CN106061386B - 用于介入式设备的插入期间增强可视化的可佩戴电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种被配置来被用户佩戴同时执行用于增强期望的解剖结构的可视化的介入式过程的可佩戴电子设备。该可佩戴电子设备包括：外壳；与外壳相关联的至少一个成像传感器；以及与外壳一体形成或与外壳相关联的视觉显示器。该设备被配置来用该至少一个成像传感器获取患者的介入式入口部位的图像，处理该图像以确定期望的解剖结构的位置，以及经由视觉显示器向用户显示该位置的虚拟轨迹。

Description

用于介入式设备的插入期间增强可视化的可佩戴电子设备
技术领域
本发明涉及用于要求过程性指导的介入式过程的增强可视化的系统与方法，诸如在使用血管进入设备的插入过程期间提供静脉的增强的可视化，并且更具体地涉及使用可佩戴电子设备以免提方式操作的系统与方法。
背景技术
血液采样是涉及从患者抽取(withdrawal)至少一滴血液的常见的健康护理过程。血液样本通常通过手指穿刺、脚跟穿刺或静脉穿刺采自住院患者、家庭护理的患者以及急救室患者。一旦被采集，血液样本可以被分析以获得医疗上有用的信息，包括化学组分、血液病学(hematology)、凝结等。
类似地，给患者的液体输送是使用各种各样的血管进入设备来完成的，包括注射管、自动注射器、笔式注射器、导管以及输液设备。在医疗场景中，临床医师或技师通过将针插入患者的静脉来执行注射。治疗剂经过针被直接地或被动地提供给患者。例如，医疗技师可以通过按压活塞杆和柱塞经过注射管筒以从中排出液体来注射液体。替代地，治疗剂可以从IV袋经过输液套件被动地提供。
在执行液体采样过程或者液体输送过程之前，临床医师或者技师负责获得任何所需的医疗仪器和设备。临床医师或技师也可能负责通过查验温度、心率或呼吸来执行患者的初始检查。临床医师或技师可以审阅患者的医疗表格中的笔记或者其他印刷的指令来确保这些初始步骤被正确地执行以及已经获得任何必要的器材。替代地，技师可以扫描所获得的器材上的条形码或者其他识别记号以存档特定物件正被使用。该医疗专业人士随后获得液体样本或者执行液体注射。在样本被采集或者液体被注射之后，临床医师或技师可能被要求提供过程已经被完成的适当存档。例如，临床医师或技师可以在患者的医疗表格中写笔记，包括过程完成的时间、被执行的过程的描述以及关于任何异常的或未预料到的事件的笔记。此外，在获得液体样本的情况中，该医疗专业人士可能负责用防篡改封印来封闭或封印所采集的样本以防止样本在测试之前被泄露。技师或临床医师可能负责通过例如在覆盖封印的易碎签条上签写他/她的姓名或首字母来校验该封印。
在许多医疗机构中，这些准备、确认以及存档活动在医疗过程正被执行时或者过程被完成之后由临床医师或技师手动地执行。例如，在运送样本用于检测之前，临床医师或技师可能负责用关于患者的识别信息手动地签注(label)每一已采集的液体样本。类似地，临床医师或技师可能负责在患者的表格里手动地存档给患者注射的液体的类别。预期该医疗专业人士也可能存档过程被执行的日期与时间。在一些情况下，给临床医师或技师提供电子存档装置，诸如计算机、笔记本计算机、台式PC、智能电话或者类似的容易运输的计算设备。然而，技师或临床医师仍负责向电子设备手动地录入信息。替代地，数据录入技师可能负责基于临床医师或技师存档的笔记电子地录入关于被执行的过程的信息。此外，许多更大的医疗机构依赖电子的患者数据库来电子地存储患者信息。然而，甚至这样的电子数据库仍然要求由临床医师或技师或者通过基于临床医师或技师存档的当时的笔记的随后的数据录入二者之一来手动录入数据。
在液体采样过程或液体输送过程之前、期间以及之后所要求的众多手动步骤引入了用户错误的机会。用户错误可能导致不完整的或者错误的过程被执行或者可能造成丢失患者数据。例如，临床医师或技师可能注射错误的液体体积、错误的液体类别或浓度、或者不能获得用于正被执行的测试的足够体积的液体样本。医疗临床医师或技师也可能忘记正确地存档获得了液体样本或者在什么条件下获得了样本。此外，临床医师或技师可能未能正确地记录哪个患者提供了特定的液体样本。这些问题可能伤害患者，或者至少可能要求特定的液体采样过程必须被重复。因此，需要用于给患者液体输送的系统以及用于获取测试样品的系统，该系统在执行与存档医疗过程中辅助临床医师或技师。该系统应当被配置来避免通常发生于这些过程期间的错误，并且应当在犯下错误时提供视觉警报或听觉警报。该系统也应当与现有的患者数据系统自动集成，使得关于要执行的过程的类别的信息对临床医师或技师而言是容易访问的。此外，对过程被执行了的确认以及关于该过程的相关信息可以自动并直接地提供给患者的医疗记录以确保患者数据不丢失。以下描述的系统和方法被提供来解决这些问题中的一些或全部。
发明内容
本文提供的系统与方法减少了药物注入与输送错误的风险，并且改善了识别、确认以及存档给患者药物与液体的液体输送的临床工作流程。这些识别、确认以及存档活动是实时地、在临床使用点处完成的。
该系统被设计来在临床使用点处以免提方式提供这些益处。类似地，也提供了用于建立从采集点到结果的报告的、可靠的测试样品保管链的系统与方法。系统允许自动的、非临床破坏性的、免提的方式来建立样品识别、采集确认、样本与结果追踪、以及集成到患者数据系统中。最后，该系统可以进一步提供增强的可视化，以在要求过程性指导的介入式过程(诸如血管进入设备的插入)期间增加成功率。该系统与方法可以包括血管解剖可视化与映射、静脉与设备选择辅助、以及用于血管进入设备(或其他皮下注射设备)成功插入和在使用期间留置的血管进入设备(诸如外围IV导管、血液采集套件、外周置入中心静脉导管(PICC)、中心静脉导管等)的评估的装置。
鉴于这些声称的益处，提供了一种用于在介入式过程期间增强解剖结构(诸如血管进入过程期间的静脉)的可视化的可佩戴电子设备。可佩戴电子设备包括：外壳；封闭在外壳内或与外壳相关联的至少一个成像传感器；以及与外壳一体形成或者与外壳相关联的视觉显示器。该设备被配置来用成像传感器获取患者的血管入口部位的图像、处理图像以确定优选的静脉的位置、以及经由视觉显示器向用户显示该位置的虚拟静脉轨迹。
根据本发明的实施例，一种被配置来被用户佩戴的可佩戴电子设备包括外壳、与外壳相关联的至少一个成像传感器、以及与外壳一体形成或者与外壳相关联的视觉显示器。可佩戴电子设备被配置来用至少一个成像传感器获取患者的血管入口部位的图像、处理图像以确定期望的解剖结构的位置，以及经由视觉显示器向用户显示该解剖结构的虚拟轨迹。
在某些配置中，介入入口部位是血管入口部位，并且期望的解剖结构是期望的静脉。可佩戴电子设备也可以包括用于管理至少一个成像传感器和视觉显示器的微处理器，以及用于从至少一个成像传感器获取图像和处理图像的程序。
可佩戴电子设备可以在没有用户的输入或致动活动的情况下自动地获取图像和处理图像。虚拟显示器也可以以免提方式向用户提供虚拟轨迹。在某些配置中，可佩戴电子设备处理图像以通过识别解剖标记来确定期望的解剖结构的位置，以及基于解剖标记的定位来确定期望的解剖结构的位置。解剖标记可以是患者的身体上的以下物理位置中的一者或多者，包括下列中的至少一者：手腕、手指、拇指、肘部、肩部、或者其中的任意组合。解剖标记也可以是设置于患者的皮肤上或施加到衣服的外部施加的标记。
在某些实施例中，虚拟轨迹是用颜色编码的以表明用于插入的优选的导管口径。可佩戴电子设备可以是头戴式计算机，而视觉显示器可以是被配置来向用户的视场投影虚拟层的投影棱镜。虚拟层可以包括虚拟轨迹与用户界面。用户界面可以包括患者信息部分、示出介入式进入设备相对于期望的解剖结构的定位的示意图、介入式进入设备信息部分、或者其中的任意组合。
