具有轨迹显示功能的肠镜系统及肠镜轨迹显示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种具有轨迹显示功能的肠镜系统及具有轨迹显示功能的肠镜系统的肠镜轨迹显示方法。
【背景技术】
[0002]肠镜检查是一种进入人体的侵入性检查，由于人体内部的复杂的环境，在人体内部操作时需要格外注意，应尽量去减少穿孔等并发症，但有时不能完全规避。肠镜诊治过程中进入人体的软管难免对肠壁有轻重不同的医源性损伤，会有一定穿孔风险，如患有结肠炎、结肠息肉、结肠癌等肠道疾病或年老体弱，更容易发生肠穿孔，其次直肠和乙状结肠与结肠其他部位比较，肠管较狭窄，肠壁较薄，乙状结肠及降结肠移行部结肠系膜较长，肠管冗长迂曲，肠镜在此段行进时随肠管呈N、P形或a形，一方面增加了肠镜通过的难度，另一方面容易导致肠管与镜头端打结，在肠镜拉出过程中对肠壁的直接作用及过大的肠管压力均增加了穿孔的危险。结肠镜检查所致肠穿孔原因，除了一些不可避免的因素外，有些是操作技术原因，如经验不足和动作粗暴。进镜时未遵循“循腔进镜”原则，在未见肠腔的情况下，盲目插镜或滑镜，镜端直接造成肠壁的损伤及穿孔，镜身在肠腔内结襻，结肠过度伸长出现撕裂穿孔。因此实时监测肠镜的运动轨迹显得尤为重要，可以有效的发现肠道内部特殊的位置，及时发现容易发生打结的地方，极大的程度可以减少发生肠穿孔医疗事故的几率。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有轨迹显示功能的肠镜系统，能够呈现肠镜的运行轨迹和实时位置，便于医护人员对肠胃或肛肠病患者进行肠镜检查，减少医源性肠穿孔风险。
[0004]本发明的另一个目的在于提出一种具有轨迹显示功能的肠镜系统的肠镜轨迹显示方法。
[0005]为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种具有轨迹显示功能的肠镜系统，所述具有轨迹显示功能的肠镜系统包括单片机、轨迹处理与呈现终端、软管和位于所述软管一端部的肠镜，所述肠镜的前端设置有LED照明光源及CCD模块，其特征在于，还包括设置在所述肠镜端部的三轴加速度传感器和陀螺仪传感器，所述三轴加速度传感器和陀螺仪传感器分别通过设置在所述软管内部的导线与所述单片机连接，所述CCD、所述单片机通过数据串口将数据传入轨迹处理与呈现终端。
[0006]根据本发明实施例提出的具有轨迹显示功能的肠镜系统，通过肠镜端部的三轴加速度传感器和陀螺仪传感器分别将肠镜的三轴线加速度和肠镜的角加速度信息数据通过单片机处理后传入轨迹处理与呈现终端，同时CXD模块拍摄到的图像信息也传入轨迹处理与呈现终端，通过轨迹处理与呈现终端采用仿真软件对所述三轴线加速度信息数据和角加速度信息数据进行处理形成肠镜三维空间轨迹线，再结合图像信息可以形成三维空间模型呈现在屏幕上，医护人员在对患者进行肠镜检查时能从屏幕上的三维模型中实时了解肠镜当前所处的位置及肠镜运行的轨迹，便于进一步后续操作，避免盲目性，减少了医源性肠穿孔的风险。
[0007]根据本发明一个实施例，所述三轴加速度传感器包括互相分离设置并通过导线连接的三轴加速度传感器芯片和第一外围电路模块，所述陀螺仪传感器包括互相分离设置并通过导线连接的陀螺仪传感器芯片和第二外围电路模块，所述三轴加速度传感器芯片和所述陀螺仪传感器芯片设置在所述肠镜的前部，所述第一外围电路模块和所述第二外围电路模块设置在所述肠镜后部的软管管壁上。
[0008]通过将三轴加速度传感器的三轴加速度传感器芯片和第一外围电路模块互相分离设置，将陀螺仪传感器的陀螺仪传感器芯片和第二外围电路模块互相分离设置，可以有效减少肠镜的最大外廓尺寸，提升肠镜的通过性能。
