CN113558699A - 一种基于人工智能的妇产科止血保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，该止血保护装置包括：伸缩导管组件，成像仪组件，止血组件及计算机系统；所述成像仪组件用于对出血部位区域进行成像检测，并且定位出血的具体位置；所述伸缩导管用于安装所述成像仪组件以及所述止血组件，并将上述组件移动到目标器官内部进行操作；所述止血组件用于对目标位置进行止血医疗；所述计算机系统用于分析由所述成像仪组件获取的视象数据，并进行相关记录和医疗输助指导。本发明通过采用多光谱成像仪采集内腔的影像信息并使用计算机进行分析出血部位以及出血程度，并且采用计算机辅助定位作进一步的止血治疗，避免了以往通过人眼来判断出血情况，改善临床手术中的止血技术手段。

Description

一种基于人工智能的妇产科止血保护装置

技术领域

本发明涉及外科手术技术领域。具体而言，涉及一种基于人工智能的妇产科止血保护装置。

背景技术

妇产科是临床医学四大主要学科之一，主要研究女性生殖器官疾病的病因、病理、诊断及防治，妊娠、分娩的生理和病理变化，高危妊娠及难产的预防和诊治，女性生殖内分泌，计划生育及妇女保健等。产妇子宫出血是妇产科临床医疗最常见的病症，妇产科医生一般的处理方法是采用向子宫内填充药棉或医用填塞物进行止血，由于子宫形状不规则，又不易观察，在发生局部出血时，确定具体出血部位并且进行诊断的手段相对缺乏；同时目前采用内窥镜等观察手段的人工观察方式进行腔内检查，其判断结果需要医护人员具有相当丰富的临床经验，再加上操作上要加持器械，必须小心安全操作，填充过程凭借医生的经验，存在较大的隐患。

目前在光学内窥视技术上的发展已逐年取得明显进步，对于暗光、狭窄或者多曲面的观察和记录技术通过在硬件提升和软件算法的配合下已经取得不当的效果。但是在妇产科这方面，目前公开的技术仍大多基于传统的机械设置。相关的技术方案如CN208551907U、CN208404715U公开的科产科止血装置，都是基于纯机械形式，在止血方式上还是传统的压迫式止血法；又如UA48872(A)公开了的一种采用内窥镜观察止血法，也揭示了相关技术在止血技术方案上的可行性。

针对目前在妇产科临床诊断和止血的技术领域，特作出本发明。

发明内容

本发明的目的在于，采用精密视觉仪器以及运动驱动装置，能捕捉和定位人体腔内的目标位置；同时通过多光谱视觉仪器的分析，克服了暗光和狭窄环境下分辨腔体内正常血管、组织，或是损伤出血的情况，然后通过计算机定位待处理位置，并采取进一步的止血等治疗操作。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，该止血保护装置包括：伸缩导管组件，成像仪组件，止血组件及计算机系统；所述成像仪组件用于对出血部位区域进行成像检测，并且定位出血的具体位置；所述伸缩导管用于安装所述成像仪组件以及所述止血组件，并将上述组件移动到目标器官内部进行操作；所述止血组件用于对目标位置进行止血医疗；所述计算机系统用于分析由所述成像仪组件获取的视象数据，并进行相关记录和医疗输助指导；

所述伸缩导管组件包括固定套管以及伸缩导管；所述固定套管为柔软管状结构；所述固定套管具有第一端；所述第一端具有固定用结构，用于在本止血保护装置工作期间保持所述固定套管静止固定；所述伸缩导管位于所述固定套管内部，并且与所述固定套管紧密贴合同时可相对移动；所述伸缩导管具有第一端；所述伸缩导管的第一端具有旋转机构，可绕所述伸缩导管的中心线旋转；

所述成像仪组件包括显微镜头，用于对可视影像进行光学影像收集和聚焦处理；图像传感器，用于对收集到的光学影像进行电子数字化成像处理；

所述成像仪组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；所述止血组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；

