一种共光轴式病变部位显像投影导航装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种共光轴式病变部位显像投影导航装置与方法，采用图像采集部件采集位于病变部位的肉眼非可见或较微弱的生物组织信息，所采集到的图像经过控制器处理增强后，传送到图像投影部件，最终以可见光的形式将图像投影回病变部位。其中，图像采集光路与图像投影光路在末端采用共光轴设计，可以实现对图像采集与图像投影的同时对焦，并且在无需软件配准的情况下，在不同的工作距离上，所投影的图像均可以与病变组织上的荧光信息精准重合，使医生可凭肉眼直接在病变部位进行手术，无需反复在显示器与病变部位间频繁切换视角，使病变部位显示更直观，提高了手术效率。

Common optical axis type lesion position imaging projection navigation device and method

The invention provides a common optical axis lesion projection imaging navigation device and method, an image acquisition component collection is located lesion or weak non visible naked eye tissue information collected by the image processing through the controller after enhancement, transmitted to the image projection parts, finally in the form of visible light image projection back to the lesion. The optical image acquisition and image projection optical design using the optical axis at the end, can achieve the image acquisition and image projection and focus, and without the need for software registration case in different working distance, the projection image can be lesions and the fluorescence information accurate coincidence, so the doctor can directly with the naked eye in the lesion surgery, without repeatedly in frequent switching angle display and the lesion, the lesion showed more intuitive, improved operation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种共光轴式病变部位显像投影导航装置与方法
本专利技术涉及医疗器械
，更具体地说是一种共光轴式病变部位显像投影导航装置与方法。
技术介绍
由于手术设备、器械与技术上的限制，传统医学外科手术很大程度上依赖于医生的临床经验，不仅加重医生的工作强度，也会造成手术精准度和成功率的不同。随着医学影像技术、图像处理技术等技术的发展与革新，近年来，外科手术正在向着精细、准确、快速的方向发展。手术导航系统正是在此过程中发展出来的新型手术辅助设备，这类设备的基本原理是将PET、CT、MRI、荧光等医学影像进行相应处理(如图像融合、坐标变换等)，从而实现有效地术前观察或者手术过程中的实时引导，相关研究成果被发表在AppliedOptics、ReviewofScientificInstruments、Radiology等国际知名学术期刊上。这类设备首先应用于神经外科手术(AmamiKato等人发表于JournalofNeurosurgery)，随后逐渐推广用于其他手术领域，包括骨科(RobertA.Siston等人发表于JournalofBiomechanics)、耳鼻喉科和整形外科等(AnnetteM.Pham等人发表于Otolaryngology‐HeadandNeckSurgery)。其中，肿瘤切除手术是手术导航系统应用的一个新兴领域。目前，肿瘤切除是治疗癌症的首选方法，也是最有效的治疗方法，该方法通过将癌症原发病灶(癌症最初发生的部位)及转移病灶(由原发性转移的病灶)一并切除，从而使病人获得治愈机会。