一種電子內(nèi)窺鏡病灶尺寸定量測(cè)量的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電子內(nèi)窺鏡病灶尺寸定量測(cè)量的方法和裝置,采用信標(biāo)光投影的方法,通過電子內(nèi)窺鏡圖像處理裝置的圖像分析計(jì)算實(shí)現(xiàn)病灶尺寸的非接觸定量測(cè)量。既不會(huì)增加患者的不適,也不會(huì)增加醫(yī)生的操作、讀數(shù)等工作。
【專利說(shuō)明】-種電子內(nèi)窺鏡病灶尺寸定量測(cè)量的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療電子內(nèi)窺鏡成像檢查【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種根據(jù)電子內(nèi)窺鏡圖 像非接觸定量測(cè)量病灶尺寸的方法及裝置,以及采用這種定量測(cè)量裝置的電子內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子內(nèi)窺鏡是現(xiàn)代醫(yī)療檢查必不可少的儀器之一,它直接用來(lái)觀察人體內(nèi)臟器官 的組織形態(tài),對(duì)于癌癥的早期診斷具有重要意義。
[0003] 電子內(nèi)窺鏡攝像機(jī)鏡頭是一泛焦光學(xué)系統(tǒng),成像景深較大,一般可達(dá)5mnTl00mm, 其優(yōu)點(diǎn)是在距離攝像頭物鏡較大的范圍內(nèi)均能清晰觀察病灶圖像,缺點(diǎn)是隨著同一尺寸大 小的病灶距離物鏡距離不同,在圖像顯示器上顯示的病灶圖像大小也不同,因此,僅根據(jù)顯 示器上的病灶圖像大小不能定量測(cè)量病灶大小尺寸,依靠醫(yī)師目測(cè)估計(jì),由于物鏡與病灶 的距離難以定量,因此會(huì)引入主觀誤差,影響醫(yī)師對(duì)病變的判斷。
[0004] 為解決病變大小的定量測(cè)量問題,文獻(xiàn)1 (申請(qǐng)?zhí)枮?3110054. 2的中國(guó)發(fā)明專利 申請(qǐng))提出了一種內(nèi)窺鏡測(cè)量尺,由尺柄和兩個(gè)彈性尺身組成,彈性尺身通過兩條鋼絲與尺 柄的兩個(gè)指套相連,指套在尺柄的開槽間上下滑動(dòng),通過鋼絲控制彈性尺身張開閉合,尺柄 上有刻度標(biāo)尺,分別記錄兩指套滑動(dòng)距離參數(shù)。使用時(shí),先將尺身閉合,通過內(nèi)窺鏡鉗道孔 送入將要測(cè)量的病灶前方,測(cè)量時(shí),移動(dòng)指套使彈性尺身以一定角度張開,醫(yī)生通過觀察顯 示器上的內(nèi)鏡檢查圖像,使彈性尺身兩頂端指向病灶邊緣,醫(yī)生讀出并記錄尺柄刻度標(biāo)尺 指示的指套移動(dòng)位置,通過三角計(jì)算或查表可定量測(cè)得病灶部位尺寸大小。
[0005] 文獻(xiàn)1等提出的標(biāo)尺測(cè)量方法屬于比較測(cè)量法,即在顯示器上觀察比較已知尺寸 的標(biāo)尺和病灶,確定病灶尺寸,此種方法精確測(cè)量的前提條件是測(cè)量標(biāo)尺與病灶在攝像物 鏡的同一個(gè)物平面上,否則,由于投影關(guān)系,標(biāo)尺法測(cè)量的值小于病灶實(shí)際尺寸(詳細(xì)說(shuō)明 見附圖1所示),標(biāo)尺與病灶接觸,增加了患者的痛苦和醫(yī)生的操作難度,而且通過讀數(shù)和查 表,再錄入檢查結(jié)果中,醫(yī)生工作量增加,降低了內(nèi)鏡檢查效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明目的是針對(duì)醫(yī)療電子內(nèi)窺鏡圖像診斷時(shí)病灶大小尺寸的定量測(cè)量問題,克 服現(xiàn)有標(biāo)尺法測(cè)量的使用缺陷,提供一種非接觸定量測(cè)量病灶尺寸的方法,根據(jù)本發(fā)明方 法,提供一種非接觸定量測(cè)量病灶尺寸的電子內(nèi)窺鏡裝置。
