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维戈塞尔塔对毕尔巴鄂竞技: 與成角度的內窺鏡一起使用的帶有整合式棱鏡的觀察套管針.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480016076.1

申請日:

20140314

公開號:

CN105263393A

公開日:

20160120

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A61B1/313,A61B17/34 主分類號: A61B1/313,A61B17/34
申請人: 奧利弗醫療公司
發明人: J.D.亨萊,J.D.塔伯特,B.迪安,P.W.克羅爾,M.登頓,J.M.布朗
地址: 美國猶他州
優先權: 61/791935
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 代理人: 葉曉勇;姜甜
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480016076.1

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了用于被配置為具有光折射元件(諸如玻璃和/或塑料棱鏡)的觀察套管針和/或成角度的內窺鏡的內窺鏡光折射成像技術??稍詮鄄焯墜苷肽諍?或與觀察套管針一起利用光折射元件來折射(即,彎曲)通過套管針的窗口進入到套管針的光。因此,成角度的內窺鏡的視野與套管針的窗口的視野可基本上對齊,由此使成角度的內窺鏡與觀察套管針一起使用以便在患者體內形成端口,包括內窺鏡外科手術的初始端口。

權利要求書

1.一種內窺鏡系統,包括:內窺鏡,所述內窺鏡包括被配置為采集和聚焦光的光采集元件;包括窗口的套管針,所述套管針被配置為可操作地連接到所述內窺鏡;和光折射元件,所述光折射元件被配置為使通過所述窗口接收的光沿著朝向所述光采集元件的行進方向彎曲。2.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述光采集元件相對于橫切所述內窺鏡的軸線而延伸的平面成角度地設置。3.根據權利要求2所述的內窺鏡系統,其中相對于橫切所述內窺鏡的軸線而延伸的所述平面所成的角度為約30度。4.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述窗口包括定位在所述套管針的遠側端部處的透明或不透明的尖銳尖端。5.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件被成角度地設置,使得所述行進方向基本上垂直于所述光采集元件。6.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件包括棱鏡。7.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件附接到所述套管針。8.根據權利要求7所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件可移除地附接到由所述套管針限定的管腔。9.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件與由所述套管針限定的管腔整合。10.根據權利要求1所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件可移除地附接到所述內窺鏡。11.一種套管針,包括:插塞,所述插塞從遠側端部至近側端部沿軸線延伸,所述插塞被配置為通過由所述插塞限定的管腔可操作地連接到內窺鏡,所述插塞包括位于所述遠側端部處或其附近的窗口并包括以下中的至少一個:光折射元件,所述光折射元件被配置為使通過所述窗口接收的光朝向與所述內窺鏡相關聯的光采集元件彎曲;或保持功能件,所述保持功能件被配置為允許所述光折射元件成為以下中的一種或兩種:被置于所述插塞內以使所述光朝向所述光采集元件彎曲,或被附接到所述插塞以使所述光朝向所述光采集元件彎曲。12.根據權利要求11所述的套管針,其中所述內窺鏡包括成角度的內窺鏡。13.根據權利要求12所述的套管針,其中所述光采集元件相對于橫切所述內窺鏡的軸線而延伸的平面成角度地設置。14.根據權利要求13所述的套管針,其中相對于橫切所述內窺鏡的軸線而延伸的所述平面所成的角度為約30度。15.根據權利要求11所述的套管針,其中所述光折射元件包括棱鏡。16.根據權利要求11所述的套管針,其中保持功能件包括以下中的至少一者:機械結構、粘合劑和/或所述管腔中的區域。17.根據權利要求11所述的套管針,其中所述窗口包括定位在所述套管針的遠側端部處的透明或不透明的尖銳尖端。18.根據權利要求11所述的套管針,其中所述光折射元件被成角度地設置,使得所述行進方向基本上垂直于所述光采集元件。19.根據權利要求11所述的套管針,其中所述光折射元件附接到所述套管針。20.根據權利要求11所述的內窺鏡系統,其中所述光折射元件可移除地附接到由所述套管針限定的管腔。21.根據權利要求11所述的套管針,其中所述光折射元件與由所述套管針限定的管腔整合。22.根據權利要求11所述的套管針,其中所述光折射元件可移除地附接到所述內窺鏡。23.一種方法,包括:配置待與成角度的內窺鏡可操作地連接的套管針;以及為所述套管針配置以下中的至少一個:光折射元件,所述光折射元件使光朝向與所述成角度的內窺鏡相關聯的光采集元件彎曲;或保持功能件,所述保持功能件被配置為允許所述光折射元件成為以下中的一種或兩種:被置于所述套管針內以使所述光朝向所述光采集元件彎曲,或被附接到所述套管針以使所述光朝向所述光采集元件彎曲。24.根據權利要求23所述的方法,其中所述光折射元件包括棱鏡。25.根據權利要求23所述的方法,其中所述保持功能件包括以下中的至少一者:機械結構、粘合劑和/或由所述套管針限定的管腔內的區域。26.根據權利要求23所述的方法,其中使所述光朝向所述光采集元件彎曲包括:使所述光沿著基本上垂直于所述光采集元件的行進方向彎曲。

