-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Endoskope. Spezieller betrifft
sie eine Vorrichtung zum Erleichtern einer Einführung eines flexiblen Endoskops
entlang eines gewundenen Pfads, beispielsweise für eine Koloskopieuntersuchung
und -behandlung.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Ein
Endoskop ist ein medizinisches Instrument zum Visualisieren des
Inneren eines Patientenkörpers.
Endoskope können
für verschiedene
unterschiedliche diagnostische und interventionelle Prozeduren,
enthaltend die Koloskopie, Bronchoskopie, Thoracoskopie, Laparoscopie
und Videoendoskopie.
-
Die
Koloskopie ist eine medizinische Prozedur, bei der ein flexibles
Endoskop oder ein Kolonoskop in das Kolon eines Patienten zur diagnostischen Untersuchung
und/oder chirurgischen Behandlung des Kolons eingeführt wird.
Ein standardmäßiges Koloskop
ist typischerweise 135–185
cm lang und 12–19
mm dick, und enthält
eine faseroptisches Bildgebungsbündel
oder eine Miniaturkamera, die an der Spitze des Instruments lokalisiert
ist, Beleuchtungsfasern, ein oder zwei Instrumentenkanäle, die
auch verwendet werden können
zur Insufflation oder Spülung,
Luft- und Wasserkanäle,
und Vakuumkanäle. Das
Koloskop wird über
den Anus des Patienten eingeführt
und durch den Kolon vorangeschoben, was eine direkte visuelle Untersuchung
des Kolons, der Bauhin-Klappe und der Bereiche des Endileums erlaubt.
-
Das
Einführen
des Koloskops ist auf Grund der Tatsache kompliziert, dass das Kolon
einen gewundenen und verwickelten Pfad darstellt. Oft ist eine beträchtliche
Manipulation des Koloskops erforderlich, um das Koloskop durch das
Kolon voranzubringen, was die Prozedur schwieriger und zeitaufwendiger
macht und eine Gefahr für
Kompilationen mit sich bringt, wie beispielsweise Darmdurchbohrung.
Steuerbare Koloskope sind entwickelt worden, um die Auswahl des
korrekten Pfads durch Biegungen des Kolons hindurch zu erleichtern.
Wenn das Koloskop jedoch weiter und weiter in das Kolon eingeführt wird,
wird es schwieriger das Koloskop entlang des ausgewählten Pfades
voranzubringen. Bei jeder Wendung muss die Wand des Kolons die Biegung
in dem Koloskop halten. Das Koloskop reibt gegen die Muskeloberfläche des
Kolons entlang der Außenseite
jeder Krümmung.
Reibung und Schlupf in dem Ko loskop bauen sich bei jeder Windung
auf, wodurch es schwerer und schwerer wird das Koloskop voranzubringen,
zurückzuziehen
oder zu winden. Darüber
hinaus vergrößert sich
die Kraft gegen die Wand mit zunehmender Reibung. In Fällen einer
extremen Verwindung kann es unmöglich
werden das Koloskop entlang dem gesamten Weg durch das Kolon voranzubringen.
-
Lenkbare
Endoskope, Katheter und Einführungsvorrichtungen
zur medizinischen Untersuchung und Behandlung von internen Körperstrukturen
sind in den folgenden
US Patenten
beschrieben: 4,543,090 ;
4,753,223 ;
5,337,732 ;
5,337,733 ;
5,383,852 ;
5,487,757 ;
5,624,381 ;
5,662,587 ; und
5,759,151 .
-
Die
US-A 5 759 151 offenbart
eine lenkbare Vorrichtung, beispielsweise ein Endoskop, das einen Fortsatz,
eine flexible Ummantelung und einen flexiblen Instrumentenkanal
enthält.
Der Dorn enthält
eine Mehrzahl von im Allgemeinen zylindrischen Segmenten, die auf
ein flexibles Kabel geschnürt
sind. Wenn das Kabel entspannt ist, sind die Segmente frei, um sich
derart zu bewegen, dass der Fortsatz flexibel ist. Wenn das Kabel
gespannt ist, werden diese Segmente zusammengezogen, wodurch der
Dorn steif wird. Der Dorn erstreckt sich durch und im Allgemeinen
koaxial mit der flexiblen Ummantelung. Die Ummantelung und der Fortsatz
sind gleitend bewegbar bezüglich
zueinander. Die Ummantelung wird in dem flexiblen Instrumentenkanal
aufgenommen und gesichert.
-
-
Die
US-A-4 930 494 offenbart
ein Endoskop mit einem auswählbaren
lenkbaren Distalbereich, der eine Mehrzahl von Segmenten aufweist,
die jeweils ein Paar von Formspeicherlegierungsspulen enthalten.
Wenn die Spulen ihre memorisierte Form wieder einnehmen ist das
distale Ende des Endoskopeinführungsabschnitts
gekrümmt.
Die Spulen werden in ihre memorisierte Form gebracht, wenn sie mittels
einer Stromlieferschaltung leitend erwärmt werden.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen zum Einführen in
einen Körperhohlraum,
enthaltend: einen länglichen
Körper
mit einem selektiv lenkbaren distalen Teil, der ausgebildet ist
längs eines
willkürlichen
Pfades eine ausgewählte
Form anzunehmen, einen steuerbaren proximalen Teil, der proximal
zu dem genannten lenkbaren distalen Teil angeordnet und so ausgebildet
ist, dass er die ausgewählte
Form längs
des genannten steuerbaren proximalen Teils fortpflanzt, und einen flexiblen
Teil, der sich proximal zu dem genannten steuerbaren proximalen
Teil befindet, wobei der genannte selektiv lenkbare distale Teil über eine,
extern zum Körperhohlraum
angeordnete Steuerung konfigurierbar bzw. steuerbar ist, der steuerbare
Teil eine Vielzahl von gelenkig verbundenen Segmenten aufweist,
von denen jedes einen Aktuator zum Fortpflanzen der ausgewählten Form
längs des
genannten steuerbaren Teils enthält,
der Aktuator einen Motortyp enthält,
der ausgewählt
ist aus der Gruppe von pneumatischen, hydraulischen, elektromechanischen
Motoren und Antriebswellen und der genannte Aktuator einen Druck-Zug-Draht
bzw. ein Spannglied enthält;
eine längliche
Führung,
die so ausgebildet ist, dass sie mit der ausgewählten Form übereinstimmt und diese selektiv
aufrecht erhält,
welche durch den genannten lenkbaren distalen Teil eingenommen wird;
und eine über
wenigstens einen Hauptteil der Länge
der länglichen
Führung
angeordnete schlauchförmige
Hülle;
wobei die längliche
Führung
und die schlauchförmige
Hülle zwanglos
gegenüber
dem länglichen
Körper
verschiebbar sind; und wobei der genannten flexible proximale Teil
des genannten länglichen
Körpers
so ausgebildet ist, dass er sich, wenn er distal vorgeschoben wird,
einer ausgewählten
Form anpasst, die durch die genannte Führung aufrecht erhalten wird.
-
Im
Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben und verdeutlicht. Die offenbarten Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung können
verwendet werden für
die Untersuchung eines Kolons eines Patienten, für andere interne Körperhohlräume, und
für irgendwelche
anderen Räume
innerhalb des Körpers,
mit minimalem Anstoßen
gegen Körperhohlräume oder
Wände der
Organe. Die offenbarte Vorrichtung kann auch verwendet werden für verschiedene
chirurgische Behandlungen von solchen Regionen, beispielsweise Insufflation,
Arzneimittellieferung, Biopsien, etc. Ein lenkbares Endoskop mit
einem länglichen
Körper
mit einem manuell oder selektiv lenkbaren distalen Teil, ein automatische
gesteuertes Teil, eine flexibles und passiv manipuliertes proximales
Teil, und ein extern gesteuerter und manipulierbarer Verfolgungsstab
oder Führung werden
im Folgenden beschrieben. Der Verfolgungsstab oder die Führung können gleitend
innerhalb eines Führungskanals
oder Lumens innerhalb des Endoskops positioniert sein, oder extern
positionierbar derart, dass die Führung und das Endoskop relativ zueinander
entlang einer Schiene oder eines Kanals, der entlang einer äußeren Oberfläche des
Endoskops lokalisiert ist, gleiten können.
-
Im
Betrieb kann der lenkbare distale Teil des Endoskops zuerst in das
Rektum des Patienten über den
Anus vorgeschoben werden. Das Endoskop kann einfach vorgeschoben
werden, entweder manuell oder automatisch durch einen Motor, bis
die erste Verkrümmung
erreicht wird. An diesem Punkt kann der steuerbare distale Teil
aktiv durch den Arzt oder Chirurgen gesteuert werden, um eine optimale
Krümmung
oder Form für
eine Voranschiebung des Endoskops zu erreichen. Die optimale Krümmung oder Form
wird als der Pfad angesehen, der das geringste Ausmaß an Kontakt
oder Interferenz mit den Wänden des
Kolons darstellt. Sobald die gewünschte
Krümmung
bestimmt worden ist, kann das Endoskop weiter in das Kolon vorangeschoben
werden, so dass die automatisch gesteuerten Segmente des steuerbaren Teils
dem distalen Teil folgen, während
die optimale Krümmung
oder Form proximal nach unten der verbleibenden Segmente des steuerbaren
Teils übertragen
wird. Der Betrieb der steuerbaren Segmente wird im Folgenden genauer
beschrieben.
-
In
einer Variation ist die Führung
kürzer
als die Gesamtlänge
des Endoskops, beispielsweise ungefähr gleich der Länge des
steuerbaren Teils, und diese verkürzte Führung kann durch das proximale Ende
des Endoskops vorgeladen werden oder durch den Griff des Endoskops
vorgeladen werden. Sobald die Führung
eingeführt
ist, kann sie distal durch das Endoskop zur distalen Spitze des
Endoskops vorgeschoben werden. Wenn der Benutzer das Endoskop distal
vorschiebt pflanzen sich die automatisch gesteuerten Segmente des
proximalen steuerbaren Teils entlang der ausgewählten Krümmungen nach unten fort, und
die Führung,
in ihrem flexiblen Zustand, passt sich passiv der Form des gewünschten Pfadwegs
an. Sobald das Endoskop zu einer gewünschten Position vorangeschoben
ist, beispielweise zu einer Tiefe, die kleiner als die Länge des
steuerbaren Teils des Endoskops ist, kann der Benutzer die Führung versteifen
und sie an dieser Tiefe (oder Axialposition) halten. Das Endoskop
kann dann weiter relativ zu der versteiften Führung vorangeschoben werden, über die
versteifte Führung
und entlang des ausgewählten
Pfadwegs gleiten. Folglich muss der Chirurg oder Mediziner nur die
Führung
an der Position verriegeln. Wenn die steuerbare Region des Endoskops
und die Führung
jeweils mindestens halb so lang wie das Endoskop sind, kann das
gesamte Endoskop in dieser Art und Weise an den ausgewählten Pfadweg
angepasst werden. Es ist auch möglich die
Führung
durch Entspannen und/oder Entriegeln von ihrer versteiften Axialposition
neu zu positionieren und dann die Führung in ihre neue Position
zu bewegen.
-
In
einer alternative Variation, sobald der lenkbare distale Teil für eine Vorabschiebung
gesteuert oder positioniert ist, kann die Führung distal in ihrem flexiblen
Zustand entlang oder innerhalb des Endoskops vorangeschoben werden,
bis sie eine distale Position erreicht, also vorzugsweise einen
Punkt distal von dem flexiblen proximalen Teil. Die Führung kann
nahe oder zu dem Ende des distalen Teils vorangeschoben werden.
Sobald die Führung
vorangeschoben worden ist, kann sie direkt die Krümmung oder
Form, die durch den steuerbaren distalen Teil definiert wird, annehmen
und angepasst werden.
