CN109843200A - 具有近端安装的摄像机的套管 - Google Patents

Abstract

用于进入大脑中血块的套管系统和方法。该系统包括套管，该套管具有安装在套管近端上的摄像机，其中可看到套管内腔和内腔下方的手术区域。棱镜、反射器或其他合适的光学元件定向在摄像机和套管的内腔之间，以使摄像机能够看到套管，同时最小化内腔的阻塞。该系统还可以包括具有小直径轴和大直径尖端的阻塞器，该尖端是光学透射的，使得插入或操纵组件的外科医生可以容易地看到阻塞器尖端靠近脑组织(白色)或血液(红色)。

Description

具有近端安装的摄像机的套管

技术领域

以下描述的发明涉及微创脑外科领域。

背景技术

脑卒中是死亡和致残神经障碍的常见原因。在美国，每年约有700,000名患者患脑卒中。出血性卒中占年度脑卒中人群的20％。出血性卒中是由于大脑中血管破裂导致出血进入脑组织并导致脑内血肿(血块)。及时切除血块对限制或预防长期脑损伤是必要的。

血块和任何周围手术区域的清晰可视化和成像有助于移除血块。通常可以通过套管和阻塞器组件来完成移除和可视化，该套管和阻塞器组件通过在血肿部位附近的头骨中钻出的孔放置。可以使用CT扫描准确地识别血肿部位。

为了有助于将套管和阻塞器组件精确地放置在血肿处，并且还有助于通过最不可能损坏健康脑组织的路径插入套管，神经外科医生使用精密且昂贵的立体定向手术系统或神经导航系统。这些系统依赖于先前获得的MRI或CT扫描，其可能是几个小时前的，因此不能完美地反映手术时血块的形状和位置。在这些系统中，只有在从套管中取出阻塞器之后才能实现对套管远端正确定位的视觉确认。如果没有准确地放置远端，则必须重新插入阻塞器，并且必须操纵套管和阻塞器组件，可能重复地操纵，直到在移除阻塞器之后，血块可见。

在这些昂贵的神经导航系统和立体定向系统成为标准之前所使用的，以及在这些系统不可用的地方仍然使用的不太精密的方法涉及大型开颅术、探索和直接目视搜索血液、大范围组织切割、以及侵入性仪器，都与高死亡率和发病率有关。

发明内容

以下描述的装置和方法在微创手术期间提供改善的大脑可视化。该装置包括套管，该套管具有安装在套管近端上的摄像机，其中可看到套管内腔和内腔内和内腔下方的组织。棱镜、反射器或其他合适的光学元件定向在摄像机和套管的内腔之间，以使摄像机能够看到套管，同时最小化内腔的阻塞。

包括套管的装置可以与包括长而小横截面的轴的阻塞器一起使用，其中该轴具有透明或半透明的短而大直径的尖端，其中套管具有安装在套管的近端上的摄像机，其可看到套管内腔和内腔内和内腔下方的组织，并且可选地包括显示器以显示由摄像机获得的图像。棱镜、反射器或其他合适的光学元件定向在摄像机和套管的内腔之间，以使摄像机看到阻塞器尖端，同时最小化内腔的阻塞。组装的套管、摄像机和阻塞器可以插入患者的大脑中，其中阻塞器尖端用于轻轻地切割脑组织以为组件腾出空间，以及阻塞(堵塞)套管的远端开口。小横截面阻塞器轴远小于套管的内径，在轴和套管壁之间提供相当大的环形或圆形空间，以提供阻塞器尖端的近端表面的良好可见性(来自摄像机)。如果需要，可以在套管中提供灯以照亮阻塞器尖端和套管的远端或套管远端附近的组织(照明可以替代地从组件外部的源提供，或者从安装在套管近端上的灯提供，或前述的任何组合)。由阻塞器尖端的远端表面附近的组织反射的光穿过阻塞器并从阻塞器尖端的近端表面离开，使得插入或操纵组件的外科医生可以容易地看到阻塞器尖端靠近脑组织(其为白色到灰色)或血液(其为红色到黑色)。

该系统及其实现的进入方法能够用作神经导航的辅助，以帮助确认成功导航到血肿，特别是在手术的目标是通过套管移除血块的情况下。在血肿的大致位置从成像中已知的情况下，或者在血肿的大致位置可能用较小的探针确定，或在急诊手术期间的情况下，该系统及其实现的方法可用于定位血块，代替神经导航系统。

附图说明

图1示出了具有需要手术干预的区域的患者的头部。

图2示出了具有近端安装的摄像机的套管。

图3是具有近端安装的摄像机的套管的分解侧视图。

图4是具有近端安装的摄像机的套管的俯视图。

图5是套管遮光罩的特写侧视图，其中摄像机可在轨道上移动。

图6是用于具有近端安装的摄像机的套管的摄像机的特写侧视图。

图7示出了阻塞器和具有近端安装的摄像机的套管插入图1的患者的组织块中。

图8示出了使用具有近端安装的摄像机的套管来对图1的患者进行微创手术。

图9示出了套管的另外的结构，其提供了摄像机与套管管道的简单附接和脱离。

图10和11示出了摄像机和套管系统，其中摄像机固定到套管管道上，并且阻塞器被修改成即使在摄像机侵占套管管道内腔上方的空间时也能通过摄像机。

图12示出了在大脑中具有血块的患者，其需要手术干预，其中套管已插入大脑中，套管的远端接近血块，并且阻塞器尖端延伸到血块中。

图13示出了套管、摄像机和阻塞器系统。

图14示出了阻塞器的移除，同时摄像机组件保持固定到套管的近端。

图15、16和17描绘了在使系统前进通过大脑时由摄像机获得的示例性图像。

图18和19示出了与图12的套管、摄像机和阻塞器系统使用的阻塞器尖端。

具体实施方式

图1示出了在大脑3中具有血块2的患者1，其需要手术干预。套管4已插入大脑中，套管的远端接近血块。摄像机5安装在套管的近端边缘上，摄像机的一部分悬挂在套管的边缘上并布置在套管的内腔上，并且可操作以获得在套管的远端处的血块或其他组织的视频或静止图像。

图2详细示出了套管4。套管包括套管管道6，其具有适于插入患者体内的远端6d，以及在使用期间保持在体外的近端6p。摄像机5安装在套管管道的近端6p上。安装结构7固定到套管的近端。在以下的附图中更详细地示出的摄像机可以包括或装配有悬挂在套管管道的内腔8上方的棱镜、反射器或其他反光镜结构或光学元件。如果摄像机与套管内腔相比较小，则可以在没有棱镜或反射器的情况下使用摄像机，并且可以使摄像机以其视轴沿着套管的长轴对准而取向。提供血块的良好可视化并获得血块图像所需的光可以由布置在套管管道的远端6d处(远端开口处或其附近)的光源9(LED或其他光源)提供。光源可以替代地布置在套管管道的近端，并且光可以通过套管的开口内腔传输，或者可以通过光纤10传输，或者如果套管由透明材料制成，光可以沿着套管管道的壁向下传输，以离开套管壁的远端以照射血块。安装结构7的环11用作屏蔽件以阻挡从近端视点看到光，无论光是直接从位于近端的灯发出，还是从位于远端的灯穿过套管管道发出。在光源布置在透射套管管道的近端上的实施例中，套管管道的远端部分6d可以成形、模制、机加工、处理或以其他方式配置为使得来自套管管道6的光的出现能够照亮手术区域。例如，内远端表面和/或外远端表面可以被打磨或磨砂或涂覆以使得能够穿过表面发射光。在光源朝向套管的远端布置的情况下，套管的一部分保持光源，套管远离光源的部分可以是光学透射的，以为手术区域产生更多的光，而套管的靠近光源的部分可以是不透明的。可以提供用于向摄像机和光源提供电力并且将图像数据从摄像机传送到显示器的电缆，或者可以通过布置在设备上的电池为设备供电，并且可以将图像数据无线地传输到显示器上。

