一种用于血管介入手术的微波定位导航系统的制作方法

本实用新型涉及一种辅助血管介入手术的微波定位导航系统，属于医疗器械领域。

背景技术：

介入治疗是包括血管内介入和非血管内介入两种方式。经过 30 多年的发展，介入治疗已经跻身于包括外科、内科在内的医学三大支柱性学科。简单的讲，介入治疗就是不采用大面积开刀来直接暴露病灶的方法，在皮肤上切开直径为几毫米，仅能允许介入导管通过的微小通道，在医学影像设备(血管造影机、透视机、CT、MR、B 超)的引导下对病灶局部进行检测和治疗的创伤最小的治疗方法。

目前的介入手术大都是由技术熟练的医生进行操作，医生需要经过一定时间的培训才能进行手术。由于人的血管弯曲狭窄且分支较多，要求操作医生的手在手术过程中不能抖动过大，因此手术时医生要精力高度集中，这样很容易造成医生的疲劳，从而无法保证手术的效率和效果。再者，医生长时间接触手术过程中的放射线，即便穿戴防辐射的铅衣，且不说沉重的铅衣给手术医生带来的身体上的负重，对人的保护也不是绝对的，像手术医生这样长时间的处于手术辐射环境中， 仍然不可避免的对医生身体造成一定的危害。

在大部分介入手术中，其实只需在病灶处和血管异常部位（比如血管畸形、血管瘤等）实施血管造影引导，而在其余正常血管部位一般不需要造影，为此在上述关键部位如能采用其余手段取代医学影像设备作为提示标志点，与介入器械前端实现信息应答，当器械前端到达上述关键部位时，通过应答机制实现对介入设备位置的准确判断，可以有效降低医患人员的术中辐射量，提高医患人员的生存质量。

基于微波的人体组织穿透已经用于多个医疗方面，其具有较小的辐射、更高的安全性，为此建立本实用新型拟建立一种基于微波导航定位的血管介入系统。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种血管介入手术的微波定位导航系统，该系统通过对微波功率大小的变化检验，判断手术中的介入器械所处的位置，较之于目前的X光机照射检测介入器械的方案，该套系统可以有效的辅助医师在介入手术中对介入设备的精确定位，减少医护人员及患者的辐射暴露，达到减轻术中辐射损伤的目的。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

本实用新型用于血管介入手术的微波定位导航系统，包括介入部分和体表测量引导部分、计算机或者核心处理器；

首先是介入部分，该部分包括微型天线、程控信号源发生器，微型天线通过馈线与程控信号源发生器连接，程控信号源发生器与计算机或核心处理器连接；

其中微型天线可以是前端开路的电缆、也可以是小环形天线，满足向空间辐射电磁波的功能；所述前端开路的电缆是指电缆一端裸露的铜线和裸露的屏蔽层形成能向空间辐射信号的开口。

微型天线的输入端与馈线相连，为了准确确定前端微型天线所在的位置，要求馈线不能有辐射输出，为此馈线必须有较高的电磁屏蔽效果；馈线的输入端通过同轴接头与程控信号源发生器的输出端相连，该程控信号源发生器通过控制总线与计算机或核心处理器相连，受计算机或核心处理器控制可以在输出信号的频率和功率上进行程控调整，为此在辐射信号过强或者微弱时调整信号相关参数。

其次是体表测量引导部分，该部分包括一个以上的微波传感器、一个以上的信号滤波器、一个以上的放大器、一个以上的功率-电压转换模块、数据采集卡，微波传感器通过信号滤波器与放大器连接，放大器通过功率-电压转换模块与数据采集卡连接，一个以上的微波传感器贴于介入血管上方的患者体表，微波传感器用于接收微型天线辐射出的微波信号，数据采集卡与计算机或核心处理器连接。

根据术前三维血管重建时标记的关键点处前1-2cm处黏贴微波传感器，这些关键点主要涉及血管异常、血管瘤、主要的操作部位等，当介入部分的微型天线正好处于某个微波传感器下方时，微波传感器接收到的信号最强。

由于手术室中无线电环境复杂，干扰信号较多，为避免其余无线电信号对后端的功率监测部分造成干扰形成误判，为此在微波传感器后端连接窄带带通滤波器，微波传感器的输出端与滤波器的输入端相连，这样可以滤除掉带外的无线电干扰信号；带通滤波器的输出端与放大器的输入端相连，由该放大器将前端收集到的信号放大到功率-电压转换模块可以识别的功率范围，放大器可以选择低噪声放大器也可以选择功率放大器，根据微波传感器接收到的信噪比决定，放大器的输出端与功率-电压转换模块的输入端相连；

