Устройство для медицинский диагностики и манипулятор
Устройство относится к области медицины и предназначено для использования в гинекологической и урологической практике. Задачей является разработка устройства, позволяющего повысить оперативность, точность, объективность и удобство диагностики анатомического и функционального состояния внутренних органов при гинекологическом и урологическом обследовании. Поставленная задача достигается тем, что, как и известное, предлагаемое устройство для медицинской диагностики, содержит гинекологическое и урологическое кресло, состоящее из каркаса, сиденья, спинки и подставок для ног. Новым является то, что оно дополнительно содержит манипулятор, на котором при помощи первого блока крепления установлены цветная телевизионная камера с, по крайней мере, одним источником освещения, при помощи второго блока крепления и стержня манипулятор установлен на каркас кресла, а также содержит источник питания, компьютер, первый блок управления цветной телевизионной камерой и второй блок управления источником освещения, соединенные с компьютером через интерфейс, причем цветная телевизионная камера через блок ввода изображения соединена с компьютером. Поставленная задача достигается также тем, что манипулятор выполнен в виде гибкого элемента, один конец которого содержит блок крепления, предназначенный для установки и вращения цветной телевизионной камеры и, по крайней мере, одного источника освещения вокруг оптической оси камеры, а противоположный конец гибкого манипулятора содержит второй блок крепления и стержень, соединенные между собой и служащие для установки манипулятора на каркас урологического и гинекологического кресла.
Устройство относится к области медицины и предназначено для использования в гинекологической и урологической практике.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является урологическое и гинекологическое кресло, содержащее каркас, поворотную консоль, сиденье, спинку, боковые стержни и подставки для ног. Положение сиденья и спинки регулируется по высоте и наклону, обеспечивая удобство диагностики пациента [1].
Недостатками вышеуказанного устройства являются, во-первых, субъективность получаемой информации о поверхности исследуемого внутреннего органа, о патологии исследуемого внутреннего органа, во-вторых, невозможность оперативно и точно провести обследование и поставить диагноз заболевания (отсутствует база данных патологии), в третьих, неудобство работы из-за отсутствия возможности отображать на мониторе исследуемый орган. Отмеченные недостатки не позволяют широко использовать известное устройство при поликлинической практике и хирургии.
Задачей является разработка устройства, позволяющего повысить оперативность, точность, объективность и удобство диагностики анатомического и функционального состояния внутренних органов при гинекологическом и урологическом обследовании.
Поставленная задача достигается тем, что, как и известное, предлагаемое устройство для медицинской диагностики, содержит гинекологическое и урологическое кресло, состоящее из каркаса, сиденья, спинки и подставок для ног.
Новым является то, что оно дополнительно содержит манипулятор, на котором при помощи первого блока крепления установлены цветная телевизионная камера с, по крайней мере, одним источником освещения, при помощи второго блока крепления и стержня манипулятор установлен на каркас кресла, а также содержит блок питания, компьютер, первый блок управления цветной телевизионной камерой и второй блок управления источником освещения, соединенные с компьютером через интерфейс, причем цветная телевизионная камера через блок ввода изображения соединена с компьютером.
Кроме того, блок питания выполнен управляемым компьютером через интерфейс.
Кроме того, в качестве источника освещения использован широко диаграммный источник холодного свечения, например светодиод.
Поставленная задача достигается также тем, что манипулятор выполнен в виде гибкого элемента один конец которого содержит блок крепления, предназначенный для установки и вращения цветной телевизионной камеры и, по крайней мере, одного источника освещения вокруг оптической оси камеры, а противоположный конец гибкого манипулятора содержит второй блок крепления и стержень, соединенные между собой и служащие для установки манипулятора на каркас урологического и гинекологического кресла.
Кроме того, гибкий элемент манипулятора выполнен из гибкой пустотелой трубки.
