一种呼吸跟踪装置的制作方法

本实用新型是关于一种呼吸跟踪装置，特别是关于一种可以在影像引导下介入手术中跟踪人体呼吸的呼吸跟踪装置。

背景技术：

在影像引导下介入手术，特别是对胸腹部进行的手术，手术器械的穿刺精度受人体呼吸运动的影响很大，而且这个影响是不可避免的，因此如何尽可能的减少呼吸运动对手术的影响便显得尤为重要。目前，为减少呼吸运动对于介入手术的影响，临床上医生常采用的方法有：1)术前与患者沟通，引导患者进行呼吸或屏气的训练，术中穿刺时，对患者发出指令，要求患者按指令呼吸，医生根据患者的呼吸状态，进行穿刺—静止—穿刺等操作；2)部分手术导航设备具备跟踪呼吸的功能，医生可以通过导航设备的界面观察患者呼吸状态，进行穿刺；3)部分手术辅助软件可以模拟呼吸过程中人体内脏组织的运动情况，为医生穿刺提供参考；4)不少影像设备带有呼吸门控功能，医生可以利用呼吸门控的一些功能方便手术穿刺。

但是上述这些设备对于呼吸跟踪或监测尚存在缺点：1)这些设备在有效跟踪患者呼吸运动的同时，不能将呼吸幅度信息明晰、友好地提供给医生和患者；2)这些设备无法记录下扫描病灶图像时患者的呼吸位置；3)这些设备不能友好地辅助医生指导和训练患者按指令呼吸和屏气；4)医生不能在扫描室外清楚的掌握患者的呼吸状态；5)患者的呼吸状态的数据不能提供给第三方设备使用。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够跟踪患者呼吸运动位置，并能够将患者呼吸运动信息友好的提供给医生、患者和第三方设备，辅助医生进行介入穿刺手术的呼吸跟踪装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种呼吸跟踪装置，该装置包括呼吸运动数据采集器、主机、显示终端和充电器，所述显示终端为一个以上；所述主机包括接收器、数据处理与控制模块、无线数据传输模块、显示模块、电源管理模块、供电电池和操控按键；所述接收器接收来自于所述呼吸运动数据采集器的患者呼吸运动信息，并将其发送到所述数据处理与控制模块，所述数据处理与控制模块将处理后的数据发送到所述显示模块显示患者呼吸状态信息，同时经所述无线数据传输模块发送给所述显示终端；所述供电电池用于为所述主机各用电器件进行供电；所述操控按键包括电源按键和中点按键，所述电源按键用于启动所述供电电池进行供电并激活所述主机各模块进入工作状态，所述中点按键用于记录当前时刻患者的呼吸位置并在所述显示模块上显示；每一所述显示终端均包括数据处理与控制子模块、无线数据传输子模块、显示子模块、电源管理子模块、供电电池和显示终端操控按键；所述数据处理与控制子模块通过所述无线数据传输子模块与所述主机进行无线数据传输，所述数据处理与控制子模块解析来自所述主机的数据并发送到所述显示子模块显示患者呼吸运动信息；所述显示终端操控按键包括电源按键和中点按键，所述电源按键用于启动所述供电电池为相应所述显示终端进行供电，同时激活所述显示终端各模块进入工作状态，所述中点按键用于记录下当前时刻患者的呼吸位置并在所述显示子模块上进行显示；所述充电器通过所述电源管理模块为所述供电电池进行充电。

上述呼吸跟踪装置，优选地，所述呼吸运动数据采集器包括围设在或接触患者胸腹部的空气腹带，所述空气腹带随着患者的呼吸而扩张或收缩时，内部压力会随之变化，从而得到呼吸运动数据。

上述呼吸跟踪装置，优选地，所述呼吸运动数据采集器采用罩于患者面部的呼吸面罩，监测患者呼气或吸气时空气的流向得出患者的呼吸运动数据。

上述呼吸跟踪装置，优选地，所述呼吸运动数据采集粘于患者胸腹部的光学、电磁或陀螺传感器感知患者的呼吸运动，从而计算出患者的呼吸运动数据。

上述呼吸跟踪装置，优选地，所述数据处理与控制模块和所述数据处理与控制子模块均采用单片机。

上述呼吸跟踪装置，优选地，所述显示模块显示界面采用灯带，所述灯带随着患者呼吸而顺序亮起和熄灭，如此反复循环，呼吸幅度越大，则亮起的灯距中间的灯越远，中间的一个或多个灯采用与其它灯不一样颜色灯光；或者，所述显示模块的显示界面采用显示屏，所述显示屏显示患者的呼吸运动曲线。

