CN104367296A - 具有集成远端显像装置的手持式尺寸最小化诊断装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种内部组织显像装置，其包括：手持式控制单元，手持式控制单元包括配置为照明目标组织部位的光源、配置为捕获目标组织部位的图像数据的图像捕获控制装置；以及配置为存储目标组织部位的被捕获的静止和/或视频图像的存储器芯片；刚性细长部件，刚性细长部件包括纵轴、配置为将流体输送到目标组织的冲洗腔、沿着细长部件的长度延伸的光纤；能操作地耦合到手持式控制单元的近端、以及尺寸最小化远端，其中尺寸最小化远端包括透镜，其中远端配置用于从纵轴偏离一角度地进行离轴观察；以及其中，细长部件具有足够刚性，以容许在将足够力量施加至细长部件的近端时推动远端穿过组织。本发明应用于医学领域中。

Description

具有集成远端显像装置的手持式尺寸最小化诊断装置

本申请是2010年7月9日申请的、发明名称为“具有集成远端显像装置的手持式尺寸最小化诊断装置”、申请号为201080038061.7的分案申请。

背景技术

对于医生，诊断成像领域(例如，内窥检查法)允许观察对象、内部机制等，而对于必需被刺穿以观察上述对象和机制的受试者造成最小程度的损害。此类成像工具已被用于多种环境中以便进行详细检查，包括(但不限于)使用和应用于医学领域。

在例如医学领域中使用成像的情况下的特定难题是通常需要大量装备、维护此类装备和需要布线以便连接到其它系统。在现有技术中存在的实现成像应用所需的种类繁多的装备包括监视系统、照明系统和电源系统。另外，这些系统可永久或半永久性地安装于例如小型办公室或手术室中，这就需要将所述办公室和房间以可能不够理想的方式加以改建以便容纳笨重的成像装置。另外，这种需要安装成像系统组件的难题可能要求在其它办公室和房间中根据需要重复设置此类成像系统。

许多这些成像系统组件必须利用布线构件以便发挥作用的要求使上面提到的问题更为复杂。传送例如电学、光学和机械构件的这些缆线可在实际上干扰房间中的对象和人，例如病人。在某些情况下，具有相当大的不可挠曲性的用于光传输的缆线(例如光纤缆线)在过度挠曲时可能会断裂，从而损害成像应用的结果。

存在于现有技术中的成像技术的另一难题是使用对可定位于距医生一定距离处的成像的外部监视。通常，医生需要在一个方向上查看成像应用的监视情况，并在不同方向上在实体上引入或利用成像构件，因而可能损害使用成像工具的细节和精度。

此类成像系统的另一问题是它们可能需要外部电源。此电源必须相对接近于电源插座和可用的所需电压的位置来安置。由于各国不共享共同的电源适配器构件或相同的电压输出，因此必须使用额外的适配器以使这些系统起作用。

成像系统所面临的另一难题是满足无菌性和可重复使用性的目标。成像系统必须是无菌的，以便用于它们的预期应用。虽然无菌性可通过仅使用装置一次来实现，但是此类方法是不经济的。然而，重复使用装置对于保持无菌性构成重大难题。

发明内容

提供具有集成远端显像装置的手持式尺寸最小化诊断装置。还提供包括所述装置的系统，以及使用所述装置以便(例如)显现受试者的内部组织的方法。

附图说明

图1A是便携式诊断工具的一个实施方案的侧视图。

图1B是图1A的便携式诊断工具的剖视图。

图1C是图1A的便携式诊断工具的透视图。

图1D是图1A的便携式诊断工具的分解图。

图1E是图1A的便携式诊断工具的透视分解图。

图1F是图1A的便携式诊断工具的特写侧视图，其展示用于引入材料、药物和植入物的端口。

图1G是图1A的便携式诊断工具的透视图，其中装置外壳的顶部被去除以展示在电机和细长部件之间的用于使细长部件沿着其轴相对于手持式控制单元转动的齿轮传动机构，以及监视器、照明设备、摄像头和电机与位于机头远端部分的控制板的连接。

图1H是图1G的便携式诊断工具的细长部件与电机接面的一个实施方案，其展示在电机和细长部件之间的用于使细长部件沿着其轴相对于手持式控制单元转动的基于摩擦的传动连接。

图1I是图1D的便携式诊断工具的控制板、电子器件、连接、按钮和开关控制件的透视图。

图1J是图1A的便携式诊断工具的侧视图，其展示装置的与手持式控制单元分离的细长部件部分。

图1K是图1A的便携式诊断工具的侧视图，其展示装置的与手持式控制单元分离的导管部分和装置的与手持式控制单元分离的监视器部分。

图2A是图1A的便携式诊断工具的细长部件的远端尖头的剖视图，其展示摄像头、照明设备、棱镜透镜和电连接。

图2B展示图2A的导管的远端尖头内的图像滤波器的实施方案。

图2C展示图2A的细长部件的远端尖头内的图像滤波器的另一实施方案。

图2D是图1A的便携式诊断工具的细长部件的远端尖头的剖视图，其展示摄像头、照明设备、平盖透镜和电连接。

图2E展示图2D的导管的远端尖头内的根据一个实施方案的图像滤波器配置。

图2F展示图2D的导管的远端尖头的根据一个实施方案的另一图像滤波器配置。

图3A是图1A的便携式诊断工具的细长部件的远端尖头的前视图，其展示摄像头和集成照明器之间的偏心布置。

图3B是图1A的便携式诊断工具的细长部件的远端尖头的前视图，其展示摄像头和集成照明器之间的偏心布置，其中另外布置有传感器或端口。

图3C是本发明的便携式诊断工具的细长部件的远端尖头的前视图，其展示摄像头和集成照明器之间的同心布置。

图3D是本发明的便携式诊断工具的细长部件的远端尖头的前视图，其展示摄像头和集成照明器之间的同心布置，其中另外布置有传感器或端口。

图3E是图1A的便携式诊断工具的顶视图的剖视图，其展示根据本发明的一个实施方案的位于细长部件的远端尖头处且连接到控制板的传感器的接线图。

图3F是图1A的便携式诊断工具的顶视图的剖视图，其展示根据本发明的一个实施方案的位于细长部件的远端尖头处且连接到图1F的端口的端口的管道图。

图4A是图1A的便携式诊断工具的无菌护套的实施方案的侧视图，其展示一体式监视器盖、控制件盖、与可分离的细长部件的连接和可密封的开口。

图4B是图1A的便携式诊断工具的无菌护套的实施方案的侧视图，其展示一体式控制件盖、与可分离的细长部件的连接和可密封的开口。

图4C是包围图1I的具有已分离的细长部件的便携式诊断工具的图4A的无菌护套的侧视图，其展示图1I监视器上的一体式监视器盖，和图1I的控制件上的一体式控制件盖。

图4D是与图1A的便携式诊断工具的外形相符的图4的无菌护套的侧视图，并且图4A的开口已密封。

图4E是与图1J的便携式诊断工具的外形相符的图4B的无菌护套的侧视图，其中监视器已去除但导管件如图1A中而仍附接，并且图4B的开口已密封。

图4F是与图1J的便携式诊断工具的外形相符的图4B的无菌护套的侧视图，其中监视器已去除并且位于机头上的监视器支架已去除但细长部件如图1A中而仍附接，并且图4B的开口已密封。

图5A展示相对于图1A的细长部件的轴呈笔直取向的具有控制缆线的一段挠性细长部件的一个实施方案的视图。

图5B展示相对于图1A的细长部件的轴呈弯曲或挠曲取向的具有控制缆线的一段挠性细长部件的一个实施方案的视图。

图5C展示相对于图1A的细长部件的轴呈弯曲取向的细长部件的一个实施方案的视图。

图6A是根据一个实施方案的图2D的细长部件的远端尖头的剖视图，其展示包括同心安置于细长部件远端的环形部件和用于致动环形部件的缆线构件的低剖面活检工具。

图6B是图2D的细长部件的远端尖头的侧视图，其展示包括同心安置于细长部件远端处的环形部件和用于致动环形部件的缆线的低剖面活检工具。

图7是图2D的导管的远端尖头的剖视图，其展示同心安置于细长部件尖头的低剖面切割器。

图8是图3F的导管的远端尖头的透视图，其说明了可滑动地设置的传感器的一个实施方案，该传感器存在于细长部件内的工作导槽中，并且可在去除图1A的便携式诊断装置后部署并保持于组织部位。

图9是展示图1A的便携式诊断装置的电子控制模式的实施方案的方框图。

图10是根据本发明的一个实施方案的立体成像模块的功能方框图。

图11A和11B说明可通过单个显像传感器(图11A)或两个显像传感器(图11B)获得的偏移视图。

具体实施方式

提供具有集成远端显像装置的手持式尺寸最小化诊断装置。还提供包括所述装置的系统，以及使用所述装置以便(例如)显现受试者的内部组织的方法。

在更详细地描述本发明之前，应理解，本发明不限于所描述的特定实施方案，因为此类实施方案当然可变化。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且无意具有限制性，因为本发明的范围仅受所附权利要求书限制。

当提供值的范围时，应理解除非上下文另有明确规定，否则该范围的上下限和该明示范围的任何其它明示或居中值之间的直到下限单位十分之一的每个居中值都涵盖于本发明中。这些较小范围的上下限可独立地包括于较小范围中，并且也涵盖于本发明中，所明示范围中的任何极限可特别地加以排除。当所明示范围包括所述极限中的一个或两个时，排除那些所包括的极限中的一个或两个的范围也包括于本发明中。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。虽然与本文中所述的那些方法和材料相似或等效的任何方法和材料也可用于实践或测试本发明，但是现在描述代表性例示方法和材料。

本说明书中引用的所有公开案和专利以引用的方式并入本文，其引用程度如同每个个别公开案或专利特定地和个别地经指示而以引用方式并入一般，并且以引用方式并入本文中以便公开和描述与所引用公开案有关的方法和/或材料。任何公开案的引用是针对其在本申请日期前的公开内容，并且不应被视为承认由于存在先前发明而使本发明无权享有本公开案的优先权。此外，所提供的公布日期可能不同于可能需要独立地确认的实际公布日期。

应注意，除非上下文另有明确规定，否则在说明书和额外权利要求书中使用的单数形式“一”和“所述”包括多个指示物。此外应注意，权利要求书可经起草以排除任何可选要素。因此，对于结合叙述权利要求要素而使用的像“单独”、“只”等这样的排他性术语或所使用的“否定性”限制，这份说明书仅欲充当一个先行基础。

如本领域技术人员在阅读本发明后所显而易知，本文中描述和说明的每个个别实施方案具有可轻易地与任何其它几个实施方案的特征分离或组合的分立组件和特征，而不背离本发明的范围或精神。所叙述的任何方法可以所叙述的事件顺序或在逻辑上可能的任何其它顺序来执行。

