WO2004004552A1 - Sistema de visión real de los colores en superficies en ausencia de luz para endoscopia - Google Patents

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WO2004004552A1
WO2004004552A1 PCT/ES2003/000062 ES0300062W WO2004004552A1 WO 2004004552 A1 WO2004004552 A1 WO 2004004552A1 ES 0300062 W ES0300062 W ES 0300062W WO 2004004552 A1 WO2004004552 A1 WO 2004004552A1
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camera
signal
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PCT/ES2003/000062
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Inventor
Manuel Caballero Chaves
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Manuel Caballero Chaves
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion

Definitions

  • the object of the invention is a real color vision system in the absence of light for endoscopy.
  • endoscopy The method of optical examination of the body's natural cavities is called endoscopy.
  • devices called endoscopes are used, which have an optical image transmission system supported by a light system. They are complemented by devices that allow washing, vacuuming or extracting samples.
  • endoscopy the one that uses a natural orifice of the organism, for example gastroscopy (mouth), colonoscopy (anus), etc., and the one that needs an artificial access route, through a small skin incision such as laparoscopy (abdomen), thoracoscopy (chest), arthroscopy (joints), etc.
  • the transmission of light in the fibroscopes is done by bundled glass fibers.
  • the light conducting medium is continuous from the light source to the end of the fibroscope to prevent loss of brightness.
  • the transmission of the image is done through a bundle of glass fibers, for which it is necessary that these be assembled in the same order on both ends of the beam. These beams are called coherent and allow to transmit the image with as many points as there are number of fibers.
  • the fibroscope is composed of a cold light generator, which can be a 150 W halogen lamp or a short arc tube in a xenon atmosphere, a connecting cable between the generator and the device, a control head on which it is placed the eyepiece and the main sheath with its flexible end and its optical head.
  • a cold light generator which can be a 150 W halogen lamp or a short arc tube in a xenon atmosphere
  • a connecting cable between the generator and the device a control head on which it is placed the eyepiece and the main sheath with its flexible end and its optical head.
  • the optical image capture system has been replaced by an electronic system; a high resolution miniaturized digital camera is placed at the end of the tube, and transforms the light signal into electrical impulses.
  • the color is obtained by high-speed circulation of a filter that allows to obtain 3 almost simultaneous information (one for each color) that are encoded and digitized successively.
  • This digital signal is transmitted to a central unit through a metal cable.
  • the central unit accumulates the functions of a classic endoscopy source and an image processing computer system: this system synthesizes the three series of information obtained for each image and transforms them into a video signal. The image is restored on a monitor.
  • Video-endoscopes allow all therapeutic interventions by endoscopy (polypectomy, laser, hemostasis, catheterization, sphincterotomy ).
  • the only current limitation is the miniaturization of the digitalized camera distal system that does not yet allow the manufacture of electronic endoscopes with a diameter of approximately 9 mm.
  • endoscopes improve the visibility and definition of the image with respect to the fibroscopes and are usually accompanied by a high-definition video monitor and an image recording system.
  • Laparoscopes are used for abdominal examination, in digestive, gynecological, thoracic and renal surgery. To do this, you have to make a fissure and use an access road, usually a hollow metal sheath, where the endoscope, usually rigid, slides.
  • endoscopes can be used with different diameters, angles and lengths, in hysteroscopes (through the cervical canal), urology (cystoscopies and resections), arthroscopies (joints), otolaryngology (otoscopy, sinuscopy, larmgoscopy, esophagoscopy and bronchoscopy) and other techniques medical
  • (1) represents the beam of light that illuminates the surface to be observed.
  • the optical system is formed by laparoscopic optics (2), which is represented in Figure 2.
  • the working length (20) is cylindrical, measuring between 200 and 300 mm in length and between 2 and 10 mm in diameter. It consists of eyepiece (11), eyepiece (12), color lenses (15) and objective lens (16), connection (13) of a cable (8) with optical fibers for the transmission of light to the light output ( 17).
  • the optics can have different fields of vision (18) and viewing angles (19), generally between 0 and 45 degrees.
  • the laparoscopic optic (2) is illuminated through a fiber optic cable (8) that transmits the light from a light source (9) of adjustable brightness powered by an alternating voltage of 220 V (10).
  • Lamps of various types are used, in ascending scale of color temperature. The higher the color temperature the more it resembles sunlight and is therefore of better quality.
  • the current standard is the high intensity xenon light source. It is normally equipped with a 300 W lamp, more luminous and suitable for use in laparoscopic surgery than halogen lamps that are less luminous and give a yellowish hue.
