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西班牙人对维戈塞尔塔集锦: 一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201510299278.8

申請日:

20150603

公開號:

CN104887175A

公開日:

20150909

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61B1/273,A61B1/04,A61B1/06,A61B10/06,A61B10/04,A61B1/005,A61B1/012,G09B23/28 主分類號: A61B1/273,A61B1/04,A61B1/06,A61B10/06,A61B10/04,A61B1/005,A61B1/012,G09B23/28
申請人: 皖南醫學院
發明人: 胡慧嫻,黃磊,徐曉燕,高春芳,李田,徐爭元,王東,桂偉,方宇霖
地址: 241000 安徽省蕪湖市高教園區文昌西路22號
優先權: CN201510299278A
專利代理機構: 北京元本知識產權代理事務所 代理人: 范奇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510299278.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統,基于工業內窺鏡利用機電技術全真模擬真實胃鏡插入部,實現對模擬人相關部位攝像、拍照、活檢、吸引、注水、注氣等主要功能。該系統包括模擬人,模擬人采用經改裝的高級全功能護理人模型作為人體模型,盡量接近臨床實際。該系統包括用戶管理單元,信息采集單元、部位識別單元、數據庫單元、控制單元、圖像處理單元、報告生成單元和報警單元;建立了完整的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,為胃鏡臨床操作與診斷的學習和培訓提供了一種解決方案;實現了典型病例的專家診斷和學生診斷對比,對學生提高診斷能力和書寫能力有重要作用。

權利要求書

1.一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統,包括模擬人,其特征在于:該系統包括用戶管理單元,信息采集單元、部位識別單元、數據庫單元、控制單元、圖像處理單元、報告生成單元和報警單元;所述信息采集單元通過胃鏡檢測裝置采集模擬人上消化道信息;所述部位識別單元根據信息采集單元采集的圖像判定檢測位置;所述數據庫單元存儲病灶圖片、病灶專家診斷信息、用戶和病人信息;所述圖像處理單元用于對信息采集單元采集的圖片進行處理;所述報告生成單元用于生成專家診斷報告和學生診斷報告;所述報警單元用于仿真胃鏡插入操作失誤時進行報警。2.根據權利要求1所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述信息采集單元包括胃鏡檢測裝置和上消化道信息采集單元。3.根據權利要求2所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述上消化道信息采集單元包括分別安裝在模擬人的食道、賁門、胃體、胃角、胃竇、幽門和十二指腸的七組發光二極管和接近開關,所述發光二極管和接近開關串聯,所述發光二極管為七組不同顏色的發光二極管。4.根據權利要求1所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述胃鏡檢測裝置包括插入部,插入部先端設有攝像頭和光源,插入部后端接有把持部,插入部側面設有活檢吸引通道、注氣通道和注水通道,活檢吸引通道、注氣通道和注水通道兩端分別與把持部和攝像頭齊平,把持部設有USB接口。5.根據權利要求4所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述光源為六個可調節亮度的LED燈,六個LED燈繞攝像頭均勻分布。6.根據權利要求4所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述胃鏡檢測裝置還包括活檢裝置和吸引裝置,活檢裝置包括活檢吸引通道和通過活檢吸引通道到達插入部的攝像頭位置的醫用活檢鉗,吸引裝置為固定于把持部的活檢吸引通道上醫用吸痰器。7.根據權利要求4所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述注氣通道和注水通道把持部一端分別與注射器連接。8.根據權利要求4所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述胃鏡檢測裝置還包括彎曲部,彎曲部兩側分別設有用于使彎曲部彎曲的彎曲驅動單元。9.根據權利要求4所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述插入部外表面設有用于記錄插入距離的刻度尺。10.根據權利要求1所述的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,其特征在于:所述報警單元包括氣道報警單元,氣道報警單元的細漆包線L接在模擬人氣道入口處,插入部沒有進入氣管,L完好,VT1和VT2組成電子開關,L短接,三極管VT1的基極處于低電平,三極管VT1和VT2都處于截止狀態,VT2的發射極無電流輸出,LC179型三模擬聲報警電路失電不工作,揚聲器B無聲;當插入部進入氣管,L被扯斷,VT1因R1獲得基極電壓而導通,VT2也隨之導通,LC179型三模擬聲報警電路得電報警。

