一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置及控制方法与流程

1.本发明涉及一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置及控制方法，属于介入血管取栓技术领域。


背景技术：

2.血管栓塞指血栓、栓子或斑块脱落后堵塞血管管腔，导致血流无法通过，对患者身体机能造成不利影响，严重者威胁生命安全。
3.目前，临床上主要通过抽吸导管来清除影响血管通畅的血栓等阻塞物，通过抽吸导管抽吸清除：在数字剪影血管造影(dsa)等设备指引下，将抽吸导管近端放置于血栓等阻塞物一端，通过连接在抽吸导管远端的大容量注射器或负压吸引泵等压力源提供负压，对阻塞物进行抽吸并排至体外。该方法可以清除一定量的血栓，但由于在手术过程中无法确保抽吸导管近端实时与血栓接触，为提高血栓取出效果，通常需要压力源提供较大的负压，在压力源没有控制装置精细化控制的情况下，该方法容易造成患者失血过多或血栓清除不完全；手术过程中医生要实时同时关注患者状况和失血量，否则影响手术安全性，急需对介入导管抽吸取栓术进行改进。
4.因此，设计一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置及控制方法，该控制装置连接在抽吸导管远端与压力源之间，控制装置启动后能够实时检测抽吸导管内的压力，并以此控制阀门的开启程度或开闭频率，进而控制压力源与抽吸导管的连通程度。具体地，当抽吸导管近端未接触到血栓等阻塞物时，导管内压力较低，此时，控制装置中的阀门为较小程度开通或间歇式开闭，减少患者失血；当抽吸导管近端接触到阻塞物时，导管内压力迅速升高，此时控制装置中的阀门为较大程度开通或长时间开启，将阻塞物迅速抽吸至体外。在减少患者失血的同时，通过检测与反馈，可帮助医生实时判断导管近端是否与阻塞物接触，提高血栓等阻塞物的取出率；本控制装置及控制方法使医生有更多精力关注患者状况，提升手术安全性。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：提供一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置及控制方法，它解决了目前实施抽吸取栓术时，需要医生花费较多精力去手动控制抽吸状态，降低了手术的安全性的问题。
6.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
7.一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置，它包括阀门、近端管、远端管、控制器、压力传感器、开关；
8.所述阀门近端连接近端管，近端管近端的进水口连接抽吸导管，阀门远端连接远端管，远端管远端的出水口与抽吸压力源连接；
9.所述控制器与压力传感器电性连接，压力传感器安装在近端管上，控制器电性连接有用于供电的电源，以及用于模式切换的开关。
10.作为优选实例，所述控制器电性连接有用于阀门状态显示的指示灯和蜂鸣器。
11.作为优选实例，所述开关采用xyz三档式开关。
12.一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置的控制方法，包括以下步骤：
13.(1)通电，当需要控制器工作时，通过电源给控制器通电，并进入第(2)步；当不需要控制器工作时，断开电源并结束；
14.(2)阀门复位，控制器控制阀门复位到初始的关闭状态，进入第(3)步；
15.(3)开关控制，操作人员根据需要拨动开关，当开关处于自动档，即自动抽吸模式，进入第(4)步；当开关处于关闭档，即复位待机模式，进入第(2)步；
16.(4)压力值比较，判断压力传感器检测到的压力是否超过阈值，如果超过阈值，进入第(5)步；如果没有超过阈值，进入第(6)步；
