CN103142203A - 手术成像设备 - Google Patents

Abstract

一种手术成像设备，其包括：至少一个用于照明目标的光源；至少两个图像传感器，其配置为适于产生与所述目标相对应的图像帧形式的图像数据；以及视频处理器，其配置为适于从所述每个图像传感器接收与图像帧对应的图像数据、并且处理图像数据而产生合成图像。视频处理器可配置为适于对从各图像传感器接收到的图像数据进行标准化、稳定、定向和/或接合以产生合成图像。优选地，所述视频处理器通过处理从一个图像传感器接收到的图像数据的与从另一个图像传感器接收到的图像数据的一部分相重叠的部分来接合从各图像传感器接收到的图像数据。所述装置使得图像可以由图像传感器接收到而无需将手术设备从手术区域移走。

Description

手术成像设备

本发明是申请日为2005年7月7日、申请号为200580027042.3（国际申请号为PCT/US2005/024141）、发明名称为“手术成像设备”的国际申请的分案申请。

相关申请的交叉索引

本申请涉及在2001年4月20日申请的美国专利申请60/285,193号、在2001年6月22日申请的美国专利申请60/300,107号、在2001年12月31日申请的美国专利申请60/344,648号、以及在2002年1月30日申请的美国专利申请60/352,726号，现将上述每一个专利申请的全文引入以作为参考。

本申请还涉及在1999年6月2日申请且授权号为美国专利6,443,973号的美国专利申请09/324,452号、在2000年11月28日申请的美国申请09/723,715号、在1999年6月2日申请且授权号为美国专利6,315,184号的美国申请09/324,451号、在1999年7月12日申请且授权号为美国专利6,264,087号的美国申请09/351,534号、在2000年2月22日申请且授权号为美国专利6,517,565号的美国申请09/510,923号、在2000年2月22日申请的美国申请09/510,927号、在2000年2月22日申请且授权号为美国专利6,491,201号的美国申请09/510,932号、在2001年4月17日申请的美国申请09/836,781号、在2001年7月22日申请的美国申请09/887,789号、在2002年4月22日申请的美国申请10/127,310号、以及在2003年1月30日申请的美国申请10/355,906号，在此其以上每一个申请的全文引入以作为参考。

技术领域

本发明涉及一种手术成像设备，特别涉及配置为适于提供手术区域的图像数据的手术成像设备。

背景技术

通常，在手术过程中，重要的是医生可以观察到手术区域以确保手术过程正确地进行。然而，存在许多类型的手术过程，其中医生不能观察到手术区域。例如，腹腔镜或内窥镜手术——其中医生通过非常小的切口来处理手术区域——阻止医生观察到手术区域。

进行这种类型的手术过程的一种方法是采用包括如下装置的手术设备：在使用过程中，所述装置指示手术设备部件的位置。例如，用于这种手术过程的手术设备包括一个远程状态指示器，远程状态指示器提供关于手术设备部件位置的指示。通过获知手术设备部件的位置，医生可以在手术过程中判断出手术设备是否正确地操作。远程状态指示器可通过耦连到电磁传感器的LCD指示器为使用者提供此信息。例如，手术器械可包括测量头（anvil）部分和钉合器（staple）、刃及储液器（SBR）部分。手术器械通过一杆以能够拆卸的方式耦连到机电驱动设备。医生将配件的杆及SBR部分推入体腔内。测量头部分的基部及SBR壳体的外边缘可包括一耦连到把手的LCD指示器的电磁传感器，从而使得医生可以在手术过程中得知测量头及SBR的位置。

进行这种类型的手术过程的另一种方法是采用摄像机等。例如，各种类型的摄像机可配置为适于经过患者的切口而插入到手术区域。这样的摄像机在手术过程中提供手术区域的视频数据，从而使得医生可以实时地观察到手术过程的进行。然而，因为切口的尺寸小，一旦这些摄像机经过患者的切口插入到手术区域，其操作可能是困难的。此外，这些摄像机仅提供手术区域的单一视野。如果医生需要改变手术区域的视野，例如需要从不同的角度来检查手术区域，医生通常需要从第一切口移除摄像机，在患者中作出另一个切口，以及将摄像机再插入到第二切口内。

例如，医生将各种的手术器械用于腹内、胸内或其它类似手术。通常地，医生希望采用创口最小的手术技术来进行这些过程。例如，在内窥镜检查手术中，例如在患者的腹部作出一小切口，且内窥镜插入到其中以观察医生打算在其内进行手术的体腔。这些类型的手术过程通常需要使用这样的内窥镜：其使得医生可以对体腔进行观察、并且可以在手术过程中操纵所采用的手术设备。许多时候，医生通过同一切口插入内窥镜和手术设备、或者对各设备采用不同的切口。在大多数使用内窥镜的手术中，手术团的成员必须连续地监视内窥镜的定位以保持对体腔的正确观察以及对手术设备的操作。

传统手术成像系统所遇到的另一个问题在于它们不提供足够稳定的图像。例如，美国专利6,097,423如此地描述：在传统的手术成像系统中，摄像机的移动通常导致最终显示给例如医生的使用者并由使用者观察的图像的不利变化，在此将所述专利的全文引入以作为参考。

从而，需要一种改善的手术成像设备，其配置为适于提供用于显示给使用者的手术区域的图像数据。

发明内容

依据本发明的一个示例实施方式，提供了一种手术成像单元，其包括：壳体，其配置为适于以能够拆卸的方式耦连到手术设备的外表面；以及图像获取装置，其配置为适于产生图像数据；所述成像单元还可包括设置在壳体内并电耦连到图像获取装置的电路装置，其中，电路装置配置为适于将图像数据传送到至少一个远程设备。

依据本发明的另一个示例实施方式，提供了一种手术配件，其包括手术设备和成像单元，该成像单元包括：壳体，其配置为适于以能够拆卸的方式耦连到手术设备的外表面；以及图像获取装置，其配置为适于产生图像数据；所述成像单元还可包括一设置在壳体内并电耦连到图像获取装置的电路装置，其中，电路装置配置为适于将图像数据传送到至少一个远程设备。

依据本发明的另一个示例实施方式，提供了一种手术系统，其包括：机电驱动设备；以能够拆卸的方式耦连到该机电驱动设备的手术设备；以及成像单元。该成像单元包括：壳体，其配置为适于耦连到手术设备的外表面；以及图像获取装置，其配置为适于产生图像数据；所述成像单元还可包括一设置在壳体内并电耦连到图像获取装置的电路装置，其中，电路装置配置为适于将图像数据传送到至少一个远程设备。

依据本发明的另一个示例实施方式，提供了一种手术成像设备，其中该手术成像设备配置为适于插入到手术区域内，并且其中所述手术成像设备具有多个端头。每个端头上都安装有图像传感器。图像传感器提供与手术区域相对应的不同图像数据，从而使得医生可以从不同的角度来观察手术区域。

端头可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，端头大致彼此平行，在第二位置中，端头彼此之间并不大致平行。在大致平行的构造中——例如在第一位置中，端头配置为适于经过切口而插入到手术区域内。一旦经过切口而被插入到手术区域内，通过使用者转动通过腿部连接到端头的控制杆，端头可沿径向彼此地分开。

此外，端头可在伸出位置和缩回位置之间弯曲，在伸出位置中，端头大致垂直于它们各自的腿部，在缩回位置中，端头与它们各自的腿部并不大致垂直。有利地，端头配置为适于依照腔的形状而弯曲，该腔通过致动器的致动而形成在手术区域中，所述致动器用于形成一个这样的腔。

手术成像设备可配置为适于以有线方式、无线方式、或者以两种方式操作。在有线方式中，设备可包括一具有与图像传感器电气连通的槽的体部、配置为适于显示图像数据的视频显示设备、以及配置为适于将图像数据从图像传感器传输到视频显示设备的控制线缆。在有线方式中，设备也可包括一可耦连到控制线缆的电力供应装置，从而将电力供应到所述的设备。在无线方式中，设备可包括一体部，该体部具有第一天线和带有第二天线的远程控制设备，其中所述远程控制设备配置为适于通过第二天线提供无线信号并通过第一天线将该信号提供给所述设备。此外，在无线方式中，设备可包括具有天线的视频显示设备，其中所述设备配置为适于通过第一天线产生与来自于图像传感器的图像数据相对应的无线信号，并且其中所述视频显示设备配置为适于接收所述无线信号并提供与该图像数据对应的显示。在无线方式中，设备也可包括局部电力供应装置，以将电力供应到所述的设备。

依据本发明的另一个示例实施方式，提供了一种手术成像设备，其包括至少一个用于照明目标的光源。手术成像设备还包括至少两个图像传感器，每个图像传感器都配置为适于产生与所述目标对应的图像帧形式的图像数据。手术成像设备还包括视频处理器，其配置为适于从所述每个图像传感器接收与图像帧对应的图像数据、并且处理图像数据而产生合成图像。视频处理器可配置为适于对从各图像传感器接收到的图像数据进行标准化、稳定和/或定向。此外，视频处理器可配置为适于接合从各图像传感器接收到的图像数据而产生合成图像。优选地，所述视频处理器通过处理从一个图像传感器接收到的图像数据的与从另一个图像传感器接收到的图像数据的一部分相重叠的部分来接合从各图像传感器接收到的图像数据。

依据本发明的另一个示例实施方式，提供了一种用于插入到手术区域内的手术设备。例如为圆型钉合器的手术设备包括例如为DLU部分的第一部件，第一部件包括配置为适于接收图像的图像传感器。手术设备包括例如为测量头部分的第二部件，所述第二部件可相对于第一部件移动。该第二部件包括一个例如为延伸贯穿测量头部分的孔的装置，用于将图像传输到图像传感器。所述装置使得图像可以由图像传感器接收到而无需将手术设备从手术区域移走。手术设备还可包括与图像传感器连通、并配置为适于将与图像对应的图像数据提供给显示单元的视频处理器。在一个实施方式中，例如通过图像和装置分别居中地设置在第一和第二部件内，例如“同轴”地设置在第一和第二部件内，所述图像传感器和装置自动地对齐。在另一实施方式中，图像和装置分别非居中地设置——例如“离轴”地设置——在第一和第二部件内，且图像传感器和装置通过对齐机构而旋转地对齐。

