CN112686280B - 医用半导体冷刀控制平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医用半导体冷刀控制平台，包括：半导体冷刀机构，包括手术刀具、制冷设备和不间断电源，用于对需要执行手术治疗的人体脏器执行制冷式切割操作；手术刀具包括刀柄、N型半导体材料和P型半导体材料，制冷设备包括电流输入电路，用于向所述N型半导体材料和所述P型半导体材料输入预设安培的电流以实现制冷动作；电流解析机构，用于确定与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值。本发明的医用半导体冷刀控制平台设计紧凑、具有一定的自适应控制水平。由于能够在对人体脏器执行手术治疗时，根据识别到的人体脏器的类型自适应选择不同功率的医用半导体冷刀的制冷模式，从而提升了医用半导体冷刀控制的智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及医用冷刀领域，尤其涉及一种医用半导体冷刀控制平台。
背景技术
医用冷刀指的是将手术刀放在液氮中制冷，用于切割皮肤时不易出血。
在手术室众多“兵器”中，可分为热刀（热技术）和冷刀（冷技术）两大类。“热刀”指的是利用电流及其换能后的形式所产生的热作用而工作的技术，包括基础电刀、双极电刀、氩气刀、大血管闭合系统、超声刀、超声乳化吸引刀、射频刀等;“冷刀”指的是利用水流或制冷气体所产生的冷作用而工作的技术，包括水刀、冷冻器械等。
医用冷刀可以在无热损伤的水束分离基础上，利用进一步降低达到零下50℃以下的温度来实现治疗的目的。利用液氮、气压调节式等方式，低温对细胞的毒性作用以及降温和复温循环往复达到细胞坏死的肿瘤治疗目的，同时亦可利用冷冻的黏附效应来摘除一些病变和异物达到治疗的目的。
目前，医用半导体冷刀能够通过对施加手术治疗的脏器执行冷却操作来减少切割时造成的伤害和出血量，同时方便手术后的缝合操作。然而，每一次使用医用半导体冷刀时可能面对的是不同类型的人体脏器，目前固定式的冷却功率控制机制明显过于僵化，无法满足当前的治疗需求。
发明内容
为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种医用半导体冷刀控制平台，能够在对人体脏器执行手术治疗时，根据识别到的人体脏器的类型自适应选择不同功率的医用半导体冷刀的制冷模式，从而提升了医用半导体冷刀控制的智能化水平。
为此，本发明至少需要具备以下两处重要的发明点：
（1）根据人体脏器的体积大小选择不同数值的电流以输入到N型半导体材料和P型半导体材料实现不同功率的半导体冷刀机构的制冷动作；
（2）在定制图像处理的基础上，对当前执行手术的人体脏器的类型进行鉴别，以为后续的半导体冷刀机构的制冷模式提供重要的参考数据。
根据本发明的一方面，提供了一种医用半导体冷刀控制平台，所述平台包括：
半导体冷刀机构，用于在医务人员的操作下，对需要执行手术治疗的人体脏器执行制冷式切割操作。
更具体地，根据本发明的医用半导体冷刀控制平台中：
所述半导体冷刀机构包括手术刀具、制冷设备和不间断电源，所述手术刀具包括刀柄、N型半导体材料和P型半导体材料。
更具体地，根据本发明的医用半导体冷刀控制平台中，所述平台还包括：
在所述半导体冷刀机构中，所述制冷设备包括电流输入电路，用于向所述N型半导体材料和所述P型半导体材料输入预设安培的电流以实现制冷动作，所述不间断电源与所述制冷设备连接，用于为所述制冷设备执行电源供应；
内容捕获设备，设置在半导体冷刀机构上，用于对需要执行手术治疗的人体脏器执行图像内容捕获操作，以获得对应的手术现场图像；
梯度滤波设备，封装在刀柄的外壳内，与所述内容捕获设备连接，用于对接收到的手术现场图像执行梯度锐化滤波处理，以获得并输出相应的梯度滤波图像；
现场处理设备，设置在所述梯度滤波设备的左侧，与所述梯度滤波设备连接，用于对接收到的梯度滤波图像执行直方图均衡处理，以获得并输出相应的均衡处理图像；
内容增强设备，与所述现场处理设备连接，用于对接收到的均衡处理图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的内容增强图像；
脏器提取机构，封装在刀柄的外壳内，与所述内容增强设备连接，用于将所述内容增强图像分别与各种人体脏器的外形轮廓进行匹配，并将匹配到的、面积最大的人体脏器类型作为现场检测类型输出；
电流解析机构，分别与所述电流输入电路和所述脏器提取机构连接，用于确定与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值。
根据本发明的另一方面，还提供了一种医用半导体冷刀控制方法，所述方法包括使用一种如上述的医用半导体冷刀控制平台，用于根据对当前施加手术的脏器类型进行识别并基于识别结果调整医用半导体冷刀的控制策略。
本发明的医用半导体冷刀控制平台设计紧凑、具有一定的自适应控制水平。由于能够在对人体脏器执行手术治疗时，根据识别到的人体脏器的类型自适应选择不同功率的医用半导体冷刀的制冷模式，从而提升了医用半导体冷刀控制的智能化水平。
具体实施方式
下面将对本发明的医用半导体冷刀控制平台的实施方案进行详细说明。
