Бинокулярное устройство для диагностики тромбоза глубоких вен голени
Владельцы патента RU 2305487:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для диагностики тромбоза (флеботромбоза, тромбофлебита) глубоких вен нижних конечностей. Устройство для диагностики тромбоза глубоких вен голени содержит первый датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов, генератор, блок индикации, второй датчик изображения, первый ключ, второй ключ, элемент НЕ, аналого-цифровой преобразователь, контроллер ввода данных, демультиплексор, регистр, цифровой сигнальный процессор, оперативное запоминающее устройство. Расчет величины относительного увеличения площадей выполняется цифровым сигнальным процессором с использованием двух проекций голени, получаемых от двух различных датчиков изображений. Устройство обеспечивает повышение точности диагностики тромбоза глубоких вен голени. 4 ил.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для диагностики тромбоза (флеботромбоза, тромбофлебита) глубоких вен нижних конечностей.
Известно устройство для считывания контуров изображений объектов (авт. св. №1688265 СССР, кл. G06К 9/46, 1991 г., Бюл. №40), содержащее датчик изображения, пороговый элемент, первый одновибратор, второй одновибратор, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ, первый блок памяти, элемент ИЛИ, формирователь сигнала разрешения, второй счетчик, блок управления, буферную память и счетчик.
Недостатком этого устройства является низкая точность выделения контуров изображений объектов.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство диагностики тромбоза глубоких вен голени [патент РФ 2262883С2, опубл. 27.10.2005, БИ №30], содержащее датчик изображения, компаратор, блок выделения кадрового и строчного импульсов, генератор, первый элемент И, второй элемент И, третий элемент И, первый триггер, второй триггер, элемент задержки, элемент ИЛИ, четвертый элемент И, третий триггер, четвертый триггер, пятый элемент И, шестой элемент И, счетчик, микропроцессор, блок индикации. Площадь изображения голени вычисляется счетчиком по количеству точек изображения, значение которых превышает пороговое.
Недостатком устройства является низкая точность подсчета площади изображения голени при наличии бликов, теней, посторонних объектов на изображении.
Технической задачей устройства является повышение точности диагностики тромбоза глубоких вен голени.
Техническая задача решается тем, что в устройство для диагностики тромбоза глубоких вен голени, содержащее первый датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов (БВКСИ), генератор, блок индикации, введены второй датчик изображения, первый ключ, второй ключ, элемент НЕ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), контроллер ввода данных, демультиплексор, регистр, цифровой сигнальный процессор (ЦСП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), причем выход первого датчика изображения подключен к информационному входу первого ключа; выход второго датчика изображения соединен с информационным входом второго ключа, чей управляющий вход подключен к выходу элемента НЕ; выходы первого ключа и второго ключа подключены ко входу БВКСИ и к аналоговому входу AS АЦП; выходы кадрового FSI и строчного SSI импульсов БВКСИ подключены к соответствующим входам FSI и SSI контроллера ввода данных, чей выход селекции датчика изображения SS соединен с управляющим входом первого ключа и со входом элемента НЕ; выходы запроса нулевого INT0, первого INT1 и второго INT2 прерываний контроллера ввода данных подключены к соответствующим входам INT0, INT1 и INT2 ЦСП; выход генератора соединен со входом синхронизации АЦП, чей информационный выход D подключен к информационному входу D демультиплексора, а выход готовности данных RDY - ко входу готовности данных IRDY контроллера ввода данных; управляющий выход CS контроллера ввода данных подключен ко входу селекции канала CS демультиплексора, а выход готовности данных CSRDY соединен со входом строба STRB регистра; выходы 8-битных каналов D1, D2, D3, D4 демультиплексора соединены с соответствующими 8-битными частями D1, D2, D3, D4 информационного входа регистра, чей информационный выход D подключен к информационному входу D ЦСП; вход инициализации STRT контроллера ввода данных подключен к кнопке «Пуск»; входы-выходы шины памяти ЦСП соединены с соответствующими входами-выходами ОЗУ, а входы-выходы шины индикатора подключены к соответствующим входам-выходам блока индикации.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема устройства для диагностики тромбоза глубоких вен голени, на фиг.2 - позиционирование датчиков устройства относительно исследуемой голени, на фиг.3 - временные диаграммы работы устройства, на фиг.4 - размещение изображения в памяти с учетом компенсации чересстрочной развертки.