-
Vorzugsweise
wird die Führung
zu dem distalen Ende des lenkbaren distalen Teils vorangeschoben
oder, wenn der steuerbare Teil in der Vorrichtung ist, kann die
Führung
zu dem distalen Ende des steuerbaren Teils vorangeschoben werden,
oder zu einem Punkt zwischen den zwei Teilen. Die Führung kann
zu irgendeiner distalen Position vorangeschoben werden, solang ein
Teil der Führung
die optimale Krümmung
oder Form annimmt und zu dieser konform ist. Vor einem Voranschieben
des Endoskops über
die Führung
kann die Führung
in ihrem flexiblen Zustand gelassen werden oder sie kann optional
versteift werden, wie im Folgenden weiter diskutiert. Wenn sie in
ihrem flexiblen Zustand gelassen wird, kann die Führung möglicherweise
eine gewünschte
Säulenstärke für das Endoskop
liefern, wenn es durch das Kolon über die Führung vorangeschoben wird.
Vorzugsweise wird jedoch die Führung versteift,
sobald sie die Krümmung
annimmt und konform zu dieser ist. Dies erlaubt es dem flexiblen
proximalen Teil, also dem passiven Teil, flexibel und leicht in
der Struktur zu verbleiben. Wenn die Position der Führung vorzugsweise
versteift und aufrecht erhalten bleibt, kann das Endoskop dann über die
Führung
vorangeschoben werden in einer Einschienen oder "Huckepack" Art und Weise, so dass der flexible proximale
Teil der Krümmung
folgt, die durch die Führung
gehalten wird, bis das Endoskop den nächsten Krümmungspunkt erreicht.
-
In
einigen Variationen kann der Prozess des abwechselnden Voranschiebens
der Führung
und des Endoskops wiederholt werden, um das gesamte Endoskop durch
das Kolon voranzuschieben, während
die Führung
anwechselnd versteift und entspannt wird, während sie distal vorangeschoben wird.
Während
das Endoskop durch das Kolon vorangeschoben wird, kann der Arzt oder
Chirurg das Voranschieben stoppen, um verschiedene Bereiche entlang
der Kolonwand zu untersuchen, indem beispielweise ein Bildgebungsbündel, das
an dem distalen Ende des Endoskops angebracht ist, verwendet wird. Während derartiger
Untersuchungen kann die Führung
vorübergehend
aus dem Endoskop zurückgezogen
werden, um die Einführung
anderer Werkzeuge über
den Führungskanal
zu erlauben, wenn kein separater Kanal vorliegt, der innerhalb des
Endoskops für
die Führung
definiert ist. Die Führung
kann auch durch das Instrument zurückgezogen werden zu irgendeinem
Ort innerhalb des Körpers
des Endoskops. Mit anderen Worten, die Führung kann teilweise zurückgezogen
werden oder vollständig
aus dem Endoskop zu irgendeinem Zeitpunkt entfernt werden, falls
dies erwünscht
ist, da es keine Zwänge
gibt, die den Weg der Führung
durch den Körper
des Endoskops begrenzen. Nachdem eine Prozedur für die Kolonwand beendet ist,
kann das Werkzeug aus dem Führungskanal
zurückgezogen
werden, und die Führung
kann in das Endoskop neu eingeführt
werden, so dass das Endoskop optional erneut in das Kolon vorangeschoben
werden kann.
-
Eine
weitere Variation für
das Voranschieben des Endoskops kann die Verwendung von mehreren Führungen
sein, die abwechselnd versteift werden, während sie distal entlang eines
Pfads vorangeschoben werden. Obwohl mehrere Führungen verwendet werden könne, werden
vorzugsweise zwei Führungen
verwendet. Wenn die Endoskopievorrichtung eine Krümmung erreicht,
kann eine erste Führung
in einem entspannten und flexiblen Zustand in Richtung lenkbares
Distalende der Vorrichtung vorangeschoben werden. Während des
Voranschiebens passt sich die erste Führung vorzugsweise an die Form
an, die definiert wird durch das distale Ende, und die erste Führung kann
anschließend
versteift werden, um diese Form aufrecht zu erhalten. Die Vorrichtung kann
dann weiter distal entlang des Pfadwegs vorangeschoben werden, während sie über die
versteifte erste Führung
verläuft.
-
Nachdem
die Vorrichtung an ihre neue Position vorangeschoben ist, kann eine
zweite Führung ebenfalls
distal in ihrem entspannten Zustand über die Vorrichtung bis zu
dem distalen Ende vorangeschoben werden, während die erste Führung in
ihrem versteiften Zustand gehalten wird. Die zweite Führung kann
dann an die neue Form angepasst werden, die durch das distale Ende
der Vorrichtung definiert wird, und wird versteift, um ihre neue
Form zu halten. An diesem Punkt wird die erste Führung ebenfalls vorzugsweise
in ihrem versteiften Zustand gehalten, bis das distale Ende der
Vorrichtung weiter distal vorangeschoben worden ist. Die erste Führung kann dann
entspannt und vorangeschoben werden, während die Steifheit der zweiten Führung die
Festigkeit (Stärke)
für das
Voranschieben der Führung
bereitstellt. Diese Prozedur kann zum Aushandeln des Pfadwegs bei
Bedarf wiederholt werden.
-
Um
das Endoskop aus dem Inneren des Kolons zurückzuziehen, kann die obige
Prozedur derart umgekehrt werden, dass das Zurückziehen minimal die Wände des
Kolons kontaktiert. Alternativ kann die Führung einfach aus dem Endoskop
entfernt werden, während
das Endoskop in dem Kolon bleibt. Alternativ kann die Führung in
dem Endoskop in dem entspannten Modus verbleiben. Das Endoskop kann dann
einfach zurückgezogen
werden, indem der proximale Teil gezogen wird, um die Vorrichtung
zu entfernen. Dieses Verfahren kann das Endoskop an den Wänden des
Kolons reiben oder kontaktieren, aber jeglicher Zusammenprall ist
minimal.
-
Der
selektiv lenkbare distale Teil kann selektiv gelenkt oder gekrümmt werden,
um fast 180° gebogen
in irgendeine Richtung. Ein faseroptisches Bildgebungsbündel und
eine oder mehrere Beleuchtungsfasern können sich durch den Körper erstrecken
von dem proximalen Teil zu dem distalen Teil. Die Beleuchtungsfasern
sind vorzugsweise in Verbindung mit einer Lichtquelle, also herkömmliche
Lichtquellen, die an einem externen Ort positioniert sein können, oder
andere Lichtquelle wie LEDs. Alternativ kann das Endoskop als Videoendoskop
mit einer miniaturisierten Videokamera, wie beispielweise eine CCD
Kamera konfiguriert sein, die an dem distalen Teil des Endoskopiekörpers positioniert
ist. Die Videokamera kann in Kombination mit den Beleuchtungsfasern
verwendet werden. Optional kann der Körper des Endoskops auch ein
oder zwei Zugriffslumen aufweisen, die optional verwendet werden
können
für eine
Insufflation oder Spülung,
Luft- und Wasserkanäle,
und Vakuumkanäle,
etc. Im Allgemeinen ist der Körper
des Endoskops hoch flexibel, so dass er in der Lage ist um Krümmungen
mit kleinem Durchmesser gebogen zu werden, ohne dass eine Stauchung oder
eine Knickung auftritt, während
die verschiedenen Kanäle
in Takt bleiben. Das Endoskop kann in vielen anderen Größen und
Konfigurationen für
andere medizinische und industrielle Anwendungen ausgebildet werden.
-
In
einigen Variationen kann das Endoskop optional eine Saugvorrichtung
enthalten, die Luft oder andere Gase absaugen kann, beispielsweise Gase,
die verwendet werden zur Insufflation des Inneren eines Kolons.
In dem Beispiel der Insufflation eines Kolons kann das insufflierte
Gas innerhalb Regionen des Kolons auf Grund der Sackbildung und Bewegung
der Kolonwände
eingeschlossen werden. Um das Entfernen dieser Gase zu erleichtern,
kann die Saugvorrich tung verwendet werden, um diese eingeschlossenen
Gase abzusaugen, wenn das Endoskop durch das Kolon vorangeschoben
oder zurückgezogen
wird.
-
Die
Saugvorrichtung kann eine Saugröhre enthalten,
die innerhalb des Endoskops positioniert und mit einem Sauganschluss
verbunden ist, der definiert wird entlang der Endoskopaußenfläche an einem
Ort proximal von der distalen Spitze. Der Sauganschluss kann eine
Saugung mit einem Abstand von der Spitze des Endoskops anlegen,
so dass die Saugung nicht die Insufflation oder andere Aktivitäten am distalen
Ende des Endoskops stört.
In einer Variation ist der Sauganschluss in der Distalhälfte des Endoskops
lokalisiert, ungefähr
ein Viertel der Länge des
einführbaren
Teils des Endoskops nach unten liegend, beispielsweise 40 bis 50
cm von der lenkbaren Spitze. Einige Variationen können ein
kontinuierliches Saugen anwenden, während andere es dem Benutzer
erlauben selektiv die Anwendung des Saugens zu steuern.
-
Der
steuerbare Teil besteht aus mindestens einem Segment und vorzugsweise
verschiedenen Segmenten, die über
einen Computer und/oder eine Steuerung, die mit einem Abstand von
dem Endoskop angeordnet sind, steuerbar sind. In einer Variation
enthält
das Endoskop ungefähr
auf halber Länge steuerbare
Segmente. Jedes der Segmente hat vorzugsweise einen Aktuator, der
mechanisch mit benachbarten Segmenten verbunden ist, um die gesteuerte
Bewegung der Segmente im Raum zu erlauben. Die Aktuatoren, die die
Segmente antreiben, enthalten eine Vielzahl von unterschiedlichen
Typen von Mechanismen, beispielsweise pneumatische, vakuumbetriebene,
hydraulische, elektromechanische Motoren, Antriebwellen, etc. Wenn
ein Mechanismus, wie beispielsweise eine flexible Antriebswelle
verwendet werden würde,
würde die
Energie zum Antreiben der Segmente vorzugsweise durch einen Generator
geliefert, der in einem Abstand von den Segmenten lokalisiert ist,
also außerhalb
eines Patienten, während
der Verwendung, und in elektrischer und mechanischer Kommunikation
mit der Antriebswelle. Die Segmente werden angetrieben durch Druck-Zug-Kabel
oder Spannkabel, beispielsweise Bautenzüge, die die Segmente biegen
durch Verteilen einer Kraft über
einem Segment, wie beschrieben in „Tendon-Driven Endoscope and
Methods of Insertion",
eingereicht am 27. August 2002 (anwaltliches Aktenzeichen 514812000125).
-
Ein
proximaler Teil enthält
den Rest des Endoskops und vorzugsweise eine Mehrheit der Gesamtlänge der
Vorrichtung. Der proximale Teil ist vorzugsweise ein flexibles Schlauchelement,
das sich an eine unbegrenzte Vielzahl von Formen anpassen kann.
Es kann auch ummantelt werden durch eine Polymerabdeckung, die sich
optional über
den steuerbaren Teil und den lenkbaren distalen Teil erstreckt, um
einen sanften Übergang
zwischen den steuerbaren Segmenten und dem flexiblen Schlauch des
proximalen Teils zu schaffen. Der steuerbare Teil kann optional
von dem Endoskop weggelassen werden. Eine detailliertere Beschreibung
bezüglich
der Konstruktion und der Operation der Segmente kann gefunden werden
in der US Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/969,927 mit dem
Titel „Steerable Segmented
Endoscope and Method of Insertion", eingereicht am 2. Oktober 2001.