所述计算机系统包括存储器、中央处理器以及显示器；所述存储器包括随机存取存储器以及可擦写存储器；所述随机存取存储器用于作为输入数据的缓存，并等待将数据写入所述可擦写存储器；所述可擦写存储器用于存储可执行程序以及数据库；所述中央处理器可调用所述存储器中的可执行程序，并调取所述数据库的数据进行运算；所述显示器用于显示所述止血保护装置的拍摄画面以及分析信息；

所述伸缩导管组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统控制所述伸缩导管相对所述固定套管的伸缩移动和旋转，同时记录控制过程中的移动参数；所述成像仪组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统接收所述成像仪组件获取的影像信息，并通过计算机系统内部的处理软件进行影像的分析和处理；

所述成像仪组件以及所述旋转机构配合工作，用于将拍摄所得图像通过所述计算机系统进行统计及计算，将每一个拍摄到的部位赋予位置标签，并能通过所述计算机系统的控制，重新将所述止血保护装置重复定位到目标部位；

所述止血组件是可更换组件。

本发明所取得的有益效果是：

1.本发明采用的大视野观察装置，结合腔体内的定位座标系统，对损伤部位进行基于座标上的数字定位，能辅助医疗人员更精准地进行治疗操作；

2.本发明采用的多光谱视觉观察手段，区别于传统的黑白或彩色视象，对腔内观察能通过技术手段分辨更多细节；

3.本发明采用计算机的视觉算法，辅助医疗人员更准确和迅速区分正常区域和损伤区域；

4.本发明采用的快捷更换的止血组件，可根据临床诊断快捷更换适合的处理装置，能提高本发明的适应场景也降低了设备的使用成本。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的各部分示意图；

图2为本发明所述成像仪组件与止血组件的示意图；

图3为本发明的所述旋转轴示意图；

图4为本采用球座标对具体位置进行标签的示意图；

图5为本发明通过多光谱检测像素点后的光谱分析示意图；

图6为本发明对影像中的血管、皮质、流血进行区分的示意图；

附图标号说明：100-止血保护装置；101-固定套管接头；102-固定套管；103-伸缩导管；104-第一旋转机构；105-第二旋转机构；106-成像仪组件；107-显微镜头；108-止血组件安装位置。

具体实施方式

为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，该止血保护装置包括：伸缩导管组件，成像仪组件，止血组件及计算机系统；所述成像仪组件用于对出血部位区域进行成像检测，并且定位出血的具体位置；所述伸缩导管用于安装所述成像仪组件以及所述止血组件，并将上述组件移动到目标器官内部进行操作；所述止血组件用于对目标位置进行止血医疗；所述计算机系统用于分析由所述成像仪组件获取的检测图片并进行相关记录和医疗输助指导；

所述伸缩导管组件包括固定套管以及伸缩导管；所述固定套管为柔软管状结构；所述固定套管具有第一端；所述固定套管第一端具有固定用结构，用于在本止血保护装置工作期间保持所述固定套管静止固定；所述伸缩导管位于所述固定套管内部，并且与所述固定套管紧密贴合同时可以发生相对移动；所述伸缩导管具有第一端；所述伸缩导管的第一端具有旋转机构，可绕所述伸缩导管的中心线旋转。

所述成像仪组件包括显微镜头，用于对可视影像进行光学影像收集和聚焦处理；图像传感器，用于对收集到的光学影像进行电子数字化成像处理；

所述成像仪组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；所述止血组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；

所述计算机系统包括存储器和中央处理器；所述存储器包括随机存取存储器以及可擦写存储器；所述随机存取存储器用于作为输入数据的缓存，并等待将数据写入所述可擦写存储器；所述可擦写存储器用于存储可执行程序以及数据库；所述中央处理器可调用所述存储器中的可执行程序，并调取所述数据库的数据进行运算；

所述伸缩导管组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统控制所述伸缩导管组件的伸缩移动和旋转，同时记录控制过程中的移动参数；所述成像仪组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统接收成像仪获取的影像信息，并通过计算机系统内部的处理软件进行影像的分析和处理；

