АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ТРЕХМЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ХИРУРГИЧЕСКИХ ОПЕРАТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ

Полезная модель относится к области хирургии и может быть использована при создании высокотехнологических медицинских комплексов, преимущественно, для демонстрации оперативных вмешательств, в том числе офтальмологических, ортопедических и кардиоваскулярных.
Известно устройство [RU 2417063, С2, A61F 9/007, 27.04.2011] для освещения операционного поля, содержащее источник света, оптический кабель с наконечником, оптическое волокно, соединенное при функционировании с наконечником, оптический блок, оптически связанный с дистальным концом оптического волокна, и канюлю, соединенную при функционировании с наконечником и оптическим блоком для вмещения и направления оптического блока для освещения зоны.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку в нем не обеспечивается формирование сигнала для трехмерной визуализации оперативных хирургических вмешательств.
Известен комплекс диагностики [RU 88931, U1, A61B 3/00, 27.11.2009], содержащий первичный фильтр, установленный перед входом в зал, и зал, разделенный, по крайней мере, на одиннадцать секций, расположенных прямолинейно, при этом перегородки параллельны друг другу и перпендикулярны одной из стен зала, установлены с возможностью сквозного передвижения пациентов вдоль и внутри всех секций, причем, в первичном фильтре и в каждой из секций установлены диагностические приборы, основанные на воздействии на ткани глаза источников энергии светового инфракрасного диапазона, оптического диапазона, ультразвукового диапазона, лазерного излучения, и по два персональных компьютера, при этом, первичный фильтр содержит две щелевые лампы для осмотра переднего отдела глаза и выявления воспалительных заболеваний, первая секция содержит автоматический кераторефрактометр и два фороптора, вторая секция содержит пневмотонометр и два анализатора полей зрения, третья секция содержит компьютерный периметр, кератотопограф, ретинометр, фосфен-тестер, четвертая секция содержит два биометра, пахиметр, тонограф, пятая секция содержит две щелевые лампы, два офтальмоскопа, два налобных бинокулярных офтальмоскопа, шестая секция содержит эхоскан, ультразвуковой биомикроскоп, доплерограф, электродиагностическую систему, седьмая секция содержит оптический когерентный томограф, оптический когерентный томограф переднего отрезка, ретинотомограф, восьмая секция содержит фундус-камеру, щелевую лампу, налобный бинокулярный офтальмоскоп, девятая секция содержит две щелевые лампы, два офтальмоскопа, конфоскан, десятая секция содержит две щелевые лампы, два офтальмоскопа, бесконтактный оптический биометр ИОЛ-мастер, одиннадцатая секция содержит три щелевые лампы, два офтальмоскопа, налобный бинокулярный офтальмоскоп, причем, диагностические приборы в первой, второй и третьей секциях образуют зону бесконтактных исследований, в четвертой секции образуют зону контактных исследований, а в секциях с пятой по одиннадцатую образуют зону специальных исследований, а потоки пациентов распределены в соответствии с алгоритмом оптимизации потоков в сети Форда-Фалкерсона, при этом, входы каждого из диагностических приборов присоединены к единой шине электропитания, а сами они подключены параллельно друг другу, а входы персональных компьютеров подключены параллельно к единой шине локальной компьютерной сети, установлены параллельно друг другу и присоединены к единой шине электропитания.
Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 2373834, C1, A61B 3/12, 27.11.2009], содержащее офтальмоскоп налобный бинокулярный, содержащий оголовник и закрепленные на нем корпус офтальмоскопа, в котором размещены бинокулярная насадка, линза-насадка, осветитель с отражающим зеркалом, закрепленные на корпусе миниатюрная видеокамера и полупрозрачное зеркало, установленное перед линзой-насадкой, оптически сопряженное с объективом видеокамеры и с отражающим зеркалом направления света от осветителя, выполненного в виде светодиодного источника света, размещенного в корпусе, расположенном в кольцевой оправе с возможностью перемещения и фиксации в нескольких положений, а также компьютер с вставленным в него модемом с антенной, сопряженные по радиоканалам, приемник компьютера с видеокамерой, а антенна модема - с Интернетом.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет формировать сигналы трехмерной визуализации оперативных хирургических вмешательств, в частности, для целей контроля и обучения.
