ES2293984T3 - Dispositivo orientable y metodo mejorado de insercion. - Google Patents
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Abstract
Aparato que comprende: un cuerpo (102) de instrumento alargado que tiene una porción (104) distal selectivamente orientable y una porción (106) proximal automáticamente controlable, estando dicha porción distal selectivamente orientable configurada para selectivamente asumir una curva seleccionada a lo largo de una trayectoria deseada, y estando dicha porción proximal automáticamente controlable configurada para propagar dicha curva seleccionada proximalmente a lo largo de la porción proximal del cuerpo del instrumento alargado según el cuerpo del instrumento alargado se hace avanzar distalmente; y un controlador (140) de movimiento electrónico estructurado y dispuesto: (i) para monitorizar señales de control enviadas a dicha porción distal selectivamente orientable durante la orientación selectiva de dicha porción (104) distal para asumir dicha curva seleccionada a lo largo de dicha trayectoria deseada; (ii) para registrar dicha curva seleccionada; y (iii) para automáticamente controlar lapropagación de dicha curva seleccionada proximalmente a lo largo de dicha porción (106) proximal según el cuerpo (102) de instrumento alargado se hace avanzar distalmente.
Description
Dispositivo orientable y método mejorado de
inserción.
La presente invención se refiere generalmente a
endoscopios. Más particularmente, se refiere a un método y un
aparato para facilitar la inserción de un endoscopio flexible a lo
largo de una trayectoria tortuosa, tal como para examen
colonoscópico y tratamiento.
Un endoscopio es un instrumento médico para
visualizar el interior del cuerpo de un paciente. Los endoscopios
se pueden utilizar para una variedad de diferentes diagnósticos y
procedimientos quirúrgicos, que incluyen colonoscopia,
broncoscopia, toracoscopia, laparoscopia y vídeo endoscopia.
La colonoscopia es un método médico en el que un
endoscopio flexible, o colonoscopio, se inserta en el colon de un
paciente para examen diagnóstico y/o tratamiento quirúrgico del
colon. Un colonoscopio estándar tiene típicamente un largo de
135-185 cm y un diámetro de 12-13 mm
e incluye un haz de fibra óptica para imágenes, fibras de
iluminación y uno o dos canales para instrumentos que pueden también
ser utilizados para insuflación o irrigación. El colonoscopio se
inserta vía el ano del paciente y avanza a través del colon,
permitiendo el examen visual directo del colon, la válvula
ileocecal y porciones del íleo terminal. La inserción del
colonoscopio es complicada por el hecho de que el colon presenta
una trayectoria tortuosa y convolucionada. Con frecuencia es
necesaria una considerable manipulación del colonoscopio para hacer
avanzar el colonoscopio a través del colon, haciendo que el método
sea más difícil y que exija mucho tiempo y que añade complicaciones
potenciales, tal como perforación intestinal. Los colonoscopios
orientables se han diseñado para facilitar la selección de la
trayectoria correcta a través de las curvas del colon. Sin embargo,
a medida que el colonoscopio se inserta más y más dentro del colon,
se hace más difícil avanzar el colonoscopio a lo largo de la
trayectoria seleccionada. En cada vuelta, la pared del colon debe
mantener la curva en el colonoscopio. El colonoscopio frota contra
la superficie de la mucosa del colon a lo largo del exterior de cada
vuelta. La fricción y flojedad en el colonoscopio se acumulan en
cada vuelta, haciendo que sea más y más difícil de avanzar y retirar
el colonoscopio. Además, la fuerza contra la pared del colon
aumenta con la acumulación de fricción. En casos de extrema
tortuosidad, puede que sea imposible hacer avanzar el colonoscopio
en toda la trayectoria a través del colon.
Endoscopios, catéteres y dispositivos de
inserción orientables para examen médico o tratamiento de
estructuras internas del cuerpo se describen en las siguientes
patentes de U.S. 4.753.223; 5.337.732; 5.662.587; 4.543.090;
5.383.852; 5.487.757 y 5.337.733.
El documento
US-A-4 930 494 describe un
endoscopio que tiene una porción distal selectivamente orientable
que tiene una pluralidad de segmentos, incluyendo cada uno un par de
hélices de aleación de memoria de forma. A medida que las hélices
recuperan su forma memorizada se flexiona el extremo distal de la
sección de inserción del endoscopio. Las hélices se restauran a su
forma memorizada cuando se calientan conductivamente mediante un
circuito de suministro de corriente. Un ángulo de entrada se fija
como el ángulo objetivo para el segmento conductor y un ángulo de
flexión detectado de cada segmento se fija como el ángulo objetivo
para cada segmento sucesivo. El valor fijado se renueva cada vez
que la distancia de inserción de la sección de inserción alcanza
una distancia predeterminada.
El documento FR 2 732 225 describe un catéter
que tiene una porción distal selectivamente orientable que presenta
una porción proximal automáticamente controlable. Cada una de las
secciones del catéter comprende sensores de ángulo para medir el
ángulo de cada sección a fin de determinar la curva que va a ser
propagada durante la introducción del catéter.
Según un primer aspecto de la presente invención
se proporciona un aparato que comprende: un cuerpo de instrumento
alargado que tiene una porción distal selectivamente orientable y
una porción proximal automáticamente controlable, estando dicha
porción distal selectivamente orientable configurada para asumir
selectivamente una curva seleccionada a lo largo de una trayectoria
deseada y estando dicha porción proximal automáticamente controlable
configurada para propagar dicha curva seleccionada proximalmente a
lo largo de la porción proximal del cuerpo del instrumento alargado
a medida que el cuerpo del instrumento alargado se hace avanzar
distalmente; y un controlador de movimiento electrónico
estructurado y dispuesto: (i) para monitorizar señales de control a
dicha porción distal selectivamente orientable durante la
orientación selectiva de dicha porción distal para asumir dicha
curva seleccionada a lo largo de dicha trayectoria deseada; (ii)
para registrar dicha curva seleccionada; (iii) para controlar
automáticamente la propagación de dicha curva seleccionada
proximalmente a lo largo de dicha porción proximal a medida que el
cuerpo del instrumento alargado se hace avanzar distalmente.
