專利名稱：三維立體硬質電子陰道鏡系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫用器械，具體涉及一種利用多CXD陣列進行立體影像重構的三維立體硬質電子陰道鏡系統。
現有技術內窺鏡按其所成像是平面的還是立體的圖像，可將其分為平面內窺鏡和立體內窺
^Mi ο目前所使用的內窺鏡，按其所采用的目鏡數量還可以分為單目和雙目鏡第一、目前使用的平面內窺鏡，主要是單目內窺鏡，單目內窺鏡是由一個光學系統成像，醫生可以通過目鏡端直接使用眼睛進行觀察，但是由于是單目鏡，只能獲得物體一個角度的影像，就像使用單個眼睛看物體一樣的效果，物體缺乏立體感和距離感。第二、目前使用的一些立體內窺鏡，使用的是雙目鏡結構，其內窺鏡前端可以是一個光學鏡頭或者兩個光學鏡頭，物體的影像通過兩個目鏡輸出，醫生通過雙目鏡可以觀察到與人眼類似的物體的立體影像，也可以通過連接特殊的處理主機和顯示器，通過處理主機的處理，可以在顯示器中顯示立體的影像，但是這種影像也是單角度的，具有一定的局限性，目前已經出現使用這種結構的立體腹腔鏡。但是在其他應用領域還沒有出現。醫生在使用單目內窺鏡進行手術時，由于單目鏡成平面的圖像，缺乏立體的感知， 所以依賴醫生的技術水平。而雙目鏡式立體內窺鏡雖然能得到類似人眼觀察物體的立體感覺，但由于人體腔體的局限，也不能立體地反映出整個手術區域的立體全貌，所以醫生在使用現行的內鏡進行手術時，都要受到視覺上的制約，對于手術的開展和提高病癥的治愈率有一定的限制。CCD (Charge-Coupled Device，電荷耦合器件)是可用于立體相機的一種重要組成部分。它是一種光敏半導體器件，其上的感光單元將接收到的光線轉換為電荷量，而且電荷量大小與入射光的強度成正比。CCD圖像傳感器的技術極為成熟，可以根據需要拼接成任何形狀的陣列。1999年富士公司推出超級CCD技術，在與普通CCD相同面積和感光單元數目的情況下，其分辨率提高60 %，動態范圍提高130 %，色彩再現能力提高40 %，能耗下降 40%，進一步提高了 CXD的功能。CXD的感光單元尺寸不斷在減少，目前已經有報道的感光單元尺寸僅為0. 5 μ m，進入了亞微米時代，CCD將會圍繞著高分辨率、高讀出速度、低成本、 微型化、結構優化、多光譜應用和3D照相等方面進一步發展。矩陣排列的感光單元構成的面陣CXD可傳感圖像。C⑶現在被廣泛應用于數碼相機和數碼攝像機中，同時也在天文望遠鏡、掃描儀和條形碼讀取器中有應用。“嫦娥二號”使用96條線CCD陣列對同一目標采樣，最后把信號全都累加。很暗的目標、分辨率很高的目標，“嫦娥二號”都能照出來，其分辨率能達到1米。現有技術中，還沒有將CCD陣列概念與陰道鏡結合起來一起應用，因此，為了得到陰道內清晰地三維立體影像，將多CXD陣列技術與陰道鏡結合的內鏡技術迫在眉睫。
實用新型內容本實用新型的目的是克服上述現有技術的不足，公開一種三維立體硬質電子陰道鏡，該三維立體硬質電子陰道鏡能在手術過程中對陰道進行立體三維重構，幫助醫護人員了解陰道內病變狀況，制定處理方案提供更好的圖像依據。為了達到上述技術目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的本實用新型所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，包括硬質電子陰道鏡及與硬質電子陰道鏡連接的冷光源主機，所述硬質電子陰道鏡包括硬質工作端部、內鏡主體部分，所述硬質工作端部上設有能對陰道進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像并對陰道進行進行立體影像重構的多CXD陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一置于硬質工作端部先端部前端面的端面CCD陣列模塊，及至少一置于硬質工作端部先端部外圓表面的圓周面CCD陣列模塊。所述具有多陣列模塊能對陰道進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像的硬質電子陰道鏡稱之為三維立體硬質電子陰道鏡。本實用新型所述的三維立體硬質電子陰道鏡，按照是否具有治療的功能和是否帶把手，可以分為帶有通道帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡、有通道無把手的三維立體硬質電子陰道鏡，和不帶通道帶把手、不帶通道無把手的三維立體硬質電子陰道鏡共四種結構形式，具體如下第一種，帶有通道無把手的三維立體硬質電子陰道鏡，其包括硬質工作端部、內鏡主體部分、數據接頭端、冷光源接頭、器械通道、進水通道和出水通道等。