CN113208549B

CN113208549B - 用于实时监测和清洁腹腔镜镜头的方法和系统

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Publication number: CN113208549B
Application number: CN202110529935.9A
Authority: CN
Inventors: 请求不公布姓名
Original assignee: Ningbo Hitcm Medical Devices Co ltd
Current assignee: Ningbo Hitcm Medical Devices Co ltd
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2041-05-14
Also published as: CN113208549A

Abstract

一种在术中监测和清洁腹腔镜的镜头的系统，包含监测系统和清洁系统。监测系统具有腹腔镜和用于监测由腹腔镜提供的图像的清晰度的腹腔镜成像系统。监测系统配置为当图像清晰度落到预先确定的阈值以下时提供反馈信号。清洁系统与监测系统可操作连接且配置为响应于从监测系统接收到反馈信号而启动。清洁系统包含加压液体源、压缩气体源，以及抽吸源。加压液体源和压缩气体源配置为与抽吸源同时启动。

Description

用于实时监测和清洁腹腔镜镜头的方法和系统

技术领域

本公开涉及一种外科手术设备，以用于最小侵入性外科手术，诸如内窥镜和/或腹腔镜手术，并且更特别地涉及用于监测和清洁内窥镜或腹腔镜的镜头的系统和方法。

背景技术

诸如内窥镜外科手术的最小侵入性外科手术减少外科手术过程的侵入性。内窥镜外科手术涉及穿过体壁的外科手术，例如，观察卵巢、子宫、胆囊、肠、肾、阑尾等和/或对其做手术。存在许多常见内窥镜外科手术方法，举例而言包含关节镜术、腹腔镜术、胃肠镜术和喉支气管镜术。在这些方法中，使用穿刺器产生切口，通过切口进行内窥镜外科手术。穿刺器管或套管组件延伸到腹壁中并留在腹壁中，以提供内窥镜外科手术工具的接入口。通过套管组件插入相机或内窥镜，以允许体腔的视觉检查和放大。然后外科医生可以借助于设计为通过附加套管配合的专门器械(诸如镊子、抓紧器、切割器、施加器等)，在外科手术部位进行诊断和/或治疗。

使用中，内窥镜的镜头可能变得被凝聚物、组织、血液、其他体液等覆盖。因此在手术期间保持内窥镜的镜头清洁是困难的，并且在手术期间清洁内窥镜所需的时间可能增加手术的总时间和患者需要保持麻醉的时间量两者，两者都可能导致增加感染的风险并增加恢复时间。

发明内容

一种在术中监测和清洁腹腔镜的镜头的系统包含监测系统和清洁系统。监测系统具有腹腔镜和腹腔镜成像系统，腹腔镜成像系统配置为监测由腹腔镜提供的图像的清晰度，且当图像清晰度落到预先确定的阈值以下时提供反馈信号。清洁系统与监测系统可操作连接且配置为响应于从监测系统接收到反馈信号而启动。清洁系统包含加压液体源、压缩气体源和抽吸源。加压液体源和压缩气体源配置为与抽吸源同时启动。

在本公开的某些方面中，系统包含与监测系统和清洁系统可操作接合的接入组件。接入组件可以包含配置为接收腹腔镜的套管组件。系统可以包含用于相对于套管组件定位腹腔镜的定位机构。套管组件可以包含远侧部分和设置在套管组件的远侧部分上的真空密封件。

在本公开的一些方面中，加压液体源配置为提供水喷射。水喷射中的水的温度可以为37℃。水喷射中的水的盐度可以为9,000ppm。压缩气体源可以配置为提供CO₂。定位机构可以配置为相对于套管组件将腹腔镜近向移动时，使得套管组件的远侧部分上的真空密封件定位为远向于腹腔镜的镜头。替代地，或附加地，定位机构可以配置为相对于腹腔镜将套管组件远向移动时，使得套管组件的远侧部分上的真空密封件定位为远向于腹腔镜的镜头。

一种监测和清洁腹腔镜的镜头的方法包含：监测由腹腔镜提供的图像的清晰度，标识图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下，以及向清洁系统信令通知图像清晰度落到了预先确定的阈值以下。该方法还包含启动加压液体源、启动抽吸源，以及启动压缩气体源。

