一種可全程診查和治療的內窺鏡的制作方法
【專利摘要】一種可全程診查和治療的內窺鏡，它包括鏡體插入部前端（1），其特征是所述的鏡體插入部前端（1）中矩形導軌槽（4），在矩形導軌槽（4）中安裝有滑軌（3），超聲治療頭（2）安裝在滑軌（3）上并能上下移動，滑軌（3）能在導軌槽（4）內前后移動，同時滑軌（3）還能在導軌槽（4）左右移動；在靠近鏡體插入部前端（1）的插入端、導軌槽（4）的四周設有超聲陣子（6）、照明光纖（5）和圖像通道（7）；在超聲治療頭（2）周圍的導軌槽（4）上設有供治療時對超聲治療頭進行冷卻的進水口和出水口，進水口和出水口分別與對應的進水管（9）和出水管（10）相連通。本發明結構簡單，功能齊全，操作方便。
【專利說明】-種可全程診查和治療的內窺鏡

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種醫療器械，尤其是一能集診斷和治療于一體的一體化診療設備， 具體地說是一種用于人體內腔或管道的可全程診查和治療內窺鏡。

【背景技術】
[0002] 目前，國內外醫療衛生系統在臨床上使用的內窺鏡，多數采用的是利用光學系統 進行圖像觀察的，部分是采用超聲波取像觀察內腔皮下組織。即便有帶超聲治療功能的內 窺鏡，由于治療頭焦距范圍的限制，加上超聲治療頭不可以沿治療面縱向垂直方向上移動， 使得管腔內皮下病變組織得不到完全治療，或因治療焦距超出病變組織范圍而將管腔內皮 下健康組織也造成灼傷，造成患者不必要的痛苦；此外，若需治療不同深度的皮下病變組 織，還需頻繁更換治療頭，給臨床操作醫生帶來很大的麻煩。基于這些問題，迫切需要一種 能夠消除這些弊端的內窺鏡在臨床應用中的面世。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的是針對現有的內窺鏡功能單一或具有治療功能的內窺鏡的治療頭 不能根據需要進行移動以實現有效治療的問題，設計一種既能進行超聲圖像和光學圖像獲 取，又能沿患者管腔內病灶區位的表面作三維空間方位任意移動，以實現在全程治療中無 需更換治療頭和頻繁調整鏡體插入部前端角度，就可以實施對患者管腔內表面和皮下組織 不同深度的病灶部位進行全程圖像診查和徹底治療，且不會損傷肌體健康組織的可全程診 查和治療內窺鏡。
[0004] 本發明的技術方案是： 一種可全程診查和治療的內窺鏡，它包括鏡體插入部前端1，該鏡體插入部前端1與內 窺鏡操作部相連并在其控制下在人體管腔內彎曲轉動，其特征是所述的鏡體插入部前端1 中矩形導軌槽4,在矩形導軌槽4中安裝有滑軌3,超聲治療頭2安裝在滑軌3上并能在Y向 驅動機構的驅動下在滑軌3上上下移動，滑軌3在X向驅動機構的驅動下能在導軌槽4內 沿鏡體插入部前端1水平徑向即X向前后移動，同時滑軌3還能在Z向驅動機構的驅動下 在導軌槽4作沿鏡體插入部前端1軸向即Z向的左右移動；在靠近鏡體插入部前端1的插 入端、導軌槽4的四周設有超聲陣子6、照明光纖5和圖像通道7,圖像通道中安裝有微型攝 像機，所述的超聲陣子6、超聲治療頭2和照明光纖5均通過數據信號線8與后臺控制裝置 電氣連接，微型攝像機直接將采集的光學圖像送至后臺計算機進行圖像處理；在超聲治療 頭2周圍的導軌槽4上設有供治療時對超聲治療頭進行冷卻的進水口和出水口，進水口和 出水口分別與對應的進水管9和出水管10相連通。
[0005] 所述的Y向驅動機構由安裝在滑軌3上的Y軸向微型步進電機3-2和Y軸向行程 開關3-4組成，超聲治療頭2在Y軸向微型步進電機3-2作用下沿滑軌3上下移動。
