一种组织的灌注控制方法、装置及灌注系统与流程

1.本公开涉及医疗技术领域，尤其涉及一种组织的灌注控制方法、装置及灌注系统。


背景技术：

2.一些生物组织在获取过程中或使用前需要对其进行灌注，以使该生物组织的各项参数能够达到使用需求；以大隐静脉桥血管为例，大隐静脉桥血管的获取与制备是冠状动脉旁路移植术中重要的环节，大隐静脉获取过程中的，需对大隐静脉内腔进行灌注扩张，使其满足手术吻合需求。
3.现有的组织灌注方式通常将待灌注组织的远端夹闭，在近端使用注射器手动注射肝素生理盐水扩张内腔。然而使用注射器手动扩张内腔的过程，其内腔中压力极易超过最大允许值，从而破坏内腔中皮的完整性，并激活炎症反应，同时高压力使组织自身丧失了平滑肌舒张收缩功能，促进了内膜的增生，严重影响了组织的通畅率。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本公开提供一种组织的灌注控制方法、装置及灌注系统，实现灌注过程压力可控，避免组织的内腔中的压力过高等问题。
5.本公开的技术方案是这样实现的：
6.第一方面，本公开提供一种组织的灌注控制方法，应用具有压力传感器、灌注机构和注射机构的灌注系统；所述注射机构包括第一注射器和第二注射器；所述方法包括：
7.获取组织内膜压力信号；
8.确定所述组织内膜压力信号满足设定条件的情况下，基于设定策略控制所述灌注机构驱动所述第一注射器将流体注入组织操作，以及控制所述灌注机构驱动所述第二注射器将组织内流体排出操作。
9.在一种实施方式中，所述设定策略包括设定注入速度、设定注入频率、设定注入时间、设定注入流量其中的至少一个。
10.在一种实施方式中，所述确定所述组织内膜压力信号满足设定条件的情况下之前，所述方法还包括：
11.控制所述灌注机构向所述第一注射器注入流体；
12.控制所述灌注机构排空所述第二注射器内的流体。
13.在一种实施方式中，所述获取组织内膜压力信号后，所述方法还包括：
14.确定组织内膜压力信号不满足设定条件的情况下，控制所述灌注机构排出所述组织内的流体，直至所述组织内膜压力满足设定条件。
15.第二方面，本公开提供一种组织的灌注控制装置，包括：
16.获取模块，用于获取组织内膜压力信号；
17.控制模块，确定所述组织内膜压力信号满足设定条件的情况下，基于设定策略控制所述灌注机构驱动第一注射器将流体注入组织操作，以及控制所述灌注机构驱动第二注
射器将组织内流体排出操作。
18.第三方面，本公开提供一种灌注系统，包括：
19.控制器，用于执行上述的控制方法；
20.与所述控制器电连接的灌注机构，
21.与所述控制器电连接的压力传感器；
22.以及与所述灌注机构连接的注射机构。
23.在一种实施方式中，所述注射机构包括：
24.第一注射器，用于向所述组织的内腔注射流体；
25.以及第二注射器，用于将所述组织内的流体排出。
26.在一种实施方式中，所述灌注机构包括驱动器以及与所述驱动器电连接的第一执行机构和第二执行机构；
27.所述第一执行机构具有第一可开合夹具，所述第一可开合夹具用于夹持所述第一注射器；
28.所述第二执行机构具有第二可开合夹具，所述第二可开合夹具用于夹持所述第二注射器。
29.在一种实施方式中，所述系统还包括：与所述注射机构相连的流体循环组件，用于向所述注射机构提供所述流体，以及收集所述注射机构抽出的所述组织内的流体。
30.在一种实施方式中，所述流体循环组件包括：
31.容器，用于盛装流体；
32.第一开关，设置于第一流道，用于控制所述第一流道通断；所述第一流道连接于所述注射机构与所述组织之间，用于注射机构向所述组织的内腔注射流体；
33.第二开关，设置于第二流道，用于控制所述第二流道通断；所述第二流道连接于所述注射机构与所述组织之间，用于注射机构将所述组织内的流体排出；
34.第三流道，连接于所述容器与所述注射机构之间，用于所述容器的流体注入所述注射机构；
35.第四流道，连接于所述容器与所述注射机构之间，用于所述注射机构内的流体排入所述容器；
36.第三开关，设置于所述第三流道，用于控制所述第三流道通断；
37.第四开关，设置于所述第四流道，用于控制所述第四流道通断。上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：