-
Ein
proximaler Griff kann an dem proximalen Ende des proximalen Teils
angebracht sein und kann Bildgebungsvorrichtungen enthalten, die
mit dem faseroptischen Bildgebungsbündel verbunden sind für eine direkte
Betrachtung und/oder für
eine Verbindung mit einer Videokamera oder einer Aufnahmevorrichtung.
Der Griff kann mit anderen Vorrichtungen verbunden sein, beispielsweise
Beleuchtungsquellen und einer oder verschiedenen Arretierungspassungen
zur Verbindung mit verschiedenen Instrumentenkanälen. Der Griff kann auch verbunden
sein mit einem Lenk-Steuerungsmechanismus zum Steuern des lenkbaren
Distalteils. Der Griff kann optional den Lenk-Steuerungsmechanismus
aufweisen, der direkt in den Griff integriert ist, beispielsweise
in der Form eines Joysticks, einer herkömmlichen Disk-Steuerung unter
Verwendung von Wählscheiben
oder Rädern,
etc. Eine Axialbewegungstransducer kann auch vorgesehen werden zum
Messen der Axialbewegung, also der Tiefenänderung des Endoskopkörpers, wenn
er vorgeschoben und zurückgezogen
wird. Der Axialbewegungstransducer kann in vielen möglichen
Konfigurationen ausgebildet werden. Wenn der Körper des Endoskops durch den
Transducer gleitet, kann er ein Signal erzeugen, das für die Axialposition
des Endoskopkörpers
bezüglich
des fixierten Referenzpunkts kennzeichnend ist. Der Transducer kann
verschiedene Verfahren verwenden zum Messen der Axialposition des
Endoskopkörpers.
-
Die
Führung
wird im Allgemeinen verwendet, um eine gewünschte Krümmung zu erzielen, die anfänglich definiert
wird durch den lenkbaren Teil und/oder durch den optional steuerbaren
Teil zum dem passiven proximalen Teil, wenn das Endoskop vorangeschoben
wird. Wenn sie in dem lenkbaren Teil vorangeschoben oder gehalten
wird, wird die Führung
vorzugsweise zu oder nahe zu der distalen Spitze des Teils vorangeschoben.
Es wird auch verwendet, um dem proximalen Teil eine gewisse Säulenstärke zu geben,
um dessen Form zu halten und jegliches Einknicken zu verhindern,
wenn es axial geladen wird. Vorzugsweise ist die Führung gleitend
innerhalb der Länge
des Endoskopkörpers
angeordnet und kann durch den passiven proximalen Teil durch den
steuerbaren Teil und durch den lenkbaren Distalteil vollständig frei
gleiten. Das Ausmaß,
um das die Führung
durch den Endoskopkörper
queren kann, kann variiert und gemäß der Anwendung eingestellt
werden, wie oben beschrieben. Darüber hinaus kann das proximale
Ende der Führung
durch einen separaten Kanal gelenkt werden, zu einer Führungssteuerung,
die verwendet werden kann, um die Voranschiebung und/oder die Zurückziehung
der Führung
zu steuern, und die auch verwendet werden kann, um selektiv die
Steifheit der Führung
zu steuern, wenn sie durch den Arzt gesteuert wird.
-
Die
Struktur der Führung
kann variiert werden gemäß der gewünschten
Anwendung. Die folgenden Beschreibungen der Führung sind repräsentativ
für mögliche Variationen
und es ist nicht beabsichtigt, dass diese in ihrer Struktur begrenzt
sind. Beispielsweise kann die Führung
zwei koaxiale positionierte Röhren,
die durch einen Spalt getrennt sind, enthalten. Sobald die Führung platziert
worden ist und die gewünschte
Form oder Krümmung
angenommen hat, kann eine Vakuumkraft angewendet werden, um die
Luft in dem Spalt herauszusaugen, wodurch eine radiale Verformung
von einer oder von beiden Röhren
derart erfolgt, dass sie mit dem anderen in Kontakt kommt und ihre
relativen Positionen verriegelt werden.
-
Eine
andere Variation der Führung
ist eine, die versteifbar ist durch ein Spannungselement. Eine derartige
Führung
kann eine Serie von individuellen Segmenten enthalten, die drehbar
miteinander in Serie verzahnt sind. Jedes Segment kann ferner einen gemeinsamen
Kanal definieren, über
den ein Spannungselement positioniert werden kann, während es zwischen
einem proximalen und einem distalen Segment gehalten wird. Während der
Verwendung kann das Spannungselement genug nachlassen oder entspannen
derart, dass die Führung
flexibel genug wird, um eine Form oder Krümmung, die durch das Endoskop
definiert wird, anzunehmen. Wenn die Führung wunschgemäß positioniert
ist und eine gewünschte
Form angenommen hat, kann das Spannungselement angespannt werden,
wodurch jedes Segment eng gegen ein anderes gezogen wird, um die
gewünschte
Form zu halten.
-
Eine
andere Variation kann eine Führung verwenden,
die Verbindungen vom Kugelpfannentyp enthält, die an ihren Schnittstellen
abgedichtet sind. Ein derartiges Design kann eine Vakuumpumpe verwenden,
um selektiv die individuellen Segmente gegen ein anderes anzuziehen
und zu entspannen. Andere Variationen können abwechselnd geschröpfte Segmente
und Ballsegmente enthalten, eine Serie von kolinearen Halbkugelhüllensegmenten,
sowie andere Designs, die in Serie miteinander zusammenpassen. Eine
derartige Führung
kann festgezogen und entspannt werden, entweder durch Spannungselemente
oder Vakuumkräfte.
-
Eine
weitere Variation für
die Führung
ist ein koaxial ausgerichtetes Versteifungselement. Diese Anordnung
kann eine erste Subanordnung aufweisen, die eine Anzahl von kolinearen
verschalteten Segmenten aufweist, die gehalten werden können durch
ein Spannungselement das durch jedes Segment verläuft. Die
erste Subanordnung kann versteift werden von einem flexiblen oder
schlaffen Zustand durch Ziehen an diesem Spannungselement. Eine zweite
Subanordnung kann eine Anzahl von röhrenförmigen Segmenten enthalten,
die auch kolinear gehalten werden relativ zueinander mit einer oder
mit mehreren Spannungselementen, die durch jedes röhrenförmige Segment
verlaufen. Die zweite Subanordnung definiert vorzugsweise einen
zentralen Bereich, indem die erste verschachtelte Subanordnung koaxial
innerhalb der zweiten Subanordnung angeordnet sein kann. Die erste
Subanordnung ist vorzugsweise gleitend angeordnet relativ zu der
zweiten Subanordnung, wodurch jede Subanordnung abwechselnd in einem
flexiblen Zustand vorgeschoben werden kann und abwechselnd versteift
werden kann, um der anderen Subanordnung zu erlauben vorgeschoben
zu werden. Dieses Design präsentiert einen
kleinen Querschnitt relativ zu dem Endoskop oder der Vorrichtung,
durch die sie vorgeschoben werden kann.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine Darstellung eines herkömmlichen
Endoskops in Verwendung.
-
2A zeigt
eine Variation einer Endoskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
2B und 2C zeigen
Seitenquerschnittsansichten einer anderen Variation der vorliegenden
Erfindung.
-
3A zeigt
eine Seitenansicht einer Endoskopvorrichtungsvariation mit äußeren Schichten,
die entfernt sind, um die Führungsvorrichtung,
die darin angeordnet ist, freizulegen.
-
3B und 3C zeigen
Querschnittsansichten verschiedener Beispiele zum Aufhalten des Führungslumens
des Endoskops.
-
4A bis 4C zeigen
Querschnittsansichten verschiedener Beispiele der Führungsvorrichtung,
die verwendet werden kann, um ein Endoskop zu führen.
-
5A und 5B zeigen
eine Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer Führungsvorrichtung,
mit einer vakuumbetätigten
Versteifungsvariation.
-
6A und 6B zeigen
eine Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer Führungsvorrichtung
mit einem Spannungs- oder vorgespannten Element zur Versteifung
der Führung.
-
7A und 7B zeigen
eine Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer Führungsvorrichtung
mit einer segmentierten vakuumbetätigten Versteifungsvariation.
-
8A und 8B zeigen
die Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer Führungsvorrichtung
mit untereinander verbundenen Segmenten zur Versteifung der Führung.
-
9A bis 9C zeigen
End-, Seiten- bzw. Querschnittsansichten einer anderen Variation der
Führungsvorrichtung.
-
10 zeigt
eine Querschnittsseitenansicht einer anderen Variation der Führungsvorrichtung
mit abwechselnden Wulst- und Hülsensegmenten.
-
11A zeigt eine Seitenansicht einer verschachtelten
Führungsvorrichtung,
die Teil einer koaxialen Versteifungsanordnung ist.
-
11B zeigt eine Seitenansicht einer röhrenförmigen Führungsvorrichtung,
die ebenfalls Teil der koaxialen Versteifungsanordnung ist.
-
11C zeigt die Kombination der Führungen
gemäß den 11A und 11B.
-
12A und 12B zeigen
ein repräsentatives
Beispiel des Voranschiebens des Endoskops entlang eines gewundenen
Pfadwegs unter Verwendung eines einzelnen Versteifungsschritts.
-
13A bis 13H zeigen
ein repräsentatives Beispiel
des Voranschiebens eines Endoskops durch das Kolon eines Patienten
unter Verwendung eines Führungsvorrichtung,
um das Voranschieben des Endoskops zu unterstützen.
-
14A und 14B zeigen
eine Variation des Zurückziehens
des Endoskops mit oder ohne Führungsvorrichtung
für die
selektive Behandlung von Orten entlang des Kolons des Patienten.
-
15A bis 15C zeigen
ein repräsentatives Beispiel
des Voranschiebens eines Endoskops durch einen gewundenen Pfad unter
Verwendung der koaxialen Führungsvorrichtung,
wie in den 11A bis 11C gezeigt.
-
16A bis 16E zeigen
eine andere Variation des Voranschiebens eines Endoskops durch einen
gewundenen Pfad unter Verwendung von mehreren Führungsvorrichtungen.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
1 zeigt
ein Koloskop 10 gemäß dem Stand
der Technik, das für
eine Koloskopuntersuchung des Kolons C eines Patienten verwendet
wird. Das Koloskop 10 hat einen proximalen Griff 16 und einen
länglichen
Körper 12 mit
einem lenkbaren distalen Teil 14. Der Körper 12 des Koloskops 10 wird eingefettet
und über
den Anus A des Patienten in das Kolon C eingeführt. Unter Verwendung des lenkbaren
distalen Teils 14 zur Führung
ist der Körper 12 des
Koloskops 10 durch verschiedene Windungen in dem Kolon
C des Patienten manövriert
worden zu dem aufsteigenden Kolon G. Typischerweise erfordert dies
ein erheblichen Aufwand an Manipulation durch Drücken, Ziehen und Drehen des
Koloskops 10 von dem proximalen Ende aus, um es durch die Windungen
des Kolons C voranzuschieben. Nachdem der lenkbare distale Teil 14 passiert
ist, hält
die Wand des Kolons C die Krümmung
in dem flexiblen Körper 12 des
Koloskops 10, wenn es eingeführt wird. Entlang des Körpers 12 des
Koloskops 10 entsteht Reibung, wenn es eingeführt wird,
insbesondere an jeder Windung in dem Kolon C. Auf Grund der Reibung,
wenn der Benutzer versucht das Koloskop 10 voranzuschieben,
neigt der Körper 12' dazu, sich bei
jeder Krümmung
nach außen
zu bewegen, gegen die Wand des Kolons C drückend, was das Problem durch
Zunahme der Reibung erschwert, und was es schwierig macht das Koloskop 10 voranzuschieben. Andererseits,
wenn Koloskop 10 zurückgezogen wird,
neigt der Körper 12'' dazu sich an jeder Kurve nach
innen zu bewegen unter dem Schlupf, der entsteht, wenn das Koloskop 10 vorangeschoben
wird. Wenn das Kolon C des Patienten extrem verwunden ist, wird
das distale Ende des Körpers 12 für Manipulationen
des Benutzers nicht mehr ansprechbar, und eventuell kann es unmöglich sein
das Koloskop 10 weiter voranzuschieben. Zusätzlich zu
der Schwierigkeit, die dem Benutzer präsentiert wird, erhöht die Verwundenheit
des Kolons des Patienten auch das Risiko für Komplikationen, beispielsweise
für einen Darmdurchbohrung.
