CN109549616B - 一种多功能智能宫颈内镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能智能宫颈内镜系统，内镜采用光纤连接，整个内镜包壳的直径不超过5mm，且使用具有弹性的柔性材料制成，可以应用于存在处女膜的情况；本发明采用膨胀半球对探头进行固定，且可以通过调节膨胀半球的膨胀进一步调节探头的位置；采用伸缩囊进行检查角度的调节，调节速度快，且更加稳定；本发明采用图像检查和光谱检查两种检查方式，既可以对宫颈进行图像检查，又可以进行分泌物的检查，且检查结果通过服务器诊断模型进行诊断，准确率高；本发明的包壳内可以通入液体，在图像检查不清晰时可以进行宫颈的冲洗，冲洗后再进一步检查。
Description
技术领域
本发明涉及妇科检查领域，涉及宫颈内镜系统，尤其涉及一种多功能智能宫颈内镜系统。
背景技术
阴道镜(colposcope）是一种妇科临床诊断仪器，是妇科内窥镜之一。适用于各种宫颈疾病及生殖器病变的诊断，也是男女性疾病早期诊断的重要方式。1925年德国学者Hans Hinselman发明，经过半个多世纪的发展阴道镜已普遍应用于下生殖系统疾病的诊断，尤其是对下生殖道癌前病变、早期癌及性疾病早期的诊断。
阴道镜能将观测到的图像放大10～60倍，发现肉眼不能发现的微小病变。借着这种放大效果，医生可以清楚地看到子宫颈表皮和生殖器表皮上极其微小的病灶细节，有助于提高判断宫颈、生殖器等病变的准确率，为疾病的早期诊断提供依据，使患者提前得到有效的治疗，使疾病的治愈率大大提高。
在进行阴道镜检查时，只需用窥阴器暴露阴道、宫颈和生殖器，在距离阴道口或生殖器约20厘米处，将阴道镜镜头对准宫颈或生殖器上表皮组织，调好焦距，通过电脑屏幕观察放大的宫颈图像或生殖器上表皮图像。电脑可以储存和回放这些图像，便于随访观察治疗效果。在检查过程中，病人无痛苦。
与此同时妇科检查常用的另一种内窥镜系统是宫腔镜，宫腔镜是一项新的、微创性妇科诊疗技术，用于子宫腔内检查和治疗的一种纤维光源内窥镜，包括宫腔镜、能源系统、光源系统、灌流系统和成像系统；它是利用镜体的前部进入宫腔，对所观察的部位具有放大效应，以直观、准确成为妇科出血性疾病和宫内病变的首选检查方法。
然而传统的阴道镜提交较大，虽然结构简单，但是检查的分辨率也较低，同时由于其需要对阴道进行扩张，要求只能对非处女进行检查，存在处女膜时，阴道镜就难以派上用场。宫腔镜虽然检查的清晰度要相对高，但是其进行子宫内检查时其会对患者产生创伤。此外宫腔镜一般是对子宫内部进行检查，单独检查宫颈时使用起来并不方便。
申请号：201711272528.4公开了一种医用电子内窥镜的实时病变智能识别方法及装置，其特征在于利用faster-rcnn网络方式建立病变智能识别的模型，获取医用内窥镜的视频流并对视频流数据进行解码、抽样，得到抽样后的帧图片数据，利用建立好的病变智能识别模型，对抽样后的数据进行识别，得到病变标签，根据抽样前和抽样后的数据以及病变标签，按时间轴进行合并，得到实时的病变识别后的视频流。其提出了使用智能处理的方式对内镜检测进行智能判断，但是其并没有给出具体的内镜应用场景。
申请号：201710171035.5公开一种内置式显微阴道镜，其设有支架、机械臂、连接头、移动把手、探测装置、图像接收装置、图像传输装置和图像处理终端；内置式显微阴道镜能够内置于阴道内，直观和近距离地观察阴道和宫颈组织，更便于阴道和宫颈病变的正确诊断。但是其同样没有解决不能对处女进行检查的问题。
