多角度后视内窥镜以及操作其的方法技术

一种后视内窥镜包括刚性段，所述刚性段具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔。所述刚性段具有纵向长度并且限定了纵轴(LAR)。所述内窥镜还包括：柔性段，所述柔性段具有近端和远端，其中，所述近端被耦合到所述刚性段的所述第二端；以及成像单元，所述成像单元具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔，所述成像单元的所述第二端被耦合到所述柔性段的所述远端。所述内窥镜的物镜组件包括位于所述成像单元的所述腔内的互补多带带通滤波器(CMBF)对。所述CMBF对穿过其中的经准直的图像射线进行滤波，从而输出经滤波的图像射线。相机或探测器接收所述经滤波的图像射线，并形成对应的视频信息以用于立体成像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多角度后视内窥镜以及操作其的方法相关申请的交叉引用本申请要求2011年9月27日递交的美国临时专利申请序列号61/539842的权益，在此通过引用将其整体并入本文。本文描述的专利技术是在NASA合同下的工作的执行中做出的，并且受公法96-517(35USC202)的规定，其中，订约人已选择保留标题。此外，在此通过引用将以下专利或专利申请中的每个整体并入本文：(1)Shahinian的题为“RemoteManipulatorwithEyeballs”的美国专利No.7601119B2，其于2006年4月25日递交，并于2009年10月13日发布；(2)Manohara等人的题为“EndoscopeandSystemandMethodofOperationthereof”的美国专利申请公开No.2009/0187072Al，其于2008年12月18日递交；(3)Shahinian等人的题为“StereoImagingMiniatureEndoscopewithSingleImagingChipandConjugatedMulti-BandpassFilters”的美国专利申请公开No.2011/0115882Al，其于2010年11月15日递交；以及(4)美国专利申请序列号13/628788，其于2012年9月27日递交，并且被公开为Shahinian等人的美国专利申请公开No.，其要求2011年9月27日递交的题为“ProgrammableSpectralSourseandDesignToolfor3DImagingUsingComplementaryBandpassFilters”的美国临时专利申请序列号61/539808的优先权。
本系统一般涉及医学成像系统，并且更具体地涉及能够提供前视图和后视图的具有可调节视角的内窥镜观看系统，以及其操作方法。
技术介绍
微创流程能够包括手术和其他流程，其通常比传统的开放流程(例如开放手术)侵入性更小。典型的微创手术(MIS)流程通常涉及操纵能够通过开口或切口插入的一个或多个内窥镜设备以及内窥镜等，以观察手术区(或场)。在微创内窥镜(例如腹腔镜)手术流程期间，外科医师通常利用内窥镜观看手术场，并由此采集在手术场中的解剖结构的清晰视图。由于微创手术通常是通过小的开口或切口执行的，因此外科医师不能直接观看手术场，而必须依赖内窥镜以提供手术场的图像。由于内窥镜所穿过的小的开口或切口通常约为硬币大小，因此内窥镜在手术场内的操作范围通常受限。此外，由于大多数内窥镜通常提供与后视图相对的向前视线图像，外科医师可能不得不在微创手术流程期间依赖对手术场的妥协视图。相对于内窥镜，这些设备通常落入两种类型：固定(或刚性)型和柔性型。固定型通常包括固定体部分，并且柔性型通常包括柔性体部分。关于典型的固定型内窥镜，在该类型的内窥镜上的观看部分(其被用于获得实时图像)仅提供与后视图(例如朝向内窥镜的把手侧的视图)相对的前视图。因此，典型的固定型内窥镜仅能够提供操作场的前视图。因此，为了获得手术场的后视图，可能需要将另一内窥镜插入另一切口。然而，做出另一切口可能并不总是可能的，并且也可能对患者以及对正被执行的手术流程有不利影响。例如，可能难以或不可能使用第二固定型内窥镜，以在颅手术期间获得后视图。此外，常规的柔性内窥镜可能不太适合颅手术，因为它们通常仅能提供大半径弯曲。此外，关于柔性型内窥镜，尽管能够操纵该内窥镜以移动观看部分，但难以确定观看部分位于何处以及观看部分指向的方向。因此，难以确定柔性型内窥镜的观看取向，并因此难以确定相对于手术场的空间取向。此外，尽管能够操纵常规柔性型内窥镜以形成弯曲，但这些弯曲为大半径弯曲，并且不太适合颅MIS流程。因此，柔性型内窥镜可能不适用于在手术期间观看手术场。
技术实现思路