-
2A zeigt
eine Variation des lenkbaren Endoskops 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Endoskop 20 hat einen länglichen Körper 21 mit einem
manuell oder selektiv lenkbaren distalen Teil 24, einen
automatisch gesteuerten Teil 28, einen flexiblen und passiv
manipulierten proximalen Teil 22 und einen extern gesteuerten
und manipulierbaren Verfolgungsstab oder Führung 36, die gleitend
innerhalb des Endoskops 20 positioniert werden kann.
-
Der
selektiv lenkbare distale Teil 24 kann selektiv um bis
zu 180° Biegung
in jede Richtung 26 gelenkt oder gebogen werden, wie in
der Figur gezeigt. Ein faseroptisches Bildgebungsbündel 40 und
ein oder mehrere Beleuchtungsfasern 42 können sich durch
den Körper 21 erstrecken
von dem proximalen Teil 22 zu dem distalen Teil 24.
Alternativ kann das Endoskops 20 konfiguriert sein als
ein Videoendoskop mit einer miniaturisierten Videokamera, wie beispielsweise
eine CCD Kamera, die an dem distalen Teil 24 des Endoskopkörpers 21 positioniert
ist. Die Bilder von der Videokamera können an einen Videomonitor über ein Übertragungskabel
oder durch drahtlose Übertragung
gesendet werden, wobei die Bilder in Echtzeit betrachtet oder durch
eine Aufnahmevorrichtung auf einem analogen Aufzeichnungsmedium
gespeichert werden, beispielsweise Magnetband, oder auf einem digitalen
Aufzeichnungsmedium, beispielsweise Kompaktdisk, digitales Band,
etc. Optional kann der Körper 21 des
Endoskops 20 ein oder zwei Zugriffslumen 38 enthalten,
die optional verwendet werden können
zum Beleuchten von Fasern zur Bereitstellung eines Lichtquelle,
eines Insufflations- oder Spülungskanals,
Luft- und Wasserkanals,
und Vakuumkanals. Im Allgemeinen ist der Körper 21 des Endoskops 20 sehr
flexible, so dass er um Krümmungen
mit kleinem Durchmesser gebogen werden kann, ohne zu Knicken oder
zu Kräuseln, während die
verschiedenen Kanäle
in Takt bleiben. Bei einer Konfiguration für die Verwendung als Koloskop
kann der Körper 21 des
Endoskops 20 typischerweise 135 bis 185 cm lang und einen
Durchmesser von ungefähr
13–21
mm aufweisen. Das Endoskop 20 kann in einer Vielzahl von
anderen Größen und Konfigurationen
für andere
medizinische und industrielle Anwendungen ausgebildet werden.
-
Der
steuerbare Teil 28 ist gebildet aus einer Mehrzahl von
Segmenten 30, die über
einen Computer und/oder eine Steuerung, die in einem Abstand von
dem Endoskop 20 angeordnet ist, steuerbar sind. Jedes der
Segmente 30 hat einen Aktuator, der mechanisch benachbarte
Segmente 30 verbindet, um die gesteuerte Bewegung der Segmente 30 im
Raum zu erlauben. Die Aktuatoren, die die Segmente 30 antreiben,
können
einer Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von Mechanismen enthalten,
beispielsweise pneumatische, hydraulische, elektromechanische Motoren, „off board" betriebene Antriebswellen, Spannelemente,
etc. Einer proximaler Teil 22 enthält den Rest des Endoskops 20 und
vorzugsweise eine Mehrheit der Gesamtlänge der Vorrichtung 20.
Ein proximales Teil 20 ist vorzugsweise ein flexibles Röhrenelement,
das an eine unendliche Vielzahl von Formen angepasst werden kann.
Es kann auch abgedeckt sein durch eine Polymerabdeckung 39,
die sich optional über
den steuerbaren Teil 28 und den lenkbaren distalen Teil 24 erstreckt,
um einen glatten Übergang
zwischen den steuerbaren Segmenten 30 und dem flexiblen
Schlauch des proximalen Teils 22 zu schaffen. Der proximale
Teil 22 kann aus einer Vielzahl von Materialien gebildet
sein, wie beispielsweise wärmehärtendes
und plastisches Polymer, die verwendet werden zum Herstellen des
Rohrs herkömmlicher
Endoskope.
-
Ein
proximaler Griff 32 kann an das proximale Ende des proximalen
Teils 22 angebracht werden. Der Griff 32 kann
ein Okular enthalten, das mit dem faseroptischen Bildgebungsbündel 42 in
Verbindung ist, für
eine direkte Betrachtung. Der Griff 32 kann im Übrigen einen
Verbinder aufweisen zur Verbindung mit einer Videokamera, beispielsweise
CCD Kamera oder einem Aufzeichnungsgerät. Der Griff 32 kann mit
einer Beleuchtungsquelle 43 verbunden sein, durch ein Beleuchtungskabel 44,
das mit den Beleuchtungsfasern 42 in Verbindung ist oder
durchge hend ist. Eine oder verschiedene Arretierungspassungen 34 können auf
dem Griff 32 lokalisiert und mit den verschiedenen Instrumentenkanälen verbunden sein.
-
Der
Griff 32 ist mit einer elektronischen Bewegungssteuerung 45 mittels
eines Steuerungskabels 46 verbunden. Eine Längssteuerung 47 kann
mit der elektronischen Bewegungssteuerung 45 über ein zweites
Kabel 48 verbunden sein, oder kann optional direkt mit
dem Griff 32 verbunden sein. Alternativ kann der Griff
einen Lenk-Steuerungsmechanismus aufweisen, der direkt in den Griff
integriert ist, beispielsweise in der Form eines Joysticks, herkömmlicher
Schreibensteuerungen, wie Dials oder Räder, etc. Die Längssteuerung 47 erlaubt
es dem Benutzer selektiv den selektiv lenkbaren distalen Teil 26 des Körpers 21 in
die gewünschte
Richtung zu lenken oder zu biegen. Die Längssteuerung 47 kann
eine Joysticksteuerung sein, wie gezeigt, oder eine anderer bekannter
Lenk-Steuerungsmechanismus. Die elektronische Bewegungssteuerung 45 steuert
die Bewegung des automatisch gesteuerten proximalen Teils 28 des
Körpers 21.
Die elektronische Bewegungssteuerung 45 kann implementiert
werden unter Verwendung eines Bewegungssteuerungsprogramms, das
auf einem Mikrocomputer läuft,
oder unter Verwendung einer anwendungsspezifischen Bewegungssteuerung.
Alternativ kann die elektronische Bewegungssteuerung 45 implementiert
werden, indem beispielsweise eine Neuronalnetzwerksteuerung verwendet
wird.
-
Ein
Axialbewegungstransducer 49 kann vorgesehen werden zum
Messen der Axialbewegung, also der Tiefenänderung des Endoskopkörpers 21, wenn
er vorgeschoben und zurückgezogen
wird. Der Axialbewegungstransducer 49 kann in irgendwelchen
möglichen
Konfigurationen ausgebildet werden. Beispielsweise ist der Axialbewegungstransducer 49 gemäß 2A als
ein Ring 49 konfiguriert, der den Körper 21 des Endoskops 20 umgeben
kann. Der Axialbewegungstransducer 49 ist vorzugsweise
an einem fixen Referenzpunkt angebracht, beispielsweise der Operationstisch
oder der Einführungspunk des
Endoskops 20 auf dem Körper
des Patienten. Wenn der Körper 21 des
Endoskops 20 durch den Axialbewegungstransducer 49 gleitet
erzeugt er ein Signal, das kennzeichnend ist für die Axialposition des Endoskopkörpers 21 bezüglich des
fixierten Referenzpunkts, und sendet ein Signal an die elektronische
Bewegungssteuerung 45 durch Telemetrie oder durch ein Kabel.
Der Axialbewegungstransducer 49 kann optische, elektronische
oder mechanische Verfahren verwenden, um die axiale Position des
Endoskopkörpers 21 zu
messen.
-
Ähnlich,
wenn der Endoskopkörper 21 proximal
zurückgezogen
wird, jedes Mal wird der Endoskopkörper 21 proximal um
eine Einheit bewegt, wird jeder Abschnitt in dem automatisch gesteuerten
proximalen Teil 28 signalisiert, um die Form des Abschnitts
anzunehmen, der vorher den Raum belegt hat, in dem er jetzt ist.
Die Krümmung
breitet sich distal entlang der Länge des automatisch gesteuerten proximalen
Teils 28 des Endoskopkörpers 21 aus, und
die geformte Krümmung
erscheint im Raum als fix, wenn der Endoskopkörper 21 proximal zurückgezogen
wird. Alternativ können
die Segmente des gesteuerten Teils 28 derart sein, dass
sie schlaff und dann passiv zurückgezogen
werden.
-
Wann
immer der Endoskopkörper 21 vorangeschoben
oder zurückgezogen
wird, detektiert der Axialbewegungstransducer 49 die Positionsänderung,
und die elektronische Bewegungssteuerung 45 verbreitet
die ausgewählte
Krümmung
proximal oder distal entlang des steuerbaren Teils 28 des
Endoskopkörpers 21,
um die Krümmungen
in einer räumlich
fixierten Position zu halten. Der Axialbewegungstransducer 49 erlaubt
auch ein Inkrementieren einer gegenwärtigen Tiefe innerhalb des
Kolons C durch die gemessene Änderung
in der Tiefe. Dies erlaubt es dem Endoskopkörper 21 durch gewundene
Krümmungen
geführt
zu werden, ohne dass eine unnötige Kraft
auf die Wand des Kolons C ausgeübt
wird. Wie oben erwähnt,
kann ein derartiger segmentierter Körper 30 innerhalb
des steuerbaren Teils 28 durch eine Vielzahl von Verfahren
betrieben werden. Ein Verfahren umfasst die Verwendung von elektromechanischen
Motoren, die individuell auf jedem Segment 30 montiert
sein können,
um die Segmente 30 relativ zueinander zu bewegen. Jedes
Segment 30 definiert vorzugsweise mindestens ein Lumen,
das durch dieses verläuft,
um einen Zugriffskanal zu schaffen, durch den Drähte, optische Fasern, Luft- und/oder Wasserkanäle, verschiedene
Endoskopwerkzeuge oder irgendeine Vielzahl von Vorrichtungen und
Kabel geführt
werden können.
-
Eine
detailliertere Beschreibung einer Konstruktion und einer Operation
der Segmente kann gefunden werden in der US Patentanmeldung mit
der Seriennummer 09/969,927 mit den Titel „Steerable Segmented Endoscope
and Method of Insertion", eingereicht
am 2. Oktober 2001, auf die in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
-
Die
Führung 36 wird
im Allgemeinen verwendet, um eine gewünschte Krümmung, die anfänglich definiert
wird durch den steuerbaren distalen Teil 24 und/oder durch
den steuerbaren Teil 28, auf den passiven proximalen Teil 22 anzuwenden,
wenn das Endoskop 20 vorgeschoben wird. Wenn die Führung 36 vorgeschoben
wird in den lenkbaren distalen Teil 24, wird die Führung 36 vorzugsweise
vorgeschoben zu oder nahe zu der distalen Spitze des Bereichs 24.