申请号：201120182302.7公开了一种智能电子宫腔镜系统,其包括电子宫腔镜,还包括用于固定住电子宫腔镜的内镜夹持机械臂、移动式调整手术平台、智能机器手、控制台及中央处理系统,所述内镜主体的末端还设有一条贯穿硬质工作端部的直线型机器手通道。但是其结构过于复杂，很难小型化，难以实际应用。
综上，目前需要一种体积小，可应用于宫颈检测，对身体没有损害，且可以智能检测的宫颈内镜系统。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种多功能智能宫颈内镜系统，包括诊断识别服务器、检查主机、运动控制器、流控泵、图像处理装置、照明光源、激光光源、光谱仪、光谱-图像耦合器和光纤内镜；其特征在于：
诊断识别服务器可以连接多台检查主机，为检查主机提供诊断识别服务；检查主机连接运动控制器、图像处理装置、照明光源、激光光源和光谱仪；运动控制器连接流控泵；图像处理装置、照明光源、激光光源和光谱仪均连接至光谱-图像耦合器；检查主机连接光谱-图像耦合器；流控泵和光谱图像耦合器均连接至光纤内镜；
运动控制器和流控泵用于控制光纤内镜的运动；光谱-图像耦合器可以进行光谱检查模式和图像检查模式的切换，光谱检查模式为激光光源发射红外激光，红外激光通过光纤内镜到达检查部位，光纤内镜收集反射光并传送至光谱仪，光谱仪分析反射光的光谱并将光谱发送至检查主机；
图像检查模式为照明光源发射照明光，照明光通过光纤内镜到达检查位置，光纤内镜获取检查位置的彩色图像后发送至图像处理系统，图像处理系统对图像进行预处理后发送至检查主机；
检查主机将收集的光谱和图像数据发送至诊断识别服务器，诊断识别服务器根据其数据库存储的标准图像和标准光谱数据对检查结果进行判断，并将检查结果发送至检查主机。
光纤内镜主体呈管状，包括管状的包壳，包壳的一端为检查端，检查端设置有带有多个孔的封闭膜，将包壳的检查端封闭；包壳外壁靠近检查端的位置周向设置有多个膨胀半球，膨胀半球的底设置于包壳内部，膨胀半球的顶位于包壳的外部，且膨胀半球膨胀后超出包壳外壁；
每一个膨胀半球均设置一根膨胀半球注液管，膨胀半球注液管的一端连接膨胀半球，可以对膨胀半球内注入液体，膨胀半球注液管的另一端连接流控泵，流控泵对每个膨胀半球的注液进行单独控制；
多个膨胀半球膨胀时向包壳外扩张，扩张后的膨胀半球顶住检查位置，起到固定包壳的作用，流控泵通过控制每个膨胀半球的膨胀程度控制包壳的具体位置。
所述包壳内设置有光纤管和检查探头，检查探头内设置有对焦装置，可以进行对焦；检查探头一端连接光纤管，检查探头另一端连接封闭膜，且检查探头连接封闭膜的位置位于包壳的轴线上；
检查探头为两用探头，既可以进行激光的发射和反射光的收集，还可以进行照明和图像的获取；光纤管内设置有一光纤束，光纤束包括一中心光纤和围绕中心光纤均匀布置的多层环绕光纤；当进行光谱检查模式时，环绕光纤将激光传送至检查探头，并经过检查探头聚焦后照射在检查位置上，中心光纤收集检查位置的反射光后将反射光传递至光谱仪；
当进行图像检查时，最外层的环绕光纤将照明光传送至检查探头，检查探头进行检测位置的照明，内层环绕光纤和中心光纤一并将检查位置的图像传送至图像处理装置；
所述中心光纤和环绕光纤的直径为8-10μm，图像处理装置将每根光纤的光对应一个像素点进行图像重构后获得检查位置的图像。
所述检查探头为圆柱形，检查探头的一端固定在封闭膜上，检查探头的另一端通过多个伸缩囊连接在包壳的内壁上；每个伸缩囊连接一根伸缩囊注液管，伸缩囊注液管的一端连伸缩囊，可以对伸缩囊内注入液体，伸缩囊注液管的另一端连接流控泵，流控泵对每个伸缩囊的注液进行单独控制；
