CN116133575A - 内窥镜器械 - Google Patents

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CN116133575A CN202180055718.9A CN202180055718A CN116133575A CN 116133575 A CN116133575 A CN 116133575A CN 202180055718 A CN202180055718 A CN 202180055718A CN 116133575 A CN116133575 A CN 116133575A
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B·P·赫奇斯
A·W·梅尔顿
R·凯拉尔
Z·多明格斯
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Abstract

本公开涉及执行内窥镜检查的器械和方法。一种用于产生体内手术图像的内窥镜能够包括毂以及从该毂延伸的成像杆，该成像杆被配置成接收光并且将该光引导到邻近所述成像杆的远侧端部定位的成像传感器，该毂和该成像杆被附接以形成具有建立在该毂远侧的质心的组件。在其他具体实现中，能够省略该毂。

Description

内窥镜器械
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年7月13日提交的美国临时申请63/065,037的优先权，该美国临时申请以全文并入本文中。
背景技术
本公开涉及外科器械和方法，包括内窥镜以及执行内窥镜检查的方法。
发明内容
本公开涉及与执行诸如内窥镜检查的外科手术相关联的器械和方法。该器械可以插入患者体内。可以使用该器械获得一个或多个图像。
根据本公开的具体实现的用于产生体内手术图像的内窥镜尤其包括毂以及从该毂延伸的成像杆。该成像杆可被配置成接收光并且将该光引导到邻近该成像杆的远侧端部的区域。成像传感器可位于该成像杆的该远侧端部部分处。该毂和该成像杆可被附接以形成毂组件，该毂组件可具有位于该成像杆内的质心。
根据本公开的具体实现的用于产生体内手术图像的内窥镜尤其包括通信组件、耦合到该通信组件的毂以及从该毂延伸的成像杆。该毂和该成像杆可被连接以形成毂组件，该毂组件具有可在该毂远侧建立的质心。成像传感器可耦合到该成像杆的远侧端部部分。
根据本公开的实施方案的用于产生体内手术图像的内窥镜尤其包括通信组件以及耦合到该通信组件的毂组件。该毂组件可包括成像杆、成像传感器以及耦合到该成像传感器的电子器件。该成像杆可包括相对于纵轴在近侧端部部分与远侧端部部分之间延伸第一长度的主体。该成像传感器可邻近该成像杆的该远侧端部部分布置。该电子器件可被布置在该成像杆的内腔中。该毂组件可具有建立在该成像杆内距该近侧端部部分第二长度处的质心。该第二长度可以大于或等于该第一长度的50％。
根据本公开的具体实现的执行内窥镜检查的方法尤其包括：将成像杆的远侧端部部分插入穿过患者的插入点，该成像杆从毂延伸到该远侧端部部分，并且该毂和该成像杆被附接以建立毂组件，该毂组件具有在该毂远侧建立的质心，并且随后将该质心插入穿过该插入点。成像传感器可位于该成像杆的该远侧端部部分处。该方法可包括在插入该质心的步骤之后，由该成像传感器在该插入点向内的位置处获得图像。
附图说明
图1示出了包括针毂组件和电缆组件的示例性内窥镜的透视图。
图2A示出了图1的针毂组件的透视图。
图2B示出了图1的针毂组件的侧视图。
图3示出了图1的内窥镜的分解图。
图4示出了图1的针毂组件的透视图，包括以虚线示出的支撑靴。
图5示出了另一示例性内窥镜的透视图。
图6示出了示例性电子部件。
图7示出了另一示例性内窥镜。
图8以流程图示出了执行外科手术的方法。
图9示出了邻近患者的插入点定位的器械。
图10示出了器械的插入穿过图9的插入点的一部分。
图11示出了器械的从图10的插入点撤回的部分。
图12示出了另一示例性器械。
图13示出了又另一示例性器械。
图14示出了另一示例性器械。
各种附图中相同的附图标记和名称指示相同的元件。
具体实施方式
本公开涉及可在诸如内窥镜检查的外科手术期间使用的器械和方法。内窥镜检查一般包括将导管插入患者体内以观察内部器官或组织。
内窥镜具备新颖特征。内窥镜被设计成解放外科医生或其他助手的手。内窥镜可具有允许内窥镜插入患者体内并且在没有被外科医生或助手保持的情况下保持在适当位置的特征。尺寸、重量和/或形状因子的独特组合可以允许这些属性。内窥镜可具有电子壳体以及从其延伸以用于插入患者体内的杆。杆可包括附接在远侧端部上的芯片，该芯片包括成像传感器。
在一些具体实现中，芯片还可包括照明元件(例如LED元件、光纤束、光导管等)以在体内产生照明。在其他具体实现中，照明元件被省略。因为该区域可以使用流体进行冲洗，所以流体可以帮助冷却芯片，否则芯片可能会产生发热问题，这将导致在同一芯片上组合成像传感器和LED照明的设计问题。照明元件可被配置成环绕成像传感器，并且可以是单独可控的。芯片上的元件组可具有相同或不同的波长，并且可基于包括使用图像特征和/或传感器特征进行反馈的多种因素来控制强度。在一些具体实现中，一个或多个照明源可包括在针毂组件中，如下文进一步描述。
