【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，尤其涉及一种基于混合现实的picc穿刺定位系统及其方法。
技术介绍
1、picc置管术，全称为经外周静脉穿刺中心静脉置管，也就是从外周静脉进行穿刺。picc广泛用于许多应用，包括：施用止痛药、递送抗生素药物、采集血样、输血、化疗、补水、全肠外营养、血液透析和其他长期输液应用。
2、传统的picc线递送包括最初穿刺患者的臂部或腿部，穿过刺孔递送导丝(或穿过定位在穿刺部位的针或插管)，以便提供进入脉管的最初通路并任选地在导丝上递送picc线。由于导管插入的长度以及导管尖端的位置和角度对发生相关并发症的概率有显著影响，放置不当可导致心律失常、心压塞(即导管穿孔)、导管功能不全(例如阻塞或破损)、导管相关性败血病、机械性静脉炎或血栓形成。这些并发症导致临床时间延长和成本增加，若不加理会，会导致患者死亡，因此picc置管后必须确认导管尖端位置后方可使用。目前picc尖端定位方法常采用的有：置管前体外测量、置管后胸片检查、b超辅助发现并纠正导管原发性异位、以及腔内心电图(intracavitaryelectroca-rdiogram，ic-ecg)引导下picc尖端定位。
3、然而，这几种定位方法各有利弊。如置管前体外测量即为体外测量定位法，操作便捷、简单易掌握、不需特殊仪器设备，据统计只用手法测量置管，置管后经x线胸片确认尖端位置，尖端到达理想位置的发生率仅为83.6％，异位率16.4％，因此在临床中被广泛使用但由于受患者体内解剖结构及测量者主观判断影响易出现测量偏差且置管后必须结合胸片检查
4、胸片检查方便快捷，但置管过程中若发生异位不能及时被发现，胸片中显示异位后须再次在无菌条件下进行导管位置的调整而后再次行胸片检查确定尖端位置，浪费了不必要的医疗资源，且反复调整容易增加患者的痛苦。b超技术在置管过程中的实时运用，可以准确显示皮下血管的位置并检测颈内静脉的尖端异位，使穿刺成功率大大提高且可排除尖端异位于颈内静脉，有效降低异位的发生率。但由于b超探头对人体组织穿透性的限制，b超探头不能看到导管在头臂静脉及上腔静脉内的位置，使其在指导导管置入深度等方面欠佳，在临床上通常需结合x线胸片检测进行最终确认，然而x线胸片也是不准确的，因为它依赖于对三维物体(心脏和脉管以及柔软性质的组织)的二维投影的解读。
5、腔内心电图(ic-ecg)引导下picc尖端定位是目前临床中逐渐使用的一种尖端定位技术，置管过程中即可准确明确置管体位导管尖端是否位于最佳位置；经证实根据p波形态及振幅判断导管尖端位置的特异性、敏感性均为100％，然而该技术需要将picc导管内置导丝或推注管腔内的生理盐水及血液作为导体，使得导管自身可作为一探测电极，从而引导出较稳定的腔内心电图，因此该技术依赖于picc导管持续与液体建立起导电通路，对于瓣膜式picc导管而言，一旦其瓣膜开放状态不稳定导致液体断流，便会使得生成的腔内心电图不清晰，从而影响到导管尖端位置的判断。另外，专注于分析p波或其他波形的方法的另一缺点是心脏畸形、心律失常、组织变异、噪声和伪影可能影响对p波的形态学改变的检测和解析。
6、cn112236077a公开一种医疗设备放置系统，包括医疗设备尖端位置传感器(tls)、超声探头、控制台和替代现实耳机，医疗设备尖端位置传感器被配置用于放置在患者的胸部上。超声探头可以被配置为将超声信号发射入患者并且从患者接收回波超声信号。控制台可以被配置为转换回波超声信号以产生对应于患者的解剖结构的超声图像片段，并且将来自tls的tls信号转换为医疗设备在患者体内的位置信息。替代现实耳机可以包括显示屏，替代现实耳机的穿戴者可以通过显示屏看到患者。显示屏可以被配置为在对应于超声图像片段的虚拟解剖对象内根据医疗设备的位置信息在患者上显示虚拟医疗。该专利将多种技术融合，用于在面向患者的临床操作环境下实时地可视化患者的操作部位，特别是将诸如导管一类的医疗设备的位置可视地显示在包含有患者的虚拟组织部位的超声图像中，其中涉及实时地超声成像以获取患者的虚拟解剖组织的超声图像，但由于超声信号的穿透限制，导致在导管推进的后半程无法获得清晰的包含有患者脉管结构的超声图像，因此即使能确认导管尖端的实时位置，但也无法准确识别导管尖端与脉管间的相对关系；其次该专利直接面向于临床人体操作，即便穿刺过程中导管穿刺者确认导管尖端的实时位置，但受制于实际临床操作者的经验和知识水平的参差不齐，系统也无法使每个导管操作者能够适时甚至预先意识到当前操作的适当性，特别是该操作对于患者的安全的影响程度，而在实际临床操作中某些导管操作行为需要避免，因其造成的影响可能无法挽回或是需要后续付出更多的精力进行调整，因此该系统仍有局限。
7、综上，目前亟待提出一种能够高效、稳定、精确以及直观地辅助picc尖端定位的训练系统或方法。
8、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
1、针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种基于混合现实的picc穿刺定位系统及其方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于混合现实的picc穿刺定位系统，包括：
3、介入模型，具有允许导管操作者执行导管介入操作的若干模拟血管组件；
4、定位单元，配置在介入模型内的部分或全部模拟血管组件上，用于获取导管介入模拟血管组件过程的导管位置信息；
5、穿刺引导单元，用于将预先构建的虚拟血管模型部分或全部地投影或锚定至具有模拟血管组件的介入模型，基于导管位置信息在虚拟血管模型中输出导管的虚拟展示，并向导管操作者输出针对导管的位置和走向的可感知反馈指令。
