用于照明和成像的雙視探頭及其使用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是用于包括前視和后視照明和成像的新穎雙視探頭的設(shè)計(jì)和使用探頭的方法。在一些實(shí)施方案中，所述探頭提供全向后視和多模態(tài)能力且可幫助檢測隱藏使前視看不見或難以看見的病灶或其它結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)腸直腸癌是美國第二大癌癥死亡原因且結(jié)腸鏡檢查是優(yōu)選篩查程序，其中每年執(zhí)行大約1200萬個(gè)程序。請參閱Peery AF、Dellon ES、Lund J等人，Burden ofgastrointestinal disease in the United States:2012update，Gastroenterology，2012年11月；143(5):第1179頁到第1187頁。然而，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡檢查遠(yuǎn)不完美，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)前視內(nèi)視鏡無法使如圖1中說明的被結(jié)腸的結(jié)腸袋皺襞和曲隱藏的息肉可視化，其中(a)前向視圖未顯示息肉，除非當(dāng)內(nèi)視鏡尖端急劇彎曲而向后看，這通常不可能，(b)隱藏在皺襞后方的息肉容易被看見。在結(jié)腸鏡檢查期間超過20%的息肉可能被漏檢且以上這些中的一些導(dǎo)致意料之外的癌癥。
[0003]病灶被漏檢，因?yàn)槠鋓)隱藏使前視看不見4Pii)因?yàn)槠渚哂胁畹纳蕦Ρ榷?。改善可視化的新方?諸如廣角結(jié)腸鏡檢查、帽輔助結(jié)腸鏡檢查、Aer-0-Scope和第三只眼全景結(jié)腸鏡(Third Eye Retroscope (TER)))尚未持續(xù)改善息肉檢測且尚未被臨床接受。請參閱例如，Arber N、Grinshpon R、Pfeffer J、Maor L、Bar_Meir S、Rex D, Proof-of-conceptstudy of the Aer-0-ScopeTM omnidirect1nal colonoscopic viewing system in exvivo and in vivo porcine models，Endoscopy，2007 年 5 月；39 (5):第 412 頁到第 417 頁;Rex DK，Third Eye Retroscope:Rat1nale? Efficacy，Challenges，Rev GastroenterolDisord，2009 年冬；9(1):第 1 頁到第 6 頁；Waye JD、Heigh R1、Fleischer DE 等人，A retrograde-viewing device improves detect1n of adenomas in the colon:aprospective efficacy evaluat1n (with videos)，Gastrointestinal Endoscopy，2010年5月；71(3):第551頁到第556頁。存在對一種易用內(nèi)視鏡或內(nèi)視探頭的未滿足需要，所述內(nèi)視鏡或內(nèi)視探頭可容易地被并入當(dāng)前內(nèi)視鏡中以改善病灶檢測，抑制更多癌癥和延長篩查間隔。還需要在醫(yī)療程序(包括腹腔鏡手術(shù)、機(jī)器人手術(shù)關(guān)節(jié)鏡檢查和體腔(諸如鼻旁竇)的成像)期間提供后向和/或側(cè)向視野。
[0004]用于解決上述問題的現(xiàn)有領(lǐng)域設(shè)計(jì)因檢測器光學(xué)器件部分阻擋照明或照明光學(xué)器件部分阻擋檢測器而遭遇阻擋。請參閱Waye JD、Heigh R1、Fleischer DE等人，A retrograde-viewing device improves detect1n of adenomas in the colon:a prospective efficacy evaluat1n(with videos)， Gastrointestinal Endoscopy，
2010年 3 月；71(3):第 551 頁到第 556 頁；Wang RCC、Deen MJ、Armstrong D、Fang QY，Development of a catad1ptric endoscope objective with forward and side views，Journal of B1medical Optics，2011 年 6 月；16(6) ；Ma J、Simkulet M、Smith J，C-viewomnidirect1nal endoscope for minimally invasive surgery/diagnostics， SPIEProceedings, 2007 年，6509:65090C ；Ryusuke S、Takarou E、Tom1 Y，Omnidirect1nalvis1n attachment for medical endoscopes，0MNIVIS08，2008 年:第 1 頁到第 14 頁。
