完全集成的一次性组织可视化装置

摘要

本发明公开一种完全集成的一次性组织可视化装置。本发明涉及一种完全集成的可消毒的一次性使用的一次性组织可视化装置以及使用这种装置的方法。本发明的优选实施例有利于内部组织部位的可视化，同时对周围组织造成最小的损伤。进一步优选的实施例可以允许对内部组织部位输送流体和进行其他治疗。

说明书

本申请是申请日为2016年08月11日，申请号为201680052447.0，PCT国际申请号为PCT/US2016/046630，且发明名称为“完全集成的一次性组织可视化装置”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求于2015年8月11日提交的题为“FULLY INTEGRATED,DISPOSABLETISSUE VISUALIZATION DEVICE(完全集成的一次性组织可视化装置)”的美国临时申请No.62/203,898的优先权。前述申请的内容通过引用整体并入本文，如同在此完全阐述一样。上述申请的优先权利益是在适当的法律基础上主张的，包括但不限于根据35U.S.C.§119(e)所示的。

技术领域

本申请描述了用于组织可视化的装置、方法和系统的实施例。

背景技术

对于位于身体内的病变的传统外科手术(包括治疗和诊断)会对介入组织造成显著的创伤。这些手术通常需要长的切口、广泛的肌肉剥离、组织的长时间回缩、组织的去神经支配和断流术。由于手术过程中对组织的破坏，此类手术可能需要几小时的手术室时间，然后是手术后几周的恢复时间。在某些情况下，这些侵入性手术导致永久性瘢痕和疼痛，其可能比导致手术干预的疼痛更甚。

经皮操作的发展已经在减少恢复时间和手术后疼痛方面取得了重大进展，因为其需要对组织如肌肉组织进行最小限度的分离。例如，由于需要进入身体内的位置以及损伤重要介入组织的危险的原因，微创手术技术对于脊柱和神经外科应用而言是理想的。尽管微创手术的发展正朝着正确的方向迈进，但仍需要微创手术器械和方法的进一步发展。

内部组织部位的处理(例如骨科关节的治疗)通常需要目标内部组织的可视化。然而，如果需要磁共振成像(MRI)，内部组织部位的正确可视化可能是昂贵且耗时的。此外，其他成像模式可能潜在地损害组织部位，导致较差的诊断和延长的恢复时间。因此，需要改进用于可视化内部组织部位的装置和方法。

发明内容

本发明的实施例涉及组织可视化装置、方法和系统。在一些实施例中，组织可视化装置包括可视化传感器以及具有近端和远端的细长体。细长体的远端尺寸可以定为穿过微创体开口。在某些实施例中，所述装置还包括集成的接合机构，其赋予可视化传感器和细长体的远端中的至少一个可操纵性。另外的实施例提供给使用组织修改装置者修改内部目标组织的方法。

本发明的一个优选实施方式是完全集成的可消毒的一次性组织可视化装置。该装置包括手柄和刚性细长体，所述刚性细长体沿固定到手柄的近端和具有尖锐尖端的远端之间的纵向轴线延伸。在手柄中提供图像传感器，并且细长光学元件延伸穿过探针，光学元件具有与传感器光学通信的近端，并且具有远端。

控制装置设置在手柄上，用于使细长体在近侧位置和远侧位置之间轴向移动，在近侧位置中，尖锐尖端接近光学元件的远端，远侧位置中尖锐尖端远离光学元件的远端。

电线可以整体连接到手柄，具有带有连接器的自由端，用于可释放地电连接到外部观察装置。

手柄、探针和线的整体组件可以被消毒并包装在单个无菌容器中。这使得能够在临床环境的无菌区域内打开无菌容器，将线插入兼容的外部观察装置中，并且在患者身上开始手术，而不需要任何额外的组装步骤。

细长体的远端可以设置有横向偏转。所述偏转可以处于相对于所述纵向轴线的第一方向，并且所述线在相对于所述纵向轴线的第二方向上附接至所述手柄，并且所述第二方向与所述第一方向偏移大约180°。这提供了远侧横向偏转方向的视觉和/或触觉反馈。细长体的近侧缩回使光学元件的远端横向偏转至少约1°，在一些实施方式中至少约2°或3°或5°或更多以增强视场。在某些实施例中，不是在细长体的远端处横向偏转，而是整个细长体可以被物理弯曲，从而提供细长体内的弯曲。这样的曲线可以具有大约至少0-5°、5-10°、10-20°、20-40°、40-60°、60-90°或大于90°的曲率度。

光学元件可以包括至少1个并且通常是多个光学可视化光纤和远侧透镜。光学元件可以另外包括至少一个并且通常是多个照明光纤。光学可视化光纤、光学照明光纤和透镜可以包含在诸如海波管的管状体内。

光学元件可以具有与细长体的内表面径向向内隔开的外径，以限定延伸细长体的长度的环形内腔。内腔可以与手柄上的注射或抽吸端口连通，例如用于冲洗诸如冲洗剂或活性剂的介质或用于抽吸。

在本发明的一个实施方式中，该装置包括细长体，该细长体包括具有尖锐的远侧的14号针(2.1mm外径)或外部管状体。光学海波管可轴向移动地定位在外部管状体内，使得其可从延伸超过尖锐的远侧位置和尖锐向远侧暴露的近侧位置移动。在某些实施例中，光学海波管可以包括远端透镜、包含多元光纤的图像引导件以及全部包含在海波管内的附加照明光纤。图像引导件可以包含任何数量的合适的元件，例如10,000个元件(例如光纤)，而海波管可以是任何合适的计量器，例如18号海波管。在一些实施例中，图像引导件可以包含大约至少1,000个元件、至少3,000个元件、至少8000个元件、至少10,000个元件、至少12,000个元件、至少15,000个元件、至少20,000个元件、至少30,000个元件，或超过30,000个元件。细长体可以包括注射腔，诸如光学海波管和外部管状体的内径之间的环形空间。内腔可以用于注射治疗介质例如盐水、含有生物成分例如干细胞的液体、合成润滑剂或其他可流动介质。在一些实施例中，内腔可用于将盐水或其他治疗剂，例如生长因子、抗细菌分子或抗炎分子递送至组织部位。在某些实施例中，并且如说明书其他地方所述的，光学海波管可以非同心地定位在细长体内。例如，光学海波管的中心轴线可偏向细长体的一侧或另一侧。轮胎光学海波管可沿着细长体的底部对齐以帮助钝化细长体的尖锐的远侧尖端。此外，在某些实施例中以及如说明书其他地方所述的，可以弯曲光学海波管的远端以提供增强的视场。当光学海波管包括弯曲/偏转的远侧时，光学海波管和细长体之间的轴线的差异还将有利地允许光学海波管的更多垂直间隙。

在一些实施例中，此处或本说明书中的其它地方描述的可视化装置可用于联合注射以外的各种图像引导注射。例如，药物有时需要注入心脏周围的心包。目前，这种注射是盲目完成的，或者借助昂贵的可视化。作为替代的应用，当心包积液发生时可以使用可视化装置，当心脏周围积聚过多流体时将发生这种情况。医生可以使用针头进入心包腔，然后通过称为心包穿刺的过程从心包排出液体。然而，也可以使用组织可视化装置的某些实施例，通过将轮胎心包与轮胎细长体一起穿透，然后排出流体来完成这样的任务。目前，医生使用成像装置，例如超声心动描记术或透视(X射线)来指导这类工作。

细长体由近侧手持件承载，近侧手持件可以通过有线或无线连接与诸如iPad或其他显示器的监视器连接。输出视频和/或图像数据可以通过有线或无线连接来投射。近侧手持件包括CCD或CMOS光学传感器，用于捕捉静止和/或视频图像。本发明的成像装置能够在直接观察下精确定位细长体的远端，例如在关节囊内。成像装置提供诊断功能，允许临床医生或其他人员有效地诊断损伤和/或状况。在实施例中，该装置还可以允许在局部麻醉的情况下在医生办公室内将治疗介质可靠地输送到关节中，从而避免可能不太准确和/或需要更长等待时间的其他诊断过程。

在一些实施例中，组织可视化装置包括：

包括配置成收集内部组织部位的图像的可视化传感器的手持件：

至少一个镜头：

细长体，所述细长体包括近端和远端，所述细长体包括被配置为将流体输送到组织部位的内腔和光学海波管；

存储在手持件中的算法，该算法被配置为校正内部组织部位的图像中的光学像差：

包括尖锐尖端的偏转的远端。

在某些实施例中，可以通过以下方式来产生光学校正：将捕获的图像与已知的定义图案进行比较，并且生成校正特定于每个单独的组织可视化装置的色差和图像畸变的算法。在一些实施例中，光学校正对于单独的组织可视化装置可以是唯一的。在特定实施例中，可存储关于组织可视化装置的附加信息，例如透镜中心的X、Y位置、像圈大小和LED的独特特性，以提供一致的初始光照水平。在制造过程中可以确定组织可视化装置的上述特征以及说明书中其他地方描述的附加特征，并将其存储在计算机存储器中，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。在实施例中，手持件和细长体的整体可以是集成单元。在某些实施例中，手持件还包括缩回控制装置，该缩回控制装置构造成缩回细长体以暴露光学海波管的远侧透镜。在一些实施例中，手持件可以进一步包括鲁尔(Luer)，该鲁尔被配置为经由内腔将流体引导到内部组织部位。

在特定实施例中，一种光学校正方法包括：

将组织可视化装置聚焦在已知定义图案上；

捕获已知定义图案的图像；

将已知定义图案的图像与对应于已知定义图案的参考数据集进行比较；

基于已知定义图案的图像与已知定义图案之间的差异来生成算法，所述算法被配置为将已知定义图案的图像恢复为已知定义图案的参数；

将光学校正存储在组织可视化装置内；以及

利用光学校正来校正由组织可视化装置收集的图像。

在一些实施例中，该方法还可以包括将组织可视化装置插入组织部位并收集图像。在某些实施例中，用于组织部位可视化的系统可以包括：完全集成的组织可视化装置，其包括手持件、手持件中的图像传感器以及具有光纤和注入内腔的集成探针；显示器，其配置成显示由组织可视化装置收集的图像；以及提供显示器与组织可视化装置之间的电通信的电缆。

在某些实施方案中，消毒的、整合的、一次性使用的组织可视化装置可以包括：

包括可视化传感器的手柄；

监视器，被配置为显示图像；

细长体，所述细长体沿固定到所述手柄的近端与包括横向偏转的尖锐尖端的远端之间的纵向轴线延伸；

延伸穿过所述细长体的细长光学元件，所述光学元件具有与所述可视化传感器光学通信的近端和远端；

在手柄上的控制器，用于使细长体在近侧位置和远侧位置之间轴向移动，在近侧位置中，尖锐尖端接近光学元件的远端，在远侧位置中尖锐尖端远离光学元件的远端；

其中所述细长体的所述远端被配置为沿着所述纵向轴线刺穿组织；以及

其中细长光学元件的远端包括从纵向轴线横向偏转的观察轴线，

在实施例中，尖锐尖端的横向位移是细长体的外径的50％。观察轴线可以与纵向轴线成15度角。细长光学元件可以进一步包括视场，该视场包括沿着纵向轴线的前视场。在实施例中，可视化传感器无线地与监视器通信。手柄可以包括蛤壳形状。远端可以通过可轴向移动的控制线横向偏转。细长体可以包括被配置为将抗炎剂递送到内部组织部位的内腔。在实施例中，组织可视化装置可以进一步包括旋转传感器，旋转传感器被配置为确定可视化装置的旋转取向。旋转传感器可以与监视器通信以旋转图像，使得患者参考方向将总是出现在屏幕的顶部。在实施例中，细长体可以包括外部管状体，其中外部管状体由热敏材料构成。

