[发明专利]一种动脉穿刺系统和确定动脉穿刺位置的方法

权利要求书

1.一种动脉穿刺系统，其特征在于，设有手术床，所述的手术床设有机械臂，所述的机械臂用于操控制动装置、动脉探测装置、皮肤消毒装置、动脉固定装置、穿刺针操作装置、动脉加压装置；所述的制动装置用于限制病人活动；所述的动脉探测装置用于探测动脉走行及脉搏波传导速度；所述的皮肤消毒装置用于穿刺部位皮肤消毒；所述的动脉固定装置用于固定穿刺部位；所述的穿刺针操作装置用于操作穿刺针穿刺动脉；所述的动脉加压装置用于穿刺后止血；所述的动脉固定装置为半圆柱形，横截面为半圆形，两端的侧面封闭，与患者皮肤接触的底面是开放的，上端拱起的顶面设有轴向的矩形的操作窗；所述的动脉探测装置在使用过程中与病人皮肤接触的面设有由若干呈阵列式分布的压力感应探头组成的第一压力感受器；所述的机械臂与动脉探测装置之间设有第二压力感受器；所述的机械臂与动脉固定装置之间设有第三压力感受器；所述的机械臂与穿刺针操作装置之间设有第四压力感受器；所述的机械臂与动脉加压装置之间设有第五压力感受器；所述的动脉穿刺系统还设有若干红外摄像头，所述的制动装置、动脉探测装置、皮肤消毒装置、动脉固定装置、穿刺针操作装置和动脉加压装置均设置参照红外光源；所述的动脉穿刺系统还设有控制平台，所述的控制平台包括：

图像采集和分析模块：用于获取红外摄像头拍摄到的红外图像，并进一步分析，包括辨识参照红外光源的红外图像、患者身体位置信息；

图像重建模块：根据图像采集和分析模块的结果，对二维红外图像进行处理，结合标准人体轮廓图像信息，重建病人的人体三维轮廓信息；

机械臂控制模块：用于控制机械臂的位置调整及关节弯曲、旋转动作；

位置采集模块：用于采集各装置上参照红外光源的位置信息；

制动模块：用于整合图像重建模块重建的病人的人体三维轮廓信息和位置采集模块采集的制动装置的位置信息，发出指令给机械臂控制模块，控制机械臂，以操作制动装置限制病人的活动；

动脉探测模块：用于接收第一压力感受器高频同步采集的在不同压力条件下的压力数据，并依据压力数据及采集数据的时间信息计算出实际动脉中心线走行图；再结合年龄，性别，身高，体重，体型，胸围，腰围，皮下脂肪厚度信息计算出动脉三维走行图；进一步结合图像重建模块重建的病人的人体三维轮廓信息及动脉探测装置上的参照红外光源的位置信息计算出与人体三维轮廓信息整合的动脉三维走行图；还计算纵向脉搏波传导速度，动脉血管横向搏动传导情况判断动脉血管壁弹性情况，以排除动脉血管壁病变；

动脉穿刺模块：包括皮肤消毒子模块、动脉固定子模块和动脉穿刺操作子模块；所述的皮肤消毒子模块用于控制机械臂与皮肤消毒装置结合，根据动脉探测模块最终探测得到的与人体三维轮廓信息整合的动脉三维走行图和动脉血管壁病变情况选定穿刺部位位置信息，发出指令给机械臂控制模块，控制机械臂，以操作皮肤消毒装置完成在穿刺部位皮肤涂抹消毒剂；所述的动脉固定子模块用于控制机械臂与动脉固定装置结合，并发出指令给机械臂控制模块，控制机械臂，以对穿刺部位施加压力固定动脉；所述的动脉穿刺操作子模块用于根据动脉探测模块最终探测得到的与人体三维轮廓信息整合的动脉三维走行图和动脉固定装置上参照红外光源的位置信息，计算穿刺路径，发送指令给机械臂控制模块，控制机械臂，以令机械臂的机械手所持穿刺针按照穿刺路径依次穿刺皮肤、皮下组织，穿刺针接触动脉壁时机械臂与穿刺针操作装置之间设有的第四压力感受器探测到动脉搏动导致的压力变化，变化幅度达到预期值时穿刺针继续穿刺，突破动脉壁进入动脉，并控制穿刺针的撤出；

动脉止血模块：用于整合穿刺点的位置信息和位置采集模块采集的动脉加压装置的位置信息，发出指令给机械臂控制模块，控制机械臂，使动脉加压装置前凸进入动脉固定装置的操作窗，以垂直压迫动脉穿刺点，促进动脉止血。

2.根据权利要求1所述的动脉穿刺系统，其特征在于，所述的动脉探测装置在使用过程中与病人皮肤接触的面为矩形，所述的机械臂固定于动脉探测装置的四个角。

3.根据权利要求1所述的动脉穿刺系统，其特征在于，所述的动脉固定子模块用于控制机械臂与动脉固定装置结合，且根据与人体三维轮廓信息整合的动脉三维走行图以及动脉固定装置上参照红外光源的位置信息，选择合适的动脉固定装置。

4.根据权利要求1所述的动脉穿刺系统，其特征在于，所述的机械臂和皮肤消毒装置之间设有第六压力感受器，所述的第六压力感受器用于在消毒过程中感受与病人皮肤之间的压力；所述的机械臂和制动装置之间设有第七压力感受器，所述的第七压力感受器用于感受制动装置与患者接触的压力大小。