ES2241037T3

ES2241037T3 - Determinacion precisa de la posicion de endoscopios.

Info

Publication number: ES2241037T3
Application number: ES97904556T
Authority: ES
Inventors: Shlomo Ben-Haim
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: AU711668B2; AU1731597A; EP0883375A4; JP2002514947A; JP4130226B2; WO1997029679A2; EP0883375B1; DE69733249T8; US6203493B1; IL125781A0; CA2246341C; WO1997029679A3; CA2246341A1; DE69733249D1; EP0883375A2; IL125781A; DE69733249T2

Abstract

SE DESCRIBE UN ACCESORIO PARA ENDOSCOPIO LOCALIZABLE (14) QUE INCLUYE UN ACCESORIO (20) QUE PUEDE CONECTARSE A UNA PORCION DEL TUBO DE INSERCION DE UN ENDOSCOPIO PARA DETERMINAR LA POSICION DEL ENDOSCOPIO (14); Y UNO O MAS DETECTORES (22), COLOCADOS DE FORMA FIJA CON RESPECTO AL ACCESORIO (20), QUE SE UTILIZAN PARA DETERMINAR LAS POSICIONES DE UNO O MAS DETECTORES (22). PREFERIBLEMENTE, CUANDO EL ACCESORIO (20) SE ENCUENTRA UNIDO DE FORMA FIJA AL ENDOSCOPIO (14), LOS UNO O MAS DETECTORES (22) SE ENCUENTRAN DISTANCIADOS DE LOS ELEMENTOS DEL ENDOSCOPIO QUE PUEDEN INTERFERIR EN LA DETERMINACION DE LAS POSICIONES DE LOS UNO O MAS SENSORES (22).

Description

Determinación precisa de la posición de endoscopios.

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, al campo de la endoscopia, y, concretamente, al campo de los ensamblajes de endoscopios con sensores de posición.

Antecedentes de la invención

El uso de endoscopios en indicaciones terapéuticas y diagnósticas está experimentando una rápida expansión. Hay muchos tipos de endoscopios específicos, como por ejemplo endoscopios para el tracto superior del esófago, el estómago, y el duodeno; angioscopios para los vasos sanguíneos; broncoscopios para los bronquios; artroscopios para los espacios articulares; colonoscopios para el colon; y laparoscopios para la cavidad peritoneal. La presente invención se aplica a todo tipo de endoscopios.

Generalmente, los endoscopios tienen un tubo de inserción largo y flexible con un diámetro que oscila entre 15 y 25 milímetros. El tubo de inserción se inserta dentro del cuerpo de un paciente a lo largo de una trayectoria seleccionada, durante un procedimiento endoscópico. Normalmente se extienden múltiples canales de trabajo a lo largo de la extensión del endoscopio en el interior del tubo de inserción. Los canales de trabajo pueden permitir, por ejemplo, la insuflación de aire y el flujo de agua por el interior del cuerpo. Los canales de trabajo permiten también la introducción de instrumentos de biopsia y la toma de muestras de biopsia del cuerpo del paciente. Otros mecanismos que pueden incorporarse en el endoscopio, son un dispositivo de representación de imágenes visuales, un dispositivo de iluminación y un mecanismo de desviación. El extremo proximal del endoscopio normalmente tiene un asidero en el cual están emplazados los controles del endoscopio. Ordinariamente, los endoscopios están hechos de materias plásticas, eléctricamente conductoras. Por ejemplo, la Patente estadounidense 4.869.238 describe una pared de tres capas estándar para endoscopios, que contiene una bovinas metálicas y una malla metálica.

La limpieza y esterilización de los endoscopios son procedimientos caros y tediosos. Los endoscopios incorporan aparatos costosos y delicados que pueden dañarse durante su limpieza. Asi mismo, los canales de trabajo largos y estrechos del tubo de inserción son difíciles de limpiar.

Se han ido perfeccionando unas vainas endoscópicas desechables, para evitar la necesidad de limpiar y esterilizar los endoscopios. Las vainas aíslan sustancialmente el endoscopio del paciente, impidiendo así que el endoscopio resulte contaminado. Algunas de estas vainas tienen unas gruesas paredes que contienen, dentro de ellas, unos canales de trabajo, dejando únicamente parte de su sección transversal para una luz que recibe el tubo de inserción del endoscopio. Las paredes de los canales de trabajo y las vainas situadas entre los canales de trabajo están constituidas generalmente por la misma materia que la pared exterior.

Una vaina de paredes gruesas se describe, por ejemplo, en la Publicación PCT WO 94/28782. El documento WO 94/28782 describe una vaina desechable que puede incluir canales de trabajo. La vaina recibe de manera separable un tubo de inserción que contiene unos controles y otros delicados aparatos del endoscopio. Otra vaina desechable se describe en la Patente estadounidense 5.483.951. Esta vaina desechable consiste en una pared interior delgada, unos canales de trabajo interiores, y una luz con una sección transversal en forma de "D". La luz está adaptada para recibir y sustancialmente aislar un tubo de inserción no desechable de un endoscopio, que está configurado con una correspondiente forma de "D".

Muchos procedimientos endoscópicos implican acciones irreversibles tales como la toma de muestras o la ablación de tejido en el extremo distal del tubo de inserción del endoscopio. La ejecución de estas acciones en una posición correcta puede dañar importantes vasos sanguíneos o nervios, punzar el intestino u ocasionar de cualquier otro modo lesiones severas al paciente. Por consiguiente, es útil contar con un procedimiento de determinación de la posición y/u orientación del extremo distal del endoscopio.