附图说明

图1示出依据本发明一个实施方式的示例手术系统。

图2a示出依据本发明一个实施方式的圆型手术钉合器配件。

图2b示出依据本发明一个实施方式的直线型手术钉合器。

图3a示出依据本发明一个实施方式的配置为适于耦连到手术设备的第一示例成像设备。

图3b示出图3a的成像设备，其中手术设备耦连到所述成像设备。

图4a示出依据本发明一个实施方式的示例图像获取装置。

图4b为图4a所示图像获取装置的侧视图。

图5示出依据本发明一个实施方式的示例电路布置。

图6示出依据本发明一个实施方式的示例电力供应装置，其用于为成像设备提供电能。

图7a示出依据本发明一个实施方式的形式为成像器（imaging pod）的另一示例成像设备。

图7b为图7a所示成像设备的侧视图，其进一步示出了细节。

图7c示出手术配件，其中成像器耦连到手术设备。

图8a示出依据本发明一个实施方式的另一示例成像器。

图8b示出手术设备的示例容器，其配置为适于容置图8a所示的成像器。

图9示出依据本发明一个实施方式的另一示例手术配件。

图10示出依据本发明一个实施方式的手术成像设备的立体图。

图11示出图10所示手术成像设备的体部沿B-B线剖视的横截面视图。

图12示出依据本发明一个实施方式的具有摄像机的端头。

图13为图12所示端头沿A-A线剖视的横截面视图。

图14示出依据本发明一个实施方式的控制线缆。

图15示出依据本发明一个实施方式的手术成像设备处于第一位置时的腿部和端头。

图16为图15所示端头沿C-C线剖视的横截面视图。

图17为图10所示手术成像设备的仰视图。

图18示出图10所示的依据本发明一个实施方式的手术成像设备处于缩回位置。

图19示出依据本发明一个实施方式的无线装置，其用于无线地传输显示在视频显示设备上的图像数据。

图20（a）到图20（c）示出依据本发明一个实施方式的手术成像设备的操作，其用于进行一示例类型的手术过程。

图21示出依据本发明一个实施方式的手术成像设备，其具有设置在体部中的成像传感器。

图22为一个示意图，其示出依据本发明另一个实施方式的示例手术图像获取装置。

图23为一个示意图，其示出多个图像帧。

图24示出一视频处理程序的流程图，在操作依据本发明一个示例实施方式的手术设备时执行该程序的步骤。

图25（a）示出依据本发明一个示例实施方式的参考图像帧。

图25（b）示出依据本发明一个示例实施方式的当前图像帧。

图25（c）为依据本发明一个示例实施方式的流程图，其示出一个可由处理人员采用的画面稳定步骤。

图26（a）示出依据本发明一个示例实施方式的与第二图像帧重叠的第一图像帧。

图26（c）为依据本发明一个示例实施方式的流程图，其示出一个可由处理人员采用的帧接合步骤。

图27（a）到27（e）为侧向横截面视图，其示出依据本发明一个示例实施方式的具有“离轴”图像系统的圆形切割/吻合设备。

图28（a）到28（e）为侧向横截面视图，其示出依据本发明另一个示例实施方式的具有“同轴”图像系统的圆形切割/吻合设备。

图29（a）为依据本发明一个实施方式的手术系统的立体图。

图29（b）为依据本发明一个实施方式的图像获取设备的侧视图。

具体实施方式

现在参见图1，观察到一手术系统100。手术系统100包括以能够拆卸的方式耦连到手术配件120的机电驱动设备110。这种机电驱动设备例如描述于在2000年11月28日提交的名称为“Electro-Mechanical SurgicalDevice”的美国专利申请09/723,715号、在2001年4月17日提交的名称为“Electro-Mechanical Surgical Device”的美国专利申请09/836,781号、以及在2001年6月22日提交的名称为“Electro-Mechanical SurgicalDevice”的美国专利申请09/887,789号中，在此将所述专利申请中的每一个都特别地引入文中作为参考。机电驱动设备110例如可包括一个远程电力控制台（PRC）105，远程电力控制台105包括一个具有前面板125的壳体115。安装在前面板125上的是显示设备130以及指示器135a、135b。在前面板125上还设置有一个连接槽140。机电驱动设备110还可包括一个附连到PRC105的例如电视机显示器、计算机显示器、CRT或其它观察设备的视频显示器145。视频显示器145例如可从成像设备195接收图像信号（例如视频信号）。机电驱动设备110还可包括一个接收系统150，接收系统150具有接收器或收发器155以及电路160，所述接收器或收发器155以及电路160可工作而将从成像设备195接收到的信号转换成适于显示在视频显示器145上的形式。接收系统150还可包括储存设备165，以用于缓存和/或储存从成像设备195接收的处理过的图像信号。

一个柔软杆170可从壳体115伸出，并可通过第一耦连件175以能够拆卸的方式紧固到壳体115。柔性杆170的远端180可包括第二耦连件185，该第二耦连件适于以能够拆卸的方式将手术配件120紧固到柔性杆170的远端180。

可转动的杆、操纵线缆、一个或多个数据传输线缆和电力传送导线可设置在柔性杆170的内部槽道内并沿柔性杆170的长度延伸，它们全部都在柔性杆170的远端180处终止于第二耦连件185上。机电驱动设备110可包括一个马达系统（未示出），马达系统包括一个或多个马达，所述马达配置为适于转动驱动转杆并施加拉力或者以其它方式驱动操纵线缆、从而操纵柔性杆170的远端180。

例如图2a中示意性地示出的圆型手术钉合器配件（CSS）250的各种类型的手术设备190可附连到柔性杆170的远端180。参见图2a，CSS250包括一个耦连件255，耦连件255尺寸和构造适于和柔性杆170的第二耦连件185配合，以将CSS250以能够拆卸的方式耦连到第二耦连件上。CSS250包括一个测量头部260，测量头部260具有安装在测量头柄270远端上的测量头265。通过操作测量头驱动杆（未示出）来伸出和缩回测量头柄270，该测量头柄270以可转动的方式紧固在CSS250的体部275中。CSS250还包括一个位于体部275内的吻合驱动器/切割器机构（未示出）。在操作中，测量头265以及吻合驱动器/切割器的伸出和缩回可通过操作机电驱动设备110内的马达来实现。测量头265以及吻合驱动器/切割器的移动和控制可通过使用远程控制单元（未示出）来进行。测量头265以及吻合驱动器/切割器的位置及定位由传输到机电驱动设备110的信号指示，并在显示设备130和指示器135a、135b上显示给使用者。CSS250还包括适于电气地和通信地耦连到第二耦连件185的数据连接器（未示出）。

现在参见图2b，观察到另一个作为直线型手术钉合器205的示例手术设备190，其例如描述于美国专利6,443,973号中，在此将所述专利的全文特别地引入文中以作为参考。直线型手术钉合器205可包括一个分开爪系统，该分开爪系统包括下爪210、上爪215以及耦连件220。耦连件220可包括两个六边形的插座225a、225b，柔性杆170的第二耦连件185以能够拆卸的方式容置在其中。在上爪215和下爪210的末梢处，可布设两个相对的磁传感器230、235，每个磁传感器都耦连到一个通过柔性杆170连接到机电驱动设备110的电路部件（未示出）。当下爪210和上爪215合到一起时，电路闭合，且机电驱动设备110的指示器135a、135b提供指示下爪210的吻合机构（未示出）可安全地打开（fire）的信号。直线型手术钉合器205还可包括如下构造的杆和驱动部件：将爪210、215合到组织上并将钉合器驱动入组织以进行闭合。与直线型手术钉合器205相关联的磁传感器230、235和电路还可例如在组织的一个部分已经被完全夹好时为使用者提供指示。

直线型手术钉合器205还可包括电极（未示出）。电极可通过接点240接收RF能量并使得组织可以凝结和/或吻合。如在2001年4月20日申请的名称为“A Surgical Linear Clamping,Stapling,and Cutting Device”的美国专利申请60/285,113号以及在2001年5月8日申请的名称为“Bipolar Surgical Device”的美国专利申请60/289,370号所述，直线型手术钉合器配件205可结合有各种电极和/或吻合构造，现将所述专利申请中每一个的全文特别地引入以作为参考。

虽然图2a、2b仅仅分别地示出了圆型手术钉合器和直线型手术钉合器，但是应当理解手术设备190可包括其它的装置。例如，手术设备190可包括一个如在2002年3月14日申请的的美国专利申请10/098,217号中所描述的套针设备，现将该专利申请全文特别地引入以作为参考。

现在参见图3a，观察到第一示例成像设备300，第一示例成像设备300配置为适于耦连到例如为直线型钉合器或圆型手术钉合器的手术设备190。成像设备300包括一个具有孔310的壳体305、图像获取装置315（例如摄像机）、电气地耦连到图像获取装置315的电路装置320、以及用于将电力供应到成像设备300的电力供应装置330。

成像设备300适合地配置为适于将手术设备190以可滑动的方式容置在孔310内。为此，手术设备190可沿第一方向325插入到孔310内，如图3b所示。一旦被插入，耦连机构（未示出）可将手术设备190保持在孔310内的适当位置上。

应当理解，耦连机构可包括任意适于以能够拆卸的方式将手术设备190保持在孔310内的适当位置上的装置，例如夹、螺母、螺栓、扣钩、带、摩擦配合的装置、卡合装置，等等。从而，成像设备300可以以能够拆卸的方式耦连到或安装在手术设备190的外表面上。以此种方式构造，当成像设备300与手术设备190一起使用时，成像设备300可从手术设备190移除并再次用于另一手术设备。在例如手术设备是可丢弃的且希望使用成像设备300的情况下，这可以是特别有利的。当然，在一可选的实施方式中，手术设备190可永久地耦连到成像设备300。

虽然图3a、3b示出孔310具有圆筒的形状，应当理解，孔310可适当地形成和构造为提供与其它手术设备相适应的附接，其形状可以是或者可以不是圆筒形的。

现在参见图4a，观察到图3a、3b所示的图像获取装置315的正视图，其示出了进一步的细节。如图4a所示，图像获取装置315包括透镜405、用于照明待成像目标的光源410（例如光纤光源、照明灯泡、LED等）、设置成通过透镜405获取图像的图像传感器440（例如CCD或CMOS类型光敏感设备的图像传感器）。在一个实施方式中，图像获取装置315可进一步包括清洁装置415，其用于将碎屑从透镜405上清洁走。透镜405、光源410、图像传感器440以及清洁装置415中的每一个都通信地耦连到数据总线430。

在操作中，图像传感器440接收例如通过透镜405从手术设备190的远端所观察到的图像。图像获取装置315依据该图像来产生图像数据，并通过数据总线430将图像数据传输到电路装置320。

在所示的示例实施方式中，图像传感器440位于透镜405的后方。然而，图像传感器440可设置在远离透镜405的位置处，来自于透镜405的光线例如通过光纤连接装置而传送到图像传感器440。在一个示例实施方式中，图像传感器440位于壳体305中。在另一个示例实施方式中，图像传感器440位于柔性杆170、与柔性杆耦连的耦连件和/或机电驱动设备110中。在任意情形下，图像数据可通过无线或有线的连接装置传送到机电驱动设备。

现在参见图4b，其为图4a所示图像获取装置315侧视图。清洁装置415可包括例如中空的柄420，所述柄用于将空气/水混合物散布到透镜405上。为此，中空柄420的近端（未示出）可从例如机电驱动设备110的远程源（未示出）接收空气/水混合物。空气/水混合物受驱使通过中空的柄，离开中空柄420的远端425。由此，空气/水混合物被散布到透镜405上，以帮助在使用时从透镜405上清除碎屑。

除了将图像数据通过数据总线430传送到电路装置320之外，图像获取装置315还通过数据总线430从电路装置320接收控制数据。控制数据例如可以控制透镜405的变焦、控制由光源410产生的照明、和/或控制受驱使通过清洁装置415中空柄420的空气/水混合物的流率。

应当理解，图像获取装置315可包括有一个或多个透镜405、一个或多个图像传感器440、和/或一个或多个光源410。多个透镜405和/或图像传感器440可允许使用者在不同的透镜405之间进行切换以获得在不同观察点处的多个视图。例如，使用者可在手术过程中的每一步骤上都观察不同的视图。此外，多个透镜可允许全景的或广阔的视图。

