CN113288016A - 一种可用于伤口治疗的机器人操作系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于伤口治疗的机器人操作系统，包括用于实现伤口图像的采集成像部，成像部包括能够对伤口表面进行三维图像采集的第一光学元件和第一成像元件，以及对伤口内部进行二维图像采集的第二光学元件、导光元件和第二成像元件，第一光学元件和第二成像元件环绕第二光学元件和导光元件，并且在第一光学元件与第二光学元件分离后，第二光学元件以及导光元件能够沿第一光学元件和第二成像元件围成通道的轴向移动。通过该设置方式，不仅能够对伤口整体进行三维图像采集，还能够对伤口潜行、窦道、瘘管等狭窄和暗光环境的生理结构进行二维图像采集，并结合伤口整体采集获取的伤口表面凹凸信息，并重构出伤口内部狭长生理结构的走向。

Description

一种可用于伤口治疗的机器人操作系统
技术领域
本发明涉及医疗检测技术领域，具体涉及一种可用于伤口治疗的机器人操作系统。
背景技术
临床上伤口的诊断与治疗中，可能存在潜行、窦道、瘘管等情况，无法从伤口表面观察到其内部被破坏或病变组织。临床上一些较深的体表/体腔窦道或潜行伤口，特别是低位的窦道以及潜行伤口往往因为清洗不彻底和引流不通畅而导致炎症扩散、浸润和加深，迁延伤口的愈合或反复，给患者生理、心理、经济等方面带来严重负担。具体地，在伤口的愈合过程中，若潜行、窦道或瘘管内存在异物或者坏死组织，则可能因发生感染而使得肉芽组织不良生长，从而影响表皮生长，伤口不容易愈合。特别是对于已经形成窦道的伤口，由于窦道开口小且内部弯曲狭长，内部感染不易察觉，更需要可视化地观察窦道内部情况，以便及时清创和处理。
例如，公开号为CN107397985A的中国专利文献公开了一种潜行伤口或窦道可视化清创系统，包括，脉冲冲洗装置和可视化装置。脉冲冲洗装置包括脉冲冲洗机和清创枪，清创枪内设有冲洗液通道，冲洗液通道一端与清创枪的喷嘴连接，另一端与脉冲冲洗机连接。可视化装置包括显示器、显示器手柄和伤口镜，显示器手柄的上端与显示器连接，下端通过保护软管与伤口镜连接，电气连接线穿于保护软管和显示器手柄内，还设有第一冲洗软管，在显示器手柄侧面设有进水连接端口，第一冲洗软管穿于保护软管和显示器手柄内，第一冲洗的一端与进水连接端口连接，另一端从伤口镜侧面漏出。该专利采用类似内窥镜成像技术探查伤口，但是，现有内窥镜成像技术，由于其探头尺寸过大，无法深入伤口内进行成像观察，并且由于窦道结构复杂，存在大量无法探查的死角。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供一种用于伤口治疗的机器人操作系统，包括用于实现伤口图像的采集成像部。成像部包括能够对伤口表面进行三维图像采集的第一光学元件和第一成像元件。成像部还包括对伤口内部进行二维图像采集的第二光学元件、导光元件和第二成像元件。第一光学元件和第二成像元件环绕第二光学元件和导光元件。在第一光学元件与第二光学元件分离后，第二光学元件以及导光元件能够沿第一光学元件和第二成像元件围成通道的轴向移动。考虑到机器人操作系统不仅需要深入伤口内部进行成像，而且需要对伤口整体进行成像，从而能够获取伤口潜行、窦道或者瘘管的整体图像。具体地，以窦道为例，其内部狭长且弯曲，单纯从内部观察，无法完整勾画出窦道内部管道的走向，因此本发明的成像部需要两种成像模式彼此配合，即需要第一光学元件和第一成像元件以及第二光学元件和第二成像元件彼此配合才能够实现伤口潜行、窦道、瘘管深度的准确测量。具体地，需要第一光学元件和第二光学元件形成两个用于获取图像的光路，同时第一成像元件和第二成像元件形成两个相对独立的成像模式。第一光学元件和第一成像元件构成第一成像模式，能够对伤口表面进行成像从而获取伤口表面凹凸信息。伤口表面的凹凸信息能够表征伤口潜行、窦道、瘘管的走向，从而方便医护人员分析。优选地，伤口表面信息可以是人眼不易发现的微小程度的凹凸信息。第二光学元件和第二成像元件构成第二成像模式，能够从伤口开口内部进行成像观察。在实际实施中，由于第一成像模式是对伤口整体表面进行观察，对其径向截面的尺寸要求不高。第二成像模式需要延伸至伤口内部，对直径要求较高，需要其直径小于2mm。本发明的第二光学元件的直径与导光元件的直径相同，而导光元件采用光纤束，其直径大约在1mm左右，因此通过第二光学元件以及导光元件能够沿第一光学元件和第二成像元件围成通道的轴向移动，使得第二光学元件以及部分导光元件进入伤口的开口，从而能够对伤口的内部进行成像观察。
