[發明專利]包含結構光三維成像系統的醫用內窺鏡

無效

• 申請號: 201010179256.5
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101836852A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 王寬全;左旺孟;紀筱鵬;陳彥軍;吳秋峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B1/05
• 分類號: A61B1/05;A61B1/07
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種醫用內窺鏡。

背景技術

內窺鏡成像技術是一種典型的醫學成像技術，在醫學診斷和手術導航等方面都發揮著重要作用。隨著人們對診斷和手術導航精度的日益重視，三維成像技術在醫用內窺鏡中的應用也日益增多。以腦瘤手術為例，傳統的腦瘤治療方法中，如顱骨切開術采用切開病人的頭骨或面部骨骼的手術方式，往往會嚴重損壞病人的容貌，而且需要較長的術后恢復期。最近，擴張鼻內腔腦外科手術（EEN,ExpandedEndonasalNeurosurgery）在腦瘤臨床治療中得到了極大關注。這種手術方案將微型內窺鏡和外科手術設備導入鼻腔，查找出腦瘤的精確位置并加以切除。EEN手術的順利實施需要內鏡影像導航系統的有效指引，導航系統的性能會直接影響到腦瘤的定位準確性和外科手術的靈敏性。內窺鏡影像導航系統一般主要包括兩個子系統：（1）用于實時獲取手術部位圖像的內窺鏡成像系統；（2）用于將手術設備的位置映射到手術前的CT或MRI數據上的導航系統。圖1為一個典型的剛體內窺鏡的結構示意圖，如圖1所示，內窺鏡在內部工作鏡管部分有兩個通道：成像通道0-4和照明通道0-6，其中成像通道0-4用于對器官表面成像，照明通道0-6則用來輸出光束。成像通道0-4的光學元件（從末端算起）包括用于觀測較大視野角度的發散鏡頭0-5、用于調焦的物鏡0-3、用于轉換圖像的棒狀傳導部件0-2和放大目鏡0-7；照明通道僅包括照明光纖0-1，用于連接到光源處。與成像通道0-4相比，照明通道0-6的結構要簡單得多。

目前應用于EEN手術的內窺鏡影像導航系統仍然具有很大的不健全性，由于不能從獲取的圖像或視頻中復原三維場景而導致導航出現一定的偏差（最大偏差可達2cm左右）。如果缺少手術部位的必要三維場景信息，醫生往往需要嘗試接觸組織表面以感受深度距離，或依靠個人經驗做出主觀判斷。因而精確的三維可視化場景將會顯著提高外科醫生手術操作的靈敏性和腦瘤定位的準確性，具有重大的技術和醫學應用價值。

最近幾年內，內窺鏡圖像的三維建模技術已經得到了一定程度的發展并取得了初步的研究成果。然而，由于EEN手術中使用的內窺鏡必須非常小以便能穿過鼻腔到達頭骨底部區域，一些常規的立體觀測技術如多目立體視覺往往由于空間限制而不能直接應用。迄今為止，國內外尚未出現可行的EEN三維結構建模技術方面的報道。

發明內容

本發明的目的是解決在擴張鼻內腔腦外科手術中，由于常規立體觀測技術受空間限制而不能直接應用于醫用內窺鏡的問題，提供了一種包含結構光三維成像系統的醫用內窺鏡。

包含結構光三維成像系統的醫用內窺鏡，它包括工作鏡管，所述工作鏡管包括成像通道和照明通道，所述照明通道內置照明光纖，它還包括計算處理模塊，所述計算處理模塊的信號輸入端連接成像通道的電信號輸出端；

它還包括結構光通道，所述結構光通道置于照明通道內，照明光纖的末端輸出的光束由結構光通道接收，該光束經過結構光通道后產生結構光，且所述結構光由結構光通道輸出至照明通道外。

本發明的包含結構光三維成像系統的醫用內窺鏡，通過在醫用內窺鏡的照明通道中增設結構光通道、并綜合使用基于柵格形變的結構光三維重建方法以及基于幾何方法的散焦三維重建方法來獲取醫學組織和器官表面的三維形狀信息，且能夠應用于擴張鼻內腔腦外科手術中；本發明的三維圖像是通過結構光三維重建方法實現的，沒有占用額外空間。

附圖說明

圖1為典型剛體內窺鏡的結構示意圖；圖2為本發明的醫用內窺鏡的結構示意圖；圖3為本發明的醫用內窺鏡中的結構光通道的結構示意圖；圖4為本發明的醫用內窺鏡的剖面示意圖。

具體實施方式

?具體實施方式一：結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式的包含結構光三維成像系統的醫用內窺鏡，它包括工作鏡管，所述工作鏡管包括成像通道1和照明通道2，所述照明通道2內置照明光纖3，它還包括計算處理模塊4，所述計算處理模塊4的信號輸入端連接成像通道1的電信號輸出端；

它還包括結構光通道5，所述結構光通道5置于照明通道2內，照明光纖3的末端輸出的光束由結構光通道5接收，該光束經過結構光通道5后產生結構光，且所述結構光由結構光通道5輸出至照明通道2外。以上結構可參見圖2。

照明光纖2的直徑約為10微米(mm)，使用細光纖束的原因在于其可以近似為一個點光源。