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WO2024121522A1 - Système d'imagerie pour système endoscopique médical supprimant le nid d'abeilles dans les images des fibres optiques multicoeurs - Google Patents

Système d'imagerie pour système endoscopique médical supprimant le nid d'abeilles dans les images des fibres optiques multicoeurs Download PDF

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WO2024121522A1
WO2024121522A1 PCT/FR2023/051962 FR2023051962W WO2024121522A1 WO 2024121522 A1 WO2024121522 A1 WO 2024121522A1 FR 2023051962 W FR2023051962 W FR 2023051962W WO 2024121522 A1 WO2024121522 A1 WO 2024121522A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical fiber
core optical
imaging
images
core
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2023/051962
Other languages
English (en)
Inventor
Xavier DIEUDONNÉ
Emmanuel Hallauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AXESS VISION Tech
Original Assignee
AXESS VISION Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AXESS VISION Tech filed Critical AXESS VISION Tech
Priority to EP23836897.1A priority Critical patent/EP4629871A1/fr
Publication of WO2024121522A1 publication Critical patent/WO2024121522A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61B1/00121—Connectors, fasteners and adapters, e.g. on the endoscope handle
    • A61B1/00126—Connectors, fasteners and adapters, e.g. on the endoscope handle optical, e.g. for light supply cables

Definitions

  • Imaging system for medical endoscopic system removing honeycomb in images of multi-core optical fibers
  • the present invention relates to the technical field of imaging systems implemented in the context of medical endoscopic systems in the general sense allowing access to the interior of a body such as a cavity or a canal for example and it aims more specifically as medical endoscopic systems, medical catheters and medical endoscopes.
  • the medical endoscopic system implemented in the context of the present invention finds particularly advantageous applications for allowing access to the internal surface of a hollow organ, a cavity or a natural or artificial conduit of the human body for the purpose of carrying out various operations for therapeutic, surgical or diagnostic purposes, and which can be used in the field of the urinary tract, the gastrointestinal tract, the respiratory system, the cardiovascular system, the trachea, the sinus cavity, the female reproductive system, the abdominal cavity or any other part of the human body to be explored by a natural or artificial means.
  • a medical endoscopic system of the medical catheter or medical endoscope type comprises a control handle to which is fixed an insertion tube having, opposite its part fixed to the control handle, a distal head.
  • This insertion tube has a greater or lesser length and flexibility so that it can be introduced into a natural or artificial access route in order to perform various operations or functions for therapeutic, surgical or diagnostic purposes.
  • an endoscopic system is designed to have the smallest possible section in order to be able to access access routes having a limited passage section.
  • the distal head is equipped in particular with a vision system making it possible to examine the organ, the cavity or the conduit of the human body.
  • the insertion tube Upstream of this distal head, the insertion tube comprises a flexion structure or crutching part formed of articulated vertebrae allowing the orientation of the distal head.
  • This medical endoscope is intended to be connected to a medical electronic device comprising a unit for processing the image signals delivered by the vision system of the endoscope. The images taken are viewed on a screen of this device or on a remote screen connected to this device.
  • the vision system mounted at the distal part of the tube comprises a camera associated or not with one or more light sources such as light-emitting diodes.
  • the camera, or even the light sources are electrically connected to electrical components located in the handle or in the medical device.
  • the camera and the light sources located at the distal part of the insertion tube are connected to the electrical components located in the handle.
  • a medical endoscopic system is generally used in an environment in which various electrical equipment such as electrocautery, x-ray x-ray machines, scanners or screens operate, which may affect the operation of the camera and/or the signal delivered by the camera.
  • the light sources and the camera are discarded.
  • these electronic components are electronic waste requiring recycling, increasing the cost of such a system.
  • [0006] II is also known from US patent 11,061,185, a medical endoscopic system comprising a multi-core optical fiber composed of a multitude of cores separated by a matrix and housed in a common sheath.
  • This multi-core fiber receives radiation from a target at its distal end and transmits the radiation over its entire length to deliver the radiation to an imaging sensor at its proximal part.
  • the medical endoscopic system also includes a lighting source delivering to the proximal end of a lighting optical fiber, a light beam emerging from the distal end of the lighting fiber to illuminate the target.
  • Such a medical endoscopic system requires the use of a multi-core optical fiber and an optical lighting fiber in order to obtain a quality image of the target.
  • a pattern in the shape of a honeycomb appears on the images taken, corresponding to the separation matrix of the cores of these multi-core optical fibers. This separation structure hinders the observation of the part of the target located in correspondence relation to this separation structure.
  • the object of the invention aims to remedy the drawbacks of the state of the art by proposing an imaging system making it possible to obtain a complete image of the target while exhibiting insensitivity to electromagnetic disturbances and a reduction electronic components as waste.
  • the imaging system according to the invention for a medical endoscopic system for visualizing a target comprises:
  • a medical endoscopic system comprising an insertion instrument ending opposite a proximal part, with a distal head, this insertion instrument being provided with a first multi-core optical fiber and a second first optical fiber multicores each having a distal end, a proximal end and a plurality of cores, separated by a separation structure, the distal ends of the first multicore optical fiber and the second multicore optical fiber being located at the distal head of the instrument insertion;
  • an image acquisition and processing device comprising:
  • At least one lighting source configured to deliver a light beam according to at least a first wavelength spectrum, to the distal head of the insertion instrument
  • At least imaging sensor configured to receive light beams coming from at least the proximal end of the first optical fiber multicores and the proximal end of the second multicore optical fiber, the imaging sensor receiving the images from a configuration system to create on the imaging sensor, images of the target including the position of the honeycomb of the first multi-core optical fiber is different from the position of the honeycomb of the second multi-core optical fiber;
  • an imaging processor connected to the imaging sensor and configured to process the images coming from the first multi-core optical fiber and the second multi-core optical fiber, to reconstruct a composite image of the target in which the image of the nest bees do not appear.
  • the image acquisition and processing apparatus comprises a single imaging sensor configured to receive either in two separate zones, the light beams coming from the first multi-core optical fiber and from the second multi-core optical fiber, either on a common area but offset in time, the light beams coming from the first multi-core optical fiber and the second multi-core optical fiber.
  • the image acquisition and processing apparatus comprises two imaging sensors, each configured to receive a light beam coming either from the first multi-core optical fiber or from the second fiber multi-core optics.
  • the configuration system is configured so that the images coming from the first multi-core optical fiber and the images coming from the second multi-core optical fiber can be matched.
  • the imaging processor processes the images to determine an orientation of the distal head.
  • the configuration system is produced by the first multi-core optical fiber and the second multi-core optical fiber having sections of different shapes.
  • the configuration system is produced by the first multi-core optical fiber and the second multi-core optical fiber having different orientations.
  • the configuration system is produced by a first multi-core optical fiber and a second multi-core optical fiber having different numerical apertures.
  • the configuration system is produced by an optical system arranged at the distal end of the multicore optical fibers to create different depths of field.
  • the configuration system is produced by the first multi-core optical fiber having cores of a determined diameter while the second multi-core optical fiber has cores with a diameter different from the diameter of the cores of the first optical fiber.
  • the configuration system is produced by the first multi-core optical fiber having a section of determined shape while the second multi-core optical fiber has a section of shape different from the shape of the section of the first multi-core optical fiber.
  • the lighting source is configured to deliver a light beam to at least one multi-core optical fiber.
  • a lighting source is configured to deliver a light beam to an optical fiber carrying the light to the distal head of the insertion instrument.
  • the imaging sensor(s) receive images from the configuration system configured to create, on the imaging sensor(s), images coming from the two multi-core optical fibers and containing indicators size of the target and the imaging processor processes the images to determine a measurement of the target from the size indicators.
  • Figure 1 is a general view of an example of application of a remote imaging system for an endoscope as a medical endoscopic system for visualizing a target.
  • Figure 2 is a general view of another example of application of a remote imaging system for an endoscope as a medical endoscopic system for visualizing a target.
  • Figure 3 is a general view of another example of application of a remote imaging system for a catheter as a medical endoscopic system for visualizing a target.
  • Figure 4 shows an example of an over-resolved image in which the honeycomb present in two images obtained using two multi-core optical fibers no longer appears.
  • Figure 5 schematically represents another embodiment of a remote imaging system for a medical endoscopic system using two multi-core optical fibers, a light source and an imaging sensor.
  • Figure 6 schematically represents another embodiment of a remote imaging system for a medical endoscopic system using two multi-core optical fibers, two light sources and an imaging sensor.
  • Figure 7 schematically represents another embodiment of a remote imaging system for a medical endoscopic system using two multi-core optical fibers, a light source and two imaging sensors.
  • Figure 8 schematically represents another embodiment of a remote imaging system for a medical endoscopic system using two multi-core optical fibers, two light sources and two imaging sensors.
  • Figure 9 schematically represents the distal head of a medical endoscope comprising two multi-core optical fibers and showing a detail of a multi-core optical fiber.
  • Figure 10 is a functional block diagram of an exemplary embodiment of a remote imaging system for a medical endoscopic system.
  • Figure 11 schematically represents another embodiment of a remote imaging system for a medical endoscopic system using two multi-core optical fibers, a light source and two imaging sensors as well as a fiber additional lighting.
  • Figure 12 schematically represents the distal head of a medical endoscope comprising two multi-core optical fibers whose matrix positions are different making it possible to obtain images with offset matrix positions for the target.
  • Figure 13 schematically represents the distal head of a medical endoscope comprising several lighting fibers and two multi-core optical fibers whose cores have cores of different diameters.
  • Figure 14 schematically represents the distal head of a medical endoscope comprising two multi-core optical fibers with sections of different shapes.
  • Figure 15 schematically represents another embodiment of an imaging system comprising an optical system arranged at the distal end of two multi-core optical fibers to create different depths of field.
  • an imaging system I for a medical endoscopic system 1 of the endoscope or catheter type in the general sense designed to access the interior of a body such as a cavity or a canal for example.
  • an endoscopic system 1 of the endoscope or catheter type comprises an insertion instrument 2 having a proximal part 2a and opposite, a distal part forming a free end.
  • the insertion instrument 2 thus ends at its free end, with a distal head 2b from which a target C in the general sense is visualized.
  • the medical endoscopic system 1 is an endoscope (FIGS. 1, 2 and 9)
  • the medical endoscopic system comprises, as insertion instrument 2, an insertion tube 3 having a free end forming the distal head 2b and held at its opposite end by a control handle 4, all or part of which forms the proximal part 2a of the insertion instrument.
  • the insertion tube 3 is fixed temporarily or permanently on the control handle 4.
  • the insertion tube 3 is engaged by its end opposite its free end, in a housing a tip 3a intended to be fixed to the distal part of the control handle 4.
  • This insertion tube 3 which has a more or less significant length and flexibility is intended to be introduced into a natural access route or artificial to perform various operations or functions for therapeutic, surgical or diagnostic purposes.
  • the insertion tube 3 is made of a semi-rigid material such as, for example, thermoplastic elastomer (TPE).
  • TPE thermoplastic elastomer
  • the insertion tube 3 has a length adapted to the length of the conduit to be inspected and which can be between 5 cm and 3 m.
  • the insertion tube 3 has various cross-section shapes such as square, oval or circular. This insertion tube 3 which is in contact with tissues, human organs or medical equipment (trocars or probes), is essentially for single or multiple use by a patient or even for reusable use after decontamination, disinfection or sterilization.
