CN109644266B - 能够实现手术区域的深度感知的立体可视化系统 - Google Patents

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Abstract

一种立体系统包括门组件、第一传感器和第一线缆、第二传感器和第二线缆、第一显示器和第二显示器。门组件包括轴线、沿轴线延伸的第一通道和第二通道。第一传感器相对于轴线以第一角度固定在第一通道内，并朝向位置向内指向。第一线缆从第一传感器延伸。第二传感器相对于轴线以第二角度固定在第二通道内，并朝向该位置向内指向。第一角度和第二角度在该位置会聚以限定感知深度。第二线缆从第二传感器延伸。第一显示结构设置在眼镜框的左孔附近，第二显示结构设置在眼镜框的右孔附近。

Description

能够实现手术区域的深度感知的立体可视化系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月26日提交的第62/342,108号美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本公开涉及手术可视化系统。更具体地，本申请涉及一种立体可视化系统，该系统能够例如在手术期间实现手术区域的深度感知。
背景技术
微创手术技术利用门(例如，牵开装置或简单的牵开器)来通过患者的小切口执行医疗程序。与具有大切口的开放式外科手术技术相比，微创手术技术可减少组织创伤、失血、手术持续时间、感染概率以及术后药物使用，从而为患者、外科医生和医院带来显著益处。
随着外科医生对这些技术的熟练程度越来越高，门的开口(例如，牵开器的直径)可以进一步减小，以更精确和锐利地瞄准患者的解剖结构。然而，减少进入患者的开口大大降低了外科医生通过门进入手术区域的可见性。手术放大镜是一种常用的放大技术，包括连接到眼镜架的双目镜片。然而，由于在微创手术技术中通过这种减小开口的门的可见度有限，手术放大镜变得越来越不实用。因此，新的微创技术通常依赖于来自设置在手术区域中的具有各种相机技术的相机的数字图像数据。相机的数字图像数据通常呈现在独立的显示屏上，该显示屏通常连接到患者的床侧。相机通常是单视的，因此不能实现深度感知，这对于区分患者体内的各种解剖结构是至关重要的。
存在允许立体视觉的手术显微镜。然而，这种显微镜非常笨重，不可移动，并且对于执行大多数微创手术的小型医院、外科中心和私人医生而言通常成本过高。此外，显微镜对于外科医生来说并不自然，并且需要将外科医生的位置和注意力从显示屏上观察到手术区域，通过单独的显微镜观察，并且再次返回，以便区分各种解剖学病人内部的结构。前述内容效率不高并且存在某些危险，因为当外科医生切换他/她的位置和注意力时，这种切换需要外科医生记住并组合不同的视图。
此外，前述可视化技术不被设计成与特定的微创门相互作用，使得相机和显微镜对准目标结构耗费时间并且复杂。由于缺乏可用选项，许多外科医生只是采用较大切口的手术，以便提供手术区域的最佳可视化。然而，较大的切口可能会对患者的康复产生负面影响，并从切口产生更大的瘢痕。
人双眼视觉允许深度感知。这需要在略微不同的角度下向人的双眼呈现相同的图像。每只眼睛的图像投影或视差的微小差异可以为外科医生的大脑提供手术区域中的解剖结构的相对深度信息。更具体地，在外科手术期间，外科医生需要与小的、敏感的组织和结构相互作用，例如血管、神经、韧带和肌肉，如果受伤，可能导致严重的患者伤害或死亡。当前的单视场可视化技术不提供外科医生的深度感知，并且负面地影响外科医生区分手术区域中的解剖结构的能力，尤其是在结构交织、难以接近和/或光线不足的情况下。
因此，期望提供一种交互式且易于使用的立体可视化系统，该系统使用外科医生的自然双目视觉能够深度感知手术区域而无需单独的显微镜。
发明内容
本公开中呈现的立体可视化门系统将相应的图像数据递送到外科医生，使得能够以自然双目方式形成立体图像，该系统能够容易地集成到诸如微创外科手术等常规外科手术中，而没有与结合微创门使用当前技术相关的相关困难和成本，包括手术放大镜、独立显示器以及立体显微镜等技术。
立体可视化门系统包括门组件、第一图像传感器和第一线缆、第二图像传感器和第二线缆、第一显示结构和第二显示结构。
门部件包括轴线和多个通道，其中通道包括沿轴线延伸的第一通道和第二通道。
第一图像传感器相对于轴线以第一角度固定在第一通道内，并且朝向位置向内指向。第一线缆从第一图像传感器延伸以传输第一图像数据。
第二图像传感器相对于轴线以第二角度固定在第二通道内，并且朝向该位置向内指向。第一角度和第二角度在该位置会聚以限定感知深度。第二线缆从第二图像传感器延伸以传输第二图像数据。
第一显示结构设置在眼镜框的左孔附近，以通过左孔呈现第一图像数据，第二显示结构设置在眼镜框的右孔附近以通过右孔显示第二图像数据。
