腔镜示教用头戴式术中光学交互系统

摘要

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，包括头套本体、交互指示盒、磁力传感器和振动传感器，所述交互指示盒设在头套本体的前部，所述交互指示盒的前端设有激光发射头，所述交互指示盒的内部设有外接传感信号处理装置、语音信号处理装置、控制器、电源模块、选择开关装置、激光发射模块和光路镜面处理系统。本发明的头戴式术中光学交互系统，将软式头带与振动传感器、磁力传感器以及激光发射模块相连接，通过佩戴者上下颌骨碰撞激活传感器从而启动激光发射装置，佩戴者通过调整头带角度与方位，使激光束在显示器上定点标记。

权利要求

1.腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，其特征在于：包括头套本体、交互指示盒、磁力传感器和振动传感器，所述交互指示盒设在头套本体的前部，所述交互指示盒的前端设有激光发射头，所述交互指示盒的内部设有外接传感信号处理装置、语音信号处理装置、控制器、电源模块、选择开关装置、激光发射模块和光路镜面处理系统，所述头套本体的左侧和右侧均设有磁力传感器，所述磁力传感器的末端包括第一磁力感应贴片和第二磁力感应贴片，所述第一磁力感应贴片和第二磁力感应贴片贴附于头部颌面，第一磁力感应贴片设置为磁性发射端，第二磁力感应贴片设置为磁性检测端，系统根据磁性及磁力的大小变化情况来生成颌面运动指令信息而控制激光发射模块发射相应的激光束，所述第一磁力感应贴片和第二磁力感应贴片上涂抹有医用胶接剂，所述振动传感器安装在头套本体的内侧，所述磁力传感器和振动传感器均通过信号线连接到所述外接传感信号处理装置，系统对于振动传感器的信号波形和磁力传感器的信号波形可分别进行处理，并且可两者相互配合形成编码体系而用于控制生成不同形状的激光图案，所述外接传感信号处理装置和所述语音信号处理装置均用于将信号数字编码形成控制信号并将控制信号发送到控制器，所述控制器用于接收控制信号并通过控制信号控制所述选择开关装置而得到不同形态的激光束，所述激光发射模块包括点式激光发射组、线段激光发射组、箭头激光发射组和圆弧激光发射组。

2.根据权利要求1所述的腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，其特征在于：所述头套本体为网状头套，所述头套本体的下部边沿设有环状套体。

3.根据权利要求2所述的腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，其特征在于：所述环状套体的后部通过弹性束带连接，所述弹性束带的两端分别设有定位锁紧条和定位锁扣，所述定位锁紧条通过定位锁扣实现锁紧作用。

4.根据权利要求1所述的腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，其特征在于：所述交互指示盒的后侧面设有头托，所述头托包括网布层，所述网布层的最外层设有横向条纹状的胶条防滑接触层。

5.根据权利要求1所述的腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，其特征在于：所述光路镜面处理系统包括折射透镜和反射面镜，所述光路镜面处理系统用于激光束的几何光学处理过程。

6.根据权利要求1所述的腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，其特征在于：所述激光发射模块包括红外激光器，所述激光发射模块采用阵列式多激光器发射模式。

说明书

腔镜示教用头戴式术中光学交互系统

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及腔镜示教用头戴式术中光学交互系统。

背景技术

[0002] 现有的腔镜术中示教系统都是依靠术中摄像、采集、图像后处理后输入到显示器上供学员、助手及参观者学习讨论，若学员在术中即时提问，术者双手因操作腔镜器械无法
得到充分解放，只能通过语言描述进行解答，提问者无法在腔镜视野下理解术者操作动机
及其背后临床意义。

[0003] 因此，在术中实际应用过程中急需解决以下技术问题：1)手术过程中医生双手因持器械无法解放，医生无法针对观摩者所提问题使用双手进行术中定点、标记、提示；2)术
中助手、学员、观摩者无法除语言描述外，进行激光定点、标记、提示等操作，不便于术者理
解，教学交互性差；3)术者与助手在术中无法在腔镜狭小空间下定点、标记并描述切割方
向、缝合路径等，手术团队效率及手术成功率低。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供腔镜示教用头戴式术中光学交互系统。

