无菌校准帽及其在内窥镜上使用的方法

技术领域

本公开总体涉及用于校准内窥镜的设备、系统和方法。

背景技术

内窥镜传感器可以被校准以捕获更准确和更少噪声的读数。然而，一些传感器没有被预先校准，并且因此在生成读数时容易受到各种噪声的影响。内窥镜(并且特别是无菌一次性使用(SSU)内窥镜)通常维持在无菌包装中直到使用前。因此，试图校准内窥镜传感器以减少对噪声的敏感性可能会使内窥镜暴露于污染并使患者处于危险。

发明内容

至少一个示例性实施例涉及一种设备，其包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端，该内窥镜包括至少部分设置在远侧尖端中的图像传感器；以及帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，该帽包括积分球(integrating sphere)。

至少一个示例性实施例涉及一种系统，其包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端，该内窥镜包括至少部分设置在远侧尖端中的图像传感器；以及帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，该帽包括积分球。

至少一个示例性实施例涉及一种系统，包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端；图像传感器，其设置在远侧尖端中；积分球帽，其被配置为设置在远侧尖端上，并且进一步被配置为从远侧尖端移除；处理器；以及存储器，在其上存储数据，数据在由处理器处理时使处理器：从设置在内窥镜内的照明源产生光；并且从图像传感器接收第一光读数。

至少一个示例性实施例涉及一种方法，包括：从设置在内窥镜中的照明源发射光；从设置在内窥镜中的图像传感器接收第一读数，第一读数基于从照明源发射并穿过积分球的光；以及基于第一读数，校准图像传感器的响应。

至少一个示例性实施例涉及一种校准和准备操作无菌一次性使用(SSU)内窥镜的方法，其中该方法包括：将内窥镜设置在无菌包装中，内窥镜包括覆盖内窥镜的远侧尖端的可移除帽，并且可移除帽包括积分球；以及密封无菌包装，其中内窥镜被配置为：连接到处理单元，并且执行暗信号不均匀性(DSNU)测量。

至少一个示例性实施例涉及一种设备，包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端，内窥镜包括至少部分设置在远侧尖端中的图像传感器；以及无菌球形帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，并且进一步被配置为促进校准图像传感器。

至少一个示例性实施例涉及一种无菌球形帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，并且进一步被配置为促进校准图像传感器，该无菌球形帽包括：积分球；以及附接机构，其被配置为将无菌球形帽附接到内窥镜的远侧尖端。

附图说明

图1A图示了根据至少一个示例性实施例的内窥镜；

图1B图示了根据至少一个示例性实施例的内窥镜的帽；

图1C图示了根据至少一个示例性实施例的内窥镜的远侧尖端的视图；

图2图示了根据至少一个示例性实施例的系统；

图3图示了根据至少一个示例性实施例的用于准备内窥镜的方法；并且

图4图示了根据至少一个示例性实施例的用于校准内窥镜的方法。

具体实施方式

本公开的实施例将结合内窥镜来描述。然而，为了避免不必要地掩盖本公开，本说明书省略了一些已知的结构和设备。这些省略不应理解为对所要求的公开的范围的限制。阐述具体细节是为了提供对本公开的理解。然而，应该理解的是，本公开可以通过各种方式实施，而不局限于本文所阐述的具体细节。

图1A图示了根据至少一个示例性实施例的内窥镜100。内窥镜100包括内窥镜主体或手柄104、细长轴108、远侧尖端区域112、缆线116和包括积分球的帽120。在本发明特别有利的一些实施例中，内窥镜100是SSU内窥镜，然而所公开的技术也适用于其他内窥镜或光学观察仪器，包括管道镜。

内窥镜主体104为用户(例如，医生)提供了持有、操纵或控制内窥镜100的位置。在一些实施例中，内窥镜主体104的内部可以包括一个或多个中空部分(未示出)，其能够存储硬件部件(例如，缆线/布线、电池、处理单元、处理器、相机、图像传感器等)，这些硬件部件能够实现内窥镜的一个或多个功能(例如，来自远侧尖端112的照明，图像处理等)。

在一些实施方式中，诸如当内窥镜100是SSU内窥镜时，设置在内窥镜100中的硬件部件的数量可以被最小化，并且一些可以不存在。换句话说，硬件部件和与之相关联的功能(诸如存储器、图像处理电路、某些照明系统，以及类似物)可以分别设置在内窥镜100之外并在内窥镜100之外执行，例如在相机控制单元(CCU)中。在这样的实施方式中，可以有利地减少开支和浪费，因为硬件部件可以连续地与多个SSU内窥镜重复使用。

内窥镜主体104的远端连接到细长轴108，而内窥镜主体104的近端连接到缆线116。在一些实施例中，内窥镜主体104可以包括用于协助用户保持或操纵内窥镜100的一个或多个手柄或凹槽，以及用于控制内窥镜100的一个或多个功能的一个或多个控件(例如，一个或多个按钮、杠杆、跟踪板和/或开关)。

缆线116可以包括一种或多种类型的缆线，诸如光学、电气和/或流体输送缆线，并且可以包括将电力传递给内窥镜100的绝缘电气布线。在一些实施例中，内窥镜100可以包括一个或多个按钮、杠杆、开关，或类似物，使用户能够调制例如流入内窥镜100的电力(例如，电流)量，以用于照明，使内窥镜100捕获外科手术部位的一个或多个图像，执行一个或多个校准步骤，执行一个或多个图像处理功能，执行一个或多个物理动作，诸如灌溉手术部位或执行内窥镜的远侧尖端的角度偏转，其组合，以及类似物。例如，用户可以激活内窥镜主体104上的开关，使电流通过缆线116流入内窥镜100，使内窥镜100内的照明源发射光。在另一个示例中，用户可以按下内窥镜主体104上的按钮，使成像传感器156(如图1C所示)捕获照明数据，用于校准内窥镜100的图像传感器156。缆线116还可以使内窥镜100和一个或多个外部设备(诸如电源、显示设备、处理单元(有时被称为相机控制单元(CCU)，其组合和/或类似物)之间通信。例如，缆线116可以将内窥镜100生成的图像数据或测量结果以电信号的形式运载到处理单元。然后，处理单元可以处理图像数据，并呈现馈送到显示单元的所得图像或直播视频。