在本公开的某些方面中，方法还包含将腹腔镜的镜头定位在接入组件的套管组件的真空密封件的远侧，腹腔镜通过接入组件接收。启动加压液体源可以与启动抽吸源同时进行。启动压缩气体源可以与启动抽吸源同时进行。定位腹腔镜的镜头可以自动地进行。标识图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下可以包含将实时单帧图像与锐度比较模板进行比较。

附图说明

本文中以下参考附图描述了所公开的系统和方法的各种方面，其中：

图1是根据本公开的方面的用于监测和清洁腹腔镜的镜头的系统的示意图；

图2是根据本公开的方面的监测和清洁腹腔镜的镜头的方法的流程图；

图3是本公开的接入组件和腹腔镜的侧视立体图；

图4是图3的套管组件的侧视图；

图5是本公开的套管组件的零件分开的分解立体图；

图6是图3的套管组件的侧视部分切去视图；

图7是位于本公开的套管组件的远侧部分的图5所示的套管组件的密封件的侧视立体图；

图8是沿着图4的截面线8-8截取的图4的腹腔镜通过其插入的套管组件的截面侧视图；

图9是示出腹腔镜的回缩的图8的套管组件的侧视截面图；并且

图10是图9详细示出的指示区域的放大视图。

具体实施方式

参考附图详细描述了镜头监测和清洁系统和方法，其中相同附图标记在若干视图中的每一个中指代相同或相应的元件。如本文中所使用的，术语“远”是指穿刺器的部分或其部件距用户较远，而术语“近”是指穿刺器的部分或其部件距用户较近。另外，术语“腹腔镜的”或“腹腔镜”总体上用于指代内窥镜、腹腔镜、关节镜和/或通过小直径切口或套管进行的任意其他过程。如本文中所使用的，术语“约”是指数值是近似的并且小的变化将不会显著影响本公开所公开的方面的实践。在使用数值限制的情况下，除非上下文另有指明，“约”是指数值可以变化±10％并仍在本公开的范围内。

本文中所公开的是例如在外科手术期间的术中智能实时自清洁腹腔镜镜头的系统和方法。如以下将更详细描述的，该系统和方法采用图像质量的实时监测和分析以保持图像清晰度。该系统通过腹腔镜的镜头监测图像清晰度，并且如果图像清晰度低于预先确定的阈值，则系统会将反馈信号发送到清洁系统，清洁系统将发起清洁过程。该系统和方法实时地且自动地在术中保持清洁的镜头的，从而保持例如图像清晰度，缩短外科手术时间，并降低风险。

图1图示了总体上示出为监测和清洁系统100的根据本公开的方面的监测和清洁系统的流程图。监测和清洁系统100包含：监测系统200，用于监测图像清晰度并标识图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下；清洁系统300，其响应于接收到由监测系统200提供的反馈信号而启动；以及接入组件400，监测系统200的腹腔镜212通过接入组件400接收，并且接入组件400配置为用于与监测系统200和清洁系统300一起操作。

监测系统200可以包含腹腔镜212和腹腔镜成像系统210。腹腔镜成像系统210可以配置为通过腹腔镜212的镜头214监测图像清晰度并向清洁系统300提供图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下的反馈信号。例如，监测系统200可以包含独立处理器220，其监测图像清晰度并发起镜头清洁。

在本公开的一方面中，腹腔镜成像系统210可以包含用于确定图像清晰度是否低于预先确定的阈值的监测模块。特别地，该监测模块将实时单帧图像与锐度比较模板进行比较。如果图像清晰度低于预先确定的阈值，则腹腔镜成像系统210与清洁系统300通信，例如，向清洁系统300输出一信号。在本公开的一方面中，如果程序示出“是”信号，则清洁系统300自动地开始并运行镜头清洁程序。在本公开的另一方面中，如果程序示出“是”信号，则监测和清洁系统100要求外科医生、护士或支持人员确认是否可以开始并运行镜头清洁程序。在本公开的又一方面中，外科医生、护士或支持人员可以在不希望手术操作被打断时向监测和清洁系统100输入禁止打断的指令。在该方面中，如果程序示出“是”信号，则监测和清洁系统100首先检查是否存在禁止打断的指令；如果存在禁止打断的指令，则清洁系统300不进行镜头清洁程序，直到外科医生、护士或助手取消禁止打断的指令；如果不存在禁止打断的指令，则清洁系统300开始并运行镜头清洁程序。