在进一步描述本发明的各个方面时，首先较详细地描述受试者组织显像装置和系统的实施方案的方面。接下来，更详细地探讨受试者组织显像系统适用的显现受试者内部目标组织的方法的实施方案。

组织显像装置和系统

如上文所概述，本发明的方面包括内部组织显像系统。内部组织显像系统是经配置以显现受试者的内部组织部位的显像系统。因此，系统经构造或设计以向使用者提供身体(例如生物体)里面的组织部位的图像。因此，本发明的系统的方面包括可用于显现内部目标组织部位(例如，在椎间盘(IVD)附近或里面的脊柱位置)的内部组织显像装置。本发明的系统的实施方案的内部组织显像装置经定尺寸以使得至少装置的远端可穿过微创身体开口。因此，这些实施方案的装置的至少远端可通过最小切口(例如，比用于具有20mm或更小外径的进出装置的切口尺寸更小的切口，例如为此类切口尺寸的75％以下，例如此类切口尺寸的50％以下，或更小)引入病人的内部目标部位(例如，在椎间盘附近或里面的脊柱位置)。

如上文所概述，本发明的系统的内部组织显像装置包括细长部件和手持式控制单元(例如下文进一步描述的探针件和机头)。关于细长部件，装置的这个部件具有为其宽度1.5倍或更长的长度，例如为其宽度2倍或更长，包括为其宽度5倍或甚至10倍或更长，例如比其宽度长20倍，比其宽度长30倍，或更长。细长部件的长度可变化，并且在某些情况下，在5cm到20cm范围内，例如7.5cm到15cm并且包括10cm到12cm。细长部件可沿着其整个长度具有相同的外部横截面尺寸(例如，直径)。另外，横截面直径可沿着细长部件的长度而变化。

在某些情况下，装置的细长部件的至少远端区域经定尺寸以穿过Cambin三角。远端区域意指起始于远端的1cm或更长(例如3cm或更长，包括5cm或更长)的细长部件的长度，其中细长部件可沿着其整个长度具有相同外径。Cambin三角(在本领域中也被称为Pambin三角)是由退出神经根和穿越神经根和椎间盘界定的解剖学脊柱结构。退出神经根是正好从椎间盘向头侧(上方)离开脊柱管的根，并且穿越神经根是正好从椎间盘向尾端(下方)离开脊柱管的根。当细长部件的远端经定尺寸以穿过Cambin三角时，装置的至少远端具有10mm或更小(例如8mm或更小并且包括7mm或更小)的最长横截面尺寸。在某些情况下，装置所包括的细长部件至少在其远端区域具有5.0mm或更小(例如4.0mm或更小，包括3.0mm或更小)的外径。

受试者组织显像装置的细长部件具有近端和远端。本文中使用的术语“近端”是指较接近于使用者(例如在组织修改程序中操作装置的医师)的细长部件末端，并且本文中使用的术语“远端”是指在使用期间较接近于受试者的内部目标组织的细长部件末端。近端也是能操作地耦合到装置的手持式控制单元(下方更详细地描述)的末端。在某些情况下，细长部件是具有足够刚性的结构以允许在将足够力量施加至细长部件近端时，推动远端穿过组织。因此，在这些实施方案中，细长部件是不易弯的或不具挠性的，至少不具有任何显著程度的易弯性或挠性。

如上文所概述，显像装置包括集成于细长部件的远端的显像传感器，以使得显像传感器与细长部件集成。因为显像传感器与细长部件集成，所以它不能从细长部件的其余部分上去除而不显著影响细长部件的结构和功能性。因此，本发明的装置区别于包括单独自主装置赖以通过的“工作导槽”的装置。与此类装置相比，因为本发明的装置的显像传感器与细长部件集成，所以它不是仅仅存在于细长部件的工作导槽中，并且可从这种细长部件的工作导槽上去除而不以任何方式在结构上影响细长部件的与细长部件分离的装置。显像传感器可通过各种不同配置与细长部件集成。集成配置包括显像传感器相对于细长部件的远端固定的配置，以及显像传感器可在一定程度上相对于细长部件的远端移动的配置。也可提供相对于细长部件的远端移动，但另一方面相对于存在于远端的另一组件(例如远端集成照明器)固定的显像传感器。下文结合诸图进一步描述所关注的具体配置。

所关注的显像传感器包括微型成像传感器，其具有对于其预定用途足够小的横截面积，并且仍保留足够高的矩阵分辨率。所关注的成像传感器是那些包括与电路组件(例如集成电路)耦合的感光元件(例如，将光转换成电子的感光元件阵列)的传感器。集成电路可经配置以获得并集成来自感光阵列的信号并输出图像数据，所述图像数据可转而传送到经配置以接收数据并将它显示给使用者的体外装置。这些实施方案的图像传感器可视为集成电路图像传感器。这些传感器的集成电路组件可包括各种不同类型的功能件，包括(但不限于)：图像信号处理、存储器和将数据从显像传感器传输到体外位置的数据传输电路等。微型成像传感器可存在于模块中，该模块进一步包括以下各者中的一或多者：外壳、由相对于感光组件定位以便将图像聚焦于感光组件上的一个或多个透镜组成的透镜组件、一个或多个滤光器、偏光部件等。所关注的具体类型的微型成像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器和电荷耦合装置(CCD)传感器。传感器可具有任何便利的配置，包括圆形、正方形、长方形等。所关注的显像传感器可具有取决于特定实施方案而变化的最长的横截面尺寸，其中在某些情况下，最长的横截面尺寸(例如，直径)为4.0mm或更小，例如3.5mm或更小，包括3.0mm或更小，例如2.5mm或更小，包括2.0mm或更小，包括1.5mm或更小，包括1.0mm或更小。在给定成像模块中，传感器组件可安置在距模块的一个透镜或多个透镜的一定距离处，其中该距离可变化，例如10mm或更小，包括7mm或更小，例如6mm或更小。

所关注的成像传感器可为前侧或后侧照明传感器，并且在保持足够的功能性的同时具有足够小的尺寸以便集成于本发明的装置的细长部件远端。这些传感器的方面进一步描述于以下美国专利中的一或多者中，其公开内容以引用的方式并入本文：7,388,242、7,368,772、7,355,228、7,345,330、7,344,910、7,268,335、7,209,601、7,196,314、7,193,198、7,161,130，和7,154,137。

如上文所概述，显像传感器安置于细长部件的远端，使得显像传感器为远端显像传感器。在这些情况下，显像传感器安置于细长部件的远端处或远端附近。因此，其定位于相对于远端3mm处或更近，例如相对于远端2mm处或更近，包括相对于远端1mm处或更近。在某些情况下，显像传感器安置于细长部件的远端。显像传感器可根据需要提供正视观察和/或侧视观察。因此，显像传感器可经配置以提供在从细长部件远端的向前方向上所看见的图像数据。另外，显像传感器可经配置以提供从细长部件的一侧所看见的图像数据。在其它实施方案中，显像传感器可经配置以提供来自正面和侧面的图像数据，例如，当图像传感器相对于细长部件的纵轴以小于90°的角度定向时。

显像传感器的组件，例如集成电路、一个或多个透镜等，可存在于外壳内。外壳可具有任何便利的配置，其中可基于传感器的位置、传感器的观察方向等来选择特定配置。外壳可由任何便利的材料制造。在某些情况下，使用非导电材料，例如聚合物材料。

显像传感器可进一步包括用于将图像数据传送到系统的体外装置(例如图像显示装置)的功能件。在某些情况下，可提供例如呈信号缆线(或其它类型的信号传送元件)形式的有线连接以便将远端的显像传感器连接到细长部件近端的装置，所述有线连接例如呈一个或多个沿着细长部件的长度从远端延伸到近端的导线形式。在某些情况下，显像传感器耦合至导电部件(例如，缆线或类似的结构)以便将显像传感器以导电方式连接至细长部件的近端位置。或者，可使用(例如)无线通信协议，其中显像传感器能操作地耦合至无线数据发射器，该无线数据发射器可定位于细长部件的远端(包括在沿着细长部件的某个位置或在装置近端处，例如在细长部件近端位置处或与装置手柄相关联地集成于显像传感器中)。

在需要时，装置可包括一个或多个经配置以照明目标组织位置的照明元件以便可通过(例如)如上所述的显像传感器来显现该位置。各种不同类型的光源可用作照明元件(本文中也称为照明器)，只要其尺寸使得其可定位于细长部件的远端中就行。光源可与给定组件(例如，细长部件)集成，以使得其相对于组件配置以使得光源元件不可以在不显著影响组件结构的情况下从组件其余部分去除。因此，这些实施方案的集成照明器不能轻易地从组件的其余部分上去除，从而使得照明器和组件的其余部分形成相互联系的整体。光源可为经配置以发射所需波长范围的光的发光二极管(LED)，或光学传送元件，例如光纤，其经配置以将所需波长范围的光从除细长部件远端以外的位置(例如，细长部件近端的位置)传送到细长部件远端。光源(例如，LED)的实际位置可变化，例如在细长部件中的任何位置、在手持式控制单元中等。

与图像传感器一样，光源可包括导电元件(例如导线)或光纤，其沿着细长部件的长度延伸以便从身体外部的位置(例如，体外控制装置)为光源提供功率和控制。

在需要时，光源可包括漫射元件以提供目标组织部位的均匀照明。可使用任何便利的漫射元件，包括(但不限于)来自光源的光通过并因而得以漫射的半透明盖或层(由任何便利的半透明材料制造)。在系统包括两个或更多个照明元件的本发明实施方案中，照明元件可发射相同波长的光或其可为光谱不同的光源，其中“光谱不同”意指光源发射光的波长实质上不重叠，例如白光和红外光。在某些实施方案中，在所述装置中提供如共同待决的第12/269,770号和第12/269,772号美国申请案(其公开内容以引用的方式并入本文)中描述的照明配置。

远端集成照明器可具有任何便利的配置。所关注的配置具有各种横截面形状，包括(但不限于)圆形、卵形、长方形(包括正方形)、不规则形状等。在某些情况下，集成照明器的构型经配置以与集成显像传感器的构型相符，以使得两个组件的横截面面积在细长部件远端处可用的最小总横截面面积内得以最大化。例如，集成显像传感器和照明器的配置可使得集成显像传感器可占据细长部件的远端的可用横截面面积的第一部分(例如细长部件的远端的总可用横截面面积的40％或更多，包括50％或60％或更多)，并且集成照明器可占据横截面面积的其余部分的很大一部分，例如横截面面积的其余部分的60％或更多、70％或更多，或80％或更多。

在所关注的一个配置中，集成照明器具有新月形构型。新月形构型可具有经配置以与细长部件的壁和圆形显像传感器相符的尺寸。在所关注的另一个配置中，集成照明器具有(例如)环形构型，其与细长部件的内壁相符或构成(例如)细长部件的壁，此情况在下文中更详细地描述。这个配置可为受关注的，其中将显像传感器定位于细长部件的远端的中心。

