手術用影像捕獲設備及其影像擷取方法與流程

2023-12-02 18:28:31 1

本發明涉及一種手術用影像捕獲設備及其影像擷取方法，特別是指可進行影像校正的手術用影像捕獲設備及其影像校正方法。

背景技術：

由於光學影像擷取技術的進步，顯微手術能夠在醫院中被大量操作。當醫生在進行顯微手術時，時常需要處理非常微小而肉眼不易觀察的硬或軟組織，例如血管、神經等直徑小於1毫米的組織，因此精準的光學影像放大設備對於顯微手術而言是非常重要的。

如圖1及圖2所示分別為兩種常用的光學影像設備，包括醫療用光學放大鏡(binoculars surgical loupes)及醫療用光學顯微鏡(binoculars surgical microscope)。下表為二者的比較：

然而，上述兩種光學影像設備仍存在以下不足：

1.在整個手術過程中，需要使用者(通常是外科醫生)維持固定的工作距離和姿勢，因此通常會導致骨骼肌肉疼痛。

2.持續的注視放大鏡或顯微鏡的鏡片引起的眼睛的疲勞。

3.在高的放大倍率下，放大的畫面會隨著使用者的生理因素所造成的頭部無意識顫動而產生不穩定的抖動及偏移，此種動作會造成對焦的困難並影響畫面的清晰度。

上述不足不僅會傷害使用者的健康，也會影響手術執行的效果和質量。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出一種手術用影像捕獲設備，包括：

一穿戴架；一對旋轉模塊，分別設置在該穿戴架兩側，且水平高度相同；一對光學影像模塊，分別設置在該旋轉模塊上；一對顯視器，連接該穿戴架並位於該穿戴架前方；一控制單元，電連接前述旋轉模塊、光學影像模塊及顯視器。

該對光學影像模塊首先擷取一基準影像，其中，該穿戴架兩側的光學影像模塊分別擷取一畫面，該基準影像為該兩個畫面重迭的部位，當該穿戴架產生偏轉位移時，該對光學影像模塊會擷取到一偏移影像，該控制單元會根據坐標位置比對該基準影像與該偏移影像，從而計算該偏移影像的位移量及方向，並根據該位移量及方向控制該對旋轉模塊移動，或者該控制單元輸出該位移量及方向以供控制該對旋轉模塊移動，進而反向調整該光學影像模塊的方向，使該對光學影像模塊擷取符合該基準影像的一校正 影像，該對顯視器用以顯示各影像。

進一步，該穿戴架呈眼鏡型態。

進一步，所述旋轉模塊包括一第一旋轉模塊以及一第二旋轉模塊，第一旋轉模塊用以垂直旋轉，第二旋轉模塊用以水平旋轉。更進一步，該第一旋轉模塊設置一電性連接該控制單元的第一微型馬達，該第二旋轉模塊設置一電性連接該控制單元的第二微型馬達。

進一步，所述光學影像模塊包括一照明元件、一影像擷取元件及一傳感器，該傳感器用以接收一定位指令以確認該基準影像。

進一步，所述顯視器為虛擬視網膜顯示器(VRD)、LCD顯視器、LED顯示器、LCOS顯示器或玻璃顯視器(data glass)。

進一步，所述顯視器通過一伸縮式的連接件連接在該穿戴架上。

進一步，該控制單元為外接式或者整合於該對光學影像模塊或整合於該穿戴架上。

本發明再提出一種使用上述手術用影像捕獲設備執行的手術用影像擷取方法，包括下列步驟：

A.將該穿戴架穿戴於使用者頭部，並通過該對光學影像模塊擷取一患部的一影像，該控制單元將該影像顯示於該對顯視器，用戶選定基準位置後，設定該基準位置的影像為一基準影像，其中，該穿戴架兩側的光學影像模塊分別擷取一畫面，該基準影像為該兩個畫面重迭的部位；B.當使用者頭部顫動或移動進而導致該穿戴架所對應的目標影像偏轉位移時，該對光學影像模塊會擷取到一偏移影像；C.該控制單元會根據坐標位置比對該基準影像與該偏移影像並計算該偏移影像的位移量及方向；D.該控制單元根據該位移量及方向控制該對旋轉模塊移動，或者用戶根據該位移量及方向手動控制該對旋轉模塊移動，進而反向調整該光學影像模塊的方向，使 該對光學影像模塊擷取符合該基準影像的一校正影像。

進一步，用戶在該控制單元設定一調整門坎，步驟D中，當該偏移影像的位移量及方向超過該調整門坎時，該控制單元控制該對旋轉模塊移動。

進一步，步驟A中，該穿戴架兩側的光學影像模塊分別擷取一畫面，該基準影像為該兩個畫面重迭的部位。

進一步，該控制單元實時更新該基準影像。

進一步，用戶在該控制單元設定一預設光強度，當照射該患部的光強度與該預設光強度不相等時，該控制單元控制該光學影像模塊發出的光強度，直到該患部的光強度與該預設光強度相等。