通过第一孔和第二孔可见第一显示结构和第二显示结构外部的视图。此外，第一图像数据和第二图像数据通过第一孔和第二孔是可见的，使得能够形成布置在感知深度内的结构的立体视图。
在一些情况下，第一显示结构和第二显示结构可相对于眼镜框成角度。而且，第一显示结构和第二显示结构可以相对于彼此成角度。
该系统还可包括框架、第一显示孔和第二显示孔。框架可包括第一眼孔和第二眼孔。此外，第一显示孔可以靠近第一眼孔，第二显示孔可以靠近第二眼孔。
该系统还可以包括第一放大装置、第一电子显示器、第二放大装置和第二电子显示器。第一放大装置可以相对于第一显示孔设置并且可以在第一放大装置的第一端连接到第一电子显示器，而第二放大装置可以相对于第二显示孔设置并且可以在第一放大装置的第一端连接到第二电子显示器。
此外，第一显示结构可包括靠近第一放大装置的第二端设置的第一反射镜结构，第二显示结构可包括靠近第二放大装置的第二端设置的第二反射镜结构。
第一反射镜结构可包括第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜和第二反射镜可以相对于将第一反射镜与第二反射镜分开的竖直平面成45度角，并且第二反射镜可以靠近第一眼孔设置。
第二反射镜结构可包括第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜和第二反射镜可以相对于将第一反射镜与第二反射镜分开的竖直平面成45度角，并且第二反射镜可以靠近第二眼孔设置。
第一显示结构可包括第一放大装置和第一电子显示器。第一放大装置可以在第一放大装置的第一端处相对于第一显示孔设置，并且在第一放大装置的第二端处靠近第一电子显示器。第二显示结构可包括第二放大装置和第二电子显示器。第二放大装置可以在第二放大装置的第一端处相对于第二显示孔设置，并且在第二放大装置的第二端处靠近第二电子显示器。
该系统还可以包括处理装置，该处理装置包括：第一输入数据端口，被配置为接收第一图像数据；以及第二输入数据端口，被配置为接收第二图像数据。第一输入数据端口可以连接到第一线缆，第二输入数据端口可以连接到第二线缆。处理装置还可包括：第一输出数据端口，被配置为将第一图像数据发送到第一电子显示器；以及第二输出数据端口，被配置为将第二图像数据发送到第二电子显示器。
通过结合附图阅读的以下详细描述，本公开的这些和其他目的、目标和优点将变得显而易见。
附图说明
呈现附图以帮助描述本公开的实施例，并且提供附图仅用于说明实施例而非限制。
图1A示出了立体可视化门系统的示例性立体装置的前立体图。
图1B示出了立体可视化门系统的另一示例性立体装置的前立体图。
图2A示出了图1A的示例性立体装置的后立体图。
图2B示出了图1B的另一示例性立体装置的后立体图。
图3A示出了图1A的示例性立体装置的分解图。
图3B示出了图1B的另一立体装置的分解图。
图3C示出了立体可视化门系统的又一示例性立体装置的前立体图。
图4A示出了图1A的立体装置的示例性电子视觉显示器。
图4B示出了图1B的立体装置的另一示例性电子视觉显示器。
图5示出了图1A的立体装置的示例性放大装置。
图6示出了图1B的立体装置101的示例性反射镜。
图7示出了微创门系统的示例门组件。
图8示出了包括图7的门组件的微创门系统的立体图。
图9示出了示例性图像传感器。
图10示出了相对于图7的门部件设置的多个图像传感器。
图11示出了包括图8的微创门系统的立体可视化门系统，带有图7的门组件与图9和图10的图像传感器。
图12A示出了连接到图1A的示例性立体装置的示例性立体门系统。
图12B示出了连接到图1B的示例性立体装置的示例性立体门系统。
图13示出了示例性通用计算机系统的框图。
具体实施方式
本文描述了能够实现手术区域的深度感知的立体可视化系统和方法。将参考附图详细描述各种实施例。只要有可能，在整个附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。对特定示例和实现方式的参考是出于说明性目的，并且不旨在限制本公开或权利要求的范围。在不脱离本公开的范围的情况下，可以设计替代实施例。另外，将不详细描述本公开的公知元件或将省略该公开的公知元件，以免模糊本公开的相关细节。
图1A示出了立体可视化门系统的示例性立体装置100的前立体图。装置100包括框架104、电子显示器200、放大装置300和反射镜结构400。
如图1A所示，框架104包括电子显示器外壳106、眼镜架108和支架105。框架104还限定后壁116和前壁114，后壁116和前壁114从眼镜架108延伸到电子显示器外壳106。框架104可以由诸如聚合物、金属、陶瓷或其一种或多种的复合材料的材料制成。一种或多种其他材料可以用于框架104。
电子显示器外壳106设置在眼镜架108的侧面上。每个电子显示器外壳106包括从后壁116延伸到框架104的前壁114(例如，外壳106的后壁到前壁)的孔，并且被配置成容纳相应的电子显示器200和相应的放大装置300。
