CN206548612U - 一种医用智能手术显微系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种医用智能手术显微系统，包括：影像采集装置，用于根据可调焦距获取手术部位图像；智能处理主机，包括图像处理单元和数据通信单元，其中所述数据通信单元用于接收外部医疗设备发送的手术对象的生理数据，所述图像处理单元用于将所述生理数据嵌入所述手术部位图像；可穿戴显示设备，包括佩戴部件，用于供手术人员佩戴，以及显示部件，用于显示包含所述生理数据的手术部位图像。

Description

一种医用智能手术显微系统

技术领域

本实用新型涉及智能医疗设备领域，具体涉及一种医用智能手术显微系统。

背景技术

在医疗手术领域中，手术显微设备、手术监护等设备是独立的设备，其中手术显微设备是指包括支架结构、显微镜头和目镜等部件的设备，此类显微镜对手术部位的影像进行采集和显示，医生可通过目镜观测放大的影像；手术监护设备是一种具备多参数监护功能的仪器，该设备可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数。

手术过程中，为了保障手术安全正常进行，医生多数时间需要通过手术显微设备观测手术部位，而手术对象的各种人体参数显示在手术监护等周边设备上，医生不能实时直接地了解当前参数，而是需要医生主动询问或依靠监护人员人工提醒，由此会降低手术效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有技术的手术显微镜会降低手术效率的问题。

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种医用智能手术显微系统，包括：

影像采集装置，用于根据可调焦距获取手术部位图像；

智能处理主机，包括图像接入单元，用于接收外部医疗设备发送的图像；

可穿戴显示设备，包括佩戴部件，用于供手术人员佩戴，以及显示部件，用于显示所述手术部位图像和所述外部医疗设备发送的图像。

优选地，所述智能处理主机还包括：

图像接入单元，用于接收外部医疗设备发送的图像；

所述可穿戴显示设备的显示部件还用于显示所述部医疗设备发送的图像。

优选地，所述外部医疗设备发送的图像包括手术导航系统发送的手术导航图像、虚拟图像建模系统发送的虚拟手术部位图像中的至少一个。

优选地，所述系统还包括：

显示切换装置，用于根据用户操作切换所述可穿戴显示设备的显示部件所显示的内容。

优选地，所述智能处理主机还包括：

生理状态监测单元，用于根据所述生理数据生成被手术对象的生理状态值；

所述图像处理单元还用于将所述生理状态值嵌入所述手术部位图像中。

优选地，所述生理数据为多个，至少包括血压、心率、血氧饱和度；所述生理状态监测单元根据多个所述生理数据生成1个所述生理状态值。

优选地，所述影像采集装置包括：

光学镜头单元，用于对手术部位进行光学变焦并根据变焦动作确定的焦距收集所述手术部位的影像；

数字影像单元，用于将所述手术部位影像转换为用于表示所述手术部位图像的数字信号。

优选地，所述影像采集装置还包括：

环形光源，环绕在所述光学镜头单元前端，用于照射所述手术部位。

优选地，所述智能处理主机还包括：

图像发送单元，用于向外部终端设备发送所述手术部位图像。

优选地，所述智能处理主机设置设有卡扣结构，用于连接所述影像采集装置；所述影像采集装置还包括：

操作手柄，用于供手术人员调整所述影像采集装置的位置和拍摄角度；

焦距设置按键，设置在所述操作手柄上，用于根据用户操作设定采集所述手术部位图像时的焦距；

聚焦控制按键，用于根据用户操作对所述手术部位进行聚焦。

根据本实用新型实施例提供的医用智能手术显微系统，其影像采集装置可根据可调焦距获取高分辨率的手术部位图像，以克服传统光学显微镜的局限性，将光学影像直接转换为数字影像信号，在可穿戴设备上实现显示，以达到显微显示效果，并且可使用户获得更广阔视觉范围，更自由的操作方式；其智能处理主机中的数据通信单元可以接收监护设备等外部医疗设备发送的人体生理数据，通过图像处理单元实时地将该数据与手术图像相融合，最终在可穿戴设备上实现显示带有生理数据的手术图像，由此使手术操作人员在利用可穿戴设备观测手术部位图像的同时能够观测到被手术对象的生理数据信息，解决了现有方案中需要依靠监护人员人工提醒的问题，由此提高了手术操作的效率。

