DE112020005495T5 - Combination of ultrasound and endoscopy - Google Patents
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Abstract
Ein kombiniertes Ultraschall- und Endoskopiesystem (100) beinhaltet eine Kanüle (240) mit einer distalen Spitze (250), die zum Einfügen in ein inneres Organ oder eine andere innere Körperstruktur konfiguriert ist. Die distale Spitze (250) ist so konfiguriert, dass sie sowohl einen Ultraschallsondenkopf (252) als auch ein Kameramodul (320) beinhaltet. Die Ultraschall- und Direktsicht-Endoskopbilder (154, 156) können einem Benutzer gleichzeitig auf einem Anzeigemonitor (150, 152) angezeigt werden. Der Ultraschallsondenkopf (252) kann gedreht und gelenkt werden, um eine beliebige Stelle im Hohlraum eines menschlichen Organs zu scannen. Die Ultraschallsonde (410) kann für den mehrfachen oder den einmaligen Gebrauch bestimmt sein. Das System (100) kann mit einem handgehaltenen Abschnitt (110) konfiguriert sein, der einen wiederverwendbaren Griffabschnitt (130) und einen Einmalgebrauchsabschnitt (120) aufweist, der zum Entsorgen nach einmaligem Gebrauch konfiguriert ist. Das System (100) kann auch mit einem konventionellen wiederverwendbaren Endoskop mit Arbeitskanälen (920, 1020) und einem Endoskopieverarbeitungs-Tower-System (112, 116, 118) konfiguriert sein.A combined ultrasound and endoscopy system (100) includes a cannula (240) having a distal tip (250) configured for insertion into an internal organ or other internal body structure. The distal tip (250) is configured to include both an ultrasound probe head (252) and a camera module (320). The ultrasound and direct view endoscope images (154, 156) can be simultaneously displayed to a user on a display monitor (150, 152). The ultrasound probe head (252) can be rotated and steered to scan any location within the lumen of a human organ. The ultrasonic probe (410) can be intended for multiple or single use. The system (100) can be configured with a handheld portion (110) having a reusable handle portion (130) and a single-use portion (120) configured for disposal after a single use. The system (100) can also be configured with a conventional reusable endoscope with working channels (920, 1020) and an endoscopy processing tower system (112, 116, 118).
Description
VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGREFERENCE TO RELATED APPLICATION
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Vorzug der folgenden vorläufigen Anmeldung und bezieht diese durch Bezugnahme ein: 62/933,216, eingereicht am 8. November 2019.This patent application claims benefit of, and is incorporated by reference, the following provisional application: 62/933,216 filed November 8, 2019.
GEBIETAREA
Die vorliegende Patentschrift bezieht sich allgemein auf ein medizinisches Gerät zur Verwendung bei Gewebe- und Organuntersuchungen. Insbesondere beziehen sich einige Ausführungsformen auf kombinierte Ultraschall- und Endoskopiesysteme zur Untersuchung von inneren Organen und anderen inneren Körperstrukturen.The present specification relates generally to a medical device for use in tissue and organ examination. In particular, some embodiments relate to combined ultrasound and endoscopy systems for examining internal organs and other internal body structures.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bei Ultraschall handelt es sich um Schallwellen mit Frequenzen, die höher sind als die für den Menschen hörbaren (>20.000 Hz). Ultraschallbilder, auch Sonogramme genannt, werden durch Senden von Ultraschallimpulsen mit einer Sonde in das Gewebe erstellt. Die Ultraschallimpulse werden von Geweben mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften reflektiert, aufgezeichnet und als Bild angezeigt. Medizinischer Ultraschall wird üblicherweise zur Erzeugung von Bildern innerer Organe sowie anderer Körperstrukturen wie Sehnen, Muskeln, Gelenke und Blutgefäße verwendet. Obwohl bei medizinischem Ultraschall in der Regel Wandler verwendet werden, die für eine äußere Anwendung konzipiert sind, z.B. durch die untere Bauchdecke im Falle der gynäkologischen Ultraschalluntersuchung, wird der Ultraschallwandler gelegentlich zum Einführen in ein inneres Organ oder eine andere Struktur konfiguriert. Ein solches Beispiel ist das Sonohysterogramm-Verfahren, das zur Darstellung der Gebärmutter verwendet wird. Bei diesem Verfahren werden Flüssigkeit und eine Ultraschallsonde in die Gebärmutter eingeführt, und es können sonografische Bilder der Gebärmutterstrukturen erstellt werden. Obwohl dem Sonohysterogramm-Verfahren ein Endoskopie-Verfahren vorausgehen kann, um Bilder der Gebärmutterwände unter direkter Sicht zu erhalten, wird ein Sonohysterogramm-Verfahren herkömmlicherweise „blind“ oder ohne jegliche Live-Sichthilfe während des Einführens der Ultraschallsonde durchgeführt.Ultrasound is sound waves with frequencies higher than that which humans can hear (>20,000 Hz). Ultrasound images, also called sonograms, are created by sending pulses of ultrasound into tissue with a probe. The ultrasound pulses are reflected by tissues with different reflection properties, recorded and displayed as an image. Medical ultrasound is commonly used to create images of internal organs as well as other body structures such as tendons, muscles, joints and blood vessels. Although medical ultrasound typically uses transducers designed for external application, e.g., through the lower abdominal wall in the case of gynecologic ultrasound examination, the ultrasound transducer is occasionally configured for insertion into an internal organ or other structure. One such example is the sonohysterogram technique used to visualize the uterus. In this procedure, fluid and an ultrasound probe are inserted into the uterus, and sonographic images of the uterine structures can be obtained. Although the sonohysterogram procedure may be preceded by an endoscopy procedure to obtain images of the uterine walls under direct vision, a sonohysterogram procedure is traditionally performed “blindly” or without any live visual aids during ultrasound probe insertion.