相应的耳机附件110从框架104的后壁116延伸或附接到框架104的后壁116(例如，外壳106的后壁)，允许立体装置100在外科医生的面部和耳朵上舒适地平衡。此外，相应的耳机102从每个耳机附件110延伸超出外科医生的耳朵，具有钩部分112，其构造成将框架104固定在外科医生的面部和耳朵上。在一些情况下，可以省略耳机附件110，其中耳机102从框架104的后壁116(例如，相应的外壳106的后壁)延伸或附接到框架104的后壁116。
眼镜架108包括从框架104的后壁116延伸到前壁114(例如，眼镜框108的后壁到前壁)的两个孔(例如，圆形、椭圆形、矩形、另一形状或任何形状组合)。孔被配置为允许外科医生通过眼镜架108的孔看到各个显示器，这组合地允许外科医生形成能够实现手术区域的深度感知的立体视图。眼镜框108的孔可以基于外科医生的视力来保持非处方镜片或处方镜片。
支架105从框架104的前壁114(例如，外壳106的前壁)延伸或附接到框架104的前壁114。反射镜结构400经由支架105附接到位于眼镜架108前面和部分位于眼镜架108下方的框架104，允许外科医生通过眼镜框108的孔和反射镜结构400看到关于装置100的周围外部视图。具体地说，支架105可以包括一个或多个臂107，反射镜结构400可以固定在臂107上或之间。例如，支架105包括在顶部延伸的一个臂和在支架的底部延伸的一个臂，并且反射镜结构400固定在臂107之间。反射镜结构400可使用胶水、螺钉、螺栓或摩擦配合中的一种或多种相对于臂固定107。
反射镜结构400(也可以被描述为显示器结构)提供来自电子显示器200的由设置在手术区域中的相应相机捕获的相应图像数据或者由电子显示器200和相应的放大装置300的组合产生的相应放大图像数据，允许外科医生通过眼镜框108的孔和反射镜结构400看到手术区域的相应图像数据。应当注意，虽然左右反射镜结构400显示为两个单独的反射镜结构中，这些反射镜结构也可以是在反射镜支架105之间延伸的包括两个反射镜结构400的一个整体结构。
反射镜结构400以从反射镜结构400的前平面(图6)到框架104的前壁114的平面限定的角度成角度，或者与固定在眼镜架108的孔中的镜片的平面成角度。在图1A中，角度可以是零(0)度。将参考图3C更详细地描述更大的角度。
图1B示出了立体可视化门系统的另一示例性立体装置101的前立体图。装置101包括框架104、电子显示器200和放大装置300。
框架104包括眼镜架108和支架115。框架104可由诸如聚合物、金属、陶瓷或其一种或多种的复合材料的材料制成。一种或多种其他材料可以用于框架104。
支架115从眼镜架108的前部延伸或附接到眼镜架108的前部。电子显示器外壳106(这里也可以描述为显示器结构)经由支架115附接在眼镜架108的前面和部分下面，允许外科医生通过眼镜框108的孔和电子显示器外壳106看到周围的外部视图。更具体地，支架115可包括臂117，电子显示器外壳106固定到臂117。例如，支架105包括在支架105的底部延伸的臂117，并且电子显示器外壳106沿臂117的末端部分并朝向眼镜架108的中心设置，允许外科医生在臂117和电子显示器外壳106上通过眼框架108的孔以更大的可见度看到装置100外部的周围环境。
在一些情况下，支架115可以从眼镜架108向下倾斜，这允许臂117和电子显示器外壳106相对于眼镜架108成角度，从而当外科医生直视眼镜框108时提供装置100外部的周围环境的改善的可视性，以及当外科医生通过眼镜架108向下看进电子显示器外壳106时提供手术区域的极佳可见性。
应当注意，支架115不一定从眼镜架108向下倾斜，以使臂117和/或电子显示器外壳106相对于眼镜架108成角度。在一些情况下，支架115可以从眼镜架108直线延伸，但是臂117可以根据对电子显示器外壳106的所需角度而相对于支架115旋转。在一些其他情况下，支架115可以从眼镜架108直线延伸，并且臂117也可以在没有旋转的情况下从支架115延伸，但是电子显示器外壳106可以根据眼镜架的所需角度相对于臂117旋转。
电子显示器外壳106可以以从显示器外壳106的前平面(图3B)到眼镜架108的前平面限定的角度成角度，或者与固定在眼镜框108的孔中的镜片的前平面成角度。该角度可以在大约零(0)度到大约三十(30)度的范围内。优选范围也可以在约十七(17)度至约二十二(22)度的范围内。由于电子显示器外壳106远离框架104成角度，因此当外科医生直视眼镜架108时，这提供了装置101外部周围环境的改善的可见性，以及当外科医生通过眼镜架108向下看入电子显示器外壳106时提供了手术区域的可见性。
