远侧末端成像视场中的测量标记的制作方法

本公开涉及医疗设备，并且更具体地，涉及用于内窥镜检查手术的测量设备，以及使用这种医疗设备的方法。

背景技术：

1、良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia，bph)是中老年男性常见的疾病，涉及前列腺增大导致前列腺尿道收缩，引起尿流阻力。治疗可能涉及将蒸气注射到前列腺中。示例手术是rezūmtm水蒸气手术，其中无菌水蒸气(蒸汽)被注入到前列腺的增大部分。蒸汽导致引起增大的前列腺细胞死亡，然后导致前列腺萎缩，这进而创造了更开放的尿通路。该手术可以涉及诸如在美国专利no.8,273,079、10,194,970和10,342,593，中描述的设备，所有这些都通过引用被并入。

2、在rezūmtm手术中，医师将设备向远端移动并找到膀胱颈开口，然后向近端移动以找到精阜。前列腺组织在这两个标志之间进行治疗。使用目前的rezūmtm系统，一个视觉框架约为5mm，因此通过计数框架，医师可以估计前列腺长度。类似的估计也被用来计算前列腺的高度。这给出了关于需要多少注入点和注入点的模式(直线或双线或z模式等)的粗略估计。目前的建议是每1cm有一个注射点。存在一种猜测，即如果治疗点太近，这会产生不必要的组织炎症的风险，或者如果治疗点相距太远，这会产生无效治疗的风险。如今使用的眼球法非常容易受到这种可变性的影响。目前正在需要提供清晰的测量标记设备和方法。

3、对于任何成像系统，用户都需要知道正在显示的对象的实际物理尺寸，以精确地解释图像。对于在空间中的固定点处成像2d场景的光学成像系统，这通常通过校准系统的光学参数(诸如焦距和失真)以及使用计算像素尺寸的信息(通常使用比例尺显示)来实现。这在对具有显著深度的3d场景成像的单目光学成像系统中是不可能的。在这些系统中，尽管图像传感器像素尺寸是固定的，但所显示的对象的物理尺寸取决于该对象距收集光学器件的距离。两个尺寸相同的对象在图像中会显得不同；离光学器件较远的对象会显得较小。

4、这是所有内窥镜系统中常见的问题。解决这一问题对于输尿管镜手术尤为重要。了解肾结石(和/或残留的结石碎片)的物理尺寸可以直接影响手术决策和整体手术效率。单独的光学校准在输尿管镜应用中是不够的，因为解剖特征和/或结石碎片与主物镜具有显著距离范围。

5、在目前的实践中，使用与已知直径的对象的直观比较(例如将结石的尺寸与相邻的激光纤维进行比较)来估计视场尺寸。这种直觉通常是通过手术期间重复的确定尺寸错误建立起来的，这是一种固有的缺陷方法。外科医师也需要大量的时间来发展这种直觉。在这一关键的确定尺寸步骤期间提供指导将提高手术疗效，促进护理的标准化，并提高患者的安全性。

技术实现思路

1、本公开提供了针对医疗设备的设计、材料、制造方法和使用替代方案。一种用于在内窥镜手术期间提供解剖距离测量的示例系统，包括：细长工具，在细长工具的远端上具有第一标记，该第一标记沿着工具纵向延伸并被配置为在内窥镜从成像视场中是可视的；以及视频处理器，其被配置为在视场图像中将第一标记显示为虚拟标记，该第一标记包括等距离地间隔开、优选地间隔开1mm并且沿着工具纵向延伸的参考线。

2、对于上述实施例可替选地或附加地，视频处理器进一步被配置为显示表示在视场中可视的解剖结构的第二虚拟标记。

3、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，视频处理器进一步被配置为将虚拟标记叠加到工具的远端上并且在工具被旋转和轴向移动时将虚拟标记相对于工具保持在适当位置。

4、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该系统还包括倾斜和/或旋转传感器，该倾斜和/或旋转传感器被配置成感测工具的倾斜和/或旋转，以使虚拟标记相对于工具保持在适当位置。

5、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，虚拟标记在尺寸上被缩放以描绘深度。

6、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，标记的一部分是工具上的物理标记并且标记的一部分是虚拟的并且在视场中是可视的。

7、一种用于在内窥镜手术期间提供解剖距离测量的示例设备包括细长工具，在该细长工具的远端上的具有第一标记，该第一标记沿着工具纵向延伸并且被配置为在内窥镜的成像视场中是可视的。

