專利名稱:可視化神經阻滯定位引導儀的制作方法
【專利摘要】可視化神經阻滯定位引導儀，主要由主機、顯示器、B超探頭、神經叢刺激針、神經探測筆和電磁空間跟蹤發(fā)射器組成，主機由工況機模塊、B超模塊、電磁定位跟蹤功能模塊和神經刺激脈沖模塊組成。本實用新型將超聲波診斷儀的可直視性與神經叢刺激脈沖的準確和精確性結合，方便了手術麻醉醫(yī)生的操作，減少了操作人員以及儀器操作的復雜程度，也減少了麻醉藥品的使用帶給病人的副作用；極大的提高了神經叢定位和阻滯的準確性和安全性；同時將神經叢刺激器電路的功能模塊和空間跟蹤定位系統(tǒng)通過軟件管理與訪問數據通信接口與宿主機相連接，實現了穿刺手術中的提前規(guī)劃、直視操作、客觀評價、安全穩(wěn)妥的目的。
【專利說明】
可視化神經阻滯定位引導儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療器械技術領域，具體涉及一種可視化神經阻滯定位引導儀。
【背景技術】
[0002]人體的軀干四肢與頸部由于病痛或創(chuàng)傷的原因需要進行手術治療，是臨床醫(yī)學上最經常使用的方法之一，而這些手術治療都需要對人體外周神經進行神經阻滯-也就是通常所說的麻醉，它是手術前的必要條件。外周神經阻滯成功的必要條件是正確的定位外周神經叢在人體組織中的位置并注射麻醉藥物，目前臨床使用的外周神經叢定位方法有以下幾種:
[0003]a.神經叢刺激器引導下的神經叢阻滯:這是近年來在臨床上得到發(fā)展和推廣的方法之一，它工作時由神經叢刺激器產生l-2Hz頻率的電脈沖，并通過神經叢刺激器上的電極(可以是神經叢探測筆，也可以是神經叢刺激針)引導至人體組織的目標神經叢處進行刺激，若電極位置正確，則可引起人體運動神經的響應并可觀察到目標運動神經所支配的肌肉引發(fā)的抽顫，據此對神經叢準確定位并進行阻滯。此方法使得人體神經叢定位與阻滯達到了客觀準確的效果。因此，近年來在臨床上得到了廣泛的應用。
[0004]但是經皮進入人體組織的刺激器電極(指神經叢刺激針)在人體組織中的位置不夠直觀和便捷，不能通過肉眼觀察的方法來獲知刺激器電極(指神經叢刺激針)在體內的位置以及與人體組織如血管或不需要阻滯的其它神經的相對距離。
[0005]b.超聲波診斷儀是一種醫(yī)學臨床上的檢查儀器，它的基本原理是:超聲波在人體內傳播，由于人體各種組織存在聲學特性差異，超聲波在兩種不同組織界面處產生反射、折射、散射、繞射、衰減，以及超聲聲源與接收器相對運動產生多普勒頻移等物理特性，可以應用不同類型的超聲診斷儀，采用不同的掃查方法，接收這些反射、散射等信號，以顯示各種組織及其病變的形態(tài)，結合病理學、臨床醫(yī)學，觀察、分析、總結不同的反射規(guī)律，而對病變部位、性質和功能障礙程度作出診斷。根據以上原理，應用超聲診斷儀同樣可以顯示經皮進入人體組織的神經叢刺激針在體內位置的圖像信息，這個信息是人眼可以直接觀察到的，因其具有直觀的優(yōu)點而在神經阻滯定位方面得到臨床應用。