现在参见图5，观察到示于图3a、3b中的电路装置320的进一步的细节。电路装置320包括适于从图像获取装置315接收图像数据以及将图像数据传送到例如机电驱动设备110的远程源的电路。电路可例如物理地位于一刚性或柔软的电路板上，该电路板位于成像设备300的壳体305内。电路装置320可包括处理装置505、储存设备510、使用者输入装置525、以及传输装置515，它们中的每一个都通过数据总线520通信地耦连。图像获取装置315的数据总线430也通信地耦连数据总线520。由此，可从图像获取装置315接收图像数据以及通过数据总线520将其传送到处理装置505和/或储存设备510。

储存设备510可包括任何可以储存图像数据的只读/可读写的储存设备，例如RAM、FLASH、EPROM、EEPROM，等等。从图像获取装置315接收到的图像数据可以例如直接地储存在储存设备510上，以由处理装置505后续地处理。由此，储存设备510从图像获取装置315接收图像数据，然后将图像数据传送到处理装置505。可选地，图像数据可直接地传送到处理装置505进行处理。由此，处理装置505直接地通过数据总线520从图像获取装置315接收图像数据。可选地，储存设备510可从处理装置505接收并储存图像数据，以用于后续的另外处理和/或用于通过传送装置515直接地传送到远程设备。可选地，图像数据可直接地从图像获取装置315传送到机电驱动设备110的处理器。

使用者输入装置525配置为适于接收来自使用者的指令。所述指令可包括例如变焦透镜405、在不同视野之间切换、接收连续的（例如视频）或静止图像、控制由光源410产生的照明、控制受驱使而通过清洁装置415中空柄420的空气/水混合物的流率、切换全景的指令，等等。

为此，使用者输入装置520可包括例如用于无线地从远程控制单元接收指令的无线接收器。可选地，使用者输入装置520可包括例如用于通过设置在柔性杆170内部或设置在柔性杆170外部的线通信地耦连到机电驱动设备110的电接点。由此，使用者输入装置520可通过机电驱动设备110的远程电力控制台105来接收指令。

使用者输入装置520依据从使用者处接收到的指令来产生使用者输入数据并通过数据总线520将使用者输入数据传送到处理装置505。处理装置505配置为适于控制图像获取装置315并依据从使用者输入装置520接收到的使用者输入数据来处理图像数据。

为了控制图像获取装置315，处理装置505可根据从使用者输入装置520接收到的使用者输入数据来产生用于控制图像获取装置315各种功能的控制数据。为此，处理装置505通过数据总线430、520将控制数据传送到图像获取装置315。控制数据可例如控制透镜405的变焦、控制由光源410产生的照明、和/或控制受驱使通过清洁装置415中空柄420的空气/水混合物的流率。

处理装置505还依据从使用者输入装置520接收到的使用者输入数据来处理图像数据。由此，处理装置505可处理图像数据以传送连续的或静止的图像、进行数字变焦，等等。由此，当手术配件120被插入和穿过例如患者的结肠区域时，成像设备300可对外科医生提供视频图像。移动的和静止的图像均可通过成像设备300提供给医生。例如，当外科医生穿刺结肠以定位癌变组织时，成像设备300可提供结肠的连续图像。如果医生遇到他或她需要静止图像的视图时，医生可通过启动对应的控制机构来立即固定住移动的图像。相应地，固定的帧图像可根据需要操作，例如转动、变焦和/或放大。移动的图像还可根据需要储存和操作以用于后续的视觉分析。

传输装置515通过数据总线520从处理装置505接收处理过的图像数据，并将处理过的图像数据传送到远程设备（未示出）。为此，传输装置515可包括无线发射器，无线发射器可工作而将处理过的图像数据转换成可由远程设备无线地接收的RF发射。可选地，传输装置515可包括例如电接点，以通过设置在柔性杆170内部或外部的线通信地耦连到机电驱动设备110。由此，传输装置515可将处理过的图像数据传送到机电驱动设备110的视频显示器145。

现在参见图6，观察到图3a、3b所示的示例电力供应装置325的进一步的细节。电力供应装置325包括一用于将电力供应到成像设备300的电池单元605。电池单元605可包括例如镍镉电池、镍金属-氢化物电池、锂电池，等等。除了电池单元605之外或作为电池单元605的替代，电力供应装置325可包括用于从外部源（未示出）——例如机电驱动设备110——接收电力的电力接点610。由此，机电驱动设备110可通过设置在柔性杆170内部或外部的线将电力传送给电力供应装置325。

如果电力接点610不从外部源接收电力——例如不从机电驱动设备110接收电力，则电池单元605可配置为适于例如将电力提供给成像设备300。由此，电池单元605可起到“电池后备”的作用以确保在来自外部源的电力被中断和/或移去的情形下成像设备300也可以接收电力。

现在参见图7a，观察到另一个成像器700形式的示例成像设备。成像器700包括一具有附连装置710的壳体705，且图像获取装置715位于该壳体内。图像获取装置715包括一个或多个光源730以及带聚焦透镜735的光学系统720。附连装置710可包括例如销、弹簧加载的轴承、脊，等等，它们配置为适于将成像器700以能够拆卸的方式耦连到手术设备190的相应容器。壳体705可由例如透明的塑料材料形成，虽然壳体也可以由其它材料形成。

现在参见图7b，观察到7a所示成像器700的进一步的细节。如图7b所示，图像获取装置715进一步包括成像传感器，例如为电荷耦合设备（CCD）725的光敏感设备。当成像器指向待成像目标时，聚焦透镜735将反射光线聚焦到CCD725上。无线发射器（或例如收发器）740位于壳体705中并通信地耦连到CCD725。这种无线发射器的一个示例描述于美国专利5,604,531中，现将该专利的全文引入以作为参考。此外，例如为小电池的电力源745位于壳体705中并可工作以将电力提供给CCD725、光源730和无线发射器740。在操作中，由CCD725获取的图像可通过无线发射器740无线地传送到位于例如机电驱动设备110的远程设备中的相应接收器（或收发器）。

虽然，本实施方式描述为将CCD用作图像传感器，也可采用其它适当的图像传感器，例如CMOS（互补型金属氧化物半导体）类型的图像传感器。CMOS传感器所需要的电力可以低于CCD图像传感器，因为其对光的敏感度更高。CCD图像传感器可包括例如光电二极管和/或光电三极管，以探测从待成像目标反射的光。CMOS传感器能够以模拟信号的方式或可选地在由模拟-数字转换器处理后以数字信号的方式传送图像数据。

现在参见图7c，观察到手术配件750包括耦连到手术设备190的成像器700。成像器700以能够拆卸的方式容置在手术设备190的容器755内。相应地，如果手术设备190设计成一次性单元，则成像器700可从手术设备190移去并与另一手术设备一起再次使用。可选地，成像器700可永久地固定到手术设备190上或与手术设备190设置为一体。在这个方面，永久耦连的成像器700将与手术设备190一起被弃置。

现在参见图8a，观察到另一示例的成像器800。成像器800与图7a、7b、7c中描述的成像器700类似，不同之处在于成像器800包括用于将图像数据传送到例如机电驱动设备110的远程设备的有线连接装置。如图8所示，成像器800包括接触销805，接触销805的尺寸设置成可容置在手术设备190的容器755的插座内，从而提供插入类型的连接。当成像器800插入到手术设备190内时，接触销805提供通往电路760的连接，所述电路对成像器800的适当部件提供电力，并通过例如手术设备190和柔性杆170将信号从CCD725传送到位于例如机电驱动设备110的远程设备内的接收器。

现在参见图8b，观察到手术设备190的示例容器755，其配置为适于容置成像器180。如图8b所示，容器755包括插座810，插座810的尺寸设置成可容置成像器800的接触销805。插座810将接触销805导电地耦连到位于手术设备190中的导线（未示出）。导线通过例如设置在机电驱动设备110的柔性杆170内的线而电连接到远程设备（例如机电驱动设备110）。

应当理解，成像器800可包括一电池，并对CCD的信号采用有线传送，或者可选地，通过有线连接器接收电力并对来自于CCD的信号采用无线传送。

现在参见图9，观察到另一示例手术配件900。在此实施方式中，成像设备905配置为适于耦连到或者安装到手术设备190的外表面上。当然，成像设备905还可配置为适于安装在其它的手术设备上，例如安装在那些引入文中作为参考的美国申请中所描述的手术设备上。

依据此示例实施方式，手术设备190是一个圆型手术钉合器。成像设备905安装在手术设备190的体部910上。手术设备190包括耦连装置915、测量头部分920和体部910。测量头部分920包括测量头925和测量头柄930。设置一柔软的线组件940以将图像数据传送到例如机电驱动设备110（未示出）的远程设备。

成像设备905以可滑动的方式配合在体部910上，且可以永久地或以能够拆卸的方式安装在体部910上。在图9所示的示例实施方式中，成像设备905通过一例如塑料或弹性带935的弹性装置以能够拆卸的方式安装在体部910上。带935例如可移去，其允许成像设备905与另一手术设备或配件再次一起使用。可选地，成像设备905可通过与摄像机上闪光单元所使用的靴类型相似的靴（未示出）而安装到手术设备190上。

视频单元100可例如通过无线连接装置或通过柔软的线组件940的有线连接装置而耦连到处理器。柔软的线组件940可包括电力、控制和数据线路。柔软的线组件940例如可如同美国专利申请09/836,781号所描述地那样耦连到处理器或远程电力控制台。当然，作为柔软线组件940的代替，成像设备905和例如处理器之间的有线连接可通过设置在机电驱动设备110柔性杆170内部或外部的独立的线来实现。

应当理解，用于将图像数据从成像设备905传送到例如处理器的柔软线组件940的线和/或设置在机电驱动设备110柔性杆170内部或外部的线能够以光纤连接装置替代。

成像设备905可包括与上述成像设备300和700类似的特征。例如，成像设备905可包括图像获取装置（例如摄像机）、导电地耦连到图像获取装置的电路装置、以及用于将电力供应到成像设备905的电力供应装置。

成像设备905的图像获取装置可包括有透镜、用于照明待成像目标的光源（例如光纤光源、照明灯泡、LED等）、设置成通过透镜来获取图像的图像传感器（例如CCD或CMOS类型的图像传感器）。在一个实施方式中，成像设备905的图像获取装置可进一步包括清洁装置，其用于将碎屑从透镜上清洁走。透镜、光源、图像传感器以及清洁装置中的每一个都通信地耦连到数据总线。

图10示出依据本发明另一示例实施方式的手术成像设备100的立体图。手术成像设备1100包括围合腿部1106a到1106d以及收缩致动器1102的体部104。腿部1106a到1106d分别连接到杆1112a到1112d。端头1108a到1108d分别从腿部1106a到1106d延伸。摄像机1114a到1114d分别地位于各端头1108a到1108d末梢处或末梢附近。

依据本发明的一个实施方式，腿部1106a到1106d以及其对应的端头1108a到1108d是可移动的。例如，腿部1106a到1106d在体部1104的圆筒形开口（将在下文更详细地解释）内是可移动的，从而使得腿部1106a到1106d以体部1104中心轴1104a为中心地径向移动。此外，腿部1106a到1106d可在体部1104中是可转动地移动的，例如，绕其自身的中心轴转动，从而使得端头1108a到1108d可分别地绕腿部1106a到1106d的中心轴旋转。可通过操作杆1112a到1112d而使腿部1106a到1106d各自以这些方式移动，如下文所进一步描述的。控制杆1112a到1112d延伸穿过开口1111。特别地，下文结合图15、16和17来更全面地描述腿部1106a到1106d在体部1104内的运动。

