阅读说明：本技术 一种ivus回撤系统及方法 (A kind of IVUS withdraws system and method ) 是由 赵传东 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种IVUS回撤系统及方法,其中回撤系统包括回撤底座、可滑动安装在所述回撤底座上的回撤主体以及导管组件,所述导管组件包括与所述回撤底座连接的鞘管和与所述回撤主体连接的驱动轴,还包括：磁性部件；磁敏元件,用于发出信号值以供计算所述磁敏元件的位置信息,所述磁敏元件可在所述磁性部件的两极之间移动；所述磁敏元件或所述磁性部件择一安装在所述回撤主体上,并可跟随所述回撤主体移动,另一者安装在所述回撤底座上。本申请所提供的IVUS回撤系统,利用所述磁敏元件在所述磁性部件两极之间的电流变化,计算所述磁敏元件或所述磁性部件的实际位置,进而计算出实际检测位置,提高检测精度,降低导管更换的概率,降低风险。(This application discloses a kind of IVUS to withdraw system and method, wherein withdrawing system includes withdrawing pedestal, can be slidably mounted at described withdraw and withdraw main body and conduit tube component on pedestal, the conduit tube component include with it is described withdraw sheath that pedestal is connect and with the drive shaft for withdrawing main body and connecting, further includes: magnetic part；Magneto sensor, for issuing signal value for calculating the location information of the magneto sensor, the magneto sensor can move between the two poles of the earth of the magnetic part；The magneto sensor or the magnetic part select one be mounted on it is described withdraw in main body, and the main body that withdraws can be followed mobile, another one is mounted on described withdraw on pedestal.IVUS provided herein withdraws system, utilize curent change of the magneto sensor between described magnetic part the two poles of the earth, calculate the physical location of the magneto sensor or the magnetic part, and then calculate actually detected position, improve detection accuracy, the probability of conduit replacement is reduced, risk is reduced.)

一种IVUS回撤系统及方法

技术领域

本申请涉及心血管检测治疗领域，特别是涉及一种IVUS回撤系统及方法。

背景技术

血管内超声回波成像系统(IVUS)可以展现心血管疾病的病灶情况，在这项技术中，采用导管深入血管，导管内的换能器通过旋转进行环形扫描的同时，匀速地回撤以完成一段血管长轴方向的扫描。

现有技术中，IVUS回撤系统的结构设计一般是回撤底座、回撤主体、行程开关(机械或者光电)、回撤电机组成；回撤主体能在回撤底座上来回运动，回撤主体连着导管驱动轴，当回撤主体回撤运动时，导管驱动轴就会从导管的鞘管里抽出来，在慢慢抽出的过程中，完成图像的检测。

现有技术中，回撤主体从回撤底座的最前端开始，这时它触发安装在该位置的行程开关，给出信号到主机，主机以此位置为起始点；然后回撤主体开始向后运动，当运动到最后端时，触发该位置的开关，该开关信号送至主机，告诉主机已经回撤完毕；主机再根据电机的速度、回撤的时间，算出距离；再根据这个过程中的每一帧图像的出现时间，计算出整副三维图像，并呈现在屏幕上。

然而，现有技术中的方案，具有以下缺陷：

现有的回撤系统中，设定回撤主体的速度在过程中严格不变，如果回撤中遇到问题，例如电机因干扰出现速度跳变、中间有各种阻力出现变化、甚至病人无意识的活动一下等，系统仍然认为速度是不变的，这时就会出现图像的失真，有的地方可能压缩或拉伸；如果中间出现了紧急情况停下来，就算这时的回撤已经过了病灶扫描区域，但因为没有触发后端行程开关，无法计算出已经测过的图像，则测试失败，而导管的驱动轴必须是单向运动，即：一旦被拉出，再无法重新装入鞘管，导致导管必须更换，增加了极高的风险；如果出现停电、主机因各种原因未接到行程开关的信号(如强干扰)，则同样会测试失败。

事实上，由于只能在最后触发行程开关时才能计算时间和距离，回撤装置中间运行时的位置无法确定，现有技术中的超声图像没有对应的时间点，只能重建出静态的三维图像，即认定为匀速进行的扫描获得的图像的均匀堆叠，一方面由于失真导致病灶的变形，也无法观察到病灶随着时间变化的表现，例如随着血管扩张收缩时病灶的形状变化。