  • the endoscopic system 1 of the endoscope type also comprises, inside the insertion tube 3, a tubular conduit 6 forming an operating or working channel extending from the control handle 4 to the head distal 2b to allow at the level of this distal head, the supply of various tools and/or fluids and/or the suction of fluids (Figure 9).
  • THE tubular conduit 6 is surrounded by the insertion tube 3 over its entire length between the distal head 2b and the control handle 4. Conventionally, the tubular conduit 6 extends beyond the end piece 3a inside the control handle 4.
  • the endoscopic system 1 of the endoscope type also includes a control mechanism 8 making it possible to orient the distal head 2b relative to the longitudinal axis of the insertion tube 3.
  • the tube d comprises, upstream of the distal head 2b, a flexion, folding or tilting structure 9 allowing the orientation of the distal head 2b relative to the longitudinal axis of the insertion tube 3.
  • the control mechanism 8 can be produced in any appropriate manner so that the distal head 2b can be moved between a rest position in which the insertion tube 3 is straight and a angled position in which the angled part 9 is curved.
  • the control mechanism 8 may include a manual control lever rotating a pulley on which is fixed at least one actuation cable mounted to be fixed at the level of the distal head 2b.
  • the medical endoscopic system 1 is a catheter (FIG. 3)
  • the medical endoscopic system comprises, as insertion instrument 2, a catheter ending opposite to a proximal part 2a, by a distal head 2b.
  • Said catheter can be of conventional design without an actuation system allowing the distal part to move along one or more axes. It can also be equipped with a deflection system with a position reminder via a shape memory structure, such as a nithinol blade or wire.
  • Another device for actuating the distal part can be made by means of cables or deformable parts by playing on the elasticity of the materials.
  • the insertion instrument 2 is provided with at least a first multi-core optical fiber 11 and a second multi-core optical fiber 12.
  • Each multi-core optical fiber 11, 12 respectively has a distal end lia, 12a and a proximal end 11b, 12b.
  • the end distal lia, 12a of the multi-core optical fibers is located at the distal head 2b of the insertion instrument 2 so as to visualize the target C.
  • Each multi-core optical fiber 11, 12 extends at least as far as the proximal part 2a of the insertion instrument and is provided with at least one optical connector 13 at its proximal end 11b, 12b.
  • the optical connector 13 equipping the proximal end 11b, 12b of the multi-core optical fibers 11, 12 is intended to cooperate with a complementary male or female optical connector depending on the female or male type of the optical connector 13.
  • a focusing lens is mounted in the complementary connector to improve the optical connection, providing a wider positioning tolerance.
  • the optical connector 13 may be intended to be thrown away with the insertion instrument. In this case, the optical connector 13 can be produced economically with significant tolerance differences.
  • a multi-core optical fiber 11, 12 is an optical fiber comprising a multitude of cores 11c, 12c (FIG. 9), for example at least 10,000 cores separated by a common coating or a separation structure such as 'a matrix lld, 12d.
  • cores 11c, 12c coated with the separation structure lld, 12d are mounted inside a common sheath lld, 12e.
  • This separation structure lld, 12d of the cores 11c, 12c between them presents, depending on the section of the multicore optical fiber, a honeycomb shape which appears on the images taken, in the form of a dark zone G as this is illustrated in Figure 4.
  • optical fibers marketed under the trade name ESKA by the company Mitsubishi Rayon Co., MBI by the company Asahi Kasei or even FIGP by the company Mitsubishi Rayon Co. can be used as multi-core optical fibers 11, 12. Fujikura company.
  • the imaging system I also comprises an image acquisition and processing device 15 comprising a single lighting source 16 as in the variants illustrated in Figures 5 and 7 and a first lighting source 16 and a second lighting source 17 as in the variants illustrated in Figures 6 and 8.
  • Each lighting source 16, 17 is configured to deliver a light beam according to at least a first wavelength spectrum, to a multi-core optical fiber 11, 12 via the optical connector 13.
  • Each lighting source 16, 17 is produced in any appropriate manner to allow the multi-core optical fiber 11 , 12, to deliver at its distal end lia, 12a, a light beam adapted to illuminate the target C to be imaged.
  • the lighting sources 16, 17 can be produced by light-emitting diodes, halogen lamps, infrared or ultraviolet light sources.
  • the image acquisition and processing device 15 also comprises at least one imaging sensor 18 as in the alternative embodiments illustrated in Figures 5 and 6 and a first imaging sensor 18 and a second imaging sensor 19 as in the alternative embodiments illustrated in Figures 7 and 8.
  • Each imaging sensor 18, 19 is configured to receive a light beam coming from the proximal end of a multi-core optical fiber 11, 12, each equipped with the connector optics 13.
  • the lighting sources 16, 17 and the imaging sensors 18, 19 form part of the image acquisition and processing apparatus. 15 and are thus offset from the medical endoscopic system 1. It follows that in the case where the medical endoscopic system 1 is of the disposable type, the lighting sources 16, 17 and the imaging sensors 18, 19 can be reused with another medical endoscopic system 1, thereby reducing electronic waste. Furthermore, in the case where the medical endoscopic system 1 requires a decontamination operation, the image acquisition and processing device 15 is not affected by such an operation so that the lighting sources 16, 17 and the imaging sensors 18, 19 which are part of this device are not likely to be damaged by this decontamination operation.
  • the proximal end of the multi-core optical fiber(s), provided with the optical connector 13 is located at the proximal part 2a of the insertion instrument, that is to say say at the level of the control handle 4.
  • the multi-core optical fibers 11, 12 are mounted inside the insertion tube 3 but outside the tubular conduit 6.
  • the multi-core optical fibers 11, 12 thus extend from the distal head of the insertion tube, inserting over the entire length of the insertion tube 3, between the latter and the tubular conduit 6.
  • the multi-core optical fibers 11, 12 extend inside the the control handle 4 to one or more optical connectors 13 mounted at the proximal part of the control handle 4.
  • an optical cable 21 provides an optical connection between the optical connector(s) 13 and the image acquisition and processing device 15 to ensure the routing of the light beams between, on the one hand, the multi-core optical fibers 11, 12 and on the other hand, the lighting source(s) 16, 17 and the imaging sensor(s) 18, 19.
  • the optical cable 21 can be produced in any suitable manner in the form of one or more optical fibers.
  • the optical cable 21 is provided, opposite its part connected to the optical connector 13, with an optical connector 13a fixed to the image acquisition and processing device 15.
  • the proximal end of the multicore optical fibers, provided with the optical connector 13 is connected directly to the image acquisition and processing device 15.
  • the proximal end of the multicore optical fibers, provided with the optical connector 13 is fixed directly to the image acquisition and processing device 15.
  • the multi-core optical fibers 11, 12 extend from the distal head of the insertion tube, inserting over the entire length of the insertion tube 3, between the latter and the tubular conduit 6.
  • the multi-core optical fibers 11, 12 extend inside the control handle 4 to exit the proximal part of the control handle so as to be connected to the optical connector 13 fixed to the acquisition and processing apparatus of images 15.
  • this catheter is formed at least by multi-core optical fibers 11, 12 of which l
  • the distal end 11a, 12a forms the distal head 2b of the insertion instrument 2.
  • the insertion instrument 2 is formed by a protective sleeve in which the two multi-core optical fibers 11, 12 are mounted.
  • the proximal end of the multi-core optical fibers 11, 12 is connected via the optical connector 13, directly to the image acquisition and processing device 15 (as illustrated in Figure 3) or indirectly using the optical cable 21 (as explained in relation to Figure 1).
  • the endoscopic system 1 comprises a first multi-core optical fiber 11 and a second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing device 15 comprises:
  • a lighting source 16 configured to deliver a light beam to the first multi-core optical fiber 11,
  • the single imaging sensor 16 configured to present a first reception zone of a light beam coming from the proximal end of the first multi-core optical fiber 11 and a second reception zone separated from the first reception zone, for receive a light beam coming from the proximal end of the second multi-core optical fiber 12. It should be noted that the single imaging sensor 16 is configured to receive either on two separate zones, the light beams coming from the first fiber multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12, i.e. on a common zone but offset in time, the light beams coming from the first multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing apparatus 15 comprises an optical separation system 22 arranged on the optical path between the proximal end of the multi-core optical fiber 11 and the imaging sensor 18 and reflecting in direction of the proximal end of the multicore optical fiber 11, the light beam coming from the lighting source 16.
  • This optical separation system 22 can be produced by any appropriate means such as by a semi-reflecting blade, a light separator beam or prism optical system.
  • This example has the advantage of being able to obtain two images simultaneously which can be processed at the same time to achieve superresolution as will be described in the remainder of the description.
  • the endoscopic system 1 comprises a first multi-core optical fiber 11 and a second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing device 15 comprises:
  • first lighting source 16 configured to deliver a light beam to the first multi-core optical fiber 11,
  • a second lighting source 17 configured to deliver a light beam to the second multi-core optical fiber 12,
  • a single imaging sensor 18 configured to present a first reception zone of a light beam coming from the proximal end of the first multi-core optical fiber 11 and a second reception zone separated from the first reception zone, for receive a light beam coming from the proximal end of the second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing apparatus 15 comprises an optical separation system 22 arranged on the optical path between the proximal end of each multicore optical fiber 11,12 and the imaging sensor 18 and reflecting towards the proximal end of each multicore optical fiber 11, 12, the light beam coming from the lighting sources 16.
  • This exemplary embodiment makes it possible to illuminate the target with light beams having spectra of different wavelengths in order to obtain a spectral over-resolution image.
  • This solution offers the advantage of being able to visualize tumors. Indeed, by choosing a specific spectrum of wavelengths, the vascularization of the tissues can be highlighted. However, like a tumor corresponds to a highly vascularized area, a tumor can be more easily observed by implementing this technique.
  • the endoscopic system 1 comprises a first multi-core optical fiber 11 and a second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing device 15 comprises:
  • a lighting source 16 configured to deliver a light beam to the first multi-core optical fiber 11,
  • a first imaging sensor 18 configured to receive a light beam coming from the proximal end of the first multi-core optical fiber H
  • a second imaging sensor 19 configured to receive a light beam coming from the proximal end of the second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing apparatus 15 comprises an optical separation system 22 arranged on the optical path between the proximal end of the multicore optical fiber 11 and the imaging sensor 18 and reflecting in the direction from the proximal end of the multicore optical fiber 11, the light beam coming from the lighting source 16.
  • the endoscopic system 1 comprises a first multi-core optical fiber 11 and a second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing device 15 comprises:
  • first lighting source 16 configured to deliver a light beam to the first multi-core optical fiber 11,
  • a second lighting source 17 configured to deliver a light beam to the second multi-core optical fiber 12
  • a first imaging sensor 18 configured to receive a light beam coming from the proximal end of the first multi-core optical fiber H
  • a second imaging sensor 19 configured to receive a light beam coming from the proximal end of the second multi-core optical fiber 12.
  • the image acquisition and processing apparatus 15 comprises an optical separation system 22 arranged on the optical path between the proximal end of each multi-core optical fiber 11, 12 and the imaging sensor 18, 19 and reflecting towards the proximal end of each multi-core optical fiber 11, 12, the light beam coming from the lighting sources 16, 17.
  • the proximal end of the multicore optical fibers, provided with the optical connector 13, is shown schematically as being connected directly to the image acquisition and processing device 15.
  • the proximal end of the multicore optical fibers 11, 12, provided with the optical connector 13 can be located at the proximal part 2a of the insertion instrument so that an optical cable 21 ensures the optical connection between the connector optical 13 fixed to the control handle 4 and the image acquisition and processing device 15.
