基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置及其方法，其包括覆膜支架、集成電路和外部處理設備；所述集成電路設置在所述覆膜支架外部，所述集成電路包括能量供應模塊、血液流變檢測模塊、存儲器、數(shù)據(jù)處理器和第一射頻發(fā)射模塊；所述能量供應模塊用于為所述集成電路供電；所述血液流變檢測模塊將檢測到的血液流變信號經(jīng)所述存儲器傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器將血液流變信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并加載所述集成電路ID、時間戳信息，通過所述第一射頻發(fā)射模塊將數(shù)字信號經(jīng)所述覆膜支架傳輸?shù)剿鐾獠刻幚碓O備，完成數(shù)據(jù)測量、信號發(fā)射功能。本發(fā)明體積小，輻射小，同時可以對患者進行實時監(jiān)測，可以廣泛在腹主動脈瘤的狀態(tài)監(jiān)測中應用。
【專利說明】
基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置及其方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種血液流變監(jiān)測裝置及其方法，特別是關于一種在醫(yī)療檢測技術領 域中應用的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人口老齡化以及高血壓、動脈硬化等危險因素的增加，我國腹主動脈瘤發(fā)病 率呈明顯上升趨勢，65歲以上老年人腹主動脈瘤發(fā)病率高達8.8%。研究表明，每年每10萬 人中有20人至40人患腹主動脈瘤。異常膨脹的腹主動脈被稱為腹主動脈瘤，它雖然不是真 性腫瘤，但對人體的危害同樣很大，瘤體破裂可導致死亡。腹主動脈瘤的形成是一個漸進的 過程，在這種漸進的過程中，遺傳學、環(huán)境學和生物化學諸因素相互影響、共同作用，例如改 變了腹主動脈壁彈力連接組織的代謝從而促發(fā)了腹主動脈瘤的形成。
[0003] 目前介入治療成為腹主動脈瘤最為主要的手術方式。這種手術只需經(jīng)股動脈將支 架導入主動脈并將其從導管內(nèi)釋放，從而防止動脈瘤破裂。由于腹主動脈瘤的危險性，對其 進行檢測十分重要。目前，腹主動脈瘤的檢查方法主要包括腹部X線片、彩色多普勒超聲、 CTA以及MRI等。這些方法，都需要借助較大的設備進行輔助檢測，而且只能在醫(yī)院進行。同 時，借助這些方式進行檢測，都會對人體有比較嚴重的輻射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種體積小，輻射小，同時可以對患者進行實 時監(jiān)測的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置及其方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種基于腹主動脈支架的血液流變 監(jiān)測裝置，其特征在于:該裝置包括覆膜支架、集成電路和外部處理設備;所述集成電路設 置在所述覆膜支架外部，所述集成電路包括能量供應模塊、血液流變檢測模塊、存儲器、數(shù) 據(jù)處理器和第一射頻收發(fā)模塊;所述能量供應模塊用于為所述集成電路供電；所述血液流 變檢測模塊將檢測到的血液流變信號經(jīng)所述存儲器傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理 器將血液流變信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并加載所述集成電路ID、時間戳信息，通過所述第一射 頻收發(fā)模塊將數(shù)字信號經(jīng)所述覆膜支架傳輸?shù)剿鐾獠刻幚碓O備，完成數(shù)據(jù)測量、信號發(fā) 射功能。
[0006] 進一步，所述覆膜支架作為天線用于進行能量和信號傳輸，其由內(nèi)膜、支架主體和 外膜構成，位于所述支架主體內(nèi)部設置有所述內(nèi)膜，位于所述支架主體外部設置有所述外 膜。
[0007] 進一步，所述支架主體包括兩個以上的橫向支撐結構和一個以上的縱向支撐結 構，每一所述橫向支撐結構均由一金屬絲彎曲形成環(huán)形支架，所有所述環(huán)形支架縱向依次 設置、且相鄰兩所述環(huán)形支架之間通過一所述縱向支撐結構固定連接成一體。
