一种内窥镜系统

本发明涉及内窥镜领域，涉及一种内窥镜系统。

背景技术：

1、现有技术公开的内窥镜操作复杂。这种内窥镜系统包括：窥镜部件、图像显示部件和照明部件。在使用内窥镜时，需要镜体伸入患者体内，镜体内部并列多个管道，包括照明光纤、传像光纤、传气通道、传水通道、器械通道等。在操作内窥镜时，需要医务人员进行控制的内容至少包括：显示系统的控制、光源的控制、镜体的控制(角度旋转、伸入、退出等)、吸引阀门的控制、空气阀/水阀的控制、内镜诊疗器材的控制(例如夹取异物的钳子)等。

2、cn116115166a提供了一种内窥镜及使用其的内窥镜系统。该内窥镜系统包括：手柄，手柄的手柄本体前端连接有镜管，手柄本体的后端连接有线管，水管经线管、手柄本体延伸至镜管，水管的第一出水端位于镜管的前端部，水管的第一进水端位于线管的外部或手柄的外部；镜管的前端部中心位置设置有第一摄像头，第一摄像头的线管与镜管的侧壁之间形成水管，第一摄像头与镜管的侧壁之间设置有支撑件，支撑件位于镜管的前端部。其缺陷在于，在内窥镜的镜管之外还配置有水管，使得操作人员在控制内窥镜之外还可能需要控制水管的相关操作，因为内窥镜本身的操作就需要操作人员时刻注意屏幕上的画面，并且双手需要把持在内窥镜的操作组件上，若还需要操作水管，则会导致操作人员分心，从而容易造成失误。

3、然而，现有技术在使用内窥镜系统时，众多的控制操作均由同一名操作人员执行，并且常常在同一时刻，需要操作人员对两个及以上数量的器械进行操控，使得在操作人员双手操控器械的情况下还需要通过脚踩踏板的方式对其他器械进行操控。由于内窥镜在人体内部(肠、胃、腹腔等)行进，需要操作人员在操作时精神高度集中，时刻注视图像显示模块以确定内窥镜各器件的位置，导致操作人员常常通过盲踏的方式触碰踏板。对于不熟悉设备或者经验欠缺的操作人员，常常需要在盲踏前将视线从显示器移开，通过短暂注视的方式确定踏板位置，而操作时由于需要频繁地操控多个器械，导致操作人员在操作过程中需要不断调整姿势，这一方面导致手术时间增加，消耗操作人员精力，另一方面当踏板摆放位置不合理时，还容易出现误踏的情况，而产生医疗事故。同时内窥操作中存在较多的可操作项目，其中，包括较为重要的操作项目，例如控制内窥镜转向、控制内窥镜上的微型工具等。这些重要操作项目通常是需要操作人员人工手操的，另外还有一些较为重要的操作项目是需要操作人员利用踏板来脚操。但是除此之外还存在一些操作项目无法被操作人员同时用手脚兼顾，例如内窥显示屏幕缩放倍率等操作。这就需要操作人员暂时停下手头的“较为重要的操作项目”来执行上述“重要操作之外的操作项目”，这样一来，导致内窥操作节奏被打乱，后期接续操作时容易产生失误(例如操作人员重新建立手部与手操控制装置的交互关系时产生失误)，有可能导致一些较为严重的后果。

4、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种内窥镜系统，包括：内窥镜模块，其在操作人员的操作下进入患者体内，以获取内窥采集图像；图像显示模块，与内窥镜模块通信连接，用于向操作人员展示图像；控制模块，其能够控制内窥镜系统的至少一个工作参数，图像显示模块还被配置为能够向操作人员展示控制显示区和内窥镜采集图像，控制显示区至少与部分控制模块产生功能交互关联，内窥镜系统还包括信息采集模块，其被配置为获取操作人员的语音或视觉焦点位置信息，并将信息传输至中央处理模块，其中，中央处理模块被配置为能够基于语音或视线焦点信息生成控制相关控制模块的交互指令。

