ES2958883T3 - Dispositivo endoscópico de medición sin contacto - Google Patents

Abstract

Dispositivo (10) para medición sin contacto, que comprende: una fuente de luz (18), un proyector de patrón de luz (17) que comprende un elemento óptico difractivo (173) acoplado ópticamente a la fuente de luz, un sistema de imágenes (16) configurado para imágenes un sitio objetivo (8) iluminado por el proyector de patrones de luz, un soporte (15) al que están unidos el proyector de patrones de luz y el sistema de imágenes en posiciones relativas fijas, y una unidad de procesamiento (12) configurada para procesar datos adquiridos por el sistema de imágenes El soporte tiene un eje longitudinal (151) paralelo a un eje óptico (175) del proyector de patrón de luz (17), en el que el proyector de patrón de luz (17) y el sistema de imágenes (16) están dispuestos en posiciones espaciadas a lo largo del eje longitudinal (151). La fuente de luz es operable para emitir una pluralidad de haces de luz de diferentes colores, siendo cada uno de la pluralidad de haces de luz un haz coherente ópticamente acoplado al elemento óptico difractivo (173). El elemento óptico difractivo está configurado para difractar la pluralidad de haces de luz según diferentes ángulos de difracción, dando como resultado patrones separados. La unidad de procesamiento está configurada para determinar una medición basada en al menos dos posiciones reconocidas automáticamente en los datos adquiridos a partir de uno único de los patrones separados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo endoscópico de medición sin contacto

Campo técnico

La presente invención está relacionada con dispositivos y métodos para medición sin contacto, en particular dispositivos y métodos de exploración de cavidades internas, tales como, entre otros, dispositivos y métodos endoscópicos, que permiten realizar mediciones dimensionales sin contacto en una superficie de la cavidad interna. La medición sin contacto se realiza ventajosamente mediante triangulación para obtener una medición, p. ej., de una distancia entre dos puntos, tal como el diámetro de una cavidad.

Técnica anterior

En el campo médico, la medición de las vías respiratorias está recibiendo un interés creciente, especialmente antes de la colocación de un stent. Los médicos necesitan medir el diámetro de los bronquios para seleccionar el stent adecuado o medir la estenosis de las vías respiratorias. Para estas mediciones, los médicos utilizan actualmente el CT-Scan, que irradia al paciente, o un fórceps para biopsia utilizado como referencia de tamaño, pero que no son tan precisos como herramienta de medición. El diámetro de una vía respiratoria puede variar dentro de un intervalo relativamente grande: más de 20 mm para la tráquea hasta casi 2 mm para los bronquios más pequeños.

A partir del documento US 2012/0190923 se conoce un endoscopio que mide la topografía de una superficie. El endoscopio contiene una unidad de proyección y una unidad de formación de imágenes. La unidad de proyección y la unidad de formación de imágenes están dispuestas sucesivamente con relación a un eje del endoscopio. La configuración de la unidad de proyección y de la unidad de formación de imágenes dispuestas axialmente una detrás de otra en el eje permite una configuración del endoscopio significativamente más pequeña. El endoscopio comprende una estructura de proyección en forma de una corredera que tiene una estructura radialmente simétrica. La estructura de proyección se ilumina mediante una guía de ondas para obtener un patrón de luz codificado por colores. Un inconveniente del dispositivo anterior es que su proyector de patrón de luz tiene una estructura bastante compleja con partes móviles (la corredera), lo que impide que el endoscopio se miniaturice aún más. Otro inconveniente del dispositivo anterior es que requiere que un usuario maneje una interfaz de usuario cuando se requieren mediciones simples, tales como un tamaño o un diámetro. Esto puede resultar engorroso, ya que el operador del dispositivo generalmente tendrá ambas manos involucradas en guiar y/o posicionar el endoscopio.

El documento WO 2017/125926 describe un escáner intraoral que incluye un proyector de luz que es un generador de luz coherente que genera un patrón de luz difractada en una región de interés, incluyendo el patrón de luz al menos dos longitudes de onda diferentes. El escáner intraoral puede comprender un elemento óptico que produce difracción (DOE) que crea un patrón determinado en dos o más longitudes de onda de tal modo que los patrones difieran por la relación de longitudes de onda. Una realización del escáner intraoral incluye una fuente láser que genera tres haces láser en longitudes de onda RGB mediante una única fibra óptica al DOE 1204 que proyecta un patrón en una región de interés.

El documento US 2016/0143509 describe un sistema para reconstrucción en estéreo que comprende un componente de patrón de luz configurado para ser dispuesto dentro del canal de trabajo de un endoscopio monoscópico de modo que un extremo emisor de luz del componente de patrón de luz se fijará con una distancia relativa definida desde el extremo distal de un elemento de captura de imágenes. El componente de patrón de luz forma un patrón de luz que se proyecta sobre una región de interés. La distancia desde el endoscopio a la región de interés se determina basándose en la señal de imagen y basándose en la distancia relativa definida entre el extremo emisor de luz del componente de patrón de luz y el extremo distal del elemento de captación de imágenes.

Resumen de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un dispositivo endoscópico de medición sin contacto que pueda medir con precisión diámetros de cavidades internas de un amplio intervalo de tamaños, y que sería particularmente útil en las vías respiratorias humanas. Un objeto es proporcionar dispositivos endoscópicos de medición sin contacto que puedan miniaturizarse para su uso en canales de instrumentos de endoscopios, tales como canales que tienen un diámetro de 2,8 mm o menos, en particular canales de instrumentos de broncoscopios.

Un objeto de la invención es proporcionar un dispositivo endoscópico de medición sin contacto que tenga una estructura más simple y/o que sea más fácil de usar. En particular, un objetivo es proporcionar dichos dispositivos que permitan tomar mediciones automáticas en tiempo real, preferiblemente sin ninguna intervención del usuario.

Según la invención, se proporciona por ello un dispositivo para medición sin contacto como se establece en las reivindicaciones adjuntas. Los dispositivos según la presente invención están configurados ventajosamente para realizar una medición en un sitio objetivo de forma remota, es decir, sin necesidad de contactar puntos de medición en el sitio objetivo. El dispositivo comprende una fuente de luz y un proyector de patrones de luz que comprende un elemento óptico que produce difracción acoplado ópticamente a la fuente de luz, un sistema de formación de imágenes configurado para formar la imagen de un sitio objetivo iluminado por el proyector de patrones de luces, un soporte al que se fijan el proyector de patrones de luces y el sistema de formación de imágenes en posiciones relativas fijas, y una unidad de procesamiento configurada para procesar datos adquiridos por el sistema de formación de imágenes.

El soporte tiene un eje longitudinal paralelo a un eje óptico del proyector de patrones de luz, en donde el proyector de patrones de luz y el sistema de formación de imágenes están dispuestos en posiciones espaciadas a lo largo del eje longitudinal. Ventajosamente, el proyector de patrones luminosos, en particular el elemento óptico que produce difracción, y el sistema de formación de imágenes están dispuestos uno detrás del otro. Ventajosamente están dispuestos coaxialmente. El proyector de patrones de luz está configurado ventajosamente para proyectar un patrón que tiene una simetría (sustancialmente) rotacional alrededor del eje óptico.

