CN117677334A - 内窥镜可视化装置、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及成像装置、成像系统和方法,以用于通过可视化装置确定所观察组织或物体的距离、深度和尺寸。所述装置可包括细长轴和成像部件。所述成像部件可延伸通过所述细长轴。所述成像部件可具有镜头,并且可配置成在所述镜头的视场中捕获所述细长轴外部的区域的图像。透明盖可在所述镜头上方延伸。所述透明盖可配置成使得一个或多个标识符出现于所述图像中。所述成像装置可包括计算装置或可与之一起使用,以分析所捕获图像的图像数据。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2021年5月20日的美国临时专利申请序列No.63/190,957的权益和优先权,该专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开涉及医疗装置,并且更具体地涉及可视化医疗装置以用于身体结构内的改善观察,以及使用此类医疗装置的方法。即,本公开内容涉及具有改善观察性能的内窥镜可视化装置。
发明背景
广泛种类的医疗装置已开发用于医疗用途。这些装置的一些包括导管、消融装置、可视化装置、套圈等,以及用于递送此类装置的递送装置和/或系统。这些装置通过各种不同制造方法的任一者来制造,并且可根据各种方法的任一者来使用。已知医疗装置、递送系统和方法的每一者具有某些优点和缺点。对于提供另选医疗装置和递送装置以及用于制造和使用医疗装置和递送装置的另选方法存在持续需求。
发明内容
本公开提供了医疗装置的设计、材料、制造方法和使用替代方式。
第一实例为一种可视化医疗装置。可视化医疗装置包括细长轴、成像部件和透明盖;该成像部件延伸通过细长轴,具有镜头,并且配置成在该镜头的视场中捕获细长轴外部的区域的图像;该透明盖在镜头上方延伸,配置成使得一个或多个标识符出现于图像中。
另选地或除了上述实例的任一者之外,照明部件延伸通过细长轴,所述照明部件配置成照明细长轴外部的区域。
另选地或除了上述实例的任一者之外,透明盖包括镜头的视场中的标线,并且捕获图像中所出现的该标线为一个或多个标识符的一个标识符。
另选地或除了上述实例的任一者之外,所述标线为透明盖上的固定标记。
另选地或除了上述实例的任一者之外,所述标线包括一个或多个液晶显示器(LCD)元件,该一个或多个液晶显示器元件可致动以使得一个或多个标识符出现于图像中。
另选地或除了上述实例的任一者之外,照明部件延伸通过细长轴,配置成照明镜头的视场并且引起标线的阴影出现于镜头的视场中。
另选地或除了上述实例的任一者之外,透明盖为延伸部,该延伸部从细长轴的远侧端部朝远侧延伸。
另选地或除了上述实例的任一者之外,细长轴的远侧端部具有一个或多个第一匹配部件,并且透明盖的近侧侧部具有一个或多个第二匹配部件,该一个或多个第二匹配部件配置成与一个或多个第一匹配部件相匹配。
另选地或除了上述实例的任一者之外,一个或多个第一匹配部件的至少一者为凹状匹配部件,并且一个或多个第二匹配部件的至少一者为凸状匹配部件,该凸状匹配部件配置成与凹状匹配部件相匹配。
另选地或除了上述实例的任一者之外,透明盖与镜头直接接触。
另选地或除了上述实例的任一者之外,透明盖在第一位置为第一颜色并且在第二位置为第二颜色。
另一实例为一种用于利用医疗可视化装置而提供解剖距离测量值的方法。该方法包括:通过透明盖将光施加于细长轴上,该透明盖具有一个或多个标记,并且通过透明盖所施加的光引起阴影出现于透明盖外部的表面上;通过透明盖捕获图像,该图像包括一个或多个标记的视图和阴影的至少一部分;和基于在图像中的一个或多个标记的视图和阴影的部分而确定图像中解剖距离的测量值。
另选地或除了上述实例的任一者之外,该方法包括调整细长轴的远侧端部以引起目标物体处于镜头的视场内,该图像通过该镜头来捕获。
另选地或除了上述实例的任一者之外,该方法包括基于解剖距离的测量值而确定图像中物体的尺寸测量值。
另选地或除了上述实例的任一者之外,一个或多个标记的至少一者为电子部件,该电子部件可致动以通过用于捕获图像的镜头为可观察的。
另一实例为一种可视化医疗系统。可视化医疗系统包括:细长工具,该细长工具具有透明盖,该透明盖在其上具有一个或多个标记;成像部件,该成像部件配置成通过透明盖捕获图像,该图像包括一个或多个标识符,该一个或多个标识符表示透明盖上的一个或多个标记的至少一者;视频处理器,该视频处理器配置成分析接收自成像部件的图像的图像数据;和其中视频处理器配置成基于图像数据的分析而确定图像中解剖距离的一个或多个测量值。
另选地或除了上述实例的任一者之外,光源配置成通过透明盖而施加光并且引起一个或多个标记的阴影出现于图像中。
另选地或除了上述实例的任一者之外,视频处理器配置成基于图像中的一个或多个标记和图像中的一个或多个标记的阴影而确定图像中解剖距离的一个或多个测量值。
另选地或除了上述实例的任一者之外,图像中解剖距离的一个或多个测量值包括确定透明盖上的一个或多个标记和阴影位于其上的表面之间的距离。
另选地或除了上述实例的任一者之外,透明盖与成像部件的镜头直接接触。
一些实施例、方面和/或实例的上述概要非旨在描述本公开内容的每个实施例或每一个实施方式。下述的附图和具体实施方式更特别地例证了这些实施例。
附图简述
考虑下述结合附图对各种实施例的详细说明,可更全面地理解本公开内容,其中:
图1为说明性可视化医疗装置的示意性立体图;
图2为说明性可视化医疗系统的示意图;
图3为说明性可视化医疗装置的远侧端部的立体图;
图4为图3所示的说明性可视化医疗装置的远侧端部的端视图;
图5至图11示出了可视化医疗装置的说明性透明盖的各种视图;
图12示出了可视化医疗装置的说明性用途的示意图;
图13示出了用说明性可视化医疗装置所拍摄的图像的示意图;和
图14为使用可视化医疗系统的说明性方法的示意图。
