用于估計(jì)液體罐中的血液成分的量的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于估計(jì)液體罐中的血液成分的量的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年9月19日提交的編號為61/703，179的美國臨時專利申請的權(quán)益，該申請通過引用整體并入。本申請還要求2012年5月12日提交的編號為61/646，822的美國臨時專利申請和2012年11月5日提交的編號為61/722，780的美國臨時專利申請的權(quán)益，這兩個申請都通過引用整體并入。
[0003]本申請與2012年7月9日提交的編號為13/544，646的美國專利申請相關(guān)，該申請通過引用整體并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明主要涉及外科領(lǐng)域，且更特別涉及估計(jì)用于外科實(shí)踐的罐中的體外血體積的新的且有用的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0005]患者失血量的高估和低估是醫(yī)院、診所和其他醫(yī)療設(shè)施的高運(yùn)營費(fèi)用和高手術(shù)費(fèi)用的重要因素。特別地，患者失血量的高估引起醫(yī)療機(jī)構(gòu)的輸血級血的浪費(fèi)及較高的手術(shù)費(fèi)用且可導(dǎo)致血荒?；颊呤а康牡凸朗翘K醒延遲和出血情況下的輸血延遲的關(guān)鍵因素，并已經(jīng)涉及每年數(shù)十億美元的患者感染、再住院和訴訟，而這些本是可以避免的。
[0006]因此，外科領(lǐng)域需要用于估計(jì)液體罐中的血液成分的量新的且有用的方法。本發(fā)明提供這種新的且有用的系統(tǒng)和方法。
【附圖說明】
[0007]圖1是一個實(shí)施方式的方法的代表性流程圖；
[0008]圖2是該方法的一個變型的代表性流程圖；
[0009]圖3是該方法的一個變型的代表性流程圖；
[0010]圖4A和圖4B是依照該方法的一個變型的圖示；
[0011]圖5A、5B、5C和是依照該方法的變型的圖示；
[0012]圖6A和圖6B是依照該方法的一個變型的圖示；
[0013]圖7A和圖7B是依照該方法的一個變型的圖示；
[0014]圖8是依照該方法的一個變型的圖示；以及
[0015]圖9是一個實(shí)施方式的系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述不是意圖將本發(fā)明限制于這些優(yōu)選的實(shí)施方式，而是使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。
[0017]1.方法
[0018]如圖1和2中所示，用于估計(jì)液體罐中的血液成分的量的方法SlOO包括:在步驟(block) SllO中，在液體罐的圖像內(nèi)識別罐上的參考標(biāo)記；在步驟S120中基于參考標(biāo)記選擇圖像區(qū)域；在步驟S130中將選定區(qū)域的一部分與罐內(nèi)液體高度(fluid level)相關(guān)聯(lián)；在步驟S140中基于液體高度估計(jì)罐內(nèi)液體體積；在步驟S150中從選定區(qū)域提取特征；在步驟S160中將提取的特征與罐內(nèi)血液成分的濃度相關(guān)聯(lián)；以及在步驟S170中基于估計(jì)的罐內(nèi)血液成分的體積和濃度估計(jì)罐內(nèi)血液成分的量。
[0019]如圖3中所示，方法SlOO的一個變型包括:在步驟SI 12中將背景從液體罐圖像中去除；在步驟S120中將圖像一個分段與含有液體的罐的一部分相關(guān)聯(lián)；在步驟S140中基于圖像分段估計(jì)罐內(nèi)液體的體積；在步驟S150中從圖像分段內(nèi)的像素提取顏色特征；在步驟S160中將顏色特征與罐內(nèi)血液成分的濃度相關(guān)聯(lián)；以及在步驟S170中基于估計(jì)的液體罐內(nèi)的液體體積和血液成分的濃度估計(jì)罐內(nèi)血液成分的含量。
[0020]方法SlOO起實(shí)施機(jī)器視覺以估計(jì)液體罐內(nèi)的血液成分的含量的作用。一般來說，方法SlOO可在步驟S140中分析液體罐的圖像以確定罐內(nèi)的液體體積并在步驟S160中確定血液成分的濃度，這些數(shù)據(jù)可在步驟S170中進(jìn)行組合以得到罐內(nèi)的血液成分的含量。因此方法SlOO可包括編號為13/544，646的美國專利申請中的變型和/或?qū)崿F(xiàn)技術(shù)，該申請通過引用并入本文。
