ES2710273T3 - Endoscopio tipo cápsula que incluye impulsión magnética - Google Patents
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Abstract
Un endoscopio tipo cápsula que comprende - un alojamiento de cápsula 5 (26), en donde el alojamiento de cápsula (26) tiene un eje longitudinal (23), - una unidad de grabación de imágenes (4, 6) y una unidad de procesamiento de datos de imagen (10) - un sensor de posición (16) para proporcionar datos acerca de la posición del endoscopio capsular con respecto a la dirección del centro de gravedad, una unidad de transmisión de datos (12), - una fuente de energía (3) para el suministro de energía de las unidades (4, 6, 10, 12) y el sensor (16 y - un imán interno (5), en donde dicha unidad de grabación de imágenes (4,6), dicha unidad de procesamiento de datos de imagen (10), dicho sensor de posición (16), dicha unidad de transmisión de datos (12), dicha fuente de energía (3) y dicho imán interno (5) se integran en el alojamiento de cápsula (26) y en donde el imán interno (5) se dispone desviado con respecto al centro de gravedad y el eje longitudinal (23) del alojamiento de cápsula (26) del endoscopio tipo capsular, el imán interno (5) se dispone de manera que la polarización norte-sur del imán interno (5) se dispone paralela al eje longitudinal (23) de la cápsula (26) caracterizado por que el imán interno se dispone además periféricamente en el alojamiento de cápsula (26) para estar desviado con respecto al centro de gravedad y con respecto al centro geométrico del endoscopio tipo cápsula.
Description
DESCRIPCION
Endoscopio tipo capsula que incluye impulsion magnetica
La presente invencion esta relacionada con un endoscopio tipo capsula que incluye una impulsion magnetica segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Los endoscopios tipo capsula impulsados magneticamente son los endoscopios que son tragados por un paciente, como una plldora o una capsula, y entonces avanzan en el tracto intestinal sustancialmente por el movimiento peristaltico natural. Adicionalmente, se proporciona una impulsion magnetica que comprende un iman capsular y un iman extracorporeo de modo que se puede influir en el movimiento y la orientacion de la capsula.
Mas adelante en esta memoria como iman capsular tambien se percibe que concierne a la invencion un dispositivo integrado en la capsula que se adapta para generar un campo magnetico de polarizacion conocida. Para esta finalidad son idoneos tanto un solenoide como un iman permanente as! como una combination de una o varias dichas dos posibilidades. Este dispositivo tambien puede consistir en varios imanes permanentes o varios solenoides cuyos campos magneticos se superponen para formar un campo magnetico resultante.
Mas adelante en esta memoria tambien se percibe que concerniente a la invencion como iman extracorporeo un dispositivo proporcionado fuera del espacio a examen sujeto a inspeccionar por el endoscopio tipo capsula que se adapta para generar un campo magnetico de polarizacion conocida. Para esta finalidad son adecuados tanto un solenoide como un iman permanente as! como una combinacion de una o varias de dichas dos posibilidades mencionadas anteriormente. Este dispositivo tambien puede consistir en varios imanes permanentes o varios solenoides cuyos campos magneticos se superponen para formar un campo magnetico resultante.
Mas adelante en esta memoria tambien se percibe que concerniente a la invencion como espacio a examen espacios que son inspeccionados por un endoscopio tipo capsula. En caso de aplicaciones medicas se entiende que estos son organos huecos o espacios huecos en el cuerpo humano o animal en el que se puede introducir un endoscopio tipo capsula. En caso de aplicaciones tecnicas estos se entienden que son espacios huecos en sistemas tecnicos en los que se puede introducir un endoscopio tipo capsula.
Los terminos capsula endoscopica y endoscopio tipo capsula son equivalentes.
Endoscopios tipo capsula para inspection del tracto intestinal actualmente disponibles en el mercado son avanzados exclusivamente de manera pasiva dentro del cuerpo por el movimiento peristaltico y el movimiento corporal. La camara integrada en la capsula por lo tanto toma ilustraciones aleatorias de la pared de organo. Por la razon de carencia de control activo de este tipo de endoscopio tipo capsula, los endoscopios tipo capsula pasivos han parado la prueba cllnica meramente para la inspeccion del esofago y el intestino delgado, porque el cuerpo de capsula se adapta para abrir completamente la luz de estos organos de modo que la pared de organo puede ser detectada sustancialmente de manera completa por la camara integrada durante el paso pasivo. Por cierto, las camaras actuales para endoscopios estan equipadas con una tecnologla llamada "ojo de pez" que permite una vision panoramica de hasta 180°.
Sin embargo, la inspeccion del estomago y el intestino grueso es cllnicamente de lejos mas significativa que la inspeccion del esofago y el intestino delgado. En el estomago y el colon la comprobacion endoscopica juega un papel importante especialmente para la detection temprana de cancer. Actualmente esta comprobacion se realiza sustancialmente mediante endoscopia flexible con un vastago de endoscopio insertado desde el ano adentro de los intestinos o a traves de la boca al estomago de un paciente.
Una capsula endoscopica controlable activamente podrla facilitar una comprobacion endoscopica del estomago y el colon con definitivamente mejor conveniencia para el paciente.
