CN114096045B - 一种跟踪手术视野的智能无影灯及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种跟踪手术视野的智能无影灯及其使用方法，其中智能无影灯的灯组布置在手术台上方，用于提供照明。识别标志设置在手术区域，用于对手术视野定位，识别装置用于识别识别标志从而实现对手术视野的定位。处理单元用于根据识别装置定位的手术视野计算灯组的照明模式。控制装置用于根据处理单元的计算结果调整灯组的照明模式。监测装置用于监控手术视野的光学动态变化，处理单元根据光学动态变化数据重新计算灯组的照明模式，控制装置根据处理单元的计算结果重新调整灯组的照明模式。本发明提供的智能无影灯及其使用方法，能够实现无影灯对手术视野的跟踪和自适应调整。
Description
技术领域
本发明涉及光学手术器械技术领域，具体涉及一种跟踪手术视野的智能无影灯及其使用方法。
背景技术
手术无影灯用来照明手术部位，以最佳地观察处于切口和体腔中不同深度的小的、对比度低的物体。现实手术中，手术区域的光学性质比较复杂且处于动态变化过程中，医生经常需要手动调整无影灯位置和照明设置，费时费力，容易贻误手术时机，增加手术风险，并增加了灯具污染风险和清洁工作量。另外当前的无影灯普遍存在机械调整部件，不便于进行清洁，给手术室的洁净环境带来隐患。如何适应手术视野光学性质动态变化并实现合理的手术照明，这给手术无影灯的设计带来比较大的挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种跟踪手术视野的智能无影灯及其使用方法，能够实现无影灯对手术视野的跟踪和自适应调整。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种跟踪手术视野的智能无影灯，包括灯组、识别装置、识别标志、处理单元、控制装置和监测装置。其中，灯组布置在手术台上方，用于提供照明。识别标志设置在手术区域，用于对手术视野定位，识别装置用于识别识别标志从而实现对手术视野的定位。处理单元用于根据识别装置定位的手术视野计算灯组的照明模式。控制装置用于根据处理单元的计算结果调整灯组的照明模式。监测装置用于监控手术视野的光学动态变化，处理单元根据光学动态变化数据重新计算灯组的照明模式，控制装置根据处理单元的计算结果重新调整灯组的照明模式。
根据本发明的跟踪手术视野的智能无影灯，通过识别装置可以识别出手术视野，并通过处理单元计算出合理的照明模式，由控制装置调整灯组的照明模式实现合理的手术照明。多个灯源布置在手术台上方，每个灯源与安装面形成预设角度，通过开关不同的灯源，可以实现对特定手术视野的聚焦照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。监测装置可以监控手术过程中手术视野的光学动态变化，并由处理单元重新计算照明模式，通过控制装置控制调整照明模式实现手术照明的自适应调整。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的跟踪手术视野的智能无影灯，在一个优选的实施方式中，灯组内每个灯源上设有与控制装置电性连接的调节装置，用于根据控制装置调整的照明模式调节灯组内各灯源的照明模式。
通过调节装置便于控制各灯源的照明模式，从而实现合理的手术照明。
具体地，在一个优选的实施方式中，照明模式包括灯组内每个灯源的开、关、照射角度、照度、亮度、色温和颜色。
通过对上述几个因素组合的照明模式进行精细化计算和合理调节，能够极大程度上实现手术无影灯的照明效果，降低手术风险和节省能源。
具体地，在一个优选的实施方式中，识别装置包括光学识别装置、磁场识别装置、结构光识别装置和激光扫描识别装置中的一种或多种。
上述多种识别原理的装置，都很够精准地实现对手术视野的识别和跟踪。
具体地，在一个优选的实施方式中，识别标志包括发光物、反光物、吸光物、磁性物质、特定图案和特定形状中的一种或几种。
根据上述识别装置，对应设置的识别标志，能够确保识别装置实现对识别标志物的精准识别和自动跟踪。
进一步地，在一个优选的实施方式中，识别标志置于手术器械上。
识别标志物可以安装在手术器械上，随着器械移动实现对手术视野的跟踪照明，操作更加便捷。
具体地，在一个优选的实施方式中，监测装置包括摄像头。
采用摄像头作为监测装置，操作便捷，结果精准。
进一步地，在一个优选的实施方式中，处理单元包括用于记录存储照明模式的存储模块。
通过存储模块对各种照明模式进行记录，以便后续直接调取使用，提高效率。
具体地，在一个优选的实施方式中，控制装置为手动控制装置。
通过手动控制装置，便于实现手动控制照明模式。
