性降至最小。同样，通过有效地使用所获得 的关于血管的几何结构和位置数据，能够防止多次针或套管插入的尝 试，因为在针或套管的插入前对血管的可靠的和精确的检査，几乎保 证用一次尝试就能够将针或导管正确地插入或导入脉管系统中。特别 地，在紧急情况下，显而易见的是，对照完全手动插管，导引的穿刺 非常有优势。
根据的另一实施例，位置确定器件不仅适于检测和识别皮肤表面 下的血管，而且提供对套管远端的位置确定。因此，借助于位置确定 器件，能够准确地检验出是否正确地将套管或针插入人或动物的脉管 系统。另外，穿刺系统包括指示器件，其适于指示是否将套管或针通 过穿剌系统正确地插入血管。
根据实施例，该系统包括固定器件。该固定器件与位置确定器件 相关联，并且允许相对于患者或动物的身体，保证位置确定器件的固 定位置。这样，就不需要操作者使用手来固定位置确定器件的方位， 这便于不用手的操作。
上述的穿刺系统允许手动插入套管，并且有助于保证安全、舒适 和快捷地进行插管。然而，穿刺系统能够通过附加模块来补充，所述 附加模块提供高度自动的针和套管插入，该插入是可靠的、少痛苦的， 并且不需要用户操作熟练。
为此，穿刺系统具有紧固器件，用于相对于穿刺系统来固定针或
套管。紧固器件可关于插入方向和关于基本上不平行于该插入方向的 至少第二方向可移动。
插入方向典型地是通过针或套管的对准来给出的，并且确定针或 套管试图显现脉管系统的角度。此外，紧固器件还可沿着至少一个第 二方向移动，例如基本上平行于人或动物的皮肤表面的方向。因此， 针或套管可相对于位置确定器件以及相对于血管移动。
此外，紧固器件提供针或套管的手动移动和对准，并且提供在穿 刺位置处将针或套管的远端手动插入血管。本质上，这提供了对针或 套管的半自动插入。穿刺系统自主地分配和确定合适的穿刺位置，并 且导引操作者在特定的位置处将针或套管插入血管。实际的插入是操 作者支持的。然后，由操作者来提供将针或套管插入血管所需要的力， 因而保证在针或套管插入期间最大的灵敏度。
例如，位置确定器件和处理器件用来定位和识别血管，并且确定 穿刺位置，但是针或套管的插入并不是以完全自动的方式进行的，而 是以至少部分由操作者控制的方式来进行的。例如，穿刺系统可以沿 着插入方向指引针或套管，并且也可以因套管或针的插入将套管平移 到插入方位，即套管或针沿着插入方向的平移是在操作者支持下进行 的。
根据本发明的另一实施例，定位器件还适于在针或套管插入期间 追踪针或套管远端的位置。穿刺系统拥有控制器件，用于响应对针或 套管远端进行的追踪来控制针或套管的移动。这样，允许监测和检验 是否正确地插入针或套管的远端的反馈被提供给穿刺系统。该功能有 效地表示了穿刺系统的安全机制，并且有助于防止在不管是否准确地 检查到血管的情况下不正确地导入套管，这可以对人或动物的健康造 成严重的后果。
典型地，位置确定器件提供对血管路线和位置的确定，以及以足 够的重复频率对针或套管的远端进行追踪，该重复频率考虑了在套管 导入偏离预定路径或计划时的快速反应。同样，位置确定器件允许检 验是否正确地将针或套管远端插入人的脉管系统。因此，位置确定器 件不但提供针或套管插入期间的控制机制，而且还允许在脉管内插入
已经终止后检验针或套管的最终方位。
代替追踪针或套管的远端，在插入期间监测和跟踪血管的方位或 移动也是可行的。原则上，这也应该提供足够的信息，并且是与套管 追踪可比的稍微简单的解决方案。如果已知针或套管在哪里停止，并 且如果已经确定了插入参数，那么就能够在插入期间对血管的位置进 行监测。然而，如果血管并不在适当位置，那么插入将会发生错误。
根据实施例，穿刺系统还包括致动器件，其适于将紧固器件自主 地移动到插入方位，并且其还适于在穿刺位置处将针或套管的远端插 入血管。在该实施例中，本发明提供完全自动的针或套管插入。因此， 本发明的穿剌系统提供对血管位置的确定、将套管自主对准和移动到 插入方位和插入方向、以及最终在穿刺系统自身所确定的位置处将套 管自动地插入血管。
在这种意义上，本发明性穿刺系统提供将针或套管完全自动地插 入人或动物的血管，这可应用于如采血或抽血、药物治疗或输注、输 血、普通导管插入和透析。在没有用户交互的情况下，能够进行包括 定位血管、确定穿刺位置以及机械地移位和对准针或套管并且最终插 入针或套管的全部过程，这允许以甚至由不熟练或低熟练的医护人员 都可以进行的高度自动的方式执行上述任务。