6、优选地，穿刺引导单元按照将含有虚拟导管路径的虚拟血管模型与介入模型的模拟血管组件对应关联的方式将虚拟血管模型投影或锚定至介入模型。
7、优选地，穿刺引导单元被配置为可穿戴地附接到导管操作者，其包括允许导管操作者观察包含有介入模型的环境的显示窗口，该显示窗口用于向导管操作者提供具有导管的虚拟展示的虚拟血管模型。
8、优选地，穿刺引导单元向导管操作者输出针对导管的位置和走向的可感知反馈指令包括以视觉、听觉和/或触觉形式向导管操作者提供移动导管以将导管推进或缩回的引导内容。
9、优选地，虚拟血管模型包括随导管在时间和/或空间的推进而在管腔类型及状态上具有不同的第一虚拟血管模型和第二虚拟血管模型。
10、优选地，穿刺引导单元以导管在虚拟血管模型中的实时位置与设定的虚拟导管位置的相关度作为切换第一虚拟血管模型和第二虚拟血管模型的触发事件。
11、本专利技术利用混合现实技术，判断患者血管的形态和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于混合现实的PICC穿刺定位系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的PICC穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)按照将含有虚拟导管路径的虚拟血管模型(600)与介入模型(400)的模拟血管组件(500)对应关联的方式将所述虚拟血管模型(600)投影或锚定至所述介入模型(400)。
3.根据权利要求1或2所述的PICC穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)被配置为可穿戴地附接到导管操作者，其包括允许导管操作者观察包含有介入模型(400)的环境的显示窗口(202)，所述显示窗口(202)用于向所述导管操作者提供具有导管(700)的虚拟展示的虚拟血管模型(600)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的PICC穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)向导管操作者输出针对所述导管(700)的位置和走向的可感知反馈指令包括以视觉、听觉和/或触觉形式向导管操作者提供移动导管(700)以将所述导管(700)推进或缩回的引导内容。
5.根据权利要求1～4任一项所述的PICC穿刺定位系统，其
6.根据权利要求1～5任一项所述的PICC穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)以所述导管(700)在虚拟血管模型(600)中的实时位置与期望的虚拟导管路径的相关度作为切换第一虚拟血管模型和第二虚拟血管模型的触发事件。
7.根据权利要求1～6任一项所述的PICC穿刺定位系统，其特征在于，所述定位单元(100)包括围绕介入模型(400)内的模拟血管组件(500)设置的磁性传感器阵列(101)，以用于将来自磁性传感器阵列(101)的信号转换为导管(700)在所述介入模型(400)内的导管位置信息。
8.根据权利要求1～7任一项所述的PICC穿刺定位系统，其特征在于，还包括面向导管操作者设置的一个或多个动作捕捉元件，用于获取所述导管操作者执行导管介入操作的姿态信息。
9.一种基于混合现实的PICC穿刺定位方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的PICC穿刺定位方法，其特征在于，所述输出针对所述导管(700)的位置和走向的可感知反馈指令包括：以视觉、听觉和/或触觉形式向导管操作者提供移动导管(700)以将所述导管(700)推进或缩回的引导内容。
...【技术特征摘要】
1.一种基于混合现实的picc穿刺定位系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的picc穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)按照将含有虚拟导管路径的虚拟血管模型(600)与介入模型(400)的模拟血管组件(500)对应关联的方式将所述虚拟血管模型(600)投影或锚定至所述介入模型(400)。
3.根据权利要求1或2所述的picc穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)被配置为可穿戴地附接到导管操作者，其包括允许导管操作者观察包含有介入模型(400)的环境的显示窗口(202)，所述显示窗口(202)用于向所述导管操作者提供具有导管(700)的虚拟展示的虚拟血管模型(600)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的picc穿刺定位系统，其特征在于，所述穿刺引导单元(200)向导管操作者输出针对所述导管(700)的位置和走向的可感知反馈指令包括以视觉、听觉和/或触觉形式向导管操作者提供移动导管(700)以将所述导管(700)推进或缩回的引导内容。
5.根据权利要求1～4任一项所述的picc穿刺定位系统，其特征在于，所述虚拟血管模型(600)包括随导管(700)在时间和/或空间的推进而在管腔类型及状...
【专利技术属性】
技术研发人员：王月莹，张佟，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，
类型：发明
国别省市：
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