壳体可以是对称和平衡的。例如，壳体可为圆柱形。壳体可以与杆同心。壳体和杆可被固定附接以形成单一可操纵主体。壳体的重量可小于杆的重量的2倍，并且在一些具体实现中可小于杆的重量的1.5倍。在一些实例中，壳体的重量可有利地小于杆的重量。
壳体的长度可小于杆的长度的0.75倍。在一些实例中，壳体的长度可有利地小于杆的长度的0.25倍。在一些实例中，壳体的部件可以结合到杆中。
壳体的直径可小于杆的直径的5倍。在一些实例中，壳体的直径可有利地相同于或小于杆的直径。
壳体与杆的组合体可具有位于壳体远侧(例如位于杆内)的质心。由此，当在手术期间插入时，质心可被配置成位于患者体内。使质心位于杆中和/或患者体内可允许内窥镜在没有外科医生或助手干预的情况下更牢固地保持在适当位置。
壳体可以与显示器或控制设备无线地通信。可替代地，壳体可具有从壳体到控制/显示设备的大于1.5英尺的电缆长度，从而允许主体以充足的电缆松弛度定位，以消除或另外减小影响壳体的端部并且产生与内窥镜的中心轴成一定角度作用的力(其会导致内窥镜偏离轴线)的任何电缆张力。
根据本公开的具体实现的用于产生体内手术图像的内窥镜尤其包括毂以及从该毂延伸的成像杆。该成像杆可被配置成接收光并且将该光引导到邻近该成像杆的远侧端部的区域。成像传感器可位于该成像杆的该远侧端部部分处。该毂和该成像杆可被附接以形成毂组件，该毂组件可具有位于该成像杆内的质心。
在另一具体实现中，成像杆可在远侧端部部分与成像杆同毂之间的界面之间延伸第一长度。质心可建立在成像杆内距界面第二长度处。第二长度可大于或等于第一长度的10％。
在另一具体实现中，毂可包括被配置成传输来自成像传感器传输图像数据的电子器件。
在另一具体实现中，第二长度可大于或等于第一长度的25％。
在另一具体实现中，毂可包括光供应器。
在另一具体实现中，毂可包括电力供应器。
在另一具体实现中，毂可包括被配置成无线地传输图像数据的电子器件。
在另一具体实现中，毂可包括被配置成以数字方式传输图像数据的电子器件。
在另一具体实现中，毂可包括被配置成通过同轴电缆以模拟信号传输图像数据的电子器件。
在另一具体实现中，毂组件可相对于沿毂组件的纵轴延伸的参考平面对称。
在另一具体实现中，毂可为圆柱形。
在另一具体实现中，毂的长度可小于成像杆的长度的0.75倍。
在另一具体实现中，毂的直径可小于成像杆的直径的5倍。
在另一具体实现中，毂的重量可小于成像杆的重量的2倍。
在另一具体实现中，毂可包括电子器件，该电子器件包括电子电路、光供应器和光学耦合器。电子电路可被配置成传输来自成像传感器的图像数据。光供应器可连接到电子电路。光供应器可被配置成在体内产生照明，光学耦合器可被配置成将来自光供应器的光传送到光纤。光纤可被配置成将光从毂传输到成像杆的远侧端部部分。外壳可被构造成包封电子电路、光供应器和光学耦合器。毂耦合器可将成像杆连接到外壳。
在另一具体实现中，电缆组件可包括第一电缆、第二电缆、连接器以及具有一个或多个控制件的按钮轭。第一电缆可耦合到毂组件的近侧端部部分。按钮轭可以使第一电缆与第二电缆互连。第二电缆可以使按钮轭与连接器互连。连接器可具有被配置成与外部设备接合的端子。
根据本公开的具体实现的用于产生体内手术图像的内窥镜尤其包括通信组件、耦合到该通信组件的毂以及从该毂延伸的成像杆。该毂和该成像杆可被连接以形成毂组件，该毂组件具有可在该毂远侧建立的质心。成像传感器可耦合到该成像杆的远侧端部部分。
在另一具体实现中，质心可建立在成像杆内。
在另一具体实现中，光源可在成像杆内邻近远侧端部部分。
在另一具体实现中，毂可包括被构造成包封电子器件的外壳。
在另一具体实现中，多个光源可被配置成阵列以环绕成像传感器。
在另一具体实现中，多个光源可以是被配置成从公共光源分支的相应路径。
在另一具体实现中，光源可以是单独可控的。
根据本公开的实施方案的用于产生体内手术图像的内窥镜尤其包括通信组件以及耦合到该通信组件的毂组件。该毂组件可包括成像杆、成像传感器以及耦合到该成像传感器的电子器件。该成像杆可包括相对于纵轴在近侧端部部分与远侧端部部分之间延伸第一长度的主体。该成像传感器可邻近该成像杆的该远侧端部部分布置。该电子器件可被布置在该成像杆的内腔中。该毂组件可具有建立在该成像杆内距该近侧端部部分第二长度处的质心。该第二长度可以大于或等于该第一长度的50％。
在另一具体实现中，第二长度可大于第一长度的50％。
在另一具体实现中，电子器件可邻近成像杆的远侧端部部分布置。
在另一具体实现中，第二长度可大于第一长度的75％。
根据本公开的具体实现的执行内窥镜检查的方法尤其包括：将成像杆的远侧端部部分插入穿过患者的插入点，该成像杆从毂延伸到该远侧端部部分，并且该毂和该成像杆被附接以建立毂组件，该毂组件具有在该毂远侧建立的质心，并且随后将该质心插入穿过该插入点。成像传感器可位于该成像杆的该远侧端部部分处。该方法可包括在插入该质心的步骤之后，由该成像传感器在该插入点向内的位置处获得图像。
