專利名稱：基于血流動力學的預測自適應推藥裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬臨床手術推藥自控儀。是臨床介入手術中推注治療癌癥化療藥物時使用的智能自動推藥控制儀。涉及心血管血流動力學、電學、臨床醫(yī)學和計算機科學等多學科技術交叉的一種推藥裝置。
背景技術：
世界衛(wèi)生組織第18屆國際抗癌癥聯(lián)盟大會上發(fā)表的一項研究報告稱，全球癌癥狀況日益嚴重，今后20年新患者人數(shù)將由目前的每年1000萬增加到1500萬，因癌癥而死亡的人數(shù)也將由每年600萬增至1000萬。癌癥已成為新世紀人類的第一殺手，并將成為全球最大的公共衛(wèi)生問題。為應對上述嚴峻形勢，報告呼吁各國制訂反癌癥的全國計劃和具體實施方案。各國如能充分利用全球現(xiàn)有的知識和技術，盡可能實施最佳手段對癌癥進行預防和治療，每年可挽救數(shù)百萬、甚至近千萬癌癥患者的生命。中國癌癥的總發(fā)病率目前正處于上升階段，比20年前死亡率上升了四.4%。如今，全國平均每5個死亡人口中，就有一個死于癌癥。目前，臨床上對癌癥的治療，普遍采用的是經血管介入注藥的化學療法，即在數(shù)字減影X光機(DSA)的監(jiān)控下穿刺、插管，將導管引入給腫瘤供血動脈分支入口，在導管入口端推注化療藥。該方法最先用于心血管疾病，以后很快應用到神經系統(tǒng)、腫瘤等全身各部位多種疾病診斷與治療。在我國介入治療用于腫瘤特別多，已占介入治療大部分，已成為腫瘤綜合治療中一種常用的療法。介入方式也從血管性介入到肺動肺介入、支氣管動脈介入，腔內介入，腫瘤內直接介入。當前臨床上經血管介入推藥時，普遍存在著只關注腫瘤病灶、癌細胞，因而采取了以消滅癌細胞為目標，用簡單手推式注射器進行大劑量、高速灌注的攻擊性推藥化療。這種傳統(tǒng)手工推藥方式，一但藥液進入血管，即跟隨血管內血液流動方向流向全身各部，僅部分進入病變腫瘤血管，其結果是，敵我不分，既殺了癌細胞，也殺了正常細胞，造成瘤雖去人亦死亡的“同歸于盡”的結局，這不能不引起我們對這種推藥方法的深刻反思。因而在近幾年來的介入治療學術會議上，就有諸多專家疾呼“再不能以犧牲肝功能來換取對肝癌的治療，而應辯證地看待問題，以最小的代價，獲取最大程度的縮小肝癌體積，控制生長速度。要使目標定位在提高生存質量，減輕痛苦和延長生命方面”。世界衛(wèi)生組織癌癥化療專業(yè)委員會也指出“化療遇到了異常的困難，要做到不傷害健康組織，去殺傷各種類型的癌”。臨床介入治療醫(yī)生也發(fā)現(xiàn)“到目前為止，還沒有一種治療腫瘤方法的效果很理想，有定論的成功經驗介紹也末見有報道，而眾多的介入治療方法中又缺乏隨機性的比較研究，現(xiàn)有的比較性研究中病例數(shù)目又不足，更無臨床大組病例的比較研究，希望加大這方面的研究力度，對現(xiàn)有的治療方法進行深入研究”。鑒此，發(fā)明者在1999年，以“血管性介入治療中的血流動力問題研究”為題立項， 獲得了國家自然科學基金資助。定性分析了多種注入藥液方式下的灌注率。接著用數(shù)值模擬方法，研究了脈動血流速度、藥液濃度分布以及總的有效灌注率、動脈血流和藥液傳輸?shù)幕疽?guī)律、血液和藥液傳輸所呈現(xiàn)的獨特的局部血流動力學現(xiàn)象和介入治療的血流動力學機理。2002年以“血管性介入治療中(后)的并發(fā)癥問題研究”為題立項，獲得高教部博士學科專項基金資助，用圖像分析方法定性分析了小分支動脈不同內徑、不同開口位置的三維“自然”灌注區(qū)的大小和形狀。之后又用體外脈動流全循環(huán)模擬系統(tǒng)(含彈性透明介入支氣管動脈)，定量研究了不同介入點位、多種注藥方式下，實時在線檢測進入分支血管藥物的有效灌注率。上述一系列的研究結果與眾多臨床醫(yī)生感悟(經驗)到的“緩慢、均勻、自然、適量 、精確灌注”方式，有趨勢相關性。于是在2007年，發(fā)明者又以“介入治療中藥物注入的基于血流動力學的預測與控制方法研究”為題立項，也獲得了國家自然科學基金資助，經大量的體外脈動流模擬實驗、動物實驗和定量測試，考證了其有效性、安全性和可用性，這就為本發(fā)明的提出奠定了堅實的理論基礎和實驗基礎。

