一种体内医疗器械视觉呈现系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种体内医疗器械视觉呈现系统及方法，其系统包括传感光纤，传感光纤上设定有第一定位标记；形态感知装置；头戴显示装置，头戴显示装置上设定有第二定位标记；形态感知装置包括：第一获取模块，用于分别获取第一定位标记和第二定位标记相对于第一获取模块的第一空间位置坐标和第二空间位置坐标；第二获取模块，用于获取整根传感光纤相对于第二获取模块的总形态曲线；计算模块，用于获取传感光纤任意位置相对于左眼镜片和右眼镜片的第三形态曲线和第四形态曲线，并分别输出图像信号给左眼镜片和右眼镜片。该方案能够直观反映内窥镜、手术机器人等医疗器械在人体内的位置，从而有利于手术的进行。从而有利于手术的进行。从而有利于手术的进行。

【技术实现步骤摘要】
一种体内医疗器械视觉呈现系统及方法


[0001]本专利技术涉及医疗
，尤指一种体内医疗器械视觉呈现系统及方法。

技术介绍

[0002]内窥镜是集中了传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、数学、软件等于一体的检测仪器，是一个具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等，它可以经口腔进入胃内或经其他天然孔道进入体内，利用内窥镜可以看到X射线不能显示的病变。在进行医疗手术时，如进行内窥镜手术或机器人手术时，为了保证手术的精准性，需要了解或手术机器人在人体内的位置、弯折形状等。
[0003]形态感知技术能够反映医疗器械在人体内的形状，该技术能够将医疗器械的形状呈现在一个空洞的虚拟背景中，显示在二维显示器上，但该方法不能呈现内窥镜等医疗器械的空间结构；因此，出现一种体内医疗器械视觉呈现系统及方法系统可以利用事前螺旋CT生成的3D图像，并且使用形状感知系统精确测量出内窥镜等医疗器械的3D形状，将二者叠在在同一个显示图像中进行显示，从而呈现内窥镜等医疗器械在人体内的空间结构。
[0004]但是，现有技术获得的内窥镜、手术机器人等医疗器械在人体内的3D图像都是呈现在显示器上，无法直观地反映医疗器械在人体内的位置，因此，需要一种能够直观反映内窥镜、手术机器人等医疗器械在人体内位置的视觉呈现方法，从而有利于手术的进行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种体内医疗器械视觉呈现系统及方法，能够直观反映内窥镜、手术机器人等医疗器械在人体内的位置，从而有利于手术的进行。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种体内医疗器械视觉呈现系统，包括：传感光纤，嵌入医疗器械的柔性插入部，且所述传感光纤上设定有第一定位标记；
[0008]形态感知装置；
[0009]头戴显示装置，所述头戴显示装置上设定有第二定位标记；
[0010]其中，所述形态感知装置包括：
[0011]第一获取模块，用于分别获取所述第一定位标记和所述第二定位标记相对于所述第一获取模块的第一空间位置坐标和第二空间位置坐标；
[0012]第二获取模块，用于获取整根所述传感光纤相对于所述第二获取模块的总形态曲线；
[0013]计算模块，用于根据所述第一空间位置坐标和所述总形态曲线计算所述传感光纤任意长度处相对于所述第一获取模块的第一形态曲线，并用于根据所述第一空间位置坐标和所述第二空间位置坐标的位置差，计算所述传感光纤任意长度处相对于所述第二定位标记的第二形态曲线，以及用于根据所述头戴显示装置的左眼镜片和右眼镜片分别与所述第二定位标记的位置差，获取所述传感光纤任意位置相对于所述左眼镜片和所述右眼镜片的
第三形态曲线和第四形态曲线；
[0014]计算模块分别通过所述第三形态曲线和所述第四形态曲线渲染所述传感光纤的立体图像，并分别输出图像信号给所述左眼镜片和所述右眼镜片。
[0015]本方案通过在连接内窥镜、手术机器人等医疗器械的传感光纤上设定第一定位标记，在用于图像显示的头戴显示装置上设定第二定位标记，使得能够通过形态感知装置的第一获取模块获取第一定位标记和第二定位标记相对于第一获取模块的第一空间位置坐标和第二空间位置坐标，同时，通过第二获取模块能够获得整根传感光纤相对于第二获取模块的总形态曲线，根据第一空间位置坐标和总形态曲线能够计算获得传感光纤任意长度处相对于第一获取模块的第一形态曲线，根据第一空间位置坐标和第二空间位置坐标的位置差，能够计算获得传感光纤任意长度处相对于第二定位标记的第二形态曲线，再根据头戴显示装置的左眼镜片和右眼镜片分别与第二定位标记的位置差，能够获得传感光纤任意位置相对于左眼镜片和右眼镜片的第三形态曲线和第四形态曲线，对第三形态曲线和第四形态曲线进行渲染，能够使左眼镜片和右眼镜片上显示传感光纤的立体图像，从而使得医生在戴上头戴显示装置后，能够直观的看到内窥镜、手术机器人等医疗器械在人体内的位置，有利于手术的进行。
[0016]进一步地，所述第二获取模块包括光纤传感器和解调系统，
[0017]所述光纤传感器用于实时检测各个所述传感光纤上每一截面的应力分布，
[0018]所述解调系统用于根据各个所述传感光纤上每一截面的所述应力分布计算所述传感光纤的曲率和偏转方向，并用于根据所述传感光纤的曲率和偏转方向计算获得所述传感光纤的切向量在长度上的分布，以及用于根据所述传感光纤的切向量在长度上的分布计算所述传感光纤任意位置相对于所述解调系统的总形态曲线。