[0021]血液成分可以是全血、紅細(xì)胞、血紅蛋白、血小板、血漿或白血細(xì)胞中的任一種。但是，方法SlOO還可實(shí)施步驟S180，其包括基于估計(jì)罐內(nèi)非血液成分的體積和濃度估計(jì)罐內(nèi)非血液成分的量。非血液成分可以是鹽水、腹水、膽汁、沖洗口水(irrigant saliva)、胃液、黏液、胸膜液、尿液、糞便物或患者的任何其他體液。
[0022]液體罐可以是外科或其他醫(yī)療、臨床或醫(yī)院環(huán)境中實(shí)施以收集血液和其它體液的抽吸罐，其中該液體罐可以是半透明或基本透明的，使得方法SlOO可識別和分析罐內(nèi)所含的液體。液體罐也可以可選地為血液回收罐、靜脈輸液袋、或用于收集手術(shù)廢物或回收生物液體的任何其他合適的承載血液的容器或承載液體的容器。例如，這種罐可以是手術(shù)液體罐，其包括:經(jīng)配置保持液體的半透明容器，該容器包括壁和一系列沿著壁布置且從容器外部可見的水平液體體積指示符標(biāo)識(marking);以及布置在壁外表面上的防眩條(ant1-glare strip)。防眩條可布置在容器上使得在方法SlOO的步驟S120中從液體罐的圖像中選定的區(qū)域包括防眩條的至少一部分。因此防眩條可定位在容器上以減少與圖像的選定區(qū)域相應(yīng)的容器部分的眩光，于是降低罐內(nèi)血液成分的估計(jì)含量中的眩光引起的誤差。防眩條可以是粘合帶，諸如3M公司的透明膠帶(Scotch tape)或印刷在手術(shù)液體罐的外表面上的標(biāo)識(marking)，且該防眩帶可以包括無光澤、啞光、緞子似的或其他合適的防眩表面裝飾(finish)。防眩條也可以是從手術(shù)液體罐底部的近端延伸到手術(shù)液體罐頂部的近端的窄條，但該防眩條可以是任何其他的形式、幾何形狀、材料或表面裝飾，并且可以任何其他方式應(yīng)用到手術(shù)液體罐。但是，液體罐可以是任何其他合適類型的罐，包括任何其他合適的特征。
[0023]因?yàn)樯鲜鲅阂后w和非血液液體中的任何一種都可在外科手術(shù)或其他醫(yī)療事件期間以任何量和濃度收集在液體罐中，并且因?yàn)橐后w含量和濃度基本上不可實(shí)時地只通過罐體積讀數(shù)估計(jì)，所以方法S10在量化血液成分(例如，血紅蛋白)和/或其他液體(例如，鹽水)的量和/或濃度方面可是有用的。此外，根據(jù)這些得到的數(shù)據(jù)，可估計(jì)液體罐內(nèi)體外血液的體積，因此基本上使基本上全面的失血量監(jiān)測成為可能，特別是當(dāng)與編號為13/544，646的美國專利申請中所描述的方法SlOO中的任何一種一起實(shí)施時能更好的實(shí)現(xiàn)，該申請通過引用并入本文，其描述了估計(jì)手術(shù)海綿內(nèi)、手術(shù)巾內(nèi)和/或其他表面上的體外血液體積。
[0024]方法SlOO可通過作為液體罐分析儀的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)施，該液體罐分析儀分析攝影圖像以估計(jì)液體罐內(nèi)的含量。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可是基于云(例如，亞馬遜EC2或EC3)的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或任何其他合適的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。方法SlOO因此可通過手持(例如，移動)計(jì)算設(shè)備，如通過圖1和圖4A中所示的、執(zhí)行原生血液成分分析應(yīng)用程序的智能手機(jī)、數(shù)字音樂播放器、或平板電腦實(shí)施。例如，與計(jì)算設(shè)備整合的照相機(jī)可捕獲液體罐的圖像，而與計(jì)算設(shè)備集成的處理器實(shí)施步驟S110、S120、S130等。另外或可選地，計(jì)算設(shè)備可與遠(yuǎn)程服務(wù)器通信，諸如通過無線連接在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信，其中服務(wù)器至少執(zhí)行方法SlOO的一些步驟，并且其中至少方法SlOO的某些輸出傳輸回計(jì)算設(shè)備用于進(jìn)一步的分析和/或后續(xù)發(fā)布給用戶。計(jì)算設(shè)備還可包括或耦合到數(shù)字顯示器，使得方法SlOO可通過顯示器向用戶(例如，護(hù)士或麻醉師)顯示信息。
