CN104434004A - 一种胶囊内窥镜检测***及图像信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用诊断设备,尤其涉及一种胶囊内窥镜检测***及该***采集的图像信息的处理方法。本发明的胶囊内窥镜将通讯发射端口设置为蓝牙或WIFI功能端口，实验图像信息直接传送到普通智能手机或笔记本电脑，方便于患者使用，有利于胶囊内窥镜检查的普及。本发明的图像处理方法是一种“自诊断法”，先由无医学背景人士或患者本人自己筛选疑似病变图片，再将筛选出的疑似病变图片交由专业医生诊断。该方法可大大减少医生的工作量，降低检查费用，提高医生的工作效率。

Description

一种胶囊内窥镜检测***及图像信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种医用诊断设备,尤其涉及一种胶囊内窥镜检测***及该***采集的图像信息的处理方法。

背景技术

以色列科学家Iddan根据一位内科医生讲述的内窥镜检查过程，产生了研制无线内窥镜的最初设想，并于上世纪90年代获得了专利。此后，Given Imaging公司采用该专利技术，生产了世界上第一个胶囊式内窥镜，并投入临床使用。该技术填补了小肠可视性、无创性检查手段的空白，开创了消化***无线内窥镜诊断的新纪元。

从外表看，胶囊内镜与普通药用胶囊区别不大，但它是一台***机，用于窥探人体肠胃和食道部位的健康状况。患者像服药一样将智能胶囊吞下后，它即沿着食道、胃、十二指肠、空肠与回肠、结肠、直肠的方向运行，同时对经过的腔道连续摄像，并将图像传给病人体外携带的图像记录仪。胶囊内镜工作时间达6～8小时，在吞服8～72小时后就会随粪便排出体外。医生通过影像工作站分析图像记录仪所记录的图像，就可以了解病人整个消化道的情况，从而对病情做出诊断。胶囊内窥镜扩展了消化道检查的视野，克服了传统的***式内窥镜所具有的耐受性差、不适用于年老体弱者等缺陷，可作为消化道疾病尤其是小肠疾病诊断的首选方法。

检查费用相对昂贵，一般病人难以承受，国内目前一次胶囊内镜的检查费用约为4000元，而一般的单次体检总费用约为1000元，因此该项检查无法列入常规体检项目。该项检查的费用大约相当于普通CT检查费用的8倍，一般病人也难以承受。胶囊内镜检查费用高昂，主要有两方面原因：一是整套胶囊内镜***设备造价较高，国产***一般达到数十万元，进口产品则更高；另外一点是因为检查胶囊的出厂价居高不下，国产检查胶囊价格约2000元左右，进口检查胶囊则更为昂贵。

有诊断意义的图片所占比率较小。一般胶囊内窥镜检查所产生的消化道内窥镜图像多达几万甚至几十万张，而包含病灶的具有诊断价值的图像往往只有几十张。然而诊断的时候，医生则需要遍历胶囊内窥镜采集的所有图像，找到具有诊断价值的图像并据此做出诊断，这是一项非常费时费力的工作，直接影响临床医生的工作效率。因此，从几万帧图像中自动甄别含有可能的病变和病灶的图像就变得非常有意义。目前，图像工作站一般仅提供了原始图片回放及一些辅助读片功能，在图像处理过程中则主要包括图像畸变矫正、去噪、运动模糊恢复和增强等，而较少具有真正有效减少图片数据量的应用。

现有的胶囊内镜技术与诊断模式极大地制约了该项诊断的普及与应用，使得如此先进的诊断手段无法惠及更广大的群众。因此，如何改进现有胶囊内镜技术，甚至变更现有诊断模式，从而打破其固有的瓶颈制约，正是胶囊内镜技术领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种可以避免由专用计算机工作站集中接收处理胶囊内窥镜图像信息的胶囊内窥镜检测***和该检测***采集的图像信息的处理方法。