细长轴108通常是细管，其从内窥镜主体104延伸到远侧尖端区域112。细长轴108作为内窥镜100的延伸，使得远侧尖端112可以被引入到难以进入的区域，诸如人或动物身体的内部。在一些实施例中，轴108是柔性的，它可以穿行或蜿蜒穿过患者的一个或多个部分以到达目标外科手术或观察部位。因此，轴108允许远侧尖端112在医疗程序期间连接到内窥镜主体104。例如，内窥镜100可以用于执行对患者的食道的观察，并且细长轴108可以顺着患者的喉咙穿过，直到远侧尖端112到达食道的感兴趣区域。细长轴108使远侧尖端112能够进入食道，并经由成像传感器156提供数据(例如，生成馈送到显示单元的直播，捕获一个或多个图像等)，而不需要将内窥镜100的其他部分(例如，内窥镜主体104)定位在患者体内。在一些实施例中，细长轴108可以包括或被涂覆或覆盖在一种或多种橡胶(例如，聚氨酯弹性体、聚酯弹性体等)、塑料、绝缘和/或柔性材料中，或者本身可以包括防止患者解剖结构与之发生反应的一种或多种惰性材料。

远侧尖端区域112包括照明源以及一个或多个传感器(例如，图像传感器、温度探头、湿度传感器)，通过该照明源可以发射光。远侧尖端区域112可以进入患者的身体内部(例如，通过自然孔口，诸如在医生检查食道时顺着患者的喉咙；通过小切口，等)，到达目标解剖部位。照明源可以是能够发光的一个或多个发光二极管(LED)、激光器、灯泡、灯具、光导的终端，诸如光纤或光纤束，其组合，以及类似物。照明源可以照亮解剖部位(例如，上部食道)，这种照明使一个或多个图像传感器能够收集解剖部位的图像数据。在一个可能的应用中，照明源可以在上部食道上发射光，并且一个或多个图像传感器可以收集与被照明区域相关联的图像数据。这样的数据可以传递给处理单元，该处理单元可以处理数据，并将描绘数据的图像呈现给显示器或存储器单元。这种成像对医生查看解剖部位以诊断疾病、提供治疗、进行手术等具有特殊用途。

转到图1B，根据至少一个示例性实施例示出了积分球帽120。积分球帽120被配置为附接到内窥镜100的远侧尖端112并从其上移除。在一些实施例中，积分球帽120可以在内窥镜100的生产期间被设置在内窥镜100的远侧尖端112上。换句话说，远侧尖端112可以被除菌，并且积分球帽120可以被设置在内窥镜100上，使得远侧尖端112保持无菌，直到内窥镜100被使用。在特别优选的实施方式中，整个内窥镜100被除菌，包括远侧尖端区域112和积分球帽120，并且这两个元件在无菌环境中被组装起来，然后整个系统被密封在无菌容器(诸如塑料袋)中直到使用。在其他实施例中，积分球帽120可以与内窥镜100分开，并且可以被配置为在内窥镜100已经被连接到一个或多个处理单元(例如，下面讨论的系统200的一个或多个部件)之后被设置在内窥镜100的远侧尖端112上，以便能够在术前(例如，在外科手术前)和/或术中(例如，在外科手术期间)校准内窥镜100。在一些实施例中，积分球帽120可以被配置为在除菌之前附接到内窥镜100的远侧尖端112。在这样的实施例中，内窥镜100可以包括一个或多个气体渗透性端口158，该端口设置在输出端口148附近和/或积分球帽120内。气体渗透性端口158可以用一个或多个膜密封，以允许气体渗透到细长轴108中，以便例如能够对内窥镜100的内部进行除菌。换句话说，气体渗透性端口158可以允许气体进入内窥镜100的远侧尖端112，例如，对远侧尖端112的一个或多个部分进行除菌。在一些实施例中，气体渗透性端口158还可以包括不透明的反射表面(例如，不透明的白色表面)，例如，以帮助维持图像传感器156的最佳光积分。在这些以及其他实施例中，工作通道也可以通过这个过程进行除菌。

远侧尖端112包括照明通道124和传感器通道128。照明通道124包括照明源，诸如LED 152，光纤的输出，或类似物。照明通道124可以提供中空管或将从照明源发射的光引导到积分球帽120中的其他通道机构。在一些实施例中，照明通道124可以由医生或其他用户通过以下方式来操纵，例如使用设置在照明通道124内的一个或多个屏蔽元件，以阻止或阻碍从照明源发射的光直接到达传感器通道128。对光源的操纵可以使医生能够改变LED 152的照明强度，使得不同量的光可以被传送到积分球帽120中或手术室中。

