專利名稱：確定焦距的透明內(nèi)窺鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用設(shè)備，更具體地涉及微型現(xiàn)場成像裝置和所述裝置的操作方 法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地涉及內(nèi)窺鏡檢查的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及改善的內(nèi)窺鏡檢查 成像和導(dǎo)管成像。小型成像裝置在醫(yī)療診斷和治療應(yīng)用中已變得特別有用。以前只有通過外科手術(shù) 才能看見的人體解剖部分現(xiàn)在能通過微創(chuàng)導(dǎo)管看見，前提是能夠制造小到足以看見目標(biāo)解 剖結(jié)構(gòu)的成像裝置。人們已發(fā)現(xiàn)了很小的成像裝置的其它用途。例如，此類裝置可能是監(jiān)視應(yīng)用、對裝 置內(nèi)的條件和功能的監(jiān)控以及如航空航天領(lǐng)域中存在的對尺寸和重量要求高的成像需求 中等使用和希望的。雖然本發(fā)明適用于前述領(lǐng)域以及另外的領(lǐng)域，但可以使用醫(yī)療成像應(yīng)用來有利地 說明本發(fā)明的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。很久以來人們便希望在小口或管腔空間的遠(yuǎn)端在生物、尤其是人 的解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的部位處提供成像。為此目的人們開發(fā)出了各種類型和子類型的內(nèi)窺鏡。成像技術(shù)中的一個(gè)顯著進(jìn)步是單個(gè)構(gòu)件尺寸的不斷縮小。目前，電荷耦合器件 (CXD)、例如微型照相機(jī)能夠被制造成配合在尺寸接近幾個(gè)線束的導(dǎo)管的端部上。透鏡、光 纖和微型外科手術(shù)設(shè)備也能夠以微型尺寸制造。然而，這些裝置雖然實(shí)用并且越來越有效， 但是會很難定位以適當(dāng)?shù)厥鼓繕?biāo)組織的小區(qū)域成像。例如，很小的癌細(xì)胞趨向于在肺的較大呼吸管內(nèi)開始。它在早期可能僅影響少數(shù) 細(xì)胞，覆蓋不過20-40微米跨度的距離。由于在癌細(xì)胞快速生長并變得相當(dāng)大之前在該早 期對該問題進(jìn)行成像和診斷是有利的，所以重要的是能夠接近、定位這些小區(qū)域并使其成 像。如果能夠找到這些位置并且成像裝置能夠被適當(dāng)?shù)囟ㄎ?、聚焦和成像，則高分辨率的 成像能夠有效地顯示出這些細(xì)胞。在例如小癌細(xì)胞的情形中——其中細(xì)胞群位于大通道 中——該過程更為復(fù)雜。雖然可為該程序使用更大的內(nèi)窺鏡，但小導(dǎo)管會明顯減小對患者 的創(chuàng)傷和束縛。目前，要求使用者以反復(fù)試驗(yàn)的方式前后、左右地反復(fù)移動小導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡 以在微型照相機(jī)的焦距內(nèi)獲取目標(biāo)區(qū)域。通常，該過程得到的圖像沒有完全對焦(焦距對 準(zhǔn)，準(zhǔn)確對焦)并可能難以進(jìn)行診斷。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)意識到，開發(fā)一種能夠容易、有效地定位以使目標(biāo)物體能被基本上聚焦地成 像的導(dǎo)管是有利的。簡而言之，一般而言，本發(fā)明涉及一種構(gòu)造成使物體基本上對焦地成像的導(dǎo)管。成 像裝置被布置在導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上。成像裝置具有位于成像裝置前方的有效焦平面。導(dǎo)管還包 括透明焦點(diǎn)儀/焦距確定裝置(focalinstrument)，該透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位在成像裝 置的有效焦平面處以使與透明焦點(diǎn)儀的外邊界接觸的物體能夠基本上對焦地成像。