2、本方案在常规的内窥镜操作系统的手操或者脚操逻辑之外，还设计有语音控制和眼动控制两种非接触性控制方式，在操作人员利用手操控制内窥镜的伸缩、转动、光照的同时，赋予其在不解除手部操作的情况下，利用非接触的方式控制额外的操作项目的能力，例如控制显示屏幕显示画面亮度、电子缩放倍率等等，从而显著提升操作人员在执行复杂的内窥工作中操作的灵活性，显著降低因为需要进行手操之外的副操作而使得操作人员专注程度下降的隐患。上述方案将常规手段中“需要操作人员停下手中正在操作的重要操作项目才能够腾出手来操作额外操作项目”的原始操作方式更改为利用操作人员眼动或者语音信息来执行非接触式操作，显著提升操作便利性。进一步地，针对眼动，其操作实现流程刚好可以利用内窥系统中原有的显示装置，通过在显示装置显示的内窥图像之上叠加能够以眼动确定的控制显示区，能够实现操作人员在视线不移开显示内容的情况下利用眼动控制对系统输入控制指令，从而有助于将操作人员的注意力保持在内窥视频内容上，防止操作人员分心。

3、优选地，控制显示区与内窥镜采集图像是分区域显示的，控制显示区内含有一个或多个图形界面形式的图形交互对象，其中，控制显示区被配置为：能够通过向控制显示区中某一图形交互对象输入交互指令，以使得与该图形交互对象对应的控制模块接受交互而控制内窥镜系统的至少一个工作参数，和/或接受控制模块反馈的工作参数的状态数据以在控制显示区对应的图形交互对象上显示。这里的交互可以视作指令，也同下述的交互指令。工作参数的状态数据是指某个工作参数目前的数值，例如屏幕亮度为工作参数，而屏幕亮度为70％是状态数据。

4、上述方案将控制显示区与内窥镜采集图像的显示区域分区域展示，首先两个显示区域都是存在于图像显示模块上的，因此操作人员的视线在上述两个图像显示区域内移动时，并不会超出图像显示模块的显示范围，从而不会产生操作人员由于将视线投向图像显示模块之外而导致其分心的情况。其次，通过将控制显示区与内窥镜采集图像进行分区域显示可以降低采集操作人员视点位置信息的难度。具体地，可以配置为，当检测到操作人员视觉焦点位置在控制显示区的情况下，将眼动检测的频率升高，以能够准确检测操作人员期望操作的图形交互对象，而相反地，当视觉焦点位置在内窥镜采集图像上时，眼动检测频率被配置为相对较低，以节省数据处理算力。

5、优选地，信息采集模块包括焦点采集组件，焦点采集组件被配置为能够确定操作人员在图像显示模块的显示图像上的视觉焦点位置，并将视觉焦点位置传输至中央处理模块。

6、优选地，中央处理模块被配置为在接收视觉焦点位置后，执行以下步骤：

7、当操作人员的视觉焦点位置处于内窥镜采集图像区域时，中央处理模块不执行向“与图形交互对象有关的控制模块”发送交互指令的动作；

8、当操作人员的视觉焦点位置处于控制显示区，且位于某一个图形交互对象之上时，中央处理模块基于预设的操作确定规则判断操作人员是否期望通过该图形交互对象发送交互指令。

9、优选地，预设的操作确定规则为：判断操作人员的视觉焦点位置在特定的图形交互对象上停留的时长，当时长长度满足预设的阈值之后，中央处理模块向该图形交互对象对应的控制模块发送交互指令。

10、优势在于，本内窥镜系统能够形成对操作人员眼动指令的校验确认，防止误输入指令的情况。

11、优选地，信息采集模块还包括语音采集组件，语音采集组件通过获取操作人员发出的语音以形成语音信息，并将语音信息传输至中央处理模块进行处理转换成控制模块的控制指令，中央处理模块将控制指令传输至对应的控制模块。

12、优势在于，本内窥镜系统提供另外一种非接触式控制方式，即能够利用操作人员的语音指令控制相应的功能模块产生动作。优选地，在操作人员期望执行的操作较为复杂的情况下，可以利用语音来给出一些更为复杂的指令，例如关闭副窗口显示的同时放大主窗口的显示。本方案的眼动与语音两种操作方式在执行简单或者复杂操作时达成了互相配合的效果，显著降低操作人员的操作难度，显著拓展操作人员的可同时操作项目。

13、优选地，在信息采集模块同时获取有语音信息和视觉焦点位置的情况下，基于预先配置的快速语音校验标记，确定基于视觉焦点位置形成的交互指令是否传递至对应的控制模块。

14、优选地，在预设有快速语音校验标记的情况下，中央处理模块进行如下动作：

15、在预设时长内确定操作人员视觉焦点位置是否在某一个图形交互对象上，若持续时长内一直保持在某一图形交互对象上，则对应的控制模块执行交互，

16、若持续时长内存在视觉焦点位置从该图形交互对象离开的情况，则进一步确认在持续时长内语音采集组件是否采集到快速语音校验标记。

17、若采集到快速语音校验标记，则进一步确认采集到快速语音校验标记的时间点下的视觉焦点位置是否位于预设时长内视觉焦点位置所在时长占比较大的第一图形交互对象上。

18、若是“位于预设时长内视觉焦点位置所在时长占比较大的第一图形交互对象上”，则第一图形交互对象对应的控制模块执行交互。

19、若不是“位于预设时长内视觉焦点位置所在时长占比较大的第一图形交互对象上”，则重新计时。

20、若经过预设时长后，视觉焦点位置仍保持在第二图形交互对象上，则第二图形交互对象对应的控制模块执行交互。

21、优选地，若采集到快速语音校验标记的时间点下的视觉焦点位置不是位于预设时长内视觉焦点位置所在时长占比较大的第一图形交互对象上，而是位于第二图形交互对象上时，重新计时，但是按照不同于上述“预设时长”的第二预设时长来判断，且第二预设时长短于“预设时长”，优势在于，能够在操作人员更换图形交互对象且给出快速语音校验标记时，更加快速地确定操作人员期望更换控制的对象。

22、不同于现有技术，本方案在采用眼动与语音两种非接触式控制方式的基础上，还提出一种基于两种非接触控制方式相互校验以快速形成准确指令的方案。具体地，本方案发现，操作人员在某些情况下不能或者不便采用其中一种非接触式控制方式，例如在操作人员与其他辅助人员说话时，难以同时给出语音指令；并且眼动控制虽然能够在消耗精力较小的情况下快速给出指令，但是也容易产生误判(因为眼动采集容易漂移、人员在注视某个图形交互对象时容易眼神飘忽)；语音控制虽然给出的指令准确度相对较高(人在组织语言时大脑参与度要高于人眼看东西的过程)，但是过程比较繁琐、及时性相对较差。不难看出，两种指令方式各有利弊，在这种两难的问题下，本方案提出一种快速语音校验标记，以实现基于操作人员给出的快速语音校验标记，快速校验第一交互指令是否激活。在此情况下，操作人员无需完整说出需要激活的交互指令，仅依靠通用且短快的语音即可配合眼动交互快速实现期望交互指令的确认，在能够有效防止眼动交互产生失误识别的同时，进一步降低眼动交互的难度和等待时间，同时提供一定的容错率，使得系统能够更加精准地识别操作人员的眼动交互指令并快速执行，减少校正的时间，使得内窥操作能够更加顺畅地进行。

23、优选地，中央处理模块被配置为能够预获取操作人员的声纹信息，从而在后续获取语音信息时，能够基于声纹信息校验语音信息的合法性，声纹信息是在执行内窥前由操作人员朗读显示在图像显示模块上的病例信息或检查清单的过程中由语音采集组件获取的。

24、优选地，控制模块至少包括控制内窥镜照相的第一控制模块、控制屏幕图像的第二控制模块、控制负压吸引阀门的第三控制模块和控制空气阀的第四控制模块，第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块分别与中央处理模块信号连接，并且控制显示区中显示有第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块对应的图形交互对象。

25、本方案具有以下优势：

26、1)本发明通过语音控制和操作人员焦点控制的方式，对内窥镜系统的操作进行调节，避免操作人因操作步骤多、控制开关多而频繁地切换操作姿势，有效避免了因长时间人工操作而导致操作人员精力消耗，使得操作变形，进而对内窥镜系统使用过程中的准确性和安全性带来负面影响。因此摆脱了对操作人员经验的依赖，易于操作，从而提高了内窥镜的使用效率。

27、2)本发明还可以在内窥镜系统的使用过程中对内窥镜获取的图像设置关键节点，从而在后期查看视频时根据关键节点进行回溯，便于快速确定内窥镜检查操作的重点、难点(关键步骤)，或者快速地确定患者的病变部位，生成重点信息预览图像，减少数据存储量。