一种用于血管组织激光连接辅助装置系统

1.本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于血管组织激光连接辅助装置系统。


背景技术：

2.激光连接技术发展至今，激光连接在血管组织闭合方面有了很大的突破。激光连接是在激光能量诱导光机械和光热组织改变时实现的，这主要是由于其对细胞的生物功能进行选择性调节的能力。但在激光连接过程中，血管组织由于自身的弹性会发生组织收缩，从而影响连接后组织的抗拉强度与爆破压力(bp)的承受极限，并且连接后血管组织易发生闭合不完全的现象，同时现在的连接系统，对操作人员要求较高。为了使血管组织端到端达到更好的闭合，对于血管组织激光连接器械领域来说，设计一款结构简单、操作方便、连接效果好的装置系统非常有必要。


技术实现要素：

3.为了解决上述背景技术所提及的问题，具体技术方案如下：
4.一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，包括：
5.辅助装置，检测血管组织位置，向组织内部置放起到支撑作用的可降解支架并对待连接组织施加纵向载荷；
6.视觉传感装置，记录血管组织连接过程图像并反馈至处理器，调整激光扫描路径；
7.温度监测装置，时刻监测焊接温度并反馈至处理器，调整激光连接温度；
8.本发明的具体特点还有：
9.辅助装置包括套环、辅助杆体、光传感器、滑块控制器、支架置放钳、夹持结构；
10.套环位于辅助杆体端部，套环采用不锈钢材料制成；
11.辅助杆体处于装置中心位置，辅助杆体采用不锈钢材料制成，辅助杆体靠近套环的端部设置有一段环形螺纹；
12.光传感器通过光传感器移动环与辅助杆体连接，光传感器与辅助杆体固定，该光传感器用于检测血管组织位置，血管组织位置的前后变化使得光信号转变为电信号传递给滑块控制器；
13.滑块控制器与光传感器连接，控制滑块的上下移动；
14.支架置放钳与辅助杆体通过控制按钮与控制线连接，通过辅助杆体端部控制按钮与控制线进行控制，支架置放钳采用不锈钢材料制成，支架置放钳与辅助杆体固定，设置有可适应血管组织直径大小的椭圆形挡板，两挡板之间通过第二旋转轴连接；
15.夹持结构主体部分采用不锈钢材料制成，该夹持结构的作用部位采用医用橡胶材料制成，且作用部位为弧形，当夹持结构作用时，避免装置对血管组织的额外损伤，夹持结构还包括第一钳体、第二钳体，第一钳体、第二钳体通过第一旋转轴与弹簧相连，第一钳体、第二钳体的中段弯部角度为108
°
。
16.辅助装置，光传感器先通过调整光传感器移动环获取样品固定装置上血管组织位
置的信息，而后滑块控制器对滑块进行调整，支架置放钳向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用，各个部位的配合，起到辅助作用，可以使连接效果更好。
17.视觉传感装置采用电荷耦合器件ccd相机，通过双目立体视觉法来获取图像空间信息维度，将图像信息传递给处理器，以达到视觉传感连接痕迹跟踪的目的并调整血管组织扫描路径。
18.温度监测装置包括温度信息采集器及处理器，通过温度采集器将信号传递给处理器，反馈至激光连接装置，调整至适宜的连接温度。
19.工作过程：
20.连接前用样品固定装置将待连接血管组织进行固定，辅助装置中光传感器先通过调整光传感器移动环获取样品固定装置上血管组织位置的信息，而后滑块控制器对滑块进行调整，支架置放钳向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用；连接时开启激光器对准血管组织待连接位置，视觉传感装置中ccd相机通过双目立体视觉法来获取图像空间信息，并传递给处理器，实现连接痕迹跟踪并调整扫描路径，温度监测装置中温度信息采集器将信号传递给处理器，调整连接温度。
21.本发明的有益效果：
22.本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统对断裂、破裂的血管组织进行辅助固定；本发明较常规的血管组织连接系统可以实现血管组织高效连接，具备结构简单，操作方便，产品本身造价低的特点，可以缩短连接时间的同时，提高破裂、断裂生物组织的融合效果；该血管组织激光连接装置系统能够大规模的在血管组织连接领域广泛运用。
附图说明
23.图1为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统工作示意图；
