CN112494039A - 一种脑血氧可视化智能监控系统 - Google Patents

一种脑血氧可视化智能监控系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种脑血氧可视化智能监控系统，包括：数据采集模块，用于通过传感器获取人体脑内的血氧数据参数；监视仪，用于获取所述数据参数并进行分析，得到患者脑血氧值；智能眼镜，用于实时显示所述脑血氧值，方便脑外科医生实时连续获取患者的脑血氧参数，避免脑外科医生在手术过程中来回查看监视仪，将所述镜片划分为主视线区域和余光视线区域，在不影响脑外科医生手术的同时连续获取患者脑血氧情况，根据脑血氧情况对患者进行及时救治，本发明的智能监控系统更加便捷、精确和适用范围广。

Description

一种脑血氧可视化智能监控系统
技术领域
本发明涉及一种脑血氧监控系统，尤其是涉及一种脑血氧可视化智能监控系统。
背景技术
氧气是维持人体新陈代谢的重要物质，人体中脑组织的耗氧量占全身的20％，脑组织的氧代谢在人体新陈代谢中都具有特殊重要作用，维持脑组织的氧代谢是保证脑功能正常的首要环节，同时，大脑对缺氧的耐受能力较差，在脑意外的急救中、危重病人抢救和心脏骤停后大脑复苏的治疗等情况下，为避免缺氧导致病人出现严重紊乱，降低手术并发症的发生，需连续监测脑血氧含量，密切关注脑供氧和脑代谢的状况并及时优化传输到脑的氧量以防对大脑的损伤，从而，在脑外科手术期间对脑的血氧进行测量与实时监测具有较高的临床应用价值，目前，现有的脑外科手术中脑血氧的监测方式为：患者的脑血氧经脑血氧传感器接收后，传输给手术床旁的监视仪，监视仪实时显示、 分析血氧饱和度，并在异常时提供报警，在脑外科手术过程中，脑外科医生通过查看监视仪获取患者的脑血氧参数，由于脑外科医生在进行外科手术需要在患者大脑和监视仪之间来回切换，容易造成脑外科医生操作疲劳，并使脑外科医生无法高度专注于外科手术中，进一步，外科医生在手术过程中获取患者的脑血氧参数是间断的，其不能根据脑血氧的实时状态作出合理的治疗方案，不能提高手术的成功率。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种脑血氧可视化智能监控系统，方便脑外科医生对脑血氧进行的连续查看并降低人工劳动，能够对患者进行及时救治，进一步提高脑外科手术的成功度。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种脑血氧可视化智能监控系统，包括数据采集单元、监视仪、通信模块和云服务器，所述数据采集单元与监视仪连接，所述数据采集单元包括脑血氧传感器，所述脑血氧传感器用于实时检测脑血氧参数，所述脑血氧传感器集成有无线收发模块，所述脑血氧传感器通过无线收发模块将脑血氧参数传输给监视仪，所述监视仪对所述数据采集单元传输的数据参数进行处理、计算、分析并通过通信模块传送给云服务器，远程监控终端通过访问所述云服务器以获取上述数据参数；
所述智能监控系统还包括：
智能眼镜，穿戴于脑外科医生上，所述智能眼镜包括镜片、微型显示器、微处理器、照相机和视线追踪器；所述微处理器分别与所述微型显示器和监视仪连接，所述照相机为3D照相机，所述照相机和视线追踪器所采集的数据参数通过无线局域网的网络方式传输给监视仪；所述微处理器存储有镜片的大小信息；
无线耳机，设置于脑外科医生的耳朵上，用于接收并播放所述监视仪传输的数据参数；
微型麦克风，设置于所述智能眼镜上并用于脑外科医生输入命令；
报警装置，设置于监视仪并用于发出报警信息；
采用参数矩阵A将3D照相坐标(xc,yc, zc)转换成2维图像坐标（X,Y）,
Figure 2361DEST_PATH_IMAGE001
Figure 388343DEST_PATH_IMAGE002
其中λ是一个比例因子，(cx, cy)是2维图像坐标系中一个基准点，fx、fy是X轴和Y轴的焦距;