Целью усовершенствования наиболее близкого технического решения является расширение функциональных возможностей.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих формирование и передачу сигнала трехмерной визуализации оперативных хирургических вмешательств с одновременным обеспечением возможности контроля телевизионного изображения врачом-хирургом, а также обработки телевизионного стереосигнала врачом-оператором с целью введения в него дополнительных текстовых и изобразительных фрагментов и его передача врачу-хирургу с целью консультации и/или обучения.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее размещенную на оголовнике врача-хирурга первую миниатюрную телевизионную камеру и компьютер управления с монитором управления, введена вторая миниатюрная телевизионная камера, размещенная на оголовнике врача-хирурга и образующая с первой миниатюрной телевизионной камерой телевизионную стереокамеру, первый и второй блоки трансляции и выделения видеосигнала, входы которых соединены с выходами первой и второй миниатюрных телевизионных камер, соответственно, третий и четвертый блоки трансляции и выделения видеосигнала, блок формирования телевизионного стереосигнала, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первого и второго блоков трансляции и выделения видеосигнала, соответственно, а выход - соединен с входом третьего блока трансляции и выделения видеосигнала, первый выход которого соединен с входом компьютера управления, стереомонитор, вход которого соединен со вторым выходом третьего блока трансляции и выделения видеосигнала, зеркальный поляризационный стереомонитор, первый и второй входы которого, соединены со вторым выходом первого блока трансляции и выделения видеосигнала и с первым выходом четвертого блока трансляции и выделения видеосигналов, соответственно, автоматизированное рабочее место врача-консультанта, вход которого соединен со вторым выходом четвертого блока трансляции и выделения видеосигнала, автоматизированное рабочее место врача-хирурга, соединенное по локальной сети с компьютером управления и с автоматизированным рабочим местом врача-консультанта, при этом, выход второго блока трансляции и выделения видеосигналов соединен со входом четвертого блока трансляции и выделения видеосигналов.
На чертеже представлена функциональная схема аппаратно-программного комплекс трехмерной визуализации хирургических оперативных вмешательств.
Аппаратно-программный комплекс трехмерной визуализации хирургических оперативных вмешательств содержит размещенные на оголовнике врача-хирурга первую 1-1 и вторую 1-2 миниатюрные телевизионные камеры, образующие телевизионную стереокамеру.
Кроме того, аппаратно-программный комплекс трехмерной визуализации хирургических оперативных вмешательств содержит компьютер 2 управления с монитором 3 управления, а также первый 4-1 и второй 4-2 блоки трансляции и выделения видеосигнала, входы которых соединены с выходами первой 1-1 и второй 1-2 миниатюрных телевизионных камер, соответственно, и третий 4-3 и четвертый 4-4 блоки трансляции и выделения видеосигнала.
В состав аппаратно-программного комплекса трехмерной визуализации хирургических оперативных вмешательств входит также блок 5 формирования телевизионного стереосигнала, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первого 4-1 и второго 4-2 блоков трансляции и выделения видеосигнала, соответственно, а выход - соединен с входом третьего блока 4-3 трансляции и выделения видеосигнала, первый выход которого соединен с входом компьютера 2 управления, стереомонитор 6, вход которого соединен со вторым выходом третьего блока 4-3 трансляции и выделения видеосигнала, зеркальный поляризационный стереомонитор 7, первый и второй входы которого, соединены со вторым выходом первого блока 4-1 трансляции и выделения видеосигнала и с первым выходом четвертого 4-4 блока трансляции и выделения видеосигналов, соответственно, автоматизированное рабочее место (АРМ) 8 врача-консультанта, вход которого соединен со вторым выходом четвертого блока трансляции и выделения видеосигнала, автоматизированное рабочее место (АРМ) 9 врача-хирурга, соединенное по локальной сети с компьютером 2 управления и с АРМ 8 врача-консультанта, при этом, выход второго блока 4-2 трансляции и выделения видеосигналов соединен со входом четвертого блока 4-4 трансляции и выделения видеосигналов.
Блоки трансляции и выделения видеосигнала могут быть выполнены в виде телевизионных разветвителей, блок 5 - в виде синхронизатора двух видеосигналов, образующих ТВ стереосигнал, компьютер 2 управления и АРМы 8 и 9 в виде персональных компьютеров с мониторами.
Первая 1-1 и вторая 1-2 миниатюрные телевизионные камеры, АРМ 9 врача-хирурга располагаются в операционной, в месте проведения диагностики или оперативного вмешательства врачом-хирургом.
Зеркальный поляризационный стереомонитор 7, стереомонитор 6, компьютер 2, монитор управления 3, АРМ 8 располагаются в кабинете врача-консультанта.
Аппаратно-программный комплекс трехмерной визуализации хирургических оперативных вмешательств работает следующим образом.
