ES2914064T3

ES2914064T3 - Trocar de visualización para su uso con endoscopio angulado

Info

Publication number: ES2914064T3
Application number: ES14762648T
Authority: ES
Inventors: Jeremiah D Henley; Joshua D Talbert; Brian Dean; Perry W Croll; Marshall Denton; J Michael Brown
Original assignee: DePuy Synthes Products Inc
Current assignee: DePuy Synthes Products Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: EP2967309A4; JP2016521142A; HK1219643A1; US20140275771A1; CN105263393B; EP2967309B1; WO2014145008A2; EP2967309A2; US20200178769A1; CA2906832A1; BR112015022987A2; AU2014233486A1; US11690498B2; US10561302B2; CN105263393A; WO2014145008A3; JP6466400B2; AU2014233486B2

Abstract

Un sistema de trocar (128) que comprende: una cánula (134); un obturador (130) configurado para ser deslizado dentro y retirado de la cánula, el obturador extendiéndose a lo largo de un eje desde un extremo distal hasta un extremo proximal, el obturador configurado para ser conectado operativamente a un endoscopio angulado (104) a través de una luz (136) definida por el obturador, el obturador comprendiendo: una ventana (138) en o cerca del extremo distal del obturador; un prisma (140) que se une de manera desmontable a la luz (136) definida por el obturador, el prisma (140) configurado para desviar la luz recibida a través de la ventana hacia un elemento captador de luz (118) asociado con el endoscopio, en donde el prisma está dispuesto en un ángulo tal que la dirección de desplazamiento de la luz sea sustancialmente perpendicular al elemento captador de luz, el elemento captador de luz dispuesto en un ángulo con respecto al plano que se extiende transversalmente al eje (119) del endoscopio; y una funcionalidad de retención configurada para permitir que el prisma sea uno o ambos de: se coloque en el obturador para desviar la luz hacia el elemento captador de luz o se una al obturador para desviar la luz hacia el elemento captador de luz.

Description

DESCRIPCIÓN

Trocar de visualización para su uso con endoscopio angulado

ANTECEDENTES

Los avances en la tecnología han llevado a numerosas mejoras en las capacidades imagenología para uso médico. Un área que ha disfrutado de algunos de los avances más beneficiosos es la de los procedimientos quirúrgicos endoscópicos. Estos procedimientos pueden ser menos invasivos que los procedimientos quirúrgicos tradicionales porque permiten que las partes internas del cuerpo de un paciente, incluyendo el sitio quirúrgico, sean examinadas (y algunas veces tratadas) insertando un dispositivo de imagenología llamado endoscopio en un pequeño puerto en el paciente.

Típicamente, para iniciar un procedimiento endoscópico, primero se utiliza un trocar para crear un pequeño puerto, o vía, al sitio quirúrgico de interés dentro del paciente. Más particularmente, el trocar se inserta primero en un tubo endoscópico estrecho, o cánula. Luego, se usa el trocar para perforar el tejido del paciente, primero la parte distal, para llegar al sitio quirúrgico. La parte distal del trocar termina típicamente en una punta relativamente afilada (es decir, una punta de inserción) para facilitar la punción del tejido y alcanzar el sitio quirúrgico. Una vez que se ha alcanzado el sitio quirúrgico, puede retirarse el trocar, dejando la cánula como puerto.

Cuando se usa un trocar para perforar el tejido interno del paciente, existe el riesgo de que se rompa accidentalmente un órgano o un vaso sanguíneo. Esto es especialmente cierto cuando se crea el puerto inicial de un procedimiento porque la primera inserción del trocar en el paciente no puede verse desde el interior del cuerpo del paciente con un endoscopio a través de otro puerto.

Para ayudar a mitigar este riesgo de la primera inserción, se han desarrollado trocares de visualización para permitir observar la punta del trocar a medida que se inserta (es decir, perfora al paciente) y pasa a través del tejido del paciente hasta el sitio quirúrgico. Para lograr esto, los trócares de visualización se configuran típicamente con una ventana en o cerca de su parte distal y una parte hueca para permitir la inserción de un endoscopio. A continuación, puede usarse el endoscopio para ver la inserción y el paso de la punta a través del tejido del paciente a través de la ventana.

Para proporcionar un campo de visión suficiente para observar la punta, típicamente se usan endoscopios sin ángulo (cero grados) en lugar de endoscopios angulados para crear un puerto inicial. Sin embargo, los endoscopios angulados se usan comúnmente y se prefieren para la mayoría de las otras partes de muchos procedimientos endoscópicos. Esto hace que el uso de un endoscopio sin ángulo para dichos procedimientos sea inconveniente, costoso e ineficaz, especialmente cuando el endoscopio es un endoscopio de uso limitado, reutilizable o de un solo uso/desechable.

La US 2010/016664 A1 divulga un aparato obturador par la penetración del tejido con un endoscopio sin ángulos, el aparato incluye un miembro de transmisión óptica montado adyacente al extremo distal de un eje alargado. La US 2006/173479 divulga un adaptador de penetración óptico para montar un portal quirúrgico, como un montaje de cánulas, para permitir la visualización a través del portal quirúrgico, el adaptador de penetración óptico tiene una ventana transparente adaptada para penetrar el tejido y para permitir la visualización a través de la misma y medios para acoplar el adaptador al portal quirúrgico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las implementaciones no limitativas y no exhaustivas de la divulgación se describen con referencia a las siguientes figuras, en las que los números de referencia similares se refieren a partes similares en las varias vistas a menos que se especifique lo contrario. Las ventajas de la divulgación se entenderán mejor con respecto a la siguiente descripción y los dibujos acompañantes donde:

La FIG. 1 ilustra un sistema endoscópico ejemplar de acuerdo con por lo menos una implementación y hecho de acuerdo con las enseñanzas y principios de la divulgación;

La FIG. 2 ilustra un ejemplo de un dispositivo de endoscopio angulado conectado y un trocar de visualización de acuerdo con por lo menos una implementación y hecho de acuerdo con las enseñanzas y principios de la divulgación;