多个伸缩囊沿着周向均匀布置在检查探头外壁和包壳内壁之间，通过控制伸缩囊的注液可以控制伸缩囊的伸缩，通过控制伸缩囊的伸缩就可以控制检查探头连接光纤管端的位置，从而进一步调节检查探头的成像角度。
所述膨胀半球的数量为4个，沿包壳外壁的周向均匀设置。
所述伸缩囊的数量为4个，相邻伸缩囊的轴线互相垂直。
所述伸缩囊伸缩方向组成的平面和膨胀半球的膨胀方向组成的平面不在同一个平面上。
所述伸缩囊伸缩方向在包壳横截面上的投影和膨胀半球的膨胀方向在包壳横截面上的投影不重合，且伸缩囊伸缩方向在包壳横截面上的投影和膨胀半球的膨胀方向在包壳横截面上的投影之间的最小角度为45°。
包壳的一端为检查端，包壳的另一端连接流控泵，流控泵可以向包壳内注入液体，且包壳内注入的液体可以通过封闭膜的孔流出包壳；流控泵内设置有多个分支，流控泵可以对多个分支进行单独的控制，每个伸缩囊连接管和膨胀半球连接管均连接一个分支，包壳连接一个分支。
诊断识别服务器内设置有不同类型疾病对应的多个标准图像和多个标准光谱数据以及诊断模型，并使用标准图像数据和标准光谱数据利用SVM算法对诊断模型进行训练，检查主机获取的图像数据和光谱数据发送至诊断识别服务器后，诊断识别服务器利用诊断模型进行诊断，并得出诊断结果，发送至检查主机；
诊断识别服务器使用检查主机上传的图像数据和光谱数据扩展诊断识别服务器的数据库，并定期利用诊断识别服务器的数据库对诊断模型进行训练以更新诊断模型。
本发明的有益效果为：
本发明的内镜采用光纤连接，整个内镜包壳的直径不超过5mm，且使用具有弹性的柔性材料制成，可以应用于存在处女膜的情况；本发明采用膨胀半球对探头进行固定，且可以通过调节膨胀半球的膨胀进一步调节探头的位置；采用伸缩囊进行检查角度的调节，调节速度快，且更加稳定；本发明采用图像检查和光谱检查两种检查方式，既可以对宫颈进行图像检查，又可以进行分泌物的检查，且检查结果通过服务器诊断模型进行诊断，准确率高；本发明的包壳内可以通入液体，在图像检查不清晰时可以进行宫颈的冲洗，冲洗后再进一步检查。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明光纤内镜结构示意图；
图3为本发明光纤内经横截面示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
结合图1-3，本发明提供一种多功能智能宫颈内镜系统，包括诊断识别服务器、检查主机、运动控制器、流控泵、图像处理装置、照明光源、激光光源、光谱仪、光谱-图像耦合器和光纤内镜；其特征在于：
诊断识别服务器可以连接多台检查主机，为检查主机提供诊断识别服务；检查主机连接运动控制器、图像处理装置、照明光源、激光光源和光谱仪；运动控制器连接流控泵；图像处理装置、照明光源、激光光源和光谱仪均连接至光谱-图像耦合器；检查主机连接光谱-图像耦合器；流控泵和光谱图像耦合器均连接至光纤内镜；
运动控制器和流控泵用于控制光纤内镜的运动；光谱-图像耦合器可以进行光谱检查模式和图像检查模式的切换，光谱检查模式为激光光源发射红外激光，红外激光通过光纤内镜到达检查部位，光纤内镜收集反射光并传送至光谱仪，光谱仪分析反射光的光谱并将光谱发送至检查主机；
图像检查模式为照明光源发射照明光，照明光通过光纤内镜到达检查位置，光纤内镜获取检查位置的彩色图像后发送至图像处理系统，图像处理系统对图像进行预处理后发送至检查主机；
