像激光再次發(fā)射，并獲得深度信息，如此循環(huán)，直至截骨區(qū)厚度達(dá)到臨界值，控制模塊停止激光并提示沿截骨線(xiàn)移動(dòng)光纖手柄。
[0055]3.4光纖手柄上的手動(dòng)開(kāi)關(guān)與控制模塊相連接，關(guān)閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)與激光控制單元相連手動(dòng)控制激光器的關(guān)閉，當(dāng)術(shù)中出現(xiàn)意外關(guān)閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)即刻關(guān)閉激光發(fā)生器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，包括:機(jī)架以及設(shè)置于機(jī)架上的控制模塊、顯示模塊、激光發(fā)射模塊、深度傳感器和圖像采集模塊，其中:控制模塊與激光發(fā)射模塊相連并輸出啟動(dòng)指令，控制模塊與機(jī)架相連并傳輸旋轉(zhuǎn)升降指令，圖像采集模塊、控制模塊和顯示模塊依次相連并實(shí)時(shí)顯示采集位置圖像，深度傳感器與控制模塊相連并輸出激光發(fā)射模塊的實(shí)時(shí)深度信息； 所述的控制模塊包括:顯示控制單元、手術(shù)規(guī)劃及存儲(chǔ)單元、手術(shù)導(dǎo)航控制單元、激光控制單元及光學(xué)相干成像信息處理單元，其中:顯示控制單元與顯示模塊相連并傳輸采集位置圖像及用戶(hù)界面操作信息，手術(shù)導(dǎo)航控制單元與圖像采集模塊相連并傳輸光纖手柄及手術(shù)部位實(shí)時(shí)工作狀態(tài)信息，激光控制單元與激光器相連并傳輸激光器開(kāi)關(guān)信息，深度傳感器與光學(xué)相干成像信息處理單元相連并傳輸激光參考臂及樣品臂相干成像后光強(qiáng)空間分布信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的顯示模塊包括:分別與控制模塊相連的顯示器以及人機(jī)操作設(shè)備，其中:顯示器與顯示控制單元相連并接收采集位置圖像，人機(jī)操作設(shè)備與顯示控制單元相連并輸出用戶(hù)界面操作信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的激光發(fā)射模塊包括:激光器、設(shè)置于機(jī)架中的光路系統(tǒng)、光纖接口光纖臂及設(shè)置于機(jī)架上的光纖手柄，其中:激光器與控制模塊中的激光控制單元相連并接收啟動(dòng)指令，激光器輸出的激光依次通過(guò)光路系統(tǒng)、光纖接口、光纖臂引導(dǎo)至深度傳感器及待手術(shù)部位。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的深度傳感器設(shè)置于所述光纖手柄內(nèi)，該深度傳感器包括:入口凸透鏡、50/50分光器、濾光片、反射鏡、物鏡凸透鏡、濾光片和光子探測(cè)器，其中:50/50分光器位于中心，入口凸透鏡和、反射鏡和物鏡凸透鏡位于50/50分光器的透射光路上，平反射鏡、濾光片和光子探測(cè)器位于50/50分光器的反射光路上，光子探測(cè)器與控制模塊中的光學(xué)相干成像信息處理單元相連并輸出激光干涉后光強(qiáng)分布信息。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的光纖手柄上設(shè)有動(dòng)態(tài)參考支架。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的圖像采集模塊包括:側(cè)臂機(jī)構(gòu)、導(dǎo)航儀攝像頭盒以及設(shè)置于其內(nèi)部的兩個(gè)CCD攝像頭、沿?cái)z像頭周邊的均勻分布的紅外LED燈和圖像采集卡，其中:導(dǎo)航儀攝像頭盒與側(cè)臂機(jī)構(gòu)固定連接，側(cè)臂機(jī)構(gòu)與機(jī)架相連，CCD攝像頭正對(duì)光纖手柄及其動(dòng)態(tài)參考支架，并與圖像采集卡相連并傳輸光學(xué)模擬信號(hào)，圖像采集卡與控制模塊中的手術(shù)導(dǎo)航控制單元相連并輸出光纖手柄位置信息。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的側(cè)臂機(jī)構(gòu)與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，導(dǎo)航儀攝像頭盒與側(cè)臂通過(guò)球形關(guān)節(jié)連接，CCD攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)上、下、左、右、前、后及旋轉(zhuǎn)7個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)作，保證光纖手柄及其動(dòng)態(tài)參考支架位于兩個(gè)攝像頭的視域內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的動(dòng)態(tài)參考支架上設(shè)有手動(dòng)開(kāi)關(guān)以及示蹤器，示蹤器上有若干熒光球，通過(guò)熒光球反射紅外LED光信號(hào)能被圖像采集模塊中的CCD攝像頭定位及跟蹤。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，其特征是，所述的熒光球的個(gè)數(shù)為四個(gè)，且四個(gè)熒光球設(shè)置于不同的平面。10.