第二種，帶有通道帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡，其包括硬質工作端部、內鏡主體部分、把手部分和一體化接口、和冷光源接頭、器械通道、進水通道和出水通道第三種，不帶通道無把手的三維立體硬質電子陰道鏡，其結構包括硬質工作端部、 內鏡主體部分、數據接頭端和冷光源接頭等。第四種，不帶通道帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡，其結構包括硬質工作端部、 內鏡主體部分、把手部分和一體化接口或者數據接頭端和冷光源接頭等本實用新型中，上述帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡的硬質工作端部，其長度小于等于200mm，外徑小于等于15mm，其前端6 IOmm為先端部，先端部設計有多CCD陣列模塊、光導纖維部分、器械通道出口和進出水通道出口。本實用新型中，上述不帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡的硬質工作端部，其長度小于等于200mm，外徑小于等于15mm，其前端6 IOmm為先端部，先端部設計有多ccd陣列模塊、光導纖維部分。本實用新型中，所述置于先端部端面的端面CCD陣列模塊包括端面CCD陣列和端面測距器，所述端面CCD陣列的內部最少包括2個CCD元件，所述CCD元件線性排列，且每個 C⑶對應一組光學鏡頭，能同時對同一個腔內部分成像，每組光學鏡頭的視場角至少90°， CCD陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。所述的端面測距器利用激光或者聲波等的反射原理，對陰道距離、深度進行測定。端面測距器的工作頻率與端面CXD陣列的工作頻率一致， 保證數據同步，利于進行立體重建。本實用新型中，所述置于先端部外圓表面的圓周面CCD陣列模塊包括圓周面CCD 陣列和圓周面測距器，所述圓周面CCD陣列至少包括一組CCD陣列，一組CCD陣列包括至少 2個CCD元件及對應的光學鏡頭，能同時對同一個腔內部分成像，每組光學鏡頭的視場角至少90°，C⑶陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。一組C⑶陣列的適當位置配置一個測距器，其工作頻率與CCD陣列的工作頻率一致，保證數據同步，以利于進行立體重建。CCD陣列安裝在能以主軸做旋轉運動的圓環載體上，能對陰道進行旋轉的CCD影像拍攝，圓環載體旋轉的速度與外部固定支架的運動速度成比例，以保證陰道內的影像能進行多角度的無縫
結合，對三維立體重構有重要意義。本實用新型所述的光導纖維部分，是為三維立體硬質電子陰道鏡的工作提供足夠光源的傳輸光路，其出口至少分為兩個部分，一個部分為先端部的前端提供光源，一個部分為先端部圓周360°的范圍提供光源。本實用新型所述的帶有通道的三維立體硬質電子陰道鏡，其器械通道內徑小于等于3. 0mm，進水通道和出水通道分別小于等于1. 0mm。本實用新型所述的外部固定支架，其作用是配合三維立體硬質電子陰道鏡進行腔體的CCD陣列掃描，其移動速度與三維立體硬質電子陰道鏡先端部的多CCD陣列旋轉掃描拍攝速度成比例。其結構包括固定夾具、支架、移動裝置。固定夾具用于緊密固定三維立體硬質電子陰道鏡的內鏡主體部分，支架連接固定夾具與移動裝置，移動裝置使用高性能的電機驅動，電機的運動速度由處理主機統一控制。移動裝置傳動方式不限，可以采用絲桿傳動或者導軌傳動，移動裝置固定在剛性平臺之上。本實用新型所述的處理主機，其核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡， 用于接收和處理三維立體硬質電子陰道鏡返回的圖像信息和測距器的數據組成的數據包， 通過分析數據包的各種數據，對腔體圖像進行立體重構，還原腔體的立體三維圖像。內部的運動控制卡用于精確控制外部固定支架運動。所述的工作站組件與處理主機通過數據線連接，工作站組件包括監視器、工作站主機、控制部件(鍵盤鼠標等)和外部設備(外部儲存器、打印機等)。工作站組件的功能是顯示處理主機輸出的三維立體圖像，分析、儲存數據和打印相關資料等。所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其臨床使用方法及系統連接如下病人取截石位平躺，手術區域作消毒處理，使用擴陰器固定，通入三維立體硬質電子陰道鏡先作觀察，需要進行陰道的全景立體重建，則需要使用外部固定支架固定好內鏡主體部分，通過調節支架，使得三維立體硬質電子陰道鏡進入陰道腔內，固定好支架，同時盡可能穩定病人， 使得內鏡和陰道腔盡可能減少干擾，準備完畢后，開啟掃描功能，外部固定支架驅動內鏡均勻速度往陰道口向外移動。