本发明还提供一种用于伤口治疗的机器人操作系统，包括用于对伤口表面进行三维图像采集的第一光学元件。该机器人操作系统还包括用于对伤口内部进行二维图像采集的第二光学元件和导光元件。第一光学元件环绕第二光学元件和导光元件。第二光学元件发出的光线经第一光学元件的第一透镜组反射至第一光学元件的侧壁后以漫反射的形式沿第一光学元件和/或第二光学元件的轴向扩散射出。
根据一种优选实施方式，第一光学元件与第一成像元件之间具有能够传输光的第一通道。第一光学元件按照可拆卸的方式与第二光学元件以及部分导光元件连接。在第一光学元件与第二光学元件拆卸后，第二光学元件以及导光元件能够沿第一通道围成的第二通道移动。
根据一种优选实施方式，第一光学元件和导光元件之间设置有连接部。连接部分别与第一通道和第一光学元件可拆卸地连接。第二光学元件和至少部分导光元件位于连接部内。
根据一种优选实施方式，第一透镜组覆盖第二光学元件，并且第一透镜组与第二光学元件之间存在间隙。
根据一种优选实施方式，第一光学元件包括分别与第一透镜组和侧壁连接的第二透镜组。第二透镜组至少覆盖第一通道。第二透镜组与第一透镜组相对设置。
根据一种优选实施方式，第一透镜组包括第一透镜和吸光部。第一透镜与第一光学元件和/或第二光学元件的轴线具有夹角。吸光部设置于第一透镜的相对第二光学元件的一侧，并能够吸收第一透镜透射的光线。
根据一种优选实施方式，侧壁至少包括弧形区域从而按照能够将第一透镜组反射的光以多角度的方式反射至伤口一侧。
根据一种优选实施方式，至少两个第一成像元件按照彼此连线经过导光元件轴心的方式设置。
根据一种优选实施方式，导光元件位于第二光学元件和第二成像元件之间。第一光学元件和第一成像元件之间设置有电学元件。电学元件按照环绕导光元件的方式设置。
附图说明
图1是本发明系统的一种优选实施方式的模块示意图；
图2是本发明成像部的一种优选实施方式的结构示意图；
图3是本发明第一端部的径向截面一种优选实施方式的结构示意图；
图4是本发明第一端部的轴向截面一种优选实施方式的结构示意图；
图5是本发明第一透镜组的一种优选实施方式的结构示意图；
图6是本发明第一透镜组与侧壁连接的一种优选实施方式的结构示意图；
图7是本发明第二光学元件沿第二通道朝向第一方向移动的示意图；
图8是本发明第二光学元件沿第二通道朝向第二方向移动的示意图；
图9是本发明第一成像元件的一种优选实施方式的结构示意图。
附图标记列表
100：操作部 200：成像部 300：控制部
400：连接部 500：第一通道 600：第二通道
210：第一端部 220：第二端部 230：导光元件
240：电学元件 211：第一光学元件 212：第二光学元件
213：第一成像元件 214：第二成像元件 2111：第一透镜组
2112：第二透镜组 2113：侧壁 2114：连接臂
21111：第一透镜 21112：吸光部
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
内窥镜成像技术由于其可通过狭小腔体，可以对潜行、窦道、瘘管等生理结构内部成像。目前主流的医学内窥镜是基于光纤或机械扫描系统的成像构件，其探头的直径可以小于5mm，甚至基于光纤内窥镜的探头可以做到直径小于2mm。光纤与内窥镜的结合能够形成超细径的探头，进而能够深入伤口内部进行成像。医护人员可以通过内窥镜观察伤口内部的病变组织，并根据观察结果制定治疗方案。
光纤内窥镜包括基于单模光纤成像的内窥镜和基于多模光纤成像的内窥镜。基于单模光纤成像的内窥镜包括基于光纤束的内窥镜和基于单光纤的内窥镜。