[0007] 本發(fā)明由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成: 一種電子內(nèi)窺鏡非接觸定量測(cè)量目標(biāo)尺寸的方法,包括: 在所述電子內(nèi)窺鏡的前端定位信標(biāo)光發(fā)射裝置,所述信標(biāo)光發(fā)射裝置將信標(biāo)光投射到 測(cè)量目標(biāo)的位置; 采集信標(biāo)光圖像,并根據(jù)攝像鏡頭和信標(biāo)光的固有特征參數(shù),計(jì)算測(cè)量目標(biāo)與攝像鏡 頭間距離; 采集測(cè)量目標(biāo)圖像,并根據(jù)被測(cè)目標(biāo)與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數(shù)特征,獲取 測(cè)量目標(biāo)的尺寸大小。
[0008] 優(yōu)選地,所述電子內(nèi)窺鏡包括主燈和輔助燈; 在采集信標(biāo)光圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的主燈關(guān)閉,輔助燈打開; 在采集測(cè)量目標(biāo)圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的輔助燈關(guān)閉,主燈打開。
[0009] 優(yōu)選地,所述攝像鏡頭的固有特征參數(shù)包括所述攝像鏡頭的焦距。
[0010] 優(yōu)選地,所述信標(biāo)光的固有特征參數(shù)包括所述信標(biāo)光發(fā)射裝置的光軸與所述攝像 鏡頭的光軸之間的距離。
[0011] 優(yōu)選地,所述信標(biāo)光發(fā)射裝置定位于所述電子內(nèi)窺鏡的工具道孔。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)施根據(jù)上述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法的電子內(nèi) 窺鏡裝置,其具備: 光源裝置,為電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)提供照明光; 信標(biāo)光發(fā)射裝置,將信標(biāo)光投射到測(cè)量目標(biāo)的位置; 圖像采集裝置,包括攝像鏡頭,能夠采集信標(biāo)光圖像和測(cè)量目標(biāo)的圖像; 圖像處理裝置,能夠根據(jù)攝像鏡頭和信標(biāo)光的固有特征參數(shù),計(jì)算測(cè)量目標(biāo)與攝像鏡 頭間距離,以及根據(jù)被測(cè)目標(biāo)與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數(shù)特征,獲取測(cè)量目標(biāo)的 尺寸大小。
[0013] 優(yōu)選地,所述電子內(nèi)窺鏡包括為圖像采集裝置提供照明光的主燈,以及為信標(biāo)光 發(fā)射裝置提供光源的輔助燈; 在采集信標(biāo)光圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的主燈關(guān)閉,輔助燈打開; 在采集測(cè)量目標(biāo)圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的輔助燈關(guān)閉,主燈打開。
[0014] 優(yōu)選地,所述信標(biāo)光發(fā)射裝置包括: 導(dǎo)光光纜,將光線導(dǎo)入所述信標(biāo)光發(fā)射裝置前端; 光耦合鏡組,將光源發(fā)出的光耦合入所述導(dǎo)光光纜; 光準(zhǔn)直鏡組,將所述導(dǎo)光光纜導(dǎo)出的光準(zhǔn)直,以平行光出射形成信標(biāo)光;和 護(hù)套,保護(hù)所述信標(biāo)光發(fā)射裝置不受浸蝕。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是:采用信標(biāo)光投影的方法,通過電子內(nèi)窺鏡圖像處理裝置的 圖像分析計(jì)算非接觸自動(dòng)測(cè)量病灶大小尺寸,既不會(huì)增加患者的不適,也不會(huì)增加醫(yī)生的 操作、讀數(shù)等工作,實(shí)現(xiàn)病灶尺寸的非接觸定量測(cè)量。
[0016]