传感器通道128可以将离开积分球帽120的光通过输出端口148引导到图像传感器156上。虽然本文可以讨论单个图像传感器，但应该理解，可以使用附加的或替代的图像传感器。此外，虽然图像传感器被描绘为设置在远侧尖端112中，但图像传感器可以设置在内窥镜100的替代位置中(例如，在内窥镜主体104内或内窥镜轴108内)。图像传感器156(通常是CMOS或CCD传感器)包括多个像素164，每个像素包含光电检测器，其将检测到的光转换为电信号。像素的数量和取向不受限制，并且多个像素164可以设置成例如阵列。在一些实施例中，传感器通道128可以与照明通道124分开，使得通过照明通道124发射的光不会干扰图像传感器156生成的测量结果。此外，在医疗程序期间，图像传感器156(或图像传感器156所连接到的内窥镜100的部件)包括用于实现医疗程序的视频或图像的收集的硬件和/或软件。在至少一个示例性实施例中，图像传感器156捕获正在患者身体上执行的医疗程序的视频和/或静态图像(或使其能够捕获)。正如在内窥镜、关节镜和类似物的领域已知的那样，图像传感器156可以被设计成进入身体并拍摄程序的实时视频，以协助用户(例如，医生)执行程序和/或进行诊断。在其他实施例中，图像传感器156保持在患者身体之外，以捕获外部医疗程序的图像或视频。

积分球帽120包括光管132、反射表面或镜面136、输入端口140和输出端口148。光管132可以选择性地接收从照明源(例如，LED 152)发射的光，该照明源可以放置在细长轴108中的远侧。在某些情况下，光可以通过照明通道124被传送。积分球帽120可以是基本上球形(例如，除一个或多个附加的曲率(诸如由镜面136创建的曲率)外是球形的)结构，其设置在远侧尖端112的端部上，使得远侧尖端112被屏蔽在外部环境之外，减少污染的概率，并维持远侧尖端的无菌性，直到帽被移除。虽然本文讨论的实施例涉及从照明通道124接收光，但也可以使用替代光源。例如，光管132可以传送从内窥镜100外部的另一个照明源(例如，LED、激光器、手电筒、灯泡等)接收的光，该照明源可以耦合到积分球120的光管132，或者可以在取代光管132和镜像表面136的交界处适当地定位，在该交界处可以连接外部照明源，诸如照明光纤束的远侧接口。在这种使用外部光源的实施例中，优选在交界处存在一些物理屏障，诸如透明窗口，使得光可以从照明源进入积分球120，但防止任何可能的物理污染到内窥镜100的远侧尖端112。在这些实施方式中，透明窗口在一个方向上可以是透明的，但在相反的方向上是反射性的，允许光能进入积分球，但不能从积分球出来。在更优选的实施例中，其中光管132被集成到积分球帽120中，光管132作为光导操作，其将光从照明通道124引导到积分球帽120中。光管132可以包括一个或多个反射涂层、镜子、光纤、塑料光纤或其组合，以及类似物，以将光从照明通道124引导到积分球帽120的内部134，如箭头144所示。光管132将光从照明通道124引导到镜面136上，镜面136将光引导到积分球帽120的内部134。在一些实施例中，光管132可以将照明通道124与传感器通道128，或与任何其他通道隔离。例如，如图1B所示，光管132可以设置在积分球帽120的上部，并且包括将照明通道124与传感器通道128分开的屏障，使得从照明通道124发射的光不会进入传感器通道128中的传感器(诸如图像传感器156)，也不会被其检测到。换句话说，光管132可以将进入积分球帽120的输入端口140的光与从积分球帽120的输出端口148接收的光分开(例如，物理上的)，这可以有利地通过确保直接发射的光不被包括在读数或测量结果中来使穿过输出端口148的光的读数或测量得到改善。

积分球帽120的内部134可以包括一个或多个反射表面，并且可以附加地或替代地包括一个或多个反射涂层，这使得从镜面136反射的光能够在积分球帽120内反射，使得积分球帽能够作为惯常的积分球操作，诸如本领域已知的，即向图像传感器156提供均匀照明。此外，积分球帽120的外表面可以是不透明的，或以其他方式涂有防止积分球帽120外部的光进入积分球帽120的材料。替代地或附加地，积分球帽120可以提供有挡光罩，也就是说，非不透明的积分球帽120可以辅以可移除的不透明罩，诸如黑色塑料罩，在校准步骤期间可以在适当的时间移除该不透明罩。因此，在积分球帽120的内部134内传播的光可以只是从照明源发射并通过光管132进入积分球帽120的光，当积分球帽就位时，除了内部134被光源照亮时，没有光会出现或可被图像传感器检测到。当光在积分球帽120内散射时，一些光通过输出端口148离开并且进入传感器通道128。进入传感器通道128后，成像传感器156检测光并生成光读数或测量结果。图像传感器156可以使用例如一个或多个像素164来捕获光信息，并将光信息转换成电信号。该电信号可以被传递到处理器，并且可以包括关于所测量的光的信息，诸如强度、频率、固定模式噪声(FPN)、其组合，以及类似物。FPN读数进一步包括暗信号不均匀性(DSNU)测量，它表示当积分球的内部134不被照亮时，与图像传感器156中各像素164的噪声平均值的偏移；以及光响应不均匀性(PRNU)测量，它描述每个像素的光功率与电信号的输出功率之间的增益。积分球帽的一个特别好处是，其不透明的外表面禁止光进入图像传感器156的视场，允许DSNU测量，而帽的积分球性质为PRNU测量提供了理想的环境，从而允许校准内窥镜的图像传感器而不将远侧尖端区域暴露在外部环境中，从而在远侧尖端区域内保持无菌环境。

图1C图示了根据至少一个示例性实施例的远侧尖端112沿线A-A的视图。该视图图示了分别设置在照明通道124和传感器通道128中的LED 152和图像传感器156。如前所述，LED 152或多个LED发射进入积分球帽120的光，而图像传感器156接收通过输出端口148离开积分球帽120的光。积分球帽120和/或远侧尖端112可以包括一个或多个键面(keyingsurfaces)160，以促进远侧尖端112和积分球帽120之间的连接。键面160可以包括机械部件(例如，闩锁、键、槽、气体渗透性端口158等)，这确保积分球帽120和远侧尖端112之间以正确的取向发生配合。例如，远侧尖端112上的键面160可以包括一个或多个母端口，这允许积分球帽120上的对应的公端口将积分球帽120和远侧尖端112机械地耦合。在另一个示例中，远侧尖端112可以包括一个或多个槽，积分球帽120上的一个或多个唇可以进入这些槽中，以将积分球帽120固定到远侧尖端112。

