反射式檢查和測量體腔的裝置的製作方法
2023-07-23 22:06:26 1
專利名稱：反射式檢查和測量體腔的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種反射式檢查和測量體腔的裝置，該裝置包括一個聲頻信號發生器，一根遠端經入口通至待查體腔的軟管，至少一個與所述信號發生器相連的用於將信號發生器產生的驅動信號傳送至軟管的換能器，至少另一個與軟管相連的用於接收來自體腔的響應信號的換能器以及一臺適用於對響應信號相對於傳送至體腔的激勵信號進行分析的計算機。
各種用於檢查和測量人和動物體內的各種腔如咽、喉、其它氣管和食道、動脈等的阻塞、變形、運動等的方法已廣為人知。
在各類導管檢查、氣脹式血管成形術等醫術中採用柔軟材料製成的軟管形探頭也是公知的。
如美國專利A-4.326.416等文獻公開了利用聲頻瞬態激勵信號根據反射作用(反射測量術)進行測量的另一種方法，該激勵信號通過軟管並通過病人的嘴被送至其氣管中。
在由本申請公司製造的牌號為SRE2000和SRE2000PC裝置中採用了基於使用非瞬態激勵信號即隨機或偽隨機信號的另一種方法。
尤其在檢查氣管內的運動和檢查打鼾的呼吸聲時，主要放在待插入鼻或嘴中的導管內或導管上的壓力換能器迄今一直在使用。這種換能器可用於測量鼻和咽喉中的壓力變化、狹窄等。
顯然這種技術的缺點在於測量探頭必須包括很多緊密安裝的且與相應設備相連的壓力換能器，所述設備能在一個具有足夠清晰度的顯示屏上確定各被查部位的位置和壓力。
公知技術還包括用光學手段對鼻、咽和其它內部器官進行檢查的內診鏡檢查。但是這些檢查也受到一定限制，所述限制包括光學象的清晰度和尺寸、導管的尺寸以及特別是導管柔性的不足等，導管柔性不足將導致導管不適於對如打鼾的呼吸聲等進行檢查。
雖然對用CT和MRI掃描方法檢查也有嘗試，但這類檢查除了時間長之外，還不能提供有效測量數據，而且完全是非動態測量。
在如上面提到的美國專利A4.326.416或Andrew C.Jackson等人在《生理學應用雜誌》(J.Appl.Physiology)，43(3)525-536頁(1977年)中發表的題為「利用聲學脈衝響應測量分析氣道形狀」(「Airwaygeometry by analysis of acoustic pulse response measurements」)的文章中也公開了用所述聲學反射測量術可測量氣管內的橫截面面積，該橫截面面積作為離開發送激勵信號的換能器的距離的函數。
直接測量限制了交叉波型(cross modes)、即交叉共振(crossresonance)以及相鄰腔的測量，在很大程度上還限制了這種在橫截面面積內差別較大的直接測量的使用，該橫截面面積是遠離信號源的距離的函數。
特別是檢查打鼾的呼吸聲時，測量所需的瞬態或連續的聲作用將妨礙直接測量的使用，這種測量在檢查期間將影響病人的睡眠或者需喚醒病人，而且來自測量傳聲器的噪音還將引起測量誤差，由嘴和咽喉形成的很大的空腔也會引起測量誤差。
本發明的目的是要克服所述缺點並且為了實現所述目的本發明提供了一種如本文開始部分所提到的裝置，其特徵在於從信號換能器來看，軟管適合於被引入所述體腔中，其遠端被置於待查區中；軟管由一種薄壁軟柔的塑料或彈性材料製成；該軟管的近端至少裝有一個與所述信號發生器相連的所述換能器，該換能器適於把來自信號發生器的驅動信號轉換為可通過軟管傳送的激勵信號並且該激勵信號因軟管壁變形(如果有任何變形的話)而產生送回到所述換能器的響應信號。
本發明基於下述認識即在人體內的氣管、泌尿系統等中有很多感染或病變或阻塞部位，因待查部位處或大或小的周圍空腔中的共同交叉共振，難以用上述及其它已知技術進行確診、定位和測量；並且尤其適合於使用一種非常柔軟的軟管，這種軟管壁可以緊貼著所述通道的側壁或者可以因某些病變、如所述部位的狹窄而產生變形。藉此，本發明的測量設備可以說只能。「看見」軟管的內部並準確地測出軟管的內部橫截面面積中的最小變形，所述橫截面面積作為從發射激勵信號的軟管部位到出現一個或多個變形且產生響應信號的一個或多個軟管部位處的距離的函數。