尽管本公开的多个方面可修改为各种修改方式和替代方式,但是其细节已在图中以实例的方式示出并且将详细地描述。然而,应当理解,其目的非将本公开的多个方面限于所描述的特定实施例。相反,其目的在于涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代形式。
具体实施方式
关于下述所定义术语,这些定义应适用,除非不同定义在权利要求书或本说明书的其它地方给出。
所有数值在本文假定由术语“约”修饰,无论是否明确指示。在数值的上下文中,术语“约”一般是指数范围,本领域的技术人员将该数范围视为等同于所表述值(例如,具有相同功能或结果)。在许多情况下,术语“约”可包括四舍五入成最接近有效数字的数。术语“约”的其它用途(例如,在数值之外的上下文中)可假定具有其普通和惯用定义,如根据说明书的上下文所理解并且与之一致,除非另外指明。
通过端点表述的数值范围包括该范围内的所有数,包括端点(例如,1至5包括1,1.5,2,2.75,3,3.80,4和5)。尽管公开了涉及各种部件、特征和/或说明书的一些合适维度、范围和/或值,但是本领域的技术人员(本公开所属)将理解,期望维度、范围和/或值可偏离所明确公开的那些。
如本说明书和附属权利要求书中所用,单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物,除非上下文清楚地另有指示。如本说明书和附属权利要求书中所用,术语“或”一般以其包括“和/或”的意义来采用,除非上下文清楚地另有指示。应当指出的是,为有利于理解,本公开的某些特征可以单数形式来描述,即使这些特征在一个或多个所公开实施例内可为复数的或重复的。这些特征的每种情况可包括单数公开内容和/或可由其涵盖,除非明确地相反说明。出于简便和清晰目的,本公开的所有元素非必然示出于每个图中或在下文详细地讨论。然而,将理解,下述讨论可等同地应用于一个以上的部件的任一者和/或全部,除非明确地相反说明。此外,为清楚起见,每个图中可不示出一些元件或特征的所有情况。
应当指出的是,说明书对“一个实施例”、“一些实施例”、“其它实施例”等的引用指示,所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性,但每个实施例可不必然地包括该特定特征、结构或特性。此外,此类短于可非必然地指代相同实施例。另外,当特定特征、结构或特性结合一个实施例进行描述时,本领域的技术人员将知道结合其它实施例来影响该特定特征、结构或特性,无论是否明确地描述,除非清楚地相反说明。即,下文所描述的各种单独元件即使未以特定组合明确地示出但设想为彼此可组合或可布置以形成其它额外实施例或以补充和/或丰富所描述实施例,如本领域的技术人员将理解。
出于清晰的目的,某些识别数字名称(例如,第一、第二、第三、第四等)可在整个具体实施方式和/或权利要求书中用于命名各种所描述和/或所要求保护特征和/或在其间进行区分。应当理解,数值名称不旨在为限制性的,并且仅为示例性的。在一些实施例中,为了简明和清晰,先前所用数值名称的变更和偏离可做出。即,识别为“第一”元件的特征可随后称为“第二”元件、“第三”元件等,或可整体地忽略,和/或不同特征可称为“第一”元件。在每种情况下,意义和/或称号对于本领域技术人员将为显而易见的。
具体实施方式旨在示出但不限制本公开。本领域的技术人员将认识到,所描述的各种元件可以各种组合和配置来布置,而不脱离本公开的范围。具体实施方式示出了本公开的实例实施例。
可视化医疗装置用于多种手术中,包括但不限于心房颤动消融(例如,电穿孔)、结构性心脏疾病的治疗(例如,瓣膜修复)、组织的诊断评估、结石管理、前列腺管理、妇科手术等。在这些手术期间,不透明流体(例如,血液和/或其它不透明流体)和/或其它物质对于目标组织、目标物体和目标区域的直接可视化可存在问题。此外,当观察患者体内的目标组织、物体和区域时,可有益的是能够准确且快速地评估内窥镜可视化医疗装置(例如,内窥镜和/或其它合适可视化医疗装置)的远侧端部和目标组织、物体和/或区域之间的距离,以及可视化医疗装置的视场中目标组织或物体的一个或多个尺寸。
在一些情况下,可视化医疗装置可包括球囊,该球囊相邻于和/或覆盖可视化医疗装置的远侧端部的至少一部分,以有利于通过不透明流体的观察和/或防止颗粒位于可视化医疗装置和目标组织或物体之间。在此类情况下,球囊可为透光高顺应性弹性体球囊,其可利用盐水溶液进行膨胀以移置可阻碍通过可视化医疗装置的观察的流体和/或其它材料。球囊和用于使该球囊膨胀的盐水可形成通过流体和/或其它材料(以其它方式阻碍可视化装置的观察)的路径,以允许可见光从光源(例如,光纤传输线缆、LED灯等)传输至所关注组织和/或物体并且允许该组织和/或物体将光反射返回至可视化医疗装置的接收器(例如,相机、镜头、光纤束等)。然而,可视化医疗装置的此类配置可具有缺点,包括但不限于:可视化医疗装置和/或可视化医疗装置的视场中的物体可响应于球囊的膨胀而不期望地或不可预测地移位;用于使球囊膨胀的盐水溶液可以电气方式损害可视化医疗装置的电子部件;如果球囊撕裂或损坏,可视化途径可受损,并且由于通常用于使球囊膨胀的盐水溶液通过渗出孔输出至患者体内,如果过量的盐水输出至患者体内,会对患者造成伤害。
已开发一种无需盐水或其它膨胀流体的透明位移延伸部或盖,以与可视化医疗装置一起使用或作为其一部分。透明盖可永久地或可移除地附接至可视化医疗装置,以产生流体或材料在可视化部件的镜头或光接收元件与目标物体或组织之间的位移。透明盖可由可见光透射且非导电弹性体材料形成,该材料具有足够顺应性以提供通过脉管系统或其它体腔或空腔的安全插入,但不具有充分延展性以免导致无意和/或不期望变形。可以想到透明盖的其它配置。
可视化医疗装置通常为单眼的,并且缺乏用以确定可视化部件的视场中物体或其它目标的深度和/或尺寸的直接技术。为有利于量测视场中物体的尺寸和/或深度(例如,距离),透明盖可包括一个或多个标记或指示符(例如,标线和/或其它合适指示符),这些标记或指示符出现于可视化部件的视场中。下文讨论了指示符的例示性配置、可视化部件,以及用于确定视场中物品的尺寸和深度的技术。
