[发明专利]一种基于超声测距的心脏三维标测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超声测距的心脏三维标测系统及方法。本发明基于超声测距的心脏三维标测系统包括超声晶体、超声采集模块、超声驱动模块。通过采用超声测距和电磁定位相结合的方法，能够在进行心内导管的介入式手术过程中，快速获取获取心脏内膜点的云数据。在标测心内膜三维空间位置点时，通过超声测距的方法，提供介入式导管到心内膜的距离信息。通过检测超声回波的方式计算距离，具有速度快，精度高的优点，并且可以将距离信息通过串口查询的方式与上位机进行通信。本发明可以通过非接触的方式，获得介入式导管到心内膜的距离，并且实现与计算机的通信，为结合电磁定位还原三维空间位置信息，获取心腔三维模型奠定基础。

技术领域

本发明涉及心内导管的三维标测领域，特别涉及一种基于超声测距的心脏三维标测系统及方法。

背景技术

在进行心内导管的介入式手术过程中，它的导管电极定位是极为关键和重要的问题，其决定了导管和电极所放置的位置。而这些导管和电极的作用是为了正确的测量心内电生理活动以及精确定位病灶靶点的。所以其定位是否准确，往往决定了手术是否成功与安全。在常规的X射线影像引导下的导管标测过程，由于缺乏导管在心腔内的精确的三维空间位置信息，所以确定导管位置需要凭借医生的临床经验以及主观意识，而对于相对复杂的心律失常病症的相关治疗，则难以保证手术的成功率。因此在手术过程中，若能够精确地得到导管在心腔三维空间中的位置，将会对提高手术的成功率具有较大的帮助。

此外，在传统的心脏介入式手术过程中，为了保证导管能进行准确地消融，需要X光进行导航，但X光对人体伤害较大，尤其是长时间照射，因此需要新的成像方式来实现消融导管的导航。目前，出现的新型的三维标测系统，可为导管射频消融手术提供更加安全便捷的导管导航解决方案。其核心技术在于采集心脏内膜表面的点云数据，通过标测点的三维重建技术，对患者的心腔进行精确的三维重建，同时实时地跟踪导管在心腔三维空间中的位置，从而对消融手术进行针对性的消融指导。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于超声测距的心脏三维标测系统及方法，能够通过超声测距的方式可以快速和准确的获取介入式导管到心内膜的距离，进而结合电磁定位信息，可以获得准确的三维心腔模型。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于超声测距的心脏三维标测系统，其包括超声探头、超声驱动模块、超声采集处理模块；其中，超声探头包括超声晶体和6个自由度的磁定位探头；超声驱动模块进行超声激励；超声采集模块进行数据采集和计算。

作为一种优选，超声晶体是微型单阵元超声探头，为收发一体式传感器。

作为一种优选，超声驱动模块通过开关电源实现20v～80v可调高压输出，并使用高压超声发射波束形成器产生高频正负方波信号激励超声晶体，同时触发信号可以使用微控制器进行控制。

作为一种优选，超声采集模块通过模数转换芯片采集超声回波信号，并且通过现场可编程门阵列实现数字高通低通滤波，超声回波信号实时处理计算距离，通过串口与计算机进行通信。

作为一种优选，超声驱动模块激励超声晶体发出超声信号，超声信号在血液中传播，遇到心内膜壁被反射，并产生回波信号，被超声晶体接收，超声回波信号经过放大电路，被超声采集模块进行采集并处理。

作为一种优选，超声驱动模块使用高压方波信号激励超声晶体，超声驱动模块与超声采集模块之间使用高压隔离电路，避免激励高压损坏超声采集模块。

作为一种优选，所使用的介入式导管同时带有四个超声晶体和一个6自由度磁定位探头，其中四个超声晶体，使用微控制器控制，依次进行激发超声并采集回波信号。

作为一种优选，现场可编程门阵列根据超声激发信号和超声回波信号之间的时间差计算距离，并将计算得出的距离保存在寄存器中，计算机可以通过串口查询的方式，查询距离寄存器中的数值。