[0006] 所述的X向驅動機構由與滑軌3相連的X軸向微型步進電機3-1和X軸向行程開 關3-3組成，X軸向微型步進電機3-1帶動滑軌3作X軸向的前后移動。
[0007] 所述的Z向驅動機構由安裝在導軌槽4上的Z軸向微型步進電機4-1和Z軸向行 程開關4-2組成，Z軸向微型步進電機4-1帶動滑軌3作沿鏡體插入部前端1軸向即Z向 的左右移動。
[0008] 所述的進水口和出水口位于導軌槽4的上下兩側或左右兩側面上。
[0009] 所述的鏡體插入部前端1的插入端上安裝有透明罩11。
[0010] 本發明的有益效果： 本發明的內窺鏡鏡體部分集光成像采集、超聲波圖像采集和超聲波治療功能于一體； 超聲波治療功能的超聲治療頭可沿人體內管腔表面和皮下組織病灶部位在三維空間方位 作任意移動，由此徹底解決因超聲治療頭固定焦距的限制、以及不能在管腔內表面垂直縱 向移動所帶來的對病灶皮下組織治療的不徹底的弊端；此外，也解決了因現有的內窺鏡超 聲治療頭焦距范圍不可調節，或超出肌體組織病灶范圍，造成治療中灼傷健康肌體組織的 不利后果。正是由于超聲治療頭的控制機構能夠在智能控制程序作用下，根據在病灶圖像 中繪制的質量范圍曲線，結合治療參數計算，反饋控制治療頭沿管腔內病灶區域三維空間 方位移動治療，形成了可變焦距的超聲波功能，使得管腔內表面及皮下組織的不同深度病 灶部位得以徹底覆蓋治療，同時也免除了醫生需頻繁移動內窺鏡插入部而帶來操作上的不 便。由此看出，本發明內窺鏡在臨床使用中具有了減輕患者治療中的痛苦，提高病情診療效 果，同時也給臨床醫師在全程操作使用上帶來了便利。
[0011] 本發明適用于無創或微創對患者管腔內表面和管腔內皮下組織病灶組織進行診 查和治療；其中的超聲治療頭可在控制機構作用下沿腔體內三維空間任意移動，全程診察 和治療中無需更換超聲治療頭，也無需頻繁手動推移插入部換位治療，就可以實現在患者 管腔內表面和皮下病灶組織實施全程觀察和治療，并且不會損傷健康組織，有助于減輕患 者的痛苦，同時也方便了臨床診治醫師的操作。
[0012] 本發明結構簡單，利用現有單組微型步進電機控制機構可在軟件程序控制下引導 目標體作一維方向上的任意移動，實現了由三套微型步進電機控制體引導治療頭在三維空 間方位作任意移動，極大地方便了醫生的操作，提高了手術治療效果，促進了手術治療向智 能化發展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明內窺鏡超聲使用治療流程圖。
[0014] 圖2是本發明的內窺鏡插入部前端結構示意圖。
[0015] 圖3是圖2的剖視結構示意圖。
[0016] 圖中：1、鏡體插入部前端，2、超聲治療頭，3、滑軌，3-1、X軸向微型步進電機， 3- 2、Y軸向微型步進電機，3-3、X軸向行程限位開關，3-4、Y軸向行程限位開關，4、導軌槽， 4- 1、Z軸向微型步進電機，4-2、Z軸向行程限位開關，5、導光光纖，6、超聲陣子，7、圖像通 道，8、信號線，9、進水管，9-1、進水口，10、出水管，10-1、出水口，11、透明罩。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0018] 如圖2-3所示。
