CN104720734A - 用于在手术过程中使用的系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于在手术过程中使用的系统。该系统包括：内窥镜；耦合于内窥镜的成像装置；耦合于成像装置的成像处理器；以及耦合于成像处理器的至少一个管理系统，其中管理系统的功能在接收到来自成像处理器的通信后被自动地调节。还公开了一种在手术过程中调节手术位置的图像的方法。

Description

用于在手术过程中使用的系统
本申请是申请日为2010年2月23日、申请号为201080010381.1(PCT/US2010/024978)、发明名称为“用于在手术过程中使用的系统”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请是2009年3月4日提交的美国专利申请No.61/157391的PCT国际申请，在此将该美国专利申请的内容以参考的方式全部并入。
技术领域
本公开涉及用于在诸如内窥镜手术的手术过程中使用的系统。
背景技术
当前，在诸如内窥镜手术过程的手术过程中，来自手术位置的光学图像被内窥镜捕捉。该图像被发送至耦合于内窥镜的诸如摄像机的成像装置，被处理，并且然后被所述装置发送至诸如摄像机控制单元的成像处理器。成像处理器在将图像发送至诸如监视器的显示单元之前进一步处理图像。监视器上的图像被手术室人员密切地观察，从而当图像变得不清晰时，能够进行手动调节以恢复图像的清晰画面。例如，当在手术位置发生出血并且图像变红时，外科医生或手术人员的另一成员对诸如流体泵的流体管理单元进行手动调节，以对手术位置进行冲洗并恢复图像的清晰画面。该手动行为需要时间和资源，因而增加了手术人员在实施手术时所花费的时间量。
因此，需要这样一种系统：其允许成像处理器检测图像何时变得不清晰，并且通过自动地将该信息通信至例如流体管理系统而进行响应，使得能够对流体管理系统进行自动调节以恢复手术位置的清晰图像。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种用于在手术过程中使用的系统。该系统包括：内窥镜；耦合于内窥镜的成像装置；耦合于成像装置的成像处理器；以及耦合于成像处理器的至少一个管理系统，其中管理系统的功能在接收到来自成像处理器的通信后被自动地调节。
在一个实施例中，内窥镜能够将光学图像发送至成像装置。在另一个实施例中，成像装置处理光学图像并将图像发送至成像处理器。在又一个实施例中，所述系统还包括耦合于成像处理器的显示单元，其中成像处理器进一步处理图像并将图像发送至显示单元。在又一个实施例中，对管理系统的调节允许对发送至显示单元的图像进行调节。在又一个实施例中，成像装置包括摄像机。在一个实施例中，成像处理器包括摄像机控制单元。在另一个实施例中，所述至少一个管理系统包括流体管理系统。
在又一个方面，本公开涉及一种在手术过程中调节手术位置的图像的方法。所述方法包括：提供一种内窥镜系统，该内窥镜系统包括内窥镜、耦合于内窥镜的成像装置、耦合于成像装置的成像处理器、耦合于成像处理器的至少一个管理系统、以及耦合于成像处理器的显示单元；以及通过利用内窥镜观察手术位置来获取手术位置的图像，所述图像通过成像处理器被发送至显示单元，其中管理系统的功能在接收到来自成像处理器的通信后被自动地调节，对管理系统的调节允许对图像进行调节。
在一个实施例中，所述至少一个管理系统包括流体管理系统。
本公开的进一步的应用领域将从下面提供的详细描述中变得显而易见。应当理解，下面的详细描述和具体示例，虽然指出了本公开的优选实施例，但仅仅用于示例的目的，并不意在限制本公开的范围。
附图说明
结合在说明书中并构成其一部分的附图示出了本公开的实施例，并与书面的描述一起用来解释本公开的原理、特征和特性。在附图中：
图1示出了本公开的系统的第一实施例。
具体实施方式
下面对一个或多个优选实施例的描述在本质上仅仅是示例性的，绝不意在限制本发明、其应用或使用。
图1示出了在内窥镜手术过程中使用的本公开的系统10的第一实施例。系统10包括具有第一端11a和第二端11b的内窥镜11。内窥镜11的第一端11a设置在诸如关节腔的体腔20内，并且诸如摄像机的成像装置12耦合于内窥镜11的第二端11b。诸如摄像机控制单元的成像处理器13通过诸如线缆的耦合装置30耦合于摄像机12。
通过单独的耦合装置40、50耦合于成像处理器13的是诸如监视器的显示单元14和诸如流体管理系统的管理系统15。流体管理系统15包括流体泵15a和耦合于泵15a的流体流入/流出线路15b、15c。对于本公开的目的，使用的是包括用于流入和流出两方面的线路的单筒式系统(single cartridge system)。所述筒通过耦合装置耦合于泵15a。然而，其他系统也可以使用。诸如盐水袋或其他流体源的流体源15d通过第一管15f耦合于泵15a，并且废物容器15g通过第二管15h耦合于泵15a。
在手术过程期间，来自手术位置20的光学图像由位于内窥镜11内的光学透镜捕捉。图像被发送至摄像机12，具体来说是发送至摄像机12内的传感器，并且由该传感器进行处理从而产生模拟视频信号。该模拟视频信号被同样位于摄像机12内的模数转换器转换成数字视频信号。该转换器可以是对本领域普通技术人员公知的任何模数转换器。除了转换器之外，可选地，摄像机12还可以包括串行器-解串器(SERDES)。如果正常的摄像机读取速度被保持并且数字视频信号被并行地发送至摄像机控制单元13，则可能需要耦合装置30的直径增大，这可能导致耦合装置30太大并且不灵活。SERDES的使用通过使信号串行化并增加串行传输率而基本上减少了这种可能性。
