CN111419298B - 一种皮肤扩张装置及注水量控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种皮肤扩张装置及注水量控制方法，装置包括依次连接的扩张囊、注水管和注水阀门，还包括三维激光扫描仪，以及与注水阀门可拆卸连接的注水控制装置，所述三维激光扫描仪实时监测扩张皮肤的面积变化数据，并发送至注水控制装置；注水控制装置被配置用于根据监测获得的扩张皮肤的面积变化数据结合扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，调整注水量的大小。通过采集当前患者皮肤的皮肤变化，通过对注水量的扩张面积变化数据以及皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β，不断修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程，可以实现不同的皮肤对应不同的计算方程，实现注水量的精确控制并自动注入，提高扩张皮肤的成活率。

Description

一种皮肤扩张装置及注水量控制方法

技术领域

本公开涉及医疗器械相关技术领域，具体的说，是涉及一种皮肤扩张装置及注水量控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

皮肤扩张术是通过在皮肤深面埋植扩张器并逐步扩张的方法，扩大其被覆皮肤面积的一种技术。皮肤扩张后能提供“额外”的“多余”皮肤，用以修复和替代邻近的瘢痕或其它皮肤缺损及畸形。皮肤扩张术已广泛应用于治疗头、颈、面、胸、躯干、四肢等部位的瘢痕。例如，全耳再造手术是针对耳部轮廓先天不足，或缺少外耳等情况进行的手术修整，它普遍分两期进行：第一期手术主要目的是制备出耳朵再造所需要的皮肤，手术方法是把一个可充水的扩张囊埋入耳再造部位的皮下，埋入后按一定时间频率向囊内注水，使包裹扩张囊的皮肤扩张，一般经历三个月的时间可制备出二期手术所需要的皮肤。

在已知再造全耳表面积的前提下计算耳区皮肤扩张注水量，需要考虑注水量与耳区皮肤软组织扩张面积之间的剂量关系，以及皮瓣成活率、扩张皮瓣回缩率等因素。目前普遍认为，注水量与扩张面积呈正相关，临床多依据皮肤扩张囊容积或线性回归方程：

计算表示注水量与扩张面积的关系，其中Y表示注水量(ml)，X表示扩张面积(cm²)。

发明人发现，现有的皮肤扩张器或者扩张装置，不能自动精准的控制注水量，在使用时需要医生计算或者凭经验控制注水量，统一的计算方法不能完全适合全部患者皮肤软组织扩张的特异性，可能导致部分患者耳区皮肤扩张面积不足，给二期手术造成困难，或扩张过度术后创口难以愈合，造成耳区扩张皮肤的成活率低。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种皮肤扩张装置及注水量控制方法，通过采集当前患者皮肤的皮肤变化，针对待扩张皮肤的检测，获取扩张面积变化数据，可以获得针对不同患者不同皮肤的注水期内的特异性反应，根据注水量的扩张面积变化数据以及皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β，多次修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程，可以实现不同的皮肤对应不同的计算方程，实现注水量的精确控制并自动注入，提高扩张皮肤的成活率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种皮肤扩张装置，包括依次连接的扩张囊、注水管和注水阀门，还包括三维激光扫描仪，以及与注水阀门可拆卸连接的注水控制装置，所述三维激光扫描仪实时监测扩张皮肤的面积变化数据并发送至注水控制装置；注水控制装置被配置用于根据监测获得的扩张皮肤的面积变化数据结合扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，调整注水量的大小。

