CN112438695A - 一种基于全景vr技术的腹腔镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，包括顶端光源、广角摄像头、环形灯带、导光纤维、视频信号传导线、镜体、光源导光纤维转接口以及视频信号转接口，所述顶端光源和所述视频信号转接口分设于所述镜体的前端和后端，所述广角摄像头设置于镜体的前端，所述导光纤维容置于镜体内，所述视频信号传导线容置于镜体内。本发明的有益效果：弥补传统腹腔镜视野受限的不足，提供整个手术空间内的全面视角；可自由控制视野范围及角度，更高程度的达到眼、脑、手的一致性；可实现通过现有的全景VR直播技术进行手术直播，以便后期录制进行教学和学术交流；引入的全景VR技术结合腹腔镜手术机器人及5G技术，可将微创外科技术引入更新的时代。

Description

一种基于全景VR技术的腹腔镜系统

【技术领域】

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于全景VR技术的腹腔镜系统。

【背景技术】

腹腔镜手术具有创伤小、术后恢复快等优点，目前已广泛用于外科手术中。现有腹腔镜主要用于对患者进行腹腔检查手术，其结构一般包括有镜头、光缆线、视频转换线以及显示器。通过镜头上的光源转换器与光缆连接，提供摄像照明，而微型摄像头采集的患者体内的器官图像被转换为电信号后，通过光电导线传至图像处理器被处理，最终实时显示在显示器上。

但是，这种现有腹腔镜视野范围有限，通常最多也只能打到200-300°，故而现有的腹腔镜存在一个天然的盲区，即观察孔的后方60°左右，这种受限的视野，造成许多手术操作无法同时进行，例如：主刀医生正在进行肝脏操作，助手想要吸引其它部位的积血、积液，这时，主刀医生必须停止操作，将视野转向积血积液部位，吸净积血积液后，再转回视野继续操作，这会影响手术的进度和连贯性。

因此，亟需一种新的基于全景VR技术的腹腔镜系统来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明公开了一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其可以解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，包括顶端光源、广角摄像头、环形灯带、导光纤维、视频信号传导线、镜体、光源导光纤维转接口以及视频信号转接口，所述顶端光源和所述视频信号转接口分设于所述镜体的前端和后端，所述广角摄像头设置于所述镜体的前端，且所述广角摄像头包括一颗顶端广角摄像头和四颗周围广角摄像头，所述顶端广角摄像头和所述周围广角摄像头的视野范围均为270°，四颗所述周围广角摄像头环绕所述顶部广角摄像头设置，所述顶端光源临近所述顶端广角摄像头设置，所述环形灯带临近所述镜体的前端并与所述周围广角摄像头间隔设置，所述导光纤维容置于所述镜体内且一端与所述顶端光源连接，另一端与所述光源导光纤维转接口连接，所述视频信号传导线容置于所述镜体内且一端与所述广角摄像头连接，另一端与所述视频信号转接口连接。

作为本发明的一种优选改进，四颗所述周围广角摄像头均匀阵列于所述顶端广角摄像头的周围。

作为本发明的一种优选改进，所述广角摄像头为高清广角摄像头。

作为本发明的一种优选改进，所述镜体正常视向朝下时，所述光源导光纤维转接口处于所述镜体的下方。

作为本发明的一种优选改进，所述顶端光源和所述环形灯带组成腹腔镜镜头光源。

作为本发明的一种优选改进，所述腹腔镜镜头光源为氙气冷光源300W，色温5800-6500K，光亮度连续可调。

作为本发明的一种优选改进，所述导光纤维直径为4.3mm，长度≥250cm，且可高温消毒。

作为本发明的一种优选改进，所述广角摄像头的每颗摄像头为2倍光学变焦，范围15-31mm。

本发明提供的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统的有益效果如下：

1、弥补传统腹腔镜视野受限的不足，提供整个手术空间内的全面视角；

2、可自由控制视野范围及角度，更高程度的达到眼、脑、手的一致性；

3、可实现通过现有的全景VR直播技术进行手术直播，以便后期录制进行教学和学术交流；

4、引入的全景VR技术结合腹腔镜手术机器人及5G技术，可将微创外科技术引入更新的时代。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用基于全景VR技术的腹腔镜系统的主视结构示意图；

图2为本实用基于全景VR技术的腹腔镜系统的左视结构示意图。

图中，1：顶端光源1；2：广角摄像头；2a：顶端广角摄像头；2b：四颗周围广角摄像头；3：环形灯带；4：导光纤维；5：视频信号传导线；6：镜体；7：光源导光纤维转接口；8：视频信号转接口。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

360全景VR(Virtual Reality)是一项较为成熟的技术，现已经广泛运用在影视、游戏、产品设计、综艺节目、音乐会、体育赛事等。但是，目前并未有任何人将该全景VR技术应用在腹腔镜之中。

请参阅图1和2所示，本发明提供一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，包括顶端光源1、广角摄像头2、环形灯带3、导光纤维4、视频信号传导线5、镜体6、光源导光纤维转接口7以及视频信号转接口8。当然，本发明提供的腹腔镜系统还可包括CO₂气腹系统、电切割系统、冲洗-吸引系统以及相关的手术系统等，但这都属于现有常规技术，本申请未作改进，但这理应不影响本发明提供的腹腔镜系统的技术方案完整性和可实施性。