因此，需要能够提供手术场的后视图的内窥镜。本专利技术的系统、方法、装置和设备(后文指系统，除非上下文另有指示)的一个目的是克服常规系统和设备的缺点。根据一个示例性实施例，一种医学成像系统可以包括内窥镜，所述内窥镜包括：具有相对的第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的开口的刚性段，所述刚性段限定了纵轴；把手部分，其被耦合到所述刚性段的第一端，并且具有适合由用户抓握的第一剪刀型把手和第二剪刀型把手；以及底座部，其具有图像捕获设备，所述底座部位于所述刚性段的所述第二端并且被耦合到所述剪刀型把手的第一把手，使得所述剪刀型把手中的一个相对于所述剪刀型把手中的另一个的位移引起图像捕获设备的观看方向的改变。除了或代替在所述内窥镜的近端处的剪刀型把手，可以使用任意其他合适的移动器件，例如操纵杆，其控制致动器以响应于操作者移动操纵杆而提供所述内窥镜的远端的移动。所述操纵杆可以在所述内窥镜的近端处和/或无线连接到所述内窥镜的致动器。根据本系统的一个方面，公开一种后视内窥镜，包括：刚性段，其具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔，所述刚性段具有纵向长度并限定了纵轴(LAR)；柔性段，其具有近端和远端，所述近端被耦合到所述刚性段的所述第二端；成像单元，其具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔，所述成像单元的所述第二端被耦合到所述柔性段的所述远端；物镜组件，其包括位于所述成像单元的所述腔内的互补多带(例如，三带)带通滤波器(CMBF)对，以对穿过其中的经准直的图像射线进行滤波，从而输出经滤波的图像射线；以及相机，其接收所述经滤波的图像射线，并形成对应的视频信息以用于立体成像。设想物镜组件可以包括第一透镜组，其中，由所述第一透镜组准直穿过所述CMBF对的所述经准直的图像射线。此外，穿过所述CMBF对的所述经准直的图像射线可以具有小于或等于阈值入射角(TAOI)值的最小入射角(AOI)。而且，所述TAOI可以具有为25度的值。此外，物镜组件还可以包括第二透镜组，所述第二透镜组接收来自所述CMBF对的所述经滤波的图像射线，并将所述经滤波的图像射线聚焦在成像平面上。而且，所述相机还可以包括在所述成像平面处的探测器阵列，所述探测器阵列探测被聚焦在所述成像平面上的所述经滤波的图像射线，并形成对应的立体图像信息。还设想CMBF对可以被形成在所述第二透镜组的透镜的表面上和/或被形成在位于所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的双孔径透镜上，其中，右孔径具有右CMBF并且左孔径具有左CMBF，其中，右CMBF为左DMBF的补充。根据本系统的另一方面，提供一种形成后视内窥镜以捕获对象的立体图像的方法，所述方法可以包括以下中的一个或多个动作：获得刚性段，所述刚性段具有第一端和第二端以及位于所述第一端与第二端之间的腔，所述刚性段具有纵向长度并且限定了纵轴(LAR)；将柔性段耦合到所述刚性段；将成像单元耦合到所述柔性段，所述成像单元具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔；放置物镜组件，所述物镜组件包括在所述成像单元的所述腔内的互补多带带通滤波器(CMBF)对，所述CMBF被配置为对入射在其上的图像射线进行滤波并输出对应的经滤波的图像射线；并且将具有传感器阵列的相机放置在所述腔中并放置到所述CMBF对的第一侧。所述方法还可以包括在所述透镜组件中并且关于所述CMBF的相对侧放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后视内窥镜，包括：刚性段，其具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔，所述刚性段具有纵向长度并且限定了纵轴(LAR)；柔性段，其具有近端和远端，所述近端被耦合到所述刚性段的所述第二端；成像单元，其具有第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的腔，所述成像单元的所述第二端被耦合到所述柔性段的所述远端；物镜组件，其包括位于所述成像单元的所述腔内的互补多带带通滤波器(CMBF)对，所述互补多带带通滤波器(CMBF)对用于对穿过其中的经准直的图像射线进行滤波，从而输出经滤波的图像射线；以及相机，其接收所述经滤波的图像射线，并形成对应的视频信息以用于立体成像，其中，所述成像单元在所述成像单元的成像器轴沿所述刚性段的纵轴时提供前视图，并且其中，所述柔性段包括两个链接，所述链接被配置为旋转从而使所述成像器轴变得平行于所述刚性段的所述纵轴，以提供与所述前视图相对的后视图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.27 US 61/539,8421.