一種電子內窺鏡病灶尺寸定量測量的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種電子內窺鏡病灶尺寸定量測量的方法和裝置，采用信標光投影的方法，通過電子內窺鏡圖像處理裝置的圖像分析計算實現病灶尺寸的非接觸定量測量。既不會增加患者的不適，也不會增加醫生的操作、讀數等工作。
【專利說明】-種電子內窺鏡病灶尺寸定量測量的方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫療電子內窺鏡成像檢查【技術領域】，尤其涉及一種根據電子內窺鏡圖 像非接觸定量測量病灶尺寸的方法及裝置，以及采用這種定量測量裝置的電子內窺鏡系 統。

【背景技術】
[0002] 電子內窺鏡是現代醫療檢查必不可少的儀器之一，它直接用來觀察人體內臟器官 的組織形態，對于癌癥的早期診斷具有重要意義。
[0003] 電子內窺鏡攝像機鏡頭是一泛焦光學系統，成像景深較大，一般可達5mnTl00mm， 其優點是在距離攝像頭物鏡較大的范圍內均能清晰觀察病灶圖像，缺點是隨著同一尺寸大 小的病灶距離物鏡距離不同，在圖像顯示器上顯示的病灶圖像大小也不同，因此，僅根據顯 示器上的病灶圖像大小不能定量測量病灶大小尺寸，依靠醫師目測估計，由于物鏡與病灶 的距離難以定量，因此會引入主觀誤差，影響醫師對病變的判斷。
[0004] 為解決病變大小的定量測量問題，文獻1 (申請號為93110054. 2的中國發明專利 申請）提出了一種內窺鏡測量尺，由尺柄和兩個彈性尺身組成，彈性尺身通過兩條鋼絲與尺 柄的兩個指套相連，指套在尺柄的開槽間上下滑動，通過鋼絲控制彈性尺身張開閉合，尺柄 上有刻度標尺，分別記錄兩指套滑動距離參數。使用時，先將尺身閉合，通過內窺鏡鉗道孔 送入將要測量的病灶前方，測量時，移動指套使彈性尺身以一定角度張開，醫生通過觀察顯 示器上的內鏡檢查圖像，使彈性尺身兩頂端指向病灶邊緣，醫生讀出并記錄尺柄刻度標尺 指示的指套移動位置，通過三角計算或查表可定量測得病灶部位尺寸大小。
[0005] 文獻1等提出的標尺測量方法屬于比較測量法，即在顯示器上觀察比較已知尺寸 的標尺和病灶，確定病灶尺寸，此種方法精確測量的前提條件是測量標尺與病灶在攝像物 鏡的同一個物平面上，否則，由于投影關系，標尺法測量的值小于病灶實際尺寸(詳細說明 見附圖1所示)，標尺與病灶接觸，增加了患者的痛苦和醫生的操作難度，而且通過讀數和查 表，再錄入檢查結果中，醫生工作量增加，降低了內鏡檢查效率。


【發明內容】

[0006] 本發明目的是針對醫療電子內窺鏡圖像診斷時病灶大小尺寸的定量測量問題，克 服現有標尺法測量的使用缺陷，提供一種非接觸定量測量病灶尺寸的方法，根據本發明方 法，提供一種非接觸定量測量病灶尺寸的電子內窺鏡裝置。
[0007] 本發明由下述結構構成： 一種電子內窺鏡非接觸定量測量目標尺寸的方法，包括： 在所述電子內窺鏡的前端定位信標光發射裝置，所述信標光發射裝置將信標光投射到 測量目標的位置； 采集信標光圖像，并根據攝像鏡頭和信標光的固有特征參數，計算測量目標與攝像鏡 頭間距離； 采集測量目標圖像，并根據被測目標與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數特征，獲取 測量目標的尺寸大小。
[0008] 優選地，所述電子內窺鏡包括主燈和輔助燈； 在采集信標光圖像時，所述電子內窺鏡的主燈關閉，輔助燈打開； 在采集測量目標圖像時，所述電子內窺鏡的輔助燈關閉，主燈打開。