說明書

背景技術

技術的進步已經導致了對于醫療用途中成像能力的許多改進。已經享用某些最有利進步的一個領域是內窺鏡外科手術。這些手術的侵入性可小于傳統外科手術,因為它們通過將稱作內窺鏡的成像裝置插入患者體內的小端口中而允許檢查(有時治療)患者的內部身體部分(包括手術部位)。

通常,為了發起內窺鏡手術,首先利用套管針形成通往患者內部感興趣的手術部位的小端口或路徑。更具體地,首先將套管針插入窄的內窺鏡管中或插管中。然后用套管針刺穿患者的組織(首先是遠側部分)以到達手術部位。套管針的遠側部分通常終止于相對銳利的尖端(即,插入尖端),以有利于刺穿組織并到達手術部位。一旦到達手術部位,然后就可將套管針移除,留下插管作為端口。

當使用套管針刺穿患者的內部組織時,器官或血管可能存在意外破裂的風險。當形成手術的初始端口時尤其如此,因為不能利用穿過另一端口的內窺鏡從患者身體內部觀察到套管針到患者中的首次插入。

為了幫助減輕這種首次插入的風險,已經開發出觀察套管針,以允許當將套管針插入(即,刺穿患者)并穿過患者的組織至手術部位時觀察到其尖端。為了實現這一點,觀察套管針通常被配置為具有在它們遠側部分處或其附近的窗口和允許插入內窺鏡的中空部分。然后可使用內窺鏡來通過窗口觀察尖端的插入和穿過患者組織。

為了提供用于觀察尖端的足夠視野,通常使用不成角度的(零度)內窺鏡而不是成角度的內窺鏡來形成初始端口。然而,成角度的內窺鏡對于許多內窺鏡手術的大多其它部位而言是常用的且是優選的。這使得此類手術使用不成角度的內窺鏡變得不方便、成本高并且效率低,尤其當內窺鏡是有限使用、可重新設置或單次使用/一次性的內窺鏡時。

附圖說明

參考以下附圖描述了本公開的非限制性和非完全性的具體實施,其中除非另外指明,否則在各個視圖中類似的附圖標號指示類似的部分。參照以下說明和附圖將更好地理解本公開的優點,其中:

圖1示出根據至少一個具體實施且根據本公開的教導和原理制造的示例性內窺鏡系統;

圖2示出根據至少一個具體實施且根據本公開的教導和原理制造的相連接的成角度的內窺鏡裝置和觀察套管針的示例;

圖3是根據至少一個具體實施且根據本公開的教導和原理制造的示例性相連接的成角度的內窺鏡裝置和觀察套管針的遠側部分的放大詳細視圖;

圖4示出根據至少一個具體實施且根據本公開的教導和原理的示例性方法;

圖5A和圖5B分別示出根據本公開的教導和原理的單片傳感器的具體實施的透視圖和側視圖,該單片傳感器具有多個像素陣列用于產生三維圖像;

圖6A和圖6B分別示出構建在多個基板上的成像傳感器的具體實施的透視圖和側視圖,其中形成像素陣列的多個像素列位于第一基板上并且多個電路列位于第二基板上,并且示出一個像素列到其相關聯的或對應的電路列之間的電連接和通信;以及

圖7A和圖7B分別示出具有多個像素陣列用于產生三維圖像的成像傳感器的具體實施的透視圖和側視圖,其中多個像素陣列和圖像傳感器構建在多個基板上。

具體實施方式

本公開涉及到用于內窺鏡光折射成像方法、裝置和系統,該方法、裝置和系統允許成角度的內窺鏡以便利、有效和更低成本的方式與觀察套管針一起使用以在患者體內形成端口,包括內窺鏡外科手術的初始端口。在本公開的以下描述中,參考了附圖,附圖構成本公開的一部分,并且其中以圖示的方式示出了可實施本公開的特定具體實施。應當理解,可以利用其它具體實施并做出結構的改變而不脫離本公開的范圍。

