CN101541227B - 用于带导向元件的胃肠工具的前进技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供与流体压力源(240)一起使用的胃肠装置(200)。该胃肠装置(200)包括适于插入结肠的导向元件(214)和与导向元件(214)远端部分连接的活塞头(220)。活塞头(220)适于在导向元件(214)插入结肠之后膨胀，以在活塞头(220)与结肠壁之间形成第一压力密封，并且响应流体压力源(240)施加在活塞头(220)外表面上的压力而向远端前进通过结肠。该装置(200)还包括适于沿着导向元件(214)前进的胃肠工具(210)、以及适于连接至胃肠工具(210)远端部分的周围的环状气球(228)，气球(228)可膨胀以在胃肠工具(210)远端部分与结肠壁之间形成第二压力密封。还描述了其他实施方案。

Description

用于带导向元件的胃肠工具的前进技术

相关申请的交叉参考

本申请要求保护2005年2月10日提交的美国临时申请60/652,049的权益，该申请转让给本申请的受让人，并且引入本文作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及肠胃工具如内镜和结肠镜，更具体地涉及在导向线、导向导管等上滑动并且可以通过任何方法导入并通过结肠例如盲肠的胃肠工具。

背景技术

内镜在胃肠道(也称为GI道)疾病的诊断和治疗中已经成为了日益重要的工具。典型的内镜基本上由某种柔性管形成，在由直肠开始或由食管开始导入体腔后被导入GI道。内镜具有可操纵的顶端，便于引导通过GI道，并且通常必须具有足够的硬度，从而可以沿着体腔进一步推入。导入GI道的内镜的顶端可以装备若干设备，最应指出的是照明设备和视像设备(vision device)如视像集成电路，以使内镜操作者可以观察GI道的内部并操纵内镜至适当位置。

内镜就位后，附着在内镜上或插入内镜中的其他工具就可以被带入GI道中的适当位置。接着可以实施多种操作，如移除息肉、进行缝合、冲洗、抽吸和移除其他组织。与内镜一起使用的多种工具可以分开插入GI道并独立地置于适当位置，或者可以在内镜的工作通道内穿行，从而一旦内镜定位到GI道中的期望位置，插入内镜的工具也就容易到达该位置。

内镜或其他较小的类似设备还可用于探测其他体腔如呼吸道、泌尿生殖道、女性生殖器官等或血管。这些探测器必须很小，以适应较小的腔，并且必须十分小心，以避免对这些体腔内衬的更脆弱的膜造成损伤。

目前技术水平的内镜是非常有能力的设备，使用目前的内镜和目前可插入内镜工作通道或附着在内镜外侧的众多工具已经将内镜术非常成功地用于诊断和治疗应用。然而，目前的内镜技术也有局限性和缺点。目前内镜最大的缺点之一是工作通道很小。工作通道相对于内镜的外径来说很小，还要受到视像、冲洗、抽吸、照明、控制缆机械所占空间的限制，所述控制缆机械是内镜的一部分并且是控制内镜所必需的。因此仅剩下很小的区域留给待导入内镜的其他工具。同时，额外的通道可使内镜更难于通过体腔，因为它们与其他一起增加了其直径。

Goldwasser的美国专利申请公开2005/0038318描述了包括导向线和形成有孔的胃肠工具的胃肠装置，导向线从该孔中穿过，该申请转让给本申请的受让人，并引入本文作为参考。就一些应用而言，胃肠装置包括适于拉动导向线通过受试者结肠的可膨胀设备。

转让给Scimed Life Systems，Inc.(Maple Grove，Minnesota，US)并引入本文作为参考的Wendlandt的美国专利6,517,477描述了用于内镜的导管导入器系统，所述系统包括操纵段和推进段，其位于导入体腔的柔性管状导管末端附近。推进段设计成将导管的其他部分拉进体腔，因此不需要从身体外部继续推动导管。可以通过向组织选择性施加抽吸作用的可相对移动的控持板(gripping pad)来实现推进。操纵段设计成使导入体腔的导管末端指向期望的方向。可以使导管十分易于弯曲，并且可以使用较大直径的导管。

引入本文作为参考的Tartaglia等的美国专利6,800,056描述了带有导向装置的内镜。描述了一种具有长形体的可操纵内镜，其长形体具有手动或选择性操纵的远端部分、自动控制部分、柔性和可被动操作的近端部分、以及外部控制的可操作的跟踪杆或跟踪导向器。跟踪杆或跟踪导向器位于内镜内的导向通道内，并且相对于内镜滑动。当导向器为柔性状态时，它可以顺应由可操纵远端部分和自动控制部分所限定的曲线或路径。接着可以选择性地硬化导向器，以采取该曲线或路径。设置后，内镜可以单轨或“背负”方式沿着硬化导向器前进，使得柔性近端部分沿着由导向器保持的曲线直至内镜到达体腔内的下一个曲率点。

引入本文作为参考的Swain等的美国专利申请公开2004/0199087描述了将导向线插入腔体如人胃肠道的方法。使用了包含至少两个导向线的导向线结构，每个导向线具有终止于前导端的前导端部分，导向线通过其前导端处或附近的连接器彼此连接，导向线具有前导端部分基本彼此平行的第一位置、前导端部分弯曲的第二位置和至少一个前导端部分成环的第三位置。按照需要遵循的路径，通过选择性地推进或收回单个导向线或同时推进多于一个导向线来操纵导向线结构通过胃肠道。

引入本文作为参考的Bakos等的美国专利申请公开2004/0199088描述了包括连续单元式线的导向线，所述单元式线具有第一节段、第二节段和第三节段。第三节段的抗弯惯性矩(bending moment of inertia)小于第一和第二节段的抗弯惯性矩。描述了将该导向器用于使医学设备在体腔内前进。

