三维视频腹腔镜

　　视频腹腔镜是一种对病人实施腹腔低创伤手术的一种新型的医疗器械。低创伤手术是指在达到与传统手术相同的效果下,手术过程中对病人的健康组织损伤非常轻微,病人手术的恢复期明显缩短,因此低创伤手术得到了众多病人和医生的认可与支持。不过普通的视频腹腔镜,只能为医生提供腹腔内的二维图像,在没有经过系统训练的情况下,难以判断腹腔内器官的深度分布状态。三维视频技术是随着视频技术与计算机技术的发展而兴起的一种应用技术,它基本上可以分为虚拟现实三维视频技术和仿真三维视频技术。本文论述的是把仿真三维视频技术应用到目前在低创伤手术中获得广泛应用的视频腹腔镜中,从而获得腹腔内三维视觉的图像,为医生创造更为可靠的视觉条件,提高手术的准确性,为更复杂的低创伤手术提供可操作的技术支持。

　　1　人眼的三维视觉

　　经过长期进化,人的双眼视觉不断发展完善,在前方100 ~ 120°的区域内可以产生三维视觉。人通过双眼视觉获得物体在空间的三维效果,是由于人的左、右眼对物体进行观察与人的大脑对左右两眼得到的不同的刺激而产生的一种主观识别[1]。三维视觉来自于同一个物体,会成像在左、右两个眼睛的不同位置;不同深度的物体,对的人双眼视差角的不同。如图1所示,由于人的双眼位于图中A、B两点,在观察不同物体O1、O2时,由于它们对人眼的视差角之差大于人眼的体视敏锐度,通过对视差角的分析、处理,人的大脑就可以判断出O1、O2的空间纵深感。这就是人眼的三维视觉。

　　2　三维视频腹腔镜的原理与构成

　　三维视频腹腔镜是一个与气腹机等基本低创伤手术器械配套使用的三维视频显示系统。由于医生要观察的是病人腹腔器官,我们采用光谱特性与日光极为接近,具有良好显色性的氙灯作为照明光源。氙灯发出的光经反射镜后,通过滤光片、隔热光学玻璃、机械调光系统等,会聚在光纤传光束的端面上,再通过光纤传光束,照射到腹腔镜的光纤接口内的光导纤维端面上,光导纤维沿着两路光学系统之间的间隙,将光能传送到病人的腹腔内,照亮所要观察的器官。

　　三维视频腹腔镜的原理与构成,如图2所示:

　　图中左、右两路光学系统与CCD(包括镜体内的光纤)构成三维视频腹腔镜的镜体,视频信号处理器完成视频信号的采集及光能量信号的反馈功能,反馈信号用来控制氙灯冷光源的光能输出,实现自动亮度控制以及自动白平衡控制;视频信号控制器则将左、右两路视频信号在时间上,快速、交替、无交叉地在显示器上显示,并在视频同步信号的作用下,改变液晶调制屏的偏振状态,使液晶调制屏的两个不同偏振调制状态分别与左、右两路光学系统所获得的显示在显示器上的图像在时间上同步;这样,一副左、右两眼与液晶调制屏对图像调制状态相一致的无源偏振眼镜,就会使观察者(或者是医生)的左、右眼分别只能看到左、右两路光学系统所得到的对应图像。观察者就可以像用双眼观察实际物体一样,获得实际物体的空间纵深感觉,也就得到了物体的三维视觉效果。