进一步地，智能处理主机中的图像接入单元可以接受来自其他医疗设备生成的辅助性的图像，例如手术导航图像、针对手术部位的虚拟建模图像等，这些图像也可以由可穿戴设备进行显示，佩戴者(手术操作人员)可以在观看显微图像的同时查看这些图像，例如可以在上述各种图像之间切换显示、同时显示、重叠显示等，利用本系统辅助手术，医生在手术过程中不需要观看多种仪器，只需要通过可穿戴设备即可根据需要查看各种所需画面，由此进一步提高手术操作的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的医用智能手术显微系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一个优选的医用智能手术显微系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一个具体的医用智能手术显微系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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”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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供了一种医用智能手术显微系统，如图1所示，该系统包括：

影像采集装置11用于根据可调焦距获取手术部位图像。具体可以包括变焦镜头和成像器件，其中的成像器件可以是由CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)材料制成的感光元件。用户可以将影像采集装置11对准手术部位，并调整焦距进行对焦以采集手术部位图像。实际使用时，还可以借助支架等器件进行固定。调焦是一种变倍操作，针对不同的手术部位或手术类型，可以选用不同变倍系数的镜头，对于大多数手术而言，支持5-10倍变焦的光学镜头即可满足使用需求。影像采集装置11采集到的图像的分辨率通常较大，一般的显示器件通常难以显示其采集的原始图像内容，因此需要对图像进行进一步处理。

智能处理主机12，包括图像处理单元120和数据通信单元121，其中图像处理单元120用于接收所述手术部位图像，数据通信单元121用于接收外部医疗设备发送的手术对象的生理数据，生理数据可以包括心率、血压、血氧饱和度等数据。图像处理单元120可以是图像处理器，与影像采集装置11有线或无线连接，在接收到手术部位图像后，可以对图像进行截取处理，截取出的部分图像是原图形的一部分区域，截取图像的尺寸可以根据显示部件的分辨率进行设定，使截取的部分图像的分辨率小于或等于显示部件的显示分辨率。同时，图像处理单元还用于将所述生理数据嵌入所述手术部位图像，具体可以根据生理数据的量化值生成一个数字图形，并将其显示在手术图像的某一预定位置上，例如图像的边缘或者角落。

可穿戴显示设备13，包括佩戴部件131，用于供手术人员佩戴，以及显示部件132，用于显示包含所述生理数据的手术部位图像。佩戴部件131可以是眼镜框架，也可以是头盔等头戴设备，显示部件132的位置与佩戴部件131相配合，只需使用户穿戴后能够便利地看到所述手术部位图像的内容即是可行的。

根据本实用新型实施例提供的医用智能手术显微系统，其影像采集装置可根据可调焦距获取高分辨率的手术部位图像，以克服传统光学显微镜的局限性，将光学影像直接转换为数字影像信号，在可穿戴设备上实现显示，以达到显微显示效果，并且可使用户获得更广阔视觉范围，更自由的操作方式；其智能处理主机中的数据通信单元可以接收监护设备等外部医疗设备发送的人体生理数据，通过图像处理单元实时地将该数据与手术图像相融合，最终在可穿戴设备上实现显示带有生理数据的手术图像，由此使手术操作人员在利用可穿戴设备观测手术部位图像的同时能够观测到被手术对象的生理数据信息，解决了现有方案中需要依靠监护人员人工提醒的问题，由此提高了手术操作的效率。

图2示出了一个优选的医用智能手术显微系统的示意图，作为一个优选的实施方式，在前一实施例的基础上，本实施例提供的智能处理主机还包括：

图像接入单元128，用于接收外部医疗设备发送的图像，例如手术导航系统发送的手术导航图像、虚拟图像建模系统发送的虚拟手术部位图像中的至少一个。

可穿戴显示设备的显示部件还用于显示所述部医疗设备发送的图像。

图像接入单元128可以接受来自其他医疗设备生成的辅助性的图像，例如手术导航图像、针对手术部位的虚拟建模图像等，也即虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)图像、增强现实(Augmented Reality，简称AR)图像、混合现实(Mix reality，简称MR)图像等，这些图像由可穿戴设备进行显示，佩戴者(手术操作人员)可以在观看显微图像的同时查看这些图像，例如可以在上述各种图像之间切换显示、同时显示、重叠显示等，利用本系统辅助手术，医生在手术过程中不需要观看多种仪器，只需要通过可穿戴设备即可根据需要查看各种所需画面，由此进一步提高手术操作的效率。