引入本文作为参考的Gross等的PCT专利公开WO 2004/010858描述了一种成像系统，所述成像系统包括装配在载体上的成像设备和安装在载体上的第一外向扩张元件和第二外向扩张元件，其中第二扩张元件可以径向和轴向扩张，该成像系统包括一种操作模式，其中在第二扩张元件扩张时，阻碍第二扩张元件的径向扩张引起第二扩张元件的轴向扩张，从而轴向推进载体和成像设备。

引入本文作为参考的Blume等的PCT公开WO 99/40957描述了与导管或医学设备联合的导向线，用于在施加磁场辅助下通过体腔移动至身体中的期望位置。导向线在其远端配有磁体，通过对磁体施加磁场来进行导向或导向和移动。导管或其他医学设备沿着导向线前进。医学设备在其期望位置之后，就可以通过导管腔收回磁体。

引入本文作为参考的Jaffe等的美国专利6,837,846描述了可在导向管内滑动插入的内镜。将导向管构建为可以在其全长上由松弛构造可变为硬化。内镜具有可操纵远端部分以便于操纵设备通过曲折的路径，在松弛构造中，导向管的一部分能够采用由内镜的可控远端部分所限定的形状或曲线。在固定内镜的形状或曲线之后，内科医生或外科医生就可以使导向管硬化，以维持该形状或曲线，同时内镜通过曲折路径向远端前进，而不需要对组织壁施加过度压力。

引入本文作为参考的Hutchins等的美国专利6,827,718描述了一种可操纵内镜，所述可操纵内镜使用快速交换技术、软锁和机械锁以保持内镜的位置。快速交换技术用于尽可能降低导向线或导管上存在的位移力。软锁和机械锁被描述为阻碍由位移力引起的移动。

引入本文作为参考的Matsuura等的美国专利6,786,864描述了一种内镜，所述内镜包括可拆式安装在内镜插入部件远端部分的固定构件，用于可拆式固定和保持留置管的远端部分或者导向构件的远端部分，用于将留置管导向插入部件的远端部分，两者均沿插入部件的轴向提供。

引入本文作为参考的Takada的美国专利6,695,771描述了自推进结肠镜，它通过驱动安装在插入管弯曲段外侧的环状带而自我插入直肠。环状带的横截面基本为圆形，在环状带外侧形成具有圆形横截面的齿条传动齿。

引入本文作为参考的Chiel等的美国专利6,764,441描述了包括环绕在中心管道周围的可扩张致动器的自推进内镜。每个致动器包含在导入流体时侧向扩张而纵向收缩的囊。可以在囊内和两端之间放入复位弹簧，以在液体退出后使致动器复位至其原始形状。可以串联放置多个致动器，以依次膨胀和收缩而产生蠕动运动。可以在一个或多个复位弹簧上附加形状记忆合金(SMA)弹簧以产生弯曲运动。

引入本文作为参考的Kim等的美国专利6,702,734描述了一种自推进内镜微机器人，它由推进活塞在机器人内产生的冲击力通过管状机构向前或向后推进，推进活塞被交替的压缩空气源在机器人气缸内移动。

引入本文作为参考的Swain等的美国专利申请2004/0199087描述了包含至少两个导向线的导向线结构，每个导向线具有在前导端终止的前导端部分，导向线通过其前导端处或附近的连接器彼此连接，导向线具有前导端部分基本彼此平行的第一位置、前导端部分弯曲的第二位置和至少一个前导端部分成环的第三位置。根据需要遵循的路径，通过选择性推进或收回单个导向线或同时推进多于一个导向线来操纵导向线结构通过胃肠道。

以下的专利和专利申请公开(均引入本文为参考)也可以关注：

Frazer的美国专利4,176,662

Utsugi的美国专利4,148,307

Dario等的美国专利5,906,591

Madni等的美国专利6,007,482

Kelly的美国专利6,702,735

Grundfest等的美国专利5,662,587

Lyddy，Jr.等的美国专利4,690,131

Nakao的美国专利申请2003/0225433和2003/0074015

Ravo的美国专利申请2004/0199196

Bernstein的美国专利申请2004/0260150

Ziegler等的美国专利申请2004/0204702

DeMarco的美国专利5,353,807

Panescu等的美国专利5,740,808

Daniels等的美国专利6,296,608

Ohshiro的美国专利4,040,413

Takada的美国专利4,561,427

发明内容

在本发明的一些实施方案中，提供包含以下部分的胃肠装置：长形导向元件、适于拉动导向元件通过患者结肠的机械设备、和适于沿着导向元件前进的胃肠工具。就一些应用而言，使所述工具成形为限定贯穿其中的孔，并将导向元件置于孔内。对于另一些应用，该工具包含连接构件，所述连接构件成形为限定贯穿其中的孔，该连接构件的一部分通常位于该工具附近(例如侧向邻近)。工具前进时，导向元件的后续部分被孔包围。在一个实施方案中，连接构件集成于工具本体上。在另一实施方案中，连接构件连接于工具上。

本说明书以及权利要求书中使用的术语“导向元件”包括适于导入体腔以便于另一元件(如胃肠工具如结肠镜)进入体腔的任何长形元件，导向元件包括但不限于这些元件：如导向线、导向导管、单轨或线，它们可以是空心或非空心，可以具有或不具有节段，并且可以具有任何适当的材料特性(如柔性、金属、非金属)。就一些应用而言，导向元件包含塑料管，如直径在约4mm至约6mm之间比如约5.5mm的塑料管。就一些应用而言，当导向元件包含单轨时，单轨是柔性的，从而使其一般不改变结肠的形状。

在本发明的一些实施方案中，胃肠工具适于沿着导向元件被动前进，如被医生推动。作为替代，该工具适于沿着导向元件主动前进，如通过使用电元件。例如，所述工具可以包含旋转齿轮，所述齿轮适于咬合在导向元件上旋转，从而沿着导向元件推动该工具。就一些应用而言，这种旋转齿轮为气体驱动或水力驱动。