[0008] 進一步，所述環(huán)形支架采用正弦波結構，所述縱向支撐結構固定設置在所有所述 環(huán)形支架一側，所述縱向支撐結構由另一金屬絲制成。
[0009] 進一步，所述環(huán)形支架采用鋸齒波結構，所有所述環(huán)形支架和所有所述縱向支撐 結構采用同一根金屬絲編制而成。
[0010] 進一步，所述支架主體的諧振頻率
，N為環(huán)形支架 的數(shù)量、η為環(huán)形支架中波形的起伏數(shù)量、1為縱向支撐結構的長度、&、&和C3均為正系數(shù)。 [0011]進一步，所述集成電路采用長條形結構，長條形集成電路沿覆膜支架軸向布置。
[0012] 進一步，所述集成電路采用方形結構或環(huán)形結構，采用方形結構時包裹在所述集 成電路外部的生物可兼容性外殼采用圓形結構;采用環(huán)形結構時環(huán)形集成電路所在平面與 覆膜支架的切面平行。
[0013] 進一步，所述外部處理設備包括發(fā)射天線、接收天線、第二射頻收發(fā)模塊、處理器、 傳輸模塊和工作站；由所述第二射頻收發(fā)模塊經(jīng)所述發(fā)射天線向所述集成電路發(fā)射電磁波 傳輸能量，同時并經(jīng)所述接收天線接收體內(nèi)的所述集成電路發(fā)出的血液流變信號;所述第 二射頻收發(fā)模塊將接收到的血液流變信號經(jīng)所述處理器、傳輸模塊發(fā)送至所述工作站。
[0014] -種基于上述監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1)設置一 包括有血液流變檢測模塊、數(shù)據(jù)處理器、第一射頻收發(fā)模塊和外部處理設備的監(jiān)測裝置，其 中，外部處理設備包括接收天線、第二射頻收發(fā)模塊、處理器、傳輸模塊和工作站;2)血液流 變檢測模塊采集腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流變信號通過數(shù)據(jù)處理器處理后傳輸 至第一射頻收發(fā)模塊，第一射頻收發(fā)模塊對接收的血液流變信號進行調(diào)制后通過天線發(fā)送 到外部處理設備;3)接收天線將接收到的血液流變信號經(jīng)第二射頻收發(fā)模塊進行解調(diào)后并 經(jīng)處理器處理后發(fā)送到工作站，完成監(jiān)測。
[0015] 本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明由于采取實時自助檢 測的方式，病人無需去往醫(yī)院即可隨時隨地了解自身健康狀況，方便快捷。2、相比于以往通 過造影等傳統(tǒng)診斷方式檢測腫瘤，本發(fā)明免受了放射線輻射，而且由于腹主動脈瘤患者往 往同時患有腎功能異常，進行造影時輸入的造影劑很可能會造成患者腎功能惡化甚至導致 腎衰竭，因此本發(fā)明克服了現(xiàn)有造影方式檢測內(nèi)漏時造成的時間人力物力成本高、并對病 人健康狀況構成嚴重威脅的問題。3、本發(fā)明可以在手術治療植入支架的同時植入血液流變 檢測集成電路，避免病人二次手術的痛苦。本發(fā)明可以廣泛在腹主動脈瘤的狀態(tài)監(jiān)測中應 用。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的監(jiān)測裝置原理示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明集成電路中數(shù)據(jù)處理器采用NRF51822芯片時的結構示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的外部設備原理示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的正弦波形狀的天線結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 以下結合附圖來對本發(fā)明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更 好地理解本發(fā)明，它們不應該理解成對本發(fā)明的限制。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于腹主動脈支架的瘤體血液流變監(jiān)測裝置，其包括 一覆膜支架、一集成電路和一外部處理設備。
[0022]覆膜支架作為天線用于進行能量和信號傳輸，其由內(nèi)膜、支架主體和外膜構成，位 于支架主體內(nèi)部設置有內(nèi)膜，位于支架主體外部設置有外膜。
