專利名稱：計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療檢測儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及食管曲張靜脈內(nèi)壓力測定儀及其通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)識別食管測壓氣囊的形態(tài)與壓力改變，測定食管曲張靜脈內(nèi)壓力的方法。
背景技術(shù)：
食管曲張靜脈內(nèi)壓力被認(rèn)為是預(yù)測食管曲張靜脈破裂出血的最重要指標(biāo)，因而日益受到重視?！睹绹t(yī)學(xué)雜志》(JAMA，1951；147570～571)首先報道了食管曲張靜脈直接穿刺測壓法，但靜脈穿刺易引起大出血和繼發(fā)感染。英國《消化道》雜志[Gut，1987；28(9)1162～1165]報道了利用袖帶測壓原理發(fā)明的無創(chuàng)性食管曲張靜脈氣囊測壓法。德國《內(nèi)鏡》雜志[Endoscopy，1998；30(4)326～332]介紹了瑞士特爾(Treier)公司利用氣囊測壓法生產(chǎn)的“食管曲張靜脈測壓儀”?！吨腥A消化內(nèi)鏡雜志》[2002年19卷(4)74～76]頁介紹了1999年國內(nèi)利用引進(jìn)的首臺該食管曲張靜脈測壓儀進(jìn)行的大量體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明所測得的食管曲張靜脈內(nèi)壓力與臨床表現(xiàn)相關(guān)性良好，并且對預(yù)測食管曲張靜脈破裂出血有重要價值；但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)，氣囊測壓法依據(jù)氣壓表測定食管曲張靜脈壓力，存在人工視覺判斷血管壓力的主觀偏差，尤其對小的曲張靜脈測壓偏差較大，限制了其適用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種食管曲張靜脈內(nèi)壓力測定儀及其檢測方法，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)識別食管測壓氣囊的形態(tài)與壓力的改變來測定食管曲張靜脈壓力，以克服現(xiàn)有“食管曲張靜脈測壓儀”存在人工視覺所產(chǎn)生主觀誤差的不足，可以測量出輕、中、重不同程度食管曲張靜脈內(nèi)壓力。
本發(fā)明的計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀，將導(dǎo)管1經(jīng)電子胃鏡2的活檢孔道3中穿出，導(dǎo)管1的一端固定在電子胃鏡2的活檢孔道3的頂端內(nèi)，再以一透明的表面帶有刻度線的塑料食管測壓氣囊5將電子胃鏡2的頂端及導(dǎo)管1套在其內(nèi)并密封固定；電子充氣泵8的充氣控制開關(guān)9縛于電子胃鏡2手柄部；其特征在于在導(dǎo)管1的另一末端上接三通管7，三通管7的一末端與電子充氣泵8相連接，三通管7的另一末端連接壓力傳感器10，該傳感器10的串行通信接口通過RS232串行總線與計(jì)算機(jī)11的串口相連，同時將電子胃鏡2的視頻輸出線接入計(jì)算機(jī)11的視頻采集卡插口。
本發(fā)明計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈測定儀的壓力檢測方法，利用電子胃鏡2將表面帶有刻度線的透明氣囊5導(dǎo)入食管13內(nèi)并使氣囊5的底部位于胃賁門上方，往氣囊5內(nèi)緩慢注氣使其逐漸張開而緊貼于食管壁，透過透明氣囊5清晰可見管壁下方的曲張血管，氣囊5上的刻度線在食管曲張靜脈表面呈規(guī)則的弧形；一直充氣直到曲張靜脈完全被壓陷，即至刻度線的弧度變完全平坦；其特征在于計(jì)算機(jī)11利用電子胃鏡2頂端的攝像頭12對測壓過程中氣囊充氣壓陷食管曲張靜脈的動態(tài)圖像進(jìn)行數(shù)字圖像記錄，然后同步采集分析該動態(tài)圖像和氣囊內(nèi)壓變化，得到食管曲張靜脈凸出高度變化曲線與食管測壓氣囊內(nèi)充氣壓力曲線，根據(jù)該高度變化曲線在充、放氣過程中有一個明顯的平臺期與實(shí)際的血管壓力值存在的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出當(dāng)前圖像中食管曲張靜脈腔內(nèi)壓力。