转向附图,图1示出了说明性内窥镜可视化医疗装置10(例如,细长工具,诸如内窥镜装置和/或其它合适可视化医疗装置)。可视化医疗装置10可以是通常通过期望到达的特定解剖结构来识别的任何合适类型的可视化医疗装置。例如,内窥镜可视化医疗装置10可为支气管镜、结肠镜、十二指肠镜、食道镜、输尿管镜、肾镜、导管、导入器(具有或不具有视觉或可视化能力),或任何其它类型的可视化医疗装置。
除其他部件之外,可视化医疗装置10可包括手持件12和细长轴14,细长轴14从手持件12朝远侧延伸至远侧端部19。轴14可包括限定工作通道16的管腔,工作通道16从轴14的远侧端部19延伸通过轴14至进入端口20,进入端口20可位于手持件12中或位于可视化医疗装置10的另一部分处。可视化医疗装置10可包括一个或多个另选和/或额外合适特征。
虽然可视化医疗装置10在图1中示出具有单个工作通道16,但是应当理解,在其它实施例中,可视化医疗装置10根据需要可包括多个工作通道。工作通道可配置用于多种外科设备的穿过,包括但不限于照明装置、成像装置,以及用于冲洗、真空抽吸、活检和药物递送的工具。
手持件12可包括一个或多个控制件22,诸如旋转旋钮,其可用于在操作期间控制轴14的远侧端部19的移动。例如,第一旋转旋钮22a可控制轴14的远侧端部19在第一偏转平面中的上下移动或偏转;而第二旋转旋钮22b可控制轴14的远侧端部19在垂直于第一偏转平面的第二偏转平面中的侧向移动或偏转。手持件12还可包括一个或多个可选择按钮24,其可选择性地致动以激活抽吸,将流体(诸如空气、盐水和/或水,等等)递送通过可视化医疗装置10的管腔,和/或根据需要执行其它功能。此外或另选地,手持件12可包括连接至外部光源(未示出)光缆26。光缆26可从细长轴14的远侧端部通过细长轴至外部光源或能量源,但可设想其它配置。可设想出手持件12的其它配置和/或特征。
图2示意性地示出了系统100(例如,可视化医疗系统),系统100用于和/或有利于观察目标区域和/或物体并且使之成像。在一些情况下,系统100可配置成便于确定物体在系统100的成像部件或系统的视场中的距离和/或尺寸。
系统100可包括可视化医疗装置10和/或其它合适可视化医疗装置等,其具有透明盖50(例如,透明延伸部和/或其它合适透明盖)、能量源102和计算装置110。虽然可视化医疗装置10、能量源102和计算装置110示为彼此分离,但可视化医疗装置10、能量源102和计算装置110根据需要可彼此集成。
能量源102可为任何合适类型的能量源。在一个实例中,能量源102可包括光学能量源(例如,钬(Ho)激光源、二氧化碳(CO2)激光源、氩激光源、二极管激光源、高功率发光二极管(LED)、脉冲光源,和/或一个或多个其它合适光学能量源)。在另一实例中,能量源102可为或可包括线路电源、电池电源和/或一种或多种其它合适类型的能量源,以用于向光学能量源和/或计算装置110供电。
能量源102可与可视化医疗装置10和/或计算装置110通信和/或可为其一部分。在一个实例中,能量源102可安装于可视化医疗装置10的远侧端部19处或安装于导管或其它合适细长构件上,以有利于照明目标区域或物体来通过成像系统或部件进行观察。在一些情况下,能量源102可利用计算装置进行致动和/或以其它方式控制,但这不是必须的;并且能量源102可以一种或多种其它合适方式进行致动和/或控制。
可视化医疗系统100可包括一个或多个计算装置110和/或可与之通信。一个或多个计算装置110可用于操作可视化医疗装置10,用于控制以可视化医疗装置10的成像部件或系统的成像,用于操作可视化医疗装置10的一个或多个部件或与之一起使用,用于处理从可视化医疗装置10的成像部件或系统和/或其它部件所接收或以其所获得的数据,和/或用于一个或多个其它合适目的。
一般来讲,计算装置110可为例如以下项和/或可为其一部分:智能手机、平板电脑、个人数字助理(PDA)、个人计算机、网络设备、光源、控制器、传感器、开关、远程服务器、路由器、调制解调器,和/或其它合适计算装置。然而,本公开内容的配置不限于特定类型的计算装置110。
如图2所示,除其它合适额外和/或另选部件,计算装置110可包括处理器112、存储器114、输入/输出(I/O)端口116、显示器118和/或其他合适部件。虽然未示出,但计算装置110可包括时钟和/或计时器。
计算装置110的处理器112可包括单个处理器或彼此独立地或协同工作的一个以上处理器(例如,双核等)。处理器112可配置成执行指令,包括可加载至存储器114和/或其它合适存储器中的指令。实例处理器部件可包括但不限于微处理器、视频处理器、微控制器、多核处理器、图形处理单元、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、分立电路和/或其它合适类型的数据处理装置。
处理器112可为或可包括视频处理器,该视频处理器配置成根据存储于存储器114中的指令而有利于分析图像数据,该图像数据接收自可视化医疗装置10的成像系统或与可视化医疗装置10一起使用。此类视频处理器可配置成基于来自成像系统的成像数据的分析而确定一个或多个图像(由成像系统所捕获)中物体的解剖距离和/或尺寸的一个或多个测量值,和/或确定一个或多个其它合适测量值。
存储器114可为任何类型的存储介质,该存储介质可由处理器112访问来以自动化方式和/或响应于用户输入而执行本公开内容的各种实例。例如,存储器114可为非暂态计算机可读介质,该非暂态计算机可读介质具有存储于其上的计算机可读指令(例如,计算机或应用程序指令、移动应用或软件的应用程序代码、控制算法软件,和/或其它合适指令),这些计算机可读指令为处理器112可执行的,以用于执行本文所描述的一种或多种方法。
