具有X射线防护的增强现实护目镜的制作方法

本发明整体涉及医疗视力附件，并且特别地涉及具有x射线防护的增强现实护目镜。

背景技术

对x射线辐射防护的眼镜可由医生用于各种医疗应用中。

例如，公开内容以引用方式并入本文的美国专利5,140,710描述具有两层x辐射防护材料的眼罩。该眼罩包括金属化薄层，该金属化薄层允许伴随可见光的大量透射。在金属化薄层下面是引线层，该引线层允许有限量的可见光通过，但起到有效地吸收x辐射的作用。

本公开内容以引用方式并入本文的中国实用新型cn202060967u描述包括遮光眼罩主体的多功能视力防护保健遮光眼罩。遮光眼罩主体的两端与系带连接，并且该遮光眼罩主体设置有向内的凹腔和覆盖在该腔上的盖体。

公开内容以引用方式并入本文的美国专利5,422,684描述具有可回缩眼罩的防护眼镜形式，该可回缩眼罩保护佩戴者的眼睛免受机械、化学或辐射危害的伤害。眼罩具有伸出位置和回缩位置。

技术实现要素：

本文所述的本发明的一个实施方案提供包括双用板、检测器、和电子电路的个人显示设备。该双用板被配置为在用户观察场景时由该用户佩戴，以至少部分地阻挡x射线辐射穿过板并到达用户的眼睛，并显示待由用户观察的覆盖在场景上的信息。该检测器耦合到板并被配置为测量x射线辐射的水平。该电子电路连接到板和检测器，并被配置为与板交换显示信号以便显示该信息，并发送由检测器测量的表示x射线辐射水平的控制信号。

在一些实施方案中，该电子电路包括收发器，该收发器被配置为与外部系统交换显示信号和控制信号。在其它实施方案中，外部系统包括成像系统。在其它实施方案中，双用板包括被配置为阻挡x射线辐射的至少一部分的纳米颗粒。

在一个实施方案中，纳米颗粒包括铅或铈。在另一个实施方案中，双用板至少包括材料膜，该材料膜被配置为阻挡x射线辐射的至少一部分。在又一实施方案中，电子电路被配置为在由检测器测量的x射线辐射的水平超过预定阈值的情况下发出警示。

在一些实施方案中，场景呈现患者的器官，在该患者的器官中用户执行医疗过程。在其它实施方案中，信息至少包括施加在器官上的医疗设备的标记。在其它实施方案中，信息至少包括器官的至少一部分的解剖图像。

根据本发明的实施方案，另外提供用于制造个人显示设备的方法，该方法包括提供双用板，该双用板在用户观察场景时由用户佩戴，该板能够(i)至少部分地阻挡x射线辐射穿过板并到达用户的眼睛，以及(ii)显示待由用户观察的覆盖在场景上的信息。测量x射线辐射水平的检测器耦合到板。电子电路连接到板和检测器，以用于与板交换显示信号，并用于发送由检测器测量的表示x射线辐射水平的控制信号。

以下结合附图根据本发明的实施方案的详细说明将更全面地理解本发明，在附图中：

附图说明

图1是根据本发明的实施方案的外科系统的示意性图解；

图2a是根据本发明的实施方案的在医疗过程中所使用的护目镜的示意性图解。并且

图2b是框图，其示意性地示出根据本发明的实施方案的在医疗过程中所使用的护目镜。

具体实施方式

概述

x射线系统诸如荧光镜用于在各种医疗诊断和外科手术中对患者器官进行成像。执行此类手术的医生可每天暴露于过量的x射线辐射，并因此可使用抵抗辐射的防护措施，诸如射线不可透的围裙、环形颈部防护或x射线眼罩，以用于保护眼组织免受辐射。

下文描述的本发明的实施方案提供其中组合在眼睛免受x射线辐射的防护和用于执行手术的显示器的方法和设备。

在一些实施方案中，可由暴露于x射线辐射的医生佩戴个人显示设备，诸如护目镜。该护目镜包括双用板，该双用板被配置为(i)使用增强现实技术显示信息，以及(ii)阻挡x射线辐射的至少一部分穿过板并到达医生眼组织。