與現(xiàn)有的“食管曲張靜脈測壓儀”相比較，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀，由于使用計(jì)算機(jī)視覺記錄曲張靜脈被壓陷的高度變化曲線，而且壓力傳感器同步記錄食管測壓氣囊內(nèi)壓力變化曲線，克服了肉眼判斷的主觀誤差；根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力檢測方法，可采用設(shè)計(jì)軟件程序檢測出食管測壓氣囊內(nèi)壓力變化與血管壓陷高度變化之間的函數(shù)關(guān)系，克服了原“食管曲張靜脈測壓儀”依靠人工視覺主觀判斷食管曲張血管壓力的不足；尤其是本發(fā)明的檢測方法依據(jù)血管壓陷高度變化曲線在充、放氣過程中有一個明顯的平臺期，平臺期時食管測壓氣囊內(nèi)壓力與實(shí)際的血管壓力值相等，由此計(jì)算出當(dāng)前圖像中食管曲張靜脈腔內(nèi)壓力，可以測量出輕、中、重不同程度食管曲張靜脈內(nèi)壓力，這在國內(nèi)外出版物及專利文獻(xiàn)檢索中均未見有相同或類似的報道。
本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時記錄食管曲張靜脈內(nèi)壓力與氣囊內(nèi)壓力相等的瞬時壓力，即得到食管曲張靜脈內(nèi)壓力，而食管曲張靜脈內(nèi)壓力是判斷肝硬化食管曲張靜脈是否破裂出血的重要指標(biāo)之一，對于預(yù)測與藥物預(yù)防肝硬化食管曲張靜脈破裂出血有極為重要的作用，具有廣泛的臨床和科研應(yīng)用價值。且系統(tǒng)合成在一臺計(jì)算機(jī)中，操作簡單。


圖1是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀的連接與測壓示意圖。
圖2是胃鏡頂端局部連接示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1首先裝配出本發(fā)明的計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀，如圖1、2所示將導(dǎo)管1經(jīng)電子胃鏡2的活檢孔道3中穿出，用中空螺絲4將導(dǎo)管1的一端固定在電子胃鏡2的活檢孔道3的頂端，再將表面帶有刻度線的透明食管氣囊5套在電子胃鏡2的頂端并用防水膠帶6密封固定，其中包含活檢孔道頂端內(nèi)用中空螺絲4固定的導(dǎo)管1；在導(dǎo)管1另一末端上接三通管7，三通管7的一末端與電子充氣泵8相連接，將電子充氣泵8的充氣控制開關(guān)9縛于電子胃鏡2手柄部；三通管7另一末端連接壓力傳感器10，該傳感器10的串行通信接口通過RS232串行總線與計(jì)算機(jī)11的串口相連，同時將電子胃鏡2的視頻輸出線接入計(jì)算機(jī)11的視頻采集卡插口。