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟: 步驟I)手術(shù)導(dǎo)航控制單元通過(guò)CCD攝像頭探測(cè)光纖手柄是否到達(dá)規(guī)劃切割位置，具體步驟包括: . 1.1導(dǎo)航系統(tǒng)準(zhǔn)備:開(kāi)啟控制模塊、顯示器、CXD攝像頭，紅外LED燈，啟用顯示控制單元，顯示手術(shù)規(guī)劃及配準(zhǔn)點(diǎn)虛擬位置信息； . 1.2配準(zhǔn):將動(dòng)態(tài)參考支架固定于待配準(zhǔn)解剖部位，調(diào)整CCD攝像頭位置，保證需配準(zhǔn)點(diǎn)位于導(dǎo)航圖像的中心視野區(qū)，CCD攝像頭與需配準(zhǔn)點(diǎn)無(wú)物體遮擋；CCD攝像頭獲得需配準(zhǔn)點(diǎn)的空間位置信息，并與配準(zhǔn)點(diǎn)虛擬位置信息對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)最小二乘算法算出配準(zhǔn)誤差值，誤差值小于0.5_，完成配準(zhǔn)過(guò)程； . 1.3實(shí)時(shí)跟蹤:從懸掛架上取下并移動(dòng)光纖手柄，使手柄側(cè)端尖頭至所需切割解剖組織的對(duì)應(yīng)位置，CCD攝像頭即時(shí)捕獲激光手柄側(cè)端相對(duì)于解剖部位空間位置X - Y軸位置并把信息傳回控制模塊，此處的X軸是垂直于切割平面并沿切割線(xiàn)前進(jìn)方向；Y軸是垂直于切割平面垂直于切割線(xiàn)前進(jìn)方向。由于已經(jīng)進(jìn)行配準(zhǔn)，手柄側(cè)端尖頭的虛擬位置信息在顯示器上顯示； 步驟2)光學(xué)相干成像信息處理單元通過(guò)深度傳感器實(shí)施檢測(cè)待切割部位厚度，具體步驟包括: .2.1控制模塊發(fā)出指令，激發(fā)光學(xué)相干成像激光，激光沿機(jī)架內(nèi)光路、光纖接口、光纖臂到達(dá)光纖手柄內(nèi)的深度傳感器。激光經(jīng)凸透鏡聚焦后，被50/50分光器分成兩束，分別為參考光臂和樣品光臂； .2.2參考光臂經(jīng)參考臂反射鏡發(fā)射后進(jìn)入濾光片，樣品光臂經(jīng)反射鏡導(dǎo)向物鏡凸透鏡，聚焦后經(jīng)手柄側(cè)端導(dǎo)出進(jìn)入組織界面，激光經(jīng)組織內(nèi)不同層面反射后的樣品光臂亦進(jìn)入濾光片，參考光臂和樣品光臂相互干涉產(chǎn)生干涉圖樣； . 2.3光子探測(cè)器是一個(gè)二維探測(cè)器陣列，收集干涉圖樣的光強(qiáng)分布信息并反饋至光學(xué)相干成像信息處理單元，產(chǎn)生一個(gè)二維的數(shù)據(jù)集，計(jì)算出待切割區(qū)的厚度； 步驟3)導(dǎo)航定位、深度控制的預(yù)控式激光發(fā)生模式，具體步驟包括: .3.1激光發(fā)生器的激光激發(fā)連接端口通過(guò)線(xiàn)路與控制模塊的激光控制連接端口相連接，控制模塊發(fā)出指令控制激光器的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)以及修正激光輸出量； . 3.2手術(shù)導(dǎo)航控制單元獲得手柄側(cè)端尖頭的空間位置信息，并在顯示器上實(shí)時(shí)顯示虛擬手柄側(cè)端尖頭位置與規(guī)劃切割線(xiàn)位置相對(duì)空間關(guān)系，如沒(méi)有抵達(dá)規(guī)劃切割線(xiàn)位置，操作移動(dòng)光纖手柄，直到手柄側(cè)端尖頭到達(dá)手術(shù)規(guī)劃截骨線(xiàn)位置； . 3.3光學(xué)相干成像信息處理單元獲得待切割部位深度信息反饋至控制模塊，如果待切割部位厚度沒(méi)有達(dá)到臨界值，控制模塊激發(fā)發(fā)射脈沖截骨激光，在脈沖間隙，相干成像激光再次發(fā)射，并獲得深度信息，如此循環(huán)，直至截骨區(qū)厚度達(dá)到臨界值，控制模塊停止激光并提示沿截骨線(xiàn)移動(dòng)光纖手柄； . 3.4光纖手柄上的手動(dòng)開(kāi)關(guān)與控制模塊相連接，關(guān)閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)與激光控制單元相連手動(dòng)控制激光器的關(guān)閉，當(dāng)術(shù)中出現(xiàn)意外關(guān)閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)即刻關(guān)閉激光發(fā)生器。
【專(zhuān)利摘要】一種預(yù)控式激光手術(shù)系統(tǒng)，包括：機(jī)架以及設(shè)置于機(jī)架上的控制模塊、顯示模塊、激光發(fā)射模塊、深度傳感器和圖像采集模塊，其中：控制模塊與激光發(fā)射模塊相連并輸出啟動(dòng)指令，控制模塊與機(jī)架相連并傳輸旋轉(zhuǎn)升降指令，圖像采集模塊、控制模塊和顯示模塊依次相連并實(shí)時(shí)顯示采集位置圖像，深度傳感器與控制模塊相連并輸出激光發(fā)射模塊的實(shí)時(shí)深度信息。本發(fā)明能夠預(yù)先獲得手術(shù)部位及深度信息并反饋控制激光激發(fā)，顯著提高了醫(yī)療安全。
【IPC分類(lèi)】A61B19/00, A61B18/22, A61F9/011
【公開(kāi)號(hào)】CN104970919
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510475927
【發(fā)明人】張文斌, 沈國(guó)芳, 蘇劍波, 張劍飛
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年8月6日