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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Führungsdraht
für ein
medizinisches Instrument, der ein Markierungsmuster aufweist, das
sich über
wenigstens einen Teil seiner axialen Länge erstreckt und sensierbare
Markierungen wenigstens zweier unterschiedlicher Markierungstypen
umfasst.
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Führungsdrähte dieser
Art kommen insbesondere in chirurgischen Instrumenten, wie Endoskopen,
zum Einsatz. Das Markierungsmuster dient zur leichteren Erkennbarkeit
der momentanen Stellung des Führungsdrahtes
im Gebrauch, wozu die Markierungen z.B. optisch oder durch Röntgenstrahlen
sensierbar sind.
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Es ist hierzu bekannt, das Markierungsmuster
aus wenigstens zwei unterschiedlichen Markierungsringen aufzubauen,
die in Längsrichtung
des Führungsdrahtes
alternierend aufeinander folgen und sich jeweils über die
gesamte Umfangslänge
des Führungsdrahtes
erstrecken. Mit diesem Markierungsmuster kann die Axialbewegung
bzw. Vorschubstellung des Führungsdrahtes
aus der Abfolge der in Drahtaxialrichtung alternierenden, z.B. unterschiedlich
hellen Markierungsringe erkannt werden.
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Um zusätzlich zur Axialbewegung auch
eine Drehbewegung des Führungsdrahtes
durch Sensierung des Markierungsmusters erkennen zu können, ist
es bekannt, ein Markierungsmuster aus wenigstens zwei Markierungsspiralen
vorzusehen, die mit alternierenden Windungen angeordnet sind. Dies kann
z.B. durch eine Untergrundfarbe am Umfang des Führungsdrahtes und eine darauf
aufgebrachte, spiralförmige
Streifung in einer kontrastierenden Farbe realisiert sein, wie in
der Patentschrift
EP
0 714 315 B1 angegeben. Die Offenlegungsschrift
DE 198 23 414 A1 zeigt
eine alternative Realisierung, bei der mehrere unterschiedliche
Spiralfederteile mit alternierenden Windungen ineinandergewickelt
sind und außenseitig
je eine eigene Markierung bereitstellen, so dass sich insgesamt
zwei oder mehr unterschiedliche, sensierbare Markierungsspiralen
ergeben.
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Die bekannten Markierungsmuster mit
Markierungsspiralen sind nicht immer einfach herzustellen. Zudem
können
sich Detektionsprobleme ergeben, wenn der Führungsdraht eine kombinierte
Axial- und Drehbewegung ausführt,
die dem Verlauf der Markierungsspiralen weitgehend entspricht, da
dann an einer bestimmten Detektionsstelle trotz der Führungsdrahtbewegung
eventuell kein die Bewegung signalisierender Markierungswechsel
auftritt.
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Der Erfindung liegt als technisches
Problem die Bereitstellung eines Führungsdrahtes der eingangs
genannten Art zugrunde, dessen Markierungsmuster relativ einfach
herstellbar ist und eine zuverlässige
Bewegungserkennung des Führungsdrahtes
sowohl bei reinen Axial- oder Drehbewegungen als auch bei kombinierten
Axial- und Drehbewegungen ermöglicht.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung
eines Führungsdrahtes
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Füh rungsdraht sind die sensierbaren
Markierungen wenigstens eines ersten der unterschiedlichen Markierungstypen von
Markierungsflächen
gebildet, die sich jeweils nur über
einen Teil der Umfangslänge
des Führungsdrahtes
und nur über
einen Teil der axialen Länge des
Markierungsmusters erstrecken und in Axialrichtung des Führungsdrahtes
mit Versatz in Umfangsrichtung und/oder axialem Abstand aufeinanderfolgen.
Der Begriff "unterschiedliche
Markierungstypen" bezeichnet
hierbei vorliegend, wie für
den Fachmann ersichtlich, solche Markierungstypen, die sich hinsichtlich
ihrer Sensierbarkeit unterscheiden, d.h. zu unterschiedlichen Sensierungsinformationen
bei der Sensierung führen.
Dies kann z.B. bei optischer Sensierung durch die Wahl von Materialien
unterschiedlicher Helligkeit und/oder Farbe und bei Sensierung über einen
Röntgenstrahldetektor
durch die Wahl von Materialien mit unterschiedlicher Röntgenstrahlabsorption
realisiert sein.