  • the image acquisition and processing device 15 is configured so as to ensure the routing of light between the imaging sensors 18, 19 and the connectors optics 13, 13a fixed to the image acquisition and processing device 15.
  • the image acquisition and processing device 15 is configured so as to ensure, by all appropriate means, the routing of light between the lighting sources 16, 17 and the optical connectors 13, 13a fixed to the image acquisition and processing device 15.
  • the multi-core optical fibers 11, 12 ensure in particular the routing of the luminous flux from the lighting sources to the distal head 2b of the insertion instrument.
  • the medical endoscopic system 1 comprises at least one optical lighting fiber 28 and in the example illustrated in Figure 13, three optical fibers d lighting 28, allowing the provision of an additional luminous flux.
  • This optical lighting fiber 28 has a distal end 28a and a proximal end 28b recovering the light flux from a light source 29.
  • the distal end 28a of the optical lighting fiber 28 is located at the distal head 2b of the insertion instrument while the proximal end of the optical lighting fiber is located at the proximal part 2a of the insertion instrument being provided with an optical connector through which a light beam of lighting provided by the light source 29.
  • the image acquisition and processing device 15 also comprises, as illustrated in Figure 10, an imaging processor 25 connected to the imaging sensors 18, 19 and configured to form images of the target C , from the signals delivered by the imaging sensors 18, 19.
  • the imaging processor 25 controls the imaging sensors 18, 19 in order to acquire images of the target at specific times.
  • the imaging processor 25 also controls the lighting sources 16, 17 to control the lighting emitted in particular during the acquisition of images by the imaging sensors 18, 19 as described in the remainder of the description.
  • the imaging processor 25 is connected to a display screen 26 making it possible to display the images of the target C. This display screen 26 can be part of the image acquisition and processing device 15 or be deported in relation to this device.
  • the imaging processor 25 can be connected to a memory for recording images.
  • the image acquisition and processing device 15 can be presented in different ways.
  • the image acquisition and processing device 15 can be in the form of an electronic tablet provided of the display screen 26 and a man/machine interface allowing a user to enter data or control this device.
  • This man/machine interface can be a keyboard, a mouse, or the screen, for example produced by a touch screen.
  • the image acquisition and processing apparatus 15 also includes a communications unit configured to communicate with a generally remote database, forming part of a computer system.
  • the imaging system I according to the invention can be implemented in different ways which follow directly from the preceding description.
  • the lighting source(s) 16, 17 are configured to deliver light beams according to spectra of different wavelengths and the imaging sensor(s) 18, 19 are adapted to acquire images of spectra of different wavelengths. Typically, it can be considered to acquire images with different acquisition times before reconstructing them.
  • the imaging processor 25 processes the images of spectra of different wavelengths to obtain a spectral super-resolution image. In other words, the resulting image has a greater resolution than the resolution of the images taken.
  • the lighting source(s) 16 is the lighting source(s) 16,
  • the first lighting source 16 is controlled to deliver a light beam according to a wavelength spectrum of red and the first sensor of imagery
  • the imaging processor 25 processes the wavelength spectrum images to obtain a contrasted or colored image In which may be a white image.
  • the imaging processor 25 processes the images of wavelength spectra of red Ir, green Iv and blue Ib to obtain a white image In.
  • each image of lengths of red Ir, green Iv and blue Ib has for example a resolution of 40,000 pixels. Taking these images into account makes it possible to obtain a white image with a resolution of 120,000 pixels.
  • the lighting source(s) 16, 17 are configured to successively deliver light beams according to spectra of different wavelengths such as infrared light radiation and ultraviolet light radiation.
  • the imaging processor 25 controls the imaging sensor(s) 18, 19 to acquire images shifted in time.
  • the imaging processor 25 processes the time-shifted images to obtain a temporal super-resolution image.
  • the imaging processor 25 processes a series of images taken successively over time so as to obtain a resulting image with an improved resolution compared to the resolution of each image taken.
  • the imaging processor 25 controls the imaging sensor(s) 18, 19 to acquire images offset in space while presenting an overlapping zone. These images are shifted in space following the movement of the insertion instrument 2 or taking into account the shift of the two multicore optical fibers at the level of the distal head 2b.
  • the imaging processor 25 processes the images shifted in space but also in time to obtain a spatial over-resolution image.
  • the imaging processor 25 processes a series of images taken successively for different positions of the distal head so as to obtain a resulting image with improved resolution compared to the resolution of each image taken.
  • the spatial, temporal and spectral super-resolution images are produced using image processing algorithms based on multi-image super-resolution methods.
  • At least one imaging sensor 18, 19 is configured to receive light beams coming from the proximal end of the first multi-core optical fiber 11 and from the end proximal of the second multi-core optical fiber 12.
  • the imaging sensor 18, 19 receives the images from a configuration system 31 to create on the imaging sensor 18, 19, images of the target C whose position relative to the target, of the separation structure or matrix lld of the first multi-core optical fiber 11 is different from the position relative to the target, of the separation structure or matrix 12d of the second multi-core optical fiber 12.
  • the imaging processor 25 is configured to process the images coming from the first multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12, to reconstruct a composite image of the target in which the image of the matrices or structures separation lld, 12d does not appear. Indeed, taking into account the presence of a separation structure lld, 12d of the cores 11c, 12c for each multi-core optical fiber 11, 12, the images Ill and 112 ( Figure 4) taken from the light radiation conveyed respectively by the first multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12, reveal dark areas G in the form of a grid or honeycomb corresponding to the images of the structure separation lld, 12d of multicore optical fibers. These dark areas G correspond to areas of the target C which are not observed by the imaging sensors.
  • the principle of the invention aims for the luminous fluxes conveyed by the first multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12 to cover an entire area of the target C.
  • the entire area of the target C is observed.
  • the area of the target C observed corresponds to the common area of the target observed by both the two multi-core optical fibers 11, 12.
  • the fields of observation of the two multi-core optical fibers may not coincide. In this case, only the common part of the fields of observation of the two multicore optical fibers allow the reconstruction of a composite image devoid of the image of the separation structures lld, 12d.
  • the imaging processor 25 is configured to construct a composite image from the images Ill coming from the first multi-core optical fiber 11 and the images 112 coming from the second multi-core optical fiber 12.
  • the missing parts of an image coming from the first multi-core optical fiber 11 and corresponding to the dark zone G are reconstituted from the parts of an image coming from the second multi-core optical fiber 11 and not corresponding to a dark zone of said image.
  • the missing part of an image coming from the first multi-core optical fiber is supplemented by the corresponding part of an image coming from the second multi-core optical fiber.
  • the missing part of an image coming from the second multi-core optical fiber is completed by the corresponding part of an image coming from the first multi-core optical fiber.
  • the image of the matrices that is to say the image of the separation structure lld, 12d of the cores of the two multi-core optical fibers 11, 12 as illustrated in the Figure 4.
  • Such an over-resolved image makes it possible to obtain an image of the entire target with improved resolution.
  • the composite image thus reconstructed may include one or more undefined zones corresponding to dark zones.
  • the imaging processor 25 implements image processing programs allowing, from the images Ill and 112 taken from the multi-core optical fibers 11, 12, to construct a composite image.
  • image processing programs can use neural networks for which a learning phase has been carried out with reference images of targets.
  • the configuration system 31 for creating images of the target C whose position on the imaging sensor, of the matrix lld of the first multi-core optical fiber 11 is different from the position on the sensor imaging, of the matrix 12d of the second multi-core optical fiber 12 can be carried out in any appropriate manner.
  • At least one alternative embodiment of the configuration system 31 described below is adapted to create on the imaging sensor(s), images coming from the two multi-core optical fibers and containing target size indicators.
  • the images thus created are processed by the imaging processor 25 to determine a measurement of the target from the size indicators present on the images.
  • the target size indicators are linked to the physical characteristics of the multi-core optical fibers 11, 12 such as for example, the diameter of the cores 11c, 12c, the diameter of these multi-core optical fibers, the thickness of the matrices lld, 12d or the shapes of the sections of the multicore optical fibers 11, 12.
  • the configuration system 31 is produced by the first multi-core optical fiber 11 and the second fiber multi-core optics 12 having different orientations (Figure 12).
  • the first multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12 are of the same type of fiber and the distal ends lia, 12a of these multi-core optical fibers 11, 12 are positioned at the level of the distal head 2b of way that these multi-core optical fibers 11, 12 observe the target with separation structures lld, 12d spatially offset between them.
  • two multi-core optical fibers 11, 12 can be used to carry out measurements of the dimensions of the target from the images of the target taken by these two multi-core optical fibers.
  • the separation structures lld, 12d can serve as size indicators to determine a size measurement of the target.
  • the configuration system 31 is produced by the first multi-core optical fiber 11 having cores 11c according to a determined diameter while the second multi-core optical fiber 12 has cores 12c with a diameter different from the diameter of the cores of the first optical fiber.
  • the cores 11c of the first multi-core optical fiber 11 have, for example, a smaller diameter than the cores 12c of the second multi-core optical fiber 12.
  • the two multi-core optical fibers 11, 12 have the same section, that is to say the same diameter.
  • the configuration system 31 can be produced by the first multi-core optical fiber 11 and the second multi-core optical fiber 12 which have different sections.
  • the diameter of the first multi-core optical fiber 11 may be less than the diameter of the second multi-core optical fiber 12.
  • the implementation of two multi-core optical fibers 11, 12 of different but known dimensions can be used as size indicators to carry out measurements of the dimensions of the target from the images of the target taken by these two multi-core optical fibers.
  • the configuration system 31 is produced by the first multi-core optical fiber 11 having a section of determined shape while the second multi-core optical fiber 12 has a section of shape different from the shape of the section of the first optical fiber.
  • the first multi-core optical fiber 11 has a square section while the second multi-core optical fiber 12 has a round section.
  • the implementation of two multi-core optical fibers 11, 12 with sections of different shapes can be used as size indicators to carry out measurements of the dimensions of the target from the images of the target taken by these two multi-core optical fibers.
  • the dimensions of the sections of these two multi-core optical fibers being known, it is thus possible to carry out measurements of the target on the images taken of these two multi-core optical fibers.
  • the configuration system 31 is produced by an optical system 31a, 31b arranged at the distal end of the multicore optical fibers 11, 12 to create different depths of field.
  • the optical system may comprise for example a first lens 31a disposed at the distal end 11a of the first multi-core optical fiber 11 to observe the target C at a depth of field Pfl.
  • a second lens 31b is arranged at the distal end 12a of the second multi-core optical fiber 12 to observe the target C at a depth of field Pf2 which is different from the depth of field Pfl.
  • the configuration system 31 is produced by the use of a first multi-core optical fiber 11 and a second multi-core optical fiber 12 having different numerical apertures.
  • the aperture of a multi-core optical fiber 11, 12 defines its field of observation, the images obtained by multi-core optical fibers of different apertures are different.
  • the configuration system 31 can be produced by one and/or the other of the alternative embodiments described above. In other words, it must be understood that these various alternative embodiments of the configuration system 31 can be combined with each other in any appropriate manner.
  • the multicore optical fibers 11, 12 can have cores of different diameters but also sections of different shapes.
  • the configuration system 31 is configured so that the images Ill coming from the first multi-core optical fiber 11 and the images 112 coming from the second multi-core optical fiber 12 can be matched. Indeed, to reconstruct the missing parts of an image with the corresponding parts of another image, the positions of the images should be referenced to each other. The determination of the relative position of the images with each other can be carried out in any appropriate manner. For example, the implementation of a marker or a mark appearing on the images taken allows this matching to the extent that the relative positioning of the distal ends lia, 12a of the multicore optical fibers 11, 12 at the level of the distal head 2b of the insertion instrument is known.