在某些情况下，细长部件包括经配置以将光从近端来源引导至细长部件远端的环形壁。此环形壁的远端可视为如上所述的集成照明器。在这些情况下，共同构成环形壁的细长结构的壁由半透明材料制成，其将来自与远端分开的来源(例如，来自近端)的光引导至远端。在需要时，可在半透明细长部件的外侧提供反射涂层以便将来自远端源(例如近端的LED)的光向内部反射到装置的远端。可使用任何便利的反射涂层材料。

包括经配置以便将光从近端来源引导至细长部件远端的充满流体的结构的集成照明器也是受关注的。此类结构可为沿着细长结构的长度从近端光源延伸至细长结构远端的管腔。当存在此类管腔时，其可具有在某些情况下在0.5mm到4.0mm(例如0.5mm到3.5mm，包括0.5mm到3.0mm)的范围内变化的最长横截面。管腔可根据需要具有任何便利的横截面形状，包括(但不限于)圆形、正方形、长方形、三角形、半圆形、梯形、不规则形状等。充满流体的结构可充满任何便利的半透明流体，其中所关注的流体包括水性流体(例如，水、盐水等)、例如重矿物油(例如，具有大于或等于约0.86并且优选在约0.86和0.905之间的比重的矿物油)的有机流体，或类似物质。

如上所述，集成照明器的某些实例由与近端光源耦合的细长部件集成光传送结构(例如，光纤、光传导环形壁、充满流体的光传导结构等)组成。在某些情况下，近端光源是向前聚焦LED。在此类实施方案中，明亮LED是受关注的，例如具有100mcd或更大，例如300mcd或更大，并且在某些情况下500mcd或更大、1000mcd或更大、1500mcd或更大的亮度的LED。在某些情况下，亮度范围为100mcd到2000mcd，例如300mcd到1500mcd。LED可与向前聚焦透镜耦合，该透镜又与光传送结构耦合。

在某些情况下，近端LED可以使得实质上所有(如果不是全部)由LED发出的光被输入到光传送结构中的方式与光传送结构耦合。另外，LED和聚焦透镜可经配置以使得至少一部分由LED发出的光被沿着细长部件的外表面引导。在这些情况下，向前聚焦发光二极管经配置以沿着细长部件的外表面引导光。因此，来自近端LED的光沿着细长部件的外表面行进至细长部件远端。

在某些情况下，本发明的组织显像装置经配置以减少直接来自集成照明器的光与显像传感器的耦合。换句话说，所述装置是使得实质上所有(如果不是全部)由细长结构远端的集成照明器所发出的光无法直接到达显像传感器的结构。用这种方式，使得大部分(如果不是全部)到达显像传感器的光为反射光，所述反射光由显像传感器转换成图像数据。为了实质上防止(如果不抑制)来自集成照明器的光直接到达集成显像传感器，装置可包括远端偏光部件。远端偏光部件意指已以某种足以实现减少(如果不消除)来自集成照明器的光直接到达集成显像传感器的预期目的的方式加以偏光的结构或结构组合。在一个实施方案中，来自LED的光在其进入细长部件的远端尖头的透镜或棱镜时，由第一偏光器(线性或圆形地)偏光。显像传感器(例如CMOS传感器)还具有一个直接处于其前面的偏光器，此第二偏光器补充第一偏光器以使得由棱镜外表面反射到显像传感器中的任何光将由此偏光器阻挡。穿过第一偏光器并由周围组织反射的光具有随机偏光，从而使得此光的大约一半将穿过第二偏光器以到达显像传感器并转换成图像数据。对于(例如)向前观察细长部件，远端偏光部件可为覆盖透镜，或对于(例如)离轴观察细长部件，远端偏光部件可为棱镜，此情况在下文更详细地描述。

在某些情况下，细长部件远端包括离轴显像模块，其经配置以使得显像传感器获得来自与细长部件的纵轴不平行的观察视野的数据。对于离轴显像模块，显像传感器的观察视野相对于细长部件的纵轴处于一定角度，其中在某些情况下此角度可在5°到90°，例如45°到75°范围内，例如30°。离轴显像模块可包括任何便利的光导，其收集来自离轴观察视野的光并将所收集的光传送到显像传感器。在某些情况下，离轴显像模块是棱镜。

取决于特定装置实施方案，细长部件可包括或可不包括一个或多个至少部分地沿着其长度延伸的管腔。当存在管腔时，其可能在直径上会有所不同，并且可用于各种不同目的，例如冲洗、抽吸、电隔离(例如，电隔离导电部件(例如导线))，作为机械导件等，这一情况在下文更详细探讨。当存在此类管腔时，其可具有在某些情况下在0.5mm到5.0mm(例如1.0mm到4.5mm，包括1.0mm到4.0mm)的范围内变化的最长横截面。管腔可根据需要具有任何便利的横截面形状，包括(但不限于)圆形、正方形、长方形、三角形、半圆形、梯形、不规则形状等。这些管腔可提供各种不同的功能，包括作为使装置、组合物等到达细长部件远端的传送结构，此情况在下文更详细地描述。此类管腔可用作“工作导槽”。

在一些实施方案中，在装置中还存在至少向细长部件远端或其组件赋予可操纵性的集成铰接机构，以使得细长部件经配置以实现远端铰接。“可操纵性”意指在程序期间根据需要(例如)使用定位于装置近端(例如，定位于手持式控制单元上)的控制件来操纵或定向细长部件远端或其组件的能力。在这些实施方案中，装置包括操纵机构(或一个或多个安置于细长部件远端的元件)，所述操纵机构使得可根据需要通过近端控制件来操纵目标细长部件远端或其组件。因此，如本文中使用的术语“可操纵性”涉及向使用者提供操纵功能的机构，例如以所需方式(例如)通过相对于初始方向向左、向右、向上或向下移动来改变方向的能力。操纵功能可通过各种不同的机构来提供。合适机构的例子包括(但不限于)由适当的材料(例如，形状记忆材料、钢琴丝等)制成的一个或多个导线、管、板、网，或其组合。

在某些情况下，细长部件远端具备额外的独特能力，使其可在操作手柄的显著部分保持于固定位置时，围绕其纵轴独立地旋转，此情况在下文更详细地讨论。本发明的远端组件铰接的范围可变化，例如从-180°到+180°；例如，-90°到+90°。或者，远端探针尖端铰接可在0°到360°(例如0°到+180°，并且包括0°到+90°)范围内，且能够使整个探针围绕其轴旋转以便可在(例如)探针轴的任一侧达到全范围的角度，此情况在下文更详细地描述。旋转细长部件可经由任何便利的方法(例如通过使用电机)来实现，此情况例如在下文更详细地描述。所关注的铰接机构进一步描述于已公布的第WO2009029639号、第WO 2008/094444号、第WO 2008/094439号和第WO 2008/094436号PCT申请公开案中，其公开内容以引用的方式并入本文。所关注的具体铰接配置进一步结合附图来描述，并且描述于第12/422,176号美国申请案中，其公开内容以引用的方式并入本文。

如上文所概述，本发明的内部组织显像装置进一步包括细长部件能操作连接到的手持式控制单元。“能操作连接”意指一个结构与另一个结构连通(例如，机械、电学、光学连接或类似连接)。手持式控制单元安置于细长结构近端，因此位于装置近端。因为控制单元是手持式的，所以其经配置以便于成人手持。因此，手持式控制单元可经配置以适合于成人用手抓握。手持式控制单元的重量可变化，但在某些情况下在0.5磅到5磅，例如0.5磅到3磅范围内。手持式控制单元可具有任何便利的配置，例如具有一个或多个控制按钮的手持棒、具有扳机的手持枪等，其中合适手柄配置的例子进一步在下文提供。

在某些情况下，手持式控制单元可包括监视器。监视器意指视觉显示单元，其包括以图像和/或文本形式向使用者显示视觉数据的屏幕。屏幕可变化，其中所关注的屏幕类型是LCD屏幕。当存在监视器时，其可与手持式控制单元的其余部分集成或分离。因此，在某些情况下，监视器可为与手持式控制单元集成的结构，以使得其不能在不以某种方式损坏监视器的情况下与手持式控制单元分离。在其它实施方案中，监视器可为可分离的监视器，其中监视器可根据需要与手持式控制单元附接和分离，而不破坏监视器的功能。在此类实施方案中，监视器和手持式控制单元可具有各种不同的接合配置，例如手持式控制单元包括经配置以接纳监视器的立柱的孔，而监视器具有经配置以卡扣到手持式控制单元的接纳结构上的结构等。当存在监视器时，其具有足以与手持式控制单元一起使用的尺寸，其中所关注的屏幕尺寸可包括10英寸或更小，例如5英寸或更小，例如3.5英寸等。

监视器和手持式控制单元其余部分之间的数据通信可通过任何便利的配置来实现。例如，监视器和手持式控制单元的其余组件可通过一个或多个导线来连接。或者，两个组件可经配置以经由无线通信协议彼此通信。在这些实施方案中，监视器包括无线通信模块。

在一些实施例中，细长部件远端可在手持式控制单元的显著部分保持于固定位置时，围绕细长部件之纵轴旋转。因此，在将附接至细长部件近端的手持式控制单元保持于固定位置中时，至少细长部件远端可在一定程度上转动。给定装置的旋转程度可变化，并且可在0°到360°，例如0°到270°，包括0°到180°范围内。当存在旋转时，其可由任何便利的方法(例如通过使用电机)提供。

本发明的装置可为可抛弃或可重复使用的。因此，本发明的装置可为完全可重复使用的(例如多次使用装置)或完全可抛弃的(例如，其中装置的所有组件是一次性使用的)。在某些情况下，装置可为完全多次性的(例如，所有组件可重复使用有限的次数)。装置的每一个组件可单独地为一次性使用的、具有有限的可重用性，或无限期可重复使用的，导致整体装置或系统由具有不同可用性参数的组件组成。

其中手持式控制单元可重复使用的装置是受关注的。在此类装置中，细长部件经配置以便可与手持式控制单元分离。因为细长部件经配置以便可很容易地与手持式控制单元分离而不以任何方式破坏手持式控制单元的功能，因此手持式控制单元可附接到另一细长部件。因此，装置经配置以使得手持式控制单元可相继能操作地附接到多个不同细长部件。可在不使用任何工具的情况下用手将细长部件能操作地附接到手持式控制单元的配置是受关注的。可使用各种不同配置，例如其中(例如)通过卡扣组装配置、插入和扭转配置等来使细长部件近端接合手持式控制单元以提供两者之间能操作的连接。在某些配置中，手持式控制单元具有经配置以接纳细长部件近端的结构。

