具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置。

背景技术：

人体血液中的脂类及糖类物质在血管壁上的沉积将在血管壁上形成斑块，继而导致血管狭窄；特别是发生在心脏冠脉附近的血管狭窄将导致心肌供血不足，诱发冠心病、心绞痛等病症，对人类的健康造成严重威胁。据统计，我国现有冠心病患者约1100万人，介入手术治疗患者数量每年增长大于10％。

冠脉造影、CT等常规医用检测手段虽然可以显示心脏冠脉血管狭窄的严重程度，但是并不能准确评价冠脉的缺血情况。为提高冠脉血管功能评价的准确性，1993年Pijls提出了通过压力测定推算冠脉血管功能的新指标——血流储备分数(Fractional Flow Reserve，FFR)，经过长期的基础与临床研究，FFR已成为冠脉狭窄功能性评价的金标准。

血流储备分数(FFR)通常是指心肌血流储备分数，定义为病变冠脉能为心肌提供的最大血流与该冠脉完全正常时最大供血流量之比，研究表明，在冠脉最大充血状态下，血流量的比值可以用压力值来代替。即FFR值的测量可在冠脉最大充血状态下，通过压力传感器对冠脉远端狭窄处的压力和冠脉狭窄近端压力进行测定继而计算得出。近年来，基于压力导丝测量FFR值的方法逐渐进入临床应用，成为冠心病患者获得精准诊断的有效方法；然而，由于压力导丝在介入过程中易对病人的血管造成损伤；同时，通过压力导丝对FFR值进行测定需要注射腺苷/ATP等药物保证冠脉达到最大充血状态，部分病人会因药物的注射感到不适，使得基于压力导丝测量FFR值的方法存在较大的局限性。此外，虽然基于压力导丝引导的FFR的测定是冠脉狭窄血液动力学的重要指标，但是由于压力导丝的造价高，介入血管过程操作困难，因此严重限制了基于压力导丝测量FFR值的方法的推广及使用。

随着CT与三维造影重建技术的发展及3D冠状动脉几何重建技术在血液力学研究领域的推广应用，同时，为减少FFR值测量过程中对人体带来的伤害及测量成本，基于医疗影像学的FFR计算技术已成为研究重点。

现有技术中，Taylor等人将计算机流体力学应用于计算机断层扫描冠状动脉造影(CTA)中，利用CTA得到冠脉解剖数据，包括血管供应心肌的体积和质量等，估算出最大冠脉血流量，模拟出血管下游微循环阻力，作为计算流体力学仿真的边界条件进行流体方程求解，得到计算FFR的非侵入式方法FFRCT。

此外，另有一种新的计算血流储备分数(FFR)的计算机模型。即通过三维定量冠脉造影术(QCA)得到血管的几何模型，利用三维QCA和帧计数(TIMI)得到充血状态下的平均血流量，把充血状态下的平均血流量和导管测得的平均血流压力当做计算流体力学仿真的入口边界条件，求解流体力学方程得到FFR的方法FFRQCA。

基于FFRQCA的测试原理，涂圣贤等人对其进行了进一步改进，得到了一种基于三维定量冠脉造影(QCA)影像重建计算FFR的分析技术——定量血流分数(QFR，Quantitative Flow Reserve)。定量血流分数(QFR)分析技术在应用过程中无需手术耗材(压力导丝或其它压力传感器)与微循环扩张药 (腺苷/ATP)，仅通过对冠脉造影影像进行分析，就可以获得FFR结果并实现狭窄病变的功能学评估；同时，相较于原有的FFRQCA，QFR的计算更加快速准确，可实现手术过程中冠脉血管情况的实时监控。

现有技术中，定量血流分数(QFR)测试系统主要是通过引入两幅体位角度相差≥25°的冠脉X射线造影影像，经过自动定义径线算法和自动轮廓检测算法进行血管管腔边界提取，然后对提取的血管进行三维重建；最后，利用三维重建模型与帧计数方法获得特定血流速度，计算出整个重建血管 QFR分布图，从而判断该段冠脉功能性狭窄的情况。

然而，受到现有技术中定量血流分数(QFR)测试系统的结构影响，定量血流分数(QFR)测试系统在实际应用过程中仍存在诸多问题。如冠脉血管影像在重建过程中，其控制信号只能由操作室产生，重建后三维可视化及定量化所需的控制信号也需要在操作室进行控制；即在定量血流分数(QFR) 测试系统在实际使用过程中，需有分析人员与手术医生配合操作，根据手术医生的手势或要求进行图像数据的选择和调整，因此在分析人员与手术医生配合的过程中若出现理解沟通错误，则将导致测试结果的偏差，使得手术无法顺利进行影响手术的结果。