  • the optics (2) are connected to the eyepiece (11) and this to a digital camera (3) that transmits the image to a magnetoscope (5) and to a monitor (7) via hard wired connection (4).
  • the cameras can be two-dimensional or three-dimensional.
  • the two-dimensional cameras are composed of a central unit, a head with an optics eyepiece adaptation system and a monitor connection cable.
  • the fundamental element of the digital camera is the CCD (Charge Couple Device).
  • a CCD consists of a plate formed by an array of photosensitive dots called pixels, a memory area of the charges created by the state of these pixels and an electrical output register.
  • the cameras usually consist of one to three CCDs: those of a CCD divide their pixels for the three primary colors (red, green and blue), while those of three CCDs use one for each primary color, so they have greater definition and The colors they register are more accurate.
  • the resolution of these cameras will depend on the number of horizontal lines and the number of CCDs. For cameras with a CCD the resolution is 470 to 560 lines of horizontal resolution, while for cameras with three CCDs it is approximately 750 lines. Currently, advances in microtechnology have allowed cameras with three CCDs to be available, as light as those of a CCD.
  • the cameras have manual or automatic focusing mechanisms. Recently incorporated into the market are the cameras that allow us to zoom in or out of the image field. We can also find equipment where the optical and electronic systems are integrated into the same system.
  • the stereoscopic vision provides a sense of depth and relief, facilitating precise movements typical of the surgical act.
  • Two adapted micro-cameras are used in a single head and optics with two image conduction paths, capturing and transmitting images to the monitor.
  • This monitor generates a double image, so special "Shutter" glasses are necessary that, by remote control, open and close the left and right glasses of the glasses alternately.
  • the control system activates several devices (glasses) simultaneously.
  • an image projector is used that receives the video signals generated by the monitor and which, thanks to a shutter in front of the projector, allows the use of passive glasses normally made of plastic or disposable material.
  • the camera's electronic ignition and controls are normally located outside the surgical field, although certain equipment already incorporates controls in the camera itself.
  • the white balance control is usually arranged near the power control. Before starting the intervention it is necessary to establish the white balance, to determine the white pattern in the camera according to the light source.
  • Another control that we can find in the camera is the intensity of light that can be arranged in the light source, the camera or in the central unit.
  • the user can correct its colorimetry, contrast, brightness and luminosity, modifying the initial parameters.
  • This image signal corrected or not, can be delivered to monitors, image scanning systems or image storage systems.
  • the image digitalization systems are digital treatment systems that improve the contrast and sharpness of laparoscopic images in real time, allowing the structures to be seen in more detail. This improvement in contrast is achieved by modifying the Color parameters of an image. To do this, the entire image is digitized and digitally processed. Digital gray values are subjected pixel by pixel, and according to certain final criteria, to two-dimensional filtering. Likewise before an array, the entire image is processed so that an optimal increase in contrast and sharpness for visual perception is obtained.
  • Image storage systems allow us to record images by different means (magnetoscope, video printer) and use various storage media (floppy disks, optical or magnetic discs, CDs, high capacity hard drives, DVDs, etc.).
  • imaging system which allow the use of a second or third imaging system (gastroscope, radiological image, ultrasound, exterior image).
  • It is a laparoscope with zero degree viewing angle and integrated video chip. It includes a fixed focus lens, which guarantees a great depth of field without having to focus during the intervention. It does not require any optical image reproduction system.
  • the integrated design of the light cable, signal cable and image documentation makes work easier.
  • the external light source is another device in the diagnostic and treatment room, which requires adequate space and connection.
  • the system introduces the transmission of the image signal via radio, avoiding the presence of cables between the endoscope and the monitor.
  • This invention it is possible to reproduce the image with its colorimetry and real characteristics, without modifications and without the application of light.
  • This invention captures the object and reproduces it faithfully.
  • Figure 1 shows a diagram of a current endoscope.
  • Figure 2 shows the composition of the optical system of a conventional laparoscope.
  • Figure 3 shows a diagram of an endoscope according to the invention.
  • Figure 3 shows the system proposed by the invention. Like Figure 1, it shows an endoscopic system with three related systems: the optical system, the lighting system and the electronic system.
  • the optics (22) are rigidly connected to the chamber (23), in order to guarantee a solid and compact connection. This is an optics of 10, 5 or 2 mm in diameter, with 0 ° or 30 ° angle, at the choice of the surgeon, without light to the human eye.