La FIG. 3 es una vista detallada ampliada de una parte distal de un dispositivo de endoscopio angulado conectado ejemplar y trocar de visualización de acuerdo con por lo menos una implementación y hecho de acuerdo con las enseñanzas y principios de la divulgación;

La FIG. 4 ilustra un método ejemplar de acuerdo con por lo menos una implementación de acuerdo con las enseñanzas y los principios de la divulgación;

Las FIG. 5A y 5B ilustran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de una implementación de un sensor monolítico que tiene una pluralidad de matrices de píxeles para producir una imagen tridimensional de acuerdo con las enseñanzas y principios de la divulgación;

Las FIG. 6A y 6B ilustran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de una implementación de un sensor de imagenología construido sobre una pluralidad de sustratos, en donde una pluralidad de columnas de píxeles que forman la matriz de píxeles están localizadas en el primer sustrato y una pluralidad de columnas del circuito están localizadas sobre un segundo sustrato y muestran una conexión eléctrica y comunicación entre una columna de píxeles a su columna de circuitos asociada o correspondiente; y

Las FIG. 7A y 7B ilustran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de una implementación de un sensor de imagenología que tiene una pluralidad de matrices de píxeles para producir una imagen tridimensional, en donde la pluralidad de matrices de píxeles y el sensor de imágenes están construidos sobre una pluralidad de sustratos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La divulgación se extiende a métodos, dispositivos y sistemas para la imagenología por refracción de luz endoscópica que permiten el uso de endoscopios angulados con trócares de visualización de una manera conveniente, eficiente y menos costosa para crear puertos en un paciente, incluyendo los puertos iniciales de procedimientos quirúrgicos endoscópicos. En la siguiente descripción de la divulgación, se hace referencia a los dibujos acompañantes, que forman parte de la misma, y en los que se muestran, a modo de ilustración, implementaciones específicas en las que puede ponerse en práctica la divulgación. Se entiende que pueden utilizarse otras implementaciones y pueden realizarse cambios estructurales sin apartarse del alcance de la divulgación. La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Debe señalarse que, tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "uno" y "el" incluyen referentes plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Como se usa en la presente, los términos "que comprende", "que incluye", "que contiene", "caracterizado por" y equivalentes gramaticales de los mismos son términos inclusivos o abiertos que no excluyen elementos adicionales o pasos del método no enumerados.

Se describen técnicas de imagenología por refracción de luz endoscópica que permiten usar endoscopios angulados con trocares de visualización de una manera conveniente, eficiente y menos costosa para crear puertos en un paciente, incluyendo los puertos iniciales de procedimientos quirúrgicos endoscópicos.

En por lo menos algunas implementaciones, un trocar de visualización y/o un endoscopio angulado de un sistema endoscópico pueden configurarse con un elemento refractor de luz, como un prisma de vidrio y/o plástico, por ejemplo. El elemento refractor de luz puede utilizarse en y/o con el trocar de visualización para refractar (es decir, desviar) la luz que pasa hacia el interior del trocar a través de la ventana del trocar. Más particularmente, el elemento refractor de luz puede cambiar la dirección de desplazamiento de la luz entrante para que sea a lo largo de un plano sustancialmente perpendicular al ángulo desplazado del endoscopio. Como resultado, el campo de visión del endoscopio puede alinearse sustancialmente con el campo de visión de la ventana del trocar de visualización.

En por lo menos una implementación, el trocar de visualización puede configurarse con un prisma que se integra con una luz definida por el trocar de visualización o que se une de forma desmontable a la luz. Alternativa o adicionalmente, el endoscopio angulado puede configurarse con un prisma que se integra en el endoscopio o que se une de manera desmontable al endoscopio.

En por lo menos una implementación, el endoscopio angulado puede configurarse con un sensor de imagen que está dispuesto en y/o cerca del extremo distal o punta del endoscopio. El sensor de imagen puede ser un dispositivo acoplado de carga digital (CCD) y/o una matriz de sensores de semiconductores de óxido de metal complementarios (CMOS) de sensores de píxeles activos, por ejemplo.

Como se ha indicado anteriormente, los procedimientos quirúrgicos endoscópicos pueden ser menos invasivos que los procedimientos quirúrgicos tradicionales porque permiten examinar (por ejemplo, observar, inspeccionar y/o diagnosticar) y/o tratar las partes internas del cuerpo de un paciente (es decir, tejido) insertando un endoscopio en un pequeño puerto en el paciente.

Por ejemplo, un cirujano puede examinar y/o tratar a un paciente insertando un tipo de endoscopio conocido como laparoscopio a través de un puerto para alcanzar el interior de la cavidad abdominal o pélvica del paciente. Como otro ejemplo, un cirujano podría examinar y/o tratar a un paciente insertando otro tipo de endoscopio conocido como artroscopio a través de un puerto para alcanzar el interior de la articulación del paciente, como la articulación de la rodilla.

Los endoscopios suelen ser objetos largos y delgados con un elemento captador de luz (por ejemplo, lente o lentes objetivo) colocado en y/o cerca del extremo distal del endoscopio, y un sistema de imagenología para recibir imágenes ópticas y convertirlas en imágenes electrónicas que pueden representarse en una pantalla. Al campo de visión del elemento captador de luz de un endoscopio puede hacerse referencia en la presente como el campo de visión del endoscopio. La línea imaginaria que pasa a través de un endoscopio desde su extremo distal hasta el extremo proximal generalmente puede definir el eje del endoscopio.

Como apreciarán y entenderán los expertos en la técnica, el elemento captador de luz de un endoscopio si ángulos está dispuesto sustancialmente perpendicular al eje de tal manera que el campo de visión del endoscopio no esté sustancialmente desplazado con respecto a un plano que se extiende transversalmente al eje del endoscopio (es decir, el plano transversal). Como tal, el extremo distal (es decir, la punta) no define un ángulo con respecto al plano transversal y, por lo tanto, parece romo.

