具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)及腸鏡軌跡顯示方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領域，特別涉及一種具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)及具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)的腸鏡軌跡顯示方法。
【背景技術】
[0002]腸鏡檢查是一種進入人體的侵入性檢查，由于人體內部的復雜的環(huán)境，在人體內部操作時需要格外注意，應盡量去減少穿孔等并發(fā)癥，但有時不能完全規(guī)避。腸鏡診治過程中進入人體的軟管難免對腸壁有輕重不同的醫(yī)源性損傷，會有一定穿孔風險，如患有結腸炎、結腸息肉、結腸癌等腸道疾病或年老體弱，更容易發(fā)生腸穿孔，其次直腸和乙狀結腸與結腸其他部位比較，腸管較狹窄，腸壁較薄，乙狀結腸及降結腸移行部結腸系膜較長，腸管冗長迂曲，腸鏡在此段行進時隨腸管呈N、P形或a形，一方面增加了腸鏡通過的難度，另一方面容易導致腸管與鏡頭端打結，在腸鏡拉出過程中對腸壁的直接作用及過大的腸管壓力均增加了穿孔的危險。結腸鏡檢查所致腸穿孔原因，除了一些不可避免的因素外，有些是操作技術原因，如經驗不足和動作粗暴。進鏡時未遵循“循腔進鏡”原則，在未見腸腔的情況下，盲目插鏡或滑鏡，鏡端直接造成腸壁的損傷及穿孔，鏡身在腸腔內結襻，結腸過度伸長出現(xiàn)撕裂穿孔。因此實時監(jiān)測腸鏡的運動軌跡顯得尤為重要，可以有效的發(fā)現(xiàn)腸道內部特殊的位置，及時發(fā)現(xiàn)容易發(fā)生打結的地方，極大的程度可以減少發(fā)生腸穿孔醫(yī)療事故的幾率。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)，能夠呈現(xiàn)腸鏡的運行軌跡和實時位置，便于醫(yī)護人員對腸胃或肛腸病患者進行腸鏡檢查，減少醫(yī)源性腸穿孔風險。
[0004]本發(fā)明的另一個目的在于提出一種具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)的腸鏡軌跡顯示方法。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)，所述具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)包括單片機、軌跡處理與呈現(xiàn)終端、軟管和位于所述軟管一端部的腸鏡，所述腸鏡的前端設置有LED照明光源及CCD模塊，其特征在于，還包括設置在所述腸鏡端部的三軸加速度傳感器和陀螺儀傳感器，所述三軸加速度傳感器和陀螺儀傳感器分別通過設置在所述軟管內部的導線與所述單片機連接，所述CCD、所述單片機通過數(shù)據串口將數(shù)據傳入軌跡處理與呈現(xiàn)終端。
[0006]根據本發(fā)明實施例提出的具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)，通過腸鏡端部的三軸加速度傳感器和陀螺儀傳感器分別將腸鏡的三軸線加速度和腸鏡的角加速度信息數(shù)據通過單片機處理后傳入軌跡處理與呈現(xiàn)終端，同時CXD模塊拍攝到的圖像信息也傳入軌跡處理與呈現(xiàn)終端，通過軌跡處理與呈現(xiàn)終端采用仿真軟件對所述三軸線加速度信息數(shù)據和角加速度信息數(shù)據進行處理形成腸鏡三維空間軌跡線，再結合圖像信息可以形成三維空間模型呈現(xiàn)在屏幕上，醫(yī)護人員在對患者進行腸鏡檢查時能從屏幕上的三維模型中實時了解腸鏡當前所處的位置及腸鏡運行的軌跡，便于進一步后續(xù)操作，避免盲目性，減少了醫(yī)源性腸穿孔的風險。
[0007]根據本發(fā)明一個實施例，所述三軸加速度傳感器包括互相分離設置并通過導線連接的三軸加速度傳感器芯片和第一外圍電路模塊，所述陀螺儀傳感器包括互相分離設置并通過導線連接的陀螺儀傳感器芯片和第二外圍電路模塊，所述三軸加速度傳感器芯片和所述陀螺儀傳感器芯片設置在所述腸鏡的前部，所述第一外圍電路模塊和所述第二外圍電路模塊設置在所述腸鏡后部的軟管管壁上。