  • the implementation of two multi-core optical fibers 11, 12 with sections of different shapes can be used to match the images taken by the multi-core optical fibers 11, 12.
  • the relative positioning of the multi-core optical fibers 11, 12 at the distal head 2b of the insertion instrument being known, it is possible to determine the relative position of the images from their characteristic shape.
  • the imaging processor 25 processes the images coming from the two multi-core optical fibers 11, 12 to determine an orientation of the distal head 2b.
  • the images coming from the two multicore optical fibers 11, 12 with sections of different shapes present orientation indicators making it possible to determine the orientation of the distal head 2b since the relative orientation of the two multicore optical fibers 11, 12 is known at the distal head 2b.
  • an imaging system I comprising two multicore optical fibers 11, 12 with sections of different shapes can be advantageously used to help localize the distal head relative to the target.

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Abstract

L'objet de l'invention concerne un système d'imagerie d'une cible comportant : - un système endoscopique médical (1) pourvu de deux fibres optiques multicoeurs (11), (12) présentant chacune, une pluralité de coeurs (11c), (12c) séparés par une structure de séparation (lld), (12d), - un appareil d'acquisition et de traitement d'images (15) comportant : * au moins une source d'éclairage configurée et au moins capteur d'imagerie (18), (19) configuré pour recevoir des faisceaux lumineux en provenance des fibres optiques multicoeurs, le capteur d'imagerie recevant les images d'un système de configuration (31) pour créer sur le capteur d'imagerie, des images de la cible dont la position de la structure de séparation de la première fibre optique multicoeurs est différente de la position de la structure de séparation de la deuxième fibre optique multicoeurs; *un processeur d'imagerie (25) pour reconstituer une image composite de la cible.

Description

Description
Titre de l'invention : Système d'imagerie pour système endoscopique médical supprimant le nid d'abeilles dans les images des fibres optiques multicoeurs
Domaine Technique
[0001] La présente invention concerne le domaine technique des systèmes d'imagerie mis en oeuvre dans le cadre des systèmes endoscopiques médicaux au sens général permettant d'accéder à l'intérieur d'un corps comme une cavité ou un canal par exemple et elle vise plus précisément comme systèmes endoscopiques médicaux, les cathéters médicaux et les endoscopes médicaux.
[0002] Le système endoscopique médical mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention trouve des applications particulièrement avantageuses pour permettre d'accéder à la surface interne d'un organe creux, d'une cavité ou d'un conduit naturel ou artificiel du corps humain en vue d'effectuer diverses opérations à des fins thérapeutiques, chirurgicales ou de diagnostic, et pouvant être utilisé dans le domaine des voies urinaires, des voies gastro-intestinales, du système respiratoire, du système cardiovasculaire, de la trachée, de la cavité du sinus, du système de reproduction de la femme, de la cavité abdominale ou de tout autre partie du corps humain à explorer par une voie naturelle ou artificielle.
Technique antérieure
[0003] Classiquement, un système endoscopique médical du type cathéter médical ou endoscope médical comporte une poignée de commande à laquelle est fixé un tube d'insertion présentant à l'opposé de sa partie fixée à la poignée de commande, une tête distale. Ce tube d'insertion présente une longueur et une flexibilité plus ou moins importante de manière à pouvoir être introduit dans une voie d'accès naturelle ou artificielle en vue d'effectuer diverses opérations ou fonctions à des fins thérapeutiques, chirurgicales ou de diagnostic. Il est à noter qu'un tel système endoscopique est conçu pour présenter une section la plus petite possible pour pouvoir accéder à des voies d'accès possédant une section de passage limitée. [0004] Pour un système endoscopique médical du type endoscope, la tête distale est équipée notamment d'un système de vision permettant d'examiner l'organe, la cavité ou le conduit du corps humain. En amont de cette tête distale, le tube d'insertion comporte une structure de flexion ou partie de béquillage formée de vertèbres articulées permettant l'orientation de la tête distale. Cet endoscope médical est destiné à être relié à un appareil électronique médical comportant une unité de traitement des signaux d'image délivrés par le système de vision de l'endoscope. Les images prises sont visualisées sur un écran de cet appareil ou sur un écran déporté connecté à cet appareil.
[0005] Le système de vision monté à la partie distale du tube comporte une caméra associée ou non à une ou plusieurs sources lumineuses telles que des diodes électroluminescentes. La caméra, voire les sources lumineuses sont raccordées électriquement à des composants électriques situés dans la poignée ou dans l'appareil médical. Selon l'exemple de réalisation décrit par la demande de brevet US 2022/0160218, la caméra et les sources lumineuses situées à la partie distale du tube d'insertion sont raccordées aux composants électriques situés dans la poignée. Il est à noter qu'un système endoscopique médical est généralement utilisé dans un environnement dans lequel fonctionnent divers équipements électriques tels que bistouris électriques, appareils de radiographie à rayons X, scanners ou écrans, susceptibles d'affecter le fonctionnement de la caméra et/ou le signal délivré par la caméra. Par ailleurs, dans le cas d'un système endoscopique jetable, les sources lumineuses et la caméra sont jetées. De plus, ces composants électroniques sont des déchets électroniques nécessitant un recyclage augmentant le coût d'un tel système.
[0006]II est également connu par le brevet US 11 061 185, un système endoscopique médical comportant une fibre optique multicœurs composée d'une multitude de coeurs séparés par une matrice et logés dans une gaine commune. Cette fibre multicoeurs reçoit le rayonnement d'une cible au niveau de son extrémité distale et transmet le rayonnement sur toute sa longueur pour délivrer à sa partie proximale, le rayonnement à un capteur d'imagerie. Le système endoscopique médical comporte également une source d'éclairage délivrant à l'extrémité proximale d'une fibre optique d'éclairage, un faisceau lumineux sortant de l'extrémité distale de la fibre d'éclairage pour éclairer la cible.
[0007] Un tel système endoscopique médical nécessite l'utilisation d'une fibre optique multicoeurs et d'une fibre optique d'éclairage en vue d'obtenir une image de qualité de la cible. Cependant, compte tenu de la mise en oeuvre de fibres muliticoeurs, il apparait sur les images prises, un tracé en forme de nid d'abeilles, correspondant à la matrice de séparation des coeurs de ces fibres optiques multicoeurs. Cette structure de séparation gène l'observation de la partie de la cible située en relation de correspondance de cette structure de séparation. Exposé de l'invention
[0008] L'objet de l'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un système d'imagerie permettant d'obtenir une image complète de la cible tout en présentant une insensibilité aux perturbations électromagnétiques et une réduction des composants électroniques en tant que déchets.
[0009] Pour atteindre cet objectif, le système d'imagerie selon l'invention pour système endoscopique médical de visualisation d'une cible comporte :
- un système endoscopique médical comportant un instrument d'insertion se terminant à l'opposé d'une partie proximale, par une tête distale, cet instrument d'insertion étant pourvu d'une première fibre optique multicoeurs et d'une deuxième première fibre optique multicoeurs présentant chacune, une extrémité distale, une extrémité proximale et une pluralité de coeurs, séparés par une structure de séparation, les extrémités distales de la première fibre optique multicoeurs et de la deuxième fibre optique multicoeurs étant situées à la tête distale de l'instrument d'insertion;
- un appareil d'acquisition et de traitement d'images comportant :
* au moins une source d'éclairage configurée, pour délivrer un faisceau lumineux selon au moins un premier spectre de longueurs d'onde, à la tête distale de l'instrument d'insertion;
* au moins capteur d'imagerie, configuré pour recevoir des faisceaux lumineux en provenance au moins de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicœurs et de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicœurs, le capteur d'imagerie recevant les images d'un système de configuration pour créer sur le capteur d'imagerie, des images de la cible dont la position du nid d'abeilles de la première fibre optique multicoeurs est différente de la position du nid d'abeilles de la deuxième fibre optique multicoeurs;
*un processeur d'imagerie relié au capteur d'imagerie et configuré pour traiter les images provenant de la première fibre optique multicoeurs et de la deuxième fibre optique multicoeurs, pour reconstituer une image composite de la cible dans laquelle l'image du nid d'abeilles n'apparait pas.
[0010]Selon un mode de réalisation, l'appareil d'acquisition et de traitement d'images comporte un seul capteur d'imagerie configuré pour recevoir soit sur deux zones séparées, les faisceaux lumineux en provenance de la première fibre optique multicoeurs et de la deuxième fibre optique multicoeurs, soit sur une zone commune mais décalée dans le temps, les faisceaux lumineux en provenance de la première fibre optique multicoeurs et de la deuxième fibre optique multicoeurs.
[0011]Selon un autre mode de réalisation, l'appareil d'acquisition et de traitement d'images comporte deux capteurs d'imagerie, configurés pour recevoir chacun un faisceau lumineux en provenance soit de la première fibre optique multicoeurs soit de la deuxième fibre optique multicoeurs.
[0012]Selon une caractéristique avantageuse de mise en oeuvre, le système de configuration est configuré afin que les images provenant de la première fibre optique multicoeurs et les images provenant de la deuxième fibre optique multicoeurs, puissent être mises en correspondance.
[0013] Avantageusement, le processeur d'imagerie traite les images pour déterminer une orientation de la tête distale.
[0014]Selon un exemple de réalisation, le système de configuration est réalisé par la première fibre optique multicoeurs et la deuxième fibre optique multicoeurs présentant des sections de formes différentes. [0015]Selon un autre exemple de réalisation, le système de configuration est réalisé par la première fibre optique multicœurs et la deuxième fibre optique multicœurs présentant des orientations différentes.
[0016] Selon un autre exemple de réalisation, le système de configuration est réalisé par une première fibre optique multicœurs et une deuxième fibre optique multicœurs présentant des ouvertures numériques différentes.
[0017] Selon un autre exemple de réalisation, le système de configuration est réalisé par un système optique disposé à l'extrémité distale des fibres optiques multicoeurs pour créer des profondeurs de champs différentes.
[0018] Selon un autre exemple de réalisation, le système de configuration est réalisé par la première fibre optique multicœurs présentant des cœurs selon un diamètre déterminé tandis que la deuxième fibre optique multicœurs présente des cœurs avec un diamètre différent du diamètre des cœurs de la première fibre optique.
[0019] Selon un autre exemple de réalisation, le système de configuration est réalisé par la première fibre optique multicœurs présentant une section de forme déterminée tandis que la deuxième fibre optique multicœurs présente une section de forme différente de la forme de la section de la première fibre optique multicoeurs.
[0020]Avantageusement, la source d'éclairage est configurée pour délivrer un faisceau lumineux à au moins une fibre optique multicoeurs.
[0021]Selon un autre exemple de mise en œuvre, une source d'éclairage est configurée pour délivrer un faisceau lumineux à une fibre optique acheminant la lumière jusqu'à la tête distale de l'instrument d'insertion.
[0022] Selon une caractéristique avantageuse de mise en œuvre, le ou les capteurs d'imagerie reçoivent les images du système de configuration configuré pour créer sur le ou les capteurs d'imagerie, des images provenant des deux fibres optiques multicoeurs et contenant des indicateurs de taille de la cible et le processeur d'imagerie traite les images pour déterminer une mesure de la cible à partir des indicateurs de taille.
