CN211213197U - 一种基于非接触式呼吸监测的x线胸部摄片智能曝光控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于非接触式呼吸监测的智能X线摄片曝光控制系统，解决了原有接触式呼吸监测不适用于新生儿，已有的婴儿呼吸无线监测装置又易受干扰，检测信号不准确的技术问题。该系统包括数据采集模块、处理模块、分析控制模块、X线摄片执行机构和移动应用端，数据采集模块、处理模块、分析控制模块和X线摄片执行机构依次连接，移动应用端分别与数据采集模块、处理模块和X线摄片执行机构连接，且数据采集模块是非接触式的。本实用新型通过非接触呼吸监控实现控制X线摄片执行机构精准曝光，得到符合国际标准的图像，实现了智能化控制。

Description

一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制 系统

技术领域

本实用新型涉及一种新生儿胸部检查的辅助设备，尤其涉及一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统。

背景技术

新生儿胸部X线摄片不仅是高发病率、高病死率新生儿疾病的重要诊断依据，也是PICC置管后头端定位的金标准，因此X线摄影图像质量直接关系到高危新生儿的救治成功率。国内尚无专门针对新生儿的非接触式呼吸监测方法用于胸部X线辅助拍摄，目前仅依靠影像技术人员凭经验和肉眼观察控制曝光，难以抓拍新生儿肺野充盈图像，此种情况下临床医生对新生儿肺尖及肺底部病情容易出现误诊漏诊，图像如无法用于诊断就需要进行二次摄片，新生儿的性腺和器官对辐射非常敏感，这种辐射损伤是终身性的且不可逆。造成临床医生工作量显著增加与医疗资源的浪费，最为严重的后果就是错过救治的最佳时机。

成人CT、MR检查均有使用呼吸监测来选择最佳的检查时间，并获取有价值图像信息。如MR检查使用弹性腹带绑缚患者腹部达到呼吸监测目的；CT检查则是胸壁贴电极片及指脉来监控患者呼吸，但是均不适用于新生儿的呼吸监测，前者由于新生儿无法承受绑缚，后者的电极片会遮挡肺野，不能满足临床诊断。

例如，中国专利文献CN102499686B公开了“一种婴儿呼吸暂停的无线监测装置”，包括发射微波信号检测婴儿呼吸状况的呼吸信号检测模块，对检测到的呼吸信号比较并进行频率转换的呼吸暂停检测模块和与设定阈值进行比较并引发警报的声光报警模块。其缺点是发送、接收和处理微波信号的过程中，微波信号易受到其他电信号的干扰，从而影响检测的准确性。

发明内容

本实用新型主要解决原有接触式呼吸监测不适用于新生儿，已有的婴儿呼吸无线监测装置又易受干扰，检测不准确的技术问题；提供一种基于非接触式呼吸监测的智能X线胸部摄片曝光控制系统，适用于新生儿呼吸监测，监测准确性高，在胸部X线摄影时通过非接触呼吸监测实现新生儿吸气末端（即肺充气量最大时）触发曝光，瞬时采集图像，使图像质量达到国际标准。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括数据采集模块、处理模块、分析控制模块和X线摄片执行机构，所述数据采集模块、处理模块、分析控制模块和X线摄片执行机构依次连接，所述数据采集模块是非接触式的。

数据采集模块用于采集带有标志的胸腹部图像，处理模块用于对采集的图像进行处理，得到所需的呼吸信号波形，分析控制模块用于对已经生成的呼吸波形图进行智能监控，当呼吸监测数据稳定后，计算曝光点的位置，并在曝光点向X线摄片执行机构发射信号，精准触发曝光。采用视觉技术实现非接触式呼吸监控，不仅能精确定位曝光点，控制实现精准曝光，得到符合国际标准的图像，还可以避免新生儿因直接接触所引发的不适及肺野摄片遮挡。

作为优选，所述数据采集模块包括光发射器、图像采集设备和无线通信模块A,所述光发射器和图像采集设备分别与无线通信模块A相连，图像采集设备和所述的处理模块相连。

新生儿有时候的呼吸比较微弱，呼吸时的胸腹部的收缩扩张变化小，导致图像处理中根据胸腹部的收缩扩张得到的数据不精准或无法检测到，因此通过光发射器发射光到新生儿的胸腹部，以此作为后续图像处理中的标识，使得检测数据更加准确。

作为优选，所述处理模块包括图像处理单元、呼吸信号生成单元、呼吸频率计算单和无线通信模块B，所述图像处理单元、呼吸信号生成单元和无线通信模块B连接，图像处理单元的输入端和所述的数据采集模块相连，呼吸信号生成单元的输出端和所述的分析控制模块相连，呼吸频率计算单元与所述的呼吸信号生成单元相连接。

采用视觉技术来获取呼吸信号，生成呼吸信号波形，其所受外界的影响小，得出的结论更加精准。

作为优选，所述分析控制模块包括波形监测单元和定位曝光单元，所述波形监测单元和定位曝光单元依次连接，波形监测单元的输入端和所述的处理模块相连，定位曝光单元的输出端和所述的X线摄片执行机构相连。