存储器114为易失性或非易失性存储器。存储器114还可为可移动(例如,便携式)存储器或不可移动(例如,内置)存储器。例如,存储器18可为随机存取存储器(RAM)(例如,动态随机存取存储器(DRAM)和/或相变随机存取存储器(PCRAM))、只读存储器(ROM)(例如,电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和/或光盘只读存储器(CD-ROM))、闪存存储器、激光盘、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储装置,和/或磁性介质(诸如磁性盒、磁带或磁盘),以及其它类型的存储器。
另外,虽然存储器114示为位于计算装置110中,但是本公开内容的实施例未如此限制。例如,存储器114还可位于另一计算资源的内部(例如,允许计算机可读指令经由互联网或其它有线或无线连接进行下载)。
I/O单元或端口116可为和/或可包括任何类型的通信端口,并且可有利于与一个或多个网络的有线和/或无线通信。在一个实例中,I/O端口116可有利于通过任何合适连接与一个或多个网络和/或其它装置的通信,包括但不限于无线电通信、以太网、蜂窝通信、REDLINKTM、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、WiFi、IrDA、专用短程通信(DSRC)、近场通信(NFC),和/或任何其它合适通用或专有有线或无线协议。在一个实例中,I/O端口116可至少包括一个端口,该端口配置成经由网络与可视化医疗系统100通信或与其一个或多个部件通信。
虽然未特别地示出,但是计算装置110可包括用户界面。当提供时,该用户界面可为任何合适用户界面和/或用户界面部件,其配置成有利于计算装置110的用户经由用户界面与计算装置110进行交互。例如,用户界面可用于将信息提供至计算装置110和/或可视化医疗系统100的用户和从其接收信息。例如,用户界面可显示来自可视化医疗设备10的图像和/或视频,可显示图像和/或视频中的距离,可显示图像和/或视频中的线条,可显示成像和/或定位数据,可显示能量源数据,和/或可显示与可视化医疗系统100的使用相关的其它合适数据。用户界面可包括键盘或键盘功能、指示符(例如,鼠标、触摸板或触摸球)或指示符功能、麦克风、扬声器、灯光系统、触觉系统、相机、摄像机、可选按钮、可调刻度盘,和/或其它合适用户界面特征,用户可利用该用户界面特征来将信息输入至计算装置110和/或从其接收信息。然而,本公开的配置不限于特定类型的用户界面。
用户界面可包括图形用户界面(GUI),该图形用户界面可具有显示器118(例如,屏幕),显示器118可将信息提供至计算装置110的用户和/或从其接收信息(例如,显示器可显示利用可视化医疗装置10所捕获的图像,和/或与图像相关的数据)。显示器118可为例如触摸屏(例如,GUI可包括触摸屏功能)。在一些情况下,用户界面可为另一装置的一部分(例如,移动电话、远程工作站),该另一装置与计算装置110无线通信。
在一些情况下,可视化医疗系统100还可包括一个或多个光纤26,光纤26可从可视化医疗装置10的远侧端部19延伸通过管腔17。光纤26可配置成将光能量从能量源102递送至治疗位置。在其它实例中,光纤26可固定于远侧端部19处。
成像装置或部件40可与可视化医疗系统100一起使用或可作为其一部分,并且可延伸通过细长轴14。成像部件40可包括镜头,并且可相对于细长轴14配置成使得,其能够在镜头的视场中捕获细长轴11外部的区域的图像。在一个实例中,镜头可位于细长轴的远侧端部19处,并且细长轴14的远侧端部之外的目标区域可处于镜头的视场内。当包括计算装置(例如,计算装置110和/或其它合适计算装置)或与之一起使用时,成像部件40可视为成像系统。
成像部件40可包括配置成将图像提供至计算装置(例如,计算装置110的处理器112,以用于显示于显示器118上)的任何合适装置。在一个实例中,成像部件40可为或可包括CMOS成像传感器或其它固态装置或相机和一个或多个玻璃或聚合物镜头,这些镜头产生表示组织或其它物体在成像部件40的视场中(例如,在成像部件40的镜头的视场中)的图像的电子图像信号。虽然非必需,但是成像部件40可为或可包括低光敏、低噪声视频VGA、CMOS、彩色成像器或较高分辨率传感器,诸如SVGA、SXGA或XGA。在一些实例中,成像部件40和/或光源(例如,能量源和/或光纤26)可在可视化医疗装置10的远侧端部处相对于彼此固定。
透明盖50可配置成至少覆盖成像部件40的镜头或远侧端部部分(例如,镜头、光纤的远侧端部,等等)或在其上方延伸,并且从成像部件40的镜头或远侧端部部分向外延伸(例如,当处于可视化医疗装置10的远侧端部19处时朝远侧延伸)。透明盖50可配置成在成像部件40的镜头或远侧端部部分和成像部件40的视场中的目标区域或物体之间形成透明空间。在用于血液领域的可视化医疗装置10的一个实例中,透明盖50可取代不透明血液并且允许通过该透明盖清晰观察目标区域或物体。
当在成像部件40的镜头或远侧端部部分上方延伸时,透明盖50可与成像部件40的镜头或远侧端部部分直接接触。由于限制从镜头或成像部件40的视场反射的光必须穿过的材料(例如,可具有不同折射率的材料)的数量,将成像部件40的镜头或远侧端部部分放置成与透明盖50的材料直接接触改善了通过其所捕获图像的清晰度,并且因而限制、减轻或防止不必要图像失真。
透明盖50可以一种或多种方式固定地或可移除地附接至可视化医疗装置10。用于将透明盖50附连至可视化医疗装置10的实例技术包括但不限于包覆成型、以医疗粘合剂粘附,利用等离子体处理方法,和/或其它合适附连技术。在一个实例中,透明盖50可以固定方式模制于可视化医疗装置10的远侧端部19上,但这不是必须的。当固定地附接至可视化医疗装置10时,可视化医疗装置10和透明盖50之间的连接可防止流体进入。在一些情况下,透明盖50可经由卡扣连接、螺纹连接、鲁尔锁连接,和/或其它合适类型的连接进行可释放地附接。
