RU2624802C1

RU2624802C1 - Wireless device for conjunctival microscopy

Info

Publication number: RU2624802C1
Application number: RU2015154810A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Владимирович Бондарь; Александр Николаевич Гумовский; Юлия Петровна Недобыльская; Владислав Владимирович Колесников; Дмитрий Александрович Полянский; Алексей Васильевич Тулаев
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-07-06

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: wireless device for the conjunctival microscopy provides the system of control, registration and analysis of images implemented computer-based, a wireless unit adapted to maintain dynamic feedback between the wireless optical system and the wireless unit of the system of control, registration and analysis of images, an optical system consisting of a video camera imaging system, an illuminator with the optical radiation transferring unit. The illuminator LEDs are separated from the camera by the insulating partition wall and coupled along the optical axis to the flank of the optical radiation transferring unit in the form of a light guide beam of polymethyl methacrylate, which are located around the optical axis imaging system with an equal step. The ends of the light transferring unit are fixed permanently in the device so that the direction of their upcoming luminous flux is angle of 36° relative to the optical axis of the imaging system. The wavelength emitted by each LED is selected so that the degree of uptake of different forms of hemoglobin is as close to 530 nm.

EFFECT: increasing the device resistance to an external electromagnetic radiation.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской оптики и может быть использовано для инструментального наблюдения микроциркуляции крови в сосудах конъюнктивы глазного яблока.The invention relates to the field of medical optics and can be used for instrumental observation of blood microcirculation in the vessels of the conjunctiva of the eyeball.

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 A61B5/02, 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 A61B5 / 02, 2005).

Однако известному устройству, как и всем подобным устройствам на основе щелевых ламп, присущи и все их недостатки, а именно: известная система формирует блик на изображении, это затрудняет или делает невозможным морфологический анализ изображения, требует фиксации головы пациента, освещение точечным источником приводит к неравномерному освещению исследуемого поля, что также затрудняет количественный морфологический анализ площади микрососудистого русла по изображению, получение качественного изображения требует затрат времени, поскольку установка освещения, наводка на резкость проводится оператором.However, the known device, like all similar devices based on slit lamps, has all their drawbacks, namely: the known system creates a glare on the image, this complicates or makes morphological analysis of the image impossible, requires fixing the patient’s head, lighting with a point source leads to uneven illumination of the studied field, which also complicates the quantitative morphological analysis of the area of the microvascular bed in the image, obtaining a high-quality image requires time Olka Lighting, focusing is performed by the operator.

Известно устройство для конъюнктивальной микроскопии, включающее видеокамеру с системой переноса изображений, осветитель и связанные 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 36° относительно оптической оси системы переноса изображений (см. RU № 2311113, МПК A61B3/10, 2007).A device for conjunctival microscopy is known, which includes a video camera with an image transfer system, a illuminator, and associated control systems for recording, analyzing received images, implemented on a computer base, the optical system being connected to a dynamic feedback control system providing quality optimization for each image , the illuminator is two structurally combined superbright white LEDs that are rigidly fixed to the camcorder in such a way that the directions their light fluxes makes an angle of not less than 36 ° relative to the optical axis of the image transfer system (see. RU № 2311113, IPC A61B3 / 10, 2007).

Недостатками известного устройства также являются формирование блика на изображении, что затрудняет или делает невозможным морфологический анализ изображения, кроме того, использование двух точечных источников света приводит к неравномерному освещению исследуемого поля, что затрудняет количественный морфологический анализ площади микрососудистого русла по изображению.The disadvantages of the known device are also the formation of glare on the image, which complicates or makes impossible morphological analysis of the image, in addition, the use of two point light sources leads to uneven illumination of the investigated field, which complicates the quantitative morphological analysis of the area of the microvascular bed in the image.

Известно также беспроводное устройство для конъюнктивальной микроскопии, содержащее 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, оптическую систему, включающую видеокамеру с системой переноса изображений, осветитель с блоком переноса оптического излучения (см. RU № 141613, МПК A61B3/10, 2014).A wireless device for conjunctival microscopy is also known, which comprises a computer-based control, recording and analysis system for the images obtained, a communication unit configured to maintain dynamic feedback between the optical system and the control system, an optical system including a video camera with an image transfer system, illuminator with an optical radiation transfer unit (see RU No. 141613, IPC A61B3 / 10, 2014).

