專利名稱：用于原位手術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)直光束測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種測(cè)量目標(biāo)部位范圍(dimension)的方法。更具體地,本公開涉及一種在目標(biāo)部位上投射已知大小的圖案以測(cè)量目標(biāo)部位的方法。
背景技術(shù)：
如腹腔鏡、內(nèi)窺鏡·和胸腔鏡手術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)具有優(yōu)于傳統(tǒng)開放手術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn)。特別是，微創(chuàng)手術(shù)并不需要大切口，因此減少了不適性、恢復(fù)時(shí)間以及與傳統(tǒng)開放手術(shù)相關(guān)的許多有害副作用。微創(chuàng)手術(shù)是通過(guò)患者皮膚中的小開口來(lái)進(jìn)行的。這些開口可以是皮膚中的切口或者可以是天然出現(xiàn)的身體孔口(例如，口腔、肛門或陰道)。通常，使用吹入氣體來(lái)擴(kuò)大目標(biāo)手術(shù)部位周圍的區(qū)域以產(chǎn)生更大、更容易進(jìn)入的工作區(qū)域。在微創(chuàng)手術(shù)操作的過(guò)程中，外科醫(yī)生通常難以確定手術(shù)部位中各種器官、組織和其他結(jié)構(gòu)的大小。存在用于手術(shù)部位測(cè)量的各種原位手術(shù)測(cè)量學(xué)方法。這樣的方法需要許多移動(dòng)部件以及當(dāng)投射器移入或移出投射表面時(shí)迅速改變大小和/或焦點(diǎn)的投射圖像。一直存在這樣的需求:需要具有穩(wěn)定焦點(diǎn)且不具有移動(dòng)部件來(lái)操作的原位手術(shù)測(cè)量學(xué)方法。

發(fā)明內(nèi)容
測(cè)量學(xué)系統(tǒng)包括用于傳播平行光束的均勻間隔的光學(xué)構(gòu)件的共線陣列。平行光束有利于在目標(biāo)部位上產(chǎn)生光圖案。所述光學(xué)構(gòu)件可與內(nèi)窺鏡相連接或?yàn)楠?dú)立的裝置。所述光圖案可包括均勻間隔的共線點(diǎn)。產(chǎn)生光圖案的光學(xué)件(optics)，例如衍射光學(xué)構(gòu)件，可以由平行光束產(chǎn)生二維光圖案。所述二維光圖案可為一系列平行線或形成矩形網(wǎng)格的一系列正交線。所述平行光束可由準(zhǔn)直發(fā)射器形成?？蛇x地，它們可以借助于來(lái)自鏡子、棱鏡或者部分反光且部分透光的平行表面的入射光束的反射而形成。測(cè)量目標(biāo)部位的范圍的方法包括以下步驟:投射均勻間隔的平行光束以在目標(biāo)部位上形成具有均勻間隔單元(element)的光圖案，對(duì)齊所述光圖案以使最大數(shù)量的均勻間隔單元沿所述范圍定位以及對(duì)沿所述范圍定位的最大數(shù)量的均勻間隔單元進(jìn)行計(jì)數(shù)。所述均勻間隔單元可為共線點(diǎn)或平行線。所述光圖案可為形成矩形網(wǎng)格的一系列正交線。


當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，根據(jù)下文的詳細(xì)說(shuō)明，本公開的上述和其他方案、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，在附圖中:圖1為根據(jù)本公開原理的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視示意圖2A-2B為圖1的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的使用方法的側(cè)視示意圖；圖3為根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；圖4為根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；圖5為根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；圖6為根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；以及圖7為根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中參照附圖描述本公開的具體實(shí)施例；然而，應(yīng)該理解的是，公開的實(shí)施例僅為公開內(nèi)容的示例并且可以不同的形式來(lái)實(shí)施這些實(shí)施例。為避免以不必要的細(xì)節(jié)使本公開變得含混不清，沒(méi)有詳細(xì)描述已知的功能或構(gòu)造。因此，不應(yīng)將在此公開的特定功能和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)理解為限制，其僅為權(quán)利要求的基礎(chǔ)，并為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員的代表性基礎(chǔ)以使他們實(shí)際上能以任何適合的詳盡結(jié)構(gòu)而變化性地應(yīng)用本公開。在附圖的全部說(shuō)明中，相同的附圖標(biāo)記可以指示類似或相同的零件。如在附圖中所示出和貫穿以下說(shuō)明書所描述的，如當(dāng)涉及手術(shù)器械上的相對(duì)定位時(shí)所常用的，術(shù)語(yǔ)“近側(cè)”指的是裝置靠近用戶的一端，而術(shù)語(yǔ)“遠(yuǎn)側(cè)”指的是裝置遠(yuǎn)離用戶的一端。