医疗成像系统技术方案

一种医疗成像系统包含具有相机的多个照明内窥镜，所述相机具有图像传感器曝光控件和帧存储器。每个相机的所述曝光控件激活所述帧存储器和光源以由所述帧存储器收集选定的帧图像。所述内窥镜当中的数据链路使所述曝光控件以重复串行次序激活每个相应帧存储器和光源的独占启动同步。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】医疗成像系统
技术介绍
本专利技术的领域是医疗视频成像。在外科手术和其它医疗手术中的视频成像已变得非常常见，因为微创内窥镜技术已经取代了先前使用的开放方法来治疗患者。此类成像对于内窥镜关节手术是非常有利的，特别是在膝盖和肩膀方面。此类手术可另外受益于两个或更多个同时的内窥镜相机视图。当关节手术需要相机在入口之间反复移动时，多个相机可以减少手术时间。现在使用刚性内窥镜的其它骨科应用可以受益于只能由小直径针状内窥镜实现的第二视图。同时使用多个内窥镜可能是有用的。然而，大多数内窥镜联接到相机以收集图像，并且还联接到光源以用于照明。如果一个内窥镜导向另一个内窥镜，则来自一个内窥镜的照明会破坏另一个内窥镜的图像。另外，一些内窥镜相机控制照明作为所述内窥镜相机的自动曝光系统的部分。如果照明来自另一个来源，则相机自动曝光系统可能无法维持正确的图像亮度。内窥镜视频系统包含内窥镜、相机、光源和显示器。相机由相机控制单元(CCU)和图像传感器构成。这些系统部件已经取决于应用以不同方式布置。例如，图像传感器可以放置在内窥镜的远侧尖端处，并且光源位于内窥镜手柄中。大的高性能图像传感器可以放置在附接到近端内窥镜目镜的摄像头外壳中，并且光从远程光源通过玻璃纤维递送到内窥镜。
技术实现思路
本专利技术涉及视频成像系统，其实现在医疗手术中同时使用具备照明功能的多个摄像机。公开了协调多个内窥镜的图像捕捉和照明的定时的方法和设备。每个内窥镜都可以进行视频捕捉，而不会使显示器降级。在进行此操作时，所捕捉的图像不会因干扰照明而受损。同时，可以单独显示来自多个内窥镜的实时连续图像。所述定时被协调成使得仅与一个内窥镜相关联的光源完全照明以在从相关联的内窥镜捕捉图像期间进行图像曝光。背景照明可以在第二模式中从另一光源提供，而不是从随后完全照明的光源提供。通过以串行次序实现每个内窥镜的图像捕捉，来自内窥镜的多个视频显示器可以同时运行。因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于在医疗手术中有利地使用多个照明摄像机的系统。下文将呈现其它和另外的目标和优点。附图说明图1是内窥镜系统的示意图；图2是摄像机系统和照明系统的示意图；图3是内窥镜头的示意图；图4是用于双内窥镜的相机系统和照明系统的流程图；图5是与每个摄像机相关联的处理和定时的功能方面的流程图；图6是多个相机中的相机和光源的控制和定时的逻辑图；图7是利用补充背景照明的多个相机中的相机和光源的控制和定时的逻辑图；图8是图10的示例解释性曝光定时图的启动的控制定时图，其中信号的活动状态是上部位置；图9是图10的示例解释性曝光定时图的持续操作的控制定时图，其中信号的活动状态是上部位置；图10是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中这两个相机使用全局快门；图11是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中这两个相机使用卷帘快门；图12是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中这两个相机使用具有全局复位功能的卷帘快门；图13是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中这两个相机使用具有全局复位功能的卷帘快门和加速的相机速率；图14是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中第一相机使用卷帘快门并且第二相机使用全局快门；图15是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中第一相机使用卷帘快门并且第二相机使用全局快门和加速的相机速率；图16是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中这两个相机使用卷帘快门，并且图像传感器处于不同的帧速率下；图17是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的三个相机的解释性曝光定时图，其中这三个相机各自使用全局快门；图18是具备以受控方式激活视频帧图像选择和光源的功能的两个相机的解释性曝光定时图，其中这两个相机使用卷帘快门，并且相机处于不同的帧速率下；并且一个光源包含直接照明和补充背景照明。在优选实施例的以下描述中，参考附图，所述附图借助于说明示出可以实践本专利技术的特定实施例。在可能的情况下，将在整个图式中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。具体实施方式图1示出了具有数据链路的双内窥镜系统。图2示意性地示出了例如可以在本实施例中使用并且大体特征化(characterized)的内窥镜相机10。此类内窥镜相机也可以单独使用。