一种生物组织识别装置、识别系统及识别方法与流程

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种生物组织识别装置、识别系统及识别方法。

背景技术：

在外科手术中，特别是骨外科手术中的脊柱外科和神经外科手术中，需要打入内置物固定螺钉对需要固定的骨组织进行固定，打内固定螺钉的过程首先要先打出钉道孔，一般这种打孔操作为盲操作，在打孔过程中，由于无法识别出当前打孔设备所处的生物组织的类别，其成功与否取决于医生的经验，螺钉打歪而损伤重要软组织造成医疗事故时有发生；目前的辅助观察手段有两种，一是采用术中x光透视的方式，观察螺钉位置，二是通过诱发电位仪检测螺钉对神经根的封闭性，进而判断螺钉方向是否偏离。

在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：

x光透视的方式的缺点是对患者有辐射伤害，不能够频繁使用；

诱发电位仪检测方式的缺点为术前准备工作时间较长，测量的准确性较差，而且诱发电位仪设备相对较昂贵，并不是所有医院手术室的标准配置，其适用范围小。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生物组织识别装置、识别系统及识别方法，采用压力值测量和生物电阻抗测量相结合的方案，能够准确识别出生物组织的类别，对患者没有负面伤害，而且所用装置的造价较低，可广泛使用于各医院，试用范围广。

根据本发明的一个方面，本发明的实施例提供了一种生物组织识别装置，包括：

探针，与控制模块电连接，以探测生物组织的生物电阻抗信号并发送至控制模块；

压力检测模块，与控制模块电连接，以检测探针的压力值信号并发送至控制模块；

壳体，与所述探针固定连接；其中，所述壳体至少内设：控制模块，所述控制模块，至少包括：信号采集单元和数据处理单元；

其中，所述信号采集单元，分别与所述探针和所述压力检测模块电连接，以分别接收生物电阻抗信号和压力值信号，并分别进行滤波和模数转换，得到生物电阻抗值和压力值；

所述数据处理单元，与所述信号采集单元电连接至，用于基于生物电阻抗值和压力值，判别生物组织的类别。

优选地，所述信号采集单元包括：

压力信号采集子单元，与所述压力检测模块电连接，以接收压力值信号并进行滤波和模数转换，得到压力值；

生物电阻抗信号采集子单元，与所述探针电连接，以接收生物电阻抗信号并进行滤波和模数转换，得到生物电阻抗值。

优选地，所述控制模块还包括：信号源，与所述探针电连接，以输出探针探测生物电阻抗信号所需的电信号。

优选地，所述壳体还设有：通知模块；

所述通知模块与所述数据处理单元电连接，以接收数据处理单元识别出的生物组织的类别，并发出与生物组织的类别相应的提示信息。

优选地，所述壳体还设有：电源模块和与电源模块对应设置的电源开关；

所述电源模块，分别与所述控制模块和所述通知模块电连接以提供电能；

所述电源开关，与所述电源模块连接，以控制所述电源模块通电或断电。

优选地，所述探针包括：探针连接杆和探针尖端；

所述探针尖端固定于所述探针连接杆；

所述探针连接杆固定于所述壳体；

所述探针连接杆内设有导线，所述导线一端连接至探针尖端，另一端分别连接至信号源和生物电阻抗信号采集子单元。

优选地，所述探针尖端包括：至少一个正极端和至少一个负极端，其中，正极端和负极端之间设有绝缘层，所述正极端与所述负极端之间的间隔距离为预定值；

所述正极端通过导线分别连接至信号源上的正极和所述信号采集单元；

所述负极端通过导线分别连接至信号源上的负极和所述信号采集单元。

优选地，所述压力检测模块，设置于所述探针连接杆的内部，以检测探针连接杆受到的压力值信号。

优选地，所述压力检测模块，设置于所述壳体内，且与所述探针连接杆位于壳体内的部分固定连接，以检测探针连接杆受到的压力值信号。

优选地，所述数据处理单元，包括判别子模块，所述判别子模块与所述信号采集单元电连接，用于接收生物电阻抗值和压力值，并基于生物电阻抗值和压力值的不同状态值判别生物组织的类别；