虚拟轨迹可以被定位于虚拟层中，使得用户看到在用户的视场中虚拟轨迹在实际的介入式入口部位之上。可佩戴电子设备也可以包括被封闭在外壳内或与外壳相关联的皮下照明器。皮下照明器可以包括辐射光束，该辐射光束在被引导朝向患者的皮肤时增加皮下结构的可见性。辐射光束可以由灯泡、发光二极管、激光二极管、激光管或者其中的任意组合提供。
可佩戴电子设备也可以包括允许用户手动地向可佩戴电子设备录入数据的外围数据录入设备。外围数据录入设备可以是运动传感器、陀螺仪、压力传感器、加速度计、触摸板、触摸屏、或者其中的任意组合。可佩戴电子设备也可以包括在可佩戴电子设备的外壳内的电源。
在某些配置中，可佩戴电子设备进一步包括用于向外部电子设备发送数据或者从外部电子设备接收数据的数据传输接口。数据传输接口可以被配置来向患者数据系统发送数据并且从患者数据系统接收数据。从患者数据系统接收的信息可能包括：关于要被执行的介入式过程的信息、关于特定的过程所要求的介入式进入设备的信息、或者关于患者的信息。
根据本发明的另一实施例，一种系统包括被配置来被用户佩戴的可佩戴电子设备。可佩戴电子设备包括外壳和与外壳一体形成或者与外壳相关联的视觉显示器、以及用于提供靠近血管入口部位的皮下结构的图像的外部皮下成像设备。可佩戴电子设备被配置来处理由皮下成像设备获得的图像以确定用于介入式进入过程的期望的解剖结构的位置，以及被配置来经由视觉显示器向用户显示该位置的虚拟轨迹。
在某些配置中，外部皮下成像设备从以下中的一者选择：超声监视器、红外监视器、磁共振成像监视器、或者其中的任意组合。可佩戴电子设备可以进一步包括用于获取介入式入口部位的图像的、与外壳相关联的一个或多个成像传感器。可佩戴电子设备可以被配置来处理由一个或多个成像传感器捕捉的介入式入口部位的图像以确定虚拟轨迹的定位。图像可以实时地由皮下成像设备向用户提供并且实时地经由可佩戴电子设备的视觉显示器向用户显示。介入式入口部位的皮下图像可以被储存在可佩戴电子设备的数据存储介质上，或者经由数据传输接口被传输到外部数据存储设备，并且该图像可以是可访问的，以为今后的介入式进入过程确定介入式入口部位。
根据本发明的另一实施例，一种用于静脉进入确认的系统包括被配置来被用户佩戴的可佩戴电子设备。可佩戴电子设备包括外壳、与外壳相关联的一个或多个成像传感器、用于向用户提供数据的数据报告附件、以及用于管理与处理来自一个或多个成像传感器的图像的至少一个微处理器。该系统也包括用于获取定位于毗邻建议的血管入口部位的皮下结构的图像的外部皮下成像设备。该系统也包括用于在血管入口部位处插入患者的静脉的血管进入设备。可佩戴电子设备可以被配置来处理由皮下成像设备获得的图像以确定用于血管进入设备的插入的优选的静脉、基于优选的静脉的尺寸估计用于血管进入设备的注射部分的优选的尺寸、以及经由数据报告附件向用户报告用于注射部分的优选的尺寸。
在某些实施例中，该系统进一步包括至少一个识别标签，该至少一个识别标签包括关于血管进入设备的信息或者与关于血管进入设备的信息相关联，该至少一个识别标签被附接于血管进入设备或者与血管进入设备一体形成。一个或多个成像传感器被配置来获取该至少一个识别标签的图像。
至少一个识别标签可以包括二维条形码、三维条形码、近场通信设备、具有能由光学字符辨别算法读取的文本的签条。可佩戴电子设备可以被配置来识别所获取的图像上的至少一个识别标签，并且从该至少一个识别标签提取包括血管进入设备的尺寸的信息。可佩戴电子设备可以被配置来在血管进入设备的尺寸大于或小于优选的静脉的尺寸时向用户提供警报。可选地，可佩戴电子设备是头戴式计算机，而数据报告附件是被配置来向用户的视场投影虚拟层的投影棱镜。
根据本发明的另一实施例，一种辅以用于增强的可视化的设备的、用于向静脉插入血管进入设备的方法包括使用可佩戴电子设备捕捉可能的血管入口部位的图像的步骤，该可佩戴电子设备具有至少一个成像传感器与用于处理由该至少一个成像传感器捕捉的图像的微处理器。该方法进一步包括以下步骤：处理图像以识别血管入口部位内的优选的静脉位置、以及经由可佩戴电子设备的视觉显示器向用户显示优选的静脉位置处的虚拟静脉轨迹。
在某些配置中，可佩戴电子设备是头戴式计算机，并且其中视觉显示器是被配置来向用户的视场投影虚拟层(包括虚拟静脉轨迹)的投影棱镜。
参考附图考虑以下说明书与所附权利要求，本发明的这些与其他的特征与特性，以及相关结构的元件与部分的组合的操作与作用方法以及制造经济性，将变得更加明显；全部附图形成了本规范的一部分，其中相同的参考数字在不同图中指定对应的部分。然而，应当清楚地理解，图仅是为了说明与描述的目的，并不旨在限定本发明的范围。除非上下文明确地另外指明，如在规范与权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数形式。
附图说明
图1是根据本发明的原理的用于保证患者药物与液体输送的免提系统的示意图。
图2是图1的系统的视场显示的示意图。
图3A是根据本发明的原理的用于保证患者药物与液体输送的免提系统的示意图，该系统具有患者识别设备及以眼镜形式的可佩戴电子设备。
图3B是根据本发明的原理的用于保证患者药物与液体输送的免提系统的示意图，该系统具有患者识别设备及以腕装设备形式的可佩戴设备。
图4是根据本发明的原理的用于保证患者药物与液体输送的免提系统的示意图。
图5是根据本发明的原理的用于建立测试样品的识别以及用于样本追踪的免提系统的示意图。
图6是图5的系统的视场显示的示意图。
图7是根据本发明的原理的用于在介入式设备的插入期间增强的可视化的系统的示意图。
图8是根据本发明的原理的用于在介入式设备的插入期间增强的可视化的系统的示意图。
图9是图8的系统的视场的示意图。
图10是图9的系统的视场的示意图。
具体实施方式
以下说明书被提供来使得本领域技术人员能够制造和使用考虑用于实现本发明的所描述的实施例。但是，各种修改、等价方式、变形及替代将仍然是本领域技术人员显而易见的。任何和所有这样的修改、变形、等价方式及替代都将落入本发明的精神和范围内。然而，可以理解，本发明可以假定各种替代变形和步骤顺序，除非明确地相反规定。也可以理解，在附图中示出以及在以下的说明书中描述的特定装置和过程只是本发明的示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其它物理特性不被认为是限制性的。为了帮助本发明的理解的目的，附图和说明书说明了其优选的实施例，从优选的实施例可以理解和领会本发明、其结构、构造和操作方法的各种实施例、以及许多优点。
本发明涉及用于在临床使用点处的免提识别、确认以及存档各种医疗过程(包括要求过程性指导的介入式过程)的系统与方法。示例过程包括但不限于：药物与液体输送、样品与样本采集、和/或血管进入过程。本系统通过在无需用户或操作者(以下称为医疗技师)的确认行为情况下采集与记录数据而改进了现有的患者数据系统。更具体地，该系统允许用户或操作者(以下称为医疗技师)在无需如当前现有的患者数据系统所要求的那样手动地记录信息或操纵数据输入设备(诸如扫描仪、相机、键盘或触屏)的情况下执行必要的识别、确认与存档活动。该系统通过减少技师错误的可能性而改进了临床工作流程与数据输入完整性。此外，该系统减少了患者与医疗技师的感染风险。具体而言，由于医疗技师未被要求触摸或者操作数据输入设备，输入设备被污染的风险减少了。
该系统可以与现有的器材集成(包括早已被使用的一次性医疗设备)以及现有的患者数据库和患者监控软件。因此，该系统不要求在医疗机构一方的额外的器材或资本基础设施的提升。类似地，该系统可以很容易地与特定医疗机构的过程与实践集成。
