CN111542253B - 用于内窥镜手术的荧光团成像装置、系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

用于执行内窥镜手术(诸如内窥镜逆行性胰胆管造影(ERCP)手术)的荧光成像系统，可以包括第一光源，用于发射可见光谱中或近红外(NIR)光谱中的光，或两者。光源带通滤波器，可以阻挡可见光谱中或NIR光谱中或二者中所发射的光。第一传感器，可以能够检测可见光谱中的光或NIR光谱中的光，或二者兼而有之。传感器带通滤波器，可以阻挡可见光谱中或NIR光谱中或二者中所检测到的光。第一光源或第二光源，或第一传感器或第二传感器，或其组合，可以是可拆除地设置在十二指肠镜上。

Description

用于内窥镜手术的荧光团成像装置、系统以及方法
相关申请的交叉引用
本申请主张于2018年1月5日提交的美国临时专利申请No.62/614,266，发明名称为“用于内窥镜手术的荧光团成像装置、系统以及方法”的优先权，其以引用方式全文并入于此。
技术领域
本发明大致涉及用于内窥镜手术的荧光图成像装置、系统以及方法，更具体地，涉及在内窥镜逆行性胰胆管造影(ERCP)期间使用吲哚菁绿(ICG)对穿过患者十二指肠的胆管进行成像。
背景技术
在内窥镜手术中，例如ERCP手术中，选择性插管提供了通过十二指肠乳头进入患者的胆管或胰管的通路。医务人员可能不容易看到导管的方向，从而可能会错误地定位和/或定向内窥镜工具。插管有时可能很困难，有时需要医疗专业人员进行几次尝试以进入胆管进行治疗干预，包括例如超过预定的时间限制和/或超过预定的不成功尝试次数。
在荧光检查下，造影剂成像可用于导管可视化的取向。但是，造影剂通常仅在插管后使用，因为造影剂是已知的导管刺激物，可能会使患者处于ERCP后胰腺炎的危险中。
就这些和其他考虑而言，本改进可能是有用的。
发明内容
提供本发明内容以简化形式介绍一些选择的概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容并非旨在必要地确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据本发明的示例性实施例，荧光团成像装置可以包括可拆除地联接至十二指肠镜远端的附接件。该附接件可以包括可以与十二指肠镜的光源是可对准的第一滤光器以及可以与十二指肠镜的成像装置是可对准的第二滤光器。附接件可以通过环联接到十二指肠镜的远端，使得当附接件联接至十二指肠镜时十二指肠镜的工作通道是可进入的。
在各种本发明的前述和其他实施例的中，延伸部分从环沿十二指肠镜可纵向延伸，以与滤光器部分连接。附接件可包括第一部分和第二部分。第一部分和第二部分可彼此锁定以将附接件固定到十二指肠镜的远端。附接件可具有弯曲部，以在十二指肠镜的远侧末端向远侧地延伸，以将附接件固定到十二指肠镜的远端。弯曲部可以是J形，U形，C形或钩状，或其组合。
根据本发明的示例性实施例，用于执行内窥镜逆行性胰胆管造影(ERCP)的荧光成像系统可包括第一光源，用于发射可见光谱中的光或近红外(NIR)光谱中的光，或两者兼而有之。可以包括光源带通滤波器，用于阻挡可见光谱中或NIR光谱中或两者中所发射的光。第一传感器，可以能够检测可见光谱中的光或NIR光谱中的光，或两者兼而有之。可以包括传感器带通滤波器，用于阻挡可见光谱中或NIR光谱中或两者中所检测到的光。
在各种本发明的前述和其他实施例中，响应于将光源带通滤波器应用于来自第一光源的发射光，发射光在可见光谱中或NIR光谱中或两者中可以是可阻挡的。响应于将传感器带通滤波器应用于由第一传感器检测到的光，检测到的光在可见光谱中或NIR光谱中或两者中可以是可阻挡的。第一光源可以能够发射可见光谱中的光。第二光源可以能够发射近红外(NIR)光谱中的光。光源带通滤波器可能能够阻挡NIR光谱中的发射光。第一传感器可以能够检测可见光谱中的光。第二传感器可能能够检测NIR光谱中的光。传感器带通滤波器可能能够阻挡NIR光谱中所检测到的光。第一光源或第二光源，或第一传感器或第二传感器，或其组合，可以设置在十二指肠镜上。光源带通滤波器可以被永久地施加到第二光源，并且传感器带通滤波器可以被永久地施加到第二传感器。荧光成像是吲哚菁绿(ICG)荧光成像。
根据本发明的示例性实施例，用于对内窥镜手术进行成像的方法可以包括在内窥镜手术的区域中注射荧光团。该区域可以被成像以产生指示内窥镜手术区域的荧光信号。可以建立内窥镜手术区域的最佳拟合曲线。该最佳拟合曲线可以叠加在荧光信号上。
在本发明的各种前述和其他实施方式中，可以通过确定用于定位胆总管的患者的乳头中心，以及将最佳拟合曲线延伸穿过荧光信号来建立最佳拟合曲线。最佳拟合曲线可以包括作为最佳拟合曲线的厚度的置信区间。当最佳拟合曲线延伸穿过荧光信号时，相应的厚度可以指示每个数据点的误差级别。最佳拟合曲线可以具有厚度，该厚度指示内窥镜手术区域的直径。内窥镜手术区域可以是胆管、胰管、十二指肠或十二指肠乳头中的至少一个，或其组合。
附图说明
参考附图，通过示例的方式描述了本发明的非限制性实施例，这些附图是示意性的并且非旨在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的组件通常由单个数字表示。出于清楚的目的，并非在每个附图中都标记了每个组件，也没有在不需要说明以使本领域的普通技术人员理解本发明的情况下示出每个实施例的每个组件。在附图中：