一旦数字视频信号被发送至摄像机控制单元13，则信号被位于单元13内的数字视频信号处理器进行处理。经过处理的信号然后通过耦合装置40被发送至监视器。
数字视频信号处理器将包含在信号内的每个数据字段再分成关注的区域。关于这些区域的统计信息被所述处理器提供给微处理器或视频处理器，所述微处理器或视频处理器同样包含在单元13内并通过存储器映射接口与所述处理器进行交互。其他的接口也可以使用。所述统计信息包括但不限于红、绿、蓝(RGB)值。所述微处理器通过存储在微处理器内的算法和其他代码将RGB值转换成色调/饱和/值(HSV)。除了HSV之外的颜色空间如L*AB可以从RGH值转换。随后，微处理器使用该HSV信息来通过颜色(色调)检测手术区域20处血液的存在和位置，并且通过颜色的强度(饱和度)来确定该血液的浓度。一旦血液的浓度变得足够高以致监视器上的图像变得不清晰，该不清晰的图像信息将被控制单元微处理器通过耦合装置50自动地下载到位于流体管理系统15中的微处理器。
一旦接收到该信息，流体管理系统15的功能，例如流体流入或流体流出，便被自动地调节，以创建图像的清晰画面。例如，当在位置20处发生出血并且图像变红时，单元13将该信息下载到流体管理系统15，并且可以进行对泵15a的压力设定的预定调节。例如，可以发生通过流体流入线路15b到位置20的流体流入，以对位置20进行冲洗，并恢复图像的清晰画面。可替代地，可以发生通过流体流出线路15c从位置20的流体流出，以便抽取流体并恢复图像的清晰画面。这些调节过的设定可以持续预定的时长并且自动地返回到之前的设定，或者，调节过的设定可以一直持续到摄像机控制单元13检测到图像内的红色水平位于预定水平以下的时间，从而发送信号给泵15a以将其设定返回到先前的水平。
另外，由控制单元微处理器进行的对统计的示差分析(differential analysis)可以帮助在手术区域20处的静止红色物体和运动物体(例如，血液)之间进行区分。微处理器可以对每个数据字段评价统计和/或处理多个数据字段范围内的示差改变，以控制向手术区域20的流体流入和从手术区域20的流体流出的速率。另外，一旦控制单元13提供将致动流体管理系统15的信息给流体管理系统15(即，引起向手术区域20的流体流入和从手术区域20的流体流出)，系统15可发送确认收到该信息和系统15的致动的通信给单元13。关于这一点，控制单元13与流体管理系统15之间的通信构成闭环控制系统。另外，一旦单元13接收到该确认，单元13可随后发送关于该致动的信息给监视器14，使得屏上显示展示在监视器上，从而允许客户知晓系统15被致动。
另外，不同于通过线缆30、40、50发送信息，发送可以通过射频技术或其他无线技术的使用而是无线的。控制单元13和流体管理系统15用来进行通信的通信软件协议可以是，但不限于，RS232或TCP/IP。
除了图像内红色的识别之外，其他颜色或图像属性也可以由于各种其他手术原因而由单元13检测，并被自动地通信至流体管理系统15。另外，包括但不限于剃刀控制单元、射频发生器和气体吹送器的其他管理系统和装置可以耦合于单元13，以便属性的检测和随后的通信来用于识别。例如，气体吹送器可以耦合于单元13，使得在手术期间可以由单元13检测到诸如组织颗粒的残留物和起泡，并将其通过信号通信至吹送器。在吹送器接收到该信息后，可以进行对吹送器压力设定的预定调节。例如，可以发生空气或某种其他医药物质到位置20的流入，以使位置20处没有残留物并恢复图像的清晰画面。
由于可以对如上参照相应的示例描述的示例性实施例进行多种改动而不偏离本公开的范围，所以意使包含在上面的描述中并在附图中示出的所有主题都理解为示例性而非限制性的。因此，本公开的边界和范围不应由上述示例性实施例中的任何一个限制，而是应当仅仅根据所附权利要求及其等效形式来限定。

Claims (33)

1.一种用于在手术过程中使用的系统，包括：
内窥镜；
耦合于所述内窥镜的成像装置,其中，所述内窥镜能够向所述成像装置发送至少手术位置的流体的光学图像,
耦合于所述成像装置的至少一个成像处理器，所述成像处理器操作用于进行至少所述手术位置的流体的光学图像的示差分析；以及
耦合于所述成像处理器的至少一个管理系统，所述管理系统操作用于进行至少一个特定的功能，
其中，所述成像处理器进一步操作用于向所述管理系统发送至少一个通信，该通信与至少所述手术位置的流体的光学图像的示差分析相关，并且
其中，所述管理系统进一步操作用于在接收到来自所述成像处理器的通信之后自动地调节所述特定功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像装置处理所述光学图像，并且将该图像发送至所述成像处理器。
3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括耦合到所述成像处理器的的显示单元，其中所述成像处理器进一步处理所述图像并将所述图像发送至所述显示单元。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，对所述管理系统的调节允许对发送至所述显示单元的图像进行调节。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像装置包括摄像机。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像处理器包括摄像机控制单元。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个管理系统包括流体管理系统。