說明書

技術領域

本發明涉及一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統,具體涉及基于胃鏡檢測裝置進行操作仿真和虛擬診斷的胃鏡系統,屬于醫療診斷教學領域。

背景技術

目前,對于內窺鏡類教學系統設計方法,人們更多的關注操作模擬方法即插入部模擬方法、人體器官病變模擬方法等,而對內窺鏡類產品的軟件操作和插入部操作兩者結合模擬重視不夠,只有山東省聊城市人民醫院推出的神經內窺鏡模擬訓練裝置(專利號:200910015747.3)可與電腦無縫連接,但是仍不具有軟件模擬診斷及診斷報告書寫功能,而這些是內窺鏡醫護人員的主要工作。目前公認的所有內窺鏡類教學系統設計方法都未能設計認知系統,而對于實際受訓者很可能在實際操作中因認錯方向而增加操作時間,從而引起病人不滿和極大的痛苦。

發明內容

針對以上現有技術的不足,本發明提供了一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統,通過氣道報警單元、胃鏡檢測裝置和上消化道信息采集單元實現對部位的準確識別和定位。

本發明的技術方案為:一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統,包括模擬人,該系統包括用戶管理單元,信息采集單元、部位識別單元、數據庫單元、控制單元、圖像處理單元、報告生成單元和報警單元;所述信息采集單元通過胃鏡檢測裝置采集模擬人上消化道信息;所述部位識別單元根據信息采集單元采集的圖像判定檢測位置;所述數據庫單元存儲病灶圖片、病灶專家診斷信息、用戶和病人信息;所述圖像處理單元用于對信息采集單元采集的圖片進行處理;所述報告生成單元用于生成家診斷報告和學生診斷報告;所述報警單元用于仿真胃鏡插入操作失誤時進行報警。所述信息采集單元包括胃鏡檢測裝置和上消化道信息采集單元。所述上消化道信息采集單元包括分別安裝在模擬人的食道、賁門、胃體、胃角、胃竇、幽門和十二指腸的七組發光二極管和接近開關,所述發光二極管和接近開關串聯,所述發光二極管為七組不同顏色的發光二極管。所述胃鏡檢測裝置包括插入部,插入部先端設有攝像頭和光源,插入部后端接有把持部,插入部側面設有活檢吸引通道、注氣通道和注水通道,活檢吸引通道、注氣通道和注水通道兩端分別與把持部和攝像頭齊平,把持部設有USB接口。所述光源為六個可調節亮度的LED燈,六個LED燈繞攝像頭均勻分布。所述胃鏡檢測裝置還包括活檢裝置和吸引裝置,活檢裝置包括活檢吸引通道和通過活檢吸引通道到達插入部的攝像頭位置的醫用活檢鉗,吸引裝置為固定于把持部的活檢吸引通道上醫用吸痰器。所述注氣通道和注水通道把持部一端分別與注射器連接。所述胃鏡檢測裝置還包括彎曲部,彎曲部兩側分別設有用于使彎曲部彎曲的彎曲驅動單元。所述插入部外表面設有用于記錄插入距離的刻度尺。所述報警單元包括氣道報警單元,氣道報警單元的細漆包線L接在模擬人氣道入口處,插入部沒有進入氣管,L完好,VT1和VT2組成電子開關,L短接,三極管VT1的基極處于低電平,三極管VT1和VT2都處于截止狀態,VT2的發射極無電流輸出,LC179型三模擬聲報警電路失電不工作,揚聲器B無聲;當插入部進入氣管,L被扯斷,VT1因R1獲得基極電壓而導通,VT2也隨之導通,LC179型三模擬聲報警電路得電報警。