Brève description des dessins [0023] [Fig. 1] La figure 1 est une vue générale d'un exemple d'application d'un système d'imagerie déporté pour un endoscope en tant que système endoscopique médical de visualisation d'une cible.
[0024] [Fig. 2] La figure 2 est une vue générale d'un autre exemple d'application d'un système d'imagerie déporté pour un endoscope en tant que système endoscopique médical de visualisation d'une cible.
[0025] [Fig. 3] La figure 3 est une vue générale d'un autre exemple d'application d'un système d'imagerie déporté pour un cathéter en tant que système endoscopique médical de visualisation d'une cible.
[0026] [Fig. 4] La figure 4 montre un exemple d'une image surrésolue dans laquelle n'apparait plus le nid d'abeilles présent dans deux images obtenues à l'aide de deux fibres optiques multicoeurs.
[0027] [Fig. 5] La figure 5 représente de manière schématique un autre exemple de réalisation d'un système d'imagerie déporté pour système endoscopique médical mettant en oeuvre deux fibres optiques multicoeurs, une source de lumière et un capteur d'imagerie.
[0028] [Fig. 6] La figure 6 représente de manière schématique un autre exemple de réalisation d'un système d'imagerie déporté pour système endoscopique médical mettant en oeuvre deux fibres optiques multicoeurs, deux sources de lumière et un capteur d'imagerie.
[0029] [Fig. 7] La figure 7 représente de manière schématique un autre exemple de réalisation d'un système d'imagerie déporté pour système endoscopique médical mettant en oeuvre deux fibres optiques multicoeurs, une source de lumière et deux capteurs d'imagerie.
[0030] [Fig. 8] La figure 8 représente de manière schématique un autre exemple de réalisation d'un système d'imagerie déporté pour système endoscopique médical mettant en oeuvre deux fibres optiques multicoeurs, deux sources de lumière et deux capteurs d'imagerie. [0031] [Fig. 9] La figure 9 représente de manière schématique la tête distale d'un endoscope médical comportant deux fibres optiques multicoeurs et montrant un détail d'une fibre optique multicoeurs.
[0032] [Fig. 10] La figure 10 est un schéma bloc fonctionnel d'un exemple de réalisation d'un système d'imagerie déporté pour système endoscopique médical.
[0033] [Fig. 11] La figure 11 représente de manière schématique un autre exemple de réalisation d'un système d'imagerie déporté pour système endoscopique médical mettant en oeuvre deux fibres optiques multicoeurs, une source de lumière et deux capteurs d'imagerie ainsi qu'une fibre d'éclairage supplémentaire.
[0034] [Fig. 12] La figure 12 représente de manière schématique la tête distale d'un endoscope médical comportant deux fibres optiques multicoeurs dont les positions des matrices sont différentes permettant d'obtenir des images avec des positions des matrices décalées pour la cible.
[0035] [Fig. 13] La figure 13 représente de manière schématique la tête distale d'un endoscope médical comportant plusieurs fibres d'éclairage et deux fibres optiques multicoeurs dont les coeurs présentent des coeurs de diamètres différents.
[0036] [Fig. 14] La figure 14 représente de manière schématique la tête distale d'un endoscope médical comportant deux fibres optiques multicoeurs avec des sections de formes différentes.
[0037] [Fig. 15] La figure 15 représente de manière schématique un autre exemple de réalisation d'un système d'imagerie comportant un système optique disposé à l'extrémité distale de deux fibres optiques multicoeurs pour créer des profondeurs de champ différentes.
Description des modes de réalisation
[0038]Tel que cela ressort des figures, l'objet de l'invention concerne un système d'imagerie I pour un système endoscopique médical 1 du type endoscope ou cathéter au sens général conçu pour accéder à l'intérieur d'un corps comme une cavité ou un canal par exemple. De manière classique, un système endoscopique 1 du type endoscope ou cathéter comporte un instrument d'insertion 2 présentant une partie proximale 2a et à l'opposé, une partie distale formant une extrémité libre. L'instrument d'insertion 2 se termine ainsi à son extrémité libre, par une tête distale 2b à partir de laquelle est visualisée une cible C au sens général.
[0039]Selon un mode d'application pour lequel le système endoscopique médical 1 est un endoscope (figures 1, 2 et 9), le système endoscopique médical comporte en tant qu'instrument d'insertion 2, un tube d'insertion 3 présentant une extrémité libre formant la tête distale 2b et maintenu à son extrémité opposée par une poignée de commande 4 dont tout ou partie forme la partie proximale 2a de l'instrument d'insertion. Le tube d'insertion 3 est fixé de manière temporaire ou définitive sur la poignée de commande 4. Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, le tube d'insertion 3 est engagé par son extrémité opposée à son extrémité libre, dans un logement d'un embout 3a destiné à être fixé à la partie distale de la poignée de commande 4. Ce tube d'insertion 3 qui présente une longueur et une flexibilité plus ou moins importante est destiné à être introduit dans une voie d'accès naturelle ou artificielle en vue d'effectuer diverses opérations ou fonctions à des fins thérapeutiques, chirurgicales ou de diagnostic.
[0040] Le tube d’insertion 3 est réalisé en un matériau semi rigide tel que par exemple en thermoplastique élastomère (TPE). Le tube d'insertion 3 présente une longueur adaptée à la longueur du conduit à inspecter et pouvant être comprise entre 5 cm et 3 m. Le tube d'insertion 3 présente diverses formes de section transversale telle que carrée, ovale ou circulaire. Ce tube d'insertion 3 qui est en contact avec les tissus, les organes humains ou des appareillages médicaux (trocarts ou sondes), relève essentiellement d'un usage unique ou multiple d'un patient voire d'un usage réutilisable après décontamination, désinfection ou stérilisation.
[0041] Le système endoscopique 1 de type endoscope comporte également à l'intérieur du tube d'insertion 3, un conduit tubulaire 6 formant un canal opérateur ou de travail s'étendant à partir de la poignée de commande 4 jusqu'à la tête distale 2b pour permettre au niveau de cette tête distale, l'amenée de divers outillages et/ou de fluides et/ou l'aspiration de fluides (figure 9). Le conduit tubulaire 6 est entouré par le tube d'insertion 3 sur toute sa longueur entre la tête distale 2b et la poignée de commande 4. Classiquement, le conduit tubulaire 6 se prolonge au-delà de l'embout 3a à l'intérieur de la poignée de commande 4.
[0042] De manière classique, le système endoscopique 1 de type endoscope comporte également un mécanisme de commande 8 permettant d'orienter la tête distale 2b par rapport à l'axe longitudinal du tube d'insertion 3. A cet effet, le tube d'insertion 3 comporte en amont de la tête distale 2b, une structure de flexion, de pliage ou de béquillage 9 permettant l'orientation de la tête distale 2b par rapport à l'axe longitudinal du tube d'insertion 3. Le mécanisme de commande 8 peut être réalisé de toute manière appropriée de manière que la tête distale 2b puisse être déplacée entre une position de repos dans laquelle le tube d'insertion 3 est rectiligne et une position béquillée dans laquelle la partie de béquillage 9 est courbée. Par exemple, le mécanisme de commande 8 peut comporter un levier de commande manuelle entraînant en rotation une poulie sur laquelle est fixé au moins un câble d'actionnement monté pour être fixé au niveau de la tête distale 2b.
[0043]Selon un autre mode d'application pour lequel le système endoscopique médical 1 est un cathéter (figure 3), le système endoscopique médical comporte en tant qu'instrument d'insertion 2, un cathéter se terminant à l'opposé d'une partie proximale 2a, par une tête distale 2b. Ledit cathéter peut être de conception classique sans système d'actionnement permettant de faire mouvoir la partie distale selon un ou plusieurs axes. Il peut être aussi équipé d'un système de déflexion avec un rappel de position par une structure à mémoire de forme, comme par exemple une lame ou un fil en nithinol. Un autre dispositif d'actionnement de la partie distale peut être réalisé au moyen, de câbles, de pièces déformables en jouant sur l'élasticité des matériaux.
[0044] Conformément à l'invention, l'instrument d'insertion 2 est pourvu d'au moins une première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième fibre optique multicoeurs 12. Chaque fibre optique multicoeurs 11, 12 présente respectivement une extrémité distale lia, 12a et une extrémité proximale 11b, 12b. L'extrémité distale lia, 12a des fibres optiques multicoeurs est située à la tête distale 2b de l'instrument d'insertion 2 de manière à visualiser la cible C. Chaque fibre optique multicoeurs 11, 12 s'étend au moins jusqu'à la partie proximale 2a de l'instrument d'insertion et est pourvue d'au moins un connecteur optique 13 à son extrémité proximale 11b, 12b.
[0045] Bien entendu, le connecteur optique 13 équipant l'extrémité proximale 11b, 12b des fibres optiques multicoeurs 11, 12 est destiné à coopérer avec un connecteur optique complémentaire mâle ou femelle en fonction du type femelle ou mâle du connecteur optique 13. Avantageusement, une lentille de focalisation est montée dans le connecteur complémentaire permettant d’améliorer la connexion optique, en offrant une tolérance de positionnement plus large. En effet, le connecteur optique 13 peut être destiné à être jeté avec l'instrument d'insertion. Dans ce cas, le connecteur optique 13 peut être réalisé de manière économique avec des écarts de tolérances importants.
[0046] De manière connue, une fibre optique multicoeurs 11, 12 est une fibre optique comportant une multitude de coeurs 11c, 12c (figure 9), par exemple au moins 10 000 coeurs séparés par un revêtement commun ou une structure de séparation telle qu'une matrice lld, 12d. Ces coeurs 11c, 12c revêtus de la structure de séparation lld, 12d sont montés à l'intérieur d'une gaine commune lie, 12e. Cette structure de séparation lld, 12d des coeurs 11c, 12c entre eux, présente, selon la section de la fibre optique multicoeurs, une forme en nid d'abeilles qui apparait sur les images prises, sous la forme d'une zone sombre G comme cela est illustré à la figure 4. Par exemple, peuvent être utilisées comme fibres optiques multicoeurs 11, 12, des fibres optiques commercialisées sous la dénomination commerciale ESKA par la société Mitsubishi Rayon Co., MBI par la société Asahi Kasei ou encore FIGP par la société Fujikura.
[0047] Le système d'imagerie I comporte également un appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comportant une seule source d'éclairage 16 comme dans les variantes illustrées aux figures 5 et 7 et une première source d'éclairage 16 et une deuxième source d'éclairage 17 comme dans les variantes illustrées aux figures 6 et 8. Chaque source d'éclairage 16, 17 est configurée pour délivrer un faisceau lumineux selon au moins un premier spectre de longueurs d'onde, à une fibre optique multicoeurs 11, 12 via le connecteur optique 13. Chaque source d'éclairage 16, 17 est réalisée de toute manière appropriée pour permettre à la fibre optique multicoeurs 11, 12, de délivrer à son extrémité distale lia, 12a, un faisceau lumineux adapté pour éclairer la cible C à imager. Par exemple, les sources d'éclairage 16, 17 peuvent être réalisées par des diodes électroluminescentes, des lampes halogènes, des sources de lumière de rayons infra-rouges ou ultra-violets. L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte également au moins un capteur d'imagerie 18 comme dans les variantes de réalisation illustrées aux figures 5 et 6 et un premier capteur d'imagerie 18 et un deuxième capteur d'imagerie 19 comme dans les variantes de réalisation illustrées aux figures 7 et 8. Chaque capteur d'imagerie 18, 19 est configuré pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale d'une fibre optique multicoeurs 11, 12, équipée chacune du connecteur optique 13.