腹腔镜成像系统210和/或独立处理器220可以包含任意适当的处理器(未示出)，其可操作地连接到存储器(未示出)，其可以包含以下中的一者或多者：易失性、非易失性、磁性、光学、或电学介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、非易失性RAM(NVRAM)，或闪速存储器。处理器可以是任意适当处理器(例如，控制电路)，其适配为进行本公开所描述的操作、计算和/或指令集，包含但不限于硬件处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)、微处理器，及其组合。本领域技术人员将理解，可以使用适配为执行本文中所描述的监测模块、计算和/或指令集的任意逻辑处理器(例如，控制电路)替换该处理器。

清洁系统300包含的定位组件340，其用于在接入组件400的套管组件410内定位腹腔镜212的远端212b。以此方式，腹腔镜212的镜头214封闭在套管组件410内以允许清洁镜头214。定位组件340可以包含用于向腹腔镜212的远端212b推进套管组件410的机构，以在套管组件410内封闭腹腔镜212的远端212b。进一步地，或替代地，定位组件340可以包含用于相对于套管组件410缩回腹腔镜212的机构，以在套管组件410内定位腹腔镜212的远端212b。

清洁系统300包含清洁镜头214的加压液体源310(例如，生理盐水)和干燥镜头214的压缩气体源320(例如，CO₂)。在本公开的某些方面中，加压液体源310是水喷射，并且水的温度为约37℃，并且水的盐度为从约8,000ppm至约10,000ppm或从约0.8％至约1.0％。相似地，压缩气体源320的CO₂或其他气体还可以具有约37℃的温度以防止起雾。

为了在清洁和干燥过程期间保持套管组件410内的平衡，清洁系统300包含负压源或抽吸源330，例如，真空源。如以下将更详细描述的，在启动加压液体源和/或压缩气体源期间启动抽吸源330以使接入组件400内的压力平衡，并移除用于清洁和干燥镜头214的水和CO₂。

可选地，清洁系统300包含定位组件340，其在接入组件400的套管组件410内定位腹腔镜212的远端212b。以此方式，腹腔镜212的镜头214被封闭在套管组件410内以允许清洁镜头214。定位组件340可以包含用于向腹腔镜212的远端212b推进套管组件410的机构，以在套管组件410内封闭腹腔镜212的远端212b。另外，或替代地，定位组件340可以包含用于相对于套管组件410缩回腹腔镜212的机构，以在套管组件410内定位腹腔镜212的远端212b。

图2图示了根据本公开的方面的方法的流程图。如上所述，监测系统200可以腹腔镜成像系统210，其用于监测通过腹腔镜212的镜头214(图1)提供的图像的图像清晰度，并且标识图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下。腹腔镜成像系统210还配置为向清洁系统300(图1)提供图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下的反馈信号。

响应于监测系统200确定图像清晰度落到预先确定的阈值以下，并且反馈信号警告清洁系统300图像清晰度已经落到预先确定的阈值以下，清洁系统300启动以清洁腹腔镜的镜头214。

在清洗腹腔镜212的镜头214之前，如果腹腔镜212的远端212b尚未定位在接入组件400内(例如，腹腔镜212的远端212b位于接入组件400的套管组件410的远侧部分416上的真空密封件450的近侧(图5))，则进行缩回腹腔镜212和推进套管组件410中的至少一者。这些行为中的任一者或两者可以设想为手动地或自动地进行。当缩回/推进为自动时，如上所述，清洁系统300可以包含用于相对于套管组件410的真空密封件450定位腹腔镜212的远端212b的定位组件340。

在确认监测系统200的腹腔镜212的远端212b定位在位于真空密封件450远侧的套管组件410内之后，加压液体源310启动以喷洒腹腔镜212的远端212b(包含镜头214)，用水喷射来清洁镜头214。如上所述，在本公开的某些方面中，水喷射包含具有约37℃的温度和约8,000ppm与约10,000ppm之间或约0.8％与约1.0％之间的盐度的水，并且在某些方面中，优选约为9,000ppm或0.9％盐度。加压液体源启动的时长可以基于在发起清洁系统300之前的图像的清晰度。由常规腹腔镜成像系统210产生的较低的图像清晰度可能导致加压液体源310的启动的时间段较长，而对于处于阈值或稍高于阈值的图像清晰度的加压液体源310的启动的时间段可以较短。

