專利名稱：一種新型三維立體電子宮腔鏡系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫用器械，具體涉及一種利用多CXD陣列進行立體影像重構的新型三維立體電子宮腔鏡系統。
背景技術：
CCD (Charge-Coupled Device，電荷耦合器件)是可用于立體相機的一種重要組成部分。它是一種光敏半導體器件，其上的感光單元將接收到的光線轉換為電荷量，而且電荷量大小與入射光的強度成正比。CCD圖像傳感器的技術極為成熟，可以根據需要拼接成任何形狀的陣列。1999年富士公司推出超級CCD技術，在與普通CCD相同面積和感光單元數目的情況下，其分辨率提高60%，動態范圍提高130%，色彩再現能力提高40 %，能耗下降 40%，進一步提高了 CXD的功能。CXD的感光單元尺寸不斷在減少，目前已經有報道的感光單元尺寸僅為0. 5 μ m，進入了亞微米時代，CCD將會圍繞著高分辨率、高讀出速度、低成本、 微型化、結構優化、多光譜應用和3D照相等方面進一步發展。矩陣排列的感光單元構成的面陣CXD可傳感圖像。C⑶現在被廣泛應用于數碼相機和數碼攝像機中，同時也在天文望遠鏡、掃描儀和條形碼讀取器中有應用。“嫦娥二號”使用96條線CCD陣列對同一目標采樣， 最后把信號全都累加。很暗的目標、分辨率很高的目標，“嫦娥二號”都能照出來，其分辨率能達到1米。目前所使用的內窺鏡，可以分為單目和雙目鏡，單目內窺鏡是由一個光學系統成像，醫生可以通過目鏡端直接使用眼睛進行觀察，但是由于是單目鏡，只能獲得物體一個角度的影像，就像使用單個眼睛看物體一樣的效果，物體缺乏立體感和距離感。醫生使用單目內窺鏡進行手術，由于單目鏡成平面的圖像，缺乏立體的感知，所以需依賴醫生的技術水平。一些體視內窺鏡，使用的是雙目鏡結構，其內窺鏡前端可以是一個鏡頭或者兩個鏡頭，物體的影像通過兩個目鏡輸出，醫生通過雙目鏡可以觀察到與人眼類似物體的立體影像，也可以通過連接特殊的處理主機和顯示器，通過處理主機的處理，可以在顯示器中顯示立體的影像，但是這種影像也是單角度的，具有一定的局限性。雙目鏡立體內窺鏡雖然能得到類似人眼觀察物體的立體感覺，但由于人體腔體的局限，也不能立體地反映出整個手術區域的立體全貌，所以醫生在使用現行的內鏡進行手術時，都要受到視覺上的制約，對于手術的開展和提高病癥的治愈率有一定的限制。現有技術中，還沒有將CCD陣列概念與宮腔鏡結合起來一起應用，因此，為了得到宮腔內清晰的三維立體影像，設計一種將多CCD陣列技術與宮腔鏡結合的內鏡技術迫在眉睫。
實用新型內容本實用新型克服了宮腔鏡現有技術中的一些缺點，提供了一種新型三維立體電子宮腔鏡系統，其軟質鏡鞘與鏡鞘型芯的配合，進入宮腔內，通入宮腔鏡主體通過其工作端部先端部的多CCD陣列對宮腔進行三維立體掃描，得到立體的影像。為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的一種新型三維立體電子宮腔鏡系統，包括軟質電子宮腔鏡，以及與其連接的處理主機、光源主機、工作站組件，該軟質電子宮腔鏡包括軟質鏡鞘、鏡鞘型芯和宮腔鏡主體，所述軟質鏡鞘包括鏡鞘軟質工作端部，所述宮腔鏡主體包括宮腔鏡軟質工作端部，所述宮腔鏡軟質工作端部設有進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像，并對宮腔進行立體影像重構的多CXD陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一設于該宮腔鏡軟質工作端部先端部前端面的第一 CCD陣列，以及至少一設于宮腔鏡軟質工作端部先端部外圓表面的第二 CCD陣列，所述先端部前端面和先端部外圓表面上對應設有測距器。進一步，所述軟質鏡鞘設有至少兩條進水或者進氣體的通道，該鏡鞘軟質工作端部長度范圍為200 400mm，其外徑最大不超過20mm。進一步，該宮腔鏡主體還包括數據接口和至少一條通道，所述宮腔鏡軟質工作端部的長度大于鏡鞘軟質工作端部至少10mm。進一步，所述宮腔鏡軟質工作端部先端部外圓表面設有旋轉圓環載體，所述第二 CCD陣列設于該旋轉圓環載體上，所述測距器設于先端部的端面和該旋轉圓環載體上。進一步，所述宮腔鏡軟質工作端部內設有驅動旋轉圓環載體旋轉的微型馬達。進一步，所述第一 CXD陣列至少包括2個CXD元件，每個CXD元件對應一組鏡頭。進一步，所述C⑶元件線性排列，每組鏡頭的視場角至少90°。進一步，所述第二 CXD陣列包括至少一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個 CXD元件及對應的鏡頭。