DE102005032140A1 - Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik - Google Patents

Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik Download PDF

Info

Publication number
DE102005032140A1
DE102005032140A1 DE102005032140A DE102005032140A DE102005032140A1 DE 102005032140 A1 DE102005032140 A1 DE 102005032140A1 DE 102005032140 A DE102005032140 A DE 102005032140A DE 102005032140 A DE102005032140 A DE 102005032140A DE 102005032140 A1 DE102005032140 A1 DE 102005032140A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capsule
capsule according
led
sensor
der
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE102005032140A
Other languages
English (en)
Inventor
Walter Dr. Preidel
Johannes Dr. Reinschke
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102005032140A priority Critical patent/DE102005032140A1/de
Publication of DE102005032140A1 publication Critical patent/DE102005032140A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/041Capsule endoscopes for imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0638Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/73Manipulators for magnetic surgery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Die Endoskopie-Kapsel (2) ist in ein Hohlorgan eines Probanden, vorzugsweise in den Gastrointestinaltrakt eines Patienten, einzubringen. Zur Vereinfachung der optischen Sensorik soll die Kapsel wenigstens eine LED (Light Emitting Diode 6) zur Abstrahlung von Licht aufweisen und optische Sensormittel (7) wie z. B. wenigstens eine Fotodiode umfassen, mit der von dem Hohlorgan reflektiertes Licht der LED zu detektieren ist. Dabei soll die LED und/oder die Sensormittel auf eine vorbestimmte Wellenlänge abgestimmt sein. Die so zu gewinnenden Sensorsignale werden an eine externe, außerhalb des Probanden angeordnete Empfangseinheit z. B. per Funk übertragen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Endoskopie-Kapsel, welche
    • – in ein Hohlorgan eines Probanden, vorzugsweise in den Gastrointestinaltrakt, einzubringen ist,
    und
    • – eine optische Einheit mit Mitteln zur Abstrahlung und Sensormitteln zur Erfassung von optischen Signalen in dem Hohlorgan enthält.
  • Eine entsprechende Endoskopiekapsel aus der DE 101 42 253 C1 bekannt.
  • Zur Untersuchung bzw. Behandlung von Menschen oder Tieren als Probanden werden minimal- bzw. nicht-invasive medizinische Techniken eingesetzt. Seit längerem bekannt ist die Benutzung von Endoskopen, welche durch Körperöffnungen oder kleine Einschnitte in den Probanden eingebracht werden. Hierbei befinden sich an der Spitze eines mehr oder weniger langen biegsamen Katheters Inspektions- bzw. Manipulationsgeräte, z.B. eine Videokamera einer optischen Sensoreinheit oder ein Greifer, zur Ausführung einer gewünschten Tätigkeit. Auf Grund von Reibungseffekten und einer begrenzten Länge und Biegbarkeit von Katheterendoskopen mit ihren Anschlussleitungen sind diese nur entsprechend beschränkt einsetzbar.
  • Aus der eingangs genannten DE 101 42 253 C1 ist zur Endoskopie eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bekannt, welches drahtlos arbeitet. Ein sogenannter „Endoroboter" in Form einer Kapsel von etwa 2 cm Länge und etwa 1 cm Durchmesser enthält eine Inspektions- oder Diagnose- oder Therapieeinrichtung. Dies können z.B. eine Videokamera als optische Sensormittel, eine Biopsie-Zange, ein Klipp oder ein Medikamentenreservoir sein. Die Kapsel enthält ein magnetisierbares oder permanentmagnetisches Element. Im Probanden wird die Kapsel drahtlos bewegt. Hierzu liegt der Proband ganz oder teilweise in einem ihn umgebenden Magnetspulensystem aus mehreren, z.B. 14 einzeln elektrisch zu erregenden Magnetspulen (vgl. DE 103 40 925 A1 ). Von dem Magnetspulensystem werden geeignete, zeitlich variable und örtlich inhomogene Magnetfelder erzeugt, welche an der sich im Probanden befindlichen Kapsel Kräfte bzw. Drehmomente bewirken, um die Kapsel in dem Probanden fortzubewegen bzw. zu drehen. Auf diese Weise kann die Kapsel im Probanden berührungslos navigiert werden. Einsatzbereiche solcher Kapseln sind vor allem Hohlorgane wie insbesondere der menschliche Gastrointestinaltrakt, die mit der Kapsel in einem einzigen Durchgang in seiner Gesamtheit durchfahrbar sind.