作为优选，所述X线摄片执行机构包括X线机和无线通信模块C。

监测呼吸信号波形，当波形稳定后，即新生儿的呼吸情况平稳后，计算曝光点的位置，位置为新生儿吸气末端（即肺组织充气量最大），并在呼吸信号到达曝光点时发送曝光信号给X线摄片执行机构，精准触发曝光，瞬时采集符合国际标准（即右侧膈肌上方至少显示8肋后缘）的新生儿胸部图像。精准曝光，可以减少拍摄的次数，提高工作效率。

作为优选，所述的X线机包括2档，一档用于旋转阳极启动，二档用于随时可以瞬时曝光，系统控制一档和二档。

X线机包括2档，系统控制一档和二档，即分别控制X线机的启动和曝光，当一档启动以后，二档随时可以接受信号瞬时曝光，便于智能化精准曝光，进而采集到符合国际标准的新生儿肺部充盈图像，满足诊断需要，提高临床工作效率。

作为优选，所述的处理模块包括增益补偿单元，所述增益补偿单元的输入端与所述的呼吸信号生成单元相连接，增益补偿单元的输出端和所述的分析控制模块相连。

对生成的呼吸信号波形进行增益补偿，使得呼吸信号波形更加精准。

作为优选，还包括移动应用端，所述移动应用端分别与所述的数据采集模块和处理模块相连接。

作为优选，所述移动应用端包括控制面板、身份识别模块、无线通信模块D、单片机模块和显示模块，所述控制面板、身份识别模块和显示模块分别与单片机模块相连接，所述单片机模块与无线通信模块D相连接。

控制面板调整控制光发射器和数据采集设备的位置、角度等，身份识别模块识别新生儿的身份以及发送启动信号给光发射器和图像采集设备，实现了智能化的控制，减少医护人员的工作量；显示模块用于显示呼吸波形图和呼吸频率，便于医护人员的实时监控。

作为优选，所述移动应用端与X线摄片执行机构连接。

X线机旋转阳极的启动一般需要2S的时间，有时候不稳定可能需要的时间更长，因此在身份识别模块识别新生儿的身份后立即发送启动信号给X线机旋转阳极，启动X线机做好曝光准备，实现精准曝光。

本实用新型的有益效果是：1）通过呼吸监测，选择最佳的曝光时间，减少辐射；2）采用非接触的方式，在采集呼吸信号时，无需与新生儿直接接触，避免引起新生儿的不适，且肺野不会被遮挡；3）精准曝光，采集符合国际标准的新生儿胸部图像；4）智能化控制，减少工作人员的工作量。

附图说明

图1是本实用新型的一种系统结构框图。

图2是本实用新型的一种具体实施系统结构框图。

图中1.数据采集模块，11.光发射器，12.图像采集设备，13.无线通信模块A，2.处理模块，21.图像处理单元，22.呼吸信号生成单元，23增益补偿单元，24.呼吸频率计算单元，25. 无线通信模块B， 3.分析控制模块，31.波形监测单元，32.定位曝光单元，4. X线摄片执行机构，41.X线机，42. 无线通信模块C，5.移动应用端，51.无线通信模块D，52.单片机模块，53.控制面板，54.身份识别模块，55.显示模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种智能呼吸监测X线摄片曝光控制系统，如图1所示，包括数据采集模块1、处理模块2、分析控制模块3、X线摄片执行机构4和移动应用端5。

如图2所示，数据采集模块包括光发射器11和图像采集设备12和无线通信模块A13；处理模块包括图像处理单元21、呼吸信号生成单元22、增益补偿单元23、呼吸频率计算单元24和无线通信模块B25；分析控制模块包括波形监测模块31和定位曝光模块32 ；X线摄片执行机构包括X线机41和无线通信模块C42；移动应用端包括无线通信模块D51、单片机模块52、控制面板53、身份识别模块54和显示模块55。

光发射器用于发射光到新生儿胸腹部，作为图像采集位置的标识，所用的光可以是激光、红外光等；图像采集设备是任何可以采集人体胸腹部图像的设备，例如摄像机，该设备连续不间断的采集新生儿呼吸时的胸腹部图像，并通过无线的方式传送给处理模块。

图像处理单元用于对图像采集设备发送的每一幅图像进行处理，提取图像中的光点位置，将其位置信息发送给呼吸信号生成单元；呼吸信号生成单元将图像处理单元发送的光点位置和图像采集时间相结合生成呼吸信号波形；增益补偿单元对呼吸信号生成单元所生成的呼吸信号波形进行增益补偿；呼吸频率计算单元依据呼吸信号生成单元的呼吸信号波形图计算得到相应时间的呼吸频率。

X线摄片执行机构中的X线机包含2档，一档用于旋转阳极启动，二档用于随时可以瞬时曝光。

波形监测模块用于对生成的呼吸信号波形进行监测，当呼吸信号波形稳定后，发送定位信号给定位曝光模块；定位曝光模块接收到定位信号后，依据呼吸信号波形图对曝光点进行计算，并在呼吸信号到达曝光点时发送曝光信号给X线摄片执行机构。

