一种超声和内窥镜组合系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月8日提交的申请号为62/933,216的美国临时申请和于2020年6月11日提交的申请号为pct/ib2020/000470的pct申请的优先权，该申请通过引用并入本文。

本专利说明书总体上涉及一种用于组织和器官检查的医疗装置。更具体地，一些实施例涉及一种用于检查内部器官和其它内部身体结构的超声和内窥镜组合系统。

背景技术：

超声波是一种频率高于人类可听到的频率(>20,000hz)的声波。超声图像，也称为声波图，是通过使用探头将超声波脉冲发送到组织中而制成的。超声波脉冲从具有不同反射特性的组织中回声，并且被记录和显示为图像。通常医学超声用于创建内部器官以及诸如肌腱、肌肉、关节和血管的其它身体结构的图像。尽管医学超声通常使用被设计为在外部使用的换能器，例如在妇科超声检查中通过下腹壁使用，但有时超声换能器被配置为插入内部器官或其它结构内。一个这样的例子是用于子宫成像的宫腔声学造影(sonohysterogram)术。该手术包括将液体和超声探头插入子宫，并可以提供子宫结构的声学图像。尽管可以在宫腔声学造影术之前进行内窥镜术，以获得子宫壁的直接视觉图像，但是通常在插入超声探头期间，会“盲目地”或者在没有任何实时视觉辅助的情况下执行宫腔声学造影术。

技术实现要素：

本发明根据一些实施例，一种集成式视觉和超声装置，包括：符合人体工程学的手柄，用于手抓握并具有近端部分和远端部分；套管，从所述手柄的远端部分向远端延伸，并具有沿纵向轴线延伸的远端部分；面向远端的摄像机，固定在所述套管的远端部分，并具有包含选定立体角的摄像机视野范围(fov)和相对于所述轴线成角度的摄像机视野方向(dov)；超声探头，定位在所述套管的远端部分以用于相对于所述套管的远端部分绕所述轴线旋转和相对于所述轴线倾斜；探头转向机构，安装在所述手柄的近端端部并与所述超声探头可操作地联接，以使所述超声探头在选定的角度范围内相对于所述轴线选择性地倾斜；以及探头旋转机构，安装在所述手柄的近端端部并与所述超声探头可操作地联接，以使所述超声探头相对于所述套管绕所述轴线选择性地旋转。

根据一些实施例，视觉和超声集成装置可以进一步包括以下特征中的一个或多个：套管可以包括至少一个内腔，并且可以进一步包括连接探头转向机构和超声探头的轴，其中所述轴可移除地容纳在所述内腔中；位于所述轴中的皮带，该皮带可以联接到所述探头旋转机构并由所述探头旋转机构驱动，以及可以固定到所述超声探头并由所述皮带驱动的齿轮，以使超声探头绕所述轴线选择性地旋转；探头旋转机构可以被配置为使超声探头旋转至少180度；超声探头可以固定到绕横向于所述纵向轴线的枢转轴线旋转的旋转板上，以及位于所述轴内的杆，该杆可以将所述探头转向机构联接到所述旋转板上并响应转向机构的旋转以使旋转板枢转并且因此使超声探头相对于所述纵向轴线旋转；所述转向机构配置为使所述超声探头相对于所述纵向轴线沿两个相反的方向倾斜一个角度，在所述方向中至少一个方向上该角度高达180度；所述转向机构可以被配置为使所述超声探头相对于所述纵向轴线沿所述两个相反的方向倾斜不同的角度范围；所述手柄可以包括(i)多次使用部分和其中的联接到所述摄像机和所述超声探头的图像处理电子器件，以及(ii)一次性使用部分，可拆卸地固定到多次使用部分并容纳所述旋转机构和转向机构；所述套管在插入患者的膀胱或输尿管时可以灵活弯曲；超声图像处理器可以与所述超声探头可操作地联接，并且超声图像显示器可以被配置为显示由所述超声探头提供并且由所述超声处理器处理的超声图像，以及摄像机图像处理器和摄像机图像显示器可以被配置为显示由所述摄像机提供并由所述摄像机图像处理器处理的图像；所述超声图像显示器和摄像机图像显示器可以被配置为在单个屏幕上同时显示所述超声和摄像机图像；可以通过将超声探头插入穿过套管内形成的工作通道来集成超声和视觉方面；所述套管配置为至少一部分具有硬度属性，该硬度属性从刚性、半刚性和柔性组成的组中选择；dov可以在0到30度的范围内；套管旋转机构可以定位在手柄的近端部分处并且与套管可操作地联接，以使套管选择性地旋转并且因此使摄像机相对于手柄绕所述轴线旋转；所述探头旋转机构可以是探头旋转轮，旋转传感器可以与探头旋转机构可操作地联接并且被配置成提供指示超声探头绕所述轴线旋转的电信号；处理系统可以被配置为处理来自所述超声探头的超声图像，并部分地基于来自所述旋转传感器的所述电信号从其自动生成三维超声图像；所述探头转向机构可以是探头转向轮。

