微創手術定位導引設備的製作方法

2023-09-20 05:48:45

專利名稱：微創手術定位導引設備的製作方法
技術領域：
本實用新型一般涉及微創手術定位導引設備，特別涉及一種可同時或單獨對血管和淋巴管成像並通過色彩顯示不同明確加以區分的設備。
背景技術：
微創手術因其創傷小、疼痛輕、恢復快的優越性而漸受青睞，但目前在很多臨床領域，因受限於缺乏儀器輔助定位而不能很好開展。淋巴管/靜脈吻合手術是顯微外科領域興起的一項難度較大的手術，主要用途是將阻塞的淋巴管在機體局部直接引流到靜脈，應用淺淋巴管/靜脈吻合手術治療阻塞性淋巴水腫獲得成功。該研究結合人類淋巴管的解剖特定，選擇與皮下主要靜脈伴行的集合淋巴管進行與附近小靜脈吻合以及分段進行淋巴管/靜脈吻合，使得機體有多根淋巴管引流至局部靜脈，能快速達到消腫的效果。目前在實際應用中僅僅依靠肉眼對血管和淋巴管進行吻合，解析度低，而肉眼很難發現淋巴管，無法術前定位，完全依靠醫生的經驗進行解剖層面的觀測，雖然市面亦有能單獨對血管或淋巴結成像的設備，但在兩者間頻繁的切換以及辨識度低導致的誤差不適於微創手術的應用，而且，還缺乏能夠利用同一成像裝置同時呈現靜脈和淋巴管的微創定位導引設備。

實用新型內容本實用新型提供一種微創手術定位導引設備，包括主機和與該主機通信的手持組件，其中，該手持組件包括:殼體；投照裝置，用於發射照射光束；攝像裝置，用於接收返回光束成像；前成像處理裝置，與攝像裝置一體化設計以對返回的光學信號進行篩選並對攝像裝置接收到的光學信號進行成像處理；手持組件控制裝置，其具有控制按鍵和控制狀態指示燈，該手持組件控制裝置與投照裝置電連接以控制光源的開關，並通過改變電流輸出強弱的方式調節光強度，其中，該投照裝置包括用於特定組織吸收光譜成像的第一光源和用於激發螢光物質成像的第二光源，且攝像裝置及與其一體化設計的圖像前處理裝置具有窄帶濾光片，該設備被構造為利用同一攝像裝置和圖像前處理裝置同時或單獨對特定組織的吸收光譜成像和對螢光物質激發光成像。根據本實用新型的一方面，投照裝置和攝像裝置集成在手持組件殼體內，攝像裝置布置在投照裝置的垂直面上，第一光源和第二光源處於同一個平面以特定的間隔均勻排列，且該平面與攝像裝置的中心軸垂直。根據本實用新型的另一方面，第一光源和第二光源可由多個發光二極體和/或雷射光源組成，第一光源進行吸收光譜成像，第二光源激發螢光光譜成像。根據本實用新型的又一方面，第一光源發射第一波長的光束，第二光源發射第二波長的光束，第一波長為400-800nm，第二波長為600-1000nm。根據本實用新型的再一方面，第一波長為700-800nm，第二波長為800_900nm。根據本實用新型的再一方面，窄帶濾光片的中心波長大約為特定組織吸收光譜峰波長和螢光發射光譜峰波長的均值。[0009]根據本實用新型的再一方面，窄帶濾光片的中心波長大約為800_860nm，半帶寬為15_20nmo根據本實用新型的再一方面，第一波長的光束和第二波長的光束能被選擇性地同時或單獨投射。根據本實用新型的再一方面，主機包括手持組件收納倉、電源控制裝置、與手持組件控制裝置同步通信的主機控制裝置、圖像後處理裝置、圖像存儲裝置、定位輔助導引系統、數據輸入/輸出接口。根據本實用新型的再一方面，其中主機與手持組件通過有線或無線方式連接。根據本實用新型，可以提供一種同時或單獨對血管和淋巴成像而不使用分光設計的微創手術定位導引設備。

圖1是本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備的系統結構示意圖(框圖)；圖2示意性地示出了本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備的分解透視圖，包括手持組件和主機；圖3示意性地示出了手持組件的光源排列縱剖圖；圖4示出了手持組件的剖切視圖；圖5示出了本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備採用的第一波長和第二波長的照射光和窄帶濾光片的特徵；圖6示意性地示出了本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備的主機。附圖標記100微創手術定位導引設備110 主機111手持組件收納倉1111收納倉倉蓋1112倉門開關裝置1113固定支架1114轉軸裝置112電源控制裝置113主機控制裝置114圖像後處理裝置115圖像存儲裝置116定位輔助導引系統117數據輸入/輸出接口(裝置)120手持組件121 殼體122投照裝置1220 孔1221 第一光源[0039]1222 第二光源123攝像裝置1231窄帶濾光片124前成像處理裝置125手持組件控制裝置1251控制按鍵1252控制狀態指示燈1253控制電路
