CN116211260B - 一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统及方法，在结石扫描时，以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域，获取不同像素位置下结石的中心坐标和轮廓，将获取到的不同像素位置下多张清晰目标图片根据坐标信息合成三维图像进行展示。成像结果获取的是一个全息的结石形态，不仅包括了结石自身的形态、大小，而且包含了结石存在环境的关键形态，例如有没有复杂的组织连接，这个全息的记录，对于医生的诊断，手术的成功进行，处理医患纠纷以及存档作为教学都能发挥重要的作用。

Description

一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统及方法
技术领域
本发明涉及图像处理应用领域，尤其涉及一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统及方法。
背景技术
结石形态影像是内窥镜结石手术的重要信息依据。影响手术质量的信息不仅应包括结石本身的形态，还包括结石所生长的组织环境、生长状态等。
在传统的内窥镜指导结石手术的过程中，结石影像的获取通常是实时的，即医生调整内窥镜视角获取想要的结石或组织影响，以指导手术的进行。但是，由于医生个体差异导致的操作习惯和业务水平不同，以至于虽然结石手术属于常规手术，但难以做到标准化的问题处理。
并且，患者的结石形状和分布情况复杂，结石形状有圆形、长形、球形等不规则形状，同时分布也十分的散落。医生在下刀做手术时，需要掌握结石的形状，结石的大小，周围的组织和它有多少连接，在哪个位置连接，这些都要知道。
此外，因信息差异导致的医疗纠纷一直是医疗行业的难题。结石手术也伴随着医疗纠纷。医疗纠纷的一大矛盾来源就是医疗救治过程信息的不透明、不可复现，导致问题争议时缺乏判断依据。因此，对诊疗过程进行全息详细记录，作为问题溯源的依据尤为重要。但在传统结石手术中，作为溯源记录的结石影像图片通常由内窥镜操作者根据自身的判断进行截图取样保存。这样的工作存在的问题至少包括：1、操作者个体业务能力差异导致图片角度不同，不少图片不能反映问题；2、操作者存在视角偏差，其截图动作受控于当时的认知和注意力聚焦点，导致信息全面性不足，图片的其他部位不能兼顾；3、对操作者有较高的专业性要求，导致该方式无法普及推广。因此，为了最大限度的避免医患的纠纷，就需要解决，医疗方案中的证据留存的信息化过程。
发明内容
为解决上述现有技术问题，本发明提供一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统及方法，以解决现有技术在进行结石检测时，医生检查效率低，检查时存在视角的偏差，并且不能做到标准化的问题。
本申请实施例的第一方面提供了基于变焦扫描的肾结石形态三维成像方法，所述方法包括：
步骤S1：通过内窥镜采集包括结石的目标初始图像；
在获取目标初始图像方面有多种方式，比如通过内窥镜操作者（医生）手动标注，图像处理单元辅助对标注区域进行自动识别获得；也可以是通过目标识别功能（软件自动实现）自动捕捉图像中的目标结石，并将其进行标注，以便医生观看，以节省医生的体力和精力。
在采集目标初始图像前，需对焦距位置进行校验，确保焦距处于一个比较中间的一个位置，既可以退也可以进，如果焦距此时不能自由调节，需提示医生调整焦距位置，将焦距调整到初始位置，处于可前后移动的状态。
优选地，初始位置位于焦距可调节范围的中间位置。
步骤S2：获取到目标初始图像后，对目标初始图像中的结石区域进行识别，对结石区域进行自动对焦拍摄，获取包含清晰结石图像的第一目标图像并存储；
步骤S3：根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；
所述步骤S3具体包括，对所述清晰结石图像进行二值化处理，得到二值化图像，根据二值化图像，得到结石轮廓；结石轮廓形成连通域，计算连通域的面积，获取结石大小信息；对于体积较大的结石，可设置面积阈值，当结石大小大于设置的面积阈值时，可提醒医生重点检查，提醒方式可包括重点标注、报警提醒等。
步骤S4: 以结石的中心坐标为端点，设置一个或多个扫描方向；以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域；
