外科肢体残缺病人用手术台及方法与流程

本发明涉及手术台控制领域，尤其涉及一种外科肢体残缺病人用手术台及方法。

背景技术：

按学科分类，手术可分为普通外科手术、骨科手术、泌尿系手术、胸科手术、心血管手术、脑神经手术、妇产科手术、眼科手术、耳鼻喉科手术及整形外科手术等。由于外科系统科学的不断发展，分工更精细，手术种类也更多而专门化。如普通外科中又分出头颈部、腹部、肿瘤、烧伤和器官移植等手术；整形外科手术也分为以功能为主的整形手术和以美容为主的整容手术，甚至以鼻、眼、乳腺等器官划分专一的手术。

当前的手术台无法为患者提供更智能的服务方式，例如，对于搭载触摸屏控制机制的手术台，当碰到上肢缺陷的患者时，该触摸屏控制机制完全派不上用场。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种外科肢体残缺病人用手术台及方法，能够建立上肢控制机制、下肢控制机制、语音控制机制、脑电波控制机制以及触摸屏控制机制，并能够对手术台上的患者进行肢体检测，基于肢体检测结果选择合适的控制机制以实现对手术台的控制。

根据本发明的一方面，提供了一种外科肢体残缺病人用手术台，所述系统包括：

上肢控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于上肢的控制模式；

下肢控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于下肢的控制模式；

语音控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于语音的控制模式；

脑电波控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于脑电波的控制模式；

触摸屏控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于触摸屏的控制模式。

更具体地，在所述外科肢体残缺病人用手术台中，所述语音控制模式建立设备还包括：

语音识别子设备，用于接收手术台上患者的语音控制信号，并将手术台上患者的语音控制信号转换为相应的语音控制指令。

更具体地，在所述外科肢体残缺病人用手术台中，所述脑电波控制模式建立设备还包括：脑电波检测子设备，用于接收手术台上患者的脑电波控制信号，并将手术台上患者的脑电波控制信号转换为相应的脑电波控制指令。

更具体地，在所述外科肢体残缺病人用手术台中，所述系统还包括：

输入设备，用于接收用户的操作，并基于用户的操作输入控制模式切换信号；

主控设备，与所述输入设备连接，用于接收所述控制模式切换信号，并基于所述控制模式切换信号实现手术台控制模式的切换。

更具体地，在所述外科肢体残缺病人用手术台中，所述系统还包括：

tf存储设备，用于预先存储n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案，所述n个基准手臂关键点图案为预先对n个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像，所述m个基准腿部关键点图案为预先对m个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像；其中，n个手臂关键点和m个腿部关键点自人体躯干模型处提取，所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成；

图像采集设备，用于对手术台上患者进行高清图像数据采集，以获取高清目标图像，所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化，环境亮度越低，所述高清目标图像的分辨率越高；

尺度归一化设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述高清目标图像，对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像；

噪声复杂度检测设备，与所述尺度归一化设备连接，用于接收所述归一化图像，对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块，其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多；

组合滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

肢体检测设备，分别与tf存储设备和组合滤波设备连接，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象，如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应手臂关键点，否则确定不存在对应手臂关键点，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象，如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应腿部关键点，否则确定不存在对应腿部关键点，还用于在n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后，当确定存在p个以上对应手臂关键点时，发出上肢存在信号，当确定存在小于p个对应手臂关键点时，发出上肢缺失信号，当确定存在q个以上对应腿部关键点时，发出下肢存在信号，当确定存在小于q个对应腿部关键点时，发出下肢缺失信号，其中，p小于n且大于0，q小于m且大于0；

其中，所述主控设备还用于在接收到上肢缺失信号时，切换到下肢控制模式、语音控制模式或脑电波控制模式，在接收到下肢缺失信号时，切换到上肢控制模式、语音控制模式、脑电波控制模式或触摸屏控制模式。

根据本发明的另一方面，还提供了一种手术台控制方法，所述方法包括：

为手术台建立基于上肢的控制模式；

为手术台建立基于下肢的控制模式；

为手术台建立基于语音的控制模式；

为手术台建立基于脑电波的控制模式；

为手术台建立基于触摸屏的控制模式。

更具体地，在所述手术台控制方法中，所述为手术台建立基于语音的控制模式还包括：

接收手术台上患者的语音控制信号，并将手术台上患者的语音控制信号转换为相应的语音控制指令。

更具体地，在所述手术台控制方法中，所述为手术台建立基于脑电波的控制模式还包括：

接收手术台上患者的脑电波控制信号，并将手术台上患者的脑电波控制信号转换为相应的脑电波控制指令。

更具体地，在所述手术台控制方法中，所述系统还包括：

使用输入设备，用于接收用户的操作，并基于用户的操作输入控制模式切换信号；

使用主控设备，与所述输入设备连接，用于接收所述控制模式切换信号，并基于所述控制模式切换信号实现手术台控制模式的切换。

更具体地，在所述手术台控制方法中，所述系统还包括：

使用tf存储设备，用于预先存储n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案，所述n个基准手臂关键点图案为预先对n个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像，所述m个基准腿部关键点图案为预先对m个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像；其中，n个手臂关键点和m个腿部关键点自人体躯干模型处提取，所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成；