参考图1，示出了用于在临床使用点处免提保证和校验对病人的液体输送的系统10a。系统10a有效地从外部源(诸如患者数据系统)获得关于要被执行的液体输送的数据，存档液体过程被执行，并且向外部源发送过程的确认。系统10a是为了以下目的而被提供的：通过以免提方式提供实时的患者信息、警报、药物识别以及剂量确认而减少在监督点处的药物错误的风险。
系统10a包括可佩戴电子设备。在一个优选的但非限制性的实施例中，可佩戴电子设备是具有增强现实显示器的可佩戴计算机(以下称为“可佩戴电子设备18”)。示例性可佩戴电子设备18可以是头戴式设备，诸如结合了加州山景城谷歌公司(Google Corp.,ofMountain View,CA)创造的谷歌眼镜(Google Glass)技术的眼镜。尽管谷歌眼镜技术当前不能商用，但相信一旦谷歌眼镜或类似产品变得可商用，它可以很容易地被本领域技术人员实现到所发明的系统中。替代地，可佩戴电子设备18可以是也结合谷歌眼镜技术的头戴式面罩。在进一步的实施例中，可佩戴电子设备18可以是也结合了谷歌眼镜技术的腕装设备。基于正被执行的特定的液体输送过程，可佩戴电子设备也可以具有其他的形状和配置。例如，可佩戴电子设备可以是附接于医疗技师的衣服的按钮或别针、佩戴于手腕周围的手表、项链、吊坠或者任意其他种类的不显眼且易于携带的物件。
可佩戴电子设备18可以包括具有显示器部分16的帽子、头盔、面罩、腕带或者框架20(例如用于一副眼镜的框架)，该显示器部分16诸如延伸进入医疗技师的视场的投影棱镜、面罩或腕戴显示器。显示器部分16可以被放置于接近佩戴者的眼睛处，诸如在投影棱镜的事例中。显示器部分16被配置来在佩戴者的视场内呈现等价于从较远距离外看到的较大屏幕的虚拟层，诸如图2的投影层。例如，在显示器部分16是投影棱镜的例子中，投影棱镜可以被定位于距佩戴者的眼镜不足一英寸，但是呈现出显得是从8英尺远看到的25英寸屏幕的可见屏幕。增强现实显示器投影出覆盖佩戴者的视场的一部分的虚拟投影或层22。并非医疗技师的整个视场都被虚拟层22遮蔽。医疗技师仍然可以“看见”越过虚拟层22或者毗邻虚拟层22的现实层24。
在其他实施例中，可佩戴电子设备18的数据显示器部分16可以是视觉显示器，诸如用于计算机或智能电话的标准监视器。标准监视器包括液晶显示器(LCD)与发光二极管(LED)显示器。监视器可以与可佩戴电子设备一体形成，或者可以是技师可见的外部屏幕或设备。可佩戴电子设备18也可以通过其他通信装置(包括但不限于音频警报或触觉确认)向技师传达治疗信息与患者信息。例如，可佩戴电子设备18可以蜂鸣或者振动以向技师发出识别到了一个问题的信号。
可佩戴电子设备18进一步包括附接于框架20的计算机外壳26或者外罩。外壳26可以是为了容纳要求的相关联的电子器件所必要的任意尺寸。计算机外壳26内的相关联的电子器件可以包括数据采集设备与传感器、数据传输与通信电路系统、数据处理电路系统、以及数据显示和警报设备与电路系统。期望的是，计算机外壳26足够小而轻，使得在操作者执行正常功能与活动时它不会对佩戴者或操作者构成重大障碍。
数据采集设备可以包括用于获得关于正在被执行的医疗过程的信息的各种传感器与记录器。例如，数据采集功能可以包括用于图像或视频捕捉的一个或多个图像捕捉设备12(诸如数字相机)。在某些实施例中，图像捕捉设备12可以被改变来提供静止的或者运动的(一个或多个)二维图像，或者三维解剖扫描几何形状。图像或视频相机通常包括电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器、镜头、多功能视频控制/数字信号处理(DSP)芯片、以及一组离散部件(例如，电容器、电阻器与连接器)。视频控制/DSP芯片可以与相机12一体形成。替代地，图像处理可以在可佩戴电子设备上的其他地方执行，或者甚至在外部控制器或计算机处执行。镜头可以包括对如本文所述的成像有用的对焦范围，或者视频相机可以包括自动对焦特征。类似地，镜头可以配备放大功能。当芯片上的视频控制部件执行多个图像获取任务时，同一芯片上的DSP部件实现数据处理算法，诸如噪声减小与简单形式的数据压缩和加密。来自视频控制/DSP芯片的数字输出可以是并行形式或串行形式二者中的任一种，这取决于具体的芯片设计以及在下一数据处理或交接阶段中的输入配置。该系统也可以包括用于音频(例如语音命令)输入的麦克风、用于触觉输入的触摸机制或触控板、加速度计、陀螺仪等。
电子通信和数据传输设备与电子电路系统可以包括用于向外部源(诸如外部电子设备)发送数据和从外部源接收数据的数据传输接口14。外部设备可以是数据存储设备、外部计算机、包括多个计算设备的本地计算机网络、或者互联网。为了简便起见，这些外部电子设备将被统一称为云15。事实上，数据传输接口创建包括可佩戴电子设备18、数据发射机以及附接于外部源的外部接收机的个人局域网(PAN)。PAN是用于在接近技师的身体的计算机设备(包括电话与个人数字助手(PDA))之间的通信(例如数据传输)的计算机网络。PAN可以用于在个人设备本身之间的通信(内部通信)，或者用于连接到更高层网络和互联网(上行链路)。网络可以使用例如USB、以太网、以及FireWire协议来有线连接。无线个人局域网(WPAN)是使用无线网络技术(诸如WiFi、Z-Wave以及ZigBee)而成为可能的。可以使用WiFi(例如，IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n)网络协议，其比有益地具有更大的传输范围但因此也具有更大的功率消耗。用于接收从设备发射的数据并且选择性地处理该数据的合适的外部源包括计算机、平板PC、或智能手机和/或用于备份所存储的数据的外部硬盘驱动器或其他设备。
在某些实施例中，数据传输接口14与现有的患者数据系统或数据库集成。为与手持式电子设备(诸如智能电话)一起使用而集成的移动的患者数据获取与记录系统也可以与数据传输接口14集成。这些系统可以允许用户使用手持电子设备远程更新患者数据。更新后的信息被传送到数据存储位置，在那里它可以为今后的使用而被访问。商用软件平台可以被用来协调记录用户数据，并且可以包括用于使这些数据在护理点处容易访问的特征。作为与这样的现有的数据库软件平台集成的结果，当前发明的系统10a能够在过程正在被执行时自动地更新存储于患者数据系统或数据库上的患者数据。然而，不像现有的系统，当前系统10a在没有来自医疗技师的直接输入的情况下自动地更新患者数据。因此，系统10a完全地且自动地集成到患者数据系统。相反地，在先前，数据是在过程被执行之后由医疗技师手动地录入的。
在某些实施例中，可佩戴电子设备18也可以包括与计算机外壳26一体形成的数据存储设备21。在一个非限制性实施例中，存储设备21是数字数据记录器(诸如磁盘驱动器)，其将数据记录到存储介质上。在另一实施例中，存储介质是闪存。存储介质是任意类型的非易失性存储器，例如磁性数据存储介质(诸如硬盘驱动器或磁带)、或基于闪存的存储器。闪存存储器是使用NAND型存储器或NOR型存储器的非易失性计算机存储芯片，闪存被发现于MicroSD卡、USB闪存驱动器或固态驱动器中。为闪存存储器(固态介质)优化的文件系统包括嵌入式事务性文件系统(ETFS)、exFat以及FFS2系统。存储介质可以是随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。存储器可以是可从设备移除的或者永久安装在外壳内，并且通过数据传输接口14是可向外部设备传送的。
