[发明专利]一种静脉穿刺装置及方法

权利要求书

1.一种静脉穿刺装置，其特征在于，包括控制器、穿刺机械臂(4)和连接第一滑轨(7)的光声成像设备(6)，所述穿刺机械臂(4)和光声成像设备(6)连接控制器，所述光声成像设备(6)包括短脉冲激光发生器(1)和超声换能器阵列(2)，所述短脉冲激光发生器(1)发射短脉冲激光至待穿刺区域，所述超声换能器阵列(2)接收反射的光声信号，控制器生成切片图像；

所述的光声成像设备(6)包括沿第一滑轨(7)方向排列的垂直于待穿刺区域的多个设有开口的圆环，所述开口朝向待穿刺区域，所述短脉冲激光发生器(1)位于圆环的顶部，所述超声换能器阵列(2)均匀分布于圆环上短脉冲激光发生器(1)的两侧，所述圆环关于短脉冲激光发生器(1)的中线对称。

2.根据权利要求1所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，单侧所述超声换能器阵列(2)占据90°圆心角对应的弧线。

3.根据权利要求1所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，多个所述圆环等间隔排列。

4.根据权利要求1所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，单侧所述超声换能器阵列(2)包括至少7个超声波换能器。

5.根据权利要求1所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，所述的穿刺机械臂(4)连接第二滑轨(3)。

6.根据权利要求1所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，静脉穿刺装置的控制方法包括以下步骤：

S1：控制器获取待穿刺区域，穿刺机械臂(4)和光声成像设备(6)移动至待穿刺区域；

S2：控制器控制短脉冲激光发生器(1)发出短脉冲激光，控制器控制超声换能器阵列(2)接收反射的光声信号，控制器接收超声换能器阵列(2)的光声信号并生成切片图像；

S3：根据切片图像确定静脉与穿刺机械臂(4)上穿刺针(5)的相对位置，更新切片图像进行穿刺引导。

7.根据权利要求6所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，控制方法中，所述的穿刺引导包括确定穿刺针偏离补偿角，以及判断穿刺针(5)是否进针到位。

8.根据权利要求7所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，所述穿刺针偏离补偿角Δθ表达为：

其中，L₀为末段机械臂旋转中心到针尖的距离，d为切片图像i上针尖断面影像距离血管几何中心的距离，i为当前有针尖的切片图像的最大标号，Δθ的方向为当前穿刺方向指向静脉轴线。

9.根据权利要求7所述的一种静脉穿刺装置，其特征在于，所述判断穿刺针(5)是否进针到位用下式表示：

其中，T_flag为是否进针到位的结果，为最小进针长度，为最大进针长度，lⁱⁿ为进针长度，lⁱⁿ表示为：

lⁱⁿ＝(i-1)·δ

其中，i为当前有针尖的切片图像的最大标号，δ为切片图像的物理间距，δ表示为：

其中，l为待穿刺区域的长度，n为单次生成切片图像的数量。