在一些实施例中，键面160可以确保积分球帽120被且保持正确地附接并定向到远侧尖端112，诸如通过防止输出端口148与照明通道124对准。换句话说，键面160可以确保照明通道124与积分球帽120中的光管132对准，使得通过照明通道124发射的光进入积分球帽120。在一些实施例中，键面160可以包含内窥镜工作通道(未示出)。在这种情况下，可以提供气体渗透性端口158，以确保在内窥镜100的除菌期间或由例如除菌供应商执行的任何其他处理中对工作通道进行适当除菌。在一些实施例中，键面160可以相对于远侧尖端112和/或积分球帽120对准，使得当积分球帽120连接到远侧尖端112时，积分球帽120可以用来校准内窥镜100。例如，键面160可以被定位成使得照明通道124和传感器通道128与积分球帽120正确对准，以使穿过照明通道124的光能够进入积分球帽120并通过传感器通道128离开。还应注意的是，内窥镜远侧尖端112之间的连接可以以半永久性或防篡改的方式连接到积分球帽120。也就是说，使得当内窥镜的远端和积分球帽120之间的密封被破坏时，对用户来说将是明显的，并且帽不能以掩盖事先的拆卸行为的方式被替换到内窥镜上。一些实施例的这一目标可以通过本领域已知的许多手段中的任何一种来实现，诸如通过箔纸覆盖、可破损的扭转接口，以及类似物。

图2图示了根据至少一个示例性实施例的系统200。该系统200包括内窥镜100、处理器204、存储器208、用户接口212、显示器216、网络接口220和数据库224。尽管有前述情况，但系统200可以包括附加的或替代的部件，并且也可以省略一个或多个所示的部件。在一些实施例中，系统200可以对应于内窥镜100所连接到的处理单元。

处理器204可以对应于一个或多个计算机处理设备。例如，处理器204可以被提供为现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、任何其他类型的集成电路(IC)芯片、IC芯片的集合、微控制器、微控制器的集合或类似物。作为更具体的示例，处理器204可以被提供为微处理器、中央处理单元(CPU)或多个微处理器，它们被配置为执行存储在存储器208中的指令集。处理器204在执行存储在存储器208中的指令时启用内窥镜100和/或系统200的各种功能。处理器204通常可以被称为相机控制单元(CCU)。

存储器208可以是或包括计算机可读介质，其包括可由处理器204执行的指令。存储器208可以包括任何类型的计算机存储设备，并且本质上可以是易失性或非易失性的。在一些实施例中，存储器208可以包括多个不同的存储器设备。存储器208的非限制性示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、动态RAM(DRAM)等。存储器208可以包括指令，其使处理器204能够控制内窥镜100和/或系统200的各种元件，并将数据存储到例如数据库224中和从数据库224检索信息。存储器208可以是在处理器204本地的(例如，与处理器204集成)和/或与处理器204分开。

用户接口212包括使用户能够向内窥镜100和/或系统200输入的硬件和/或软件。用户接口212可以包括键盘、鼠标、触摸感应板、触摸感应按钮、机械按钮、开关和/或用于向内窥镜100和/或系统200提供用户输入以使用户能够控制内窥镜100和/或系统200的某些功能(例如，操作内窥镜100的照明和/或成像能力)的其他控制元件。用户接口可以包括按钮、开关或设置在内窥镜100本身上的其他控制手段，独立于或附加于不设置在内窥镜上的用户接口控件。仅仅作为说明性示例，内窥镜100可以具有输入按钮和开关，另外，键盘或鼠标可以直接连接到处理器204。此外，显示器216可以包括触摸屏能力，这些都是用户接口212的要素。所有这些共同构成了用户接口212。

显示器216可以是或包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或类似物。显示器216可以是独立的显示器或作为另一设备(诸如智能电话、笔记本计算机、平板计算机、耳机或头戴式设备、CCU和/或类似物)的一部分集成的显示器。在一些实施例中，根据例如系统设计，显示器216可以包括多个显示器。

数据库224包括与上述的存储器208相同或相似的结构。在至少一个示例性实施例中，数据库224被包括在远程服务器中并存储由内窥镜100捕获的图像数据。数据库和/或存储器也可以存储在下面要描述的内窥镜校准过程期间确定的校准常数。应该注意的是，存储这些校准常数的能力(例如，在处理器204上，在数据库224中，等等)可以避免内窥镜100包含任何存储器和/或处理能力的需要。这对SSU内窥镜和相关系统特别有利，其中通过从SSU内窥镜省略处理部件，可以减少浪费(例如，环境影响)和成本。此外，SSU内窥镜通常不被设计为经受高压灭菌器或其他严格的除菌技术。因此，本公开的实施例有益地提供了理想的解决方案，以获得这些校准测量，而没有将内窥镜暴露在受污染(例如，非无菌)环境中的风险。

网络接口220可以使系统200的一个或多个部件彼此之间或与内窥镜100进行有线和/或无线通信。允许系统200的部件使用网络接口220进行通信的这些通信接口包括用于彼此之间交换数据和控制信号的有线和/或无线通信接口。有线通信接口/连接的示例包括以太网连接、HDMI连接、遵守PCI/PCIe标准和SATA标准的连接，和/或类似物。无线接口/连接的示例包括Wi-Fi连接、LTE连接、