优选地，基于光纤束的内窥镜采用3000～20000根单模光纤组成的光纤束进行成像。在光纤束内窥镜进行成像时，每根单模光纤携带一个像素点的光强值。由于光纤束成像时，其通过每个单模光纤传递的光强值进行成像，因此其仅能二维平面成像，并且成像的分辨率/清晰程度与光纤的数量有关。
优选地，多模光纤包括多种光学传播模式，因此可以多模光纤传输的光信息包括光的相位变化，从而能够根据光学传播模式成像，从而携带多个光强值，进而其成像的分辨率与光纤的数量无关。
针对光纤束深入伤口内部成像仅能够二维平面成像而无法获取深度信息的问题，本发明提供一种用于伤口治疗的机器人操作系统，设置有成像部200。成像部200不仅能够对伤口整体进行三维图像采集，还能够对伤口潜行、窦道、瘘管等狭窄和暗光环境的生理结构进行二维图像采集，并结合伤口整体采集获取的伤口表面凹凸信息，能够至少部分重构出伤口内部狭长生理结构的走向。具体地，成像部200包括两种成像模式，第一种成像模式采用电耦合器件(CCD)或者互补金属氧化半导体(CMOS)成像，能够对对伤口整体进行三维成像。优选地，潜行、窦道、瘘管等生理结构内部需要成像部200深入进行成像，因此成像部200第二种成像模式采用多模光纤成像。在该成像模式下成像部200能够利用多模光纤成像直径较小的优势深入潜行、窦道、瘘管的开口进行成像，能够通过获取的二维图像探查伤口内部情况，并结合第一种成像模式获取的三维图像对伤口的大小以及伤口内部深度进行测量。
实施例1
参见图1，本发明提供一种可用于伤口治疗的机器人操作系统，包括操作部100、成像部200和控制部300。成像部200用于实现图像的采集。操作部100设置于成像部200的前端。操作部100用于伤口组织的采样以便于化验。控制部300用于接收成像部200采集的图像数据并进行处理。
优选地，控制部300可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。
优选地，成像部200包括第一端部210和第二端部220。参见图2，第二端部220与控制部300连接。第二端部220将采集的图像数据传输至控制部300。第一端部210用于采集伤口的图像。第一端部210和第二端部220之间为用于传输光学信息的导光元件230和用于传输电学信息的电学元件240。优选地，第一端部210设置有第一光学元件211和第二光学元件212。第一光学元件211用于大范围成像。第二光学元件212用于光纤束成像。优选地，第一成像元件213接收第一光学元件211传输的光。第二成像元件214用于接收第二光学元件212传输的光。
优选地，第一端部210可以呈柱状。第一端部210的截面可以是圆形或多边形。优选地，第二端部220可以是柱状。第二端部220的截面可以是圆形或多边形。第二端部220的截面可以与第一端部210的截面形状不同。参见图2，第一光学元件211朝向第二端部220一侧与第一成像元件213连通。第一光学元件211与第一成像元件213之间具有能够传输光的第一通道500。第一成像元件213朝向第二端部220一侧与电学元件240连接。电学元件240与控制部300连接。优选地，电学元件240在其第二端部220处设置有电气接口。电学元件240通过电气接口与控制部300连接。需要说明的是，第一成像元件213距离第一端部210具有一定的长度。该长度用于容纳第一光学元件211本身的长度和第一通道500的长度。该长度可以大于3mm。优选地，第一成像元件213需要具有一定的面积才能更好的接收包含伤口图像的光学信息，因此第一成像元件213处的外径可以大于5mm。还需要说明的是，电学元件240可以与导光元件230分离。电学元件240可以环绕导光元件230。电学元件240可以与导光元件230集成。参见图2，第二光学元件212朝向第二端部220一侧为导光元件230。导光元件230朝向第二端部220一侧设置有第二成像元件214。优选地，第二成像元件214可以和控制部300集成在一个设备内。优选地，导光元件230可以是光纤束。导光元件230可以是多模光纤束。在第二成像元件214与控制部300集成的情况下，导光元件230通过法兰或者光学接口与控制部300所在的设备连接。光学接口可以是包括光纤耦合棱镜的光学接口。光纤耦合棱镜用于将导光元件230内的光耦合至第二成像元件214。第二成像元件214可以是光电探测器或者桶探测器。