需要注意的是,除非上下文清楚地指明,否則在本說明書和所附權利要求中所用的單數形式“一個”、“一種”和“所述”包括復數指代物。

如本文所用,術語“包括(comprising)”、“包括(including)”、“包含(containing)”、“其特征在于(characterizedby)”以及它們的語法同等成分是非遍舉的或開放式的術語,不排除額外的、未述及的要素或方法步驟。

所描述的內窺鏡光折射成像技術允許成角度的內窺鏡以便利、有效和更低成本的方式與觀察套管針一起使用以在患者體內形成端口,包括內窺鏡外科手術的初始端口。

在至少一些具體實施中,內窺鏡系統的觀察套管針和/或成角度的內窺鏡可被配置為具有光折射元件,諸如玻璃和/或塑料棱鏡??衫迷詮鄄焯墜苷肽諍?或與觀察套管針一起的光折射元件來折射(即,彎曲)通過套管針的窗口進入到套管針的光。更具體地,光折射元件可將入射光的行進方向改變為沿著基本上垂直于內窺鏡的偏移角的平面。因此,內窺鏡的視野可與觀察套管針的窗口的視野基本上對齊。

在至少一個具體實施中,觀察套管針可被配置為具有棱鏡,該棱鏡與由觀察套管針限定的管腔整合在一起或可移除地附接到管腔。另選地或除此之外,成角度的內窺鏡可被配置為具有有整合在內窺鏡上或可移除地附接到內窺鏡的棱鏡。

在至少一個具體實施中,成角度的內窺鏡可被配置為具有設置在內窺鏡的遠側端部或尖端處和/或其附近的圖像傳感器。圖像傳感器可以是例如有源像素傳感器的數字電荷耦合器件(CCD)和/或互補金屬氧化物半導體(CMOS)陣列。

如上所述,內窺鏡外科手術的侵入性可小于傳統外科手術,因為它們通過將內窺鏡插入患者體內的小端口中而允許檢查(例如,觀察、檢測和/或診斷)和/或治療患者的內部身體部分(即,組織)。

例如,外科醫生可通過將稱為腹腔鏡的一種類型的內窺鏡經端口插入到達患者腹部或盆腔的內部來檢查和/或治療患者。又如,外科醫生可能通過將稱為關節鏡的另一種類型的內窺鏡經端口插入到達患者關節(如膝關節)的內部來檢查和/或治療患者。

內窺鏡通常是長而細的物體,其具有定位在內窺鏡的遠側端部處和/或其附近的光采集元件(例如,物鏡鏡頭),以及接收光學圖像并將它們轉換成能夠在顯示器上再現的電子圖像的成像系統。內窺鏡的光采集元件的視野在本文可稱為內窺鏡的視野。從遠側端部到近側端部穿過內窺鏡的假想線可大體限定內窺鏡的軸線。

如本領域的技術人員所認識和理解的那樣,不成角度的內窺鏡的光采集元件被設置成基本上垂直于該軸線,使得內窺鏡的視野相對于橫切內窺鏡的軸線而延伸的平面(即,橫切平面)基本上不偏移。這樣,遠側端部(即,尖端)就不限定相對于橫切平面的角度,并且因此看起來是鈍的。

相比之下,成角度的內窺鏡的光采集元件未被設置成基本上垂直于它的軸線。而是,光采集元件和遠側端部限定相對于橫切平面的角度。該角度可被稱為內窺鏡的偏移角,偏移角可變化并且可介于約12度至約90度之間。然而,許多內窺鏡手術常常使用約30度(即,30度內窺鏡)和45度(即,45度內窺鏡)的內窺鏡偏移角。因此,成角度的內窺鏡的視野相對于橫切平面是基本上偏移的,并且因此遠側端部看起來是成角度的或尖的。

大多數內窺鏡被設計成使得內窺鏡的成像裝置或成像傳感器的圖像傳感器被定位在內窺鏡的近側端部處或其附近。例如,圖像傳感器通常定位在位于內窺鏡的近側端部處和/或其附近的內窺鏡的手持件單元中。在這類配置中,光可通過在內窺鏡的遠側端部處的光采集元件進入并且沿著內窺鏡的軸線朝向圖像傳感器傳播。這種圖像傳感器可被配置為將由光表示的光學圖像轉換成電子信號,然后可使用該電子信號在顯示器上再現圖像。因此,內窺鏡需要被配置為具有一組復雜的精確耦合的光學傳播部件,來將光傳播至圖像傳感器。