为了测量脑外科医生的视线方向，所述视线追踪器采用角膜反射-瞳孔中心法，在这种方法中，红外线被发射到眼睛，它的反射被图像传感器捕获，从图像中检测出瞳孔中心和角膜反射中心的位置，由于眼睛的形状不是球形，因此，瞳孔中心和角膜反射中心的相对位置会根据眼睛的方向发生变化，利用这一特性实时获取视线方向(u, v)；为了将视线方向的点叠加到所述照相机观察到的图像上，需要建立视线方向与2维图像坐标之间的对应关系，采用如下方式计算所述对应关系：采取环境中的一个平面物体，当用户看向平面物体时，所述照相机也能观察到该平面物体；在平面物体选取若干个点作为视线观察点，并获知该观察点在二维图像坐标(Xi,Yi)(i = 0，···，n)中的位置，用户依次凝视每个观察点，测量每条视线(ui,vi)(i = 0，···，n)的三维方向，从而获取所述视线方向与2维图像坐标的对应关系；所述监视仪根据所述照相机和视线追踪器传递的数据参数，获取所述对应关系，所述监视仪将所述对应关系和数据采集单元的实时数据传递给所述微处理器，所述微处理器根据所述对应关系和镜片的大小信息，将所述镜片划分为主视线区域和余光视线区域，并将所述脑血氧的实时数据显示于所述余光视线区域；主视线区域用于脑外科医生进行脑外科手术，在脑外科医生进行手术时，其通过视线余光连续获取患者脑血氧的实时数据，有利于提高脑外科手术的成功率，同时，脑外科医生还可通过微型麦克风输出控制指令给所述监视仪以控制所述智能眼镜的显示内容及所述无线耳机的播放内容。
通过采用上述技术方案，通过监视仪、数据采集单元、智能眼镜便于脑外科医生实时连续观察的脑血氧，降低脑外科医生的工作强度，使脑外科医生更专注于手术，从而提高手术的成功率。
本发明进一步设置为：
若脑血氧值超过预设值时，所述智能监控系统控制所述报警装置发出报警信息，所述微处理器控制微型显示器以红色条目显示当前脑血氧数据值和正常脑血氧数据值。
本发明进一步设置为：所述监视仪集成有显示器，所述显示器以曲线图的形式来显示预设历史时间段到当前的所有所述脑血氧参数，并在所述曲线图中以警戒线的形式标出对应的正常数值范围和预设值范围。
本发明进一步设置为：所述智能眼镜包括电源模块和数据收发模块，所述电源模块用于给所述微处理器、照相机、视线追踪器和微型麦克风供电，所述微处理器、麦克风、照相机和视线追踪器与所述数据收发模块有线连接。
本发明进一步设置为：所述数据采集单元还包括温度传感器、颅内压传感器和血流传感器，用于采集颅内的温度信息、颅内压和血流信息；所述报警装置为声光报警器，所述通信模块为基于ZigBee、GPRS或CAN总线的通信模块。
综上所述，本发明的有益技术效果为：由于采用智能眼镜，方便脑外科医生实时连续获取患者的脑血氧参数，避免脑外科医生在手术过程中来回查看监视仪，采用无线通讯方式，方便患者活动，采用微型麦克风与所述监护仪连接，便于脑外科医生控制指令的输入；将所述镜片划分为主视线区域和余光视线区域，在不影响脑外科医生手术的同时连续获取患者脑血氧情况，根据脑血氧情况对患者进行及时救治。
附图说明
图1是本发明用于脑血氧可视化智能监控系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种脑血氧可视化智能监控系统，包括数据采集单元、监视仪、通信模块和云服务器，所述数据采集单元与监视仪连接，所述数据采集单元包括脑血氧传感器，所述脑血氧传感器用于实时检测脑血氧参数，所述脑血氧传感器集成有无线收发模块，所述脑血氧传感器通过无线收发模块将脑血氧参数传输给监视仪，所述监视仪对所述数据采集单元传输的数据参数进行处理、计算、分析并通过通信模块传送给云服务器，远程监控终端通过访问所述云服务器以获取上述数据参数；
所述智能监控系统还包括：
智能眼镜，穿戴于脑外科医生上，所述智能眼镜包括镜片、微型显示器、微处理器、照相机和视线追踪器；所述微处理器分别与所述微型显示器和监视仪连接，所述照相机为3D照相机，所述照相机和视线追踪器所采集的数据参数通过无线局域网的网络方式传输给监视仪；所述微处理器存储有镜片的大小信息；
无线耳机，设置于脑外科医生的耳朵上，用于接收并播放所述监视仪传输的数据参数；
微型麦克风，设置于所述智能眼镜上并用于脑外科医生输入命令；