下面针对第一光学元件211的尺寸和设置方式进行说明。
本实施例的第一成像元件213可以选择CCD或者CMOS成像传感器进行成像。以CCD为例进行说明，现有CCD可供选择的尺寸较多，但考虑到伤口潜行、窦道、瘘管等情况，需要配合第二光学元件212深入伤口内部进行成像观察，因此第一光学元件211和第一成像元件213的尺寸不能够过大。优选地，本实施例CCD可以选择大尺寸，然后进行裁剪。
优选地，第一光学元件211可以环绕第二光学元件212，参见图2。第一光学元件211还可以部分环绕导光元件230。第一光学元件211分别与第二光学元件212和导光元件230同轴。第一光学元件211套设于第二光学元件212。参见图2，第二光学元件212设置于第一端部210朝向伤口一侧。参见图3，第一光学元件211的外径大于第二光学元件212的外径。优选地，第一光学元件211的外径可以是3mm及以上，例如5mm。第二光学元件212的外径可以是2mm及以下，例如1mm。第一光学元件211按照可拆卸的方式与第二光学元件212以及部分导光元件230连接。可拆卸的方式可以是螺纹连接、销连接、弹性变形连接、锁扣连接、插接等。优选地，在第一光学元件211与第二光学元件212分离后，第二光学元件212以及导光元件230能够沿第一通道500围成的第二通道600移动。通过该设置方式，达到的有益效果是：
一方面，考虑到第一端210不仅需要深入伤口内部进行成像，而且需要对伤口整体进行成像，从而能够获取伤口潜行、窦道或者瘘管的整体图像。具体地，以窦道为例，其内部狭长且弯曲，单纯从内部观察，无法完整勾画出窦道内部管道的走向，因此本发明的成像部200需要两种成像模式彼此配合，即需要第一光学元件211和第一成像元件213以及第二光学元件212和第二成像元件214彼此配合才能够实现伤口潜行、窦道、瘘管深度的准确测量。具体地，需要第一光学元件211和第二光学元件212形成两个用于获取图像的光路，同时第一成像元件213和第二成像元件214形成两个相对独立的成像模式。第一光学元件211和第一成像元件213构成第一成像模式，能够对伤口表面进行成像从而获取伤口表面凹凸信息。伤口表面的凹凸信息能够表征伤口潜行、窦道、瘘管的走向，从而方便医护人员分析。优选地，伤口表面信息可以是人眼不易发现的微小程度的凹凸信息。第二光学元件212和第二成像元件214构成第二成像模式，能够从伤口开口内部进行成像观察。需要说明的是，由于第一成像模式是对伤口整体表面进行观察，对其径向截面的尺寸要求不高。第二成像模式需要延伸至伤口内部，对第一端210的直径要求较高，需要其直径小于2mm。本发明的第二光学元件212的直径与导光元件230的直径相同，而导光元件230采用光纤束，其直径大约在1mm左右，因此通过第二光学元件212以及导光元件230按照能够沿第一通道500围成的第二通道600移动的方式，使得第二光学元件212以及部分导光元件230进入伤口的开口，从而能够对伤口的内部进行成像观察。
另一方面，通过第一光学元件211环绕第二光学元件212的设置方式，使得第二光学元件212以及导光元件230能够为第一光学元件211和第一成像元件213提供照明，进而辅助第一成像元件213识别伤口表面的凸起。具体地，参见图2、图3和图4，第二光学元件212位于第一光学元件211的中心。第二光学元件212的径向截面为圆形。第二光学元件212发出的光线通过第一光学元件211反射后沿第一光学元件211和/或第二光学元件212的轴向射出。通过该设置方式，反射后的光线具有更好的均匀度，使得图像整体的照度十分均匀，特别适用于伤口的凹凸表面和曲线表面。而且反射的光线具有不同的角度，参见图4，这就使得伤口的表面是由不同入射角度的光线所照射，从而能够消除阴影问题。由于采用多角度反射的方式进行照明，相比现有的环形传光束照明、月牙形穿光束照明、半圆形传光束照明，能够提供更好的照度均匀性和消除阴影的能力，进而能够更好地对伤口凹凸表面和曲线表面进行成像，能够获取伤口潜行、窦道、瘘管造成的表面凸起信息，供医护人员分析伤口内部管道的走向。