进一步的，由于每个人的心脏形状的差异及冠脉走形的差异，在使用定量血流分数(QFR)测试系统对两幅不同体位的冠脉X射线造影影像进行拟合时，若单纯依靠手术医生的经验进行冠脉X射线造影影像的选择，可能存在较多的重叠或缩短，致使选取的冠脉X射线造影影像拟合重建程度低，无法真实反映冠脉血管的狭窄情况；因此，手术医生需在分析人员的指导帮助下进行冠脉X射线造影影像的选择。故，定量血流分数(QFR)测试系统在实际应用过程中单纯的操作室操作或手术室操作并不能满足定量血流分数 (QFR)测试系统的测试要求。

在公开号为：CN105662387B的专利文献，提供了一种具有双工作模式的获取血流储备分数值的系统，使得操作室的分析人员和手术室的手术医生能够交互的输入参数控制数据或显示控制数据，从而高效地、精准地完成血流储备分数中选取和显示操作。在此基础上，还可以进一步提升获取血流储备分数值的系统的实用性以使其适应更多的使用场景。

有鉴于此，确有必要提供一种新的定量血流分数测试系统，以在一定程度上解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置，通过脚部的踩踏即可完成定量血流分数测试过程中图像的浏览、翻阅、缩放、局部放大等操作，提升了本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置使用的便捷性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置，用于三维冠脉造影重建和定量血流分数测试，包括中央处理单元、分别与所述中央处理单元连接的数据采集单元及输出显示单元；还包括连接在所述中央处理单元上的控制单元，所述控制单元包括至少一个输入设备及控制设备，所述输入设备用于向所述中央处理单元发送进行冠脉三维重建和计算定量血流分数值的控制参数；所述控制设备用于向所述中央处理单元发送进行冠脉三维重建和计算定量血流分数值的控制信号；所述控制设备包括至少一个控制踏板，用于定量血流分数测试过程中图像的选帧、查看、放大及旋转。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制踏板采用有线或者无线的方式与中央处理单元连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制踏板包括基部、枢接在所述基部上的踏板以及设置在所述踏板上触点；所述触点至少设有4个，以分别对应图像的选帧、放大、旋转及查看，所述踏板设有与所述触点分别对应的踏板部。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制踏板包括基部、枢接在所述基部上的踏板以及设置在所述踏板下方的按压板。

作为本实用新型的进一步改进，所述基部设有凹槽，所述踏板通过连接轴滑动连接在所述凹槽内，所述按压板卡持固定在所述踏板及所述基部之间；所述凹槽内设有与所述中央控制单元电性连接的位移检测装置，所述踏板通过连接轴滑动固定在所述凹槽的中心位置，且可沿所述凹槽的延伸方向往复运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述按压板内设有感应电路，且所述感应电路与所述中央控制单元电性/信号连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述踏板上设有向上凸起的卡持钮，所述踏板上设有围绕所述卡持钮设置的若干踏板部。

作为本实用新型的进一步改进，所述按压板上设有与所述卡持钮对应设置的固持区以及与所述踏板部对应设置的按压部，所述卡持钮及所述固持区之间、所述踏板部及所述按压部之间分别设有复位弹簧。

作为本实用新型的进一步改进，所述卡持钮与所述踏板之间采用荆棘轮结构配合。

作为本实用新型的进一步改进，所述踏板上设有向上凸起的卡持转轮，所述卡持转轮旋转卡持在所述踏板上，所述卡持转轮包括与所述感应电路电性连接的编码器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置通过设置控制踏板，通过脚部的踩踏即可完成定量血流分数测试过程中图像的浏览、翻阅、缩放、放大等操作，提高了所述具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置应用范围，方便具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置在手术过程中的使用，提升了本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置使用的便捷性。

附图说明

图1为本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置的结构示意图。

图2为本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置的模块示意图。

图3为图1中控制踏板的一较佳实施例的的结构示意图。

图4为图1中控制踏板的第二实施方式的结构示意图。

图5为图1中控制踏板的第三实施方式的结构示意图。

图6为本实用新型的逻辑框图。

图7是本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置的使用流程图

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请参阅图1至图2所示，一种具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100，包括中央处理单元1、分别与所述中央处理单元1连接的数据采集单元2及输出显示单元3以及连接在所述中央处理单元1上的控制单元4。