Según la presente invención, la fuente de luz puede funcionar para emitir una pluralidad de haces de luz de diferentes colores. La unidad de procesamiento está configurada para controlar la fuente de luz y/o el proyector de patrones de luz de manera que uno solo de los patrones separados se proyecta en un instante de tiempo, y/o el dispositivo comprende una interfaz de usuario que permite seleccionar uno solo de los patrones separados para la proyección. Cada uno de la pluralidad de haces de luz es un haz coherente. El elemento óptico que produce difracción, que está acoplado ópticamente a cada uno de los haces coherentes, está configurado para difractar la pluralidad de haces de luz según patrones separados o distintos. Los patrones separados resultan a partir del elemento óptico que produce difracción que difracta la pluralidad de haces de luz que tienen un color diferente según diferentes ángulos debido a las diferentes longitudes de onda de la luz.

Según la invención, la unidad de procesamiento está configurada para determinar una medición basada en al menos dos posiciones detectadas en los datos adquiridos a partir de uno solo de los patrones separados. El controlador reconoce automáticamente al menos dos posiciones en los datos adquiridos, p. ej., mediante un algoritmo de reconocimiento de imágenes adecuado. En otras palabras, sólo se utiliza un patrón de uno solo de los diferentes colores para realizar una medición cada vez.

Una ventaja de los aspectos anteriores es que el dispositivo indicado se puede utilizar como dispositivo de apuntamiento para realizar mediciones automáticas. A modo de ejemplo, el cirujano u operador apunta al menos uno de los patrones separados a la ubicación objetivo, donde se desea la medición, por ejemplo en un bronquio en una vía respiratoria humana, en una restricción en un lumen, etc., y el dispositivo realizará automáticamente una medición deseada en el lugar al que se apunta con el patrón de luz, p. ej., del tamaño del bronquio o del diámetro de la restricción. La medición se puede realizar de manera automática, ventajosamente porque se basa sólo en uno de los patrones separados. Por lo tanto, la medición se realiza ya que el operador sólo necesita apuntar correctamente el dispositivo, como se puede verificar, por ejemplo, en un dispositivo de visualización, sin ninguna intervención adicional. Por lo tanto, los dispositivos según la invención permiten un diagnóstico y una formación de imágenes más rápidos.

Será aún más fácil para la unidad de procesamiento y para el operador cuando el patrón proyectado tenga una forma simple y permita un posicionamiento visual correcto, p. ej., un patrón que tiene simetría rotacional, ventajosamente un solo círculo, o una pluralidad de puntos o segmentos de línea dispuestos en un (único) círculo. La medición puede ser de un diámetro o perímetro del patrón (círculo), o un área (superficie) encerrada por el patrón circular. Por lo tanto, existe una coincidencia unívoca entre la medición y el patrón, lo que facilita al operador colocar o apuntar correctamente el dispositivo a los puntos de medición.

Ventajosamente, la unidad de procesamiento está configurada para procesar cada uno de los patrones separados individualmente. Aun ventajosamente, la unidad de procesamiento está configurada para determinar para cada uno (o para múltiples) de los patrones separados una medición correspondiente. Cada una de estas mediciones se basa ventajosamente en al menos dos posiciones detectadas en los datos adquiridos solamente a partir del respectivo de los patrones separados. Aunque se sabe que diferentes longitudes de onda de luz serán difractadas bajo diferentes ángulos, en el presente aspecto esto se aprovecha para crear patrones de proyección separados. Los patrones separados están ventajosamente espaciados. Los patrones separados, cada uno relacionado con uno diferente de la pluralidad de haces de luz, tienen ventajosamente diferentes tamaños cuando se proyectan en un mismo plano. Los inventores han demostrado que las mediciones a una misma distancia objetivo desde el dispositivo y realizadas en base a patrones de diferentes colores (es decir, diferentes longitudes de onda de luz) tendrán una precisión diferente considerando una misma distancia entre el dispositivo de medición y el sitio objetivo. Se ha demostrado que las mediciones con patrones formados por un haz de luz de longitud de onda mayor (por ejemplo, color rojo) tienen mejor precisión que cuando se utiliza un patrón formado por un haz de luz de longitud de onda más corta (por ejemplo, color azul). Sin embargo, los haces de longitudes de onda mayores se difractarán según ángulos mayores y, por lo tanto, formarán patrones de mayor tamaño. Es posible que estos patrones mayores no cubran características más pequeñas en el sitio de destino. Por lo tanto, dependiendo del tamaño de la característica que se desea medir, los dispositivos según los presentes aspectos permiten utilizar patrones de diferentes longitudes de onda del haz de luz, de modo que se obtiene una misma precisión relativa para mediciones de cualquier tamaño. Como resultado, la precisión de la medición está garantizada para cualesquiera tamaños de lumen o profundidades dentro del intervalo de medición.

Ventajosamente, la unidad de procesamiento puede acoplarse a la fuente de luz para controlar cuál de la pluralidad de haces de luz, o cuál de los patrones separados, se emitirá. Ventajosamente, el patrón o el color de la luz se pueden seleccionar automáticamente, p. ej., por la unidad de procesamiento. Será conveniente observar que los patrones separados indicados anteriormente son patrones distintos y no patrones codificados por colores. Por lo tanto, ventajosamente no se utilizan patrones codificados por colores en aspectos de la presente invención.

Según un segundo aspecto de la presente descripción que no forma parte de la invención, se proporciona un método para realizar una medición sin contacto. El método comprende proyectar una pluralidad de patrones separados en un sitio objetivo en la cavidad interna. La pluralidad de patrones se origina a partir de una pluralidad de haces de luz de diferentes colores. Cada uno de la pluralidad de haces de luz es un haz coherente. La pluralidad de haces de luz se difracta para separar unos de la pluralidad de patrones. Se forman imágenes de la pluralidad de patrones y se determina una medición basándose en al menos dos posiciones de uno solo de los patrones separados, p. ej., mediante triangulación. Ventajosamente, se puede determinar una medición para cada uno de los patrones separados, p. ej., basándose en al menos dos posiciones de cada uno de los patrones. Ventajosamente, la pluralidad de patrones separados no se proyecta simultáneamente, y un usuario puede seleccionar, por ejemplo, a través de una interfaz de usuario, cuál de la pluralidad de patrones separados se ha de proyectar. Ventajosamente, la medición se determina mediante el reconocimiento automático de puntos de medición en el lugar objetivo. Los presentes métodos se realizan ventajosamente usando dispositivos según la presente invención.

Breve descripción de las figuras.