根据一些实施例，一种医疗装置包括：细长的轴，具有沿纵向轴线延伸的远端部分和近端部分，其中所述轴的形状和尺寸设计成插入配置为插入患者体内的内窥镜套管的工作通道或鞘管中；超声探头，位于所述轴的远端部分，并且配置为从所述鞘管或套管的远端端部突出并提供超声图像；壳体，固定到所述轴的近端部分；探头旋转机构，安装在所述壳体上或所述壳体中，并与所述轴可操作地联接，以使所述轴旋转并且因此使所述超声探头在选定的旋转角度范围内绕所述轴线旋转；以及探头转向机构，安装在所述壳体上或所述壳体中，并与所述超声探头可操作地联接，以使所述超声探头在选定的倾斜角度范围内相对于所述轴线倾斜。

该医疗装置可以进一步包括以下特征中的一个或多个：旋转传感器，与探头旋转机构可操作地联接并且被配置为提供指示超声探头绕所述轴线旋转的电信号；以及所述轴的形状和尺寸可以设计成可插入到在远端具有摄像机的内窥镜的工作通道中，其中超声探头被配置为当轴插入到所述工作通道中时从所述摄像机向远端突出。

根据一些实施例，一种方法包括：提供集成式摄像机和超声成像装置，包括细长的套管，所述套管具有沿纵向轴线延伸的远端部分；将所述套管插入对象中；操作安装在所述套管的远端部分的摄像机，以提供利用相对于所述轴线成角度的所述摄像机的视野方向拍摄的所述对象内部的摄像机图像；操作也安装在所述套管的远端部分并从所述摄像机向远端突出的超声探头，以提供所述对象内部的超声图像；在对所述成像装置的近端部分施加的手动控制下，使所述套管和所述摄像机绕所述轴线选择性地旋转通过选定的旋转角度，以从不同方向观察所述对象的内部；在对所述成像装置的近端部分施加的手动控制下，使超声探头绕所述轴线选择性地旋转，并使所述超声探头相对于所述轴线选择性地倾斜，以获取大于180度的立体角中从不同方向拍摄的所述对象的选定部分的超声图像；其中操作摄像机包括将所述超声探头的至少部分图像包括在由所述摄像机提供的至少一些图像中；处理所述摄像机和所述超声图像；并且显示生成的处理后的摄像机和超声图像。

根据一些实施例，该方法可以进一步包括以下中的一个或多个：感测超声探头的旋转并根据感测到的超声探头的旋转来控制超声图像的显示；提供被配置为手抓握的手柄，其中，所述套管固定到所述手柄；提供所述手柄包括：提供包括一次性使用手柄部分和多次使用手柄部分的手柄，所述装置固定到一次性使用手柄部分，多次使用手柄部分可拆卸地固定于所述一次性使用部分并且包括用于处理来自所述超声探头的所述超声图像的电子器件；在将套管保持插入到对象中的同时从套管选择性地撤出超声探头，并将手术器械插入由撤出的超声探头所空出的套管内腔中；选择性弯曲套管；在通过使摄像机和超声集成成像装置旋转的手动控制下使套管旋转；在通过使与套管可操作地联接的套管旋转机构旋转的手动控制下来使套管选择性地旋转，从而使套管并且因此使摄像机旋转；以及对对象执行手术。

附图说明

所附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖性特征。通过参照下面详细描述将更好地理解本发明的特征和优点，下面详细描述阐述了利用本发明原理的示例性实施例和附图，其中：

图1a至图1c是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的示例的示意图；

图2a、图2b、图2c和图2d是根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的手持部分的右视图、左视图、俯视图和正视图；

图3a和图3b是根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的手持部分的远端的立体图和俯视图；

图4a和图4b是根据一些实施例的形成超声和内窥镜组合系统(cues)的一部分的套管的局部立体图；

图5a、图5b和图5c是示出根据一些实施例的用于形成超声和内窥镜组合系统(cues)的一部分的超声探头的倾斜转向摇摆和旋转的机构的进一步细节的立体图；

图6a是根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的远端末端的进一步细节的立体图；

图6b是根据一些实施例的示出套管的末端部分是柔性和可倾斜转向的图；

图6c是示出套管的末端具有固定转向角度的图；

图7是根据一些实施例的形成超声和内窥镜组合系统(cues)的一部分的柔性手持部分的立体图；

图8a和8b是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的可拆卸的手持部分的进一步细节的示图；

图9a至图9c是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合探头的远端末端和套管的进一步细节的示图；

图10a至图10c是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合探头的远端末端和套管的进一步细节的示图；以及

图11a和11b是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的进一步示例的示意图。

具体实施方式

下文提供了优选实施例的示例的详细描述。尽管描述了几个实施例，但是应理解，本专利说明书中描述的新主题不限于本文描述的任何一个实施例或实施例的组合，而是包括许多替代、修改和等同形式。另外，尽管在下面的描述中阐述了许多具体细节以便提供透彻理解，但是可以在没有一些货全部这些细节的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，没有详细描述现有技术中已知的某些技术材料，以避免不必要地模糊本文所述的新主题。应该清楚的是，本文描述的一个或几个具体实施方式的各个特征可以与描述的其它实施方式的特征或其它特征结合使用。此外，各个附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。

如本文所使用的，处理器包括一个或多个处理器，例如单个处理器或分布式处理系统的多个处理器。如本文所述的控制器或处理器通常包括用于存储指令以实现过程的步骤的有形介质，并且处理器可以包括，例如，一个或多个中央处理单元、可编程阵列逻辑、门阵列逻辑或现场可编程门阵列。

如本文中所使用的，术语“远端”和“近端”是指从设备参考的位置，并且可以与解剖学参考相反。例如，探头的远端位置可以对应于患者的细长构件的近端位置，并且探头的近端位置可以对应于患者的细长构件的远端位置。

