基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置及其方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置及其方法，其包括覆膜支架、集成電路和外部處理設備；所述集成電路設置在所述覆膜支架外部，所述集成電路包括能量供應模塊、血液流速傳感器、存儲器、數據處理器和第一射頻收發模塊；所述能量供應模塊用于為所述集成電路供電；所述血液流速傳感器將檢測到的血液流速信號經所述存儲器傳輸至所述數據處理器，所述數據處理器將血液流速信號轉化為數字信號，并加載所述集成電路ID、時間戳信息，通過所述第一射頻收發模塊將數字信號經所述覆膜支架傳輸到所述外部處理設備，完成數據測量、信號發射功能。本發明體積小，輻射小，同時可以對患者進行實時監測，可以廣泛在腹主動脈瘤的狀態監測中應用。
【專利說明】
基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置及其方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種血液流速監測裝置及其方法，特別是關于一種在醫療檢測技術領 域中應用的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人口老齡化以及高血壓、動脈硬化等危險因素的增加，我國腹主動脈瘤發病 率呈明顯上升趨勢，65歲以上老年人腹主動脈瘤發病率高達8.8%。研究表明，每年每10萬 人中有20人至40人患腹主動脈瘤。異常膨脹的腹主動脈被稱為腹主動脈瘤，它雖然不是真 性腫瘤，但對人體的危害同樣很大，瘤體破裂可導致死亡。腹主動脈瘤的形成是一個漸進的 過程，在這種漸進的過程中，遺傳學、環境學和生物化學諸因素相互影響、共同作用，例如改 變了腹主動脈壁彈力連接組織的代謝從而促發了腹主動脈瘤的形成。
[0003] 目前介入治療成為腹主動脈瘤最為主要的手術方式。這種手術只需經股動脈將支 架導入主動脈并將其從導管內釋放，從而防止動脈瘤破裂。由于腹主動脈瘤的危險性，對其 進行檢測十分重要。目前，腹主動脈瘤的檢查方法主要包括腹部X線片、彩色多普勒超聲、 CTA以及MRI等。這些方法都需要借助較大的設備進行輔助檢測，只能在醫院進行。而且借助 這些方式進行檢測，都會對人體有比較嚴重的輻射。

【發明內容】

[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種體積小，輻射小，同時可以對患者進行實 時監測的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置及其方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種基于腹主動脈支架的血液流速 監測裝置，其特征在于:該裝置包括覆膜支架、集成電路和外部處理設備;所述集成電路設 置在所述覆膜支架外部，所述集成電路包括能量供應模塊、血液流速傳感器、存儲器、數據 處理器和第一射頻收發模塊;所述能量供應模塊用于為所述集成電路供電；所述血液流速 傳感器將檢測到的血液流速信號經所述存儲器傳輸至所述數據處理器，所述數據處理器將 血液流速信號轉化為數字信號，并加載所述集成電路ID、時間戳信息，通過所述第一射頻收 發模塊將數字信號經所述覆膜支架傳輸到所述外部處理設備，完成數據測量、信號發射功 能。
[0006] 進一步，所述覆膜支架作為天線用于進行能量和信號傳輸，其由內膜、支架主體和 外膜構成，位于所述支架主體內部設置有所述內膜，位于所述支架主體外部設置有所述外 膜。
[0007] 進一步，所述支架主體包括兩個以上的橫向支撐結構和一個以上的縱向支撐結 構，每一所述橫向支撐結構均由一金屬絲彎曲形成環形支架，所有所述環形支架縱向依次 設置、且相鄰兩所述環形支架之間通過一所述縱向支撐結構固定連接成一體。
[0008] 進一步，所述環形支架采用正弦波結構，所述縱向支撐結構固定設置在所有所述 環形支架一側，所述縱向支撐結構由另一金屬絲制成。
[0009]進一步，所述環形支架采用鋸齒波結構，所有所述環形支架和所有所述縱向支撐 結構采用同一根金屬絲編制而成。
[00?0]進一步，所述支架主體的諧振頻率f:
[0012] 式中，N為環形支架的數量、η為環形支架中波形的起伏數量、1為縱向支撐結構的 長度、Cl、C2和C3均為正系數。
[0013] 進一步，所述集成電路采用長條形結構，長條形集成電路沿覆膜支架軸向布置。
[0014] 進一步，所述集成電路采用方形結構或環形結構，采用方形結構時包裹在所述集 成電路外部的生物可兼容性外殼采用圓形結構;采用環形結構時環形集成電路所在平面與 覆膜支架的切面平行。
