靜脈投影儀的光路系統(tǒng)及靜脈投影儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜脈投影儀的光路系統(tǒng);另外，本發(fā)明還涉及一種靜脈投影儀。
【背景技術(shù)】
[0002]—百多年前，人類的醫(yī)學(xué)進步到開始運用血管穿刺術(shù)來抽血和輸入血液、生理鹽水等液體，但實施這種醫(yī)學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵，就是首先要設(shè)法找到人體的血管，才能下針穿刺血管進行后續(xù)的治療。當(dāng)穿刺對象是兒童時，因為血管較細不易看清，穿刺對象是久病的老年人時，因為多次穿刺或穿刺部位受限、血管纖弱等原因也難以找到合適的穿刺血管。如何快速準(zhǔn)確地在病人身上找到血管就顯得非常重要。
[0003]目前，臨床所使用的定位血管的方法主要有兩種:目視法一一以裸視來尋找和定位血管，這種方法僅適合于靜脈位置較表淺且突出的病人，對于皮下組織的血管大小、彎曲與分叉的狀態(tài)，實際上無法保證一目了然;觸摸法一一以觸摸的感覺來尋找和定位血管，這種方法是醫(yī)護人員憑借多年的經(jīng)驗，以觸摸皮膚的感覺，分辨出血管與周圍組織的質(zhì)性不同，從而確定出血管的位置及深淺。目前，手背皮下靜脈穿刺注射給液是最廣泛的臨床治療手段，而進行穿刺操作護士在為一些皮下靜脈纖弱的患者進行靜脈穿刺注射操作時，失敗比例極高，兒童患者更是會因此哭鬧，護士也經(jīng)常受到病人家屬的埋怨甚至訓(xùn)斥，思想壓力極大。
[0004]綜上所述，靜脈穿刺是醫(yī)學(xué)上常用的醫(yī)療手段，但是扎針失敗率比較高，尤其是對新生兒童以及肥胖人群等靜脈不明顯的患者來說失敗率更高，因此增強靜脈對比度可以有效的提高扎針成功率，不僅減輕了醫(yī)務(wù)工作者的工作量，而且減少了因穿刺失敗給患者帶來的痛苦，具有很重要的實際意義。
[0005]靜脈顯影的原理是由于靜脈血液中紅血球上的血紅蛋白失去氧氣后具有一種特性，即可以吸收波長范圍在700?100nm的近紅外光，而肌肉組織和骨骼對該波長的光波則有很好的透射性，因此用該波長范圍內(nèi)的近紅外光源對手指進行透射時，由于手指靜脈血管與周圍肌肉組織對紅外光吸收的差異，可以進行對淺靜脈血管的造影，實現(xiàn)靜脈分辨。
[0006]靜脈顯示設(shè)備具有優(yōu)越的技術(shù)優(yōu)勢，可以在醫(yī)護人員原有工作技能基礎(chǔ)上大大提高工作質(zhì)量，減少病患痛苦，改善醫(yī)療服務(wù)形象。近些年來，靜脈投影技術(shù)飛速發(fā)展，性能不斷提升。靜脈顯示設(shè)備經(jīng)過了多個發(fā)展階段，目前仍發(fā)展之中。
[0007]第一階段的靜脈顯示設(shè)備是紅色或橙色大功率LED燈，這一代產(chǎn)品通常選用I?3W、波長630nm的紅色LED或者I?3W、波長615nm橙色LED，這一代產(chǎn)品往往被設(shè)計成可以握在手里的LED燈的結(jié)構(gòu)，患者想要增強手背靜脈顯示效果，就必須抓握住LED燈光棒，通過靜脈血液與周邊組織對這一特定波長光吸收率不同在手背觀察到靜脈，進而引導(dǎo)穿刺。這一代產(chǎn)品有如下幾個缺點:1、嬰幼兒無法配合從而無法使用；2、兒童不愿配合;3、成人手掌穿透效果差;4、抓握LED燈光棒時間稍長LED燈便會產(chǎn)生高熱;5、明亮環(huán)境下使用效果較差。
[0008]第二階段的靜脈顯示設(shè)備是靜脈顯影儀，這一代產(chǎn)品使用波長850nm的紅外光作為光源，為增強穿透力一般采用上下光源連用的方式。850nm紅外光穿透力較630nm紅光好，采用下發(fā)光光源時可有效穿透成人手掌等較厚的組織。但是850nm紅外光無法用肉眼觀察，所以需要使用感紅外攝像頭進行成像。成像后，經(jīng)過簡單的圖像處理，比如進行對比度、亮度、伽馬曲線、邊緣增強等處理后通過AV等模擬信號輸出到顯示屏上。這一代產(chǎn)品有如下幾個缺點:1、患者進行手背靜脈穿刺時需要抓握紅外下發(fā)光體，存在交叉感染或患者不愿配合的問題;2、醫(yī)生需要一邊觀察屏幕一邊進行穿刺，使用不方便;3、分辨率受限。