在某些情况下，手持式控制单元可简单地通过在给定程序后拆下手持式控制单元，然后将新的细长部件附接到手持式控制单元来重新使用。在其它情况下，为了向手持式控制单元提供所需无菌性，装置可包括附接到细长部件近端的可去除的无菌覆盖物，其经配置以相对于环境密封手持式控制单元。此无菌覆盖物(例如，呈下文更详细地描述的护套形式)可为使用挠性袋子的可抛弃的无菌手柄罩盖，其一部分贴附于可抛弃的细长部件的近端并予以密封。在需要时，无菌覆盖物可包括集成的透明监视器罩盖，其可为刚性的并且经配置以与监视器屏幕共形。在某些情况下，罩盖可经配置以提供监视器的触摸屏互动。如上所述，手持式控制单元可包括手动控制器。在这种情况下，无菌覆盖物可包括用于密封机械控制器的挠性橡胶保护罩，即经配置以与手动控制器相关联的保护罩部分。另外，无菌覆盖物可在与手持式控制单元近端相关联的区域中包括密封件。在这些情况下，无菌罩盖的开放端在使用前可方便地安置于近端。将罩盖定位于手持式控制单元周围后，开放端可机械地附接到手柄并且通过有效的密封方法来闭合。这些实施方案的无菌罩盖经配置以便其在使用时不阻碍手柄控制件或细长结构和监视器驱动。

除了(例如)上文较详细地描述的远端集成显像传感器以外，本发明的装置还可包括远端集成非显像传感器。换句话说，装置可包括集成于细长部件远端的一个或多个非显像传感器。一个或多个非显像传感器是经配置以获得来自目标位置的非视觉数据的传感器。所关注的非视觉数据包括(但不限于)：温度、压力、pH值、弹性、阻抗、电导率、距离、大小等。所关注的非显像传感器包括经配置以获得所关注的一种或多种类型的非视觉数据的传感器。可集成于远端的传感器的例子包括(但不限于)：温度传感器、压力传感器、pH值传感器、阻抗传感器、电导率传感器、弹性传感器等。传感器的具体类型包括(但不限于)：热敏电阻、应变仪、膜片式传感器、MEMS传感器、电极、光传感器等。特定类型传感器的选择取决于所关注的非视觉数据的性质。例如，压力传感器可在目标组织发生形变时检测施加于其上的力以测定目标组织的弹性模量。温度传感器可用来检测局部高温(其可用于区分不同类型的组织，例如不同的正常组织和肿瘤组织(其中肿瘤展示增加的血流量，且因此展示较高的温度))。经恰当准直的激光束可用来测定装置观察视野中的对象的距离或装置观察视野中的对象的长度尺度。当存在一个或多个集成非显像传感器时，其可经配置以补充装置的其它远端组件，以便(例如)以与上文结合集成照明元件所描述的方式类似的方式使对于远端的外部尺寸的任何影响减少到最低限度。

在某些情况下，装置包括组织修整物。组织修整物是以某种方式与组织相互作用以便以所需途径来修整组织的组件。术语修整广泛地用于指以某种方式改变，包括切割组织、切除组织、将药剂递送到组织，冷冻组织等。因此，组织切割器、组织切除器、组织冷冻/加热元件、药剂递送装置等是受关注的组织修整物。所关注的组织切割器包括(但不限于)：刀片、流体喷射装置、激光器和类似装置。所关注的组织切除器包括(但不限于)切除装置，例如递送超声能量的装置(例如，在超声切除中使用的装置)、递送等离子能量的装置、递送射频(RF)能量的装置、递送微波能量的装置等。所关注的能量传递装置包括(但不限于)：调节组织温度的装置，例如冷冻或加热装置等。在一些实施方案中，组织修整物不是像将组织截留于相对表面之间的装置(例如，钳样装置)所实现的那样，通过夹紧、扣住或抓握组织来实现组织修整的组织修整物。在这些实施方案中，组织修整装置不是经配置以(例如)通过将组织截留于相对表面之间来施加机械力以撕裂组织的元件。

在某些情况下，组织修整物是低剖面组织修整物，例如低剖面活检工具或低剖面切割器。此类低剖面组织修整物包括定位于细长部件远端的组织切割结构。因为活检或切割工具是低剖面的，所以其在细长部件远端的存在实质上不增加细长部件的外径。在某些情况下，低剖面活检工具的存在增加细长部件的外径2mm或更少，例如1.5mm或更少，包括1mm或更小。低剖面活检工具的配置可变化。在某些情况下，低剖面活检工具包括环形切割部件，其围绕细长部件远端同心布置且经配置以便以足以接合组织的方式相对于细长部件远端移动。环形切割部件可配置为或可不配置为完整环状结构，其中所述环状结构可以纵向方式相对于细长部件远端移动(以使得其可沿着细长部件朝向和远离细长部件的近端移动)。环状结构的远端边缘可移动超过远端细长部件一定距离，其中此距离可变化，且在某些情况下为10mm或更小，例如5mm或更小，包括3mm或更小。环状结构的远端边缘可为尖锐的，以便穿透组织，并且可包括一个或多个组织固持结构(例如倒钩、挂钩、唇缘等)，其经配置以接合组织，且(例如)在环状结构沿着细长部件朝向近端纵向移动时，使所接合的组织与环状结构稳定地相关联。例如所描述的切割工具也是受关注的。

在某些情况下，远端集成显像传感器以RF屏蔽的显像模块形式存在。因为这些实施方案的显像传感器模块是RF屏蔽的，所以显像传感器模块包括实质上抑制(如果不完全阻止)周围RF场到达显像传感器并与其电路相互影响的RF屏蔽。因此，RF屏蔽是实质上防止(如果不能完全阻止)周围RF能量(例如，在下文更详细地描述的由远端RF电极提供的能量)影响显像传感器的电路功能的结构。

本发明的装置的显像传感器模块包括至少一个显像传感器。在某些实施方案中，装置可进一步包括将显像传感器与装置的另一位置(例如近端位置)导电连接的导电部件。额外组件也可存在于显像传感器模块中，其中这些组件在下文更详细地描述。

显像传感器模块的RF屏蔽可具有各种不同的配置。RF屏蔽可包括一个或多个用以将显像传感器的电路与周围RF磁场屏蔽开的围封元件。在某些情况下，RF屏蔽是一个或多个与显像传感器、导电部件和显像传感器模块的其它组件相关联的接地导电围封组件。在某些情况下，显像传感器模块的显像传感器存在于外壳中，其中外壳可包括充当RF屏蔽组件的接地外导电层。在这些情况下，RF屏蔽是外接地导电层。RF屏蔽的显像传感器模块的一个或多个导电围封物可由各种不同的导电材料(例如金属、金属合金等)制成，其中所关注的特定导电材料包括(但不限于)铜箔等。在某些情况下，RF屏蔽是金属层。此层在存在时可能在厚度方面会有所不同，但在某些情况下具有范围在0.2mm到0.7mm，例如0.3mm到0.6mm并包括0.4mm到0.5mm的厚度。关于RF屏蔽的显像模块的额外详细资料可见于第12/437,865号美国申请案中，其公开内容以引用的方式并入本文。

在某些情况下，可包括经配置以从细长部件的远端区域(例如细长部件远端)发射准直激光的准直激光器。这些实施方案的准直激光组件可经配置用于多种目的，例如(但不限于)：显像传感器观察视野内的解剖特征识别、解剖特征尺寸和距离的评定等。

本发明的装置可使用任何便利的材料或其组合制成，所述材料包括(但不限于)：金属材料，例如钨、不锈钢合金、铂或其合金、钛或其合金、钼或其合金，和镍或其合金等；聚合材料，例如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、PEEK等；陶瓷，例如氧化铝(例如，STEATITE^TM氧化铝、MAECOR^TM氧化铝)等。

在某些情况下，装置可包括立体图像模块。立体图像模块意指根据由装置获得的图像数据来提供立体图像的功能模块。因此，所述模块经由监视器向使用者提供由装置获得的图像数据所产生的图像的三维视图感知。根据“图像”来描述所述模块，并且应理解此描述同样适用于静止图像和视频。

当装置包括立体图像模块时，所述装置可包括两个或更多个不同的显像传感器(例如，如下文评论的CMOS摄像头)或单个显像传感器，立体图像模块经由所述单个显像传感器来收集和使用图像数据以提供立体图像。当细长部件包括第一显像传感器和第二显像传感器时，立体成像模块经配置以处理由第一显像传感器和第二显像传感器提供的成像数据以产生立体图像。在此类实施方案中，可使用任何便利的立体图像处理程序。图10说明了根据一个实施方案从图像数据产生立体图像的技术的方框流程图。按顺序从自第一位置移动到第二位置的单个显像传感器或(在存在两个显像传感器的情况下)按顺序或同时获得左侧和右侧图像数据(如方框1005表示)。左侧图像数据和右侧图像数据代表与同一显像传感器的每一相应位置或两个不同显像传感器的相应位置相关联的不同位置和视角。第一图像和第二图像的图像数据可包括畸变，并且可使用某一算法，例如其中如方框1010表示，左侧图像数据和右侧图像数据如所展示首先经由校准元件加以扭曲以便去除透镜畸变。可使用任何便利的算法。所关注的算法包括以下文献中描述的算法：Luca Lucchese的“Geometric Calibration of Digital Cameras through Multi-viewRectification”(Image and Vision Computing,第23卷,第5期,2005年5月,第517-539页)和Lucchese的“Correction of Geometric Lens Distortion through Image Warping”(ISPA2003,Proceeding of the 3rd International Symposium on Image and SignalProcessing and Analysis(第三届图像和信号处理与分析国际研讨会会刊),2003年9月18日到20日,第1卷,第516-521页)。由此产生的以方框1015表示的无畸变的左侧和右侧图像然后通过立体和图像融合算法处理以构成立体图像，如方框1020、1022、1024、1026、1028表示。可使用任何便利的立体和图像融合算法，例如(但不限于)以下文献中描述的算法：Richard Szeliski的“Scene Reconstruction from Multiple Cameras”(Microsoft Vision Technology Group；也参见,http://research.microsoft.com/pubs/75687/Szeliski-ICIP00.pdf)；Y.Nishimoto和Y.Shirai的“A parallel matching algorithm for stereo vision”(IJCAI-1985-第2卷,第977页；也参见,http://ijcai.org/Past％20Proceedings/IJCAI-85-VOL2/PDF/059.pdf)；Zhu Shu-long的“Image Fusion Using Wavelet Transform”(Institute of Surveying&Mapping；Commission IV,Working Group IV/7；也参见,http://www.isprs.org/commission4/proceedings02/pdfpapers/162.pdf)；“Disparity fieldand depth map coding for multiview 3D image generation”，D.Tzovaras(ImageCommunication,Signal Processing；1998,第11卷,第3期,第205-230页)等。