從以下結(jié)合附圖的描述和所附權(quán)利要求將顯見本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖 僅示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例，因此不應(yīng)認(rèn)為它們限制了本發(fā)明的范圍。可容易地理解的 是在附圖中大體描述和示出的本發(fā)明構(gòu)件可按大量不同的構(gòu)型布置和設(shè)計(jì)。但仍將通過 使用附圖來更加具體和詳細(xì)地描述和說明本發(fā)明，在附圖中圖1是按照本發(fā)明的原理的示例性導(dǎo)管的示意圖；圖加是圖1的導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2b_2d是圖1的導(dǎo)管的另外的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖北-北是圖1的導(dǎo)管的另外的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖4是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、具有用于定位成像裝置的能膨脹的囊的導(dǎo)管 的示意圖；圖5是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、具有作為透明焦點(diǎn)儀的能膨脹的囊的示例性 導(dǎo)管的示意圖；圖6a和6b是圖4的導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖6c和6d是圖4的導(dǎo)管的又一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖7a和7b是圖5的導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖8是圖加的成像裝置的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、使用導(dǎo)管進(jìn)行成像的方法的流程圖?，F(xiàn)將參考所示的示例性實(shí)施例，并且文中將使用具體的語言來描述示例性實(shí)施 例。但是應(yīng)理解，不應(yīng)由此對本發(fā)明的范圍形成限制。
具體實(shí)施例方式以下對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明參照附圖，附圖形成所述說明的一部分 并通過圖解示出可實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例。雖然足夠詳細(xì)地描述了這些示例性實(shí)施例 以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以實(shí)現(xiàn)其它實(shí)施例并且可 在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明作出各種更改。因而，以下對圖1至9所 示的本發(fā)明實(shí)施例的更詳細(xì)的說明并非旨在限制本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，而只是為了說明 并足以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。因此，本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求限定。通過參照附圖將最好地理解以下的詳細(xì)描述和本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的 元件和特征在各附圖中均由附圖標(biāo)記表示。在對本發(fā)明的描述和權(quán)利要求中使用以下術(shù)語。單數(shù)形式的“一”和“所述”也包括復(fù)數(shù)表述，除非在上、下文中明確指出不是這樣。因此，例如，“一照相機(jī)裝置”的表述包括一個(gè)或多個(gè)此類的照相機(jī)裝置，而“一能膨脹的囊” 的表述包括一個(gè)或多個(gè)此類能膨脹的囊。如文中所用，“導(dǎo)管”是指設(shè)計(jì)成在生物的解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)或在其它存在成像、監(jiān)視或 其它需要的適當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行成像的各種導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)中的任一種。