多CCD陣列模塊對陰道進行直線和旋轉的掃描拍攝的同時，外部固定支架做勻速的移動，其速度與CCD陣列的旋轉成比例，測距器將實時測量先端部的 CCD陣列與陰道壁或陰道壁組織的精確距離，多CCD陣列模塊和測距器的數據包通過數據線傳輸至處理主機進行計算處理，傳輸至工作站組件的監視器進行三維立體圖像的顯示。與現有技術相比，本實用新型的有益效果本實用新型所述的三維立體陰道鏡參考了嫦娥二號繞月衛星上的C⑶立體相機的相關概念和原理，首次使用多CXD陣列對人體腔道進行立體掃描拍攝和立體重建，通過處理主機的處理，獲得陰道的立體影像，陰道的立體圖像對于醫生以多角度觀察其內在的病變及研究病變成因，制定最合理有效的處理方案，具有重要的實際意義。因此，本實用新型所述的三維立體陰道鏡方便醫生通過在立體的影像的指導下可以進行手術處理，病癥研究等臨床和科研的研究，將醫生的手術習慣從平面引入到立體的層面，革新了手術手段，提高病癥的處理效率和準確率等。
圖1是本實用新型的三維立體硬質電子陰道鏡系統結構示意圖。圖加、圖2b是本實用新型的帶通道三維立體硬質電子陰道鏡的結構圖(包括不帶把手和帶把手兩種形式)。圖3a是本實用新型中帶通道三維立體硬質電子陰道鏡先端部結構示意圖(對應于上述圖2a、圖2b)。圖2c、圖2d是本實用新型的不帶通道三維立體硬質電子陰道鏡的結構圖(包括不帶把手和帶把手兩種形式)。圖北是本實用新型中帶通道三維立體硬質電子陰道鏡先端部結構示意圖(對應于上述圖2c、圖2d)。圖4是本實用新型的三維立體硬質電子陰道鏡的先端部多CCD陣列模塊剖面示意圖。圖5是本實用新型的不帶通道三維立體硬質電子陰道鏡系統的外部固定支架結構示意圖。圖6是本實用新型的不帶通道三維立體硬質電子陰道鏡系統的臨床應用示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳述如圖1所示，本實用新型所述三維立體硬質電子陰道鏡系統包括三維立體硬質電子陰道鏡1、外部固定支架2、處理主機3、光源主機5、工作站組件，所述工作站組件包括工作站主機4、控制部件6、監視器7和外部設備8。本實用新型所述的三維立體硬質電子陰道鏡根據其是否帶有通道和是否帶有把手可分成以下形式，具體是如圖加、圖2b所示，本實用新型帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡1的結構圖，帶通道三維立體硬質電子陰道鏡1至少兩種形式第一種是不帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡1，其結構包括硬質工作端部11、 內鏡主體部分10、數據接頭端15、冷光源接頭12、器械通道17、進水通道13和出水通道14。第二種是帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡1，其結構包括硬質工作端部11、內鏡主體部分10、把手部分18、一體化接口 19、器械通道17、進水通道13和出水通道14，所述一體化接口 19集成有冷光源接頭和數據接頭端的作用，設計在把手部分18內部。在本實用新型中，上述帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡1的硬質工作端部11， 其長度小于等于200mm，外徑小于等于15mm，其前端IOmm為先端部111，先端部111設計有多CCD陣列模塊(包括端面CCD陣列模塊、圓周面CCD陣列模塊)、光導纖維部分121、器械通道出口 171和進出水通道出口 131、141，光導纖維部分121提供立體三維電子陰道鏡1前端和圓形端面觀察必要的亮度。如圖2c、2d為本實用新型所述的不帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡1的結構圖。所述不帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡陰道鏡1也有以下兩種形式第一種是不帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡1，如圖2c所示，其包括硬質工作端部11、內鏡主體部分10、數據接頭端12、冷光源接頭15。第二種是帶把手的三維立體硬質電子陰道鏡陰道鏡1，如圖2d所示，其包括硬質工作端部11、內鏡主體部分10、把手部分18、一體化接口 19，所述一體化接口 19集成有冷光源接頭和數據接頭端12的作用，設計在把手部分18內部。