立体算法通过使用三角测量来计算显像传感器所见对象的距离信息。不同观察点所见的对象导致第一显像传感器和第二显像传感器的图像数据中的对象处于不同位置。将视差或图像差异用于测定对象的深度和范围。可识别第一显像传感器和第二显像传感器的图像数据中的相应的像素点，并将其用于测定如区块1024所表示的视差线。因为第一显像传感器与第二显像传感器处于不同位置且因此具有不同视角，所以图像数据中存在的同一对象对于第一显像传感器与第二显像传感器来说可处于不同像素坐标位置。如区块1026表示的三角测量可基于与第一显像传感器和第二显像传感器的位置相关的几何学来实施，可用来测定显像传感器所见对象的深度和范围。采用三角计算以得出范围数据，并且由此产生的范围(或深度)映射可根据需要在图像显示上重叠。此过程在图10的区块1028中表示。因而可从来自第一显像传感器和第二显像传感器的图像数据重建考虑到三维深度信息的立体图像。

图11B说明了根据某些实施方案的稍微偏移的显像位置。图11B说明了两个显像传感器，即用于对象A和B的第一视图的1142以及用于对象A和B的第二视图的1144。如上文所描述，对象的深度和范围与图11A相似。

关于使用由两个或更多个不同显像传感器获得的图像数据的立体图像模块的方面的进一步详细资料可见于第12/269,770号美国申请案，其公开内容以引用的方式并入本文。

经配置以便从由单个图像传感器获得的数据提供立体图像的立体图像模块也是受关注的。在此类实施方案中，图像传感器经配置以向立体图像模块提供目标组织位置的连续偏移图像数据，所述连续偏移图像数据然后由立体图像模块用来提供所需立体图像。连续偏移图像数据意指图像数据包括至少来自目标组织位置第一视图的数据和来自同一目标位置第二视图的数据，其中第二视图从第一视图偏移。第二视图可从第一视图偏移任何便利的距离，例如1mm或更少，包括0.5mm或更少。第一偏移视图和第二偏移视图可使用任何便利的方法获得。在一种方法中，单个显像传感器从第一位置移动到第二位置以便获得所需偏移图像数据。单个显像传感器可使用任何便利的方式(例如通过在物理上将传感器从第一位置移动到第二位置的机械元件)从第一位置移动到第二位置。在其它实施方案中，所需偏移视图可通过能操作地耦合到经配置以提供所需第一偏移视图和第二偏移视图的光学引导系统(其可包括一个或多个透镜、反射镜、滤光器等)的单个显像传感器来获得。例如，可通过包括交替地将图像数据传送至显像传感器的第一和第二透镜系统来将第一偏移视图和第二偏移视图提供给单个显像传感器。也可通过(例如)包括具有经配置以向透镜提供两个或更多个不同视图的反射镜的单个透镜系统来提供偏移视图。获得第一偏移视图和第二偏移视图的频率可变化，在某些情况下频率可在1到30帧/秒，例如1到15帧/秒范围内。可实施各种系统以通过单个摄像头来提供多个视图。所关注的系统包括(但不限于)在以下文献中描述的系统：S.Hill的“ScalableMulti-view Stereo Camera Array for Real World Real-Time Image Capture and ThreeDimensional Displays”(Massachusetts Institute of Technology,Program in Media Artsand Sciences School of Architecture and Planning；May 7,2004年5月7日；也参见,http://web.media.mit.edu/～vmb/papers/hillms.pdf)；Chunyu Gao等人的“Single CameraStereo Using Planar Parallel Plate”(Beckman Institute,University of Illinois atUrbana-Champaign；也参见,http://vision.ai.uiuc.edu/newpubs/Stereo_PPP_Gao.pdf)；以及Mitsumoto,H.等人的“3-D Reconstruction Using Mirror Images Based on a PlaneSymmetry Recovering Method”(IEEE Transaction on Pattern Analysis and MachineIntelligence；第14卷；第9期,1992年9月,第941-946页)。

图11A说明了单个显像传感器1105，其移动到两个不同位置(1101和1102)以按顺序获得图像数据，所述图像数据由立体图像模块用来产生对象A和B的立体图像。第一显像位置1101和第二显像位置1102彼此偏移宽度为W，其可变化，在某些情况下范围为1mm或更小，例如0.5mm或更小。以焦平面距离Z安置的对象A和B在第一位置和第二位置下以不同的视角被观察到(分别以虚线1115、1120展示)。观察视角的差异反映在单个图像传感器从第一位置和第二位置获得的图像数据上。如图所示，第一显像传感器1105在位置1101时观察到对象A和B偏向中心的右侧，且在位置1102时观察到对象A和B偏向中心的左侧。两个视图之间的视差用来测定对象A和B的深度和范围。

立体图像模块可实施为经配置以接收由一个或多个显像传感器获得的图像数据的视频处理器模块。立体图像模块处理图像数据以提供用于在显示器上显示的立体图像数据。

在某些实施方案中，本发明的装置包括图像识别模块。所关注的图像识别模块是经配置以接收图像数据并将所接收的图像数据与包括颜色描述符数据和解剖描述符数据中的至少一者的参考相比较以决定是否应产生警报信号的模块。本文中使用的术语“参考”是指针对(例如)一个或多个参考图像的以(例如)一种或多种图像文件等形式保存的任何格式的数据，其中数据可由适当的处理器用来产生一个或多个参考图像。因此，参考至少包括针对第一参考图像的第一参考图像数据集。在某些情况下，参考也包括针对第二参考图像的第二参考图像数据集。在此类实施方案中，参考可包括针对多个参考图像的若干参考图像数据集，例如，2个或更多个、5个或更多个、10个或更多个、25个或更多个、50个或更多个、100个或更多个、1000个或更多个、1500个或更多个、2000个或更多个、5000个或更多个、10,000个或更多个参考图像等。

参考图像是所关注的区域的预定图像。因为参考图像是预定的，所以其为与图像处理模块所接收的图像数据无关而产生的图像。在某些情况下，参考图像是获得图像处理模块所接收的图像数据前现存的图像。参考图像可为从给定程序期间所显现的同一受试者(例如，个人)(例如，参考图像从给定程序前的受试者获得)或不同受试者(例如，个人)获得的图像。另外，参考图像可重新产生，以使得其并非从由任何真实受试者获得的图像数据产生，而是(例如)通过使用手工或计算机辅助图形协议来设计的。

构成参考的参考图像可在许多方面彼此不同。例如，任何两个给定参考图像可为不同内部组织位置的所关注区域的图像。在此类参考中，所述参考可包括相对于预定内部组织位置彼此不同的第一预定图像和第二预定图像。例如，参考可包括至少第一组织位置和第二组织位置的图像。第一组织位置和第二组织位置可为给定装置可预期在给定程序期间(例如手术程序期间)成像的位置。在某些情况下，参考包括在给定程序期间在程序得以正确执行时给定显像传感器应成像的不同位置的多个图像。参考也可包括显像传感器在给定程序期间不应观察的不同组织位置的图像，例如在所关注的给定程序得以正确执行时不应由传感器查看的组织位置的图像。因此，一些参考可包括在整个程序(例如整个手术程序)期间追踪正确和不正确地定位的装置的位置的多个图像。

参考中的图像数据集可能包括一个或多个颜色描述符数据和解剖描述符数据。颜色描述符数据意指基于给定内部组织部位和其组分的特定颜色的数据。例如，内部组织部位可包括各自具有不同颜色的一个或多个组织。例如，例如肌肉、神经、骨骼等的不同组织可具有不同颜色。这种独特颜色可以颜色描述符数据形式存在于参考图像中，并且由图像处理模块使用。解剖描述符数据意指基于内部组织部位的一个或多个组织结构的特定形状的数据。例如，例如肌肉、神经、骨骼等的不同组织具有不同形状。这些不同形状以解剖描述符数据形式存在于图像数据中。

如上文所概述，图像识别模块将所接收的内部组织部位的图像数据(例如，在所关注的给定程序期间获得)与参考比较。图像识别模块执行的比较可使用任何便利的数据处理协议来实现。可在此比较步骤中使用的数据处理协议可基于颜色描述符数据和/或解剖描述符数据将所接收的图像数据与参考进行比较。所关注的数据比较协议包括(但不限于)：数据描述符和存储的值(例如，平均颜色强度)之间的平均绝对差，和结构主轴和存储的值之间的相关程度。

在执行此比较步骤中，图像识别模块可经配置以自动地从参考中选择适当的图像以便对照所接收图像数据进行比较。在某些情况下，图像识别模块经配置以通过基于所测定的装置位置定位来选择适当的参考图像数据集，从而将所接收的图像数据与参考进行比较。例如，图像识别模块可获得关于装置的位置信息(例如，可从装置上的传感器获得或手动地输入并与给定图像相关联)，然后选择在装置获得所接收的图像数据时装置所处的相同定位位置的参考图像。另外，图像识别模块可基于相似性参数自动地选择适当的图像数据集。例如，图像识别模块可自动地从用于比较步骤中的参考选择最相似的图像数据集。

图像识别模块将所接收的图像数据与参考进行比较以便决定是否应产生警报信号。换句话说，图像识别模块的输出决定是否应产生警报信号。如果图像识别模块决定应产生警报信号，其可产生警报信号或指示系统的单独模块产生警报信号。

当产生警报信号时，其可取决于系统性质而变化。警报信号可为关于给定系统参数的警告信号或向系统操作者确认所关注的给定系统参数为可接受的信号。在一些实施方案中，警报信号可包括关于装置的功能信息。例如，在这些实施方案中，警报信号可包括给定装置正常运作的信息。在一些实施方案中，警报信号可包括关于装置的位置信息。例如，警报信号可包括关于给定装置是否正确空间定位的信息。在这些实施方案中，警报信号可含有装置的组织修整物接触非目标组织以致组织修整物空间定位不正确的信息。

系统可经配置而以各种不同方式使用警报信号。系统可经配置以(例如)经由系统的警报信号输出来向系统的使用者提供警报信号。另外或替代地，系统可经配置以基于警报信号的产生来自动地调整系统的一个或多个操作参数。例如，当图像处理模块确定组织修整物接触非目标组织并因此产生警报信号时，警报信号可(例如)通过将其停用来自动地调整组织修整物的运作。在某些情况下，警报信号可自动地关闭系统。

关于图像识别模块的进一步详细资料提供于第12/437,186号美国申请案中，其公开内容以引用的方式并入本文。

例如如上所述的立体模块和图像识别模块可根据需要实施为软件，例如数字信号处理软件；硬件，例如电路；或其组合。

在一些实施方案中，装置可包括经配置以在细长部件远端和定位于装置近端的入口端之间传送物品的传送结构，所述入口端(例如)与细长部件的近端相关联或与手持式控制单元相关联。此传送结构可具有任何便利的配置，其中在某些情况下其为布置于细长部件内的“工作导槽”。当以工作导槽形式存在时，导槽可具有变化的外径，并且在某些情况下具有3mm或更小的外径，例如2mm或更小并且包括1mm或更小。传送结构可经配置以向内部目标部位或从内部目标部位运输物品，例如流体、药品、装置。因此，传送结构的近端入口端可变化，并且可经配置以能操作地耦合至各种不同类型的组件，例如(但不限于)：抽吸装置、储液罐、装置致动器等。