本發明的有益效果為:本發明與背景技術相比,一是建立了完整的虛擬胃鏡檢查與診斷系統,為胃鏡臨床操作與診斷的學習和培訓提供了一種解決方案;二是胃鏡插入操作的過程中可以在清楚觀察鏡下情況的同時,方便的區分食道等七個關鍵部位,并針對插入氣道誤操作報警;三是胃鏡檢測裝置在具有活檢、吸引、注水、注氣、彎曲、攝像、拍照等主要功能的同時,使用壽命長,維修方便快捷,且制造成本低;四是虛擬胃鏡檢查與診斷系統除了全真模擬真實胃鏡的操作環境外,實現了典型病例的專家診斷和學生診斷對比,對學生提高診斷能力和書寫能力有重要作用。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式的系統結構圖;

圖2為本發明具體實施方式胃鏡檢測裝置結構圖。

圖3為本發明具體實施方式的氣道報警電路圖。

具體實施方式

下面對照附圖,通過對實施例的描述,本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等,作進一步詳細的說明,以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。

如圖1所示,一種虛擬胃鏡檢查與診斷系統,基于工業內窺鏡利用機電技術全真模擬真實胃鏡插入部,實現對模擬人相關部位攝像、拍照、活檢、吸引、注水、注氣等主要功能。該系統包括模擬人,模擬人采用經改裝的高級全功能護理人模型作為人體模型,盡量接近臨床實際。該系統包括用戶管理單元,信息采集單元、部位識別單元、數據庫單元、控制單元、圖像處理單元、報告生成單元和報警單元;所述信息采集單元通過胃鏡檢測裝置采集模擬人上消化道信息;所述部位識別單元根據信息采集單元采集的圖像判定檢測位置;所述數據庫單元存儲病灶圖片、病灶專家診斷信息、用戶和病人信息;所述圖像處理單元用于對信息采集單元采集的圖片進行處理;所述報告生成單元用于生成家診斷報告和學生診斷報告;所述報警單元用于仿真胃鏡插入操作失誤時進行報警。所述信息采集單元包括胃鏡檢測裝置和上消化道信息采集單元。用戶管理單元,信息采集單元、部位識別單元、數據庫單元、圖像處理單元、報告生成單元、報警單元分別與控制單元連接。

所述上消化道信息采集單元包括分別安裝在模擬人的食道、賁門、胃體、胃角、胃竇、幽門和十二指腸的七組發光二極管和接近開關,所述發光二極管和接近開關串聯,所述發光二極管為七組不同顏色的發光二極管。

如圖2所示,所述胃鏡檢測裝置包括直徑5mm插入部,插入部前端設有夜視防水攝像系統包括130萬像素攝像頭和光源,插入部后端接有把持部,插入部側面設有活檢吸引通道、注氣通道和注水通道,活檢吸引通道、注氣通道和注水通道兩端分別與把持部和攝像頭齊平,把持部設有USB接口。把持部,即內窺鏡操作部,其具有夜視攝像系統調光操作和圖像采集操作。插入部后端自帶具有USB接頭的USB連接線,可與計算機無縫連接,且使內窺鏡獲得工作電源。所述光源為六個可調節亮度的LED燈,六個LED燈繞攝像頭均勻分布。所述胃鏡檢測裝置還包括活檢裝置和吸引裝置,活檢裝置包括活檢吸引通道和通過活檢吸引通道到達插入部的攝像頭位置的醫用活檢鉗,吸引裝置為固定于把持部的活檢吸引通道上醫用吸痰器。所述注氣通道和注水通道把持部一端分別與注射器連接。所述胃鏡檢測裝置還包括彎曲部,彎曲部兩側分別設有用于使彎曲部彎曲的彎曲驅動單元。所述插入部外表面設有用于記錄插入距離的刻度尺。所述報警單元包括氣道報警單元,氣道報警單元的細漆包線L接在模擬人氣道入口處,插入部沒有進入氣管,L完好,VT1和VT2組成電子開關,L短接,三極管VT1的基極處于低電平,三極管VT1和VT2都處于截止狀態,VT2的發射極無電流輸出,LC179型三模擬聲報警電路失電不工作,揚聲器B無聲;當插入部進入氣管,L被扯斷,VT1因R1獲得基極電壓而導通,VT2也隨之導通,LC179型三模擬聲報警電路得電報警。