術(shù)語(yǔ)“臨床醫(yī)生”指的是執(zhí)行包括在此描述的實(shí)施例的使用的醫(yī)療操作的任何醫(yī)療職業(yè)者(即醫(yī)生、夕卜科醫(yī)生、護(hù)士等)。如圖1所示，圖示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100包括光列(light row) 102，光列102具有連接至其上的光發(fā)射器110。光發(fā)射器110的不同實(shí)施例包括LED和激光二極管。每個(gè)光發(fā)射器110發(fā)射用于在目標(biāo)部位“S”上產(chǎn)生光圖案140的光束130。光束130大致上是平行的。相鄰的光束130之間具有大致上均勻的距離dx。光束130可為準(zhǔn)直的以增加光圖案140的精確性。光束130可為任意適合形式的光，例如相干的、部分相干的、可見的、紅外的或紫外的?？梢允褂?32nm的波長(zhǎng)以使光束130與人體中任何天然出現(xiàn)的組織的顏色區(qū)別開來(lái)。光圖案140可為適于測(cè)量目標(biāo)部位“S”的范圍的任意圖案。光圖案140可為由平行光束130產(chǎn)生的平均間隔點(diǎn)的一維圖案。可以通過(guò)對(duì)在目標(biāo)部位“S”上出現(xiàn)的平均間隔點(diǎn)的數(shù)量n進(jìn)行計(jì)數(shù)并用距離dx乘以數(shù)量n來(lái)確定目標(biāo)部位“S”的范圍的測(cè)量值。由于所述范圍的實(shí)際大小在(n-l)dx之間，兩種計(jì)算方法的最大誤差均小于dx。計(jì)算方法(n-1/2)dx得到最大誤差為±l/2dx的值。轉(zhuǎn)向圖2A-2B，其示出了測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100的使用方法。如圖2A所示，目標(biāo)部位“S”存在于組織“T”下面的體腔“C”內(nèi)。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100連接至具有可致動(dòng)手柄“H”的手術(shù)器械“N”的遠(yuǎn)側(cè)端。通過(guò)位于組織“T”中的開口中的手術(shù)進(jìn)入口件“P”插入手術(shù)器械“N”。通過(guò)手術(shù)進(jìn)入口件“P”插入內(nèi)窺鏡“E”以觀察目標(biāo)部位“S”。在插入過(guò)程中，光列102大致上與手術(shù)器械“N”平行。如圖2B所示，例如，通過(guò)手術(shù)器械“N”的手柄“H”的致動(dòng)或通過(guò)來(lái)自其他手術(shù)器械的操作，可以使光列102圍繞手術(shù)器械“N”的遠(yuǎn)側(cè)端旋轉(zhuǎn)。光列102的旋轉(zhuǎn)將光列102定位成與待測(cè)量的目標(biāo)部位“S”的范圍平行。光發(fā)射器110發(fā)射光束130以在目標(biāo)部位“S”上產(chǎn)生光圖案140。通過(guò)內(nèi)窺鏡“E”對(duì)出現(xiàn)在目標(biāo)部位“S”上的點(diǎn)的數(shù)量n可視地計(jì)數(shù)。可以旋轉(zhuǎn)或者通過(guò)其他方法將內(nèi)窺鏡“E”和/或手術(shù)器械“N”定位成使光圖案140對(duì)齊，以使最大數(shù)量η的點(diǎn)出現(xiàn)在待測(cè)量的目標(biāo)部位“S”的范圍上。然后如上所述，可以用點(diǎn)的數(shù)量η和距離dx來(lái)計(jì)算所述范圍。轉(zhuǎn)向圖3，根據(jù)本公開的可選實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)總地標(biāo)示為100a。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)IOOa與測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100類似，因此將僅需要討論確定其構(gòu)造和操作的不同的部分。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)IOOa具有光列102a、光發(fā)射器110和光學(xué)構(gòu)件120a。光學(xué)構(gòu)件120a設(shè)置在光發(fā)射器110和目標(biāo)部位“S”之間。光發(fā)射器110與光列102a相連。光學(xué)構(gòu)件120a的實(shí)施例包括生成折射(透鏡)線或衍射(工程光漫射器)線的光學(xué)件。光學(xué)構(gòu)件120a確定光束130的形狀以使每條光束130都在目標(biāo)部位“S”上產(chǎn)生線。產(chǎn)生的光圖案140a包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)光發(fā)射器110的線，所述線具有大致均勻的距離dx。通過(guò)對(duì)在目標(biāo)部位“S”上的線的數(shù)量η進(jìn)行計(jì)數(shù)并應(yīng)用如上所述用于測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100的計(jì)算方法就可以進(jìn)行測(cè)量。轉(zhuǎn)向圖4，根據(jù)本公開的可選實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)總地標(biāo)示為100b。