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有的標(biāo)尺法測(cè)量?jī)?nèi)窺鏡檢查病灶尺寸原理示意圖; 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的非接觸定量測(cè)量病灶尺寸原理示意圖; 圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的信標(biāo)光輸出模組機(jī)構(gòu)示意圖; 圖4為本發(fā)明的一種非接觸定量測(cè)量病灶尺寸電子內(nèi)窺鏡組成示意圖; 圖5為本發(fā)明的一種非接觸定量測(cè)量病灶尺寸電子內(nèi)窺鏡工作流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面,參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0019] 圖1為標(biāo)尺法測(cè)量?jī)?nèi)窺鏡檢查病灶尺寸原理示意圖。
[0020] 在圖1中,被測(cè)病灶1經(jīng)過攝像鏡頭2,成像在攝像傳感器3靶面上,測(cè)量標(biāo)尺4經(jīng) 內(nèi)鏡鉗道孔探入到被測(cè)病灶區(qū)域,經(jīng)攝像鏡頭2同時(shí)成像到攝像傳感器3靶面上,操作醫(yī)生 根據(jù)觀察顯示器上顯示的傳感器3靶面圖像,調(diào)節(jié)標(biāo)尺開口,使其端口位于病灶區(qū)邊緣,進(jìn) 而讀出標(biāo)尺讀數(shù),計(jì)算病灶尺寸。
[0021] 圖1中標(biāo)示了兩個(gè)測(cè)量標(biāo)尺4位置,A位置在病灶區(qū)上,B位置在病灶區(qū)1和攝像 鏡頭2之間,由于攝像鏡頭2成像大小不僅和物體大小有關(guān),還和物距相關(guān),成像大小相同, 物距不同,物體大小也不相同,圖1中A、B兩位置的標(biāo)尺開口不同,但成像大小相同,在顯示 器上觀察其開口均在病灶邊緣,但標(biāo)尺讀數(shù)完全不同,因此,僅當(dāng)標(biāo)尺位于A位置時(shí),其病 灶尺寸讀數(shù)才是準(zhǔn)確的,完成這樣的操作,勢(shì)必增加操作醫(yī)生的工作難度。
[0022] 圖2表示一種實(shí)施例的非接觸定量測(cè)量病灶尺寸原理示意圖。
[0023] 在圖2中,病灶1經(jīng)過攝像鏡頭2,成像在攝像傳感器3靶面上,信標(biāo)光發(fā)射裝置 5經(jīng)鉗道孔插入內(nèi)鏡,出射前端與內(nèi)鏡前端面平齊,圖中給出兩個(gè)病灶區(qū)1相對(duì)于鏡頭2位 置,位置A距鏡頭距離U,位置B距鏡頭距離L 2,信標(biāo)光投射到位置A的C點(diǎn)位置,投射到位 置B的D點(diǎn)位置,鏡頭2的中心軸與位置A交于點(diǎn),與位置B交于0 2點(diǎn),與傳感器3靶面 相交于〇3點(diǎn),攝像鏡頭2焦距f,信標(biāo)光光軸與攝像鏡頭2光軸間距離d,焦距f是攝像鏡頭 2的固有不變參數(shù),間距d由內(nèi)鏡攝像鏡頭2和鉗道孔的相對(duì)位置確定,均為已知量,位置A 的C點(diǎn)信標(biāo)光成像于攝像傳感器3靶面Q點(diǎn),位置B的D點(diǎn)信標(biāo)光成像于攝像傳感器3靶 面Di點(diǎn),距離物鏡2的距離不同,成像大小相應(yīng)不同。
[0024] 根據(jù)圖2中Λ 00而和Λ 00ΑΛ 00A和Λ 002D的相似關(guān)系,設(shè)病灶尺寸H,病灶 在攝像傳感器3靶面成像尺寸h,當(dāng)病灶在A位置時(shí),病灶尺寸計(jì)算步驟為: 步驟1 :計(jì)算物距U,由Λ 00A和Λ OC^C可得: 7 = cTc: ^ L-= 〇IcT ⑴ 步驟2 :測(cè)量攝像傳感器3靶面上病灶像尺寸h ; 步驟3 :計(jì)算病灶尺寸Η : ^2- = ? _* Η = = ±L· f k · 03ct 、乙J 公式(2)中d為已知參量,0而是圖像處理器根據(jù)圖像測(cè)量的信標(biāo)光在攝像傳感器3靶 面上位置,h是圖像處理器根據(jù)圖像測(cè)量的病灶在攝像傳感器3靶面上成像尺寸。同理可 計(jì)算測(cè)量病灶區(qū)域在其它位置時(shí)的病灶尺寸。
[0025] 圖3 -種實(shí)施例的信標(biāo)光輸出模組機(jī)構(gòu)示意圖,相當(dāng)于圖2中信標(biāo)光發(fā)射裝置5 結(jié)構(gòu)及工作示意圖。
