基于外周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外周動脈支架的血液流速監測裝置及其方法，其特征在于，該監測裝置包括一外周動脈支架、兩集成電路和一外部處理設備；所述外周動脈支架作為天線使用，兩所述集成電路分別固定設置在所述外周動脈支架的血管的入口和出口處；每一所述集成電路均包括一能量供應模塊、一流速傳感器、一存儲器、一數據處理器和一第一射頻收發模塊，每一所述能量供應模塊用于為所述集成電路供電；所述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，并通過所述第一射頻收發模塊將數字信號經所述外周動脈支架傳輸到所述外部處理設備。
【專利說明】
基于外周動脈支架的血液流速監測裝置及其方法
技術領域
[0001] 本發明是關于一種基于外周動脈支架的血液流速監測裝置及其方法，涉及醫療監 測技術領域。
【背景技術】
[0002] 近年來外周血管疾病呈高發態勢，動脈硬化是其中一種重要疾病，外周動脈硬化 的主要病因是在動脈內膜一些脂類物質堆積而成白色斑塊，造成動脈腔狹窄，使血流受阻， 導致發病的動脈周邊組織缺血。
[0003] 外周動脈支架是治療外周動脈栓塞的重要手段，外周動脈支架介入手術完成后， 需要進行定期復查。目前，外周動脈支架一般是獨立介入，其上不再附加任何其他部件。
【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，同時可以對外周動脈支 架血管血液流速進行實時監測的基于外周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:一種基于外周動脈支架的血液流速 監測裝置，其特征在于，該監測裝置包括一外周動脈支架、兩集成電路和一外部處理設備； 所述外周動脈支架作為天線使用，兩所述集成電路分別固定設置在所述外周動脈支架的血 管的入口和出口處;每一所述集成電路均包括一能量供應模塊、一流速傳感器、一存儲器、 一數據處理器和一第一射頻收發模塊，每一所述能量供應模塊用于為所述集成電路供電； 所述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，并通過所述第一射頻收發模塊將數字信號經所述 外周動脈支架傳輸到所述外部處理設備。
[0006] 進一步，所述外部處理設備包括一發射天線、一接收天線、一第二射頻收發模塊、 一處理器、一傳輸模塊和一工作站，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向體 外的血液流速信號，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和傳輸 模塊發送至所述工作站。
[0007] 進一步，所述外周動脈支架包括兩個以上的橫向支撐結構和若干縱向支撐結構， 每一所述橫向支撐結構均由一金屬絲彎曲形成環形支架，相鄰兩所述環形支架之間通過若 干交錯設置的所述縱向支撐結構固定連接，使支架撐開后形成網狀結構，所述外周動脈支 架由等長的兩節支架構成，每節所述支架的一端均與一所述集成電路輸出端連接，每節所 述支架的另一端分別設置有絕緣材料。
[0008] 進一步，所述環形支架采用正弦波結構或鋸齒波結構。
[0009] 進一步，所述外周動脈支架作為天線的諧振頻率f設置為：
[0010] J = CxN + Czn + CJ,
[0011] 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。
[0012] 進一步，兩所述集成電路設置在長條形結構上，所述長條形集成電路沿所述外周 動脈支架軸向布置。
[0013] 進一步，每一所述集成電路均采用分段式結構，所述分段式集成電路沿外周動脈 支架軸向布置。
[0014] 進一步，每一所述集成電路均采用方形結構，包裹在其外部的生物可兼容性外殼 采用圓形結構。
[0015] 進一步，每一所述集成電路均采用環形結構，環形集成電路所在平面與所述外周 動脈支架的切面平行。
[0016] -種基于上述血液流速監測裝置的監測方法，其特征在于，包括以下內容：1)設置 一包括有流速傳感器、數據處理器、第一射頻收發模塊和外部處理設備的血液流速監測裝 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) 兩個流速傳感器分別采集外周動脈支架血管兩端的血液流速信號，并分別通過相應數據處 理器處理后傳輸至第一射頻收發模塊，兩第一射頻收發模塊對接收的血液流速信號分別進 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外周動脈支架血管兩端的 血液流速信號經第二射頻收發模塊行解調后并經處理器處理后發送到工作站。
[0017] 本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明包括外周動脈支架、兩 集成電路和外部處理設備，兩集成電路分別固定設置在外周動脈支架血管的入口和出口處 對外周動脈支架血液流速進行實時監測，可以獲得外周動脈支架內血液流速情況，通過外 周動脈血管兩端的血液流速差能夠有效地對外周動脈支架的工作狀態進行監測。2、本發明 由于采取實時檢測的方式，病人無需去醫院做造影即可了解自身健康狀況，降低了成本和 風險，減少了患者的痛苦，使醫生得到的反饋更加快速有效。3、本發明可以在手術治療植入 支架的同時植入集成電路，避免病人二次手術的痛苦。本發明可以廣泛應用于外周動脈血 管疾病的狀態監測中。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的集成電路結構示意圖；
[0019] 圖2是本發明的數據處理器采用NRF51822芯片時的結構示意圖；
[0020]圖3是本發明的外部處理設備結構不意圖；
[0021 ]圖4是本發明外周動脈支架采用鋸齒波形狀結構示意圖。