下面具体的说明本发明第一光学元件211和第二光学元件212彼此的连接关系以及照明的工作方式。
参见图3，本发明的第一端部210径向截面可以是圆形。第一光学元件211的中间部分为第二光学元件212。第二光学元件212的中间部分为导光元件230。需要说明的是，第一光学元件211覆盖第二光学元件212。第二光学元件212覆盖导光元件230。参见图4，第一端部210的轴向截面为矩形。参见图4，第一光学元件211覆盖第二光学元件212。第二光学元件212覆盖导光元件230。
参见图4，第一光学元件211包括第一透镜组2111和第二透镜组2112。第一透镜组2111用于反射导光元件230通过第二光学元件212发射的光线。第二透镜组2112用于接收伤口反射的光线并为第一成像元件213清晰成像。
参见图4，第一光学元件211还包括与第二透镜组2112连接的侧壁2113。该侧壁2113可以是弧形侧壁、半球形侧壁以及其他曲线形状的侧壁。优选地，侧壁2113能够反射光线。侧壁2113涂有反射涂层。侧壁2113能够漫反射光线。侧壁2113能够漫反射第一透镜组2111反射的光线。优选地，第一透镜组2111设置于第一光学元件211的中心。第一透镜组2111的中心与第二光学元件212的轴心重合。第一透镜组2111覆盖第二光学元件212。优选地，第一透镜组2111与侧壁2113连接。通过该设置方式，能够使得第二光学元件212发出的光线被第一透镜组2111阻挡，进而避免第二光学元件212发出的光线未被反射就直射伤口，从而破环伤口照明的均匀性。具体地，参见图5，第一透镜组2111包括第一透镜21111和吸光部21112。在本实施例中，第一透镜21111可以是锥形。吸光部21112设置于第一透镜21111的相对锥形头端的一侧。吸光部21112可以是与第一透镜21111锥形底部相契合的圆形。吸光部21112可以是板体。优选地，吸光部21112可以与第一透镜21111连接。优选地，吸光部21112能够吸收光线。吸光部21112能够吸收第一透镜21111透射的光线。吸光部21112可以设置有吸光层。吸光部21112朝向第一透镜21111的一侧设置有吸光层。吸光层能够吸收光线。吸光层能吸收第一透镜21111透射的光线。再次参见图4，第一透镜21111与第一光学元件211和/或第二光学元件212的轴线具有夹角。优选地，第一透镜21111与第一光学元件211和/或第二光学元件的轴线的夹角小于等于45°。优选地，吸光部21112与侧壁2113连接。吸光部21112的轴向延伸有与侧壁2113连接的连接臂2114，参见图6。
下面对第一光学元件211反射第二光学元件212发射的光线的照明方式进行说明。
优选地，导光元件230能够传输光。在第二端部220设置有光源(未示出)。光源可以是激光光源、LED光源、卤素光源、金卤光源中的一种或几种的组合。光源发出的光沿导光元件230传输。导光元件230发出的光经过第二光学元件212射出。参见图4，第二光学元件212射出的光照射在第一透镜组2111的表面。第一透镜组2111将第二光学元件2112射出的光反射至侧壁2113。由于侧壁2113呈弧形，能够将第一透镜组2111反射的光以漫反射的形式扩散，参见图4。侧壁2113能够将第一透镜组2111反射的光漫反射至伤口一侧。通过漫反射的方式反射光，能够将光扩散，从而在距离第一光学元件211一定距离后能够形成截面为圆形的均匀光。需要说明的是，该一定距离是由吸光部21112造成的。具体地，参见图6，可以得到第一光学元件211朝向伤口一侧的截面为环形，中间为吸光部21112，这种环形出光口的设置方式使得侧壁2113漫反射的部分光线被吸光部2113所遮挡，导致侧壁2113漫反射光无法扩散至距离吸光部21112较近的区域。本发明的环形出光口设置不同于环形导光窗口设置，环形导光窗口的设置能够提供一定的均匀性，但是环形导光窗口照射伤口仍然可能出现灯影的问题，本发明采用侧壁2113漫反射的方式照射伤口，一方面能够让光线均匀扩散，图像整体的照度十分均匀，特别适用于伤口表面具有反光的情况。伤口表面可能由于清理、血液残留、液体渗出等原因而出现反光的情况，而漫反射光线能够让光线十分均匀的扩散，进而克服灯影和反光的影响；另一方面，环形导光窗口的设置不具备不同照射角度的能力，进而无法克服多方向照明产生阴影的问题。具体地，在对伤口的整体进行采集的情况下，外部环境存在自然光源或者人工光源，这些光源会对伤口产生多方向照明，进而产生阴影。而本发明的侧壁2113的弧形构造和漫反射能够对伤口进行多角度照射，进而可以突出伤口表面的三维信息。