图3是套管4的分解侧视图，其中摄像机5布置在套管管道的近端边缘上，其中棱镜或反射器12悬挂在套管的内腔8上。图4示出了具有近端安装的摄像机5的套管4的俯视图。图3还示出了布置在套管管道的远端6P上或附近的LED 9，以将光发射到手术区域(例如血块2)中。

摄像机可以安装在安装结构内，使得棱镜或反射器12可以从其悬垂位置移除，或者通过径向滑动摄像机、围绕枢轴翻转摄像机、或者通过从摄像机安装结构完全移除摄像机。图5示出了摄像机5与安装结构7的滑动附接以及摄像机从待机位置13S到使用位置13A的移动。在摄像机5处于使用位置13A的情况下，棱镜/反射器12部分地或完全地延伸到由内腔8限定并从内腔8延伸的圆柱形空间14中，并且在套管管道的远端开口处提供无阻塞的手术部位的观察，同时使用内腔8提供对小直径手术器械的最小干扰，以进行手术(例如，抽吸器或浸渍器)。可以使用用于将摄像机5可移动地附接到遮光罩7的任何合适的技术。例如，摄像机可以可滑动地附接在诸如轨道15的轨道上，在这种情况下，轨道15将摄像机5固定到遮光罩上，并使摄像机/棱镜组件能够在待机位置13S和使用位置13A之间径向移动并再次向回移动(即，从棱镜延伸到内腔8中的第一位置或由套管管道的内腔限定的圆柱形空间14到第二位置(其中棱镜位于内腔8外部或者由套管管道的内腔限定的圆柱形空间14))。摄像机还可以在16处附接有枢轴，使得其可旋转地附接到管道，从第一位置(其中摄像机的轴线垂直于或基本垂直于套管管道的长轴)到与长轴成角度的第二位置，使得棱镜位于由套管管道的内腔的虚拟延伸部限定的圆柱形空间14的外部。摄像机也可以利用摄像机和安装结构的通道之间的摩擦配合或止动装置，或其他合适的可释放连接装置，而可释放地连接到安装结构上(即，其在外科手术过程中可以用手轻易地附接和脱离，而不使用工具)。

图6是摄像机5的特写侧视图。摄像机5包括棱镜或反射器12、一个或多个透镜17(其可包括消色差透镜或其他双合透镜)、成像装置18和控制系统19(如果设置在系统的摄像机部件中)。透镜17可以是包括附加光学部件的光学组件的一部分。成像装置18可以是任何合适的图像传感器，例如CCD传感器或CMOS传感器。控制系统19可以包括控制器、数据处理部件和发射器，例如控制器和发射器，以控制摄像机并从摄像机发送数据(数据输出系统可以位于设备之外)。可以使用合适的电缆或无线发射器以将摄像机连接到显示系统和电源上。成像传感器的特征在于成像平面，并且棱镜与成像平面对准，以将平行于成像平面导向的光导向成像平面。如图所示，成像平面平行于套管管道的长轴，并且棱镜/反射器沿垂直于成像平面的线布置，并且定向成将来自套管管道远端处的手术区域的光导向在成像平面上。

在所示实施例中，中心纵轴20L在管状主体的整个长度上同心地延伸。成像传感器具有成像传感器轴(主视轴)20S，其在垂直于传感器表面延伸并与棱镜的径向面对表面相交。如图所示，中心纵轴和成像传感器轴线以大约90°的角度相交。在可替代配置中，该角度在约70°和110°的范围内，或在约85°和95°的范围内。根据所需的配置，该角度可以大于或小于90°。

在本文公开的任何实施例中，棱镜视轴20P(次级视轴，其是穿过套管，从棱镜到套管远端的视线)与棱镜远端表面相交，并穿过管状主体朝向目标组织轴向地向远端延伸。在一些实施方式中，棱镜视轴在套管远端附近与套管的中心纵轴相交，或者在距套管远端约4cm或2cm或更小的范围内与其相交。棱镜突出套管内腔不超过内腔内径的约25％，通常不超过内腔内径的约15％、或10％或更少。出于这个原因，次级视轴通常与中心纵轴成角度。根据所使用的棱镜的类型，棱镜视角可以垂直于棱镜的远端光学表面(例如，对于附图中所示的反射直角棱镜，其中长表面用作顶部)，并且棱镜可以布置在套管内腔上方，使得远端光学表面相对于套管的横向平面略微倾斜，以使棱镜视轴瞄准期望点，例如与套管的中心纵轴在套管远端的交叉点。对于视角不垂直于远端光学表面的其他反射和偏转棱镜，远端光学表面可以适当地成角度，以使棱镜视轴瞄准期望点，例如与套管的中心纵轴在套管远端的交叉点。可以使用各种形式的棱镜，包括五棱镜、半五棱镜(非上下倒像和非左右反像棱镜，其将光从棱镜视轴弯曲45°，使得成像传感器视轴可以布置成与棱镜视轴或套管纵轴呈约45°角)、施密特棱镜(上下倒像和左右反像棱镜，其将光从棱镜视轴弯曲45°，使得成像传感器视轴可以布置成与棱镜视轴或套管纵轴呈约45°角)、普罗(Porro)棱镜(上下倒像和左右反像棱镜，其将进入棱镜的光移位到偏移但平行的路径，使得成像传感器视轴可平行于棱镜视轴或套管纵轴，但从棱镜视轴或套管纵轴径向移位)或其他棱镜，或棱镜的组合或构造(例如，阿米西/五(Amici/Penta)棱镜组合，或布置成长表面朝向远端的直角棱镜，使直角表面用作反射表面，以将图像沿反平行路径重定向到棱镜视轴上，可选择地与第二直角棱镜配对，以将图像重定向到平行但偏移的路径上，或者Bauerfeind棱镜)，其可操作以将来自套管远端的光反射或移位到成像传感器。

在其中由设置在套管管道远端上的灯提供照明的实施例中，通过在管的内壁上设置挡板，可以最小化任何所得的来自套管内壁的眩光和反射。挡板可包括略微突出到内腔中的脊，该脊沿着管道的长度分散。优选地，脊逐渐间隔开，使得它们朝向管道近端更紧密地间隔开，朝向管道远端相对更宽地间隔开。图3中示出了几个这样的脊，标记为项21。脊可以以任何形式提供，并且可以与套管管道6成一体(例如，在模制期间形成)或者可以胶合或熔合到管道内壁上，或者它们可以包括线圈匝或编织物匝，插入管道中或熔合到管内壁中，并且线圈或编织物可以包括与远端定位的灯或远端定位的摄像机或传感器相关联的电力电缆或数据电缆。

如图7和8所示，外科医生将带有阻塞器22的套管4插入患者的大脑中，直到套管的远端6d足够靠近组织2以进行手术。然后外科医生移除阻塞器22，使得套管4可用于为手术区域提供进入、照明和可见性。然后，外科医生根据构造从待机位置移动摄像机5(移位、旋转或移动摄像机5)，以将棱镜放置在内腔上。如有必要，外科医生将成像系统定向以看到手术区域。在摄像机就位后，外科医生操作摄像机以获得手术区域的图像。将来自摄像机5的图像数据发送到显示器23上，以提供通过内腔8获得的手术区域的一个或多个图像24。该图像可以包括静止图像(照片)和视频。在放置摄像机之后，外科医生可以使手术器械或手术器械的远端穿过套管内腔，同时摄像机的该部分布置在内腔8或内腔上方的空间14内。

图9示出了套管4的另外的结构，其提供了摄像机5与套管管道6的容易附接并脱离。摄像机固定到安装结构25上，并且安装结构可释放地附接到套管管道上。安装结构包括环，类似于之前附图中所示的安装结构和环组合(项7和11)，在环的内侧具有第一锁定元件，例如凹槽26，并且套管管道的近端包括第二互补锁定元件，例如凸缘27，其尺寸和大小适于紧密地配合在安装结构的凹槽中。当需要时，安装结构可以卡扣在套管上，以将摄像机定位在套管管道的近端上，棱镜悬挂在套管管道的壁上并布置在内腔8上方。安装结构可释放地附接，因为在外科手术过程中可以用手轻易地附接和脱离，而不使用工具。可以使用其他可释放附接装置，包括安装结构与套管管道的外壁或内壁之间的摩擦配合，或磁性附接件(在套管管道近端和安装结构中具有配对的磁体)，或卡扣配件，或安装结构与套管近端之间的止动装置，或螺纹配合件(在安装结构和套管近端上具有互补的内外螺纹，或反之亦然)，或安装结构和套管近端上带有互补狭槽和销(反之亦然)的卡口安装件。

