RU2116044C1

RU2116044C1 - Panoramic light fiberscope

Info

Publication number: RU2116044C1
Application number: RU96106388A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Борисович Яцевич
Original assignee: Геннадий Борисович Яцевич
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: diagnostic and therapeutic equipment for adjustable panoramic scanning of regions to detect pathology and evaluate sizes and mutual position of detected regions. SUBSTANCE: fiberscope has second flexible tubular casing axially positioned in first casing for rotational movement within it. Second casing has light fiber bundle and discrete rotation disk with additional through opening. Discrete rotation disk is secured on outer surface of second casing at side adjacent to its proximal end. Micrometric azimuth scanning screw is rigidly mounted on outer surface of first casing at side adjacent to its proximal end. First micrometric screw with dial and finger directed through additional through opening of discrete rotation disk is further provided with rolled boss allowing second casing to be manually rotated relative to first casing. Brackets with bearings are arranged diametrically on end of second casing at side adjacent to its distal end. Pin carrying reflecting mirror is mounted in bearings. Free ends of brackets are passed through openings in corner portions of micrometric scanning screw which is mounted in second micrometric nut. Nut is fixed on inner surface of front part of transparent cap mounted on distal end of first casing. Reflecting mirror is positioned within cap and optically joined with forming objective and light fiber bundle. Reflecting mirror is pivotally connected with one end of connecting rod, whose other end is pivotally connected with micrometric scanning screw corner portion. Light dividing mirror is disposed in first casing adjacent to proximal end at an angle of 45 deg to light fiber bundle axis. Light source is positioned opposite to light dividing mirror and transforming objective is positioned at other side. Such construction allows spatial relative position of internals to total panorama built up by set of separate joined panoramas of inner surface of organ to be provided. EFFECT: increased efficiency by wider panoramic scanning of regions of internals and improved precision and reliability of data obtained by fiberscope. 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, преимущественно к медицинским инструментам и приспособлениям для диагностики и лечения полостей или трубовидных органов, и может быть применено в любых медицинских учреждениях для специалистов различного профиля, например, для визуального осмотра врачом полостей и органов человека и выявления патологических участков с последующим воздействием на них когерентным или некогерентным световым излучением. The invention relates to medicine, mainly to medical instruments and devices for the diagnosis and treatment of cavities or tubular organs, and can be used in any medical institution for specialists of various profiles, for example, for a visual examination by a doctor of cavities and human organs and the identification of pathological areas with subsequent exposure on them with coherent or incoherent light radiation.

Известен панорамный световолоконный эндоскоп (Л1), содержащий первый гибкий трубчатый корпус-оболочку, с размещенным внутри световолоконным жгутом с регулярной укладкой, на дистальном конце которого имеется прозрачный обтекатель с установленным внутри него отражательным неподвижным зеркалом, жестко укрепленным под углом сорок пять градусов к оптической оси, оптически состыкованным с формирующим объективом, световолоконным жгутом с регулярной укладкой, светоделительным зеркалом, установленным со стороны проксимального конца, напротив которого установлен источник света, и трансформирующим объективом. Known panoramic fiber optic endoscope (L1), containing the first flexible tubular body-shell, placed inside the fiber optic bundle with regular installation, at the distal end of which there is a transparent fairing with a reflective fixed mirror installed inside it, rigidly fixed at an angle of forty-five degrees to the optical axis optically docked with a forming lens, a fiber optic tow with regular laying, a beam splitter mounted on the side of the proximal end, opposite from which a light source is installed, and a transforming lens.

Панорамное изображение трубчатого полого органа достигается за счет поворота эндоскопа вокруг продольной оси, осуществляемого вручную врачом. При повороте от руки трудно с необходимой точностью получить изображение и выявить отдельные локальные участки с патологией вследствие трудностей получения малых по величине дискретных поворотов дистального конца эндоскопа. Кроме того, затруднена привязка исследуемых участков ко всему изображению (Л2). A panoramic image of a tubular hollow organ is achieved by rotating the endoscope around the longitudinal axis, carried out manually by a doctor. When turning by hand, it is difficult to obtain an image with the necessary accuracy and identify individual local areas with pathology due to the difficulties in obtaining small-sized discrete rotations of the distal end of the endoscope. In addition, it is difficult to link the studied areas to the entire image (L2).

