结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法

本发明涉及腹部辅助按压装置，尤其是一种结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法。

背景技术：

1、近年来大肠癌发生率显著增高且逐渐年轻化。其他与环境或心理因素等相关的如炎症性肠病和功能性胃肠病发生率也明显增加。结肠镜检查是目前筛查肠道疾病的基本且有效手段。

2、结肠镜检查中，患者一般取左侧卧位，由于肠道迂曲冗长，时刻蠕动，易出现肠管伸长，或形成各种襻，影响肠镜自由度，造成乙状结肠、横结肠、脾曲、肝曲等部位通过困难，增加患者痛苦，增加出血甚至穿孔等风险，最终导致无法完成结肠镜检查。尤其是对于消瘦、肥胖、腹部较大、结肠较长或有腹部手术史的患者，插镜至盲肠较为困难，临床上除了变换体位外，往往需助手手法压迫。压迫手法对经验要求极高，且压迫过程除了体力损耗之外，也容易因肌肉酸痛使压迫点发生移位，导致获效甚微。

3、基于此，一些肠镜检查辅助压腹装置应运而生。目前，对腹部辅助按压的装置通常采用机械驱动按压块或者通过气囊膨胀的方式对患者腹部进行按压，但是所按压的位置大都是装置所固定在患者体表的位置自动按压或者只考虑几个常见压迫点的位置，往往比较机械。当这些压迫点不起效时，无法做到具体情况具体分析，更难以同时能够兼顾患者的常用体位如左侧卧位。

4、因此，鉴于传统的按压辅助装置无法自主确定需要辅助按压的位置，无法对按压效果自主分析及调控，功能性较为单一，使肠镜插镜成功率及效率无法得到保障的问题，研发一种人工智能辅助压腹系统具有重要的临床应用价值。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种结肠镜人工智能辅助压腹系统。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、一种结肠镜人工智能辅助压腹系统，包括显示设备、内窥镜设备、单片机、电磁继电器、气泵、第一气管、n个气囊模块、n个电磁气阀、腰带和磁环，所述气囊模块包括通气孔、霍尔传感器、气囊和顶板，所述顶板上设置有通气孔，所述气囊固定在顶板一侧并通过通气孔与外界连通，所述气囊内设有霍尔传感器，霍尔传感器用于检测磁环的位置，所述顶板另一侧与腰带固定连接，确保气囊充气后向人体腹部方向运动，所述通气孔与电磁气阀通过第二气管连接，利用电磁气阀的通断控制所述气囊模块中气囊的充气与放气；所述气泵与电磁气阀通过第一气管连接，所述单片机与气囊模块中霍尔传感器信号连接，单片机接收霍尔传感器返回的电平信号，所述单片机通过电磁继电器与电磁气阀线路连接，所述单片机为电磁继电器提供电平信号，电磁继电器为电磁气阀供电并控制电磁气阀的通断，所述单片机与内窥镜设备的主机之间通讯连接，二者可以互相发送指令，所述磁环固定在内窥镜设备的内窥镜前端，所述显示设备与内窥镜设备的主机通讯连接，用于显示内窥镜设备采集并处理的图像信息。

4、优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述腰带两侧分别设有正面魔术贴与背面魔术贴，所述正面魔术贴和背面魔术贴分别设置在腰带的两端。

5、优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述正面魔术贴的长度长于背面魔术贴的长度。

6、优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述腰带本体的材质为柔性透气材料。

7、优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述电磁气阀为两位三通阀，通电时使气囊与气泵连通并充气，断电时使气囊与外界环境连通并放气。

8、优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，所述气囊的两侧向内侧凹陷。

9、上述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，具体步骤如下：

10、(1)系统运行过程中，内窥镜设备实时获取内窥镜图像，并通过二值化方法对图像进行处理将其转换为黑白图像，并对黑白图像中心特定区域内的颜色进行判断：若图像中心特定区域内的颜色为黑色则判定内窥镜前端未与肠道发生碰撞，若图像中心特定区域内的颜色为白色则判定内窥镜前端与肠道发生碰撞；

11、(2)当系统判定内窥镜与肠道发生碰撞时，内窥镜设备对单片机发送检测指令，单片机获取各个气囊中霍尔传感器返回的电平信号，以确定目前磁环所在位置，即自主获取需要辅助按压的位置；