尽管图2将系统200中的各种元素图示为相互分开的，但应该理解的是，如果需要，一些或所有的元素可以相互集成。例如，单个台式计算机或笔记本计算机可以包括处理器204、存储器208、用户接口212和显示器216。应该进一步理解的是，系统200中的每个元素包括一个或多个通信接口，这使其能够通过例如网络接口220与系统200中的其他元素通信。系统200的优选实施例的另一个示例包括内窥镜100，其内置的用户接口212连接到CCU，CCU包括存储器208、处理器204、网络接口220和用户接口212，并且CCU也被连接，使得它可以向显示器216输出图像数据。

仅为说明目的，以下是用于校准内窥镜系统的方法的示例，其中内窥镜是SSU内窥镜。无菌包装内的SSU内窥镜被接收在无菌手术室中。医生从包装中移除内窥镜并将缆线连接到CCU。在照明源(在该示例中为远侧放置的LED)关闭的情况下，CCU执行DSNU测量，确定图像传感器的每个像素的暗偏移值。这些DSNU校准常数被储存在CCU的存储器单元中。然后，CCU打开光源，向积分球帽提供照明，从而向图像传感器提供均匀照明。然后，CCU确定图像传感器阵列的每个像素的PRNU偏移值。这些PRNU校准常数被储存在CCU的存储器单元中。系统向医生指示(例如，在显示器上)校准步骤现已完成，此时医生可以从内窥镜移除积分球帽，其远侧尖端保持在无菌环境中直到此时。医生现在可以使用SSU内窥镜来执行或协助进行医疗程序。由图像传感器捕获的图像由CCU使用DSNU和PRNU校准常数进行处理，以生成比没有校准步骤时更高的质量和/或清晰度的图像。当然，也可以执行其他FPN校准步骤，诸如白平衡、颜色校正、照明优化等。在医疗程序完成后，SSU内窥镜可以从CCU断开并被丢弃。

图3图示了根据本公开的至少一个示例性实施例的方法300。该方法300可以用于例如将无菌帽设置在内窥镜上并包装内窥镜以用于运输。

方法300包括将无菌帽设置在内窥镜的远侧尖端上(步骤304)。该内窥镜和远侧尖端可以分别与内窥镜100和远侧尖端112相似或相同。无菌帽可以与积分球帽120相似或相同。在其他实施例中，除其他部件外，无菌帽可以包括积分球帽120。在一些实施例中，无菌帽和内窥镜可以被除菌(例如，将部件浸入加热的水中、高压灭菌、浸泡在清洁洗涤剂中、暴露在除菌气体中等)，并且无菌帽可以在无菌条件下置于内窥镜的远侧尖端上，使得即使在内窥镜的其余部分暴露于非无菌环境之后，无菌帽仍然维持内窥镜的远侧尖端的无菌性。无菌帽和内窥镜的远侧尖端之间的连接可以用防篡改的方式指示，诸如用箔纸连接器、必须打破才能移除帽的塑料粘合剂或本领域已知的其他方式。

方法300还包括将内窥镜设置在无菌包装中(步骤308)。在无菌帽被设置在内窥镜的远侧尖端之后，内窥镜可以被放置在无菌包装中。在一些实施例中，无菌包装可以经过与内窥镜相似或相同的除菌技术。

方法300还包括密封无菌包装(步骤312)。密封可以在无菌条件下进行，使得内窥镜在无菌包装中时保持无菌，并且在从无菌包装中提取时是无菌的，诸如当内窥镜用于外科手术、外科手术程序或其他医疗程序时。在一些实施例中，步骤304、308和312都是在无菌环境中执行的，使得理想情况下，包装好的内窥镜保持在完全无菌的条件，直到在准备好的地方(诸如手术室)打开。

图4图示了根据本公开的至少一个示例性实施例的方法400。

方法400的一个或多个步骤可以被实行或以其他方式执行，例如，由至少一个处理器执行。该至少一个处理器可以与上文所述的系统200的处理器204相同或相似。除本文所述的任何处理器之外的处理器也可以用于执行方法400的一个或多个步骤。该至少一个处理器可以通过执行存储在存储器(诸如存储器208)中的元素来执行方法400的一个或多个步骤。存储在存储器208上并且由处理器204执行的元素(例如，指令和/或其他数据)可以使处理器204执行方法400的一个或多个步骤。

方法400包括将内窥镜连接到处理单元(步骤404)。内窥镜可以与内窥镜100相似或相同，而处理单元可以包括系统200的一个或多个部件(例如，处理器204、存储器208、数据库224等)。在一些实施例中，内窥镜100可以通过有线连接(例如，通过缆线116)和/或无线地连接到处理单元，诸如当内窥镜通过网络接口220与处理单元进行通信时。在一些实施例中，步骤404可以包括将一个或多个其他部件连接到内窥镜100，诸如显示器216、外部照明源(例如，以将光发射到积分球帽120的内部134)、其组合，以及类似物。

方法400还包括执行一个或多个图像传感器测量(步骤408)。这些测量可以根据由处理器控制的自动程序执行和/或根据用户的要求手动执行。处理器204可以使照明源(例如，LED 152、内窥镜100外部的照明源等)发射光。发射的光可以穿过照明通道124并进入积分球帽120。发射的光可以通过光管132被传送到积分球帽120的内部134。被传送的光可以从镜面136反射并进入积分球帽120的内部134，在那里，光从积分球帽120的各个内部表面散射。最终，散射的光通过输出端口148离开，并进入传感器通道128。一旦进入传感器通道128，光被图像传感器156测量，图像传感器156生成一个或多个测量结果，诸如照明测量结果或图像传感器读数。照明测量结果或图像传感器读数可以转换为电信号。电信号可以被传递到处理器204(例如，无线地、通过缆线116等)，处理器可以用指令编程以用于将电信号解码为一个或多个输出参数。

