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Die
Erfindung betrifft eine Endoskopiekapsel, enthaltend wenigstens
ein mit einem externen Magnetfeld wechselwirkendes magnetisches
Element zur magnetischen Navigation der Endoskopiekapsel.
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Eine
der wichtigsten und häufigsten
therapeutischen Maßnahmen
in der gastroenterologischen Praxis, also der Gastroskopie und Koloskopie, ist
die Blutungsstillung. Solche Blutungen resultieren aus Verletzungen
oder krankhaften Schädigungen des
Organs, können
aber auch aus therapeutischen Maßnahmen wie der Polypektomie,
wenn also eine Wucherung entfernt wird, resultieren.
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Während für die großflächige Blutungsstillung
das Argon-Plasma-Koagulationsverfahren
besonders geeignet erscheint, bietet sich für die punktuelle Blutstillung
(z. B. bei kleineren arteriellen Verwachsungen in der Darmmucosa
oder nach Biopsien oder Polypektomien) insbesondere die thermische Koagulation
an. Hierzu werden Katheter verwendet, die bis an die zu behandelnde
Stelle vorgeschoben werden. An diesem kann beispielsweise eine elektrisch
heizbare Metallsonde in Form einer Platte oder Schlinge angebracht
sein, die nahe an die Blutungsstelle gebracht wird und anschließend bestromt
wird, so dass sie sich erwärmt,
wodurch die Koagulation des Blutes und damit die Blutstillung bewirkt
wird. Alternativ ist es auch denkbar, im Rahmen einer sogenannten
bipolaren Koagulation katheterseitig zwei Kontakte in Form einer
Anode und einer Kathode vorzusehen, die über die Blutungsstelle elektrisch
kurzgeschlossen werden, so dass sich ein Stromfluss über die
Blutungsstelle ergibt, worüber
diese erwärmt wird
und die Koagulation einsetzt. Im Rahmen einer Polypektomie wird
ebenfalls ein flexibles Katheterendoskop mit einer Polypektomieschlinge
(Hochfrequenz-Diathermieschlinge) vorgescho ben, die über den
abzutragenden Polypen geworfen wird. Die Schlinge ist stromleitend
und stellt eine von zwei Elektroden dar. Die andere Elektrode ist
großflächig und
wird äußerlich
am Patienten, z. B. am Oberschenkel oder Gesäß angebracht. Zwischen den
beiden Elektroden lässt
man einen HF-Strom mit einer Frequenz größer 300 kHz fließen, wobei
der Übergangswiderstand
zwischen den beiden Elektroden etwa 500 Ohm beträgt und die elektrische Verlustleistung
ca. 50 W. Die Hauptwärmeentwicklung
dieser bipolaren Koagulationstechnik entsteht am Ort der Polypektomieschlinge
und unterdrückt
eine Wundblutung bei der Polypabtragung.
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Nachteilig
bei diesen Vorgehensweisen ist, dass die Positionierung der Elektroden
vor Ort zwingend über
den Katheter zu erfolgen hat, was einerseits für den Patienten unangenehm
und nicht zuletzt mit einem Verletzungsrisiko (Organperforation)
verbunden ist. Darüber
hinaus sind auch nicht alle Bereiche des Gastrointestinaltrakts über den
Katheter erreichbar, so dass die Katheterbehandlung nur lokal begrenzt
anwendbar ist.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Einrichtung anzugeben,
die eine einfach zu handhabende sowie sichere Behandlung überall im
Gastrointestinaltrakt zulässt.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Endoskopiekapsel mit
den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, die eine elektro-thermische
Einrichtung zur Durchführung
einer thermischen Elektro-Blutkoagulation aufweist.
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Erfindungsgemäß ist eine über ein
externes Magnetfeld navigierbare Endoskopiekapsel vorgesehen, die
die elektrisch arbeitende Einrichtung, die zur Durchführung der
thermischen Blutkoagulation verwendet wird, aufweist. Die Endoskopiekapsel
weist ein magnetisches Element, z. B. einen Permanentmagneten, einen
in einem externen Magnetfeld magnetisierbaren Ferromagneten oder
eine elektro-magnetische Spule, auf, die mit einem externen Magnetfeld,
das über
eine Navigationsein richtung, die extern zum Patienten steht, erzeugt
wird, wechselwirkt. Über
diese Navigationseinrichtung werden Navigationsmagnetfelder erzeugt,
die Kräfte
oder Drehmomente aufgrund der Wechselwirkung mit dem magnetischen
Element auf die Endoskopiekapsel ausüben. Dies ermöglicht es,
die Endoskopiekapsel aktiv ohne Verwendung einer Schub- oder Zugeinrichtung durch
den Patienten, also beispielsweise den Gastrointestinaltrakt zu
bewegen. Dies ist zum einen für
den Patienten mit keinen nennenswerten mechanischen, schmerzhaften
Belastungen verbunden, nachdem die Kapsel relativ klein ist und
die aus der Verwendung eines üblichen
Katheters resultierenden Schwierigkeiten der Katheterabstützung an
Darmwandkurven nicht gegeben sind. Zum anderen kann die Endoskopiekapsel
exakt und positionsgenau an jeden beliebigen Ort navigiert werden
und dort unter Verwendung geeigneter kapselseitiger Hilfsmittel
wie beispielsweise eines aufblasbaren Ballons oder dergleichen lokal
fixiert oder über
das externe Magnetfeld in Position gehalten werden.