具體實施方式
圖1是本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備100的示意圖，該微創手術定位導引設備100包括主機110和手持組件120。主機110與手持組件120電連接，手持組件120發射激發光束對具有螢光染料(例如經由注射)的組織部位進行照射，並接收返回的光線。主機110對手持組件120採集的圖像進行處理，以形成血管和/或淋巴管的影像。利用人體不同組織對於不同波段近紅外光的吸收、反射率不同，選擇合適的光源投射，從特定組織反射的光束經光學處理後能夠呈現該組織的影像。本實用新型的微創手術定位導引設備100利用了該特性獲得血管的清晰影像。螢光染料與人體白蛋白結合形成的大分子螢光物質首先在淋巴管內富集，在被激發光照射後，激發的螢光光譜經過光學信號的採集處理，從而使淋巴管成像。利用本實用新型的微創手術定位導引設備100可獲得淋巴管的清晰影像。用於血管的吸收光譜成像和用於淋巴管的螢光光譜成像分別需要不同的波長。本實用新型的微創手術定位導引設備100可同時發射第一波長的光以產生用於血管的吸收光譜成像，以及發射第二波長的光以激發螢光物質用於螢光光譜成像。本實用新型的微創手術定位導引設備選擇適當的第一波長和第二波長，並選擇適當的螢光物質，並利用特定波長的窄帶濾光片，通過圖像前處理裝置對光學信號的處理，可以使通過同一窄帶濾光片的吸收光譜和螢光光譜信號被收集處理，以實現在同一設備上利用同一套攝像裝置在同一光路中同時或單獨成像血管和淋巴管，並明確加以區分。也就是說，本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備100可同時處理吸收光譜數據和發射光譜數據,使血管和淋巴管同時成像。亦可單獨顯示血管成像或淋巴成像。根據本實用新型的實施例，微創手術定位導引設備100發射第一波長400_800nm的光束，發射第二波長600-1000nm的光束。根據另一優選實施例，第一波長為700_800nm，第二波長為800-900nm。另一方面，本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備100利用窄帶濾光片選擇性地對接收的光線進行濾過。實施例優選當窄帶濾光片的中心波長為特定組織吸收光譜峰波長和螢光光譜峰波長的均值(如圖5所示)時，成像質量和辨識度較高。根據一具體實例，窄帶濾光片的中心波長大約為800-860nm,半帶寬為15_20nm。通過該窄帶濾光片,可以實現利用同一套攝像裝置實現對特定組織的吸收光譜成像和對螢光物質激發光同時或分別成像，而不需要通過分光裝置在兩個光路上用兩套攝像裝置分別成像。在利用本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備成像前，可對局部組織注射螢光物質。該螢光物質包括但不限於血卟啉，亞甲藍，異硫藍，專利藍，吲哚菁綠等。優選採用吲哚菁綠。以上內容是光學系統波長的選擇，下面介紹具體的設備結構。圖2示出了本實用新型的實施例的微創手術定位導引設備100，包括主機110和與該主機Iio通信的手持組件120。主機110包括手持組件收納倉111、電源控制裝置112、與手持組件控制裝置同步通信的主機控制裝置113、圖像後處理裝置114、定位輔助導引系統116、圖像存儲裝置115、數據輸入/輸出接口 117。手持組件收納倉111用於收納手持組件120，包括通過轉軸裝置1114與主機殼體樞轉連接的收納倉倉蓋1111，倉門開關裝置1112，以及位於收納倉111內的用於固定手持組件120的固定支架1113。