Según un segundo aspecto de la presente
invención se proporciona un método para hacer avanzar un instrumento
a lo largo de una trayectoria, teniendo el instrumento una porción
distal selectivamente orientable y una porción proximal
automáticamente controlable, comprendiendo el método: proporcionar
señales de control a la porción distal del instrumento para
selectivamente orientar la porción distal para asumir una curva
seleccionada a lo largo de una trayectoria deseada; monitorizar
dichas señales de control utilizando un controlador de movimiento
electrónico; registrar dicha curva seleccionada en dicho controlador
de movimiento electrónico; y utilizar dicho controlador de
movimiento electrónico, durante el avance distal del instrumento,
para automáticamente controlar la porción proximal del instrumento
para asumir dicha curva seleccionada; en el que el método no es un
método para el tratamiento del cuerpo humano o animal mediante
cirugía o terapia o un método de diagnóstico practicado en el
cuerpo humano o animal.
Diversas realizaciones del instrumento se
describen e ilustran mas adelante. En una forma preferida el aparato
adopta la forma de un endoscopio orientable para traspasar
trayectorias tortuosas a través del cuerpo del paciente. El
endoscopio orientable se puede utilizar para una variedad de
diferentes diagnósticos y métodos quirúrgicos, que incluyen
colonoscopia, broncoscopia, toracoscopia, laparoscopia y vídeo
endoscopia. El endoscopio orientable está particularmente bien
adecuado para traspasar las curvas tortuosas encontradas cuando se
realiza un método de colonoscopia.
El endoscopio orientable tiene un cuerpo
alargado con una porción distal manual o selectivamente orientable
y una porción proximal automáticamente controlada. La porción distal
selectivamente orientable puede ser orientada o flexionada
selectivamente hasta una flexión total de 180 grados en cualquier
dirección. Un haz de fibra óptica para imágenes y una o más fibras
de iluminación se extienden a través del cuerpo desde el extremo
proximal hasta el extremo distal. Alternativamente, el endoscopio
se puede configurar como un vídeo endoscopio con una cámara de
vídeo miniaturizada, tal como una cámara CCD, que transmite imágenes
a un monitor de vídeo mediante un cable de transmisión o mediante
transmisión inalámbrica. Opcionalmente, el endoscopio puede incluir
uno o dos canales para instrumentos que pueden también ser
utilizados para insuflación o irrigación.
Un mango proximal unido al cuerpo alargado
incluye un ocular para la visión directa y/o para conexión a una
cámara de vídeo, una conexión a una fuente de iluminación y uno o
más accesorios de cierre Luer que están conectados a los canales de
instrumentos. El mango está conectado a un control de orientación a
fin de selectivamente orientar o flexionar la porción distal
selectivamente orientable en la dirección deseada y a un controlador
de movimiento electrónico para controlar la porción proximal
automáticamente controlada del endoscopio. Un transductor de
movimiento axial se proporciona para medir el movimiento axial del
cuerpo del endoscopio según se hace avanzar y retirar.
Opcionalmente, el endoscopio puede incluir un motor o accionador
lineal para avanzar y retirar automáticamente el endoscopio.
El extremo distal del cuerpo del endoscopio
puede ser insertado en un paciente, a través de un orificio natural
o a través de una incisión, y la porción distal selectivamente
orientable puede ser orientada para seleccionar una trayectoria
deseada. Cuando se hace avanzar el cuerpo del endoscopio, el
controlador de movimiento electrónico hace funcionar la porción
proximal automáticamente controlada del cuerpo para asumir la curva
seleccionada de la porción distal selectivamente orientable. Este
proceso se repite seleccionando otra trayectoria deseada con la
porción distal selectivamente orientable y haciendo avanzar de nuevo
el cuerpo del endoscopio. A medida que el cuerpo del endoscopio
avanza más, las curvas seleccionadas se propagan proximalmente a lo
largo del cuerpo del endoscopio. Similarmente, cuando el cuerpo del
endoscopio se retira proximalmente, las curvas seleccionadas se
propagan distalmente a lo largo del cuerpo del endoscopio. Esto crea
un tipo de movimiento en serpentín en el cuerpo del endoscopio que
le permite traspasar
curvas tortuosas a lo largo de una trayectoria deseada a través o alrededor y entre los órganos dentro del cuerpo.
curvas tortuosas a lo largo de una trayectoria deseada a través o alrededor y entre los órganos dentro del cuerpo.
El endoscopio se puede utilizar para realizar
colonoscopia u otros métodos endoscópicos, tales como broncoscopia,
toracoscopia, laparoscopia y vídeo endoscopia.
La fig. 1 muestra un colonoscopio de la técnica
anterior que está siendo empleado para un examen colonoscópico del
colon de un paciente.
La fig. 2 muestra una primera realización del
endoscopio orientable de la presente invención.
La fig. 3 muestra una segunda realización del
endoscopio orientable de la presente invención.
La fig. 4 muestra una tercera realización del
endoscopio orientable de la presente invención.
La fig. 5 muestra una cuarta realización del
endoscopio orientable de la presente invención.
La fig. 6 muestra un modelo de entramado de
cable de una sección del cuerpo del endoscopio en una posición
neutra o recta.
La fig. 7 muestra el modelo de entramado de
cable del cuerpo del endoscopio mostrado en la fig. 6 que pasa a
través de una curva en el colon de un paciente.
Las figs. 8-13 muestran el
endoscopio de la presente invención que se está empleando para un
examen colonoscópico en el colon de un paciente.