Mediante un dispositivo de representación visual de imágenes el usuario puede observar las imágenes transmitidas procedentes del extremo distal del endoscopio. A partir de estas imágenes, y a partir del curso que ha seguido el endoscopio, el usuario puede ordinariamente determinar la posición del endoscopio. Sin embargo, hay órganos del cuerpo humano en los cuales las imágenes y el conocimiento de la trayectoria no bastan para determinar la posición del endoscopio con suficiente precisión. Algunos órganos, como por ejemplo el cerebro, tienen un aspecto homogéneo en el cual es muy difícil o incluso imposible encontrar un punto específico únicamente en base a las imágenes procedentes del dispositivo de formación de imágenes. Así mismo, la determinación de la posición del endoscopio mediante las imágenes podría ser extremadamente retardatorio. En muchos procedimientos endoscópicos, por ejemplo en cirugía de bypass endoscópica, la cantidad de tiempo que un paciente puede soportar el procedimiento endoscópico es limitada.

En algunos procedimientos, el endoscopio se emplea para representar gráficamente una sección de un órgano. La representación gráfica se lleva a cabo mediante la puesta sistemática en contacto del extremo distal del endoscopio con una pluralidad de puntos situada dentro del órgano y registrando las posiciones de los puntos. Para confirmar que la entera sección del órgano ha sido representada, debe ser registrada la suficiente densidad de puntos dentro de la sección. Para asegurar el uso de una suficiente densidad de puntos es necesario tener una única identificación de la posición para cada punto.

Otro problema que surge, por ejemplo, en procedimientos de colonoscopio, es la formación de bucles dentro del tubo largo y estrecho del colonoscopio. Dichos bucles pueden producirse cuando el tubo de inserción tropieza con un obstáculo, o queda adherido en un paso estrecho. En lugar de avanzar, el tubo forma unos bucles dentro del paciente. En el intento por seguir adelante con la inserción del colonoscopio, puede ejercerse una fuerza excesiva, dañando un tejido delicado del cuerpo del paciente. El usuario puede continuar con la inserción pretendida del endoscopio sin advertir que existe un problema. La capacidad para ver la configuración del tubo de inserción endoscópico dentro del cuerpo del paciente, permite una pronta constatación de la existencia de bucles y hace más sencillo su enderezamiento.

Un procedimiento utilizado en la técnica para determinar la configuración del tubo de inserción es una representación de imágenes por rayos X. Otro procedimiento utilizado es el posicionamiento de campos magnéticos, el cual evita la exposición a los rayos X del paciente y del operador. La solicitud PCT PCT/GB93/01736 describe un procedimiento para la determinación de la posición de los campos magnéticos utilizando unos campos magnéticos de baja frecuencia para determinar la posición de un sensor en miniatura embebido dentro de un tubo de colonoscopio. En base a la posición del sensor en periodos de tiempo secuenciales, se obtiene una representación por imágenes de la configuración del tubo de colonoscopio.

En las pruebas mencionadas en el Documento PCT/GB93/01736 se encontró que se producían determinadas distorsiones de la imagen debidas a la estructura metálica del colonoscopio. La estructura metálica del colonoscopio reacciona con el campo magnético de detección porque las corrientes son inducidas en el colonoscopio por el campo magnético. Estas corrientes, denominadas corrientes parásitas, generan un campo magnético perturbador que se superpone sobre el campo magnético de detección. Así, la anchura y/o fase del campo magnético utilizado por el sistema de determinación de la posición se modifican en proximidad a sustancias metálicas. La magnitud y el efecto de las corrientes parásitas dependen del tamaño y geometría de las sustancias metálicas. Por ejemplo, grandes anillos metálicos modifican el campo magnético sustancialmente en proximidad a ellos. Al contrario, pequeños objetos metálicos con una resistencia relativamente alta, dentro de la cual no se forman corrientes parásitas, no afectan sustancialmente el campo magnético.

Los sistemas de determinación de las posiciones de los campos magnéticos normalmente determinan las posiciones de acuerdo con la anchura del campo magnético y/o su fase. Los cambios en la amplitud y/o fase debidos a corrientes parásitas provocan imprecisiones en las posiciones determinadas e interfieren en la determinación precisa de las posiciones. La interferencia puede proceder también de las sustancias ferromagnéticas del endoscopio, las cuales concentran el campo magnético en proximidad a las mismas. Así, las sustancias ferromagnéticas ocasionan distorsiones del campo magnético, modificando la anchura y fase del campo en puntos medidos.

La interferencia depende de la frecuencia de una señal de excitación que genera el campo magnético. Es preferente una frecuencia alta de la señal de excitación con el fin de potenciar la sensibilidad de los sensores, pero debe limitarse para no intensificar la interferencia respecto del sistema de determinación de las posiciones. Por consiguiente, el sistema PCT/GB93/01736 constituye un compromiso en su elección de la frecuencia empleada. Si se emplea un procedimiento diferente para minimizar la interferencia, sería posible contar con las ventajas de una frecuencia de señales de excitación más eleva-
da.

Los catéteres existentes en la actualidad tienen una espiral metálica (con fines estructurales) dentro de ellos. La espiral se extiende a lo largo de la extensión del catéter excepto de una pequeña parte del extremo distal del catéter. Un sensor acoplado con un sistema de determinación de las posiciones de los campos magnéticos está embebido dentro del extremo distal del catéter.

Un endoscopio de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, adjunto a la presente memoria, se divulga en el Documento JP-A-414671.

Sumario de la invención

Es un objeto de algunos aspectos de la presente invención proporcionar un posicionamiento preciso de un endoscopio que emplea un sistema de determinación de las posiciones de los campos magnéticos.

Es un objeto adicional de algunos aspectos de la presente invención proporcionar una vaina endoscópica que, cuando recibe un tubo de inserción de un endoscopio, posibilita la determinación precisa de la posición de puntos del interior del tubo de inserción.

Otro objeto de algunos aspectos de la presente invención es distanciar uno o más sensores de posición, embebidos en cualquier punto a lo largo de un tubo de inserción de un endoscopio, de materias, estructuras y fuentes de señales existentes dentro de un endoscopio que pueden interferir con la determinación de las posiciones. Dichos materiales, estructuras y fuentes de señales se designan en la presente memoria como "estructuras productoras de interferencia".

