一种膀胱测容装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种膀胱测容实现方法，其包括：整机控制；探头扫描控制；超声信号发射接收控制；图像处理控制及超声成像；根据获取的图象信息勾勒出多个膀胱截面的边界二维坐标，将每个面的所有边界点的二维坐标转换为三维坐标，将三维坐标采用OpenGL建3D膀胱模型；将所述膀胱3D模型从上到下等分为n层，n为膀胱的超声深度，再将每一层面积算出，最后进行累加即可得出膀胱体积。本发明专利技术还涉及一种膀胱测容装置。本发明专利技术能方便无痛的进行膀胱容积的定量测量，减少医源性泌尿系统感染，减少了频繁插导管的痛苦，操作方便，同时，对于盆腔肿瘤放疗中的膀胱充盈能够很好的控制，使得盆腔肿瘤放疗能够精确定位，达到精确放疗的效果。

Device and method for measuring bladder volume

The present invention relates to a method of measuring a volume, bladder includes machine control; probe scanning control; ultrasonic signal transmitting and receiving control; image processing and ultrasonic imaging; according to the image information acquisition outline the boundary two-dimensional coordinates of a plurality of bladder sections, converting the two-dimensional coordinates of all boundary points of the 3D coordinates for each face, three-dimensional coordinates will be built using OpenGL 3D model of the bladder; bladder 3D model from top to bottom is divided into n layer, n for ultrasonic depth of the bladder, and then calculate the area of each layer, and finally accumulated bladder volume can be obtained. The invention also relates to a device for measuring bladder volume. The present invention can facilitate the quantitative measurement of bladder volume painless, reduce iatrogenic infection of urinary system, reduce frequent catheter pain, convenient operation, at the same time, for the pelvic tumor in radiotherapy for bladder filling can be well controlled, the pelvic radiotherapy can achieve precise positioning, precise radiotherapy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗设备
，具体的说是一种新型的无线传送信息的膀胱测容装置及其实现方法。
技术介绍
目前对于膀胱内的尿量临床诊断方式主要有：导尿术、叩诊和一维及二维超声。由于这几种方式都不是定量测试膀胱容量、残余尿量的有效手段，因此，临床上仅采用这几种方式来诊断膀胱内的尿量严重影响了医护人员对患者膀胱状态的监测和诊断，特别是术后膀胱功能的评估。另外医院中传统给患者导尿的方法是开放性导尿或依靠患者的储尿感觉和医护人员的经验来进行导尿，这种传统的导尿方法，都会增加医源性泌尿系统感染的发生率，后者对患者来说由于没有定量测定膀胱内的尿量导致导尿的机会增多，频繁插导管也增加了痛苦，另外对于老年人夜间尿多的现象，有可能是膀胱肌肉萎缩导致尿液的容量的减少，如果对膀胱容量可以进行实时简易的定量测定，就能更早地检测出膀胱肌肉是否有萎缩现象，从而及时进行相应的治疗。所以测定膀胱容量和残余尿量不但可以评价膀胱的生理机能，而且可以在患者治疗膀胱疾病过程中及时给出疗效评价。另外，对于某些老年痴呆患者和脊髓损伤患者不会有尿意感觉，如果，采用上述的不定量的方法判断导尿，带来的痛苦是可想而知的。