尽管一些示例性实施例针对膀胱镜和/或宫腔镜，但是本领域技术人员将理解，这并不旨在进行限制，并且本文所述的设备可以用于其它治疗或诊断术以及其它患者身体的解剖学区域。

根据各种实施例，一种设备包括用于直接插入人体腔的探测部分。探测部分接近要检查的组织和/或区域。如本文中所使用的，探头涵盖了插入诸如患者的对象中的物体。

根据一些实施例，描述了一种内窥镜超声宫腔造影和膀胱造影系统(euhcs)。根据一些实施例，该系统可以更一般地描述为超声和内窥镜组合系统(cues)。euhcs和cues是允许医生获取子宫、膀胱或其它器官内部的视频图像和器官信息的医疗设备。根据一些实施例，内窥镜图像和超声图像同时在监视器或两个单独的监视器上实时显示，从而使医生能够看到器官的表面和内部组织，并可以以电子方式传输到其它设备，例如可以位于远程位置的工作站和/或pacs(picturearchivingandcommunicationsystems，图片存档和通信系统)。

在妇科临床应用的情况下，根据一些实施例，euhcs的应用包括：(1)子宫内膜癌的早期诊断；(2)根据癌浸润子宫肌层的深度、面积和范围提供子宫内膜癌分期信息；(3)监测宫腔镜手术以提高手术安全性、准确性及成功率；(4)检测、诊断和确定卵巢癌和/或输卵管癌的分期，检测和诊断输卵管堵塞。

在提供子宫的超声和内窥镜组合图像的情况下，本专利说明书的装置和方法可以说明子宫的形状。宫颈管和部分宫腔呈圆柱形。上子宫底的下表面相对于宫颈管和下宫腔呈水平方向。根据一些实施例，宫腔镜和超声探头被配置为在垂直和水平方向上成像，因此可以获得子宫底平面的超声图像。

类似地，当提供膀胱的超声和内窥镜组合图像时，可以说明膀胱的形状。膀胱呈球形。根据一些实施例，柔性膀胱镜和超声导管探头可用于使整个膀胱或其至少期望部分成像。

图1a至图1c是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的示例的示意图。在图1a中，系统100包括通过电缆134、136以及处理单元180、182和184互相连接的手持部分110和塔式系统(towersystem)112。根据一些实施例，手持部分110被配置为一次性使用单元，并且在一次性使用后可丢弃。根据一些其它实施例，手持部分110被配置为分成上部一次性使用部分120和下部多次使用手柄部分130。在这种情况下，一次性使用部分120从手柄部分130可拆卸，例如沿着虚线132，使得手柄部分130被配置为可多次使用。根据一些实施例，可以制作不同类型形式的一次性使用部分相同的多次使用部分配合。在图1所示的例子中，示出了在无菌包装或小袋121、122和123中的三种形式的一次性使用部分。在小袋121中，提供完整的手持部分110。在小袋123中，提供可分离的上部一次性使用部分，以与在小袋121中运输的相同的多次使用部分或类似的多次使用部分配合，在小袋124中，提供柔性的套管形式。如下文将进一步详细描述的，所有装置可以包括位于远端末端摄像机模块、led照明和超声换能器模块以及用于输送流体的一个或多个内腔。塔式系统112包括安装在带轮底座142上的支柱140。塔式系统112包括两个显示器150和152、键盘160、鼠标162和处理系统170。处理系统170可以在功能上包括超声图像处理单元182、内窥镜光学图像处理单元180(在附图中标记为宫腔镜单元)和执行图像显示和管理处理的图形单元184。根据一些实施例，显示器150被配置为显示来自位于在单元110的远端末端的超声换能器模块的超声图像154，并且显示器152被配置为显示来自位于单元110的远端末端的摄像机模块的实时直接视觉图像。根据一些实施例，显示监视器150和152可以是触敏的，以接收用户输入以及高分辨率。根据一些实施例，每个显示器150和152被配置为显示1280x720、1920x1080、2048x1080、2560x1440、3840x2160或更高的像素分辨率的高清图形。根据一些实施例，摄像机图像显示器152以人体腔的内部的解剖学方向以及摄像机末端的解剖学相对位置来显示实时视频图像156。显示器152上显示的超声图像154是在相对于摄像机的已知位置处由超声换能器生成的。根据一些实施例，超声图像和摄像机图像可以与人体腔(例如图1中所示的子宫102)内的位置和方向精确相关。解剖学超声154和摄像机图像156的并排显示允许医生同时看到由摄像机图像实时引导的超声图像。根据一些实施例，单元110的远端末端上的摄像机模块被配置和安装成使得超声探头252的至少一部分作为超声探头部分158而在摄像机图像156中对于操作者可见。在实时摄像机图像156上提供超声波探头部分158可以提供关于超声探头252的当前方向和位置的有价值信息并反馈给操作者。

根据一些实施例，处理系统170包括超声图像处理单元180、内窥镜图像处理/宫腔镜单元182以及图像显示和管理系统/图形单元184。手持单元110分别通过电缆134和136连接到超声处理单元182和宫腔镜单元180。处理系统170还可以包括合适的个人计算机或工作站，该计算机或工作站包括：一个或多个处理单元174；诸如cd和/或dvd驱动器的输入/输出装置；诸如ram、prom、eprom和磁性类型存储介质的内部存储装置，诸如用于存储医学图像和相关数据库以及其它信息的一个或多个硬盘172；以及适合于为显示器150和152上显示的图形供电的图形处理器。根据一些实施例，塔式系统112由医疗级电源(未图示)供电。根据一些实施例，流体控制系统186经由流体管线132附接到手持部分110。在一些情况下，存在两条流体管线，使得能够控制流入和流出流体。

