MXPA03007607A

MXPA03007607A - Posicionamiento ultrasonico.

Info

Publication number: MXPA03007607A
Application number: MXPA03007607A
Authority: MX
Inventors: Sonnenschein Minelu
Original assignee: Medigus Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2004-06-30
Also published as: WO2002068988A1; JP2004528074A; CA2438090C; ZA200306006B; NZ527287A; IL141665A; CA2438090A1; EP1364227A1; US7344493B2; US20020151767A1; AU2002222459B2; IL141665A0

Abstract

La presente invencion se refiere al campo de los dispositivos ultrasonicos. Mas particularmente, la invencion se refiere al uso de emisores, receptores, y reflectores ultrasonicos para la alineacion precisa de las partes de un endoscopio en relacion unos con otros. Los metodos para determinar la posicion relativa de dos partes del endoscopio se basan en medir la distancia entre ellas con base en el uso de uno o mas transductores o arreglos de transductores que funcionan como transmisores de senales ultrasonicas y uno o mas transductores o arreglos de transductores que funcionan como receptores de las senales ultrasonicas. En las modalidades preferidas, al menos uno de los receptores se reemplaza por un reflector y al menos uno de los transmisores funciona tambien como receptor.

Description

POSICIONAMIENTO ULTRASÓNICO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo de los dispositivos electrónicos. Más particularmente, la invención se refiere al uso de emisores, receptores, y reflectores ultrasónicos para su uso en el posicionamiento de diferentes objetos relativos unos con otros. Más específicamente, la invención se refiere al uso de dispositivos y técnicas electrónicos para la alineación precisa de partes de un endoscopio en relación unos con otros.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchos usos variados de técnicas de ultrasonido en conjunto con procedimientos médicos no agresivos que implican catéteres, laparos copios , y endoscopios son conocidos en la materia. Por ejemplo, US 5,181,514, US 5,259,837, US 5,445,144 y US 5,906,578 describen todas los métodos para utilizar la representación ultrasónica para guiar y posicionar los catéteres o endoscopios dentro del cuerpo humano. US 6,149,598 describe un - 2 -endoscopio de ultrasonido el cual combina el sistema de exploración óptica de un endoscopio con un sistema de exploración de ultrasonido para monitorear un procedimiento quirúrgico, y US 6,090,120 describe un instrumento quirúrgico ultrasónico que puede utilizarse en procedimientos endoscópicos . En las Solicitudes de Patente internacional co-pendientes PCT / ILO 1/00238 y PCT/ILOl/00719 por el mismo solicitante de la presente, cuyas descripciones se incorporan en la presente para referencia, se describe un endoscopio de articulación que contiene una engrapadora quirúrgica la cual consiste de dos partes, una unidad de yunque y una unidad de cartucho de engrapadora que se distancian lateralmente una de otra a lo largo del eje del endoscopio. En la modalidad preferida de la invención, como se describe en estas solicitudes, la unidad de cartucho de engrapadora se encuentra ubicada en el eje del endoscopio adyacente al extremo próximo de la sección de articulación y la unidad de yunque se encuentra ubicada en la punta distal del endoscopio en el extremo distal de la sección de articulación . El movimiento de la punta distal con relación al cartucho se encuentra a lo largo de una trayectoria que es una porción de un circulo. Es imperativo que la etapa final de doblez de la mira termine precisamente en alguna posición con objeto de activar la engrapadora. El detenerse en una posición donde la distancia o alineación no es correcta puede ocasionar un engrapado defectuoso y daño al tejido. Por lo tanto, lograr la distancia y alineación apropiadas de la punta distal con relación al cartucho, es indispensable para el funcionamiento apropiado del dispositivo. Un problema tecnológico principal que tuvo que abordarse en el diseño y en la aplicación quirúrgica de este dispositivo es el de lograr y verificar la alineación y distancia apropiadas entre las dos partes de la engrapadora. Como se mostró en las solicitudes de patente anteriormente mencionadas, las técnicas ultrasónicas conocidas en la materia pueden utilizarse para llevar a cabo el posicionamiento . Sin embargo, se ha descubierto ahora que es posible mejorar la precisión del - 4 -posicionamient o del endoscopio, más allá de lo alcanzable por las técnicas anteriores, lo cual da como resultado una mejora importante en la conflabilidad de operación. Por lo tanto, un propósito de esta invención es proporcionar métodos para utilizar técnicas ultrasónicas para posicionar las partes se paradas de un endoscopio unas con respecto a las otras, lo cual mejora los métodos de la técnica anterior. Otro propósito de la presente invención es proporcionar dispositivos que permiten la implement ación de dichos métodos para utilizar técnicas ultrasónicas para posicionar las partes separadas de un endoscopio unas con respecto a las otras. Un propósito adicional de la invención es proporcionar procedimientos que ayudan a la implementación de dichos métodos para utilizar técnicas de ultrasonido para posicionar cualesquier elementos, y en particular las partes separadas de un endoscopio unas con respecto a las otras. Aparecerán propósitos y ventajas adicionales de la invención a medida que procede - 5 -la descripción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, la invención se refiere a un método para determinar la posición relativa de dos objetos que comprenden medir la distancia entre los objetos con base en el uso de uno o más transductores o arreglos de transductores que funcionan como transmisores de señales ultrasónicas y uno o más transductores o arreglos de transductores que funcionan como receptores de las señales ultrasónicas, y determinar el grado de alineación desde ellas. En algunas modalidades preferidas de la invención, al menos uno de los transductores o arreglos de transductores que funcionan como receptores de las señales ultrasónicas se reemplaza por un reflector y al menos uno de los transductores o arreglos de transductores que funcionan como transmisores de las señales ultrasónicas funcionan también como un receptor de las señales . En algunas modalidades preferidas de la invención, un solo transductor ultrasónico, el cual se utiliza tanto para transmitir como para - 6 -recibir las señales ultrasónicas, se instala en, o cerca de, un objeto y al menos un reflector se instala en, o cerca de, el segundo objeto. El reflector es adecuado para reflejar de regreso un patrón que puede trasladarse a la posición y orientación de los objetos en relación unos con otros. En las modalidades preferidas de la invención, el reflector se encuentra comprendido de dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas que forman uno, o más, configuraciones de tipo escalón que tienen simetría rectangular o cilindrica. La invención se refiere también a un método para medir la distancia entre dos objetos que consiste en los siguientes pasos: - generar una serie repetitiva de breves impulsos eléctricos o ráfagas de impulsos eléctricos ; - amplificar los impulsos; - aplicar los impulsos eléctricos amplificados a un transductor que convierte la energía eléctrica en energía ultrasónica; - permitir que se propague la energía ultrasónica, en forma de un haz relativamente estrecho, a través de un medio, hasta que encuentra sea otro transductor o un reflector que se dirige de regreso hacia el transductor desde el cual se emitió; - recibir la energía ultrasónica por el transductor que la convierte en una señal eléctrica ; amplificar y filtrar la señal eléctrica ; - digitalizar la señal; almacenar temporalmente los datos almacenados en una memoria intermedia separada de una memoria intermedia primero en entrar primero en salir (FIFO) o memoria rápida; - transferir los datos provenientes de la FIFO o memoria rápida en la memoria principal de la computadora; correlacionar los datos en cada memoria intermedia con un patrón de señal de referencia predefinido almacenado en una memoria de la computadora; - determinar el tiempo de vuelo de la señal ultrasónica proveniente del índice de la memoria intermedia donde la correlación con la señal de referencia tiene su valor máximo; y determinar la distancia desde el tiempo de vuelo. La invención se refiere también a un método para determinar la alineación de dos partes una con relación a la otra, que comprende los siguientes pasos: - utilizar un solo transductor como el transmisor/receptor del haz ultrasónico y un reflector que tiene al menos un escalón, el cual entregará al menos dos señales distintas en el haz de retorno; - correlacionar las señales almacenadas en la memoria principal de la computadora con aquellas de la señal de referencia predefinida en la memoria de la computadora; determinar las profundidades de escalón desde las memorias intermedias correspondientes a los máximos de las correlaciones, donde al menos deben existir dos máximos locales de la correlación y la (s) diferencia ( s ) entre ellos deben corresponder con la(s) profundidad ( es ) conocida (s) del (os) escalón (es); si no cumple (n) con la (s) profundidad ( es ) conocida (s) del (os) escalón (es) , entonces se mueve el - 9 - transductor con relación al reflector y se lleva a cabo nuevamente la correlación; y cuando la (s) profundidad ( e s ) medida (s) del (os) escalón (es) cumple (n) con la (s) profundidad ( es ) conocida (s) del (os) escalón (es) , se utilizan después las amplitudes de energía de la memoria intermedia de correlación para determinar la relación de energía entre los ecos con objeto de determinar la alineación o dirección para el desplazamiento. La invención se refiere además a un método para determinar y cambiar el desplazamiento de dos objetos uno en relación con otro que comprende los siguientes pasos: a) utilizar un solo transductor como el transmisor/receptor del haz ultrasónico y un reflector que tenga al menos dos escalones de diferentes profundidades, las cuales entregarán al menos tres ecos distintos en el haz de retorno; b) determinar que los objetos no se encuentran alineados si se regresa - ló menos del número esperado de ecos; c) determinar la profundidad de los escalones de los ecos regresados; d) comparar la profundidad medida con las profundidades conocidas del reflector, para determinar la porción del reflector tras la cual se refleja el haz ultrasónico; e) verificar que la proporción de energía de los dos ecos que corresponden con las profundidades de escalón se encuentran dentro de una cierta relación: f) utilizar la información obtenida en los pasos (d) y (e), para mover el transmisor con relación al reflector; y g) repetir los pasos (b) a (f) hasta que el transmisor se posiciona directamente frente al reflector. En un segundo aspecto, la invención se refiere a un reflector de ondas ultrasónicas que es adecuado para reflejar de nuevo un patrón que puede trasladarse en la posición y orientación de dos objetos uno con relación a la otra. El - 11 -reflector de energía ultrasónica se encuentra comprendido de dos, o más, superficie planas' reflectoras paralelas que forman una, o más, configuraciones de tipo escalón que tiene simetría rectangular o cilindrica. En otro aspecto, la invención se refiere a un dispositivo endoscópico que comprende un sistema para medir la distancia entre y/o la alineación relativa de, dos objetos ubicados en dos posiciones diferentes a lo largo del tramo del endoscopio. El sistema comprende uno o más transductores o arreglos de transductores que funcionan como transmisores de señales ultrasónicas ubicadas en, o cerca de, uno de los objetos, y uno o más transductores o arreglos de transductores que funcionan como receptores de señales ultrasónicas ubicadas en, o cerca de, el otro objeto. En una modalidad preferida dél dispositivo endoscópico de la invención, al menos uno de los transductores o arreglos de transductores que funcionan como receptores de señales ultrasónicas se reemplaza por un reflector y al menos uno de los transductores o arreglos de transductores que funcionan como transmisores de las señales - 12 -ultrasónicas funciona también como receptor de las señales . En algunas modalidades preferidas del dispositivo endoscópico de la- invención, un solo transductor ultrasónico, que se utiliza tanto para transmitir como para recibir las señales ultrasónicas, se instala en, o cerca de, uno de los objetos y al menos un reflector se instala en, o cerca de, el segundo objeto. El reflector es adecuado para reflejar de regreso un patrón que puede trasladarse en la posición y orientación de los objetos uno con relación al otro. En una modalidad preferida de la invención, el reflector se encuentra comprendido de dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas que forman una, o más, configuraciones de tipo escalón que tienen simetría rectangular o cilindrica. En aún otro aspecto, la invención se refiere a un dispositivo endoscópico en el que una unidad de yunque de un sistema de engrapadora es uno de los objetos a alinearse, y una unidad de despliegue de engrapadora que contiene un cartucho de engrapadora es el otro objeto. - 13 - En un aspecto adicional, la invención se refiere a un cartucho de engrapadora que contiene uno o más reflectores de energía ultrasónica que se crean como una parte integral del cartucho, en o dentro de su superficie. En una modalidad preferida de la invención, el cartucho de engrapadora contiene uno o más canales creados mediante su altura para guiar una señal ultrasónica desde un transmisor, ubicado en un costado del cartucho, a un receptor de la señal, ubicada en el otro costado . Todas las características y ventajas anteriores y otras de la invención se comprenderán mejor mediante la siguiente descripción ilustrativa y no limitante de las modalidades preferidas de las mismas, con referencia a los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra esquemáticamen e un endoscopio convencional. La Figura 2 ilustra esquemáticamente la porción fija y la porción distal de articulación de un endoscopio, que comprende una engrapadora - 14 -quirúrgica de acuerdo con una modalidad preferida de la invención; La Figura 3 ilustra esquemáticamente la articulación del endoscopio de la Figura 2 mediante su máximo ángulo de doblez; La Figura 4 muestra la punta distal del endoscopio de la Figura 2, con el módulo de yunque del ensamble de engrapadora en su lugar; La Figura 5 muestra esquemáticamente la vista lateral del sujetador de cartucho de engrapadora en el eje del endoscopio de la Figura 2. La Figura 6 ilustra esquemáticamente la diferencia de fase espacial de la distancia de medición ; La Figura 7 ilustra esquemáticamente un método de alineación con base en métodos de intensidad; La Figura 8 ilustra esquemáticamente otro método de alineación con base en los métodos de intensidad; Las Figuras 9A y 9B se ilustran