此外，端头1108a到1108d可相对于其相应腿部1106a到1106d移动。例如，端头1108a到1108d可在伸出位置和缩回位置之间移动，在伸出位置中，各端头1108a到1108d基本位于同一平面内，例如，各自大致垂直于其对应的腿部1106a到1106d，在缩回位置中，各端头1108a到1108d不位于大致相同的平面内，例如，每个都不大致垂直于其对应的腿部1106a到1106d。下文结合图18更全面地描述端头1108a到1108d在伸出位置和缩回位置之间的移动。

体部1104还可包括一储存设备1161。在本发明的一个实施方式中，储存设备1161储存与手术成像设备1100相对应的数据。储存在储存设备1161中的数据可包括型号/序列号标识符1161a、使用数据1161b、图像数据1161c以及处理中的数据1161d。型号/序列号标识符1161a单一地标明手术成像设备1100。使用数据1161b可包括例如关于手术成像设备1100已经使用的小时数、以及用手术成像设备1100观察的过程类型的信息。图像数据1161c可包括例如描绘了体腔的视觉图像静止帧、视频削波等。在本发明的一个实施方式中，当在手术过程中使用成像设备1100时，使用者可标记和分类图像数据1161c。此外，可传送使用数据1161b和图像数据1161c，以永久地储存在例如软盘、CD、硬盘等储存设备上，从而外科医生可以在后来观看所储存的数据。

体部1104还可包括处理器1161d。在本发明的一个实施方式中，处理器1161d配置为适于处理例如图像数据1161c的数据，并且可包括例如一操作程序，该操作程序控制手术成像设备1100的操作或控制对于例如图像数据1161c的数据的处理。例如，处理器1161d可包括一操作程序，其控制或操作手术成像设备1100的各种功能，例如透镜的移动、光强的调节、变焦放大、颜色、亮度及聚焦。

手术成像设备1100的体部1104还可包括一配置为适于容置控制线缆1200的槽1105，这将在下文结合图14进一步描述。通常地，控制线缆1200在摄像机1114a到1114d与视频显示设备1205和/或电力供应1210之间传输数据和/或电力。

图11示出图10所示体部1104沿B-B线的横截面视图。如上文所述，在此实施方式中，腿部1106a到1106d分别连接于控制杆1112a到1112d。控制杆1112a到1112d延伸穿过开口1111并且可相对于体部1104的中心轴1104a沿径向移动。腿部1106a到1106d轴向地延伸穿过体部1104并伸出圆筒形开口1107。开口1111配置为使得控制杆1112a到1112d可以充分地移动而使得腿部1106a到1106d在体部1107的圆筒形开口1107中的不同位置之间移动，如下文所进一步描述的。

如上所述，摄像机1114a到1114d分别地位于端头1108a到1108d的末梢之处或附近。图12和13示出依据本发明一个实施方式的具有摄像机1114的端头1108。在图12中，示出包括透镜1116和图像传感器1118的摄像机1114。一个或多个光源1115可安装在摄像机1114附近并提供光线，从而使得图像传感器1118可感受到图像。端头1108还可包括一个具有控制和电力导线的控制线路1122，所述控制和电力导线将电力传送给成像传感器1118和光源1155，和/或将图像数据传送给成像传感器1118或从成像传感器1118传送出图像数据。光源1115可包括例如发光二极管。

图13为图12所示端头1108沿A-A线的横截面视图。图13示出摄像机1114，其包括一对透镜1116、用于保护透镜1116的透镜盖1120、以及成像传感器1118。成像传感器1118可例如为一电荷耦合设备（下文称为“CCD”）。成像传感器1118从透镜接受图像并将图像转换成例如为电子信号的图像数据，以经过控制线路1122传送。摄像机1114还可包括内部电路，所述内部电路将由图像传感器1118获取的图像转换成电信号，以传送到视频显示设备。

虽然本发明的一个实施方式采用CCD作为成像传感器1118，但是也可使用其它适当的成像传感器。在本发明的另一个示例实施方式中，成像传感器1118为一个采用互补金属氧化物半导体（下文称为“CMOS”）工艺的集成电路。CMOS类型的图像传感器可包括一作为光检测元件的光电二极管或光电三极管。此外，CMOS图像传感器可传送模拟信号或将模拟-数字转换器用于传送信号。CMOS传感器可提供CCD传感器的替换方案，由于对光的敏感度较大，CMOS传感器在操作时所需要的能量更少。在2002年4月27日申请的美国专利申请10/127,310描述了其它可与示例实施方式一起使用的可能的成像设备和装置，在此将该专利申请全文特别地引入以作为参考。

图14示出依据本发明一个实施方式的控制线缆1200。控制线缆1200包括耦连件1211、导线1215和耦连件1212。控制线缆1200配置为通过耦连件1211附连到位于体部1104上的槽1105。导线1215将信号传送到位于各摄像机1114a到1114d中的成像传感器1118和从成像传感器1118传送出信号。此外，导线1215可传送用于使摄像机1114a到1114d的各个部件工作的电力。耦连件1212配置为附连到例如电视机屏幕、计算机屏幕、CRT或类似观察设备的视频显示设备1205，视频显示设备1205接收和处理图像数据以用于观察，和/或配置为附连到电力供应装置1205。

如上所述，在本发明的一个实施方式中，腿部1106a到1106d、以及它们相应的端头1108a到1108d可在各个位置之间移动。例如，腿部1106a到1106d、以及它们相应的端头1108a到1108d可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，端头1108a到1108d彼此平行，在第二位置中，各端头1108a到1108d的末梢并不彼此平行。图15示出腿部1106a到1106d以及它们相应的端头1108a到1108d处于第一位置中。在此第一位置中，腿部1106a到1106d在体部1104内转动，从而，端头1108a到1108d的末梢——例如分别具有摄像机1114a到1114d的端头1108a到1108d的端部——彼此靠近地设置。在本发明的一个实施方式中，端头1108a到1108d配置为配合在一起，从而减少端头1108a到1108d的末梢的横截面面积。例如，图16示出图15所示端头1108a到1108d沿线C-C的横截面视图，其中端头1108a到1108d的末梢各具有彼此互补的横截面形状，从而在端头1108a到1108d彼此平行时使得端头1108a到1108d的横截面面积最小化。此平行位置适于操作端头1108a到1108d以使其进入或移出患者的切口，下文将对此进行更全面地描述。

上文详细描述的图10示出腿部1106a到1106d以及它们相应的端头1108a到1108d处于第二位置中。在此第二位置中，腿部1106a到1106d在体部1104内转动，从而，端头1108a到1108d大致在同一平面内移动，例如在与体部1104的中心轴1104a大致垂直的平面内移动，从而不彼此平行。例如，图10示出腿部1106a到1106d以及它们相应的端头1108a到1108d在体部1104内转动，从而，端头1108a到1108d相对于彼此径向地分开，并且彼此之间关于体部1104的中心轴1104a以大致90度分离开。

在图17中示出腿部1106a到1106d以及端头1108a到1108d处于第二位置的另一视图。图17为图10所示手术成像设备100的仰视图。在图17所示的实施方式中，箭头F指示腿部1106b、1106c和1106d可在体部1104的圆筒形开口1107内移动的方向。此外，箭头G指示当端头1108a到1108d的对应腿部1106a到1106d绕其相应中心轴转动时端头1108a到1108d可以移动的方向。

如上文所述的，除了腿部1106a到1106d以及它们的端头1108a到1108d的如图17所示的移动之外，端头1108a到1108d还可以在伸出位置和缩回位置之间移动。上述的图10示出端头1108a到1108d处于伸出位置，其中各端头1108a到1108d大致处于同一平面内，例如各大致垂直于其相应的腿部1106a到1106d。在另一方面，图18示出手术成像设备1100处于缩回位置。如上所述，在所示的实施方式中，在缩回位置中，手术成像设备1100的端头1108a到1108d并不大致垂直于其相应的腿部1106a到1106d。在缩回位置中，手术成像设备1100的端头1108a到1108d相对于其相应的腿部1106a到1106d移动，从而使得各端头1108a到1108d的摄像机1114a到1114d指向一空间区域。在本发明的一个实施方式中，手术成像设备1100的端头1108a到1108d相对于其相应的腿部1106a到1106d移动，从而使得安装在各端头1108a到1108d中的成像传感器1118指向相同的空间区域，例如图18所示的空间区域1201。空间区域1201可以是在手术过程中使用手术器械的空间区域。从而，在此实施方式中，在缩回位置上，各端头1108a到1108d的成像传感器1118在手术过程中从不同的角度提供手术区域的视图。可选地，手术成像设备1100的端头1108a到1108d可以移动，从而使得各端头1108a到1108d的成像传感器1118指向不同的空间区域。

在一个实施方式中，通过致动缩回致动器1105，手术成像设备1100从伸出位置移动到缩回位置。缩回致动器1105相对于体部1104轴向地移动，从而，在缩回过程中，缩回致动器1102的底部1110沿箭头R指示的方向从体部1104移离。端头1108a到1108d优选由柔软材料制造，从而使得当有力作用在端头1108a到1108d上时端头1108a到1108d可以弯曲。例如，当缩回致动器1105的底部移入体腔内时，一个力可通过体腔的壁施加在端头1108a到1108d上。由此，可导致端头1108a到1108d弯曲，并且端头1108a到1108d可能如图18所示形成一弯曲的形状。在一个实施方式中，各端头1108a到1108d的弯曲形状与端头1108a到1108d所处的体腔的壁相一致。由此，位于各端头1108a到1108d末梢处的成像传感器1118可为使用者提供体腔区域的多个视图。此外，使用者可转动各端头1108a到1108d以从不同的角度观察体腔。

如上所述，图像数据可通过控制线缆1200传送，控制线缆1200在一端处插入到体部1104的槽1105中，而在另一端处插入到视频显示设备1205中。可选地，图像数据可无线地传送以显示在视频显示设备上。例如，手术成像设备1100可包括一无线装置，用于无线地传送显示在视频显示设备上的图像数据。图19示出本发明的一个实施方式，其采用一无线装置来无线地传送显示在视频显示设备上的图像数据。特别地，并且如图19所示，手术成像设备1100可包括一天线1145a，该天线1145a配置为适于传送图像数据和/或控制信号。手术成像设备1100的天线1145a可接收来自远程控制单元1147的天线1145b的控制信号1148。这些控制信号可包括例如控制成像传感器1118的信号、由光源1115所提供的光的强度、或者任何其它用于控制手术成像设备1100的操作的信号。此外，手术成像设备1100可通过手术成像设备1100的天线1145a将视频信号1158传送到视频显示设备1150的天线1150a。

在另一实施方式中，摄像机1114a到1114d可包括无线电路，使得可以将无线信号1158直接地传送到视频显示设备1150。因为手术成像设备1100的无线实施方式使得可以省略控制线缆1200和电力供应装置1210，所以，手术成像设备1100可如图19所示地包括一例如电池的局部电源1109。局部电源1109可将电力供应到成像传感器1118、光源1115、以及任何其它位于摄像机1114a到1114d内的内部电路，等等。在本发明的这个无线实施方式中，手术成像设备1100还可省略体部1104的配置为适于容置控制线缆1200的槽1105（图10所示）。