图1示出了人类患者的胃肠解剖；
图2A-2B示出了根据本发明的荧光团成像装置示例性实施例；
图3A-3B示出了根据本发明的荧光团成像装置的另一个示例性实施例；
图4示出了根据本发明的荧光团成像系统的示例性实施例；
图5A-5C示出了根据本发明的成像显示的示例性实施例；以及
图6示出了根据本发明的内窥镜附件的示例性实施例。
具体实施方式
本发明不限于本文描述的特定实施例。本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制所附权利要求的范围。除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
如在本文中使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非内容另有明确指示。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包含了”和/或“包含”，或“包括了”和/或“包括”，指定所述特征，区域，步骤元件和/或组件的存在，但是不排除一个以上其他特征，区域，整数，步骤，操作，元件，组件和/或其组的存在或增加。
本文所述的装置，系统和方法旨在克服以已知方式在内窥镜手术(例如，ERCP)中使用造影剂成像的缺点。例如，造影剂通常直到完成插管之后才向胆管树(包括胰管和/或其他导管，包括但不限于图1所示的肝管和胆总管)中注入造影剂，以便减少患者患胰腺炎的风险。但是，如果无法将内窥镜工具可视化并定向到胆管或胰管，则可能很难插管。
根据本发明的示例性实施例，例如，为了将乳头插管以进入胆管和/或胰管的目的，可以在内窥镜检查手术中使用荧光团代替使所需区域发荧光。在实施例中，装置、系统以及方法可以利用荧光团在本文以及与本文同时提交的待审申请中所述的内窥镜手术中进行成像，该申请为劳特(Rout)等人所有，发明名称为“用于内窥镜手术的荧光团成像装置，系统以及方法”(代理人案号8150.0504)，在此全文引入作为参考。
在一些实施例中，可以使用吲哚菁绿(ICG)，或具有与ICG相似特性的另一种可替代的荧光团(例如，相似的激发和发射光谱)，其可以通过静脉注射并分泌到胆汁中。可以至少部分地基于近红外(NIR)波长来选择具有相似于ICG的特性的荧光团。例如，由于组织天生的自发荧光，较低的波长光谱可具有较低的组织穿透深度以及较低的信噪比。组织自发荧光在NIR区域可能特别低，使得与其他已知的荧光团相比，可能需要ICG(以及其他具有类似特性的荧光团)。
诸如ICG的荧光团可以结合血浆蛋白质，例如胆汁，结合了蛋白质的荧光团(例如ICG)可以在其上发光。作为示例性的荧光团，ICG可能优于已知的造影剂成像，因为它可以通过静脉注射到患者体内，然后仅由肝脏排泄到胆汁中。ICG可能会在注射后约15分钟内被检测到，并且可能会存在于检测的患者系统中约两小时。正因如此，注射ICG可以提供患者胆管的荧光图像，而无需事先进入胆管。根据本发明的示例性实施例的近红外(NIR)荧光成像装置以及系统，可以允许静脉内注射荧光团之后在患者的胆管树内的导管的基于荧光的可视化。例如，医务人员可能能够在十二指肠壁上可视化患者胆管的方向，这有助于使括约肌切开器或其他内窥镜工具沿相同方向定向。
现在参见附图2A-3B，所示的为用于内窥镜手术(例如，ERCP手术)的荧光团成像(例如，ICG荧光团成像)装置及系统。在ERCP手术中，可以将内窥镜或十二指肠镜105插入到患者的肠道区，例如，插入邻近胆管乳头的患者的十二指肠。十二指肠镜105的远端110可以包括多个配件，例如，光源115和传感器120。在实施例中，光源115可以是发光二极管(LED)，激光二极管，或包括780nm波长的光的任何发光方法。在实施例中，传感器120可以是成像装置，诸如照相机或其他检测系统。传感器或照相机，可以在NIR区域约800nm到850nm(例如，约830nm)之间的波段中具有非零量子效率，例如，等于或大于约10％。在实施例中，照相机可以是电荷耦合的装置(CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)。十二指肠镜105的远端还可以包括升降机125，以便医务人员可以在患者的肠道区域通过升降机125以与十二指肠镜的轴成不同的角度来操作附加的配件装置。
如图2A-2B所示，附接件130可以可拆除地附接到十二指肠镜105的远端110。在实施例中，附接件130可以被配置为将一个以上滤光器与光源115、传感器120或两者对准。附接件130可包括环135，该环135设置在附接件130的近端130a处。环135可围绕十二指肠镜105的远端110的圆周“C”延伸，并且十二指肠镜可具有直径“dD”。环135可以具有直径“dA”，并且其尺寸设置成相对于圆周C滑动配合，例如，环135的圆周可以大于十二指肠镜105的远端110的圆周C，以便附接件130可以可拆除地附接到十二指肠镜105。环135可以完全围绕十二指肠镜105的远端110延伸，并且可以形成为单个部件，或者可以形成为彼此可连接的两个以上部件以将附接件130联接至十二指肠镜105(见图3A-3B)。