El control activo segun una comprobacion del movimiento y la orientacion a traves de campos magneticos externos ya se ha descrito en el documento DE 3440177. En este caso un iman permanente integrado en la capsula endoscopica permite un control de movimiento y orientacion de la capsula por campos magneticos generados externamente. Estos campos pueden ser generados por bobinas o por un segundo iman permanente extracorporeo. Usar un iman permanente como iman extracorporeo conlleva la ventaja de una estructura extracorporea simple para el control de capsula. Al hacer uso de imanes de tierras raras se pueden generar campos magneticos de fuerza apropiada. A diferencia de un sistema de bobina que preferiblemente comprende un conjunto de bobinas aire-nucleo adaptadas para generar un campo magnetico homogeneo sobre un volumen mas grande, cuando se usa un iman permanente o un solenoide comparativamente compacto como iman extracorporeo la position y la orientacion del iman extracorporeo respecto al iman intracorporeo es muy importante. La razon es esto es que cuando se usan bobinas aire-nucleo de tamano apropiado el volumen dentro de las bobinas se puede utilizar para accionar el endoscopio tipo capsula. A diferencia de eso, cuando se hace uso de un iman permanente o un solenoide
comparativamente compacto el volumen fuera del iman esta disponible para accionar el endoscopio tipo capsula. Tal iman extracorporeo por lo tanto se puede describir como fuente de campo magnetico en forma de punto comparado con un sistema de bobina. Por lo tanto, cuando se usa un iman permanente o un solenoide comparativamente compacto como iman extracorporeo, la orientacion del iman extracorporeo respecto al iman dentro del endoscopio tipo capsula juega un papel crucial.
El uso de un iman permanente como iman dentro de la capsula tiene la ventaja de una estructura de capsula simple. A diferencia de un solenoide, un iman permanente no requiere suministro de energla para mantener el campo magnetico.
Aunque la capsula suministra imagenes endoscopicas, no se dan pistas de su posicion y orientacion en el sistema de referencia espacial del iman extracorporeo. Para un control de una capsula endoscopica que incluye un iman integrado capsular mediante un iman extracorporeo, sin embargo, es indispensable el conocimiento acerca de la posicion relativa entre la capsula endoscopica y el iman extracorporeo a fin de poder mover el iman extracorporeo en la direccion correcta y de la manera correcta.
A partir de la tecnica anterior se conocen por lo tanto endoscopios adicionales tipo capsula de esta especie que tratan estos problemas.
Por ejemplo, el documento US 2008/0300458 describe un endoscopio tipo capsula que comprende un iman permanente integral y un iman permanente extracorporeo. El iman capsular se alinea coaxialmente con respecto al eje central de la capsula cillndrica concerniente a su eje norte-sur, en donde el iman extracorporeo se dispone de manera semejante coaxialmente con respecto al iman capsular (aunque en orientacion inversa) concerniente a su eje norte-sur. Cuando el iman extracorporeo es movido en la direccion longitudinal de la capsula, la capsula es arrastrada y por la presente simultaneamente se imparte un movimiento de inclination (acoplado) sobre (no alrededor de) su eje longitudinal. Este movimiento de inclinacion puede ser compensado basicamente por una contrarrotacion del iman extracorporeo. Cuando, ademas, el iman extracorporeo es movido hacia los lados, la capsula sigue de manera semejante este movimiento. Sin embargo, un movimiento de rodadura ocurrente (acoplado) de la capsula alrededor de (no sobre) el eje longitudinal del mismo no puede ser compensado por este sistema.
Una realization alternativa al mismo mostrada en el documento US 2008/0300458 permite disponer el iman tipo capsula en la capsula de manera que el eje norte-sur del mismo se orienta normal al eje longitudinal de la capsula. En este caso, un movimiento de rodadura de la capsula en el caso de un movimiento hacia el lado del iman extracorporeo puede ser compensado basicamente inclinando el mismo sobre (no alrededor de) su eje norte-sur. Aunque, ya no es posible compensar un movimiento de inclinacion (acoplado) de la capsula cuando se mueve el iman extracorporeo en la direccion longitudinal de la capsula. Para el resto, en el documento US 2008/0300458 no se trata el problema de proporcionar information acerca de la posicion relativa entre imanes permanentes extracorporeos e intracorporeos.
Ademas, a partir del documento DE 10 2007 030 747 A1 se conoce un endoscopio tipo capsula impulsado magneticamente que comprende una capsula cillndrica en la que se acomoda una unidad de grabacion de imagenes as! como de procesamiento de datos de imagen, una unidad de transmision de datos, una fuente de energla y un iman permanente. Segun un diagrama esquematico contenido en el documento DE 10 2007 030 747 A1, el eje norte-sur del iman permanente se orienta en la direccion longitudinal de la capsula.
Los documentos EP 1932462 A1 y US 2009/0048484 describen cada uno otro endoscopio tipo capsula que comprende un iman. Finalmente el documento US 2004/0050395 A1 describe un endoscopio tipo capsula guiado magneticamente que comprende una capsula cillndrica en la que se dispone al menos un iman permanente de modo que el eje norte-sur del mismo se orienta coaxialmente con respecto al eje central de la capsula. Ademas, se dispone un detector para detectar la posicion y la orientacion de la capsula en el espacio hueco de un paciente. Aunque, por consiguiente, de la tecnica anterior se conoce una pluralidad de endoscopios tipo capsula que tienen una impulsion magnetica que se adapta para controlar tridimensionalmente el movimiento de la capsula tambien usando sensores posicionales, todas las soluciones de capsula constituyen un compromiso de la controlabilidad entre el movimiento de inclinacion y el movimiento de rodadura. En otras palabras, una pluralidad de endoscopios tipo capsula proporcionan un control del movimiento de inclinacion sobre de (no alrededor de) el eje longitudinal de la capsula que es desencadenado por un movimiento longitudinal guiado magneticamente de la capsula. Otros endoscopios tienen un control de movimiento de rodadura para influir en un movimiento de rodadura de la capsula alrededor de (no sobre) el eje longitudinal de la misma inducido por un movimiento hacia los lados guiado magneticamente de la capsula. Sin embargo no es posible un control completo de movimiento en los endoscopios tipo capsula segun la tecnica anterior. Ademas, la tecnica anterior no revela una solution satisfactoria para determinar la posicion exacta del endoscopio tipo capsula respecto al iman extracorporeo, que, sin embargo, se requiere para una compensation exacta del movimiento.