【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，本發明的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，包括一外周動脈支 架、兩集成電路和一外部處理設備;外周動脈支架作為天線用于進行能量和信號傳輸兩集 成電路分別固定設置在外周動脈支架血管的入口和出口處，每一集成電路均包括一能量供 應模塊、一流速傳感器、一存儲器、一數據處理器和一第一射頻收發模塊。每一能量供應模 塊經作為天線的外周動脈支架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。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作為外周動脈 支架的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。
[0024] 在一個優選的實施例中，如圖2所示，數據處理器可以采用NORDIC公司生產的 NRF51822芯片。該芯片ADC轉換引腳J6并聯連接兩流速傳感器，VDD電源引腳Jl連接能量供 應模塊，XC1、XC2引腳J37-J38連接時鐘電路，￥00_?厶^犯1^階2引腳130-132連接第一射頻 收發模塊，P0.0 1引腳J5連接電源檢測電路，DECl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』EC2引腳J29經第十電容ClO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。
[0025]其中，時鐘電路包括第一電容CU第二電容C2和晶振XI，晶振Xl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XCl引腳J37,晶振Xl輸出端管腳2還連接至NRF51822芯片的XC2引腳J38。 [0026] 電源檢測電路包括第一電阻RU第二電阻R2和電容C13,第一電阻Rl-端接高電平 (即能量供應模塊），第一電阻Rl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(：13，且第一電阻1?1另一端與第二電阻1?2之間通過導線連接至~1^51822芯片的？0.01引腳 J5。
[0027]在一個優選的實施例中，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向體外的血液流速信 號;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。
[0028]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信號差值判斷安裝有外周動脈支架的血管是否發生再狹窄。如 果在設定時間內血液流速信號差值超出預設范圍，則認為安裝有外周動脈支架的血管發生 再狹窄，如果在設定時間內血液流速信號差值處于預設范圍之內，則認為安裝有外周動脈 支架的血管沒有發生再狹窄。
[0029] 在一個優選的實施例中，如圖4所示，外周動脈支架包括兩個以上的橫向支撐結構 1和若干縱向支撐結構2,每一橫向支撐結構1均由一金屬絲彎曲形成環形支架;相鄰兩環形 支架之間通過若干交錯設置的縱向支撐結構2固定連接，使支架撐開后形成網狀結構。環形 支架可以采用正弦波結構或鋸齒波結構。外周動脈支架由等長的兩節支架構成，每節支架 的一端均與一集成電路輸出端連接，由兩節支架構成集成電路天線的兩極進行饋電。其中， 在每節支架的另一端分別設置有絕緣材料，通過絕緣材料固定該節支架結構的穩固性。在 本實施例中，該外周動脈支架作為天線時，其輻射性能更好，頻帶更寬。
[0030] 外周動脈支架作為天線的諧振頻率f設置為：
[0031] \ = CiN + C2U + C3I /
[0032] 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、C1 XdPC3均為正系數。其中，N、n和1越大，諧振頻率越小。使用時，由于不能調整外周 動脈支架的尺寸，所以通過調整環形支架的數量N、環形支架中波形的起伏數量η以及縱向 支撐結構的長度1來調整天線的諧振頻率。
[0033] 在一個優選的實施例中，每一集成電路外部包裹有生物可兼容性外殼。每一集成 電路可以通過一固定栓固定在外周動脈支架外側，固定栓的一端焊接在集成電路的焊盤 上，另一端與外周動脈支架外壁連接在一起;固定栓暴露在生物可兼容性外殼外面，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，把固定栓留在外面從而制備出帶生物可兼容性 外殼和固定栓的集成電路。
[0034] 在一個優選的實施例中，固定栓和外周動脈支架的焊點處還可以覆蓋有生物可兼 容性藥膜。由于固定栓和外周動脈支架的焊接可能會破壞外周動脈支架外面的生物可兼容 性外殼，在固定栓和外周動脈支架焊接處覆蓋一層藥膜，可進一步防止人體的排異反應發 生。
[0035] 在一個優選的實施例中，每一集成電路均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，并能隨外周動脈支架形狀的變化進 行彎曲，但是其長度不超過外周動脈支架長度，且為了不堵塞血管，其截面積不超過〇. 5mm X 0.5mm〇
[0036] 在一個優選的實施例中，兩集成電路可以設置在一長條形結構上，長條形集成電 路沿外周動脈支架軸向布置;每一集成電路均可以采用分段式結構，分段式集成電路沿外 周動脈支架軸向布置，集成電路外部包裹有生物可兼容性外殼;每一集成電路均可以采用 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;每一集成電路均可以采用環 形結構，環形集成電路所在平面與外周動脈支架的切面平行。