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein integriertes Sicht- und Ultraschallgerät Folgendes: einen ergonomischen Griff, der zum Greifen mit der Hand konfiguriert ist und einen proximalen und einen distalen Abschnitt aufweist, eine Kanüle, die sich distal von dem distalen Abschnitt des Handgriffs erstreckt und einen distalen Abschnitt aufweist, der sich entlang einer Längsachse erstreckt; eine nach distal weisende Kamera, die am distalen Abschnitt der Kanüle befestigt ist und ein Kamerasichtfeld (FOV) aufweist, das einen ausgewählten Raumwinkel und eine Kamerablickrichtung (DOV) umfasst, die relativ zu der genannten Achse abgewinkelt ist; eine Ultraschallsonde, die am distalen Abschnitt der Kanüle sowohl zur Drehung um die genannte Achse relativ zum distalen Abschnitt der Kanüle als auch zum Kippen relativ zu der genannten Achse angeordnet ist; einen Sondenlenkmechanismus, der am proximalen Ende des Griffs montiert und operativ mit der Ultraschallsonde gekoppelt ist, um die Ultraschallsonde selektiv relativ zu der genannten Achse über einen ausgewählten Winkelbereich zu kippen; und einen Sondendrehmechanismus, der am proximalen Ende des Griffs montiert und operativ mit der Ultraschallsonde gekoppelt ist, um die Ultraschallsonde selektiv um die genannte Achse relativ zur Kanüle zu drehen.According to some embodiments, an integrated vision and ultrasound device includes: an ergonomic handle configured for hand gripping and having proximal and distal portions, a cannula extending distally from the distal portion of the handle, and a distal portion having extending along a longitudinal axis; a distally facing camera attached to the distal portion of the cannula and having a camera field of view (FOV) comprising a selected solid angle and a camera line of sight (DOV) angled relative to said axis; an ultrasound probe mounted on the distal portion of the cannula for both rotation about said axis relative to the distal portion of the cannula and for tilting relative to said axis; a probe steering mechanism mounted on the proximal end of the handle and operatively coupled to the ultrasound probe for selectively tilting the ultrasound probe relative to said axis through a selected angular range; and a probe rotation mechanism mounted on the proximal end of the handle and operatively coupled to the ultrasound probe for selectively rotating the ultrasound probe about said axis relative to the cannula.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das genannte integrierte Sicht- und Ultraschallgerät außerdem eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: die Kanüle kann mindestens ein Lumen umfassen und kann ferner einen Schaft aufweisen, der den Sondenlenkmechanismus und die Ultraschallsonde verbindet, wobei der genannte Schaft abnehmbar in dem genannten Lumen aufgenommen ist; ein in dem genannten Schaft befindlicher Riemen kann mit dem Sondendrehmechanismus gekoppelt und von diesem angetrieben werden, und ein Getriebe kann an der genannten Ultraschallsonde befestigt und von dem genannten Riemen angetrieben werden, um die Ultraschallsonde selektiv um die genannte Achse zu drehen; der Sondendrehmechanismus kann zum Drehen der Ultraschallsonde um mindestens 180 Grad konfiguriert sein; die Ultraschallsonde kann an einer Drehplatte befestigt werden, die sich um eine quer zu der genannten Längsachse verlaufende Schwenkachse dreht, und ein Stab im Inneren des genannten Schafts kann den genannten Sondenlenkmechanismus mit der genannten Drehplatte koppeln und auf die Drehung des Lenkmechanismus reagieren, um die Drehplatte und damit die Ultraschallsonde relativ zu der genannten Längsachse zu schwenken; der genannte Lenkmechanismus kann zum Kippen der genannten Ultraschallsonde in zwei entgegengesetzte Richtungen relativ zu der genannten Längsachse um einen Winkel von bis zu 180 Grad in mindestens einer der genannten Richtungen konfiguriert werden; der genannte Lenkmechanismus kann zum Kippen der genannten Ultraschallsonde um verschiedene Winkelbereiche in den beiden genannten entgegengesetzten Richtungen relativ zu der genannten Längsachse konfiguriert werden; der genannte Griff kann Folgendes umfassen: (i) einen Mehrfachgebrauchsabschnitt und Bildverarbeitungselektronik darin, die mit der genannten Kamera und der genannten Ultraschallsonde gekoppelt ist, und (ii) einen Einmalgebrauchsabschnitt, der abnehmbar an dem Mehrfachgebrauchsabschnitt befestigt ist und den genannten Drehmechanismus und Lenkmechanismus aufnimmt; die genannte Kanüle kann flexibel sein, so dass sie sich biegt, wenn sie in die Blase oder den Harnleiter eines Patienten eingeführt wird; ein Ultraschallbildprozessor kann operativ mit der genannten Ultraschallsonde gekoppelt sein, und ein Ultraschallbild-Display kann zum Anzeigen von Ultraschallbildern konfiguriert sein, die von der genannten Ultraschallsonde geliefert und von dem genannten Ultraschallprozessor verarbeitet werden, und ein Kamerabildprozessor und ein Kamerabild-Display können so konfiguriert sein, dass sie Bilder anzeigen, die von der genannten Kamera geliefert und von dem genannten Kamerabildprozessor verarbeitet werden; das genannte Ultraschallbild-Display und Kamerabild-Display können zum gleichzeitigen Anzeigen der genannten Ultraschall- und Kamerabilder auf einem einzigen Bildschirm konfiguriert werden; die Ultraschall- und visuellen Aspekte können durch Einführen der Ultraschallsonde durch einen in der Kanüle ausgebildeten Arbeitskanal integriert werden; die genannte Kanüle kann so konfiguriert werden, dass mindestens ein Teil davon eine Steifigkeitseigenschaft aufweist, die ausgewählt wird aus einer Gruppe bestehend aus: starr, halbstarr und flexibel; die DOV kann in einem Bereich von 0 bis 30 Grad liegen; ein Kanülendrehmechanismus kann am proximalen Teil des Griffs positioniert und operativ mit der Kanüle gekoppelt sein, um die Kanüle und damit die Kamera selektiv um die genannte Achse relativ zum Griff zu drehen; der genannte Sondendrehmechanismus kann ein Sondendrehrad