如在别处所指示，本发明的装置可经配置以进行无线数据传输，例如用于提供以下一或多者：在装置的不同组件之间传输数据、在装置组件和另一装置(例如医院信息系统、单独监视器等)之间传输数据。可使用任何便利的无线通信协议，其中在某些情况下以一个或多个无线通信模块形式来实施无线通信。

可存在视频处理器模块，并且其经配置以通过向包括显像传感器的摄像头模块发送摄像头控制数据来控制一个或多个不同显像传感器。视频处理器也可经配置以接收来自一个或多个传感器和/或工具的传感器数据，并且可进一步经配置以通过向包括一个或多个传感器和/或工具的传感器模块发送传感器控制数据来控制传感器和/或工具。各种传感器可包括(但不限于)与压力、温度、弹性、超声声阻抗有关的传感器、用于有助于传感器识别和/或测量差异的激光指示器等。各种工具可包括(但不限于)量尺、泪滴状探针、活检探针、镊子、剪子、植入装置、IR照明设备、超声测量装置、切割工具等。取决于具体应用和所实施的传感器/工具，传感器数据也可包括于由立体图像模块处理的图像数据中，以便提供立体照相图像。

在某些情况下，本发明的装置包括可更新的控制模块，其意指装置经配置以使得装置的一种或多种控制算法可更新。更新可使用任何便利的协议实现，例如使用导线连接(例如，经由装置上的USB端口)或无线通信协议来传输更新算法数据至控制模块。更新的内容可能会有所不同。在某些情况下，手持式控制单元经更新以将该单元配置成可与特定细长部件一起使用。通过这种方式，同一手持式控制单元可与可在功能方面不同且具有不同组件的两个或更多个不同细长部件一起使用。在某些情况下，更新信息可从特定细长部件本身传输，以使得在细长部件能操作连接至手持式控制单元后，更新信息从细长部件转移到手持式控制单元，从而更新手持式控制单元的控制模块以使得其可与特定细长部件一起操作。更新信息也可包括一般功能更新，以使得手持式控制单元可在任何所需时间更新以包括一个或多个额外软件功能和/或修改装置的一个或多个现有程序。更新信息可从任何来源(例如特定细长部件、互联网等)提供。

现在转向附图，图1A到图1K说明本发明的整装、便携式诊断成像装置的一个实施方案。在这些附图中说明的手持式、整装、便携式诊断成像装置100包括机头114和具有远端集成CMOS传感器的以可去除方式附接的细长部件111，其在本文中称为“探针件”。参见图1K。

从外部看，如图1A和1C所示的探针件包括远端尖头120、细长管状结构110和与机头的机械连接器150。从外部看，如图1A和1C所示的机头包括由监视器130和取决于实施方案而可附接至监视器外壳或机头顶端部分的监视器支架135组成的可旋转和可去除的监视单元113、用作编程输入或视频和静止图像输出的单个端口170(例如USB端口)、管理装置功率输入的通断开关180、顶盖165、底盖160、图像采集和数据传输和控制的开关145，和控制探针件旋转的开关140。此开关140通常具有三个用于控制电机旋转的位置：一个位置用于使电机顺时针方向旋转、一个位置用于使电机逆时针方向旋转，并且位于中心的位置为空档。最后，如图1D和1E所示，存在用于取出电池195的电池门190。

从内部来看，如图1B所示，装置另外含有可再充电电池195、电子控制板190和用于实现装置的所有电气和光学组件与电子控制板190之间信号发送和接收的连接器199。

如图1D和图1E所示，在探针件的远端尖头120内是透镜122(例如棱镜透镜或平面透镜(例如盖玻璃))和CMOS显像传感器(在本文中称为摄像头)124。在探针件的细长结构部分110内是用于将摄像头124与电子板190上的连接器199电连接的导线128。还在探针件内布置了照明器126以便在远端尖头120处提供照明，且照明器126通过连接器199连接到电子控制板190。

在如图1D、图1E和图1G所示的本发明当前实施方案中，在机头内还有齿轮传动电机156。齿轮传动电机156经由齿轮传动中间件154连接至探针件。齿轮传动电机156和探针件的中间件154之间的连接以允许探针件逆时针和顺时针方向旋转的方式定向。将探针件与机头连接的连接器150不与中间件154一起旋转。

在另一实施方案中，如图1H所示，在探针件和电机157之间可存在通过中间件155实现的摩擦和旋转连接，例如橡胶与橡胶接触连接。电机157和中间件155以允许探针件逆时针和顺时针方向旋转的方式定向。将探针件与机头连接的连接器150不与中间件155一起旋转。

最后，参看图1E和图1F，在机头内存在用于将监视器支架135电耦合至电子板190的连接器137。连接器137经配置以允许监视器支架135且由此允许与监视器支架135连接的监视器130旋转，而连接器137或将连接器170连接至电子板190的相关布线不会粘连、破裂或扭结。

在本发明的另一实施方案中，便携式诊断成像系统100可包括向和从位于机头外部且位于探针件的远端尖头120外部的位点运输材料、药物和植入物的元件，例如以工作导槽形式配置的管腔。如图1F所示，存在端口连接115，例如连接至其它锁定连接器的锁定连接器，例如连接至管材的有倒扣的连接器，如用于连接至管材的压缩连接器。此端口连接器115可安置于机头165和160的外侧半部并伸出，并且处于便于使用装置的任何位置。机头和探针件的内部是将端口115与端口391连接的管道，所述端口391如图3B和图3D所示位于探针件的远端尖头120的极远端，由此可递送来自机头100的材料、药物或植入物。在另一实施方案中，可将材料、药物或植入物抽吸至探针件的远端尖头120的端口391中，并且通过探针件和机头内的管道运输，通过位于机头上的端口115退出。

如上所述，本发明的装置可包括电子板190。图1I展示电子板190和其相关联组件的一个实施方案。一般来说，电子板190电连接的一群组件是如方框146和147表示的控制电路的电子元件。在图1I的实例中，在电子板190上有电子元件的两个位置146和147，但是在本发明的其它实施方案中，可能只需要电子元件安置于电子板190的一侧或另一侧，而不必是如图1I所建议的电子元件占据区域146、147。

电附接至电子板190的另一物品是在电子板190与外部传输或接收构件之间传输数据的电气连接器170。在本发明的一个实施方案中，电气连接器170可用来(例如)通过计算机对可位于电子板190的电子元件区域146和/或147的芯片进行编程。在另一实施方案中，电气连接器170可用于下载由位于探针件构件的远端尖头120的摄像头捕获的视频或静止图像，并存储在可位于电子板190的电子元件区域146和/或147的存储器芯片中。另外，此存储器芯片可从本发明物上去除或重新附接到本发明物上。在本发明的另一实施方案中，电子连接器170可用来向外部监视器发送视频信号。在另一实施方案中，如果本发明物中不包括无线系统，则电气连接器170可具有外部装置(例如无线适配器)，在一个实施方案中，将其附接以便以无线方式将来自本发明物的数据发送到外部接收装置(例如监视器)，或以无线方式向和/或从(例如)计算机或其它计算装置发送和接收数据。

如前所述，还存在附接到电子板190的用于开启和关闭本发明装置的开关180。在一些实施方案中，开关180允许来自图1B中展示的电池195的功率传送至电子板190。

如图1I所示，还存在附接至电子板190(例如，位于电子元件区域146或147处的电子元件)的一连串用于控制本发明物的开关145。在此实施方案中，存在用于控制本发明物的三个此类开关145，但是取决于本发明的不同实施方案所需的控制件的数量，一定数量的开关145(例如1到10个开关)可存在于此装置上。开关145可控制的对象的一个实例是摄像头的图像采集。开关可应用的对象的另一实例是将来自此装置内的存储源的数据(例如静止图像)发送到外部源，例如计算机。开关可应用的对象的另一实例是控制本发明物内的照明。如前所述，存在需要开关控制的多个构件，并且本发明的实施方案上的控制件的数量将与此类需要有关。

另外附接到电子板190(例如位于电子元件区域146和147中的一个或两个区域上的电子元件)的是用于控制电机旋转，从而控制导管件旋转的开关140。在一个实施方案中，开关140可经配置以具有三个位置中的一个，其中例如在中间存在空档位置，并且根据使用者输入确定，在空档位置任一侧的位置可用于顺时针或逆时针方向旋转电机。

另外附接到电子板190，并且在需要时附接到位于电子元件区域146和147中的一个或两个区域上的电子元件的是一连串连接器199。这些连接器199可履行多种功能，包括控制电机157或156、摄像头122、照明设备126和监视器130。在另一实施方案中，连接器与位于导管的远端尖头120的传感器连接。

如图1J所示，便携式诊断成像系统100具有将装置100的探针件111与装置100的机头112连接和分离的连接器。在一个实施方案中，将装置100的探针件111与装置100的机头112附接和分离的目的是将来自探针件111的一个实施方案的探针件111更换为另一探针件，当多个不同探针件111中的两个具有医生需要的不同功能时，就需要进行此类更换。在图1J的另一实施方案中，装置100的探针件111与机头112分离的目的是为了医生必须遵循的(例如)医学应用的无菌性要求。例如，如果医生需要将装置100用于更多个患者中的两个，医生将需要除去探针件111，并且将新的无菌探针件111附接到机头112上。

在当前装置100的另一实施方案中，如图1K所示，监视器113也可与机头114分离。将监视器113与机头114分离的功能是帮助医生在不同位置观察摄像头。在这种情况下，监视器113将与机头114无线连接以便允许视频信号从机头114内的电子器件发送到监视器113。

图2A展示探针件111的远端尖头120的剖视图。图2A展示了构成用于产生可在监视器上展示的图像的摄像头和照明模块的必要组件。所描述的摄像头和照明模块允许离轴观察，并且因此构成离轴观察模块，其在下文更详细解释。棱镜透镜122覆盖探针件111的细长部件110的末端。棱镜透镜122的目的是允许与探针件的轴呈一定角度(例如30度)来成像。在一个实施方案中，在棱镜透镜的近端展示摄像头外壳124。此外壳124中包括一连串透镜250、光圈240、滤光器230和226和通过粘着剂224附接到滤光器226的CMOS成像芯片220。在摄像头的其它实施方案中，可根据产生不同图像的需要具有更多或更少的组件。另外，芯片220机械且电附接至电路板210，所述电路板210在芯片220和本发明的机头内的电子器件之间传输信号。集成照明器128也位于导管件的远端尖头120内。在一个实施方案中，集成照明器可为与用机头内的电池供电的LED或其它光源连接的光学纤维束。在另一实施方案中，集成照明器128可由例如塑料或光传输硬树脂或光传输液体或空气的光传播材料制成，其均如前所述与机头114内的LED或其它光源连接。

在另一实施方案中，在如图2D所示的远端尖头120内的组件中，盖玻璃123代替图2A中的棱镜透镜122予以安置。在这种情况下，盖玻璃123允许观察直接处于传感器芯片224前方的图像。此配置是“同轴”成像模块的实例。