Устройство для диагностики тромбоза глубоких вен голени содержит первый датчик изображения 1, второй датчик изображения 2, элемент НЕ 3, первый ключ 4, второй ключ 5, генератор 6, блок выделения кадрового и строчного импульсов (БВКСИ) 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, контроллер ввода данных 9, демультиплексор 10, регистр 11, цифровой сигнальный процессор (ЦСП) 12, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, блок индикации 14, причем выход первого датчика изображения 1 подключен к информационному входу первого ключа 4; выход второго датчика изображения 2 соединен с информационным входом второго ключа 5, чей управляющий вход подключен к выходу элемента НЕ 3; выходы первого ключа 4 и второго ключа 5 подключены ко входу БВКСИ 7 и к аналоговому входу AS АЦП 8; выходы кадрового FSI и строчного SSI импульсов БВКСИ 7 подключены к соответствующим входам FSI и SSI контроллера ввода данных 9, чей выход селекции датчика изображения SS соединен с управляющим входом первого ключа 4 и со входом элемента НЕ 3; выходы запроса нулевого INT0, первого INT1 и второго INT2 прерываний контроллера ввода данных 9 подключены к соответствующим входам INT0, INT1 и INT2 ЦСП 12; выход генератора 6 соединен со входом синхронизации АЦП 8, чей информационный выход D подключен к информационному входу D демультиплексора 10, а выход готовности данных RDY - ко входу готовности данных IRDY контроллера ввода данных 9; управляющий выход CS контроллера ввода данных 9 подключен ко входу селекции канала CS демультиплексора 10, а выход готовности данных CSRDY соединен со входом строба STRB регистра 11; выходы 8-битных каналов D1, D2, D3, D4 демультиплексора 10 соединены с соответствующими 8-битными частями D1, D2, D3, D4 информационного входа регистра 11, чей информационный выход D подключен к информационному входу D ЦСП 12; вход инициализации STRT контроллера ввода данных 9 подключен к кнопке «Пуск»; входы-выходы шины памяти ЦСП 12 соединены с соответствующими входами-выходами ОЗУ 13, а входы-выходы шины индикатора подключены к соответствующим входам-выходам блока индикации 14.
До начала процедуры диагностики датчики изображений 1 и 2 устанавливают таким образом, чтобы получить изображения задней и боковой проекций исследуемой голени. Для этого датчики изображений 1 и 2 располагают на расстоянии 20±5 см от пересечения главных оптических осей так, чтобы их главные оптические оси были ортогональны (фиг.2а). Голень располагают перпендикулярно плоскости, в которой лежат главные оптические оси датчиков изображений 1 и 2 (фиг.2б). При этом датчики изображений 1 и 2 инвариантны к типам проекций исследуемой голени (боковая или задняя), что достигается за счет определения типа проекции голени на изображении на этапе анализа.
Устройство работает следующим образом.
При нажатии кнопки «Пуск» (фиг.3а) логическая единица поступает на вход инициализации STRT контроллера ввода данных 9, который логической единицей на выходе SS селекции датчика изображения (фиг.3б) замыкает первый ключ 4 и через элемент НЕ 3 размыкает второй ключ 5. Видеосигнал от первого датчика изображения 1 через замкнутый первый ключ 4 поступает на вход БВКСИ 7 и информационный вход AS АЦП 8. Как только БВКСИ 7 с выхода FSI выдаст импульс начала кадра на соответствующий вход FSI контроллера ввода данных 9 (фиг.3в), контроллер ввода данных 9 выставляет запрос нулевого прерывания INT0 ЦСП 12, информируя его о начале ввода первого полукадра первого изображения. При появлении на выходе БВКСИ 7 импульса начала строки (фиг.3г) и отсутствии импульса начала кадра (фиг.3в) контроллер ввода данных 9 выставляет запрос первого прерывания INT1 ЦСП 12, который в обработчике первого прерывания подсчитывает число информативных строк в каждом полукадре изображения и формирует адрес начала строки в ОЗУ 13 с учетом чересстрочной развертки (фиг.4а). Синхронизирующие импульсы, формируемые генератором 6 (фиг.3д), поступают на вход синхронизации CLK АЦП 8. По каждому импульсу АЦП 8 выполняет преобразование входного аналогового сигнала в параллельный цифровой код, поступающий на информационный вход D демультиплексора 10, и по окончании преобразования формирует сигнал готовности данных RDY (фиг.3е), поступающий на вход готовности данных IRDY контроллера ввода данных 9. При получении сигнала готовности данных RDY и при отсутствии кадрового FSI и строчного SSI импульсов контроллер ввода данных 9 выдает на управляющий вход CS демультиплексора 10 в двоичном коде номер выхода, на который следует передать данные с информационного входа D демультиплексора 10, и формирует сигнал строба на выходе CSRDY, поступающий на вход STRB регистра 11, который принимает 8-бит данных с активного выхода демультиплексора 10. При отсутствии импульсов начала кадра и начала строки контроллер ввода данных 9 по каждому сигналу готовности данных IRDY увеличивает на единицу значение на управляющем входе CS демультиплексора 10, последовательно перебирая адреса выходов демультиплексора 10 с нулевого по третий, и формирует сигнал строба на входе STRB регистра 11, по которому регистр 11 сохраняет 8 бит данных с активного выхода демультиплексора 10. По окончании формирования 32 битного слова в регистре 11 контроллер ввода данных 9 выставляет запрос второго прерывания INT2 ЦСП 12 (фиг.3ж), который в обработчике