根據本發明的一個具體的適合的實施例，該裝置的特徵在於，所述軟管有一個由環形壁圍繞的縱向的軸向中心腔和處於所述環形壁周圍的若干藉助於大致為半徑方向的隔離件彼此隔開的縱向通道。
通過對軟管中心腔內部及對周邊通道或腔的相結合的反射式測量，可以更為靈敏地在軟管中確定部位/測量區域，所述區域因所述通道(氣管、泌尿系統等)局部病變或阻塞而被壓縮，還可以測量壓縮的程度。
插入軟管時，可以在軟管的中心腔和/或所述通道中施加正壓力或負壓力或不施加壓力，通過測量作為距離之函數的軟管內部橫截面面積而可以確定最窄區域或軟管局部受壓的區域。
以這種方式本方法還可以在氣囊檢查和在動脈硬化情況下使動脈暢通的過程中，在向氣囊充氣的同時檢查導管端部氣囊的脹大情況(橫截面面積/縱向距離)。
下面結合示意圖對本發明進行詳細說明，其中
圖1為本發明裝置的基本配置的方框圖；圖2為本發明軟管測量部位的局部透視圖；圖3為本發明另一實施例中軟管的局部透視圖；圖4為圖3所示軟管的剖面圖，該剖面與軟管的軸線成直角；圖5示出了將本發明的軟管放在上呼吸道中以檢查病人舌後退(tongue-fallback)的情況；圖6示出了將本發明的軟管放在上呼吸道中以檢查病人打鼾的呼吸聲的情況；以及圖7為接有氣囊以用於檢查動脈的軟管示意圖。
圖1示出了本發明裝置的基本配置。
標號1代表一根軟管，該軟管的結構下面將作說明。本身為公知的軟管1的近端A連接到輔助設備上，該輔助設備用於將軟管通過如病人的嘴或鼻孔插入如氣管中或插入泌尿系統或動脈中(未示出)。B代表該軟管的遠端，將軟管插入後，此端處於待查病人的體腔中。
標號2代表一個電子信號發生器，該發生器向與軟管1相連的換能器3發出驅動信號。信號發生器2還將相同信號傳輸給信號分析處理器4。標號5代表與所述軟管1相連的另一換能器。當激勵信號從信號發生器2經換能器3傳送到軟管1的內部時，該信號在軟管內傳送至軟管的遠端，從遠端再返回一個響應信號，該響應信號由換能器5接收、然後再由該換能器傳送至信號分析處理器4。
信號分析處理器4與計算機6相連，藉助於計算機可在顯示屏7上顯現出表示檢查和測量結果的圖象。
換能器3本身可以是任選的公知形式，例如電磁換能器、靜電換能器、壓電換能器等。它的作用是將來自信號發生器2的電信號轉換成軟管1內的激勵信號。
換能器5也可以是所述任選的形式，例如一種傳聲器，它的作用是接收來自軟管遠端的聲頻響應信號，並將此響應信號轉換成電信號再傳送至信號分析處理器4。
正如從所述美國專利A-4.326.416或從Jackson的文章中所得知的那樣，所述激勵信號可以是一種低頻頻帶內的瞬態信號。當使用上面所提到的SRE2000或SRE2000PC設備時，所述激勵信號也可以是一種非瞬態激勵信號、如一種隨機信號或偽隨機信號。
本發明最重要的貢獻在於能確定阻塞的準確部位、並能測出什麼時候發生阻塞以及阻塞持續多長時間。因此，可以將一個報警系統與該測量設備相連，以便當探頭受到一段固定時間的壓力後，該報警系統能進行報警。
相對於激勵信號的響應信號的分析本身也屬於公知技術。
圖2示出了軟管1的軟管區B部分。本發明軟管的特徵是至少在軟管B區該軟管的遠端是薄壁的。圖2所示的軟管是一種簡單軟管，即一種只有一個腔19的軟管。
如後面將要說明的那樣，如果軟管1在所述B區內因病人的氣管、食道或動脈狹窄而局部受到一個外部機械作用(如箭頭F所示)，所述軟管B區內的橫截面的縮小將隨之使響應信號變形，這種變形可在圖象分析和屏幕上觀察到。這種變形反映病人可能有的病變、例如阻塞。
圖3示出了本發明軟管的另一實施例。軟管10有一個中心腔11和三個周邊環形通道或腔室12、13和14。這種軟管可用軟塑料或彈性材料擠壓而成。軟管的外徑可根據使用要求從如1mm至如3-4mm之間改變。包圍中心腔11的壁15在軟管的縱向方向上是連續的，它將中心腔11與三個周邊腔室12、13、14隔開。這些腔室本身在軟管的縱向方向上也是連續的並且藉助於半徑方向的隔離件16、17、18彼此隔開。