進一步，所述顯視器位於使用者下眼瞼處。

進一步，步驟A中，使用者通過聲控、振動控制、壓力控制或光學控制之一輸入指令至該控制單元，以設定該基準影像。

本發明的功效在於：

能夠實時校正影像的位置，確保影像隨時對焦在患部，使醫師能夠持續獲得清晰的患部影像。

附圖說明

圖1為現有的醫療用光學放大鏡的示意圖；

圖2為現有的醫療用光學顯微鏡的示意圖；

圖3為本發明裝置的前視圖；

圖4為本發明裝置的側視圖；

圖5為本發明裝置的上視圖；

圖6為本發明方法的流程圖。

附圖標記說明：1-穿戴架；2-第一旋轉模塊；21-第一微型馬達；3-第 二旋轉模塊；31-第二微型馬達；4-光學影像模塊；41-照明元件；42-影像擷取元件；43-傳感器；5-顯示器；6-連接件；7-控制單元。

具體實施方式

綜合上述技術特徵，本發明提供的手術用影像捕獲設備及其影像擷取方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

如圖3至圖5所示，本發明裝置包括：

一穿戴架1，較佳呈眼鏡型態，以方便用戶穿脫；一對旋轉模塊，分別設置在該穿戴架1兩側，且水平高度相同，本實施例中，所述旋轉模塊包括一第一旋轉模塊2，用以垂直旋轉，以及一第二旋轉模塊3，用以水平旋轉，並且，該第一旋轉模塊2設置一第一微型馬達21，該第二旋轉模塊3設置一第二微型馬達31；一對光學影像模塊4，分別設置在該旋轉模塊上，所述光學影像模塊4包括一照明元件41、一影像擷取元件42及一傳感器43；一對顯視器5，連接該穿戴架1並位於該穿戴架1前方，本實施例中，所述顯視器5通過一伸縮式的連接件6連接在該穿戴架1上，以調整該顯視器5在眼球前方視線可觀測的最佳位置，所述顯視器5可為虛擬視網膜顯示器(VRD)、LCD顯視器、LED顯示器、LCOS顯示器或玻璃顯視器(data glass)之一；一控制單元7，電連接前述旋轉模塊中的第一微型馬達21與第二微型馬達31、以及該光學影像模塊4與該顯視器5，其中，該控制單元7可為外接式或者整合於該對光學影像模塊4或整合於該穿戴架1上，本實施例以該控制單元7整合於該對光學影像模塊4其中之一為例。

如圖6所示(各元件請參閱圖3至圖5)，該裝置的影像擷取方法的步驟如下：

A.將該穿戴架1穿戴於使用者頭部，此時，所述顯視器5恰可位於使用者下眼瞼處，方便使用者觀示，並通過該對光學影像模塊4的影像擷取元件42擷取一病患的患部的影像，該控制單元7將該影像顯示於該對顯視 器5，用戶選定基準位置後，通過聲控、振動控制、壓力控制或光學控制之一下達一定位指令，通過該傳感器43接收該定位指令並輸入至該控制單元7，以設定該基準位置的影像為一基準影像，並通過該傳感器43在該控制單元7設定一調整門坎。其中要說明的是，該基準影像的選擇方式為該穿戴架1兩側的光學影像模塊4的影像擷取元件42分別擷取一畫面，該基準影像為該兩個畫面重迭的部位。同時，使用者根據清楚看清患部所需要的光強度(即清晰目標影像所需光強度)，通過該傳感器43在該控制單元7設定一預設光強度。除此之外，使用者亦可通過該傳感器43輸入顯微手術過程中需要該控制單元7配合處理的控制指令。

B.顯微手術進行時，當使用者因生理因素造成頭部無意識偏轉位移，使該穿戴架1產生偏轉位移時，會使得該對光學影像模塊4的影像擷取元件42擷取到一偏移影像。

C.該控制單元7會根據預設好的坐標系統，比對該基準影像與該偏移影像的坐標位置，從而計算該偏移影像的位移量及方向。

D.當該偏移影像的旋轉角度超過該調整門坎時，該控制單元7根據該旋轉角度而啟動該第一微型馬達21與第二微型馬達31移動，使該第一旋轉模塊2與該第二旋轉模塊3反向調整該光學影像模塊4的方向，以由該對光學影像模塊4的影像擷取元件42擷取符合該基準影像的一校正影像，避免影像偏離患部過多，以利於顯微手術順利進行。另外，當清晰目標影像的光強度與該預設光強度不相等時，該控制單元7控制該光學影像模塊4的照明元件41直到清晰目標影像的光強度與該預設光強度相等。而除了自動控制的方式之外，亦可由該控制單元7輸出該位移量及方向，供使用者手動操作該第一旋轉模塊2與該第二旋轉模塊3作動。

進一步要說明的是，由於在顯微手術過程中，患部形態可能會變化造成影像改變，因此該控制單元7在顯微手術過程中會隨時更新該基準影像， 以利於影像比對。

通過本發明裝置及使用方法，可隨時校正顯微手術進行時的影像的位置，確保影像隨時對焦在患部，並可使醫師能夠持續獲得清晰的患部影像。

綜合上述實施例的說明，當可充分了解本發明的操作、使用及本發明產生的功效，以上所述實施例僅為本發明的較佳實施例，當不能以此限定本發明實施的範圍，即依本發明權利要求範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋的範圍內。