根据本发明的一些实施方案，导向元件包含阻止胃肠工具越过它移动的远端停止器。或者就一些应用而言，导向元件不包含远端停止器。进一步根据本发明的一些实施方案，胃肠工具包含成像设备比如但不限于CCD相机、照明设备、视像设备、超声传感器和/或x光发射器。附加地或作为替代，胃肠工具包含切割工具、采样设备和/或磁性设备。

根据本发明的一些实施方案，所述胃肠工具还包含沿着导向元件(例如在导向元件上或旁边，如前所述)前进的导管。就一些应用而言，所述导管包含用于在其中通过工具和流体中至少一种的腔。根据本发明的一个实施方案，使胃肠工具成形为限定便于通过该腔的斜面。

根据本发明的一些实施方案，还提供用于构建胃肠装置的方法，所述方法包括提供导向元件、提供适于拉动导向元件通过患者结肠的机械设备、和提供适于沿导向元件通过的胃肠工具。此外，对一些应用提供与胃肠工具协作的另一种工具，并且该工具也适于沿着导向元件前进。作为另一种替代方案，就一些应用而言，可拆式套筒适于沿着导向元件滑动，并膨胀以功能性创建具有一或多个贯穿其长度之通道的内镜。

因此根据本发明的一个实施方案，提供包括导向元件和胃肠工具的胃肠装置，所述胃肠工具包括有孔形成的连接构件，导向元件从孔中穿过。胃肠装置可以包括一种或多种以下特征。例如，连接构件可以位于胃肠工具的外轮廓之内或之外。胃肠工具可以包括放射性设备(如放射性管、放射性针、放射性种和放射性胶囊中至少一种)、离子电渗药物递送设备、用于注射物质的注射设备、光动力学治疗/诊断设备、升温治疗/诊断设备、超声治疗/诊断设备和/或成像设备。

推进设备可适用于沿着导向元件推动胃肠工具。锚定设备(如可膨胀气球)可适用于将导向元件锚定在胃肠道中的位置。作为补充或作为替代，胃肠工具可以与滑轮连接。

因此根据本发明的一个实施方案，提供用于与流体压力源一起使用的胃肠装置，所述胃肠装置包括：

适于插入结肠的导向元件；

活塞头，其与导向元件的远端部分相连，并且适于：

在导向元件插入结肠之后膨胀，从而在活塞头与结肠壁之间形成第一压力密封，和

对于由流体压力源施加在活塞头外表面上的压力作出响应而向远端前进通过结肠；

适于沿着导向元件前进的胃肠工具；和

连接在胃肠工具远端部分周围的环状气球，该气球可以膨胀而在胃肠工具远端部分与结肠壁之间形成第二压力密封。

就一些应用而言，胃肠工具适于在环形气球至少部分缩小后沿着导向元件前进。

在一个实施方案中，使胃肠工具成形为限定贯穿其中的通道，并且使导向元件成形为穿过该通道。或者，胃肠工具包括成形为限定贯穿其中的孔的连接构件，并且导向元件构建成穿过该孔并且不穿过胃肠工具。

在一个实施方案中，所述装置包括具有近端和远端的通道，近端与流体压力源相连，而远端开放于活塞头外表面与环状气球之间的位置。

在一个实施方案中，使胃肠工具成形为限定贯穿其中的通道，所述通道具有近端和远端，近端与流体压力源相连，而远端开放于活塞头外表面与气球之间的位置。

就一些应用而言，所述装置包括排放管，其适于促进流体从活塞头远端部位流出结肠。

根据本发明的一个实施方案，还提供与内镜一起使用的胃肠装置，所述内镜成形为限定贯穿其中的通道，该胃肠装置包括：

流体压力源；和

适于与内镜远端部分连接的活塞头，该活塞头适于：

当内镜在结肠内时膨胀，从而在内镜远端部分与结肠壁之间形成活塞压力密封，和

对于由流体压力源施加在活塞头外表面上的压力作出响应而向远端前进通过结肠；

就一些应用而言，所述装置包括导向元件，所述元件适于：至少可部分插入直肠，从而允许内镜通过该导向元件滑动，以及在导向元件与直肠之间产生直肠压力密封。

就一些应用而言，所述装置包括第二流体压力源，所述流体压力源通过所述通道与活塞头内部流体连通。就一些应用而言，所述装置包括排放管，所述排放管适于促进流体从活塞头远端的部位流出结肠。

