專利名稱：一種新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于醫(yī)用器械，具體涉及一種利用多CXD陣列進行立體影像重構(gòu)的新型三維立體電子膽道鏡系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
CCD (Charge-Coupled Device，電荷耦合器件)是可用于立體相機的一種重要組成部分。它是一種光敏半導(dǎo)體器件，其上的感光單元將接收到的光線轉(zhuǎn)換為電荷量，而且電荷量大小與入射光的強度成正比。CCD圖像傳感器的技術(shù)極為成熟，可以根據(jù)需要拼接成任何形狀的陣列。1999年富士公司推出超級CCD技術(shù)，在與普通CCD相同面積和感光單元數(shù)目的情況下，其分辨率提高60%，動態(tài)范圍提高130%，色彩再現(xiàn)能力提高40 %，能耗下降 40%，進一步提高了 CXD的功能。CXD的感光單元尺寸不斷在減少，目前已經(jīng)有報道的感光單元尺寸僅為0. 5 μ m，進入了亞微米時代，CCD將會圍繞著高分辨率、高讀出速度、低成本、 微型化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、多光譜應(yīng)用和3D照相等方面進一步發(fā)展。矩陣排列的感光單元構(gòu)成的面陣CXD可傳感圖像。C⑶現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機和數(shù)碼攝像機中，同時也在天文望遠鏡、掃描儀和條形碼讀取器中有應(yīng)用?！版隙鸲枴笔褂?6條線CCD陣列對同一目標(biāo)采樣， 最后把信號全都累加。很暗的目標(biāo)、分辨率很高的目標(biāo)，“嫦娥二號”都能照出來，其分辨率能達到1米。目前所使用的內(nèi)窺鏡，可以分為單目和雙目鏡，單目內(nèi)窺鏡是由一個光學(xué)系統(tǒng)成像，醫(yī)生可以通過目鏡端直接使用眼睛進行觀察，但是由于是單目鏡，只能獲得物體一個角度的影像，就像使用單個眼睛看物體一樣的效果，物體缺乏立體感和距離感。醫(yī)生使用單目內(nèi)窺鏡進行手術(shù)，由于單目鏡成平面的圖像，缺乏立體的感知，所以需依賴醫(yī)生的技術(shù)水平。一些體視內(nèi)窺鏡，使用的是雙目鏡結(jié)構(gòu)，其內(nèi)窺鏡前端可以是一個鏡頭或者兩個鏡頭，物體的影像通過兩個目鏡輸出，醫(yī)生通過雙目鏡可以觀察到與人眼類似物體的立體影像，也可以通過連接特殊的處理主機和顯示器，通過處理主機的處理，可以在顯示器中顯示立體的影像，但是這種影像也是單角度的，具有一定的局限性。雙目鏡立體內(nèi)窺鏡雖然能得到類似人眼觀察物體的立體感覺，但由于人體腔體的局限，也不能立體地反映出整個手術(shù)區(qū)域的立體全貌，所以醫(yī)生在使用現(xiàn)行的內(nèi)鏡進行手術(shù)時，都要受到視覺上的制約，對于手術(shù)的開展和提高病癥的治愈率有一定的限制?，F(xiàn)有技術(shù)中，還沒有將CCD陣列概念與軟質(zhì)膽道鏡結(jié)合起來一起應(yīng)用，因此，為了得到膽管內(nèi)清晰的三維立體影像，設(shè)計一種將多CCD陣列技術(shù)與纖維膽道鏡結(jié)合的內(nèi)鏡技術(shù)迫在眉睫。

實用新型內(nèi)容本實用新型克服了現(xiàn)有膽道鏡現(xiàn)有技術(shù)中的一些缺點，提供了一種新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，使得軟質(zhì)膽道鏡能進入膽囊管、膽總管甚至肝內(nèi)膽管，利用其工作端部先端部的多CCD陣列模塊對膽管進行三維立體掃描，得到立體的影像。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，包括軟質(zhì)電子膽道鏡，以及與其連接的處理主機、光源主機、工作站組件，所述軟質(zhì)電子膽道鏡包括軟質(zhì)工作端部，操作部及與外部連接的數(shù)據(jù)端口，該軟質(zhì)工作端部包括可控彎曲的先端部，該先端部與所述操作部連接，所述先端部設(shè)有進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像，并對膽道腔進行立體影像重構(gòu)的多CCD陣列模塊，所述多CCD陣列模塊包括至少一設(shè)于該先端部前端面的第一 CCD陣列，以及至少一設(shè)于先端部外圓表面的第二 CCD陣列，所述先端部的前端面和先端部外圓表面上對應(yīng)設(shè)有測距器。進一步，所述軟質(zhì)工作端部的直徑小于等于6. Omm,長度小于等于500mm，所述先端部長度為至少20mm。進一步，所述軟質(zhì)工作端部先端部外圓表面設(shè)有旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體，所述第二 CCD陣列設(shè)于該旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體上，所述測距器設(shè)于先端部的前端面和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體上。 進一步，所述操作部設(shè)有控制上述先端部彎曲的控制輪，控制影像微調(diào)的按鈕和器械通道。