  • Von nicht auf diese Weise navigierbaren Endoskopie-Kapseln her ist ebenfalls eine optische Erfassung von Zuständen in einem Hohlorgan eines Probanden bekannt. So kann z.B. die aus der US 2003/01981430 A1 zu entnehmende, von dem Probanden oral einzunehmende bzw. zu verschluckende Kapsel mit Funkortung in an sich bekannter Weise als Videokapsel ausgebildet sein, um so z.B. eine akute Blutung im Dünndarm optisch erkennen zu können. Hierzu müssen der Videokamera Beleuchtungsmittel wie z.B. weiße LEDs („Light Emitting Diodes") mit dementsprechend breitbandigem Wellenlängenbereich bzw. Spektrum als optische Abstrahlungsmittel zugeordnet sein.
  • Bei diesen bekannten Endoskopie-Kapseln ist davon auszugehen, dass der Aufwand für die optische Sensorik wegen der Verwendung einer Videokamera als optische Sensormittel dementsprechend kostenintensiv ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Endoskopie-Kapsel der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, dass unter Beschränkung auf bestimmte Einsatzfälle ihr Aufbau vergleichsweise vereinfacht ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Demgemäß soll die Endoskopie-Kapsel in ein Hohlorgan eines Probanden, vorzugsweise in den Gastrointestinaltrakt, einzubringen sein, und soll eine optische Einheit mit Mitteln zur Abstrahlung und Sensormitteln zur Erfassung von optischen Signalen in dem Hohlorgan vorhanden sein. Dabei soll erfindungsgemäß die optische Einheit als Mittel zur Abstrahlung von Licht wenigstens eine LED (Light Emitting Diode) aufweisen und soll mit den Sensormitteln von dem Hohlorgan reflektiertes Licht der wenigstens einen LED zu detektieren sein, wobei die wenigstens eine LED und/oder die Sensormittel auf wenigstens eine vorbestimmte Wellenlänge (unter Einschluss geringfügiger Abweichungen davon) abgestimmt sind.
  • Bei den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird von den Überlegungen ausgegangen, dass es verschiedene Anwendungsfälle für endoskopische Kapseln gibt, in denen es nicht auf eine detaillierte optische Strukturerkennung, sondern nur auf eine Farberkennung ankommt, insbesondere auf eine Erkennung ganz bestimmter, vorab bekannter Farben oder eingeschränkter spektraler (Farb-)Bereiche.
  • Beispiele solcher Anwendungsfälle sind
    • – die Blutungserkennung,
    • – die Erkennung von Farbmarkierungen wie z.B. von Markierungspunkten mit Methylenblau,
    und
    • - Methoden der Chromoendoskopie.
  • Die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen verbundenen Vorteile sind dann insbesondere darin zu sehen, dass auf eine verhältnismäßig kostenintensive Miniatur-Videokamera verzichtet wird, wenn es lediglich auf Farberkennung ankommt, und stattdessen eine sehr einfache LED-Farbsensorik vorgesehen wird. Da zu einer Farberkennung die erfindungsgemäße Endoskopie-Kapsel sehr preisgünstig herstellbar ist, eignet sich die Kapsel mit dieser Sensorik besonders gut als sogenannter „Single-Use-Artikel", d.h. zur einmaligen Verwendung. Wenn nur eine Farbe zu erkennen und diese vorab bekannt ist, kann sogar ein besonders einfacher monochromatischer LED-Farbsensor zum Einsatz kommen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Endoskopie-Kapsel gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Ausführungsform nach Anspruch 1 mit den Merkmalen eines der Unteransprüche oder vorzugsweise auch denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden. Demgemäß kann die Endoskopie-Kapsel nach der Erfindung vorteilhaft noch folgende Merkmale aufweisen:
    • • So können mehrere LEDs mit Abstrahlung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen vorgesehen sein. Je nach Kombination von Farbe des Lichts und Eigenfarbe des reflektierenden Materials bzw. Gewebes des Hohlorgans ist damit eine Erweiterung der Detektionsmöglichkeiten verbunden.