附接件130可以进一步包括延伸部分140。该延伸部分140可以从附接件130的近端130a延伸到附接件130的远端130b，例如，相对于十二指肠镜105的远端110纵向延伸，并且可以联接到环135。延伸部分140可以基本上是平坦的，和/或可以包括弯曲部145以匹配十二指肠镜105的远端110的弯曲部(例如，圆周C)。
在附接件130的远端130b，延伸部分140可以包括远侧弯曲部150，该远侧弯曲部150可以被配置为向十二指肠镜105的远侧末端155远侧地延伸。远侧弯曲部150可以被配置以便延伸部分140和远侧弯曲部150形成“J”形、“U”形、和/或“C”形，例如，使得延伸部分140和远侧弯曲部形成围绕十二指肠镜105的远侧末端155的钩子。弯曲部150可以具有半径“rE”，其基本上与十二指肠镜105的远侧末端155相应的弯曲部相似。在实施例中，远侧弯曲部150可以额外地包括弯曲部160以配合十二指肠镜105的弯曲部(例如，十二指肠镜105的圆周C)，和/或延伸部分140的弯曲部145。在一些实施例中，远侧弯曲部150可以形成为基本平坦的，使得十二指肠镜105的远侧末端155可以嵌套和/或接触弯曲部半径rE。
延伸部分140和远侧弯曲部150可以具有厚度“t”，该厚度“t”可以覆盖十二指肠镜105的圆周C的一小部分。“小部分”可以理解为约3°至约30°。通过用附接件130的部件仅覆盖十二指肠镜的远端110的一小部分，十二指肠镜105以与不带有附接件130的方式基本相同或相同的方式操作。例如，附接件130可以不干涉升降机或其他通道或端口，使得可以在内窥镜手术期间从十二指肠镜105的远端110将配件递送出，并且可以在附接件130联接十二指肠镜105的同时保持通道可及性。在一些实施例中，延伸部分和远侧弯曲部150可以具有宽度“w”，该宽度“w”可以被最小化，使得附接件130可以不影响患者插入过程。
远侧弯曲部150可以联接到延伸部分140，并且还可以联接到滤光器部分165。在实施例中，远侧弯曲部150可以从延伸部分140延伸大约180°，使得滤光器部分165从基本上平行于延伸部分140的远侧弯曲部的相对侧可以是可延伸的，并且沿相对于远侧弯曲部150近侧的方向延伸。
滤光器部分165可具有与延伸部分140和/或远侧弯曲部150相同的厚度“t”和宽度“w”。厚度“t”可被这样确定，使得滤光器部分165仅能延伸在光源115和/或传感器120之上，从而使升降机125不被覆盖，以允许配件装置从十二指肠镜105的工作通道延伸和/或缩回到十二指肠镜105的工作通道中。宽度“w”可以被最小化，使得患者插入过程保持不受影响。在实施例中，滤光器部分165可以形成为平坦的表面，例如，以在十二指肠镜的远端110上延伸，在该远端110上可以设置光源115、传感器120和/或升降机125。在一些实施例中，滤光器部分165可具有弯曲部170，该弯曲部170为匹配十二指肠镜105的弯曲部(例如，圆周C的一部分)、远侧弯曲部150的弯曲部160和/或延伸部分140的弯曲部145而形成。弯曲部170、160、145可以与十二指肠镜105的圆周C的至少一部分匹配，例如作为滑动配合，其可以使材料最小化以免卡在附接件130和十二指肠镜105之间。
滤光器部分165可以包括第一滤光器175和第二滤光器180。当附接件130连接至十二指肠镜105的远端110时，第一滤光器和第二滤光器175、180可以与十二指肠镜105的光源115和/或传感器120对准。在实施例中，第一滤光器175可以与光源115对准，并且第二滤光器180可以与传感器120对准，尽管可以理解第一滤光器175可以与传感器120对准，并且第二滤光器180可以与光源115对准。尽管附接件130示出了第一滤光器175和第二滤光器180彼此相邻，但是应当理解，第一滤光器和第二滤光器175、180的定位可以是附接件130上与十二指肠镜105的光源115和传感器120对准的任何位置。
在实施例中，第一滤光器175可以是激发滤光片，以及第二滤光器180可以是发射滤光片。激发滤光片可以仅用于从光源115传输窄波段作为激发信号，以激发注入或以其他方式提供给内窥镜手术区域的荧光团(例如，ICG荧光的)。在实施例中，波段可以在约760nm到790nm之间。例如，激发滤光片可以是中心波长为769nm的带通滤波器，其具有41nm带宽，并且在通过区域中具有光的高透射率(例如，高达约90％)，而在通过区域之外具有高阻挡率(例如，光学密度约等于或大于5)。在实施例中，第一滤光器175或激发滤光片可以与十二指肠镜105的光源115对准。
第二滤光器180，例如发射滤光器，可以用于隔离由荧光团从激发光源115发射的信号，该激发光源115具有包括的第一滤光器175以及集中在激发波长780nm附近的外部源。在一些实施例中，用于ICG成像的发射滤光片可以透射在约810nm到840nm之间的波长。例如，发射滤光片可以是中心波长为832nm的带通滤波器，其具有38nm带宽，并且在通过区域中具有光的高透射率(例如，高达约90％)，而在透射区域之外具有高阻挡率(例如，光学密度约等于或大于5)。在实施例中，第二过滤器180或发射过滤片可以与十二指肠镜105的传感器120对准。