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Mit diesem erfindungsgemäßen Markierungsmuster
können
Führungsdrahtbewegungen
mit beliebigen Axial- und Drehbewegungskomponenten aus der Abfolge
der Markierungen sicher erkannt werden. Denn da sich mindestens
die Markierungen des ersten Typs in Umfangsrichtung des Führungsdrahtes
jeweils nicht über
dessen gesamte, sondern nur einen Teil der Umfangslänge und
nicht über
die gesamte, sondern nur einen Teil der axialen Länge des
Markierungsmusters erstrecken, treten Markierungswechsel sowohl
bei einer axialen als auch bei einer Drehbewegungskomponente des
Führungsdrahtes
auf. Folglich werden auch kombinierte Axial- und Drehbewegungen
des Führungsdrahtes
zuverlässig
erkannt. Die Markierungen lassen sich je nach Bedarf hinreichend
einfach gestalten, so dass kein größerer Herstellungsaufwand erforderlich
ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung
nach Anspruch 2 sind die Markierungen durch in der Umfangsabwicklung
des Führungsdrahtes
rechteckige, rautenförmige
oder kreisförmige
Ringsegment-Markierungs flächen
gebildet, d.h. durch einfach detektierbare und einfach herstellbare
geometrische Musterelemente. In einer weiteren Ausgestaltung sind gemäß Anspruch
3 die Markierungen des ersten und eines zweiten Markierungstyps
durch jeweilige, in der Umfangsabwicklung des Führungsdrahtes rechteckige Ringsegment-Markierungsflächen vorgebbarer Ausdehnung
in Umfangs- und Axialrichtung des Führungsdrahtes gebildet, die
in Axialrichtung des Führungsdrahtes
alternierend und mit einem ihrem Segmentwinkel entsprechenden Versatz
in Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine Drehbewegung des Führungsdrahtes
um 360° wird
somit durch mindestens zwei Wechsel zwischen zwei unterschiedlichen
Markierungen erkannt. Axialbewegungen des Führungsdrahtes sind spätestens
dann detektierbar, wenn der Bewegungsweg größer als die maximale axiale
Ausdehnung einer jeweiligen Ringsegmentmarkierung ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung
nach Anspruch 4 beinhaltet das Markierungsmuster eine oder mehrere
Längenmarken,
die an vorgebbaren axialen Positionen des Führungsdrahtes vorgesehen sind,
wobei sie die Abfolge der wenigstens zwei unterschiedlichen Markierungen
unterbrechen und auf diese Weise detektierbar sind. Diese Längenmarken können identisch
oder voneinander verschieden gestaltet sein und z.B. als Maßstabteilung
fungieren, wenn sie in vorgebbaren Abständen in Axialrichtung des Führungsdrahtes
angeordnet sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Hierbei zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines distalen Führungsdrahtabschnitts
mit einem Markierungsmuster aus zwei Typen jeweils halbringförmiger Markierungsflächen,
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2 eine
Draufsicht von oben auf den Führungsdrahtabschnitt
von 1,
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3 eine
Draufsicht von unten auf den Führungsdrahtabschnitt
von 1,
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4 eine
detailliertere Teilansicht des Endbereichs des distalen Führungsdrahtabschnitts
von 1,
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5 eine
Ansicht entsprechend 4,
jedoch für
einen Führungsdraht
mit modifiziertem Markierungsmuster mit rautenförmigen Markierungsflächen, und
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6 eine
Ansicht entsprechend 4,
jedoch für
einen Führungsdraht
mit modifiziertem Markierungsmuster mit kreisförmigen Markierungsflächen.
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Die 1 bis 4 zeigen einen vorderen,
distalen Abschnitt eines Führungsdrahtes 1,
der wenigstens in diesem Bereich mit einem Markierungsmuster 2 versehen
ist, das aus halbringförmigen
ersten Markierungsflächen 3,
in den 1 bis 4 als dunkle Flächenbereiche
wiedergegeben, und halbringförmigen zweiten
Markierungsflächen 4,
in den 1 bis 4 als helle Flächenbereiche
wiedergegeben, aufgebaut ist. Jede dieser beiden unterschiedlichen
Markierungsflächen 3, 4 erstreckt
sich somit in einem Winkel von 180° in Umfangsrichtung des Führungsdrahtes 1, wobei
beide unterschiedliche Markierungen 3, 4 mit jeweils
gleicher Axialerstreckung a ausgebildet sind und die Markierungen
jeder der beiden Markierungstypen 3, 4 jeweils
um 180° am
Führungsdrahtumfang
versetzt in Axialrichtung des Führungsdrahtes 1 aufeinander
folgen.