检查主机将收集的光谱和图像数据发送至诊断识别服务器，诊断识别服务器根据其数据库存储的标准图像和标准光谱数据对检查结果进行判断，并将检查结果发送至检查主机。
光纤内镜主体呈管状，包括管状的包壳1，包壳1的一端为检查端，检查端设置有带有多个孔的封闭膜2，将包壳1的检查端封闭；包壳1外壁靠近检查端的位置周向设置有多个膨胀半球4，膨胀半球4的底设置于包壳1内部，膨胀半球4的顶位于包壳1的外部，且膨胀半球4膨胀后超出包壳1外壁；
每一个膨胀半球4均设置一根膨胀半球注液管41，膨胀半球注液管41的一端连接膨胀半球4，可以对膨胀半球4内注入液体，膨胀半球注液管41的另一端连接流控泵，流控泵对每个膨胀半球4的注液进行单独控制；
多个膨胀半球4膨胀时向包壳1外扩张，扩张后的膨胀半球4顶住检查位置附近的组织，起到固定包壳1的作用，流控泵通过控制每个膨胀半球4的膨胀程度控制包壳1的具体位置。
所述包壳1内设置有光纤管6和检查探头5，检查探头5内设置有对焦装置，可以进行对焦；检查探头5一端连接光纤管6，检查探头5另一端连接封闭膜2，且检查探头5连接封闭膜2的位置位于包壳1的轴线上；
检查探头5为两用探头，既可以进行激光的发射和反射光的收集，还可以进行照明和图像的获取；光纤管6内设置有一光纤束，光纤束包括一中心光纤和围绕中心光纤均匀布置的多层环绕光纤；当进行光谱检查模式时，环绕光纤将激光传送至检查探头5，并经过检查探头5聚焦后照射在检查位置上，中心光纤收集检查位置的反射光后将反射光传递至光谱仪；
当进行图像检查时，最外层的环绕光纤将照明光传送至检查探头5，检查探头5进行检测位置的照明，内层环绕光纤和中心光纤一并将检查位置的图像传送至图像处理装置；
所述中心光纤和环绕光纤的直径为8-10μm，图像处理装置将每根光纤的光对应一个像素点进行图像重构后获得检查位置的图像。
所述检查探头5为圆柱形，检查探头5的一端固定在封闭膜2上，检查探头5的另一端通过多个伸缩囊3连接在包壳1的内壁上；每个伸缩囊3连接一根伸缩囊注液管31，伸缩囊注液管31的一端连伸缩囊3，可以对伸缩囊3内注入液体，伸缩囊注液管31的另一端连接流控泵，流控泵对每个伸缩囊3的注液进行单独控制；
多个伸缩囊3沿着周向均匀布置在检查探头5外壁和包壳1内壁之间，通过控制伸缩囊3的注液可以控制伸缩囊3的伸缩，通过控制伸缩囊3的伸缩就可以控制检查探头5连接光纤管6端的位置，从而进一步调节检查探头5的成像角度。
所述膨胀半球4的数量为4个，沿包壳1外壁的周向均匀设置。
所述伸缩囊3的数量为4个，相邻伸缩囊3的轴线互相垂直。
所述伸缩囊3伸缩方向组成的平面和膨胀半球4的膨胀方向组成的平面不在同一个平面上。
所述伸缩囊3伸缩方向在包壳1横截面上的投影和膨胀半球4的膨胀方向在包壳1横截面上的投影不重合，且伸缩囊3伸缩方向在包壳1横截面上的投影和膨胀半球4的膨胀方向在包壳1横截面上的投影之间的最小角度为45°。
包壳1的一端为检查端，包壳1的另一端连接流控泵，流控泵可以向包壳1内注入液体，且包壳1内注入的液体可以通过封闭膜2的孔流出包壳1；流控泵内设置有多个分支，流控泵可以对多个分支进行单独的控制，每个伸缩囊3连接管和膨胀半球4连接管均连接一个分支，包壳1连接一个分支。
诊断识别服务器内设置有不同类型疾病对应的多个标准图像和多个标准光谱数据以及诊断模型，并使用标准图像数据和标准光谱数据利用SVM算法对诊断模型进行训练，检查主机获取的图像数据和光谱数据发送至诊断识别服务器后，诊断识别服务器利用诊断模型进行诊断，并得出诊断结果，发送至检查主机；