在实施例中，附接件130可以在远端110处连接到十二指肠镜105，例如，通过将远端110穿过附接件130的环135定位，并且使滤光器部分相对于光源115、传感器120、升降机125，或其组合对准。在实施例中，附接件130可以是可连接的，使得第一滤光器和/或第二滤光器175、180可以相对于光源115、传感器120和/或升降机125移动。在一些实施例中，附接件130可以围绕十二指肠镜旋转(例如，如箭头“A”所示)以将滤光器移入/移出对准，例如，环135、延伸部分140、远侧弯曲部150以及滤光器165可以相对于十二指肠镜105旋转。环135的内表面195可以是相对于十二指肠镜105的圆周C的平坦表面，并且由于附接件130的直径dA可以大于十二指肠镜105的直径dD，因此附接件130可以是可旋转的。在一些实施例中，表面195可以是锥形的，例如，从附接件130的远端130b向附接件130的近端130a延伸。环135可以与十二指肠镜105接合，使得锥形表面195可以让十二指肠镜105和附接件130之间配合得更紧，并且仅当附接件130被有意旋转时才会发生移动(例如，旋转)。在一些实施例中，附接件130可以固定到十二指肠镜105，使得附接件130的旋转不会发生。
在一些实施例中，附接件130可以相对于十二指肠镜105基本保持静止，而第一滤光器和/或第二滤光器175、180可以是可外部控制来进行移动，以实现与光源115和传感器120的对准和/或不对准。例如，第一滤光器和/或第二过滤器175、180可以在附接件130的各自的开口185、190中伸出和缩回。滤光器175、180可以由机构或其他致动器控制，其被配置为保持附接件130的最小厚度。
在一些实施例中，附接件130可以包括紧固件或其他机构，以可拆除地联接附接件130和十二指肠镜105。附接件130可以可联接到十二指肠镜105的圆周C，尽管在一些实施例中，附接件130可以附接到(例如，通过升降机125)十二指肠镜的内表面。在一些实施例中，配件可以延伸穿过十二指肠镜105的工作通道并且从升降机125延伸出去，以将附接件130相对于十二指肠镜夹紧在所需位置。配件可以附加地和/或可替换地移动附接件130，使之与光源115和/或传感器120的对准和/或不对准。
现参见附图3A-3B，示出了荧光团成像装置及系统的另一个实施例。附接件330可联接至十二指肠镜105的远端110，例如，用于执行内窥镜手术(例如，ERCP手术)。近端330a可以围绕十二指肠镜105的圆周C联接，并且远端330b可以围绕十二指肠镜105的远侧末端155延伸。附接件330可以包括第一部分332a和第二部分332b，它们可以被配置为围绕十二指肠镜105的远端110联接在一起。第一部分332a可以被配置使得光源115和/或传感器120未被阻挡。滤光器，例如，滤光器375、380，可以被设置在第一部分上，可以与各自的光源115和/或传感器120对准，如以上关于附接件130以及第一滤光器和第二滤光器175、180所述。在一些实施例中，附接件330可以包括被配置成联接在一起以形成附接件330的任何数量的“n”个部分335n。
附接件330可以包括环335，其可以由设置在第一部分332a上的第一环部分335a和设置在第二部分332b上的第二环部分335b形成。第一环部分335a可具有第一端337a，并且大致圆形地环绕延伸至第二端337b。第二环部分335b可以具有第一端338a，并且大致圆形地环绕延伸至第二端338b。在实施例中，第一环部分和第二环部分335a，335b可各自为大约半圆，例如，每个均围绕十二指肠镜105的圆周C的大约一半延伸，使得环335可围绕十二指肠镜105的远端110的圆周C延伸。环335，例如，第一环部分和第二环部分335a，335b在一起，可以具有直径“dB”，并且尺寸为相对于直径dD滑动配合，例如环335的直径，其可以大于十二指肠镜的远端110的直径，使得附接件330可以可拆除地附接到十二指肠镜105。
附接件330可以包括延伸部分340，其可以包括设置在第一部分332a上且从第一环部分335a延伸的第一延伸部分340a，以及设置在第二部分332b上且从第二环部分335b延伸的第二延伸部分340b。第一延伸部分和第二延伸部分340a、340b可以各自沿十二指肠镜105向远侧末端155纵向延伸。在一些实施例中，第一延伸部分340a可以沿远侧方向从第一环部分335a的第一端337a围绕十二指肠镜105的远侧末端155纵向延伸，并且在第二端337b处纵向延伸以连接。第二延伸部分340b可以沿远侧方向从第二环部分335b的第一端338a围绕十二指肠镜105的远侧末端155纵向延伸，并且在第二端338b处纵向延伸以连接。延伸部分340a、340b可以位于各自的第一端和第二端337a、338a、337b、338b，使得仅覆盖十二指肠镜105的侧面部分，而使光源115、传感器120或升降机125，或其组合敞开。可以理解的是，类似于附接件130的延伸部分140，附接件的第一延伸部分和/或第二延伸部分340a、340b可以具有弯曲部345，以配合十二指肠镜105的圆周C的一部分。