La presente invención proporciona un sistema de determinación de las posiciones, de acuerdo con la reivindicación 4, que utiliza campos magnéticos para determinar posiciones. Las estructuras productoras de interferencia generalmente consisten en materias eléctricamente conductoras y/o ferromagnéticas. Las estructuras productoras de interferencia podrían estar en cualquiera de los componentes diversos del endoscopio, como por ejemplo, alambres de control, bovinas metálicas, refuerzos de las paredes del endoscopio, alambres eléctricos, etc. La interferencia depende del tamaño y geometría de las estructuras productoras de interferencia. Y de la distancia existente entre los sensores y la sustancia de las estructuras productoras de interferencias. Más concretamente, la interferencia, es de forma aproximada, inversamente proporcional al cubo de la distancia entre los sensores y las estructuras productoras de interferencia. Cuando se utiliza un sistema de determinación de las posiciones en base a la amplitud, una distancia entre 1 y 3 mm es generalmente suficiente para reducir la interferencia a menos del 1% del campo utilizado por el sistema de determinación de las posiciones.

De acuerdo con formas de realización preferentes de la invención, una vaina endoscópica preferentemente comprende sólo estructuras no productoras de interferencia. Preferentemente, las paredes de la vaina endoscópica contienen dentro de ellas, unos canales de trabajo y, por consiguiente, son gruesas. Preferentemente, la vaina comprende una luz que recibe el tubo de inserción de un endoscopio. Uno o más sensores están embebidos dentro de la vaina, preferentemente en las zonas más alejadas de la luz. Así, cuando el tubo de inserción se situa dentro de la luz, los sensores quedan distanciados de las estructuras productoras de interferencias. El tubo de inserción, es, preferentemente, situado de forma ajustada y precisa situado dentro de la vaina, de forma que las posiciones de los puntos del interior del tubo de inserción son fácilmente determinados con respecto a los sensores.

En formas de realización adicionales de la presente invención, el extremo distal de la vaina se extiende más allá del tubo de inserción y aísla la punta del tubo de inserción del cuerpo del paciente. En algunas vainas de la invención el extremo distal consiste en una ventana transparente que posibilita una clara visión del extremo distal del endoscopio. Preferentemente, el extremo distal de la vaina comprende sustancialmente estructuras no productoras de interferencias. Un sensor está embebido dentro del extremo distal de la vaina lejos de las estructuras productoras de interferencias existentes dentro del tubo de inserción. Preferentemente, el sensor no entorpece la visión a través de la ventana transparente. Así, al insertar el tubo de inserción dentro de la vaina un sensor es situado en la punta del endoscopio sin que exista, sustancialmente ninguna estructura productora de interferencia en proximidad a aquél. Esto es cierto incluso si la punta del tubo de inserción comprende estructuras productoras de interferencia.

Debe señalarse que, en algunas vainas de la técnica anterior, existen algunos componentes metálicos situados dentro de la vaina. De acuerdo con formas de realización preferentes de la invención, en estas vainas, los sensores están preferentemente embebidos en puntos en los cuales la interferencia es mínima cuando el tubo de inserción está situado dentro de la vaina. Preferentemente, durante la etapa de proyección, se llevan a cabo determinadas pruebas para encontrar estos puntos. En estas pruebas, practicadas cuando el tubo de inserción está situado dentro de la vaina, se mide la interferencia inducida por las estructuras productoras de interferencia, y, de acuerdo con ello, se eligen los sensores. En esta forma de realización es importante identificar la orientación preferente del tubo de inserción alojado dentro de la vaina, con el fin de que los sensores de interferencia sean los mismos que durante el desarrollo de las pruebas.

La Solicitud de Patente israelí nº 119.262, presentada por Biosense Ltd. el 17 de Diciembre de 1996, describe una vaina que tiene embebido un sensor de posición apropiado para una aguja de biopsia desechable. De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, la aguja de biopsia está hecha de una sustancia no productora de interferencia, como por ejemplo carbono, de forma que la estructura de la aguja de biopsia no interfiere con el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones. Alternativamente, la vaina tiene el grosor suficiente para distanciar el sensor de la aguja de biopsia. La Solicitud de Patente israelí nº 117.148, titulada "Catéter con Luz", ["Chateter with a Lumen"], presentada por Biosense Ltd. el 15 de Febrero de 1996, describe unos catéteres que tienen una gran luz y un sensor de posiciones que no bloquea la luz durante su funcionamiento.

