[发明专利]一种静脉穿刺装置及方法

说明书

本发明涉及一种静脉穿刺装置及方法，装置包括控制器、穿刺机械臂和连接第一滑轨的光声成像设备，所述穿刺机械臂和光声成像设备连接控制器，所述光声成像设备包括短脉冲激光发生器和超声换能器阵列，所述短脉冲激光发生器发射短脉冲激光至待穿刺区域，所述超声换能器阵列接收反射的光声信号，控制器生成切片图像。与现有技术相比，提高了穿刺引导成像深度，提高了穿刺引导成像分辨性，提升了穿刺进针控制的精准度，对待穿刺组织无损。

技术领域

本发明涉及静脉穿刺领域，尤其是涉及一种静脉穿刺装置及方法。

背景技术

静脉穿刺在临床中极为普便，其操作对于医护人员提出了比较细致的要求。在辅助穿刺与全自动穿刺中，近红外静脉成像与超声静脉成像的应用比较普遍，但近红外等纯光学成像的穿透性不足，声学成像不具有高分辨性。

目前，现有的自动或辅助静脉穿刺设备无法精确进行穿刺，导致穿刺过程中存在较大风险，安全性得不到保证。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种静脉穿刺装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种静脉穿刺装置，包括控制器、穿刺机械臂和连接第一滑轨的光声成像设备，所述穿刺机械臂和光声成像设备连接控制器，所述光声成像设备包括短脉冲激光发生器和超声换能器阵列，所述短脉冲激光发生器发射短脉冲激光至待穿刺区域，所述超声换能器阵列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包括沿第一滑轨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位于圆环的顶部，所述超声换能器阵列均匀分布于圆环上短脉冲激光发生器的两侧，所述圆环关于短脉冲激光发生器的中线对称。

单侧所述超声换能器阵列占据90°圆心角对应的弧线。

多个所述圆环等间隔排列。

单侧所述超声换能器阵列包括至少7个超声波换能器。

所述的穿刺机械臂连接第二滑轨。

一种使用所述静脉穿刺装置的静脉穿刺方法，该方法包括以下步骤：

S1：控制器获取待穿刺区域，穿刺机械臂和光声成像设备移动至待穿刺区域；

S2：控制器控制短脉冲激光发生器发出短脉冲激光，控制器控制超声换能器阵列接收反射的光声信号，控制器接收超声换能器阵列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上穿刺针的相对位置，更新切片图像进行穿刺引导。

所述的穿刺引导包括确定穿刺针偏离补偿角，以及判断穿刺针是否进针到位。

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。

所述判断穿刺针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：