功能框，但是實(shí)際上，這些框可以在單個(gè)設(shè)備(諸如，集成電路芯片或者在微處理器上運(yùn)行的軟件模塊)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。而且，控制單元56通常還可以在控制臺(tái)40內(nèi)執(zhí)行其它功能，諸如，操作系統(tǒng)20的用戶(hù)接口，以及超過(guò)本說(shuō)明書(shū)的范圍的其它操作。
[0033]控制單元56包括圖像處理器60，該圖像處理器60處理由成像組件輸出的圖像，以識(shí)別結(jié)石28的圖像46并且以指示瞄準(zhǔn)光束被入射在結(jié)石上的方式檢驗(yàn)在圖像46上出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于瞄準(zhǔn)光束的點(diǎn)48。圖像處理器60用信號(hào)通知光束控制器58，光束控制器58根據(jù)操作者22的命令激勵(lì)激光器50。通常，在檢驗(yàn)出瞄準(zhǔn)光束被入射在結(jié)石28上之后，控制器58將允許激光器50僅在圖像處理器60提供“使能”信號(hào)時(shí)被激勵(lì)，否則禁止激光器的激勵(lì)。
[0034]圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于在系統(tǒng)20中控制碎石手術(shù)的方法的流程圖。為了清楚和方便的原因，該方法參考使用系統(tǒng)20的腎結(jié)石的碎石被描述，但是其可以在其它類(lèi)型的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和手術(shù)中加以必要的變更被類(lèi)似地應(yīng)用。
[0035]最初，在預(yù)備步驟70中，直到內(nèi)窺鏡24和光纖36到達(dá)病人身體內(nèi)的合適位置為止，控制器58都保持激光器50禁用，同時(shí)照明源52被開(kāi)啟以生成瞄準(zhǔn)光束?？刂破?8或者圖像處理器60可以在該階段中檢驗(yàn)照明源通過(guò)光學(xué)或者電子裝置操作?？刂茊卧?6保持激光器和瞄準(zhǔn)光束的該初始配置，同時(shí)操作者22使內(nèi)窺鏡24前進(jìn)至目標(biāo)器官(例如，腎)，定位(通常通過(guò)觀測(cè)顯示器38)器官內(nèi)的結(jié)石28，并且使光纖36前進(jìn)，使得光纖的遠(yuǎn)端接近結(jié)石28。
[0036]在圖像處理步驟72中，圖像處理器60獲取并且處理由成像組件30輸出的圖像?？刂茊卧?6可以連續(xù)地執(zhí)行該功能，同時(shí)系統(tǒng)20操作，或者當(dāng)操作者22開(kāi)始激勵(lì)激光器50時(shí)，系統(tǒng)20可以開(kāi)始該功能。在結(jié)石檢測(cè)步驟74中，圖像處理器60試圖在所獲取的圖像中識(shí)別出結(jié)石。本領(lǐng)域中已知的多種圖像處理方法(諸如，模式識(shí)別技術(shù))可以被用于該目的。
[0037]例如，在步驟74中，圖像處理器60可以執(zhí)行以下操作:
[0038]I)圖像被預(yù)處理以去除偽像和偽元素，否則偽像和偽元素可能降低檢測(cè)處理的效率。
[0039]2)將圖像劃分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域是包含結(jié)石的候選。區(qū)域可以通過(guò)使滑動(dòng)窗口經(jīng)過(guò)該圖像或者使用圖像分割方法來(lái)限定。
[0040]3)將每個(gè)圖像區(qū)域變換為特征空間中的向量，以將包含結(jié)石的區(qū)域與背景區(qū)分開(kāi)。特征空間可以包括多種特性，諸如，顏色、紋理、以及邊緣輪廓。預(yù)先使用離線分析來(lái)建立結(jié)石可能落在的特征空間中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的邊界。
[0041]4)分類(lèi)器將特征空間矢量與結(jié)石區(qū)域的邊界進(jìn)行比較，并且從而如果需要，則決定當(dāng)前圖像的哪個(gè)區(qū)域包含結(jié)石。分類(lèi)器可以簡(jiǎn)單地將每個(gè)特征值與可應(yīng)用的閾值進(jìn)行比較，或者分類(lèi)器可以執(zhí)行更復(fù)雜的多元和/或統(tǒng)計(jì)比較。
[0042]如果在以上分析之后，圖像處理器60推斷出當(dāng)前圖像不包含結(jié)石，則控制單元56可以用信號(hào)通知操作者22以指示應(yīng)該重新定位內(nèi)窺鏡。例如，控制臺(tái)40可以在顯示器38上提供視覺(jué)指示(諸如，詞語(yǔ)“未識(shí)別出結(jié)石”或者“激光器禁用”或相應(yīng)圖標(biāo))和/或提供音頻輸出。在該情況下，在步驟72中，系統(tǒng)20繼續(xù)獲取并且處理新圖像，并且激光器50保持禁用。
[0043]另一方面，如果在步驟74中，在圖像中識(shí)別出結(jié)石，則在瞄準(zhǔn)檢驗(yàn)步驟76中，圖像處理器60繼續(xù)以檢驗(yàn)點(diǎn)48適當(dāng)?shù)匚挥诮Y(jié)石的圖像46上?？梢曰邳c(diǎn)的區(qū)別特征、已知顏色、以及其形狀和其相對(duì)于先前幀在幀中的位置(基于假設(shè)瞄準(zhǔn)光束的位置從幀到幀以連續(xù)方式改變)可以檢測(cè)點(diǎn)48。再次，如果圖像處理器60在前述步驟中發(fā)現(xiàn)的結(jié)石圖像上未檢測(cè)到瞄準(zhǔn)點(diǎn)，則控制單元56相應(yīng)地可以用信號(hào)通知操作者22并且返回到步驟72。然而，當(dāng)檢驗(yàn)出瞄準(zhǔn)光束被適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诮Y(jié)石28上時(shí)，圖像處理器60將用信號(hào)通知光束控制器28以啟用激光器50，并且激光器將脈沖發(fā)射到目標(biāo)上。
