一种智能可视装置及可视手术器械的制作方法

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种智能可视装置和包含该智能可视装置的可视手术器械。

背景技术：

目前，为了减少病人的疼痛及实现手术外形的美观，外科手术尽量将刀口开得小，即外科手术实现微创，微创手术由于刀口小使得医护人员仅凭肉眼在手术时对于口内的情况了解不全面，加大了手术的操作难度及风险。另外，手术过程中会产生烟雾，也会影响手术的操作视线。

综上所述，需要一种手术器械，一方面可以辅助医护人员增加创口的视觉范围，另一方面可以将手术过程中产生的烟雾导出去。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的至少一个技术问题，为此，本发明提供了一种智能可视装置，包括：承载部，所述承载部上设有图像采集器；导气组件，所述导气组件包括导气孔、导气管、负压器，所述导气孔、导气管、负压器依次相连，所述导气孔环设于所述承载部的外壁。一方面通过图像采集器可以增加创口的视角范围，另一方面导气组件可以将手术过程中产生的烟雾导出去，防止烟雾模糊图像采集器的镜头及视线。

为达到上述目的，本发明提供的具体技术方案为：

一种智能可视装置，其特征在于，包括：

承载部，所述承载部上设有图像采集器。

优选的，还包括导气组件，所述导气组件包括导气孔、导气管、负压器，所述导气孔、导气管、负压器依次相连，所述导气孔环设于所述承载部的外壁；

还包括灯，所述灯环绕于所述图像采集器的外围。

优选的，还包括：

微控制中心，包括主控板、通信模块，所述主控板分别与所述图像采集器、通信模块相连；

智能终端，所述智能终端通过所述通信模块与所述主控板相连；

图像采集器设置于所述承载部的端头。

优选的，所述图像采集器为广角摄像头、所述通信模块为wifi模块，所述灯为led灯，所述智能终端为手机、pc、投影仪、平板中的一种或多种；

所述主控板为arm板、单片机、plc板、arduino板中的任一种。

优选的，所述智能终端上设有图像处理系统，所述图像处理系统包括视图选择模块、视频流呈现方式模块，所述视图选择模块包括2d显示单元、3d显示单元，所述视图选择模块用于选择2d还是3d模式呈现图像；所述视频流呈现方式模块包括图像暂停单元、图像保存单元、录像开始单元、录像结束单元，所述图像暂停单元用于使图像静止以显示当前帧，所述图像保存单元用于保存显示的当前帧，所述录像开始单元用于记录当前到终点的数据帧，所述录像结束单元用于保存录像开始到当前的数据帧，所述视频流呈现方式模块用于对修正后的图像进行呈现。

优选的，还包括方位传感器，所述方位传感器用于采集当前的方位信息，所述图像处理系统根据方位信息，对图像反向进行校正。

优选的，还包括图像校正模块，所述图像校正模块包括校正方位计算单元、视差特征提取单元、方位调整单元、视差映射单元，所述校正方位计算单元用于对所述方位传感器采集的方位信息的校正方位进行计算，所述视差特征提取单元用于提取视差特征，所述方位调整单元用于根据所述校正方位对图像进行调整，所述视差映射单元用于将所述视差特征映射到调整后的图像上以对其进行修正；当所述视图选择模块中选择2d显示单元时，所述图像校正模块中的校正方位计算单元计算校正方位后直接由所述方位调整单元根据所述校正方位对图像进行调整；当所述视图选择模块中选择3d显示单元时，所述图像校正模块中的校正方位计算单元计算校正方位后，先由所述视差特征提取单元提取视差特征，接着由所述方位调整单元根据所述校正方位对图像进行调整，最后由所述视差映射单元根据所述视差特征对调整后的图像进行修正。