因此，如何有效提高回撤系统的图像检测精度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种IVUS回撤系统及方法，用于获取超声图像，提高检测精度，降低导管更换的概率，降低风险。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种IVUS回撤系统，包括回撤底座、可滑动安装在所述回撤底座上的回撤主体以及导管组件，所述导管组件包括与所述回撤底座连接的鞘管和与所述回撤主体连接的驱动轴，还包括：

磁性部件；

磁敏元件，用于发出信号值以供计算所述磁敏元件的位置信息，所述磁敏元件可在所述磁性部件的两极之间移动；

所述磁敏元件或所述磁性部件择一安装在所述回撤主体上，并可跟随所述回撤主体移动，另一者安装在所述回撤底座上。

优选的，还包括：用于根据所述磁敏元件发出的信号值计算所述磁敏元件的位置信息的处理器。

优选的，还包括可带动所述回撤主体移动的驱动部件和供所述回撤主体滑动的回撤导轨，所述回撤导轨安装在所述回撤底座上。

优选的，所述磁敏元件为线性霍尔元件。

优选的，所述磁性部件为U型或直线型磁铁。

一种IVUS回撤方法，包括以下步骤：

在驱动轴移动的过程中，获取不同时间点的超声回波信号；

获取各时间点下的磁敏元件的信号值，并根据所述信号值计算出对应时间点下的检测位置信息；

根据所述时间点、所述超声回波信号和所述检测位置信息生成超声图像。

优选的，所述获取各时间点下的磁敏元件的信号值，并根据所述信号值计算出对应时间点下的检测位置信息，包括：

获取各时间点下的磁敏元件的信号值；

根据所述信号值计算出所述磁敏元件与磁性部件两极的相对位置；

根据所述相对位置、所述磁性部件的两极之间的距离以及所述磁敏元件与所述磁性部件的安装高度，计算所述磁敏元件的检测位置信息。

优选的，所述根据所述时间点、所述超声回波信号和所述检测位置信息生成超声图像，包括：

确定各所述时间点对应的所述检测位置信息以及所述超声回波信号对应显示的图像帧，将各所述图像帧按照所述时间点的顺序、根据各对应的所述检测位置信息排列以生成超声图像；其中，各所述图像帧排列的距离与各所述检测位置信息所代表的位置信息之间的距离成比例。

优选的，还包括步骤：

获取待测者的脉搏周期；

以所述脉搏周期为时间间隔抽取所述超声回波信号或其对应显示的图像，并生成为周期图像。

优选的，所述获取所述待测者的脉搏周期，包括：

根据所述超声回波信号或其对应显示的图像，分析峰值或谷值之间的时间间隔作为所述脉搏周期。

本申请所提供的IVUS回撤系统，包括回撤底座、可滑动安装在所述回撤底座上的回撤主体以及导管组件，所述导管组件包括与所述回撤底座连接的鞘管和与所述回撤主体连接的驱动轴，还包括：磁性部件；磁敏元件，用于发出信号值以供计算所述磁敏元件的位置信息，所述磁敏元件可在所述磁性部件的两极之间移动；所述磁敏元件或所述磁性部件择一安装在所述回撤主体上，并可跟随所述回撤主体移动，另一者安装在所述回撤底座上。本申请所提供的IVUS回撤系统，利用所述磁敏元件在所述磁性部件两极之间的电流变化，计算所述磁敏元件或所述磁性部件的实际位置，进而计算出实际检测位置，提高检测精度，降低导管更换的概率，降低风险。

本申请所提供的IVUS回撤方法，包括以下步骤：在驱动轴移动的过程中，获取不同时间点的超声回波信号；获取各时间点下的磁敏元件的信号值，并根据所述信号值计算出对应时间点下的检测位置信息；根据所述时间点、所述超声回波信号和所述检测位置信息生成超声图像。本申请所提供的IVUS回撤方法，通过所述磁敏元件发出的信号值计算所述磁敏元件或所述磁性部件的实际位置，进而计算出实际检测位置的检测位置信息，利用所述时间点、所述超声回波信号和所述检测位置信息生成超声图像，实现同步的、活动的、可以匹配实际位置信息和时间点的检查，准确度明显提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的IVUS回撤系统一种