[0005] 本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，包括头套本体、交互指示盒、磁力传感器和振动传感器，所述交互指示盒设在
头套本体的前部，所述交互指示盒的前端设有激光发射头，所述交互指示盒的内部设有外
接传感信号处理装置、语音信号处理装置、控制器、电源模块、选择开关装置、激光发射模块
和光路镜面处理系统，所述头套本体的左侧和右侧均设有磁力传感器，所述磁力传感器的
末端包括第一磁力感应贴片和第二磁力感应贴片，所述第一磁力感应贴片和第二磁力感应
贴片贴附于头部颌面，所述振动传感器安装在头套本体的内侧，所述磁力传感器和振动传
感器均通过信号线连接到所述外接传感信号处理装置，所述外接传感信号处理装置和所述
语音信号处理装置均用于将信号数字编码形成控制信号并将控制信号发送到控制器，所述
控制器用于接收控制信号并通过控制信号控制所述选择开关装置而得到不同形态的激光
束。

[0006] 进一步，所述头套本体为网状头套，所述头套本体的下部边沿设有环状套体。

[0007] 进一步，所述环状套体的后部通过弹性束带连接，所述弹性束带的两端分别设有定位锁紧条和定位锁扣，所述定位锁紧条通过定位锁扣实现锁紧作用。

[0008] 进一步，所述交互指示盒的后侧面设有头托，所述头托包括网布层，所述网布层的最外层设有横向条纹状的胶条防滑接触层。

[0009] 进一步，所述第一磁力感应贴片和第二磁力感应贴片上涂抹有医用胶接剂。

[0010] 进一步，所述激光发射模块包括点式激光发射组、线段激光发射组、箭头激光发射组和圆弧激光发射组。

[0011] 进一步，所述光路镜面处理系统包括折射透镜和反射面镜，所述光路镜面处理系统用于激光束的几何光学处理过程。

[0012] 进一步，所述激光发射模块包括红外激光器，所述激光发射模块采用阵列式多激光器发射模式。

[0013] 本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0014] 本发明的头戴式术中光学交互系统，将软式头带与振动传感器、磁力传感器以及激光发射模块相连接，通过佩戴者上下颌骨碰撞激活传感器从而启动激光发射装置，佩戴
者通过调整头带角度与方位，使激光束在显示器上定点标记，描述手术切割方向、缝合路径
等信息，从而便于指导助手及观摩者，提高了术中交互性，提升了手术团队效率及手术成功
率。

附图说明

[0015] 图1是本发明整体的结构示意图；

[0016] 图2是本发明交互指示盒2的内部原理示意图；

[0017] 1‑头套本体，11‑环状套体，111‑弹性束带，112‑定位锁紧条，113‑定位锁扣，2‑交互指示盒，21‑激光发射头，22‑头托，3‑磁力传感器，31‑第一磁力感应贴片，32‑第二磁力感
应贴片，4‑振动传感器。

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 如图1‑2所示，本发明公开了腔镜示教用头戴式术中光学交互系统，包括头套本体1、交互指示盒2、磁力传感器3和振动传感器4，所述交互指示盒2设在头套本体1的前部，所
述交互指示盒2的前端设有激光发射头21，所述交互指示盒2的内部设有外接传感信号处理
装置、语音信号处理装置、控制器、电源模块、选择开关装置、激光发射模块和光路镜面处理
系统，所述头套本体1的左侧和右侧均设有磁力传感器3，所述磁力传感器3的末端包括第一
磁力感应贴片31和第二磁力感应贴片32，所述第一磁力感应贴片31和第二磁力感应贴片32
贴附于头部颌面，所述振动传感器4安装在头套本体1的内侧，所述磁力传感器3和振动传感
器4均通过信号线连接到所述外接传感信号处理装置，所述外接传感信号处理装置和所述
语音信号处理装置均用于将信号数字编码形成控制信号并将控制信号发送到控制器，所述
控制器用于接收控制信号并通过控制信号控制所述选择开关装置而得到不同形态的激光
束。在具体的设置时，可将左侧的第一磁力感应贴片31设置为磁性发射端，第二磁力感应贴
片32设置为磁性检测端，从而根据磁性及磁力的大小变化情况来生成颌面运动指令信息，
从而控制激光发射模块发射相应的激光束，当然，使用者也可以同样的方式配置右侧的第
一磁力感应贴片31和第二磁力感应贴片32的功能性质，实现了左右两侧控制信号的互相参
照对比，从而提高了信号检测的稳定性，避免误操作，提高的系统的稳定性。并且，本系统对
于振动传感器4的信号波形和磁力传感器3的信号波形可分别进行处理，并且可两者相互配
合，形成编码体系，用于控制生成不同形状的激光图案。