[0008]通過將三軸加速度傳感器的三軸加速度傳感器芯片和第一外圍電路模塊互相分離設置，將陀螺儀傳感器的陀螺儀傳感器芯片和第二外圍電路模塊互相分離設置，可以有效減少腸鏡的最大外廓尺寸，提升腸鏡的通過性能。
[0009]根據本發(fā)明的一個具體實施例，所述單片機包括AD轉換模塊、放大模塊和處理器模塊，所述AD轉換模塊將所述三軸加速度傳感器和所述陀螺儀傳感器所采集到的信息進行模數(shù)轉換后再經過所述放大模塊進行放大后輸送至所述處理器模塊，所述處理器模塊再將經過處理后的數(shù)據信息傳送至所述軌跡處理與呈現(xiàn)終端。
[0010]根據本發(fā)明的一個具體實施例，所述軌跡處理與呈現(xiàn)終端運行仿真軟件將所述數(shù)據信息轉換成三維空間運行軌跡并結合CCD模塊拍攝的圖像數(shù)據形成腸鏡所經過的腸道的三維模型。
[0011]進一步的，所述軌跡處理與呈現(xiàn)終端為PC機。
[0012]為達到上述目的，本發(fā)明另一方面實施例提出了一種具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)的腸鏡軌跡顯示方法，所述具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)包括單片機、軌跡處理與呈現(xiàn)終端、軟管和位于所述軟管一端部的腸鏡，所述腸鏡包括CCD模塊、三軸加速度傳感器和陀螺儀傳感器，所述腸鏡軌跡顯示方法包括如下過程:
SI，三軸加速度傳感器采集所述腸鏡的三軸加速度信息反饋至所述單片機，所述陀螺儀傳感器采集所述腸鏡的角加速度信息反饋至所述單片機，所述CCD模塊采集腸鏡所經過腸道的圖像信息反饋至軌跡處理與呈現(xiàn)終端；
S2,所述單片機將所述腸鏡的三軸加速度信息、所述腸鏡的角速度信息經過AD轉換后傳遞至所述軌跡處理與呈現(xiàn)終端；
S3，所述軌跡處理與呈現(xiàn)終端將所述三軸加速度信息和角加速度信息處理后形成三維空間軌跡線，并結合所述圖像信息形成腸鏡所經過軌跡的三維空間模型。
[0013]本方法中通過三軸加速度傳感器采集所述腸鏡的三軸加速度信息并通過陀螺儀傳感器采集所述腸鏡的角加速度信息，三軸線加速度信息和角加速度信息精確度高，單片機將三軸加速度信息和角加速度信息由電信息轉換成數(shù)字信息，便于軌跡處理與呈現(xiàn)終端識別和計算處理，軌跡處理與呈現(xiàn)終端將三軸加速度信息和角加速度信息進行處理和計算后形成的三維空間軌跡線及與圖像信息結合后形成的三維空間模型呈現(xiàn)出來，方便醫(yī)護人員直觀的了解腸鏡的位置和軌跡，在腸鏡手術過程中能夠一定程度上減少由于腸道內部復雜環(huán)境或者發(fā)生打結的情況下引起的醫(yī)療事故。
[0014]進一步的，所述形成三維空間軌跡線的過程包括以下步驟:
S31,對所述三軸加速度信息數(shù)據及所述角加速度信息數(shù)據進行濾波并進行誤差補償；
S32，對角加速度信息數(shù)據進行空間坐標變換，通過陀螺儀參數(shù)得出旋轉矩陣公式參數(shù)，再通過旋轉矩陣公式獲得重力加速度在三軸加速度傳感器的X軸、Y軸及Z軸的分量，然后通過所述三軸加速度信息數(shù)據減去所述重力加速度在三軸加速度傳感器的X軸、Y軸及Z軸的分量后經過二次積分獲得相對位移量；
S33,通過旋轉矩陣公式對所述相對位移量計算后可得出腸鏡在絕對空間的位移量； S34，利用絕對空間位移量擬合為三維空間軌跡曲線，顯示出腸鏡的運動軌跡。
[0015]進一步的，所述腸鏡軌跡顯示方法是通過仿真軟件呈現(xiàn)在所述軌跡處理與呈現(xiàn)終端上。
[0016]本發(fā)明所提供的具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)及有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)軌跡顯示方法能夠將腸鏡的運動軌跡及當前位置清晰、形象而準確的顯示出來，方便醫(yī)護工作人員在對患者進行腸鏡手續(xù)時準確的操作，減少醫(yī)源性腸穿孔事件。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據本發(fā)明實施例的具有軌跡顯示功能的腸鏡系統(tǒng)模塊構成示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終