CN112450995A - 一种态势模拟内窥镜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种态势模拟内窥镜系统，至少包括：内镜主体，其包括手柄操作部和伸入部，所述手柄操作部至少设有姿态感知模块，所述伸入部上设有用于采集人体内部图像信息的图像采集单元；成像主机，其包括图像处理模块，用于接收所述图像采集单元采集的图像数据和姿态感知模块输出的姿态感知数据，处理后输出至显示器上显示；以及显示器，其连接成像主机，包括第一显示单元，用于显示所述图像采集单元采集的图像，以及第二显示单元，用于显示所述手柄操作部的姿态模拟图像；其中，所述姿态模拟图像由所述图像处理模块基于姿态感知模块采集的姿态感知数据经处理变换后生成。

Description

一种态势模拟内窥镜系统
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种态势模拟内窥镜系统。
背景技术
内窥镜诊疗术是微创外科的重要手段，一般是将内镜通过人体正常腔道或人工建立的通道送到体内病灶处，并在内镜直视下对局部病灶进行观察、切除、粉碎、引流或重建通道等操作，以达到治疗的目的。医疗内窥镜通过微小创口或者自然孔道观察内部组织，对病患来说手术切口小、手术过程痛苦小、术后恢复快、反应轻，使病人对手术的接受程度大大提高。目前，采用内窥镜介入手术治疗呼吸系统、消化系统、泌尿系统疾病已成为主流，相关手术量越来越多。
现有的内窥镜系统，通常包括内窥镜主体，光源和图像主机，显示器等。内窥镜主体的操作手柄上连接外部气、水、电源等，伸入部鞘管用来伸到人体正常腔道或人工建立的通道中进行图像采集和手术操作，采集的图像经过主机处理后在显示器上显示。
在使用内窥镜进行手术操作的时候，由于人体的内部腔道比如肾结石手术中需要进入的膀胱-输尿管-肾盂腔道比较复杂，弯曲和分支比较多，因此需要医师在操作手柄上进行操作，使伸入人体腔道的伸入部鞘管弯曲头部或进行旋转，以寻找或进入不同的腔道，进而到达病灶处。在此过程中，医师的眼睛通常会盯着显示器的屏幕，以获取实时图像信息，因而难以观察到操作手柄的当前状态(姿态和偏转角度等)。当手术过程中进行了一些操作后需要调整操作手柄的姿态再次进入时，还需要将视线转移到操作手柄上确认操作手柄的当前姿态，给手术操作造成不便。
另一方面，一般在使用内窥镜进行手术操作之前，都会对病灶进行全面的检查，包括使用超声波或CT等手段确定病灶的位置，以便于在后续的手术操作中找到病灶。但现有的手术操作中，要么是医生根据检查结果凭经验和记忆操作伸入部鞘管到达病灶处，要么是在手术过程中使用超声波或CT对病灶进行实时定位，引导医生操作伸入部鞘管到达病灶处。这两种方式要么对医生的要求很高，要么会额外增加患者的损伤和手术成本。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种态势模拟内窥镜系统，以克服上述现有的内窥镜系统在进行手术操作时的至少一个方面的问题。
为解决上述问题，本发明采用了如下：
一种态势模拟内窥镜系统，至少包括：
内镜主体，其包括手柄操作部和伸入部，所述手柄操作部至少设有姿态感知模块，所述伸入部上设有用于采集人体内部图像信息的图像采集单元；
成像主机，其包括图像处理模块，用于接收所述图像采集单元采集的图像数据和姿态感知模块输出的姿态感知数据，处理后输出至显示器上显示；
以及显示器，其连接成像主机，包括第一显示单元，用于显示所述图像采集单元采集的图像，以及第二显示单元，用于显示所述手柄操作部的姿态模拟图像；其中，所述姿态模拟图像由所述图像处理模块基于姿态感知模块采集的姿态感知数据经处理变换后生成。
