ITCS990002A1 - Endoscopio mappatore - Google Patents

Description

Endoscopio mappatore.

Inventore: Guido A. Danieli

Descrizione generale del campo di intervento dell’ invenzione.

E’ noto che la movimentazione dei tip degli endoscopi flessibili è solitamente a controllo manuale. Sono stati presentati in passato altri brevetti di endoscopi flessibili, peraltro ancora non disponibili in commercio, in cui la suddetta movimentazione era attuata a mezzo di motori. Il principale difetto dei sistemi di tale tipo è la mancanza di percezione, da parte del medico, della posizione attuale assunta dall’ endoscopio. D’altra parte, gli endoscopi manuali consentono di muovere un unico segmento del tip dell’ endoscopio, limitando cosi le possibilità terapeutiche dello strumento; inoltre, l’unica possibilità di controllare la posizione dell’ endoscopio al’interno del corpo del paziente è quella del ricorso a radiografie.

La presente invenzione ha lo scopo di equipaggiare l’endoscopio robotizzato a doppio tip, come da brevetto Italia No 1235460 del 30/07/92, con un insieme di accessori tale da trasformarlo in uno strumento atto sia a svolgere le comuni operazioni degli endoscopi, sia a conoscere l’esatta posizione assunta dallo strumento stesso all’interno del paziente, consentendo così al medico un controllo di posizione fino ad oggi impossibile. A tal fine, vengono introdotti degli estensimetri per la misurazione della tensione dei cavi che realizzano il movimento del tip. Ciò ha sia il vantaggio di avvertire l'operatore se si raggiungono tensioni eccessive che possono portare alla rottura dei cavi interni, come avviene nel caso di comando manuale, sia conferisce al sistema la possibilità di autoconfigurarsi attraverso l'assunzione di una curvatura tendente a ridurre la tensione dei cavi (come nel caso in cui la curvatura del tip differisca da quella del canale in cui viene intro dotto).

Contemporaneamente, vengono memorizzati in maniera continuativa a partire da una configurazione nota, o accoppiando il sistema ad un sistema di trasduzione degli spostamenti, i movimenti impartiti al tip la cui configurazione attuale può cosi essere computata e visualizzata su monitor insieme alla vista interna dalla cavità gastrica o intestinale del paziente. Onde rendere più maneggevole l endoscopio (e meno costoso) il gruppo motore-misuratori, schede di controllo viene alloggiato in contenitore separato, mentre detto gruppo viene collegato all’endoscopio vero e proprio tramite un cavo flessibile contenente i diversi cavetti di comando dei tip. Ancora, onde permettere una più semplice introduzione del’ endoscopio, lo stesso viene anche munito delle tradizionali ruote di comando del tip, in modo che l’introduzione possa essere effettuata in modo manuale.

Viene anche usato un elemento paradenti contenete un misuratore di avanzamento, anch’esso collegato al calcolatore. Infine, viene introdotta una nuova tecnologia che permette di dipingere o riportare degli estensimetri sul tubo esterno della parte flessibile dell’endoscopio. Ciò consente sia di ricostruire la conformazione della cavità esaminata, sia di conoscere l’esatta posizione del tip manovrato dell’endoscopio.

Un ulteriore aspetto dell’invenzione è costituito dall’introduzione di uno o più sensori ultrasonici che permettono la mappatura delle dimensioni e della conformazione della cavità esaminata.

L’invenzione è esposta in dettaglio qui di seguito con l’aiuto dei disegni che ne rappresentano esempi di esecuzione. In particolare, la Tavola 1 mostra gli estensimetri collegati ai cavi usati per la movimentazione del tip dell’endoscopio, mentre un sistema ottico provvede alla lettura della posizione attuale del tip. Tali estensimetri possono essere usati in modo da corredare il tip prossimale dell 'endoscopio, ed eventualmente anche quello distale, affinché esso possa controllare gli eccessi di carico e seguire e meglio adattarsi alla conformazione della cavità esaminata; infatti, lo strumento può essere inserito azionando i motori in modo da ridurre la tensione dei cavi, permettendo quindi di ridurre eventuali differenze di curvatura tra strumento e cavità esplorata.