    • • Dabei kann sich die wenigstens eine LED an der Oberfläche der Kapsel oder darunter, d.h. in einem oberflächennahen Bereich, befinden.
    • • Zur Detektion des von der Wand des Hohlorgans reflektierten Lichts der wenigstens einen LED ist wenigstens ein lichtemfindliches Element als Sensormittel erforderlich, das insbesondere eine Fotodiode oder ein Fototransistor oder ein anderes Fotoelement oder ein lichtempfindlicher Widerstand sein kann. Entsprechende Elemente sind allgemein gebräuchlich und arbeiten auch in der vorgesehenen Umgebung im Inneren eines Hohlorgans störungsfrei.
    • • Vorteilhaft kann eine Zusammenfassung der wenigstens einen LED und des wenigstens einen lichtempfindlichen Elementes zu einem Bauteil vorgesehen sein, um so einen möglichst kompakten Aufbau der Kapsel bzw. deren optischer Sensorik zu gewährleisten.
    • • Außerdem können vorteilhaft die Sensormittel bzw. deren wenigstens ein lichtempfindliches Element auf die wenigstens eine Wellenlänge der jeweils verwendeten LED spektral abgestimmt sein, um so farbabhängig wie z.B. Blut detektieren zu können.
    • • Im Hinblick auf einen besonders geringen Energieaufwand wird vorzugsweise ein gepulster oder zeitweiser Betrieb von LED und/oder Sensormittel vorgesehen.
    • • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Endoskopie-Kapsel drahtlos navigierbar ist. Hierzu ist in ihrem Innenraum bevorzugt ein permanentmagnetisches Element anzuordnen, auf das die gewünschte Bewegung verursachende magnetische Kräfte (einschließlich von Drehmomenten) einwirken. Mittels dieser magnetischen Kräfte ist dann eine Drehbewegung und eine Schubbewegung der Kapsel gleichzeitig oder nacheinander zu vollführen. Die magnetischen Kräfte und Drehmomente können insbesondere von einem den Probanden mit der Kapsel umschließenden externen Magnetsystem aus mehreren elektrisch erregbaren Magnetwicklungen hervorgerufen werden. Entsprechende endoskopische Untersuchungs- und/oder Behandlungsverfahren für den Gastrointestinaltrakt zeichnen sich zum einen durch eine deutlich höhere Patientenakzeptanz aus, weil nunmehr kein Verbindungsschlauch geschluckt oder rektal eingeführt werden muss. Zum anderen ist damit auch eine reduzierte Untersuchungs- bzw. Behandlungszeit durch einen untersuchenden Arzt bei gleicher oder verbesserter Ausbeute verbunden, weil die Bewegung der Kapsel – im Gegensatz zu einer Bewegung einer Katheterspitze eines klassischen Endoskops – programmiert und damit weitgehend automatisiert werden kann.
    • • Ferner können vorteilhaft Mittel zur Übertragung, insbesondere zu einer Funkübertragung, der Sensorsignale an eine externe, außerhalb des Probanden angeordnete Empfangseinheit vorgesehen sein. Eine derartige Signalübertragung lässt sich vorteilhaft mit der Übertragung weiterer Signale aus der Kapsel wie z.B. von Positionssignalen kombinieren.
    • • Im Allgemeinen weist die Kapsel noch mindestens eine weitere Einrichtung zur Untersuchung oder Behandlung, insbesondere zu einer Positionserkennung und/oder Drehpositionserkennung, auf. Entsprechende Einrichtungen lassen sich leicht in die Kapsel integrieren.
    • • Selbstverständlich kann der Kapsel auch in an sich bekannter Weise eine weitere Kapsel zugeordnet werden, die zu einer weiteren Untersuchung oder Behandlung ausgelegt ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Endoskopie-Kapsel gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Unteransprüchen sowie der Zeichnung hervor.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert, in der bevorzugte Ausführungsformen von Endoskopie-Kapseln nach der Erfindung oder von Teilen von diesen in schematisierter Darstellung angedeutet sind. Dabei zeigen
  • deren 1 die Kontur einer erfindungsgemäßen Kapsel mit einem optischen Segment,
  • deren 2 eine erste Ausführungsform dieses optischen Segmentes mit einer LED und einer Fotodiode,
  • deren 3 eine zweite Ausführungsform eines solchen optischen Segments mit je einem Array von LEDs und Fotodioden
    sowie
  • deren 4 eine dritte Ausführungsform eines solchen optischen Segmentes mit einem Array aus baulich kombinierten LEDs und Fotodioden.