進一步，還包括外部固定支架，該外部固定支架包括精密移動裝置、支架和固定夾具，該精密移動裝置通過電機驅動，該精密移動裝置通過支架、固定夾具和所述宮腔鏡主體固接。進一步，所述處理主機的核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡，用于接收和處理軟質電子宮腔鏡返回的圖像信息和測距器的數據組成的數據包，通過分析數據包的各種數據，對腔體圖像進行立體重構，還原腔體的立體三維圖像。進一步，新型三維立體電子宮腔鏡系統的使用方法(1)將軟質鏡鞘和鏡鞘型芯作配合，利用鏡鞘型芯的先端部鈍狀，緩慢地導入患者陰道進入宮腔內，(2)取出其中的鏡鞘型芯，醫生通過軟質鏡鞘可以對宮腔注入生理鹽水等操作，使得宮腔充盈，通入宮腔鏡主體并與軟質鏡鞘的連接結構有效連接，同時即對宮腔進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像、并對宮腔進行立體影像重構。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型對宮腔進行環形和線性的影像拍攝，得到的數據經處理主機的綜合處理，得到宮腔的三維立體影像，宮腔的立體圖像對于醫生以多角度觀察其內在的病變及研究其環境，制定最合理有效的處理方案，具有實際意義。軟質鏡鞘與柔性或者剛性的鏡鞘型芯進行緊密配合，以便于導入陰道進入宮腔內，軟質鏡鞘的長度以與軟質鏡鞘能盡量達到無縫的效果為標準。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1是本實用新型的系統及臨床手術示意圖；圖2是本實用新型的軟質電子宮腔鏡的軟質鏡鞘及鏡鞘型芯配合示意圖；圖3是本實用新型的軟質電子宮腔鏡的軟質鏡鞘及宮腔鏡主體配合示意圖；圖4是本實用新型的軟質電子宮腔鏡的宮腔鏡主體先端部示意圖；圖5是本實用新型的宮腔鏡軟質工作端部先端部多CCD陣列模塊剖面示意圖；圖6是本實用新型的外部固定支架結構示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型所述新型三維立體電子宮腔鏡系統包括軟質鏡鞘11、鏡鞘型芯12和宮腔鏡主體13三部分組成的軟質電子宮腔鏡1，外部固定支架2，以及與其連接的處理主機3、光源主機5、工作站組件，工作站組件包括工作站主機4，控制部件6 (鍵盤鼠標等)，監視器7和外部設備8 (外部儲存器、打印機等)等，所述的工作站組件與處理主機3通過數據線連接。工作站組件的功能是顯示處理主機3輸出的三維立體圖像，分析、儲存數據和打印相關資料等。處理主機3的核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡， 用于接收和處理軟質電子宮腔鏡1返回的圖像信息和測距器的數據組成的數據包，通過分析數據包的各種數據，對腔體圖像進行立體重構，還原腔體的立體三維圖像。內部的運動控制卡用于精確控制外部固定支架運動。如圖2所示為本實用新型的軟質鏡鞘11及鏡鞘型芯12配合示意圖。軟質電子宮腔鏡1的軟質鏡鞘11的結構有鏡鞘軟質工作端部111，至少兩條進水或者進氣體的通道 112和113，與鏡鞘型芯12和宮腔鏡主體配合的連接結構114，該鏡鞘軟質工作端部111長度范圍為200 400mm，其外徑最大不超過20mm ；鏡鞘型芯12的結構包括柔性或者剛性的工作端部121和后部的把持結構122，其工作端部121長度以與軟質鏡鞘11能盡量達到無縫的效果為標準，工作端部121的先端部必須制造成鈍狀，以利于順利進入宮腔內。鏡鞘型芯12通過軟質鏡鞘11的連接結構114相配合，緩慢進入宮腔內，然后退出鏡鞘型芯12，通入宮腔鏡主體13。如圖3所示為本實用新型所述的軟質電子宮腔鏡1的軟質鏡鞘11及宮腔鏡主體 13配合示意圖。宮腔鏡主體13的結構包括宮腔鏡軟質工作端部131，數據接口 132和至少一條通道133，宮腔鏡主體13通過軟質鏡鞘11的連接結構114相配合，其宮腔鏡軟質工作端部131的長度以與軟質鏡鞘11相配合，并伸出鏡鞘軟質工作端部111先端部至少IOmm 為標準，配合后，軟質電子宮腔鏡1進入人體的宮腔鏡軟質工作端部131具有柔軟的彎曲功能，能減輕患者的痛苦并方便醫生進行操作。如圖4所示為宮腔鏡軟質工作端部先端部示意圖。宮腔鏡軟質工作端部先端部設計有多ccd陣列模塊(1321，1322，1324，1325)、光導纖維部分1323和器械通道出口 1331， 光導纖維部分1323提供軟質電子宮腔鏡1前端和圓形端面觀察必要的亮度。