移动式食管内镜图像采集与质控系统

1.本发明涉及图像采集与处理技术领域，特别涉及一种移动式食管内镜图像采集与质控系统。


背景技术：

2.食管内镜作为食管内病变检查最直接的设备，通过自然腔道进入人体的方式，进行食管炎、食管癌、食管静脉曲张、食管息肉等病变的观察与诊断。食管内镜图像作为消化道疾病的诊断和治疗的重要参考，消化内科医生通过食管内镜工作站获得患者食管内壁的图像信息，并于内窥镜医学图文工作站中完成诊断与撰写报告的工作。近几年不乏一些关注消化道内镜图像采集的装置、医疗资源共享的系统，这些系统可以辅助消化内科医生完成从采集到诊断的工作。但这些系统中仍存在一些关键问题有待解决。
3.1)多中心图像收集过程依赖内窥镜医学图文工作站，但图文工作站中携带患者的敏感信息，无法提供资源共享的功能。且位于医院中的内窥镜医学图文工作站依赖有线网络，部署完成后无法移动。因此，内镜医师仍旧使用传统的图像文件拷贝的形式进行多中心的数据共享。在全国实现区域内医疗资源共享、上下联动的分级诊疗模式下，这种效率低下的方式为区域诊疗数据中心建设增加了障碍。
4.2)多中心图像收集过程中无法对图像质量进行评估，会收集到一些无法用于诊断的图像，增加了医生筛选图像的时间与准备工作，产生大量的额外人工成本。同时，传统图像采集过程收集到的数据的出现结构化数据多样、质量不均一等问题，为提供连续性、高质量的医疗卫生服务带来极大的困难。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种移动式食管内镜图像采集与质控系统。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种移动式食管内镜图像采集与质控系统，包括：外壳、信号转换与采集模块、中央控制模块、采集控制开关、5g数据传输模块、显示器、电源模块以及内嵌于所述中央控制模块中的软件模块；
7.所述软件模块包括信息管理模块、图像采集控制模块、图像质控模块和数据传输控制模块，所述图像质控模块用于对输入图像的质量进行检测，并给出图像质量评价结果，从而只将质量合格的图像传输至下一个接收端。
8.优选的是，所述中央控制模块与所述信号转换与采集模块、采集控制开关、5g数据传输模块、显示器以及电源模块均连接。
9.优选的是，所述信号转换与采集模块接收食管内镜图像数据信号，转换为通用串行总线数据后发送所述中央控制模块。
10.优选的是，所述电源模块将电网输入的220v交流电至少转化为24v直流电、3.3v直流电和5v直流电三种电源输出。
11.优选的是，所述采集控制开关通过usb数据线与所述中央控制模块连接，用于对信号转换与采集模块的工作进行控制。
12.优选的是，该系统还包括用于为所述信号转换与采集模块、显示器、电源模块提供散热功能的散热模块，所述外壳为手提式箱体。
13.优选的是，所述中央控制模块为工控机。
14.优选的是，所述手提式箱体上还设置有支架。
15.优选的是，该系统的工作步骤包括：
16.1)通过所述采集控制开关控制所述信号转换与采集模块工作，所述信号转换与采集模块接收食管内镜图像或视频数据信号，转换为通用串行总线数据后发送所述中央控制模块，所述显示器实时显示食管内镜图像或视频；
17.2)所述信息管理模块录入患者病历新型，并与采集的食管内镜图像对应；
18.2)所述图像质控模块对采集的食管内镜图像进行预处理，然后去除非内镜图像信息；
19.3)所述图像质控模块对预处理后的图像进行伪影检测，并给出图像质量评分；
20.4)医生根据图像质量评分结果，判断图像是否合格，合格的图像存储于所述中央控制模块中；
21.5)所述中央控制模块将合格的图像与患者的信息打包并进行数据压缩，然后传输至下一个接收端。
22.优选的是，所述图像质控模块进行伪影检测的步骤具体为：对输入的食管内镜图像使用直方图均衡化处理进行图像增强，并将增强后的图像分别送入retinanet、faster r-cnn和cascade r-cnn网络中，三个网络的输出结果一起进行与类别无关的非最大抑制过程处理，当处理结果中存在重叠区域时，取一个能够包含所有重叠区域的最小边界框整合伪影区域的边界，并去除iou高于阈值t1但置信度低于阈值t2的边界以消除假阳性。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明提供的移动式食管内镜图像采集与质控系统可收集食管内镜仪器输出的数字/模拟信号并进行内镜图像采集，可在图像采集的同时，对采集图像进行质量控制，减少因图像采集质量问题产生的额外的人工成本，能够完成高质量数据筛选，保证食管内镜图像数据质量，减少云端存储资源的负担，降低食管内镜数据中心搭建成本；