一个或多个实施例提供了一种皮肤扩张装置的注水量控制方法，包括如下步骤：

获取当前注水操作前的待注水皮肤的扩张面积变化数据；

根据获取的扩张面积数据、扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程；

根据注水次数和当前注水操作前的注水量，通过修正后的线性回归方程计算当前注水操作的注水量，按照计算的注水量向扩张囊内注入相应的扩张介质。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开为实现皮肤扩张的自动注入，设置三维激光扫描仪实时监测注水后的皮肤面积变化，主控制器前期首先根据已知的注水量Y与耳区皮肤扩张面积X的关系自动注水，在注水期间定期测量记录特定患者皮肤扩张面积与相应注水量，同时结合皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β不断修正计算公式，提高注水量的精确控制，实现皮肤扩张的自动注水，采用考虑皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β的线性方程控制注水量，提高了皮肤的成活率低。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的皮肤扩张装置其中一部分结构的结构示意图；

图2是本公开实施例1的注水控制装置的结构示意图；

图3是本公开实施例2的方法流程图；

其中：1、扩张囊，2、注水管，3、注水阀门，4、外壳，5、水泵，6、出水管，7、恒温装置，8、触摸屏，9、主控制器。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1和2所示，一种皮肤扩张装置，包括依次连接的扩张囊1、注水管2和注水阀门3，还包括三维激光扫描仪，以及与注水阀门3可拆卸连接的注水控制装置，所述三维激光扫描仪实时监测扩张皮肤的面积变化数据并发送至注水控制装置；注水控制装置被配置用于根据监测获得的扩张皮肤的面积变化数据结合扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，调整注水量的大小。

作为一种可实现的方式，可选的，所述注水控制装置包括外壳4，设置在外壳4内的主控制器9、水泵5和出水管6，水泵5连接出水管一端，所述出水管6另一端与注水阀门3可拆卸连接，所述主控制器9与水泵5电连接。

可选的，本实施例中的注水可以是生理盐水，出水管6另一端与注水阀门3可拆卸连接，可以在需要注水时连接，其他时间断开，提高装置使用的便利性和提高注水控制装置的利用率。

在一些实施例中，所述外壳4内还包括恒温装置7，所述恒温装置7设置在水泵5或/和出水管6外，用于为注入扩张囊1的液体加热，避免温度过高或过低影响皮肤的扩张。

可选的，设定恒温装置的恒定温度为36-37摄氏度。

本实施例设置恒温装置7可以控制注入液体的温度，减少温度高低产生的刺激，同时设定接近人体温的温度范围，提高扩张皮肤的成活率。

在另一些实施例中，还可以包括操作输入装置，所述操作输入装置与主控制器9电连接，用于输入控制指令，如可以包括水泵5的启停、恒温装置7的温度设定等。

作为一种可以实现的方案，所述操作输入装置可以设置在外壳4上也可以单独设置，可选的，所述操作输入装置可以为设置在外壳4上的触摸屏8，所述触摸屏8与主控制器电连接，采用触控操作减少装置的设置，方便操作。

进一步地，为提高装置的可靠安全性，所述注水管2外还可以设置止液夹，可快速关闭注水管2。可选的，所述注水阀门3上连接密封部件，用于在注水后对注水管2可靠密封。

实施例2

本实施例提供一种皮肤扩张装置的注水量控制方法，该方法可以在主控制器中实现，如图3所示，包括如下步骤：

步骤1、获取当前注水操作前的待注水皮肤的扩张面积变化数据；

步骤2、根据获取的扩张面积数据、扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程；

步骤3、根据注水次数和当前注水操作前的注水量，通过修正后的线性回归方程计算当前注水操作的注水量，按照计算的注水量向扩张囊内注入相应的扩张介质。

注水量是指注入扩张囊的扩张介质的数量，可以是液体也可以是气体，优选的，可以为生理盐水。

本实施例在为待扩张皮肤注入扩张介质前，针对该待扩张皮肤的检测，获取扩张面积变化数据，可以获得针对不同患者不同皮肤的注水期内的特异性反应，通过对注水量的扩张面积变化数据，修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程，可以实现不同的皮肤对应不同的计算方程，实现注水量的精确控制，提高扩张皮肤的成活率。

可选的，如果当前注水操作是第一次，未采集待注水皮肤的扩张面积变化数据，可以采用基于统计学计算出的注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程，直接计算注水量，可以采用如下公式：