在实施方案中，护目镜包含阻挡x射线辐射的至少一部分的材料。该材料可例如以颗粒的形式装入护目镜中或者作为膜施加到护目镜表面上。

在一些实施方案中，医生观察场景诸如患者的器官，同时覆盖在该场景上的相关信息显示在护目镜的双用板上。所显示的信息可包括所考虑的器官的剖面图像、医疗设备的标记，或在手术期间与医生相关的任何其它信息。

在一些实施方案中，护目镜包括x射线检测器，该x射线检测器被配置为测量在护目镜附近的x射线辐射的水平。

在一些实施方案中，护目镜包括电子电路，该电子电路电连接到板和检测器。电路被配置为与板交换显示信号以便将信息显示给医生，并发送由检测器测量的表示x射线辐射水平的控制信号。

本发明所公开的技术使医生能够在整个手术期间将其注视力和注意力集中在患者上，当保护其眼睛免受x射线辐射时并同时显示成功地执行手术所需的信息。

系统说明

图1是根据本发明的实施方案的外科系统20的示意性图解。在一些实施方案中，系统20可应用于微创手术，如图1所示，其中医生40使用合适的导管22和显示在显示器46上的患者26的心脏(或任何其它考虑中的器官)的图像44执行手术。

在其它实施方案中，系统20可应用于任何其它医疗过程中，诸如心内直视手术，其中医生40直接可见患者心脏。在这些实施方案中，替代或除了导管22之外，医生40可使用各种合适的外科工具。

在一些实施方案中，系统20包括荧光镜成像系统36，该荧光镜成像系统36被配置为产生患者26的所考虑的器官(例如，心脏)的x射线图像。系统36包括x射线源52和x射线检测器54，该x射线源52和x射线检测器54安装在c形臂62上。x射线源52被配置为将x射线70照射到躺在可移动工作台28上的患者26上。位于工作台28下方的检测器54被配置为对穿过患者26的x射线70进行成像。

在一些实施方案中，系统20包括由医生40佩戴的个人显示器，诸如护目镜30。护目镜30被配置为部分地或完全地阻挡x射线70到达医生40的眼睛，并且与系统20的操作控制台24交换显示信号，以便显示覆盖在由医生40观察的场景上的信息。护目镜30在下图2a和图2b中另外详细地示出。

本公开中的术语“护目镜”和“眼镜”可互换使用，并且是指图1所示的护目镜30，其为由医生40使用的防护眼镜。

在一些实施方案中，控制台24包括收发器50，该收发器50被配置为与护目镜30交换无线信号60。在实施方案中，信号60包括与护目镜30的电子电路(示出在图2a和图2b中)交换的显示信号。在另一个实施方案中，信号60可包括通信信号，该通信信号由安装在护目镜30上的检测器(示出在图2a中)测量的表示x射线辐射的水平，并且从护目镜30的电子电路传递至收发器50。

在一些实施方案中，控制台24包括驱动电路34，该驱动电路34经由电缆56驱动荧光镜成像系统36，并且该控制台24还被配置为接收由系统36的检测器54测量的x射线辐射信号。

在一些实施方案中，控制台24包括处理器42，通常为通用计算机，其具有用于从多个源(诸如电路34、收发器50和导管22)接收信号的合适的前端和接口电路。

在一些实施方案中，处理器42被配置为基于由系统36的检测器54测量的x射线辐射的水平来产生表示应用于患者心脏的解剖结构和医疗工具的成像信号。医疗工具可包括在微创手术的情况下的导管22，和/或用于例如心内直视手术中的任何合适的外科工具。

处理器42可通过软件进行编程，以执行由系统所使用的功能，并且该处理器将用于软件的数据存储在存储器(未示出)中。例如，该软件可通过网络以电子形式被下载到控制台24，或者其可提供在非临时性有形介质诸如光学介质、磁介质或电子存储器介质上。另选地，可通过专用或可编程数字硬件部件来执行处理器42的功能中的一些或全部。

在外科手术中使用具有x射线防护的增强现实护目镜

图2a是根据本发明的实施方案的护目镜30的示意性图解。在一些实施方案中，护目镜30包括由塑料或任何其它合适的材料制成的透明板64。板安装在由任何其它合适的材料的金属制成的框架68上。

