扫描内窥镜制造技术

一种可服从刚性或柔性方式的扫描内窥镜，使光束扫过视场，收集由扫描光束散射的光，检测散射的光，并且产生图像。该内窥镜可以包括一个或多个容纳控制器、光源和检测器的箱体；及可分离的容纳扫描机构的尖端。光源可以包括将它们的输出组合成多色束的激光发射器。可以发射紫外或者红外波长的光以产生超光谱图像。检测器可被置于远端或者近端位置，使收集的光通过光纤传送到该检测器。可以组合多个扫描元件以产生立体图像或者其他成像形式。该内窥镜可以包括润滑剂输送系统，使其便于穿过体腔并且减少对病人的损伤。成像部件特别精巧，在一些实施例中是由ＭＥＭＳ扫描器和光纤构成，有助于安置在诸如工作通道、润滑液出口等其他尖轮廓之间的间隙中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及扫描束系统，特别涉及使用扫描束成像的内窥镜和腹腔镜。
技术介绍
本申请基于2003年6月23日提交的临时专利申请号为60/482,376、专利技术人为威克劳夫(Wiklof)等、题为“扫描内窥镜”的申请提出，并以该申请日要求优先权。视频内窥镜和腹腔镜从20世纪80年代开始得到普遍的应用。腹腔镜是可用于最低限度的侵入性手术的硬质装置。典型意义上地，腹腔镜使用一个其近端外部接口含有一个数字照相机的手柄。该数字照相机通过一个探入患者体腔的，内部排列着一系列首尾相连的棒状透镜的管子来采集视频图像。照相机通过电线将信号传送到通常包括一台显示器的控制台。同样典型地安置在控制台上的是通常为氙气灯的光源。光源通过与其耦合的光纤给手柄传送光线。然后光线又经过在腹腔镜的管子里通过的光纤进入体腔。通常，光纤的末端在管子的末端呈同心圆状，或者在管子外端形成部分弧形。在使用时，经过调节照明源强度，可在视频监视器给出适当亮度的图像。内窥镜是典型的可弯曲装置，可用于诊断或其他程序。现代的内窥镜(和一些腹腔镜)使用末端尖顶数字照相机采集光信号，并将之转换为电信号，然后将电信号通过可弯曲的管子送到手柄。该信号随后传送到控制台进行显示，该操作与腹腔镜的操作方式相似。除了照明光纤通常在照相机镜头两侧的一对孔径处终止外，照明源以与腹腔镜相似的方式送到体腔。除了可用于将内窥镜尖顶对准临床医生希望观察或推进该管子的方向的操控装置以外，内窥镜通常还包括灌入通道和工作通道。内窥镜和腹腔镜可以是末视的或者侧视的。在末视装置中，视场直接定位在装置末端的前方。侧视装置的视场位于偏离管子末端轴向70°或者其他角度的位置。该视场根据应用可有不同的变化。例如，结肠镜(一种用于检查结肠的内窥镜)通常具有140°对角线视场角，而腹腔镜的对角线视场角接近70°。器械可以通过许多内窥镜的工作通道。镊子和其他装置经改进可穿过工作通道的内径而进入体腔，使临床医生可以用它们来取得组织样本等。在腹腔镜检查领域，一般是通过单个微切口将器械引入程序。通常器械也跟腹腔镜一样通过套针或是套环，以将切口排成列，防止包扎不当或损伤并保持封口。腹腔镜和内窥镜都可使用象素化传感器阵列如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)装置。在象素化成像器中，每个象素对应着阵列的一个元件，而每个元件以选定的采样间隔从视场的共轭点接受光能。每个元件将光信号转化为与其共轭点的亮度成比例的电信号。今天的数字内窥镜和腹腔镜可能遇到图像质量和动态范围受限的问题，并经常表现出其它不如意的常见后果。尤其在末端成像系统中，直径限制已经成为提高解析度的普遍阻碍。
技术实现思路
本专利技术多方面涉及扫描束成像系统，特别涉及扫描束内窥镜、腹腔镜及其他用于从相对不易达到的地方采集图像的成像装置。在许多方面也可用于其他扫描或者扫描束成像装置包括小型条形码成像器、内孔窥视仪、机器视觉照相机等。本专利技术在很多方面也适用于医学和非医学领域内的刚性和弹性应用。在许多情况下，术语“内窥镜”和“腹腔镜”可互换地使用，并可理解为较宽范围内的特殊器械，包括胃窥镜，肠窥镜，S状结肠镜，结肠镜，喉镜，鼻腔镜，气管镜，十二指肠镜，胆总管镜，肾镜，膀胱内部检验镜，子宫镜，腹腔镜，关节内窥镜等等。在本专利技术的某个典型实施例中，多个彩色光源，例如窄光谱的光源相结合实际上形成白光。该白光通过一条或多条光纤传送到末端尖顶形成光束，由该光束对视场(FOV)进行扫描。至少一部分被FOV反射、散射、折射，或其他扰动的光线经采集后转换为电信号。将光束的位置和收集到的光的数量信息进行结合就形成了数字图像。根据某个可选实施例，有关光束位置的信息取决于图像本身。