具体实施方式

的主视图；

图2为本申请所提供的IVUS回撤系统一种具体实施方式的俯视图；

图3为本申请所提供的IVUS回撤系统中霍尔元件的移动位置示意图；

图4为本申请所提供的IVUS回撤方法的流程图；

其中：回撤主体(1)、驱动轴(2)、回撤底座(3)、驱动部件(4)、回撤导轨(5)、磁性部件(6)、主机电缆(7)、磁敏元件(8)。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种IVUS回撤系统及方法，可以提供时间与图片的对应关系，图像显示更为准确，提高检测精度和治疗精度，降低风险。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本申请所提供的IVUS回撤系统一种具体实施方式的主视图；图2为本申请所提供的IVUS回撤系统一种具体实施方式的俯视图；图3为本申请所提供的IVUS回撤系统中霍尔元件的移动位置示意图；图4为本申请所提供的IVUS回撤方法的流程图。

在该实施方式中，IVUS回撤系统包括回撤底座3、回撤主体1、导管组件、磁性部件6和磁敏元件8。

其中，回撤主体1可滑动安装在回撤底座3上，导管组件包括鞘管和驱动轴2，鞘管与回撤底座3连接，驱动轴2与回撤主体1连接；磁敏元件8用于发出信号值，以供计算磁敏元件8的位置信息，磁敏元件8可在磁性部件6的两极之间移动，具体的，磁敏元件8优选为线性霍尔元件，例如量子阱材料闭环型线性霍尔元件，当霍尔元件位于磁性部件6的中间点，即零点时的电流为零，靠近N极或S极的过程中电流逐渐增大，靠近另一极的过程中电流反向增大，通过检测霍尔元件的电流大小，由此确定霍尔元件到磁性部件6的两极的距离，再根据图3中所示的三角关系，计算霍尔元件在水平方向上的位移，进而可以算出检测点的检测位置信息。

优选的，磁性部件6为U型或直线型磁铁，U型或直线型磁铁的N极与S极之间的距离较大，可以满足回撤主体1较大的移动距离要求。

进一步，磁敏元件8或磁性部件6择一安装在回撤主体1上，并可跟随回撤主体1移动，另一者安装在回撤底座3上。优选的，由于磁敏元件8的尺寸较小，可以优选将磁敏元件8安装在回撤主体1，将磁性部件6安装在回撤底座3上，并且，磁敏元件8的移动极限位置应当位于磁性部件6的两极之间。当然，也可以将磁性部件6安装在回撤主体1上，将磁敏元件8安装在回撤上，可以根据实际需求进行设定，不局限于本实施例所给出的方式。

本申请所提供的IVUS回撤系统，利用磁敏元件8在磁性部件6两极之间的电流变化，计算磁敏元件8或磁性部件6的实际位置，进而计算出实际检测位置，提高检测精度，降低导管更换的概率，降低风险。

在上述各实施方式的基础上，还包括：

用于根据磁敏元件8发出的信号值计算磁敏元件8的位置信息的处理器，处理器可以接收磁敏元件8发出的信号值，磁敏元件8发出的信号值具体可以为电流值，处理器首先将接收到的信号值转换为磁敏元件8的位置信息，然后转换为检测点的检测位置信息，检测点即为驱动轴2端部探头所在的位置。

具体的，处理器可以设置在回撤系统中，也可以位于超声主机内，当处理器位于超声主机内时，回撤系统只承担返还信号的功能。

在上述各实施方式的基础上，还包括可带动回撤主体1移动的驱动部件4和供回撤主体1滑动的回撤导轨5，回撤导轨5安装在回撤底座3上。具体的，驱动部件4可以为驱动电机，安装在回撤主体1内部，并且，可以通过主机电缆7为驱动电机提供驱动能量；具体的，回撤底座3的回撤导轨5上可以设置齿条，驱动电机的旋转轴的周向设有外齿，驱动电机的旋转轴上的外侧与齿条上的齿啮合，在驱动电机转动时，带动回撤主体1沿回撤导轨5的齿条移动。