优选的，在上述拍摄过程中，以互成120°夹角的三个方向上进行步长扩展延伸以寻找对位像素区域。而不必过于密集的在结石的每一段轮廓周围进行高密度对位扩展。因为，内窥镜成像是按焦平面成像的，比如以结石为中心取左上位置为对焦位置，则其他方向上与对焦位置方向上的对焦目标处在同一景深（同一焦平面）位置的对象均是清晰的。
实践发现，取120°夹角方向上的步长，可以有效减少拍摄次数和存储照片数量，同时获得清晰的结石三维影像以及结石所处环境的组织三维影像。并且三个方向上同一步长位置对焦获得的照片所在的焦平面重复度较低，也证明了该取样方式获取的图片是必要的/不重复的。
根据组织环境的复杂度，可以适当增加获取对位像素区域的方向，方向夹角可以取60-100°，可采集1-6个方向。步长取样可以设置为3-10mm区间。
优选的，以结石轮廓为起点的拍摄所采用的像素步长可换算为真实物理尺寸下的5-10mm，可设置2-4层步长区域，即结石轮廓向外延伸10-40mm的区域。达到这个区域范围时，结石周围的组织，以及组织上多点散落的结石基本都能被捕捉到，且形成的组织影像环境清晰。
步骤S5：检测预设像素对位区域内是否存在目标结石对象；若预设像素对位区域内存在目标结石对象，调整内窥镜的焦距使其对焦在该预设像素对位区域，获取第二目标图像并存储；
所述步骤S5中，本质是变换焦距的同时进行图像处理，判断对位像素区域是否存在满足对焦条件的对象，当识别到目标结石对象时，停止搜索并获取当前焦距的照片存档；医生亦可手动锁定满足对焦条件的对象；重复该步骤实现对多个/所有以结石为中心的周围对位像素区域的搜索并自动对焦拍摄图片保存。
步骤S6：将获取到的第一目标图像和多张第二目标图像根据坐标信息合成三维图像进行展示。
本申请实施例的第二方面提供了基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统，所述系统包括：
内窥镜：能够插入目标对象内，以对目标对象体内的结石进行检测和摄像，检测预设像素对位区域内是否存在目标结石对象，通过内窥镜采集包括结石的目标初始图像；
对焦单元：用于对结石区域进行自动对焦拍摄，以获取清晰结石图像并存储。
图像处理单元：图像处理单元与调焦单元相连接，内窥镜获取的图像传送至图像处理单元进行处理。
图像处理的方式有多种，其中一个目的是获取目标对象（结石）。
在获取目标对象方面有多种方式，比如通过内窥镜操作者（医生）手动标注，图像处理单元辅助对标注区域进行自动识别获得；也可以是通过目标识别功能（软件自动实现）自动捕捉图像中的目标结石，并将其进行标注，以便医生观看，以节省医生的体力和精力。
当获取到包含清晰结石图像的第一目标图像后，图像处理单元进一步处理获得目标（结石）的中心坐标和轮廓。可对所述第一目标图像进行二值化处理，得到二值化图像，根据二值化图像，得到结石轮廓；结石轮廓形成连通域，计算连通域的面积，获取结石大小信息，对于体积较大的结石，可设置面积阈值，当结石大小大于设置的面积阈值时，可提醒医生重点检查，提醒方式可包括重点标注、报警提醒等。
根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；以结石的中心坐标为端点，设置一个或多个扫描方向；以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域，获取预设像素对位区域内的第二目标图像并存储；
同时，根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；设置一个或多个扫描方向，以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域。
对焦单元具有自动对焦模块（自动对焦程序），自动对焦模块控制调焦单元变换焦距，实现对对位像素区域的搜索，该搜索过程本质是变换焦距的同时进行图像处理，判断每张照片的对位像素区域是否存在满足对焦条件的对象，当识别到对象时，停止搜索并获取当前焦距的照片存档；医生亦可手动搜索锁定满足对焦条件的对象；重复该步骤实现对多个/所有以结石为中心的周围对位像素区域的搜索并自动对焦拍摄图片保存。
调焦单元：用于调整焦距，若预设像素对位区域内存在目标结石对象，调整内窥镜的焦距使其对焦在该预设像素对位区域。
合成单元：将获取到的第一目标图像和多张第二目标图像根据坐标信息合成三维图像进行展示。