El elemento captador de luz de un endoscopio angulado, por el contrario, no está dispuesto sustancialmente perpendicular a su eje. En su lugar, el elemento captador de luz y el extremo distal definen un ángulo con respecto al plano transversal. El grado de este ángulo, al que se puede hacer referencia como el ángulo de desplazamiento del endoscopio, puede variar y puede estar entre aproximadamente 12 y aproximadamente 90 grados. Sin embargo, comúnmente se usan ángulos de desplazamiento del endoscopio de aproximadamente 30 grados (es decir, endoscopios de 30 grados) y 45 grados (es decir, endoscopios de 45 grados) para muchos procedimientos endoscópicos. Como resultado, el campo de visión del endoscopio angulado está sustancialmente desplazado con respecto al plano transversal y, por tanto, el extremo distal aparece en ángulo o con punta.

La mayoría de los endoscopios están diseñados de tal manera que el sensor de imagen del sensor o dispositivo de imagenología del endoscopio se coloca en o cerca del extremo proximal del endoscopio. Por ejemplo, el sensor de imagen se coloca típicamente en la unidad de pieza de mano del endoscopio en y/o cerca del extremo proximal del endoscopio. En tal configuración, la luz puede introducirse a través del elemento captador de luz en el extremo distal del endoscopio y propagarse a lo largo del eje del endoscopio hacia el sensor de imagen. Este sensor de imagen puede configurarse para convertir la o las imágenes ópticas representadas por la luz en una señal electrónica que luego puede usarse para representar la imagen en una pantalla. Como resultado, el endoscopio debe configurarse con un conjunto complejo de componentes de propagación óptica acoplados con precisión para que la luz se propague al sensor de imagen.

Como el coste de un endoscopio típicamente está dominado por su óptica, los componentes de propagación óptica pueden aumentar significativamente el coste del endoscopio (por ejemplo, el coste de producción). Además, los componentes de propagación óptica pueden aumentar la fragilidad del endoscopio, ya que los impactos relativamente menores pueden dañar fácilmente estos componentes o alterar sus alineaciones relativas. Esta fragilidad requiere ciclos de reparación frecuentes y costosos para mantener la calidad de la imagen. Por lo tanto, eliminar o disminuir los componentes de propagación óptica en un endoscopio sería ventajoso por lo menos por la razón de que reduciría el coste y la fragilidad del endoscopio.

Con este fin, en la presente se describen técnicas de imagenología endoscópicas que permiten configurar un endoscopio con pocos o ningún componente de propagación óptica, disminuyendo por tanto significativamente el coste y la fragilidad del endoscopio en comparación con los endoscopios tradicionales. Por ejemplo, en algunas implementaciones, el endoscopio puede configurarse con un sensor de imagen colocado en y/o cerca del extremo distal o punta del endoscopio en lugar de en y/o cerca del extremo proximal del endoscopio o en la pieza de mano. Como resultado, el sensor de imagen puede localizarse comparativamente más cerca del elemento captador de luz del endoscopio, reduciendo o eliminando por tanto la necesidad de componentes de propagación óptica en el endoscopio.

Típicamente, para iniciar un procedimiento quirúrgico endoscópico, primero se utiliza un trocar para crear un puerto en el sitio de interés (por ejemplo, el sitio quirúrgico) dentro del paciente. Para lograr esto, el trocar puede incluir un obturador configurado con una punta relativamente afilada en o cerca de la parte distal del trocar para perforar el tejido del paciente y alcanzar el sitio de interés. Antes de usarse para perforar el tejido, el obturador puede insertarse primero en un tubo endoscópico estrecho fuera del cuerpo del paciente. Entonces puede insertarse el trocar (con el obturador dentro de la cánula) (primero la parte distal) en el paciente. Una vez que se ha alcanzado el sitio de interés, puede retirarse el trocar, dejando la cánula como puerto.

Cuando se usa un trocar para perforar el tejido interno de un paciente durante un procedimiento endoscópico, existe el riesgo de que se rompa accidentalmente un órgano vital o un vaso sanguíneo, complicando así el procedimiento. La capacidad de utilizar un endoscopio insertado a través de un puerto para observar la inserción del trocar desde el interior del paciente puede mitigar significativamente este riesgo. Sin embargo, esto no es posible cuando se crea el puerto inicial de un procedimiento, lo que hace que la punción de un puerto inicial sea tenga más riesgo que las punciones posteriores.

Para ayudar a mitigar este riesgo de primera punción, se han desarrollado trocares de visualización (por ejemplo, trocares ópticos). Los trócares de visualización están configurados típicamente con una ventana transparente o translúcida para permitir observar la punta del trócar (por ejemplo, la punta del obturador) a medida que se inserta (es decir, perfora al paciente) y pasa a través del tejido del paciente. La ventana de un trocar de visualización está colocada habitualmente en y/o cerca del extremo distal del trocar. Los trócares de visualización también están configurados típicamente con una parte hueca, o luz, de tal manera que pueda insertarse un endoscopio en el trócar para observar la inserción y el paso de la punta.

Como ejemplo, algunos trocares de visualización están configurados con una punta de obturador transparente o translúcida y una luz a lo largo de la longitud del trocar (desde el extremo proximal hasta el extremo distal). Por tanto, puede insertarse (por ejemplo, deslizarse) un endoscopio en el trocar de tal manera que el elemento captador de luz del endoscopio esté en y/o cerca (por ejemplo, adyacente) de la ventana. Los rayos de luz del tejido del paciente y/u otros objetos dentro del campo de visión de la ventana y el campo de visión del endoscopio pueden introducirse a través de la ventana, ser captados y enfocados por el elemento captador de luz y vistos a través del sistema de imagenología y la pantalla del endoscopio.

Para crear un puerto inicial se prefieren típicamente los endoscopios sin ángulos a los endoscopios angulados. Esto se debe a que, cuando se coloca en un trocar de visualización, el campo de visión de un endoscopio sin ángulos típicamente se alinea de manera sustancial con el campo de visión de la ventana del trocar de visualización. Como resultado, muy poca o ninguna parte de la ventana del trocar queda oculta al elemento captador de luz del endoscopio, y la mayor parte o toda la luz que se introduce por la ventana del trocar puede alcanzar el elemento captador de luz del endoscopio.