基于历史数据计算线性回归方程的系数，对于耳区皮肤扩张，可以采用如下公式：

Y＝-64.60+1.89X (1)

其中，Y为总注水量，X为扩张后的皮肤面积。

基于统计学计算出的注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程是指采集关于皮肤扩张的历史数据，包括不同区域的不同患者的历史大数据，获得注水量与皮肤扩张表面积的关系。

对于皮肤注水实现皮肤的扩张，实现皮肤再造，为保证皮肤的活性，一般会采用少量多次的注入方法，分多次注入。

步骤1中，获取当前注水操作前的待注水皮肤的扩张面积变化数据，具体的：在注水后，按照采样周期，通过三维激光扫描仪采集待扩张皮肤的面积变化数据，并传输至主控制器9。

对于设定采样周期，根据实际的需要设置，针对耳区皮肤组织扩张，第一次注水操作和第二次注水操作之间为第一个周期，第一个周期大概为30天，可以每5天进行一次注水并采样确定扩张面积。

步骤2中，根据获取的扩张面积数据、扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程，可以如下：

步骤21、根据获取的扩张面积数据，修正线性回归方程的系数，获得采样数据修正后的线性回归方程；

步骤22、基于扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，增加关于回缩率及成活率修正系数，获得最终的线性回归方程，可以如下：

其中，Y为总注水量，S₀扩张后的要求达到的皮肤面积，

和

为根据当前注水操作前的面积变化数据计算获得的修正系数，α为皮瓣存活率，β为扩张皮瓣回缩率。

步骤1中采集的数据符合正态分布，下面以耳区皮肤扩张，每个周期采集6组为例进行说明：

依据患者前一个月耳区注水量与皮肤扩张面积的相关数据，在原有线性回归方程上进行调整修正，得到新的线性回归方程：

Y＝a₁+b₁X (2)

得到的六组样本数据(x_i,y_i)服从正态分布，即:

x～N(μ₁,σ₁ ²)；y～N(μ₂,σ₂ ²)

其中，Y为总注水量，S₀扩张后的要求达到的皮肤面积，y_i表示第i次注水操作的注水量,x_i表示第i次注水操作后患者耳区皮肤扩张面积，a₁和b₁为根据当前注水操作前的面积变化数据计算获得的修正系数。

在考虑注水量与耳区皮肤软组织扩张面积之间关系的条件下，结合耳区皮瓣存活率和扩张皮瓣回缩率的影响。

由于耳区皮瓣存活率和扩张皮瓣回缩率对耳区皮肤扩张面积均为线性影响，即:

只考虑耳区皮瓣存活率α时，如下：

S₀＝αS (5)

只考虑扩张皮瓣回缩率β时，如下：

S₀＝(1-β)S (6)

同时考虑皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β时，如下：

S₀＝(1-β)αS

其中，S₀为每次注水操作扩张的要求达到的皮肤面积，S为扩张后回缩前的耳区皮肤扩张面积，注水后S的数值可以通过三维激光扫描仪测得。

基于扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，计算回缩率及成活率修正系数，获得最终的线性回归方程为：

其中，由于皮瓣存活率和扩张皮瓣回缩率在个体之间差异极小，对于耳区皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β分别为：α＝84.3％±4.7％；β＝42.5％±2.5％。

可选的，还可以设定进行方程修正的窗口大小，可以进行一次注水操作下一次注水前进行修正，也可以设定为多次注水操作为一个周期，一个周期后进行一次步骤2的方程修正步骤，下一周期的注水量计算按照上一周期的数据修正后的修正方程。

本实施例是按照周期进行设置的，第一个周期进行了6次注水操作，根据第一周期采集的数据修正方程；第二周期根据第一周期后的修正方程获得注水量，进行6次注水操作；第三周期结合第二周期和第一周期的数据修正方程，进行第三周期的每次注水的注水量的控制，依次类推直到达到皮肤的扩张面积要求。

