WO2011083217A2 - Videoendoscope - Google Patents

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WO2011083217A2
WO2011083217A2 PCT/FR2010/050013 FR2010050013W WO2011083217A2 WO 2011083217 A2 WO2011083217 A2 WO 2011083217A2 FR 2010050013 W FR2010050013 W FR 2010050013W WO 2011083217 A2 WO2011083217 A2 WO 2011083217A2
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camera
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lighting device
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Mathias Lubin
Frédéric LAUDE
Hassan Sadri
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Mathias Lubin
Laude Frederic
Hassan Sadri
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    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0684—Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]

Definitions

  • the subject of the present invention is in the field of medical endoscopy a videoendoscope.
  • endoscopic or videoendoscope cameras are frequently used, instead of a rigid endoscope or a flexible endoscope, to explore cavities in the human body.
  • Such a videoendoscope consists in fact of an endoscope associated with a camera, it thus comprises a rigid or flexible tube, intended to be introduced into the cavity to be explored with the aid of a trocar or a cannula, provided at one end one optics and the other a camera, and comprising an optical system for transmitting images, optical fibers, the assembly being associated with a lighting device for illuminating the interior of said cavity .
  • Video endoscopes are also known having an articulated, distally controlled distal end so that the optics can scan the interior of the explored cavity.
  • Such video endoscopes are for example described in documents EP 1 563 784 and WO 2007/087421. They comprise a flexible or articulated insertion tube, provided at its distal end with an optic whose axial axis is axial. The tube is traversed longitudinally by control cables, which allow, by the traction and / or the thrust exerted on them, to incline the distal end in one direction or another relative to the main axis of the tube, so as to increase the field of vision.
  • the video endocopes must of course be sterile, so the external camera is integrated into an interchangeable protective cover, while the tube, which incorporates the optical and the optical system, is designed to be sterilized. Sterilization consists of autoclaving at 134 ° C. for 24 minutes, and it is common for the optics or the optical system to be damaged during sterilization, whereas this type of equipment is very expensive.
  • the purpose of the present invention is to propose a videoendocope making it possible to overcome all the aforementioned drawbacks, principally in that it makes it possible to view practically the entirety of the cavity to be explored, and in that it is of an operating cost. much lower than the video endocopes currently used.
  • the videoendoscope according to the invention comprises a tube intended to be introduced, by means of a trocar or a cannula, into a cavity to be explored, as well as a camera, an optic and a lighting device allowing the illuminating the interior of said cavity, and it is essentially characterized in that said camera, said optics and said lighting device, are mounted on a support itself secured to the end of said tube through a means articulation, while said tube is traversed axially by remote handling means of said support, power supply means of said camera and said lighting device, and means for transmitting the data collected by said camera to recording and / or visualization means, and in that said articulation means comprises at least one axis pivot perpendicular to the main axis of said tube, whereas the optical axis e said optical is, when said support is in the extension of said tube that is to say not inclined relative to the latter, perpendicular to said main axis of the tube.
  • the hinge means is mounted on the tube, movable in axial pivoting.
  • the remote handling means of the support consist of sheathed cables or rods.
  • the videoendoscope comprises a second camera associated with a second optic, arranged next to the first camera and its optics, the optical axes of said two optics being parallel, so as to allow vision in three dimensions.
  • the camera, or the cameras consists of a digital sensor of the CCD or CMOS type.
  • the lighting device consists of at least one light-emitting diode (LED).
  • the videoendoscope comprises means for controlling the positioning of the support with respect to the axis of the tube, while the recording and / or visualization means are associated with suitable computer means. correcting the orientation of the data collected by the camera according to the measurements made by said control means.
  • the lighting device comprises several lighting means, at least one of which is possibly directed in a direction other than that of the axis of the camera.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a videoendoscope according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of a portion of the same videoendoscope.
  • FIG. 3a, 3b and 3c show schematic partial sectional views of the same portion of the videoendoscope in different use configurations.