在再另一个实施方式中，手术成像设备1100能够以有线或无线的方式配备以其它的功能。在此实施方式中，槽1105可具有一个盖，所述盖使得使用者可以在成像设备1100无线地操作时覆盖住槽1105。如果使用者期望以有线地方式操作手术成像设备1100，则使用者可移去盖子并将控制线缆1200附连在槽1105中。在此实施方式中，成像设备1100的操作程序有利地配置为适于探测控制线缆1200何时附连到槽或从槽脱离，并且据此以有线或无线的方式操作手术成像设备1100。

在本发明的另一示例实施方式中，一个或多个例如成像传感器1118的成像传感器可设置在例如体部1104的体部内，或者设置在远程设备内。图21示出一个示例实施方式，其中具有设置在体部1104中的成像传感器1118。在此实施方式中，端头1108a到1108d包括例如导光装置315a到315d的导光装置以及例如透镜系统314a到314d的透镜系统，其将体腔内反射的光线导引到成像传感器1118a到1118d，以远程地获取体腔内的图像。例如，在这方面可采用光纤。

本发明的手术成像设备1100可用于各种类型的手术过程中。图20（a）到图20（c）示出操作手术成像设备1100以进行一示例类型的手术过程，例如一腹腔手术。应当理解，这仅仅是可由本发明的手术成像设备1100进行的许多类型的手术过程中的一种。依据此示例过程并参照图20（a），在腹壁AW上作出一抵达腹膜脂肪层PFL的切口1199。端头1108a到1108d插过切口1199。为了利于端头1108a到1108d的插入并且使得所需要的切口尺寸最小，端头1108a到1108d可由使用者置于第一位置中，例如图15所示的第一位置，其中端头1108a到1108d彼此平行。在端头1108a到1108d插入时，它们将腹膜P与腹膜脂肪层PFL分开。

在端头1108a到1108d以及底部1110被插入切口之后，使用者可使用控制杆1112a到1112d来分开端头1108a到1108d。图20（b）示出在端头1108a到1108d以及底部1110被插入切口之后且端头1108a到1108d已经被分开时的手术成像设备1100。如图20（b）所示，分开端头1108a到1108d，直至端头1108a到1108d位于第二位置，例如图10与17所示的第二位置，其中端头1108a到1108d彼此之间关于体部1104的中心轴1104a分开大约90度。

在端头1108a到1108d分开之后使用者可对收缩致动器1102施加向下的压力。当使用者使收缩致动器1102延伸穿过切口时，收缩致动器1102的底部1110推压腹膜P，从而使得腹膜P从腹膜脂肪层PFL脱离，而不刺穿腹膜P。由此，在腹壁AW与腹膜P之间形成一个空腔C，为外科医生提供一个进行手术过程的空间。图20（c）示出在收缩致动器1102的底部1110推压腹膜P而在腹壁AW与腹膜P之间形成空腔C之后的手术成像设备1100。图20（c）还示出，在收缩致动器1102延伸的期间以及当在腹壁AW与腹膜P之间形成空腔C时，端头1108a到1108d依据腹膜脂肪层PFL的曲率而弯曲。一旦端头1108a到1108d被置于如图20（c）所示的缩回位置，外科医生可通过电力供应装置1210向光源1115和成像传感器1118提供电力，从而产生空腔C的图像数据。在此缩回位置中，各端头1108a到1108d的成像传感器1118提供对空腔C的多个方向的视图，使得医生可以从不同角度观察正在空腔C中进行的手术过程。如果需要另外的视图，医生可以操纵控制杆1112a到1112d，直至获得期望的视图。

从而，本发明的依据各个实施方式的手术成像设备可减少获得体腔内手术区域不同视图的难度。与传统的手术摄像机不同，本发明的手术成像设备可以观察到多个视图而无需移除设备，传统手术摄像机要求外科医生从第一切口移除摄像机；在患者中作出另一切口；并且将摄像机重新插入第二切口内以改变手术区域的视图和/或从不同的角度观察手术区域。相反地，外科医生可简单地通过观察来自于位于手术区域中的不同位置上的各图像传感器的图像数据而从不同的角度观察手术区域。此外，如果这些视图不足够，医生可通过控制杆1112a到1112d来根据需要移动端头1108a到1108d以获得新的视图，而无需移除设备或作出另一手术切口。更进一步地，本发明的依据各实施方式的手术成像设备提供了单个的设备，其可以在手术区域中形成一空腔，从而提供进行手术过程的空间。此外，本发明的依据各实施方式的手术成像设备提供了一个或多个光源，所述光源提供手术区域中的光线，从而使得图像传感器可以提供有用的图像数据而无需作出另外的切口来插入额外的光源。

图22为一个示意图，其示出依据本发明一个实施方式的示例手术图像获取装置1500。如图22所示，图像获取装置1500包括至少一个光源1510，例如光源1510a、1510b、1510c和1510d。应当理解，可以使用任意数量的光源1510。光源1510配置为适于照明待成像目标。如上文更全面地描述的，光源1510可例如为光纤光源、灯泡、LED，等等。图22示出一可能的装置，其具有四个光源1510，其可用于照明患者的腹腔（示意性地示为腔1501）或者任意其它的腔。仅为示例目的，下文描述的装置指的是一个用于患者腹腔1501内的手术图像获取装置1500。优选地，光源1510位于腹腔1501内，从而从各个角度照明腹腔1501，以确保从各个角度充分地照明腹腔1501以及腹腔1501内的目标。

图像获取装置1500还包括至少两个图像传感器1540。在所示的实施方式中，图像获取装置1500包括六个图像传感器1540，在此示出为图像传感器1540a、1540b、1540c、1540d、1540e和1540f。应当理解，可以使用任意数量的图像传感器1540。图像传感器1540都配置为例如通过透镜来获取图像。如上文更全面地描述的，图像传感器1540可例如为光敏感设备，例如为CCD或CMOS类型的图像传感器。优选地，图像传感器1540位于腹腔1501内，从而获取共同地对应于整个腹腔1501的图像。然而，应当理解，虽然图像传感器1540优选地位于腹腔1501内，从而获取集体地对应于整个腹腔1501的图像，但是在其它实施方式中，图像传感器1540位于腹腔1501内，获取共同地对应于一比整个腹腔1501要小的部分的图像。此外，相对于也位于腹腔1501内的光源1510，图像传感器1540优选地位于腹腔1501内，从而获取由光源1510充分地照明的图像。

由各相应图像传感器1540获取的图像在此被称为图像帧。图23为一个示意图，其示出多个图像帧5400。如图23所示，各图像帧5400对应于一幅由图像传感器1540获取的图像。例如，图像帧5401对应于由图像传感器1540a获取的图像。类似地，图像帧5402、5403、5404、5405和5606分别对应于由图像传感器1540b、1540c、1540d、1540e和1540f获取的图像。

优选地，图像传感器1540位于腹腔1501内，从而，由各图像传感器1540获取的图像帧重叠而形成合成图像。图23示出分别由图像传感器1540a到1540f获取的图像帧5401到5406，图像帧5401到5406重叠而形成合成图像5407。合成图像5407可包括各图像帧5401到5406的选定部分。如上所述，合成图像5407优选地对应于整个腹腔1501的图像。然而，在其它实施方式中，合成图像5407对应于一部分腹腔1501的图像。在一个实施方式中，合成图像5407的长宽比为16：9。在另一个实施方式中，合成图像5407的长宽比为4：3。应当理解，合成图像5407可具有任意的长宽比。需要指出的是，在图23示出腹腔1501的合成图像5407的正视图的同时，图22还示出了合成图像5407的俯视图。从而，图22示出一种方式，其中可采用多个图像传感器1540来产生所述合成图像5407。

图24示出一视频处理程序的流程图。在依据本发明一个示例实施方式的手术设备的操作过程中进行该程序的步骤。依据本发明的一个示例实施方式，视频处理程序可储存在例如图10所示的处理器1161d中并由之执行。然而，应当理解，其它控制器、电子设备等可配置为执行图24所示步骤的一部分或全部。

在步骤2302中，至少两个图像传感器——例如示于图22中的图像传感器1540a到1540f——提供图像帧形式的图像数据。在步骤2302中，提供来自于各图像传感器的图像帧——例如分别来自于图像传感器1540a到1540f的图像帧5401到5406，以作为视频处理器的输入。仅为示例目的，下文解释由图10所示的处理器1161d所执行的图24的流程图，虽然应当理解可在本发明中使用任意配置为执行下文描述的步骤的视频处理器。

在步骤2304中，处理器1161d执行帧标准化过程。更特别地，处理器1161d通过调节图像帧——例如分别从图像传感器1540a到1540f接收到的图像帧5401到5406，如果需要的话，使得图像帧彼此的相对尺寸是相同的，从而标准化图像帧。此外，在步骤2304中，处理器1161d执行帧定向过程。更特别地，如果需要的话，处理器1161d通过旋转图像帧来定向帧——例如分别从图像传感器1540a到1540f接收到的图像帧5401到5406，如果需要的话，使得其彼此类似地定向。

在步骤2306中，处理器1161d进行帧接合步骤。更特别地，处理器1161d将经标准化和定向后的图像帧——例如分别从图像传感器1540a到1540f接收到的图像帧5401到5406——接合在一起。依据一个实施方式，处理器1161d通过确定图像帧5401到5406中彼此相同的那些部分——例如像素——来进行步骤2306中的帧接合步骤，例如确定图像帧5401到5406中的彼此重叠的那些部分。下文结合图26（c）所示的流程图来更加详细地解释可由处理器1161d执行的帧接合步骤的一个示例。

在执行步骤2306的帧接合步骤后，处理器1161d然后在步骤2308中产生一完全虚拟的视野，例如图23所示的合成图像5407。此外，在步骤2308中，处理器1161d可配置为进行图像稳定步骤。有利地，执行图像稳定步骤以稳定显示给使用者的图像，从而使得图像传感器1114a到1114d的运动——例如沿第一方向的转动——不会导致相应的变化，例如导致显示给使用者和由使用者观察到的图像沿第二方向转动。下文结合图25（c）所示的流程图来更加详细地解释可由处理器1161d采用的稳定步骤的一个示例。

在步骤2310中，可采用使用者输入设备——例如示于图19中的远程控制单元1147——来产生例如控制信号1148的控制信号，该控制信号由处理器1161d接收，且处理器1161d应用该信号来确立或调节合成图像5407的定向数据点。例如，操作人员可以采用例如操纵杆或其它控制设备、通过移动一个或多个图像传感器1540来确立或调节合成图像5407的定向。当在步骤2310中采用了例如远程控制单元1147的使用者输入设备而确立或调节合成图像5407的定向数据点的情形中，处理器1161d可依据在步骤2310中产生或调节的定向数据点再次执行步骤2308以再次产生一完全虚拟的视野——例如一新的合成图像5407。从而，处理器1161d通过步骤2308来确保合成图像5407保持正确地定向，而不管图像传感器如何地运动和再定向。

然后，处理器1161d可在步骤2312中选择地形成一关注区域，其对应于完全虚拟视野的一部分——例如合成图像5407的一部分。在步骤2316中，可采用例如远程控制单元1147的使用者输入设备来产生例如为控制信号1148的控制信号，所述控制信号由处理器1161d接收并且处理器1161d使用控制信号来选择合成图像5407的一部分。例如，操作人员可采用例如操纵杆或其它控制设备来选择地显示合成图像5407的所需部分——例如一个或多个图像传感器1540的图像帧。在一个实施方式中，处理器1161d还具有可选的自动跟踪特征。依据此实施方式，在步骤2316中，处理器1161d配置为自动地调节使用者所选择的关注区域。由此，使用者在步骤2316中起先选择的关注区域可进行调节，从而例如在手术器械于腹腔1501内移动时连续地显示手术器械。

