CN112656378A - 一种医用红外热像检测机器人及治疗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用红外热像检测机器人及治疗方法；其中，一种医用红外热像检测机器人，包括红外热像仪、结构光定位仪、机械臂及操作台；所述机械臂采用关节式多自由度结构，所述红外热像仪和结构光定位仪设置在机械臂的末端，所述机械臂设置在操作台上。本发明在不影响现有诊断精度的前提下，提高仪器设备智能化，拍摄视野更广泛清晰，定位要更精确。因此，本发明有利于推广医用红外热像技术的发展，仪器操作更便捷，拍摄数据更科学严谨，提升大众认可度。

Description

一种医用红外热像检测机器人及治疗方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种医用红外热像检测机器人及治疗方法。

背景技术

红外热像仪可以将生物体发出的红外辐射能量，通过特殊的扫描系统，经过特定的探测器完成光—电转换，转换后的电信号经过系统处理可以转化为图像信号，并在显示器上形成直观的热像图。热像图的颜色分布对应着温度的高低，显示器上有颜色、温度标尺可以直观读数。通常暖色被标注为高温，冷色则代表低温。人体器官、体内组织如果发生病变，会导致局部温度异常。根据目前研究表明，对于炎症、肿瘤等来说温度会升高，而脉管炎、动脉硬化等疾病温度会降低，利用红外成像技术手段可以清晰、准确、及时的观测出体表或体内病变组织的影响而及早诊断，避免延误病情。医用红外热像仪是通过接收生物组织所发出的红外辐射与热辐射转化成热像图，而实现对疾病的诊断，与X光、CT、MRI、核医学成像等诊断技术相比，从根本上避免了射线、强磁场及放射药物等对人体的伤害，可以为社会大群体、孕期女性、幼儿等特殊群体提供最理想的健康普查仪。

现有红外热像拍摄装置为：红外摄像头升降台、升降控制手柄、拍摄按钮。已有技术优势在于操作便捷、患者可独立完成保护患者隐私。缺点：1、升降控制手柄无法水平移动，限制拍摄视野。2、患者独立操作，在保护隐私的同时却忽视了医学检查的严谨性，采集图像不一致，临床指导意义差。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明公开了一种医用红外热像检测机器人及治疗方法，在拍摄视野、智能操作、数据精准等方面均有优化。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种医用红外热像检测机器人，包括红外热像仪、结构光定位仪、机械臂及操作台；所述机械臂采用关节式多自由度结构，所述红外热像仪和结构光定位仪设置在机械臂的末端，所述机械臂设置在操作台上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述机械臂包括立柱、回转装置、大臂、小臂及摄像头稳定支架；所述立柱安装于操作台上，立柱是中空的薄壁金属短管，中间有主轴承和线缆穿过，所述立柱与回转装置一端连接，回转装置为金属合金材质轻便耐用，所述回转装置连接大臂、小臂，以协助机械臂向指定方向运动；大臂金属合金材质，中空长管结构，是机械臂的主要传动力臂，专利中所述有两个长臂、一个短臂。短臂金属合金材质，中空短管结构，是机械臂末端主要传动力臂。所述摄像头稳定支架与小臂连接，树脂材质，于同一侧有两个加持装置，其用于所述固定红外热像仪及结构光定位仪，即摄像头稳定支架将红外热像仪和结构光定位仪固定在机械臂末端。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述操作台与立柱相连，操作台底座用铸铁或铸钢材料起到稳定作用，所述操作台两侧设有扶手，所述操作台的底座设有万向轮和锁紧装置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述操作台上设有液晶屏幕，以通过液晶屏幕手动调节机械臂。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述操作台由数据线连接有计算机；所述计算机和操作台集成为主体机；所述主体机还连接打印机，用于打印诊断结果数据。所述主体机上装有显示屏、显示屏操作按键，所述主体机搭载红外热像仪诊疗系统、结构光定位系统、信息存储系统、网络系统、图像打印系统、各种数据端口，主体机两侧安装有固定扶手，主体机下方架体方安装有万向轮和锁紧装置，主体机下方还连接手动运动踏板。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述红外热像仪包括红外探测器、处理器和电子处理器，所述红外探测器与处理器，所述处理器与电子处理器连接，所述电子处理器与计算机连接，以形成红外热像仪诊疗系统。由红外探测器发出人眼不可见的红外辐射，照射到人体后反射的信号被处理器捕捉，转化为电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理器上，后经由计算机转化、显示用户可以看到的红外图像。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述结构光定位仪包括近端红外激光发射器、红外图像传感器、可见光图像传感器和图像处理芯片，所述近端红外激光发射器与红外图像传感器连接，所述红外图像传感器和可见光图像传感器分别与图像处理芯片，所述图像处理芯片与计算机连接，以形成结构光定位系统。由近端红外激光发射器发射出近红外光特定图案，经过人体的反射之后，形变之后的图案被红外图像传感器接收，经过算法计算出人体的位置；同时，可见光图像传感器采集二维平面人体信息；两个图像传感器的信息汇总至专用的图像处理芯片，从而得到三维数据，实现人体三维模型。