根据一些实施例，图1b示出了类似于图1a的具有不同的显示配置的系统。如图1b所示，可以使用单个显示器150来替代两个显示器。内窥镜图像156和超声图像154由图形单元184组合。如图所示，内窥镜图像156和超声图像154在高分辨率的单个监视器150上同时并排显示。在某些情况下，该显示配置可以在诊断和手术过程中为医生提供更好的视觉效果。

图1c示出了根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的另一示例。在该示例中，cues系统100包括手持部分110，该手持部分110附接到两个单独的塔式系统116和118。每个系统116和118可以与图1a和图1b所示的塔式系统112相同或相似。然而，在图1c所示的情况下，超声图像154显示在塔式系统116的监视器150上，而内窥镜图像156显示在塔式系统118的监视器152上。两个塔式系统116和118被定位成使得监视器150和152并排放置，从而使医生可以同时看到两个图像。在这种情况下需要注意，宫腔镜单元180可以包括在塔式系统118中，并且超声处理单元182可以包括在塔式系统116中。

图2a、图2b、图2c和图2d是根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的手持部分的右视图、左视图、俯视图和正视图。手持部分110包括套管240和远端末端250。根据一些实施例，套管240可以是刚性的、柔性的(如图7中的套管740)或半刚性的。在半刚性的情况下，套管240可以由可稍微弯曲的材料制成，使得操作者可以通过手动推或拉套管轴来使套管稍微偏转例如偏转5-20度。远端末端包括可以旋转和“转向”的超声探头252。特别地，超声探头252被配置为如虚线箭头256所示绕中心纵向轴线254旋转，并且如虚线箭头258所示转向以使超声探头252相对于轴线254成角度。在一些实施例中，都在套管240的近端端部260处控制探头252的旋转和转向。根据一些实施例，在近端端部260，通过转动轮262来控制探头252的转向，并且通过转动轮264来控制探头252的旋转。根据一些实施例，可以使用除轮之外的机构来控制探头252的旋转。这样的机构包括但不限于杠杆、滑块、杆和轨迹球。

根据一些实施例，超声探头252包括由诸如pzt的传统压电材料或由半导体材料制成的超声换能器。换能器的尺寸可以是2-4毫米宽和10-20毫米长。探头252中的换能器可包括多达128个(或更多个)元件。参见例如图6a中的超声换能器阵列610。根据一些实施例，超声换能器阵列可以被配置为线性或相控阵列，或者具有从5mhz到10mhz的频率以用于覆盖整个子宫和膀胱的一般成像；以及10mhz至30mhz以用于子宫内膜和膀胱浅层图像的单元件或线性换能器。根据一些实施例，当在探头252中的阵列中使用较少的换能器元件时，例如64个或更少的元件，每个换能器元件可以具有自己的电缆。电缆可以捆扎在一起并连接到超声处理单元(例如图1a所示的单元182)。根据一些实施例，超声处理单元182可以被集成到处理系统170(图1所示)中并形成处理系统170的一部分，并且在一些其它实施例中，超声处理单元182的部分或全部可以与处理系统170分离。根据一些实施例，在手柄130被配置为一次性使用部分的一部分的情况下，如图2a所示，手柄130可包括紧凑型超声处理单元272。与手柄被配置为非一次性使用的情况相比，例如图8a中所示的手柄830，手柄130中的紧凑型超声处理单元272可以以较低的成本制造，并且执行较少功能。根据一些实施例，为了减少从探头252延伸的电缆的数量，可以在探头252中包括asic。asic可以包括高压开关和控制电路，以驱动各个换能器元件并将回波信号路由至处理单元252。在这种情况下，然后可以使用数量减少的同轴电缆在探头252和超声处理单元182之间进行超声传输并接收信号、控制信号以及电功率。在图6a中，超声探头252也可以设计为或者类似于传统超声导管，诸如心内超声心动图导管(ice)和血管内超声导管(ivus)。超声换能器可以是相控阵列、线性阵列和单个元件，具有从5mhz到30mhz的发射器频率。换能器安装在刚性或柔性驱动轴的末端部分。驱动轴可以旋转360度，并可以手动或通过电机控制电子器件和机械单元向前或向后移动。探头旋转和向前运动获取3d体积图像，因此，可以显示实时3d腔内图像。当探头驱动轴与腔体表面平行定位时，腔体表面超声信号可以以b模式格式和全景格式获取并显示。

如图6b所示，套管620具有两个部分。套管末端部分630是长度小于5cm的柔性管。套管的另一部分是刚性管640。柔性管可以使用医用级聚氨酯弹性体材料制成。柔性末端部分630可被转向+/-90度。柔性管的横截面与图6a所示相同。在另一种设计中，套管650可具有固定角度。固定角度可以为5度至30度。固定角度末端部分在图6c中示出。可转向的套管末端部分允许柔性超声头和电缆组件，柔性驱动轴和柔性外科手术工具穿过套管工作通道。柔性套管末端部分可被实现为图9b所示的单个工作通道套管，横截面在图9c中示出。使用柔性转向或固定角度的套管末端部分，换能器表面和腔表面可以在平行位置对齐，从而可以获取腔表面超声图像。