当然，驱动电机也可以采用滚轮式转动、靠轮、摩擦轮形式，形成其在回撤导轨5上的前后运动。

在一种实施例中，回撤主体1上设计有驱动轴接口，用于安装导管组件的驱动轴2，驱动轴2在回撤主体1移动的过程中转动，回撤底座3上设有鞘管接口，用于安装导管组件的鞘管，且鞘管套设在驱动轴2的外部；具体的，回撤底座3的前端设有向上弯折的弯折部，鞘管接口设置在弯折部的外侧，驱动轴2贯穿鞘管接口后安装在驱动轴接口上；回撤主体1的内部固定位置上装有闭环式霍尔元件，回撤主体1在前后运动时，带着闭环式线性霍尔元件一起运动；回撤主体1安装在回撤导轨5上，能在回撤导轨5上前后滑动；回撤主体1上连接有主机电缆7，可以将闭环式线性霍尔元件的信号通过主机电缆7传输至主机运算处理器；导管组件的驱动轴2上连接有接头，并通过接头连接在回撤主体1的驱动轴接口上；回撤底座3作为支撑主体，工作过程中，回撤底座3的位置固定不变；磁性部件6为扁U形磁铁，安装在回撤底座3上，其作用是产生两极磁场；主机电缆7的一端连接有主机，另一端接在回撤主体1上，其作用是为回撤主体1提供能量，并传输各种通讯信号；闭环式线性霍尔元件可以感应磁场两极的长度，并将信号通过主机电缆7传至主机CPU上进行处理。

除上述IVUS回撤系统外，本申请还提供了一种IVUS回撤方法。该IVUS回撤方法包括以下步骤：

在驱动轴2移动的过程中，获取不同时间点的超声回波信号；具体的，上述时间点可以为均匀间隔的时间点，也可以为设定的其他时间点；

获取各时间点下的磁敏元件8的信号值，并根据信号值计算出对应时间点下的检测位置信息；

根据时间点、超声回波信号和检测位置信息生成超声图像。

本申请所提供的IVUS回撤方法，通过磁敏元件8发出的信号值计算磁敏元件8或磁性部件6的实际位置，进而计算出检测点的检测位置信息，利用时间点、超声回波信号和检测位置信息生成超声图像，实现同步的、活动的、可以匹配实际位置信息和时间点的检查，准确度明显提高。

在上述各实施方式的基础上，获取各时间点下的磁敏元件8的信号值，并根据信号值计算出对应时间点下的检测位置信息，包括：

获取各时间点下的磁敏元件8的信号值，具体可以为电流值；

根据信号值计算出磁敏元件8与磁性部件6两极的相对位置；

根据相对位置、磁性部件6的两极之间的距离以及磁敏元件8与磁性部件6的安装高度，通过三角函数关系，计算磁敏元件8的实际位置信息，进而计算出检测位置信息。

在上述各实施方式的基础上，根据时间点、超声回波信号和检测位置信息生成超声图像，包括：

确定各时间点对应的检测位置信息以及超声回波信号对应显示的图像帧，将各图像帧按照时间点的顺序、根据各对应的检测位置信息排列以生成超声图像；其中，各图像帧排列的距离与各检测位置信息所代表的位置信息之间的距离成比例。

具体的，上述时间点的顺序仅用于各图像帧的顺序排列，各图像帧在整个超声图像上所处的具***置，应当根据检测位置信息所代表的位置信息来判断，最终形成由若干幅图像帧共同构成、每幅图像帧具有时间信息的超声图像。

在上述各实施方式的基础上，还包括步骤：

获取待测者的脉搏周期；

以脉搏周期为时间间隔抽取超声回波信号或其对应显示的图像，并生成为周期图像。

上述步骤中，根据心脏搏动或脉搏的周期，抽取出每个周期相同时间点的图像帧进行重组，这样可组成一种新的图像，即：脉搏峰值血管形态，或脉搏任意状态下的血管形态，这样可以观察到血管随着脉搏收缩、舒张时，病灶的不同形态。

