一种骨折实时监护方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种骨折实时监护方法及装置，装置包括若干个监护仪和一个人机交互平台；每个监护仪包括收发探头、发射模块、接收模块、测温电路和控制模块，其中发射模块、控制模块和收发探头通过线缆顺次连接，控制模块、测温电路分别与接收模块中的程控放大器、编码模块连接。所述方法通过无线通信技术把监护信息传送到人机交互中心，且通过图形显示骨骼、软组织、体温各监护数据的监护，监护信息的获取是通过向被检测部位处发射超声脉冲串，对超声反射回波进行波形分析来获知骨骼裂缝的大小和骨骼附近软组织的状况，通过体温值来辅助判断骨折附近的体温是否正常，软组织是否有发炎等异常状况。本发明专利技术具有实时性及安全性高、结构较为简单的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及骨折监护的
，具体涉及一种运用超声波对骨折处实时监护的监护方法及装置。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，人们对自身的健康问题越来越重视，各种医疗监护设备层出不穷。近几年来骨折有不断增加的趋势，当骨折处理不当或不及时带来的后果比较严重，尤其在老人和小孩这些弱势人群中，骨折的治疗若处理不当很可能造成软组织感染、 关节炎，严重者甚至可能出现肢体畸形，所以对骨折处的监护变得十分重要。骨折监护主要是检测骨骼处的缝隙大小、骨骼附近软组织的状况和体温值，以此来得知骨折的愈合情况。目前多采用X光和CT来对骨骼的情况进行观察与诊断，X光能获取人体骨骼的透视图，但它对软组织的分辨力较差，且对人体有辐射伤害；CT对软组织的诊断效果较好，但费用昂贵且同样对人体有辐射伤害。而对于内脏器官的检查，现在多用超声成像的技术，如应用广泛的B超。这是因为超声具有很高的软组织分辨力。目前，超声成像已能在近20cm的检测深度范围，获取优于 Imm的图像空间分辨力。但是对于骨骼检测来说，运用超声成像的方法不合适，因为超声无法像X光那样穿透骨骼，对骨骼的成像效果不是很理想。然而却可以利用超声反射的特性来检测骨骼的情况。当超声波以持续极短的时间发射脉冲串到人体内时，由于超声波无法穿透骨骼，所以在骨骼处超声波几乎全部反射回来，可以根据反射波来检测骨骼处的缝隙大小。同样，在照射软组织时，软组织各层包括皮肤、肌肉、血管，超声波在穿过不同的介质面时会发生反射。软组织只要有1%。的声阻抗差异，就能检测出其反射回波。软组织有些层次在正常和病变时其声阻抗会明显不同，导致超声波在软组织各层中的衰减会发生变化， 同样回波的波形也会出现相应的变化。所以可以分析在骨骼以及不同软组织界面的超声反射回波来获得骨骼以及周围组织的病理情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种骨折实时监护方法及装置，能通过无线通信技术把监护信息传送到人机交互中心，且通过图形显示骨骼、软组织、 体温各监护数据的监护。监护信息的获取是通过向被检测部位处发射超声脉冲串，对超声反射回波进行波形分析来获知骨骼裂缝的大小和骨骼附近软组织的状况，通过体温值来辅助判断骨折附近的体温是否正常，软组织是否有发炎等异常状况。由于超声波照射到骨头处时几乎发生了全反射，其反射回波幅度要明显高于超声波在软组织中的回波幅度，所以在对回波波形进行分类时设定一个幅度的阈值，若回波波形中有一回波幅度超过此阈值，则认为回波波形中包含骨骼的回波，否则认为超声波没有照射到骨骼，回波信号只是软组织的回波。为了克服一般探头需要手工移动的缺点，本专利技术收发探头中的换能器阵列采用了相控阵的波束成形技术。相控阵超声，就是通过延迟，调节超声探头中各单元的工作(发送和接收超声波)次序，以获得所需要的辐射声场，并进行选区接收的技术。这样，在不移动或较少移动的情况下，用一个探头可以适应不同部位，不同厚度的检测需要。为解决上述技术问题，本专利技术实时监护的实现装置是一种骨折实时监护装置，包括若干个监护仪和一个人机交互平台。每个监护仪包括收发探头、发射模块、接收模块、测温电路、控制模块。其中发射模块、控制模块和收发探头通过线缆顺次连接。控制模块、测温电路分别与接收模块中的程控放大器、编码模块连接。人机交互平台包括数据分析模块、解码模块、无线通信模块和显示平台，其中无线通信模块、 解码模块、数据分析模块和显示平台通过线缆顺次连接。人机交互平台接收监护仪所获得的监护数据，并对监护数据进行处理，显示监护结果，若出现危险情况则发出报警。接收模块中的无线通信模块和人机交互平台的无线通信模块进行无线通信来完成监护数据的传输。