圖4示出了在與軟管軸線成直角的平面內的該軟管的橫截面圖。
將換能器20從外側通過外腔室12並穿過壁15而插入，使得換能器20的響應信號接收端21位於所述中心腔11中。
圖4還示出了另兩個換能器22、23，將它們也從外側插入軟管11的外壁並且它們的響應信號接收端24、25分別位於一個周邊腔、如腔14中。
雖然圖4中的截面圖示出了兩個放在該截面內(圖中示出的平面)的換能器，但應當理解，這並不是必需的，而且例如也可以將換能器23與換能器22沿軸向錯開。
圖5示出了用所述軟管以確定病人的所謂「舌後退」的部位並測量這種舌後退、即確定和測量病人的舌頭使上呼吸道變窄的情況。
此時，將軟管通過鼻孔插入氣管中。在D區內病人的舌後端擠壓部分軟管。
圖6示出了用所述軟管以確定軟顎(顎帆)中發生顫動的部位並測量這種顫動。
圖6示出了圖5所示出的情況以及顎的所述柔軟部位擠壓軟管E區的情況。
下面說明本發明裝置的操作方式。
應當記起，如本說明書的前文所提到的那樣，可以利用美國專利A-4.326.416和Jackson文章中所揭示的測量技術及利用本申請公司生產的一種現有測量設備來測量體腔的橫截面面積，該橫截面面積作為從發出激勵信號的換能器至測量部位的距離的函數。
現有技術的缺點是在檢查病人的氣管和肺時，交叉波型(即交叉共振)將妨礙測量；而本發明技術的主要優點在於形成合適測量腔的軟管內腔可以因例如已引入軟管的通道中的狹窄處而產生變形。軟管結構可以排除現有技術中所發生的交叉共振。如果通過狹窄局部影響如上所述的具有薄柔軟壁的軟管，那麼通過這種狹窄也可以機械方式使一個或多個外腔12、13、14和/或中心腔(圖2中的腔19或圖3中的腔11)受到影響，所述狹窄可用測量設備直接測出。
假定軟管為如圖3和4所示的形狀並將其如圖5所示的那樣插入病人的氣管中。由例如舌頭後端作用在軟管上的機械壓力可以例如影響一個外腔、如外腔14，在該測量設備中用電子技術手段可測量出這種影響，或者也可以測出對第二和第三外腔的影響。
因此，本發明可以獲得「差分」定位並測量所述區的橫截面面積，所述的橫截面面積作為從發出所述激勵信號的換能器到所述區之間的距離的函數。
如前述所提到的那樣，如果只有病人氣管中的外腔14受到例如舌頭後端的影響，那麼只有屬於該腔14的換能器產生響應。
圖6示出了已經提到過的待查病人顎中柔軟部分的顫動、即通常所說的打鼾呼吸聲的情況。E區中的顫動至少影響軟管的一個外腔，測量設備可測出顫動部位並對動進行測量。
對本發明感興趣的特殊的內科/外科手術的另一方面是檢查阻塞情況，即檢查如心臟處的動脈的鈣化或其它病症。
圖7示出了用於這類檢查的本發明軟管的另一實施例。
軟管31的遠端以本身公知的方法(用於使動脈暢通的常規導管技術)加工成一個可充脹的氣囊32。藉助於經縱向通道(未示出)充入軟管外壁中的壓力可使氣囊脹大。在氣囊32和軟管的遠端之間以公知方式加工出若干確保血流通道的開口33，在朝向軟管近端的方向上與氣囊32相距一段距離之處有一些用於血液循環的出口(未示出)。
在內科/外科手術中適當地暫時通過軟管中斷血液循環以便測量和/或擴寬的情況下，可以採用沒有血液循環通道的軟管，即採用既沒有開口33也沒有相配出口的軟管。
按所述方法根據插入的軟管可以確定和測量狹窄或鈣化部位及擴寬部位(如果有任何這種部位的話)。
在本發明的範圍內還可以製造不帶所述氣囊的軟管，並且製造軟管使其遠端、即另外會安放氣囊的地方具有相當薄和/或相當柔軟的外壁。在本發明的範圍內，可以在靠近軟管近端之處設置裝置(未示出)致使在該中心腔中和/或每個周邊腔中產生例如流體的負壓或正壓。這種正壓將使軟管遠端的所述軟薄的和/或非常柔軟的部分脹大。無論軟管有無氣囊、無論氣囊脹大與否並且無論由於靜脈的狹窄而壓縮一個還是多個腔，本發明的測量設備均要給出所述區域中的這些情況的圖象。