發(fā)明內容
本發(fā)明是基于受治病員是一個具有生命活力的自適應封閉系統(tǒng)，任何外部施加的控制，受試體都會作出反應，以保持自身的平衡。且各個體的反應也不一樣，其變化呈非線性，多樣性特征，常稱生物個體差異性。鑒此，任何想通過外部向病員施加“控制”(注藥) 時，都應考慮受體的自我調節(jié)功能，否則不是事倍功半，就是適得其反?；谏矬w獨具的這種特性，發(fā)明者提出一種新的理念，研制了一臺基于受試病員血流動力學參數(shù)的智能型預測自適應自動推藥裝置。以解決經血管介入給藥中，依靠手工推藥無法實現(xiàn)與受治病員心動周期同步、定時、定量、定速給藥的難題。該裝置，在在線實時檢測病員的血壓波、綜合患者的病征參數(shù)和醫(yī)生的治療方案等信息的基礎上，會自動為受治病員制定一種推藥摸式，當手術導管引入就位后，醫(yī)生只需給出啟動信號，系統(tǒng)會根據(jù)醫(yī)生的手術方案，并綜合病員體病征參數(shù)和在線實時檢測到的血壓、心率參數(shù)，自動進入最優(yōu)流程化自動推藥。在推藥過程中顯示器在線向醫(yī)生提供病員體血壓波形、進藥量、進藥速度、預測結束時間等信息。推藥途中，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)病人病情變化需要調整，只需指令該儀器按醫(yī)囑選擇新的推藥模式推藥即可。若受試體血壓出現(xiàn)異常或推藥通道受阻，即發(fā)出報警信號等候醫(yī)生處置。手術結束，打印全程治療參數(shù)，數(shù)據(jù)存擋備查。本發(fā)明所述預測自適應自動推藥裝置，由微機系統(tǒng)、多功能接口模板、血壓傳感器、弱信號放大器、微控制器系統(tǒng)、微推進器和醫(yī)用注射器等功能單元構成。(1)微機系統(tǒng)
微機系統(tǒng)(簡稱微機)，是實現(xiàn)人機間信息交換平臺，配有高速CPU、傳輸總線、緩存、硬盤和輸入輸出設備、網卡、WIND0WSXP操作系統(tǒng)等，構成一個完整的微機系統(tǒng)。該系統(tǒng)預置存儲實現(xiàn)本發(fā)明的基礎數(shù)據(jù)和四個功能組件代碼，構成一個在線檢測、顯示和實時控制系統(tǒng)。(a)在線測血壓組件
用于實時檢測并放大患者的血壓波形，經濾波、去噪處理后，解算出血壓波周期、心率、 周期中的時相和收縮期與舒張期起始時刻。(b)預測控制組件
依據(jù)解算出的心動周期及周期中的時相參數(shù)，預測在下一心動周期中推出的藥液進入血管分支入口處的時相；預測提前啟動微量注射系統(tǒng)的時間；生成推注模式(間斷推或連續(xù)推、高速推或慢速推、單次推藥量和單次推藥時間)選項，供醫(yī)生選用。(C)驅動微推注組件
編制實現(xiàn)驅動微推注各項功能的驅動代碼、中央處理器與智能芯片的接口代碼、中斷服務處理代碼等底層驅動執(zhí)行軟件。支持手動設置參數(shù)，顯示工作狀態(tài)，故障報警。(d)操作流程、顯示組件
編制圖形顯示界面、提取病員體診數(shù)據(jù)、醫(yī)生手術方案、輸入基礎信息數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存擋管理、數(shù)據(jù)保存和功能擴展等的執(zhí)行流程和實現(xiàn)上述組件(在線測血壓、辯識血壓周期、心率及時相、微推注實時控制)功能的執(zhí)行流程圖形界面，方便非專業(yè)技術人員操控。圖2為圖形顯示界面，圖中隨心動周期變化的波形曲線為取自患者動脈的隨心動周期變化的血壓波形(Q1)。長豎直線(Q2)是在實測壓力波形曲線讀入的過程中微機識別到的收縮期的起始時刻標志線。短線(Q3)為收縮期始點標志線，與長豎直線緊貼短豎直線(Q4)是預測得到的當前心動周期的下一心動周期舒張期起始時刻。從圖中可見對時相判別相當準確。(2)多功能接口卡