Цель изобретения заключается в получении панорамного изображения с возможностью регулируемого врачом малодискретного последовательного просмотра участка за участком общей панорамы изображения для выявления мелкоразмерных патологических участков с возможностью оценки размеров этих участков, их взаимного расположения и контролируемого возвращения к любому выявленному патологическому участку. The purpose of the invention is to obtain a panoramic image with the ability of a physician-regulated, low-discrete sequential viewing of the area behind the area of the general panorama of the image to identify small pathological areas with the ability to assess the size of these areas, their relative position and controlled return to any identified pathological area.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата эндоскоп, содержащий первый гибкий трубчатый корпус-оболочку, дистальный конец которого снабжен жестким прозрачным обтекателем с установленным внутри него отражательным зеркалом, оптически состыкованным с формирующим объективом, световолоконным жгутом, светоделительным зеркалом, установленным со стороны проксимального конца, напротив которого установлен источник света, и трансформирующим объективом, дополнительно содержит коаксиально размещенный внутри первого корпуса второй гибкий трубчатый корпус, внутри которого закреплен световолоконный жгут, диск дискретного поворота с дополнительным сквозным отверстием, закрепленный на наружной поверхности второго корпуса со стороны его проксимального конца, микрометрический винт азимутального сканирования, жестко установленный на наружной поверхности первого корпуса со стороны проксимального конца, первую микрометрическую гайку с лимбом и пальцем, пропущенным через дополнительное сквозное отверстие диска, в которой установлен микрометрический винт азимутального сканирования, причем на торце второго корпуса со стороны дистального конца закреплены диаметрально расположенные друг относительно друга кронштейны с подшипниками, в которых установлена ось с закрепленным на ней отражательным зеркалом, свободные концы кронштейнов пропущены в сквозные отверстия дополнительно введенного микрометрического винта сканирования по углу места, установленного во второй микрометрической гайке, закрепленной на внутренней поверхности передней части обтекателя, а отражательное зеркало шарнирно связано с одним концом шатуна, другой конец которого шарнирно связан с микрометрическим винтом сканирования по углу места. In order to achieve the technical result provided by the invention, an endoscope comprising a first flexible tubular casing-shell, the distal end of which is equipped with a rigid transparent fairing with a reflective mirror mounted inside it, optically docked with a forming lens, a fiber optic bundle, a beam splitter mounted on the side of the proximal end, opposite which a light source is installed, and a transforming lens, additionally contains coaxially placed inside the first about the casing, a second flexible tubular casing, inside which a fiber optic cable is fixed, a discrete rotation disk with an additional through hole, mounted on the outer surface of the second casing from the side of its proximal end, a micrometric azimuthal scanning screw, rigidly mounted on the outer surface of the first casing from the proximal end, the first micrometric nut with a limb and a finger passed through an additional through hole of the disk in which the micrometric azimuthal scanning screw, and at the end of the second case from the side of the distal end are mounted diametrically spaced brackets with bearings in which an axis is mounted with a reflective mirror mounted on it, the free ends of the brackets are passed into the through holes of an additional micrometer scanning screw in elevation, installed in the second micrometer nut, mounted on the inner surface of the front part of the fairing, and the reflective mirror ball It is nirno connected with one end of the connecting rod, the other end of which is pivotally connected with a micrometer screw for scanning along the elevation angle.

Вышеуказанная совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях эндоскопии внутренних органов. The above set of essential features provides a technical result in all cases of endoscopy of internal organs.

На фиг. 1 изображена конкретная конструкция возможной реализации изобретения; на фиг. 2 - разрез А-А в увеличенном масштабе; на фиг. 3, 4 - принцип получения панорамного изображения. In FIG. 1 shows a specific construction of a possible implementation of the invention; in FIG. 2 - section aa on an enlarged scale; in FIG. 3, 4 - the principle of obtaining a panoramic image.