根据的另一实施例，致动器件可由操作者手动控制，用于由操作 者手动插入套管。即便是作为自主系统来实现，该穿刺系统也考虑到 部分自动地插入针或套管。
根据本发明的另一优选实施例，定位器件包括光和/或声或光声 检测或发信号器件，以及相应的处理器件，其适于进行相应的信号采 集和信号处理，以得出用于确定穿刺位置的相关参数。检测或发信号 器件不但可以作为成像和图像处理器件来实现，而且可以作为利用如 不需要图像采集和相应图像处理的基于多普勒的技术的采集系统来 实现。
典型地，位置确定器件通过利用诸如近红外成像、光学相干断层 扫描、光声成像或者超声技术的技术来实现，尤其，超声技术、光学 相干断层扫描和光声成像提供了对血管的检查和分析，并且考虑到对
血管相关数据的精确采集，即便是血管位于人皮肤下相当的深度。本 质上，像适于定位诸如血管中血液流动的流动或涌动液体的多普勒超 声或多普勒光学相干断层扫描这样的基于多普勒信号的其他技术，也 允许对皮肤表面下血管进行精确和可靠的位置确定。同样，可能实现 基于多普勒和基于成像的信号采集技术的组合。
在另一实施例中，处理器件还适于响应穿刺位置来确定插入方 位，这反过来是借助于由处理器件进行的优化过程来获得的，其用于 解释从位置确定器件进行的数据采集中得出的至少一个血管参数。优 化过程优选地是通过利用诸如血管尺寸、血管直径、皮肤表面下血管 的位置和深度、血管路线以及血管的一般几何结构的多个血管参数来 进行的。例如，处理器件被提供有图形数据处理器件，以便辨别和识 别血管中不适合穿刺的特定区域，例如在血管中分支和结合处附近的 区域。同样，处理器件和位置确定器件可以确定血管中可能由于钙化 而具有变窄特征的区域。因此，优化过程用来确定血管中适于穿刺以 及预计造成最小不适或痛苦的最佳位置。
优化过程确定血管的最佳穿剌方位，但是其还可用于为套管确定 相应的插入方位，其通过穿刺方位以及套管插入方向来管理。因此， 插入方向，即将针或套管插入血管的角度，也优选地借助于优化过程
来确定，并且典型地相对于人的皮肤在10°和45°之间变化。根据
皮肤表面下的血管深度和插入方向，插入方位可以基本上偏离血管的
穿刺方位。
根据另一实施例，针或套管的定向和插入方向是可变更的，并且 致动器件适于在三个空间方向上平移和对准紧固器件。这样，针或套 管可以在穿剌系统的覆盖范围内自由地对准和定向，并且因此，可以 根据处理器件和穿刺位置的确定来随意安置针或套管。
根据另一实施例，针或套管可用于抽血和/或药物灌注和/或输血 和/或导管插入和/或透析应用。因此，本发明能够广泛地用于需要将 针或套管插入到人的脉管系统的各种不同医疗目的。用于固定针或套 管的各自的紧固器件典型地是通过利用模块化构思来实现的，其考虑 到了适于针或套管插入系统对于多种不同目的的快速和安全的适应。
在另一实施例中，本发明提供响应检测到针或套管处于插入方位 而自主将针或套管远端插入血管。因此，针或套管的插入典型地是借 助于两个步骤过程来进行的。在第一步骤中，在插入方位，沿着插入 方向，平移、移动以及对准针或套管，并且其后在第二步骤中，除沿 着插入方向移动外，针或套管的任何移动都被禁止。这样，能够有效 地保证，在套管插入期间，防止针或套管潜在的有害侧向移动。因此， 在套管插入期间，套管的侧向方位相对于皮肤的表面基本上保持固 定，即针或套管仅仅沿着插入方向移动。
在另一实施例中，该系统还包括移动控制单元，其适于在套管插 入期间处理由采集系统提供的数据，以便在插入人或动物的组织期间 控制针或套管的移动。
在另一实施例中，穿刺系统适于插入针或套管，并且适于以这样 一种方式与插入的针或套管脱离，该方式即穿刺系统可从身体部分移 除从而将插入的针或套管留在生物组织中，如皮肤中。因此，紧固器 件适于如果针或套管已经正确地插入时，分离针或套管。此外，如果 针或套管被正确地插入，则能够松幵箍带，因而允许将整个穿刺系统 从身体部分脱离。该特征关于导管以及输注相关的应用场景时特别有 优势。
将参考附图更加详细地描述本发明的下列各实施例，其中
图1说明了本发明性穿刺系统的示意框图2示出了通过穿刺系统确定的穿刺位置和插入方位的示意图3示出了将穿剌系统附着在适当的身体部分；
图4示出了确定穿剌位置和进行针或套管插入的流程图5示出了具有皮肤穿透检测的针或套管插入的流程图。