  • Dabei sind in den Figuren sich entsprechende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Bei der in 1 als Längsschnitt angedeuteten Ausführungsform einer allgemein mit 2 bezeichneten Endoskopie-Kapsel nach der Erfindung wird von bekannten Ausführungsformen ausgegangen (vgl. z.B. die eingangs genannte DE 101 42 253 C1 oder die US 2002/0132226 A1). Die Kapsel ist von ihrer Form her länglich gestaltet mit einer Längsachse A und einem kreisförmigen Querschnitt, beispielsweise als ein Rotationsparaboloid. Die Kapsel soll in ein schlauchartiges Hohlorgan eines Probanden wie z.B. in den Gastrointestinaltrakt (Magen-Darm-Trakt) eines Menschen oder anderen Lebewesens einzubringen sein. Hierzu kann sie oral verschluckt oder rek tal eingeführt werden. Hierbei kann die Endoskopie-Kapsel über Funkkontakt, d.h. drahtlos, oder über einen Katheter oder Draht ähnlich wie bei einem klassischen Katheterendoskop mit externen signalverarbeitenden Einrichtungen außerhalb des Probanden verbunden sein. Im letzteren Fall ist eine mechanische und/oder elektrische Verbindung über entsprechende Elemente/Teile nach außen vorhanden. Vorzugsweise ist aber die Kapsel drahtlos magnetisch navigierbar; d.h., es sind dann derartige Verbindungselemente nicht vorhanden. Innerhalb der Kapsel befindet sich ein magnetisches oder magnetisierbares Element, z.B. ein Permanentmagnet 5, dessen Magnetisierung vorteilhaft senkrecht zur Kapselachse A gerichtet ist. Zur Bewegung der Kapsel dient dann ein an sich bekanntes Magnetspulensystem (vgl. z.B. die genannte DE 103 40 925 A1 ) zur Erzeugung von einstellbaren, zeitlich veränderlichen und örtlich inhomogenen Magnetfeldern, mit deren Hilfe der Permanentmagnet und damit die mit ihm starr verbundene Kapsel drahtlos in vorgebbarer Weise gedreht und/oder verschoben werden kann. D.h., mit Hilfe geeigneter Ströme durch die einzelnen Magnetspulen des Magnetspulensystems wird die Kapsel 2 in eine schraubende Bewegung, d.h. gleichzeitiges Drehen um ihre Längsachse A und Verschieben längs der Längsachse, oder alternierend in eine Dreh- bzw. Schubbewegung versetzt, wobei z.B. eine 360°-Drehung um die Längsachse einer Verschiebung längs der Achse folgt. Dabei ist unter dem Gesichtspunkt einer geringen Leistungsaufnahme des Magnetspulensystems eine alternierende Dreh-Schubbewegung von Vorteil.
  • Beispielsweise an der Längsseite der Kapsel 2 ist an deren Außenseite ein optisches Segment 3 angeordnet, das insbesondere in die rotationssymmetrische Form der Kapsel integriert ist. Dieses optische Segment ist an seiner Außenseite 4 optisch transparent gestaltet. Auf Ausführungsformen dieses optischen Segments wird nachfolgend an Hand der 2 bis 4 näher eingegangen, für die jeweils eine Darstellung in Aufsicht gewählt ist.
  • Die in 2 gezeigte, mit 3a bezeichnete Ausführungsform eines solchen optischen Segmentes umfasst eine einzige LED 6 und eine einzige Fotodiode 7 als ein optisches Sensormittel an der Außenseite bzw. Oberfläche der Kapsel oder in einem nahe darunter liegenden Bereich.
  • Demgegenüber ist die Ausführungsform eines optischen Segmentes 3b nach 3 jeweils mit mehreren, z.B. vier LEDs 6i und einer entsprechenden Anzahl von Fotodioden 7i jeweils in einer Array-Anordnung ausgestattet.
  • Nach 4 können stattdessen bei einem optischen Segment 3c LEDs und zugeordnete Fotodioden jeweils baulich zu einem Aufbau 67i kombiniert sein. Damit ist eine erheblich geringere Baugröße zu erreichen.