24.图2为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统工作流程图；
25.图3为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统中辅助装置的正视图；
26.图4为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统中辅助装置的侧面剖视图；
27.图5为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统工作示意图中血管组织局部a区放大图。
28.附图标记如下：1-1、套环；1-2、控制按钮；1-3、辅助杆体；1-4、控制线；1-5、第一旋转轴；1-6、第一钳体；1-7、弹簧；1-8、第二钳体；1-9、导轨；1-10、滑块；1-11、固定圈；1-12、滑块控制器；1-13、连接线；1-14、光传感器移动环；1-15、光传感器；1-16、第二旋转轴；1-17、支架置放钳；2-1、ccd相机一；2-2、ccd相机二；3、温度采集器；4、激光器；5、样品固定装置。
具体实施方式
29.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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
30.为了使血管组织端到端达到更好的闭合或者连接效果，从而满足血管组织的抗拉强度与爆破压力(bp)的要求,本发明提供了一种结构简单，操作方便的血管组织激光连接辅助装置及系统，请参照图1至图5。
31.图1为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统工作示意图。
32.图2为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统工作流程图。
33.图3为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统中辅助装置的正视图。
34.图4为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统中辅助装置的侧面剖视图。
35.图5为本发明提供的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统工作示意图中血管组织局部a区放大图。
36.具体实施方式
37.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.本发明提供了一种结构简单，操作方便的血管组织激光连接辅助装置系统。该血管组织激光连接辅助装置系统能有效的对断裂、破裂的血管组织进行连接，其中辅助装置与nakadate等人在2017年发表《improvingthestrengthofsuturelesslaser-assisted vesselrepairusingpreloadedlongitudinalcompressionontissueedge》一文中所提到的纵向压缩钳有很大区别，文中的纵向压缩钳仅用于离体血管组织的连接，而辅助装置采用了光传感器与控制器，利用光传感器的特性，可以识别到血管组织的位置，此血管组织可以是离体的组织，亦可以是活体组织，然后控制器控制本发明中的夹持结构对相应的血管组织进行预处理，再配合支架对血管组织的支撑作用，能够实现连接处理便捷化，可以在缩短连接时间的同时改善连接效果。
40.具体为一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，包括：
41.辅助装置，检测血管组织位置，向组织内部置放起到支撑作用的可降解支架并对待连接组织施加纵向载荷；
42.视觉传感装置，记录血管组织连接过程图像并反馈至处理器，调整激光扫描路径；
43.温度监测装置，时刻监测焊接温度并反馈至处理器，调整激光连接温度；
44.辅助装置包括套环1-1、辅助杆体1-3、光传感器1-15、滑块控制器1-12、支架置放钳1-17、夹持结构；
45.套环1-1位于辅助杆体1-3端部，套环1-1采用不锈钢材料制成；
46.辅助杆体1-3处于装置中心位置，辅助杆体1-3采用不锈钢材料制成，辅助杆体1-3靠近套环1-1的端部设置有一段环形螺纹；