[0019]通过检测传感光纤上的应力分布，能够根据传感光纤上每一截面的应力分布计算传感光纤的曲率和偏转方向，再根据曲率和偏转方向能够计算获得传感光纤的切向量在长度上的分布，最后根据传感光纤的切向量在长度上的分布，便能够计算获得传感光纤任意位置相对于调系统的总形态曲线。
[0020]进一步地，所述第二获取模块还用于获取所述第一定位标记相对于所述第二获取模块的第三空间位置坐标；
[0021]所述计算模块通过所述第一空间位置坐标和所述第三空间位置坐标的位置差对所述总形态曲线进行矫正，获取所述传感光纤任意长度处相对于所述第一获取模块的所述第一形态曲线。
[0022]值得注意的是，总形态曲线是相对于第二获取模块的解调系统的，并不是相对于第一获取模块的，若第一获取模块与第二获取模块的位置相同，则可直接调用，若不同，则需要对总形态曲线进行矫正。具体的，可以通过第一空间位置坐标和第三空间位置坐标的位置差对总形态曲线进行矫正，获取传感光纤任意长度处相对于第一获取模块的第一形态曲线。
[0023]进一步地，所述计算模块先通过所述第一空间位置坐标和所述第三空间位置坐标的位置差计算获得所述第一获取模块的坐标系与所述第二获取模块的坐标系之间的变换矩阵和平移向量，再通过所述变换矩阵、所述平移向量和所述总形态曲线获得所述传感光纤任意长度处相对于所述第一获取模块的所述第一形态曲线。
[0024]具体的，设第一空间位置坐标为x1(s0),y1(s0),z1(s0)，其中s0是第一定位标记在整根光纤上的长度位置，总形态曲线为x0(s),y0(s),z0(s)，其中s是光纤的长度，则可以通过进行表示，计算出变换矩阵R和平移向量t，之后便能获得传感光纤任意长度处相对于第一获取模块的第一形态曲线。
[0025]进一步地，所述第一获取模块为深度摄像头，且所述深度摄像头与所述形态感知装置的主机刚性连接。
[0026]为了保证显示的精度，深度摄像头需固定不动，在本方案中，将深度摄像头与形态感知装置的主机刚性连接，在其它实施例中，还可以将深度摄像头固定在其它位置处。
[0027]进一步地，所述第一定位标记和所述第二定位标记为一组发射或反射可见光或红外光的几何图形小点构成的标记，所述第一定位标记的分布具有至少一个可分辨的轴方向，所述第二定位标记的分布具有至少两个可分辨的轴方向。
[0028]进一步地，所述传感光纤为MCF多芯光纤，包括至少三根螺旋分布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体内医疗器械视觉呈现系统，其特征在于，包括：传感光纤，嵌入医疗器械的柔性插入部，且所述传感光纤上设定有第一定位标记；形态感知装置；头戴显示装置，所述头戴显示装置上设定有第二定位标记；其中，所述形态感知装置包括：第一获取模块，用于分别获取所述第一定位标记和所述第二定位标记相对于所述第一获取模块的第一空间位置坐标和第二空间位置坐标；第二获取模块，用于获取整根所述传感光纤相对于所述第二获取模块的总形态曲线；计算模块，用于根据所述第一空间位置坐标和所述总形态曲线计算所述传感光纤任意长度处相对于所述第一获取模块的第一形态曲线，并用于根据所述第一空间位置坐标和所述第二空间位置坐标的位置差，计算所述传感光纤任意长度处相对于所述第二定位标记的第二形态曲线，以及用于根据所述头戴显示装置的左眼镜片和右眼镜片分别与所述第二定位标记的位置差，获取所述传感光纤任意位置相对于所述左眼镜片和所述右眼镜片的第三形态曲线和第四形态曲线；计算模块分别通过所述第三形态曲线和所述第四形态曲线渲染所述传感光纤的立体图像，并分别输出图像信号给所述左眼镜片和所述右眼镜片。2.根据权利要求1所述的一种体内医疗器械视觉呈现系统，其特征在于：所述第二获取模块包括光纤传感器和解调系统，所述光纤传感器用于实时检测各个所述传感光纤上每一截面的应力分布，所述解调系统用于根据各个所述传感光纤上每一截面的所述应力分布计算所述传感光纤的曲率和偏转方向，并用于根据所述传感光纤的曲率和偏转方向计算获得所述传感光纤的切向量在长度上的分布，以及用于根据所述传感光纤的切向量在长度上的分布计算所述传感光纤任意位置相对于所述解调系统的总形态曲线。3.根据权利要求1所述的一种体内医疗器械视觉呈现系统，其特征在于：所述第二获取模块还用于获取所述第一定位标记相对于所述第二获取模块的第三空间位置坐标；所述计算模块通过所述第一空间位置坐标和所述第三空间位置坐标的位置差对所述总形态曲线进行矫正，获取所述传感光纤任意长度处相对于所述第一获取模块的所述第一形态曲线。4.根据权利要求3所述的一种体内医疗器械视觉呈现系统，其特征在于：所述计算模块先通过所述第一空间位置坐标和所述第三空间位置坐标的位置差计算获得所述第一获取模块的坐标系与所述第二获取模块的坐标系之间的变换矩阵和平移向量，再通过所述变换矩阵、所述平移向量和所述总形态曲线获得所述传感光纤任意长度处相对于所述第一获取模块的所述第一形态曲线。5.根据权利要求1所述的一种体内医疗器械视觉呈现系统，其特征在于：所述第一获取模块为深度摄像头，且所述深度摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋新华，
申请(专利权)人：上海初云开锐管理咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：