  • Statt der für die Ausführungsbeispiele angenommenen Fotodioden können selbstverständlich auch andere optische Sensorelemente wie andere Fotoelemente oder Fototransistoren oder lichtempfindliche Widerstände vorgesehen sein.
  • An der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Endoskopie-Kapsel 2 oder nahe darunter werden also eine oder mehrere LEDs 6i vorzugsweise mit unterschiedlichen Farben angebracht. Diese LEDs strahlen ihr farbiges Licht mit diskreter Wellenlänge gerichtet oder auch ungerichtet in die Umgebung der Kapsel. Diese von dem Hohlorgan gebildete Umgebung besitzt eine beliebige Eigenfarbe, die das farbige Licht auf die Kapsel bzw. deren optisches Segment reflektiert und zwar in unterschiedlichem Ausmaß je nach Kombination von Farbe des Lichts und der Eigenfarbe des reflektierenden Gewebes der Hohlorganwand. Da ferner an der Kapseloberfläche lichtempfindliche Elemente 7i als optische Sensormittel angebracht sind, die beispielsweise auch mit farbigen, lichtdurchlässigen Schichten bedeckt sein können und die den entsprechenden Farben der LEDs zugeordnet sind, kann so über die Fotoströme von beispielsweise Fototransistoren die Farbe der Umgebung der Kapsel bestimmt werden. Wesentlich dabei ist, dass im Gegensatz zum Stand der Technik erfindungsgemäß entweder die wenigstens eine LED oder das wenigstens eine zugeordnete lichtempfindliche Element auf eine diskrete Wellenlänge oder einen schmalbandigen Wellenlängenbereich um diese Wellenlänge herum abgestimmt ist. Selbstverständlich können auch beide Teile, d.h. das optische Abstrahlungsmittel und das Sensormittel, auf die Wellenlänge bzw. den Wellenlängenbereich abgestimmt sein.
  • Eine Farberkennung ist mit besonders geringem Energieaufwand möglich, wenn Sendeelemente (LEDs) und Empfangselemente (Fotodioden, Fototransistoren) synchron gepulst betrieben und/oder zeitweise abgeschaltet werden.
  • Möglich sind auch Kombinationen von verschiedenfarbigen LEDs (beispielsweise rot, gelb, grün, blau und gegebenenfalls weiß) mit lichtempfindlichen elektronischen Bauteilen bzw. optischen Sensormitteln, die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweisen. Die LEDs und die lichtempfindlichen Elemente, die auf oder an der Oberfläche der Kapsel oder nahe der Oberfläche angebracht werden, lassen sich nach außen mit den erwähnten farbigen Abdeckungen, transparentem Plastikmaterial oder Epoxidharz abdecken.
  • Die Farberkennung kann zusätzlich mit einer Sensorik für andere Messgrößen wie pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Druck und/oder Temperatur kombiniert werden. So kann z.B. zur Blutungserkennung das Farbsignal mit dem Signal eines Leitfähigkeitssensors korreliert werden.
  • Gemäß der angenommenen magnetisch navigierbare Ausführungsform ist die Endoskopie-Kapsel um ihre Längsachse A drehbar. Durch Platzierung eines LED-Farbsensors auf dem beispielsweise zylinderförmigen Mantel der Kapseloberfläche und durch Drehung der Kapsel um ihre Längsachse lässt sich dann eine Scanfunktion des LED-Farbsensors realisieren. Eine Alternative zu einer solchen Scanfunktion durch Rotation der Kapsel um ihre Längsachse stellt eine 360°-Sensoreinheit dar, d.h. ein Einheit, deren optische Sende- und Empfangsmittel (LEDs, Fotodioden) sich über den gesamten Kapselumfang erstrecken.
  • Eine erfindungsgemäße Endoskopie-Kapsel kann zusätzlich mit einem Positionserkennungssensor ausgestattet sein, wobei folgende Erkennbarkeiten in Abhängigkeit von der angestrebten Dimensionswahl gegeben sind: Bei 3D: nur Schwerpunktkoordinaten erkennbar; bei 5D: Schwerpunktkoordinaten und Richtung der Längsachse erkennbar; bei 6D: Schwerpunktkoordinaten und Kapselausrichtung erkennbar.