[0023]集成電路設置在覆膜支架外部，可以將集成電路固設在外膜上，也可以將集成電 路獨立于支架放置在覆膜支架與瘤體之間。該集成電路包括能量供應模塊、血液流變檢測 模塊、存儲器、數(shù)據(jù)處理器和第一射頻收發(fā)模塊。能量供應模塊經(jīng)天線通過第一射頻收發(fā)模 塊接收由外部處理設備輻射至體內(nèi)的電磁波，通過無線射頻能量收集的方式為集成電路上 其他部件供電。血液流變檢測模塊將檢測到的血液流變信號傳輸至存儲器進行存儲，數(shù)據(jù) 處理器可從存儲器讀取數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并加載集成電路ID、時間戳等信息，通 過第一射頻收發(fā)模塊將數(shù)字信號經(jīng)天線傳輸?shù)酵獠刻幚碓O備，完成數(shù)據(jù)測量、信號發(fā)射功 能。其中，血液流變檢測模塊包括全血粘度檢測、血漿粘度檢測、紅細胞壓積檢測、血沉檢 測、紅細胞電泳時間檢測及血小板聚集率檢測等檢測模塊中的一種或多種，相應的血液流 變信號包括全血粘度信號、血漿粘度信號、紅細胞壓積信號、血沉信號、紅細胞電泳時間信 號及血小板聚集率信號等。
[0024]上述實施例中，能量供應模塊還可以采用微型電池作為替代，以便直接為集成電 路上的各部件供電。
[0025] 在一個優(yōu)選的實施例中，如圖2所示，數(shù)據(jù)處理器可以采用由NORDIC公司生產(chǎn)的 NRF51822芯片。該芯片ADC轉(zhuǎn)換引腳J6連接血液流變檢測模塊，VDD電源引腳J1連接能量供 應模塊，XC1、XC2引腳J37-J38連接時鐘電路，￥00_?厶^犯1^階2引腳130-132連接第一射頻 收發(fā)模塊。P0.01引腳J5連接電源檢測電路，DEC1引腳J39經(jīng)第三電容C3接地;VSS引腳J33、 J34并聯(lián)后接地，VSS引腳J33、J34并聯(lián)后連接能量供應模塊，位于AVDD引腳與VSS引腳之間 并聯(lián)第四電容C4』EC2引腳J29經(jīng)第十電容C10與EXP_GND引腳J49連接后接地;VSS引腳J13 接地，SWCLK引腳經(jīng)第三電阻R3接地。
[0026]其中，時鐘電路包括第一電容C1、第二電容C2和晶振X1，晶振X1控制端管腳1經(jīng)第 二電容C 2接地，晶振X1輸出端管腳2經(jīng)第一電容C1接地；晶振X1控制端管腳1還連接至 NRF51822芯片的XC1引腳J37,晶振XI輸出端管腳2還連接至NRF51822芯片的XC2引腳J38。 [0027] 電源檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2和電容C13,第一電阻R1-端接高電平 (即能量供應模塊），第一電阻R1另一端經(jīng)第二電阻R2接地;位于第二電阻R2兩端并聯(lián)有電 容C13,且第一電阻R1另一端與第二電阻R2之間通過導線連接至NRF51822芯片的P0.01引腳 J5。
[0028]上述實施例中，外部處理設備包括發(fā)射天線、接收天線、第二射頻收發(fā)模塊、處理 器、傳輸模塊和工作站。由第二射頻收發(fā)模塊經(jīng)發(fā)射天線向體內(nèi)的集成電路發(fā)射電磁波傳 輸能量，同時并經(jīng)接收天線接收體內(nèi)的集成電路發(fā)向體外的血液流變信號；第二射頻收發(fā) 模塊將接收到的血液流變信號經(jīng)處理器、傳輸模塊發(fā)送至工作站，以備后續(xù)使用。其中，工 作站可以采用智能手機、智能手表等移動終端。
[0029]在一個優(yōu)選的實施例中，工作站內(nèi)設置有信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)根據(jù)設定 時間內(nèi)測量得到的血流變值判斷主動脈瘤血栓化情況，如果在設定時間內(nèi)血流變值超出預 設范圍，則判斷為腹主動脈瘤仍在繼續(xù)增生，沒有按預期正常血栓化;如果在設定時間內(nèi)綜 合血流變值處于預設范圍之內(nèi)，則判斷為腹主動脈瘤正常血栓化，正在逐漸萎縮中。
[0030] 在一個優(yōu)選的實施例中，如圖4所示，支架主體包括兩個以上的橫向支撐結構1和 一個以上的縱向支撐結構2，每一橫向支撐結構1均由一金屬絲彎曲形成環(huán)形支架，所有環(huán) 形支架縱向依次設置、且相鄰兩環(huán)形支架之間通過一縱向支撐結構2固定連接成一體。