使用图像采集设备，用于对手术台上患者进行高清图像数据采集，以获取高清目标图像，所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化，环境亮度越低，所述高清目标图像的分辨率越高；

使用尺度归一化设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述高清目标图像，对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像；

使用噪声复杂度检测设备，与所述尺度归一化设备连接，用于接收所述归一化图像，对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

使用图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块，其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多；

使用组合滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

使用肢体检测设备，分别与tf存储设备和组合滤波设备连接，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象，如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应手臂关键点，否则确定不存在对应手臂关键点，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象，如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应腿部关键点，否则确定不存在对应腿部关键点，还用于在n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后，当确定存在p个以上对应手臂关键点时，发出上肢存在信号，当确定存在小于p个对应手臂关键点时，发出上肢缺失信号，当确定存在q个以上对应腿部关键点时，发出下肢存在信号，当确定存在小于q个对应腿部关键点时，发出下肢缺失信号，其中，p小于n且大于0，q小于m且大于0；

使用主控设备，还用于在接收到上肢缺失信号时，切换到下肢控制模式、语音控制模式或脑电波控制模式，在接收到下肢缺失信号时，切换到上肢控制模式、语音控制模式、脑电波控制模式或触摸屏控制模式。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的外科肢体残缺病人用手术台的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的手术台控制方法的步骤流程图。

附图标记：1上肢控制模式建立设备；2下肢控制模式建立设备；3语音控制模式建立设备；4脑电波控制模式建立设备；5触摸屏控制模式建立设备；s101为手术台建立基于上肢的控制模式；s102为手术台建立基于下肢的控制模式；s103为手术台建立基于语音的控制模式；s104为手术台建立基于脑电波的控制模式；s105为手术台建立基于触摸屏的控制模式

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的外科肢体残缺病人用手术台及方法的实施方案进行详细说明。

按病情的急缓分类，可分为：①择期手术。施行手术的迟早不致影响手术效果。如十二指肠溃疡经内科治疗无效，而需行胃大部切除的病例。②限期手术。施行手术时间虽然尚可选择，但不宜过久延迟的手术。例如胃癌、乳腺癌等各种癌的根治术，或十二指肠溃疡并发幽门梗阻准备行胃大部切除术等。③急症手术。需在最短的时间内迅速施行的手术。如肝或脾破裂出血、绞窄性肠梗阻、硬膜外血肿、开放性骨折等。准备手术的时间应尽量缩短。

当前的手术台无法根据患者身体状况提供适应的控制机制，为了克服上述不足，本发明搭建了一种外科肢体残缺病人用手术台及方法，用于解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的外科肢体残缺病人用手术台的结构方框图，所述系统包括：

上肢控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于上肢的控制模式；

下肢控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于下肢的控制模式；

语音控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于语音的控制模式；

脑电波控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于脑电波的控制模式；

触摸屏控制模式建立设备，位于手术台上，用于为手术台建立基于触摸屏的控制模式。

接着，继续对本发明的外科肢体残缺病人用手术台的具体结构进行进一步的说明。

所述外科肢体残缺病人用手术台中，所述语音控制模式建立设备还包括：

语音识别子设备，用于接收手术台上患者的语音控制信号，并将手术台上患者的语音控制信号转换为相应的语音控制指令。

所述外科肢体残缺病人用手术台中，所述脑电波控制模式建立设备还包括：

脑电波检测子设备，用于接收手术台上患者的脑电波控制信号，并将手术台上患者的脑电波控制信号转换为相应的脑电波控制指令。

所述外科肢体残缺病人用手术台中还包括：

输入设备，用于接收用户的操作，并基于用户的操作输入控制模式切换信号；

主控设备，与所述输入设备连接，用于接收所述控制模式切换信号，并基于所述控制模式切换信号实现手术台控制模式的切换。

所述外科肢体残缺病人用手术台中还包括：

tf存储设备，用于预先存储n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案，所述n个基准手臂关键点图案为预先对n个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像，所述m个基准腿部关键点图案为预先对m个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像；其中，n个手臂关键点和m个腿部关键点自人体躯干模型处提取，所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成；