所述监护仪中的收发探头为超声换能器阵列，既发射超声脉冲串又接收脉冲串回波。所述监护仪中的发射模块包括数字波形缓存器、D/A转换器、高频功率放大器，其中超声波信号选用频率范围为2 5MHz的医学超声脉冲串，其存储在数字波形缓存器中。所述监护仪中的接收模块包括程控放大器、滤波、检波器、A/D转换器、采样缓存器、编码模块和无线通信模块。所述监护仪中的测温电路通过紧贴于皮肤的温度传感器获得骨骼附近处的体温， 并通过监护仪中的无线通信模块将体温值发送给人机交互平台作为监护的一个辅助性指标。所述监护仪中控制模块运用相控阵的波束成形技术控制收发探头的发射与接收， 其控制过程如下收发探头在发射时，控制模块根据病人选择的扫描区域控制发射模块依次扫描每个点。对于某个点的扫描，控制模块根据当前要测量部位扫描点的位置信息，给出相控阵每个阵元的幅度和相位的控制信息，使得发射模块发射的超声波信号在相控阵的作用下能在该扫描点的方向上聚焦，然后控制模块控制发射模块发射脉冲串。发射模块通过收发探头发射第一个脉冲后就切换到接收状态。收发探头在接收时，因为接收同一扫描方向的反射回波，所以控制模块再根据相控阵每个阵元的幅度和相位的控制信息来合成信号，获得该扫描点方向处软组织各层次和骨骼的反射回波，交由接收模块处理，这也是接收到的第一个脉冲回波。紧接着收发探头发送第二个脉冲，接收第二个脉冲……直到对该扫描点发射结束。控制模块对第二个及其后来的超声脉冲的处理过程与第一个脉冲类似。各脉冲之间时间间隔可以根据具体需要预先设定，满足所有病人不同部位的的骨骼测量需求，以保证对回波的处理速度且各脉冲回波波形不产生重叠。一个超声脉冲串中脉冲个数则可以通过稳定性测试由厂家预先设置一个固定值。处理好一个扫描点后，再接着处理下一个扫描点，直至覆盖整个骨折需要扫描的区域，从而无需移动探头的情况下就能扫描整个骨折处监护范围。所述监护仪中的接收模块中的编码模块分别对回波波形和体温值进行不同的编码。所述监护仪中的接收模块中的无线通信模块，可为GPRS模块或ZIGBEE模块。所述人机交互平台包括数据分析模块、解码模块、无线通信模块和显示平台。 所述人机交互平台中的数据分析模块内包含数据库、异常计数器a和愈合计数器 b。其中数据分析模块中的数据库里面包含正常人和骨折病人骨折部位的骨折数据、医务人员设置的相关数据和与人机交互平台关联的若干个监护仪的信息。正常人和骨折病人骨折部位的骨折数据包含正常人和骨折病人骨折部位超声回波波形及其对应的骨骼缝隙大小、 软组织各层声阻抗和体温值，其中超声回波波形已被由浅到深划分为三个层次以便与接收到的回波波形的相应层次进行对比。医务人员设置的相关数据包括医务人员为每项数据设置一个骨折情况(骨骼缝隙大小、软组织各层声阻抗和体温值)正常范围、不同扫描区域异常计数器a的预设值和愈合计数器b的愈合点数预设值。其中愈合点数是指骨骼缝隙大小已达到愈合范围，且软组织各层的声阻抗和体温值都在正常范围内的点数。与人机交互平台关联的若干个监护仪的信息是指使用该监护仪的监护病人的信息。人机交互平台为每个关联的监护仪分配地址，该地址和所对应监护的病人信息一一对应。病人在医院或家中时可以将监护仪穿戴在身上，在每天固定时段定期开启监护仪，把获得的监护数据发送给人机交互平台。这样不仅可以及时有效地得到骨折愈合情况的信息，也可以减少监护的成本。 在实现监护功能的一次扫描过程中，异常计数器a用于统计结果异常的扫描点数，若某扫描点结果异常，则异常计数器a加一统计次数，并判断本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种骨折实时监护装置，其特征在于包括若干个监护仪和一个人机交互平台；每个监护仪包括收发探头、发射模块、接收模块、测温电路和控制模块，其中发射模块、控制模块和收发探头通过线缆顺次连接，控制模块、测温电路分别与接收模块中的程控放大器、编码模块连接；人机交互平台包括数据分析模块、解码模块、无线通信模块和显示平台，其中无线通信模块、解码模块、数据分析模块和显示平台通过线缆顺次连接，人机交互平台接收监护仪所获得的监护数据，并对监护数据进行处理，显示监护结果，若出现危险情况则发出报警；接收模块中的无线通信模块和人机交互平台的无线通信模块进行无线通信来完成监护数据的传输。

【技术特征摘要】