由于內窺鏡的成本通常取決于它的光學器件,因此光學傳播部件可顯著增加內窺鏡的成本(例如,生產成本)。另外,光學傳播部件可增加內窺鏡的易碎性,因為相對微小的沖擊就能輕易損壞這些部件或擾亂它們的相對對齊。這種易碎性需要頻繁的、昂貴的修理周期來保持圖像質量。因此,移除或減少內窺鏡中的光學傳播部件將是有利的,至少是因為這將降低內窺鏡的成本和易碎性。

為此,本文描述的內窺鏡成像技術允許內窺鏡被配置為具有極少或沒有光學傳播部件,因此與傳統內窺鏡相比顯著減少了內窺鏡的成本和易碎性。例如,在一些具體實施中,內窺鏡可被配置為具有被定位在內窺鏡的遠側端部或尖端處和/或其附近、而不是在內窺鏡的近側端部處和/或其附近或在手持件中的圖像傳感器。因此,圖像傳感器可定位在相對更靠近內窺鏡的光采集元件處,因此減少或消除內窺鏡中對于光學傳播部件的需要。

通常,為了發起內窺鏡外科手術,首先利用套管針形成通往患者內部感興趣的部位(例如,手術部位)的端口。為了實現這一點,套管針可包括在套管針的遠側端部處或其附近的配置為具有相對銳利尖端的插塞,用于刺穿患者的組織并到達感興趣的部位。在被用于刺穿組織之前,可首先在患者身體外部將插塞插入窄的內窺鏡管中。然后可將套管針(在插管內部具有插塞)插入(首先是遠側部分)患者體內。一旦到達感興趣的部位,然后就可將套管針移除,留下插管作為端口。

在內窺鏡手術期間,當使用套管針刺穿患者的內部組織時,生命器官或血管可能存在意外破裂的風險,因此使得手術復雜化。利用經端口插入的內窺鏡從患者內部觀察套管針的插入的能力可顯著減輕這種風險。然而,在形成手術的初始端口時這是不可能的,因此使得對初始端口的刺穿比后續的刺穿有更大的風險。

為了幫助減輕這種首次刺穿的風險,已經開發出了觀察套管針(例如,光學套管針)。觀察套管針通常被配置為具有透明或半透明的窗口,以允許當套管針被插入(即,刺穿患者)并穿過患者的組織時觀察到其尖端(例如,插塞的尖端)。觀察套管針的窗口通常定位在套管針的遠側端部處和/或其附近。觀察套管針還通常被配置為具有有中空部分或管腔,使得內窺鏡能夠插入套管針中以觀察尖端的插入和穿過。

例如,一些觀察套管針被配置為具有沿著套管針的長度(從近側端部至遠側端部)的透明或半透明的插塞尖端和管腔。因此,可將內窺鏡插入(例如,滑入)套管針中,使得內窺鏡的光采集元件位于窗口處和/或其附近(例如,相鄰)。在窗口的視野內和內窺鏡的視野內來自患者的組織和/或其它物體的光線可通過窗口進入,由光采集元件采集和聚焦,并且通過內窺鏡的成像系統和顯示器觀察。

對于形成初始端口,不成角度的內窺鏡通常優選于成角度的內窺鏡。這是因為,當被置于觀察套管針中時,不成角度的內窺鏡的視野通常與觀察套管針的窗口的視野基本上對齊。因此,套管針的窗口很少(如果有的話)受內窺鏡的光采集元件遮擋,并且大部分或所有進入套管針窗口的光都能到達內窺鏡的光采集元件。

相比之下,當將成角度的內窺鏡置于典型的觀察套管針中時,內窺鏡的視野通常不與觀察套管針的窗口的視野基本上對齊。這是由于成角度的內窺鏡的偏移角。一般來講,偏移角越大,視野和窗口的不對齊程度越高。因此,大多數(如果不是全部)觀察套管針被配置為不成角度的內窺鏡而不是成角度的內窺鏡也就不足為奇了。

而對于形成初始端口之外的大多數類型的內窺鏡手術,通常使用并優選成角度的內窺鏡。然而,獲得和利用兩種類型的內窺鏡,也就是說成角度的和不成角度的內窺鏡,可能是成本高、不方便且浪費的,尤其是考慮到不成角度的內窺鏡可能僅需要用于形成初始端口。因此,能夠將一個成角度的內窺鏡用于整個內窺外科手術將是更便利、有效且更低成本的。