  • FIG. 4 represents a schematic partial sectional view of part of a variant of the videoendoscope according to
  • a videoendoscope according to the invention can be seen, it comprises a tube 1 mounted on a control handle 2.
  • the tube 1 comprises at its free end 10, mounted through a hinge 3, a support 11 which carries means image capture, and which is intended to be introduced into a cavity to be explored by passing through a trocar or a cannula, not shown.
  • the end 10 of the tube 1, the articulation 3 and the support 11 can be seen in more detail.
  • the hinge 3 is non-limitingly in the form of a yoke of which only one element 30 is visible in FIGS. 1 and 2, and whose pivot 31 passes through the support 11.
  • the pivot 11 also passes through a pulley 12, secured to the support 11, and on which pass and are fixed by their free end, two cables 13 and 14, connected to the control handle 2 passing longitudinally in the tube 1.
  • the control handle 2 contains means, not visible, handling cables 13 and 14, these means may be manually operated, or be motorized.
  • cables 13 and 14 may, in another embodiment, be replaced by rods.
  • the support 11 is equipped with two elements, on the one hand a camera, or more exactly a sensor 4 of the CCD or CMOS type associated with an optic 40, and on the other hand a lighting means 5, such as an LED. .
  • the sensor 4 is connected to the handle 2 by connection means 41 allowing a power supply and the transmission of data, while the LED 5 is connected to the handle 2 by a power cable 50.
  • the LED 5 is arranged next to the sensor 4 so that it directly illuminates the space to be viewed.
  • the support 11 may comprise several LEDs, possibly directed in a direction other than that of the sensor 4, so as to achieve a backlight.
  • the pivot 31 is of Y axis which is preferably perpendicular to the main axis X of the tube 1, while the sensor 4 is placed so that the Z axis of its field of view is perpendicular to the Y axis.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c three configurations of use of the videoendoscope according to FIG. according to the invention, which are a function of the position of the support 11 with respect to the tube 1.
  • Figures 3a, 3b and 3c each show a particular position of the support 11, in Figure 3a, the support 11 is in line with the axis X of the tube 1, it is the position that must have the support 11 during introduction into the cavity to be explored and also during its withdrawal, while Figures 3b and 3c represent the two extreme positions that can take the support 11 pivoting.
  • FIG. 3b the position shown in FIG. 3b is obtained, starting from the original position of FIG. 3a, by a traction T on the cable 14 and a loosening R of the cable 13, whereas the position represented in FIG. obtained in a reverse manner, by pulling T on the cable 13 and loosening R of the cable 14.
  • the displacement of the support 11 allows the sensor to scan at least 180 ° for a given position of the tube 1, it is sufficient to pivot axially this tube 1 along the axis X to scan the set of the cavity to explore.
  • This axial pivoting of the tube 1 can be performed physically by the practitioner, or it can be provided a 360 ° pivoting of the hinge 3 on the end 11 of the tube 1.
  • the videoendoscope according to the invention is associated with means for restoring the images captured by the sensor 4. These means may consist of a monitor or a screen mounted on a helmet worn by the practitioner.
  • the data can transit via computer processing means which, in combination with means for detecting and controlling the position of the sensor 4 with respect to the tube 1, allow to orient the image in the desired direction, and to maintain it in this direction.
  • FIG. 4 it is possible to see a variant of the videoendoscope 1 represented in the preceding figures, which differs in that the support 11 is equipped, in addition to the sensor 4 and its optical 40, with a second sensor 4 ' associated with an optical 40 'whose optical axis Z' is parallel to the optical axis Z of the optical 40, and connected to connection means 41 '.
  • the receiving means used by the practitioner then preferably consists of a specific helmet comprising two screens, one in front of each eye, one of which restores the image picked up by the sensor 4, while the other renders the image captured by the 4 'sensor, which allows a three-dimensional vision.
  • the videoendoscope according to the invention has many advantages over existing ones. It allows above all to see the entire cavity to explore.