Por el contrario, cuando se coloca un endoscopio angulado en un trocar de visualización típico, el campo de visión del endoscopio típicamente no está sustancialmente alineado con el campo de visión de la ventana del trocar de visualización. Esto se debe al ángulo de desplazamiento del endoscopio angulado. En general, cuanto mayor sea el ángulo de desplazamiento, mayor será la medida en la que el campo de visión y la ventana estén desalineados. Por esta razón, no es sorprendente que la mayoría, si no todos, los trocares de visualización estén configurados para endoscopios sin ángulos en lugar de endoscopios angulados.

Sin embargo, los endoscopios angulados se usan generalmente y se prefieren para la mayoría de los tipos de procedimientos endoscópicos que no sean la creación del puerto inicial. Sin embargo, obtener y utilizar ambos tipos de endoscopios, concretamente un endoscopio angulado y sin ángulos, puede ser costoso, inconveniente y un desperdicio, especialmente dado que el endoscopio sin ángulos puede ser necesario solamente para crear el puerto inicial. Por lo tanto, sería más conveniente, eficiente y menos costoso poder usar un endoscopio angulado para un procedimiento quirúrgico endoscópico completo.

Con este fin, en la presente se describen técnicas de imagenología por refracción de luz endoscópica. Al utilizar estas técnicas, los trócares de visualización y/o los endoscopios no angulados pueden configurarse para usarse juntos creando puertos en un paciente, incluyendo un puerto inicial de un procedimiento. Por ejemplo, en algunas implementaciones puede utilizarse un elemento refractor de luz (por ejemplo, un prisma) en y/o con un trocar de visualización para refractar (es decir, desviar) la luz que pasa hacia el trocar a través de su ventana. Más particularmente, el elemento refractor de luz puede cambiar la dirección de desplazamiento de la luz entrante para que sea a lo largo de un plano sustancialmente perpendicular al ángulo de desplazamiento del endoscopio. Como resultado, el campo de visión del endoscopio puede alinearse sustancialmente con el campo de visión de la ventana del trocar.

En otras palabras, el elemento refractor de luz puede utilizarse para aumentar la cantidad de luz que llega al elemento de captación de luz doblando la luz entrante en un ángulo tal que los campos de visión del endoscopio y la ventana sean similares o iguales. Por ejemplo, si se inserta un endoscopio de 30 grados en el endoscopio de visualización, puede usarse un prisma que desvía la luz entrante en un ángulo de aproximadamente 30 grados hacia el elemento de captación de luz del endoscopio.

Para facilitar la comprensión del lector de la divulgación, las FIGS. 1A-1C ilustran sistemas endoscópicos 100 ejemplares que pueden implementarse de acuerdo con las técnicas descritas en la presente. Los sistemas endoscópicos 100 ilustrados son implementaciones ejemplares y, por lo tanto, no deben interpretarse como limitativas. Más particularmente, mientras que los sistemas endoscópicos 100 de las FIGS. 1A-1C se describen en el contexto de incluir varios sistemas y componentes, esto no debe interpretarse como una limitación de la implementación de uno cualquiera o más de estos sistemas o componentes al sistema endoscópico 100. Más bien, debe apreciarse y entenderse que cualquiera de los sistemas y componentes descritos puede implementarse solo o en cualquier combinación independientemente del sistema endoscópico 100.

Con referencia a las FIGS. 1A-1C, el sistema endoscópico 100 puede incluir un sistema de endoscopio angulado 102. El sistema de endoscopio angulado 102, a su vez, puede incluir un dispositivo de endoscopio (es decir, endoscopio) 104, carcasa de endoscopio 106 (por ejemplo, pieza de mano y/o cabezal de cámara), unidad de control 108, fuente de luz 110, pantalla 112 y dispositivo de imagenología 114 (por ejemplo, cámara, sensores, etc.). Tener en cuenta que en este ejemplo, para facilitar el análisis, el dispositivo de endoscopio 104, la carcasa del endoscopio 106, la unidad de control 108, la fuente de luz 110, la pantalla 112 y el dispositivo de imagenología 114 se muestran individualmente uno con respecto al otro. Sin embargo, debe apreciarse y entenderse que esto no debe interpretarse como una limitación, y uno cualquiera o más de estos componentes pueden integrarse y/o conectarse de cualquier manera adecuada.

Por ejemplo, en las FIGS. 1A y 1B, el dispositivo de endoscopio 104 y la carcasa del endoscopio 106 se muestran en un estado desmontado. Sin embargo, estos componentes pueden conectarse operativamente (por ejemplo, acoplarse), como se ilustra, por ejemplo, en la FIG. 1C, entre sí para formar una unidad de endoscopio angulado para realizar procedimientos quirúrgicos endoscópicos.

Como otro ejemplo, en la implementación de las FIGS. 1Ay 1C, la unidad de control 108 y la fuente de luz 110 se muestran separadas. Mientras que, en la implementación de la FIG. 1B, la unidad de control 108 y la fuente de luz 110 se muestran como parte de la misma unidad 111. En cualquier implementación, la fuente de luz 110 puede configurarse para proporcionar luz, cuando sea necesario, a través de una o más fibras ópticas u otra funcionalidad de transmisión de luz al dispositivo de endoscopio 104 para su uso en iluminar o facilitar de otro modo la observación del tejido de un paciente. Sin embargo, en algunas implementaciones (ilustradas mejor en la FIG. 1B) estos componentes pueden estar integrados (por ejemplo, en la misma carcasa, etc.) o conectados operativamente de otro modo en la unidad 111.