[0015] 進一步，所述外部處理設備包括發射天線、接收天線、第二射頻收發模塊、處理器、 傳輸模塊和工作站；由所述第二射頻收發模塊經所述發射天線向體內的所述集成電路發射 電磁波傳輸能量，同時并經所述接收天線接收體內的所述集成電路發出的血液流速信號； 所述第二射頻收發模塊將接收到的血液流速信號經所述處理器、傳輸模塊發送至所述工作 站。
[0016] -種基于上述監測裝置的監測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1)設置一 包括有血液流速傳感器、數據處理器、第一射頻收發模塊和外部處理設備的監測裝置，其 中，外部處理設備包括接收天線、第二射頻收發模塊、處理器、傳輸模塊和工作站;2)血液流 速傳感器采集腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流速信號通過數據處理器處理后傳輸至 第一射頻收發模塊，第一射頻收發模塊對接收的血液流速信號進行調制后通過天線發送到 外部處理設備;3)接收天線將接收到的血液流速信號經第二射頻收發模塊進行解調后并經 處理器處理后發送到工作站，完成監測。
[0017] 本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由于采取實時自助檢 測的方式，病人無需去往醫院即可隨時隨地了解自身健康狀況，方便快捷。2、相比于以往通 過造影等傳統診斷方式檢測腫瘤，本發明免受了放射線輻射，而且由于腹主動脈瘤患者往 往同時患有腎功能異常，進行造影時輸入的造影劑很可能會造成患者腎功能惡化甚至導致 腎衰竭，因此本發明克服了現有造影方式檢測內漏時造成的時間人力物力成本高、并對病 人健康狀況構成嚴重威脅的問題。3、本發明可以在手術治療植入支架的同時植入血液流速 監測集成電路，避免病人二次手術的痛苦。本發明可以廣泛在腹主動脈瘤的狀態監測中應 用。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的監測裝置原理示意圖；
[0019]圖2是本發明集成電路中數據處理器采用NRF51822芯片時的結構示意圖；
[0020]圖3是本發明的外部設備原理示意圖；
[0021 ]圖4是本發明的正弦波形狀的天線結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下結合附圖來對本發明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更 好地理解本發明，它們不應該理解成對本發明的限制。
[0023] 如圖1所示，本發明提供一種基于腹主動脈支架的瘤體血液流速監測裝置，其包括 一覆膜支架、一集成電路和一外部處理設備。
[0024]覆膜支架作為天線用于進行能量和信號傳輸，其由內膜、支架主體和外膜構成，位 于支架主體內部設置有內膜，位于支架主體外部設置有外膜。
[0025]集成電路設置在覆膜支架外部，可以將集成電路固設在外膜上，也可以將集成電 路獨立于支架放置在覆膜支架與瘤體之間。該集成電路包括能量供應模塊、血液流速傳感 器、存儲器、數據處理器和第一射頻收發模塊。能量供應模塊經天線通過第一射頻收發模塊 接收由外部處理設備輻射至體內的電磁波，通過無線射頻能量收集的方式為集成電路上其 他部件供電。血液流速傳感器將檢測到的血液流速信號經存儲器傳輸至數據處理器，數據 處理器將血液流速信號轉化為數字信號，并加載集成電路ID、時間戳等信息，通過第一射頻 收發模塊將數字信號經天線傳輸到外部處理設備，完成數據測量、信號發射功能。其中，能 量供應模塊還可以采用微型電池作為替代，以便直接為集成電路上的各部件供電。
[0026] 在一個優選的實施例中，如圖2所示，數據處理器可以采用由NORDIC公司生產的 NRF51822芯片。該芯片ADC轉換引腳J6連接血液流速傳感器，VDD電源引腳J1連接能量供應 模塊，XC1、XC2引腳J37-J38連接時鐘電路，￥00_?厶、厶犯'1^犯'2引腳130-132連接第一射頻收 發模塊。P0.01引腳J5連接電源檢測電路，DEC1引腳J39經第三電容C3接地;VSS引腳J33、J34 并聯后接地，VSS引腳J33、J34并聯后連接能量供應模塊，位于AVDD引腳與VSS引腳之間并聯 第四電容C4 JEC2引腳J29經第十電容C10與EXP_GND引腳J49連接后接地;VSS引腳J13接地， SWCLK引腳經第三電阻R3接地。