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Dadurch liegt am Führungsdraht-Außenumfang
jeweils eine Markierung des einen Typs einer Markierung des anderen
Typs gegenüber.
In der Draufsicht von unten gemäß 3 ist das Erscheinungsbild
des Markierungsmusters 2 komplementär zur Draufsicht von oben gemäß 2, d.h.
die in 1 obere Hälfte des
Führungsdrahtes 1 beinhaltet eine
in Axialrichtung alternierende Folge von ersten und zweiten Halbring-Markierungen 3, 4,
während die
untere Hälfte
des Führungsdrahtes
von 1 das gemäß 3 komplementäre Muster
aus in Führungsdraht-Axialrichtung alternierenden
zweiten bzw. ersten Halbring-Markierungen 4, 3 beinhaltet.
In der Seitenansicht der 1 und 4 sind deutlich die Übergänge zwischen
beiden Markierungsarten 3, 4 sowohl in Axialrichtung
als auch in Umfangsrichtung des Führungsdrahtes 1 erkennbar.
Insgesamt ergibt dies in der Seitenansicht von 1 und 4 ein
krokodilgebissartiges Erscheinungsbild des Markierungsmusters 2.
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Zusätzlich sind beim Führungsdraht 1 der 1 bis 4 in vorgebbaren Abständen, z.B. dem Zehnfachen der
axialen Länge
a je einer Markierungsfläche 3, 4,
geeignete Längenmarken 5a, 5b, 5c vorgesehen,
mit denen eine Maßstabteilung
bewirkt wird, was die Vorschuberkennung des Führungsdrahtes erleichtert.
Die Längenmarken
sind als Unterbrechungen, d.h. Irregularitäten, des ansonsten wie geschildert
regelmäßigen Musters
aus den alternierenden Halbring-Markierungen 3, 4 ausgebildet. Im
gezeigten Beispiel ist an der entsprechenden Axialposition des Führungsdrahtes 1 jeweils
eine erste, in den 1 bis 4 dunkle Halbring-Markierung
durch einen schmaleren Längenmarkenring 5a, 5b, 5c ersetzt,
der sich über
die gesamte Umfangslänge
von 360° des
Führungsdrahtes 1 erstreckt.
Zur verbesserten Erkennung der absoluten Axialstellung des Führungsdrahtes 1 können die
Längsmarken 5a, 5b, 5c optional
unterschiedlich und damit unterscheidbar gestaltet sein.
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Durch das gezeigte und geschilderte
Markierungsmuster 2, mit dem der Führungsdraht 1 wenigstens
in seinem distalen Bereich versehen ist, können sowohl reine Axialbewegungen
als auch reine Drehbewegungen und kombinierte Axial- und Drehbewegungen
des Führungsdrahtes 1 zuverlässig detektiert werden,
Axialbewegungen mit einer Auflösung
entsprechend der axialen Markierungsflächenerstreckung a, Drehbewegungen
mit einer Auflösung
von mindestens 180°.
Denn bei diesem Markierungsmuster 2 ergibt sich ein Wechsel
zwischen den beiden Markierungstypen 3, 4 in Axialrichtung
des Führungsdrahtes 1 jeweils
nach einem transversalen Bewegungsweg der Länge a, in Drehrichtung des
Führungsdrahtes 1 jeweils
nach 180°.
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Die Herstellung der Markierungsflächen erfolgt
in irgendeiner der hierzu an sich bekannten Arten, beispielsweise
dadurch, dass auf einen optisch oder durch Röntgenstrahlen detektierbaren
Untergrund die ersten oder die zweiten Markierungsflächen 3, 4 aufgebracht
werden, so dass durch die freigelassenen Bereiche die anderen Markierungsflächen 4, 3 vom
Untergrund bereitgestellt werden. Alternativ können zwei separate Markierungsflächenarten
auf einem Untergrund aufgebracht werden.
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Die 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele
als Varianten des Führungsdrahtes der 1 bis 4 in zu 4 entsprechenden,
ausschnittweisen Seitenansichten des distalen Führungsdraht-Endbereichs.