在优选实施例中，每个内窥镜相机进行数据链接以与一个或多个其它内窥镜相机协作使用。图3示意性地示出了具有相机和照明部件的内窥镜的远端。设想在优选实施例中使用各种类型的内窥镜。在任何给定系统中使用的内窥镜可以与相机选择相同或不同。在图2中，在此实施例中使用的示例性内窥镜相机10具有摄像头12和相机控制单元14。摄像头12通过电缆16联接到相机控制单元14，以促进摄像机12与相机控制单元14之间的数据传送。替代地，相机可以例如通过IEEE802.11b或IEEE802.11n或超宽带(UWB)无线联接到相机控制单元14。摄像头12获取图像数据并将其传输到相机控制单元14以处理可用图像。基于CCD的摄像机使用全局快门图像传感器；并且基于CMOS的摄像机使用全局快门或卷帘快门传感器。此外，CMOS卷帘快门传感器可以并入有全局复位。图像传感器可以位于内窥镜的远端处。在这一组快门类型中，类似或不同的类型可以一起用于个别系统中。具体参考图3，示意性地示出的内窥镜具有光源20、壳体22和联接到壳体22的轴24。轴24具有邻近于壳体22的近端26和用于插入主体或其它待观察区域中的远端28。在此实施例中，图像传感器18示出为位于远端28处，并且理解为包含成像光学组件以接收照亮的视场中的细节。图像传感器18还可以放置成与内窥镜的远端相距一定距离，在其间具有透镜。实际上，相机10和光源20被设想为或多或少与内窥镜在物理上布置在一起的系统。相机10从内窥镜的远端限定视场；并且光源20照亮所述视场，而不管物理关联。光源20包含灯30。灯30在传统上是例如激光或LED的半导体光源，其需要低功率并实现快速激活以照亮内窥镜相机10的视场。光导32在图3中示出为光耦合到灯30。如本领域的技术人员将了解，当使用光导32时，灯30可连同或不连同其它部件一起定位，或可在内窥镜的远端处小型化。光源20的所有配置将适当地照亮摄像机的视场。此外，所产生的光以及相机灵敏度可以扩展超出可见光谱。照明可以旨在直接在目标中或在例如吲哚菁绿的荧光物质中激发荧光，接着由相机感测所述荧光。例如，光源可以在近红外(NIR)范围中产生照明，并且相机感测在较长IR波长下的荧光。照明和相机灵敏度可从UV连续地扩展到NIR，或由单独的窄带构成。具体参考图2，相机控制单元14优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在医疗手术中使用两个内窥镜的方法，每个内窥镜包含相应视场的图像传感器、视频输出和具有所述相应视场的直接照明的第一模式的光源，所述方法包括以下步骤：/n将所述内窥镜定位在手术部位处；/n使所述两个内窥镜的所述图像传感器之间的定时同步；/n用所述图像传感器中的每一个感测视频帧图像；/n从两个图像传感器中交替地选择感测到的视频帧图像；/n激活和撤销激活所述光源的所述第一模式以提供第一模式直接照明，从而仅针对相应内窥镜的选定的感测到的视频帧图像，照亮所述相应视场；/n将选定的视频帧图像传送到相应视频输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180720 US 16/041,6051.一种在医疗手术中使用两个内窥镜的方法，每个内窥镜包含相应视场的图像传感器、视频输出和具有所述相应视场的直接照明的第一模式的光源，所述方法包括以下步骤：
将所述内窥镜定位在手术部位处；
使所述两个内窥镜的所述图像传感器之间的定时同步；
用所述图像传感器中的每一个感测视频帧图像；
从两个图像传感器中交替地选择感测到的视频帧图像；
激活和撤销激活所述光源的所述第一模式以提供第一模式直接照明，从而仅针对相应内窥镜的选定的感测到的视频帧图像，照亮所述相应视场；
将选定的视频帧图像传送到相应视频输出。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤：
从每个图像传感器分别保存所述选定的感测到的视频帧图像，传输所述选定的视频帧图像的步骤包含，传输每个保存的选定的感测到的视频图像的最后保存的选定的视频帧图像；
将所述选定的视频帧图像传送到所述相应视频输出。


3.根据权利要求1所述的方法，每个内窥镜的所述光源均具有第二背景照明模式，所述方法进一步包括以下步骤：
所述内窥镜中的每一个的所述光源用第二模式背景照明来照亮未选择的感测到的视频帧图像的感测。


4.一种医疗成像系统，其包括：
第一内窥镜，其包含第一远端、第一摄像机和第一光源，所述第一摄像机具有来自所述第一远端的第一视场、连续地感测所述第一视场的视频帧图像的第一图像传感器、和能够收集感测到的视频帧图像的第一帧存储器，所述第一光源能够从所述第一内窥镜的所述远端照亮所述第一视场，所述第一光源包含提供直接照明的第一模式；
第二内窥镜，其包含第二远端、第二摄像机和第二光源，所述第二摄像机具有来自所述第二远端的第二视场、连续地感测所述第二视场的视频帧图像的第二图像传感器、和能够收集感测到的视频帧图像的第二帧存储器，所述第二光源能够从所述第二内窥镜的所述第二远端照亮所述第二视场，所述第二光源包含提供直接照明的所述第一模式；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·肯尼迪，D·A·达方索，
申请(专利权)人：阿思雷克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US