本发明的胶囊内窥镜检测***，包括胶囊内窥镜和便携式移动设备终端,所述胶囊内窥镜包括CMOS图像传感器、中央控制单元、第一无线通讯端口和电源，所述移动设备终端包括第二无线通讯端口和控制单元；所述电源为CMOS图像传感器、中央控制单元和第一无线通讯端口提供电能，所述CMOS图像传感器采集图像信息并将图像信息传输给中央控制单元，所述中央控制单元根据移动设备终端的指令将CMOS图像传感器传输过来的图像信息转化为数字信号并传输给第一无线通讯端口，第一无线通讯端口将中央控制单元传输过来的数字信号发射给便携式移动设备终端，便携式移动设备终端通过第二无线通讯端口接收第一无线通讯端口发射过来的数字信号并通过控制单元将数字信号转化为图像信息。

优选地，所述第一无线通讯端口为蓝牙芯片，对应地，所述便携式移

动设备终端的第二无线通讯端口为蓝牙模块。所述第一无线通讯端口与便携式移动设备终端的第二无线通讯端口通过蓝牙方式通讯。

优选地，所述第一无线通讯端口为WIFI芯片，对应地，所述便携式移

动设备终端的第二无线通讯端口为WIFI模块。所述第一无线通讯端口与便携式移动设备终端的第二无线通讯端口通过WIFI方式通讯。

优选地，所述移动设备终端为智能手机。

优选地，所述移动设备终端为笔记本电脑。

所述胶囊内窥镜还包括胶囊样包装壳体，所述CMOS图像传感器、中央控制单元、第一无线通讯端口和电源都封装在所述胶囊样壳体内。

本发明还提供一种图像信息处理方法，包括如下步骤：

（a） 提供如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，对病患进行消化道检测，检测图像传送到便携式移动设备终端，

（b） 将便携式移动设备终端接收的消化道图像信息进行疑似病变图片挑选，

（c） 将步骤（b）选出的疑似病变图片交于专业医生进行诊断，选出病变图片。

优选地，所述步骤（b）的筛选人员为非医学背景人员。这样既可以减少整个检查的费用和医生的工作时间又能提高医生的工作效率。

本发明的胶囊内窥镜诊断***，可将图像信息传送到具有利用蓝牙或WIFI功能进行图片接收功能的智能手机、笔记本电脑等移动设备终端，克服了原有的由专用计算机工作站集中接收处理胶囊内镜图像信息的弊端，患者可在家中自行进行，增加了患者的自由活动度，还可降低了胶囊的制作成本，便于该技术大规模推广使用。最终将实现检查胶囊的便捷化与家用化。本发明的胶囊内窥镜检测***采集的图像信息可先进行“自诊断模式”，即病患者自行进行疑似病变图片挑选，再将筛选出的疑似病变图片交由专业医生进一步筛选诊断，这样可极大的减少医生的工作量，还可降低检查费用，提高医生的工作效率。    

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的胶囊内窥镜检测***的结构框图，

图2是本发明的图像信息处理方法的流程图，

图3为实验模型拍摄的手掌图片，

图4为溃疡病变图片，

图5为黄色素瘤病变图片，

图6为溃疡病变图片。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明的胶囊内窥镜检测***，包括胶囊内窥镜和便携式移动设备终端,所述胶囊内窥镜包括CMOS图像传感器、中央控制单元、第一无线通讯端口和电源，所述移动设备终端包括第二无线通讯端口和控制单元；所述电源为CMOS图像传感器、中央控制单元和第一无线通讯端口提供电能，所述CMOS图像传感器采集图像信息并将图像信息传输给中央控制单元，所述中央控制单元根据移动设备终端的指令将CMOS图像传感器传输过来的图像信息转化为数字信号并传输给第一无线通讯端口，第一无线通讯端口将中央控制单元传输过来的数字信号发射给便携式移动设备终端，便携式移动设备终端通过第二无线通讯端口接收第一无线通讯端口发射过来的数字信号并通过控制单元将数字信号转化为图像信息。所述CMOS图像传感器、中央控制单元、第一无线通讯端口和电源都设置在胶囊样壳体内。在本优选实施例中，所述第一无线通讯端口为蓝牙芯片，所述便携式移动设备终端为具有wifi功能模块和蓝牙功能模块的安卓***的智能手机。在本发明的另一个优选实施例中，所述第一无线通讯端口为WIFI芯片，所述便携式移动设备终端为具有wifi功能模块的的笔记本电脑。

