CN110179550B - 具有可移动光束偏转器的医疗观察设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

用于观察操作区域(21)中的物体或患者(67)的医疗观察设备(1)和方法。本领域的解决方案(3,5)不允许显示进一步的信息，昂贵、体积大且不直观。本发明的设备(1)通过包括以下部件克服这些问题：图像采集组件(41)，其具有相机子组件(43)和偏转器子组件(47)，该相机子组件包括具有视场(85)和光学相机轴线(75)的用于采集手术中图像数据(83)的至少一个查看相机(9)，偏转器子组件(47)用于将光学相机轴线(75)偏转成指向操作区域(21)的光学查看轴线(77)，并且包括至少一个光束偏转器(71)且布置在查看相机(9)和操作区域(21)之间，其中查看相机(9)和至少一个光束偏转器(71)相对于彼此可移动；以及图像显示组件(37)，其包括用于显示手术中图像数据(83)的至少一个监视器布置(35)，该监视器布置(35)至少从用户观察位置(29)可见。

Description

具有可移动光束偏转器的医疗观察设备及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种医疗观察设备，特别是手术显微镜，用于在手术期间从用户观察位置观察操作区域中的物体，并且涉及一种在手术期间从用户观察位置观察操作区域中的物体的方法。
背景技术
在现有技术中，医疗观察设备是已知的，例如手术显微镜或基于机械臂的数字成像系统，以及用于操作这些设备的方法。常规使用的手术显微镜为精细的手术(如神经外科手术)提供放大。然而，它们的目镜是全光学的，因此不允许修改图像内容。手术显微镜的目镜还需要观察者的眼睛相对于目镜的精确定位和对准。
目镜和物镜的相对位置和角度导致有限的灵活性，并且视场和观察角度需要手动选择，这中断了手术流程。
本领域已知用于手术中使用的成像系统，该成像系统利用机械臂相对于操作区域，例如相对于手术腔定位和对准相机，以及用于操作这些成像系统的方法。这样的系统提供手术腔的图像，其中机械臂的对准通常是在手术前规划的。然而，机械臂昂贵、体积庞大、占用手术室宝贵的空间，并且只对手术腔有用。使用机械臂可能导致成像轴线的不自然或不寻常的取向。
发明内容
因此，本发明的目的是为外科医生提供一种医疗观察设备和方法，其具有更直观的操纵，并且比机械臂更便宜和体积更小。
开头提到的医疗观察设备通过包括图像采集组件来实现了上述目的，该图像采集组件具有
-相机子组件，其包括用于采集手术中图像数据的至少一个查看相机，该相机具有第一视场和光学相机轴线；
-偏转器子组件，其用于将光学相机轴线偏转成指向操作区域的光学查看轴线，偏转器子组件包括至少一个光束偏转器，并且布置在查看相机和操作区域之间，
-其中，查看相机和至少一个光束偏转器相对于彼此可移动。
本发明的医疗观察设备还包括图像显示组件，该图像显示组件具有用于显示手术中图像数据的至少一个监视器布置，该监视器布置至少从用户观察位置可见。
本发明的方法通过包括以下步骤来实现上述目的：将相机子组件的至少一个查看相机的光学相机轴线偏转成指向操作区域的光学查看轴线；采集至少一个查看相机的手术中图像数据；以及在图像显示组件的至少一个监视器布置上显示手术中图像数据。
因此，本发明的医疗观察设备和本发明的方法具有的优点是，该医疗观察设备比本领域的解决方案更轻、更便宜且体积更小。因此，它可以适当地应用于现有的手术或外科手术环境中。此外，本发明的医疗观察设备和方法允许容易地调整或改变光学查看轴线，而不需要定位重的和/或敏感的元件，例如机械臂或相机。因此，视场被非常迅速地调整。因此，本发明的医疗观察设备比本领域公开的解决方案(例如基于机械臂的数字成像系统)更紧凑。
本发明的医疗观察设备和方法可以通过下面将描述的具体实施例来改进。实施例的技术特征可以任意地彼此组合或省略，如果由省略的技术特征获得的技术效果与本发明无关。
操作区域应理解为正在观察的局部有限区域或体积。就外科手术而言，操作区域对应于患者身体上要进行外科手术的部分。
查看相机应理解为相机系统，其可以包括传感器，例如CCD或CMOS传感器，以及用于将待检测的光成像到所述传感器上的一个或多个光学部件的光学系统。待检测的光源自操作区域，并且可以是透射光、反射光、散射光或荧光中的至少一种。测量的光可以包括光谱的可见部分中的波长，即在400和750nm之间，但是也可以包括近红外(NIR)或红外(IR)成分。对应的传感器以及光学系统通常适用于所应用的工作波长或波长范围。查看相机可以是多光谱或超光谱相机。
第一视场和光学相机轴线通常由光学系统以及查看相机的传感器的几何形状和尺寸决定。相机子组件可以包括控制器、电源输入端子和数据输入和/或输出线。
偏转器子组件的至少一个光束偏转器优选地定位成使得光学相机轴线相对于光束偏转器大致居中。至少一个光束偏转器的不同实施例是可倾斜反射镜、可调谐折射元件，例如透镜或棱镜，以及基于组合的反射和折射的折反射元件。
手术中图像数据可以由查看相机提供，以便显示在图像显示组件上，更具体地说，显示在诸如屏幕或监视器的观察器上。
图像采集组件还可以包括图像采集驱动系统，用于驱动图像采集组件的至少一个光束偏转器和相机中的至少一个的运动。图像采集驱动系统可以包括电动马达。
监视器布置可以包括一个或多个监视器，例如布置用于立体查看的监视器。此外，可以提供额外的监视器，以供助理或其他观察者进行一般性观察。
