盲视手术下血管神经探测仪及血管神经探测方法
阅读说明：本技术 盲视手术下血管神经探测仪及血管神经探测方法 (Vascular nerve detector and vascular nerve detection method under blind surgery ) 是由 杨留才 周羽 董安定 杨雅 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种盲视手术下血管神经探测仪及血管神经探测方法,其中,探测仪包括：主机以及与主机连接的超声波血液流速探头和血氧饱和度探头；超声波血液流速探头用于检测术野内待测目标内的超声波信号；血氧饱和度探头用于检测术野内待测目标的光谱信号；待测目标包括动脉血管、静脉血管和神经；主机集成有主控板和显示屏,主控板用于：根据超声波血液流速探头检测的超声波信号计算待测目标内的血液流速并通过显示屏显示；根据血氧饱和度探头检测的光谱信号计算待测目标内的血氧饱和度并通过显示屏显示。实现在盲视手术下对神经、动脉、静脉血管的准确识别检测。(The invention discloses a vascular nerve detector and a vascular nerve detection method under blind surgery, wherein the detector comprises: the system comprises a host, and an ultrasonic blood flow velocity probe and an oxyhemoglobin saturation probe which are connected with the host; the ultrasonic blood flow velocity probe is used for detecting ultrasonic signals in a target to be detected in the surgical field; the oxyhemoglobin saturation probe is used for detecting a spectral signal of a target to be detected in the surgical field; the target to be detected comprises an artery blood vessel, a vein blood vessel and a nerve; host computer integration has main control board and display screen, and the main control board is used for: calculating the blood flow velocity in the target to be detected according to the ultrasonic signal detected by the ultrasonic blood flow velocity probe and displaying the blood flow velocity through a display screen; and calculating the blood oxygen saturation in the target to be detected according to the spectrum signal detected by the blood oxygen saturation probe and displaying the blood oxygen saturation through a display screen. The accurate identification and detection of nerves, arteries and veins under blind operation are realized.)
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种盲视手术下血管神经探测仪及血管神经探测方法。
背景技术
在外科手术过程中，通常是将伴行血管(动、静脉)和神经分别游离后，通过医生的经验透过无菌手套来触摸，如动脉的管壁比较厚，静脉的管壁比较薄，神经的韧性比较强，从而人为地进行判定。特别是中医的小针刀手术、微创整形手术等，无法对血管和神经实现可视化，使手术的风险进一步加大，经常出现判定错误，从而误伤血管损伤导致大出血现象，严重影响术野；亦或损伤神经从而导致患者的功能障碍，严重影响手术过程和患者的术后恢复。