在一個(gè)實(shí)施例 中，導(dǎo)管可包括具有用于以高分辨率對很小的部位進(jìn)行成像的GRIN透鏡和SSID芯片的微 型導(dǎo)管。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的，也可以結(jié)合其它成像系統(tǒng)。如文中所用，“有效焦平面”或主焦平面是指在照相機(jī)/成像裝置前方的前部位置， 物體在該位置基本上銳(強(qiáng)、準(zhǔn))聚焦或“對焦”。該位置不應(yīng)當(dāng)是空間中的單個(gè)點(diǎn)，該焦點(diǎn) 應(yīng)當(dāng)是指成像裝置可以在其中使物體基本上對焦地成像的二維或三維區(qū)域。如果光照條件 合適，與照相機(jī)相距該距離成像的物體能夠具有比在更近或更遠(yuǎn)的距離成像的物體更高的 分辨率和更高的清晰度。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，該有效焦平面隨不同的照相機(jī)和成像裝 置變化。如文中所用，“成像裝置”是指各種導(dǎo)管和內(nèi)窺鏡檢查成像裝置、照相機(jī)系統(tǒng)、纖維 束(fiber bundles)和本領(lǐng)域中公知的其它此類裝置中的任一種。例如，如下面將更詳細(xì) 地描述的，成像裝置可包括具有成像陣列和透鏡的SSID。如文中所用，示例性實(shí)施例中的“固態(tài)成像裝置”或SSID總體上包括用于獲取圖 像數(shù)據(jù)的成像陣列或像素陣列，還可包括與成像陣列電聯(lián)接的導(dǎo)電襯墊，所述導(dǎo)電襯墊有 利于它們之間的電連通。在一個(gè)實(shí)施例中，SSID可包括其中制造有特征結(jié)構(gòu)的硅或其它 半導(dǎo)體基板或非晶硅薄膜晶體管(TFT)。在另一實(shí)施例中，SSID可包括涂覆有半導(dǎo)體材料 的非半導(dǎo)體基板或其它相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。所述特征結(jié)構(gòu)可包括成像陣列、導(dǎo)電襯墊、微量金屬 (metal trace)、電路等。也可以為期望應(yīng)用設(shè)置其它的集成電路構(gòu)件。然而，無需設(shè)置所 有這些構(gòu)件，只要存在獲取可視數(shù)據(jù)或光子數(shù)據(jù)的裝置以及發(fā)送該數(shù)據(jù)以提供可視圖像或 圖像再現(xiàn)的裝置即可?！癎RIN透鏡”或“梯度折射率透鏡”是指一種具有沿徑向從中心光軸向透鏡外徑變 化的折射率的特制透鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，這種透鏡可構(gòu)造成柱形，其中光軸從第一平面 (端面)延伸至第二平面。因此，由于從光軸起沿徑向方向的不同折射率，這種形狀的透鏡 可模擬形狀更加常規(guī)的透鏡的效果。在一個(gè)實(shí)施例中，將這種透鏡稱為GRIN棒透鏡。然而， 可設(shè)想到在此使用其它適當(dāng)?shù)腉RIN透鏡系統(tǒng)。如文中所用，為了方便可在一公共的列表中列出大量的產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)元件、組成元件 和/或材料。然而，這些列表應(yīng)解釋為列表的每個(gè)部件都被獨(dú)立地視為分離的、唯一的部 件。因此，在無相反說明的情況下，此類列表中的單個(gè)部件不應(yīng)僅由于被列在公共的組中而 被解釋為同一列表的任何其它部件的實(shí)際等同物。參考圖1，本發(fā)明實(shí)施為總體上以100示出的導(dǎo)管，其包括成像裝置和在導(dǎo)管的遠(yuǎn) 端聯(lián)接到導(dǎo)管的透明焦點(diǎn)儀102。透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位在成像裝置的有效焦平面處。 如圖所示，該透明焦點(diǎn)儀的外邊界可被定位成與身體組織104接觸使得身體組織能夠被置 于為成像而“對焦”的位置。由于目標(biāo)身體組織可能位于比較大的身體通道內(nèi)并且導(dǎo)管比較小，如圖1所示， 所以，例如在很大的身體通道的自由空間內(nèi)，經(jīng)常難以將導(dǎo)管100定位在適當(dāng)位置以能夠 將目標(biāo)區(qū)域定位成相對于照相機(jī)“對焦”。