8、对于上述实施例可替选地或附加地，第一标记是工具上横向于该工具的纵向轴线的物理线，该线沿着工具的相对两侧纵向地间隔1mm放置。

9、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该设备还包括第二物理标记，该第二物理标记包括沿该工具的至少一侧纵向间隔5mm的线。

10、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该工具具有宽度，且第二物理标记以1mm增量(increment)跨该宽度延伸，其中第一物理标记和第二物理标记在视觉上是不同的。

11、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，第一标记包括被涂在工具上的几何图案，其中几何图案的区域具有已知的尺寸。

12、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，第一标记是工具中的凹槽或工具上的凸起标记。

13、用于在内窥镜手术期间提供解剖距离测量的示例方法包括：将第一标记放置在细长工具的远端上，该第一标记沿着工具纵向延伸并被配置为在内窥镜的成像视场中是可视的；延伸细长工具穿过内窥镜直到第一标记在成像视场中可视；以及基于第一标记测量解剖距离。

14、对于上述实施例可替选地或附加地，第一标记是工具上横向于工具的纵向轴线的物理线，该线沿工具的相对两侧纵向地间隔1mm放置。

15、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该方法进一步包括第二物理标记，该第二物理标记包括沿该工具的至少一侧纵向间隔开5mm的线。

16、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该工具具有宽度，且第二物理标记以1mm增量跨该宽度延伸，其中该第一物理标记和第二物理标记在视觉上是不同的。

17、对于上述实施例可替选地或附加地，第一标记包括被涂在工具上的几何图案，其中几何图案的区域具有已知尺寸，其中该方法还包括通过将未知对象的观察尺寸与工具上的几何图案的已知尺寸进行比较来确定未知对象在视场中的尺寸和/或位置。

18、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，第一标记是工具中的凹槽或工具上的凸起标记。

19、对于上述任一实施例可替选地或附加地，第一标记是由处理器在视场图像中显示的虚拟标记，第一标记包括间隔开1mm且沿工具纵向延伸的参考线。

20、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该方法还包括表示在视场中可视的解剖结构的第二虚拟标记。

21、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，虚拟标记被叠加到工具的远端上并且在工具被旋转和轴向移动时相对于工具保持在适当位置。

22、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该方法还包括倾斜和/或旋转传感器，该倾斜和/或旋转传感器被配置成感测工具的倾斜和/或旋转以使虚拟标记相对于工具保持在适当位置。

23、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，虚拟标记在尺寸上被缩放以描绘深度。

24、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，标记的一部分是工具上的物理标记并且标记的一部分是虚拟的并且在视场中是可视的。

25、在内窥镜视场中识别工具的示例方法包括在多个工具的每个的一部分上应用不同的几何图案，通过内窥镜插入多个工具中的至少一个，以及基于在视场中看到的集合图案识别多个工具中的一个何时进入到视场中。

26、对于上述实施例可替选地或附加地，该方法还包括基于几何图案确定工具的旋转和轴向位置。

27、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，使用至少两种高对比度颜色将几何图案涂在工具上。

28、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，几何图案包括交替的黑色和白色区域。

29、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，几何图案包括以渐变间隔定位的变化厚度的线。

30、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，每个工具具有远侧末端和轴，其中远侧末端具有第一图案而轴具有不同于第一图案的第二图案。

31、对于上述实施例中的任一项可替选地或附加地，该方法还包括通过将工具放置在结构或对象附近并将结构或对象的轮廓与工具上的几何图案比较来确定在视场中看到的解剖结构或未知对象的尺寸和/或位置。

32、确定关于患者体内的未知对象或解剖结构的位置和/或尺寸信息的示例方法包括将具有相机和光源的内窥镜插入到患者体内，使用内窥镜传送未知对象或解剖结构的图像，显示所传送的图像，通过内窥镜插入具有几何图案的工具，并将工具定位在未知对象或解剖结构附近，其中几何图案的尺寸是已知的，通过将未知对象或解剖结构与几何图案进行比较来确定关于未知对象或解剖结构的位置和/或尺寸信息。

33、一些实施例、方面和/或示例的上述概要并不旨在描述本公开的每个实施例或每个实施方式。下面的附图和详细描述更具体地举例说明了这些实施例。