使用DaVinci技术的便携式视频电子肛门诊断仪

使用DaVinci技术的便携式视频电子肛门诊断仪

【作 者】钱欢，徐宏智

上海市第五人民医院，上海市，200240

目的 为克服普通肛门诊断仪体积大、无光源、盲目进镜、无法定位、易漏诊误诊等缺点，研制多功能便携式视频电子肛门诊断仪。方法 将国际先进的DaVinci 技术应用于医用视频开发技术，电子肛门诊断仪由微型摄像头、LED光源、显示装置、DaVinci芯片等组成。检查管内壁加设LED灯光圈，能够加大成像的清晰度。同时手柄下端设有带刻度肛门镜，能够准确判断疾病位置和范围，提高检查结果的准确度。 结果 便携式电子肛门诊断仪集便携、可视、可定位于一体，能多方位观察到肛门内腔及直肠壁，实时记录存储图像，图像采集质量高。结论 该诊断仪为肛肠深层源头疾病的诊治提供新技术。

DaVinci技术；便携式；视频；电子肛门诊断仪

【 Writers 】QIAN Huan, XU Hongzhi

The Fifth People's Hospital of Shanghai, Shanghai, 200240

【 Abstract 】Objective In order to overcome large volume, no light, blind into the mirror, unable to locate faults, easily misdiagnosed of the common anal diagnosis instrument, multifunctional portable video electronic anus diagnosis instrument is developed. Methods DaVinci technology is applied in medical video development. Electronic anus diagnosis instrument includes micro camera, LED light source, display device, DaVinci chip, etc. A LED lamp aperture in the inner wall of the tube can increase the clarity of the image. The lower end of the handle is provided with a scale anoscopy, which can be prepared to judge the position and the range of the disease, so as to improve the accuracy of the examination. Results Portable electronic anal diagnosis instrument is portable, visible and can be located. It can observe the multi position of the inner cavity of the anus and the wall of the rectum with real-time record store image and high quality of image acquisition. Conclusion It provides new technology for the diagnosis and treatment of anorectal deep source of disease.

肛周疾病为肛肠外科常见疾病，肛门镜是检查和治疗肛门直肠疾病的重要工具。通常在门诊检查时多采用肛门指诊与肛门检查镜联合检查的方法，传统肛门内窥镜，利用肛门镜内口渐次观察肛管及直肠壁的情况[1]。但传统内镜可用于操作的空间狭小，灵活性不佳，使用中很不方便；且没有自备照明装置，使用时还需另配光源，且光线基本不能直接照射到肠壁，严重影响观察操作，影响了临床诊治的准确与速度[2]。而医生检查过程中，由于缺乏参照，时常无法判断疾病确切位置，还可能因肛门镜退出过快发生漏诊。由此可见，目前肛门疾病诊断多依靠临床医师的主观判断，易发生疾病位置诊断不准确，或者不同医师的诊断存在偏差的情况[3]。同时对肛门内腔和病灶情况，也只能依靠医生的文字记录，缺乏一种可以直观记录的办法。

目前电子结肠镜已十分普及，电子结肠镜具有以下优点：能够直观记录肠腔情况，获得图像，并通过计算机进行各种图像处理，操作简单、灵活、方便，没有较强的不适感，患者依从性较好。此外，它还能通过通信线路传送获得图像，便于进行临床远程会诊。然而目前临床应用的电子结肠镜也具有以下缺点：国外著名品牌电子结肠镜可获得高清晰度的图像，同时对存储要求较大，体积也较大，便携性差[4]；而国内品牌的结肠镜图像质量差，还原度差，且占用存储空间较大[5]。另外，电子结肠镜存在着误漏诊现象：若患者伴有腹腔炎症、肿瘤、手术等疾病时，会使结肠发生粘连，或导致结肠弯曲成锐角，镜身难以通过，易发生穿孔[6]；若术前肠道准备不充分，肠腔残留内容物较多，会导致视野模糊不清，盲目进镜易发生穿孔。肠穿孔是结肠镜检查中严重的并发症之一，临床中导致肠穿孔的影响因素较多，常与未循腔进镜、暴力进镜有关[7]。因此，对目前常用的普通肛门检查镜进行技术改进十分必要。临床上需要一种能高度还原图像、高度压缩数据、便携的电子肛门诊断仪。

1 设计思路

随着多媒体技术的发展，数字视频技术被广泛应用于各种新型电子产品中，视频监控系统功能可以实现高清视频信号实时处理和目标自动跟踪功能[8]。然而数字视频的实现需要以不同的特定硬件平台和操作系统作基础，常需要繁琐的修改和重编码，因此数字视频的开发过程费时费力[9]。