发明内容
本发明的目的是提出一种盲视手术下血管神经探测仪及血管神经探测方法，实现在盲视手术下对神经和动脉、静脉等血管的准确识别检测。
为实现上述目的，本发明提出了一种盲视手术下血管神经探测仪，包括：主机以及与所述主机连接的超声波血液流速探头和血氧饱和度探头；
所述超声波血液流速探头用于检测术野内待测目标内的超声波信号；
所述血氧饱和度探头用于检测术野内待测目标的光谱信号；
所述待测目标包括动脉血管、静脉血管和神经；
所述主机集成有主控板和显示屏，所述主控板用于：
根据所述超声波血液流速探头检测的超声波信号计算所述待测目标内的血液流速并通过所述显示屏显示；
根据所述血氧饱和度探头检测的所述光谱信号计算所述待测目标内的血氧饱和度并通过所述显示屏显示。
可选地，所述超声波血液流速探头为单通道超声波多普勒血液流速探头。
可选地，所述单通道超声波多普勒血液流速探头包括超声波探头本体，所述超声波探头本体的前端设有一斜面，所述斜面上设有变换器，所述变换器同时作为超声波信号发射器和超声波信号接收器。
可选地，所述变换器由压电材料制成，所述变换器用于电信号与声波信号之间的转换。
可选地，所述血氧饱和度探头包括血氧探头本体，所述血氧探头本体的前端设有延伸出所述血氧探头本体的一对夹爪，所述一对夹爪包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪与所述第二夹爪互相平行，所述第一夹爪与所述第二夹爪相对的一侧设有红光及红外光发射器，所述第二夹爪与所述第一夹爪相对的一侧设有与所述红光及红外光发射器相对的光电传感器。
可选地，所述第一夹爪与所述第二夹爪之间设有弹性件或距离调整机构。
可选地，所述主控板包括集成有第一信号处理单元和第二信号处理单元；
所述第一信号处理单元用于对所述超声波血液流速探头采集的超声波信号进行滤波放大并转换为数字信号，并进行计算所述待测目标内的血液流速值；
所述第二信号处理单元用于对所述血氧饱和度探头检测的光谱信号进行滤波放大并转换为数字信号，并计算所述待测目标内的血氧饱和度值。
可选地，所述主控板还集成有电源接口、第一探头接口和第二探头接口；
所述电源接口用于与外部供电电源连接；
所述超声波血液流速探头通过第一导线、所述第一探头接口与所述第一信号处理单元连接；
所述血氧饱和度探头通过第二导线、所述第二探头接口与所述第二信号处理单元连接。
本发明还提出一种血管神经探测方法，基于以上所述的盲视手术下血管神经探测仪，包括：
在盲视手术下，通过所述超声波血液流速探头检测术野内待测目标内的超声波信号，所述主机上的主控板基于所述超声波信号计算所述待测目标内的血液流速并通过显示屏显示；
若显示的血液流速值大于设定血液流速值则判断所述待测目标为血管，否则判断为神经；
通过所述血氧饱和度探头检测所述待测目标的光谱信号，所述主控板基于所述光谱信号计算所述待测目标内的血氧饱和度并通过所述显示屏显示；
在非肺组织中，若显示的血氧饱和度值大于设定的血氧饱和度值，则判断所述待测目标为动脉血管，否则判断为静脉血管；
在肺组织中，若显示的血氧饱和度值大于设定的血氧饱和度值，则判断所述待测目标为静脉血管，否则判断为动脉血管。
本发明的有益效果在于：
本发明通过超声波血液流速探头检测术野内待测目标内的超声波信号，经主机进行超声波信号处理后计算出血液流速并显示，能够识别出盲视术野内待测目标是血管还是神经，通过血氧饱和度探头检测待测目标的光谱信号，经主机进行光谱信号处理后计算出血氧饱和度并显示，能够基于检测的血氧饱和度数值判断出血管属于动脉血管还是静脉血管，从而实现了盲视手术下对于神经血管的准确识别检测。
本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的
具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种盲视手术下血管神经探测仪的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种盲视手术下血管神经探测仪中超声波血液流速探头的结构示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种盲视手术下血管神经探测仪中血氧饱和度探头的结构示意图。
附图标记说明：
1-主机，2-超声波血液流速探头，3-血氧饱和度探头，4-显示屏，201-变换器，301-第一夹爪，302-第二夹爪，303-红光及红外光发射器，304-光电传感器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种盲视手术下血管神经探测仪的结构示意图。