而且，图9示出了图3中所示的挡板的可替代实施例。在图9中，挡板包括线圈28的匝。挡板还可包括编织物。线圈或编织物还可以包括电线，其中需要该电线将电力传送到布置在套管管道的远端尖端上的灯上，或者布置在套管管道的远端尖端上的传感器上，并且还可以包括从任何这种远端安装的传感器传输数据到与该传感器相关的控制或显示系统所需的数据电缆。

图10和11示出了摄像机和套管系统，其中摄像机5固定(即，不可释放地附接)到套管管道6上，并且阻塞器22被修改为即使在摄像机侵占套管管道内腔上方的空间时也能通过摄像机。在图10中，阻塞器22在其整个长度上基本上是等径的，并且具有沿其长度延伸的凹槽29(布置在套管管道内的部分)。凹槽的尺寸和大小适于容纳悬挂在套管管道的内腔上方的棱镜。利用这种构造，可以将阻塞器插入套管管道中，并且可以将组装的套管和阻塞器推入大脑中，同时套管就位，固定到套管上。在图10中，阻塞器22包括大直径远端部分22d和小直径杆30，该大直径远端部分22d的外径与套管管道的内径大致相同，该小直径杆30容易配合在套管管道的内腔中。摄像机支撑在挂架或支柱31上。与阻塞器的大直径部分22d的长度相比，支柱保持摄像机远离套管管道的近端开口足够的距离，使得阻塞器可以倾斜或弯曲以便将阻塞器的大直径部分22d插入内腔而不需要移动摄像机。

图12至图19示出了使用类似于图11中所示的套管和摄像机系统的套管、摄像机和阻塞器系统，其具有透射性阻塞器尖端，允许外科医生在插入组装的套管和阻塞器进入大脑中时看到阻塞器尖端下方的组织。

图12示出了在大脑3中具有血块2的患者1，其需要手术干预，其中套管4已插入大脑中，套管的远端接近血块。摄像机5安装在套管的近端边缘上，摄像机的一部分悬挂在套管的边缘上方并布置在套管的内腔上方，并且可操作以获得套管内腔的远端的视频或静止图像，其可包括套管中的阻塞器尖端的图像，或套管远端处的血块、脑组织、脑脊髓液(CSF)或其他组织的图像。如图12和13所示，套管包括套管6，套管6具有摄像机5和一个或多个光源，以及固定到套管近端的安装结构7。摄像机包括悬挂在套管管道的内腔8上方的棱镜、反射器或其他反光镜结构或光学元件。摄像机可以永久地固定到套管的近端(意味着在不使用工具或破坏性拆卸的情况下，它不能在手术中容易地移除)，或可释放地附接到套管的近端(意味着在不需要特殊工具或破坏性拆卸的情况下，它可以在手术中容易地附接并脱离)。摄像机组件的一部分，例如棱镜、反射器或反光镜，延伸到由套管管道的内腔限定并向近端延伸超过套管近端的圆柱形空间14中，并且与套管近端间隔开，并且仅略微延伸到圆柱形空间14中(不超过内腔内径的约25％，优选地不超过内腔内径的约15％或10％)，使得当阻塞器尖端相对于摄像机组件的近端间隔的以及摄像机组件部件侵入圆柱形空间14而设定尺寸和大小时，可以倾斜阻塞器尖端以避免入侵的摄像机组件部件并将阻塞器尖端推入套管的近端。摄像机可以包括简单的聚焦装置，例如指旋螺钉或可滑动柱32，其可用手操作以径向向内或向外移动成像传感器，以将摄像机的焦点调节到套管内或超出套管远端的不同深度。

可以由布置在套管管道的远端6d处或接近远端开口的灯9(LED或其他光源，如图13所示)提供血块的良好可视化并获得血块的图像所需的光。套管本身优选是不透明的，并且是非反射的，或涂有抗反射涂层。LED可以替代地布置在套管管道的近端处，并且光可以通过光纤传输，或者，如果套管由透明材料制成，光可以沿着套管管道的壁向下传输，以离开套管壁的远端以照射血块。安装结构7的环11用作屏蔽件以阻挡从近端视点看到光，无论光是直接从位于近端的灯发出，还是从位于远端的灯穿过套管管道(如果是透明的)发出。如果摄像机是大的使得其必须以其视轴垂直于套管的长轴而安装时，悬挂在套管的内腔8上方的棱镜、反射器或反光镜12允许摄像机沿套管的长轴观察。在光源布置在套管管道的近端上的实施例中，套管管道的远端部分6d可以成形、模制、机加工、处理或以其他方式配置为使得来自套管管道6的光的出现能够照亮手术区域。例如，内部远端表面和/或外部远端表面可以被打磨或磨砂以使得能够穿过表面发射光。可以提供用于向摄像机和光源提供电力并且将图像数据从摄像机传送到显示器的电缆，或者可以通过布置在设备上的电池为设备供电，并且可以将图像数据无线地传输到显示器上。

图13还示出了阻塞器33。阻塞器包括阻塞器尖端34、轴35、手柄36和安装结构37。阻塞器尖端是具有锥形凸出的远端表面34d、锥形凸出的近端表面34p、轴向短圆周表面34c的实心结构。在圆周表面区域中的尖端具有外径(沿着垂直于套管的长轴的平面的横向直径，并且对应于套管的横截面直径)，其与套管的内径紧密匹配，但允许尖端容易地纵向平移穿过套管的内腔。如图13所示配置的尖端将用作透镜，使得光线(由箭头38表示)通过尖端折射，并弯曲使得当形成为如图所示时，穿过尖端的任何“图像”可能会反转。尖端可具有直线纵向横截面，具有中心圆柱形部分以及远端和近端锥形部分，如图所示，或更呈圆形的横截面。附图中所示的形状可以描述为双端锥形类球体，但是尖端也可以是球形、类球体、长球体(美式足球、英式橄榄球)、扁球体或卵形(蛋形)。远端锥形优选地终止于尖锐尖端，其优选在大脑中使用，但也可以终止于钝的或圆形尖端。远端表面和近端表面不需要关于纵轴对称，或者关于横轴对称。例如，远端表面可以是尖的，具有直线的横截面，而近端表面是尖的、圆的或平的。

阻塞器尖端是光学透射的，不是光学不透明的，并且可以是光学透明的或光学半透明的。在给定由光源提供的任何照明的亮度的情况下，尖端在可见光谱中的透射率仅需要足以传递与远端表面接触的组织的颜色，以向摄像机和/或外科医生的眼睛提供足够的透射光，以允许从尖端的近端表面透射的光辨识出尖端周围组织的颜色。尖端可以由玻璃、二氧化硅、丙烯酸、聚碳酸酯、硅酮、尼龙、聚酰胺或共聚物或适用于医疗装置的任何其他材料制成。阻塞器尖端表面可以是抛光的或磨砂的。阻塞器尖端可选地包括不透射线的物质(例如，诸如铂颗粒的元素或化合物)，以使尖端不透射线，使得其在手术期间在荧光透视下明显地显现。阻塞器尖端可选地包括传感器，例如pH传感器、阻抗传感器、力传感器、葡萄糖传感器等，以帮助检测血块或CSF并将它们与周围的脑组织区分开。

当必须移除阻塞器以为其他装置腾出空间时，尖端的近端表面在近端方向上逐渐变细到小直径，还提供尖端的间隙。如图14所示，凸面允许与摄像机的间隙，其中阻塞器轴稍微倾斜远离套管的纵轴，使得阻塞器的移除不会被摄像机组件的悬挂棱镜阻挡。