[0048]Tel que cela ressort des différentes variantes de réalisation, il est à noter que les sources d'éclairage 16, 17 et les capteurs d'imagerie 18, 19 font partie de l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 et sont ainsi déportés par rapport au système endoscopique médical 1. Il s'ensuit que dans le cas où le système endoscopique médical 1 est du type jetable, les sources d'éclairage 16, 17 et les capteurs d'imagerie 18, 19 peuvent être réutilisés avec un autre système endoscopique médical 1, réduisant ainsi les déchets électroniques. Par ailleurs, dans le cas où le système endoscopique médical 1 nécessite une opération de décontamination, l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 n'est pas concerné par une telle opération de sorte que les sources d'éclairage 16, 17 et les capteurs d'imagerie 18, 19 qui font partie de cet appareil ne sont pas susceptibles d'être détériorés par cette opération de décontamination.
[0049]II est à noter que dans l'exemple d'application illustré à la figure 1 pour lequel un endoscope est utilisé en tant que système endoscopique médical 1, l'extrémité proximale de la ou des fibres optiques multicoeurs, pourvue du connecteur optique 13 est située à la partie proximale 2a de l'instrument d'insertion c'est-à- dire au niveau de la poignée de commande 4. Les fibres optiques multicoeurs 11, 12 sont montées à l'intérieur du tube d'insertion 3 mais à l'extérieur du conduit tubulaire 6. Les fibres optiques multicoeurs 11, 12 s'étendent ainsi à partir de la tête distale du tube d'insertion, en s'insérant sur toute la longueur du tube d'insertion 3, entre ce dernier et le conduit tubulaire 6. Les fibres optiques multicoeurs 11, 12 se prolongent à l'intérieur de la poignée de commande 4 jusqu'à un ou plusieurs connecteurs optiques 13 monté(s) à la partie proximale de la poignée de commande 4.
[0050]Selon cet exemple, un câble optique 21 assure une liaison optique entre le ou les connecteurs optiques 13 et l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 pour assurer l'acheminement des faisceaux lumineux entre d'une part, les fibres optiques multicoeurs 11, 12 et d'autre part, la ou les sources d'éclairage 16, 17 et le ou les capteurs d'imagerie 18, 19. Le câble optique 21 peut être réalisé de toute manière appropriée sous la forme d'une ou de plusieurs fibres optiques. Typiquement, le câble optique 21 est pourvu à l'opposé de sa partie connectée au connecteur optique 13, d'un connecteur optique 13a fixé à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15.
[0051]II est à noter que dans l'exemple d'application illustré à la figure 2 pour lequel un endoscope est utilisé en tant que système endoscopique médical 1, l'extrémité proximale des fibres optiques multicoeurs, pourvue du connecteur optique 13 est reliée directement à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15. Selon cet exemple, l'extrémité proximale des fibres optiques multicoeurs, pourvue du connecteur optique 13 est fixée directement à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15. Ainsi, les fibres optiques multicoeurs 11, 12 s'étendent à partir de la tête distale du tube d'insertion, en s'insérant sur toute la longueur du tube d'insertion 3, entre ce dernier et le conduit tubulaire 6. Les fibres optiques multicoeurs 11, 12 se prolongent à l'intérieur de la poignée de commande 4 pour sortir de la partie proximale de la poignée de commande de manière à être raccordées au connecteur optique 13 fixé à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15. [0052]II est à noter que dans l'exemple d'application illustré à la figure 3 pour lequel un cathéter est utilisé en tant que système endoscopique médical 1, ce cathéter est formé au moins par les fibres optiques multicoeurs 11, 12 dont l'extrémité distale lia, 12a forme la tête distale 2b de l'instrument d'insertion 2. Dans la mesure où deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 sont utilisées, l'instrument d'insertion 2 est formé par un manchon de protection dans lequel sont montées les deux fibres optiques multicoeurs 11, 12. Il est à noter que l'extrémité proximale des fibres optiques multicoeurs 11, 12 est reliée via le connecteur optique 13, directement à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 (comme illustré sur la figure 3) ou indirectement à l'aide du câble optique 21 (comme expliqué en relation de la figure 1).
[0053]Selon un premier exemple de réalisation illustré à la figure 5, le système endoscopique 1 comporte une première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième fibre optique multicoeurs 12. L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte :
- une source d'éclairage 16 configurée pour délivrer un faisceau lumineux à la première fibre optique multicoeurs 11,
- un unique capteur d'imagerie 16 configuré pour présenter une première zone de réception d'un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième zone de réception séparée de la première zone de réception, pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicoeurs 12. Il est à noter que le seul capteur d'imagerie 16 est configuré pour recevoir soit sur deux zones séparées, les faisceaux lumineux en provenance de la première fibre optique multicoeurs 11 et de la deuxième fibre optique multicoeurs 12, soit sur une zone commune mais décalée dans le temps, les faisceaux lumineux en provenance de la première fibre optique multicoeurs 11 et de la deuxième fibre optique multicoeurs 12.
[0054] L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte un système optique de séparation 22 disposé sur le trajet optique entre l'extrémité proximale de la fibre optique multicoeurs 11 et le capteur d'imagerie 18 et réfléchissant en direction de l'extrémité proximale de la fibre optique multicœurs 11, le faisceau lumineux provenant de la source d'éclairage 16. Ce système optique de séparation 22 peut être réalisé par tous moyens appropriés tels que par une lame semi-réfléchissante, un séparateur de faisceau ou un système optique à prismes.
[0055]Cet exemple présente l'avantage de pouvoir obtenir deux images simultanément qui peuvent être traitées en même temps pour faire de la surrésolution comme cela sera décrit dans la suite de la description.
[0056]Selon un deuxième exemple de réalisation illustré à la figure 6, le système endoscopique 1 comporte une première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième fibre optique multicoeurs 12. L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte :
- une première source d'éclairage 16 configurée pour délivrer un faisceau lumineux à la première fibre optique multicoeurs 11,
- une deuxième source d'éclairage 17 configurée pour délivrer un faisceau lumineux à la deuxième fibre optique multicoeurs 12,
- un unique capteur d'imagerie 18 configuré pour présenter une première zone de réception d'un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième zone de réception séparée de la première zone de réception, pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicoeurs 12.
[0057] L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte un système optique de séparation 22 disposé sur le trajet optique entre l'extrémité proximale de chaque fibre optique multicœur 11,12 et le capteur d'imagerie 18 et réfléchissant en direction de l'extrémité proximale de chaque fibre optique multicœur 11, 12, le faisceau lumineux provenant des sources d'éclairage 16.
[0058]Cet exemple de réalisation permet d'éclairer la cible avec des faisceaux lumineux présentant des spectres de longueurs d'ondes différentes afin d'obtenir une image de surrésolution spectrale. Cette solution offre l'avantage de pouvoir visualiser les tumeurs. En effet, en choisissant un spectre spécifique de longueurs d'ondes, la vascularisation des tissus peut être mise en évidence. Or, comme une tumeur correspond à une zone fortement vascularisée, une tumeur peut être plus facilement observée en mettant en oeuvre cette technique.
[0059]Selon un troisième exemple de réalisation illustré à la figure 7, le système endoscopique 1 comporte une première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième fibre optique multicoeurs 12. L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte :
- une source d'éclairage 16 configurée pour délivrer un faisceau lumineux à la première fibre optique multicoeurs 11,
- un premier capteur d'imagerie 18 configuré pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicoeurs H,
- un deuxième capteur d'imagerie 19 configuré pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicoeurs 12.
[0060] L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte un système optique de séparation 22 disposé sur le trajet optique entre l'extrémité proximale de la fibre optique multicoeurs 11 et le capteur d'imagerie 18 et réfléchissant en direction de l'extrémité proximale de la fibre optique multicoeurs 11, le faisceau lumineux provenant de la source d'éclairage 16.
[0061] Cet exemple permet de faire de la surrésolution dans la mesure où il est possible d'acquérir deux images sur deux capteurs d'imagerie. Il est aussi possible d'acquérir les images l'une après l'autre avec différentes longueurs d'ondes.
[0062]Selon un quatrième exemple de réalisation illustré à la figure 8, le système endoscopique 1 comporte une première fibre optique multicoeurs 11 et une deuxième fibre optique multicoeurs 12. L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte :
- une première source d'éclairage 16 configurée pour délivrer un faisceau lumineux à la première fibre optique multicoeurs 11,
- une deuxième source d'éclairage 17 configurée pour délivrer un faisceau lumineux à la deuxième fibre optique multicoeurs 12, - un premier capteur d'imagerie 18 configuré pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicoeurs H,
- un deuxième capteur d'imagerie 19 configuré pour recevoir un faisceau lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicoeurs 12.
[0063] L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte un système optique de séparation 22 disposé sur le trajet optique entre l'extrémité proximale de chaque fibre optique multicoeurs 11, 12 et le capteur d'imagerie 18, 19 et réfléchissant en direction de l'extrémité proximale de chaque fibre optique multicoeurs 11, 12, le faisceau lumineux provenant des sources d'éclairage 16, 17.
[0064]Selon cet exemple, il est possible d'obtenir des images avec deux fois plus de résolution. Un avantage de cette solution est de pouvoir visualiser les tumeurs.
[0065] Il est à noter que sur les figures 5 à 8, l'extrémité proximale des fibres optiques multicoeurs, pourvue du connecteur optique 13 est schématisée comme étant reliée directement à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15. Bien entendu, l'extrémité proximale des fibres optiques multicoeurs 11, 12, pourvue du connecteur optique 13 peut être située à la partie proximale 2a de l'instrument d'insertion de sorte qu'un câble optique 21 assure la liaison optique entre le connecteur optique 13 fixé à la poignée de commande 4 et l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15.
[0066] Dans le même sens, il doit être considéré que l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 est configuré de manière à assurer l'acheminement de la lumière entre les capteurs d'imagerie 18, 19 et les connecteurs optiques 13, 13a fixés à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15. De même, l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 est configuré de manière à assurer par tous moyens appropriés, l'acheminement de la lumière entre les sources d'éclairage 16, 17 et les connecteurs optiques 13, 13a fixés à l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15. [0067]II est à noter que selon les figures 5 à 8, les fibres optiques multicoeurs 11, 12 assurent notamment l'acheminement du flux lumineux des sources d'éclairage jusqu'à la tête distale 2b de l'instrument d'insertion. Il est à noter, comme illustré aux figures 11 et 12, qu'il peut être envisagé que le système endoscopique médical 1 comporte au moins une fibre optique d'éclairage 28 et dans l'exemple illustré à la figure 13, trois fibres optiques d'éclairage 28, permettant l'amenée d'un flux lumineux supplémentaire. Cette fibre optique d'éclairage 28 présente une extrémité distale 28a et une extrémité proximale 28b récupérant le flux lumineux d'une source de lumière 29. L'extrémité distale 28a de la fibre optique d'éclairage 28 est située à la tête distale 2b de l'instrument d'insertion tandis que l'extrémité proximale de la fibre optique d'éclairage est située à la partie proximale 2a de l'instrument d'insertion en étant pourvue d'un connecteur optique par lequel est acheminé un faisceau lumineux d'éclairage fourni par la source de lumière 29.
