CN118141303A - 结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法，所述辅助压腹系统包括显示设备、内窥镜设备、单片机、电磁继电器、气泵、第一气管、N个气囊模块、N个电磁气阀、腰带和磁环，通过霍尔传感器可以获取磁环的位置并判断需要充气的气囊，进而便于医生结合按压效果与显示设备图像对内窥镜进行调整，进而保障在内窥镜在使用过程中的安全、简单、易操作、实用性强等基本特点，所述系统能够自动获取需要辅助按压的位置，具有自主分析及调控能力，能够适时适度自动加以压迫、提高肠镜插镜成功率及效率，减轻患者痛苦，节约医疗资源。
Description
技术领域
本发明涉及腹部辅助按压装置技术领域，尤其是一种结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法。
背景技术
近年来大肠癌发生率显著增高且逐渐年轻化。其他与环境或心理因素等相关的如炎症性肠病和功能性胃肠病发生率也明显增加。结肠镜检查是目前筛查肠道疾病的基本且有效手段。
结肠镜检查中，患者一般取左侧卧位，由于肠道迂曲冗长，时刻蠕动，易出现肠管伸长，或形成各种襻，影响肠镜自由度，造成乙状结肠、横结肠、脾曲、肝曲等部位通过困难，增加患者痛苦，增加出血甚至穿孔等风险，最终导致无法完成结肠镜检查。尤其是对于消瘦、肥胖、腹部较大、结肠较长或有腹部手术史的患者，插镜至盲肠较为困难，临床上除了变换体位外，往往需助手手法压迫。压迫手法对经验要求极高，且压迫过程除了体力损耗之外，也容易因肌肉酸痛使压迫点发生移位，导致获效甚微。
基于此，一些肠镜检查辅助压腹装置应运而生。目前，对腹部辅助按压的装置通常采用机械驱动按压块或者通过气囊膨胀的方式对患者腹部进行按压，但是所按压的位置大都是装置所固定在患者体表的位置自动按压或者只考虑几个常见压迫点的位置，往往比较机械。当这些压迫点不起效时，无法做到具体情况具体分析，更难以同时能够兼顾患者的常用体位如左侧卧位。
因此，鉴于传统的按压辅助装置无法自主确定需要辅助按压的位置，无法对按压效果自主分析及调控，功能性较为单一，使肠镜插镜成功率及效率无法得到保障的问题，研发一种人工智能辅助压腹系统具有重要的临床应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种结肠镜人工智能辅助压腹系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种结肠镜人工智能辅助压腹系统，包括显示设备、内窥镜设备、单片机、电磁继电器、气泵、第一气管、N个气囊模块、N个电磁气阀、腰带和磁环，所述气囊模块包括通气孔、霍尔传感器、气囊和顶板，所述顶板上设置有通气孔，所述气囊固定在顶板一侧并通过通气孔与外界连通，所述气囊内设有霍尔传感器，霍尔传感器用于检测磁环的位置，所述顶板另一侧与腰带固定连接，确保气囊充气后向人体腹部方向运动，所述通气孔与电磁气阀通过第二气管连接，利用电磁气阀的通断控制所述气囊模块中气囊的充气与放气；所述气泵与电磁气阀通过第一气管连接，所述单片机与气囊模块中霍尔传感器信号连接，单片机接收霍尔传感器返回的电平信号，所述单片机通过电磁继电器与电磁气阀线路连接，所述单片机为电磁继电器提供电平信号，电磁继电器为电磁气阀供电并控制电磁气阀的通断，所述单片机与内窥镜设备的主机之间通讯连接，二者可以互相发送指令，所述磁环固定在内窥镜设备的内窥镜前端，所述显示设备与内窥镜设备的主机通讯连接，用于显示内窥镜设备采集并处理的图像信息。
优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述腰带两侧分别设有正面魔术贴与背面魔术贴，所述正面魔术贴和背面魔术贴分别设置在腰带的两端。
优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述正面魔术贴的长度长于背面魔术贴的长度。
优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述腰带本体的材质为柔性透气材料。