Abstract

Vidéoendoscope comprenant un tube (1), une caméra (4), une optique (40) et un dispositif d'éclairage (5) permettant l 'illuminer l'intérieur de la cavité explorée. La caméra (4), l'optique (40) et le dispositif d'éclairage (5), sont montés sur un support (11) lui-même solidarisé à l'extrémité du tube (1) par l'intermédiaire d'un moyen d'articulation (3), tandis que le tube (2) est parcouru axialement par des moyens de manipulation à distance du support (11), des moyens (41, 50) d'alimentation en énergie de la caméra (4) et du dispositif d'éclairage (5), et des moyens de transmission des données collectées par la caméra (4) vers des moyens d'enregistrement et/ou de visualisation. Le moyen d'articulation (3) comprend un pivot (31) d'axe (Y) perpendiculaire à l'axe principal (X) du tube (1), tandis que l'axe optique (Z) de l'optique (40) est, lorsque le support (11) est dans le prolongement dudit tube (1), perpendiculaire à l'axe principal (X) du tube (1).

Description

VIDEOENDOSCOPE
La présente invention a pour objet dans le domaine de 1 ' endoscopie médicale , un vidéoendoscope .
Dans le domaine de 1 ' endoscopie médicale on utilise fréquemment, en remplacement d'un endoscope rigide ou d'un endoscope souple, des caméras endoscopiques, ou vidéoendoscope, qui permettent d'explorer des cavités du corps humain.
Un tel vidéoendoscope consiste en fait en un endoscope associé à une caméra, il comporte ainsi un tube rigide ou souple, destiné à être introduit dans la cavité à explorer à l'aide d'un trocard ou d'une canule, muni à une extrémité d'une optique et à l'autre d'une caméra, et comprenant un système optique de transmission d'images, des fibres optiques, l'ensemble étant associé à un dispositif d'éclairage permettant 1 ' illuminer 1 ' intérieur de ladite cavité .
Ces vidéoendocopes présentent de nombreux inconvénients en ce qui concerne d'une part la manière dont ils sont utilisés, et d'autre part leur coût aussi bien à l'achat qu'en entretien.
Le principal inconvénient de ces vidéoendocopes est leur champ de vision limité. Pour pallier cet inconvénient, on a imaginé des systèmes optiques ne présentant pas un cône de vision axial, mais incliné selon un certain angle, de 0 à 90°, en sorte qu ' une rotation axiale du tube permette de balayer une plus grande surface . Ces appareils ne permettent pas toutefois de voir la totalité de la cavité, et de plus, le pivotement axial entraine le pivotement de 1 ' image qui nuit à la qualité de 1 ' interprétation de 1 ' image .
On peut également faire pivoter le trocard au niveau de 1 ' incision pour que ce soit le système optique qui balaye physiquement l'intérieur de la cavité, avec toutefois le risque d'abîmer les tissus dans des cas extrêmes.
On connaît également des vidéoendoscopes présentant une extrémité distale articulée, commandée de manière déportée, en sorte que 1 ' optique puisse balayer 1 ' intérieur de la cavité explorée . De tels vidéoendoscopes sont par exemple décrits dans les documents EP 1 563 784 et WO 2007/087421. Ils comportent un tube d'insertion souple ou articulé, muni à son extrémité distale d'une optique dont l'axe d'optique est axial. Le tube est parcouru longitudinalement par des câbles de commande, qui permettent, par la traction et/ou la poussée exercée sur ceux- ci, d'incliner l'extrémité distale dans un sens ou dans un autre par rapport à 1 ' axe principal du tube , en sorte d ' accroître le champ de vision.
Si le champ de vision de ces vidéoendoscopes est effectivement supérieur à celui des autres appareils existants, il reste cependant limité aux possibilités d'articulation du tube d'insertion. Ainsi, pour pouvoir visualiser l'intégralité, ou pratiquement l'intégralité d'une cavité, il faudrait que le tube d'insertion puisse s'incliner de plus de 90° ce qui n'est pas possible .