与启动加压液体源310同时启动抽吸源330。通过与启动抽吸源330同时启动加压流体源310，在套管组件410内保持平衡，并且保持由真空密封件450提供的封闭空间的完整性。

在加压液体源310已经启动预先确定的时间量之后，基于图像清晰度或其他因素，加压液体源310被停用且压缩气体源320被启动。在本公开的某些方面中，压缩CO₂具有37℃的温度以匹配来自加压液体源310的水的温度，从而防止腹腔镜212的镜头214的起雾。抽吸源330在加压液体源310的启动期间保持活动以保持套管组件410内的平衡。

在预先确定的时长并彻底干燥腹腔镜212的镜头214之后，压缩气体源320和抽吸源330两者都被停用。在清洁腹腔镜212的镜头214之后，腹腔镜212准备好被继续使用。

整个清洁过程，从确定图像清晰度落到预先确定的阈值以下到完成腹腔镜的镜头214的干燥预设为十秒(10s)。清洁过程可以预设为用多于或说少于十秒(10s)。本文中所公开的系统和方法可以预设为扩展到机器人外科手术系统以保持图像质量。

本公开的系统和方法可预想地能够为增强外科手术效率、保持图像质量、减少清洁镜头时间和次数、缩短外科手术操作和麻醉时间、降低由于离开外科手术部位清洁腹腔镜的镜头所带来的感染风险。

图3至图6图示了根据本公开的方面的接入组件400以及腹腔镜成像系统210和腹腔镜212。虽然本公开的系统和方法参考接入组件400示出，但本公开的方面可以预设修改为与具有替代配置的接入组件一起使用。

如图5所示，接入组件400包含限定管腔403的套管402，以及可通过套管402的管腔403接收的套管组件410。套管组件410具有管腔412，医疗装置(例如，腹腔镜212)可以通过该管腔412。套管组件410包含密封组件420、细长本体414、远侧部分416，以及近侧部分418。如图4所示，密封组件420包含置于其中的密封件422和紧固环套424，紧固环套424将密封件422保持在密封组件420内。套管组件410还具有入口端口430和真空端口440，入口端口430配置为与加压液体源310(图1)和压缩气体源320可操作接合，真空端口440配置为与抽吸源330可操作连接。

套管组件410还具有在套管组件410的远侧部分416处的真空密封件450(图5-图7)。如图7中更详细示出，真空密封件450可以由多个小叶452形成，多个小叶452允许从其中通过医疗装置，但多个小叶452在医疗装置被从其中移除时将关闭真空密封件450。此外，在真空端口440上真空将会将真空密封件450保持在关闭位置中。

图8示出了从套管组件410通过套管402部署的腹腔镜212。真空密封件450在腹腔镜212从其中通过时打开。如图8所示，入口端口430连接到入口管432，其终止于套管组件410的远侧部分416处的进入开口434。入口端口430、入口管432和进入开口434允许将液体和/或气体引入到套管组件410的远侧部分416中。相似地，真空端口440连接到出口管442，其终止于套管组件410的远侧部分416处的排出开口444。真空端口440、出口管442和排出开口444允许从套管组件410的远侧部分416移除液体和/或气体。

在使用中，如图9和图10中更详细示出，需要清洁的腹腔镜212在套管组件410内部分地近向回缩(由图9中的箭头“A1”和“A2”指示)，使得腹腔镜212的镜头214位于真空密封件450近侧。通过将抽吸源330(图1)连接到真空端口440而抽真空。抽真空使真空密封件450形成紧密密封。

然后通过入口端口430将液体和/或气体引入。抽吸真空使得液体和/或气体行进通过入口管432(如箭头“LG1”所示)，并且通过进入开口434到套管组件410的远侧部分416中(如箭头“LG2”所示)，在该处液体和/或气体接触腹腔镜212的镜头214，以从镜头214移除任何凝聚物、组织、血液、其他体液等。

继续抽真空使液体、气体和从腹腔镜镜头214移除的任何(多种)其他材料离开套管组件410的远侧部分416(如箭头“V1”所示)，通过排出开口444并通过出口管442(如箭头“V2”所示)，并且通过真空端口440离开套管组件410。