38.本公开的控制方法在确定组织组织内膜压力满足设定条件的情况下，基于设定策略控制所述灌注机构驱动所述第一注射器将流体注入组织操作，以及控制所述灌注机构驱动所述第二注射器将组织内流体排出操作，从而实现组织灌注过程的压力可控，提高灌注过程组织组织内膜压力的控制精度和安全性，解决现有技术中使用注射器手动扩张血管的过程中引起组织内膜压力过高，导致组织内腔的皮的完整性被破坏、激活炎症反应、使组织自身丧失了平滑肌舒张收缩功能等问题。
附图说明
39.附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，
其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
40.图1示出了根据本公开示例性实施例的控制方法流程示意图；
41.图2示出了根据本公开示例性实施例的控制灌注机构向第一注射器注入流体及控制灌注机构排空第二注射器内的流体的流程示意图；
42.图3示出了根据本公开示例性实施例的灌注控制装置的结构示意图；
43.图4示出了根据本公开示例性实施例的灌注系统的原理示意图；
44.图5示出了根据本公开示例性实施例的灌注装置的结构示意图；
45.图6示出了根据本公开示例性实施例的灌注装置的俯视结构示意图；
46.图7示出了根据本公开示例性实施例的灌注装置的主视结构示意图；
47.图8示出了根据本公开示例性实施例的注射器的结构示意图；
48.图9示出了根据本公开示例性实施例的灌注系统的电路原理示意图；
49.图中：
50.灌注装置110、第一灌注机构110a、第二灌注机构110b、压力传感器130、可开合夹具112、动力部件113、导轨部件114、第一执行机构111a、第二执行机构111b、丝杠117、第一夹持部115、第二夹持部116、第一夹片1151、第一支架1152、第二夹片1161、第二支架1162、第一步进电机113a、第二步进电机113b、控制器121、驱动器122、第一控制器121a、第二控制器121b、第一驱动器122a、第二驱动器122b、流体循环组件200、容器210、第一开关221、第二开关222、第三开关223、第四开关224、上位机300、直流电源400、注射器500、第一注射器500a、第二注射器500b、注射口510、活塞柄520。
具体实施方式
51.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
52.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
53.应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
54.本文使用的术语“包括”、“具有”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
55.参照图1和图4，本公开的实施例提供一种组织的灌注控制方法，应用具有压力传感器130、灌注机构和注射机构的灌注系统；注射机构包括第一注射器500a和第二注射器
500b；该控制方法可以应用于大隐静脉桥血管等生物组织的灌注控制，以实现组织内腔的扩张、清洗、畅通等目的。
56.参照图1和图4，本公开实施例提供的控制方法包括：
57.步骤s100，获取组织内膜压力信号；
58.步骤s200，确定组织内膜压力信号满足设定条件的情况下，基于设定策略控制灌注机构驱动第一注射器500a将流体注入组织操作，以及控制灌注机构驱动第二注射器500b将组织内流体排出操作。
59.在实际灌注过程中，可以通过实时获取组织内膜压力，并判断组织内膜压力是否持续满足设定条件，在确定组织内膜压力满足设定条件的情况下，执行灌注操作；
60.上述灌注操作，一方面将流体基于设定策略控制灌注机构驱动第一注射器500a将流体注入组织操作，另一方面，基于设定策略控制灌注机构驱动第二注射器500b将组织内流体排出操作，在实际应用中，将组织内的流体抽出的时机可以是与将流体注入到组织的过程同步进行，也可以是略先于或滞后于流体的注入，以使组织内膜压力保持在设定的压力范围内，从而实现灌注过程组织内膜压力可控，避免组织内膜压力过高，对组织成损害等问题。
