气道模型生成系统及插管辅助系统技术方案

本案提出一种气道模型生成系统，包含内视镜装置及计算机装置，透过即时定位与地图构建技术来建立患者气道三维模型。本案另提供一种插管辅助系统，利用众多患者的三维模型与机器学习技术，在医护人员进行插管治疗过程中提供辅助。

Airway model generation system and intubation assistant system

【技术实现步骤摘要】
气道模型生成系统及插管辅助系统
本案是有关于一种内视镜系统，特别是指一种气道模型生成系统及插管辅助系统。
技术介绍
当患者需要进行全身麻醉或急救等患者无法自行呼吸的情形下，通常会对患者进行插管治疗。然而，医护人员往往依靠经验来进行插管操作，若有不慎可能刺伤患者。
技术实现思路
有鉴于此，本案提供一种气道模型生成系统来建立患者气道三维模型，并且利用众多患者的三维模型与机器学习技术，提供一种插管辅助系统，在医护人员进行插管治疗过程中提供辅助。所述气道模型生成系统包含一内视镜装置及一计算机装置。内视镜装置包含一可挠管、一摄影模组及一通讯模组。摄影模组位于可挠管的前端，以撷取可挠管进入气道的过程中的多张气道影像。通讯模组耦接摄影模组，以发送摄影模组撷取到的该些气道影像。计算机装置，通讯连接内视镜装置的通讯模组，以取得通讯模组发送的该些气道影像，并根据该些气道影像，利用即时定位与地图构建(SLAM)技术建立气道的三维模型。所述插管辅助系统包含一内视镜装置及一计算机装置。内视镜装置包含一可挠管、一摄影模组及一通讯模组。摄影模组位于可挠管的前端，以撷取可挠管进入目标患者的目标气道的过程中的多张目标气道影像。通讯模组耦接摄影模组，以发送摄影模组撷取到的该些目标气道影像。计算机装置包含一输入模组、一储存模组、一处理模组及一输出模组。输入模组供接收目标患者的一目标患者资料。储存模组储存一患者资料库，患者资料库包含对应各个患者的一气道资料及一病理资料，各气道资料包含对应患者一气道的复数气道影像及气道之三维模型。处理模组将该些患者之病理资料及三维模型输入至一第一学习模型。第一学习模型提供一第一逻辑以供评估该些病理资料中的一个或多个特征值与对应的气道的三维模型的相关性，并且将目标患者资料输入至第一学习模型，以依据第一逻辑找出该些三维模型中的一相近者。处理模组还依据目标气道影像判断可挠管之前端位于该相近的三维模型中的一位置，以根据位置产生一导引资讯，而由输出模组输出该导引资讯。综上所述，本案实施例提供一种气道模型生成系统，可在插管过程中建立患者的气道三维模型。此外，本案实施例亦提供一种插管辅助系统，将各个患者的气道三维模型与对应气道影像进行建档，并输入学习模型中。透过机器学习找出病理资料与气道三维模型的关联，以及找出气道影像与病理资料的关联，能够辅助医护人员的插管操作，并提醒可能罹患的疾病。附图说明图1为本案一实施例之气道模型生成系统与插管辅助系统之架构示意图。图2为本案一实施例之气道模型生成系统之方块示意图。图3为本案一实施例之生成气道模型之方法流程图。图4为本案另一实施例之气道模型生成系统之方块示意图。图5为本案另一实施例之生成气道模型之方法流程图。图6为本案一实施例之插管辅助系统的运作示意图。附图标记说明100内视镜装置，110可挠管，120握持部，130摄影模组，140通讯模组，150惯性测量模组，151惯性测量单元，200计算机装置，210处理模组，220通讯模组，230储存模组，240输入模组，250输出模组，310气道资料，311气道影像，312三维模型，320病理资料，330第一学习模型，340第二学习模型，S310步骤，S320步骤，S330步骤，S340步骤，S350步骤，S360步骤具体实施方式参照图1，系为本案一实施例之气道模型生成系统与插管辅助系统之架构示意图。所述气道模型生成系统与插管辅助系统包含内视镜装置100及计算机装置200。以下将先就气道模型生成系统进行说明。合并参照图1及图2，图2为本案一实施例之气道模型生成系统之方块示意图。内视镜装置100包含可挠管110、握持部120、摄影模组130及通讯模组140。可挠管110与握持部120相连接，以供医护人员手持握持部120，将可挠管110插入患者的气道中。可挠管110的前端设置摄影模组130，以撷取可挠管110前方影像。因此，在可挠管110进入患者口中之后而深入气道的过程中，可连续地、间歇地、或经触发地撷取气道影像。摄影模组130可包含一个或多个摄影镜头，所述摄影镜头可为感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体(CMOS)影像感应器。通讯模组140可支援有线通讯技术或无线通讯技术，有线通讯技术可例如为低电压差动讯号传输(LVDS)、复合视频广播讯号(CVBS)等，无线通讯可例如为无线保真(WiFi)、无线显示(WiDi)、无线家庭数位介面(WHDI)等。