在进行实际操作时，操作人员首先将所述伸缩导管组件的固定套管第一端采用支架或者医用胶布的方式，固定于手术操作台前，开启所述成像仪组件的影像功能，通过所述计算机系统的显示器，选择在进入腔体后的初始位置；所述计算机系统将该状态位置设定为初始位置pos-1，所述旋转机构的旋转初始角度为θ₀；推动所述伸缩导管进入待观察腔体内，例如病人子官内部；同时通过所述计算机系统，记录所述伸缩导管沿导管中心线的位移数据；在进入到腔体内部合适的第一位置处，记录下当前位置，设为pos-2；所述旋转机构开始作绕所述伸缩导管中心线的旋转，所述成像仪组件的显微镜头沿所述伸缩导管中心线的径向方向拍摄，对腔体内部进行旋转一周的拍摄记录；

所述成像仪组件将获得的影像信息实时传输到所述计算机系统；所述计算机系统在获取影像信息的同时，以所述伸缩导管的位移pos以及旋转机构的旋转角度θ作为影像信息的标签，通过软件的处理，将腔体内部的空间影像信息，以极座标的表达方式记录下，并赋予每个像素点一个极座标值(pos，θ，r),其中pos为所述伸缩导管的位移，θ为所述旋转机构的旋转角度，r为通过光学计算测得目标像素点离所述旋转机构中心点的距离；通过将所述伸缩导管沿中心轴线推移，将病人腔体内部的细节拍摄影像，形成完整的腔体影像组合，并且腔体上的每个像素点都具有各自的极坐标值用以描述其所在位置；

进一步的，采用软件分析方法，分析图像中可疑的出血点位置，并记录可疑点位置的座标；可选地，对观察不清楚的位置，控制所述伸缩机构回到可疑点位置进行进一步的放大观察，或者转换可见光的不同模式，改变光影或颜色的影响作进一步诊断后，操作人员对确定的出血点作坐标标记；

进一步的，操作人员选择合适的止血手段，例如采用消毒棉花进行压迫止血，喷洒止血药剂，或者采用激光止血等手段，通过选择合适的所述止血组件，并将所述止血组件安装到所述旋转机构上；所述计算机系统控制所述伸缩导管以及旋转机构，再次到达出血点的坐标处，执行自动或者由操作人员进行手动的止血操作程序。由于采用了坐标对出血点进行定位，因此即使存在一次或以上的更换止血组件操作，例如更换药剂，更换激光发射头，都可以重新定位到同一治疗部位进行操作，避免了操作人员在寻找相同部位时花费过多时间，提高医疗效率。

实施例二：

本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，该止血保护装置包括：伸缩导管组件，成像仪组件，止血组件及计算机系统；所述成像仪组件用于对出血部位区域进行成像检测，并且定位出血的具体位置；所述伸缩导管用于安装所述成像仪组件以及所述止血组件，并将上述组件移动到目标器官内部进行操作；所述止血组件用于对目标位置进行止血医疗；所述计算机系统用于分析由所述成像仪组件获取的检测图片并进行相关记录和医疗输助指导；

所述伸缩导管组件包括固定套管以及伸缩导管；所述固定套管为柔软管状结构；所述固定套管具有第一端；所述固定套管第一端具有固定用结构，用于在本止血保护装置工作期间保持所述固定套管静止固定；所述伸缩导管位于所述固定套管内部，并且与所述固定套管紧密贴合同时可以发生相对移动；所述伸缩导管具有第一端；所述伸缩导管的第一端具有旋转机构，可绕所述伸缩导管的中心线旋转；

所述成像仪组件包括显微镜头，用于对可视影像进行光学影像收集和聚焦处理；图像传感器，用于对收集到的光学影像进行电子数字化成像处理；

所述止血组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；

所述计算机系统包括存储器和中央处理器；所述存储器包括随机存取存储器以及可擦写存储器；所述随机存取存储器用于作为输入数据的缓存，并等待将数据写入所述可擦写存储器；所述可擦写存储器用于存储可执行程序以及数据库；所述中央处理器可调用所述存储器中的可执行程序，并调取所述数据库的数据进行运算；