再次参照图2a至图2d，套管240可以是长的、薄的并且刚性的或半刚性的。根据一些实施例，套管240垂直于其主要纵向轴线的横截面可以是基本圆形。应当注意，横截面可以具有任何合适的形状，例如椭圆形。套管的直径可以根据内窥镜的种类而不同，例如从3mm至最大15mm。套管可以包括工作通道(在图2d中示出工作通道远端端口280)。可以从近端端部260的后端上的端口(未示出)进入工作通道。套管240可以包括与各种流体端口流体连通的一个或多个流体通道。套管240可包括流入和流出共享的一个通道。可选地，套管可以包括具有分开的流入和流出的两个或更多个通道。根据一些实施例，套管240还包括与工作通道流体隔离的一个或多个流体腔。流体腔可以通向分别设置在套管240的远端端部的左侧和右侧的流体端口246和244。流体腔可以与手柄130底部的流体端口230和232流体连通。根据一些实施例，右侧流体端口230连接至右侧流体端口244，并且左侧流体端口232连接至左侧流体端口246。套管240还被配置为容纳多个电导体，该电导体用于向远端末端250处的摄像机、照明模块270和超声探头252提供电源、控制信号并从摄像机、照明模块270和超声探头252接收视频/图像数据。在某些情况下，导体可以绝缘置于套管240内的单独内腔内，在另一些情况下，一些或全部导体可置于用于其它目的的内腔内(例如流体和/或装置/工具通道)，在另一些情况下，导体可以放在套管240外壁，利用热缩管包裹导体并将其固定在套管240外壁上。(未在图中示出)。根据一些实施例，一根或多根光纤可以穿过套管240以用于向远端末端250进行数据传输和/或供应照明光。套管240还可以包括用于一个或多个杆或棒的一个或多个独立内腔，一个或多个杆或棒用于控制超声探头252的旋转和/或转向。图9a至图9c和10a至图10c示出了可能的套管设计的进一步细节。手柄部分130包括主体，主体的尺寸和形状允许操作者的手进行牢固地且符合人体工程学地抓握。手柄部分130还包括一个或多个按钮212，一个或多个按钮212可以被配置为允许在使用期间执行常规任务。例如，可以对按钮212进行编程以控制(远端末端250处的led的)led照明度，捕获静止图像和/或开始和停止记录视频图像，以及捕获和/或开始和停止记录超声数据和/或超声图像。根据一些实施例，还可以如图所示提供上壳体242。

根据一些实施例，在套管240的远端末端处的摄像机和照明模块270包括具有大约80度到120度视野范围的摄像机模块。根据一些实施例，摄像机模块可以安装成使得其视野方向(dov)相对于套管240的主纵向轴线成倾斜角。根据一些实施例，该倾斜角在0度至30度之间。诸如棱镜的光学部件也可以用于提供该倾斜角。在共同在审的美国专利申请系列no.16/268,819可以找到用于改变摄像机模块的视野方向的技术的进一步细节，其通过引用并入本文。

根据一些实施例，套管240连接到位于上壳体242的近端端部附近的旋转轮290。通过如虚线箭头292所示转动套管旋转轮290，套管240以及摄像机和照明模块270也可以如虚线箭头294所示旋转。根据一些实施例，套管240可以被配置为旋转180度(或更多)，使得摄像机和照明模块270可以在子宫、膀胱和其它器官腔中提供至少180度的视野角度。

根据一些实施例，手柄部分130包含一组电子器件274，其过滤并传输原始图像数据到宫腔镜图像处理单元180，该宫腔镜图像处理单元180可以是处理系统170的一部分(图1所示)。根据一些实施例，旋转传感器276包括在轮264上，并且被配置为测量或检测超声探头252的旋转位置。旋转传感器276数据由超声处理单元182(图1所示)使用，以构建三维超声图像。

图3a和3b是根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的手持部分的远端端部的立体图和俯视图。在图3a中，摄像机和照明模块270被示出为包括摄像机模块320以及两个led330和332。在图3b中，虚线轮廓312和314示出了超声探头252的转向范围。实线轮廓示出在垂直或“中间”位置310的探头252。在所示的示例中，探头252围绕毂312枢转，并可以沿任一方向大约90度定位，如图所示。根据一些实施例，可以通过使流体流入和/或流出工作通道远端端口280和/或侧流体端口246和244来提供流体冲洗。在一种情况下，工作通道远端端口280用于“流入”或使流体流入到关注器官/组织中，而侧流体端口246和244用于“流出”或接收从关注器官/组织流出的流体。在这种情况下，手柄130底部的流体端口230和232中的一个可以用于流入，而另一个可以用于流出。