Die Führung 36 kann
auch teilweise verwendet werden, um eine Säulenstärke dem proximalen Teil 22 zu
vermitteln, um dessen Form aufrecht zu erhalten und jegliches Knicken
zu verhindern, wenn axial geladen wird, beispielsweise wenn das
Endoskop 20 durch das Kolon eines Patienten vorgeschoben
wird. Die Konstruktion eines Endoskops 20 unter Verwendung der
Führung 36 vereinfacht
nicht nur die Steuerungssysteme, sondern stellt auch eine kosteneffiziente Vorrichtung
dar. Der Betrieb des Endoskops 20 mit der Führung 36 wird
im Einzelnen im Folgenden beschrieben.
-
Vorzugsweise
ist die Führung 36 gleitend
angeordnet innerhalb der Länge
des Endoskopkörpers 21 und
kann frei vollständig
durch den passiven proximalen Teil 22 gleiten, durch den
steuerbaren Teil 28, wenn sie in dem Endoskop verwendet
wird, und den lenkbaren distalen Teil 24. Die Führung 36 kann auch
zurückgezogen
werden durch das Instrument an irgendeinen Ort innerhalb des Körpers des
Endoskops 20. Darüber
hinaus kann die Führung 36 vollständig aus
dem Endoskop 20 entfernt werden, falls dies gewünscht ist,
beispielsweise um zusätzliche Arbeitswerkzeuge
unterzubringen. In anderen Worten, es gibt keine Einschränkungen,
die die Bewegung der Führung 36 innerhalb
des Körpers
des Endoskops 20 begrenzen können.
-
Die
Führung 36 kann
durch den proximalen Griff 32 vorgeschoben werden; alternativ
kann die Führung 36 auch
durch einen separaten Kanal 37, der der Führung 36 gewidmet
ist, weitergeleitet werden. Der Kanal 37 ist vorzugsweise
an dem Endoskop 20 nahe einem proximalen Ende des Instruments angeordnet,
beispielsweise ein Ort des proximalen Teils 22, und führt zu einer
Führungssteuerung 41, die
verwendet werden kann, um die Führung 36 durch
das Endoskop 20 vorzuschieben und/oder zurückzuziehen.
Die Führungssteuerung 41 kann
auch verwendet werden, um die Führung 36 während der Verwendung
innerhalb eines Patienten selektiv zu versteifen und zu entspannen.
Getrennte Führungssteuerung 41 und
proximaler Handgriff 32 erlauben auch eine leichtere Verwendung
für den
Arzt das Endoskop 20 zu manipulieren. Zur Unterstützung des Voranschiebens
der Führung 36 durch
das Endoskop 20 kann ein Seilscheibenmechanismus innerhalb
des lenkbaren distalen Teils 24 befestigt sein, durch den ein
Ziehkabel sich erstrecken kann, um das distale Ende der Führung 36 mit
einem Ort außerhalb
des Endoskops 20 zu verbinden für eine Manipulation durch den
Arzt.
-
Um
die Bewegung der Führung 36 durch
den Endoskopkörper 21 zu
erleichtern, wird eine schlüpfrige
Abdeckung oder Ummantelung über
eine mindestens einer Mehrheit der Länge der Führung 36 angewendet,
oder auf die innere Oberfläche
des Lumens, durch den die Führung 36 verläuft, oder
beides. Derartige Ummantelungen enthalten verschiedene Polymere
und Kunststoffe, beispielsweise PTFE etc., die einfach die Länge der
Führung 36 abdecken
oder die auf die Führung 36 wärmegeschrumpft,
beschichtet gebondet sind, in Abhängigkeit von dem verwendeten
Material. Das Ausmaß,
mit der die Führung 36 sich
durch den Endoskopkörper 21 erstreckt,
kann gemäß der Anwendung
variiert und eingestellt werden.
-
Die 2B und 2C zeigen
Teilquerschnittsansichten einer Variation des Endoskops, das in
der Lage ist für
eine Einzelschrittverwendung der Führung. In diesen Variationen
ist die Axiallänge
der Führung 51 kürzer als
die einführbare
Länge des
Endoskops 23. Der Endoskopkörper 21 enthält eine lenkbare
distale Spitze 24 und ein proximal steuerbares Teil 28,
das flexible Segmente 30 enthält. Ungefähr die halbe Länge des
Endoskopkörpers
kann aus steuerbaren Segmenten 30 bestehen, und der verbleibende
Teil des Endoskops ist ein flexibles passives Teil 22.
Die Länge
der Führung 51 ist
ungefähr die
Hälfte
des Endoskopkörpers 23.
Obwohl die Führung 51 frei
gleitbar ist innerhalb des Lumens 50 des Endoskops 23 in
der gezeigten Variation, kann die Führung 51 vorgeladen
werden durch das distale Ende des Endoskops 23, vor eine
Einführung
in den Körper.
Alternativ könnte
die Führung 51 positioniert sein,
wie oben beschrieben. Die Führung 51 kann versteift
werden und an einer Stelle gehalten werden durch das Spannungskabel 36.
Die Kombination aus lenkbarer distaler Spitze 24, steuerbarem
proximalen Teil und Führung 51 in
dieser Variation der Erfindung vereinfacht die Verwendung der versteifbaren
Führung 51,
da die Führung 51 nur
einmal in Position versteift und verriegelt werden muss.
-
2C zeigt
eine andere leicht vergrößerte Querschnittsansicht
des Endoskops gemäß 2B. Diese
Ansicht verdeutlicht eine optionale Saugvorrichtung 53,
beispielsweise eine Unterdruckpumpvorrichtung, die fluidverbunden
mit dem Sauganschluss 202 über ein Saugrohr 204 ist.
Die Saugvorrichtung 52 ist vorzugsweise extern von dem
Patienten während
der Verwendung angeordnet. Da eingeblasene Luft oder Gas innerhalb
Regionen des Kolons eingeschlossen werden kann, auf Grund von Sackbildung und
Bewegung der Kolonwände,
kann die Saugvorrichtung 53 verwendet werden, um das Entfernen dieser
Gase zu erleichtern, wenn das En doskop durch das Kolon vorgeschoben
oder zurückgezogen wird.
Der Sauganschluss 202, wie gezeigt, ist vorzugsweise an
einem Punkt proximal von dem distalen Ende 24 angeordnet,
beispielsweise ungefähr
ein Viertel der Länge
des Endoskopkörpers 23.
Dieser Sauganschluss kann virtuell irgendwo entlang der Länge des
Endoskops lokalisiert sein, ist aber vorzugsweise derart angeordnet,
dass er nicht den Insufflationsprozess an oder nahe der distalen
Spitze stört.
-
3A zeigt
eine isometrische Ansicht einer Länge des Endoskops 20,
in diesem Beispiel einen Teil des Proximalteils 22, mit
einem Abschnitt des Endoskopkörpers 20 zur
Klarheit weggelassen. Wie man sieht, kann eine repräsentative
Darstellung der Führung 36 angesehen
werden als angeordnet innerhalb des Führungskanals oder Lumens 50 innerhalb des
proximalen Teils 22. Das Lumen 50 kann ein existierender
Arbeitskanal sein, also ein Zugriffskanal für andere Werkzeuge, oder kann
ein bestimmter Kanal für
die Führung 36 sein,
in Abhängigkeit
von der gewünschten
Anwendung. Die Führung 36 kann
in den Führungskanal 50 durch
den Endoskopgriff 32 eingeführt werden und proximal durch
das Verbleibende der Vorrichtung gedrückt werden, wie in 2A gezeigt;
oder vorzugsweise kann es proximal gedrückt oder distal gezogen werden,
je nach Bedarf, durch eine separate Führungssteuerung 41,
wie oben diskutiert. Obwohl die Führung 36 in dieser
Variation gezeigt ist als gleitend angeordnet im Inneren des Endoskopkörpers 20,
kann sie auch extern von dem Körper 20 angeordnet
sein, um entlang einer Führungsschiene
oder äußeren Kanals
in anderen Variationen zu gleiten.
-
Wenn
die Führung 36 in
einem zugewiesenen Kanal lokalisiert ist, wie das Lumen 50,
wird das distale Ende dieses Kanals vorzugsweise geschlossen oder
blockiert an einem distalen Ort, beispielsweise innerhalb des lenkbaren
distalen Teils 24 oder innerhalb des optional steuerbaren
Teils 28, um zu verhindern, dass Körperflüssigkeiten in das Lumen 50 einströmen. Da
ein geschlossenes Lumen 50 weiter einen Kontakt von Körperflüssigkeiten
mit der Führung 36 verhindert,
wird das Reinigungsausmaß oder
die Sterilisation der Führung 36 reduziert.
-
Wenn
das Lumen 50 ein offener Kanal ist, kann eine zusätzliche
Sterilisierung oder Reinigung und Desinfizierung der Führung 36 und
des Lumens 50 notwendig sein. Alternativ kann das Lumen 50 als ein
offener Kanal gelassen werden, aber konfiguriert, um einen optionalen
Schließmechanismus
zu haben, wie in den Beispielen gemäß 3B und 3C gezeigt,
genommen von 3A. 3B zeigt
eine Endansicht einer Klappe oder einer Tür 54, die in dem Körper des
Instruments gehalten wird, und die gedreht werden kann um einen
Drehpunkt 56 in Richtung des Pfeils, um den Zugang zum
Lumen 50 zu schließen.
Die Klappe 54 kann geschlossen werden während der Einführung des
Instruments in einen Patienten, und kann dann optional geöffnet werden,
um zu ermöglichen,
dass Arbeitswerkzeuge darüber
eingeführt
werden. 3C zeigt ein anderes Beispiel, bei
dem das Lumen 50 versperrt werden kann durch einen aufblasbaren
Ballon 59, der selektiv ausgedehnt werden kann, um den
Durchgang vollständig zu
versperren. Der Ballon 59 kann aus herkömmlichen Materialien sein,
und kann in einer Aufnahme oder einem Schritt 58 gehalten
werden, derart, dass das Lumen 50 unversperrt bleibt, wenn
der Ballon 59 entleert ist. Diese Beispiele präsentieren
lediglich Variationen und sollen den Bereich der Erfindung nicht einschränken. Alternative
Designs und Variationen sind oder liegen innerhalb des Bereichs
der vorliegenden Erfindung.
-
Die 4A bis 4C zeigen
Variationen von möglichen
Querschnitten 4A-4A, 4B-4B und 4C-4C, genommen von 3A. 4A zeigt
eine vereinfachte Querschnittsansicht 22' einer Führung 36 mit einem
kreisförmigen
Durchmesser, die gleitend innerhalb des proximalen Teils 22 angeordnet ist.
Wie man sieht kann die Führung 36 gleitend
in dem Kanal 50' positioniert
werden, der auch verwendet werden kann als Arbeitskanal beim Entfernen
der Führung 36 während beispielsweise
einer Koloskopieprozedur zur Bereitstellung eines Zugangs für verschiedenen
Instrumente oder Werkzeuge zu einer Behandlungsseite. 4B zeigt
eine andere mögliche
Variation im Querschnitt 22'', wobei die
Führung 36 innerhalb
des Kanals 50'' positioniert
ist. Die Variation des proximalen Teils im Querschnitt 22'' kann eine Anzahl von Zugriffslumen 52 enthalten,
die optional innerhalb des Körpers
der Vorrichtung 20 gebildet sind. Diese Lumen 52 können durch
die Länge der
Vorrichtung 20 verlaufen und können verwendet werden für verschiedene
Anwendungen, beispielsweise Beleuchtungsfasern, Laparoskopiewerkzeuge etc.