如圖5，結合圖4所示的是宮腔鏡軟質工作端部先端部示意圖和剖面圖，多CCD陣列模塊包括先端部端面的第一 CXD陣列1321和測距器1322，先端部外圓表面的第二 CXD 陣列13M及其測距器1325。先端部端面的第一 CXD陣列1321，其內部結構最少包括2個CXD元件，CXD元件線性排列，每個CXD對應一組鏡頭，能同時對同一個腔內部分成像，每組鏡頭的視場角至少90°，C⑶陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。測距器1322利用激光或者聲波等的反射原理，對腔體距離、深度進行距離的測定。測距器1322的工作頻率與CXD 陣列的工作頻率一致，保證數據同步，利于進行立體重建。先端部外圓表面的第二 CCD陣列 1324，至少包括一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個CXD元件及對應的鏡頭，能同時對同一個腔內部分成像，每組鏡頭的視場角至少90°，CXD陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。一組CXD陣列的適當位置配置一個測距器1325，其工作頻率與CXD陣列的工作頻率一致，保證數據同步，以利于進行立體重建。第二 CCD陣列13M安裝在能以宮腔鏡工作端部 131主軸做旋轉運動的旋轉圓環載體1311上，能對腔體進行旋轉的CCD影像拍攝，旋轉圓環載體1311旋轉的速度與外部固定支架2的運動速度成比例，以保證腔體內的影像能進行多角度的無縫結合。宮腔鏡工作端部先端部端面的第一 CCD陣列1321和測距器1322為固定形式，第一 CXD陣列1321的視場角最少90°，其作用主要是拍攝內鏡前端的三維圖像；所述的先端部外圓表面的第二 CCD陣列13M和測距器1325安裝在內鏡先端部的可以繞內鏡工作端部131主軸旋轉的旋轉圓環載體1311上，旋轉圓環載體1311通過配合固定在內鏡內部的固定機構1327，可以與固定機構1327進行平滑的相對旋轉運動，第二 CCD陣列13 和測距器1325的數據也通過適當傳輸方式經數據線13 傳輸至處理主機，旋轉圓環載體 1311的動力來自于內鏡先端部的微—型馬達13 ，通過傳動結構提供旋轉圓環載體1311 繞固定機構1327旋轉的能量。如圖6所示為本實用新型所述的外部固定支架2的結構簡圖。外部固定支架2的作用是配合軟質電子宮腔鏡1進行腔體的CCD陣列掃描，其移動速度與軟質電子宮腔鏡1 先端部的多C⑶陣列模塊(1321，1322,13 ，1325)旋轉掃描拍攝速度成比例。其結構包括固定夾具23、支架22、精密移動裝置21。固定夾具23用于緊密固定軟質電子宮腔鏡1的內鏡主體部分，支架22連接固定夾具23與精密移動裝置21，精密移動裝置21使用高性能的電機驅動，電機的運動速度由處理工作站主機4統一控制。精密移動裝置21傳動方式不限，可以采用絲桿傳動或者導軌傳動，精密移動裝置21固定在剛性平臺之上。如
圖1所示為本實用新型所述的新型三維立體電子宮腔鏡系統的臨床應用示意圖。新型三維立體電子宮腔鏡系統連接如圖所示，其臨床應用方法為醫生首先將軟質電子宮腔鏡1的軟質鏡鞘11和鏡鞘型芯12作配合，利用鏡鞘型芯12的先端部鈍狀，可以緩慢地導入患者陰道91進入宮腔9內，然后取出其中的鏡鞘型芯12，由于鏡鞘軟質工作端部 111為軟性，可以減輕患者的痛苦，醫生通過軟質鏡鞘11可以對宮腔注入生理鹽水等操作， 使得宮腔9充盈，通入宮腔鏡主體13并與軟質鏡鞘11的連接結構有效連接，則可以通過傳回的影像觀察宮腔9內的情況；對宮腔9進行三維立體掃描，則首先對軟質電子宮腔鏡1固定在外部固定支架2的固定夾具234上，對宮腔9進行三維立體掃描的過程中應盡量保持宮腔9的狀態穩定，同時啟動軟質電子宮腔鏡1的多C⑶陣列模塊(1321、1322、13M、1325) 和外部固定支架2，在多C⑶陣列模塊(1321、1322、13M、132 對宮腔9進行直線和旋轉的掃描拍攝的同時，外部固定支架2做勻速的移動，其速度與第二 CCD陣列13M的旋轉成比例，測距器1325將實時測量先端部的第一 CXD陣列1321與宮腔組織的精確距離，多CXD陣列模塊(1321、1322、13對、132幻和測距器的數據包通過數據線傳輸至處理主機3、工作站主機4進行計算處理，傳輸至工作站組件的監視器7進行三維立體圖像的顯示。[0037] 本實用新型并不局限于上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變形不脫離本實用新型的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本實用新型的權利要求和等同技術范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變形。