esquemáticamente un método de triangulación de alineación ; La Figura 10 muestra esquemáticamente - 15 -una construcción triangular para su uso en un método de alineación; La Figura 11 ilustra esquemáticamente la forma de un haz de ultrasonido; La Figura 12 ilustra esquemáticamente el método de posicionamiento de onda-guía; La Figura 13A ilustra esquemáticamente un reflector de un escalón; La Figura 13B ilustra esquemáticamente la señal reflejada proveniente del reflector de la Figura 13A; La Figura 13C es una reproducción de una pantalla de osciloscopio que muestra los reflejos de un reflector del tipo mostrado en la Figura 13A; La Figura 14A ilustra esquemáticamente un reflector de dos escalones; La Figura 14B ilustra esquemáticamente la señal reflejada proveniente del reflector de la Figura 14A; La Figura 15A ilustra esquemáticamente otro reflector de dos escalones; La Figura 15B ilustra esquemáticamente la señal reflejada proveniente del reflector de la Figura 15A; - 16 - La Figura 16A ilustra esquemáticamente un reflector cilindrico; La Figura 16B ilustra esquemáticamente la señal reflejada proveniente del reflector de la Figura 16A; La Figura 16C es una reproducción de una fotografía de una pantalla de osciloscopio que muestra los reflejos de un reflector del tipo mostrado en la Figura 16A; La Figura 17 muestra esquemáticamente los reflectores de dos escalones en un cartucho de engrapadora; La Figura 18 es un diagrama de bloques del sistema de ultrasonido; La Figura 19 ilustra esquemáticamente la porción transmisora del sistema de ultrasonido; La Figura 20 ilustra esquemáticamente la porción receptora del sistema de ultrasonido; Las Figuras 21A y 21B son reproducciones de fotografías de pantallas de computadora que muestran señales de referencia redefinida ; La Figura 22? es una reproducción de una fotografía de una pantalla de computadora - 17 -que muestra una señal recibida medida y un resultado de correlación entre la señal recibida y la señal de referencia de la Figura 21B; La Figura 22B es un acercamiento de una sección de la Figura 22?; La Figura 23 es un diagrama de flujo del algoritmo de alineación; La Figura 24 ilustra esquemáticamente un reflector de dos escalones; y Las Figuras 25A-25F ilustran esquemáticamente el procedimiento de alineación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención se explicará ahora mediante la descripción ilustratiya y no limitante de las modalidades preferidas. Un endoscopio convencional se ilustra en la Figura 1. Este endoscopio comprende varias características, tales como los conmutadores de operación, el cierre de ángulo, etc., que pueden estar presentes en el dispositivo de la invención, pero que no se describirán detalladamente en la descripción a continuación, debido a que son convencionales y bien conocidas por el experto en la materia. Consecuentemente, - 18 -en la siguiente descripción solamente se describirán los elementos necesarios para ilustrar la invención. Sin embargo, en resumen, el endoscopio ilustrado en la Figura 1 e indicado generalmente en 1, se proporciona con una sección de control 2 proporcionada con válvulas de succión, cierres, conmutadores, etc, conmutadores 3-6 que se marcan para propósitos de ilustración. Comprende también una sección 7 de conector, utilizada para conectar entradas de aire y agua, guias de luz, conductores eléctricos para señales de ultrasonido, etc. Los conductores para señales de ultrasonido se indican en 8, para propósitos de ilustración. El tubo de inserción 9 consiste de tres secciones separadas: una porción flexible 10, una sección 11 de articulación y un extremo distal 12. Esta sección de articulación se muestra más detalladamente en la Figura 2, la cual muestra también la punta distal 13 en la que reside el extremo distal 12. Observando ahora la Figura 2, la porción distal de un endoscopio, de acuerdo con una modalidad preferida de la invención de la Solicitud de Patente Internacional 'PCT / ILO 1 / 0719 - 19 -se muestra esquemáticamente. Esta porción comprende un mecanismo de disparo de grapa indicado en 14, y una sección de articulación 15, y la punta distal 13. La sección 11 de la Figura 1 se encuentra compuesta de las secciones 13 y 15. La sección de articulación 15 es similar en diseño a la de los endoscopios convencionales, pero posee varias características ' únicas. Con objeto de simplificar el procedimiento de alineación y al mismo tiempo lograr una precisión máxima, se seleccionó un diseño de articulación de dos vías para la modalidad ilustrativa preferida de la invención de la solicitud anteriormente referida. Esto significa que la sección de articulación se encuentra restringida a doblarse solamente en una dirección (es decir, la punta del endoscopio pude doblarse solamente desde recta hacia un costado y de regreso a un plano relativamente fijo) . En segundo lugar, el dispositivo es capaz de doblarse hacia arriba a 270° con objeto de llevar a cabo el procedimiento médico requerido, lo cual es más allá que en los endoscopios convencionales. - 20 - Finalmente, la sección de articulación es lo suficientemente fuerte para proporcionar una fuerza significativa contra los tejidos durante la operación quirúrgica. En otra modalidad de la invención, se emplea un sistema de articulación de cuatro vías. En un sistema de cuatro vias la punta del endoscopio puede moverse en dos planos perpendiculares mutuamente. Esto da más grados de libertad de movimiento, pero complica el procedimien o de alineación y necesita el uso de uno de los sistemas de alineación descritos a continuación. Los sistemas de cuatro vías son bien conocidos en la materia y por lo tanto no se describirán en la presente aras de la claridad . De acuerdo con una modalidad preferida de PC / ILO 1 / 00719 , el cartucho de engrapadora se posiciona en el extremo próximo al de la sección de articulación 15. El sistema de despliegue de engrapadora tiene un diseño de disparo lateral y requiere un yunque, el cual se encuentra ubicado en el extremo de la punta distal. Tanto el cartucho 16 de engrapadora como el módulo 16A de yunque son reemplazables y se ajustan dentro de - 21 -receptáculos en el eje y la punta distal. Estos receptáculos se etiquetan 17 y 17A respectivamente en la Figura 2. Los elementos de engrapadora 16 y 16A juntos, forman todo el ensamble de engrapadora. La Figura 3 muestra esquemáticamente el dispositivo de la Figura 2 en una posición completamente articulada. La sección de articulación 15 se ha doblado hacia el ángulo de doblez utilizando el radio fijo de curvatura "r" . Los valores del radio "r" y el largo de la sección de articulación se determinan por los valores fijos "1" (largo de la punta distal rígida) y "y" (la distancia desde la posición en la cual se lleva a cabo el engrapado al extremo próximo de la porción de articulación del endoscopio) de manera tal que esa articulación del dispositivo pone completamente las dos partes del ensamble de engrapadora exactamente en alineación. Sin embargo, la detección de alineación se necesita aún para asegurar el funcionamiento apropiado, por ejemplo, cuando existe libertad de movimiento en las juntas de la sección de articulación, debido al desgaste. La Figura 4 muestra esquemáticamente la - 22 -punta distal del endoscopio (sección 13 en la Figura 2) con la unidad de yunque 16A en su lugar. Un canal para la succión, irrigación, o cualquier otro propósito se muestra en 21. El canal de imaginación se encuentra designado por el número 22 y el número 23 designa las fibras de iluminación. El número 24 designa los agujeros a través de los cuales salen las patillas de alineación/cierre de la unidad yunque. El número 25 designa las depresiones para engarzar las grapas en la cara de la unidad de yunque (generalmente designada por el número 29) . La función y método de operación de estas partes no es relevante para la presente invención y por lo tanto no se describirán aquí. El experto en la materia comprenderá que pueden proporcionarse otras opciones y se permiten otras configuraciones dependiendo de los requisitos del procedimiento endoscópico a realizarse. Como un ejemplo, un transductor, receptor, o reflector puede colocarse en una de las posiciones 23 o 26, para su uso en posicionamiento de ultrasonido como se describe a continuación. La segunda parte de la engrapadora - 23 -consiste de un sujetador de cartucho de grapas con cartucho de engrapadora desechable ubicado en la porción fija del eje del endoscopio, próximo a la sección de articulación. La Figura 5 es una vista lateral que muestra esquemáticamente aquellas partes que se encuentran ubicadas en 17 en la Figura 2. El sujetador de cartucho de grapas 31 consiste en un tubo de diámetros de interior y exterior apropiados con un corte en el perfil. Al interior, el corte se ajusta con una pieza de lámina metálica formada (no mostrada) que forma un sello hermético y retiene el cartucho de grapas desechable 16 en la posición apropiada con posiciones de índice precisas para la transferencia del cartucho de grapas para disparos subsecuentes. Unido al tubo y al subensamble de lámina, metálica se encuentra un émbolo guia completo con un sello ajustado con un émbolo (designado colectivamente por el número 32) . El émbolo dispara un arreglo de grapas cuando se jala en una dirección próxima y después indexa el cartucho de grapas a la siguiente posición por un movimiento de empuje en la dirección - 24 -distal. El alojamiento del cartucho desechable contiene dos subensambles , un cuerpo de cartucho y un subensamble de leva de activación. (Como en le caso del ensamble de yunque, se brinda una descripción detallada de estos dos subensambles en las aplicaciones de patente anteriormente referidas y no se repetirán aquí dado que no se necesita para describir y comprender la presente invención) . El experto en la materia debe comprender también que las posiciones del sistema de despliegue de grapas y el yunque pueden intercambiarse y que los elementos de la engrapadora pueden ubicarse en posiciones diferentes a lo largo del eje largo del endoscopio. Por ejemplo, una parte del sistema de engrapadora puede ubicarse próximamente de la conexión entre la articulación y las secciones flexibles dentro del eje flexible del endoscopio. Incluso es posible, en algunos casos, reducir el radio de curvatura del dispositivo colocando el cartucho de grapas en una de las uniones de la sección de articulación, por ejemplo, si solamente se va a - 25 -disparar un arreglo de grapas. La navegación y el posicionamiento de la punta distal frente al cartucho requiere dos tipos de información: 1. Medición de distancia (3-4 mm entre la punta distal y el cartucho) . 2. Alineación (definido aqui como la posición y orientación del objeto en algún cuadro de coordenada, es decir, existen traslaciones y tres rotaciones; la tolerancia deseada es de 0.5 mm) . Las mediciones de distancia se llevan a cabo simplemente por diversos métodos que se basan en la medición del tiempo de vuelo. Estos métodos asumen que la velocidad media promedio de una onda de ultrasonido que se propaga en un tejido tiene un valor constante, por ejemplo, de 1500m/s. Al hacer esta suposición, es posible calcular la distancia al medir el tiempo de vuelo. Existen básicamente dos planteamientos que se utilizan y que se describirán con respecto a la modalidad preferida del endoscopio descrito con anterioridad. En la primera modalidad preferida de la - 26 -invención que emplea un método de tiempo de vuelo, se utiliza un solo transductor para transmitir la señal de ultrasonido y recibir el eco que regresa de un reflector. La distancia se calcula después midiendo el tiempo de viaje redondo, es decir, el tiempo de un impulso que es emitido por el transductor (instalado, por ejemplo, en el cartucho), penetra el tejido, se refleja de regreso al yunque, pasa por el tejido nuevamente, y se recibe por el transductor. En este caso, la distancia entre el transductor y el reflector, d, se encuentra a partir de Donde, vc es la velocidad del sonido (aproximadamente 1500 m/s) y la desviación por 2 denota el hecho de que el impulso se propaga actualmente al doble de la distancia medida. Con objeto de lograr altas resoluciones, este método requiere utilizar impulsos muy cortos a altas frecuencias. Otra modalidad preferida de la invención, que emplea un método de tiempo de vuelo, hace uso de dos transductores. Una se instala en la punta distal y la otra en el cartucho de engrapadora. En este caso la - 27 -distancia se calcula a partir de, d - vc xt El tiempo de vuelo se mide por varios métodos diferentes. La primera y más simple modalidad preferida de la invención se basa en la detección de energía. De acuerdo con este método se inicia un reloj simultáneamente con el inicio de la transmisión y se detiene cuando la entrada de energía proveniente de la señal de retorno sube por en cima de un umbral predefinido . En otra modalidad preferida de la invención, el tiempo de vuelo se mide al transmitir un impulso y muestrear la señal recibida con objeto de llevar a cabo una relación cruzada con una señal de referencia que se almacena al interior de la memoria de computadora. El método de relación cruzada es más . reciso que medir directamente el tiempo de vuelo por el uso del método de umbral. Esto es debido a que el método de la relación cruzada compara las formas de la señal recibida y es independiente de la amplitud de las señales. La amplitud varía constantemente como resultado de distorsiones ocasionadas por el sistema - 28 -eléctrico y el medio por el cual se propaga la señal. Además, el método de la relación cruzada se basa en la integración de la señal, consecuentemente se desecha el ruido de alta velocidad y pueden obtenerse buenos resultados incluso cuando la señal de retorno es muy débil. La precisión de las mediciones en el segundo método puede mejorarse al transmitir una secuencia aleatoria de impulsos, en lugar de un solo impulso, y realizando una correlación entre la secuencia recibida y una secuencia de referencia almacenada. Al modular la secuencia aleatoria con una modulación digital tal como la conocida modulación por variación de fase (PSK) , puede mejorarse adicionalmente la confiabilidad . Modular una secuencia aleatoria de impulsos ayudará a detectar una señal débil que se sumerge en ruido. Además, este tipo de correlación reducirá las imprecisiones de medición que resultan de la mult i-trayectoria y ecos de profundidad. En ambos métodos, la velocidad que se utiliza es solamente una aproximación y la resolución de la medición se determina por las propiedades del contador o el reloj de muestreo - 29 -que se emplea. Los métodos de mediciones de tiempo de vuelo anteriormente expuestos presentan algunas desventajas prácticas. Por una parte, utilizar solamente un transductor limita la mínima distancia de medición posible al largo del impulso transmitido; por ende, es necesario utilizar impulsos muy cortos, lo cual da como resultado un precisión reducida. También, el uso de altas frecuencias ocasionará una gran atenuación de la señal de propagación. Por otra parte, el uso del sistema que se basa en dos transductores requiere más espacio e incrementa el costo del sistema. Otro método para medir las distancia requeridas se emplea para superar algunas de las dificultades anteriormente mencionadas de las mediciones de tiempo de vuelo. En esta modalidad preferida de la invención, se mide la diferencia de fase espacial entre la onda transmitida y recibida. La Figura 6 ilustra el método. Si el ángulo de fase medido F y la longitud de onda de la señal de ultrasonido es ?, y la distancia entre el transductor transmisor (número 52) y el receptor (número 51) - 30 -es d, entonces : ~ 360 Como puede observarse a partir de la Figura 6, A ( d) =A0sen (F) , donde A(d) es la señal medida y ?0 es un valor conocido determinado a partir de una medición de calibración anterior. Consecuentemente, F puede calcularse a partir de la función arco seno y la distancia se determina por ende a partir de ?