每个电子显示器外壳106包括从外壳106的后部朝向眼镜架108延伸的孔，并且被配置为容纳相应的电子显示器200和相应的放大装置300。电子显示器200可以向外科医生的眼睛提供由设置在手术区域中的各个相机捕获的相应的图像数据，或者由电子显示器200和各个放大装置300的组合产生的相应放大图像数据可以被提供给外科医生的眼睛。虽然左右臂/外壳组合显示为两个单独的结构，但是这些结构也可以是一个整体结构，其包括在支架115之间延伸并连接外壳106的臂。
耳机102延伸超出外科医生的耳朵，具有钩部112，钩部112构造成将框架104固定在外科医生的面部和耳朵上。
眼镜架108包括两个孔(例如，圆形、椭圆形、矩形、另一种形状或任何形状组合)。孔被配置为允许外科医生通过眼镜架108的孔看到各个显示器，这组合地允许外科医生形成能够实现手术区域的深度感知的立体视图。眼镜框108的孔可以根据外科医生的视力保持非处方镜片或处方镜片。
图2A示出了立体可视化门系统的示例性立体可视化装置100的后立体图，而图3A示出了立体可视化装置100的分解图，其更详细地示出了各个电子显示器200、放大装置300和反射镜结构400。
如图1A、2A和3A特别示出的那样，外科医生可以通过眼镜框108的孔和反射镜结构400看到周围的外部视图。这是重要的，以便外科医生可以使用眼镜架108来观察装置100外部的周围环境(例如，手术室或手术室)，同时还能够在不改变他/她的位置的情况下容易地将外科医生的视图瞬间切换到手术区域并且允许外科医生在切换时保持对手术区域中的特定结构的关注。
图2B示出了立体可视化门系统的示例性立体可视化装置101的后立体图，而图3B示出了立体可视化装置101的分解图，其示出了各个电子显示器200和放大装置300。
立体可视化装置101的示例性放大装置300包括一个或多个放大镜302(例如，通常称为放大镜302)。允许光通过外壳106的孔延伸并传递到放大镜302上。放大镜302与电子显示器200的屏幕202(图4B)相邻设置，以接收电子显示器的图像输出。
当光行进通过放大镜302时，图像数据被放大或缩小成所得图像以供外科医生观察。所得图像(放大或缩小)离开外壳106并通过眼镜框108的孔(例如，有或没有镜片)行进到外科医生的眼睛。
更具体地，放大镜302弯曲来自电子屏幕的入射光并形成外科医生眼睛的放大图像输出。在没有放大镜302的情况下，所得图像将比屏幕202显得更远离外科医生，从而使外科医生能够正确地分辨图像，类似于常规的一副处方眼镜片。放大镜302可以由丙烯酸、玻璃、晶体、其复合物或具有玻璃特性的其他聚合物组成。放大镜302还可以包括抗反射涂层，以防止外部光波干扰通过放大镜302从屏幕202传输图像。
如图1B、2B和3B特别示出的那样，外科医生可以通过眼镜框108的孔和电子显示器外壳106看到周围的外部视图。如上所述，这是重要的，以便外科医生可以使用眼镜架108来观察装置101外部的周围环境(例如，手术室或手术室)，同时还能够容易地将外科医生的视野瞬间切换到手术区域而不移动他/她的位置并且允许外科医生在视图之间切换时保持对手术区域中的特定结构的关注。
图3C示出了立体可视化门系统的又一示例性立体装置103的前立体图。装置100包括框架104、电子显示器200、放大装置300和反射镜结构400。
装置103的构造类似于图1A、1B和1C的装置100，除了支架125可以从框架104向下倾斜，这允许臂127和反射镜结构400相对于框架104成角度，从而当外科医生直视眼镜架108时提供装置103外部周围环境(例如，手术室或手术室)的改善的可视性，以及当外科医生通过眼镜架108向下看进反射镜结构400时提供手术区域的可见性。
电子显示器200和放大装置300的组合也可以在电子显示器外壳106中成角度，使得来自该组合的所得图像数据可以以零度取向行进到反射镜结构400中。
应该注意的是，支架125不必从框架104向下倾斜，以使臂127相对于框架104成角度。在一些情况下，支架125可以从框架直线延伸，但是，臂127可以根据反射镜结构400的所需角度相对于支架125旋转。
反射镜结构400可以以从反射镜结构400的前平面(图6)到框架104的前壁114的平面限定的角度成角度，或者与固定在眼框架108的孔中的镜片的平面成角度。该角度可以在大约零(0)度到大约三十(30)度的范围内。优选范围也可以在约十七(17)度至约二十二(22)度的范围内。由于反射镜结构400远离框架104成角度，因此当外科医生直视眼镜框108时，这提供了关于装置103的周围外部视图的改善的可见性，以及当外科医生通过眼镜架向下看入反射镜结构400时提供了手术视野的可见性。
图4A示出了示例性立体装置100的示例性电子显示器200。电子显示器200包括屏幕202、屏幕外壳204和数据线206。屏幕202可以包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、阴极射线管(CRT)或能够投射以例如由处理器(例如，处理装置)900(图12A)确定的图案组成的光的替代显示器。