[0009]根据本发明的一个具体实施例，所述单片机包括AD转换模块、放大模块和处理器模块，所述AD转换模块将所述三轴加速度传感器和所述陀螺仪传感器所采集到的信息进行模数转换后再经过所述放大模块进行放大后输送至所述处理器模块，所述处理器模块再将经过处理后的数据信息传送至所述轨迹处理与呈现终端。
[0010]根据本发明的一个具体实施例，所述轨迹处理与呈现终端运行仿真软件将所述数据信息转换成三维空间运行轨迹并结合CCD模块拍摄的图像数据形成肠镜所经过的肠道的三维模型。
[0011]进一步的，所述轨迹处理与呈现终端为PC机。
[0012]为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种具有轨迹显示功能的肠镜系统的肠镜轨迹显示方法，所述具有轨迹显示功能的肠镜系统包括单片机、轨迹处理与呈现终端、软管和位于所述软管一端部的肠镜，所述肠镜包括CCD模块、三轴加速度传感器和陀螺仪传感器，所述肠镜轨迹显示方法包括如下过程:
SI，三轴加速度传感器采集所述肠镜的三轴加速度信息反馈至所述单片机，所述陀螺仪传感器采集所述肠镜的角加速度信息反馈至所述单片机，所述CCD模块采集肠镜所经过肠道的图像信息反馈至轨迹处理与呈现终端；
S2,所述单片机将所述肠镜的三轴加速度信息、所述肠镜的角速度信息经过AD转换后传递至所述轨迹处理与呈现终端；
S3，所述轨迹处理与呈现终端将所述三轴加速度信息和角加速度信息处理后形成三维空间轨迹线，并结合所述图像信息形成肠镜所经过轨迹的三维空间模型。
[0013]本方法中通过三轴加速度传感器采集所述肠镜的三轴加速度信息并通过陀螺仪传感器采集所述肠镜的角加速度信息，三轴线加速度信息和角加速度信息精确度高，单片机将三轴加速度信息和角加速度信息由电信息转换成数字信息，便于轨迹处理与呈现终端识别和计算处理，轨迹处理与呈现终端将三轴加速度信息和角加速度信息进行处理和计算后形成的三维空间轨迹线及与图像信息结合后形成的三维空间模型呈现出来，方便医护人员直观的了解肠镜的位置和轨迹，在肠镜手术过程中能够一定程度上减少由于肠道内部复杂环境或者发生打结的情况下引起的医疗事故。
[0014]进一步的，所述形成三维空间轨迹线的过程包括以下步骤:
S31,对所述三轴加速度信息数据及所述角加速度信息数据进行滤波并进行误差补偿；
S32，对角加速度信息数据进行空间坐标变换，通过陀螺仪参数得出旋转矩阵公式参数，再通过旋转矩阵公式获得重力加速度在三轴加速度传感器的X轴、Y轴及Z轴的分量，然后通过所述三轴加速度信息数据减去所述重力加速度在三轴加速度传感器的X轴、Y轴及Z轴的分量后经过二次积分获得相对位移量；
S33,通过旋转矩阵公式对所述相对位移量计算后可得出肠镜在绝对空间的位移量； S34，利用绝对空间位移量拟合为三维空间轨迹曲线，显示出肠镜的运动轨迹。
[0015]进一步的，所述肠镜轨迹显示方法是通过仿真软件呈现在所述轨迹处理与呈现终端上。
[0016]本发明所提供的具有轨迹显示功能的肠镜系统及有轨迹显示功能的肠镜系统轨迹显示方法能够将肠镜的运动轨迹及当前位置清晰、形象而准确的显示出来，方便医护工作人员在对患者进行肠镜手续时准确的操作，减少医源性肠穿孔事件。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明实施例的具有轨迹显示功能的肠镜系统模块构成示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终