图1示出了穿刺系统100的示意框图。穿刺系统100具有采集模 块108、检测系统110、控制单元112、套管控制器114以及可选的套
管载体116。
套管117自身能够刚性地附着于套管载体116，其表示用于固定 套管的紧固器件和用于如套管控制单元114控制的移动和对准套管 117的器件。套管117或套管载体116能够沿着插入方向120以及沿 着基本上平行于皮肤104表面的方向118移动。原则上，方向118能 够是在平行于皮肤表面的平面中的任何方向。典型地，套管117和套 管载体116借助于套管控制器114可在全部三个空间方向上移动。同 样，借助于套管控制器114，以借助于检测系统110和控制单元112 来确定的方式，可以随意地变更在插入方向120和皮肤104表面之间 的角度a 119。如上所述，套管载体116表示紧固器件，并且是可选 的。在没有套管载体的情况下，手动插入套管117。以下描述使用紧 固器件来提供半自动或全自动穿刺系统。
图1借助于对人皮肤104的横断面说明示出了将穿刺系统应用于 人的应用。在皮肤104的表面下，定位有组织106所围绕的血管102。 当穿刺系统100附着于人的皮肤104时，采集模块108适于从组织 106和血管102采集光、光声或声数据，其允许分类至少一个诸如血 管的位置、血管的直径、血管的尺寸、皮肤104表面下深度、血管的 几何结构、血液流量等类似参数的血管参数。
优选地，采集模块108是借助于超声、近红外成像、光学相干断 层扫描、多普勒超声、多普勒光学相干断层扫描或者允许产生提供对 血管102进行识别的信号的光声技术来实现的。将采集模块108所采 集的信号提供给检测系统110，这反过来产生关于血管102的信号。 因此，检测系统110以及采集模块108在检测系统110适于对从采集 模块108获得的信号进行信号处理的意义上互相协同。通过利用光、 光声或超声检测，血管102甚至可以在皮肤104的表面下相当深度处 得到精确的定位。另外或者可替换地，还可以应用包括如多普勒超声 技术的多普勒技术，其考虑了对如血管102中血流的检测。同样，相 应地可以应用多普勒光学相干断层扫描。
在没有对血管成像的情况下，也可以获得对位置数据、几何结构 数据以及与血管102的路线相关的数据的采集。因此，成像系统IIO
并不必须提供视觉图像。代替的是，成像系统110可以从采集模块
108所采集的信号中直接提取血管参数。因此，对血管参数的提取可 以借助于检测系统110或通过控制单元112来进行。
控制单元112具有的处理单元，其能够处理从检测系统110获得 的数据。根据检测系统IIO所提供的数据类型，控制单元112的处理 单元还可以处理血管参数，以便从血管102的信号中提取所需要的血 管参数。
控制单元112用以处理血管数据，以便找到并确定理想适于插入 套管117的血管102的穿刺位置。在基本的实施例中，该穿刺位置可 以相对于血管102的位置和路线来确定。更加完善的实现方式还解释 了在预期的穿刺位置附近的血管几何结构以及在皮肤104的表面下 的血管直径和深度。
典型地，穿刺位置可以作为考虑了各种血管参数的优化过程的结 果来确定。例如，优化过程典型地是借助于控制单元112的处理单元 来进行的，并且其可以指定穿刺位置必须不在血管102的分支或结合 处附近。此外，穿刺位置可以要求血管102的某一直径。同样，穿刺 位置可以是相对于皮肤104的表面下血管102的最小可能深度来确定 的。另外，控制单元也可以确定插入方向120，其指定以角度a 119 将套管117导入皮肤104和组织106。
在己经确定出穿刺位置后，控制单元112还适于为套管117指定 插入方位。该插入方位指定一方位以及套管117的对准或方向，据此 套管117必须沿着插入方向移位，即沿着与套管的纵向方向一致的方 向，以便在所确定的穿刺位置处以其远端碰撞血管。
在确定了穿刺位置和插入方位后，控制单元112向套管控制器 114产生相应的驱动信号，这反过来适于将套管载体116移入相应方 位。套管控制器114典型地与套管载体116刚性连接，并且被提供有 诸如电动致动器的机电器件，如像压电驱动致动器，其允许对套管 117进行精确地电控机械移动。典型地，套管控制器114提供套管载 体116的侧向位移，以及沿着插入方向120移位套管载体116或套管 117。
