CN103932671A - 具有夜视功能的关节镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械领域，涉及一种具有夜视功能的关节镜系统，包括关节镜和监视器，所述关节镜上设置有夜视摄像系统，与所述夜视摄像系统连接设置有夜视功能处理主机，还包括光学镜头系统，与所述光学镜头系统连接设置有冷光源主机和普通摄像主机，本发明通过关节镜内部的夜视摄像系统主动或者被动捕捉关节腔及壁间辐射的红外线，有效避开了传统关节镜多余的光干扰，在无光或弱光情况下获得关节腔内部的夜视图像，使医生可以更真实地了解关节腔的组织状况；同时，通过将夜视图像与有光情况下的关节腔及壁间的图像进行分析对比，可以得到传统关节镜观察下不容易获取的病症等潜在信息，进一步丰富和补充了关节镜诊断的手段。

Description

具有夜视功能的关节镜系统

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体的说，涉及一种具有夜视功能的关节镜系统。 

背景技术

夜视成像技术目前主要有两种工作方式，第一种是图像增强方式，这种技术能采集微弱的光线，包括红外线光谱的低区(这一区域的光线即便存在，肉眼也看不到)，然后将其放大到一定水平，以便让人能清楚地观察图像；第二种是红外线热成像技术，这种技术能捕捉到红外光谱的高区光线，也就是物体以散热形式发出的光线而非反射光，温度较高的物体(例如人的身体)会比温度较低的物体(例如树木或建筑物)发出更多的红外线。 

传统的内窥镜系统大都采用冷光源作为内窥镜照明的介质，并通过传统棱镜光学系统或者电子CCD光学系统来获取人体器官腔体组织的图像，以此作为诊断人体器官病症的依据，不过该方法的不足之处在于：一般人体器官内的可见病变可通过肉眼的观察直接获得诊断结果，而某些潜在的病症却表现不出视觉性状，所以即便得到内窥镜反馈的图像也无法诊断，必须通过取组织活检等方式来获得。此外，采用冷光源进行照射时，其光信号势必对人体器官的微观结构(如细胞)造成一定程度的刺激，从而影响其正常的新陈代谢，在该情况下获取的诊断信息也不能最客观地反应人体器官的病变情况，而与之相对的是，即使在没有外来光源或仅有微光的情况下，人体器官本身也会发出的微弱的光线或者由于自身新陈代谢而向外辐射红外线，如果可以捕捉这些信号并加以处理，得到的夜视图像势必能更加真实地反映人体器官的真实状况，其图像所包含的信息也更加丰富，通过和冷光源照射得到的图像进行分析对照，可以更加全面地诊断器官的病变情况。 

现有的关节镜都是在有光的条件下，医生通过关节镜的光学系统观察到关节腔内的面貌，目前尚没有出现具有夜视功能的关节镜系统。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有夜视功能的关节镜系统，该系统利用夜视摄像系统在无光或者弱光的情况下对关节腔的内部进行查探并获得关节腔体及壁间的夜视图像，使医生在传统内窥镜的基础上可以比较关节腔的夜视图像和有光照情况下的图像，从而全面、客观地诊断关节腔病症。 

为了达到上述目的，采用如下技术方案： 

一种具有夜视功能的关节镜系统，包括关节镜和监视器，所述关节镜上设置有夜视摄像系统，与所述夜视摄像系统连接设置有夜视功能处理主机，所述夜视功能处理主机与监视器相连。 

进一步地，所述夜视摄像系统包括依次连接的用于接收红外线的夜视摄像头物镜、用于加强图像分辨率的像素增强元件、用于改变红外线传播方向的转向物镜、用于将光学影像转化为数字信号的CCD光电成像元件及数据输出结构。 

更进一步地，所述关节镜包括镜身和工作端部，所述工作端部呈柱状结构，所述镜身上设置有数据输出端。 

再进一步地，所述工作端部的前端为先端部，所述夜视摄像头物镜设置于先端部上。 

还进一步地，还包括光学镜头系统，与所述光学镜头系统连接设置有冷光源主机和普通摄像主机，所述普通摄像主机与监视器相连。 

作为一种具体实施例，所述光学镜头系统为电子CCD光学系统，所述关节镜的镜身上设置有与冷光源主机连接的冷光源接头，工作端部内贯穿设置有光导纤维，先端部上设置有光学镜头，所述冷光源接头与光导纤维连接。 

作为一种具体实施例，所述先端部上还设置有红外线发射端。 

进一步地，所述红外线发射端呈环形分布于先端部端面的圆周上 

作为一种具体实施例，所述工作端部的长度介于150mm～200mm之间，工作端部横截面为圆形且其外径小于等于12mm，所述光学镜头的直径大于等于2.8mm。 

作为一种具体实施例，所述关节镜在镜身上还设置有用于控制关节镜系统的工作状态的控制模块，所述控制模块与普通摄像主机和夜视功能处理主机连接。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