Кроме того, первый блок крепления состоит из обоймы и пружин, закрепленных на гибком элементе, при этом в обойму вставлена гильза и зафиксирована с помощью шарика, пружины и винта, позволяющего разворачивать гильзу в обойме совместно с цветной телевизионной камерой и источником освещения, закрепленных на ее свободном конце.
Кроме того, второй блок крепления соединен со стержнем при помощи скобы и винта.
Кроме того, в качестве источника освещения использован широко диаграммный источник холодного свечения, обеспечивающий равномерное освещение исследуемой поверхности.
Кроме того, источник освещения расположен в непосредственной близости с объективом камеры.
Благодаря наличию новых признаков при работе предлагаемого устройства обеспечивается равномерное освещение и необходимая яркость с помощью источника освещения исследуемой поверхности внутреннего органа и считывание цветного изображения исследуемой поверхности с помощью цветной телевизионной камеры, возможно изменение фокусного расстояния и положения цветной телевизионной камеры относительно поверхности исследуемого органа и отвод цветной телевизионной камеры с источником освещения от зоны обследования. Устройство реализует ввод цветного изображения в компьютер, отображение вводимого изображения на мониторе компьютера, формирует базу данных патологии исследуемой поверхности внутреннего органа и устанавливает диагноз с помощью компьютера.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.
На фиг.1 - представлена схема устройства, где:
двойные линии (=>) - механические связи;
одинарные линии (
) - электрические связи;
пунктирные линии (---->) - оптические связи.
На фиг.2 - представлена схема манипулятора;
На фиг.3 - представлена фотография общего вида предлагаемого устройства;
На фиг.4 - представлена фотография манипулятора;
На фиг.3 - представлено телевизионное изображение исследуемого органа, отображенное на экране монитора компьютера предлагаемого устройства.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, содержащее гинекологическое и урологическое кресло 1, к боковому стержню 2 которого крепится с помощью второго блока крепления 3 манипулятор 4. На другом конце манипулятора 4 устанавливается первый блок крепления 5, в котором размещена цветная телевизионная камера 6 и источник освещения 7, к которым подключен отдельными выходами управляемый блок питания 8, отдельными входом и выходом соединенный через интерфейс 9 с отдельным входом и выходом компьютера 10. Цветная телевизионная камера 6, воспринимающая видеоизображения с объекта исследования, отдельным входом и выходом соединена через блок ввода изображения 11 с отдельным входом и выходом компьютера 10. Интерфейс 9 соединен отдельными входом и выходом через первый блок управления 12 с цветной телевизионной камерой 6, со вторым блоком управления 13, входом и выходом подключенным к источнику освещения 7 и блоку питания 8, отдельные выходы последнего соединены с цветной телевизионной камерой 6 и источником освещения 7.
В качестве источника освещения может применяться широко диаграммный источник холодного свечения, например, светодиод (модель ТХС - 3,6/0,04).
Используется цветная телевизионная камера (модель КРС - S230C: формат сигнала PAL/NTSC; светочувствительная матрица SONY 1/3" SUPER HAD CCD; разрешение 380 TV линий).
Блок ввода изображений представляет собой плату видео захвата, модель S1VINEYA ЕХР2: полно цветная - 16 млн. цветов.
На фиг.2 показано выполнение манипулятора, который содержит цветную телевизионную камеру 6 и широко диаграммный источник холодного свечения 7, первый блок крепления 5, второй блок крепления 3 и манипулятор 4. Первый блок крепления 5 закрепляется в манипуляторе 4 с помощью пружин 14 и обоймы 15.
