[实用新型]医学影像投影辅助外科手术系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种医学影像投影辅助的外科手术系统，特别是采用一种无需聚焦(focus free)的微型激光扫描投影装置将一种或多种医学影像投射在病人肌体表面，为外科手术准确定位病变部位提供参考。 

背景技术

在过去几十年中，医学影像学，如ultrasound，CT，MRI，PET(正电子断层扫描)，SPECT(单光子发射断层扫描)等，的迅速发展以及与计算机，信号处理技术和机器人技术的紧密结合诞生出一门崭新的学科----计算机辅助手术(CAS，Computer Assisted Surgery)技术。采用CAS技术可以准确定位病变部位，并明显提高手术的安全性。目前CAS技术的核心技术挑战在于如何能将实时医学影像学信息应用于外科手术，以避免“影像漂移”。 

最近，基于MEMS(Microelectromechanical Systems，微机电系统)微扫描镜和激光光源的微型激光扫描投影设备，具有体积小，亮度高，无须聚焦等优点。这类微型激光扫描投影设备不用聚焦用光学镜头，具有无需聚焦的优点，特别适用于将二维图像清晰投射于凹凸不平的表面，如人体表面。其中，所用到的一个核心部件就是用于二维激光扫描的微机电系统微扫描镜，它包括可动的反射镜和使反射镜绕X轴和Y轴高速转动的驱动器(Actuator)。其结构通常有两种：(1)单个有万向节(Gimbal)或无万向节(Gimbal-less)的双轴微扫描镜，包括一个快扫描轴(X轴)用于行扫描和一个慢扫描轴(Y轴)用于场扫描，两个轴相互正交；(2)两个单轴微扫描镜，其中一个扫描镜负责行扫描(即X轴扫描)，它是由快速驱动器来实现完成的；另一个正交放置的单轴微扫描镜完成较慢的场扫描(Y轴扫描)。 

实用新型内容

本实用新型的目的是一种医学影像投影辅助的外科手术系统，特别是采用一种无需聚焦(focus free)的微型激光扫描投影装置将一种或多种医学影像投射在病人肌体表面，为外科手术准确定位病变部位提供参考。 

为实现上述目的，本实用新型采用技术方案是：它包括计算机和微型激光扫描投影设备。其中微型激光扫描投影设备包括视频处理模块、激光光源模块、激光驱动调制模块、模拟微镜模块和微扫描镜控制模块。计算机与微型激光扫描设备中的视频处理模块的输入端相连。视频处理模块输出端分别与激光驱动调制模块和微扫描镜控制模块的输入端连接，激光驱动调制模块的输出端与激光光源模块的输入端连接，微扫描镜控制模块的输出端与模拟微扫描镜的输入端连接，激光光源模块发出的激光投射在MEMS微扫描镜的可动反射镜面上，经可动反射镜面反射后，投射出二维图像； 

所述的计算机为目前通用的微型计算机或视频工作站，用于存储/管理/输出医学影像学信息，如ultrasound，CT，MRI，PET(正电子断层扫描)，SPECT(单光子发射断层扫描)等。 

所述的微型激光扫描投影设备用于接收计算机输出的二维医学影像学信息，并将二维医学影像学信息投射在病人肌体表面，为外科手术准确定位病变部位提供参考。微型激光扫描投影设备包括视频处理模块、激光光源模块、激光驱动调制模块、模拟微镜模块和微扫描镜控制模块。 

所述的视频处理模块用于接收计算机输出的二维医学影像学信息，并把接收到的二维医学影像学信息成激光器驱动调制电路和微扫描镜控制电路能够识别和控制的视频信号，并传送该视频信号给激光驱动调制模块和微扫描镜控制模块。 

所述的激光驱动调制模块用于接受来自视频转换模块输出的视频信号，用来控制激光光源模块中的激光器。 

所述的激光光源模块根据激光驱动调制模块的驱动控制信号完成激光投射工作，包括可以高速调制(通常为几十MHz至上百MHz)的红/绿/蓝色激光器各一个和准直/合束光学系统。红色激光器的波长通常为635nm至642nm，可以为红色激光二极管；绿色激光器的波长通常为515nm至532nm，可以为基于二次谐波倍频技术(Second Harmonic Generation，SHG)的绿色激光器或绿色激光二极管；蓝色激光器的波长通常为515nm至532nm，可 以为蓝色激光二极管。准直/合束光学系统包括对应红/绿/蓝色激光器的准直透镜各一组，二向色镜滤光片2片或3X1光纤耦合器(Fiber Coupler或Combiner)用于将准直后的红/绿/蓝色激光合成一束激光。 

所述的微扫描镜控制模块用于接收来自视频转换模块发来的视频信号，并根据得到视频信号控制微扫描镜模块进行扫描工作。