德州仪器公司（TI）于2005年推出了DaVinci 技术，更方便快捷地实现数字视频产品的开发[10]。该技术基于ARM+DSP（数字信号处理器）双核硬件架构，集ARM 与 DSP二者的优势于一体。具有较强的任务调度能力和较高的数据运算性能，是第一个数字视频协同解决方案[11]。DaVinci 技术是为高效而强大的数字视频而开发，具有大容量的片内存储器，能够达到在一个平台内处理数字视频、音频、话音和数据的目的[12]。

基于上述的基础研究，本课题所设计的电子肛门诊断仪，由微型摄像头、LED光源、显示装置、DaVinci芯片等组成。其系统结构和原理图如图1所示。检查管内壁加设LED灯光圈，配合检查管前端的摄像头，能够加大成像的清晰度, 且能够保证在检查管退出时视野始终清晰，降低了漏误诊率，有助于医师直观地了解肛肠内部深层病灶部位病情。微型摄像头可以根据需要转动角度，这样能够在检查时很好地多方位观察到肛门内腔及直肠壁，并可实时记录存储图像，作为病史资料，配合刻度、扇面定位能够及时、准确、客观地记录和还原患者肛门内腔和病灶的情况，避免医师多次检查，减少病人痛苦。使得医生检查过程中能准确预先判断疾病位置，可提高检查结果的准确性，缩小不同医生主观判断的偏差。而DaVinci芯片图像采集质量高、压缩比高、图像还原度高、易开发，能够满足临床对诊断仪器的小型化、智能化需求，为临床上迫切需要的电子肛门诊断仪提出新的设计思路。

图1 电子肛门诊断仪的系统结构和原理图[13]Fig.1 The system structure and principle of electronic anus diagnosis system[13]

2 基本结构

可定位的电子可视记录肛门检查仪，包括手柄、外鞘、检查管，外鞘设在手柄上，外鞘上设有通孔，检查管穿设在通孔内，检查管前端设有伸入肛门的摄像头，手柄下端设有带刻度肛门镜，检查管内壁设有与带刻度肛门镜相匹配的刻度标记，带刻度肛门镜的细节图如图2所示。检查管内壁还设有LED灯，LED灯为三至十组，沿检查管内壁呈圆形并排设置。检查管内壁加设LED灯光圈，配合设置在检查管前端的摄像头，能够加大成像的清晰度，且能够保证在检查管退出时视野始终清晰，降低了漏诊率。

图2 带刻度肛门镜的细节图Fig.2 Detail map with the scale of the anus

DaVinci技术具有下列特点：①采用TI第3代超长指令集结构(VelociTI.3)的TMS320C64x+ DSP内核，主频可达600 MHz。②采用2级Cache存储器体系结构，存储器体系结构更灵活、合理，有利于提高图像处理代码/数据的吞吐率。③片上具有64通道增强型DMA控制器EDMA3，支持复杂的数据类型的传输，有利于图像数据的高效传输和格式变换。④丰富的外部存储器接口：一个专用的32位、200 MHz、256 MB寻址空间的DDR2存储器接口用于接口高速、大容量的DDR2存储器，以存储代码和数据；一个8位、64 MB寻址空间的异步存储器接口用于接口8位Nor Flash或Nand Flash，以存储固化代码。⑤丰富的片上外设：一个专用的单通道视频输入接口，既可以方便地与各种数字视频输入标准接口，还具有常用的视频预处理功能；10/100M以太网MAC，方便实现嵌入式视频网络化要求；16位HPI接口，方便实现主/从结构的双处理器视频处理系统。⑥它将RLSC处理器和DSP组合在一起，使控制界面更容易编程，适合于作为便携式视频处理系统的主处理器。

3 讨论

本研究使用改良肛门诊断仪以达到便携、可视、可定位的目的，研究了采用DaVinci技术的视频终端系统特点和终端应用的具体实现方法，并涉及到视频的采集、压缩、传输、存储等技术。CPU为视频应用提供核心动力，采用带刻度肛门镜，通过肛门镜连接到显示器，又通过设有刻度的检查管，为疾病位置和范围的判断提供了参考，可提高检查结果的准确度，缩小不同医生主观判断的偏差。检查管内壁加设LED灯光圈，配合设置在检查管前端的摄像头，加大成像的清晰度，保证在检查管退出时视野始终清晰。本研究设计的电子肛门诊断仪该系统彻底改变了传统检查的不足。其可视、可定位、摄像功能能够在检查过程中，迅速准确发现病灶的部位和病变程度，减少传统肛门镜检查漏诊误诊的概率。

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Portable Video Electronic Anus Diagnosis Instrument Based on DaVinci Technology

DaVinci technology, portable, video, electronic anus diagnosis instrument

R445.1

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.02.010

1671-7104(2017)02-0114-03

2016-08-30

钱欢，E-mail: qian_huan1@163.com