医疗影像设备以及医疗影像显示方法与流程

1.本发明是有关于一种影像设备与方法，且特别是有关于一种医疗影像设备以及医疗影像显示方法。


背景技术：

2.在传染性疾病(例如特殊传染性肺炎)的状况下，医疗人员首当其冲地暴露在高风险感染环境中，而当医疗人员对于这些高传染性病患进行近距离医疗行为时尤其危险。例如，当病患肺炎状况恶化到无法自主呼吸以维持身体所需要的氧气供应时，医疗人员对病患进行气管内管的放置(亦即，插管)就显得格外重要。
3.前述插管为例，目前医疗院所使用的影像系统辅助均需要搭配额外的屏幕，才能让医疗人员在进行插管时，可以确认病患体内的内部结构。这必须透过屏幕所显示的影像确认人体内部与插管位置正确与否。目前现行的屏幕设置方式有直接设置在手持式插管设备端或者外接屏幕两种方式。
4.关于安装在手持式插管设备上，其由使用者手持插管器具，操作时医疗人员的视线必须注视插管器具旁的屏幕来操作，对医疗人员虽然容易上手，但缺点是受限于屏幕尺寸的限制，无法显示更大的画面影像。如果增加屏幕尺寸，会使插管设备的体积过于庞大且重量过重，而不利于医疗人员使用，反之若屏幕尺寸过小，则插管影像的视野会受限，进而影响医疗人员的插管成功率。
5.此外，关于外接屏幕的方式，虽然可以选择高分辨率和更大尺寸的屏幕来避免上述方式的缺点，但是对于医疗人员来说，需要同时进行手持插管器具、面对病患、视线放在外接屏幕等，此会衍生出手、眼方向不同的问题。当操作器具之医疗人员的视线一旦偏离病患，不仅容易忽略与病患的相对位置，也会增加手眼协调的困难度。此外，此问题也会延长医疗人员操作此类设备的学习曲线。初学者需要经过多次解剖相对位置的练习才能逐渐步上轨道，这对于插管急救的急迫性无疑是一大梦魇。
6.不论上述何种方式，第一种方式的影像太小，医疗人员可能会办不清楚而影响插管成功率，第二种方式由于手眼不同轴，长时间使用下容易对医疗人员造成伤害，同时也影响手术的集中度。
7.综上所述，如何提出一种医疗影像设备以及医疗影像显示方法，可以让医疗人员在操作器具时可以有足够大的影像尺寸与分辨率，并且医疗人员的视线、影像与病患能够在同一轴线上，便是值得开发的技术。


技术实现要素：

8.基于上述说明，本发明提出一种医疗影像设备以及医疗影像显示方法。
9.根据一实施例，本发明提供一种医疗影像设备，包括：医用设备，用以检测身体部位，并且输出对应所述身体部位的第一影像信号，其中所述第一影像信号具有第一分辨率；控制器，耦接所述医用设备，用以接收所述第一影像信号，并转换所述第一影像信号的所述
第一分辨率为具有第二分辨率的第二影像信号；以及头戴式显示器，耦接所述控制器，用以显示具有所述第二分辨率的所述第二影像信号的显示影像，所述头戴式显示器具有一轴线，其中当所述头戴式显示器面对所述身体部位时，所述显示影像及所述身体部位位于该轴线上。
10.根据一实施例，本发明提供一种医疗影像显示方法，用于具有头戴式显示器、医用设备以及与所述头戴式显示器和医用设备耦接的控制器，所述医疗影像显示方法包括：透过所述医用设备，检测身体部位，并且输出对应所述身体部位的第一影像信号，其中所述第一影像信号具有第一分辨率；透过所述控制器，接收所述第一影像信号，转换所述第一影像信号的所述第一分辨率为具有第二分辨率的第二影像信号；以及透过所述头戴式显示器，显示具有所述第二分辨率的所述第二影像信号的显示影像，所述头戴式显示器具有一轴线，其中当所述头戴式显示器面对所述身体部位时，所述显示影像及所述身体部位位于该轴线上。
11.基于上述，透过本发明的医疗影像设备以及医疗影像显示方法，通过使用者视线、头戴式显示器的显示影像、病患等均在同一轴线上，使用者可以不用在操作器具和外接显示器之间摆头，以确认插管过程的影像，如此可以提高使用者的专注力，医疗行为效率可以提高，也更可以减少失误率。此外，控制器具有转换多种分辨率头戴式显示器可用的分辨率，因此本发明可以应用到不同医疗器材，增加其应用的自由度。
附图说明
12.图1是依据本发明一实施例所绘示之医疗影像设备的架构示意图。
13.图2是依据本发明一实施例所绘示之医疗影像设备的影像同轴显示的示意图。
14.图3a绘示图1之控制器的外观示意图。
