基于光纤光栅的血管检测装置及方法

本发明涉及光纤传感检测，具体地，涉及一种基于光纤光栅的血管检测装置及方法。背景技术：1、针对血管结构性病变，目前常用的医学检查方法有彩超、ct、血管造影、ivus和oct等。彩超通过多普勒超声显影可发现血管内有无血栓、血管狭窄、血管闭塞等疾病，但无法进一步明确血管狭窄程度；而ct、血管造影可以对患者血管进行较大范围的检测，但对于局部细节难以精准评估，而且诊疗过程中过多的开启ct、血管造影设备会对患者和医生产生一定的放射性伤害；ivus、oct可以在dsa辅助下较为精准的检测血管狭窄处内部结构，但不适于应用到血管导航中，且容易受到导管室复杂的电磁环境影响，设备复杂、昂贵，且以上方法均要求医生具备丰富的临床经验来判断血管的狭窄程度。2、光纤光栅属于光纤传感器的一种，具有可靠性好、抗电磁干扰、化学性能稳定、传输损耗小、体积小和实时性等特点；其原理是利用光纤上雕刻的布拉格光栅区域受被测物理量(压力或者温度)作用会导致反射光波长发生改变，从而分析出反射光波长改变对应的环境因素的变化量，光纤光栅目前已初步应用在血管介入诊断中。3、公开号为cn114680831a的专利文献公开了一种基于fbg的血管狭窄感知系统，通过信号检测系统接收从fbg反射的波长，并且生成对应的时变输出信号，分析系统获得模拟血流的流量与流速，计算沿fbg各自位置处的波长变化，并转换为应变信号输出，从而判断血管狭窄、畸变区城位置与大小，该系统有利于用于快速扫描动脉血管以诊断狭窄区域,而无需依赖碘化造影剂的辐射性检查，能够获得血管狭窄疾病的检查高效结果。但是该专利仅提供了一种体外的、血管狭窄模拟试验系统，并非面向真实血管介入诊疗场景，fbg传感器完全裸露在外，难以在血管中介入输送。技术实现思路1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于光纤光栅的血管检测装置及方法。2、根据本发明提供的基于光纤光栅的血管检测装置，用于检测血管的形状与狭窄度，包括传感部和解调部，所述传感部包括光纤、多腔套管、微导丝、y型阀以及指引导管，所述解调部包括解调仪与计算机；3、所述指引导管的近端连接y型阀，所述指引导管套设于多腔套管外部，所述光纤与微导丝均设置在多腔套管的管腔中，所述光纤的近端连接解调仪，所述解调仪与计算机电连接；4、所述光纤的远端雕刻有布拉格光栅，所述光纤的远端与微导丝均用于介入血管。5、优选地，手术时，所述指引导管、多腔套管、光纤以及微导丝均沿外部血管鞘插入血管内，所述y型阀位于外部血管鞘外。6、优选地，所述解调仪用于将布拉格光栅上反馈的波长数据、栅距应变数据以及血压数据传输至计算机内。7、优选地，所述多腔套管的远端外部嵌套有金属环，所述多腔套管的远端伸出指引导管的远端，所述微导丝的远端伸出多腔套管的远端。8、优选地，当所述试验装置用于检测血管狭窄度时，至少有一个布拉格光栅裸露到所述多腔套管的外部。9、优选地，所述多腔套管内部设置有至少2个管腔，所述光纤的数量为一个或多个，所述光纤与管腔一一对应设置。10、优选地，当所述试验装置用于检测血管形状时，所述多腔套管中设置有光纤的管腔的远端为封闭端，所述光纤的远端封闭于所述多腔套管内部，所述多腔套管的远端为锥形头。11、优选地，所述多腔套管内设置有有至少3根光纤，多根所述光纤的中心线不在同一平面上。12、根据本发明提供的基于光纤光栅的血管检测方法，用于检测血管的狭窄度，采用所述的基于光纤光栅的血管检测装置，包括如下步骤：13、步骤a1：手术前将微导丝、多腔套管以及指引导管使用生理盐水进行润洗，并将各部件集成；14、步骤a2：将微导丝、多腔套管以及指引导管通过血管鞘插入血管，并在血管中交替前进，到达血管目标位置；15、步骤a3：通过y型阀注射造影剂，造影剂沿指引导管管腔进入血管，开启dsa进行血管造影；16、步骤a4：血管造影完成后，传感部的其他部件保持不动，光纤往远端输送，直至光纤上的布拉格光栅裸露到多腔套管外部的血管中；17、步骤a5：交替前进输送微导丝、多腔套管以及指引导管；或回撤传感部整体；18、步骤a6：布拉格光栅穿过血管狭窄处并感知血压差，将血压差信息通过解调仪传输至计算机，计算机根据血压差信息评估狭窄位置和狭窄程度。19、根据本发明提供的基于光纤光栅的血管检测方法，用于检测血管的形状，采用所述的基于光纤光栅的血管检测装置，包括如下步骤：20、步骤b1：手术前将微导丝、多腔套管以及指引导管使用生理盐水进行润洗，并将各部件集成；21、步骤b2：将微导丝、多腔套管以及指引导管通过血管鞘插入血管，通过y型阀注射造影剂，造影剂沿指引导管管腔进入血管，开启dsa进行血管造影；22、步骤b3：血管造影完成后，微导丝、多腔套管以及指引导管在血管中交替前进，多腔套管中的光纤随着血管的走向发生弯曲变化，使布拉格光栅反射波波长及光栅间距也发生改变，布拉格光栅将波长信息及光栅间距信息通过解调仪传输至计算机；23、步骤b4：计算机通过波长偏移量及光栅间距应变值计算光纤的曲率和扭率，将光纤上不同布拉格光栅的偏移、曲率和扭率进行拟合，得出光纤的形状曲线，从而获取血管的形状。