根据本发明第二方面的跟踪手术视野的智能无影灯的使用方法，采用上述所述的智能无影灯实施，包括如下步骤：S01、将灯组布置在手术台上方，S02、将识别标志设置在手术区域，采用识别装置识别识别标志实现对手术视野的定位，S03、采用处理单元根据识别装置定位的手术视野计算灯组的照明模式，S04、采用控制装置根据处理单元的计算结果调整灯组的照明模式，S05、采用监测装置监控手术视野的光学动态变化，采用处理单元根据光学动态变化数据重新计算灯组的照明模式，采用控制装置根据处理单元的计算结果重新调整灯组的照明模式。
显然，根据本发明的跟踪手术视野的智能无影灯的使用方法，由于采用了上述所述的智能无影灯实施，能够实现无影灯对手术视野的跟踪和自适应调整。
具体地，在一个优选的实施方式中，根据本发明的跟踪手术视野的智能无影灯的使用方法，在步骤S05中，监测装置(6)至少包括2组；位于A点的识别标志(3)在2组监测装置上成像点分别为A1(x1，y1，z1)和A2(x2，y2，z2)；识别标志(3)与成像点A1的连线AA1通过焦点F1(x3，y3，z3)，识别标志(3)与成像点A2的连线AA2通过焦点F2(x4，y4，z4)，即识别标志(3)位于A1F1和A2F2的延长线交点；
则直线AA1的方程为直线AA2的方程为/> A点的坐标为/>
处理单元(4)选择出供光路径(13)通过A点及其附近预设区域的灯源(11)，根据预设区域要求的供光亮度L计算所需打开灯源(11)的数量n及其照射照度E，并由控制装置(5)打开这些灯源(11)，其中，供光路径(13)通过A点及其附近预设区域的任一灯源(11)与安装面(12)形成预设角度θi，设任一灯源(11)的最大照度为E0，调节任一灯源(11)的照度至aiE0，ai为调节系数，预设区域的反射系数为Ri，则任一灯源(11)对预设区域产生的亮度Li＝Ri×Ei×cosθi，所有灯源对预设区域产生的供光亮度
根据上述具体步骤可以实现对预设手术视野的聚集照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。
相比现有技术，本发明的优点在于：通过识别装置可以识别出手术视野，并通过处理单元计算出合理的照明模式，由控制装置调整灯组的照明模式实现合理的手术照明。多个灯源布置在手术台上方，每个灯源与安装面形成预设角度，通过开关不同的灯源，可以实现对特定手术视野的聚焦照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。监测装置可以监控手术过程中手术视野的光学动态变化，并由处理单元重新计算照明模式，通过控制装置控制调整照明模式实现手术照明的自适应调整。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本发明实施例的跟踪手术视野的无影灯的整体结构；
图2示意性显示了本发明实施例的灯组的安装结构；
图3示意性显示了本发明实施例的灯源的供光路径；
图4示意性显示了本发明实施例的灯源与安装面之间的位置关系。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
附图标记说明：10、跟踪手术视野的智能无影灯；1、灯组；11、灯源；12、安装面；13、供光路径；14、手术视野；2、识别装置；3、识别标志；4、处理单元；5、控制装置；6、监测装置。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例1的跟踪手术视野的无影灯10的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例1的灯组1的安装结构。图3示意性显示了本发明实施例的灯源11的供光路径13；图4示意性显示了本发明实施例的灯源11与安装面12之间的位置关系。
实施例1
如图1所示，本发明实施例的跟踪手术视野的智能无影灯10，包括灯组1、识别装置2、识别标志3、处理单元4、控制装置5和监测装置6。其中，灯组1布置在手术台上方，用于提供照明。识别标志3设置在手术区域，用于对手术视野定位，识别装置2用于识别识别标志3从而实现对手术视野的定位。处理单元4用于根据识别装置2定位的手术视野计算灯组1的照明模式。控制装置5用于根据处理单元4的计算结果调整灯组1的照明模式。监测装置6用于监控手术视野的光学动态变化，处理单元4根据光学动态变化数据重新计算灯组1的照明模式，控制装置5根据处理单元的计算结果重新调整灯组1的照明模式。
根据本发明实施例的跟踪手术视野的智能无影灯，通过识别装置可以识别出手术视野，并通过处理单元计算出合理的照明模式，由控制装置调整灯组的照明模式实现合理的手术照明。多个灯源布置在手术台上方，每个灯源与安装面形成预设角度，通过开关不同的灯源，可以实现对特定手术视野的聚焦照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。监测装置可以监控手术过程中手术视野的光学动态变化，并由处理单元重新计算照明模式，通过控制装置控制调整照明模式实现手术照明的自适应调整。