然而，由于導(dǎo)管系統(tǒng)的性質(zhì)，在沿彎曲的身體通道和空穴引導(dǎo)時(shí)導(dǎo)管的遠(yuǎn)端與身體組織頻繁接觸。當(dāng)沿身體通道例如肺、靜脈或胃腸(GI)系 統(tǒng)引導(dǎo)半柔性導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管的遠(yuǎn)端在被引導(dǎo)過彎角時(shí)一般會與這些通道的外緣接觸。在這 些接觸點(diǎn)處，具有透明焦點(diǎn)儀的導(dǎo)管能夠以詳細(xì)和精確對焦的方式使這些通道的外壁有效 地成像。成像裝置可包括各種照相機(jī)和透鏡裝置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，成像裝置可包 括SSID芯片132和GRIN棒透鏡130，如圖8所示。SSID可包括其中制造有特征結(jié)構(gòu)的硅 或其它半導(dǎo)體基板或非晶硅薄膜晶體管(TFT)。在另一實(shí)施例中，SSID可包括涂覆有半導(dǎo) 體材料的非半導(dǎo)體基板或其它相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。可在其中制造出包括成像陣列134、導(dǎo)電襯墊 (未示出)、微量金屬(未示出)、電路(未示出)等的特征結(jié)構(gòu)。關(guān)于導(dǎo)電襯墊，在導(dǎo)電襯 墊與控制裝置(umbilical)或?qū)Ч荏w的導(dǎo)線之間的連接可以通過釬焊、引線接合/絲焊、凸 點(diǎn)焊、共晶接合/共晶焊、電鍍和導(dǎo)電環(huán)氧樹脂進(jìn)行。然而，在電氣控制裝置與導(dǎo)電襯墊之 間不具有引線接合的直接焊接連接是優(yōu)選的，因?yàn)槠淠軌蛟陔姎膺B接斷開風(fēng)險(xiǎn)更小的情況 下實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)向性。在一個(gè)實(shí)施例中，控制裝置的導(dǎo)線能夠?yàn)镾SID提供電力、接地、時(shí)鐘 信號和輸出信號。也可以為期望的應(yīng)用設(shè)置其它集成電路元件，例如發(fā)光二極管(LED)，以 便為GRIN棒透鏡周圍的區(qū)域提供光。無需設(shè)置所有這些元件，只要存在獲取和發(fā)送可視數(shù) 據(jù)的圖像裝置以及某些設(shè)置成將獲取和發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置連接到可視數(shù)據(jù)信號處理器上的 裝置即可。還可以設(shè)置其它元件，例如控制裝置、殼體、適配器、多功能引導(dǎo)裝置等，盡管它 們在圖8中未示出。SSID 132可以是任何固態(tài)成像裝置，例如(XD、CID或CMOS成像裝置。 同樣，GRIN棒透鏡130可在彎曲表面上被涂覆有不透明涂層以防止光在距SSID最遠(yuǎn)端的 平面以外處進(jìn)入透鏡。類似的微照相機(jī)組件的操作和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的其它原理可在美國專利申 it No. 10/391, 489、No. 10/391, 490、No. 11/292, 902 和 No. 10/391, 513 中找到，這些申請皆 整體并入本申請中作為參考?，F(xiàn)參考圖h_3b，其中示出按照本發(fā)明原理的透明焦點(diǎn)儀的不同實(shí)施例。導(dǎo)管100 包括成像裝置106。透明焦點(diǎn)儀102聯(lián)接到照相機(jī)，例如，透明焦點(diǎn)儀可如圖2a-2b所示地 聯(lián)接到成像裝置，或如圖2c-;3b所示地聯(lián)接到導(dǎo)管體。透明焦點(diǎn)儀構(gòu)造成其外邊界定位成 距離大致等于從成像裝置到成像裝置的有效焦平面的距離。該距離以103表示。由于不同的照相機(jī)系統(tǒng)可具有不同的視角，所以該透明焦點(diǎn)儀可分別具有不同的 形狀、輪廓、長度和其它此類特性。圖的示例性實(shí)施例旨在作為實(shí)例進(jìn)行展示，并非 旨在包括可能的透明焦點(diǎn)儀的所有類型、形狀或尺寸。透明焦點(diǎn)儀102可以是中空隔離結(jié)構(gòu)、實(shí)心隔離結(jié)構(gòu)、能膨脹的或膨脹的囊或其 它此類對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見的裝置。