A continuación se describirán con más detalle aspectos de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los mismos números de referencia ilustran las mismas características y en donde:

La Figura 1 representa varios componentes de un dispositivo según los aspectos descritos en este documento;

La Figura 2 representa un conjunto óptico de la parte distal de un dispositivo según algunos aspectos descritos en este documento;

La Figura 3 representa un modelo matemático del conjunto óptico de la Fig. 2;

La Figura 4 representa una configuración esquemática de un dispositivo según los aspectos descritos en este documento;

La Figura 5 representa un gráfico que muestra el error de medición absoluto en relación con la profundidad de medición para patrones de luz de diferentes longitudes de onda (azul, verde y rojo), error de píxel = 0,5 píxel, distancia focal = 165 píxeles, línea base = 5 mm;

La Figura 6 representa un gráfico que muestra el error de medición absoluto del diámetro en relación con el diámetro medido para patrones de luz de diferentes longitudes de onda (azul, verde y rojo), error de píxel = 0,5 píxel, distancia focal = 165 píxeles, línea base = 5 mm;

La Figura 7 representa una sonda de un dispositivo según otro aspecto descrito en este documento;

La Figura 8 representa una sonda de un dispositivo según otro aspecto más descrito en este documento;

La figura 9 representa una sonda de un dispositivo al que está unido un canal de instrumento externo, para guiar la sonda a través del mismo según un aspecto adicional descrito en este documento;

La figura 10 representa un conjunto de patrones separados proyectados sobre una pared obtenidos mediante la emisión de haces de luz de tres longitudes de onda diferentes a través de un mismo elemento óptico que produce difracción.

Descripción de realizaciones

Con referencia a la Fig. 1, el dispositivo 10 de medición sin contacto generalmente comprende una sonda 11 conectada a una unidad de procesamiento/controlador 12 a través de un cable 14. Alternativamente, es posible acoplar la sonda 11 de forma inalámbrica al controlador 12. En el presente ejemplo para uso en formación de imágenes médicas, la sonda 11 está configurada para ser insertada en el paciente, ya sea a través del canal de instrumentos de un endoscopio 9 o a través de cualesquiera otras herramientas endoscópicas de guía, tal como un trocar. Alternativamente, la sonda 11 puede ser insertada directamente en el paciente (por ejemplo, puede formarse como un endoscopio) sin requerir herramientas de guía adicionales. El controlador 12 puede conectarse a un dispositivo 13 de visualización y configurarse para mostrar resultados en el dispositivo de visualización.

La sonda 11 puede formarse como un dispositivo flexible y alargado, que se extiende entre un extremo proximal 111 al que está conectado el cable 14, y un extremo distal 112 que forma el extremo que se inserta primero en el paciente y por lo tanto el extremo que está más alejado del operador. Con referencia a la figura 2, en el extremo distal 112 de la sonda 11, el dispositivo 10 comprende un soporte al que se fijan un sistema 16 de formación de imágenes y un proyector 17 de patrones de luz en una relación fija y ventajosamente espaciada. Ventajosamente, el soporte está dispuesto como un alojamiento 15 que puede ser alargado y ventajosamente cilíndrico. El soporte puede estar fabricado de un plástico transparente, tal como PMMA, policarbonato o vidrio. Puede ser moldeado o mecanizado. Ventajosamente, la sonda es lo suficientemente pequeña como para desplazarse a través de canales de instrumentos de endoscopios. Ejemplos específicos de diámetros de canales de instrumentos son 2,8 mm, 2,1 mm y 2 mm.

El sistema 16 de formación de imágenes está configurado para capturar una imagen ventajosamente pixelada del patrón de luz proyectado por el proyector 17 de patrones de luz. Para este fin, el sistema 16 de formación de imágenes puede comprender un sensor de formación de imágenes, tal como un sensor CCD o CMOS, posiblemente acoplado con una lente óptica. El sistema de formación de imágenes está conectado al controlador/unidad de procesamiento 12 y posiblemente a una fuente de alimentación ubicada en el extremo proximal, por ejemplo, dentro del controlador 12, a través de cables de alimentación y/o transmisión de señal. Alternativamente, el sistema 16 de formación de imágenes puede comprender una fuente de alimentación independiente (portátil), tal como una batería. Un ejemplo adecuado de sensor de formación de imágenes es el Omnivision® OV6946A, que puede permitir que el dispositivo se utilice para una inspección general, tal como la inspección de los bronquios. El dispositivo 10 puede comprender una fuente de luz que esté ventajosamente dispuesta de forma remota, por ejemplo, en el controlador 12. Alternativamente, la fuente de luz puede estar dispuesta dentro del alojamiento 15. Una fibra óptica 171 conecta ventajosamente la fuente de luz al proyector 17 de patrones de luz, que típicamente está dispuesto en el extremo distal 112, dentro y ventajosamente fijado al alojamiento 15. El proyector de patrones de luz comprende un elemento óptico que produce difracción (DOE) 173, tal como DE-R 220 proporcionado por Holoeye Photonics (Alemania). El sistema óptico puede comprender además una o más lentes 172 para colimar el haz de luz transportado por la fibra óptica 171. Un ejemplo específico de lente colimadora es una lente esférica, como la Fused Silica Ball Lens (“Lente Esférica de Sílice Fundida”) de 2,0 mm de diámetro de Thorlabs (EE. UU.).

En el presente ejemplo, el sistema 16 de formación de imágenes está dispuesto delante del sistema óptico del proyector 17 de patrones de luz para tener un gran campo de visión, y ambos están ventajosamente alineados sobre un eje longitudinal 151 del alojamiento 15. Al hacerlo, el sistema 16 de formación de imágenes se ubica dentro del campo 174 de iluminación del proyector 17 de patrones de luz. Sin embargo, el sistema 16 de formación de imágenes está separado del (sistema óptico del) proyector 17 de patrones de luz a lo largo del eje longitudinal 151 y, por lo tanto, el sistema 16 de formación de imágenes obstruye sólo parcialmente el campo 174 de iluminación del proyector 17 de patrones de luz. Alternativamente, es posible intercambiar las posiciones del sistema 16 de formación de imágenes y el proyector 17 de patrones de luz. En otras palabras, el proyector 17 de patrones de luz se puede colocar delante del sistema 16 de formación de imágenes.

El eje óptico 161 del sistema 16 de formación de imágenes coincide ventajosamente con el eje óptico 175 del proyector 17 de patrones de luz y uno o ambos ejes ópticos 161, 175 pueden coincidir con el eje longitudinal 151. Alternativamente, el eje óptico 161 puede estar desplazado del eje óptico 175, por ejemplo, los ejes ópticos 161 y 175 pueden ser sustancialmente paralelos y estar separados. El eje óptico 175 puede, por ejemplo, corresponder a un eje óptico del DOE 173.

Debido a la colocación del sistema 16 de formación de imágenes delante del proyector 17 de patrones de luz, se pueden realizar mediciones del sitio objetivo que está iluminado por el proyector 17 de patrones de luz y que no está ensombrecido por el sistema 16 de formación de imágenes. El sistema 16 de formación de imágenes puede estar provisto de una lente adecuada adaptada para formar imágenes de al menos parte del campo 174 de iluminación. Se pueden aplicar técnicas de triangulación en esa parte del sitio objetivo iluminada por el patrón de luz y formada en imágenes por el sistema 16 ya que el proyector 17 y el sistema 16 de formación de imágenes están separados.