与套管内腔相比，轴35可以是具有小直径或横截面的实心杆或管，使得可以从套管近端观察尖端近端表面。如果作为管道提供，则轴的内腔可以容纳神经导航通管针或探针39，其具有可被神经导航系统检测到的被动标记，可用于引导组件到大脑中。如图所示，神经导航通管针的杆40可以插入到管状轴的内腔中，使得组装的套管、阻塞器和通管针可以通过跟踪框架42上的标记41而由神经导航系统跟踪，以有助于准确放置组件的远端尖端。轴35还可以容纳神经星芒连接。轴不需要是圆形的，并且可以具有正方形或椭圆形横截面，只要轴横截面与套管内径相比较小，使得可以从套管近端观察尖端近端表面。轴可以可替代地包括半管，其中外径与套管的内径紧密匹配，半管布置成与摄像机组件相对，使套管内腔的大部分无阻碍，以从套管近端可视化尖端。

阻塞器安装结构37包括悬垂边缘43，其中键槽44(参见图14)的尺寸设计成摩擦配合在摄像机安装件或套管边缘或其他部件的支柱45或其他结构上。可以使用任何其它合适的配合装置，例如套管中的凹口和安装结构中的匹配导轨，或者安装结构上的悬垂销或边缘，其配合到套管中的孔或圆周通道中。配合装置还优选地用于限制阻塞器相对于套管的纵向行程，使得当配合装置固定到套管时，阻塞器远端表面从套管的远端突出。如果希望在尖端上提供指示标记，则配合装置，例如键槽或凹口，也可以用作对准尖端的旋转位置，以帮助外科医生识别通过尖端可辨别特征相对于组件近端上的结构的位置。

摄像机5包括棱镜12、一个或多个透镜17(其可包括消色差透镜或其他双合透镜)、成像装置18和控制系统19(如果设置在系统的摄像机部件中)。透镜17可以是包括附加光学部件的光学组件的一部分。(例如，可以在棱镜和传感器之间的光学路径中定位狭孔，优选地在棱镜和透镜之间。这可以通过安装薄片或将掩模施加于棱镜的近端表面来实现，包含直径在约1.0-2.0mm的范围内的孔，和在一个实施例中直径约为1.5mm的孔。)成像装置18可以是任何合适的图像传感器，例如CCD传感器或CMOS传感器。控制系统19可以包括控制器、数据处理部件和发射器，例如控制器和发射器，以控制摄像机并从摄像机发送数据(数据输出系统可以位于设备之外)。可以使用合适的电缆或无线发射器以将摄像机连接到显示系统和电源上。成像传感器的特征在于成像平面，并且棱镜与成像平面对准，以将穿过套管内腔的光线基本上平行于或以与成像平面成非平行角度朝向成像平面引导。如图所示，成像平面平行于套管管道的长轴，并且棱镜沿垂直于成像平面的线布置，并且定向成将来自套管管道远端处的手术区域的光引导到成像平面上。

图14示出了阻塞器的移除，同时摄像机组件保持固定到套管的近端。如图14所示，尖端的锥形近端表面允许移除阻塞器，同时摄像机/棱镜组件就位并悬挂于套管的内腔上方。阻塞器可以简单地倾斜远离套管的长轴以为摄像机和棱镜移除障碍物。如果尖端的近端表面不是锥形的，则可以瞬间移除摄像机组件以清空内腔上方的圆柱形空间以允许移除阻塞器。

如图13所示，外科医生将带有阻塞器33的套管4插入患者的大脑中，直到套管的远端6d足够靠近组织2以进行手术。在插入套管和阻塞器时，外科医生操作摄像机和控制系统以在显示器上显示套管远端处的套管内腔和结构的图像。来自摄像机5的图像数据被传输到显示器50上，以通过内腔8和阻塞器尖端的近端表面提供套管远端处的结构的图像51。显示器可以由控制系统操作，该控制系统可操作以从摄像机接收图像数据，将图像数据发送到显示器上，并且还向显示器添加附加图像，例如标志、光标和患者数据的标记。如果套管内腔是大的，则外科医生可以直接观察阻塞器尖端的近端表面以观察阻塞器尖端的远端表面附近的大脑或血液。

图15、16和17描绘了在使系统前进通过大脑时由摄像机获得的示例性图像。这些是外科医生在推动阻塞器的远端尖端时将看到的内容的示例性描绘，当布置在套管内时，其中阻塞器的远端表面从套管的远端边缘向远端延伸穿过大脑并朝向血块。这些图像对应于在健康脑组织层下方，向大脑深处的血块的插入。在最初插入大脑时，在尖端正在穿过健康脑组织时，外科医生将看到健康脑组织的“图像”，其呈现白色或灰白色(各种色调的象牙色、骨色、亚麻色等)。每个图像包括阻塞器轴35和阻塞器尖端近端表面34p，以及套管壁表面53的一部分的图像。图像将显示为环54或部分环，围绕尖端近端表面的外周部分。可以通过操作软件将对应于套管或阻塞器上的指示或相对于摄像机的预定位置(带或不带指示)的标记55插入到显示器中，以通知外科医生所显示图像与套管和阻塞器的位置的关系。例如，指示可以是摄像机的圆周位置，并且标记可以以与摄像机相对的位置施加在显示器上(这是所示的配置)，尽管标记可以以与指示的任何预定关系施加在显示器上。该指示可以是套管或阻塞器的任何特征。这些特征在图15、16和17中示出。在这些视图中可见的附加特征包括图像环54内的亮环56，以及用于将阻塞器轴固定到阻塞器尖端的环氧树脂环57。

在初始插入时，当尖端进入覆盖血块的健康脑组织时，环54将呈现白色，并且外科医生将看到脑组织的“图像”，其呈现白色(大脑色)。当尖端进入血块时，环54将变为红色，并且外科医生将看到血块的“图像”，其显示为血红色或黑色。这在图16中示出。如果尖端位于血块的边缘，则“图像”将包括白色(大脑色)的圆周部分和红色或黑色(血色)的圆周部分，以及两者的各种色调，这取决于尖端和脑组织之间的任何血液的厚度(例如，对于血块边缘附近的尖端的远端表面的圆周区域，通过尖端的近端表面传输的相应图像将是粉红色的，或者是血液和大脑色调的混合物。外科医生可以通过在进入血块之后(如类似于图16的图像所示)，将尖端进一步推入大脑来确定血块的远端边缘(相对于套管和颅骨中的进入点)，直到脑组织的图像再次从尖端的近端表面显现(如类似于图15的图像所示)。外科医生可以通过倾斜组装的套管和阻塞器，以横向移动尖端直到脑组织的图像在环54的一侧上可见，来确定血块的横向范围(即，其沿垂直于套管长轴的轴的宽度)。这在图17中示出。图像将通过如图12和13所示构造的尖端反转，但可以通过显示系统反转，或者可以通过反像棱镜或提供为棱镜/反射器12的反像/上下倒像棱镜来反转。如图17所示，可以在阻塞器尖端的近端或远端面上施加基准标记58或其他标记。外科医生可以使用该基准标记来确定阻塞器相对于摄像机视轴的角度取向，并/或确认图像显示为没有反转(使得由于阻塞器尖端的透镜效应，所显示的图像实际上是下层组织的反像图像)，显示为反转(使得图像在由于阻塞器尖端的透镜效应而被反转之后，是在图像被控制系统反转之后获得的适当图像)，使得其对应于下层组织结构。控制系统可以编程为使得其可操作以确定在阻塞器尖端的近端表面的检测图像中是否存在基准标记，并且在检测到基准标记时，生成所呈现的图像，该图像相对于检测到的图像反转，并在显示器上呈现所呈现的图像，或者，一旦确定在检测到的图像中没有出现基准标记，就生成相对于检测到的图像不反转的所呈现的图像。当控制系统反转近端表面图像时，将显示反转图像中的基准标记以及近端表面的反转图像，以向外科医生指示所显示的图像已被反转，并且相对于摄像机视轴取向使得显示器上的左、右、上和下对应于相对于套管的左、右、上和下。在所示的示例中，基准标记是字母B，其是不对称的，因此反转是显而易见的。基准标记可以采用控制系统可识别的任何形式，例如条形码或独特的点阵列，并且优选地是不对称的。如果与阻塞器安装件结合，基准标记以与摄像机的预定关系放置，控制系统也可以使用基准标记以确定所捕获的图像的取向并旋转所显示的图像，使得所显示的图像对应套管系统的结构特征，因此有助于外科医生正确地理解所显示的图像。