[0068] L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte également comme illustré à la figure 10, un processeur d'imagerie 25 relié aux capteurs d'imagerie 18, 19 et configuré pour former des images de la cible C, à partir des signaux délivrés par les capteurs d'imagerie 18, 19. Le processeur d'imagerie 25 pilote les capteurs d'imagerie 18, 19 afin d'acquérir les images de la cible à des instants déterminés. Le processeur d'imagerie 25 pilote également les sources d'éclairage 16, 17 pour contrôler l'éclairage émis notamment lors de l'acquisition des images par les capteurs d'imagerie 18, 19 comme cela décrit dans la suite de la description. Le processeur d'imagerie 25 est connecté à un écran de visualisation 26 permettant d'afficher les images de la cible C. Cet écran de visualisation 26 peut faire partie de l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 ou être déporté par rapport à cet appareil. Bien entendu, le processeur d'imagerie 25 peut être connecté à une mémoire pour l'enregistrement des images.
[0069] L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 peut se présenter sous différentes manières. Classiquement, l'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 peut se présenter sous la forme d'une tablette électronique pourvue de l'écran de visualisation 26 et d'une interface homme/machine permettant à un utilisateur d’entrer des données ou de piloter cet appareil. Cette interface homme/machine peut être un clavier, une souris, ou l'écran par exemple réalisé par un écran tactile. L'appareil d'acquisition et de traitement d'images 15 comporte également une unité de communication configurée pour communiquer avec une base de données généralement distante, faisant partie d'un système informatique.
[0070] Le système d'imagerie I selon l'invention peut être mis en oeuvre de différentes manières qui découlent directement de la description qui précède.
[0071]Selon un exemple de mise en oeuvre, la ou les sources d'éclairage 16, 17 sont configurées pour délivrer des faisceaux lumineux selon des spectres de longueurs d'onde différentes et le ou les capteurs d'imagerie 18, 19 sont adaptés pour acquérir des images de spectres de longueurs d'ondes différentes. Typiquement, il peut être envisagé d'acquérir des images avec des temps d'acquisition différents avant de les reconstruire. Avantageusement, le processeur d'imagerie 25 traite les images de spectres de longueurs d'ondes différentes pour obtenir une image de surrésolution spectrale. En d'autres termes, l'image résultante présente une résolution plus grande que la résolution des images prises.
[0072]Selon un exemple avantageux de réalisation, la ou les sources d'éclairage 16,
17 sont configurées pour délivrer des faisceaux lumineux selon des spectres de longueurs d'onde du rouge, du vert et du bleu et le ou les capteurs d'imagerie 18, 19 sont configurés pour acquérir des images de spectres de longueurs d'onde du rouge Ir, du vert Iv et du bleu Ib. Dans l'exemple illustré à la figure 10, la première source d'éclairage 16 est pilotée pour délivrer un faisceau lumineux selon un spectre de longueur d'onde du rouge et le premier capteur d'imagerie
18 est configuré pour acquérir des images de spectre de longueur d'onde du rouge Ir. La deuxième source d'éclairage 17 est configurée pour délivrer successivement des faisceaux lumineux selon des spectres de longueurs d'onde du vert et du bleu et le deuxième capteur d'imagerie 19 est configuré pour acquérir des images de spectres de longueurs d'onde du vert Iv et du bleu Ib. [0073] Par ailleurs, le processeur d'imagerie 25 traite les images de spectres de longueurs d'ondes pour obtenir une image contrastée ou colorée In pouvant être une image blanche. Dans l'exemple illustré, le processeur d'imagerie 25 traite les images de spectres de longueurs d'onde du rouge Ir, du vert Iv et du bleu Ib pour obtenir une image blanche In. Typiquement, pour un capteur d'imagerie 18, 19 de type CMOS avec une matrice de BAYER, chaque image de longueurs du rouge Ir, du vert Iv et du bleu Ib présente par exemple une résolution de 40 000 pixels. La prise en compte de ces images permet d'obtenir une image blanche de résolution de 120 000 pixels.
[0074]Selon un autre exemple avantageux de réalisation, la ou les sources d'éclairage 16, 17 sont configurées pour délivrer successivement des faisceaux lumineux selon des spectres de longueurs d'onde différentes comme un rayonnement lumineux infrarouge et un rayonnement lumineux ultraviolet.
[0075]Selon un autre exemple de mise en oeuvre, le processeur d'imagerie 25 pilote le ou les capteurs d'imagerie 18, 19 pour acquérir des images décalées dans le temps. Le processeur d'imagerie 25 traite les images décalées dans le temps pour obtenir une image de surrésolution temporelle. Ainsi, le processeur d'imagerie 25 traite une série d'images prises successivement dans le temps de manière à obtenir une image résultante avec une résolution améliorée par rapport à la résolution de chaque image prise.
[0076]Selon un autre exemple de mise en oeuvre, le processeur d'imagerie 25 pilote le ou les capteurs d'imagerie 18, 19 pour acquérir des images décalées dans l'espace tout en présentant une zone de recouvrement. Ces images sont décalées dans l'espace à la suite du déplacement de l'instrument d'insertion 2 ou compte tenu du décalage des deux fibres optiques multicoeurs au niveau de la tête distale 2b. Le processeur d'imagerie 25 traite les images décalées dans l'espace mais également dans le temps pour obtenir une image de surrésolution spatiale. Ainsi, le processeur d'imagerie 25 traite une série d'images prises successivement pour des positions différentes de la tête distale de manière à obtenir une image résultante avec une résolution améliorée par rapport à la résolution de chaque image prise. [0077] Les images de surrésolution spatiale, temporelle et spectrale sont réalisées à l'aide d'algorithmes de traitements d'images à partir des méthodes de super résolution multi-images. Ces méthodes sont basées sur trois approches différentes connues sous les dénominations en langue anglaise : Interpolation Based approaches ; Frequency domain-based approaches ; Reconstruction based approaches. Ces méthodes sont décrites brièvement notamment dans les publications suivantes : 1 - S. Borman and R. Stevenson, Super-Resolution from Image Sequences : A Review, in Midwest Symposium on Circuits and Systems, Notre Dame, IN, USA, 8 1998, pp. 374-378. S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang. 2-Super-Resolution Image Reconstruction: A Technical Overview, IEEE Signal Processing Magazine, vol. 20, no. 3, pp. 21-36, 5 200. 3-C. Mancas-Thillou and M. Mirmehdi, An Introduction to Super-Resolution Text, in Digital Document Processing, ser. Advances in Pattern Recognition. Springer London, 2007, pp. 305-327. 4- Tian and K.-K. Ma, A survey on super-resolution imaging, Signal, Image and Video Processing (SIViP), vol. 5, no. 3, pp. 329-342, 2011.
[0078] Comme cela découle des diverses variantes de réalisation qui précèdent, au moins un capteur d'imagerie 18, 19 est configuré pour recevoir des faisceaux lumineux en provenance de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicœurs 11 et de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicœurs 12. Conformément à l'invention, le capteur d'imagerie 18, 19 reçoit les images d'un système de configuration 31 pour créer sur le capteur d'imagerie 18, 19, des images de la cible C dont la position par rapport à la cible, de la structure de séparation ou matrice lld de la première fibre optique multicoeurs 11 est différente de la position par rapport à la cible, de la structure de séparation ou matrice 12d de la deuxième fibre optique multicoeurs 12.
[0079] Le processeur d'imagerie 25 est configuré pour traiter les images provenant de la première fibre optique multicoeurs 11 et de la deuxième fibre optique multicoeurs 12, pour reconstituer une image composite de la cible dans laquelle l'image des matrices ou des structures de séparation lld, 12d n'apparait pas. En effet, compte tenu de la présence d'une structure de séparation lld, 12d des coeurs 11c, 12c pour chaque fibre optique multicoeurs 11, 12, les images Ill et 112 (figure 4) prises à partir du rayonnement lumineux acheminé respectivement par la première fibre optique multicœurs 11 et la deuxième fibre optique multicœurs 12, font apparaitre des zones sombres G en forme de grille ou de nids d'abeilles correspondant aux images de la structure de séparation lld, 12d des fibres optiques multicoeurs. Ces zones sombres G correspondent à des zones de la cible C qui ne sont pas observées par les capteurs d'imagerie.
[0080] Le principe de l'invention a pour objectif que les flux lumineux acheminés par la première fibre optique multicoeurs 11 et la deuxième fibre optique multicoeurs 12 couvrent toute une zone de la cible C. Dans la mesure où la position sur le capteur d'imagerie, de la matrice lld de la première fibre optique multicoeurs 11 est différente de la position sur le capteur d'imagerie, de la matrice 12d de la deuxième fibre optique multicoeurs 12, toute la zone de la cible C se trouvent observée. Bien entendu, la zone de la cible C observée correspond à la zone commune de la cible observée à la fois par les deux fibres optiques multicoeurs 11, 12. Il est à noter que les champs d'observation des deux fibres optiques multicoeurs peuvent ne pas coïncider. Dans ce cas, seule la partie commune des champs d'observation des deux fibres optiques multicoeurs permettent la reconstruction d'une image composite dépourvue de l'image des structures de séparation lld, 12d.
[0081] Le processeur d'imagerie 25 est configuré pour construire une image composite le à partir des images Ill provenant de la première fibre optique multicoeurs 11 et des images 112 provenant de la deuxième fibre optique multicoeurs 12. Les parties manquantes d'une image provenant de la première fibre optique multicoeurs 11 et correspondant à la zone sombre G sont reconstituées à partir des parties d'une image provenant de la deuxième fibre optique multicoeurs 11 et ne correspondant pas à une zone sombre de ladite image. En d'autres termes, la partie manquante d'une image provenant de la première fibre optique multicoeurs est complétée par la partie correspondante d'une image provenant de la deuxième fibre optique multicoeurs. Bien entendu, inversement, la partie manquante d'une image provenant de la deuxième fibre optique multicoeurs est complétée par la partie correspondante d'une image provenant de la première fibre optique multicoeurs. Dans l'image composite le ainsi construite n'apparait pas, l'image des matrices c'est-à-dire l'image de la structure de séparation lld, 12d des coeurs des deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 comme illustré à la figure 4. Une telle image le surrésolue permet d'obtenir une image de la totalité de la cible avec une résolution améliorée. Au sens de l'invention, il est admis que l'image composite le ainsi reconstruite puisse comporter une ou plusieurs zones indéfinies correspondant à des zones sombres.
[0082] Bien entendu, le processeur d'imagerie 25 met en oeuvre des programmes de traitement d'images permettant à partir des images Ill et 112 prises à partir des fibres optiques multicoeurs 11, 12, de construire une image composite. De tels programmes de traitement d'images peuvent faire appel à des réseaux de neurones pour lesquels une phase d'apprentissage a été réalisée avec des images de référence de cibles.
[0083] Bien entendu, le système de configuration 31 pour créer des images de la cible C dont la position sur le capteur d'imagerie, de la matrice lld de la première fibre optique multicoeurs 11 est différente de la position sur le capteur d'imagerie, de la matrice 12d de la deuxième fibre optique multicoeurs 12 peut être réalisé de toute manière appropriée.
[0084]Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, au moins une variante de réalisation du système de configuration 31 décrite ci-après est adaptée pour créer sur le ou les capteurs d'imagerie, des images provenant des deux fibres optiques multicoeurs et contenant des indicateurs de taille de la cible. Les images ainsi créées sont traitées par le processeur d'imagerie 25 pour déterminer une mesure de la cible à partir des indicateurs de taille présents sur les images. Comme cela ressortira des exemples décrits ci-après, les indicateurs de taille de la cible sont liés aux caractéristiques physiques des fibres optiques multicoeurs 11, 12 telles que par exemple, le diamètre des coeurs 11c, 12c, le diamètre de ces fibres optiques multicoeurs, l'épaisseur des matrices lld, 12d ou les formes des sections des fibres optiques multicoeurs 11, 12.
