专利名称：用于原位手术应用的准直光束测量学系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种测量目标部位范围(dimension)的方法。更具体地,本公开涉及一种在目标部位上投射已知大小的图案以测量目标部位的方法。
背景技术：
如腹腔镜、内窥镜·和胸腔镜手术的微创手术具有优于传统开放手术的很多优点。特别是，微创手术并不需要大切口，因此减少了不适性、恢复时间以及与传统开放手术相关的许多有害副作用。微创手术是通过患者皮肤中的小开口来进行的。这些开口可以是皮肤中的切口或者可以是天然出现的身体孔口(例如，口腔、肛门或阴道)。通常，使用吹入气体来扩大目标手术部位周围的区域以产生更大、更容易进入的工作区域。在微创手术操作的过程中，外科医生通常难以确定手术部位中各种器官、组织和其他结构的大小。存在用于手术部位测量的各种原位手术测量学方法。这样的方法需要许多移动部件以及当投射器移入或移出投射表面时迅速改变大小和/或焦点的投射图像。一直存在这样的需求:需要具有稳定焦点且不具有移动部件来操作的原位手术测量学方法。
发明内容
测量学系统包括用于传播平行光束的均匀间隔的光学构件的共线阵列。平行光束有利于在目标部位上产生光图案。所述光学构件可与内窥镜相连接或为独立的装置。所述光图案可包括均匀间隔的共线点。产生光图案的光学件(optics)，例如衍射光学构件，可以由平行光束产生二维光图案。所述二维光图案可为一系列平行线或形成矩形网格的一系列正交线。所述平行光束可由准直发射器形成。可选地，它们可以借助于来自镜子、棱镜或者部分反光且部分透光的平行表面的入射光束的反射而形成。测量目标部位的范围的方法包括以下步骤:投射均匀间隔的平行光束以在目标部位上形成具有均匀间隔单元(element)的光图案，对齐所述光图案以使最大数量的均匀间隔单元沿所述范围定位以及对沿所述范围定位的最大数量的均匀间隔单元进行计数。所述均匀间隔单元可为共线点或平行线。所述光图案可为形成矩形网格的一系列正交线。
当结合附图时，根据下文的详细说明，本公开的上述和其他方案、特点和优势将变得更加明显，在附图中:图1为根据本公开原理的测量学系统的侧视示意图2A-2B为图1的测量学系统的使用方法的侧视示意图；图3为根据本公开的另一个实施例的测量学系统的侧视示意图；图4为根据本公开的另一个实施例的测量学系统的侧视示意图；图5为根据本公开的另一个实施例的测量学系统的侧视示意图；图6为根据本公开的另一个实施例的测量学系统的侧视示意图；以及图7为根据本公开的另一个实施例的测量学系统的侧视示意图。
具体实施例方式在下文中参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅为公开内容的示例并且可以不同的形式来实施这些实施例。为避免以不必要的细节使本公开变得含混不清，没有详细描述已知的功能或构造。因此，不应将在此公开的特定功能和结构细节理解为限制，其仅为权利要求的基础，并为用于教导本领域技术人员的代表性基础以使他们实际上能以任何适合的详尽结构而变化性地应用本公开。在附图的全部说明中，相同的附图标记可以指示类似或相同的零件。如在附图中所示出和贯穿以下说明书所描述的，如当涉及手术器械上的相对定位时所常用的，术语“近侧”指的是装置靠近用户的一端，而术语“远侧”指的是装置远离用户的一端。术语“临床医生”指的是执行包括在此描述的实施例的使用的医疗操作的任何医疗职业者(即医生、夕卜科医生、护士等)。如图1所示，图示了根据本公开的实施例的测量学系统100。测量学系统100包括光列(light row) 102，光列102具有连接至其上的光发射器110。光发射器110的不同实施例包括LED和激光二极管。每个光发射器110发射用于在目标部位“S”上产生光图案140的光束130。光束130大致上是平行的。相邻的光束130之间具有大致上均匀的距离dx。光束130可为准直的以增加光图案140的精确性。光束130可为任意适合形式的光，例如相干的、部分相干的、可见的、红外的或紫外的。可以使用532nm的波长以使光束130与人体中任何天然出现的组织的颜色区别开来。光图案140可为适于测量目标部位“S”的范围的任意图案。光图案140可为由平行光束130产生的平均间隔点的一维图案。可以通过对在目标部位“S”上出现的平均间隔点的数量n进行计数并用距离dx乘以数量n来确定目标部位“S”的范围的测量值。