优选地，第二透镜组2112可以选择反摄远透镜组合。
下面对本实施例的第二光学元件212以及导光元件230能够沿第一通道500围成的第二通道600移动进行说明。
参见图4、图7和图8，本实施例的第二光学元件212以及到光元件230能够沿第一光学元件211的轴线移动。优选地，在第一光学元件211和导光元件230之间设置有连接部400。连接部400至少部分设置于第一光学元件211和导光元件230之间。优选地，连接部400套设于第二光学元件212和导光元件230。在一种优选实施方式中，连接部400设置于第一通道500围成的第二通道600内。连接部400与第一通道500连接，参见图4、图7和图8。连接部400可以与第一通道500可拆卸地连接。可拆卸地方式可以是螺纹连接、弹性变形连接、锁扣连接、插接等。在本实施例中可以采用螺纹连接的方式。优选地，连接部400可以与第一通道500固定连接。固定连接的方式可以是焊接、铆接、粘接等。连接部400可以是外壁带有螺纹的套管。需要说明的是，在连接部400与第一通道500连接的情况下，第一端部210的直径尺寸变大。连接部400可以选择内径在1.10mm，壁厚大约0.5mm的套管。
优选地，连接部400位于第二通道600内。至少部分导光元件230和第二光学元件212位于连接部400内。第一光学元件211与连接部400可拆卸地连接。参见图7和图8，在第一光学元件211从连接部400拆卸后，第二光学元件212和导光元件230能够沿第二通道600移动。第二光学元件212和导光元件230能够沿连接部400的轴向移动。第二光学元件212和导光元件230能够沿第一光学元件211和/第二光学元件212的轴向移动。具体地，第二光学元件212和导光元件230能够沿第二通道600沿第一方向/第二方向移动。参见图7，第一方向可以是朝向第二端部220的方向。参见图8，第二方向可以是第一方向的反方向。第二方向可以是朝向伤口的方向。通过该设置方式，第二光学元件212以及导光元件230能够相对第一通道500滑动，进而延伸至第一端部210外，能够以第二光学元件212和导光元件230较小的外径进入伤口的开口处观察伤口内部情况。
根据一种优选实施方式，操作部100可以设置于连接部400内。操作部100可以沿连接部400的轴向滑动。在拉动/推动第二光学元件212以及导光元件230的情况下，至少导光元件230能够带动操作部100沿连接部400的轴向滑动。根据另一种优选实施方式，操作部100可以套设于导光元件230。操作部100可以包括第一部分和第二部分。第一部分套设于导光元件230。第一部分可以沿导光元件230的轴向移动。第二部分垂直第一部分所在的平面。第二部分沿导光元件230的轴向延伸并朝向伤口一侧。第二部分的端部设置有用于探查伤口和取活检的操作端。该操作端可以是凸体、槽体等。
优选地，在成像部200为伤口的整体成像的情况下，第一光学元件211将接收包含伤口图像的光学信息传递至第一成像元件213。第一成像元件213将该光学信息转换为电学信息。第一成像元件213将电学信息传递至电学元件240。电学元件240将该电学信息传递至控制部300。控制部300将该电学信息进行处理得到图像或者连续图像。连续图像能够形成视频图像。控制部300将图像或者视频图像传递至显示装置。优选地，第一光学元件211可以是光学镜头或者光学镜头的组件。第一光学元件211的第二透镜组2112可以采用反摄远物镜结构。第一成像元件213可以采用CCD或者CMOS等进行成像。第一光学元件211将包含伤口图像的光学信息传输至第一成像元件213的光敏面上。第一成像元件213转换输出的电学信息可以是反应伤口图像的大小和色彩的脉冲信号。优选地，第一成像元件213可以与放大电路连接，将脉冲信号放大。电学元件240可以是传输电学信号的器件，例如电缆。控制部300对电学元件240传输的电学信号进行采样和阈值判定。通过阈值判定将电学元件240传输的电学信号二元化，例如分为高电平和低电平信号。控制部300将二元化的电学信号传输至显示器形成图像或视频图像。
