RU2544314C1

RU2544314C1 - Device for conjunctival microscopy

Info

Publication number: RU2544314C1
Application number: RU2013154808/14A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Усов; Александр Николаевич Гумовский; Валерий Николаевич Багрянцев; Юлия Петровна Недобыльская; Андрей Олегович Недобыльский; Дмитрий Александрович Полянский
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-03-20

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: device for conjunctival microscopy comprises an optical system with an integrated power supply accommodating a video camera with an image transfer system, a light unit and a computer-based image control, recording and analysis system, a wireless coupling unit configured to maintain dynamic feedback between the optical system and the control unit. The light unit comprises two high-brightness white light-emitting diodes rigidly attached to a video camera so that their light flux direction makes an angle of not less than 20° in relation to an optical axis of the image transfer system. The wireless coupling units of the optical system and analyser comprises a wireless image transmission element, an image characteristics wireless transmission element, a light characteristics wireless control element and a wireless notification canal element. The wireless coupling unit of the optical system, video camera and notification unit are connected to the supply unit of the optical system.

EFFECT: using the given invention enables reducing the diagnostic time and increasing reliability for assessing the patient's state.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской оптики и может быть использовано для инструментального наблюдения микроциркуляции крови в сосудах конъюнктивы глазного яблока, в т.ч. в условиях удаления наблюдателя от пациента.The invention relates to the field of medical optics and can be used for instrumental observation of microcirculation of blood in the vessels of the conjunctiva of the eyeball, including in conditions of removal of the observer from the patient.

Известна система для мониторинга состояния микроциркуляции, включающая электрически связанные между собой видеокамеру с системой переноса изображений, оптический стенд с опорным источником облучения исследуемой зоны глаза спектром видимых световых волн, выполненный на базе щелевой лампы с галогеновым осветителем, а также систему управления, регистрации и анализа полученных изображений, выполненных на базе ЭВМ (см. RU №46164, МПК A61B 5/02, 2005).A known system for monitoring the state of microcirculation, including an electrically connected video camera with an image transfer system, an optical stand with a reference source of irradiation of the studied eye area with a spectrum of visible light waves, made on the basis of a slit lamp with a halogen illuminator, as well as a control system for recording and analysis of the obtained images made on the basis of a computer (see RU No. 46164, IPC A61B 5/02, 2005).

Однако известному устройству, как и всем подобным устройствам на основе щелевых ламп, присущи и все их недостатки, а именно: известная система громоздка, стационарна, используется только для пациентов в положении сидя, требует фиксации головы пациента, что затрудняет ее применение в экстренных случаях для тяжелобольных пациентов, получение качественного изображения требует длительного времени, поскольку выбор участка конъюнктивы, установка освещения, наводка на резкость проводится оператором.However, the known device, like all similar devices based on slit lamps, has all their drawbacks, in particular: the known system is bulky, stationary, is used only for patients in a sitting position, it requires fixing the patient’s head, which makes it difficult to use in emergency cases seriously ill patients, obtaining a high-quality image requires a long time, since the choice of the conjunctival site, the installation of lighting, focusing is carried out by the operator.

Известно также устройство для конъюнктивальной микроскопии, включающее видеокамеру с системой переноса изображений, осветитель и связанной с ней системы управления, регистрации, анализа полученных изображений, реализованной на базе ЭВМ, при этом оптическая система связана с системой управления динамической обратной связью, обеспечивающей оптимизацию качества для каждого изображения, осветитель представляет собой два конструктивно объединенных сверхярких белых светодиода, жестко закрепленных на видеокамере таким образом, что направление их световых потоков составляет угол не менее 20° относительно оптической оси системы переноса изображений (см. RU №2311113, МПК A61B 3/10, A61B 3/14, 2007).A device for conjunctival microscopy is also known, which includes a video camera with an image transfer system, a illuminator, and a control system for recording, analyzing received images, implemented on a computer base, the optical system being connected to a dynamic feedback control system that ensures quality optimization for each image, the illuminator is two structurally combined superbright white LEDs that are rigidly mounted on the camcorder in such a way that the appearance of their light fluxes makes an angle of at least 20 ° relative to the optical axis of the image transfer system (see RU No. 2311113, IPC A61B 3/10, A61B 3/14, 2007).

Недостатками известного устройства являются: ограничение функциональности проводным интерфейсом USB 2.0 (не более 3-х метров между видеокамерой и блоком анализа изображений на базе ЭВМ), громоздкость, используется только для пациентов в положении сидя и лежа, ее применение для тяжелобольных пациентов с вынужденной позой в условиях лечебно-профилактических учреждений затруднительно, а в чрезвычайных ситуациях (ЧС) или боевых действиях практически невозможно. Кроме того, известное устройство требует присутствия квалифицированного специалиста в непосредственной близости от пациента, где он подвергается опасности ранения или гибели, что опасно возможностью потери такого специалиста.The disadvantages of the known device are: limited functionality by the wired USB 2.0 interface (no more than 3 meters between the video camera and the computer-based image analysis unit), cumbersome, used only for patients in a sitting and lying position, its use for seriously ill patients with a forced pose in conditions of medical institutions is difficult, and in emergency situations (emergencies) or military operations it is almost impossible. In addition, the known device requires the presence of a qualified specialist in the immediate vicinity of the patient, where he is at risk of injury or death, which is dangerous because of the possibility of losing such a specialist.