Como otro ejemplo más, el dispositivo de imagenología 114 de la FIG. 1C se muestra configurado con componentes localizados tanto en la carcasa del endoscopio 106 como en el dispositivo del endoscopio 104. Sin embargo, en algunas otras implementaciones, el dispositivo de imagenología 114 puede configurarse de otra manera. Por ejemplo, en por lo menos una implementación, todas las características del dispositivo de imagenología 114 pueden incluirse o estar localizadas en la carcasa del endoscopio 106 (ilustrado mejor en la FIG. 1A), o alternativamente, algunas o todas del dispositivo de imagenología 114 pueden estar localizadas de manera remota o externamente con respecto a la carcasa del endoscopio 106 en uno o más de otros componentes que pueden incluir o no la unidad de control 108 o el dispositivo del endoscopio 104.

En el ejemplo ilustrado en la FIG. 1B, el dispositivo de imagenología 114 incluye un sensor de imagen 116 que está dispuesto ventajosamente (es decir, localizado) en y/o cerca del extremo distal (es decir, la punta) del dispositivo de endoscopio 104. El sensor de imagen 116 puede ser cualquier tipo de dispositivo adecuado y/o circuitos relacionados, como un dispositivo acoplado de carga digital (CCD) y/o una matriz de semiconductores de óxido de metal (CMOS) complementaria de sensores de píxeles activos, por ejemplo.

En por lo menos una implementación, para evitar o mitigar el cambio de orientación del sensor de imagen 116 en la punta del dispositivo de endoscopio y varios problemas de visualización cuando un usuario rota o cambia el ángulo del dispositivo de endoscopio 104, pueden emplearse ciertas técnicas de estabilización mecánicas y de software.

Operacionalmente, el sensor de imagen 116 puede configurarse para recibir luz captada y enfocada por un elemento de captación de luz 118 (por ejemplo, una lente) colocado en y/o cerca del extremo distal del dispositivo de endoscopio 104. El sensor de imagen 116 también puede configurarse para convertir imágenes ópticas representadas por la luz recibida en imágenes electrónicas que pueden representarse en la pantalla 112.

Tener en cuenta que en este ejemplo, el elemento captador de luz 118 no está dispuesto sustancialmente perpendicular al eje 119 del dispositivo de endoscopio 104. Más bien, el elemento captador de luz 118 está dispuesto en un ángulo de aproximadamente 30 grados con respecto a un plano que se extiende transversalmente al eje 119 (es decir, el plano transversal). Por lo tanto, el ángulo de desplazamiento del dispositivo de endoscopio 104 es de aproximadamente 30 grados, lo que hace que el dispositivo de endoscopio 104 sea un endoscopio angulado. Como resultado de este ángulo desplazado, el campo de visión del dispositivo de endoscopio 104 está sustancialmente desplazado con respecto al plano transversal, lo que da como resultado la apariencia angulada o puntiaguda del extremo distal del dispositivo de endoscopio 104.

Continuando, en funcionamiento, para facilitar la renderización de imágenes electrónicas en la pantalla 112, la unidad de control puede estar conectada electrónica y/o comunicativamente con el dispositivo de imagenología 114 y/o uno u otros componentes en la carcasa del endoscopio 160 y/o el dispositivo de endoscopio 104. La unidad de control puede estar conectada de esta manera mediante una conexión física (por ejemplo, con cables) y/o inalámbrica (por ejemplo, BLUETOOTH, infrarrojos, etc.) como se representa por la conexión 120. Además, la unidad de control 108 puede estar conectada electrónica y/o comunicativamente con la pantalla 112, como se representa por la conexión 122. La pantalla 112 puede ser cualquier tipo de dispositivo de pantalla configurado adecuadamente para mostrar imágenes electrónicas renderizadas recibidas del dispositivo de imagenología 114.

Además de incluir componentes del dispositivo de imagenología 114, la carcasa del endoscopio 106 también puede incluir otros componentes, como un transceptor 124 (por ejemplo, un transceptor inalámbrico) que puede configurarse para facilitar la comunicación entre la carcasa del endoscopio 106 y la unidad de control 108 a través de la conexión 120. La capacidad de separar y conectar comunicativamente la carcasa del endoscopio 106 desde la unidad de control 108 (por ejemplo, a través de transmisiones inalámbricas) puede permitir el reemplazo fácil de endoscopios y/o carcasas de endoscopios usados por endoscopios y/o carcasa esterilizados y renovados. La capacidad de separar y conectar comunicativamente estos componentes también permite una mayor movilidad de la carcasa del endoscopio 106 durante el uso del dispositivo del endoscopio.

Además del sistema endoscópico 102, el sistema endoscópico 100 también puede incluir un sistema de trocar de visualización 128 que está configurado para mitigar el riesgo de punción durante un procedimiento quirúrgico endoscópico al permitir que el extremo distal (es decir, la punta) del sistema de trocar 128 se observe a medida que se inserta en un paciente y pasa a través del tejido del paciente. Más particularmente, en este ejemplo, el sistema de trocar de visualización 128 puede incluir un obturador 130 y una cánula 134. El obturador 130 puede incluir la carcasa del obturador 132, que en este ejemplo está conformada para facilitar el manejo del obturador 130.

El obturador 130 también puede definir una luz interior del obturador 136 que se extiende a lo largo del eje 131 del obturador 130 desde el extremo proximal del obturador (en el extremo proximal de la carcasa del obturador) hasta un punto en o cerca de la punta relativamente afilada en el obturador. extremo distal (es decir, el extremo distal del sistema de trocar 128) que está formado por una ventana transparente o translúcida 138.

En este ejemplo, la carcasa del obturador 132 incluye una parte hueca (por ejemplo, la luz de la carcasa del trocar) que permite efectivamente que la luz del obturador 136 se extienda desde o cerca de la ventana 138 a través de la carcasa del obturador 132 a una abertura 133 en el extremo proximal del obturador de la carcasa.

Como apreciarán y entenderán los expertos en la técnica, el sistema de endoscopio angulado 102 y el sistema de trocar de visualización 128 pueden configurarse para conectarse operativamente (por ejemplo, acoplarse) entre sí para iniciar un procedimiento quirúrgico endoscópico. Por ejemplo, el dispositivo de endoscopio 104 puede acoplarse (por ejemplo, deslizarse en y retirarse de) al obturador 130 insertando primero el dispositivo de endoscopio 104 (primero el extremo distal) a través de la abertura 133 en la carcasa del obturador 132 y a lo largo de la luz del obturador 136 hasta que el extremo distal del dispositivo de endoscopio 104 alcance un punto en o cerca del extremo proximal de la ventana 138.