sein; ein Drehsensor kann operativ mit dem Sondendrehmechanismus gekoppelt und zum Liefern eines elektronischen Signals konfiguriert sein, das die Drehung der Ultraschallsonde um die genannte Achse anzeigt; ein Verarbeitungssystem kann zum Verarbeiten von Ultraschallbildern von der genannten Ultraschallsonde und zum automatischen Erzeugen dreidimensionaler Ultraschallbilder zum Teil auf der Basis der genannten elektronischen Signale von dem genannten Drehsensor daraus konfiguriert sein; und der genannte Sondenlenkmechanismus kann ein Sondenlenkrad sein.According to some embodiments, said integrated vision and ultrasound device may also include one or more of the following features: the cannula may include at least one lumen, and may further include a shaft connecting the probe steering mechanism and the ultrasound probe, said shaft being removably engageable in said lumen is included; a belt located in said shaft can be coupled to and driven by the probe rotation mechanism, and a gear box can be attached to said ultrasound probe and driven by said belt to selectively rotate the ultrasound probe about said axis; the probe rotation mechanism may be configured to rotate the ultrasound probe at least 180 degrees; the ultrasound probe is attachable to a rotary plate which rotates about a pivot axis transverse to said longitudinal axis, and a rod inside said shaft can couple said probe steering mechanism to said rotary plate and respond to rotation of the steering mechanism about the rotary plate and thereby pivoting the ultrasound probe relative to said longitudinal axis; said steering mechanism is configurable to tilt said ultrasound probe in two opposite directions relative to said longitudinal axis through an angle of up to 180 degrees in at least one of said directions; said steering mechanism is configurable for tilting said ultrasound probe through different angular ranges in said two opposite directions relative to said longitudinal axis; said handle may comprise: (i) a reusable portion and imaging electronics therein coupled to said camera and said ultrasound probe, and (ii) a disposable portion removably attached to said reusable portion and housing said rotating mechanism and steering mechanism; said cannula may be flexible so that it flexes when inserted into a patient's bladder or ureter; an ultrasound image processor may be operatively coupled to said ultrasound probe, and an ultrasound image display may be configured to display ultrasound images provided by said ultrasound probe and processed by said ultrasound processor, and a camera image processor and camera image display may be configured so that they display images provided by said camera and processed by said camera image processor; said ultrasound image display and camera image display being configurable to display said ultrasound and camera images simultaneously on a single screen; the ultrasound and visual aspects can be integrated by inserting the ultrasound probe through a working channel formed in the cannula; said cannula can be configured so that at least a portion thereof has a stiffness characteristic selected from a group consisting of: rigid, semi-rigid, and flexible; the DOV can range from 0 to 30 degrees; a cannula rotation mechanism positioned at the proximal portion of the handle and operatively coupled to the cannula for selectively rotating the cannula, and thereby the camera, about said axis relative to the handle; said probe turning mechanism may be a probe turning wheel; a rotation sensor may be operatively coupled to the probe rotation mechanism and configured to provide an electronic signal indicative of rotation of the ultrasound probe about said axis; a processing system may be configured to process ultrasound images from said ultrasound probe and automatically generate three-dimensional ultrasound images therefrom based in part on said electronic signals from said rotary sensor; and said probe steering mechanism may be a probe steering wheel.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein medizinisches Gerät: einen länglichen Schaft mit einem distalen Abschnitt, der sich entlang einer Längsachse erstreckt, und einem proximalen Abschnitt, wobei der Schaft zum Einführen in eine Hülle oder einen Arbeitskanal einer Endoskopkanüle, die zum Einführen in einen Patienten konfiguriert ist, geformt und dimensioniert ist; eine Ultraschallsonde, die sich am distalen Abschnitt des Schafts befindet und so konfiguriert ist, dass sie aus einem distalen Ende der Hülle oder Kanüle vorsteht und Ultraschallbilder liefert; ein Gehäuse, das am proximalen Abschnitt des Schafts befestigt ist; einen Sondendrehmechanismus, der an oder in dem Gehäuse montiert und operativ mit dem Schaft gekoppelt ist, um den Schaft und damit die Ultraschallsonde um die genannte Achse über einen ausgewählten Drehwinkelbereich zu drehen; und einen Sondenlenkmechanismus, der an oder in dem Gehäuse montiert und operativ mit der Ultraschallsonde gekoppelt ist, um die Ultraschallsonde relativ zu der genannten Achse über einen ausgewählten Kippwinkelbereich zu kippen.According to some embodiments, a medical device includes: an elongate shaft having a distal portion extending along a longitudinal axis and a proximal portion, the shaft being for insertion into a sheath or working channel of an endoscope cannula configured for insertion into a patient , shaped and dimensioned; an ultrasound probe located on the distal portion of the shaft and configured to protrude from a distal end of the sheath or cannula and provide ultrasound images; a housing attached to the proximal portion of the shaft; a probe rotation mechanism mounted on or in the housing and operatively coupled to the shaft for rotating the shaft, and thereby the ultrasound probe, about said axis through a selected range of angles of rotation; and a probe steering mechanism mounted on or in the housing and operatively coupled to the ultrasound probe for tilting the ultrasound probe relative to said axis through a selected range of tilt angles.
