【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器材检测仪，特别是涉及一种外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪。
技术介绍
1、医疗机构对患者开展外科手术、介入等有创诊疗及检查操作中，由于医学技术发展所带来的手术复杂程度的提升和所需器材数量的增多，极大增加了手术用具遗留患者体腔的风险；另外，由于医疗器械本身的设计不合理、标识不明晰等原因而导致体内异物的事故更是难以避免。异物遗留已然成为困扰医院手术室的重要安全问题之一。有文献研究显示，急诊手术由于创伤多、手术时间短等原因，较普通手术更易导致术后异物遗留。另对异物遗留发生的部位相关临床研究数据统计结果的分析表明，血管、腹腔部位的术后异物遗留例数远高于其他部位；而遗留在心室、肝脏、脊柱等重要器官的报告例数较少。
2、异物遗留会同时对患者的身体和心理造成极大伤害——如纱布、手套、橡胶皮圈等脱落碎片遗留在体内，可能会引起异物瘤、伤口不愈、感染、脓肿等；刀片、断针、断管、螺钉等尖锐物体则可能造成器官损伤、肠穿孔、剧痛、金属过敏等；如果异物进入大血管、消化道、尿道、呼吸道，其可随管道游走，在器官内形成栓塞，导致呼吸困难、尿血、神经压迫、截肢等后果，甚至可能危及患者生命；这些身体上的伤害，必然会给患者带来巨大生理痛苦，并在心理层面上造成极大压力。如若不能及时处理异物造成的伤害，严重情况下甚至可能危及生命。
3、以剖腹产手术为例，在手术过程中，可能会有如纱布、棉球等异物滞留在子宫内部。子宫缝合后，异物会被封闭在子宫内部。虽然子宫处于人体浅表位置，但由于这些异物通常很小，颜色与子宫壁相近，肉眼不易察
4、当前人体体内异物检查方式，以x射线常规透视和计算机断层扫描成像(computedtomography，ct)等常规医学影像技术为主。同时，为了降低漏诊率，还可搭配b超、磁共振成像(magnetic resonance imaging，mri)等医学成像方法进行深入筛查。然而，这些检查方式或是对检测条件要求苛刻，如x射线透视需要病人处于某种姿势并做隔离措施，存在图像人体结构会互相重叠，某些小的或特殊的位置识别不清等问题；再如，b超需要涂抹润滑脂并产生强烈振动，不适合创伤表面；或是为提高成像效果需要注射对人体有害的显影剂，如加强ct；抑或是检查时间和成像周期较长，无法实现实时检查，如mri。因此，上述异物检测方式往往只能在手术缝合后进行，并且检测出异物及其准确位置的概率不高。
5、相对而言，太赫兹波因其携带的光子能量较低，具有非侵入性和非电离性的特征，因而太赫兹成像比x射线和ct等传统体内异物检测方式更加安全。大多数生物分子的振动和旋转在太赫兹频段内存在共振频率，太赫兹成像便可以根据这些独特光谱指纹对相应生物分子进行识别；并且太赫兹波对水等极性液体表现出较强的敏感性，而b超依靠机械波探测，只能显示探测方向是否存在物体，而无法对物体类别做进一步识别，太赫兹成像相比于b超，能更容易地区分具有不同水分含量的生物组织与异物。人体生物组织对太赫兹波有吸收作用，而其他异物特别是金属对太赫兹波具有强反射性，因此，太赫兹成像可以清晰地分辨人体生物组织与纱布、导管、金属等非生物组织异物；而mri不能探测金属类异物，识别范围有限。综合以上分析，太赫兹相对于常规医学影像技术，兼具对人体无害、识别特异性好、普适性强三方面的优势。
6、原则上，人体体内异物均应被取出，而且在发现后宜尽早手术。由于目前技术能力限制，腔内异物不仅难以进行定位，取出可能还需要再次手术，过程所带来的风险和对患者的伤害均较大。所以，目前对于某些不在重要组织或脏器处的细小异物来说，若患者没有明显的不适症状或存在异物取出困难的情况时，只能予以保留及观察。因此，如果仅仅通过患者自身感到身体不适后，主动前往医疗机构借助常规医学影像技术进行复查检测后，再发现的术后残留异物，不仅可能已对患者造成身体上的危害，还会错过取出的最佳时期。
7、由于常规医学影像技术存在时效性方面的不足，目前也有针对手术异物残留的其它检测技术不断涌现，这些技术有助于及时发现体内的术后遗留异物。
8、基于android的金属异物快速排查app的设计与实现(中国医疗设备,2020,35(12):103-108)提出基于磁通门传感器检测阵列，采用stm微控芯片完成数据采集及蓝牙通信，开发了用于手术中金属异物快速排查的手机应用程序，实现在特定高度对小体积铁磁性金属进行特异性检测，并将检测波形在手机屏幕上实时显示。当磁通门传感器检测阵列在移动时检测到铁磁性金属时，操作人员可通过其特异性波形进行排查。但是，检测阵列探头的扫查频率和速度完全由操作人员手动控制，移动探头过快时，波形显示中相应的目标信号的频率也就越高，从而影响操作人员判断排查金属异物的准确性，同时该应用系统尚未在人体环境中开展验证。