Задачей изобретения является создание устройства экспресс-съемки микрососудистого русла конъюнктивы глазного яблока, максимально щадящего для пациента, применение которого возможно в условиях как лечебно-профилактических учреждений, так и в экстренных случаях, чрезвычайных ситуациях, и боевых действиях, в условиях применения средств радиоэлектронной борьбы.The objective of the invention is to provide a device for express shooting of the microvascular bed of the conjunctiva of the eyeball, which is most sparing for the patient, the use of which is possible in conditions of both medical institutions and in emergency cases, emergencies, and military operations, in the context of the use of electronic warfare.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в сокращении времени диагностики и повышении достоверности оценки состояния пациента, кроме того, появилась возможность диагностики пациентов с вынужденной позой, например, пораженных в ЧС, находящихся в завалах, кроме того, исключается риск потерь квалифицированных специалистов за счет возможности их вывода из зоны проявления опасности, кроме того, исключается возможность искажения диагностической информации за счет устранения возможности воздействия помех на сигнал в процессе его передачи в диагностический центр. Среднее время обследования составляет 1 мин 23 сек.The technical result that manifests itself in solving the problem is expressed in reducing the time of diagnosis and increasing the reliability of assessing the condition of the patient, in addition, it became possible to diagnose patients with forced posture, for example, those affected in emergencies who are in the rubble, in addition, the risk of loss of qualified specialists is eliminated due to the possibility of their withdrawal from the danger zone, in addition, the possibility of distorting diagnostic information by eliminating the possibility of exposure interference to the signal during its transmission to the diagnostic center. The average examination time is 1 min 23 sec.

Поставленная задача решается тем, что устройство для конъюнктивальной микроскопии, содержащее оптическую систему, включающую видеокамеру с системой переноса изображений, осветитель, содержащий два сверхярких белых светодиода, жестко закрепленных на видеокамере так, что направление их световых потоков составляет угол не менее 20° относительно оптической оси системы переноса изображений и систему управления, регистрации и анализа полученных изображений, реализованную на базе ЭВМ, блок связи, выполненный с возможностью поддержания динамической обратной связи между оптической системой и системой управления, отличающийся тем, что оптическая система содержит блок питания, предпочтительно встроенный, при этом блок связи выполнен беспроводным и содержит узел беспроводной связи оптической системы и узел беспроводной связи анализатора, причем узел беспроводной связи оптической системы содержит первый элемент беспроводной трансляции изображения, первый элемент беспроводной трансляции характеристик изображения, первый элемент беспроводного контроля характеристик освещения и первый элемент беспроводного канала оповещения, при этом узел беспроводной связи анализатора содержит второй элемент беспроводной трансляции изображения, второй элемент беспроводной трансляции характеристик изображения, второй элемент беспроводного контроля характеристик освещения и второй элемент беспроводного канала оповещения, при этом узел беспроводной связи оптической системы, видеокамера и блок оповещения подключены к блоку питания оптической системы, причем вход первого элемента беспроводной трансляции изображения сообщен с выходом видеокамеры, а его выход сообщен со вторым элементом беспроводной трансляции изображения, который через буфер изображений сообщен с блоком записи изображений и блоком предварительного анализа изображений, кроме того, выход первого элемента беспроводной трансляции характеристик изображения сообщен со входом видеокамеры, а его вход сообщен с выходом второго элемента беспроводной трансляции характеристик изображения, вход которого сообщен с выходом блока управления передаточными характеристиками, который в свою очередь сообщен с выходами блоков предварительного анализа изображений и блоком ввода параметров, кроме того, выход первого элемента беспроводного контроля характеристик освещения сообщен с осветителем, а его вход сообщен с выходом второго элемента беспроводного контроля характеристик освещения, вход которого сообщен с выходом блока управления яркостью осветителей, который, в свою очередь, сообщен с блоком предварительного анализа изображений и блоком ввода параметров, кроме того, выход первого элемента беспроводного канала оповещения сообщен с блоком оповещения, а его вход сообщен со вторым элементом беспроводного канала оповещения, вход которого сообщен со счетчиком записанных кадров, который в свою очередь сообщен с блоком предварительного анализа изображений и блоком ввода параметров, кроме того, выход блока записи изображений сообщен с блоком морфологического анализа изображений, выходы которого сообщены с блоком записи результатов морфологического анализа изображений и блоком отображения видеоизображения, который также сообщен с блоком предварительного анализа изображений, при этом первый и второй элементы блоков беспроводной связи оптической системы и беспроводной связи анализатора связаны через один или несколько активных и/или пассивных ретрансляторов, или же напрямую с использованием действующих стандартов беспроводной связи, например радиосвязь стандарта IEEE 802.11 b/g/n Wi-Fi, или инфракрасная связь стандарта Infrared W-LAN или Giga-IR.The problem is solved in that a conjunctival microscopy device containing an optical system including a video camera with an image transfer system, a illuminator containing two super-bright white LEDs that are rigidly fixed to the camera so that the direction of their light flux is at least 20 ° from the optical axis image transfer systems and a control system for recording and analyzing received images, implemented on the basis of a computer, a communication unit configured to maintain din feedback between the optical system and the control system, characterized in that the optical system contains a power supply, preferably built-in, the communication unit is wireless and contains a wireless communication node of the optical system and a wireless communication node of the analyzer, the wireless communication node of the optical system contains the first element for wireless transmission of the image, the first element for wireless broadcasting of the characteristics of the image, the first element for wireless control of the characteristics of the lighting and the first element of the wireless notification channel, wherein the analyzer’s wireless communication unit comprises a second image transmission wireless element, a second image characteristics wireless transmission element, a second lighting characteristics wireless monitoring element and a second wireless notification channel element, wherein the wireless communication unit of the optical system, a video camera and the notification unit are connected to the power supply unit of the optical system, the input of the first element of wireless broadcasting communicated with the output of the camera, and its output is communicated with the second element of the wireless image transmission, which through the image buffer is communicated with the image recording unit and the preliminary image analysis unit, in addition, the output of the first element of the wireless transmission of image characteristics is communicated with the input of the camera, and its input is communicated with the output of the second element of the wireless transmission of image characteristics, the input of which is communicated with the output of the transfer characteristics control unit, which in turn the transmitter is communicated with the outputs of the preliminary image analysis units and the parameter input unit, in addition, the output of the first element of the wireless control of lighting characteristics is communicated with the illuminator, and its input is communicated with the output of the second element of the wireless control of lighting characteristics, the input of which is communicated with the output of the brightness control unit of the illuminators, which, in turn, is communicated with the preliminary image analysis unit and the parameter input unit, in addition, the output of the first element of the wireless notification channel communicated with the notification unit, and its input is communicated with the second element of the wireless notification channel, the input of which is communicated with the counter of recorded frames, which in turn is communicated with the preliminary image analysis unit and parameter input unit, in addition, the output of the image recording unit is communicated with the morphological unit image analysis, the outputs of which are communicated with the recording unit of the results of morphological image analysis and the video image display unit, which is also communicated with the preliminary analysis unit liza of images, while the first and second elements of the wireless blocks of the optical system and the analyzer’s wireless communication are connected through one or more active and / or passive repeaters, or directly using existing wireless standards, for example, IEEE 802.11 b / g / n radio Wi-Fi, or Infrared Infrared W-LAN or Giga-IR standard.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.