[0019] 一種可全程診查和治療的內窺鏡，它包括鏡體插入部前端1，該鏡體插入部前端1 與內窺鏡操作部相連并能在內窺鏡操作部控制下在人體管腔內彎曲轉動，在鏡體插入部前 端1的插入端上安裝有透明罩11，如圖2所示，鏡體插入部前端1中矩形導軌槽4,鏡體插 入部前端1整體呈圓柱形結構，截面如圖3所示。在矩形導軌槽4中安裝有滑軌3,超聲治 療頭2安裝在滑軌3上并能在Y向驅動機構的驅動下在滑軌3上上下移動，滑軌3在X向 驅動機構的驅動下能在導軌槽4內沿鏡體插入部前端1水平徑向即X向前后移動，同時滑 軌3還能在Z向驅動機構的驅動下在導軌槽4作沿鏡體插入部前端1軸向即Z向的左右移 動；在靠近鏡體插入部前端1的插入端、導軌槽4的四周設有超聲陣子6、照明光纖5和圖像 通道7,如圖3所示，圖像通道中安裝有微型攝像機，所述的超聲陣子6、照明光纖5和微型 攝像機均通過數據信號線8與后臺控制裝置電氣連接；在超聲治療頭2周圍的導軌槽4上 設有供治療時對超聲治療頭進行冷卻的進水口和出水口，進水口 9-1和出水口 10-1開設在 導軌槽4的上下兩側或左右兩側面上，它們分別與對應的進水管9和出水管10相連通。本 發明的三個方向的驅動機構可直接從市場采購相應的微型驅動機構，其中Y向驅動機構由 安裝在滑軌3上的Y軸向微型步進電機3-2和Y軸向行程開關3-4組成，超聲治療頭2在 Y軸向微型步進電機3-2作用下沿滑軌3上下移動。所述的X向驅動機構由與滑軌3相連 的X軸向微型步進電機3-1和X軸向行程開關3-3組成，X軸向微型步進電機3-1帶動滑 軌3作X軸向的前后移動。所述的Z向驅動機構由安裝在導軌槽4上的Z軸向微型步進電 機4-1和Z軸向行程開關4-2組成，Z軸向微型步進電機4-1帶動滑軌3作沿鏡體插入部 前端1軸向即Z向的左右移動。
[0020] 本發明利用光學系統和超聲圖像系統分別取像觀察人體內管腔表面和皮下組織 的病灶狀況，供臨床醫師進行診斷治療；此外，它的插入部前端還帶有超聲波治療功能的治 療頭，利用超聲波治療的熱效應、機械效應和空化效應，并借助在鏡體內智能控制系統機構 的作用下，能夠根據管腔內表面和皮下組織病灶部位的大小和區域，沿患者管腔內病灶區 位的表面作三維空間方位任意移動。由此可以實現在全程治療中無需更換治療頭和頻繁調 整鏡體插入部前端，就可以實施對患者管腔內表面和皮下組織不同深度的病灶部位進行全 程圖像診查和徹底治療，且不會損傷肌體健康組織。由此減輕了患者的痛苦，提高了療效， 同時也方便了臨床醫師的操作。
[0021] 當需要觀察診斷人體內管腔表面和皮下組織圖像時，可分別選擇在鏡體手柄上的 取像按鈕，或連接到計算機并在計算機中運行的軟件圖像按鈕，此時可在計算機顯示器中 觀察到管腔內表面圖像和管腔內皮下組織圖像，此圖像在臨床醫師進行診斷觀察后即可對 其進行編輯、截取、保存。對于需要進行治療的病灶部位，臨床醫師可在病灶圖像上編輯繪 制，畫出病灶曲線范圍，由此確定病灶部位和治療范圍。標識出的治療范圍和圖形在啟動治 療后會涉及到如下的超聲波治療參數： Itp=(Pa)2/pc (1) ITA=ff/S (2) 其中：式（1)中ITP為時間峰值聲強，PA為聲壓幅值，P為介質密度，C為聲速；式（2) 中ITA為時間平均峰聲強，W為探頭輻射的聲功率，S為探頭有效的輻射面積。
[0022] 由于管腔內肌體病灶組織在超聲波治療作用下產生的熱效應、機械效應和空化效 應，則存在如下熱能和聲強參數換算關系： Q=2 a It (3) α =0. 〇26fL1 (4) ΔΤ=0. 052ItfL1/ P cm (5) 其中：式（3)中Q為熱能(單位是J/cm3)，I (單位是W/cm2)為聲強，α (單位是Np/ cm)為聲吸收系數；式（4)中f (單位是MHz)為超聲波頻率；式（5)中ΛΤ (單位是° C)為 在超聲波作用下，t時間內肌體組織的溫升，cm(單位是J/cm3° C)為比熱，P (單位是g/ cm3)為軟組織的質量密度。 