用于实时监测和清洁腹腔镜镜头的方法和系统与流程

1.本公开涉及一种用于微创外科手术如内窥镜和/或腹腔镜手术的手术器械，更具体地，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：

2.微创手术，如内窥镜手术，降低了外科手术的侵入性。内窥镜手术涉及通过体壁进行手术，例如对卵巢、子宫、胆囊、肠、肾、阑尾等进行观察和/或手术。存在许多常见的内窥镜外科手术，仅举几例而言，包括关节镜检查、腹腔镜检查、胃肠镜检查和喉镜检查。在这些手术中，利用套管针产生切口，通过该切口进行内窥镜手术。将套管针管或套管组件延伸到腹壁中并留在其中以为内窥镜手术工具提供通路。通过套管组件插入相机或内窥镜，以准许对体腔的视觉检查和放大。然后，外科医生可借助于专用仪器在手术部位处进行诊断和/或程序，所述专用仪器如是设计成适合穿过附加的套管的镊子、抓握器、切割器、涂药器等。
3.在使用中，内窥镜的镜头可能会被冷凝物、组织、血液、其它体液等覆盖。因此在手术期间保持腹腔镜的镜头的清洁是很困难的，并且在手术期间清洁内窥镜所需的时间可能会增加手术的总时间和患者需要保持麻醉的时间，这两者均会导致感染风险增加和恢复时间延长。