本发明的有益效果体现在，在使用内窥镜进行扫描、检测过后，成像结果获取的是一个全息的结石形态，不仅包括了结石自身的形态、大小，而且包含了结石存在环境的关键形态，例如有没有复杂的组织连接，这个全息的记录，对于医生的诊断，手术的成功进行，处理医患纠纷以及存档作为教学都能发挥重要的作用。
附图说明
图1为本发明所提供的一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像方法图；
图2a为本发明所提供的结石信息图；
图2b为本发明所提供的在一个方向上按照一定像素步长进行图像采集的示意图；
图2c为本发明所提供的在三个方向上按照一定像素步长进行图像采集的示意图；
图3为本发明所提供的所提供的一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：提供了一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像方法，参照图1，所述方法包括：
步骤S1：通过内窥镜采集包括结石的目标初始图像。
参见图2a，示出了身体中结石信息；在获取目标对象方面有多种方式，比如通过内窥镜操作者（医生）手动标注，图像处理单元辅助对标注区域进行自动识别获得；也可以是通过目标识别功能（软件自动实现）自动捕捉图像中的目标结石，并将其进行标注，以便医生观看，以节省医生的体力和精力。
在采集目标初始图像前，需对焦距位置进行校验，确保焦距处于一个比较中间的一个位置，既可以退也可以进，如果焦距此时不能自由调节，需提示医生调整焦距位置，将焦距调整到初始位置，处于可前后移动的状态。
优选地，初始位置位于焦距可调节范围的中间位置。
步骤S2：获取到目标初始图像后，对目标初始图像中的结石区域进行识别，对结石区域进行自动对焦拍摄，获取包含清晰结石图像的第一目标图像并存储。
步骤S3：根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓。
所述步骤S3具体包括，对所述清晰结石图像进行二值化处理，得到二值化图像，根据二值化图像，得到结石轮廓；结石轮廓形成连通域，计算连通域的面积，获取结石大小信息；对于体积较大的结石，可设置面积阈值，当结石大小大于设置的面积阈值时，可提醒医生重点检查，提醒方式可包括重点标注、报警提醒等。
步骤S4: 以结石的中心坐标为端点，设置一个或多个扫描方向；以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域。
参见图2b，示出了在一个方向上按照一定的像素步长移动，采集不同对位像素区域的结石信息；
根据组织环境的复杂度，可以适当增加获取对位像素区域的方向，方向夹角可以取60-100°，可采集1-6个方向。步长取样可以考虑3-10mm区间。
优选的，以结石轮廓为起点的拍摄所采用的像素步长可换算为真实物理尺寸下的5-10mm，可考虑2-4层步长区域，即结石轮廓向外延伸10-40mm的区域。达到这个区域范围时，结石周围的组织，以及组织上多点散落的结石基本都能被捕捉到，且形成的组织影像环境清晰。
优选的，参见图2c，在上述拍摄过程中，以互成120°夹角的三个方向上进行步长扩展延伸以寻找对位像素区域。而不必过于密集的在结石的每一段轮廓周围进行高密度对位扩展。因为，内窥镜成像是按焦平面成像的，比如以结石为中心取左上位置为对焦位置，则其他方向上与对焦位置方向上的对焦目标处在同一景深（同一焦平面）位置的对象均是清晰的。
实践发现，取120°夹角方向上的步长，可以有效减少拍摄次数和存储照片数量，同时获得清晰的结石三维影像以及结石所处环境的组织三维影像。并且三个方向上同一步长位置对焦获得的照片所在的焦平面重复度较低，也证明了该取样方式获取的图片是必要的/不重复的。
步骤S5：检测预设像素对位区域内是否存在目标结石对象；若预设像素对位区域内存在目标结石对象，调整内窥镜的焦距使其对焦在该预设像素对位区域，获取第二目标图像并存储。
所述步骤S5中，本质是变换焦距的同时进行图像处理，判断对位像素区域是否存在满足对焦条件的对象，当识别到目标结石对象时，停止搜索并获取当前焦距的照片存档；医生亦可手动锁定满足对焦条件的对象；重复该步骤实现对多个/所有以结石为中心的周围对位像素区域的搜索并自动对焦拍摄图片保存。
步骤S6：将获取到的第一目标图像和多张第二目标图像根据坐标信息合成三维图像进行展示。