方法400还包括基于一个或多个测量结果来确定一组或多组校准常数(步骤412)。一个或多个测量结果从内窥镜100传递到处理器204，处理器204确定一组校准常数。校准常数可以是或包括可以用于调整或以其他方式校准图像传感器156的常数。例如，一个校准常数可以是图像传感器156在接收离开积分球帽120的光时输出的电信号的大小。这种校准程序的目的之一是校准图像传感器156的个体像素164在均匀照明条件(诸如在黑暗中提供的条件(没有照明)和积分球被照亮的情况下的条件)下的响应，这为图像传感器156阵列的每个像素164提供了均匀照明。因此，一个这样的校准程序可以包括测量FPN，诸如PRNU，这是通过向图像传感器像素中的每一个提供均匀照明，并为每个像素推导出归一化常数，导致处理器204能够补偿均匀照明条件下的个体像素变化。同样，另一个校准程序可以包括测量DNSU，这是通过测量每个像素在零照明条件(诸如，当没有照明源提供的照明时，由不透明的积分球帽提供的条件)下的电响应，导致处理器204确定每个像素的暗偏移值，从而允许在零照明条件下为每个像素确定归一化常数。在一些实施例中，这些校准常数可以用于校准图像传感器156的响应，使得能够记录和/或显示比非校准系统更出色(即更真实的)图像。应该注意的是，在处理器上存储这些校准常数的能力可以避免对内窥镜100本身所包含的存储器和/或处理能力的需要。这对SSU系统特别有利，其中主要关注点是限制一次性内窥镜的必要部件，从而降低成本和减少环境影响。此外，应该注意的是，SSU内窥镜通常不被设计用于高压灭菌器或其他严格的除菌技术的环境，因此，非常希望有一种手段，通过该手段可以在没有暴露于污染的风险下进行这些校准测量。

方法400还包括将该组校准常数存储在处理单元的存储器上(步骤416)。该存储器可以对应于系统200的存储器208。换句话说，系统200可以对应于内窥镜100所连接到的处理单元，并且校准常数可以被存储在存储器208上。在一些实施例中，该组校准常数可以存储在处理单元以外的存储器/数据库上。

方法400还包括使用校准常数来调整(自动或手动)图像传感器的响应(步骤420)。校准常数可以是或包括与离开积分球帽120并由图像传感器156测量的光的测量传感器读数相关的信息。这种读数可以包含与FPN有关的信息，诸如PRNU测量结果。为了补偿噪声，处理单元可以调整从图像传感器156接收的图像数据，使得减少由于FPN造成的图像伪影。在一些实施例中，可以重复步骤408至420，直到图像传感器156已经被校准(例如，直到与FPN相关的读数已经被消除或减少到操作内窥镜100所需的阈值以下)。附加地或替代地，可以调整照明源(例如，LED 152)。例如，LED 152的强度可以增加、减少，或以其他方式根据校准常数进行调整。在可以与任何公开的技术或数据一起使用的一些可选的实施例中，调整可以是或包括将一个或多个滤波器(例如，低通滤波器、带通滤波器等)应用于从图像传感器156接收的数据以调整数据的解释。例如，低通滤波器可以应用于从图像传感器156接收的数据，以帮助减少数据中的噪声量。所得数据可以上载或显示给医生或用户接口212上的其他用户。例如，滤波器的使用可以提供图像传感器156检测到的光的更清晰的图像和/或协助图像的清晰度和/或特征识别和/或可见性。

方法400还包括从内窥镜移除无菌帽并执行医疗程序(步骤424)。为了在外科手术或其他医疗程序中使用内窥镜100，可以从内窥镜100移除无菌帽(例如，积分球帽120)。通过刚好在医疗程序之前移除无菌帽，内窥镜100的远侧尖端112保持无菌，有利地使内窥镜100被校准，同时避免将内窥镜100(和/或其远侧尖端112)暴露于可能的污染。

尽管已就发生在患者体内的医疗程序描述了示例性实施例，但示例性实施例也可以适用于通常发生在患者体外的医疗程序。

鉴于上述描述，应该理解的是，示例性实施例提供了用于校准内窥镜的有效方法，而不损害内窥镜的无菌性。与相关技术相比，根据示例性实施例的方法和设备节省了时间和成本，并改善了患者的安全性。

至少一个示例性实施例涉及一种设备，其包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端，该内窥镜包括至少部分设置在远侧尖端中的图像传感器；以及帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，该帽包括积分球。

本文的任何特征，其中积分球包括光管，该光管接收来自光源的被传递到积分球的内部的光。

本文的任何特征，其中图像传感器捕获第一光读数，并且其中处理器基于第一光读数确定暗信号不均匀性(DSNU)测量或光响应不均匀性(PRNU)测量中的至少一个。

本文的任何特征，其中帽在远侧尖端上对准，使得在积分球内传播的光被图像传感器捕获。

本文的任何特征，其中光源是在内窥镜的远侧尖端中的发光二极管(LED)。

本文的任何特征，其中光源也是内窥镜的主光源。

本文的任何特征，其中镜面将穿过光管的光反射到积分球的内部。

本文的任何特征，其中一个或多个键面用于将帽与远侧尖端对准，从而使积分球的光源与光管对准。

这里的任何特征，其中帽的外表面是不透明的。

本文的任何特征，其中图像传感器捕获第一光读数，并且其中处理器基于第一光读数确定暗信号不均匀性(DSNU)测量或光响应不均匀性(PRNU)测量中的至少一个。

本文的任何特征，其中内窥镜是无菌一次性使用(SSU)内窥镜。

本文的任何特征，其中帽被配置为在内窥镜的远侧尖端周围维持无菌环境。

至少一个示例性实施例涉及一种系统，其包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端；图像传感器，其设置在远侧尖端中；积分球帽，其被配置为设置在远侧尖端上，并且进一步被配置为从远侧尖端移除；处理器；以及存储器，在其上存储数据，该数据在由处理器处理时使处理器：从设置在内窥镜内的照明源产生光；并且从图像传感器接收第一光读数。