报警装置，设置于监视仪并用于发出报警信息；
采用参数矩阵A将3D照相坐标(xc,yc, zc)转换成2维图像坐标（X,Y）,
Figure 433660DEST_PATH_IMAGE003
Figure 297711DEST_PATH_IMAGE004
其中λ是一个比例因子，(cx, cy)是2维图像坐标系中一个基准点，fx、fy是X轴和Y轴的焦距;
为了测量脑外科医生的视线方向，所述视线追踪器采用角膜反射-瞳孔中心法，在这种方法中，红外线被发射到眼睛，它的反射被图像传感器捕获，从图像中检测出瞳孔中心和角膜反射中心的位置，由于眼睛的形状不是球形，因此，瞳孔中心和角膜反射中心的相对位置会根据眼睛的方向发生变化，利用这一特性实时获取视线方向(u, v)；为了将视线方向的点叠加到所述照相机观察到的图像上，需要建立视线方向与2维图像坐标之间的对应关系，采用如下方式计算所述对应关系：采取环境中的一个平面物体，当用户看向平面物体时，所述照相机也能观察到该平面物体；在平面物体选取若干个点作为视线观察点，并获知该观察点在二维图像坐标(Xi,Yi)(i = 0，···，n)中的位置，用户依次凝视每个观察点，测量每条视线(ui,vi)(i = 0，···，n)的三维方向，从而获取所述视线方向与2维图像坐标的对应关系；所述监视仪根据所述照相机和视线追踪器传递的数据参数，获取所述对应关系，所述监视仪将所述对应关系和数据采集单元的实时数据传递给所述微处理器，所述微处理器根据所述对应关系和镜片的大小信息，将所述镜片划分为主视线区域和余光视线区域，并将所述脑血氧的实时数据显示于所述余光视线区域；主视线区域用于脑外科医生进行脑外科手术，在脑外科医生进行手术时，其通过视线余光连续获取患者脑血氧的实时数据，有利于提高脑外科手术的成功率，同时，脑外科医生还可通过微型麦克风输出控制指令给所述监视仪以控制所述智能眼镜的显示内容及所述无线耳机的播放内容。
通过采用上述技术方案，通过监视仪、数据采集单元、智能眼镜便于脑外科医生实时连续观察的脑血氧，降低脑外科医生的工作强度，使脑外科医生更专注于手术，从而提高手术的成功率。
本发明进一步设置为：
若脑血氧值超过预设值时，所述智能监控系统控制所述报警装置发出报警信息，所述微处理器控制微型显示器以红色条目显示当前脑血氧数据值和正常脑血氧数据值。
本发明进一步设置为：所述监视仪集成有显示器，所述显示器以曲线图的形式来显示预设历史时间段到当前的所有所述脑血氧参数，并在所述曲线图中以警戒线的形式标出对应的正常数值范围和预设值范围。
本发明进一步设置为：所述智能眼镜包括电源模块和数据收发模块，所述电源模块用于给所述微处理器、照相机、视线追踪器和微型麦克风供电，所述微处理器、麦克风、照相机和视线追踪器与所述数据收发模块有线连接。
本发明进一步设置为：所述数据采集单元还包括温度传感器、颅内压传感器和血流传感器，用于采集颅内的温度信息、颅内压和血流信息；所述报警装置为声光报警器，所述通信模块为基于ZigBee、GPRS或CAN总线的通信模块，所述微型显示器为透明的显示膜并布满整个镜片。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脑血氧可视化智能监控系统，包括数据采集单元、监视仪、通信模块和云服务器，所述数据采集单元与监视仪连接，其特征在于：所述数据采集单元包括脑血氧传感器，所述脑血氧传感器用于实时检测脑血氧参数，所述脑血氧传感器集成有无线收发模块，所述脑血氧传感器通过无线收发模块将脑血氧参数传输给监视仪，所述监视仪对所述数据采集单元传输的数据参数进行处理、计算、分析并通过通信模块传送给云服务器，远程监控终端通过访问所述云服务器以获取上述数据参数；
所述智能监控系统还包括：
智能眼镜，穿戴于脑外科医生上，所述智能眼镜包括镜片、微型显示器、微处理器、照相机和视线追踪器；所述微处理器分别与所述微型显示器和监视仪连接，所述照相机为3D照相机，所述照相机和视线追踪器所采集的数据参数通过无线局域网的网络方式传输给监视仪；所述微处理器存储有镜片的大小信息；
无线耳机，设置于脑外科医生的耳朵上，用于接收并播放所述监视仪传输的数据参数；