[0005]雙視物鏡透鏡(又稱作“物鏡”)已被一些研究團(tuán)體研究。然而，報(bào)告的雙視物鏡無內(nèi)置照明系統(tǒng)。請參閱 Waye JD、Heigh RK Fleischer DE 等人，A retrograde-viewingdevice improves detect1n of adenomas in the colon:a prospective efficacyevaluat1n(with videos)，Gastrointestinal Endoscopy，2010 年 3 月；71 (3):第 551 頁到第 556 頁；ffang RCC、Deen MJn Armstrong D、Fang QY, Development of a catad1ptricendoscope objective with forward and side views, Journal of B1medical Optics，
2011年 6 月；16 (6) ；Ma J、Simkulet M、Smith J,C-view omnidirect1nal endoscope forminimally invasive surgery/diagnostics, SPIE Proceedings，2007 年，6509:65090C ;Ryusuke S、 Takarou E、 Tom1 Y， Omnidirect1nal vis1n attachment for medicalendoscopes，0MNIVIS08, 2008年:第1頁到第14頁。相反地，其只依賴于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡的外部照明。因此，倒視被結(jié)腸鏡本身部分阻擋且結(jié)腸鏡的前視被后視用后視鏡部分阻擋。
[0006]—些內(nèi)視鏡設(shè)計(jì)使用兩個(gè)不同監(jiān)視器，一個(gè)用于前視且一個(gè)用于后視，這需要醫(yī)師同時(shí)觀看兩個(gè)屏幕且使得醫(yī)師難以對準(zhǔn)和定位圖像。請參閱DeMarco DC、OdstrcilE、Lara LF 等人，Impact of experience with a retrograde-viewing device onadenoma detect1n rates and withdrawal times during colonoscopy:the Third EyeRetroscope study group, Gastrointestinal endoscopy，2010 年 3 月；71 (3):第 542 頁到第550頁。
[0007]雙視成像探頭還可用于在機(jī)器人手術(shù)和在經(jīng)自然腔道內(nèi)視鏡手術(shù)(NOTES)中檢測在人體的其它部分(諸如鼻竇、十二指腸、消化道、胸腔、)中用只前視儀器無法看見的病灶或其它結(jié)構(gòu)。當(dāng)前視儀器用于例如檢查緊密彎曲中的消化道的一部分時(shí)，所述部分的曲率可能導(dǎo)致儀器在管道中快速滑動(dòng)，從而在只有前視可用時(shí)抑制所述部分的內(nèi)彎曲表面被檢查。
[0008]因此需要提供一種可克服上述困難的雙視成像探頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本文中描述的發(fā)明通過優(yōu)選地結(jié)合360度全向背視場使身體的部分(諸如結(jié)腸)在前視以及背視中同時(shí)成像而解決上述問題。優(yōu)選地，這些視圖用高對比度成像技術(shù)補(bǔ)充以使息肉檢測或?qū)Y(jié)腸直腸癌和其它類型的疾病存在轉(zhuǎn)化影響的其它病灶或結(jié)構(gòu)的檢測最大化。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及一種成像探頭，其包括:圓柱形光導(dǎo)，所述圓柱形光導(dǎo)在前向路徑中供應(yīng)電磁輻射用于照明探頭前方的空間的前向視場；光纖陣列，其圍繞圓柱形光導(dǎo)；和環(huán)形反射器，其在后向路徑中反射來自陣列的電磁輻射用于照明探頭旁邊的空間的背視場。探頭還包括圖像傳感器和物鏡，所述物鏡在成像路徑中使前視場和背視場成像到圖像傳感器上，使得前向視場和背視場在圖像傳感器上以相對于彼此的固定空間關(guān)系對準(zhǔn)，其中前向路徑、后向路徑和成像路徑不會被探