用于微创外科手术的脱耦的多相机系统的制作方法_3

文档序号:8908239阅读:来源:国知局
,所述处理单元整理用于显示的图像数据并且经由另一个数据线32输送给显示单元33。显示单元33能够示出2D的和3D的图像数据,例如分开地示出,然而也能够组合地以唯一的图像或唯一的图像序列示出。
[0041]操作和指示单元34经由适当的数据连接装置52与处理单元31耦联。外科医生能够经由操作和指示单元34将控制指令发送给处理单元31以选择、处理和显示图像数据。处理单元31借助于适当的数据连接装置32与指示单元33连接。指示单元33能够示出由2D概观相机和3D细节相机提供的图像/图像序列以及附加的在处理单元31中产生的信息、例如外科器械的轨迹,要么作为单独的图像/图像序列示出,要么作为借助2D概观相机和/或3D细节相机的图像信息计算的图像和/或图像序列示出。
[0042]图3示出根据本发明的多相机系统。经由套管Ia实现穿过身体组织2进而进入到患者的体内。通过套管la,能够将用于第一 2D概观相机的附加承载件3a引入到身体中。附加承载件3a构造成,使得所述附加承载件能够实现用于供外科器械用的旋转对称的、棒状地构造的其他的主承载件4a的管形的穿引部。在附加承载件3a上经由活节6a固定相机支架5a,使得所述相机支架在穿过套管Ia之后能够基本上相对于旋转轴线通过枢转运动7a向外翻转90°。相机支架5a承载附加图像传感器,所述附加图像传感器由图像传感器9a和具有开口角18a的广角成像光学元件8a构成。为了照亮视域,相机支架5a此外配设有附加照明单元,所述附加照明单元由光源Ila和相应的具有开口角19a的广角成像光学元件1a构成。所述光学成像光学元件1a构造成,使得除了广角成像光学元件8a和广角光学成像元件1a之间的视差之外,照亮整个由图像传感器9a和与其连接的广角成像光学元件8a检测的视域。相机支架5a与附加图像传感器和附加照明单元一起形成用于产生第一 2D概观图像的第一 2D概观相机。优选地,图像传感器9a表现为分辨率是1920 X 1080像素或更高的CCD或CMOS传感器。通过第一 2D概观相机在外部的套管Ia上的适当的定位,所有其他经由套管lb、lc、ld引入到身体中的外科器械或内窥镜处于第一 2D概观相机的视域中并且能够通过所述第一 2D概观相机光学地检测并且在图像传感器9a上成像。
[0043]将采集的图像数据经由数据线29a输送给处理单元31,所述处理单元整理用于显示的图像数据并且经由另一个数据线32输送给显示单元33。显示单元33能够显示2D和3D图像数据,例如分开地显示,然而也能够以组合的方式在唯一的图像或唯一的图像序列中显示。
[0044]经由套管Id实现穿过身体组织2进而进入到患者的体内。通过套管ld,能够将用于第二 2D概观相机的附加承载件3d引入到身体中。附加承载件3d构造成,使得所述附加承载件能够实现用于供外科器械用的旋转对称的、棒状地构造的其他的主承载件4d的管形的穿引部。在附加承载件3d上经由活节6d固定相机支架5d,使得所述相机支架在穿过套管Id之后能够基本上相对于旋转轴线通过枢转运动7d向外翻转90°。相机支架5d承载附加图像传感器,所述附加图像传感器由图像传感器9d和具有开口角18d的广角成像光学元件8d构成。为了照亮视域,相机支架5d此外配设有附加照明单元,所述附加照明单元由光源Ild和相应的具有开口角19d的广角成像光学元件1d构成。所述光学成像光学元件1d构造成,使得除了广角成像光学元件8d和广角光学成像元件1d之间的视差之外,照亮整个由图像传感器9d和与其连接的广角成像光学元件8d检测的视域。相机支架5d与附加图像传感器和附加照明单元一起形成用于产生第二 2D概观图像的第二 2D概观相机。优选地,图像传感器9d表现为分辨率是1920 X 1080像素或更高的CXD或CMOS传感器。通过第二 2D概观相机在外部的套管Id上的适当的定位,所有其他经由套管la、lb、lc引入到身体中的外科器械或内窥镜处于第二 2D概观相机的视域中并且能够通过所述第二 2D概观相机光学地检测并且在图像传感器9d上成像。