Изобретение возможно осуществить в виде конструкции, которая содержит существенные признаки - его конструктивные элементы и связи между ними. В первом гибком трубчатом корпусе-оболочке 1, длина которого соответствует длине исследуемого органа (полости) с обтекателем 2, коаксиально размещен второй гибкий трубчатый корпус 3 с возможностью вращательного движения. Для передачи изображения от дистального конца к проксимальному внутри второго гибкого трубчатого корпуса-оболочки закреплен световолоконный жгут 4 с формирующим объективом 5 на дистальном конце жгута, оптически состыкованным со жгутом. Для обеспечения управляемого дискретного взаимного вращательного перемещения на наружной поверхности первого корпуса со стороны проксимального конца жестко одет и зафиксирован микрометрический винт азимутального сканирования 6. Винт установлен в микрометрической гайке 7, на наружной поверхности которой крепится лимб 8, имеющий оцифрованную шкалу триста шестьдесят градусов, и нанесен накат для ручного относительного поворота второго корпуса. В гайке 7 выполнена полость для размещения диска 9, жестко укрепленного на втором корпусе с аксиально расположенным сквозным отверстием. Внутри полости гайки укреплен палец 10 таким образом, что он с зазором входит в отверстие диска 9. Для подсчета полных оборотов второго корпуса относительно первого на микрометрическом винте на наружной поверхности выполнена продольная проточка, на которой нанесена шкала 11. Для размещения микрометрической гайки 7 используется соединительная муфта 12, к одной из сторон которой крепится проксимальный конец первого корпуса, а к другой - часть первого корпуса, на который одет микрометрический винт. Внутри муфты выполнена открытая полость, в которой размещается микрометрическая гайка. Наружная поверхность муфты используется врачом для захвата рукой при введении эндоскопа в исследуемый орган. На проксимальном конце первого корпуса выполнено отверстие, к которому пристыкован источник света 13, включающий, например, некогерентный источник света или источник когерентного света (лазер). А внутри корпуса под углом сорок пять градусов к оси жгута укреплено оптически состыкованное с ним светоделительное зеркало 14 и оптически состыкованный со жгутом трансформирующий объектив 15. На торце второго корпуса со стороны дистального конца закреплены диаметрально расположенные друг относительно друга кронштейны 16 с подшипниками 17, в которых установлена ось 18 с закрепленным на ней отражательным зеркалом 19. Свободные концы кронштейнов пропущены в сквозные отверстия микрометрического винта сканирования по углу места 20, размещенного внутри второй микрометрической гайки 21 и шарнирно связанного с одним концом шатуна 22. Другой конец шатуна шарнирно связан с отражательным зеркалом 19. The invention can be implemented in the form of a design that contains essential features - its structural elements and the relationship between them. In the first flexible tubular casing-shell 1, the length of which corresponds to the length of the investigated organ (cavity) with a cowl 2, the second flexible tubular casing 3 is coaxially placed with the possibility of rotational movement. To transmit the image from the distal end to the proximal inside the second flexible tubular shell body, a fiber optic bundle 4 is mounted with a forming lens 5 at the distal end of the bundle optically coupled to the bundle. To ensure controlled discrete mutual rotational movement on the outer surface of the first body from the side of the proximal end, the azimuthal scanning micrometer screw 6 is rigidly fixed and fixed. The screw is installed in the micrometer nut 7, on the outer surface of which is attached a limb 8, which has a digitized scale of three hundred sixty degrees, and is applied knurling for manual relative rotation of the second body. A nut is made in the nut 7 to accommodate the disk 9, rigidly mounted on the second housing with an axially located through hole. A finger 10 is fixed inside the nut cavity so that it enters the hole in the disk 9 with a gap. To count the full revolutions of the second case relative to the first one, a longitudinal groove is made on the outer surface of the micrometer screw, on which a scale 11 is applied. The connecting nut 7 is used a clutch 12, to one side of which the proximal end of the first housing is attached, and to the other a part of the first housing, on which the micrometer screw is mounted. An open cavity is made inside the coupling, in which a micrometric nut is placed. The outer surface of the coupling is used by the doctor for hand grip when the endoscope is inserted into the organ under examination. A hole is made at the proximal end of the first body to which the light source 13 is connected, including, for example, an incoherent light source or a coherent light source (laser). And inside the case, at an angle of forty-five degrees to the axis of the bundle, a beam splitting mirror 14 optically coupled to it and a transforming lens 15 optically coupled to the bundle are fastened. At the end of the second case, from the side of the distal end, there are mounted diametrically spaced relative to each other brackets 16 with bearings 17, in which an axis 18 is installed with a reflecting mirror fixed to it 19. The free ends of the brackets are passed into the through holes of the scanning micrometer screw at an elevation angle of 20 about inside the second micrometer nut 21 and pivotally connected to one end of the connecting rod 22. The other end of the connecting rod is pivotally connected to the reflective mirror 19.