进一步地，本系统还包括：

显示切换装置129，用于根据用户操作切换所述可穿戴显示设备的显示部件所显示的内容，在具体实施例中，该装置可以是设置在智能主机上的一组按钮，或者是脚踏按键，或者是多种形式同时设置都是可行的。手术操作人员以及辅助人员可以根据手术的进展、医生的需求通过显示切换装置129切换可穿戴设备13所显示的内容，例如单独显示手术图像(图像采集装置当前采集的实际图像)、单独显示手术导航系统生成的图像等，即融合术前影像学影像及术中实时影像，由此准确呈现实时手术效果。

为了进一步提高本系统的智能性，上述智能处理主机12还可以包括：

生理状态监测单元122，用于根据所述生理数据生成被手术对象的生理状态值。进一步地，上述生理数据可以为多个，至少包括血压、心率、血氧饱和度，生理状态监测单元122可根据多个所述生理数据生成1个生理状态值。

所述图像处理单元120还用于将所述生理状态值嵌入所述手术部位图像；

所述可穿戴显示设备13的显示部件132还用于显示包含所述生理状态值的手术部位图像。

根据上述优选方案，本系统可以对手术过程生命体征参数进行全面监测及分析，通过输入其他手术监护设备(心电监护，呼吸机等)数据，经过智能运算后提供手术安全指数参考数值，对手术患者进行生命体征检测以及手术安全状况评估分析，为手术人员提供准确客观的参考，从而保证手术安全进行。

上述智能处理主机12还可以包括：

图像发送单元123，用于向外部终端设备发送所述手术部位图像。例如可以通过无线通信方式向远程终端发送上述图像，由此可以实现图像信息的共享，使不在手术现场的人员能够实时了解到手术进展，并可以实现远程手术会诊。

上述优选方案利用网络通信技术为手术带来远程数据共享效果，进一步可以实现远程会诊和手术辅助，以及远程操控机器人手术，解决了现有技术的手术室信息封闭问题。

上述智能处理主机12还可以包括：

图像显示部件124，用于播放所述手术部位图像。

显示控制单元125，用于根据用户操作控制所述手术部位图像的播放状态，例如暂停、回放、快进、同步播放等状态。

上述优选方案可以使手术室内的人员与佩戴可穿戴显示设备13的人员共同观察手术部位图像，以便其他人员可以根据实际情况提供相应的支援，由此进一步提高手术效率。

上述智能处理主机12还可以包括：

存储单元126，用于存储所述手术部位图像；

存储设备连接单元127，用于连接外部存储设备，并将所述手术部位图像发送外部存储设备中。存储设备连接单元126可以通过USB数据线与外部存储设备连接。

本实用新型解决了传统光学显微镜的局限性，将光学影像直接转换为数字影像信号，在可穿戴设备上实现显示，可获得更广阔视觉范围，更自由的操作方式；利用物联网的普及可为手术带来全新的改变，远程会诊和手术辅助，以及远程操控机器人手术，解决了原有手术室信息封闭，精简手术室设备，相应减少手术监护人员投入，保障手术安全正常进行，提高手术成功率；集成智能主机平台，实现计算机智能化管理，数据分析运算，评估以及引导手术进行，解决了原有手术病人生命体征监护参数医生要靠人工提醒，进度以及安全基数要靠医生凭经验主观评判，智能系统最终可实现人工智能化手术，由智能系统给出客观评估结果更精准，实现手术医疗一体化数字集成管理模式。