17.(5)阀门最大流量开启状态，控制器将阀门开启到最大状态且持续进行抽吸，同时进行第(7)步；最大流量开启状态为阀门处于最大开启角度，并且持续开启。
18.(6)阀门小流量开启状态，控制器控制阀门间歇性开启和/或以非完全打开的阀门角度开启，控制相对较小的抽吸流量，(相对于最大流量开启状态的抽吸流量来说，小流量开启状态具有较小的抽吸流量)，进入第(3)步；小流量开启状态包括阀门具有间歇性开闭周期，和/或较小的阀门开启角度(相对于最大流量开启状态来说)。
19.(7)堵塞程度判断，压力传感器检测的压力值是否恢复正常，如果小于等于阈值，进入第(3)步；如果超过阈值，进入第(5)步。
20.作为优选实例，所述步骤(3)开关控制，操作人员根据需要拨动开关，开关采用xyz三档式开关，当开关处于x档位，即自动抽吸模式，进入第(4)步；当开关处于y档位，即复位待机模式，进入第(2)步；当开关处于z档位，即最强抽吸模式，进入第(5)步。
21.作为优选实例，所述阈值为单一固定阈值或多个预设阈值，当有多个预设阈值时，可手动选择特定阈值，也可控制器自动读取抽吸导管近端内经数据自动选择对应的阈值
22.在实际使用中，阈值具有自动调配和手动调配两种模式；阈值选择手动调配时，根据不同内径的抽吸导管选择不同档位阈值；阈值选择自动调配时，由控制器自动读取近端抽吸导管内径数据，选配相应阈值。
23.作为优选实例，所述步骤(5)中阀门最大流量开启状态和步骤(6)中阀门小流量开启状态，是通过控制器控制阀门状态实现：阀门间歇性开闭周期的长与短，和/或阀门开启角度的大与小(阀门小流量开启状态时，阀门处于完全打开角度和完全关闭角度之间的中间状态)，来控制阀门在两种状态间切换。
24.本发明的有益效果是：通过压力传感器自动采集抽吸的压力值，通过控制器比较压力值与设定阈值的大小，通过比较结果控制阀门开闭程度和频率，当抽吸导管近端未接触到血栓等阻塞物时，抽吸导管内压力较低，此时，控制器控制阀门切换到较小程度开通或间歇式开闭，减少患者失血；当抽吸导管近端接触到阻塞物时，抽吸导管内压力迅速升高，此时控制器控制阀门切换到较大程度开通或长时间开启，将阻塞物迅速抽吸至体外，它能够在减少患者失血的同时，通过检测与反馈，帮助医生实时判断导管近端是否与阻塞物接触，提高血栓等阻塞物的取出率，本控制装置及控制方法使医生有更多精力关注患者状况，提升手术安全性。
附图说明
25.图1为本控制装置的结构示意图；
26.图2为本控制方法的步骤流程图；
27.图3为本发明控制方法中的检测数据处理算法流程图；
28.图4为本发明包括指示灯、蜂鸣器与多档位开关的控制方法步骤流程图；
29.图5为本发明采用自动检测生成匹配的特征阈值的检测数据处理算法；
30.图6为抽吸导管接近血管中血栓部位的结构示意图；
31.图7为目前现有产品抽吸压力示意图；
32.图8为本发明的抽吸压力示意图。
33.图中：阀门1，近端管2，进水口201，远端管3，出水口301，控制器4，压力传感器5，开关6，电源7，抽吸导管8，血管9，血栓10。
具体实施方式
34.为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
35.本文所称“近端”为靠近血栓10一端，“远端”为靠近压力源一端。
36.实施例1
37.如图1所示，一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置，它包括阀门1、近端管2、远端管3、控制器4、压力传感器5、开关6；控制器4采用市售的plc控制器，或者mcu微型控制器。
38.阀门1近端连接近端管2，近端管2近端的进水口201连接抽吸导管8，阀门1远端连接远端管3，远端管3远端的出水口301与抽吸压力源(图中未画出)连接；
39.现有结构中，抽吸导管8直接与抽吸压力源连接，无法调节抽吸导管8的开合程度和抽吸频率。
40.控制器4与压力传感器5电性连接，压力传感器5安装在近端管2上，控制器4电性连接有用于供电的电源7，以及用于模式切换的开关6。