  • a circuit (24) is included at the camera output that amplifies the image signal.
  • the hard wired connection (4) between the camera and the monitor is replaced by a high frequency radio link, consisting of a transmitter (31) and a receiver (32) assisted by an emergency connection through an interface, which It is activated in case of radio transmission failure.
  • a signal diverter (33) is included that allows the operator to choose the image reproduction mode: through an image parameter correction circuit (34), which allows the user to correct the image parameters, or reproduce them direct form (34).
  • a 1800 line color monitor (27) is used instead of a conventional one.
  • the lighting system uses a light source (29) of xenon at 1100 nm with power switch, powered at 220 v (30) and also connected to the optics by means of a fiber optic cable (28).
  • a light source (29) of xenon at 1100 nm with power switch, powered at 220 v (30) and also connected to the optics by means of a fiber optic cable (28).
  • the existing input in the optics for lighting is configured in the application to work with or without lighting.
  • This system allows to use the equipment and instruments currently available, such as:
  • the system of real vision of colors in the absence of light will be applicable in the future to other non-endoscopic medical uses that use photographic, film or video cameras in order to observe, inspect a microscopic sample, through a microscope, or to observe and inspect, for example, the skin of a patient. It will also have applications in biomechanical fields and in ergonomic studies. Future applications of this system are as wide as the inspection of the fundus or the observation of the brain surgically.
  • the system of real vision of colors in the absence of light is applicable to all industrial, scientific, security, and defense industry applications and uses, both in what refers to the use of endoscopes as of any camera, film or video, any device whose objective is night vision, vision on the seabed or astronomy.

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Abstract

Sistema de visión real de los colores en superficies en ausencia de luz para endoscopia que o bien no utiliza fuente alguna de luz para la iluminación de la supercficie captada, o bien utiliza únicamente una fuente de luz de xenón con longitud de onda no inferior a 1100 nm e intensidad luminosa no superior a 0,0001 lux. Para su corrector funcionamiento, añade al endocsopio convencional un circuito de tratamiento de senal de imagen, dispuesto a la salida de la cámara, que amplifica la señal de imagen captada por la misma en ausencia de illuminación y un monitor de 1800 líneas para la visualización de la imagen captada. Dispone de un circuito de correcttión de parámetros de imagen que puede ser utilizado para mejorar la visualización en el monitor. Un enlace radio de alta frecuencia evita la necessidad de cable entre la óptica del endoscopio y el monitor.

Description

SISTEMA DE VISION REAL DE LOS COLORES EN SUPERFICIES EN AUSENCIA DE LUZ PARA ENDOSCOPIA
DESCRIPCIÓN
Objeto de la invención
El objeto de la invención es un sistema de visión real de los colores en ausencia de luz para endoscopia. Al evitar iluminar la zona a explorar, evitamos la presencia de sombras o reflejos indeseables, y por otro lado, conseguimos mostrar los colores reales presentes en esta superficie con lo que se consigue un diagnóstico más fino.
Antecedentes de la invención
Endoscopia
Se denomina endoscopia al método de exploración óptica de las cavidades naturales del organismo. Para ello se utilizan unos aparatos, llamados endoscopios, que tienen un sistema óptico de transmisión de imagen apoyado por un sistema luminoso. Están complementados por unos aparatos que permiten lavar, aspirar o extraer muestras.
Podemos distinguir dos tipos de endoscopia: la que utiliza un orificio natural del organismo, por ejemplo gastroscopia (boca) , colonoscopia (ano) , etc., y la que necesita una vía de acceso artificial, por medio de una pequeña incisión en la piel como por ejemplo, laparoscopia (abdomen), toracoscopia (tórax), artroscopia (articulaciones), etc.
Endoscopios clásicos
Se trata de un tubo rígido que forma una vaina hermética que contiene un sistema óptico constituido por una serie de lentes de cristal. Existen dos procesos de iluminación: bien la luz procede de una bombilla eléctrica situada en la punta del aparato, con los inconvenientes del pequeño tamaño de la bombilla, su fragilidad y la emisión de calor con la consiguiente resecación de los tejidos, o bien la luz procede de una fuente exterior transmitida a través de una varilla de cuarzo, lo que permite gracias a un sobrevoltaje, hacer tomas fotográficas o cinematográficas.
Fibroscopios
La transmisión de la luz en los fibroscopios se realiza mediante fibras de vidrio reunidas en haces. El medio conductor de la luz es continuo desde la fuente luminosa hasta el extremo del fibroscopio para evitar la pérdida de luminosidad.