La orientacion de una capsula endoscopica que incluye un iman integrado que tiene una direccion de polarizacion fija por el movimiento de un iman extracorporeo tiene restricciones basicas, porque meramente se pueden accionar dos grados de libertad para orientar el endoscopio tipo capsula. Asumiendo que un endoscopio tipo capsula incluye un iman integrado (segun la tecnica anterior mencionada anteriormente) cuya polarizacion se orienta en paralelo al eje X del sistema de coordenadas cartesianas de la capsula endoscopica, la orientacion de la capsula endoscopica se puede controlar exclusivamente alrededor del eje Y y el eje Z. En este caso, una rotacion de la capsula alrededor del eje X no conlleva un cambio de orientacion de la polarizacion del iman dentro de la capsula respecto a la polarizacion de un campo magnetico generado extracorporeamente. La orientacion del endoscopio tipo capsula alrededor de su eje X por lo tanto no puede ser controlada accionando el campo magnetico generado extracorporeamente. De la tecnica anterior no se conoce solucion tecnica que permita un control de la orientacion de una capsula endoscopica que tiene un iman integrado de una direccion de polarizacion fija alrededor de los tres ejes del sistema de coordenadas cartesianas de la capsula endoscopica por el movimiento de un iman extracorporeo. En vista de esta tecnica anterior, el objeto de la invencion es proporcionar un endoscopio tipo capsula impulsado por un iman y un dispositivo endoscopico que exhiba una funcionalidad mas alta. Un objeto particular de la invencion es mejorar la capacidad de posicionamiento del endoscopio tipo capsula, especialmente al permitir la controlabilidad de la orientacion de una capsula endoscopica que incluye un iman integrado alrededor de los tres ejes del sistema de coordenadas cartesianas de la capsula endoscopica, y de esta manera aumentar la precision de examen.
Este objeto se logra mediante un endoscopio tipo capsula que comprende los rasgos de la reivindicacion 1. El desarrollo ventajoso adicional de la invencion es la materia de asunto de las subreivindicaciones.
Por consiguiente, el nucleo de la invencion es equipar al endoscopio tipo capsula con una unidad de grabacion de imagenes y una unidad de procesamiento de datos de imagen, un sensor de posicion para proporcionar datos acerca de la posicion del endoscopio tipo capsula con respecto a la direccion de gravitacion, una unidad de transmision de datos, una fuente de energla para el suministro de energla de las unidades y el sensor y un iman capsular, preferiblemente un iman permanente. Segun la invencion, el iman capsular se dispone al menos perifericamente con respecto a un eje central del endoscopio tipo capsula. Segun la invencion, la polarizacion (direccion norte-sur) del iman capsular se orienta preferiblemente en la direccion de la unidad de grabacion de imagenes. En particular, en virtud de su ubicacion periferica el iman capsular se dispone desviado con respecto al centro de gravedad y al centro geometrico del endoscopio tipo capsula.
Como centro geometrico de un endoscopio tipo capsula se percibe el punto en el espacio en el endoscopio tipo capsula que corresponde al centro de gravedad de un objeto que consiste en materia solida que tiene densidad uniforme y que es identico en su forma exterior con el endoscopio tipo capsula.
Si se ejerce una fuerza magnetica desde fuera, por ejemplo por un iman extracorporeo, sobre el iman capsular dispuesto y orientado de esta manera, el endoscopio tipo capsula, por un lado, se puede inclinar alrededor de su eje trasversal y, por otro lado, se puede rotar alrededor de su eje vertical. Estos movimientos son resultantes directa y exclusivamente de la interaccion magnetica entre el iman capsular y el iman extracorporeo. Ademas, la disposicion del iman capsular segun la invencion perifericamente tanto con respecto al centro de gravedad real como con respecto al centro geometrico del endoscopio tipo capsula permite el control del movimiento de rodadura del endoscopio tipo capsula alrededor de su eje longitudinal (eje coaxial con respecto al eje optico de la unidad de grabacion de imagenes). Al controlar la orientacion del endoscopio tipo capsula alrededor de los tres ejes de su sistema de coordenadas cartesianas en total es posible un movimiento tridimensional comparable a una aeronave. En este contexto, se hace referencia ademas al siguiente hecho:
El endoscopio tipo capsula pude "flotar" libremente en un organo hueco o puede estar adyacente a una pared de organo hueco. En el primer caso la capsula rueda alrededor de su eje longitudinal y en el segundo caso la capsula rueda fuera su punto de contacto con la pared de organo.
Ademas, el endoscopio tipo capsula en circunstancias reales se comporta de manera que no puede seguir completamente un movimiento de traslacion de un iman extracorporeo a pesar del iman integrado capsular, ya que fuerzas de friccion entre el endoscopio capsular y la pared de espacio hueco u obstaculos tales como pliegues u ondulaciones de la pared de espacio hueco pueden impedir un movimiento de traslacion del endoscopio tipo capsula.
A fin de aplicar una fuerza magnetica que compensa dicho movimiento de rodadura a la capsula en todos los casos, el iman intracorporeo (permanente) tiene que ser posicionado no unicamente desviado con respecto al centro de gravedad de la capsula sino tambien perifericamente con respecto al eje central geometrico de la capsula.
El endoscopio tipo capsula preferiblemente incluye un alojamiento cillndrico en cuya parte extrema axial se dispone la unidad de grabacion de imagenes de modo que el eje longitudinal del alojamiento se alinea sustancialmente con el eje optico de la unidad de grabacion de imagenes. Tal forma promueve la capacidad de tragar la capsula y
simultaneamente la estabilidad de la misma en los intestinos de un paciente. La unidad de grabacion de imageries se puede orientar optimamente respecto a un area de espacio hueco sujeta a examen.