Работа эндоскопа осуществляется следующим образом. Врач берет эндоскоп, например, за первый корпус 1 и по традиционной технологии вводит дистальный конец эндоскопа в полый орган на необходимую глубину. Установив эндоскоп внутри исследуемой части органа, врач фиксирует исходное положение лимба 8 винта азимутального сканирования 6 на исходной отметке. Излучение источника света 13 после отражения от светоделительного зеркала 14 проходит через световолоконный жгут 4, формирующий объектив 5 и после отражения от отражательного зеркала 19 и прохождения через прозрачный обтекатель 2 освещает исследуемый участок внутренней поверхности трубчатого органа. Угловой размер луча, падающего на исследуемый участок поверхности, определяется параметрами световолоконного жгута и формирующего объектива. Отраженное от исследуемого участка поверхности органа излучение проходит через прозрачный обтекатель 2, отражается зеркалом 19 и попадает на формирующий объектив 5. На проксимальном торце световолоконного жгута 4 формируется изображение исследуемого освещаемого участка внутренней поверхности органа, которое, проходя через светоделительное зеркало 14, с помощью трансформирующего объектива 15 рассматривается врачом. Для последовательного непрерывного просмотра прилегающих друг к другу участка за участком и получения круговой панорамы изображения внутреннего органа врач поворачивает микрометрический винт азимутального сканирования 6 на несколько делений лимба (дискрет) 8, число которых зависит от решаемой диагностической задачи. Это вращение через палец 10 передается диску дискретного поворота 9 и на тот же угол поворачивается второй корпус 3 с кронштейнами 16 и установленным на них отражательным зеркалом 19. Вращение второго корпуса 3 вокруг оси приводит к вращению микрометрического винта сканирования по углу места 20 во второй микрометрической гайке 21 и, следовательно, к поступательному движению шатуна 22 и соответственно к угловому отклонению отражательного зеркала 19 по углу места, который определяет шаг спиральной развертки при получении панорамы изображения. Таким образом, при вращении микрометрического винта азимутального сканирования 6 луч света источника 13 и совпадающее с ним поле зрения эндоскопа осуществляют сканирование по азимут φ и углу места θ так, что рассматриваемый участок внутренней полости органа перемещается по спирали (фиг. 3, 4), шаг которой H определяется шагом микрометрического винта сканирования по углу места 20, а число витков - числом оборотов микрометрического винта азимутального сканирования 6. Угловое положение поля зрения эндоскопа считывается с помощью лимба 8. Номер спирали - с помощью указателя числа поворотов микрометрического винта азимутального сканирования 11. Врач имеет возможность за счет запоминания значений делений лимба 8 и указателя числа оборотов 11 четко фиксировать определенные участки (например, патологические) в общей панораме изображения поверхности внутреннего органа. Таким образом осуществляется пространственная привязка исследуемого участка органа к общей панораме изображения. При необходимости получения панорамного изображения следующего по глубине участка органа врач дозированно вводит эндоскоп глубже, повторяя вышеуказанные манипуляции и получая при этом новое панорамное изображение внутренней поверхности органа. Изображение всей внутренней поверхности органа складывается из набора состыкованных друг с другом отдельных панорам. При использовании известных методов преобразования сформированных трансформирующим объективом изображений в стандартный телевизионный сигнал и компьютерной обработки этих сигналов возможно получение разверток панорамных изображений внутренних полостей органов для детального просмотра и хранения. The work of the endoscope is as follows. The doctor takes