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Die
erfindungsgemäße Endoskopiekapsel weist
nun die elektrisch arbeitende Einrichtung auf, die wenigstens ein
elektro-thermisches
Element umfasst, das kapselseitig angeordnet ist und bei Bestromung
erwärmt
wird, worüber
das umgebende Gewebe erwärmt
wird. Auf diese Weise kann mittels der in ihrer Position über geeignete
Positionserfassungsmittel sehr exakt bestimmbaren Endoskopiekapsel, die üblicherweise
eine Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, die bevorzugt drahtlos mit
einer externen Steuerungs- oder Verarbeitungseinrichtung kommuniziert und
Bilder vom Hohlorgan liefert, exakt vor Ort die Blutungsstillung
durch Bestromung der relevanten elektro-thermischen Einrichtung vorgenommen
werden. Nachdem wie ausgeführt
bevorzugt eine Bildaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, kann der
Vorgang auch vor Ort exakt beobachtet werden, so dass zum einen
die Positionierung der Einrichtung bzw. des elektro-thermischen
Elements genau überprüft werden
kann, zum anderen kann auch der kontinuierliche Fortgang der Behandlung
wie auch der Behandlungserfolg kontrolliert werden.
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Die
elektro-thermische Einrichtung selbst weist bevorzugt einen elektrisch
beheizbaren Heizdraht oder wenigstens zwei bestrombare Elektroden oder
eine mit einer externen Gegenelektrode zusammenwirkende Hochfrequenzschlinge
oder eine eine Zufuhr eines ionisierbaren Gases erlaubende, mit
einer externen Gegenelektrode zusammenwirkende Elektrode auf. Das
heißt,
es werden im Wesentlichen diejenigen Elektrodenausführungen
und Funktionalitäten
bzw. Behandlungsmöglichkeiten
einschließlich der
Plasma-Behandlung vorgesehen, wie sie in der klassischen Katheterendoskopie
vorhanden sind.
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Der
Heizdraht kann dabei als bewegliche Schlinge ausgebildet sein, er
kann auch an der Kapselaußenseite
oder einer Trägerplatte
angeordnet und beispielsweise mäanderförmig geführt oder
als breiter Flachdraht ausgeführt
sein.
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Im
Falle einer beweglichen Schlinge ist diese – Entsprechendes gilt natürlich auch
bezüglich
einer Hochfrequenzschlinge oder der Gaszufuhrelektrode – während der
Kapselbewegung in der eingezogenen Position, so dass sie also nicht
oder nur unwesentlich aus der Kapselgeometrie hervorsteht. Erst
dann, wenn die Kapsel ihre Endposition erreicht hat, wird die Schlinge
bzw. Elektrode ausgefahren, die Behandlung kann beginnen. Bevorzugt
ist ein Rückholmechanismus
zum Bewegen des Heizdrahts bzw. der Elektroden zurück in die
Ruhestellung vorgesehen, so dass der Heizdraht während der Kapselbewegung zum
Bergen derselben wieder eingezogen werden kann.
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Der
bewegliche Heizdraht bzw. die bewegliche Elektrode selbst ist zweckmäßigerweise
an einer bei Bedarf aus dem Kapselgehäuse ausfahrbaren Halterung,
die vorzugsweise aus zwei den Heizdraht bzw. einer Elektrodenschlinge
zwischen sich führenden,
voneinander beabstandeten Stangen besteht, angeordnet, welche Halterung
bevorzugt über
einen Federmechanismus ausfahrbar ist, wobei dieser Federmechanismus
wie beschrieben gegebenenfalls auch als Rückholmechanismus ausgeführt sein kann,
um die Halterung und damit den Heizdraht wieder in die Ruhestellung
zu bewegen.
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Die
als Alternative zu dem Heizdraht einsetzbaren beiden bestrombaren
Elektroden sind zweckmäßigerweise
an der Kapselaußenseite
oder an einem kapselaußenseitig
angeordneten Elektrodenträger,
der beide gegeneinander isoliert, angeordnet. Es ergibt sich eine
definierte Elektrodengeometrie. Zur Behandlung wird die Endoskopiekapsel
positioniert und mit der Elektrodenfläche in den Bereich des blutenden
Gewebes gebracht, wonach die Bestromung erfolgt.