41.控制器4电性连接有用于阀门1状态显示的指示灯和蜂鸣器。
42.如图2所示，一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置的控制方法，包括以下步骤：
43.(1)通电，当需要控制器4工作时，通过电源7给控制器4通电，并进入第(2)步；当不需要控制器4工作时，断开电源7并结束；
44.(2)阀门1复位，控制器4控制阀门1复位到初始的关闭状态(指示灯状态一)，进入第(3)步；
45.(3)开关6控制，操作人员根据需要拨动开关6，当需要抽吸时，开关6拨动到自动档，即自动抽吸模式，进入第(4)步；当不再需要抽吸时，开关6拨动到关闭档，即复位待机模式，进入第(2)步；
46.(4)压力值比较，判断压力传感器5检测到的压力是否超过阈值，如果超过阈值，进入第(5)步；如果没有超过阈值，进入第(6)步；
47.(5)阀门1最大流量开启状态(指示灯状态三、蜂鸣器状态b)，控制器4将阀门1开启
到最大状态且持续进行抽吸，同时进行第(7)步；
48.(6)阀门1间歇性开闭状态(指示灯状态二、蜂鸣器状态a)，控制器4间断性开启阀门1，并且阀门1开启程度处于最小状态，以便进行间断性抽吸，血栓10抽吸完成后进入第(3)步；
49.(7)堵塞程度判断，压力传感器5检测的压力值是否恢复正常，如果小于等于阈值，进入第(3)步；如果超过阈值，进入第(5)步。
50.如图3所示，检测算法为：系统初始化，模拟数据采集，控制模块将获取的模拟数据通过模拟数字转换进行数据读取。为减少伯努利原理对数据读取的影响，设备对原始数据进行取平均值与中值处理，进行相应算法得出管内压力数据，与特征压力阈值进行比较，确定阀门1此时的状态。
51.本发明中的阈值可适配导管不同内径情况：自动识别并选定阈值，阀门1启动后，控制模块按照读取的相应导管数据对应预设的压力阈值进行调取，选取适配近端管2内径的特征压力阈值。或通过手动方式选定对应近端管2的特征压力阈值。
52.阀门1开启程度控制包括并不限于：开闭周期的变化，开闭完全度的变化。
53.指示灯和蜂鸣器的状态：
54.当设备准备就绪时，指示灯状态一：绿色常亮；
55.当设备正常工作，阀门1较小程度开启时，指示灯状态二：绿色闪烁；
56.当设备检测到前端堵塞，且堵塞程度超过阈值时，阀门1较大程度开启，指示灯状态三：黄色闪烁。
57.当设备正常工作时，蜂鸣器呈现状态a：缓慢周期性鸣叫；
58.当设备检测到前端堵塞，且堵塞程度超过阈值时，蜂鸣器呈现状态b：持续鸣叫。
59.开关6：开闭两种状态的开关6。
60.阀门1驱动方式包括但不限于伺服电机驱动、电磁阀驱动、步进电机驱动、直流电机驱动等。
61.控制器4供电电源7采用直流电或交流电或二者均有。
62.实施例2
63.一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置，开关采用xyz三档式开关，其他结构与实施例1的结构相同。
64.如图4所示，一种用于介入导管抽吸取栓术的智能控制装置的控制方法，包括以下步骤：
65.(1)通电，当需要控制器4工作时，通过电源7给控制器4通电，并进入第(2)步；当不需要控制器4工作时，断开电源7并结束；
66.(2)阀门1复位，控制器4控制阀门1复位到初始的关闭状态(指示灯状态一)，进入第(3)步；
67.(3)开关6控制，操作人员根据需要拨动开关6，开关6采用xyz三档式开关，当需要抽吸时，开关6拨动到自动档(x档位)，即自动抽吸模式，进入第(4)步；当不再需要抽吸时，开关6拨动到关闭档(y档位)，即复位待机模式，进入第(2)步；开关6拨动到手动档(z档位)，即最强抽吸模式，进入第(5)步；
68.(4)压力值比较，判断压力传感器5检测到的压力是否超过阈值，如果超过阈值，进
入第(5)步；如果没有超过阈值，进入第(6)步；