Ademas, ha resultado ser ventajoso cuando la fuente de energia se dispone entre la unidad de procesamiento de datos de imagen y el iman permanente dentro de la capsula. Es favorable en este contexto construir la fuente de energia de al menos una pila de boton cuyo lado plano respectivo se orienta en paralelo al eje longitudinal del alojamiento. De esta manera, la capsula exhibe un diametro especialmente pequeno y el centro de gravedad de la capsula se acerca a su centro geometrico.
Como alternativa, la fuente de energia tambien puede ser un dispositivo que incluye bobinas adaptadas para lanzar energia por induction electromagnetica en conexion con un dispositivo extracorporeo correspondiente para generar un campo magnetico oscilante. Tales sistemas ya se conocen en tecnica anterior y por lo tanto no se describiran en detalle mas adelante en esta memoria.
A fin de mover la capsula dentro de un espacio hueco semejante a conducto se proporcionan unos medios de accionamiento externos que incluyen un iman extracorporeo de accionamiento preferiblemente permanente que ademas preferiblemente se monta en un brazo de robot controlado por ordenador. Un iman permanente genera un campo magnetico relativamente fuerte al tiempo que tiene pequenas dimensiones y por lo tanto es especialmente idoneo para uso medico.
Ademas, un iman de este tipo puede tener cualquier forma, por ejemplo forma cilindrica, conica, eliptica o cubica. Preferiblemente tal iman extracorporeo es en forma de cilindro con los polos norte y sur preferiblemente a una distancia radial entre si (y no a una distancia axial). En consecuencia, al rotar el iman extracorporeo alrededor del eje central del mismo, el polo norte o sur del iman es rotado mas cercanamente hacia el paciente (al endoscopio tipo capsula) en respuesta al angulo de rotation y asi ejerce una fuerza atractiva correspondientemente mas alta sobre el respectivo antipolo del iman de endoscopio tipo capsula. De esta manera, se puede efectuar un movimiento de inclination del endoscopio tipo capsula, cuando preferiblemente se dispone el iman capsular segun la invention como se ha descrito anteriormente, alrededor de su eje trasversal. Si tal iman extracorporeo se desplaza (en su direction longitudinal) transversalmente al endoscopio tipo capsula, el ultimo sigue el movimiento del iman extracorporeo en que la capsula rueda alrededor del eje longitudinal de la misma o rueda fuera del punto de contacto con la pared de organo. Dicho movimiento de rodadura es facilitado por la disposition del iman capsular segun la invencion perifericamente con respecto al centro de gravedad y al centro geometrico del endoscopio tipo capsula. El ordenador se proporciona ventajosamente, entre otras cosas, para recibir datos de imagen y datos acerca de la position del endoscopio tipo capsula respecto a la gravitation y para controlar automaticamente el brazo de robot para corregir la desviacion posicional del endoscopio tipo capsula de una posicion deseada establecible manualmente. Esto se efectua preferiblemente por el hecho de que el control informatico inherente realiza un movimiento de correction del iman extracorporeo que tiene la estructura descrita anteriormente, especialmente una rotacion del iman extracorporeo alrededor del eje longitudinal del mismo para un movimiento de inclinacion del endoscopio tipo capsula alrededor del eje trasversal del mismo, y un movimiento de traslacion del iman extracorporeo en la direccion longitudinal del mismo (transversalmente al iman capsular) para un movimiento de rodadura del endoscopio tipo capsula alrededor del eje longitudinal del alojamiento del mismo (o movimiento de atenuacion). Si, por consiguiente, mediante un movimiento hacia un lado del iman extracorporeo el iman de endoscopio capsular es arrastrado en una direccion respectiva, el ultimo realizaria simultaneamente un movimiento de inclinacion alrededor del eje trasversal del mismo (sobre el eje longitudinal del mismo) que el ordenador puede corregir automaticamente, sin embargo, al rotar el iman extracorporeo alrededor de su eje longitudinal. Esto es aplicable mutatis mutandis a posibles movimientos de rodadura del endoscopio tipo capsula alrededor del eje longitudinal del mismo que el ordenador compensa igualmente independientemente al desplazar el iman extracorporeo hacia delante y hacia atras (en la direccion longitudinal del mismo asi como transversalmente a la polarizacion del iman interno).
En otras palabras, las piezas componentes cruciales del endoscopio tipo capsula son el iman capsular dispuesto perifericamente (fuera del centro geometrico y el centro de gravedad de la capsula) asi como el sensor de posicion, que necesariamente da como resultado una solution especifica de integrar los otros componentes de la capsula que incluye la orientacion/disposicion particulares de la fuente de energia segun la description anterior. Ademas, los medios incluyen el iman permanente extracorporeo cuya posicion y orientation pueden ser controladas por medio de actores roboticos. El ordenador controla los actores roboticos y recibe senales de sensor (senales de retroinformacion) desde el sensor de posicion (p. ej. sensor de aceleracion triaxial) integrado en la capsula endoscopica y desde una interfaz operador-maquina a traves de la que un operador puede introducir instrucciones de control para mover la capsula.
Ademas, el dispositivo endoscopico permite un metodo de control particular del iman permanente extracorporeo. El sensor de posicion proporcionado en la capsula endoscopica proporciona information acerca de la orientacion de la capsula respecto al vector de gravitacion. Dicha informacion es procesada por el ordenador y se puede convertir,
de la manera descrita anteriormente, en movimientos de correction del iman extracorporeo que no pueden ser influidos directamente por el operador de manera que el iman extracorporeo es movido en la direction longitudinal y lateral mientras rota simultaneamente alrededor de su eje longitudinal, donde sea necesario, hasta que el sensor de position informa de una orientation deseada de la capsula respecto a la vertical. Estos movimientos de correccion facilitan el mantenimiento de la posicion relativa entre la capsula endoscopica y el iman permanente extracorporeo dentro de un intervalo optimo para implementar las instrucciones de control introducidas por el operador.