在实施例中，可佩戴电子设备18进一步包括一个或多个电源，诸如包括在计算机外壳26中的电池23。电池23包括将所存储的化学能转换为电能的一个或多个电化学电池。可用的电池的一个非限制性的示例是锂离子电池。锂离子电池是在电子设备中经常使用的可再充电的电池。最好锂离子电池的容量足够以全天甚至更长地向可佩戴电子设备提供电力。但是，在设备不是连续操作的某些情况下，为了减少的设备尺寸与重量，容量较小的电池是更适当的。适于在设备中使用的其他类别的电池包括镍镉(NiCd)电池与镍金属氢(NiMH)电池。电池23最好是可再充电的，并且在这种情况下设备进一步包括电池再充电端口。
包括在可佩戴电子设备18的外壳26中的电子设备与电子电路系统被一个或多个控制器(诸如微处理器)控制。微处理器是包含一个或多个集成电路的芯片，微处理器接收数据并且根据芯片的存储器中所存储的指令来处理数据。连同其他功能，微处理器一般管理来自各种传感器与数字相机12的数据的采集、指引数据存储系统存储数据、以及在电子部件之间分配系统资源以减少功率消耗并减小对重复电子系统的需要。微处理器可以包括用于控制各种数据采集的软件以及用于处理所采集的数据的软件。类似地，微处理器可以包括用于显示所采集的数据的软件以及用于与技师交互的软件。替代地，控制器可以便于可佩戴电子设备与外部处理设备(诸如外部计算机或工作站)之间的数据与指令传送。
继续参考图1，系统10a包括液体输送装置28，诸如预填注射管、笔式注射器、自动注射器、输液套件、导管、或者其中的任意组合。可佩戴电子设备18被配置来识别与辨别液体输送装置28。为了便于识别与辨别，液体输送装置28可以包括与之一体形成或贴于其上的识别标签30。如本领域所知的，识别标签30可以是标准二维条形码、三维条形码(例如快读(QR)码)以及各种专有编码的计算机可读标签与签条。识别标签30可以一体地形成在液体输送装置28之上或之内。替代地，识别标签30可以被印刷在液体输送装置28上或者印刷在附着于液体输送装置28的签条上。在任一情况中，可佩戴电子设备18被配置来识别识别标签30以及从中提取信息。识别标签30可以提供关于液体输送装置28及其中包含的液体的信息，包括药物类别、全部液体体积、制造商、针尺寸、液体过期日期等。
在某些实施例中，可佩戴电子设备18可以包括用于识别由数字相机12捕捉的识别标签30的图像并从该图像中提取信息的图像处理功能。图像处理功能可以被配置来识别液体输送装置28上的各种定位标记。定位标记可以指向识别标签30并且可以触发可佩戴电子设备18开始捕捉识别标签30的图像。一旦合适的图像被捕捉，图像处理功能评价该图像并从识别标签30提取信息。图像处理功能也可以包括例如3秒的时间延迟，意味着直到定位标记已经在视场中至少3秒，可佩戴电子设备18才开始试图处理或读取识别标签30的图像。时间延迟功能通过限制何时图像处理发生而保留计算能力。具体而言，只有足够有趣到让技师看见若干秒的识别标签30才被扫描以从中提取信息。在某些实施例中，未在技师的视场内到至少3秒的识别标签30被假定是不重要的并且因此不被读取。
替代地，识别标签30可以是标准医疗签条，包括以标准印刷字符形式的药物或治疗剂的名称与体积。可佩戴电子设备18可以被配置来捕捉签条的图像并读取包含于其上的信息。例如，系统10a可以包括被配置来从印刷文本(例如印刷的医疗签条)提取数据的光学字符辨别算法。因此，该系统可以与现有的液体输送装置28及注射管一起使用并且可以不要求增加额外的标签或电子定位器设备。
在另一替代实施例中，识别标签30可以是近场通信(NFC)设备，诸如能够发射能够被与可佩戴电子设备18相关联的扫描仪、发射机或天线识别和读取的可读信号的射频识别(RFID)标签或电子设备。包括NFC设备或RFID标签简化了数据提取过程。具体而言，从NFC设备或RFID标签提取信息无需图像处理。
在某些实施例中，识别标签30可以使用只在特定时刻(诸如只在液体输送发生前)是可读的、选择性可见类别的墨水来印刷或附接于液体输送装置28。在液体输送完成之后，不同的或者修改后的识别标签30可以变得可见以表明使用结束或者注射完成。
系统10a也可以包括用于识别液体输送何时已发生的装置，以及可选地用于估计液体输送体积的装置。在液体输送过程期间，系统10a可以通过追踪致动机制或液体排出机制(诸如柱塞32或活塞杆34)的运动来监控液体输送。在某些进一步的实施例中，识别标签30可以被用来估计柱塞32或活塞杆34的定位。例如，图像处理软件可以记录柱塞32或活塞杆34相对于识别标签30的定位的初始定位。当柱塞32或活塞杆34相对于识别标签30的定位运动时，图像处理软件确定注射已经开始。当柱塞32或活塞杆34距识别标签30前进了预定距离时，可以认为注射完成。
系统10a也可以被配置来自动地识别柱塞32或活塞杆34相对于液体输送装置28上的其他标记的定位。在某些实施例中，标记可以是注射管筒上渐变的线或记号。在这种情况中，柱塞32或活塞杆34相对于标记的运动不仅可以确定发起与剂量，也可以确定输送的液体体积。在进一步的实施例中，柱塞32可以包括在由数字相机12捕捉的图像上容易识别的涂层或指示器。替代地，涂层可以是可容易地从另一扫描元件(诸如紫外线或红外线检测器)检测的。这样的设备或扫描仪可以与可佩戴电子设备18相关联。增强柱塞32的可见性提升了由图像处理功能的辨别，并且可以通过考虑柱塞32位置的更准确的确定来提升体积估计。
在某些实施例中，额外的电子传感器或机械传感器可以与液体输送装置28相关联以提供液体输送的进一步佐证与确认。例如，传感器可以被放置在靠近液体输送装置28的注射针36处。传感器可以记录针36何时被正确地插入患者并且确保液体传递通过针36且被驱向患者。由传感器采集的数据可以通过无线发射机(期望是适于短程通信的无线发射机诸如)向可佩戴电子设备18传输。在液体输送装置28上直接包括传感器增加了液体输送装置28及相关联的电子设备的复杂度，但是有益地提供了向患者液体输送实际发生的额外保证。
除了被用来定位和读取识别标签30以及提供剂量结束确认，也可以依靠可佩戴电子设备18的图像捕捉功能来归档和存档液体输送过程。例如，可以获得注射过程(例如针插入患者的静脉)的图像、空注射管的图像以及丢弃的注射管的图像并将其包括在患者的电子记录中。这些图像中的每一者可以被嵌入有时间戳。时间戳可以被用来在过程被执行时以准确的时间来更新患者的医疗记录。
可佩戴电子设备18被配置来以易于使用和容易访问的方式来向技师呈现由系统的图像捕捉及其他功能所采集的数据。期望地，数据以清晰且简洁的方式经由可佩戴电子设备18的显示器部分16直接地在技师的视场内向技师呈现。
在图2中描绘了如佩戴可佩戴电子设备18的技师所见的且包括虚拟层22与现实层24二者的示例性视场100。如图2所示，虚拟层22包括用户界面110。用户界面110可以包括具有关于患者的信息(诸如患者的姓名或患者识别编号)的标题栏112或标题。标题栏112或标题也可以包括要被执行的医疗过程的描述、或者关于要求的注射或液体输送装置的类别的信息。用户界面110也可以包括注射管体积指示器图标114，图标114示出估计的注射管中剩余液体。图标114允许操作者容易地确定何时全部液体被注射给患者，并且因此作为剂量结束指示器。最后，用户界面110也可以显示识别标签确认图标116。图标116可以示出何时在图像捕捉功能所获得的图像上已经识别出识别图标30。此外，诸如当被需求用于正被执行的特定过程的液体输送装置28被辨别时，识别标签确认图标116可以示出关于识别图标30是正确的的确认。如果识别标签30不能被定位或者如果发现错误的识别标签30，图标116可以显示警报，从而向技师表明不应执行注射。