图4a和4b是根据一些实施例的形成超声和内窥镜组合系统(cues)的一部分的超声探头的局部立体图。示出了超声探头组件410，超声探头组件410被配置为用于穿过内窥镜套管的通道展开。图4a示出了超声探头252的转向控制的进一步细节。如虚线箭头462所示的近端260处的轮262的旋转控制如虚线箭头452、虚线轮廓412和414所示的探头252的左右转向。根据一些实施例，可以使用除轮以外的机构来控制探头252的转向。这样的机构包括但不限于杠杆、滑块、杆和轨迹球。还示出轴440，轴440使组件410的长度从探头252延伸到近端端部260。图4b示出超声探针头252如箭头454所示绕轴线254的旋转控制的进一步细节。探头252的旋转通过如箭头464所示旋转轮264来控制。根据一些实施例，图4a和图4b中所示的整个超声组件410可以被配置为在常规内窥镜系统的工作通道中使用，以向内窥镜系统提供超声功能，从而形成超声和内窥镜组合系统(cues)。在这种情况下，在组件410的近端端部260处设置电缆连接器(未示出)。电缆连接器用于向超声探头提供电力、控制以及向和从超声探头252传输和接收超声信号和/或数据。

图5a、图5b和图5c是根据一些实施例的用于形成超声和内窥镜组合系统(cues)的一部分的超声探头的转向和旋转的机构的进一步细节的立体图。图5a示出了超声探头252转向的进一步细节。转向运动由虚线箭头552示出。根据一些实施例，通过如箭头518所示的推杆520的轴向平移来控制转向。向前或向后移动杆520推动或拉动旋转板550，该旋转板550在毂(未示出)上绕轴线512枢转。根据一些实施例，旋转板550被配置成提供至少120度的运动范围。在一些实施例中，转向系统可以被配置为在任一方向上提供等量的转向范围，但是在其它实施例中，转向范围不相等，在一个方向上提供更大的转向/探头偏转。注意，通过提供探头252的旋转和/或整个套管轴240的旋转，探头252中的超声换能器阵列610(如图6a所示)可以在相对广范围内相对于关注组织定位，从而增强清晰、有用的超声成像能力。

图5b示出了超声探头252的旋转的进一步细节。通过如箭头574所示移动皮带570来控制绕轴线254的旋转运动。皮带570使齿轮件540绕轴线542旋转。齿轮件540具有锥齿轮，锥齿轮与探头252的近端端部上的锥齿轮啮合。图5b中还可见转向控制推杆520。根据一些实施例，探头252可被被配置成具有绕轴线254的大约360度的旋转运动范围。

图5c示出了远端端部转向和旋转控制轮262和264的操作的进一步细节。转向控制轮262如箭头536所示旋转。轮262经由杆连接到锥齿轮，该锥齿轮与如箭头536所示旋转的轮566上的锥齿轮啮合。轮566具有与形成在转向控制推杆520上的蜗轮啮合的另一齿轮面。施加的杆520的轴向运动由箭头526表示。图5c也示出旋转控制轮264如箭头564所示旋转。轮264使与另一个锥齿轮啮合的锥齿轮旋转，另一个锥齿轮又使皮带570如箭头572所示运动。还示出了旋转传感器276。如图所示，旋转传感器276可以连接到轮264的毂，或者可以定位在旋转轮264的内部。旋转传感器276可以是光学编码器或诸如电位计的另一种仪表。旋转传感器276提供获取超声数据帧的超声换能器的位置。位置信息附加到将用于构建3d超声图像的超声数据帧上。旋转位置信息也可以被发送到超声处理单元182。根据一些实施例，位置信息可以用于触发超声定时控制单元以开始传输超声波和接收超声数据。使用从传感器276感测的旋转位置，可以将两帧超声图像的距离精确地控制为约0.1mm的空间分辨率。

图6a是根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的远端末端的进一步细节的立体图。远端末端250包括摄像机和照明模块270、工作通道远端端口280和超声探头252。根据一些实施例，工作通道具有约0.5mm到3.5mm的内径，使得可以在其中布置标准手术装置以进行各种手术过程。这种装置的示例包括：活检针、注射针、镊子、管、刀、勒除器(snare)、探针、凝结器装置、刷子、激光装置、微波装置(例如用于消融)和光动力工具。摄像机和照明模块270包括摄像机模块320以及两个led330和332。根据一些实施例，摄像机模块320可以包括例如来自豪威科技有限公司(omnivisiontechnologies，inc.)的型号ovm6946的cmos图像传感器。根据一些实施例，摄像机模块320为约1.05毫米x1.05毫米，具有约400x400像素的分辨率，并具有约120度的视野范围，并且可以每秒30帧的速度捕获视频。

图7是根据一些实施例的形成超声和内窥镜组合系统(cues)的一部分的柔性手持部分的立体图。柔性手持部分710被配置为连接到塔式系统，例如通过电缆134和136连接到塔式系统112，如图1所示。再次参照图7，套管740具有提供套管740沿多个方向转向或弯曲的柔性电缆。根据一些实施例，例如如图3b和图5a-图5c所示，可以设置旋转和转向机械控制。手持部分710包括近端手柄部分734，该近端手柄部分734被配置为用于手的符合人体工程学的抓握。根据一些实施例，柔性手持部分710包括远端末端750，远端末端750包括摄像机和照明模块770、超声探头752以及工作通道远端端口780。这些部件可以与本文中在其它地方描述和示出的摄像机和照明模块270、超声探头252和工作通道远端端口280相似或相同。在手持部分710被集成具有机械旋转和转向控制的情况下，超声探头752不需要包括自旋转能力。根据一些实施例，当与本文中在其它地方示出和描述的探头252相比时，超声探头752被配置为减小运动的转向和/或旋转范围。根据一些实施例，两个近端流体端口730和732被配置为提供流体流入和流体流出，并且类似于图2a-图2d所示的流体端口230和232。