61.上述设定策略包括设定注入速度、设定注入频率、设定注入时间、设定注入流量其中的至少一个；应当理解的是，在实际灌注操作中，可以根据实时获取的组织内膜压力信号，以及组织内膜压力信号的变化情况，制定不同的设定策略；将流体注入到内腔的设定策略和将内腔中的流体抽出的设定策略，在一般情况下采用相同的设定策略，以使组织内膜压力保持稳定；但是在实际应用中，可能出现一些特殊情况，也可以根据实际操作的需要，将设定策略制定为第一设定策略和第二设定策略，使第一设定策略与第二设定策略不同并分别赋予将流体注入步骤和流体抽出步骤。
62.上述设定条件可选的包括：组织内膜压力值≤预设的压力值。通常情况下，只有当组织内膜压力值小于设定值时，才能允许将流体注入到组织的内腔中，以避免组织的内腔中膜压力值过高，对组织的内膜造成破坏。
63.在获取组织内膜压力信号后，上述控制方法还包括：
64.步骤s300，确定组织内膜压力信号不满足设定条件的情况下，控制灌注机构排出组织内的流体，直至组织内膜压力满足设定条件。
65.当确定组织内膜压力不满足设定条件的情况，一般是指组织内膜压力过高，此时，如直接执行灌注操作，将使组织内膜压力进一步升高，导致组织被破坏，因此可以先将组织内的流体从组织中抽出，使得组织内的压力下降到满足设定条件后，再执行灌注操作，以避免破坏组织。
66.参照图2和图4，在一种实施方式中，确定组织内膜压力信号满足设定条件的情况下之前，控制方法还包括：
67.s400，控制灌注机构向第一注射器500a注入流体；
68.s500，控制灌注机构排空第二注射器500b内的流体。
69.通过上述步骤以使第一注射器500a内具有流体以便于注射，同时第二注射器500b具有足够的空间能够抽出组织内的液体。
70.本实施例的控制方法还包括，在满足终止条件时，终止灌注操作；终止条件可选的
包括：灌注操作的执行次数达到设定的次数；或者组织的应用参数满足要求，以使组织能够满足使用要求。举例来说，当组织为大隐静脉桥血管时，终止条件的设定应当使大隐静脉桥血管满足手术吻合需求。
71.由上可知，本公开实施例的控制方法在确定组织内膜压力满足设定条件的情况下，基于设定策略控制灌注机构驱动第一注射器500a将流体注入组织操作，以及控制灌注机构驱动第二注射器500b将组织内流体排出操作，从而实现组织灌注过程的压力可控，提高灌注过程组织组织内膜压力的控制精度和安全性，解决现有技术中使用注射器500手动扩张血管的过程中引起组织内膜压力过高，导致组织内腔的皮的完整性被破坏、激活炎症反应、使组织自身丧失了平滑肌舒张收缩功能等问题。
72.参照图3和图4，本公开实施例还提供了灌注控制装置10，包括：
73.获取模块11，用于获取组织内膜压力信号；
74.控制模块12，确定组织内膜压力信号满足设定条件的情况下，基于设定策略控制灌注机构驱动第一注射器500a将流体注入组织操作，以及控制灌注机构驱动第二注射器500b将组织内流体排出操作。
75.上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。
76.参照图4-图9，本公开实施例还提供了灌注系统，包括：
77.控制器121，用于执行上述实施例涉及的控制方法；
78.灌注机构，与控制器121电连接，并且与注射机构连接，用于在控制器121的控制下，驱动第一注射器500a将流体注入组织的内腔，以及驱动第二注射器500b将组织内流体排出；所述灌注机构包括执行机构，以及用于驱动执行机构的驱动器122；其中，驱动器122与控制器121相连，用于接收控制器121的控制信号；
79.压力传感器130，与控制器121电连接，用于获取组织内膜压力；
80.注射机构，包括注射器500，注射器500的数量优选为两个，分别为第一注射器500a和第二注射器500b，第一注射器500a用于向组织的内腔注射流体，第二注射器500b用于将组织内的流体排出；
81.上述灌注机构数量为两个，分别为第一灌注机构110a和第二灌注机构110b，第一灌注机构110a用于驱动第一注射器500a，第二灌注机构110b用于驱动第二注射器500b，第一灌注机构110a的执行机构为第一执行机构111a，第二灌注机构110b的执行机构为第二执行机构111b。
82.参照图4-图9，本实施例方式中，灌注系统还可以包括上位机300，上位机300可用于向控制器121发出指令信号，以控制器121向驱动器122发出控制信号；应当说明的是，指令信号也可以是由工作人员手动发出的开关信号。
83.参照图4-图9，上述执行机构包括可开合夹具112、动力部件113和导轨部件114；动力部件113与可开合夹具112相连，用于驱动可开合夹具112开合，从而推动或拉动注射器500。其中第一执行机构111a具有第一可开合夹具112，第二执行机构111b具有第二可开合夹具112；第一可开合夹具112用于夹持第一注射器500a；第二可开合夹具112用于夹持第二注射器500b。
84.可开合夹具112包括可相对移动设置的第一夹持部115和第二夹持部116，第一夹
持部115与第二夹持部116之间具有夹持区域；在实际应用中，将注射器500安装于夹持区域，并使注射器500的注射口510伸出夹持区域外，使注射器500的注射筒和活塞柄520位于夹持区域内，并分别与第一夹持部115和第二夹持部116相连接，从而使注射器500的活塞柄520能够随第一夹持部115和第二夹持部116的相对移动而推动或拉动。
85.可选的，第一夹持部115固定于导轨部件114的一端，第二夹持部116可移动地设置于导轨部件114上；动力部件113与第二夹持部116传动连接；优选的，动力部件113通过丝杠117与第二夹持部116传动连接。
86.可选的，第一夹持部115具有用于夹持注射器500的注射口510的第一夹片1151，第一夹片1151通过第一支架1152固定于导轨部件114的一端；第二夹持部116具有用于夹持注射器500的活塞柄520的第二夹片1161，第二夹片1161通过第二支架1162可移动地设置于导轨部件114上。
87.基于上述结构，可以将注射器500的注射口510夹设于第一夹片1151上，并使注射口510伸出夹持区域，将注射器500的活塞柄520设于第二夹片1161上，动力部件113推动第二夹持部116运动时，第二夹持部116可推动活塞柄520运动，使注射器500完成推动注射或拉动吸取的动作。
88.参照图4-图9，可选的，动力部件113为电机，通过电机的正转和反转，从而驱动可开合加具的开合，进而推动或拉动注射器500的活塞柄520运动，作为优选的实施方式，电机可以选用步进电机，以便于获得更加精确的定量位移动，提高控制精度。
89.应当理解的是，本实施例的动力部件113并不限于电机，也可以选用液压缸或气缸等动力源作为动力部件113。
90.上述驱动器122可根据动力部件113来选型适配，以将控制信号转换为相应动力部件113可识别的信号，举例来说，当动力部件113为电机时，驱动器122为电机驱动器122，能够将接收控制信号，并将控制信号转换为控制电机转动的两相信号或三相信号，以实现电机的正转、反转、启动、停止等控制。
91.参照图4-图9，作为本实施例的优选实施方式，灌注系统，还包括：与注射机构相连的流体循环组件200，用于向注射机构提供流体，以及收集注射机构抽出的组织内的流体。
92.流体循环组件200包括：
93.容器210，用于盛装流体；
94.第一开关221，设置于第一流道，用于控制第一流道通断；第一流道连接于注射机构与组织之间，用于注射机构向组织的内腔注射流体；
95.第二开关222，设置于第二流道，用于控制第二流道通断；第二流道连接于注射机构与组织之间，用于注射机构将组织内的流体排出；
96.第三流道，连接于容器210与注射机构之间，用于容器210的流体注入注射机构；
97.第四流道，连接于容器210与注射机构之间，用于注射机构内的流体排入容器210；
98.第三开关223，设置于第三流道，用于控制第三流道通断；
99.第四开关224，设置于第四流道，用于控制第四流道通断。
100.参照图4和图9，灌注系统还包括，上位机300，用于接收压力传感器130的压力信号，根据压力信号，制定设定策略；并根据设定策略生成指令信号发送至控制器121，以驱动灌注机构按照设定策略执行灌注操作，本实施例中，上位还可以接收手动输入的指令，并生
成指令信号。
101.举例来说，本公开实施例的灌注系统的硬件连接如下：