[0006]但是，使用超聲診斷儀進行神經叢定位，需要有高檔的超聲設備，直接在超聲引導下神經阻滯的成功率受操作者麻醉技術的影響。而且，雖然大多數外周神經可以看到它們的全長，它們的可視性僅限于骨骼結構背影或大血管顯示的區(qū)域，超聲診斷儀并不能看到小的神經束，對于人體組織深部神經的顯示也有局限性。對于變異的神經結構的觀察比較困難，有時神經和其周圍的肌腱、筋膜和肌肉回聲程度相似，較難分辨。對于操作人員來說，麻醉醫(yī)生需要扎實的超聲基礎和辨別神經結構的技能。設備操作使用的學習曲線也過于陡峭，不易掌握。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型提供了一種可視化神經阻滯定位引導儀，以解決現有技術存在的操作難度大、準確度差和不易掌握的問題。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0009]—種可視化神經阻滯定位引導儀，主要由主機、顯示器、B超探頭、神經叢刺激針、神經探測筆和電磁空間跟蹤發(fā)射器組成，B超探頭和電磁空間跟蹤發(fā)射器分別與主機相連，神經叢刺激針后端設置注藥管接頭和電極插頭，神經探測筆后端設置電極插頭，神經叢刺激針的電極插頭和神經探測筆的電極插頭都通過電極承插口與主機相連，電極承插口與一個電極夾相連，主機由工況機模塊、B超模塊、電磁定位跟蹤功能模塊和神經刺激脈沖模塊組成，B超模塊由現場可編程門陣列FPGA、圖像的坐標轉換和插值處理器ARM和圖像數字化處理DSP組成;神經刺激脈沖模塊包括ARM芯片構成的核心控制電路，核心控制電路由升壓電路、恒流電路、電子開關和測量電路組成，神經刺激脈沖模塊可以產生、調節(jié)和輸出神經叢刺激電脈沖；電磁定位跟蹤功能模塊由DSP單元、發(fā)射單元和接收單元組成，DSP單元包括數字信號處理器DSP和A/D電路組成，發(fā)射單元由信號發(fā)生電路、模擬開關、功放電路和發(fā)射器依次連接組成，接收單元由接收器、放大電路、濾波電路和相敏檢波電路依次連接組成，信號發(fā)生電路通過相敏檢波電路與A/D電路相連，A/D電路通過數字信號處理器DSP與模擬開關連接，數字信號處理器DSP與主機相連。
[0010]上述神經刺激脈沖模塊產生和輸出神經叢刺激電脈沖具有以下參數特征:
[0011]刺激電壓
[0012]刺激針模式(體內):最大峰值電壓不超過35V;
[0013]刺激筆模式(體表):最大峰值電壓不超過60V;
[0014]刺激電流
[0015]刺激針模式(體內):可設置范圍O?5mA，步進量為0.1 mA，誤差為±5%;
[0016]刺激筆模式(體表):可設置范圍O?25mA，步進量為0.1 mA，誤差為±5%;
[0017]刺激脈沖寬度:在0.1ms?1.0Oms連續(xù)變化
[0018]刺激頻率:IHz，2Hz ,50 Hz，誤差為±5%;
[0019]上述神經刺激脈沖模塊的參數調節(jié)可以采用藍牙的方式實現。
[0020]上述主機安裝在可升降機架上。
[0021]本實用新型的工作原理:開機正常工作時，由主機產生的經過調制的超聲波信號通過B超探頭發(fā)射并接收回波信號，接收到的回波信號經過主機的分析處理后形成圖像顯示在顯示器上面，如果此時神經叢刺激針已經進入體內組織并在超聲探頭的掃查范圍，則可在顯示器上看到神經叢刺激電極在體內組織位置的影像信息。
[0022]當“可視化神經阻滯定位引導儀”開機正常工作時，電磁空間跟蹤系統(tǒng)開始工作，經過調制的電信號通過電磁空間跟蹤信號發(fā)射器發(fā)射形成三維空間磁場，帶信號接收器的手術器械組件在使用過程中將器械運動時所接收到的空間磁場信息反饋到DSP處理器及主機中進行數據處理，計算出所處的空間位置并實時以虛擬圖像的方式顯示在顯示器的屏幕上，借助此功能可以預先規(guī)劃穿刺的路線并進行效果預評價。