En otra forma de realización preferente de la invención, uno o más sensores de las posiciones están embebidos dentro de una vaina que cubre un instrumento invasivo. En una forma de realización ejemplar de la invención, el instrumento invasivo es un electrodo de un marcapasos, electrodo que generalmente se inserta guiando el electrodo a través de una vena hasta el interior de la aurícula derecha, y a continuación, hasta el ventrículo derecho, donde el electrodo se fija en el vértice utilizando un tornillo, una grapa u otro tipo de sutura. Por diversas razones es deseable el conocimiento del exacto emplazamiento de la fijación del electrodo, en particular por las descritas en una solicitud PCT depositada en la oficina de Admisión de Solicitudes israelí el 8 de Enero de 1977, y titulada "Mecánica Electro-Cardíaca" ["Cardiac Electro-Mechanics"] de los inventores Shlomo Ben-Haim y Maier Fenster. Esta solicitud PCT describe diversos procedimientos para la determinación de la curva de activación del corazón y en base a ese perfil y/o una representación gráfica de la activación y/o una representación gráfica de la activación mecánica del corazón para determinar un emplazamiento óptimo para dicho electrodo de marcapasos. Un objetivo es evitar fijar el electrodo al tejido enfermo (lo que incrementerá la absorción del suministro de energía del marcapasos y/o dañará al paciente). Otro objetivo es conseguir una curva de activación concreta del corazón empleando el electrodo de marcapasos. El sensor de la posición coopera en la guía de inserción del electrodo de marcapasos en una posición requerida en el corazón del paciente. Después de que el electrodo de marcapasos queda fijado en su posición requerida la vaina es despegada del electrodo de marcapasos y retirada fuera del cuerpo del paciente junto con los sensores. En una forma de realización preferente de la invención, la vaina incluye un mecanismo de giro, de acuerdo con lo conocido en la técnica, para desviar el electrodo mientras navega a través de los vasos sanguíneos y el corazón, hacia el emplazamiento de fijación deseable. Debe apreciarse que, debido a que los electrodos de marcapasos están generalmente dentro del corazón del paciente y se flexionan con cada latido del corazón, es grande la probabilidad de que algún material extraño produzca la disrupción de los electrodos, lo que es posible ocasione daños al paciente. Los electrodos del marcapasos están generalmente construidos para resistir la corrosión y disrupción bajo este tipo de tensión constante, aunque no es deseable aplicar los mismos principios de ingeniería para situar los sensores, debido a consideraciones de coste y a limitaciones tecnológicas. Esta forma de realización de la invención es así mismo específicamente útil en otras herramientas invasivas, como por ejemplo en tubos de infusión, los cuales permanecen en el cuerpo del paciente durante largos períodos.

En algunas formas de realización preferente de la presente invención, los sensores no están embebidos dentro de una vaina. Por el contrario, los sensores están embebidos dentro de unos medios de fijación que se fijan al endoscopio. Estos medios de fijación consisten en sustancias que esencialmente no producen interferencia en el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones, y tienen, preferentemente, el suficiente grosor para formar una separación eficaz entre los sensores y las estructuras productoras de interferencia situadas dentro del endoscopio. Los medios de fijación se acoplan al endoscopio utilizando un adhesivo, o mediante cualquier otro procedimiento de conexión. En algunas formas de realización de la invención se emplea una vaina para cubrir el endoscopio y los medios de fijación situados sobre éste. La vaina aísla el endoscopio del espacio circundante y mantiene también los medios de fijación, y los sensores, fijos al endoscopio. En una forma de realización preferente un medio de fijación largo es depositado a lo largo de la extensión del endoscopio, y dentro de él hay uno o más sensores.

En formas de realización preferentes adicionales de la presente invención, la separación de los sensores de las estructuras productoras de la interferencia se obtiene sin el empleo de un componente desechable separado. Por el contrario, el tubo de inserción mismo es tabicado, conformando zonas exentas de sustancias productoras de interferencia en el funcionamiento de los sistemas de determinación de las posiciones. Dentro de estas zonas están embebidos uno o más sensores distanciados de las estructuras productoras de interferencia. Así, los sensores y las estructuras productoras de interferencias están separadas, eliminando sustancialmente la interferencia con el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones.

En algunas formas de realización preferentes de la presente invención, se emplea una separación en el sentido de la anchura. En separaciones en el sentido de la anchura las regiones libres de estructuras productoras de interferencia se sitúan en zonas predeterminadas de la sección transversal del tubo de inserción. En una forma de realización preferente de la presente invención, la separación es tal que las estructuras productoras de interferencia están axialmente centradas y las regiones adyacentes a la circunferencia están libres de las estructuras productoras de interferencia. Así, la mayoría de las partes de estas regiones están sustancialmente exentas de estructuras productoras de interferencia. Así, la mayor parte de estas regiones están sustancialmente exentas de interferencia, si el diámetro de la vaina es lo suficientemente grande. En otra forma de realización preferente de la invención, las estructuras productoras de interferencia están confinadas en un área en forma de "D" de la sección transversal ordinariamente circular del endoscopio. Así, el resto de la sección transversal queda libre de estructuras productoras de interferencia, y, por consiguiente, la parte principal de la sección transversal está sustancialmente libre de interferencia.

En una forma de realización preferente de la presente invención basada en una separación en el sentido de la longitud, una o más secciones a lo largo de la extensión del tubo de inserción están sustancialmente libres de estructuras productoras de interferencia. En otra forma de realización de la invención, las estructuras productoras de interferencia discurren a lo largo de la entera extensión del tubo de inserción. Sin embargo, hay uno o más segmentos a lo largo de la extensión del tubo de inserción en los cuales las estructuras productoras de interferencia están confinadas en una parte de la sección transversal. Así, algunas regiones de la sección transversal de estos segmentos están libres de estructuras productoras de interferencia. De acuerdo con ello, los sensores del sistema de determinación de las posiciones están embebidos dentro de estas regiones en puntos que están sustancialmente libres de interferencia.

Preferentemente, estos puntos son los puntos del tubo de inserción con la menor interferencia. Preferentemente, estos puntos se escogen de acuerdo con las pruebas, según lo antes descrito en relación con la forma de realización anterior de la invención. Alternativamente los sensores están embebidos en puntos sustancialmente más alejados de todas las estructuras productoras de interferencia situadas dentro del tubo de inserción.

De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, se proporciona un medio de fijación localizable al endoscopio de acuerdo con la reivindicación 1, el cual puede conectarse a un endoscopio para determinar la posición del endoscopio y uno o más sensores, situados fijos con respecto al medio de fijación, los cuales se utilizan para determinar las posiciones de uno o más sensores.

Preferentemente, cuando el medio de fijación está unido de manera fija al endoscopio, los uno o más sensores están distanciados de los elementos del endoscopio que interfieren con la determinación de las posiciones de los uno o más sensores.

Preferentemente, los uno o más sensores están embebidos dentro del medio de fijación.

Preferentemente, el medio de fijación no contiene elementos que sustancialmente interfieran con la determinación de las posiciones de los uno o más sensores.