在某些实施例中，制造组织可视化装置的方法可以包括：

以期望的角度切割管状反射材料以暴露成角度的表面；

铣削成角度的表面直到成角度的表面被配置为反射图像；

将所述管状反射材料插入到管状体中，所述管状体包括间隙；以及

将管状反射材料定位成使得成角度的表面反射穿过间隙的光。

在实施例中，集成的一次性使用的组织可视化装置可以包括：

手柄；

细长的刚性管状探针，其沿着固定到所述手柄的近端和具有尖锐尖端的远端之间的纵向轴线延伸；

手柄中的图像传感器；

延伸穿过所述探针的细长成像光纤，所述成像光纤具有与所述传感器光学通信的近端和远端；

在手柄上的控制器，用于使管状探针在近侧位置和远侧位置之间轴向移动，在近侧位置中，尖锐尖端靠近光学元件的远端，远侧位置中尖锐尖端远离光学元件的远端；

与成像光纤的远端光学通信的透镜，以及

所述透镜上的掩模，所述掩模包括用于阻挡可见光的环形阻挡物，围绕光学透明窗口以增加由所述图像传感器感知的景深，

在实施例中，管状探针的远端设置有横向偏转。手柄还可以包括手柄上的图像捕获控制器。偏转可以相对于纵向轴线处于第一方向，并且线可以相对于纵向轴线在第二方向附接到手柄，第二方向偏离第一方向大约180度。管状探针的轴向近侧运动可使光学元件的远端横向偏转至少约1度。在某些实施例中，其中透镜具有不大于约0.75mm和/或1、不大于约0.5mm的外径。在某些实施例中，窗口的直径在约50微米至约300微米的范围内。窗口的直径可以在约100微米至约200微米的范围内。

在实施例中，透镜可以包括具有平坦远端表面的梯度折射率光学透镜。组织可视化装置可以进一步包括围绕透镜周向间隔开的多个轴向延伸的照明光纤。在一些实施例中，掩模包括薄膜涂层。所述掩模可以包括如权利要求1所述的可视化装置的低反射率铬涂层，其包括沿着所述管状探针的长度延伸并定位在所述成像光纤与所述细长探针的内表面之间的环形内腔。在某些实施例中，内腔与手柄上的注射或抽吸端口连通。掩模可以具有不超过约10％的可见光范围内的光透射。该掩模可以进一步具有不超过约5％的可见光范围内的光透射。

在特定实施例中，用于细长观察仪器的远端组件包括：

成像光纤束，具有光纤束远端；

光学耦合到所述光纤束的所述远端的透镜，所述透镜具有透镜远端；

光学耦合到所述透镜远端的无供电板；以及

位于透镜和板之间的掩模，掩模包括用于阻挡可见光的环形阻挡物，围绕穿过该板的光学透明窗口，用于增加由观察仪器感知的景深。

在某些实施例中，掩模由板承载。掩模可以包括施加到板上的涂层。该透镜可以具有不大于约0.75mm或不大于约0.5mm的外径。在某些实施例中，窗口的直径在约50微米至约300微米的范围内。窗口的直径可以在约100微米至约200微米的范围内。在某些实施例中，透镜包括具有平坦远侧表面的梯度折射率光学透镜。组件的远端可以进一步包括围绕透镜周向间隔开的多个轴向延伸的照明光纤。

在某些实施例中，组织可视化装置包括：

手柄；

细长管状探针，其沿着固定到所述手柄的近端和具有尖锐尖端的远端之间的纵向轴线延伸；

手柄中的图像传感器；

延伸穿过所述探针的细长成像光纤，所述成像光纤具有与所述传感器光学通信的近端和远端；

与成像光纤的远端光学通信的透镜，以及

与所述透镜光学通信的掩模，所述掩模包括用于阻挡可见光的环形阻挡物，围绕光学透明窗口以增大所述图像传感器感知的景深；

其中，所述掩模位于从所述透镜的焦点沿着光路间隔开的平面中，

组织可视化装置可以进一步包括无供电光学透射板，并且掩模位于透镜和板之间。掩模可以包括板上的涂层。涂层可以包括在可见光范围内的低透射率和低反射率。在某些实施例中，成像光纤的有效区域的直径至少是窗口直径的两倍。

在实施例中，用于成像探针远端的景深增强光学组件可以包括：

具有远端和延伸穿过其中的光路的供电透镜；

在光路中并且邻近透镜远端的无供电板；以及

在所述透镜和所述板之间的掩模，所述掩模包括用于阻挡可见光的环形阻挡物，所述掩模围绕与所述光路对齐的光学透明窗口。

在实施例中，透镜可以包括渐变折射率透镜。掩模可以包括板上的低反射率涂层。在某些实施例中，涂层包含铬。

附图说明

根据下面结合附图对本发明的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了组织可视化系统的一个实施例。

图2A-图2C示出了组织可视化装置的各种实施例。

图3A-图3C示出了图2A所示的组织可视化装置的远端的实施例的特写横截面侧视图。

图4示出了组织可视化和修改装置的实施例的横截面顶视图。

图5示出了组织可视化和修改装置的管状部分的实施例的横截面图。

图6A-图6C示出了移除外部壳体的组织可视化装置的实施例。

图7示出了图6A-图6C中所示的透镜壳体的实施例的横截面侧视图。

图8A-图8B示出了具有或不具有旋转图像稳定性的图像的实施例。

图9A-图9D示出了包括镜面的组织可视化装置的实施例。

图10A-图10C示出了组织可视化装置的实施例。

图11是在具有和不具有无供电板和掩模的实施例的情况下拍摄的照片的比较。

图12是具有光学掩模的无供电板的实施例的特写视图。

图13A-图13C描绘了包括弯曲的光学海波管的组织可视化装置的实施例。

图14A-图14B是组织可视化装置的远侧尖端的实施例的照片和图示。

图15描绘了用于可视化内部组织部位的方法的实施例。

图16描绘了在组织可视化装置的远端处的可视化传感器的实施例。

图17描绘了组织可视化装置的实施例。

具体实施方式

本部分或本申请中其他地方公开的实施例涉及微创组织可视化和访问系统和装置。还提供了在成像应用中使用该系统的方法，以及用于执行该方法的套件。在更详细地描述本发明之前，应该理解，本发明不限于所描述的特定实施例，因为那些当然可以改变。还应该理解的是，这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是限制性的，因为本发明的范围将仅由所附的权利要求限制。所提供的数值范围，应该理解的是，在该范围的上限和下限之间的每个中间值以及任何其他规定值或在规定范围内的中间值都包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小的范围内，并且也包含在本发明内，受限于规定范围内的任何特别排除性的限制。所述规定范围包括一个或两个限制，排除那些所包括的限制中的任一个或两个的范围也包括在本发明中。

本文给出了某些范围，其中数值之前是术语“大约”、“左右”和“近似”。这些术语在本文中用于提供对其之前的确切数量的文字支持，以及接近或近似于该术语后面的数字。在确定数字是否接近或近似具体记载的数字时，接近或近似未记载的数字可以是在其呈现的上下文中提供与具体记载的数字实质上等同的数字。

本说明书中引用的所有出版物和专利均以引用的方式并入本文，如同每个单独的出版物或专利被具体且单独地指出通过引用并入本文并且通过引用并入本文以公开和描述与被引用出版物相关的轮胎方法和/或材料。任何出版物的引用都是在提交日期之前公开的，并且不应该被解释为承认本发明无权凭借先前的发明先于这样的出版物。此外，所提供的出版日期可能与可能需要独立确认的实际出版日期不同。

请注意，如本文和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数个指示物。进一步指出，可以撰写权利要求来排除任何可选的元件。因此，这种陈述旨在用作使用与权利要求的元件限制有关的诸如专有术语例如“单独”、“仅”等或者使用“否定”限制的先行基础。

本领域技术人员在阅读本公开内容后将显而易见的是，本文描述和示出的每个单独的实施例具有分立的部件和特征，其可以较为容易地与任何其他几个实施例的特征进行分离或结合而不偏离本发明的范围或精神。任何所述的方法都可以按照所述事件的顺序或以逻辑上可能的任何其它顺序来执行。

如上所概述的，本发明的各方面包括微创成像和可视化系统。在一些实施例中，本发明的成像系统是微创的，使得它们可以通过最小的切口被引入患者的内部目标部位，例如椎间盘附近或椎间盘内的脊柱位置或骨科关节囊。

在一些实施例中，本发明的成像系统可以包括进入装置和细长体两者。进入装置可以是具有近端和远端以及从近端延伸到远端的内部通道的管状装置。类似地，细长体具有近端和远端，并且其尺寸设置为可滑动地移动通过进入装置的内部通道。

在特定实施例中，本发明的进入装置是具有内部通道的细长元件，该内部通道被配置为通过微创切口提供给用户(例如，诸如外科医生的健康护理专业人员)从体外位置到体内目标组织部位的进入，例如脊柱或其部件的附近或其内的位置，例如靠近椎间盘或在椎间盘内部等等。本发明的进入装置可以是插管、牵开器管系统的部件等。由于进入装置是细长的，它们的长度是它们的宽度的1.5倍或更长，例如是其宽度的2倍或更长，包括是其宽度的5倍甚至10倍或更长，例如，比其宽度长20倍、比其宽度长30倍或更长。

在某些实施例中，在进入装置被配置为通过微创切口提供进入的情况下，进入装置的最长横截面外部尺寸(例如，管形进入装置的外径，包括壁进入装置的壁厚，在某些情况下可以是端口或插管)的范围在某些情况下可以从5mm到50mm，例如从10到20mm。关于内部通道，该通道的尺寸可以被设定为提供成像装置从体外部位到内部目标组织位置的通道。在某些实施例中，内部通道的最长横截面尺寸例如管状形状的进入装置的内径的长度范围为5至30mm，例如5至25mm，包括5至20mm，例如，7至18mm。在需要时，进入装置具有足够的刚性以保持组织的机械分离，例如肌肉，并且可以由任何方便的材料制造。可以制造进入装置的感兴趣的材料包括但不限于：金属，如不锈钢和其它医疗级金属材料、塑料等。

本发明的系统可以进一步包括具有近端和远端的细长体，其中细长体的尺寸被设计成使其可滑动地移动通过进入装置的内部通道或者直接通过组织而不使用额外的进入装置。由于该系统的这个部件是细长的，所以它具有的长度是其宽度的1.5倍或更长，例如是其宽度的2倍或更长，包括是其宽度的5倍甚至10倍或更长，例如比其宽度长20倍、30倍，或更长。当设计用于膝关节手术时，细长体的尺寸设计成可进入膝关节的囊。至少装置的远端具有10mm或更小，例如8mm或更小并且包括7mm或更小的最长横截面尺寸，其中在某些实施例中，最长横截面尺寸为从5至10mm，例如6至9mm，并且包括6至8mm。细长体可以是实心的或包括一个或多个内腔，使得它可以被视为导管。术语“导管”以其常规意义被采用来指代被配置为插入身体中的中空的、柔性的或半刚性的管。根据需要，本发明的导管可以包括单个内腔、或者两个或更多个内腔，例如三个或更多个内腔。取决于特定实施例，细长体可以是柔性的或刚性的，并且可以由任何方便的材料制成。

如上所概述的，本发明的一些实施例包括可视化传感器和照明元件。在某些实施例中，这些可视化传感器被定位在装置的近端处的手柄内。该系统可以包括在装置的轮胎近端处的一个或多个可视化传感器以及位于细长体的远端和/或近端之间的一个或多个照明元件。在特定实施例中，诸如在本部分或说明书中其它地方描述的一个或多个可视化传感器可以位于装置的远端中，例如在轮胎细长体的远端内。在一些实施例中，一个或多个可视化传感器可以位于细长体内的不同位置处，诸如距离远端的细长体长度的大约四分之一、一半或四分之三处。在某些实施例中，可视化传感器可以小型化，使得它们基本上不增加细长体的外径。

类似地，关于照明元件，系统的实施例包括其中一个或多个照明元件位于细长体的远端和/或近端处的那些系统。系统的实施例还包括那些系统，其中一个照明元件位于细长体的远端和/或近端，而另一个照明元件位于进入装置的远端和/或近端。此外，系统的实施例包括其中一个或多个照明元件位于装置的近端的那些系统，并且光经由诸如光纤束的波导向着装置的远端传播。细长体的最长横截面尺寸通常为20mm或更小、10mm或更小、6mm或更小，如5mm或更小，包括4mm或更小，以及甚至3mm或更小。