[0009] 優選地，所述攝像鏡頭的固有特征參數包括所述攝像鏡頭的焦距。
[0010] 優選地，所述信標光的固有特征參數包括所述信標光發射裝置的光軸與所述攝像 鏡頭的光軸之間的距離。
[0011] 優選地，所述信標光發射裝置定位于所述電子內窺鏡的工具道孔。
[0012] 本發明還提供了一種用于實施根據上述技術方案中任一項所述的方法的電子內 窺鏡裝置，其具備： 光源裝置，為電子內窺鏡系統提供照明光； 信標光發射裝置，將信標光投射到測量目標的位置； 圖像采集裝置，包括攝像鏡頭，能夠采集信標光圖像和測量目標的圖像； 圖像處理裝置，能夠根據攝像鏡頭和信標光的固有特征參數，計算測量目標與攝像鏡 頭間距離，以及根據被測目標與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數特征，獲取測量目標的 尺寸大小。
[0013] 優選地，所述電子內窺鏡包括為圖像采集裝置提供照明光的主燈，以及為信標光 發射裝置提供光源的輔助燈； 在采集信標光圖像時，所述電子內窺鏡的主燈關閉，輔助燈打開； 在采集測量目標圖像時，所述電子內窺鏡的輔助燈關閉，主燈打開。
[0014] 優選地，所述信標光發射裝置包括： 導光光纜，將光線導入所述信標光發射裝置前端； 光耦合鏡組，將光源發出的光耦合入所述導光光纜； 光準直鏡組，將所述導光光纜導出的光準直，以平行光出射形成信標光；和 護套，保護所述信標光發射裝置不受浸蝕。
[0015] 本發明的有益效果是：采用信標光投影的方法，通過電子內窺鏡圖像處理裝置的 圖像分析計算非接觸自動測量病灶大小尺寸，既不會增加患者的不適，也不會增加醫生的 操作、讀數等工作，實現病灶尺寸的非接觸定量測量。
[0016]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為現有的標尺法測量內窺鏡檢查病灶尺寸原理示意圖； 圖2為本發明一種實施例的非接觸定量測量病灶尺寸原理示意圖； 圖3為本發明一種實施例的信標光輸出模組機構示意圖； 圖4為本發明的一種非接觸定量測量病灶尺寸電子內窺鏡組成示意圖； 圖5為本發明的一種非接觸定量測量病灶尺寸電子內窺鏡工作流程示意圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。
[0019] 圖1為標尺法測量內窺鏡檢查病灶尺寸原理示意圖。
[0020] 在圖1中，被測病灶1經過攝像鏡頭2,成像在攝像傳感器3靶面上，測量標尺4經 內鏡鉗道孔探入到被測病灶區域，經攝像鏡頭2同時成像到攝像傳感器3靶面上，操作醫生 根據觀察顯示器上顯示的傳感器3靶面圖像，調節標尺開口，使其端口位于病灶區邊緣，進 而讀出標尺讀數，計算病灶尺寸。
[0021] 圖1中標示了兩個測量標尺4位置，A位置在病灶區上，B位置在病灶區1和攝像 鏡頭2之間，由于攝像鏡頭2成像大小不僅和物體大小有關，還和物距相關，成像大小相同， 物距不同，物體大小也不相同，圖1中A、B兩位置的標尺開口不同，但成像大小相同，在顯示 器上觀察其開口均在病灶邊緣，但標尺讀數完全不同，因此，僅當標尺位于A位置時，其病 灶尺寸讀數才是準確的，完成這樣的操作，勢必增加操作醫生的工作難度。
[0022] 圖2表示一種實施例的非接觸定量測量病灶尺寸原理示意圖。