在另一具体实现中，质心可建立在成像杆内。
在另一具体实现中，在获得步骤期间，毂可位于插入点的外部。
在另一具体实现中，该方法可包括释放毂组件，使得质心可位于体内。该方法可包括释放毂组件，使得毂可从插入点向外从成像杆基本上悬臂式伸出。
在另一具体实现中，毂的长度可小于成像杆的长度的0.75倍。毂的重量可小于成像杆的重量的2倍。
在另一具体实现中，该方法可包括在获得步骤之前，将光传送到成像传感器。
在另一具体实现中，传送步骤可包括将来自该毂的该光进行传送，并且随后穿过该成像杆，并且随后朝向邻近该成像杆的该远侧端部部分的区域。
在另一具体实现中，传送步骤可包括传送来自邻近该成像杆的该远侧端部部分的多个光源的该光。光源可被配置成阵列以环绕成像传感器。
在另一具体实现中，传送步骤可包括单独控制该光源以传送该光。
在另一具体实现中，该插入点可通过该患者的皮肤上的切口来建立。
图1至图4示出了示例性内窥镜110，该示例性内窥镜可用于产生体内手术图像。参考图1，内窥镜110可包括针毂组件112和电缆(例如通信)组件113。如图1和图2B中所示出，针毂组件112可包括固定在针毂116中的观测镜114(例如相机或成像杆)。观测镜114从针毂116的远侧端部延伸。观测镜114和针毂116可被尺寸设定成使得针毂组件112相对于参考平面REF基本上对称(例如镜像对称)，该参考平面沿组件112的纵(例如中心)轴X延伸，以将组件112分成两个相对的部分，如图2A至图2B中所示出。
可利用各种技术来对毂组件112进行尺寸设定。参考图2B，并且继续参考图1和图2A，观测镜114可相对于纵轴X在末端(例如远侧)端部117与观测镜114同毂116的远侧端部之间的界面121之间延伸第一长度L1。界面121可建立在观测镜114的近侧端部处或附近。在观测镜114为柔性的具体实现中，第一长度L1对应于观测镜114的最大可配置长度。在省略毂116的具体实现中，第一长度L1可建立在观测镜114的近侧端部与远侧端部之间。在具体实现中，第一长度L1可在大约100毫米(mm)与300mm之间。针毂116可相对于纵轴X在针毂116的相对的近侧端部与远侧端部之间延伸第二长度L2。观测镜114可建立第一直径D1。针毂116可建立第二直径D2。第一长度L1与第二长度L2和/或第一直径D1与第二直径D2可以相同或可以不同。在一些具体实现中，针毂116的长度L2小于观测镜114的长度L1的0.75倍，毂116的直径D2小于观测镜114的直径D1的5倍，并且/或者毂116的重量小于观测镜114的重量的2倍。
毂116和观测镜114可被附接以形成具有质心CM的毂组件112。质心CM可相对于纵轴X建立在纵向位置处。质心CM的纵向位置可相对于纵轴X与沿观测镜114的纵向位置对准。质心CM可相对于纵轴X建立在针毂116远侧。在具体实现中，质心CM可沿纵轴X建立在观测镜114内。在其他具体实现中，针毂组件112可被构造成使得质心可建立在观测镜114附近但偏离该观测镜，如质心CM’(图2A)所示出。内窥镜110可被构造成使得在外科手术期间质心CM可位于患者体内或体外。
毂116和/或观测镜114可以是对称的或非对称的，以建立质心CM。例如，观测镜114可具有曲线几何形状，使得观测镜114的一个或多个部分偏离纵轴X，以建立非对称构型。作为另一示例，毂116内的部件可被布置成使得部件的质心偏离纵轴X。
质心CM可建立在相对于观测镜114和/或针毂116的各种位置处。毂组件112可被构造成使得毂组件112的包括质心CM的一部分可定位在患者体内，以在没有外科医生或助手干预的情况下改善内窥镜110的保持力，但毂组件112的另一部分可定位在患者体外。质心CM可建立在针毂116的远侧端部处、附近或远侧。
质心CM可建立在距第一长度L1的近侧边界距离LCM处。第一长度L1的近侧边界可由观测镜114与毂116的远侧端部之间的界面121建立，或者对于省略毂116的具体实现可由观测镜114的近侧端部建立。毂组件112可被构造成使得质心CM’偏离观测镜114。距离LCM可小于第一长度L1的10％。质心CM可建立在观测镜114与针毂116的远侧端部之间的界面121处。在具体实现中，质心CM”可在毂116内建立在界面121的近侧。毂组件112可被构造成使得距离LCM大于或等于第一长度L1的10％，或者更窄地大于或等于第一长度L1的大约25％。在具体实现中，距离LCM可小于或等于第一长度L1的大约50％。出于本公开的目的，除非另外指示，否则术语“基本上”、“大约”和“约”意指所陈述的值或关系的±10％。利用本文中所公开的技术，包括所公开的尺寸关系和分布，以在内窥镜110未被保持时减小移动或干预的可能性的方式，外科医生或助手可在体内对毂组件112进行定位。