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Zur
Ermöglichung
der Bestromung sieht eine erste Erfindungsalternative eine kapselseitig
integrierte Energieversorgung für
die Einrichtung vor, wozu zweckmäßigerweise
wenigstens eine Batterie oder wenigstens ein Akkumulator vorgesehen
ist, auch die Verwendung eines Speicherkondensators ist denkbar.
Alternativ ist auch die Verwendung wenigstens einer Induktionsspule
möglich.
Dabei wird davon ausgegangen, dass sich der Patient mit der Endoskopiekapsel
in seinem Inneren in einem Spulensystem befindet, das die niederfrequenten,
quasi statischen Magnetfelder zur magnetischen Kapselnavigation
erzeugt. Mittels dieses Spulensystem kann nun zusätzlich an
jeder Stelle des Kapselnavigationsvolumens ein Freifeld-Induktionswechselfeld von
ca. 50 mT Amplitude (40.000 A/m) und einer Frequenz von ca. 5 kHz
erzeugt werden, über
welches Wechselfeld in der Spule ein Induktionsstrom erzeugt wird,
der zur Energieversorgung dient. Für induktiv einzukoppelnde Leistungen
von bis zu ca. 10 W kann eine Luftspule verwendet werden, bei höheren einzukoppelnden
Leistungen bis ca. 40 W sollte die Induktionsspule einen Kern aus
ferromagnetischem Material enthalten, wobei in diesem Fall die geometrische Ausbildung
der Induktionsspule mit ferromagnetischem Kern so zu wählen ist,
dass es nicht zu einer Reduktion des magnetischen Dipolmoments des
für die
magnetische Navigation benötigten
magnetischen Elements, beispielsweise des Permanentmagneten in der
Kapsel kommt. Das für
die thermische Koagula tion benötigte
elektro-thermische Element als elektrischer Verbraucher kann dabei
direkt an die Induktionsspule angeschlossen sein, alternativ kann zwischen
Induktionsspule und elektro-thermischem Element auch ein Gleichrichter
und ein Akku geschaltet sein.
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Bei
der beschriebenen Erfindungsalternative ist also die Energieversorgung
bzw. Energieerzeugung in der Kapsel integriert. Alternativ dazu
sieht eine Erfindungsausbildung vor, an der Endoskopiekapsel einen
aus einem flexiblen und nicht schubsteifen Material bestehenden
Schlauch anzuordnen, in dem wenigstens eine der Stromleitung dienende
Leitung zur Kapsel geführt
ist. Dieser Schlauch, der bevorzugt aus einem nicht dehnbaren Material
wie beispielsweise Polypropylen oder Polytetrafluorethylen besteht,
hat keinerlei der Kapselbewegung dienende Funktion im Sinne eines
Katheters, sondern dient lediglich dazu, eine Leitungsverbindung
zwischen Endoskopiekapsel und einer externen Einrichtung zu ermöglichen.
Der Schlauch besitzt bevorzugt eine Wandstärke zwischen 0,1 und 0,5 mm,
insbesondere von 0,2 mm und einen Außendurchmesser von 2–6 mm, insbesondere
von ca. 3–4
mm, ist also extrem dünn
und hochflexibel, so dass er jedwede Kapselbewegung durch Kurven
und Schlingen des Darms nachvollziehen kann. Er ist außenseitig
glatt, so dass er sehr gut entlang der Organwände gleitet und es keinen nennenswerten
Reibungswiderstand gibt. Die Stromversorgung erfolgt über wenigstens
eine in dem Schlauch integrierte Stromleitung.
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Ferner
ist erfindungsgemäß entweder
eine kapselseitige integrierte Steuerungseinrichtung zum Steuern
des Betriebs der elektro-thermischen Einrichtung vorgesehen. Alternativ
kann die Kapsel zur Steuerung des Betriebs der elektro-thermischen
Einrichtung mit einer externen Steuerungseinrichtung kommunizieren,
was beispielsweise über
eine zusätzlich
in dem Schlauch geführte
Steuerungssignalleitung erfolgen kann, oder aber drahtlos über ein entsprechendes
Sendemodul in der Kapsel. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen,
dass eine kap selseitig integrierte Steuerungseinrichtung, z. B.
ein kleiner Mikroprozessor, selbstverständlich auch sämtliche
anderen Einrichtungen wie beispielsweise die Bildaufnahmeeinrichtung,
eine Aufblaseinrichtung für einen
kapselseitigen Ballon oder dergleichen steuert, unabhängig davon,
wie nun die Kommunikation zwischen der kapselseitigen Steuerungseinrichtung
und einer externen Steuerungseinrichtung erfolgt.