電源控制裝置112為微創手術定位導引設備100提供電能。該電源控制裝置具有短路電流保護、過流保護和過壓保護功能，能以不同的電壓和電流分別給主機110、主機控制裝置113與手持組件120上的控制裝置125、投照裝置與攝像裝置進行供電。主機110和手持組件120之間可以採用有線或無線連接。當採用無線連接時，手持組件120可具有單獨的電源裝置。主機控制裝置113可與手持組件120上的控制裝置125同步通信，可實現與手持組件控制裝置相同的功能。主機控制裝置113與手持組件120上的控制裝置125的同步通信由兩部分控制面板通過專門開發的既定程序實現控制功能。例如，手持開關是兩個按鍵，主機是開關一個按鍵，其他按鍵及功能相同，實現與手持組件控制裝置相同的功能。主機110具有圖像後處理裝置114和圖像儲存裝置115，用於對手持裝置120傳遞的信號進行處理，以形成血管和/或淋巴管的影像，並將該圖像以數據文件的形式存儲在圖像儲存裝置115內。圖像後處理裝置114可實現圖像的即時成像/實時傳輸功能，能自動存儲數據至圖像存儲裝置115，並可視需要通過數據導出接口將數據轉移至外接存儲裝置，包括但不限於U盤、移動硬碟等。主機110可具有數據輸入/輸出接口，包括但不限於USB接口、圖像輸出接口、投影儀/顯示裝置接口等。該手持組件120包括殼體121，殼體121內安裝有用於發射照射光束的投照裝置122，用於接收返回光束成像的攝像裝置123，以及與攝像裝置123電連接以對攝像裝置123接收到的信號進行成像處理的前成像處理裝置124。手持組件還包括控制裝置125，該控制裝置125包括安裝在殼體121外側的控制按鍵1251和控制狀態指示燈1252，以及位於殼體121內的與控制按鍵1251和指示燈1252電連接的控制電路1253。控制裝置125與投照裝置122電連接以控制光源的開關，並通過改變電流強弱的方式調節光強度。參見圖3和4，投照裝置122和攝像裝置123集成在手持組件殼體121內，攝像裝置123布置在投照裝置122的中心孔1220內。投照裝置122包括用於吸收光譜成像的第一光源1221和用於激發突光物質成像的第二光源1222。通過該第一光源1221和第二光源1222，投照裝置122可同時發射第一波長的光用於特定組織的吸收光譜成像，以及發射第二波長的光以激發螢光物質產生用於淋巴管成像的激發光。第一光源1221和第二光源1222分別包括多個發光二極體或雷射光源,第一光源1221發射紅外光或紅光,第二光源1222發射紅外光。第一光源和第二光源處於同一平面以特定間隔均勻排列，該平面與攝像裝置的軸心垂直，如圖3所示。在工作時，通過主機控制裝置113和/或手持組件控制裝置125，第一光源1221和第二光源1222可被選擇性地打開，以同時或單獨發射光束，從而可對血管和淋巴管同時或單獨成像。攝像裝置123及與其一體化設計的圖像前處理裝置具有窄帶濾光片1231以對吸收光譜成像和對螢光物質激發光成像。定位輔助導引系統可對呈現的圖像進行準確的定位標識，可精確定位切口位置。通過對第一光源1221、第二光源1222和窄帶濾光片1231的特徵波長的選擇，本實用新型的微創手術定位導引設備100可利用集成的單個設備實現對血管和淋巴管的同時成像。另外，本實用新型的微創手術定位導引設備100可具有顯示裝置，包括但不限於顯示器、投影儀具有各種作業系統的PC以及平板電腦等。另外，本實用新型的微創手術定位導引設備100可具有定位輔助系統，可以快速定位得到的血管和淋巴管影像，確定切口位置。該微創手術定位導引設備可實現在整個操作過程中的實時影像觀測，控制系統採用改變電流強弱來實現光源的強度調節，與傳統的控制頻率調節強度方式相比，增加了影像的穩定性；該微創手術導引設備主要克服了目前一些設備單獨對血管或淋巴管進行顯影而導致的頻繁切換或因辨識率不高而將不同圖像重疊處理所導致的定位誤差率較高的缺陷，可在同一個顯示裝置中同時或單獨對血管和淋巴管成像且能通過色彩明確加以區分，定位輔助導引系統能精確定位切口部位，減少了誤差率，符合微創手術快速、精準定位的特點，有助於縮減操作者的學習曲線，減少病患痛苦，具有很高的臨床價值。儘管已經對用於實施本實用新型的最佳模式進行了詳盡的描述，對本實用新型所涉及的領域熟悉的技術人員應理解，用於實施本實用新型的各種可替換設計和實施例應包括在本實用新型的範圍內。