[0023]當“可視化神經阻滯定位引導儀”開機正常工作時，神經叢刺激針首先按照顯示器顯示的神經叢位置和空間跟蹤定位系統(tǒng)產生的預規(guī)劃路線，在B超探頭物理中線附近1-3CM處經皮進入組織，并朝向屏幕指示的神經位置進針。此時，神經刺激脈沖模塊也通過神經叢刺激針向目標神經傳送電脈沖，電脈沖的參數信息均實時顯示在顯示器屏幕上面。受電脈沖的刺激，目標神經所支配的肌肉組織會發(fā)生抽顫，隨著神經叢刺激針不斷的向目標神經靠近，可逐漸的下調電脈沖的電流強度，當僅需一極小的電流(通常為0.3mA)便可使目標神經所支配的肌肉組織發(fā)生抽顫時，可判斷神經叢刺激針已到達注射麻醉藥的最佳位置。此時可用最少量的麻醉藥達到最理想的麻醉效果。
[0024]步驟:
[0025].將B超探頭和神經叢刺激針分別接入主機的專用接口并調試至工作狀態(tài)，例如:將超聲診查設定為“淺表器官和肌骨檢查”模式；將神經刺激脈沖輸出參數設定為2Hz/
0.15ms/5mA，此數據應當顯示在顯示器上面；
[0026].打開電磁空間跟蹤定位系統(tǒng)信號發(fā)射器電源開關，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)；
[0027].在皮膚表面涂抹耦合劑，將B超探頭在目標神經和預備進針處范圍進行掃查，并觀察顯示器所顯示的圖像，當掃查顯示有目標神經出現在屏幕上，可進行下一步驟；
[0028].多角度移動帶信號接收器的穿刺器械，根據電磁空間跟蹤定位系統(tǒng)產生的穿刺虛擬圖像與顯示器上顯示的掃描圖像中神經的相對位置進行擬合規(guī)劃，確定進針路線；
[0029].將神經叢刺激針在距B超探頭近處1-3CM處經皮穿刺進入組織，按規(guī)劃的路線向神經所在方向緩緩進針，同時向下調整刺激脈沖的電流強度并觀察目標神經所支配的肌肉組織的抽顫幅度；
[0030].邊觀察顯示器顯示的參數值，邊調整神經叢刺激脈沖輸出電流，待輸出電流最小時(通常為0.3-0.5mA)仍能觀察到相應肌肉組織的抽顫，即可判定已達距神經最近處，此時可選擇以下操作中的一種:a.向目標神經注射麻藥；b.向皮下穿刺處放置麻醉導管;完成神經阻滯。
[0031]功能:
[0032]以上步驟中“可視化神經阻滯定位引導儀”體現了下列功能:
[0033].麻醉師在使用本實用新型進行人體神經叢阻滯定位時可以看到人體組織中神經叢的圖像和經皮進入人體組織的神經叢刺激針，可以直觀的判斷它們的相對位置；
[0034].麻醉師在使用本實用新型進行人體神經叢阻滯穿刺時可利用空間定位跟蹤技術來獲知手術器械在人體內的三維空間位置，并以虛擬圖像實時顯示在屏幕上面，可以為醫(yī)師的各種手術穿刺計劃、實施和效果預評價提供即時和積極的幫助；
[0035].在使用超聲引導刺激針向神經方向穿刺時，電脈沖刺激使得目標神經支配的肌肉組織發(fā)生抽顫，提示麻醉師尋找目標神經的正確性；
[0036].最小閾值刺激電流可提示麻醉師:穿刺針尖端已到達適宜的注藥位置；
[0037]?阻滯成功率接近完美；
[0038].只需一人便可完成過去需要二人的操作。