La fig. 1 muestra un colonoscopio 500 de la
técnica anterior que está siendo empleado para un examen
colonoscópico del colon C de un paciente. El colonoscopio 500 tiene
un mango 506 proximal y un cuerpo 502 alargado con una porción 504
distal orientable. El cuerpo 502 del colonoscopio 500 ha sido
lubricado e insertado dentro del colon C vía el ano A del paciente.
Utilizando la porción 504 distal orientable como guía, el cuerpo 502
del colonoscopio 500 se ha manipulado a través de diversas vueltas
en el colon C del paciente hasta el colon G ascendente.
Típicamente, esto implica una considerable cantidad de manipulación
empujando, tirando y girando el colonoscopio 500 desde el extremo
proximal para hacerlo avanzar a través de las vueltas del colon C.
Después que ha pasado la porción 504 distal orientable, la pared
del colon C mantiene la curva en el cuerpo 502 flexible del
colonoscopio 500 según éste avanza. La fricción se desarrolla a lo
largo del cuerpo 502 del colonoscopio 500 según se inserta,
particularmente en cada vuelta en el colon C. Debido a la fricción,
cuando el usuario intenta hacer avanzar el colonoscopio 500, el
cuerpo 502' tiende a moverse hacia fuera en cada curva, empujando
contra la pared del colon C, lo que exacerba el problema
incrementando la fricción y haciendo más difícil el avance del
colonoscopio 500. Por otro lado, cuando se retira el colonoscopio
500, el cuerpo 502'' tiende a moverse hacia dentro en cada curva
absorbiendo las flojedad que se ha desarrollado cuando se hizo
avanzar el colonoscopio 500. Cuando el colon C del paciente es
extremadamente tortuoso, el extremo distal del cuerpo 502 se hace
insensible a las manipulaciones del usuario y finalmente se hace
imposible avanzar más el colonoscopio 500. Además de la dificultad
que esto representa para el usuario, la tortuosidad del colon del
paciente también incrementa el riesgo de complicaciones, tales como
la perforación intestinal.
La fig. 2 muestra una primera realización del
endoscopio 100 orientable de la presente invención. El endoscopio
100 tiene un cuerpo 102 alargado con una porción 104 distal
selectivamente orientable y una porción 106 proximal
automáticamente controlada. La porción 104 distal selectivamente
orientable puede ser orientada o flexionada selectivamente hasta
una flexión completa de 180 grados en cualquier dirección. Un haz
112 de fibra óptica para imagen y una o más fibras 114 de
iluminación se extienden a través del cuerpo 102 desde el extremo
110 proximal al extremo 108 distal. Alternativamente, el endoscopio
100 puede ser configurado como un vídeo endoscopio con una video
cámara miniaturizada, tal como una cámara CCD, posicionada en el
extremo 108 distal del cuerpo 102 del endoscopio. Las imágenes de
la video cámara pueden ser transmitidas a un monitor de video
mediante una transmisión por cable o mediante transmisión
inalámbrica. Opcionalmente, el cuerpo 102 del endoscopio 100 puede
incluir uno o dos canales 116, 118 de instrumentos que pueden
también ser utilizados para insuflación o irrigación. El cuerpo 102
del endoscopio 100 es sumamente flexible de modo que es capaz de
flexionar alrededor de curvas con pequeño diámetro sin enrollarse o
retorcerse. Cuando se configura para utilizar como un colonoscopio,
el cuerpo 102 del endoscopio 100 tiene típicamente una longitud de
135 a 185 cm y aproximadamente 12-13 mm en
diámetro. El endoscopio 100 puede ser fabricado en una variedad de
otros tamaños y configuraciones para otras aplicaciones médicas e
industriales.
Un mango 120 proximal está unido al extremo 110
proximal del cuerpo 102 alargado. El mango 120 incluye un ocular
124 conectado al haz 112 de fibra óptica para imagen para
visualización directa y/o conexión a una video cámara 126. El mango
120 está conectado a una fuente 128 de iluminación mediante un cable
134 de iluminación que está conectado a o se continúa con las
fibras 114 de iluminación. Un primer accesorio 130 de cierre Luer y
un segundo accesorio 132 de cierre Luer sobre el mango 120 están
conectados a los canales 116, 118 de instrumentos.
El mango 120 está conectado a un controlador 140
de movimiento electrónico por medio de un cable 136 del controlador.
Un control 122 de orientación está conectado al controlador 140 de
movimiento electrónico por medio de un segundo cable 138. El
control 122 de orientación permite al usuario selectivamente
orientar o flexionar la porción 104 distal selectivamente
orientable del cuerpo 102 en la dirección deseada. El control 122 de
orientación puede ser un controlador de bastón de mando según se
muestra, u otro mecanismo conocido de control de orientación. El
controlador 140 de movimiento electrónico controla el movimiento de
la porción 106 proximal automáticamente controlada del cuerpo 102.
El controlador 140 de movimiento electrónico se puede instrumentar
utilizando un programa de control de movimiento que funciona en un
microordenador o utilizando un controlador de movimiento de
aplicación específica. Alternativamente, el controlador 140 de
movimiento electrónico se puede instrumentar utilizando un
controlador de red neural.
Un transductor 150 de movimiento axial se
proporciona para medir el movimiento axial del cuerpo 102 del
endoscopio a medida que se hace avanzar y retirar. El transductor
150 de movimiento axial puede ser fabricado en muchas
configuraciones posibles. A modo de ejemplo, el transductor 150 de
movimiento axial en la fig. 2 se configura como un anillo 152 que
rodea el cuerpo 102 del endoscopio 100. El transductor 150 de
movimiento axial está unido a un punto fijo de referencia, tal como
la mesa quirúrgica o el punto de inserción para el endoscopio 100
en el cuerpo del paciente. A medida que el cuerpo 102 del endoscopio
100 se desliza a través del transductor 150 de movimiento axial,
produce una señal indicativa de la posición axial del cuerpo 102 del
endoscopio con respecto al punto fijado de referencia y envía una
señal al controlador 140 de movimiento electrónico mediante
telemetría o mediante un cable (no mostrado). El transductor 150 de
movimiento axial puede usar medios ópticos, electrónicos o
mecánicos para medir la posición axial del cuerpo 102 del
endoscopio. Otras posibles configuraciones se describen a
continuación para el transductor 150 de movimiento axial.