作为上述技术方案的进一步描述：

结构光定位系统，采集患者全身信息，包括自动和手动两部分，自动识别系统由采集的大量患者不同拍摄体位为基础，通过治疗系统已有数据参数自动指导机械臂，识别患者拍摄局部轮廓，手动识别系统对于特殊案例可手动指导机械臂，到达拍摄部位，也具有记忆功能。采集到的人体轮廓通过计算机治疗系统，描绘人体三维模型。

一种根据上述医用红外热像检测机器人的治疗方法，包括如下步骤：

(1)在信息存储系统中登记患者基本信息及患病部位；

(2)驱动机械臂到达指定拍摄部位；

(3)红外热像仪拍摄图像，以得到得到诊断报告。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述治疗方法还包括：

(4)打印报告、上传报告到云端、以及拷贝图像以备复查。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤(2)具体为：

结构光定位仪拍摄获取患者图像，有线传输到主体机，通过主体机模拟得到患者三维图像，通过信息存储系统明确患病部位，由信息存储系统内形成路径规划，指导机械臂运动到患病部位即红外热像仪指定拍摄部位。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤(2)具体为：

当机构光定位仪因特殊原因，无法自动识别到患者患病部位，导致主体机上机械臂无法规划运动路径；通过持续踩踏操作台下方连接的手动运动踏板，可以手动调节主体机上机械臂方向、位置，再通过红外热像系统得到诊断结果。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤(3)具体为：

由位于机械臂末端的红外热像仪拍摄患病部位图像，有线传输到主体机，通过主机中的红外热像诊疗系统，识别图像中组织器官温度，通过主体机上显示屏低温用冷色表示、高温用暖色表示，应用主体机内的图像打印系统得到诊断结果，可连接主体机中网络系统，上传到云端病人数据库留存，也可用主体机中各种数据端口拷贝出拍摄图像资料以备复查使用。

信息存储系统，应用主体机上屏幕操作系统，登记患者基本信息及患病部位。

本发明具有如下有益效果：

本发明在不影响现有诊断精度的前提下，提高仪器设备智能化，拍摄视野更广泛清晰，定位要更精确。智能化和视野广泛要对搭载红外热像仪的装置进行改进，舍弃原有升降台仅可以上下活动，改用更灵活的关节式多自由度机械臂，可以完成类似于：伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等动作，扩大拍摄视野。机械臂连接计算机，由治疗系统向机械臂直接发出指令，机械臂自己学习运动轨迹，提高速度，不需要反复调校。在定位问题上，引入结构光定位系统，依托结构光扫描人体轮廓，在系统中形成三维人体模型，点击需要拍摄的部位，机械臂携带红外热像仪到达指定位置。

附图说明

图1为本发明公开的一种医用红外热像检测机器人的局部示意图；

图2为本发明公开的一种医用红外热像检测机器人的局部结构示意图；

图3为本发明公开的一种医用红外热像检测机器人的摄像头稳定支架与机械臂连接示意图；

图4为本发明公开的一种医用红外热像检测机器人的治疗方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有的红外热像拍摄仪既往搭载于普通三脚架支撑或升降台上，以稳定装置。但在拍摄不同部位过程中，高低、左右手动调节拍摄位置，均依赖于医生经验，没有科学的辅助定位装置，精准性差、操作不便，不利于技术推广。