这两年，为了解决上述的问题，世界上仅有两三家研制出一种运用3D超声探头把膀胱作为椭球的形状通过求出椭球的长轴、短轴、深度按照椭球的体积公式进行膀胱尿量测定的装置，但是，每个人的膀胱形状都不一样，膀胱充盈和不充盈的形状也会有所不同，因此，采用单一的数学模型进行膀胱尿量的测定会对大多数的患者的膀胱尿量测定不准确，这样的装置对于评价膀胱的生理机能及膀胱疾病的治疗过程的疗效评价都会带来诸多的不准确，影响了医生的正确诊断。针对该装置的不足之处，研究人员专利技术了运用3D超声探头通过瓣式叠加技术进行膀胱尿量测定装置(专利技术专利申请号：201210215960.0)，该专利申请里描述的技术解决了对于不同膀胱形状的尿量测定采用单一的数学模型的测量方法，建立了适合各种膀胱形状的测量尿量的数学模型，这种运用3D超声探头通过瓣式叠加技术进行膀胱尿量测定装置(专利技术专利申请号：201210215960.0)存在着一个无法解决的问题，在探头中心轴不偏离膀胱中心情况下，计算精度可以保证，但是若中心轴偏离膀胱中心，那么计算“大橘瓣”时就会出现多算情况，如图10所示，其中膀胱截面积为S1+S2，但由于中心轴偏离，故计算时多出S3和S4两块面积，从而影响整个容积计算值，导致误差变大。由于目前世界上用于膀胱容量测定装置的3D超声探头是步进电机驱动的机械探头，在扫描的过程中轴心就会存在着一定的偏离，另外，操作者如果将探头没有放置在患者膀胱的中心位置，这个测量误差就会很大，因此对操作者的手法要求很高。还有一点运用3D超声探头通过瓣式叠加技术进行膀胱尿量测定装置(专利技术专利申请号：201210215960.0)中没有引入计算机操作系统，无法进行复杂的控制和运算，限定该装置的测量精度无法满足一些特定的医疗需求。如:盆腔肿瘤放疗中的膀胱充盈控制，由于膀胱容量的变化导致精确定位的不可控，临床上对膀胱充盈程度控制要比较精确以提升治疗质量，目前对于放疗中的膀胱充盈控制主要有两种方法，一种是患者生理状态下的膀胱自主充盈因人、因时差异较大；难以保证每次治疗时膀胱充盈的一致性，因此生理状态下的膀胱充盈状态难评估。另一种是采用导尿使病患膀胱排空，一次性向膀胱注射400-500ml的0.9％NaCl溶液。患者憋尿耐受性较差，有的患者甚至无法移动前行，难以配合持续＞10分钟(min)的整个扫描过程的完成，另外导尿会增加泌尿系的损伤及感染，而且长时间的憋尿等待容易引发膀胱炎，因此膀胱被动充盈执行困难。控制让膀胱充盈达到350ml的情况下，就能避免脏器的位移。达到精确放疗的效果。所以，精确测定膀胱容积在盆腔放疗过程中就能对正常组织损伤微小，放疗反应明显降低,治疗的效果较普通放疗明显提高。另外，针对目前在家及养老院居住需使用膀胱测容仪的患者，是需要医护人员对其进行康复治疗指导的，如何实现这部分患者在家的康复治疗的指导，是需要我们急需解决的问题，实现指导居住在家患者的康复治疗，既能减轻家庭和患者的经济负担，也能减轻医院的工作压力，同时也释放了一部分医院有限的资源。
技术实现思路
针对现有两种技术中对膀胱容量的测定由于在计算精度上存在问题，对于评价膀胱的生理机能及膀胱疾病的治疗过程的疗效评价都会带来诸多的不准确，影响了医生的监测和正确诊断并且对一些特定的医疗需求无法满足。本专利技术提供一种运用3D超声探头通过3D成像按超声深度叠加技术进行膀胱尿量测定；另外，针对部分患者在家的康复治疗的指导，本专利技术利用无线传送技术和编制手机APP软件，将膀胱扫描信息传送到手机上，将通过研发的手机APP及电脑客户端，将患者的基本信息与疾病信息实时、快速上传至互联网平台。膀胱功能康复领域专家团队在线进行分析，将所得结论与建议通过手机APP客户端，实时反馈给患者，指导患者家庭康复治疗。本专利技术装置及其实现方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种膀胱测容实现方法，包括以下步骤：整机控制：整机控制采用ARM7操作系统作为中央控制处理器，根据不同的请求功能，由控制处理器发出不同的协调整机工作的系列控制指令和信号，管理整机各部件有序的工作；探头扫描控制：根据控制处理器指令，产生3D探头的驱动信号使探头进行扫描和旋转；超声信号发射接收控制：控制处理器输出脉冲控制信号至探头发射电路和探头接收电路，发射电路接受到发射控制信号后产生一系列的有序的发射脉冲，同时接收前置放大电路将接受到的超声电信号进行放大处理后送A/D转换后生成超声数字信号送FPGA图像处理器进行处理成像；图像处理控制及超声成像：根据控制处理器的指令，接收数字化的超声信号，按照相应的扫描方式进行数字扫描变换和超声信号处理，使之变换成可以显示的B超图像信号；三维成像：根据控制器的指令，ARM7操作系统将扫描得到的12个膀胱截面超声图的边界点进行坐标转换，根据三维坐标构建3D膀胱模型；膀胱容积计算：根据构建的膀胱3D模型，计算求出整个膀胱的容积。