在肿瘤切除手术中，医生可采用手术导航装置作为手术辅助装置精确地分辨肿瘤病变部位和良性细胞部位，以实现对肿瘤病变部位的精准切除。手术导航系统在肿瘤切除手术中，对手术定位的精度提高、手术医源性损伤的减少、手术路径的优化及成功率的提高等具有十分重要的意义。现有的医用导航装置一般是通过摄像头拍摄所需医学影像，经处理后显示在相应屏幕上，提供给医生病变部位的信息。例如，加拿大Novadaq公司的SPY手术导航系统，采用相机、激光光源、显示器、远程操控模块和中心处理单元构建了近红外荧光影像导航系统；美国波士顿Frangioni实验室搭建的FLARE系统，采用两个显示器、多个光源和多个相机组成的可同时获取700nm和800nm波长图像，在手术中为医生提供近红外影像指导。上述方法虽然能够将手术所需的信息呈现在医生面前，但是医生看到的影像与病人实际病变部位分开显示，需要医生在手术过程中不断切换视野，导致医生在切除病灶的过程中，无法精准地操作，给医生手术过程带来极大的不便。针对上述问题，也有一些人提出将处理后的医学影像投影到相应手术区域的方法，但是部分系统在光学设计上采用图像采集光路与投影光路并排放置的策略，导致在设备工作距离发生变化时，投影图案与真实的生物组织信息分离，降低了导航系统的精准性(QiGan等人发表于PlosOne)。即便使用软件配准，也需要额外的配准计算量，大大增加了系统的计算时间且易产生误差。另一部分共光轴产品无法实现成像光路和投影光路的同时对焦，或仅能通过分别对焦来实现采集和投影图像的清晰对焦，靠肉眼的识别相应带来了投影误差，且耗费大量的手术时间。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种共光轴式病变部位显像投影导航装置与方法，通过成像组件和投影组件共用一组投影部件和分光部件，实现图像采集与投影的共光轴设计，且使图像采集与图像投影能同时对焦，以期达到无需软件配准，在不同的工作距离上，所投影的图像均可以实时投影在病变部位且能够精准重合的效果，使医生无需反复切换视角、病变部位显示更直观，提高了手术精度和效率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种共光轴式病变部位显像投影导航装置，设有底座，所述底座上设有用于安装显像投影导航装置的基体模块，其结构特点是：所述显像投影导航装置包括：激发光源，设置在所述底座或基体模块上，用于照射病变部位以使图像采集部件进行图像采集；成像组件，内置于所述基体模块，依据成像光路依次由对焦部件、分光部件、成像中继组件及图像采集部件构成，用于对病变部位非可见或肉眼不易看见的生物信息成像，供控制器进行处理；投影组件，内置于所述基体模块，依据投影光路依次由图像投影部件、投影中继组件、所述分光部件及所述对焦部件构成，用于将控制器处理后的图像投影回病变部位；本专利技术中，由于投影组件与成像组件共用一组对焦部件和分光部件，使图像采集与投影实现共光轴设计，且能同时对焦。控制器，内置或外附于所述基体模块，通过数据线与所述图像采集部件、图像投影部件及对焦部件相连接，用于控制对焦部件的自动对焦及图像采集部件与图像投影部件之间的数据传输和处理；电源，内置或外附于所述基体模块，用于供电。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其结构特点也在于：所述成像组件中设有滤光片，所述滤光片设置在所述分光部件或成像中继组件或图像采集部件中。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其结构特点也在于：所述分光部件为片状分光镜或棱镜分光镜。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其结构特点也在于：所述对焦部件包括手动对焦和自动对焦结构，可由控制器控制自动对焦，也可选择手动对焦，对焦部件内部设多组镜片。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其结构特点也在于：所述激发光源包括激光光源、发光二极管光源及卤素灯光源，发出的光源可为发散光、平行光或汇聚光，激发光源上设有工程散射体、毛玻璃、反光镜或透镜，用于控制光束。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航方法的特点是按如下步骤进行：1)图像采集，将显像投影导航装置固定在手术区域旁，以注射有荧光造影剂的病变部位作为被拍摄物，打开激发光源，通过对焦部件对焦第一次成像后，依次经过分光部件、成像中继组件，在图像采集部件上第二次成像；2)图像对焦，手动调整或通过控制器调整对焦部件，使步骤1)中的第二次成像清晰，若图像已清晰或已符合使用者要求，则跳过此步骤，无需再次对焦；3)图像处理，通过控制器对图像采集部件采集到的图像进行增强、剪裁、平移；4)图像投影，控制器将处理后的图像传输至图像投影部件，经投影中继组件、分光部件及对焦部件投影在病变部位。