细长体优选包含图像捕获波导、照明波导以及用于流体冲洗或抽吸的内腔。

在某些实施例中，微型可视化传感器具有20mm或更小、10mm或更小、5mm或更小或者3mm或更小的最长横截面尺寸(例如对角尺寸)，其中在某些情况下传感器可具有范围从2到3mm的最长横截面尺寸。在某些实施例中，微型可视化传感器具有对于其预期用途而言足够小并且仍然保持足够高的矩阵分辨率的横截面积。在某些实施例中，微型可视化传感器可具有0.5mm的最长横截面尺寸。在一些实施例中，最长的横截面尺寸是大约为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或大于0.5mm。在某些实施例中，可视化传感器可以在1-2mm之间，诸如1.3mm，或者在0.5-1mm之间，诸如0.75mm。小型可视化传感器的例子由Fujikura和Medigus公司生产。某些可视化传感器可具有2mm×2mm或更小(例如1.8mm×1.8mm或更小)的横截面积(即，x-y尺寸，也称为封装芯片尺寸)，并且还具有矩阵分辨率400x400或更高，如640x480或更高。在一些情况下，可视化传感器具有500mV/Lux-sec或更高的灵敏度，诸如700mV/Lux-Sec或更高，包括1000mV/Lux-Sec或更高，其中在一些情况下，传感器的灵敏度为2000mV/Lux-Sec或更高，例如3000mV/Lux-Sec或更高。在特定实施例中，感兴趣的可视化传感器是包括耦合到集成电路的光敏部件(例如，光敏元件阵列)的那些，其中集成电路被配置为获得并整合来自光敏阵列的信号并输出模拟数据到后端处理器。感兴趣的可视化传感器可以被视为集成电路图像传感器，并且包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器和电荷耦合装置(CCD)传感器。在某些实施例中，可视化传感器可以进一步包括相对于光敏部件定位的透镜，以将图像聚焦在光敏部件上。

感兴趣的可视化传感器包括但不限于来自QminVision Technologies Inc.、SonyCorporation、Cypress Semiconductors的产品。可视化传感器可以与感兴趣的部件集成，例如近端手柄或细长结构或两者。在一些实施例中，当可视化传感器集成在部件的近端处时，其不能从部件的其余部分移除而不明显有碍于部件的结构。这样，集成可视化传感器可能不容易从组件的其余部分移除，使得可视化传感器和组件的其余部分形成相互关联的整体。如上所述，在一些实施例中，可视化传感器可位于细长体的远端或沿着细长体的其他位置。

尽管任何便利的可视化传感器均可以被用在本发明的装置中，但是在某些情况下，可视化传感器可以是CMOS传感器。例如，CMOS传感器可以是诸如Aptina MT9V124之类的Aptina CMOS传感器。这种CMOS传感器可以提供非常小的像素，具有与低电压差分信号(LVDS)耦合的小封装尺寸。这样的CMOS传感器允许到显示器的电缆包括更少的导体，并且因此与其他选项相比可以减少电缆成本。作为CMOS传感器的另外的兴趣是可从QminVision(Sunnyvale，Calif.)获得的OmniPixel系列CMOS传感器，包括OmniPixel、QmmPixel2、OmniPixelS、OmniPixel3-HS和OmniBSI系列CMOS传感器。这些传感器可以是正面或背面照明传感器。这些传感器的方面在一个或多个以下美国专利中进一步描述，这些专利的公开内容在此并入作为参考：第7,388,242、7368772、7355228、7345330、7344910、7268335、7209601、7196314、7193198、7161130和7,154,137号美国专利。

在某些实施例中，细长体还可以包括一个或多个注入内腔，其至少延伸装置的实质长度，例如用于执行各种不同的功能。在希望冲洗(即清洗)在细长体的远端处的目标组织的位置并移除过量流体的某些实施例中，细长体可包括冲洗内腔和抽吸内腔。在使用期间，冲洗内腔可操作地连接到装置的近端处的流体源(例如，生理上可接受的流体，诸如盐水)，其中流体源被配置为在正压力下将流体引入内腔，例如在0-500mmHg的压力范围内，使得流体沿着冲洗内腔输送并从远端输出。

尽管冲洗内腔的尺寸可以变化，但是在某些实施例中，冲洗内腔的最长横截面尺寸在1至3mm的范围内。在使用期间，抽吸内腔可操作地连接到装置近端处的负压源(例如，真空源)，其中负压源被配置为在正压下将流体从远端处的组织位置抽吸到冲洗内腔，例如在50-600mmHg的压力范围内，从而将流体从组织部位移除并且沿着冲洗内腔传送并且从近端传送出，例如进入废物存放器。尽管抽吸内腔的尺寸可以变化，但是在某些实施例中，抽吸内腔的最长横截面尺寸在约1至10mm、约1至4mm、约1至3mm或者小于1mm的范围内。或者，可以提供单个内腔，通过其可以完成冲洗和/或抽吸。在实施例中，产品包装可以包括作为控制流体流动的手段的单个端口旋塞阀。在特定实施例中，旋塞阀或合适的阀可以直接集成到装置中。在进一步的实施例中，可以使用多于一个的端口或旋塞阀，例如两个端口和两个旋塞阀、三个端口和三个旋塞阀等等。在一些实施例中，可以提供三路旋塞阀，使得临床医生可以在注射和抽吸之间“切换”，或者注射第一和第二流体，而不用连接和重新连接管。

在某些实施例中，本发明的系统与配置成控制照明元件的照明和/或从可视化传感器捕获图像(例如，作为静止图像或视频输出)的控制器结合使用。该控制器可以采取各种不同的形式，包括硬件、软件及其组合。控制器可以在任何方便的位置处(例如在系统的近端处)相对于细长体和/或进入装置进行物理定位。在某些实施例中，控制器可以不同于系统部件，即细长体，如此提供与近侧手柄不同的控制器界面，或者控制器可以与近侧手柄成一体。

图1示出了用于内部组织部位的可视化的系统2的实施例。在一些实施例中，组织可视化系统2包括：组织可视化装置4，其将在下面更详细地描述，控制器6和提供控制器6与组织可视化装置4之间的电通信的电缆8。

在某些实施例中，控制器6可以包括具有存储器端口的外壳，诸如SD卡槽10和相机按钮12。相机按钮12可以激活系统以收集和存储静止或运动图像，该控制器6还可以包括电源按钮14、模式切换按钮16和亮度控制器18。控制器6还可以包括用于显示静止图像和/或视频的诸如屏幕19的显示器。

激活模式切换按钮10可以在不同模式之间切换系统，诸如在视频屏幕19上实时收集和显示视频和/或静止图像的过程模式，以及咨询模式，其中，临床医生可以选择性地在视频屏幕19上显示存储的图像和视频以供分析。例如，在过程模式下，系统可以实时显示来自可视化传感器的视频或图像。实时意味着屏幕19可以显示组织部位内部的视频，正如临床医生正在检查的那样。视频和/或图像可以进一步由系统自动存储以供之后重放。又例如，在咨询模式下，屏幕19可以方便地显示系统先前已经获取的特定图像或视频，使得临床医生可以较为容易地分析收集的图像/数据，并且与患者讨论图像和数据。在一些实施例中，临床医生可以能够经由触摸屏或其他合适的手段来注释图像。

在某些实施例中，屏幕19可以是适合于使图像可视化的任何类型的图像平面，诸如iPad上的屏幕、相机、计算机监视器、移动电话或由头戴式支持装置携带的显示器等，诸如眼镜或其他平视显示器。在某些实施例中，可以通过将装置和显示器配置为无线通信来避免使用电缆。

在一些实施例中，可能需要移除绳索并且替代地提供探针和监测器之间的无线通信链路，并且可能还将其提供到集中式医疗记录存储和/或评估的位置。诸如到医疗套件内的监视器的本地投射可以经由局域网来完成，例如基于IEEE 802.11无线局域网络标准、蓝牙无线个人区域网络标准或者低功耗ANT无线协议的“WiFi”网络。收发器芯片和相关联的电路在本领域中是很好理解的，并且可以位于可视化装置4的手持件外壳内，这将在下面进行讨论。

作为传统的基于WiFi或IEEE 801.11的局域网的另一替代方案，基于用于无线个人区域网络的IEEE 802.15.4标准的ZIGBEE网络已被用于根据IEEE 11073装置专业化从各种医疗装置收集信息用于护理点医疗装置通信，包括例如脉搏血氧计、血压监测器、脉搏监测器、体重秤和血糖仪。例如，与目前的IEEE 802.15.1BLUETOOTH无线个人区域网络相比，ZIGBEE网络具有低功耗要求(例如，使ZIGBEE收发器能够在电池电源下与探头整体耦合)的优点。然而，单个ZIGBEE收发器之间的投射范围一般限制在不超过几百英尺。因此，这种网络适合与医疗装置进行现场通信，但不能用于位于异地的集中监控位置。因此，混合系统可能是合乎需求的，其中一个或多个无线个人区域网络被配置为利于探测器和相关联的监视器之间，以及还在探测器与进一步被配置为与异地集中监控系统进行通信的一个或多个无线中继模块之间的现场通信(例如，通过互联网连接或诸如移动电话数据网络的无线广域网(WWAN))，例如基于全球移动通信系统(GSM)或码分多址接入(CDMA)移动网络或相关的无线数据信道)。合适的中继模块和系统分别在名称为“Wireless Relay Module for RemoteMonitoring Systems(用于远程监控系统的无线中继模块)”(2011年1月14日提交的美国申请序列号13/006,769)和“Medical Device Wireless Network Architectures(医疗装置无线网络结构)”(2011年1月14日提交的美国专利申请序列号13/006,784)的专利申请中加以描述，其在此通过引用并入本专利申请中。

因此，在此公开的任何探针可以设置有接口电路，该接口电路包括具有发送器和/或接收器中的一个或多个的收发器，该发送器和/或接收器分别用于通过医疗套件中的相关监视器向无线网络(诸如低速无线个人区域网络或“LR-WPAN”，ZIGBEE网络或另一低功率个人区域网络，例如低功率蓝牙或其他WiFi网络，现有的或随后开发的)发送和接收视频图像、静止图像和潜在的其他信号。

可选地，还在患者设施内提供一个或多个中继模块。每个中继模块均包括第一收发器，用于从手持探针或相关监视器内的接口电路接收信号并将信号发送到接口电路，并且还包括诸如因特网连接或第二收发器的输出，用于经由无线广域网(“WWAN”)向接入点无线发送信号并从接入点接收信号。用于本发明的合适的WWAN包括例如基于全球移动通信系统(GSM)或码分多址(CDMA)移动网络或与2G、3G、3G长期演进相关、4G、国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)的WiMAX移动无线标准。为遵守1996年健康保险流通和责任法案(HIPAA)的任何适用的患者数据隐私条款，通过使用例如安全套接字层(SSL)协议或投射层安全性(TLS)协议，优选地在面向设施的无线网络和WWAN中的每一个上安全地进行通信。

还提供了用于实践主题方法的套件，其中套件可以包括一个或多个上述装置，和/或如上所述的主题系统的部件。如此，套件可以包括可视化装置以及用于连接到控制器的电缆，其包含在无菌包装内。该套件可以进一步包括其它组件，例如控制器、导丝、刺针等，其可以用于实践本主题的方法。各种部件可以根据需要进行包装，例如一起或分开包装。优选地，包装内的部件被预先消毒。关于包装的预消毒的进一步细节可以在2013年2月16日提交的美国专利8,584,853中找到，并且在此通过引用将其并入本说明书中。

除了上述部件之外，主题套件还可以包括使用套件的部件来实践主题方法的说明。用于实践主题方法的说明可以记录在合适的记录介质上。例如，说明书可以印刷在基材上，例如纸或塑料等。因此，说明书可以作为包装插页存在于套件中，在套件的容器或其部件的标签中(即，与包装或分包相关联)等。在其它实施例中，说明书作为存在于合适的计算机可读存储介质上的电子存储数据文件存在，例如CD-ROM、软盘等。在其他实施例中，实际的说明书不存在于套件中，而是意味着可从远程资源获取，例如，通过互联网提供。该实施例的示例是，套件包括可以查看说明书和/或可以从其下载说明书的网址。与说明书一样，这种获取说明的方法被记录在合适的基材上。