[0031] 上述實施例中，環(huán)形支架可以采用正弦波結構或鋸齒波結構。當環(huán)形支架采用正 弦波結構時，縱向支撐結構2固定設置在所有環(huán)形支架一側，此時該縱向支撐結構2由另一 金屬絲制成；當環(huán)形支架采用鋸齒波結構時，所有環(huán)形支架和所有縱向支撐結構2采用同一 根金屬絲編制而成。
[0032] 上述實施例中，所有橫向支撐結構1和縱向支撐結構2均可以采用鎳鈦合金、醫(yī)用 不銹鋼等材料制作而成。
[0033] 上述實施例中，支架主體的諧振頻率f:
[0035] 式中，N為環(huán)形支架的數(shù)量、η為環(huán)形支架中波形的起伏數(shù)量、1為縱向支撐結構2的 長度、均為正系數(shù)。其中，Ν、η和1越大，諧振頻率越小。使用時，由于不能調(diào)整支架 主體的尺寸，所以通過調(diào)整環(huán)形支架的數(shù)量Ν、環(huán)形支架中波形的起伏數(shù)量η以及縱向支撐 結構2的長度1來調(diào)整支架主體作為天線時的諧振頻率。
[0036] 在一個優(yōu)選的實施例中，集成電路外部包裹有生物可兼容性外殼，生物可兼容性 外殼能避免產(chǎn)生人體的排異反應。優(yōu)選的，生物可兼容性外殼有一定柔韌性，可以彎曲。生 物可兼容性外殼的材料優(yōu)選采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)。制作時，可將集成電路放在模具 中，用聚二甲基硅氧烷進行填充封裝，制備出帶生物可兼容性外殼的集成電路。
[0037]集成電路由柔性電路板和形成在該柔性電路板上由晶圓制成的各模塊電路芯片 制成，以適應體積限制，并能隨覆膜支架形狀的變化進行彎曲，但其長度不超過覆膜支架長 度，其截面積不超過2mm X 1mm。
[0038] 集成電路采用長條形結構，長條形集成電路沿覆膜支架軸向布置。
[0039] 集成電路采用方形結構，包裹在其外部的生物可兼容性外殼采用圓形結構。
[0040] 集成電路采用環(huán)形結構，環(huán)形集成電路所在平面與覆膜支架的切面平行。
[0041] 基于上述裝置，本發(fā)明還提供一種基于腹主動脈支架的瘤體血液流變監(jiān)測方法。 下面通過具體實施例詳細說明采用本發(fā)明的基于腹主動脈覆膜支架的血液流變監(jiān)測裝置 對腹主動脈瘤患者的血液流變進行監(jiān)測的具體過程：
[0042] 1、血液流變傳感器采集腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流變信號通過數(shù)據(jù)處 理器處理后傳輸至第一射頻收發(fā)模塊，第一射頻收發(fā)模塊對接收的血液流變信號進行調(diào)制 后通過天線發(fā)送到外部處理設備。
[0043] 2、接收天線將接收到的血液流變信號經(jīng)第二射頻收發(fā)模塊進行解調(diào)后并經(jīng)處理 器處理后發(fā)送到工作站。
[0044] 在具體實施例中，采用本發(fā)明的基于血液流變測量檢測腹主動脈瘤血栓化情況的 裝置對腹主動覆膜支架工作狀態(tài)進行檢測的過程：
[0045] 設置在工作站內(nèi)的信號處理系統(tǒng)將接收的腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流 變值與預設值進行比較判斷主動脈瘤血栓化情況，如果在設定時間內(nèi)血流變值超出預設范 圍，則判斷為腹主動脈瘤仍在繼續(xù)增生，沒有按預期正常血栓化;如果在設定時間內(nèi)綜合血 流變值處于預設范圍之內(nèi)，則判斷為腹主動脈瘤正常血栓化，正在逐漸萎縮中。另外，可以 根據(jù)獲取的主動脈瘤的血液流變值作為參考值進一步對主動脈瘤的血栓化情況進行判斷。
[0046]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都 是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除 在本發(fā)明的保護范圍之外。
【主權項】