在再另一个实施方式中，可采用例如远程控制单元1147的使用者输入设备来放大或缩小合成图像5407的一部分。例如，操作人员可采用例如操纵杆或其它控制设备来产生例如为控制信号1148的控制信号，所述控制信号由处理器1161d接收并且处理器1161d可使用所述控制信号来选择地放大或缩小合成图像5407的所需部分。依据此实施方式，在步骤2314中，处理器1161d配置为根据操作人员提供的信号来自动地调节使用者所选择的关注区域。

在步骤2318中，处理器1161d产生一个显示，例如用于由操作人员观察。当然，显示在步骤2318中的图像例如可以是在步骤2308中产生的整个腹腔的合成图像5407、合成图像5407的与在步骤2308中产生的所选的腹腔部分相对应的关注区域、变焦区域，等等。在步骤2318中，图像可显示在任意适当的显示设备上，例如在步骤2320中显示在例如图19所示无线视频显示设备1150的无线个人显示器上；在步骤2332中显示在例如图1所示无线视频显示设备145的头顶显示器上，等等。

如上所述，图25（c）为一流程图，其依据本发明一个示例实施方式示出可由处理器1161d采用的帧稳定步骤。在步骤2502中，处理器1161d开始帧稳定步骤。在步骤2504中，处理器1161d从例如为图像传感器540a的图像传感器获得一例如为图像帧5401的图像帧，并将图像帧5401储存成参考图像帧2550。例如，图25（a）示出依据本发明一个示例实施方式的图像帧2550。

回头参见图25（c），在步骤2506中，处理器1161d将参考图像帧2550分成多个图像区域。例如，图25（a）示出参考图像帧2550被分成九个参考图像区域，所述区域标记为参考图像区域R1到R9。应当理解，虽然图25（a）示出参考图像帧2550分成九个参考图像区域，但是在其它实施方式中，参考图像帧2550可分成任意数量的参考图像区域。

在步骤2508中，处理器1161d从例如为图像传感器540a的图像传感器获得一例如图像帧5401的当前的图像帧。例如，图25（b）示出依据本发明一个示例实施方式的当前图像帧2560。此外，在步骤2508中，处理器1161d将当前图像帧2560分成多个当前图像区域。有利地，处理器1161d将当前图像帧2560分成多个相对于参考图像区域大致类似地设置的当前图像区域，参考图像区域为在步骤2506中参考图像帧2550被分成的参考图像区域。例如，图25（b）示出当前图像帧2560分成九个当前图像区域，这些当前图像区域标记为图像区域R1’到R9’。

在步骤2510中，处理器1161d对当前图像帧2560中的每个区域相对于参考图像帧2550中的每个区域进行相关测量计算。在步骤2512中，处理器1161d计算位于当前图像帧2560中的每个图像区域的位移向量。优选地，对于位于当前图像帧2560中的每个图像区域，处理器1161d通过选择最匹配的——例如相对于当前图像帧2560中的当前图像区域而言具有最小的相关系数的——位于参考图像帧2550中的参考图像区域来进行这个计算。

在步骤2514中，处理器1161d计算与整个当前图像帧2560相对应的整体位移向量。优选地，处理器1161d计算与整个当前图像帧2560相对应的整体位移向量，从而使得整体位移向量是基于在步骤2512中为位于当前图像帧2560中的各当前图像区域所确定的各自的位移向量。

在步骤2516中，处理器1161d判定在步骤2514中所确定的整体位移向量是否超过一预定的稳定值。如果在步骤2516中处理器1161d判定整体位移向量没有超过预定的稳定值，则处理器1161d前进到步骤2518。在步骤2518中，处理器1161d将在步骤2514中所确定的整体位移向量应用到当前图像帧2560的各像素。此外，在步骤2518中，处理器1161d通过已经应用了整体位移向量的当前图像帧2560的像素产生一输出帧。输出帧例如为显示给使用者的图像。处理器1161d返回步骤2508以获取一新的当前图像帧2560并重复随后的步骤2510、2512等。

如果处理器1161d在步骤2516处判定整体位移向量超过一预定的稳定值，则处理器1161d前进到步骤2520。在步骤2520，处理器1161d例如通过提供一误差信号而将稳定误差传送给使用者。此外，在步骤2520处，处理器1161d为使用者提供一个获取新参考图像帧2560的机会。

在步骤2522处，处理器1161d判定在步骤2520使用者是否选择获取一新的参考图像帧2550。如果在步骤2522处理器1161d判定使用者没有选择获取一新的参考图像帧2550，则处理器1161d返回步骤2508以获取一新的当前图像帧2560，并重复随后的步骤2510、2512等。如果在步骤2522处理器1161d判定使用者选择获取一新的参考图像帧2550，则处理器1161d返回步骤2504以获取一新的参考图像帧2560，并重复随后的步骤2506、2508等。

处理器1161d可采用其它的方法来进行图像稳定过程。例如，依据本发明的一个示例实施方式，处理器1161d配置为执行在Allen等的“Implementing a Gray-Code Bit-Plane Matching Image StabilizationAlgorithm on a Xilinx FPGA”中所描述的图像稳定过程，现将其全文引入以作为参考。依据本发明的另一个示例实施方式，处理器1161d配置为适于执行在Samsung Electronics Co.1997年的“Digital ImageStabilization”中所描述的图像稳定过程，现也将其全文引入以作为参考。

如上所述，图26（c）为一个流程图，其依据本发明的一个示例实施方式示出可由处理器1161d采用的帧接合步骤。在步骤2602中，处理器1161d开始帧接合步骤。在步骤2604中，处理器1161d从例如为摄像机的各具有重叠视野的图像传感器获得图像帧。例如，处理器1161d可从第一摄像机获取第一图像帧以及从第二摄像机获取第二图像帧。图26（a）示出依据本发明的一个示例实施方式与第二图像帧2660重叠的第一图像帧2650。

回头参见图26（c），在步骤2606中，处理器1161d将第一图像帧2650以及第二图像帧2660的重叠部分分成多个重叠图像区域。例如，图26（a）示出，在第一图像帧2650以及第二图像帧2660的重叠部分中，第一图像帧2650被分成三个重叠图像区域，所述重叠图像区域的标号为第一重叠图像区域R1到R3，而第二图像帧2660被分成三个重叠图像区域，所述重叠图像区域的标号为第二重叠图像区域R1’到R3’。应当理解，虽然图26（a）示出第一图像帧2650以及第二图像帧2660中的每一个都被分成三个重叠图像区域，但是在其它实施方式中，第一图像帧2650以及第二图像帧2660中的每一个都可以被分成任意数量的重叠图像区域。

在步骤2610中，处理器1161d对第一图像帧2650中的每个重叠图像区域进行相对于第二图像帧2660中的每个重叠图像区域的相关测量计算。在步骤2612中，处理器1161d计算第一图像帧2650中的每个重叠图像区域的对齐向量。优选地，对于位于第一图像帧2650中的每个重叠图像区域，处理器1161d通过选择最匹配的——例如相对于第一图像帧2650中的重叠图像区域而言具有最小的相关系数的——位于第二图像帧2660中的重叠图像区域来进行这个计算。

在步骤2614中，处理器1161d计算与整个第二图像帧2660相对应的整体对齐向量。优选地，处理器1161d计算与整个第二图像帧2660相对应的整体对齐向量，从而使得整体对齐向量是基于在步骤2612中所确定的对于位于第二图像帧2660中的各第二图像区域的相应对齐向量。

在步骤2616中，处理器1161d判定在步骤2614中所确定的整体对齐向量是否超过一预定的接合值。如果在步骤2616中处理器1161d判定整体对齐向量没有超过预定的接合值，则处理器1161d前进到步骤2618。在步骤2618中，处理器1161d将在步骤2614中所确定的整体对齐向量应用到第一或第二图像帧2650、2660的各像素。此外，在步骤2618中，处理器1161d通过已经应用了整体对齐向量的第一或第二图像帧2650、2660的像素产生一复合输出帧。复合输出帧包括与第二图像帧2660对齐的第一图像帧2560。复合输出帧可例如显示给使用者。处理器1161d然后返回步骤2604以从各具有重叠视野的摄像机获取一图像帧并重复随后的步骤2510、2512等。

如果处理器1161d在步骤2616处判定整体对齐向量超过一预定的接合值，则处理器1161d前进到步骤2620。在步骤2620处，处理器1161d例如通过提供一误差信号而将接合误差传送给使用者。此外，在步骤2620处，处理器1161d为使用者提供一个获取新的第一及第二图像帧2650、2660的机会。

在步骤2622处，处理器1161d判定在步骤2620处使用者是否选择获取新的第一及第二图像帧2650、2660。如果在步骤2622中处理器1161d判定使用者没有选择获取新的第一及第二图像帧2650、2660，则处理器1161d返回步骤2604以从各具有重叠视野的摄像机获取图像帧，并重复随后的步骤2606、2608等。如果在步骤2622中处理器1161d判定使用者选择获取新的第一及第二图像帧2650、2660，则处理器1161d返回步骤2604以从各具有重叠视野的摄像机获取图像帧，并重复随后的步骤2606、2608等。

如上文所更全面地描述的，外科医生可以在手术过程中观察到手术区域以及在手术区域中所使用的器械通常是很重要的，以确保手术过程正确地进行。本发明还构想了各种结合例如手术钉合器等的手术器械来实现该目的的实施方式。图27（a）到27（e）为一系列的侧向横截面视图，其示出依据本发明一个示例实施方式的具有离轴图像系统的圆形切割/吻合设备2800。在另一方面，图28（a）到28（e）为一系列的侧向横截面视图，其示出依据本发明另一个示例实施方式的具有同轴图像系统的圆形切割/吻合设备2900。

参见图27（a），其示出一个侧向横截面视图，其示出一例如圆形切割/吻合设备的手术设备2800的DLU部分2802，该圆形切割/吻合设备例如可应用于吻合手术过程中。DLU部分2802包括套针2804，套针2804相对于DLU部分2802沿中心轴线2806是可轴向移动的，所述轴向移动例如通过由机电驱动设备110所驱动并容置在柔性杆170内的图13所示的第一可转动驱动轴杆的工作而实现。图27（a）示出套针2804位于在DLU部分2802内的缩回位置。

DLU部分2802还包括第一图像传感器部分2808。该第一图像传感器部分2808沿第二轴线2810位于DLU部分2802内。该第二轴线2810不同于中心轴线2806，例如是离轴的。第一图像传感器部分2808包括一在其远端具有开口的壳体2812。在该壳体2812内设置有图像获取装置2814。依据本发明一个实施方式，图像获取装置2814可包括位于壳体2818开口后方的第一透镜2816和例如为摄像机的图像传感器2818。有利地，第一图像传感器部分2808设置在DLU部分2802内，从而使得其相对于DLU部分2802的夹紧表面2820轴向地凹入。图像获取装置2814可配置为适于依据图像来产生图像数据并通过例如为图4（b）所示数据总线430的数据传送线缆将图像数据传送给处理器，例如传送给图3（b）所示的电路装置320。