[0026] 在圖3中,信標(biāo)光發(fā)射裝置5具備:導(dǎo)光光纜6,將外部的光線導(dǎo)入發(fā)射裝置前端 形成信標(biāo)光;光耦合鏡組7,將光源發(fā)出的光耦合入光纜;光準(zhǔn)直鏡組8,將光纜發(fā)出的光 準(zhǔn)直,以平行光出射形成信標(biāo)光;護(hù)套9,保護(hù)信標(biāo)光發(fā)射裝置在插入人體時(shí)不受體液等浸 蝕。
[0027] 圖4為一種實(shí)施例的非接觸定量測(cè)量病灶尺寸電子內(nèi)窺鏡組成示意圖。
[0028] 在圖4中,非接觸定量測(cè)量病灶尺寸電子內(nèi)窺鏡具備:內(nèi)鏡10,鏡體內(nèi)包括攝像鏡 頭2、成像在攝像傳感器3和信標(biāo)光發(fā)射裝置5 ;光源裝置11,為電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)提供照明 光,具有電源部件12,為光源各部件提供電力;主燈部及亮度調(diào)節(jié)部件13,向內(nèi)鏡10提供照 明光;輔助燈14,為信標(biāo)光發(fā)射裝置5提供光源;光源處理器15,管理控制光源裝置,控制 信標(biāo)光輔助燈和內(nèi)鏡照明光主燈工作切換。圖像處理器裝置16,內(nèi)窺鏡系統(tǒng)攝像頭驅(qū)動(dòng)、圖 像處理、系統(tǒng)控制及信標(biāo)光采集計(jì)算病灶尺寸,圖像視頻信號(hào)輸出顯示功能。顯示器17,顯 示內(nèi)鏡采集、處理的圖像,供醫(yī)生觀察診斷。
[0029] 圖5為一種實(shí)施例的非接觸定量測(cè)量病灶尺寸電子內(nèi)窺鏡工作流程示意圖,下面 參照?qǐng)D5說(shuō)明可非接觸定量測(cè)量病灶尺寸電子內(nèi)窺鏡工作流程。
[0030] 在步驟S1中,圖像處理裝置16首先將電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)設(shè)置為正常觀察工作模式, 光源裝置11點(diǎn)亮主照明燈13,關(guān)閉輔助燈14,光源裝置向內(nèi)鏡輸出照明光,圖像處理裝置 16控制、驅(qū)動(dòng)攝像傳感器3成像,并采集存儲(chǔ)處理,在顯示器上顯示圖像供醫(yī)生觀察診斷。
[0031] 在步驟S2中,圖像處理裝置16判斷是否有病灶尺寸測(cè)量指令,若沒有,內(nèi)窺鏡系 統(tǒng)繼續(xù)顯示內(nèi)鏡檢查圖像供醫(yī)生診斷,若醫(yī)生判斷有病灶區(qū)域,需定量測(cè)量病灶尺寸,則醫(yī) 生通過按鍵控制圖像處理器響應(yīng),圖像處理裝置16判斷是有病灶尺寸測(cè)量指令,轉(zhuǎn)向下一 處理步驟。
[0032] 在步驟S3中,圖像處理裝置16向光源裝置11發(fā)送指令,光源裝置11關(guān)閉主照明 燈13,點(diǎn)亮輔助燈14,信標(biāo)光發(fā)射裝置5出射信標(biāo)光,圖像處理器采集信標(biāo)光圖像。
[0033] 在步驟S4中,圖像處理裝置16分析處理信標(biāo)光圖像,計(jì)算病灶區(qū)與攝像鏡頭2物 距。
[0034] 在步驟S5中,圖像處理裝置16向光源裝置11發(fā)送指令,光源裝置11點(diǎn)亮主照明 燈13,關(guān)閉輔助燈14,圖像處理器采集病灶圖像。
[0035] 在步驟S6中,圖像處理裝置16分析處理病灶圖像,結(jié)合病灶區(qū)與攝像鏡頭2物 距,計(jì)算病灶區(qū)尺寸。
[0036] 根據(jù)本實(shí)施例,信標(biāo)光發(fā)射裝置通過內(nèi)窺鏡系統(tǒng)內(nèi)鏡鉗道孔發(fā)射信標(biāo)光,通過圖 像處理計(jì)算病灶尺寸大小,通過非接觸光學(xué)方法,達(dá)到內(nèi)窺鏡系統(tǒng)病灶尺寸定量自動(dòng)測(cè)量 目的。降低內(nèi)鏡操作醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān),提高內(nèi)鏡檢查測(cè)量效率。
【權(quán)利要求】