  • Nachfolgend wird auf Einsatzmöglichkeiten erfindungsgemäßer Endoskopie-Kapseln eingegangen:
    • (a) Mit einer erfindungsgemäßen Endoskopie-Kapsel lässt sich beispielsweise eine Blutung durch die Veränderung der Färbung nachweisen. Der zu detektierende Farbbereich erstreckt sich hierbei auf die Rottöne, also von hellrot bis dunkelrot.
    • (b1) Es ist möglich, in den Magen-Darm-Trakt einen Farbstoff, beispielsweise Methylenblau, als Markierung einzubringen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn endoskopische Untersuchungen durchgeführt werden sollen, für die mehrere Kapseln benötigt werden. So kann beispielsweise der Magen-Darm-Trakt zunächst von einer Videokapsel mit Farbbehälter durchfahren werden. Alle auffälligen Stellen, an denen z.B. biopsiert, ein Medikament appliziert oder eine andere medizinische Maßnahme von einer zweiten, nachfolgenden Kapsel durchgeführt werden soll, werden farblich markiert. Die zweite, nachfolgende Kapsel muss nun keine Videokamera mehr enthalten, sondern nur einen Farbsensor der erfindungsgemäßen Art. Da dieser kleiner und preiswerter als eine Miniatur-Videokamera ist, kann die zweite Kapsel größere Einbauten für andere Zwecke enthalten, wie z.B. Biopsiezangen oder ein Medikamentenreservoir, und insgesamt preiswerter hergestellt werden.
    • (b2) Die erste Kapsel kann auch, statt an vorbestimmten Stellen farblich zu markieren, Markierungen in regelmäßigen oder zumindest bekannten vorgegebenen Abständen setzen. Eine nachfolgende Kapsel mit der erfindungsgemäßen Farberkennung kann sich dann an diesen Farbmarkierungen bei dem Durchfahren des Hohlorgans orientieren und so automatisch und präzise eine bestimmte Stelle in dem Hohlorgan anfahren. Ein solches Anfahren einer vorgegebenen Stelle z.B. im Magen-Darm-Trakt kann durch eine absolute Kapselpositionsmessung, welche die Kapselposition relativ zu einer Patientenliege und relativ zu einem den Patienten umschließenden Magnetsystem für die magnetische Kapselnavigation misst, unterstützt werden. Für sich allein genügt eine solche absolute Kapselpositionsmessung nicht, weil das Hohlorgan wie z.B. der Darm im Inneren eines Patienten beweglich aufgehängt ist und sich bei dem Patienten auch bewegt wie z.B. auf Grund seiner Atmung. Bei der Erkennung von Markierungen bekannter Farben kann ein besonders einfacher, aus einem einzigen Sender-Empfänger-Element bestehender, monochromatischer LED-Farbsensor besonders vorteilhaft verwendet werden. Für medizinische Untersuchungen ist diese Einsatzmöglichkeit besonders interessant: Bei der klassischen Katheterendoskopie wird retrograd untersucht; d.h., das Endoskop wird erst maximal weit vorgeschoben – bei der Gastroskopie typischerweise bis ins Duodenum; bei der Koloskopie bis ins Cäcum bzw. terminale Ileum-, und die eigentliche Untersuchung findet danach während des Zurückziehens/Herausziehens des Katheterendoskops statt. Beim initialen Vorschieben hat sich der Arzt aber bereits einen Grobeindruck von der Darmbeschaffenheit gemacht, so dass er sich bei der retrograden Untersuchung auf die wesentlichen Stellen konzentrieren kann. Bei der drahtlosen, magnetischen Kapselendoskopie, insbesondere des oberen Gastrointestinaltrakts, schluckt der Patient eine Videokapsel; und die visuelle Befundung erfolgt der Reihenfolge nach von oral nach anal. Welches die interessantesten bzw. schlimmsten Stellen sind, kann dabei erst diagnostiziert werden, wenn der interessierende Gastrointestinaltraktabschnitt komplett durchfahren wurde und ein Gesamtbild generiert werden konnte. Gibt der Arzt auf Grund des visuellen Befundes jetzt diejenigen Stellen an, die mittels der magnetisch navigierbaren Endoskopie-Kapsel weiterführend untersucht bzw. behandelt werden sollen, so ermöglicht das vorstehend beschriebene Verfahren das exakte und automatische Anfahren dieser Stellen durch Kapseln geeigneter Funktionalität, die der Patient nach der ersten Videokapsel schluckt bzw. die nach dieser durch den Gastrointestinaltrakt hindurch navigiert werden.