Una ventaja de la disposición de la Fig. 2 es que la distancia entre el proyector 17 de patrones de luz, en particular el sistema óptico y más particularmente el DOE 173, y el sistema 16 de formación de imágenes se puede seleccionar ventajosamente como se desee sin aumentar el diámetro externo del alojamiento 15. Como resultado, la sonda 11 puede hacerse extremadamente compacta para disminuir el volumen del sistema, proporcionando aun así una precisión de medición deseable. Con tal configuración, la sonda 11 puede hacerse lo suficientemente pequeña para permitir su inserción a través de un canal de instrumento o lumen de un endoscopio. Por lo tanto, la sonda 11 puede desplazarse ventajosamente junto con el endoscopio para llegar al sitio objetivo. Como alternativa, es posible proporcionar la sonda 11 con un conector adecuado para su fijación externa al endoscopio. También en este caso se reduce el volumen.

La disposición anterior de proyector de patrones de luz y sistema de formación de imágenes (Fig.2) utiliza ventajosamente un patrón circular o al menos rotacionalmente simétrico, p. ej., que contiene un único punto alrededor del eje óptico, como por ejemplo un círculo, un cuadrado, dos líneas paralelas,...que se proyecta. En este caso, la deformación del patrón se produce radialmente. Para este fin, el sistema óptico y el DOE en particular tienen ventajosamente propiedades ópticas que tienen simetría rotacional alrededor del eje óptico 175.

El patrón proyectado es preferiblemente circular, o ventajosamente tiene simetría rotacional alrededor del eje óptico 175. El patrón proyectado puede estar formado por puntos, p. ej., dispuestos en un círculo, o incluso una línea, segmento de círculo, arco o cualquier otro patrón adecuado que permita el análisis por ordenador. Ventajosamente, el patrón de luz es uno que no es visualmente invasivo y ventajosamente no impide la visión de la cavidad interna, p. ej., por un monitor endoscópico. Ventajosamente, el patrón de luz tiene una forma sencilla, p. ej., una línea, un círculo o una pluralidad de puntos o marcadores. El patrón de luz, tal como los anteriores, permite ventajosamente al usuario posicionar el patrón en el lugar en el que se desea realizar una medición. En particular, los dispositivos como se describen en este documento están configurados para medir distancias, tales como longitudes (por ejemplo, perímetro) o diámetros. Para ello, el patrón de luz debe colocarse en al menos dos puntos del lugar de destino entre los que se ha de determinar la distancia. Por lo tanto, el patrón de luz es ventajosamente tal que permite fácilmente ser posicionado en dos o posiblemente más puntos en el sitio objetivo simultáneamente. También se pueden utilizar patrones que se aparten de la geometría circular, p. ej., patrones con simetría rotacional sobre ángulos dados, tales como cuadrados y otros polígonos.

A medida que el sistema 16 de formación de imágenes forma imágenes del patrón de luz, su imagen es adquirida por el controlador 12, que comprende medios de procesamiento para el reconocimiento automático del patrón de luz y para determinar la distancia, ventajosamente en tiempo real. Generalmente, cuanto más simple sea el patrón de luz, más fácil será el procesamiento.

La fuente de luz acoplada al proyector de patrones de luz es ventajosamente una fuente de luz monocromática de banda estrecha, típicamente un diodo láser. Ventajosamente, la fuente de luz puede funcionar para emitir luz coherente. Un ejemplo adecuado de dicha fuente de luz es el LP450-SF15 de Thorlabs, EE.UU. La fuente de luz puede disponerse en el controlador 12. La fibra óptica 171 se usa entonces para llevar el haz de luz emitido por la fuente de luz al proyector 17 de patrón de luz en el alojamiento 15. Un ejemplo adecuado de fibra óptica es la S405-XP de Thorlabs, EE.UU. Alternativamente, la fuente de luz puede estar prevista en el alojamiento 15.

Ventajosamente, el patrón ayuda al usuario a definir el punto o puntos de medición y/o permite el reconocimiento automático del punto o puntos de medición, tal como por ejemplo, dos puntos entre los cuales se desea un diámetro o distancia. Así, es deseable que la fuente de luz esté dentro del intervalo visible, para hacer el patrón de luz sea fácilmente visible para el médico que guía la sonda 11 y/o el endoscopio 9. Un reconocimiento automático permite ventajosamente realizar mediciones automáticas sin ningún manejo por parte del usuario en una interfaz de usuario, tal como una interfaz gráfica de usuario. Con referencia nuevamente a la Fig. 1, se puede mostrar una medición en el dispositivo 13 de visualización sin que el usuario tenga que seleccionar puntos con un dispositivo de apuntamiento. Será conveniente tener en cuenta que el patrón de luz está dedicado a realizar mediciones de distancia, tal como una medición entre dos puntos en el sitio objetivo, para determinar, por ejemplo, tamaño del lumen, diámetro, ancho, etc., o mediciones de área, y no está destinado principalmente a la topografía de superficies. Ventajosamente, en los dispositivos según la invención no se implementa la topografía de la superficie. El patrón de luz permite ventajosamente realizar mediciones de distancia en tiempo real. La visualización de la distancia medida ayuda ventajosamente al usuario al mismo tiempo con la formación de imágenes de la estructura anatómica, p. ej., tal como lo realiza la cámara del endoscopio, y con la realización de un diagnóstico correcto sin riesgo de error debido a una mala reconstrucción en 3D. Otra ventaja es que se puede utilizar la misma disposición para proyectar diferentes formas de patrones simplemente cambiando el DOE.

Con referencia a la figura 4, en un aspecto la fuente de luz puede funcionar para emitir una pluralidad de haces de luz coherentes. Los haces de luz coherentes son de diferentes colores, p. ej., forman un conjunto de colores primarios tales como, entre otros, azul, verde y rojo (sistema RGB, aunque también se pueden utilizar otros sistemas). Para este fin, la fuente 18 de luz puede comprender una pluralidad de fuentes 181, 182, 183 de luz coherente, por ejemplo, LED diferentes, cada uno de los cuales emite un color diferente (longitud de onda de luz). Cada una de la pluralidad de fuentes de luz está ventajosamente acoplada al mismo DOE 173. Cada fuente 181-183 de luz coherente puede comprender ópticas adecuadas, tales como una lente colimadora 184 para colimar el haz de luz antes de que sea alimentado a una fibra óptica 185 que puede transportar el haz de luz al DOE 173 en el extremo distal. Dado que el ángulo de difracción en el DOE 173 depende de la longitud de onda, una ventaja de utilizar haces de luz coherente es que cada uno de los haces de luz coherente será difractado por un mismo DOE 173 con un ángulo de proyección (difracción) diferente. A modo de ejemplo, un elemento óptico que produce difracción DE-220 (Holoeye, Berlín), proyectará un haz de luz de 450 nm en un ángulo de 19°, un haz de luz de 532 nm en 23° y un haz de luz de 650 nm en 28°. A una distancia de 100 mm del proyector de patrón de luz, el patrón simétrico formado por el DE-220 DOE y obtenido con el haz de luz de 450 nm tendrá un tamaño (diámetro) de 70 mm, el patrón obtenido con el haz de luz de 532 nm tendrá un tamaño de 85 mm y el patrón del haz de luz de 650 nm tendrá un tamaño de 110 mm.