通过关节镜内部的夜视摄像系统主动或者被动捕捉关节腔及壁间辐射的红外线，可以避开传统关节镜多余的光干扰，在无光或弱光情况下获得关节腔内部的夜视图像，使医生可以更真实地了解关节腔及壁间的组织状况；通过设置光学镜头系统，可以获得关节腔及壁间在光照情况下的图像；同时，通过对关节腔及壁间的夜视图像和有光照情况下的图像进行分析对比，可以得到传统关节镜观察下不容易获取的病症等潜在信息，使医生可以更加全面、客观地了解关节腔的病变情况。 

附图说明

图1是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统的组成示意图。 

图2是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统的关节镜结构示意图。 

图3a是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统(同时具备普通光学镜头系统和主动模式夜视摄像系统)的关节镜先端部示意图。 

图3b是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统(仅具备主动模式夜视摄像系统)的关节镜先端部示意图。 

图3c是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统(同时具备普通光学镜头系统和被动模式夜视摄像系统)的关节镜先端部示意图。 

图3d是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统(仅具备被动模式夜视摄像头系统)的关节镜先端部示意图。 

图4是本发明所述具有夜视功能的关节镜系统的控制模块示意图。 

图中：1-关节镜；2-冷光源主机；3-普通摄像主机；4-夜视功能处理主机；5-操作键盘；6-第一监视器；7-第二监视器；11-工作端部；12-冷光源接头；13-数据输出端；14-控制模块；131-光学镜头；132夜视摄像头物镜；133-红外线发射端；121-光导纤维。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明做出进一步说明： 

参见图1、图2及图3a-图3d，本发明所述的具有夜视功能的关节镜系统，包括关节镜1和监视器，所述关节镜1上设置有夜视摄像系统，与所述夜视摄像系统连接设置有夜视功能处理主机4，所述夜视功能处理主机4用于处理夜视摄像系统反馈的数据并与监视器连接，所述夜视摄像系统包括依次连接的夜视摄像头物镜132、像素增强元件、转像物镜、CCD光电成像元件和数据输出结构，其中夜视摄像头物镜132用于接收红外线、像素增强元件用于加强图像分辨率、转向物镜用于改变红外线传播方向以将来自像素增强单元的红外图像投射到CCD光电成像元件，CCD光电成像元件用于将光学影像转化为数字信号，数据输出结构将接收到的信号输出至夜视功能处理主机4，与夜视功能处理主机4连接还设置有用于进行人机交互操作的操作键盘5。 

上述关节镜1包括镜身和工作端部11，其中工作端部11为采用硬质材料制成的柱状结构， 工作端部11的长度介于150mm～200mm之间，横截面优选为小于等于12mm的圆形，其前端部位为先端部，所述夜视摄像头物镜132设置于先端部上，为了实现在有光情况下对胆囊的查探，本发明所述的具有夜视功能的关节镜系统还包括光学镜头系统，与所述光学镜头系统连接设置有冷光源主机2和普通摄像主机3，普通摄像主机3与监视器相连，所述光学镜头系统为电子CCD光学系统，包括依次连接的光学镜头131、CCD光电成像元件和数据输出结构，所述关节镜1的镜身上设置有通过光导纤维连接线路与冷光源主机2连接的冷光源接头12，工作端部11内贯穿设置有光导纤维121，先端部上设置有直径大于等于2.8mm的光学镜头131，所述冷光源接头12与光导纤维121连接，为了激发关节腔内部组织辐射较多的红外线，还可以在先端部上设置通过控制线路与夜视功能处理主机4连接的红外线发射端133，该红外线发射端133呈环形分布于先端部端面的圆周上，基于有无红外线发射端133，本发明的夜视摄像系统可分为主动模式夜视摄像系统和被动模式夜视摄像系统两种。 

根据上述说明，本发明所述的具有夜视功能的关节镜系统至少具备四种4种不同形式：第一种形式是同时具备普通光学镜头系统和主动模式夜视摄像系统的关节镜系统(形式A，参见图3a)；第二种形式是同时具备普通光学镜头系统和被动模式夜视摄像系统的关节镜系统(形式C，参见图3c)；第三种形式是仅具备主动模式夜视摄像系统的关节镜系统(形式B，参见图3b)；第四种形式是仅具备被动模式夜视摄像系统的关节镜系统(形式D，参见图3d)。其中主动模式夜视摄像头系统(形式A和形式B)相对被动模式夜视摄像头系统(形式C和形式D)增加了红外线发射端133；兼有普通光学镜头系统的关节镜系统(形式A和形式C)相对于仅具备夜视功能的关节镜系统(形式B和形式D)增加了光学镜头131、光导纤维121、冷光源接头12、冷光源主机2和普通摄像主机3。 

