具有多个立体相机的成像设备的制作方法

专利2026-10-06  1



背景技术:

1、手术是一门艺术。有成就的艺术家创作的艺术品远远超出了普通人的能力。艺术家使用画笔将多罐涂料转换为生动的图像,这些图像引起了观众强烈而独特的情感。艺术家将普通的文字写在纸上,并将其变成戏剧性的且令人振奋的表演。艺术家掌握乐器使它们发出优美的音乐。类似地,外科医生使用看似普通的手术刀、镊子和探针,创造改变生命的生物学奇迹。

2、像艺术家一样,外科医生也有他们自己的方法和偏好。有抱负的艺术家被教导他们的工艺基础知识。初学者经常遵循规定的方法。随着他们获得经验、信心和知识,他们发展出他们自己的独特技艺以反映出他们自己和他们的个人环境。类似地,医学生被教导手术例程的基础知识。他们关于这些方法上经过严格测试。随着这些学生通过实习和专业实践取得进步,他们会基于他们认为的应该完成手术的最好方式来发展基础知识的衍生(仍在医学标准之内)。例如,考虑由不同的知名外科医生执行的相同医疗例程。事件的顺序、起搏、工作人员的安排、工具的放置以及对成像设备的使用在各外科医生之间基于他们的偏好而有所不同。甚至切口的大小和形状对外科医生来说也可能是独一无二的。

3、外科医生的艺术般的独特性和成就使他们会对改变或更改他们的方法的手术工具非常谨慎。工具应是外科医生的延伸,能同时操作和/或协调同步地操作。决定例程流程或改变外科医生节奏的手术工具常常会被丢弃或被修改以使符合要求。

4、在示例中,考虑了显微手术可视化,其中,某些手术例程涉及的患者结构对于人类来说太小以至于无法用肉眼轻易地看见。对于这些显微手术例程,需要放大以充分观察微观结构。外科医生通常需要可视化工具,这些工具是他们眼睛的自然延伸。的确,显微手术可视化的早期工作包括将放大透镜附接到头戴式光学接目镜(称为手术放大镜)上。第一副是在1876年开发的。如今外科医生仍在使用大幅改进版本的手术放大镜(某些包括光学变焦和集成光源)。图1示出了具有光源102和放大透镜104a-b的一副手术放大镜100的图。手术放大镜能沿用150年可以归因于它们实际上是外科医生眼睛的延伸。

5、尽管手术放大镜被长时间使用,但它们并不完美。带有放大透镜和光源的放大镜(比如图1的手术放大镜100)具有大得多的重量。即使在外科医生的面部前施加很小的重量,也可能增加不适感和疲劳感,尤其是在持续很久的手术中。手术放大镜100还包括连接到远处电源的电缆106。电缆有效地起到了链条的作用,由此限制了外科医生在其手术执行期间的移动性。

6、另一个显微手术可视化工具是手术显微镜,也称为手术显微镜。手术显微镜的大范围商业发展始于1950年代,目的是替代手术放大镜。手术显微镜包括光路、透镜和聚焦元件,与手术放大镜相比,这些手术显微镜提供了更大的放大率。较大的光学元件阵列(以及所产生的重量)意味着必须将手术显微镜与外科医生分离。虽然这种分离为外科医生提供了更多的操纵空间,但手术显微镜的体积使其占用了患者上方相当大的手术空间,从而减小了手术台的大小。

7、图2示出了现有技术的手术显微镜200的图。可以想象,该手术显微镜的大小和在手术区域内的存在使其容易被碰到。为了在显微镜头部201处提供稳定性和刚性,显微镜被连接到相对较大的伸缩臂202和204或其他类似的支撑结构。大的伸缩臂202和204占用了额外的手术空间,并降低了外科医生和工作人员的可操纵性。总的来说,图2所示的手术显微镜200可能重达350千克(“kg”)。

8、为了使用手术显微镜200观察目标手术部位,外科医生直接透过目镜206进行观察。为了减轻外科医生背上的压力,通常将目镜206沿着外科医生的自然视线定位,使用伸缩臂202来调整高度。然而,外科医生并不是仅通过观察目标手术部位来进行手术。目镜206必须被定位成使得外科医生位于到患者的工作距离的臂长内。这种精确定位对于确保手术显微镜200成为外科医生的延伸而不是阻碍是至关重要的,尤其是在长时间段使用时。

9、像任何复杂的器械一样,使用手术显微镜需要外科医生花费数十至数百小时才能感到舒适。如图2所示,手术显微镜200的设计需要从外科医生到目标手术部位的大致90°角的光路。例如,需要从目标手术部位到显微镜头部201的完全竖直的光路。这意味着每次显微手术例程都必须将显微镜头部201定位在患者的正上方。另外,外科医生必须几乎水平地(或者向下某个微小的角度)向目镜206里看。外科医生的自然倾向是将他的视线引导至其在手术部位处的手。一些外科医生甚至想将其头部移近手术部位,以更精确地控制其手的移动。遗憾的是,手术显微镜200没有给予外科医生这种灵活性。相反,手术显微镜200无情地决定了外科医生在其手术执行期间必须将其眼睛放在目镜206上并且将其头部保持在臂长处,同时还要占用患者上方的宝贵手术空间。外科医生甚至不能简单地低头看着患者,因为显微镜头部201挡住了外科医生的视线。