15.图3b绘示图1之控制器的电路方块示意图。
16.图4a绘示图1之头戴式显示器的侧视图。
17.图4b绘示图1之头戴式显示器的仰视图。
18.图5绘示依据本发明一实施例所绘示之医疗影像显示方法的流程示意图。
具体实施方式
19.图1是依据本发明一实施例所绘示之医疗影像设备的架构示意图。如图1所示，医疗影像设备100至少包括：医用设备110、控制器120以及头戴式显示器130。医用设备110是用以检测病患140的身体部位(如图2所示之身体部位142)，并且输出对应所述身体部位142的第一影像信号img_1，其中第一影像信号img_1具有第一分辨率，例如1920x1080。控制器120耦接至医用设备110，用以接收第一影像信号img_1，并转换第一影像信号img_1的第一分辨率为具有第二分辨率的第二影像信号img_2，第二分辨率例如是1280x720。头戴式显示器130耦接控制器120，用以显示具有第二分辨率的第二影像信号img_2的显示影像。但本发明不局限于此，控制器120可调整所要输出影像的分辨率。
20.图2是依据本发明一实施例所绘示之医疗影像设备的影像同轴显示的示意图。如图2所示，头戴式显示器130具有一轴线ax。当使用者160的头戴式显示器130面对身体部位142时，显示的影像134、操作器具112的影像撷取装置112a及病患140的身体部位142会位于
轴线ax上。详细而言，当在操作本实施例之医疗影像设备而使头戴式显示器130面对身体部位142时，头戴式显示器130之显示器(如扩增实境眼镜131，如图4a)、显示器上显示的影像134的身体部位画面142a与病患140实际的身体部位142都在轴线ax上。因此，根据本实施例，使用者160在操作操作器具112时，头戴式显示器130之显示器也可以即时地显示影像134。此外，也可以看出因为显示器、操作器具112、病患140、病患140的身体部分142、影像134上的身体部位画面142a都在同一轴线上，故使用者160可以直接经由头戴式显示器130来进行操作器具112之操作以及比对病患的身体部位画面142a，不必转头或摆头。因此，使用者160可以专心地对病患140进行手术，不必分心让眼睛往别处去看身体部位画面142a的影像。
21.在一实施方式中，控制器120与医用设备110之间可以采用有线方式来连接，例如使用信号线116a连接，借以将医用设备110对病患140取得的第一影像信号img_1传送到控制器120。此外，控制器120与头戴式显示器130之间也可采用有线方式来连接，例如使用信号线126a连接，借此将由控制器120转换后的第二影像信号img_2传送到头戴式显示器130。
22.根据一实施例，在医疗影像设备100中，医用设备110可以还包括操作器具112、影像撷取装置112a以及控制台116。操作器具112用以检测病患140之身体部位142。影像撷取装置112a设置在操作器具112之前端，以获取并输出第一影像信号img_1。控制台116具有显示器114，用以接收及显示第一影像信号img_1，并将第一影像信号img_1传送至所述控制器120。
23.在本实施例中，操作器具112是以喉管作为解说例，但本发明在实施时并不特别限制在喉管。只要在对病患140进行医疗行为或检测行为时可以伴随影像之应用的装置，均可以作为操作器具112。例如，操作器具112还可以是内视镜、胃镜、微创手术时及超音波扫描之检查器具的医疗器具等，都可以应用本发明的架构。
24.此外，安装在操作器具112前端的影像撷取装置112a主要是随着操作器具112进入病患140之体内后，对其操作器具112前端周围之人体组织、器官等等进行影像撷取，并产生与输出第一影像信号img_1。控制台116可以对操作器具112进行设定，并可以接收影像撷取装置112a所撷取的第一影像信号img_1，并将第一影像信号img_1的影像显示在显示器114上。此外，显示器114同时也作为对操作器具112进行设定的一个界面。