根据一些实施例，诸如图7中所示的柔性cues与刚性cues相比可以更适合男性泌尿患者。例如，当使用柔性cues时，对男性患者而言，可以更容易进入膀胱中的位置并且减轻痛苦。根据一些实施例，柔性cues可用于更好地进入输尿管并进行肾脏的超声扫描。柔性cues还可以更适合于到达并获取刚性宫腔镜不能容易进入的子宫内某些位置的超声图像。

图8a和8b是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的可分离手持部分的进一步细节的示图。在这种情况下，手持部分810具有与本文中在其它地方示出和描述的手持部分110相似和/或相同的许多组件。在这种情况下，手持部分810被配置为可分为上部一次性使用部分840和下部多次使用部分830。两个部分830和840能够通过手动操作而不需要工具地彼此配合和解除配合。具体地，手柄部分830包括插座860，该插座的尺寸设置成与从一次性使用部分840突出的凸形配合部分861联接。安装和拆卸的动作由虚线箭头866示出。从配合部分861突出电连接器862和864。根据一些实施例，手柄部分830可以容纳或包括被配置为处理图像数据、生成控制信号、提供电力或建立与其它外部装置通信的组件。在某些情况下，通信可以是无线或有线通信。例如，无线通信可以包括wi-fi、无线电通信、蓝牙、ir通信或其它类型的直接通信。在一些实施例中，手柄部分可以容纳传感器组件，以测量套管和手柄部分之间的相对位置。在其它实施例中，传感器组件可以测量手柄相对于其环境的相对位置或方向。这种传感器组件的示例在下面进一步描述。图8b示出了以无菌包装或小袋123方式提供的一次性次使用部分840。由于手柄830的下部被配置为多次使用(而不是一次性使用，例如图2a-2d所示的手柄130)，根据一些实施例，其中可以包含更大的处理能力。例如，电子单元872可以包括在下部手柄部分830中，以提供超声处理单元182(图1所示)的一些或全部功能。

现在将提供超声和内窥镜组合系统(cues)的操作的进一步细节。在刚性内窥镜和超声探头的情况下，例如本文示出和描述的手持部分110和810，可以使用以下顺序：(1)在来自在内窥镜末端的摄像机模块320(如图3a和图6a所示)的实时视频图像的引导下，将内窥镜插入子宫或膀胱。(2)为了进行子宫宫颈管成像，将超声探头沿其垂直位置(如图3b中的位置310)定位。操纵旋转控制轮264以使超声探头252绕轴线254旋转(如图5b所示)。由此获取宫颈壁和/或子宫壁的垂直截面部分的超声图像。(3)将远端末端250移动到子宫或膀胱腔内。操纵转向控制轮262以将探头252调整到期望角度，然后操纵旋转控制轮264以使超声探头252绕轴线254旋转(如图5b所示)，从而获取上子宫或上膀胱壁的超声图像。

在柔性内窥镜和超声探头的情况下，诸如图7所示的手持部分710，可以使用以下顺序。(1)将柔性套管740的远端末端750插入子宫或膀胱腔中。在插入期间，超声探头752可以处于缩回位置，在缩回位置，探头752的远端末端从套管740的远端向近端凹入。(2)使用来自摄像机模块的实时视频内窥镜图像来发现应当拍摄超声图像的区域。(3)将超声探头向远端推出，使得探头752从远端末端750向远端突出(如图7所示)。(4)使用超声转向控制轮762将探头调整到期望角度，然后操纵超声旋转控制轮764以将超声探头752旋转到期望角度，从而获取合适的超声图像。

图9a至图9c是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合探头的远端末端和套管的进一步细节的示图。图9a是示出包括上腔或通道910和下腔或通道920的套管240的示意性截面图。图9b是远端末端250的立体图，示出在下通道920中展开的超声探头组件410。注意图9a至图9c所示的示例中，超声探头组件410被配置有单个工作通道(通道920)的套管240中展开。在某些情况下，套管240可包括多个工作通道，如图10a至图10c所示。图9c示出了具有单个工作通道的套管240的截面。在这种情况下，套管240具有容纳四个分离的通道的外壁900。上通道910用于往返摄像机模块320、led330和332的电缆以及可能的其它电缆和/或光纤电缆。两个侧通道930和932用于流出液体(即将液体从患者的器官或腔体流出到装置中)。侧通道930和932可分别流体连接到侧流体端口244(如图2a和3b所示)和246。下通道920被流入液体(即流入器官或腔体的液体)、超声探头410和可能的其它手术工具共享。根据一些实施例，下通道或工作通道920的内径为1mm至4mm的范围。根据一些实施例，如图9a-9c所示，在单个工作通道的情况下，内窥镜套管240的整体外径小于约8mm。在手术中，子宫或膀胱腔通过通道920而充满液体。可以将手术工具插入腔体中以执行手术。在手术期间中，医生可以通过工作通道920撤回手术工具并插入超声探头410，以测量腔壁厚度、手术对象的形状并获取其它信息，从而使医生可以做出决定以完成手术。