La transmisión de la imagen se realiza a través de un haz de fibras de vidrio, para lo que es necesario que estas estén reunidas en el mismo orden en las dos extremidades del haz. A estos haces se les llama coherentes y permiten transmitir la imagen con tantos puntos como número de fibras haya.
El fibroscopio está compuesto de un generador de luz fría, que puede ser una lámpara halógena de 150 W o un tubo de arco corto en atmósfera de xenón, un cable conector entre el generador y el aparato, un cabezal de mandos sobre el que está colocado el ocular y la vaina principal con su extremo flexible y su cabezal óptico.
Video-endoscopios
En estos equipos, el sistema óptico de captación de la imagen ha sido sustituido por un sistema electrónico; una cámara digital de alta resolución, miniaturizada, se dispone al final del tubo, y transforma la señal luminosa en impulsos eléctricos. El color se obtiene por circulación a gran velocidad de un filtro que permite obtener 3 informaciones casi simultáneas (una por cada color) que son codificadas y digitalizadas sucesivamente. Esta señal digital es transmitida a una unidad central a través de un cable metálico. La unidad central acumula las funciones de una fuente clásica de endoscopia y de un sistema informático de tratamiento de imágenes: este sistema sintetiza las tres series de información obtenidas para cada imagen y las transforma en señal de vídeo. La imagen es restituida en un monitor.
Los video-endoscopios permiten todas las intervenciones terapéuticas por endoscopia (polipectomía, láser, hemostasia, cateterismo, esfinterotomía...). La única limitación actual es la miniaturización del sistema distal de cámara digitalizada que no permite todavía fabricar endoscopios electrónicos de diámetro menor de 9 mm, aproximadamente.
Estos endoscopios mejoran la visibilidad y la definición de la imagen respecto a los fibroscopios y suelen ir acompañados de un monitor de vídeo de alta definición y de un sistema de registro de imagen.
Laparoscopios
Los laparoscopios se utilizan para la exploración del abdomen, en cirugía digestiva, ginecológica, torácica y renal. Para ello, hay que realizar una fisura y utilizar una vía de acceso, generalmente una vaina metálica hueca, por donde se desliza el endoscopio, generalmente rígido.
Estos endoscopios pueden ser empleados con diferentes diámetros, ángulos y longitudes, en histeroscopios (a través del canal cervical), urología (cistoscopias y resecciones), artroscopias (articulaciones), otorrinolaringología (otoscopía, sinuscopia, larmgoscopia, esofagoscopia y broncoscopia) y otras técnicas médicas.
Un esquema de este tipo de endoscopio se aprecia en la figura 1, en la que
(1) representa el haz de luz que ilumina la superficie a observar.
Constan de: - Sistema óptico.
El sistema óptico está formado por la óptica laparoscópica (2), que aparece representada en la figura 2.
La longitud de trabajo (20) es cilindrica, mide entre 200 y 300 mm de longitud y entre 2 y 10 mm de diámetro. Consta de ocular (11), lente ocular (12), lentes cromáticas (15) y lente objetivo (16), conexión (13) de un cable (8) con fibras ópticas para la transmisión de la luz hacia la salida de luz (17). Las ópticas pueden tener diferentes campos de visión (18) y ángulos de visión (19), generalmente entre 0 y 45 grados.
- Sistema de iluminación.
La óptica laparoscópica (2) es iluminada a través de un cable de fibra óptica (8) que transmite la luz de una fuente de luz (9) de luminosidad regulable alimentada por una tensión alterna de 220 V (10).
Se utilizan lámparas de varios tipos (halógenas, de haluros metálicos, xenón, etc), en escala ascendente de temperatura de color. Cuanto mayor temperatura de color más se asemeja a la luz solar y por tanto es de mejor calidad. El estándar actual es la fuente de luz de xenón de alta intensidad. Normalmente está dotada de una lámpara de 300 W, más luminosa y apropiada para el empleo en cirugía laparoscópica que las lámparas halógenas que son menos luminosas y dan un tono amarillento.
- Sistema electrónico.
La óptica (2) va conectada al ocular (11) y éste a una cámara (3) digital que transmite la imagen a un magnetoscopio (5) y a un monitor (7) mediante conexión rígida cableada (4) .