На оголовнике врача-хирурга помимо необходимых при диагностировании или оперативном вмешательства приборов (на чертеже не показаны) размещаются первая 1 и вторая 2 миниатюрные телевизионные камеры, образующие телевизионную стереокамеру. Формируемые первой 1-1 и второй 1-2 миниатюрными телевизионными камерами сигналы через первый 4-1 и второй 4-2 блоки трансляции и выделения видеосигнала подаются в блок 5, в котором формируется телевизионный стереосигнал, который подается через третий 4-3 блок трансляции и выделения видеосигнала на стереомонитор 6, что позволяет наблюдать формируемое объемное изображение с места проведения диагностики или оперативного вмешательства врачом-хирургом. Ответвленные сигналы поступают в зеркальный поляризиционный стереомонитор 7. Кроме того предусмотрена возможность подключения стереомонитора 6 к компьютеру 2 напрямую, например, если необходимо произвести дополнительную обработку стереосигнала программными средствами компьютера 2.
АРМ 8 врача-консультанта представляет собой персональный компьютер, оснащенный монитором с сенсорным экраном, он позволяет наблюдать формируемое объемное изображение с места проведения диагностики или оперативного вмешательства врачом-хирургом, форматировать его, вводить сопроводительный текст, дополнительные комментарии и учебные картинки-изображения. Сформированный таким образом сигнал может быть передан по сети локальной сети на АРМ 9 врача-хирурга с учебными или консультационными целями.
Компьютер 2 представляет собой персональный компьютер, на который поступает телевизионный стереосигнал. С помощью данного компьютера осуществляется запись стеросигнала и его последующая обработка (сжатие, цветовая коррекция). На подключенном к компьютеру 2 мониторе 3 отображается графический пользовательский интерфейс, необходимый для управления приложениями. В случае необходимости дополнительной обработки стереосигнала в реальном времени (например, для цветовой коррекции) стереомонитор 6 подключается к выходу компьютера 2 (на чертеже обозначено штриховой линией).
Стереомонитор 6 и зеркальный поляризационный монитор 7 предназначены для демонстрации проведения диагностики или оперативного вмешательства врачом-хирургом. Стереомонитор 6 значительно больше по размеру, однако зеркальный поляризационный монитор 7 может обеспечивать лучший стереоэффект. Таким образом, стереомонитор 6 может применяться для демонстрации проведения диагностики или оперативного вмешательства врачом-хирургом большой группе лиц (большая группа врачей), в то время как зеркальный поляризационный монитор 7 обеспечивает наиболее качественную передачу изображения, необходимое для корректного восприятия выполняемых врачом-хирургом манипуляций для выработки врачом-консультантом необходимых советов или консультаций.
Таким образом, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств, в частности, тем, что введены вторая миниатюрная телевизионная камера, размещенная на оголовнике врача-хирурга и образующая с первой миниатюрной телевизионной камерой телевизионную стереокамеру, первый и второй блоки трансляции и выделения видеосигнала, входы которых соединены с выходами первой и второй миниатюрных телевизионных камер, соответственно, третий и четвертый блоки трансляции и выделения видеосигнала, блок формирования телевизионного стереосигнала, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первого и второго блоков трансляции и выделения видеосигнала, соответственно, а выход - соединен с входом третьего блока трансляции и выделения видеосигнала, первый выход которого соединен с входом компьютера управления, стереомонитор, вход которого соединен со вторым выходом третьего блока трансляции и выделения видеосигнала, зеркальный поляризационный стереомонитор, первый и второй входы которого, соединены со вторым выходом первого блока трансляции и выделения видеосигнала и с первым выходом четвертого блока трансляции и выделения видеосигналов, соответственно, автоматизированное рабочее место врача-консультанта, вход которого соединен со вторым выходом четвертого блока трансляции и выделения видеосигнала, автоматизированное рабочее место врача-хирурга, соединенное по локальной сети с компьютером управления и с автоматизированным рабочим местом врача-консультанта, при этом, выход второго блока трансляции и выделения видеосигналов соединен со входом четвертого блока трансляции и выделения видеосигналов, достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих формирование и передачу сигнала трехмерной визуализации оперативных хирургических вмешательств с одновременным обеспечением возможности контроля телевизионного изображения врачом-хирургом, а также реализации функции обратной связи путем обработки телевизионного стереосигнала врачом-консультантом в режиме реального времени с целью введения в него дополнительных текстовых и изобразительных фрагментов и его передача врачу-хирургу с целью консультации и/или обучения.