Das medizinische Gerät kann ferner eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: einen Drehsensor, der operativ mit dem Sondendrehmechanismus gekoppelt und zum Liefern eines elektronischen Signals konfiguriert ist, das die Drehung der Ultraschallsonde um die genannte Achse anzeigt; und der genannte Schaft kann zum Einführen in einen Arbeitskanal eines Endoskops geformt und dimensioniert sein, das an seinem distalen Ende eine Kamera aufweist, wobei die Ultraschallsonde so konfiguriert ist, dass sie distal von der genannten Kamera vorsteht, wenn der Schaft in den genannten Arbeitskanal eingeführt ist.The medical device may further include one or more of the following features: a rotation sensor operatively coupled to the probe rotation mechanism and configured to provide an electronic signal indicative of rotation of the ultrasound probe about said axis; and said shaft may be shaped and dimensioned for insertion into a working channel of an endoscope having a camera at its distal end, the ultrasound probe being configured to project distally from said camera when the shaft is inserted into said working channel is.
Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren: Bereitstellen eines integrierten Kamera- und Ultraschallbildgebungsgeräts, das eine längliche Kanüle mit einem distalen Abschnitt aufweist, der sich entlang einer Längsachse erstreckt; Einführen der Kanüle in ein Objekt; Betreiben einer an einem distalen Abschnitt der Kanüle montierten Kamera, um Kamerabilder eines inneren Abschnitts des Objekts zu liefern, die mit einer Blickrichtung der Kamera aufgenommen werden, die relativ zu der genannten Achse abgewinkelt ist; Betreiben einer Ultraschallsonde, die ebenfalls am distalen Abschnitt der Kanüle montiert ist und distal von der genannten Kamera vorsteht, um Ultraschallbilder eines inneren Abschnitts des Objekts zu liefern; selektives Drehen der Kanüle und der Kamera um die genannte Achse um einen ausgewählten Drehwinkel, um innere Abschnitte des Objekts aus verschiedenen Richtungen zu betrachten, unter an einem proximalen Abschnitt des Bildgebungsgeräts ausgeübter manueller Steuerung; selektives Drehen der Ultraschallsonde um die genannte Achse und selektives Kippen der Ultraschallsonde relativ zu der genannten Achse, um Ultraschallbilder ausgewählter Abschnitte des Objekts zu erhalten, die aus verschiedenen Richtungen in einem Raumwinkel von mehr als 180 Grad aufgenommen wurden, unter an einem proximalen Abschnitt des Bildgebungsgeräts ausgeübter manueller Steuerung; wobei das Betreiben der Kamera Folgendes beinhaltet: Einschließen mindestens eines Teilbildes der Ultraschallsonde in mindestens einige der von der Kamera gelieferten Bilder; Verarbeiten der Kamera- und Ultraschallbilder; und Anzeigen der resultierenden verarbeiteten Kamerabilder und Ultraschallbilder.According to some embodiments, a method includes: providing an integrated camera and ultrasound imaging device having an elongated cannula with a distal portion extending along a longitudinal axis; inserting the cannula into an object; operating a camera mounted on a distal portion of the cannula to provide camera images of an interior portion of the object taken with a camera viewing direction angled relative to said axis; operating an ultrasound probe, also mounted on the distal portion of the cannula and projecting distally from said camera, to provide ultrasound images of an interior portion of the object; selectively rotating the cannula and camera about said axis through a selected rotation angle to view internal portions of the object from different directions under manual control exercised at a proximal portion of the imaging device; selectively rotating the ultrasound probe about said axis and selectively tilting the ultrasound probe relative to said axis to obtain ultrasound images of selected portions of the object taken from different directions at a solid angle greater than 180 degrees at a proximal portion of the imaging device exercised manual control; wherein operating the camera includes: including at least a partial image of the ultrasound probe in at least some of the camera-supplied images; processing the camera and ultrasound images; and displaying the resulting processed camera images and ultrasound images.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner eines oder mehrere beinhalten von: Erfassen der Drehung der Ultraschallsonde und Steuern der Anzeige von Ultraschallbildern als Funktion der erfassten Drehung der Ultraschallsonde; Bereitstellen eines Griffs, der zum Greifen mit der Hand konfiguriert ist, wobei die genannte Kanüle an dem genannten Griff befestigt ist; Bereitstellen eines Griffs mit einem Einmalgebrauchs-Griffabschnitt, an dem das genannte Gerät befestigt ist, und einem Mehrfachgebrauchs-Griffabschnitt, der lösbar an dem Einmalgebrauchsabschnitt befestigt ist und Elektronik zur Verarbeitung der Ultraschallbilder von der Ultraschallsonde enthält; selektivem Herausziehen der Ultraschallsonde aus der Kanüle, während die Kanüle in das Objekt eingeführt bleibt, und Einführen eines chirurgischen Instruments in ein von der herausgezogenen Ultraschallsonde geräumtes Kanülenlumen; selektivem Biegen der Kanüle; wobei das genannte Drehen der Kanüle unter manueller Steuerung durch Drehen des genannten integrierten Kamera- und Ultraschallbildgebungsgeräts erfolgt; wobei das genannte selektive Drehen der Kanüle unter manueller Steuerung durch Drehen eines Kanülendrehmechanismus erfolgt, der operativ mit der Kanüle gekoppelt ist, um die Kanüle und damit die Kamera selektiv zu drehen; und Durchführen eines chirurgischen Verfahrens an dem Objekt.According to some embodiments, the method may further include one or more of: detecting the rotation of the ultrasound probe and controlling the display of ultrasound images as a function of the detected rotation of the ultrasound probe; providing a handle configured to be gripped by the hand, said cannula being attached to said handle; providing a handle having a disposable grip portion to which said device is attached and a reusable grip portion releasably attached to the disposable portion and containing electronics for processing the ultrasound images from the ultrasound probe; selectively withdrawing the ultrasound probe from the cannula while the cannula remains inserted into the subject and inserting a surgical instrument into a cannula lumen vacated by the withdrawn ultrasound probe; selectively bending the cannula; wherein said rotating of the cannula occurs under manual control by rotating said integrated camera and ultrasound imaging device; wherein said selectively rotating the cannula occurs under manual control by rotating a cannula rotating mechanism operatively coupled to the cannula to selectively rotate the cannula and thereby the camera; and performing a surgical procedure on the subject.