诊断识别服务器使用检查主机上传的图像数据和光谱数据扩展诊断识别服务器的数据库，并定期利用诊断识别服务器的数据库对诊断模型进行训练以更新诊断模型。
本发明的包壳外壁直径不超过5mm，且包壳由具有一定弹性的材料制成。
检查流程如下：
启动检查主机，并进行仪器的自检；
通过检查主机设置检查模式为图像检查，并将光纤内镜通过阴道，置于检查位置处；
通过检查主机控制流控泵向膨胀半球注液，使检查探头固定；
通过检查主机实时观察光纤内镜传送的图像，并通过流控泵调节膨胀半球的膨胀量和伸缩囊的伸缩量，从而控制检查探头的检查位置和检查角度；对检查探头进行调焦，使待测位置分泌物的图像清晰；通过检查主机设置检查模式为光谱检查，并获取检查位置分泌物的红外光谱；检查主机将红外光谱存储于硬盘上；
通过检查主机设置检查模式为图像检查，通过流控泵调节膨胀半球的膨胀量和伸缩囊的伸缩量，从而控制检查探头的检查位置和检查角度；并设置流控泵向包壳内注入清洗液，清洗掉过多的分泌物，并通过检查探头对宫颈进行图像检查，检查主机将图像存储于硬盘上；
检查主机将获取的光谱数据和图像数据发送至诊断识别服务器，诊断识别服务器在诊断模型中进行识别，得到诊断结果发送至检查主机。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种多功能智能宫颈内镜系统，包括诊断识别服务器、检查主机、运动控制器、流控泵、图像处理装置、照明光源、激光光源、光谱仪、光谱-图像耦合器和光纤内镜；其特征在于：
诊断识别服务器可以连接多台检查主机，为检查主机提供诊断识别服务；检查主机连接运动控制器、图像处理装置、照明光源、激光光源和光谱仪；运动控制器连接流控泵；图像处理装置、照明光源、激光光源和光谱仪均连接至光谱-图像耦合器；检查主机连接光谱-图像耦合器；流控泵和光谱-图像耦合器均连接至光纤内镜；
运动控制器和流控泵用于控制光纤内镜的运动；光谱-图像耦合器可以进行光谱检查模式和图像检查模式的切换，光谱检查模式为激光光源发射红外激光，红外激光通过光纤内镜到达检查部位，光纤内镜收集反射光并传送至光谱仪，光谱仪分析反射光的光谱并将光谱发送至检查主机；
图像检查模式为照明光源发射照明光，照明光通过光纤内镜到达检查位置，光纤内镜获取检查位置的彩色图像后发送至图像处理装置，图像处理装置对图像进行预处理后发送至检查主机；
检查主机将收集的光谱和图像数据发送至诊断识别服务器，诊断识别服务器根据其数据库存储的标准图像和标准光谱数据对检查结果进行判断，并将检查结果发送至检查主机；
光纤内镜主体呈管状，包括管状的包壳（1），包壳（1）的一端为检查端，检查端设置有带有多个孔的封闭膜（2），将包壳（1）的检查端封闭；包壳（1）外壁靠近检查端的位置周向设置有多个膨胀半球（4），膨胀半球（4）的底设置于包壳（1）内部，膨胀半球（4）的顶位于包壳（1）的外部，且膨胀半球（4）膨胀后超出包壳（1）外壁；
每一个膨胀半球（4）均设置一根膨胀半球注液管（41），膨胀半球注液管（41）的一端连接膨胀半球（4），可以对膨胀半球（4）内注入液体，膨胀半球注液管（41）的另一端连接流控泵，流控泵对每个膨胀半球（4）的注液进行单独控制；
多个膨胀半球（4）膨胀时向包壳（1）外扩张，扩张后的膨胀半球（4）顶住检查位置附近的组织，起到固定包壳（1）的作用，流控泵通过控制每个膨胀半球（4）的膨胀程度控制包壳（1）的具体位置；