还感兴趣的是被配置成用于根据本发明的方法来操作可视化装置的编程，其中编程被记录在物理计算机可读介质上，例如，任何可以被计算机直接读取和访问的介质。这样的介质包括但不限于：磁存储介质，诸如软盘、硬盘存储介质和磁带；诸如CD-ROM的光存储介质；诸如RAM和ROM的电存储介质；以及这些类别的混合，如磁/光存储介质。本领域技术人员可以容易地理解如何使用任何目前已知的计算机可读介质来创建包括具有根据本发明的微创操作说明书的存储介质的制造。

在一些实施例中，装置的编程包括用于操作本发明的装置的指令，使得在通过编程执行时，执行的指令导致成像装置的执行：照亮目标组织部位，例如骨科关节或其部分；并且利用可视化传感器捕获照亮的目标组织部位的一个或多个图像帧，

感兴趣的可视化传感器是那些包括光敏组件的部件，例如耦合到集成电路的将光转换成电子的光敏元件阵列。集成电路可以被配置成获得并集成来自光敏阵列的信号并输出图像数据，该图像数据又可以被传送到被配置为接收数据并将其显示给用户的体外显示器。这些实施例的可视化传感器可以被视为集成电路图像传感器，

这些传感器的集成电路部件可以包括各种不同类型的功能，包括但不限于：图像信号处理、存储器以及将数据从可视化传感器投射到体外位置的数据投射电路等等。微型可视化传感器还可以包括由相对于光敏部件定位的一个或多个透镜构成的透镜部件，以便将图像聚焦在光敏部件上。如果需要，该一个或多个透镜可以存在于壳体中。感兴趣的微型可视化传感器的具体类型包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器和电荷耦合装置(CCD)传感器。传感器可以具有任何便利的配置，包括圆形、正方形、矩形等。感兴趣的可视化传感器可以具有根据特定实施例而变化的最长横截面尺寸，其中在一些情况下，最长横截面尺寸(例如，直径)为10.0mm或更小，例如6.0mm或更小，包括3.0mm或更小。

感兴趣的可视化传感器可以是正面或背面照明传感器，并且具有足够小的尺寸，同时保持足够的功能性以集成在本发明的装置的手持件内的细长体的近端处。这些传感器的各方面在一个或多个以下美国专利中有进一步的描述，这些专利的公开内容通过引用并入于此。美国专利序列号7,388,242、7368772、7355228、7345330、7344910、7268335、7209601、7196314、7193198、7161130和7,154,137。

根据需要，细长体的远端可以被配置为用于正面观看和/或侧面观看。在其他实施例中，细长体可以被配置成从正面和侧面提供图像数据，例如，从波导的远端的主观察延伸轴相对于细长体的纵向轴线成大于大约2°，或5°或10°或15°的角度，下面将更详细地描述。

取决于具体装置实施例，细长体可以包括或可以不包括至少部分地沿其长度延伸的一个或多个内腔。当存在时，内腔的直径可以变化并且可以被用于各种不同的目的，例如冲洗、抽吸、电气隔离(例如导电构件，例如导线)、作为机械引导等，下面将更详细地介绍。当存在时，这种内腔具有的最长横截面是可变化的，其范围可以是0.5-5.0mm，例如1.0-4.5mm，包括1.0至4.0mm。根据需要，内腔可以具有任何方便的横截面形状，包括但不限于圆形、正方形、矩形，三角形、半圆形、梯形和不规则形状等。这些内腔可以被提供用于各种不同的功能，包括冲洗和/或抽吸内腔，如下面更详细描述的。

在某些实施例中，装置可以包括被配置为照亮目标组织位置的一个或多个照明元件，使得可以利用可视化传感器例如如上所述地可视化该位置。各种不同类型的光源可以用作照明元件，只要它们的尺寸使得它们可以被定位在细长体的远端处或者将光携带到细长体的远端。光源可以与给定的部件(例如，细长体)集成，使得它们相对于部件被构造成使得光源元件不能够从部件的其余部分移除而不显著地损害部件的结构。这样，这些实施例的集成照明元件不容易从部件的其余部分移除，使得照明元件和部件的其余部分形成相互关联的整体。光源可以是被配置为发射期望的波长范围的光的发光二极管，或者被配置为从不同于细长体的远端的位置传送期望的波长范围的光的例如光纤的光学传送元件，例如手持件内细长体的近端处的位置到细长体的远端。

如同可视化传感器一样，光源可以包括导电元件(例如导线)或光纤或光纤束，其延伸细长体的长度以提供来自身体外部位置的光源的功率和控制，例如，体外控制装置。

在期望的情况下，光源可以包括漫射元件以提供靶组织部位的均匀照射。可以使用任何便利的漫射元件，包括但不限于半透明的覆盖物或层(由任何便利的半透明材料制成)，来自光源的光穿过该半透明覆盖物或层并且因此被漫射。在系统包括两个或更多个照明元件的本发明的那些实施例中，照明元件可以发射相同波长的光，或者它们可以是光谱上不同的光源，其中“光谱上不同”是指光源发射光在基本上不重叠的波长处，例如白光和红外光。在某些实施例中，如美国申请序列号12/269770和12/269772所描述的照明配置(其公开内容通过引用并入本文)存在于该装置中。

在一些实施例中，本发明的装置可以包括线性机械致动器，用于相对于可视化元件线性地平移装置的远端元件，诸如围绕可视化元件的管状针。通过“线性平移”是指沿着基本上直的路径移动。如本文所使用的，术语“线性”还包括在非直线(即弯曲)路径中的移动。

在一些实施例中，在装置中还存在赋予细长体的远端和/或可视化元件远端以可转向性的集成接合机构。“可转向性”是指例如通过使用定位在装置的近端处的控制器在操作过程期间根据需要操纵或定向可视化元件、组织改变器和/或细长体的远端的能力。在这些实施例中，所述装置包括可转向性机构(或位于细长体的远端处的一个或多个元件)，其使期望的远端部件根据需要通过近端控制器而可操纵。这样，这里使用的术语“可转向性”是指提供给用户转向功能的机构，诸如以期望的方式改变方向的能力，诸如通过相对于初始轴向向左、向右、向上或向下偏转主要观察轴线。

转向功能可以由各种不同的机构提供。合适机构的实例包括但不限于由适当材料例如形状记忆材料、钢琴丝等制成的一个或多个轴向可移动的拉或推线、管、板、网或其组合。例如，主动偏转机构包括提供多个横向狭槽，所述多个横向狭槽沿远侧段1108内的外部管状体1126的第一侧轴向间隔开。远侧段1108内的外部管状体1126的第二侧与第一侧相对(即180°)，用作轴向不可压缩的脊柱，而第一侧可以轴向压缩，导致向第一侧方向凹入的横向偏转。第一侧相对于第二侧的轴向压缩(或伸长)以引起或消除弯曲可以通过可轴向移动的控制器来实现。控制线的远端可以固定到远侧段1108内的外部的管状体1126上，优选地固定在远侧段1108的远端处。控制线在整个外部管状体1126的长度上延伸至近端偏转控制器。操纵控制器以使控制线向近侧缩回将使横向槽塌陷，缩短第一侧相对于第二侧的轴向长度，从而偏转远侧段1108。

在一些情况下，细长体的远端设置有独特的附加能力，当操作手柄的重要部分保持在固定位置时，允许其围绕其纵向轴线独立旋转，如下面更详细讨论的。

本发明的远侧主观察轴线的接合范围可以改变，例如从主观察轴线至少约5°、10°、25°或35°或更多。可视化元件可以被配置成用于围绕其轴旋转，从而在探针的轴线的任一侧上可以接近全角度范围，基本上倍增了有效视角，如下面更详细描述的。感兴趣的接合机构在公开的PCT申请公开号WO 2009029639、WO 2008/094444、WO 2008/094439和WO2008/094436中有进一步描述，其公开内容在此引入作为参考。下面结合附图进一步描述感兴趣的具体的接合配置。

在某些实施例中，本发明的装置可以进一步包括冲洗器和抽吸器，其被配置为冲洗内部目标组织部位和/或装置的部件，例如可视化传感器的透镜。如此，细长体还可以包括一个或多个内腔，其至少延伸装置的实质长度，例如用于执行各种不同的功能，如上所述，在某些实施例中，其希望冲洗(例如清洗)细长体的远端处的目标组织部位(例如从所述位置移除切除的组织等)，细长体可以包括冲洗内腔和抽吸内腔。因此，组织改变装置可以包括轴向延伸穿过细长体的冲洗内腔。在使用期间，冲洗内腔可以可操作地连接到装置的近端处的流体源(例如，生理上可接受的流体，诸如盐水)，其中流体源被配置成在正压下将流体引入内腔，例如在0psi至60psi的压力范围内，使得流体沿着冲洗内腔输送并从远端输出。虽然冲洗内腔的尺寸可以变化，但在某些实施方案中，冲洗内腔的最长横截面尺寸为0.5mm至5mm，例如0.5mm至3mm，包括0.5mm至1.5mm

在使用期间，抽吸内腔可以在装置的近端处可操作地连接到负压源(例如，真空源)。尽管抽吸内腔的尺寸可以变化，但是在某些实施例中，抽吸内腔的最长横截面尺寸的范围从1mm到7mm，例如1mm到6mm，包括1mm到5mm。在一些实施例中，抽吸器包括具有横截面面积为细长体的远端的横截面面积的33％或更多，例如50％或更多，包括66％或更多的端口。

在一些情况下，负压源被配置为在负压下，例如在300-600mmHg例如550mmHg的负压下，将流体和/或组织从远端处的目标组织部位抽吸到抽吸内腔中，使得流体和/或组织从组织部位移除并且沿着抽吸内腔输送并且从近端输出，例如进入废物贮存器。在某些实施例中，冲洗内腔和抽吸内腔可以是分开的内腔，而在其他实施例中，冲洗和抽吸功能可以在单个内腔中完成。

在某些实施例中，装置可以包括可操作地连接到细长体的近端的控制结构，诸如手柄。“可操作地连接”是指一个结构与另一个结构通信(例如，机械、电气、光学连接等)。当存在时，控制结构(例如手柄)位于装置的近端处。手柄可具有任何便利的构造，诸如具有一个或多个控制按钮的手持式杖、具有触发器的手持式枪等，下面进一步提供了合适的手柄构造的示例。

在一些实施例中，当操作手柄的大部分保持在固定位置时，细长体的远端可围绕其纵向轴线旋转。这样，当连接到细长体的近端的手柄停留在固定位置时，至少细长体的远端可以转动一定的程度。给定装置中的旋转度可以变化，并且范围可以从0到360°，例如0到270°，包括0到180°。

如本文中在此部分以及在说明书中的其它地方所描述的，在某些实施例中，该装置可以是一次性的或可重复使用的。这样，本发明的装置可以是完全可重复使用的(例如，多用装置)，或者是完全一次性使用的(例如，装置的所有组件都是单次使用的)。在一些情况下，该装置可以是完全可重复使用的(例如，在所有组件都可以重新使用有限次数的情况下)。装置的每个组件都可以单独地一次性使用、具有有限的可重用性，或者可以无限重复使用，从而导致由具有不同可用性参数的部件组成的整体装置或系统。

如此处以及本说明书中的其它地方所述的，在某些实施例中，本发明的装置可以使用任何便利材料或其组合来制造，包括但不限于：金属材料，例如钨、不锈钢合金、铂或其合金、钛或其合金、钼或其合金以及镍或其合金等；聚合物材料，例如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、PEEK等；陶瓷，例如氧化铝(例如，STEATITE

关于对关节囊内部的成像、方法包括将本发明的可视化元件的远端定位成与目标组织处于观察关系。通过观察关系意味着将远端定位在40mm之内，诸如在10mm之内，包括在感兴趣的目标组织部位的5mm之内。将观察装置的远端相对于期望的目标组织定位可以使用任何便利的方法来实现，包括从经皮进入点直接到达目标组织的线性前进。在将成像装置的远端以与目标组织成观察关系定位之后，通过使用照明元件和可视化传感器来成像目标组织以获得图像数据。根据本发明的方法获得的图像数据以图像形式输出给用户，例如使用监视器或其他便利介质作为显示装置。在某些实施例中，图像是静止图像，而在其他实施例中，图像可以是视频。

