[发明专利]使用微型内窥镜的便携式成像系统

说明书

本申请是2006年3月8日递交的申请号为200680010519.1，发明名称为“使用微型内窥镜的便携式成像系统”的分案申请

相关申请

本申请是作为2001年10月19日申请的美国专利申请第10/042,126号的部分继续申请的于2005年3月8日申请的未审的美国专利申请第11/075,827号的部分继续申请。这份申请要求给2005年3月4日以“Miniature Endoscope With Imaging FiberSystem”为题申请的美国专利申请第11/072,685号的优先权。上述申请的全部内容在此通过引证被全部并入。

背景技术

内窥镜能够肉眼检查腔体内的结构。在医学领域，内窥镜的使用允许用于诊断、查看外科手术部位、采集组织样品或使安全操纵其它外科手术器具变得容易为目的的器官检验。

举例来说，腹腔镜对于检查腹部区域中的器官特别有用。腹腔镜通常包括用来照明待观察区域的光导管、至少一个用来聚焦和转播被照明对象图像的透镜组件和为在外科手术程序期间将组织损伤减到最少而构成的整个组件的壳体。光导管能包括用来照明该部位的光纤元素。腹腔镜壳体包括能插在体腔里面的远端区段和包括使用者能抓紧它使远端在外科手术部位附近定位的手柄的近端区段。

现有的内窥镜能包括成像装置，例如，电荷耦合器件(CCD)。这个能器件能捕捉被查看对象的图像并且把它传送给显示装置，例如，监视器。为了改进操作特征和可制造性，继续需要改善成像能力和减少患者冒风险的内窥镜系统。

发明内容

本发明涉及耐用性、分辨率和视野都有改进的小直径成像探头或内窥镜。在本发明的优选实施方案中，包括一次性护套的探头的远端能在检查时插进组织。该探头有小于3毫米的直径，优选有小于2毫米的直径，以减少插入点的损伤并借此提供通向内窥镜检查程序以别的方式到不了的部位的通路。

在优选的实施方案中，内窥镜有将图像从远端传输到近端的光纤波导。透镜系统被放置在光纤波导的远端。成像装置与光纤波导的近端光学耦合。护套在光纤波导周围延伸，该护套包括照明光纤。虽然优选的实施方案利用外径在2毫米以下的探头和护套组件，但是特定的应用将适应图像光纤数目较大的较大直径的器具以提供分辨率较高的图像。这些应用能利用范围在2-4毫米的外径。

在一个实施方案中，透镜系统有第一透镜元素、第二透镜元素和孔径光阑。透镜系统使来自对象上任何给定位置的光与众多光纤耦合，以致光的数值孔径作为相对于该透镜系统的纵轴的角度的函数改变。这提供与光纤孔径更有效的耦合。这是使用非远心透镜系统实现的。

该透镜系统的优选实施方案包括一对透镜和孔径光阑。透镜是为改善在末端透镜边界周围光线收集而成形的。这在该装置的整个视野上提供较清楚的图像。孔径光阑是为提供与光纤阵列的有效耦合而定位的。

该成像装置可能是电荷耦合器件(CCD)、CMOS成像器件或其它有象素元素的二维阵列的固态成像传感器。成像传感器安装在手柄组件的电路板上。该传感器能捕捉被查看对象的图像，而安装在该电路板上的图像处理电路把该图像数据在视频电缆上转移到计算机以便储存、处理和/或显示。

举例来说，微型内窥镜系统能用于整形外科的、风湿科的、一般腹腔镜的、妇科的或耳、鼻、喉的检查程序；大小关节、心脏、肿瘤学、肺部、乳房、脑GI和兽医的应用。虽然许多应用需要小的直径以减少外伤，但是特定的应用能适应较大的直径。探头可以在护套或成像探头中包括为其它手术元素的插入作准备的敞口管道，以便用流体冲洗该部位、把光或其它的能源引向治疗部位或取出组织样品。

护套组件可以包括向护套毂组件上的接卡延伸的照明光纤的同心阵列。作为替代，照明光纤可以与探头组件中经由从手柄向光源壳体延伸的光纤电缆直接耦合的光纤接卡耦合。该壳体可以包括把影像写到磁盘上的视频磁盘刻录机。对于特定的应用，照明束能这样放置在探头里面，以致护套是比较薄的或者能适应较大的工作管道。

现在的系统有四种适合整形外科使用的优选应用：在诊所诊断、手术室外科切除术/程序、手术后在诊所评估和把药物递送到关节中同时在直接看见的条件下确定它们的正确位置的治疗用法。

除了它在诊所中使用之外，该系统能用于手术室代替标准的关节镜。通过除去使用关节内窥镜冲洗流体或大孔摄像机的需要，关节内窥镜检查程序带来的痛苦和肿胀与不除去这种需要相比将被大大减少。患者第二天就能回到诊所或运动场。