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5 zeigt
einen Führungsdraht 1a,
bei dem die in den 1 bis 4 dunkel wiedergegebenen
Halbring-Markierungsflächen 3 des
ersten Typs durch in der Umfangsabwicklung des Führungsdrahtes 1a rautenförmige Markierungsflächen 3a ersetzt
sind. Die rautenförmigen
Markierungsflächen 3a sind
so angeordnet, dass ihre eine Diagonale in Führungsdraht-Axialrichtung und ihre andere Diagonale
in Führungsdraht-Umfangsrichtung verläuft. Wie
die Markierungsflächen 3 des
ersten Typs beim Führungsdraht
der 1 bis 4 sind die rautenförmigen Markierungsflächen 3a in
Axialrichtung aufeinanderfolgend mit jeweiligen Versatz von 180° in Umfangsrichtung
angeordnet. Im Unterschied zu den in der Umfangsabwicklung rechteckförmigen Markierungsflächen 3 des
ersten Typs beim Führungsdraht 1 der 1 bis 4 berühren
sich je zwei axial aufeinanderfolgende, rautenförmige Markierungsflächen 3a nicht an
einem Punkt, sondern halten voneinander einen axialen Abstand ein.
In Umfangsrichtung erstreckt sich jede rautenförmige Markierungsfläche 3a mit
ihrer entsprechenden Diagonale etwas über die halbe Führungsdraht-Umfangslänge hinaus.
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Insgesamt ergibt dies ein Markierungsmuster 2a,
das die in Axialrichtung mit axialem Abstand und mit einem Umfangswinkelversatz
von 180° aufeinanderfolgenden,
rautenförmigen
Markierungsflächen 3a als
einen ersten Markierungstyp und die restliche, nicht von den rautenförmigen Markierungsflächen 3a eingenommene
Umfangsfläche,
die eine zusammenhängende
Markierungsfläche 4a darstellt, als
einen zweiten Markierungstyp beinhaltet. In der Seitenansicht von 5 resultiert wiederum ein
krokodilgebissartiges Erscheinungsbild des Markierungsmusters 2a,
in diesem Fall in einer leicht geöffneten Gebissstellung.
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Die Dimensionierung der rautenförmigen Markierungsflächen 3a und
der verbleibenden, einteiligen Markierungsfläche 4a, die in der
Seitenansicht von 5 zickzackförmig erscheint
und in den Draufsichten von oben und unten einzelne kreuzförmige Bereiche
beinhaltet, kann je nach Bedarf erfolgen. Wesentlich ist, dass sich
die rautenförmigen Markierungsflächen 3a jeweils über etwas
mehr als die halbe Umfangslänge
in Umfangsrichtung erstrecken und der axiale Abstand d je zweier,
in Axialrichtung übernächster,
ohne Versatz in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender, rautenförmiger Markierungsflächen 3a kleiner
ist als die Länge
B der zur Axialrichtung parallelen Rautendiagonale. Letzteres gewährleistet,
dass in jeder beliebigen Axialposition bei einer vollen Führungsdrahtumdrehung
um 360° mindestens
zwei Wechsel zwischen den beiden Markierungstypen 3a, 4a auftreten
und z.B. kein um 360° durchgehender
Markierungsflächenbereich
des zweiten Typs 4a verbleibt. Erste res gewährleistet, dass
an jeder beliebigen Stelle des Führungsdrahtumfangs
in Axiairichtung spätestens
nach einem Bewegungsweg, welcher der Länge B der hierzu parallelen
Rautendiagonale entspricht, ein Wechsel zwischen den Markierungen
beider Typen 3a, 4a auftritt, ohne dass z.B. ein
in Axialrichtung bei konstant gehaltenem Umfangswinkel durchgehender
Markierungsbereich des zweiten Typs 4a existiert.
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Die 6 zeigt
als weitere Variante einen Führungsdraht 1b,
bei dem als ein erster Markierungstyp statt der rautenförmigen Markierungsflächen 3a des
Führungsdrahts 1a von 5 einzelne, in der Führungsdraht-Umfangsabwicklung
kreisförmige
Markierungsflächen 3b vorgesehen
sind, während
die verbleibende Führungsdraht-Umfangsfläche eine
zusammenhängende
Markierungsfläche 4b eines
zweiten Markierungstyps bildet. Die einzelnen, kreisförmigen Markierungsflächen 3b des
ersten Typs sind wiederum in Axialrichtung mit einem Versatz von
180° in
Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet und so dimensioniert,
dass sie sich zum einen mit ihrem Durchmesser in Führungsdraht-Umfangsrichtung um
etwas mehr als die halbe Führungsdraht-Umfangslänge erstrecken
und ihr Durchmesser B1 in Führungsdraht-Axialrichtung gleich
oder größer ist
als der axiale Abstand d1 je zweier übernächster, in Umfangsrichtung
unversetzt benachbarter, kreisförmiger
Markierungsflächen 3b.