25.本发明提供的移动式食管内镜图像采集与质控系统方便携带与移动，可直接与消化内镜诊室中的设备连接，无需铺设有线网络，能够满足食管内镜图像数据不间断的实时传输要求。
附图说明
26.图1为本发明的移动式食管内镜图像采集与质控系统的结构示意图；
27.图2为本发明的一种实施例中的移动式食管内镜图像采集与质控系统的工作流程图；
28.图3为本发明的一种实施例中的图像质控模块进行伪影检测的流程图；
29.图4为一种实施例中采用本发明的方法与金标准进行伪影检测的结果对比。
30.附图标记说明：
31.1—s端子信号源；2—信号转换与采集模块；3—中央控制模块；4—采集控制开关；5—5g数据传输模块；6—显示器；7—电源模块；8—散热模块；9—外壳。
具体实施方式
32.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
33.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
34.如图1所示，本实施例的一种移动式食管内镜图像采集与质控系统，包括：外壳9、信号转换与采集模块2、中央控制模块3、采集控制开关4、5g数据传输模块5、显示器6、电源模块7以及内嵌于中央控制模块3中的软件模块；
35.软件模块包括信息管理模块、图像采集控制模块、图像质控模块和数据传输控制模块，图像质控模块用于对输入图像的质量进行检测，并给出图像质量评价结果，从而只将质量合格的图像传输至下一个接收端。
36.其中，中央控制模块3与信号转换与采集模块2、采集控制开关4、5g数据传输模块5、显示器6以及电源模块7均连接。
37.其中，信号转换与采集模块2接收食管内镜图像数据信号，转换为通用串行总线数据后发送中央控制模块3，信号传输速率可达到兼容5gbps，能满足输入信号刷新频率要求。食管内镜图像数据信号为s端子信号源1，也称y/c output，是食管内镜设备中应用最广泛的视频输出信号。s端子信号源11提供原始食管内镜图像数据数字/模拟信号源。
38.其中，电源模块7将电网输入的220v交流电至少转化为24v直流电、3.3v直流电和5v直流电三种电源输出，用以为各个模块进行供电。
39.其中，采集控制开关4通过usb数据线与中央控制模块3连接，用于对信号转换与采集模块2的工作进行控制。
40.在优选的实施例中，中央控制模块3为工控机。
41.在优选的实施例中，该系统还包括用于为信号转换与采集模块2、显示器6、电源模块7提供散热功能的散热模块8。
42.在优选的实施例中，外壳9为手提式箱体。手提式箱体上还设置有支架。手提式箱体用于为各个组件提供硬性支撑，并能够实现便携式功能，使得该系统可以署于各个远端诊室环境，形成可移动式食管内镜图像采集与质控工作站。
43.参照图2，在一种优选的实施例中，该移动式食管内镜图像采集与质控系统的工作步骤包括：
44.1)通过采集控制开关4控制信号转换与采集模块2工作，信号转换与采集模块2接收食管内镜图像或视频数据信号，转换为通用串行总线数据后发送中央控制模块3，显示器6实时显示食管内镜图像或视频；
45.2)信息管理模块录入患者病历新型，并与采集的食管内镜图像对应；
46.3)图像质控模块对采集的食管内镜图像进行预处理，然后去除非内镜图像信息；
47.4)图像质控模块对预处理后的图像进行伪影检测，并给出图像质量评分；
48.5)医生根据图像质量评分结果，判断图像是否合格，合格的图像存储于中央控制
模块3中；
49.6)中央控制模块3将合格的图像与脱敏后的患者信息打包并进行数据压缩，然后传输至下一个接收端，本实施例中为云端的内镜图像数据中心服务器。
50.参照图3，在一种实施例中，图像质控模块进行伪影检测的步骤具体为：对输入的食管内镜图像使用直方图均衡化处理进行图像增强，并将增强后的图像分别送入retinanet、faster r-cnn和cascade r-cnn网络中，三个网络的输出结果一起进行与类别无关的非最大抑制过程处理，当处理结果中存在重叠区域时，取一个能够包含所有重叠区域的最小边界框整合伪影区域的边界，并去除iou高于阈值t1但置信度低于阈值t2的边界以消除假阳性。其中，与类别无关的非极大值抑制能保证内窥镜图像中的不同对象之间不会有频繁的重叠，可消除假阳性冗余边界框。
51.参照图4，为一种实施例中采用本发明的方法与金标准进行伪影检测的结果对比，第一行为原始食管内镜图像，第二行为采用本发明的方法处理后的图像，第三行为公开数据集上的处理结果，作为金标准。从结果可以看出：大区域和小区域的伪影均能够被检出，同一张图像的不同类型伪影(模糊、亮度异常、气泡、对比度异常)均能被检出，相似图像间的细微伪影差别均能被检出。
52.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。