在激光手术期间获取目标特征的系统和方法技术方案

在激光手术期间获取目标特征的系统和方法。公开了一种用于在激光手术期间确定目标特征的方法，其包括校准附接到内窥镜的端部的视频传感器。校准可以包括在在第一位置获取的第一图像上(第一像素计数)和在第二位置获取的第二图像上(第二像素计数)测量以像素计的激光瞄准光束覆盖区或从内窥镜的头延伸的光纤头的直径，确定第一像素计数和第二像素计数之间的变化，以及确定第一像素数与第一像素计数和第二像素数之间的变化的比率，在第三图像上测量对应于目标的像素数量，并且确定目标的高度、目标的宽度或距目标的距离中的至少一个。目标的宽度或距目标的距离中的至少一个。目标的宽度或距目标的距离中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
在激光手术期间获取目标特征的系统和方法


[0001]本公开涉及在激光手术期间确定目标的特征。

技术介绍

[0002]在诸如激光碎石术的外科激光手术期间，可能需要医生与患者体内的各种大小的目标(例如，肿瘤、结石、组织块等)交互。目标可能位于诸如水或盐水的液体介质中，并且医生可能将诸如内窥镜的观测仪用于对目标的外科手术。观测仪可以包括附接或连接到观测仪的端部的激光光纤头(laser fiber tip)、内窥镜图像传感器等。

