[发明专利]外科手术智能排烟系统和方法

摘要

本发明公开了一种高效智能的外科手术智能排烟系统和方法。本系统包括穿刺套管、可控阀、流量传感器、储存容器、负压装置、烟雾图像处理、控制器、摄像系统和排烟管。所述穿刺套管用于引导手术刀进入腹腔，其上设有排烟口，所述排烟口通过排烟管与所述储存容器连通，所述储存容器与所述负压装置通过管路连通。所述排烟管上设有可控阀和流量传感器，所述控制器与可控阀、流量传感器、烟雾图像处理通过电路相连。所述可控阀用于控制排烟管通量大小，所述流量传感器用于检测排烟管中的气流量，所述烟雾图像处理用于识别图像烟雾。外科手术智能排烟方法：当烟雾图像处理检测到烟雾时，控制器根据烟雾浓度调节可控阀开通量，烟雾经排烟管进入储存容器。

主权项

1.一种外科手术智能排烟系统，包括穿刺套管(1)、可控阀(2)、流量传感器(3)、储存容器(4)、负压装置(5)、烟雾图像处理系统(6)、控制器(7)、摄像系统(8)和排烟管(10)；其特征在于，穿刺套管(1)用于引导手术刀进入腹腔(11)，其上设有排烟口(9)，所述排烟口(9)通过排烟管(10)与所述储存容器(4)连通，所述储存容器(4)与所述负压装置(5)通过管路连通，所述排烟管(10)上设有可控阀(2)和流量传感器(3)，所述可控阀(2)受控于控制器(7)，所述控制器(7)与可控阀(2)、流量传感器(3)和烟雾图像处理系统(6)通过电路相连，所述烟雾图像处理系统(6)与摄像系统(8)电连接，摄像系统(8)的摄像头插入腹腔(11)；负压装置(5)在排烟管(10)中产生负压，可控阀(2)处于常闭状态，则腹腔(11)中的气体不能通过排烟管(10)排放到储存容器(4)；当烟雾图像处理系统(6)检测到烟雾时，控制器(7)根据烟雾浓度调节可控阀(2)开通量，则烟雾通过排烟管(10)进入储存容器(4)；所述可控阀(2)是增量式数字流量阀，步进电动机(5-1)的转动通过滚珠丝杆(5-2)转化为轴向位移，带动节流阀阀芯(5-3)移动，控制阀口的开度，从而实现流量调节；阀口由相对运动的阀芯(5-3)和阀套(5-4)组成，阀套有两个通流孔口，左边为全周开口，右边为非全周开口，阀芯移动时先打开右边的节流口，得到较小的流量；阀芯继续移动，则打开左边阀口，流量增大；增量式数字流量阀包括连杆(5-5)和零位移传感器(5-6)，连杆(5-5)的热膨胀能实现温度补偿；零位移传感器(5-6)使阀芯在每个控制周期终了回零位；从而控制抽烟流量的最高值，使其与气腹机达到动态平衡；/n所述穿刺套管(1)为穿刺器的组成部分，穿刺器由穿刺针(4-1)和穿刺套管(1)构成，是腹腔镜手术中用于建立手术通道、观察通道的必备器械；穿刺套管(1)中有与之配套的穿刺针(4-1)，进行手术时，将穿刺针(4-1)连同穿刺套管(1)一同刺入腹腔(11)，进入腹腔(11)后拨出穿刺针(4-1)，留下穿刺套管(1)，此时，穿刺套管(1)便建立了外界与腹腔(11)的通道，手术器械通过穿刺套管(1)进入人体，用于更换不同的手术器械，穿刺套管(1)的壳体外有一外加CO₂气体接头(4-2)，在本系统中用作排烟口(9)；/n所述储存容器(4)用于集中储存手术烟雾，在完成手术后进行清理时，只需清理储存容器(4)即可，并在储存容器(4)加入手术烟雾处理装置；/n所述烟雾图像处理系统(6)采用基于图像处理的烟雾检测方法，在单片机或者pc平台上实现，其模拟人眼的功能，通过监视设备将图像返回给系统，然后用软件系统对图像进行处理识别，采用数字图像处理技术和模式识别技术使系统感知到人眼所能感知的地方，根据烟雾图像的特性来探测烟雾；利用腹腔镜摄像系统(8)选用视频图像处理方式获得腹腔(11)中烟雾的状态，通过视频图像数据处理技术处理由摄像系统(8)传输到主机的图像和数据，分析腹腔(11)内烟雾的含量、浓度，向控制器(7)提供烟雾的状态信号；/n所述控制器(7)主要由单片机和硬件单路构成，其输入端连接烟雾图像处理系统(6)的输出端，获得烟雾状态信号，其输出端连接可控阀(2)，控制可控阀(2)的阀门开通量；/n在进行腹腔镜手术时，手术刀通过穿刺器进入腹腔，电刀尚未工作，气腹内无烟雾产生，此时，由于可控阀(2)处于关闭状态，尽管负压装置(5)在排烟管中产生负压，腹腔内气体不受影响；当电刀开始工作，同时在腹腔(11)中产生大量烟雾，烟雾图像处理系统(6)实时检测识别烟雾信号并将烟雾信号传递给控制器(7)；通过控制器(7)的综合分析确定气体流量参考值，并将参考值与流量传感器(3)反馈的实际值对比，调节可控阀(2)的阀门开通量。/n