机械地安置于棱镜122后面的集成照明器128和摄像头的一个难题是来自集成照明器128或其它来源的散射或非预期光，其可干扰摄像头，从而产生欠佳图像。为了解决这个问题，显像模块可包括滤光系统。图2B是用于控制来自集成照明器128或其它光源的光入射至芯片220上的滤光系统的一个实施方案。与滤光器270相对的滤光器260经起偏，以使得尤其来自导管件的远端尖头120内所包括的集成照明器128的非预期光不太可能进入摄像头。

如图2C所示，在滤光构件的另一实施方案中，偏振滤光器270位于摄像头外壳124内所包括的透镜250的远端，但是在棱镜透镜的近端。

图2E和图2F是如前所述并展示于图2B和图2C中的用于控制来自集成照明器128或其它光源的光入射到传感器芯片220上的滤光系统的实施方案，例外之处在于如图2E和图2F所示的滤光器位于盖玻璃123而非如图2B和图2C所示的棱镜透镜122的近端。

现在参考图3A到图3D，其展示位于装置的探针件的远端300的组件的机械布置的几个实施方案的末端视图。如图3所示，探针件壁310的末端视图在其内周长以内偏心安置了摄像头外壳340、摄像头镜头和显像传感器330。另外，集成照明器320的末端视图(例如光纤束末端)安置于摄像头外壳340和探针件壁310的内周长之间的空间中。集成照明器320具有新月形构型以便与摄像头外壳结构相符。

图3B说明了与图3A中所展示的探针件末端类似的探针件末端。在图3B中，非显像传感器(例如，压力传感器)390位于探针件的一侧，并且端口391位于探针件的相对侧。端口391可与沿着探针件长度的至少一部分延伸的管腔能操作连接，并且可履行多种功能，包括以上描述的功能，例如递送活性剂等。

安置于装置的远端300的组件的机械布置的另一实施方案展示于图3C中。探针件壁310的末端视图在其内周长以内同心安置了摄像头外壳340和摄像头镜头和显像传感器330。另外，集成照明器350的末端视图(例如光纤束末端)安置于摄像头外壳340和探针件壁310的内周长之间的空间中。

图3D说明了与图3C中所展示的探针件末端类似的探针件末端。在图3D中，非显像传感器(例如，压力传感器)390位于探针件的一侧，并且端口391位于探针件的相对侧。端口391可与沿着探针件长度的至少一部分延伸的管腔能操作连接，并且可履行多种功能，包括以上描述的功能，例如递送活性剂等。

从传感器到装置机头中的控制模块的数据传输可使用任何便利的方法实现。在某些实施方案中，将信息从传感器390传输到机头内的电子器件是通过经由导线394到电子板190的点392处的连接来实现的，所述导线394如图3E所示从传感器390穿过探针件到达机头中。图3F说明从位于探针件远端的端口391到机头中的端口398经由在端口391和398之间延伸并穿过探针件内部的开放管道396(例如管子)的连接的一个实施方案。

现在参看图4A到图4F，其展示经配置以保持机头无菌性的几个不同实施方案。如图4A到图4F所说明，提供在探针件111周围的位置460处可密封地连接至探针件111的无菌护套(或袋子)400或404。护套400或404包括护套件450。护套也可包括一个或多个额外组件，例如透明监视器罩盖420和/或或挠性保护罩430。护套400或404通过护套450的机头部分中的开口440包裹在一个实施方案的机头112(图4C和图4D)、102(图4E)、104(图4F)上。另外，提供在某一实施方案的机头112、102、104周围的开口440处密封护套件450的密封件；例如，将护套件450在开口440处折叠并用胶带或另一方法将其密封。

如上所述，并且如图4A和图4C所示，护套400的某一实施方案可具有与其连接并密封在一起的刚性和透明监视器罩盖420和挠性保护罩430。监视器罩盖420的目的是在保持护套400的密封性的同时使机头112的监视器构件能够运作。监视器罩盖420可由(例如)具有可卡扣在监视器构件上的机械特性的透明塑料组成，其目的是允许实施本发明的医生清晰地观看监视器。挠性保护罩430可由例如橡胶组成，其在保持护套400密封性的同时具有可卡扣在机头112的控制元件(例如开关)上的机械特性。参看图4D，机头护套部分450然后可如先前描述在位置440处密封于机头112上。

在护套404的另一实施方案中，如图4B所示，将在以上实施方案中提到的挠性保护罩430与其连接并密封在一起，但是没有图4A的监视器罩盖420。护套404的此实施方案的目的是能密封图4E的没有附接监视器的机头102。在这种情况下，机头102上可安置有附接结构480，其中可根据实施本发明的医生的使用需要来附接和/或去除监视器构件。

在护套构件404的另一实施方案中，如图4F所示，如前一实施方案中所提到的挠性保护罩430与护套件450连接并密封在一起，但是没有图4A的监视器罩盖420，此护套构件用于密封在图4F机头位置470处未安置有可用来支承监视器的图4E功能部件480的机头104。

在本发明的一个或多个实施方案中，可能需要使摄像头在一个或多个方向观察，例如除了可通过旋转导管件来实现的方向以外的相对于导管件轴的角度。摄像头观察的方向可为可控制的或固定的。现在参看图5A到图5B，其展示探针件的挠性和可控制部分500的一个实施方案。在此实施方案中，控制缆线550(例如绞合线或棒)在远端位置530处连接到管状探针件部分540并位于其中，并且在远端透镜520后面。控制缆线550连接到机头内的控制件(例如机械开关)，从而可对其进行致动，例如朝向装置近端拉动。在此方法中，控制缆线的致动将引起探针件的挠性部分500如图5B所示发生弯曲。然后(例如)通过弹簧构件，或可能通过使控制缆线550朝向远端装置致动，探针件的挠性部分500可返回到如图5A所示的位置。

探针件的挠性部分500可以允许探针件的此部分在一个或多个方向弯曲的方式来构建。如图5A-5B所示的实施方案展示通过提供一连串用疏水性管材510覆盖的切口来形成探针件的挠性部分500的方法的一个实例。在这种情况下，挠性部分500经配置以在一个方向上挠曲，其如图5B展示。另外，包围切口510的疏水性管材的目的是在允许挠性部分500挠曲的同时防止材料(例如水)进入探针件内。取决于切口的数量和定向，此挠性部分500可以多个方向和角度来挠曲，并且可由与开关或机头内的其它机械控制件连接的多个共存的控制缆线来控制。

图5C展示摄像头以相对于导管件中心轴的一定角度(例如30度)进行观察的另一实施方案。在这种情况下，在导管件505的端接于导管件远端尖头处的透镜520的近端的此部分中，存在以一定角度形成的弯曲部560。导管件505的此部分的弯曲部560可为刚性的，例如弯曲钢管的情形；或为挠性的，例如成形挠性塑料管的情形。当成形弯曲部560具有挠性时，其内部可有弹簧(例如，镍钛记忆合金(NITINOL)丝)，其经配置以使医生可将此部分505临时弯曲至与导管件中心轴对齐的笔直位置，并且在释放时将弯回到成形位置。

如果实施本发明的医生需要诊断(例如)组织，可能需要医生取回所诊断的材料的一部分。现在参看图6A到图6B，其展示可控低剖面活检工具的一个实施方案。图6A展示探针件的远端尖头120的一个实施方案的剖视图。图6B展示探针件的远端尖头120的一个实施方案的外部侧视图。在这种情况下，存在包括切割件610和控制件612的低剖面活检工具。切割件610围绕探针件120远端同心布置，并且经配置以便以足以接合组织的方式相对于探针件120远端移动。控制件612(例如棒)可附接至切割件610，并且其可延伸至机头，从而通过机械构件来致动。

可能存在实施本发明的医生需要铲刮或切割材料(例如组织)的情形。现在参看图7，其展示切割或铲刮工具的一个实施方案。此图展示探针件的远端尖头120的一个实施方案的剖视图。在这种情况下，存在包括切割件710和控制件712的低剖面切割或铲刮工具，并且所述物件围绕探针件120远端同心布置。此工具可经配置以便以足以接合材料(例如组织)的方式相对于导管件120远端移动。在另一实施方案中，此工具可经配置以便以足以接合材料(例如组织)的方式相对于导管件120远端沿圆周旋转。在另一实施方案中，此工具可固定于导管件120远端。控制件712(例如管或棒)可附接至切割件710，并且其可延伸至机头，从而在特定实施方案的工具需要时，通过机械构件来致动。

有可能实施本发明的医生需要在材料(例如组织)中或附近或周围部署一个或多个传感器。此类情形可能发生于诊断材料(例如组织)时，其中监视有问题的材料需要连续感应并且也需要使(例如)所诊断的病人远离本发明的显像构件。现在参看图8，其展示通过有线连接810并入本发明装置100中的可部署的传感器812的一个实施方案。或者，可使用无线通信模块而不是有线连接810。如所说明，有线连接穿过如图3B和图3D所示的端口391，然后其穿过探针件的远端尖头120和探针件的细长部件110和探针件的连接器150。然后有线连接810连接至机头内的电子板，从而使其输出可得到处理。此处理输出可(例如)显示于监视器上和/或记录到电子板上的存储器芯片中。有线连接810可具有足够的松弛部分(例如额外导线长度)以便允许传感器安置于距显像传感器一定距离处，例如200mm。在一个实施方案中，可部署的传感器812可具有有助于部署传感器的机械功能件，例如钩子或长钉或倒刺。

如前所述，传感器812可进行无线部署。在这种情况下，传感器812将以无线方式连接至手柄内的电子板，从而使其输出得到处理。可使用任何便利的无线通信协议。此处理输出可(例如)显示于监视构件上和/或记录到电子板上的存储器芯片中。

图9说明了根据一个实施方案的包括视频处理器模块905的系统900的功能方框图。视频处理器模块905包括与传感器模块960、摄像头模块950和显示器980通信的处理器/控制器模块910。处理器/控制器模块910包括前端模块915、后端模块920、微控制器930和图像协处理模块940。图像协处理模块940包括(例如)立体图像模块，并且执行先前描述的立体图像模块的功能和操作。

摄像头模块950可包括单个显像传感器，或两个或更多个提供图像数据的不同显像传感器。前端模块915包括接收来自摄像头模块950的图像数据的电路。从摄像头模块950接收的图像数据由立体图像模块(即通过图像协处理模块940)处理以提供立体图像数据。例如，如前所述，分别来自不同显像传感器的图像数据可经扭曲处理以校正图像畸变，并且考虑到三维深度信息来加以合成，从而构成单个立体图像。后端模块920包括将立体图像数据发送至显示器980的电路。显示器980显示图像数据的三维视图供使用者观看。

视频处理器模块905可经由I2C总线与(例如)摄像头模块950电耦合，其中摄像头模块950经配置为附属装置，且微控制器930为主控装置。微控制器930可经配置以向摄像头模块950发送摄像头控制数据。摄像头控制数据可包括信息请求(例如，与测试/调试有关的信息、校准数据等)或提供控制摄像头模块950(例如，控制两个或更多个不同显像传感器等)的指令。