(1)活檢和吸引

胃鏡活檢就是在做胃鏡的同時取胃部病變細胞組織單獨檢查。吸引是為了去除多余的胃內容物。

方法:活檢通道和吸引通道是附著在插入部上的一根中空透明的硬管,硬管前端與攝像頭平齊,硬管后端與手柄前端平齊?;羆歟閡接沒羆燁苯油ü補芎蠖說醬鍔閬褳非岸?,即攝像頭鏡下位置。吸引:手持式手動家用醫用吸痰器接入硬管后端實現吸引功能。

(2)注氣和注水

當需置管、擴張和取異物時,常常胃腔內因充氣不足而黏膜貼近攝像頭鏡面時,此時需少量注氣。當攝像頭被玷污時,可少量注水,清洗鏡面。注水和注氣是兩個不同的通道。

方法:注水和注氣是兩個不同的通道。但兩個通道分別附著在插入部上的兩根中空透明的硬管,硬管前端與攝像頭平齊,硬管后端與手柄前端平齊。硬管后端連接一個去除針頭的注射器。注氣通道:注射器專門向腔體內少量注氣,注水通道:注射器專門向腔體內少量注水。

(3)彎曲部

為了能夠對彎曲的食道、胃壁及十二指腸深度探查,能觀察不能直視到的部位及其空間結構和狀態,胃鏡插入部必須具有彎曲部。本設計包括左彎曲驅動單元和右彎曲驅動單元。

方法:左彎曲驅動單元設計——在彎曲部左側(距前端部約4cm處)焊接一段約1.5cm的鋼絲。在此鋼絲中端再焊接一根鋼絲,通過插入部內部從彎曲部到達把持部。拉動把持部的鋼絲發現彎曲部向左彎曲。右彎曲驅動單元與左彎曲驅動單元一致。左、右彎曲驅動單元配合,可使胃鏡彎曲部在左右方向實現300度彎曲。

(4)圖像生成部距離設計

為準確判斷圖像生成部的位置,在操作中需明確圖像生成部距參考點的距離(從口腔入以中切牙為參考點,從鼻腔入以鼻孔為參考點)。

方法:在插入部外緣貼一張長度1m的米尺貼。

(5)便攜式設計

虛擬胃鏡檢查與診斷系統可任意移動,便于受訓者在任意場合使用。

方法:可移動的系統臺車——醫用推車的下層放置教學系統模擬人,上層放入裝有胃鏡虛擬診斷系統的計算機。且在醫用推車上安裝一根具有兩個彎鉤的豎桿,分別放置胃鏡檢測裝置和醫用活檢鉗。

利用發光二級管和限位開關等研發氣道認知報警系統和食道、賁門、胃體、胃角、胃竇、幽門、十二指腸七個關鍵部位的認知系統,受訓者很可能在實際操作中因認錯方向而增加操作時間,從而引起病人不滿和極大的痛苦。為了使受訓者更為清楚的認知操作方向,我院設計了方向認知報警系統,即氣道報警系統和關鍵部位報警系統。