上面已對帶有一個單獨腔的軟管或帶有一個中心腔和幾個周邊腔軟管作了介紹，但是帶有兩個軸向通道的軟管或帶有一個中心腔和兩個、四個或例如五個周邊腔的軟管也在本發明的範圍內。
顯然可從內科/外科手術的考慮決定軟管內部尺寸和外部尺寸的選擇，這就是為什麼要生產不同尺寸(和不同長度)的軟管的原因，同時如果使用瞬態信號，該測量設備決定了頻率上限及其它物理參數。
如果將本發明的軟管用於檢查呼吸器官，可以通過軟管入口(圖1中A)和通向位於軟管遠端的開口33(圖7)的通道向病人供給所需的空氣或氣體。在這種情況下，由於信號傳送時間不同，在該測量設備中用電子學方法可將來自例如一個或幾個周邊腔的響應信號與來自肺部的響應信號分開。
應用本發明的一個具體實施例已經提到過。
對睡眠時氣管阻塞的人並且被描述為具有打鼾呼吸聲的人而言，對這些人的準確檢查一般是非常困難的，長期以來在對這些病人進行的校正手術曾多次失敗。
本發明的一個非常重要的貢獻是能確定阻塞的準確部位並能測出什麼時候阻塞以及阻塞持續多長時間。因此，可以將本測量設備與一報警系統連接，當探頭被壓一定時間後報警系統可以報警。
目前進行這些檢查時連接一個脈衝式血氧測量計(pulsoxymeter)(測量血液中氧濃度的儀器)。當氧濃度達到一預定值時，報警器報警。
打鼾的呼吸聲本身並不危險，但在此期間由於阻塞而使病人不能呼吸。
因為不出現「鼾聲」的原因或者是由於呼吸平穩氣流正常地且有規律地低速吸入和呼出、或者是由於氣管長時間被阻塞，這就是為什麼用聲學方法記錄打鼾呼吸聲的設備不足以安全地激勵報警器報警的原因。這正是危險所在。
為了強調本發明的重要性，值得注意的是如此長時間地向肺部供氧顯著增加了腦損傷和血栓形成的危險，尤其是對於較胖的老年人而言。
體內測量的優點是在測量期間病人不會因激勵信號而被驚醒，同時這些測量在很大程度上並未受到鼾聲的高音調聲頻譜的影響。
醫生或護士在夜晚之前可很方便地將測量探頭插入病人的鼻中，病人不必臥床。
由於反射吞咽而且可在伸出鼻外的一端毫無困難地進行連接(換能器/傳聲器部分)，所以可以通過鼻子自動調整「張緊」程度。
或者藉助於外部傳聲器、如圖4中的換能器22、23中之一，或者採用通過測量傳聲器接收的低頻信號可以在測量鼾聲的同時方便地同步測量發生區域。
還值得注意的是，足以能在每個腔中進行測量而且在測量時改變各腔靜壓力的所述測量設備(硬體/軟體)還可以同提供關於向各腔表面施以反壓力的組織的彈性信息。
通過在軟管中施加壓力，同時向中心腔和周邊腔供給高達200Hz亞頻帶的聲能，並且用聲學鼻腔測量法(反射式測量)同步測量該亞頻信號，在改變壓力的條件下可以獲得與軟管壁接觸的那些壁的有價值的彈性信息。
考慮到這類換能器如壓電換能器在兩個方面的作用、即在施加電壓以提供壓力信號的作用或接收壓力信號並提供電信號的作用，顯然可以不用圖1所示的兩個換能器3、5，原則上可以只用一個換能器，在這種情況下，從電子學觀點考慮，應將信號發生器2設計成當其由分析單元4和計算機6操作時，該信號發生器2首先發出一個瞬態信號、然後再將響應信號傳送給分析單元。如果在測量期間連續發出隨機或偽隨機信號作為激勵信號，則應如圖1所示採用兩個分開的換能器。
還應補充的是本發明也可用於對前列腺、子宮等進行檢查。
最後應當指出，本發明也可對其它腔進行反射式測量檢查、例如在由擠壓方式製造的產品中對內腔的氣流進行控制，用本發明的技術可以嚴密地監測擠壓參數，從而可以使產品、例如軟管的壁保持恆定厚度。
權利要求
1.一種用於反射式檢查和測量體腔等的裝置，它包括一個聲學信號發生系統、一根遠端經入口通至待查體腔的軟管、至少一個與所述信號發生器相連接的用於將信號發生器發出的驅動信號傳送到軟管的換能器、至少另一個與軟管相連接的用於接收來自體腔的響應信號的換能器以及一臺適用於對響應信號相對於傳送給體腔的激勵信號進行分析的計算機，其特徵在於，從信號換能器來看，軟管(1，10)適合於被引入所述腔中，其遠端被置於待查區中；軟管(1，10)由一種薄壁柔軟的塑料或彈性材料製成；該軟管的近端至少裝有一個與所述信號發生器(2)相連的換能器(3)，該換能器適用於把來自信號發生器的驅動信號轉換為可通過軟管傳送的激勵信號，並且該激勵信號因軟管壁變形(如果有任何變形的話)而產生送回到所述換能器的響應信號。