如图1所示，一种盲视手术下血管神经探测仪，包括：主机1以及与主机1连接的超声波血液流速探头2和血氧饱和度探头3；
超声波血液流速探头2用于检测术野内待测目标内的超声波信号；
血氧饱和度探头3用于检测术野内待测目标的光谱信号；
待测目标包括动脉血管、静脉血管和神经；
主机1集成有主控板和显示屏4，主控板用于：
根据超声波血液流速探头2检测的超声波信号计算待测目标内的血液流速并通过显示屏4显示；
根据血氧饱和度探头3检测的光谱信号计算待测目标内的血氧饱和度并通过显示屏4显示。
具体地，通过超声波血液流速探头2检测术野内待测目标内的超声波信号，经主机1进行超声波信号处理后计算出血液流速并显示，由于血管内有血液流动，而神经为封闭组织，神经内并不存在血液流动，因此能够基于检测的血液流速值判断待测目标内是否有血液流动，从而识别出盲视术野内待测目标是血管还是神经，当需要区分血管是动脉或静脉血管时，通过血氧饱和度探头3检测待测目标的光谱信号，经主机1进行光谱信号处理后计算出血氧饱和度并显示，由于动脉血管内血液中的血氧含量较高，静脉血管内血液的血氧含量较低，因此能够基于检测的血氧饱和度数值判断出血管属于动脉血管还是静脉血管，从而实现了盲视手术下对于神经血管的准确识别检测。
本实施例中，超声波血液流速探头2为单通道超声波多普勒血液流速探头。其中，单通道超声波多普勒血液流速探头包括超声波探头本体，超声波探头本体的前端设有一斜面，斜面上设有变换器201，变换器201同时作为超声波信号发射器和超声波信号接收器。变换器201由压电材料制成，变换器201用于电信号与声波信号之间的转换。
具体地，基于超声波的多普勒血液流速探头为现有技术，本实施例中采用单通道形式的多普勒血液流速探头，如图2所示，超声波探头本体的前端设有一斜面，斜面上设有变换器201，变换器201同时作为超声波信号发射器和超声波信号接收器。变换器201由压电材料制成，其表面与斜面齐平，变换器201能够将电信号转换为超声波信号发射至血管或神经内，并接收反射回的声波信号。
具体检测时，需要将超声波血液流速探头2的斜面贴在血管或神经的外壁，保证变换器201发出的超声波与血流方向成30度-60度之间的夹角。超声波的频率优选在1.5-10MHz之间，变换器201间隔地发送声脉冲信号，并在两个声脉冲间隔的时间接收从血管壁和血管内红血球反射回来的声脉冲信号，采用控制线路选择给定距离处的红血球反射信号，通过比较后得到多普勒频移，它与血液流速成正比。基于多普勒频移计算血液流速的方法为现有技术，本领域技术人员容易实现，此处不再赘述。
本实施例中，血氧饱和度探头3包括血氧探头本体，血氧探头本体的前端设有延伸出血氧探头本体的一对夹爪，一对夹爪包括第一夹爪301和第二夹爪302，第一夹爪301与第二夹爪302互相平行，第一夹爪301与第二夹爪302相对的一侧设有红光及红外光发射器303，第二夹爪302与第一夹爪301相对的一侧设有与红光及红外光发射器303相对的光电传感器304。其中，第一夹爪301与第二夹爪302之间设有弹性件或距离调整机构(未示出)。
具体地，血氧饱和度探头3的技术原理为现有，本申请中为了便于盲视手术操作，采用了一对平行间隔的夹爪形式的血氧探测头，并在一个夹爪内侧设置红光及红外光发射器303，另一夹爪的内侧相对位置设置光电传感器304，两个夹爪之间设置弹性件或距离调整件，例如拉簧或距离调节螺栓。其中光电传感器304包括光二极管。对血管进行检测时，将两个夹爪夹设在血管的两侧，一侧夹爪上的红光及红外光发射器303发射出红光以及红外光，红光以及红外光透过血管后被另一侧夹爪上的光电传感器304接收，光电传感器304将接收的红光及红外光的光谱信号上传至主控板上计算出血氧含量值。
具体原理为：动脉血中氧含量高，静脉血中氧含量低。而氧含量是通过血氧饱和度(SpO2)来表示表示的。血氧饱和度(SpO2)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb)容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。氧饱和度为HbO2浓度与HbO2中Hb浓度之比。血氧饱和度探头3根据氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)在红光和红外光区域的光谱特性，可知在红光区(600～700nm)HbO2和Hb的吸收差别很大，血液的光吸收程度和光散射程度极大地依赖于血氧饱和度；而在红外光谱区(800～1000nm)，则吸收差别较大，血液的光吸收程度和光散射程度主要与血红蛋白含量有关，所以，HbO2和Hb的含量不同吸收光谱也不同，其中，血液在波长660nm附近和900nm附近反射之比(ρ660/900)最能敏感地反映出血氧饱和度的变化。因此，血氧饱和度探头3检测的血管中无论是动脉血还是静脉血，主控板均能根据HbO2和Hb的含量准确地反映出血氧饱和度。