阻塞器尖端可以配置成通过使用阻塞器尖端提供在光学透射尖端内的若干纵向延伸的光学不透明结构，或者通过提供在光学不透明的尖端内提供若干光学透射的纵向延伸结构，以包括整体光学透射尖端，其中来自远端表面的光传输通过光学透射的结构，来避免图像反转(并因此避免图1至图3的单件结构的反转)。这在图18中示出，其示出了具有多个透光元件59的阻塞器尖端34，多个透光元件59从阻塞器尖端的远端面34d沿着圆周表面34c纵向延伸到近端面34p。这些元件可以由纵向不透明元件60分开，纵向不透明元件60从阻塞器尖端的远端面34d纵向延伸到近端面34p，或者它们可以是直接邻接相邻离散不透明元件布置的离散元件，使得每个透光元件透射来自远端面的光到近端面而不反转整个图像。如图所示，透光元件可以延伸到圆周表面的外表面上，或者它们可以嵌入圆周表面下方。图19示出了阻塞器尖端34的另一种非反转配置。该阻塞器尖端包括锥形凸出的远端表面34d，轴向短圆周表面34c，没有图13中所示的锥形凸出的近端表面34p，并且包括环形凹槽61，环形凹槽61在近端表面中从阻塞器尖端的近端范围朝向远端表面延伸，在圆周表面的纵向区域中的圆周壁部分34w与插座或插口62之间，从尖端的远端部分延伸，其中阻塞器轴(图13中的项35)插入孔63中。

对于本文公开的任何实施例，管状主体可以设置有至少约4个光源，并且在一些实施方式中，设置有至少约10或15或20或30或更多个光源，例如LED。在一种实施方式中，至少约35或40个LED容纳在管状主体上并暴露于中央内腔中。部分或全部LED可以是直角LED。

光源可位于距远端管状主体长度的约50％或30％或20％或10％或更小的范围内。在一些实施方式中，光源定位在距远端约5cm或约3cm或约1或2cm的范围内。多个光源可以位于共同的横向平面上，或者光源环可以基本上位于共同的横向平面上(意味着该环中的光源可以具有横向平面的小的轴向位置变化，但是在大约+/-1厘米或0.5厘米或更小变化内)。

管状主体可设置有第一远端光源环，其位于第二近端光源环的远端。至少第三中间光源环可以位于第一和第二环之间。环可以分开至少约2cm，并且在一些实施方式中至少分开约3cm或4cm或更多。

如果在管状主体的远端处仅提供单个光源或光源环，则如果血液进入管状主体的远端处的内腔，则光源可能被阻塞。提供至少一个并且优选地沿着内腔的长度向近端轴向间隔开的两个或更多个次级光源，允许了在一个或多个远端光源被阻塞的情况下光的连续性。

该系统可以配置为热稳定系统，用于进入和成像颅内出血。当如此配置时，该装置可包括细长管状主体，其具有近端、远端和内腔；由管状主体在管状主体长度的最远端的30％或20％或10％的范围内承载的多个LED光源；传感器/摄像机，安装在管状主体的近端。在ICH(颅内出血)处进行手术时，内腔可同时观察ICH部位。在STP的环境空气中以至少约3,000流明的强度操作LED光源至少60分钟，使管状主体的远端升温不超过约22℃或17℃或10℃(40℉或30℉或20℉)。优选地，在约3500至约4500流明的范围内的LED的操作使管状主体的远端升温不超过约22℃或17℃或10℃(40℉或30℉或20℉)。在体内操作装置为治疗ICH所需的术中时间范围(通常30至60分钟)将优选地将与远端接触的组织升温至不超过约45℃的温度，最优选地不超过约43或40℃。

进入和成像装置可包括至少3个LED，并且可选地包括在管状主体长度的最远端的30％内的至少约10或20或30个LED。LED可以定位在相同的横向平面中，或者至少一个并且优选地多个LED位于沿着管状主体的长度轴向间隔开的第一和第二以及可选地第三或第四横向平面中的每一个中。至少一个并且优选地多个LED是直角LED。至少一个LED在约300nm至约1mm的波长下操作，优选在约390nm至约700nm的范围内。第一组LED可以在可见范围内的第一波长下操作，第二组LED可以在第二，不同的波长下操作，例如在红外范围内。可替代地，至少一个并且优选地多个LED可在第一和第二波长之间调谐。

进入和成像装置可另外包括由近端承载并定位在传感器和远端之间的光学路径内的光学元件。光学元件可包括棱镜、反光镜或其他反射器，具有面向远端的表面。中央内腔可以具有同心延伸穿过其中的纵轴；成像传感器具有主视轴；纵轴和主视轴以一定角度在光学元件处相交。该角度大于零度并且在一些实施方式中可以在约70°和110°的范围内，或者在约85°和95°的范围内。棱镜弯曲穿过管状主体向近端传播的光线并将它们横向引导到传感器上。

棱镜的远端表面悬挂于中央内腔上方不超过内腔内径的约25％，优选不超过内腔内径的约15％或10％。棱镜可以相对于管状主体刚性安装或可调节地安装。棱镜视轴(次级视轴)在垂直于棱镜的远端光学表面延伸，并且棱镜视轴不平行于管状主体的中心纵轴。棱镜视轴可以在与近端间隔开一段距离的点处与中心纵轴相交，该距离在管状主体长度的约80％和120％的范围内，并且优选地在与近端部分间隔开一定距离的点处，该距离在管状主体长度的约95％和105％的范围内。

传感器可以捕获可见光和至少一个非可见波长(例如红外)之一或两者的图像。或者，可以提供在可见光中具有灵敏度的第一传感器和在红外线中具有灵敏度的第二传感器。可以提供分束器以将反射光引导到两个传感器中的每一个上。传感器可以设置有控制电路，用于控制数字变焦、对比度、亮度、饱和度、清晰度、白平衡以及水平和垂直对准和旋转。

系统可以配置为自主式医学可视化和进入设备。当如此配置时，该装置可包括细长管状主体，其具有近端、远端和延伸穿过其中的工作通道；由近端承载的传感器，配置为捕获通过工作通道在自由空间中传播的图像数据，其中传感器与工作通道之间的关系是固定的，手术工具的操纵和可视化可以通过工作通道同时完成。也就是说，外科医生可以插入工具，例如抽吸器或浸渍器，而不必移除摄像机以便为工具腾出空间，并且在手术区域或套管远端之外操纵工具尖端的同时，继续观察由摄像机获得的图像的显示。该装置还可以包括光学元件，例如棱镜、反光镜或其他反射器，用于将来自工作通道的图像数据横向地引导到传感器上。从棱镜向远端延伸穿过工作通道中的自由空间的次级视轴(从棱镜远端面到套管的远端)在距近端管状主体长度的至少约75％的点处与工作通道的中心纵轴相交。如上所述，自主式医学可视化和进入装置还可以包括工作通道内的多个LED。

可以另外为任何前述装置提供眩光减少优化。例如，中央内腔可以在远端光源和近端之间设置有多个光学挡板，以抑制近端方向上来自光源的反射光的眩光。至少3个并且优选地更多的光源由管状主体的内壁承载，定位在与远端相距管状主体的长度的约50％，优选地在约20％内。光学挡板可以包括偏振光栅，其可以由光源承载和/或在传感器附近承载。可替代地，光学挡板可包括内壁上的机械表面结构，例如多个轴向间隔开的脊或凹槽或消散反射的表面纹理。机械表面结构可包括螺旋脊或通道，或围绕中央内腔并且轴向间隔开的离散圆环。螺旋脊可以与管状主体一体形成，或者通过将诸如弹簧的螺旋结构引入中央内腔中。