Недостатками этого устройства являются формирование блика на изображении, что затрудняет или делает невозможным морфологический анализ изображения, использование двух точечных источников света приводит к неравномерному освещению исследуемого поля, что затрудняет количественный морфологический анализ площади микрососудистого русла по изображению, закрепление источников света на корпусе видеокамеры снижает устойчивость устройства к внешнему электромагнитному излучению за счет длины проводников. Все это снижает достоверность диагностической информации получаемой с помощью устройства.The disadvantages of this device are the formation of glare on the image, which makes morphological analysis of the image difficult or impossible, the use of two point light sources leads to uneven illumination of the studied field, which makes it difficult to quantify the morphological analysis of the microvascular bed area from the image, fixing light sources on the camera body reduces the stability of the device to external electromagnetic radiation due to the length of the conductors. All this reduces the reliability of the diagnostic information received using the device.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение достоверности диагностической информации, получаемой с помощью устройства.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of diagnostic information obtained using the device.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в исключении возможности появления бликов на изображении, нивелировании неоднородности освещения исследуемого поля и повышении устойчивости устройства к внешнему электромагнитному излучению.The technical result that manifests itself in solving the problem is expressed in eliminating the possibility of glare on the image, leveling the inhomogeneity of illumination of the investigated field and increasing the resistance of the device to external electromagnetic radiation.

Поставленная задача решается тем, что беспроводное устройство для конъюнктивальной микроскопии, содержащее 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, оптическую систему, включающую видеокамеру с системой переноса изображений, осветитель с блоком переноса оптического излучения, отличается тем, что светодиоды осветителя отделены от видеокамеры, например, теплоизоляционной перегородкой и сопряжены по оптической оси с торцом блока переноса оптического излучения, выполненным в виде пучка световодов, предпочтительно из полиметилметакрилата, которые расположены вокруг оптической оси системы переноса изображений с равным шагом, при этом торцы блока переноса освещения жестко закреплены в корпусе устройства таким образом, что направление их выходящего светового потока составляет угол 36° относительно оптической оси системы переноса изображений, причем длина волны, излучаемая каждым светодиодом, выбрана так, чтобы степень поглощения излучения различными формами гемоглобина была максимально близка, предпочтительно 530 нм. Кроме того, как светодиоды осветителя использованы зеленые светодиоды с длиной волны излучения 530 нм, например, марки LUXEON LXML-PM01-0090.The problem is solved in that a wireless device for conjunctival microscopy, containing 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 the optical system and the control system, an optical system including a video camera with image transfer system, a illuminator with an optical radiation transfer unit, characterized in that the illuminator LEDs are separated from the video camera, for example, heat the insulating partition and mated along the optical axis with the end of the optical radiation transfer unit, made in the form of a bundle of optical fibers, preferably made of polymethyl methacrylate, which are arranged around the optical axis of the image transfer system with an equal pitch, while the ends of the light transfer unit are rigidly fixed in the device body in such a way that the direction of their output light flux is 36 ° relative to the optical axis of the image transfer system, and the wavelength emitted by each LED Is selected so that the extent of absorption of radiation of different forms of hemoglobin was as close as possible, preferably 530 nm. In addition, green LEDs with a wavelength of 530 nm, for example, LUXEON LXML-PM01-0090, are used as illuminator LEDs.

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."

При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующего комплекса функциональных задач.Moreover, the features of the characterizing part of the claims provide a solution to the following set of functional tasks.

Признак «...светодиоды осветителя отделены от видеокамеры например, теплоизоляционной перегородкой…» обеспечивает уменьшение влияния как теплового излучения на матрицу видеокамеры, так и снижает влияние электромагнитных полей от радиоэлектронных компонентов, благодаря чему достигается качественная радиоэлектронная совместимость компонентов устройства при оценивании собственных электромагнитных полей.The sign “... the illuminator’s LEDs are separated from the video camera, for example, by a heat-insulating partition ...” provides a reduction in the influence of both thermal radiation on the video camera matrix and reduces the influence of electromagnetic fields from electronic components, which ensures high-quality electronic compatibility of the device components when evaluating their own electromagnetic fields.