為此,本文描述了內窺鏡光折射成像技術。通過利用這些技術,當在患者體內形成端口(包括手術的初始端口)時,觀察套管針和/或不成角度的內窺鏡可被配置為一起使用。例如,在一些具體實施中,可利用在觀察套管針中和/或與觀察套管針一起的光折射元件(例如,棱鏡)來折射(即,彎曲)通過套管針的窗口進入到套管針的光。更具體地,光折射元件可將入射光的行進方向改變為沿著基本上垂直于內窺鏡的偏移角的平面。因此,內窺鏡的視野可與套管針窗口的視野基本上對齊。

換句話講,可利用光折射元件,通過將入射光彎曲一角度使得內窺鏡和窗口的視野相似或相同,來增加到達光采集元件的光的量。例如,如果將30度內窺鏡插入觀察內窺鏡中,那么可使用棱鏡使入射光朝向內窺鏡的光采集元件彎曲約30度的角度。

為了有利于讀者理解本公開,圖1A-1C示出可根據本文所描述的技術實施的示例性內窺鏡系統100。內窺鏡系統100示出了示例性具體實施,并且因此不應解釋為限制性的。更具體地,雖然在包括各種系統和部件的語境中描述圖1A-1C的內窺鏡系統100,但這不應理解為將這些系統或部件中的任一個或多個的具體實施限制于內窺鏡系統100。相反,應當認識到和理解,任何所描述的系統和部件可不顧及內窺鏡系統100而被單獨或以任何組合實施。

參見圖1A-1C,內窺鏡系統100可包括成角度的內窺鏡系統102。成角度的內窺鏡系統102繼而可包括內窺鏡裝置(即,內窺鏡)104、內窺鏡外殼106(例如,手持件和/或攝像頭部)、控制單元108、光源110、顯示器112以及成像裝置114(例如,攝像機、傳感器,等等)。需注意,在該示例中,為了有利于討論,內窺鏡裝置104、內窺鏡外殼106、控制單元108、光源110、顯示器112以及成像裝置114各自相對于彼此單獨示出。然而,應當認識到和理解這不應解釋為限制性的,并且這些部件中的任一個或多個可以任何合適的方式整合和/或連接。

例如,在圖1A和圖1B中,內窺鏡裝置104和內窺鏡外殼106以脫離狀態示出。然而,例如圖1C中所示,這些部件能夠彼此可操作地連接(例如,聯接),以形成用于執行內窺鏡外科手術的成角度的內窺鏡單元。

又如,在圖1A和圖1C的具體實施中,控制單元108和光源110被示出為分開的。而在圖1B的具體實施中,控制單元108和光源110被示出為同一單元111的部分。在任一種具體實施中,當需要時,光源110可被配置為通過一根或多根光纖或其它透光功能件提供光至內窺鏡裝置104,以用于對患者組織的照明或以其它方式有利于患者組織的觀察。然而,在一些具體實施中(圖1B中最佳示出),這些部件可在單元111中整合(例如,在同一外殼中,等等)或以其它方式可操作地連接。

又如,圖1C中的成像裝置114被示出為被配置為具有位于內窺鏡外殼106和內窺鏡裝置104兩者中的部件。然而,在一些其它具體實施中,成像裝置114可以其它方式被配置。例如,在至少一個具體實施中,成像裝置114的所有特征可包括在或位于內窺鏡外殼106中(圖1A中最佳示出),或者可選地,成像裝置114的部分或全部可在相對于內窺鏡外殼106的遠處或外部定位于一個或多個其它部件中,該一個或多個其它部件可包括或可不包括控制單元108或內窺鏡裝置104。

在圖1B中所示的示例中,成像裝置114包括圖像傳感器116,該圖像傳感器116有利地設置在(即,位于)內窺鏡裝置104的遠側端部(即,尖端)處和/或其附近。圖像傳感器116可以是任何合適類型的裝置和/或相關電路,諸如有源像素傳感器的數字電荷耦合器件(CCD)和/或互補金屬氧化物半導體(CMOS)陣列。

在至少一個具體實施中,當用戶旋轉或改變內窺鏡裝置104的角度時,為了避免或減輕在內窺鏡裝置尖端處的圖像傳感器116改變取向和各種顯示問題,可采用特定機械和軟件穩定技術。

可操作地,圖像傳感器116可被配置為接收被定位在內窺鏡裝置104的遠側端部處和/或其附近的光采集元件118(例如,透鏡)采集并聚焦的光。圖像傳感器116還可被配置為將由所接收的光表示的光學圖像轉換成能夠在顯示器112上再現的電子圖像。

需注意,在該示例中,光采集元件118沒有設置成基本上垂直于內窺鏡裝置104的軸線119。相反,光采集元件118設置成相對于橫切軸線119而延伸的平面(即,橫切平面)成約30度的角度。因此,內窺鏡裝置104的偏移角為約30度,因此使得在內窺鏡裝置104中是成角度的內窺鏡。由于該偏移角,內窺鏡裝置104的視野相對于橫切平面是基本上偏移的,因此導致了內窺鏡裝置104的遠側端部的成角度的或尖的外觀。