优选的，所述姿态感知模块包括安装于所述手柄操作部内的九轴陀螺仪。
进一步的，所述姿态感知模块感知的手柄操作部的动作姿态包括手柄操作部在各个方向上的偏转及旋转动作。
进一步的，所述第一显示单元和第二显示单元为集成于同一显示屏幕上的不同显示区域。
进一步的，所述第二显示单元还用于显示术中引导模拟图像，所述术中引导模拟图像包括手术对象模型图像，以及标记于所述手术对象模型图像上的病灶标记。
进一步的，所述手术对象模型图像和病灶标记由人体解剖模型数据结合病理检查数据处理得到。
进一步的，所述病理检测数据包括但不限于超声检查数据、CT检测数据或内镜检查数据。
本发明的有益技术效果如下：
本发明的态势模拟内窥镜系统，通过在内镜主体的手柄操作部上设置姿态感知模块，并基于感知的姿态信号经成像主机处理后在显示器上显示手柄操作部的模拟图像，使得操作内镜手术的医师能够在观察内窥镜采集的人体内部图像的同时实时掌握手柄操作部的姿态，避免了转移视线确认手柄操作部姿态的动作，从而使得整个操作内镜手术的过程更加连贯流畅，有效提高了手术效率，降低了意外风险发生的几率。
另一方面，本发明的态势模拟内窥镜系统还可以在显示器上显示术中引导模拟图像，通过在模拟图像上显示手术对象模型和病灶标记，可以更好的引导医师操作内镜伸入部到达病灶处，提高了手术效率和成功率。
附图说明
图1为本发明的态势模拟内窥镜系统实施例的组成及连接关系示意图。
图2为本发明的实施例中内镜主体的示意图。
图3为本发明的实施例中显示器上显示单元的示意图。
图4为本发明的实施例中第二显示单元显示模拟图像的示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种态势模拟内窥镜系统，其至少包括内镜主体，成像主机和显示器，以及光源主机，支架等。由于光源主机、支架等部分已在现有技术中披露，且与本发明技术问题的解决和技术目的的实现无直接关联，故不作具体说明。
具体的，参考附图2，本实施例中内镜主体包括手柄操作部2和伸入部1，手柄操作部2上设有用于连接水管的进水口，用于伸入手术器械的器械孔，用于伸入光纤的照明/图像孔，以及用于操作钢丝3的推杆等，还于内部设有用于感知手柄动作姿态的姿态感知模块。作为优选实施方式，该姿态感知模块为九轴陀螺仪，用于感知手柄操作部在各个方向上的偏转及旋转动作。姿态感知模块通信连接成像主机，以将感知的姿态信号发送给成像主机。
伸入部1包括多腔管，该多腔管一端连接手柄操作部2，内部设有水路通道、器械通道、光纤通道和钢丝通道等通道，并于另一端设有与图像光纤配合的光纤镜头或用于采集图像的CMOS传感器，作为图像采集单元。操作钢丝3贯穿整个多腔管并与其远端固定连接，从而通过操作手柄操作部2上的推杆，即可藉由钢丝控制多腔管远端的偏转。
本实施例中，成像主机通过光纤、电线或无线通信方式连接上述的姿态感知模块和图像采集单元，以接受姿态感知模块感知的姿态变化信号和图像采集单元采集的图像信号。其内部配置有图像处理模块，用于对接受到的姿态变化信号和图像信号进行处理，以在显示器上显示手柄操作部的模拟图像和内窥镜采集的人体内部图像。
参考附图3，本实施例中，显示器连接成像主机，其显示屏幕4上设有第一显示单元41和第二显示单元42，分别用于显示图像采集单元采集的人体内部图像，以及手柄操作部的姿态模拟图像。
其中，第一显示单元41其功能和现有的常规内窥镜系统中的显示器一致，用于显示图像采集单元采集的过程手术中的人体内部图像，以便手术医师实施手术。
第二显示单元的显示内容至少包括手柄操作部的姿态模拟图像，该姿态模拟图像由成像主机的图像处理模块基于姿态感知模块采集的姿态感知数据经处理变换后生成。