24、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：25、1、本发明兼顾整体血管形状检测和局部血管狭窄的精准评估，对医生的临床经验要求不高，可应用于血管内导航，也可定量分析血管狭窄程度，光纤光栅与导管具有极高的适配度，且能与导丝集成，使医生在不改变手术习惯的前提下完成血管狭窄和血管弯曲形状的监测。26、2、本发明在检测过程中，只需短暂开启dsa进行辅助，减少对医生和病人的放射性伤害，且检测灵敏度高、设备简单，传感器具有极高化学稳定性，对人体无害。27、3、本发明的光纤光栅检测装置可以与多个传感器(cta三维血管扫描,dsa术中血管显影，ffr压力导丝术中感知狭窄处ffr值)进行信息融合，实现精准诊疗。对血管狭窄的术前、术中检测，及术后评价具有重要意义与应用价值。技术特征：1.一种基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，用于检测血管的形状与狭窄度，包括传感部和解调部，所述传感部包括光纤(2)、多腔套管(4)、微导丝(3)、y型阀(5)以及指引导管(1)，所述解调部包括解调仪(6)与计算机(7)；2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，手术时，所述指引导管(1)、多腔套管(4)、光纤(2)以及微导丝(3)均沿外部血管鞘插入血管内，所述y型阀(5)位于外部血管鞘外。3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，所述解调仪(6)用于将布拉格光栅(8)上反馈的波长数据、栅距应变数据以及血压数据传输至计算机(7)内。4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，所述多腔套管(4)的远端外部嵌套有金属环(9)，所述多腔套管(4)的远端伸出指引导管(1)的远端，所述微导丝(3)的远端伸出多腔套管(4)的远端。5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，当所述试验装置用于检测血管狭窄度时，至少有一个布拉格光栅(8)裸露到所述多腔套管(4)的外部。6.根据权利要求5所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，所述多腔套管(4)内部设置有至少2个管腔，所述光纤(2)的数量为一个或多个，所述光纤(2)与管腔一一对应设置。7.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，当所述试验装置用于检测血管形状时，所述多腔套管(4)中设置有光纤(2)的管腔的远端为封闭端，所述光纤(2)的远端封闭于所述多腔套管(4)内部，所述多腔套管(4)的远端为锥形头。8.根据权利要求7所述的基于光纤光栅的血管检测装置，其特征在于，所述多腔套管(4)内设置有有至少3根光纤(2)，多根所述光纤(2)的中心线不在同一平面上。9.一种基于光纤光栅的血管检测方法，其特征在于，用于检测血管的狭窄度，采用权利要求1-6任一项所述的基于光纤光栅的血管检测装置，包括如下步骤：10.一种基于光纤光栅的血管检测方法，其特征在于，用于检测血管的形状，采用权利要求1-4、7-8任一项所述的基于光纤光栅的血管检测装置，包括如下步骤：技术总结本发明提供了一种基于光纤光栅的血管检测装置及方法，用于检测血管的形状与狭窄度，装置包括传感部和解调部，传感部包括光纤、多腔套管、微导丝、Y型阀以及指引导管，解调部包括解调仪与计算机；指引导管的近端连接Y型阀，指引导管套设于多腔套管外部，光纤与微导丝均设置在多腔套管的管腔中，光纤的近端连接解调仪，解调仪与计算机电连接；光纤的远端雕刻有布拉格光栅；本发明兼顾整体血管形状检测和局部血管狭窄的精准评估，对医生的临床经验要求不高，可应用于血管内导航，也可定量分析血管狭窄程度，光纤光栅与导管具有极高的适配度，且能与导丝集成，使医生在不改变手术习惯的前提下完成血管狭窄和血管弯曲形状的监测。技术研发人员：张天雪,高安柱受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16