- arcser /i —AW —\ D= 36I J 0 Dado que la función arco seno conduce a dos posibles soluciones para la distancia, es necesario realizar al menos dos mediciones desde dos puntos espaciales adyacentes con objeto de determinar la dirección de la pendiente y consecuentemente la solución correcta de la ecuación . Este método se encuentra restringido solamente a bajas frecuencias; debido a que la distancia de medición se limita a solamente una longitud de onda (ocurrirá ambigüedad cuando la distancia sea mayor que una sola longitud de onda) . Con objeto de medir la distancia de 4-20 mm, por ejemplo, lo dictado es trabajar a - 31 -frecuencias en el rango de 75-375 kHz. Las ventajas de este método son que la precisión es más bien alta en comparación con el método de tiempo de vuelo (debido a que es posible extrapolar la distancia desde cualquier medición) y utilizar bajas frecuencias disminuye la atenuación de la señal de propagación. Sin embargo, este método supone también que todo el tejido en la trayectoria de propagación es el mismo. Además, es necesario utilizar al menos dos transductores; por lo tanto, se incrementan los requisitos de costo y espacio. En otra modalidad preferida de la invención, lo métodos de tiempo de vuelo y de diferencia de fase espacial se utilizan ambos al comenzar la medición desde una distancia relativamente lejana utilizando aquel método, y después cuando la distancia es igual o menor a una longitud de onda, para comenzar a medir la diferencia de fase. Con objeto de utilizar este planteamiento para propósitos de la presente invención, es necesario utilizar un transductor eficiente con un diámetro corto, tal como 1-2 mm, que sea capaz de soportar dos diferentes frecuencias, por ejemplo, 150 kHz y 2MHz. - 32 - La complejidad de fabricación de un transductor con dos frecuencias diferentes que se encuentran muy lejos una de otra es superar al medir la transmisión acústica en dos longitudes de onda, como se explica: La señal recibida, Sx, derivada de la señal acústica de la apertura de transductor es : Si= Ri- A- Iti = Ri- A- Ioi- e" donde, el Indice 1 se refiere a la longitud de onda 1, R es la responsividad del transductor, A es el área de la apertura "iluminada" que se ve por la apertura del transductor, lt es la intensidad acústica que ha atravesado el medio, lo es la intensidad que se radia por el transductor de transmisión, a es el parámetro de absorción, y Z es la distancia que recorre el haz a través del medio de absorción. La segunda longitud de onda entrega una ecuación similar, con el índice 2 reemplazando al índice 1. La distancia Z puede extraerse a partir del cociente S1/S2. - 33 En la última expresión, el término (I01/I02) es desconocido, pero podría recuperarse a partir de una medición de calibración. La medición de calibración es una réplica de la medición actual; sin embargo, el medio entre las aperturas ha conocido la absorción, por ejemplo, agua. Denotar las señales provenientes del medio libre de absorción por Si- y S2' por lo tanto, Opuestamente al método de medición de fase, es necesario utilizar solamente un transductor tanto para transmitir como para recibir. Además, aunque es necesario utilizar un transductor de frecuencia dual en ambos métodos, en el último método descrito con anterioridad, la diferencia entre frecuencias utilizadas no tiene que ser tan grande como en la medición de fase, haciendo más fácil y menos costoso producir el transductor. Como en el caso de las mediciones de - 34 -distancia, pueden proponerse varios métodos para habilitar la alineación del endoscopio. La modalidad más sencilla de la invención utiliza la representación por arreglo de fases para realizar las mediciones de distancia y alineación. Muchos transductores pequeños comprenden el arreglo que se utiliza para representación como en la técnica anterior. Un transductor de catéter convencional puede instalarse en la punta distal y utilizarse para representar el cartucho a fin de llevar a cabo la alineación y mediciones de distancia. Aunque este método se basa en principio en técnicas existentes y es fácil de implementar, el tamaño del transductor y los cables eléctricos acompañantes, asi como también el costo, evitan que sea una modalidad de la invención que se prefiera para la mayoría de las aplicaciones. En otra modalidad preferida de la invención, se hace uso de mediciones de intensidad. Este método se muestra en la Figura 7 y requiere el uso de al menos tres transductores (designados por el número 52) en la punta distal 41 y tres (número 51) en el cartucho 42. Para lograr la alineación, es - 35 -necesario posicionar los tres transductores en la punta distal frente a los tres transductores en el cartucho. Primeramente se coloca la punta distal en algún lugar frente al yunque. La punta distal explora un ángulo espacial de 180° o menos y se almacena el ángulo donde se midió la máxima amplitud. La punta distal se desplaza de acuerdo con el ángulo almacenado y recomíenza la exploración. Este procedimiento se repite hasta que se mide la amplitud máxima, en cada receptor cuando su transmisor de acoplamiento se encuentra activo a 0o. Existen varias situaciones posibles que podrian surgir en el procedimiento que deben tomarse en cuenta cuando se realizan los métodos que se utilizan para procesar información en la posición en la punta distal en la dirección de la alineación más cercana de acuerdo con esta información. Como ejemplo, la punta distal se encuentra por arriba o debajo del cartucho, consecuentemente la exploración transversal puede no detectar nada, pero la exploración ascendente-descendente detectará una señal (actualmente puede detectar dos señales, provenientes de los transductores de recepción - 36 -inferior y superior) . Otro ejemplo es cuando el transductor de la punta distal se encuentra ubicado frente a (o cerca de) los dos transductores inferiores del cartucho. En este caso, la exploración transversal detectará dos posiciones y la exploración ascendente-descendente puede o no puede detectar señal alguna . Con objeto de lograr una precisión máxima, es necesario que los haces de transmisión sean tan delgados como sea posible. Existen dos maneras de satisfacer este reguisito. Una primera modalidad, ilustrada en la Figura 7, se basa en el hecho de que en la zona Fresnel (designada por el número 45) y el haz (designado por el número 44) se encuentra algo colimada y delgada. Consecuentemente, para maximizar la precisión, se emplea el método a distancias menores que la distancia Fresnel = r2/A, donde r es el radio del transductor, ?=?/? es la longitud de onda del haz transmitido, f es la resonancia natural del transductor, y v es la velocidad del sonido en el medio. La segunda modalidad se muestra en la Figura 8. Aquí, como en la Figura 7, los - 37 -transductores se designan por los números 51 y 52, la punta distal por 41, y el cartucho de grapas por 42. En esta modalidad, el conjunto de transductores que actúan como transmisores, por ejemplo, aquellos en la punta distal, son transductores enfocados. Esto da como resultado haces enfocados (número 46) . Para una mejor precisión, también es posible utilizar transductores enfocados como receptores. La resolución deseada dicta que en ambas modalidades, se obtendrá una precisión óptima a altas frecuencias (por ejemplo, 10 MHz y más arriba para un transductor de radio de Imm) . Debe observarse que en la zona Fresnel las intensidades transmitidas contienen ir egularidades, por lo que, aunque la punta distal se mueve hacia el yunque existen puntos donde declinará la intensidad en lugar de aumentar. Esta dificultad debe tomarse en cuenta para diseñar el proceso referido con anterioridad . Aunque en principio las modalidades anteriores tienen la ventaja de simplicidad, el procedimiento de exploración puede consumir mucho tiempo y requiere también que el - 38 -endoscopio tenga capacidades de exploración para la punta distal. Además, el gran número de transductores y cables eléctricos que los conecta requiere un gran volumen de una cantidad muy limitada de espacio e incrementa también el costo del sistema. Si los transductores de transmisión y de recepción se encuentran ubicados simétricamente, entonces el sistema aparecerá alineado incluso si tiene lugar una rotación de 120° en cualquier dirección. Este error potencial puede evitarse, por ejemplo, utilizando un arreglo asimétrico de los transductores u ocasionando que cada transmisor genere una secuencia única de impulsos. Las modalidades de la invención, las cuales mejoran las modalidades anteriormente descritas básicamente reduciendo el número de transductores requerido, se basan en el principio de triangulación. La configuración básica empleada comprende un transmisor y tres receptores (o tres transmisores y un receptor). La Figura 9A muestra el arreglo de tres receptores (designados por el número 51) ubicados, por ejemplo, en el cartucho de - 39 -engrapadora. La distancia entre cada dos receptores L3 es conocida, dado que se define precisamente en la etapa de producción. Cada dos receptores y el transmisor crean un triángulo, consecuentemente se alcanza la alineación cuando los tres triángulos tienen lados iguales, como se determina por la distancia deseada entre el cartucho y la punta. La punta distal se desplaza hasta que todas las distancias medidas son iguales. La dirección de desplazamiento se evalúa a partir de las diferencias entre las tres distancias medidas. También es posible construir el triángulo asimétricamente de manera tal que para la detección de la alineación el triángulo tendrá lados desiguales. Limitar el número de grados de libertad del endoscopio reducirá la cantidad de transductores, por ejemplo, con un endoscopio de dos vías, solamente se utilizarán un transmisor y dos receptores. La situación para un endoscopio de dos vias se muestra en la Figura 9B . En la Figura 9B, el número 51 designa un transductor utilizado para recibir la señal transmitida por el transductor designado 52. - 40 - Como se explicó anteriormente, el transductor 52 se mueve hasta que Lx= L2, punto en el cual se alinean las dos partes de la engrapadora, y la distancia se determina por uno de los métodos descritos previamente. Las modalidades que emplean el método de triangulación se mejoran tras utilizar transductores construidos derivados de un arreglo de elementos en lugar de transductores de elemento individuales. En este caso se crean triángulos múltiples y las mediciones son, consecuentemente, más precisas. Otra dificultad que surge al utilizar los métodos de triangulación es que el haz en la zona Fresnel es algunas veces muy delgado, y por ende, es imposible iluminar dos transductores de recepción adyacentes solamente con un transductor de transmisión y viceversa. Para superar esta dificultad se utiliza un transductor divergente o se coloca una apertura antes de que el transductor de transmisión ocasione que el haz sea divergente y por lo tanto asegura que las señales provenientes del transmisor alcanzarán los receptores. El uso de haces divergentes da como resultado señales más - 41 -débiles y una precisión de alineación reducida. En otra modalidad preferida de la invención, algunas dificultades encontradas en las modalidades ante iormente descritas se superan por un arreglo especial de los transductores empleados en las mediciones de triangulación. Se brinda la siguiente descripción para un endoscopio de dos vías, en aras de la simplicidad, pero puede expandirse fácilmente a un endoscopio de cuatro vías al agregar otra construcción de triangulación. La construcción de triangulación mostrada esquemáticamente en la Figura 10 comprende dos transmisores 52, con una distancia 1 entre ellos, y un receptor 51. Los transmisores se instalan en el cartucho de engrapadora en un ángulo tal que los dos haces de transmisión cumplen una distancia "d" desde el eje que es perpendicular al cartucho. La punta distal explora la cavidad hasta que ubica arbitrariamente (por medición de intensidad) un haz. Después, la punta distal sigue este haz mediante una suave exploración hasta que alcanza el punto donde son iguales las amplitudes recibidas de los dos transmisores. Los - 42 -transmisores transmiten secuencialment e con un intervalo de tiempo. Este método se limita a utilizar haces delgados y consecuentemente trabaja en el rango de un acoplamiento de MHz para asegurar que el punto de reunión se encontrará en la zona Fresnel . En lugar de trabajar en la zona Fresnel, es posible utilizar transductores enfocados con un largo focal de la distancia deseada. El hecho de que después de la zona Fresnel o después del punto focal los haces son divergentes es útil para ubicar inicialmente uno de ellos desde una distancia donde la sección transversal del haz es mayor que cuando se cierra a la alineación. La Figura 11 muestra esquemáticamente el comportamiento del haz 44 transmitido por el transductor 52. En la zona Fresnel 45, el haz es esencialmente colimado; mientras que más allá de la zona, diverge el haz. El siguiente ejemplo especifico ilustra las posibles dimensiones utilizadas para construir la construcción de triangulación para el endoscopio anteriormente considerado que contiene una engrapadora: - 43 - - La distancia entre la punta distal que contiene el yunque y el cartucho de engrapadora = d = 4mm. - La distancia entre los transductores de transmisión = 1 = 10mm. - El radio del transductor = a = Imm Utilizar el requisito de que la distancia de Fresnel (=a2/A para d>>a) debe ser mayor o igual a d lleva al resultado de que X=0.25mm/ es decir, la frecuencia F=6.16 MHz. A 3dB, el ángulo de haz medio T se determina a partir de, sen9 = 0.51»A/2a, entregando ?