优选的，所述的图像采集器位于承载部的端头，在承载部的端头阵列的设有一个或多个增光镜(101)，每个增光镜(101)与至少一根光纤(102)相对应；

所述的光纤中，至少有一根与光源连接，用于对采集部位照明；

多根光纤组成的光纤束(103)位于承载部内，在光纤束(103)的另一端设有采集部；

采集部对每根光纤采集的图像进行从边缘向中间变形的矫正后，拼接成全景图像。

一种可视手术器械，包括手术器械本体，还包括设置于所述手术器械本体上的权利要求1-8任一项所述的智能可视装置。

优选的，所述智能可视装置可拆卸或固定地设置于所述手术器械本体上。

上述技术方案产生的技术效果为：

1、一方面通过图像采集器可以增加创口的视角范围，另一方面导气组件可以将手术过程中产生的烟雾导出去，防止烟雾模糊图像采集器的镜头及视线。

2、灯可以对手术过程中的视线范围进行光线补偿。

3、通过智能终端对图像进行显示，可以实现多专家会诊。

4、图像采集器采用广角摄像头可以增加视角范围，通信模块采用wifi模块可实现数据的无线传输。

5、智能终端上设有图像处理系统，方便使用者从终端上自主选择图像的呈现方式。

6、还包括方位传感器及图像校正模块，可以通过方位传感器采集到的方位信息通过图像校正模块对图像进行校正，以解决手术过程中手术器械抖动产生的图像不稳定、不清晰的问题。

本发明还提供一种可视手术器械，包括手术器械本体，还包括设置于所述手术器械本体上的上述任一项所述的智能可视装置。手术器械本体上设有智能可视装置，可以辅助医护人员更好地完成手术。

作为上述方案的优选，所述智能可视装置可拆卸或固定地设置于所述手术器械本体上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种智能可视装置实施例1的结构示意图；

图2为本发明提供的一种智能可视装置实施例2的信号连接框图；

图3为本发明提供的一种智能可视装置实施例2的结构示意图；

图4为本发明提供的一种智能可视装置实施例4的结构示意图；

图5为本发明提供的一种智能可视装置实施例5的结构示意图；

图6为本发明提供的一种智能可视装置实施例5的单个光纤图像矫正示意图；

图7为本发明提供的一种智能可视装置实施例5的多个光纤图像矫正拼接的示意图；

图8为本发明提供的一种智能可视装置实施例4的图像校正步骤流程图；

图9为本发明提供的一种智能可视装置实施例6的图像校正步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种智能可视装置，包括：

(1)承载部6，所述承载部上设有图像采集器，优选的所述图像采集器为广角摄像头1或光纤束103；

(2)可选的，还设有导气组件，所述导气组件包括导气孔4、导气管、负压器，所述导气孔设置于所述手术器械上，所述导气孔、导气管、负压器依次相连。

实施例2

如图2、图3所示，本实施例提供一种智能可视装置，包括：

(1)承载部6，所述承载部上设有图像采集器，所述图像采集器为广角摄像头1；

(2)微控制中心，包括主控板2、通信模块3，所述主控板分别与所述图像采集器、通信模块相连，所述主控板为arduino板，所述通信模块为wifi模块；本例中的微控制中心设置在远离承载部6端头的位置，以避免占用承载部6的空间位置。

(3)智能终端，所述智能终端通过所述通信模块与所述主控板相连；

(4)导气组件，所述导气组件包括导气孔4、导气管、负压器，所述导气孔设置于所述手术器械上，所述导气孔、导气管、负压器依次相连；

(5)led灯5，所述led灯5环绕于所述图像采集器1的外围；

所述led灯与图像采集器通过固定板7设置于所述承载部上，所述导气孔4环设于所述承载部6的外壁，所述主控板、通信模块设置于所述承载部之外的手柄或远离承载部6端头的其他操作部件上。

实施例3

本实施例中的智能可视装置的硬件设备可以为实施例2中的技术方案，所述智能终端上设有图像处理系统，所述图像处理系统包括视图选择模块、视频流呈现方式模块，所述视图选择模块包括2d显示单元、3d显示单元，所述视图选择模块用于选择2d还是3d模式呈现图像；所述视频流呈现方式模块包括图像暂停单元、图像保存单元、录像开始单元、录像结束单元，所述图像暂停单元用于使图像静止以显示当前帧，所述图像保存单元用于保存显示的当前帧，所述录像开始单元用于记录当前到终点的数据帧，所述录像结束单元用于保存录像开始到当前的数据帧，所述视频流呈现方式模块用于对修正后的图像进行呈现。

实施例4

该实施例中的智能可视装置采用一套实施例3中的图像采集器、微控制中心，还包括1个方位传感器8，所述方位传感器为陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器用于采集实时位角α，硬件结构如图4所示，所述图像处理系统还包括图像校正模块，所述图像校正模块包括校正角计算单元、角度调整单元，所述校正角计算单元用于对所述方位传感器采集的位置信息的校正角进行计算，所述角度调整单元用于根据所述校正角对图像进行调整。本实施例用于采用一个摄像头对图像进行2d显示，如图8所示，图像校正的具体步骤为：摄像头获取2d图像src，陀螺仪传感器采集手术器械实时位角α，所述校正角计算单元用于对所述陀螺仪传感器采集的实时位角α的校正角γ进行计算，具体为γ＝α-β(其中β为标准位角)，所述角度调整单元根据所述校正角γ对图像进行调整，具体为计算校正角的旋转矩阵对图像进行调整，即dst＝src×a(a为校正角γ的旋转矩阵)，智能终端显示图像dst，即为调整后的图像。更具体的，该方案的目的是，当图像采集器被固定在手术器械上时，设置的图像校正模块使获取的图像不会随着手术器械的转动而转动，即获得的图像在图像校正模块的作用下，始终大致保持在一个方向，以便于指导手术操作。