Figurenlistecharacter list
Die neuen Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen detailliert dargelegt. Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung, die illustrative Ausführungsformen darlegt, in denen Prinzipien der Erfindung genutzt werden, und die Begleitzeichnungen gewonnen. Darin zeigen:
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1A-1C schematische Diagramme, die Beispiele für kombinierte Ultraschall- und Endoskopiesysteme (CUES) gemäß einigen Ausführungsformen zeigen; -
2A ,2B ,2C und2D rechte, linke, obere und vordere Ansichten des handgehaltenen Abschnitts eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) gemäß einigen Ausführungsformen; -
3A und3B perspektivische Ansichten und Draufsichten des distalen Endes eines handgehaltenen Abschnitts eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) gemäß einigen Ausführungsformen; -
4A und4B perspektivische Teilansichten einer Kanüle, die Teil eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) ist, gemäß einigen Ausführungsformen; -
5A ,5B und5C perspektivische Ansichten, die weitere Details von Mechanismen zum Lenken und Drehen eines Ultraschallsondenkopfes zeigen, der Teil eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) ist, gemäß einigen Ausführungsformen; -
6 eine perspektivische Ansicht, die weitere Details der distalen Spitze eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) gemäß einigen Ausführungsformen zeigt; -
7 eine perspektivische Ansicht eines flexiblen handgehaltenen Abschnitts, der Teil eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) ist, gemäß einigen Ausführungsformen; -
8A und8B Diagramme, die weitere Details des trennbaren handgehaltenen Abschnitts eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) gemäß einigen Ausführungsformen zeigen; -
9A-9C Diagramme, die weitere Details der distalen Spitze und Kanüle einer kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesonde gemäß einigen Ausführungsformen zeigen; -
10A-10C Diagramme, die weitere Details der distalen Spitze und der Kanüle einer kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesonde gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulichen; und -
11A und11B schematische Darstellungen, die weitere Beispiele für kombinierte Ultraschall- und Endoskopiesysteme (CUES) gemäß einigen Ausführungsformen zeigen.
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1A-1C schematic diagrams showing examples of combined ultrasound and endoscopy systems (CUES) according to some embodiments; -
2A ,2 B ,2C and2D right, left, top, and front views of the handheld portion of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES) according to some embodiments; -
3A and3B perspective and plan views of the distal end of a hand-held portion of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES) according to some embodiments; -
4A and4B partial perspective views of a cannula that is part of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES) according to some embodiments; -
5A ,5B and5C perspective views showing further details of mechanisms for steering and rotating an ultrasound probe head that is part of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES), according to some embodiments; -
6 12 is a perspective view showing further details of the distal tip of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES) according to some embodiments; -
7 14 is a perspective view of a flexible handheld portion that is part of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES), according to some embodiments; -
8A and8B Diagrams showing further details of the separable hand-held portion of a combined ultrasound and endoscopy system (CUES) according to some embodiments; -
9A-9C Diagrams showing further details of the distal tip and cannula of a combined ultrasound and endoscopic probe according to some embodiments; -
10A-10C Diagrams illustrating further details of the distal tip and cannula of a combined ultrasound and endoscopic probe according to some embodiments; and -
11A and11B schematic diagrams showing further examples of combined ultrasound and endoscopy systems (CUES) according to some embodiments.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Es folgt eine detaillierte Beschreibung von Beispielen bevorzugter Ausführungsformen. Obwohl mehrere Ausführungsformen beschrieben werden, ist zu verstehen, dass der in der vorliegenden Patentschrift beschriebene neue Gegenstand nicht auf irgendeine bestimmte Ausführungsform oder Kombination von Ausführungsformen beschränkt ist, sondern zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente umfasst. Darüber hinaus werden in der folgenden Beschreibung zwar zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis zu ermöglichen, doch können einige Ausführungsformen auch ohne einige oder alle dieser Details ausgeführt werden. Aus Gründen der Klarheit wurde außerdem bestimmtes, aus dem Stand der Technik bekanntes technisches Material nicht detailliert beschrieben, um den hier beschriebenen neuen Gegenstand nicht unnötig zu verschleiern. Es sollte klar sein, dass einzelne Merkmale einer oder mehrerer der hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen anderer beschriebener Ausführungsformen oder mit anderen Merkmalen verwendet werden können. Ferner bezeichnen gleiche Bezugsnummern und Bezeichnungen in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Elemente.A detailed description of examples of preferred embodiments follows. Although several embodiments are described, it should be understood that the novel subject matter described herein is not limited to any particular embodiment or combination of embodiments, but encompasses numerous alternatives, modifications, and equivalents. Furthermore, while numerous specific details are set forth in the following description in order to provide a thorough understanding, some embodiments may be practiced without some or all of these details. Also, for the sake of clarity, certain prior art material has not been described in detail in order to avoid the novelty described herein not to obscure the subject unnecessarily. It should be understood that individual features of one or more of the specific embodiments described herein can be used in combination with features of other described embodiments or with other features. Furthermore, like reference numbers and designations in the different drawings indicate like elements.
Der hier verwendete Begriff Prozessor umfasst einen oder mehrere Prozessoren, z.B. einen einzelnen Prozessor oder mehrere Prozessoren eines verteilten Verarbeitungssystems. Eine Steuerung oder ein Prozessor, wie hierin beschrieben, umfasst im Allgemeinen ein greifbares Medium zum Speichern von Befehlen, um Schritte eines Prozesses zu implementieren, und der Prozessor kann beispielsweise eines oder mehrere von einer Zentraleinheit, programmierbarer Array-Logik, Gate-Array-Logik oder einem feldprogrammierbaren Gate-Array umfassen.As used herein, the term processor includes one or more processors, such as a single processor or multiple processors of a distributed processing system. A controller or processor, as described herein, generally includes a tangible medium for storing instructions to implement steps of a process, and the processor may include, for example, one or more of a central processing unit, programmable array logic, gate array logic or a field programmable gate array.