Una vez que el sistema de endoscopio angulado 102 y el sistema de trocar de visualización 128 están conectados operativamente, como se muestra en la FIG. 2, el elemento de captación de luz 118 y el dispositivo de imagenología 114 (que incluye el sensor de imagen 116) pueden usarse para examinar la punta formada por la ventana 138 a medida que se inserta en el tejido del paciente. Más particularmente, de acuerdo con las técnicas descritas, y como se muestra en las FIGS. 2 y 3, cuando el sistema de endoscopio angulado 102 y el sistema de trocar de visualización 128 están conectados operativamente, puede utilizarse un elemento refractor de luz 140 en el obturador para desviar la luz entrante 302 que ha entrado a través de la ventana 138. El elemento refractor de luz 140 puede ser cualquier tipo adecuado de dispositivo o material capaz de refractar la luz en una dirección particular. Por ejemplo, en por lo menos una implementación el elemento refractor de luz 140 es un prisma hecho de vidrio y/o plástico que es capaz de hacer que la luz entrante 302 se desvíe hacia el elemento captador de luz 118. Se apreciará que el elemento refractor de luz 140 puede estar hecho de cualquier material adecuado que tenga la capacidad de refractar la luz como se divulga en la presente.

Más particularmente, el elemento refractor de luz 140 puede estar localizado en una región de refracción de la luz 142 en la luz del obturador 136 y dispuesto en un ángulo tal que la luz entrante 302 sea desviada por el elemento refractor de luz 140 en un ángulo de 30 grados en un dirección hacia el elemento captador de luz 118, que está dispuesto en un ángulo de aproximadamente 30 grados con respecto al plano transversal.

Como se ilustra en la FIG. 3, la luz entrante 302 puede ser desviada por el elemento refractor de luz 140 de tal manera que la dirección de desplazamiento de la luz cambie para que sea hacia el elemento captador de luz 118 a lo largo de un plano que es sustancialmente perpendicular al elemento captador de luz 118. Como resultado, el campo de visión del dispositivo de endoscopio 104 puede alinearse sustancialmente con el campo de visión de la ventana 138, permitiendo por tanto que el dispositivo de endoscopio 104 se use en el sistema de trocar de visualización 128 de una manera conveniente, efectiva y rentable.

En algunas implementaciones, el elemento de refracción de luz 140 puede integrarse con la pared interior de la luz del obturador 136 y/o en el dispositivo de endoscopio 104, de tal manera que la localización y/o la posición del elemento sean fijas. Alternativa o adicionalmente, el elemento refractor de luz puede colocarse y/o unirse (es decir, de forma temporal o permanente) a la luz del obturador 136 y/o al dispositivo de endoscopio 104.

Por ejemplo, en por lo menos una implementación, pueden utilizarse la funcionalidad y la estructura de retención para colocar y/o unir el elemento refractor de luz 140 en una localización y/o posición particular en o sobre el obturador 130. La funcionalidad y la estructura de retención pueden estar configuradas para permitir que el elemento refractor de luz 140 se una de manera desmontable (por ejemplo, temporalmente) o se una permanentemente. Por ejemplo, la funcionalidad y la estructura de retención pueden ser una estructura mecánica, una forma estructuralmente integrada en la luz o en otro lugar dentro/sobre el obturador 130, una sustancia química adhesiva y/o una región (por ejemplo, la región refractora de la luz 142) que permite que el elemento de refracción de luz 140 sea colocado dentro y/o se una al obturador 130.

Además, en por lo menos una implementación, la funcionalidad de retención y/o las estructuras de retención podrían configurarse de tal manera que el elemento refractor de luz 140 permanezca fijo con respecto a la luz del obturador 136. En tal implementación, cuando se acopla con el sistema de trocar de visualización, el dispositivo de endoscopio 104 probablemente tendría que rotarse alrededor del eje 131 (y, por tanto, del eje 119) con respecto al obturador 130 para alcanzar una orientación adecuada para que el elemento de refracción de luz 140 y el elemento de captación de luz 118 estén sustancialmente alineados en rotación, y por tanto, adyacentes entre sí.

Alternativamente, en por lo menos otra implementación, la funcionalidad de retención puede configurarse de tal manera que el elemento refractor de luz 140 pueda moverse dentro de la luz del obturador 136. En tal implementación, puede no ser necesario rotar el dispositivo de endoscopio 104 alrededor el eje 131 para que el elemento refractor de luz 142 y el elemento de captación de luz 118 estén alineados de manera sustancialmente rotacional y, por lo tanto, adyacentes entre sí. En su lugar, el elemento refractor de luz 140 puede rotarse alrededor del eje 131 hasta que se consiga la alineación.

La funcionalidad de retención y/o las estructuras de retención también pueden configurarse para permitir que el elemento refractor de luz 140 se disponga manual y/o automáticamente en uno o más ángulos deseados con respecto a un plano que se extiende transversalmente al eje 131 y/o al dispositivo de endoscopio 104. Por ejemplo, la funcionalidad y la estructura de retención pueden configurarse para permitir que la disposición del elemento refractor de luz cambie de un ángulo deseado a otro ángulo deseado.

La funcionalidad de retención y/o el elemento refractor de luz 140 pueden proporcionarse de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, la funcionalidad de retención y/o el elemento refractor de luz 140 pueden proporcionarse (por ejemplo, envasarse comercialmente) solos y/o con uno u otros componentes, como el sistema de trocar de visualización 128, el dispositivo de endoscopio y/o el sistema endoscópico 100, por ejemplo.