1.一种骨折实时监护装置，其特征在于包括若干个监护仪和一个人机交互平台；每个监护仪包括收发探头、发射模块、接收模块、测温电路和控制模块，其中发射模块、控制模块和收发探头通过线缆顺次连接，控制模块、测温电路分别与接收模块中的程控放大器、编码模块连接；人机交互平台包括数据分析模块、解码模块、无线通信模块和显示平台，其中无线通信模块、解码模块、数据分析模块和显示平台通过线缆顺次连接，人机交互平台接收监护仪所获得的监护数据，并对监护数据进行处理，显示监护结果，若出现危险情况则发出报警；接收模块中的无线通信模块和人机交互平台的无线通信模块进行无线通信来完成监护数据的传输。2.根据权利要求1所述的骨折实时监护装置，其特征在于所述监护仪中的收发探头为超声换能器阵列，既发射超声脉冲串又接收脉冲串回波；所述监护仪中的发射模块包括数字波形缓存器、D/A转换器、高频功率放大器，数字波形缓存器用于存储频率范围为2 5MHz的医学超声脉冲串；所述监护仪中的接收模块包括顺次连接的程控放大器、滤波检波器、A/D转换器、采样缓存器、编码模块和无线通信模块。3.根据权利要求1所述的骨折实时监护装置，其特征在于所述监护仪中的测温电路通过紧贴于皮肤的温度传感器获得骨骼附近处的体温，并通过监护仪中的无线通信模块将体温值发送给人机交互平台作为监护的一个辅助性指标。4.根据权利要求3所述的骨折实时监护装置，其特征在于所述监护仪中控制模块运用相控阵的波束成形技术控制收发探头的发射与接收；所述监护仪中的接收模块中的编码模块分别对回波波形和体温值进行不同的编码；所述监护仪中的接收模块中的无线通信模块为GPRS模块或ZIGBEE模块。5.根据权利要求1所述的骨折实时监护装置，其特征在于所述人机交互平台包括顺次连接的无线通信模块、解码模块、数据分析模块和显示平台；所述人机交互平台中的数据分析模块内包含数据库、异常计数器和愈合计数器，其中数据分析模块中的数据库包含正常人和骨折病人骨折部位的骨折数据、医务人员设置的相关数据和与人机交互平台关联的若干个监护仪的信息，正常人和骨折病人骨折部位的骨折数据包含正常人和骨折病人骨折部位超声回波波形及其对应的骨骼缝隙大小、软组织各层声阻抗和体温值，其中超声回波波形已被由浅到深划分为三个层次以便与接收到的回波波形的相应层次进行对比；医务人员设置的相关数据包括医务人员为每项数据设置一个骨骼缝隙大小、软组织各层声阻抗和体温值正常范围、不同扫描区域异常计数器a的预设值和愈合计数器b的愈合点数预设值，其中愈合点数是指骨骼缝隙大小已达到愈合范围，且软组织各层的声阻抗和体温值都在正常范围内的点数；与人机交互平台关联的若干个监护仪的信息包括使用该监护仪的监护病人的信息。6.根据权利要求5所述的骨折实时监护装置，其特征在于所述人机交互平台中的解码模块对数据进行解码，分辨出数据是回波波形还是体温值，若是回波波形，则通过阈值辨别回波波形是否包含骨骼回波；所述人机交互平台中的无线通信模块是与监护仪中接收模块相匹配的无线通信模块；接收模块中的无线通信模块和人机交互平台的无线通信模块进行无线通信来完成监护数据的传输；所述人机交互平台中的显示平台显示每一点的回波波形图及其对应的骨骼缝隙大小、软组织各层声阻抗和温度值，显示每次扫描完成后的最终监护结果，且在异常计数器a的统计次数超过预设值时发出报警。7.一种骨折实时监护的监护方法，包括下列步骤步骤1:在人机交互平台的数据分析模块的数据库中存入与之相关联的监护仪的地址和对应骨折监护人的信息，同时存入正常人和骨折病人不同骨折部位的骨折数据，包括超声回波波形及其对应的骨骼缝隙大小、软组织各层声阻抗和体温值，其中超声回波波形已被由浅到深划分为三个层次以便与接收到的回波波形的相应层次进行对比；数据库还存有医务人员设置的相关数据，包括为每项骨折数据设置一个骨骼缝隙大小、软组织各层声阻抗和体温值正常范围、不同扫描区域异常计数器a的预设值和愈合计数器b的愈合点数预设值；第一次监护时步骤1必须进行，其后的监护过程中若病人或扫描部位有变化时步骤1也需进行，否则跳过步骤1 ；步骤2:启动监护仪，病人根据自身骨折监护区域选择监护仪收发探头的扫描区域，扫描区域可以分为三种探头直接覆盖的小区域、探头侧边波束偏转45度的中区域、探头最侧边波束偏转90度的大区域，其中中区域包含小区域，大区域包含中小区域；若病人选择了小区域，则监护仪直接扫描整个小区域；若选择了中区域，则监护仪先扫描小区域，再向中区域扩展；若选择了大区域，则先扫描小区域，再向中区域扩展，最后向大区域扩展；步骤3 监护仪与人机交互平台进行初始化通信，监护仪通过与其连接的无线通信模块将自己的地址和病人所选择的扫描区域数据发送给人机交互平台，人机交互平台根据接收的数据在数据分析模块的数据库中找到病人的信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，谭梁镌，曹燕，吴禹权，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81