Die hierin verwendeten Begriffe distal und proximal beziehen sich auf Stellen, auf die von der Vorrichtung aus Bezug genommen wird und die entgegengesetzt zu den anatomischen Bezügen sein können. Beispielsweise kann eine distale Stelle einer Sonde einer proximalen Stelle eines länglichen Elements des Patienten entsprechen, und eine proximale Stelle der Sonde kann einer distalen Stelle des länglichen Elements des Patienten entsprechen.As used herein, the terms distal and proximal refer to locations referenced from the device, which may be opposite to the anatomical references. For example, a distal location of a probe may correspond to a proximal location of an elongate member of the patient, and a proximal location of the probe may correspond to a distal location of the elongate member of the patient.
Während einige beispielhafte Ausführungsformen auf Zystoskope und/oder Hysteroskope gerichtet sind, wird die Fachperson verstehen, dass dies nicht als Einschränkung gedacht ist und dass die hier beschriebenen Geräte für andere therapeutische oder diagnostische Verfahren und in anderen anatomischen Regionen des Körpers eines Patienten verwendet werden können.While some exemplary embodiments are directed to cystoscopes and/or hysteroscopes, those skilled in the art will understand that this is not intended to be limiting and that the devices described herein may be used for other therapeutic or diagnostic procedures and in other anatomical regions of a patient's body.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist ein Gerät einen Sondierungsabschnitt zum direkten Einführen in eine Körperhöhle auf. Der Sondierungsabschnitt wird in die Nähe des zu untersuchenden Gewebes und/oder Bereichs gebracht. Eine Sonde wie hierin verwendet umfasst ein Objekt, das in ein Subjekt, z.B. einen Patienten, eingeführt wird.According to various embodiments, a device includes a probe portion for direct insertion into a body cavity. The probing section is placed in proximity to the tissue and/or area to be examined. A probe, as used herein, includes an object that is inserted into a subject, such as a patient.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Endoskopie-Ultraschall-Hysterographie- und Cysterograph-System (EUHCS) beschrieben. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das System allgemeiner als kombiniertes Ultraschall- und Endoskopiesystem (CUES) bezeichnet werden. EUHCS und CUES sind medizinische Geräte, die es dem Arzt ermöglichen, Videobilder und Organinformationen aus dem Inneren von Gebärmutter, Blase oder anderen Organen zu erhalten. Gemäß einigen Ausführungsformen werden die Endoskopie- und Ultraschallbilder in Echtzeit gleichzeitig auf einem Monitor oder zwei separaten Monitoren angezeigt, so dass der Arzt sowohl die Oberfläche als auch das Innere des Gewebes von Organen sehen kann, und sie können elektronisch zu anderen Geräte wie Arbeitsstationen, die sich an entfernten Orten befinden können, und/oder PACS (Picture Archiving and Communication Systems) übertragen werden.According to some embodiments, an Endoscopy Ultrasound Hysterography and Cysterograph System (EUHCS) is described. According to some embodiments, the system may be referred to more generically as a combined ultrasound and endoscopy system (CUES). EUHCS and CUES are medical devices that allow doctors to obtain video images and organ information from inside the uterus, bladder or other organs. According to some embodiments, the real-time endoscopy and ultrasound images are displayed simultaneously on one monitor or two separate monitors so that the physician can see both the surface and the interior of the tissue of organs, and they can be transmitted electronically to other devices such as workstations that may be located in remote locations, and/or PACS (Picture Archiving and Communication Systems) transmitted.
Im Fall von klinischen Anwendungen in der Gynäkologie umfassen die Anwendungen für das EUHCS gemäß einigen Ausführungsformen: (1) Frühdiagnose eines Endometriumkarzinoms; (2) Bereitstellung von Informationen über das Stadium des Endometriumkarzinoms anhand der Tiefe, der Fläche und des Ausmaßes der Krebsinfiltration des Myometriums; (3) Überwachung von hysteroskopischen Eingriffen zur Verbesserung der chirurgischen Sicherheit und Genauigkeit sowie der Erfolgsrate; und (4) Erkennung, Diagnose und Bestimmung des Stadiums von Eierstock- und/oder Eileiterkrebs.In the case of clinical applications in gynecology, according to some embodiments, applications for the EUHCS include: (1) early diagnosis of endometrial cancer; (2) providing information on the stage of endometrial cancer based on the depth, area and extent of cancer infiltration of the myometrium; (3) monitoring of hysteroscopic procedures to improve surgical safety and accuracy and success rate; and (4) detection, diagnosis and staging of ovarian and/or fallopian tube cancer.
Bei der Bereitstellung von kombinierten Ultraschall- und Endoskopiebildern der Gebärmutter können die Geräte und Verfahren der vorliegenden Patentschrift die Form der Gebärmutter berücksichtigen. Der Gebärmutterhalskanal und ein Teil der Gebärmutterhöhle haben eine zylindrische Form. Die untere Fläche des oberen Gebärmutterfundus ist in Bezug auf den Gebärmutterhalskanal und die untere Gebärmutterhöhle horizontal ausgerichtet. Gemäß einigen Ausführungsformen sind das Hysteroskop und die Ultraschallsonde so konfiguriert, dass sie sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung Bilder erzeugen.In providing combined ultrasound and endoscopic images of the uterus, the devices and methods of the present specification can take the shape of the uterus into account. The cervical canal and part of the uterine cavity are cylindrical in shape. The inferior surface of the superior uterine fundus is horizontally oriented in relation to the cervical canal and inferior uterine cavity. According to some embodiments, the hysteroscope and the ultrasound probe are configured to generate images in both vertical and horizontal directions.
In ähnlicher Weise kann die Form der Blase berücksichtigt werden, wenn kombinierte Ultraschall- und Endoskopiebilder der Blase bereitgestellt werden. Die Blase ist sphärisch geformt. Gemäß einigen Ausführungsformen können ein flexibles Zystoskop und eine Ultraschallkathetersonde verwendet werden, um die gesamte Blase oder zumindest einen gewünschten Teil davon abzubilden.Similarly, the shape of the bladder can be taken into account when providing combined ultrasound and endoscopy images of the bladder. The bladder is spherical in shape. According to some embodiments, a flexible cystoscope and an ultrasound catheter probe can be used to image all or at least a desired portion of the bladder.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verarbeitungssystem 170 eine Ultraschallbildverarbeitungseinheit 180, eine Endoskopiebildverarbeitungs-/Hysteroskopeinheit 182 und eine Bildanzeige- und Managementsystem-/Grafikeinheit 184. Die handgehaltene Einheit 110 ist über Kabel 134 bzw. 136 mit der Ultraschallverarbeitungseinheit 182 und der Hysteroskopeinheit 180 verbunden. Das Verarbeitungssystem 170 kann auch einen geeigneten Personal Computer oder eine Workstation umfassen, der/die eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten 174, Ein-/Ausgabegeräte wie CD- und/oder DVD-Laufwerke, internen Speicher 142 wie RAM, PROM, EPROM und magnetische Speichermedien wie eine oder mehrere Festplatten 172 zum Speichern der medizinischen Bilder und zugehöriger Datenbanken und anderer Informationen sowie Grafikprozessoren enthält, die geeignet sind, die auf den Displays 150 und 152 angezeigten Grafiken zu betreiben. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das Tower-System 112 durch ein Netzteil für medizinische Zwecke (nicht gezeigt) mit Strom versorgt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist ein Fluidsteuerungssystem 186 über Fluidleitung(en) 132 mit dem handgehaltenen Abschnitt 110 verbunden. In einigen Fällen gibt es zwei Fluidleitungen, so dass einströmende und ausströmende Fluide gesteuert werden können.According to some embodiments, the
Gemäß einigen Ausführungsformen enthält der Ultraschallsondenkopf 252 einen Ultraschallwandler aus einem herkömmlichen piezoelektrischen Material wie PZT oder aus Halbleitermaterialien. Der Wandler kann Abmessungen von 2-4 mm Breite und 10-20 mm Länge haben. Der Wandler im Kopf 252 kann bis zu 128 Elemente (oder mehr) enthalten (siehe z.B. die Ultraschallwandleranordnung 610 in
Wieder mit Bezug auf
Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die Kamera- und Beleuchtungsmodule 270 an der distalen Spitze der Kanüle 240 ein Kameramodul, das ein Sichtfeld von ungefähr 120 Grad hat. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Kameramodul so montiert werden, dass seine Blickrichtung (DOV) in einem schrägen Winkel zur Hauptlängsachse der Kanüle 240 liegt. Gemäß einigen Ausführungsformen liegt der schräge Winkel zwischen null und 30 Grad. Eine optische Komponente, wie z.B. ein Prisma, kann ebenfalls zum Erzeugen dieses schrägen Winkels verwendet werden. Weitere Einzelheiten zu Techniken zum Ändern der Blickrichtung des Kameramoduls sind in der mitanhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 16/268,819 zu finden, die hier durch Bezugnahme einbezogen ist.According to some embodiments, the camera and
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Kanüle 240 mit einem Drehrad 290 verbunden, das sich in der Nähe des proximalen Endes des oberen Gehäuses 242 befindet. Durch Drehen des Kanülendrehrads 290, wie durch den gestrichelten Pfeil 292 angezeigt, können auch die Kanüle 240 sowie die Kamera- und Beleuchtungsmodule 270 gedreht werden, wie durch den gestrichelten Pfeil 294 angezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Kanüle 240 zum Drehen um 180 Grad (oder mehr) konfiguriert werden, so dass die Kamera- und Beleuchtungsmodule 270 einen Blickwinkel von mindestens 180 Grad in die Gebärmutter, die Blase und andere Organhöhlen bieten können.According to some embodiments, the
Gemäß einigen Ausführungsformen enthält der Griffabschnitt 130 einen Elektroniksatz 274, der Rohbilddaten filtert und zur Hysteroskop-Bildverarbeitungseinheit 180 überträgt, die Teil des Verarbeitungssystems 170 sein kann (in
Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein flexibles CUES, wie in
Es werden nun weitere Einzelheiten des Betriebs eines kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystems (CUES) beschrieben. Im Falle eines/r starren Endoskops und Ultraschallsonde, wie die hierin gezeigten und beschriebenen handgehaltenen Abschnitte 110 und 810, kann der folgende Ablauf verwendet werden: (1) Unter der Führung von Live-Videobildern vom Kameramodul 320 (in
Im Falle eines/r flexiblen Endoskops und Ultraschallsonde, wie die in
Beispiele für Verfahren, die mit den hier beschriebenen kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesystemen (CUES) durchgeführt werden können, beinhalten, ohne Beschränkung: Erkennung, Screening und/oder Diagnose von Endometriumkrebs; ultraschallgestützte chirurgische Planung; ultraschallgestützte Therapieplanung; chirurgische Überwachung; und Beurteilung der Oberflächenrauheit der Gebärmutter. Gemäß einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesysteme (CUES) zur Überwachung gynäkologischer und urologischer Operationen eingesetzt werden, wie z.B.: Gebärmutterwandresektion, Endometriumablation, Endometriumresektion, submuköse Myomresektion, intramurale Myomresektion, transmurale Myomresektion, Resektion des Gebärmutterhalses und/oder des Gebärmutterhalskanals, Prostataresektion und uterine Myomektomie. Die hier beschriebenen kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesysteme (CUES) können auch zur Durchführung von Messungen verwendet werden, wie z.B.: Dicke der Gebärmutterwand, Dicke des Endometriums, Größe der Polypen, Dicke der Prostata, Messungen innerhalb der Gebärmutter, Dicke der Harnröhre. Die hierin beschriebenen kombinierten Ultraschall- und Endoskopiesysteme (CUES) können auch zum Erzeugen dreidimensionaler Bilder von verschiedenen Organen und Körperteilen wie Eierstöcke, Eileiter, Gebärmutter, Prostata und verschiedene Tumore und/oder Polypen verwendet werden.Examples of methods that can be performed with the combined ultrasound and endoscopy systems (CUES) described herein include, without limitation: detection, screening, and/or diagnosis of endometrial cancer; ultrasound-guided surgical planning; ultrasound-assisted therapy planning; surgical surveillance; and assessment of the surface roughness of the uterus. According to some embodiments, the combined ultrasound and endoscopy systems (CUES) described herein can be used to monitor gynecological and urological surgeries such as: uterine wall resection, endometrial ablation, endometrial resection, submucosal myoma resection, intramural myoma resection, transmural myoma resection, cervical and/or cervical canal resection , prostate resection and uterine myomectomy. The combined ultrasound and endoscopy systems (CUES) described here can also be used to perform measurements such as: thickness of the uterine wall, thickness of the endometrium, size of the polyps, thickness of the prostate, measurements inside the uterus, thickness of the urethra. The combined ultrasound and endoscopy systems (CUES) described herein can also be used to generate three-dimensional images of various organs and body parts such as ovaries, fallopian tubes, uterus, prostate and various tumors and/or polyps.
Obwohl die hierin beschriebene Behandlungsplanung und Definition von Behandlungsprofilen und -volumen im Zusammenhang mit urologischer oder gynäkologischer Diagnose oder Chirurgie vorgestellt werden, können die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung jedes Körpergewebes und jedes Organs und Gefäßes des Körpers, wie z.B. Gehirn, Herz, Lunge, Darm, Augen, Haut, Niere, Leber, Bauchspeicheldrüse, Magen, Gebärmutter, Eierstöcke, Hoden, Blase, Ohr, Nase, Mund, Weichgewebe wie Knochenmark, Fettgewebe, Muskel-, Drüsen- und Schleimhautgewebe, Wirbelsäulen- und Nervengewebe, Knorpel, biologisches Hartgewebe wie Zähne, Knochen und dergleichen sowie Körperlumen und -passagen wie Nebenhöhlen, Harnleiter, Dickdarm, Speiseröhre, Lungenpassagen, Blutgefäße und Rachen, verwendet werden.Although the treatment planning and definition of treatment profiles and volumes described herein are presented in the context of urological or gynecological diagnosis or surgery, the methods and devices described herein can be used to treat any body tissue and any organ and vessel of the body, such as the brain, heart, lungs , intestines, eyes, skin, kidneys, liver, pancreas, stomach, uterus, ovaries, testicles, bladder, ear, nose, mouth, soft tissues such as bone marrow, adipose tissue, muscle, glandular and mucous membrane tissue, spinal and nervous tissue, cartilage, biological hard tissues such as teeth, bones and the like, and body lumens and passages such as sinuses, ureters, colon, esophagus, pulmonary passages, blood vessels and pharynx.
Die hierin offenbarten Ausführungsformen können auf eine oder mehrere von vielen Arten kombiniert werden, um eine verbesserte Diagnose und Therapie für einen Patienten bereitzustellen. Die offenbarten Ausführungsformen können mit früheren Verfahren und Vorrichtungen kombiniert werden, um eine verbesserte Behandlung zu ermöglichen, wie z.B. die Kombination mit bekannten Verfahren der urologischen oder gynäkologischen Diagnose, Chirurgie und Chirurgie anderer Gewebe und Organe. Es ist zu verstehen, dass beliebige ein oder mehrere der hierin beschriebenen Strukturen und Schritte mit beliebigen ein oder mehreren zusätzlichen Strukturen und Schritten der hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen kombiniert werden können, wobei die Zeichnungen und der unterstützende Text Beschreibungen gemäß Ausführungsformen liefern.The embodiments disclosed herein can be combined in one or more of many ways to provide improved diagnosis and therapy for a patient. The disclosed embodiments can be combined with previous methods and devices to enable improved treatment, such as combination with known methods of urological or gynecological diagnosis, surgery and surgery of other tissues and organs. It is to be understood that any one or more of the structures and steps described herein may be combined with any one or more additional structures and steps of the methods and apparatus described herein, with the drawings and supporting text providing descriptions according to embodiments.
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier gezeigt und beschrieben wurden, wird es für die Fachperson offensichtlich sein, dass solche Ausführungsformen nur beispielhaft dargestellt sind. Der Fachperson werden jetzt zahlreiche Variationen, Änderungen und Substitutionen einfallen, ohne von der Erfindung abzuweichen. Es ist zu verstehen, dass bei der Umsetzung der Erfindung verschiedene Alternativen zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können. Die folgenden Ansprüche sollen den Umfang der Erfindung definieren und Verfahren und Strukturen im Rahmen dieser Ansprüche und deren Äquivalente sollen dadurch abgedeckt werden.While preferred embodiments of the present invention have been shown and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that such embodiments are presented by way of example only. Numerous variations, changes, and substitutions will now occur to those skilled in the art without departing from the invention. It is to be understood that various alternatives to the embodiments of the invention described herein may be used in practicing the invention. It is intended that the following claims define the scope of the invention and that methods and structures within the scope of these claims and their equivalents be covered thereby.
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