实施例2：提供了一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统3，参照图3，所述系统3包括：
内窥镜301：能够插入目标对象内，以对目标对象体内的结石进行检测和摄像，检测预设像素对位区域内是否存在目标结石对象，通过内窥镜采集包括结石的目标初始图像。
调焦单元302：用于调整焦距，若预设像素对位区域内存在目标结石对象，调整内窥镜的焦距使其对焦在该预设像素对位区域。
对焦单元303：用于对结石区域进行自动对焦拍摄，以获取清晰结石图像并存储。
图像处理单元304：图像处理单元与调焦单元相连接，内窥镜获取的图像传送至图像处理单元进行处理。
图像处理的方式有多种，其中一个目的是获取目标对象（结石）。
在获取目标对象方面有多种方式，比如通过内窥镜操作者（医生）手动标注，图像处理单元辅助对标注区域进行自动识别获得；也可以是通过目标识别功能（软件自动实现）自动捕捉图像中的目标结石，并将其进行标注，以便医生观看，以节省医生的体力和精力。
当获取到包含清晰结石图像的第一目标图像后，图像处理单元进一步处理获得目标（结石）的中心坐标和轮廓。可对所述第一目标图像进行二值化处理，得到二值化图像，根据二值化图像，得到结石轮廓；结石轮廓形成连通域，计算连通域的面积，获取结石大小信息，对于体积较大的结石，可设置面积阈值，当结石大小大于设置的面积阈值时，可提醒医生重点检查，提醒方式可包括重点标注、报警提醒等。
根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；以结石的中心坐标为端点，设置一个或多个扫描方向；以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域，获取预设像素对位区域内的第二目标图像并存储；
参见图2b，示出了在一个方向上按照一定的像素步长移动，采集不同对位像素区域的结石信息；
同时，根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；设置一个或多个扫描方向，以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域。
对焦单元具有自动对焦模块（自动对焦程序），自动对焦模块控制调焦单元变换焦距，实现对对位像素区域的搜索，该搜索过程本质是变换焦距的同时进行图像处理，判断每张照片的对位像素区域是否存在满足对焦条件的对象，当识别到对象时，停止搜索并获取当前焦距的照片存档；医生亦可手动搜索锁定满足对焦条件的对象；重复该步骤实现对多个/所有以结石为中心的周围对位像素区域的搜索并自动对焦拍摄图片保存。
合成单元305：将获取到的第一目标图像和多张第二目标图像根据坐标信息合成三维图像进行展示。
上述拍摄过程中，根据组织环境的复杂度，可以适当增加获取对位像素区域的方向，方向夹角可以取60-100°，可采集1-6个方向。步长取样可以考虑3-10mm区间。
优选的，以结石轮廓为起点的拍摄所采用的像素步长可换算为真实物理尺寸下的5-10mm，可考虑2-4层步长区域，即结石轮廓向外延伸10-40mm的区域。达到这个区域范围时，结石周围的组织，以及组织上多点散落的结石基本都能被捕捉到，且形成的组织影像环境清晰。
优选的，参见图2c，在上述拍摄过程中，以互成120°夹角的三个方向上进行步长扩展延伸以寻找对位像素区域。而不必过于密集的在结石的每一段轮廓周围进行高密度对位扩展。因为，内窥镜成像是按焦平面成像的，比如以结石为中心取左上位置为对焦位置，则其他方向上与对焦位置方向上的对焦目标处在同一景深（同一焦平面）位置的对象均是清晰的。
实践发现，取120°夹角方向上的步长，可以有效减少拍摄次数和存储照片数量，同时获得清晰的结石三维影像以及结石所处环境的组织三维影像。并且三个方向上同一步长位置对焦获得的照片所在的焦平面重复度较低，也证明了该取样方式获取的图片是必要的/不重复的。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。
在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像方法，其特征在于，包括：
通过内窥镜采集包括结石的目标初始图像；
获取到目标初始图像后，对目标初始图像中的结石区域进行识别，对结石区域进行自动对焦拍摄，获取包含清晰结石图像的第一目标图像并存储；