参考图3，并且继续参考图1，电缆组件113可包括第一电缆118(例如微型同轴电缆)、按钮轭120、第二电缆126和连接器128。连接器128可包括端子130，该端子被配置成与外部设备通信，该外部设备诸如显示器或控制设备131(出于说明的目的，在图1中以虚线示出)。在其他具体实现中，内窥镜110与控制设备131无线地通信。针毂组件112或电缆组件113可包括电力供应器133，该电力供应器在操作中向内窥镜110的各种电部件提供电力(出于说明的目的，在图3中以虚线被示出为耦合到电子电路138)。在其他具体实现中，电力由外部设备提供，并且由端子130传送到各种电部件。
观测镜114可包括位于观测镜114的远侧端部部分115上、该远侧端部部分处或附近的成像传感器108，以用于获得手术部位的图像。成像传感器108可以是包括传感器和光学器件的传感器组件。观测镜114可被配置成接收光并且将光引导到或另外朝向邻近观测镜114的远侧端部部分115的区域(例如外科医生正在观察的场景或空间)。光可以从该区域朝向传感器108向回反射。
观测镜114和每根电缆118、126可以相对刚性或柔性。观测镜114的远侧端部部分115建立内窥镜110的末端117(例如尖端)。观测镜114的包括远侧端部部分115的至少一部分可以是相对柔性的或可弯曲的，并且可以包括例如镍钛诺(Nitinol)材料。将观测镜114构造成相对柔性可以便于对传感器108进行定向，包括例如在拐角周围使传感器108弯曲或转向以及观察手术部位的各种角度。
第一电缆118可以是同轴电缆(例如微型同轴电缆)。如图1和图4中所示出，第一电缆118可耦合到毂组件112的近侧端部部分119。在一些具体实现中，第一电缆118可在针毂116与按钮轭120之间传送模拟信号。按钮轭120可以使第一电缆118与第二电缆126互连。第二电缆126可以使按钮轭120与连接器128互连。
按钮轭120可具有一个或多个控制件(例如按钮、转盘、控制杆等)，诸如按钮122和按钮124。每个按钮122、124可具有一个或多个功能，诸如图像和视频捕获。每个按钮122、124可针对多种功能进行编程。另外，可基于按钮122、124被按压的次数、按钮122、124被按压多次的时间量以及/或者按钮122、124保持被持续按压的时间量来访问多个功能。
第一电缆118和第二电缆126可具有不同的尺寸。在一些具体实现中，第二电缆126具有大约2英尺的长度，这可以允许按钮轭120在内窥镜110被使用时搁置在表面上，并且可以最小化或另外减小对毂116的静止位置的影响。
针毂116可包括将观测镜114连接到针毂116的其他部件的毂耦合器134。针毂116可包括各种电子器件123，包括柔性电路板135、电子电路138、光供应器137和光学耦合器136。柔性电路板135可从针毂116穿过观测镜114延伸到传感器108。柔性电路板135可连接到电子电路138。电子电路138可呈印刷电路板的形式，并且可包括一个或多个芯片。电子电路138可被配置成通过同轴电缆(诸如第一电缆118)以模拟信号传输图像数据。在具体实现中，电子器件123中的一个或多个电子器件可结合到按钮轭120中，包括电力供应器133、柔性电路板135、光学耦合器136、光供应器137和/或电子电路138，并且可以省略包括外壳139的单独的毂116。
观测镜114可被配置成接收光并且将光引导到或朝向邻近观测镜114的远侧端部部分115的区域。光可以直接或间接地从观测镜114被传送到传感器108。例如，光可以从该区域向回反射到传感器108，或者另外朝向该传感器反射。电路138和/或柔性电路板135可连接到光供应器137(例如光源或照明元件)。光源137可以是例如发光二极管(LED)，并且可以被配置成并被用于在体内产生照明。光学耦合器136可被配置成将来自光源137的光传送到光纤(例如光导管)103(出于说明的目的，在图3中以虚线示出)。光纤103可被配置成将光从针毂116传输到观测镜114的远侧端部部分115。在其他具体实现中，可以省略光纤103，并且光源137可以定位在针毂116远侧的观测镜114内。在具体实现中，单独的光源可位于观测镜114的远侧端部部分115外部但邻近该远侧端部部分，以照亮手术部位。
在一些具体实现中，成像传感器308和一个或多个光源316与公共电路板323(例如芯片)集成，或者安装到该公共电路板，以建立电子部件325，如图6中所示出。光源316可被配置成阵列以环绕传感器308，并且可以是单独可控的。在具体实现中，光源316可以是被配置成从单一公共光源327(出于说明的目的，以虚线示出)分支的相应路径。光源316可用于在相对紧凑的布置中改善光的传送。公共光源327可耦合到电路板323或内窥镜的另一部分。电路板323上的光源组316可具有相同或不同的波长，并且可基于包括使用图像特征和/或传感器特征进行反馈的多种因素来控制强度。电组件325可位于本文中所公开的图像传感器的位置中的任一位置处。例如，电组件325可耦合或附接在观测镜114的远侧端部部分115上或附近(图1)。将成像传感器308和光源316组合在同一电路板323上可通过被输送到手术部位的流体(诸如在外科手术期间用于冲洗手术部位的流体)来改善冷却增强。