多功能接口卡，是構建微機系統(tǒng)中的中央處理器與患者生理信息和控制微推注藥液的傳輸通道；完成采集患者血壓模擬信號、并濾波、放大、模數(shù)轉換，再上傳中央處理器?；颊哐獕耗M電信號，可選擇單端或雙端方式，輸出模擬信號，可選擇電壓或電流輸出方式及不同的量程；還提供A/D芯片完成模擬信號到數(shù)字信號的轉換信息、多種采樣方式(采樣頻率、同步、異步)選擇、多種A/D轉換啟動方式、多種轉換狀態(tài)標志信息；還備有M路TTL可編碼輸入、輸出功能和三路16位字長的計數(shù)/定時器以及10兆赫基準時鐘，以便將轉換結果實時上傳中央處理器或下發(fā)到前端受控設備。主要包括以下部分。PCI總線控制器，為實施公用信號傳送管理的芯片。通過與各模塊的連線實現(xiàn)模塊間或設備間相互傳送信息(在本裝置中，PCI把CPU與患者相連的血壓傳器感提供的信息和向微量推注泵發(fā)送注藥命令的信息連接了起來)。該模塊不依賴任何CPU，有很好的兼容性的現(xiàn)代總線控制器，并支持高速緩存、多處理機、自動配置等功能，以提高微機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力和更強的智能。傳輸速率達133 (MB/S)，總線寬度32位，可多路復用。4K采樣FIFO(先進先出)模塊，為集成化的FIFO緩存器芯片，有獨立的輸入輸出， 且時鐘不相同，但進出數(shù)據(jù)有序。最適于實時性要求高，連續(xù)長時間采數(shù)領域。時鐘、計數(shù)/定時器，為CPU和與患者相關的檢測診斷設備、微量推注器等受控設備，提供實時實鐘，實現(xiàn)定時檢測、掃描、中斷、顯示，或定時、延時控制。通道掃描邏輯芯片和16路單端(8路為雙端)芯片，用以實現(xiàn)CPU通過發(fā)送帶有不同地址編碼指令，就能實現(xiàn)與患者相連的多個檢測設備或控制設備間傳遞命令，實現(xiàn)在線檢測和實時控制。在采集與患者相連的血壓傳感器輸出的血壓波數(shù)據(jù)時，無論是以單端或雙端形式提供，都能被CPU取走，以適應不同形式的外部模擬信號都能通過該接口芯片而進入CPU，使操作靈活，編碼簡單?？蛇x單端或雙端方式輸入模擬信號。輸出模擬信號可選擇電壓或電流輸出方式及不同的量程。16位TTL可編程輸入、輸出接口芯片，用于直接并行傳送數(shù)據(jù)，如輸出設備等。由于微機總線上的數(shù)據(jù)都是并行傳送的，很多的外部終端設備也用此方式與計算機相連，是一種通用接口。有編碼簡單，傳輸速度快的特點。12位A/D控制器、A/D觸發(fā)邏輯和A/D、D/A轉換芯片，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號和數(shù)字信號到模擬信號的轉換，采用逐次比較方式進行A/D轉換。程控增益及放大器(D-7)，用于第二次放大患者的受測模擬信號，此處引入程控增益放大功能，是解決患者不同類別生理信息的幅值差異大的問題(如心電有毫伏，而腦電， 神經電信號一般在微伏)。有此功能，強弱信號均可輸入進行轉換，使用方便，又大大降低了接口模塊的成本。中斷請求控制邏輯芯片，用于系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時，可暫停正在執(zhí)行的任務，立即轉入外部請求中斷源來的任務，轉而去執(zhí)行新的更緊迫的任務(如停電)。