[发明专利]包括头单元和包含集成光源的光缆的无线医学成像系统

说明书

提供了一种包括头单元和光缆的无线医学成像系统。头单元包括头单元壳体、头单元电连接器、图像传感器、无线收发器、中央处理单元和用户输入部件。光缆包括光缆电连接器、电力电缆和集成光源。集成光源包括具有第一光谱的放射辐射源、定位成导向来自放射辐射源的放射的光学元件、容积式光谱转换器、位于转换器周围的光学反射器以及输出滤波器。转换器将从放射辐射源导向的放射转换成具有不同于第一光谱的第二光谱的放射。反射器朝向输出滤波器反射转换器放射。集成光源将来自光缆的光传输通过输出滤波器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月15日提交的美国临时申请第62/459,306号的权益，其全部公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及医学成像系统，更具体地说，涉及无线医学成像系统，该系统包括：(a)头单元，该头单元包括：(i)头单元壳体；(ii)头单元电连接器；(iii)图像传感器；(iv)无线收发器；(v)中央处理单元；和(vi)用户输入部件；和(b)光缆，该光缆包括：(i)光缆电连接器；(ii)电力电缆。和(iii)集成光源，其中集成光源包括：(1)放射辐射源，其具有第一光谱；(2)光学元件，其定位成导向来自放射辐射源的放射；(3)容积式光谱转换器，该转换器定位成将从放射辐射源导向的放射转换成具有不同于第一光谱的第二光谱的放射；(4)光学反射器，其位于转换器周围；以及(5)输出滤波器，反射器定位成朝向输出滤波器反射转换器放射，并且集成光源被配置成通过输出滤波器传输来自光缆的光，以用于例如内窥镜、关节镜和其他外科光学成像仪器和系统。

背景技术

内窥镜手术涉及在微创手术程序中使用复杂的光学仪器系统来可视化患者体内的中空器官或腔体的内部，例如关节内部、呼吸道、硬膜外腔等。内窥镜程序出于多种原因而执行，包括诊断检查、烧灼、重建和韧带修复等。这些程序可以在医院、外科中心、门诊中心或医生办公室执行，现在正被用于诊断现场工作，包括由军队使用。

内窥镜手术最早开发于19世纪初，并且随着时间的推移稳步但缓慢地发展。最早的程序涉及使用插入患者体内的小管和透镜，即简单的内窥镜，医生在使用烛光照明的同时通过它进行观察。虽然这些最早的程序是革命性的，并且显著扩展了对人体的医学理解，但这些程序充满了复杂性和技术局限性。

从最初的内窥镜手术开始，对照明的需求就一直是一个严峻的挑战。从蜡烛开始，光源带来与例如使用容易性、火灾风险和低光输出等有关的许多困难。随着技术的进步，从最基本的电灯开始，引入了更好的光源。虽然工业已经发展到诸如如氙灯和LED的现代照明方法，但这些困难仍然存在。

内窥镜检查的另一个主要挑战是医生如何可视化程序。最早的内窥镜是手持式的，需要外科医生具有沿着内窥镜的长度向内的直接视线。虽然这允许外科医生清楚地观察手术部位，但这意味着外科医生需要保持非常精确的体位，以便使用内窥镜。此外，需要通过内窥镜保持视野意味着外科医生很难使用有效或复杂手术所需的其他工具，因为外科医生不得不在看不到工具在哪里的情况下操纵工具。然而，与光源一样，与内窥镜使用相关的技术在不断改进，包括光学科学的进步和诸如光纤和精密棒形透镜的新制造技术的采用。最近，廉价而精确的图像相机传感器的出现再次戏剧性地改变了内窥镜程序的执行方式。数码相机和外部显示器的使用允许外科医生使用内窥镜，而不必通过镜头直视，但更重要的是，这些发展在进行微创手术时提供了更大的控制和灵活性。

当前最先进的内窥镜手术设备系统基于多年来开发的一系列技术改进的集成。这些系统包括连接到内窥镜的摄像头单元、诸如剃须刀或消融仪的电动外科器械、以及支持多个智能设备的内窥镜推车，所述智能设备包括例如光源单元、相机控制单元、彩色打印机、患者数据管理设备、手术器械控制系统、流体管理系统和泵、多个功率源、数字监视器以及用于功率和数据传输的若干电缆。还有将内窥镜推车连接到摄像头单元和内窥镜的至少两条主电缆：一条电缆将来自光源的光通过外部光纤光缆路径传输到内窥镜，另一条电缆将功率和数据信号传输到摄像头单元和从摄像头单元传输。