1. 一種電子內(nèi)窺鏡非接觸定量測(cè)量目標(biāo)尺寸的方法,包括: 在所述電子內(nèi)窺鏡的前端定位信標(biāo)光發(fā)射裝置,所述信標(biāo)光發(fā)射裝置將信標(biāo)光投射到 測(cè)量目標(biāo)的位置; 采集信標(biāo)光圖像,并根據(jù)攝像鏡頭和信標(biāo)光的固有特征參數(shù),計(jì)算測(cè)量目標(biāo)與攝像鏡 頭間距離; 采集測(cè)量目標(biāo)圖像,并根據(jù)被測(cè)目標(biāo)與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數(shù)特征,獲取 測(cè)量目標(biāo)的尺寸大小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述電子內(nèi)窺鏡包括主燈和輔助燈; 在采集信標(biāo)光圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的主燈關(guān)閉,輔助燈打開; 在采集測(cè)量目標(biāo)圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的輔助燈關(guān)閉,主燈打開。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述攝像鏡頭的固有特征參數(shù)包括所 述攝像鏡頭的焦距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述信標(biāo)光的固有特征參數(shù)包括所述 信標(biāo)光發(fā)射裝置的光軸與所述攝像鏡頭的光軸之間的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述信標(biāo)光發(fā)射裝置定位于所述電子內(nèi) 窺鏡的工具道孔。
6. -種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法的電子內(nèi)窺鏡裝置,其具備: 光源裝置,為電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)提供照明光; 信標(biāo)光發(fā)射裝置,將信標(biāo)光投射到測(cè)量目標(biāo)的位置; 圖像采集裝置,包括攝像鏡頭,能夠采集信標(biāo)光圖像和測(cè)量目標(biāo)的圖像; 圖像處理裝置,能夠根據(jù)攝像鏡頭和信標(biāo)光的固有特征參數(shù),計(jì)算測(cè)量目標(biāo)與攝像鏡 頭間距離,以及根據(jù)被測(cè)目標(biāo)與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數(shù)特征,獲取測(cè)量目標(biāo)的 尺寸大小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子內(nèi)窺鏡裝置,其特征在于,所述電子內(nèi)窺鏡包括為圖像 采集裝置提供照明光的主燈,以及為信標(biāo)光發(fā)射裝置提供光源的輔助燈; 在采集信標(biāo)光圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的主燈關(guān)閉,輔助燈打開; 在采集測(cè)量目標(biāo)圖像時(shí),所述電子內(nèi)窺鏡的輔助燈關(guān)閉,主燈打開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電子內(nèi)窺鏡裝置,其特征在于,所述信標(biāo)光發(fā)射裝置包 括: 導(dǎo)光光纜,將光線導(dǎo)入所述信標(biāo)光發(fā)射裝置前端; 光耦合鏡組,將光源發(fā)出的光耦合入所述導(dǎo)光光纜; 光準(zhǔn)直鏡組,將所述導(dǎo)光光纜導(dǎo)出的光準(zhǔn)直,以平行光出射形成信標(biāo)光;和護(hù)套,保護(hù) 所述信標(biāo)光發(fā)射裝置不受浸蝕。
【文檔編號(hào)】A61B5/107GK104083172SQ201310618279
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】周智峰, 段海峰, 楊云生, 鄒慧玲 申請(qǐng)人:北京華科創(chuàng)智健康科技股份有限公司