    • (c) Mit speziellen absorptiven Färbungen lassen sich z.B. gutartige Darmmucosa-Stellen von bösartigen unterscheiden. Wird z.B. Lugol'sche Lösung (eine Jod/Jod-Kali-Lösung) auf die Speiseröhrenoberfläche (Plattenepithel) aufgesprüht, so hinterlässt sie freie, d.h. nicht angefärbte Stellen im Bereich bösartiger Schleimhautveränderungen. Da der Grad der Einfärbung ein reines Farberkennungsproblem ist und keine Strukturerkennung benötigt wird, lässt sich dafür die erfindungsgemäße Endoskopie-Kapsel vorteilhaft verwenden.

Claims (15)

  1. Endoskopie-Kapsel (2), welche – in ein Hohlorgan eines Probanden, vorzugsweise in den Gastrointestinaltrakt, einzubringen ist, und – eine optische Einheit mit Mitteln zur Abstrahlung und Sensormitteln zur Erfassung von optischen Signalen in dem Hohlorgan enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einheit als Mittel zur Abstrahlung von Licht wenigstens eine LED (Light Emitting Diode 6, 6i) aufweist und mit den Sensormitteln (7, 7i) von dem Hohlorgan reflektiertes Licht der wenigstens einen LED zu detektieren ist, wobei die wenigstens eine LED (6, 6i) und/oder die Sensormittel (7, 7i) auf wenigstens eine vorbestimmte Wellenlänge abgestimmt sind.
  2. Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LEDs (6i) mit Abstrahlungen von Licht unterschiedlicher Wellenlänge vorgesehen sind.
  3. Kapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED (6, 6i) an der Oberfläche der Kapsel (2) oder darunter angeordnet ist.
  4. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel durch wenigstens ein lichtempfindliches Element (7, 7i) gebildet sind.
  5. Kapsel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine lichtempfindliche Element (7, 7i) eine Fotodiode oder ein Fototransistor oder ein anderes Fotoelement oder ein lichtempfindlicher Widerstand ist.
  6. Kapsel nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Zusammenfassung der wenigstens einen LED und des wenigstens einen lichtempfindlichen Elementes zu einem gemeinsamen Bauteil (67i).
  7. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (7, 7i) auf die wenigstens eine vorbestimmte Wellenlänge abgestimmt sind.
  8. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen gepulsten oder zeitweisen Betrieb von LED (6, 6i) und/oder Sensormittel (7, 7i).
  9. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ihrem Innenraum ein magnetisierbares oder permanentmagnetisches Element (5) angeordnet ist und dass mittels auf dieses Element einwirkender magnetischer Kräfte die Kapsel (2) drahtlos navigierbar ist.
  10. Kapsel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der magnetischen Kräfte eine Drehbewegung und eine Schubbewegung der Kapsel (2) gleichzeitig oder nacheinander zu vollziehen sind.
  11. Kapsel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Kräfte von einem den Probanden mit der Kapsel (2) umschließenden externen Magnetsystem aus mehreren elektrisch erregbaren Einzelspulen auszuüben sind.
  12. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung der Sensorsignale an eine externe, außerhalb des Probanden angeordnete Empfangseinheit vorgesehen sind.
  13. Kapsel nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Funkübertragung der Sensorsignale an die externe Empfangseinheit.
  14. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Einrichtung zur Untersuchung oder Behandlung, insbesondere zu einer Positionserkennung und/oder Drehpositionserkennung.
  15. Kapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zuordnung einer weiteren Kapsel, die zu einer weiteren Untersuchung oder Behandlung ausgelegt ist.