隔離結(jié)構(gòu)可由玻璃或透明聚合物組成， 所述透明聚合物包括普通透明塑料例如聚苯乙烯、聚碳酸酯或PET。在單個(gè)導(dǎo)管上可設(shè)置多個(gè)成像裝置106，如圖3a_;3b所示。因此，透明焦點(diǎn)儀102可 構(gòu)造成使其外邊界位于每個(gè)成像裝置的有效焦平面處。當(dāng)執(zhí)行特定的內(nèi)窺鏡檢查程序時(shí)， 包括能夠沿側(cè)向成像的成像裝置可能是有利的。通常，導(dǎo)管裝置對導(dǎo)管體的柔性有限制，這 便限制了裝置在處于小而狹窄的通道內(nèi)時(shí)轉(zhuǎn)彎和面向側(cè)向物體的能力。由此，通過分別包 括面向一個(gè)或多個(gè)側(cè)向方向的成像裝置以及一個(gè)或多個(gè)透明焦點(diǎn)儀，可以沿身體的狹窄通 道向下引導(dǎo)導(dǎo)管同時(shí)使身體通道的壁“對焦”地成像。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)管100可包括本領(lǐng)域中公知的轉(zhuǎn)彎裝置。該轉(zhuǎn)彎裝置(未示出)可輔助將導(dǎo)管引導(dǎo)到身體的目標(biāo)區(qū)域并使導(dǎo)管遠(yuǎn)端——包括成像裝置106和透明焦點(diǎn) 儀102——朝向目標(biāo)物體或區(qū)域轉(zhuǎn)彎。該轉(zhuǎn)彎裝置可幫助使用者將透明焦點(diǎn)儀的邊界準(zhǔn)確 地定位成與期望的組織接觸。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)管100，該導(dǎo)管100通過身體通道104引 導(dǎo)。在該示例性情形中，身體通道明顯大于導(dǎo)管，使得透明焦點(diǎn)儀不會與通道壁自然接觸。 可使聯(lián)接到導(dǎo)管的能膨脹的囊110膨脹以迫使透明焦點(diǎn)儀與通道壁接觸。這種囊可通過本 領(lǐng)域中目前公知的方法和材料來設(shè)計(jì)和制造。圖6a_6b示出在圖4中示出的能膨脹的囊110的功能。如圖所示，導(dǎo)管可包括具 有透明焦點(diǎn)儀102g的、側(cè)向定向的成像裝置106。能膨脹的囊116被布置在與成像裝置相 對的一側(cè)上并被附接到一流體源118上，該流體源構(gòu)造成利用流體使囊116膨脹和收縮。如 圖6a所示，透明焦點(diǎn)儀102g最初并不與身體通道壁104接觸。圖6b示出被引入囊的流體 120。該流體可包括空氣、氧氣、鹽溶液或本領(lǐng)域公知的其它流體。隨著囊116被充入流體， 透明焦點(diǎn)儀102g定位成與通道壁104接觸。顯而易見，囊可根據(jù)使用者的需要包括各種不 同的形狀和尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，該囊在膨脹時(shí)可以是非球形的，以允許流體在身體通道 內(nèi)通過，如圖4所示。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)管可包括超過一個(gè)能膨脹的囊，所述囊均可選擇 性地膨脹以將透明焦點(diǎn)儀102定位成與目標(biāo)物體/位置接觸。在另一實(shí)施例中，該囊包括 超環(huán)面或環(huán)面結(jié)構(gòu)以允許流體通過以其它方式阻塞的容器?，F(xiàn)參照圖6c至6d，示出了側(cè)向定位透明焦點(diǎn)儀的不同方法。在該實(shí)施例中，圖6a 和6b所示的囊被一件預(yù)成型的線117代替，所述線117在從導(dǎo)管100伸出時(shí)形成一使透明 焦點(diǎn)儀102g移動以與目標(biāo)物體/位置接觸的線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，該預(yù)成型的線包括形 狀記憶合金，例如鎳鈦合金/鎳鈦諾(Nitinol)。在本發(fā)明的一方面，可沿著導(dǎo)管體的一側(cè) 縱向布置多個(gè)成像裝置連同相應(yīng)的焦點(diǎn)儀和定位裝置。這樣，操作者可在導(dǎo)管在患者體內(nèi) 前行時(shí)捕捉大量患者體內(nèi)的圖像。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)管100，其中透明焦點(diǎn)儀的形式為能膨脹 的透明囊112。當(dāng)膨脹時(shí)，能膨脹的透明囊的外邊界定位在成像裝置的有效焦平面處，以使 物體能與透明焦點(diǎn)儀的外邊界接觸從而以基本上對焦的方式被成像。