如以上所述，虚拟层22并未阻挡操作者的全部视场100。因此，即使当用户界面110在视野中时，操作者仍然看见现实层24。相应地，技师在准备执行过程时可以看到任何警报。因此，技师因为他或她忙于准备液体注射而错过警报的可能性被有效地减小了。
参考图3A，示出了根据进一步实施例的用于保证患者药物或液体输送的系统10b。系统10b包括具有框架20的、以头戴式眼镜形式的可佩戴电子设备18。在图3A的系统10b中，可佩戴电子设备18可以被用来如本文其他地方所描述的、在步骤(a)中可视化液体输送装置，并且在步骤(b)中可视化以被佩戴在患者的手腕附近的以腕带40形式的患者ID 38。这里注意到步骤(a)与(b)可以以任意顺序完成。腕带40包括具有QR码的识别标签42。患者ID38也可以包括靠近识别标签42或QR码的、唯一的视觉标记或记号，以触发可佩戴电子设备18的图像捕捉功能。当识别出唯一的标记时，具有框架20的、以头戴式眼镜形式的可佩戴电子设备18开始处理所捕捉的图像以找到并读取QR码。患者ID 38也可以包括额外的编码或识别技术(诸如NFC标签(RFID))、可以被图像处理功能识别与读取的可视化编码(诸如文本)、或类似的短程数据传输天线、以及其他接近感测技术。患者ID 38包括关于患者的信息，并且可以可选地直接链接到患者数据系统上的电子患者记录。患者ID 38可以进一步包括用于确定患者的位置的位置提供技术，诸如GPS。技师可以扫描患者ID 38以获得关于患者的信息，诸如要被执行的过程、或者用于何时应当执行今后的液体输送的日程表、以及患者的任意已知的医疗状态。由于患者ID 38将可佩戴电子设备18链接到患者的电子记录，在该过程期间记录的任何信息或存档(诸如注射时间、注射持续时间、或注射的液体量)可以被传输到患者的电子记录并与患者的电子记录一起存储。如本文所讨论的，信息的显示在安装于眼镜的显示器16中被提供给可佩戴电子设备18的佩戴者，如参考图1所述的。
参考图3B，示出了如以上参考图3A所述的用于保证患者药物与液体输送的系统10b，其中可佩戴电子设备18以腕装显示器19的形式(诸如SmartWatch)被提供。除显示器16通过腕装显示器19调整外，图3B的系统与图3A的系统类似地起作用；腕装显示器19提供与如本文所述的显示器16类似的功能，但是腕装显示器19具有在用户的手腕上的物理定位。在图3B的系统10b中，可佩戴电子设备18可以被用来如本文其他地方所描述的、在步骤(a)中可视化液体输送装置，并且在步骤(b)中可视化以被佩戴在患者的手腕附近的腕带40形式的患者ID 38。这里注意到步骤(a)与(b)可以以任意顺序完成。
参考图4，示出了用于保证给患者液体输送的系统10c的进一步的实施例。系统10c被用来通过液体输送装置28(诸如输液套件44)向患者给予(administer)液体；系统10c包括各种液体容器46(即静脉治疗(IV)袋)、相关联的管道48、以及延伸进入患者的静脉的导管50。管道48可以进一步包括一个或多个进入端口52。注射管54可以被连接到进入端口52以向患者提供额外的或者不同类别的医疗液体。如在先前所述的实施例中的，系统10c包括可佩戴电子设备18、液体输送装置28以及可佩戴电子设备18可读的识别标签30。识别标签30包括关于液体输送装置28的识别信息或者与该识别信息相关联。系统10c确认要被执行的过程与要被注射的液体、识别所需的设备与装置、确认液体正被给予患者、并且存档过程。
在某些实施例中，系统10c可以被配置来确认输液套件44被正确地安装与连接。例如，图像处理功能可以识别输液套件44、液体容器46以及导管50的各个连接点。系统10c随后将确认这些元件被正确地连接。如果未辨别到合适的连接，系统10c可以警报技师去在开始液体输送之前查验连接。系统10c也可以提供各种其他设备维护警报。例如，当达到了预定的留置时间限制时，系统10c可以警报技师。类似地，当应当执行系统维护时，系统10c可以在各种间隔处警报技师。
在某些进一步的实施例中，系统10c被配置来视觉地监控输液组件44的点滴数量以建立并确认液体输送率。例如，可佩戴电子设备18的图像捕捉功能可以存档导管50插入的时间。图像捕捉功能随后将持续预定的一段时间记录液体容器46的流出端口，以记录从容器46流入输液套件44的液滴。可佩戴电子设备18的图像处理功能识别各个液滴以估计在一段时间内输送给患者的液体。系统10c可以被配置来在对于预定的液体体积的输送已经过去了足够长的时间段时提供警报。
参考图1至图4，当使用系统10a、系统10b、系统10c时，技师佩戴上可佩戴电子设备18。例如，技师可以在轮班开始时、或在开始执行特定的注射或液体输送过程之前佩戴上可佩戴电子设备18。当可佩戴电子设备18就位并且打开时，可佩戴电子设备18可以显示启动屏幕以向技师提供初始指令，诸如具有要拜访的患者和要执行的过程的任务列表。可佩戴电子设备18也可以要求技师确认他的/她的身份以确保给予正确的个人以正确的指令。当首次与患者接触时，技师使用可佩戴电子设备18捕捉患者ID 38的图像。基于患者ID 38上的信息或与患者ID 38相关联的信息，获得关于患者的医疗信息(包括要被执行的注射)。所获得信息随同用于执行过程的指令被显示于用户界面110上。基于所显示的指令，技师可以获得注射所需的物件，包括适当的液体输送装置28以及(如果必要的话)用来载入到液体输送装置28的医疗液体瓶或盒。当操作者在他的或她的视场100中“看到”注射装置与其他物件时，可佩戴电子设备18识别并读取附接于物件的识别标签30。系统10a、系统10b、系统10c可以检查所获得的医疗物件以确保仅获得了用于该过程的必要物件以及确保无需额外的物件。随着物件被获得并被系统识别，用户界面110上的指令被更新。例如，如果获得了正确物件，确认消息可能被显示到用户界面110。如果获得了错误物件，警报可能被呈现给技师。警报可以是视觉的(诸如显示于用户界面110中的图标)以及触觉的、听觉的、或者其中的任意组合。
一旦获得了物件，技师就执行医疗过程。当技师执行过程时，该注射活动被监控以校验注射。例如，可佩戴电子设备18可以确保针36被插入患者的皮肤并且可以确保液体被从液体输送装置28排出。包括注射的时间与日期以及技师的姓名的信息可以被记录并传输到外部系统，诸如患者数据系统。因此，所采集的信息可以被自动地包括在患者的数字记录中。如有必要，该信息也可以以计账的目的被传输给第三方保险公司。
在某些进一步的实施例中，时间与日期信息可以被用来为今后的医疗过程建立基线。该基线可以被用来确定输液应当执行多久，或者被用来设定查验输液套件44的时间。类似地，在从注射管或注射器注射的情况下，基线时间数据可以被用来安排后续治疗的日程。基于这一信息，系统10a、系统10b、系统10c可以被配置来在应当提供后续治疗时在用户界面110中示出警告或警报。
根据本发明的另一方面并参考图5与图6，示出了用于获得用于医疗测试与诊断的测试样品的系统10d与方法。有益地，系统10d提供自动的、非临床破坏性的、免提的方式来建立样品识别、采集确认、样本与结果追踪、以及集成到患者数据信息系统之中。系统10d被配置来追踪从液体样本被获得的时候开始的样本的保管链并可能延续经过样本检测或报告结果。此外，系统10d可以自动地与现有的患者数据系统集成，使得可以向技师显示关于要被采集的样本的类别及正被执行的测试的信息。
如在先前所述的实施例中的，系统10d包括可佩戴电子设备18。系统10d也包括血液采样设备56，血液采样设备56可以是更大的血管外液体采集系统的部分。血液采样设备56提供了在更大的血管外液体采集系统与样品采集容器55的内部之间的液体连接。血液采样设备56通常包括在其远端的刺针或端口。样品采集容器55可以被插到该刺针或端口上以通过血液采样设备采集液体样本。血液采样设备56也可以被配置来通过血液采样设备56的近端开口释放少量的液体样本，诸如离散数量的液滴。血管外系统包括血液采样设备56、样本采集容器55、延伸管道57以及介入式进入设备(诸如血管进入设备(在图10中示出))。替代地，采样设备56可以直接连接到静脉导管枢纽而无需额外的部件(诸如延伸管道57)以减少部件的数量并简化采集与采样的过程。