[0044]通常，緊在激光脈沖被入射在結(jié)石28的表面上之后，在結(jié)石與內(nèi)窺鏡24的遠(yuǎn)端之間累積了灰塵和碎片。該灰塵可能使由成像組件30捕捉的圖像模糊達(dá)幾秒，直到通過(guò)來(lái)自?xún)?nèi)窺鏡的沖洗流體清洗了結(jié)石的區(qū)域?yàn)橹埂Ｔ谠摃r(shí)段期間，圖像處理器60可能部分地或者完全不能識(shí)別結(jié)石和瞄準(zhǔn)光束。在該類(lèi)情況下，即使瞄準(zhǔn)光束不能被可視化，控制單元56也可以被編程以使得在初始激光脈沖之后的短時(shí)間內(nèi)重復(fù)激勵(lì)激光器50。從而，當(dāng)圖像處理器60在初始激光脈沖之后丟失了結(jié)石的圖像時(shí)，光束控制器58可以不立即禁止激光器50，而是可以將這樣的禁止延遲達(dá)預(yù)定義的時(shí)間間隔，使得僅在丟失圖像持續(xù)特定時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，才禁止激光束。
[0045]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另選實(shí)施方式的用于激光碎石的系統(tǒng)80的示意圖。本實(shí)施方式的操作類(lèi)似于系統(tǒng)20(圖1)的操作，并且圖4中的類(lèi)似元件通過(guò)圖1中的相同標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)記。然而，在系統(tǒng)80中，光纖36與內(nèi)窺鏡24分離并且由操作者22單獨(dú)操縱。(例如，在腹腔鏡手術(shù)中可以使用該種布置。在該情況下，光纖36通常通過(guò)其本身的線纜連接到控制臺(tái)40，但是為了清楚起見(jiàn)，該線纜在圖4中被省略。)
[0046]如在前述實(shí)施方式中，系統(tǒng)80的操作者22操縱內(nèi)窺鏡24和光纖36，使得成像組件30捕捉結(jié)石28的圖像，并且使得在結(jié)石上出現(xiàn)光束點(diǎn)48。當(dāng)實(shí)現(xiàn)這些條件時(shí)，激光器50可以被激勵(lì)，以朝向結(jié)石發(fā)射激光脈沖，如上所述。
[0047]將想到，上述實(shí)施方式通過(guò)舉例來(lái)闡述，并且本發(fā)明不限于以上特別示出和描述的實(shí)施方式。而是，本發(fā)明的范圍包括上述多種特征的組合和子組合，并且其改變和修改在讀取以上說(shuō)明書(shū)時(shí)將由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到并且未在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種醫(yī)療裝置，所述醫(yī)療裝置包括: 內(nèi)窺鏡，所述內(nèi)窺鏡包括被配置成插入到體腔中的遠(yuǎn)端，并且所述內(nèi)窺鏡包括成像組件，該成像組件被配置成捕捉并且輸出所述體腔的接近所述遠(yuǎn)端的區(qū)域的圖像； 能量引導(dǎo)件； 能量源，所述能量源被配置成通過(guò)所述能量引導(dǎo)件發(fā)射能量脈沖；以及 控制單元，所述控制單元被配置成處理所述圖像，以在所述體腔中識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)并且檢驗(yàn)通過(guò)所述能量引導(dǎo)件引導(dǎo)的瞄準(zhǔn)光束入射在所述目標(biāo)物質(zhì)上，并且響應(yīng)于這樣的檢驗(yàn)，激勵(lì)所述能量源以經(jīng)由所述能量引導(dǎo)件將能量脈沖引導(dǎo)到所述目標(biāo)物質(zhì)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述醫(yī)療裝置包括:照明源，所述照明源被配置成通過(guò)所述能量引導(dǎo)件引導(dǎo)所述瞄準(zhǔn)光束。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述能量引導(dǎo)件穿過(guò)所述內(nèi)窺鏡到所述遠(yuǎn)端處的開(kāi)口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述內(nèi)窺鏡包括穿過(guò)所述內(nèi)窺鏡到所述遠(yuǎn)端處的所述開(kāi)口的工作通道，并且其中，所述能量引導(dǎo)件被配置成通過(guò)所述工作通道插入。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述能量引導(dǎo)件被配置成通過(guò)所述內(nèi)窺鏡的所述遠(yuǎn)端處的所述開(kāi)口伸出，使得所述能量引導(dǎo)件的遠(yuǎn)尖端接近所述目標(biāo)物質(zhì)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述內(nèi)窺鏡被配置成通過(guò)病人的尿路插入，其中，所述目標(biāo)物質(zhì)是結(jié)石，并且其中，由所述能量源發(fā)射的脈沖被配置成被所述結(jié)石吸收并且由此導(dǎo)致所述結(jié)石碎裂。