[0039]本實用新型將超聲波診斷儀的可直視性與神經叢刺激脈沖的準確和精確性結合，將神經與血管穿刺手術進行提前規(guī)劃與空間位置實時跟蹤，一邊通過超聲影像觀察神經與刺激電極的相對位置，一邊通過神經叢刺針對目標神經進行電脈沖刺激，能夠直接觀察到病人肌體的客觀反應，并可以此判明刺激針針尖距神經的精確距離;方便了手術麻醉醫(yī)生的操作，減少了操作人員以及儀器操作的復雜程度，也減少了麻醉藥品的使用帶給病人的副作用;極大的提高了神經叢定位和阻滯的準確性和安全性；同時將神經叢刺激器電路的功能模塊和空間跟蹤定位系統(tǒng)通過軟件管理與訪問數據通信接口與宿主機相連接，實現了穿刺手術中的提前規(guī)劃、直視操作、客觀評價、安全穩(wěn)妥的目的。
【附圖說明】

[0040]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0041 ]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖；
[0042]圖2是本實用新型裝置的電路模塊圖；
[0043]圖3是本實用新型裝置電磁空間跟蹤發(fā)射器的工作原理圖；
[0044]圖4是本實用新型裝置B超模塊的工作原理圖；
[0045]圖5是本實用新型裝置神經刺激脈沖模塊的工作原理圖；
[0046]圖6是本實用新型裝置電磁定位跟蹤功能模塊的工作原理圖。
[0047]圖中I主機、2顯示器、3B超探頭、4神經叢刺激針、5神經探測筆、6電磁空間跟蹤發(fā)射器、7控制面板、8電極承插口、9電極夾、10電極插頭、11可升降機架、12注藥管接頭、13工況機1?塊、14 B超1?塊、15電磁定位跟5?示功能1?塊、16神經刺激脈沖1?塊。
【具體實施方式】
[0048]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，一種可視化神經阻滯定位引導儀，主要由主機1、顯示器2、B超探頭3、神經叢刺激針4、神經探測筆5和電磁空間跟蹤發(fā)射器6組成，主機I安裝在可升降機架11上，B超探頭3和電磁空間跟蹤發(fā)射器6分別與主機I相連，神經叢刺激針4后端設置注藥管接頭12和電極插頭10，神經探測筆5后端設置電極插頭10，神經叢刺激針4的電極插頭和神經探測筆5的電極插頭都通過電極承插口 8與主機I相連，電極承插口 8與一個電極夾9相連，主機I由工況機模塊13、B超模塊14、電磁定位跟蹤功能模塊15和神經刺激脈沖模塊16組成，B超模塊14由現場可編程門陣列FPGA、圖像的坐標轉換和插值處理器ARM和圖像數字化處理DSP組成;神經刺激脈沖模塊16包括ARM芯片構成的核心控制電路，核心控制電路由升壓電路、恒流電路、電子開關和測量電路組成，神經刺激脈沖模塊可以產生、調節(jié)和輸出神經叢刺激電脈沖；電磁定位跟蹤功能模塊15由DSP單元、發(fā)射單元和接收單元組成，DSP單元包括數字信號處理器DSP和A/D電路組成，發(fā)射單元由信號發(fā)生電路、模擬開關、功放電路和發(fā)射器依次連接組成，接收單元由接收器、放大電路、濾波電路和相敏檢波電路依次連接組成，信號發(fā)生電路通過相敏檢波電路與A/D電路相連，A/D電路通過數字信號處理器DSP與模擬開關連接，數字信號處理器DSP與主機相連。
[0049]上述神經刺激脈沖模塊16產生和輸出神經叢刺激電脈沖具有以下參數特征:
[0050]刺激電壓
[0051 ]刺激針模式(體內):最大峰值電壓不超過35V;
[0052]刺激筆模式(體表):最大峰值電壓不超過60V;
[0053]刺激電流