如图4A所示，屏幕外壳204包围屏幕202以保护屏幕202免于磨损和重复使用。数据线206连接到屏幕202，并将图像数据从处理器(例如，处理装置)900发送到屏幕202。在一些情况下，数据线206可以附接在顶部(如图4A所示)，或者可以附接在底部、左侧或右侧(如示例性立体装置100的形状因子所期望的那样)。各个屏幕202将发送的相应(左和右)图像数据投影到外科医生以启用立体可视化，可以使用外科医生的自然双眼视觉深入感知手术区域。
图4B示出了示例性立体装置101的示例性电子显示器200。类似地，电子显示器200包括屏幕202、屏幕外壳204和数据线206。屏幕202可以包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、阴极射线管(CRT)或能够投射以例如由处理器(例如，处理装置)900(图12B)确定的图案组成的光的替代显示器。
如图4B所示，屏幕外壳204包围屏幕202以保护屏幕202免于磨损和重复使用。数据线206连接到屏幕202，并将图像数据从处理器(例如，处理装置)900发送到屏幕202。在一些情况下，数据线206可以附接在右侧(如图4B所示)，或者附接在左侧用于相对的电子显示器200，或者可以附接在底部或顶部(如示例性立体装置101的形状因子所期望的那样)。各个屏幕202将所发送的相应(左和右)图像数据投射给外科医生，以实现立体可视化，可以使用外科医生的自然双眼视觉实现手术区域的深度感知。
图5更详细地示出了示例性立体装置100的示例性放大装置300。放大装置300包括一个或多个放大镜302(例如，通常称为放大镜302)、外壳304和孔306。
孔306延伸穿过外壳304并允许光穿过外壳304并到达放大镜302。孔306邻近地设置(例如，连接)到电子显示器200的屏幕202，以接收电子显示器200的图像输出。
当光行进通过孔306和放大镜302时，图像数据被放大或缩小成所得图像以供外科医生观察。所得图像(放大或缩小)离开放大装置300并行进到反射镜结构400，以通过眼镜框108的孔(例如，有或没有镜片)反射到外科医生。
图6示出了示例性立体装置100的示例性反射镜结构400。反射镜结构包括第一反射镜402、第二反射镜404和反射镜壳406。
第一反射镜402和第二反射镜404相对于将第一反射镜与第二反射镜分开的竖直平面(总共90度)以相对的45度角朝向彼此倾斜，以便将所得图像(放大或缩小)透射到外科医生眼中。反射镜壳406保持第一反射镜402和第二反射镜404的角位置。反射镜壳406可由诸如聚合物、金属、陶瓷或其一种或多种的复合材料制成。
所得图像从放大装置300沿其原始的零度取向行进到反射镜结构400。所得图像从第一反射镜402反射，然后以90度角行进到第二反射镜404。
然后，第二反射镜404将所得图像再反射90度，以将所得图像的180度反射完成到外科医生的眼睛中。
图7示出了示例性门组件500，其包括多个通道502和孔504。通道502容纳并刚性地固定捕获手术区域中的图像数据的图像传感器700(图10)。门部件500具有轴线506，孔504围绕轴线506限定并且通道502沿着轴线506延伸。
图像传感器700可以以精确的视差角(α)固定在通道502中，以便产生图像数据，该图像数据能够使外科医生使用外科医生的自然双眼视觉观察在手术区域中具有深度感知的三维图像。通道502围绕孔504设置，孔504可以连接到微创门。如图7所示，通道502围绕孔504彼此成180度设置。然而，其他位置当然也是可能的。
为了实现外科医生的更自然的双目视觉体验(例如，单独的图像数据的会聚)，电子显示器外壳106可以使用这些电子显示器外壳106之间的相对角度相对于彼此向内设置。更具体地，电子显示器外壳106之间的相对角度可以被定义为相对于视差角(α)和门组件500的通道502中的相机之间的距离成比例。
图8示出了微创门系统600，其包括连接到门组件500的微创门602。
微创门602可以是圆柱形或圆锥形，并且包括孔604，孔604至少与部件500的孔504一样大。微创门602的目的是将组织分开并形成在患者体内的外科手术通道，外科医生可以通过该外科手术通道插入器械并对患者经进行手术。
如图8所示，门组件500的通道502延伸通过微创门602并且直接朝向外科医生感兴趣的患者的解剖结构定向。应当注意，微创门系统600的孔604通常太小而不能使外科医生安全地可视化感兴趣的解剖结构，这产生了对如本文所公开的高级可视化的需求。
图9示出了包括图像接收器702和图像数据线704的示例性图像传感器700。
图像接收器702可以由互补金属氧化物半导体(CMOS)或捕获图像数据的替代电路制成。
图像数据线704将由图像接收器702捕获的图像数据(例如，视频)发送到处理器(例如，处理装置)900(图12A和12B)。应注意，各个图像接收器702接收发送到处理器(例如，处理装置)900的相应图像数据。
图10示出了设置在门组件500的通道502内的多个图像传感器700。