接下來,在操作中,為了有利于電子圖像再現于顯示器112上,控制單元108可電子地和/或通信地連接到成像裝置114和/或在內窺鏡外殼106和/或內窺鏡裝置104中的一個或其它部件。如連接120所表示,控制單元108可通過物理(例如,有線)和/或無線(例如,藍牙、紅外,等等)連接而以這種方式連接。另外,如連接122所表示,控制單元108可電子地和/或通信地連接到顯示器112。顯示器112可以是適當地被配置為顯示從成像裝置114接收的再現電子圖像的任何類型的顯示裝置。

除了包括成像裝置114的部件之外,內窺鏡外殼106也可包括其它部件,諸如收發器124(例如,無線收發器),其可被配置為促進通過連接120在內窺鏡外殼106和控制單元108之間的通信。使內窺鏡外殼106與控制單元108分開并通信地連接(例如,通過無線傳輸)的能力可使得容易地將使用過的內窺鏡和/或內窺鏡外殼更換成經消毒和更新的內窺鏡和/或外殼。使這些部件分開并通信地連接的能力還允許在內窺鏡裝置的使用期間內窺鏡外殼106有更大的移動性。

除了內窺鏡系統102之外,內窺鏡系統100還可包括觀察套管針系統128,其被配置為在內窺鏡外科手術期間,通過允許在將套管針系統128插入患者并穿過患者的組織時觀察到套管針系統128的遠側端部(即,尖端)而減輕刺穿風險。更具體地,在該示例中,觀察套管針系統128可包括插塞130和插管134。插塞130可包括插塞外殼132,插塞外殼132在該示例中被形成為有利于插塞130的抓握。

插塞130還可限定內部插塞管腔136,內部插塞管腔136沿著插塞130的軸線131從插塞的近側端部(在插塞外殼的近側端部)延伸到插塞的遠側端部(即,套管針系統128的遠側端部)的相對尖銳的尖端的點處或其附近,該相對尖銳的尖端由透明或半透明的窗口138形成。

在該示例中,插塞外殼132包括中空部分(例如,套管針外殼管腔),中空部分有效地允許插塞管腔136從窗口138處或其附近穿過插塞外殼132延伸到外殼的插塞近側端部的開口133處。

如本領域技術人員所認識和理解的那樣,成角度的內窺鏡系統102和觀察套管針系統128能夠被配置為彼此可操作地連接(例如,聯接)以發起內窺鏡外科手術。例如,內窺鏡裝置104可與插塞130聯接(例如,滑入其中和從其中移除):首先穿過內窺鏡外殼132中的開口133插入內窺鏡裝置104(首先是遠側端部)并且沿著插塞管腔136,直到內窺鏡裝置104的遠側端部到達窗口138的近側端部處或其附近的點。

一旦成角度的內窺鏡系統102和觀察套管針系統128被可操作地連接,如圖2中所示,當將由窗口138形成的尖端插入患者的組織中時,就可使用光采集元件118和成像裝置114(包括圖像傳感器116)來檢查該尖端。更具體地,根據所描述的技術,以及如圖2和圖3中所示,當成角度的內窺鏡系統102和觀察套管針系統128被可操作地連接時,可在插塞中利用光折射元件140來彎曲通過窗口138進入的入射光302。光折射元件140可以是能夠在特定方向上折射光的任何合適類型的裝置或材料。例如,在至少一個具體實施中,光折射元件140是由玻璃和/或塑料制成的棱鏡,該棱鏡能致使入射光302朝向光采集元件118彎曲。應當理解,光折射元件140可由能夠如本文公開的那樣折射光的任何合適的材料制成。

更具體地,光折射元件140可被定位于插塞管腔136中的光折射區域142處并且設置成一角度使得入射光302被光折射元件140沿著朝向光采集元件118的方向彎曲30度的角度,光采集元件118被設置成相對于橫切平面成約30度的角度。

如圖3所示,光折射元件140可彎曲入射光302,使得光的行進方向改變成沿著基本上垂直于光采集元件118的平面而朝向光采集元件118。因此,內窺鏡裝置104的視野可與窗口138的視野基本上對齊,由此使內窺鏡裝置104以便利、有效、成本低廉的方式用于觀察套管針系統128中。