Признаки, указывающие, что «оптическая система содержит блок питания, предпочтительно встроенный», и признаки, указывающие, что «узлы связи выполнены беспроводными», обеспечивают минимизацию ее массогабаритных параметров и возможность ее применения у тяжелобольных пациентов с вынужденной позой, что делает процедуру диагностики максимально щадящей для пациента и удобной для оператора, и обеспечивает возможность применения системы в условиях ЧС и боевых действий.Signs indicating that “the optical system contains a power supply, preferably built-in”, and signs indicating that “communication nodes are wireless”, minimize its weight and size parameters and the possibility of its use in seriously ill patients with a forced posture, which makes the diagnostic procedure sparing for the patient and convenient for the operator, and provides the possibility of using the system in emergency situations and military operations.

Признаки, указывающие, что «узел беспроводной связи оптической системы содержит первый элемент беспроводной трансляции изображения, первый элемент беспроводной трансляции характеристик изображения, первый элемент беспроводного контроля характеристик освещения и первый элемент беспроводного канала оповещения», описывают конструкцию узла беспроводной связи оптической системы и обеспечивают передачу видеоизображения и прием заданных характеристик осветителя, видеокамеры, а также прием сигнала, управляющего работой блока оповещения.Signs indicating that “the optical system’s wireless node includes a first wireless image transmitting element, a first image characteristics wireless transmitting element, a first lighting characteristics wireless control element and a first wireless notification channel element” describe a design of a wireless communication node of an optical system and provide video transmission and receiving the specified characteristics of the illuminator, video camera, as well as receiving a signal that controls the operation of the notification unit I am.

Признаки, указывающие, что «узел беспроводной связи анализатора содержит второй элемент беспроводной трансляции изображения, второй элемент беспроводной трансляции характеристик изображения, второй элемент беспроводного контроля характеристик освещения и второй элемент беспроводного канала оповещения», описывают конструкцию узла беспроводной связи анализатора и обеспечивают прием видеоизображения и передачу заданных характеристик осветителя, видеокамеры, и передачу сигнала, управляющего работой блока оповещения.Signs indicating that “the analyzer’s wireless node includes a second image transmitting wireless element, a second image characteristics wireless transmitting element, a second lighting characteristics wireless monitoring element and a second wireless notification channel element” describe the design of the analyzer’s wireless communication unit and provide video reception and transmission preset characteristics of the illuminator, video camera, and the transmission of a signal that controls the operation of the notification unit.

Признаки, указывающие, что «узел беспроводной связи оптической системы, видеокамера и блок оповещения подключены к блоку питания оптической системы» обеспечивают работоспособность названных узлов и элементов.Signs indicating that "the wireless communication node of the optical system, the video camera and the notification unit are connected to the power supply unit of the optical system" ensure the operability of these nodes and elements.

Признаки, указывающие, что «вход первого элемента беспроводной трансляции изображения сообщен с выходом видеокамеры, а его выход сообщен со вторым элементом беспроводной трансляции изображения, который через буфер изображений сообщен с блоком записи изображений», обеспечивают передачу видеосигнала на блок записи изображений и обеспечение возможности оценки качественных характеристик поступающего изображения.Signs indicating that “the input of the first element of the wireless image broadcast is communicated with the output of the camera, and its output is communicated with the second element of the wireless image broadcast, which is communicated through the image buffer with the image recording unit”, provide a video signal to the image recording unit and enable evaluation qualitative characteristics of the incoming image.