9、基于磁定位的手术异物遗留检测技术研究(电子科技,2018,31(10):56-59)提出采用基于磁偶极子模型的磁定位方法，实现同时对至多4个手术纱布的定位。该技术通过13个数字式传感器阵列采集数据，并将这些数据发送给matlab程序，再利用最优化方法对永磁体位置坐标进行求解。该技术除了需要外接上位机利用算法对采集到的数据进行计算外，为了避免在定位多个目标时陷入局部最优，该系统需要较长耗时确定系统定位初值，根据待定位目标的数量，需要约10～15秒的时间确定初值，在定位的实时性上不够好，并且需要对应的目标进行磁化处理，所能寻找的目标种类范围有限；另外，在多目标的情况下，系统需要更多的硬件和算力支持。
10、用于腹腔手术的一种可视探取装置(cn204950887u,2016-01-13)设计了一种用于腹腔手术的可视探取装置。该装置基于led光源，利用由显示器、手柄部和软管部组成的可视软镜进入人体，采集图像信息并探查异物；软管部设有供夹钳进入人体的通道，方便对标的进行抓取，能够在微创的条件下快速实现对异物的探查和取出。但是，该技术利用可视软镜通过手柄调节探查角度，同一时间无法进行广角度的成像，这会导致探查异物时，需要花费较多时间改变视野，方可对多方位进行探查，导致异物检测的整体效率不高。
11、综合以上描述，目前已有的异物检测技术不能同时具备探查的鲁棒性、定位的实时性、视野的开阔性三方面的优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服现有上述技术中的缺陷或不足，而提供一种外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，既避免了常规医学影像技术不能兼具对人体无害、特异性好、普适性强，且无法及时检测体内异物的问题，同时具备探查的鲁棒性、定位的实时性、视野的开阔性三方面的优势，从而可以便捷地实现体内异物的实时检测。
2、为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
3、外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，包括收发系统，所述收发系统由发射子系统以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，包括收发系统，所述收发系统由发射子系统以及接收子系统构成，所述发射子系统包括太赫兹源以及与所述太赫兹源连接的太赫兹光纤和远端，所述太赫兹光纤的远端用于伸入人体内，将太赫兹信号向人体内的预定人体组织或异物方向进行发射，实现模拟点光源照射环境下的发散太赫兹波；所述接收子系统包括用于伸入人体内采集人体内部预定区域图像信号的太赫兹接收探头，所述太赫兹接收探头通过导线连接体外的人机交互系统，所述导线传送控制信号及供电信号以控制太赫兹接收探头，同时传送太赫兹接收探头采集的图像信号返回所述人机交互系统。
2.根据权利要求1所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述人机交互系统包括控制子系统以及与所述控制子系统连接的显示子系统，所述控制子系统为具有计算、图像处理以及控制信号发出功能的服务器，所述显示子系统用于将图像处理结果图形化直观显示，便于观察异物所在位置，同时利用人机交互系统微调所述太赫兹接收探头运转，提升探测图像视场的清晰程度并获取其他角度的图像。
3.根据权利要求1所述外科手术缝合前的太
4.根据权利要求3所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述太赫兹接收探头包括透镜以及布置于所述透镜后端的成像芯片，所述成像芯片与所述透镜之间保持预定距离，用于改变太赫兹波的传播路径，进行对焦；所述太赫兹接收探头根据来自所述人机交互系统的控制信号而运转，调整透镜与成像芯片之间的间隔，从而改变射入的太赫兹信号的方向角和准直角度，实现调整太赫兹信号焦点的相对位置与所述成像芯片的相对位置，从而调整焦距。
5.根据权利要求4所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述成像芯片包括图像传感器以及图像处理模块，采用多阵元模式，由数组成像阵元组成，每一个图像传感单元根据在自身面积上接收到的太赫兹波能量大小，生成代表传感图像在对应像素点的灰度水平的电平，所述图像处理模块对图像传感器的输出电平信号处理形成串行图像信号传送到人机交互系统。
