CN218552456U - 一种手术成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种手术成像系统，涉及外科诊断技术领域，其技术方案要点是：包括照明模块以及摄像模块，所述照明模块发出近红外光用于照射观察组织，使观察组织发出荧光，所述摄像模块，接收所述观察组织发出的荧光，并生成图像信号，还包括：深度模块，用于生成深度信息；合成模块，接收所述图像信号以及所述深度信息并合成荧光图像。本申请提供的一种手术成像系统具有成像准确、边缘清晰的优点。

Description

一种手术成像系统

技术领域

本申请涉及外科诊断技术领域，具体而言，涉及一种手术成像系统。

背景技术

现代医学影像在临床的应用日益广泛，为疾病的诊断、治疗和预后提供大量生物组织特性相关的重要依据。其中，外科手术中的医学影像技术，可在手术过程中提供病灶相关结构和功能信息，辅助医生实现术前规划、术中的实时引导和术后评估预后，提高了手术安全性和精准度。

现有的手术成像系统利用ICG成像原理，将ICG注射至组织中，然后通过近红外光的照射使ICG发出荧光，然后通过摄像头捕捉荧光形成图像，然而，目前现有的成像手段形成的图像仅有亮度明暗变化，这种图像无法精确反馈人体器官组织的沟壑深浅变化，以及清晰区分边缘。并且，在出现ICG扩散或者注射点错误等原因，会导致近红外荧光显影，使得的荧光合成图像渲染成一团，无法清晰区分器官的边缘。

以上现象均不利于术中为医生提供精确的指导，易产生差错，现有技术还有待改进和发展。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种手术成像系统，具有成像准确、边缘清晰的优点。

第一方面，本申请提供了一种手术成像系统，技术方案如下：

包括照明模块以及摄像模块，所述照明模块发出近红外光用于照射观察组织，使观察组织发出荧光，所述摄像模块，接收所述观察组织发出的荧光，并生成图像信号，还包括：

深度模块，用于生成深度信息；

合成模块，接收所述图像信号以及所述深度信息并合成荧光图像。

利用深度模块用于生成深度信息，再结合摄像模块生成的图像信号，将深度信息和图像信号传输给合成模块，进而生成具有梯度变化的荧光图像，荧光图像根据深度信息对边缘进行区分，因此具有成像准确、边缘清晰的有益效果

进一步地，在本申请中，所述深度模块为TOF传感器。

采用TOF传感器可以控制体积，并且成本较低。

进一步地，在本申请中，还包括显示模块，所述显示模块接收并显示所述合成模块合成的荧光图像。

通过显示模块可以更好的展示荧光图像，使手术人员更加直观了解观察组织的情况。

进一步地，在本申请中，所述显示模块与所述合成模块之间为有线或无线连接。

进一步地，在本申请中，还包括投影模块，所述投影模块接收并投影所述合成模块合成的荧光图像。

进一步地，在本申请中，所述投影模块对准所述观察组织，用于将荧光图像投影至所述观察组织上。

进一步地，在本申请中，所述摄像模块对准所述观察组织，用于接收将所述荧光图像投影至所述观察组织后的实际图像，所述摄像模块将所述实际图像直接或间接传输至所述显示模块上。

进一步地，在本申请中，所述摄像模块包括用于接收荧光的第一摄像单元以及用于接收所述实际图像的第二摄像单元。

进一步地，在本申请中，还包括远程交互模块，所述远程交互模块与所述合成模块进行通信。

进一步地，在本申请中，所述照明模块发出的近红外光的峰值波长为780nm，所述荧光的峰值波长为835nm。

由上可知，本申请提供的一种手术成像系统，利用深度模块用于生成深度信息，再结合摄像模块生成的图像信号，将深度信息和图像信号传输给合成模块，进而生成具有梯度变化的荧光图像，荧光图像根据深度信息对边缘进行区分，因此具有成像准确、边缘清晰的有益效果。

附图说明

图1为本申请提供的一种手术成像系统结构示意图。

图2为本申请提供的一种手术成像系统结构示意图。

图3为观察组织示意图。

图4为现有手段生成的荧光图像示意图。

图5采用本申请的方案生成的荧光图像示意图。

图6为观察组织示意图。

图7为现有手段生成的荧光图像示意图。

图8采用本申请的方案生成的荧光图像示意图。

图中：100、照明模块；200、摄像模块；300、深度模块；400、合成模块；500、显示模块；600、投影模块；700、远程交互模块；001、观察组织。

具体实施方式

下面将结合本申请中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1和图2，一种手术成像系统，技术方案如下：