一旦套管117朝血管102推进，采集模块108也采集套管117远 端的方位数据。特别地，当套管117已经穿透皮肤104时，对其远端 的检测允许控制套管117移动通过组织。 一旦采集模块108检测到套 管117的远端并没有正确地击中血管102，可以中断套管插入的整个 过程并且可以抽回套管117。这样，同时对血管相关数据和套管117 远端的方位数据进行采集允许有效地实现用于自主穿刺系统的反馈 安全机制。
代替追踪针或套管远端，还可能在插入期间监测和跟踪血管的方 位或移动。原则上，这也应该提供足够的信息，并且是与套管追踪相 比稍微简单的解决方案。如果已知针或套管在哪里停止，并且如果已 经确定插入参数，那么能够在插入期间对血管的位置进行监测。然而， 如果血管并不维持在合适位置，那么插入将发生错误。
由于穿刺系统IOO原则上可用于像采血、抽血、输注或药物治疗 的任何类型的穿剌相关应用，因此能够有效地用专门应用分别特定的 针或导管来替换套管。
图2示出了穿刺系统所确定的穿刺位置124和插入方位126的示
意图。类似于图l，同样示出了人或动物的皮肤的截面视图。穿刺系 统IOO通过利用借助于采集模块108和相应的检测和处理器件所获得 的血管参数，来确定血管102的穿刺位置124。在此，血管102示出 了均匀的直径，并且穿刺位置124是由血管102最接近皮肤104的表 面的方位来确定的。该穿刺位置124还可由有经验的内科医师来选 择，从而将套管手动插入血管102。因此，本发明性穿剌系统目的在 于确定穿刺位置，该位置提供了最小的不适和痛苦以及最小的可对人 的健康状态造成严重后果的对血管壁的伤害危险。
此外，控制单元112还可确定最优插入角度a 119，其确定套管 117的插入方向120。由于套管117典型地以相对于皮肤104的表面 非垂直的角度导入，因此穿透皮肤104的点和穿刺位置124典型地描 述了用于套管117的插入路径128，该路径与插入方向120—致。在 将套管117推进皮肤104之前，其必须移动到具有从穿剌位置124的 侧向位移的特征的插入方位126。在此背景下，侧向位移解释为在皮
肤104的表面的平面中的位移。例如，可以将插入方位126确定为套 管122的远端与插入路径128 —致的方位。
针的插入优选地作为两个步骤过程进行，其中第一步骤是通过借 助于套管控制单元114将套管117移动到插入方位126来给出的。一 旦套管122的远端已经到达插入方位126，就开始第二步骤，即将套 管7推进并插入皮肤104、组织106，并最终进入血管102的穿刺 位置。套管117的推进和插入是借助于采集模块108和控制单元112 来控制的，以便在插入过程期间校正套管117的移动。然而， 一旦采 集模块108检测到套管122的远端已经穿透通过皮肤104的表面，就 借助于套管控制器114禁止套管的侧向移动，以防止对皮肤104和组 织106的严重伤害。
另外，穿刺系统100可设置有释放模块，以便手动控制套管117 的插入。然后，穿刺系统的用户可以手动触发套管117沿着插入方向 120推进，并且可以手动控制穿刺系统所确定的插入方位126和/或穿 刺位置124对于插入套管是否合理。
图3示意性地示出应用于人或动物的身体部分的穿刺系统的实 施例。
用带子208将穿刺系统的位置确定器件202紧固到患者的身体部 分(胳膊)200。位置确定器件200是柔性的，并且遵循身体部分200 的曲率。在顶部上有显示器206和用于插入套管的孔204。处理单元 (未显示)可定位于柔性位置确定器件内。可替换地，将来自位置确 定器件202的数据传输到外部处理单元并且显示在外部显示器(未显 示)上。
图4说明了确定穿刺和插入方位并且用于进行针或套管插入的 流程图。在第一步骤400中，血管102的信号是借助于采集模块108 采集的。然后，采集到的数据借助于控制单元112的处理单元来处理， 以便确定如血管的位置、深度、尺寸、路线以及通用几何结构数据。 在步骤404中，基于表示血管位置和血管一般特性的那些血管参数， 用于针或套管插入的插入参数优选地借助于控制单元112所进行的 优化过程来确定。插入参数至少表示血管102的穿刺位置124。优选