参见图2，第一成像元件213设置于靠近第一端部210处。通过该设置方式，能够为用于第一成像元件213成像的第一光学元件211提供操作空间。具体地，第一成像元件213采用CCD或者CMOS等进行成像，为能够清晰成像需要对其第一光学元件211进行设置，一般需要从第一光学元件211的尺寸、视角场、通光孔径、空间分辨率等因素进行考虑。优选地，本发明的第一通道500能够为第一光学元件211的第二透镜组2112提供扩展空间以便后续对第一成像元件213的光学通路进行设置。光学通路的至包括对第二透镜组2112进行扩展、调节焦距、调节视角场等。
优选地，在第二光学元件212和/或导光元件230进入伤口内部进行成像的情况下，第二光学元件212和/或导光元件230将包含伤口内部图像的光学信息传输至第二成像元件214。本实施例的第二光学元件212、导光元件230和第二成像元件214可以是光纤束成像。需要说明的是，本实施例可以在第二端部220的光源处设置分光镜，从而使得第二光学元件212和导光元件230能够在照明的同时也能够传递伤口成像的光学信息。具体地，在第二端部220处，光源发出的光经过分光镜反射后传输至导光元件230。分光镜与第二端部220的轴线成45°。分光镜反射后进入光纤耦合器。光纤耦合器能够对准导光元件230的端面，进而使光耦合进入导光元件230，并减少损耗。导光元件230将光源传输的光照射至伤口内部，伤口内部照射后反射光线，并将伤口内部成像的光学信息通过导光元件230传输至分光镜，此时关于伤口内部成像的光学信息透过分光镜继续传输至第二成像元件213。通过该设置方式，导光元件230既能够照明又能够成像。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。
实施例1中的第一光学元件211和第一成像元件213用于对伤口整体成像，还用于获取伤口表面的凹凸信息，因此需要能够通过第一光学元件211和第一成像元件213采集的图像获取深度信息，而采用一整块CCD进行裁剪的方式不利于获取视差图像，进而无法准确获取深度信息。
优选地，多个第一成像元件213彼此间隔的方式环绕导光元件230设置。参见图9，多个第一成像元件213彼此间隔的方式环绕第二光学元件212设置。多个可以是一个、二个、三个或者更多个。优选地，至少两个第一成像元件213按照彼此连线经过导光元件230轴心的方式设置。通过该设置方式可以利用两个第一成像元件213彼此的基线距离以及形成的视差获取深度信息。需要注意的是，两个第一成像元件213彼此的距离，即基线长度在毫米级别，例如本发明的第二光学元件212和导光元件230的直径为1mm，第一通道500的直径至少为5mm，考虑到连接部400的壁厚以及操作部的设置，本发明的第一端部210的直径可以至少为9mm。优选地，第一成像元件212可以选择1/10英寸的CCD。1/10英寸的CCD靶面尺寸为2mm×2mm。因此两个第一成像元件213的基线可以至少是7mm。该基线仅能够准确测量近距离(例如1cm～3cm)的伤口的表面，当扩展到远距离的伤口时，因为基线距离过短，远处的伤口表面的匹配点位置差别过小，导致深度测量的精度下降。针对此问题，可以通过扩展第一端部210的直径以扩大两个第一成像元件213的基线的方式进行克服。根据另一种优选实施方式，可以对第二透镜组2112进行改造，例如可以对第二透镜组2112的光路进行设置以使其光路向导光元件230的径向偏转或扩散，进而可以选择大尺寸的第一成像元件213，例如1/6英寸的CCD。通过该设置方式，能够扩展两个第一成像元件213的基线，从而保证深度测量的精度。
本发明说明书包含多项发明构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于伤口治疗的机器人操作系统，其特征在于，包括用于实现伤口图像的采集成像部(200)，