透明盖50可由任何合适类型的材料制成。在一个实例中,透明盖可由可见光透射弹性体材料制成,该材料具有足够顺应性以提供通过患者脉管系统和/或通过其它患者递送路径的安全插入,但不具有充分延展性以免当接合目标位置的患者组织或物体时经受变形。另外,用于透明盖的材料可为非导电的,以将绝缘性质提供至与透明盖50接触的电子部件,而无需其它钝化材料。透明盖50的实例材料可包括但不限于硅酮、聚氨酯、软聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸、聚碳酸酯、环氧树脂,和/或其它合适材料。
在可视化医疗装置10上的透明盖50的一个实例中,硅酮弹性体可模制于细长轴14的远侧端部19上。虽然未要求,但是透明盖50和/或细长轴14的接触表面可以底漆或等离子处理剂进行处理,并且胶粘剂可施涂于其间以促进这些部分之间的粘合力。此外或另选地,胶粘剂或底漆未用于某些位置以减少各种材料在成像部件40或其镜头的视场中的折射率问题。
透明盖50可具有任何合适尺寸或配置。在一些情况下,透明盖50可具有大致圆顶形状,但这不是必须的。另外,透明盖50可配置成从成像部件40的远侧端部延伸一定距离和/或从其镜头延伸成像部件40的至少最小聚焦长度并小于成像部件40的最大聚焦长度的距离,使得提供了从成像部件40的远侧至成像部件40可聚焦的位置的清晰路径。
图3和图4示出了配置用于锚固件递送系统中以修复心脏瓣膜的说明性可视化医疗装置10,其中该可视化医疗装置包括透明盖50的配置。配置用于锚固件递送系统中以修复心脏瓣膜的例示性可视化医疗装置10描述于提交于2018年8月16日的标题为“用于瓣膜修复的锚固件递送系统和方法(ANCHOR DELIVERY SYSTEM AND METHODS FOR VALVEREPAIR)”的美国专利申请序列No.16/104,085中,该专利申请据此全文以引用方式并入。虽然图3和图4所示的可视化医疗装置配置用于修复心脏瓣膜,但是透明盖50可与配置用于额外和/或另选目的的可视化医疗装置10一起使用。
图3示出了可视化医疗装置10的远侧端部10a的立体图。图3所示的可视化医疗装置10可包括头部25、一个或多个钳臂28,38(示为打开位置)、稳定器36、视觉插入件38和盖50,等等。钳臂28,30可从一个或多个控制件进行致动,该一个或多个控制件位于可视化医疗装置10的近侧端部处。在一些情况下,可视化医疗装置10可包括细长轴(例如,细长轴14和/或其它合适细长轴),该细长轴具有一个或多个管腔,该一个或多个管腔配置成与头部25中的一个或多个孔或开口连通。
钳臂28,30可设置于可视化医疗装置10的头部25上。第一钳臂28可设置于可视化医疗装置10上与第二钳臂30直接或大体相对的位置处,但这不是必须的。在一些情况下,钳臂28,30可在打开位置和闭合配置之间致动(例如,以一种或多种其它合适方式可旋转的和/或可调整的)。
稳定器36可为配置成使可视化医疗装置10的远侧端部10a稳定的任何合适构造。在一些情况下,稳定器36可为螺旋的(例如,螺旋锚固件),但这不是必须的。稳定器36可处于某一位置,使得稳定器36不阻碍钳臂28,30的移动。稳定器36可利用一个或多个控制件进行致动,该一个或多个控制件处于可视化医疗装置10的近侧端部处。
如图3所示,透明盖50可延伸自头部25的远侧端部和/或可附接至该远侧端部。透明盖50可具有一个或多个间隙52、孔54和/或其它合适配置,以有利于可视化医疗装置10的功能和/或目的,如下文更详细地所描述,但这不是必须的。
图4示出了图3所示的说明性可视化医疗装置10的端视图。类似于图3所示,钳臂28,30示为打开位置以有利于观察可视化医疗装置10的远侧端部10a处的部件。
可视化插入件38可位于可视化医疗装置10的与可视化部件36基本相对的一侧处,但这不是必需的,并且可视化插入件38可位于沿着可视化医疗装置10的一个或多个另选或额外位置处。在一些情况下,可视化插入件38可设置成使得,在可视化医疗装置10的远侧端部10a远侧的目标区域可通过成像部件40(例如,镜头41或其它成像部件和/或成像系统)、灯42和传感器44进行监测。
另外,成像插入件38可包括一个或多个端口46,该一个或多个端口46可与延伸通过可视化医疗装置10的流体管腔流体连通,并且配置成允许流体通过其输出以用于冲洗可视化医疗装置10远侧的目标区域。当如此配置时,透明盖50可具有开口以允许流体从端口46的一者或多者输出。另选地或此外,由于透明盖50可在成像插入件38上方延伸,端口46的一者或多者可位于相邻于可视化医疗装置10的远侧端部10a的一个或多个其它位置处。
成像部件40可位于可视化医疗装置10的远侧端部10a处,以具有允许装置10的用户观察可视化医疗装置远侧的目标位置的视场。在一个实例中,成像部件40或其镜头可具有大约十(10)毫米至十六(16)毫米直径的视场。虽然成像部件40示为具有单个镜头41,但据设想,成像部件40可包括一个或多个镜头。
灯42可为任何合适类型的灯,并且根据需要可利用一个以上的灯。灯42可由连接至能量源或光源的光纤26和/或一种或多种其它合适照明配置来构成。在一个实例中,灯42可为或可包括发光二极管(LED)和/或一种或多种其它合适类型的灯。如图4所示,单个灯42可相邻于成像部件40来使用,并且单个灯42可相邻于稳定器36来使用。双灯系统可有利于提供更佳光照以用于捕获图像,观察目标区域,和/或分析目标区域的图像数据;但也设想出其它照明配置。在一些情况下,灯42可具有距成像部件40的已知距离D,D’,或以其它方式具有相对于成像部件40的已知位置。
传感器44可为配置成有利于可视化医疗装置的一种或多种功能的任何合适类型的传感器44。实例传感器类型包括但不限于超声传感器和自由度(DOF)传感器。超声传感器可用于验证可视化医疗装置10的远侧端部10a的位置,和/或可用于一种或多种其它合适目的。DOF传感器可用于感测可视化医疗装置10的移动,和/或可用于一种或多种其它合适目的。
成像部件40、灯42、传感器44和/或端口46可与一个或多个控制器和/或计算装置110通信,该一个或多个控制器和/或计算装置110处于可视化医疗装置10的近侧端部处或与之通信。另外,成像部件40、灯、传感器44和/或端口46可利用存储于计算装置110的一者中的预定程序以自动化方式进行控制,和/或可通过与计算装置110和/或一个或多个其它合适致动器或控制机构的相互作用以手动方式来完全地或至少部分地控制。