第一延伸部分和第二延伸部分345a、345b可以围绕十二直肠镜105的远侧末端155延伸，例如，在各自的第一远侧弯曲部分和第二远侧弯曲部分350a、350b处延伸以形成弯曲部分350。远侧部分350a、350b可以被配置成围绕十二指肠镜105的侧面部分向十二指肠镜105的远侧末端155的远侧延伸，并且可以具有半径“rC”，该半径“rC”可以基本上近似于十二指肠镜105的远侧末端155的相应的曲率。尽管远端弯曲部150可围绕远端尖端155延伸到包括光源115、传感器120、升降器125或其组合的十二指肠镜105的上部之上，但是远侧部分350a、350b可避免在光源115、传感器120、升降机125或其组合上延伸。
第一部分和第二部分332a、332b可以通过沿第一延伸部分和/或第二延伸部分340a、340b设置的多个紧固件343彼此联接。在一些实施例中，紧固件343可以是彼此互锁以接合第一部分和第二部分332a、332b的齿，如图3B所示，尽管紧固件343可以是夹子、夹钳、钩眼扣或其他机构，以将第一部分和第二部分332a、332b彼此附接/分离和/或锁定。在实施例中，紧固件343可以完全围绕第一延伸部分和/或第二延伸部分340a、340b设置，尽管在一些实施例中，紧固件343仅在围绕第一延伸部分和/或第二延伸部分340a、340b的选定区域可以锁定第一部分和第二部分332a、332b，例如，以等距间隔地。第一延伸部分和第二延伸部分340a、340b以及紧固件343可以允许附接件330固定至十二指肠镜105的远端110并且在内窥镜手术期间保持静止。在一些实施例中，滤光器375、380可以被配置成在附接件330内为可回缩的。例如，当医务人员可以不希望过滤光源115和/或传感器120的波长时，连接器367可以容纳滤光器375、380中的一个或两个。当医务人员希望过滤波长时，机构可以驱动滤光器375、380对准各自的光源和/或传感器120。可以在附接件330中采用基本上不延伸附接件330的厚度的任何机构，使得内窥镜105和附接件330仍然可以导航穿过患者。
附接件330可以包括从第一延伸部分340a，或第二延伸部分340b延伸的连接器367。在实施例中，连接器367可以具有弯曲部，该弯曲部基本上匹配十二指肠镜105的圆周C的至少一部分。连接器367可以被设置在第一部分或第二部分332a、332b中的任何一个上，使得当附接件330连接到十二指肠镜105上时，光源115、传感器120、升降机125或其组合时，可以保持无遮盖的和/或无阻挡的。在一些实施例中，连接器367可以在光源115和/或传感器120之间延伸。可以预想连接器367可以可选地包括在附接件330上。不带有连接器367的实施例可以允许无阻地进入光源115、传感器120和/或升降机125。在不带有连接器367的实施例中，第一延伸部分和/或第二延伸部分340a、340b可以限定出窗口以容纳各自的第一滤光器和/或第二滤光器375、380，以定位于光源115和/或传感器120的上方，同时允许开放进入升降机125的通路。如上文关于图2A-2B所述，延伸部分340和/或连接器367的厚度“t”和宽度“w”可以最小化使得患者插入过程保持不受影响的。
在内窥镜手术期间，例如，ERCP手术，可以将内窥镜或十二指肠镜105插入患者体内，例如，通过患者的嘴通过胃进入十二指肠。十二指肠镜可以沿胆管树处的十二指肠壁放置，并且可以将荧光(例如，ICG荧光)提供到成像的区域。在实施例中，可以在将内窥镜插入患者体内的之前或之后，或同时提供荧光。手术期间，荧光可能需要时间(例如，ICG荧光需要约15分钟)结合胆汁发出荧光。当十二指肠镜就位并且荧光已经具有足够的结合时间时，医疗专家可以操作十二指肠镜的远端。例如，十二指肠镜是可以定位的，使得光源、传感器或二者允许医疗专家在十二指肠壁查看胆管(例如，见图1)。根据本发明示例性实施例，滤光器可以与光源或传感器或二者对准，使得医疗专家可以查看白光下的区域以及滤光后的成像(例如，在荧光下)。例如，第一滤光器175或激发滤光片可以与光源对准，并且第二滤光器180或发射滤光片可以与传感器120对准。医务人员可能能够根据需要在白光(例如，约400nm到700nm之间的可见光)以及滤光后的成像之间切换。在白光下(例如，可见光)，可以不使用滤光器，使得医务人员可以查看由光源照亮的区域(见图5A)。当滤光时，在区域中的造影剂(例如，ICG荧光)可以产生荧光，照亮导管(例如，胆管)的路径，使得医务人员可以引导辅助装置(例如，导丝)进入导管(见图5B)。当导管被荧光(例如，ICG荧光)照亮时，医务人员可能对插管路径有清晰的视界。
在一些实施例中，医务人员可以远程地控制附接件130、330上的滤光器，例如，通过诸如ICG荧光成像系统的成像系统。医务人员可以通过电开关控制滤光器。电开关可以是磁力感应的、电压感应的或其他电动机构，在“接通”(例如，将第一滤光器和/或第二滤光器175、180分别对准光源115和传感器120)和“断开”(例如，将第一滤光器和/或第二滤光器175、180分别移出与光源115和传感器120的对准)之间转换。可以理解的是，用户或者医务人员可以控制电开关，以便在内窥镜手术(诸如ERCP手术)期间在白光成像和NIR荧光成像之间转换。