通讯模组140耦接于摄影模组130，以将撷取到的气道影像传送至计算机装置200。计算机装置200包含处理模组210及通讯模组220。通讯模组220支援与内视镜装置100的通讯模组140相同的通讯技术，以通讯连接于内视镜装置100的通讯模组140，而取得前述气道影像。处理模组210耦接通讯模组220，以根据气道影像利用SLAM技术建立该气道的三维模型。处理模组210为中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、视觉处理器(VPU)等具运算能力之处理器。处理模组210可包含一个或多个上述之一种或多种处理器。在一些实施例中，计算机装置200为一台运算设备。在一些实施例中，计算机装置200由多台相同或不同的运算设备构成，例如采用分散式运算架构或电脑集群(cluster)技术。计算机装置200还包含储存模组230、输入模组240及输出模组250，分别耦接于处理模组210。储存模组230为非暂态储存媒体，可供储存前述气道影像。输出模组250可为影像输出装置，例如一台或多台显示器，系可供显示气道影像。输入模组240可为人机操作介面，包含如滑鼠、键盘、触控萤幕等，以供医护人员操作计算机装置200。在一些实施例中，内视镜装置100亦可配备显示器(图未示)，以显示摄影模组130撷取之气道影像。在一些实施例中，若内视镜装置100配备显示器，计算机装置200可不配备显示器。在一些实施例中，有别于前述内视镜装置100与计算机装置200是两个可分离的个体，内视镜装置100与计算机装置200整合在同一电子设备中。参照图3，系为本案一实施例之生成气道模型之方法流程图，所述方法系经由前述处理模组210执行，以实现前述之SLAM技术。首先，读取储存在储存模组230的气道影像，并载入之(步骤S310)。接着，对气道影像进行预处理，以去除气道影像中的杂讯区域(步骤S320)。所述杂讯区域可例如为粘膜、气泡等影响影像判读之区域。在步骤S330中，透过特征区域检测算法撷取气道影像的复数特征点。所述特征区域检测算法可例如为加速强健特征(SURF)、尺度不变特征变换(SIFT)或定向BRIEF(ORB)等算法。于是，可依据每张气道影像上对应的特征点的位置与大小变化，换算可挠管110的移动方向与位移，以重建出三维模型(步骤S340)。在一些实施例中，具有两个镜头的摄影模组130所拍摄的影像可供处理模组210执行双目视觉SLAM演算来重建三维模型。参照图4，系为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气道模型生成系统，包含：/n一内视镜装置，包含：/n一可挠管；/n一摄影模组，位于该可挠管的前端，以撷取该可挠管进入一气道的过程中的多张气道影像；及/n一通讯模组，耦接该摄影模组，以发送该摄影模组撷取到的该些气道影像；及/n一计算机装置，通讯连接该内视镜装置的该通讯模组，以取得该通讯模组发送的该些气道影像，并根据该些气道影像，利用即时定位与地图构建(SLAM)技术建立该气道的三维模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种气道模型生成系统，包含：
一内视镜装置，包含：
一可挠管；
一摄影模组，位于该可挠管的前端，以撷取该可挠管进入一气道的过程中的多张气道影像；及
一通讯模组，耦接该摄影模组，以发送该摄影模组撷取到的该些气道影像；及
一计算机装置，通讯连接该内视镜装置的该通讯模组，以取得该通讯模组发送的该些气道影像，并根据该些气道影像，利用即时定位与地图构建(SLAM)技术建立该气道的三维模型。


2.根据权利要求1所述的气道模型生成系统，其特征在于，该内视镜装置更包含一惯性测量模组，该惯性测量模组包含至少一惯性测量单元，以取得至少一惯性讯号，该计算机装置根据该至少一惯性讯号及该些气道影像，利用视觉惯性里程计(VIO)技术建立该气道的三维模型。


3.根据权利要求2所述的气道模型生成系统，其特征在于，该至少一惯性测量单元沿着该可挠管的长轴方向上均匀分布。


4.根据权利要求2所述的气道模型生成系统，其特征在于，该计算机装置还对该至少一惯性讯号滤除杂讯。


5.根据权利要求1所述的气道模型生成系统，其特征在于，该计算机装置包含一处理模组，该处理模组系配置以执行下列步骤：
载入该些气道影像；
透过特征区域检测算法撷取该些气道影像的复数特征点；及
依据每张该气道影像的该些特征点的位置与大小变化，换算该可挠管的移动方向与位移，以SLAM技术重建出该三维模型。


6.根据权利要求5所述的气道模型生成系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡弘亚，王友光，许斐凯，
申请(专利权)人：凯勋国际股份有限公司，光禾感知科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW