DE10317368B4

DE10317368B4 - Drahtloses Endoskopiegerät und Verfahren zum Betrieb desselben

Info

Publication number: DE10317368B4
Application number: DE10317368A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Kleen; Rainer Kuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2004313784A; DE10317368A1; US20040225188A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein drahtloses Endoskopiegerät mit einem HF-Sender (7) zum Senden und Empfangen von Signalen über eine Antenne (8) und einer Anordnung (5, 6) zur Aufnahme von Einzelbildern von der Umgebung, welche über den HF-Sender (7) an ein externes Bildverarbeitungsgerät übermittelt werden. Hierbei dient eine Steuerung (12) zum Ausführen von über den HF-Empfänger empfangenen Steuerbefehlen, ein Farbstoffbehälter (9) zur Aufbewahrung eines Farbstoffes und eine mit dem Farbstoffbehälter (9) verbundene Austrittsöffnung (11) zum Implementieren des Farbstoffes in Gewebe entsprechend den Steuerbefehlen der Steuerung (12). DOLLAR A Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren für ein drahtloses Endoskopiegerät.

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Endoskopiegerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines drahtlosen Endoskopiegerätes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Zur Untersuchung des oberen oder unteren Gastrointestinaltrakts wird ein Endoskop verwendet, welches Einzelbilder der Umgebung aufnimmt und an eine externe Bildverarbeitungsanlage sendet. Anhand der Bilder können Läsionen, z.B. Tumore, identifiziert und lokalisiert werden. Bei nachfolgenden Untersuchungen oder Eingriffen ist es jedoch oft schwierig, die Läsion wiederzufinden, da in dem bis zu 11m langen Darm keine Landmarken vorhanden sind.

Neben der Verwendung der Endoskopie im Bereich des Gastrointestinaltrakts sind zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten vorhanden oder in Planung. Dabei handelt es sich im allgemeinen um die Untersuchung von Hohlräumen im Körperinneren. Dies kann beispielsweise die Untersuchung des Bauches über einen kleinen Schnitt am Nabel sein, die Untersuchung der Lunge mittels bleistiftdicker Endoskope oder der Blutgefäße. Darüber hinaus können bei strenger Sterilität beispielsweise bei stereotaktischen Operationen über kleine Bohrlöcher dünne Instrumente ins Gehirn eingeführt werden für Biopsien oder minimalinvasive Therapien.

Eine Vorrichtung für ein drahtloses Endoskopiegerät in Form einer verschluckbaren Kapsel ist bereits aus der DE 2929429 A1 bekannt. Hierbei ist in das Endoskop ein Permanentmagnet integriert, durch welchen mittels eines von außen angelegten Magnetfeldes die Lage des Endoskops gesteuert werden kann. Durch ein Objektiv und einen CCD-Chip nimmt das Endoskopiegerät Einzelbilder der Umgebung auf und übermittelt diese zusammen mit Positionsdaten an eine externe Bildverarbeitungsanlage.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist jedoch, dass keine Markierungen in Läsionen implementiert werden können, um das Wiederfinden selbiger bei nachfolgenden Untersuchungen zu erleichtern.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Chromoendoskopie. Hierbei wird beispielsweise bei Untersuchungen der Speiseröhre die Schleimhaut durch einen Sprühkatheter mit unschädlichen Farbstoffen angefärbt, so dass sich Veränderungen deutlich kontrastieren und so besser erkannt werden können.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Farbstoffe lediglich zur besseren Identifizierung von Läsionen während der endoskopischen Untersuchung dienen.

Des weiteren bekannt Sind invasive Techniken zur Markierung, bei denen etwa Führungsdrähte unter der Kontrolle von bildgebenden diagnostischen Systemen an einer Läsion installiert werden.

Dokument WO 00/22975 A1 offenbart eine verschluckbare Kapsel zur Aufnahme von Bildern des Gastrointestinaltraktes sowie zum Setzen von Markierungen oder zur Entnahme von Gewebeproben. Die Kapsel besitzt hierzu einen dehnbaren Behälter, in welchem ein Farbstoff oder ein Markierungsmittel enthalten ist, sowie an einer Seite des Behälters eine dehnbare Membran, welche durch eine reversibel dehnbare und wieder zusammenziehbare Feder in den dehnbaren Behälter hineingedrückt oder herausgezogen werden kann. Dadurch wird der in dem Behälter befindliche Farbstoff unter Druck gesetzt. An der Innenseite der Membran befindet sich eine Spitze die in den Farbstoffbehälter hineinreicht. Durch Ausdehnen der Feder durchsticht die Spitze die gegenüberliegende Seite des dehnbaren Behälters, so dass der in dem Behälter enthaltene Farbstoff aus treten kann. Hierdurch ist eine einmalige Gabe einer Farbstoffdosis möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der im Patentanspruch 1 beschriebenen Vorrichtung und des in Patentanspruch 7 beschriebenen Verfahren gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein drahtloses Endoskopiegerät beschrieben mit einem HF-Sender/HF-Empfänger zum Senden und Empfangen von Signalen über eine Antenne, einer Anordnung zur Aufnahme von Einzelbildern von der Umgebung, welche über den HF-Sender an ein externes Bildverarbeitungsgerät übermittelt werden; einer Steuerung zum Ausführen der über den HF-Empfänger empfangenen Steuerbefehle, einem Farbstoffbehälter zur Aufbewahrung eines Farbstoffes und eine mit dem Farbstoffbehälter verbundene Austrittsöffnung zum Implementieren des Farbstoffes in Gewebe entsprechend den Steuerbefehlen der Steuerung. Hierbei ist der Farbstoffbehälter mit der Austrittsöffnung über einen Arbeitskanal verbunden und ein mehrmals betätigbarer Verschluss ist in den Arbeitskanal integriert.

Des weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für ein drahtloses Endoskopiegerät beschrieben mit den folgenden Schritten: Empfangen und Senden von Signalen über einen HF-Sender/HF-Empfänger und eine Antenne, Aufnehmen von Einzelbildern der Umgebung und Übermitteln dieser Bilder an ein externes Bildverarbeitungsgerät über den HF-Sender, Ausführen von über den HF-Sender empfangenen Steuerbefehlen, das Aufbewahren eines Farbstoffes in einem Farbstoffbehälter und das Implementieren des Farbstoffes in Gewebe über eine mit dem Farbstoffbehälter verbundene Austrittsöffnung entsprechend den empfangenen Steuerbefehlen. Hierbei umfaßt das Verfahren das Verbinden des Farbstoffbehälters mit der Aus trittsöffnung über einen Arbeitskanal und das Betätigen eines mehrmals betätigbaren Verschlusses, der in den Arbeitskanal integriert wird.

Durch die Verwendung einer Steuerung, welche über eine Antenne empfangene Steuerbefehle erhält, ist es möglich, während der endoskopischen Untersuchung Befehle zum Implementieren des Farbstoffes auszuführen. Die Verwendung eines Farbstoffes, welcher in einem in das Endoskopiegerät integrierten Farbstoffbehälter aufbewahrt wird, ermöglicht das nichtinvasive oder minimalinvasive Anbringen eines Markers an einer Läsion zur Identifikation bei nachfolgenden Eingriffen oder Untersuchungen, beispielsweise bei einer chirurgischen Operation, da es bei der eigentlichen Operation oft sehr schwierig ist, nach dem Öffnen der Bauchdecke die zuvor endoskopisch lokalisierte Läsion wiederzufinden, da an dem bis zu 11m langen Darm keine Landmarken vorhanden sind.

Die Erfindung wird in den Unteransprüchen weitergebildet.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung eines drahtlosen Endoskopiegerätes gemäß der Erfindung,

2 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Implementierung eines Endomarkers,

3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Implementierung eines Endomarkers und

4 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung zur Implementierung eines Endomarkers.