La figura 10 muestra un ejemplo de un conjunto 200 de patrones concéntricos separados que se pueden obtener en el caso de un círculo como patrón. El patrón 201 más interno es un patrón obtenido mediante un haz de luz de un color que tiene el ángulo de proyección más pequeño (por ejemplo, 450 nm en el ejemplo anterior). El patrón 203 más externo se obtiene mediante un haz de luz de un color que tiene el ángulo de proyección más grande (por ejemplo, 650 nm en el ejemplo anterior), y el patrón intermedio 202 es, por ejemplo, obtenido con la luz de 532 nm en el ejemplo anterior. Puede verse que el patrón más pequeño está ventajosamente contenido completamente en el patrón más grande. No hace falta decir que también son posibles otros tipos de patrones. Por lo tanto, los haces de luz coherente formarán patrones de luz espaciados en el sitio objetivo. Estos patrones de luz pueden tener la misma forma, pero tendrán diferentes tamaños, p. ej., en el caso de círculos, cada haz de luz de color se proyectará como un círculo de diferente diámetro en el sitio objetivo debido a los diferentes ángulos de proyección (difracción). Ventajosamente, los círculos son concéntricos. Una generación de patrones concéntricos tiene la ventaja de que no requiere espacio adicional. Cuanto menor es la longitud de onda, más pequeño es el patrón. El uso de varios patrones concéntricos de diferentes colores tiene la ventaja de que se puede elegir fácilmente para la medición el patrón que mejor se ajusta al tamaño del lumen que se está estudiando. En el sitio objetivo, un usuario puede elegir entre diferentes haces de luz coherente el que mejor se ajuste a la característica de la cavidad que se ha de medir.

Por lo tanto, las mediciones realizadas con dispositivos de los aspectos descritos en este documento se basan ventajosamente en sólo uno de la pluralidad de patrones separados, es decir, se basan en un patrón obtenido con sólo una longitud de onda de color. Se pueden determinar al menos dos, posiblemente más posiciones en el sitio objetivo basándose en los datos adquiridos a partir de uno solo de la pluralidad de patrones. Ventajosamente, el controlador está configurado para determinar una medición, tal como un diámetro, basándose únicamente en estas posiciones. Lo anterior se puede repetir para cada uno de los patrones separados, es decir, para cada uno de la pluralidad de haces de luz. Por lo tanto, ventajosamente, cada medición realizada por los dispositivos actuales se realiza en una coincidencia unívoca con un color del haz de luz. Como resultado, se obtienen mediciones que pueden estar relacionadas con una misma característica en el sitio objetivo y que pueden tener diferente precisión ya que estas mediciones se obtienen a través de diferentes patrones.

En una alternativa, los haces de luz de diferentes colores se aplican consecutivamente a la sonda 11. En otra alternativa que no forma parte de la presente invención, un dispositivo 186 para combinar haces está acoplado a la pluralidad de fuentes 181 -183 de luz coherente para combinar los haces de luz coherente en una única guía de ondas, por ejemplo, una fibra óptica 171. Esto permite la proyección simultánea de patrones de luz correspondientes a los haces de luz de diferentes colores.

Con referencia de nuevo a la Fig. 1, se puede proporcionar una interfaz 121 de usuario, acoplada al controlador 12. La interfaz de usuario está ventajosamente configurada para permitir al operador seleccionar cuál de los diferentes haces de luz de color proyectar. A modo de ejemplo, la interfaz 121 de usuario puede comprender para este fin un botón 122 de control. La elección específica del patrón puede depender del tamaño real de la estructura que se ha de medir y/o de la precisión deseada.

Con referencia a la Fig. 3, se muestra un ejemplo de medición de la pared 8 de un canal interno, tal como un canal de vía respiratoria, p. ej., la pared de un bronquio. El proyector 17 de patrones de luz tiene un ángulo a de proyección (para una longitud de onda dada), el sistema 16 de formación de imágenes tiene un campo de visión (FOV), definido por su longitud focalfx(en píxeles) y el patrón se detecta en la pared 8 en la ubicación objetivo 81 con un ángulo p. La distancia entre el sistema de formación de imágenes y el proyector de patrones de luz esdy la profundidad de medición (distancia entre el sistema de formación de imágenes y el punto 81 de medición, a lo largo del eje óptico 161) es z. El radio del canal esryr0es el radio del patrón de luz FOV en la posición del sistema 16 de formación de imágenes. Se puede demostrar fácilmente que:

La profundidad (z) viene dada por:

En lo anterior,pxes la posición de píxel del punto detectado. Las ecuaciones anteriores se dan para un plano determinado y son válidas para todos los planos alrededor del eje longitudinal.

A continuación se muestra que la precisión de la medición para un ángulo a de proyección determinado depende del tamaño del canal (radio r). El error de profundidad5zviene dado por:

La Figura 5 muestra un gráfico del error5zen función de la profundidad z. Representa la precisión de la medición del dispositivo en relación con la profundidad para tres longitudes de onda de luz diferentes y utilizando un DOE DE-R 220 (Holoeye, Berlín).

Para medir el diámetro, la profundidad es menos importante. Se puede demostrar que el error5ren el radio (r) viene dado por:

El error5ren el radio se representa en la Fig. 6 como error en el diámetro en relación con el diámetro del lumen. Tanto la Fig. 5 como la Fig. 6 muestran que se puede lograr una precisión inferior al mm. Para aumentar la precisión, se puede utilizar luz de una longitud de onda mayor. Sin embargo, esto da como resultado patrones más grandes que pueden no ser visibles en lúmenes pequeños, ya que es posible que no haya superposición entre el área de formación de imágenes (FOV de la cámara) y el patrón proyectado en el sitio objetivo. En lúmenes pequeños (o para medir características pequeñas), es ventajoso utilizar un patrón pequeño para realizar la medición. Como se muestra en la Fig. 6: para un diámetro dado, el error absoluto disminuye al aumentar la longitud de onda. Para una longitud de onda determinada, el error absoluto aumenta exponencialmente con el diámetro. A partir de los gráficos se puede deducir que longitudes de onda más grandes darán una medición más precisa para diámetros más grandes. Se usan ventajosamente longitudes de onda más pequeñas para diámetros más pequeños, en particular porque las longitudes de onda más grandes se difractarán con ángulos más grandes y el patrón resultante puede ser demasiado grande y quedar fuera del alcance del límite de la estructura objetivo. En el ejemplo particular de determinar el tamaño de un bronquio, un patrón formado con luz de color rojo (longitud de onda mayor) puede ser demasiado grande y, por lo tanto, puede quedar oculto del campo de visión de la cámara en el bronquio. En tal caso, el operador o el propio sistema pueden cambiar a un patrón de color diferente, p. ej., de luz azul (longitud de onda más pequeña), lo que da como resultado un patrón más pequeño que puede ser visible para la cámara. En caso de que el tamaño del bronquio sea grande, serán visibles tanto los patrones de luz roja como de luz azul. Sin embargo, las mediciones realizadas basadas en el patrón de luz roja tendrán mayor precisión. Por lo tanto, el dispositivo puede ser configurado para utilizar el patrón de luz roja en este caso.

