CN111539932B - 一种血色素测量仪及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血色素测量仪及测量方法，该测量仪包括摄像头和图像处理器，其中，所述摄像头用于采集眼睑结膜图像，所述图像处理器基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑结膜的边缘，得出眼睑结膜范围，并计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比，基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果。本发明中通过计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比，即计算血色素所在区域所占面积比例的方式测量血色素，相比于比色法可以提高测量结果的准确性。

Description

一种血色素测量仪及测量方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种血色素测量仪及测量方法。

背景技术

目前，全球约有20亿贫血患者，为了诊断这种疾病，血红蛋白是世界上最频繁的血液检测指标之一。各种急诊外伤患者亟需即刻判读患者血色素数值；各种手术过程中，需要根据出血情况及时准确判读血色素数值，以确定是否需要输血，以及监测输血后机体血色素情况，不断动态评估患者目前的血色素。目前的检测手段主要是实验室检查，需要抽取患者的动脉或静脉血样，是一种有创的手段。取得血样后还需要送实验室、化验、发结果，此过程需要花费一定时间。此种方式对于病情进展或者需要监测治疗效果的患者无法进行连续监测。即使是床旁血气分析，也需要抽取患者血样，并且等待时间。而且抽取血样也存在一定的难题，例如：穿刺困难或失败；抽吸不到足够的监测样本量；从既有输液通道内抽取血液被稀释；抽取的血液中红细胞破坏溶血等。

睑结膜是覆盖于眼睑内面的结膜，起于睑缘，止于穹隆部结膜，可分为三部分，睑缘部结膜、睑板结膜和眶部结膜。其中睑板结膜该部分结膜有丰富血管，因血管的映衬，临床上外翻睑板时，其呈红色或淡红色，临床可由此推测有无贫血情况。尤其是下眼睑板更容易外翻，因此常作为临床医生肉眼观察作为判断血色素的部位。然而肉眼观察的准确度不高，有很大的主观性及经验依赖性。公开号为TW 201731460 A，名称为血色素与血球比容之检测系统与方法的中国台湾发明，公开一种血色素与血球比容的检测方法，该方法是将眼睑结膜图像转换为色彩值，并将该色彩值与比色表进行对比，继而得出检测结果。相比于抽血采样的方式，该方法确实可以快速地得出检测结果，但是也存在一定的缺陷，比如：1)会受到周围环境光线的影响而导致检测结果不准确。比如周围环境不是标准的白光环境，则睑结膜同一取样框则会反射不同程度的颜色或红色程度不一致。2)患者机体状况也会影响检测结果的准确性。如果患者慢性或急性缺氧，或者一氧化碳或者亚硝酸盐造成红细胞过氧化，则红细胞显示异常红色，造成测量误差。3)在特定临床情境下，如肺部手术过程中由于单肺通气或吸入不同浓度氧气，造成机体内血红蛋白不同程度氧化，从而造成红细胞显色异常。

发明内容

为了改善现有技术中存在的检测结果的准确度有限的不足，本发明提供了一种血色素测量仪及测量方法，以提高测量结果的准确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种血色素测量仪，包括摄像头和图像处理器，其中，所述摄像头用于采集包含有眼睑板结膜的眼睑结膜图像，所述图像处理器基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑板结膜的边缘，得出眼睑板结膜范围，并计算整个眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比，基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果。

上述方案中，通过计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比，即计算血色素所在区域所占面积比例的方式测量血色素，相比于比色法可以提高测量结果的准确性。因为环境光线对整个眼睑的影响是一样的，通过面积比例的方式测算血色素的检测结果不受环境光线的影响；针对于患者集体状况不同导致红细胞显示异常红色的情况，通过面积比例的方式也能避开这方面的干扰。因此，本发明方案相比于比色法，检测结果的准确度更高。

在进一步优化的方案中，还包括光发射器，用于发射预设强度的光线以提供固定的光照环境。通过设置光发射器，所有的检测都在相同或极度相似的光照环境下进行，继而更有利于血色素分布区域的准确计算，进一步提高检测结果的准确性。

在进一步优化的方案中，还包括图像存储器，用于存储采集得到的眼睑结膜图像。通过图像存储器对采集的眼睑结膜图像进行存储，方便于后期核查以及历史追述。

在进一步优化的方案中，还包括显示单元，用于显示眼睑结膜图像。通过设置显示单元显示眼睑结膜图像，便于通过手动方式选择血色素分布区域，继而进行血色素计算，即是说使得测量仪既可以自动测量也可以手动测量，增强其灵活性。