[0054]刺激針模式(體內):可設置范圍O?5mA，步進量為0.1 mA，誤差為±5%;
[0055]刺激筆模式(體表):可設置范圍O?25mA，步進量為0.1 mA，誤差為±5%;
[0056]刺激脈沖寬度:在0.1ms?1.0Oms連續(xù)變化
[0057]刺激頻率:IHz，2Hz ,50 Hz，誤差為 ±5%。
[0058]上述神經刺激脈沖模塊16的參數調節(jié)可以采用藍牙的方式實現。
[0059]本實用新型的工作原理:開機正常工作時，由主機產生的經過調制的超聲波信號通過B超探頭發(fā)射并接收回波信號，接收到的回波信號經過主機的分析處理后形成圖像顯示在顯示器上面，如果此時神經叢刺激針已經進入體內組織并在超聲探頭的掃查范圍，則可在顯示器上看到神經叢刺激電極在體內組織位置的影像信息。
[0060]當“可視化神經阻滯定位引導儀”開機正常工作時，電磁空間跟蹤系統(tǒng)開始工作，經過調制的電信號通過電磁空間跟蹤信號發(fā)射器發(fā)射形成三維空間磁場，帶信號接收器的手術器械組件在使用過程中將器械運動時所接收到的空間磁場信息反饋到DSP處理器及主機中進行數據處理，計算出所處的空間位置并實時以虛擬圖像的方式顯示在顯示器的屏幕上，借助此功能可以預先規(guī)劃穿刺的路線并進行效果預評價。
[0061]當“可視化神經阻滯定位引導儀”開機正常工作時，神經叢刺激針首先按照顯示器顯示的神經叢位置和空間跟蹤定位系統(tǒng)產生的預規(guī)劃路線，在B超探頭物理中線附近1-3CM處經皮進入組織，并朝向屏幕指示的神經位置進針。此時，神經刺激脈沖模塊也通過神經叢刺激針向目標神經傳送電脈沖，電脈沖的參數信息均實時顯示在顯示器屏幕上面。受電脈沖的刺激，目標神經所支配的肌肉組織會發(fā)生抽顫，隨著神經叢刺激針不斷的向目標神經靠近，可逐漸的下調電脈沖的電流強度，當僅需一極小的電流(通常為0.3mA)便可使目標神經所支配的肌肉組織發(fā)生抽顫時，可判斷神經叢刺激針已到達注射麻醉藥的最佳位置。此時可用最少量的麻醉藥達到最理想的麻醉效果。
[0062]步驟:
[0063].將B超探頭和神經叢刺激針分別接入主機的專用接口并調試至工作狀態(tài)，例如:將超聲診查設定為“淺表器官和肌骨檢查”模式；將神經刺激脈沖輸出參數設定為2Hz/
0.15ms/5mA，此數據應當顯示在顯示器上面；
[0064].打開電磁空間跟蹤定位系統(tǒng)信號發(fā)射器電源開關，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)；
[0065].在皮膚表面涂抹耦合劑，將B超探頭在目標神經和預備進針處范圍進行掃查，并觀察顯示器所顯示的圖像，當掃查顯示有目標神經出現在屏幕上，可進行下一步驟；
[0066].多角度移動帶信號接收器的穿刺器械，根據電磁空間跟蹤定位系統(tǒng)產生的穿刺虛擬圖像與顯示器上顯示的掃描圖像中神經的相對位置進行擬合規(guī)劃，確定進針路線；
[0067].將神經叢刺激針在距B超探頭近處1-3CM處經皮穿刺進入組織，按規(guī)劃的路線向神經所在方向緩緩進針，同時向下調整刺激脈沖的電流強度并觀察目標神經所支配的肌肉組織的抽顫幅度；
[0068].邊觀察顯示器顯示的參數值，邊調整神經叢刺激脈沖輸出電流，待輸出電流最小時(通常為0.3-0.5mA)仍能觀察到相應肌肉組織的抽顫，即可判定已達距神經最近處，此時可選擇以下操作中的一種:a.向目標神經注射麻藥；b.向皮下穿刺處放置麻醉導管;完成神經阻滯。