通过沿着除中心纵轴之外的轴线移动光学部件，可以为前述任何一个提供焦点和/或景深可调节性，从而优化对中央内腔的进入以使用阻塞器或手术工具，以及保持通过中央内腔的直接视线观察。

例如，颅内出血可视化和进入装置可包括细长管状主体，其具有近端、远端和中央内腔。传感器可以由近端承载，配置为捕获超出管状主体的远端并且在景深内的组织的聚焦图像。光学元件相对于管状主体的纵轴径向向内或向外的移动改变了由传感器捕获的焦距。光学元件可以是传感器，或者可以是透镜。

棱镜可以由近端承载，并配置为将通过自由空间传播的图像引导穿过中央内腔到达传感器。光学孔径可以设置在棱镜和传感器之间的光学路径中。在一些实施方式中，孔的直径在约1.3mm至约1.7mm的范围内。棱镜可以不可移动地固定到管状主体上。光学系统可以另外包括光学路径中的透镜和调节控制器，例如用于目标组织的光学放大的旋钮。

本文所公开的任何光学元件，在延伸穿过中央内腔(例如，棱镜)的自由空间光学路径的近端处可具有平面远端光学表面，以及垂直于远端光学表面延伸穿过中央内腔的次级视轴。管状主体的特征在于中心纵轴，次级视轴在与近端间隔开一段距离的点处与接近管状主体远端的中心纵轴相交，该距离在管状主体长度的约80％至约120％的范围内；在一些实施方式中，该距离在管状主体长度的约95％至约105％的范围内。

棱镜可以将光弯曲到与次级视轴(棱镜视轴)成约70°至约110°的范围内的角度以朝向主视轴，并且在一些实施方式中，与棱镜视轴成约85°至约95°的范围内的角度。棱镜可以悬挂于中央内腔上方不超过中央内腔内径的约25％，优选不超过中央内腔内径的约15％。棱镜可以将光弯曲到与次级视轴成约70°至约110°的范围内的角度，并且在一些实施方式中，可以与次级视轴成约85°至约95°的范围内的角度。棱镜可以悬挂于中央内腔上方不超过中央内腔内径的约25％，优选不超过中央内腔内径的约15％。

参考图1至9描述的装置的特征是抗阻塞光学路径。如果系统包括位于远端的光学元件(例如位于护套远端处或附近的窗口或透镜)，则图像可能被血液或与远端光学表面接触的其他组织阻挡。这需要移除装置以清理表面。通过将最远端光学表面定位在护套的近端处，光学表面与手术区域间隔很远，并且使血液或碎屑接触光学表面的风险最小化。因此，用于进入装置的增强的光学性能可视化系统可包括细长管状主体，其具有近端、远端和轴向延伸穿过其中的中央内腔，而没有光学元件不可移动地固定在细长管状主体的远端处(虽然允许图12至19中所示的可拆卸阻塞器)。可以提供一种光学系统，包括传感器、透镜和面向远端方向的最远端光学表面，以捕获超出护套远端的图像。光学表面与远端间隔开管状主体长度的至少约80％或90％，使得其超出通过中央内腔进行的外科手术扰乱的飞溅或碎片的范围。在不同的实施方式中，光学表面可以定位为距护套的远端向近端至少约50mm，并且在一些实施例中至少约75mm或100mm或120mm或更多。

参照图12至图19描述的装置的特征包括阻塞器以及光学半透明远端尖端，阻塞器配置成用于离轴引入护套近端。阻塞器可包括细长支撑件和位于支撑件远端的阻塞器尖端。阻塞器尖端可具有近端表面，该近端表面具有锥形表面，该锥形表面在近端方向上径向向内逐渐变细。近端表面可以是径向对称的，例如呈锥形。圆柱形区段可以从近端表面的远端向远端延伸，其尺寸适于在护套内滑动紧密配合。远端表面可包括锥形远端区段，其中直径在远端方向上径向向内逐渐变细。优选地，主体至少是半透明的并且可选地对于诸如可见光范围内的光的是透明的，但是可以利用不透明的阻塞器尖端获得阻塞器的离轴插入的优点，如图11所示。支撑件可以是管状的并且可以包含电导体或光导体，以便操作由阻塞器主体(优选地在远端处)承载的红外映射传感器。远端锥形表面有助于推进穿过软组织，而近端锥形表面有助于移除阻塞器，而不需要使悬挂在护套近端处的中央内腔上方的棱镜或其他光学元件移位。

因此，颅内出血可视化和进入系统可包括细长管状主体，其具有近端、远端、中央内腔和延伸穿过其中的纵轴。由近端承载的传感器配置成通过中央内腔捕获图像数据，传感器具有主视轴。由近端承载的光学元件悬挂并延伸到中央内腔的近端延伸部的路径中。阻塞器可通过中央内腔轴向推进。悬挂的光学元件干扰沿着护套的中心纵轴将阻塞器引入护套的近端，但是阻塞器配置成沿着入口轴线进入护套的近端，入口轴线与中心纵轴成一角度，然后支撑件可以旋转成与护套的中心纵轴平行或同心，并且此后阻塞器可以通过内腔轴向前进到与管状主体同轴的远端。圆柱形区段的轴向长度小于从中央内腔的近端到光学元件的距离。因此，摄像机的摄像机部分的悬挂于内腔上方的部分与套管的近端向近端间隔开，以容纳阻塞器尖端的通过，并且阻塞器尖端配置成在摄像机的悬挂于内腔的该部分的悬挂在内腔上方时，进入套管内腔。

阻塞器尖端优选地具有足够的光学透射性，使得可以通过近端表面的直接可视化来识别超出远端表面的颜色变化。这使得临床医生能够看到远端表面何时与脑组织、凝块或脑脊髓液接触。在一个实施方式中，阻塞器另外设置有诸如IR传感器的传感器。

虽然已经参考开发它们的环境描述了装置和方法的优选实施例，但它们仅仅是对本发明原理的说明。该装置可以用于各种脑内手术，例如脑室内出血手术、神经刺激手术和肿瘤切除术。各种实施方案的元素可以结合到每个其他个体中以获得这些元素与这些其他个体组合的益处，并且各种有益特征可以单独地或彼此组合地用于实施例中。在不脱离本发明的精神和所附权利要求的范围的情况下，可以设计出其他实施例和配置。

Claims (97)

1.一种用于进入手术区域的套管系统，所述套管包括：

套管，包括套管管道，所述套管管道具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内腔；以及

固定到套管近端的摄像机组件，其中摄像机组件的一部分悬挂在内腔上方并延伸到内腔中或由套管管道的内腔限定并从内腔延伸的圆柱形空间中。

2.根据权利要求1所述的套管系统，其中：

摄像机组件包括成像传感器和透镜以及棱镜，并且棱镜是悬挂在内腔上方的摄像机的一部分。

3.根据权利要求2所述的套管系统，其中，摄像机组件的部件相对于套管径向向内或向外可平移，以改变摄像机的焦距。

4.根据权利要求3所述的套管系统，其中，摄像机组件的可平移部件是成像传感器。

5.根据权利要求3所述的套管系统，其中，摄像机组件的可平移部件是透镜。

6.根据权利要求3所述的套管系统，其中，摄像机组件的可平移部件是棱镜。

7.根据权利要求2所述的套管系统，其中，棱镜的特征在于面向远端的表面和延伸穿过内腔的棱镜视轴，并且其中成像传感器视轴基本垂直于棱镜视轴。

8.根据权利要求7所述的套管系统，其中，棱镜视轴垂直于棱镜的面向远端的表面延伸穿过内腔。

9.根据权利要求7所述的套管系统，其中，棱镜视轴在与套管近端间隔开一段距离的点处与套管的中心长轴相交，其中所述距离在管状主体的长度的约80％至120％的范围内。

10.根据权利要求7所述的套管系统，其中，棱镜视轴在与套管近端间隔开一段距离的点处与套管的长轴相交，其中所述距离在管状主体的长度的约95％至105％的范围内。

11.根据权利要求8所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，棱镜将光弯曲到与棱镜视轴成约70°至约110°的角度。