在实施例中，内部目标组织部位可以广泛地变化。感兴趣的内部目标组织部位包括但不限于骨科关节、心脏位置、血管位置和中枢神经系统位置等。在某些情况下，内部目标组织部位包括脊柱组织。骨科关节可以包括人体内任何类型的感兴趣关节，例如膝盖或肩部。在一些实施例中，内部组织部位可以包括普通手术期间感兴趣的部位，例如腹部器官和/或周围组织。

本部分或本说明书其它地方描述的组织可视化装置的进一步应用包括用于普通手术(腹腔镜或其他微创手术)作为辅助可视化装置。在一些情况下，可能需要移除腹腔镜相机并且手术失明。然而，本申请所描述的装置的外径足够小，以致一旦腹腔镜相机被移除，它们可以用于消除中断。在这样的实施例中，细长体不再是刚性的，而是主体是柔性的，并且可以利用各种转向机构中的任何一种例如一根或两根或三根或更多根拉线偏转远端来将细长体安装在细长柔性管状体中。在一些实施例中，该装置可以包括偏置的弯曲远端(例如镍钛诺)，其可以通过缩回外直套或内部矫直线等而被选择性地弯曲或拉直。

除了普通外科手术和本文描述的这部分以及本说明书其他地方的其他应用之外，本文描述的可视化装置的实施例可以用于耳、鼻和咽喉应用。例如，本文描述的装置可以用于可视化可能有价值的任何诊断评估。作为另一个例子，本文描述的装置也可以用于指导或评估慢性鼻窦炎的治疗，例如窦的扩张，例如上颌窦，

在一些实施例中，本发明的装置和方法可用于需要对对象的内部目标组织进行成像和/或修改而同时使对周围组织的损伤最小化的各种不同应用。本发明的装置和方法可用于许多应用中，例如但不限于外科手术，其中各种不同类型的组织可以被可视化并且可能被潜在地治疗，包括但不限于，软组织、软骨、骨和韧带等。成像装置可用的其他方法包括在美国公开申请2008/0255563中描述的那些。

在一个实施例中，利用成像装置将针的远端精确定位在例如膝盖的关节囊内。这使得将治疗介质可靠地注入囊中。对于这种应用而言，管状体的外径具有小于约3mm的直径，优选为小于约2.5mm，并且在一个实施方式中具有约2.1mm(14号)的直径。

图2A示出了组织可视化装置1100的一个实施例，该组织可视化装置1100包括细长体1102和手持件1104。细长体可以具有至少约1.5倍于其宽度的长度、至少约2倍于其宽度的长度、至少约4倍于其宽度的长度、至少约10倍于其宽度的长度或更长、至少约20倍于其宽度的长度、至少约30倍于其宽度的长度、至少约50倍于其宽度的长度，或者超过宽度的50倍。细长体的长度可以变化，并且在一些情况下可以是至少约2cm长、至少约4cm长、至少约6cm长、至少约8cm长、至少约10cm长、至少约15cmcm长、至少约20cm长、至少约25cm、至少50cm或长于50cm。细长体沿整个长度可以具有相同的外横截面尺寸(例如直径)。或者，横截面直径可以沿着细长体的长度变化。在某些实施例中，细长体的外径大约为0.1至10mm、大约0.5mm至6mm、大约1mm至4mm、大约1.5mm至3mm、大约2mm至2.5m或大约2.1毫米。在某些实施例中，细长体是14号针，具有约2.1mm的OD和约1.6mm的ID。

在某些实施例中，并且如说明书其他地方所述的，细长体可以具有近端1106和远端1108。本文所使用的术语“近端”是指细长体的更靠近使用者的端部，(例如在组织改造过程中操作装置的医师)，并且本文所使用的术语“远端”是指在使用期间更接近受试者的内部目标组织的细长体的端部。在一些情况下，细长体具有足够刚性的结构，以在足够的力施加到细长体的近端时允许远端被推动穿过组织。这样，在这些实施例中，细长体不是柔韧的或柔性的，至少没有任何显著的程度。在某些实施例中，远端1108可以进一步包括如图2A中所示的尖锐尖端，从而允许远端刺穿诸如关节囊的组织。在某些实施例中，可以通过穿透皮肤和下面的组织，将远端从身体的外部推入关节囊中。

如图2A所示，在实施例中，手持件可以具有包括连接蛤壳式顶部1112和蛤壳式底部1114的接缝1110的圆形“蛤壳”形状。在一些实施例中，蛤壳式顶部1112和底部1114可以制成两件，然后在接缝1110处连接在一起。圆形蛤壳形状为使用者在使用该装置时提供舒适和符合人体工程学的手柄。在某些实施例中以及如稍后将更详细描述的，手持件可以包括图像捕获控制器，诸如被配置为捕获期望图像的按钮1116。在进一步的实施例中，图像捕获控制器可以包括开关、拨号盘或其他合适的机构。手持件104可以进一步包括回缩控制器1118，其缩回或延伸细长体1102的一部分，例如尖锐的针。将结合图2B-C和后面的附图更详细地描述缩回控制器。

在某些实施例中，控制器1116可以选择性地激活图像和/或视频的获取。控制器1116因此可以被配置为在视频记录期间或者在视频记录关闭时选择性地开启视频记录、停止视频记录和/或捕获静止图像。在一些实施方案中，控制器或另一种控制器可以开启/关闭紫外光(UV)源，其将与UV敏感材料(例如凝胶)一起使用。例如，紫外线敏感液体可以被递送到目标组织，例如膝盖，随后施加UV液体以将液体固化成固体或半固体材料，UV光可以通过标准LED产生，诸如说明书中其他地方描述的那些。UV光可以通过诸如本说明书其他地方描述的照明光纤被引导朝向目标组织，同时仍保留一些照明光纤以照射目标组织以用于成像，

在实施例中，手持件可以包括鲁尔连接件1120，该鲁尔连接件1120被配置为连接到本部分或本说明书其他地方所述的任何流体源，例如无菌盐水。鲁尔连接件1120件可以与延伸贯穿细长体的整个长度的内腔流体通信，从而允许将流体或药剂递送至组织部位，

手持件1104和细长体1102之间的接合处可以包括将手持件1104连接到细长体1102的毂1122。在一些实施例中，毂可以是可拆卸的，从而允许细长体从手持件上拆卸下来。在其它实施例中，细长体经由毂永久地附接到手持件以提供集成组件，

手持件还可以包括应变消除节点1124，该应变消除节点1124被配置成附接到电缆(图2A中未示出)。应变消除节点1124可以用于减少与手持件进行电通信的电配线上的应变。

在一些实施例中，组织可视化装置1100被配置为用于一次性使用的集成组件。在某些实施例中，组织可视化装置1100被预先消毒，因此整合和预消毒的组合允许组织可视化装置在从包装中取出后即可使用。使用后，可被丢弃。因此，手持件1104、细长体1102和诸如电缆的其他部件可以全部是一个集成单元。通过一个集成单元，意味着上述各个部分可以作为一个单独的部件连接在一起，而不是由用户拆卸。在一些实施例中，集成单元的各个部分是不可分的，不会破坏一个或多个部件。在一些实施例中，如本文所述的该部分或说明书中的其他地方所述的显示器也可以作为单个集成组织可视化装置的一部分并入和消毒。

图2B示出了图2A中描绘的组织可视化装置的实施例的横截面侧视图。如在图2A中那样，组织可视化装置包括诸如图像捕获触发器1116、缩回控制器1118、鲁尔1120、细长体1102、手持件1104和毂1122等多个部件。

在一些实施例中，远端1108可包括偏转结构，其中，所述细长体的远端从细长体1102的纵向轴线偏转。该偏转的尖端优选地被尖锐化，允许尖端穿过感兴趣的组织部位。下面将参照图3A-B更详细地描述远端1108的偏转尖端实施例。在实施例中，尖端能够穿透皮肤和其他组织以到达内部组织部位。

现在可以在图3A中看到，细长体1102包括外部管状体1126，其可以是皮下注射针，例如具有尖锐尖端的14号针。可视化元件呈同心地延伸穿过外部管状体1126的内部光学海波管1128的形式。光学海波管可以用于将组织部位的图像投射至可视化传感器1132(图2B)，诸如本部分以及本说明书中的其它地方所描述的那些。手持件1104还包括近侧透镜外壳1130，下面在图7中更详细地描述。

在某些实施例中，如其他地方所述的，可视化元件的远端可以包括一个或多个可视化传感器1350，诸如此部分或本说明书其他地方所述的任何可视化传感器或成像传感器。在某些实施例中，一个或多个可视化传感器可以位于外部管状体的内径上。在其中一个或多个可视化传感器定位在外部管状体的内径上的实施例中，可视化传感器可以以允许传感器在外部管状体的端部之外例如在任选位置1352处成角度的视场的方式定位。在一些实施例中，可视化传感器可以定位在外部管状体的内径上，与尖锐尖端相对。传感器也可以位于外部管状体的内部上的任何合适的位置处，以提供穿过外部管状体的远端开口的视场。

参照图2C和图3A，如上所述，在一些实施例中，手持件可以包括缩回控制器1118。缩回控制器可以用于相对于光学海波管回缩图3A的外部管状体1126，因此允许光学海波管在远端1108处延伸超出外部管状体的前部开口。参见图3B。在一些实施例中，尖锐的远端用于刺穿组织以将细长体引导到目标区域中。一旦细长体已经到达目标区域，例如在关节囊内，则缩回控制器1118可以用于向近侧缩回可视化元件远端的尖锐尖端。通过缩回尖锐尖端，使用者可以将细长体的现在钝的远端引导到组织部位内，而没有再次刺穿组织的风险。尖锐尖端的缩回对于某些组织部位而言可能特别有用。例如，一旦尖锐的远端刺穿骨科关节的关节囊，存在穿透关节囊另一端的风险。通过缩回尖锐的端部，可以捕获关节囊的图像并且注射药物而不用担心进一步损坏关节囊。

在某些实施例中，细长体的边缘和侧面被钝化以便在插入细长体时不损伤周围组织。轴向端部和侧面的尖锐边缘的钝化是至关重要的，因为装置的集成特性导致尖锐的边缘暴露于内部解剖结构。类似地，通常钝的插管具有可移除的套管针，其提供通过组织的通道，套管针然后用单独的相机海波管替换。

在一些实施例中，钝化通过远端的偏转几何形状抵靠外部管状体的内径偏置光学海波管实现。此外，外部管状体的远端可以包括反向研磨物，使在尖锐边缘直接抵靠光学海波管的OD时进一步保护尖锐边缘。在一些实施例中，外部管状体可包括在外部管状体或光学海波管上的凹坑，其抵靠细长体的ID偏置光学海波管的OD。在某些实施例中，可以存在一个凹坑、两个凹坑、三个凹坑、四个凹坑或四个以上的凹坑。在一些实施例中，可以用弹簧爪和/或其他辅助部件替换或添加凹坑以偏置和引导光学海波管。例如，海波管上的弹簧爪可以接触外部管状体的内径。这种爪或特征可以保持光学海波管适当地定位，以引导光学海波管钝化尖锐尖端。这样的爪或特征可以成形为最小程度地破坏流体流动。在实施例中，爪或特征可以在平行于流体流动的方向上呈现薄的横截面，例如从光学海波管的外径突出的一个、两个、三个、四个或更多个“c”形特征为轴向长的小屋为流体提供薄的横截面。

参照图3B可以看到反向研磨或反向斜面特征。外管状本体1126可以设置有斜切口以产生初级斜面表面1416，这对于皮下注射针尖而言是常见的。然而，这导致尖锐的远侧尖端1410与外部管状体1126的内壁隔开壁的厚度。在该构造中，探针通过组织的远侧前进可导致组织陷入远侧尖端1410与光学海波管1128的外壁之间的空间中。

因此，参照图3B，外部管状体1126可以另外设置有反向斜面或锥形表面1418，其沿远侧方向径向向内倾斜，与主斜面1416的方向相对。这将使远侧尖锐尖端1410抵靠于外部管状体1126的内壁，由此消除或最小化由于尖锐尖端1410的向远侧前进而引起组织损伤的风险。当外部管状体1126为了钝化处于如图3B所示的缩回方位时，滑动接触点1408(下面将讨论)位于远侧尖端1410处。光学海波管1128相对于外部管状体1126的横向偏置与反向斜面1418的组合产生无创伤远侧结构。