Las cámaras pueden ser bidimensionales o tridimensionales. Las cámaras bidimensionales están compuestas de una unidad central, un cabezal con sistema de adaptación al ocular de la óptica y un cable de conexión al monitor. El elemento fundamental de la cámara digital es el CCD (Charge Couple Device). Un CCD se compone de una placa formada por una matriz de puntos fotosensibles llamados píxeles, una zona de memoria de las cargas creadas por el estado de estos píxeles y un registro de salida eléctrico.
Existe otra zona llamada "zona de memoria" que se encuentra protegida de la luz y que, junto con la superficie sensible del CCD y el registro de salida eléctrico, forman lo que se conoce como chip CCD.
Las cámaras suelen constar de uno a tres CCD: las de un CCD dividen sus píxeles para los tres colores primarios (rojo, verde y azul), mientras que las de tres CCD utilizan uno para cada color primario, por lo que tienen mayor definición y los colores que registran son más exactos.
La resolución de estas cámaras dependerá del número de líneas horizontales y del número de CCD. Para cámaras con un CCD la resolución es de 470 a 560 líneas de resolución horizontal, mientras que para cámaras de tres CCD es de aproximadamente 750 líneas. Actualmente los progresos en microtecnología han permitido que se disponga de cámaras con tres CCD, tan ligeras como las de un CCD.
Para ajusfar la distancia focal, las cámaras poseen mecanismos de enfoque manual o automático. De reciente incorporación al mercado son las cámaras que nos permiten aproximar o alejar el campo de la imagen. Igualmente podemos encontrar equipos donde los sistemas óptico y electrónico están integrados en un mismo sistema.
Una mayor complejidad encontramos en las cámaras que originan imágenes tridimensionales. La visión estereoscópica proporciona sensación de profundidad y relieve, facilitando unos movimientos precisos propios del acto quirúrgico. Se emplean dos micro-cámaras adaptadas en un solo cabezal y una óptica con dos trayectorias de conducción de la imagen, capturando y transmitiendo sendas imágenes al monitor. Este monitor genera una doble imagen, por lo que son necesarias unas gafas especiales tipo "Shutter" que mediante control remoto, abren y cierran alternativamente los cristales izquierdo y derecho de las gafas. Asimismo, el sistema de control activa varios dispositivos (gafas) simultáneamente. Para la visualización colectiva se utiliza un proyector de imágenes que recibe las señales de vídeo generadas por el monitor y que, gracias a un obturador situado delante del proyector, permite el uso de gafas pasivas normalmente de material plástico o desechables.
El encendido y los controles electrónicos de la cámara se localizan normalmente fuera del campo quirúrgico, aunque determinados equipos ya incorporan controles en la propia cámara. El control de balance de blancos suele disponerse cerca del control de encendido. Antes de iniciar la intervención es preciso establecer el balance de blancos, para determinar en la cámara el patrón de color blanco en función de la fuente de luz.
Otro control que podemos encontrar en la cámara es la intensidad de luz que puede disponerse en la fuente de luz, la cámara o en la unidad central.
Una vez capturada la imagen, el usuario puede corregir su colorimetría, contraste, brillo y luminosidad, modificando los parámetros iniciales.
Esta señal de imagen, corregida o no, puede entregarse a monitores, sistemas de digitalización de imagen o sistemas de almacenamiento de imagen.
Los sistemas de digitalización de la imagen son sistemas de tratamiento digital que mejoran el contraste y nitidez de las imágenes laparoscópicas en tiempo real, lo que permite ver con más detalle las estructuras. Esta mejora en el contraste se consigue mediante la modificación de los parámetros de color de una imagen. Para ello se digitaliza la imagen completa y se procesa digitalmente. Los valores de gris digitales se someten píxel a píxel, y según determinados criterios finales, a un filtrado bidimensional. Igualmente ante una matriz se procesa toda la imagen de modo que se obtenga un incremento óptimo de contraste y nitidez para la percepción visual.
Los sistemas de almacenamiento de imágenes nos permiten grabar las imágenes por diferentes medios (magnetoscopio, impresora de vídeo) y utilizar diversos soportes de almacenamiento (disquetes, discos ópticos o magnéticos, CD, discos duros de alta capacidad, DVD, etc).
Existen también sistemas de combinación de imagen, que permiten el empleo de un segundo o tercer sistema de imagen (gastroscopio, imagen radiológica, ecografía, imagen exterior).
Video-laparoscopio
Se trata de un laparoscopio con ángulo de visión de cero grados y chip de vídeo integrado. Incluye un objetivo de foco fijo, que garantiza una gran profundidad de campo sin tener necesidad de enfocar durante la intervención. No precisa ningún sistema óptico de reproducción de imagen. El diseño integrado del cable de luz, cable de señales y documentación de imagen facilita el trabajo.