=3.65°. El ángulo se mide con respecto a la perpendicular a la superficie del transductor, por lo tanto, el ángulo total es 7.32°. Nuevamente debe mencionarse que, en la zona Fresnel, la intensidad del haz transmitido se describe por una función de Bessel y por lo tanto no es uniforme. Debe tomarse en cuenta este hecho cuando se utilizan modalidades de la invención que son dependientes de las mediciones tomadas en la zona Fresnel. Como se describió con anterioridad, en una modalidad alterna se utilizan transductores - 44 -enfocados con un punto focal de 4mm. En este caso es posible llevar a cabo las mediciones a frecuencias superiores. La ventaja principal de esta modalidad es que omite la necesidad de la medición de distancia, debido a que la distancia se conoce a priori a partir de la construcción especial. Una modalidad adicional de la invención que reduce la complejidad para construir la construcción de triangulación precisa y omite la exploración mecánica emplea un arreglo de fases. Esta modalidad comprende un transductor instalado en la punta distal y dos o más transductores instalados en el cartucho (o viceversa) . El transductor en la punta distal se construye a partir de un arreglo de elementos (los que pueden construirse en el cartucho a partir de un elemento o arreglo de elementos) . El arreglo produce un haz que puede dirigirse por medios electrónicos. El haz dirigido explora la cavidad hasta que se recibe por uno de los transductores. El ángulo del haz dirigido sugiere la dirección de desplazamiento de la punta distal. La alineación se alcanza cuando son iguales los ángulos medidos (o pueden r - 45 -pre-fabricarse con ángulos desiguales conocidos) para ambos transductores. En esta modalidad, puede medirse la distancia por tiempo de vuelo o cálculo de triangulación. Otra manera de implementación es la imitación de la construcción de triangulación descrita con anterioridad con referencia a la Figura 10. En este caso, no es necesaria la instalación de los transductores en un ángulo a la superficie del cartucho dado que el haz dirigible del arreglo remplaza esta carac erística. Un método de alineación basado en mediciones de intensidad, que es una versión generalmente simplificada del primer método de alineación descrito con anterioridad, se ilustra esquemáticamente ' en la Figura 12. Esta modalidad emplea dos transductores. El transductor 52 en la punta distal 12 es el transmisor. El transductor de recepción 51 se instala en el sujetador 31 de cartucho debajo del cartucho 16 de grapas móvil. Una canal 55, el cual se crea mediante toda la altura del cartucho, guia la señal al receptor. El canal tiene un pequeño diámetro de aproximadamente 0.5-1 mm . Esta configuración detecta alineación solamente cuando la punta distal se posiciona exactamente en la posición derecha frente al cartucho . Las modalidades preferidas de la invención se basan en sistemas que comprenden un transductor y sea un solo reflector o una pluralidad de reflectores. El transductor se utiliza tanto para transmitir como para recibir. El reflector se construye a partir de una construcción especial que refleja de regreso un patrón que puede trasladarse a la posición y orientación del transmisor relativo al reflector. El transductor puede instalarse en la punta distal o en el cartucho de grapas o viceversa. Generalmente se prefiere instalar el reflector en el cartucho, debido a que esto elimina las conexiones de cable eléctrico para el transductor que interferiría con la indexación del cartucho. Los siguientes ejemplos son representativos, pero no limitantes, de las muchas posibles configuraciones que pueden derivarse de este modelo . La configuración básica (que incluye dimensiones representativas) de estas - 47 -modalidades se muestra en la Figura 13A. Dos planos reflectores paralelos (designados por el número 61) se encuentran separadas por una distancia Li por una superficie plana 62 que intersecta las superficies reflectoras en un ángulo ß de manera tal que ß=90°. La construcción de escalón resultante (indicada generalmente por el número 63) se irradia por el haz proveniente del transductor transmisor 64. Si el haz transmitido impacta en ambas capas, entonces la señal reflejada comprende dos ecos consecutivos, uno de la capa frontal y la segunda derivada de la capa trasera como se muestra esquemáticamente en la Figura 13B. La Figura. 13C es una reproducción de una fotografía de una pantalla de osciloscopio que muestra los resultados de un experimento llevado a cabo utilizando un reflector de un escalón del tipo mostrado en la Figura 13A. El impulso grande a la izquierda de la pantalla es el impulso de transmisión y los dos impulsos más pequeños son los ecos provenientes del reflector. En este ejemplo, el reflector se posiciona de manera tal que la superficie reflectora más cercana es 4.3mm desde el - 48 -transductor emisor y la profundidad del escalón Li= 3mm . El tiempo medido entre los impulsos es 4.08 seg, consecuentemente la profundidad medida del escalón se encuentra desde T 7 v,y.t 1500m/ix4.08 is,ee 1 2 2 El acuerdo entre la medición y la profundidad actual se determina por el rendimiento del sistema de medición. Los métodos para mejorar el acuerdo se describirán a continuación en conjunto con las descripciones del software y el módulo eléctrico. Cuando se alinea el transductor con el reflector, entonces la distancia medida entre las' capas debe ser Li y los impulsos medidos deben tener una relación de amplitud que es relativa a la profundidad del escalón. Esta relación puede evaluarse a partir de la relación de atenuación bien conocida de una onda de ultrasonido que propagan en tejido suave (G. S. Riño, Acoustic waves: devices, imaging and analog signal processing, New Jersey: Prentice-Hall Inc. , 1987) - 49 - ¦"¦ftontal donde Aposterior es la amplitud de eco a partir de la capa posterior y Afrontai es el eco proveniente de la capa frontal. Otras influencias en la amplitud de señal son el corte del escalón y el ángulo espacial entre la punta distal y la cara del reflector. Por ejemplo, considérese el reflector de dos ecos descrito con relación a la Figura 13C que refleja de regreso una señal emitida proveniente de un transductor con una frecuencia natural de 10MHz (un impulso de 100 nseg) . La relación Aposterior/Afrontai entrega aproximadamente 4.8dB o Aposterior = 0 · 707A rontai · Refiriéndose a la Figura 13C, la amplitud de eco frontal es más pequeña que el eco posterior que sugiere que no se ha alcanzado la alineación. Además, si por ejemplo, la trayectoria del transductor en la punta distal dicta que debe irradiar la capa reflectora frontal primero y luego, después, de la capa posterior es obvio que la punta distal debe moverse hacia atrás con objeto de lograr la alineación. El procedimiento de detección que se utiliza para impl ementar la alineación se basa - 50 -en los siguientes criterios: 1. Se realiza la alineación solamente cuando se reciben los ecos en una cierta diferencia de tiempo y con una cierta relación de amplitud (en tolerancias predefinidas, razonables ) . ~2. ' El reflector y el transductor no se alinean en cualquier momento: no se recibe ninguna señal, o solamente se recibe un eco, o no se satisface la relación de amplitud, o el tiempo entre los ecos consecutivos es diferente (es decir, se mide una distancia diferente) . Este procedimiento se describirá en lo sucesivo más detalladamente. En una modalidad preferida de la invención, el reflector se construye con dos o más escalones. Las Figuras 14A, 15A, y 16A ilustran unas cuantas de las muchas construcciones posibles de dos escalones (tres ecos) que pueden utilizarse. En estas figuras, el reflector generalmente se designa por el número 63, el transductor por 64, Li y L2 son - 51 -las alturas de los dos escalones, y se mue st r an las dimensiones típicas. En estos casos la señal reflejada comprende tres ecos con algunas diferencias de tiempo y relaciones de amplitud entre ellas que corresponden a Li y L2 respectivamente. Las señales reflejadas que corresponden a 14?, 15A, y 16A respectivamente se muestran esquemáticamente en las Figuras 14B, 15B, y 16B. Utilizar diferentes valores de Li y L2 ayuda a completar la alineación. Por ejemplo, si se reciben solamente dos de los tres ecos, es posible determinar en qué par de escalones está cayendo el haz del transductor por la distancia entre los ecos. Esta información se utiliza después para determinar la posición de la punta distal con relación al reflector y para dirigirla más cerca de la alineación. La Figura 16A muestra un reflector de dos escalones hecho a partir de un cilindro con dos orificios barrenados al interior. Un orificio es un diámetro de 2 mm y en el centro del otro orificio de 1 mm se barrena otro orificio de lmm. Esta construcción cuando se encuentra casi alineada, pero no exactamente, - 52 -reflejará de regreso tres impulsos consecutivos; uno desde la cara del reflector uno desde el área periférica del orificio de 2 mm y el tercer impulso se encuentra desde la parte inferior del orificio de lmm. Habrá dos ecos cuando las partes se encuentren alineadas exactamente o si el desplazamiento es de tal manera que la parte inferior del orificio de lmm no se encuentra irradiada por el haz transmitido. Para distinguir entre las posibilidades cuando se miden solamente dos ecos, se construye el reflector con escalones de profundidad desigual. La Figura 16C es una reproducción de una fotografía de una pantalla de osciloscopio que muestra los resultados de un experimento llevado a cabo utilizando un reflector cilindrico de dos escalones del tipo mostrado en la Figura 16?. La señal izquierda es el impulso de transmisión; los tres ecos a la derecha provienen de tres diferentes capas. Las profundidades entre las capas son Li= L2= 1 mm. El reflector se instala a .7mm del reflector. El tiempo medido entre los ecos consecutivos es de 1.3 seg, consecuentemente la profundidad calculada es - 53 - Otro procedimiento que forma parte de la presente invención utiliza un algoritmo de desplazamiento. Este algoritmo puede impl ementar se solamente en reflectores de dos (o más) escalones (u orificios), es decir, se requiere un mínimo de tres ecos. En esta modalidad, el reflector se encuentra construido con diferentes profundidades de tamaño de escalón. Si la mancha del transductor emitido cae solamente en algunos de los escalones, entonces solamente se recibirán algunos de los ecos. El siguiente ejemplo, descrito con referencia a la construcción del escalón de la Figura 24 revela la base del algoritmo. La Figura 24 muestra un reflector 63 de dos escalones que tiene dos profundidades de escalón distintas Lj ? L2. El transductor de transmisión/recepción se encuentra designado por el número 64. Para la detección de alineación, es necesario recibir tres ecos. En la Figura 24, el transductor se coloca a la izquierda de la - 54 -posición alineada. Por lo tanto, solamente se reciben dos ecos. Dado que el algoritmo de desplazamiento calcula que la distancia entre los ecos es Li, el algoritmo le sugerirá al operador desplazar el transductor a la derecha hasta que se reciban tres ecos. Las Figuras 25A a 25F ilustran los principios del procedimiento de alineación. En las Figuras 25A, 25B, y 25C se irradia un reflector de dos ecos (un escalón) de la invención 62 por un transductor 64. La Figura 25B mues ra las posiciones relativas del transductor y reflector cuando se encuentra alineado el sistema. En la Figura 25E, que muestra esquemáticamente la señal recibida correspondiente, existe una relación fija entre los ecos provenientes de las dos superficies reflectoras. En las Figura 25?, el transductor tiene una alineación de "sobre-tiro" y, como se muestra en la Figura 25D, la proporción requerida entre los dos ecos no existe, es decir, el eco proveniente de la superficie más lejana es mucho más grande que el proveniente de la superficie más cercana. Las Figuras 25C y 25F ilustran la situación en la - 55 -cual el transductor tiene una alineación de "sub-tiro". Debe ser claro para el experto en la materia cómo puede utilizar el operador esta información para dirigir los elementos a la alineación correcta. El procedimiento anterior es la base para el desarrollo de un proceso a fin de automatizar el procedimiento de alineación . La Figura 17 muestra esquemáticamente la modalidad preferida de la invención aplicada a una engrapadora la cual puede ser, por ejemplo, la descrita en PC / ILO 1 / 0071 . El cartucho de engrapadora se muestra generalmente en 16. El número 71 designa cada uno de los tres arreglos de cinco grapas cada uno y el número 72 designa reflectores de dos escalones que se crean en la superficie del cartucho después de cada arreglo de grapas. Como ejemplo, las mediciones típicas se muestran en uno de los reflectores. En esta modalidad, el transductor se encuentra ubicado en la punta distal del endoscopio, por ejemplo, en una de las posiciones 23 o 26 en la Figura 4. Existen muchas otras posibilidades para construir los reflectores como parte integral del cartucho. - 56 - Por ejemplo, en otra modalidad preferida de la invención, se crean los reflectores como un conjunto de escalones que sobresalen de la superficie del cartucho. La implementación de los métodos de esta invención en el caso de los endoscopios de cuatro vías tiene que ser un poco diferente a aquellos de los endoscopios de dos vías con objeto de incluir los efectos de una rotación. En una modalidad preferida de la invención para su uso con un endoscopio de cuatro vias, se instala un reflector en el cartucho y un transductor en la punta distal. Si la punta distal se rota con relación al reflector, entonces (siempre y cuando el transductor no se encuentre ubicado al centro de la punta distal) el haz transmitido no caerá en los escalones del reflector y no se detectarán los haces reflejados. Otra modalidad preferida de la invención, para su uso con un endoscopio de cuatro vias, hace uso de dos reflectores instalados en el cartucho. En esta modalidad, se instalan los reflectores perpendicularmente uno al otro. Las profundidades de los escalones de los dos reflectores son diferentes. Por lo - 57 -tanto, es posible determinar cuál de los reflectores se irradia por el haz transmitido. Esta información se incorpora a un algoritmo para corregir la rotación y llevar las partes de la engrapadora a una alineación apropiada. Para diseñar los elementos reflectores empleados en las modalidades anteriormente descritas de la invención, deben tomarse en consideración varios factores. Entre estas consideraciones se encuentran las siguientes: 1. La probabilidad de que los ecos, con una cierta diferencia de tiempo entre ellos y con una cierta relación de amplitud, se reflejarán de regreso desde el área ambiental es muy pequeña. La probabilidad se reduce enormemente utilizando más de dos ecos haciendo de las construcciones que dan origen a tres ecos las modalidades preferidas de la invención. 