现有的变焦操作包括光学变焦和数字变焦两种方式，为了不使图像失真，本实施例优选采用光学变焦方式进行变焦操作，如图2所示上述影像采集装置11可以包括：

光学镜头单元111，用于对手术部位进行光学变焦并根据变焦动作确定的焦距收集所述手术部位的影像；

数字影像单元112，用于将所述手术部位影像转换为用于表示所述手术部位图像的数字信号。

上述优选方案将经过光学变焦镜头采集的手术部位图像转换为数字信号进行传输，由此可以提高后续显示图像的清晰度。

本领域技术人员可以理解，在进行手术时通常还需要借助外部光源对被拍摄对象进行补光，由于现有的光学手术显微镜受到光路的影响，会产生光的衰减现象，因此通常需要较大功率的照明灯进行补光，这种大功率的照明装置会产生较大的热量，由此会给手术环境造成影响。而本实施例提供的系统是通过数字信号流的方式传输图像的，因此不需要设置功率很大的照明装置，只需要设置普通的小功率照明灯即可满足使用需求。

图3示出了一个具体的医用智能手术显微系统的结构图，作为一个优选的实施方式，上述图像采集单11元还可包括：

环形光源31，环绕在所述光学镜头单元111前端，用于照射所述手术部位。

上述优选方案可以利用发光元件，并环绕设置在镜头前端，该照明方式既可以满足照明需求，同时产生的热量较小、体积较小，由此可以使系统更加轻便，提高使用便利性。

上述智能处理主机12还可设有卡扣结构32，用于连接所述影像采集装置11。

该系统还可以包括操作手柄31，由于影像采集装置11与智能处理主机12一体设置，操作手柄31可以设置在智能处理主机12或者影像采集装置1上，用于供手术人员调整所述影像采集装置的位置和拍摄角度；

所述影像采集装置11还包括：

焦距设置按键311，用于根据用户操作设定采集所述手术部位图像时的焦距；

聚焦控制按键312，用于根据用户操作对所述手术部位进行聚焦；

焦距设置按键311和所述聚焦控制按键312可以设置在所述操作手柄31上。或者，在另一个优选的实施方式中，焦距设置按键311和所述聚焦控制按键312也可以以脚踏板的方式单独设置。

智能处理主机12上还可以设置与数据通信单元121相配合的数据通信单元接口3121、与图像发送单元123相配合的图像发送单元接口3123(有线或无线)、以及与存储设备连接单元126相配合的存储设备接口3126，并且图像显示部件124和显示控制单元125也可以设置在该壳体30上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种医用智能手术显微系统，其特征在于，包括：

影像采集装置，用于根据可调焦距获取手术部位图像；

智能处理主机，包括图像处理单元和数据通信单元，其中所述数据通信单元用于接收外部医疗设备发送的手术对象的生理数据，所述图像处理单元用于将所述生理数据嵌入所述手术部位图像；

可穿戴显示设备，包括佩戴部件，用于供手术人员佩戴，以及显示部件，用于显示包含所述生理数据的手术部位图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能处理主机还包括：

图像接入单元，用于接收外部医疗设备发送的图像；

所述可穿戴显示设备的显示部件还用于显示所述部医疗设备发送的图像。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述外部医疗设备发送的图像包括手术导航系统发送的手术导航图像、虚拟图像建模系统发送的虚拟手术部位图像中的至少一个。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

显示切换装置，用于根据用户操作切换所述可穿戴显示设备的显示部件所显示的内容。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述智能处理主机还包括：

生理状态监测单元，用于根据所述生理数据生成被手术对象的生理状态值；

所述图像处理单元还用于将所述生理状态值嵌入所述手术部位图像中。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述生理数据为多个，至少包括血压、心率、血氧饱和度；所述生理状态监测单元根据多个所述生理数据生成1个所述生理状态值。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述影像采集装置包括：

光学镜头单元，用于对手术部位进行光学变焦并根据变焦动作确定的焦距收集所述手术部位的影像；

数字影像单元，用于将所述手术部位影像转换为用于表示所述手术部位图像的数字信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述影像采集装置还包括：

环形光源，环绕在所述光学镜头单元前端，用于照射所述手术部位。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能处理主机还包括：

图像发送单元，用于向外部终端设备发送所述手术部位图像。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能处理主机设置设有卡扣结构，用于连接所述影像采集装置；所述影像采集装置还包括：

操作手柄，用于供手术人员调整所述影像采集装置的位置和拍摄角度；

焦距设置按键，设置在所述操作手柄上，用于根据用户操作设定采集所述手术部位图像时的焦距；

聚焦控制按键，用于根据用户操作对所述手术部位进行聚焦。