针毂组件112的各种电子器件可被配置成将图像数据从成像传感器108无线地和/或以数字方式传输到诸如控制设备131的外部设备和/或内窥镜110的另一部件，诸如按钮轭120。其他传感器可结合到内窥镜110中。例如，一个或多个传感器可被配置成感测或测量观测镜114的远侧端部部分115处的各种状况，诸如温度传感器、压力传感器等。在一些具体实现中，加速度计和/或陀螺仪定位在针毂116和/或观测镜114中，以感测内窥镜110的位置和/或定向的变化。
远侧端部部分115的末端117可相对于内窥镜110的中心轴或纵轴以各种角度进行建立。例如，末端117可基本上垂直于观测镜114的纵轴X，如图1和图2A至图2B中所示出。在一些具体实现中，远侧端部部分115’的末端117’建立角度α，该角度横向于观测镜114’的中心轴或纵轴X，如图7中所示出。例如，由传感器108’获得的传感器图像可以以对应于角度α的角度(例如30度)定向。电子电路138’或内窥镜110’的另一部分可使用逻辑进行编程或者另外结合逻辑，以执行捕获图像的校正或平移，从而在传感器108’于手术期间旋转时对捕获图像进行重新定向。
仍然参考图3，针毂116可包括被构造成包封针毂116的部件的外壳139。外壳139可包括协作以包封针毂116的电子器件和其他部件(例如光源137、电路138和光学耦合器136)的第一壳体162和第二壳体164。毂耦合器134可将观测镜114耦合到外壳139的壳体162和164。毂耦合器134可以是单独且相异的部件，或者可以结合到外壳139和/或观测镜114中。
如图4中所示出，护罩230可以至少部分或完全地环绕外壳139。护罩230可采取柔性护罩的形式，并且可由诸如铜的导电材料形成。因此，护罩230可采取铜箔的形式。支撑罩166可支撑外壳139和第一电缆118，如图4中所示出(以虚线示出)。
出于比较目的，图5示出了另一示例性内窥镜410。内窥镜410可具有手持件412和相机杆414。手持件412可被设计成由外科医生或助手保持，并且包括所有控制电子器件。在这些具体实现中，内窥镜410的质心可以显著地返回手持件412中，并且因此可以由助手更广泛地保持，而不是在没有助手引导的情况下保持静止。
图8以流程图540示出了执行外科手术的示例性方法。方法540可用于执行内窥镜检查。方法540可以与本文中所公开的器械和组件(包括内窥镜110、110’和内窥镜710、810(图12至图13))中的任一者一起使用。所获得的图像可在手术前、手术中和/或手术后使用，并且可用于进行各种外科手术(诸如关节成形术)以恢复关节的功能。在本公开的范围内，可执行比下文列举的步骤更少或更多的步骤，并且所列举的步骤次序不旨在限制本公开。出于说明的目的，参考图9至图11的器械(例如内窥镜)610。
参考图9，并且继续参考图8，器械610可包括耦合到电缆组件613的毂组件612。毂组件612可包括毂616以及耦合到毂616的观测镜614(例如相机或成像杆)。毂616可具有大致或基本上管状的几何形状，并且可用作对毂组件612进行定位的手柄。毂组件612可包括位于成像杆614的远侧端部部分615的成像传感器608。成像杆614可从毂616延伸到远侧端部部分615。毂616和成像杆614可被附接以建立具有质心CM的毂组件612。质心CM可相对于毂组件612的纵轴X建立在毂616远侧(图10)。毂组件612可被构造成使得质心CM可建立在成像杆614内或附近。毂组件612可根据本文中所公开的技术中的任一种技术来配置。在具体实现中，毂616的长度可小于成像杆614的长度的0.75倍，毂616的重量可小于成像杆614的重量的2倍，并且/或者毂616的直径可小于成像杆614的直径的5倍。
在步骤542处，器械610可相对于患者的身体B中在手术部位S处的插入点611进行定位。插入点611可以是穿过皮肤形成的切口、孔或患者的身体B中的另一开口。方法540可包括在步骤542之前形成切口。
参考图10，并且继续参考图8至图9，步骤542可包括在方向D1上移动器械610，以及随后在步骤544处将器械610的一部分插入穿过插入点611。步骤544可发生以使得器械610的该部分位于体内。步骤544可包括将成像杆614的至少远侧端部部分615插入穿过患者的插入点611，以及随后将器械610的质心CM插入穿过插入点611。毂组件612的包括质心CM的一部分可定位在患者体内，而毂组件612的另一部分可定位在患者体外，诸如毂616和/或成像杆614的在质心CM近侧的一部分，包括成像杆614的近侧端部。
在步骤546处，方法540可包括将光传送到成像传感器608。可利用各种技术将光传送到成像传感器608。在具体实现中，步骤546可包括将来自毂616的光进行传送，随后穿过成像杆614，并且随后到达患者的邻近成像杆614的远侧端部部分615的区域。光可以从该区域向回反射到成像传感器608，或者另外朝向该成像传感器反射(也参见图1的毂116、成像传感器108和成像杆114)。在具体实现中，步骤546可包括传送来自邻近成像杆614的远侧端部部分615的一个或多个光源的光。光源可被配置成阵列以环绕成像传感器608(参见例如图6的成像传感器308和光源316)。步骤546可包括在步骤548处单独控制光源以传送光。