地，插入参数还指定插入方位126以及角度119所给出的插入方向。 在确定了插入参数后，在步骤406中，将套管移动到插入方位。 因此，沿着插入方向对准针或套管，以及将其侧向地移到插入方位 126。如果针或套管的远端122到达所确定的插入方位，那么在步骤 408中，就开始将针或套管插入血管。在该移动期间，进行以下从410a 或410b到420的步骤。
为了跟踪针的插入，至少能够选择两种可替换的可能性 第一种可能性如下-
在针或套管沿着插入方向120推进期间，在步骤410a中，借助 于采集模块108和相应的信号处理器件监测针或套管的远端。在接续 的步骤412a中，将针或套管的远端或者针或套管尖端的方位与插入 路径128的轨迹进行比较。在套管117远端的方位明显偏离计算得出 的插入路径128时，该方法继续进行步骤414，其中，中断针或套管 导入或插入，并且以相反方向从组织抽回针或套管。否则，如果在步 骤412a中，套管的远端至少在预定边界内与插入路径128—致，那 么方法继续进行歩骤416，其中，将针或套管远端的方位与所计算的 血管102内的终点位置进行比较。
第二种可能性如下
在针或套管沿着插入方向120推进期间，在步骤410b中，借助 于采集模块108和相应的信号处理器件，监测血管102的位置和尺寸。 在接续的步骤412b中，在开始插入之前，将血管的位置和尺寸与其 最初的位置和尺寸进行比较。在血管的方位和尺寸明显偏离其最初的 位置和尺寸时，方法继续进行步骤414，其中，中断针或套管导入或 插入，并且以相反方向从组织中抽回针或套管。否则，如果在步骤 412b中血管的位置和尺寸至少在预定边界内与其最初的参数一致， 那么该方法继续进行步骤416，其中，将血管的位置和尺寸与血管102 的最初参数相比较。
如果还没有到达终点方位，那么方法继续进行步骤418，其中， 继续针或套管的导入。之后，方法返回到步骤410a或410b，其中， 重复地监测针或套管122的远端的方位。应注意的是，以连续移动的
方式进行针或套管的移动，即不是如图4中流程图所建议的单个步骤
那样逐步进行。只要套管没有到达最终方位，就继续由步骤4I0a或 410b到步骤418所述的循环。 一旦在步骤416中已经检测到套管的 最终方位，该过程就继续进行步骤420，其中，终止套管的插入。
图5说明了利用针或套管的皮肤穿透检测来将针或套管导入血 管102的流程图。在此，步骤500到步骤504相应于图4的步骤400 到404。在步骤506中，针或套管通过针或套管控制单元114所控制 的平移移动来移动到插入方位。之后，在步骤508中，根据确定的插 入角度119，调整套管117的插入方向。可替换地，针或套管插入也 可以通过利用预定的插入角度来进行，因而允许降低穿刺系统的复杂 性。因此，在步骤510中，利用套管远端的方位确定或者控制插入运 动，来开始套管沿着插入方向的移动。
在步骤512中，系统检测由套管对人皮肤的穿透，并且在后续步 骤514中，禁止对套管的所有侧向和定向移动或调整。对皮肤穿透的 检测能够借助于采集模块108及其相应的信号处理器件来进行。同 样，皮肤穿透可能借助于在套管载体116中实现的压力传感器来检 测。禁止侧向套管移动用作伤害预防的有效手段。在步骤514中禁止 套管的侧向调整，在步骤516中，将套管导入或插入血管是通过利用 图4的流程图所说明的反馈控制机制来继续的。 一旦套管达到估计的 最终方位，过程就停止于步骤518。
通常，优选地在套管插入期间，用提供套管远端的实际位置或检 查血管的可能位移的反馈机制，能够进行图5的流程图所描述的套管 或针插入。然而，在没有这种反馈机制的情况下，也可以进行整个的 针或套管插入过程，以允许降低穿刺系统的复杂性。在这种情况下， 在确定出穿刺位置以及确定出需要的血管参数后，在没有连续地对 针、套管或血管进行追踪的情况下，仅仅通过利用所确定的血管参数， 能够自动地或手动地进行针或套管插入。
权利要求
1、一种用于将套管(117)插入人或动物血管(102)的穿刺系统(100)，其包括a)位置确定器件，用于确定所述血管的至少一个位置，所述位置确定器件是机械柔性的，使得其形状适于所述人或动物的身体部分的形状；b)处理器件，用于根据所述位置确定器件的输出，来确定所述血管的穿刺位置(124)。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述位置确定器 件具有至少一个孔(204)，用于将套管插入所述患者或动物的身体。