本文的任何特征，其中照明源包括发光二极管(LED)，并且其中积分球帽包括光管，该光管将LED产生的光传送到积分球帽的内部。

本文的任何特征，其中镜面将穿过光管的光反射到积分球帽的内部。

本文的任何特征，其中积分球帽利用至少一个键面与远侧尖端对准，使得LED发射的光被引导到光管，并且其中在积分球帽内传播的光由成像传感器测量。

本文的任何特征，其中积分球帽基本上是球形的，并且其中光管将LED与图像传感器隔离。

本文的任何特征，其中数据进一步使处理器校准图像传感器，并且其中校准图像传感器进一步包括：基于第一光读数，确定与固定噪声模式(FNP)有关的数据；以及基于该数据，确定对从图像传感器接收的图像数据的解释的第一调整，以补偿FNP。

本文的任何特征，其中FNP包括暗信号不均匀性(DSNU)测量或光响应不均匀性(PRNU)测量中的至少一个。

至少一个示例性实施例涉及一种方法，包括：从设置在内窥镜中的照明源发射光；从设置在内窥镜中的图像传感器接收第一读数，第一读数基于从照明源发射并穿过固定连接到内窥镜的积分球帽的光；以及基于第一读数，校准图像传感器的响应。

本文的任何特征，其中积分球帽包括光管，该光管被配置为将从照明源发射的光传送到镜面上，该镜面将光反射到积分球帽的内部。

本文的任何特征，其中第一读数包括关于暗信号不均匀性(DSNU)测量或光响应不均匀性(PRNU)测量中的至少一个的信息。

本文的任何特征，进一步包括：基于第一读数，确定对从图像传感器接收的图像数据的解释的第一调整，以补偿DSNU测量或PRNU测量。

至少一个示例性实施例涉及一种校准和准备操作无菌一次性使用(SSU)内窥镜的方法，该方法包括将内窥镜设置在无菌包装中，内窥镜包括覆盖内窥镜的远侧尖端的可移除帽，并且可移除帽包括积分球；以及密封无菌包装，其中内窥镜被配置为：连接到处理单元，并且执行暗信号不均匀性(DSNU)测量。

本文的任何特征，其中内窥镜进一步被配置为：用设置在远侧尖端内的发光二极管(LED)照亮积分球；执行光响应不均匀性(PRNU)测量；并且在处理单元的存储器上存储一组校准常数。

本文的任何特征，其中可移除帽被配置为可从内窥镜的远侧尖端移除以暴露远侧尖端。

本文的任何特征，其中积分球包括光管，该光管将LED产生的光传送到积分球的内部。

本文的任何特征，其中LED也是内窥镜的主光源。

本文的任何特征，其中积分球包括镜面，该镜面将穿过光管的光反射到积分球的内部。

本文的任何特征，其中可移除帽的外表面是不透明的。

至少一个示例性实施例涉及一种设备，其包括：内窥镜，其具有近端和远侧尖端，内窥镜包括至少部分设置在远侧尖端中的图像传感器；以及无菌球形帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，并且进一步被配置为促进校准图像传感器。

至少一个示例性实施例涉及一种无菌球形帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，并且进一步被配置为促进校准图像传感器，该无菌球形帽包括：积分球；以及附接机构，其被配置为将无菌球形帽附接到内窥镜的远侧尖端。

任何特征与任何一个或多个其他特征组合。

本文所公开的任何一个或多个特征。

本文基本上公开的任何一个或多个特征。

本文基本上公开的任何一个或多个特征可选地与本文基本上公开的任何一个或多个其他特征组合。

适于执行本文基本上公开的上述任何一个或多个特征的一个或多个手段。

应该理解的是，本文描述的任何特征都可以与本文描述的任何其他(一个或多个)特征组合提出权利要求，无论这些特征是否来自同一描述的实施例。

短语“至少一个”、“一个或多个”、“或”和“和/或”是开放式的表达，在操作上既是连接性的也是不连接的。例如，“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”、“A、B和/或C”以及“A、B或C”中的每一个表达都意味着：仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。

术语“一”或“一个”实体是指该实体的一个或多个。因此，术语“一”(或“一个”)、“一个或多个”和“至少一个”在此可以互换使用。还需要注意的是，术语“包括”、“包含”和“具有”可以互换使用。

本公开的各方面可以采取完全是硬件的实施例、完全是软件的实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这些实施例在这里都可以被称为“电路”、“模块”或“系统”。可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。

计算机可读存储介质可以是，例如，但不限于，电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或上述的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非详尽清单)将包括下列项：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备，或上述的任何适当组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是可以包含或存储程序的任何有形介质，以供指令执行系统、装置或设备使用或与之相关。

本文所使用的术语“确定”、“计算”、“运算”及其变体可互换使用，并且包括任何类型的方法、过程、数学操作或技术。

示例性实施例可以根据以下内容进行配置：

(1)一种设备，包括：

内窥镜，其具有近端和远侧尖端，所述内窥镜包括至少部分设置在所述远侧尖端中的图像传感器；以及

帽，其被配置为设置在所述内窥镜的所述远侧尖端上，所述帽包括积分球。

(2)根据(1)所述的设备，其中所述积分球包括光管，所述光管接收来自光源的被传递到所述积分球的内部的光。

(3)根据(1)或(2)中任一项所述的设备，其中所述图像传感器捕获第一光读数，并且其中处理器基于所述第一光读数确定暗信号不均匀性测量即DSNU测量或光响应不均匀性测量即PRNU测量中的至少一个。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的设备，其中所述帽在所述远侧尖端上对准，使得在所述积分球内传播的光被所述图像传感器捕获。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的设备，其中所述光源是在所述内窥镜的所述远侧尖端中的发光二极管即LED。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的设备，其中所述光源也是所述内窥镜的主光源。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的设备，其中镜面将穿过所述光管的所述光反射到所述积分球的内部。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的设备，其中一个或多个键面用于将所述帽与所述远侧尖端对准，从而使所述积分球的所述光源与所述光管对准。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的设备，其中所述帽的外表面是不透明的。

