[发明专利]智能姿态感知医用内窥镜及姿态感知方法

说明书

本发明公开了一种智能姿态感知医用内窥镜，它包括前端固定环、姿态感知光纤、内窥镜钳道、扇入扇出器、解调仪和上位机，其中，内窥镜钳道具有内窥镜钳道入口和内窥镜钳道出口，姿态感知光纤的一端由内窥镜钳道入口进入内窥镜钳道，并由内窥镜钳道出口穿出，前端固定环将穿出内窥镜钳道出口的姿态感知光纤的一端进行固定连接，姿态感知光纤的另一端通过扇入扇出器扇出三个单芯光纤，三个单芯光纤连接在解调仪的光信号通信端，解调仪的解调信号输出端连接上位机的输入端。本发明采用动态实时三维形态还原技术，使操作者能在控制摄像头寻找、观察病灶的同时，实时地得到已进入人体的导管的位置及三维形态信息。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地指一种智能姿态感知医用内窥镜及姿态感知方法。

背景技术

现代医疗设备涉及到多个技术领域，已成为一个国家高技术水平和整体工业水平的一个重要体现；同时，医疗电子设备的产值在过去几年不断增长，智能医疗器械相关产业已成为一个新的经济增长点。利用传感器技术、自动化技术、机器人技术对传统内窥镜进行智能化改造已成为未来内窥镜的发展方向。

医用内窥镜是直接观察、诊断和治疗人体体腔或管腔内疾病的可靠工具。就常用的纤维内窥镜系统而言，系统由纤维内窥镜、光源和附属装置组成；内窥镜的基本结构分为前端、弯脚部、镜身、操作部和导光束等五个部分。

内窥镜按照发展阶段可分为硬管式窥镜、半可屈式内窥镜、纤维式内窥镜、超声与电子内窥镜。其中插入式内窥镜在很长的一段时间内仍将是应用的主流。

以肠道内窥镜为例，内窥镜在进镜过程中会出现以下两种结肠穿孔：①第一种情况是操作技师在进镜过程中明显感觉到有较大阻力时,这时候应该停止进镜，否则可能导致内窥镜前端直接将结肠顶穿或结肠的环形内壁处与内窥镜外圆产生非常大的压力而导致结肠壁穿孔。②另外一种情况是结肠镜在进镜过程中形成结襻，当内窥镜直接从直肠进入到降结肠就易形成结襻。这种结襻一般有两种N形结和Alpha结两种形式，其中N型结比较常见。当进镜到低位降结肠且病人有疼痛感时,外科医生应该顺时钟扭转并抽回,当再次进入的时候,要维持这种扭转,防止再次形成这种型结。判断结襻是否形成，完全靠医生的经验及进镜时的阻力判断。复杂的肠道环境对操作人员的技术熟练程度和工作经验提出了较高的要求。

所以，在内窥镜插入人体肠道进行检查和诊断的过程中，内窥镜镜体的形状感知对于提高内窥镜检查的成功率，减少穿孔和因无法了解内窥镜形状而产生的误操作具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种智能姿态感知医用内窥镜及姿态感知，本发明采用动态实时三维形态还原技术，还原出在使用过程中内窥镜导管的路径、形态及弯曲程度并呈现在可视化操作系统中，使操作者能在控制摄像头寻找、观察病灶的同时，实时地得到已进入人体的导管的位置及三维形态信息。

为实现此目的，本发明所设计的一种智能姿态感知医用内窥镜，其特征在于：它包括前端固定环、姿态感知光纤、内窥镜钳道、扇入扇出器、解调仪和上位机，其中，内窥镜钳道具有内窥镜钳道入口和内窥镜钳道出口，所述姿态感知光纤的一端由内窥镜钳道入口进入内窥镜钳道，并由内窥镜钳道出口穿出，前端固定环将穿出内窥镜钳道出口的姿态感知光纤的一端进行固定连接，姿态感知光纤的另一端通过扇入扇出器扇出三个单芯光纤，上述三个单芯光纤连接在解调仪的光信号通信端，解调仪的解调信号输出端连接上位机的输入端。

一种上述内窥镜的姿态感知方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：解调仪向姿态感知光纤发送冷激光信号；

步骤2：解调仪接收三芯光纤内对应光栅传感器对冷激光信号反射的光纤光栅传感器中心波长，扇入扇出器扇出三个单芯光纤分别将对应的对冷激光信号反射的光纤光栅传感器中心波长传输给上位机；