现参见图4，成像系统410可以是可操作地连接至十二指肠镜105、405。在一些实施例中，成像系统410可以是单个组件，尽管可以理解的是，这些组件可以是用于彼此和十二指肠镜105连接的单独的组件。例如，成像系统410可以包括光源415’、第一带通滤波器425(例如，激发滤光片)、传感器420’以及第二带通滤波器430(例如，发射滤光片)，并且可以是远离患者设置。光纤线缆或光纤束可以连接至成像系统410，并且可延伸长度以插入通过十二指肠镜(例如，十二指肠镜105、405)。以这种方式，成像系统410可以允许医务人员在内窥镜手术(诸如ERCP手术)期间有效地插管，并且验证正确的接入。还应理解的是，在实施例中，光源415和/或传感器420可以设置在十二指肠镜105、405中，例如，在十二指肠镜105的远端110处，如图2A-3B所示。
在一些实施例中，成像系统410可以包括几个组件，包括但不限于控制器460、内存440和/或处理装置435、电源445、显示器450或用户输入接口455或其组合，以执行内窥镜手术。可以理解的是，如上，这些组件可以包括在单个系统中，或可以设置在分离的组件中，以用于彼此和/或十二指肠镜105、405连接。
在一些实施例中，第一带通滤波器或第二带通滤波器425、430可以是远离十二指肠镜105、405的，使得可以发送信号通过带通滤波器425、430，以允许预定频率范围的信号通过该滤波器，并且不允许在预定频率范围外的信号。在一些实施例中，带通滤波器425、430可以包括低通滤波器和高通滤波器，以隔离预定的频率范围。以这种方式，光源415、415’可以发光，包括可见光谱中的光(例如，白光)，还包括NIR光谱中的光，例如，从而使十二指肠镜105、405和/或成像系统410连续供应约780nm波长处的光。第一带通滤波器和第二带通滤波器425、430可以与光源415和/或传感器420连接，并且可以包括一个以上的光源和/或传感器，并且可以远离十二指肠镜105、405设置和/或设置在十二指肠镜105、405中。
第一带通滤波器425可以是光源带通滤波器，并且可以是可操作地连接至光源415、415’，使得在想要阻挡可见光时(例如，在插管尝试期间)，第一带通滤波器425可以滤除可见光，从而只允许在NIR光谱中的光的波长通过。在一些实施例中，可附加地包括可移除的低通滤波器，其在没有插管时具有约700nm波长的分界点，例如，除了插管期间之外，以包括阻挡780nm的光，例如，以最小化ICG的光漂白。
第二带通滤波器430可以是传感器带通滤波器，并且被配置为接收由传感器420、420’所检测到的光的信号，其可以连续检测在可见光谱和NIR光谱中的光。可以将第二带通滤波器430应用于信号以滤除可见光，使得插管尝试期间，只有NIR光谱中的光，例如，在约830nm波长处的光可以通过传感器420、420’检测到，并且可见光在被阻挡中。医务人员可以在内窥镜手术期间(例如通过成像系统410)根据需要施加和/或移出第一带通滤波器和第二带通滤波器425、430。
在一些实施例中，成像系统410和/或十二指肠镜105、405可以包括附加的光源415和/或传感器420。第一光源415a可以被配置成在可见光谱中的发光(例如，白光)并且第二光源415b可以被配置成在NIT光谱中的发光(例如，约780nm波长)。第二光源415b可以包括第一带通滤波器425。同样地，第一传感器420a可以被配置为检测可见光谱中的光，并且第二传感器420b用于检测NIR光谱中的光(例如，约830nm波长)。第二传感器420b可以包括第二带通滤波器430。可以理解的是，本文所述的，光源415可以是可施加到第一光源和/或第二光源415a、415b，并且本文所述的，传感器420可以是可施加到第一传感器和/或第二传感器420a、420b。医务人员可以控制第一带通滤波器和第二带通滤波器425、430以过滤信号，从而在插管期间阻挡可见光谱中的光，和/或NIR光谱中的光。在一些实施例中，如上所述的单个光源415可以与第一传感器和第二传感器420a、420b一起使用，并且在其他实施例中，如上所述的第一光源和第二光源415a、415b可以与单个传感器420一起使用。
在一些实施例中，十二指肠镜105、405可以配置有仅发射可见光谱中的光的第一光源415a，以及仅检测可见光谱中的光的第一传感器420。在一些实施例中，成像系统410和/或十二指肠镜105、405中可以包括附加的传感器和/或光源。例如，第一传感器420a可以被配置成检测可见波长中的光，并且可以包括第二传感器420b以检测NIR光谱中的光。可以包括光源以发射通过780nm波长的光，和/或可以包括第一光源415a以提供可见光源波长，以及第二光源415b以提供NIR光谱中的光，例如，约780nm波长。医务人员可以在插管期间由他们自行决定在两个设置之间切换。可以理解的是，在一些实施例中，光源415和/或传感器420在十二指肠镜105、405和/或成像系统410中可以是可替换的。
在一些实施例中，光源415和/或传感器420可以被设置为配件，该配件延伸通过十二指肠镜105的工作通道。现参见图6，第一光源和/或第二光源415a、415b可以设置在配件605的远端610上作为光源615。第一传感器和/或第二传感器420a、420b可以设置在配件605的远端610上作为传感器620。配件605可以包括光纤或LED功能作为光源615，并且可以能够发射高达约780nm的波长的光，例如，NIR光。传感器620(例如，照相机)可以采集或检测高达830nm的光。在实施例中，传感器620可以检测可见光，尽管当滤光器与传感器620对准时，仅发射波长可以是可检测的，使得可以减小源自荧光信号以外的其他光的背景信号。医务人员可以手动控制配件605的延伸和/或缩回，并且根据需要打开和关闭光源执行内窥镜手术。配件605可用于标准的内窥镜和/或十二指肠镜，例如，如上所述的十二指肠镜105，并且可以包括光源115和/或传感器120。