12.根据权利要求11所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，棱镜将光弯曲到与棱镜视轴成约85°至约95°的角度。

13.根据权利要求4所述的颅内出血可视化和进入装置，其特征在于，棱镜悬挂于中央内腔上方不超过中央内腔内径的约25％。

14.根据权利要求13所述的颅内出血可视化和进入装置，其特征在于，棱镜悬挂于中央内腔上方不超过中央内腔内径的约15％。

15.根据权利要求1所述的颅内出血可视化和进入装置，包括至少4个由管状主体承载并暴露于中央内腔的光源。

16.根据权利要求15所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光源位于与远端距离管状主体长度的约50％内。

17.根据权利要求16所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，至少一个光源位于与远端距离管状主体长度的约25％内。

18.根据权利要求15所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光源包括LED。

19.根据权利要求18所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光源包括直角LED。

20.根据权利要求18所述的颅内出血可视化和进入装置，还包括位于中央内腔中的光学挡板。

21.根据权利要求2所述的套管系统，其中，棱镜悬挂于中央内腔上方不超过内腔内径的约25％。

22.根据权利要求2所述的套管系统，其中，棱镜悬挂于中央内腔上方不超过内腔内径的约15％。

23.根据权利要求21所述的套管系统，还包括由套管管道承载的多个光源。

24.根据权利要求23所述的套管系统，其中，多个光源在管状主体的长度的最远端50％内。

25.根据权利要求24所述的套管系统，其中，多个光源在管状主体的长度的最远端30％内。

26.根据权利要求21所述的套管系统，其中，棱镜相对于管状主体刚性地安装。

27.根据权利要求21所述的套管系统，其中，棱镜包括平面远端光学表面，并且棱镜视轴垂直于远端光学表面延伸，并且不平行于纵轴。

28.根据权利要求27所述的套管系统，其中，棱镜视轴在与近端间隔开一定距离的点处与纵轴相交，所述距离在管状主体长度的约80％和120％的范围内。

29.根据权利要求27所述的套管系统，其中，棱镜视轴在与近端间隔开一定距离的点处与纵轴相交，所述距离在管状主体长度的约95％和105％的范围内。

30.根据权利要求27所述的套管系统，其中，传感器相对于管状主体刚性地安装。

31.一种医学可视化和进入装置，包括：

细长管状主体，具有近端、远端和延伸穿过其中的工作通道；以及

传感器，由近端承载，配置为捕获通过工作通道在自由空间中传播的图像数据；

其中传感器和工作通道之间的关系是固定的，可以通过工作通道同时完成手术工具的操纵和可视化。

32.根据权利要求31所述的医学可视化和进入装置，还包括光学元件，用于将来自工作通道的图像数据横向地引导到传感器。

33.根据权利要求32所述的医学可视化和进入装置，其中，光学元件包括棱镜。

34.根据权利要求33所述的医学可视化和进入装置，其中，从棱镜向远端延伸穿过工作通道中的自由空间的棱镜视轴与工作通道的中心纵轴在与近端距离至少管状主体长度的约75％的点处相交。

35.根据权利要求34所述的自主式医学可视化和进入装置，还包括在工作通道内的多个LED。

36.根据权利要求1所述的套管系统，还包括

安装结构，布置在套管管道的近端上；其中

摄像机布置在安装结构上，并且摄像机可在安装结构内从第一位置平移到第二位置，其中在第一位置，摄像机延伸到内腔中或由套管管道的内腔限定并从其延伸的圆柱形空间，在第二位置，摄像机位于内腔外部或由套管管道的内腔限定的圆柱形空间外部。

37.根据权利要求1所述的套管系统，其中：

摄像机包括成像传感器和棱镜，棱镜是摄像机悬垂并部分阻塞内腔的部分；其中

成像传感器具有成像平面，并且棱镜与成像平面对准，以将平行于成像平面引导的光引导朝向成像平面。

38.根据权利要求37所述的套管系统，还包括：

安装结构，布置在套管管道的近端上；其中

摄像机布置在安装结构上，并且摄像机可在安装结构内从第一位置平移到第二位置，其中在第一位置，摄像机延伸到内腔中或由套管管道的内腔限定并从其延伸的圆柱形空间，在第二位置，摄像机位于内腔外部或由套管管道的内腔限定的圆柱形空间外部。

39.根据权利要求1所述的套管系统，还包括固定到套管管道远端的光源。

40.根据权利要求39所述的套管系统，还包括遮光罩，所述遮光罩在一个或多个光源与使用者之间可操作地连接到套管的远端。

41.根据权利要求40所述的套管系统，其中，成像系统在枢轴点处可移动地连接到遮光罩。

42.根据权利要求40所述的套管系统，还包括连接到遮光罩的轨道，其中成像系统可移动地接合到轨道以在轨道上横向移动。

43.根据权利要求39所述的套管系统，还包括多个突出到套管管道的内腔中的挡板。

44.根据权利要求36所述的套管系统，还包括布置在套管管道的近端处的光源，其中套管管道具有远端部分，远端部分具有内表面和外表面，并且内表面和外表面配置为能够从套管管道中出现光。

45.一种用于进入患者大脑中血块的套管系统，所述套管系统包括：

套管，包括套管管道，所述套管管道具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内腔；以及

阻塞器，包括具有近端和远端的阻塞器轴，以及布置在所述阻塞器轴的远端上的阻塞器尖端，所述阻塞器尖端是光学透射的，并且具有近端表面和锥形远端表面，所述阻塞器是可在套管管道内滑动的，并且可定位在套管管道内，使得阻塞器轴的近端向近端延伸出套管近端，同时锥形远端表面延伸出套管远端，其中阻塞器轴具有小于套管内腔的横向截面，从而当阻塞器尖端布置在套管内使得锥形远端表面延伸出套管远端时，阻塞器尖端的近端表面从套管近端可见。

46.根据权利要求45所述的套管系统，还包括：

摄像机，其固定到套管的近端，摄像机的一部分悬挂于并部分地阻塞内腔。

47.根据权利要求46所述的套管系统，还包括：

显示器，其可操作以显示来自摄像机的图像，其中所述显示器包括靠近阻塞器尖端的近端表面的套管管道的内壁的图像、近端尖端的近端表面的图像、以及阻塞器轴的图像；以及

控制系统，其可操作以从摄像机接收图像数据并将图像数据发送到显示器，以及将标记发送到显示器，所述标记对应于套管或阻塞器上的指示。

48.根据权利要求45所述的套管系统，还包括：

阻塞器包括中心圆柱形部分，以及远端和近端锥形部分，并且所述中心圆柱形部分具有与套管的内径紧密匹配的外径。

49.根据权利要求45所述的套管系统，还包括：

阻塞器尖端的远端表面是尖的，具有直线的横截面，而近端表面是尖的、圆的或平的。

50.根据权利要求45所述的套管系统，其中：

阻塞器尖端包括类球体。

51.根据权利要求45所述的套管系统，其中：

阻塞器包括长球体。

52.根据权利要求45所述的套管系统，其中：

阻塞器尖端的近端表面是锥形的。

53.根据权利要求45所述的套管系统，其中：

阻塞器包括扁球体。

54.一种热稳定的ICH成像装置，包括：

细长管状主体，具有近端、远端和中央内腔；

多个LED光源，由管状主体承载在管状主体长度的最远端约30％内；以及

传感器，安装在管状主体的近端；

其中，中央内腔容纳对ICH的同时手术和经由LED光源照明下的传感器的可视化，以及在STP的环境空气中以至少约2500流明的强度操作LED光源至少60分钟，使管状主体的远端升温不超过约17℃。