通道502将图像接收器702刚性地固定在标记为(α)的向内角度处，这些向内角度可以是相同的。角度α的范围可以从大约0度到大约90度，以便在视差处创建两个不同的图像。
角度(α)可以针对不同的外科手术程序而变化，但通常将在约0度至约10度的范围内。更具体地，角度(α)通常取决于到期望解剖结构的距离以及由图像接收器702捕获的视野。
此外，角度(α)确定通常转换为深度感知的图像会聚特性。在角度(α)大于十(10)度时，图像会聚特性可能导致人眼不能分辨三维图像。然而，可能存在小直径相机、具有专业镜头的相机以及能够在大于10度且可能高达80度的角度下实现深度感知的显示技术(例如，软件或硬件)的情况。
图11示出了立体可视化门系统1000。立体可视化门系统1000包括具有门组件500的微创门系统600和图像传感器700。
图像传感器700以最终会聚在点802处的角度α刚性地固定在通道502中。在这方面，应该选择角度α使得点802在特定外科手术程序中至少是最远的可接近点。因此，外科医生感兴趣的任何解剖结构或对象800的图像数据可以在深度感知范围内并且可以由图像传感器700以两个不同的角度捕获。
然后，如本文所述，可以将各个图像传感器700的图像数据发送到外科医生的相应眼睛。这使得外科医生的人脑能够重建具有深度感知的三维图像，该三维图像类似于称为立体视觉的正常生物学功能。
图12A示出了连接到电子处理器(例如，处理装置)900和示例性立体装置100的立体可视化门系统1000。类似地，电子处理器(例如，处理装置)900可以连接立体可视化门系统1000和示例性立体装置103。
如图12A所示，电子处理器(例如，处理装置)900能够接收由各个图像传感器700捕获的图像数据并将其发送到图1A的立体装置100的相应电子显示器200。
图12B示出了连接到电子处理器(例如，处理装置)900和示例性立体装置101的立体可视化门系统1000。
如图12B所示，电子处理器(例如，处理装置)900能够接收由各个图像传感器700捕获的图像数据并将其发送到图1B的立体装置101的相应电子显示器200。
图13是示例性通用计算机系统1300的框图。计算机系统1300可以包括一组指令，这些指令可以被执行以使计算机系统1300执行如本文图1A-12B所公开的方法或基于计算机的功能中的任何一个或多个。计算机系统1300或其任何部分可以作为独立设备操作，或者可以例如使用网络或其他连接与其他计算机系统或外围设备连接。例如，计算机系统1300可以是处理器900，并且还可以经由网络连接到其他系统和设备，例如其他计算系统。
计算机系统1300还可以实现为或并入各种设备中，例如个人计算机(PC)、平板PC、个人数字助理(PDA)、移动设备(例如，智能手机)、掌上电脑、膝上型计算机、台式计算机、通信设备、控制系统、网络设备或能够执行一组指令(顺序地或以其他方式)的任何其他机器，该组指令指定该机器要采取的动作。此外，虽然示出了单个计算机系统1300，但术语“系统”还应被视为包括单独或联合执行一组或多组指令以执行一个或多个计算机功能的任何系统或子系统的集合。
如图13所示，计算机系统1300可以包括处理器1302，例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者。此外，计算机系统1300可以包括主存储器1304和静态存储器1306，它们可以通过总线1326彼此通信。如图所示，计算机系统1300还可以包括视频显示单元1310，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器或阴极射线管(CRT)。另外，计算机系统1300可以包括输入设备1312(例如键盘)以及光标控制设备1314(例如鼠标)。计算机系统1300还可以包括磁盘驱动器(或固态)单元1316、信号发生设备1322(例如扬声器或遥控器)以及网络接口设备1308。
在特定实施例或方面中，如图13所示，磁盘驱动器(或固态)单元1316可以包括计算机可读介质1318，该计算机可读介质中可以嵌入一组或多组指令1320(例如软件)。此外，指令1320可以体现如本文所述的一种或多种方法或逻辑。在特定实施例或方面中，指令1320可在计算机系统1300执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器1304、静态存储器1306和/或处理器1302内。主存储器1304和处理器1302还可以包括计算机可读介质。
在替代实施例或方面中，可以构造专用硬件实现方式(诸如专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件设备)，以实现本文描述的一种或多种方法。可以包括各个实施例或方面的装置和系统的应用可以广泛地包括各种电子和计算机系统。本文描述的一个或多个实施例或方面可以使用两个或更多个特定互连硬件模块或设备来实现功能，所述硬件模块或设备具有可以在模块之间和通过模块传送的相关控制和数据信号，或者作为专用集成电路的部分来实现功能。因此，本系统包括软件、固件和硬件实现方式。