技术实现要素：

4.一种用于互操作性地监测和清洁腹腔镜的镜头的系统，其包括具有腹腔镜的监测系统和用于监测由腹腔镜提供的图像的清晰度的软件。该软件被配置为在图像清晰度降至低于预定阈值时提供反馈信号。该系统另外包括清洁系统，该清洁系统与监测系统操作性地连接并被配置为在从监测系统接收到反馈信号时启动。清洁系统包括加压液体源、压缩空气源和抽吸源。加压液体源和压缩空气源被配置为与抽吸源同时启动。
5.在本公开的某些方面，该系统包括与监测系统和清洁系统可操作地接合的接入组件。接入组件可包括被配置为接收腹腔镜的套管组件。该系统可包括用于相对于套管组件定位腹腔镜的定位机构。套管组件可包括远侧部分和设置在套管组件的远侧部分上的真空密封件。
6.在本公开的一些方面，加压液体源被配置为提供水射流。水射流中的水的温度可为37℃。水射流中的水的盐度可为9,000ppm。压缩空气源可被配置为提供co2。定位机构可被配置为将腹腔镜相对于套管组件移动到套管组件的远侧部分上的真空密封件远离腹腔镜的镜头的位置。另选地或附加地，定位机构可被配置为将套管组件相对于腹腔镜移动到套管组件的远侧部分上的真空密封件远离腹腔镜的镜头的位置。
7.一种监测和清洁腹腔镜的镜头的方法包括监测由腹腔镜提供的图像的清晰度，识别图像清晰度何时降至低于预定阈值，以及向清洁系统发出图像清晰度降至低于预定阈值的信号。该方法另外包括启动加压液体源、启动抽吸源和启动压缩空气源。
8.在本公开的某些方面，该方法另外包括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，腹腔镜是通过该接入组件被接收。加压液体源的启动可与抽吸源的启动同时执行。压缩空气源的启动可与抽吸源的启动同时执行。可自动执行腹腔镜的镜头的定位。识别图像清晰度何时降至低于预定阈值可包括将实时单帧图像与清晰度比较模板进行比较。
附图说明
9.下面参考附图描述所公开的系统和方法的各个方面，在附图中：
10.图1是根据本公开的各方面的用于监测和清洁腹腔镜的镜头的系统的图；
11.图2是根据本公开的各方面的监测和清洁腹腔镜的镜头的方法的流程图；
12.图3是本公开的接入组件和腹腔镜的侧面透视图；
13.图4是图3的套管组件的侧面视图；
14.图5是本公开的套管组件的各零件分离的分解透视图；
15.图6是图3的套管组件的侧面局部剖视图；
16.图7是位于本公开的套管组件的远侧部分处的图5所示的套管组件的密封件的侧面透视图；
17.图8是沿图4的截面线8-8截取的图4的套管组件的其中插入腹腔镜的横截面侧视图；
18.图9是示出腹腔镜的抽出的图8的套管组件的侧横截面视图；和
19.图10是图9中所示的所指示细节区域的放大视图。
具体实施方式
20.参考附图详细描述了镜头监测和清洁系统和方法，在附图中，相似的附图标记在若干个视图中的每个视图中表示相同或对应的元件。如本文所用，术语“远侧”是指套管针或其部件的更远离使用者的部分，而术语“近侧”是指套管针或其部件的更靠近使用者的那部分。此外，术语“腹腔镜的”或“腹腔镜”一般用于指内窥镜、关节镜和/或通过小直径切口或套管进行的任何其它手术。另外，术语“临床医生”一般用于指代医务人员，包括医生、护士和辅助人员。如本文所使，术语“约”意指数值是近似的，并且小的变化不会显著影响所公开的方面的实践。在使用数值限制的情况下，除非上下文另有指示，否则“约”意指数值可变化
±
10％，并且保持在所公开的范围内。
21.公开了例如在外科手术期间互操作性地智能实时自清洁腹腔镜镜头的系统和方法。如以下将另外详细描述的，系统和方法利用图像质量的实时监测和分析来维持图像清晰度。系统通过腹腔镜的镜头监测图像清晰度，如果图像清晰度低于预定阈值，系统将向清洁系统发送反馈信号，清洁系统将发起清洁过程。该系统和方法实时且自动互操作性地维持清洁的镜头，例如图像清晰度，从而减少手术时间并降低风险。
22.图1图示了根据本公开的方面的监测和清洁系统的流程图，该系统一般被示为监测和清洁系统100。监测和清洁系统100包括监测系统200，其用于监测图像清晰度并识别图像清晰度何时降至低于预定阈值；清洁系统300，其在接收到由监测系统200提供的反馈信号时发起；和接入组件400，监测系统200的腹腔镜212通过该接入组件被接收并被配置用于
与监测系统200和清洁系统300一起操作。
23.监测系统200可包括具有腹腔镜212的腹腔镜成像系统210。腹腔镜成像系统210可被编程以通过腹腔镜212的镜头214监测图像清晰度，并且当图像清晰度降至低于预定阈值时向清洁系统300提供反馈信号。另选地，监测系统200可包括用于监测图像清晰度和发起镜头清洁的独立处理器220。
24.用于监测图像清晰度的软件程序包括用于确定图像清晰度是否小于预定阈值的算法。特别是，该算法将实时单帧图像与清晰度比较模板进行比较。如果图像清晰度小于预定阈值，则软件与清洁系统300通信，例如，向清洁系统300输出符号。在本公开的一方面，如果程序显示为“是”标志，则清洁系统300自动起动并运行镜头清洁程序。
25.腹腔镜成像系统210和/或独立处理器220可包括以可操作方式连接到存储器(未示出)的任何合适的处理器(未示出)，所述存储器可包括易失性、非易失性、磁性、光学或电介质中的一个或多个，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)或快闪存储器。处理器可为适于执行本公开中描述的操作、计算和/或指令集的任何合适的处理器(例如，控制电路)，包括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)、微处理器和其组合。本领域技术人员将理解，可通过使用适用于执行本文所描述的算法、计算和/或指令集的任何逻辑处理器(例如，控制电路)来替代处理器。
26.清洁系统300包括用于将腹腔镜212的远侧端部212b定位在接入组件400的套管组件410内的定位组件310。以这种方式，腹腔镜212的镜头214被封闭在套管组件410内以准许清洁镜头214。定位组件310可包括用于围绕腹腔镜212的远侧端部212b推进套管组件410以将套管组件410的远侧端部212b封闭在套管组件410内的机构。此外或另选地，定位组件310可包括用于相对于套管组件410缩回腹腔镜212以将腹腔镜212的远侧端部212b定位在套管组件410内的机构。
27.清洁系统300包括用于清洁镜头214的加压液体源310(例如盐水)和用于干燥镜头214的压缩空气源320(例如co2)。在本公开的某些方面，加压液体源330是水射流且水的温度是37℃，并且水的盐度为约8,000ppm至约10,000ppm或约0.8％至约1.0％。类似地，压缩空气源340的co2或其它气体也可具有37℃的温度以防止起雾。
28.为了在清洁和干燥过程期间维持套管组件410内的平衡，清洁系统300包括负压源或抽吸源330，例如真空。如下文将另外详细描述的，抽吸源330在加压液体和/或压缩空气的启动期间被启动以平衡接入组件400内的压力并去除用于清洁和干燥镜头214的水和co2。