在本发明的医疗观察设备的另一个示例性实施例中，图像显示组件还包括位于用户观察位置和监视器之间的至少一个观察光束偏转器装置，其中观察光束偏转器用于将光学观察轴线从用户观察位置重定向到监视器。在对应的本发明方法中，光学观察轴线因此可以从用户观察位置重定向到监视器。该实施例的优点在于，外科医生和观察者的观察方向不必直接朝监视器定向，因为它通过观察光束偏转器装置重定向到监视器。所述观察光束偏转器装置可以实施为反射镜、折射元件(例如透镜或棱镜)或者折反射元件。
可以提供观察驱动系统来驱动所述至少一个观察光束偏转器的运动。
特别地，光学目镜可以指向布置在观察位置和监视器之间的观察光束偏转器装置上。
在另一有利的实施例中，观察光束偏转器和监视器可以相对于彼此可移动。在对应的本发明方法中，观察光束偏转器和监视器可以相对于彼此移动。特别地，观察光束偏转器和监视器可以在倾斜和距离中的至少一个方面相对于彼此可移动。因此，监视器可以是相对于观察光束偏转器可倾斜和/或可移位的。观察光束偏转器也可以是相对于监视器可倾斜和/或可移位的。
该实施例的优点在于，可以确保监视器的虚拟位置的调整，使得用户(观察者、外科医生)不需要相对于装置精确地对准他或她的眼睛，以便在期望的虚拟位置看到监视器。因此，像在现有技术外科显微镜中那样眼睛相对于目镜的精确定位是不必要的。此外，监视器的倾斜允许在外科医生查看时引入或移除成像的操作区域的投影。
在本发明的医疗观察设备的另一个实施例中，偏转器子组件可以包括在查看相机和操作区域之间的成对的光束偏转器，其中该对光束偏转器中的至少一个相对于另一个光束偏转器在倾斜和距离中的至少一个方面是可移动的。在对应的本发明方法中，光学相机轴线被该对光束偏转器偏转。
这样的优点是，观察角度，即光学查看轴线相对于操作区域定向的角度，可以几乎任意地选择。
成对的光束偏转器中的光束偏转器可以实施为：反射光束偏转器，即反射镜；折射光束偏转器，即棱镜等；或者折反射元件。这些光束偏转器比例如本领域中公开的包括查看相机的机械臂更轻，因此移动和/或倾斜起来容易得多。
此外，当应用这些光束偏转器时，还可以减少医疗观察设备和本发明方法的占地面积、成本和复杂性。这导致了医疗观察设备的视场可以快速调整的优点，因为使用这些可移动光束偏转器的医疗观察设备具有可移动部件的减小的惯性。偏转机构可能比机械臂紧凑得多。
此外，几乎可以应用任何相机、照明系统和滤光器，因为它们不影响光束偏转器的功能。因此，也可以应用敏感相机、重型相机或需要供应冷却剂的相机。相机可以保持在固定位置，并且只有相机的光学轴线可以被调整、移动或倾斜。然而，现有技术解决方案中公开的机械臂可能不适合操纵任何相机，因为它们通常具有固定的承重能力。由于相机向监视器布置提供手术中图像数据，所以所应用的相机可以在人眼不可见的光谱范围内操作。在这种情况下，手术中图像数据被处理，并以假颜色显示在监视器布置的监视器上。可以替代地或附加地执行以假颜色成像数据。
在本发明的医疗观察设备或本发明方法的另一实施例中，偏转器子组件可以包括旋转支撑组件，用于支撑相机和偏转器子组件的至少一个光束偏转器中的至少一个，旋转支撑组件相对于旋转轴线可旋转。旋转支撑组件可以理解为支撑结构，相机和至少一个光束偏转器中的至少一个，优选成对的光束偏转器中的两个光束偏转器，附接在该支撑结构上。
优选地，相机和至少一个光束偏转器一起围绕旋转轴线旋转，并且在旋转期间不改变它们彼此的相对位置。
在另一个实施例中，可以设想的是，成对的光束偏转器可以围绕旋转轴线旋转，其中相机保持在固定位置。
在本发明的医疗观察设备或本发明的方法的另一实施例中，旋转轴线与相机的光学轴线重合。在该实施例中，相机可以保持在固定位置，其中至少一个光束偏转器，优选地成对的光束偏转器，通过旋转支撑组件旋转。
对应于相机的光学轴线的旋转轴线位于至少一个光偏转器处，优选位于该对中的第一光束偏转器处。在优选实施例中，光束偏转器具有默认取向，由此它可以相对于相机的光学轴线定向成大约45°的角度。然而，由于至少一个光束偏转器是可倾斜的和/或可旋转的，不同的默认取向是可能的。
因此，医疗观察设备可以包括一个单一的固定旋转轴线，旋转支撑组件可以围绕该旋转轴线旋转。固定旋转轴线可以确定支撑结构的取向，该支撑结构可以实施为杆或类似结构，其中驱动系统可以附接和支撑在所述结构处。驱动系统实施为驱动旋转支撑组件围绕旋转轴线的旋转。
因此，相机和/或至少一个光束偏转器可以位于与旋转轴线重合的位置。
如上所述，相机也可以是通过旋转支撑组件与至少一个光束偏转器一起可旋转的。在这样的实施例中，操作区域段，即手术中图像数据，可以相对于操作区域旋转。如果旋转支撑组件的这种实施例沿顺时针方向旋转大约90°(从偏转器子组件朝向操作区域看)，则手术中图像数据，更准确地成像的操作区域段，看起来逆时针旋转大约90°。
为了避免干扰外科医生，外科医生的位置，特别是他或她的眼睛的位置保持不变，本发明的观察设备的另一实施例可以包括绕光学相机轴线可旋转的查看相机。
示例性地，如果附加的观察者查看附加的屏幕，其中观察者站在外科医生的左侧和/或右侧，相对于外科医生旋转90°(面向操作区域，即患者)。这样的实施例将允许操作区域的成像部分顺时针或逆时针旋转90°，以便对应于相对于附加观察者的观察方向的正确取向。
类似地，将成像的操作区域旋转180°也是可行的，以便调适成像的操作区域以与站在外科医生对面并因此面向相反方向的附加观察者的正确定位相匹配。
在本发明的特别有利的实施例中，旋转支撑组件的旋转轴线与相机的光学轴线重合，其中在相机的光学轴线的位置，第一光束偏转器相对于相机的光学轴线布置成大约45°的角度，使得第一光束偏转器将相机的光学轴线偏转大约90°。