所述中央处理单元1包括壳体11、固定收容在所述壳体11内的中控模块12、设置在所述壳体11上与所述中控模块12电性相连的开关模块13以及供电模块14。所述中控模块12用于接收、传递、处理及存储所述数据采集单元2传递的数据信息及控制单元4发出的控制信号，对目标血管段实现三维重建及定量血流分数的计算。所述开关模块13包括分别与所述中控模块12电性相连的电源开关13及重启开关132。所述电源开管13用以控制所述具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100的开启及关闭；所述重启开关132则用于异常状态下具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100 的重新启动，进一步的，在本实用新型中，当按下所述重启开关132时，所述中控模块12自动对其内运行的数据进行存储，以保证本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100使用的连续性。

所述供电模块14包括与所述中控模块12电性相连的供电接口141以及分别与所述供电接口141、中控模块12电性相连的蓄电池142。所述供电接口141设置在所述壳体11上，所述蓄电池142收容在所述壳体11内。进一步的，所述供电接口141既可为所述中控模块12供电；也可对所述蓄电池 142进行充电；如此设置，当连接在所述具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100上的电源异常断电时，所述蓄电池142可持续对所述中控模块12进行供电，以保证具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100的持续运行，防止因断电/停电造成的数据丢失。

所述数据采集单元2包括至少一个数据采集模块21以及与所述数据采集模块电性/信号连接的至少一种数据采集装置22。所述数据采集模块21可为无线发射、无线接收装置、USB接口、VGA信号接口、DVI信号接口以及 HDMI接口中的一种或几种，所述数据采集模块21与所述中控模块12电性相连，以向所述中控模块12传递数据电信号。所述数据采集装置22用于采集冠脉血管的造影数据，在本实用新型中，所述数据采集装置22为X射线造影装置，用于从不同角度地采集目标血管的X射线图像并向所述中控模块 12输出图像信号；进一步的，所述数据采集装置22还可包括心电测试装置，具体来讲，当所述数据采集装置22有且只有一种时，所述数据采集装置22 为X射线造影装置或存储有X射线造影数据的数据存储装置。

所述输出显示单元3包括连接在所述中控模块12上的至少一个显示器 3以及连接在所述中控模块12上的输出装置32。所述显示器3用于显示由所述中控模块12输出的目标血管的X射线图像、3D血管图像等定量血流分数测试过程中的相关数据。进一步的，所述显示器3可以通过所述USB接口或者所述VGA信号接口或者所述DVI信号接口或者所述HDMI接口进行有线连接，也可以通过所述无线发射、无线接收装置进行数据传输。所述输出装置32用于向外输出定量血流分数测试过程中的相关数据，具体来讲，所述输出装置32可为打印机、刻录机等输出设备中的一种或几种，所述输出装置 32的具体类型及数量可根据实际需要进行选择连接，于此不予限制。

所述控制单元4与所述中控模块12电性/信号连接，所述控制单元4包括输入设备41及控制设备42。所述输入设备41用于向所述中控模块12发送进行冠脉三维重建和计算定量血流分数值的控制参数，包括键盘、触屏控制器等可进行数据输入的设备；所述控制设备42用于向所述中控模块12发送进行冠脉三维重建和计算定量血流分数值的控制信号，包括鼠标、体感控制模块及控制踏板中的一种或几种。在本实用新型中，所述控制设备42包括至少一个鼠标43及控制踏板5。

请参阅图3所示，为本实用新型中一种控制踏板5的结构示意图。所述控制踏板5采用有线或者无线的方式与中央处理单元1中的中控模块12连接。所述控制踏板5包括基部51、枢接在所述基部51上的踏板52以及位于所述踏板52下方的按压板53，所述按压板53内设有感应电路，且所述感应电路与所述中央控制单元1的中控模块12电性/信号连接。具体来讲，所述踏板52的中央位置设有向上凸起的卡持钮521以及围绕所述卡持钮521设置的第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525，所述第一踏板部521、第二踏板部522与所述第三踏板部523、第四踏板部 524关于踏板52的中线对称设置。进一步的，所述按压板53上设有分别与所述卡持钮521、第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525对应设置的固持区、第一按压部522、第二按压部523、第三按压部524及第四按压部525，所述第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525与对应设置的第一按压部522、第二按压部523、第三按压部524及第四按压部525之间均设有复位弹簧所述的踏板之间设有复位弹簧。

所述卡持钮521与所述踏板52之间采用荆棘轮结构配合，以使得所述卡持钮521可沿垂直所述踏板52所在平面上下卡持运动，当所述卡持钮521 卡接在所述踏板52的下表面且与所述固持区抵接时，位于固持区下方的感应电路接通，并向所述中控模块12传递电信号。相邻设置的两个踏板部之间弹性连接，且所述每个复位弹簧均位于所述踏板部520(第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525)的正下方，进一步的，在本实施例中，所述踏板52的整体倾斜设置，以方便操作人员脚部的摆放提升本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100的用户体验。