图10a-10c是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合探头的远端末端和套管的进一步细节的示图。在所示的情况下，套管240包括两个工作通道。图10a是在套管240包括两个工作通道920和1020的情况下的远端末端250的立体图。在所示的情况下，当工作通道1020为空时，超声探头组件410穿过工作通道920展开。图10b是套管240的截面。如单个工作通道的情况，存在针对用于摄像机模块320、led330和332的电缆以及可能的其它电力和/或光纤电缆的上通道910。类似地，两个侧通道930和932分别用于通过侧流体端口244(如图2a和图3b所示)和246流出液体(即，将液体从患者的器官或腔体流出到装置中)。工作通道920用于超声探头组件410，而单独的工作通道1020可以用于液体流入和手术工具。根据一些实施例，每个工作通道920和1020的直径为1mm至4mm的范围，并且内窥镜套管240的整体外径小于约10mm。在手术中，子宫或膀胱腔通过通道1020而充满液体，而超声探头410通过通道920插入子宫或膀胱腔。在子宫或膀胱腔适当充满液体(例如盐水)之后，手术工具通过通道1020插入子宫或膀胱腔。在手术期间，可以在超声探头移动到手术区域以生成超声图像的时暂时停止使用手术工具。超声图像可以提供关于子宫或膀胱腔壁厚度、手术对象的形状以及用于做出手术决定的其它信息的指导。如果正在执行活检操作，则超声图像可以引导活检工具收集组织样本。

图11a和11b是示出根据一些实施例的超声和内窥镜组合系统(cues)的进一步示例的示意图。在这些示例中，超声探头组件410插入常规可重复使用的刚性、半刚性或柔性宫腔镜、膀胱镜或其它常规内窥镜系统的工作通道中以形成超声和内窥镜组合系统(cues)。超声探头组件410可以与本文在其它地方描述的超声探头组件相似或相同，包括探头252的可控转向和旋转能力。在图11a中，通过穿过刚性宫腔镜1110的工作通道插入超声探头组件410来形成cues系统1100。如图11a和图11b所示，超声探头组件410的轴440插入到套管1120的工作通道内，使得超声探头252从宫腔镜1110的远端末端1150突出。宫腔镜1110包括被配置用于手符合人体工程学抓握的近端手柄部分1130。在图11a中，cues系统1100包括两个塔式系统116和118，塔式系统116和118与图1c中所示的塔式系统相似或相同。在图11a的情况下，宫腔镜1110经由电缆1136附接到内窥镜塔式系统118的宫腔镜单元180。内窥镜塔式系统118包括监视器152，该监视器152被配置为显示宫腔镜图像156，如图所示。图中未示出通往流体控制系统的流体管线。常规宫腔镜1110和塔式系统118可以是常规的、独立的内窥镜系统。超声组件410经由电缆134连接到超声处理单元182，在该情况下，超声处理单元182位于超声塔式系统116中。超声塔式系统116包括监视器150，该监视器150被配置为显示宫腔镜图像154，如图所示。以这种方式，超声探头组件410、电缆134和塔式系统116形成独立的超声单元。通过将塔式系统116和118定位成彼此接近，使得操作者可以同时看到监视器150和152，cues系统1110可以提供如本文在其它地方描述的效果，包括：允许操作者看到器官的表面和内部组织；并提供由摄像机图像实时引导的超声图像，从而增强各种诊断和手术过程的效率。

可以使用本文所述的超声和内窥镜组合系统(cues)进行的手术示例包括但不限于：子宫内膜癌的检测、筛查和/或诊断；基于超声的手术计划；基于超声的治疗计划；手术监测；监测输卵管输通手术，以及子宫表面粗糙度评估。根据一些实施例，本文所述的超声和内窥镜组合系统的(cues)可用于监测妇科和泌尿科手术，例如：子宫壁切除；子宫内膜消融；子宫内膜切除；粘膜下肌瘤切除；壁内肌瘤切除；经壁肌瘤切除；宫颈和/或宫颈管切除；前列腺切除和子宫肌瘤切除。本文所述的超声和内窥镜组合系统(cues)也可以用于进行测量，例如：子宫壁厚度；子宫内膜厚度；息肉大小；前列腺厚度；子宫内测量；尿道厚度。本文所述的超声和内窥镜组合系统(cues)也可用于生成各种器官和身体部位的三维图像，例如：卵巢；输卵管；子宫；前列腺；以及各种肿瘤和/或息肉。

尽管本文描述的治疗计划和治疗方案和量的定义是在泌尿科或妇科诊断或手术的背景下提出，但是本文描述的方法和设备可用于治疗身体的任何组织和任何器官和血管，例如：脑；心脏；肺；肠；眼睛；皮肤；肾脏；肝脏；胰腺；胃；子宫；卵巢；睾丸；膀胱；耳；鼻；口；诸如骨髓、脂肪组织、肌肉、腺和粘膜组织、脊髓和神经组织、软骨的软组织；诸如牙齿、骨骼的坚硬的生物组织等；以及体腔和通道，例如鼻窦、输尿管、结肠、食道、肺通道、血管和喉咙。

本文公开的实施例可以组合多种方式中的一种或多种以向患者提供改进的诊断和治疗。所公开的实施例可以与现有的方法和设备结合以提供改进的治疗，例如与泌尿科或妇科诊断、手术以及其它组织和器官的手术的已知方法相结合。应当理解，如本文所述的任何一个或多个结构和步骤可以与如本文所述的方法和设备的任何一个或多个附加结构和步骤组合，附图和支持文本提供与实施例一致的描述。

尽管已经在本文中示出和描述了本发明的优选实施例，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供的这些实施例仅仅是通过示例的方式。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员目前将想到许多变化、改变和替换。应当理解，本文描述的本发明的实施例的各种替代方案可以用于实施本发明。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围及其等同方案内的方法和结构。