第一光束偏转器还围绕至少一个、优选两个光学轴线可倾斜。因此，这种光束偏转器允许在两个方向上改变、修改或扫描相机的光学轴线的方向。相机的偏转的光学轴线(例如偏转90°)优选地指向第二光束偏转器，该第二光束偏转器也能够以大约45°的角度朝向相机的所述偏转的光学轴线定向。
因此，第二光束偏转器将已经偏转的光学相机轴线偏转成指向操作区域的光学查看轴线。因此，这样的光学查看轴线可以被定向成大致平行于原始光学相机轴线，其中两个轴线彼此偏移一段距离，该距离由第一光束偏转器和第二光束偏转器之间的距离确定。
同样，第二光束偏转器可以是围绕两个轴线可倾斜的，其中第一光束偏转器和/或第二光束偏转器的两个倾斜轴线优选地位于发生偏转的平面内。因此，这两个倾斜轴线可以跨越偏转平面，在该偏转平面中可能发生偏转(例如反射)。
这样的优点是，围绕两个轴线之一的倾斜导致线性偏转。线性偏转应理解为光束或轴线的偏转，其中偏转的轴线保持在(非弯曲的)平面内。
倾斜轴线优选地彼此正交，使得可以通过围绕两个独立倾斜轴线的两个倾斜的叠加来实现几乎任意的偏转。这允许光学查看轴线以预定角度和预定位置定位。也就是说，光学查看轴线可以平行平移并改变其角度。
在本发明的医疗观察设备的另一实施例中，偏转器子组件可以包括可移动的范围设置支撑系统，用于支撑相机和偏转器子组件的至少一个光束偏转器中的至少一个，并且用于将至少一个光束偏转器定位在距相机可变距离处。在对应的本发明方法中，在相机和至少一个光束偏转器之间的距离使用可移动的范围设置支撑系统改变。该实施例的优点在于，可以增加光学查看轴线相对于操作区域的角度定位的范围。
光学查看轴线可以理解为其原点在光束偏转器(在考虑检测到的光和/或照明的光路时更准确地是最靠近操作区域的光束偏转器)处。可移动的范围设置支撑系统改变所述原点的位置。在这点上，术语“原点”应理解为轴线穿过的一个预定点。它不能被理解为电磁辐射从其发出并开始传播的点。因此，该实施例允许改变光学查看轴线的可能倾斜，并且此外，允许借助经由可移动的范围设置支撑系统的移动来平行地平移所得到的光学查看轴线。
最优选地，医疗观察设备或对应方法可以包括成对的光束偏转器和具有与旋转支撑组件的旋转轴线重合的光学查看轴线的查看相机，其中第二光束偏转器可以通过范围设置支撑系统定位在距相机的可变距离处。
因此，第一光束偏转器和第二光束偏转器之间的距离可以改变。优选地，当查看相机和一个单一光束偏转器存在时，由范围设置支撑系统启动的移动沿着光学相机轴线发生。如果提供成对的光束偏转器，则该移动可以沿着偏转的光学相机轴线(即，第一光束偏转器和第二光束偏转器之间的轴线)发生。
应当注意，光束偏转器的几何范围以及它们围绕倾斜轴线的最大可能倾斜确定了将提供给操作区域或从操作区域检测到的光的光路的可能倾斜范围。
还应注意，可以应用多于两个的光束偏转器来导向光束路径，其中这种组件不扩展系统的可能扫描范围。包括三个光束偏转器的医疗观察设备实际上就光束路径的可能扫描方向而言是超定的。
用于调整两个光束偏转器的方法使得由光束偏转器偏转的光束的轴线将以特定角度到达空间中的特定点，这种方法已知为“光束行走”或“光束走行”，特别是在激光物理学中。
可移动的范围设置支撑系统可以包括引导轨迹、细长的引导凹部或引导杆或类似物，相机和至少一个光束偏转器中的至少一个可以沿着它们移动。包括引导凹部或引导开槽孔的实施例可以另外用于使光学查看轴线通过所述孔或凹部朝向操作区域偏转。
在本发明的医疗观察设备或本发明的方法的另一实施例中，范围设置支撑系统由旋转支撑组件支撑。这样的优点是，偏转的相机轴线的旋转不会在旋转期间使光束偏转器或第二光束偏转器不对准。整个范围设置支撑系统与相机和偏转器子组件的至少一个光束偏转器中的至少一个一起旋转。
范围设置支撑系统可以包括滑块装置，光束偏转器安装在该滑块装置上。如果应用成对的光束偏转器，第二光束偏转器可以安装在滑块上。
在医疗观察设备或本发明的方法的另一个实施例中，范围设置支撑系统可以包括绕第二旋转轴线可旋转的旋转子系统。所述第二旋转轴线优选地平行于旋转支撑组件的旋转轴线，但是基本上平行于旋转支撑组件平移。
在另一实施例中，旋转支撑组件和范围设置支撑系统的组合运动可以被限制到在预定平面内的运动。
在本发明的医疗观察设备或方法的另一有利的实施例中，范围设置支撑系统是绕支撑系统轴线可旋转的径向范围设置支撑系统，其中径向范围设置支撑系统的旋转可以与旋转支撑组件的旋转同步。
该实施例组合了两个旋转运动，以便获得在光束偏转器和相机之间或者在第一光束偏转器和第二光束偏转器之间距离的变化。这种同步可能需要元件的额外旋转，即附接在径向范围设置支撑系统处或由径向范围设置支撑系统支撑的光束偏转器的额外旋转。优选地，光束偏转器相对于支撑系统轴线偏心定位。
在本发明的医疗观察设备的另一特别有利的实施例中，相机偏转器子组件包括至少一种操作模式，在该模式下，光学查看轴线与光学观察轴线重合。在本发明方法的对应实施例中，光学查看轴线和光学观察轴线叠加或重叠。该实施例是特别有利的，因为它允许对操作区域的直观的外科手术或操纵，因为观察轴线的角度对应于光学观察轴线，即用户视野沿其定向的轴线。
因此，用户看到的视角与用户直接查看操作区域时将感知到的视角相同。然而，除了操作区域的图像之外，进一步的信息可以显示在监视器组件上，并且可以被用户，例如外科医生感知。
该操作模式可以优选地由医疗观察设备或方法的另一实施例来设置，该医疗观察设备或方法可以包括眼跟踪器布置，该眼跟踪器布置包括：眼跟踪相机，其具有指向用户观察位置的第二视场并提供表示光学观察轴线的方向的眼睛跟踪数据；和运动控制器，其用于根据眼睛跟踪数据控制查看相机、图像采集组件的至少一个光束偏转器、监视器布置和图像显示组件的至少一个观察光束偏转器中的至少一个的位置。