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述能量引導(dǎo)件包括光纖，并且其中，所述能量源包括激光器。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述控制單元被配置成當(dāng)在所述圖像中沒(méi)有出現(xiàn)將被入射在所述目標(biāo)物質(zhì)上的所述瞄準(zhǔn)光束時(shí)禁止所述能量源的操作。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述控制單元被配置成在將所述能量脈沖發(fā)射到所述目標(biāo)物質(zhì)上之后的預(yù)定義的時(shí)間間隔期間延遲禁止所述能量源的操作。10.一種用于執(zhí)行內(nèi)窺鏡手術(shù)的方法，所述方法包括以下步驟: 設(shè)置內(nèi)窺鏡和能量引導(dǎo)件，所述內(nèi)窺鏡包括被配置成插入到體腔中的遠(yuǎn)端，所述能量引導(dǎo)件被配置成插入到所述體腔中； 通過(guò)所述能量引導(dǎo)件將瞄準(zhǔn)光束引導(dǎo)至所述體腔中； 捕捉所述體腔的接近所述遠(yuǎn)端的區(qū)域的圖像； 使用圖像處理器處理所述圖像，以在所述體腔中識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)并且檢驗(yàn)所述瞄準(zhǔn)光束被入射在所述目標(biāo)物質(zhì)上；以及 響應(yīng)于這樣的檢驗(yàn)，激勵(lì)能量源以經(jīng)由所述能量引導(dǎo)件將能量脈沖引導(dǎo)到所述目標(biāo)物質(zhì)上。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述內(nèi)窺鏡包括穿過(guò)所述內(nèi)窺鏡到所述遠(yuǎn)端處的開(kāi)口的工作通道，并且其中，設(shè)置能量引導(dǎo)件的步驟包括:通過(guò)所述工作通道插入所述能量引導(dǎo)件。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，插入所述能量引導(dǎo)件的步驟包括:使所述能量引導(dǎo)件前進(jìn)穿過(guò)所述工作通道，以通過(guò)所述內(nèi)窺鏡的所述遠(yuǎn)端處的開(kāi)口伸出，使得所述能量引導(dǎo)件的遠(yuǎn)尖端接近所述目標(biāo)物質(zhì)。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述能量引導(dǎo)件包括光纖，并且其中，所述能量源包括激光器。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，設(shè)置內(nèi)窺鏡的步驟包括:通過(guò)病人的尿路插入所述內(nèi)窺鏡，其中，所述目標(biāo)物質(zhì)是結(jié)石，并且其中，激勵(lì)能量源的步驟包括從所述激光器發(fā)射脈沖，使得所述脈沖被所述結(jié)石吸收并且由此導(dǎo)致所述結(jié)石碎裂。15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括:當(dāng)在所述圖像中未出現(xiàn)將被入射在所述目標(biāo)物質(zhì)上的所述瞄準(zhǔn)光束時(shí)，禁止所述能量源的操作。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，禁止所述操作的步驟包括:在將能量脈沖發(fā)射到所述目標(biāo)物質(zhì)上之后的預(yù)定義的時(shí)間間隔期間延遲禁止所述能量源的操作。
【專(zhuān)利摘要】一種醫(yī)療裝置(20)包括：內(nèi)窺鏡(24)，所述內(nèi)窺鏡(24)包括被配置成插入到體腔中的遠(yuǎn)端，并且所述內(nèi)窺鏡(24)包括成像組件(30)，所述成像組件(30)被配置成捕捉和輸出體腔的接近遠(yuǎn)端的區(qū)域的圖像。能量源(50)被配置成通過(guò)能量引導(dǎo)件(36)發(fā)射能量脈沖?？刂茊卧?56)被配置成處理所述圖像，以在體腔中識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)并且檢驗(yàn)通過(guò)能量引導(dǎo)件引導(dǎo)的瞄準(zhǔn)光束入射到目標(biāo)物質(zhì)上，并且響應(yīng)于這樣的檢驗(yàn)，激勵(lì)能量源以經(jīng)由能量引導(dǎo)件將能量脈沖引導(dǎo)到目標(biāo)物質(zhì)(28)上。
【IPC分類(lèi)】A61B18/26, A61B1/307, A61B90/13, A61B1/045, A61B18/18, A61B1/07, A61B18/24, A61B7/00, A61B18/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105682535
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】S·芬克曼, A·納威
【申請(qǐng)人】捷銳士阿希邁公司(以?shī)W林巴斯美國(guó)外科技術(shù)名義)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2014年9月30日