第三周期的注水量计算方程修正：结合第二周期和第一周期的数据修正方程，依据耳区皮肤扩张面积与注水量的相关数据，在原有线性回归方程基础上，结合耳区皮瓣存活率和扩张皮瓣回缩率的影响，再次进行调整修正，由此得到新的计算公式：

得到的十二组样本数据(x_i,y_i)服从正态分布，即:

x～N(μ₁',σ₁'²)；y～N(μ₂',σ₂'²)

其中，Y为总注水量，S₀扩张后的要求皮肤面积，y_i表示第i次注水操作的注水量,x_i表示第i次注水操作后患者耳区皮肤扩张面积。

步骤3、根据注水次数和当前注水操作前的注水量，通过修正后的线性回归方程计算当前注水操作的注水量，按照计算的注水量向扩张囊内注入相应的扩张介质，具体的：根据执行的注水次数和最终要求的皮肤面积，确定本次注水操作后要达到的皮肤面积S₀，根据修正后的线性回归方程计算总注水量，本次注水量为计算获得的总注水量与已注入注水量之差。

本实施例的主控制器前期首先根据已知的注水量Y与耳区皮肤扩张面积X的关系自动注水，在注水期间定期测量记录特定患者皮肤扩张面积与相应注水量，同时结合皮瓣存活率α和扩张皮瓣回缩率β不断修正计算公式

提高注水量的精确控制，实现皮肤扩张的自动注水。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种皮肤扩张装置的注水量控制方法，其特征是，包括如下步骤：

获取当前注水操作前的待注水皮肤的扩张面积变化数据；

根据获取的扩张面积数据、扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程；

根据注水次数和当前注水操作前的注水量，通过修正后的线性回归方程计算当前注水操作的注水量，按照计算的注水量向扩张囊内注入相应的扩张介质；

根据获取的扩张面积数据、扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，修正注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程的方法，包括：

根据获取的扩张面积数据，修正线性回归方程的系数，获得采样数据修正后的线性回归方程；

基于扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，增加关于回缩率及成活率修正系数，获得最终的线性回归方程；

最终的线性回归方程为：

其中，Y为总注水量，S₀扩张后的要求达到的皮肤面积，

和

为根据当前注水操作前的面积变化数据计算获得的修正系数，α为皮瓣存活率，β为扩张皮瓣回缩率。

2.如权利要求1所述的一种皮肤扩张装置的注水量控制方法，其特征是：如果当前注水操作是第一次，采用基于统计学计算出的注水量与皮肤扩张表面积之间的线性回归方程，计算注水量。

3.一种皮肤扩张装置，其特征是：包括依次连接的扩张囊、注水管和注水阀门，还包括三维激光扫描仪，以及与注水阀门可拆卸连接的注水控制装置，所述三维激光扫描仪实时监测扩张皮肤的面积变化数据并发送至注水控制装置；注水控制装置被配置用于根据监测获得的扩张皮肤的面积变化数据结合扩张皮瓣回缩率和皮瓣成活率，自动调整注水量的大小；

所述注水控制装置包括外壳，设置在外壳内的主控制器、水泵和出水管，水泵连接出水管一端，所述出水管另一端与注水阀门可拆卸连接，所述主控制器与水泵电连接；所述注水管外还设置止液夹，或者注水阀门上连接密封部件，用于在注水后对注水管密封；

所述外壳内还包括恒温装置，所述恒温装置设置在水泵或/和出水管外；

注水控制装置自动调整注水量的大小的方法，具体为采用权利要求1-2任一项所述的一种皮肤扩张装置的注水量控制方法。

4.如权利要求3所述的一种皮肤扩张装置，其特征是：还包括操作输入装置，所述操作输入装置与主控制器电连接。

5.如权利要求4所述的一种皮肤扩张装置，其特征是：所述操作输入装置为设置在外壳上的触摸屏。

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