Признаки, указывающие, что «вход первого элемента беспроводной трансляции изображения сообщен с блоком предварительного анализа изображений», обеспечивают аппаратный анализ качественных характеристик изображения.Signs indicating that "the input of the first element of the wireless broadcast image communicated with the block preliminary image analysis" provide a hardware analysis of the qualitative characteristics of the image.

Признаки, указывающие, что «выход первого элемента беспроводной трансляции характеристик изображения сообщен со входом видеокамеры, а его вход сообщен с выходом второго элемента беспроводной трансляции характеристик изображения, вход которого сообщен с выходом блока управления передаточными характеристиками, который в свою очередь сообщен с выходами блоков предварительного анализа изображений и блоком ввода параметров», обеспечивают динамическую обратную связь управления работой видеокамерой, позволяющую оптимизировать качество изображения по яркостным и контрастным характеристикам.Signs indicating that “the output of the first element of the wireless transmission of image characteristics is communicated with the input of the camera, and its input is communicated with the output of the second element of the wireless transmission of image characteristics, the input of which is communicated with the output of the transmission characteristics control unit, which in turn is communicated with the outputs of the preliminary blocks image analysis and parameter input unit ”, provide dynamic feedback control the operation of the camcorder, allowing to optimize the quality images by brightness and contrast characteristics.

Признаки, указывающие, что «выход первого элемента беспроводного контроля характеристик освещения сообщен с осветителем, а его вход сообщен с выходом второго элемента беспроводного контроля характеристик освещения, вход которого сообщен с выходом блока управления яркостью осветителей, который в свою очередь сообщен с блоком предварительного анализа изображений и блоком ввода параметров», обеспечивают динамическую обратную связь управления работой осветителя, позволяющую динамически оптимизировать работу осветительной системы.Signs indicating that "the output of the first element of the wireless control of lighting characteristics is communicated with the illuminator, and its input is communicated with the output of the second element of the wireless control of lighting characteristics, the input of which is communicated with the output of the brightness control unit of the illuminators, which in turn is communicated with the preliminary image analysis unit and a parameter input unit ”, provide dynamic feedback on controlling the operation of the illuminator, which allows dynamically optimizing the operation of the lighting system.

Признаки, указывающие, что «выход первого элемента беспроводного канала оповещения сообщен с блоком оповещения, а его вход сообщен со вторым элементом беспроводного канала оповещения, вход которого сообщен со счетчиком записанных кадров, который в свою очередь сообщен с блоком предварительного анализа изображений и блоком ввода параметров, кроме того, выход блока записи изображений сообщен с блоком морфологического анализа изображений, выходы которого сообщены с блоком записи результатов морфологического анализа изображений и блоком отображения видеоизображения, который также сообщен с блоком предварительного анализа изображений», обеспечивает оповещение оператора о запуске процедуры диагностики, после того, как достигнуто оптимальное качество изображения (высокая контрастность, резкость и яркость), и об окончании процедуры диагностики.Signs indicating that “the output of the first element of the wireless notification channel is communicated with the notification unit, and its input is communicated with the second element of the wireless notification channel, the input of which is communicated with the counter of recorded frames, which in turn is communicated with the preliminary image analysis unit and the parameter input unit in addition, the output of the image recording unit is communicated with the image morphological analysis unit, the outputs of which are communicated with the image morphological analysis results recording unit and displaying a video image, which is also in communication with the pre-image analysis unit ", the operator provides notification of start diagnostic procedure, after achieved optimal image quality (high contrast, sharpness and brightness), and the end of the diagnostic procedure.

Признаки, указывающие, что «первый и второй элементы блоков беспроводной связи оптической системы и беспроводной связи анализатора связаны через один или несколько активных и/или пассивных ретрансляторов или же напрямую с использованием действующих стандартов беспроводной связи, например радиосвязь стандарта IEEE 802.11 b/g/n Wi-Fi, или инфракрасная связь стандарта Infrared W-LAN или Giga-IR» обеспечивают высокую помехозащищенность диагностического процесса и высокое быстродействие системы.Signs indicating that “the first and second elements of the wireless blocks of the optical system and the wireless communication of the analyzer are connected through one or more active and / or passive repeaters or directly using current wireless standards, for example, IEEE 802.11 b / g / n radio Wi-Fi, or infrared communication of the Infrared W-LAN or Giga-IR standard provides high noise immunity of the diagnostic process and high system performance.

Заявленное решение иллюстрируется чертежом, где показана блок-схема устройства для конъюнктивальной микроскопии глаза.The claimed solution is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of a device for conjunctival microscopy of the eye.