對接口而言，有了中斷功能，CPU無需花時間經常去查詢是否有外部事件要處理，就可集中時間繼續(xù)做正在做的事件，直到接口轉來需要服務的中斷請求為止(如健盤中斷停機一樣)。在實時控制、實時采數(shù)系統(tǒng)中，時間事件申請中斷，就很快會得到CPU的響應，十分有用。在實施“在線”檢測、實時自動給藥過程中，CPU要不斷采集病員體的血壓波形，經分析處理求得心動周期和時相，再綜合其它參數(shù)和醫(yī)生的注藥方案，獲得注藥模式，隨即發(fā)出控制命令啟動電機注藥，循環(huán)往復直至推完藥。期間有多次輸入/輸出信息需通過多功能接口來傳送。所謂程序化注藥，就是按發(fā)明者設計的編碼流程執(zhí)行相應的命令，其中輸入/輸出命令就需要多功能接口的支持，才能完成在線測量與控制。鑒此，若增加或修改編碼，就能改變注藥方式，也可新增注藥方式，給該裝置斌與新功能而無需添加設備。(3)血壓傳感器
血壓傳感器由敏感件和轉換件構成。前者用于識別患者的血壓變化，因直接與授體接觸，應不能干擾或妨礙患者生命活動，也不能終止與被測信號無關的生命活動，把它們排除在外，所以與對患者直接接觸的傳感器無論是材料、體積、消毒、供電都有特殊要求。后者用于把壓力物理量轉換為電量。本發(fā)明選用國產醫(yī)用半導體壓阻式微型血壓傳感器，當血壓作用于傳感器入口端硅膜片上時引起變形，導致材料晶格間電子、空穴改變，使禁帶寬度改變，引起晶體間電阻率變化，即壓阻效應，置于電橋橋臂上硅膜片使橋失去平衡，與電橋相連的放大電路，將阻值變化轉換為電壓變化并放大。另外，血壓在一個心動周期中波動大，既有很多高頻成份， 也有直流成份(舒張末期)，因此，要求血壓傳感器應有較寬的頻率響應范圍，且無非線性相位移及溫漂和時漂。(4)高品質前置放大器
血壓傳感器輸出的電信號很弱，并伴有多種噪聲(如器件熱操聲，肌體噪聲)通過長線電纜連接于多功能接口卡輸入端，經多路選擇邏輯選擇后，送去濾波、去噪后還需由程控增益放大器放大到A/D轉換電路要求的范圍，由單/雙端極性選擇后，才能進入A/D轉換器轉換，轉換完成，等待中央處理器來取數(shù)。前置放大器中Rl R4四個硅片按惠登電橋形式連接(如圖3所示)，用于敏感生理壓力信號檢測。在設計上，在初始狀態(tài)時，R1=R2=R3=R4=0, 電橋平衡，輸出為零；承受生理血壓作用時R1、R4同步增加或減小，R2、R3同步減小或增加。 橋臂上四個單晶硅薄片阻值變化引起電橋輸出電壓變化。該電壓由前置放大器初步放大。 放大器采用差分對管放大電路，該電路不僅放大倍數(shù)大，同時還有較好的溫度穩(wěn)定性和抗干擾能力。橋路輸出隨血壓脈動變化的電壓信號送到兩個差動對管Tl和T2的基極，經放大器放大后取兩管集電極之差。
(5)微控制器系統(tǒng)
由雙芯片程控邏輯組成。執(zhí)行微機中央處理器下傳的命令，負責根據(jù)微機的指示進行相應模式的推注控制與顯示，并能接受本地按鍵的直接控制。該系統(tǒng)結構如圖4所示。微控制器首先需要通過串口接受微機傳來的藥液推注模式的設置(連續(xù)推注或在心動周期預定時相推注)以及推注參數(shù)(推注速度，推注藥液量，報警阻力)。而通過本地按鍵同樣可以輸入推注模式與推注參數(shù)，這些參數(shù)同時被微控制器通過并行口傳送到液晶顯示模塊上進行顯示。當病人血壓經A區(qū)微機系統(tǒng)分析處理，預測到下一個心動周期推注的起始時刻時， 微機負責在推注時刻到來之前，通過DO接口向微控制器的中斷請求引腳申請外部中斷，微控制器接收到中斷后，根據(jù)中斷引腳的不同進入不同的中斷服務子程序，從而對步進電機進行驅動或停止處理。步進電機的推注速度，則通過微機串口向微控制器寫入控制字來獲得。當在心動周期的預定時相推注藥液時，微控制器通過其PWM輸出控制步進電機的啟、停與轉速。該系統(tǒng)設有注射驅動鎖定/開啟鈕，菜單方式設置，防止誤操作。有高清晰液晶模塊實時顯示注射容量，且容量、速率和單位可選，參數(shù)設置自動保存?？稍?2小時內設置8 個Mep，每個^ep獨立設置參數(shù)。還有殘留液提示、泵運行狀態(tài)提示、總量查詢、殘留液、運行狀態(tài)顯示及報警功能。(6)微推進器