根据各个实施例或方面，本文描述的方法可以由有形地体现在处理器可读介质中的软件程序来实现，并且可以由处理器执行。此外，在示例性、非限制性实施例或方面中，实现方式可以包括分布式处理、组件/对象分布式处理和并行处理。或者，可以构造虚拟计算机系统处理以实现如本文所述的一个或多个方法或功能。
还预期计算机可读介质包括指令1320或响应于传播信号接收并执行指令1320，使得连接到网络1324的设备可以通过网络1324传送语音、视频或数据。可以经由网络接口设备1308在网络1324上发送或接收指令1320。
虽然计算机可读介质被示出为单个介质，但是术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，诸如集中式或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关高速缓存和服务器。术语“计算机可读介质”还应包括能够存储、编码或携带一组指令以供处理器执行或使计算机系统执行本文公开的方法或操作中的任何一个或多个的任何介质。
在特定的非限制性示例实施例或方面中，计算机可读介质可包括固态存储器(例如存储卡或其他封装)，该固态存储器容纳一个或多个非易失性只读存储器。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其他易失性可重写存储器。另外，计算机可读介质可以包括磁光或光学介质(例如磁盘或磁带或其他存储设备)，以捕获载波信号(例如通过传输介质传送的信号)。可以将对电子邮件或其他自包含信息档案或档案集的数字文件附件视为等同于有形存储介质的分布介质。因此，本文包括计算机可读介质或分布介质以及可以存储数据或指令的其他等同物和后继介质中的任何一个或多个。
根据各个实施例或方面，本文描述的方法可以实现为在计算机处理器上运行的一个或多个软件程序。可以构造专用硬件实现方式(包括但不限于专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件设备)，以实现本文所述的方法。此外，还可以构造替代软件实现方式(包括但不限于分布式处理或组件/对象分布式处理、并行处理或虚拟机处理)，以实现本文描述的方法。
还应该注意，实现所公开方法的软件可以可选地存储在有形存储介质上，例如：磁介质，例如磁盘或磁带；磁光或光学介质，例如磁盘；或固态介质，例如存储卡或包含一个或多个只读(非易失性)存储器、随机存取存储器或其他可重写(易失性)存储器的其他封装。该软件还可以利用包含计算机指令的信号。电子邮件或其他自包含信息档案或档案集的数字文件附件被认为是等同于有形存储介质的分发介质。因此，本文包括如本文中列出的有形存储介质或分布介质以及其中可以存储本文的软件实现的其他等同物和后继介质。
尽管已经描述了特定示例性实施例或方面，但是显而易见的是，在不脱离本发明的更宽范围的情况下，可以对这些实施例或方面进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。形成其一部分的附图通过说明而非限制的方式示出了可以实践主题的特定实施例或方面。足够详细地描述所描述的实施例或方面，以使得本领域技术人员能够实践本文公开的教导。可以利用其他实施例或方面并从中导出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。因此，该详细描述不应被视为具有限制意义，并且各个实施例或方面的范围仅由所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等效方案的全部范围来限定。本发明主题的这些实施例或方面在本文中可以单独地和/或共同地由术语“发明”在本文中提及，仅仅是为了方便并且不意图将本申请的范围自愿地限制于任何单个发明或发明概念，如果实际上披露了不止一个的话。因此，尽管本文已说明和描述了特定实施例或方面，但应了解，经计算以实现相同目的的任何布置可替代所展示的特定实施例或方面。本公开旨在涵盖各个实施例或方面的任何和所有改编或变化。在阅读以上描述后，上述实施例或方面的组合以及本文未具体描述的其他实施例或方面对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
提供摘要以符合37 C.F.R.§1.72(b)并允许读者快速确定技术公开的性质和要点。应当理解是，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。
