CN115316988A - 一种无创血红蛋白检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无创血红蛋白检测仪，包括：图像采集系统、图像处理分析系统和打印设备；所述图像采集系统与所述图像处理分析系统连接，所述图像采集系统用于采集、传输和存储待测图像；所述图像处理分析系统还与所述打印设备连接，所述图像处理分析系统用于对所述待测图像进行处理、分析，得出分析结果；所述打印设备用于打印所述待测图像和所述分析结果。本发明通过对患者睑结膜的图像采样，并与对比数据库中存储的睑结膜图像进行颜色对比，从而选出最相近颜色的睑结膜图像，最终测出患者的血红蛋白数值；结构简单，操作方便，能够在较短时间内获得患者的血红蛋白浓度范围以便及时制定施救方案。

Description

一种无创血红蛋白检测仪
技术领域
本发明属于检测仪技术领域，具体涉及一种无创血红蛋白检测仪。
背景技术
血红蛋白是一种运输氧气的蛋白质，它由珠蛋白和血红素两部分组成，通常可以使血液呈现为红色。人体内血红蛋白的数量是有一个正常值范围的，通常男性为120-160克每升，女性为110-150克每升，如果是发生血红蛋白浓度数量的增高或者是减低的时候，往往预示着一些疾病的发生，比如说发生先天性心脏病、肺心病、各种原因引起的贫血等。
目前临床上血红蛋白检测的方法是抽血进行血常规或血气分析等检查，但目前的检测方法存在明显的严重缺陷，1.获取所需血红蛋白结果等待时间较长，可能延误对病情的判断时机，从而影响诊疗或抢救；2.临床观察中发现，在各种原因引起的急性大量失血或液体丢失等患者中，往往存在不同程度的血液浓缩，重症患者其检测数据与真实血红蛋白含量情况偏差可达到2-3倍，从而极大的影响医疗过程中对患者真实血红蛋白情况的判断，从而延误治疗。目前国际上仍无快速、有效办法能解决以上问题。
发明人在长期临床实践中观察发现，患者睑结膜的颜色变化能极大程度的排除存在血液浓缩时，血液浓缩对常规抽血检查结果的影响，快速、高效的对患者血红蛋白的真实情况进行更为准确的判断，同时解决目前临床处理上所面临的困境。但该方法需要医疗工作者的长期临床实践观察和经验的积累。
发明内容
基于以上问题，本发明提出一种无创血红蛋白检测仪，通过对患者睑结膜的图像采样，并与数据库中存储的睑结膜图像进行颜色对比，从而选出最相近颜色的睑结膜图像，最终即测出患者的血红蛋白数值。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种无创血红蛋白检测仪，包括：图像采集系统、图像处理分析系统和打印设备；
所述图像采集系统与所述图像处理分析系统连接，所述图像采集系统用于采集、传输和存储待测图像；
所述图像处理分析系统还与所述打印设备连接，所述图像处理分析系统用于对所述待测图像进行处理、分析，得出分析结果；
所述打印设备用于打印所述待测图像和所述分析结果。
优选的，所述图像采集系统包括：图像采集模块、第一传输模块、第一存储模块和显示模块；
所述图像采集模块与所述第一传输模块连接，所述图像采集模块用于采集所述待测图像；
所述第一传输模块与所述图像处理分析系统连接，所述第一传输模块用于将所述待测图像传输至所述图像处理分析系统；
所述第一存储模块与所述图像采集模块连接，所述第一存储模块用于存储所述待测图像；
所述显示模块与所述图像处理分析系统连接，所述显示模块用于显示所述分析结果。
优选的，所述图像采集模块包括微型照相机和控制按钮；
所述微型照相机用于采集所述待测图像；
所述控制按钮用于控制所述微型照相机进行图像采集。
优选的，所述显示模块包括可触摸显示屏和预警装置，所述可触摸显示屏用于显示所述分析结果；
所述预警装置用于基于所述分析结果发出预警声音；
所述可触摸显示屏还用于输入待测人员的年龄、性别。
优选的，所述图像处理分析系统包括：图像处理模块、第二传输模块、数据库模块和第二存储模块；
所述图像处理模块与所述第二传输模块连接，所述图像处理模块用于对所述待测图像进行处理，得到第一图像；
所述第二传输模块还与所述数据库模块连接，所述第二传输模块用于接收所述待测图像并将所述分析结果传输至显示模块；
所述数据库模块还与所述打印设备连接，所述数据库模块用于存储对比图像，并基于所述对比图像获得所述分析结果；
所述第二存储模块与所述数据库模块、所述打印装置连接，所述第二存储模块用于存储所述待测图像。
优选的，对所述待测图像进行处理方法包括：
利用图像相减的原理，减去背景，得到背景R、G、B为零的图像。
优选的，所述数据库模块包括对比数据库和分析模块；
所述对比数据库与所述分析模块连接，所述对比数据库用于存储具有人工标定信息的对比图像；
所述分析模块与所述图像处理模块连接，所述分析模块用于基于所述第一图像和所述对比图像获得所述分析结果。
优选的，所述人工标定信息包括：年龄、性别和血红蛋白浓度。
本发明的有益效果为：