Obwohl drei Lumen 53 in der Figur gezeigt sind, kann irgendeine
Anzahl von Kanälen,
wie es praktisch möglich
ist, verwendet werden in Abhängigkeit von
der Anwendung. 4C zeigt eine andere Variation
um Querschnitt 22'''. In dieser Variation kann die
Führung 36' halbkreisförmig und
elliptisch ausgebildet sein, um in einem ähnlich geformten Kanal 50''' zu
gleiten. In diesem Beispiel enthält
der Proximalteil 22''' auch einen Arbeitskanal 52', der entsprechend geformt
ist, um in den Körper 22''' entlang
des Kanals 50''' zu passen, um einen Arbeitskanal
aufrechtzuerhalten, ohne dass die Führung 36' entfernt wird.
In jedem der oben genannten Beispiele sind die Arbeits- oder Führungskanäle vorzugsweise
integrierte Strukturen in dem Körper
des Endoskops 20. Die integrierte Struktur verhindert die
Notwendigkeit einer separaten Lumenstruktur, beispielsweise eine
separate Ummante lung, durch die die Führung 36 oder andere Werkzeuge
eingeführt
werden können.
Eine andere Variation, die mehrere Kanäle verwendet und mehrere Führungen,
werden im Folgenden genauer beschrieben. Diese Variationen sollen
nicht einschränkend
sein, sondern lediglich mögliche
Variationen präsentieren.
Andere Strukturen und Variationen davon können von einem Fachmann auf
diesem Gebiet erkannt werden und sollen innerhalb des Bereichs der
folgenden Ansprüche
liegen.
-
Die
Struktur der Führung
kann variiert werden gemäß der gewünschten
Anwendung. Die folgende Beschreibung der Führung wird als mögliche Variation
gegeben und soll ihre Struktur nicht einschränken. 5A und 5B zeigen
Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer Führungsvorrichtungsvariation,
die versteifbar ist durch Vakuumkraft, die in der Führung angelegt
wird. Vorzugsweise ist die Führung
selektiv versteifbar, also wenn die Führung eine Form oder Krümmung in
einem flexiblen Zustand annimmt, kann die Führung versteift werden, um
die Form oder Krümmung
für eine
vorbestimmte Zeitperiode zu halten. Obwohl die Endoskopstruktur
der vorliegenden Erfindung eine Führung verwenden kann, die in
einer relativ flexiblen Form verbleibt, ist es von Vorteil, dass
die Führung
selektiv versteifbar ist.
-
Die
Führung 60 kann
zwei koaxial positionierte Schläuche
(Röhren)
enthalten, eine äußere Röhre 62 und
eine innere Röhre 64,
die durch einen Spalt 66 zwischen den zwei Röhren getrennt
sind. Die innere Röhre 64 kann
ein Zugriffslumen 68 definieren über die Länge der Röhre, um einen Kanal für zusätzliche
Werkzeuge oder andere Zugriffsvorrichtungen zu schaffen. Beide Röhren 62, 64 sind
vorzugsweise flexibel genug, um über
einen breiten Bereich von Winkeln gebogen zu werden, und können aus
einer Vielzahl von Materialien gebildet sein, wie beispielsweise
Polymere und Kunststoffe. Sie sind ebenfalls vorzugsweise flexibel
genug, so dass eine von der äußeren Röhre 62 oder
der inneren Röhre 64 oder
beide Röhren
radial verformbar sind. Sobald eine Führung 62 platziert
ist und die gewünschte Form
oder Krümmung
angenommen hat, kann eine Vakuumkraft angelegt werden, um die Luft
innerhalb des Spalts 66 abzusaugen. Die Vakuumkraft kann
radial die innere Röhre 64 verformen
und sie in Kontakt mit der inneren Oberfläche der äußeren Röhre 62 bringen, wenn
die innere Röhre 64 relativ
flexibler ist als die äußere Röhre 62.
Alternativ, wenn die äußere Röhre 62 relativ
flexibler gebildet ist als die innere Röhre 64, kann die äußere Röhre 62 in
Kontakt gebracht werden mit der äußeren Oberfläche der
inneren Röhre 64.
-
In
einer anderen Variation können
beide Röhren
62,
64 derart
flexibel sein, dass sie in Richtung zur anderen gezogen werden.
Gemäß einer noch
anderen Variation, die weniger vorteilhaft sein kann, kann eine
positive Kraft durch Druckluft oder eine Flüssigkeit, beispielweise Wasser
oder Saline in das Zugriffslumen
68 gepumpt werden. Der
positive Druck von dem Gas oder der Flüssigkeit kann die Wände der
inneren Röhre
64 dazu
veranlassen radial in Kontakt mit der inneren Oberfläche der äußeren Röhre
62 zu
kommen. In jeder dieser Variationen verschließt der Kontakt zwischen den
zwei röhrenförmigen Oberflächen die
Röhren
62,
64 miteinander durch
Reibkraft und macht sie weniger flexibel. Eine äußere elastomerische Ummantelung
69 oder
ein ähnliches
Material kann optional auf der äußeren Oberfläche der äußeren Oberfläche
62 platziert
werden, um eine schlüpfrige
Oberfläche
zu schaffen, um die Bewegung der Führung
60 innerhalb
der Endoskopvorrichtung zu erleichtern. Ein Beispiel einer Vorrichtung ähnlich zu
der Führung
60 ist
weiter diskutiert in der
US 5,337,733 auf
die hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
-
Eine
andere Variation der Führung
ist in den 6A und 6B gezeigt,
die Querschnittsend- bzw.
Seitenansichten zeigen einer Führungsvorrichtungsvariation 70,
die durch ein Spannungselement 76 versteifbar ist. Die
gespannte Führung 70 ist
gezeigt, enthaltend eine Serie von individuellen Segmenten 72,
die drehbar miteinander in Serie verzahnt sind. Jedes Segment 72 kann
ein benachbartes Segment 72 entlang einer Kontaktlippe 78 kontaktieren. Jedes
Segment 72 kann ferner einen Kanal definieren, durch welchen
kollektiv entlang der anderen Segmente 72 ein gemeinsamer
Kanal 74 über
eine Mehrheit der Länge
der Führung 70 gebildet
wird. Die Segmente 72 können
eine Vielzahl von Materialien enthalten, die geeignet sind für das Aushalten
von Druckkräften,
beispielsweise rostfreier Stahl, thermoplastisches Polymer, Kunststoffe,
etc.
-
Proximale
und distale Segmente der Führung
70 können jeweilige
Enden des Spannungselements
76 halten, die vorzugsweise
innerhalb des gemeinsamen Kanals
74 durch die Führung
70 angeordnet
ist. Das Spannungselement
76 kann mit einem Spannungsgehäuse, das
außerhalb
eines Patienten sich befindet, verbunden werden. Während der Verwendung,
wenn die Führung
distal durch ein Endoskop gemäß der vorliegenden
Erfindung vorangeschoben wird, ist das Spannungselement
76 vorzugsweise
entspannt oder losgelöst
genug derart, dass die Führung
70 flexibel
genug eine Form oder Krümmung
annehmen kann, die durch das Endoskop definiert wird. Wenn die Führung
70 ausreichend
in Position ist und eine gewünschte Form
angenommen hat, kann das Spannungselement
76 gespannt werden.
Dieses Anziehen oder Spannen des Elements
76 zieht jedes
Segment
72 eng gegen ein anderes entlang jeder entsprechenden
Kontaktlippe
78 derart, dass die Führung
70 starr wird
in der angenommenen gewünschten
Form. Eine schlüpfrige
Ummantelung, beispielsweise Elastomer etc., ist über mindestens einer Mehrheit
der Führung
70 platziert,
um die Bewegung der Führung
70 relativ
zu der Endoskopsvorrichtung zu erleichtern. Ein ähnliches Konzept und Design
ist weiter diskutiert im Einzelnen in der
US 5,624,381 , auf die hier in ihrer
Gesamtheit Bezug genommen wird.
-
Die 7A und 7B zeigen
Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer Führungsvorrichtungsvariation 80,
die versteifbar ist durch eine Vakuumkraft, die individuelle Segmente 82 verzahnt.
Jedes Segment 82 kann mit benachbarten Segmenten verbunden
werden durch Verzahnung von Gelenklagerverbindungen, die vorzugsweise
an den Schnittstellen 86 jeder Verbindung abgedichtet sind.
Innerhalb jedes Segments 82, mit Ausnahme des distalen
Segments, kann ein Kanal definiert sein, der an einem Ende eingeengt
ist und am anderen Ende aufgeweitet ist. Wenn die Segmente 82 kollektiv
in die Struktur der Führung 80 verbunden
sind, bildet jeder der individuellen Kanäle einen gemeinsamen Kanal 84,
der sich durch mindestens eine Mehrheit der Segmente 82 entlang
der Länge
der Führung 80 erstreckt.
An dem proximalen Ende der Führung 80 ist
eine Vakuumpumpe, die vorzugsweise außerhalb des Patienten angeordnet
ist, in Fluidverbindung mit dem gemeinsamen Kanal 84. In
der Verwendung kann, sobald die Führung 80 in ihrem
flexiblen Zustand manipuliert ist innerhalb des Endoskops, um die
gewünschte
Form oder Krümmung
anzunehmen, Umgebungsluft in dem gemeinsamen Kanal 84 existieren.
Wenn die starre Form der Führung 80 erwünscht ist,
kann die Pumpe dann verwendet werden, um einen Unterdruck in dem
gemeinsamen Kanal 84 zu erzeugen, und dieser Unterdruck
zieht jedes Segment 82 in engen Kontakt miteinander, um die
gewünschte
Form aufrechtzuerhalten. Wenn die Vakuumkraft freigegeben wird,
wird ebenso jedes Segment 82 freigegeben und folglich wird
der Führung 80 erlaubt
in ihre flexiblen Zustand für
ein Vorschieben oder Zurückziehen
zu kommen. Die Führung 80 kann
weiter durch eine elastomerische oder schlüpfrige Ummantelung umgeben
sein, um das Voranschieben oder Zurückziehen der Führung 80 innerhalb
der Endoskopvorrichtung zu unterstützen.
-
Die 8A und 8B zeigen
Querschnittsend- bzw. Seitenansichten einer noch anderen Führungsvorrichtungsvariation 90,
die optional versteifbar ist entweder durch Vakuumkraft oder ein
Spannungselement, das individuelle Segmente 92 verzahnt.
Das Segment 92 kann in der Form eines segmentierten Designs
mit zwei gegenüberliegenden
Kappen sein, die einen gemeinsamten Kanal 94, der dort
hindurch definiert ist, haben. Zwischen jedem Segment 92 sind Ballsegmente 96,
die entlang eines Kontaktrands oder -bereichs 97 innerhalb
jedes benachbarten Segments 92 passen. Ballsegmente 96 kontaktieren
vorzugsweise benachbarte geschröpfte
Segmente 96 innerhalb von Empfangskanäle 98, die in jeder
Schale definiert sind. Wenn sie in ihren flexiblen Zustand manipuliert
ist, kann die Führung 90 vorangeschoben oder
zurückgezogen
werden, oder derart ausgestaltet sein, dass sie eine gewünschte Form
oder Krümmung
annimmt. Wenn die Führung 90 in
ihrer versteiften Form zu platzieren ist, kann eine Vakuumkraft
oder ein Spannungselement 90 verwendet werden in der Führung 90 in ähnlicher
Art und Weise, wie oben beschrieben. Darüber hinaus kann die Führung 90 ähnlich umgeben
sein von einer elastomerischen oder schlüpfrigen Umhüllung, um die Voranschiebung
und Zurückziehung
der Führung 90 zu
unterstützen.