在进一步优化的方案中，还包括打印装置，用于打印出检测结果报告。将测量结果打印生成报告，便于查看和留档。

另一方面，本发明还提供了一种血色素测量方法，包括步骤：采集包含有眼睑板结膜的眼睑结膜图像，并基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑板结膜的边缘，得出眼睑板结膜范围，并计算整个眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比，基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果。

在进一步优化的方案中，所述采集眼睑结膜图像的步骤中，是在固定的光照环境下采集眼睑结膜图像。所有的检测都在相同或极度相似的固定光照环境下进行，继而更有利于血色素分布区域的准确确定和使用的便利性，进一步提高检测结果的准确性。

在进一步优化的方案中，所述基于所述眼睑结膜图像识别眼睑板结膜的边缘，得出眼睑板结膜范围的步骤中，基于所述眼睑结膜图像识别出下眼睑板结膜的边缘，得出下眼睑板结膜范围；所述计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比的步骤中，计算的是整个下眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比。上眼睑板和下眼睑板均分布有血管，可以进行血色素检测，但是相对而言，下眼睑板更容易外翻，继而更容易拍摄到完整的下眼睑板结膜图像，继而更容易也更准确检测血色素。

在进一步优化的方案中，上述方法还包括步骤：将检测结果生成报告并打印。

在进一步优化的方案中，所述计算整个下眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比的步骤中，选取垂直于下眼睑板外缘至下眼睑板下穹隆处线段，并取样线段两侧分别设定宽度所构成的取样框，计算该取样框范围内血色素分布区域的面积占比。由于眼睑水肿以及患者的配合度等原因，可能难以完整的显露下眼睑板，通过选取垂直于下眼睑板外缘至下眼睑板下穹隆处线段，并取样线段两侧分别设定宽度所构成的取样框，计算该取样框范围内血色素分布区域的面积占比，可以适应于此种情况，换言之，增强本方法在实际应用中的可靠性。

与现有技术相比，本发明通过面积比例的方式测算血色素，检测结果不受环境光线的影响，也不受患者集体状况不同导致红细胞显示异常红色的干扰，因此，本发明方案相比于比色法，检测结果的准确度更高，而相对传统的采集血样的方式相比，是无创的，不会对患者造成创伤或疼痛的体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1本发明血色素测量仪的组成框图。

图2为本发明血色素测量方法的流程图。

图3为取样场景示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本实施例中提供了一种血色素测量仪，包括光发射器、摄像头、图像存储器、图像处理器、显示单元和打印装置。

其中，光发射器用于发射预设强度的光线以提供固定的光照环境。也就是说，针对于所有的检测，都在相同的光照环境下进行，由此以避免因光照强度的不同而导致图像不清晰、检测结果准确性可能因光线原因而可能存在的细微差别。如果没有光发射器，也可以直接利用自然环境光进行图像采集。

其中，摄像头用于在光发射器提供的光照环境下，采集眼睑结膜图像。

其中，图像存储器用于存储采集得到的眼睑结膜图像。通过将眼睑结膜图像进行存储，一方面可以实现非实时的血色素测量，另一方面也便于后期核查。若没有配置图像存储器，那么则需要图像处理器在接收到采集的眼睑结膜图像后立即进行分析，并输出结果。

其中，图像处理器用于基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑结膜的边缘，得出眼睑结膜范围，然后计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比，并基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果。

其中，显示单元用于显示眼睑结膜图像。显示眼睑结膜图像，一方面方便于检测人员查看，以确定该眼睑结膜图像是否可用，是否需要重新采集眼睑结膜图像，另一方面检测人员还可以手动确定血色素分布区域，实现人工检测。

其中，打印装置用于打印出检测结果报告，以便存档，也便于查看。

基于上述血色素测量仪，本实施例中提供了一种血色素测量方法，包括步骤：

S10，利用摄像头采集包含有眼睑板结膜的眼睑结膜图像。睑结膜是覆盖于眼睑内面的结膜，起于睑缘，止于穹隆部结膜，可分为三部分：睑缘部结膜，睑板结膜，眶部结膜。其中睑板结膜有丰富血管，因血管的映衬，临床上外翻睑板时，其呈红色或淡红色，临床可由此推测有无贫血情况。因此，采集的眼睑结膜图像中需要包含有眼睑板结膜。

S20，基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑结膜的边缘，得出眼睑结膜范围。

眼睑板分为上眼睑板和下眼睑板，由于下眼睑板更容易外翻，眼睑板结膜展现更完整，因此，优选基于下眼睑板进行血色素测量。因此本步骤中，在得到眼睑结膜图像后，优选识别出下眼睑板结膜的边缘，得出下眼睑板结膜范围。