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)IOOb與測(cè)量學(xué)系統(tǒng)IOOa類似，因此將僅需要討論確定其構(gòu)造和操作的不同的部分。測(cè)量系統(tǒng)IOOb包括光列102a、光發(fā)射器110和光學(xué)構(gòu)件120b。光學(xué)構(gòu)件120b定位在光發(fā)射器Iio和目標(biāo)部位“S”之間。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)構(gòu)件120b為產(chǎn)生交叉的光學(xué)構(gòu)件，例如工程光漫射器。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)構(gòu)件120b為折射光學(xué)構(gòu)件。光學(xué)構(gòu)件120b確定光束130的形狀以使每條光束130都在目標(biāo)部位“S”上產(chǎn)生兩條垂直交叉的線。由光束130形成的光圖案140b是由交叉線形成的矩形網(wǎng)格。交叉點(diǎn)之間的各線段具有大致上均勻的距離dx。通過(guò)對(duì)目標(biāo)部位“S”上的線、矩形、交點(diǎn)或其組合的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)并由此使用距離dx計(jì)算幾何值來(lái)進(jìn)行測(cè)量。轉(zhuǎn)向圖5，根據(jù)本公開的可選`實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)總地標(biāo)示為200。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)200與測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100類似，因此將僅需要討論確定其構(gòu)造和操作的不同的部分。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)200包括光列202，光列202具有與其相連接的反射器210。反射器210均勻地間隔。反射器210的實(shí)施例包括平面鏡和棱鏡。入射光束投射器232將入射光束234以角度α投射到反射器210上。入射光束投射器232可與光列202相連?？蛇x地，入射光束投射器可為單獨(dú)裝置的組件。入射光束234足夠?qū)挘瑥亩鼙煌渡涞綔y(cè)量目標(biāo)部位的范圍所需的數(shù)個(gè)反射器210上。反射器210將入射光束234反射成之間具有大致均勻的距離dx的光束230。入射光束234是準(zhǔn)直的以產(chǎn)生大致平行的光束230。轉(zhuǎn)向圖6，根據(jù)本公開的可選實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)總地標(biāo)示為300。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)300與測(cè)量學(xué)系統(tǒng)200類似，因此將僅需要討論確定其構(gòu)造和操作的不同的部分。如圖6所示，測(cè)量學(xué)系統(tǒng)300具有光列302，光列302包括間隔距離為dy的兩個(gè)平行表面304、306。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)300可進(jìn)一步包括在表面304和目標(biāo)部位之間產(chǎn)生線或交叉的光學(xué)構(gòu)件320。表面304是部分反光且部分透光的。表面306至少部分是反光的。光源332朝向表面304和表面306之間的空間在方向X上投射光束330。反射器336以角度α朝向表面306反射光束330。光束330沿著光列302傳播，在表面304、306之間具有多次反射。光束330入射到表面304上引起透射的光束330a朝向目標(biāo)部位透射穿過(guò)表面304。透射光束330a大致平行并且其間具有大致均勻的距離dx。角度α和距離dy可以變化以改變距離dx。表面304的透光性可以構(gòu)造或調(diào)整為補(bǔ)償光束330沿方向X的亮度降低。轉(zhuǎn)向圖7，根據(jù)本公開的可選實(shí)施例的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)總地標(biāo)示為400。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)400與測(cè)量學(xué)系統(tǒng)300類似，因此將僅需要討論確定其構(gòu)造和操作的不同的部分。如圖7所示，測(cè)量學(xué)系統(tǒng)400包括光列402，光列402中具有光束分離器404。光束分離器404為部分透光且部分反光的。光束分離器404的實(shí)施例包括立方體光束分離器和部分反光的薄板。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)400進(jìn)一步包括用于在方向X上投射光束430按順序通過(guò)光束分離器404的光源432。在光束430通過(guò)光束分離器404入射之后，反射光束430a就被光束分離器404朝向目標(biāo)部位反射。反射光束430a大致平行并且其間具有大致均勻的距離dx。光束430的透射部分繼續(xù)在方向X上行進(jìn)。各光束分離器404可以具有不同的分離率以當(dāng)光束430在方向X上傳播時(shí)補(bǔ)償光束430的亮度改變。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)400可包括在光束分離器404和目標(biāo)部位之間的產(chǎn)生線或交叉的光學(xué)構(gòu)件420。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)400可進(jìn)一步包括光束阻件440以阻擋光束430進(jìn)一步沿方向X傳播。測(cè)量學(xué)系統(tǒng)100a、100b、200、300和400的使用方法大致與如上所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)