[0020] 所述头套本体1为网状头套，所述头套本体1的下部边沿设有环状套体11。所述环状套体11的后部通过弹性束带111连接，所述弹性束带111的两端分别设有定位锁紧条112
和定位锁扣113，所述定位锁紧条112通过定位锁扣113实现锁紧作用。所述交互指示盒2的
后侧面设有头托22，所述头托22包括网布层，所述网布层的最外层设有横向条纹状的胶条
防滑接触层。所述第一磁力感应贴片31和第二磁力感应贴片32上涂抹有医用胶接剂，从而
便于贴合医生的头部外颌面。所述激光发射模块包括点式激光发射组、线段激光发射组、箭
头激光发射组和圆弧激光发射组，以用于发射出不同形状的激光图案，从而根据病患的患
处形态不同而选择相应合适的激光图案，达到最佳的指示效果。所述光路镜面处理系统包
括折射透镜和反射面镜，所述光路镜面处理系统用于激光束的几何光学处理过程。所述激
光发射模块包括红外激光器，所述激光发射模块采用阵列式多激光器发射模式。本发明通
过多种方式检测头部的不同动作信号，并将这些信号进行数字编码，形成高可靠性的数字
指令，与不同的数字指令对应的是多种激光发射模式，通过这种灵活的开关控制方式与激
光类型选择控制方式，实现了术中光学交互效果，十分便于医疗手术示教过程的交流沟通，
使用效果极佳。

[0021] 具体地，实际使用的术前术者及助手、学员等佩戴头戴式术中光学交互系统，随后培训人员进行头戴式术中光学交互系统的使用说明及使用指导，使用者通过上下颌骨碰撞
振动从而启动系统，根据头颈部活动及屏幕中光学标记进行校正，能使佩戴者在舒适前提
下，头颈部仅需轻微转动，即可实现屏幕中的光学标记定位功能；完成校正后进行术前其他
相关准备。术中术者通过上下颌骨碰撞振动从而启动系统，术者通过双手协调控制，呈现术
中良好视野并充分显露可操作位置，术者依据激光定位功能告知助手、学员等该部位的解
剖学名称以及局部毗邻解剖结构等情况，也可在示教过程中，使用标记定位功能进行提问，
从而了解助手、学员对解剖学及该部位毗邻掌握情况；术中助手、学员等佩戴术中光学交互
系统后，可使用定位标记功能对术中视野空间内进行相关提问，通过定位标记功能可将问
题具体化，方便术者理解提问者意图及了解提问者具体操作方法，增强示教交互性；术者可
进一步使用该系统用于术中取病理具体部位、顺序、或行切割、止血、缝合路径，可使助手充
分了解术者意图，便于助手根据术者操作流程进行相应配合，缩短手术时间，提升团队效
率，同时也可使观摩的学员了解术者与助手在术中沟通、配合模式以及该头戴式术中光学
交互系统在术中交互过程中的作用。

[0022] 本发明可通过多种振动及运动模式控制激光发射模块动作，具有很高的灵敏性，便于在腔镜示教过程中进行信息交互，提高了沟通效率，具有很高实际推广使用价值。

[0023] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。