智能控制以控制理论、计算机科学、人工智能、运筹学等学科为基础，扩展了相关的理论和技术，其中应用较多的有模糊逻辑、神经网络、专家系统、遗传算法等理论，以及自适应控制、自组织控制和自学习控制等技术。
专家系统是利用专家知识对专门的或困难的问题进行描述的控制系统。尽管专家系统在解决复杂的高级推理中获得了较为成功的应用，但是专家系统的实际应用相对还是比较少的。
目前，医用半导体冷刀能够通过对施加手术治疗的脏器执行冷却操作来减少切割时造成的伤害和出血量，同时方便手术后的缝合操作。然而，每一次使用医用半导体冷刀时可能面对的是不同类型的人体脏器，目前固定式的冷却功率控制机制明显过于僵化，无法满足当前的治疗需求。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种医用半导体冷刀控制平台，能够采用智能控制模式有效解决相应的技术问题。
根据本发明实施方案示出的医用半导体冷刀控制平台包括：
半导体冷刀机构，用于在医务人员的操作下，对需要执行手术治疗的人体脏器执行制冷式切割操作；
所述半导体冷刀机构包括手术刀具、制冷设备和不间断电源，所述手术刀具包括刀柄、N型半导体材料和P型半导体材料，所述制冷设备包括电流输入电路，用于向所述N型半导体材料和所述P型半导体材料输入预设安培的电流以实现制冷动作，所述不间断电源与所述制冷设备连接，用于为所述制冷设备执行电源供应；
内容捕获设备，设置在半导体冷刀机构上，用于对需要执行手术治疗的人体脏器执行图像内容捕获操作，以获得对应的手术现场图像；
梯度滤波设备，封装在刀柄的外壳内，与所述内容捕获设备连接，用于对接收到的手术现场图像执行梯度锐化滤波处理，以获得并输出相应的梯度滤波图像；
现场处理设备，设置在所述梯度滤波设备的左侧，与所述梯度滤波设备连接，用于对接收到的梯度滤波图像执行直方图均衡处理，以获得并输出相应的均衡处理图像；
内容增强设备，与所述现场处理设备连接，用于对接收到的均衡处理图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的内容增强图像；
脏器提取机构，封装在刀柄的外壳内，与所述内容增强设备连接，用于将所述内容增强图像分别与各种人体脏器的外形轮廓进行匹配，并将匹配到的、面积最大的人体脏器类型作为现场检测类型输出；
电流解析机构，分别与所述电流输入电路和所述脏器提取机构连接，用于确定与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值。
接着，继续对本发明的医用半导体冷刀控制平台的具体结构进行进一步的说明。
所述医用半导体冷刀控制平台中还可以包括：
MMC存储设备，设置在所述脏器提取机构的附近，用于存储每一种人体脏器的外形轮廓，每一种人体脏器的外形轮廓为仅仅包括对应类型的人体脏器的图案。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
确定与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值包括：根据人体脏器的体积大小选择与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
根据人体脏器的体积大小选择与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值包括：为肺部的现场检测类型对应的预设安培的数值大于为肾脏的现场检测类型对应的预设安培的数值。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
所述SD存储设备还通过网络与远端的大数据存储节点连接，用于更新其存储的每一种人体脏器的外形轮廓。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
所述内容增强设备内置有存储单元，用于对所述内容增强设备的输入数据和输出数据进行存储；
其中，所述脏器提取机构与IIC控制总线连接，用于接收通过所述IIC控制总线发送的各项控制指令。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
所述内容增强设备还与时钟发生器连接，用于接收所述时钟发生器为所述内容增强设备定制的时序信号；
其中，所述脏器提取机构采用ASIC芯片来实现，所述ASIC芯片包括在线编程接口；
其中，所述ASIC芯片内置有RAM单元和ROM单元，分别用于存储所述ASIC芯片所需要的数据内容和程序内容。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
所述内容增强设备和所述脏器提取机构位于同一印刷电路板上且共用同一电路供应设备。
所述医用半导体冷刀控制平台中：
所述脏器提取机构还与并行数据总线连接，用于从所述并行数据总线处接收数据，并将数据发送给所述并行数据总线；