La fig. 3 muestra una segunda realización del
endoscopio 100 de la presente invención. Como en la realización de
la fig. 2, el endoscopio 100 tiene un cuerpo 102 alargado con una
porción 104 distal selectivamente orientable y una porción 106
proximal automáticamente controlada. El control 122 de orientación
está integrado en el mango 120 proximal en la forma de una o dos
esferas para selectivamente orientar la porción 104 distal
selectivamente orientable del endoscopio 100. Opcionalmente,
también el controlador 140 de movimiento electrónico puede ser
miniaturizado e integrado dentro del mango 120 proximal. En esta
realización el transductor 150 de movimiento axial está configurado
con una base 154 que se une a un punto fijo de referencia, tal como
la mesa quirúrgica. Un primer rodillo 156 y un segundo rodillo 158
entran en contacto con el exterior del cuerpo 102 del endoscopio.
Un potenciómetro 160 de múltiples vueltas u otro transductor de
movimiento se conecta al primer rodillo 156 para medir el
movimiento axial del cuerpo 102 del endoscopio y para producir una
señal indicativa de la posición axial.
El endoscopio 100 se puede hacer avanzar o
retirar manualmente por el usuario sujetando el cuerpo 102 distal
al transductor 150 de movimiento axial. Alternativamente, el primer
rodillo 156 y/o el segundo rodillo 158 se pueden conectar a un
motor 162 para automáticamente hacer avanzar y retirar el cuerpo 102
del endoscopio 100.
La fig. 4 muestra una tercera realización del
endoscopio 100 de la presente invención, la cual utiliza un
alojamiento 170 alargado para organizar y contener el endoscopio
100. El alojamiento 170 tiene una base 172 con un carril 174 lineal
para guiar el cuerpo 102 del endoscopio 100. El alojamiento 170
puede tener un transductor 150' de movimiento axial que está
configurado como un transductor de movimiento lineal integrado
dentro del carril 174 lineal. Alternativamente, el alojamiento 170
puede tener un transductor 150'' de movimiento axial configurado
similarmente al transductor 150 de movimiento axial en la fig. 2 ó
3. El endoscopio 100 se puede hacer avanzar o retirar manualmente
por el usuario sujetando el cuerpo 102 distal al alojamiento 170.
Alternativamente, el alojamiento 170 puede incluir un motor 176 u
otro accionador de movimiento lineal para automáticamente hacer
avanzar y retirar el cuerpo 102 del endoscopio 100. En otra
configuración alternativa, un motor con ruedas de fricción, similar
al descrito más arriba con respecto a la fig. 3, se puede integrar
dentro del transductor 150'' de movimiento axial.
La fig. 5 muestra una cuarta realización del
endoscopio 100 de la presente invención, la cual utiliza un
alojamiento 180 giratorio para organizar y contener el endoscopio
100. El alojamiento 180 tiene una base 182 con un tambor 184 de
giro para guiar el cuerpo 102 del endoscopio 100. El alojamiento 180
puede tener un transductor 150''' de movimiento axial que está
configurado como un potenciómetro conectado al eje 186 de pivote del
tambor 184 de giro. Alternativamente, el alojamiento 180 puede
tener un transductor 150'' de movimiento axial configurado
similarmente al transductor 150 de movimiento axial en la fig. 2 ó
3. El endoscopio 100 se puede hacer avanzar o retirar manualmente
por el usuario sujetando el cuerpo 102 distal al alojamiento 180.
Alternativamente, el alojamiento 180 puede incluir un motor 188
conectado al tambor 184 de giro para hacer avanzar o retirar
automáticamente el cuerpo 102 del endoscopio 100. En otra
configuración alternativa, un motor con ruedas de fricción, similar
al descrito más arriba con respecto a la fig. 3, se puede integrar
dentro del transductor 150'' de movimiento axial.
La fig. 6 muestra un modelo de entramado de
cable de una sección del cuerpo 102 del endoscopio 100 en una
posición neutra o recta. La mayor parte de la estructura interna del
cuerpo 102 del endoscopio se ha eliminado en este dibujo para una
mayor claridad. El cuerpo 102 del endoscopio está dividido en
secciones 1, 2, 3...10, etc. La geometría de cada sección está
definida por cuatro medidas de longitud a lo largo de los ejes a, b,
c y d. Por ejemplo, la geometría de la sección 1 se define por las
cuatro medidas de longitud l_{1a}, l_{1b}, l_{1c}, l_{1d},
y la geometría de la sección 2 se define por las cuatro medidas de
longitud l_{2a}, l_{2b}, l_{2c},. l_{2d}, etc.
Preferiblemente, cada una de las medidas de longitud es
individualmente controlada mediante un accionador lineal (no
mostrado). Los accionadores lineales pueden utilizar uno de varios
principios de funcionamiento diferentes. Por ejemplo, cada uno de
los accionadores lineales puede ser un accionador lineal de
aleación NiTi de autocalentamiento o un accionador de plástico
electrorreológico, u otro accionador conocido mecánico, neumático,
hidráulico o electromecánico. La geometría de cada sección se puede
alterar utilizando los accionadores lineales para cambiar las
cuatro medidas de longitud a lo largo de los ejes a, b, c y d.
Preferiblemente, las medidas de longitud se cambian en pares
complementarios para selectivamente flexionar el cuerpo 102 del
endoscopio en una dirección deseada. Por ejemplo, para la flexión
del cuerpo 102 del endoscopio en la dirección del eje a, las
medidas l_{1a},. l_{2a}, l_{3a}... l_{10a}. se acortarían
y las medidas l_{1b},. l_{2b},. l_{3b}... l_{10b} se
alargarían en una cantidad igual. La cantidad por la cual se
cambian estas medidas determina el radio de la curva resultante.