在一些具體實施中,光折射元件140可與插塞管腔136的內壁整合和/或整合在內窺鏡裝置104上,使得元件的位置和/或地點被固定。另選地或除此之外,光折射元件可被置于插塞管腔136和/或內窺鏡裝置104中和/或附接到其上(即,暫時性地或永久性地)。

例如,在至少一個具體實施中,可利用保持功能件和結構將光折射元件140置于和/或附接到插塞130之中或之上的特定位置和/或地點處。保持功能件和結構可被配置成用于允許光折射元件140可移除地附接(例如,暫時性)或永久性地附接。例如,保持功能件和結構可以是機械結構、在管腔內或在插塞130內/上的其它地方的結構性整合的形狀、粘合劑化學物質和/或允許光折射元件140置于插塞130中和/或附接到其上的區域(例如,光折射區域142)。

此外,在至少一個具體實施中,保持功能件和/或保持結構可被配置為使得光折射元件140相對于插塞管腔136保持固定。在此類具體實施中,當與觀察套管針系統聯接時,內窺鏡裝置104將可能需要繞軸線131(以及因此軸線119)相對于插塞130旋轉,以達到使光折射元件140和光采集元件118基本上旋轉地對齊并因此彼此相鄰的合適取向。

另選地,在至少一個其它具體實施中,保持功能件可被配置為使得允許光折射元件140在插塞管腔136內移動。在此類具體實施中,可不需要繞軸線131旋轉內窺鏡裝置104來使光折射元件142和光采集元件118基本上旋轉地對齊并因此彼此相鄰。相反,可繞軸線131旋轉光折射元件140,直到實現對齊。

保持功能件和/或保持結構也可被配置為允許光折射元件140手動地和/或自動地設置在相對于橫切軸線131而延伸的平面和/或相對于內窺鏡裝置104的一個或多個期望的角度。例如,保持功能件和結構可被配置為允許從一個期望的角度到另一個期望的角度改變光折射元件的設置。

可以任何合適的方式提供保持功能件和/或光折射元件140。例如,保持功能件和/或光折射元件140可單獨提供(例如,商業包裝的)和/或與一個或其它部件一起提供,諸如與觀察套管針系統128、內窺鏡裝置和/或內窺鏡系統100一起提供。

最終,如本領域技術人員所認識和理解的那樣,插塞130和套管針外殼132可以在插入到患者體內之前可操作地連接到插管134。如上所述,一旦到達患者內部感興趣的部位,就可將插塞130和/或套管針外殼132移除,留下插管作為進入患者的端口。在至少一個具體實施中,插塞130可被配置為滑入插管134中和從插管134中移除:首先通過插管134中的開口144插入插塞130,然后沿著插管134內的插管管腔147,直到插塞外殼132的遠側端部與插管外殼146的近側端部接觸。

為了幫助讀者理解本文所描述的內窺鏡光折射成像技術,下文描述了配置待一起用于內窺鏡手術的觀察套管針和/或成角度的內窺鏡的示例性方法。

關于圖4中示出的方法400,在框402處,觀察套管針和成角度的內窺鏡可被配置為于可操作地連接,以放置內窺鏡端口。在至少一個具體實施中,可利用內窺鏡系統100的觀察套管針系統128和成角度的內窺鏡系統102。

在框404處,觀察套管針或成角度的內窺鏡可被配置為具有光折射元件(例如,光折射元件140),如玻璃和/或塑料棱鏡,以折射所接收的光。如上所述,可通過設置在觀察套管針的遠側端部處的窗口(例如,窗口138)接收該光。在至少一個實施例中,觀察套管針可被配置為具有位于套管針的遠側末端處或其附近的棱鏡,棱鏡與由觀察套管針限定的管腔整合或可移除地附接到管腔。另選地或除此之外,成角度的內窺鏡可被配置為具有整合在內窺鏡上或可移除地附接到內窺鏡的棱鏡。

另選地或除此之外,在框406處,觀察套管針可被配置為具有保持功能件。如上所述,這種保持功能件和結構可以是允許光折射元件被置于觀察套管針中和/或附接到其上的任何功能件。

應當理解,本公開可與任何圖像傳感器(無論是CMOS圖像傳感器還是CCD圖像傳感器)一起使用而不脫離本公開的范圍。此外,圖像傳感器可被定位于整個系統內的任何位置,包括但不限于內窺鏡的尖端、成像裝置或攝像機的手持件、控制單元或本系統內的任何其它位置處,而不脫離本公開的范圍。