所述顶端光源1和所述视频信号转接口8分设于所述镜体6的前端和后端，所述广角摄像头2设置于所述镜体6的前端，且所述广角摄像头2为高清广角摄像头，包括一颗顶端广角摄像头2a和四颗周围广角摄像头2b，具体的，四颗所述周围广角摄像头2b均匀阵列于所述顶端广角摄像头2a的周围。所述顶端广角摄像头2a和所述周围广角摄像头2b均为2倍光学变焦，范围15-31mm，视野范围为270°，这样，在进行后期的视频拼接时，视野达球面360°，球面视频分辨率要达到4K-8K。另外，需要进一步说明的是，所述广角摄像头2可行高温高压或低温等离子灭菌，保证干净，防止进行手术时带入病菌等。

所述顶端光源1临近所述顶端广角摄像头2a设置，所述环形灯带3临近所述镜体6的前端并与所述周围广角摄像头2b间隔设置。所述顶端光源1和所述环形灯带3组成腹腔镜镜头光源。所述腹腔镜镜头光源为氙气冷光源300W，色温5800-6500K，光亮度连续可调，寿命大于等于500小时。

需要进一步说明的是，本发明通过设置所述环形灯带3，可提供腹腔镜后方照明。

所述导光纤维4容置于所述镜体6内且一端与所述顶端光源1连接，另一端与所述光源导光纤维转接口7连接，这样，光源可直接由光源导光纤维转接口7对接传统腹腔镜光源系统。所述导光纤维4直径为4.3mm，长度≥250cm，且可高温消毒。

所述视频信号传导线5容置于所述镜体6内且一端与所述广角摄像头2连接，另一端与所述视频信号转接口8连接。视频信号由5粒腹腔镜头采集后，通过视频信号传导线5传输，通过视频信号转接口8连接至主机进行信号处理。

所述镜体6正常视向朝下时，所述光源导光纤维转接口7处于所述镜体6的下方。

本发明提供的基于全景VR技术的腹腔镜系统，是以顶端广角摄像头2a为中心点并辅以4颗周围广角摄像头2b，从而得到围绕该顶端广角摄像头2a上下180度、水平360度无缝衔接的视频影像，影像通过全景播放器用户可以通过点击鼠标、触摸屏幕、陀螺仪等方式实现上下、左右、放大、缩小无死角浏览或者通过虚拟现实头盔观看的视频模式。通过多个摄像头同时拍摄不同角度的视频，通过实时处理输出，或者后期通过专门的视频拼接软件进行同步、拼接、调整、输出，最后得到2：1比例的全景视频文件。拼接后的360度视频图像可以表示在一个球体表面上，球面分辨率达4K-8K。

本发明提供的基于全景VR技术的腹腔镜系统在手术台上可由扶镜手把持或经由无菌支架固定，进入腹腔后有稳定视野。在手术机器人中也可替换传统手术机器人镜头。视频信号由5颗摄像头采集后，通过视频信号传导线5传输，通过视频信号转接口8连接致主机进行信号处理。视频数据得到处理后，实时发送至播放设备(传统腹腔镜显示器、VR头盔、台式电脑、笔记本电脑、手机等)，观察者可通过移动头部、移动设备(陀螺仪)、拖动画面实现完全自由视角。

本发明提供的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统的有益效果如下：

1、弥补传统腹腔镜视野受限的不足，提供整个手术空间内的全面视角；

2、可自由控制视野范围及角度，更高程度的达到眼、脑、手的一致性；

3、可实现通过现有的全景VR直播技术进行手术直播，以便后期录制进行教学和学术交流；

4、引入的全景VR技术结合腹腔镜手术机器人及5G技术，可将微创外科技术引入更新的时代。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，包括顶端光源、广角摄像头、环形灯带、导光纤维、视频信号传导线、镜体、光源导光纤维转接口以及视频信号转接口，所述顶端光源和所述视频信号转接口分设于所述镜体的前端和后端，所述广角摄像头设置于所述镜体的前端，且所述广角摄像头包括一颗顶端广角摄像头和四颗周围广角摄像头，所述顶端广角摄像头和所述周围广角摄像头的视野范围均为270°，四颗所述周围广角摄像头环绕所述顶部广角摄像头设置，所述顶端光源临近所述顶端广角摄像头设置，所述环形灯带临近所述镜体的前端并与所述周围广角摄像头间隔设置，所述导光纤维容置于所述镜体内且一端与所述顶端光源连接，另一端与所述光源导光纤维转接口连接，所述视频信号传导线容置于所述镜体内且一端与所述广角摄像头连接，另一端与所述视频信号转接口连接。

2.如权利要求1所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，四颗所述周围广角摄像头均匀阵列于所述顶端广角摄像头的周围。

3.如权利要求1所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，所述广角摄像头为高清广角摄像头。

4.如权利要求1所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，所述镜体正常视向朝下时，所述光源导光纤维转接口处于所述镜体的下方。

5.如权利要求1所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，所述顶端光源和所述环形灯带组成腹腔镜镜头光源。

6.如权利要求5所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，所述腹腔镜镜头光源为氙气冷光源300W，色温5800-6500K，光亮度连续可调。

7.如权利要求1所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，所述导光纤维直径为4.3mm，长度≥250cm，且可高温消毒。

8.如权利要求1所述的一种基于全景VR技术的腹腔镜系统，其特征在于，所述广角摄像头的每颗摄像头为2倍光学变焦，范围15-31mm。

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