成像系统410还可允许医务人员查看患者的胃肠区域的图像。例如，在ERCP手术期间，可以将荧光团(例如，ICG荧光)注入患者体内以允许当第一滤光器和/或第二滤光器175、180、425、430滤光时，胆管和/或胰管对医务人员是可见的。如图5A-5B所示，在500处(图5A)的白光下可以看见附图标记505所示的十二指肠的区域，并且可以通过荧光(例如，ICG荧光)以及第一滤光器和/或第二滤光器175、180、425、430的过滤图像520看见如附图标记515所示的胆管，使得医务人员可以在ERCP手术期间可以可视化胆管的方位以用于插入导丝。如图5A-5B所示，该可视化可能允许医务人员定位用于进入胆管515的括约肌切开器或插管510。插管510可以包括一个以上的通道，用于插入导丝和/或注射造影剂。然而，提供如图5B中所示图像的原始荧光信号可以向医务人员提供有限的信息以指导插管。当光穿过组织传播时，光可能会散开从而可能难以确定胆管的边界。
现参见图5C，可以提供图像叠加，以便医务人员可以获得更精确的可视化以便插管。如附图标记525所示，通路530可以利用图5B中提供的荧光图像表示插管的可视化。通路530可以代表胆管的方向，例如根据图5B的荧光图像信号计算。在实施例中，图像系统410可以基于发荧光的胆管515执行计算，例如，通过确定荧光信号的最佳拟合曲线。最佳拟合曲线可以是信号的中心线或中心曲线，并且可以通过确定用于定位胆总管的患者十二指肠乳头的中心，以及通过荧光信号延伸最佳拟合曲线来计算出。十二指肠乳头的中心可以是胆总管的第一端，或提供数据所需的最后一个点。可以从荧光信号采集数据点以计算最佳拟合曲线，该最佳拟合曲线可以指示图像中胆管的位置，从而为医疗人员提供执行医疗程序的环境。十二指肠乳头可能会渗出注有ICG的胆汁，从而在十二指肠乳头处发生荧光饱和，并且医务人员可以通过作为初始位置或数据点的荧光图像信号轻松看见。
图像系统410可以包括内存440，该内存440可以存储一个以上的程序或算法，并且可以是可操作地连接至处理装置435和/或控制器460，以使用存储的程序和/或算法根据荧光信号计算最佳拟合曲线。医务人员可以在通过图像系统410的用户输入接口455采集到荧光信号(图5B)之后运行程序或算法。并且可以将产生的最佳拟合曲线作为叠加图像输出显示器450上。
叠加图像可以包括通路530。该通路可以包括由程序或算法确定的最佳拟合曲线，并且还可以包括置信区间。在一些实施例中，置信区间作为最佳拟合曲线的厚度可以是可视化的。例如，作为延伸通过荧光信号的最佳拟合曲线，相应的厚度可以指示每个数据点处的误差级别。如图5C所示，通路530是楔形的形状，例如，在十二指肠乳头的焦点开始，由于注入导管的ICG集中在十二指肠乳头处，所以其可以具有高置信水平。随着荧光信号延伸通过胆管，误差级别可能在每个数据点增加，以解释如上所述通过组织的光传播。程序和/或算法可以解释光传播，例如，由于光可以以高斯模式传播。尽管随着荧光信号进一步延伸进入胆管时，置信区间仍可以减小。应当理解的是，胆管从十二指肠乳头延伸，并且在胆管和十二指肠壁之间存在另外的组织，这可以增加光传播。在一些实施例中，代替包括荧光信号的置信区间的楔形的形状，通路530可以是包括具有厚度的最佳拟合曲线的图像，该厚度指示内窥镜手术区域的直径。例如，通路530可以显示胆管的厚度，以便医务人员可以具有胆管位置的可视化。程序或算法可以接收原始荧光信号的输入，并且可以基于远离中心线/曲线前进的信号强度的梯度确定胆管的边界。
在一些实施例中，通路530可以进一步包括为医务人员附加的可视化指示器。响应于特定区域(例如，厚结缔组织的区域或肿瘤)中较低的置信水平，在该区域中信号可能丢失或以其他方式不一致，从而不存在高斯信号，可以使用不同颜色指示减少的置信区域。在一些实施例中，通路530的一部分可以包括第一颜色(例如，绿色)以指示胆管的相应部分位于如通路所指示的高可能性。附加的颜色(例如，黄色、红色)可以指示通路530的其他部分以指示胆管的相应部分位于如通路所指示的低可能性。
可以通过执行存储在一件产品(诸如，存储介质)上的指令的处理器组件执行使用如上所述的程序和算法的叠加过程。存储介质可以包含任何非暂时性计算机可读介质或机器可读介质，诸如光学、磁性或半导体存储。存储介质可以存储各种类型的计算机可执行的指令，诸如执行一个以上的公开过程的指令。计算机可读或机器可读存储介质的示例可以包括任何能够存储电子数据的有形媒体，包括易失性内存或非易失性内存、可移动或不可移动内存、可擦除或不可擦除内存、可写或可重写内存等。计算机可执行指令的示例可以包括任何合适的类型的代码，诸如源代码、编译代码、直译码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象的代码、可视代码等。关于这点，实施例不受限制。