69.(5)阀门1最大流量开启状态(指示灯状态三、蜂鸣器状态b)，控制器4将阀门1开启到最大状态且持续进行抽吸，同时进入第(7)步；
70.(6)阀门1间歇性开闭状态(指示灯状态二、蜂鸣器状态a)，控制器4间断性开启阀门1，并且阀门1开启程度处于最小状态，以便进行间断性抽吸，血栓10抽吸完成后进入第(3)步；
71.(7)堵塞程度判断，压力传感器5检测的压力值是否恢复正常，如果小于等于阈值，进入第(3)步；如果超过阈值，进入第(5)步。
72.如图5所示，特征阈值的确定方法：(1)系统初始化；(2)压力传感器5的模拟数据采集；(3)adc模拟数字转换；(4)计算所采集压力值的平均值与中值；(5)选取平均值和中值两者中的最小值；(6)确定特征压力阈值；剩余步骤与图3所示的步骤相同。
73.如图6所示，抽吸导管8插入血管9中接近血栓10时的结构示意图。抽吸导管8离血栓10越近，压力传感器5检测到的压力值越大。
74.在图6所示的血栓10堵塞的血管9段中，采用静脉血管9内径为8mm，血管9内堵塞物长度35mm的模型。分别采用目前现有产品方案与本发明进行治疗。
75.如图7所示，纵坐标为压力值，横坐标为时间，由于时间轴过长，将时间轴从中间分成上下两个部分，下面部分为上面部分在时间轴上的延续。现有装置结构为：抽吸导管8直接与压力源连接，此时抽吸压力一直保持恒定状态，会抽走大量血液，当抽吸导管8口距离血栓10越来越近，负压越来越强，直到将血栓10吸入后，压力恢复初始值，继续将大量血液抽走。使用目前现有产品方案进行治疗，医生将导管远端与压力源连接，导管近端置于血栓10近端20mm处开启压力源进行抽吸，并以约5mm/s的速度匀速运动导管，因术中医生无法清晰判断血栓10位置，通常为确保手术抽吸治疗完全，会抽吸至血栓10远端20mm后，结束抽吸，全程压力源保持抽吸。
76.如图8所示，本装置的压力值随时间变化的示意图，纵坐标为压力值，横坐标为时间，将时间轴从中间分成上下两个部分，下面部分为上面部分在时间轴上的延续。使用本发明进行治疗，医生将导管置于血栓10近端20mm处开启压力源，接着开启设备开关6进行抽吸，阀门1间歇性开闭，指示灯呈现绿色闪烁。医生以约5mm/s的速度匀速运动导管，此时本发明未检测到导管遇到堵塞物，保持周期性开闭压力源阀门1，减少失血，遇到堵塞物时，阀门1完全打开，指示灯呈现黄色闪烁。抽吸完堵塞物后，传感器检测到导管处未堵塞，设备重新恢复周期性开闭阀门1，指示灯恢复绿色闪烁，医生通过本发明的交互信号判断血栓10已抽吸完全，结束抽吸取出导管完成治疗。
77.经过对图7、图8的比较，目前现有负压产品治疗压力波形图中，开始抽吸时，压力下降持续抽吸。当遇到堵塞物时，负压增大。本发明治疗压力波形图中，开始抽吸时，阀门1间歇性开闭，压力波形图呈现周期性波动，在遇到堵塞物时，持续开启阀门1抽吸，抽吸完成后，检测到前端堵塞恢复正常，恢复间歇性开闭阀门1，完成抽吸。在抽吸堵塞物时，持续开启，提供最佳抽吸效果，在间歇性开闭阀门1的过程中，显著减少失血。假定完全开启抽吸状态下，前者每秒钟失血20ml，后者周期为每秒开启0.35秒，0.35*20ml，失血量为7ml。
78.通过压力传感器5自动采集抽吸的压力值，通过控制器4比较压力值与设定阈值的大小，通过比较结果控制阀门1开闭程度和频率。当抽吸导管8近端未接触到血栓10等阻塞
物时，抽吸导管8内压力较低，此时，控制器4控制阀门1切换到较小程度开通或间歇式开闭，减少患者失血，图中呈现间歇式抽吸压力；当抽吸导管8近端接触到阻塞物时，抽吸导管8内压力迅速升高，此时控制器4控制阀门1切换到较大程度开通或长时间开启，将阻塞物迅速抽吸至体外，它能够在减少患者失血的同时，通过检测与反馈，帮助医生实时判断导管近端是否与阻塞物接触，提高血栓10等阻塞物的取出率，本控制装置及控制方法使医生有更多精力关注患者状况，提升手术安全性。
79.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。