外科手术智能排烟系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高效智能的外科手术智能排烟系统和方法。本系统包括穿刺套管、可控阀、流量传感器、储存容器、负压装置、烟雾图像处理、控制器、摄像系统和排烟管。所述穿刺套管用于引导手术刀进入腹腔，其上设有排烟口，所述排烟口通过排烟管与所述储存容器连通，所述储存容器与所述负压装置通过管路连通。所述排烟管上设有可控阀和流量传感器，所述控制器与可控阀、流量传感器、烟雾图像处理通过电路相连。所述可控阀用于控制排烟管通量大小，所述流量传感器用于检测排烟管中的气流量，所述烟雾图像处理用于识别图像烟雾。外科手术智能排烟方法：当烟雾图像处理检测到烟雾时，控制器根据烟雾浓度调节可控阀开通量，烟雾经排烟管进入储存容器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及外科手术的智能排烟系统和方法，其具有实时检测抽取气腹中的烟雾、及时清除手术烟雾还原清晰视野的功能。
技术介绍
微创手术由于其创伤小、耗时短，且病人手术后全身反应小、恢复快、疼痛小，其疗效已得到了临床上的广泛认可。但当使用超声刀及高频电刀等能量器械进行手术时易产生烟雾，尤其是高频电刀会产生大量肉眼可见并且气味难闻的烟雾。这些烟雾一方面阻碍了医生的视野，另一方面会向空气中释放有毒、有害的物质污染手术环境，危害人员的身体健康。相对于国外采用的很多高端手术间内的除烟设备，我国对于手术烟雾的清除方法还处于摸索阶段，国内普遍的处理方式是手术医生边手术边手动利用吸引器清除烟雾，虽然大大降低了除烟成本，但同时也增加医护人员压力，造成手术时间的延长。
技术实现思路
本专利技术旨在针对传统吸引烟雾方法给手术带来的不便，提供一种外科手术智能排烟系统和方法。本专利技术可根据烟雾信号精确调节排烟流量，在保证气腹压力稳定的同时及时吸走手术电刀产生的烟雾。为达到上述目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种外科手术的智能排烟系统，包括穿刺套管、可控阀、流量传感器、储存容器、负压装置、烟雾图像处理、控制器、摄像系统和排烟管。其特征在于，穿刺套管用于引导手术刀进入腹腔，其上设有排烟口，所述排烟口通过排烟管与所述储存容器连通，所述储存容器与所述负压装置通过管路连通，所述排烟管上设有可控阀和流量传感器，所述可控阀受控于控制器，所述控制器与可控阀、流量传感器和烟雾图像处理通过电路相连，所述烟雾图像处理与摄像系统电连接，摄像系统的摄像头插入腹腔。负压装置在排烟管中产生负压，可控阀处于常闭状态，则气腹中的气体不能通过排烟管排放到储存容器；当烟雾图像处理检测到烟雾时，控制器根据烟雾浓度调节可控阀开通量，则烟雾通过排烟管进入储存容器。优选地，所述排烟管上设有可控阀与流量传感器，所述可控阀通过控制器输出的电气信号控制阀门开通量以改变排烟管中的气流量，所述流量传感器实时反馈排烟管中的气流量给控制器，所述控制器由单片机和硬件电路构成，对整个系统起控制作用。优选地，所述控制器与烟雾图像处理相连，所述烟雾图像处理用于识别图像中的烟雾，与摄像系统相连。所述摄像系统为腹腔镜手术系统组成部分，用于实时拍摄气腹的内部图像。一种外科手术的智能排烟系统的控制方法，采用上述系统进行操作，其特征在于操作步骤如下：1）图像烟雾检测、2）气体流量参考值确定、3）流量控制。优选地，所述步骤1）图像烟雾检测包括摄像系统及烟雾图像处理两个部分。所述摄像系统实时监控拍摄气腹内部图像，所述烟雾图像处理接收从摄像系统获取的气腹内部图像的数字信号，并将视频图像的数字信号经过图像预处理、运动区域提取、烟雾特征识别三个过程，判断气腹中烟雾的状态，并将烟雾状态信号输送给所述控制器。