En la porción 104 distal selectivamente
orientable del cuerpo 102 del endoscopio, los accionadores lineales
que controlan las medidas de ejes a, b, c y d de cada sección se
controlan selectivamente por el usuario a través del control 122 de
orientación. De este modo, mediante control apropiado de las medidas
de los ejes a, b, c y d, la porción 104 distal selectivamente
orientable del cuerpo 102 del endoscopio se puede orientar o
flexionar selectivamente hasta un máximo total de 180 grados en
cualquier dirección.
En la porción 106 proximal automáticamente
controlada, sin embargo, las medidas de los ejes a, b, c y d de
cada sección se controlan automáticamente por el controlador 140 de
movimiento electrónico, el cual utiliza un método de propagación de
curva para controlar la forma del cuerpo 102 del endoscopio. Para
explicar cómo funciona el método de propagación de curva, la fig. 7
muestra el modelo de entramado de cable de una parte de la porción
106 proximal automáticamente controlada del cuerpo 102 del
endoscopio mostrada en la fig. 6 que pasa a través de una curva en
el colon C del paciente. Con fines de simplicidad, se muestra un
ejemplo de dos curvas bidimensionales y sólo se considerarán los
ejes a y b. En una curva tridimensional los cuatro ejes a, b, c y d
entrarían en funcionamiento.
En la fig. 7, el cuerpo 102 del endoscopio ha
sido manipulado a través de la curva en el colon C con el beneficio
de la porción 104 distal selectivamente orientable (esta parte del
método se explica con más detalla más abajo) y ahora la porción 106
proximal automáticamente controlada reside en la curva. Las
secciones 1 y 2 están en una parte relativamente recta del colon C;
por lo tanto l_{1a} = l_{1b} y l_{2a} = l_{2b}. Sin embargo,
debido a que las secciones 3-7 están en la sección
curvada en forma de S, l_{3a}<l_{3b}, l_{4a}<l_{4b}
y l_{5a}<l_{5b}, aunque l_{6a}>l_{6b},
l_{7a}>l_{7b} y l_{8a}>l_{8b}. Cuando el cuerpo 102
del endoscopio se hace avanzar distalmente en una unidad, la sección
1 se mueve a la posición marcada 1', la sección 2 se mueve a la
posición previamente ocupada por la sección 1, la sección 3 se mueve
a la posición previamente ocupada por la sección 2, etc. El
transductor 150 de movimiento axial produce una señal indicativa de
la posición axial del cuerpo 102 del endoscopio con respecto a un
punto fijo de referencia y envía la señal al controlador 140 de
movimiento electrónico. Bajo control del controlador 140 de
movimiento electrónico, cada vez que el cuerpo 102 del endoscopio
avanza una unidad, cada sección en la porción 106 proximal
automáticamente controlada se señaliza para asumir la forma de la
sección que previamente ocupaba el espacio en el que se encuentra
ahora. Por lo tanto, cuando el cuerpo 102 del endoscopio se hace
avanzar a la posición marcada 1', l_{1a} = l_{1b}, l_{2a} =
l_{2b}, l_{3a} = l_{3b}, l_{4a}<l_{4b}, l_{5a}<
l_{5b}, l_{6a}<l_{6b}, l_{7a}>l_{7b},
l_{8a}>l_{8b} y l_{9a}>l_{9b} y, cuando el cuerpo 102
del endoscopio se hace avanzar a la posición marcada 1'', l_{1a} =
l_{1b}, l_{2a} = l_{2b}, l_{3a} = l_{3b}, l_{4a} =
l_{4b}, l_{5a}<l_{5b}, l_{6a}<l_{6b},
l_{7a}<l_{7b}, l_{8a}>l_{8b}, l_{9a}>l_{9b} y
l_{10a}>l_{10b}. De este modo, la curva en forma de S formada
se propaga proximalmente a lo largo de la longitud de la porción
106 proximal automáticamente controlada del cuerpo 102 del
endoscopio. La curva en forma de S parece estar fijada en el
espacio, según el cuerpo 102 del endoscopio avanza distalmente.
Similarmente, cuando el cuerpo 102 del
endoscopio se retira proximalmente, cada vez que el cuerpo 102 del
endoscopio se mueve proximalmente en una unidad, cada sección en la
porción 106 proximal automáticamente controlada se señaliza para
asumir la forma de la sección que previamente ocupaba en el espacio
en el que se encuentra ahora. La curva en forma de S se propaga
distalmente a lo largo de la longitud de la porción 106 proximal
automáticamente controlada del cuerpo 102 del endoscopio y la curva
en forma de S parece estar fijada en el espacio, según el cuerpo
102 del endoscopio se retira proximalmente.
Siempre que el cuerpo 102 del endoscopio se hace
avanzar o retirar, el transductor 150 de movimiento axial detecta
el cambio de posición y el controlador 140 de movimiento electrónico
propaga las curvas seleccionadas proximal o distalmente a lo largo
de la porción 106 proximal automáticamente controlada del cuerpo 102
del endoscopio para mantener las curvas en una posición
espacialmente fijada. Esto permite que el cuerpo 102 del endoscopio
se mueva a través de las curvas tortuosas sin aplicar fuerza
innecesaria sobre la pared del colon C.
Las figs. 8-13 muestran el
endoscopio 100 de la presente invención que se está empleando para
un examen colonoscópico del colon de un paciente. En la fig. 8, el
cuerpo 102 del endoscopio se ha lubricado e insertado dentro del
colon C del paciente a través del ano A. El extremo 108 distal del
cuerpo 102 del endoscopio se hace avanzar a través del recto R
hasta que se alcanza la primera curva en el colon C, según se
observa a través del ocular 124 o en un monitor de vídeo. Para
traspasar la curva, la porción 104 distal selectivamente orientable
del cuerpo 102 del endoscopio se orienta manualmente hacia el colon
S sigmoide por el usuario a través del control 122 de orientación.