根据本发明的一个实施方案，还提供与内镜一起使用的胃肠装置，所述内镜成形为限定贯穿其中的通道，该胃肠装置包括：

第一和第二流体压力源；和

适于与内镜远端部分连接的活塞头，所述活塞头适于：

当内镜在结肠内时膨胀，从而在内镜的远端部分与结肠壁之间形成活塞压力密封，

对于由第一流体压力源施加在活塞头外表面上的压力作出响应而向远端前进通过结肠，

在活塞头前进通过结肠时与所述通道连接，使得第二流体压力源通过该通道传递的压力使活塞头膨胀，和

在活塞头前进通过结肠后，在结肠内时可与通道脱离。

就一些应用而言，活塞头适于对于施加在通道上的一次或多次高压冲击作出响应而而与通道脱离。

就一些应用而言，所述装置包括导向元件，所述元件适于：至少可部分插入直肠，从而允许内镜通过该导向元件滑动，以及在导向元件与直肠之间产生直肠压力密封。

就一些应用而言，所述装置包括排放管，其适于促进流体从活塞头远端的部位流出结肠。

根据本发明的一个实施方案，还提供包括以下步骤的方法：

将导向元件插入结肠；

当导向元件插入结肠之后，使与导向元件远端部分相连的活塞头膨胀，以在活塞头与结肠壁之间形成第一压力密封；

使连接在胃肠工具远端部分周围的环状气球膨胀，以在胃肠工具远端部分与结肠壁之间形成第二压力密封；

通过对活塞头外表面施加压力而使导向元件向远端前进通过结肠；和

使胃肠工具沿着导向元件前进。

在一个实施方案中，作为替代，使导向元件前进和使胃肠工具沿着导向元件前进包括，使导向元件前进和使胃肠工具沿着导向元件前进，直至胃肠工具前进至结肠中的期望部位。

根据本发明的一个实施方案，还提供包括以下步骤的方法：

将内镜插入结肠，所述内镜成形为限定贯穿其中的通道；

当内镜在结肠内时，使与内镜远端部分相连的活塞头膨胀，以在内镜远端部分与结肠壁之间形成活塞压力密封；和

通过在活塞头的外表面上施加压力使活塞头向远端前进通过结肠。

根据本发明的一个实施方案，还提供包括以下步骤的方法：

提供内镜，所述内镜成形为限定贯穿其中的通道，该内镜具有与其远端部分相连的活塞头；

将活塞头与所述通道连接，以使通道与活塞头内部流体连通；

将内镜插入结肠；

当内镜在结肠内时，通过经通道施加压力而使活塞头膨胀，以在内镜远端部分与活塞头之间形成活塞压力密封；

通过对活塞头外表面施加压力而使活塞头向远端前进通过结肠；和

在活塞头前进通过结肠后，在结肠内时使活塞头与通道脱离。

根据本发明的一个实施方案，还提供包括以下步骤的方法：

(a)使置于患者结肠内的机械设备膨胀；

(b)使用该已膨胀的机械设备拉动导向元件通过结肠；

(c)使胃肠工具沿着导向元件前进；和

(d)重复步骤(b)和(c)，直至胃肠工具前进至结肠内的期望部位。

就一些应用而言，使机械设备膨胀包括在机械设备与结肠壁之间形成第一压力密封，拉动导向元件包括通过在机械设备外表面施加压力而使机械设备向远端前进通过结肠。

就一些应用而言，使机械设备前进包括促进流体从该机械设备远端的腔内的部位流出结肠。

就一些应用而言，对机械设备外表面施加压力包括使连接在胃肠工具远端部分周围的环状气球膨胀，以在胃肠工具远端部分与结肠壁之间形成第二压力密封。

在一个实施方案中，使胃肠工具前进包括：使环状气球缩小；和在该环状气球缩小后使胃肠工具前进，并且拉动导向元件通过结肠包括：使环状气球膨胀以形成第二压力密封；和在该环状气球膨胀后使用所述已膨胀的机械设备拉动导向元件通过结肠。

就一些应用而言，使胃肠工具前进包括使胃肠工具前进同时维持第二压力密封。

根据本发明的一个实施方案，还提供包括以下步骤的方法：

通过经内镜的通道施加压力来促进内镜前进通过结肠；和

当内镜前进至结肠中期望部位之后，使用该通道以促进操作实施。

就一些应用而言，施加压力包括施加压力以使与内镜远端部分相连的活塞头膨胀。

就一些应用而言，所述方法包括对活塞头外表面施加压力。

附图说明

结合以下的详细描述以及附图将可以更完全地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的一个实施方案，导向元件的简化示意图，其经直肠导入大肠直至盲肠；

图2是根据本发明的一个实施方案，在图1的导向元件上滑动的成像设备和套筒的简化示意图；

图3是根据本发明的一个实施方案，在图1的导向元件上导入的附加设备的简化示意图，例如但不限于带有用于通过线(电线或其他线)的管腔以及用于引入流体的另一管腔的导管或其他胃肠工具等；

图4是根据本发明的一个实施方案，在图1的导向元件上滑动的胃肠工具的简化示意图；

图5是根据本发明的一个实施方案，带有滑轮的胃肠工具的简化示意图，所述滑轮用于在图1的导向元件上移动；

图6是根据本发明的一个实施方案，图1中导向元件的构造示意图；

图7是根据本发明的一个实施方案，图6中导向元件上的孔的构造的截面示意图；

图8A和8B分别是根据本发明的一个实施方案，与导向元件一起使用的夹子的侧面和截面示意图。

图9和10分别是根据本发明的一个实施方案，胃肠系统的示意图。优选实施方案详细说明

现在参考图1和2，其举例说明根据本发明的一个实施方案构建和操作的胃肠装置10。胃肠装置10可以包含形成有孔14的胃肠工具12，其沿着导向元件16上前进。导向元件16从孔14中穿过。下文描述了胃肠工具12的实例。导向元件16可以由任何合适的柔性、医学安全材料(如塑料或金属)构成。

在以下描述中将导向元件16描述为被导入胃肠道，特别是结肠。然而，应该强调，本发明不仅限于GI道，而是可以用于任何其他体腔。

如图1所示，导向元件16可以通过任何方法通过直肠18导入，经过乙状结肠20和降结肠22，在这里它可以弯曲经过脾曲24，经过横结肠26，弯曲经过肝曲28，进入升结肠30，并到达盲肠32。

作为替代，可以例如通过自推进机械设备(或其他设备，例如但不限于可膨胀设备、电子设备等)拉动导向元件16通过结肠。导向元件16前进通过结肠之后，接着将胃肠工具12沿着导向元件16导入结肠。可以使胃肠工具12成形为限定远端斜面34，例如以辅助向远端进入结肠的移动。作为替代或作为补充，可以使胃肠工具12成形为限定近端斜面36，例如以便于从直肠中撤出。

在本发明的一个实施方案中，所述机械设备包含至少可部分插入肛门的导向构件、以及安装在导向元件16远端附近(如在导向元件16远端若干厘米之内，或在远端20cm之内)的可膨胀活塞头。所述导向构件：(a)成形为限定可与流体压力源连接的第一通道，和(b)构建为允许导向元件16通过导向构件滑动，同时在导向构件与直肠之间产生压力密封。流体压力源在活塞头近端的结肠中产生压力，使得更大流体压力作用于活塞头近侧而非活塞头远侧，从而在结肠内向远端方向推动活塞头和导向元件。