在步骤550处，外科医生或助手可以使器械610通过位于插入点611向内的位置处的成像传感器608而获得一个或多个图像。步骤550可发生在于步骤542处对器械610进行定位以及/或者于步骤546处传送光之后。在于步骤550处获得图像期间，器械610的质心CM可在插入点611的内部或者另外位于体内，并且毂116可位于插入点611的外部或者另外位于体外。在步骤552处，图像可被传送到外部设备(参见例如图1的外部设备131)。
在步骤554处，当器械610的远侧端部部分615、成像传感器608和/或质心CM位于体内时，外科医生或助手可释放对器械610的控制，如图10中所示出。步骤554可包括释放对毂组件612的控制，使得质心CM可位于体内，并且使得毂116可从插入点611向外从成像杆614基本上悬臂式伸出。出于本公开的目的，术语“基本上”悬臂式伸出意指在插入点611的外部的毂组件112的不超过10％由除了成像杆614之外的装置支撑。步骤554可包括响应于释放对毂组件612的控制，在插入点611处或附近使毂组件612平衡。器械610可在没有被外科医生或助手保持或支撑的情况下保持在适当位置，这可以提高灵活性，并且减少在外科手术中执行其他步骤的时间。
参考图11，并且继续参考图8，在步骤556处，器械610的位于体内的部分可在方向D2上移动，直到器械610从插入点611撤回并且从患者体内移除为止。步骤556可包括从患者体内撤回成像传感器608、远侧端部部分615和器械610的质心CM。
图12示出了另一示例性器械710。器械710可以是用于获得手术部位的一个或多个图像的内窥镜。器械710可包括针毂组件712，该针毂组件耦合到电缆(例如通信)组件713(出于说明的目的，以虚线示出)。在图12的具体实现中，从毂组件712中省略了单独的毂。
毂组件712可包括观测镜714(例如相机或成像杆)。观测镜714可包括主体729，该主体在毂组件712的远侧端部部分715与近侧端部部分719之间沿纵轴X延伸。主体729可具有大致或基本上管状的几何形状，并且可建立内部腔体725。观测镜714可建立第一直径D1。主体729可被尺寸设定成使得第一直径D1在观测镜714的远侧端部部分715与近侧端部部分719之间基本上恒定。
观测镜714可包括被配置成获得手术部位的图像的成像传感器708。成像传感器708可被布置在内腔725内，并且可被布置在观测镜714的远侧端部部分715处，以获得手术部位的一个或多个图像。外科医生或助手可利用观测镜714的一部分作为手柄，以将成像传感器708定位在患者体内的所需位置和定向处。
毂组件710可包括各种电子器件760，包括本文中所公开的电子器件中的任一电子器件，诸如柔性电路板、电子电路、光供应器、光学耦合器和/或电力供应器(参见例如图3)。电子器件760可以集成到单个芯片上以建立电子器件单元，该电子器件单元可以集成或耦合到成像传感器708。电子器件760可被布置在观测镜714的腔体725内的各种位置处。电子器件760可被布置在毂组件712的质心CM的近侧，诸如在观测镜714的近侧端部部分719处或附近。电子器件760可包括位于观测镜714内邻近近侧端部部分719的光源。
质心CM可建立在毂组件712的远侧端部部分715与近侧端部部分719之间(包括在观测镜714内)的纵向位置处。质心CM可建立在距观测镜714的第一长度L1的近侧边界距离LCM处。毂组件712可被构造成使得质心CM可根据本文中所公开的距离LCM与第一长度L1的比率中的任一比率来建立。在具体实现中，毂组件712可被构造成使得距离LCM大于或等于第一长度L1的25％，或者更窄地大于或等于第一长度L1的大约50％。在具体实现中，距离LCM可小于或等于第一长度L1的大约75％。
将毂组件712的至少一些、大部分或所有电子器件760和/或其他内部部件布置到观测镜714中可用于相对于毂组件712的近侧端部部分719相对更向远侧地使毂组件712的质心CM移位，这可以在没有外科医生或助手干预的情况下改善器械710的保持力。
图13示出了另一示例性器械810。器械810可以是用于获得手术部位的一个或多个图像的内窥镜。器械810可包括耦合到电缆(例如通信)组件813的毂组件812。在图13的具体实现中，省略了单独的毂。
器械810可包括被布置在观测镜814的腔体825内的各种位置处的各种电子器件860。电子器件860可包括第一组电子器件860-1和第二组电子器件860-2，该第一组电子器件和该第二组电子器件可包括本文中所公开的电子器件中的任一电子器件。