25.上述的影像撷取装置112a可以例如各种影像感测装置，例如ccd或cmos构成的影像感测装置，或者可以由光源和镜体构成的结构。在本实施例中，影像撷取装置112a的具体结构与种类并没有特别限制，只要可以对操作器具112前端周围之人体组织、器官等等进行影像撷取即可。此外，在一实施方式中，影像撷取装置112a与控制台116之间可以透过有线的方式进行连接，例如透过信号线112b将第一影像信号img_1传送到控制台116。此外，一般插管用或内视镜用的影像撷取装置112a的分辨率可以是高清分辨率，例如1080p，也可以是4k或8k的高分辨率，可以提供分辨率更高之病患140之身体部位142的影像。
26.图3a绘示图1之控制器的外观示意图。图3b绘示图1之控制器的电路方块示意图。如图3a，控制器120可以具有开关，开启控制器120后，便可以控制医疗影像设备100之头戴式显示器130等。控制器120可以至少具有影像信号输入端in、影像信号输出端out以及电源输出端pw_out。配合图1所示，影像信号输入端in可以透过信号线116a与控制台116连接，借此接收第一影像信号img_1。此处信号线116a可以是hdmi规格的信号线，也可以是其他规格
的信号线。影像信号输出端out可以透过信号线126a与头戴式显示器130连接，借此将由第一影像信号img_1转换而得的第二影像信号img_2传送给头戴式显示器130。此处信号线126a可以是hdmi规格的信号线，也可以是其他规格的信号线。此外，控制器120之电源输出端pw_out连接电源线126b，再连接到头戴式显示器130，借此对头戴式显示器130提供运作时所需的电力。
27.接着说明控制器120的结构。如图3b所示，控制器120可以还包括缩放控制器122(scaler board controller)与电源模块126。图3b所绘示的电路图中的功能方块仅绘出与本实施例运作相关者，其余则省略。本领域技术人员可以为了达成控制器120之运作，适当地增加相应的电路方块，在此便不详述。
28.缩放控制器122可与医用设备110之控制台116耦接，并用以接收操作器具112之影像撷取装置112a所输出的第一影像信号img_1，并将第一影像信号img_1之第一分辨率转换为第二分辨率，并输出具有第二分辨率的第二影像信号。因为头戴式显示器130所使用的分辨率与前述影像撷取装置112a所输出的第一影像信号img_1的分辨率并不一定相同，可能会因为分辨率的不同而无法在头戴式显示器130上显示影像。因此，缩放控制器122将第一分辨率转换成头戴式显示器130所使用的第二分辨率是为了让影像可以正常显示在头戴式显示器130上。
29.此外，电源模块126耦接至头戴式显示器130，并供应电力给头戴式显示器130。如通过图3a所示，将电源输出端pw_out连接电源线126b，再连接到头戴式显示器130，借此将电力传送给头戴式显示器130内的系统使用。电源模块126例如是可充电电池等。在控制器120未使用时，便可以对电源模块进行充电，以便在操作医疗影像设备100时，可以使头戴式显示器130有充足的电力，确保在对病患140进行手术时，头戴式显示器130不会断电。
30.图4a绘示图1之头戴式显示器的侧视图。图4b绘示图1之头戴式显示器的仰视图。如图4a所示，头戴式显示器130可以设置前额垫136a(forehead pad)、后垫136b(back cushion)，借此使用者160在配戴头戴式显示器130时可以撑住头部，使头戴式显示器130可以固定在使用者160的头部。此外，头戴式显示器130可以设置松紧带138(tighten belt)，借此可以依据使用者160之头型进一步地固定头戴式显示器130。上述之前额垫136a与后垫136b可以采用橡胶材质，以提供较舒适的配戴。松紧带138可以设置在头戴式显示器130的后侧，以避免影响使用者160对病患140进行手术。
31.此外，如图4b所示，在头戴式显示器130的壳体后侧(前额的相反侧)可以设置输入埠端，其包括影像信号输入端132a和电源输入端132b。影像信号输入端132a可以透过信号线126a(图1所示)与控制器120之影像信号输出端out连接，以接收第二影像信号img_2。此处信号线126a也可以是hdmi规格的信号线，当然也可以是其他规格的信号线。另外，电源输入端132b可以透过电源线126b(图1所示)与控制器120之电源输出端pw_out连接，以接收来自电源模块126的电力。此外，影像信号输入端132a和电源输入端132b等较佳是设置在头戴式显示器130的壳体后侧，亦即接近后脑勺的位置，借此可以避免干扰使用者160进行操作时的视线。