应当理解，虽然图27（a）示出图像传感器2818直接设置在第一透镜2816的后方，但是在其它实施方式中，图像传感器2818可设置在一个远离第一透镜2816的位置处，其中来自于第一透镜2816的光线例如通过光纤连接装置而传送到图像传感器2818。在一个示例实施方式中，图像传感器2818设置在DLU部分2802中。在另一个示例实施方式中，图像传感器2818设置在一个杆中，例如设置在图1所示的柔性杆170中；设置在一个耦连到其上的耦连件中；例如设置在图1所示的第一耦连件175和/或第二耦连件185中；和/或设置在一个驱动设备中，例如设置在图1所示的机电驱动设备110。在任一情形中，图像数据可通过无线或有线连接装置传送到例如为图1所示机电驱动设备110的驱动设备。手术设备2800还可包括一清洁系统2827。该清洁系统2827可配置为适于清洁图像传感器2818和/或第一透镜2816。

图27（b）为手术设备2800的DLU部分2802的侧向横截面视图。在图27（b）中，套针2804沿中心轴线2806朝远方轴向地前伸，以在DLU部分2802中处于伸出位置。

图27（c）为一个侧向横截面视图，其示出一个安装在手术设备2800的DLU部分2802上的测量头部分2830。特别地，测量头部分2830通过套针容置套筒2832而安装在DLU部分2802上，从而相对于套针2804轴向地固定，以及在套针2804于缩回位置和伸出位置之间移动时沿中心轴线2806相对于DLU部分2802轴向地移动。图27（c）示出套针2804和测量头部分2832相对于DLU部分2802处于伸出的位置。

测量头部分2830还包括第二图像传感器部分2834。第二图像传感器部分2834沿第三轴线2836设置在测量头部分2830内。第三轴线2836不同于中心轴线2806，例如是离轴的。在优选实施方式中，DLU部分2802和测量头部分2830配置为具有例如相应的键和/或键槽、槽等的对齐机构2838，从而，当测量头部分2830通过套针容置套筒2832安装在DLU部分2802的套针2804上时，第三轴线2836与第二轴线2810对齐。

第二图像传感器部分2834包括管2840。第二透镜2842设置在该管2840内。依据本发明的一个实施方式，管2840具有朝近向延伸的尖端2842a。图27（a）所示的清洁系统2827还可配置为适于清洁第二透镜2842。有利地，管2840的内直径对应于——例如略大于——DLU部分2802中的第一图像传感器部分2808的壳体2812的外直径。管2840延伸穿过测量头部分2830，从而使得光线可以例如经过测量头中的开口2846、经过第二透镜2842以及经过管2840的近的尖端2842a而从管2840的远端传输。

图27（d）为一侧向横截面视图，其示出套针2804和测量头部分2830相对于DLU部分2802处于缩回位置。图27（e）为一侧向横截面视图，其示出如图27（d）所示的套针2804和测量头部分2832相对于DLU部分2802处于缩回位置，但是放大了很多。如图27（e）所示，测量头部分2830相对于DLU部分2802缩回，从而例如邻近DLU部分2802。在此位置中，测量头部分2830的管2840绕着壳体2812，而第一图像传感器部分2808的第一透镜2816与第二图像传感器部分2834的第二透镜2842对齐。

在操作时，套针2804首先缩回到图27（a）所示的位置，从而使得DLU部分可以插入到患者体内——例如插入到胃肠管内。然后，套针2804延伸到图27（b）所示的位置，且套针2804用于刺穿胃肠管的一个封闭部分。测量头部分2830置于胃肠管的第二、相邻部分内，且套针2804插入到测量头部分2830的套针容置套筒2832内，从而将测量头部分2830安装到套针2804上。对齐机构38确保DLU部分2802相对于测量头部分2830转动地对齐。然后，套针2804缩回，直至测量头部分2830大致邻近DLU部分2802的夹紧表面2820。在此位置中，胃肠管的组织被夹紧在测量头部分2830和DLU部分2802的夹紧表面2820之间。当套针2804相对于DLU部分2802缩回时，管2842的尖端2842a刺穿胃肠管的被夹紧在测量头部分2830和DLU部分2802的夹紧表面2820之间的组织。可自动或手动地应用清洁系统2827来清洁图像传感器2816、第一透镜2818和第二透镜2842上的血液或其它因为用管2842的尖端2842a穿刺组织部分而导致的体内流体或组织。

当套针2804相对于DLU部分2802进一步缩回时，测量头部分2830的管2840在第一图像传感器部分2808的壳体2812上滑动，从而使得第一图像传感器部分2808的第一透镜2816与第二图像传感器部分2834的第二透镜2842对齐。由此，例如图像的光线例如通过测量头中的开口2846、通过第二透镜2842而从管2840的远端传输到管2840的近的尖端2842a，通过第一透镜2816而抵达图像传感器2818。图像获取装置2814的图像传感器2818然后可产生与该图像相对应的图像数据，并将图像数据例如通过例如图4（b）所示数据总线430的数据传输线缆而传送给例如图3（b）所示电路装置320的处理器进行进一步处理。

示于图27（a）到27（e）中的手术设备2800提供了一种装置，其使得使用者可以观察手术区域而无需首先将手术设备2800从手术区域移走。例如，依据上述的本发明的实施方式，外科医生可通过夹紧和吻合位于手术设备2800的测量头部分2830和DLU部分2802之间的一部分组织来进行吻合手术。然后外科医生可以通过图像传感器2818来整体地观察该部分吻合组织，所述图像传感器配置为适于通过管2840来提供手术区域的图像，而无需从手术区域移除手术设备2800。为了获取例如吻合线的手术区域的整个视图，DLU部分2802可取决于测量头部分2830的几何形状在手术区域内转动。示于图27（a）到27（e）中的手术设备2800还提供了这样的优点：其中许多手术设备2800的构件与在没有这种光学/成像系统的手术设备中所使用的构件是类似的或相同的，从而改善在这些手术设备的部件之间的可互换性。

如上所述，图28（a）到28（e）为一系列的侧向横截面视图，其示出依据本发明另一示例实施方式的具有“同轴”图像系统的圆型切割/吻合设备2900的各个部分。参见图28（a），其示出一例如可应用于吻合手术过程中的圆形切割/吻合设备的手术设备2900的DLU部分2902的侧向横截面视图。DLU部分2902包括套针延伸部2904，套针头2905安装在该套针延伸部2904上。优选地，套针头2905可移除地安装在套针延伸部2904上。例如通过由机电驱动设备110所驱动并容置在柔性杆170内的图13所示的第一可转动驱动轴杆的工作，所述套针延伸部2904，从而安装在其上的套针头2905，可相对于DLU部分2802沿中心轴线2806轴向移动。图28（a）示出套针延伸部2904和套针头2905位于在DLU部分2902内的缩回位置。

套针延伸部2904至少部分地中空，并在其远端处具有一开口。此外，套针头2905具有一个沿轴向贯穿延伸的孔。通过其至少部分中空的内部，套针延伸部2904在可其内包括第一图像传感器部分2908。第一图像传感器部分2908沿第二轴线2910设置在套针延伸部2904内。优选地，第二轴线2910与中心轴线2906是重合的，例如与中心轴线2906同轴，例如是“同轴”的。第一图像传感器部分2908包括一图像获取装置2914。依据本发明的一个实施方式，图像获取装置2914可包括第一透镜2916和例如为摄像机的图像传感器2918。图像获取装置2914可配置为适于依据图像来产生图像数据并通过例如为图4（b）所示数据总线430的数据传送线缆而将图像数据传送给例如图3（b）所示电路装置320的处理器。

应当理解，虽然图28（a）示出图像传感器2918直接设置在第一透镜2916的后方，但是在其它实施方式中，图像传感器2918可设置在一个远离第一透镜2916的位置处，其中来自于第一透镜2916的光线例如通过光纤连接装置而传送到图像传感器2918。在一个示例实施方式中，图像传感器2918设置在套针延伸部2904中。在另一个示例实施方式中，图像传感器2918设置在一个杆中，例如设置在图1所示的柔性杆170中；设置在一个耦连到其上的耦连件中，例如设置在图1所示的第一耦连件175和/或第二耦连件185中；和/或设置在一个驱动设备中，例如设置在图1所示的机电驱动设备110中。在任何情形中，图像数据可通过无线或有线连接装置而传送到例如为图1所示机电驱动设备110的驱动设备。

图28（b）为手术设备2900的DLU部分2902的侧向横截面视图。在图28（c）中，其上安装有套针头2905的套针延伸部2904沿中心轴线2906朝远方轴向地前伸，以相对于DLU部分2902处于伸出位置。在图28（c）中，套针头2905从套针延伸部2904的远端移除。

图28（d）为一个侧向横截面视图，其示出一个安装在手术设备2900的DLU部分2902上的测量头部分2930。特别地，测量头部分2930通过套针容置套筒2932安装在套针2904上，从而相对于套针2904轴向地固定，以及在套针2904于缩回位置和伸出位置之间移动时沿中心轴线2906相对于DLU部分2902是可轴向移动的。图28（d）示出套针2904和测量头部分2932相对于DLU部分2902处于伸出的位置。

测量头部分2930还包括第二图像传感器部分2934。第二图像传感器部分2934设置在由测量头部分2930限定的居中设置且轴向延伸的孔2940内。优选地，孔2940限定第三轴线2936，该第三轴线2936与中心轴线2906是重合的，例如与中心轴线2906同轴，例如是“同轴”的。

第二图像传感器部分2934包括一个位于孔2940内的第二透镜2942。有利地，管2940的内直径对应于——例如略大于——DLU部分2902的套针延伸部分2904的外直径。有利地，管2940的内直径和DLU部分2902的套针延伸部分2904的外直径具有对应的啮合机构2938，这使得测量头部分2930可以安装到套针延伸部分2904上并相对于套针延伸部分2904轴向地固定在适当位置。孔2940延伸穿过测量头部分2930，从而使得光线可以例如经过第二透镜2942以及经过管2940的近端而从孔2940的远端传输。

图28（e）为一侧向横截面视图，其示出套针延伸部分2904和测量头部分2930相对于DLU部分2902处于缩回位置。如图28（d）所示，测量头部分2930相对于DLU部分2902缩回，例如与DLU部分2902相邻。

在操作时，其上安装有套针头2905的套针延伸部分2904首先缩回到图28（a）所示的位置，从而使得DLU部分2902可以插入到患者体内，例如插入到胃肠管内。然后，套针延伸部分2904和套针头2905延伸到图28（b）所示的位置，且套针头2905用于刺穿胃肠管的一个封闭部分。然后，套针头2905从套针延伸部分2904的远端移除。测量头部分2930置于胃肠管的第二、相邻部分内，且套针延伸部分2904插入到测量头部分2930的套针容置套筒2932内，直至套针延伸部分和套针容置套筒2932的啮合机构2938啮合。由此，测量头部分2930被安装到套针延伸部分2904上。然后，套针延伸部分2904缩回，直至测量头部分2930大致邻近DLU部分2902的夹紧表面2920。在此位置中，胃肠管的组织被夹紧在测量头部分2930和DLU部分2902的夹紧表面2920之间。当套针延伸部分2904相对于DLU部分2902缩回时，测量头部分2930的套针容置套筒2934受拉经过组织内的由DLU部分2902的套针头2905预先开出的开口。