系统10d可以进一步包括护理点测试设备58。试纸、载玻片以及诊断盒是接收血液样本并且测试血液的一个或多个生理与生物状态的护理点测试设备58。测试盒的示例包括来自Abbot集团公司的测试盒。诸如盒的测试盒可以被用来测试各种状态，包括化学物质与电解质的存在、血液病学(hematology)、血液气体浓度、凝结或心脏标记。
如本领域周知的，血液采样设备56可以如箭头210所示从血管外液体采集系统断开。断开的血液采样设备56被用来将液体样本的一部分引到护理点测试设备58，如箭头212所示。液体样本使得护理点测试设备58改变颜色或经历某些其他可识别的变形，以在用测试仪器读取或使用时，识别在液体样本中特定分析物的存在或不存在。在系统10d的某些实施例中，可佩戴电子设备18可以被配置来捕捉使用过的护理点测试设备58的图像。图像处理功能可以被配置来读取护理点测试设备58并且确定测试结果。替代地，该图像可以被传输到远程位置，在远程位置处它可以被适当的医疗专业人士读取或解析。
如在系统10d的先前实施例中的，系统10d包括附接于各种容器或血液采样设备56、介入式进入设备(诸如血管进入设备)、以及护理点测试设备58的识别标签30。识别标签30包括关于该容器或设备的识别信息或者与该识别信息相关联。识别信息可以包括血液采样设备56或容器的类别、该容器或设备所用于的过程、或者所获得的样本的液体体积。识别信息也可以包括对每一容器的唯一的指定，从而允许一旦液体样本被存入容器中系统10d就追踪该容器。如在本发明先前描述的方面中的，识别标签30可以是可以被可佩戴电子设备18的图像处理能力读取的任意类别的记号，诸如条形码或QR码。识别标签30也可以是可以被与可佩戴电子设备18相关联的天线或发射机读取的NFC标签，诸如RFID标签。
系统10d也可以包括患者ID 38，诸如被用户佩戴的腕带40。患者ID 38包括识别标签30(诸如QR码)，识别标签30包括患者信息或与该患者信息相关联。患者ID 38允许可佩戴电子设备18访问患者的电子信息，诸如存储在外部患者数据库系统上的患者信息。可佩戴电子设备18被配置来接收患者数据并且向技师显示相关的信息。
参考图6，可佩戴电子设备18允许技师看到包括用户界面110的虚拟层22。用户界面110被设计来以易于理解的方式向技师提供相和重要的信息。在图6中示出了示例性用户界面110。然而，应当理解，用户界面110的信息、内容以及设计可以针对特定类别的医疗机构或医疗过程来改变。界面110的外观甚至可以基于特定技师的偏好来改变。
用户界面110包括显示关于患者、正被执行的测试、正被使用的容器以及其他相关数据的信息一个或多个信息部分。例如，用户界面110可以包括具有患者识别信息(诸如患者ID编号)的部分118。患者信息部分118也可以包括关于所订的样本类别的信息以及当获得所订的样本时的视觉确认。用户界面110也可以包括识别标签部分，诸如识别标签确认图标116。识别标签确认图标116可以包括当识别标签30已经被正确地辨别与读取时的视觉指示。用户界面110也可以包括示出样本采集容器(诸如测试试管)的图标122的样本采集部分120。图标122可以在样本被安全地封印在容器中时改变外观。在某些实施例中，图标122可以视觉地图示容器正在被用液体样本填充，并且可以在已经获得足够的液体体积时显示视觉警报。
在使用中，技师可以通过将患者ID 38放置于可佩戴电子设备100的视场100内，使得患者信息可以被可佩戴电子设备18读取而从扫描患者ID 38开始。基于该患者信息，关于患者以及要被执行的测试的细节在用户界面110上向技师显示。技师随后可以收集血液采样设备56及要被执行的特定过程所需的其他物件。在某些实施例中，可佩戴电子设备18可以通过例如辨别与读取附着于物件的识别标签30来在每一物件被技师获得时辨别每一物件。用户界面110可以在获取了每一要求的物件之后通知技师。如果尚未获取或辨别要求的物件，用户界面110也可以显示警报。
用户界面110可以随后显示用于获得液体样本的指令。这些指令可以包括要求的液体体积、建议的血管入口部位、或任何其他相关信息。技师随后将样本采集到血液采集设备56或另一合适的容器中。可佩戴电子设备18的图像捕捉特征可以捕捉正被样本填充的采样设备56或容器的图像，并且可以在获得了足够的液体体积时警报技师。一旦获得了样本，技师可以封印采样设备56或容器。可佩戴电子设备18的图像捕捉功能可以存档样本已经被获得，并且记录时间及用于该采样设备56或容器的唯一的识别编码。以这种方式，容器被电子地绑定到特定患者，并且减小了样本丢失或者识别为错误患者的可能性。
如果要执行护理点测试，关于执行该测试的细节可以被呈现给技师。技师通过例如将测试设备58放置于台面或其他合适的表面来准备测试设备58。优选地，该表面是白色的或者类似的高对比颜色以提高可佩戴电子设备18取得的测试设备58的图像的质量。测试设备58的识别标签30被图像捕捉功能识别与记录。技师随后可以通过例如将一滴液体样本放置于测试设备58上来执行测试。系统10d可以等待预定的时间段使得测试被执行，并随后获得已使用的测试设备58的图像。所捕捉的图像可以被处理以确定测试结果。替代地，技师可以视觉地确定测试结果并使用可佩戴电子设备18的数据输入功能来记录该信息。如果测试设备58必须被保存并送至实验室或其他机构，那么图像捕捉功能可以存档识别标签30以及关于所使用的特定测试设备58的识别信息，以确保正确的保管链。如在系统10的先前的实施例中的，可佩戴电子设备18监控样本获取与测试过程的每一步骤。如果技师遗漏了步骤，用户界面110将警报技师并提供用于纠正任意错误的指令。
根据本发明的另一方面并参考图7至图10，用于在介入式进入设备(诸如血管进入设备60)插入期间增强的可视化以及留置血管进入设备60的评估的系统10e被示出。血管进入设备60可以是用于从静脉注射或获取液体样本的任意合适的设备，包括但不限于：注射管、皮下注射针、外周静脉导管、血液采集套件、中心静脉导管(central line)或这些元件的任意组合。示例性血管进入设备60包括笔直和开口的静脉导管，诸如Becton,Dickinsonand Company的AUTOGUARDTM屏蔽导管、集成外周静脉导管、翼型针套件(winged needleset)以及血液采集套件。图10中示出可与系统一起使用的示例性导管。如在先前所述的实施例中的，系统10e可以与患者数据系统集成，用于识别要被执行的医疗过程以及用于治疗确认。
系统10e包括以上详细描述的可佩戴电子设备18。系统10e进一步包括血管进入设备60。血管进入设备60可以包括一个或多个识别标签30，识别标签30包括关于血管进入设备60的信息或与该信息相关联。该信息可以包括针的口径与长度，以及特定过程所要求的其他相关信息。系统10e可以进一步包括被患者佩戴的患者ID 38(示于图3上)。患者ID 38允许系统10e自动地识别患者并且可以链接到患者的电子记录。
在某些实施例中，可佩戴电子设备18也包括额外的系统或与额外的系统相关联，诸如外部地或内部地增强解剖解构的超声扫描设备或其他的扫描设备。这些增强的解剖结构可以通过提供适合于针插入的静脉的位置的视觉指示(例如，虚拟轨迹62)来在定位血管进入设备60中辅助技师。技师可以基于虚拟轨迹62的定位来定向血管进入设备60的针。