在一些实施方案中，护目镜30包含材料72，该材料72施加在板64的整个区域上，并且该材料72被配置为防止x射线70的辐射的至少一部分到达医生40的眼组织中。

在实施方案中，材料72可包括氧化铈(ceo2)和/或氧化铅(pbo)的纳米颗粒，和/或均匀地分布(或以另一种合适的方式)并装入护目镜30的板64中的任何其它合适的材料。

另选地或除此之外，可将材料72作为一层或多层膜施加在护目镜30的外表面上，和/或作为层嵌入板64内。

需注意，施加的材料72对板64的透明度不具有显著影响。

在一些实施方案中，护目镜30包括两个显示器74，一个用于抵靠医生40的每只眼睛定位。在其它实施方案中，护目镜30可包括任何其它合适数量的显示器74，例如定位在一只选定的眼睛前方的单个显示器。

在医疗过程期间，医生40的注视力被引导到远处的场景，诸如在微创手术的情况下的图像44(图1中)，或者在心内直视手术中直接地引导到患者心脏上。在一些实施方案中，显示器74被配置为显示待由医生40观察的覆盖在场景上的信息。

在图2a的示例中，患者心脏的选定的切片的剖面图显示在两个显示器74上。在一些实施方案中，选定的切片由成像系统36采集并且可包括患者心脏内的导管22的显示器。

在一些实施方案中，护目镜30包括检测器66、和电子电路76，该检测器66和电子电路76安装在框架68上，或者另外地，以任何其它合适的方式耦合到板64。

在实施方案中，检测器66被配置为测量照射在护目镜30上的x射线70的辐射水平。在实施方案中，电子电路76安装成靠近检测器66并被配置为接收由检测器66测量的x射线辐射的水平。在下图2b中详细地示出电路76。

图2b是示意性地示出根据本发明的实施方案的护目镜30的电路76的框图。在一些实施方案中，电路76包括处理器80和收发器82。在一些实施方案中，收发器82连接到天线78，并且该收发器82被配置为与控制台24的收发器50交换无线信号60(经由天线78)。在实施方案中，信号60可包括在控制台24的处理器42与护目镜30的处理器80之间交换的显示信号。

例如，处理器80被配置为接收包括由系统36采集的患者心脏的剖面图的显示信号，并且基于该显示信号将剖面图显示在护目镜30的显示器74上，如图2a所示。在该实施方案中，医生40可看到覆盖在选定的场景上的剖面图，诸如图像44(在微创手术的情况下)或者在心内直视手术期间可直接地看到患者26的心脏的剖面图。

在另一个实施方案中，处理器80被配置为接收由检测器66测量的x射线辐射的测量值(例如，x射线辐射水平)，并且基于辐射测量值产生控制信号。在该实施方案中，控制信号经由收发器82和50传递至处理器42，该处理器42可提示医生40在所测量的辐射水平超过预定极限时停止荧光镜成像系统36的操作。在另选的实施方案中，处理器80可保持x射线辐射水平的预定阈值。在该实施方案中，处理器80被配置为在由检测器66测量的x射线辐射水平超过预定阈值时向医生40发出警示(例如，声音警报)。

在另选的实施方案中，替代或除天线78之外，护目镜30使用通信电缆(未示出)连接到控制台24。在这些实施方案中，信息和控制信号例如通过通信电缆而不是无线地在护目镜30和控制台24之间进行交换。

处理器80通常包括通用处理器，该通用处理器通过软件编程来执行本文所述的功能。软件可例如以电子形式通过网络下载到处理器，或者另选地或除此之外，软件可被提供和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁介质、光学介质或电子存储器介质)上。

虽然本文描述的实施方案主要涉及心脏手术，但是本文所述的方法和系统也可用于其它应用中，诸如应用x射线成像的任何医疗过程中。此外，本文所述的方法和系统也可用于当在医疗救治(诸如但不限于矫形外科手术、肝脏消融术或肺肿瘤消融术)期间在患者体内导航工具时暴露于x射线辐射的任何医疗装置。

因此应当理解，上述的实施方案以举例的方式引用，并且本发明不限于上文已具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所述的各种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员在阅读上述说明时会想到且未在现有技术中公开的其变型和修改。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，但是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的限定相冲突，则应只考虑本说明书中的限定。