其中，若压力值大于等于第一预设值，且生物电阻抗值大于等于第二预设值，则识别出生物组织为骨组织；

若压力值大于等于第一预设值，且生物电阻抗值小于第二预设值；则识别出生物组织为软组织或血液；

若压力值小于第一预设值，且生物电阻抗值小于第二预设值，则识别出生物组织为软组织或血液；

若压力值小于第一预设值，且生物电阻抗值大于等于第二预设值，则识别出生物组织为空气。

优选地，所述通知模块包括:声音提示单元,和/或灯光提示单元；

其中，声音提示单元，与数据处理单元电连接，以基于数据处理单元识别出的生物组织的类别发出相应的声音提示。

灯光提示单元，与数据处理单元电连接，以基于数据处理单元判断识别出的生物组织的类别发出相应的灯光提示。

优选地，所述通知模块包括：通讯单元；

所述通讯单元包括：有线通讯单元，和/或无线通讯单元；

其中，所述有线通讯单元，与数据处理单元电连接，以通过对外数据线向外接设备传输数据处理单元判断识别出的生物组织的类别、生物电阻抗值和压力值；

所述无线通讯单元，与数据处理单元电连接，以通过无线连接方式向外接设备传输数据处理单元判断识别出的生物组织的类别、生物电阻抗值和压力值。

根据本发明的又一方面，本发明的实施例还提供了一种生物组织识别系统，包括：外接设备和以上所述的生物组织识别装置，其中，所述外接设备与所述生物组织识别装置连接，用于接收并以预定方式显示生物组织识别装置传输的识别出的生物组织的类别、生物电阻抗值和压力值。

根据本发明的再一方面，本发明的实施例还提供了一种生物组织识别方法，所述方法包括：

获取生物电阻抗值和压力值；

基于生物电阻抗值和压力值判别生物组织的类别；

其中，若压力值小于第一预设值，生物电阻抗值大于或等于第二预设值，则识别出生物组织为空气；

若压力值大于或等于第一预设值，生物电阻抗值小于第二预设值，且大于或等于第三预设值，则识别出生物组织为骨组织；

若生物电阻率值小于第三预设值，则无论压力值大小，识别出生物组织为软组织或血液。

所述识别出生物组织为骨组织的步骤包括：

判断生物电阻抗值是否大于或等于第四预设值；

若生物电阻抗值大于或等于第四预设值，则判断骨组织为皮质骨组织；

若生物电阻抗值小于第四预设值，则判断骨组织为松质骨组织；

其中，所述第四预设值小于所述第二预设值，且大于所述第三预设值。

本发明的实施例提供的生物组织识别装置、识别系统及识别方法，利用不同生物组织具有不同的电阻抗特性，和在手上过程中，打孔设备处于不同的生物组织时，会受到不同的压力这两个特性，将压力值测量和生物组织电阻抗测量相结合，从而检测出打孔设备在处于当前的生物组织是所受的压力值和当前打孔设备所处的生物组织的电阻抗值，并将压力值和电阻抗值相结合，准确判断出当前的生物组织的类别；且，不会对患者造成辐射等负面影响，而且，整个装置设计成本较低，能够广泛使用，适用范围广。

附图说明

图1是本发明实施例提供的生物组织识别装置的内部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的生物组织识别装置的整体结构示意图；

图3是本发明的又一实施例提供的生物组织识别装置的内部结构示意图。

附图标记说明：1-探针；11-探针尖端；12-探针连接杆；111-正极端；112-负极端；2-控制部分；21-信号采集单元；211-压力信号采集子单元；212-生物电阻抗信号采集子单元；22-数据处理单元；23-信号源；3-压力检测模块；4-壳体；5-通知模块；6-电源模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1至图3，其中，需要说明的是，图1、图2和图3仅仅是结构性的示意性说明，并不是对本发明技术方案的限制；本发明的实施例提供了一种生物组织识别装置，包括：

探针1，与控制模块2电连接，以探测生物组织的生物电阻抗信号并发送至控制模块2；

压力检测模块3，与控制模块2电连接，以检测探针1的压力值信号并发送至控制模块2；

壳体4，与所述探针1固定连接；其中，所述壳体4至少内设：控制模块2，所述控制模块2，至少包括：信号采集单元21和数据处理单元22；其中，需要说明的是，壳体4为中空结构，控制部分2内置于壳体4之中。

其中，所述信号采集单元21，分别与所述探针1和所述压力检测模块3电连接，以分别接收生物电阻抗信号和压力值信号，并分别进行滤波和模数转换，得到生物电阻抗值和压力值；

