CN216876586U - 一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，包括屏蔽壳、主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块以及若干接口；所述屏蔽壳用于对外界的信号隔离；所述处理器模块电连接主控电路板，处理器模块包括配准模块、器械终端位置定位模块和增强现实模块；所述存储器模块用于存储输入及输出视频图像；所述通讯器模块包括接收端和发送端，用于接收处理器待处理数据，以及发送处理器发出数据。本实用新型提出一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，成本低廉且简单易行：该方案无需对现有内窥镜设备进行拆解改造或者是更新换代，能以低成本的实现高质量手术器械视觉跟踪预警。

Description

一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，涉及一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置。

背景技术

在外科手术过程中，比如腹腔镜手术过程中，如何有效避开隐藏在腹膜后的输尿管，目前仍高度依赖医生自身经验，而术中情况复杂，对于有多次手术史，盆腹腔粘连严重，解剖变异的患者来说，手术过程中仍有较高的损伤风险。而且目前腹腔镜手术多采用能量器械，直接的损伤根据手术医生经验，或可避免，但热损伤，往往难以预料，也很难及时发现。

目前，已有对手术器械进行终端位置定位相关技术，但其大多依赖在手术器械上安装传感器、标志物等，通过识别视野中标志物位置去确定手术器械的位置，这种附加标识的方法需要对手术器械进行改造，不仅使得手术器械成本大幅增加，也可能带来手术风险。而通过视觉图像进行器械跟踪的方法大多需集成在成套的设备中，为实现这一功能需更换原有成套设备，费用高昂，普适性低，极大影响了技术的通用性。

因此，如何实现一种无需对现有内窥镜设备或者是手术器械进行改造或更换，即能低成本的实现高质量手术器械视觉跟踪预警，成为领域亟待解决的问题，其也在手术机器人或内窥镜手术领域都有极为广阔的应用前景。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提出一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，成本低廉且简单易行：该方案无需对现有内窥镜设备进行拆解改造或者是更新换代，能以低成本的实现高质量手术器械视觉跟踪预警。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特殊之处在于，

包括屏蔽壳、主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块以及若干接口；

主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块设置在屏蔽壳内部；

所述屏蔽壳用于对外界的信号隔离；

所述处理器模块电连接主控电路板，处理器模块包括配准模块、器械终端位置定位模块和增强现实模块；

配准模块用以处理接收到的核磁图像，生成患者待手术区域的三维模型，并对警示位置予以标记；

器械终端位置定位模块用于接收内窥镜装置输入的视频图像信息，实时检测输入的视频图像中器械终端位置，输出终端位置信息，并判断其距离警示区域是否超过预设范围，输出判断信息；

增强现实模块用于接收配准模块处理结果和器械终端位置定位模块处理结果，并将其实时叠加到视频图像上，生成实时增强现实视频图像，对器械操作需避开的警示区域进行标识；

所述存储器模块用于存储输入及输出视频图像；

所述通讯器模块包括接收端和发送端，用于接收处理器待处理数据，以及发送处理器发出数据。

进一步的，屏蔽壳为内部散热孔结构。

进一步的，屏蔽壳外部还可以设置三个模块对应的开关按钮，方便医生选择：手术区域三维模型图、操作器械监视图、以及增强现实图像三种之一或者组合，以满足医生实际需求。

进一步的，本实用新型屏蔽壳外侧还可包括LCD显示屏。

进一步的，本装置还设置安全保障模块，包括以下：

屏蔽壳外设置一键切换按钮，当装置出现故障导致显示效果不好时，巡回护士等可以直接摁下或拨动控制器，迅速启用安全线路，输入信号不再经过处理器，而直接通过安全线路直接输出到显示终端。

进一步地，上述通讯器模块还可以包括无线通讯模块，包括但不限于蓝牙、wifi等无线传输通讯方式。

进一步地，上述若干接口包括：与外设链接的USB接口，与视频输入及输出单、双同轴传输接口，视频输入和输出接口有HDMI接口、VGA接口，DVI接口和SDI接口，与网线连接的网口为标准RJ45连接口，可连接到局域网或广域网，亦可连接本地服务器或者是工作站，用于拓展装置本身功能，以及电源接口。

进一步的，本实用新型还可包括HD-SDI转HDMI转换器，用于接收医疗内窥镜SDI信号输入，并转化为HDMI信号，拓展本装置的普适性及易用性。

进一步的，本实用新型还可通过通讯装置有线或无线连接智能眼镜或增强现实头盔。

进一步的，本实用新型还可包括可充电电源模块，由此，本实用新型除了可以通过外接式电源供应外，也可以将可替换的电源设于装置内部，在供电受限环境下仍可具备主动供电的能力，保障装置的正常使用。