2. Con objeto de recibir ecos de gran amplitud, es mejor utilizar anchos de escalón tan amplios como sea posible. En los reflectores de dos ecos (un escalón) no se encuentra limitado el ancho de escalón. Sin embargo, en tres o más reflectores de - 58 -eco, es muy importante que la acumulación de todos los anchos de escalón no exceda el ancho de haz a fin de asegurar que existen reflejos de todas las superficies cuando se logra la alineación. Por otra parte, hacer los anchos de escalón excesivamente estrechos dará como resultado reflejos de amplitud muy débiles. 3. La altura de los escalones (es decir, las distancias entre las capas reflectoras) debe ser mayor que la resolución del sistema de medición, es decir, es mejor diseñar la profundidad de escalón de manera tal que sea mayor que la duración del eco multiplicada por la velocidad del sonido en el tejido (por ejemplo 1500 m/s) divida por 2. Es posible trabajar con profundidades menores a estas; pero, en este caso, los ecos reflejados se sobrepondrán parcialmente ocasionando una menor relación de ruido por señal. 4. En algunos casos es posible rodear las superficies reflectoras con material absorbente y consecuentemente, incrementar el contraste del reflecto. - 59 - 5. Una de las posibles fuentes de imprecisión en el uso de reflectores de escalón múltiple es los huecos de aire que pueden crearse si el tejido no se encuentra en contacto firme con todas las superficies reflectoras. Una posible solución a este problema es rellenar los huecos con gel ultrasónico médico. El gel convencional se desplaza frecuentemente durante la inserción del endoscopio; por lo tanto, se prefiere para rellenar los escalones con un material duro o flexible que tenga un acoplamiento acústico con el tejido. En este caso no se crea ningún hueco de aire y por lo tanto, no ocurrirá ningún error en las mediciones. Un material adecuado para este propósito es, por ejemplo, el silicón industrial o los productos de silicón bio-compat ibles comercialment e disponibles conocidos en la materia, tales como GE silicón RTV 108. Cuando se utiliza una capa de silicona, tendrán lugar reflexiones desde la cara del silicio asi como también a la caja de cartucho metálico; consecuentemente, si se aplica el silicio con dos capas que tienen - 60 - espesores diferentes, se creará un reflector de tipo escalón y puede utilizarse el patrón de los ecos reflejados para determinar la posición del tipo distal con respecto al cartucho . 6. Pueden emplearse transductores con muchas características diferentes en las diversas modalidades de la invención descrita con' anterioridad. Un ejemplo de un transductor utilizado en la modalidad preferida de la invención es un transductor direccional de un solo elemento que es capaz tanto de transmitir como de recibir. El diámetro del transductor es un mm y su duración es de dos mm. El cable conector tiene un diámetro de menos de un mm. El dispositivo tiene una frecuencia central de 11MHz y un ancho de banda (-6dB) de 60%. El transductor se utiliza en contacto directo con el tejido y no se requiere ninguna capa de acoplamiento. El transductor se fabrica por encargo para el Solicitante por Blatek Inc., State College, Pennsylvania , EÜA. Se describirá ahora el circuito de rasonido utilizado para realizar las - 61 -mediciones de distancia y alineación de la invención. El circuito puede utilizar exploración sea del modo A o (un transductor para transmitir y recibir) o del modo C (se utilizan dos transductores diferentes para transmitir y uno para recibir) , sin la parte de representación. En aras de la brevedad, la siguiente descripción será para el modo A pero pueden implementarse los mismos principios con el modo C utilizando esencialmente el mismo circuito y componentes electrónicos . Con objeto de describir más claramente la invención, se presentarán ejemplos ilustrativos pero no limitantes como se aplica al procedimiento quirúrgico GERD llevado a cabo con el endoscopio con contenido de engrapadora de las Solicitudes de Patente Internacionales co-pendient es anteriormente mencionadas PCT/IL01/00238 y PC / ILO 1 / 00719. La Figura 18 es un diagrama de bloques del circuito de ultrasonido que se encuentra compuesto de tres unidades interconect adas : el transmisor (mostrado generalmente en 81) , el receptor 82, y la unidad 83 de alineación, distancia y procesamiento de señal digital - 62 - (DSP) . El número 84 representa los controles de sincronización y control y las interfases de entrada/salida (1/0) . El circuito de sincronización genera un impulso o ráfaga de impulsos de frecuencia, por ejemplo, de 11 Hz y con una tasa de repetición de impulsos (PRF) (o frecuencia) de 100Hz. Los impulsos se amplifica por un amplificador 85 de potencia y se aplican a través de un conmutador 86 de transmisión/recepción (T/R) a un transductor o arreglo de transductores 64, es decir, por ejemplo, capaces tanto de transmitir como rede recibir señales ultrasónicas (equivalentes a 52 en la Figura 7, donde el transductor es solamente un transmisor) . El transductor convierte la señal en una señal ultrasónica. Con objeto de integrar el transductor con un endoscopio, las dimensiones del transductor deben ser muy pequeñas. En una modalidad preferida de la invención, estas dimensiones son de Imm de diámetro y 2mm de largo y el cable que conecta el transductor con el circuito eléctrico es un cable coaxial de menos de Imm de diámetro. El lóbulo del transductor es direccional y debido a que funciona en la zona Fresnel es - 63 -esencialmente colimado. La onda sónica emitida penetra la frontera del estómago 88, después pasa a través del tejido 89 de grasa, y finalmente ingresa al esófago 90. En el esófago, la onda sónica cae después de que se instala en (o parte de) un reflector 63 muy bueno (o t ransduct or de recepción equivalente a 51 en la Figura 7) el cartucho de grapas. (En el modo C, un transductor reemplaza al reflector) . La señal reflejada regresa junto con la misma trayectoria hasta que el transductor la recibe y transforma la señal ultrasónica en una señal eléctrica. La señal eléctrica pasa después por el conmutador T/R 86 al amplificador 92, el cual amplifica la señal de retorno proveniente del transductor. Después, la señal amplificada pasa a un dispositivo A/D (ubicado en 93, lo cual representa también los elementos del sistema que realice las funciones DSP) a digitalizar con objeto de implementar la realización de procesamiento de señales digitales. El módulo DSP tiene dos funciones principales : 1. Medir la distancia entre la punta - 64 -distal y el yunque. 2. Conformar la alineación entre la punta distal y el yunque. La digitalización debe cumplir los criterios de Nyquist conocidos pero, debido a que la señal es banda angosta, es posible utilizar un sub-muestreo y consecuentemente disminuir las cargas de cálculos y omitir algunos circuitos eléctricos. Las tres unidades principales del sistema de ultrasonido de la Figura 18 se describirán ahora más detalladamente. La unidad transmisora se muestra esquemáticamente en la Figura 19. El generador de bits de datos y la compuerta 94 son capaces de generar un impulso o ráfagas de bits de datos. Determinan también el tipo de modulación de la frecuencia portadora Fe (que es una onda cuadrada o sinusoidal con una tasa de oscilación de, por ejemplo, 10.7 MHz) que se alimenta al mezclador 99. Cuando se transmite solamente un impulso, la duración del impulso se determina por la especificación del transductor (en este ejemplo 100 nseg) , y la frecuencia de repetición ce impulso (PRF) es 100Hz. Al transmitir una ráfaga de impulsos o - 65 -una secuencia aleatoria de impulsos o una ráfaga aleatoria modulada de impulsos es posible incrementar la conflabilidad de las mediciones y trabajar con señales muy débiles en un ambiente muy ruidoso. La señal mezclada (modulada) se transfiere al amplificador 85 de potencia que la filtra y amplifica ates de pasarla al transductor 64, que convierte la energía eléctrica en energía ultrasónica. La unidad receptora se muestra esquemáticamente en la Figura 20. La onda ultrasónica que pasa por todos los tejidos se recibe por el transductor 64, que convierte la energía ultrasónica en energía eléctrica. La señal se amplifica por el amplificador 92 y se filtra por el filtro 95 (o filtros)pasa bandas para eliminar cualesquier frecuencias indeseables. Después, se digitaliza la señal con una unidad 96 análoga-digit al (?/D) (que tiene, por ejemplo, una resolución de 8 bits y una tasa de muestreo de 100MHz) . Debido a que la tasa de muestreo es muy alta en comparación con la tasa de transferencia de datos de la computadora, entonces es necesario utilizar una unidad rápida 97 de primero en entrar primero en - 66 -salir (FIFO) que almacene los datos hasta que los pase a la memoria principal 98 de una computadora personal (PC) . EL módulo de digitalización es una tarjeta de PC que incluye una unidad A/D con una tasa de muestreo de 50-100MHz. Cuando se inicia la transmisión, la unidad A/D comienza simultáneamente a muestrear y los datos se recolectan en la unidad FIFO durante aproximadamente 20 s (lo cual es equivalente a una distancia de aproximadamen e 3cm) y después se transfieren los datos a una memoria intermedia en la memoria principal de la computadora . El método preferido para implementar los cálculos de distancia implica el uso del siguiente algoritmo de correlación. Los datos muestreados en la memoria intermedia están relacionados con un patrón de señal predefinido que se almacena en la memoria de la computadora. La señal de referencia puede crearse de dos maneras. El primer método hace usos del hecho de que es posible sintetizar o escribir una función que generará el patrón del eco reflejado. Un ejemplo de una función que - 67 -generar tal señal de referencia es: ref(i) = le'" cos(< -?) t= 0 ref(t) = Ie« cos{a>dt-e) i = 0 donde, t es el factor de amortiguamiento derivado de la especificación del transductor, cod es la frecuencia natural amortiguada derivada de las especificaciones di transductor, y T es una corrección de fase, si es necesario ( illiam . Seto, Acoustics, Schaum' s Outline Series, Mc-Graw-Hill Inc., EUA, 1971) . La Figura 21A es una reproducción de una pantalla de computadora que muestra un ejemplo de una señal predefinida calculada utilizando la fórmula anterior. En el segundo método, se muestrea un eco actual y se almacena en la memoria de la computadora para su uso como señal de referencia. Se prefiere el segundo método, dado que incluye exactamente las características de todo el sistema de transmisión y de recepción incluyendo las del transductor. Consecuentemente, si, por ejemplo, el transductor (o cualquier otro componente del sistema) se reemplaza con otra parte que tiene características ligeramente diferentes; es - 6 8 -posible almacenar la señal de referencia esperada exactamente en la memoria de la computadora haciendo una medición de calibración sencilla (por ejemplo, en el agua) . La Figura 21B es una reproducción de una pantalla de computadora que muestra un ejemplo obtenido a partir de la siguiente fórmula: donde rref, Sig(i) es el resultado de la correlación, ref (n-l) es la señal de referencia y la señal (n) es la señal recibida, N=duración (señal) -duración (ref) . El índice del elemento que contiene el máximo en la memoria intermedia de correlación (rref, si g (1) ) corresponde al lugar donde se acoplan mejor la señal de referencia y la señal recibida. El tiempo de llegada del eco se calcula por Tn e ga da= ( í di ce_memoria_int e rmedi a* l/Ts)/2, donde el índice_de_memoria_intermedia es el índice de memoria intermedia donde se obtiene la correlación máxima y Ts es la frecuencia de muéstreo . De lo anterior se desprende que la precisión de la medición se determina por loa - 69 -frecuencia de muestreo, es decir, el error en la medición de tiempo será ±1/Ts. Por ejemplo, si la tasa de muestreo es 100 MHz. Entonces, - xl500«¾/ s = 15 um 100MHz es decir, la precisión en la distancia es ±15µ??. La Figura 22A es una reproducción de una pantalla de computadora que muestra los resultados de la correlación (curva inferior) para una memoria intermedia típica entre el eco recibido proveniente de un reflector (curva superior) y la curva de referencia pre-medida de la Figura 21B. La Figura 22B es un acercamiento de parte de la Figura 22A, que muestra más detalles de la señal recibida y los resultados de la correlación. El máximo de la correlación ocurre exactamente al inicio de la señal recibida . El algoritmo de alineación utiliza el algoritmo de medición de distancia como uno de los criterios para la detección de alineación. El siguiente ejemplo es para un reflector de un escalón (dos ecos) , pero puede expandirse fácilmente a fin de cubrir los casos de reflectores que tienen tres o más ecos. La señal recibida en la memoria intermedia se - 7 O -encuentra correlacionada con la señal de referencia. Después, el algoritmo explora la ubicación de dos máximos de la correlación. La distancia entre estos dos máximos debe ser igual a la profundidad del escalón. Si este criterio no se cumple, entonces el transductor y el reflector no se encuentran alineados. Si la distancia entre los máximos es correcta, entonces la energía de los dos ecos se compara para cumplir las relaciones de atenuación y de área presentadas hasta ahora o una relación pre-medida conocida a partir de una medición de calibración. Si no se satisfacen estas relaciones, entonces la alineación no es correcta. La Figura 23 es un diagrama de flujo del algoritmo de alineación. La alineación se considera correcta, si y solamente si, se miden los ecos en la distancia que corresponde con la profundidad del escalón y satisfacen las relaciones de amplitud. Con objeto de reducir el tiempo de cálculo, es posible encontrar la máxima en la memoria intermedia recibida en lugar de los máximos de correlación. Sin embargo, en este - 71 -caso, ocurren errores cuando ocurre ruido aleatorio con gran amplitud. Por lo tanto, en una modalidad preferida de la invención, se realiza el cálculo utilizando los picos de correlación de la energía (equivalentes a la integración de la intensidad) y no al utilizar los máximos provenientes de la memoria intermedia recibida. Aunque se han descrito las modalidades de la invención mediante la ilustración, se comprenderá que la invención puede llevarse a cabo con muchas variaciones, modificaciones, y adaptaciones, sin aislarse de su espíritu o excederse del alcance de las reivindicaciones. Debe ser especialmente claro para el experto en la materia, que, aunque se han presentado muchas de las modalidades de la invención en términos de una engrapadora incorporada en un endoscopio, la invención puede adaptarse fácilmente al caso de otros instrumentos sea instalados en el mismo dispositivo o en dispositivos separados utilizados para transportarlos a la posición donde deben colocarse juntos para realizar una tarea requerida. Debe ser igualmente claro que, aunque se han descrito muchas de las modalidades - 72 -de esta invención en términos de un procedimiento médico especifico, puede utilizarse la invención en un amplia variedad de aplicaciones médicas e industriales.

