腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統的製作方法
2023-12-03 16:42:06 1
腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，包括：控制器，用於監控腹胸腔內的微創手術過程；手術器械，設置在腹胸腔鏡的器械通道內與控制器連接，用於在胸腹腔內進行微創手術；影像採集模塊，設置在腹胸腔鏡的拍攝通道內與控制器連接，用於拍攝胸腹腔內的器官和微創手術過程的影像；影像緩存模塊，與控制器連接，用於存儲胸腹腔內的影像；手術區識別模塊，與控制器和影像緩存模塊連接，用於識別拍攝影像中的手術器械影像；影像顯示模塊，包括整體影像顯示模塊和手術區影像顯示模塊，用於顯示微創手術過程的影像。本實用新型能夠實現全景影像顯示的同時能夠自動實時跟蹤手術區域的局部影像，並能夠對局部影像自由放大。
【專利說明】腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微創傷外科醫學用於人體內部檢查診斷與治療的腹胸腔鏡系統，具體設計一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統。
【背景技術】
[0002]如圖1和圖2所示，申請號為201110166358。8的中國實用新型專利公開了一種OCT電子腹胸腔鏡，包括顯示器1、冷光源2、控制器3、計算機4、印表機5、OCT連接頭6、操控手輪7、鉗道口 8、旋轉探頭9、硬性探杆10、主機11、操控按鈕12、影像採集通道13、OCT通道14、器械通道15和照明燈通道16 ;該腹胸腔鏡有一個方便握持操作的手持式主機11 ；所述主機11通過導線分別與冷光源2及控制器3上的OCT接頭6連接；所述控制器3、顯示器1、計算機4及印表機5通過導線連接；所述主機11的一側設有操控手輪7 ;所述主機11的下部設有插入手術器械的鉗道口 8，並頂端安裝有按壓式操控按鈕12 ;所述主機11的前端順序連接有長圓杆形硬性探杆10和旋轉探頭9，所述旋轉探頭9與操控手輪7通過鋼絲繩連接，操控手輪7即可方便控制旋轉探頭9轉動的方向和角度，實現全方位觀察；所述旋轉探頭9的前端具有照明燈通道16、器械通道15、OCT通道14和影像採集通道13。
[0003]現有腹胸腔鏡的手術跟蹤方法，包括如下步驟:
[0004](I)在拍攝通道內放人攝像頭；
[0005](2)移動攝像頭，跟蹤拍攝手術區的影像；
[0006]因為目前大多數的腹胸腔鏡採用普通攝像頭，拍攝的精度和視野範圍有限，所以醫生需要在手術過程中手動調整拍攝角度和位置，對患者而言，增加了痛苦程度。且對醫生而言，具有以下缺陷:
[0007]1、無法預覽腹胸腔內的全景影像，尋找病灶的手術區不便，且對手術的宏觀性了解不足；
[0008]2、對手術區的局部影像無法自動跟蹤提取，增加了手術的人員和複雜度；
[0009]3、對手術區的局部影像無法自由放大，影像手術過程的觀測。
[0010]綜上，現有腹胸腔鏡的手術跟蹤方法需要通過醫生來操作，不夠智能，患者手術的時間此較久，痛苦程度大，因此，一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統和方法就顯得十分必要。
實用新型內容
[0011]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，能夠實現全景影像顯示的同時能夠自動實時自動跟蹤手術區域的局部影像，並能夠對局部影像自由放大。
[0012]為了解決以上技術問題，本實用新型提供了一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，包括:
[0013]控制器，用於監控腹胸腔內的徼創手術過程；[0014]手術器械，設置在腹胸腔鏡的器械通道內與所述控制器連接，用於在胸腹腔內進行微創手術；
[0015]影像採集模塊，設置在腹胸腔鏡的拍攝通道內與所述控制器連接，用於拍攝胸腹腔內的器官和所述微創手術過程的影像；
[0016]影像緩存模塊，與所述控制器連接，用於存儲胸腹腔內的影像，其輸出端與影像顯示模塊的整體影像顯示模塊連接；
[0017]手術區識別模塊，與所述控制器和所述影像緩存模塊連接，用於識別拍攝影像中的手術器械影像，其輸出端與所述影像顯示模塊的手術區影像顯示模塊連接；
[0018]所述影像顯示模塊，包括所述整體影像顯示模塊和手術區影像顯示模塊，用於顯示所述微創手術過程的影像。
[0019]優選地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，還包括一個與所述控制器和所述影像緩存模塊連接的影像合成模塊，所述影像採集模塊包括2個或2個以上的攝像頭，所述影像合成模塊用於將所述各個攝像頭拍攝的影像進行合成並輸出到所述影像緩存模塊。
[0020]進一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，所述攝像頭為解析度相同的高清攝像頭，且拍攝時的幀速相同。
[0021]進一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，所述攝像頭的景深為 0_200mm。