[0023] 在圖2中，病灶1經過攝像鏡頭2,成像在攝像傳感器3靶面上，信標光發射裝置 5經鉗道孔插入內鏡，出射前端與內鏡前端面平齊，圖中給出兩個病灶區1相對于鏡頭2位 置，位置A距鏡頭距離U，位置B距鏡頭距離L 2，信標光投射到位置A的C點位置，投射到位 置B的D點位置，鏡頭2的中心軸與位置A交于點，與位置B交于0 2點，與傳感器3靶面 相交于〇3點，攝像鏡頭2焦距f，信標光光軸與攝像鏡頭2光軸間距離d，焦距f是攝像鏡頭 2的固有不變參數，間距d由內鏡攝像鏡頭2和鉗道孔的相對位置確定，均為已知量，位置A 的C點信標光成像于攝像傳感器3靶面Q點，位置B的D點信標光成像于攝像傳感器3靶 面Di點，距離物鏡2的距離不同，成像大小相應不同。
[0024] 根據圖2中Λ 00而和Λ 00ΑΛ 00A和Λ 002D的相似關系，設病灶尺寸H，病灶 在攝像傳感器3靶面成像尺寸h，當病灶在A位置時，病灶尺寸計算步驟為： 步驟1 :計算物距U，由Λ 00A和Λ OC^C可得： 7 = cTc： ^ L-= 〇IcT ⑴ 步驟2 :測量攝像傳感器3靶面上病灶像尺寸h ; 步驟3 :計算病灶尺寸Η : ^2- = ? _* Η = = ±L· f k · 03ct 、乙J 公式（2)中d為已知參量，0而是圖像處理器根據圖像測量的信標光在攝像傳感器3靶 面上位置，h是圖像處理器根據圖像測量的病灶在攝像傳感器3靶面上成像尺寸。同理可 計算測量病灶區域在其它位置時的病灶尺寸。
[0025] 圖3 -種實施例的信標光輸出模組機構示意圖，相當于圖2中信標光發射裝置5 結構及工作示意圖。
[0026] 在圖3中，信標光發射裝置5具備：導光光纜6,將外部的光線導入發射裝置前端 形成信標光；光耦合鏡組7,將光源發出的光耦合入光纜；光準直鏡組8,將光纜發出的光 準直，以平行光出射形成信標光；護套9,保護信標光發射裝置在插入人體時不受體液等浸 蝕。
[0027] 圖4為一種實施例的非接觸定量測量病灶尺寸電子內窺鏡組成示意圖。
[0028] 在圖4中，非接觸定量測量病灶尺寸電子內窺鏡具備：內鏡10,鏡體內包括攝像鏡 頭2、成像在攝像傳感器3和信標光發射裝置5 ;光源裝置11，為電子內窺鏡系統提供照明 光，具有電源部件12,為光源各部件提供電力；主燈部及亮度調節部件13,向內鏡10提供照 明光；輔助燈14,為信標光發射裝置5提供光源；光源處理器15,管理控制光源裝置，控制 信標光輔助燈和內鏡照明光主燈工作切換。圖像處理器裝置16,內窺鏡系統攝像頭驅動、圖 像處理、系統控制及信標光采集計算病灶尺寸，圖像視頻信號輸出顯示功能。顯示器17,顯 示內鏡采集、處理的圖像，供醫生觀察診斷。
[0029] 圖5為一種實施例的非接觸定量測量病灶尺寸電子內窺鏡工作流程示意圖，下面 參照圖5說明可非接觸定量測量病灶尺寸電子內窺鏡工作流程。
[0030] 在步驟S1中，圖像處理裝置16首先將電子內窺鏡系統設置為正常觀察工作模式， 光源裝置11點亮主照明燈13,關閉輔助燈14,光源裝置向內鏡輸出照明光，圖像處理裝置 16控制、驅動攝像傳感器3成像，并采集存儲處理，在顯示器上顯示圖像供醫生觀察診斷。
[0031] 在步驟S2中，圖像處理裝置16判斷是否有病灶尺寸測量指令，若沒有，內窺鏡系 統繼續顯示內鏡檢查圖像供醫生診斷，若醫生判斷有病灶區域，需定量測量病灶尺寸，則醫 生通過按鍵控制圖像處理器響應，圖像處理裝置16判斷是有病灶尺寸測量指令，轉向下一 處理步驟。
[0032] 在步驟S3中，圖像處理裝置16向光源裝置11發送指令，光源裝置11關閉主照明 燈13,點亮輔助燈14,信標光發射裝置5出射信標光，圖像處理器采集信標光圖像。