本发明通过对患者睑结膜的图像采样，并与对比数据库中存储的睑结膜图像进行颜色对比，从而选出最相近颜色的睑结膜图像，最终测出患者的血红蛋白数值；结构简单，操作方便，能够在较短时间内获得患者的血红蛋白浓度范围以便及时制定施救方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种无创血红蛋白检测仪结构示意图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，为本发明一种无创血红蛋白检测仪结构示意图，包括：图像采集系统、图像处理分析系统和打印设备；
图像采集系统与图像处理分析系统连接，图像采集系统包括：图像采集模块、第一传输模块、第一存储模块和显示模块；
图像采集模块与第一传输模块连接，图像采集模块包括微型照相机和控制按钮；微型照相机用于采集患者睑结膜的图像；控制按钮用于控制微型照相机进行图像采集。
第一传输模块与图像处理分析系统连接，第一传输模块用于将患者睑结膜的图像传输至图像处理分析系统；
第一存储模块与图像采集模块连接，第一存储模块用于存储患者睑结膜的图像。
显示模块与图像处理分析系统连接，显示模块包括可触摸显示屏和预警装置，可触摸显示屏用于显示患者的血红蛋白浓度范围；可触摸显示屏还用于医护人员在采集完患者睑结膜的图像后，输入患者的年龄和性别等信息。预警装置用于当分析出患者血红蛋白浓度范围超出或低于正常水平时发出预警声音，提醒医护人员及时采取救助措施。
图像处理分析系统还与打印设备连接，图像处理分析系统包括：图像处理模块、第二传输模块、数据库模块和第二存储模块；
图像处理模块与第二传输模块连接，图像处理模块用于利用图像相减的原理，减去患者睑结膜的图像背景，得到背景R、G、B为零的图像，并对去除背景的患者睑结膜图像进行三维转换，得到患者睑结膜图像的三维矢量。
数据库模块与打印设备连接，数据库模块包括对比数据库和分析模块；对比数据库与分析模块连接，对比数据库包括人工标定的对比图像；对比数据库中图像与待测患者睑结膜图像处理方法一致；其中，人工标定信息包括对比图像所属人员的年龄、性别和经检测确定的血红蛋白值。对比数据库根据年龄、性别进行分组；并对每一组设置最高限度和最低限度，当检测到患者血红蛋白浓度范围高于最高限度或低于最低限度时，显示模块进行预警。
分析模块用于基于对比图像和患者睑结膜的图像对比、分析，得出分析结果。
分析模块的工作过程包括：
定义f＝(f1,f2,f3)为待测患者睑结膜图像的颜色三维矢量；g＝(g1,g2,g3)为对比数据库中图像的颜色三维矢量。
计算色度饱和度相似系数和亮度相似系数；
色度饱和度相似系数计算公式如下：
Figure BDA0003795593790000061
其中，r(f,g)的值越大，则其相似程度越高。
亮度相似系数计算公式如下：
Figure BDA0003795593790000071
其中，k(f,g)的值越大，其亮度差别越小。
根据加权系数，计算颜色相似度。
颜色相似度计算公式如下：
s(f,g)＝αr(f,g)+βk(f,g)
式中，α为色度饱和度相似系数的加权系数，β为亮度相似系数的加权系数；α+β＝1且α>β。本实施例中α取0.7，β取0.3。
对颜色相似度大小进行比较，取相似度最高的图像的血红蛋白浓度作为本次检验图像数据的血红蛋白浓度值。设置相似度阈值>0.9，当相似度最高的图像相似度低于0.9时，发出错误报警，并提醒医护人员重新对待测人员进行图像采集。
第二传输模块用于接收患者睑结膜的图像，将图像传输到图像处理模块进行相应的图像处理，并将分析模块得出的分析结果传输至数据采集系统；
第二存储模块与打印装置连接，第二存储模块用于存储患者睑结膜的图像，及分析模块得出的对应分析结果。
打印装置用于打印患者睑结膜图像和分析结果。
第二存储模块还可以通过服务器与医院数据库和大型打印机连接，可以方便患者后期在打印所有检查图像和结果报告时调取对应睑结膜图像和分析结果。
本实施例以婴儿期为例：新生儿期的正常血红蛋白浓度范围为150-210g/L，如果血红蛋白值低于145g/L则属于贫血；1-3个月的孩子处于生理性贫血期，正常血红蛋白浓度范围为90-110g/L，如果血红蛋白值低于90g/L则属于贫血；4-6个月的孩子正常血红蛋白浓度范围为100-110g/L，如果血红蛋白值低于100g/L则属于贫血；0.5-1岁的孩子正常血红蛋白浓度范围为110-120g/L，如果血红蛋白值低于110g/L则属于贫血。
值得注意的是，人工标定的图像数据的血红蛋白值是具体的，采集的患者睑结膜的图像信息通过对比分析，与对比数据库中某一张图片相似度最高时，输出的血红蛋白范围为其值所在的区间范围。例如，患者睑结膜的图像与对比数据库中人工标注的某一张血红蛋白值为105g/L的图像数据相似度最高，则输出的血红蛋白浓度范围为100-110g/L。本实施例以其值的上、下整十为一个区间范围。