优选地，所述步骤2）气体流量参考值确定，在所述控制器中实现。所述控制器分析处理所述烟雾图像处理输出的烟雾状态信号，根据烟雾浓度与气腹机的最大气流量，确定排烟气体流量参考值。优选地，所述步骤3）流量控制通过所述可控阀、所述流量传感器、所述控制器三部分实现。所述流量传感器实时向所述控制器反馈排烟管的气流量，所述控制器根据参考值与反馈值之差，输出相应的控制信号驱动所述可控阀，调节所述可控阀开通大小，直到反馈值与参考值一致。本专利技术与现有技术相比较，具有以下突出的特点及技术上的进步：传统吸引烟雾方法需要医生通过调节三通管开关位置以实现排烟功能；而本专利技术中加入可控阀自动实现抽烟功能，无需医生手动操作。传统吸引烟雾方法时常造成气腹内烟雾过多导致烟雾溢出；而本专利技术中可智能调节抽烟的流量避免烟雾过多。传统吸引烟雾方法长时间吸引气体会造成气腹不稳定，手术时需等待气腹的重新建立；而本专利技术引入智能控制技术，合理控制抽烟流量的最高值，使其与气腹机达到动态平衡。附图说明图1为本专利技术排烟系统框图；图2为本专利技术排烟系统结构示意图；图3为本专利技术排烟系统的控制结构框图；图4为本专利技术排烟系统的穿刺器结构示意图；图5为本专利技术排烟系统的增量式数字流量阀的结构图。具体实施方式本专利技术的优选实施例结合附图说明如下：实施例一：参见图1~图4，本外科手术智能排烟系统，包括穿刺套管（1）、可控阀（2）、流量传感器（3）、储存容器（4）、负压装置（5）、烟雾图像处理（6）、控制器（7）、摄像系统（8）和排烟管（10）。其特征在于，穿刺套管（1）用于引导手术刀进入腹腔（11），其上设有排烟口（9），所述排烟口（9）通过排烟管（10）与所述储存容器(4)连通，所述储存容器(4)与所述负压装置（5）通过管路连通，所述排烟管（10）上设有可控阀（2）和流量传感器（3），所述可控阀（2）受控于控制器（7），所述控制器（7）与可控阀（2）、流量传感器（3）和烟雾图像处理（6）通过电路相连，所述烟雾图像处理（6）与摄像系统（8）电连接，摄像系统（8）的摄像头插入腹腔（11）。负压装置（5）在排烟管（10）中产生负压，可控阀（2）处于常闭状态，则腹腔（11）中的气体不能通过排烟管（10）排放到储存容器（4）；当烟雾图像处理（6）检测到烟雾时，控制器（7）根据烟雾浓度调节可控阀（2）开通量，则烟雾通过排烟管（10）进入储存容器（4）。实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述可控阀（2）位于穿刺套管（1）与负压装置（5）之间，其阀门通量不受人工手动控制而受电气信号控制，用于控制排烟管（10）排出的气体的流量；所述流量传感器（3）位于可控阀（2）与负压装置（5）之间，实时监控排烟管（10）中气体的流量；所述烟雾图像处理（6）用于图像中的烟雾识别，在单片机或PC上运用烟雾识别算法获得图像中的烟雾信息，与摄像系统（8）实现腹腔（11）中的烟雾检测功能。实施例三：本外科手术智能排烟方法，采用上述系统进行操作，其特征在于操作步骤如下：1）图像烟雾检测；2)气体流量参考值确定；3）流量控制。实施例四：本实施例与实施例三基本相同，特别之处如下：所述步骤1）图像烟雾检测包括摄像及烟雾图像处理两个部分：摄像部分是：摄像系统（8）实时监控拍摄腹腔（11）内部图像；烟雾图像处理是：烟雾图像处理（6）接收从腹腔镜摄像系统获取的腹腔（11）内部图像的数字信号，并将视频图像的数字信号经过图像预处理、运动区域提取、烟雾特征识别三个过程，判断腹腔（11）中烟雾的状态，并将烟雾状态信号输送给控制器（7）。所述步骤2）气体流量参考值确定是在控制器（7）中实现。控制器（7）分析处理烟雾图像处理（6）输出的烟雾状态信号，根据烟雾浓度与气腹机的最大气流量，确定排烟气体流量参考值。