电子器件860可分布在观测镜814内，以在毂组件812的远侧端部部分815与近侧端部部分819之间的各种位置处建立质心CM。质心CM可建立在远侧端部部分815与近侧端部部分819之间(包括在观测镜814内)的纵向位置处。第一组电子器件860-1可被布置在毂组件812的质心CM的远侧。第二组电子器件860-2可被布置在质心CM近侧。第一组电子器件860-1可被布置在观测镜814的远侧端部部分815处或附近。第二组电子器件860-2可被布置在观测镜814的近侧端部部分819处或附近。在具体实现中，省略了第二组电子器件860-2，使得毂组件812的所有电子器件基本上被布置在成像杆814的远侧半部中。电子器件860-1可包括诸如LED的光源，该光源可定位在成像传感器808附近和近侧。
质心CM可建立在毂组件812的远侧端部部分815与近侧端部部分819之间(包括在观测镜814内)的纵向位置处。质心CM可建立在距观测镜814的第一长度L1的近侧边界距离LCM处。毂组件812可被构造成使得质心CM可根据本文中所公开的距离LCM与第一长度L1的比率中的任一比率来建立。在具体实现中，毂组件812可被配置成使得距离LCM大于或等于第一长度L1的25％，更窄地大于或等于第一长度L1的大约50％，或者甚至更窄地大于或等于第一长度L1的大约75％。在具体实现中，距离LCM可小于或等于第一长度L1的大约90％。
将毂组件812的至少一些、大部分或所有电子器件860和/或其他内部部件布置在器械810的远侧端部部分815附近可用于相对于毂组件812的近侧端部部分819相对更向远侧地使毂组件812的质心CM移位，这可以在没有外科医生或助手干预的情况下改善器械810的保持力。
参考图14，器械910可包括电子器件960。电子器件960中的一个或多个电子器件可结合到电缆组件913中。电缆组件913可包括按钮轭920，该按钮轭可结合电子器件960-2。电子器件960-2可包括本文中所公开的电子器件中的任一电子器件，包括电力供应器133、柔性电路板135、光学耦合器136、光供应器137和/或电子电路138(图3)。可省略包括包封电子器件的外壳的单独的毂。器械910可包括邻近成像杆914的远侧端部部分915的电子器件960-1，或者电子器件960-1可被省略和/或结合到按钮轭920中。
本公开的新颖设备和方法在于内窥镜检查期间获得患者解剖结构的图像中提供了多功能性。所公开的器械可被构造成允许器械被插入患者体内，并且在没有被外科医生或助手保持或支撑的情况下保持在适当位置。所公开的器械可被构造成具有质心，该质心在没有外科医生或助手干预的情况下提高了器械的保持力，这可以减少执行外科手术的复杂性和时间。
尽管不同的非限制性实施方案被示出为具有特定部件或步骤，但本公开的实施方案不限于那些特定组合。有可能将来自非限制性实施方案中的任一实施方案的部件或特征中的一些与来自其他非限制性实施方案中的任一实施方案的特征或部件组合使用。
前面的描述应被解释为说明性的，而不应以任何限制性意义进行解释。本领域的普通技术人员将理解，某些修改可以属于本公开的范围。由于这些原因，应该研究以下权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (37)

1.一种用于产生体内手术图像的内窥镜，所述内窥镜包括：
毂；以及
从所述毂延伸的成像杆，所述成像杆被配置成接收光并且将所述光引导到邻近所述成像杆的远侧端部的区域，其中成像传感器位于所述成像杆的远侧端部部分，并且所述毂和所述成像杆被附接以形成具有位于所述成像杆内的质心的毂组件。
2.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述成像杆在所述远侧端部部分与所述成像杆同所述毂之间的界面之间延伸第一长度，所述质心建立在所述成像杆内距所述界面第二长度处，并且所述第二长度大于或等于所述第一长度的10％。
3.如权利要求2所述的内窥镜，其中所述毂包括被配置成传输来自所述成像传感器的图像数据的电子器件。
4.如权利要求3所述的内窥镜，其中所述第二长度大于或等于所述第一长度的25％。
5.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂包括光供应器。
6.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂包括电力供应器。
7.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂包括被配置成无线地传输图像数据的电子器件。
8.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂包括被配置成以数字方式传输图像数据的电子器件。
9.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂包括被配置成通过同轴电缆以模拟信号传输图像数据的电子器件。
10.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂组件相对于沿所述毂组件的纵轴延伸的参考平面对称。
11.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂为圆柱形。