Жесткость пружин 14 позволяет разворачивать обойму 15 вокруг продольной оси устройства (показаны круговыми стрелками). В обойму 15 вставляется гильза 16, которая фиксируется с помощью шарика 17, пружины 18 и винта 19, регулировкой которого можно обеспечивать необходимый разворот гильзы 16 вокруг оптической оси (показаны круговыми стрелками). В гильзе 16 размещена цветная телевизионная камера 6. Цветная телевизионная камера 6 снабженная разъемом 20, закрепляется в гильзе 16 головкой 21 и винтами 22. На головке 21 устанавливается широко диаграммный источник холодного свечения 7. В гильзе 16 и головке 21 имеются технологическое отверстие 23 для установки источника холодного свечения 7. Широко диаграммный источник холодного свечения 7 может располагаться вокруг оптического объектива 24. Количество широко диаграммных источников холодного свечения 7 определяется техническими характеристиками (чувствительностью) цветной телевизионной камеры 6, осуществляющей считывание цветного изображения в компьютер для последующего анализа. Количество широко диаграммных источников холодного свечения 7 может быть 1-6 штук. Для изменения фокусного расстояния цветной телевизионной камеры 6 предназначен электропривод 25, прикрепленный своим корпусом 26 к головке 21 и осуществляющий вращение объектива 24 вокруг оптической оси с помощью шестерен 27. Для фиксации гильзы 16 используется крышка 28, в которой размещены шарик 17, пружина 18 и винт 19. Манипулятор 4 состоит из гибкой пустотелой трубки 29, которая фиксируется на втором блоке крепления 3 с помощью гаек 30. Внутри трубки проходят монтажные провода (видеосигнал, питание камеры, питание источника освещения). Пустотелая трубка 29 может вращаться вокруг своей продольной оси и изгибаться (отклоняться) относительно своей продольной оси на любой угол. Это позволяет подводить и жестко фиксировать оптический объектив 24 вместе с цветной телевизионной камерой 6 к требуемому месту исследуемого органа, а также отводить камеру 6, например, под кресло, исключая доступ пациента к ней. Второй блок крепления 3 состоит из рейки 31, к которой крепится скоба 32 с помощью винтов 33 и винта 34, вращаемого ручкой 35. Крепится блок крепления 3 к боковому стержню 2 гинекологического и урологического кресла 1 с помощью скобы 32 и винта 34.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. На кресло 1 помещается пациент, к исследуемому органу которого подводится с помощью манипулятора 4, закрепленного к стержню 2 кресла 1 вторым блоком крепления 3 цветная телевизионная камера 6 и источник освещения 7, последние установлены в первом блоке крепления 5. По сигналам от компьютера 10 через интерфейс 9 включаются
первый и второй блоки управления 12, 13 и блок питания 8, по сигналам которого включается цветная телевизионная камера 6 и источник освещения 7. После операции включения готовность к работе характеризуется свечением источника освещения 7 и появляющимся изображением исследуемого органа на экране монитора 10. Для получения качественного (четкого и требуемой яркости) телевизионного изображения по сигналу от первого блока управления 12 осуществляется вращение объектива 24 вокруг оптической оси цветной телевизионной камеры 6, а через второй блок управления 13 - регулировка яркостью свечения источника освещения 7.
Цветные телевизионные изображения исследуемого органа записываются в память (базу данных) компьютера 10 с цветной телевизионной камеры 6 через блок ввода изображений 11. Эти изображения называются текущими изображениями (ТИ) и характеризуют патологию (изменения) исследуемой поверхности внутреннего органа человека. Таким образом, формируется база данных патологий поверхности внутренних органов человека. ТИ сравниваются с эталонным изображением (ЭЙ), характеризующим исследуемую поверхность внутреннего органа человека без патологии и оцениваются требуемые параметры диагностики.
Положение и цвет зоны исследуемой поверхности оценивается структурными и (или) статистическими алгоритмами [2, 3]. Состояние Ак системы сравнения цветных телевизионных изображений для монохромного красного R, зеленого G и синего В цветов определяются соответственно:
Aк={X, K,0, 0, L}k ={X, R, L}к;
Aк ={X, G, 0, 0, L}k={X, G, L} к;
Aк={X, B, A, O, L} k={X, B, L}k;
где k=l,5.
Где X - поле системы, L - элементы множества, характеризующие цветовые. геометрические, структурные и другие признаки, характеристики положения зоны патологии и гистограммы яркости.