优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述电磁气阀为两位三通阀，通电时使气囊与气泵连通并充气，断电时使气囊与外界环境连通并放气。
优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述气囊的两侧向内侧凹陷。
上述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，具体步骤如下：
(1)系统运行过程中，内窥镜设备实时获取内窥镜图像，并通过二值化方法对图像进行处理将其转换为黑白图像，并对黑白图像中心特定区域内的颜色进行判断：若图像中心特定区域内的颜色为黑色则判定内窥镜前端未与肠道发生碰撞，若图像中心特定区域内的颜色为白色则判定内窥镜前端与肠道发生碰撞；
(2)当系统判定内窥镜与肠道发生碰撞时，内窥镜设备对单片机发送检测指令，单片机获取各个气囊中霍尔传感器返回的电平信号，以确定目前磁环所在位置，即自主获取需要辅助按压的位置；
(3)单片机给电磁继电器提供相应的电平信号，接通控制需要进行辅助按压位置气囊的电磁气阀，使气泵连通气囊并对其进行充气；由于顶板的存在，气囊将向人体腹部方向运动以达到智能辅助按压的效果；
(4)经过系统辅助按压后，内窥镜回到正常路径，图像中心将重新显示为黑色，此时内窥镜设备对单片机发送停止辅助按压指令，单片机将给电磁继电器提供相反的电平信号，使其关闭对应的电磁气阀以停止气泵对气囊的充气，结束辅助按压，整个内窥镜检查过程中以此循环，从而达到自主分析及调控的目的。
优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，所述步骤(2)中霍尔传感器受周围磁场影响会产生不同的电平信号，当霍尔传感器周围无磁铁时，其为低电平信号，反之则为高电平信号，当单片机检测到某个霍尔传感器为高电平信号后，说明磁环位于该气囊下方，从而确定磁环位置。
有益效果：
上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，通过霍尔传感器可以获取磁环的位置并判断需要充气的气囊，进而便于医生结合按压效果与显示设备图像对内窥镜进行调整，进而保障在内窥镜在使用过程中的安全、简单、易操作、实用性强等基本特点，所述系统能够自动获取需要辅助按压的位置，具有自主分析及调控能力，能够适时适度自动加以压迫、提高肠镜插镜成功率及效率，减轻患者痛苦，节约医疗资源。
附图说明
图1为本发明所述结肠镜人工智能辅助压腹系统的结构示意图；
图2为本发明所述结肠镜人工智能辅助压腹系统的腰带背面的结构示意图；
图3为本发明所述结肠镜人工智能辅助压腹系统的气囊模块的结构示意图；
图4为本发明所述结肠镜人工智能辅助压腹系统的内窥镜和磁环的组装结构图。
图中：1、显示设备；2、内窥镜设备；3、单片机；4、电磁继电器；5、气泵；6、正面魔术贴；7、第一气管；8、气囊模块；9、电磁气阀；10、腰带；11、背面魔术贴；12、磁环；13、内窥镜；801、通气孔；802、霍尔传感器；803、气囊；804、顶板。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明中结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法做出说明。
实施例1
如图1-4所示，一种结肠镜人工智能辅助压腹系统，包括显示设备1、内窥镜设备2、单片机3、电磁继电器4、气泵5、第一气管7、9个气囊模块8、9个电磁气阀9、腰带10和磁环12，所述腰带10本体的材质为柔性透气材料，可以更好的贴合于患者躯体表面，而本实施例中采用蜂巢式网眼布，进而保障透气性和柔软性，腰带10两侧分别设有正面魔术贴6与背面魔术贴11，所述正面魔术贴6和背面魔术贴11分别设置在腰带10的两端；所述气囊模块8包括通气孔801、霍尔传感器802、气囊803和顶板804，所述顶板804上设置有通气孔801，所述气囊803固定在顶板804一侧并通过通气孔801与外界连通，所述气囊803的两侧向内侧凹陷，保障气囊803充气后向