進一步，所述軟質(zhì)工作端部內(nèi)設(shè)有驅(qū)動旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體旋轉(zhuǎn)的微型馬達。進一步，所述第一 CXD陣列至少包括2個CXD元件，每個CXD元件對應(yīng)一組鏡頭。進一步，所述C⑶元件線性排列，每組鏡頭的視場角至少90°。進一步，所述第二 CXD陣列包括至少一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個 CXD元件及對應(yīng)的鏡頭。進一步，還包括外部固定支架，該外部固定支架包括精密移動裝置、支架和固定夾具，該精密移動裝置通過電機驅(qū)動，該精密移動裝置通過支架、固定夾具和所述軟質(zhì)工作端部固接。進一步，所述處理主機的核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡，用于接收和處理軟質(zhì)電子膽道鏡返回的圖像信息和測距器的數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)包，通過分析數(shù)據(jù)包的各種數(shù)據(jù)，對腔體圖像進行立體重構(gòu)，還原腔體的立體三維圖像。進一步，三維立體膽道鏡系統(tǒng)的使用方法(1)將軟質(zhì)電子膽道鏡經(jīng)由膽囊底部的微小切口進入膽囊腔內(nèi)，通過軟質(zhì)電子膽道鏡工作端部先端部的主動受控彎曲的導(dǎo)引作用，可以方便找到膽囊管并通過適當(dāng)?shù)牟僮魇址ㄟM入膽囊管，進而進入膽總管；(2)通過先端部設(shè)置的多CXD陣列模塊即對膽總管、膽囊管進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像、并對膽總管、膽囊管進行立體影像重構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型對膽管進行環(huán)形和線性的影像拍攝，得到的數(shù)據(jù)經(jīng)處理主機的綜合處理，得到膽囊管、膽總管或者肝內(nèi)膽管的三維立體影像，膽管的立體圖像對于醫(yī)生以多角度觀察其內(nèi)在的病變及研究其環(huán)境，制定最合理有效的處理方案，具有實際意義。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。[0024]


圖1是本實用新型的系統(tǒng)及臨床手術(shù)示意圖；圖2是本實用新型的軟質(zhì)電子膽道鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的軟質(zhì)電子膽道鏡的先端部示意圖；圖4是本實用新型的軟質(zhì)電子膽道鏡的先端部多CCD陣列模塊剖面示意圖；圖5是本實用新型的外部固定支架結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)包括軟質(zhì)電子膽道鏡 1，外部固定支架2，以及與其連接的處理主機3、光源主機5、工作站組件，工作站組件包括工作站主機4，控制部件6 (鍵盤鼠標(biāo)等)，監(jiān)視器7和外部設(shè)備8 (外部儲存器、打印機等) 等。所述的工作站組件與處理主機通過數(shù)據(jù)線連接，工作站組件的功能是顯示處理主機3 輸出的三維立體圖像，分析、儲存數(shù)據(jù)和打印相關(guān)資料等。處理主機3的核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡，用于接收和處理軟質(zhì)電子膽道鏡1返回的圖像信息和測距器的數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)包，通過分析數(shù)據(jù)包的各種數(shù)據(jù)，對腔體圖像進行立體重構(gòu)，還原腔體的立體三維圖像。內(nèi)部的運動控制卡用于精確控制外部固定支架運動。如圖2所示為本實用新型的軟質(zhì)電子膽道鏡1的結(jié)構(gòu)示意圖。軟質(zhì)電子膽道鏡1 的結(jié)構(gòu)至少包括軟質(zhì)工作端部11，操作部12和連接外部處理主機3和光源主機5的數(shù)據(jù)端口 13。其軟質(zhì)工作端部11的直徑小于等于6. 0mm，有效長度小于等于500mm，其軟質(zhì)工作端部11前至少20mm為可控彎曲部分，稱為先端部，先端部111同時設(shè)有進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像的多CXD陣列模塊(131，132，134，135)；其操作部12是提供醫(yī)生握持操作的部分，設(shè)置有控制先端部彎曲的控制輪123，控制內(nèi)鏡狀態(tài)的按鈕122和器械通道121等；數(shù)據(jù)端口 13外接處理主機3和光源主機5，為多C⑶陣列模塊(131,132,134, 135)的數(shù)據(jù)提供輸出的通道。如圖3所示為本實用新型所述新型的三維立體膽道鏡1的先端部示意圖。軟質(zhì)電子膽道鏡1的先端部設(shè)計有多CXD陣列模塊(131，132，134，135)、光導(dǎo)纖維部分133和器械通道出口 1211，光導(dǎo)纖維部分133提供軟質(zhì)電子膽道鏡1前端和圓形端面觀察必要的亮度。如圖4，結(jié)合圖3所示的是軟質(zhì)電子膽道鏡1的先端部示意圖和剖面圖，多CCD陣列模塊包括先端部前端面的第一 CXD陣列131和測距器132，先端部外圓表面的第二 CXD陣列134及其測距器135。