就一些应用而言，流体压力源引起活塞头近端压力的缓慢变化(如小于1Hz)。就一些应用而言，适当时向活塞头近端施加更高频率变化的压力(如1-10Hz)，以维持期望的结肠镜动作。在一个实施方案中，在慢变化(如压力缓慢增加)上叠加更高频率的变化(如1-10Hz方波或正弦波压力脉冲)。

就一些应用而言，排放管从活塞头中穿过。使排放管成形为限定活塞头远端的开口，流体通过该开口排出体外。就一些应用而言，使导向元件16成形为限定与活塞头流体连通的第二通道，所述通道与使活塞头膨胀的流体压力源连接。

在本发明的一个实施方案中，导向元件16并不是一开始就向结肠内前进全部期望距离。相反，导向元件前进一小段距离，如10cm，并且胃肠工具12沿着导向元件在结肠内前进大致相同的距离。导向元件和工具交替前进，直至内镜到达结肠内的期望位置。就一些应用而言，不将导向构件构建成在导向构件与结肠之间产生压力密封(并且对于一些应用而言，不提供导向构件)。相反，将环状气球放置在胃肠工具12的远端区域周围(例如工具12远端顶端若干厘米之内，或远端顶端20cm之内)。当导向元件16前进时，环状气球处于膨胀状态，其在工具12远端区域与结肠之间产生压力密封。导向元件16前进至结肠内期望的过渡位置时，环状气球缩小，从而破坏压力密封。接着工具12沿着导向元件前进，环状气球再次膨胀，导向元件再次前进。这种推进技术使得在任意给定时间仅在导向元件16和工具12之间在结肠中产生相对高压力，而不是一般地沿着导向元件与导向构件之间的较长距离。

就一些应用而言，将描述于美国专利申请10/967,922的技术与所述机械设备经必要改动(包括其中所述的长形载体包含本申请的导向元件16)后一起使用，该美国专利申请由Cabiri等人于2004年10月18日提交，标题为“用于体腔的压力推进系统”，所述专利申请转让给本申请的受让人，并引入本文为参考。

在本发明的一个实施方案中，推进设备38(例如但不限于套筒或导管)在导向元件16上滑动，以在导向元件16上向远端推动胃肠工具12。就一些应用而言，导向元件16包含阻止胃肠工具12越过它向远端移动的远端停止器40。就一些应用而言，远端停止器40是可膨胀的，并构建为使远端停止器40的膨胀将导向元件16固定在结肠中的位置上。

或者，就一些应用而言，导向元件16不包括远端停止器40。就一些应用而言，在胃肠工具12已经沿导向元件16前进后，医师从结肠中移除导向元件。在使胃肠工具12成形为限定孔14的实施方案中，移除导向元件16使孔成为自由工作通道，其他工具或材料可以通过该孔道前进或撤出。

根据本发明的一个实施方案，胃肠工具12可以包含成像设备。成像设备可以包含但不限于CCD或CMOS相机、照明设备、视像设备、超声传感器和/或x光发射器。

现在参考图3，根据本发明的一个实施方案，它是在导向元件16上导入的设备的简图。就一些应用而言，胃肠工具12包含在导向元件16上滑动的导管42。导管42可以包含用于通过器具46的腔(也称为通道)44。作为补充或替代，导管42可以包含用于通过流体50的腔(也称为通道)48。导管42可以是刚性的或柔性的，并且可以具有一片式或多片式结构。导管42可以包含可膨胀可拆式套筒，如下文所述。

导管42可以包括用于多种应用的任何数目的腔。导管42可以由任何合适的医学安全材料(如塑料或金属)构成。

导管42可以具有一般的固定形式，或者可以由可拆式材料(如尼龙)制成，使得在部分或完全导入体腔之后，导管42可以膨胀，以功能性地产生具有贯穿其全长的单个或多个通道的内镜。

根据本发明的另一实施方案，器具46或胃肠工具12包含切割工具或采样设备以用于进行多种医学操作，例如但不限于移除息肉、进行缝合、冲洗、抽吸和移除其他组织。作为替代或作为补充，胃肠工具12可以包含传感器以用于表征组织，例如进行光学活检或染色内镜(chromoendoscopy)(其涉及喷或注射可被恶性组织差异性累积的染料)。

根据本发明的一个实施方案，胃肠工具12包含磁性设备，例如用于与其他GI设备连接。例如，磁性设备可用于磁性吸引用于GI道示踪或成像的磁性丸或其他可摄入物。或者，胃肠工具12包含任何其他适当的附着或吸引设备，例如但不限于用于吸引和固定这些丸或其他可摄入物的粘合剂或紧固件。

根据本发明的一个实施方案，通过胃肠工具12和/或导向元件16将物质导入GI道。这些物质可包括但不限于注射用于造影或标记的材料，例如但不限于x光染料、放射性标记材料或放射性药物、磁共振成像(MRI)造影剂等，或药物、弛缓剂和其他药用物质。作为替代或作为补充，通过胃肠工具12和/或导向元件16将流体(如空气)导入GI道以使结肠膨胀。这种结肠膨胀一般会增强其捕获影像和/或增强药物化合物的局部注射(如仅对结肠)，例如用于治疗结肠炎和/或克罗恩病。

根据本发明的一个实施方案，使导向元件16前进至结肠(一般是盲肠)中胃肠工具12的最远期望位置附近，接着使工具12沿着导向元件16前进至期望位置附近。

因此本发明提供通过使胃肠工具12沿着导向元件16(如在上面或旁边)前进来构建胃肠装置的独特方式。接着其他工具可以在导向元件16上滑动，以与胃肠工具12合作。如上文所述，可拆式套筒(如可以采取图3所示导管42的形式)可以在导向元件16上滑动，并膨胀以功能性地产生具有贯穿其全部或部分长度的单个或多个通道(如44或48)的内镜。

