CN109688937A - 用于定位导管尖端的回声定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于将导管的尖端定位在人体内的系统。系统包括：壳体；声音发射器和声音传感器，该声音发射器和声音传感器被容纳在壳体内；波形发生器，该波形发生器被配置为生成期望频率的并具有期望特性的固定波形，并将该固定波形输出到声音发射器；外周插入的中心导管，该中心导管被流体耦合到壳体，并被配置成朝向患者的心脏传播固定波形；声音传感器，该声音传感器被容纳在所述壳体内，该声音被配置为感测当外周插入的中心导管朝向患者的心脏前进时从心脏反射的声波；以及波形分析器，该波形分析器被可操作地耦合到波形发生器的输出以及来自声音传感器的输入，波形分析器可操作用于确定输出与输入之间的差异。

Description

用于定位导管尖端的回声定位系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及用于确定人体内导管尖端的位置和方向的系统和方法。具体而言，本发明涉及用于导管尖端放置的回声定位系统和方法。

背景技术

医疗专业人员通常使用导管来进入人体内的目标区域。在将导管尖端正确地定位在目标区域之后，可以施用治疗，诸如，化学疗法、用于疼痛治疗的药物的递送、以及对不能吞咽的患者递送营养。然而，如果导管尖端在插入期间定位不正确，或者如果导管尖端在插入之后从位置迁移出去，则可能出现并发症，诸如，对患者安全的风险、血栓增加的风险、递送治疗延迟的风险、导管故障的风险、以及附加的医院成本。

适当的导管插入的一般标准取决于导管的类型和治疗的类型。例如，通常将外周插入的中心导管(通常被称为PICC线)插入到手臂中的静脉中并通过静脉系统朝向上腔静脉前进。然而，因为PICC线通过静脉系统前进到达上腔静脉，所以PICC线尖端可能无意中被定位在非目标区域，诸如，颈内静脉或锁骨下静脉。此外，即使PICC线被正确地插入，导管尖端也可能随后从位置移出去。因此，能够确定PICC尖端的方向和大致位置对于患者安全而言是必要的。

导管尖端定位技术已经提高了医疗专业人员验证导管尖端的位置的能力。一种技术涉及使用检测音频信号并将其发送到处理器的音频传感器。处理器确定音频信号是否与导管尖端的目标位置相对应。另一技术使用电磁检测和具有放置在导管尖端内腔的内侧的电磁传感器的探针。电磁系统使用被直接定位在内部目标区域上方的外部设备，以用于在身体的外侧生成磁场。随后将探针上的电磁传感器通过导管内腔插入体内，并在磁通量最大时进行测量。当探针上的电磁传感器位于外部设备下方的中心时，监测器向用户指示。其他技术使用超声来确定导管尖端位置。

然而，以上描述的系统和方法具有缺陷。例如，解释使用超声的图像可能是困难的。电磁检测可能会因电磁干扰而扰乱测量精度。另外，电磁感测技术可能成本过高。

因此，需要的是一种将导管尖端定位在人体内的、最小化上述缺陷的新系统和方法。

发明内容

本发明解决了上述缺陷。在本发明的一个方面，提供了一种用于将导管的尖端定位在人体内的系统。该系统包括：用于生成波形的波形发生器；包括发射器的密封腔室，所述发射器被配置成发射由所述波形发生器生成并从所述波形发生器接收到的波形；外周插入的中心导管，所述中心导管具有盐水柱以用于朝向患者心脏传播所述波形；声音传感器(sound sensor)，所述声音传感器被容纳在腔室内，以用于感测在PICC朝向患者的心脏前进以用于放置在上腔静脉中时从心脏反射的声波；以及波形分析器，所述波形分析器可操作用于确定输出与输入之间的差异。

在本发明的另一方面，PICC的尖端可以配备有声音传感器。在这种情况下，所述声音传感器被可操作地耦合到所述波形分析器。

在本发明的另一方面，PICC的尖端可以配备有声音发射器。在这种情况下，所述声音发射器被可操作地耦合到所述波形发生器。

在本发明的其他方面，可以利用多个声音传感器和多个声音发射器。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了展示可以如何使本发明生效，现在将通过示例的方式来参照附图，其中：