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航方法的特点也在于按如下步骤进行：1)图像采集，将显像投影导航装置固定在手术区域旁，以病变部位作为被拍摄物，通过对焦部件对焦第一次成像后，依次经过分光部件、成像中继组件，在图像采集部件上第二次成像；2)图像对焦，手动调整或通过控制器调整对焦部件，使步骤1)中的第二次成像清晰，若图像已清晰或已符合使用者要求，则跳过此步骤，无需再次对焦；3)图像处理，通过控制器对图像采集部件采集到的图像进行增强、剪裁、平移；4)图像投影，控制器将处理后的图像传输至图像投影部件，经投影中继组件、分光部件及对焦部件投影在病变部位。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航方法，其特点也在于：步骤1)中的对焦部件的出射光反射通过分光部件时，步骤4)中的投影中继组件的出射光透射通过分光部件；步骤1)中的对焦部件的出射光透射通过分光部件时，步骤4)中的投影中继组件的出射光反射通过分光部件。本专利技术的共光轴式病变部位显像投影导航方法，其特点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共光轴式病变部位显像投影导航装置，设有底座(10)，所述底座(10)上设有用于安装显像投影导航装置的基体模块(9)，其特征是：所述显像投影导航装置包括：激发光源(8)，设置在所述底座(10)或基体模块(9)上，用于照射病变部位以使图像采集部件(1)进行图像采集；成像组件，内置于所述基体模块(9)，依据成像光路依次由对焦部件(6)、分光部件(5)、成像中继组件(3)及图像采集部件(1)构成，用于对病变部位非可见或肉眼不易看见的生物信息成像，供控制器(7)进行处理；投影组件，内置于所述基体模块(9)，依据投影光路依次由图像投影部件(2)、投影中继组件(4)、所述分光部件(5)及所述对焦部件(6)构成，用于将控制器(7)处理后的图像投影回病变部位；控制器(7)，内置或外附于所述基体模块(9)，通过数据线与所述图像采集部件(1)、图像投影部件(2)及对焦部件(6)相连接，用于控制对焦部件(6)的自动对焦及图像采集部件(1)与图像投影部件(2)之间的数据传输和处理；电源，内置或外附于所述基体模块(9)，用于供电。

【技术特征摘要】
1.一种共光轴式病变部位显像投影导航装置，设有底座(10)，所述底座(10)上设有用于安装显像投影导航装置的基体模块(9)，其特征是：所述显像投影导航装置包括：激发光源(8)，设置在所述底座(10)或基体模块(9)上，用于照射病变部位以使图像采集部件(1)进行图像采集；成像组件，内置于所述基体模块(9)，依据成像光路依次由对焦部件(6)、分光部件(5)、成像中继组件(3)及图像采集部件(1)构成，用于对病变部位非可见或肉眼不易看见的生物信息成像，供控制器(7)进行处理；投影组件，内置于所述基体模块(9)，依据投影光路依次由图像投影部件(2)、投影中继组件(4)、所述分光部件(5)及所述对焦部件(6)构成，用于将控制器(7)处理后的图像投影回病变部位；控制器(7)，内置或外附于所述基体模块(9)，通过数据线与所述图像采集部件(1)、图像投影部件(2)及对焦部件(6)相连接，用于控制对焦部件(6)的自动对焦及图像采集部件(1)与图像投影部件(2)之间的数据传输和处理；电源，内置或外附于所述基体模块(9)，用于供电。2.根据权利要求1所述的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其特征是：所述成像组件中设有滤光片，所述滤光片设置在所述分光部件(5)或成像中继组件(3)或图像采集部件(1)中。3.根据权利要求1所述的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其特征是：所述分光部件(5)为片状分光镜或棱镜分光镜。4.根据权利要求1所述的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其特征是：所述对焦部件(6)包括手动对焦和自动对焦结构，对焦部件(6)内部设有多组镜片。5.根据权利要求1所述的共光轴式病变部位显像投影导航装置，其特征是：所述激发光源(8)包括激光光源、发光二极管光源及卤素灯光源，其上设有工程散射体、毛玻璃、反光镜或透镜，用于控制光束。6.一种共光轴式病变部位显像投影导航方法，其特征是按如...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，邵鹏飞，周子健，马建民，
申请(专利权)人：江苏信美医学工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32