второго прерывания передает 32 бита данных с информационного входа D ЦСП 12 через шину памяти в ОЗУ 13. Ввод второго полукадра изображения выполняется аналогично, за исключением того, что при вызове обработчика первого прерывания INT1 ЦСП 12 формирует адрес начала строки в ОЗУ 13 с учетом заполнения пустых строк изображения, пропущенных при вводе первого полукадра для компенсации чересстрочной развертки (фиг.4б). По окончании ввода изображения от первого датчика 1 контроллер ввода данных 9 выставляет на выходе SS логический нуль, размыкая первый ключ 4 и замыкая второй ключ 5 через элемент НЕ 3, чем достигается выбор второго датчика изображения 2 в качестве источника видеосигнала и начинает работу программа вычисления площади голени на изображении, которая выполняется параллельно с вводом изображения от второго датчика 2. На первом этапе выполняется предварительная обработка изображения голени, которая состоит из пяти операций: сглаживание изображения голени с помощью метода регуляризации Тихонова для подавления шумов и компенсации перепадов яркостей контурных линий; пространственное дифференцирование сглаженного изображения с помощью оператора Собела для формирования градиентного контурного изображения; скелетизация контурных линий объектов на градиентном изображении с использованием метода подавления точек не максимальной яркости; бинаризация скелетного градиентного изображения при помощи порогового оператора с гистерезисом; кодирование контурных линий объектов на изображении однопроходным потоковым алгоритмом. На втором этапе выполняется анализ контурных кодов, состоящий из трех операций: исключение контуров неинформативных объектов исходя из их линейных размеров; определение типа проекции голени на изображении (боковая или задняя) при помощи методов контурного анализа, а именно нормированного скалярного произведения контуров; подсчет площади проекции голени. Процесс ввода и обработки изображения от второго датчика изображения 2 аналогичен вводу и обработке изображения от первого датчика изображения 1. Значения площадей проекций голени S1 и S2, полученные на основе анализа изображений от датчиков изображений 1 и 2 соответственно, сохраняются во внутренних регистрах ЦСП 12. При повторном нажатии кнопки «Пуск» процессы, происходящие в устройстве, аналогичны описанным выше, за исключением того, что по окончании расчета площадей проекций голени и 
, полученных на основе анализа изображений от датчиков изображений 1 и 2 соответственно, вычисляется величина относительного увеличения площадей δS:
ЦСП 12 выдает рассчитанное значение относительного увеличения площадей δS через выход данных DC шины индикации на информационный вход D блока индикации 14 и выставляет сигнал готовности данных WS, по которому блок индикации 14 отображает полученное значение.
Таким образом, предложенное решение позволяет повысить точность диагностики тромбоза глубоких вен голени за счет вычисления относительной величины увеличения площадей δS с использованием двух проекций голени, а также за счет введения в устройство цифрового сигнального процессора 12, выполняющего предварительную обработку изображения голени, определение типа проекции голени и расчет величины относительного увеличения площадей.
Устройство для диагностики тромбоза глубоких вен голени, содержащее первый датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов, генератор, блок индикации, отличающееся тем, что в устройство введены второй датчик изображения, первый ключ, второй ключ, элемент НЕ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), контроллер ввода данных, демультиплексор, регистр, цифровой сигнальный процессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), причем выход первого датчика изображения подключен к информационному входу первого ключа; выход второго датчика изображения соединен с информационным входом второго ключа, чей управляющий вход подключен к выходу элемента НЕ; выходы первого ключа и второго ключа подключены ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов и к аналоговому входу АЦП; выходы кадрового и строчного импульсов блока выделения кадрового и строчного импульсов подключены к соответствующим входам контроллера ввода данных, чей выход селекции соединен с управляющим входом первого ключа и со входом элемента НЕ; выходы запроса нулевого, первого и второго прерываний контроллера ввода данных подключены к соответствующим входам цифрового сигнального процессора; выход генератора соединен со входом синхронизации АЦП, чей информационный выход подключен к информационному входу демультиплексора, а выход готовности данных - ко входу готовности данных контроллера ввода данных; управляющий выход контроллера ввода данных подключен ко входу селекции канала демультиплексора, а выход готовности данных соединен со входом строба регистра; выходы 8-битных каналов демультиплексора соединены с соответствующими 8-битными частями информационного входа регистра, чей информационный выход подключен к информационному входу цифрового сигнального процессора; вход инициализации контроллера ввода данных подключен к кнопке «Пуск»; входы-выходы шины памяти цифрового сигнального процессора соединены с соответствующими входами-выходами ОЗУ, а входы-выходы шины индикатора подключены к соответствующим входам-выходам блока индикации.
