專利名稱：三維立體電子結(jié)腸鏡系統(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)的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(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陣列對同一目標采樣， 最后把信號全都累加。很暗的目標、分辨率很高的目標，“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陣列概念與結(jié)腸鏡結(jié)合起來一起應(yīng)用，因此，為了得到結(jié)腸內(nèi)清晰的三維立體影像，設(shè)計一種將多CCD陣列技術(shù)與結(jié)腸鏡結(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)有技術(shù)中的缺點，提出一種三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，能在手術(shù)過程中對結(jié)腸道進行立體三維重構(gòu)，幫助醫(yī)護人員了解腔內(nèi)病變狀況，為制定處理方案，提供更好的圖像依據(jù)。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)的一種三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，包括軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡，該軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡包括軟質(zhì)工作端部，該軟質(zhì)工作端部設(shè)有進行三維立體掃描拍攝、顯示其全景三維立體圖像，并對結(jié)腸進行立體影像重構(gòu)的多CXD陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一設(shè)于該軟質(zhì)工作端部先端部前端面的第一 CCD陣列，以及至少一設(shè)于軟質(zhì)工作端部先端部外圓表面的第二 CCD陣列。進一步，所述軟質(zhì)工作端部的先端部外圓周面套設(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，所述先端部的前端面和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體上設(shè)有測距器。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。進一步，所述軟質(zhì)工作端部的外徑小于等于15mm，其先端部長度為8_12mm。進一步，所述軟質(zhì)工作端部設(shè)有氣囊，所述氣囊充氣后的最大直徑小于等于 200mm。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，所述軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡還連接有處理數(shù)據(jù)用的處理主機，以及工作站組件， 所述工作站組件與處理主機通過數(shù)據(jù)線連接，工作站組件包括監(jiān)視器，工作站主機以及控制部件。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，用于接收和處理三維立體電子結(jié)腸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。三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)的使用方法(1)軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡的軟質(zhì)工作端部經(jīng)患者肛門進入結(jié)腸；(2)通過多CCD陣列模塊對結(jié)腸進行直線和旋轉(zhuǎn)的掃描拍攝，同時即對結(jié)腸進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像、并對結(jié)腸進行立體影像重構(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結(jié)腸道進行環(huán)形和線性的影像拍攝，得到關(guān)于結(jié)腸道內(nèi)的圖像資料，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚碇鳈C進行集中處理重構(gòu)，重現(xiàn)結(jié)腸道內(nèi)的立體環(huán)境，結(jié)腸道的立體圖像對于醫(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。


圖1是本實用新型所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)示意圖；圖加是本實用新型的軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡的結(jié)構(gòu)圖；[0026]圖2b是電子結(jié)腸鏡上的氣囊示意圖；圖3是本實用新型的軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡的先端部示意圖；圖4是本實用新型的軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡的先端部多CCD陣列模塊剖面示意圖；圖5是本實用新型所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)的外部固定支架結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)的臨床應(yīng)用示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，包括軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡 1、外部固定支架2、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，監(jiān)視器7和外部設(shè)備8。如圖2a、2b所示，軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1包括軟質(zhì)工作端部11、控制手把部分13、數(shù)據(jù)接頭端15、器械通道12等，器械通道12內(nèi)徑小于等于3. 0mm。所述的軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1的軟質(zhì)工作端部11采用軟質(zhì)纖維材料制造，其前端具有主動彎曲的功能，控制部件131設(shè)置在控制手把部分13上，軟質(zhì)工作端部11能承受一定的夾取壓力，外部固定支架2的固定夾具23與軟質(zhì)工作端部11配合，可以控制軟質(zhì)工作端部11以一定的速度運動，配合先端部的多CCD陣列模塊進行胃部9的掃描拍攝。軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1的軟質(zhì)工作端部11，外徑小于等于15mm，其前端IOmm為先端部，先端部設(shè)計有多CCD陣列模塊、光導(dǎo)纖維部分159、器械通道出口 131。先端部后面設(shè)計一個氣囊14，氣囊14充氣后的最大直徑小于等于200mm， 其作用是固定軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1在結(jié)腸道9內(nèi)的位置，為進行結(jié)腸道9的掃描拍攝創(chuàng)造條件，光導(dǎo)纖維部分159提供立體三維軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1前端和圓形端面觀察必要的亮度，其出口至少分為兩個部分，一個部分為先端部的前端提供光源，一個部分為先端部圓周360° 的范圍提供光源。圖3、圖4所示的是軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1的先端部示意圖和剖面圖，所述的多CCD陣列模塊，包括設(shè)于先端部前端面的第一 CCD陣列151和測距器152，先端部外圓表面的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體巧5上設(shè)有第二 CXD陣列153及其測距器154。先端部端面的第一 CXD陣列151 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)最少包括2個CCD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152、巧4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152的工作頻率與第一 CXD陣列151的工作頻率一致，保證數(shù)據(jù)同步，利于進行立體重建。第二 CXD陣列153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CXD陣列的適當位置配置一個測距器，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153安裝在能以軟質(zhì)工作端部11主軸做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體155上，能對腔體進行旋轉(zhuǎn)的CCD影像拍攝， 旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體155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。