上述兩種不帶通道的三維立體硬質電子陰道鏡1的硬質工作端部11，其長度小于等于200mm，外徑小于等于15mm，其前端IOmm為先端部，先端部設計有多ccd陣列模塊(包括端面CCD陣列模塊、圓周面CCD陣列模塊)、光導纖維部分121，光導纖維部分121提供立體三維電子陰道鏡1前端和圓形端面觀察必要的亮度。如圖3a、!3b所示，所述端面CXD陣列模塊，包括先端部端面的CXD端面陣列151和端面測距器152，圓周面CXD陣列153所述端面圓周面CXD陣列153151，其內部結構最少包括2個CXD元件，CXD元件線性排列，每個CXD對應一組光學鏡頭，能同時對同一個陰道壁的部分成像，每組鏡頭的視場角至少90°，C⑶陣列至少具有每秒拍攝5張的速度。所述的端面測距器152利用激光或者聲波等的反射原理，對陰道距離、深度進行距離的測定。端面測距器152的工作頻率與CXD陣列的工作頻率一致，保證數據同步，利于進行立體重建。由圖可知，所述圓周面陣列模塊包括先端部外圓表面的圓周面CCD陣列153及圓周面測距器154。所述圓周面C⑶陣列153，至少包括一組C⑶陣列，一組C⑶陣列包括至少2個CCD元件及對應的光學鏡頭，能同時對同一個腔內部分成像，每組光學鏡頭的視場角至少90°，所述圓周面CXD陣列153至少具有每秒拍攝5張的速度。每一組CXD陣列的適當位置配置一個圓周面測距器154，該圓周面測距器154的工作頻率與圓周面CXD陣列153 的工作頻率一致，從而保證數據同步，以利于進行立體重建。圖4是本實用新型所述的三維立體硬質電子陰道鏡的先端部多CCD陣列模塊剖面示意圖。先端部111端面的端面CXD陣列151和端面測距器152直接固定于先端部11的端面，端面CCD陣列151的視場角最少90°，其作用主要是拍攝內鏡前端的三維圖像；所述圓周面CCD陣列153和圓周面測距器巧4是安裝在內鏡先端部的可以繞內鏡工作端部主軸旋轉的圓環載體巧5上，能對陰道進行旋轉的CCD影像拍攝，圓環載體155旋轉的速度與外部固定支架2的運動速度成比例，以保證陰道內的影像能進行多角度的無縫結合。所述圓環載體155通過配合固定在內鏡內部的固定機構158，可以與固定機構158進行平滑的相對旋轉運動，圓周面CXD陣列153和測距器154的數據也通過適當傳輸方式經數據線156傳輸至處理主機，圓環載體155的動力來自于內鏡先端部的微型馬達157，通過傳動結構提供圓環載體繞固定機構158旋轉的能量。圖5為本實用新型所述的外部固定支架2的結構簡圖。外部固定支架2的作用是配合三維立體硬質電子陰道鏡1進行陰道腔的CCD陣列掃描，其移動速度與三維立體硬質電子陰道鏡1先端部的多CXD陣列(包括端面CXD陣列151、圓周面CXD陣列153)旋轉掃描拍攝速度成比例。其結構包括固定夾具23、支架22、移動裝置21。固定夾具23用于緊密固定三維立體硬質電子陰道鏡1的內鏡主體部分10，支架22連接固定夾具23與移動裝置 21，移動裝置21使用高性能的電機驅動，電機的運動速度由處理主機4統一控制。移動裝置21傳動方式不限，可以采用絲桿傳動或者導軌傳動，移動裝置21固定在剛性平臺之上。圖6為本實用新型所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統的臨床應用示意圖。三維立體硬質電子陰道鏡1連接冷光源主機5及處理主機3，工作站組件(工作站主機4、控制部件6、監視器7和外部設備8)處于正常工作狀態，三維立體硬質電子陰道鏡1的硬質工作端部11經擴陰器91進入陰道，三維立體硬質電子陰道鏡1固定在外部固定支架2之上，兩者狀態穩定，盡量減少外接對陰道9和三維立體硬質電子陰道鏡1的干擾，通過工作站組件 (工作站主機4、控制部件6、監視器7和外部設備8)啟動三維立體硬質電子陰道鏡1的多 CCD陣列的掃描拍攝功能，同時啟動外部固定支架2的移動裝置21，其移動速度與三維立體硬質電子陰道鏡1的先端部的環形載體155的旋轉速度成比例，以保證成像質量和有利于處理主機進行三維立體重建，所有數據通過處理主機3處理后傳輸至工作站組件的主機4 進行進一步計算合成，重建成三維立體影像，顯示在監視器7。三維立體硬質電子陰道鏡1 對整個陰道9進行掃描后，可以清晰地顯示出陰道9的全景三維圖，為醫生了解陰道9的深層情況提供更為詳細的依據。陰道9的三維立體影像重建后，醫生可以根據三維圖像，使用帶有通道的三維立體硬質電子陰道鏡1對陰道內病變進行處理。
