手术用影像捕获设备及其影像撷取方法与流程

本发明涉及一种手术用影像捕获设备及其影像撷取方法，特别是指可进行影像校正的手术用影像捕获设备及其影像校正方法。

背景技术：

由于光学影像撷取技术的进步，显微手术能够在医院中被大量操作。当医生在进行显微手术时，时常需要处理非常微小而肉眼不易观察的硬或软组织，例如血管、神经等直径小于1毫米的组织，因此精准的光学影像放大设备对于显微手术而言是非常重要的。

如图1及图2所示分别为两种常用的光学影像设备，包括医疗用光学放大镜(binoculars surgical loupes)及医疗用光学显微镜(binoculars surgical microscope)。下表为二者的比较：

然而，上述两种光学影像设备仍存在以下不足：

1.在整个手术过程中，需要使用者(通常是外科医生)维持固定的工作距离和姿势，因此通常会导致骨骼肌肉疼痛。

2.持续的注视放大镜或显微镜的镜片引起的眼睛的疲劳。

3.在高的放大倍率下，放大的画面会随着使用者的生理因素所造成的头部无意识颤动而产生不稳定的抖动及偏移，此种动作会造成对焦的困难并影响画面的清晰度。

上述不足不仅会伤害使用者的健康，也会影响手术执行的效果和质量。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种手术用影像捕获设备，包括：

一穿戴架；一对旋转模块，分别设置在该穿戴架两侧，且水平高度相同；一对光学影像模块，分别设置在该旋转模块上；一对显视器，连接该穿戴架并位于该穿戴架前方；一控制单元，电连接前述旋转模块、光学影像模块及显视器。

该对光学影像模块首先撷取一基准影像，其中，该穿戴架两侧的光学影像模块分别撷取一画面，该基准影像为该两个画面重迭的部位，当该穿戴架产生偏转位移时，该对光学影像模块会撷取到一偏移影像，该控制单元会根据坐标位置比对该基准影像与该偏移影像，从而计算该偏移影像的位移量及方向，并根据该位移量及方向控制该对旋转模块移动，或者该控制单元输出该位移量及方向以供控制该对旋转模块移动，进而反向调整该光学影像模块的方向，使该对光学影像模块撷取符合该基准影像的一校正 影像，该对显视器用以显示各影像。

进一步，该穿戴架呈眼镜型态。

进一步，所述旋转模块包括一第一旋转模块以及一第二旋转模块，第一旋转模块用以垂直旋转，第二旋转模块用以水平旋转。更进一步，该第一旋转模块设置一电性连接该控制单元的第一微型马达，该第二旋转模块设置一电性连接该控制单元的第二微型马达。

进一步，所述光学影像模块包括一照明元件、一影像撷取元件及一传感器，该传感器用以接收一定位指令以确认该基准影像。

进一步，所述显视器为虚拟视网膜显示器(VRD)、LCD显视器、LED显示器、LCOS显示器或玻璃显视器(data glass)。

进一步，所述显视器通过一伸缩式的连接件连接在该穿戴架上。

进一步，该控制单元为外接式或者整合于该对光学影像模块或整合于该穿戴架上。

本发明再提出一种使用上述手术用影像捕获设备执行的手术用影像撷取方法，包括下列步骤：

A.将该穿戴架穿戴于使用者头部，并通过该对光学影像模块撷取一患部的一影像，该控制单元将该影像显示于该对显视器，用户选定基准位置后，设定该基准位置的影像为一基准影像，其中，该穿戴架两侧的光学影像模块分别撷取一画面，该基准影像为该两个画面重迭的部位；B.当使用者头部颤动或移动进而导致该穿戴架所对应的目标影像偏转位移时，该对光学影像模块会撷取到一偏移影像；C.该控制单元会根据坐标位置比对该基准影像与该偏移影像并计算该偏移影像的位移量及方向；D.该控制单元根据该位移量及方向控制该对旋转模块移动，或者用户根据该位移量及方向手动控制该对旋转模块移动，进而反向调整该光学影像模块的方向，使 该对光学影像模块撷取符合该基准影像的一校正影像。

进一步，用户在该控制单元设定一调整门坎，步骤D中，当该偏移影像的位移量及方向超过该调整门坎时，该控制单元控制该对旋转模块移动。

进一步，步骤A中，该穿戴架两侧的光学影像模块分别撷取一画面，该基准影像为该两个画面重迭的部位。

进一步，该控制单元实时更新该基准影像。

进一步，用户在该控制单元设定一预设光强度，当照射该患部的光强度与该预设光强度不相等时，该控制单元控制该光学影像模块发出的光强度，直到该患部的光强度与该预设光强度相等。