在某些实施例中，使用可佩戴电子设备18的显示功能将虚拟轨迹62投影到技师的视场100中。虚拟轨迹62可以是指示哪里存在静脉的计算机生成的图像或图标。静脉的定位可以由多种不同的图像处理技术确定。在系统10e的一个实施例中，注射部位的图像由可佩戴电子设备18的图像捕捉功能捕捉。在所捕捉的图像上执行的图像处理识别出图像上的多个解剖标记。例如，手臂的部分(例如，手腕、肘部、手指等)的解剖定位可以被识别。在替代性的实施例中，解剖标记可以被直接放置在患者的皮肤的外表面或施加到衣服。基于这些解剖标记的位置，可以计算标记之间的距离以及手臂相对于图像捕捉功能的方向、手臂的尺寸与形状。一旦手臂的定位与尺寸被识别，可以估计近似的静脉定位。基于这些估计，虚拟轨迹62被以近似的定位投影到技师的视场100中。虚拟轨迹62(包括患者的手臂)在视场100的现实层24之上是可见的。
参考图8，在某些实施例中，基于解剖定位的可视化被基于使用各种外部成像设备所获得的读数增强，外部成像设备诸如超声、红外成像、磁共振成像(MRI)或者其中的组合。如在图8中所示的，系统10e被提供了包括控制模块66并且附接于扫描笔68或扫描仪的超声监视器64。控制模块66可以包括集成的显示器。超声监视器64可以被用来在执行介入式过程之前获得病人的血管解剖的初始图像。所获得的超声图像可以有助于在动脉与静脉之间做自动地区分，可以帮助确定哪一静脉最适合于特定的血管进入，并且可以辅助为特定静脉选择正确的导管尺寸和长度。数字相机12所捕捉的注射部位的图像可以与获得超声扫描同步地被捕捉以便于对齐这两幅图像。
一旦获得了图像并且确定了期望的介入式入口部位与静脉，这一位置信息就被传输到可佩戴电子设备18，并且结合处理所捕捉的图像所获得的解剖定位信息使用来为虚拟轨迹62确定位置。优选的静脉与注射部位的近似的位置被投影到技师的视场100(示于图10上)中。虚拟静脉轨迹62可以是用颜色编码的或动画的，以向技师提供额外的信息。例如，静脉直径信息可以被投影到每一虚拟静脉轨迹62旁边，以辅助技师选择适当尺寸的静脉以及辅助选择适当尺寸的导管。类似地，不同尺寸的静脉可以被以不同的颜色显示以辅助选择过程。
集成成像设备(诸如超声)所获得的数据提高了投影给技师的外部可视化信息的选择性、准确性与特异性。相应地，技师可以相信正被显示的静脉位置是正确的，并且是在尺寸上适合于正被使用的血管进入设备60的类别的静脉。
静脉解剖的超声图像可以被本地地保存在可佩戴电子设备18上或者传输到外部数据设备(诸如患者数据系统)，以用于包括在患者的记录中。超声图像可以随后被自动地提供给后续的血管进入治疗以辅助静脉选择。
在执行了插入之后，系统10e可以被配置来获得实时的超声图像以确认血管进入设备60的针在静脉中的正确放置。类似地，系统10e可以记录插入的时间与日期戳并且将这些信息包括在患者的记录中。系统10e也可以记录血管插入的位置。这一信息可以被用来避免在患者的身体的同一区域的重复插入。
在某些进一步的实施例中，超声监视器64可以被配置来向技师提供实时的信息。例如，可佩戴电子设备18的用户界面110可以被配置来向技师的视场100提供使用超声监视器64获得的实时的图像。以这种方式，技师可以“观看”插入过程以确保血管进入设备60被正确地插入期望的静脉。这种实时的信息允许技师就解剖结构与设备位置的改变进行纠正，该改变可能发生于插入过程期间。类似地，这种实时系统可以用于评估留置的血管进入设备60在静脉结构中的活力、位置以及改变。因此，技师将能更好地确定何时留置的血管进入设备60需要被移除或重定位。
在进一步的实施例中，可佩戴电子设备18可以包括用于通过将光或辐射(诸如由一个或多个LED灯泡或激光光导管提供的光)投影到患者的皮肤上来进行皮下照明的装置。被投影的光可以增强静脉的可视化并且可以被用来提高所捕捉的图像的质量。增强的所捕捉的图像可以被用来提升由图像处理功能提供的近似的虚拟轨迹62。在本发明的范围内，内套管照明或使用导管条纹(catheter stripe)的照明也可以被用来增加动脉与静脉的实际的可视化。
系统的介入式设备也可以由可以被磁化以与超声系统一起使用的材料组成，该超声系统利用磁性特征来增强可视化并且在介入式设备向目标解剖移动时提供以通道形式的投影装置。
如在先前描述的系统10e中的，被投影到技师的视场100的虚拟层22的用户界面110对以便利且免提的方式向技师传达关于要被执行的过程、正被使用的设备以及插入过程的进度的重要的信息而言是有益的。参考图8，系统10e的整体的用户视觉体验包括具有被投影到技师的视场100(示于图10中)之上的、高亮患者的血管解剖的虚拟层22，从而给予技师提高了的插入成功率。图9是覆盖患者的手臂的一部分的虚拟静脉轨迹62的示意图。
参考图10，示出了技师的视场100的进一步实施例，该技师的视场100包括被投影到现实层24之上的虚拟层22。虚拟层22包括用户界面110，该用户界面110包括标题栏112，该标题栏112包括患者识别信息与关于要被执行的过程的信息。用户界面110也包括警报部分124，该警报部分124向技师示出何时血管进入设备60的针在静脉中或者何时针已经被钉住(transfixed)；用户界面110包括在介入式设备正相对目标的皮下解剖被放置时被投影的介入式设备的轨道。用户界面110也包括示出针相对静脉的定位的一个或多个示意图像126。例如，一个示意图像126A可以示出俯视的针相对静脉的定位，以向技师显示该针是否必须左移或右移、前移或后移。用户界面110也可以包括第二示意图126B，第二示意图126B示出正视图或侧视图，从而示出针相对静脉的深度。这里进一步设想，示出期望的结构的其他图像或视图的额外的示意图可以在用户界面110中被提供用于查看。例如，其他视图可以包括第一示意图126A或第二示意图126B中所示的图像的剖面图。替代地，从平面中取出的图像(诸如超声探测)也可以被提供。最后，用户界面110可以包括示出关于血管进入设备60的信息(诸如导管或针的口径或长度)的图标128。
在使用中，技师以确定应当执行什么过程并获得必要器材来开始。如在系统10e的先前的实施例中的，技师可以通过扫描患者ID 38来确定这一信息。基于从患者ID 38获得的信息，用户界面110可以显示用于要被执行的过程的指令、用于必须获得什么物件的指令、以及关于过程或患者的任何其他相关信息。技师随后获得用于过程的物件，即血管进入设备60。系统10e可以通过扫描每一物件的识别标签30来校验已经获得了正确的物件。如果技师已未能获得所需的物件，可以显示警报。
在执行注射或血管进入过程之前，技师可以使用成像设备(诸如超声监视器64)的扫描笔68或扫描仪来扫描期望的插入部位以获得患者的血管系统的皮下三维图像。系统10e可以自动地处理所获得的图像并且识别出用于血管进入设备60的插入的期望的静脉。当静脉正被识别时，也使用图像捕捉功能(诸如可佩戴电子设备18的数字相机12)获得插入部位的图像。处理所捕捉的图像识别出被用来确定患者的手臂或其他选定注射部位的尺寸、形状以及方向的多个解剖标记。基于这些处理活动，在用户界面110上向技师示出本文称为虚拟静脉轨迹62的静脉的轨迹。技师基于虚拟轨迹62定位血管进入设备60的针。技师随后将针插入静脉。用户界面110可以在针被正确定位时显示警报或确认。
除了辅助针的定位外，系统10e存档插入活动以确认过程事实上被正确实施。例如，插入时间、插入位置、技师的姓名、插入部位、以及其他信息可以从可佩戴电子设备18被传输到患者数据系统。信息被记录以辅助执行今后的插入过程。
