Проекционный визуализатор поверхностных вен Российский патент 2023 года по МПК A61B5/103 

Область техники, к которой относится группа изобретений. Группа изобретений относится к медицинскому приборостроению, неконтактному, неинвазивному визуальному мониторингу состояния внутренних органов человека.

Из уровня техники известен ряд технических решений, характеризующих уровень техники заявляемой группы изобретений. К ним, в частности, относятся: патент РФ №165889 от 14.12.2015 г. на полезную модель «Устройство визуализации венозного кровотока», №2655018 от 12.03.2014 г. на изобретение «Система гиперспектральной визуализации в видимом свете, способ записи гиперспектрального изображения и отображения гиперспектрального изображения в видимом свете», патент РФ №38569 от 17.03.2004 г. на полезную модель «Устройство визуализации венозного кровотока» (не действует); патент США №6424858 от 23.07.2002 г. на изобретение «Устройство и способ для осмотра сосудистой системы человека». Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по заявке №CN102415886A от 09.09.2011 г. на патент Китая на изобретение «Метод и инструмент отображения поверхностных кровеносных сосудов». Данное изобретение решает сходную задачу, обеспечение непрерывной визуализации в реальном времени состояния и структуры подкожных кровеносных сосудов человеческого тела. Указанная задача решается поэтапно: источник света на основе СИД (светоизлучающих диодов) соответственно излучает ближний инфракрасный свет с двумя длинами волн; ближний инфракрасный свет поляризован для получения линейно поляризованного света, который облучает поверхность кожи человеческого тела; через кровеносные сосуды подкожных тканей человеческого тела проводят многократное рассеяние на линейно поляризованном свете для получения деполяризованного ближнего инфракрасного света; деполяризованный ближний инфракрасный свет снова становится поляризованным, для этого камера соответственно снимает деполяризованный ближний инфракрасный свет с двумя длинами волн для создания двух изображений кровеносных сосудов; камера выполняет обработку сигналов и электронную обработку двух изображений кровеносных сосудов и отправляет обработанные изображения на проектор; а проектор показывает изображения кровеносных сосудов и проецирует изображения на кожу пациента.

Вместе с тем, указанное изобретение имеет недостаток, к которым можно отнести наличие типичного для подобных систем увеличения контрастности, но при этом отсутствует возможность выполнения очистки проецируемого на объект изображения от элементов фактуры кожного покрова (волос, пятен, морщин и т.п. засоряющих картинку элементов), не относящихся к подкожным венам.

Задача заявляемого изобретения (группы изобретений) состоит в обеспечении очистки в реальном времени видеосигнала изображения вен от мешающих элементов кожного покрова и повышении контрастности проецируемого на кожу изображения за счет удаления полутонов.

Поставленная задача решается устройством - проекционным визуализатором поверхностных вен, состоящим из видеопроекционного устройства (1), перпендикулярно и соосно расположенной к нему черно-белой видеокамеры (2) с объективом этой камеры (3), внутри которого расположена точечная диафрагма (4), ослабляющая влияние на эту видеокамеру постороннего инфракрасного излучения, влияние естественного освещения и светового потока видеопроектора, где между объективом (3) и указанной черно-белой видеокамерой (2) установлен светофильтр зеленого (или синего) цвета (5), пропускающий излучение также и инфракрасного диапазона, при этом выход черно-белой видеокамеры (2) подключен ко входу платы обработки видеосигнала (6), а выход платы обработки видеосигнала (6) подключен ко входу проекционного устройства (1), где к плате обработки видеосигнала (6) подключены также излучатель зеленой (синей) подсветки (8) и излучатель инфракрасной подсветки (9), а между видеопроекционным устройством (1) и объективом видеокамеры (3), под углом 45 градусов установлено полупрозрачное зеркало (7), пропускающее видимое излучение проекционного устройства (1) на кожный покров объекта визуализации (10) и направляющее отраженное кожным покровом объекта визуализации (10) двухполосное излучение излучателей вышеуказанных обеих подсветок (8) и (9) в объектив (3) видеокамеры (2).

Поставленная задача решается также способом обработки видеоизображения поверхностных вен, заключающемся в том, что плата обработки видеосигнала (6) выполняет очистку проецируемого на объект визуализации изображения от элементов фактуры его кожного покрова (волос, пятен, морщин и т.п. засоряющих изображение элементов), не относящихся к подкожным венам, путем вычитания в реальном времени двух аналоговых видеосигналов, полученных в зеленом (либо синем) и инфракрасном участках спектра излучения, при этом элементы изображения, содержащиеся одновременно и в зеленом (либо синем) и инфракрасном видеосигналах одной и той же видеокамеры (2) взаимно уничтожаются, а элементы, содержащиеся только в инфракрасном видеосигнале, после вычитания остаются в финальном видеосигнале, после чего становится возможной постобработка финального видеосигнала, направленная на повышение контрастности проецируемого на кожу изображения за счет удаления полутонов.

Краткое описание схемы заявленной группы изобретений Фиг. 1 - Общий вид заявленного проекционного визуализатора поверхностных вен, осуществляемого посредством оригинального способа обработки видеоизображения поверхностных вен. Поэлементное описание фигуры 1:

1. Видеопроекционное устройство.

2. Черно-белая видеокамера.

3. Объектив черно-белой видеокамеры.

4. Точечная диафрагма.

5. Светофильтр зеленого (или синего) цвета.

6. Плата обработки видеосигнала.

7. Полупрозрачное зеркало.

8. Излучатель зеленой (синей) подсветки.