具体的，如图4所示，第二显示单元42的下部显示了手柄操作部的姿态模拟图像421。为了示意清楚，图中给出了手柄操作部的3个模拟姿态，实际应用中只显示与当前手柄操作部姿态对应的1个模拟姿态。同时，需要说明的是，图中仅给出了对应手柄操作部不同旋转动作的3个姿态，实际应用中，显示的姿态还包括手柄操作部在各个方向上的偏转姿态，如向上/下偏转或向左/右偏转。同时，作为进一步的优选实施方案，显示的手柄操作部姿态模拟图像中，还配置了操作者的手部示意图，以便操作者更加直观地了解手柄操作部的当前姿态。
实际使用时，手柄操作部在初始状态下为手持的水平姿态，且主轴线与伸入部平行。在进行手术操作时，会根据实际情况作出一些旋转或偏转动作，以便更好的控制伸入部进入人体腔道。在此过程中，操作医师通过观察第二显示单元显示的手柄操作部姿态模拟图像，即可方便的掌握手柄操作部的当前姿态，从而避免了分心移开视线去观察手柄操作部，提高了手术的效率和连贯性。
在进一步的改进实施方案中，如图4所示，第二显示单元42的上部还显示了术中引导模拟图像。该术中引导模拟图像包括手术对象(双侧肾脏)的模型图像422，以及标记于该手术对象模型图像上的病灶标记423。
实际应用中，该手术对象(双侧肾脏)的模型图像可基于人体解剖模型数据建立，并根据病理检查数据进行一定的调整。病灶标记可基于病理检查数据比如超声检查数据、CT检测数据或内镜检查数据结合人体解剖模型数据结合处理得到。
采用上述方案，通过在模拟图像上显示手术对象模型和病灶标记，可以更好的引导医师操作内镜伸入部到达病灶处，解决了医生只能根据检查结果凭经验和记忆进行手术操作，或者在手术过程中使用超声波或CT对病灶进行实时定位增加手术复杂度和对病人的损失的问题，提高了手术效率和成功率。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种态势模拟内窥镜系统，其特征在于，至少包括：
内镜主体，其包括手柄操作部和伸入部，所述手柄操作部至少设有姿态感知模块，所述伸入部上设有用于采集人体内部图像信息的图像采集单元；
成像主机，其包括图像处理模块，用于接收所述图像采集单元采集的图像数据和姿态感知模块输出的姿态感知数据，处理后输出至显示器上显示；
以及显示器，其连接成像主机，包括第一显示单元，用于显示所述图像采集单元采集的图像，以及第二显示单元，用于显示所述手柄操作部的姿态模拟图像；其中，所述姿态模拟图像由所述图像处理模块基于姿态感知模块采集的姿态感知数据经处理变换后生成。
2.如权利要求1所述的态势模拟内窥镜系统，其特征在于，所述姿态感知模块包括安装于所述手柄操作部内的九轴陀螺仪。
3.如权利要求2所述的态势模拟内窥镜系统，其特征在于，所述姿态感知模块感知的手柄操作部的动作姿态包括手柄操作部在各个方向上的偏转及旋转动作。
4.如权利要求1所述的态势模拟内窥镜系统，其特征在于，所述第一显示单元和第二显示单元为集成于同一显示屏幕上的不同显示区域。
5.如权利要求1-4任一项所述的态势模拟内窥镜系统，其特征在于，所述第二显示单元还用于显示术中引导模拟图像，所述术中引导模拟图像包括手术对象模型图像，以及标记于所述手术对象模型图像上的病灶标记。
6.如权利要求5所述的态势模拟内窥镜系统，其特征在于，所述手术对象模型图像和病灶标记由人体解剖模型数据结合病理检查数据处理得到。
7.如权利要求6所述的态势模拟内窥镜系统，其特征在于，所述病理检测数据包括但不限于超声检查数据、CT检测数据或内镜检查数据。
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