尽管根据本公开的系统在图1所示的实施例中图示为将来自压缩气体源320的气体与来自加压液体源310的液体一起混合送入套管组件410的入口端口430以清洁和/或干燥腹腔镜212的镜头214，但本公开不限于此。在替代的实施例中，在清洁和/或干燥期间可以利用抽吸源330在套管组件410的管腔412内产生的相对于体腔的低压，通过真空密封件450吸入来自体腔的气体(诸如，CO₂)以充当气体源，从而清洁和/或干燥腹腔镜212的镜头214。在此情况下，将例如用于体腔扩大的气体源用作本公开的系统的压缩气体源320，而不必提供额外的压缩气体源。此外，在此情况下，如果用于体腔扩大的气体源原来已经处于启动状态，则根据本公开的系统也认为加压液体源310与该气体源同时启动。在此过程中，真空密封件450实质上充当单向阀。换言之，来自体腔的气体可以在一定程度上通过真空密封件450进入套管组件410的管腔412中以清洁和/或干燥腹腔镜212的镜头214，进而通过真空端口440离开接入组件400，但套管组件410的管腔412中的内容物不能通过真空密封件450进入到体腔中。

考虑到强度、耐久性、耐磨性、重量、抗腐蚀性、易制造、制造成本等，本文中所描述的任意部件可以由任意金属、塑料、树脂、复合物等制造。在各方面中，套管组件的细长本体可以由诸如不锈钢的金属制成，而密封件可以由弹性塑料或橡胶制成。

应理解，可以对所公开的方法和系统做出各种修改。因此，以上描述不应理解为限制，而仅是本公开的方面的举例。本领域技术人员将设想到在本公开的范围和精神内的其他修改。例如，一个所描述的方面的任意和全部特征可以适当地整合到另一方面中。

Claims

1.一种在术中监测和清洁腹腔镜的镜头的系统，所述系统包括：

监测系统，包含腹腔镜和腹腔镜成像系统，所述腹腔镜成像系统配置为监测由所述腹腔镜提供的图像的清晰度，并且当所述图像清晰度落到预先确定的阈值以下时提供反馈信号；

清洁系统，与所述监测系统可操作连接且配置为响应于从所述监测系统接收到所述反馈信号而启动，所述清洁系统包含加压液体源、压缩气体源和抽吸源，其中所述加压液体源和压缩气体源配置为与所述抽吸源同时启动，其中启动所述压缩气体源以扩大体腔，启动所述抽吸源以使套管组件的管腔内产生相对于所述体腔的低压；以及

与所述监测系统和所述清洁系统可操作接合的接入组件，

其中所述接入组件包含配置为接收所述腹腔镜的套管组件，

其中所述套管组件包含远侧部分和设置在所述套管组件的远侧部分上的真空密封件，并且

其中所述真空密封件配置为使来自所述体腔的气体通过所述真空密封件进入所述套管组件。

2.根据权利要求1所述的系统，还包含用于相对于所述套管组件定位所述腹腔镜的定位机构。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述加压液体源配置为提供水喷射。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述水喷射中的水的温度为37℃。

5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述水喷射中的水的盐度为9,000 ppm。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述压缩气体源配置为提供CO₂。

7.根据权利要求4所述的系统，其中定位机构配置为相对于所述套管组件将所述腹腔镜近向移动时，使得所述套管组件的远侧部分上的真空密封件定位为远向于所述腹腔镜的镜头。

8.根据权利要求4所述的系统，其中定位机构配置为相对于所述腹腔镜将所述套管组件远向移动时，使得所述套管组件的远侧部分上的真空密封件定位为远向于所述腹腔镜的镜头。

9.一种监测和清洁腹腔镜的镜头的方法，所述方法包括：

监测由腹腔镜提供的图像的清晰度；

标识所述图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下；

向清洁系统信令通知所述图像清晰度落到了所述预先确定的阈值以下；

将所述腹腔镜的镜头定位在接入组件的套管组件的远端的真空密封件的近侧，所述腹腔镜通过所述接入组件接收；

启动加压液体源；

启动压缩气体源以扩大体腔，以及

启动抽吸源以使所述套管组件的管腔内产生相对于所述体腔的低压，使得来自所述体腔的气体通过所述真空密封件进入所述套管组件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中自动地进行所述腹腔镜的镜头的定位。

11.根据权利要求9所述的方法，其中启动所述加压液体源与启动所述抽吸源同时进行。

12.根据权利要求9所述的方法，其中启动所述压缩气体源与启动所述抽吸源同时进行。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述标识所述图像清晰度何时落到预先确定的阈值以下包含将实时单帧图像与锐度比较模板进行比较。