单一方向运动，保证按压的有效性，气囊803内设有霍尔传感器802，霍尔传感器802用于检测磁环12的位置，所述顶板804另一侧与腰带10固定连接，确保气囊803充气后向人体腹部方向运动，所述通气孔801与电磁气阀9通过第二气管连接，所述电磁气阀9为两位三通阀，利用电磁气阀9的通断控制所述气囊模块8中气囊803的充气与放气，通电时使气囊803与气泵5连通并充气，断电时使气囊803与外界环境连通并放气；所述气泵5与电磁气阀9通过第一气管7连接，所述单片机3具有数据采集及运算处理功能，主要用于采集霍尔传感器电平信号、控制电磁气阀通断及与内窥镜设备2的主机通讯，所述单片机3与气囊模块8中霍尔传感器802信号连接，单片机3接收霍尔传感器802返回的电平信号，所述单片机3通过电磁继电器4与电磁气阀9线路连接，所述单片机3为电磁继电器4提供电平信号，电磁继电器4为电磁气阀9供电并控制电磁气阀9的通断，所述单片机3与内窥镜设备2的主机之间通讯连接，二者可以互相发送指令，所述磁环12固定在内窥镜设备2的内窥镜13前端，所述显示设备1与内窥镜设备2的主机通讯连接，用于显示内窥镜设备2采集并处理的图像信息。
上述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，具体步骤如下：
(1)系统运行过程中，内窥镜设备实时获取内窥镜图像，并通过二值化方法对图像进行处理将其转换为黑白图像，并对黑白图像中心特定区域内的颜色进行判断：若图像中心特定区域内的颜色为黑色则判定内窥镜前端未与肠道发生碰撞，若图像中心特定区域内的颜色为白色则判定内窥镜前端与肠道发生碰撞；
(2)当系统判定内窥镜与肠道发生碰撞时，内窥镜设备对单片机发送检测指令，单片机获取各个气囊中霍尔传感器返回的电平信号，以确定目前磁环所在位置，即自主获取需要辅助按压的位置，具体来说，霍尔传感器受周围磁场影响会产生不同的电平信号，当霍尔传感器周围无磁铁时，其为低电平信号，反之则为高电平信号，当单片机检测到某个霍尔传感器为高电平信号后，说明磁环位于该气囊下方，从而确定磁环位置；
(3)单片机给电磁继电器提供相应的电平信号，接通控制需要进行辅助按压位置气囊的电磁气阀，使气泵连通气囊并对其进行充气；由于顶板的存在，气囊将向人体腹部方向运动以达到智能辅助按压的效果；
(4)经过系统辅助按压后，内窥镜回到正常路径，图像中心将重新显示为黑色，此时内窥镜设备对单片机发送停止辅助按压指令，单片机将给电磁继电器提供相反的电平信号，使其关闭对应的电磁气阀以停止气泵对气囊的充气，结束辅助按压，整个内窥镜检查过程中以此循环，从而达到自主分析及调控的目的。
具体应用过程中，在内窥镜检查之前，将腰带10围在患者腰间，气囊803一侧紧贴于患者腹部位置并通过正面魔术贴6与背面魔术贴11贴合将腰带10固定于腰间。内窥镜检查的过程中，显示设备1显示内窥镜13的图像，为医生提供参考；内窥镜设备2获取内窥镜13的图像并进行二值化处理，图像中心显示黑色判断为内窥镜13前端无阻碍，可以继续前进，不需要发送指令；若图像中心显示白色则判断为内窥镜13碰到肠壁需要气囊803辅助按压。
当图像中心显示为白色时，通过霍尔传感器802可以检测磁环12的位置并判断需要充气的气囊803；通过单片机3可以获取霍尔传感器802的信号，并给电磁继电器4提供相应的电平信号，使其接通对应的电磁气阀9，此时气泵5连通气囊803并对其进行充气；由于顶板804的存在，气囊803将向人体腹部方向运动以达到辅助按压的效果。
医生结合按压效果与显示设备1的图像对内窥镜13进行调整。当内窥镜13回到正常路径之后图像中心将重新显示为黑色，此时单片机3将给电磁继电器4提供相应的电平信号，使其关闭对应的电磁气阀9以停止气泵5对气囊803的充气，结束辅助按压。整个内窥镜检查过程以此循环。
实施例2
本实施例与实施例1的技术方案基本一致，区别仅在于，本实施例中将多个(例如，3个或更多)磁环12设置在内窥镜13前端，使用过程中能够实现多个气囊803对不同位置的同时按压。
实施例3