由于所述范围的实际大小在(n-l)dx之间，两种计算方法的最大误差均小于dx。计算方法(n-1/2)dx得到最大误差为±l/2dx的值。转向图2A-2B，其示出了测量学系统100的使用方法。如图2A所示，目标部位“S”存在于组织“T”下面的体腔“C”内。测量学系统100连接至具有可致动手柄“H”的手术器械“N”的远侧端。通过位于组织“T”中的开口中的手术进入口件“P”插入手术器械“N”。通过手术进入口件“P”插入内窥镜“E”以观察目标部位“S”。在插入过程中，光列102大致上与手术器械“N”平行。如图2B所示，例如，通过手术器械“N”的手柄“H”的致动或通过来自其他手术器械的操作，可以使光列102围绕手术器械“N”的远侧端旋转。光列102的旋转将光列102定位成与待测量的目标部位“S”的范围平行。光发射器110发射光束130以在目标部位“S”上产生光图案140。通过内窥镜“E”对出现在目标部位“S”上的点的数量n可视地计数。可以旋转或者通过其他方法将内窥镜“E”和/或手术器械“N”定位成使光图案140对齐，以使最大数量η的点出现在待测量的目标部位“S”的范围上。然后如上所述，可以用点的数量η和距离dx来计算所述范围。转向图3，根据本公开的可选实施例的测量学系统总地标示为100a。测量学系统IOOa与测量学系统100类似，因此将仅需要讨论确定其构造和操作的不同的部分。测量学系统IOOa具有光列102a、光发射器110和光学构件120a。光学构件120a设置在光发射器110和目标部位“S”之间。光发射器110与光列102a相连。光学构件120a的实施例包括生成折射(透镜)线或衍射(工程光漫射器)线的光学件。光学构件120a确定光束130的形状以使每条光束130都在目标部位“S”上产生线。产生的光图案140a包括对应于每个光发射器110的线，所述线具有大致均匀的距离dx。通过对在目标部位“S”上的线的数量η进行计数并应用如上所述用于测量学系统100的计算方法就可以进行测量。转向图4，根据本公开的可选实施例的测量学系统总地标示为100b。测量学系统IOOb与测量学系统IOOa类似，因此将仅需要讨论确定其构造和操作的不同的部分。测量系统IOOb包括光列102a、光发射器110和光学构件120b。光学构件120b定位在光发射器Iio和目标部位“S”之间。在一个实施例中，光学构件120b为产生交叉的光学构件，例如工程光漫射器。在另一个实施例中，光学构件120b为折射光学构件。光学构件120b确定光束130的形状以使每条光束130都在目标部位“S”上产生两条垂直交叉的线。由光束130形成的光图案140b是由交叉线形成的矩形网格。交叉点之间的各线段具有大致上均匀的距离dx。通过对目标部位“S”上的线、矩形、交点或其组合的数量进行计数并由此使用距离dx计算几何值来进行测量。转向图5，根据本公开的可选`实施例的测量学系统总地标示为200。测量学系统200与测量学系统100类似，因此将仅需要讨论确定其构造和操作的不同的部分。测量学系统200包括光列202，光列202具有与其相连接的反射器210。反射器210均匀地间隔。反射器210的实施例包括平面镜和棱镜。入射光束投射器232将入射光束234以角度α投射到反射器210上。入射光束投射器232可与光列202相连。可选地，入射光束投射器可为单独装置的组件。入射光束234足够宽，从而能被投射到测量目标部位的范围所需的数个反射器210上。反射器210将入射光束234反射成之间具有大致均匀的距离dx的光束230。入射光束234是准直的以产生大致平行的光束230。转向图6，根据本公开的可选实施例的测量学系统总地标示为300。测量学系统300与测量学系统200类似，因此将仅需要讨论确定其构造和操作的不同的部分。如图6所示，测量学系统300具有光列302，光列302包括间隔距离为dy的两个平行表面304、306。测量学系统300可进一步包括在表面304和目标部位之间产生线或交叉的光学构件320。表面304是部分反光且部分透光的。表面306至少部分是反光的。光源332朝向表面304和表面306之间的空间在方向X上投射光束330。反射器336以角度α朝向表面306反射光束330。光束330沿着光列302传播，在表面304、306之间具有多次反射。