Finalmente, como apreciarán y entenderán los expertos en la técnica, el obturador 130 y la carcasa del trocar 132 pueden conectarse operativamente a la cánula 134 antes de ser insertados en el paciente. Como se ha explicado anteriormente, una vez que se alcanza el sitio de interés dentro del paciente, el obturador 130 y/o la carcasa del trocar 132 pueden retirarse, dejando la cánula como un puerto en el paciente. En por lo menos una implementación, el obturador 130 puede configurarse para deslizarse dentro de la cánula 134 y retirarse de ella insertando primero el obturador 130 a través de una abertura 144 en la cánula 134 y luego a lo largo de una luz de la cánula 147 dentro de la cánula 134 hasta el extremo distal de la carcasa del obturador 132 entra en contacto con el extremo proximal de la carcasa de la cánula 146.

Para ayudar al lector a comprender las técnicas endoscópicas de imagenología por refracción de luz descritas en la presente, a continuación se describe un método ejemplar para configurar un trocar de visualización y/o un endoscopio angulado para usarlos juntos en un procedimiento endoscópico.

Con respecto al método 400 ilustrado en la FIG. 4, en el bloque 402 puede configurarse un trocar de visualización y un endoscopio angulado para conectarse operativamente para colocar un puerto endoscópico. En por lo menos una implementación, pueden utilizarse el sistema de trocar de visualización 128 y el sistema de endoscopio angulado 102 del sistema endoscópico 100.

En el bloque 404, el trocar de visualización o el endoscopio angulado pueden configurarse con un elemento refractor de luz (por ejemplo, el elemento refractor de luz 140), como un prisma de vidrio y/o plástico, para refractar la luz recibida. Como se ha explicado anteriormente, esta luz puede recibirse a través de una ventana (por ejemplo, la ventana 138) dispuesta en el extremo distal del trocar de visualización. En por lo menos una realización, el trocar de visualización puede configurarse con un prisma en o cerca de la punta distal del trocar que se integra con una luz definida por el trocar de visualización, o que se une de forma desmontable a la luz. Alternativa o adicionalmente, el endoscopio angulado puede configurarse con un prisma que se integra en el endoscopio o que se une al endoscopio de manera desmontable.

Alternativa o adicionalmente, en el bloque 406 el trocar de visualización puede configurarse con funcionalidad de retención. Como se ha explicado anteriormente, esta funcionalidad y estructura de retención puede ser cualquier funcionalidad que permita colocar el elemento refractor de luz en el trocar de visualización y/o unirlo al mismo.

Se apreciará que la divulgación puede usarse con cualquier sensor de imagen, ya sea un sensor de imagen CMOS o un sensor de imagen CCD, sin apartarse del alcance de la divulgación. Además, el sensor de imagen puede estar localizado en cualquier localización dentro del sistema general, incluyendo pero no limitado a, la punta del endoscopio, la pieza de mano del dispositivo o cámara de imagenología, la unidad de control o cualquier otra localización dentro del sistema sin apartarse del alcance de la divulgación.

Las implementaciones de un sensor de imagen que puede ser utilizado por la divulgación incluyen, pero no se limitan a, las siguientes, que son simplemente ejemplos de varios tipos de sensores que pueden ser utilizados por la divulgación.

En referencia ahora a las FIGS. 5A y 5B, las figuras ilustran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de una implementación de un sensor monolítico 500 que tiene una pluralidad de matrices de píxeles para producir una imagen tridimensional de acuerdo con las enseñanzas y los principios de la divulgación. Tal implementación puede ser deseable para la captura de imágenes tridimensionales, en donde las dos matrices de píxeles 502 y 504 pueden desplazarse durante el uso. En otra implementación, una primera matriz de píxeles 502 y una segunda matriz de píxeles 504 pueden estar dedicadas a recibir un intervalo predeterminado de longitudes de onda de radiación electromagnética, en donde la primera matriz de píxeles 502 está dedicada a un intervalo diferente de radiación electromagnética de longitud de onda que la segunda matriz de píxeles 504.

Las FIG. 6A y 6B ilustran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de una implementación de un sensor de imagenología 600 construido sobre una pluralidad de sustratos. Como se ilustra, una pluralidad de columnas de píxeles 604 que forman la matriz de píxeles están localizadas en el primer sustrato 602 y una pluralidad de columnas de circuito 608 están localizadas en un segundo sustrato 606. También se ilustran en las figuras la conexión eléctrica y la comunicación entre una columna de píxeles con su columna de circuitos asociada o correspondiente. En una implementación, un sensor de imagen, que de otro modo podría fabricarse con su matriz de píxeles y circuitos de soporte en un único sustrato/chip monolítico, puede tener la matriz de píxeles separada de todos o la mayoría de los circuitos de soporte. La divulgación puede utilizar por lo menos dos sustratos/chips, que se apilarán usando tecnología de apilamiento tridimensional. El primer 602 de los dos sustratos/chips puede procesarse usando un proceso CMOS de imagen. El primer sustrato/chip 602 puede estar compuesto por una matriz de píxeles exclusivamente o una matriz de píxeles rodeada por un circuito limitado. El segundo o posterior sustrato/chip 606 puede procesarse usando cualquier proceso, y no tiene que ser de un proceso CMOS de imagen. El segundo sustrato/chip 606 puede ser, pero no se limita a, un proceso digital altamente denso para integrar una variedad y número de funciones en un espacio o área muy limitada en el sustrato/chip, o un modo mixto o proceso análogo para integrar, por ejemplo, funciones análogas precisas, o un proceso de RF para implementar la capacidad inalámbrica, o MEM^s(Sistemas Micro-Electro-Mecánicos) para integrar dispositivos ^mE^mS. El sustrato/chip de CMOS de imagen 602 puede apilarse con el segundo o posteriores sustrato/chip 606 usando cualquier técnica tridimensional. El segundo sustrato/chip 606 puede soportar la mayoría, o una mayoría, de los circuitos que de otro modo se habrían implementado en el primer chip CMOS de imagen 602 (si se implementara en un sustrato/chip monolítico) como circuitos periféricos y, por lo tanto, tendría un área del sistema general aumentada manteniendo el tamaño de la matriz de píxeles constante y optimizado en la mayor medida posible. La conexión eléctrica entre los dos sustratos/chips puede realizarse a través de las interconexiones 603 y 605, que pueden ser enlaces por cables, contactos esféricos y/o TSV (A través de la vía de silicio).