进一步，所述显视器位于使用者下眼睑处。

进一步，步骤A中，使用者通过声控、振动控制、压力控制或光学控制之一输入指令至该控制单元，以设定该基准影像。

本发明的功效在于：

能够实时校正影像的位置，确保影像随时对焦在患部，使医师能够持续获得清晰的患部影像。

附图说明

图1为现有的医疗用光学放大镜的示意图；

图2为现有的医疗用光学显微镜的示意图；

图3为本发明装置的前视图；

图4为本发明装置的侧视图；

图5为本发明装置的上视图；

图6为本发明方法的流程图。

附图标记说明：1-穿戴架；2-第一旋转模块；21-第一微型马达；3-第 二旋转模块；31-第二微型马达；4-光学影像模块；41-照明元件；42-影像撷取元件；43-传感器；5-显示器；6-连接件；7-控制单元。

具体实施方式

综合上述技术特征，本发明提供的手术用影像捕获设备及其影像撷取方法的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。

如图3至图5所示，本发明装置包括：

一穿戴架1，较佳呈眼镜型态，以方便用户穿脱；一对旋转模块，分别设置在该穿戴架1两侧，且水平高度相同，本实施例中，所述旋转模块包括一第一旋转模块2，用以垂直旋转，以及一第二旋转模块3，用以水平旋转，并且，该第一旋转模块2设置一第一微型马达21，该第二旋转模块3设置一第二微型马达31；一对光学影像模块4，分别设置在该旋转模块上，所述光学影像模块4包括一照明元件41、一影像撷取元件42及一传感器43；一对显视器5，连接该穿戴架1并位于该穿戴架1前方，本实施例中，所述显视器5通过一伸缩式的连接件6连接在该穿戴架1上，以调整该显视器5在眼球前方视线可观测的最佳位置，所述显视器5可为虚拟视网膜显示器(VRD)、LCD显视器、LED显示器、LCOS显示器或玻璃显视器(data glass)之一；一控制单元7，电连接前述旋转模块中的第一微型马达21与第二微型马达31、以及该光学影像模块4与该显视器5，其中，该控制单元7可为外接式或者整合于该对光学影像模块4或整合于该穿戴架1上，本实施例以该控制单元7整合于该对光学影像模块4其中之一为例。

如图6所示(各元件请参阅图3至图5)，该装置的影像撷取方法的步骤如下：

A.将该穿戴架1穿戴于使用者头部，此时，所述显视器5恰可位于使用者下眼睑处，方便使用者观示，并通过该对光学影像模块4的影像撷取元件42撷取一病患的患部的影像，该控制单元7将该影像显示于该对显视 器5，用户选定基准位置后，通过声控、振动控制、压力控制或光学控制之一下达一定位指令，通过该传感器43接收该定位指令并输入至该控制单元7，以设定该基准位置的影像为一基准影像，并通过该传感器43在该控制单元7设定一调整门坎。其中要说明的是，该基准影像的选择方式为该穿戴架1两侧的光学影像模块4的影像撷取元件42分别撷取一画面，该基准影像为该两个画面重迭的部位。同时，使用者根据清楚看清患部所需要的光强度(即清晰目标影像所需光强度)，通过该传感器43在该控制单元7设定一预设光强度。除此之外，使用者亦可通过该传感器43输入显微手术过程中需要该控制单元7配合处理的控制指令。

B.显微手术进行时，当使用者因生理因素造成头部无意识偏转位移，使该穿戴架1产生偏转位移时，会使得该对光学影像模块4的影像撷取元件42撷取到一偏移影像。

C.该控制单元7会根据预设好的坐标系统，比对该基准影像与该偏移影像的坐标位置，从而计算该偏移影像的位移量及方向。

D.当该偏移影像的旋转角度超过该调整门坎时，该控制单元7根据该旋转角度而启动该第一微型马达21与第二微型马达31移动，使该第一旋转模块2与该第二旋转模块3反向调整该光学影像模块4的方向，以由该对光学影像模块4的影像撷取元件42撷取符合该基准影像的一校正影像，避免影像偏离患部过多，以利于显微手术顺利进行。另外，当清晰目标影像的光强度与该预设光强度不相等时，该控制单元7控制该光学影像模块4的照明元件41直到清晰目标影像的光强度与该预设光强度相等。而除了自动控制的方式之外，亦可由该控制单元7输出该位移量及方向，供使用者手动操作该第一旋转模块2与该第二旋转模块3作动。

进一步要说明的是，由于在显微手术过程中，患部形态可能会变化造成影像改变，因此该控制单元7在显微手术过程中会随时更新该基准影像， 以利于影像比对。

通过本发明装置及使用方法，可随时校正显微手术进行时的影像的位置，确保影像随时对焦在患部，并可使医师能够持续获得清晰的患部影像。

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明权利要求范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。