根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；
以结石的中心坐标为端点，设置一个或多个扫描方向；
以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域；
所述像素步长换算为真实物理尺寸下为 3-10mm，每一个扫描方向上设置 2-4 个预设扫描区域；
检测预设像素对位区域内是否存在目标结石对象；
若预设像素对位区域内存在目标结石对象，调整内窥镜的焦距使其对焦在该预设像素对位区域，获取第二目标图像并存储；
将获取到的第一目标图像和多张第二目标图像根据坐标信息合成三维图像进行展示。
2.根据权利要求 1 所述的变焦扫描的肾结石形态三维成像方法，其特征在于：获取目标初始图像前，对焦距位置进行校验，确保焦距处于可前后移动的初始状态。
3.根据权利要求 2 所述的变焦扫描的肾结石形态三维成像方法，其特征在于：所述初始状态位于焦距可调位置的中间。
4.根据权利要求 1 所述的变焦扫描的肾结石形态三维成像方法，其特征在于：所述多个扫描方向为以结石的中心坐标为端点，设置三个互成 120°夹角的方向为扫描方向。
5.一种基于变焦扫描的肾结石形态三维成像系统，其特征在于，所述系统包括：
内窥镜：用于检测预设像素对位区域内是否存在目标结石对象，通过内窥镜采集包括结石的目标初始图像；
对焦单元：用于对目标结石区域进行自动对焦拍摄；
图像处理单元：用于对目标初始图像中的结石区域进行识别，获取并存储包含清晰结石图像的第一目标图像；根据获取到的包含清晰结石图像的第一目标图像，获取结石的中心坐标和轮廓；以结石的中心坐标为端点，设置一个或多个扫描方向；以围成封闭区域的轮廓为起点，在一个或多个扫描方向上以预设像素步长设置预设像素对位区域，所述像素步长换算为真实物理尺寸下为 3-10mm，每一个扫描方向上设置 2-4 个预设扫描区域，获取预设像素对位区域内包含清晰结石图像的第二目标图像并存储；
调焦单元：其用于调整焦距，若预设像素对位区域内存在目标结石对象，调整内窥镜的焦距使其对焦在该预设像素对位区域；
合成单元：将获取到的第一目标图像和多张第二目标图像根据坐标信息合成三维图像进行展示。
6.根据权利要求 5 所述的变焦扫描的肾结石形态三维成像系统，其特征在于：获取目标初始图像前，对焦距位置进行校验，确保焦距处于可前后移动的初始状态。
7.根据权利要求 6 所述的变焦扫描的肾结石形态三维成像系统，其特征在于：所述初始状态位于焦距可调位置的中间。
8.根据权利要求 5 所述的变焦扫描的肾结石形态三维成像系统，其特征在于：所述多个扫描方向为以结石的中心坐标为端点，设置三个互成 120°夹角的方向为扫描方向。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2565408Y (zh) * 2002-09-06 2003-08-13 上海富士能高内镜有限公司 一种结石取出器
JP2011172692A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toshiba Corp 医用画像処理装置、及び医用画像処理プログラム
WO2013132880A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡システム
CN104939793A (zh) * 2015-07-06 2015-09-30 上海理工大学 基于液体透镜的可调焦3-d胶囊内窥镜系统
CN106028903A (zh) * 2014-06-10 2016-10-12 奥林巴斯株式会社 内窥镜系统、内窥镜系统的工作方法
CN115738089A (zh) * 2022-11-08 2023-03-07 西南医科大学附属医院 一种基于双目视觉的主动紫外光皮肤治疗系统及方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1842297A (zh) * 2003-06-25 2006-10-04 西门子共同研究公司 用于息肉显影的系统和方法
DE602005024159D1 (de) * 2004-06-23 2010-11-25 Koninkl Philips Electronics Nv Virtuelle endoskopie