图3A描绘了类似于图2A-C中描述的实施例的细长体1102的远端1108的实施例。细长体1102可以处于如图3A所示的延伸位置，从而允许远端1108的尖锐尖端1410刺穿感兴趣组织，如本部分或本说明书其他地方所述的。如上所述，当处于图3B)所示的缩回位置时，细长体不太可能进一步损伤组织部位。此外，细长体1108的尖锐远侧尖端1410可具有相对于细长体1102的纵向轴线的横向偏转，从而导致偏转的尖端1130。在另外的实施例中，尖端可以是直的。当手柄的方向如图2B所示，并且控制器位于顶部时，偏转可能处于向上的方向。自细长体轴偏转的角度可以是至少约1度、3度、7度、12度、15度或更多。

偏转尖端1130允许改变光学海波管的观察方向(例如约5-6度)的机械手段。在一些实施例中，观察方向可以偏离光学海波管的中心纵向轴线1112至少约3度、至少约6度、至少约12度、至少约15度、至少约20度、至少约30度、至少约45度或大于45度。广角视场可以通过透镜完成，或者如果远端偏离轴，则通过旋转光纤来实现。偏转尖端还可以在插入过程中提供更好的方向性能并且限制与传统针几何形状相关的“取芯”(使皮芯被拖入患者并可能导致感染的可能性最小)。

继续参照图3A，如已经讨论过的，细长体1102在整个至少约65％的近侧和在一些实施方式中至少约80％的轴向长度上可以是基本上线性的，具有偏转的远侧段1108。不考虑偏转，细长体1102的特征在于中心纵向轴线1104，远侧段1108从该中心纵向轴线1104侧向偏离。

在所示实施例中，远侧段1108的偏转程度将远侧尖锐尖端1410定位成与中心纵向轴线1404大致对齐。因此，在所示实施例中由偏转产生的横向位移1406约为细长体1102的外径的50％。横向位移1406通常不大于细长体1102的外径，并且在许多实施方式中至少约为细长体1102的OD的约10％，有时至少约为25％。在本发明的某些实施方式中，横向位移1106在细长体1102的OD的约40％至约60％的范围内，有时在约45％至55％的范围内。

前述尖端构造允许细长体1102沿着大致线性轴线穿过组织，同时横向倾斜地启动光学海波管的远端。由于光学海波管1128基本上是线性的，并且细长体1102设置有偏转的远侧段，因此在光学海波管1128的远侧边缘和细长体1102的内侧表面之间形成滑动接触点1408。当外部管状体1126相对于光学海波管1128向近侧缩回时，外部管状体1126的横向倾斜导致光学海波管1128横向弯曲。此结果可以替代地通过在光学海波管的远端段内提供预定的横向偏转，结合具有偏转的或基本线性的远端段1408的外部管状体来完成。

正如已经简要讨论的那样，前述几何形状的效果是能够实现横向视场的机械拓宽。使用本领域中众所周知的各种光学透镜系统，可以替代地或附加地实现视场的光学拓宽。

参照图3B，光学海波管1128将能够沿着主观察轴线1412观察。取决于光学海波管的远端光学器件，主观察轴线1412将通常以与远端光学器件表面垂直的角度发起，并且位于通常基本上呈圆锥形的视场1414的旋转中心上。视场1414的几何形状可以根据需要被修改，例如通过光学器件或软件修改为椭圆形、矩形或其他形状。

主要观察轴线1412的横向偏转(除其他方式外)可以通过识别细长探针体1102的中心纵向轴线1404与主观察轴线1412之间的角度θ来量化。角度θ可以在至少约1°、至少约3°、至少约7°、至少约12°、至少15°或更多，但通常不超过约45°，并且在某些实施例中，至少约3°，并且不大于约8°或10°。

视场1414可以由角度α来表征，其将主要取决于远侧光学器件1136。角度α将通常地在大约45°与大约120°之间，例如大约55°与85°之间。在一个实施方式中，角度α约为70°，

如参考图3B所理解的，视场α能够使主观察轴线1412在整个范围内横向偏转以实现横向观察，同时仍然允许中心纵轴1104在保持在视场1414内的一点处与目标组织相交。这使得可视化沿着中心纵向轴线正好位于管状体的前方，同时允许在偏转角度上增加横向观察。细长体1102围绕中心纵向轴线1404的旋转因此使得能够扫过通过旋转范围的光学视场，其有效地增加总的可视化目标尺寸。例如，在具有70°的视场和5°的偏转的实施例中，在整个旋转过程中围绕中心纵向轴线1404的旋转使得能够扫过152°的有效视场。

在一些实施例中，细长体1102包括内腔1138，其可以将包括诸如消炎剂、抗生素、麻醉剂或本领域已知的其他药物的流体递送到胶囊内或输送到其他组织部位。在某些实施例中，如图3A所示，内腔1138可以包围光学海波管1128和外部管状体1126之间的环形空间。

在一些实施例中，可视化元件的远端可以包括被配置为促进内部组织部位的成像的远端透镜1136。远端透镜或任何其他透镜可能在制造过程中产生缺陷和不足，导致图像失真。这些失真对于单独的透镜而言可能是独特的，并且在本申请这里公开的实施例的情况下，其对于单独的组织可视化装置而言可能是独特的。因此，为了增强图像质量，如图2A所示的装置1100可以包括独特算法形式的自动光学校正。在一些实施例中，该算法可以被存储在手持件1004内的芯片或其他合适的装置中。

在某些实施例中，自动光学校正可用于改善由组织可视化装置产生的图像质量。阿贝数也称为透明材料的V数或倒色散系数，是与折射率有关的材料色散(折射率随波长而变化)的度量，高V值表示低色散(低色差)。期望低色差来优化图像质量，但是实现低色差通常会增加制造成本。在一些实施例中，组织可视化装置中的色差可以在临床使用时经由上述软件算法来校正，以实现制造的经济。例如，光学校正可以允许具有较低成本透镜的装置的可视化性能，该装置可与具有较高成本和较低缺陷的透镜的可视化装置的性能相媲美。

在实施例中，为了在制造点生成算法，远侧光学器件集中在已知的定义图案上。然后，计算机可以将捕获的图像与已知图案进行比较并且创建将捕获的图像恢复到真正的定义图案的算法。如上所述，然后可以将该算法存储在手持件1104中的芯片中。

当手持件1104在临床部位连接到显示器6时，如之前结合图1所描述的，该算法用作显示器6校正捕获图像的基础，从而去除光学系统中的像差。每个单独的组织可视化装置都将具有独特的像差，因此每个手持件都将携带一个独特的算法来纠正该系统，

回到图3B，图3B进一步描绘了处于缩回位置的细长体的尖锐远端1204的实施例的更近视图。如上所述，结合图2C，缩回控制器用于缩回尖锐的偏转尖端1204以防止在观察内部组织部位时对周围组织的进一步损害。

如图3C所示，在细长体1700的远端的某些实施例中，光学海波管1702的远端可以张开1706以容纳定位在光学海波管1702的远端处的比理想地适配于标准海波管1704的直径更大的传感器1708。该扩口可以简单地是更大直径的横截面、方形横截面或与其内部相匹配的东西。扩口的轴向长度将适应传感器的长度加上传感器周围的照明光纤的路由，并且将具有过渡区域回到正常海波管的圆形横截面。在某些实施例中，这可以用非圆形横截面来完成。尖锐尖端也可能需要扩口，有或没有间隙以在光学海波管的“OD”和细长构件的“ID”之间提供内腔。在某些实施例中，外部管状体可以是弯曲的，例如本文所公开的该部分或说明书中的其他地方所述的，或者外部管状体可以是直的以适应扩口尖端。

如上文关于“张开的”实施例所描述的，为了最小化产品/针的整体尺寸，外部管状体的内径(ID)可以被设定尺寸以使得其完全被光学海波管的张开的远端的外径(OD)“填充”。在实施例中，张开的几何形状限制内腔并防止流体从外部管状体的端部通过。

在实施例中，为了允许流体流动，扩口几何形状的轴向长度可以被设计为比外部管状体1710的平移距离短。当外部管状体处于向前或尖锐位置时，扩口被容纳在管状体的内径内并且流体被限制通过内腔1712。然而，当管状体处于缩回位置(并且钝化)时，海波管的扩口部分完全突出到管状体的开口斜面之外，从而允许装置的有效内腔位于海波管的正常横截面和针的内径之间。在一些实施例中，外部管状体可以包含轴向孔以允许流体从与细长体的开口端的不同的方向和位置流出内腔。

图4描绘了组织可视化装置1100的一个实施例的横截面顶视图。手持件1104包括照明元件1134和可视化传感器支撑件1180，下面将更详细地描述。类似于本说明书中别处所述的照明元件或设备，照明元件1134可沿着细长体的长度向下延伸并将细长体下方的光传送到内部组织部位以允许目标组织的可视化。在一些实施例中，照明元件1134包括一束或多束照明光纤。

图5示出了沿着细长体1200的长度向下的组织可视化装置的实施例的横截面图，类似于图2A-4中所示的细长体。在某些实施例中，光学海波管1204可以包括图像引导件1202、至少一个照射光纤或光纤束1210、注入内腔1206和外部管状体1208。如本领域技术人员将理解的，这里使用的术语“照明光纤”包括照明光纤或光纤束。如说明书中其他地方所描述的，照明光纤或光纤束可以被配置成投射适于照射目标组织以供可视化的光的波长。然而，照明光纤也可以被配置为将UV光投射到组织部位以便固化UV敏感材料。例如，如果总共有14个照明光纤或光纤束，则可以配置7个以传递适合可视化的光，而另外7个可能适合传递UV光。然而，可以使用任何合适的组合。例如，大多数照明光纤可以是紫外线，一半照明光纤或不到一半。在特定实施例中，照明光纤的数量可以从图5中描绘的数量增加或减少。例如，可以存在1个光纤、至少2个光纤、至少5个光纤、至少10个光纤、至少14个光纤、至少20个光纤、至少25个光纤、至少50个光纤或超过50个光纤。在某些实施例中，照明光纤可以被配置成输出适合于对内部组织部位成像的多个波长的光。

通过照明光纤1210[其可以是至少4、8、12或更多光纤或光纤束，并且可以布置为围绕图像引导件1202的环形配置，如图5所示但在下面详细描述]传递的光的波长可以针对各种特定于波长的应用进行选择。例如，UV范围内的波长可用于允许组织类型的视觉分化，例如以区分神经组织与周围组织和/或最小血管化的神经组织。血管似乎具有第一种颜色(例如红色)，而神经组织可能看起来具有第二种颜色(例如蓝色)。波长也可以被优化以区分神经组织和肌肉。

在另一个应用中，可以通过光纤1210传播诸如UV光或可见光之类的光以促进或开始注入溶液的固化(例如通过聚合或交联)，其中溶液或凝胶通过注入内腔1206施用以在体内形成固体或半固体物质。该物质可以是组织膨胀装置、涂层或其他结构元件。

另一特定于波长的应用涉及将预选波长引导至浸渍有药物或药物前体的靶。在将预先选择的波长输送到靶时，药物被释放，或者前体被转化成药物，然后释放药物。靶可以是植入的物质或装置，或者浸渍的载体介质，诸如液体、凝胶或珠子中的任何一种或其组合。

UV光可以包括紫外线A、长波或黑光，缩写为“UVA”并且具有400nm-315nm的波长；近紫外光，缩写为“NUV”并具有400nm-300nm的波长；紫外线B或中波，缩写为“UVB”并具有315nm-280nm的波长；中紫外光，缩写为“MUV”并具有300nm-200nm的波长；紫外线C、短波或杀菌剂，缩写为“UVC”并具有280nm-100nm的波长；远紫外光，缩写为“FUV”并具有200nm-122nm的波长；真空紫外光，缩写为“VUV”并具有200nm-400nm的波长；低紫外光，缩写为“LUV”并具有100nm-88nm的波长；超紫外光，缩写为“SUV”并具有150nm-10nm的波长；以及极端紫外光(缩写为“EUV”)具有121nm-10nm的波长。在一些实施例中，导管可以包括发射可见光的元件。可见光可以包括波长为380-450nm的紫光；具有450-475nm波长的蓝光；具有476-495nm波长的青色光；具有波长为495-570nm的绿光；具有波长为570-590nm的黄光；具有590-620nm波长的橙光以及具有620-750nm波长的红光。在一些实施例中，导管包括发射具有在约300nm与500nm之间的波长的光的元件。具体地，导管可以包括发射具有与蓝光相关的波长的光(例如，具有在约450-475nm之间的波长的光)的元件。波长选择信息和特征以及与红外内窥镜相关的其他细节可以在美国专利No.6,178,346、美国专利申请公开No.2005/0014995和美国专利申请公开No.2005/0020914中找到，其各自通过引用的方式整体并入本文。