權利要求1.三維立體硬質電子陰道鏡系統，包括硬質電子陰道鏡及與硬質電子陰道鏡連接的冷光源主機，所述硬質電子陰道鏡包括硬質工作端部、內鏡主體部分，其特征在于所述硬質工作端部上設有能對陰道進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像并對陰道進行進行立體影像重構的多C⑶陣列模塊，所述多CXD陣列模塊包括至少一置于硬質工作端部先端部前端面的端面CCD陣列模塊，及至少一置于硬質工作端部先端部外圓表面的圓周面 CCD陣列模塊。
2.根據權利要求1所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述硬質電子陰道鏡按照其是否帶有通道和是否帶把手，可以分為帶有通道帶把手的硬質電子陰道鏡、 有通道無把手的硬質電子陰道鏡、不帶通道帶把手的硬質電子陰道鏡和不帶通道無把手的硬質電子陰道鏡共四種結構形式。
3.根據權利要求1所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述硬質電子陰道鏡的硬質工作端部長度小于等于200mm，其外徑小于等于15mm，其前端6 IOmm為先端部。
4.根據權利要求1所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述端面CCD 陣列模塊包括硬質工作端部先端部的端面CCD陣列和端面測距器，所述端面CCD陣列其包括至少兩個呈線性排列的CXD元件，且每個CXD元件對應一組光學光學鏡頭，每組光學光學鏡頭的視場角至少是90°。
5.根據權利要求4所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述端面CCD 陣列至少具有每秒拍攝5張的速度，所述端面測距器的工作頻率與端面CCD陣列的工作頻率一致。
6.根據權利要求1所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述圓周面CCD 陣列模塊包括硬質工作端部先端部的圓周面CCD陣列和圓周面測距器，所述圓周面CCD陣列其包括至少兩個呈線性排列的CXD元件，且每個CXD元件對應一組光學光學鏡頭，每組光學光學鏡頭的視場角至少是90°。
7.根據權利要求6所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述圓周面CCD 陣列至少具有每秒拍攝5張的速度，所述圓周面測距器的工作頻率與圓周面CCD陣列的工作頻率一致。
8.根據權利要求7所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述硬質工作端部的先端部安裝有一能以內鏡主體的主軸做旋轉運動的圓環載體，所述圓周面CCD陣列和圓周面測距器設于該圓環載體上。
9.根據權利要求8所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述陰道鏡內鏡部分的內鏡主體上還固定連接有外部固定支架，該外部固定支架包括依次連接固定夾具、支架和移動裝置，所述移動裝置固定在剛性平臺上且由驅動電機進行驅動。
10.根據權利要求1所述的三維立體硬質電子陰道鏡系統，其特征在于所述硬質電子陰道鏡還連接有處理數據用的處理主機以及工作站組件，所述工作站組件與處理主機通過數據線連接，工作站組件包括監視器、工作站主機、控制部件、外部設備；所述處理主機，其核心部分采用高速的中央處理器和高性能顯卡，用于接收和處理三維立體硬質電子陰道鏡返回的圖像信息和測距器的數據組成的數據包，通過分析數據包的各種數據，對陰道圖像進行立體重構，還原陰道的立體三維圖像。
專利摘要本實用新型屬于醫用器械領域，具體公開一種三維立體硬質電子陰道鏡系統，其包括硬質電子陰道鏡，所述硬質電子陰道鏡包括硬質工作端部、內鏡主體部分，所述硬質工作端部上設有能對陰道進行三維立體掃描拍攝、顯示全景三維立體圖像并對陰道進行進行立體影像重構的多CCD陣列模塊，所述多CCD陣列模塊包括至少一置于硬質工作端部先端部前端面的端面CCD陣列模塊，及至少一置于硬質工作端部先端部外圓表面的圓周面CCD陣列模塊。本實用新型通過至少兩個部分的CCD陣列模塊配合內窺鏡的縱深運動，所得到的所有關于陰道內的圖像資料和和測距器測出的距離數據傳輸到處理主機進行集中處理重構，重現陰道的立體環境，幫助醫護人員更為清楚地了解陰道內病變狀況，為制定處理方案提供更好的圖像依據，具有重要的實際意義。
文檔編號A61B1/05GK201968655SQ20112003356
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月31日 優先權日2011年1月31日
發明者喬鐵 申請人:廣州寶膽醫療器械科技有限公司