Las FIG. 7A y 7B ilustran una vista en perspectiva y una vista lateral, respectivamente, de una implementación de un sensor de imagenología 700 que tiene una pluralidad de matrices de píxeles para producir una imagen tridimensional. El sensor de imagen tridimensional puede construirse sobre una pluralidad de sustratos y puede comprender la pluralidad de matrices de píxeles y otros circuitos asociados, en donde una pluralidad de columnas de píxeles 704a forman la primera matriz de píxeles y una pluralidad de columnas de píxeles 704b forman una segunda matriz de píxeles que están localizadas en los sustratos respectivos 702a y 702b, respectivamente, y una pluralidad de columnas de circuitos 708a y 708b están localizadas en un sustrato separado 706. También se ilustran las conexiones eléctricas y las comunicaciones entre columnas de píxeles a la columna de circuitos asociada o correspondiente.

Se apreciará que las enseñanzas y los principios de la divulgación pueden usarse en una plataforma de dispositivo reutilizable, una plataforma de dispositivo de uso limitado, una plataforma de dispositivo de uso polivalente o una plataforma de dispositivo desechable/de un solo uso sin apartarse del alcance de la divulgación. Se apreciará que en una plataforma de dispositivo reutilizable un usuario final es responsable de la limpieza y esterilización del dispositivo. En una plataforma de dispositivo de uso limitado, el dispositivo puede usarse durante una cantidad específica de veces antes de volverse inoperable. El dispositivo nuevo típico se entrega estéril con usos adicionales que requieren que el usuario final lo limpie y esterilice antes de usos adicionales. En una plataforma de dispositivo de uso polivalente, un tercero puede reprocesar el dispositivo (por ejemplo, limpiar, envasar y esterilizar) un dispositivo de un solo uso para usos adicionales a un costo menor que una unidad nueva. En un plataforma de un solo uso/desechable se proporciona un dispositivo estéril en el quirófano y se usa solo una vez antes de desecharlo.

Además, las enseñanzas y los principios de la divulgación pueden incluir todas y cada una de las longitudes de onda de la energía electromagnética, incluyendo los espectros visibles y no visibles, como infrarrojo (IR), ultravioleta (UV) y rayos X.

La descripción anterior se ha presentado con propósitos de ilustración y descripción. No se pretende que sea exhaustivo ni limite la divulgación a la forma precisa divulgada. Muchas modificaciones y variaciones son posibles a la luz de las enseñanzas anteriores. Además, cabe señalar que cualquiera o todas las implementaciones alternativas mencionadas anteriormente pueden usarse en cualquier combinación deseada para formar implementaciones híbridas adicionales de la divulgación.

Además, aunque se han descrito e ilustrado implementaciones específicas de la divulgación, la divulgación no debe limitarse a las formas o disposiciones específicas de las partes así descritas e ilustradas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de trocar (128) que comprende:

una cánula (134);

un obturador (130) configurado para ser deslizado dentro y retirado de la cánula, el obturador extendiéndose a lo largo de un eje desde un extremo distal hasta un extremo proximal, el obturador configurado para ser conectado operativamente a un endoscopio angulado (104) a través de una luz (136) definida por el obturador, el obturador comprendiendo:

una ventana (138) en o cerca del extremo distal del obturador;

un prisma (140) que se une de manera desmontable a la luz (136) definida por el obturador, el prisma (140) configurado para desviar la luz recibida a través de la ventana hacia un elemento captador de luz (118) asociado con el endoscopio, en donde el prisma está dispuesto en un ángulo tal que la dirección de desplazamiento de la luz sea sustancialmente perpendicular al elemento captador de luz, el elemento captador de luz dispuesto en un ángulo con respecto al plano que se extiende transversalmente al eje (119) del endoscopio; y

una funcionalidad de retención configurada para permitir que el prisma sea uno o ambos de: se coloque en el obturador para desviar la luz hacia el elemento captador de luz o se una al obturador para desviar la luz hacia el elemento captador de luz.

2. El sistema de trocar de la reivindicación 1, en donde

el ángulo del elemento captador de luz (118) es de aproximadamente 30 grados con respecto al plano que se extiende transversalmente hasta el eje (119) del endoscopio.

3. El sistema de trocar de la reivindicación 1, en donde la funcionalidad de retención comprende por lo menos uno de: una estructura mecánica, un adhesivo, y/o una región en la luz (136).

4. El sistema de trocar de la reivindicación 1, en donde la ventana (138) comprende una punta puntiaguda trasparente o traslúcida colocada en un extremo distal del sistema de trocar.

5. Un sistema endoscópico (100) que comprende:

configurar un sistema de trocar (128) para que esté conectado operativamente con un endoscopio angulado (104); y configurar el sistema de trocar con:

una cánula (134);

un obturador (130) configurado para ser deslizado dentro y retirado de la cánula, el obturador extendiéndose a lo largo de un eje desde un extremo distal hasta un extremo proximal, el obturador configurado para ser conectado operativamente al endoscopio a través de una luz (136) definida por el obturador;

una ventana (138) en o cerca del extremo distal del obturador;

un prisma (140) que se une de manera desmontable a la luz (136) definida por el obturador, el prisma configurado para desviar la luz hacia un elemento captador de luz (118) asociado con el endoscopio, el prisma está dispuesto en un ángulo tal que la dirección de desplazamiento de la luz sea sustancialmente perpendicular al elemento captador de luz, el elemento captador de luz dispuesto en un ángulo con respecto al plano que se extiende transversalmente al eje (119) del endoscopio; y

una funcionalidad de retención configurada para permitir que el prisma sea uno o ambos de: se coloque en el obturador para desviar la luz hacia el elemento captador de luz o se una al obturador para desviar la luz hacia el elemento captador de luz.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la funcionalidad de retención comprende por lo menos uno de: una estructura mecánica, un adhesivo, y/o una región en la luz (136).