Alternativamente, es posible, si los requisitos de espacio lo permiten, colocar el proyector 17 de patrones de luz y el sistema 16 de formación de imágenes en una posición yuxtapuesta y espaciada, en lugar de alinearlos sobre un mismo eje. En tal caso, puede resultar ventajoso proyectar patrones lineales, p. ej., líneas rectas, o una pluralidad de puntos o marcadores alineados a lo largo de líneas rectas. El DOE 173 difractará diferentes longitudes de onda, tales como la luz roja, verde y azul, con diferentes ángulos de proyección, y el espaciamiento entre líneas de patrón paralelas diferirá entre las diferentes longitudes de onda de luz. Una disposición de este tipo puede ser útil, p. ej., para medir las cuerdas vocales.

Se sabe que un sensor de formación de imágenes (CCD o CMOS) suele ser un único chip con una matriz plana de elementos sensibles a la luz. La energía de la luz incidente sobre cada elemento se convierte en una carga de señal que sale del sensor. Esta carga, sin embargo, sólo representa la intensidad de la luz que incidía sobre un elemento sensible a la luz en particular. No produce imágenes en color. Para producir imágenes en color, en general, los sistemas de formación de imágenes digitales emplean un esquema de filtrado para observar la luz entrante en un conjunto de colores primarios, normalmente tres, tales como rojo, verde y azul (RGB). Básicamente, existen dos formas posibles de organizar un sistema de formación de imágenes digitales para producir imágenes en color. En una primera posibilidad, cada uno de los elementos fotosensibles tiene sensibilidad espectral de banda ancha. Un disco de filtro cooperante hace pasar una serie de filtros de color, por ejemplo, filtros rojo, verde y azul, a través del haz de luz en una secuencia de tiempo repetitiva. Las interposiciones de filtros están sincronizadas con el escaneo de imágenes, interponiéndose típicamente el filtro durante un escaneo de campo completo. Se dice que los dispositivos que funcionan de esta manera producen una señal de color "secuencial de campo". El disco de filtro puede estar dispuesto o bien en el lado del proyector de luz, por ejemplo antes de que se emita la luz al lugar objetivo, o en el lado del sistema de formación de imágenes, por ejemplo antes de que se emita la luz al lugar objetivo, antes de que la luz incida sobre los elementos sensibles a la luz. En una posibilidad alternativa, se superpone un mosaico de filtros individuales selectivamente transmisores en coincidencia unívoca con elementos individuales sensibles a la luz. Los elementos sensibles a la luz adyacentes tienen superpuestos un filtro que transmite selectivamente un color primario diferente. Las cargas de señal adquiridas por estos elementos sensibles a la luz contiguos son, por tanto, representativas de diferentes colores primarios. Luego, la imagen se reconstruye digitalmente interpolando el color de cada píxel de la imagen utilizando la intensidad de los colores detectados en los elementos en una zona de contigüidad alrededor de la ubicación del píxel. Dichos algoritmos de interpolación se denominan algoritmos de demostración. Un tipo conocido de dicho filtro de mosaico es un filtro Bayer y se describe con mayor detalle en el documento US 3971065 de Bayer, 20 de julio de 1976.

Independientemente del esquema de filtrado empleado en un sistema digital de formación de imágenes, el sensor de formación de imágenes adquiere ventajosamente cargas de señal relacionadas con las diferentes regiones espectrales de la luz reflejada por el sitio objetivo por separado, tal como aunque no necesariamente en diferentes canales, por ejemplo, un canal rojo, un canal verde y un canal azul. Los diferentes canales están acoplados para la adquisición a la unidad 12 de procesamiento que puede implementarse con un algoritmo de demostración para producir una imagen en color deseada.

En un aspecto de la invención, los haces de luz coherente proyectados por el proyector 17 de patrones de luz se adquieren individualmente en diferentes señales, por ejemplo, a través de diferentes canales del sistema 16 de formación de imágenes. A modo de ejemplo, las fuentes 181-183 de luz coherente están configuradas para emitir luz en regiones de longitud de onda correspondientes a las de los diferentes canales del sensor de formación de imágenes, por ejemplo, los colores primarios tales como el rojo, el verde y el azul. La unidad 12 de procesamiento se implementa ventajosamente para procesar las señales de color correspondientes a cada haz de luz coherente emitido por el proyector 17 de patrones de luz por separado entre sí. Al hacerlo, se simplifica enormemente la segmentación de imágenes para detectar los diferentes patrones de luz. En consecuencia, la reconstrucción del patrón de luz es más robusta, lo que da como resultado una medición más fiable.

Será conveniente señalar que se pueden aplicar otros esquemas de color (espectrales) adecuados, incluso empleando más de tres canales. Además, los esquemas de filtrado aplicables no se limitan a la luz visible. A modo de ejemplo, el proyector 17 de patrones de luz puede configurarse para emitir luz en la región espectral infrarroja, particularmente en una banda espectral infrarroja cercana. Ventajosamente, cada uno de los patrones de luz reflejados por el sitio objetivo 8 se adquiere como una señal (de color) separada, sin interferencia o con interferencia insignificante de la luz emitida por los otros haces de luz.

En este sentido no se requiere que la zona espectral de un haz de luz coherente sea capturada por un solo canal del sensor de formación de imágenes. A modo de ejemplo, un patrón amarillo (588 nm) es capturado simultáneamente por el canal verde y rojo de un sensor de formación de imágenes RGB y no está presente en el canal azul.

El controlador 12 está configurado ventajosamente para procesar los datos adquiridos por el sistema 16 de formación de imágenes. Como ya se indicó, el sensor del sistema 16 de formación de imágenes puede comprender diferentes canales de color, y el controlador 12 puede adquirir por separado los datos procedentes de cada uno de dichos canales de color. El controlador 12 puede configurarse para procesar los datos de cada canal de color por separado. Varios canales de color pueden adquirir cada uno un patrón de luz relacionado con un color diferente. Estos patrones de luz pueden ser distintos, es decir, cada patrón se crea mediante una longitud de onda de luz diferente del proyector 17 de patrones de luz/fuente 18 de luz. Alternativamente, o además, algunos (pero no todos) los canales de color pueden adquirir datos relacionados con un mismo patrón de luz, p. ej., donde el patrón de luz se proyecta en una longitud de onda de luz que es capturada por dos (o posiblemente más) canales de color del sensor del sistema de formación de imágenes. El controlador 12 puede implementarse con un algoritmo adecuado para detectar los patrones de luz. A modo de ejemplo, se podría utilizar un método de sustracción de fondo, p. ej., como está disponible en la biblioteca OpenCV, para detectar patrones fácilmente. En el caso de canales de color RGB y de un patrón de luz con una longitud de onda de luz amarilla, los canales rojo y verde se pueden unir y restar del canal azul.

El controlador 12 puede configurarse para determinar una medición (distancia) entre dos puntos en el sitio objetivo para al menos uno, y ventajosamente para cada uno de los patrones de luz adquiridos, o alternativamente, para cada uno de los canales de color que adquiere. Estas diferentes mediciones se refieren ventajosamente a una misma característica en el lugar objetivo. Sobre la base de las distancias o mediciones que se han determinado, el controlador 12 puede configurarse para determinar la distancia con el error de medición más bajo. Como se indicó anteriormente, dado que el error de medición para una distancia determinada depende de la longitud de onda del patrón de luz, el controlador puede verificar fácilmente cuál de las longitudes de onda utilizadas dará como resultado la mayor precisión. Esto se puede lograr, p. ej., almacenando una tabla de búsqueda en una memoria legible incluida en el controlador 12. La tabla de búsqueda puede comprender para cada longitud de onda, un error de medición relacionado con una medición de distancia dada. En este caso, el controlador 12 puede configurarse para comparar entradas de la tabla de búsqueda para una distancia determinada.