功率-电压转换模块的输入端与放大器的信号输出端相连，作用为将射频信号的功率转换为直流电压信号，方便数据采集卡在较低的采样频率下采集得到信号；其输出端与数据采集卡的输入端相连；数据采集卡的作用为将模拟信号转化为数字信号，并通过USB或者网络等接口与计算机相连，将采集到的数字信号发送到计算机或核心处理器中。

计算机或者核心处理器主要起到以下功能：1、调节信号源的输出功率和频率等参数，在信号微弱或者过强时调节到达最好的采集效果；2、通过各个体表检测通道采集得到的功率信号大小，判断目前介入部分前端所处的人体位置，并显示出来，提示手术执行者，计算机或核心处理器均采用常规技术进行信号参数调节、以及数据显示。

本实用新型的效果是：

在介入部分前端配搭微型天线结构，通过信号源和长馈线电缆，微型天线随入路导丝一起进入人体，在人体皮肤表面黏贴微波传感器，同时后端经放大、功率检测判断目前介入系统的整个位置情况，以此比普通介入手术更精确地判断器械位置，减少目前传统手术中采用X光拍照定位的使用，达到减轻手术患者和介入操作人员辐射损伤的目的。

附图说明

图1为整体系统框图；

图2为系统工作示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1、2所示，本用于血管介入手术的微波定位导航系统包括介入部分和体表测量引导部分、计算机；

其中介入部分包括微型天线、程控信号源发生器，微型天线通过馈线与程控信号源发生器连接，程控信号源发生器与计算机连接；微型天线是前端开路的电缆，即电缆一端裸露的铜线和裸露的屏蔽层形成能向空间辐射信号的开口；

体表测量引导部分包括5个微波传感器、5个信号滤波器、5个放大器、5个功率-电压转换模块、数据采集卡，微波传感器通过信号滤波器与放大器连接，放大器通过功率-电压转换模块与数据采集卡连接，5个微波传感器贴于介入血管上方的患者体表，微波传感器用于接收微型天线辐射出的微波信号，数据采集卡与计算机连接，所述信号滤波器为窄带带通滤波器；

在手术中使用时，对患者的入路血管进行造影和三维重建，确定需要在术中留意的关键位置，并在关键点相对应的患者体表的位置前1cm处黏贴微波传感器，作为一个功率监测通道，一共建立5个这样的功率监测通道；打开程控信号源发生器，程控信号源发生器受到计算机控制，可以调节输出信号的幅值、频率等参数，使之获得良好的辐射特性；将输出信号频率调节到2.5GHz-4GHz之间，输出功率到合适位置，即在自由空间1-2米的距离上，体表测量引导部分仍能检测出发射功率，如果功率过小则调整其输出幅值，如果在没有发射信号的情况下，仍有一定的功率被检测到则表示可能带内存在无线电干扰，建议调整输出信号频点，同时增强一些输出功率，必须比无线电干扰信号的功率明显强；在整个术中保持该信号频率及功率不变；

介入部分随同介入导丝进入人体内，即前端开路的电缆与介入导丝前端持平，同步进入人体；介入部分前端的微型天线产生向空间辐射的电磁信号，该信号可以透过人体组织被贴于体表的体表测量引导部分的微波传感器接收；连接在微波传感器后端的窄带带通滤波器可以滤除掉带外的无线电干扰信号，然后由放大器将前端窄带带通滤波器收集到的信号放大到功率-电压转换模块可以识别的功率范围，功率-电压转换模块将射频信号的功率转换为直流电压值，方便数据采集卡在较低的采样频率下采集得到信号，数据采集卡将模拟电压值转换为数字量，发送到计算机中，便于计算机存储和分析，最后计算机分别显示各个通道的功率值变化，根据功率大小变化，分别判断介入部分前端达到哪一个微波传感器附近，并显示和提示手术医生目前介入部分的位置。

在术中，当介入导丝（绑定有可以辐射信号的微型天线）由远及近接近第1个监测通道附近时，检测得到的功率由小到大逐步增加，当介入导丝头部正对于微波传感器下方时，得到的功率值最大，然后由近及远逐步减小，由于微波传感器粘贴于关键位置前1cm处，当检测得到某通道信号功率由小变大时，我们可以认为目前介入导丝已经接近该关键位置，并在计算机上进行提示。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同在于计算机替换为核心处理器，如FPAG、STM32、DSP等，微型天线为形成回路的环形天线，能向空间辐射电磁波。