实施例5

在实施例1和4的基础上，基于摄像头在体积上的劣势，本例中采用优选的方案如图5中，所述的图像采集器位于承载部的端头，在承载部的端头阵列的设有1个或多个增光镜101，每个增光镜101与至少一根光纤102相对应；本例中的增光镜101至少包含一个凸透镜，以获得较大的进光量和广角的图像，进一步优选的，凸透镜采用非球面凸透镜，在该非球面凸透镜中，边缘的曲率低于中部的曲率。

所述的光纤中，至少有一根与光源连接，用于对采集部位照明，在该起照明作用的光纤的端头，设有防止漏光的涂层，进一步优选的，光纤的端头通过逐步扩径的结构与增光镜101连接，以在提供照明的同时，避免出射的光源污染邻近的采集光纤；进一步优选的，承载部的端头成球头或平滑曲线向外凸起的头部；

多根光纤组成的光纤束103位于承载部内，在光纤束103的另一端，设有采集部；优选的，本例中采集部为多个，每个采集部通过光学组件与一根光纤相对应；承载部的端头直径为光纤束103直径的1～10倍，以获得足够清晰度的图像。进一步优选的，承载部的横截面为圆形、椭圆形、半圆形、半椭圆形、直角矩形、圆角矩形或三角形，以适应不同的手术器械。所述的采集部为ccd或cmos光学采集组件，优选的采用单色ccd光学采集组件。由上述的方案，本发明的图像采集器能够适用于更为狭窄的手术位置，例如血管。

由于光纤采集的图像为广角图像，如图6中所示，采集部对每根光纤采集的图像进行从边缘向中间挤压变形的矫正后，如图7中，再按光纤阵列的布局拼接成全景图像，从而获得手术部位的高清图像。本例中更大的优势还在于，通过选用不同的增光镜101，配合阵列光纤的采集结构，能够获得超近视距的全景高清图像，为难以目视且狭窄位置的手术操作者提供可靠指导。

实施例6

该实施例在实施例4的基础上增加一套图像采集器、微控制中心、陀螺仪传感器，所述图像校正模块在实施例4的基础上还包括视差特征提取单元、视差映射单元，所述视差特征提取单元用于提取视差特征，所述视差映射单元用于将所述视差特征映射到调整后的图像上以对其进行修正。本实施例采用2个摄像头对图像进行3d显示，如图9所示，图像校正的具体步骤为：两个摄像头分别获得3d图像的左右视角图src1、src2，陀螺仪传感器采集手术器械实时位角α，所述校正角计算单元用于对所述陀螺仪传感器采集的实时位角α的校正角γ进行计算，具体为γ＝α-β(其中β为标准位角)，所述视差特征提取单元提取src1、src2左右视角图的视差特征x，所述角度调整单元根据所述校正角γ对图像进行调整，具体为计算校正角的旋转矩阵对图像进行调整，即dst1＝src1×a(a为校正角γ的旋转矩阵)、dst2*＝src2×a(a为校正角γ的旋转矩阵)，最后由所述视差映射单元根据所述视差特征x对调整后的图像进行修正，具体为用dst1根据x生成右视角图像dst2**，再用dst2*对比dst2**修正得到dst2，最终得到修正后的左视角图像dst1、右视角图像dst2。

实施例7

本实施例提供一种可视手术器械，包括手术器械本体和智能可视装置，所述手术器械本体为电刀，所述智能可视装置为实施例1-5任一项，所述智能可视装置固定或可拆卸地设置于所述电刀上。

实施例8

本实施例提供一种可视手术器械，包括手术器械本体和智能可视装置，所述手术器械本体为电凝镊，所述智能可视装置为实施例5或6，所述智能可视装置固定或可拆卸地设置于所述电凝镊上，电凝镊的两个支脚上分别设置一套图像采集器，对于实施例6中的结构，还设有微控制中心、陀螺仪传感器。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。