El controlador 12 puede configurarse para determinar coordenadas tridimensionales de puntos a lo largo del patrón cuya imagen se ha formado. En el caso de patrones rotacionalmente simétricos, tales como un círculo, con las coordenadas de puntos circulares, el controlador puede configurarse para calcular uno o más diámetros, tales como uno o más de: un diámetro promedio, un diámetro mínimo o máximo. Dicha medición puede repetirse para cada patrón, en particular para cada longitud de onda de luz, de la que se forman imágenes. Las mediciones, como los diámetros, se pueden visualizar en el dispositivo 13 de visualización.

Ventajosamente, los patrones son de una longitud de onda de luz en el intervalo visible. Una ventaja es que el operador recibe inmediatamente realimentación sobre si el patrón está colocado en la estructura objetivo deseada a medir. En lugar de posicionar puntos de medición con un indicador en un dispositivo 13 de visualización, el operador coloca el patrón directamente sobre la estructura objetivo posicionando la sonda 11.

Puede ser posible proyectar patrones de luz de diferentes longitudes de onda sucesivamente. El controlador puede configurarse para comenzar con un primer patrón de luz, p. ej., correspondiente a una longitud de onda de luz más larga o más corta, y cambiar secuencialmente la longitud de onda de luz hasta que se obtenga una medición que tenga una precisión deseable. A modo de ejemplo, cuando la estructura objetivo es pequeña, proyectar un patrón de luz de longitud de onda más larga (por ejemplo, color rojo) puede dar como resultado un patrón que no interfiere con la estructura objetivo (porque es demasiado grande). En tal caso, el controlador puede configurarse para cambiar la longitud de onda de la luz proyectada, lo que altera el tamaño (y el color) del patrón de luz proyectada. Esto puede implementarse automáticamente, p. e., el controlador desplaza la longitud de onda cuando no se puede detectar ninguna medición, o manualmente, por ejemplo con un botón pulsador que permite al operador cambiar la longitud de onda proyectada. En estos casos se puede proyectar cada vez un patrón de luz correspondiente a una longitud de onda de luz.

A modo de ejemplo, la medición del diámetro de un bronquio se realiza preferiblemente utilizando un patrón circular. El patrón se coloca para que se ajuste al lumen y se registra una imagen del patrón y se alimenta al controlador. El patrón se puede reconstruir automáticamente en 3D y determinar el diámetro según técnicas conocidas. En caso de que la sonda no esté centrada en el lumen del bronquio, la reconstrucción 3D del patrón estará inclinada con respecto al eje óptico. Esta inclinación puede ser detectada por el controlador y puede configurarse para emitir una señal de advertencia al usuario/operador o para corregir automáticamente la medición. Otra posibilidad es combinar varios de los diferentes patrones. En este caso, la reconstrucción 3D de los diferentes patrones proporciona información adicional del lumen y puede proporcionar todos los datos necesarios para obtener una medición fiable del diámetro. En el caso de formas anatómicas no circulares, a través del patrón (reconstrucción) se podrán obtener varias mediciones, todas las cuales podrán visualizarse en el dispositivo de visualización, tales como la superficie, el diámetro máximo, el diámetro mínimo o cualquier dato geométrico que pudiera ser obtenido.

Cuando los contornos de la estructura que se ha de medir son irregulares, p. ej., debido a una malformación, el controlador 12 puede determinar cantidades geométricas tales como el círculo circunscrito más pequeño, y el círculo encerrado más grande basándose en el patrón reconocido/reconstruido automáticamente.

Por lo tanto, el controlador 12 está ventajosamente equipado con software y/o hardware adecuado para reconocer automáticamente el patrón y/o los puntos de medición en el patrón. Además, el controlador 12 está ventajosamente equipado con un software adecuado que permite determinar automáticamente una medición a partir del patrón y/o puntos de medición reconocidos automáticamente. Ventajosamente, la medición es un valor representativo de un diámetro, un perímetro, una distancia o un área. Ventajosamente, el patrón tiene una forma circular, p. ej., un círculo completo, o segmentos de línea o puntos ubicados en un círculo. Ventajosamente, dicha forma permite al operador colocar fácilmente el patrón en el lugar donde se desea realizar la medición, y también permite un fácil reconocimiento automático y/o cálculo de la medición.

Ventajosamente, el controlador está configurado para realizar mediciones secuenciales, ya sea con el mismo patrón o con patrones separados de diferentes colores. Tomar mediciones secuenciales, p. ej., a intervalos de tiempo regulares con el mismo patrón puede ser útil para perfilar un lumen interno o para promediar. Dado que los patrones de diferentes colores tienen diferentes tamaños, tomar mediciones secuenciales con estos patrones en un mismo tamaño objetivo puede ser útil para promediar o para medir diferentes estructuras del tamaño objetivo, p. ej., en una constricción, el patrón más grande puede medir el tamaño de la abertura sin obstruir, mientras que el patrón más pequeño puede medir el tamaño de la obstrucción o de la abertura obstruida.

Ventajosamente, el proyector 17 de patrones de luz puede comprender elementos ópticos adicionales, en particular refractores de luz, para aprovechar la refracción para ajustar la dirección del patrón de luz. Con referencia a la Fig. 7, se puede disponer un refractor 176 de luz aguas abajo del DOE 173. El haz de luz se difracta primero utilizando el DOE 173 y luego se refracta en otra dirección ventajosa. Ambos combinados dan el ángulo de proyección. El uso de la refracción de luz permite tener un ángulo de proyección final más pequeño y así medir elementos más pequeños. En la Fig. 7, la forma se optimiza para generar un patrón telecéntrico 177 (tamaño constante a lo largo de la profundidad) para medir elementos más pequeños.

Además de cualquiera de lo anterior, y con referencia a la Fig.8, la sonda puede comprender una indicación graduada 152 en una superficie exterior del alojamiento 15. La indicación 152 puede estar dispuesta a lo largo del eje longitudinal 151 del alojamiento 15 y permitir a quien maneja el endoscopio determinar a qué profundidad se ha insertado la sonda. Esto puede permitir analizar, p. ej., ¿cómo es de larga una estenosis? La medición podría realizarse utilizando otro endoscopio (por ejemplo, si el dispositivo pasa a través del canal del instrumento) o directamente fuera del paciente mientras el usuario mueve la sonda en el paciente.

La indicación 152 puede ser un codificador electrónico (por ejemplo, un codificador óptico), para medir automáticamente la distancia recorrida del alojamiento 15. Las lecturas del codificador se pueden realizar en coincidencia con las mediciones basadas en el patrón de luz (diámetro, área, perímetro). Esto puede resultar útil, p. ej., para determinar la distancia sobre la cual se extiende una contracción en un lumen. Con este fin, el codificador electrónico puede tener una salida acoplada al controlador 12 para leer la distancia recorrida en coincidencia con la realización de las mediciones.