传感器组件960可包括一个或多个先前描述的传感器和/或工具。所实施的一个或多个传感器和/或工具可提供与其特定功能和应用相关的传感器数据。传感器数据由处理器/控制器模块910接收并可取决于传感器和/或工具的特定功能和其应用而以多种方式使用。例如，传感器数据可由处理器/控制器模块910使用以向使用者提供信息(例如显示于显示器980上或照亮一个或多个LED的参数数据、校准数据、测量读数、警告等)、考察反馈信号以更精确地控制特定传感器和/或工具、存储于存储器中、进一步处理成额外的相关信息等。微控制器930也可经由I2C总线或通用输入/输出(GPIO)接口、通过发送传感器控制数据来控制传感器模块960(例如，用来控制和/或校准所实施的特定传感器和/或工具)。

处理器/控制器模块910进一步包括用于与外部装置和外围装置接口的各种模块。例如，如图9所示，处理器控制模块包括接收来自装置的使用者键盘和开关的输入信号的键盘和开关电路970；发送/接收存储于存储装置中的数据的SD卡固持器电路972，和控制摄像头旋转的电机控制电路974。微控制器930可通过(例如)GPIO配置以与各种电路通信。此外，视频处理器模块905可包括实施测试或调试程序的通信接口——例如，UART、USB等。

方法

本发明的方面还包括对受试者的内部目标组织进行成像(并且在一些实施方案中加以修整)的方法。因此，本发明的方面进一步包括使用本发明的组织显像装置使内部组织部位成像的方法。多种内部组织部位可使用本发明的装置来成像。在某些实施方案中，所述方法是以微创方式使椎间盘成像的方法。为了便于描述，所述方法现在主要在使IVD目标组织部位成像方面进一步描述。然而，本发明不限于此，因为所述装置可用来使多种不同目标组织部位成像。

关于使椎间盘或其一部分(例如，椎间盘外部、髓核等)成像，此类方法的实施方案包括针对椎间盘或其一部分(例如，椎间盘外部、髓核内部部位等)将本发明的远端微创椎间盘成像装置定位于观察关系中。观察关系意指远端定位于所关注的目标组织部位40mm内，例如10mm内，包括5mm内。将观察装置中的远端相对于所需目标组织定位可使用任何便利的方法来实现，所述方法包括通过使用可根据需要配备有或不配备有套针的进出装置，例如套管或拉钩管。针对目标组织将成像装置远端定位于观察关系中后，目标组织(例如，椎间盘或其一部分)通过使用照明和显像元件来成像以获得图像数据。根据本发明的方法获得的图像数据以图像的形式，例如使用监视器或其它便利的媒体作为显示构件输出给使用者。在某些实施方案中，图像是静止图像，而在其它实施方案中，图像可为视频。

内部目标组织部位可广泛地不同。所关注的内部目标组织部位包括(但不限于)心脏位置、血管位置、骨科关节、中枢神经系统位置等。在某些情况下，内部目标组织部位包括脊髓组织。

在某些情况下，所述方法可包括使用低剖面活检工具实现组织活检。例如，所述方法可包括将围绕细长部件远端同心布置的环形切割部件以足以穿入和接合目标组织的方式推进直到超过细长部件远端。组织接合后，可将环形部件在细长部件近端方向上、以足以将一定量的组织固定在装置上的方式拉回，所述组织然后可从身体去除以实现组织活检。

本发明方法适用于多种哺乳动物。所关注的哺乳动物包括(但不限于)：比赛动物，例如马、犬等；役畜，例如马、牛等；以及人类。在一些实施方案中，实施本发明方法的哺乳动物是人类。

本发明的方面进一步包括组装内部组织显像装置的方法。在这些实施方案中，所述方法包括将细长部件近端能操作地耦合到(例如)如上所述的手持式控制单元。取决于特定配置，此能操作耦合的步骤可包括各种不同的操作，例如将细长部件卡扣到手持式控制单元的接纳结构中、将细长部件扭转锁定至手持式控制单元的接纳结构中等。在某些情况下，组装方法可进一步包括将手持式控制单元密封于可拆除无菌覆盖物的内部，其中(例如)如上所述，无菌覆盖物连接至细长部件的近端并经配置以相对于环境密封手持式控制单元。在这种情况下，所述方法可进一步包括密封无菌覆盖物近端。

效用

本发明的组织显像装置和方法适用于需要对受试者的内部目标组织部位成像，同时最大限度地减少对周围组织的损伤的各种不同的应用。本发明的装置和方法适用于可显现各种不同类型的组织(包括(但不限于)：软组织、软骨、骨骼、韧带等)的许多应用，例如(但不限于)手术程序。所关注的特定程序包括(但不限于)：脊柱融合术(例如经椎间孔椎间融合术(TLIF))、总椎间盘置换(TLIF)、部分椎间盘置换(TDR)、所有或一部分从髓核椎间盘(IVD)空间去除的程序、关节成形术等。因此，本发明的方法还包括(例如)以某种治疗现有医学病状的方式修整椎间盘的治疗方法。所关注的治疗方法包括(但不限于)：移除部份纤维性环、髓核全切、椎间盘切除术、纤维环置换、髓核置换和由于椎间盘凸出或受挤压而进行减压。成像装置适用的其它方法包括描述于第20080255563号美国公开申请案中的方法。

成套工具

还提供用于实践本发明方法的成套工具，其中成套工具可包括以上装置和/或其组件中的一个或多个，例如如上所述的细长部件、手持式控制单位、无菌覆盖物等。成套工具可进一步包括可适用于实施本发明方法的其它组件，例如导丝、进出装置、流体源等。各种组件可根据需要(例如)共同或单独加以包装。

除了上面提到的组件以外，本发明的成套工具可进一步包括使用成套工具的组件以实践本发明方法的说明书。实施本发明方法的说明书通常记录于合适的记录媒体上。例如，说明书可印刷于例如纸或塑料等的基材上。因此，说明书可以包装说明书形式存在于成套工具中，存在于成套工具或其组件的容器的标签中(即，与包装或分包装相关联)等。在其它实施方案中，说明书以存在于合适计算机可读存储媒体(例如CD-ROM、软盘等)上的电子存储数据文件形式存在。在其它实施方案中，实际说明书不存在于成套工具中，但是提供(例如)经由互联网从远程数据源获得说明书的手段。此实施方案的实施例是包括可借以查看说明书和/或可下载说明书的网址的成套工具。与说明书一样，此获得说明书的方法记录于合适基材上。

提供以下实施例用来说明而非用来限制本发明。

实验

如下构建具有集成远端显像装置的手持式尺寸最小化诊断装置。装置由以下部件组成：呈容纳电池的手持式单元形式的SLA外壳、3.5”监视器、控制板，和连接至2个LED和显像模块的导线，其中所述显像模块位于连接至手柄的4mm钢制皮下管的远端尖头。管材从远端尖头向后弯曲约1英寸到呈约30度。在机头上提供连接至管子的手动轮，并且当致动时，其使管子在每个方向上旋转180度。考虑到摄像头大约120度(对角线)的观察视野，旋转管子使摄像头可观察到至少全半球的空间。皮下管的4mm外径远端尖头处的显像模块在小钢制外壳内包括Omnivision 6920QVGA成像芯片(Santa Clara,CA)、一连串透镜、光圈、IR滤光器和盖玻璃。另外，LED放置在平盖玻璃后面，但是在光圈的远端。因此，由于摄像头镜头和照明设备的配置，影响图像的入射杂散光极少。在所构建的装置中，来自加电摄像头的信号通过一连串电子元件，并以可用于控制板的方式予以处理，并且导线将数据发送至控制板，然后显示在监视器上。该显示器也可旋转。3.5英寸监视器上显示的图像遵循QVGA分辨率。

虽然出于清晰理解的目的，上述发明在某种程度上较详细地经由图解和实施例予以描述，但是本领域普通技术人员鉴于本发明的教示显而易知可在不背离附加权利要求书的精神或范围的情况下作出变化和修改。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且无意具有限制性，因为本发明的范围仅受所附权利要求书限制。

因此，上述内容只是说明了本发明的原理。应意识到，本领域技术人员能设计出各种方案，这些方案虽然并未明确描述或展示于本文中，但是体现本发明的原理并且包括在本发明的精神和范围内。此外，本文中叙述的所有例子和条件性措辞的主要目的是帮助读者理解本发明的原理和由发明者贡献的用于推动本领域的概念，并且不应理解为受此类具体叙述的例子和条件的限制。而且，本文中叙述本发明原理、方面和实施方案以及其具体例子的所有陈述均欲包涵其结构和功能等效物。另外，预期此类等效物包括目前己知的等效物和未来开发的等效物，即经开发以执行相同功能的任何元件而不管结构如何。因此，本发明的范围不欲限于本文中展示和描述的示例性实施方案。实际上，本发明的范围和精神体现于附加权利要求书中。

Claims (17)

1.一种内部组织显像装置，所述装置包括：

手持式控制单元，所述手持式控制单元包括：

光源，所述光源配置为照明目标组织部位；

图像捕获控制装置，所述图像捕获控制装置配置为捕获所述目标组织部位的图像数据；以及

存储器芯片，其中所述存储器芯片配置为存储所述目标组织部位的被捕获的静止和/或视频图像；

刚性细长部件，所述刚性细长部件包括：

纵轴；

冲洗腔，所述冲洗腔配置为将流体输送到目标组织；

光纤，所述光纤沿着所述细长部件的长度延伸；

近端，所述近端能操作地耦合到所述手持式控制单元；以及

尺寸最小化远端，所述尺寸最小化远端包括透镜，其中所述远端配置用于从所述纵轴偏离一角度地进行离轴观察；以及

其中，所述细长部件具有足够刚性，以容许在将足够力量施加至所述细长部件的近端时推动所述远端穿过组织。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述细长部件还包括提供离轴观察的弯曲部。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述角度是在45度到75度之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述角度离轴但小于90度。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体包括活性剂。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述细长部件的所述远端进一步包括集成照明器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述集成照明器包括选自由新月形构型和同心构型组成的组中的构型。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述细长部件包括经配置以将光从所述光源引导至所述细长部件远端的环形壁。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光源包括发光二极管。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述细长部件还包括远端偏光部件。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述目标组织部位是骨科关节。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光源包括漫射元件，以提供对所述目标组织部位的均匀照明。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括图像识别模块。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述图像识别模块配置为从显像传感器接收图像数据，并将所接收的图像数据与参考图像相比较，以决定是否应产生警报信号。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述参考图像包括颜色描述符数据和解剖描述符数据。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，借助于协议将所述参考图像与所接收的图像数据进行比较，所述协议包括计算所接收的图像数据的颜色描述符数据和解剖描述符数据与所述参考图像之间的平均绝对差。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述警报信号包括指示所述装置正接触非目标组织的空间信息数据。