移动应用端，可以是配套的手持设备，也可以是装有相应APP软件的手机或者平板电脑等。控制面板用于调整光发射器和图像采集设备的照射或采集高度、角度等；身份识别模块用于识别新生儿的身份以及发送启动信号给光发射器、图像采集设备和X线机旋转阳极；显示模块用于显示呼吸波形图和呼吸频率；单片机模块作为微型控制器用于处理各种信息。

另外，X线机旋转阳极的启动信号也可以是当监测到波形稳定后（即新生儿的呼吸情况平稳后），由波形监测模块发射的（图2中的虚线箭头连接）。

无线通信模块A～D用于收发信息。

下述整个工作过程：

医护人员在移动应用端的控制面板中输入相应的参数，控制面板将参数传送到单片机模块进行处理，通过无线通信模块D将控制信息发给数据采集模块的无线通信模块A，无线通信模块A接收到控制信息后，控制光发射器和图像采集设备根据新生儿的身体情况调整到最佳的照射高度、角度和最佳的图像采集高度和角度。

医护人员利用移动应用端的身份识别模块扫描新生儿的身份标识（脚环上的条形码）进行身份识别，识别身份后，单片机模块产生一个启动信号，通过无线通信模块D将启动信息发给数据采集模块的无线通信模块A和X线摄片执行机构的无线通信模块C，无线通信模块A接收到启动信息后，发送启动信号给光发射器、图像采集设备，光发射器发射光到新生儿的腹部，图像采集设备开始进行图像采集，无线通信模块C接收到启动信息后，发送启动信号给 X线机旋转阳极， X线机旋转阳极启动，为接下来的曝光进行准备。

图像采集设备将采集到的每一幅图像通过无线方式发送到处理模块的图像处理单元，图像处理单元对所接收的每一幅图像进行处理，提取图像中的光点位置，将位置信息发送给呼吸信号生成单元。呼吸信号生成单元将图像处理单元发送的光点位置和图像采集时间相结合生成呼吸信号波形图，增益补偿单元对呼吸信号波形的波动性进行增益补偿，得到完善后的呼吸信号波形，将呼吸信号波形发送给呼吸频率计算单元和波形监测单元。呼吸频率计算单元依据呼吸信号波形图计算得到相应时间的呼吸频率。通过无线通信模块B将呼吸信号波形和呼吸频率发送给移动应用端的无线通信模块D，无线通信模块D接收到信息后经过单片机模块的处理后，在显示模块显示出来，以便医生进行实时监控。

波形监测单元对已生成的呼吸信号波形进行监测，当呼吸信号波形稳定后，发送定位信号给定位曝光单元。定位曝光模块接收到定位信号后，依据呼吸信号波形图对曝光点进行计算，曝光点的位置位于新生儿吸气末端（即肺组织充气量最大），并在呼吸信号到达曝光点时发送曝光信号给X线摄片执行机构的无线通信模块C，无线通信模块C接收到曝光信号后将曝光信号发送给X线机，精准触发X线机曝光，瞬时采集符合国际标准（即右侧膈肌上方至少显示8肋后缘）的新生儿胸部图像。

Claims (10)

1.一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于包括数据采集模块、处理模块、分析控制模块和X线摄片执行机构，所述数据采集模块、处理模块、分析控制模块和X线摄片执行机构依次连接，所述数据采集模块是非接触式的。

2.根据权利要求1所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述数据采集模块包括光发射器、图像采集设备和无线通信模块A,所述光发射器和图像采集设备分别与无线通信模块A相连，图像采集设备和所述的处理模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述处理模块包括图像处理单元、呼吸信号生成单元、呼吸频率计算单和无线通信模块B，所述图像处理单元、呼吸信号生成单元和无线通信模块B连接，图像处理单元的输入端和所述的数据采集模块相连，呼吸信号生成单元的输出端和所述的分析控制模块相连，呼吸频率计算单元与所述的呼吸信号生成单元相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述分析控制模块包括波形监测单元和定位曝光单元，所述波形监测单元和定位曝光单元依次连接，波形监测单元的输入端和所述的处理模块相连，定位曝光单元的输出端和所述的X线摄片执行机构相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述X线摄片执行机构包括X线机和无线通信模块C。

6.根据权利要求5所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述的X线机包括2档，一档用于旋转阳极启动，二档用于随时可以瞬时曝光，系统控制一档和二档。

7.根据权利要求3所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述的处理模块包括增益补偿单元，所述增益补偿单元的输入端与所述的呼吸信号生成单元相连接，增益补偿单元的输出端和所述的分析控制模块相连。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于还包括移动应用端，所述移动应用端分别与所述的数据采集模块和处理模块相连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述移动应用端包括控制面板、身份识别模块、无线通信模块D、单片机模块和显示模块，所述控制面板、身份识别模块和显示模块分别与单片机模块相连接，所述单片机模块与无线通信模块D相连接。

10.根据权利要求8所述的一种基于非接触式呼吸监测的X线胸部摄片智能曝光控制系统，其特征在于所述移动应用端与X线摄片执行机构连接。

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