Ventajosamente, el proyector 17 de patrones de luz está configurado para generar un patrón de luz, por ejemplo, una o más líneas, posiblemente cada una de un color diferente debido al uso de haces de luz coherente de diferentes colores, y uno o más elementos fiduciarios de luz. Se pueden generar uno o más elementos fiduciarios para cada uno de los diferentes colores.

El elemento fiduciario de luz está configurado para formar un marcador fiduciario en la superficie del sitio objetivo. Ventajosamente, el marcador fiduciario tiene una forma tal que sea discernible por el operador, p. ej., en el dispositivo 13 de visualización acoplado al controlador 12. El operador que manipula el instrumento 9 de endoscopia puede así colocar el marcador fiduciario en una ubicación de interés en el sitio objetivo 8 simplemente mediante la manipulación apropiada del instrumento 9 de endoscopia.

En algunos casos, puede resultar útil medir superficies 3D completas en lugar de determinar únicamente una medición de distancia, p. ej., entre dos puntos anatómicos. Ventajosamente en este caso se encienden sucesivamente varias fuentes de luz. Esto permite, p. ej., escanear a lo largo del lumen. Además, algunas de estas fuentes de luz también se pueden encender juntas. En este caso se utilizan ventajosamente más de tres fuentes de luz.

El dispositivo 10 puede comprender además una fuente de luz de iluminación. La fuente de luz de iluminación puede ser una fuente de luz blanca o al menos luz de banda ancha, que puede no ser coherente. La fuente de luz de iluminación puede acoplarse ópticamente al DOE 173 de manera que la luz emitida desde la fuente de luz de iluminación pase a través del DOE. Otra posibilidad es utilizar una fuente de luz coherente que no esté acoplada ópticamente al DOE, de modo que su luz no sea difractada utilizando el DOE para proporcionar una iluminación homogénea. Preferiblemente, la fuente de luz de iluminación emite en una banda de longitud de onda diferente de la longitud de onda de luz de la fuente 18 de luz utilizada para generar los patrones. La fuente de luz de iluminación y el patrón pueden ser capturados por diferentes canales de la cámara. A modo de ejemplo, si la fuente 18 de luz proyecta un patrón rojo, la fuente de luz de iluminación puede ser azul y verde. La fuente de luz de iluminación puede configurarse para emitir en una pluralidad de longitudes de onda seleccionables.

Se puede colocar una funda protectora sobre la sonda 11 para aislar al paciente y cualquier parte reutilizable, como por ejemplo el alojamiento 15. Esto permite que la sonda se pueda reutilizar fácilmente sin riesgo de contaminación. Además, la funda puede permitir preservar las propiedades ópticas de la sonda, p. ej., contra rayados, así como daños relacionados con la esterilización.

Con referencia a la Fig. 9, en caso de que el sistema endoscópico convencional no tenga ningún canal de instrumentos o tenga uno demasiado pequeño, se puede colocar un canal 91 de instrumentos externo en el endoscopio, a través del cual se puede mover la sonda 11. Este canal de instrumento externo puede estar unido al endoscopio a través de una funda o un anillo 92 de plástico o silicona.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (10) para medición sin contacto, que comprende:

una fuente (18) de luz, un proyector (17) de patrones de luz,

un sistema (16) de formación de imágenes configurado para formar imágenes de un sitio objetivo (8) iluminado por el proyector de patrones de luz,

un soporte (15) al que se fijan el proyector de patrones de luz y el sistema de formación de imágenes en posiciones relativas fijas, y

una unidad (12) de procesamiento configurada para procesar datos adquiridos por el sistema de formación de imágenes,

en donde el soporte tiene un eje longitudinal (151) paralelo a un eje óptico (175) del proyector (17) de patrones de luz, en donde el proyector (17) de patrones de luz y el sistema (16) de formación de imágenes están dispuestos en posiciones espaciadas a lo largo del eje longitudinal (151),

caracterizado por que:

el proyector (17) de patrones de luz comprende un elemento óptico (173) que produce difracción acoplado ópticamente a la fuente (18) de luz,

por que la fuente de luz puede ser hecha funcionar para emitir una pluralidad de haces de luz de diferentes colores, siendo cada uno de la pluralidad de haces de luz un haz coherente y estando ópticamente acoplado al elemento óptico (173) que produce difracción, de manera que el elemento óptico que produce difracción está configurado para difractar la pluralidad de haces de luz según diferentes ángulos de difracción dando como resultado patrones separados (201,202, 203),

por que la unidad de procesamiento está configurada para controlar la fuente de luz y/o el proyector de patrones de luz de modo que uno solo de los patrones separados se proyecta en un instante de tiempo, y/o por que el dispositivo comprende una interfaz (122) de usuario configurada para seleccionar uno solo de los patrones separados para la proyección, y

por que la unidad de procesamiento está configurada para determinar una medición basada en al menos dos posiciones reconocidas automáticamente en los datos adquiridos a partir de uno solo de los patrones separados.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde la medición es una o más de: una distancia y un área.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en donde la distancia es una de: diámetro y perímetro.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una fibra óptica (171) acoplada ópticamente entre la fuente de luz y el elemento óptico que produce difracción, en donde la fibra óptica (171) es una única fibra óptica, y en donde la fuente de luz está configurada para enviar la pluralidad de haces de luz a través de la única fibra óptica.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la fuente de luz comprende un dispositivo (186) para combinar de haces configurado para combinar la pluralidad de haces de luz sobre la fibra óptica (171).

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pluralidad de haces de luz comprende un haz azul, un haz verde y un haz rojo.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad (12) de procesamiento está configurada para determinar automáticamente la medición en función de las posiciones.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad (12) de procesamiento está configurada para determinar, para un mismo sitio objetivo y para cada uno de los patrones separados, las posiciones de dos o más puntos.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo (13) de visualización, en donde la unidad (12) de procesamiento está configurada para indicar la medición en el dispositivo de visualización.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento óptico (173) que produce difracción y el sistema (16) de formación de imágenes están posicionados para tener ejes ópticos paralelos, en donde el sistema de formación de imágenes está situado delante del elemento óptico que produce difracción cuando se considera en una dirección de emisión de luz.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el proyector (17) de patrones de luz está configurado para crear patrones concéntricos.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el proyector (17) de patrones de luz está configurado para proyectar los patrones separados (201,202, 203) que tienen simetría rotacional alrededor del eje óptico (175), tal como un círculo, un cuadrado, o dos líneas paralelas.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada uno de los patrones separados comprende una pluralidad de puntos dispuestos en un círculo, o en donde cada uno de los patrones separados consiste de un círculo.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una sonda (11) sustancialmente cilíndrica con dimensiones que permiten que la sonda se desplace a lo largo de un canal de un endoscopio (9), en donde el elemento óptico (173) que produce difracción y el sistema (16) de formación de imágenes están dispuestos en la sonda.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un codificador acoplado operativamente a la unidad (12) de procesamiento, en donde el codificador está configurado para medir una distancia recorrida del soporte (15), preferiblemente en donde la unidad (12) de procesamiento está configurada para determinar la medida en coincidencia con una medición de la distancia recorrida