Las señales de control que van del control 122 de orientación a la
porción 104 distal selectivamente orientable se monitorizan
mediante el controlador 140 de movimiento electrónico. Cuando se ha
seleccionado la curva correcta de la porción 104 distal
selectivamente orientable para hacer avanzar el extremo 108 distal
del cuerpo 102 del endoscopio hacia el colon S sigmoide, la curva se
registra en la memoria del controlador 140 de movimiento
electrónico como una referencia. Esta etapa se puede realizar de un
modo manual, en el que el usuario da una orden al controlador 140
de movimiento electrónico para registrar la curva seleccionada,
utilizando controles de teclado o controles de voz.
Alternativamente, esta etapa se puede realizar en un modo
automático, en el que el usuario le señala al controlador 140 de
movimiento electrónico que la curva deseada ha sido seleccionada
haciendo avanzar distalmente el cuerpo 102 del endos-
copio.
copio.
Ya sea activado en el modo manual o en el modo
automático, una vez que se ha seleccionado la curva deseada con la
porción 104 distal selectivamente orientable, el cuerpo 102 del
endoscopio se hace avanzar distalmente y la curva seleccionada se
propaga proximalmente a lo largo de la porción 106 proximal
automáticamente controlada del cuerpo 102 del endoscopio mediante
el controlador 140 de movimiento electrónico, según se describe
anteriormente. La curva permanece fija en el espacio al tiempo que
el cuerpo 102 del endoscopio se hace avanzar distalmente a través
del colon S sigmoide. En un colon particularmente tortuoso, la
porción 104 distal selectivamente orientable puede que tenga que
ser orientada a través de múltiples curvas para atravesar el colon S
sigmoide.
Según se ilustra en la fig. 9, el usuario puede
detener el endoscopio 100 en cualquier punto para examen o
tratamiento de la superficie de la mucosa o cualquier otro tipo de
características dentro del colon C. La porción 104 distal
selectivamente orientable se puede orientar en cualquier dirección
para examinar el interior del colon C. Cuando el usuario ha
terminado el examen del colon S sigmoide, la porción 104 distal
selectivamente orientable se orienta en una dirección superior
hacia el colon D descendente. Una vez que se ha seleccionado la
curva deseada con la porción 104 distal selectivamente orientable,
el cuerpo 102 del endoscopio se hace avanzar distalmente dentro del
colon D descendente y la segunda curva como también la primera curva
son propagadas proximalmente a lo largo de la porción 106 proximal
automáticamente controlada del cuerpo 102 del endoscopio, según se
muestra en la fig. 10.
Si, en cualquier momento, el usuario decide que
la trayectoria tomada por el cuerpo 102 del endoscopio necesita ser
revisada o corregida, el endoscopio 100 se puede retirar
proximalmente y se le ordena al controlador 140 de movimiento
electrónico borrar la curva previamente seleccionada. Esto se puede
realizar manualmente utilizando controles de teclado o controles de
voz o automáticamente programando el controlador 140 de movimiento
electrónico para que se coloque en un modo de revisión cuando el
cuerpo 102 del endoscopio se retira a cierta distancia. La curva
revisada o corregida se selecciona utilizando la porción 104 distal
selectivamente orientable y el cuerpo 102 del endoscopio se hace
avanzar según se describe anteriormente.
El cuerpo 102 del endoscopio se hace avanzar a
través del colon D descendente hasta que alcanza el pliegue F_{l}
izquierdo (esplénico) del colon. Aquí, en muchos casos, el cuerpo
102 del endoscopio debe traspasar una vuelta en horquilla de casi
180 grados. Como antes, la curva deseada es seleccionada utilizando
la porción 104 distal selectivamente orientable, y el cuerpo 102
del endoscopio se hace avanzar distalmente a través del colon T
transversal, según se muestra en la fig. 11. Cada una de las curvas
previamente seleccionada se propaga proximalmente a lo largo de la
porción 106 proximal automáticamente controlada del cuerpo 102 del
endoscopio. El mismo método se sigue en el pliegue F_{r} derecho
(hepático) del colon y el extremo 108 distal del cuerpo 102 del
endoscopio se hace avanzar a través del colon G ascendente hasta el
ciego E, según se muestra en la fig. 12. El ciego E, la válvula V
ileocecal y la porción terminal del íleo I se pueden examinar desde
este punto utilizando la porción 104 distal selectivamente
orientable del cuerpo 102 del endoscopio.
La fig. 13 muestra el endoscopio 100 que está
siendo retirado a través del colon C. A medida que el endoscopio
100 se retira, el cuerpo 102 del endoscopio sigue las curvas
seleccionadas previamente propagando las curvas distalmente a lo
largo de la porción 106 proximal automáticamente controlada, según
se describe anteriormente. En cualquier punto, el usuario puede
detener el endoscopio 100 para examinar o tratar la superficie de la
mucosa o cualquier otras características dentro del colon C
utilizando la porción 104 distal selectivamente orientable del
cuerpo 102 del endoscopio.
En un método preferido según la presente
invención, el controlador 140 de movimiento electrónico incluye una
memoria electrónica en la que se crea un modelo matemático
tridimensional del colon del paciente u otra anatomía a través de
la cual se maniobra el cuerpo 102 del endoscopio. El modelo
tridimensional puede ser señalado por el operador para registrar la
posición de puntos de referencia anatómicos, lesiones, pólipos,
muestras de biopsia y otras características de interés. El modelo
tridimensional de la anatomía del paciente se puede usar para
facilitar la reinserción del cuerpo 102 del endoscopio en métodos
posteriores. Además, las señalizaciones se pueden utilizar para
rápidamente encontrar la posición de las características de interés.
