专利名称：三维立体硬质电子肛肠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肛肠镜，该三 维立体硬质电子肛肠镜能在手术过程中对肛肠腔进行立体三维重构，帮助医护人员了解腔 内病变状况，制定处理方案提供更好的图像依据。为了实现上述技术的不足，本发明是通过以下技术方案实现的本发明所述的三维立体硬质电子肛肠镜系统，包括硬质电子肛肠镜及与硬质电子 肛肠镜连接的冷光源主机，所述硬质电子肛肠镜包括硬质工作端部、内镜主体部分，所述硬 质工作端部上设有能对肛肠腔进行三维立体扫描拍摄、显示全景其三维立体图像、并对肛 肠腔进行三维立体重构的多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。所述具有多CCD阵列模块能对肛肠腔进行三维立体扫描拍摄、显示全 景三维立体图像、并对肛肠腔进行三维立体重构的硬质电子肛肠镜称之为三维立体硬质电 子肛肠镜。在本发明中，所述三维立体硬质电子肛肠镜上还连接有外部固定支架、处理主机、 光源主机、工作站组件等。本发明所述的三维立体硬质电子肛肠镜，按照是否具有治疗的功能和是否带把 手，可以分为带有通道带把手的三维立体硬质电子肛肠镜、有通道无把手的三维立体硬质 电子肛肠镜，和不带通道带把手、不带通道无把手的三维立体硬质电子肛肠镜共四种结构 形式，具体如下第一种，带有通道无把手的三维立体硬质电子肛肠镜，其包括硬质工作端部、内镜 主体部分、数据接头端、冷光源接头、器械通道、进水通道和出水通道。第二种，带有通道带把手的三维立体硬质电子肛肠镜，其包括硬质工作端部、内镜 主体部分、把手部分和一体化接口、和冷光源接头、器械通道、进水通道和出水通道。第三种，不带通道无把手的三维立体硬质电子肛肠镜，其结构包括硬质工作端部、 内镜主体部分、数据接头端和冷光源接头。第四种，不带通道带把手的三维立体硬质电子肛肠镜，其结构包括硬质工作端部、 内镜主体部分、把手部分和一体化接口或者数据接头端和冷光源接头。本发明所述的带通道的三维立体硬质电子肛肠镜的硬质工作端部，其长度300 450mm,外径小于等于20mm，其前端8 15mm为先端部，先端部设计有多CCD阵列模块、光导 纤维部分、器械通道出口和进出水通道出口。本发明所述的不带通道的三维立体硬质电子肛肠镜的硬质工作端部，其长度 300 450mm，外径小于等于20mm，其前端8 15mm为先端部，先端部设计有多CCD阵列模 块、光导纤维部分。本发明所述的多CXD阵列模块，包括先端部端面的CXD阵列和测距器，先端部外圆 表面的CXD阵列及其测距器。本发明中，所述置于先端部端面的端面CCD阵列模块包括端面CCD阵列和端面测 距器，所述端面CXD阵列，其内部结构最少包括2个CXD元件，CXD元件线性排列，每个CXD 对应一组光学镜头，能同时对同一个腔内部分成像，每组光学镜头的视场角至少90°，CXD阵列至少具有每秒拍摄5张的速度。所述的测距器利用激光或者声波等的反射原理，对腔 体距离、深度进行测定。测距器的工作频率与CXD阵列的工作频率一致，保证数据同步，利 于进行立体重建。本发明中，所述置于先端部外圆表面的圆周面CCD阵列模块包括圆周面CCD阵列 和圆周面测距器，所述圆周面CXD阵列至少包括一组CXD阵列，每组CXD阵列包括至少2个 CCD元件及对应的光学镜头，能同时对同一个肛肠腔内部分成像，每组光学镜头的视场角至 少90°，C⑶阵列至少具有每秒拍摄5张的速度。一组C⑶阵列的适当位置配置一个测距 器，其工作频率与CCD阵列的工作频率一致，保证数据同步，以利于进行立体重建。CCD阵列 安装在能以主轴做旋转运动的圆环载体上，能对腔体进行旋转的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，以保证腔体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肛肠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。本发明所述的带有通道的三维立体硬质电子肛肠镜，其器械通道内径小于等于 3. 0mm，进水通道和出水通道分别小于等于1. 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肛肠镜进行腔体的 CCD阵列扫描，其移动速度与三维立体硬质电子肛肠镜先端部的多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 电子肛肠镜的内镜主体部分，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。精密移动装置传动方式不限，可以采用丝杆传 动或者导轨传动，精密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肛肠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，对腔体图像进行立体重构，还原腔体的立体三维图像。内部的运动 控制卡用于精确控制外部固定支架运动。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、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。所述的三维立体硬质电子肛肠镜系统，其临床使用方法及系统连接如下医生提 取病人肛肠至腹壁外，固定肛肠，于肛肠底部做微小切口，并导入三维立体硬质电子肛肠 镜，通过三维立体硬质电子肛肠镜的进水通道对肛肠注入生理盐水使得肛肠充盈，三维立 体硬质电子肛肠镜的内镜主体部分固定在外部固定支架，三维立体硬质电子肛肠镜的数据 接头端外接处理主机，冷光源接头外接光源主机，工作站与处理主机和外部固定支架通过 数据线连接。对肛肠腔进行三维立体扫描的过程中应尽量保持肛肠的状态稳定，同时启动 三维立体硬质电子肛肠镜的多CCD阵列模块和外部固定支架，在多CCD阵列模块对肛肠腔 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，测距器将实时测量先端部的CCD阵列与肛肠壁或肛肠壁组织的精确距离，多CCD 阵列模块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肛肠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，获得肛肠腔腔体腔道的立体影像，肛肠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肛肠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肛肠镜系统结构示意图.图加、图2b是本发明的带通道三维立体硬质电子肛肠镜的结构图(包括不带把手 和带把手两种形式)。图3a是本发明中带通道三维立体硬质电子肛肠镜先端部结构示意图(对应于上 述图2a、图2b)。图2c、图2d是本发明的不带通道三维立体硬质电子肛肠镜的结构图(包括不带把 手和带把手两种形式)。图北是本发明中带通道三维立体硬质电子肛肠镜先端部结构示意图(对应于上 述图2c、图2d)。图4是本发明的三维立体硬质电子肛肠镜的先端部多CCD阵列模块剖面示意图。图5是本发明的不带通道三维立体硬质电子肛肠镜系统的外部固定支架结构示 意图。图6是本发明的不带通道三维立体硬质电子肛肠镜系统的临床应用示意图。 本发明属于医用器械领域，具体公开一种三维立体硬质电子肛肠镜系统，其包括硬质电子肛肠镜，所述硬质电子肛肠镜包括硬质工作端部、内镜主体部分，所述硬质工作端部上设有能对肛肠腔进行三维立体扫描拍摄、显示其全景三维立体图像并对肛肠腔进行三维立体重构的多CCD阵列模块，所述多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，所得到的所有关于肛肠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，重现肛肠的立体环境，帮助医护人员更为清楚地了解肛肠腔内病变状况，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。