47.光传感器1-15通过光传感器移动环1-14与辅助杆体1-3连接，光传感器1-15与辅助杆体1-3固定，该光传感器1-15用于检测血管组织位置，血管组织位置的前后变化使得光信号转变为电信号传递给滑块控制器1-12；
48.滑块控制器1-12与光传感器1-15连接，控制滑块1-10的上下移动；
49.支架置放钳1-17与辅助杆体1-3通过控制按钮1-2与控制线1-4连接，通过辅助杆体1-3端部控制按钮1-2与控制线1-4进行控制，支架置放钳1-17采用不锈钢材料制成，支架置放钳1-17与辅助杆体1-3固定，设置有可适应血管组织直径大小的椭圆形挡板，两挡板之间通过第二旋转轴1-16连接，方便可降解血管支架的取放，为后续血管组织连接提供了保障；
50.夹持结构主体部分采用不锈钢材料制成，该夹持结构的作用部位采用医用橡胶材料制成，且作用部位为弧形，当夹持结构作用时，避免装置对血管组织的额外损伤，夹持结构还包括第一钳体1-6、第二钳体1-8，第一钳体1-6、第二钳体1-8通过第一旋转轴1-5与弹簧1-7相连，第一钳体、第二钳体的中段弯部角度为108
°
，第一钳体1-6与第二钳体1-8的交叉状转轴连接可以利用合力对血管组织断裂、破裂位置实施预载纵向压缩，使得血管连接组织的收缩大大降低乃至完全消失，从而更好地控制预加载荷的程度，亦是获得更加完美的连接效果。
51.辅助装置中，光传感器1-15先通过调整光传感器移动环1-14获取样品固定装置5上血管组织位置的信息，而后滑块控制器1-12对滑块1-10进行调整，支架置放钳1-17向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用，各个部位的配合，起到辅助作用，可以使连接效果更好。
52.视觉传感装置采用电荷耦合器件ccd相机一2-1、ccd相机二2-2，通过双目立体视觉法，由不同位置的两台ccd相机2-1、2-2拍摄同一连接场景，计算空间点在两幅图像中的视差，获取所需图像空间信息维度，将图像信息传递给处理器，以达到视觉传感连接痕迹跟踪的目的并调整血管组织扫描路径。
53.温度监测装置包括温度信息采集器3及处理器，通过温度采集器3将信号传递给处理器，反馈至激光连接装置，调整至适宜的连接温度。
54.工作过程：
55.连接前用样品固定装置将待连接血管组织进行固定，辅助装置中光传感器1-15先通过调整光传感器移动环1-14获取样品固定装置5上血管组织位置的信息，而后滑块控制器1-12对滑块1-10进行调整，支架置放钳1-17向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用；连接时开启激光器对准血管组织待连接位置，视觉传感装置中ccd相机2-1、2-2通过双目立体视觉法来获取图像空间信息，并传递给处理器，实现连接痕迹跟踪并调整扫描路径，温度监测装置中温度信息采集器3将信号传递给处理器，调整连接温度。
56.实施例1：
57.本实施例结合具体离体血管组织连接实验，参见图1至图5，对本发明做进一步的描述：
58.连接前，选取长度为80mm，内径为30mm，厚度3mm的新鲜猪颈动脉样品，中心做一个半周切口，将其浸泡在牛血清蛋白助焊剂中10min，在操作平台上，用样品固定装置5进行固
定，正如图1中所示，以方便血管组织的连接，采用激光器为1064nm连续光纤激光器，输出功率5w，扫描速度250mm/s；如图1所示，手持辅助装置，调整光传感器移动环1-14使光传感器1-15的“u”型槽卡准血管组织，光传感器1-15为“u825”紧密安装型传感器，光传感器1-15接收到光信号，然后转变为电信号通过连接线1-13将信号传递给滑块控制器1-12；电信号通过连接线1-13传递给滑块控制器1-12时，该滑块控制器1-12对信号加以处理后输出信息，控制滑块1-10向下移动，弹簧1-7处于松弛状态，第一钳体1-6与第二钳体1-8也随之沿着血管组织轴向向中心收拢，对血管组织进行预压处理；交叉状转轴连接与两钳体之间的弹簧1-7连接可以更好的控制预加载荷的力度；第一钳体1-6与第二钳体1-8收拢后，操作控制按钮1-2，方便支架置放钳1-17向血管组织内放置可降解支架，支架置放钳1-17携带可降解血管支架伸进血管组织的切口处，而后退出血管组织，血管连接准备工作完成；