La Tavola 2a mostra, invece, un esempio di elemento paramenti incorporante un trasduttore di spostamento assiale e di rotazione torsionale dell 'endoscopio., che contiene tre sferette che, supportate da opportune molle, rimangono sempre adiacenti al tubo endoscopico. In particolare una delle tre sferette ha la funzione di misurare gli spostamenti assiali e le rotazioni torsionali dell’ endoscopio, e presenta una struttura interna simile ad un mouse per calcolatore (sfera tenuta a contatto con tre cilindri, due dei quali disposti a 90° tra di loro e collegati a encoders che misurano gli spostamenti assiali e torsionali, come da Tav. 2b), mentre le altre due hanno solo funzione di supporto.

Sulla base delle informazioni acquisite dall'elemento paradenti ed integrando nel tempo gli spostamenti del tip (assumendo che il resto dell’ endoscopio segua, durante l’avanzamento, la configurazione del tip medesimo), si può pervenire ad una prima mappatura della configurazione assunta dall’ endoscopio all’ interno della cavità gastrica o intestinale del paziente.

La Tavola 3 illustra un possibile schema degli estensimetri “riportati” sull’involucro esterno del tubo flessibile dell’ endoscopio, operazione che può essere compiuta modificando una stampante per personal computer ed introducendo, oltre all’avanzamento, anche la rotazione dell’ endoscopio. Come si vede, i segnali che alimentano gli estensimetri vengono riportati alla base dell’ endoscopio tramite un apposito colletto di contatto. Ovviamente, quella mostrata è solo una delle infinite possibilità di realizzazione del circuito, e deve essere considerata soltanto esemplificativa.

In Tavola 4 è mostrato un esempio di integrazione tra le immagini endoscopiche ed il plottaggio delle configurazioni attuali dei tip dell’endoscopio nei due piani, mentre in Tavola 5 è mostrato il plottaggio dell’intera configurazione dell’endoscopio, corrispondente a quella che risulterebbe visibile ad una radiografìa eseguita sul piano frontale, e che qui risulta derivata dalla ricostruzione integrale via software dei movimenti e delle uscite degli estensimetri.

Infine la Tavola 6 mostra il plottaggio precedente nel caso in cui lo strumento sia munito di sensori ad ultrasuoni, che permette di “sentire” anche la presenza delle pareti della cavità esaminata.

Claims (6)

1. Rivendicazioni. 1) Sistemi di estensimetri atti a misurare le tensioni dei cavi di movimentazione dell’ endoscopio in modo tale da minimizzarle così da facilitare l’inserimento dell’ endoscopio stesso nella cavità da esaminare, mentre la posizione attuale viene ottenuta per integrazione a partire dalla posizione iniziale.
2. 2) Sistemi di estensimetri e trasduttori di posizione atti a misurare tensioni e posizione cavi di movimentazione dell’endoscopio in modo tale da minimizzarle così da facilitare l’inserimento dell’ endoscopio stesso nella cavità da esaminare, consentendone anche la determinazione della posizione attuale.
3. 3) Elemento paradenti contenente un trasduttore di spostamento assiale e torsionale dell’endoscopio che consente la ricostruzione tramite calcolatore della configurazione assunta dall’ endoscopio all’interno della cavità esaminata.
4. 4) Sistemi di estensimetri “riportati” sulla superficie esterna dell’involucro del tubo flessibile dell’ endoscopio in maniera da determinare la esatta posizione assunta dall’ endoscopio all’interno della cavità esaminata.
5. 5) Utilizzo di sensori ultrasonici che consentono sia la mappatura della posizione attuale dell’endoscopio, sia la ricostruzione via calcolatore delle conformazioni e delle dimensioni della cavità esaminata.
6. 6) Endoscopio mappatore comprendente uno o più dei sistemi precedentemente elencati.