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Wie
ausgeführt
kann die Ansteuerung des koagulierenden elektro-thermischen Elements,
also beispielsweise des Heizdrahts, über eine Steuerungselektronik
außerhalb
des Patienten (insbesondere wenn das elektro-thermische Element
direkt, das heißt
ohne Akku-Zwischenspeicher, von außen gespeist wird), oder über eine
kapselseitig integrierte Steuerungseinrichtung erfolgen. Bei der
Ausführung der
Steuerungseinrichtung bzw. der Kommunikation und dem Steuerbetrieb
sind mehrere Varianten denkbar. Zum einen ist ein vollständig manueller
Betrieb möglich.
Im einfachsten Fall sichtet der Arzt, unter Verwendung der kapselseitigen
Bildaufnahmeeinrichtung, eine Blutung, bewegt das elektro-thermische
Element durch entsprechende Positionierung der Endoskopiekapsel
auf die Blutungsstelle und lässt
Koagulationsstrom fließen,
bis die Blutung gestillt ist, wobei hier ebenfalls die Stärke des
Koagulationsstroms manuell vorgegeben werden kann oder muss.
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Für einen
teilautomatischen Betrieb kann erfindungsgemäß kapselseitig ein Temperatursensor zum
Ermitteln der Temperatur der betriebenen elektro-thermischen Einrichtung
vorgesehen sein, wobei die Steuerung des Betriebs der Einrichtung
in Abhängigkeit
des Ermittlungsergebnisses erfolgt. Der Temperatursensor, der gegebenenfalls
in dem elektro-thermischen Element integriert sein kann, ermöglicht also
eine exakte Erfassung der Ist-Temperatur vor Ort. Über das
Sensorergebnis wird dann in einem teilautomatischen Betrieb der
Koagulationsstrom geregelt, bis die Blutung gestillt ist. Auch hier
muss aber der Arzt manuell die Endoskopiekapsel positionieren.
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Für einen
vollautomatischen Betrieb kann des Weiteren ein Bluterfassungssensor
vorgesehen sein, wobei der Betrieb der elektro-thermischen Einrichtung
in Abhängigkeit
des Sensorerfassungsergebnisses steuerbar ist. Kapselseitig wird
also automatisch eine etwaige Blutung erfasst. Der Blutsensor kann
beispielsweise in das elektro-thermische Element integriert sein,
er kann aber auch an einer anderen Stelle an der Kapseloberfläche platziert
sein. Spricht der Bluterfassungssensor an, wird zuerst das elektro-thermische
Element automatisch auf die Blutungsstelle bewegt, wonach das elektro-thermische Element,
gegebenenfalls unter Verwendung des integrierten Temperatursensors
automatisch temperaturgeregelt, bestromt wird, bis die Blutung gestillt
ist. Die Beaufschlagung des Koagulationsstroms kann intermittierend
erfolgen, wobei die Bestromungspausen dafür genutzt werden, um mittels
des Bluterfassungssensors festzustellen, ob die Blutung noch akut
ist.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung sieht vor, eine oder mehrere kapselseitige Öffnungen
zum Abgeben oder Aufnehmen eines gasförmigen oder flüssigen Mediums
in die oder aus der Kapselumgebung vorzusehen, wobei kapselseitig wenigstens
eine Aufnahme für
abzugebendes oder aufzunehmendes Medium vorgesehen ist, oder wobei über den
mit der Kapsel gekoppelten Schlauch das abzugebende oder aufgenommene
Medium zu- oder
abführbar
ist. Mitunter ist es erforderlich, beispielsweise zum Spülen von
Blut aus dem Bildaufnahme- oder Untersuchungsbereich vor Ort eine Flüssigkeit
abzugeben, was beispielsweise unter Verwendung eines kleinen, mitgeführten Flüssigkeitsreservoirs
und einer Pumpe, die kapselseitig integriert ist, erfolgen kann, über welche
Pumpe der hinreichende Spüldruck
für einen
kurzen Flüssigkeitsstoß erzeugt
wird. Alternativ ist dies auch denkbar, hierfür ein Gas zu verwenden, das
als Flüssiggas mitgeführt wird.
Natürlich
ist es auch denkbar, über eine
solche Öffnung
auch bei Bedarf ein gasförmiges oder
flüssiges
Medium aus der Kapselumgebung für eine
nachfolgende Untersuchung aufzunehmen, das dann in einem entsprechenden
Reservoir kapselseitig gespeichert wird. Zum Ansaugen wird ebenfalls bevorzugt
eine kapselseitige Pumpe verwendet.
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Sofern
ein Schlauch mit der Endoskopiekapsel verbunden ist, kann natürlich die
Zufuhr des beispielsweise zum Spülen
dienenden Spülgases
oder der Spülflüssigkeit über den
Schlauch, der dann entsprechend getrennte Lumina aufweist, erfolgen.