本实施例与实施例1的技术方案基本一致，区别仅在于，本实施例中正面魔术贴6的长度长于背面魔术贴11的长度，通过将背面魔术贴11粘贴在正面魔术贴6的不同位置，能够使该辅助压腹装置适用于不同体型的患者。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：包括显示设备(1)、内窥镜设备(2)、单片机(3)、电磁继电器(4)、气泵(5)、第一气管(7)、N个气囊模块(8)、N个电磁气阀(9)、腰带(10)和磁环(12)，所述气囊模块(8)包括通气孔(801)、霍尔传感器(802)、气囊(803)和顶板(804)，所述顶板(804)上设置有通气孔(801)，所述气囊(803)固定在顶板(804)一侧并通过通气孔(801)与外界连通，所述气囊(803)内设有霍尔传感器(802)，所述顶板(804)另一侧与腰带(10)固定连接，所述通气孔(801)与电磁气阀(9)通过第二气管连接；所述气泵(5)与电磁气阀(9)通过第一气管(7)连接，所述单片机(3)与气囊模块(8)中霍尔传感器(802)信号连接，所述单片机(3)通过电磁继电器(4)与电磁气阀(9)线路连接，所述单片机(3)与内窥镜设备(2)的主机之间通讯连接，所述磁环(12)固定在内窥镜设备(2)的内窥镜(13)前端，所述显示设备(1)与内窥镜设备(2)的主机通讯连接。
2.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述腰带(10)两侧分别设有正面魔术贴(6)与背面魔术贴(11)，所述正面魔术贴(6)和背面魔术贴(11)分别设置在腰带(10)的两端。
3.根据权利要求2所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述正面魔术贴(6)的长度长于背面魔术贴(11)的长度。
4.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述腰带(10)本体的材质为柔性透气材料。
5.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述电磁气阀(9)为两位三通阀。
6.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述气囊(803)的两侧向内侧凹陷。
7.权利要求1-6之一所述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)系统运行过程中，内窥镜设备实时获取内窥镜图像，并通过二值化方法对图像进行处理将其转换为黑白图像，并对黑白图像中心特定区域内的颜色进行判断：若图像中心特定区域内的颜色为黑色则判定内窥镜前端未与肠道发生碰撞，若图像中心特定区域内的颜色为白色则判定内窥镜前端与肠道发生碰撞；
(2)当系统判定内窥镜与肠道发生碰撞时，内窥镜设备对单片机发送检测指令，单片机获取各个气囊中霍尔传感器返回的电平信号，以确定目前磁环所在位置，即自主获取需要辅助按压的位置；
(3)单片机给电磁继电器提供相应的电平信号，接通控制需要进行辅助按压位置气囊的电磁气阀，使气泵连通气囊并对其进行充气；由于顶板的存在，气囊将向人体腹部方向运动以达到智能辅助按压的效果；
(4)经过系统辅助按压后，内窥镜回到正常路径，图像中心将重新显示为黑色，此时内窥镜设备对单片机发送停止辅助按压指令，单片机将给电磁继电器提供相反的电平信号，使其关闭对应的电磁气阀以停止气泵对气囊的充气，结束辅助按压，整个内窥镜检查过程中以此循环，从而达到自主分析及调控的目的。
8.根据权利要求7所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，其特征在于：所述步骤(2)中霍尔传感器受周围磁场影响会产生不同的电平信号，当霍尔传感器周围无磁铁时，其为低电平信号，反之则为高电平信号，当单片机检测到某个霍尔传感器为高电平信号后，说明磁环位于该气囊下方，从而确定磁环位置。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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