根据一个典型实施例，彩色光源可以是红色、绿色、蓝色的激光、发光二极管或者其他装置。根据另一典型实施例，具有不同特性的多种数目的光源可以被结合来形成扫描束。例如，一对彼此只有几个纳米波长差别的红色光源可以用于提高对于红色物体的分辨力。在另一个例子中，波长分布在红光、绿光和蓝光之间的光源可被用于建立具备四个、五个、六个，甚至更多色域信道的系统。另一个例子中，波长在红外线、紫外线或者之外的光源可被合成为可扩展的光谱系统。根据其它典型实施例，具有治疗特性的光源可用于医疗。例如，高能红外线可用于烧灼，紫外线可用于激活向光性的药物等。窄波长光源结合后可用来避免曝光于不需要的波长的光下，比如向光性的药物或者光诊断化学制品普遍使用时，仅希望它们在特定波长位置被激活。治疗束可由医师或者远程专家选择性地激活，或者也可以基于其图像特性自动进行激活。它们可在整个视场，视场的某部分，或者视场中特别的、少数视点区域里被激活。根据其它典型实施例，多个光源可以合成为本身彩色不平衡的光束。在这种例子中，图像可以电子方式实现彩色平衡。根据其它的典型实施例，不必使用多个彩色光源，但是最好相关地使用一个或多个宽带光源。根据某些实施例，光束同心地通过扫描镜的中央，由第一反射镜反射后，回到扫描镜，以扫描整个视场。这个同心束的路径很有用，比如可用于减小成像末梢的尺寸。束的偏振特性和第一反射镜可操控或者选择使得信号强度最大化，并使得偏离视场的光线最小化。根据可选的实施例，即使偏振不匹配，但用半透明反射镜仍可将部分光线返回反射镜。光束中的光线可以被视场表面散射、传送、吸收、和/或反射，并可能遇到多个通过体腔的传播路径。部分如上述方式传输的该光线被聚集于一个或多个采集点。这个或这些采集点可能包含非成像采集和检测装置，例如设置于末端的光电二极管。可选地，该采集装置可以包含光纤，用于采集光线并传送到远端的检测单元，该检测单元可将光线转换为电信号以便进一步处理。例如，这些采集光纤可以圆周型排列于扫描仪组件的外围。可选地，光线可以由扫描镜再次扫描并且以反聚焦或共焦的方式聚集。另一种选择是，采集光纤可以贯穿顶端排列在灌入通道和工作通道等之间的间隙。还有一种选择是，可将分离的采集光纤插入体腔，如以工具的形式，套管针或其他装置远距离地从成像端采集分散的光线。再一种选择，将顶端至少制成部分透明，以增加可收集光线的面积。根据某些典型实施例，所述内窥镜或者腹腔镜，可以用设置于手柄上的光源和/或检测器。根据可选的典型实施例，内窥镜或者腹腔镜可以包括含有光源和/或检测器的控制台。光线可以通过一个连接器传输到或者从光纤和控制台传出，所述连接器可以包括电子连接，用于提供动力以及监控扫描器、为手柄提供显示信号、控制系统的操作等。根据典型实施例，扫描器可以是MEMS扫描器，其可使用例如渐进扫描模式或者双边正弦扫描模式。在某些实施例中，扫描器由磁场驱动进行操作。在其它可选的实施例中，扫描器可由静电驱动，也可由静电与磁场组合方式驱动，或者由其他共知的装置，如压电或者双压电晶片元件驱动。所述MEMS扫描器可以是大体积微机械MEMS扫描器、表面微机械装置，或者是本领域共知的其他类型。反射镜的表面可以是平的，或者可选择地包含光学功率以帮助束成形。根据有些典型实施例，所述视场受驱动信号的振幅控制，较小的振幅信号产生稍小的角度偏移因而视场较小，而较大的振幅信号产生较大的角度偏移因而视场较大。根据某个典型的实施例，束校准或聚焦装置，例如一个或以上的透镜、反射镜、光圈和抛光的光纤端面，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描光束成像器，包括：照明装置，可产生偏振光；照明光纤，具有近端和远端，近端对准以接收来自所述照明装置的光，所述照明光纤可将光从它的近端传输至远端；扫描器，可将来自所述照明光纤的远端的光导引越过视场；起偏 器，其对于来自所述照明装置的光横向极化；至少一根检测光纤，与所述照明光纤分离，所述的至少一根检测光纤具有远端和近端，该所述的至少一根检测光纤的远端处于通过所述起偏器从视场接收至少部分导引光的位置；和至少一个光检测器，位于从所述至少一 根检测光纤的近端接收光的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗A维克勒夫，马利克I阿姆贾德，约翰R刘易斯，弗兰克B梅廷，克里斯琴SL赖尔森，徐建华，克拉伦斯T泰格林，
申请(专利权)人：微视公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]