成像部(200)包括能够对伤口表面进行三维图像采集的第一光学元件(211)和第一成像元件(213)，以及
对伤口内部进行二维图像采集的第二光学元件(212)、导光元件(230)和第二成像元件(214)，其中，
第一光学元件(211)和第二成像元件(213)环绕第二光学元件(212)和导光元件(230)，并且在第一光学元件(211)与第二光学元件(212)分离后，第二光学元件(212)以及导光元件(230)能够沿第一光学元件(211)和第二成像元件(213)围成通道的轴向移动。
2.一种用于伤口治疗的机器人操作系统，其特征在于，包括用于对伤口表面进行三维图像采集的第一光学元件(211)，以及
用于对伤口内部进行二维图像采集的第二光学元件(212)和导光元件(230)，其中，
第一光学元件(211)环绕第二光学元件(212)和导光元件(230)，并且第二光学元件(212)发出的光线经第一光学元件(211)的第一透镜组(2111)反射至第一光学元件(211)的侧壁(2113)后以漫反射的形式沿第一光学元件(211)和/或第二光学元件(212)的轴向扩散射出。
3.根据权利要求1或2所述的机器人操作系统，其特征在于，第一光学元件(211)与第一成像元件(213)之间具有能够传输光的第一通道(500)，其中，
第一光学元件(211)按照可拆卸的方式与第二光学元件(212)以及部分导光元件(230)连接，并且在第一光学元件(211)与第二光学元件(212)拆卸后，第二光学元件(212)以及导光元件(230)能够沿第一通道(500)围成的第二通道(600)移动。
4.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，第一光学元件(211)和导光元件(230)之间设置有连接部(400)，连接部(400)分别与第一通道(500)和第一光学元件(211)可拆卸地连接，其中，
第二光学元件(212)和至少部分导光元件(230)位于连接部(400)内。
5.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，第一透镜组(2111)覆盖第二光学元件(212)，并且第一透镜组(2111)与第二光学元件(212)之间存在间隙。
6.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，第一光学元件(211)包括分别与第一透镜组(2111)和侧壁(2113)连接的第二透镜组(2112)，
第二透镜组(2112)至少覆盖第一通道(500)，并与第一透镜组(2111)相对设置。
7.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，第一透镜组(2111)包括第一透镜(21111)和吸光部(21112)，其中，
第一透镜(21111)与第一光学元件(211)和/或第二光学元件(212)的轴线具有夹角；
吸光部(21112)设置于第一透镜(21111)的相对第二光学元件(212)的一侧，并能够吸收第一透镜(21111)透射的光线。
8.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，侧壁(2113)至少包括弧形区域从而按照能够将第一透镜组(2111)反射的光以多角度的方式反射至伤口一侧。
9.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，至少两个第一成像元件(213)按照彼此连线经过导光元件(230)轴心的方式设置。
10.根据前述权利要求任一所述的机器人操作系统，其特征在于，导光元件(230)位于第二光学元件(212)和第二成像元件(214)之间；
第一光学元件(211)和第一成像元件(213)之间设置有电学元件(240)，其中，
电学元件(240)按照环绕导光元件(230)的方式设置。
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