需要说明的是，关于血氧饱和度的具体计算方法为现有技术，本领域技术人员容易实现，此处不再赘述。
本实施例中，主控板包括集成有第一信号处理单元和第二信号处理单元；
第一信号处理单元用于对超声波血液流速探头2采集的超声波信号进行滤波放大并转换为数字信号，并进行计算待测目标内的血液流速值；
第二信号处理单元用于对血氧饱和度探头3检测的光谱信号进行滤波放大并转换为数字信号，并计算待测目标内的血氧饱和度值。
具体地，本实施例的超声波血液流速探头2与现有的超声波血液流速(或流量)检测仪的原理一致，血氧饱和度探头3与现有的血氧饱和度检测仪的原理一致，因此主机1的主控板上集成了基本相同的电路器件，其中第一信号处理单元可以包括处理超声波信号和降噪信号的电路、滤波电路、信号放大电路、DSP信号处理模块。其中，处理超声波信号和降噪信号的电路与超声波接收器的输入端与超声波接收器连接。处理超声波信号和降噪信号的电路的输出与滤波电路的输入连接，滤波电路的输出与信号放大电路的输入连接，信号放大电路的输出与DSP信号处理模块连接，同时DSP信号处理模块还会控制超生波发生器(换能器)发出超生波。第二信号处理单元可以包括发射电路、光电检测电路、滤波放大电路以及内含模数装换功能的MCU，其中红光及红外光发射器303、发射电路、MCU依次连接，光电传感器304、光电检测电路、滤波放大电路、MCU依次连接，MCU控制发射电路交替点亮红光(660nm)及红外光(940nm)投射过血管，光电传感器304接收衰减的红光及红外光，通过光电检测电路进行光电转换后，经滤波放大电路滤波放大经过MCU进行A/D转换，MCU进行每个周期内红光交直流信号之比、红外光交直流信号之比和血氧饱和度的计算。
本实施例中，主控板还集成有电源接口、第一探头接口和第二探头接口；电源接口用于与外部供电电源连接；超声波血液流速探头2通过第一导线、第一探头接口与第一信号处理单元连接；血氧饱和度探头3通过第二导线、第二探头接口与第二信号处理单元连接。
需要说明的是本申请中的超声波血液流速探头2、血氧饱和度探头3、第一导线、第二导线等能够与术野内身体组织接触的部件均需要不污染的材料制成。
本发明实施例还提出一种血管神经探测方法，基于以上所述的盲视手术下血管神经探测仪，包括：
在盲视手术下，通过超声波血液流速探头2检测术野内待测目标内的超声波信号，主机1上的主控板基于超声波信号计算待测目标内的血液流速并通过显示屏4显示；
若显示的血液流速值大于设定血液流速值则判断待测目标为血管，否则判断为神经；
通过血氧饱和度探头3检测待测目标的光谱信号，主控板基于光谱信号计算待测目标内的血氧饱和度并通过显示屏4显示；
在非肺组织中，若显示的血氧饱和度值大于设定的血氧饱和度值，则判断待测目标为动脉血管，否则判断为静脉血管；
在肺组织中，若显示的血氧饱和度值大于设定的血氧饱和度值，则判断待测目标为静脉血管，否则判断为动脉血管。
其中，区分血管和神经时，需要将超声波血液流速探头2的斜面贴在血管或神经的外壁，保证变换器201发出的超声波与血流方向成30度-60度之间的夹角。超声波的频率优选在1.5-10MHz之间，变换器201间隔地发送声脉冲信号，并在两个声脉冲间隔的时间接收从血管壁和血管内红血球反射回来的声脉冲信号，采用控制线路选择给定距离处的红血球反射信号，通过比较后得到多普勒频移，进而检测出血液流速，例如血液流速为0，则判断为神经，血液流速与大于0且与已知的血管血液流速基本一致，即可判断待测目标为血管。
区分动脉血管和静脉血管时，将血氧饱和度探头3的两个夹爪夹设在血管的两侧，一侧夹爪上的红光及红外光发射器303发射出红光以及红外光，红光以及红外光透过血管后被另一侧夹爪上的光电传感器304接收，光电传感器304将接收的红光及红外光的光谱信号上传至主控板上计算出血氧饱和度值。静脉血管的血氧饱和度一般低于70％，动脉血管的血氧饱和度一般大于90％，可以选择80％作为设定的血氧饱和度值，在肺组织中，则相反。
综上，本发明实现了盲视手术下对于神经、动静脉血管的准确识别检测，有效避免了盲视手术下人为识别错误造成的手术风险。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
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