在不影响现有诊断精度的前提下，提高仪器设备智能化，拍摄视野更广泛清晰，定位要更精确。智能化和视野广泛要对搭载红外热像仪的装置进行改进，舍弃原有升降台仅可以上下活动，改用更灵活的关节式多自由度机械臂，可以完成类似于：伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等动作，扩大拍摄视野。机械臂连接计算机，由治疗系统向机械臂直接发出指令，机械臂自己学习运动轨迹，提高速度，不需要反复调校。在定位问题上，引入结构光定位系统，依托结构光扫描人体轮廓，在系统中形成三维人体模型，点击需要拍摄的部位，机械臂携带红外热像仪到达指定位置。

实施例1

参照图1-3，一种医用红外热像检测机器人，包括红外热像仪、结构光定位仪、机械臂及操作台；所述红外热像仪和结构光定位仪(两个外观近似摄像头的装置)由摄像头稳定架并排固定在机械臂末端。

在本实施例中，机械臂采用关节式多自由度组成，可向各方向自动/手动运动，手动运动踏板安装在主体机下方，机械臂安装在主体机上方。

在本实施例中，所述机械臂包括立柱、回转装置、大臂、小臂及摄像头稳定支架；所述立柱安装于操作台上，立柱是中空的薄壁金属短管，中间有主轴承和线缆穿过，所述立柱与回转装置一端连接，回转装置为金属合金材质轻便耐用，所述回转装置连接大臂、小臂，以协助机械臂向指定方向运动；大臂金属合金材质，中空长管结构，是机械臂的主要传动力臂，专利中所述有两个长臂、一个短臂。短臂金属合金材质，中空短管结构，是机械臂末端主要传动力臂。所述摄像头稳定支架与小臂连接，树脂材质，于同一侧有两个加持装置，其用于所述固定红外热像仪及结构光定位仪，即摄像头稳定支架将红外热像仪和结构光定位仪固定在机械臂末端。

在本实施例中，所述操作台与立柱相连，操作台底座用铸铁或铸钢材料起到稳定作用，所述操作台两侧设有扶手，所述操作台的底座设有万向轮和锁紧装置；所述操作台上设有液晶屏幕，以通过液晶屏幕手动调节机械臂。

在本实施例中，所述操作台由数据线连接有计算机；所述计算机和操作台集成为主体机；所述主体机还连接打印机，用于打印诊断结果数据。所述主体机上装有显示屏、显示屏操作按键，所述主体机搭载红外热像仪诊疗系统、结构光定位系统、信息存储系统、网络系统、图像打印系统、各种数据端口，主体机两侧安装有固定扶手，主体机下方架体方安装有万向轮和锁紧装置，主体机下方还连接手动运动踏板。

在一些实施例中，所述红外热像仪包括红外探测器、处理器和电子处理器，所述红外探测器与处理器，所述处理器与电子处理器连接，所述电子处理器与计算机连接，以形成红外热像仪诊疗系统。由红外探测器发出人眼不可见的红外辐射，照射到人体后反射的信号被处理器捕捉，转化为电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理器上，后经由计算机转化、显示用户可以看到的红外图像。

在一些实施例中，所述结构光定位仪包括近端红外激光发射器、红外图像传感器、可见光图像传感器和图像处理芯片，所述近端红外激光发射器与红外图像传感器连接，所述红外图像传感器和可见光图像传感器分别与图像处理芯片，所述图像处理芯片与计算机连接，以形成结构光定位系统。由近端红外激光发射器发射出近红外光特定图案，经过人体的反射之后，形变之后的图案被红外图像传感器接收，经过算法计算出人体的位置；同时，可见光图像传感器采集二维平面人体信息；两个图像传感器的信息汇总至专用的图像处理芯片，从而得到三维数据，实现人体三维模型。

在一些实施例中，采集患者全身信息包括自动和手动两部分，自动识别系统由采集的大量患者不同拍摄体位为基础，通过治疗系统已有数据参数自动指导机械臂，识别患者拍摄局部轮廓，手动识别系统对于特殊案例可手动指导机械臂，到达拍摄部位，也具有记忆功能。采集到的人体轮廓通过计算机治疗系统，描绘人体三维模型。