102.参照图9，控制器121与上位机300之间通过rs485线缆通讯连接，可选用modbus-rtu(modbus-remote terminal unit，远程终端模式)通讯协议。控制器121与驱动器122相连，其中，控制器121采用5v电源供电，驱动器122的引脚pul+为脉冲信号输入引脚，与控制器121的脉冲信号输出引脚pul电连接，控制器121输出的脉冲有效沿可调，默认脉冲上升沿有效；为了可靠响应脉冲信号，脉冲宽度应大于1.2us。控制器121的引脚dir为方向输出引脚，输出高/低电平信号，为保证电机可靠换向，方向信号应先于脉冲信号至少5us建立。电机的初始运行方向与电机绕组接线有关，驱动器122的引脚a+、a-、b+、b-分别与两相四线步进电机的对应端口相连。互换任意一相绕组(如a+、a-交换)可以改变电机初始运行的方向。驱动器122的引脚ena为使能控制信号，此输入信号用于使能或禁止驱动器122输出。当引脚ena接低电平或内部光耦导通时，驱动器122将切断电机各相的电流使电机处于自由状态，不响应步进脉冲。当不需用此功能时，使能信号端悬空即可。直流电源400能够输出24v电压，为系统各模块供电，驱动器122接24v直流电源400供电，驱动器122的端口+v接电源正极，端口gnd接电源负极。
103.参照图4-图9，本实施例中，第一执行机构111a和第二执行机构111b根据实际应用的需要可以共用一个驱动器122，也可以设置两个驱动器，分别为第一驱动器122a和第二驱动器122b，第一驱动器122a与第一执行机构111a相连，第二驱动器122b与第二执行机构111b相连。控制器121也可以设置成两个控制器121，分别为第一控制器121a、第二控制器121b。
104.参照图4-图9，作为可选的实施方式，控制器121和灌注机构等部件组成了灌注装置110。其中，第一控制器121a、第一驱动器122a和第一执行机构111a等部件构成了第一灌注装置110；第二控制器121b、第二驱动器122b和第二执行机构111b等部件构成了第一灌注装置110。
105.应当说明的是，本实施例以生物组织的灌注为例，其中流体主要为生理盐水等适用于生物组织的液体或气体。
106.参照图4-图9，本实施例以大隐静脉桥血管的灌注扩张为例，其中，灌注的流体为生理盐水，装有待灌注液体的容器210为生理盐水袋，第一执行机构111a的动力部件113为第一步进电机113a，第二执行机构111b的动力部件113为第二步进电机113b；基于此，灌注操作具体如下：
107.第一步，第一注射器500a中充满生理盐水，第二注射器500b排空；
108.第二步，将第一开关221和第二开关222打开，使第一注射器500a、第二注射器500b与血管之间的通路打开；将第三开关223和第四开关224闭合，使第一注射器500a、第二注射器500b与生理盐水袋之间的通路切断；
109.第三步，使第一步进电机113a正转指定步数，使第一注射器500a推进指定距离，将定量的生理盐水注射到血管中，此时血管壁压力增大；
110.第四步，使第二步进电机113b反转指定步数，使第二注射器500b拉回指定距离，从血管中抽取定量的液体，此时血管壁的压力降低；优选的，使得第一步进电机113a和第二步进电机113b转动的步数相等；
111.第五步，重复执行第三步和第四步，使第一注射器500a中的生理盐水不断被注射到血管中，同时血管中的液体被第二注射器500b抽取；
112.第六步，当第一注射器500a的生理盐水排空和/或第二注射器500b抽满时，将第一步进电机113a和第二步进电机113b停止，将第三开关223和第四开关224打开，同时将第一开关221和第二开关222闭合，此时，第一注射器500a、第二注射器500b与生理盐水袋之间的通路接通，第一注射器500a、第二注射器500b与血管的通路切断；
113.第七步，使第一步进电机113a反向转动，使第一注射器500a从生理盐水袋中迅速抽取生理盐水，直至抽满；使第二步进电机113b正向转动，使第二注射器500b中的液体迅速排空至生理盐水袋；
114.执行第七步后，各部件的状态回到第一步的状态，此时，重复执行上述步骤，直至达到预先设定的灌注轮次后结束。
115.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。