Mas adelante en esta memoria la invention se ilustrara por medio de una realization preferida con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1a muestra una vista en perspectiva en despiece ordenado de un endoscopio tipo capsula segun una realizacion preferida de la invencion,
la figura 1b tambien muestra una vista en perspectiva en despiece ordenado del endoscopio tipo capsula de la figura 1a desde una perspectiva diferente,
la figura 2 muestra una vista agrandada de la estructura interna del endoscopio tipo capsula segun la invencion,
la figura 3 muestra los medios endoscopicos enteros que incluyen los medios de accionamiento y el control segun la realizacion preferida de la invencion,
las figuras 4a, 4b muestran el endoscopio tipo capsula y un iman extracorporeo en una posicion de construction relativamente entre si,
las figuras 5a, 5b muestran la operation de accionamiento para mover el endoscopio tipo capsula a lo largo de su eje longitudinal,
la figura 5c muestra la operacion de accionamiento (de compensation) para inclinar el endoscopio tipo capsula sobre su eje longitudinal, y
las figuras 6a a 6c muestran la operacion de accionamiento para hacer rodar el endoscopio tipo capsula sobre su eje longitudinal.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Las figuras 1a y 1b muestran los diferentes componentes de una capsula endoscopica 26 segun una realizacion preferida de la presente invencion.
Por consiguiente, el endoscopio tipo capsula 26 (mas adelante en esta memoria se le hace referencia como capsula unicamente) comprende un alojamiento sustancialmente cillndrico, preferiblemente en dos piezas, que tiene un miembro de alojamiento de reception 2 en cuyo lado extremo se conecta un miembro de capuchon 1 hecho de material traslucido. En el miembro de recepcion 2 del alojamiento de capsula se acomodan las piezas componentes electronicas y la fuente de energla de la capsula 26. Comprenden una unidad de grabacion de imagenes, un sistema optico 4 en el presente caso, que se aplica a un sensor fotosensible (chip CMOS) soldado a su vez a una placa de circuito impreso electrico 6. La placa de circuito impreso 6 para la unidad generadora de imagenes se orienta de modo que el eje optico del sistema optico 4 se orienta coaxialmente con respecto al eje central del alojamiento de capsula y se orienta al capuchon traslucido 1. La placa impresa 6 se dispone preferiblemente normal al eje central de la capsula.
Inmediatamente detras de la placa impresa 6 de la unidad generadora de imagenes, se disponen dos placas impresas 7, 8 adicionales mantenidas a una distancia en paralelo entre si en angulos rectos con respecto a la placa impresa 6. La placa impresa 7 segun la figura 1b soporta una unidad de procesamiento de datos 10 y una unidad de trasmision de datos 12. La otra placa impresa 8 segun la figura 1a se equipa con un sensor de posicion 16 para determinar la posicion de la capsula con respecto a un vector de gravitation. Ademas, un iman permanente 5 orientado de manera que su eje norte-sur se extiende coaxialmente con respecto al eje central 11 (igualmente el eje optico) del alojamiento de capsula se posiciona sobre la placa impresa 8 de manera electricamente aislada. Entre las dos placas impresas 7 y 8 se dispone una fuente de energla en forma de dos pilas de boton 3 de manera que los respectivos lados planos de las mismas se orientan en paralelo a las placas impresas 7, 8. Las dos pilas de boton 3 se espacian en la direccion longitudinal del alojamiento de capsula. Finalmente se proporciona una conexion de las placas impresas en forma de bus de datos 9 que interconecta las dos placas impresas electricas 7, 8 para intercambio de information.
Tal como se muestra mas claramente en la figura 2, el eje optico de la unidad generadora de imagenes (camara) 4 se dispone en paralelo al eje X (eje central) 11 de la capsula 26 para alinearse preferiblemente alineado con el mismo. En consecuencia, la imagen de camara muestra cantos superior, inferior, izquierdo y derecho (vease la figura 2). El canto superior de la imagen de camara corresponde a un canto superior de una imagen de endoscopico expuesta en una pantalla 18 segun la figura 3.
Como ya se ha descrito anteriormente, el iman permanente 5 se dispone en paralelo al eje optico 11 de la capsula en un canto superior de la capsula 26. El canto superior de la capsula 26 preferiblemente se refiere al lado de la capsula 26 correspondiente al canto superior de la imagen de endoscopico. Esta disposition periferica del iman permanente 5 provoca que el iman permanente 5 este espaciado del centro geometrico o el eje central del
alojamiento de capsula as! como del centro de gravedad de la capsula entera 26. La disposicion longitudinal del iman permanente 5 es facilitada por lo tanto por la orientacion mencionada anteriormente de los otros componentes, especialmente las dos placas impresas 7 y 8 y las pilas de boton 3 dispuestas en serie en la direccion longitudinal de la capsula 26.
A diferencia de capsulas de endoscopico conocidas previamente, las baterlas 3 se yuxtaponen o disponen en serie en el plano central X-Y de la capsula 26. De esta manera, el centro de gravedad de la capsula endoscopica 26 se desplaza a las inmediaciones del eje central.
La figura 3 muestra los medios endoscopicos enteros y el sistema endoscopico entero que comprende la capsula endoscopica 26 descrita mas en detalle anteriormente que ya ha sido introducida en el tracto gastrointestinal de un paciente representado esquematicamente 15, un brazo de robot 14 que controla un iman permanente extracorporeo 13 que se monta de manera pivotante y rotatoria en el extremo distal del brazo de robot 14, un ordenador 17 que tiene una pantalla endoscopica conectada 18 as! como interfaz operador-maquina 19 en forma dispositivo de mano o teclado.