进一步的，本实用新型还可以包括喇叭、信号灯、显示面板或其组合，用以提供屏幕警示、声音警示或信号灯警示。故本装置除了可通过外接式的影响或声音术除外，亦可以通过自身集成的喇叭、信号灯、显示面板或其组合来达到警示效果。

进一步的，本实用新型还可以通过USB口集成外置光盘刻录机，亦或者将光盘刻录机集成到装置内，以方便用户通过安全方式刻录和读取数据。

本实用新型的优点：

1)本实用新型具有即插即用、便利性及实用性的特点，可连接内窥镜系统与显示装置之间，接收患者事前的核磁检查图像信息，以生成患者待手术区域的三维模型，接收内窥镜装置输入的视频图像信息，并生成实时增强现实视频图像，对器械操作需避开的警示区域进行标识，实时检测输入的视频图像中器械终端位置，对于潜在的器械误碰风险可提前告示并预警，达到防器械误伤警示区域的效果，并且直观易用，提高了内窥诊疗的灵活性、便利性以及实用性，有效提高诊疗效率，降低医疗风险；

2)改造成本低廉且简单易行：本实用新型的方案无需对现有内窥镜设备进行拆解改造或者是更新换代，能以低成本的实现高质量手术器械视觉跟踪预警；

3)兼容性好：本实用新型通过不同接口的匹配设计，可以普适市面上现有的内窥镜设备，兼容性好；

4)易用性高：本实用新型的方案即插即用，通过线缆接口直接接驳在显示终端及内窥镜设备之间，普通用户即可自行接驳操作，易用性高；

5)实用性高：本实用新型的方案充分考虑医用场景实际需求及医疗器械产品风险控制要求，如外科手术场景中医护人员手部消毒后不可碰触其他物品、避免过于复杂的使用者接口等，通过设计不同的控制方式N+M冗余配置等多种方式配适不同内镜场景下医护人员的实际使用需求的同时满足医疗器械产品风险控制要求；

6)安全性高：本实用新型的方案充分考虑医用内窥镜使用过程中的安全性，不能因为方案故障而影响检查和手术操作，因此特别设计了包容方案(多道保障方案)，在本设备出现故障时，亦能保障内窥镜视频实时显示，不影响检查和手术操作。

附图说明

图1是本实用新型提供的装置工作原理图；

图2是本实用新型提供的装置一种实现方式的正面图；

图3是本实用新型提供的装置背面图；

图4是本实用新型提供的装置连接示意图；

图5是另一种本实用新型提供的装置连接示意图。

其中：1、屏蔽壳；2、接口；3、开关按钮；4、散热孔结构；5、一键切换按钮；6、喇叭；7、信号灯；8、光盘刻录机。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

为了以较低改造成本且无需对现有内窥镜装置进行拆装改造即可实现对其捕获图像或视频进行实时器械活动范围进行监视和预警，本申请提供用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其可直接接驳在显示终端和内窥镜仪器之间的即插即用防器械误伤警示装置，参见图5。

一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，包括屏蔽壳1、主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块以及若干接口2。

主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块设置在屏蔽壳1内部；所述屏蔽壳1用于对外界的信号隔离。

所述处理器模块电连接主控电路板，其包括一颗以上设置器械视觉跟踪预警算法的芯片，采用N+M冗余配置，以保障仪器运行的稳定性及可靠性。其中N大于等于1，M小于等于N-1。

处理器模块内嵌算法流程，包括配准模块、器械终端位置定位模块和增强现实模块。

参见图1，配准模块用以处理接收到的患者术前医学检查图像，包括但不限于核磁图像、CT图像等，生成患者待手术区域的三维模型，并对警示位置予以标记；器械终端位置定位模块用于接收内窥镜装置输入的视频图像信息，实时检测输入的视频图像中器械终端位置，输出终端位置信息，并判断其距离警示区域是否超过预设范围，输出判断信息；增强现实模块用于接收配准模块处理结果和器械终端位置定位模块处理结果，并将其实时叠加到视频图像上，生成实时增强现实视频图像，对器械操作需避开的警示区域进行标识。所述存储器模块用于存储输入及输出视频图像；所述通讯器模块包括接收端和发送端，用于接收处理器待处理数据，以及发送处理器发出数据。

所述处理器模块采用现有技术实现，例如：论文《基于Hi3516a的视频跟踪系统的设计与实现》中的技术，所述配准模块采用申请号为202110319662.5、201821692948.8中的技术，器械终端位置定位模块采用申请号为202110922513.8、202110084081.8中的技术，增强现实模块采用申请号为201910253168.6中的技术。