先端部端面的第一 CCD陣列151和測距器152為固定形式，第一 CCD陣列151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；先端部外圓表面的第二 CCD陣列153和測距器巧4安裝在內(nèi)鏡先端部的可以繞內(nèi)鏡工作端部主軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體巧5上，旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體155通過配合固定在內(nèi)鏡內(nèi)部的固定機構(gòu)158，可以與固定機構(gòu)158進行平滑的相對旋轉(zhuǎn)運動，第二 CXD陣列153和測距器154的數(shù)據(jù)也通過適當傳輸方式經(jīng)數(shù)據(jù)線156傳輸至處理主機3，旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體155的動力來自于內(nèi)鏡先端部的微型馬達157，通過傳動結(jié)構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體155繞固定機構(gòu)158旋轉(zhuǎn)的能量。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)電子結(jié)腸鏡1進行腔體的CCD陣列掃描，其移動速度與軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1先端部的第二 C⑶陣列153和測距器IM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)電子結(jié)腸鏡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，電機的運動速度由處理工作站主機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。圖6為本實用新型所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)的臨床應(yīng)用示意圖。軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1連接冷光源主機5及處理主機3，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)電子結(jié)腸鏡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2運動，工作站組件(4、6、7、8)處于正常工作狀態(tài)，與處理主機3通過數(shù)據(jù)線連接，工作站組件包括監(jiān)視器，主機，控制部件(鍵盤鼠標等)，外部設(shè)備(外部儲存器、打印機等)，工作站組件的功能是顯示處理主機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。本實用新型的臨床使用方法及系統(tǒng)連接如下醫(yī)生要求患者作適當體位，消毒麻醉后，把軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1經(jīng)患者肛門91通過端部的彎曲功能，順利進入結(jié)腸道9，醫(yī)生可以通過三維立體電子結(jié)腸鏡做清晰的觀察，并可以通入器械，治療結(jié)腸息肉等病癥；要對結(jié)腸道9進行三維立體的掃描拍攝，則需要固定住先端部，可以通過膨脹氣囊14使得先端部固定在結(jié)腸道91中間部分，軟質(zhì)工作端部11固定在外部固定支架2的固定夾具23上，軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1的數(shù)據(jù)接頭15端外接處理主機3和光源主機5，工作站主機4與處理主機 3和外部固定支架2通過數(shù)據(jù)線連接。對結(jié)腸道91進行三維立體掃描的過程中應(yīng)盡量保持結(jié)腸道91的狀態(tài)穩(wěn)定，同時啟動軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡1的多多CXD陣列模塊(151、152、153、 154)和外部固定支架2，在多C⑶陣列模塊(151、152、153、154)對結(jié)腸道9進行直線和旋轉(zhuǎn)掃描拍攝的同時，外部固定支架2做勻速的移動，其速度與CCD陣列的旋轉(zhuǎn)成比例，測距器將實時測量先端部的CXD陣列與結(jié)腸道91組織的精確距離，多多CXD陣列模塊(151、152、 153、154)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1.一種三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，包括軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡，該軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡包括軟質(zhì)工作端部，其特征在于該軟質(zhì)工作端部設(shè)有進行三維立體掃描拍攝、顯示其全景三維立體圖像，并對結(jié)腸進行立體影像重構(gòu)的多CXD陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一設(shè)于該軟質(zhì)工作端部先端部前端面的第一 CCD陣列，以及至少一設(shè)于軟質(zhì)工作端部先端部外圓表面的第二 CXD陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)工作端部的先端部外圓周面套設(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，所述先端部的前端面和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)載體上設(shè)有測距器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第一CCD陣列至少包括2個CXD元件，每個CXD元件對應(yīng)一組鏡頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(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°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，其特征在于所述第二CCD陣列至少包括一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個CXD元件及對應(yīng)的鏡頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)工作端部的外徑小于等于15mm，其先端部長度為8-12mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)工作端部設(shè)有氣囊，所述氣囊充氣后的最大直徑小于等于200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(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。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，其特征在于所述軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡還連接有處理數(shù)據(jù)用的處理主機，以及工作站組件，所述工作站組件與處理主機通過數(shù)據(jù)線連接，工作站組件包括監(jiān)視器，工作站主機以及控制部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維立體電子結(jié)腸鏡系統(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)電子結(jié)腸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，涉及一種三維立體電子結(jié)腸鏡系統(tǒng)，包括軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡，該軟質(zhì)電子結(jié)腸鏡包括軟質(zhì)工作端部，該軟質(zhì)工作端部設(shè)有進行三維立體掃描拍攝、顯示其全景三維立體圖像，并對結(jié)腸進行立體影像重構(gòu)的多CCD陣列模塊，所述多CCD陣列模塊包括至少一設(shè)于該軟質(zhì)工作端部先端部前端面的第一CCD陣列，以及至少一設(shè)于軟質(zhì)工作端部先端部外圓表面的第二CCD陣列，本實用新型對結(jié)腸道進行環(huán)形和線性的影像拍攝，得到關(guān)于結(jié)腸道內(nèi)的圖像資料，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚碇鳈C進行集中處理重構(gòu)，重現(xiàn)結(jié)腸道內(nèi)的立體環(huán)境，結(jié)腸道的立體圖像對于醫(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。
文檔編號A61B1/05GK201968658SQ20112003363
公開日2011年9月14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