在实施例或方面的前述描述中，出于简化本公开的目的，在单个实施例中将各个特征组合在一起。该公开方法不应被解释为反映所要求保护的实施例或方面具有比每个权利要求中明确记载的更多特征。而是，如以下权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开的实施例或方面的所有特征。因此，以下权利要求在此并入具体实施方式中，每个权利要求自身作为单独的示例实施例或方面。预期本文描述的各种实施例或方面可以以在具体实施方式中未明确指出的不同组合进行组合或分组。此外，进一步预期，涵盖这些不同组合的权利要求可以类似地独立地作为可以结合到具体实施方式中的单独示例实施例或方面。

Claims (10)

1.一种立体可视化门系统，包括：
牵开器，包括第一孔，所述牵开器被配置为形成从所述第一孔延伸到患者的外科通道，器械能通过所述外科通道插入以进行外科手术；
包括第二孔和多个通道的门部件，所述第二孔围绕轴线限定，多个所述通道围绕所述第二孔分开设置，所述通道包括沿所述第二孔下方的所述轴线延伸的第一通道和第二通道，所述门部件可拆卸地连接到所述牵开器，使得所述第二孔与所述第一孔连通，并且所述通道通过所述第一孔延伸进入所述牵开器的外科通道；
固定在所述第一通道内的第一图像传感器，相对于所述轴线以第一角度在所述牵开器的外科通道内延伸，并朝向所述牵开器下方的位置向内指向；
第一线缆，从所述第一图像传感器延伸，以传输第一图像数据；
固定在所述第二通道内的第二图像传感器，相对于所述轴线以第二角度在所述牵开器的外科通道内延伸，并朝向所述位置向内指向，所述第一角度和所述第二角度在所述位置会聚并且被配置为限定关于所述牵开器的外科通道的外科手术的感知深度；
第二线缆，从所述第二图像传感器延伸，以传输第二图像数据；
第一显示结构，设置在眼镜框的左孔附近，以通过所述左孔显示所述第一图像数据；以及
第二显示结构，设置在所述眼镜框的右孔附近，以通过所述右孔显示所述第二图像数据，其中，所述第一显示结构和所述第二显示结构外部的视图通过所述左孔和所述右孔可见，并且其中，所述第一图像数据和所述第二图像数据通过所述左孔和所述右孔可见，使得能够形成设置在所述感知深度内的解剖结构的立体视图。
2.根据权利要求1所述的立体可视化门系统，其中，所述第一显示结构和所述第二显示结构相对于所述眼镜框成角度。
3.根据权利要求1所述的立体可视化门系统，其中，所述第一显示结构和所述第二显示结构相对于彼此成角度。
4.根据权利要求1所述的立体可视化门系统，其中，所述系统还包括：
包括第一眼孔和第二眼孔的框架；以及
靠近所述第一眼孔的第一显示孔，以及靠近所述第二眼孔的第二显示孔。
5.根据权利要求4所述的立体可视化门系统，其中，所述系统还包括：
第一放大装置和第一电子显示器，所述第一放大装置相对于所述第一显示孔设置并在所述第一放大装置的第一端连接到所述第一电子显示器；以及
第二放大装置和第二电子显示器，所述第二放大装置相对于所述第二显示孔设置并在所述第二放大装置的第一端连接到所述第二电子显示器。
6.根据权利要求5所述的立体可视化门系统，其中：
所述第一显示结构包括靠近所述第一放大装置的第二端设置的第一反射镜结构；以及
所述第二显示结构包括靠近所述第二放大装置的第二端设置的第二反射镜结构。
7.根据权利要求6所述的立体可视化门系统，其中，所述第一反射镜结构包括：
第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜各自相对于将所述第一反射镜与所述第二反射镜分开的竖直平面成45度角，所述第二反射镜靠近所述第一眼孔设置。
8.根据权利要求6所述的立体可视化门系统，其中，所述第二反射镜结构包括：
第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜各自相对于将所述第一反射镜与所述第二反射镜分开的竖直平面成45度角，所述第二反射镜靠近所述第二眼孔设置。
9.根据权利要求1所述的立体可视化门系统，其中：
所述第一显示结构包括第一放大装置和第一电子显示器，所述第一放大装置在所述第一放大装置的第一端相对于第一显示孔设置，并在所述第一放大装置的第二端靠近所述第一电子显示器；以及
所述第二显示结构包括第二放大装置和第二电子显示器，所述第二放大装置在所述第二放大装置的第一端相对于第二显示孔设置，并在所述第二放大装置的第二端靠近所述第二电子显示器。
10.根据权利要求9 所述的立体可视化门系统，其中，所述系统还包括：
处理装置，包括：第一输入数据端口，被配置为接收所述第一图像数据；以及第二输入数据端口，被配置为接收所述第二图像数据，所述第一输入数据端口连接到所述第一线缆，所述第二输入数据端口连接到所述第二线缆，所述处理装置还包括：第一输出数据端口，被配置为将所述第一图像数据发送到所述第一电子显示器；第二输出数据端口，被配置为将所述第二图像数据发送到所述第二电子显示器。
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