3、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于在所述位置确定 器件的顶部有显示器，所述显示器适于使所述人或动物的身体内的所 述血管路线可视化。
4、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述位置确定器 件还适于确定所述套管远端(122)的位置。
5、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于其包括第一固定器件，所述第一固定器件与所述位置确定器件相关联，所述第一固定 器件相对于所述患者或动物的身体，来保证所述位置确定器件处于固 定方位。
6、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于其还包括用于固定所述套管的紧固器件(116)，所述紧固器件可沿着插入方向(120)和 基本上与所述插入方向不平行的至少第二方向(118)移动，以便在所述 穿刺位置处将所述套管的远端(122)插入所述血管。
7、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述位置确定器件还适于在所述套管(117)插入期间追踪所述套管远端(122)的所述位 置，并且所述系统还包括控制器件，用于响应对所述套管远端进行的 追踪来控制所述套管的移动。
8、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述位置确定器 件还适于在所述套管(117)插入期间追踪所述至少一个血管参数，并且所述系统还包括控制器件，用于响应对所述血管参数进行的追踪来控 制所述套管的移动。
9、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于其包括致动器件， 所述致动器件适于将所述紧固器件自主地移动到插入方位(126)，并且 在所述穿剌位置处将所述套管的远端(122)插入所述血管。
10、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述位置确定器件包括光和/或声或光声检测和信号采集器件(108、 110)，并且其中， 所述处理器件(IIO、 112)适于进行信号处理。
11、 根据权利要求IO所述的系统，其特征在于所述检测和信号采集器件(108、 110)是通过利用图像采集和图像处理技术和/或通过 利用多普勒效应实现的位置确定技术来实现的。
12、 根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述处理器件还适于响应于借助优化过程获得的所述穿刺位置(124)，来确定所述插 入方位(126)，所述优化过程考虑了从所述位置确定器件的输出中得出 的至少一个血管参数。
13、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述套管(117) 的定向和所述插入方向(120)是可变更的，并且所述致动器件适于在三 个空间方向上平移和对准所述紧固器件。
14、根据权利要求1所述的系统，其特征在于响应于检测到所述套管(117)在所述插入方位(126)处，自主进行将所述套管的远端(122) 插入所述血管(102)。
全文摘要
本申请涉及一种用于将套管或针插入人或动物的血管的穿刺系统。该穿刺系统(100)具有位置确定器件(108)，用于确定血管的至少一个位置。该位置识别器件是机械柔性的，使得其形状适于人或动物身体部分的形状。此外，该系统包括处理器件(112)，用于根据该位置确定器件的输出，来确定血管的穿刺位置(124)。
文档编号A61M5/42GK101175520SQ200680016757
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年5月18日
发明者C·施瓦赫, F·德弗里德, G·吕卡森, M·格里格斯, N·艾克兰伯格, R·赫金伯格, S·内尔肯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司