使用柔性的透明囊作 為透明焦點(diǎn)儀，由于囊的較低體積和柔性而允許導(dǎo)管保持微型尺寸。此外，透明囊112可用 作成像裝置106的光學(xué)環(huán)境，來替代可能阻礙成像裝置的成像路徑的流體以及其它材料。圖7a_7b示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、圖5的透明囊的功能。在本發(fā)明的一方 面，導(dǎo)管100包括從導(dǎo)管100的遠(yuǎn)端延伸到導(dǎo)管的側(cè)部的內(nèi)腔124。當(dāng)收縮時(shí)，透明囊122 可沿著導(dǎo)管體放置，如圖7a所示，有效地堵住內(nèi)腔IM在導(dǎo)管體的側(cè)部上的開口。如圖7b 所示，當(dāng)膨脹時(shí)，透明囊122可形成透明焦點(diǎn)儀，其中從成像裝置106至能膨脹的囊的外邊 界的距離103等于成像裝置至其焦平面的距離。當(dāng)處于膨脹狀態(tài)時(shí)，內(nèi)腔IM通入經(jīng)患者 脈管(體內(nèi)導(dǎo)管)的流體通道126。有利地，雖然導(dǎo)管100的遠(yuǎn)端有效地阻塞任何通過患者 脈管的流體通道，但內(nèi)腔1 起到流體臨時(shí)通道的作用。雖然示出了單個(gè)囊成像裝置組合， 但應(yīng)理解，本發(fā)明可以包括多個(gè)此類組合。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，導(dǎo)管可包括四 個(gè)圍繞導(dǎo)管體周邊放置的四個(gè)此類組合。這四個(gè)透明囊均可選擇性地膨脹，所述膨脹可同 時(shí)進(jìn)行或分開進(jìn)行，以使身體器官或身體通道的壁成像。此外，透明囊成像裝置組合可放置 成向前定向，如圖5所示?？衫每諝?、氧氣、鹽溶液或帶囊導(dǎo)管插入術(shù)領(lǐng)域中常用的其它流體使囊膨脹。在另一實(shí)施例中，成像裝置包括多個(gè)微型照相機(jī)和附接其上的相應(yīng)透明焦點(diǎn)儀， 所述多個(gè)照相機(jī)各自具有不同的有效焦距。一方面，所述多個(gè)成像裝置之一具有大于其它 成像裝置的視野。另一方面，所述多個(gè)成像裝置之一具有放大能力。再一方面，為適合具 體應(yīng)用，所述多個(gè)成像裝置可以定向成互相平行，也可以按不平行定向的方式構(gòu)造。GRIN 透鏡顯微鏡組件的其它操作原理和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可在2008年1月1日遞交的題為“GrinLens Microscope System”的美國專利申請No. 12/008, 486中找到，該申請整體并入本申請作為 參考。圖9是使用導(dǎo)管成像的方法的流程圖。該方法首先包括提供帶有透明焦點(diǎn)儀的 導(dǎo)管，該透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位在成像裝置的有效焦平面處。該透明焦點(diǎn)儀可具有以上 詳細(xì)描述的各種結(jié)構(gòu)210。接下來，該方法包括將透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位成與目標(biāo)物體 接觸以使與透明焦點(diǎn)儀的外邊界接觸的目標(biāo)物體基本上對焦地成像220。可使用各種方法 和裝置來將透明焦點(diǎn)儀定位成與目標(biāo)物體接觸。除了上述方法和裝置以外，還可以使導(dǎo)管 體繞其縱軸線轉(zhuǎn)動，和/或成像裝置可包括轉(zhuǎn)彎裝置、例如壓電致動器，以使成像裝置傾斜 和/或移動。此外，在某些照相機(jī)中可以修改照相機(jī)的焦距，同時(shí)相應(yīng)修改在成像裝置與透 明焦點(diǎn)儀外邊界之間的距離。最后，通過成像裝置使目標(biāo)物體成像230。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例中，成像裝置可以持續(xù)地成像，以便記錄并向使用者顯示現(xiàn)場圖像?？晒┻x擇地，成像 裝置可包括其它特征，其中選擇性地取得增強(qiáng)的圖像，所述圖像可供分析和觀察以幫助診 斷和分析。有利地，本發(fā)明的實(shí)施例包括用于導(dǎo)管的透明焦點(diǎn)儀以幫助醫(yī)療人員使與透明焦 點(diǎn)儀接觸的物體基本上“對焦”地成像。