所述伸缩导管组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统控制所述伸缩导管组件的伸缩移动和旋转，同时记录控制过程中的移动参数；所述成像仪组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统接收成像仪获取的影像信息，并通过计算机系统内部的处理软件进行影像的分析和处理；

所述旋转机构包括两个或以上的旋转关节，用于差生至少相互垂直的两个自由度方向的旋转功能；所述旋转机构由精密驱动装置产生旋转运动，并且在两个或以上的旋转方向的运动角度都可以由所述旋转机构内部的计算装置，例如光学编码器、齿轮组计数器或者角度传感器精密计算，用于将所述旋转机构的旋转角度作出详细记录；

所述成像仪组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；在进行实际操作时，操作人员首先将所述伸缩导管组件的固定套管第一端采用支架或者医用胶布的方式，固定于手术操作台前；将所述伸缩导管推动进入待检查腔体内部；启动所述的成像仪组件，并通过所述计算机系统的显示器进行实时观察，选择在进入腔体后的初始位置；所述计算机系统将该状态位置设定为初始位置pos-1，所述旋转机构的旋转初始角度为θ₀；推动所述伸缩导管进入待观察腔体内，例如病人子官内部；同时通过所述计算机系统，记录所述伸缩导管沿导管中心线的位移数据；在所述伸缩导管进入到腔体内部合适的第一位置处，记录下当前位置，设为pos-2；

如图3，以所述伸缩导管第一端的中心轴线作为Z轴,以围绕Z轴的旋转方向作为第一旋转方向，将所述显微镜头与Z轴的交点，亦即所述旋转机构中心点作为原点O，将所述第一旋转方向转过的角度设为θ，将与Z轴正交的第二旋转轴设为Y轴，以围绕Y轴作旋转的方向作为第二旋转方向，以所述第二旋转方向转过的角度设为

拍摄时，通过光学计算测得目标像素点离原点O的距离，并设为r；通过记录每个像素点的坐标，标签为

则可将在pos位移处观察所得的图像像素都整理成数据集合，并用坐标标签描述；

进一步的，操作人员推拉所述伸缩导管，使位移量pos发生变化，同时，对于所有的像素标签会有新的值，设为

通过所述计算机系统的三维运算，可以推导在位移量从pos变化为pos′后，对于腔体内的同一实际位置，其像素标签的一一对应关系，亦即可以将标签坐标

与新的标签坐标

同时用于描述腔体内同一目标位置；进一步的，通过对同一目标位置在不同视觉角度下征状表现，医护人员可以通过多个视角作出更精确的医学判断。

实施例三：

本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，该止血保护装置包括：伸缩导管组件，成像仪组件，止血组件及计算机系统；所述成像仪组件用于对出血部位区域进行成像检测，并且定位出血的具体位置；所述伸缩导管用于安装所述成像仪组件以及所述止血组件，并将上述组件移动到目标器官内部进行操作；所述止血组件用于对目标位置进行止血医疗；所述计算机系统用于分析由所述成像仪组件获取的检测图片并进行相关记录和医疗输助指导；

所述伸缩导管组件包括固定套管以及伸缩导管；所述固定套管为柔软管状结构；所述固定套管具有第一端；所述固定套管第一端具有固定用结构，用于在本止血保护装置工作期间保持所述固定套管静止固定；所述伸缩导管位于所述固定套管内部，并且与所述固定套管紧密贴合同时可以发生相对移动；所述伸缩导管具有第一端；所述伸缩导管的第一端具有旋转机构，可绕所述伸缩导管的中心线旋转；

所述成像仪组件包括显微镜头，用于对可视影像进行光学影像收集和聚焦处理；带通滤波器，用于对收集到的光学影像进行光谱过滤；图像传感器，用于对收集到的光学影像进行电子数字化成像处理；

所述成像仪组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；所述止血组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动；

所述计算机系统包括存储器和中央处理器；所述存储器包括随机存取存储器以及可擦写存储器；所述随机存取存储器用于作为输入数据的缓存，并等待将数据写入所述可擦写存储器；所述可擦写存储器用于存储可执行程序以及数据库；所述中央处理器可调用所述存储器中的可执行程序，并调取所述数据库的数据进行运算；