Referencias : [1] D. A. Christensen, ültrasonic Bioinstrumentation, pág. 131. [2] G. S. Kino, Acoustic Waves: Devices, Imaging and Analog Signal Processing. New Jersey: Prentice-Hall Inc., 1987, págs. 175, 220-225. [3] John G. Proakis y Dimitris G. Manolakis, Digital Signal processing Principies, Algorithms, and Application, Tercera Edición, Prentice-Hall international Inc., New Jersey, 1966, pág. 30, 130-131. [4] illiam W. Seto, Acoustics, Schaum' s Outline Series, McGraw-Hill inc. , EUA, 1971, págs. 13-14.

Claims

- 73 - REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecedente, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Dispositivo endoscópico caracterizado porque comprende un sistema para medir la distancia entre y/o la alineación relativa de dos objetos ubicados en dos posiciones diferentes a . lo largo del tramo de dicho endoscopio caracterizado porque comprende elementos seleccionados del grupo que consiste en : a) transduc ores; y b) reflectores; en los que dichos elementos se encuentran colocados en dicho endoscopio en una de las siguientes configuraciones: a) uno o más ransductores o arreglos de transductores, que funcionan como transmisores de señales ultrasónicas, se encuentran ubicados en, o cerca de, uno de dichos objetos y uno o más transductores o arreglos de transductores, que - 74 - funcionan como receptores de dichas señales ultrasónicas, se encuentran ubicados en, o cerca de, los demás obj eto s ; o b) el arreglo de a) donde, al menos uno de los transductores o arreglos de transductores, que funcionan como receptores de señales ultrasónicas, se reemplaza por un reflector y al menos uno de los transductores o arreglos de transductores, que funcionan como transmisores de señales ultrasónicas, funciona también como un receptor de dichas señales .