先端部前端面的第一 CXD陣列131，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)最少包括2個CXD 元件，CCD元件線性排列，每個CCD對應(yīng)一組鏡頭，能同時對同一個腔內(nèi)部分成像，每組鏡頭的視場角至少90°，C⑶陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。測距器132利用激光或者聲波等的反射原理，對腔體距離、深度進行距離的測定。測距器132的工作頻率與CXD陣列的工作頻率一致，保證數(shù)據(jù)同步，利于進行立體重建。先端部外圓表面的第二 C⑶陣列134， 至少包括一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個CXD元件及對應(yīng)的鏡頭，能同時對同一個腔內(nèi)部分成像，每組鏡頭的視場角至少90°，C⑶陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。一組C⑶陣列的適當(dāng)位置配置一個測距器1325，其工作頻率與CXD陣列的工作頻率一致，保證數(shù)據(jù)同步，以利于進行立體重建。第二 CCD陣列134安裝在能以軟質(zhì)工作端部11的先端部 111主軸做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體136上，能對腔體進行旋轉(zhuǎn)的CCD影像拍攝，旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體136旋轉(zhuǎn)的速度與外部固定支架2的運動速度成比例，以保證腔體內(nèi)的影像能進行多角度的無縫結(jié)合。先端部前端面的第一 CCD陣列131和測距器132為固定形式，第一 CCD陣列131的視場角最少90°，其作用主要是拍攝內(nèi)鏡前端的三維圖像；所述的先端部外圓表面的第二 CCD陣列134和測距器135安裝在內(nèi)鏡先端部的可以繞內(nèi)鏡工作端部11先端部 111主軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體136上，旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體136通過配合固定在內(nèi)鏡內(nèi)部的固定機構(gòu)138，可以與固定機構(gòu)138進行平滑的相對旋轉(zhuǎn)運動，第二 CXD陣列134和測距器135的數(shù)據(jù)也通過適當(dāng)傳輸方式經(jīng)數(shù)據(jù)線137傳輸至處理主機，旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體136的動力來自于內(nèi)鏡先端部的微型馬達139，通過傳動結(jié)構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體136繞固定機構(gòu)138旋轉(zhuǎn)的能量。 如圖5所示為本實用新型所述的外部固定支架2的結(jié)構(gòu)簡圖。外部固定支架2的作用是配合軟質(zhì)電子膽道鏡1進行腔體的CCD陣列掃描，其移動速度與三維立體軟質(zhì)電子膽道鏡1先端部的多CXD陣列模塊(131，132，134，135)旋轉(zhuǎn)掃描拍攝速度成比例。其結(jié)構(gòu)包括固定夾具23、支架22、精密移動裝置21。固定夾具23用于緊密固定軟質(zhì)電子膽道鏡 1的內(nèi)鏡主體部分，支架22連接固定夾具23與精密移動裝置21，精密移動裝置21使用高性能的電機驅(qū)動，電機的運動速度由工作站主機4統(tǒng)一控制。精密移動裝置21傳動方式不限，可以采用絲桿傳動或者導(dǎo)軌傳動，精密移動裝置21固定在剛性平臺之上。如
圖1所示為本實用新型所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)的臨床應(yīng)用示意圖。 新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)連接如
圖1所示，其臨床應(yīng)用方法為醫(yī)生使用軟質(zhì)電子膽道鏡1經(jīng)由膽囊9底部的微小切口進入膽囊腔內(nèi)，也可以在術(shù)中通過膽管壁上的小切口進入膽道，通過軟質(zhì)電子膽道鏡1工作端部11的先端部111的主動受控彎曲的導(dǎo)引作用，可以方便找到膽囊管并通過適當(dāng)?shù)牟僮魇址ㄟM入膽囊管92，進而進入膽總管91，通過先端部 111設(shè)置的多CXD陣列可以得到膽總管91、膽囊管92等的清晰圖像。要對膽總管91或者膽囊管92進行三維立體的掃描，則首先需要把軟質(zhì)電子膽道鏡1固定在外部固定支架2的固定夾具23上，掃描過程盡量保持膽囊9與軟質(zhì)電子膽道鏡1之間的穩(wěn)定，同時啟動軟質(zhì)電子膽道鏡1的多CCD陣列模塊(131、132、134、135)和外部固定支架2，在多CCD陣列模塊(131、132、134、135)對膽總管91和膽囊管92進行直線和旋轉(zhuǎn)的掃描拍攝的同時，外部固定支架2做勻速的移動，其速度與第二 CCD陣列134的旋轉(zhuǎn)成比例，測距器135將實時測量先端部的第一 CCD陣列131與膽總管91或者膽囊管92壁的精確距離，多CCD陣列模塊 (131、132、134、135)和測距器的數(shù)據(jù)包通過數(shù)據(jù)線傳輸至處理主機3、工作站主機4進行計算處理，傳輸至工作站組件的監(jiān)視器7進行三維立體圖像的顯示。本實用新型并不局限于上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變形不脫離本實用新型的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本實用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變形。