Геометрические характеристики зон исследуемой поверхности определяются следующим известным выражением [3]:
Xc,Уc, - координаты центра «тяжести» структурного элемента зоны изображения;
Мкх,Мky - ементарные моменты по направлению соответствующих осей;
Nk - число точек (пиксел) в контуре;
i - номер контура;
S сэ - площадь структурного элемента зоны изображения, ограниченного контуром;
Кф - коэффициент формы;
Р - периметр контура.
Площадь Sсэ и параметр Р структурного элемента определяется при переходе контура зоны. После получения необходимой информации происходит сопоставление текущей и эталонной информации (изображений ТИ и ЭЙ).
Таким образом, устанавливается диагноз заболевания.
На этом один цикл работы устройства заканчивается.
По сравнению с известным, предлагаемое устройство обладает более высокими оперативностью и точностью постановки диагноза, удобством работы. Это объясняется тем, что в базе данных устройства хранятся эталонные телевизионные изображения поверхности объекта исследования (ЭЙ) и они автоматически сравниваются с считываемыми изображениями (ТИ), отображающими патологию внутреннего органа, и устанавливается диагноз заболевания. Это происходит быстро и точно с помощью компьютера. Кроме этого, необходимая информация - изображения ТИ и ЭЙ, результаты диагностики отображается на мониторе компьютера, что свидетельствует об удобстве работы с предлагаемым устройством.
Источники информации:
1.Урологическое и гинекологическое кресло. Патент РФ 2161025 С2, 2000.12.27. 2-Никитина Ю.А., Сырямкин В.И., Титов B.C. Особенности обработки цветных изображений в телевизионных системах технического зрения. - Томск, 1991. - 36 с.-Деп.ВИНИТИ 05.08.91, №3335 - В91.
3.Сырямкин В.И. и др. Системы технического зрения: Справочник. Томск: МГП «РАСКО», 1992,367с.
1. Устройство для медицинской диагностики, содержащее гинекологическое - урологическое кресло, состоящее из каркаса, сиденья, спинки и подставок для ног, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит манипулятор, на котором при помощи первого блока крепления установлены цветная телевизионная камера с, по крайней мере, одним источником освещения, при помощи второго блока крепления и стержня манипулятор установлен на каркас кресла, а также содержит блок питания, компьютер, первый блок управления цветной телевизионной камерой и второй блок управления источником освещения, соединенные с компьютером через интерфейс, причем цветная телевизионная камера через блок ввода изображения соединена с компьютером.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок питания выполнен управляемым компьютером через интерфейс.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника освещения использован широко диаграммный источник холодного свечения, например светодиод.
4. Манипулятор выполнен в виде гибкого элемента, один конец которого содержит блок крепления, предназначенный для установки и вращения цветной телевизионной камеры и, по крайней мере, одного источника освещения вокруг оптической оси камеры, а противоположный конец гибкого манипулятора содержит второй блок крепления и стержень, соединенные между собой и служащие для установки манипулятора на каркас гинекологического и урологического кресла.
5. Манипулятор по п.4, отличающийся тем, что гибкий элемент манипулятора выполнен из гибкой пустотелой трубки.
6. Манипулятор по п.4, отличающийся тем, что первый блок крепления состоит из обоймы и пружин, закрепленных на гибком элементе, при этом в обойму вставлена гильза и зафиксирована с помощью шарика, пружины и винта, позволяющего разворачивать гильзу в обойме совместно с цветной телевизионной камерой и источником освещения, закрепленных на ее свободном конце.
7. Манипулятор по п.4, отличающийся тем, что второй блок крепления соединен со стержнем при помощи скобы и винта.
8. Манипулятор по п.4, отличающийся тем, что в качестве источника освещения использован широко диаграммный источник холодного свечения, обеспечивающий равномерное освещение исследуемой поверхности.
9. Манипулятор по п.4, отличающийся тем, что источник освещения расположен в непосредственной близости с объективом камеры.
