专利名称：三维立体硬质电子膀胱镜系统及其使用方法
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种三维立体硬质电子膀胱镜，该三 维立体硬质电子膀胱镜能在手术过程中对膀胱进行立体三维重构，帮助医护人员了解膀胱 内病变状况，制定处理方案提供更好的图像依据。为了实现上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的本发明所述的三维立体硬质电子膀胱镜系统，包括硬质电子膀胱镜及与硬质电子 膀胱镜连接的冷光源主机、处理主机、工作站组件，所述硬质电子膀胱镜包括膀胱镜内镜部 分和镜鞘部分，所述膀胱镜内镜部分包括硬质工作端部、内镜主体和贯穿于内镜主体和硬 质工作端部的器械通道，所述硬质工作端部上设有能对膀胱腔进行三维立体扫描拍摄、显 示全景三维立体图像、进行立体影像重构的多CXD阵列模块，所述多CXD阵列模块包括至少 一置于硬质工作端部先端部前端面的端面CCD阵列模块，及至少一置于硬质工作端部先端 部外圆表面的圆周面CCD阵列模块。使用多CCD阵列对膀胱腔进行三维立体扫描拍摄，显 示膀胱腔的全景三维立体图像、并对膀胱腔进行立体影像重构。所述具有多阵列模块能对 膀胱腔进行三维立体扫描拍摄、显示全景三维立体图像、对膀胱腔进行立体影像重构的硬 质电子膀胱镜称之为三维立体硬质电子膀胱镜。在本发明中，所述的镜鞘部分进入人体的端部部分的最大直径小于等于10mm，长 度为180 220mm，镜鞘部分的先端部设计为钝型，防止损伤人体组织，镜鞘部分至少包括一个通道。本发明所述的三维立体硬质电子膀胱镜的内镜部分，按照是否带有手把，可以分 为带手把的三维立体硬质电子膀胱镜和不带手把的三维立体硬质电子膀胱镜。本发明所述的带手把的三维立体硬质电子膀胱镜的内镜部分，其结构除了包括硬 质工作端部、内镜主体外，还包括手把部分、一体化接口、器械通道等。本发明所述的不带手把的三维立体硬质电子膀胱镜的内镜部分，其结构除了包括 硬质工作端部、内镜主体外，还包括数据接头端、冷光源接头、器械通道等。本发明所述的三维立体硬质电子膀胱镜的内镜部分的硬质工作端部，其前端IOmm 为先端部，三维立体硬质电子膀胱镜的内镜部分与镜鞘部分配合后，其硬质工作端部伸出 镜鞘部分工作端部至少10mm，以利于多CCD阵列模块进行膀胱腔体的扫描拍摄。所述硬质 工作端部的先端部除了设计有多CCD阵列模块外，还设有光导纤维部分、器械通道出口等。作为上述技术的进一步改进，所述端面CCD阵列模块包括硬质工作端部先端部的 端面CXD阵列和端面测距器，所述端面CXD阵列其包括至少两个呈线性排列的CXD元件，且 每个CCD元件对应一组光学镜头，每组光学镜头的视场角至少是90°。具体来说，所述端 面CCD阵列至少具有每秒拍摄5张的速度，所述端面测距器的工作频率与端面CCD阵列的 工作频率一致，保证数据同步，利于进行立体重建。所述的端面测距器利用激光或者声波等 的反射原理，对膀胱腔距离、深度进行距离的测定。作为上述技术的更进一步改进，所述圆周面CCD阵列模块包括硬质工作端部先端 部的圆向CCD阵列和圆周面测距器，所述圆周面CCD阵列其包括至少两个呈线性排列的CCD 元件，且每个CCD元件对应一组光学镜头，每组光学镜头的视场角至少是90°。具体来说， 所述圆周面CCD阵列至少具有每秒拍摄5张的速度，所述圆周面测距器的工作频率与圆周面CXD阵列的工作频率一致。在本发明中，所述硬质工作端部的先端部安装有一能以内镜主体的主轴做旋转运 动的圆环载体，所述圆周面CCD阵列和圆周面测距器设于该圆环载体上。其能对膀胱进行 旋转的CCD影像拍摄，圆环载体旋转的速度与外部固定支架的运动速度成比例，以保证膀 胱内的影像能进行多角度的无缝结合，对三维立体重构有重要意义。本发明所述的光导纤维部分，是为三维立体硬质电子膀胱镜的工作提供足够光源 的传输光路，其出口至少分为两个部分，一个部分为先端部的前端提供光源，一个部分为先 端部圆周360°的范围提供光源。