55.根据权利要求54所述的成像装置，包括在管状主体长度的最远端30％内的至少3个LED。

56.根据权利要求54所述的成像装置，包括在管状主体长度的最远端30％内的至少第一远端LED，以及与远端LED近端地间隔开的至少第二近端LED。

57.根据权利要求54所述的成像装置，其中，在STP的环境空气下以至少约3600流明的强度操作LED光源至少60分钟，使得管状主体的远端升温不超过约17℃。

58.根据权利要求54所述的成像装置，其中，LED中的至少一个是直角LED。

59.根据权利要求54所述的成像装置，还包括光学元件，所述光学元件由近端承载并定位在传感器和远端之间的光学路径内。

60.根据权利要求59所述的成像装置，其中，光学元件包括棱镜。

61.根据权利要求54所述的成像装置，其中，中央内腔具有同心延伸穿过中央内腔的纵轴；传感器具有传感器视轴；并且纵轴和传感器视轴以一定角度在光学元件处相交。

62.根据权利要求61所述的成像装置，其中，角度在约70°和110°的范围内。

63.根据权利要求62所述的成像装置，其中，角度在约85°和95°的范围内。

64.根据权利要求60所述的成像装置，其中，棱镜弯曲穿过管状主体向近端传播的光线并将它们横向引导到传感器。

65.根据权利要求60所述的成像装置，其中，棱镜悬挂于中央内腔上方不超过内腔内径的约25％。

66.根据权利要求65所述的成像装置，其中，棱镜悬挂于中央内腔上方不超过内腔内径的约15％。

67.根据权利要求60所述的成像装置，其中，棱镜相对于管状主体刚性安装。

68.根据权利要求61所述的成像装置，其中，棱镜包括平面远端光学表面，并且棱镜视轴垂直于远端光学表面延伸，并且不平行于纵轴。

69.根据权利要求68所述的成像装置，其中，棱镜视轴在与近端间隔开一定距离的点处与纵轴相交，所述距离在管状主体长度的约80％和120％的范围内。

70.根据权利要求68所述的成像装置，其中，棱镜视轴在与近端间隔开一定距离的点处与纵轴相交，所述距离在管状主体长度的约95％和105％的范围内。

71.根据权利要求63所述的成像装置，其中，所述图像位于管状主体内腔的纵轴的中心。

72.根据权利要求54所述的成像装置，包括至少第一LED，其波长在约300纳米至1毫米的范围内。

73.根据权利要求72所述的成像装置，包括至少第二LED，其波长在约300纳米至1毫米的范围内并且不同于第一LED。

74.根据权利要求72所述的成像装置，其中，波长在约390纳米至700纳米的范围内。

75.一种颅内出血可视化和进入装置，包括：

细长管状主体，具有近端、远端和限定中央内腔的内壁；

由内壁承载的至少一个光源；以及

在光源和近端之间的多个光学挡板，以抑制来自光源的反射光在近端方向上的眩光。

76.根据权利要求75所述的颅内出血可视化和进入装置，包括由内壁承载的至少4个光源。

77.根据权利要求76所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光源位于与远端距离管状主体长度的约50％内。

78.根据权利要求75所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光源包括LED。

79.根据权利要求78所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光源包括直角LED

80.根据权利要求75所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光学挡板包括偏振光栅。

81.根据权利要求80所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，偏振光栅由光源承载。

82.根据权利要求80所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，偏振光栅承载于传感器附近。

83.根据权利要求75所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，光学挡板包括在内壁上的机械表面结构。

84.根据权利要求84所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，机械表面结构包括多个脊。

85.根据权利要求84所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，机械表面结构包括弹簧。

86.根据权利要求84所述的颅内出血可视化和进入装置，其中，机械表面结构包括表面纹理。

87.一种用于进入手术区域的套管系统，所述套管包括：

套管，包括套管管道，所述套管管道具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内腔；

固定到套管管道远端的光源；以及

多个挡板，沿着套管管道分散，突出到内腔中。

88.一种进入患者大脑中血块的方法，所述方法包括：

提供一种套管系统，包括：

套管，包括套管管道，所述套管管道具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内腔；以及

固定到套管近端的摄像机，摄像机的一部分悬挂于并部分地阻塞内腔；

阻塞器，包括具有近端和远端的轴，以及布置在所述轴的远端上的阻塞器尖端，所述尖端是光学透射的，并且具有近端表面和锥形远端表面，所述阻塞器是可在套管管道内滑动的，并且可定位在套管管道内，使得轴的近端向近端延伸出套管近端，同时锥形远端表面延伸出套管远端；其中阻塞器在套管中，使得尖端布置在套管的远端，锥形远端表面布置从套管的远端延伸；

将套管阻塞器插入大脑，使套管远端和阻塞器尖端向血块推进；以及

在显示器上观察尖端的近端表面的图像，同时将套管远端和阻塞器尖端推进到大脑中。

89.根据权利要求87所述的方法，还包括：

将套管远端和阻塞器尖端推进大脑中，直到通过阻塞器尖端可见血块，然后从套管中移除阻塞器，同时将套管遗留为布置在大脑内，套管的远端接近血块。

90.根据权利要求87所述的方法，还包括：

沿着第一轴线将套管远端和阻塞器尖端推进到大脑中，直到通过阻塞器尖端可见血块，然后倾斜套管和阻塞器以相对于所述第一通道横向移动套管远端和阻塞器尖端，直到通过阻塞器尖端可见脑组织，以确定血块的侧向边缘。

91.根据权利要求87所述的方法，还包括：

沿着第一轴线将套管远端和阻塞器尖端推进到大脑中，直到通过阻塞器尖端可见血块，然后沿着第一轴线进一步推进套管远端和阻塞器尖端进入大脑中，直到通过阻塞器尖端可见脑组织，以确定血块的轴向边缘。

92.一种用于对患者大脑中的手术区域进行成像的方法，包括以下步骤：

提供用于进入手术区域的套管系统，所述套管包括：

套管，包括套管管道，所述套管管道具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内腔；以及

固定到套管近端的摄像机，其中所述摄像机可从第一位置移动到第二位置，其中在第一位置，摄像机延伸到内腔中或由套管管道的内腔限定并从其延伸的圆柱形空间，在第二位置，摄像机位于内腔外部或由套管管道的内腔限定的圆柱形空间外部；

将摄像机移动到第二位置；

将具有近端和远端的阻塞器插入穿过套管内腔；

将套管的远端和阻塞器的远端插入患者的大脑；

移除阻塞器；

将摄像机移动到第一位置；

操作摄像机以获得手术区域的图像。

93.一种用于对患者大脑中的手术区域进行成像的方法，包括以下步骤：

提供具有套管管道的套管，所述套管管道具有远端和近端以及中央内腔，以允许进入手术区域；

提供可移动地固定到套管近端的摄像机，其中成像系统包括：

成像传感器；

棱镜，以将光从手术区域引导到图像检测器；

提供固定到套管远端的光源，用于照射手术区域；

通过套管内腔插入阻塞器；

将套管远端和阻塞器插入患者的大脑中；

移除阻塞器；

打开光源；以及

定向摄像机以获得对手术区域的观察；以及

操作摄像机以获得手术区域的图像。

94.根据权利要求92所述的方法，还包括以下步骤：

当摄像机处于第一位置时，将外科器械插入穿过套管，进入外科手术区域。

95.根据权利要求92所述的方法，还包括以下步骤：

将手术器械插入穿过套管管道，进入手术区域，同时定向摄像机以获得对手术区域的观察。

96.一种用于进入患者大脑中血块的套管系统，所述套管系统包括：

套管，包括套管管道，所述套管管道具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内腔；以及

固定到套管近端的摄像机，摄像机的一部分悬挂在内腔上方；

阻塞器，包括具有近端和远端的阻塞器轴，以及布置在所述阻塞器轴的远端上的阻塞器尖端，所述阻塞器是可在套管管道内滑动的，并且可定位在套管管道内，使得阻塞器轴的近端向近端延伸出套管近端，同时阻塞器尖端延伸出套管远端，其中阻塞器轴具有小于套管内腔的横向截面；其中

摄像机的悬挂于内腔上方的部分与套管近端向近端间隔开，并且阻塞器尖端配置为，当摄像机的摄像机部分的悬挂于内腔上方的部分悬挂在内腔上方时，阻塞器尖端进入套管内腔。

97.根据权利要求96所述的套管系统，其中所述阻塞器尖端是透射的。