Entsprechend kann ein aus der Kapselumgebung aufgenommenes gasförmiges oder
flüssiges
Medium direkt über
den Schlauch nach außen
zur Untersuchung abgeführt
werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht schließlich noch eine Halteeinrichtung
zur mechanischen Fixierung eines mittels der elektro-thermischen
Einrichtung abgetrennten Gewebeteils vor. Wird also z. B. ein Polyp
im Rahmen einer Ektomie entfernt, so ist zur Verhinderung, dass
sich dieser frei durch das Organ bewegt, die Halteeinrichtung vorgesehen,
die ihn auch im abgetrennten Zustand fixiert, so dass er zusammen
mit der Kapsel geborgen werden kann. Diese Halteeinrichtung kann
beispielsweise als kapselseitige Klammer, als eine Art „Harpune", die den Polypen
ansticht, oder dergleichen ausgeführt sein. Auch eine Saughalterung
beispielsweise unter Verwendung der kapselseitig integrierten Pumpe
an einer Kapselöffnung
ist denkbar. Verwendbar ist jede Einrichtung, die eine sichere Halterung
des Polypen ermöglicht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel mit einem
monopolaren elektro-thermischen
Elements mit zugeordneter Induktionsspule,
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2 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel einer
zweiten Ausführungsform
mit einem monopolaren elektro-thermischen Element mit zugeordnetem
integrierten Energiespeicher,
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3 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel einer
dritten Ausführungsform
mit einem bipolaren elektro-thermischen Element mit externer Stromversorgung,
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4A, 4B Prinzipdarstellungen
einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel
einer vierten Ausführungsform
mit einer Polyp-Ektomieschlinge, und
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5 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel einer
fünften
Ausführungsform
mit einer herausfahrbaren Elektrode mit Gaszuführung zur Argon-Plasma-Koagulation.
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1 zeigt
eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel 1 bestehend aus
einem Kapselgehäuse 2,
in dem ein magnetisches Element 3, beispielsweise ein Permanentmagnet
mit einer Polarisierung senkrecht zur Kapsellängsachse, angeordnet ist. Dieses
magnetische Element wirkt mit einer externen Navigationseinrichtung 4 zusammen, über die
in an sich bekannter Weise am Kapselort Magnetfelder erzeugt werden
können,
die auf das magnetische Element einwirken. Hierüber kann eine aktive Führung und
Steuerung der Endoskopiekapsel 1 durch den Gastrointestinaltrakt
erfolgen.
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Vorgesehen
ist ferner eine integrierte Steuerungseinrichtung 5, die
sämtliche
elektrischen Funktionseinheiten im Kapselinneren, die nachfolgend noch
beschrieben werden, soweit sie für
diese vorliegende Erfindung relevant sind, steuert, und über die mittels
einer nicht näher
dargestellten Funkeinrichtung die Kommunikation mit einer externen
Steuerungseinrich tung 6 erfolgt. Gezeigt ist ferner eine Bildaufnahmeeinrichtung 7 in
Form beispielsweise einer CCD-Kamera mit zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen 8 in
Form kleiner LED's,
die zum Ausleuchten des Untersuchungsgebiets dienen, das über die
Bildaufnahmeeinrichtung 7 im Rahmen der vorgenannten Untersuchung
aufgenommen wird. Die aufgenommenen Bilddaten werden über die
Steuerungseinrichtung 5 an die externe Steuerungseinrichtung 6 gegeben,
die diese verarbeitet und gegebenenfalls an einem Monitor 9 darstellt.
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Kapselseitig
vorgesehen ist ferner eine elektro-thermische Einrichtung 10 zur
Durchführung
einer thermischen Elektro-Blutkoagulation.
Diese Einrichtung 10 umfasst ein elektro-thermisches Element 11, das
eine monopolare Hitzesonde zur thermischen Koagulation darstellt.
Dieses elektro-thermische Element ist hier als Heizdraht ausgebildet,
der an der Kapselaußenseite
an einer beliebigen Position angebracht ist. Zur Durchführung einer
thermischen Koagulation zur Blutungsstillung wird die Kapsel über die externe
Navigationseinrichtung 4 so positioniert, dass das elektro-thermische
Element dem Ort der Blutung direkt gegenüberliegt. Anschließend wird
es durch Bestromung erwärmt,
wodurch die Förderung der
Koagulation und damit die Stillung der Blutung erreicht wird. Zur
Bestromung ist das thermo-elektrische Element 11, das beispielsweise
ein zur Vergrößerung der
Oberfläche
mäanderförmig geführter Draht
oder ein breiter Flachdraht oder dergleichen ist, mit einer vorzugsweise
mehrlagigen Induktionsspule 12 gekoppelt, über die über eine
externe Magnetfelderzeugungseinrichtung 13 ein magnetisches
Wechselfeld erzeugt wird, das mit der Induktionsspule 12 zusammenwirkt,
in der dann ein Induktionsstrom erzeugt wird, der zum Erwärmen des
thermoelektrischen Elements 11 dient. Das Freifeld-Induktionswechselfeld
kann eine Amplitude von ca. 50 mT (40.000 A/m) und eine Frequenz
von ca. 5 kHz aufweisen. Im dargestellten Fall der direkten Kopplung des
Heizdrahtes 11 mit der Induktionsspule 12 muss der
Ohmsche Widerstand des Drahts deutlich größer sein als der der Induktionsspule.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Endoskopiekapsel 14,
die in ihrer Ausgestaltung im Wesentlichen der Endoskopiekapsel 1 aus 1 entspricht.