由精密步進電機及驅動部件組成(圖5所示)。推進時，步進電機帶動聯(lián)軸器旋轉，進而通過絲桿將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動，帶動頂頭做直線進給。頂頭則推動針筒推桿，對固定于針筒座上的針筒內藥液進行推注。推注所遇阻力由頂頭的壓力應變片感知，并傳送到微控制器。如壓力超過閾值則報警。該微推進器具有不受輸液通道內阻力的影響，能平穩(wěn)推動輸液器的特點。 為實現(xiàn)本發(fā)明還采取了以下技術措施 (1)預測自適應問題
本發(fā)明所述裝置是一個無生命活性的固定裝置，若用于對無生命活性系統(tǒng)的測控，只要確切掌握了受控系統(tǒng)的特性，再復雜的問題最終會得到求解。而本發(fā)明所述裝置面對的是有生命活性病員體。呼吸、咳嗽與推藥時，血壓波形、幅值及周期因生物體自身的自我調節(jié)機制會作出反應而隨之改變。在推藥過程中，與微推注系統(tǒng)出口相連的病員體位移動，因血流時變非線性要求系統(tǒng)的推力也應跟隨調整?；诒景l(fā)明有前期近五年多的基礎研究結累和本發(fā)明人擁有一套先進的自建模擬系統(tǒng)，經大量實驗研究和動物及臨床試驗的考證， 對被控對象因外界或自身內因改變的變化趨勢的認識已撐控，并置于本發(fā)明所述權力保護中。(2)系統(tǒng)非線性問題
本發(fā)明中的微推注系統(tǒng)的機械傳動件、注射針筒內活塞等呈現(xiàn)的非線性，將影響進藥量，對此己通過自制的測試設備經大量實驗研究得到解決，并置于權利保護項中。( 3 )同步、定時的精度問題
基于本發(fā)明所述裝置與受治病員間無統(tǒng)一的定時系統(tǒng)，且病員的心率又呈動態(tài)變化趨勢，要實現(xiàn)與病人心率同步，精碓定時推藥，難度較大。此難點已由本發(fā)明人通過研制的時間精度標時儀標定，已置于權利保護項中。有益效果(1)本發(fā)明所述自動推藥裝置，能依據(jù)在線檢測的血壓波形、患者的體診參數(shù)和醫(yī)生手術方案，自動定制一個科學、合理、安全的自動推藥模式自動推藥。守候在計算機前的手術人員既可觀察到推藥情況，也可看到病員血壓的動態(tài)波形，如有突變即發(fā)出警示，并提供多種推藥模式供醫(yī)生選擇，以便醫(yī)生快速處理。(2)本發(fā)明所述裝置自動生成的幾種推藥模式，可作為專家咨詢系統(tǒng)提供醫(yī)生參考，一但接受醫(yī)生的指令，嚴格按醫(yī)囑自動推藥，從而避免當前臨床上普遍采用的手推注射器方式，大劑量、高速灌注的攻擊性推化療藥。結果是，敵我不分，既殺了癌細胞，也殺了正常細胞，造成瘤雖去人亦死亡的“同歸于盡”的結局，這不能不引起我們對這種推藥方法的深刻反思。(3)現(xiàn)在臨床中面臨經血管介入推藥極不規(guī)范，也不科學。而本發(fā)明所述自動推藥裝置的推藥速度、推藥量和定時精度己遠遠超越人所能具有的反應速度和實時控制能力， 更為重要地實現(xiàn)了科學、合理、安全用藥，即以較少的藥物劑量，在局部靶器官獲得最大的藥物濃度并停留足夠長的時間而無返流，減少傷害健康組織。這不僅改變了當前經血管介入推藥中靠手工推注不可忽視的不規(guī)范、高速、大劑量注藥而引發(fā)的諸多臨床問題，還極大地減輕了國家和病人的經濟負擔，又減少了醫(yī)務人員體力和精力。(4)而本發(fā)明所述自動推藥裝置具有實時連續(xù)存儲信息功能，真實準確地記錄了推藥全過程中病人血壓、心率信息及醫(yī)囑方案實施資料，為臨床科學研究和教學提供了有研究價值的信息，也為法律文件提供準確、真實的數(shù)據(jù)。(5)本自動推藥裝置備具有無線局域網接口、以太網接口。如果本裝置上的計算機與其它在線監(jiān)測患者病征的前端設備相連，在本顯示器亦可顯示患者病征參數(shù)，如若與網絡有連接，推藥過程可送到遠程終端或醫(yī)院監(jiān)控中心、醫(yī)院數(shù)據(jù)庫管理中心。方便與醫(yī)療數(shù)字化系統(tǒng)對接，有助于提高醫(yī)療服務科學化水平。


