一种辅助硬膜外穿刺的超声探头及超声装置

1.本发明涉及医用超声领域，特别涉及一种辅助硬膜外穿刺的超声探头及超声装置。


背景技术：

2.硬膜外穿刺是将穿刺针从胸腰椎的棘突间隙进入，将穿刺针针尖穿刺到硬膜外间隙的一种技术，将局麻药物注射到硬膜外间隙或者蛛网膜下腔，实现硬膜外麻醉或者腰麻。
3.暂无良好的可视化技术用于硬膜外穿刺，通常采用盲操的方式进行穿刺，进针的同时反复测试穿刺针内的阻力，当阻力消失或者明显降低，表面穿刺针大概率已经到达硬膜外腔。由于采用盲操的方式穿刺，硬膜外穿刺常出现并发症，比如穿刺针进针方向偏移引起的神经根损伤、穿刺针进针深度过多引起的硬膜穿破、反复穿刺引起的椎管内出血、韧带损伤等。
4.近年，超声技术已经开始用于辅助硬膜外穿刺，尤其是b型超声，由于穿刺针进针的方向几乎与背面垂直，且脊椎骨质结构会阻挡超声波的传播，使得b型超声的应用局限在穿刺前的定位、定向、深度测量，难以实现实时引导穿刺，所以就需要一种超声探头及超声装置，解决现有超声难以进行实时引导穿刺的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种辅助硬膜外穿刺的超声探头及超声装置，用以解决现有超声技术难以对硬膜外穿刺实现实时引导穿刺的缺陷。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，包括壳体、压电换能器、连接线，所述壳体为扇环圆台状，所述扇环圆台状的壳体，指壳体横截面始终为扇环状，所述扇环圆台状的壳体内壁所围成的空腔为圆柱状，与硬膜外穿刺针外壁吻合，所述压电换能器设置在壳体内部靠针尖方向的一端，使所述压电换能器可沿针尖的方向发射和接收超声波，且超声波的走向与硬膜外穿刺针轴心平行，压电换能器将接收到的超声波信号经连接线传输至超声装置进行存储和显示；
8.进一步地，所述壳体的扇环开口的圆心角度小于180度，优选小于90度，使硬膜外穿刺针可经过扇环开口侧向卡进壳体内壁，所述扇环开口指横截面上扇环与对应的圆环相比所缺少的部分，所述圆心角度指圆弧两侧与圆心连接后所形成的夹角，所述侧向卡进，指硬膜外穿刺针的外壁与扇环开口接触，经外力挤压后硬膜外穿刺针侧向卡进壳体；
9.进一步地，所述壳体的扇环开口设置在3点钟方向，所述压电换能器数量为3个，分别设置在壳体的6点钟、9点钟及12点钟方向；
10.进一步地，所述壳体由弹性材质制成，弹性材质一方面使硬膜外穿刺针可经过扇环开口侧向卡进壳体内壁后可恢复原状，另一方面可使操作者在穿刺过程中可通过手指的挤压将力传递至硬膜外穿刺针，模拟操作者的手指直接挤压硬膜外穿刺针的情形，以控制
硬膜外穿刺针的进针速度与进针力度；
11.进一步地，所述壳体由透明材质制成，透明材质使操作者在进针过程中可肉眼观察硬膜外穿刺针的进针深度、进针梯度以及进针速度；
12.进一步地，所述壳体靠针尾一端外侧壁的6点钟、12点钟方向设置有外壁凹槽，所述外壁凹槽分别与操作者手指的拇指与食指吻合，操作时通常由左手握持所述超声探头，右手握持者可通过旋转所述超声探头以适当调整。
13.本发明还提供了一种辅助硬膜外穿刺的超声装置，所述超声装置包含上述的任一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，所述超声装置可控制所述超声探头发射超声波，并接收超声波，并将接收到的超声波进行处理后实时显示在屏幕上；
14.进一步地，所述超声装置将所述压电换能器接收到的超声波信号进行a型调制并显示，所述a型调制，指幅度调制，即将接收到超声波的幅度作为显示参数，以二维坐标系的形式显示结果，其中横轴为深度，纵轴为幅度；
15.进一步地，所述超声装置将所述压电换能器接收到的超声波信号进行b型调制并显示，所述b型调制，指亮度调制，即将超声波回波的幅度用亮度表示，幅度越高，亮度越亮。
16.本发明提供的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头及超声装置，其优点在于：
17.通过在扇环圆台状的壳体内部设置纵向的超声探头，超声探头朝穿刺针进针的方向反射超声波并接收超声波回波，将硬膜外穿刺针卡进壳体内部，通过超声回波信息判断进针方向是否合理，实时引导穿刺，增加硬膜外穿刺的成功率，减少穿刺并发症，改善穿刺后的麻醉效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的超声探头立体结构示意图；
20.图2为本发明的超声探头横截面剖面结构示意图；
21.图3为本发明的工作原理示意图；