[0009]第三階段的靜脈顯示設(shè)備是在靜脈顯影儀的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的靜脈投影儀，感紅外攝像頭成像并處理后通過AV信號傳輸?shù)酵队皟x上，通過特殊的光路設(shè)計使靜脈圖像原位投影到皮膚上，它解決了醫(yī)生需要一邊觀察屏幕一邊為患者扎針的難題。但因其固有的缺陷造成分辨率低，幀頻慢等缺點，影響此類產(chǎn)品的大規(guī)模推廣。目前的靜脈投影產(chǎn)品普遍采用模擬信號輸入，Lcos光機投影輸出，雖然可以大幅降低成本，但是因為圖像算法薄弱，顯示效果不盡如人意。采用模擬視頻輸入使得分辨率及幀頻下降，這會導(dǎo)致靜脈邊緣粗糙、不平滑，移動時時延嚴(yán)重等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全新的靜脈投影儀的光路系統(tǒng)。
[0011]另外，本發(fā)明還提供一種全數(shù)字式靜脈投影儀，該靜脈投影儀的信號采集、數(shù)據(jù)傳輸、圖像處理、圖像輸出過程全部采用數(shù)字處理方式，具有分辨率高、定位精準(zhǔn)、幀頻快的優(yōu)點。
[0012]本發(fā)明的靜脈投影儀的光路系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的靜脈投影儀的光路系統(tǒng)包括若干個紅外LED、CCD攝像機、投影儀、分光鏡，所述CCD攝像機的進光路線與所述投影儀的出光路線相垂直，所述分光鏡位于所述進光路線與所述出光路線的相交處，且與所述進光路線及所述出光路線均呈45°角，所述分光鏡為帶通濾波，選擇性的對可見光波段透過，而反射近紅外光，所述紅外LED用于發(fā)射紅外波段光波到皮膚表面，借助于皮下靜脈與周圍組織對紅外光的吸收率不同，所述CCD攝像機對反射的紅外光進行攝像，從皮膚表面反射的紅外光經(jīng)所述分光鏡反射后方向改變90°后射入所述CCD攝像機，所述投影儀發(fā)射的可見光經(jīng)所述分光鏡后直接透射到皮膚表面，進行原位投影，所述投影儀發(fā)射的可見光與所述CCD攝像機攝取的紅外光在所述靜脈投影儀外處于同一光路上。
[0013]所述CCD攝像機的鏡頭內(nèi)側(cè)設(shè)有紅外濾光片，所述紅外濾光片為850nm窄帶濾光片。
[0014]所述紅外LED的中心波長為850nm。
[0015]本發(fā)明的靜脈投影儀所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明的靜脈投影儀包括殼體組件、控制電路板、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及光路系統(tǒng)，所述光路系統(tǒng)包括若干個紅外LED、CCD攝像機、投影儀、分光鏡，所述CCD攝像機的進光路線與所述投影儀的出光路線相垂直，所述分光鏡位于所述進光路線與所述出光路線的相交處，且與所述進光路線及所述出光路線均呈45°角，所述分光鏡為帶通濾波，選擇性的對可見光波段透過，而反射近紅外光，所述紅外LED用于發(fā)射紅外波段光波到皮膚表面，借助于皮下靜脈與周圍組織對紅外光的吸收率不同，所述CCD攝像機對反射的紅外光進行攝像，從皮膚表面反射的紅外光經(jīng)所述分光鏡反射后方向改變90°后射入所述CCD攝像機，所述投影儀發(fā)射的可見光經(jīng)所述分光鏡后直接透射到皮膚表面，進行原位投影，所述投影儀發(fā)射的可見光與所述CCD攝像機攝取的紅外光在所述靜脈投影儀外處于同一光路上，所述計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收攝像信號并進行數(shù)字化處理和優(yōu)化后將靜脈增強圖像信號發(fā)送到所述投影儀，所述投影儀根據(jù)靜脈增強圖像信號將可見光發(fā)射到皮膚表面的原始位置，在皮膚表面將皮下靜脈原位同步突出顯示出來，以供尋找靜脈用。