所述产生3D探头的驱动信号使探头进行扫描和旋转包括以下步骤：开始扫描时探头的下置步进电机固定于扫描范围的起始位置，上置步进电机在规定角度范围内来回摆动，获取第1截面的超声图像；下置步进电机转动规定角度，固定；上置步进电机再在规定角度范围内来回摆动，获取第2截面的超声图像；如此往复，直到下置步进电机转动到终止位置，上置步进电机在规定角度范围内来回摆动获取第n截面的超声图像，停止。所述超声信号处理包括对超声信号的平均、增强、相关、伽玛校正、数字放大、对数压缩、检波、图像的平滑插值、滤波、带通一系列处理。所述超声成像就是将B超的扫描方式获取的信息转换成显示的扫描方式的B超图像信息即学名为数字扫描变换器。所述三维成像就是根据获取的B超图像信号，将膀胱形状进行三维成像，整个膀胱的三维成像专利技术包括以下步骤：1.根据12截面的超声图像勾勒出12个膀胱截面的边界。2.将每个面的所有边界点的二维坐标(x0[i][j]，y0[i][j])转换为三维坐标(x1[i][j]，y1[i][j]，z1[i][j])。对应关系如下：X1[i][j]＝x0[i]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膀胱测容实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：整机控制：根据不同的请求功能，由控制处理器发出不同的协调整机工作的系列控制指令和信号，管理整机各部件有序的工作；探头扫描控制：根据控制处理器指令，产生3D探头的驱动信号使探头进行扫描和旋转；超声信号发射接收控制：控制处理器输出脉冲控制信号至探头发射电路和探头接收电路，将接收到的超声电信号进行放大处理后送A/D转换后生成超声数字信号送图像处理器进行处理；图像处理控制及超声成像：根据控制处理器的指令，接收数字的超声信号，按照相应的扫描方式进行数字扫描变换和超声信号处理，使之变换成可以显示的B超图像信号；三维成像：根据获取的B超图象信息勾勒出多个膀胱截面的边界二维坐标，将每个面的所有边界点的二维坐标转换为三维坐标，将三维坐标采用OpenGL建3D膀胱模型；膀胱容积计算：通过构建的膀胱3D模型，将所述膀胱3D模型从上到下等分为n层，n为膀胱的超声深度，再将每一层面积算出，最后进行累加即可得出膀胱体积。

【技术特征摘要】
1.一种膀胱测容实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：整机控制：根据不同的请求功能，由控制处理器发出不同的协调整机工作的系列控制指令和信号，管理整机各部件有序的工作；探头扫描控制：根据控制处理器指令，产生3D探头的驱动信号使探头进行扫描和旋转；超声信号发射接收控制：控制处理器输出脉冲控制信号至探头发射电路和探头接收电路，将接收到的超声电信号进行放大处理后送A/D转换后生成超声数字信号送图像处理器进行处理；图像处理控制及超声成像：根据控制处理器的指令，接收数字的超声信号，按照相应的扫描方式进行数字扫描变换和超声信号处理，使之变换成可以显示的B超图像信号；三维成像：根据获取的B超图象信息勾勒出多个膀胱截面的边界二维坐标，将每个面的所有边界点的二维坐标转换为三维坐标，将三维坐标采用OpenGL建3D膀胱模型；膀胱容积计算：通过构建的膀胱3D模型，将所述膀胱3D模型从上到下等分为n层，n为膀胱的超声深度，再将每一层面积算出，最后进行累加即可得出膀胱体积。2.根据权利要求1所述的膀胱测容实现方法，其特征在于：所述产生3D探头的驱动信号使探头进行扫描和旋转包括以下步骤：开始扫描时探头的下置步进电机固定于扫描范围的起始位置，上置步进电机在规定角度范围内来回摆动，获取第一截面的超声图像；下置步进电机转动规定角度，固定；上置步进电机再在规定角度范围内来回摆动，获取第二截面的超声图像；如此往复，直到下置步进电机转动到终止位置，上置步进电机在规定角度范围内来回摆动获取第n截面的超声图像，停止。3.根据权利要求1所述的膀胱测容实现方法，其特征在于：所述超声信号处理包括对超声信号的平均、增强、相关、伽玛校正、数字放大、对数压缩、图像的平滑插值、带通一系列处理。4.根据权利要求1所述的膀胱测容实现方法，其特征在于：计算出整个膀胱的容积包括以下步骤：根据第1～i截面的超声图像测量出膀胱的第1～i截面所有边界坐标；根据上述第1～i截面的所有边界点的二维坐标转换为三维坐标；再根据三维坐标构建3D膀胱模型，根据三维坐标构建3D膀胱模型步骤包括：以图像中心轴为分界线将i个切面坐标转换为2i个面坐标；构建三维立体的所有顶点坐标；构建三维立体的所有三角面；采用OpenGL建模绘制膀胱3D模型；根据构建的膀胱3D模型，将膀胱模型从上到下等分为n层，n为膀胱的超声深度，再将每一层面积算出，最后进行累加即可得出膀胱体积。5.一种膀胱测容装置，其特征在于：其包括：控制处理器，所述控制处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯文，吴翠灵，江斌，郑煜春，蓝尚文，郝飞虎，舒元平，李营营，廖利民，高丽娟，
申请(专利权)人：重庆康超医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50