如：待测人员的年龄为4个月，性别为女，则采集的图像数据与对比数据库中年龄为4-6个月女童的图像进行对比，分析得出相似度最高的一张图片数据，读取图像数据的血红蛋白值，输出其所在的区间范围。
实施例二
本实施例将结合本发明各个模块详细介绍系统的工作过程；
通过大量已知血红蛋白浓度的患者睑结膜图像构成对比数据库，人工对其标定年龄、性别和血红蛋白浓度值作为待测患者睑结膜图像的判断基准；并按照一定比例分为测试集和训练集，分别对分析模块进行训练并进行精度测试，以调整颜色相似度系数，使本发明无创血红蛋白检测仪的测量精度达到一个较高水平。
在使用过程中，医护人员通过控制按钮对患者睑结膜进行图像采集，获得患者睑结膜图像，并通过可触摸显示屏将患者年龄、性别信息输入至检测仪；图像经过图像处理模块进行处理后，将图像传输至分析模块，按照年龄、性别将其与对比数据库对应分组进行相似度对比，取相似度最高的对比数据库对应图像；读取其对应人工标记的血红蛋白浓度，判断其对应的区间范围；由传输模块将其区间范围传输至图像采集模块进行分析结果显示。当相似度最高的相似度值小于0.9时，将信息传输至显示模块显示为错误，提醒医护人员对患者的睑结膜图像进行再次采集。当分析结果得出的浓度区间范围高于预设的最高限度或者低于最低限度时，预警装置发出预警声音，引起医护人员注意，以提醒医护人员及时采取救助措施。
同时对比数据库可以经验性的存储一些紧急情况的救援知识，当检测出待测人员的血红蛋白值高于或低于正常范围时，显示相应救援信息。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，包括：图像采集系统、图像处理分析系统和打印设备；
所述图像采集系统与所述图像处理分析系统连接，所述图像采集系统用于采集、传输和存储待测图像；
所述图像处理分析系统还与所述打印设备连接，所述图像处理分析系统用于对所述待测图像进行处理、分析，得出分析结果；
所述打印设备用于打印所述待测图像和所述分析结果。
2.根据权利要求1所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，所述图像采集系统包括：图像采集模块、第一传输模块、第一存储模块和显示模块；
所述图像采集模块与所述第一传输模块连接，所述图像采集模块用于采集所述待测图像；
所述第一传输模块与所述图像处理分析系统连接，所述第一传输模块用于将所述待测图像传输至所述图像处理分析系统；
所述第一存储模块与所述图像采集模块连接，所述第一存储模块用于存储所述待测图像；
所述显示模块与所述图像处理分析系统连接，所述显示模块用于显示所述分析结果。
3.根据权利要求2所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，所述图像采集模块包括微型照相机和控制按钮；
所述微型照相机用于采集所述待测图像；
所述控制按钮用于控制所述微型照相机进行图像采集。
4.根据权利要求2所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，所述显示模块包括可触摸显示屏和预警装置，所述可触摸显示屏用于显示所述分析结果；
所述预警装置用于基于所述分析结果发出预警声音；
所述可触摸显示屏还用于输入待测人员的年龄、性别。
5.根据权利要求1所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，所述图像处理分析系统包括：图像处理模块、第二传输模块、数据库模块和第二存储模块；
所述图像处理模块与所述第二传输模块连接，所述图像处理模块用于对所述待测图像进行处理，得到第一图像；
所述第二传输模块还与所述数据库模块连接，所述第二传输模块用于接收所述待测图像并将所述分析结果传输至显示模块；
所述数据库模块还与所述打印设备连接，所述数据库模块用于存储对比图像，并基于所述对比图像获得所述分析结果；
所述第二存储模块与所述数据库模块、所述打印装置连接，所述第二存储模块用于存储所述待测图像。
6.根据权利要求5所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，对所述待测图像进行处理方法包括：
利用图像相减的原理，减去背景，得到背景R、G、B为零的图像。
7.根据权利要求5所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，所述数据库模块包括对比数据库和分析模块；
所述对比数据库与所述分析模块连接，所述对比数据库用于存储具有人工标定信息的对比图像；
所述分析模块与所述图像处理模块连接，所述分析模块用于基于所述第一图像和所述对比图像获得所述分析结果。
8.根据权利要求7所述一种无创血红蛋白检测仪，其特征在于，所述人工标定信息包括：年龄、性别和血红蛋白浓度。
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