进一步地，在本实施例中，灯组1内每个灯源11上设有与控制装置5电性连接的调节装置，用于根据控制装置5调整的照明模式调节灯组1内各灯源11的照明模式。通过调节装置便于控制各灯源的照明模式，从而实现合理的手术照明。具体地，在本实施例中，照明模式包括灯组内每个灯源的开、关、照射角度、照度、亮度、色温和颜色。通过对上述几个因素组合的照明模式进行精细化计算和合理调节，能够极大程度上实现手术无影灯的照明效果，降低手术风险和节省能源。
具体地，手术过程中，医生在患者身上铺上手术单，在手术单上带有为特定手术位置而开设的孔洞，外科手术医生在这个孔洞部位进行手术。识别装置2可以识别出这个孔洞部位，并通过处理单元4计算出合理的照明模式，由调节装置控制灯源11的开关以及调节灯源的亮度、色温、颜色，实现合理的手术照明。如图2所示，若干个灯源11布置在手术台上方，每个灯源11与安装位面12形成预设角度，形成不同角度的供光路径13，通过开关不同的灯源11，可以实现对特定手术视野14的聚集照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。监测装置6可以监控手术过程中手术视野14的光学动态变化，并由处理单元3计算新的照明模式，由调节装置控制灯源11实现手术照明的自适应调整。
具体地，在本实施例中，识别装置2包括光学识别装置、磁场识别装置、结构光识别装置和激光扫描识别装置中的一种或多种。上述多种识别原理的装置，都很够精准地实现对手术视野的识别和跟踪。具体地，在本实施例中，识别标志3包括发光物、反光物、吸光物、磁性物质、特定图案和特定形状中的一种或几种。根据上述识别装置，对应设置的识别标志，能够确保识别装置实现对识别标志物的精准识别和自动跟踪。
进一步地，在本实施例中，识别标志3置于手术器械上。识别标志物可以安装在手术器械上，随着器械移动实现对手术视野的跟踪照明，操作更加便捷。也可以将识别标志3放置于手术区域，由识别装置2识别后实现自动跟踪，由医生手动改变识别标志3位置来实现对手术视野的合理照明。
具体地，在本实施例中，监测装置包括摄像头。采用摄像头作为监测装置，操作便捷，结果精准。具体地，在本实施例中，控制装置5也可以为手动控制装置。通过手动控制装置，便于实现手动控制照明模式。
进一步地，在本实施例中，处理单元4包括用于记录存储照明模式的存储模块。通过存储模块对各种照明模式进行记录，以便后续直接调取使用，提高效率。
实施例2
本发明实施例的跟踪手术视野的智能无影灯的使用方法，采用上述所述的智能无影灯10实施，包括如下步骤：S01、将灯组1布置在手术台上方，S02、将识别标志3设置在手术区域，采用识别装置2识别识别标志3实现对手术视野14的定位，S03、采用处理单元4根据识别装置2定位的手术视野14计算灯组1的照明模式，S04、采用控制装置5根据处理单元4的计算结果调整灯组1的照明模式，S05、采用监测装置6监控手术视野14的光学动态变化，采用处理单元4根据光学动态变化数据重新计算灯组1的照明模式，采用控制装置5根据处理单元4的计算结果重新调整灯组1的照明模式。
显然，根据本发明实施例的跟踪手术视野的智能无影灯的使用方法，由于采用了上述所述的智能无影灯实施，能够实现无影灯对手术视野的跟踪和自适应调整。
如图3和图4所示，具体地，在本实施例中，在步骤S05中，监测装置(6)至少包括2组；位于A点的识别标志(3)在2组监测装置上成像点分别为A1(x1，y1，z1)和A2(x2，y2，z2)；识别标志(3)与成像点A1的连线AA1通过焦点F1(x3，y3，z3)，识别标志(3)与成像点A2的连线AA2通过焦点F2(x4，y4，z4)，即识别标志(3)位于A1F1和A2F2的延长线交点；
则直线AA1的方程为直线AA2的方程为/> A点的坐标为/>
处理单元(4)选择出供光路径(13)通过A点及其附近预设区域的灯源(11)，根据预设区域要求的供光亮度L计算所需打开灯源(11)的数量n及其照射照度E，并由控制装置(5)打开这些灯源(11)，其中，供光路径(13)通过A点及其附近预设区域的任一灯源(11)与安装面(12)形成预设角度θi，设任一灯源(11)的最大照度为E0，调节任一灯源(11)的照度至aiE0，ai为调节系数，预设区域的反射系数为Ri，则任一灯源(11)对预设区域产生的亮度Li＝Ri×Ei×cosθi，所有灯源对预设区域产生的供光亮度根据上述具体步骤可以实现对预设手术视野的聚集照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。
根据上述实施例，可见，本发明涉及的跟踪手术视野的智能无影灯及其使用方法，通过识别装置可以识别出手术视野，并通过处理单元计算出合理的照明模式，由控制装置调整灯组的照明模式实现合理的手术照明。多个灯源布置在手术台上方，每个灯源与安装面形成预设角度，通过开关不同的灯源，可以实现对特定手术视野的聚焦照明，形成无影效果，并减少其他无关区域的照明，起到节能效果。监测装置可以监控手术过程中手术视野的光学动态变化，并由处理单元重新计算照明模式，通过控制装置控制调整照明模式实现手术照明的自适应调整。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (9)