На чертеже показаны видеокамера 1, система 2 переноса изображений, осветитель 3, блок 4 оповещения, блок 5 питания, конъюнктива глаза 6, световое пятно 7, буфер 8 изображения, блок 9 отображения видео, блок 10 управления передаточными характеристиками видеокамеры, блок 11 ввода параметров, блок 12 предварительного анализа, блок 13 морфологического анализа, блок 14 управления яркостью осветителей, счетчик 15 записанных кадров, блок 16 записи изображения, блок 17 записи результатов морфологического анализа, узел 18 беспроводной связи оптической системы, первый элемент 19 беспроводной трансляции изображения, первый элемент 20 беспроводной трансляции характеристик изображения, первый элемент 21 беспроводного контроля характеристик освещения, первый элемент 22 беспроводного канала оповещения, узел беспроводной связи анализатора 23, второй элемент 24 беспроводной трансляции изображения, второй элемент 25 беспроводной трансляции характеристик изображения, второй элемент 26 беспроводного контроля характеристик освещения, второй элемент 27 беспроводного канала оповещения 27, блок 28 связи.The drawing shows a video camera 1, an image transfer system 2, an illuminator 3, an alert unit 4, a power supply unit 5, an eye conjunctiva 6, a light spot 7, an image buffer 8, a video display unit 9, a video camera transfer characteristics control unit 10, a parameter input unit 11 , preliminary analysis unit 12, morphological analysis unit 13, illuminator brightness control unit 14, recorded frame counter 15, image recording unit 16, morphological analysis unit 17, wireless communication unit 18 of the optical system, p the first element 19 wireless transmission of the image, the first element 20 wireless transmission of the characteristics of the image, the first element 21 of the wireless control of the lighting characteristics, the first element 22 of the wireless notification channel, the wireless node of the analyzer 23, the second element 24 of the wireless transmission of the image, the second element 25 of the wireless transmission of the image characteristics , the second element 26 of the wireless control of lighting characteristics, the second element 27 of the wireless channel alert 27, block 28 communications.

Устройство содержит видеокамеру 1 с системой 2 переноса изображений, осветитель 3, блок 4 оповещения и блок 5 питания. На корпусе видеокамеры 1 жестко закреплены два конструктивно связанных друг с другом осветителя 3. Блок 5 питания соединен с узлом 18 беспроводной связи оптической системы, блоком 4 оповещения, видеокамерой 1 и осветителем 3. Осветители 3 соединены с блоком 14 управления яркостью осветителей через первый 21 и второй 26 элементы беспроводного контроля характеристик освещения и формируют световые пятна 7 на конъюнктиве 6. Видеокамера 1 соединена с буфером 8 изображений через первый 19, второй 24 элементы беспроводной трансляции изображения, и блоком 10 управления передаточными характеристиками видеокамеры 1 через первый 20, второй 25 элементы беспроводной трансляции характеристик изображения. Блок 11 ввода параметров, а именно, количество и качество изображений, пространственный спектр, яркостные и контрастные характеристики, связан с блоком 14 управления яркостью осветителей, и блоком 12 предварительного анализа изображений, а также блоком 10 управления передаточными характеристиками, блоком 13 морфологического анализа изображений и счетчиком 15 записанных кадров. Счетчик 15 записанных кадров соединен с блоком 4 оповещения через первый 22, второй 27 элементы беспроводного канала оповещения. Буфер 8 изображений соединен с блоком 12 предварительного анализа и блоком 16 записи изображений, который в свою очередь соединен с блоком 13 морфологического анализа. Блок 9 отображения видеоинформации соединен с блоком 8 буфера изображения и блоком 13 морфологического анализа, который соединен с блоком 17 записи результатов морфологического анализа изображений.The device comprises a video camera 1 with an image transfer system 2, an illuminator 3, an alert unit 4, and a power supply unit 5. Two illuminators 3, structurally connected with each other, are rigidly fixed to the camera body 1. The power supply unit 5 is connected to the wireless communication unit 18 of the optical system, the notification unit 4, the video camera 1 and the illuminator 3. The illuminators 3 are connected to the illuminator brightness control unit 14 through the first 21 and the second 26 elements of wireless monitoring of the lighting characteristics and form light spots 7 on the conjunctiva 6. The video camera 1 is connected to the image buffer 8 through the first 19, the second 24 elements of the wireless image transmission, and block 1 0 control the transfer characteristics of the camcorder 1 through the first 20, second 25 elements of the wireless transmission of image characteristics. Unit 11 for inputting parameters, namely, the number and quality of images, spatial spectrum, brightness and contrast characteristics, is connected with block 14 for controlling the brightness of illuminators, and block 12 for preliminary image analysis, as well as block 10 for controlling transfer characteristics, block 13 for morphological image analysis and counter 15 recorded frames. The counter 15 of the recorded frames is connected to the notification unit 4 through the first 22, second 27 elements of the wireless notification channel. The image buffer 8 is connected to the preliminary analysis unit 12 and the image recording unit 16, which in turn is connected to the morphological analysis unit 13. The video information display unit 9 is connected to the image buffer unit 8 and the morphological analysis unit 13, which is connected to the morphological image analysis results recording unit 17.