如图4所示,透明盖50覆盖可视化医疗装置10的远侧端部或以其它方式位于该远侧端部处,并且可包括一个或多个间隙52。相对于图3和图4所示的可视化医疗装置10的配置,透明盖50中的间隙52可用于有利于一个或多个特征在可视化医疗装置10的远侧端部10a处的使用。在一个实例中,透明盖50可包括一个或多个间隙52,一个或多个间隙52配置成有利于接纳钳臂28,30并且允许钳臂28,30沿着其相应运动范围移动。
如图4所示,透明盖50可包括一个或多个开口34。类似于间隙52,开口54可位于透明盖50内和/或尺寸可设定成有利于一个或多个特征在可视化医疗装置10的远侧端部10a处的使用。在一个实例中,透明盖50可包括一个或多个开口54(其配置成允许使用和/或有利于接纳稳定器36),以允许流体从端口46的排出;和/或可视化医疗装置10的其它部件。
虽然透明盖50示为具有间隙52和开口54以将特征容纳于可视化医疗装置的远侧端部10a处,但是透明盖50可具有一个或多个其它合适配置以将特征容纳于可视化医疗装置10的远侧端部10a处。在一个实例中,透明盖50可在成像插入件38的至少一部分上延伸,以覆盖成像部件40、灯42和传感器44的一者或多者。当透明盖50在成像部件40和灯42的一者或两者上方延伸时,透明盖50的合适材料可为硅酮弹性体(该硅酮弹性体具有1.1的折射率(RI)),和/或具有合适RI值的其它透明材料。
在一些情况下,可视化医疗装置10的远侧端部10a(例如,细长轴14的远侧端部19)可包括一个或多个匹配特征48(例如,第一匹配特征),如通过图4的透明盖50所观察;一个或多个匹配特征48配置成以促进可视化医疗装置10的细长轴14的远侧端部19和透明盖50的近侧侧部或匹配侧部之间的连接的方式增加其间的接触表面积。可视化医疗装置10的匹配特征48可为任何合适类型的匹配特征。例如,匹配特征48可为凸状匹配特征、凹状匹配特征、钩状物、按钮、卡扣,和/或其它合适类型的匹配特征。在一个实例中,可视化医疗装置的匹配特征可为凹状匹配特征49,但这不是必需的;并且透明盖50的近侧侧部的凸状匹配特征56(例如,第二匹配特征)可接合可视化医疗装置10的凹状匹配特征49。
图5至图11示出了用于与图3和图4所示的可视化医疗装置10一起使用的说明性透明盖50的各种视图。可设想透明盖50的其它配置。
图5为图3和图4所示的说明性透明盖50的立体图。如所示,透明盖50可包括用于接收钳臂(例如,钳臂28和/或其它合适钳臂)的间隙52、配置成与细长轴14的远侧端部19的凹状匹配部件49相匹配的凸状匹配部件56、和用于接收可视化医疗装置10的稳定器36和/或与之相邻的特征的开口54。如图5所示,用于接收稳定器36的开口54可为透明盖50的其它圆顶状前表面59(例如,远侧表面)的延伸部或突出部58,但还可设想出其它合适配置。前表面59可为大致凸面的,但这不是必需的。
图6为图3和图4所示的说明性透明盖50的前视图。如所示,透明盖50可包括间隙52和限定开口54的突出部58,间隙52用于接收钳臂(例如,钳臂28、钳臂30,和/或其它合适钳臂),开口54用于接收可视化医疗装置10的稳定器36和/或与之相邻的特征。
图7为图3和图4所示的说明性透明盖50的后视图。如所示,透明盖50可包括用于接收钳臂(例如,钳臂28、钳臂30,和/或其它合适钳臂)的间隙52、配置成与细长轴14的远侧端部19的凹状匹配部件49相匹配的凸状匹配部件56、和限定开口54的突出部58,开口54用于接收可视化医疗装置10的稳定器36和/或与之相邻的特征。另外,突出部58可至少部分地限定透明盖50的后表面61中的凹陷部60,后表面61与前表面59相对,其中凹陷部60可配置成接收稳定器36的至少一部分和/或相邻于稳定器的部件。在一些情况下,后表面61中的凹陷部62可配置成接收可视化医疗装置10的一个或多个其它部件,例如,成像插入件38和相关部件。后表面61可为大致凹面的,但这不是必需的。
图8为图3和图4所示的说明性透明盖50的第一侧视图。如所示,透明盖50可包括用于接收钳臂(例如,钳臂30和/或其它合适钳臂)的间隙52、配置成与细长轴14的远侧端部19的凹状匹配部件49相匹配的凸状匹配部件56、和突出部58,延伸部58延伸自前表面59以用于接收可视化医疗装置10的稳定器36和/或与之相邻的特征。
图9为图3和图4所示的说明性透明盖50的第二侧视图,该第二侧视图与第一侧视图相对。如所示,透明盖50可包括用于接收钳臂(例如,钳臂28、钳臂30,和/或其它合适钳臂)的间隙52、配置成与细长轴14的远侧端部19的凹状匹配部件49相匹配的凸状匹配部件56、和突出部58,突出部58延伸自前表面59以用于接收可视化医疗装置10的稳定器36和/或与之相邻的特征。
图10为图3和图4所示的说明性透明盖50的顶部侧视图。如所示,透明盖50可包括用于接收钳臂(例如,钳臂28、钳臂30,和/或其它合适钳臂)的间隙52、配置成与细长轴14的远侧端部19的凹状匹配部件49相匹配的凸状匹配部件56、和突出部58,突出部58延伸自前表面59以用于接收可视化医疗装置10的稳定器36和/或与之相邻的特征。
图11为图3和图4所示的说明性透明盖50的底部侧视图。如所示,透明盖50可包括间隙52和凸状匹配部件56,间隙52用于接收钳臂(例如,钳臂28和/或其它合适钳臂),凸状匹配部件56配置成与细长轴14的远侧端部19的凹状匹配部件49相匹配。
虽然未示出,但是透明盖50的一个或多个部分可进行着色,同时仍允许光穿过。在一个实例中,透明盖50与灯42重叠的一部分可为第一颜色,该第一颜色引起灯42的光从自然颜色改变一种颜色以用于改善目标区域相对于该目标区域处或与之相邻的流体(例如,血液和/或其它合适流体)的视图;并且透明盖50与成像部件重叠的一部分可为第二颜色。实例颜色包括但不限于无色、蓝色、绿色等。透明盖50的各个部分的颜色可通过在透明盖50的制造期间将磷光剂/着色剂添加至透明盖50的材料进行调控,和/或以一种或多种其它合适方式进行调控。