这样的优点是，用户的查看方向由眼跟踪相机检测，以眼睛跟踪数据的形式可利用，并被提供给(即输入)运动控制器，该运动控制器随后可以基于眼睛跟踪数据调整图像显示组件的至少一个观察光束偏转器的倾斜，以及至少一个光束偏转器的位置和/或倾斜。
作为示例性的非限制性示例，用户可以稍微向左移动他或她的眼睛，这可以被眼跟踪相机检测到。随后，在用户的查看方向改变期间，可以执行几个同时的调整。
为了防止用户的视野绕过监视器组件(即，用户的第二视场不再匹配监视器位置)，可以调整至少一个观察光束偏转器，使得监视器组件保持在用户的第二视场中。
同时，旋转支撑组件和范围设置支撑系统可以被调整，以便将光学查看轴线的(定位在光束偏转器或第二光束偏转器上的)原点定位在用户的光学观察轴线的虚拟延伸部分上，其中至少一个光束偏转器的倾斜被应用于调整光学查看轴线的角度，使得其与用户的延伸的虚拟观察轴线重合。
此外，可以设想的是，眼跟踪相机不仅可以应用于重新调整光束偏转器、监视器布置或至少一个观察光束偏转器，还可以应用于控制医疗观察设备的另外的功能。
监视器布置可以例如投影外科医生可见的附加信息或虚拟操作模式开关。通过在预定时间内直接查看所述附加信息/虚拟开关，可以调适或改变医疗观察设备的某些设置。这些设置可以是例如光强、对比度、放大率、从MRT测量、X射线或荧光测量取回的附加信息的重叠、第二视场的旋转等。控制这些设置可以防止手术中断。
在本发明的医疗观察设备或本发明的方法的另一实施例中，图像显示组件可以包括位于眼跟踪相机和观察光束偏转器之间的另一光束偏转器装置，用于将眼跟踪相机的光学轴线偏转到观察偏转器。通过这样的实施例，眼跟踪相机被指向(就其光学轴线而言)观察光束偏转器，因此也指向用户的眼睛。因此，眼跟踪相机直接指向用户，这有助于校准和检测用户正在看的方向(换句话说，模拟用户的视角)。
眼跟踪相机可以实施为在近红外光谱中操作的相机，使得用户，例如外科医生，不会分心。该另一光束偏转器可以实施为半透明构件或分色镜，其仅反射近红外辐射，但是优选地是完全透明的，以便允许照明光和/或待检测的光(其源自操作区域)的透射。因此，该另一光束偏转器确保对用户眼睛的良好光学访问，而不会使用户分心。
在本发明的医疗观察设备或方法的另一个实施例中，基于由3D相机系统提供的3D相机数据，查看相机和至少一个光束偏转器相对于彼此定位。
特别是在深手术腔中的手术期间，例如在神经外科手术期间，3D相机系统可以被应用于检测操作区域的所谓界标或特殊结构，以便调整查看相机，使得其被直接导向到深手术腔中。例如，管可以用于支撑手术腔的壁，其中管位置的读出可以用于对准医疗观察设备的光学查看轴线，使得医疗观察设备被直接导向到狭窄的手术腔中。
如果由外科医生手动进行，这种对准通常是耗时的过程。因此，如果基于3D相机数据自动执行查看相机的定位，更具体地说，光学查看轴线朝向操作区域的定位，则是有利的。
3D相机系统可以包括在可见光、近红外甚至红外光谱中操作的两个3D相机。可以应用特别准备的检测界标、带标记或标签的区域或操作工具来定位光学相机轴线，使得其被导向到深手术腔中。
附图说明
在下文中，使用示出本发明的医疗观察设备的具体实施例的附图来描述本发明。本发明的方法的对应实施例由相应设备的描述覆盖。附图显示了纯粹的示例性实施例，其中，实施例的具体技术特征可以任意地彼此组合，或者甚至省略，如果由省略的技术特征获得的技术效果与本发明无关。相同的技术特征和具有相同技术效果的技术特征将使用相同的附图标记表示。将省略重复的描述，同时将强调两个图之间技术特征的差异。
在附图中：
图1(a)和图1(b)示出了医疗观察设备的现有技术解决方案和本发明的医疗观察设备的第一实施例；
图2(a)和图2(b)示出了与本发明的医疗观察设备的本发明图像采集组件相比，应用基于机械臂的系统的现有技术解决方案的工作原理的放大图；
图2(c)示出了本发明的图像采集组件的另一可能设置；
图3示出了本发明的医疗观察设备的第二实施例；
图4示出了本发明的医疗观察设备的另一个实施例及其特定操作模式；
图5示出了本发明的医疗观察设备的不同操作模式的示意性工作原理；
图6示出了本发明的旋转支撑组件和范围设置支撑组件的不同实施例。
具体实施方式
图1(a)示出了本领域的医疗观察设备1。这些设备可以实施为手术显微镜3，其可以配备目镜7。
本领域的医疗观察设备1的另一个实施例是基于机械臂的系统5，其包括借助机械臂11定位的查看相机9。图1(a)所示的机械臂11仅仅是示例性的，即可以应用具有不同数量的轴线的机械臂。
外科医生13(或观察者或用户)通过目镜7或显示器15查看。每个现有技术解决方案包括由外科医生13限定的光学观察轴线17。每个系统还包括指向操作区域21的光学查看轴线19。应该注意，每个轴线17、19都在光线束23内居中。
图1(a)示出，在手术显微镜3的情况下，出现的缺点是外科医生13看到的虚像25仅示出了操作区域21，并且光学观察轴线17相对于光学查看轴线19以观察偏角27定向。在基于机械臂的系统5的情况下，观察偏角27可以比手术显微镜3的情况大得多。这可能是为什么操作这种基于机械臂的系统5被认为不太直观并且需要特殊训练的一个原因。此外，机械臂11需要手术室中的大空间来容纳它，以及其操作所需的基础设施。
图1(b)示出了根据本发明的医疗观察设备1。外科医生13位于用户观察位置29，该位置特别地取决于他或她的眼睛29a的位置。外科医生13看着观察光束偏转器装置31，该装置在所示实施例中实施为反射镜33。
观察光束偏转器31将光学观察轴线17从用户观察位置29重定向到监视器布置35。监视器布置35可以实施为显示器15，并且取决于观察光束偏转器31的取向。监视器布置35位于与外科医生13所看到的虚像25不同的位置。
