[发明专利]手术系统中有效的交互式出血检测

说明书

发明背景

发明领域

本发明的方面涉及内窥镜成像，更具体地涉及检测出血，为外科医师提供实时出血运动的视频显示。

相关领域

da手术系统，由Intuitive Surgical，Inc.，Sunnyvale，California销售，是最小侵入性的远距操作手术系统，其为患者提供很多益处，如身体创伤减少、恢复较快和住院时间较短。da手术系统的一个关键要素是能够提供双通道(即，左和右)视频拍摄和可视图像显示，从而向外科医师提供立体观察。

这种电子立体成像系统可向外科医师输出高清晰度视频图像，并且可实现如下特征：“放大”视图，允许外科医师去识别具体组织类型和特征，以及以增加的精确度进行工作。在出血发生时的一般手术视野中，主要颜色变成红色，并且产生的血液可掩盖出血源本身，因此出血和/或出血位置不能立即显见于外科医师。此外，外科医师可能专注于关键工作或景象内的不同的具体区域。这些因素中的任一个均可导致观察和诊断出血源的延迟。

发明概述

一方面，手术位点的景象被手术系统如机器人手术系统中的图像拍摄单元拍摄，作为像素数据帧。手术系统中的出血检测单元处理采集像素数据帧中的信息，然后在手术室中的显示单元上展示景象。例如，出血检测单元分析像素数据帧，并确定景象中是否具有一个或多个血液新情况。在检测到一个或多个血液新情况后，一方面，显示单元上显示的景象中包括一个或多个初始位点图标。每个初始位点图标识别血液新情况的位置。

通过出血检测单元分析每个后续帧中采集的像素数据。一个或多个血液区域连同初始位点图标一起被识别和显示在显示单元上。因此，观察者看到初始位点图标，并且能够观看血液从初始位点开始的进程。即使初始位点被一滩血液覆盖，初始位点图标也提供出血位点的指示。因此，初始位点图标的显示有助于定位实际出血位点。

一方面，通过出血检测单元实施的处理实时进行，这意味着在向外科医师展示采集景象方面无显著延迟。因此，外科医师一旦在景象中检测到血液就通过初始位点图标知道出血，并且外科医师可随时间追踪出血进程。

出血检测单元使用通常通过图像拍摄单元在例如最小侵入性手术中采集的景象。检测过程无需如超声或Doppler技术中的特殊照相机或其他特殊设备。

更具体地，一方面，手术系统中的出血检测单元接收手术景象的采集帧。像素数据帧包括多个位置。每个位置包括多个颜色组分的像素。

出血检测单元检测每个位置的多个颜色组分像素是否包括指示该位置处血液的信息。基于被检测为包括血液指示信息的位置，确定景象中的血液区域。

如果这是在预定事件例如初始化事件或抽吸事件后景象中初次检测到血液，则出血检测单元生成至少一个初始位点图标，以指示景象中出血位点的位置。初始位点也可以一些其他方式指示，例如，通过在景象中突出初始位点。如果这不是景象中初次检测到血液，则任选地利用不同于初始位点图标的血液标记指示景象中的血液区域，例如，不同的图标、不同的假着色、不同的边框等。

将初始位点图标和任选的血液标记与手术景象组合，以获得组合图像。然后，一方面，将组合图像显示在手术室中的显示单元上。因此，最初展示初始位点图标，然后随时间流逝，初始位点图标保持在景象中，同时通过血液标记指示出血进程。在一些方面，不使用血液标记，仅使用初始位点图标。初始位点图标与出血随时间进程显示的组合有助于外科医师和/或手术室中的其他人员确定出血位点的位置。

一方面，每个位置的多个颜色组分像素是否包括该位置处的血液指示信息的确定包括生成比例，其中比例中的第一数量包含该位置处的第一颜色组分像素值，并且其中比例中的第二数量包括该位置处的第二颜色组分值。如果该比例与血液指示阈值具有预先确定的关系，例如，该比例大于血液指示阈值，则将该位置识别为包括血液指示信息。

另一方面，出血检测单元估测血液区域中的血液流动。将血液流动的指示标与采集景象组合，并连同任何血液标记和初始位点图标显示在显示单元上。

在这方面，出血检测单元，利用多个帧的光流分析，估测区域中每个位置的总体运动。通过校正该位置的估测的总体运动以补偿该位置处的平均组织运动，生成该位置处血液流动的估测。由多个位置的血液流动生成景象中的模拟血液流动。