Por ejemplo, el modelo tridimensional se puede señalizar con la
posición en la que se ha tomado la muestra para biopsia durante una
endoscopia exploratoria. El lugar de la muestra para biopsia se
puede localizar fácilmente de nuevo en métodos de seguimiento para
seguir el progreso de un proceso de enfermedad potencial y/o para
realizar un método terapéutico en el lugar.
En una variación particularmente preferida de
este método, el controlador 140 de movimiento electrónico se puede
programar, basado en el modelo tridimensional en la memoria
electrónica, de forma que el cuerpo 102 del endoscopio asumirá
automáticamente la forma apropiada para seguir la trayectoria
deseada según avanza a través de la anatomía del paciente. En
realizaciones del endoscopio 100 orientable que están configuradas
para hacer avanzar y retirar automáticamente el cuerpo 102 del
endoscopio, según se describe anteriormente con respecto a las
figs. 3, 4 y 5, al cuerpo 102 del endoscopio se le puede dar una
orden para que avance automáticamente a través de la anatomía del
paciente al sitio de una lesión señalada previamente u otro punto
de interés basado en el modelo tridimensional de la memoria
electrónica.
El software de imagen permitiría al modelo
tridimensional obtenido de la anatomía del paciente utilizando el
endoscopio 100 orientable ser visto en un monitor de ordenador o
similar. Esto facilitaría comparaciones entre el modelo
tridimensional e imágenes obtenidas con otras modalidades de imagen,
por ejemplo fluoroscopía, radiografía, ultrasonografía, imagen por
resonancia magnética (MRI), tomografía computarizada (escaneado CT),
tomografía de haz electrónico o colonoscopia virtual.
Recíprocamente, imágenes de estas otras modalidades de imagen
pueden ser utilizadas para representar una trayectoria o recorrido
aproximado o para facilitar la inserción del cuerpo 102 del
endoscopio. Además, imágenes de otras modalidades de imagen se
pueden utilizar para facilitar la localización de lesiones
sospechosas con el endoscopio 100 orientable. Por ejemplo, las
imágenes obtenidas utilizando una radiografía de contraste con bario
del colon pueden ser utilizadas para representar una trayectoria
aproximada para facilitar la inserción del cuerpo 102 del endoscopio
dentro del colon del paciente. La ubicación y profundidad de
cualquiera de las lesiones sospechosas vistas en la radiografía
pueden ser señaladas de forma que el cuerpo 102 del endoscopio pueda
ser rápida y seguramente guiado a la vecindad de la lesión.
Las modalidades para imagen que proporcionan
información tridimensional, tales como fluoroscopía biplanar, CT o
MRI, se pueden utilizar para programar el controlador 140 de
movimiento electrónico de forma que el cuerpo 102 del endoscopio
asumirá automáticamente la forma apropiada para seguir la
trayectoria deseada según se hace avanzar a través de la anatomía
del paciente. En realizaciones del endoscopio 100 orientable que
están configuradas para automáticamente hacer avanzar y retirar el
cuerpo 102 del endoscopio, el cuerpo 102 del endoscopio puede
recibir una orden para avanzar automáticamente a través de la
anatomía del paciente siguiendo la trayectoria deseada según se
determina por la información de imagen tridimensional. Similarmente,
el cuerpo 102 del endoscopio puede recibir una orden para avanzar
automáticamente al lugar de una lesión sospechosa u otro punto de
interés señalado en las imágenes.
Aunque el endoscopio de la presente invención se
ha descrito para ser utilizado como un colonoscopio, el endoscopio
puede ser configurado para un número de otras aplicaciones
industriales y médicas. Además, la presente invención puede también
ser configurada como un catéter, cánula, instrumento quirúrgico o
envoltura de introductor que utiliza los principios de la invención
para navegar a través de canales tortuosos del cuerpo.
En una variación del método que es
particularmente aplicable a métodos de laparoscopia o toracoscopia,
el endoscopio 100 orientable puede ser maniobrado selectivamente a
lo largo de una trayectoria deseada alrededor y entre órganos en
una cavidad del cuerpo del paciente. El extremo 108 distal del
endoscopio 100 se inserta en la cavidad del cuerpo del paciente a
través de una abertura natural, a través de una incisión quirúrgica
o a través de una cánula o introductor quirúrgico. La porción 104
distal selectivamente orientable se puede utilizar para explorar y
examinar la cavidad del cuerpo del paciente y para seleccionar una
trayectoria alrededor y entre los órganos del paciente. El
controlador 140 de movimiento electrónico se puede utilizar para
controlar la porción 106 proximal automáticamente controlada del
cuerpo 102 del endoscopio a fin de que siga la trayectoria
seleccionada y, si es necesario, regrese a una localización deseada
utilizando el modelo tridimensional en la memoria electrónica del
controlador 140 de movimiento electrónico.
Aunque la presente invención se ha descrito aquí
con respecto a las realizaciones a modo de ejemplo y al mejor modo
para poner en práctica la invención, será evidente a un experto
ordinario en la técnica que muchas modificaciones,
perfeccionamientos y subcombinaciones de las diversas realizaciones,
adaptaciones y variaciones pueden ser realizadas a la invención sin
apartarse del alcance de la misma.
Claims (15)
1. Aparato que comprende:
un cuerpo (102) de instrumento alargado que
tiene una porción (104) distal selectivamente orientable y una
porción (106) proximal automáticamente controlable, estando dicha
porción distal selectivamente orientable configurada para
selectivamente asumir una curva seleccionada a lo largo de una
trayectoria deseada, y estando dicha porción proximal
automáticamente controlable configurada para propagar dicha curva
seleccionada proximalmente a lo largo de la porción proximal del
cuerpo del instrumento alargado según el cuerpo del instrumento
alargado se hace avanzar distalmente; y
un controlador (140) de movimiento electrónico
estructurado y dispuesto:
- (i)
- para monitorizar señales de control enviadas a dicha porción distal selectivamente orientable durante la orientación selectiva de dicha porción (104) distal para asumir dicha curva seleccionada a lo largo de dicha trayectoria deseada;
- (ii)
- para registrar dicha curva seleccionada; y
- (iii)
- para automáticamente controlar la propagación de dicha curva seleccionada proximalmente a lo largo de dicha porción (106) proximal según el cuerpo (102) de instrumento alargado se hace avanzar distalmente.