实施例2

如图4所示，基于上述实施例公开了一种治疗方法，包括如下步骤：

(1)在信息存储系统中登记患者基本信息及患病部位；

(2)驱动机械臂到达指定拍摄部位；

(3)红外热像仪拍摄图像，以得到得到诊断报告；

(4)打印报告、上传报告到云端、以及拷贝图像以备复查。

在本实施例中，所述步骤(2)具体为：

自动：结构光定位系统由位于机械臂末端的结构光定位仪拍摄获取患者图像，有线传输到主体机，通过主体机中的结构光定位系统，模拟得到患者三维图像，通过信息存储系统明确患病部位，由系统内形成路径规划，指导与主体机连接的机械臂运动到患病部位即红外热像仪指定拍摄部位。

在本实施例中，所述步骤(2)具体为：

手动：当机构光定位仪因特殊原因，无法自动识别到患者患病部位，导致主体机上机械臂无法规划运动路径；通过持续踩踏操作台下方连接的手动运动踏板，可以手动调节主体机上机械臂方向、位置，再通过红外热像系统得到诊断结果。

在本实施例中，所述步骤(3)具体为：

由位于机械臂末端的红外热像仪拍摄患病部位图像，有线传输到主体机，通过主机中的红外热像诊疗系统，识别图像中组织器官温度，通过主体机上显示屏低温用冷色表示、高温用暖色表示，应用主体机内的图像打印系统得到诊断结果，可连接主体机中网络系统，上传到云端病人数据库留存，也可用主体机中各种数据端口拷贝出拍摄图像资料以备复查使用。

在本实施例中，信息存储系统，应用主体机上屏幕操作系统，登记患者基本信息及患病部位。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种医用红外热像检测机器人，其特征在于：包括红外热像仪、结构光定位仪、机械臂及操作台；所述机械臂采用关节式多自由度结构，所述红外热像仪和结构光定位仪设置在机械臂的末端，所述机械臂设置在操作台上。

2.根据权利要求1所述的一种医用红外热像检测机器人，其特征在于：所述机械臂包括立柱、回转装置、大臂、小臂及摄像头稳定支架；所述立柱安装于操作台上，所述立柱与回转装置一端连接，所述回转装置连接大臂、小臂，以协助机械臂向指定方向运动；所述摄像头稳定支架与小臂连接，其用于所述固定红外热像仪及结构光定位仪。

3.根据权利要求2所述的一种医用红外热像检测机器人，其特征在于：所述操作台与立柱相连，所述操作台两侧设有扶手，所述操作台的底座设有万向轮和锁紧装置。

4.根据权利要求3所述的一种医用红外热像检测机器人，其特征在于：所述操作台由数据线连接有计算机；所述计算机和操作台集成为主体机；所述主体机还连接打印机，用于打印诊断结果数据。

5.根据权利要求1所述的一种医用红外热像检测机器人，其特征在于：所述红外热像仪包括红外探测器、处理器和电子处理器，所述红外探测器与处理器，所述处理器与电子处理器连接，所述电子处理器与计算机连接，以形成红外热像仪诊疗系统。

6.根据权利要求5所述的一种医用红外热像检测机器人，其特征在于：所述结构光定位仪包括近端红外激光发射器、红外图像传感器、可见光图像传感器和图像处理芯片，所述近端红外激光发射器与红外图像传感器连接，所述红外图像传感器和可见光图像传感器分别与图像处理芯片，所述图像处理芯片与计算机连接，以形成结构光定位系统。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的医用红外热像检测机器人的治疗方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在信息存储系统中登记患者基本信息及患病部位；

(2)驱动机械臂到达指定拍摄部位；

(3)红外热像仪拍摄图像，以得到得到诊断报告。

8.据权利要求7所述的治疗方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

结构光定位仪拍摄获取患者图像，有线传输到主体机，通过主体机模拟得到患者三维图像，通过信息存储系统明确患病部位，由信息存储系统内形成路径规划，指导机械臂运动到患病部位即红外热像仪指定拍摄部位。

9.据权利要求7所述的治疗方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

通过持续踩踏操作台下方连接的手动运动踏板，可以手动调节主体机上机械臂方向、位置，再通过红外热像系统得到诊断结果。

10.据权利要求7所述的治疗方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

由位于机械臂末端的红外热像仪拍摄患病部位图像，有线传输到主体机，通过主机中的红外热像诊疗系统，识别图像中组织器官温度，通过主体机上显示屏低温用冷色表示、高温用暖色表示，应用主体机内的图像打印系统得到诊断结果。

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