D'autre part, quel que soit leur mode de réalisation, les vidéoendocopes doivent bien entendu être stériles, ainsi la caméra extérieure est intégrée à une housse de protection interchangeable , tandis que le tube , qui incorpore 1 ' optique et le système optique, est conçu pour pouvoir être stérilisé. La stérilisation consiste en un passage en autoclave à 134° C pendant 24 minutes, et il est fréquent que l'optique ou le système optique soit détérioré pendant une stérilisation, alors que ce type de matériel est très onéreux.
Un autre inconvénient de ces vidéoendocopes est que 1 ' image restituée est toujours à deux dimensions, puisqu'il ne peut y avoir qu'une seule optique dans le tube support étant donné la faible dimension de celui-ci, puisque son diamètre est compris entre de 4 et 10 mm.
La présente invention a pour but de proposer un vidéoendocope permettant de pallier tous les inconvénients précités, principalement en ce qu'il permet de visionner pratiquement l'intégralité de la cavité à explorer, et en ce qu'il est d'un coût de fonctionnement très inférieur à celui des vidéoendocopes actuellement utilisés . Le vidéoendoscope selon l'invention comprend un tube destiné à être introduit, par l'intermédiaire d'un trocard ou d ' une canule , dans une cavité à explorer , ainsi qu ' une caméra , une optique et un dispositif d'éclairage permettant l'illuminer 1 ' intérieur de ladite cavité , et il se caractérise essentiellement en ce que ladite caméra, ladite optique et ledit dispositif d'éclairage, sont montés sur un support lui-même solidarisé à l'extrémité dudit tube au travers d'un moyen d'articulation, tandis que ledit tube est parcouru axialement par des moyens de manipulation à distance dudit support, des moyens d'alimentation en énergie de ladite caméra et dudit dispositif d'éclairage, ainsi que des moyens de transmission des données collectées par ladite caméra vers des moyens d'enregistrement et/ou de visualisation, et en ce que ledit moyen d'articulation comprend au moins un pivot d'axe perpendiculaire à l'axe principal dudit tube, tandis que l'axe optique de ladite optique est, lorsque ledit support est dans le prolongement dudit tube c'est-à-dire non incliné par rapport à ce dernier , perpendiculaire audit axe principal du tube .
Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, le moyen d'articulation est monté sur le tube , mobile en pivotement axial .
Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, les moyens de manipulation à distance du support, consistent en des câbles sous gaine ou en des tringles .
Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, il comporte une seconde caméra associée à une seconde optique, disposée à côté de la première caméra et de son optique, les axes optiques desdites deux optiques étant parallèles, en sorte de permettre une vision en trois dimensions .
Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, la caméra, ou les caméras, consiste un capteur numérique de type CCD ou CMOS . Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, le dispositif d'éclairage consiste en au moins une diode électroluminescente (Led) .
Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, il comporte des moyens de contrôle du positionnement du support par rapport à 1 ' axe du tube, tandis que les moyens d'enregistrement et/ou de visualisation sont associés à des moyens informatiques aptes à corriger 1 ' orientation des données collectées par la caméra en fonction des mesures réalisées par lesdits moyens de contrôle.
Selon une autre caractéristique additionnelle du vidéoendoscope selon l'invention, le dispositif d'éclairage comporte plusieurs moyens d'éclairage, dont au moins un est éventuellement dirigé dans une direction autre que celle de l'axe de la caméra.
Les avantages et les caractéristiques du vidéoendoscope selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif.
Dans le dessin annexé :
- la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un vidéoendoscope selon l'invention.
- la figure 2 représente une vue schématique en coupe partielle, d'une partie du même vidéoendoscope.
- les figures 3a, 3b et 3c représentent des vues schématiques en coupe partielle de la même partie du vidéoendoscope dans des configurations d'utilisation différentes .
- la figure 4 représente une vue schématique en coupe partielle d'une partie d'une variante du vidéoendoscope selon
1 ' invention .
En référence à la figure 1, on peut voir un vidéoendoscope selon l'invention, il comprend un tube 1 monté sur une poignée de commande 2.