Взаимное расположение световых пятен 7 определяется расстоянием от видеокамеры 1 до конъюнктивы глаза 6. При совмещении световых пятен 7 на приемной матрице видеокамеры 1 образуется резкое изображение области конъюнктивы глаза 6, расположенной в световом пятне 7. Блок осветителей 3 установлен на корпусе видеокамеры 1 таким образом, что направление их световых потоков составляет угол не менее 20 градусов относительно оптической оси системы 2 переноса изображений, что позволяет исключить попадание света осветителей 3 на сетчатку глаза пациента.The relative position of the light spots 7 is determined by the distance from the video camera 1 to the conjunctiva of the eye 6. When combining the light spots 7 on the receiving matrix of the video camera 1, a sharp image of the area of the conjunctiva of the eye 6 located in the light spot 7 is formed. The illuminator unit 3 is mounted on the camera body 1 in such a way that the direction of their light flux is an angle of at least 20 degrees relative to the optical axis of the image transfer system 2, which eliminates the light from the illuminators 3 on the patient’s retina but.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Оптическую систему располагают вблизи от глаза пациента таким образом, чтобы на выбранном участке конъюнктивы 6 совместились световые пятна 7 от осветителей 3. Видеокамера 1 через первый 19, второй 24 элементы беспроводной трансляции изображения заполняет буфер 8 изображения. Блок 12 предварительного анализа изображений определяет характеристики каждого изображения из последовательности, поступившей из буфера 8, и выдает управляющие сигналы на блок 10 управления передаточной характеристикой камеры, которые передаются через первый 20, второй 25 элементы беспроводной трансляции характеристик изображения на видеокамеру 1. Блок 12 предварительного анализа изображений также корректирует работу блока 14 управления яркостью осветителей. Блок 14 управления яркостью осветителей сравнивает уровни яркости, заданные в блоке 11 с текущими, полученными из блока 12, и устанавливает яркость осветителей через первый 21 и второй 26 элементы беспроводного контроля характеристик освещения таким образом, чтобы уровень яркости текущего изображения соответствовал уровню яркости, заданному в блоке 11. При появлении в динамической последовательности изображения, соответствующего заданным в блоке 11 параметрам качества яркость, контраст, неравномерность яркости по полю изображения, частоту кадров, блок 12 предварительного анализа направляет это изображение на блок 16 записи изображений, выводит изображение на блок 9 отображения видеовывода и выдает счетчику 15 сигнал для подсчета и сравнения количества записанных изображений с количеством, заданным в блоке 11. Счетчик 15 изображений при изменении своего состояния через первый 22, второй 27 элементы беспроводного канала оповещения на короткое время включает источник 4 звукового сигнала для информирования оператора о ходе процесса записи и анализа. Блок 10 управления передаточной характеристикой видеокамеры и блок 14 управления яркостью осветителей согласуют световой поток, попадающий на приемную матрицу видеокамеры 1 с ее передаточными характеристиками для получения изображений заданного качества. Блок 13 морфологического анализа осуществляет анализ записанных изображений конъюнктивы, поступающих из блока 17 записи изображений, рассчитывает характеристики микроциркуляции, а анализируемые изображения и результаты расчетов направляет на блок 9 отображения и в блок 17 записи результатов морфологического анализа.The optical system is located close to the patient’s eye so that light spots 7 from the illuminators 3 are combined in the selected area of the conjunctiva 6. The video camera 1 fills the image buffer 8 through the first 19, second 24 elements of the wireless image transmission. Block 12 preliminary analysis of the image determines the characteristics of each image from the sequence received from the buffer 8, and provides control signals to the block 10 control the transfer characteristic of the camera, which are transmitted through the first 20, second 25 elements of the wireless transmission of image characteristics to the video camera 1. Block 12 preliminary analysis image also adjusts the operation of the unit 14 for controlling the brightness of the illuminators. The illuminator brightness control unit 14 compares the brightness levels set in block 11 with the current ones obtained from block 12, and sets the brightness of the illuminators through the first 21 and second 26 wireless lighting control elements so that the brightness level of the current image matches the brightness level specified in block 11. When a dynamic image appears that corresponds to the quality parameters specified in block 11, the brightness, contrast, unevenness of brightness in the image field, frequency Hadr block 12 preliminary analysis directs this image to block 16 recording images, outputs the image to block 9 display video output and gives the counter 15 a signal for counting and comparing the number of recorded images with the number specified in block 11. Counter 15 images when changing its state through the first 22, second 27 elements of the wireless notification channel for a short time includes a source 4 of an audio signal to inform the operator about the progress of the recording and analysis process. The video camera transfer characteristic control unit 10 and the illuminator brightness control unit 14 coordinate the luminous flux incident on the receiving matrix of the video camera 1 with its transfer characteristics to obtain images of a given quality. The morphological analysis unit 13 analyzes the recorded conjunctiva images coming from the image recording unit 17, calculates the microcirculation characteristics, and sends the analyzed images and calculation results to the display unit 9 and to the morphological analysis result recording unit 17.

Таким образом, между оптической системой и системой анализатора в реальном масштабе времени осуществляется динамическая обратная связь, обеспечивающая посредством блоков 10, 14, 15 управление характеристиками оптической системы таким образом, чтобы привести параметры изображений видеопоследовательности в соответствие с параметрами, заданными в блоке 11.Thus, dynamic feedback is performed between the optical system and the analyzer system in real time, which ensures, by means of blocks 10, 14, 15, control of the characteristics of the optical system in such a way as to bring the parameters of the images of the video sequence in accordance with the parameters specified in block 11.