至少一个观察光束偏转器31(不同的实施例可以包括多于一个的观察光束偏转器31)、光学观察轴线17以及监视器布置35和可能的另外的光学元件(未示出)形成图像显示组件37，该图像显示组件37用作外科医生13、用户或观察者与医疗观察设备1的接口39。
本发明的医疗观察设备1还包括图像采集组件41，该图像采集组件41具有相机子组件43和偏转器子组件47，相机子组件43在简单的实施例中(如图1(b)所示)仅包括查看相机9，偏转器子组件47将参照图2(b)更详细地描述。
图2(a)示出了与本发明的医疗观察设备1(图2(b))的本发明图像采集组件41相比，应用基于机器人的系统5的现有技术解决方案的工作原理的放大图。
在现有技术的解决方案中，查看相机9附接到机械臂11，并且可以在三维空间中自由平移和旋转。因此，可以在轨迹49上移动查看相机9，轨迹49可以位于球体51上。
此外，查看相机9可以倾斜，这由倾斜轨迹50表示，倾斜轨迹50使用虚线标记。倾斜轨迹50因此指示可能的倾斜145。查看相机9的倾斜145允许用户13改变光学查看轴线19被定向到操作平面65的至少一个、优选两个入射角61、63。入射角61、63分开指示。应该注意，操作平面65相对于患者67固定在空间中，并且优选地包括球体51的中心53，即查看相机9及其光学系统(未示出)被调整，即聚焦到操作平面65。该示意图示出了示例性光学查看轴线19的第一投影69a和第二投影69b，其中获得了第一入射角61和第二入射角63。现有技术系统允许入射角61、63的几乎任何随意组合。
所述球体51的中心53位于操作区域21中，其中操作区域21是由管57保持打开的深手术腔55。管57包括3D标记59，查看相机9可以经由3D标记59相对于操作区域21定位。
可以看出，在图2(a)所示的现有技术中，整个查看相机9由机械臂11移动，其中可以应用重量限制，这可以使得某些重型相机9、敏感相机9以及需要精巧基础设施(例如用于冷却等)的相机无法应用。
图2(b)示出了本发明的图像采集组件41，该图像采集组件41包括前面提到的查看相机9和偏转器子组件47。偏转器子组件47包括两个光束偏转器71，其沿着从查看相机9到患者67的光路73可以称为第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b。
第一光束偏转器71a和/或第二光束偏转器71b可以实施为反射镜33，其中所述反射镜33被布置成彼此反平行。查看相机9包括光学相机轴线75，其指示查看相机9指向的方向。
第一光束偏转器71a以大约45°的角度朝向光学相机轴线75定向，使得偏转的轴线75a基本垂直于光学相机轴线75定向。
在图2(b)所示的实施例中，第二光束偏转器71b沿着轨迹49可移动，然而，在所示的实施例中，轨迹49是线性的。另外，第二光束偏转器71b是可倾斜的，如由用虚线绘制的倾斜轨迹50所指示的。
第二光束偏转器71b和患者67之间的光路73被称为光学查看轴线77，其指向操作区域21。
与现有技术的解决方案相反，查看相机9保持在固定位置，其中第二光束偏转器71b的移动(平移和/或倾斜)被应用于线性地平移和/或成角度地定向光学查看轴线77。
在医疗观察设备1的本发明的图像采集组件41的另一个实施例中，第一光束偏转器71a也可以是可移动的和/或可倾斜的。
光路73撞击第二光束偏转器71b的位置可以称为原点79。在这点上，术语“原点”应理解为光学查看轴线77穿过的一个预定点。它不应被理解为电磁辐射(从患者67反射、散射或发射的光)从其产生并开始传播的点。
在图2(b)的实施例中，第二光束偏转器71b仅沿着一条轨迹49可移动。在不同的实施例中，沿着垂直于图中所示轨迹的轨迹49的移动是可能的。然而，这样的实施例需要重新调整第一光束偏转器71a的角度，以便将光路73保持在第二光束偏转器71b上。此外，不同的实施例可以包括可倾斜的第一光束偏转器71a。
另外，查看相机9可以是围绕光学相机轴线81可旋转的。
在图2b所示的配置中，查看相机9从相机的第一视场85采集手术中图像数据83，该第一视场在图中显示为距离，但是可以由延伸到绘图平面中的二维平面表示。
为了清楚起见，矩形87指示沿着光学查看轴线77到患者67上的视图。矩形87示出了管57以及两个3D标记59，查看相机9的第一视场85位于这两个3D标记之间。第一视场由阴影指示，并且不包括管57的上部部分57a。然而，在不同的实施例中，后者可能是这种情况。手术中图像数据83对应于由第一视场85覆盖的操作区域21中的光分布的表示。
当外科医生如图1(b)所示定位时，矩形87中所示的部分将沿顺时针方向旋转90°。通过围绕光学相机轴线81旋转查看相机9，第一视场85和因此手术中图像数据83也可以被旋转。这允许从不同于图1(b)所示的位置进行直观观察。
在图2(c)中，示出了本发明的图像采集组件41的不同配置。特别地，查看相机9的位置可以确定第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b的初始取向。另外，还可以结合第三光束偏转器(未示出)，以允许应用位于不同于所示位置的查看相机9，并且该查看相机9由于其重量和/或其机械稳定性要求可能不会被重新定位。
在图3中，示出了本发明的医疗观察设备1的另一实施例。图像显示组件37对应于图1(b)所示的组件，其中示出了形成观察光束偏转器31的一部分的附加万向支架89。万向支架89允许用户的光学观察轴线17朝向监视器布置35的重定向的变化。
图像显示组件37附加包括眼跟踪器布置91，其包括眼跟踪相机93、位于眼跟踪相机93和观察光束偏转器31之间的另一光束偏转器装置95以及运动控制器97。