[0027]其中，時鐘電路包括第一電容C1、第二電容C2和晶振XI，晶振XI控制端管腳1經第 二電容C 2接地，晶振X1輸出端管腳2經第一電容C1接地；晶振X1控制端管腳1還連接至 NRF51822芯片的XC1引腳J37,晶振XI輸出端管腳2還連接至NRF51822芯片的XC2引腳J38。 [0028] 電源檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2和電容C13,第一電阻R1-端接高電平 (即能量供應模塊），第一電阻R1另一端經第二電阻R2接地;位于第二電阻R2兩端并聯有電 容C13,且第一電阻R1另一端與第二電阻R2之間通過導線連接至NRF51822芯片的P0.01引腳 J5。
[0029]上述實施例中，如圖3所示，外部處理設備包括發射天線、接收天線、第二射頻收發 模塊、處理器、傳輸模塊和工作站。由第二射頻收發模塊經發射天線向體內的集成電路發射 電磁波傳輸能量，同時并經接收天線接收體內的集成電路發出的血液流速信號;第二射頻 收發模塊將接收到的血液流速信號經處理器、傳輸模塊發送至工作站，以備后續使用。其 中，工作站可以采用智能手機、智能手表等移動終端。
[0030] 在一個優選的實施例中，工作站內設置有信號處理系統，信號處理系統根據設定 時間內測量得到的血液流速值判斷主動脈瘤血栓化情況，如果在設定時間內血液流速值超 出預設范圍，則判斷為主動脈瘤仍在繼續增生;若在設定時間內，血液流速值處于預設范圍 之內，則判斷為腹主動脈瘤正常血栓化，正在逐漸萎縮中。
[0031] 在一個優選的實施例中，如圖4所示，支架主體包括兩個以上的橫向支撐結構1和 一個以上的縱向支撐結構2，每一橫向支撐結構1均由一金屬絲彎曲形成環形支架，所有環 形支架縱向依次設置、且相鄰兩環形支架之間通過一縱向支撐結構2固定連接成一體。 [0032]上述實施例中，環形支架可以采用正弦波結構或鋸齒波結構。當環形支架采用正 弦波結構時，縱向支撐結構2固定設置在所有環形支架一側，此時該縱向支撐結構2由另一 金屬絲制成；當環形支架采用鋸齒波結構時，所有環形支架和所有縱向支撐結構2采用同一 根金屬絲編制而成。
[0033] 上述實施例中，所有橫向支撐結構1和縱向支撐結構2均可以采用鎳鈦合金、醫用 不銹鋼等材料制作而成。
[0034] 上述實施例中，支架主體的諧振頻率f:
[0036] 式中，N為環形支架的數量、η為環形支架中波形的起伏數量、1為縱向支撐結構2的 長度、均為正系數。其中，Ν、η和1越大，諧振頻率越小。使用時，由于不能調整支架 主體的尺寸，所以通過調整環形支架的數量Ν、環形支架中波形的起伏數量η以及縱向支撐 結構2的長度1來調整支架主體作為天線時的諧振頻率。
[0037] 在一個優選的實施例中，集成電路外部包裹有生物可兼容性外殼，生物可兼容性 外殼能避免產生人體的排異反應。優選的，生物可兼容性外殼有一定柔韌性，可以彎曲。生 物可兼容性外殼的材料優選采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)。制作時，可將集成電路放在模具 中，用聚二甲基硅氧烷進行填充封裝，制備出帶生物可兼容性外殼的集成電路。
[0038] 集成電路由柔性電路板和形成在該柔性電路板上由晶圓制成的各模塊電路芯片 制成，以適應體積限制，并能隨覆膜支架形狀的變化進行彎曲，但其長度不超過覆膜支架長 度，其截面積不超過2mm X 1mm。
[0039] 集成電路采用長條形結構，長條形集成電路沿覆膜支架軸向布置。
[0040] 集成電路采用方形結構，包裹在其外部的生物可兼容性外殼采用圓形結構。
[0041] 集成電路采用環形結構，環形集成電路所在平面與覆膜支架的切面平行。
[0042] 基于上述裝置，本發明還提供一種基于腹主動脈支架的瘤體血液流速監測方法。 下面通過具體實施例詳細說明采用本發明的基于腹主動脈覆膜支架的血液流速監測裝置 對腹主動脈瘤患者的血液流速進行監測的具體過程：
[0043] 1、血液流速傳感器采集腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流速信號通過數據處 理器處理后傳輸至第一射頻收發模塊，第一射頻收發模塊對接收的血液流速信號進行調制 后通過天線發送到外部處理設備。
[0044] 2、接收天線將接收到的血液流速信號經第二射頻收發模塊進行解調后并經處理 器處理后發送到工作站。
[0045] 在具體實施例中，采用本發明的基于血液流速測量檢測腹主動脈瘤血栓化情況的 裝置對腹主動覆膜支架工作狀態進行檢測的過程：
[0046] 設置在工作站內的信號處理系統將接收的腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流 速值與預設閾值進行比較判斷主動脈瘤血栓化情況，
[0047]如果在設定時間內血液流速值超出預設范圍，則判斷為主動脈瘤仍在繼續增生； 若在設定時間內，血液流速值處于預設范圍之內，則判斷為腹主動脈瘤正常血栓化，正在逐 漸萎縮中。另外，可以根據獲取的主動脈瘤的血液流速值作為參考值進一步對主動脈瘤的 血栓化情況進行判斷。