图1描绘了本发明的系统，该系统被耦合到朝向上腔静脉前进的导管。

具体实施方式

图1描绘了根据本发明的系统10的一个方面。本领域技术人员将理解，可以在不脱离本文中所公开的宽泛发明概念的情况下作出变化。

在本发明的第一方面，系统10广泛地包括：用于生成波形的波形发生器12；包括发射器14的密封腔室12，发射器14被配置为朝向患者的心脏发射由波形发生器22生成并从波形发生器22接收到的波形；外周插入的中心导管16，中心导管16具有盐水柱以用于朝向患者的心脏传播波形；声音传感器18，声音传感器18被容纳在腔室12内，以用于感测在PICC朝向患者的心脏前进以用于放置在上腔静脉中时从心脏反射的声波；以及波形分析器20，波形分析器20被可操作地耦合到声音传感器18并被配置成从声音传感器18接收输入。波形分析器还被可操作地耦合到波形发生器12，并且可操作用于确定波形发生器的输出与来自声音传感器的输入之间的差异。作为示例，声音传感器18可以包括麦克风、压力传感器或能够感测声音并且是本领域技术人员已知的其他类型的传感器。在本发明的第一方面，声音发射器14发射声波，该声波在导管16的盐水柱中朝向导管的尖端22传播。从心脏反射回来的任何声音沿着盐水柱向下传播并且由声音传感器18感知。随着PICC朝向上腔静脉前进，声音的幅度增加。声音的幅度的下降或减小可能指示PICC无意中被定位在非目标区域中或者已经从位置移出去或已被阻挡。

如图1中所描绘的，发射器14和声音传感器18被定位在壳体12内。壳体12可以被流体耦合到导管20的盐水柱，并且期望地是耐水的或防水的。壳体12可以填充有能够传播声压的任何介质，例如盐水，该声压由波形发生器生成并由发射器14发射并由声音传感器18感知。

波形发生器12和波形分析器20各自具有用于向用户显示声波的图形形式的显示器。在操作中，波形发生器生成特定频率的并具有特定的特性的固定波形。波形发生器的输出被可操作地耦合到发射器18和波形分析器20并由其接收。发射器将从波形发生器接收到的波形通过壳体介质并通过PICC的盐水柱(其中从PICC的尖端朝向心脏发射盐水柱)发送。波形从心脏反射(或发出回声)回来并沿盐水柱向下传播到壳体12中并由声音传感器18感知，声音传感器18跟踪经反射的波形。声音传感器的输入被发送到波形分析器20。波形分析器20能够显示声波的图形形式，并确定输出与输入之间的差异以得到延迟、移位、失真和其他特性。

本领域的技术人员将认识到，可以对以上描述的实施例作出改变，而不背离本发明的宽泛发明概念。例如，声音发射器可以无线地或栓系地被可操作地耦合到PICC的尖端并且被可操作地耦合到波形发生器。也可以将声音发射器放置在患者身体上的各个位置处。类似地，声音传感器可以被定位在PICC的尖端上并且无线地或栓系地被可操作地耦合到波形分析器。也可以将声音传感器定位在患者身体上的各个位置处。另外，可以利用多个传感器和多个发射器。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在覆盖如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (3)

1.一种用于将导管的尖端定位在人体内的系统，包括：

壳体；

声音发射器和声音传感器，所述声音发射器和所述声音传感器被容纳在所述壳体内；

波形发生器，所述波形发生器被配置为生成期望频率的并具有期望特性的固定波形，并将所述固定波形输出到所述声音发射器；

外周插入的中心导管，所述外周插入的中心导管被流体耦合到所述壳体，并被配置成朝向患者的心脏传播所述固定波形；

声音传感器，所述声音传感器被容纳在所述壳体内，所述声音被配置为感测当所述外周插入的中心导管朝向患者的心脏前进时从所述心脏反射的声波；以及

波形分析器，所述波形分析器被可操作地耦合到所述波形发生器的输出以及来自所述声音传感器的输入，所述波形分析器可操作用于确定所述输出与所述输入之间的差异。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波形发生器和所述波形分析器进一步包括图形显示器，以用于图形地显示波形。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述壳体包含盐水，以用于传播由所述波形发生器生成并从所述声音发射器发射的所述固定波形。