眼跟踪相机93还具有第二视场86，该第二视场86指向用户，即外科医生13的观察位置29，特别是外科医生13的眼睛29a。眼跟踪相机93还具有光学相机轴线，其将被称为3D跟踪器轴线99。3D跟踪器轴线99被另一光束偏转器装置95和观察光束偏转器31偏转，使得外科医生13的眼睛29a被检测到，其中外科医生13的改变的观察方向是由眼跟踪器布置91可检测到的。
因此，眼跟踪相机93提供眼跟踪数据101，该数据在图中由单个矩形脉冲103指示，并且表示光学观察轴线17的方向。眼跟踪数据101可以被提供给运动控制器97。
运动控制器97可以包括用于向偏转控制器107提供眼跟踪数据101的数据线105。因此，运动控制器97控制查看相机9、图像采集组件41的至少一个光束偏转器71、监视器布置35和图像显示组件37的至少一个观察光束偏转器31中的至少一个的位置。
为了清楚起见，图中未示出应用于控制所述以上列出的元件的控制数据线、作为马达的驱动系统、电源线等。
在图3所示的医疗观察设备1的实施例中，第一光束偏转器71a也是可倾斜的，其中倾斜轴线109与光学相机轴线75相交。倾斜轴线109优选地定位在第一光束偏转器71a的反射表面中。
另外，第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b可以共同围绕与光学相机轴线75重合的旋转轴线111旋转。这种共同旋转由旋转支撑轨迹50b指示。旋转147围绕旋转轴线111发生。
通过这种共同旋转，指向操作区域21，特别是深手术腔55的光学查看轴线77可以旋转，从而获得光学查看轴线77的可能取向的圆锥或截头圆锥。由该旋转产生的第二可能位置113在图中针对第二光束偏转器71b和光学查看轴线77被指示。
该图还示出了监视器布置35的虚拟位置115。该虚拟位置115与操作区域21重叠，因此允许由外科医生13直观地操纵。虚拟位置115指示外科医生13明显感知监视器布置35的位置。
图4示出了本发明的医疗观察设备1的一个特定操作模式M，即合并操作模式Mm，该模式将在下面描述。
应当注意，图4示出了医疗观察设备1的实施例，该实施例与先前示出的实施例的不同之处在于，查看相机9直接查看操作区域21。然而，合并操作模式Mm也可以由医疗观察设备1的任何先前示出的实施例来设置，如由查看相机9’和偏转器子组件47’的两个光束偏转器71’所指示的。
合并操作模式Mm是特别有利的，因为在该操作模式M中，图像采集组件41(或者41’，如果应用了光束偏转器71’和查看相机9’)的光学查看轴线77与用户(例如外科医生13)的光学观察轴线17重合。因此，监视器布置35的显示器15的虚拟位置115可以与外科医生13看到的虚像25的位置重合。换句话说，外科医生13被提供有显示在显示器15上的手术中图像数据83，如果不存在观察光束偏转器31或图像采集组件41、41’，至少在观察操作区域21的观察角度方面，该手术中图像数据83可以精确匹配外科医生13的视野。
尽管外科医生13被训练成“转置”外科器械(例如手术刀等)在操作期间的移动，特别是如果应用了内窥镜，但是所述合并操作模式Mm模仿执行手术的最直观的方式(其中外科医生13显然直接查看操作区域21)。
在本发明的医疗观察设备1的另一个实施例中，提供了监视器布置35，其绕监视器旋转轴线117可倾斜和/或沿轨迹49可移动。在图5(a)和图5(b)中，示出了本发明的医疗观察设备1的这种示意性工作原理。
如图5(a)所示，查看相机9具有垂直于操作区域21定向的光学查看轴线77。由查看相机9记录的手术中图像数据83显示在显示器15上。当显示器15以不同于90°的倾斜角119定向时，外科医生13看到的虚像25位于操作区域21的平面内。因此，外科医生13感知图像投影121，其在图中由虚线指示。这样的投影121稍微扭曲了操作区域的距离和角度。
如图5(b)所示，通过沿逆时针方向旋转显示器15，外科医生13看到的虚像25相对于操作区域21倾斜，使得不发生由于投影121(在图5(b)中未示出，因为不存在投影)导致的扭曲。距离和角度被正确地显示并被外科医生13正确地看到。然而，如果查看虚像25的外围区域123，外科医生13可能高估或低估患者67的实际位置。
图6(a)和图6(b)示出了本发明的旋转支撑组件125和范围设置支撑组件127的不同实施例。两个图的下半部的查看方向是从操作区域21沿着光学查看轴线77朝向至少一个光束偏转器71。两个图的上半部示出了本发明的旋转支撑组件125的侧视图。
旋转支撑组件125还包括3D相机系统128，3D相机系统128包括3D相机129。3D相机129已经在图3中示出。3D相机系统128提供3D相机数据130，其仅被指示但未被进一步描述。3D相机系统128还可以包括3D控制器(未示出)，其计算位于操作区域21中的元件的3D位置，并提供3D相机数据130，以用于控制和/或重新定位查看相机9和/或至少一个光束偏转器71。
在图6(a)所示的旋转支撑组件125的实施例中，第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b经由柱131附接到旋转基座133，可以围绕旋转轴线111执行旋转147。如上所述，如果旋转轴线111对应于光学相机轴线75，则是有利的。因此，旋转支撑组件125的旋转147不会改变第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b之间的相对位置。查看相机9也可以与两个光束偏转器71一起旋转。