[0048]上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都 是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除 在本發明的保護范圍之外。
【主權項】
1. 一種基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:該裝置包括覆膜支架、集 成電路和外部處理設備;所述集成電路設置在所述覆膜支架外部，所述集成電路包括能量 供應模塊、血液流速傳感器、存儲器、數據處理器和第一射頻收發模塊;所述能量供應模塊 用于為所述集成電路供電;所述血液流速傳感器將檢測到的血液流速信號經所述存儲器傳 輸至所述數據處理器，所述數據處理器將血液流速信號轉化為數字信號，并加載所述集成 電路ID、時間戳信息，通過所述第一射頻收發模塊將數字信號經所述覆膜支架傳輸到所述 外部處理設備，完成數據測量、信號發射功能。2. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述覆膜 支架作為天線用于進行能量和信號傳輸，其由內膜、支架主體和外膜構成，位于所述支架主 體內部設置有所述內膜，位于所述支架主體外部設置有所述外膜。3. 如權利要求2所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述支架 主體包括兩個W上的橫向支撐結構和一個W上的縱向支撐結構，每一所述橫向支撐結構均 由一金屬絲彎曲形成環形支架，所有所述環形支架縱向依次設置、且相鄰兩所述環形支架 之間通過一所述縱向支撐結構固定連接成一體。4. 如權利要求3所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述環形 支架采用正弦波結構，所述縱向支撐結構固定設置在所有所述環形支架一側，所述縱向支 撐結構由另一金屬絲制成。5. 如權利要求3所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述環形 支架采用銀齒波結構，所有所述環形支架和所有所述縱向支撐結構采用同一根金屬絲編制 而成。6. 如權利要求2或3所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述 支架主體的諧振頻率f:式中，N為環形支架的數量、η為環形支架中波形的起伏數量、1為縱向支撐結構的長度、 Cl、C2和C3均為正系數。7. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述集成 電路采用長條形結構，長條形集成電路沿覆膜支架軸向布置。8. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述集成 電路采用方形結構或環形結構，采用方形結構時包裹在所述集成電路外部的生物可兼容性 外殼采用圓形結構;采用環形結構時環形集成電路所在平面與覆膜支架的切面平行。9. 如權利要求1所述的基于腹主動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于:所述外部 處理設備包括發射天線、接收天線、第二射頻收發模塊、處理器、傳輸模塊和工作站；由所述 第二射頻收發模塊經所述發射天線向體內的所述集成電路發射電磁波傳輸能量，同時并經 所述接收天線接收體內的所述集成電路發出的血液流速信號;所述第二射頻收發模塊將接 收到的血液流速信號經所述處理器、傳輸模塊發送至所述工作站。10. -種基于如權利要求1至9任一項所述監測裝置的監測方法，其特征在于，該方法包 括W下步驟： 1)設置一包括有血液流速傳感器、數據處理器、第一射頻收發模塊和外部處理設備的 監測裝置，其中，外部處理設備包括接收天線、第二射頻收發模塊、處理器、傳輸模塊和工作 站； 2) 血液流速傳感器采集腹主動脈瘤與覆膜支架之間的血液流速信號通過數據處理器 處理后傳輸至第一射頻收發模塊，第一射頻收發模塊對接收的血液流速信號進行調制后通 過天線發送到外部處理設備； 3) 接收天線將接收到的血液流速信號經第二射頻收發模塊進行解調后并經處理器處 理后發送到工作站，完成監測。
【文檔編號】A61B5/0285GK105832324SQ201610393183
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】任勇, 王景璟, 李 燦, 孟越, 馬駿, 李亮, 史清宇, 劉磊, 吳巍巍
【申請人】任勇