图12示出了例示性可视化医疗装置10的示意图,例示性可视化医疗装置10具有细长轴14与透明盖50,透明盖50位于可视化医疗装置10的远侧端部10a处,其中透明盖50包括位于其上的一个或多个标记70(例如,标线和/或其它合适标记)。标记70可位于透明盖50中以引起一个或多个标识符出现于可视化医疗装置外部的区域的图像中,该图像利用成像部件40通过透明盖50进行拍摄。在一些情况下,标记70可配置成阻挡光。
标记70可位于透明盖50之上和/或之中,以有利于可视化医疗装置10的用户在成像部件40(例如,镜头)的视场中量测表面和/或物体的尺寸和/或距离。另外,标记70可用于有利于将可视化医疗装置10定位于相对于成像部件40的视场中的目标组织和/或一个或多个目标物体的期望位置。
标记70可为任何合适类型的标记部件。在一个实例中,标记70可由嵌入透明盖中的一个或多个结构形成,以固定于透明盖50之上或之中。另选地或此外,标记70的一者或多者可为液晶显示器(LCD)部件,该LCD部件可选择性地和以电子方式致动以引起表示LCD部件的指示符出现或未出现于通过成像部件40的视图或图像中。
标记70可具有任何合适形状和/或尺寸。标记70的实例形状可包括但不限于圆形、十字线、虚线等。
标记70可位于透明盖50之中和/或沿着其的任何合适位置。在一个实例中,标记70可位于透明盖50中,使得标记70的全部或至少一部分位于成像部件40的视场内并且处于灯42的光路内。标记70的此类定位可有利于利用标记70来分析通过成像部件40的图像,和/或将可视化医疗装置10定位于相对于目标位置和/或目标物体的期望位置。可设想出标记70的其它合适配置。
当标记70位于透明盖50中使得标记70的全部或至少一部分位于成像部件40的视场内并且处于灯42的光路内时,灯42的光路可横穿标记70并且引起标记阴影72出现于至少部分地处于成像部件40的视场76内的患者组织74上。在此类情况下,通过成像部件40所拍摄的图像可包括指示符,该指示符可为标记阴影72的至少一部分和/或标记70的被捕获视图。
如下文所讨论,此类图像(例如图像数据)可通过计算装置进行分析(例如,实时分析,其中结果显示于屏幕和/或图像上),以确定可视化医疗装置10的远侧端部10a和患者组织74之间的距离,和/或图像中物体的尺寸。此外和/或另选地,可视化医疗装置10的用户可能够通过观察阴影72(特别地当相对于标记70观察标记阴影72时)而实时地推断可视化医疗装置10的远侧端部10a和患者组织74之间的距离,和/或图像中物体的尺寸。
图13示出了通过可视化医疗装置(例如,可视化医疗装置10和/或其它合适可视化医疗装置)的成像部件(例如,成像部件40和/或其它合适成像部件)的图像78。图像78示出了处于标记70内的患者组织74和物体80(例如,待移除的目标结石),其中光源(例如,灯42)的光路遇到圆形标记70,从而引起标记阴影72出现于患者组织74上并且至少部分地出现于图像78中(例如,全部的阴影72出现于图13的图像78中)。
虽然图像78示出了患者组织74的阴影以示出其轮廓,患者组织74的该轮廓在未利用标记、标记阴影和/或第二装置的情况下可能难以在图像78中确定。如可看出,患者组织上的标记阴影72随着该轮廓而改变形状;并且因而,允许用户观察阴影以理解,图像78的右上方的患者组织74相比于图像78的左下方的患者组织74可更靠近于成像部件40。另外,用户和/或计算装置可利用标记70、标记阴影72和/或成像部件40和灯42之间的已知距离(例如,D、D’和/或其它合适已知距离)来确定图像78中组织和/或物体的距离和/或尺寸。
图14示出了确定图像中组织和/或物体的距离和/或尺寸的示意性方法200,该图像利用可视化医疗装置(例如,可视化医疗装置10和/或其它合适可视化医疗装置)来捕获。方法200可完全地在计算机内和/或至少部分地利用计算机来自动化并执行。在一些情况下,方法200可保存为一组指令,该组指令存储于存储器中并且可通过计算装置的处理器执行。另选地或此外,方法200可以手动方式和/或响应于手动致动而执行。
方法200可包括:步骤202,将光路(例如,经由灯和/或其它合适光源)施加通过其上具有一个或多个标记(例如,标记70和/或其它合适标记)的透明延伸部或盖(例如,透明盖50和/或其它合适透明盖)。虽然未要求,但是产生光路的灯可位于可视化医疗装置的远侧端部处,并且透明盖可在灯的至少一部分上方延伸。光路可相对于一个或多个标记和/或透明盖进行定位,使得光路的至少一部分受标记阻挡,并且将标记阴影(例如,标记阴影72和/或其它合适阴影)投射于患者组织上。
利用可视化医疗装置的成像装置(例如,成像部件40和/或一个或多个其它合适成像装置),方法200可包括:步骤204,通过透明盖捕获图像,该透明盖在成像装置上方延伸或将其覆盖。所捕获图像可包括患者组织的视图,任选地包括患者体内的物体、透明盖上的标记,和标记的阴影。在一些情况下,可视化医疗装置的远侧端部可定位成和/或调整成引起物体(例如,目标物体和/或其它合适物体)处于成像装置的视场中(例如,成像装置的镜头的视场),以确保患者体内的物体出现于所捕获图像中。
方法200还可包括:步骤206,确定图像中解剖距离(例如,深度等)的测量值。在一些情况下,图像中解剖距离的测量值可至少部分地基于图像中的阴影、图像中的标记,和/或成像装置、标记和灯之间的已知(例如,预定)距离而确定。在一个实例中,计算装置(例如,计算装置110和/或其它合适计算装置的处理器112,诸如视频处理器)可分析图像的图像数据以利用计算机视觉算法来识别标识符和图像中的标记阴影,该标识符表示透明盖上的标记,并且然后至少部分地基于所识别标识符和阴影,可确定一个或多个解剖距离。实例解剖距离包括但不限于透明盖上的一个或多个标记和阴影位于其上的表面之间的距离,图像中的物体和可视化医疗装置的远侧端部之间的距离,等等。