包括照明模块100以及摄像模块200，照明模块100发出近红外光用于照射观察组织001，使观察组织001发出荧光，摄像模块200接收观察组织001发出的荧光，并生成图像信号，还包括：

深度模块300，用于生成深度信息；

合成模块400，接收图像信号以及深度信息并合成荧光图像。

具体的，在观察组织001中注入ICG，然后由照明模块100产生波长峰值为780nm的近红外光并照射在观察组织001上，激发观察组织001上所聚集的ICG，ICG被激发后，会发射出波长峰值为835nm的荧光，荧光被观察组织001反射后进入摄像模块200以及深度模块300。其中，摄像模块200可以是相机，荧光照射在相机的传感器中，生成图像信号，图像信号被传输给合成模块400进行处理。其中，深度模块300可以是TOF传感器，TOF传感器采集照射在观察组织001中的光脉冲以及被反射回来的光脉冲，通过计算时间差从而计算出与观察组织001的距离，通过TOF传感器，合成模块400可获取观察组织001的像素级深度信息，将深度信息与图像信号结合，综合计算渲染出荧光图像。

如图3所示，A、B两处相邻，A处位置较浅但ICG浓度弱，B处位置较深且ICG浓度强，两者激发近红外荧光强度相同或相似，则采用传统方案形成的荧光图像如图4所示，荧光图像在A、B处连成一片，无法区分组织的深浅变化。而采用本申请的方案，由于通过深度模块300生成了深度信息，将深度信息传输给了合成模块400进行处理，因此可以合成具有梯度变化的荧光图像，具体如图5所示，从图5中可以清楚的分出A与B之间的边界，其边缘清晰，不会连成一片，使执行手术的医生可以准确区分A与B。

又如图6所示，器官C与背景脂肪组织D相邻，但脂肪组织由于ICG扩散或者注射点错误等原因，导致近红外荧光显影，使得投射出的荧光图像如图7所示，图像渲染成一团，无法清晰区分器官C的边缘。而通过本申请的方案，由于通过深度模块300生成了深度信息，将深度信息传输给了合成模块400进行处理，因此可以合成具有梯度变化的荧光图像，具体如图8所示，从图8中可以清楚的分出器官C与背景脂肪组织D的边界，其边缘清晰，不会连成一片，使执行手术的医生可以准确区分C与D。

通过上述技术方案，利用深度模块用于生成深度信息，再结合摄像模块200生成的图像信号，将深度信息和图像信号传输给合成模块400，进而生成具有梯度变化的荧光图像，荧光图像根据深度信息对边缘进行区分，因此具有成像准确、边缘清晰的有益效果。

除此之外，在另外一些实施例中，深度模块300可以是相机阵列，相机阵列包括多个摄像头，多个摄像头来捕获观察组织001的多个图像，然后计算深度图，由此可以计算得到深度信息。

除此之外，在另外一些实施例中，深度模块300可以采用3D结构光的方案来计算获取深度信息。

具体的，深度模块300优选为TOF传感器，TOF传感器具有最佳的可伸缩性，TOF传感器的深度精度可以通过片上时间数字转换器或混合电路进行缩放，其深度图分辨率可以通过传感器尺寸进行缩放，其测量范围可以通过光源功率或调制方案进行缩放，并且其功耗可以通过用半导体技术扩展规模。因此非常适合应用在内窥图像探测上。

进一步地，如图2所示，在其中的一些实施例中，还包括显示模块500，显示模块500接收并显示合成模块400合成的荧光图像。

通过上述技术方案，通过显示模块500可以更好的展示荧光图像，使手术人员更加直观了解观察组织001的情况。

进一步地，在其中的一些实施例中，显示模块500与合成模块400之间为有线或无线连接。

通过上述技术方案，使用无线连接可以使手术现场更加整洁，减少线缆的干扰，使用有线连接的方式可以使图像的传输更加稳定。

进一步地，在其中的一些实施例中，还包括投影模块600，投影模块600接收并投影合成模块400合成的荧光图像。

通过上述技术方案，利用投影模块600将荧光图像投影出来，使执行手术的医生可以更加方便的了解观察组织001的情况，而无需实时的紧盯显示模块500。

进一步地，在其中的一些实施例中，投影模块600对准所述观察组织001，用于将荧光图像投影至观察组织001上。

通过上述技术方案，将荧光图像投影至观察组织001上，可以使医生在执行手术的过程中，实现影像信息与实际场景叠加，让医生在执行手术的过程中无需分心转移视线，即可了解观察组织001的深度变化情况。