DE102005032140A 2005-07-07 2005-07-07 Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik Ceased DE102005032140A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005032140A DE102005032140A1 (de) 2005-07-07 2005-07-07 Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005032140A DE102005032140A1 (de) 2005-07-07 2005-07-07 Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005032140A1 true DE102005032140A1 (de) 2007-01-11

Family

ID=37562600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005032140A Ceased DE102005032140A1 (de) 2005-07-07 2005-07-07 Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005032140A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011107392A1 (de) * 2010-03-02 2011-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Endoskopkapsel zum erfassen der dreidimensionalen struktur der innenoberfläche eines körperhohlraums

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004091361A2 (en) * 2002-12-24 2004-10-28 Entrack, Inc. Optical capsule and spectroscopic method for treating or diagnosing the intestinal tract
DE10346276A1 (de) * 2003-10-06 2005-05-12 Siemens Ag Verfahren zur automatisierten Lokalisierung von Läsionen im Gastrointestinaltrakt zur Therapie mit Laserlicht eines Endoroboters

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004091361A2 (en) * 2002-12-24 2004-10-28 Entrack, Inc. Optical capsule and spectroscopic method for treating or diagnosing the intestinal tract
DE10346276A1 (de) * 2003-10-06 2005-05-12 Siemens Ag Verfahren zur automatisierten Lokalisierung von Läsionen im Gastrointestinaltrakt zur Therapie mit Laserlicht eines Endoroboters

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011107392A1 (de) * 2010-03-02 2011-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Endoskopkapsel zum erfassen der dreidimensionalen struktur der innenoberfläche eines körperhohlraums
US8870757B2 (en) 2010-03-02 2014-10-28 Siemens Aktiengesellschaft Method, device and endoscopy capsule to detect information about the three-dimensional structure of the inner surface of a body cavity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10146197B4 (de) Intrakorporale Sonde zur Analyse oder Diagnose beispielsweise von Hohlorganen und Körperhöhlen im menschlichen oder tierischen Körper
DE69733249T2 (de) Bestimmung der genauen position von endoskopen
DE102004008164B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erstellen zumindest eines Ausschnitts eines virtuellen 3D-Modells eines Körperinnenraums
EP0998239B1 (de) Endoskopisches instrument zur durchführung von endoskopischen eingriffen oder untersuchungen und endoskopisches instrumentarium, enthaltend ein solches endoskopisches instrument
DE60007052T2 (de) Chirurgisches Gerät mit eingebautem Bildsensor
EP2326276B1 (de) Medizinisches messsystem und die verwendung dieses medizinischen messsystems
DE102005032378A1 (de) Magnetische navigierbare Endoskopie-Kapsel mit Sensor zur Erfassung einer physiologischen Größe
EP0805348A2 (de) Anordnung und Verfahren zur Diagnose von malignem Gewebe durch Fluoreszenzbetrachtung
DE10028153A1 (de) Vollständig schluckbares Endoskopsystem
DE10141527A1 (de) Videoendoskopsystem
JP5988907B2 (ja) 内視鏡システム
DE102005015522A1 (de) Intrakorporale Videokapsel mit schwenkbarem Bildaufnehmer
DE19626433A1 (de) Endoskopkopf
DE102005032370A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Position und Orientierung einer unter Verwendung eines mittels Navigationseinrichtung erzeugten Navigationsmagnetfelds durch ein Untersuchungsobjekt geführten
DE102011087357B4 (de) Aktualisierung von präoperativ aufgenommenen 3D-Bilddaten eines Körpers
DE10018383A1 (de) Selbsthaltendes Endoskop
DE102006060421B4 (de) Medizinisches System zur bildgestützten Diagnose oder Therapie des Körpers eines Patienten sowie von dem System durchgeführtes Verfahren
DE10043749A1 (de) Zahnmedizinisches Handstück
DE102009009165B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines von einer Endoskopiekapsel in einem Patienten zurückgelegten Weges
DE102005031374A1 (de) Ganz oder teilweise wieder verwendbare, magnetisch navigierbare Endoskopie-Kapsel
DE102005032140A1 (de) Endoskopie-Kapsel mit optischer Sensorik
DE102011084920B4 (de) Endoskopiesystem, steuersystem und verwendung eines steuersystems bei einem endoskopiesystem
DE102005007629A1 (de) Verfahren zur automatischen Navigation einer Videokapsel entlang eines einen schlauchförmigen Kanal bildenden Hohlorgans eines Patienten
WO2011107392A1 (de) Endoskopkapsel zum erfassen der dreidimensionalen struktur der innenoberfläche eines körperhohlraums
DE102014101455B4 (de) Beleuchtungseinheit und Saugerspitze für minimalinvasive Operationen mit wahlweise beleuchtbaren Markierungen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection