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CN109662703A - 带有mems质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法 - Google Patents

带有mems质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法 Download PDF

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CN109662703A
CN109662703A CN201910001695.8A CN201910001695A CN109662703A CN 109662703 A CN109662703 A CN 109662703A CN 201910001695 A CN201910001695 A CN 201910001695A CN 109662703 A CN109662703 A CN 109662703A
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CN
China
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blood flow
temperature sensor
sensor
mems
mems mass
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CN201910001695.8A
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English (en)
Inventor
孙建国
邱钢
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Ditai Medical Technology (suzhou) Co Ltd
Original Assignee
Ditai Medical Technology (suzhou) Co Ltd
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Publication date
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    • A61B5/6867—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive specially adapted to be attached or implanted in a specific body part
    • A61B5/6876—Blood vessel
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Abstract

本发明公开了一种带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法，包括上流温度传感器S和下流温度传感器R，上流温度传感器处设有微加热器，包装成微型薄片，复合在介入器材的表面，直接测量血流速度，从而得出血流参数。可以直接测量血管内的流速，直接对血管狭窄处和血管内各点直接测量流速；所测的血管流量直接与所测点血管截面积成函数关系。

Description

带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法
技术领域
本发明涉及一种血管介入诊断和治疗技术，尤其涉及一种带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法。
背景技术
FFR(fractional flow reserve)称为“动脉血流储备分数”，是指在如冠状动脉存在狭窄病变情况下，该血管所供心肌区域能获得的最大血流与同一区域假设没有狭窄情况下所能获得最大血流量之比。FFR用于诊断血管狭窄程度。现有此类介入技术有以下方法：
带有微型压力传感器的导丝测量FFR:是一个压力导出的指数。根据流体力学公式：压力(P)＝流量(Q)X阻力(R)，推出心肌组织血流量Q＝压力P/阻力R，即心肌组织的血流量与灌注压呈正比，与心肌内微循环阻力呈反比。若是临床上采用诱发心肌微循环最大程度充血(注射腺苷等血管扩张药物)，可使心肌微循环阻力R小到忽略不计。临床上用导引导管测量血管近端压力(Paortic，靠近心门)和用这种压力导丝测量血管狭窄后面的压力(Pdistal)，FFR＝Pdistal/Paortic.FFR值是在0与1之间的绝对数，其中，值0.50指示给定的狭窄引起血压下降50％，并且诊断血管的狭窄程度。(US 6767327–Volcano Company)；
带有微型压力传感的导丝测量瞬时无波形比率(Instantaneous Wave-freeRatio) iFR：对于那些不能耐受腺苷等血管扩张药物的病患者，iFR定义为在舒张期无波形间期狭窄远端平均压力(Pdistal)/舒张期无波形间期平均动脉压(Paortic)。iFR减少了FFR 的使用障碍，并拓展压力导丝在临床应用。(US 9820660–Volcano Company)；
非压力导丝依赖-冠状动脉计算机断层摄影术的FFR(FFR derived fromcoronary computed tomography，FFRCT)：先以冠状动脉计算机断层摄影术(coronarycomputed tomography，CCTA)获得冠脉三维图像，之后运用计算机辅助流体动力学原理，模拟冠状动脉内的压力和流量，并利用集中参数模型模拟充血状态下冠状动脉内压力和流量的变化，从而派生出类似于有创FFR的病变功能学指标—FFRCT。FFRCT指导选择需要冠脉造影和PCI的患者可降低医疗费用并改善临床预后。FFRCT的问世使无创性性冠脉功能学评价成为了可能。(US 20140088414)；
非压力导丝依赖-定量血流分数(quantitative flow ratio，QFR)：QFR通过造影的三维重建以及流体力学的计算机模拟计算得出，无创QFR与有创压力导丝计算得出的FFR有一定的一致性。目前在临床实验阶段。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的带有MEMS质量传感器的医用介入器械，在介入器械的近端或远端设有基于微机电系统的流体流速传感器器件，所述基于微机电系统的流体流速传感器器件包括上流温度传感器和下流温度传感器，所述上流温度传感器处设有微加热器，所述上流温度传感器和下流温度传感器均为半导体传感器。
本发明的带有MEMS质量传感器的医用介入器械测量血流参数的方法，包括：
通过设有所述基于微机电系统的流体流速传感器器件的血管介入器械，直接测量血流速度，从而得出血流参数。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法，可以直接测量血管内的流速，直接对血管狭窄处和血管内各点直接测量流速，所测的血管流量直接与所测点血管截面积成函数关系。
附图说明
图1为本发明实施例提供的带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法原理示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的带有MEMS质量传感器的医用介入器械，其较佳的具体实施方式是：
在介入器械的近端或远端设有基于微机电系统的流体流速传感器器件，所述基于微机电系统的流体流速传感器器件包括上流温度传感器S和下流温度传感器R，所述上流温度传感器处设有微加热器，所述上流温度传感器和下流温度传感器均为半导体传感器。
所述基于微机电系统的流体流速传感器器件包装成微型薄片，复合在所述介入器材的表面。
所述介入器械包括以下血管介入器械的任一种：引导丝、球囊导管、微导管、造影导管、导引导管。
本发明的带有MEMS质量传感器的医用介入器械测量血流参数的方法，其较佳的具体实施方式是：
包括：
通过设有所述基于微机电系统的流体流速传感器器件的血管介入器械，直接测量血流速度，从而得出血流参数。
所述微加热器在所述上流温度传感器S产生一个狭窄的温度脉冲T1，此温度脉冲随着血流传递到下流温度传感器R处，下流温度传感器接受到由T1产生的温度变化T2，T2和T1的时间间隔为T，S和R的距离为D，从而血液的流速V及可得到：V＝D/T，血管里的血液流量Q是流速V和血管横截面积A的函数:Q＝VA。
具体实施例：
如图1所示，带有MEMS质量传感器的医用介入器械和血流参数测量方法，利用基于微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)的流体流速传感器技术，在血管介入器械的近端或远端，直接测量血流速度，从而得出血流参数。血管介入器材包括但不限于：引导丝、球囊导管、微导管、造影导管、导引导管，等。MEMS流体测速传感器可以一步并直接测出血流速度，MEMS流速传感器的工作原理为：S为微小的半导体元件产生一个狭窄的温度脉冲T1，此温度脉冲随着流体(血流)传递到半导体传感器R 处，R接受到由T1产生的温度变化T2.T2和T1的时间间隔为T，S和R的距离为D。从而血流的速度V及可得到：V＝D/T。在血管里的流量是流速和血管横截面积(A)的函数:Q＝VA。
这微电机系统传感器(MEMS)利用了量热质流原理，是在2个温度传感器上流和下流之间放置了一个微加热器。当流体通过微加热器时，温度将随着流体传递，这样由上下流的温度传感器测量到的温度差将与流体的流量成比例。
并且，这质流MEMS传感器能包装成微型薄片，复合在介入器材的表面，在介入器材表面形成边界层和层流，确保传感器在所测血管范围内稳定的流动条件。
不同于目前压力传感器方法，本发明的益处在于：
可以直接测量血管内的流速，不是间接测量压力来估算；
直接测量血管内流速的过程，不受血管阻力带来噪音的影响；
可以直接对血管狭窄处和血管内各点直接测量流速，而不是通过血管狭窄处的前端和后端压力差来估算血管狭窄处的流量；
所测的血管流量直接与所测点血管截面积成函数关系。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种带有MEMS质量传感器的医用介入器械，其特征在于，在介入器械的近端或远端设有基于微机电系统的流体流速传感器器件，所述基于微机电系统的流体流速传感器器件包括上流温度传感器(S)和下流温度传感器(R)，所述上流温度传感器处设有微加热器，所述上流温度传感器和下流温度传感器均为半导体传感器。
2.根据权利要求1所述的带有MEMS质量传感器的医用介入器械，其特征在于，所述基于微机电系统的流体流速传感器器件包装成微型薄片，复合在所述介入器材的表面。
3.根据权利要求2所述的带有MEMS质量传感器的医用介入器械，其特征在于，所述介入器械包括以下血管介入器械的任一种：引导丝、球囊导管、微导管、造影导管、导引导管。
4.一种权利要求1、2或3所述的带有MEMS质量传感器的医用介入器械测量血流参数的方法，其特征在于，包括：
通过设有所述基于微机电系统的流体流速传感器器件的血管介入器械，直接测量血流速度，从而得出血流参数。
5.根据权利要求4所述的带有MEMS质量传感器的医用介入器械测量血流参数的方法，其特征在于，包括：
所述微加热器在所述上流温度传感器(S)产生一个狭窄的温度脉冲T1，此温度脉冲随着血流传递到下流温度传感器(R)处，下流温度传感器接受到由T1产生的温度变化T2，T2和T1的时间间隔为T，S和R的距离为D，从而血液的流速V及可得到：V＝D/T，血管里的血液流量Q是流速V和血管横截面积A的函数:Q＝VA。
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