该实施例还包括范围设置支撑组件127，该范围设置支撑组件127包括引导狭槽135，支撑第二光束偏转器71b的柱131可以沿着该引导狭槽135按照线性轨迹49移动。
图6(b)示出了本发明的旋转支撑组件125的另一实施例，其中范围设置支撑组件127实施为径向范围设置支撑系统137。在该实施例中，第一光束偏转器71a由旋转基座133支撑并绕旋转轴线111可旋转。同样在该实施例中，查看相机9可以是围绕相同轴线111可旋转的。该实施例的径向范围设置支撑系统137不执行线性运动，而是围绕支撑系统轴线139进行旋转147，支撑系统轴线139基本上平行于旋转轴线111偏移。
第二光束偏转器71b由柱131支撑，并附接到径向范围设置支撑系统137的支撑系统基座141。
旋转支撑组件125和径向范围设置支撑系统137可以彼此独立或以同步方式旋转。
特别地，旋转支撑组件125的旋转147和径向范围设置支撑系统137的(偏心)旋转147的组合可以改变第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b之间的距离143。
为了将光路73保持在第一光束偏转器71a和第二光束偏转器71b上，光束偏转器71也可以是可旋转的。
附图标记
1 医疗观察设备
3 手术显微镜
5 基于机械臂的系统
7 目镜
9,9’ 查看相机
11 机械臂
13 外科医生
15 显示器
17 光学观察轴线
19 光学查看轴线
21 操作区域
23 光线束
25 虚像
27 观察偏角
29 用户观察位置
29a 眼
31 观察光束偏转器
33 反射镜
35 监视器布置
37 图像显示组件
39 接口
41 图像采集组件
43 相机子组件
47,47’ 偏转器子组件
49 轨迹
50 倾斜轨迹
50a 另一倾斜轨迹
50b 旋转支撑轨迹
51 球体
53 中心
55 深手术腔
57 管
57a 上部部分
59 3D标记
61 入射角
63 入射角
65 操作平面
67 患者
69a 第一投影
69b 第二投影
71,71’ 光束偏转器
71a 第一光束偏转器
71b 第二光束偏转器
73 光路
75 光学相机轴线
75a 偏转的轴线
77 光学查看轴线
79 原点
81 光学相机轴线
83 手术中图像数据
85 第一视场
86 第二视场
87 矩形
89 万向支架
91 眼跟踪器布置
93 眼跟踪相机
95 另一光束偏转器装置
97 运动控制器
99 3D跟踪器轴线
101 眼跟踪数据
103 矩形的脉冲
105 数据线
107 偏转控制器
109 倾斜轴线
111 旋转轴线
113 第二位置
115 虚拟位置
117 监视器旋转轴线
119 倾斜角
121 图像投影
123 外围区域
125 旋转支撑组件
127 范围设置支撑组件
128 3D相机系统
129 3D相机
130 3D相机数据
131 柱
133 旋转基座
135 引导狭槽
137 径向范围设置支撑系统
139 支撑系统轴线
141 支撑系统基座
143 距离
145 倾斜
147 旋转
Mm 合并操作模式
M 操作模式

Claims (11)

1.一种医疗观察设备(1)，特别是手术显微镜(3)，用于在手术期间从用户观察位置(29)观察操作区域(21)中的物体，包括：
图像采集组件(41)，其具有
相机子组件(43)，其包括用于采集手术中图像数据(83)的至少一个查看相机(9)，所述查看相机(9)具有第一视场(85)和光学相机轴线(81)；
偏转器子组件(47)，其用于将所述光学相机轴线(81)偏转成指向所述操作区域(21)的光学查看轴线(77)，所述偏转器子组件(47)包括至少一个光束偏转器(71)并且布置在所述查看相机(9)和所述操作区域(21)之间，
其中所述查看相机(9)和所述至少一个光束偏转器(71)相对于彼此可移动；和
图像显示组件(37)，其具有用于显示所述手术中图像数据(83)的至少一个监视器布置(35)，所述监视器布置(35)至少从所述用户观察位置(29)可见；
所述偏转器子组件(47)包括旋转支撑组件(125)，所述旋转支撑组件（125）用于支撑所述查看相机(9)和所述偏转器子组件(47)的至少一个光束偏转器(71)中的至少一个，所述旋转支撑组件(125)相对于旋转轴线(111)可旋转；
所述偏转器子组件(47)包括可移动的范围设置支撑组件(127)，所述范围设置支撑组件（127）用于支撑所述查看相机(9)和所述偏转器子组件(47)的至少一个光束偏转器(71)中的至少一个，并且用于将所述至少一个光束偏转器(71)定位在距所述查看相机(9)可变距离(143)处；
其中所述范围设置支撑组件(127)是绕支撑系统轴线(139)可旋转的径向范围设置支撑组件(137)，所述支撑系统轴线（139）平行于所述旋转轴线（111）偏移；其中所述径向范围设置支撑组件的旋转(147)与所述旋转支撑组件(125)的旋转同步。
2.根据权利要求1所述的医疗观察设备(1)，其中所述图像显示组件(37)还包括位于所述用户观察位置(29)和所述监视器布置(35)之间的至少一个观察光束偏转器装置(31)，其中所述观察光束偏转器(31)用于将光学观察轴线(17)从所述用户观察位置(29)重定向到所述监视器布置(35)。
3.根据权利要求2所述的医疗观察设备(1)，其中所述观察光束偏转器(31)和所述监视器布置(35)相对于彼此可移动。
4.根据权利要求1所述的医疗观察设备(1)，其中所述偏转器子组件(47)包括在所述查看相机(9)和所述操作区域(21)之间的成对的光束偏转器(71)，其中所述成对的光束偏转器(71)中的至少一个相对于另一个光束偏转器(71)在倾斜(145)和距离(147)中的至少一个方面是可移动的。