[0085]Selon une variante avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 est réalisé par la première fibre optique multicoeurs 11 et la deuxième fibre optique multicœurs 12 présentant des orientations différentes (figure 12). Selon cet exemple, la première fibre optique multicœurs 11 et la deuxième fibre optique multicœurs 12 relèvent d'un même type de fibres et les extrémités distales lia, 12a de ces fibres optiques multicoeurs 11, 12 sont positionnées au niveau de la tête distale 2b de manière que ces fibres optiques multicoeurs 11, 12 observent la cible avec des structures de séparation lld, 12d décalées spatialement entre elles. Il est à noter que deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 peuvent être utilisées pour réaliser des mesures de dimensions de la cible à partir des images de la cible prises par ces deux fibres optiques multicoeurs. En effet, les structures de séparation lld, 12d peuvent servir d'indicateurs de taille pour déterminer une mesure de taille de la cible.
[0086]Selon une autre variante avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 est réalisé par la première fibre optique multicœurs 11 présentant des cœurs 11c selon un diamètre déterminé tandis que la deuxième fibre optique multicœurs 12 présente des cœurs 12c avec un diamètre différent du diamètre des cœurs de la première fibre optique. Dans l'exemple illustré à la figure 13, les cœurs 11c de la première fibre optique multicœurs 11 présente à titre d'exemple, un diamètre plus petit que les cœurs 12c de la deuxième fibre optique multicœurs 12.
[0087]Selon l'exemple ci-dessus, les deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 possèdent la même section c'est-à-dire le même diamètre. Il est à noter que selon une autre variante avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 peut être réalisé par la première fibre optique multicœurs 11 et la deuxième fibre optique multicœurs 12 qui présentent des sections différentes. Ainsi, le diamètre de la première fibre optique multicœurs 11 peut être inférieur au diamètre de la deuxième fibre optique multicœurs 12. Il est à noter que la mise en œuvre de deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 de dimensions différentes mais connues peut être utilisée comme indicateurs de taille pour réaliser des mesures de dimensions de la cible à partir des images de la cible prises par ces deux fibres optiques multicoeurs. [0088]Selon une autre variante avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 est réalisé par la première fibre optique multicœurs 11 présentant une section de forme déterminée tandis que la deuxième fibre optique multicœurs 12 présente une section de forme différente de la forme de la section de la première fibre optique. Dans l'exemple illustré à la figure 14, la première fibre optique multicœurs 11 possède une section carrée tandis que la deuxième fibre optique multicœurs 12 possède une section ronde. Il est à noter que la mise en œuvre de deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 avec des sections de formes différentes peut être utilisée comme indicateurs de taille pour réaliser des mesures de dimensions de la cible à partir des images de la cible prises par ces deux fibres optiques multicoeurs. En effet, les dimensions des sections de ces deux fibres optiques multicoeurs étant connues, il est ainsi possible de réaliser des mesures de la cible sur les images prises ces deux fibres optiques multicoeurs.
[0089]Selon une autre variante avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 est réalisé par un système optique 31a, 31b disposé à l'extrémité distale des fibres optiques multicoeurs 11, 12 pour créer des profondeurs de champs différentes. Tel que cela ressort de la figure 15, le système optique peut comporter par exemple une première lentille 31a disposée à l'extrémité distale lia de la première fibre optique multicoeurs 11 pour observer la cible C à une profondeur de champ Pfl. Une deuxième lentille 31b est disposée à l'extrémité distale 12a de la deuxième fibre optique multicoeurs 12 pour observer la cible C à une profondeur de champ Pf2 qui est différente de la profondeur de champ Pfl.
[0090]Selon une autre variante avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 est réalisé par l'utilisation d'une première fibre optique multicœurs 11 et d'une deuxième fibre optique multicœurs 12 présentant des ouvertures numériques différentes. Ainsi, comme l'ouverture d'une fibre optique multicoeurs 11, 12 définit son champ d'observation, les images obtenues par des fibres optiques multicoeurs d'ouvertures différentes sont différentes. [0091JII ressort de la description qui précède que le système de configuration 31 peut être réalisé par l'une et/ou l'autre des variantes de réalisation décrites ci- dessus. En d'autres termes, il doit être compris que ces diverses variantes de réalisation du système de configuration 31 peuvent être combinées entre elles de toute manière appropriée. Par exemple, les fibres optiques multicœurs 11, 12 peuvent présenter des coeurs de diamètres différents mais également des sections de formes différentes.
[0092]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le système de configuration 31 est configuré afin que les images Ill provenant de la première fibre optique multicœurs 11 et les images 112 provenant de la deuxième fibre optique multicœurs 12, puissent être mises en correspondance. En effet, pour reconstruire les parties manquantes d'une image par les parties correspondantes d'une autre image, il convient que les positions des images soient référencées entre elles. La détermination de la position relative des images entre elles peut être réalisée de toute manière appropriée. Par exemple, la mise en œuvre d'un repère ou d'une marque apparaissant sur les images prises permet cette mise en correspondance dans la mesure où le positionnement relatif des extrémités distales lia, 12a des fibres optiques multicoeurs 11, 12 au niveau de la tête distale 2b de l'instrument d'insertion est connu.
[0093JII est à noter que la mise en œuvre de deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 avec des sections de formes différentes peut être utilisée pour mettre en correspondance les images prises par les fibres optiques multicoeurs 11, 12. En effet, le positionnement relatif des fibres optiques multicoeurs 11, 12 au niveau de la tête distale 2b de l'instrument d'insertion étant connu, il est possible de déterminer la position relative des images à partir de leur forme caractéristique. Avantageusement, le processeur d'imagerie 25 traite les images provenant des deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 pour déterminer une orientation de la tête distale 2b. En effet, les images provenant des deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 avec des sections de formes différentes présentent des indicateurs d'orientation permettant de déterminer l'orientation de la tête distale 2b puisque l'orientation relative des deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 est connue au niveau de la tête distale 2b.
[0094] Selon un autre aspect, un système d'imagerie I comportant deux fibres optiques multicoeurs 11, 12 avec des sections de formes différentes peut être avantageusement utilisé pour aider à la localisation de la tête distale par rapport à la cible.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système d'imagerie pour système endoscopique médical de visualisation d'une cible comportant :
- un système endoscopique médical (1) comportant un instrument d'insertion (2) se terminant à l'opposé d'une partie proximale (2a), par une tête distale (2b), cet instrument d'insertion étant pourvu d'une première fibre optique multicœurs (11) et d'une deuxième première fibre optique multicœurs (12) présentant chacune, une extrémité distale, une extrémité proximale et une pluralité de coeurs (11c), (12c) séparés par une structure de séparation (lld), (12d), les extrémités distales de la première fibre optique multicoeurs et de la deuxième fibre optique multicoeurs étant situées à la tête distale de l'instrument d'insertion;
- un appareil d'acquisition et de traitement d'images (15) comportant :
* au moins une source d'éclairage configurée (16), (17) pour délivrer un faisceau lumineux selon au moins un premier spectre de longueurs d'onde, à la tête distale de l'instrument d'insertion;
* au moins capteur d'imagerie (18), (19) configuré pour recevoir des faisceaux lumineux en provenance au moins de l'extrémité proximale de la première fibre optique multicoeurs et de l'extrémité proximale de la deuxième fibre optique multicoeurs, le capteur d'imagerie recevant les images d'un système de configuration (31) pour créer sur le capteur d'imagerie, des images de la cible dont la position de la structure de séparation de la première fibre optique multicoeurs est différente de la position de la structure de séparation de la deuxième fibre optique multicoeurs;
*un processeur d'imagerie (25) relié au capteur d'imagerie et configuré pour traiter les images provenant de la première fibre optique multicoeurs et de la deuxième fibre optique multicoeurs, pour reconstituer une image composite de la cible dans laquelle l'image des structures de séparation n'apparait pas.
[Revendication 2] Système d'imagerie selon la revendication précédente selon lequel l'appareil d'acquisition et de traitement d'images (15) comporte un seul capteur d'imagerie configuré pour recevoir soit sur deux zones séparées, les faisceaux lumineux en provenance de la première fibre optique multicœurs (11) et de la deuxième fibre optique multicœurs (12), soit sur une zone commune mais décalée dans le temps, les faisceaux lumineux en provenance de la première fibre optique multicœurs et de la deuxième fibre optique multicœurs.
[Revendication 3] Système d'imagerie selon la revendication 1 selon lequel l'appareil d'acquisition et de traitement d'images (15) comporte deux capteurs d'imagerie (18), (19) configurés pour recevoir chacun un faisceau lumineux en provenance soit de la première fibre optique multicœurs soit de la deuxième fibre optique multicœurs.
[Revendication 4] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 3 selon lequel le système de configuration (31) est configuré afin que les images provenant de la première fibre optique multicœurs (11) et les images provenant de la deuxième fibre optique multicœurs (12), puissent être mises en correspondance.
[Revendication 5] Système d'imagerie selon la revendication précédente selon lequel le processeur d'imagerie (25) traite les images pour déterminer une orientation de la tête distale (2b).
[Revendication 6] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 5 selon lequel le système de configuration (31) est réalisé par la première fibre optique multicœurs (11) et la deuxième fibre optique multicœurs (12) présentant des sections de formes différentes.
[Revendication 7] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 6 selon lequel le système de configuration (31) est réalisé par la première fibre optique multicœurs (11) et la deuxième fibre optique multicœurs (12) présentant des orientations différentes.
[Revendication 8] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 7 selon lequel le système de configuration (31) est réalisé par une première fibre optique multicœurs (11) et une deuxième fibre optique multicœurs (12) présentant des ouvertures numériques différentes.
[Revendication 9] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 8 selon lequel le système de configuration (31) est réalisé par un système optique disposé à l'extrémité distale des fibres optiques multicoeurs pour créer des profondeurs de champs différentes.
[Revendication 10] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 9 selon lequel le système de configuration (31) est réalisé par la première fibre optique multicoeurs (11) présentant des coeurs selon un diamètre déterminé tandis que la deuxième fibre optique multicoeurs (12) présente des coeurs avec un diamètre différent du diamètre des coeurs de la première fibre optique.
[Revendication 11] Système d'imagerie selon l'une des revendications 1 à 10 selon lequel le système de configuration (31) est réalisé par la première fibre optique multicoeurs (11) présentant une section de forme déterminée tandis que la deuxième fibre optique multicoeurs (12) présente une section de forme différente de la forme de la section de la première fibre optique multicoeurs.
[Revendication 12] Système d'imagerie selon l'une des revendications précédentes selon lequel la source d'éclairage (16, 17) est configurée pour délivrer un faisceau lumineux à au moins une fibre optique multicoeurs.
[Revendication 13] Système d'imagerie selon l'une des revendications précédentes selon lequel une source d'éclairage (29) est configurée pour délivrer un faisceau lumineux à au moins une fibre optique (28) acheminant la lumière jusqu'à la tête distale de l'instrument d'insertion.
[Revendication 14] Système d'imagerie selon l'une des revendications précédentes selon lequel le ou les capteurs d'imagerie reçoivent les images du système de configuration (31) configuré pour créer sur le ou les capteurs d'imagerie, des images provenant des deux fibres optiques multicoeurs et contenant des indicateurs de taille de la cible et en ce que le processeur d'imagerie (25) traite les images pour déterminer une mesure de la cible à partir des indicateurs de taille.
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