因而，可以通過操縱透明焦點(diǎn)儀使其與目標(biāo)組織/ 物體接觸來實(shí)現(xiàn)改善的導(dǎo)管成像。這種操縱可以減少在身體通道/空穴內(nèi)對導(dǎo)管遠(yuǎn)端操縱 的反復(fù)試驗(yàn)過程。這可以允許使用者在更短的時(shí)間內(nèi)以更高的分辨率對更多組織成像，這 是因?yàn)橥该鹘裹c(diǎn)儀能夠通過可能病變的區(qū)域或者在沿通道向下引導(dǎo)時(shí)被快速、反復(fù)地定位 在通道壁上。此外，該裝置能夠明顯提高導(dǎo)管以更高的精確度和提高的清晰度對關(guān)鍵組織 例如可能癌變的細(xì)胞/區(qū)域成像的能力，從而提高使用者對病癥進(jìn)行診斷和治療的能力。 由此，該裝置能夠極大地提高醫(yī)生檢測各種處于早期階段的疾病和病變的能力。雖然前述實(shí)例在一個(gè)或多個(gè)具體應(yīng)用中說明了本發(fā)明的原理，但本領(lǐng)域技術(shù)人員 顯而易見的是，在不作出創(chuàng)造性勞動的情況下，可以在不脫離本發(fā)明的原理和概念的前提 下對實(shí)施方案的形式、用途和細(xì)節(jié)作出多種修改。因此，除下述權(quán)利要求的限制之外，不應(yīng) 對本發(fā)明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造成用于使物體基本上對焦地成像的導(dǎo)管，包括a)成像裝置，該成像裝置布置在所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上，所述成像裝置具有位于所述成像 裝置前方的有效焦平面；以及b)聯(lián)接到所述導(dǎo)管上的透明焦點(diǎn)儀，所述透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位在所述成像裝置的 所述有效焦平面處，使得與所述透明焦點(diǎn)儀的所述外邊界接觸的物體能被基本上對焦地成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)管，其特征在于，所述透明焦點(diǎn)儀是透明隔離結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的導(dǎo)管，其特征在于，所述透明隔離結(jié)構(gòu)由選自以下材料的材料構(gòu) 成聚苯乙烯、聚碳酸酯或PET。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)管，其特征在于，所述透明焦點(diǎn)儀是透明的能膨脹的囊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的導(dǎo)管，其特征在于，所述成像裝置被布置在所述能膨脹的囊內(nèi)，其 中在膨脹時(shí)所述能膨脹的囊的外邊界構(gòu)造成定位在所述成像裝置的所述有效焦平面處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的導(dǎo)管，其特征在于，所述導(dǎo)管還包括開口通道，所述開口通道構(gòu)造 成允許在所述導(dǎo)管中的第一孔口與所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上的第二孔口之間的流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的導(dǎo)管，其特征在于，所述能膨脹的囊構(gòu)造成當(dāng)收縮時(shí)覆蓋所述導(dǎo) 管的所述第一孔口以限制所述開口通道中的流體連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)管，其特征在于，所述成像裝置包括含成像陣列的SSID和與所 述SSID的成像陣列光學(xué)耦合的GRIN透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的導(dǎo)管，其特征在于，所述透明焦點(diǎn)儀聯(lián)接到所述GRIN透鏡上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)管，其特征在于，所述成像裝置包括至少兩個(gè)成像裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)管，其特征在于，所述導(dǎo)管包括構(gòu)造成選擇性地使所述導(dǎo)管的 遠(yuǎn)端在多個(gè)方向上轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)彎裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的導(dǎo)管，其特征在于，所述成像裝置構(gòu)造成在側(cè)向方向上成像。