具体的，投影模块600可以常规的投影设备，也可以是AR投影设备，医生可以通过佩戴相关的AR设备，例如AR眼镜等来观察AR投影，将影像信息与实际场景进行叠加，有利于医生快速准确的做出判断。

进一步地，在其中的一些实施例中，摄像模块200对准观察组织001，用于接收将荧光图像投影至观察组织001后的实际图像，摄像模块200将实际图像直接或间接传输至显示模块500上。

其中，摄像模块200可以与显示模块500连接，可以将实际图像直接发送至显示模块500上。

其中，摄像模块200可以与合成模块400连接，合成模块400与显示模块500连接，摄像模块200将实际图像发送给合成模块，经过合成模块400的处理后再发送给显示模块500。

通过上述技术方案，将实际图像显示在显示模块500上，有利于其它人员了解观察组织001的手术情况。

具体的，在一些实施方式中，显示模块500包括第一显示单元，第一显示单元用来单独显示合成模块400合成的荧光图像。

具体的，在一些实施方式中，显示模块500还包括第二显示单元，第二显示单元用来显示将荧光图像投影至观察组织001后的实际图像。

其中，第一显示单元与第二显示单元可以是显示屏。

具体的，摄像模块200包括用于接收荧光的第一摄像单元以及用于接收实际图像的第二摄像单元，第一摄像单元只用来接收荧光，在第一摄像单元的镜头处可以设置陷波滤波片过滤掉激发光，从而生成高质量的荧光信号，第二摄像单元用以采集经过投影后的实际图像，第一摄像单元与第二摄像单元相互独立工作，可以避免产生干扰。

进一步地，在其中的一些实施例中，还包括远程交互模块700，远程交互模块700与合成模块400进行通信。

随着5G技术的发展，远程手术在将来会成为主流，因此设置远程交互模块700可以使相关专家对手术现场进行指导和标记，具体的，合成模块400可以将合成后的荧光图像以及将荧光图像投影至观察组织001后的实际图像传输给远程交互模块700，使相关专家可以远程了解手术的现场情况，并且，相关专家也可以通过远程交互模块700可以给合成模块400下发控制指令，对各个相关模块进行控制。

具体的，合成模块400可以是cpu，例如，当投影模块600投影的位置不正确的时候，相关专家可以对投影模块600的位置进行调控，使投影模块600可以将荧光图像准确投影在观察组织001上。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种手术成像系统，包括照明模块(100)以及摄像模块(200)，所述照明模块(100)发出近红外光用于照射观察组织(001)，使所述观察组织(001)发出荧光，所述摄像模块(200)接收所述观察组织(001)发出的荧光，并生成图像信号，其特征在于，还包括：

深度模块(300)，用于生成深度信息，所述深度模块(300)为TOF传感器；

合成模块(400)，接收所述图像信号以及所述深度信息并合成荧光图像，所述合成模块(400)为cpu，所述合成模块(400)分别与所述深度模块(300)、所述摄像模块(200)连接；

显示模块(500)，所述显示模块(500)与所述合成模块(400)连接，接收并显示所述合成模块(400)合成的所述荧光图像；

投影模块(600)，所述投影模块(600)与所述合成模块(400)连接，接收并投影所述合成模块(400)合成的所述荧光图像，所述投影模块(600)对准所述观察组织（001），用于将所述荧光图像投影至所述观察组织（001）；

所述摄像模块(200)对准所述观察组织(001)，用于接收将所述荧光图像投影至所述观察组织(001)后的实际图像，所述摄像模块(200)将所述实际图像直接或间接传输至所述显示模块(500)上，所述摄像模块(200)包括用于接收所述荧光图像的第一摄像单元以及用于接收所述实际图像的第二摄像单元。

2.根据权利要求1所述的一种手术成像系统，其特征在于，所述显示模块(500)与所述合成模块(400)之间为有线或无线连接。

3.根据权利要求1所述的一种手术成像系统，其特征在于，还包括远程交互模块(700)，所述远程交互模块(700)与所述合成模块(400)进行通信。

4.根据权利要求1所述的一种手术成像系统，其特征在于，还包括远程交互模块(700)，所述远程交互模块(700)与所述合成模块(400)进行通信。

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