[0037] 下面通過具體實施例詳細說明采用本發明的基于外周動脈支架的血液流速監測 裝置對患者的血液流速進行監測的具體過程：
[0038] 1、兩個流速傳感器分別采集外周動脈支架兩端血管的血液流速信號，并分別通過 相應數據處理器處理后傳輸至第一射頻收發模塊，兩第一射頻收發模塊對接收的血液流速 信號分別進行調制后通過天線發送到外部處理設備。
[0039] 2、接收天線將接收到的外周動脈支架兩端血管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。
[0040] 在具體實施例中，采用本發明的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置對外周動 脈支架工作狀態進行檢測的過程：
[0041] 設置在工作站內的信號處理系統將接收的外周動脈支架兩端血管的血液流速信 號差值與預設值進行比較，如果在設定時間內外周動脈支架兩端血管的血液流速差值處于 預設范圍內，確定外周動脈支架工作狀態良好，認為安裝有外周動脈支架的血管沒有發生 再狹窄現象;如果在設定時間內外周動脈支架兩端血管的血液流速差值不在預設范圍內， 確定外周動脈支架工作狀態出現異常，認為安裝有外周動脈支架的血管發生再狹窄現象。 另外，可以根據獲取的外周動脈支架兩端血管的血液流速差值作為參考值進一步了解外周 動脈支架的工作情況。
[0042]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. 一種基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于，該監測裝置包括一外周 動脈支架、兩集成電路和一外部處理設備； 所述外周動脈支架作為天線使用，兩所述集成電路分別固定設置在所述外周動脈支架 的血管的入口和出口處;每一所述集成電路均包括一能量供應模塊、一流速傳感器、一存儲 器、一數據處理器和一第一射頻收發模塊，每一所述能量供應模塊用于為所述集成電路供 電；所述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，并通過所述第一射頻收發模塊將數字信號經 所述外周動脈支架傳輸到所述外部處理設備。2. 如權利要求1所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于，所述外部 處理設備包括一發射天線、一接收天線、一第二射頻收發模塊、一處理器、一傳輸模塊和一 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向體外的血液流速信號，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和傳輸模塊發送至所述工作站。3. 如權利要求1所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于，所述外周 動脈支架包括兩個以上的橫向支撐結構和若干縱向支撐結構，每一所述橫向支撐結構均由 一金屬絲彎曲形成環形支架，相鄰兩所述環形支架之間通過若干交錯設置的所述縱向支撐 結構固定連接，使支架撐開后形成網狀結構，所述外周動脈支架由等長的兩節支架構成，每 節所述支架的一端均與一所述集成電路輸出端連接，每節所述支架的另一端分別設置有絕 緣材料。4. 如權利要求3所述的基于外周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或鋸齒波結構。5. 如權利要求3或4所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在于，所述 外周動脈支架作為天線的諧振頻率f設置為：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。6. 如權利要求1或2或3或4所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在 于，兩所述集成電路設置在長條形結構上，所述長條形集成電路沿所述外周動脈支架軸向 布置。7. 如權利要求1或2或3或4所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在 于，每一所述集成電路均采用分段式結構，所述分段式集成電路沿外周動脈支架軸向布置。8. 如權利要求1或2或3或4所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在 于，每一所述集成電路均采用方形結構，包裹在其外部的生物可兼容性外殼采用圓形結構。9. 如權利要求1或2或3或4所述的基于外周動脈支架的血液流速監測裝置，其特征在 于，每一所述集成電路均采用環形結構，環形集成電路所在平面與所述外周動脈支架的切 面平行。10. -種基于如權利要求1~9任一項所述血液流速監測裝置的監測方法，其特征在于， 包括以下內容： 1) 設置一包括有流速傳感器、數據處理器、第一射頻收發模塊和外部處理設備的血液 流速監測裝置，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) 兩個流速傳感器分別采集外周動脈支架血管兩端的血液流速信號，并分別通過相應 數據處理器處理后傳輸至第一射頻收發模塊，兩第一射頻收發模塊對接收的血液流速信號 分別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外周動脈支架血管兩端的血液流速信號經第二射頻收發模塊 行解調后并經處理器處理后發送到工作站。
【文檔編號】A61B5/0285GK105943017SQ201610393168
【公開日】2016年9月21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