所述包壳（1）内设置有光纤管（6）和检查探头（5），检查探头（5）内设置有对焦装置，可以进行对焦；检查探头（5）一端连接光纤管（6），检查探头（5）另一端连接封闭膜（2），且检查探头（5）连接封闭膜（2）的位置位于包壳（1）的轴线上；
检查探头（5）为两用探头，既可以进行激光的发射和反射光的收集，还可以进行照明和图像的获取；光纤管（6）内设置有一光纤束，光纤束包括一中心光纤和围绕中心光纤均匀布置的多层环绕光纤；当进行光谱检查模式时，环绕光纤将激光传送至检查探头（5），并经过检查探头（5）聚焦后照射在检查位置上，中心光纤收集检查位置的反射光后将反射光传递至光谱仪；
当进行图像检查模式时，最外层的环绕光纤将照明光传送至检查探头（5），检查探头（5）进行检测位置的照明，内层环绕光纤和中心光纤一并将检查位置的图像传送至图像处理装置；
所述中心光纤和环绕光纤的直径为8-10μm，图像处理装置将每根光纤的光对应一个像素点进行图像重构后获得检查位置的图像；
所述检查探头（5）为圆柱形，检查探头（5）的一端固定在封闭膜（2）上，检查探头（5）的另一端通过多个伸缩囊（3）连接在包壳（1）的内壁上；每个伸缩囊（3）连接一根伸缩囊注液管（31），伸缩囊注液管（31）的一端连伸缩囊（3），可以对伸缩囊（3）内注入液体，伸缩囊注液管（31）的另一端连接流控泵，流控泵对每个伸缩囊（3）的注液进行单独控制；
多个伸缩囊（3）沿着周向均匀布置在检查探头（5）外壁和包壳（1）内壁之间，通过控制伸缩囊（3）的注液可以控制伸缩囊（3）的伸缩，通过控制伸缩囊（3）的伸缩就可以控制检查探头（5）连接光纤管（6）端的位置，从而进一步调节检查探头（5）的成像角度。
2.根据权利要求1所述的多功能智能宫颈内镜系统，其特征在于：所述膨胀半球（4）的数量为4个，沿包壳（1）外壁的周向均匀设置。
3.根据权利要求2所述的多功能智能宫颈内镜系统，其特征在于：所述伸缩囊（3）的数量为4个，相邻伸缩囊（3）的轴线互相垂直。
4.根据权利要求3所述的多功能智能宫颈内镜系统，其特征在于：所述伸缩囊（3）伸缩方向组成的平面和膨胀半球（4）的膨胀方向组成的平面不在同一个平面上。
5.根据权利要求4所述的多功能智能宫颈内镜系统，其特征在于：所述伸缩囊（3）伸缩方向在包壳（1）横截面上的投影和膨胀半球（4）的膨胀方向在包壳（1）横截面上的投影不重合，且伸缩囊（3）伸缩方向在包壳（1）横截面上的投影和膨胀半球（4）的膨胀方向在包壳（1）横截面上的投影之间的最小角度为45°。
6.根据权利要求5所述的多功能智能宫颈内镜系统，其特征在于：
包壳（1）的一端为检查端，包壳（1）的另一端连接流控泵，流控泵可以向包壳（1）内注入液体，且包壳（1）内注入的液体可以通过封闭膜（2）的孔流出包壳（1）；流控泵内设置有多个分支，流控泵可以对多个分支进行单独的控制，每个伸缩囊（3）连接管和膨胀半球（4）连接管均连接一个分支，包壳（1）连接一个分支。
7.根据权利要求6所述的多功能智能宫颈内镜系统，其特征在于：
诊断识别服务器内设置有不同类型疾病对应的多个标准图像和多个标准光谱数据以及诊断模型，并使用标准图像数据和标准光谱数据利用SVM算法对诊断模型进行训练，检查主机获取的图像数据和光谱数据发送至诊断识别服务器后，诊断识别服务器利用诊断模型进行诊断，并得出诊断结果，发送至检查主机；
诊断识别服务器使用检查主机上传的图像数据和光谱数据扩展诊断识别服务器的数据库，并定期利用诊断识别服务器的数据库对诊断模型进行训练以更新诊断模型。
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