上述呼吸跟踪装置，优选地，所述显示子模块显示界面采用灯带，所述灯带随着患者呼吸而顺序亮起和熄灭，如此反复循环，呼吸幅度越大，则亮起的灯距中间的灯越远，中间的一个或多个灯采用与其它灯不一样颜色灯光；或者，所述显示子模块的显示界面采用显示屏，所述显示屏显示患者的呼吸运动曲线。

上述呼吸跟踪装置，优选地，该装置还包括主机壳体，所述主机壳体内设置所述接收器、数据处理与控制模块、电源管理模块和供电电池，所述主机壳体外侧设置有所述灯带或显示屏、操控按键、电量显示灯、信号显示灯、充电口和用于放置所述显示终端的一个以上的充电插槽。

上述呼吸跟踪装置，优选地，该装置还包括显示终端壳体，所述显示终端壳体内侧设置有所述数据处理与控制子模块、无线数据传输子模块、电源管理子模块和供电电池，所述显示终端壳体外侧设置有所述灯带或显示屏、电量显示灯、信号显示灯、电源按键和中点按键。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型可设置多个相同的显示终端，并同时工作，显示相同的呼吸运动信息，显示终端使用电池供电，无线传输信号，医生可以把显示终端分别放置到不同的位置，以方便随时查看和操控，并且可以通过无线信号传输到能达到的任何位置；还可以专门在影像设备扫描床上固定或放置一个支架，其上固定一个显示终端，专门供患者观察使用；

2、本实用新型主机和显示终端的显示界面可以采用一条灯带或显示屏，可直观的显示呼吸运动信息，有利于医生容易的捕捉患者呼吸状态，也有利于患者容易的了解自己的呼吸状态，准确的听从医生的指令；

3、本实用新型的显示终端带有操控按键，医生在影像扫描室的外面，可随时按下按键，操控系统工作，比如开始采集数据和记录当下的呼吸位置，本实用新型还可以将信号通过有线或无线传输给第三方设备，供其使用；

综上，本实用新型能够把患者呼吸运动信息友好的提供给医生、患者和第三方设备，辅助医生进行介入穿刺手术。

附图说明

图1是本实用新型呼吸跟踪装置的原理示意图；

图2是本实用新型的灯带示意图；

图3是本实用新型的显示屏界面示意图；

图4是本实用新型呼吸跟踪装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供的呼吸跟踪装置，包括呼吸运动数据采集器1、主机2、显示终端3和充电器4，其中，显示终端3可以有多个，数量可以根据实际需要配备多个，在此不做限制，显示终端3可同时与主机2进行通讯显示相同的信息。

主机2包括有接收器20、数据处理与控制模块21、无线数据传输模块22、显示模块23、电源管理模块24、供电电池25和操控按键。

显示终端3包括有数据处理与控制模块31、无线数据传输模块32、显示模块33、电源管理模块34、供电电池35和操控按键。

呼吸运动数据采集器1用于跟踪患者的呼吸运动。主机2接收来自于呼吸运动数据采集器1的人体呼吸运动信息，经接收器20发送到数据处理与控制模块21，数据处理与控制模块21将获取的数据进行处理调整后，通过无线数据传输模块22传输给显示终端3，同时控制主机2内的显示模块23显示患者的呼吸状态信息。

显示终端3通过无线数据传输模块32接收来自于主机2的信号，经由数据处理与控制模块31解析后发送到显示模块33显示患者的呼吸状态信息；显示终端3上设置有操控按键，可由使用者通过操控按键与主机2进行通讯。另外，显示终端3还可以放置在影像设备扫描床的支架上，专门供医生或患者观察使用。

充电器4用于通过相应的电源管理电路24/34给主机2的供电电池25或显示终端3的供电电池35进行充电，主机2和显示终端3的各用电器件分别使用供电电池供电，电源管理模块24/34用于对供电电池25/35的充放电进行管理。