En resumen, podemos concluir que uno de los mayores inconvenientes que presentan los endoscopios actuales es la necesidad de contar con una fuente de luz externa que haga posible la visión de las imágenes tanto para el diagnóstico como para los gestos terapéuticos endoscópicos. Esto conlleva diferentes problemas:
1. La imagen que actualmente ven los médicos con estos sistemas no muestra los colores reales de la materia ya que la proyección de la luz sobre la materia provoca la modificación de sus características. Esto puede llevar a diagnósticos no muy afinados.
2. Como la luz es proyectada sobre el campo de visión, provoca reflejos y sombras indeseables que perjudican la calidad de la imagen que se captura.
3. La fuente de luz externa supone un aparato más en la sala de diagnóstico y tratamiento, que precisa el espacio y conexionado adecuados.
Descripción de la invención
Con la cámara que presentamos ya no es necesaria ninguna fuente de luz externa ya que esta cámara puede ver en la oscuridad total los colores naturales, mostrando una imagen real al no estar influenciada por ninguna iluminación externa.
Por otra parte, el sistema introduce la transmisión vía radio de la señal de imagen, evitando la presencia de cables entre el endoscopio y el monitor.
El sistema que presentamos tiene varias ventajas:
1. Simplifica las salas de diagnóstico y tratamiento al eliminar un aparato innecesario y una cantidad importante de cableado en las mismas.
2. Nuestro sistema capta la imagen real de la materia tanto en definición, resolución y colores de la misma, sin artefactos indeseables.
3. Al mostrar los colores reales se conseguirá un diagnóstico más fino ya que se puede analizar los cambios de color reales con sus matices de la materia. Este nuevo sistema electrónico está basado en que no existe la oscuridad absoluta. El ojo humano solamente tiene capacidad para visualizar longitudes de onda en espectrometría desde 350 nm hasta 850 nm, aproximadamente. Así pues, el que el ojo humano no perciba iluminación no significa que las radiaciones de la materia se hayan anulado en todo el espectro. Consideramos que se produce un fenómeno físico que hasta hoy día no se ha estudiado, porque siempre se ha considerado que la luz es imprescindible para que el ojo humano perciba algo.
Con esta invención se consigue reproducir la imagen con su colorimetría y características reales, sin modificaciones y sin la aplicación de luz. Esta invención captura el objeto y lo reproduce fielmente.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 muestra un esquema de un endoscopio actual. La figura 2 muestra la composición del sistema óptico de un laparoscopio convencional.
La figura 3 muestra un esquema de un endoscopio según la invención.
Modo de realización de la invención
La figura 3 muestra el sistema propuesto por la invención. Al igual que la figura 1, muestra un sistema endoscópico con tres sistemas relacionados: el sistema óptico, el sistema de iluminación y el sistema electrónico.
En este caso, se han realizado varias modificaciones para evitar los problemas que existen en la técnica actual e introducir el sistema de visión real en ausencia de iluminación. Estas modificaciones son:
- La óptica (22) se conecta de manera rígida a la cámara (23), a fin de garantizar una unión sólida y compacta. Se trata de una óptica de 10, 5 ó 2 mm de diámetro, con 0° ó 30° de ángulo, a elección del cirujano, sin luz al ojo humano.
- El sistema electrónico se modifica en diversos aspectos:
- Se incluye un circuito (24) a la salida de la cámara que amplifica la señal de imagen.
- Se sustituye la conexión rígida cableada (4) entre la cámara y el monitor por un enlace radio de alta frecuencia, formado por un transmisor (31) y un receptor (32) asistido por una conexión de emergencia a través de una interfaz, que se activa en caso de fallo en la radiotransmisión.
- Se incluye un desviador de señal (33) que permite al operador elegir el modo de reproducción de imágenes: a través de un circuito corrector de parámetros de imagen (34), que permite al usuario corregir los parámetros de la imagen, o reproducirlas de forma directa (34).
- Se utiliza un monitor de color de 1800 líneas (27) en lugar de uno .convencional.
- El sistema de iluminación utiliza una fuente de luz (29) de xenón a 1100 nm con interruptor de encendido, alimentada a 220 v (30) y conectada igualmente a la óptica mediante un cable de fibras ópticas (28). En este caso , la entrada existente en la óptica para la iluminación está configurada en la aplicación para trabajar con o sin iluminación.