22.图4为本发明的超声探头外壁凹槽结构示意图；
23.图5为本发明的超声装置屏幕显示示意图；
24.图中的附图标记说明：101、壳体；102、扇环开口；103、压电换能器；
25.104、壳体内壁；105、外壁凹槽；106、连接线；201、针尖；202、针尾；301、被穿刺组织。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例一
28.请参阅图1-5，本发明提供的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，包括壳体101、压电换能器103、连接线106，所述壳体101为扇环圆台状，所述扇环圆台状的壳体101，指壳体101横截面始终为扇环状，如图2所示，扇环的内环为壳体内壁104，内环圆弧长度始终不变，使壳体内壁104所围成的空腔为圆柱状，扇环的外环圆弧长度可变，可从针尖端向针尾端逐渐缩小，或始终不变；所述扇环圆台状的壳体101内壁与硬膜外穿刺针外壁吻合，使壳体与硬膜外穿刺针之间存在一定的摩擦力，且可相对移动；所述压电换能器103设置在壳体101内部靠针尖201方向的一端，使所述压电换能器103可沿针尖201的方向发射和接收超声波，且超声波的走向与硬膜外穿刺针轴心平行，压电换能器103将接收到的超声波信号经连接线106传输至超声装置进行存储和显示，所述针尖201方向的一端，为硬膜外穿刺针与扇环圆台状的超声探头连接后工作时的方向，为接近患者的一端；
29.所述壳体101的扇环开口102的圆心角度小于180度，优选小于90度，目的是使硬膜外穿刺针可经过扇环开口102侧向卡进扇环圆台状的壳体内壁104，且硬膜外穿刺针在不受外力作用时不会从扇环开口102脱出，所述扇环开口102指横截面上扇环与对应的圆环相比所缺少的部分，所述侧向卡进，指硬膜外穿刺针的外壁与扇环开口102接触，经外力挤压后硬膜外穿刺针侧向卡进壳体内壁104；
30.所述壳体101的扇环开口102设置在3点钟方向，所述压电换能器103数量为3个，分别设置在壳体101的6点钟、9点钟及12点钟方向，用于分别实时监测穿刺针进针方向附近的被穿刺组织301深度的回声情况，其中各个压电换能器103所接收的超声波分别进行分析和显示，分别表示该压电换能器103对应的被穿刺组织301各层的回声特征；
31.所述壳体101由弹性材质制成，弹性材质一方面使硬膜外穿刺针可经过扇环开口102侧向卡进壳体内壁104后可恢复原状，另一方面可使操作者在穿刺过程中可通过手指的挤压将力传递至硬膜外穿刺针，模拟操作者的手指直接挤压硬膜外穿刺针的情形，以控制硬膜外穿刺针的进针速度，弹性材质的弹性适当调整，以保证操作者手指挤压壳体后，压电换能器103与硬膜外穿刺针的相对位置固定，手指松开后，二者的相对位置可依靠摩擦力相对固定，但操作者可轻松实现相对的转动、滑动，压电换能器103被硬质材料所包裹，避免受外力影响而发生位置和方向上的变化；
32.所述壳体101由透明材质制成，透明材质使操作者在进针过程中可肉眼观察到硬膜外穿刺针的进针深度、进针梯度以及进针速度，从而把握好进针的力度，避免单次进针深度过多；
33.如图4所示，所述壳体101靠针尾202一端外侧壁的6点钟、12点钟方向设置有外壁凹槽105，所述外壁凹槽105与操作者手指的拇指与食指吻合，操作时通常由左手握持所述超声探头，若为右手握持者，可通过旋转所述超声探头以适当调整。
34.本发明还提供的一种辅助硬膜外穿刺的超声装置，所述超声装置包含上述的任一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，所述超声装置可控制所述超声探头发射超声波，并接收超声波，并将接收到的超声波进行处理后实时显示在屏幕上；
35.所述超声装置将所述压电换能器103接收到的超声波信号进行a型调制，所述a型调制，指幅度调制，即将接收到超声波的幅度作为显示参数，以二维坐标系的形式显示结果，其中横轴为深度，纵轴为幅度，如图5所示，图5中的左侧二维b型超声图像中的a、b、c三
条路径所对应的a型超声显示如右图中的a、b、c曲线所示；
36.进一步地，所述超声装置将所述压电换能器103接收到超声波信号进行b型调制，所述b型调制，指亮度调制，即将超声波回波的幅度用亮度表示，幅度越高，亮度越亮，由于本发明中的压电换能器103直径小，所包含的压电晶体数量少，故不能显示良好的二维超声图像，但是为了方便操作者通过视觉可轻松判断穿刺方向的被穿刺组织301情况，可将接收到的超声波进行b型调制，所述b型调制，指先将a型超声中的幅度信息进行亮度调制，得到一条各段亮度不一的线条，再将该线条进行大幅度加粗，变成一条亮度不一的条带，使操作者更加便捷地判断穿刺针进针方向的组织情况。