Le tube 1 comporte à son extrémité libre 10, monté au travers d'une articulation 3, un support 11 qui porte des moyens de captation d'images, et qui est destiné à être introduit dans une cavité à explorer en passant au travers d'un trocard ou d ' une canule , non représenté .
En référence également à la figure 2, on peut voir plus en détail l'extrémité 10 du tube 1, l'articulation 3 et le support 11.
L'articulation 3 se présente, non limitativement, sous la forme d'une chape dont un seul élément 30 est visible sur les figures 1 et 2, et dont le pivot 31 traverse le support 11. Le pivot 11 traverse également une poulie 12, solidaire fixement du support 11, et sur laquelle passent et sont fixés par leur extrémité libre, deux câbles 13 et 14, reliés à la poignée de commande 2 en passant longitudinalement dans le tube 1.
La poignée de commande 2 renferme des moyens, non visibles, de manipulation des câbles 13 et 14, ces moyens pouvant être à actionnement manuel , ou bien être motorisés .
On notera que les câbles 13 et 14 peuvent, dans un autre mode de réalisation, être remplacés par des tringles.
Le support 11 est équipé de deux éléments, d'une part une caméra, ou plus exactement un capteur 4 de type CCD ou CMOS associé à une optique 40, et d'autre part un moyen d'éclairage 5, tel qu'une LED. Le capteur 4 est raccordé à la poignée 2 par des moyens de connexion 41 permettant une alimentation électrique ainsi que la transmission des données, tandis que la LED 5 est reliée à la poignée 2 par un câble d'alimentation 50.
La LED 5 est disposée à côté du capteur 4 en sorte qu'elle éclaire directement l'espace à visualiser. On notera que dans une variante le support 11 peut comporter plusieurs LED, éventuellement dirigées dans une direction autre que celle du capteur 4 , en sorte de réaliser un rétro-éclairage .
Le pivot 31 est d'axe Y qui est de préférence perpendiculaire à 1 ' axe principal X du tube 1 , tandis que le capteur 4 est placé en sorte que 1 ' axe Z de son champ de vision soit perpendiculaire à l'axe Y.
En référence maintenant aux figures 3a, 3b et 3c, on peut voir trois configurations d'utilisation du vidéoendoscope selon l'invention, qui sont fonction de la position du support 11 par rapport au tube 1.
Le changement de position du support 11 est obtenu en agissant sur les câbles 13 et 14. Les figures 3a, 3b et 3c montrent chacune une position particulière du support 11, sur la figure 3a, le support 11 est dans le prolongement de l'axe X du tube 1, il s'agit de la position que doit avoir le support 11 lors de 1 ' introduction dans la cavité à explorer et également lors de son retrait, tandis que les figures 3b et 3c représentent les deux positions extrêmes que peut prendre le support 11 en pivotement.
On notera qu'afin d'éviter que le tube 1 soit retiré alors que le support 11 n'est pas dans la position adéquate, c'est-à- dire dans le prolongement du tube 1 , il peut être prévu des moyens d'avertissement, ou des détrompeurs.
On comprendra que la position représentée sur la figure 3b est obtenue, en partant de la position originelle de la figure 3a, par une traction T sur le câble 14 et un relâchement R du câble 13, tandis que la position représentée sur la figure 3c est obtenue de manière inverse, par une traction T sur le câble 13 et un relâchement R du câble 14.
Tel que cela apparaît sur ces figures, le déplacement du support 11 permet au capteur de balayer au moins 180° pour une position donnée du tube 1, il suffit de faire pivoter axialement ce tube 1 selon l'axe X pour balayer l'ensemble de la cavité à explorer. Ce pivotement axial du tube 1 peut être réalisé physiquement par le praticien, ou bien il peut être prévu un pivotement sur 360° de l'articulation 3 sur l'extrémité 11 du tube 1.
Le vidéoendoscope selon l'invention est associé à des moyens de restitution des images captées par le capteur 4. Ces moyens peuvent consister en un moniteur ou bien en un écran monté sur un casque porté par le praticien.