本文中所述的至少一个实施例的一个以上的方面可以通过存储在机器可读介质上的代表指令执行，其代表了处理器内的各种逻辑，当机器读取该代表指令时，该代表指令使机器制造逻辑以执行本文所述的技术。可以将这种代表(被称为“IP核”)存储在有形的机器可读介质并且供应给各种客户或制造设备，以装入实际制造逻辑或处理器的制造机器。一些实施例可以(例如，使用可以存储指令或指令集的机器可读介质或物品)来执行，如果通过机器执行该指令或指令集，其可以使机器根据实施例执行方法和/或操作。这样的机器可以包括，例如，任何合适的处理平台、计算平台、计算装置、处理装置、计算系统、处理系统、计算机、处理器等等，并且可以使用硬件和/或软件任何合适的组来执行。机器可读介质或物品可以包括，例如，任何合适的类型的内存单元、内存装置、内存物品、内存介质、存储装置、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如，内存、可移动或不可移动媒体、可擦除或不可擦除媒体、可写或可重写媒体、数字或模拟媒体、硬盘、软盘、只读记忆光盘(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、光碟、磁性媒体、磁光媒体、可移动记忆卡或磁盘、各种类型的数字化视频光盘(DVD)、磁带、卡带或等等。该指令可以包括任何合适类型的代码，诸如源代码、编译代码、直译码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等等)，这些代码使用任何合适的高级的、低级的、面向对象的、可视化的、编译的和/或直译的编程语言来执行。
本文已经阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。但是，本领域技术人员将理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其他情况下，未详细描述公知的操作、组件和电路，以免混淆实施例。可以理解的是，本文公开的具体结构和功能细节可以是代表性的，而不必限制实施例的范围。
可以使用表达“联接”和“连接”及其派生词来描述一些实施例。这些术语并非旨在互为同义词。例如，可以使用术语“连接”和/或“联接”来描述一些实施例，以指示两个以上的元件彼此直接物理或电接触。然而，术语“联接”也可以表示两个以上的元件不彼此直接接触，但是仍然彼此协作或相互作用。
除非另有明确说明，否则可以理解，诸如“处理”、“计算机运算”、“计算”、“确定”等之类的术语是指计算机或计算系统或类似的电子计算设备的动作和/或过程，该类似的电子计算设备操作和/或将计算系统的寄存器和/或内存内代表物理特性(例如，电子)的数据转换为计算系统的内存、寄存器或其他此类的信息存储器、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其他数据。关于这点，实施例不受限制。
应当注意的是，本文中所述的方法不必以描述的顺序或以任何特定的顺序执行。此外，可以以串行或并行方式执行关于本文中所标识的方法描述的各种活动。
尽管这里已经示出和描述了特定的实施例，但是应当理解，为实现相同目的而计算的任何布置可以被替换为所示的特定的实施例。本发明旨在涵盖各种实施例的任何和所有适应或变化。应当理解的是，上述描述是以说明性的方式作出的，而不是限制性的。上述实施例以及本文未具体描述的其他实施例的组合在回顾上述描述时对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，各种实施例的范围包括使用上述组成、结构和方法的任何其他应用。
尽管已经用特定于结构特征和/或方法行为的语言描述了主题，但是应当理解的是，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述特定特征或行为。相反，以上所述的具体特征和行为作为实施权利要求的示例形式被公开。

Claims (4)

1.荧光团成像装置，包含：
附接件，其可拆除地联接至十二指肠镜的远端，所述附接件包括环与定位在所述环的远侧的第一滤光器和第二滤光器，所述第一滤光器能与所述十二指肠镜的侧面光源对准，并且所述第二滤光器能与所述十二指肠镜的侧面成像装置对准；
其中，所述附接件包含延伸部分，所述延伸部分包括远侧弯曲部，所述远侧弯曲部被配置为在所述十二指肠镜的远侧末端远侧地延伸，以将所述附接件固定至所述十二指肠镜的远端；其中所述远侧弯曲部是J形、U形、C形或其组合；
其中，所述附接件通过所述环联接至所述十二指肠镜的远端，使得当所述附接件联接至所述十二指肠镜时，所述十二指肠镜的工作通道是可进入的。
2.根据权利要求1所述的荧光团成像装置，其中延伸部分从所述环沿所述十二指肠镜纵向可延伸，用于连接所述第一滤光器和所述第二滤光器。
3.根据权利要求1-2任一项所述的荧光团成像装置，其中所述附接件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分彼此能锁定以将所述附接件固定至所述十二指肠镜的所述远端。
4.根据权利要求1所述的荧光团成像装置，其中所述远侧弯曲部延伸大约180°，使得所述第一滤光器和所述第二滤光器在相对于所述远侧弯曲部近侧的方向上基本上平行于所述延伸部分延伸。
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