100的使用方法相同。應(yīng)該理解的是，上文的說(shuō)明僅為本公開的示例性說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本公開的前提下能夠設(shè)計(jì)出多種替換和修改。因此，本公開旨在涵蓋所有這樣的替換、修改和變化。參考隨附的附圖描述的實(shí)施例僅僅展示了本公開的某些實(shí)施例。與如上所述和/或如隨附權(quán)利要求書所述沒(méi)有實(shí)質(zhì)性區(qū)別的其他零件、步驟、方法和技術(shù)同樣也在本公開的范圍內(nèi)。`
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其包括用于傳播平行光束的均勻間隔的光學(xué)構(gòu)件的共線陣列，其中，所述平行光束有利于在目標(biāo)部位上產(chǎn)生光圖案。
2.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件與內(nèi)窺鏡相連接。
3.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光圖案包括均勻間隔的共線點(diǎn)。
4.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括產(chǎn)生光圖案的光學(xué)構(gòu)件，用于由所述平行光束產(chǎn)生二維光圖案。
5.按權(quán)利要求4所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述二維光圖案為一系列平行線。
6.按權(quán)利要求4所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述二維光圖案為形成矩形網(wǎng)格的一系列正交線。
7.按權(quán)利要求4所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件為衍射光學(xué)構(gòu)件。
8.按權(quán)利要求4所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件為折射光學(xué)構(gòu)件。
9.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件為準(zhǔn)直發(fā)射器。
10.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件反射入射光束。
11.按權(quán)利要求10所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件為平面鏡。
12.按權(quán)利要求10所述的測(cè)量 學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件為棱鏡。
13.按權(quán)利要求10所述的測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件為部分反光且部分透光的平行表面。
14.一種測(cè)量目標(biāo)部位的范圍的方法，其包括以下步驟: 投射均勻間隔的平行光束以在目標(biāo)部位上形成具有均勻間隔單元的光圖案； 對(duì)齊所述光圖案以使最大數(shù)量的均勻間隔單元沿所述范圍定位；以及 對(duì)沿所述范圍定位的所述最大數(shù)量的均勻間隔單元進(jìn)行計(jì)數(shù)。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述均勻間隔單元為共線點(diǎn)。
16.按權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述均勻間隔單元為平行線。
17.按權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述光圖案為形成矩形網(wǎng)格的一系列正交線。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于原位手術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)直光束測(cè)量學(xué)系統(tǒng)。特別是提供一種測(cè)量學(xué)系統(tǒng)，包括用于傳播平行光束的均勻間隔的光學(xué)構(gòu)件的共線陣列。所述平行光束有利于在目標(biāo)部位上產(chǎn)生光圖案。測(cè)量目標(biāo)部位范圍的方法包括以下步驟投射均勻間隔的平行光束以在目標(biāo)部位上形成具有均勻間隔單元的光圖案，對(duì)齊所述光圖案以使最大數(shù)量的均勻間隔單元沿所述范圍定位以及對(duì)沿所述范圍定位的最大數(shù)量的均勻間隔單元進(jìn)行計(jì)數(shù)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK103082994SQ20121041393
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者阿列克謝·沙羅諾夫, 坎迪多·迪奧尼西奧·平托 申請(qǐng)人:柯惠Lp公司