En una forma de realización preferente de la invención la determinación de las posiciones de los uno o más sensores se establece mediante campos magnéticos de transmisión y recepción.

Preferentemente, existen unas marcas en la parte exterior del medio de fijación que indican las posiciones de los uno o más sensores.

En una forma de realización preferente de la invención, el medio de fijación incluye un tubo.

Se proporciona así mismo, de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, un equipo de detección y posicionamiento endoscópico que incluye uno o más medios de fijación de acuerdo con lo antes descrito; y una vaina delgada que recubre el endoscopio y los uno o más medios de fijación.

En una forma de realización preferente de la invención el medio de fijación incluye una vaina que tiene una luz y una circunferencia, preferentemente la luz tiene una sección transversal en forma de "D" y los uno o más sensores están separados de las materias que interfieren con la determinación de las posiciones, en una cantidad suficiente para evitar de forma sustancial el efecto de interferencia de las materias.

Alternativa o adicionalmente, la luz está axialmente centrada dentro de la vaina, y los uno o más sensores están situados adyacentes a la circunferencia de la vaina.

Preferentemente, la vaina tiene un extremo distal que se extiende más allá de la luz y al menos uno de los uno o más sensores está embebido dentro del extremo distal.

Se proporciona adicionalmente, de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, un endoscopio localizable que incluye un tubo de inserción que consta de un cuerpo alargado con una sección transversal, una circunferencia y una punta; y uno o más sensores situados en puntos fijos del cuerpo, utilizándose preferentemente los uno o más sensores para determinar las posiciones de los uno o más sensores, y las porciones de la sección transversal del cuerpo alargado, distales de la punta y adyacentes a los uno o más sensores, no contienen sustancias que interfieran sustancialmente con la determinación de las posiciones de los uno o más sensores.

Preferentemente, los uno o más sensores están situados en puntos de la sección transversal del cuerpo alargado en los que los elementos del tubo de inserción que interfieren con la determinación de las posiciones de los uno o más sensores tienen el menor efecto.

Preferentemente, los uno o más sensores están embebidos dentro del tubo de inserción.

Preferentemente, la determinación de las posiciones de los uno o más sensores se establecen mediante campos magnéticos de transmisión y recepción.

Preferentemente, los uno o más sensores están situados en aquellos puntos del interior del tubo de inserción sustancialmente más alejados de las materias eléctricamente conductoras y ferromagnéticas.

Preferentemente, las sustancias que interfieren con la determinación de las posiciones de los uno o más sensores están confinadas en una sección transversal en forma de "D" del cuerpo alargado, y los uno o más sensores están distanciados de las materias que interfieren con la determinación de las posiciones en una cantidad suficiente para sustancialmente evitar el efecto de interferencia de las materias.

Alternativamente, las sustancias que interfieren con la determinación de las posiciones de los uno o más sensores están confinadas en una sección transversal circular, axialmente centrada, del cuerpo alargado; y los uno o más sensores están situados adyacentes a la circunferencia del tubo de inserción.

La presente invención podrá comprenderse de manera más acabada mediante la descripción detallada subsecuente de la forma de realización preferente de la misma, tomada conjuntamente con los dibujos, en los cuales:

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una vaina endoscópica instalada sobre un colonoscopio, de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 2 es una vista en sección transversal de tamaño ampliado de la vaina endoscópica de la Fig. 1, tomada a lo largo de la línea II-II hacia el extremo distal de la vaina endoscópica que no muestra el tubo de inserción del colonoscopio;

la Fig. 3 es una vista en sección transversal lateral de una forma de realización preferente adicional de la presente invención;

la Fig. 4 es una vista en sección transversal de otra forma de realización preferente de la presente invención;

la Fig. 5 es una vista en perspectiva de un endoscopio con unos fijaciones a los de sensores de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;

la Fig. 6 es una vista en sección transversal de otra forma de realización preferente adicional de la presente invención; y

la Fig. 7 es una vista en sección transversal lateral de un endoscopio de acuerdo con otra forma de realización preferente de la invención.

Descripción detallada de las formas de realización preferentes

Se hace referencia a la Fig. 1, la cual muestra una vaina endoscópica flexible 20 instalada sobre un tubo de inserción endoscópico 14 de un colonoscopio. El colonoscopio 10 comprende una unidad de control 12 y un tubo de inserción 14 que tiene un extremo distal 15. El colonoscopio 10 está situado dentro de una vaina endoscópica 20, que está adaptada para recibir de forma ajustada el tubo 14. El tubo de inserción 14 y la vaina 20 son insertadas de forma conjunta dentro del cuerpo de un paciente de forma que el tubo 14 está esencialmente aislado del cuerpo del paciente. Uno o más sensores 22 están embebidos a lo largo de la vaina 20 según lo antes descrito. Un sistema de determinación de las posiciones (no mostrado) determina la posición en el espacio de los sensores 22, de acuerdo con los campos magnéticos transmitidos hasta/desde los sensores 22.

El tubo de inserción 14 es un tubo flexible, largo y estrecho con unas paredes resistentes, y preferentemente tiene una sección transversal en forma de "D". Un mecanismo de desviación, un dispositivo visual de formación de imágenes, y posiblemente otros aparatos están situados dentro del tubo 14. Unos alambres que conectan los aparatos situados dentro del colonoscopio, discurren a lo largo del tubo de inserción 14 desde su extremo distal 15 hasta la unidad de control 12. Ordinariamente, el tubo 14 es un tubo alargado no desechable, el cual comprende materias eléctricas conductoras.