所述伸缩导管组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统控制所述伸缩导管组件的伸缩移动和旋转，同时记录控制过程中的移动参数；所述成像仪组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统接收成像仪获取的影像信息，并通过计算机系统内部的处理软件进行影像的分析和处理；

可选地，所述成像仪组件采用多光谱成像仪组件；所述多光谱成像仪组件包括了集成在镜头前端的白色光源，例如氙气灯，对目标区域进行照光；所述带通滤波器采用m*n阵列(例如4*4阵列)，得到一个具有m*n通道的光谱带；所述光谱带通过调整，采用适合于观察人体内腔肌肉、血管以及微组织为470至630纳米区间；所述多光谱成像仪组件在每个所述的旋转角度θ中，每秒成像多次影像，以提供足够的信噪比给予后续的系统分析；

由于不同的人体组织，例如皮质、血管或血液在漫反射时会差生的不同光谱段，通过分析基于不同像素坐标处的光谱图，可以对特定区域进行精确度高于传统通过视觉颜色或者光暗进行出血点的分析方法；

进一步的，为提高所述多光谱成像仪组件的精确程度，可采用机器学习的方式，通过大量的训练集进行学习识别，提高计算机程序在分析不同的单个像素点时，结合周边的像素点矩阵进行光谱分析，输出具有概率分析的结果给予操作人员进行参考；

操作人员在对于可疑出血点的具体操作，也可以因应出血点的可疑程度，采取从保守到确定的操作方式，以减少误操作对病人带来的痛楚或不适感。

上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，该止血保护装置包括：伸缩导管组件，成像仪组件，止血组件及计算机系统；所述成像仪组件用于对出血部位区域进行成像检测，并且定位出血的具体位置；所述伸缩导管用于安装所述成像仪组件以及所述止血组件，并将上述组件移动到目标器官内部进行操作；所述止血组件用于对目标位置进行止血医疗；所述计算机系统用于分析由所述成像仪组件获取的视象数据，并进行相关记录和医疗输助指导。

2.如权利要求1所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述伸缩导管组件包括固定套管以及伸缩导管；所述固定套管为柔软管状结构；所述固定套管具有第一端；所述第一端具有固定用结构，用于在本止血保护装置工作期间保持所述固定套管静止固定；所述伸缩导管位于所述固定套管内部，并且与所述固定套管紧密贴合同时可相对移动；所述伸缩导管具有第一端；所述伸缩导管的第一端具有旋转机构，可绕所述伸缩导管的轴线旋转。

3.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述成像仪组件包括显微镜头，用于对可视影像进行光学影像收集和聚焦处理；图像传感器，用于对收集到的光学影像进行电子数字化成像处理。

4.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述成像仪组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动。

5.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述止血组件安装于所述伸缩导管的旋转机构上，并随所述旋转机构同时转动。

6.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述计算机系统包括存储器、中央处理器以及显示器；所述存储器包括随机存取存储器以及可擦写存储器；所述随机存取存储器用于作为输入数据的缓存，并等待将数据写入所述可擦写存储器；所述可擦写存储器用于存储可执行程序以及数据库；所述中央处理器可调用所述存储器中的可执行程序，并调取所述数据库的数据进行运算；所述显示器用于显示所述止血保护装置的拍摄画面以及分析信息。

7.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述伸缩导管组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统控制所述伸缩导管相对所述固定套管的伸缩移动和旋转，同时记录控制过程中的移动参数；所述成像仪组件连接到所述计算机系统，由所述计算机系统接收所述成像仪组件获取的影像信息，并通过计算机系统内部的处理软件进行影像的分析和处理。

8.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述成像仪组件以及所述旋转机构配合工作，用于将拍摄所得图像通过所述计算机系统进行统计及计算，将每一个拍摄到的部位赋予位置标签，并能通过所述计算机系统的控制，重新将所述止血保护装置重复定位到目标部位。

9.如前述权利要求之一所述的一种基于人工智能的妇产科止血保护装置，其特征在于，所述止血组件是可更换组件。

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