微型麦克风，设置于所述智能眼镜上并用于脑外科医生输入命令；
报警装置，设置于监视仪并用于发出报警信息；
采用参数矩阵A将3D照相坐标(xc,yc, zc)转换成2维图像坐标（X,Y）,
Figure 10887DEST_PATH_IMAGE001
λ ＝A
Figure 800726DEST_PATH_IMAGE002
A＝
Figure 271021DEST_PATH_IMAGE003
（1）
其中λ是一个比例因子，(cx, cy)是2维图像坐标系中一个基准点，fx、fy是X轴和Y轴的焦距;
为了测量脑外科医生的视线方向，所述视线追踪器采用角膜反射-瞳孔中心法，在这种方法中，红外线被发射到眼睛，它的反射被图像传感器捕获，从图像中检测出瞳孔中心和角膜反射中心的位置，由于眼睛的形状不是球形，因此，瞳孔中心和角膜反射中心的相对位置会根据眼睛的方向发生变化，利用这一特性实时获取视线方向(u, v)；为了将视线方向的点叠加到所述照相机观察到的图像上，需要建立视线方向与2维图像坐标之间的对应关系，采用如下方式计算所述对应关系：采取环境中的一个平面物体，当用户看向平面物体时，所述照相机也能观察到该平面物体；在平面物体选取若干个点作为视线观察点，并获知该观察点在二维图像坐标(Xi,Yi)(i = 0，···，n)中的位置，用户依次凝视每个观察点，测量每条视线(ui,vi)(i = 0，···，n)的三维方向，从而获取所述视线方向与2维图像坐标的对应关系；所述监视仪根据所述照相机和视线追踪器传递的数据参数，获取所述对应关系，所述监视z仪将所述对应关系和数据采集单元的实时数据传递给所述微处理器，所述微处理器根据所述对应关系和镜片的大小信息，将所述镜片划分为主视线区域和余光视线区域，并将所述脑血氧的实时数据显示于所述余光视线区域；主视线区域用于脑外科医生进行脑外科手术，在脑外科医生进行手术时，其通过视线余光连续获取患者脑血氧的实时数据，有利于提高脑外科手术的成功率，同时，脑外科医生还可通过微型麦克风输出控制指令给所述监视仪以控制所述智能眼镜的显示内容及所述无线耳机的播放内容。
2.根据权利要求1所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，所述智能监控系统控制所述报警装置发出报警信息，所述微处理器控制微型显示器以红色条目显示当前脑血氧数据值和正常脑血氧数据值。
3.根据权利要求1所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，所述监视仪集成有显示器，所述显示器以曲线图的形式来显示预设历史时间段到当前的所有所述脑血氧参数，并在所述曲线图中以警戒线的形式标出对应的正常数值范围和预设值范围。
4.根据权利要求1所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，所述智能眼镜包括电源模块和数据收发模块，所述电源模块用于给所述微处理器、照相机、视线追踪器和微型麦克风供电，所述微处理器、麦克风、照相机和视线追踪器与所述数据收发模块有线连接。
5.根据权利要求4所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，
所述通信模块为基于ZigBee、GPRS或CAN总线的通信模块。
6.根据权利要求1至5任一项所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，所述数据采集单元还包括温度传感器、颅内压传感器和血流传感器，用于采集颅内的温度信息、颅内压和血流信息。
7.根据权利要求1所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，所述微型显示器为透明的显示膜并布满整个镜片。
8.根据权利要求1所述脑血氧可视化智能监控系统，其特征在于，所述报警装置为声光报警器。
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