作为本实用新型的一个优选方案，参见图3，所述屏蔽壳1上设有散热孔结构4,散热孔结构4位置优选屏蔽壳1的两侧、背面或顶部，对装置进行散热，增加装置的稳定性。

作为本实用新型的一个优选方案，参见图3，屏蔽壳1外部设置与配准模块、器械终端位置定位模块和增强现实模块分别对应的开关按钮3。

作为本实用新型的一个优选方案，所述屏蔽壳1外侧设置LCD显示屏，用于显示本装置最后的输出结果。

作为本实用新型的一个优选方案，参见图2，所述屏蔽壳1外设置一键切换按钮5。

作为本实用新型的一个优选方案，所述通讯器模块包括无线通讯模块，无线通讯模块采用括但不限于蓝牙、wifi等无线传输通讯方式。

进一步的，本实用新型还可通过通讯器模块有线或无线连接智能眼镜或增强现实头盔。

作为本实用新型的一个优选方案，所述屏蔽壳1内部集成可充电电源模块，由此，本实用新型除了可以通过外接式电源供应外，也可以将可替换的电源设于装置内部，在供电受限环境下仍可具备主动供电的能力，保障装置的正常使用。

作为本实用新型的一个优选方案，参见图3，所述若干接口2包括：与外设链接的USB接口，与视频输入及输出单、双同轴传输接口，视频输入和输出接口有HDMI接口、VGA接口，DVI接口和SDI接口，与网线连接的网口为标准RJ45连接口，以及电源接口。

作为本实用新型的一个优选方案，本实用新型的装置还包括HD-SDI转HDMI转换器，用于接收医疗内窥镜SDI信号输入，并转化为HDMI信号，拓展本装置的普适性及易用性。

作为本实用新型的一个优选方案，参见图2，本实用新型的装置还可以包括喇叭6、信号灯7或显示面板中的一种或者任意组合，用以提供声音警示、信号灯7警示或屏幕警示。故本装置除了可通过外接式的影响或声音术除外，亦可以通过自身集成的喇叭、信号灯、显示面板或其组合来达到警示效果。

作为本实用新型的一个优选方案，参见图2，还可以通过USB口集成外置光盘刻录机8，亦或者将光盘刻录机8集成到装置内，以方便用户通过安全方式刻录和读取数据。

进一步的，参见图4，本实用新型可进一步进行小型化，可架设或内嵌入相关装置中，成为一个便携式即插即用警示装置(类似现在的拓展坞)，无论用户使用任何内窥镜检查设备，皆可提供实时的器械端位置检测和触碰预警至各类型的显示设备上，提高装置的易用性和实用性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非以此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

包括屏蔽壳(1)、主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块以及若干接口(2)；

主控电路板、处理器模块、存储器模块，通讯器模块设置在屏蔽壳(1)内部；

所述屏蔽壳(1)用于对外界的信号隔离；

所述处理器模块电连接主控电路板，处理器模块包括配准模块、器械终端位置定位模块和增强现实模块；

所述存储器模块用于存储输入及输出视频图像；

所述通讯器模块包括接收端和发送端，用于接收处理器待处理数据，以及发送处理器发出数据。

2.根据权利要求1所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

屏蔽壳(1)上设有散热孔结构(4)。

3.根据权利要求2所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

屏蔽壳(1)外部设置与配准模块、器械终端位置定位模块和增强现实模块分别对应的开关按钮(3)。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

所述屏蔽壳(1)外侧设置LCD显示屏。

5.根据权利要求4所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

所述屏蔽壳(1)外设置一键切换按钮(5)。

6.根据权利要求4所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

所述通讯器模块包括无线通讯模块，无线通讯模块采用蓝牙或wifi无线传输通讯方式。

7.根据权利要求4所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

所述屏蔽壳(1)内部集成可充电电源模块，提高本装置的易用性和便携性，适合在电力受限等条件受限环境下使用。

8.根据权利要求7所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

所述若干接口(2)包括：与外设链接的USB接口，与视频输入及输出单、双同轴传输接口，视频输入和输出接口有HDMI接口、VGA接口，DVI接口和SDI接口，与网线连接的网口为标准RJ45连接口，以及电源接口。

9.根据权利要求4所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

还包括HD-SDI转HDMI转换器，用于接收医疗内窥镜SDI信号输入，并转化为HDMI信号。

10.根据权利要求4所述的用于腹腔镜微创手术的器械视觉跟踪预警装置，其特征在于：

还包括喇叭(6)、信号灯(7)或显示面板，用以提供声音警示、信号灯(7)警示或屏幕警示；

还设置有光盘刻录机(8)，以方便用户通过安全方式刻录和读取数据。

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