S30，计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比，并基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果。

实施时，可以基于像素的灰度值或者RGB值来确定血色素分布区域的面积。一种方式下，针对于整个下眼睑板结膜范围内的所有像素点，将每个像素点的灰度值或RGB值与设定的阈值(为便于与另一种方式下的阈值进行区分，此处阈值可称为第一阈值)进行比较，若大于等于该(第一)阈值，则将该像素点划分为血色素分布区域中，所有的灰度值或RGB值大于等于阈值的像素点即组成血色素分布区域，如图3所示的斜线阴影区域，将血色素分布区域的面积与整个下眼睑板结膜范围面积做比，即得到整个下眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比。另一种方式下，以若干个像素点组成一个点阵，计算每个点阵的灰度值或RGB值，若大于等于设定阈值(为便于与前述一种方式下的阈值进行区分，此处阈值可称为第二阈值)就计为一个单位面积，然后采用微积分的计算方法，计算出血色素分布区域的面积，继而计算出血色素分布区域所面积占比例。

所述(第一或第二)阈值是经过实验而得出的。若是基于固定的光照环境的测量，所述阈值是固定的，但是若是基于可能变换的自然光照环境的测量，那么该阈值是优选动态变化的。由于动态变化的阈值不易确定，因此，此处可以以颜色值差值作为划分红区面积的依据，即是说，计算出整个眼睑板结膜范围中每个像素点或点阵的灰度值或RGB值，然后将每个像素点或点阵的灰度值或RGB值与整个眼睑板结膜范围内的最小灰度值或RGB值做差，若差值大于或等于设定值(为固定值，通过实验获得)，则将该像素点或点阵划分为血色素分布区域。若颜色受光照环境或身体状况的影响，那么整个眼睑板结膜范围内的所有像素点都是受到相同的影响，即血色素分布区域和非血色素分布区域中像素点的颜色变化是等比例的，因此以两者之间的颜色差值的方式进行划分，可以规避环境光或患者身体状况影响，继而保障检测结果的准确性。

一种方式下，可以计算整个下眼睑板中血色素分布区域的面积占比。但是实际临床工作中，由于眼睑水肿以及患者的配合度等原因，可能难以完整的显露下眼睑板，因此，在另一种方式下，可以自动或人工手动选取垂直于下眼睑板外缘至下眼睑板下穹隆处线段，并取样线段两侧分别设定(例如1-2mm)宽度作为取样框，如图3所示的矩形框区域，计算该取样框内血色素分布区域的面积与整个取样框面积的比值，以此判断人体的血色素数值。

实验过程中，即检测并得到各种血色素数值情况下对应的血色素分布区域的面积占比，可制作成参考表，因此，在实际检测中，将计算所得的面积占比与该参考表中的面积占比相对应，即可查出对应的血色素数值，即完成血色素测量。该过程可由图像处理器自动计算生成。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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。

Claims (5)

1.一种血色素测量仪，其特征在于，包括摄像头和图像处理器，其中，所述摄像头用于采集包含有眼睑板结膜的眼睑结膜图像，所述图像处理器基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑板结膜的边缘，得出眼睑板结膜范围，并计算整个眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比，基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果；

还包括光发射器，用于发射预设强度的光线以提供固定的光照环境；

还包括图像存储器，用于存储采集得到的眼睑结膜图像；

还包括显示单元，用于显示眼睑结膜图像；

还包括打印装置，用于打印出检测结果报告。

2.一种血色素测量方法，其特征在于，包括步骤：采集包含有眼睑板结膜的眼睑结膜图像，并基于所述眼睑结膜图像识别出眼睑板结膜的边缘，得出眼睑板结膜范围，并计算整个眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比，基于所述面积占比得出血色素含量的检测结果。

3.根据权利要求2所述的血色素测量方法，其特征在于，采集眼睑结膜图像的步骤中，是在固定的光照环境下采集眼睑结膜图像。

4.根据权利要求2所述的血色素测量方法，其特征在于，所述基于所述眼睑结膜图像识别眼睑板结膜的边缘，得出眼睑板结膜范围的步骤中，基于所述眼睑结膜图像识别出下眼睑板结膜的边缘，得出下眼睑板结膜范围；所述计算整个眼睑结膜范围内血色素分布区域的面积占比的步骤中，计算的是整个下眼睑板结膜范围内血色素分布区域的面积占比。

5.根据权利要求4所述的血色素测量方法，其特征在于，还包括步骤：将检测结果生成报告并打印。

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