13.—種構(gòu)造成用于使物體基本上對焦地成像的導(dǎo)管，包括a)成像裝置，該成像裝置布置在所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上，所述成像裝置具有位于所述成像 裝置前方的有效焦平面；b)聯(lián)接到所述導(dǎo)管上的透明焦點(diǎn)儀，所述透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位在所述成像裝置的 所述有效焦平面處，使得與所述透明焦點(diǎn)儀的所述外邊界接觸的目標(biāo)物體能被基本上對焦 地成像；以及c)定位裝置，所述定位裝置被布置在所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端附近并構(gòu)造成選擇性地將所述透 明焦點(diǎn)儀定位成與目標(biāo)物體接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的導(dǎo)管，其特征在于，所述定位裝置包括能膨脹的囊。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的導(dǎo)管，其特征在于，所述定位裝置包括布置在所述導(dǎo)管的內(nèi)腔 內(nèi)的預(yù)成型的形狀記憶材料，其中，當(dāng)所述預(yù)成型的形狀記憶材料伸出所述導(dǎo)管的內(nèi)腔外 時(shí)，所述形狀記憶材料以卷繞的定向被偏壓并被布置成將所述成像裝置定位成使得透明焦 平面與所述目標(biāo)物體接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的導(dǎo)管，其特征在于，所述囊進(jìn)一步與所述成像裝置和透明焦點(diǎn) 儀相對地布置在面向側(cè)向的方向上以選擇性地沿側(cè)向方向膨脹并且將所述透明焦點(diǎn)儀定 位成與位于所述透明焦點(diǎn)儀旁邊的目標(biāo)物體接觸。
17.一種用導(dǎo)管成像的方法，包括a)提供帶有透明焦點(diǎn)儀的導(dǎo)管，該透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位在成像裝置的有效焦平面處；b)將所述透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位成與目標(biāo)物體接觸以使與所述透明焦點(diǎn)儀的外邊 界接觸的目標(biāo)物體能被基本上對焦地成像；以及c)使所述目標(biāo)物體成像。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，所述定位包括使布置在所述導(dǎo)管上的囊膨 脹以將所述透明焦點(diǎn)儀移動成與所述目標(biāo)物體接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括a)提供聯(lián)接到所述導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上的囊；以及b)使所述囊膨脹以將所述透明焦點(diǎn)儀的外邊界定位成與所述目標(biāo)物體接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于，所述透明焦點(diǎn)儀包括一透明囊，所述透明囊 具有與所述成像裝置的有效焦平面基本相等的膨脹長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種構(gòu)造成使物體基本上對焦地成像的導(dǎo)管。成像裝置被布置在導(dǎo)管的遠(yuǎn)端上。成像裝置具有位于成像裝置前方的有效焦平面。該導(dǎo)管還包括具有定位在成像裝置的有效焦平面的外邊界處的透明焦點(diǎn)儀，以使與透明焦點(diǎn)儀的外邊界接觸的物體能夠基本上對焦地成像。
文檔編號A61B1/05GK102137616SQ200980132041
公開日2011年7月27日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者F·史密斯, S·C·雅各布森 申請人:斯特林公司