1.一种跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，包括灯组(1)、识别装置(2)、识别标志(3)、处理单元(4)、控制装置(5)和监测装置(6)；其中，
所述灯组(1)布置在手术台上方，用于提供照明；
所述识别标志(3)设置在手术区域，用于对手术视野定位，所述识别装置(2)用于识别所述识别标志(3)从而实现对手术视野(14)的定位；
所述处理单元(4)用于根据所述识别装置(2)定位的手术视野(14)计算所述灯组(1)的照明模式；
所述控制装置(5)用于根据所述处理单元(4)的计算结果调整所述灯组(1)的照明模式；
所述监测装置(6)用于监控手术视野(14)的光学动态变化，所述处理单元(4)根据所述光学动态变化数据重新计算所述灯组(1)的照明模式，所述控制装置(5)根据所述处理单元(4)的计算结果重新调整所述灯组(1)的照明模式；
所述监测装置(6)至少包括2组；
位于A点的所述识别标志(3)在2组监测装置上成像点分别为A1(x1，y1，z1)和A2(x2，y2，z2)；所述识别标志(3)与成像点A1的连线AA1通过焦点F1(x3，y3，z3)，所述识别标志(3)与成像点A2的连线AA2通过焦点F2(x4，y4，z4)，即所述识别标志(3)位于A1F1和A2F2的延长线交点；
则直线AA1的方程为直线AA2的方程为/> A点的坐标为/>
所述处理单元(4)选择出供光路径(13)通过A点及其附近预设区域的灯源(11)，根据所述预设区域要求的供光亮度L计算所需打开所述灯源(11)的数量n及其照射照度E，并由所述控制装置(5)打开这些所述灯源(11)；
其中，所述供光路径(13)通过A点及其附近预设区域的任一所述灯源(11)与安装面(12)形成预设角度θi，设任一所述灯源(11)的最大照度为E0，调节任一所述灯源(11)的照度至aiE0，ai为调节系数，所述预设区域的反射系数为Ri，则任一所述灯源(11)对所述预设区域产生的亮度Li＝Ri×Ei×cosθi，所有所述灯源对所述预设区域产生的供光亮度
2.根据权利要求1所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述灯组(1)内每个灯源(11)上设有与所述控制装置(5)电性连接的调节装置，用于根据所述控制装置(5)调整的照明模式调节所述灯组(1)内各灯源(11)的照明模式。
3.根据权利要求1或2所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述照明模式包括灯组(1)内每个灯源(11)的开、关、照射角度、照度、亮度、色温和颜色。
4.根据权利要求1或2所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述识别装置(2)包括光学识别装置、磁场识别装置、结构光识别装置和激光扫描识别装置中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述识别标志(3)包括发光物、反光物、吸光物、磁性物质、预设图案和预设形状中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述识别标志(3)置于手术器械上。
7.根据权利要求1或2所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述监测装置(6)包括摄像头。
8.根据权利要求1或2所述的跟踪手术视野的智能无影灯(10)，其特征在于，所述处理单元(4)包括用于记录存储照明模式的存储模块。
9.一种跟踪手术视野的智能无影灯的使用方法，采用上述权利要求1至8中任一项所述的智能无影灯实施，其特征在于，包括如下步骤：
S01、将所述灯组(1)布置在手术台上方；
S02、将所述识别标志(3)设置在手术区域，采用所述识别装置(2)识别所述识别标志(3)实现对手术视野(14)的定位；
S03、采用所述处理单元(4)根据所述识别装置(2)定位的手术视野(14)计算所述灯组(1)的照明模式；
S04、采用所述控制装置(5)根据所述处理单元(4)的计算结果调整所述灯组(1)的照明模式；
S05、采用所述监测装置(6)监控手术视野(14)的光学动态变化，采用所述处理单元(4)根据所述光学动态变化数据重新计算所述灯组(1)的照明模式，采用所述控制装置(5)根据所述处理单元(4)的计算结果重新调整所述灯组(1)的照明模式。
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