32.如图4a所示，头戴式显示器130可以还包括扩增实境眼镜131与光机结构(未绘出)，光机结构接收来自控制器120输出的第二影像信号img_2并成像于扩增实境眼镜131上。扩增实境眼镜131可以是由波导(waveguide)、倾斜波导(tile waveguide)或棱镜所构
成。
33.根据一实施例，扩增实境眼镜131的镜片透光率可以是60％至90％之间。借此，使用者160配戴头戴式显示器130后，可以同时看到眼前之如病患140之表情、操作器具112(如喉镜)的实体影像以及上述影像撷取装置112a所拍摄的影像(呈现在扩增实境眼镜131的镜片上之第二影像信号的显示影像)。通过此方式，因为扩增实境眼镜131和操作器具112的影像撷取装置112a均在使用者160的固定视线范围内，亦即如图2所示，都在同一轴线ax上。故使用者160通过此头戴式显示器130便可以同时比对操作器具112所拍摄的影像134以及对操作器具112进行操作。因此，使用者160在进行操作器具112之操作的同时，使用者160的头部可以不用摆动就直接比对操作器具112所拍摄的影像134，故而使用者160可以更具专注力在对病患140进行手术，而不用分心摆头去别处观看影像。因此，透过本实施例的同轴架构，使用者160利用扩增实境眼镜131，可以更专注地进行手术，也就增加手术精确度，还能减少失误率。
34.此外，头戴式显示器130可以还包括处理器(未绘出)，其可以设置在如图4b所示之头戴式显示器130的壳体后侧的输入埠端附近。例如设置具有此处理器之pcb电路板。处理器可以接收第二影像信号img_2，并产生驱动信号，以驱动光机结构。借此，将第二影像信号显示在扩增实境眼镜131的镜片上。在一实施例方式中，光机结构可以还包括光源与光阀。光源与光阀的设置方式并不特别限定。
35.另外，根据一实施例，头戴式显示器130可以还包括可拆卸式护目镜150，设置在头戴式显示器130上，且在扩增实境眼镜131的镜片之前。可拆卸式护目镜150可以阻挡病患140被插管时所咳出飞沫，避免飞沫污染扩增实境眼镜131的镜片。因此，使用者160即使遇到此情况，还是可以很清楚地看见喉镜的影像，避免当病患飞沫喷溅时，飞沫可能会遮蔽部分显示器，导致使用者无法看清楚喉镜的全貌影像。
36.此外，本实施例之可拆卸式护目镜150是可以置换(如受到污染)。故，此可拆卸式护目镜150也可以减少临床污染的机率。另外，可拆卸式护目镜150可以是具有遮光效果的镜片，如太阳眼镜，借此可以阻挡外在的光源，改变扩增实境眼镜131之成像影像可被使用者160眼睛所接受的程度，进而提高扩增实境眼镜131的影像清晰度。
37.此外，在说明上述医疗影像设备100时，虽然医用设备110输出第一影像信号img_1是透过信号线116a传送到控制器120，控制器120透过信号线126a传送第二影像信号img_2给头戴式显示器130，亦即彼此间的影像信号传送是采用有线传输的方式。但是，控制器120接收第一影像信号img_1以及头戴式显示器130接收第二影像信号img_2中的至少一者也可以采无线传输的方式，例如使用wifi、无线网路等等任何可以使用的无线传输技术。此外，上述医用设备110中的操作器具112与控制台116之间的第一影像信号img_1的传输也可以使用上述之各种无线传输方式来进行。
38.此外，如图3a所示，本实施例之控制器120还可以包括夹持件128，其可以设置在控制器120外壳上之任何适当的位置。透过此夹持件128，可以使控制器120稳定地固定于使用者160身上。夹持件128例如可以使用金属薄板来制作。借此，可以让控制器120不妨碍使用者160对医用设备110之操作。
39.此外，根据本发明的一实施例中，也可以将控制器120整合于头戴式显示器130中，亦即将控制器120与头戴式显示器130可以整合为一体。例如，可以将图3b所示之缩放控制