[0025]方法SlOO可以可選地被實(shí)施為獨(dú)立的血液體積估計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液體罐、液體罐支架、照相機(jī)、經(jīng)配置支撐與液體罐相鄰的照相機(jī)的照相機(jī)支架、數(shù)字顯示器、經(jīng)配置執(zhí)行方法SlOO的至少一部分的處理器、和/或經(jīng)配置與執(zhí)行方法SlOO中的至少一部分的遠(yuǎn)程服務(wù)器通信的通信模塊。在該實(shí)現(xiàn)中，照相機(jī)相對于液體罐支架可以是基本非瞬時定位的，使得照相機(jī)保持處于合適的位置，以便基本上貫穿整個外科手術(shù)或其他醫(yī)療事件和/或直到罐被裝滿而始終捕獲罐的圖像。這可使照相機(jī)能夠按時地捕獲和分析液體罐的圖像，諸如每三十秒或每兩分鐘捕獲一次。實(shí)施方法SlOO的系統(tǒng)可進(jìn)一步與另外的一個或多個實(shí)施編號為13/544，646的美國專利申請中的任意一種或多種方法的系統(tǒng)通信(例如，經(jīng)由藍(lán)牙)，以實(shí)現(xiàn)體外血液體積的基本全面估計(jì)且因此實(shí)現(xiàn)患者總失血量的基本全面估計(jì)。但是，方法SlOO可在任何其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算設(shè)備或其組合內(nèi)實(shí)施或通過它們實(shí)施。
[0026]如圖3所示，方法SlOO的一個變型包括步驟S102，其包括捕獲罐的圖像。步驟S102可與照相機(jī)或其他合適的光學(xué)傳感器接口連接以捕獲照相機(jī)或光學(xué)傳感器的視野中的圖像，其中液體罐處于照相機(jī)或光學(xué)傳感器的視野中。如圖5A所示，步驟S102可捕獲這樣的圖像，其為包括液體罐的至少一部分的靜態(tài)單幀圖像。步驟S102可以可選地捕獲這樣的圖像，其為包括液體罐的多個靜態(tài)圖像的多幀視頻饋送。圖像可以是彩色圖像、黑白圖像、灰度圖像、紅外圖像、光學(xué)傳感器的視野、光學(xué)傳感器視野的指紋、點(diǎn)云或任何其他合適類型的圖像。
[0027]在一個實(shí)現(xiàn)中，步驟S102根據(jù)時間表捕獲罐的圖像，諸如在手術(shù)過程中每三十秒或每兩分鐘進(jìn)行捕獲。步驟S102可以可選地實(shí)施機(jī)器視覺和/或機(jī)器識別技術(shù)以識別光學(xué)傳感器視野內(nèi)的罐，并且一旦檢測到罐(或其他含有血液的物品)就觸發(fā)圖像捕獲。例如，每次用戶將照相機(jī)(例如，包括照相機(jī)的計(jì)算設(shè)備)握向罐，步驟S102就可捕獲罐視野的圖像。類似地，一旦閾值增加，步驟S102就可與步驟S140合作以捕獲罐的圖像，檢測罐的液體體積。因此，步驟S112可自動捕獲罐的圖像，諸如基于計(jì)時器、罐的液體體積變化或用于成像的罐的可用性，這可使方法SlOO能夠隨著時間跟蹤液體罐內(nèi)的液體收集，如圖7A和7B所示。這在繪制患者液體損失趨勢和/或預(yù)測未來患者液體(例如,血液)損失方面可能是有用的?？蛇x擇地，步驟S102可以根據(jù)諸如來自護(hù)士或麻醉師的人工輸入捕獲罐的圖像。
[0028]在上述的實(shí)現(xiàn)中，步驟S102可進(jìn)一步指導(dǎo)用戶捕獲液體罐的圖像。例如，如圖4A和圖4B中所示,步驟S102可顯示計(jì)算設(shè)備的顯示器上的對齊圖形(alignment graphic),其中顯示器還充當(dāng)并入計(jì)算設(shè)備中的照相機(jī)的取景器。在該實(shí)例中，步驟S102可提示用戶將照相機(jī)視野中的罐的邊緣與呈現(xiàn)在顯示器上的對齊圖形對齊，如圖4A中所示。對齊圖形可包括要與側(cè)面、特征、貼紙和/或液體罐的或在液體罐上的參考標(biāo)記對齊的點(diǎn)、線和/或形狀(例如，罐的輪廓)。因此步驟S102可以在準(zhǔn)備成像時指導(dǎo)用戶將罐正確地相對于照相機(jī)(或其他光學(xué)傳感器)定位。對齊圖形可另外或可選地包括建議性的液體罐透視圖的曲線，其可以指導(dǎo)用戶以優(yōu)選的取向(例如，垂直和/或水平間距)相對于照相機(jī)和/或遠(yuǎn)離照相機(jī)定位罐。步驟S102還可與光源或閃光系統(tǒng)聯(lián)系以在罐圖像捕獲期間控制罐的照明。如果罐的照明不足或太差不能實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)血液成分的液體體積的基本上準(zhǔn)確的估計(jì)，步驟S102則可另外地或可選地警告用戶，諸如以可聽警報(bào)或可視警報(bào)的形式