Gleiche Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen,
die externen Einrichtungen sind hier nicht näher dargestellt.
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Anders
als bei der Endoskopiekapsel 1 aus 1 ist hier
eine integrierte Energieversorgung 15 in Form eines kleinen
Akkumulators oder einer Batterie vorgesehen, über die die Bestromung des
Heizdrahts 11 erfolgt. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen,
dass irgendwelche Verbindungs- oder Kommunikationsleitungen zwischen
den einzelnen Elementen in allen in den Figuren beschriebenen Endoskopiekapseln
aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
näher gezeigt
sind. Selbstverständlich
sind solche aber je nach Ausgestaltung der jeweiligen Kapsel vorhanden.
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3 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Endoskopiekapsel 16, die in ihrem grundsätzlichen
Aufbau der zuvor beschriebenen Kapsel entspricht. Die elektro-thermische Einrichtung 10 umfasst
hier jedoch zwei eine bipolare Sonde bildende Elektroden 17,
die voneinander beabstandet sind und beispielsweise als Flachdrähte an der
Kapselaußenseite
angeordnet sind. Zur Koagulation werden die beiden Elektroden 17 an
das Gewebe gedrückt
und ein Strom zwischen den beiden Elektroden 17 über das
Gewebe geführt,
so dass sich dieses stromflussbedingt erwärmt. Bei der in 3 gezeigten
Endoskopiekapsel 16 ist diese mit einem sehr dünnen, nicht
schubsteifen und hochflexiblen Schlauch 18 beispielsweise
aus PP oder PTFE gekoppelt, der von der magnetischen navigierten
Kapsel durch das Hohlorgan des Patienten gezogen wird. Dieser Schlauch
ist hochflexibel und gleitet ohne nennenswerten Widerstand an den
Organwänden entlang,
kann also sämtliche
Bewegungen nachvollziehen und stellt kein Hindernis dar. Über diesen Schlauch,
der in seinem mittleren Teil vergrößert und geschnitten dargestellt
ist, erfolgt die Bestro mung der Elektroden 17, wozu schlauchseitig
zwei Leiter 19 vorgesehen sind, die mit den Elektroden
gekoppelt sind. Dargestellt ist die externe Steuerungseinrichtung 6,
die beispielsweise die Stromzufuhr regelt.
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Im
gezeigten Beispiel sind zwischen den beiden bipolaren Elektroden 17 mehrere Öffnungen 20 vorgesehen, über die
ein flüssiges
Spülmedium
als Puffer zwischen den Elektroden 17 und dem blutenden
Gewebe freigesetzt werden kann. Dieser Flüssigkeitspuffer verhindert,
dass die Bipolarsonde am koagulierten bzw. nekrotischen Gewebe anhaftet. Diese
Spülöffnungen 20 sind
mit dem Lumen 21 des Schlauchs 18 verbunden, über welches
im gezeigten Beispiel eine Spülflüssigkeit 22 von
der Steuerungseinrichtung 6 zugeführt wird. Dies ermöglicht es,
zu jedem Zeitpunkt eine Spülung
vorzunehmen, nachdem unbegrenzt Spülflüssigkeit vorhanden ist.
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Für den Fall,
dass vornehmlich bei sehr langen Schläuchen der Zufuhrdruck der Spülflüssigkeit nicht
ausreicht, ist denkbar, kapselseitig eine entsprechende Pumpe zu
integrieren, die das zugeführte
Spülmedium
unter höherem
Druck den Spülöffnungen 20 zuführt.
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Gleichermaßen kann über die
Spülöffnungen 20 bei
abgeschalteter Bipolarsonde auch ein Ansaugen von Flüssigkeit
oder Gas aus dem untersuchten Organ erfolgen, wobei Flüssigkeit
oder Gas dann über
den Schlauch 18 abgezogen werden. Sofern ein solcher Schlauch
nicht vorhanden ist, wäre
es denkbar, unter Verwendung der bereits beschriebenen Pumpe kapselseitig
ein kleines Reservoir vorzusehen, das entweder Spülflüssigkeit
enthält,
oder in das ein angesaugtes Medium aufgenommen und anschließend nach
Bergen der Kapsel analysiert wird.