-
Die 9A und 9B zeigen
repräsentative
End- bzw. Seitenansichten einer anderen Führungsvorrichtungsvariation 100.
Diese Variation 100 enthält individuelle Segmente 102,
die einen gleichförmigen
Hülsenabschnitt 104 in
Kombination mit einem integriert gekrümmten oder halbkugelförmigen Abschnitt 106 enthalten.
Jedes Segment 102 ist kolinear ausgerichtet zu einem anderen,
wobei der Hülsenabschnitt 104 den
gekrümmten
Abschnitt 106 eines benachbarten Segments 102 aufnimmt,
wie in 9C gezeigt, die den Querschnitt
der Führung 100 von 9B zeigt.
Die benachbarten Segments 102 können relativ zueinander über die
Hülsen-Halbkugel-Schnittstelle
relativ zueinander drehen, während ein
gemeinsamer Kanal 108 durch die Führung 100 erhalten
bleibt. Ein Spannungselement 110 kann durch den Kanal 108 entlang
der Länge
der Führung 100 verlaufen,
zum Zusammenpressen der individuellen Segmente 102 gegeneinander,
wenn die gesamte Führung 100 versteift
wird.
-
10 zeigt
einen Querschnitt einer anderen Variation 120 der versteifbaren
Führungsvorrichtung.
Repräsentative
Segmente sind gezeigt, die kugelförmige Perlensegmente 122,
die sich mit Hülsensegmenten 124 abwechseln,
enthalten. Jeder der Perlen und Hülsensegmente 122, 124 kann
einen Kanal haben, der dort hindurch definiert ist, was einem Spannungselement 126 erlaubt
durch die Länge der
Führung 120 zu
verlaufen. Die abwechselnden Segmente erlauben eine Drehung der
benachbarten Segmente, während
das Spannungselement 126 eine Kompres sion der Segmente
gegeneinander erlaubt, wenn die Führung 120 versteift
wird ähnlich
in der gleichen Weise wie oben beschrieben.
-
Eine
alternative Variation der versteifbaren Führung ist in den 11A bis 11C gezeigt,
die eine Versteifungsanordnung zeigen mit separaten versteifbaren
koaxial positionierten Führungen. 11A zeigt eine repräsentative Anzahl von verschachtelten Segmenten 132 in
einer verschachtelten Versteifungsanordnung 130. Jedes
verschachtelte Segment 132 kann unterschiedliche Konfigurationen
aufweisen, beispielsweise Kugelgelenke, gestapelte ringähnliche
Segmente, etc., mit einem Spannungselement 134, das durch
jedes der Segmente 132 verläuft. Zur Verwendung mit der
verschachtelten Anordnung 130 kann eine ringförmige Versteifungsanordnung 140 in 11B gesehen werden. Die ringförmige Anordnung 140,
von der nur ein Paar repräsentative
Segmente gezeigt sind, enthält
in dieser Variation ringförmige
Segmente 142, die aufeinander gestapelt oder ausgerichtet
werden können.
Mindestens ein Spannungselement 144, und vorzugsweise mindestens
zwei können
durch jedes der ringförmigen
Segmente 142 verlaufen. Ein zentraler Bereich 146 ist
in jedem ringförmigen
Segment 142 derart definiert, dass die verschachtelte Versteifungsanordnung 130 gleitend
innerhalb des zentralen Bereichs 146 platziert wird, der
durch die ringförmige
Versteifungsanordnung 140 definiert wird. 11C zeigt
die Versteifungsanordnung 130, die gleitend positioniert ist
innerhalb der ringförmigen
Versteifungsanordnung 140, um die koaxial ausgerichtete
Versteifungsanordnung 150 zu bilden. Die Verwendung der
koaxialen Anordnung 150 wird im Folgenden genauer beschrieben.
-
12A und 12B verdeutlichen
eine Variation des Endoskops, das durch einen gewundenen Weg vorangeschoben
wird, unter Verwendung eines Endoskops, ähnlich der Variation gemäß 2B. 12A zeigt einen Pfadweg mit mehreren Windungen 210,
die einer Länge
des Kolons gleichen. Die distale Hälfte der Vorrichtung 212 enthält ein lenkbares
distales Teil 24 und ein steuerbares proximales Teil 28.
Die Führung 51 wird
gleitend innerhalb eines Lumens in dem Endoskop in einem entspannten
Zustand gehalten. Wenn die Vorrichtung 212 in den Pfadweg 210 vorangeschoben
wird, lenkt der Benutzer die distale Spitze 24, und die
steuerbaren Segmente 30 folgen der durch den Benutzer ausgewählten Krümmung, wodurch
der ausgewählte Pfadweg
befahren wird. Während
sie in dem entspannten Zustand ist, kann die Führung 51 passiv die Form
annehmen, die von dem distalen Teil 24 und dem steuerbaren
proximalen Teil 28 angenommen werden, wenn sie entlang
des Pfads gelenkt werden. Normaler weise kann der Benutzer die Führung 51 versteifen
und/oder verriegeln, um die Krümmung des
ausgewählten
Pfadwegs anzunehmen, bevor der steuerbare proximale Teil 28 jenseits
der ersten Krümmung 20 vorangeschoben
worden ist. Nach einem Versteifen und einem Verriegeln in die Position kann
das Endoskop weiter distal bewegt werden, während der ausgewählte Pfadweg
immer noch aufrecht erhalten bleibt, da die passive flexible proximale Region 22 des
Endoskops über
die steife Führung 51 gleitet
und dessen Form annimmt, wie in 12B gezeigt.
-
Nach
einem Versteifen der Führung
kann der Benutzer weitermachen, das distale Ende 24 zu
lenken, wenn es vorangeschoben wird, und die Krümmungen des ausgewählten Pfadwegs
breiten sich proximal entlang der steuerbaren Segmente 30 aus, wenn
das Endoskop nach vorne bewegt wird. Diese Variation der Vorrichtung
ist in der Lage einen ausgewählten
Pfadweg über
die Gesamtlänge
des Endoskops anzunehmen, trotz einer kürzeren Führung 51 und einem
steuerbaren Teil 28, da die kombinierte Länge der
Führung 51 und
des steuerbaren Teils vorzugsweise gleich der Länge des Endoskops ist.
-
Im
Betrieb kann irgendeine Führungsvorrichtung,
wie oben beschrieben oder eine, die durch einen Fachmann als geeignet
erkannt wird, für
die Verwendung, wie sie hier beschrieben worden ist, verwendet werden.
Die 13A bis 13H verdeutlichen ein
repräsentatives
Verfahren des Voranschiebens einer Koloskopvorrichtung 20,
wie sie hier beschrieben wird, mit einer repräsentativen Führung 36 zur Voranschiebung
in das Kolon C eines Patienten. Wie in 13A gezeigt
kann der lenkbare distale Teil 24 des Koloskops 20 zuerst über den
Anus A in das Rektum des Patienten vorgeschoben werden. Die Vorrichtung 20 kann
einfach vorgeschoben werden, entweder manuell oder automatisch durch
einen Motor, bis die erste Krümmung
erreicht ist oder alternativ bis die Segmente des steuerbaren Teils 28 in
dem Kolon C sind. An diesem Punkt kann der lenkbare distale Teil 24 aktiv
durch den Arzt oder Chirurgen gesteuert werden, um eine optimale
Krümmung
oder Form zum Voranschieben der Vorrichtung 20 anzunehmen.
Die optimale Krümmung
oder Form wird angesehen als der Pfad, der den geringsten Kontakt oder
die geringste Störung
mit den Wänden
des Kolons C liefert. Wenn der optional steuerbare Teil 28 mit
der Koloskopvorrichtung 20 verwendet wird, kann die Vorrichtung 20,
sobald die Voranschiebungsposition 160 bestimmt worden
ist, weiter in den Kolonsigmoideum (Grimmdarm) S derart vorangeschoben werden,
dass die automatisch gesteuerten Segmente des steuerbaren Teils 28 dem
distalen Teil 24 folgen, während die optimale Krümmung oder
Form proximal nach unten an die verbleibenden Segmente des steuerbaren
Teils 28 übertragen
wird.
-
Alternativ,
sobald das lenkbare distale Teil 24 gelenkt worden ist
oder positioniert ist für
eine Voranschiebung 160, kann die Führung 36 distal in
ihrem flexiblen Zustand entlang oder in die Vorrichtung 20 eingeführt werden,
bis sie eine distale Position erreicht, also den gleichen Punkt
distal des flexiblen proximalen Teils 22 und vorzugsweise
zu dem distalen Ende der Vorrichtung 20, wie in 13B gezeigt. Vorzugsweise wird die Führung 36 zu
dem distalen Ende des lenkbaren distalen Teils 24 oder
zu dem distalen Ende des optional steuerbaren Teils 28 vorangeschoben,
falls es verwendet wird, oder zu einem Punkt dazwischen liegend.
Die Führung 36 kann
zu irgendeiner distalen Position vorangeschoben werden, solang ein
Bereich der Führung 36 die
optimale Krümmung
oder Form annimmt. Vor einem Voranschieben der Vorrichtung 20 über die
Führung 36 kann
die Führung 36 in
ihrem flexiblen Zustand gelassen werden, oder sie kann optional
versteift werden, wie oben diskutiert. Wenn sie in ihrem flexiblen Zustand
gelassen wird, liefert die Führung 36 immer noch
eine gewünschte
Säulenfestigkeit
für die
Vorrichtung 20, wenn sie durch das Kolon C über die Führung 36 vorangeschoben
wird. Vorzugsweise wird jedoch die Führung 36 versteift,
sobald sie die Krümmung
angenommen hat und an diese angepasst ist. Wenn die Position der
Führung 36 vorzugsweise
versteift und aufrechterhalten bleibt, kann die Führungsrichtung 20 über die
Führung 20 in
einer Einschienen- oder „Huckepack" Art und Weise vorangeschoben
werden, so dass der flexible proximale Teil 22 der durch
die Führung 36 gehaltenen
Krümmung
folgt, bis die Vorrichtung 20 den nächsten Punkt der Krümmung erreicht.
-
Wie
in den 13B bis 13C gezeigt, wird
die Krümmung
durch die Führung 36 gehalten bis
der lenkbare distale Teil 24 an die Verbindungsstelle zwischen
dem Kolonsigmoideum S und dem absteigenden Kolon D vorangeschoben
worden ist. An diesem Punkt kann der distale Teil 24 aktiv
gelenkt werden durch den Arzt, indem eine Vielzahl von Visualisierungstechniken
verwendet wird, beispielsweise Lenken über ein optionales Bildgebungsbündel 40,
das an dem distalen Ende der Vorrichtung 20 angeordnet
ist. Sobald die optimale Krümmung
oder Form bestimmt worden ist, kann die Vorrichtung 20 an
die Position 160 vorangeschoben werden. Wenn die Vorrichtung
distal bewegt wird, folgt der Teil 28 automatisch dem Pfad,
der durch den distalen Teil eingestellt wird, während der flexible proximale
Teil der Vorrichtung 20 entlang der durch die Führung 36 definierten
Krümmung
folgt. Sobald die Verbindungsstel le zwischen dem Kolon sigmoideum
S und dem absteigenden Kolon D gekreuzt worden ist durch den lenkbaren
distale Teil 24 und den steuerbaren Teil 28, kann
die Führung
dann entspannt werden und distal entlang der Vorrichtung 20 in
ihrem flexiblen Zustand vorangeschoben werden, bis sie den distale
Teil in der Vorrichtung 20 erreicht. Wenn die Führung 36 vorangeschoben
wird, nimmt es eine neue Krümmung an
und ist an diese angepasst, die definiert wird durch den lenkbaren
distalen Teil 24 und den steuerbaren Teil 28,
wie in 13D gezeigt.