[0045]将采集的图像数据经由数据线29d输送给处理单元31,所述处理单元整理用于显示的图像数据并且经由另一个数据线32输送给显示单元33。显示单元33能够显示2D和3D图像数据,例如分开地显示,然而也能够以组合的方式在唯一的图像或唯一的图像序列中显示。
[0046]在旋转对称的主承载件4b的端部上存在2个相机模块或两个图像采集装置20a、21a、22a、20b、21b、22b,其尤其由各2个安装在2个相机支架20a和20b上的成像光学元件22a和22b构成。相机支架20a和20b经由形成枢转轴线的活节25a和25b与主承载件4b连接,使得其在引入到身体中之后能够沿枢转方向26a或26b相对于主承载件4b的旋转轴线向外翻转90°。为了照亮视域,在主承载件4b的、也固定有可向外翻转的相机支架20a和20b的端部上安装由光源23和成像光学元件24构成的照明单元。相机支架20a和20b此外承载图像采集器,所述图像采集器由图像传感器21a和21b以及成像光学元件22a和22b构成。这两个图像采集装置20a、21a、22a、20b、21b、22b共同形成3D细节相机。由光源23和成像光学元件24构成的照明单元优选能够作为直接的LED光源构造成,使得与适当的成像光学元件24相关联,LED的放射角选择成,使得完全照亮由两个图像传感器21a和21b和与其连接的成像光学元件22a和22b成像的视域。
[0047]所采集的图像数据经由数据线30输送给处理单元31,所述处理单元整理用于显示的图像数据并且经由另一个数据线32输送给显示单元33。显示单元33能够示出2D和3D图像数据,例如分开地示出,然而也能够以组合的方式在唯一的图像或唯一的图像序列中示出。
[0048]图4示出用于在微创手术、例如腹腔镜学中使用的外科手术机器人系统中使用由3D细节相机和两个2D概观相机组成的显示解决方案。示出根据本发明的机器人系统的一个实施方式,所述机器人系统具有4个机器人臂45、47、49、51和4个套管入口 44、46、48、50,其中44包含套管Ia上的在图3中示出的第一 2D概观相机,46包含套管Ib上的在图1中示出的3D细节相机,50包含套管Id上的在图3中示出的第二 2D概观相机并且48包含用于另一个外科器械4c的入口的套管lc。用于第一 2D概观相机的入口 44借助于预定位装置45与弯曲引导装置43连接。用于3D细节相机的入口 46借助于预定位装置47与弯曲引导装置43连接。用于外科器械的入口 48借助于预定位装置49与弯曲引导装置43连接。用于第二 2D概观相机的入口 50借助于预定位装置51与弯曲引导装置43连接。预定位装置能够无源地、即通过手动的调整或也能够有源地实现。预定位装置本身借助于适当的固持件、例如作为弯曲引导装置43的固持件固持。所述弯曲引导装置43能够借助于活节42相对于患者定位。悬臂41与可移动的承载系统40连接进而能够实现整个承载系统相对于手术台39的定位。经由操作和指示单元34,能够为操作者输出预定位装置的当前的状态。经由操作和指示单元34,操作者能够输入控制指令,所述控制指令经由适当的数据连接装置35发送给控制单元36并且由所述控制单元发送给用于2D概观相机44和50的入口、用于3D细节相机46的入口、入口 48、预定位装置45、47、49、51以及发送给弯曲引导装置43以进行继续处理。控制单元36经由适当的数据连接装置37与承载系统连接。手术台39能够在控制方面经由数据连接装置38同样与控制单元36连接,以便在手术台的位置、例如高度改变的情况下,在控制单元中处理和信令化所述位置改变。借此,患者位置的改变能够基于手术台39的位置改变来评估。
[0049]将所采集的图像数据经由数据线29a、29b、30输送给处理单元31,所述处理单元整理用于显示的图像数据并且经由另一个数据线32输送给显示单元33。显示单元33能够示出2D的和3D的图像数据,例如分开地示出,然而也能够组合地以唯一的图像
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