圖1是本發(fā)明所述預測自適應注藥裝置的構成框圖。該圖表明了預測自適應注藥裝置系統(tǒng)的結構。圖2為藥液推注過程計算機顯示界面。圖3為血壓傳感器與前置放大電路原理圖，該圖表明了血壓傳感器與前置放大電路的連接關系。圖4為藥液輸注本地控制系統(tǒng)結構框圖，該圖表明了微控制器與按鍵、驅動電路、 步進電機、液晶顯示模塊之間的連接關系。圖5為藥液輸注微推進器結構示意圖，該圖表明了藥液微推進器的機械結構。圖6為藥液輸注的具體實施示例圖，該圖表明了本項發(fā)明實施時血壓傳感器、前置放大器、多功能接口、微機系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)、微推進器、注射器、介入導管、病人相互之間的關系。
具體實施例方式欲具體實施本項發(fā)明，需按本發(fā)明技術方案(圖6示)，先搭建一個硬件平臺，再置入權力要求所述的在線測血壓組件、預測控制組件、驅動微推注組件、操作流程、顯示組件即成。 硬件平臺搭建采用“對號入座”的傻瓜“裝配法”，不要求實施人員達到發(fā)明人應具有的多學科的基本理論知識和技能。通過內置的自診斷運行正常后，經標校(血壓、時間、非線性適應性和實時性等)校驗，即可投入運行?？紤]到醫(yī)院手術人員和醫(yī)生的專業(yè)所限，對本發(fā)明涉及到相關學科的基礎理論和工程技術基礎知識的欠缺。鑒此，本發(fā)明特別注重現(xiàn)場操作問題，而引入程序化自動推藥理念，即從開機自檢(自診斷)到注藥完畢全過程都采用下拉菜單(圖形)式，引領操控人員按流程“點擊”菜單或鍵盤上按鍵即可。為盡量減少按鍵種類及次數(shù)，對操作流程程序化，也予以“自動化”，所以，只有為數(shù)不多的按鍵可選，如 “丫”(同意)或“N”(不同意進入下一個流程)等可選鍵。
權利要求
1.預測自適應自動推藥裝置，由微機系統(tǒng)(A)、多功能接口模板(D)、血壓傳感器 (c-l)、弱信號放大器(C-2)、微控制器(B-1)、微推進器(B-2)、和醫(yī)用注射器(B-3)等功能單元硬件和置入微機系統(tǒng)內的在線測血壓組件、預測控制組件、驅動推注泵組件、流程執(zhí)行組件等四個專用組件，組成一個具有在線檢測和實時控制功能的智能型自動推藥裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的預測自適應自動注藥裝置，其特征在于有一個多功能接口卡(D)，通過卡上的PCI (公用信號傳送管理)總線控制器(D-1)，把與患者相連的血壓傳感器(C-I)提供的血壓波形，實時有序上傳給微機中央處理器，同時又把中央處理器控制微量推注泵推藥命令發(fā)送給微推注系統(tǒng)(B)；利用PCI具有的多處理機、自動配置功能，經接口卡上的板總線把集成化4K采樣的FIFO (先進先出)模塊(D-2)連接起來，實現(xiàn)連續(xù)長時間采樣，進出數(shù)據(jù)有序；時鐘、計數(shù)/定時器(D-3)，用于提供精確控制微注射系統(tǒng)定時推藥、 在線檢測受治病員的血壓波形、辯識心動周期和時相的定時信號；12位A/D轉換器(D-4)、 A/D觸發(fā)邏輯(D-5)，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號和數(shù)字信號到模擬信號的轉換。
