一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统、方法与流程

1.本发明属于检测仪器技术领域，特别是涉及一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统以及一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试方法。


背景技术：

2.心脏瓣膜病是一种常见的心脏病，随着人类寿命的延长和人口的老年化，这类疾病的发病率越来越高。人工心脏瓣膜置换手术是治疗重度心脏瓣膜病的有效方法。对于介入瓣这类需要长期植入体内的高风险性ⅲ类医疗器械来讲，将其应用到人体前必须对其安全性和有效性进行充分评估，并做相应的风险/收益分析。其中，人工心脏瓣膜的体外耐久性测试，特别是加速磨损耐久性测试，是评估瓣膜安全性和有效性的重要手段，也是进入临床实验的先决条件。而人工心脏瓣膜的开闭运动形态对瓣膜耐久性测试有重要影响。因此，最新的iso 5840:2021修订了人工心脏瓣膜耐久性测试的指南，明确要求，所有的体外耐久性测试，包括awt，dfm和rwt耐久性测试均需要提供被测人工心脏瓣膜的开闭运动形态记录和描述，并且与被测人工心脏瓣膜在体外脉动流性能测试中的开闭运动形态做对比和分析。
3.然而，目前主流的人工心脏瓣膜耐久性测试方法、装置，均没有设置视觉记录装置；如申请cn107773328a，名称为经导管二尖瓣瓣膜支架的体外性能测试系统及其测试方法，其重要是通过压力、阻力、反流、变温、心超等监测实现瓣膜耐久性测试，中间依然会涉及到操作者视觉观察和记录；并且是基于上述相关数据获得的评估，需要操作者自行购置视觉记录装置，如带慢动作记录功能的高端手机、高速相机，定期、人工手动完成瓣膜开闭运动形态记录，然后从视觉记录装置中导出包括视频和照片在内的影像数据，并手动归档。随着人工心脏瓣膜测试样本量的急剧增加，采用这种人工、手动的视觉记录方法，不仅工作繁琐，并且容易遗漏或者混淆。因此，针对以上问题，提供一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统、方法具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统、方法，解决了以上问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明的一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统、方法，包括至少一个独立瓣膜耐久性测试单元、与独立瓣膜耐久性测试单元通过控制与反馈线缆相连的数据采集和运动控制单元、与数据采集和运动控制单元通过数据连接线相连的电脑以及与电脑之间通过相机数据线相连的高速相机系统；
7.所述独立瓣膜耐久性测试单元在测试时于内部安装被测的人工心脏瓣膜，并进行灌注测试液，由独立瓣膜耐久性测试单元内部的动作部件进行动作，使人工心脏瓣膜模拟真实的运动动作及环境条件；
8.所述数据采集和运动控制单元用于实时获取并可主动调节各独立瓣膜耐久性测试单元内部的环境数据，对动作部件进行运动的控制和调节；
9.所述高速相机系统包括可升降式的相机支架、安装于相机支架上可前后调节的高速相机、安装于高速相机的镜头前部用于增加亮度的光源；所述高速相机系统用于对独立瓣膜耐久性测试单元内的被测的人工心脏瓣膜进行实时动作图像抓取，并形成视频或照片的影像数据，传输给电脑进行分析。
10.进一步地，所述高速相机系统设置有至少一个，且至多每个独立瓣膜耐久性测试单元均配置对应的一套高速相机系统。
11.进一步地，所述环境条件包括灌注测试液类型、压力值数据、温度数据；所述运动动作包括灌注、排气、加压、加热、工作频率、运动动作的中心位置、振幅以及动作功率。
12.进一步地，所述高速相机上还安装有散热器。
13.进一步地，所述耐久性测试专业软件支持一套至多套高速相机系统同时工作。
14.进一步地，所述耐久性测试专业软件支持高速相机系统包括帧率、曝光时间、输出格式的设置，并且具有实时影像采集和播放，数据与视频或照片的影像同步定时采集、数据与视频或照片的影像自动命名和归档的功能。
15.进一步地，所述耐久性测试专业软件内置有播放器功能，可回放采集的影像，并具备播放速度设置、快进、快退和定位功能，所述播放器功能能够加速加载最近一次记录的影像。
16.一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试方法，包括如下步骤：
17.s01、于某个独立瓣膜耐久性测试单元内安装被测的人工心脏瓣膜，并完成必要操作，包括灌装测试液、排气、压力传感器标示和清零、加热测试液；