技术实现思路

[0003]内窥镜和其它类似的外科手术观测仪或导管可以用于各种外科手术中，例如，诸如扁桃体切除术、鼻窦手术或其它类似手术的耳鼻喉(ENT)手术、消化系统中的手术或腹部内的手术。诸如碎石术或其它类似手术(例如，肿瘤去除、组织消融手术、肾结石消融或去除等)的许多内窥镜手术可以利用激光结合成像传感器(例如，附接到观测仪的端部的摄像头)。
[0004]了解诸如肿瘤或结石的目标的尺寸非常重要。例如，试图可视化癌性肿瘤的医生需要确定肿瘤的尺寸(例如，高度和宽度)以确定是否可以通过外科手术去除肿瘤，确定肿瘤的基线测量以监测癌症治疗开始后肿瘤的大小的变化等。类似地，进行诸如结石或组织消融或去除的内窥镜手术的医生可能需要确定待去除的组织块或结石的大小，以确定目标是否足够小以使用观测仪去除(例如，通过具有特定内径的导引鞘管(access sheath)或输尿管去除)或者在去除之前是否必须进一步减小目标。此外，在诸如激光碎石术的激光手术期间，医生可能需要知道观测仪的头和目标之间的距离。观测仪的头和目标之间的距离对于确定例如传送到目标的激光/辐射的量/强度、监测液体介质的条件等来说很重要。
[0005]可以使用校准过程来获得内窥镜图像上的激光光束直径覆盖区的像素总数与目标距内窥镜的头的距离之间的关系。在一个实现方式中，校准过程利用了这样的事实，即当激光光纤头靠近介质中的目标表面时，激光瞄准光束覆盖区的直径等于作为已知直径的激光光纤的玻璃直径。当内窥镜(和光纤头)相对于目标移动时，接近目标/解剖特征的介质的折射率对应于视频图像上的瞄准光束覆盖区直径的像素计数的变化。结果，可以确定内窥镜图像上的激光光束直径的像素总数与目标距内窥镜的头的距离之间的关系。基于该关系，光纤头与任何目标的接触于是可以为视频系统提供比例尺以测量其大小和距摄像头(或内窥镜的头)的距离。
[0006]校准过程可能需要一些操作或步骤，例如在接近目标的第一位置/距离处检测激光瞄准光束圆/覆盖区或光纤头，测量在第一位置/距离处在视频图像上的以像素计的激光瞄准光束圆/覆盖区或光纤头的直径(第一像素计数)，测量从观测仪/摄像头延伸的激光光纤的第一距离/数量，针对目标相对于第一位置/距离将内窥镜的至少一部分移动到第二位置/距离，测量在第二位置处在视频图像上的以像素计的激光瞄准光束覆盖区或光纤头的
第二直径(第二像素计数)，以及测量在第二位置/距离处从观测仪/摄像头延伸的激光光纤的第二距离。在激光治疗之前和/或激光治疗期间，可以至少部分地基于测量的第一距离和第二距离以及在校准过程期间通过使激光光纤头接触目标而获得的第一像素计数和第二像素计数来确定目标和内窥镜的头之间的距离。可选地，该方法可以包括确定在第一位置和第二位置之间以像素计的激光瞄准光束覆盖区或光纤头的直径变化，以及确定第一像素计数与第一像素计数和第二像素计数之间的变化的比率。此外，该方法还可以包括测量内窥镜图像上的对应于由激光光束直径覆盖区覆盖的目标区域的像素数量，并且在此基础上至少确定目标的尺寸(例如，高度或宽度)。
附图说明
[0007]在不一定按比例绘制的附图中，相同的标记可以在不同的视图中描述相似组件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式一般地示出了本文献中讨论的各种实施方式。
[0008]图1A和图1B示出位于目标附近的光纤头和对应的内窥镜图像的示例。
[0009]图2示出用于确定从观测仪的头到目标的距离的校准曲线的示例。
具体实施方式
[0010]本文公开了用于在激光手术期间确定目标特征的系统和方法。该系统可以包括例如内窥镜的观测仪、附接到观测仪的端部(例如，远端)的、摄像头或其它内窥镜成像传感器、以及附接到观测仪和/或摄像头的激光光纤。在一个示例中，激光光纤可以是连接到在激光手术期间使用的探测激光器、消融激光器或任何类似激光器或激光器的组合的外科手术光纤。例如，消融激光器可以发射红外辐射，而探测激光器可以发射可见光以显示观测仪的头(tip)的位置(从而显示来自消融激光器的消融能量瞄准的位置)，或者可以用于照射目标。目标可以是组织块、碎片(debris)或诸如肿瘤或肾结石的物体。光纤头可以具有已知直径(例如，200μm)，其可以用于校准视频传感器/摄像头的像素计数。
[0011]图1A和图1B示出位于目标附近的光纤头和对应的内窥镜图像的示例。在图1A所示的示例中，示出了一种内窥镜，其具有从观测仪的头延伸10mm的光纤头或附接到内窥镜的摄像头。在一个示例中，可以使用光纤上的一个或更多个标记(例如，可以通过内窥镜摄像头看到的纤维镜(fiber scope)的绝缘护套上的标记)来测量光纤头距内窥镜的头的距离。在一个示例中，当光纤头位于目标的表面上时，可以在对应内窥镜图像上观察到对应于200μm光纤直径的像素总数(X1个像素)。该直径可以是从光纤发射的激光光束覆盖区(laser beam footprint)的直径和/或光纤头的玻璃的直径。在一个示例中，当光纤头接近或接触目标的表面时，激光光束覆盖区的直径可以等于光纤头的玻璃的直径。
[0012]当内窥镜移动为更靠近目标(例如，通过将从内窥镜的头或附接到内窥镜的摄像头延伸的光纤的长度缩短到例如500μm)同时将光纤头保持在目标的表面上时，相同的200μm直径的光纤将会对应于内窥镜图像上更多数量的像素(X2个像素)。这表示当内窥镜的头更靠近光纤头/目标的表面时，对应内窥镜图像将呈现为更大。
[0013]结果，可以确定内窥镜图像上的激光光束直径覆盖区的像素总数与目标距内窥镜的头的距离之间的关系。基于这种关系，光纤头与任何目标的任何后续接触都可以为视频
系统提供比例尺(scale)以测量其距摄像头(或内窥镜的头)的距离。可以基于激光瞄准光束覆盖区的直径及其在内窥镜图像上的对应像素总数来计算像素大小，并且可以基于该计算以及内窥镜图像上对应于目标的像素总数来估计目标的尺寸。可以根据经验或理论来确定该关系。
[0014]图2示出用于确定从观测仪的头到目标的距离的校准曲线的示例。在图2所示的示例中，200μm激光光束覆盖区/瞄准光束的直径在目标处可以测量为0.4mm。此外，已知内窥镜视频传感器/摄像头具有200
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200阵列，并且摄像头在水中的垂直视场为70度。使用该信息，可以绘制出目标距内窥镜的头的距离以及内窥镜图像上的激光光束直径的像素总数。
[0015]如图2进一步所示，可以在不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取目标特征的方法，所述方法包括以下步骤：a)获得当激光光纤的头接近目标时激光光束直径在内窥镜图像上的像素总数与所述目标距内窥镜的头的距离之间的关系；b)当所述激光光纤的头接近所述目标时，测量所述激光光束直径在所述内窥镜图像上的像素总数；以及c)至少部分地基于步骤b)来确定所述目标距所述内窥镜的头的距离。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：测量在第一位置获取的第一图像上以像素计的激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：捷锐士阿希迈公司以奥林巴斯美国外科技术名义，
类型：发明
国别省市：