the endoscope, for example, for the first case 1 and by traditional technology introduces the distal end of the endoscope into the hollow organ to the required depth. Having installed an endoscope inside the investigated part of the organ, the doctor fixes the initial position of the limb 8 of the azimuthal scan screw 6 at the initial elevation. The radiation of the light source 13 after reflection from the beam splitter mirror 14 passes through a fiber optic bundle 4, forming a lens 5 and after reflection from the reflective mirror 19 and passing through a transparent fairing 2 illuminates the investigated section of the inner surface of the tubular organ. The angular size of the beam incident on the studied surface area is determined by the parameters of the fiber optic bundle and the forming lens. The radiation reflected from the studied surface region of the organ passes through the transparent fairing 2, is reflected by the mirror 19 and falls onto the forming lens 5. At the proximal end of the fiber optic bundle 4, an image of the studied illuminated portion of the inner surface of the organ is formed, which, passing through the beam splitter mirror 14, is transformed using a transforming lens 15 is examined by a doctor. For sequential continuous viewing of adjacent to each other site after site and obtaining a circular panorama of the image of the internal organ, the doctor turns the azimuthal scanning micrometer screw 6 into several divisions of the limb (discrete) 8, the number of which depends on the diagnostic task to be solved. This rotation through the finger 10 is transmitted to the disc of discrete rotation 9 and the second housing 3 is rotated by the same angle 3 with the brackets 16 and the reflective mirror 19 mounted on them. Rotation of the second housing 3 around the axis rotates the scanning micrometer screw in elevation 20 in the second micrometer nut 21 and, consequently, to the translational movement of the connecting rod 22 and, accordingly, to the angular deviation of the reflective mirror 19 by the elevation angle, which determines the step of the spiral scan when receiving the image panorama. Thus, when the micrometer screw of the azimuthal scan 6 is rotated, the light beam of the source 13 and the field of view of the endoscope coinciding with it scan along the azimuth φ and elevation angle θ so that the considered portion of the internal cavity of the organ moves in a spiral (Fig. 3, 4), step where H is determined by the pitch of the micrometer scanning screw along the elevation angle of 20, and the number of turns by the number of revolutions of the micrometer screw of the azimuthal scanning 6. The angular position of the field of view of the endoscope is read using the dial 8. Number with irali - by means of a micrometer screw turns azimuthal scan pointer 11. The physician has the option due to memory divisions limb values 8 and 11 rev pointer clearly fix certain portions (e.g., abnormal) in general panorama image of the internal organ surface. Thus, the spatial reference of the investigated organ area to the general panorama of the image is carried out. If it is necessary to obtain a panoramic image of the organ depth section following the depth of the organ, the doctor doses the endoscope deeper, repeating the above manipulations and obtaining a new panoramic image of the inner surface of the organ. The image of the entire inner surface of the organ is composed of a set of individual panoramas docked with each other. Using known methods of converting images generated by the transforming lens into a standard television signal and computer processing of these signals, it is possible to obtain sweeps of panoramic images of internal organs cavities for detailed viewing and storage.