18.s02、于电脑端运行耐久性测试专业软件，输入被测人工心脏瓣膜的信息，包括名称、编号、厂商数据、产品数据；
19.s03、通过耐久性测试专业软件启动高速相机，并调节高速相机系统的曝光时间、镜头光圈、镜头焦距、光源亮度、支架高度和水平位置，使高速相机显示清晰的包括视频、照片形式的被测瓣膜影像；
20.s04、通过耐久性测试专业软件启动并调整该独立瓣膜耐久性测试单元的动作部件工作状态，包括工作频率、动作的中心位置、振幅及功率，同时，耐久性测试专业软件通过压力传感器实时采集并检测该独立瓣膜耐久性测试单元的压力和温度，令被测瓣膜的压力条件满足测试要求；
21.s05、通过耐久性测试专业软件，采集被测瓣膜包括视频和照片形式的开闭运动形态，并借助内部播放器回放，分析被测瓣膜的开闭运动形态是否满足测试要求；若不满足，则重复执行步骤s03-s04直至满足，然后进入步骤s05，或更换被测样品；
22.s06、对另外的独立瓣膜耐久性测试单元分别重复步骤s01-s02，跳过步骤s03，并重复s04；移动相机支架，将高速相机系统对准独立瓣膜耐久性测试单元，并重复步骤s05。
23.进一步地，当具有多个独立瓣膜耐久性测试单元且每个独立测试单元均配置一套高速相机系统，则所述s06步骤具体是分别移动各独立测试单元对应的相机支架，使各高速相机系统分别对准其对应的独立瓣膜耐久性测试单元，并重复步骤s05。
24.进一步地，由高速相机系统对准独立瓣膜耐久性测试单元，开启该独立瓣膜耐久
性测试单元的数据与包括视频和照片在内的影像同步定时采集功能，耐久性测试专业软件将根据预设条件，定时采集数据和影像，并自动命名和归档；开启其他独立测试单元的数据定时采集功能，软件将根据预设条件，定时采集数据，并自动命名和归档。
25.本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
26.本发明在进行瓣膜耐久性测试时，无需额外购置视觉记录装置，通过高速相机系统在进行耐久性测试时，可完成定期数据与影像采集，并自动命名和归档，简化瓣膜耐久性测试的操作，降低数据和影像混淆可能性，即使只有一套高速相机系统，通过相机借调功能，也能依次采集不同独立测试单元的数据和影像，并自动命名和归档；通过本技术中的耐久性测试专业软件的内置播放器，可回放采集的影像，并具备播放速度设置、快进、快退和定位等功能，提升瓣膜开闭形态分析效率；耐久性测试专业软件的内置播放器，具备快速加载最近一次记录的影像的功能，实现即拍即看，进一步简化瓣膜开闭形态分析流程。
27.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明具体实施例1的一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统结构拓扑图；
30.图2为本发明具体实施例2的一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统结构拓扑图；
31.图3为本发明一个具体实施例的高速相机系统的结构示意图；
32.图4为基于本发明高速相机系统及耐久性测试专业软件获得的影像数据图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内部”、“中心位置”、“相对”、“水平位置”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.具体实施例1：
36.请参阅图1以及图3所示，本发明的一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统，包括六个独立瓣膜耐久性测试单元、与独立瓣膜耐久性测试单元通过控制与反馈线缆相连的数据采集和运动控制单元、与数据采集和运动控制单元通过数据连接线相连的电脑以及与电脑之间通过相机数据线相连的高速相机系统；本具体实施例中独立瓣膜耐久性
测试单元具体采用如cn201821877860.3所公示的瓣膜疲劳寿命测试装置；
37.独立瓣膜耐久性测试单元在测试时于内部安装被测的人工心脏瓣膜，并进行灌注测试液，由独立瓣膜耐久性测试单元内部的动作部件进行动作，使人工心脏瓣膜模拟真实的运动动作及环境条件；
38.数据采集和运动控制单元用于实时获取并可主动调节各独立瓣膜耐久性测试单元内部的环境数据，对动作部件进行运动的控制和调节；
39.如图3所示，本具体实施例的高速相机系统包括可升降式的相机支架、安装于相机支架上可前后调节的高速相机、安装于高速相机的镜头前部用于增加亮度的光源，具体为圆环形的灯管光源，高速相机通过位于支架上部的滑轨进行前后调节；所述高速相机系统用于对独立瓣膜耐久性测试单元内的被测的人工心脏瓣膜进行实时动作图像抓取，并形成视频或照片的影像数据，传输给电脑进行分析；高速相机系统本具体实施例中设置有一个；高速相机上还安装有散热器，本具体实施例中散热器采用翅片散热器或水冷式散热器；