37.使用时，可借助传统b型超声对被穿刺组织301进行初步的定位、定向、测距，确定大致的穿刺点以及穿刺方向，硬膜外穿刺针进针后，将超声探头在3点钟方向侧向卡住硬膜外穿刺针，在穿刺点附近涂抹少量超声耦合剂或消毒液，观察6点钟、9点钟、12点钟方向的超声图像；硬膜外穿刺的经典路径依次经过：皮肤、皮下组织、棘上韧带、棘间韧带、黄韧带，黄韧带深部即硬膜外间隙，其中棘上韧带、棘间韧带、黄韧带以及硬膜为高回声组织，在a型超声上表示为高幅度，在b型超声上显示为高亮度，硬膜深层即为脑脊液，脑脊液为低回声组织；以a型超声为例，若穿刺针方向适合，则图像显示表现为图5中b曲线，即连续的高回声区域后方出现低回声区域，并且接着深部又出现高回声的脊柱椎体以及前侧硬膜，结合b型超声预先估计的穿刺深度，可判断该方向为良好的穿刺方向，若三个压电换能器103对应的图像均显示为b曲线，则该穿刺方向为最佳的穿刺方向；若穿刺针进针方向偏离正中，则不会出现上述典型的曲线，考虑调整进针方向，图5中，a、c路径由于穿刺针进针方向存在椎体的骨质结构，所以表现为高回声区域后方持续的低回声或无回声，穿刺时，通过三个压电换能器103对应的图像所显示的曲线综合判断和调整进针的方向。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，包括壳体、压电换能器、连接线，其特征在于：所述壳体为扇环圆台状，所述扇环圆台状的壳体内壁所围成的空腔为圆柱状，与硬膜外穿刺针外壁吻合，所述压电换能器设置在壳体内部靠针尖方向的一端，使所述压电换能器可沿针尖的方向发射和接收超声波，且超声波的走向与硬膜外穿刺针轴心平行，压电换能器将接收到的超声波信号经连接线传输至超声装置进行存储和显示。2.根据权利要求1所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，其特征在于：所述壳体的扇环开口的圆心角度小于180度，硬膜外穿刺针可经过扇环开口侧向卡进壳体内壁。3.根据权利要求2所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，其特征在于：所述壳体的扇环开口设置在3点钟方向，所述压电换能器数量为3个，分别设置在壳体的6点钟、9点钟及12点钟方向。4.根据权利要求1所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，其特征在于：所述壳体由弹性材质制成。5.根据权利要求1所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，其特征在于：所述壳体由透明材质制成。6.根据权利要求3所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声探头，其特征在于：所述壳体靠针尾一端外侧壁的6点钟、12点钟方向设置有外壁凹槽。7.一种辅助硬膜外穿刺的超声装置，其特征在于：所述超声装置包含由权利要求1～6所述的任一种辅助硬膜外穿刺的超声探头。8.根据权利要求7所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声装置，其特征在于：所述超声装置将所述压电换能器接收到的超声波信号进行a型调制并显示。9.根据权利要求7所述的一种辅助硬膜外穿刺的超声装置，其特征在于：所述超声装置将所述压电换能器接收到的超声波信号进行b型调制并显示。

技术总结
本发明提供一种辅助硬膜外穿刺的超声探头及超声装置，包括壳体、压电换能器、连接线，所述壳体为扇环圆台状，所述扇环圆台状的壳体内壁为圆柱状，与硬膜外穿刺针外壁吻合，所述压电换能器设置在壳体内部靠针尖方向的一端，使所述压电换能器可沿针尖的方向发射和接收超声波，且超声波的走向与硬膜外穿刺针轴心平行，压电换能器将接收到的超声波信号经连接线传输至超声装置，通过A型或者B型调制进行显示，根据韧带的高回声与脑脊液的低回声特性，当探头前方穿刺针方向上出现典型的A型超声曲线时，表明该穿刺方向可行，可全程实时引导硬膜外穿刺。膜外穿刺。膜外穿刺。


技术研发人员：方素芬 段仕强 郝腾飞
受保护的技术使用者：中山大学附属第七医院（深圳）
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/2