29.任选地，清洁系统300包括用于将腹腔镜212的远侧端部212b定位在接入组件400的套管组件410内的定位组件340。以这种方式，腹腔镜212的镜头214被封闭在套管组件410内以准许清洁镜头214。定位组件310可以包括用于围绕腹腔镜212的远侧端部212b推进套管组件410以将腹腔镜212的远侧端部212b封闭在套管组件410内的机构。此外或另选地，定位组件340可以包括用于相对于套管组件410缩回腹腔镜212以将腹腔镜212的远侧端部212b定位在套管组件410内的机构。
30.图2图示了根据本公开的一个方面的方法的流程图。如上所述，监测系统200可为腹腔镜成像系统210，包括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
度并识别图像清晰度何时降至低于预定阈值的软件。另选地，用于监测图像清晰度的软件可为与腹腔镜成像系统210可操作地连接的独立处理器。用于监测图像清晰度的软件另外被配置为当图像清晰度降至低于预定阈值时向清洁系统300(图1)提供反馈信号。
31.一旦监测系统200确定图像清晰度降至低于预定阈值，并且反馈信号警告清洁系统300图像清晰度已降至低于预定阈值，则发起清洁系统300以清洁腹腔镜的镜头214。
32.在清洗腹腔镜212的镜头214之前，如果腹腔镜212的远侧端部212b尚未与接入组件400一起定位，例如，腹腔镜212的远侧端部212b靠近接入组件400的套管组件410的远侧部分416上的真空密封件450(图5)，则为腹腔镜212被缩回和套管组件410被推进中的至少一个。设想到可手动或自动执行这些动作中的一个或两个。当缩回/推进是自动的，如上所述，清洁系统300可包括用于相对于套管组件410的真空密封件450定位腹腔镜212的远侧端部212b的定位组件340。
33.在确认监测系统200的腹腔镜212的远侧端部212b设置在尖端保护器430的远侧的套管组件410内之后，启动加压液体源310以用喷水器喷射腹腔镜212的远侧端部212b，包括镜头214，以清洁镜头214。如上所述，在本公开的某些方面，水射流包括温度为37℃且盐度为约8,000ppm至约10,000ppm或约0.8％至约1.0％的水，并且在某些方面，盐度为约9,000ppm或0.9％。加压液体源被启动的时间长度可以基于在清洁系统300发起之前图像的清晰度。由常规腹腔镜成像系统210产生的图像清晰度较低可以导致加压液体源300的启动时段较长，而加压液体源300对于图像清晰度处于阈值或略高于阈值的启动时段较短。
34.与加压液体源310的启动同时是抽吸源330的启动。通过在启动抽吸源330的同时启动加压流体源310，在套管组件410内维持平衡，并且维持由尖端保护器450提供的封闭空间的完整性。
35.在加压液体源310已被启动预定时间量之后，基于图像清晰度或其它因素，加压液体源310被停用且压缩空气源320被启动。在本公开的某些方面，压缩co2的温度为37℃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起雾。抽吸源330在加压液体源310启动期间保持启动以维持套管组件410内的平衡。
36.在预定时间段之后，并且彻底干燥腹腔镜212的镜头214，压缩空气源320和抽吸源330均被停用。在清洁腹腔镜212的镜头214之后，腹腔镜212准备好继续使用。
37.设想到，从确定图像清晰度降至低于预定阈值到完成腹腔镜的镜头214的干燥的整个清洁过程为十秒(10秒)。预计清洁过程可能需要多于或少于十秒(10秒)。还设想到，本文所公开的系统和方法可扩展到机器人手术系统以维持图像质量。
38.设想到，本文所公开的系统和方法提高手术效率、维持图像质量、减少清洁镜头的时间和次数、减少手术操作和麻醉时间、降低感染的风险，因为腹腔镜的镜头在远离手术部位的地方清洁。
39.图3-6图示了根据本公开的一个方面的接入组件400和监测系统210(图1)的腹腔镜212。尽管参考接入组件400示出了本公开的系统和方法，但是可设想到本公开的各方面可被修改以与具有替代配置的接入组件一起使用。
40.如图5所示，接入组件400包括限定内腔403的套管402，以及可通过套管402的内腔403接收的套管组件410。套管组件410具有内腔412，医疗设备例如腹腔镜212可穿过该内腔。套管组件410包括密封组件420、细长主体414、远侧部分416和近侧部分418。如图4所示，
密封组件420包括用于放置在其中的密封件422和用于将密封件422维持在密封组件420内的固定环424。套管组件410还具有入口端口430和真空端口440，该入口端口被配置用于与加压液体源310(图1)和压缩空气源320可操作地接合，该真空端口被配置用于与抽吸源330可操作地连接。
41.套管组件410还在套管组件410的远侧部分416处具有真空密封件450(图5-7)。如在图7中更详细地示出，真空密封件450可由多个小叶452形成，这些小叶准许医疗设备从中穿过，但是当医疗设备从其中去除时，多个小叶452将关闭真空密封件450。此外，真空端口440上的真空将使真空密封件450维持在关闭位置。
42.图8示出了从套管组件410通过套管402展开的腹腔镜212。当腹腔镜212穿过真空密封件450时，真空密封件打开。如图8所示，入口端口430连接到入口管432，该入口管终止于套管组件410的远侧部分416处的入口开口434。入口端口430、入口管432和入口开口434准许将液体和/或气体引入套管组件410的远侧部分416中。类似地，真空端口440连接到出口管442，该出口管终止于在套管组件410的远侧部分416处的出口开口444。真空端口440、出口管442和出口开口444准许从套管组件410的远侧部分416去除液体和/或气体。
43.在使用中，如图9和10中更详细地所示，需要清洁的腹腔镜212在套管组件410内部分地向近侧抽出(由图9中的箭头“a1”和“a2”指示)，使得腹腔镜212的镜头214接近真空密封件450。通过将抽吸源330(图1)连接到真空端口440来抽真空。抽真空使得真空密封件450形成紧密密封件。
44.然后通过入口端口430引入液体和/或气体。抽真空使得液体和/或气体通过入口管432，如箭头“lg1”所示，并且穿过入口开口434进入套管组件410的远侧部分416中，如箭头“lg2”所示，液体和/或气体在此处接触腹腔镜212的镜头214，以从镜头214去除任何冷凝液、组织、血液、其它体液等。
45.继续抽真空使得液体、气体和从腹腔镜镜头214去除的任何其它材料(一种或多种)通过穿过出口开口444(如箭头“v1”所示)，并且通过出口管442(如箭头“v2”所示)离开套管组件410的远侧部分416，并且通过真空端口440离开套管组件410。
46.本文所描述的部件中的任一个可考虑强度、耐久性、耐磨损性、重量、耐腐蚀性、易于制造性、制造的成本等由金属、塑料、树脂、复合物等制成。在一些方面，套管组件的细长主体可由金属制成，如不锈钢，而密封件可由弹性塑料或橡胶形成。
47.应理解，可对所公开的方法和系统进行各种修改。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为本公开的方面的例证。本领域的技术人员将设想到本公开的范围和精神内的其它修改。举例来说，一个所描述方面的任何和所有特征可适当地结合到另一方面中。