9. Излучатель инфракрасной подсветки.

10. Кожный покров объекта визуализации.

Заявленные изобретения осуществляются следующим образом.

Очистка видеоизображения вен в реальном времени от мешающих элементов кожного покрова объекта визуализации (10) обеспечивается непрерывной записью платой обработки видеосигнала (6) пар видеокадров участка кожного покрова в двух участках электромагнитного спектра - зеленом (либо синем) и инфракрасном, полученных через полупрозрачное зеркало (7) и зеленый (либо синий) светофильтр (5) с помощью черно - белой видеокамеры (2) с объективом (3), оснащенным точечной диафрагмой (4) и с помощью двухспектральных излучателей подсветки (8) и (9). Плата обработки видеосигнала (6) контролирует структуру видеосигнала черно - белой видеокамеры (2) и с началом экспозиции матрицы этой видеокамеры (2), происходящей по окончании каждого полукадра, включает излучатели подсветки (8) и (9), меняя спектральный диапазон подсветки перед каждой экспозицией. Полученные двухспектральные пары видеокадров затем взаимно вычитаются схемой платы обработки видеосигнала (6). После вычитания, в видеосигнале остается изображение только подкожных вен, поскольку они присутствовали только в инфракрасном кадре. Обработанный видеосигнал с выхода платы обработки видеосигнала (6) подается на вход видеопроектора (1), проецирующего на поверхность кожного покрова объекта визуализации (10) визуальную картину положения вен поверх истинных вен. Применение способа формирования видеосигналов в зеленом (синем) и инфракрасном участках спектра одной видеокамерой (2) заключается в попеременном включении зеленой (синей) подсветки (8) и инфракрасной подсветки (9) в моменты экспозиции матрицы видеокамеры. Мощность зеленого (синего) и инфракрасного излучателей устанавливается одинаковой, но достаточно большой, чтобы компенсировать ослабление чувствительности видеокамеры (2) из-за установленной в ее оптическом тракте диафрагмы (4), снижающей влияние внешнего, не управляемого и не синхронизированного с видеосигналом естественного освещения помещения. С целью предотвращения ослепления видеокамеры (2), мощность каждого из излучателей подсветки (8) и (9) поддерживается платой обработки видеосигнала (6) на оптимальном уровне в зависимости от расстояния между видеокамерой и объектом.

Технический результат заключается в получении в реальном времени на кожном покрове объекта визуализации изображения вен, очищенного от мешающих элементов фактуры кожного покрова и повышении контрастности проецируемого на кожу изображения вен.

Изобретение относится к медицине. Проекционный визуализатор поверхностных вен состоит из видеопроекционного устройства, перпендикулярно расположенной к нему черно-белой видеокамеры с объективом этой камеры, внутри которого расположена точечная диафрагма. Между объективом и указанной черно-белой видеокамерой установлен светофильтр зеленого цвета, выполненный с возможностью пропускать излучение инфракрасного диапазона. Черно-белая видеокамера подключена к плате обработки видеосигнала, к которой также подключены излучатель зеленой подсветки и излучатель инфракрасной подсветки. Плата обработки видеосигнала подключена к видеопроекционному устройству. Между видеопроекционным устройством и объективом видеокамеры установлено полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью пропускать видимое излучение видеопроекционного устройства на кожный покров объекта визуализации и направлять отраженное кожным покровом объекта визуализации излучение вышеуказанных обеих подсветок в объектив видеокамеры. Плата обработки видеосигнала выполнена с возможностью попеременно включать излучатели подсветки в моменты экспозиции матрицы видеокамеры, а также взаимно вычитать в реальном времени два аналоговых видеосигнала, полученных в зеленом и инфракрасном участках спектра излучения, для очистки проецируемого изображения от элементов фактуры кожного покрова, не относящихся к подкожным венам. Применение данного изобретения обеспечивает получение в реальном времени на кожном покрове объекта визуализации изображения вен, очищенного от мешающих элементов фактуры кожного покрова, и повышение контрастности проецируемого на кожу изображения вен. 1 ил.

Проекционный визуализатор поверхностных вен, состоящий из видеопроекционного устройства, перпендикулярно расположенной к нему черно-белой видеокамеры с объективом этой камеры, внутри которого расположена точечная диафрагма для ослабления влияния на эту видеокамеру постороннего инфракрасного излучения, естественного освещения и светового потока видеопроектора, причем между объективом и указанной черно-белой видеокамерой установлен светофильтр зеленого цвета, выполненный с возможностью пропускать излучение инфракрасного диапазона, при этом выход черно-белой видеокамеры подключен ко входу платы обработки видеосигнала, а выход платы обработки видеосигнала подключен ко входу видеопроекционного устройства, где к плате обработки видеосигнала подключены также излучатель зеленой подсветки и излучатель инфракрасной подсветки, а между видеопроекционным устройством и объективом видеокамеры под углом 45 градусов установлено полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью пропускать видимое излучение видеопроекционного устройства на кожный покров объекта визуализации и направлять отраженное кожным покровом объекта визуализации излучение вышеуказанных обеих подсветок в объектив видеокамеры, причем плата обработки видеосигнала выполнена с возможностью попеременно включать излучатели подсветки в моменты экспозиции матрицы видеокамеры, а также взаимно вычитать в реальном времени два аналоговых видеосигнала, полученных в зеленом и инфракрасном участках спектра излучения, для очистки проецируемого изображения от элементов фактуры кожного покрова, не относящихся к подкожным венам.