用于照明和成像的双视探头及其使用
【技术领域】
[0001]本发明是用于包括前视和后视照明和成像的新颖双视探头的设计和使用探头的方法。在一些实施方案中，所述探头提供全向后视和多模态能力且可帮助检测隐藏使前视看不见或难以看见的病灶或其它结构。
【背景技术】
[0002]结肠直肠癌是美国第二大癌症死亡原因且结肠镜检查是优选筛查程序，其中每年执行大约1200万个程序。请参阅Peery AF、Dellon ES、Lund J等人，Burden ofgastrointestinal disease in the United States:2012update，Gastroenterology，2012年11月；143(5):第1179页到第1187页。然而，标准结肠镜检查远不完美，因为标准前视内视镜无法使如图1中说明的被结肠的结肠袋皱襞和曲隐藏的息肉可视化，其中(a)前向视图未显示息肉，除非当内视镜尖端急剧弯曲而向后看，这通常不可能，(b)隐藏在皱襞后方的息肉容易被看见。在结肠镜检查期间超过20%的息肉可能被漏检且以上这些中的一些导致意料之外的癌症。
[0003]病灶被漏检，因为其i)隐藏使前视看不见4Pii)因为其具有差的色彩对比度。改善可视化的新方法(诸如广角结肠镜检查、帽辅助结肠镜检查、Aer-0-Scope和第三只眼全景结肠镜(Third Eye Retroscope (TER)))尚未持续改善息肉检测且尚未被临床接受。请参阅例如，Arber N、Grinshpon R、Pfeffer J、Maor L、Bar_Meir S、Rex D, Proof-of-conceptstudy of the Aer-0-ScopeTM omnidirect1nal colonoscopic viewing system in exvivo and in vivo porcine models，Endoscopy，2007 年 5 月；39 (5):第 412 页到第 417 页;Rex DK，Third Eye Retroscope:Rat1nale? Efficacy，Challenges，Rev GastroenterolDisord，2009 年冬；9(1):第 1 页到第 6 页；Waye JD、Heigh R1、Fleischer DE 等人，A retrograde-viewing device improves detect1n of adenomas in the colon:aprospective efficacy evaluat1n (with videos)，Gastrointestinal Endoscopy，2010年5月；71(3):第551页到第556页。存在对一种易用内视镜或内视探头的未满足需要，所述内视镜或内视探头可容易地被并入当前内视镜中以改善病灶检测，抑制更多癌症和延长筛查间隔。还需要在医疗程序(包括腹腔镜手术、机器人手术关节镜检查和体腔(诸如鼻旁窦)的成像)期间提供后向和/或侧向视野。
[0004]用于解决上述问题的现有领域设计因检测器光学器件部分阻挡照明或照明光学器件部分阻挡检测器而遭遇阻挡。请参阅Waye JD、Heigh R1、Fleischer DE等人，A retrograde-viewing device improves detect1n of adenomas in the colon:a prospective efficacy evaluat1n(with videos)， Gastrointestinal Endoscopy，
2010年 3 月；71(3):第 551 页到第 556 页；Wang RCC、Deen MJ、Armstrong D、Fang QY，Development of a catad1ptric endoscope objective with forward and side views，Journal of B1medical Optics，2011 年 6 月；16(6) ；Ma J、Simkulet M、Smith J，C-viewomnidirect1nal endoscope for minimally invasive surgery/diagnostics， SPIEProceedings, 2007 年，6509:65090C ；Ryusuke S、Takarou E、Tom1 Y，Omnidirect1nalvis1n attachment for medical endoscopes，0MNIVIS08，2008 年:第 1 页到第 14 页。
[0005]双视物镜透镜(又称作“物镜”)已被一些研究团体研究。然而，报告的双视物镜无内置照明系统。请参阅 Waye JD、Heigh RK Fleischer DE 等人，A retrograde-viewingdevice improves detect1n of adenomas in the colon:a prospective efficacyevaluat1n(with videos)，Gastrointestinal Endoscopy，2010 年 3 月；71 (3):第 551 页到第 556 页；ffang RCC、Deen MJn Armstrong D、Fang QY, Development of a catad1ptricendoscope objective with forward and side views, Journal of B1medical Optics，
2011年 6 月；16 (6) ；Ma J、Simkulet M、Smith J,C-view omnidirect1nal endoscope forminimally invasive surgery/diagnostics, SPIE Proceedings，2007 年，6509:65090C ;Ryusuke S、 Takarou E、 Tom1 Y， Omnidirect1nal vis1n attachment for medicalendoscopes，0MNIVIS08, 2008年:第1页到第14页。相反地，其只依赖于标准结肠镜的外部照明。因此，倒视被结肠镜本身部分阻挡且结肠镜的前视被后视用后视镜部分阻挡。
[0006]—些内视镜设计使用两个不同监视器，一个用于前视且一个用于后视，这需要医师同时观看两个屏幕且使得医师难以对准和定位图像。请参阅DeMarco DC、OdstrcilE、Lara LF 等人，Impact of experience with a retrograde-viewing device onadenoma detect1n rates and withdrawal times during colonoscopy:the Third EyeRetroscope study group, Gastrointestinal endoscopy，2010 年 3 月；71 (3):第 542 页到第550页。
[0007]双视成像探头还可用于在机器人手术和在经自然腔道内视镜手术(NOTES)中检测在人体的其它部分(诸如鼻窦、十二指肠、消化道、胸腔、)中用只前视仪器无法看见的病灶或其它结构。当前视仪器用于例如检查紧密弯曲中的消化道的一部分时，所述部分的曲率可能导致仪器在管道中快速滑动，从而在只有前视可用时抑制所述部分的内弯曲表面被检查。
[0008]因此需要提供一种可克服上述困难的双视成像探头。
【发明内容】
[0009]本文中描述的发明通过优选地结合360度全向背视场使身体的部分(诸如结肠)在前视以及背视中同时成像而解决上述问题。优选地，这些视图用高对比度成像技术补充以使息肉检测或对结肠直肠癌和其它类型的疾病存在转化影响的其它病灶或结构的检测最大化。
[0010]本发明的一个实施方案涉及一种成像探头，其包括:圆柱形光导，所述圆柱形光导在前向路径中供应电磁辐射用于照明探头前方的空间的前向视场；光纤阵列，其围绕圆柱形光导；和环形反射器，其在后向路径中反射来自阵列的电磁辐射用于照明探头旁边的空间的背视场。探头还包括图像传感器和物镜，所述物镜在成像路径中使前视场和背视场成像到图像传感器上，使得前向视场和背视场在图像传感器上以相对于彼此的固定空间关系对准，其中前向路径、后向路径和成像路径不会被探