2. Aparato según la reivindicación 1, que
comprende además un transductor (150, 150', 150'', 15''') de
movimiento axial para medir el movimiento axial del cuerpo (102)
del instrumento alargado.
3. Aparato según la reivindicación 2, en el que
el transductor (150, 150', 150'', 150''') de movimiento axial está
dispuesto para producir una señal indicativa de la posición axial
del cuerpo (102) del instrumento alargado con respecto a un punto
fijo de referencia y para enviar la señal al controlador (140) de
movimiento electrónico.
4. Aparato según la reivindicación 3, en el que
el transductor (150, 150', 150'', 150''') de movimiento axial está
dispuesto para detectar un cambio de posición del cuerpo (102) del
instrumento alargado cuando el cuerpo del instrumento alargado se
hace avanzar o se retira, y el controlador (140) de movimiento
electrónico está estructurado y dispuesto para propagar dicha curva
seleccionada proximal o distalmente a lo largo de dicha porción
(106) proximal para mantener dicha curva seleccionada en una
posición espacialmente fija.
5. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el controlador (140) de
movimiento electrónico incluye una memoria electrónica para la
creación de un modelo matemático tridimensional de dicha
trayectoria deseada obtenida utilizando el cuerpo (102) del
instrumento alargado.
6. Aparato según la reivindicación 5, en el que
el controlador (140) de movimiento electrónico es programable,
basándose en el modelo matemático tridimensional de la memoria
electrónica, para hacer que el cuerpo (102) del instrumento
alargado automáticamente asuma una forma adecuada para seguir dicha
trayectoria deseada según se hace avanzar el cuerpo del instrumento
alargado.
7. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo (102) del
instrumento alargado es configurado como un colonoscopio para
inserción dentro del colon de un paciente.
8. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo (102) del
instrumento alargado tiene una multiplicidad de secciones
controlables, que incluyen una primera sección, una segunda sección
y una tercera sección, representando cada sección una unidad de
longitud, y
en el que el controlador (140) de movimiento
electrónico está configurado para controlar cada una de la primera
sección, la segunda sección y la tercera sección a fin de que
asuman la primera, segunda y tercera porciones respectivamente de
dicha curva seleccionada cuando el cuerpo (102) de instrumento
alargado está en una posición inicial, y está además configurado,
cuando el cuerpo del instrumento alargado se hace avanzar
distalmente una distancia de aproximadamente una unidad de longitud
a partir de la posición inicial, para controlar la segunda sección
a fin de que asuma la primera porción de dicha curva seleccionada y
la tercera sección a fin de asuma la segunda porción de dicha curva
seleccionada.
9. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7 en el que dicha porción (104) distal
selectivamente orientable comprende una pluralidad de secciones,
cada una de las cuales tiene una geometría definida por cuatro
medidas de longitud alargadas, incluyendo cada una de dichas
secciones de dicha porción distal cuatro accionadores lineales para
cambiar dichas medidas de longitud alargadas de esa sección en
respuesta a dichas señales de
control; y
control; y
dicha porción (106) proximal automáticamente
controlable comprende una pluralidad de secciones, cada una de las
cuales tiene una geometría definida por cuatro medidas de longitud
alargadas adicionales, incluyendo cada de dichas secciones de dicha
porción proximal cuatro accionadores lineales para cambiar dichas
medidas de longitud alargadas adicionales de esa sección.
10. Método para hacer avanzar un instrumento a
lo largo de una trayectoria, teniendo el instrumento una porción
(104) distal selectivamente orientable y una porción (106) proximal
automáticamente controlable, comprendiendo el método:
proporcionar señales de control a la porción
(104) distal del instrumento para selectivamente orientar la
porción distal a fin de que asuma una curva seleccionada a lo largo
de una trayectoria deseada;
monitorizar dichas señales de control utilizando
un controlador (140) de movimiento electrónico;
registrar dicha curva seleccionada en dicho
controlador (140) de movimiento electrónico; y
utilizar dicho controlador (140) de movimiento
electrónico, durante el avance del instrumento distalmente, para
automáticamente controlar la porción (106) proximal del instrumento
a fin de que asuma dicha curva seleccionada.
en el que el método no es un método para
tratamiento del cuerpo humano o animal mediante cirugía o terapia o
un método diagnóstico practicado en el cuerpo humano o animal.
11. Método según la reivindicación 10, que
comprende además medir el movimiento axial del instrumento.
12. Método según la reivindicación 11, que
comprende además producir una señal indicativa de la posición axial
del instrumento con respecto a un punto fijo de referencia y enviar
la señal al controlador (140) de movimiento electrónico.
13. Método según la reivindicación 12, que
comprende además detectar un cambio de posición del instrumento
cuando el instrumento se hace avanzar o se retira, y utilizar el
controlador (140) de movimiento electrónico para propagar dicha
curva seleccionada proximal o distalmente a lo largo de dicha
porción proximal para mantener dicha curva seleccionada en una
posición espacialmente fija.
14. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 13, que comprende además obtener un modelo
matemático tridimensional de la trayectoria deseada utilizando el
instrumento y crear dicho modelo matemático tridimensional en una
memoria electrónica del controlador (140) de movimiento
electrónico.
15. Método según la reivindicación 14, en el que
el instrumento es inducido por el controlador (140) de movimiento
electrónico a asumir automáticamente una forma adecuada para seguir
dicha trayectoria deseada, a medida que el instrumento se hace
avanzar, basándose en el modelo matemático tridimensional de la
memoria electrónica.
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