现在参考图4，根据本发明的一个实施方案，它是沿着导向元件16前进的多种胃肠工具的简明示意图。在所示例的实施方案中，提供锚定设备60以将导向元件16锚定在GI道的任何期望位置。锚定设备60可以是气球，通过与气球流体连通的腔62导入压缩气体或液体的方式可使所述气球膨胀。就一些应用而言，通过阻止纵向力将导向元件(如单轨)移位从而锚定导向元件16，以便于治疗或诊断，和/或便于多个组件沿着导向元件(如单轨)来回移动。在一个实施方案中，锚定设备60包含上文所述的可膨胀活塞头。

如上文所述，不同种类的胃肠工具都可以在导向元件16上滑动。根据本发明的分别的实施方案，图4显示了这些工具的可能构造的两个实例。在一种构造中，胃肠工具64包含位于胃肠工具64的外轮廓之内的连接构件66。连接构件66可以是套筒或盘片，例如其形成有孔68。导向元件16从孔68中穿过。在另一种构造中，胃肠工具70包含位于胃肠工具70的外轮廓之外的连接构件72。连接构件72可以是附加在胃肠工具70本体上的小眼或小管。连接构件72可以形成有孔74，导向元件16穿过该孔。在这种情况下，导向元件16发挥“单轨”的作用，胃肠工具70如同缆车一样在其上滑动。在第二种构造中，胃肠工具70可以包含例如胶囊或结肠镜。

存在多种可以构建为上述两种构造之一的胃肠工具。(工具简要示意于图4，应该指出，工具的形状和大小可能与图中所示不严格一致。)这些胃肠工具的一些非限制性实例包括放射性设备(如放射性管、放射性针、放射性种、和/或放射性胶囊或其组合)、或离子电渗药物递送设备。离子电渗药物递送设备可以包含与GI道某些部分紧密电接触的至少两个电极，其中一个电极为主动电极或供体电极，离子物质、试剂、药剂、药物前体或药物通过离子电渗从该电极经由GI道壁递送至体内。

另一电极称为反电极或返回电极，用于使通过身体的电路闭合。通过将电极与电能源如电池连接来完成电路。可以使用阳极和阴极中的一个或两个将带有适当电荷的药物递送进身体。

这些胃肠工具的其他非限制性实例包括成像设备(如小型CCD或x光成像设备)、用于注射物质的小型注射设备(如内镜驱动的注射针和/或注射器)、光动力学治疗/诊断设备(如基于LED光的输注设备)、升温治疗/诊断设备(如小型高频超短波电极)、或超声治疗/或诊断设备(如小型超声换能器)。成像或观察设备可用于将胃肠工具安置在导向元件16上的任何期望位置。

对于诊断应用的情况，对GI道的至少一部分施加能量，如超声能或x光能，以使靶组织成像。接着获得GI道内部区域的可视影像，使得能够确认是否存在疾病组织。就超声而言，超声成像技术包括二次谐波成像、以及门控成像为本领域所熟知。超声可用于诊断和治疗目的。在诊断超声中，可以用换能器施加超声波或超声脉冲序列。尽管在需要时可以是连续的，但是超声通常是脉冲而不是连续的。诊断超声通常包括施加回波脉冲，其后超声换能器在监听时间接收反射信号。可以使用谐波、超谐波或分谐波。可以使用治疗超声的能量水平进行升温治疗。

光动力学治疗/诊断利用施用光敏感性药物，其后将其暴露于可见光束，对于治疗的情况，这可以破坏癌细胞。已知某些染料可以附着在损伤如肿瘤上，接着再被特定频率的光激活。光动力学治疗/诊断设备可以使用激光诱导荧光来检测附着了光激活染料的癌部位。已经通过将适当的光导向肿瘤或损伤从而使用荧光或其他发色团或染料(如对可见光敏感的卟啉)来检测甚至治疗损伤。光动力学治疗/诊断设备的其他同义名称包括光辐射和光疗。

另一种胃肠工具可以包括染料施加器，它可用于在GI道内壁上包被、涂、喷或以其他方式施加颜色、色素、染料或其他高亮物质。可以以这种方式突出显示息肉或其他生长物或异常，从而使它们更易被结肠镜辨认和成像。这还可以辅助通过结肠镜在结肠中进行模式识别，从而便于结肠镜分析。还可以放置地标，以便于结肠镜返回结肠中的相同位置。还应该指出，某些息肉或其他生长物可以对添加染料发生不同的反应，例如颜色改变、吸收等方面，生长物的反应可以与其转变为癌性生长的概率相关。可以使用的光学活检技术包括但不限于共聚焦显微内镜、荧光内镜、光学相干断层成像、光散射光谱、拉曼光谱和分子成像。就一些应用而言，光学活检便于进行结肠组织的组织学分析。

可以提供推进设备76，以沿着导向元件16推动(如推或拉)胃肠工具。例如，推进设备76可以包括与工具相连的推和/或拉线。在另一非限制性实例中，推进设备76可以包括喷射推进设备，所述设备通过喷射推进设备近端喷出的喷射水或空气使工具沿着导向元件16向远端移动。作为另一实例，推进设备76可以是带有传动装置的马达，它可以不需要任何外部连接，使胃肠工具沿导向元件16移动。

现在参考图5，根据本发明的一个实施方案，它举例说明带有另一种推进设备的胃肠工具80。在该实施方案中，推进设备包括用于在导向元件16上移动的滑轮82。胃肠工具84可以与滑轮82连接，并沿着导向元件16向远端和/或近端移动。滑轮82可以连接至导向元件的末端或其任何部分，或者连接至沿着导管或与导管一起(该导管为导向元件16)移动的任何其他设备。