Признак «...светодиоды осветителя … сопряжены по оптической оси с торцом блока переноса оптического излучения…» обеспечивает минимальные потери мощности освещения между блоком освещения и блоком переноса излучения.The sign "... illuminator LEDs ... are coupled along the optical axis with the end face of the optical radiation transfer unit ..." ensures minimal lighting power loss between the lighting unit and the radiation transfer unit.

Признак, указывающий, что блок переноса оптического излучения выполнен «в виде пучка световодов, предпочтительно из полиметилметакрилата» обеспечивает проведение необходимого светового потока, обеспечивающего качественный съем данных.A sign indicating that the optical radiation transfer unit is made “in the form of a bundle of optical fibers, preferably made of polymethyl methacrylate”, provides the necessary luminous flux, which ensures high-quality data acquisition.

Признак, указывающий, что световоды «расположены вокруг оптической оси системы переноса изображений с равным шагом», обеспечивает равномерность распределения светового потока по поверхности глаза, что позволяет избежать перегибов, и, как следствие, искажения области антиградиентного освещения.A sign indicating that the optical fibers "are located around the optical axis of the image transfer system with an equal pitch" ensures uniform distribution of the light flux over the surface of the eye, which avoids kinks and, as a result, distortions in the area of anti-gradient lighting.

Признаки, указывающие, что «…торцы блока переноса освещения жестко закреплены в корпусе устройства таким образом, что направление их выходящего светового потока составляет угол 36° относительно оптической оси системы переноса изображений…» обеспечивают равномерный градиент освещения в заданной области конъюнктивы, расположенной в фокусном расстоянии оптической системы.Signs indicating that "... the ends of the lighting transfer unit are rigidly fixed in the device body so that the direction of their output light flux is 36 ° relative to the optical axis of the image transfer system ..." provide a uniform gradient of illumination in a given conjunctival region located at the focal length optical system.

Признаки, указывающие, что длина волны, излучаемая каждым светодиодом, выбрана «предпочтительно 530 нм» выбрана так, чтобы степень поглощения излучения различными формами гемоглобина была максимально близка, что обеспечивает контраст сосудов на изображении.Signs indicating that the wavelength emitted by each LED is selected “preferably 530 nm” is selected so that the degree of absorption of radiation by various forms of hemoglobin is as close as possible, which ensures the contrast of the vessels in the image.

Признаки, указывающие, что «светодиоды осветителя использованы зеленые светодиоды, с длиной волны излучения 530 нм, например, марки LUXEON LXML-PM01-0090» конкретизируют тип применяемого светодиода.Signs indicating that “the illuminator's LEDs used green LEDs with a wavelength of 530 nm, for example, brand LUXEON LXML-PM01-0090” specify the type of LED used.

На фиг.1 показана блок схема беспроводного устройства для конъюнктивальной микроскопии; на фиг.2 – схема освещенности поверхности при наклоне оптического волокна под углом к оптической оси; на фиг.3 – вид корпуса беспроводного устройства для конъюнктивальной микроскопии; на фиг.4 – общий вид подведения оптического волокна внутри корпуса (разрез по А-А на фиг.3).Figure 1 shows a block diagram of a wireless device for conjunctival microscopy; figure 2 - diagram of the illumination of the surface when tilting the optical fiber at an angle to the optical axis; figure 3 is a view of the casing of a wireless device for conjunctival microscopy; figure 4 is a General view of summing up the optical fiber inside the housing (section along aa in figure 3).

На чертежах показаны видеокамера 1, система 2 переноса изображений, осветитель 3, блок 4 оповещения, блок 5 питания, конъюнктива 6 глаза, область антиградиентного освещения 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 морфологического результатов анализа, блок 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, блок 23 беспроводной связи анализатора, второй элемент 24 беспроводной трансляции изображения, второй элемент 25 беспроводной трансляции характеристик изображения, второй элемент 26 беспроводного контроля характеристик освещения, второй 27 элемент беспроводного канала оповещения, блок 28 переноса оптического (антиградиентного) излучения.The drawings show 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, an anti-gradient lighting area 7, an image buffer 8, a video display unit 9, a video camera transfer control unit 10, an input unit 11 parameters, preliminary analysis unit 12, morphological analysis unit 13, illuminator brightness control unit 14, recorded frame counter 15, image recording unit 16, morphological analysis result recording unit 17, wireless communication unit 18 optical system, 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 unit 23 of the analyzer, the second element 24 of the wireless image transmission, the second element 25 of the wireless broadcast characteristics of the image, the second element 26 of the wireless control of lighting characteristics, the second 27 element of the wireless channel alert optical transfer lock 28 (antigradientnogo) radiation.