Como se puede captar ademas de la figura 3, el teclado 19 se conecta al ordenador 17 para intercambio de datos ya sea por medio de cable o por medio de control remoto. El ordenador 17 a su vez se conecta al brazo de robot 14 por medio de un cable electrico. Adicionalmente, unos medios de recepcion no mostrados en detalle se conectan al ordenador 17 para recibir datos de imagen y posicion conforme son emitidos por la unidad de trasmision de datos 12 dentro de la capsula 26.
Las figuras 4a y 4b muestran una vista agrandada de la capsula 26 representada esquematicamente as! como el iman permanente extracorporeo 13 en una posicion predeterminada (deseada) relativamente entre si. Por consiguiente, el iman permanente extracorporeo 13 tiene forma cillndrica con un eje Y 21 que se extiende en la direccion longitudinal del iman permanente 13, un eje X 20 en angulos rectos con el mismo y un eje Z que se extiende verticalmente 22. Igualmente, en la capsula 26 que comprende el capuchon de cubierta traslucido 1 y el miembro de recepcion 2 hay dibujado un sistema de coordenadas que consiste en un eje X 23 que se extiende a lo largo de la capsula 26, un eje Y que se extiende transversalmente (horizontal) 24 y un eje Z que se extiende verticalmente 25. Ademas, la posicion relativa entre el iman permanente extracorporeo cillndrico 13 y el alojamiento de capsula segun las figuras 4a y 4b no es aleatoria sino que se muestra en una posicion predeterminada (deseada). Por consiguiente, el eje Y 21 (eje central) del iman permanente extracorporeo 13 se dispone coaxialmente con respecto al eje Y 24 (que es normal al eje central) de la capsula. En consecuencia, el iman permanente extracorporeo 13 se extiende en angulos rectos con respecto al alojamiento de capsula 1, 2 del endoscopio capsular 26.
En la realizacion descrita aqul, se supone generalmente que el eje Y 21 del iman extracorporeo 13 es horizontal. En la posicion relativa mostrada segun las figuras 4a y 4b la capsula endoscopica esta en un equilibrio magnetico de fuerzas. Es decir que la capsula 26 adopta una orientacion exactamente de angulo recto con respecto al iman permanente extracorporeo 13 y simultaneamente se alinea horizontalmente tanto en el eje X como en el eje Y. Por consiguiente, en la figura 4a y la figura 4b un metodo de control particular es el resultado de controlar la capsula endoscopica 26 como se ilustra especialmente en detalle en las figuras 5a a 6c.
En consecuencia, la polarizacion (eje norte-sur) del iman permanente extracorporeo 13 se selecciona de manera que se extienda en paralelo al eje X 20 (eje trasversal) del iman permanente extracorporeo 13. Como ya se ha explicado anteriormente, la polarizacion del iman permanente (intracorporeo) 5 dentro de la capsula se selecciona de manera que se extiende en paralelo al eje X 23 (eje longitudinal) de la capsula 26. De esto resulta la orientacion descrita anteriormente de la capsula 26 respecto al iman permanente cillndrico extracorporeo 13 como se muestra en las figuras 4a y 4b.
El metodo de control especialmente segun las figuras 5a y 5b sirve para compensar el movimiento de inclinacion de la capsula 26 alrededor del eje Y 24 del mismo como artefacto de movimiento sobre una instruccion de control introducida por un operador por medio de la interfaz operador-maquina 19 para un movimiento de traslacion de la capsula 26 en la direccion longitudinal de la capsula. Dicho artefacto de movimiento se representa en la figura 5b. Hablando concretamente, la figura 5a muestra la orientacion de la capsula 26 y su eje X 23 (eje longitudinal) en caso de que el iman permanente extracorporeo 13 se proporcione directamente por encima del mismo y la polarizacion del iman extracorporeo 13 sea horizontal. Por consiguiente, la capsula 26 se auto-orienta de modo que la polarizacion del iman permanente 5 dentro de la capsula es antiparalela a la del iman permanente extracorporeo 13. La figura 5b muestra el efecto sobre la orientacion de la capsula 26 cuando el iman permanente extracorporeo 13 se mueve respecto a la capsula 26 a lo largo de su eje X 20, es decir en la direccion longitudinal de la capsula 26, empezando desde la situacion (deseada) como se muestra en la figura 5a. En este caso la capsula 26 se abate o
inclina alrededor de su eje trasversal, es decir alrededor de su eje Y 24, de modo que se forma un angulo entre el eje X 23 de la capsula 26 y la horizontal. Este cambio de posicion es registrado por el sensor de posicion 16 dentro de la capsula. Estos datos de sensor se ponen a disposition simultaneamente tambien para el ordenador 17.
La figura 5c ilustra ahora un primer movimiento de correction del iman permanente extracorporeo 13 correspondiente al metodo de control segun la invention que es realizado automaticamente por el ordenador 17 sin influencia del operador.
Por consiguiente, el ordenador 17 controla los actores roboticos (no mostrados) sobre la base de las senales de sensor del sensor de posicion 16 dentro de la capsula teniendo en consideration las senales de control del operador que han sido introducidas en el ordenador 17 por medio de la interfaz operador-maquina 19. Segun este control de los actores roboticos, el iman permanente extracorporeo 13 es rotado (rueda) en el presente caso alrededor de su eje Y 21 (correspondiente con su eje longitudinal) de manera que la capsula endoscopica 26 es inclinada alrededor de su eje Y 24, es decir, sobre el eje longitudinal 23 de la misma, hasta que se compensa el movimiento de inclination de la capsula endoscopica 26 provocado por el movimiento de traslacion del iman permanente extracorporeo 13 a lo largo de su eje X 20 (comparar con la figura 5b). Este estado se muestra en la figura 5c.