2.一種如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述軟管(1)有一個縱向的軸向中心腔(19)。
3.一種如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述軟管(1)具有由一個直徑方向的隔離件彼此隔開的兩個縱向腔。
4.一種如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述軟管(10)有一個由環形壁(15)圍繞的縱向的軸向中心腔(11)和處於所述環形壁(15)周圍的若干藉助於大致為半徑方向的隔離件(16、17、18)彼此隔開的縱向通道(12、13、14)。
5.一種如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述軟管(1)有三個縱向通道(12、13、14)，從與軟管(1)縱向軸線垂直的剖面來看，所述通道大致呈圓弧形且在所述隔離件(16、17、18)之間它們具有大體相等的傾斜距離。
6.一種如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，軟管(1)的近端(A)適於與用來將軟管(1)插入所述體腔的輔助設備相連。
7.一種如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述軟管(1)的近端具有裝置以便在一個或多個中心腔和/或在每個腔中產生相對於環境壓力的負壓或正壓。
8.一種如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，在所述軟管(1)的近端裝有所述一個或多個換能器，以便將來自所述信號發生器的驅動信號傳送給所述一個和/或多個中心腔和/或所述幾個通道中。
9.一種如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，至少在所述軟管(1)的部分長度上、優選地是在軟管的遠端至少有一個外壁柔性提高的區域(B)。
10.一種如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，通過使外壁局部壁厚更薄而形成所述外壁柔性提高的區域(B)。
11.一種如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，通過局部改變外壁材料的性質而形成所述外壁柔性提高的區域(B)。
12.一種如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述軟管還具有一條縱向通道，該通道用於從位於軟管遠端的血液入口(33)向離所述遠端一定距離的血液出口的血液循環。
13.一種如權利要求1～11中任一項所述的用於檢查氣管的裝置，其特徵在於，所述軟管還有一個用於在進行檢時開通氣管的縱向通道。
全文摘要
本發明公開了一種用於反射式檢查和測量人和動物體內的一些腔如檢查氣管、食道等的裝置，它包括一根插入所述通道的柔性軟管(1)，該軟管的遠端被置於待查通道的區域。一個換能器(3)將來自信號發生器(2)的驅動信號轉換為在軟管內傳送的激勵信號。通過換能器(5)接收取決於待查區中軟管局部變形的響應信號並相對於激勵信號對該響應信號進行分析。分析線路(4)和計算機(6)在顯示檢查結果的屏幕上顯示出圖象。
文檔編號A61B5/107GK1166129SQ9519624
公開日1997年11月26日 申請日期1995年11月14日 優先權日1994年11月15日
發明者S·B·拉斯馬森 申請人:萊諾梅特裡克斯有限公司