59.连接时，血管组织预处理后，通过调整激光器的位置，对相应的血管破裂组织进行连接，视觉传感装置采用ccd相机2-1、2-2，通过双目立体视觉法，由不同位置的两台ccd相机2-1、2-2拍摄同一连接场景，计算空间点在两幅图像中的视差，获取所需图像空间信息维度，将图像信息传递给处理器，以达到视觉传感连接痕迹跟踪的目的并调整血管组织扫描路径，同时，也便于分析破裂或断裂血管组织连接后质量；温度监测装置通过温度采集器3监测激光连接温度，将信号传递给处理器，反馈至激光器，通过调整激光功率与扫描速度至60℃。
60.连接完成后，调整光传感器移动环1-14，光传感器1-15的“u”型槽远离血管组织，信号传递给滑块控制器1-12，进而控制滑块1-10向上运动，第一钳体1-6与第二钳体1-8自动复位，可进一步通过视觉评估及爆破压力(bp)测量来确定连接部位的通畅性以及连接效果。
61.辅助装置中，套环1-1设计为单个圆环，与常规手术钳的双环设计相比结构简化，便于手持操作；支架置放钳1-17的椭圆形挡板设计允许将不同直径的可降解支架放入血管组织中，支撑起血管组织结构；夹持结构的两钳体的钳头部位与常规金属质钳头相比，设计为弧形结构，更加契合血管的形状，并且材料采用了医用橡胶，对相应部位实施预加载荷作用，一定程度上避免了操作过程中造成的二次伤害。
62.操作该辅助装置时，光传感器先通过调整光传感器移动环获取样品固定装置上血管组织位置的信息，而后滑块控制器对滑块进行调整，支架置放钳向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用，各个部位的配合，起到辅助作用，使连接效果更好。
63.用于血管组织激光连接辅助装置系统：连接前用样品固定装置将待连接血管组织进行固定，辅助装置中光传感器先通过调整光传感器移动环获取样品固定装置上血管组织位置的信息，而后滑块控制器对滑块进行调整，支架置放钳向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用；连接时开启激光器对准血管组织待连接位置，视觉传感装置中ccd相机通过双目立体视觉法来获取图像空间信息，并传递给处理器，实现连接痕迹跟踪并调整扫描路径，温度监测装置中温度信息采集器将信号传递给处理器，调整连接温度。
64.本发明较常规的血管组织连接系统通过辅助装置、视觉传感装置、温度监测装置的共同配合可以实现血管组织高效连接，具备结构简单，操作方便，产品本身造价低的特
点，可以缩短连接时间的同时，提高破裂、断裂生物组织的融合效果。

技术特征：
1.一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，包括：辅助装置，检测血管组织位置，向组织内部置放起到支撑作用的可降解支架并对待连接组织施加纵向载荷；视觉传感装置，记录血管组织连接过程图像并反馈至处理器，调整激光扫描路径；温度监测装置，时刻监测焊接温度并反馈至处理器，调整激光连接温度。2.根据权利要求1所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，所述辅助装置包括套环(1-1)、辅助杆体(1-3)、光传感器(1-15)、滑块控制器(1-12)、支架置放钳(1-17)、夹持结构；所述套环(1-1)位于辅助杆体(1-3)端部；所述辅助杆体(1-3)处于装置中心位置；辅助杆体(1-3)靠近套环(1-1)的端部设置有一段环形螺纹；所述光传感器(1-15)通过光传感器移动环(1-14)与辅助杆体(1-3)连接，光传感器(1-15)与辅助杆体(1-3)固定，该光传感器(1-15)用于检测血管组织位置，将血管组织位置的前后变化使得光信号转变为电信号传递给滑块控制器(1-12)；所述滑块控制器(1-12)与光传感器(1-15)连接，控制滑块(1-10)的上下移动；所述支架置放钳(1-17)与辅助杆体(1-3)通过控制按钮(1-2)与控制线(1-4)连接，通过辅助杆体(1-3)端部控制按钮(1-2)与控制线(1-4)进行控制，支架置放钳(1-17)与辅助杆体(1-3)固定，设置有可适应血管组织直径大小的椭圆形挡板，两挡板之间通过第二旋转轴(1-16)连接；夹持结构作用时，避免装置对血管组织的额外损伤，夹持结构还包括第一钳体(1-6)、第二钳体(1-8)，所述第一钳体(1-6)、第二钳体(1-8)通过第一旋转轴(1-5)与弹簧(1-7)相连，第一钳体(1-6)、第二钳体(1-8)的中段弯部角度为108
°