權(quán)利要求1.一種新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，包括軟質(zhì)電子膽道鏡，以及與其連接的處理主機、光源主機、工作站組件，所述軟質(zhì)電子膽道鏡包括軟質(zhì)工作端部，操作部及與外部連接的數(shù)據(jù)端口，該軟質(zhì)工作端部包括可控彎曲的先端部，該先端部與所述操作部連接，其特征在于所述先端部設(shè)有進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像，并對膽道腔進行立體影像重構(gòu)的多CXD陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一設(shè)于該先端部前端面的第一 CCD陣列，以及至少一設(shè)于先端部外圓表面的第二 CCD陣列，所述先端部的前端面和先端部外圓表面上對應(yīng)設(shè)有測距器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)工作端部的直徑小于等于6. 0mm，長度小于等于500mm，所述先端部長度為至少20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)工作端部先端部外圓表面設(shè)有旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體，所述第二 CCD陣列設(shè)于該旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體上，所述測距器設(shè)于先端部的前端面和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述操作部設(shè)有控制上述先端部彎曲的控制輪，控制影像微調(diào)的按鈕和器械通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)工作端部內(nèi)設(shè)有驅(qū)動旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體旋轉(zhuǎn)的微型馬達。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第一 CXD陣列至少包括2個CXD元件，每個CXD元件對應(yīng)一組鏡頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述CCD元件線性排列，每組鏡頭的視場角至少90°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第二 CXD陣列包括至少一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個CXD元件及對應(yīng)的鏡頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于還包括外部固定支架，該外部固定支架包括精密移動裝置、支架和固定夾具，該精密移動裝置通過電機驅(qū)動，該精密移動裝置通過支架、固定夾具和所述軟質(zhì)工作端部固接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其特征在于所述處理主機的核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡，用于接收和處理軟質(zhì)電子膽道鏡返回的圖像信息和測距器的數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)包，通過分析數(shù)據(jù)包的各種數(shù)據(jù)，對腔體圖像進行立體重構(gòu)，還原腔體的立體三維圖像。
專利摘要本實用新型屬于醫(yī)用器械，具體涉及一種利用多CCD陣列進行立體影像重構(gòu)的新型三維立體電子膽道鏡系統(tǒng)，其包括軟質(zhì)電子膽道鏡，以及與其連接的處理主機、光源主機、工作站組件，三維立體軟質(zhì)電子膽道鏡可以經(jīng)由膽囊底部小切口進入膽囊腔內(nèi)，也可以在術(shù)中通過膽管壁上的小切口進入膽道，然后通過良好的柔軟性和操控性拐入膽囊管，進而進入膽總管，對膽總管的情況進行探查，其軟質(zhì)工作端部先端部的多CCD陣列模塊對膽總管，甚至肝內(nèi)膽管進行精細掃描，得到膽管等的三維立體影像，醫(yī)生根據(jù)三維立體影像對膽管病變進行處理。
文檔編號A61B1/05GK202015157SQ201120033570
公開日2011年10月26日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者喬鐵 申請人:廣州寶膽醫(yī)療器械科技有限公司