12.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂的长度小于所述成像杆的长度的0.75倍。
13.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂的直径小于所述成像杆的直径的5倍。
14.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂的重量小于所述成像杆的重量的2倍。
15.如权利要求1所述的内窥镜，其中所述毂包括：
电子器件，其包括电子电路、光供应器和光学耦合器；
其中所述电子电路被配置成传输来自所述成像传感器的图像数据；
其中所述光供应器连接到所述电子电路，并且所述光供应器被配置成在体内产生照明；
其中所述光学耦合器被配置成将来自所述光供应器的光传送到光纤，并且所述光纤被配置成将来自所述毂的光传输到所述成像杆的所述远侧端部部分；
外壳，其被构造成包封所述电子电路、所述光供应器和所述光学耦合器；以及
毂耦合器，其将所述成像杆连接到所述外壳。
16.如权利要求15所述的内窥镜，其还包括：
电缆组件，其包括第一电缆、第二电缆、连接器以及具有一个或多个控制件的按钮轭；并且
其中所述第一电缆耦合到所述毂组件的近侧端部部分，所述按钮轭使所述第一电缆与所述第二电缆互连，所述第二电缆使所述按钮轭与所述连接器互连，并且所述连接器具有被配置成与外部设备接合的端子。
17.一种用于产生体内手术图像的内窥镜，所述内窥镜包括：
通信组件；
耦合到所述通信组件的毂；
从所述毂延伸的成像杆，所述毂和所述成像杆被附接以形成毂组件，所述毂组件具有建立在所述毂远侧的质心；以及
耦合到所述成像杆的远侧端部部分的成像传感器。
18.如权利要求17所述的内窥镜，其中所述质心建立在所述成像杆内。
19.如权利要求18所述的内窥镜，其还包括：
在所述成像杆内邻近所述远侧端部部分的光源。
20.如权利要求17所述的内窥镜，其中所述毂包括被构造成包封电子器件的外壳。
21.如权利要求17所述的内窥镜，其还包括：
多个光源，其被配置成阵列以环绕所述成像传感器。
22.如权利要求21所述的内窥镜，其中：
所述多个光源是被配置成从公共光源分支的相应路径。
23.如权利要求21所述的内窥镜，其中：
所述光源是单独可控的。
24.一种用于产生体内手术图像的内窥镜，所述内窥镜包括：
通信组件；
耦合到所述通信组件的毂组件，其中所述毂组件包括成像杆、成像传感器以及耦合到所述成像传感器的电子器件；
其中所述成像杆包括主体，所述主体相对于纵轴在近侧端部部分与远侧端部部分之间延伸第一长度，所述成像传感器邻近所述成像杆的所述远侧端部部分布置，并且所述电子器件被布置在所述成像杆的内腔中；并且
其中所述毂组件具有建立在所述成像杆内距所述近侧端部部分第二长度处的质心，并且所述第二长度大于或等于所述第一长度的50％。
25.如权利要求24所述的内窥镜，其中所述第二长度大于所述第一长度的50％。
26.如权利要求24所述的内窥镜，其中所述电子器件邻近所述成像杆的所述远侧端部部分布置。
27.如权利要求26所述的内窥镜，其中所述第二长度大于所述第一长度的75％。
28.一种执行内窥镜检查的方法，所述方法包括：
将成像杆的远侧端部部分插入穿过患者的插入点，所述成像杆从毂延伸到所述远侧端部部分，并且所述毂和所述成像杆被附接以建立毂组件，所述毂组件具有在所述毂远侧建立的质心，并且随后将所述质心插入穿过所述插入点，其中成像传感器位于所述成像杆的所述远侧端部部分处；以及
在插入所述质心的步骤之后，由所述成像传感器在所述插入点向内的位置处获得图像。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述质心建立在所述成像杆内。
30.如权利要求28所述的方法，其中在获得步骤期间，所述毂位于插入点的外部。
31.如权利要求28所述的方法，其还包括：
释放所述毂组件，使得所述质心位于体内，并且使得所述毂从所述插入点向外从所述成像杆基本上悬臂式伸出。
32.如权利要求31所述的方法，其中：
所述毂的长度小于所述成像杆的长度的0.75倍；并且
所述毂的重量小于所述成像杆的重量的2倍。
33.如权利要求28所述的方法，其还包括：
在所述获得步骤之前，将光传送到所述成像传感器。
34.如权利要求33所述的方法，其中：
传送步骤包括将来自所述毂的所述光进行传送，并且随后穿过所述成像杆，并且随后朝向邻近所述成像杆的所述远侧端部部分的区域。
35.如权利要求33所述的方法，其中：
所述传送步骤包括传送来自邻近所述成像杆的所述远侧端部部分的多个光源的所述光，并且所述光源被配置成阵列以环绕所述成像传感器。
36.如权利要求35所述的方法，其中：
所述传送步骤包括单独控制所述光源传送所述光。
37.如权利要求28所述的方法，其中：
所述插入点通过所述患者的皮肤上的切口来建立。
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