。3.根据权利要求2所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，套环(1-1)采用不锈钢材料制成；辅助杆体(1-3)采用不锈钢材料制成；支架置放钳(1-17)采用不锈钢材料制成。4.根据权利要求2所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，夹持结构主体部分采用不锈钢材料制成，夹持结构的作用部位采用医用橡胶材料制成，且作用部位为弧形。5.根据权利要求2所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，光传感器(1-15)通过调整光传感器移动环(1-14)获取样品固定装置(5)上血管组织位置的信息，而后滑块控制器(1-12)对滑块(1-10)进行调整，支架置放钳(1-17)向血管组织中放置可降解支架，支撑起血管组织结构，夹持结构对相应部位实施预加载荷作用，各个部位的配合，起到辅助作用。6.根据权利要求1所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，视觉传感装置采用电荷耦合器件ccd相机(2-1、2-2)，通过双目立体视觉法来获取图像空间信息维度，将图像信息传递给处理器，以达到视觉传感连接痕迹跟踪的目的并调整血管组织扫描路径。7.根据权利要求1所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，所述温度监测装置包括温度信息采集器(3)及处理器，通过温度采集器(3)将信号传递给处理
器，反馈至激光连接装置，调整至适宜的连接温度。8.一种用于血管组织激光连接辅助装置，其特征在于，辅助装置包括套环(1-1)、辅助杆体(1-3)、光传感器(1-15)、滑块控制器(1-12)、支架置放钳(1-17)、夹持结构；所述套环(1-1)位于辅助杆体(1-3)端部；所述辅助杆体(1-3)处于装置中心位置；辅助杆体(1-3)靠近套环(1-1)的端部设置有一段环形螺纹；所述光传感器(1-15)通过光传感器移动环(1-14)与辅助杆体(1-3)连接，光传感器(1-15)与辅助杆体(1-3)固定，该光传感器(1-15)用于检测血管组织位置，将血管组织位置的前后变化使得光信号转变为电信号传递给滑块控制器(1-12)；所述滑块控制器(1-12)与光传感器(1-15)连接，控制滑块(1-10)的上下移动；所述支架置放钳(1-17)与辅助杆体(1-3)通过控制按钮(1-2)与控制线(1-4)连接，通过辅助杆体(1-3)端部控制按钮(1-2)与控制线(1-4)进行控制，所述支架置放钳(1-17)采用不锈钢材料制成，支架置放钳(1-17)与辅助杆体(1-3)固定，设置有可适应血管组织直径大小的椭圆形挡板，两挡板之间通过第二旋转轴(1-16)连接；夹持结构作用时，避免装置对血管组织的额外损伤，夹持结构还包括第一钳体(1-6)、第二钳体(1-8)，所述第一钳体(1-6)、第二钳体(1-8)通过第一旋转轴(1-5)与弹簧(1-7)相连，第一钳体(1-6)、第二钳体(1-8)的中段弯部角度为108
°
。9.根据权利要求8所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，套环(1-1)采用不锈钢材料制成；辅助杆体(1-3)采用不锈钢材料制成；支架置放钳(1-17)采用不锈钢材料制成。10.根据权利要求8所述的一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，其特征在于，夹持结构主体部分采用不锈钢材料制成，夹持结构的作用部位采用医用橡胶材料制成，且作用部位为弧形。

技术总结
本发明提供一种用于血管组织激光连接辅助装置系统，属于焊接技术领域。该系统为：辅助装置，检测血管组织位置，向组织内部置放起到支撑作用的可降解支架并对待连接组织施加纵向载荷；视觉传感装置，记录血管组织连接过程图像并反馈至处理器，调整激光扫描路径；温度监测装置，时刻监测焊接温度并反馈至处理器，调整激光连接温度。本发明的系统装置能对待连接的组织进行高效的处理，且结构简易，生产成本低，能大规模的推广应用。能大规模的推广应用。能大规模的推广应用。


技术研发人员：黄俊 李锦程 贾梦实 徐同宇 吴金金 陈雨昕 王克鸿 芮云峰
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/8/21