现在参考图6，根据本发明的一个实施方案，它是胃肠工具10的构造的示意图。在该构造中，胃肠工具12不像上文讨论图1和2时所述的那样形成有孔。相反，工具12包含连接构件90，其工具连接部分92一般是固定(即非滑动连接)在工具12上。使连接构件90成形为限定穿过连接构件一部分的孔94，使得孔94一般位于工具12附近(例如侧向邻近)。将导向元件16构建为穿过孔94，以使工具12沿着导向元件16旁前进，而导向元件不穿过胃肠工具。就一些应用而言，胃肠设备10包含机械设备96，例如上文和/或上文提到的Cabiri等的美国专利申请10/967,922中所述。就一些应用而言，机械设备96包含如图6所示的多叶活塞头，与Cabiri等的申请中图10A-11B所述构造相似。或者，就一些应用而言，机械设备96包含单叶活塞头(构造未在图6中显示)。

根据本发明的一个实施方案，图7是结合构件90上孔94构造的截面示意图。在该构造中，连接构件90包含一个或多个(如两个)轮100，所述轮一般在其第一末端102处与工具连接部分92连接。将轮100布置成限定其间的孔94。在图7所示构造中，轮100被驱动以相反方向旋转，以使导向元件16在轮之间通过，从而引起工具12沿着导向元件16前进。适当时，可以以电力、气动或水力驱动轮100。就一些应用而言，连接构件90包含与轮100的第二末端106连接的保持元件104。保持元件104防止导向元件16从孔94上脱离、和/或保持轮子互相匹配。在一个实施方案中，导向元件16是柔性的，直径大于约4mm(例如约5.5cm)，并由于轮100施加的压力暂时轻微变形。例如，导向元件可以包含聚氨酯。

根据本发明的一个实施方案，图8A和8B分别是夹子120的示意性侧视和截面视图。就一些应用而言，胃肠设备10包含一个或多个夹子120，它们使导向元件16至少在该导向元件的纵向部分上与工具12滑动连接。夹子120的第一部分122通常固定(例如非滑动连接)在工具12上，夹子120的第二部分124与导向元件16滑动连接。就一些应用而言，夹子120包含上文参考图7描述的轮构造，但该轮被动旋转。

现在参考图9，根据本发明的一个实施方案，它是胃肠系统200的示意图。系统200包含内镜210，如常规结肠镜，所述内镜一般成形为限定至少一个贯穿其中的通道212。系统200还包含导向元件214，所述导向元件适于拉动通过结肠，比如用机械设备216，如可膨胀机械设备、机电设备和/或自推进机械设备。当导向元件214前进通过结肠后，内镜210沿着导向元件214在结肠中前进。

就一些应用而言，导向元件214插入通道212中，使得随着内镜210前进，导向元件的后续部分被通道包围。

就另一些应用而言，将与参考上文图4所述连接构件72相似的连接构件附着在内镜210上(构造未在图9中显示)。将连接构件的一部分定位于内镜附近，并且限定贯穿其中的孔。随着内镜前进，导向元件的后续部分被该孔包围。或者将连接构件集成在内镜本体上。

在本发明的一个实施方案中，机械设备216包含可膨胀活塞头220，其安置在导向元件214远端附近。内镜210适于用作至少可部分插入直肠222的导向元件。因此在本实施方案中一般不需要分开的导向元件。为了在内镜210的远端区域224与直肠之间产生压力密封，将环状气球228置于内镜的远端区域周围(例如在内镜远端顶端若干厘米之内，或远端顶端20cm之内)。一般由流体压力源230通过管232施加正压力而使气球膨胀。

来自流体压力源234的承压流体(如空气)通过第一通路236导入结肠。就一些应用而言，第一通路在气球228周围经过，例如在气球与直肠之间(如图9所示)、穿过气球(构造未显示)、或在气球与内镜之间(构造未显示)。或者就一些应用而言，第一通路集成入内镜本体，即内镜的通道用作第一通路(构造未显示)。流体压力源234在在活塞头220近端的结肠中产生压力，使得作用在活塞头近端侧的流体压力大于活塞头远端侧的流体压力，从而在结肠中向远端方向推动活塞头和导向元件214。就一些应用而言，提供穿过活塞头220的排放管(构造未显示)。排放管促进流体从活塞头远端的部位向体外流出结肠。就一些应用而言，导向元件214成形为限定与活塞头220流体连通的第二通路238，所述通路与用于使活塞头膨胀的流体压力源240相连。在一个实施方案中，主动调节调节压力源240的压力和/或压力源234的压力以推动活塞头220。

当活塞头220通过结肠前进后，通常至少部分缩小气球228，内镜210沿着导向元件214在结肠内前进，如上文所述。

在本发明的一个实施方案中，导向元件214并不是一开始就向结肠内前进全部期望距离。相反，导向元件前进较小段距离，如10cm，内镜210沿着导向元件在结肠内前进大致相同的距离。导向元件和内镜交替前进，直至内镜到达结肠内的期望位置。

就机械设备216包含活塞头220的一些应用而言，每次导向元件214前进之后都使气球228缩小，以破坏压力密封。接着使内镜210沿着导向元件前进，使气球再次膨胀，导向元件再次前进。这种推进技术使得在任意给定时间仅在导向元件214与内镜210之间产生高压，而不是一般地在导向元件与直肠处的气球之间更长的距离上。作为替代，将气球228构建为沿着结肠滑动，同时保持与结肠壁的压力密封，在这种情况下气球不需要在内镜210在结肠内前进时缩小。

现在参考图10，根据本发明的一个实施方案，它是胃肠系统250的示意图。系统250一般地包括内镜260如常规结肠镜，至少可部分插入直肠264的导向构件262，以及适于安置在内镜260远端附近的可膨胀活塞头266。使导向构件262：(a)成形为限定可与流体压力源272相连的第一通路270，并且(b)构建为允许内镜260通过该导向构件滑动，同时在导向构件与直肠264之间产生压力密封。流体压力源272在活塞头266近端的结肠中产生压力，使得作用在活塞头近侧的比活塞头远侧更大的流体压力在结肠内向远端方向推动活塞头和内镜260。