1、氣道報警系統設計如圖3所示

初學者對于食道和氣道的認識不清,會導致在胃鏡插管操作中容易將插管誤入病人氣道,使氣道受到損傷。為此,本文設計了氣道報警系統,如圖3所示。設計原理說明:報警系統中的細漆包線L接在模擬人氣道入口處,電路的其他部分接在模擬人外。當插入部沒有進入氣管,L完好,VT1和VT2組成電子開關,由于L的短接作用,三極管VT1的基極處于低電平,三極管VT1和VT2都處于截止狀態,VT2的發射極無電流輸出,LC179型三模擬聲報警專用集成電路失電不工作,揚聲器B無聲,整個電路處于靜止守候狀態。當插入部進入氣管,L被扯斷,VT1因R1獲得基極電壓而導通,VT2也隨之導通,LC179型三模擬聲報警專用集成電路得電工作。此時,學員獲知插入部已經進入氣管。拿出插入部后換細漆包線,裝置重新回到靜止守候狀態。

2、食道、賁門、胃體、胃角、胃竇、幽門和十二指腸七個關鍵部位的認知

以發光二極管鮮明的色彩分區呈現上消化道的七個關鍵部位,使學員可以更直觀的了解上消化道的解剖結構,并為上消化道病變的診斷、鑒別診斷以及活檢取材提供鏡下定位依據。方法:在模擬人食道、賁門、胃體、胃角、胃竇、幽門和十二指腸七個關鍵部位都放接入FM08-02N型號接近開關和若干個特定顏色的發光二極管(例如食道為紅色發光二極管)。當插入部前端的金屬碰觸某一接近開關,即攝像頭采集到某一關鍵部位的圖像時,接近開關所連接的發光二極管開始閃爍特定顏色,直到插入部全部離開該部位后二極管停止閃爍。

系統操作流程為:01進行系統登陸頁面輸入用戶名和密碼進入胃鏡主界面,若輸入信息錯誤會彈出錯誤框提示錯誤。管理員通過用戶管理可以看到每個學生進入系統的次數、可以刪除和增添學生用戶。02在胃鏡主界面上點擊主按鈕區的新病人按鈕就可懸浮彈出對應患者信息輸入頁面,輸入新患者信息(如病人ID、姓名、性別、年齡等信息)。這些信息之后將會出現在自動生成的診斷報告對應區域。03打開胃鏡檢測裝置中的攝像頭,點擊胃鏡主界面主按鈕區的“拍照”按鈕,在胃鏡主界面的圖像保存區中出現當前攝像頭顯示區域圖像;點擊胃鏡主界面圖像采集區胃鏡解剖圖像中食道等七個關鍵部位中任意一個后再點擊“拍照”按鈕時,圖像保存區出現病灶圖片數據庫中指定位置預存的對應病灶圖片。04選中圖像保存區任意一張圖片,再點擊胃鏡主界面主按鈕區的“圖像處理”按鈕,就可懸浮彈出圖像處理頁面,頁面中出現選中圖片,可以對選中的圖片進行圖像放大或縮小、亮度增強或降低、反色、對比度等簡單處理。處理完成并保存后的圖片仍回到圖像保存區。05根據圖像保存區病灶圖片,受訓者可在胃鏡主界面的學生診斷書寫區模擬書寫“檢查所見”、“醫生建議”等內容。所寫內容將會出現在自動生成的診斷報告對應區域。06受訓者書寫結束點擊“確認”按鈕后在胃鏡主界面的專家診斷欄中會出現預存的病灶專家診斷信息數據庫中對應病灶的專家診斷,所有內容將全出現在自動生成的診斷報告對應區域,供受訓者對比兩者異同,培養受訓者的診斷能力。07點擊胃鏡主界面主按鈕區的“打印報告”按鈕,可彈出已自動生成的對應患者的診斷報告。點擊此界面中的“下載”按鈕,報告可以WORD的形式下載到電腦桌面,供學生提交電子作業。

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述,顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制,本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征,除非特別敘述,均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換,即除非特別敘述,每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進,或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的,均在本發明的?;し段е?。

關 鍵 詞:
一種 虛擬 胃鏡 檢查 診斷 系統
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