Este sistema permite utilizar el equipamiento e instrumental existente en la actualidad, como:
- Agujas de Veress
- Trocares de 10/ 12, 10, 5 y 2 mm de diámetro, de acuerdo con la cirugía a realizar
- Trocar Hasson
- Trocar de balón disector
- Reductores de 10 a 5, 5 a 2 m/m. diámetro - Pinzas de aprehensión
- Endotijeras
- Endodisectores - Hook
- Portagujas laparoscópíco - Clipadora, clips y ligaduras
- Sutura mecánica Laparoscopica
- Endobolsa
- Morcelador
- Sistema de aspiración y lavado
El sistema de visión real de los colores en ausencia de luz es aplicable a todos los usos médicos de la endoscopia:
- sean éstos rígidos o flexibles,
- utilicen cámara de vídeo distante o la lleven incorporada en la punta, ' - se usen para diagnóstico o para tratamiento,
- independientemente del grosor que tengan,
- sean de visión axial o lateral, independientemente de los grados de la inclinación del eje,
- se haga uso endoscópico por orificios naturales o artificiales en cualquier especialidad médica o quirúrgica.
Por otra parte, el sistema de visión real de los colores en ausencia de luz será aplicable en el futuro a otros usos médicos no endoscópicos que utilicen cámaras fotográficas, de cine o de vídeo con objeto de observar, inspeccionar una muestra microscópica, a través de un microscopio, o de observar e inspeccionar, por ejemplo, la piel de un paciente. También tendrá aplicaciones en campos biomecánicos y en estudios ergonómicos. Las aplicaciones futuras de este sistema son tan amplias como la inspección del fondo de ojo o la observación del cerebro quirúrgicamente.
Asimismo, el sistema de visión real de los colores en ausencia de luz, además de todas las aplicaciones y usos médicos descritos anteriormente, es aplicable a todas las aplicaciones y usos industriales, científicos, de seguridad, y de la industria de defensa, tanto en lo que se refiere al uso de endoscopios como de cualquier cámara fotográfica, de cine o de vídeo, cualquier aparato cuyo objetivo sea la visión nocturna, la visión en los fondos de los mares o la astronomía.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de visión real de superficies en ausencia de luz que utiliza una cámara digital CCD y un monitor de televisión caracterizado por no utilizar fuente alguna de luz para la iluminación de la superficie, y por incluir un circuito de tratamiento de señal de imagen a la salida de la cámara, que amplifica la señal de imagen captada por la cámara, y un monitor de 1800 líneas para la visualización de la imagen de captada.
2. Sistema de visión real de superficies en ausencia de luz según reivindicación 1 caracterizado por incluir un circuito de corrección manual de parámetros de imagen a la entrada del monitor.
3. Sistema de visión real de superficies en ausencia de luz según reivindicación 2 caracterizado por incluir un circuito desviador de señal anterior al circuito corrector de parámetros que permite al usuario optar entre ver en el monitor la señal de imagen que entrega la cámara con o sin corrección de parámetros.
4. Sistema de visión real de superficies en ausencia de luz que utiliza una cámara digital CCD y un monitor de televisión caracterizado porque el sistema utiliza como única fuente de luz una lámpara que emite una radiación de longitud de onda igual o superior a 1100 nm con una intensidad luminosa inferior o igual a 0,0001 lux, e incluye un circuito de tratamiento de señal de imagen a la salida de la cámara, que amplifica la señal de imagen captada por la cámara, y un monitor tiene una resolución horizontal de 1800 líneas.
5. Sistema de visión real de superficies en ausencia de luz según reivindicación 4 caracterizado por incluir un circuito de corrección manual de parámetros de imagen a la entrada del monitor.
6. Sistema de visión real de superficies en ausencia de luz según reivindicación 5 caracterizado por incluir un circuito desviador de señal anterior al circuito corrector de parámetros que permite al usuario optar entre ver en el monitor la señal de imagen que entrega la cámara con o sin corrección de parámetros.