本實(shí)施例中采用瑞士特爾(Treier)公司生產(chǎn)的食管曲張靜脈測壓儀(EVM EsophagealVarix Manometer.Treier Endoscopic AG.Beromünster.Switzerland.)，提供食管氣囊5、導(dǎo)管1、電子充氣泵8組成一個封閉的氣體回路系統(tǒng)，用控制開關(guān)9對氣囊5的充、放氣進(jìn)行控制；氣囊5選用厚度0.013mm的不可擴(kuò)張聚乙烯塑料制成，長度5cm，直徑3.5cm，比食管13直徑稍大，故不會發(fā)生氣囊在食管里完全撐開的現(xiàn)象，氣囊5的表面被標(biāo)記平行的黑色橫線及橫線上相距5mm的刻度線，以利于計(jì)算機(jī)11對食管曲張靜脈圖像的動態(tài)跟蹤記錄；采用日本產(chǎn)Olympus-240電子胃鏡2提供清晰的圖像。壓力傳感器10采用由安徽電子科學(xué)研究所傳感器開發(fā)中心提供的型號為KYB-206296壓力傳感器。計(jì)算機(jī)11圖像采集卡采用的是天敏圖碼公司的SDK-2000視頻采集卡，插入計(jì)算機(jī)插槽內(nèi)。
實(shí)施食管曲張靜脈測壓操作時，先將胃鏡2插至胃內(nèi)，按下遙控開關(guān)9上的注氣按扭，先使折疊的表面帶有刻度線的透明塑料食管測壓氣囊5部分展開，再按抽氣按鈕使氣囊5內(nèi)留少量氣體，然后胃鏡2往回退至食管13的下段，使氣囊5的底部位于胃賁門上方，通過肉眼觀察選擇最大直徑的曲張靜脈做為檢測壓力血管，往氣囊5內(nèi)緩慢注氣使其逐漸張開而緊貼于食管壁，透過透明氣囊5清晰可見管壁下方的曲張血管，氣囊5上的刻度線在食管曲張靜脈表面呈規(guī)則的弧形；一直充氣直到曲張靜脈完全被壓陷，即至刻度線的弧度變完全平坦，此時關(guān)閉遙控開關(guān)9的通氣閥門，停留片刻后再按下抽氣閥門，完全抽盡氣囊5內(nèi)的空氣，完成測壓的操作過程。
計(jì)算機(jī)測壓過程分為體內(nèi)的胃鏡圖像和壓力數(shù)據(jù)采集階段與體外的離線圖像和壓力處理兩階段；計(jì)算機(jī)11完整地紀(jì)錄整個測壓過程，該計(jì)算機(jī)11通過視頻采集卡采集電子胃鏡數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，壓縮成視頻文件，通過壓力傳感器10將將電子充氣泵8提供的壓力利用轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號，再通過串口采集壓力數(shù)值，并利用視頻信號中的一個聲道同步保存到視頻圖像中；體內(nèi)采集階段如上所述，在體外離線處理階段，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對食管氣囊表面的黑線采用了邊緣檢測、視點(diǎn)跟蹤、曲線擬合等計(jì)算機(jī)處理算法。
計(jì)算機(jī)在圖像和壓力采集過程中，可選擇壓縮和非壓縮方式保存視頻信息，所建立的視頻文件供下一步計(jì)算機(jī)利用離線檢測處理。計(jì)算機(jī)離線檢測程序提供了一個友好的用戶界面，用戶首先在完整保存檢測過程的視頻信號中選擇食管曲張幅度較大的視頻片段，通常包含一到兩次的充、放氣過程。用戶設(shè)定開始和結(jié)束位置后，程序讀出視頻文件中的每一幅圖像和對應(yīng)的氣囊內(nèi)壓力值，對所有的圖像進(jìn)行背景提取，獲得食管的背景圖片；再用該背景圖片和視頻文件中的每一幀做運(yùn)算，得到每一幅圖片的前景圖，該前景圖中主要包含氣囊的黑線部分；再對前景圖像進(jìn)行去噪、腐蝕和細(xì)化操作，得到較為清晰的黑線條。此后用戶選擇曲張幅度較大的血管，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊三點(diǎn)，為標(biāo)識曲張部分血管的兩個起點(diǎn)和一個最高點(diǎn)；用戶選擇處理開始時，程序根據(jù)上一幅圖像中三個標(biāo)識點(diǎn)的位置確定下幅圖像中標(biāo)識點(diǎn)的位置，同時計(jì)算出反映靜脈曲張程度的高度值和該幀的壓力值。