本发明所述的三维立体硬质电子膀胱镜，其器械通道内径小于等于3. 0mm。本发明所述的外部固定支架，其作用是配合三维立体硬质电子膀胱镜进行膀胱的 CCD阵列扫描，其移动速度与三维立体硬质电子膀胱镜先端部的多CCD阵列旋转扫描拍摄 速度成比例。其结构包括固定夹具、支架、移动装置。固定夹具用于紧密固定三维立体硬质 电子膀胱镜的内镜部分，支架连接固定夹具与移动装置，移动装置使用高性能的电机驱动， 电机的运动速度由处理主机统一控制。移动装置传动方式不限，可以采用丝杆传动或者导 轨传动，移动装置固定在刚性平台之上。本发明所述的处理主机，其核心部分采用高速的中央处理器和高性能显卡，用于 接收和处理三维立体硬质电子膀胱镜返回的图像信息和测距器的数据组成的数据包，通过 分析数据包的各种数据，对膀胱图像进行立体重构，还原膀胱的立体三维图像。内部的运动 控制卡用于精确控制外部固定支架运动。本发明中，所述的工作站组件与处理主机通过数据线连接，工作站组件包括监视 器，工作站主机，控制部件(键盘鼠标等)，外部设备(外部储存器、打印机等)。工作站组 件的功能是显示处理主机输出的三维立体图像，分析、储存数据和打印相关资料等。在本发明中，所述的三维立体硬质电子膀胱镜系统，其临床使用方法及系统连接 如下患者首先做适当体位，进行消毒铺巾后，三维立体硬质电子膀胱镜的镜鞘部分配合镜 芯从患者的尿道口缓慢进入，配合适当手法，进入膀胱后，取出镜芯，插入三维立体硬质电 子膀胱镜的内镜部分，先作观察，需要进行膀胱的全景立体重建时，则需要使用外部固定支 架固定好三维立体硬质电子膀胱镜的内镜部分，支架固定好后，同时尽可能稳定病人，使得 内镜和膀胱尽可能减少干扰，准备完毕后，开启扫描功能，外部固定支架驱动内镜均勻速度 往外移动。多CCD阵列模块对膀胱腔进行直线和旋转的扫描拍摄的同时，外部固定支架做 勻速的移动，其速度与CCD阵列的旋转成比例，对应的测距器将实时测量先端部的CCD阵列 与膀胱内组织的精确距离，多CCD阵列和测距器的数据包通过数据线传输至处理主机进行 计算处理，传输至工作站组件的监视器进行三维立体图像的显示。与现有技术相比，本发明的有益效果本发明所述的三维立体膀胱镜参考了嫦娥二号绕月卫星上的CXD立体相机的相 关概念和原理，首次使用多CXD阵列对人体腔体腔道进行立体扫描拍摄和立体重建，通过 处理主机的处理，获得膀胱腔腔体腔道的立体影像，膀胱的立体图像对于医生以多角度观 察其内在的病变及研究病变成因，制定最合理有效的处理方案，具有重要的实际意义。因 此，本发明所述的三维立体膀胱镜方便医生通过在立体的影像的指导下可以进行手术处 理，病症研究等临床和科研的研究，将医生的手术习惯从平面引入到立体的层面，革新了手术手段，提高病症的处理效率和准确率等。 图1是本发明的三维立体硬质电子膀胱镜的系统示意图。图2a、图2b是本发明的三维立体硬质电子膀胱镜的结构图。图3是本发明的三维立体硬质电子膀胱镜的先端部示意图(对应于上述图加所 示的三维立体硬质电子膀胱镜)。图4是本发明的三维立体硬质电子膀胱镜的先端部多CCD阵列模块剖面示意图。图5是本发明的三维立体硬质电子膀胱镜系统的外部固定支架结构示意图。图6是本发明的三维立体硬质电子膀胱镜系统的临床应用示意图。
本发明属于医用器械领域。具体公开三维立体硬质电子膀胱镜系统，包括硬质电子膀胱镜，硬质电子膀胱镜包括膀胱镜内镜部分和镜鞘部分，膀胱镜内镜部分包括硬质工作端部、内镜主体，硬质工作端部上设有能对膀胱腔进行三维立体扫描拍摄、显示全景三维立体图像、并进行立体影像重构的多CCD阵列模块，多CCD阵列模块包括至少一置于硬质工作端部先端部前端面的端面CCD阵列模块，及至少一置于硬质工作端部先端部外圆表面的圆周面CCD阵列模块。本发明通过至少两个部分的CCD阵列模块配合内窥镜的纵深运动，所得到的所有关于膀胱内的图像资料和和测距器测出的距离数据传输到处理主机进行集中处理重构，重现膀胱的立体环境，帮助医护人员更为清楚地了解膀胱内病变状况，为制定处理方案提供更好的图像依据，具有重要的实际意义。