7. Endoscopio de visión real de superficies en ausencia de luz que incluye un sistema óptico u óptica (22) que incluye un ocular (11), una lente ocular (12), una serie de lentes (15, 16) y unos medios de conexión (13) al cable de luz; un sistema de iluminación que incluye unos medios generadores de iluminación de luminosidad regulable (29) y un cable de fibras ópticas (28) para la transmisión de la luz al sistema óptico; y un sistema electrónico de imagen que incluye unos medios de captación de imágenes (23), unos medios de control de los medios de captación de imágenes, unos medios de transmisión de señal, unos medios de visualización de imágenes (27) y unos medios de grabación de imágenes (25), caracterizado porque:
- los medios de conexión (13) al cable de luz, dispuestos en la óptica
(22), disponen de medios de cierre y apertura del paso de luz proveniente de la fuente de luz (29),
- no utiliza fuente alguna de luz para la iluminación de la superficie captada por los medios de captación de imagen (23) y visualizada en los medios de visualización de imagen (27),
- el acoplamiento entre el ocular (11) y los medios de captación de imágenes (23) es rígido,
- los medios de captación de imágenes (23) incluyen una cámara digital CCD y un circuito de tratamiento de señal de imagen a la salida de la cámara, y que amplifica la señal de imagen captada por la misma en ausencia de iluminación,
- los medios de visualización de imágenes (27) incluyen un monitor de 1800 líneas para la visualización de la imagen de captada en ausencia de iluminación.
- la señal generada por los medios de captación de imágenes (23) es entregada a un transmisor radio de alta frecuencia (31) que la envía a un receptor radio de alta frecuencia (32) cuya salida está conectada a los medios de visualización de imágenes (27).
- incluye un circuito de sincronismo, que sincroniza con las frecuencias electromagnéticas y realiza sobre ellas un tratamiento para su posterior visualización en los medios de visualización (27).
8. Endoscopio según reivindicación 7 caracterizado porque la señal que reciben los medios de visualización de imágenes (27) pasa previamente a través de un circuito corrector de parámetros de imagen (35) permitiendo su ajuste por parte del usuario.
9. Endoscopio según reivindicación 8 caracterizado porque la señal de imagen captada por los medios de captación de imágenes (23) es entregada a un circuito desviador de señales (33) que permite al usuario dirigir la señal bien hacia el circuito corrector de parámetros de imagen (35) o bien directamente (35) hacia los medios de visualización de imágenes (27), consiguiéndose de este modo que la imagen se reproduzca sin corrección de sus parámetros obteniéndose la visualización de la colorimetría real de la superficie explorada.
10. Endoscopio de visión real de superficies en ausencia de luz que incluye un sistema óptico u óptica (22) que incluye un ocular (11), una lente ocular (12), una serie de lentes (15, 16) y unos medios de conexión (13) al cable de luz; un sistema de iluminación que incluye unos medios generadores de iluminación de luminosidad regulable (29) y un cable de fibras ópticas (28) para la transmisión de la luz al sistema óptico; y un sistema electrónico de imagen que incluye unos medios de captación de imágenes (23), unos medios de control de los medios de captación de imágenes, unos medios de transmisión de señal, unos medios de visualización de imágenes (27) y unos medios de grabación de imágenes (25), caracterizado porque:
- los medios de iluminación (29) iluminan la superficie explorada con una radiación de longitud de onda no inferior a 1.100 nm con una intensidad luminosa no superior a 0.0001 lux durante el funcionamiento del sistema,
- el acoplamiento entre el ocular ( 11) y los medios de captación de imágenes (23) es rígido,
- los medios de captación de imágenes (23) incluyen una cámara digital CCD y un circuito de tratamiento de señal de imagen a la salida de la cámara, que amplifica la señal de imagen captada por la misma en ausencia de iluminación,
- los medios de visualización de imágenes (27) incluyen un monitor de 1800 líneas para la visualización de la imagen de captada en ausencia de iluminación.
- la señal generada por los medios de captación de imágenes (23) es entregada a un transmisor radio de alta frecuencia (31) que la envía a un receptor radio de alta frecuencia (32) cuya salida está conectada a los medios de visualización de imágenes (27),
- incluye un circuito de sincronismo, que sincroniza con las frecuencias electromagnéticas y realiza sobre ellas un tratamiento para su posterior visualización en los medios de visualización (27) .
11. Endoscopio según reivindicación 10 caracterizado porque la señal que reciben los medios de visualización de imágenes (27) pasa previamente a través de un circuito corrector de parámetros de imagen (35) permitiendo su ajuste por parte del usuario.
12. Endoscopio según reivindicación 10 caracterizado porque la señal de imagen captada por los medios de captación de imágenes (23) es entregada a un circuito desviador de señales (33) que permite al usuario dirigir la señal bien hacia el circuito corrector de parámetros de imagen (34) o bien directamente (35) hacia los medios de visualización de imágenes (27), consiguiéndose de este modo que la imagen se reproduzca sin corrección de sus parámetros obteniéndose la visualización de la colorimetría real de la superficie explorada.
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