当套针延伸部分2904相对于DLU部分2902进一步缩回时，使得第一图像传感器部分2908的第一透镜2916靠近第二图像传感器部分2934的第二透镜2942。由此，例如图像的光线例如通过第二透镜2942、通过第一透镜2916而从测量头部分2930的孔2940的远端传输到图像传感器2918。图像获取装置2914的图像传感器2918然后可产生与该图像相对应的图像数据，并将图像数据传送给处理器进行进一步处理，例如通过例如图4（b）所示数据总线430的数据传输线缆而传送到图3（b）所示的电路装置320。

如上所述，示于图28（a）到28（e）中的手术设备2900提供了一种装置，其使得使用者可以观察手术区域而无需首先将手术设备2900从手术区域移走。例如，依据上述的本发明的实施方式，外科医生可通过夹紧和吻合位于手术设备2900的测量头部分2930和DLU部分2902之间的一部分组织来进行吻合手术。然后外科医生可以通过图像传感器2918来整体地观察该部分吻合组织——所述图像传感器配置为适于通过孔2940来提供手术区域的图像，而无需从手术区域移除手术设备2900。优选地，示于图28（a）到28（e）中的手术设备2900还使得使用者可以获取手术区域——例如吻合线——的整体视图，而不需要DLU部分2902在手术区域内转动。

此外，上述手术设备2900具有这样的优点：其消除了转动地对齐测量头部分2930和DLU部分2902的步骤，因为通过居中设置的“同轴”装置，套针延伸部分2904的图像传感器2918与位于测量头部分2930中的孔2940自动地对齐。此外，本文所描述的手术设备2900具有这样的优点：其消除了对尖锐部分——例如图27（c）所示的管2940的尖端2942a——的需要，因为在套针延伸部分2904相对于DLU部分2902缩回的期间，测量头部分2930的套针容置套筒2934被拉经组织中的由DLU部分2902的套针头2905预先开出的开口。尖锐部分的消除减少了在手术过程中无意地刺穿一组织部分的可能性。此外，消除了用尖锐部分来刺穿一组织部分的需求，这可以减少血液或其它体内流体或组织使图像传感器2918接收到的图像变模糊的可能性。结果，可以消除用清洁系统来清洁图像传感器和/或透镜上的由于用尖锐部分穿刺组织部分而导致的血液或其它体内流体或组织的需求，因为在安装到DLU部分2902上之前，测量头部分2930中的透镜2942可由用户手动地清洁。

虽然上文描述了圆型钉合器的各个实施方式，但是，应当理解，本发明可应用在任何类型的配置为用于手术区域内的手术设备中。例如，本发明可应用在任何类型的手术设备中，其中所述手术设备具有例如为DLU部分的包括图像传感器的第一部分、以及例如为测量头部分的第二部分，所述第二部分可相对于第一部分移动并包括用于将例如图像的光线传输到图像传感器的装置。有利地，手术设备的装置使得图像可以由图像传感器接收到而无需将手术设备从手术区域移除。

在本发明的各个实施方式中，有利地，图像传感器和光源分开地设置。例如，虽然在某些时候将图像传感器和光源设置在一起是有利的，例如为了确保提供足够的光线而使得图像传感器可以正确地操作，然而，在其它实施方式中，将光源集成在不同的手术构件或配件中可能是有利的。由此，光源可用于除提供足够的光线以使得图像传感器可以操作之外的各种目的。

现在参见图29（a），其示出一手术系统3100，该手术系统3100可包括与图1所示手术系统100相类似且不再在此描述的构件。手术系统3100包括通过柔性杆3170以能够拆卸的方式耦连到手术配件3120上的机电驱动设备3110。手术配件3120可包括配置为进行任何类型的手术操作的任何类型手术构件。仅为示例的目的，下文将进一步描述作为主动脉夹紧配件的手术配件3120。应当理解，在其它实施方式中，手术配件3120可仅仅是光源的壳体且不执行任意其它的手术功能。

依据本发明此实施方式的手术配件3120包括一个或多个光源3150。光源3150可以是能够提供照明的任何设备——例如发光二极管、磷荧光光源、光纤等。在一个实施方式中，光源3150可一体地设置在手术配件3120内。可选地，光源3150可永久性地或暂时地附连到手术配件3120。手术配件3120还可具有例如为小型电池的电源3745。电源3745可以操作而将电力提供到一个或多个光源3120。

此外，手术系统3100可包括图像获取装置3715。图像获取装置3715可以是配置为能够附连到柔性杆3170上的设备或设备的一部分。由此，图像获取装置3715可构成第二手术配件，例如图29（b）所示的第二手术配件3700，并且可由机电驱动设备3110操作和/或控制。可选地，图像获取装置3715可以是设备或设备的一部分，所述设备不配置为能够附连到柔性杆3170上，而是可以操作并独立于机电驱动设备3110地起作用。例如，图像获取装置3715可以是一个例如图4（a）所示成像器的成像器，或者可以是例如图10中所示手术成像设备的手术成像设备。可选地，图像获取装置3715可具有任何其它可行的设置。

图29（b）示出图像获取装置3715的一个示例实施方式。图像获取装置3715可包括一带有聚焦透镜3735的光学系统3720。此外，图像获取装置3715可进一步包括成像传感器，例如包括诸如CCD3725的光敏感设备。当图像获取装置3715指向待成像目标时，聚焦透镜3735将反射的光聚焦在CCD3725上。无线发射器（或者例如收发器）3740可置于图像获取装置3715中，并且可以与CCD3725通信地连通。在美国专利5,604,531中描述了这种无线发射器的一个示例，在此将其全文特别地引入以作为参考。另外，例如小电池的电源3745a置于图像获取装置3715中，并且可以工作而将电力提供到CCD3725和无线发射器3740。在操作时，由CCD3725获取的图像可通过无线发射器3740无线地传输到位于例如机电驱动设备110的远程设备中的对应接收器（或者收发器）。

虽然本发明描述成将CCD用作图像传感器，但是也可使用其它适当的图像传感器，例如使用CMOS类型的图像传感器。CMOS传感器所需要的电力低于CCD图像传感器，因为其对光的敏感度更高。CMOS图像传感器可包括例如光电二极管和/或光电三极管，以探测从待成像目标反射的光。CMOS图像传感器能够以模拟信号的方式或可选地在由模拟-数字转换器处理后以数字信号的方式传送图像数据。

在操作时，手术配件3120可插入到手术区域内。一旦置入手术区域内，手术配件3120然后可被用于执行其构造所适于执行的类型的手术操作。在上述的示例实施方式中，例如在手术配件3120为主动脉夹紧配件的示例实施方式中，手术配件3120可插入到手术区域中，从而使得主动脉位于夹紧表面之间。然后可以例如通过机电驱动设备3110和在机电驱动设备3110的控制下来操作手术配件3120而夹紧主动脉。在一个实施方式中，光源3150然后启动，以提供手术区域内的照明。当然，应当理解，可在手术配件3120插入到手术区域中之前启动光源3150。

在一个实施方式中，一旦在手术区域中应用了手术配件3120且启动了光源3150，则手术配件3120可从柔性杆3170移去。然后手术配件3120可留在手术区域内，从而使得光源3150提供手术区域内的照明，而柔性杆3170从手术区域移除。其后，图像获取装置3715可置于手术区域内，从而获得与手术区域相对应的图像数据。如上文所更全面地描述的，在一个实施方式中，图像获取装置3715附连到柔性杆3170并由机电驱动设备3110操作和控制，而在其它实施方式中，图像获取装置3715独立于机电驱动设备3110地工作。

有利地，光源3120在手术区域中提供足够的光线，从而使得图像获取装置3715可以获取与手术区域相对应的足够图像数据。例如，光源3120可工作以提供足够的光线，从而使得观察与图像数据相对应的图像的使用者可以判断出是否适当地使用手术附件3120。在上述的实施方式中，光源3120可工作以提供足够的光线，从而使得观察与图像数据相对应的图像的使用者可以判断出主动脉是否由主动脉足够地夹紧。另外地或可选地，光源3150可保留在患者的手术区域内，并且可用于继续对手术区域提供照明，以用于操作人员需要执行的任何其它功能，例如不同手术器械的插入、操作人员对手术区域的物理检查，等等。

虽然图29（a）和（b）示出了手术系统的一个包括分开设置的成像传感器和光源的示例实施方式，但是应当理解，本发明还可包括成像传感器和光源可以是一次性的或者分开地设置的各种其它构造。

在本文中特别地示出和/或描述了本发明的数种实施方式。然而，应当理解，对本发明的改进和修改由上述的教示所覆盖，而不会偏离本发明的精神和所期望的范围。

Claims (20)

1.一种手术成像设备，包括：

至少一个用于照明目标的光源；

至少两个图像传感器，每个图像传感器配置为产生与所述目标相对应的图像帧形式的图像数据，每个图像帧与至少一个其他图像帧部分地重叠，每个所述图像传感器对应于所述目标的不同观察点；以及

视频处理器，其配置为同时从每个图像传感器接收与所述图像帧相对应的所述图像数据，并且通过合并所述图像帧来处理所述图像数据以从经合并的图像帧产生合成图像，每个所述图像帧对应于所述合成图像的一部分，

其中所述至少两个图像传感器彼此相对安置从而所述合成图像在其之间产生，并且各个相对的图像传感器朝向各自的观察点成角度以在至少两个相对的图像传感器之间产生所述合成图像。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述手术成像设备配置为插入到患者体内。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述手术成像设备配置为插入到患者腹腔内。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述合成图像对应于患者的整个腹腔。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述视频处理器配置为对从各图像传感器接收到的所述图像数据进行标准化。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述视频处理器配置为对从各图像传感器接收到的所述图像数据进行定向。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述视频处理器配置为接合从各图像传感器接收到的所述图像数据以产生所述合成图像。

8.如权利要求2所述的设备，其中所述视频处理器通过对从一个图像传感器接收到的图像数据的与从另一个图像传感器接收到的图像数据的一部分相重叠的部分进行处理来接合从各图像传感器接收到的所述图像数据。

9.如权利要求1所述的设备，其中所述视频处理器配置为确立或调节所述合成图像的定向数据点。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述视频处理器通过移动一个或多个所述图像传感器的控制设备来确立或调节所述合成图像的定向数据点。

11.如权利要求1所述的设备，其中所述视频处理器配置为选择地产生与所述合成图像的一部分相对应的关注区域。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述视频处理器依据从控制设备接收到的信号来选择地产生与所述合成图像的一部分相对应的所述关注区域。

13.如权利要求11所述的设备，其中所述视频处理器配置为自动地调节所述关注区域。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述视频处理器自动地调节所述关注区域，从而在手术器械移动时连续地显示所述手术器械。

15.如权利要求1所述的设备，其中所述视频处理器配置为选择地产生与从使用者输入设备接收到的信号相对应的关注区域，以用于放大或缩小所述合成图像的一部分。

16.如权利要求1所述的设备，进一步包括耦连到所述视频处理器的显示设备，所述视频处理器配置为产生用于显示在所述显示设备上的显示图像。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述显示设备是无线的个人显示器。

18.如权利要求16所述的设备，其中所述显示设备是头顶显示器。

19.如权利要求1所述的设备，其中所述合成图像的长宽比为16：9。

20.如权利要求1所述的设备，其中所述合成图像的长宽比为4：3。

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