8.一种在手术过程中调节手术位置的图像的方法，所述方法包括：
提供内窥镜系统，所述内窥镜系统包括内窥镜、耦合于所述内窥镜的成像装置、耦合于所述成像装置的至少一个成像处理器、耦合于所述成像处理器的用于进行至少一个特定功能的至少一个管理系统、以及耦合于所述成像处理器的显示单元；
通过利用所述内窥镜观察手术位置来获取至少手术位置的流体的光学图像；
通过所述成像处理器向所述显示单元发送所述光学图像；
通过所述成像处理器进行至少所述手术位置的流体的光学图像的示差分析，
通过所述成像处理器向所述管理系统发送至少一个通信，该通信与至少所述手术位置的流体的光学图像的示差分析相关；以及
通过所述管理系统，在接收到来自所述成像处理器的通信之后自动地调节所述特定功能，对所述管理系统的所述特定功能的调节允许对发送至所述显示单元的所述光学图像进行调节。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述至少一个管理系统包括流体管理系统。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：通过所述内窥镜将所述光学图像发送至所述成像装置。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：通过所述成像装置处理所述光学图像；以及通过所述成像装置发送所述光学图像到所述成像处理器。
12.根据权利要求8所述的方法，其中进行所述流体的光学图像的示差分析包括进行所述手术位置的流体运动的示差分析。
13.一种用于在手术过程中使用的系统，包括：
内窥镜；
耦合于所述内窥镜的成像装置；
耦合于所述成像装置的成像处理器；以及
耦合于所述成像处理器的至少一个管理系统，所述至少一个管理系统包括流体管理系统，其中，响应于血液的检测，所述管理系统的功能在接收到来自所述成像处理器的通信后被自动地调节。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述内窥镜能够将光学图像发送至所述成像装置。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述成像装置处理所述光学图像并将所述图像发送至所述成像处理器。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括耦合于所述成像处理器的显示单元，其中所述成像处理器进一步处理所述光学图像并将所述光学图像发送至所述显示单元。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，对所述管理系统的调节允许对发送至所述显示单元的光学图像进行调节。
18.根据权利要求13所述的系统，其中，所述成像装置包括摄像机。
19.根据权利要求13所述的系统，其中，所述成像处理器包括摄像机控制单元。
20.一种用于在手术过程中与内窥镜、通信地耦合到所述内窥镜的成像装置以及通信地耦合到所述成像装置的成像处理器一起使用的管理系统，所述管理系统包括：
通信地可耦合到所述成像处理器的流体管理系统，所述流体管理系统具有至少一个特定的功能，
其中，响应于血液的检测，所述流体管理系统的所述特定的功能在接收到来自所述成像处理器的通信后被自动地调节。
21.根据权利要求20所述的管理系统，其中，所述流体管理系统包括流体泵。
22.根据权利要求21所述的管理系统，其中，所述流体管理系统还包括可耦合于所述流体泵的流体流入和流出线路。
23.根据权利要求22所述的管理系统，其中，所述流体流入和流出线路是筒式系统的一部分。
24.根据权利要求23所述的管理系统，其中，所述流体管理系统还包括耦合装置，该耦合装置操作用于将所述筒式系统耦合至所述流体泵。
25.根据权利要求21所述的管理系统，其中，所述流体泵可耦合至流体源。
26.根据权利要求25所述的管理系统，其中，所述流体管理系统还包括操作用于将所述流体泵耦合至所述流体源的第一管。
27.根据权利要求21所述的管理系统，其中，所述流体泵可耦合至废物容器。
28.根据权利要求27所述的管理系统，其中，所述流体管理系统还包括操作用于将所述流体泵耦合至所述废物容器的第二管。
29.一种用于在手术过程中与内窥镜、通信地耦合到所述内窥镜的成像装置以及通信地耦合到所述成像装置的成像处理器一起使用的方法，所述方法包括：
提供流体管理系统，所述流体管理系统具有至少一个特定的功能；
通信地将所述流体管理系统耦合到所述成像处理器；以及
响应于血液的检测，在接收到来自所述成像处理器的通信后自动地调节所述流体管理系统的所述特定的功能。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述流体管理系统包括流体泵，并且其中所述方法还包括：
通过耦合装置将流体流入和流出线路耦合到所述流体泵。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述流体流入和流出线路是筒式系统的一部分。
32.根据权利要求30所述的方法，还包括：耦合所述流体泵至流体源。
33.根据权利要求30所述的方法，还包括：耦合所述流体泵至废物容器。
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