[0022]進一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，還包括與所述控制器和所述手術區影像顯示模塊連接的影像放大控制模塊，用於捋局部的手術區影像放大，所述放大為連續放大。
[0023]更近一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，還包括語音採集模塊，分別與所述的控制器、所述的影像放大控制模塊連接和所述的手術區識別模塊連接，用於根據語音指令調節手術區局部影像的放大或縮小，以及根據語音指令矯正手術區影像的位置。
[0024]優選地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，所述手術區識別模塊包括手術器械識別模塊和移動物體識別模塊，所述手術器械識別模塊用於識別全景影像中的手術器械，所述移動物體識別模塊用於識別手術器械位置的移動。
[0025]進一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，所述手術器械採用與胸腹腔內器官不同的顏色。
[0026]進一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，所述手術器械上使用標示性的色塊或色環。
[0027]本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統和方法，能夠顯示胸腹腔內的全景影像同時自動跟蹤手術區局部影像，且局部影像能夠自由放大，提升了胸腹腔鏡的智能化程度，便於手術進行，非常方便醫生手術，減輕患者手術中的痛苦程度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0029]圖1是腹胸腔鏡系統示意圖；[0030]圖2是腹胸腔鏡的探頭通道示意圖；
[0031]圖3是本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統結構圖；
[0032]圖4是具有高清攝像頭的腹胸腔鏡的影像採集通道示意圖；
[0033]圖5是具有兩個攝像頭的腹胸腔鏡的影像採集通道示意圖；
[0034]圖6是具有多個攝像頭的腹胸腔鏡的影像採集通道示意圖。
[0035]圖中的附圖標記為:1、顯示器，2、冷光源，3、控制器，4、計算機，5、印表機，6、OCT連接頭，7、操控手輪，8、鉗道口，9、旋轉探頭，10、硬性探杆，11、主機，12、操控按鈕，13、影像採集通道，14、OCT通道，15、器械通道，16、照明燈通道，17、高清攝像頭。
【具體實施方式】
[0036]實施例一
[0037]如圖3所示，本實用新型提供了一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，包括:
[0038](I)控制器，用於監控腹胸腔內的微創手術過程。
[0039](2)手術器械，設置在腹胸腔鏡的器械通道內與所述控制器連接，用於在胸腹腔內進行微創手術。
[0040](3)影像採集模塊，設置在腹胸腔鏡的拍攝通道內與所述控制器連接，用於拍攝胸腹腔內的器官和所述微創手術過程的影像。如圖4所示為影像採集模塊中採用一個高清攝像頭17的示例，為了能夠在手術中固定攝像頭的位置，拍到全景影像，需要採用高清攝像頭(所述標準聞清攝像頭為1080P,也可以米用聞於標準聞清攝像頭的4k/8k或者更聞級另O，從而在放大級別達到一定程度後可以看到微米級，相當於顯微鏡手術)，且需要採用景深(focal length)此較深的攝像頭,常規普通攝像頭的景深範圍在0-50mm,本實用新型的優選景深範圍為0-200mm。
[0041](4)影像緩存模塊，與所述控制器連接，用於存儲胸腹腔內的影像，其輸出端與影像顯示模塊的整體影像顯示模塊連接。
[0042](5)手術區識別模塊，與所述控制器和所述影像緩存模塊連接，用於識別拍攝影像中的手術器械影像，其輸出端與所述影像顯示模塊的手術區影像顯示模塊連接。所述手術區識別模塊包括手術器械識別模塊和移動物體識別模塊，所述手術器械識別模塊用於識別全景影像中的手術器械，所述移動物體識別模塊用於識別手術器械位置的移動。為了便於辨識，所述手術器械可以採用與胸腹腔內器官不同的顏色，或者其上使用標示性的色塊或色環(例如黑白相間或者多差異性色彩相間)。
[0043](6)所述影像顯示模塊，包括所述整體影像顯示模塊和手術區影像顯示模塊，用於顯示所述微創手術過程的影像。
[0044](7)優選的實施方式還包括影像合成模塊，與所述控制器和所述影像緩存模塊連接，包括2個或2個以上的攝像頭(圖3中所示為3個攝像頭，各個攝像頭為解析度相同的高清攝像頭，且拍攝時的幀速相同，圖5和圖6分別是採用2個和4個高清攝像頭17的示例，相應在每個高清攝像頭17的周圍需要設置照明用的LED光源)，所述影像合成模塊用於將所述各個攝像頭拍攝的影像進行合成並輸出到所述影像緩存模塊。採用攝像頭的數量不同，相應每個攝像頭的拍攝視野角度範圍也不同，例如可以採用2個攝像頭拍攝，則需要選取每個攝像頭拍攝角度120-140度，選取3個攝像頭，則每個攝像頭拍攝角度大於100度既可以實現全景。
[0045](8)優選的實施方式還包括與所述控制器和所述手術區影像顯示模塊連接的影像放大控制模塊，用於將局部的手術區影像放大，放大過程為連續的。另外系統還可以包括語音採集模塊，分別與所述的控制器、所述的影像放大控制模塊連接和所述的手術區識別模塊連接，用於根據語音指令調節手術區局部影像的放大或縮小，以及根據語音指令矯正手術區影像的位置。例如手術過程中醫生通過「放大「、」縮小「、」向左」、「向右」等語音指令對控制系統的局部影像進行操控。
