[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2007年8月30日递交的申请号为200780040287.9，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。

技术领域

本申请是申请于2007年4月20日的、申请号为11/788,747的美国专利申请的部分继续申请，而美国专利申请11/788,747又是申请于2006年8月30的申请号为11/512,715的美国专利申请的部分继续申请，而美国专利申请11/512,715又是申请于2006年3月8日的申请号为PCT/US06/008342的国际申请的部分继续申请，而国际申请PCT/US06/008342又是申请于2005年3月8日的美国专利申请11/075,827的部分继续申请，而申请11/075,827又是申请于2001年10月19日的申请号为10/042,126的美国专利申请的部分继续申请。本申请要求申请于2005年3月4日的，当前的申请号为11/072,685，名称为“Miniature Endoscope With Imaging Fiber System”的美国专利申请为优先权。上述申请的全部内容在此被并入作为参考。

背景技术

内窥镜能够使得对腔内组织结构进行可视化检查。在医疗领域中，内窥镜的使用可以允许为了治疗而检查器官、查看手术部位、对组织进行取样或方便安全地操纵其它手术仪器。

举例来说，腹腔镜被专门用于检查腹部中器官。腹腔镜典型地包括用于照明待被检查区域的光管、至少一个用于聚焦和传递被照明对象的图像的透镜组件、以及用于全部组件的壳体，该壳体被构造成在外科手术期间对组织的损害减少到最小。光管可以包括用于照明部位的光纤元件。腹腔镜壳体包括能够被插入到体腔中的远端截面和近端截面，所述的近端截面可以包括手柄，使用者握着这个手柄可以将远端定位在手术部位的附近。

现有的内窥镜可以包括成像装置，诸如光电耦合装置(CCD)。这个装置可以捕获正在被查看的对象的图像，并将它传送给显示装置，比如监视器。对内窥镜系统的操作特征及工艺性的提高有着持续的需求，以及改善成像能力和减少对患者的危险。

发明内容

本发明是涉及一种具有改进稳定性、分辨率和视野的小直径的成像探针或内窥镜。在本发明优选的实施方案中，包括一次性护套的探针的远端可以在检查中被插入到组织中。探针具有少于3毫米的直径，而且优选的是少于2毫米的直径，以减少在插入点上产生的外伤，并从而提供到部位的路径，否则对于内窥镜工序来说是无法接近的。

在优选的实施方案中，内窥镜具有将来自远端的图像传递到近端的光纤波导。透镜系统被布置在光纤波导的远端处。成像装置被光学耦合到光纤波导的近端上。护套围绕光纤波导延伸，所述的护套包括照明纤维。尽管优选的实施方案利用具有2mm或更少的外径的探针和护套组件，但是一些应用也适合具有大量成像纤维的较大直径的仪器以提供更高分辨率的图像。这些应用可以利用在2-4mm范围内的外径。

在一个实施方案中，透镜系统具有第一透镜元件、第二透镜元件和孔径光阑。透镜系统将光从目标上的任何给定位置上耦合到众多光学纤维上，这样光的数值孔径的作为关于透镜系统的纵向轴的角度的函数而变化。这样就提供了与纤维孔径更加有效的连接。这点可以通过使用非远心透镜系统来实现。

透镜系统的一个优选的实施方案包括一对透镜和孔径光阑。所述的透镜被定以形状来改善远端透镜外围周围的光的收集。这样就提供了横贯装置整个视野的清楚的图像。所述的孔径光阑被如此定位以提供与纤维阵列有效的连接。

成像装置可以是电耦合装置(CCD)、CMOS成像装置或其他具有二维阵列像素元件的固态成像传感器。成像传感器被安装在手柄组件中的电路板上。传感器可以捕获正在被观察的目标的图像，以及安装在电路板上的图像处理电路将图像数据通过视频电缆传递给计算机以进行存储、处理和/或显示。

微型内窥镜系统可以被用于，举例来说，整形外科、风湿免疫疾病(rhematologic)、一般的腹腔镜手术、妇产科或耳、鼻和喉程序，小的和大的关节，心脏、肿瘤、肺、胸部、大脑、GI和兽医的应用。尽管很多应用要求很小的直径以减少损伤，但是一些应用可以适应较大的尺寸。探针可以包括位于护套中或者位于成像探针中的敞开通道以插入其他手术器件以便于用液体冲洗部位、将光或其它能量源引导到治疗部位上、或者移出组织样本。