具体的，获取待测者的脉搏周期，包括：

根据超声回波信号或其对应显示的图像，分析峰值或谷值之间的时间间隔作为脉搏周期。即脉搏周期也可以通过分析峰值或谷值之间的时间间隔来获取，无需对待测者进行实际检测。

这里需要说明的是，二维图像是指不包含深度信息的平面图像，是X、Y二轴坐标的平面图，只有平面的长和宽；三维图像即立体图像，也叫轴测图、透视图，图形是X、Y、Z三轴坐标的立体图，有长、宽、高；四维图像即动态图像如视频；本申请中利用时间点和检测位置信息重建出来的超声图像，可以是二维的血管长轴重建图像，也可以是三维重建图像。其中，当需要获取待测者的脉搏周期时，脉搏峰值血管形态也可以是二维或三维的，例如，通过二维的血管长轴重建图像，可以看出血管搏动时舒张和收缩的直径，选取其直径的峰值和谷值对应图像的时间点之差作为脉搏周期，更加准确。

本实施例所提供的IVUS回撤系统及方法，优选采用霍尔元件与磁性部件之间的位置变化，来对检测点的实际位置进行计算，具体的，根据霍尔效应，当有微小电流的半导体置于磁场中时，半导体内的载流子受洛伦兹力的作用，发生偏转，使半导体两侧产生电热差，其中霍尔器件电势差VH与磁感应强度B以及控制电流I形成正比，其关系为VH-(RH/D)*B*IC，或IC不变，其中，RH为霍尔系数，D为霍尔器件内磁敏体厚度，B为磁感应强度，IC为控制电流。

在一定条件下，可通过霍尔电压VH的值来对应出磁场强度，而闭环霍尔传感器是通过抵销电流产生的磁场对感应磁场进行补偿，使霍尔元件始终牌检测零磁通工作状态，即N1*IN＝N2*IM，通过IM的大小与方向，即可知道磁场的大小及磁性：当IM为“+”值时，霍尔元件的位置处在磁场的N极半段，其值的大小，指明了磁场的强度，根据磁场从中间到磁极越来越强的原理，可得出霍尔元件所处的位置；当IM为“-”时，霍尔元件的位置处于磁场的S极半段，其值的大小也指出了所在的位置，与上述同；当IM＝0时，则霍尔元件正处于两磁极的中间位置。

如图1和2所示，闭环式线性霍尔元件一直处在两极磁场中，其位置越往前，即越靠近导管组件的一端，磁极S就越强；越往后，磁极N就越强。当霍尔元件处于整个行程距离的正中间时，则N、S相互抵销，感应电压为零。根据霍尔现象原理，分析这个霍尔元件输出的信号(设为DA)，即可知道霍尔元件所在的两磁极之间形成的线段比例位置。

因结构限制，霍尔元件的安装位置与磁场的磁力线最强切面不在同一条线上，它与两磁极的连线成三角形，参考附图3；

如图3所示，X代表霍尔元件，N、S分别代表磁极的位置，线段NS为磁极连线，线段NX、SX分别是ΔNXS的两条边，当X左右移动时，ΔNXS形状发生改变，因点X不在线段NS上，所以X点的检测比例与NO、OS不成比例，根据三角函数就可以方便的解出线段NO、OS的绝对值。具体方法可以参考现有技术，在此不再赘述。

本实施例所提供的回撤系统及方法，具有以下有益效果：

1、可以在任何时候、任何状态下，知道回撤主体1的位置，从而知道导管组件内探头在血管内的位置；

2、可以将三维图像升级，将导管的情景时时展现在医生面前，这就类似于一段山洞的录像，三维图像是静态的，供观察；而升级后的图像，却能像活动的录像镜头，视觉从山洞底部开始，一直走向山洞口，直到完成检测，其过程是同步的、活动的、可以观察到脉膊跳动时血管的变化的一种更真实的检查。

3、在检查过程中，如果遇到停电、故障等情况，只要病灶已经回撤完毕，则无须再换导管重新检查，因为它的图像是时时同步显示的，而不是像现有技术中那样，在完成整个的检测过程后，通过触发最后的那一个行程开关才能将整个的三维图像进行距离、径向深度计算出来。

4、因活动是连续的，而脉膊是周期的，本申请所提供的回撤系统和方法，可以计算出脉膊峰值时血管的情况(扩张后)、脉膊谷值时血管壁的情况(缩小后)，可以多维度的提供信息给医生，起到现有技术完全无法达到的作用。

以上对本申请所提供的IVUS回撤系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。