图像采集设备，用于对手术台上患者进行高清图像数据采集，以获取高清目标图像，所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化，环境亮度越低，所述高清目标图像的分辨率越高；

尺度归一化设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述高清目标图像，对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像；

噪声复杂度检测设备，与所述尺度归一化设备连接，用于接收所述归一化图像，对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块，其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多；

组合滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

肢体检测设备，分别与tf存储设备和组合滤波设备连接，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象，如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应手臂关键点，否则确定不存在对应手臂关键点，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象，如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应腿部关键点，否则确定不存在对应腿部关键点，还用于在n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后，当确定存在p个以上对应手臂关键点时，发出上肢存在信号，当确定存在小于p个对应手臂关键点时，发出上肢缺失信号，当确定存在q个以上对应腿部关键点时，发出下肢存在信号，当确定存在小于q个对应腿部关键点时，发出下肢缺失信号，其中，p小于n且大于0，q小于m且大于0；

其中，所述主控设备还用于在接收到上肢缺失信号时，切换到下肢控制模式、语音控制模式或脑电波控制模式，在接收到下肢缺失信号时，切换到上肢控制模式、语音控制模式、脑电波控制模式或触摸屏控制模式。

图2为根据本发明实施方案示出的手术台控制方法的步骤流程图，所述方法包括：

为手术台建立基于上肢的控制模式；

为手术台建立基于下肢的控制模式；

为手术台建立基于语音的控制模式；

为手术台建立基于脑电波的控制模式；

为手术台建立基于触摸屏的控制模式。

接着，继续对本发明的手术台控制方法的具体步骤进行进一步的说明。

在所述手术台控制方法中，所述为手术台建立基于语音的控制模式还包括：

接收手术台上患者的语音控制信号，并将手术台上患者的语音控制信号转换为相应的语音控制指令。

在所述手术台控制方法中，所述为手术台建立基于脑电波的控制模式还包括：

接收手术台上患者的脑电波控制信号，并将手术台上患者的脑电波控制信号转换为相应的脑电波控制指令。

在所述手术台控制方法中，所述系统还包括：

使用输入设备，用于接收用户的操作，并基于用户的操作输入控制模式切换信号；

使用主控设备，与所述输入设备连接，用于接收所述控制模式切换信号，并基于所述控制模式切换信号实现手术台控制模式的切换。

在所述手术台控制方法中，所述系统还包括：

使用tf存储设备，用于预先存储n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案，所述n个基准手臂关键点图案为预先对n个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像，所述m个基准腿部关键点图案为预先对m个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像；其中，n个手臂关键点和m个腿部关键点自人体躯干模型处提取，所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成；

使用图像采集设备，用于对手术台上患者进行高清图像数据采集，以获取高清目标图像，所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化，环境亮度越低，所述高清目标图像的分辨率越高；

使用尺度归一化设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述高清目标图像，对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像；

使用噪声复杂度检测设备，与所述尺度归一化设备连接，用于接收所述归一化图像，对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

使用图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块，其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多；

使用组合滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

使用肢体检测设备，分别与tf存储设备和组合滤波设备连接，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象，如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应手臂关键点，否则确定不存在对应手臂关键点，用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象，如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到，则确定存在对应腿部关键点，否则确定不存在对应腿部关键点，还用于在n个基准手臂关键点图案和m个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后，当确定存在p个以上对应手臂关键点时，发出上肢存在信号，当确定存在小于p个对应手臂关键点时，发出上肢缺失信号，当确定存在q个以上对应腿部关键点时，发出下肢存在信号，当确定存在小于q个对应腿部关键点时，发出下肢缺失信号，其中，p小于n且大于0，q小于m且大于0；

使用主控设备，还用于在接收到上肢缺失信号时，切换到下肢控制模式、语音控制模式或脑电波控制模式，在接收到下肢缺失信号时，切换到上肢控制模式、语音控制模式、脑电波控制模式或触摸屏控制模式。

另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的外科肢体残缺病人用手术台及方法，针对现有技术中手术台控制模式无法自适应选择的技术问题，通过对手术台上患者身体情况的检测，确定患者身体残疾情况，例如，上肢缺失情况或下肢缺失情况，在接收到上肢缺失信号时，切换到下肢控制模式、语音控制模式或脑电波控制模式，在接收到下肢缺失信号时，切换到上肢控制模式、语音控制模式、脑电波控制模式或触摸屏控制模式，从而为各种患者都能够提供方便的控制模式。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。