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An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass bei Verwendung eines
Schlauches mit mehreren integrierten Leitern über diese Leiter selbstverständlich auch
die Kommunikation zwischen der kapselseitigen Steuerungseinrichtung 5 und
der externen Steu erungseinrichtung 6 erfolgen kann. Das
heißt,
es ist nicht unbedingt eine Funkeinrichtung erforderlich, über die
die kapselseitige Steuerungseinrichtung 5 mit der externen
Steuerungseinrichtung 6 kommuniziert, gleichwohl kann eine
solche aber für
einen Notbetrieb vorgesehen sein. Über die schlauchseitigen Leitungen
können
dann ohne weiteres sämtliche Steuerungssignale
oder Bildsignale übertragen
werden.
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Selbstverständlich ist
es denkbar, die jeweiligen Arten der Energieversorgung, wie sie
in den 1 bis 3 beschrieben sind, mit unterschiedlichen
Elektrodenausführungen
zu verbinden, das heißt,
die in 3 beschriebene Ausführungsform mit der externen
Stromzufuhr und der bipolaren Sonde kann selbstverständlich auch
nur eine monopolare Elektrode aufweisen oder es kann hier eine Induktionsspule
oder dergleichen vorgesehen sein.
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4A und
B zeigen eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Endoskopiekapsel 23,
die vom grundsätzlichen
Aufbau betreffend magnetisches Element, Steuerungseinrichtung, Bildverarbeitungseinrichtung
den Ausführungsformen
der 1 bis 3 entspricht. Die Endoskopiekapsel 23 ist
zur Durchführung
einer Polyp-Ektomie ausgebildet. Das elektro-thermische Element 11 ist hier
als länglicher
Heizdraht in Form einer Heizschlinge ausgeführt, der zwischen einer kapselseitigen
eingezogenen Stellung, die in 4A gezeigt
ist, und einer ausgefahrenen Stellung (4B), in
welcher er um den abzutragenden Polypen 24 gelegt ist,
beweglich ist. Hierzu ist eine Halterung 25 vorgesehen,
die im gezeigten Beispiel aus zwei Stangen 26 besteht, wobei
der Heizdraht 11 mit einem Ende an einer Stange angeordnet
ist, über
die andere Stange 26 geführt ist und mit dem anderen
Ende im gezeigten Beispiel an einer Zugfeder 27 angeordnet
ist, über die
er zurückgespannt
wird. Im gezeigten Beispiel werden die Stangen 26 über Federn 28 aus
der in das Kapselinnere gezogenen Position in die durchgezogene
Arbeitsposition herauskatapultiert, nachdem die Kapsel 23 bezüglich des
Polypen positioniert wur de. Während
dieses Herausschießens
legt sich der Heizdraht 11 wie in 4B gezeigt
um den Polypen, die gebogene Ausführungsform der Stangen schließt die vom
Draht gebildete Schlinge. Die Federn 28 sind mit einem
nicht näher
gezeigten Rückholmechanismus,
der elektronisch gesteuert über
die Steuerungseinrichtung betätigt
werden kann, verbunden, so dass nach Durchführung der Ektomie die Stangen 26 bei
Bedarf auch wieder eingefahren werden bzw. näher an das Kapselgehäuse zurückgezogen
werden können,
wenn dies der gefangene Polyp 24 zulässt. Der Polyp 24 wird
sofern möglich
kapselseitig fixiert, wozu eine Halteeinrichtung 29, im
gezeigten Beispiel nach Art einer Nadelspitze oder Harpune, vorgesehen
ist, die beim Herauskatapultieren in den Polypen eindringt und diesen
fixiert.
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Das
elektro-thermische Element 11, hier also die Heizdrahtschlinge,
stellt eine erste Elektrode dar, die mit einer zweiten, nicht näher gezeigten
großflächigen Elektrode
zusammenwirkt, die äußerlich
am Patienten, z. B. am Oberschenkel oder Gesäß, angebracht ist. Zwischen
den beiden Elektroden fließt
ein Hochfrequenzstrom mit einer Frequenz größer 300 kHz, es wird also eine
bipolare Elektrodenanordnung realisiert, wobei zur Ektomie die Hauptwärmeentwicklung
am Ort des Heizdrahtes entsteht, wodurch die Wundblutung bei der
Polypabtragung vermieden wird. In Verbindung mit der Zugspannung,
unter der der Heizdraht steht, lässt
sich ein blutungsarmer bis blutungsloser Schnitt zum Abtragen des
Polyps realisieren.
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5 zeigt
schließlich
eine fünfte
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Endoskopiekapsel 30,
die im Grundaufbau wiederum den bisher beschriebenen Kapseln entspricht.