所述步骤3）流量控制是通过可控阀（2）、流量传感器（3）和控制器（7）实现：流量传感器（3）实时向控制器（7）反馈排烟管（10）中的气流量，控制器（7）根据参考值与反馈值之差，输出相应的控制信号驱动可控阀（2），调节可控阀（2）开通大小，直到反馈值与参考值一致。实施例五：参见附图1、图2、图3，为本实施例的智能排烟系统的一个具体实施例，所述智能排烟系统包括：穿刺套管（1）、可控阀（2）、流量传感器（3）、储存容器（4）、负压装置（5）、烟雾图像处理（6）、控制器（7）、摄像系统（8）和排烟管（10），穿刺套管（1）用于引导手术刀具进入腹腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外科手术智能排烟系统，包括穿刺套管（1）、可控阀（2）、流量传感器（3）、储存容器（4）、负压装置（5）、烟雾图像处理（6）、控制器（7）、摄像系统（8）和排烟管（10）；其特征在于，穿刺套管（1）用于引导手术刀进入腹腔（11），其上设有排烟口（9），所述排烟口（9）通过排烟管（10）与所述储存容器(4)连通，所述储存容器(4)与所述负压装置（5）通过管路连通，所述排烟管（10）上设有可控阀（2）和流量传感器（3），所述可控阀（2）受控于控制器（7），所述控制器（7）与可控阀（2）、流量传感器（3）和烟雾图像处理（6）通过电路相连，所述烟雾图像处理（6）与摄像系统（8）电连接，摄像系统（8）的摄像头插入腹腔（11）；负压装置（5）在排烟管（10）中产生负压，可控阀（2）处于常闭状态，则腹腔（11）中的气体不能通过排烟管（10）排放到储存容器（4）；当烟雾图像处理（6）检测到烟雾时，控制器（7）根据烟雾浓度调节可控阀（2）开通量，则烟雾通过排烟管（10）进入储存容器（4）。

【技术特征摘要】
1.一种外科手术智能排烟系统，包括穿刺套管（1）、可控阀（2）、流量传感器（3）、储存容器（4）、负压装置（5）、烟雾图像处理（6）、控制器（7）、摄像系统（8）和排烟管（10）；其特征在于，穿刺套管（1）用于引导手术刀进入腹腔（11），其上设有排烟口（9），所述排烟口（9）通过排烟管（10）与所述储存容器(4)连通，所述储存容器(4)与所述负压装置（5）通过管路连通，所述排烟管（10）上设有可控阀（2）和流量传感器（3），所述可控阀（2）受控于控制器（7），所述控制器（7）与可控阀（2）、流量传感器（3）和烟雾图像处理（6）通过电路相连，所述烟雾图像处理（6）与摄像系统（8）电连接，摄像系统（8）的摄像头插入腹腔（11）；负压装置（5）在排烟管（10）中产生负压，可控阀（2）处于常闭状态，则腹腔（11）中的气体不能通过排烟管（10）排放到储存容器（4）；当烟雾图像处理（6）检测到烟雾时，控制器（7）根据烟雾浓度调节可控阀（2）开通量，则烟雾通过排烟管（10）进入储存容器（4）。2.根据权利要求1所述的一种外科手术智能排烟系统，其特征在于：所述可控阀（2）位于穿刺套管（1）与负压装置（5）之间，其阀门通量不受人工手动控制而受电气信号控制，用于控制排烟管（10）排出的气体的流量。3.根据权利要求1所述的一种外科手术智能排烟系统，其特征在于：所述流量传感器（3）位于可控阀（2）与负压装置（5）之间，实时监控排烟管（10）中气体的流量。4.根据权利要求1所述的一种外科手术智能排烟系统，其特征在于：所述烟雾图像处理（6）用于图像中的烟雾识别，在单片机或PC上运用烟雾识别算法获得图像中的烟雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈息坤，黄萍，杨成子，付洋，刘天亮，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31