(10)根据(1)至(9)中任一项所述的设备，其中所述图像传感器捕获第一光读数，并且其中处理器基于所述第一光读数确定暗信号不均匀性测量即DSNU测量或光响应不均匀性测量即PRNU测量中的至少一个。

(11)根据(1)至(10)中任一项所述的设备，其中所述内窥镜是无菌一次性使用内窥镜即SSU内窥镜。

(12)根据(1)至(11)中任一项所述的设备，其中所述帽被配置为在所述内窥镜的所述远侧尖端周围维持无菌环境。

(13)一种系统，包括：

内窥镜，其具有近端和远侧尖端；

图像传感器，其设置在所述远侧尖端中；

积分球帽，其被配置为设置在所述远侧尖端上，并且进一步被配置为从所述远侧尖端移除；

处理器；以及

存储器，在其上存储数据，所述数据在由所述处理器处理时使所述处理器：

从设置在所述内窥镜内的照明源产生光；并且

从所述图像传感器接收第一光读数。

(14)根据(13)所述的系统，其中所述照明源包括发光二极管即LED，并且其中所述积分球帽包括光管，所述光管将所述LED产生的所述光传送到所述积分球帽的内部。

(15)根据(13)至(14)中任一项所述的系统，其中镜面将穿过所述光管的所述光反射到所述积分球帽的内部。

(16)根据(13)至(15)中任一项所述的系统，其中所述积分球帽利用至少一个键面与所述远侧尖端对准，使得所述LED发射的所述光被引导到所述光管，并且其中在所述积分球帽内传播的光由所述成像传感器测量。

(17)根据(13)至(16)中任一项所述的系统，其中所述积分球帽基本上是球形的，并且其中所述光管将所述LED与所述图像传感器隔离。

(18)根据(13)至(17)中任一项所述的系统，其中所述数据进一步使所述处理器校准所述图像传感器，并且其中校准所述图像传感器进一步包括：

基于所述第一光读数，确定与固定噪声模式即FNP有关的数据；以及

基于所述数据，确定对从所述图像传感器接收的图像数据的解释的第一调整，以补偿所述FNP。

(19)根据(13)至(18)中任一项所述的系统，其中所述FNP包括暗信号不均匀性测量即DSNU测量或光响应不均匀性测量即PRNU测量中的至少一个。

(20)一种方法，包括：

从设置在内窥镜中的照明源发射光；

从设置在所述内窥镜中的图像传感器接收第一读数，所述第一读数基于从所述照明源发射并穿过固定连接到所述内窥镜的积分球帽的所述光；以及基于所述第一读数，校准所述图像传感器的响应。

(21)根据(20)所述的方法，其中所述积分球帽包括光管，所述光管被配置为将从所述照明源发射的所述光传送到镜面上，所述镜面将所述光反射到所述积分球帽的内部。

(22)根据(20)至(21)中任一项所述的方法，其中所述第一读数包括关于暗信号不均匀性测量即DSNU测量或光响应不均匀性测量即PRNU测量中的至少一个的信息。

(23)根据(20)至(22)中任一项所述的方法，进一步包括：

基于所述第一读数，确定对从所述图像传感器接收的图像数据的解释的第一调整，以补偿所述DSNU测量或所述PRNU测量。

(24)一种用于校准和准备操作无菌一次性使用内窥镜即SSU内窥镜的方法，所述方法包括：

将所述内窥镜设置在无菌包装中，所述内窥镜包括覆盖所述内窥镜的远侧尖端的可移除帽，并且所述可移除帽包括积分球；以及

密封所述无菌包装，其中所述内窥镜被配置为：

连接到处理单元，并且

执行暗信号不均匀性测量即DSNU测量。

(25)根据(24)所述的方法，其中所述内窥镜进一步被配置为：

用设置在所述远侧尖端内的发光二极管即LED照亮所述积分球；

执行光响应不均匀性测量即PRNU测量；并且

在所述处理单元的存储器上存储一组校准常数。

(26)根据(24)至(25)中任一项所述的方法，其中所述可移除帽被配置为可从所述内窥镜的所述远侧尖端移除以暴露所述远侧尖端。

(27)根据(24)至(26)中任一项所述的方法，其中所述积分球包括光管，所述光管将所述LED产生的所述光传送到所述积分球的内部。

(28)根据(24)至(27)中任一项所述的方法，其中所述LED也是所述内窥镜的主光源。

(29)根据(24)至(28)中任一项所述的方法，其中所述积分球包括镜面，所述镜面将穿过所述光管的所述光反射到所述积分球的内部。

(30)根据(24)至(29)中任一项所述的方法，其中所述可移除帽的外表面是不透明的。

(31)一种设备，包括：

内窥镜，其具有近端和远侧尖端，所述内窥镜包括至少部分设置在所述远侧尖端中的图像传感器；以及

无菌球形帽，其被配置为设置在所述内窥镜的所述远侧尖端上，并且进一步被配置为促进校准所述图像传感器。

(32)一种无菌球形帽，其被配置为设置在内窥镜的远侧尖端上，并且进一步被配置为促进校准图像传感器，所述无菌球形帽包括：

积分球；以及

附接机构，其被配置为将所述无菌球形帽附接到所述内窥镜的所述远侧尖端。