WO2008000278A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Pnn Medical A/S Method of identification of an element in two or more images
DE102009007868B3 (de) * 2009-02-06 2010-05-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sensorsystem und Verfahren zur bildgebenden Erfassung eines Objektes
CN102078179B (zh) * 2011-01-31 2012-05-30 广州宝胆医疗器械科技有限公司 三维立体电子结肠镜系统
CN103961065A (zh) * 2014-05-19 2014-08-06 汇佳生物仪器（上海）有限公司 一种生物组织光声共聚焦显微成像装置及方法
CN109273091A (zh) * 2017-07-17 2019-01-25 云南师范大学 一种基于术中数据的经皮肾镜取石虚拟手术系统
US11357593B2 (en) * 2019-01-10 2022-06-14 Covidien Lp Endoscopic imaging with augmented parallax
CN110478050A (zh) * 2019-08-23 2019-11-22 北京仁馨医疗科技有限公司 基于ct/mri数据的三维图像与内镜影像融合方法、装置及系统
KR102630074B1 (ko) * 2019-09-23 2024-01-29 보스톤 싸이엔티픽 싸이메드 인코포레이티드 내시경 비디오 향상, 정량화, 및 수술 안내를 위한 시스템 및 방법
WO2021061336A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 Boston Scientific Scimed, Inc. System, device and method for turbidity analysis
CN116056621A (zh) * 2020-08-05 2023-05-02 捷锐士阿希迈公司(以奥林巴斯美国外科技术名义) 解剖目标的深度和轮廓检测
CN215961365U (zh) * 2021-03-09 2022-03-08 西南医科大学附属医院 输尿管镜尾部冲洗液防漏引流装置
CN115245302A (zh) * 2021-04-25 2022-10-28 河北医科大学第二医院 一种基于内窥镜图像重建三维场景的系统和方法
DE102022126810A1 (de) * 2021-10-22 2023-04-27 Gyrus Acmi, Inc. D/B/A Olympus Surgical Technologies America Laser-kombination mit in-vivo-ziel feedback-analyse

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2565408Y (zh) * 2002-09-06 2003-08-13 上海富士能高内镜有限公司 一种结石取出器
JP2011172692A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toshiba Corp 医用画像処理装置、及び医用画像処理プログラム
WO2013132880A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡システム
CN106028903A (zh) * 2014-06-10 2016-10-12 奥林巴斯株式会社 内窥镜系统、内窥镜系统的工作方法
CN104939793A (zh) * 2015-07-06 2015-09-30 上海理工大学 基于液体透镜的可调焦3-d胶囊内窥镜系统
CN115738089A (zh) * 2022-11-08 2023-03-07 西南医科大学附属医院 一种基于双目视觉的主动紫外光皮肤治疗系统及方法

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