在使用本实用新型的控制踏板5控制所述具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100时，所述数据采集装置22(X射线造影装置)从不同角度采集目标血管的X射线图像(一般会采集两个相互之间大于25度的X射线影像)，两幅不同角度的X射线图像自动配准；操作者选取感兴趣的血管段，该过程中操作者可通过鼠标43或控制踏板5完成感兴趣血管段的选取；具体来讲，当使用控制踏板5进行感兴趣血管段的选取时，所述第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525分别代表左上、左下、右上、右下四个方位，通过踩踏所述第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525不断按压按压板53的相应区域控制感应电路连通继而向所述中控模块12传递控制信号，以调整血管段的起始位置；待起始位置确认后踩下所述卡持钮521，所述卡持钮521抵持在固持区，控制相应区域的感应区域连通，向所述中控模块12传递控制信号以锁定血管段的起始位置；然后继续踩踏所述第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部 524及第四踏板部525，直至选取确定感兴趣血管段的终止位置，同时踩下所述卡持钮521、第一踏板部522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525，位于踏板52下方的感应电路连通，感兴趣血管段选取结束；且所述卡持钮521自所述踏板52所在平面弹起。

然后选择感兴趣血管段的造影剂出现的第一帧和最后一帧，帧数的选择直接影响定量血流分数的值，因此，选帧过程中应该选择造影剂充盈均匀且图像清晰的那一帧，选帧结束后，系统自动生成3D冠脉血管的重建图像。此时，所述具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100显示器3上对应出现若干图像，通过踩踏踏板52控制按压板53下方的感应电路连通，以通过所述中控模块12选取相应的图像，踏下所述卡持钮521，选取图像被放大，同时踏下位于上/下两侧的踏板部图像放大/缩小，同时踏下位于左/右两侧的踏板部图像顺时针/逆时针旋转，该过程中仍可通过分别踩踏所述第一踏板部 522、第二踏板部523、第三踏板部524及第四踏板部525调整放大位置。基于此，位于手术室内进行手术操作的操作者无需用手触碰所述控制单元4(具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100)即可完成3D冠脉血管图像的选帧及观察，使得手术操作、图像显示观察可同时进行，提升了本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100的实用性。

请参阅图4所示，为本实用新型第二实施例控制踏板5’的结构示意图。所述控制踏板5’与所述控制踏板5具有相似的结构，其区别点仅在于在本实施例中，所述卡持钮521为旋转固定在所述踏板52’上的卡持转轮521’，在本实施例中所述第一踏板部522’、第二踏板部523’、第三踏板部524’及第四踏板部525’同样用于方向的选择，当向下踩踏所述卡持转轮521’时，所述卡持转轮521’抵接在按压部53’下方的感应电路，以锁定血管段的起始/终点位置或需要放大的图像，但是，在本实施例中，所述图像的放大无须同时踏下位于上/下两侧的踏板部，只需控制所述卡持转轮521’沿水平方向的前后转动即可。如此设置，进一步提高了本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100的实用性。

请参阅图5所示，为本实用新型第三实施方式中的控制踏板5”。所述控制踏板5”包括基部51”、滑动连接在所述基部51”上的踏板52”以及位于所述踏板52”下方的按压板53”，所述按压板53”内设有感应电路，且所述感应电路与所述中央控制单元1的中控模块12电性/信号连接。在本实施例中，所述基部51”设有用于凹槽511”，所述踏板52”通过连接轴滑动连接在所述凹槽511”内，所述按压板53”卡持固定在所述踏板52”及所述基部51”之间，在本实施例中，所述踏板52”与所述按压板53”的形式及彼此之间的配合控制方式与所述实施例一及所述实施例二类似，于此不再赘述。但在本实施例中，所述图像的放大及缩小通过沿凹槽511”延伸的前后方向移动实现，即在本实施例中所述凹槽511”内设有与所述中控模块12电性连接的位移检测装置，以便通过本实施例中的控制踏板5”控制图像的大小。

进一步的，在本实用新型中，所述控制踏板5还可为感应控制模式，即此时所述控制踏板5包括基部、枢接在所述基部上的踏板以及设置在所述踏板上触点；所述触点至少设有4个，以分别对应图像的选帧、放大、旋转及查看，此时所述触点可同时位于同一踏板上，当然所述踏板也可分为多个踏板部，所述触点分别为与所述踏板部上，对具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100进行控制。

综上所述，本实用新型的具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置 100通过增加控制踏板5，通过脚部的踩踏即可完成定量血流分数测试过程中图像的浏览、翻阅、缩放、局部放大等操作，提高了所述具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100应用范围，方便具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置100在手术过程中的使用，提升了本实用新型具有智能控制踏板的血流储备分数计算装置使用的便捷性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。