5.根据权利要求1所述的医疗观察设备(1)，其中所述旋转轴线(111)与所述查看相机(9)的光学相机轴线(81)重合。
6.根据权利要求1所述的医疗观察设备(1)，其中所述查看相机(9)围绕所述光学相机轴线(81)可旋转。
7.根据权利要求6所述的医疗观察设备(1)，其中所述范围设置支撑组件(127)由所述旋转支撑组件(125)支撑。
8.根据权利要求2所述的医疗观察设备(1)，其中相机偏转器子组件(47)包括至少一种操作模式(Mm)，其中所述光学查看轴线(77)与所述光学观察轴线(17)重合。
9.根据权利要求2所述的医疗观察设备(1)，其中提供了眼跟踪器布置(91)，所述眼跟踪器布置(91)包括：
眼跟踪相机(93)，其具有指向所述用户观察位置(29)的第二视场(86)，并用于提供表示所述光学观察轴线(17)的方向的眼跟踪数据(101)，以及
运动控制器(97)，其用于根据所述眼跟踪数据(101)控制所述查看相机(9)、所述图像采集组件(41)的至少一个光束偏转器(71)、所述监视器布置(35)和所述图像显示组件(37)的至少一个观察光束偏转器(31)中的至少一个的位置。
10.根据权利要求9所述的医疗观察设备(1)，其中所述图像显示组件(37)包括另一光束偏转器装置(95)，所述另一光束偏转器装置(95)位于所述眼跟踪相机(93)和所述观察光束偏转器(31)之间，用于将所述眼跟踪相机(93)的光学轴线(99)朝向所述观察光束偏转器(31)偏转。
11.根据权利要求1所述的医疗观察设备(1)，其中所述查看相机(9)和所述至少一个光束偏转器(71)基于由3D相机系统(128)提供的3D相机数据(130)相对于彼此定位。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102781336A (zh) * 2009-10-30 2012-11-14 约翰霍普金斯大学 用于外科手术干预的临床上重要的解剖标志的视觉跟踪和注释
CN106659541A (zh) * 2014-03-19 2017-05-10 直观外科手术操作公司 集成眼球凝视跟踪用于立体观看器的医疗装置、系统和方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU782037B2 (en) * 1997-11-28 2005-06-30 Lions Eye Institute Limited Stereo scanning laser ophthalmoscope
JP4245750B2 (ja) * 1999-10-15 2009-04-02 オリンパス株式会社 立体観察装置
DE10038622A1 (de) * 2000-08-03 2002-02-21 Leica Microsystems Scan-Mikroskop,optische Anordnung und Verfahren zur Bildaufnahme in der Scan-Mikroskopie
JP2004305367A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Olympus Corp 立体観察装置
US20060176242A1 (en) * 2005-02-08 2006-08-10 Blue Belt Technologies, Inc. Augmented reality device and method
JP4674094B2 (ja) 2005-02-10 2011-04-20 オリンパス株式会社 立体観察装置
DE102008016261A1 (de) * 2008-03-29 2009-10-01 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Anordnung zur Anzeige des Betriebszustandes eines Mikroskops
WO2015042460A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 Camplex, Inc. Surgical visualization systems and displays
DE102014223181B3 (de) * 2014-11-13 2016-01-28 Carl Zeiss Meditec Ag Visualisierungsvorrichtung für einen Operationssitus
CN107209438B (zh) 2015-06-01 2019-07-19 奥林巴斯株式会社 摄像单元
US20180368656A1 (en) * 2017-05-24 2018-12-27 Camplex, Inc. Surgical visualization systems and displays

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102781336A (zh) * 2009-10-30 2012-11-14 约翰霍普金斯大学 用于外科手术干预的临床上重要的解剖标志的视觉跟踪和注释
CN106659541A (zh) * 2014-03-19 2017-05-10 直观外科手术操作公司 集成眼球凝视跟踪用于立体观看器的医疗装置、系统和方法

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