[0016]所述CCD攝像機的鏡頭內(nèi)側(cè)設(shè)有紅外濾光片，所述紅外濾光片為850nm窄帶濾光片。
[0017]所述紅外LED的中心波長為850nm。
[0018]所述靜脈投影儀還包括用于蓄電并為整機供電的蓄電池。
[0019]所述靜脈投影儀還包括用于為所述蓄電池充電及為整機直接供電的電源接口，所述電源接口通入低壓直流電源。
[0020]所述計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用超微型計算機并采用Windows操作系統(tǒng)。
[0021]所述靜脈投影儀還包括用于為所述計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及所述投影儀散熱的散熱風(fēng)扇。
[0022]所述靜脈投影儀還包括透光板，所述透光板固定于所述殼體組件上，且位于所述投影儀發(fā)射的可見光及所述CCD攝像機攝取的紅外光的光路上。
[0023]若干個所述紅外LED設(shè)置于光源板上且呈陣列布置。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明的靜脈投影儀的光路系統(tǒng)包括若干個紅外LED、CCD攝像機、投影儀、分光鏡，所述CCD攝像機的進光路線與所述投影儀的出光路線相垂直，所述分光鏡位于所述進光路線與所述出光路線的相交處，且與所述進光路線及所述出光路線均呈45°角，所述分光鏡為帶通濾波，選擇性的對可見光波段透過，而反射近紅外光，所述紅外LED用于發(fā)射紅外波段光波到皮膚表面，借助于皮下靜脈與周圍組織對紅外光的吸收率不同，所述CCD攝像機對反射的紅外光進行攝像，從皮膚表面反射的紅外光經(jīng)所述分光鏡反射后方向改變90°后射入所述CCD攝像機，所述投影儀發(fā)射的可見光經(jīng)所述分光鏡后直接透射到皮膚表面，進行原位投影，所述投影儀發(fā)射的可見光與所述CCD攝像機攝取的紅外光在所述靜脈投影儀外處于同一光路上;通過所述分光鏡的設(shè)置，將投影光路與采集光路匯集到同一光路上，保證了處理后的靜脈紅外圖像最終準(zhǔn)確地投影到圖像采集的位置，保證靜脈圖像的原位同步再現(xiàn)，實現(xiàn)了原位實時精確投影。
[0025]同理，采用該光路系統(tǒng)的靜脈投影儀具有上述優(yōu)點；另外，由于本發(fā)明的靜脈投影儀采用所述計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及與之配合的所述CCD攝像機、所述投影儀，從信號采集、數(shù)據(jù)傳輸、圖像處理、圖像輸出的過程全部采用數(shù)字處理方式，數(shù)據(jù)處理快速準(zhǔn)確，通過算法配合，使得分辨率及幀頻大幅提升，從而使得靜脈顯示邊緣平滑，移動時時延大大減少，因此本發(fā)明的靜脈投影儀具有分辨率高、定位精準(zhǔn)、幀頻快的優(yōu)點，是新一代的靜脈顯示設(shè)備。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例的靜脈投影儀的光路系統(tǒng)及控制關(guān)系的示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例的CCD攝像機攝取紅外光的光路示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)