本公開可利用的圖像傳感器的具體實施包括但不限于以下圖像傳感器,這些僅僅是本公開可利用的各種類型傳感器的示例。

現在參見圖5A和圖5B,這些圖分別示出根據本公開的教導和原理的單片傳感器500的具體實施的透視圖和側視圖,該單片傳感器具有多個像素陣列用于產生三維圖像。此類具體實施可能是三維圖像捕獲所期望的,其中在使用期間兩個像素陣列502和504可被偏移。在另一個具體實施中,第一像素陣列502和第二像素陣列504可專用于接收預先確定的波長范圍的電磁輻射,其中第一像素陣列502專用于與第二像素陣列504不同波長范圍的電磁輻射。

圖6A和圖6B分別示出構建在多個基板上的成像傳感器600的具體實施的透視圖和側視圖。如圖所示,形成該像素陣列的多個像素列604位于第一基板602上并且多個電路列608位于第二基板606上。圖中還示出一列像素與其相關聯的或對應的電路列之間的電連接和通信。在一個具體實施中,圖像傳感器可具有與全部或大部分支撐電路分開的像素陣列,而其可能以其它方式被制造成它的像素陣列和支撐電路處于單個、單片基板/芯片上。本公開可使用至少兩個基板/芯片,這些基板/芯片將使用三維堆疊技術被堆疊在一起。兩個基板/芯片中的第一個602可使用圖像CMOS工藝加工。第一基板/芯片602可只包括像素陣列或由限幅電路圍繞的像素陣列。第二或后續基板/芯片606可使用任何工藝加工,而不是必須來自圖像CMOS工藝。第二基板/芯片606可以是但不限于,為了將各種和多個功能整合到基板/芯片上非常有限空間或區域中的高密度數字工藝、或為了整合例如精確模擬功能的混合模式或模擬工藝、或為了實現無線能力的射頻工藝、或為了整合MEMS器件的MEMS(微電子機械系統)。圖像CMOS基板/芯片602可使用任何三維技術與第二或后續基板/芯片606堆疊。第二基板/芯片606可支撐將可能另外在第一圖像CMOS芯片602中實現(如果在單片基板/芯片上實現)為外圍電路的電路的絕大部分或大部分,并且因此當保持像素陣列大小恒定并盡最大可能優化時增加了整個系統面積。兩個基板/芯片之間的電連接可通過互聯器603和605完成,互聯器603和605可為接合引線、凸耳和/或TSV(硅通孔)。

圖7A和圖7B分別示出具有多個像素陣列用于產生三維圖像的成像傳感器700的具體實施的透視圖和側視圖。三維圖像傳感器可被構建在多個基板上并且可包括多個像素陣列和其它相關聯的電路,其中形成第一像素陣列的多個素列704a和形成第二像素陣列的多個像素列704b分別位于相應的基板702a和702b上,并且多個電路列708a和708b位于單獨的基板706上?;故境雋訟袼亓杏胂喙亓幕蚨雜Φ牡緶妨兄淶牡緦雍屯ㄐ?。

應當理解,本公開的教導和原理可用于可重復使用的裝置平臺、有限使用的裝置平臺、可重新設置使用的裝置平臺或單次使用/一次性的裝置平臺,而不脫離本公開的范圍。應當理解,在可重復使用的裝置平臺中,最終使用人負責該裝置的清潔和消毒。在有限使用的裝置平臺中,在變得不能操作之前,裝置可被使用一些規定量的次數。在另外使用的情況下,典型的新裝置是無菌交付的,需要最終使用人在另外使用之前清潔并消毒。在可重新設置使用的裝置平臺中,第三方可重新處理裝置(例如,清潔、包裝和消毒)單次使用的裝置,以比新單元更低的成本用于另外使用。在單次使用/一次性的裝置平臺中,提供無菌裝置至手術室并且在被處置掉之前只能使用一次。

另外,本公開的教導和原理可包括任何及所有電磁能量的波長,包括可見和不可見光譜,諸如紅外(IR)、紫外(UV)和X-射線。

為了舉例說明和描述的目的,已經提供了上述具體實施方式。這些具體實施方式并非意圖為詳盡的或將本公開限制為所公開的具體形式。根據上述教導內容可以對本公開進行許多修改和改變。另外,應當指出的是,任何或所有前述另選的具體實施可以任何期望的組合使用,以形成本公開的另外的混合的具體實施。

另外,雖然已描述和說明了本公開的特定具體實施,但是本公開并不限于如描述和說明的特定形式或部件布置。本公開的范圍將由此處所附的權利要求、此處和不同申請中提交的任何未來的權利要求以及它們的等效物來限定。

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角度 內窺鏡 一起 使用 帶有 整合 棱鏡 觀察 套管
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