3.根據(jù)權利要求1所述的預測自適應注藥裝置，其特征在于還包括一個半導體壓阻式微型醫(yī)用血壓傳感器(C-1 )，病人血壓信號經醫(yī)用導管送至壓力傳感器的輸入端，血壓變化致使膜硅片受壓變形阻值跟隨改變，將其送電橋放大電路，把阻值變化轉換電壓變化，再送入后接的前置放大器放大(c-2 )后，進入多功能接口板單端輸入端(D-6 )運算放大器(D-7 ) 作第二次放大(可程控增益調節(jié))后送A/D轉換器(D-4)，將血壓電信號轉換為CPU可用的 “數(shù)字”電信號，通過PCI總線(E)進入CPU ；經微機解算獲得心動周期及時相，并預測出下一心動周期中藥液推注時相的起始時間送微機系統(tǒng)顯示器；時相識別對心動周期時相判別準確，預測所得推注時刻與實際應推注時刻一致，誤差在允許范圍之內。
4.根據(jù)權利要求1所述的預測自適應自動注藥裝置，其特征在于微量推注系統(tǒng)(B)， 由微控制器(B-1)、微推進器(B-2)和醫(yī)用注射器(B-3)組成；微控制器的入口通過串行電纜線與微機串口相連，通過微機串口(F)向微控制器寫入控制字方式，下達推注模式(連續(xù)推注或在心動周期預定時相推注)以及推注參數(shù)(推注速度，推注藥液量，阻力報警);依據(jù)患者病變程度、身體狀況和藥液特性，提供多種進藥量和進藥速度，供醫(yī)生通過“本地按鍵”輸入推注模式與推注參數(shù)，這些參數(shù)同時被微控制器傳送到液晶顯示模塊顯示(H);當病人血壓經微機解算獲得心動周期及時相，并預測出下一心動周期中推注時相的起始時間，再綜合預置微機內的患者基礎信息(血管狹窄程度、血液粘性度、病體體位、病變程度、)及控制系統(tǒng)中的非線性參數(shù)和手術治療方案參數(shù)，經預測控制模塊預測在下一心動周期擬定時相進入血管分支入口處的時間及提前啟動微量推注系統(tǒng)的時間；隨即中央處理器通過DO 口 (G)向微控制器發(fā)啟動推注命令，啟動步進電機(B-2-1)，帶動聯(lián)軸器(B-2-2)旋轉，進而通過絲桿(B-2-3)將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動，推動針筒頂頭(B-2-4)，將針筒(B-2-5)內藥液推入與針筒出口相連的導管內(B-4)，經導管流入病變部分支血管入口，讓藥液順脈動血流方向進入病變區(qū)殺死癌細胞；推注所遇阻力由頂頭的壓力應變片(B-2-6)感知，并傳送到微控制器；如壓力超過閾值則報警；針筒頂頭(B-2-4)壓住限位開關1 (B-2-7)時發(fā)生注射完畢報警，壓住限位開關2 (B-2-8)發(fā)生到達最后位置報警。
全文摘要
本發(fā)明由微機系統(tǒng)、多功能接口卡、血壓傳感器、弱信號放大器、微量控制器、微量推進器、醫(yī)用注射器等功能單元構成的一種“基于血流動力學的預測自適應自動推藥裝置”。該裝置具有在線、實時檢測病員的生理血壓參數(shù)、自動辯識心動周期及時相，根據(jù)醫(yī)生選擇的推藥模式，自動在每個心動周期中一個特定時段定速、定量自動微量推藥。在推藥過程中，根據(jù)實時監(jiān)測到的病員血壓參數(shù)，自動矯正每個心動周期中推藥的時相、速度及藥量。以“引導”游離于脈動血液中的有限量藥液，盡量多的進入病變部位，獲得最大的藥物濃度，提高藥物的生物利用度，減少用藥總量和毒副作用。推藥結束，自動記錄病人手術信息并存入數(shù)據(jù)庫，供查詢遠程訪問。
文檔編號A61M5/31GK102247638SQ201110090739
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權日2011年4月12日
發(fā)明者涂海燕, 袁支潤 申請人:四川大學