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So gewährleistet auch dieses Markierungsmuster 2b,
dass keine in Axialrichtung geradlinig durchgehenden Bereiche und
keine senkrecht zur Axialrichtung um die volle Umfangslänge von
360° durchgehenden
Bereiche der Markierungsfläche 4b des
zweiten Typs verbleiben. Daher treten auf beliebiger Axialhöhe des Führungsdrahts 1b bei
einer vollen Drehbewegung um 360° mindestens
zwei Markierungswechsel und bei einer Axialbewegung des Führungsdrahts 1b ein
Markierungswechsel spätestens
nach einem Bewegungsweg auf, der dem dazu parallelen Durchmesser
B1 der kreisförmigen
Markierungsflächen 3b entspricht.
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Die Herstellung der Markierungsmuster 2a, 2b der
Führungsdrähte 1a, 1b gemäß den 5 und 6 kann in gleicher Weise erfolgen, wie
dies oben zum Führungsdraht 1 der 1 bis 4 angegeben ist.
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Es versieht sich, dass je nach Bedarf
weitere erfindungsgemäße Führungsdrahtvarianten
realisierbar sind. So können
die gezeigten, in der Führungsdraht-Umfangsabwicklung
rechteckigen, rautenförmigen
oder kreisförmigen
Markierungsflächen 3, 3a, 3b des
ersten Typs durch Markierungsflächen
einer andersartigen geometrischen Form ganz oder teilweise ersetzt
sein, wobei auch die Verwendung von Markierungsflächen des
ersten Typs in einer Mischung verschiedener geometrischer Formen
möglich
ist. Während
in den gezeigten Beispielen ein umfangsseitiger Versatz jeweils
benachbarter Markierungsflächen
des ersten Typs 3, 3a, 3b um 180° vorgesehen
ist, kann in alternativen Ausführungsformen ein
beliebiger anderer Versatz vorgesehen sein, insbesondere ein Versatz
um einen Umfangswinkel von 360°/n,
mit n = 3, 4, ... In letzterem Fall ist bevorzugt eine entsprechende
Umfangserstreckung der zugehörigen
Ringsegment-Markierungsflächen
des ersten Typs gewählt,
so dass sich eine periodische Struktur des Markierungsmusters ergibt,
bei der jeweils eine Anzahl n von Ringsegment-Markierungsflächen des
ersten Typs mit einer Umfangswinkelerstreckung von ca. 360°/n in Axialrichtung
aufeinanderfolgend und in Umfangsrichtung um 360°/n versetzt als sich periodisch
wiederholende Struktureinheit angeordnet sind. In weiteren alternativen
Ausführungsformen
beinhaltet das Markierungsmuster Markierungen dreier oder mehr unterschiedlicher Markierungstypen.
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Charakteristisch ist bei den erfindungsgemäßen Realisierungen,
dass die Markierungen mindestens eines Typs durch einzelne Markierungsflächen gebildet
sind, die sich jeweils nur über
einen Teil des Führungsdrahtumfangs
und nur über
ein Teil der axialen Länge
des Markie rungsmusters erstrecken, so dass bei beliebigen Führungsdrahtbewegungen
mit axialer und/oder rotatorischer Bewegungskomponente detektierbare
Markierungswechsel auftreten. In allen erfindungsgemäßen Realisierungen
kann das Markierungsmuster zusätzlich
eine oder mehrere Längenmarken
beinhalten, z.B. zur Bereitstellung einer Maßstabteilung, wie oben zum
Führungsdraht der 1 bis 4 erläutert.
In allen Fällen
kann sich das Markierungsmuster wie gezeigt nur in einem distalen Führungsdrahtbereich
oder alternativ über
den gesamten Führungsdraht
hinweg oder auch beschränkt in
irgendeinem anderen Teilabschnitt des Führungsdrahtes erstrecken.