如图2所示，本发明的图像信息处理方法包括利用本发明的设置有WIFI或蓝牙接口的胶囊内窥镜（同时制定相应协议）采集患者的消化道图像，然后上传到智能手机或笔记本电脑等家用便携式移动设备终端内，然后启用“志愿者自诊断模式”，从一次采集的5万张图像中，“自诊断”出50张“疾病疑似图像”，然后再将“疾病疑似图像”提交给专家（专业医生）进行诊断。

下面将结合实验对本发明进一步描述。

实验一

一、实验模型制作：用短焦镜头、 透镜架、 控制电路、电池、 发射电路、天线、磁控开关和CMOS组成胶囊内窥镜结构。移动设备终端选择具有WIFI和蓝牙功能的安卓***的智能手机。

二、结果，该模型实现了图像的采集以及图像向上位机的传输。现有的胶囊内窥镜都是通过无线方式把图片采集到体外的图像记录仪，本发明的实验模型将图像传感器采集到的图像传输至移动设备终端进行显示，利于携带与家用化。图3为本实验模型采集的手掌图像传输至手机的图片。

本发明的胶囊内窥镜检测***将实现检查胶囊的便捷化与家用化，使之得到大量普及，则可打破其“经济瓶颈”。在我们的实验模型中，购买元器件的价格分别为：摄像头50元，纽扣电池5元，蓝牙模块30元，单片机芯片10元。再加上其它配件以及封装的费用，预计成本完全可以控制在150元以内。即检查胶囊的价格可以降低约13倍。而该项目检查总费用预计可以控制在200元左右。可以预见，随着胶囊内镜检查的普及，还会促使其经济成本进一步降低。

实验二图像处理方法

一、实验过程

利用本发明的胶囊内窥镜对病患进行检查，我们挑选若干病例的全部图片，将之分别交与专家和志愿者进行诊断。

专家为消化科胶囊内镜诊断医生3人。专家针对病例需挑选出全部有病变的图片，并给出诊断结论。

而志愿者为无医学背景的研究生20人。我们提供给志愿者一本胶囊内镜诊断教材，供其简单学习4小时左右，其中重点学习各种典型病例的图谱。然后我们要求志愿者针对每个病例挑选出少于50张的疑似病变图片，其中认为属于同一病灶的图片只选1张作为代表。每位志愿者根据病例全部图像数据挑选疑似病变图片的时间约为5小时。

实验步骤：(1)手机开发相关的图片采集显示程序。本实验采用的是Android开发的图像显示程序；

(2)将蓝牙胶囊内窥镜拍摄的图像传送到手机显示并存储，

蓝牙胶囊内窥镜将图像传感器采集到的图像通过蓝牙传输的方式传输至体外，具有蓝牙功能的移动终端进行接收，显示并保存，

(3)患者学习胶囊内窥镜诊断的相关教材，

相关教材为关于胶囊内窥镜疾病诊断的教材，重点学习疾病的典型病例，

(4)通过实时观测图片或显示已存储在手机上的图片找出50张以内疑似疾病的图片，

志愿者通过移动设备终端查看采集到的图像，根据对（3）的学习，找出50张以内的疑似疾病的图片，

(5)将找出的图片提交给医生做最终诊断。

二、 实验结果

共有20例病人的全部图片进行诊断对比：

表一、诊断结果对比

                                                 

 

三. 结果分析

通过以上20个病例的诊断对比，我们发现：

其中病例4、5、6、10、11、16、18，志愿者找出病灶图片，未出现漏检。

其中病例3遗漏与专家诊断(4)匹配的图片，但不影响最终诊断，因为检出的病变均为同一种类；病例7、8、13、14、15、17、19也是类似的结果。

病例2遗漏了与专家诊断(4)相匹配的图片，但该组图片为不确定类，且已确定的相同种类病变已被检出；病例12与此类似。

病例1遗漏了与诊断(3)匹配的图片，但不影响最终诊断，因为检出的病变种类中已包含有与遗漏病灶相同的种类。病例9类似。

病例20没有找到匹配的图片，其中溃疡病变图片如图6。

我们对上述20例诊断实验的结果做一简单量化计算。其中专家诊断共有86个病灶，而志愿者检出53个，遗漏33个，即病灶检出率为53/86 = 61%；经专家诊断共有21类病种，志愿者检出20种，即病种检出率为 20/21 = 95.2%。