其中，所述内容增强设备还与所述并行数据总线连接，用于从所述并行数据总线处接收数据，并将数据发送给所述并行数据总线。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种医用半导体冷刀控制方法，所述方法包括使用一种如上述的医用半导体冷刀控制平台，用于根据对当前施加手术的脏器类型进行识别并基于识别结果调整医用半导体冷刀的控制策略。
另外，在所述医用半导体冷刀控制平台中，所述ASIC芯片内，ASIC即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一，它们的共性是都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。ASIC的特点是面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短，它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
虽然本发明已以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以做出适当的改动和同等替换。因此本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种医用半导体冷刀控制平台，其特征在于，所述平台包括：
半导体冷刀机构，用于在医务人员的操作下，对需要执行手术治疗的人体脏器执行制冷式切割操作；
所述半导体冷刀机构包括手术刀具、制冷设备和不间断电源，所述手术刀具包括刀柄、N型半导体材料和P型半导体材料；
在所述半导体冷刀机构中，所述制冷设备包括电流输入电路，用于向所述N型半导体材料和所述P型半导体材料输入预设安培的电流以实现制冷动作，所述不间断电源与所述制冷设备连接，用于为所述制冷设备执行电源供应；
内容捕获设备，设置在半导体冷刀机构上，用于对需要执行手术治疗的人体脏器执行图像内容捕获操作，以获得对应的手术现场图像；
梯度滤波设备，封装在刀柄的外壳内，与所述内容捕获设备连接，用于对接收到的手术现场图像执行梯度锐化滤波处理，以获得并输出相应的梯度滤波图像；
现场处理设备，设置在所述梯度滤波设备的左侧，与所述梯度滤波设备连接，用于对接收到的梯度滤波图像执行直方图均衡处理，以获得并输出相应的均衡处理图像；
内容增强设备，与所述现场处理设备连接，用于对接收到的均衡处理图像执行图像SVD增强处理，以获得并输出相应的内容增强图像；
脏器提取机构，封装在刀柄的外壳内，与所述内容增强设备连接，用于将所述内容增强图像分别与各种人体脏器的外形轮廓进行匹配，并将匹配到的、面积最大的人体脏器类型作为现场检测类型输出；
电流解析机构，分别与所述电流输入电路和所述脏器提取机构连接，用于确定与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值；
MMC存储设备，设置在所述脏器提取机构的附近，用于存储每一种人体脏器的外形轮廓，每一种人体脏器的外形轮廓为仅仅包括对应类型的人体脏器的图案；
其中，确定与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值包括：根据人体脏器的体积大小选择与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值；
其中，根据人体脏器的体积大小选择与接收到的现场检测类型对应的预设安培的数值包括：为肺部的现场检测类型对应的预设安培的数值大于为肾脏的现场检测类型对应的预设安培的数值。
2.如权利要求1所述的医用半导体冷刀控制平台，其特征在于：
SD存储设备通过网络与远端的大数据存储节点连接，用于更新其存储的每一种人体脏器的外形轮廓。
3.如权利要求2所述的医用半导体冷刀控制平台，其特征在于：
所述内容增强设备内置有存储单元，用于对所述内容增强设备的输入数据和输出数据进行存储。
4.如权利要求3所述的医用半导体冷刀控制平台，其特征在于：
所述脏器提取机构与IIC控制总线连接，用于接收通过所述IIC控制总线发送的各项控制指令。
5.如权利要求4所述的医用半导体冷刀控制平台，其特征在于：
所述内容增强设备还与时钟发生器连接，用于接收所述时钟发生器为所述内容增强设备定制的时序信号；
其中，所述脏器提取机构采用ASIC芯片来实现，所述ASIC芯片包括在线编程接口；
其中，所述ASIC芯片内置有RAM单元和ROM单元，分别用于存储所述ASIC芯片所需要的数据内容和程序内容。
6.如权利要求5所述的医用半导体冷刀控制平台，其特征在于：
所述内容增强设备和所述脏器提取机构位于同一印刷电路板上且共用同一电路供应设备。
7.如权利要求6所述的医用半导体冷刀控制平台，其特征在于：
所述脏器提取机构还与并行数据总线连接，用于从所述并行数据总线处接收数据，并将数据发送给所述并行数据总线；
其中，所述内容增强设备还与所述并行数据总线连接，用于从所述并行数据总线处接收数据，并将数据发送给所述并行数据总线。
8.一种医用半导体冷刀控制方法，所述方法包括提供一种如权利要求1-7任一所述的医用半导体冷刀控制平台，用于根据对当前施加手术的脏器类型进行识别并基于识别结果调整医用半导体冷刀的控制策略。
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