2. Dispositivo er.doscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque un solo transductor ultrasónico, utilizado tanto para transmitir como para recibir las señales ultrasónicas, se instala en, o cerca de, uno de los objetos y al menos un reflector se instala en, o cerca de, el segundo objeto, siendo adecuado dicho reflector para reflejar de regreso un patrón que puede trasladarse a la posición y orientación de dichos objetos unos en - 75 -relación con otros.

3. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un dispositivo reflector que consiste de dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas int er sect adas , en un ángulo de 90 grados o menos, por uno o más planos para formar una, o más, configuraciones de tipo escalón.

4. Dispositivo endoscópico según la rei indicación 2 , caracterizado porque comprende un dispositivo reflector que consiste de dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas separadas por superficies perpendiculares para formar una, o más, configuraciones de tipo escalón con una simetría cilindrica creada al barrenar orificios coaxiales de diferentes diámetros .

5. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque algunos o todos los escalones en el reflector de escalón tienen profundidades diferentes.

6. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 2, caracterizado porque se instalan dos reflectores en ángulos rectos a cada uno. - 76 -

7. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza un solo transductor para transmitir una señal de ultrasonido y se utiliza un segundo transductor para recibir dicha señal con objeto de determinar la distancia entre dicho -transmisor y dicho receptor midiendo el tiempo de vuelo de dicha señal.

8. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque se instala un mínimo de tres transductores ultrasónicos transmisores en un arreglo geométrico predeterminado en, o cerca de, uno de los objetos y un mínimo de tres transductores ultrasónicos de recepción se encuentran instalados en el mismo arreglo geométrico predeterminado en, o cerca de, el segundo objeto y los objetos se alinean cuando se maximiza la intensidad de todas las señales recibidas individuales.

9. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 8, caracterizado porque los transductores de transmisión son transductores de enfoque que producen haces ultrasónicos enfocados. - 77 -

10. Dispositivo endoscópíco según la reivindicación 8, caracterizado porque cada uno de los transductores transmisores transmite una secuencia única de bits de datos y los objetos se alinean cuando cada una de las señales únicas se recibe por el transductor receptor de acoplamiento y las intensidades de todas las señales son iguales a valores predeterminados.

11. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque la alineación relativa de los dos objetos se determina por el uso de técnicas de triangulación.

12. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque los transductores ultrasónicos son transductores de un solo elemento.

13. Dispositivo endoscópico según la rei indicación 1, caracterizado porque los transductores ultrasónicos se encuentran compuestos de un arreglo de elementos.

14. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque se coloca una apertura antes de los transductores ultrasónicos transmisores o se utiliza un - 78 -transductor divergente para hacer que diverja el haz ultrasónico transmitido.

15. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque se instalan dos o más transmisores ultrasónicos, o transmisores/receptores, en, o cerca de, uno de los objetos, instalándose dichos transmisores en un ángulo fijo, predeterminado, de manera tal que los haces transmitidos se intersectan en un punto frente a dicho primer objeto y un receptor o reflector ultrasónico se instala en, o cerca de, el segundo objeto que se desplaza de acuerdo con la información recibida derivada de las mediciones de intensidad hasta que dicho receptor o reflector se encuentra ubicado en dicho punto de intersección, alcanzado consecuentemente el posicionamiento apropiado de dichos objetos unos con relación a los otros.

16. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracter zado porque se instalan dos o más receptores o reflectores ultrasónicos en, o cerca de, uno de los objetos y un transmisor ultrasónico, o transmisor /receptor en, o cerca de, el segundo objeto dicho transmisor, o transmisor/receptor - 79 -compuesto de cualquier arreglo que produzca un haz que puede dirigirse por medios electrónicos de acuerdo con información recibida de las mediciones de los ángulos a dichos receptores hasta que dichos ángulos son iguales a valores predeterminados, alcanzando asi el posicionamiento apropiado de dichos objetos con unos con relación a los otros.

17. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 3 .o 4, caracterizado porque para el caso de los reflectores que tienen dos o más escalones, el ancho total de los escalones no excede el ancho de haz del haz ultrasónico que se impacta con el reflector.

18. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque la distancia entre las capas reflectoras (altura del escalón) es igual o mayor a la de la duración del eco multiplicado por la velocidad del sonido en el medio dividido por dos.

19. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque las superficies reflectoras se rodean con material absorbente de energía ultrasónica.

20. Dispositivo endoscópico según la - 80 -reivindicación 3 o 4, caracterizado porque dos objetos a posicionarse se encuentran ubicados en un cuerpo humano o animal y se separan entre al menos una capa de tejido; y los huecos de aire, que ocurren entre dicho tejido y las superficies reflectoras se rellenan con gel de ultrasonido médico .

21. Dispositivo endoscópico según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque los dos objetos a posicionarse se encuentran ubicados en un cuerpo humano o animal y se separan al menos por una capa de tejido; y los huecos de aire, que ocurren entre dicho tejido y las superficies reflectoras se rellenan con un material duro o flexible que tiene un coeficiente acústico que se acopla con el del tej ido .

22. Dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque una unidad de yunque de un sistema de engrapadora es uno de los objetos a alinearse y una unidad de despliegue de engrapadora que contiene un cartucho de engrapadora es el otro objeto.

23. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 22, carac erizado porque se crea - 81 -uno o más reflectores de ondas ultrasónicas en o dentro o como parte integral de la superficie del cartucho de engrapadora.

24. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 22, caracterizado porque contiene uno o más canales creados a través de la altura del cartucho de engrapadora para guiar una señal de ultrasonido proveniente de un transmisor a un receptor de dicha señal.

25. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado por el transductor que solo transmite, solo recibe o t ansmite /recibe se encuentra instalado en la unidad de yunque de engrapadora o la unidad de cartucho .

26. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un reflector de energía ultrasónica adecuado para reflejar de regreso un patrón que puede trasladarse a la posición y orientación de dichos objetos unos con relación a los otros.

27. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 26, caracterizado porque el reflector comprende dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas inter sect adas , en - 82 -ángulos de 90 grados o menos, por uno o más planos para formar una o más configuraciones de tipo escalón.

28. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 26, caracterizado porque el reflector de energía ultrasónica comprende dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas separadas por superficies perpendiculares para formar una o más, configuraciones de tipo escalón con una simetría cilindrica creada al barrenar orificios coaxiales de diferentes diámetros .

29. Un dispositivo endoscópico según la reivindicación 27 o 28, caracterizado porque algunos o todos los escalones en el reflector de escalón tienen diferentes profundidades y/o diferentes largos y/o diferentes cortes transversa les .

30. Un método para utilizar el sistema del dispositivo endoscópico según la reivindicación 1 para medir la distancia entre y/o la alineación relativa de dos objetos colocados en dos posiciones diferentes a lo largo del tramo de dicho endoscopio comprendiendo dicho método el uso de elementos - 83 -seleccionados a partir del grupo que consiste en : a) transductores; y b) reflectores; caracterizado porque dichos elementos se encuentran ubicados en dicho endoscopio en uno de los siguientes arreglos: a) uno o más transductores o arreglos de transductores, que funcionan como transmisores de señales ul rasónicas, se encuentran ubicados en, o cerca de, uno de dichos objetos y uno o más transductores o arreglos de transductores, que funcionan como receptores de dichas señales ultrasónicas, se encuentran ubicados en, o cerca de, los demás objetos; o b) el arreglo de a) donde, al menos uno de los transductores o arreglos de transductores, que funcionan como receptores de señales ultrasónicas, se reemplaza por un reflector y al menos uno de los transductores o arreglos de transductores, que - 84 - funcionan como transmisores de dichas señales ultrasónicas, funciona también como un receptor de dichas señales .

31. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque se utiliza un solo transductor para transmitir una señal de ultrasonido y para recibir el eco que regresa de un solo reflector con objeto de determinar la distancia entre dicho transmisor y dicho reflector midiendo el tiempo de vuelo de dicha señal .

32. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque se utiliza un solo transductor para transmitir una señal de ultrasonido y se utiliza un segundo transductor para recibir dicha señal con objeto de determinar la distancia entre dicho transmisor y dicho receptor midiendo el tiempo de vuelo de dicha señal.

33. Un método según las reivindicaciones 31 o 32, caracterizado porque la distancia se determina a partir del tiempo de vuelo iniciando un reloj simultáneamente con el inicio de transmisión de una señal ultrasónica y - 85 -deteniendo dicho reloj cuando la señal recibida sube por arriba de un umbral determinado.

34. Un método según las reivindicaciones 31 o 32, caracterizado porque la distancia se determina a partir del tiempo de vuelo al transmitir una señal ultrasónica, muestreando la señal recibida, y llevando a cabo una relación con una señal de referencia almacenada.

35. ün método según la reivindicación 34, caracterizado porque la señal ultrasónica transmitida consiste de una secuencia aleatoria de impulsos .

36. ün método según la reivindicación 35, caracterizado porque la secuencia aleatoria de impulsos secuencia aleatoria de impulsos secuencia aleatoria de impulsos se modula por modulación digital.

37. Un método según la reivindicación 36, caracterizado porque la modulación digital se lleva a cabo por medio del método PSK.

38. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque la distancia entre el transmisor y el receptor se mide al medir la diferencia de fase espacial entre la onda - 86 -transmitida y recibida.

39. Un método según la reivindicación 38, caracterizado porque la distancia entre el transmisor y el receptor se determina utilizando un transductor capaz de transmitir señales ultrasónicas a dos diferentes longitudes de onda y medir el tiempo de vuelo cuando la distancia es relativamente grande y midiendo el tiempo de vuelo cuando la distancia es relativamente grande y midiendo la diferencia de fase espacial entre la onda transmitida y recibida cuando la distancia entre el transmisor y el receptor es menor a la de una longitud de onda.

40. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque la distancia entre el transmisor y el receptor y/o el reflector se determina utilizando un transductor capaz de transmitir señales ultrasónicas al menos a dos longitudes de onda diferentes y midiendo la proporción de las intensidades de las señales recibidas en cada longitud de onda.

41. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque se instala un mínimo de tres transductores ultrasónicos transmisores en un arreglo geométrico predeterminado en, o cerca - 87 -de, uno de los objetos y un mínimo de tres transductores ultrasónicas receptores se instalan en el mismo arreglo geométrico predeterminado en, o cerca de, el segundo objeto y los objetos se alinean cuando se maximiza la intensidad de todas las señales recibidas individuale s .

42. Un método según la reivindicación 41, caracterizado porque el procedimiento de alineación se lleva cabo en la zona Fresnel de los haces ultrasónicos transmitidos.

43. Un método según la reivindicación 41, caracterizado porque los transductores transmisores secuencia aleatoria de impulsos son transductores de enfoque que producen haces ultrasónicos enfocados.

44. Un -método según la rei indicación 41, caracterizado porque cada uno de los transductores transmisores transmite una secuencia única de bits de datos y los objetos se alinean cuando cada una de dichas señales únicas se recibe por el transductor receptor de acoplamiento y las intensidades de todas las señales son iguales a los valores predeterminados. - 88 -

45. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque la distancia relativa y alineación de los dos objetos se determina por el uso de técnicas de triangulación.

46. Un método según la reivindicación 45, caracterizado porque la alineación relativa de los dos objetos se realiza en un espacio tridimensional utilizando un transmisor ultrasónico colocado en, o cerca de, uno de dichos objetos y tres receptores ultrasónicos colocados en, o cerca de, el segundo objeto, midiendo los largos de los lados de los triángulos formados por dicho transmisor y cada par de dichos receptores, y moviendo dicho transmisor hasta que se alcance una relación predeterminada entre dichos largos de dichos ' lados de dichos triángulos .

47. Un método según la reivindicación 45, caracterizado porque la alineación relativa de los dos objetos se realiza en un espacio bi-dimensional utilizando un transmisor ultrasónico colocado en, o cerca de, uno de dichos objetos y dos receptores ultrasónicos colocados en, o cerca de, el segundo objeto, midiendo el largo de los lados de los triángulos formados por - 89 -dicho transmisor y cada par de dichos receptores, y moviendo dicho transmisor hasta que se alcanza una relación predeterminada entre dichos largos de dichos lados de dichos triángulos .

48. Un método según las reivindicaciones 46 o 47, caracterizado porque el transmisor electrónico y los dos o tres receptores ultrasónicas se reemplazan por dos o tres transmisores y un receptor.

49. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 45 a 48, carac erizado porque los transductores ultrasónicos son elementos de un solo elemento.

50. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 45 a 48, caracterizado porque los transductores ultrasónicos se encuentran comprendidos de un arreglo de elementos.

51. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 45 a 48, caracterizado porque se coloca una apertura antes de los transductores ultrasónicos transmisores o se utiliza un transductor divergente para hacer que diverja el haz ultrasónico transmitido.

52. Un método según la reivindicación - 90 - 30, caracterizado porque se instalan dos o más transmisores ultrasónicos, o transmisores /receptores en, o cerca de, uno de los objetos, instalándose dichos transmisores en un ángulo predeterminado, fijo de manera tal que los haces transmitidos se intersectan en un punto frente a dicho primer objeto y un receptor o reflector ultrasónico se instala en, o cerca de, el segundo objeto que se desplaza de acuerdo con la información recibida derivada de las mediciones de intensidad hasta que dicho receptor o reflector se encuentra colocado en dicho punto de intersección, logrando asi el posicionamiento apropiado de dichos objetos uno en relación con otro.

53. Un método según la reivindicación 52, caracterizado porque el punto de intersección de los haces transmitidos se encuentra ubicado dentro de la zona Fresnel de los transductores ultrasónicos.

54. Un método según la reivindicación 52, caracterizado porque los transductores ultrasónicos son enfocados y el punto de intersección del haz transmitido se encuentra ubicado en los puntos focales de dichos - 91 -transductores .

55. ün método según la reivindicación 30, caracte izado porque se instalan dos o más receptores o reflectores ultrasónicos en, o cerca de, uno de los objetos y un transmisor ultrasónico, o transmisor/receptor, se instala en, o cerca de, el segundo objeto, estando compuesto dicho transmisor, o transmisor/receptor de un arreglo que produce un haz que puede dirigirse por medios electrónicos de acuerdo con información recibida derivada de las mediciones de los ángulos a dichos receptores hasta que dichos ángulos son iguales a valores predeterminados, hasta que se alcanza asi el posicionamient o apropiado de dichos objetos uno con relación al otro.

56. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque se utiliza un solo transductor ultrasónico, tanto para transmitir como para recibir las señales ultrasónicas, se instala en, o cerca de, un objeto y al menos un reflector se instala en, o cerca de, el segundo objeto, siendo adecuado dicho reflector para reflejar hacia atrás un patrón que puede trasladarse a la posición y orientación de - 92 -dichos objetos uno con relación a otro.

57. Un método según la reivindicación 56, caracterizado porque comprende un dispositivo reflector que consiste de dos, o más, superficies planas reflectoras paralelas int ersectadas , en un ángulo de 90 grados o menos, por uno o más planos para formar una, o más, configuraciones de tipo escalón.

58. Un método según la reivindicación 56, caracterizado porque el reflector comprende dos o más, superficies planas reflectoras paralelas separadas por superficies perpendiculares para formar una, o más, configuraciones de tipo escalón con una simetría cilindrica creada al barrenar orificios coaxiales de diferentes diámetros.

59. Un método según la reivindicación 57 o 58, caracte izado porque algunos o todos los escalones en un reflector de dos o más escalones tienen profundidades diferentes.

60. Un método según la rei indicación 56, caracterizado porque se instalan dos reflectores en ángulos rectos uno al otro.

61. Un método según la reivindicación 57 o 58, caracterizado para el caso de los - 93 -reflectores que tienen dos o más escalones, el ancho total de los escalones no excede el ancho de haz del haz ultrasónico que se impacta con el reflector .

62. Un método según la rei indicación 57 o 58, caracterizado porque la distancia entre las capas reflectoras (altura de escalón) es igual o mayor que la duración del eco multiplicada por la velocidad del sonido en el medio divido por dos.

63. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque las superficies reflectoras se encuentran rodeadas de material absorbente de energía ultrasónica.

64. Un método según la reivindicación 57, caracterizado porque los dos objetos a posicionarse se ubican dentro de un cuerpo humano o animal, y se separan al menos por una capa de tejido, y los huecos de aire, que ocurren entre dicho tejido y las superficies reflectoras se rellenan con gel ultrasónico médico .

65. Un método según la reivindicación 57, caracterizado porqúe los dos objetos a posicionarse se ubican dentro de un cuerpo - 94 -humano animal, y se separan por al menos una capa de tejido, y los huecos de aire, que ocurren entre dicho tejido y las superficies reflectoras se rellenan con un material duro o flexible que tiene un coeficiente acústico que corresponde al de dicho tejido.

66. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque la distancia se mide por los siguientes pasos: - generar una serie repetitiva de impulsos eléctricos breves o ráfagas de impulsos eléctricos; amplificar dichos impulsos; aplicar dichos impulsos eléctricos amplificados a un transductor que convierte la energía eléctrica en energía ultrasónica; permitir que se propague dicha energía ultrasónica, en forma de un haz relativamente estrecho, a través de un medio, hasta que encuentra sea otro transductor o un reflector que lo dirige hacia atrás en dirección de dicho transductor desde el cual se emitió; - 95 - recibir dicha energía ultrasónica por dicho transductor que la convierte en una señal eléctrica; amplificar y filtrar dicha señal eléctrica; digitalizar dicha señal; almacenar temporalmente los datos muestreados en una memoria intermedia separada de una memoria intermedia primero en entrar primero en salir (FIFO) o memoria rápida; transferir los datos provenientes de la FIFO o memoria rápida en la memoria principal de la computadora; - correlacionar los datos en cada memoria intermedia con un patrón de señal de referencia predefinida almacenado en la memoria de la computadora ; - determinar el tiempo de vuelo de la señal ultrasónica desde el índice de dicha memoria intermedia donde la correlación con dicha señal de referencia tiene su valor máximo; y, - determinar la distancia desde el - 96 - tiempo de vuelo.

67. Un método según la reivindicación 66, caracterizado porque la señal de referencia predefinida se genera a partir de una función matemática seleccionada apropiadamente.

68. ün método según la reivindicación 66, caracterizado porque se mide una señal ultrasónica recibida actual y se almacena en la memoria de la computadora para servir como la señal de referencia predefinida.

69. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque la alineación de las dos partes una en relación con otra se determina por los siguientes pasos: utilizar un solo transductor como el transmisor/receptor del haz ultrasónico y un reflector que tiene al menos un escalón, el cual entregará al menos dos señales distintas en el haz de retorno; cor elacionar las señales almacenadas en la memoria principal de la computadora con aquellas de la señal de referencia predefinida en la memoria computadora; - 97 -determinar las profundidades de escalón a partir de las memorias intermedias correspondientes a dichos máximos de dichas correlaciones donde, al menos deben existir dos máximos locales de la correlación y la (s) diferencia ( s ) entre ellas debe(n) corresponder a la (s) profundidad (es ) conocida (s) del (os) escalón (es) ; si la (s) profundidad ( e s ) conocida(s) del (os) escalón(es) no cumple(n) con la (s) profundidad ( es ) conocida (s) de dicho(s) escalón (s) , entonces se mueve el transductor con relación al reflector y se lleva a cabo nuevamente la correlación; y cuando la (s) profundidad ( es ) medida(s) del(os) escalón (es) cumplen con la (s) profundidad ( es ) conocida (s) de dicho(s) escalón (s) , entonces se usan los resultados de la correlación para determinar la relación de energía entre dichas señales en dichas memorias intermedias. - 98 -

70. Un método según la reivindicación 69, caracterizado porque los máximos de intensidad provenientes de la memoria intermedia se utilizan para determinar la alineación.

71. Un método según la reivindicación 69, caracterizado porque la proporción de la integración de los ecos se utiliza para determinar la alineación.

72. Un método según la reivindicación 30, caracterizado porque el desplazamiento de los objetos uno en relación con otro se determina y cambia por los siguientes pasos: a) utilizar un solo transductor como el transmisor /receptor del haz ultrasónico y un reflector que tiene al menos dos escalones de profundidades diferentes, lo cual dará como resultado al menos tres ecos distintos en el haz de retorno; b) determinar que los objetos no se encuentran alineados si se regresa menos del número esperado de ecos; c) determinar la profundidad de los escalones provenientes de los ecos regresados ; - 99 - comparar la profundidad medida con las profundidades conocidas del reflector, para determinar la porción del reflector en la que se impacta el haz ultrasónico; verificar que la proporción de energía de los dos ecos que corresponden con la profundidad de escalón se encuentran en una cierta relación ; utilizar la información obtenida en los pasos (d) y (e) , para mover el transmisor con relación al reflector; y, repetir los pasos (b) a (f) hasta que el transmisor se coloca directamente frente al reflector. 20 25 - 100 - RESUMEN La presente invención se refiere al campo de los dispositivos ultrasónicos. Más particularmente, la invención se refiere al uso de emisores, receptores, y reflectores ultrasónicos para la alineación precisa de las partes de un endoscopio en relación unos con otros. Los métodos para determinar la posición relativa de dos partes del endoscopio se basan en medir la distancia entre ellas con base en el uso de uno o más transductores o arreglos de transductores que funcionan como transmisores de señales ultrasónicas y uno o más transductores o arreglos de transductores que funcionan como receptores de las señales ultrasónicas. En las modalidades preferidas, al menos uno de los receptores se reemplaza por un reflector y al menos uno de los transmisores funciona también como receptor.