上述各式為在超聲波啟動治療后所產生的參數換算關系，這些臨床應用中的必要參 數，或是內置在超聲波治療控制程序中，或是由人工在計算機操作中輸入，由此可在超聲治 療過程中得到治療肌體病灶部位的熱能和溫升等量值，這些熱能和溫升等量值，參照內置 程序中給定的量值極限，以及預置在病灶圖像中治療區域范圍，控制電路和程序會將這些 參數量值反饋到超聲波治療控制程序中，就可以在治療過程中控制超聲治療頭沿內腔治療 面在三維方位上的移動距離、移動速度和治療時間，確保對病灶部位治療的有效性，以及健 康組織不被灼傷；且會在治療過程及終了時全程記錄治療結果的必要參數，包括治療時間、 治療位置、肌體部位熱量、發出功率等參數量值，并保存于治療部位狀態的圖庫中，供醫師 查詢，同時也起到免于同一病灶部位被重復地治療或無效治療。
[0023] 本發明的使用過程和方法如圖1，借助光學成像和超聲成像，可分別取得人體內管 腔表面和皮下深度組織圖像。通過取得的圖像，可供臨床診治醫師判斷病灶部位狀況；根據 病灶部位病情分析，由臨床醫師繪制出需要治療的病灶部位范圍包絡圖，根據包絡圖選取， 可計算出超聲治療頭需要行程的距離、治療時間、縱向（Y向)及橫向（Z向)移動速度等參數 并反饋至超聲治療頭控制機構，等待控制治療頭啟動的命令。若選擇啟動超聲治療，超聲治 療頭會沿病灶區域內表面作橫向（Z向）、縱向（Y向）和垂直管腔體內表面方位（X向）移動 治療，移動治療過程中和區域治療后會記錄下它的移動軌跡、治療時間、治療部位，并計算 出治療部位所產生的熱能量，與內置的超聲治療參數對比，從而決定超聲治療頭的治療時 間和移動速度，確保治療部位的徹底性和有效性，同時避免同一部位被重復性治療。當某一 病灶部位治療完畢后，若需繼續檢查和治療下一部位，可從內窺鏡手柄操作面板按鈕或計 算機圖像控制軟件中選取相應的按鈕，開始新一輪的下一個病灶區域檢查和治療；若終止 檢查或治療，可選取退出操作，結束本次治療活動。
[0024] 圖2所示的為內窺鏡插入部前端結構圖，它是由超聲治療頭2、滑軌3導軌槽4等 部件組成。超聲治療頭2鑲嵌在滑軌3上，并由滑軌3為其提供Y軸向移動；滑軌3上安 裝有X軸向微型步進電機3-1、Y軸向微型步進電機3-2、X軸向行程限位開關3-3、Y軸向 行程限位開關3-4。導軌槽3安裝在導軌槽4上，并可在微型步進電機4-1控制機構作用 下，沿導軌槽4左右方向即Z軸向移動。在治療過程中，根據選定的病灶部位范圍曲線，在 同一深度下，會由X軸向微型步進電機3-1和Y軸向微型步進電機3-2帶動超聲治療頭沿 管腔內表面作X軸向和Y軸向勻速移動治療，并由X軸向行程限位開關3-3和Y軸向行程 限位開關3-4阻止超聲治療頭越位移動；在不同深度皮下組織病灶區域，由安裝在導軌槽4 上的Z軸向微型步進電機4-1帶動安裝超聲治療頭2的滑軌3沿Z軸方向上作左右移動， 以確保病灶部位治療的徹底性和有效性，圖中的方位箭頭也示意出超聲波治療機構所移動 的方向。進水管9和出水管10的一端分別連接在導軌槽4上開口的進水口 9-1和出水口 10-1，另一端分別連接磁力泵，作用是降低超聲治療頭在治療過程中本身產生的熱度，確保 治療過程的安全性和有效性。圖像通道7通過物鏡攝取的管腔內表面圖像傳至計算機中， 供觀察診斷；信號線8連接由超聲陣子6生成的管腔內皮下組織超聲圖像并傳送至計算機。 同時，作用于超聲治療頭2的控制信號也由信號線8傳遞。透明罩11固定于鏡體插入部頂 端面，封閉鏡體插入部機構，并且不妨礙光通道和超聲波工作路線。