在實(shí)際視頻圖像中，由于食管蠕動、呼吸等原因，使采集的視頻圖像出現(xiàn)較大幅度的抖動，這樣檢測程序會出現(xiàn)不能確定下一幅圖像的標(biāo)識點(diǎn)，在這種情況下，用戶再次利用觀察，重新用鼠標(biāo)點(diǎn)擊確定新的標(biāo)識點(diǎn)的位置，繼續(xù)上述過程，就可以獲得充、放氣過程中血管受氣囊擠壓過程中其高度(即上述曲張部分的兩個起點(diǎn)和最高點(diǎn)的垂直距離)和壓力的變化過程。仿真試驗(yàn)表明，高度變化曲線在充、放氣過程中會有一個明顯的平臺期，該平臺期時食管測壓氣囊內(nèi)壓力與實(shí)際的血管壓力值相等，程序在獲取整個充、放氣過程的壓力曲線和高度曲線后，計(jì)算出當(dāng)前圖像中食管曲張靜脈腔內(nèi)壓力。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀，將導(dǎo)管經(jīng)電子胃鏡的活檢孔道中穿出，一端固定在電子胃鏡的活檢孔道的頂端內(nèi)，再以一透明的表面帶有刻度線的塑料食管測壓氣囊將電子胃鏡的頂端及頂端內(nèi)的導(dǎo)管套在其內(nèi)并密封固定；其特征在于導(dǎo)管的另一末端上接三通管，三通管的一末端與電子充氣泵相連接，三通管的另一末端連接壓力傳感器，該傳感器的串行通信接口通過RS232串行總線與計(jì)算機(jī)的串口相連，同時將電子胃鏡的視頻輸出線接入計(jì)算機(jī)的視頻采集卡插口。
2.一種計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈測定儀的壓力檢測方法，利用電子胃鏡將表面帶有刻度線的透明氣囊導(dǎo)入食管內(nèi)并使氣囊的底部位于胃賁門上方，往氣囊內(nèi)緩慢注氣使其逐漸張開而緊貼于食管壁，透過透明氣囊清晰可見管壁下方的曲張血管，氣囊上的刻度線在食管曲張靜脈表面呈規(guī)則的弧形；一直充氣直到曲張靜脈完全被壓陷，即至刻度線的弧度變完全平坦；其特征在于計(jì)算機(jī)利用電子胃鏡頂端的攝像頭對測壓過程中氣囊充氣壓陷食管曲張靜脈的動態(tài)圖像進(jìn)行數(shù)字圖像記錄，然后同步采集分析該動態(tài)圖像和氣囊內(nèi)壓變化，得到食管曲張靜脈凸出高度變化曲線與食管測壓氣囊內(nèi)充氣壓力曲線，根據(jù)該高度變化曲線在充、放氣過程中有一個明顯的平臺期與實(shí)際的血管壓力值存在的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出當(dāng)前圖像中食管曲張靜脈腔內(nèi)壓力。
全文摘要
本發(fā)明計(jì)算機(jī)視覺食管曲張靜脈壓力測定儀及其檢測方法，特征是利用胃鏡將氣囊導(dǎo)入食管內(nèi)，電子胃鏡頂端的攝像頭記錄氣囊的形態(tài)變化后傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對食管曲張靜脈圖像動態(tài)跟蹤，氣囊內(nèi)壓力變化也同步傳入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)同步記錄保存壓力和圖像信息；通過計(jì)算機(jī)識別食管測壓氣囊的形態(tài)與壓力改變，同步采集并分析氣囊壓力與食管曲張靜脈壓陷高度變化動態(tài)圖像間的關(guān)系，當(dāng)食管曲張靜脈高度變化處于相對穩(wěn)定的平臺期時，氣囊內(nèi)壓等于食管曲張靜脈壓力，由此測得食管曲張靜脈壓力。本發(fā)明使用計(jì)算機(jī)視覺取代人工視覺，克服了人工視覺主觀誤差的不足，可測量出輕、中、重不同程度食管曲張靜脈內(nèi)壓力。
文檔編號A61B5/0215GK1795817SQ20041006593
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月25日
發(fā)明者許建明, 付忠謙, 孔德潤, 謝岳, 孫斌, 何兵兵, 張磊 申請人:安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院, 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)