一种后视内窥镜，包括：刚性段，其具有第一端和第二端以及位于所述刚性段的所述第一端与所述第二端之间的腔，所述刚性段具有纵向长度并且限定了纵轴；柔性段，其具有近端和远端，所述近端被耦合到所述刚性段的所述第二端；成像单元，其具有第一端和第二端以及位于所述成像单元的所述第一端与所述第二端之间的腔，所述成像单元的所述第二端被耦合到所述柔性段的所述远端；物镜组件，其包括位于所述成像单元的所述腔内的互补多带带通滤波器对，所述互补多带带通滤波器对用于对穿过其中的经准直的图像射线进行滤波，从而输出经滤波的图像射线；以及相机，其接收所述经滤波的图像射线，并形成对应的视频信息以用于立体成像，其中，所述成像单元在所述成像单元的成像器轴沿所述刚性段的所述纵轴时提供前视图，并且其中，所述柔性段包括两个链接，所述两个链接被配置为旋转从而使所述成像器轴变得平行于所述刚性段的所述纵轴，以提供与所述前视图相对的后视图，其中，所述物镜组件还包括第一透镜组，其中，穿过所述互补多带带通滤波器对的所述经准直的图像射线是被所述第一透镜组准直的，其中，所述物镜组件还包括第二透镜组，所述第二透镜组接收来自所述互补多带带通滤波器对的所述经滤波的图像射线，并将所述经滤波的图像射线聚焦在成像平面上，其中，所述互补多带带通滤波器对被形成在所述第二透镜组的透镜的表面上。2.如权利要求1所述的后视内窥镜，其中，穿过所述互补多带带通滤波器对的所述经准直的图像射线具有小于或等于阈值入射角值的最小入射角。3.如权利要求2所述的后视内窥镜，其中，所述阈值入射角值为25度。4.如权利要求1所述的后视内窥镜，其中，所述相机还包括在所述成像平面处的探测器阵列，所述探测器阵列探测被聚焦在所述成像平面上的所述经滤波的图像射线，并且形成对应的立体图像信息。5.一种形成后视内窥镜以捕获对象的立体图像的方法，所述方法包括以下动作：获得刚性段，所述刚性段具有第一端和第二端以及位于所述刚性段的所述第一端与所述第二端之间的腔，所述刚性段具有纵向长度并且限定了纵轴；将柔性段耦合到所述刚性段；将成像单元耦合到所述柔性段，所述成像单元具有第一端和第二端以及位于所述成像单元的所述第一端与所述第二端之间的腔；放置物镜组件，所述物镜组件包括在所述成像单元的所述腔内的互补多带带通滤波器对，所述互补多带带通滤波器对被配置为对入射在其上的图像射线进行滤波，并输出对应的经滤波的图像射线；将具有传感器阵列的相机放置在所述成像单元的所述腔中并且放置到所述互补多带带通滤波器对的第一侧；在所述物镜组件中并且关于所述互补多带带通滤波器对的相对侧放置第一透镜组和第二透镜组，其中，所述第一透镜组被配置为准直穿过其中的图像射线，并将经准直的图像射线提供给所述互补多带带通滤波器对；并且在所述第二透镜组的透镜的表面上形成所述互补多带带通滤波器对，其中，所述成像单元在所述成像单元的成像器轴沿所述刚性段的纵轴时提供前视图，并且其中，所述柔性段包括两个链接，所述两个链接被配置为旋转从而使所述成像器轴变得平行于所述刚性段的所述纵轴，以提供与所述前视图相对的后视图。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一透镜组被配置为使得所述经准直的图像射线具有小于或等于阈值入射角值的最小入射角。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述阈值入射角值为25度。8.如权利要求5所述的方法，其中，所述第二透镜组被配置为：接收从所述互补多带带通滤波器对输出的所述经滤波的图像射线；并且将所述经滤波的图像射线聚焦在所述相机的所述传感器阵列上。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述相机被配置为处理被聚焦在所述传感器阵列上的所述经滤波的图像射线，并形成对应的立体图像信息。10.一种形成后视内窥镜以捕获对象的立体图像的方法，所述方法包括以下动作：获得刚性段，所述刚性段具有第一端和第二端以及位于所述刚性段的所述第一端与所述第二端之间的腔，所述刚性段具有纵向长度并且限定了纵轴；将具有近端和远端的柔性段的...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·K·沙希尼安，M·J·希恩，H·玛诺哈拉，J·M·曼德里，R·J·科尔尼茨基，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US