在某些实施例中，光学海波管的外径范围可以是约0.1mm至3mm、约0.5mm至2.5mm或约1mm至2mm。在某些实施例中，光学海波管的外径约为1.27mm。在一些实施例中，外部管状体的内径范围是约1mm至10mm、约.2mm至8mm、约0.5mm至6mm、约1mm至5mm、约1.2mm至4mm或约1.4mm至3mm。在某些实施例中，外部管状体1208的内径约为1.6mm。

在一些实施例中，图像引导件1202允许通过手持件中的可视化传感器来查看组织部位的图像。在特定实施例中，图像引导件可以是光纤或其他合适的介质，以允许通过本节或本说明书其他地方所述的可视化传感器对组织部位进行成像。取决于期望的性能，光纤束可具有至少约6K、或至少约10K或至少约15K或至少约30K或更多的光纤。在一些实施例中，图像光纤可以是6.6k光纤束或10k光纤束。

图6A-C示出了组织可视化装置1300的细长体和内部组件的实施例，类似于本文其他地方所描绘的实施例。在这个特定的图中，手机的外壳被移除以更好地观察装置的内部。在某些实施例中，组织可视化装置包括细长体1302、照明元件1304、光源外壳1306、近侧透镜外壳1310、套箍1314、鼻形件1312和远侧透镜1316。

图6B示出了图6A的组织可视化装置1300的俯视图，而图6C示出了侧视图。这些图中的部件与6A中所示的部件类似，但是在6B中，可视化复合体被标识为1318。可视化复合体和周围部件可以在图7中更详细地查看。

图7示出了图6C的可视化复合体的实施例的横截面侧视图。在一些实施例中，可视化复合体1318可以包括可视化传感器1320，例如本部分或本说明书其他地方描述的那些可视化传感器。在某些实施例中，可视化传感器可以是本部分或本说明书其他地方所述的CMOS传感器。

在某些实施例中，可视化复合体可以包括第一透镜1322、光学孔径1324和第二透镜1326。在一些实施例中，孔径可以具有至少约为0.1毫米、至少约0.2毫米、至少约0.3毫米、至少约0.5毫米或者大于0.5毫米的直径。优选地，该孔可以是大约0.222mm。为了支撑透镜，可视化复合体可以包括如前所述的近侧透镜壳体，其中近侧透镜壳体可以用于将透镜1320和1326固定在适当的位置和方向。可视化复合体可以进一步包括图像引导件，类似于先前关于图5描述的图像引导件。

如图1和图8A所示，本发明的集成可视化装置的一个结果是可视化装置4围绕中心纵向轴线1404旋转，以实现扩大的视场将同时引起临床医生在显示器上看到的例如图1的视频屏幕19或图8A的图像1501的明显的劣势优势取向的转动。因此可能希望进行补偿，使得例如优势的患者参考方向最好总是出现在屏幕19的顶部，而不管可视化装置4的旋转取向如何，如图8B的图像1503中所示的。

这可以通过包括由可视化装置4携带的一个或多个传感器或开关来实现，该传感器或开关能够生成指示可视化传感器1132的旋转取向的信号。该信号可以通过有线或无线协议传送到控制器6用于处理和校正屏幕19或其他显示器上的图像的旋转取向，以稳定图像。

合适的传感器可以包括简单的倾斜或定向传感器，例如水银开关或能够确定相对于诸如上和下的绝对参考方向的旋转取向的其它系统。或者，旋转取向图像校正系统可以包括具有关联电路的3轴加速度计，诸如利用以电容测量来确定加速度量的MEMS(微机电系统)技术构建的小型加速度计，其可以从Freescale Semiconductor,Inc.,of Austin,Tex(德克萨斯州奥斯汀的飞思卡尔半导体公司)以及其他公司获得。

作为替代或除了加速度计之外，可视化装置可以携带陀螺仪，例如三轴陀螺仪。陀螺仪的输出可以是滚动角、俯仰角和偏航角的变化率，并且由陀螺仪提供的旋转速率测量值可以与由加速度计进行的测量值相结合以提供完整的六自由度的传感器1132的运动和位置描述，尽管其对于简单地校正旋转取向可能不是必需的。可以在手持件或控制器6上提供控制器，允许临床医生选择什么参考取向(例如，患者的优、劣、真正的向上或向下等或真实的传感器视图，使得屏幕上的图像随着传感器旋转)，无论传感器方向如何，他们都希望其出现在屏幕的顶部。在某些实施例中，诸如箭头或线条的标记可被投影到图像上以进一步识别不同的取向和/或方向。

在一些实施方式中，光学海波管可套在热缩管中。例如，如说明书中其他地方所述的外部管状体可以由热敏材料构成。因此，为了构造说明书中其他地方所述的细长体，可以将光学海波管和其他部件沿过大的外部管状体向下延伸，然后外部管状体通过诸如热量、紫外线和化学等手段收缩至光学海波管的直径。相比之下，传统内窥镜和说明书中其他地方描述的一些内窥镜将光学器件置于刚性不锈钢管中。然而，将光学器件容纳在不锈钢管内可能需要迫使许多光学和照明光纤以非常紧密的ID并接着施加诸如环氧树脂的粘合剂。这样的过程是困难且昂贵的。

图9A-D示出了与图1-7中的可视化装置类似的可视化装置的实施例。图9A-D的可视化装置包括至少一个反射镜以改变可视化装置的观察方向和视场。图9A描绘了可以插入到管状本体的远端中的反射插头1600，例如上面结合图1-3B描述的管状本体。这种插头可以包括镜面1602，该镜面1602以特定角度1604反射图像，例如，提供与插头的轴线成30度的视角方向。在一些实施例中，该角度可以小得多，例如在0-15度之间。在进一步的实施例中，该角度可以在15-45度的范围内。在一些实施例中，该角度可以是至少45度、至少60度、至少75度或至少90度或更多。如图9B所示，以及以结合于图9A所述，插头1600可以插入到管状体1606的端部中，类似于说明书中其他地方所描述的管状体。在实施例中，插头可以并入说明书中其他地方描述的任何可视化装置中。在一些实施例中，插头可以被锐化以允许插头刺穿组织。

图9C-D示出了包括间隙1608的图9B的外部管状体的实施例。该间隙允许光从镜面1602反射并且被向下引导到管状本体1606，从而将通过间隙取得的视场图像向下投射至细长体。这样的图像可以沿着诸如说明书中其他地方所描述的光学海波管和/或图像引导件进行投射。诸如照明元件之类的其他部件可以用于沿着镜面表面引导光并且通过间隙向外照射周围组织。在实施例中，间隙可以允许在管状体的远端前方和上方延伸的视场1610。取决于镜面的角度和取向，视场的大小可以在约45°和120°之间，例如在约55°和85°之间。在一个实施方式中，该角度可以是近似70°。

在实施例中，图9A-D的可视化装置可以由各种装置制造。例如，诸如由反射插头1600描绘的管状反射材料可以以期望的角度切片并且被研磨/抛光以产生镜面表面1602。具有镜面的这种插头可以通过具有切割间隙1608的管状体的开口端供给，例如图9B-D的管状体1606，并焊接到管状体。一旦镜面被适当地定位在管状本体内，则可以同时切割/研磨管状本体和反射插头以形成尖锐尖端1612，如图9D所示的。

在某些实施例中，可以通过将棱镜定位在细长体的远端处来达到期望的视角方向。这样的棱镜可以提供例如在说明书中其他地方公开的视角方向，例如：提供与细长体的轴线成30度的视角方向。在一些实施例中，该角度可以小得多，例如在0-15度之间。在进一步的实施例中，该角度可以在15-45度的范围内。在一些实施例中，该角度可以是至少45度、至少60度、至少75度或至少90度或更多。

在一些实施例中，细长体可以是非圆形的形状。例如，细长体的整体形状可以是卵形或椭圆形。在一些实施例中，只有细长体的远端是椭圆形的，而细长体的其余部分是圆形的。椭圆形的细长体有利地为偏转的远侧尖端提供额外的空间。在某些实施例中，椭圆的长轴大约是短轴的1.1倍。在一些实施方案中，长轴是短轴的至少1.2倍、1.3倍、1.5倍、1.75倍、2倍、3倍、4倍、5倍或超过5倍。

在特定实施例中，细长体的远侧尖端可由弹性材料构造以允许远侧尖端向远侧挠曲。此外，远侧尖端的偏转部分可以非常短，以允许偏转部分停留在细长体的外周内，

在某些实施例中，细长体的远端可以相对于光学海波管旋转。例如，尖锐的远端点可位于光学海波管之下、光学海波管的顶部之上或光学海波管的一侧之上。在某些实施例中，光学海波管可以用作防护件以防止尖锐的远侧点在任何方向上损坏周围组织。在某些实施例中，光学海波管可以包括位于远侧尖端的护罩，护罩用于保护周围组织免受细长体的尖锐远侧尖端的影响。在光学海波管旋转时，护罩可以从细长体的尖锐的远侧尖端移动，从而允许进一步穿透组织。

图10A示出了与图1-9中所示的组织可视化装置类似的组织可视化装置的远侧的实施例。这里，箭头“C”表示朝向组织部位的远侧方向。细长构件5的远端包括光纤3，类似于说明书中其他地方描述的光学海波管和光学元件。远侧透镜2可以包括此处或本说明书其他地方所述的任何类型的透镜，包括GRIN(梯度折射率)透镜。该透镜可具有约100-700微米、约200-600微米、约400-500微米或约465微米的直径。

在某些实施例中，如图10A所示，组织可视化装置的远端可以包括圆形透明板12，例如玻璃板或其他合适的透明材料。在图10A所示的实施例中，板是无电的，但是在一些实施例中，板可以被供电以具有大约2x、4x、10x、20x、100x或大于100x的放大倍数水平。板可以在板的两侧是平坦的、在板的两侧是圆形的，或者一侧是圆形的而另一侧是平坦的。在某些实施方案中，板可具有约100-700微米、约200-600微米、约400-500微米或约465微米的直径。在某些实施例中，粘合剂11将板粘附到远侧透镜2，并且远侧透镜2通过另一种粘合剂粘附到光纤3。

在实施例中，并且如图10A所示，板12可以在板的近侧上包括围绕透明窗口14的掩模13。然而，在某些实施例中，掩模可以位于板的远侧。通过在面板的近侧放置掩模，可以防止潜在有毒的掩模材料与组织相互作用。掩模可以包括限制光线投射的任何合适的材料，例如铬涂层。然而，可以使用任何合适的蒸发涂层，例如不同的金属材料。

窗口包括未被掩模覆盖的板的区域，由此允许光穿过窗口。如下面结合图12更详细描述的，掩模可以被施加在板的环形区域中，从而形成圆形窗口14。

在特定实施例中，掩模用于限制光通过板的投射，例如掩模可限制从所观察对象(例如组织部位)反射的所有角度的光的聚集。因此，图像上的光线重叠非常小，结果是在更宽的景深范围内形成更清晰的图像。虽然这可能会降低图像的亮度，但图像更清晰。在某些实施例中，掩模的材料允许穿过材料的光的透射率最多约为0％、约2％、约4％、约5％或约10％。此外，掩模优选吸收光而不是反射光以限制杂散光影响图像的清晰度。在实施例中，掩模的材料可以反射撞击表面的光最多约0％、约5％、约10％、约20％、约25％或约30％。在某些实施例中，400nm光的反射率可以是12％、500nm为20％、600nm为27％、700nm为33％。