[0046]優選地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，進一步地，本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統
[0047]基於圖3所示的系統，本實用新型還公開了一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤方法，包括:
[0048](I)圖像採集模塊拍攝胸腹腔內的微創手術過程的全景影像，並捋所述全景影像存儲到影像緩存模塊；所述的圖像採集模塊採用高清攝像頭進行固定拍攝，所述高清攝像頭的景深為0-200mm。優選使用2個或2個以上的所述高清攝像頭，且各個高清攝像頭的解析度和拍攝幀速相同，拍攝中將各個高清攝像頭拍攝的影像合成為全景影像後存儲到所述的影像緩存模塊。
[0049](2)辨識所述全景影像中的手術器械，並將包含所述手術器械的局部影像提取出來；可以根據手術器械的標示性色塊或色環辨識手術器械，然後辨識所述手術器械的位置與上一幀相此是否發生移動，如果是則提取新的手術區局部影像，如果否則將上一幀包含所述手術器械的局部影像輸出。
[0050](3)影像顯示模塊同時顯示步驟(I)的所述全景影像和步驟(2)的包含手術器械的局部影像，在所述全景影像中標記局部影像的位置和範圍，且對所述局部影像能夠進行連續放大。
[0051]本實用新型的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統和方法，能夠顯示胸腹腔內的全景影像同時自動跟蹤手術區局部影像，且局部影像能夠自由放大，提升了胸腹腔鏡的智能化程度，便於手術進行，非常方便醫生手術，減輕患者手術中的痛苦程度。
[0052]以上所述均為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，對本領域的技術人員來說，可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和範圍內，所做的任何修改和等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，包括: 控制器，用於監控腹胸腔內的微創手術過程； 手術器械，設置在腹胸腔鏡的器械通道內與所述控制器連接，用於在胸腹腔內進行微創手術； 影像採集模塊，設置在腹胸腔鏡的拍攝通道內與所述控制器連接，用於拍攝胸腹腔內的器官和所述微創手術過程的影像； 影像緩存模塊，與所述控制器連接，用於存儲胸腹腔內的影像，其輸出端與影像顯示模塊的整體影像顯示模塊連接； 手術區識別模塊，與所述控制器和所述影像緩存模塊連接，用於識別拍攝影像中的手術器械影像其輸出端與所述影像顯示模塊的手術區影像顯示模塊連接； 所述影像顯示模塊包括所述整體影像顯示模塊和手術區影像顯示模塊，用於顯示所述微創手術過程的影像。
2.如權利要求1所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，還包括一個與所述控制器和所述影像緩存模塊連接的影像合成模塊，所述影像採集模塊包括2個或2個以上的攝像頭，所述影像合成模塊用於將所述各個攝像頭拍攝的影像進行合成並輸出到所述影像緩存模塊。
3.如權利要求2所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，所述攝像頭為解析度相同的高清攝像頭，且拍攝時的幀速相同。
4.如權利要求2所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，所述攝像頭的景深為0_200mm。
5.如權利要求1所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於還包括與所述控制器和所述手術區影像顯示模塊連接的影像放大控制模塊，用於將局部的手術區影像放大，所述放大為連續放大。
6.如權利要求5所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，還包括語音採集模塊，分別與所述的控制器、所述的影像放大控制模塊連接和所述的手術區識別模塊連接用於根據語音指令調節手術區局部影像的放大或縮小，以及根據語音指令矯正手術區影像的位置。
7.如權利要求1所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，所述手術區識別模塊包括手術器械識別模塊和移動物體識別模塊，所述手術器械識別模塊用於識別全景影像中的手術器械所述移動物體識別模塊用於識別手術器械位置的移動。
8.如權利要求7所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，所述手術器械採用與胸腹腔內器官不同的顏色。
9.如權利要求7所述的腹胸腔鏡的手術區域自動跟蹤系統，其特徵在於，所述手術器械上使用標示性的色塊或色環。
【文檔編號】A61B1/05GK203815583SQ201420095756
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】錢大宏 申請人:上海齊正微電子有限公司