10、更糟糕的是,有些手术显微镜(比如手术显微镜200所示)包括用于辅助手术人员(例如,助理外科医生、护士或其他临床工作人员)的第二副目镜208。第二副目镜208通常与目镜206成直角定位。目镜206与目镜208之间的接近决定了助手必须紧靠着外科医生站立(或坐着),这进一步限制了移动。对于一些喜欢有一定空间进行手术的外科医生来说,这可能会是令人厌烦的。尽管具有放大的益处,但是手术显微镜(如手术显微镜200)并不是外科医生的自然延伸。相反,它们是手术室里的专横决定者。因此,本领域需要改进的手术显微镜。


技术实现思路

1、本公开的多个方面提供了一种眼科成像设备。该眼科成像设备包括第一相机头,该第一相机头安装在与患者眼睛相关联的目标手术部位上方的第一轨道位置,其中,该第一相机头包括至少一个立体透镜组以提供该目标手术部位的第一视角。另外,该眼科成像设备包括至少第二相机头,该第二相机头安装在该目标手术部位上方的第二轨道位置,其中,该第二相机头包括至少一个额外的立体透镜组以提供与该目标手术部位的第一视角不同的该目标手术部位的第二视角。

2、本公开的多个方面提供了一种使用眼科成像设备来显示目标手术部位的立体视频数据的方法。该方法包括:使用第一相机头的至少一个立体透镜组来接收来自与患者眼睛相关联的目标手术部位的光,其中:该第一相机头安装在该目标手术部位上方的第一轨道位置,并且该至少一个立体透镜组提供该目标手术部位的第一视角。该方法进一步包括:使用第二相机头的至少一个其他立体透镜组来接收来自该目标手术部位的光,其中:该第二相机头安装在该目标手术部位上方的、不同于第一轨道位置中的第二轨道位置,并且该至少一个其他立体透镜组提供与该目标手术部位的第一视角不同的该目标手术部位的第二视角。该方法进一步包括:基于使用该至少一个立体透镜组接收到的光来生成图像数据、基于使用该至少一个其他立体透镜组接收到的光来生成额外的图像数据、将该图像数据转换为立体视频数据以及将该额外的图像数据转换为额外的立体视频数据、以及将该立体视频数据或该额外的立体视频数据中的至少一者显示在显示监视器上。

3、通过以下结合附图对实施本公开的最佳模式的详细描述,本公开的上述特征和优点以及其他可能的特征和优点将显现。


技术特征:

1.一种眼科成像设备,包括:

2.如权利要求1所述的眼科成像设备,其中:

3.如权利要求1所述的眼科成像设备,其中:

4.如权利要求3所述的眼科成像设备,其中:

5.如权利要求4所述的眼科成像设备,其中:所述第一相机头的第一立体透镜组和所述第二相机头的第三立体透镜组各自分别至少包括第一固定焦距透镜,所述第一固定焦距透镜被配置为将所接收到的光根据第一固定放大倍数进行放大。

6.如权利要求5所述的眼科成像设备,其中:所述第一相机头的第二立体透镜组和所述第二相机头的第四立体透镜组各自分别至少包括第二固定焦距透镜,所述第二固定焦距透镜被配置为将所接收到的光根据与所述第一固定放大倍数不同的第二固定放大倍数进行放大。

7.如权利要求4所述的眼科成像设备,其中:所述第一处理器进一步被配置为将所述第一立体视频数据与所述第二立体视频数据同时显示在所述显示监视器上。

8.如权利要求4所述的眼科成像设备,其中:所述第二处理器被配置为将所述第三立体视频数据与所述第四立体视频数据同时显示在所述显示监视器上。

9.如权利要求4所述的眼科成像设备,其中:所述第一处理器和所述第二处理器被配置为将所述第一立体视频数据、所述第二立体视频数据、所述第三立体视频数据和所述第四立体视频数据的不同组合显示在所述显示监视器上。

10.如权利要求4所述的眼科成像设备,其中:

11.如权利要求10所述的眼科成像设备,其中:

12.一种使用眼科成像设备来获取目标手术部位的立体视频数据的方法,包括:

13.如权利要求12所述的方法,其中:

14.如权利要求13所述的方法,其中:

15.如权利要求13所述的方法,其中:

16.如权利要求13所述的方法,进一步包括:


技术总结
本公开提供了用于显示与目标手术部位的不同视角相关联的立体视频数据的技术和设备。示例眼科成像设备包括第一相机头,该第一相机头安装在与患者眼睛相关联的目标手术部位上方的第一轨道位置,其中,该第一相机头包括至少一个立体透镜组以提供该目标手术部位的第一视角。另外,该眼科成像设备包括至少第二相机头,该第二相机头安装在该目标手术部位上方的第二轨道位置,其中,该第二相机头包括至少一个额外的立体透镜组以提供与该目标手术部位的第一视角不同的该目标手术部位的第二视角。

技术研发人员:G·梅耶斯,E·阿斯普内斯
受保护的技术使用者:爱尔康公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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