權利要求1.一種微創手術定位導引設備，包括主機和與該主機通信的手持組件，其中，該手持組件包括: 殼體； 投照裝置，用於發射照射光束； 攝像裝置，用於接收返回光束成像； 前成像處理裝置，與攝像裝置一體化設計以對返回的光學信號進行篩選並對攝像裝置接收到的光學信號進行成像處理； 手持組件控制裝置，其具有控制按鍵和控制狀態指示燈，該手持組件控制裝置與投照裝置電連接以控制光源的開關，並通過改變電流輸出強弱的方式調節光強度， 其特徵在於， 該投照裝置包括用於特定組織吸收光譜成像的第一光源和用於激發螢光物質成像的第二光源，且攝像裝置及與其一體化設計的圖像前處理裝置具有窄帶濾光片，該設備被構造為利用同一攝像裝置和圖像前處理裝置同時或單獨對特定組織的吸收光譜成像和對螢光物質激發光成像。
2.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，投照裝置和攝像裝置集成在手持組件殼體內，攝像裝置布置在投照裝置的垂直面上，第一光源和第二光源處於同一個平面以特定的間隔均勻排列，且該平面與攝像裝置的中心軸垂直。
3.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，第一光源和第二光源可由多個發光二極體和/或雷射光源組成，第一光源進行吸收光譜成像，第二光源激發突光光譜成像。
4.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，第一光源發射第一波長的光束，第二光源發射第二波長的光束，第一波長為400-800nm，第二波長為600_1000nm。
5.如權利要求4所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，第一波長為700-800nm，第二波長為800-900nm。
6.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，窄帶濾光片的中心波長大約為特定組織吸收光譜峰波長和螢光發射光譜峰波長的均值。
7.如權利要求6所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，窄帶濾光片的中心波長大約為800-860nm，半帶寬為15_20nm。
8.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，第一波長的光束和第二波長的光束能被選擇性地同時或單獨投射。
9.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，主機包括手持組件收納倉、電源控制裝置、與手持組件控制裝置同步通信的主機控制裝置、圖像後處理裝置、圖像存儲裝置、定位輔助導引系統、數據輸入/輸出接口。
10.如權利要求1所述的微創手術定位導引設備，其特徵在於，主機與手持組件通過有線或無線方式連接。
專利摘要一種微創手術定位導引設備，包括主機和手持組件，該手持組件包括殼體；投照裝置以發射照射光束；攝像裝置以接收返回光束成像；前成像處理裝置，與攝像裝置一體化設計以對返回光學信號進行成像處理；手持組件控制裝置，具有控制按鍵和控制狀態指示燈且與投照裝置電連接控制光源的開關，並通過改變電流輸出強弱方式調節光強度。該投照裝置包括用於特定組織吸收光譜成像的第一光源和用於激發螢光物質成像的第二光源，且攝像裝置及圖像前處理裝置具有窄帶濾光片，該設備構造為利用同一攝像裝置和圖像前處理裝置同時或單獨對特定組織的吸收光譜成像和對螢光物質激發光成像。本實用新型可以同時或單獨對血管和淋巴成像而不使用分光設計。
文檔編號A61B19/00GK203059905SQ20122072710
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者李東傑 申請人:廊坊市明德生物醫藥技術有限公司