[0033] 在步驟S4中，圖像處理裝置16分析處理信標光圖像，計算病灶區與攝像鏡頭2物 距。
[0034] 在步驟S5中，圖像處理裝置16向光源裝置11發送指令，光源裝置11點亮主照明 燈13,關閉輔助燈14,圖像處理器采集病灶圖像。
[0035] 在步驟S6中，圖像處理裝置16分析處理病灶圖像，結合病灶區與攝像鏡頭2物 距，計算病灶區尺寸。
[0036] 根據本實施例，信標光發射裝置通過內窺鏡系統內鏡鉗道孔發射信標光，通過圖 像處理計算病灶尺寸大小，通過非接觸光學方法，達到內窺鏡系統病灶尺寸定量自動測量 目的。降低內鏡操作醫生的工作負擔，提高內鏡檢查測量效率。
【權利要求】
1. 一種電子內窺鏡非接觸定量測量目標尺寸的方法，包括： 在所述電子內窺鏡的前端定位信標光發射裝置，所述信標光發射裝置將信標光投射到 測量目標的位置； 采集信標光圖像，并根據攝像鏡頭和信標光的固有特征參數，計算測量目標與攝像鏡 頭間距離； 采集測量目標圖像，并根據被測目標與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數特征，獲取 測量目標的尺寸大小。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子內窺鏡包括主燈和輔助燈； 在采集信標光圖像時，所述電子內窺鏡的主燈關閉，輔助燈打開； 在采集測量目標圖像時，所述電子內窺鏡的輔助燈關閉，主燈打開。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述攝像鏡頭的固有特征參數包括所 述攝像鏡頭的焦距。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述信標光的固有特征參數包括所述 信標光發射裝置的光軸與所述攝像鏡頭的光軸之間的距離。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述信標光發射裝置定位于所述電子內 窺鏡的工具道孔。
6. -種用于實施根據權利要求1-5中任一項所述的方法的電子內窺鏡裝置，其具備： 光源裝置，為電子內窺鏡系統提供照明光； 信標光發射裝置，將信標光投射到測量目標的位置； 圖像采集裝置，包括攝像鏡頭，能夠采集信標光圖像和測量目標的圖像； 圖像處理裝置，能夠根據攝像鏡頭和信標光的固有特征參數，計算測量目標與攝像鏡 頭間距離，以及根據被測目標與攝像鏡頭間距離和鏡頭的固有參數特征，獲取測量目標的 尺寸大小。
7. 根據權利要求6所述的電子內窺鏡裝置，其特征在于，所述電子內窺鏡包括為圖像 采集裝置提供照明光的主燈，以及為信標光發射裝置提供光源的輔助燈； 在采集信標光圖像時，所述電子內窺鏡的主燈關閉，輔助燈打開； 在采集測量目標圖像時，所述電子內窺鏡的輔助燈關閉，主燈打開。
8. 根據權利要求6或7所述的電子內窺鏡裝置，其特征在于，所述信標光發射裝置包 括： 導光光纜，將光線導入所述信標光發射裝置前端； 光耦合鏡組，將光源發出的光耦合入所述導光光纜； 光準直鏡組，將所述導光光纜導出的光準直，以平行光出射形成信標光；和護套，保護 所述信標光發射裝置不受浸蝕。
【文檔編號】A61B5/107GK104083172SQ201310618279
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】周智峰, 段海峰, 楊云生, 鄒慧玲 申請人:北京華科創智健康科技股份有限公司