就一些应用而言，排放管274穿过活塞头266。将排放管成形为限定开放于活塞头266远端的远端区域的开口276。排放管274将流体从远端区域排出体外。就一些应用而言，内镜260成形为限定与活塞头266内部流体连通的第二通路278，该通路与用于使活塞头膨胀流体压力源280相连。

就一些应用而言，将本文所述技术与上文所述Cabiri等的美国专利申请10/967,922中的技术加以必要修改后联合使用。

在本发明的一个实施方案中，胃肠系统包含常规内镜，比如以上参考图9和10的一些实施方案所述。在该实施方案中，常规内镜的标准通道之一用作用于可膨胀活塞头的第二通路(如图10的第二通路278)。就一些应用而言，在内镜前进至结肠内的靶部位以后，通道与活塞头脱离。这种脱离使通道释放出来，以进行一种或多种常规内镜操作，如施加压力以使内镜远端的结肠膨胀，或者将流体或气体运入或运出结肠。例如，可以对通道施加一次或多次高压冲击，以使其与活塞头脱离。

就一些应用而言，将本文所述技术与一项或多项以下申请中所述技术联合使用，所有这些申请均转让给本申请的受让人，并引入本文为参考：

·2004年10月18日提交的Cabiri等的美国专利申请10/967,922，标题为“用于体腔的压力推进系统”

·2004年5月3日提交的Gross等的美国专利申请10/838,648，标题为“用于体腔的压力推进系统”

·2004年1月9日提交的Gross等的美国专利申请10/753,424，标题为“用于体腔的压力推进系统”

·2004年9月8日提交的Cabiri等美国临时专利申请60/607,986，标题为“用于体腔的压力推进系统的机械方面”，和

·2004年5月14日提交的Dotan等的美国临时专利申请60/571,438，标题为“全方向和前视成像设备”

应该理解，为了明确起见而在分开的实施方案内容中描述的本发明的多种特征也可以在单个实施方案中组合提供。反言之，为了简洁起见而在单个实施方案内容中描述的本发明的多种特征也可以分开提供或以任何适当的亚组合来提供。

Claims (14)

1.与流体压力源一起使用的胃肠装置，所述胃肠装置包含： 

适于插入患者结肠的导向元件； 

与导向元件远端部分连接的活塞头，并且其适于： 

在导向元件插入结肠后膨胀，以在活塞头与结肠壁之间形成第一压力密封； 

适于沿着导向元件前进的胃肠工具；和 

连接在胃肠工具远端部分周围的环状气球，该气球可以膨胀从而在胃肠工具远端部分与结肠壁之间形成第二压力密封，使得所述活塞头对于由流体压力源在所述导向元件和工具之间施加在活塞头外表面上的压力作出响应而向远端前进通过结肠，导向元件和胃肠工具交替前进。 

2.根据权利要求1的装置，其中胃肠工具适于在环状气球至少部分缩小时沿着导向元件前进。 

3.根据权利要求1的装置，其中胃肠工具成形为限定贯穿其中的通道，并且其中导向元件成形为从该通道中穿过。 

4.根据权利要求1的装置，其中胃肠工具包含连接构件，所述连接构件成形为限定贯穿其中的孔，并且其中导向元件构建为从该孔中穿过而不从胃肠工具中穿过。 

5.根据权利要求1的装置，其包含具有近末端和远末端的通路，所述近末端与流体压力源连接，所述远末端向活塞头外表面与环状气球之间的部位开放。 

6.根据权利要求1的装置，其中胃肠工具成形为限定贯穿其中的通路，所述通路具有近末端和远末端，所述近末端与流体压力源连接，所述远末端向活塞头外表面与环状气球之间的部位开放。 

7.根据权利要求1-6中任一项的装置，其包含排放管，所述排放管适于促进流体从活塞头远末端的部位流出结肠。 

8.用于与内镜一起使用的胃肠装置，所述内镜成形为限定贯穿其中的通道，所述胃肠装置包含： 

流体压力源； 

导向构件，其适于至少可部分插入直肠，允许内镜通过导向构件滑 动，并在导向构件与直肠之间产生直肠压力密封；和 

适于与内镜远端部分连接的活塞头，所述活塞头适于： 

当内镜在结肠内时膨胀，以在内镜远端部分与结肠壁之间形成活塞压力密封，和 

对于由流体压力源施加在活塞头外表面上的压力作出响应而向远端前进通过结肠。 

9.根据权利要求8的装置，其包含经由所述通道与活塞头内部流体连通的第二流体压力源。 

10.根据权利要求8-9中任一项的装置，其包含排放管，其适于促进流体从活塞头远端的部位流出结肠。 

11.用于与内镜一起使用的胃肠装置，所述内镜成形为限定贯穿其中的通道，所述胃肠装置包含： 

第一和第二流体压力源；和 

适于与内镜远端部分连接的活塞头，所述活塞头适于： 

当内镜在结肠内时膨胀，以在内镜远端部分与结肠壁之间形成活塞压力密封， 

对于由第一流体压力源施加在活塞头外表面上的压力作出响应而向远端前进通过结肠， 

连接至所述通道，同时活塞头前进通过结肠，使得通过第二流体压力源经由该通道传递的压力使活塞头膨胀，和 

在活塞头已前进通过结肠后，在结肠内时能够与通道脱离。 

12.根据权利要求11的装置，其中活塞头适于对施加在通道上的一次或多次高压冲击作出响应而与通道脱离。 

13.根据权利要求11的装置，其包含导向元件，其适于： 

至少可部分插入直肠， 

允许内镜通过导向元件滑动，和 

在导向元件与直肠之间产生直肠压力密封。 

14.根据权利要求11-13中任一项的装置，其包含排放管，其适于促进流体从活塞头远端的部位流出结肠。 

Images