Die Endoskopiekapsel 30 ist hier mit einer herausfahrbaren
Elektrode 31 zur Argon-Plasma-Koagulation verbunden, wobei die
Elektrode 31 derart im ausgefahrenen Zustand positioniert
ist, dass der erzeugte Plasmastrahl 32 und damit der Arbeitsbereich
im Sichtbereich der Bildaufnahmeeinrichtung 7 ist.
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Die
Elektrode 31 ist röhrchenartig
ausgeführt,
nachdem über
sie Argongas, das auch bei dieser Ausführung beispielsweise über einen
hochflexiblen, sehr dünnen
Schlauch 18 zugeführt
wird, in den Arbeitsbereich gefördert
wird. Über
den Schlauch 18 erfolgt bei diesem Beispiel auch die Stromzufuhr,
das heißt,
es ist wiederum ein integrierter Stromleiter vorgesehen, der zur
Elektrode 31 geführt
ist. Diese wirkt wiederum mit einer nicht näher gezeigten großflächigen Gegenelektrode
auf der Haut des Patienten zusammen, es ergibt sich also auch hier
ein bipolarer Arbeitsbetrieb. Über
das hochfrequente Wechselfeld wird das an der Elektrode 31 austretende
Argongas ionisiert, so dass sich der Plasmastrahl 32 ergibt,
der auf die hier gezeigte Darmwand 33 im Gebiet der akuten
Blutung gerichtet wird, wodurch die Blutkoagulation durch oberflächliche
Verbrennung bewirkt wird. Sinnvoll ist die Verwendung eines geschirmten
Koaxialkabels, über
das gefahrlos HF auch mit hoher Spannung, die für Plasmaentladung nötig ist,
zugeführt
werden kann. Denkbar ist es auch, niedrige Spannung über zwei
Drähte zuzuführen und
diese erst in der Kapsel für
die Plasmaerzeugung hoch zu transformieren.
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Zum
Bewegen der Elektrode 31 zwischen einer eingefahrenen und
einer ausgefahrenen Position ist im gezeigten Beispiel eine Antriebseinrichtung 34, z.
B. ein kleines Spindelgetriebe, vorgesehen, das über die Steuerungseinrichtung 5 angesteuert
wird. Selbstverständlich
erfolgt bei dieser Ausführungsform
die gesamte Stromversorgung wiederum über den nach außen geführten Schlauch 18,
der zu diesem Zweck neben dem der Bestromung der Elektrode dienenden
Leiter noch einen oder mehrere weitere Strom- oder Signalleiter
aufweist, die zu den entsprechenden Funktionselementen in der Kapsel
geschleift sind.
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Zur
Ermöglichung
eines teil- oder vollautomatischen Betriebs bzw. einer entsprechenden
Kapselsteuerung ist es möglich,
kapselseitig verschiedene Sensoren, nämlich einen Temperatursensor
und einen Blutsensor vorzusehen. Exemplarisch sind diese beiden
Sensoren in 3 dargestellt. Über den gezeigten
Temperatursensor 35, der dem thermo-elektrischen Element 11 zugeordnet
ist, kann dessen Betriebstemperatur ermittelt werden, worüber die
Stromzufuhr zu dem thermo-elektrischen Element 11, also
dem Heizdraht oder wie auch immer dieses Element ausgestaltet ist,
geregelt wird.
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Weiterhin
vorgesehen ist ein Blutsensor 36, der in das elektro-thermische
Element integriert sein kann, jedoch nicht muss, er kann auch an
einer anderen Stelle an der Kapseloberfläche platziert sein. Über diesen
Blutsensor, der auf frisches, nicht koaguliertes Blut sensitiv reagiert,
kann die Kapsel 3 quasi automatisch in Richtung der Blutungsstelle
bewegt werden, wonach die über
den Temperatursensor 35 temperaturgeregelte Bestromung
des elektro-thermischen Elements 10 erfolgt. Hier ist ein
intermittierender Betrieb denkbar, das heißt, die Beaufschlagung mit
Koagulationsstrom kann, bevorzugt wiederum automatisch gesteuert,
intermittierend erfolgen, wobei die „Strompausen" dafür genutzt
werden, um mittels des Blutsensors festzustellen, ob die Blutung noch
akut ist, so dass Nachblutungen ausgeschlossen werden können. Hierfür ist es
bei dieser Ausgestaltung nicht erforderlich, die Endoskopiekapsel vom
Arbeitsort zu entfernen, um die Bildaufnahmeeinrichtung 7 wiederum
entsprechend zu positionieren können,
vielmehr kann dies in der Arbeitsstellung unter Verwendung des Blutsensors
erfolgen. Es ist nicht unbedingt ein separater Blutsensor erforderlich, wenn
die Kapsel eine Kamera enthält.
Letztere kann selbstverständlich
auch (unterstützend
oder allein) zur (automatischen) Erkennung einer (noch immer) akuten
Blutung verwendet werden.