權利要求1.一種新型三維立體電子宮腔鏡系統，包括軟質電子宮腔鏡，以及與其連接的處理主機、光源主機、工作站組件，該軟質電子宮腔鏡包括軟質鏡鞘、鏡鞘型芯和宮腔鏡主體，所述軟質鏡鞘包括鏡鞘軟質工作端部，所述宮腔鏡主體包括宮腔鏡軟質工作端部，其特征在于 所述宮腔鏡軟質工作端部設有進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像，并對宮腔進行立體影像重構的多C⑶陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一設于該宮腔鏡軟質工作端部先端部前端面的第一 CCD陣列，以及至少一設于宮腔鏡軟質工作端部先端部外圓表面的第二 CCD陣列，所述先端部前端面和先端部外圓表面上對應設有測距器。
2.根據權利要求1所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述軟質鏡鞘設有至少兩條進水或者進氣體的通道，該鏡鞘軟質工作端部長度范圍為200 400mm，其外徑最大不超過20mm。
3.根據權利要求1所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于該宮腔鏡主體還包括數據接口和至少一條通道，所述宮腔鏡軟質工作端部的長度大于鏡鞘軟質工作端部至少 10mm。
4.根據權利要求1所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述宮腔鏡軟質工作端部先端部外圓表面設有旋轉圓環載體，所述第二 CCD陣列設于該旋轉圓環載體上， 所述測距器設于先端部的端面和該旋轉圓環載體上。
5.根據權利要求4所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述宮腔鏡軟質工作端部內設有驅動旋轉圓環載體旋轉的微型馬達。
6.根據權利要求1至5任一項所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述第一 CXD陣列至少包括2個CXD元件，每個CXD元件對應一組鏡頭。
7.根據權利要求6所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述CCD元件線性排列，每組鏡頭的視場角至少90°。
8.根據權利要求1至5任一項所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述第二 CXD陣列包括至少一組CXD陣列，一組CXD陣列包括至少2個CXD元件及對應的鏡頭。
9.根據權利要求1所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于還包括外部固定支架，該外部固定支架包括精密移動裝置、支架和固定夾具，該精密移動裝置通過電機驅動，該精密移動裝置通過支架、固定夾具和所述宮腔鏡主體固接。
10.根據權利要求1所述新型三維立體電子宮腔鏡系統，其特征在于所述處理主機的核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡，用于接收和處理軟質電子宮腔鏡返回的圖像信息和測距器的數據組成的數據包，通過分析數據包的各種數據，對腔體圖像進行立體重構，還原腔體的立體三維圖像。
專利摘要本實用新型屬于醫用器械，具體涉及一種利用多CCD陣列進行立體影像重構的新型三維立體電子宮腔鏡系統，其包括軟質鏡鞘、鏡鞘型芯和宮腔鏡主體三部分組成的軟質電子宮腔鏡，以及與其連接的處理主機、光源主機、工作站組件，軟質電子宮腔鏡通過軟質鏡鞘進入宮腔內，然后通過宮腔鏡主體的宮腔鏡工作端部先端部的多CCD陣列模塊對宮腔進行精細掃描，得到宮腔的三維立體影像，醫生根據三維立體影像對宮腔病變進行處理。
文檔編號A61B1/05GK201968646SQ20112003362
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月31日 優先權日2011年1月31日
發明者喬鐵 申請人:廣州寶膽醫療器械科技有限公司