La vaina endoscópica flexible 20 tiene un tubo alargado desechable que genéricamente comprende materias que no interfieren con el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones. Las materias de interferencia incluyen materias eléctricamente conductoras, y materias ferromágnéticas. Preferentemente, la vaina 20 comprende polietileno o cloruro de polivinilo ("PVC"), pero puede comprender cualquier material duradero lubrificado. Debe destacarse que en algunas descripciones de la técnica anterior la vaina 20 comprende también un muelle metálico u otra pieza eléctricamente conductora. En la presente invención, cuando se utilizan vainas del tipo indicado, las mediciones son preferentemente hechas, en la etapa de proyección, para determinar la interferencia inducida por la pieza conductora. La influencia de la pieza conductora de la vaina puede ignorarse si la interferencia que induce es pequeña con respecto a la interferencia inducida por las materias existentes dentro del colonoscopio. Alternativamente, de acuerdo con la presente invención, una vaina similar puede utilizarse en la que la pieza conductora es sustituida por una pieza funcionalmente equivalente, comprendiendo materias no conductoras.

Como puede apreciarse de forma óptima en la Fig. 2, la cual es una vista en sección transversal de la vaina endoscópica 20 de la Fig. 1, sin el tubo de inserción del colonoscopio, la vaina 20 tiene preferentemente una sección transversal externa circular. Dentro de la vaina 20 hay una luz 17, con la forma y tamaño adecuados para recibir de forma ajustada el tubo de inserción 14. El resto de la sección transversal de la vaina 20 contiene varios canales de trabajo 25, 26 y 27 que discurren sustancialmente paralelos al eje geométrico longitudinal de la vaina 20. Los canales de trabajo 25, 26 y 27 se utilizan para introducir y sacar materias y aparatos del cuerpo del paciente, como por ejemplo, aire, agua y aparatos para la toma de piezas de biopsia. En una forma de realización ejemplar el canal 25 es un canal de aire, el canal 26 es un cana de agua y el canal 27 se utiliza para introducir aparatos para la toma de piezas de biopsia dentro del paciente y se llama canal de biopsia. Debe señalarse que, ocasionalmente, se hace pasar un aparato eléctricamente conductor, que induce interferencia, a través del canal de biopsia 27. Ordinariamente, dicho aparato no ocasiona ninguna interferencia en el funcionamiento en el sistema de determinación de las posiciones, debido al pequeño tamaño del aparato, y a la distancia existente entre el aparato y los sensores 22. Sin embargo, preferentemente, a los canales de trabajo situados cerca de los sensores 22 se les asignan tareas que no incluyen la introducción de materias de interferencia a través de aquellos. De acuerdo con lo cual, los sensores 22 están embebidos en la situación más alejada del canal de biopsia 27. En otras palabras, el canal más alejado de los sensores 22 se utiliza para aparatos de biopsia.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto, a lo largo de la vaina 20 hay uno o más sensores en miniatura 22, que se utilizan en conjunción con el sistema de determinación de las posiciones. En una forma de realización preferente de la invención los sensores detectan la amplitud y/o fase del campo magnético existente cercano a aquellos. El sistema de determinación de las posiciones utiliza la amplitud y/o fase para determinar las posiciones dentro del endoscopio. Cada uno de los sensores 22 mide al menos tres coordenadas. Preferentemente, cada sensor 22 posibilita la determinación de seis coordenadas de posición y orientación. Alternativamente, pueden utilizarse unos pocos sensores para determinar únicamente dos coordenadas, si los sensores están situados fijos entre sí. Los sensores son preferentemente, bobinas miniatura como las descritas, por ejemplo, en el documento PCT/GB93/01736, la Patente estadounidense 5.391.199, la Publicación PCT WO94/04938, Publicación PCT WO96/05768, o la solicitud de Patente Provisional estadounidense nº 60/011,724, presentada el 15 de Febrero de 1996. Los sensores 22 están situados en el lado interior de la vaina 20 cerca de su circunferencia, separados de sus materias de interferencia en una cantidad suficiente para evitar la interferencia en el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones. En una forma de realización preferente de la invención, los sensores tienen una luz diametralmente opuesta 17. Como puede apreciarse de forma óptima en la Fig. 1, los alambres 24, que discurren a lo largo de la vaina 20, conectan los sensores 22 con el sistema de determinación de las posiciones (no mostrado). Los alambres 24 son lo suficientemente delgados como para ocupar un espacio mínimo en el interior de la vaina 20, y también para no interferir con el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones. Alternativamente, los sensores 22 son inalámbricos. En una forma de realización preferente de la invención, al menos un sensor 22 está acoplado con un transmisor situado en un circuito integrado.

Antes de la inserción del tubo 14 dentro de un paciente, es colocado de forma ajustada y orientado con precisión dentro de la vaina 20. Así mismo, el extremo distal 15 del tubo 14 es preferentemente conducido hasta una profundidad reubicable dentro de la vaina 20. De esta forma se obtiene una coordinación posicional precisa entre los sensores 22 y el tubo de inserción 14.

Un procedimiento para unir de forma ajustada una vaina con un endoscopio consiste en encoger la vaina alrededor del endoscopio utilizando procedimientos químicos o térmicos. Preferentemente, una vaina de este tipo incluye un "cordón de rasgado", como por ejemplo un cable Kelvar® que discurre a lo largo del interior de la vaina, para facilitar la retirada de la vaina después de su uso. La tracción de dicho cordón de rasgado, perpendicular al endoscopio, rasga la vaina para que pueda fácilmente ser retirada del endoscopio. Dicho cordón es especialmente importante si la sección transversal del endoscopio no es constante, por ejemplo debido a los medios de fijación.

Los sensores 22 están fijados con precisión, con respecto a la vaina 20 y con ella al tubo de inserción 14, de forma que el sistema de determinación de las posiciones podrá determinar la posición de cualquier punto a lo largo de la vaina 20 y del tubo de inserción 14. Además, los sensores 22 están preferentemente embebidos dentro de la vaina 20 para proteger los sensores 22 de los medios circundantes.

