[發明專利]一種手術野智能化自動跟蹤腔鏡系統

有效

• 申請號: 201710602136.3
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107440748B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 溫小鵬;張瑋
• 申請（專利權）人: 西安交通大學醫學院第一附屬醫院
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00;A61B34/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種手術野智能化自動跟蹤腔鏡系統，其特征在于，包括全自動云臺(2)、控制手柄(3)、攝像照明單元(1)、視頻處理器(14)及顯示器；全自動云臺(2)的一端固定于控制手柄(3)上，攝像照明單元(1)固定于全自動云臺(2)的另一端上，攝像照明單元(1)包括固定框架以及設置于固定框架內的光源及攝像頭，視頻處理器(14)與顯示器、全自動云臺(2)及攝像頭相連接；

所述視頻處理器(14)包括數字解分模塊(15)及腔鏡手術多場景切換選擇模塊(16)，其中，攝像頭的輸出端與數字解分模塊(15)的輸入端相連接，數字解分模塊(15)與顯示器及腔鏡手術多場景切換選擇模塊(16)相連接，腔鏡手術多場景切換選擇模塊(16)與全自動云臺(2)的控制端及攝像頭的控制端相連接；

所述腔鏡手術多場景切換選擇模塊(16)包括術野追蹤模塊(17)、巡航探查模塊(18)、追蹤目標消失處置模塊(19)、噴射血流緊急避讓模塊(20)及臟器接觸避讓模塊(21)，術野追蹤模塊(17)的輸入端、巡航探查模塊(18)的輸入端、追蹤目標消失處置模塊(19)的輸入端、噴射血流緊急避讓模塊(20)的輸入端及臟器接觸避讓模塊(21)的輸入端均與數字解分模塊(15)的輸出端相連接，術野追蹤模塊(17)的輸出端、巡航探查模塊(18)的輸出端、追蹤目標消失處置模塊(19)的輸出端、噴射血流緊急避讓模塊(20)的輸出端及臟器接觸避讓模塊(21)的輸出端均與全自動云臺(2)的控制端及攝像頭的控制端相連接；

控制手柄(3)上設置有啟動按鍵(4)、停止按鍵(5)、手動模式切換鍵(6)、復位按鍵(7)、緊急制動按鍵(8)、巡航探查按鍵(9)、云臺手動旋轉按鍵(10)、白平衡按鍵(11)、調焦旋鈕(12)及視野遠近調節旋鈕(13)，手動模式切換鍵(6)用于手動控制模式與術野自動跟蹤狀態模式之間的切換，啟動按鍵(4)用于開啟全自動云臺(2)，停止按鍵(5)用于使全自動云臺(2)停止工作；復位按鍵(7)用于使全自動云臺(2)及攝像頭恢復到初始狀態；緊急制動按鍵(8)用于使攝像頭及全自動云臺(2)停止工作，并維持在當前狀態；巡航探查按鍵(9)用于控制全自動云臺(2)使攝像頭按設定軌跡進行轉動；云臺手動旋轉按鍵(10)用于手動調節全自動云臺(2)；白平衡按鍵(11)用于調節攝像頭的白平衡；調焦旋鈕(12)用于手動對攝像頭進行調焦；視野遠近調節旋鈕(13)用于調節攝像頭視野的遠近；

所述光源為LED光源或疝氣冷光源；

固定框架為圓柱形結構或球形結構；

視頻處理器(14)通過數據線與顯示器、全自動云臺(2)及攝像頭相連接；

術野追蹤模塊(17)的工作原理為：腔鏡手術器械均為帶手柄的長桿狀結構，操作區域位于器械末端，在操作時，通過攝像頭采集操作器械的圖像信息，并將操作器械的圖像信息發送至數字解分模塊(15)，數字解分模塊(15)識別出所述操作器械，術野追蹤模塊(17)設定操作器械的末端為跟蹤目標，然后控制攝像頭持續以跟蹤目標為中心進行遠近調節、調焦聚焦，當數字解分模塊(15)識別出多個操作器械時，則以所有操作器械末端的幾何中心為跟蹤目標；

巡航探查模塊(18)的工作原理為：在手術開始前，必須進行胸腔或腹腔內的全面探查，以排除可能的伴隨疾病或腫瘤轉移灶，確定具體手術方式，此時需要對胸腔或腹腔全方位視察，對所有臟器檢查后才可以進行目標部位的游離切除，巡航探查模塊(18)控制全自動云臺(2)，使攝像頭在垂直方向固定于45°、在水平方向以小于等于20°/s的速度進行旋轉，實現對胸腔或腹腔內的全面探查，同時在檢查過程中，如需對某個視野詳細探查，則通過控制手柄(3)上的停止按鍵(5)使全自動云臺(2)停止運動，詳細檢查后再通過按壓控制手柄(3)上的啟動按鍵(4)使全自動云臺(2)繼續巡航探查；

追蹤目標消失處置模塊(19)的工作原理為：手術過程中更換或擦拭操作器械時，表現為操作器械突然離開術野，當數字解分模塊(15)根據攝像頭采集的圖像信息沒有解分出操作器械時，追蹤目標消失處置模塊(19)則通過全自動云臺(2)使攝像頭設定當前視野，并等待操作器械重新出現，然后再通過全自動云臺(2)使攝像頭重新定位跟蹤目標；

噴射血流緊急避讓模塊(20)的工作原理為：當數字解分模塊(15)根據攝像頭采集的圖像信息獲知血管意外出血時，則告知噴射血流緊急避讓模塊(20)，噴射血流緊急避讓模塊(20)通過全自動云臺(2)，使攝像頭在0.3s內向內側方向轉動30°-60°，從而躲避可能噴射出來的血流，然后等待預設時間后，再向外側方向轉動30°-60°回到手術視野，從而不影響術者進一步的操作；

臟器接觸避讓模塊(21)的工作原理為：當數字解分模塊(15)根據攝像頭采集的圖像信息獲知攝像頭與臟器之間的距離小于等于預設值時，則告知臟器接觸避讓模塊(21)，臟器接觸避讓模塊(21)控制全自動云臺(2)，停止術野追蹤模塊(17)，使攝像頭反向轉動避免接觸臟器，當臟器與攝像頭之間的間距重新大于預設值時，臟器接觸避讓模塊(21)控制全自動云臺(2)，重新開始術野追蹤模塊(17)。