Im folgenden wird zunächst mit Bezug auf 1 die Funktionsweise des erfindungsgemäßen drahtlosen Endoskopiegeräts beschrieben. Hierbei handelt es sich um drahtloses Endoskopiegerät 1 in Form einer verschluckbaren Kapsel. Das Gehäuse 2 ist dabei aus biokompatiblem Material, das gegen im Magen-Darm-Trakt auftretende Verdauungssekrete resistent ist. Ein Permanentmagnet 4, welcher in das Gehäuse entlang einer festgelegten Längsachse 3 installiert ist, erlaubt die Ausrichtung des Endoskopiegerätes von außen, durch ein äußeres angelegtes Magnetfeld. Die Fortbewegung der Kapsel durch den Verdauungstrakt erfolgt durch die peristaltischen Bewegungen der Magen-Darm-Muskulatur.
Durch ein Objektiv 5 mit einem dahinterliegenden CCD-Chip 6 werden Einzelbilder der Umgebung, also der Innenwand des Gastrointestinaltrakts aufgenommen. Bei einer Rate von zwei Bildern pro Sekunde liefert die Kapsel während des achtstündigen Untersuchungsverfahrens etwa 57.000 Bilder.
Ein HF-Sender/HF-Empfänger 7 mit einer Antenne 8 dient zum Senden der durch das Objektiv 5 und den CCD-Chip 6 aufgenommenen Bilder an eine externe Bildverarbeitungseinheit. Darüber hinaus empfängt der HF-Sender/HF-Empfänger 7 über die Antenne 8 Steuerbefehle von einer externen Befehlseinheit und übermittelt diese an ein in das Endoskopiegerät 1 integrierte Steuerung 12.
Des weiteren ist in das Endoskopiegerät 1 ein Farbstoffbehälter 9 integriert zur Aufbewahrung eines Farbstoffes, welcher zur Implementierung einer Markierung in Gewebe verwendet werden soll. Der Farbstoffbehälter 9 ist hierbei über einen Arbeitskanal 10 mit einer Austrittsöffnung 11 verbunden, über welche der Farbstoff austritt. In den Arbeitskanal 10 ist ein Verschluss 13 integriert, welcher das unkontrollierte Austreten des Farbstoffes verhindert.
Des weiteren ist es möglich, mehrere von außen einzeln ansteuerbare Farbstoffbehälter 9 in das Endoskopiegerät zu integrieren, welche jeweils die einmalige oder mehrmalige Gabe einer Farbdosis ermöglichen.
Bei dem verwendeten Farbstoff handelt es sich um einen ungiftigen Farbstoff, bzw. einen Farbstoff, dessen Färbewirkung mit einer Dosis erreicht werden kann, deren Toxizität in einem angemessenen Verhältnis zum klinischen Nutzen steht. Der Farbstoff kann eine Lösung, eine Emulsion, eine Suspension oder eine Mischung davon sein und besteht aus Partikeln, welche in die innere Oberfläche bzw. Schleimhaut des Darums eindringen und dort eine Verweilhalbzeit von mindestens mehreren Stunden haben.
Dabei ist die Verwendung unterschiedlicher Substanzen als Farbstoff, abhängig von den weiteren geplanten Untersuchungen oder Eingriffen, möglich. Es kann sich beispielsweise um einen fluoreszierenden Farbstoff handeln, welcher bei ultravioletter Beleuchtung im sichtbaren Bereich fluoresziert. Hierdurch ist eine hervorragende Sichtbarkeit auch sehr kleiner Mengen möglich, beispielsweise bei chirurgischen Eingriffen zum Entfernen der zuvor durch das Endoskopiegerät identifizierten und markierten Läsion. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Farbstoffes, welcher in bildgebenden Verfahren einen hohen Kontrast erzielt, dazu gehören z.B. GdDTPA oder Eisenpartikel für Röntgenaufnahmen oder MR. Darüber hinaus kann es sich bei dem Farbstoff um eine Substanz handeln, welche mit einem einfachen Sensor in sehr kleiner Konzentration detektiert werden kann, beispielsweise eine Substanz mit einer hohen magnetischen Suszeptibilität μ.
An Hand von 2 soll eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden. Hierbei handelt es sich bei dem Farbstoffbehälter 9a um eine dehnbare Gummimembran, welche nach Einfüllen des Farbstoffes mechanisch unter Druck steht. Bei dem Verschluss 13 handelt es sich hier um ein Ventil 13a, welches durch einen Piezokristall 14 geöffnet und geschlossen wird. Durch Anlegen einer Spannung bzw. eines Spannungsimpulses zieht sich der Piezokristall 14 zusammen, das Ventil 13a wird geöffnet und durch den Druck der gefüllten dehnbaren Gummimembran 9a tritt der Farbstoff über die Austrittsöffnung 11 aus. Liegt keine Spannung mehr an dem Piezokristall 14 an, so dehnt dieser sich wieder aus und das Ventil 13a wird geschlossen, wodurch die Farbgabe gestoppt wird. Falls der Farbstoff nicht vollständig aus dem Farbstoffbehälter 9a ausgetreten ist, so ist die Gabe einer weiteren Farbdosis möglich, indem ein erneuter Spannungsimpuls an den Piezokristall 14 angelegt wird.
In einer zweiten Ausführungsform (vgl. 3) besteht der Farbstoffbehälter 9 aus einem starren Behälter 9b, in dem sich ein elastischer Luftbehälter 15 befindet. Der Luftbehälter 15 ist von elastischer Haut umgeben und steht unter Überdruck, dadurch wird in dem starren Behälter 9b Druck auf das darin befindliche Farbstoffreservoir ausgeübt. Bei dem Verschluss 13 handelt es sich wie in 2 um ein Ventil 13a, welches entsprechend über einen Piezokristall 14 geöffnet und geschlossen wird. Zieht sich der Piezokristall zusammen, so öffnet sich das Ventil 13a und es tritt durch den mittels des elastischen Luftbehälters 15 erzeugten Druck in dem starren Behälter 9b der Farbstoff über die Austrittsöffnung 11 aus. Liegt keine Spannung mehr an dem Piezokristall 14 an, so dehnt dieser sich wieder aus und das Ventil 13a wird geschlossen, wodurch die Farbgabe gestoppt wird. Wird erneut eine Spannung an den Piezokristall 14 angelegt, so öffnet sich das Ventil 13a erneut und es kann zur nochmaligen Gabe einer Farbdosis weiterer Farbstoff aus dem Behälter 9b austreten.

Claims

Drahtloses Endoskopiegerät mit einem HF-Sender/HF-Empfänger (7) zum Senden und Empfangen von Signalen über eine Antenne (8), einer Anordnung (5, 6) zur Aufnahme von Einzelbildern von der Umgebung, welche über den HF-Sender (7) an ein externes Bildverarbeitungsgerät übermittelt werden, eine Steuerung (12) zum Ausführen von über den HF-Empfänger empfangenen Steuerbefehlen, einem Farbstoffbehälter (9) zur Aufbewahrung eines Farbstoffes und eine mit dem Farbstoffbehälter (9) verbundene Austrittsöffnung (11) zum Implementieren des Farbstoffes in Gewebe entsprechend den Steuerbefehlen der Steuerung (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoffbehälter (9) mit der Austrittsöffnung (11) über einen Arbeitskanal (10) verbunden ist und dass ein mehrmals betätigbarer Verschluss (13) in den Arbeitskanal (10) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Farbstoffbehälter (9) um eine dehnbare Gummimembran handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Farbstoffbehälter (9) um einen starren Behälter handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer Luftbehälter (15) in den starren Behälter integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verschluss (13) um ein Ventil handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Piezokristall (14) das Öffnen und Schließen des Verschlusses (13) steuert.
Verfahren zum Betrieb eines drahtlosen Endoskopiegerätes, aufweisend die folgenden Schritte: Empfangen und Senden von Signalen über einen HF-Sender/HF-Empfänger (7) und eine Antenne (8), Aufnehmen von Einzelbildern der Umgebung und Übermitteln dieser Bilder an ein externes Bildverarbeitungsgerät über den HF-Sender (7), Ausführen von über den HF-Empfänger (7) empfangenen Steuerbefehlen, Aufbewahren eines Farbstoffes in einem Farbstoffbehälter (9) und Implementieren des Farbstoffes in Gewebe über eine mit dem Farbstoffbehälter (9) verbundene Austrittsöffnung (11) entsprechend den empfangenen Steuerbefehlen, gekennzeichnet durch Verbinden des Farbstoffbehälters (9) mit der Austrittsöffnung (11) über einen Arbeitskanal (10) und Betätigen eines mehrmals betätigbaren Verschlusses (13), der in den Arbeitskanal integriert ist.