En algunas formas de realización preferentes de la invención el sistema de determinación de las posiciones utiliza corrientes cc. En estas formas de realización las materias inductoras no interfieren con el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones. Por consiguiente los sensores están distanciados únicamente respecto de materias ferromagnéticas. En estos sistemas, la decisión acerca de dónde colocar los sensores se establece de acuerdo con las situaciones de las materias ferromagnéticas existentes dentro del tubo de inserción.

A continuación se hace referencia a la Fig. 3, la cual muestra una vaina endoscópica de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención. En algunas formas de realización de la presente invención, la vaina 20 tiene un extremo distal 28 que se extiende más allá del extremo distal 15 del tubo 14. El extremo distal 28 preferentemente aísla el extremo distal 15 del cuerpo del paciente. La vaina 20 preferentemente tiene una ventana transparente 30 en su extremo distal 28, posibilitando un campo de visión no entorpecido de un dispositivo de representación de imágenes situado dentro del tubo 14. La ventana 30 preferentemente comprende un plástico claro transparente de calidad óptica, como el descrito, por ejemplo, en la Patente estadounidense 5.402.768. De acuerdo con la presente invención, el extremo distal 28 está sustancialmente exento de sustancias productoras de interferencia en el funcionamiento del sistema de determinación de las posiciones. Por consiguiente, no hay sustancialmente ninguna interferencia inducida en el sensor 22 embebido dentro del extremo distal 28. Preferentemente, el extremo distal 28 es lo suficientemente grueso para contener al menos un sensor 22 de forma tal que no entorpezca la visión a través de la ventana 30. En una forma de realización preferente de la presente invención se mide la interferencia del sistema de determinación de las posiciones en puntos diferentes dentro del extremo distal 28, y el sensor 22 está embebido en un punto que tiene la menor interferencia.

A continuación se hace referencia a la Fig. 4, la cual muestra una sección transversal de una vaina 120 de acuerdo con otra forma de realización de la invención. La vaina 120 comprende una luz cilíndrica 117 que está, preferentemente, centrada axialmente dentro de la vaina 120. La luz 117 está conformada para alojar de forma ajustada un tubo de inserción endoscópico. Varios canales de trabajo discurren paralelos a la luz 117, dentro de la vaina 120, rodeando radialmente la luz 117. Preferentemente, hay tres canales, por ejemplo, uno para aire 125, otro para agua 126 y otro para un aparato de biopsia 127. Uno o más sensores 22 están embebidos a lo largo de la vaina 120, preferentemente, en la circunferencia exterior de la vaina 120, tan alejados como sea posible de la luz 117. Preferentemente los sensores 120 están embebidos cerca del canal 125 del aire, y del canal 126 del agua, para mantenerlos lejos de cualquier aparato metálico que atraviese el canal 127 de biopsia.

En el tubo de inserción, hay preferentemente una marca que indica la orientación correcta del tubo de inserción dentro de la luz. En una forma de realización preferente de la invención, el tubo de inserción tiene un medio de llave, y la luz tiene una correspondiente ranura. Así, el tubo de inserción puede ser insertado dentro de la luz únicamente en la orientación correcta. Así mismo, el extremo distal del tubo de inserción contacta con la superficie interior del extremo distal de la luz. Así, el sistema de determinación de las posiciones puede ajustarse con precisión a la situación y orientación del tubo de inserción de acuerdo con la posición de los sensores 22.

Los sensores están embebidos en el endoscopio dentro de unos medios de fijación. A continuación se hace referencia a la Fig. 5, la cual muestra un endoscopio con unos sensores de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención. Como se muestra en la Fig. 5, un endoscopio 90 tiene uno o más medios de fijación 94 que incorporan los sensores 22. Preferentemente, el endoscopio 90 tiene un surco 96 a lo largo de al menos parte de su longitud. Los medios de fijación 94 están, preferentemente situados dentro del surco 96 y están preferentemente, configurados para encajar suavemente en el surco 96 sin que sobresalgan de él. Los medios de fijación 94 están compuestos sustancialmente de materias no productoras de interferencia y, preferentemente, tienen el grosor suficiente para situarse sustancialmente separados entre los sensores 22 y las estructuras productoras de interferencia dentro del endoscopio. Preferentemente, un adhesivo conecta los medios de fijación 94 al endoscopio 90. Alternativa o adicionalmente, los medios de fijación 94 están conectados al endoscopio 90 utilizando cualquier procedimiento de conexión conocido en la técnica. Los sensores 22 están preferentemente embebidos dentro de los medios de fijación 94 en la porción del medio de fijación 94 más alejada del endoscopio 90. Así, la mayor parte de cada uno de los medios de fijación 94 está separada de su sensor asociado 22 respecto de las estructuras productoras de interferencia dentro del endoscopio 90.

En una forma de realización preferente de la invención, una vaina delgada 92 cubre el endoscopio 90 y los medios de fijación 94, y, de esta forma, aísla el endoscopio 90 del cuerpo del paciente y, así mismo, mantiene los medios de fijación 94 en posiciones fijas sobre el endoscopio 94. Antes de la inserción del endoscopio 90 dentro del paciente, el endoscopio 90 es preferentemente acercado a un punto de calibración de referencia externo y el sistema de determinación de las posiciones ajusta las posiciones de los sensores con respecto al endoscopio 90.