En principio, este metodo de control trabaja igualmente para cada posicion inicial de la capsula 26 con respecto a su posicion de inclinacion del eje X 23 respecto a la horizontal. La posicion de la capsula 26 respecto al iman extracorporeo 13 mostrada en las figuras 4a y 4b como posicion inicial por lo tanto es unicamente una posible posicion inicial. Especialmente por rotation del iman extracorporeo 13 alrededor de su eje Y 21 se tiene como resultado una posicion inicial diferente que se encuentra frecuentemente en la que la capsula 26 es rotada antiparalela alrededor de su eje Y 24.
En un desarrollo adicional ventajoso de dicho metodo de control, el ordenador 17 controla adicionalmente los actores roboticos de manera que con una introduction apropiada de senales de control por parte del operador para un movimiento de traslacion de la capsula 26 en la direction longitudinal de la capsula con el proposito de minimizar el artefacto de movimiento de la capsula 26 (rotacion alrededor del eje Y 24 de la capsula 26) el iman permanente extracorporeo 13 realiza un movimiento de inclinacion (acoplado) alrededor de su eje Y 21 ademas del movimiento de traslacion a lo largo de su eje X 20. Dicho movimiento de inclinacion (basico) no se basa en senales de sensor del sensor de posicion 16 provisto dentro de la capsula pero sirve para minimizar aproximadamente el artefacto de movimiento de la capsula 26 por adelantado y as! constituye una clase de control de anticipation. La compensation adicional del artefacto de movimiento de la capsula 26 se realiza, como se ha descrito anteriormente, sobre la base de los datos de sensor del sensor de posicion 16 proporcionado dentro de la capsula.
En otro desarrollo ventajoso de este metodo de control el ordenador 17 calcula, sobre la base de la diferencia entre el angulo formado entre el eje X 20 del iman extracorporeo 13 y la horizontal y el angulo formado entre el eje X 23 del endoscopio capsular y la horizontal, una desviacion relativa aproximada de la posicion del iman extracorporeo 13 desde la posicion verticalmente por encima de la capsula 26. El angulo del eje X 23 de la capsula 26 es conocido por el ordenador 17 a partir de los datos de sensor del sensor de posicion 16 dentro de la capsula. El angulo del eje X 20 del iman extracorporeo 13 es conocido por el ordenador sobre la base de la retroinformacion desde el sensor y datos de posicion desde los actores roboticos. En caso de disponer el iman extracorporeo 13 verticalmente por encima de la capsula 26, el angulo formado entre el eje X 20 del iman extracorporeo 13 y la horizontal es igual segun la cantidad del angulo formado entre el eje X 23 de la capsula 26 y la horizontal. A menos que el iman extracorporeo 13 se posicione verticalmente por encima de la capsula 26, una desviacion segun cantidad resulta entre el angulo formado entre el eje X 20 del iman extracorporeo 13 y la horizontal y el angulo formado entre el eje X 23 del endoscopio capsular y la horizontal que permite concluir la direccion y la desviacion aproximada del iman extracorporeo 13 desde la posicion verticalmente por encima de la capsula 26. Por un lado, esta information se puede poner a disposicion del operador p. ej. por medio de una pantalla grafica o numerica en el monitor endoscopico. Por otro lado, esta informacion se puede usar para la finalidad de que en caso de senales de control apropiadas el ordenador 17 controla los actores roboticos a traves del operador de manera que el iman extracorporeo 13 se orienta verticalmente por encima de la capsula 26.
La figura 6 muestra otro metodo de control para controlar la capsula endoscopica 26 segun la invencion.
La polarization del iman permanente extracorporeo 13 se selecciona, como ya se ha explicado anteriormente, de modo que se extiende en paralelo al eje X 20 del iman permanente extracorporeo 13. La polarizacion del iman capsular 5 se selecciona ademas de manera que se extiende en paralelo al eje X 23 de la capsula 26. El metodo de control segun la figura 6 sirve para orientar automaticamente el iman permanente extracorporeo 13 a lo largo de su eje Y 21 por control informatico verticalmente por encima de la capsula endoscopica 26 de manera que el eje Y 24 de la capsula 26 se proporciona en la horizontal.
La figura 6a muestra la orientation de la capsula 26 as! como su eje Y 24 en caso de que el iman permanente extracorporeo 13 se proporcione verticalmente por encima del mismo y la polarizacion del iman permanente extracorporeo 13 sea horizontal. La capsula 26 se auto-orienta de manera que la polarizacion del iman permanente 5
proporcionada dentro de la capsula es antiparalela a la del iman permanente extracorporeo 13, es decir, el eje Y 24 de la capsula 26 se orienta horizontalmente.
La figura 6b muestra el efecto sobre la orientacion de la capsula 26 cuando el iman permanente extracorporeo 13 se mueve a lo largo de su eje Y 21 respecto a la capsula 26 (es decir, en la direccion hacia lado de la capsula 26), empezando desde la situation que se muestra en la figura 6a. En este caso la capsula 26 rueda alrededor de su eje X 23 (eje central del alojamiento de capsula) de modo que se forma un angulo entre el eje Y 24 de la capsula 26 y la horizontal. Este cambio de position es registrado igualmente por el sensor de position l6 proporcionado dentro de la capsula y datos de sensor apropiados se ponen a disposition del ordenador 17.
En consecuencia la figura 6c muestra un movimiento de correction del iman permanente extracorporeo 13 correspondiente al metodo de control segun la invention. El ordenador 17 controla as! los actores roboticos sobre la base de las senales de sensor desde el sensor de posicion 16 automaticamente as! como teniendo en cuenta las senales de control introducidas por el operador. Segun este control de los actores roboticos, por lo tanto el iman extracorporeo 13 es movido a lo largo de su eje Y 21 de manera que la capsula endoscopica 26 rota alrededor de su eje X 23 (movimiento de rodadura) hasta que se compensa la rotation (movimiento de rodadura) de la capsula endoscopica provocada por el movimiento del iman extracorporeo 13 a lo largo de su eje Y 21 (comparar con la figura 6b).
