[發明專利]醫學影像投影輔助外科手術系統

有效

• 申請號: 201110265059.X
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102429728A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 孫美秀
• 申請（專利權）人: 天津恒基晟達科技有限公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種醫學影像投影輔助的外科手術系統，特別是采用一種無需聚焦(focus?free)的微型激光掃描投影裝置將一種或多種醫學影像投射在病人肌體表面，為外科手術準確定位病變部位提供參考。

背景技術

在過去幾十年中，醫學影像學，如ultrasound，CT，MRI，PET(正電子斷層掃描)，SPECT(單光子發射斷層掃描)等，的迅速發展以及與計算機，信號處理技術和機器人技術的緊密結合誕生出一門嶄新的學科----計算機輔助手術(CAS，Computer?Assisted?Surgery)技術。采用CAS技術可以準確定位病變部位，并明顯提高手術的安全性。目前CAS技術的核心技術挑戰在于如何能將實時醫學影像學信息應用于外科手術，以避免“影像漂移”。

最近，基于MEMS(Microelectromechanical?Systems，微機電系統)微掃描鏡和激光光源的微型激光掃描投影設備，具有體積小，亮度高，無須聚焦等優點。這類微型激光掃描投影設備不用聚焦用光學鏡頭，具有無需聚焦的優點，特別適用于將二維圖像清晰投射于凹凸不平的表面，如人體表面。其中，所用到的一個核心部件就是用于二維激光掃描的MEMS微掃描鏡，它包括可動的反射鏡和使反射鏡繞X軸和Y軸高速轉動的致動器(Actuator)。其結構通常有兩種：(1)單個有萬向節(Gimbal)或無萬向節(Gimbal-less)的雙軸微掃描鏡，包括一個快掃描軸(X軸)用于行掃描和一個慢掃描軸(Y軸)用于場掃描，兩個軸相互正交；(2)兩個單軸微掃描鏡，其中一個掃描鏡負責行掃描(即X軸掃描)，它是由快速驅動器來實現完成的；另一個正交放置的單軸微掃描鏡完成較慢的場掃描(Y軸掃描)。

發明內容

本發明的目的是一種醫學影像投影輔助的外科手術系統，特別是采用一種無需聚焦(focus?free)的微型激光掃描投影裝置將一種或多種醫學影像投射在病人肌體表面，為外科手術準確定位病變部位提供參考。

為實現上述目的，本發明采用技術方案是：它包括計算機和微型激光掃描投影設備。其中微型激光掃描投影設備包括視頻處理模塊、激光光源模塊、激光驅動調制模塊、模擬微鏡模塊和微掃描鏡控制模塊。計算機與微型激光掃描設備中的視頻處理模塊的輸入端相連。視頻處理模塊輸出端分別與激光驅動調制模塊和微掃描鏡控制模塊的輸入端連接，激光驅動調制模塊的輸出端與激光光源模塊的輸入端連接，微掃描鏡控制模塊的輸出端與模擬微掃描鏡的輸入端連接，激光光源模塊發出的激光投射在MEMS微掃描鏡的可動反射鏡面上，經可動反射鏡面反射后，投射出二維圖像；

所述的計算機為目前通用的微型計算機或視頻工作站，用于存儲/管理/輸出醫學影像學信息，如ultrasound，CT，MRI，PET(正電子斷層掃描)，SPECT(單光子發射斷層掃描)等。

所述的微型激光掃描投影設備用于接收計算機輸出的二維醫學影像學信息，并將二維醫學影像學信息投射在病人肌體表面，為外科手術準確定位病變部位提供參考。微型激光掃描投影設備包括視頻處理模塊、激光光源模塊、激光驅動調制模塊、模擬微鏡模塊和微掃描鏡控制模塊。

所述的視頻處理模塊用于接收計算機輸出的二維醫學影像學信息，并把接收到的二維醫學影像學信息成激光器驅動調制電路和微掃描鏡控制電路能夠識別和控制的視頻信號，并傳送該視頻信號給激光驅動調制模塊和微掃描鏡控制模塊。

所述的激光驅動調制模塊用于接受來自視頻轉換模塊輸出的視頻信號，用來控制激光光源模塊中的激光器。

所述的激光光源模塊根據激光驅動調制模塊的驅動控制信號完成激光投射工作，包括可以高速調制(通常為幾十MHz至上百MHz)的紅/綠/藍色激光器各一個和準直/合束光學系統。紅色激光器的波長通常為635nm至642nm，可以為紅色激光二極管；綠色激光器的波長通常為515nm至532nm，可以為基于二次諧波倍頻技術(Second?Harmonic?Generation，SHG)的綠色激光器或綠色激光二極管；藍色激光器的波長通常為515nm至532nm，可以為藍色激光二極管。準直/合束光學系統包括對應紅/綠/藍色激光器的準直透鏡各一組，二向色鏡濾光片2片或3X1光纖耦合器(Fiber?Coupler或Combiner)用于將準直后的紅/綠/藍色激光合成一束激光。

所述的微掃描鏡控制模塊用于接收來自視頻轉換模塊發來的視頻信號，并根據得到視頻信號控制微掃描鏡模塊進行掃描工作。