1. 一種基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:該裝置包括覆膜支架、集 成電路和外部處理設備;所述集成電路設置在所述覆膜支架外部，所述集成電路包括能量 供應模塊、血液流變檢測模塊、存儲器、數(shù)據(jù)處理器和第一射頻收發(fā)模塊;所述能量供應模 塊用于為所述集成電路供電;所述血液流變檢測模塊將檢測到的血液流變信號經(jīng)所述存儲 器傳輸至所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器將血液流變信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并加載所述 集成電路ID、時間戳信息，通過所述第一射頻收發(fā)模塊將數(shù)字信號經(jīng)所述覆膜支架傳輸?shù)?所述外部處理設備，完成數(shù)據(jù)測量、信號發(fā)射功能。2. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述覆膜 支架作為天線用于進行能量和信號傳輸，其由內(nèi)膜、支架主體和外膜構成，位于所述支架主 體內(nèi)部設置有所述內(nèi)膜，位于所述支架主體外部設置有所述外膜。3. 如權利要求2所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述支架 主體包括兩個W上的橫向支撐結構和一個W上的縱向支撐結構，每一所述橫向支撐結構均 由一金屬絲彎曲形成環(huán)形支架，所有所述環(huán)形支架縱向依次設置、且相鄰兩所述環(huán)形支架 之間通過一所述縱向支撐結構固定連接成一體。4. 如權利要求3所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述環(huán)形 支架采用正弦波結構，所述縱向支撐結構固定設置在所有所述環(huán)形支架一側，所述縱向支 撐結構由另一金屬絲制成。5. 如權利要求3所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述環(huán)形 支架采用銀齒波結構，所有所述環(huán)形支架和所有所述縱向支撐結構采用同一根金屬絲編制 而成。6. 如權利要求2或3所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述 支架主體的諧振頻率f:式中，N為環(huán)形支架的數(shù)量、n為環(huán)形支架中波形的起伏數(shù)量、1為縱向支撐結構的長度、 Cl、C2和C3均為正系數(shù)。7. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述集成 電路采用長條形結構，長條形集成電路沿覆膜支架軸向布置。8. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述集成 電路采用方形結構或環(huán)形結構，采用方形結構時包裹在所述集成電路外部的生物可兼容性 外殼采用圓形結構;采用環(huán)形結構時環(huán)形集成電路所在平面與覆膜支架的切面平行。9. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述外部 處理設備包括發(fā)射天線、接收天線、第二射頻收發(fā)模塊、處理器、傳輸模塊和工作站；由所述 第二射頻收發(fā)模塊經(jīng)所述發(fā)射天線向所述集成電路發(fā)射電磁波傳輸能量，同時并經(jīng)所述接 收天線接收體內(nèi)的所述集成電路發(fā)出的血液流變信號;所述第二射頻收發(fā)模塊將接收到的 血液流變信號經(jīng)所述處理器、傳輸模塊發(fā)送至所述工作站。10. -種基于如權利要求1至9任一項所述監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包 括W下步驟： 1)設置一包括有血液流變檢測模塊、數(shù)據(jù)處理器、第一射頻收發(fā)模塊和外部處理設備 的監(jiān)測裝置，其中，外部處理設備包括接收天線、第二射頻收發(fā)模塊、處理器、傳輸模塊和工 作站； 2) 血液流變檢測模塊采集腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流變信號通過數(shù)據(jù)處理 器處理后傳輸至第一射頻收發(fā)模塊，第一射頻收發(fā)模塊對接收的血液流變信號進行調(diào)制后 通過天線發(fā)送到外部處理設備； 3) 接收天線將接收到的血液流變信號經(jīng)第二射頻收發(fā)模塊進行解調(diào)后并經(jīng)處理器處 理后發(fā)送到工作站，完成監(jiān)測。
【文檔編號】A61B5/02GK105902260SQ201610397115
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】任勇, 史清宇, 劉磊, 吳巍巍, 王景璟, 李 燦, 孟越, 馬駿, 李亮
【申請人】任勇