优选地，呼吸运动数据采集器1可以采用多种技术方案来实现，例如使用空气腹带围设在或接触患者胸腹部，空气腹带随着患者的呼吸而扩张或收缩时，内部压力会随之变化，从而得到呼吸运动数据；例如通过罩于患者面部的呼吸面罩，监测患者呼气或吸气时空气的流向来得出患者的呼吸运动数据；例如通过粘于患者胸腹部的光学、电磁及陀螺等传感器来感知患者的呼吸运动，从而计算出患者的呼吸运动数据。

优选地，接收器20可以采用mpx2010芯片，用于采集呼吸运动数据采集器1内的压力值，并把数据传输给数据处理与控制模块21。

优选地，数据处理与控制模块21与数据处理与控制模块31采用单片机作为核心处理芯片，例如使用stm32系列芯片。

优选地，无线数据传输模块22与无线数据传输模块32基于wifi技术传输信号，也可以与第三方设备5进行有线或无线通讯。

优选地，显示模块23与显示模块33均用于显示呼吸运动信息。如图2～3所示，显示界面可以是由若干小灯组成的一条灯带，也可以是一块彩色或黑白显示屏，如果显示界面采用灯带，灯带可以随着患者呼吸而顺序亮起和熄灭，如此反复循环，呼吸幅度越大，则亮起的灯距中间的灯越远，中间5个灯(以此为例，不限于此，可以根据实际情况进行设置)可以采用与其它灯不一样颜色的灯光，医生可以在这3个灯点亮时进行穿刺；如果显示界面采用显示屏，显示屏可以显示如呼吸运动曲线或模拟灯带的工作模式等，医生可以明确的看到呼吸幅度的变化，在显示屏显示波形的时间轴上下一定范围进行标记，当呼吸幅度进入标记范围内，医生可以进行穿刺。

优选地，操控按键包括电源按键和中点按键。电源按键在主机2和显示终端3各设置一个，用于分别启动主机2和显示终端3的电池供电，并激活各个模块进入工作状态；中点按键在主机2和显示终端3各设置一个，用于记录下当前时刻患者的呼吸位置，并将此呼吸位置设置到灯带的中间点亮(如图2)，或者用于设置显示屏波形的时间轴移动到此呼吸位置(如图3)。

优选地，如图4所示，主机2的壳体内侧设置接收器20、数据处理与控制模块21、无线数据传输模块22、显示模块23、电源管理模块24和供电电池25，主机2的壳体外侧还设置有灯带或显示屏、电量显示灯26、信号显示灯27、中点按键28、电源按键291、充电孔292、气管接口293和3个显示终端3的充电插槽294。

显示终端3的壳体内侧设置有数据处理与控制模块31、无线数据传输模块32、显示模块33、电源管理模块34和供电电池35，显示终端3的壳体外侧设置有灯带或显示屏、电量显示灯36、信号显示灯37、电源按键38和中点按键39。

下面通过具体实施例详细说明本实用新型呼吸跟踪装置的使用过程：

1、医生将腹带围在患者胸腹部，将一个显示终端3连接在一个固定在床上的支架上，显示界面面向患者，腹带随着患者的呼吸而扩张或收缩，从而导致腹带内空气压力发生变化，接收器20开始采集压力变化，医生此时可以根据需要指导患者通过观察显示界面进行呼吸训练；

2、接收器20将压力值解析后转换成电信号传输给主机2内的数据处理与控制模块21，数据处理与控制模块21通过运算处理和数据调整后发送到显示模块23显示呼吸状态信息，同时传输给无线数据传输模块22，无线数据传输模块22通过wifi信号将数据传输给显示终端3内的无线数据传输模块32，如果有第三方设备需要，无线数据传输模块22可以将信号同时传给第三方设备；

3、无线数据传输模块22将信号传输到数据处理与控制模块31，数据处理与控制模块31进行数据解析后，在显示模块33上显示呼吸状态信息。

4、医生携带另一个显示终端3放置到影像扫描室外面，医生通过观察显示界面上显示的呼吸状态，在适当的时候，通知患者屏气，随后进行扫描，并同时按下中点按键39将此时的呼吸位置记录下来，并被系统调整到灯组中间点亮或把波形时间轴移动到当前呼吸位置；

5、扫描结束，医生对患者进行介入穿刺手术，医生在患者的呼吸位置达到或接近记录的呼吸位置时进行穿刺，即当中间3个灯任意一个亮起时穿刺，其它灯亮起时暂停穿刺，或者呼吸曲线进入标记范围时进行穿刺，超出范围暂停穿刺，如此直至穿刺到位。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式、制作工艺和选用器件等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。