Заявляемое устройство реализовано с использованием видеокамеры высокого разрешения (1280×1024), преимущественно высокоскоростной (60 кадров/сек и выше), например, камера HERO (3) Black Edition производства фирмы «GoPro», в составе которой КМОП матрица Sony IMX117 и видеокодер Ambarella A770 с Samsung S4LL011X01. Осветители выполнены на базе сверхярких белых светодиодов, например, марки TL10W02-D. Беспроводная связь реализована с использованием высокоскоростных каналов связи, например инфракрасная связь стандарта Giga-IR на базе ПЛИС XILINX Virtex 6GTX в экранированном от радиосигналов корпусе.The inventive device is implemented using a high-resolution video camera (1280 × 1024), mainly high-speed (60 frames / sec and higher), for example, a HERO (3) Black Edition camera manufactured by GoPro, which includes a Sony IMX117 CMOS sensor and Ambarella video encoder A770 with Samsung S4LL011X01. The illuminators are made on the basis of superbright white LEDs, for example, the TL10W02-D brand. Wireless communication is implemented using high-speed communication channels, for example, Giga-IR infrared communication based on the XILINX Virtex 6GTX FPGA in a shielded case from radio signals.

Функциональные блоки 8-17, 24-27 устройства реализуют в виде аппаратно программного комплекса на базе портативного компьютера. Система в реальном времени заносит изображения с видеокамеры 1 в оперативную память и отображает их на экране монитора. Программное обеспечение анализирует резкость, яркость и контрастность каждого изображения и корректирует передаточную характеристику видеокамеры 1 таким образом, чтобы максимально использовать ее динамический диапазон. Каждое изображение подвергается процедуре Фурье и Вейвлет-анализа для оценки его частотных и контрастных характеристик, и если они удовлетворяют параметрам, введенным в блок 11 параметров, сохраняется в памяти или на жестком диске компьютера. Это сопровождается активацией первого 22, второго 27 элементов беспроводного канала оповещения, что вызывает изменение состояния блока 4 оповещения, что вызывает появление звукового и светового сигнала. Записанное изображение и результаты предварительной обработки могут отображаться в отдельном окне монитора. Этот процесс повторяется, пока не будет записано заданное в блоке 10 параметров количество изображений. После чего сигнал блока 4 оповещения прекращается, что служит сигналом оператору для прекращения съемки конъюнктивы. Затем в блоке 12 морфологического анализа проводится детальный анализ серии записанных изображений, сохранение и отображение его результатов.Functional blocks 8-17, 24-27 of the device are implemented in the form of a hardware-software complex based on a laptop computer. The system real-time enters images from the video camera 1 into RAM and displays them on a monitor screen. The software analyzes the sharpness, brightness and contrast of each image and adjusts the transfer characteristic of the camcorder 1 in such a way as to maximize its dynamic range. Each image is subjected to the Fourier and wavelet analysis procedure to evaluate its frequency and contrast characteristics, and if they satisfy the parameters entered in the block 11 of the parameters, it is stored in the memory or on the hard disk of the computer. This is accompanied by the activation of the first 22, second 27 elements of the wireless notification channel, which causes a change in the state of the notification unit 4, which causes the appearance of an audio and light signal. The recorded image and the results of pre-processing can be displayed in a separate monitor window. This process is repeated until the number of images specified in the parameter block 10 is recorded. After that, the signal of the notification unit 4 stops, which serves as a signal to the operator to stop shooting conjunctiva. Then, in block 12 of morphological analysis, a detailed analysis of a series of recorded images is carried out, and its results are displayed and displayed.

Таким образом, заявляемое устройство, включающее оптическую систему и анализатор, что позволяет отказаться от достаточно громоздкой системы на основе проводных интерфейсов (например USB 2.0), избежать перемещения головы пациента при проведении исследования, а также, при необходимости, работать с оптической системой на удалении от анализатора. Модифицированное устройство обладает большей мобильностью, широким функционалом и может быть легко доставлено в любое требуемое место, что позволяет использовать его в чрезвычайных ситуациях и для исследования тяжелобольных пациентов, значительно сокращая время исследования.Thus, the inventive device, including an optical system and an analyzer, which allows you to abandon a rather bulky system based on wired interfaces (for example, USB 2.0), to avoid moving the patient’s head during the study, and also, if necessary, work with the optical system at a distance from analyzer. The modified device has greater mobility, wide functionality and can be easily delivered to any desired place, which allows it to be used in emergency situations and for the study of seriously ill patients, significantly reducing the study time.

Собственно процесс съемки сосудов конъюнктивы включает следующие стадии. В компьютер, например типа ноутбук, работающий под управлением операционной системы Windows NT, MacOS или Linux с подключенным к нему блоком беспроводной связи, загружается разработанная заявителем программа управления и обработки процессом измерений. Затем в интерактивном режиме вводится информация о пациенте и параметры управления процессом съемки (количество изображений, линейное увеличение камеры и т.п.). После этого при необходимости для обеспечения электробезопасности, если компьютер был подключен к сети, его отключают, и переходят на автономное питание. Звуковой сигнал означает, что оператору можно приступать к съемке. Оператор в одну руку берет оптическую систему, а другой раздвигает веки пациента и располагает видеокамеру 1 так, чтобы световые пятна 7 осветителей 3 совместились на участке конъюнктивы 6, съемка которого проводится. Далее, он плавно перемещает видеокамеру 1 в направлении оптической оси в обе стороны от этого положения на расстоянии 3-5 мм, наблюдая за световыми пятнами 7 осветителей 3. Прекращение сигнала блока 4 оповещения информирует оператора о завершении процесса измерений. После этого пациента оставляют в покое и приступают к анализу результатов экспресс- съемки, представленных на компьютере и дублирующихся на блок оповещения оптической системы. Весь процесс записи и анализа снимков составляет не более 1-2 мин, что в несколько раз быстрее, чем с использованием известных устройств.Actually, the process of shooting conjunctival vessels includes the following stages. A computer, for example, a laptop running Windows NT, MacOS or Linux with a wireless unit connected to it, is loaded with a program for managing and processing the measurement process developed by the applicant. Then, patient information and parameters for controlling the shooting process (number of images, linear zoom of the camera, etc.) are entered interactively. After that, if necessary, to ensure electrical safety, if the computer was connected to the network, it is turned off and switched to stand-alone power. A sound signal means that the operator can start shooting. The operator takes the optical system in one hand, and the patient opens the eyelids with the other and positions the video camera 1 so that the light spots 7 of the illuminators 3 are aligned on the site of the conjunctiva 6, which is being photographed. Further, he smoothly moves the camera 1 in the direction of the optical axis on both sides of this position at a distance of 3-5 mm, observing the light spots 7 of the illuminators 3. The termination of the signal of the notification unit 4 informs the operator of the completion of the measurement process. After this, the patient is left alone and begin to analyze the results of the express survey, presented on a computer and duplicated on the notification unit of the optical system. The whole process of recording and analyzing images is no more than 1-2 minutes, which is several times faster than using known devices.