技术特征：

1.一种用于互操作性地监测和清洁腹腔镜的镜头的系统，所述系统包含：监测系统，其包括腹腔镜和用于监测由所述腹腔镜提供的图像的清晰度的软件，所述软件被配置为当所述图像清晰度降至低于预定阈值时提供反馈信号；和清洁系统，其与所述监测系统操作性地连接并被配置为在从所述监测系统接收到所述反馈信号时启动，所述清洁系统包括加压液体源、压缩空气源和抽吸源，其中所述加压液体源和所述压缩空气源被配置为与所述抽吸源同时启动。2.根据权利要求1所述的系统，其另外包括与所述监测系统和所述清洁系统可操作地接合的接入组件。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述接入组件包括被配置为接收所述腹腔镜的套管组件。4.根据权利要求3所述的系统，其另外包括用于相对于所述套管组件定位所述腹腔镜的定位机构。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述套管组件包括远侧部分和设置在所述套管组件的所述远侧部分上的真空密封件。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述加压液体源被配置为提供水射流。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述水射流中的水的温度为37℃。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述水射流中的水的盐度为9,000ppm。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述压缩空气源被配置为提供co2。10.根据权利要求4所述的系统，其中所述定位机构被配置为将所述腹腔镜相对于所述套管组件移动到所述套管组件的远侧部分上的真空密封件远离所述腹腔镜的所述镜头的位置。11.根据权利要求4所述的系统，其中所述定位机构被配置为将所述套管组件相对于所述腹腔镜移动到所述套管组件的远侧部分上的真空密封件远离所述腹腔镜的所述镜头的位置。12.一种监测和清洁腹腔镜的镜头的方法，所述方法包含：监测由腹腔镜提供的图像的清晰度；识别所述图像清晰度何时降至低于预定阈值；向清洁系统发出所述图像清晰度降至低于所述预定阈值的信号；启动加压液体源；启动抽吸源；和启动压缩空气源。13.根据权利要求12所述的方法，其另外包括将所述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，所述腹腔镜是通过所述接入组件被接收。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述启动所述加压液体源与所述启动所述抽吸源同时执行。15.根据权利要求12所述的方法，其中所述启动所述压缩空气源与所述启动所述抽吸源同时执行。16.根据权利要求13所述的方法，其中所述腹腔镜的所述镜头的所述定位是自动执行的。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述识别所述图像清晰度何时降至低于预定阈值包括将实时单帧图像与清晰度比较模板进行比较。

技术总结

一种用于互操作性地监测和清洁腹腔镜(212)的镜头(214)的系统(100)包括具有腹腔镜(212)的监测系统(200)和用于监测由所述腹腔镜(212)提供的图像的清晰度的软件。所述软件被配置为在所述图像清晰度降至低于预定阈值时提供反馈信号。所述系统(100)另外包括清洁系统(300)，所述清洁系统与所述监测系统(200)操作性地连接并被配置为在从所述监测系统(200)接收到所述反馈信号时启动。所述清洁系统(300)包括加压液体源(310)、压缩空气源(320)和抽吸源(330)。所述加压液体源和所述压缩空气源(310、320)被配置为与所述抽吸源(330)同时启动。(330)同时启动。(330)同时启动。