器122与电源模块126设置在头戴式显示器130中。借此，整个医疗影像设备100可以更为轻便。
40.图5绘示依据本发明一实施例所绘示之医疗影像显示方法的流程示意图。图5所示的显示方法的流程可以用于具有如图1所示之头戴式显示器130、医用设备110以及与头戴式显示器130和医用设备110耦接的控制器120。
41.如图5与图1所示，首先在步骤s100，透过医用设备110检测病患140之身体部位142，并且输出对应身体部位140的第一影像信号img_1，其中第一影像信号具有第一分辨率。例如，可以使用图1所示之操作器具112之影像撷取装置112a来撷取并输出第一影像信号img_1。
42.接着，在步骤s102，透过控制器120，接收所述第一影像信号，转换所述第一影像信号的所述第一分辨率为具有第二分辨率的第二影像信号。配合图1所示，使用者160可以操作操作器具112，进入病患140之体内，并撷取影像，借以输出第一影像信号img_1。控制器120可以接收此第一影像信号img_1，并将此第一影像信号img_1的第一分辨率转换成第二分辨率，以适合头戴式显示器130之显示。控制器120并输出具有第二分辨率的第二影像信号img_2。
43.在步骤s104，透过头戴式显示器130显示具有第二分辨率的第二影像信号的显示影像。头戴式显示器130具有一轴线ax。当头戴式显示器130面对病患140的身体部位142时，显示的影像134及身体部位142位于该轴线上。借此，使用者160配戴头戴式显示器130后，可以同时看到眼前之如病患140之表情、操作器具(如喉镜)112的实体影像以及上述影像撷取装置112a所拍摄的影像(呈现在扩增实境眼镜131的镜片上之第二影像信号的显示影像134)。
44.在上述医疗影像显示方法中，如在步骤s102，控制器120可以透过如图3b之缩放控制器122，接收第一影像信号img_1，将第一分辨率转换为第二分辨率，并输出具有第二分辨率的第二影像信号img_2。
45.此外，在上述步骤s100中，其可以透过操作器具112，检测病患140之身体部位142。接着透过图1之影像撷取装置112a，获取并输出第一影像信号img_1。接着在控制台116，对操作器具112进行控制，并接收及显示第一影像信号img_1于控制台116的显示器114上，并将第一影像信号img_1传送至控制器120。
46.综上所述，透过本实施例之医疗影像显示设备与方法，采用头戴式显示器之扩增实境眼镜来显示病患之身体部位，故头戴式显示器之扩增实境眼镜和操作器具均在使用者的固定视线范围内，即都在同一轴线上。
47.据此，使用者可以同时比对操作器具所拍摄的影像以及对操作器具进行操作，因此，使用者在进行操作器具之操作的同时，头部可以不用摆动就直接比对操作器具所拍摄的影像，故而使用者可以更具专注力在对病患进行手术，而不用分心往别处观看影像。因此，使用者利用扩增实境眼镜，可以更专注地进行手术，医疗行为效率可以增加，手术精确度也能提高，并且还能减少失误率。此外，控制器可以将不同医疗设备所使用的各种分辨率转换成头戴式显示器所使用的分辨率，因此本案可应用在各种医疗设备。即使病患在手术过程中飞沫或血液喷溅，使用可拆卸式护目镜也不会影响使用者的视线。
48.附图标记说明：
49.100：医疗影像设备
50.110：医用设备
51.112：操作器具
52.112a：影像撷取装置
53.112b：信号线
54.114：显示器
55.116：控制台
56.120：控制器
57.122：缩放控制器
58.124：电源模块
59.116a、126a：信号线
60.126b：电源线
61.128：夹持件
62.130：头戴式显示器
63.131：扩增实境眼镜
64.132a：影像信号输入端
65.132b：电源输入端
66.134：影像
67.136a：前额垫
68.136b：后垫
69.138：松紧带
70.140：病患
71.142：身体部位
72.142a：身体部位画面
73.150：可拆卸式护目镜
74.160：使用者
75.ax：轴线
76.in：影像信号输入端
77.out：影像信号输出端
78.pw_out：电源输出端
79.img_1：第一影像信号
80.img_2：第二影像信号。