Участок, обозначенный на фиг. 2 символом a, – зона максимальной интенсивности, обусловленная формированием блика, b – зона постепенного снижения градиента освещенности, с – зона резкого снижения уровня градиента освещенности.The portion indicated in FIG. 2 by the symbol a, is the zone of maximum intensity due to the formation of flare, b is the zone of gradual decrease in the gradient of illumination, and c is the zone of a sharp decrease in the level of the gradient of illumination.

Беспроводное устройство для конъюнктивальной микроскопии содержит видеокамеру 1 с системой 2 переноса изображений, осветителем 3, блоком 28 переноса оптического излучения, блок 4 оповещения и блоком 5 питания. В корпусе видеокамеры 1 жестко закреплены три конструкционно разделенные с видеокамерой, например, теплоизоляционной перегородкой, светодиоды осветителя 3, сопряженные по оптической оси с торцом блока 28 переноса оптического излучения. Блок 28 переноса оптического излучения выполнен, например, из полиметилметакрилатного (ПММА) оптоволокна. При этом оптическое волокно расположено вокруг оптической оси системы 2 переноса изображений с равным угловым шагом и второй торцевой частью жестко закреплено на блоке переноса изображений таким образом, что направление выходящего светового потока составляет угол 36° относительно оптической оси системы 2 переноса изображений, причем длина волны, излучаемая светодиодом, выбирается таким образом, чтобы степень поглощения излучения различными формами гемоглобина была максимально близкой, например, зеленые светодиоды (530 нм) марки LUXEON LXML-PM01-0090. Блок 5 питания соединен с блоком 18 беспроводной связи оптической системы, блоком 4 оповещения, видеокамерой 1 и осветителем 3. Осветители 3 соединены с блоком 14 управления яркостью осветителей 3 через первый 21 и второй 26 элементы беспроводного контроля характеристик освещения и формируют световые пятна (область антиградиентного освещения 7) на конъюнктиве 6 глаза. Видеокамера 1 соединена с буфером 8 изображений через первый 19 и второй 24 элементы беспроводной трансляции изображения и блоком 10 управления передаточными характеристиками видеокамеры 1 через первый 20 и второй 25 элементы беспроводной трансляции характеристик изображения. Блок 11 ввода параметров связан с блоком 14 управления яркостью осветителей и блоком 12 предварительного анализа изображений, а также блоком 10 управления передаточными характеристиками видеокамеры, блоком 13 морфологического анализа изображений и счетчиком 15 записанных кадров. Счетчик 15 записанных кадров соединен с блоком 4 оповещения через первый 22 и 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 буфером 8 изображения и блоком 13 морфологического анализа, который соединен с блоком 17 записи результатов морфологического анализа изображений.A wireless device for conjunctival microscopy comprises a video camera 1 with an image transfer system 2, an illuminator 3, an optical radiation transfer unit 28, an alert unit 4, and a power supply unit 5. In the housing of the video camera 1 are three structurally separated from the video camera, for example, a heat-insulating partition, light emitting diodes of the illuminator 3, coupled along the optical axis with the end face of the optical radiation transfer unit 28, are rigidly fixed. The optical radiation transfer unit 28 is, for example, made of polymethylmethacrylate (PMMA) optical fiber. The optical fiber is located around the optical axis of the image transfer system 2 with an equal angular pitch and the second end part is rigidly fixed to the image transfer unit so that the direction of the outgoing light flux is 36 ° relative to the optical axis of the image transfer system 2, the wavelength emitted by the LED is selected so that the degree of absorption of radiation by various forms of hemoglobin is as close as possible, for example, green LEDs (530 nm) of the brand LUXEON LXML-PM0 1-0090. 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 brightness control unit 14 of the illuminators 3 through the first 21 and second 26 wireless lighting control elements and form light spots (anti-gradient area lighting 7) on the conjunctiva 6 eyes. The video camera 1 is connected to the image buffer 8 through the first 19 and second 24 elements of the wireless transmission of the image and block 10 control the transfer characteristics of the camera 1 through the first 20 and second 25 elements of the wireless transmission of the image characteristics. The parameter input unit 11 is connected with the illuminator brightness control unit 14 and the preliminary image analysis unit 12, as well as the camera transfer characteristics control unit 10, the morphological image analysis unit 13, and the counter 15 recorded frames. The counter 15 of the recorded frames is connected to the notification unit 4 through the first 22 and 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 8 and the morphological analysis unit 13, which is connected to the morphological image analysis results recording unit 17.