[0025] 如圖3所示的鏡體插入部頂端截面圖。其上各對應的序號標識，均在圖2中有所 敘述。
[0026] 本發明作為一種內窺鏡圖像觀察和治療裝置，將光學和超聲波各自生成和不可功 能替代的部位圖像進行取像觀察，并能夠根據觀察到的在管腔內表面和皮下組織的病灶部 位進行超聲波治療，具有微創或無創的治療效果；由設定的智能控制程序，根據病灶部位的 深度，讓超聲治療頭作三維方向移動治療，形成了一種可變焦距的治療狀態。因此，在治療 過程中會根據設定病灶曲線圖形和治療參數避開健康肌體組織，同時，可對管腔內表面和 具有不同深度的需要治療的皮下組織病灶部位實施完全治療，由此解決了市面上內窺鏡在 使用功能上的單一性和治療的不徹底性。也在微創或無創、安全、有效性方面打開了內窺鏡 在臨床應用上的大門。
[0027] 本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
【權利要求】
1. 一種可全程診查和治療的內窺鏡，它包括鏡體插入部前端（1)，該鏡體插入部前端 (1)與內窺鏡操作部相連并在其控制下在人體管腔內彎曲轉動，其特征是所述的鏡體插入 部前端（1)中矩形導軌槽（4)，在矩形導軌槽（4)中安裝有滑軌（3)，超聲治療頭（2)安裝在 滑軌（3)上并能在Y向驅動機構的驅動下在滑軌（3)上上下移動，滑軌（3)在X向驅動機構 的驅動下能在導軌槽（4)內沿鏡體插入部前端（1)水平徑向即X向前后移動，同時滑軌（3) 還能在Z向驅動機構的驅動下在導軌槽（4)作沿鏡體插入部前端（1)軸向即Z向的左右移 動；在靠近鏡體插入部前端（1)的插入端、導軌槽（4)的四周設有超聲陣子（6)、照明光纖 (5)和圖像通道（7)，圖像通道中安裝有微型攝像機，所述的超聲陣子（6)、超聲治療頭（2) 和照明光纖（5)均通過數據信號線（8)與后臺控制裝置電氣連接；在超聲治療頭（2)周圍的 導軌槽（4)上設有供治療時對超聲治療頭進行冷卻的進水口和出水口，進水口和出水口分 別與對應的進水管（9)和出水管（10)相連通。
2. 根據權利要求1所述的內窺鏡，其特征是所述的Y向驅動機構由安裝在滑軌（3)上 的Y軸向微型步進電機（3-2 )和Y軸向限位行程開關（3-4 )組成，超聲治療頭（2 )在Y軸向 微型步進電機（3-2 )沿滑軌（3 )上下移動。
3. 根據權利要求1所述的內窺鏡，其特征是所述的X向驅動機構由與滑軌（3)相連的 X軸向微型步進電機（3-1)和X軸向行程開關（3-3)組成，X軸向微型步進電機（3-1)帶動 滑軌（3)作X軸向的前后移動。
4. 根據權利要求1所述的內窺鏡，其特征是所述的Z向驅動機構由安裝在導軌槽（4) 上的Z軸向微型步進電機（4-1)和Z軸向行程開關（4-2 )組成，Z軸向微型步進電機（4-1) 帶動滑軌（3)作沿鏡體插入部前端（1)軸向即Z向的左右移動。
5. 根據權利要求1所述的內窺鏡，其特征是所述的進水口和出水口位于導軌槽（4)的 上下兩側或左右兩側面上。
6. 根據權利要求1所述的內窺鏡，其特征是所述的鏡體插入部前端（1)的插入端上安 裝有透明罩（11)。
【文檔編號】A61B1/05GK104083142SQ201410380907
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年8月5日 優先權日:2014年8月5日
【發明者】張志忠, 宋云霞, 劉尊亮, 呂磊, 周華東 申請人:江蘇雷奧生物科技有限公司