尽管本发明的具体实施例已经被详细描述，本领域技术人员应当理解，在本公开的整体教导下，可以开发出这些细节的修改与替代。相应地，所公开的特定布置仅是说明性的，并不限制发明的范围；发明的范围将被给予所附权利要求及其任何和所有等同物的全部广度。此外，尽管本发明已经以说明为目的基于当前认为是最实用和优选的实施例被详细地描述，但是应该理解的是，这些细节仅用于该目的，并且本发明不局限于所公开的实施例，而是相反地，意在覆盖在所附权利要求的精神和范围内的修改和等同布置。例如，可以理解，在可能的范围内，本发明设想任何实施例的一个或多个特征可以与任何其他实施例的一个或多个特征相结合。

Claims (27)

1.一种被配置来被用户佩戴的可佩戴电子设备，包括：
外壳；
与所述外壳相关联的至少一个成像传感器；以及
与所述外壳一体形成或与所述外壳相关联的增强现实显示器；
其中，所述设备被配置来用所述至少一个成像传感器获取患者的介入式入口部位的图像，处理所述图像以确定期望的解剖结构的位置，以及经由所述增强现实显示器在用户的介入式入口部位的视场内向所述用户显示所述解剖结构的虚拟轨迹。
2.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，其中所述介入式入口部位是血管入口部位，并且所述期望的解剖结构是期望的静脉。
3.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，进一步包括：
用于管理所述至少一个成像传感器与增强现实显示器的微处理器；以及
用于从所述至少一个成像传感器获取图像和处理图像的程序。
4.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，其中所述设备自动地获取并处理所述图像，而无需所述用户的输入或致动活动。
5.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，其中所述增强现实显示器以免提方式向所述用户提供所述虚拟轨迹。
6.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，其中所述设备处理所述图像以通过识别解剖标记来确定所述期望的解剖结构的所述位置，并且基于所述解剖标记的定位确定所述期望的解剖结构的所述位置。
7.根据权利要求6所述的可佩戴电子设备，其中所述解剖标记包括以下的一者或多者：所述患者的身体上的物理位置以及设置于所述患者的皮肤上或施加到衣服的外部施加的标记，其中所述患者的身体上的物理位置包括以下的至少一者：手腕、手指、拇指、肘部、肩部、或其中的任意组合。
8.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，其中所述虚拟轨迹是用颜色编码的以表明用于插入的优选的导管口径。
9.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，其中所述可佩戴电子设备是头戴式计算机，并且其中所述增强现实显示器是被配置来向所述用户的视场投影虚拟层的投影棱镜。
10.根据权利要求9所述的可佩戴电子设备，其中所述虚拟层包括所述虚拟轨迹与用户界面，所述用户界面包括患者信息部分、显示介入式进入设备相对所述期望的解剖结构的定位的示意图、介入式进入设备信息部分、或其中的任意组合。
11.根据权利要求10所述的可佩戴电子设备，其中所述虚拟轨迹被定位于所述虚拟层中，使得所述虚拟轨迹在所述用户的所述视场中看起来覆盖实际介入式入口部位。
12.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，进一步包括被封闭在所述外壳内或与所述外壳相关联的皮下照明器，所述皮下照明器包括辐射光束，所述辐射光束在被引导朝向所述患者的皮肤时增加皮下结构的可见性。
13.根据权利要求12所述的可佩戴电子设备，其中所述辐射光束由灯泡、发光二极管、激光二极管、激光管或者其中的任意组合提供。
14.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，进一步包括允许所述用户手动地向所述可佩戴电子设备录入数据的外围数据录入设备。
15.根据权利要求14所述的可佩戴电子设备，其中所述外围数据录入设备是运动传感器、陀螺仪、压力传感器、加速度计、触摸板、触摸屏、或者其中的任意组合。
16.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，进一步包括在所述可佩戴电子设备的所述外壳内的电源。
17.根据权利要求1所述的可佩戴电子设备，进一步包括用于向外部电子设备发送数据或者从外部电子设备接收数据的数据传输接口。
18.根据权利要求17所述的可佩戴电子设备，其中所述数据传输接口被配置来向患者数据系统发送数据与从患者数据系统接收数据。
19.根据权利要求18所述的可佩戴电子设备，其中从所述患者数据系统接收的信息包括：关于要被执行的介入式进入过程的信息、关于要被执行的介入式进入过程所要求的介入式进入设备的信息、或者关于所述患者的信息。
20.一种用于在介入式进入过程的执行期间指导用户的系统，包括：
被配置来被所述用户佩戴的可佩戴电子设备，所述可佩戴电子设备包括外壳以及与所述外壳一体形成或者与所述外壳相关联的增强现实显示器；以及
用于提供靠近介入式入口部位的皮下结构的图像的外部皮下成像设备，
其中所述可佩戴电子设备被配置来处理由所述皮下成像设备获得的图像以确定用于介入式进入过程的期望的解剖结构的位置，并且被配置来经由所述增强现实显示器在用户的介入式入口部位的视场内向所述用户显示所述位置的虚拟轨迹。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述外部皮下成像设备从以下的一者选择：超声监视器、红外监视器、磁共振成像监视器、或者其中的任意组合。
22.根据权利要求20所述的系统，其中所述可佩戴电子设备进一步包括用于获取所述介入式入口部位的图像的、与所述外壳相关联的一个或多个成像传感器。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述可佩戴电子设备被配置来处理由所述一个或多个成像传感器捕捉的所述介入式入口部位的所述图像以确定所述虚拟轨迹的定位。
24.根据权利要求20所述的系统，其中由所述皮下成像设备提供的图像经由所述可佩戴电子设备的所述增强现实显示器实时地向所述用户显示。
25.根据权利要求20所述的系统，其中所述介入式入口部位的皮下图像被保存在所述可佩戴电子设备的数据存储介质上，或者经由数据传输接口被传输到外部数据存储设备，并且其中所述图像是可访问的，以为今后的介入式进入过程确定另外的介入式入口部位。
26.一种辅以用于增强的可视化的设备的、用于向静脉插入血管进入设备的方法，所述方法包括：
使用由用户佩戴的可佩戴电子设备捕捉可能的血管入口部位的图像，所述可佩戴电子设备具有至少一个成像传感器与用于处理由所述至少一个成像传感器捕捉的图像的微处理器；
处理所述图像以识别所述血管入口部位内的优选的静脉位置；以及
经由所述可佩戴电子设备的增强现实显示器在所述用户的血管入口部位的视场内向用户显示在所述优选的静脉位置处的虚拟静脉轨迹。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述可佩戴电子设备是头戴式计算机，并且其中所述增强现实显示器包括被配置来向所述用户的视场投影包括所述虚拟静脉轨迹的虚拟层的投影棱镜。
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