-
Wenn
eine neue Krümmung
angenommen worden ist, kann die Führung 36 erneut versteift
werden, um diese Form zu halten. Während die Führung 36 diese Form
hält kann
die Vorrichtung 20 weiter distal entlang des absteigenden
Kolons D vorangeschoben werden mit Hilfe der versteiften Führung 36 in
einer Huckepack Art und Weise, wie oben beschrieben, um den Pfad
für den
flexiblen proximalen Teil 22 zu definieren und einen übermäßigen Kontakt mit
den Wänden
des Kolons C zu verhindern. Wie in 13E gezeigt
ist die Vorrichtung 20 hinter die linke (Milz) Flexur Fl in der oben beschriebenen Art und Weise
geschoben worden, bis der steuerbare Teil 28 die optimale
Krümmung
angenommen hat. Die Führung 36 kann
erneut entspannt und distal weiter vorangeschoben werden in ihrem
flexiblen Zustand, wie in den 13E bis 13F gezeigt.
-
Nachdem
die Führung 36 die
gewünschte Krümmung angenommen
hat, die definiert wird durch den distalen Teil 24 und
den steuerbaren Teil 28, wie in 13F gezeigt,
kann sie erneut versteift werden, und die Vorrichtung 20 kann
dann vorangeschoben werden durch das Querkolon T und um den rechten (hepatischen)
Flexur Fr in der gleichen oben beschriebenen
Art und Weise und wie in 13G gezeigt.
Sobald der distale Teil 24 und der steuerbare Teil 28 gesteuert
die rechte (hepatische) Flexur Fr passiert
haben, kann die Position der Führung 20 erneut
gehalten werden, während
die Führung 36 erneut
entspannt wird und distal vorangeschoben wird, um die neue Krümmung anzunehmen,
die durch den distalen Teil 24 und den steuerbaren Teil 28 definiert wird,
wie in 13H gezeigt. Nachdem die Führung 36 erneut
optional versteift worden ist, kann die Vorrichtung 20 vollständig in
das aufsteigende Kolon G in Richtung Blinddarm E vorangeschoben
werden 160 zur vollständigen
Untersuchung des Kolons C mit minimaler Komplikation und Wirkung.
-
Während die
Vorrichtung 20 durch das Kolon C vorangeschoben wird, kann
der Arzt oder der Chirurg die Voranschiebung stoppen, um verschiedene Bereiche
entlang der Kolonwand zu untersuchen, indem beispielsweise das Bildgebungsbünden 40 verwendet
wird. Während
derartiger Untersuchungen kann die Führung 36 vorübergehend
manuell oder automatisch aus der Vorrichtung 20 zurückgezogen werden,
um die Einführung
anderer Werkzeuge durch den Führungskanal 50 zu
ermöglichen.
Nachdem eine Prozedur an der Kolonwand vollständig abgeschlossen ist, kann
das Werkzeug aus dem Führungskanal 50 zurückgezogen
werden, und die Führung 36 kann
erneut in die Vorrichtung 20 eingeführt werden, so dass die Vorrichtung
optional erneut in das Kolon C vorangeschoben werden kann.
-
Um
die Vorrichtung 20 aus dem Kolon C zurückzuziehen, kann die obige
Prozedur umgekehrt werden, wie in 14A gezeigt,
so dass die Zurückziehung 162 minimal
die Wände
des Kolons C kontaktiert. Alternativ kann die Führung 36 einfach aus der
Vorrichtung 20 entfernt werden, wie in 14B gezeigt,
während
die Vorrichtung 20 in dem Kolon C verbleibt. Die Vorrichtung 20 kann
einfach zurückgezogen
werden, indem der proximale Teil 22 gezogen wird, um die
Vorrichtung 20 zu entfernen. Bei diesem Verfahren kann
die Vorrichtung 20 an den Wänden des Kolons C reiben oder
diese kontaktieren, jedoch ist jeder Zusammenstoß minimal.
-
Ein
alternatives Verfahren zum Voranschieben eines Endoskops durch einen
gewundenen Pfad kann in den 15A bis 15C gesehen werden, indem eine versteifbare
Führungsanordnung 15 verwendet
wird, wie in 11C gezeigt. 15A zeigt einen Pfadweg, der durch die Endoskopvorrichtung 172 auszuhandeln
ist. Der Pfadweg kann einen Teil des Kolons 170 darstellen.
Wenn die Vorrichtung 172 in gewünschter Weise gelenkt ist,
um eine Krümmung
anzunehmen, kann die verschachtelte Versteifungsanordnung 130 distal
in die Vorrichtung 172 vorangeschoben werden zu dem distalen
Ende 174, während
es in einem entspannten Zustand ist. Alternativ kann die verschachtelte
Anordnung 130 in dem flexiblen, entspannten Zustand entlang
dem distalen Ende 174 vorangeschoben werden.
-
Sobald
die Krümmung
ausgewählt
worden ist, kann die verschachtelte Anordnung 130 versteift werden,
um ihre Form zu halten. An diesem Punkt kann eine ringförmige Versteifungsanordnung 140 über die
verschachtelte Anordnung 130 in Richtung distales Ende 174 vorangeschoben
werden. Sobald die Anordnung 140 die Krümmung, die durch die Anordnung 130 definiert
wird, angenommen hat, kann die ringförmige Anordnung 140 dann
versteift werden, und die verschachtelte Anordnung 130 kann
in ihrem flexiblen Zustand entspannt werden, wie in 15B gezeigt. Dann kann das distale Ende 174 weiter
vorangeschoben werden mit oder ohne Anordnung 130, während sie
entlang der Krümmung
geschoben wird, die definiert wird durch die versteifte ringförmige Anordnung 140,
wie in 15C gezeigt. Sobald das distale
Ende 174 der Vorrichtung 172 die Krümmung ausgehandelt
hat, kann die verschachtelte Anordnung 130, nachdem sie
zu dem distalen Ende 174 vorangeschoben worden ist, erneut
versteift werden, und die ringförmige
Anordnung 140 kann entspannt und erneut über die
Anordnung 130 vorangeschoben werden, und so weiter, bis
der gewünscht
Behandlungsort in dem Körper
erreicht ist.
-
Eine
andere alternative Variation des Voranschiebens eines Endoskops
durch einen gewundenen Pfad kann in den 16A bis 16E gesehen werden. Diese Variation verwendet
mehrere Führungen, die
abwechselnd versteift werden können,
während eines
distalen Voranschiebens entlang des Pfads. 16A zeigt
einen Bereich des gekrümmten
Pfadwegs in dem Kolon 170 mit einem Endoskop 180,
das dort hindurch vorangeschoben wird. Mehrere Führungen können in dieser Variation verwendet
werden, aber vorzugsweise werden zwei Führungen verwendet, wie im Folgenden
beschrieben. Jede der versteifbaren Führungsvariationen, die hier
diskutiert werden, kann alleine oder in Kombination mit verschiedenen
Typen von Führungen
in der gleichen Vorrichtung 180 verwendet werden. Jede
Führung kann
innerhalb ihres eigenen Lumens vorangeschoben werden, das in dem
Endoskop definiert wird, oder sie können auch ein gemeinsames bestimmtes Lumen
teilen.
-
Wenn
sich eine Vorrichtung 180 einer Krümmung des Kolons 170 annähert, kann
die erste Führung 184 in
Richtung dem lenkbaren distalen Ende 182 vorangeschoben
werden. Während
des Voranschiebens ist die erste Führung 184 in einem
entspannten und flexiblen Zustand, der es ihr erlaubt sich an die
Form anzupassen, die definiert wird durch das distale Ende 182.
Bei einer Voranschiebung bis zu dem distalen Ende 182,
wie in 16B gezeigt, wird die erste
Führung 184 versteift,
um die Form, die durch das lenkbare distale Ende 182 definiert
wird, zu halten. Die Vorrichtung 180 kann dann weiter distal
in das Kolon 170 vorangeschoben werden, während sie über die
versteifte erste Führung 184 gleitet.
-
Nachdem
die Vorrichtung 180 weiter an eine neue Position vorangeschoben
worden ist, kann eine zweite Führung 186 ebenfalls
distal in ihrem entspannten Zustand über die Vorrichtung 180 bis
zu dem distalen Ende 182 vorangeschoben werden, während die
erste Führung 184 vorzugsweise
versteift bleibt, wie in 16C gezeigt.
Wenn die zweite Führung 186 vorangeschoben
wird, kann sie eine neue Form annehmen, die durch die Vorrichtung 180 definiert
wird. Die zweite Führung 186 kann
dann versteift werden, um ihre Form zu halten. Die erste Führung 184 kann
entspannt werden, aber ihre versteifte Form wird ebenfalls vorzugsweise
gehalten, während das
distale Ende 182 der Vorrichtung 180 weiter distal
durch das Kolon 170 vorangeschoben wird, wie in 16D gezeigt.
-
Nachdem
die Vorrichtung 180 distal vorangeschoben worden ist, kann
die erste Führung 184 entspannt
werden und durch die Vorrichtung 180 bis zu dem distalen
Ende 182 vorangeschoben werden, während die Steifheit der zweiten
Führung 186 aufrecht
erhalten bleibt, wie in 16E gezeigt.
Die zweite Führung 186 kann
entspannt werden und dann in ihrem flexiblen Zustand distal durch
die Vorrichtung 180 vorangeschoben werden, usw. Dieser Prozess
kann wiederholt werden, wenn die Vorrichtung 180 willkürliche gewundene
Pfade passieren soll.
-
Obwohl
das Endoskop der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde für eine Verwendung
als Koloskop, kann das Endoskop konfiguriert sein für eine Vielzahl
von anderen medizinischen und industriellen Anwendungen. Darüber hinaus
kann die vorliegende Erfindung auch konfiguriert werden als Katheter,
Kanüle,
chirurgisches Instrument oder Einführerhülle, die die Prinzipien der
Erfindung verwenden zur Navigierung durch gewundene Körperkanäle. Die vorliegende
Erfindung kann auch verwendet werden für industrielle Anwendungen
wie Untersuchungs- oder Forschungsanwendungen in gewundenen Regionen,
beispielsweise Maschinenanlagen, Röhren, etc.
-
In
einer Variation des Verfahrens, das speziell anwendbar ist für Laproskopie
oder Thorkoskopieprozeduren, kann das lenkbare Endoskop selektiv entlang
eines gewünschten
Pfads um und zwischen Organen in einem Körperhohlraum eines Patienten manövriert werden.
Das distale Ende des Endoskops kann in den Körperhohlraum des Patienten
eingeführt
werden durch natürliche Öffnungen,
durch chirurgischen Einschnitt oder durch eine chirurgische Kanüle, Einführe oder
Kanüle.
Der selektiv lenkbare distale Teil kann verwendet werden, um den
Körperhohlraum
des Patienten zu erkunden und zu untersuchen und um einen Pfad um
und zwischen den Organen des Patienten auszuwählen. Die elektronische Bewegungssteuerung
in Verbindung mit der Verfolgungsstange kann verwendet werden, um
den automatisch gesteuerten proximalen Teil zu steuern, um dem ausgewählten Pfad
zu folgen und dem Rest des Körpers
zu erlauben dem Verfolgungsstab zu folgen, und wenn notwendig, zu
dem gewünschten
Ort zurückzukehren,
unter Verwendung des dreidimensionalen Modells in dem elektronischen
Speicher der elektronischen Bewegungssteuerung. Modifikationen der
obigen Anordnungen und Verfahren zum Durchführen der Erfindung und Variationen
von Aspekten der Erfindung sind für einen Fachmann auf diesem
Gebiet offensichtlich und liegen in dem Bereich der Ansprüche.