[0069]功能:
[0070]以上步驟中“可視化神經阻滯定位引導儀”體現了下列功能:
[0071].麻醉師在使用本實用新型進行人體神經叢阻滯定位時可以看到人體組織中神經叢的圖像和經皮進入人體組織的神經叢刺激針，可以直觀的判斷它們的相對位置；
[0072].麻醉師在使用本實用新型進行人體神經叢阻滯穿刺時可利用空間定位跟蹤技術來獲知手術器械在人體內的三維空間位置，并以虛擬圖像實時顯示在屏幕上面，可以為醫(yī)師的各種手術穿刺計劃、實施和效果預評價提供即時和積極的幫助；
[0073].在使用超聲引導刺激針向神經方向穿刺時，電脈沖刺激使得目標神經支配的肌肉組織發(fā)生抽顫，提示麻醉師尋找目標神經的正確性；
[0074].最小閾值刺激電流可提示麻醉師:穿刺針尖端已到達適宜的注藥位置；
[0075]?阻滯成功率接近完美；
[0076].只需一人便可完成過去需要二人的操作。
【主權項】
1.一種可視化神經阻滯定位引導儀，其特征是主要由主機、顯示器、B超探頭、神經叢刺激針、神經探測筆和電磁空間跟蹤發(fā)射器組成，B超探頭和電磁空間跟蹤發(fā)射器分別與主機相連，神經叢刺激針后端設置注藥管接頭和電極插頭，神經探測筆后端設置電極插頭，神經叢刺激針的電極插頭和神經探測筆的電極插頭都通過電極承插口與主機相連，電極承插口與一個電極夾相連，主機由工況機模塊、B超模塊、電磁定位跟蹤功能模塊和神經刺激脈沖模塊組成，B超模塊由現場可編程門陣列FPGA、圖像的坐標轉換和插值處理器ARM和圖像數字化處理DSP組成；神經刺激脈沖模塊包括ARM芯片構成的核心控制電路，核心控制電路由升壓電路、恒流電路、電子開關和測量電路組成，神經刺激脈沖模塊可以產生、調節(jié)和輸出神經叢刺激電脈沖；電磁定位跟蹤功能模塊由DSP單元、發(fā)射單元和接收單元組成，DSP單元包括數字信號處理器DSP和A/D電路組成，發(fā)射單元由信號發(fā)生電路、模擬開關、功放電路和發(fā)射器依次連接組成，接收單元由接收器、放大電路、濾波電路和相敏檢波電路依次連接組成，信號發(fā)生電路通過相敏檢波電路與A/D電路相連，A/D電路通過數字信號處理器DSP與模擬開關連接，數字信號處理器DSP與主機相連。2.根據權利要求1所述的可視化神經阻滯定位引導儀，其特征是神經刺激脈沖模塊產生和輸出神經叢刺激電脈沖具有以下參數特征: 刺激電壓 刺激針模式體內:最大峰值電壓不超過35V; 刺激筆模式體表:最大峰值電壓不超過60V; 刺激電流 刺激針模式體內:可設置范圍O?5mA，步進量為0.1 mA，誤差為土 5% ； 刺激筆模式體表:可設置范圍O?25mA，步進量為0.1 mA，誤差為土 5% ； 刺激脈沖寬度:在0.1ms?1.0Oms連續(xù)變化 刺激頻率:I Hz，2Hz，50 Hz，誤差為±5%。3.根據權利要求1所述的可視化神經阻滯定位引導儀，其特征是神經刺激脈沖模塊的參數調節(jié)可以采用藍牙的方式實現。4.根據權利要求1所述的可視化神經阻滯定位引導儀，其特征是主機安裝在可升降機架上。
【文檔編號】A61B17/34GK205697947SQ201620174247
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月8日
【發(fā)明人】王剛
【申請人】王剛