Les données peuvent transiter via des moyens informatiques de traitement qui, en association avec des moyens de détection et de contrôle de la position du capteur 4 par rapport au tube 1, permettent d'orienter l'image dans le sens souhaité, et de la maintenir dans ce sens .
En référence à la figure 4 , on peut voir une variante du vidéoendoscope 1 représenté sur les figures précédentes, qui diffère en ce que le support 11 est équipé, en plus du capteur 4 et de son optique 40, d'un second capteur 4' associé à une optique 40' dont l'axe optique Z' est parallèle à l'axe optique Z de l'optique 40, et raccordé à des moyens de connexion 41'.
Le moyen récepteur utilisé par le praticien consiste alors de préférence en un casque spécifique comprenant deux écrans, un devant chaque œil, dont l'un restitue l'image captée par le capteur 4 , tandis que 1 ' autre restitue 1 ' image captée par le capteur 4 ' , ce qui permet une vision en trois dimensions .
Le vidéoendoscope selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux existants. Il permet avant tout de visualiser 1 ' intégralité de la cavité à explorer .
Son coût étant relativement faible, il peut donc être prévu qu'il soit jetable. On peut en effet prévoir que le tube 1 et la poignée 2 soient désolidarisables au travers d'une interface, en sorte que le tube 1 puisse être remplacé à volonté .

Claims

REVENDICATIONS
1) Vidéoendoscope comprenant un tube (1) destiné à être introduit, par l'intermédiaire d'un trocard ou d'une canule, dans une cavité à explorer, ainsi qu'une caméra (4; 4'), une optique (40; 40') et un dispositif d'éclairage (5) permettant l'illuminer l'intérieur de ladite cavité, caractérisé en ce que ladite caméra (4; 4'), ladite optique (40; 40') et ledit dispositif d'éclairage (5) , sont montés sur un support (11) lui- même solidarisé à l'extrémité dudit tube (1) par l'intermédiaire d'un moyen d'articulation (3) , tandis que ledit tube (2) est parcouru axialement par des moyens (13, 14) de manipulation à distance dudit support (11), des moyens (41, 50; 41') d'alimentation en énergie de ladite caméra (4; 4') et dudit dispositif d'éclairage (5) , ainsi que des moyens de transmission des données collectées par ladite caméra (4; 4') vers des moyens d'enregistrement et/ou de visualisation, et en ce que ledit moyen d'articulation (3) comprend au moins un pivot (31) d'axe (Y) perpendiculaire à l'axe principal (X) dudit tube (1), tandis que l'axe optique (Z; Z') de ladite optique (40; 40') est, lorsque ledit support (11) est dans le prolongement dudit tube (1) c'est-à-dire non incliné par rapport à ce dernier, perpendiculaire audit axe principal (X) du tube (1) .
2) Vidéoendoscope selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'articulation (3) est monté sur le tube (1) , mobile en pivotement axial .
3) Vidéoendoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de manipulation à distance du support, consistent en des câbles (13, 14) sous gaine ou en des tringles .
4) Vidéoendoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu ' il comporte une seconde caméra (4') associée à une seconde optique (40'), disposée à côté de la première caméra (4) et de son optique (40) , les axes optiques (Z, Ζ') desdites deux optiques (40, 40') étant parallèles, en sorte de permettre une vision en trois dimensions .
5) Vidéoendoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la caméra (4) , ou les caméras (4; 4'), consiste un capteur numérique de type CCD ou CMOS.
6) Vidéoendoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage (5) consiste en au moins une diode électroluminescente (Led) .
7) Vidéoendoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle du positionnement du support (11) par rapport à l'axe du tube (1) , tandis que les moyens d'enregistrement et/ou de visualisation sont associés à des moyens informatiques aptes à corriger l'orientation des données collectées par la caméra (4; 4 ' ) en fonction des mesures réalisées par lesdits moyens de contrôle .
8) Vidéoendoscope selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage comporte plusieurs moyens d'éclairage (5) , dont au moins un est éventuellement dirigé dans une direction autre que celle de l'axe (Z ; Z') de la caméra (4; 4').
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