При необходимости лечения обнаруженного патологического участка органа изменяется длина волны и характер излучения источника 13, чтобы обеспечить необходимое взаимодействие излучения, отраженного от зеркала 19, с биологической тканью, например, облучение ведут когерентным излучением с длиной волны единицы микрон. If it is necessary to treat the detected pathological area of the organ, the wavelength and the nature of the radiation of the source 13 are changed to provide the necessary interaction of the radiation reflected from the mirror 19 with the biological tissue, for example, irradiation is carried out by coherent radiation with a wavelength of a few microns.

Источники информации:
1. Марков П.И., Кеткович А.А., Саттаров Д.К. Волоконно-оптическая интроскопия. - Л.: Машиностроение, 1987, с. 219-248.Sources of information:
1. Markov P.I., Ketkovich A.A., Sattarov D.K. Fiber Optic Introscopy. - L .: Engineering, 1987, p. 219-248.

2. Иванов В. М. , Хохлова Н.М., Шайдуров В.О. Эндоскопическая техника: состояние и тенденции развития. Медицинская техника, N 1, 1992, с. 19. 2. Ivanov V.M., Khokhlova N.M., Shaidurov V.O. Endoscopic technology: state and development trends. Medical Technology, N 1, 1992, p. 19.

Claims

Панорамный световолоконный эндоскоп, содержащий первый гибкий трубчатый корпус-оболочку, дистальный конец которого снабжен жестким прозрачным обтекателем с установленным внутри него отражательным зеркалом, оптически состыкованным с формирующим объективом, световолоконным жгутом с регулярной укладкой, светоделительным зеркалом, установленным в первом корпусе-оболочке со стороны проксимального конца, напротив которого установлен источник света и трансформирующий объектив, отличающийся тем, что эндоскоп содержит коаксиально размещенный внутри первого корпуса-оболочки с возможностью вращательного движения второй гибкий трубчатый корпус-оболочку, внутри которого закреплен световолоконный жгут с регулярной укладкой, диск дискретного поворота с дополнительным сквозным отверстием, закрепленный на наружной поверхности второго корпуса-оболочки со стороны его проксимального конца, микрометрический винт азимутального сканирования, жестко установленный на наружной поверхности первого корпуса-оболочки со стороны его проксимального конца, первую микрометрическую гайку с лимбом и пропущенным через дополнительное сквозное отверстие диска дискретного поворота пальцем, в которой установлен микрометрический винт азимутального сканирования, причем на торце второго корпуса-оболочки со стороны его дистального конца неподвижно закреплены диаметрально расположенные друг относительно друга кронштейны с подшипниками, в которых установлена ось с неподвижно закрепленным на ней отражательным зеркалом, а свободные концы кронштейнов установлены с зазором в сквозных отверстиях дополнительно введенного микрометрического винта сканирования по углу места, установленного во второй микрометрической гайке, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности передней части обтекателя, и отражательное зеркало шарнирно связано с одним концом шатуна, другой конец которого шарнирно связан с микрометрическим винтом сканирования по углу места. A panoramic fiber optic endoscope containing a first flexible tubular casing-shell, the distal end of which is equipped with a rigid transparent fairing with a reflective mirror installed inside it, optically docked with a forming lens, a fiber-optic bundle with regular laying, a beam splitter installed in the first shell-shell from the proximal side end, opposite which a light source and a transforming lens are installed, characterized in that the endoscope contains coaxially placed a second flexible tubular shell-shell inside of the first shell-housing with the possibility of rotational movement, inside of which a fiber-optic bundle with regular laying is fixed, a discrete rotation disk with an additional through hole, mounted on the outer surface of the second shell-shell from the side of its proximal end, a micrometer screw azimuthal scan, rigidly mounted on the outer surface of the first shell-shell from the side of its proximal end, the first micrometric a ball with a limb and a finger passed through an additional through hole of the disc of discrete rotation, in which a micrometer azimuthal scanning screw is installed, and diametrically spaced relative to each other brackets with bearings in which the axis a reflective mirror fixed on it, and the free ends of the brackets are installed with a gap in the through holes of the additionally introduced mic an angle scanning screw mounted in a second micrometer nut fixedly mounted on the inner surface of the front part of the fairing, and a reflective mirror is pivotally connected to one end of the connecting rod, the other end of which is pivotally connected to the scanning angle micrometer screw.