En una forma de realización preferente de la invención, uno o más sensores están situados dentro de un medio de fijación largo que está situado a lo largo del endoscopio. A continuación se hace referencia a la Fig. 6, la cual muestra una sección transversal de un ensamblaje endoscópico, de acuerdo con otra forma de realización preferente de la invención. Como se muestra en la Fig. 6, una vaina desechable 150 aísla un endoscopio 147 del cuerpo del paciente. Un surco 142 discurre a lo largo de la longitud del endoscopio 147. Un tubo desechable 144 es depositado a lo largo del endoscopio 147 dentro del surco 142, de forma que la vaina 150 cubra el endoscopio 147 y el tubo 144. El endoscopio 147 y el tubo 144 pueden ser, por ejemplo, los descritos en la Patente estadounidense 4.646.722. De acuerdo con la presente invención, uno o más sensores 22 están fijados a lo largo del tubo desechable 144, y preferentemente están embebidos dentro de su pared. Los sensores 22 están embebidos sustancialmente a lo largo de una línea recta paralela al eje geométrico longitudinal del tubo 144. En el lado exterior del tubo 144, esta línea recta está preferentemente marcada para identificar dónde están embebidos los sensores 22. La marca ayuda a que el usuario deposite el tubo 144 en el surco 142 de forma que los sensores 22 se sitúen adyacentes a la vaina 150, y, por consiguiente, se distancien de las estructuras productoras de interferencia existentes dentro del endoscopio 147. Así mismo, y del modo indicado, se establece con precisión la posición de los sensores en relación con el endoscopio 147.

Debe señalarse que, aunque en las formas de realización precedentes la vaina está separada del tubo de inserción del endoscopio, la vaina puede ser también una pieza no separable del tubo de inserción. En formas de realización de este tipo, no hay una vaina separable, sino que más bien hay un tubo de inserción endoscópico con dos piezas. Una pieza contiene la circunferencia del tubo de inserción y los canales de trabajo está sustancialmente libre de estructuras productoras de interferencias, y la otra pieza es el núcleo del tubo de inserción que contiene las estructuras productoras de interferencia. De acuerdo con formas de realización preferentes de la invención, los sensores están embebidos en la pieza que queda libre de las estructuras productoras de interferencia.

A continuación se hace referencia a la Fig. 7, la cual muestra un tubo de inserción endoscópico 160 con una división en sentido de la longitud y en sentido de la anchura de acuerdo con una forma de realización preferente de la invención. Como se muestra en la Fig. 7, el punto de inserción 160 tiene un núcleo metálico axial 162 y unas secciones 164 que contienen diversos aparatos del tubo de inserción 160. Los aparatos situados en las secciones 164 son piezas de un sistema de desviación o de otros sistemas como por ejemplo un sistema de representación de imágenes visuales, y contienen estructuras que producen interferencia. Otras secciones 168, que no contienen estructuras productoras de interferencia, tienen embebidas dentro de ellas uno o más sensores 22. El núcleo axial 162 es preferentemente delgado y contiene unos alambres que conectan el dispositivo existente dentro del tubo de inserción 160 con el extremo proximal del tubo de inserción 160. Preferentemente, también los alambres 170, los cuales conectan los sensores 22 con un sistema de determinación de las posiciones exterior al endoscopio, discurren por dentro del núcleo axial 162.

Debe señalarse que aunque la invención ha sido descrito en conjunción con un sistema de determinación de las posiciones de los campos magnéticos, puede también utilizarse con otros sistemas de determinación de las posiciones, como por ejemplo, sistemas de determinación de las posiciones acústicos. Cuando se utilizan sistemas de determinación de las posiciones acústicos, unas sustancias duras situadas dentro del tubo de inserción reflejan las ondas acústicas y por consiguiente interfieren con el funcionamiento de determinación de las posiciones. Por consiguiente, de acuerdo con la presente invención, los sensores, que son ordinariamente transductores están distanciados de las sustancias duras existentes dentro del tubo de inserción. El distanciamiento se establece de forma similar a la anteriormente descrita distanciando los sensores de los campos magnéticos de las materias conductoras y ferromagnéticas.

Debe también señalarse que aunque la invención ha sido descrita en conjunción con un endoscopio, puede también emplearse con cualquier otro instrumento médico del cual se precise la determinación de las posiciones. En particular, a la invención puede utilizarse en instrumentos invasivos, como por ejemplo catéteres y tubos de alimentación.

Debe apreciarse que las formas de realización preferentes anteriormente descritas se han expuestos a modo de ejemplo, y que el ámbito total de la invención queda únicamente limitado por las reivindicaciones.

Claims

1. Medio de fijación (94) localizable para un endoscopio destinado a una porción de un tubo de inserción de un endoscopio (90,147) que tiene unos elementos de interferencia que interfieren con campos magnéticos, estando el medio de fijación (94) conectado o unido de manera fija a una porción del tubo de inserción de un endoscopio (90,147) para posibilitar la determinación de la posición del endoscopio;

comprendiendo el medio de fijación:

uno o más sensores (22), situados de manera fija y embebidos dentro del medio de fijación;

caracterizado porque:

los uno o más sensores transmiten o reciben campos magnéticos y se utilizan para transmitir o detectar un campo magnético para determinar las posiciones de los uno o más sensores (22);

los uno o más sensores (22) están distanciados de los elementos de interferencia del endoscopio (90,147); y

una pluralidad de marcas practicadas en el exterior del medio de fijación indican las posiciones de los uno o más sensores.

2. El medio de fijación (94) de la reivindicación 1, en el que el medio de fijación comprende un tubo.

3. El medio de fijación (94) de la reivindicación 1, en el que el medio de fijación comprende una vaina.

4. Sistema de determinación de la posición para un endoscopio (90, 147) que tiene unos elementos de interferencia que interfieren con campos magnéticos y con una porción de un tubo de inserción, comprendiendo el sistema:

un medio de fijación apropiado para ser embebido dentro de la porción del tubo de inserción del endoscopio (90,147); y

al menos un sensor situado dentro de dicho medio de fijación;

caracterizado porque:

el sensor, en uso, está distanciado de los elementos de interferencia del endoscopio (90,147);

dicho al menos un sensor (22) es para transmitir o recibir campos magnéticos;

al menos una marca practicada en el exterior del medio de fijación indica la posición de al menos un sensor (22); y

el sistema comprende una vaina para cubrir dicho medio de fijación.

5. El sistema de determinación de las posiciones de la reivindicación 4, que incluye un endoscopio (90,147).