Como se puede ver a partir de la description anterior, existe la posibilidad de compensar un movimiento de inclination inducido as! como movimiento de rodadura de la capsula mediante un movimiento automatico controlado por ordenador del iman extracorporeo 13 debido a la disposicion especial del iman de capsula 5 dentro de la capsula 26 segun la invencion. El sensor de posicion 16 proporcionado dentro de la capsula sirve para concluir la posicion de la capsula 26 respecto al iman extracorporeo 13 a partir de la information de posicion inferida desde el mismo. De esta manera se puede controlar la orientacion de la capsula 26 alrededor de los tres ejes de su sistema de coordenadas cartesianas. Esto permite un guiado del endoscopio tipo capsula 26 estable en los tres ejes del espacio por medio del control de un campo magnetico generado por un iman extracorporeo (preferiblemente iman permanente) 13. Ademas, el iman extracorporeo 13 se puede posicionar automaticamente verticalmente por encima de la capsula 26 sobre la base de los datos de sensor del sensor de posicion 16 proporcionados dentro de la capsula de modo que incluso se facilita la localization de la capsula 26 en el plano horizontal.
El trabajo que lleva a esta invencion ha recibido financiacion del Sexto Programa Marco FP6-2005-IST-5 de la comunidad europea bajo el acuerdo de subvention n.° 033970
Claims (11)
1. Un endoscopio tipo capsula que comprende
- un alojamiento de capsula (26), en donde
el alojamiento de capsula (26) tiene un eje longitudinal (23),
- una unidad de grabacion de imagenes (4, 6) y una unidad de procesamiento de datos de imagen (10) - un sensor de posicion (16) para proporcionar datos acerca de la posicion del endoscopio capsular con respecto a la direccion del centro de gravedad,
una unidad de transmision de datos (12),
- una fuente de energla (3) para el suministro de energla de las unidades (4, 6, 10, 12) y el sensor (16 y - un iman interno (5),
en donde dicha unidad de grabacion de imagenes (4,6), dicha unidad de procesamiento de datos de imagen (10), dicho sensor de posicion (16), dicha unidad de transmision de datos (12), dicha fuente de energla (3) y dicho iman interno (5) se integran en el alojamiento de capsula (26) y
en donde el iman interno (5) se dispone desviado con respecto al centro de gravedad y el eje longitudinal (23) del alojamiento de capsula (26) del endoscopio tipo capsular,
el iman interno (5) se dispone de manera que la polarizacion norte-sur del iman interno (5) se dispone paralela al eje longitudinal (23) de la capsula (26) caracterizado por que el iman interno se dispone ademas perifericamente en el alojamiento de capsula (26) para estar desviado con respecto al centro de gravedad y con respecto al centro geometrico del endoscopio tipo capsula.
2. Un endoscopio tipo capsula segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el iman (5) dispuesto de manera que su polarizacion magnetica se orienta hacia la direccion de grabacion de imagenes de la unidad de grabacion de imagenes (4, 6).
3. Un endoscopio tipo capsula segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un alojamiento cillndrico (1, 2) en cuya parte extrema axial se dispone la unidad de grabacion de imagenes (4, 6) de modo que el eje longitudinal (23) del alojamiento se alinea sustancialmente con el eje optico (11) de la unidad de grabacion de imagenes (4, 6).
4. Un endoscopio tipo capsula segun la reivindicacion 3, caracterizado por que el iman (5) se dispone sustancialmente en una direccion en angulos rectos con el eje longitudinal (23) del alojamiento desviado con respecto al centro de gravedad y el centro geometrico del endoscopio tipo capsula.
5. Un endoscopio tipo capsula segun la reivindicacion 4, caracterizado por que el iman (5) se dispone en paralelo al eje longitudinal (23) del alojamiento as! como con respecto al eje longitudinal del alojamiento opuesto a la unidad de procesamiento de datos de imagen (10).
6. Un endoscopio tipo capsula segun la reivindicacion 4, caracterizado por que la fuente de energla (3) se dispone entre la unidad de procesamiento de datos de imagen (12) y el iman permanente (5).
7. Un endoscopio tipo capsula segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la fuente de energla (3) consiste en al menos una pila de boton cuyo respectivo lado plano se orienta en paralelo al eje longitudinal (23) del alojamiento.
8. Un endoscopio tipo capsula segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la fuente de energla (3) consiste en un dispositivo de bobina idoneo para la trasferencia inductiva de energla electrica desde fuera del cuerpo del paciente.
9. Un dispositivo endoscopico que comprende un endoscopio tipo capsula segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y unos medios de accionamiento, caracterizado por que los medios de accionamiento incluyen un iman extracorporeo que actua de manera preferiblemente permanente (13) montado en un brazo de robot (14) controlado por un ordenador (17).
10. Un dispositivo endoscopico segun la reivindicacion 9, caracterizado por que el ordenador (17) de los medios de accionamiento recibe datos de imagen y datos acerca de la posicion del endoscopio tipo capsula y controla automaticamente el brazo de robot (14) para corregir una desviacion posicional del endoscopio tipo capsula respecto una posicion establecible deseada.
11. Un dispositivo endoscopico segun una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado por que el control informatico inherente realiza un movimiento de correccion del iman extracorporeo (13) para un movimiento de inclinacion y/o rodadura del endoscopio tipo capsula con respecto al eje longitudinal (23) del alojamiento del mismo.
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