圆板的尺寸可以设定为与透镜2具有相同的直径，然而在实施例中，该板可以小于透镜2，例如透镜尺寸的至少约10％、25％、50％、75％或90％。当板比透镜小时，光线可能会透过板泄漏到透镜中，因此在这些情况下，可能会在透镜的远端施加不透明的粘合剂或遮盖物，以限制光线进入透镜。在某些实施例中，板可以是非圆形的，例如矩形或多边形。与圆形板一样，非圆形板可以约为透镜尺寸的10％、25％、50％、75％或90％。与较小的圆形板一样，透镜的未覆盖区域可以用不透明粘合剂涂覆以限制光的投射。

在某些实施例中，不是使用带有掩模的透明板，而是可以用包括孔的任何合适的材料替换该板。例如可以使用具有窗口的金属板或不透明的聚合物材料。

通常在成像领域中，当使用GRIN透镜(例如本文那些部分或本说明书中的其他部分所述的)时，诸如上文关于板描述中的光学掩模通常将被放置在两个GRIN透镜之间或在镜头的焦点处，然而，这里掩模位于无供电板和供电镜头之间。此外，尽管掩模可以放置在镜头的焦点上，但是这里掩模不需要位于焦点处。

图10B示出了与图6A中所示的实施例类似的可视化装置的实施例的侧视图和前视图。

在另外的实施例中，CMOS/CCD传感器可以位于可视化装置的远侧尖端而不是近侧位置。对于远侧安装的传感器而言，远侧定位的LED可以使用或不使用短光管，而不是依靠照明光纤来投射来自近侧LED的光。

图10C示出了沿着可视化装置的细长构件的视图，例如图5中所示的。照明光纤10被固定在围绕中心光学元件和/或图像引导件的环氧树脂内。

在某些实施例中，照明光纤也可以聚集到管的一侧，成像透镜和光纤在相对侧(图中的图案是使它们围绕圆周，但也可以是不对称的)。权利要求还讨论了窗口与光纤的比例，但该比率更适合于透镜的直径，

图11比较了用包括上述板的可视化装置成像的红辣椒内部的图片和没有该板的可视化装置。正如在图像中可以看到的那样，该板的添加极大地提高了图像的清晰度。

图12描绘了板2000，例如以上结合图10描述的板。这里，掩模2002是环形的并且围绕允许光通过的透明窗口2004。虽然这里掩模和窗口被描绘为环形，但在其它实施例中，掩模和窗口可以是矩形、三角形、八角形或其他合适多边形的形式。在某些实施方案中，掩模可以覆盖至少：板的单面的约25％，约50％、约60％、约70％、约80％、约90％或约95％板的一侧的表面积。在一些实施例中，如上所述，板可具有约0.5mm的直径或上述任何直径，然而，窗2004可具有对应于上述百分比的任何合适的直径，例如窗可具有直径在约50-200微米、75-150微米或约100-125微米之间。例如，直径可以是90微米、130微米或150微米。

在某些实施例中，成像元件/成像光纤的有效区域的直径与窗口的直径之间的比率可以近似为至少：大约2x、大约3x、大约4x、大约5x、大约6x、大约8倍、大约10倍或大于10倍。在窗口为非圆形的某些实施例中，窗口的面积与成像元件或成像光纤的有效面积之比可以是至少约5x、约10x、约15x或约20x。

图13A描绘了内光学海波管3002的一个实施例，类似于之前在图3A-6C中描绘的光学海波管。这里，光学海波管显示为没有外部管状体，然而，在使用中，如图3A-6C所示，光学海波管将被包含在外部管状体内。在实施例中，光学海波管可以具有弯曲部3004，当光学海波管包含在外部管状体内时，弯曲部使光学海波管的远端3006抵靠外部管状体偏置。在某些实施例中，弯曲部可以定位于自手持件沿着光学海波管的长度向下约50％、约60％、约70％、约80％或约90％处。在某些实施例中，弯曲部可以是渐变弯曲部，其中弯曲部的其他实施例可以是尖锐的弯曲部。在实施例中，可以存在单个弯曲部、两个弯曲部、三个弯曲部、四个弯曲部、五个弯曲部或五个以上的弯曲部。在某些实施例中，弯曲部可具有至少约1度、5度、10度、15度、25度、35度、45度、50度、60度、75度或90度的弯曲度。

图13B是类似于之前在图3A-6C中描绘的外部管状体的、与外部管状体3006的实施例并排的光学海波管3002的实施例的照片。这里，弯曲部3004是相当平缓的，将尖端3006偏置并抵靠在外部管状体3008的尖锐远端上。图13C进一步描绘了光学海波管3002和外部管状体3008的实施例，然而，这里针头针座组件3012和电光组件3010类似于上面结合图1-7描述的实施例。

图14A是类似于先前所述的细长体3100的远端的实施例的特写照片，其包括外部管状体3104和光学海波管3102。在此，外部管状体3104缩回并且如下面将进一步描述的那样变钝。如前所述，细长体具有反向研磨部3106，使针尖3108更靠近光学海波管。如图13A-C所示，光学管状体弯曲使其抵靠外部管状体3104的内径，最靠近尖锐3108的点。如前面的实施例所示的，当外部管状体缩回时，其抵靠光学海波管3102钝化。图14B描绘了类似于前述实施例的外部管状体3104的远端的实施例的特写视图。在此，外部管状体上的反向研磨部向上提升尖锐尖端，允许其被光学海波管更好地钝化。在某些实施例中，反向研磨部可以将尖锐尖端向上升高角度3110。在某些实施例中，该角度可以是大约5度、10度、15度、25度、30度、45度、60度、75度、90度或超过90度。

在某些实施例中，光学海波管3102和外部管状体3104之间的钝化接触可以产生切向接触力。在一些实施例中，外部管状体中的胡贝尔型弯曲可导致与光学海波管的切向接触并使海波管偏转以提供接触力，该接触力提供钝化，因为在光学海波管不再钝化尖锐尖端之前需要克服对该力的抵抗力。在某些实施例中，例如，外部管状体可以包括在针中的长弯曲部以将光学海波管朝向外部管状体的弯曲方向偏置，在某些实施例中，弯曲部可以具有至少大约为1度、5度、10度、15度、25度、35度、45度、50度、60度、75度或90度的弯曲度。

在某些实施方案中，可以将薄壁部件附接到光学海波管以将光学海波管在某个方向和/或取向上偏置。该部件可以具有比光学海波管的远端部分更大的直径，并且可以可选地例如在外径的最低部分的点/线处附接到光学海波管的外表面。该部件可以是沿着光学海波管的外侧的管的形式，但是在某些实施例中，可以去除其部分以最小化对内腔或流体路径的冲击。在某些实施例中，薄壁部件可以位于光学海波管中的扩口附近的位置处。薄断面的“指形件”可以用于使针头内的海波管居中，

图15是示出使用本文以及本说明书全文中公开的设备处理膝盖中的组织部位的方法的实施例的流程图。然而，如本领域技术人员将理解的，该方法可适用于任何类型的关节和其他组织类型。例如，该方法可以依赖于组织可视化装置和系统，诸如图1的前面的图中所示的。在第一步骤3202中，患者可以仰卧或坐着，关节略微弯曲。在第二步骤3204中，采用局部消毒溶液来准备入口部位。接下来的止痛剂被递送到关节3206并且关节被填充至少30cc的无菌流体。在第四步骤3208中，控制器和观看屏幕被开启并且可视化装置被连接到控制器和屏幕。另外，可以将活塞和注射器连接到可视化装置。接下来，基于可疑病理将可视化装置插入到下侧或内下方入口中，并引导至组织部位3210。可视装置可直接插入外侧或内侧隔室中，避免“缺口”和脂肪垫。一旦进入关节囊，外部管状体的尖锐尖端或“针”通过缩回按钮3212缩回。最后，医师可以使用可视化装置通过在胫骨上施加内翻和外翻拉伸以允许内侧和外侧扩张来执行检查3214。此外，延伸膝盖允许后部隔间更容易可视化。可以在整个检查过程中随时根据需要注射额外的无菌生理盐水以清洗视场。

在某些实施例中，当可视化装置朝向组织部位导航时，光学海波管可保持缩回到外部管状体内，从而允许在外部管状体外部的轮胎组织的“隧道”视图。软组织与光学海波管相互作用并且提供从远端的偏移，从而允许在一些情况下改善可视化。在某些实施例中，可以将额外流体添加到关节(例如膝盖)，以通过清除碎片和创建光学元件空间改善可视化。在可视化装置插入之前，可以通过次要针头将流体添加到膝盖上以预先调节膝盖以进行可视化。在一些实施例中，可以通过可视化装置将流体添加到膝盖上，同时外部管状体仍然处于向前的位置。恒定的流体也可以通过注射器加入，例如由医生或通过延伸管加上助手压下的注射器。在一些实施例中，可以应用流体的短阵发(1-2ml)以清除紧靠可视化装置前方的区域。

图16描绘了定位在光学海波管3306和外部管状体或针3304内的细长体3300的远端处的可视化传感器3202的实施例，类似于图1-7中描绘的可视化装置中存在的细长体。这里，传感器3302从细长体的纵向轴线旋转大约30度。然而，在一些实施例中，可视化传感器可以旋转至少约5度、10度、15度、20度、30度、45度、60度、75度、90度或大于90度。在某些实施例中，如前所述，光学海波管也可以在远侧尖端处具有扩口的外径，例如本文中公开的该部分或说明书中的其他地方，但也可以如图所示为笔直的。如同之前在说明书中结合之前的附图所描绘的实施例，照明可以通过各种手段提供，例如经由位于细长体的远端处的光纤和/或离散LED。光纤和/或LED可以与可视化传感器在相同的轴线上定向，或者定向在不同的轴线上。

图17描绘了类似于图1-7的可视化装置的可视化装置的实施例。如本文先前在本说明书中所描述的，可以重新定向在诸如图1的屏幕19的屏幕上显示的组织的图像，以通过与定向传感器通信来保持“向上”位置。在某些实施例中，可以通过使用按钮来手动重新定向屏幕。例如，在正方形和/或圆形屏幕上，可以在屏幕的顶部、底部、左侧和右侧放置4个按钮。通过按下按钮，轮胎使用者可以调整屏幕的方向，使按下按钮的屏幕侧方现在成为屏幕顶部或“向上”的位置。以这种方式，用户可以确保屏幕始终面向期望的方向。在某些实施例中，如图17所示，这样的按钮3402可以定位在手持件3400上，使得用户可以按压按钮以将图像旋转45度、90度、135度、180度、225度、270度或315度以将屏幕定向在期望的位置。这些按钮可以间隔开90度，并且如图所示位于手持件的顶部、左侧、右侧和底部。LED可以用来表示有效按钮和当前的“向上”位置。在某些实施例中，可以有1个按钮、2个按钮、3个按钮、4个按钮、6个按钮、8个按钮或者多于8个按钮来重新定位屏幕。在某些实施例中，例如利用圆形图像，屏幕可以被配置为每按压一次钮按仅旋转45度。

结合特定方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组应被理解为可应用于本部分或本说明书中的其他地方所描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与此不兼容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合来组合，除了组合之外，其中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排他的。保护不限于任何前述实施例的细节。该保护延伸至本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或所公开任何新颖的方法或过程或其任何新颖组合。

尽管已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅以示例的方式呈现，并不旨在限制保护范围。事实上，本部分或本说明书其他部分中描述的新颖方法和系统可以以各种其他形式来体现。此外，可以对本部分或本说明书其他地方描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。本领域技术人员应认识到，在一些实施例中，所示出和/或公开的过程中采取的实际步骤可能不同于附图中所示的步骤。取决于实施例，可以去除上述某些步骤，可以添加其他步骤。此外，以上公开的特定实施例的特征和属性可以以不同的方式组合以形成另外的实施例，所有这些实施例都落入本公开的范围内。

尽管本公开包括某些实施例、示例和应用，但本领域技术人员应该理解，本公开内容超出具体公开的实施例而延伸到其他替代实施例和/或用途以及其明显的修改和等同物，包括没有提供本部分或本说明书其他地方阐述的所有特征和优点的实施例。因此，本公开的范围并非旨在被本部分或本说明书中的其他地方的优选实施例的具体公开所限制，并且可以由本部分或本说明书中的其他地方或随后提出的权利要求限定。