光束330入射到表面304上引起透射的光束330a朝向目标部位透射穿过表面304。透射光束330a大致平行并且其间具有大致均匀的距离dx。角度α和距离dy可以变化以改变距离dx。表面304的透光性可以构造或调整为补偿光束330沿方向X的亮度降低。转向图7，根据本公开的可选实施例的测量学系统总地标示为400。测量学系统400与测量学系统300类似，因此将仅需要讨论确定其构造和操作的不同的部分。如图7所示，测量学系统400包括光列402，光列402中具有光束分离器404。光束分离器404为部分透光且部分反光的。光束分离器404的实施例包括立方体光束分离器和部分反光的薄板。测量学系统400进一步包括用于在方向X上投射光束430按顺序通过光束分离器404的光源432。在光束430通过光束分离器404入射之后，反射光束430a就被光束分离器404朝向目标部位反射。反射光束430a大致平行并且其间具有大致均匀的距离dx。光束430的透射部分继续在方向X上行进。各光束分离器404可以具有不同的分离率以当光束430在方向X上传播时补偿光束430的亮度改变。测量学系统400可包括在光束分离器404和目标部位之间的产生线或交叉的光学构件420。测量学系统400可进一步包括光束阻件440以阻挡光束430进一步沿方向X传播。测量学系统100a、100b、200、300和400的使用方法大致与如上所述的测量学系统
100的使用方法相同。应该理解的是，上文的说明仅为本公开的示例性说明。本领域技术人员在不偏离本公开的前提下能够设计出多种替换和修改。因此，本公开旨在涵盖所有这样的替换、修改和变化。参考随附的附图描述的实施例仅仅展示了本公开的某些实施例。与如上所述和/或如随附权利要求书所述没有实质性区别的其他零件、步骤、方法和技术同样也在本公开的范围内。`
权利要求
1.一种测量学系统，其包括用于传播平行光束的均匀间隔的光学构件的共线阵列，其中，所述平行光束有利于在目标部位上产生光图案。
2.按权利要求1所述的测量学系统，其中，所述光学构件与内窥镜相连接。
3.按权利要求1所述的测量学系统，其中，所述光图案包括均匀间隔的共线点。
4.按权利要求1所述的测量学系统，其进一步包括产生光图案的光学构件，用于由所述平行光束产生二维光图案。
5.按权利要求4所述的测量学系统，其中，所述二维光图案为一系列平行线。
6.按权利要求4所述的测量学系统，其中，所述二维光图案为形成矩形网格的一系列正交线。
7.按权利要求4所述的测量学系统，其中，所述光学构件为衍射光学构件。
8.按权利要求4所述的测量学系统，其中，所述光学构件为折射光学构件。
9.按权利要求1所述的测量学系统，其中，所述光学构件为准直发射器。
10.按权利要求1所述的测量学系统，其中，所述光学构件反射入射光束。
11.按权利要求10所述的测量学系统，其中，所述光学构件为平面镜。
12.按权利要求10所述的测量 学系统，其中，所述光学构件为棱镜。
13.按权利要求10所述的测量学系统，其中，所述光学构件为部分反光且部分透光的平行表面。
14.一种测量目标部位的范围的方法，其包括以下步骤: 投射均匀间隔的平行光束以在目标部位上形成具有均匀间隔单元的光图案； 对齐所述光图案以使最大数量的均匀间隔单元沿所述范围定位；以及 对沿所述范围定位的所述最大数量的均匀间隔单元进行计数。
15.按权利要求14所述的方法，其中，所述均匀间隔单元为共线点。
16.按权利要求14所述的方法，其中，所述均匀间隔单元为平行线。
17.按权利要求14所述的方法，其中，所述光图案为形成矩形网格的一系列正交线。
全文摘要
本发明提供了用于原位手术应用的准直光束测量学系统。特别是提供一种测量学系统，包括用于传播平行光束的均匀间隔的光学构件的共线阵列。所述平行光束有利于在目标部位上产生光图案。测量目标部位范围的方法包括以下步骤投射均匀间隔的平行光束以在目标部位上形成具有均匀间隔单元的光图案，对齐所述光图案以使最大数量的均匀间隔单元沿所述范围定位以及对沿所述范围定位的最大数量的均匀间隔单元进行计数。
文档编号A61B5/00GK103082994SQ20121041393
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月25日 优先权日2011年10月27日
发明者阿列克谢·沙罗诺夫, 坎迪多·迪奥尼西奥·平托 申请人:柯惠Lp公司