所述数据处理单元22，与所述信号采集单元21电连接至，用于基于生物电阻抗值和压力值，判别生物组织的类别。

所述信号采集单元21包括：

压力信号采集子单元211，与所述压力检测模块3电连接，以接收压力值信号并进行滤波和模数转换，得到压力值；

生物电阻抗信号采集子单元212，与所述探针1电连接，以接收生物电阻抗信号并进行滤波和模数转换，得到生物电阻抗值。

所述控制模块2还包括：信号源23，与所述探针1电连接，以输出探针1探测生物电阻抗信号所需的正弦电信号。

所述壳体4内还设有：通知模块5；

所述通知模块5与所述数据处理单元22电连接，以接收数据处理单元22识别出的生物组织的类别，并发出与生物组织的类别相应的提示信息。

所述壳体4内还设有：电源模块6和与电源模块对应设置的电源开关；

所述电源模块6，分别与所述控制模块2和所述通知模块5电连接以提供电能；

所述电源开关，与所述电源模块6连接，以控制所述电源模块6通电或断电。

所述探针1包括：探针连接杆12和探针尖端11；

所述探针尖端11固定于所述探针连接杆12；

所述探针连接杆12固定于所述壳体4；

所述探针连接杆12内设有导线，所述导线一端连接至探针尖端11，另一端分别连接至信号源23和生物电阻抗信号采集子单元212。其中，需要说明的是，探针连接杆12内设有两根导线，一根为正极导线，一个为负极导线，正极导线与信号源23上的正极连接，负极导线与信号源23上的负极连接，同时，由于生物电阻抗信号采集子单元212需要采集电阻抗信号，所以导线还需要连接到生物电阻抗信号采集子单元212，以将生物电阻抗信号传送到生物电阻抗信号采集子单元212。

所述探针尖端11包括：至少一个正极端111和至少一个负极端112，其中，正极端111和负极端112之间设有绝缘层，所述正极端111与所述负极端112之间的间隔距离为预定值；其中，需要说明的是，正极导线与正极端111连接，负极导线与负极端112连接，当正极端111和负极端112浸入生物组织时，生物组织就成了联通正极端111和负极端112的一个介质，由于不同的生物组织具有不同的电阻抗特性，因此，可以依此来判断生物组织的类别。

所述正极端111通过导线分别连接至信号源23上的正极和所述信号采集单元21；

所述负极端112通过导线分别连接至信号源23上的负极和所述信号采集单元21。

其中，作为一种优选的实施例，所述压力检测模块3，设置于所述探针连接杆12的内部，以检测探针连接杆12的压力值信号。

其中，作为另一种优选的实施例，所述压力检测模块3，设置于所述壳体4内，且与所述探针连接杆12位于壳体4内的部分固定连接，以检测探针连接杆12的压力值信号。

所述数据处理单元22，包括判别子模块，所述判别子模块与所述信号采集单元21电连接，用于接收生物电阻抗值和压力值，并基于生物电阻抗值和压力值的不同状态值判别生物组织的类别；

所述通知模块包括6:声音提示单元,和/或灯光提示单元；

其中，声音提示单元，与数据处理单元22电连接，以基于数据处理单元22识别出的生物组织的类别发出相应的声音提示。

灯光提示单元，与数据处理单元22电连接，以基于数据处理单元22判断识别出的生物组织的类别发出相应的灯光提示。

所述通知模块5包括：通讯单元；

所述通讯单元包括：有线通讯单元，和/或无线通讯单元；

其中，所述有线通讯单元，与数据处理单元22电连接，以通过对外数据线向外接设备传输数据处理单元22判断识别出的生物组织的类别、生物电阻抗值和压力值；

所述无线通讯单元，与数据处理单元22电连接，以通过无线连接方式向外接设备传输数据处理单元22判断识别出的生物组织的类别、生物电阻抗值和压力值。

为了更好地实现上述技术方案，本发明的实施例还提供了一种生物组织识别系统，包括：外接设备和以上所述的生物组织识别装置，其中，所述外接设备与所述生物组织识别装置连接，用于接收并以预定方式显示生物组织识别装置传输的识别出的生物组织的类别、生物电阻抗值和压力值。

本发明的实施例还提供了一种生物组织识别方法，所述方法包括：

基于生物电阻抗值和压力值判别生物组织的类别；

其中，若压力值小于第一预设值，生物电阻抗值大于或等于第二预设值，则识别出生物组织为空气；

若压力值大于或等于第一预设值，生物电阻抗值小于第二预设值，且大于或等于第三预设值，则识别出生物组织为骨组织；

若生物电阻率值小于第三预设值，则无论压力值大小，识别出生物组织为软组织或血液。

所述识别出生物组织为骨组织的步骤包括：

获取生物电阻抗值和压力值；

判断生物电阻抗值是否大于或等于第四预设值；

若生物电阻抗值大于或等于第四预设值，则判断骨组织为皮质骨组织；

若生物电阻抗值小于第四预设值，则判断骨组织为松质骨组织；

其中，所述第四预设值小于所述第二预设值，且大于所述第三预设值。其中，需要说明的是，该方法适合在骨组织等硬质的组织判别中使用。

本发明的实施例提供的生物组织识别装置、识别系统及识别方法，利用不同生物组织具有不同的电阻抗特性，和在手上过程中，打孔设备处于不同的生物组织时，会受到不同的压力这两个特性，将压力值测量和生物组织电阻抗测量相结合，从而检测出打孔设备在处于当前的生物组织是所受的压力值和当前打孔设备所处的生物组织的电阻抗值，并将压力值和电阻抗值相结合，准确判断出当前的生物组织的类别；且，不会对患者造成辐射等负面影响，而且，整个装置设计成本较低，能够广泛使用，适用范围广。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。