40.电脑内安装有支持高速相机多功能的耐久性测试专业软件，能够对由高速相机获取到的视频或照片的影像数据进行输出及归档；如图4所示，具体是对25mm机械瓣，于20hz情况下进行测试获得的图片。
41.其中，环境条件包括灌注测试液类型、压力值数据、温度数据；运动动作包括灌注、排气、加压、加热、工作频率、运动动作的中心位置、振幅以及动作功率；本具体实施例中测试液选用生理盐水、甘油与水配比溶液或血液，具体为生理盐水；测试液温为40℃。
42.其中，耐久性测试专业软件支持一套至多套高速相机系统同时工作；耐久性测试专业软件支持高速相机系统包括帧率、曝光时间、输出格式的设置，并且具有实时影像采集和播放，数据与视频或照片的影像同步定时采集、数据与视频或照片的影像自动命名和归档的功能。耐久性测试专业软件内置有播放器功能，可回放采集的影像，并具备播放速度设置、快进、快退和定位功能，播放器功能能够加速加载最近一次记录的影像；通过耐久性测试专业软件实时分析和计数；压力补偿；定时数据采集；实时影像与记录；影像回放。
43.一种整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试方法，包括如下步骤：
44.s01、于某个独立瓣膜耐久性测试单元内安装被测的人工心脏瓣膜，并完成必要操作，包括灌装测试液、排气、压力传感器标示和清零、加热测试液；
45.s02、于电脑端运行耐久性测试专业软件，输入被测人工心脏瓣膜的信息，包括名称、编号、厂商数据、产品数据；如采用直径36mm肺瓣、直径27mm二尖瓣、直径26mm主动脉瓣、直径26mm肺瓣、直径15mm肺瓣等进行分别测试；
46.s03、通过耐久性测试专业软件启动高速相机，并调节高速相机系统的曝光时间、镜头光圈、镜头焦距、光源亮度、支架高度和水平位置，使高速相机显示清晰的包括视频、照片形式的被测瓣膜影像；
47.s04、通过耐久性测试专业软件启动并调整该独立瓣膜耐久性测试单元的动作部件工作状态，包括工作频率、动作的中心位置、振幅及功率，同时，耐久性测试专业软件通过压力传感器实时采集并检测该独立瓣膜耐久性测试单元的压力和温度，令被测瓣膜的压力条件满足测试要求；
48.s05、通过耐久性测试专业软件，采集被测瓣膜包括视频和照片形式的开闭运动形态，并借助内部播放器回放，分析被测瓣膜的开闭运动形态是否满足测试要求；若不满足，
则重复执行步骤s03-s04直至满足，然后进入步骤s05，或更换被测样品；
49.s06、对另外的独立瓣膜耐久性测试单元分别重复步骤s01-s02，跳过步骤s03，并重复s04；移动相机支架，将高速相机系统对准独立瓣膜耐久性测试单元，并重复步骤s05。
50.其中，s03步骤中，由高速相机系统对准独立瓣膜耐久性测试单元，开启该独立瓣膜耐久性测试单元的数据与包括视频和照片在内的影像同步定时采集功能，耐久性测试专业软件将根据预设条件，定时采集数据和影像，并自动命名和归档；开启其他独立测试单元的数据定时采集功能，软件将根据预设条件，定时采集数据，并自动命名和归档。
51.并且，除主独立瓣膜耐久性测试单元外，如需采集其它独立瓣膜耐久性测试单元的开闭运动形态，可定期人工移动高速相机系统，对准选定的独立测试单元，通过高速相机借调功能，执行单次数据与包括视频和照片的影像进行同步采集功能，完成后将高速相机系统移动至原位，对准主独立瓣膜耐久性测试单元。
52.具体实施例2：
53.如图2所示，本具体实施例相对于具体实施例1的区别在于：本具体实施例中的整合高速相机的人工心脏瓣膜耐久性测试系统包含六个独立瓣膜耐久性测试单元以及六个分别与独立瓣膜耐久性测试单元相对应的高速相机系统，且每个独立测试单元均配置一套高速相机系统，s06步骤具体是分别移动各独立测试单元对应的相机支架，使各高速相机系统分别对准其对应的独立瓣膜耐久性测试单元，并重复步骤s05。
54.有益效果：
55.本发明在进行瓣膜耐久性测试时，无需额外购置视觉记录装置，通过高速相机系统在进行耐久性测试时，可完成定期数据与影像采集，并自动命名和归档，简化瓣膜耐久性测试的操作，降低数据和影像混淆可能性，即使只有一套高速相机系统，通过相机借调功能，也能依次采集不同独立测试单元的数据和影像，并自动命名和归档；通过本技术中的耐久性测试专业软件的内置播放器，可回放采集的影像，并具备播放速度设置、快进、快退和定位等功能，提升瓣膜开闭形态分析效率；耐久性测试专业软件的内置播放器，具备快速加载最近一次记录的影像的功能，实现即拍即看，进一步简化瓣膜开闭形态分析流程。
56.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。