关节镜11在镜身上还设置有用于控制关节镜系统的工作状态的控制模块14，所述控制模块14与普通摄像主机3和夜视功能处理主机4连接，所述控制模块14表面使用防水及耐高压材料设计，其上设置有显示屏和按钮开关，使之具有良好的可操作性和安全性，控制模块14能实现的功能，在操作键盘5上同样能实现。 

基于上述结构和设置，下面结合图4对本发明所述具有夜视功能的关节镜系统的工作原理做出说明，为了最全面地说明本发明的结构和功能，本实施例选择兼有普通光学镜头系统和主动模式夜视摄像系统的关节镜系统作为说明对象。 

在对关节腔进行探测时，首先固定患者关节处，待消毒完成并通过穿刺进入关节腔后，将关节镜1的工作端部11经由穿刺部位进入关节腔进行观察，关节镜1外接冷光源主机2、普通摄像主机3、夜视功能处理主机4、操作键盘5及监视器；医生可以通过操作键盘5或控 制模块125选择普通摄像模式来对关节腔体进行常规检查，则冷光源主机2发出的冷光经由冷光源接头12和光导纤维121进入关节腔，在该光线的照射下，电子光学CCD系统的光学镜头131对关节腔及其壁间进行拍摄，并将得到的图像数据由数据输出结构(本实施例中即为数据输出端13)传输到普通摄像主机3处进行处理，最后由普通摄像主机3将上述图像输送到监视器进行显示。 

当上述观察完成后，关闭冷光源主机2，并将关节镜系统切换至夜视功能状态，在被动夜视模式状态下，位于先端部的夜视摄像头物镜132通过捕捉关节腔壁间辐射的微弱红外线并由像素增强元件进行处理，该红外线图像经由转向物镜投射至CCD光电成像元件上并被转化为数字信号，最后由数据输出端13输出至夜视功能处理主机4，夜视功能处理主机4在监视器上显示上述图像；如果关节腔壁间发射的红外线强度不够时，可以将系统切换到主动夜视模式状态，与被动夜视模式状态相比，在主动夜视模式状态下，关节镜系统指令红外线发射端133向胆囊壁发射一定频率的红外线，则关节腔及壁间受激辐射出较多的红外线，夜视摄像系统对这些红外线进行捕捉并生成夜视图像，最后由夜视功能处理主机4通过比对夜视图像和有光情况下的图像，自动分析两者之间的差异性，并得出分析结果，为医生准确诊断关节腔及壁间疾病提供常规观察所不能得到的信息和数据。 

为了让医生能同时看到夜视图像和有光照的图像，上述监视器设置为2台，其中第一监视器6与夜视功能处理主机连接，第二监视器7与普通摄像主机连接。 

应该理解，以上具体实施例所公布的内容仅为本发明的部分优选方案，凡是基于本发明的技术方案、符合本发明的技术精神，属于本领域技术人员无需进行创造性劳动即可得到的实施都应属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.具有夜视功能的关节镜系统，包括关节镜和监视器，其特征在于，所述关节镜上设置有夜视摄像系统，与所述夜视摄像系统连接设置有夜视功能处理主机，所述夜视功能处理主机与监视器相连。

2.如权利要求1所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述夜视摄像系统包括依次连接的用于接收红外线的夜视摄像头物镜、用于加强图像分辨率的像素增强元件、用于改变红外线传播方向的转向物镜、用于将光学影像转化为数字信号的CCD光电成像元件及数据输出结构。

3.如权利要求2所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述关节镜包括镜身和工作端部，所述工作端部呈柱状结构，所述镜身上设置有数据输出端。

4.如权利要求3所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述工作端部的前端为先端部，所述夜视摄像头物镜设置于先端部上。

5.如权利要求4所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，还包括光学镜头系统，与所述光学镜头系统连接设置有冷光源主机和普通摄像主机，所述普通摄像主机与监视器相连。

6.如权利要求5所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述光学镜头系统为电子CCD光学系统，所述关节镜的镜身上设置有与冷光源主机连接的冷光源接头，工作端部内贯穿设置有光导纤维，先端部上设置有光学镜头，所述冷光源接头与光导纤维连接。

7.如权利要求4-6任一项所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述先端部上还设置有红外线发射端。

8.如权利要求7所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述红外线发射端呈环形分布于先端部端面的圆周上。

9.如权利要求6所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述工作端部的长度介于150mm～200mm之间，工作端部横截面为圆形且其外径小于等于12mm，所述光学镜头的直径大于等于2.8mm。

10.如权利要求7所述的具有夜视功能的关节镜系统，其特征在于，所述关节镜在镜身上还设置有用于控制关节镜系统的工作状态的控制模块，所述控制模块与普通摄像主机和夜视功能处理主机连接。