通过上述实验，我们发现：无医学背景的志愿者，经过简单训练后，可以检出95.2%的病种。虽然遗漏了个别病灶，但这些病灶与同一病例已检出的病灶种类相同，并不影响最终诊断。并且，志愿者漏选病灶图片，有可能与我们规定的挑选准则有关：即属于相同病灶的图片只选1张作为代表图片。如果适当延长训练时间，完善挑选准则，并针对容易遗漏的病变进行有针对性的搜集与总结，则诊断质量仍有望得到进一步提升，从而完全满足临床需要。

这里需要指出，我们针对现有胶囊内镜诊断方式的不足，所提出的“自诊断模式”，其实质并非由普通受检者替代专业医生，而是将普通受检者加以简单训练后，由其挑选出一定数量的疑似病变图片（如不超过50张），供医生做进一步诊断。当然，针对已有疑似症状的病例或病人自己要求全检的病例，可以由专家阅读全部图片。此类诊断的相应费用可以适当提高。如果该模式经较大规模的实验验证为切实可行的话，那么医生的诊断图像数量将由5万张左右减少到50张以内，从而在理论上其诊断效率可以提高1000倍。

在我国，人口数量庞大，疑似病患总数相应增加。而随着九年制义务制教育的开展及高等教育的普及，人们平均文化程度提高很快。再加上个人对自身健康的高关注度与高责任心，使得推广胶囊内镜的自诊断模式成为必要和可能。实际上，疾病的自查模式早有开展，较成功的例子是成年女性对乳腺癌的自查。而在大数据背景下，开展胶囊内镜的自诊断，也许会为开展此项检查带来重要的推动，并为其它类似研究带来有益的启发。

本发明的实验过程是由无医学背景的志愿者根据海量的胶囊内镜图像数据进行疑似病变图片挑选，从20例实验结果来看，病种检出率达到95%以上，病灶检出率达到60%以上。如果加强针对性的训练及进一步完善挑选规则，并经更大规模的实验验证后，自诊断模式有望作为现有胶囊内窥镜临床诊断模式的重要补充。在辅助医生诊断及内窥镜普及方面将有积极贡献。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种胶囊内窥镜检测***，其特征在于，包括胶囊内窥镜和便携式移动设备终端,所述胶囊内窥镜包括CMOS图像传感器、中央控制单元、第一无线通讯端口和电源，所述移动设备终端包括第二无线通讯端口和控制单元；所述电源为CMOS图像传感器、中央控制单元和第一无线通讯端口提供电能，所述CMOS图像传感器采集图像信息并将图像信息传输给中央控制单元，所述中央控制单元根据移动设备终端的指令将CMOS图像传感器传输过来的图像信息转化为数字信号并传输给第一无线通讯端口，第一无线通讯端口将中央控制单元传输过来的数字信号发射给便携式移动设备终端，便携式移动设备终端通过第二无线通讯端口接收第一无线通讯端口发射过来的数字信号并通过控制单元将数字信号转化为图像信息。

2.如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，其特征在于，所述第一无线通讯端口与便携式移动设备终端的第二无线通讯端口通过蓝牙方式通讯。

3.如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，其特征在于，所述第一无线通讯端口与便携式移动设备终端的第二无线通讯端口通过WIFI方式通讯。

4.如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，其特征在于，所述移动设备终端为智能手机。

5.如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，其特征在于，所述移动设备终端为笔记本电脑。

6.如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，其特征在于，所述胶囊内窥镜还包括胶囊样包装壳体，所述CMOS图像传感器、中央控制单元、第一无线通讯端口和电源都设置在所述胶囊样壳体内。

7.一种图像信息处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供如权利要求1所述的胶囊内窥镜检测***，对病患进行消化道检测，检测图像传送到便携式移动设备终端，

将便携式移动设备终端接收的消化道图像信息进行疑似病变图片挑选，

将步骤（b）选出的疑似病变图片交于专业医生进行诊断，选出病变图片。

8.如权利要求7所述的图像信息处理方法，其特征在于，所述步骤（b）的筛选人员为非医学背景人员。