另外,在步骤208可确定,进行深度和/或尺寸测量的物体是否处于图像中。在一些情况下,该确定值可以自动化方式来执行。另选地或此外,计算装置可利用计算机视觉算法而分析图像,并且做出关于所关注物体是否存在于图像中的确定。此类计算机视觉算法可为本领域周知的,和/或可为其它合适计算机视觉算法。
当已确定进行深度和/或尺寸测量的物体处于图像中时,方法200可移动至步骤210,确定物体的尺寸测量值。物体的尺寸测量值可为或可包括物体的直径、物体的宽度、物体的高度、物体的深度,等等。物体的尺寸测量值可以任何合适方式进行确定。在一种情况下,计算装置(例如,计算装置110和/或其它合适计算装置的处理器112,诸如视频处理器)可分析图像的图像数据,以至少部分地基于先前确定深度而确定尺寸测量值,但这不是必须的。如果未识别物体或以其它方式确定未处于图像中,那么方法200可移动至步骤212,结束组织的确定。
图像中的位置、区域和/或物体的距离、深度(例如,相对深度和/或其它深度)和尺寸可利用任何合适算法和/或技术以任何合适方式进行确定。用于确定图像中特征位置的距离、深度和/或尺寸的实例合适算法或技术包括但不限于阴影分析技术、结构照明技术、多点照明技术、时间飞行传感器技术、杠杆光学像差技术,和/或其它合适的技术。虽然本申请不限于其中的实例,但是实例测量和/或尺寸设定技术描述于提交于2021年3月3日的标题为“用以增强场景深度推断的范围修改(SCOPE MODIFICATIONS TO ENHANCE SCENEDEPTH INFERENCE)”的美国专利申请序列No.63/155,988中,该专利申请据此全文以引用方式并入。
应当理解,本公开在许多方面仅为说明性的。变化可详细地做出而不超出本公开的范围,特别是关于形状、尺寸和步骤的布置。在适当程度上,这可包括正用于其它实施例中的一个实例实施例的特征的任一者的使用。当然,公开的范围以其中表述附属权利要求书的语言来限定。
Claims (15)
1.一种可视化医疗装置,包括:
细长轴;
成像部件,所述成像部件延伸通过所述细长轴,具有镜头,并且配置成在所述镜头的视场中捕获所述细长轴外部的区域的图像;和
透明盖,所述透明盖在所述镜头上方延伸,配置成使得一个或多个标识符出现于所述图像中。
2.根据权利要求1所述的可视化医疗装置,还包括:
照明部件,所述照明部件延伸通过所述细长轴,配置成照明所述细长轴外部的所述区域。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的可视化医疗装置,其中所述透明盖包括所述镜头的所述视场中的标线,并且捕获图像中所出现的所述标线为所述一个或多个标识符的一个标识符。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可视化医疗装置,其中所述透明盖为延伸部,所述延伸部从所述细长轴的远侧端部朝远侧延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可视化医疗装置,其中所述细长轴的远侧端部具有一个或多个第一匹配部件,并且所述透明盖的近侧侧部具有一个或多个第二匹配部件,所述一个或多个第二匹配部件配置成与所述一个或多个第一匹配部件相匹配。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可视化医疗装置,其中所述透明盖与所述镜头直接接触。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的可视化医疗装置,其中所述透明盖在第一位置为第一颜色并且在第二位置为第二颜色。
8.一种利用医疗可视化装置提供解剖距离测量值的方法,所述方法包括:
通过透明盖将光施加于细长轴上,所述透明盖具有一个或多个标记,并且通过所述透明盖所施加的所述光引起阴影出现于所述透明盖外部的表面上;
通过所述透明盖捕获图像,所述图像包括所述一个或多个标记的视图和所述阴影的至少一部分;和
基于在所述图像中的所述一个或多个标记的视图和所述阴影的所述部分而确定所述图像中解剖距离的测量值。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括:
调整所述细长轴的远侧端部以使得目标物体处于镜头的视场内,所述图像通过所述镜头来捕获。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法,还包括:
基于所述解剖距离的所述测量值而确定所述图像中物体的尺寸测量值。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法,其中所述一个或多个标记的至少一者为电子部件,所述电子部件可致动以通过用于捕获所述图像的镜头为可观察的。
12.一种可视化医疗系统,包括:
细长工具,所述细长工具具有透明盖,所述透明盖在其上具有一个或多个标记;
成像部件,所述成像部件配置成通过所述透明盖捕获图像,所述图像包括一个或多个标识符,所述一个或多个标识符表示所述透明盖上的所述一个或多个标记的至少一者;
视频处理器,所述视频处理器配置成分析所述图像的图像数据,所述图像接收自所述成像部件;和
其中所述视频处理器配置成基于所述图像数据的分析而确定所述图像中解剖距离的一个或多个测量值。
13.根据权利要求12所述的可视化医疗系统,还包括:
光源,所述光源配置成通过所述透明盖而施加光并且使得所述一个或多个标记的阴影出现于所述图像中。
14.根据权利要求13所述的可视化医疗系统,其中所述视频处理器配置成基于所述图像中的所述一个或多个标记和所述图像中的所述一个或多个标记的阴影而确定所述图像中所述解剖距离的所述一个或多个测量值。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的可视化医疗系统,其中所述透明盖与所述成像部件的镜头直接接触。
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