Для детального исследования определенной зоны можно увеличить размер снимка. На экран можно выводить сразу несколько любых изображений. Данные изображения затем могут быть отпечатаны на видеопринтере. Изображения и информация по пациенту хранятся в компьютере и могут быть записаны на любое запоминающее устройство для передачи пациенту и для создания своей видеобиблиотеки.For a detailed study of a specific area, you can increase the image size. You can display several any images on the screen at once. Image data can then be printed on a video printer. Images and information on the patient are stored in a computer and can be recorded on any storage device for transmission to the patient and to create your own video library.

Заявляемое портативное устройство за счет предлагаемой компоновки составляющих его элементов обеспечивает экспресс-съемку конъюнктивы глаза, позволяет исследовать конъюнктиву пациента, находящегося как в любом положении, в том числе вынужденном, что бывает часто необходимо в экстренных ситуациях для анализа состояний, например ожоговых больных и больных в состоянии шока, и может успешно применяться персоналом медицины катастроф в чрезвычайных ситуациях, военнослужащими в вооруженных конфликтах, например, при сортировке раненых и больных.The inventive portable device due to the proposed layout of its constituent elements provides rapid shooting of the conjunctiva of the eye, allows you to explore the conjunctiva of a patient who is in any position, including forced, which is often necessary in emergency situations to analyze conditions, such as burn patients and patients in in a state of shock, and can be successfully used by disaster medicine personnel in emergency situations, by military personnel in armed conflicts, for example, when sorting wounded and more flaxseed.

Claims

A conjunctival microscopy device comprising an optical system including a video camera with an image transfer system, a illuminator comprising two super-bright white LEDs that are rigidly fixed to the video camera so that the direction of their light flux is at least 20 ° from the optical axis of the image transfer system and a control system , registration and analysis of the obtained images, implemented on the basis of a computer, a communication unit configured to maintain dynamic feedback between optical system and control system, characterized in that the optical system contains a power supply, preferably built-in, while the communication unit is made wireless and contains a wireless communication node of the optical system and a wireless communication node of the analyzer, and the wireless communication node of the optical system contains a first wireless image transmission element , a first element for wireless transmission of image characteristics, a first element for wireless control of lighting characteristics and a first element for wireless an alert signal, wherein the analyzer’s wireless communication node comprises a second image transmission wireless element, a second image characteristics wireless transmission element, a second lighting characteristics wireless monitoring element and a second wireless notification channel element, wherein the optical system’s wireless communication unit, a video camera and a notification unit are connected to the power supply unit of the optical system, and the input of the first element of the wireless broadcast image communicated with the output of the camera, and the output is communicated with the second element of the wireless transmission of the image, which through the image buffer is communicated with the image recording unit and the preliminary image analysis unit, in addition, the output of the first element of the wireless transmission of image characteristics is communicated with the input of the camera, and its input is communicated with the output of the second element of the wireless transmission of characteristics image, the input of which is communicated with the output of the transfer characteristics control unit, which in turn is communicated with the outputs of the pre-blocks analysis of images and the parameter input unit, in addition, the output of the first element of the wireless control of lighting characteristics is communicated with the illuminator, and its input is communicated with the output of the second element of the wireless control of lighting characteristics, the input of which is communicated with the output of the brightness control unit of the illuminators, which in turn is communicated with a preliminary image analysis unit and a parameter input unit, in addition, the output of the first element of the wireless notification channel is communicated with the notification unit, and its input communicated with the second element of the wireless notification channel, the input of which is communicated with the counter of recorded frames, which in turn is communicated with the preliminary image analysis unit and parameter input unit, in addition, the output of the image recording unit is communicated with the morphological image analysis unit, the outputs of which are communicated with the unit recording the results of the morphological analysis of images and the video image display unit, which is also communicated with the preliminary image analysis unit, the first and second the elements of the wireless blocks of the optical system and the analyzer’s wireless communication are connected through one or more active and / or passive repeaters or directly using existing wireless standards, for example, IEEE 802.11 b / g / n Wi-Fi radio, or infrared standard Infrared W-LAN or Giga-IR.