12、(3)单片机给电磁继电器提供相应的电平信号，接通控制需要进行辅助按压位置气囊的电磁气阀，使气泵连通气囊并对其进行充气；由于顶板的存在，气囊将向人体腹部方向运动以达到智能辅助按压的效果；

13、(4)经过系统辅助按压后，内窥镜回到正常路径，图像中心将重新显示为黑色，此时内窥镜设备对单片机发送停止辅助按压指令，单片机将给电磁继电器提供相反的电平信号，使其关闭对应的电磁气阀以停止气泵对气囊的充气，结束辅助按压，整个内窥镜检查过程中以此循环，从而达到自主分析及调控的目的。

14、优选的，上述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，所述步骤(2)中霍尔传感器受周围磁场影响会产生不同的电平信号，当霍尔传感器周围无磁铁时，其为低电平信号，反之则为高电平信号，当单片机检测到某个霍尔传感器为高电平信号后，说明磁环位于该气囊下方，从而确定磁环位置。

15、有益效果：

16、上述结肠镜人工智能辅助压腹系统，通过霍尔传感器可以获取磁环的位置并判断需要充气的气囊，进而便于医生结合按压效果与显示设备图像对内窥镜进行调整，进而保障在内窥镜在使用过程中的安全、简单、易操作、实用性强等基本特点，所述系统能够自动获取需要辅助按压的位置，具有自主分析及调控能力，能够适时适度自动加以压迫、提高肠镜插镜成功率及效率，减轻患者痛苦，节约医疗资源。

技术特征：

1.一种结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：包括显示设备(1)、内窥镜设备(2)、单片机(3)、电磁继电器(4)、气泵(5)、第一气管(7)、n个气囊模块(8)、n个电磁气阀(9)、腰带(10)和磁环(12)，所述气囊模块(8)包括通气孔(801)、霍尔传感器(802)、气囊(803)和顶板(804)，所述顶板(804)上设置有通气孔(801)，所述气囊(803)固定在顶板(804)一侧并通过通气孔(801)与外界连通，所述气囊(803)内设有霍尔传感器(802)，所述顶板(804)另一侧与腰带(10)固定连接，所述通气孔(801)与电磁气阀(9)通过第二气管连接；所述气泵(5)与电磁气阀(9)通过第一气管(7)连接，所述单片机(3)与气囊模块(8)中霍尔传感器(802)信号连接，所述单片机(3)通过电磁继电器(4)与电磁气阀(9)线路连接，所述单片机(3)与内窥镜设备(2)的主机之间通讯连接，所述磁环(12)固定在内窥镜设备(2)的内窥镜(13)前端，所述显示设备(1)与内窥镜设备(2)的主机通讯连接。

2.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述腰带(10)两侧分别设有正面魔术贴(6)与背面魔术贴(11)，所述正面魔术贴(6)和背面魔术贴(11)分别设置在腰带(10)的两端。

3.根据权利要求2所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述正面魔术贴(6)的长度长于背面魔术贴(11)的长度。

4.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述腰带(10)本体的材质为柔性透气材料。

5.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述电磁气阀(9)为两位三通阀。

6.根据权利要求1所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统，其特征在于：所述气囊(803)的两侧向内侧凹陷。

7.权利要求1-6之一所述结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，其特征在于：具体步骤如下：

8.根据权利要求7所述的结肠镜人工智能辅助压腹系统的实现方法，其特征在于：所述步骤(2)中霍尔传感器受周围磁场影响会产生不同的电平信号，当霍尔传感器周围无磁铁时，其为低电平信号，反之则为高电平信号，当单片机检测到某个霍尔传感器为高电平信号后，说明磁环位于该气囊下方，从而确定磁环位置。

技术总结本发明提供了一种结肠镜人工智能辅助压腹系统及其实现方法，所述辅助压腹系统包括显示设备、内窥镜设备、单片机、电磁继电器、气泵、第一气管、N个气囊模块、N个电磁气阀、腰带和磁环，通过霍尔传感器可以获取磁环的位置并判断需要充气的气囊，进而便于医生结合按压效果与显示设备图像对内窥镜进行调整，进而保障在内窥镜在使用过程中的安全、简单、易操作、实用性强等基本特点，所述系统能够自动获取需要辅助按压的位置，具有自主分析及调控能力，能够适时适度自动加以压迫、提高肠镜插镜成功率及效率，减轻患者痛苦，节约医疗资源。技术研发人员：陈鑫,韩晓东,左思洋,张峥受保护的技术使用者：天津医科大学总医院技术研发日：技术公布日：2024/6/11