6.根据权利要求4所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述透镜及成像芯片与高精度压电马达相连接，所述高精度压电马达通过所述导线与所述控制子系统连接，所述高精度压电马达受控旋转实现所述太赫兹探头的变焦操作，所述高精度压电马达在平行于成像芯片的维度移动，实现改变焦点所在的成像阵元，从而在控制信号的控制下，使各个成像阵元周期性地依次成像；高精度压电马达同时可沿透镜-成像芯片一线移动，细微调整成像阵元与太赫兹波焦点的位置，使两者尽可能地接近，确保成像的清晰度。
7.根据权利要求2所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述显示子系统为显示器，所述控制子系统包括服务器；所述服务器包含人机交互装置和计算单元，所述人机交互装置用于操作者输入指令，手动调整焦距，用于操作者与控制子系统的实时交互；所述计算单元用于将来自人机交互装置的信号转换为控制信号，最终用于控制所述太赫兹接收探头中的高精度压电马达，实现自动对焦和自动扫描，所述计算单元中内置相关处理程序，分析接收到的图像信号，并通过显示适配器传送到显示子系统，实现图像的实时显示。
8.根据权利要求1所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述太赫兹光纤采用具有柔性、可拉伸以及机械耐久性符合预设要求的太赫兹传输波导或太赫兹传输光纤。
9.根据权利要求2所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述导线包括外基底管以及置于所述外基底管内的两根线，分别用于传输从太赫兹接收探头到控制子系统的图像信号及从控制子系统到太赫兹接收探头的控制信号，其中，低频的控制信号还为太赫兹接收探头进行供电。
10.根据权利要求1所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述太赫兹源是光学太赫兹源，包括太赫兹量子级联激光器、自由电子激光器或气体激光器的一种。
...【技术特征摘要】
1.外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，包括收发系统，所述收发系统由发射子系统以及接收子系统构成，所述发射子系统包括太赫兹源以及与所述太赫兹源连接的太赫兹光纤和远端，所述太赫兹光纤的远端用于伸入人体内，将太赫兹信号向人体内的预定人体组织或异物方向进行发射，实现模拟点光源照射环境下的发散太赫兹波；所述接收子系统包括用于伸入人体内采集人体内部预定区域图像信号的太赫兹接收探头，所述太赫兹接收探头通过导线连接体外的人机交互系统，所述导线传送控制信号及供电信号以控制太赫兹接收探头，同时传送太赫兹接收探头采集的图像信号返回所述人机交互系统。
2.根据权利要求1所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述人机交互系统包括控制子系统以及与所述控制子系统连接的显示子系统，所述控制子系统为具有计算、图像处理以及控制信号发出功能的服务器，所述显示子系统用于将图像处理结果图形化直观显示，便于观察异物所在位置，同时利用人机交互系统微调所述太赫兹接收探头运转，提升探测图像视场的清晰程度并获取其他角度的图像。
3.根据权利要求1所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述太赫兹接收探头为可变焦式的探头。
4.根据权利要求3所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述太赫兹接收探头包括透镜以及布置于所述透镜后端的成像芯片，所述成像芯片与所述透镜之间保持预定距离，用于改变太赫兹波的传播路径，进行对焦；所述太赫兹接收探头根据来自所述人机交互系统的控制信号而运转，调整透镜与成像芯片之间的间隔，从而改变射入的太赫兹信号的方向角和准直角度，实现调整太赫兹信号焦点的相对位置与所述成像芯片的相对位置，从而调整焦距。
5.根据权利要求4所述外科手术缝合前的太赫兹体内异物实时检测仪，其特征在于，所述成像芯片包括图像传感器以及图像处理模块，采用多阵元模式，由数组成像阵元组成，每一个图像传感单元根据在自身面积上接收到的太赫兹波能量大小，生成代表传感图像在...
【专利技术属性】
技术研发人员：马凯学，孟晨阳，张新，黄建程，李婷，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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