Для достижения равномерного градиента освещения применена технология рассеянного освещения.To achieve a uniform gradient of illumination, scattered illumination technology is used.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Оптическую систему располагают вблизи от глаза пациента таким образом, чтобы выбранный участок конъюнктивы 6 находился на фокусном расстоянии системы 2 переноса изображения, перпендикулярно оптической оси устройства, ждут автоматической регулировки яркости блока 3 освещения или производят ручную настройку через блок 11 ввода параметров.The optical system is placed close to the patient’s eye so that the selected portion of the conjunctiva 6 is at the focal length of the image transfer system 2, perpendicular to the optical axis of the device, they are waiting for the brightness of the lighting unit 3 to be automatically adjusted or manually adjusted through the parameter input unit 11.

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 передаточными характеристиками видеокамеры, 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 ввода параметров, с текущими, полученными из блока 12 предварительного анализа, 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 ввода параметров. 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 записанных кадров сигнал для подсчета и сравнения количества записанных изображений с количеством заданным в блоке 11 ввода параметров. Счетчик 15 изображений при изменении своего состояния через первый 22, второй 27 элементы беспроводного канала оповещения на короткое время включает блок 4 оповещения 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 морфологического результатов анализа, рассчитывает характеристики микроциркуляции, а анализируемые изображения и результаты расчетов направляет на блок 9 отображения и в блок 17 записи результатов морфологического анализа.Camcorder 1 through the first 19, second 24 elements of the wireless transmission of the image fills the image buffer 8. Block 12 preliminary analysis of the images 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 characteristics of the camera, which are transmitted through the first 20, second 25 elements of the wireless transmission of the characteristics of the image to the camera 1. Block 12 preliminary analysis image also adjusts the operation of the unit 14 control the brightness of the illuminators. The illuminator brightness control unit 14 compares the brightness levels specified in the parameter input unit 11 with the current ones obtained from the preliminary analysis unit 12, and sets the illuminators brightness through the first 21 and second 26 wireless lighting control elements so that the brightness level of the current image matches the brightness level set in the parameter input unit 11. When an image appears in the dynamic sequence corresponding to the quality parameters specified in block 11, the brightness, contrast, brightness unevenness in the image field, frame rate, preliminary analysis unit 12 directs this image to the image recording unit 16, displays the image on the video output display unit 9, and provides a counter 15 recorded frames, a signal for counting and comparing the number of recorded images with the number specified in the parameter input unit 11. The 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 notification unit 4 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 morphological analysis results 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 results recording unit 17.

Таким образом, за счет блока 28 переноса оптического излучения происходит устранение бликовых пятен на поверхности конъюнктивы 6 глаза, что устраняет артефакты изображения, что уменьшает вычислительную нагрузку блока 12 предварительного анализа.Thus, due to the optical radiation transfer unit 28, glare spots are eliminated on the surface of the conjunctiva 6 of the eye, which eliminates image artifacts, which reduces the computational load of the preliminary analysis unit 12.

Заявляемое устройство реализовано с использованием видеокамеры высокого разрешения (1280x1024), 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 3 выполнены на базе зеленых светодиодов, например, зеленые светодиоды (530 нм) марки LUXEON LXML-PM01-0090. Размещение электронных компонентов осветительной системы приоритетно внутри корпуса, что не несет потери качества освещения. Блок 28 переноса оптического излучения выполнен, например, из полиметилметакрилатного волокна с диаметром сердцевины 0.75 мм. Среднее время обследования составляет 1 мин. 40 сек.The inventive device is implemented using a high-resolution video camera (1280x1024), 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 an Ambarella A770 video encoder with Samsung S4LL011X01. The illuminators 3 are made on the basis of green LEDs, for example, green LEDs (530 nm) of the brand LUXEON LXML-PM01-0090. The placement of electronic components of the lighting system is a priority inside the case, which does not cause loss of lighting quality. The optical radiation transfer unit 28 is made, for example, of polymethylmethacrylate fiber with a core diameter of 0.75 mm. The average examination time is 1 min. 40 sec

Функциональные блоки 8-17, 24-27 беспроводного устройства для конъюнктивальной микроскопии 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 ввода 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 предварительного морфологического анализа проводится детальный анализ серии записанных изображений, сохранение и отображение его результатов.Functional blocks 8-17, 24-27 of a wireless device for conjunctival microscopy 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 assess its frequency and contrast characteristics, and if they satisfy the parameters entered in the parameter input unit 11, 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 the preliminary morphological analysis, a detailed analysis of a series of recorded images is performed, and its results are displayed and displayed.

Таким образом, беспроводное устройство для конъюнктивальной микроскопии, включающее в себя блок антиградиентного излучения, позволяет повысить количество информативных снимков, что ускоряет процесс обработки данных.Thus, a wireless device for conjunctival microscopy, which includes a block of anti-gradient radiation, allows you to increase the number of informative images, which speeds up the data processing.

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.Actually, the process of shooting conjunctival vessels includes the following stages. For example, a laptop running an operating system 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.

Изменения в процессе съемки сосудов конъюнктивы предлагаемого устройства заключается в следующем.Changes in the process of shooting the vessels of the conjunctiva of the proposed device is as follows.

Оператор в одну руку берет оптическую систему, а другой раздвигает веки пациента и располагает видеокамеру 1 так, чтобы изучаемый участок конъюнктивы 6 находился в области антиградиентного освещения 7 блока 28 переноса оптического освещения. Далее, он плавно перемещает видеокамеру 1 в направлении оптической оси в обе стороны от этого положения на расстоянии 3-5 мм вдоль оптической оси устройства, наблюдая за положением освещенной области антиградиентного освещения 7 блока 28 переноса оптического освещения излучения осветителем 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 4 оповещения оптической системы. Весь процесс записи и анализа снимков составляет не более 55-100 секунд, что в несколько раз быстрее, чем с использованием известных устройств.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 studied section of the conjunctiva 6 is in the area of anti-gradient lighting 7 of the optical transfer transfer unit 28. Further, he smoothly moves the video camera 1 in the direction of the optical axis to both sides of this position at a distance of 3-5 mm along the optical axis of the device, observing the position of the illuminated anti-gradient lighting region 7 of the optical transfer unit 28 of the optical illumination transfer by the illuminator 3. 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 to the notification unit 4 of the optical system. The whole process of recording and analyzing images is no more than 55-100 seconds, 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, а именно использования блока проведения освещения, производит устранения артефактов изображения без усложнения программного кода процесса обработки изображения, обеспечивает экспресс съемку конъюнктивы глаза, результатом работы имеет наиболее качественные данные, полученные за меньший временной промежуток, 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, namely the use of a lighting unit, eliminates image artifacts without complicating the program code of the image processing process, provides rapid shooting of the conjunctiva of the eye, the result of the work has the highest quality data obtained in a shorter time period, allows to investigate the conjunctiva of a patient who is in any position, including a forced one, which is often necessary in emergency situations for the analysis of conditions, for example, burn patients and patients in a state of shock, and can be successfully used by emergency medicine personnel, military personnel in armed conflicts, for example, when sorting the wounded and sick.

Claims

1. A wireless device for conjunctival microscopy, containing a control system for recording and analyzing the obtained images, implemented on the basis of a computer, a communication unit configured to maintain dynamic feedback between the wireless communication unit of the optical system and the wireless communication unit of the control, recording and analysis system of received image system, an optical system including a video camera with an image transfer system, a illuminator with an optical radiation transfer unit, characterized in that The light emitting diodes of the illuminator are separated from the video camera by a heat-insulating partition and mated along the optical axis with the end of the optical radiation transfer unit, made in the form of a bundle of fibers from polymethylmethacrylate, which are located around the optical axis of the image transfer system with an equal pitch, while the ends of the lighting transfer unit are rigidly fixed in the housing devices in such a way that the direction of their outgoing light flux is 36 ° relative to the optical axis of the image transfer system, the length being olny emitted by each LED is chosen so that the degree of radiation absorption by various forms of hemoglobin was as close as 530 nm.

2. The wireless device according to claim 1, characterized in that as the illuminator's LEDs, green LEDs with a radiation wavelength of 530 nm are used, for example, LUXEON LXML-PM01-0090.