DE69733249T2

DE69733249T2 - Bestimmung der genauen position von endoskopen

Info

Publication number: DE69733249T2
Application number: DE69733249T
Authority: DE
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: 2006-01-12
Also published as: EP0883375A2; EP0883375B1; DE69733249T8; JP4130226B2; US6203493B1; WO1997029679A3; CA2246341C; AU711668B2; JP2002514947A; CA2246341A1; DE69733249D1; AU1731597A; IL125781A0; ES2241037T3; WO1997029679A2; EP0883375A4; IL125781A

Description

Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Endoskopie und speziell Endoskopbaugruppen mit Positionssensoren.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Endokospen für diagnostische und therapeutische Indikationen befindet sich in schneller Expansion. Es gibt zur Zeit viele Typen spezialisierter Endoskope, wie Endoskope für die obere Speiseröhre, den Magen und Zwölffingerdarm, Angioskope für Blutgefäße, Bronchoskope für die Bronchien, Arthroskope für Gelenkräume, Kolonoskope für den Dickdarm und Laparoskope für den Unterleibshohlraum.
Typischerweise haben Endoskope ein langes flexibles Einführungsrohr mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 15 mm und 25 mm. Das Einführungsrohr wird beim Endoskopievorgang entlang einer vorgewählten Bahn in den Körper des Patienten eingeführt. Im Einführungsrohr erstrecken sich gewöhnlich mehrere Arbeitskanäle über die Länge des Endoskopes. Die Arbeitskanäle dienen beispielsweise zum Einblasen von Luft und zum Einleiten von Wasser in den Körper. Die Arbeitskanäle dienen auch zum Einführen von Biopsiewerkzeugen und damit zur Vornahme einer Biopsie im Körper des Patienten. Andere Mechanismen, welche in die Endoskopes eingebaut werden können, sind visuelle Abbildungssysteme, eine Beleuchtungseinrichtung und ein Auslenkungsmechanismus. Das proximale Ende des Endoskopes hat gewöhnlich einen Griff, in welchem sich die Steuerungen des Endoskopes befinden. Gewöhnlich sind Endoskope aus metallischen, elektrisch leitenden Materialien hergestellt. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 4.869.238 eine Standard-Dreilagen-Wand für Endoskope, welche Metallspulen und ein Drahtgeflecht enthält.
Die Reinigung und Sterilisation von Endoskopen sind aufwendige und langwierige Arbeitsgänge. Endoskope enthalten teure und komplizierte Mechanismen, welche während der Reinigung beschädigt werden können. Auch sind die langen und engen Arbeitskanäle im Einführungsrohr schwierig zu reinigen.
Es sind Einweg-Endoskophülsen entwickelt worden, um den Aufwand zur Reinigung und zur Sterilisation von Endoskopen zu vermeiden. Diese Hülsen isolieren das Endoskop im wesentlichen vom Patienten und verhindern somit, daß dasselbe verunreinigt wird. Einige dieser Hülsen haben dicke Wandungen, in denen sich Arbeitskanäle befinden und lassen nur noch einen Bruchteil ihres Querschnittes für einen Hohlraum frei, welcher das Einführungsrohr des Endoskopes aufnimmt. Die Wandungen der Arbeitskanäle und die Bereiche zwischen den Arbeitskanälen bestehen gewöhnlich aus dem gleichen Material wie die Außenwand.
Eine Hülse mit dicken Wandungen ist beispielsweise in der PCT-Veröffentlichung WO 94/28782 beschrieben. Die Veröffentlichung WO 94/28782 beschreibt eine Einweg-Hülse, welche Arbeitskanäle enthalten kann. Die Hülse nimmt ein zylindrisches Einführungsrohr herausnehmbar auf, welches die Steuerungen und andere empfindliche Vorrichtungen des Endoskopes aufnimmt. Eine andere Einweg-Hülse ist im US-Patent Nr. 5.483.951 beschrieben. Diese Einweg-Hülse umfaßt eine dünne Außenwand, innere Arbeitskanäle sowie einen Hohlraum mit einem „D"-förmigen Querschnitt. Der Hohlraum kann das im wesentlichen isolierte Nicht-Einweg-Einführungsrohr eines Endoskopes aufnehmen, welches demzufolge ebenfalls „D"-förmig ist.
Viele endoskopische Eingriffe bringen irreversible Wirkungen mit sich, wie die Entnahme von Gewebeproben sowie die Ablation am distalen Ende des Einführungsrohres des Endoskopes. Die Durchführung dieser Aktionen an einer falschen Stelle kann wichtige Blutgefäße oder Nerven schädigen, die Därme durchstechen oder andere schwere Schädigungen des Patienten verursachen. Daher ist es von Nutzen, ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Ausrichtung des distalen Endes des Endoskopes zu haben.
Mittels einer visuellen Abbildungsvorrichtung kann der Benutzer Bilder beobachten, die vom distalen Ende des Endoskopes übertragen werden. Aus diesen Bildern und aus der Kenntnis des Pfades, den das Endoskop verfolgt hat, kann der Benutzer normalerweise die Position des Endoskopes bestimmen. Es gibt jedoch Organe des menschlichen Körpers, bei welchen diese Bilder und die Kenntnis des Pfades nicht ausreichen, um die Position des Endoskopes mit ausreichender Genauigkeit festzustellen. Einige Organe, wie das Gehirn, haben ein homogenes Aussehen, wobei es sehr schwierig oder sogar unmöglich ist, einen speziellen Punkt allein auf der Grundlage der Bilder der Abbildungsvorrichtung zu finden.
Zusätzlich kann die Bestimmung der Position des Endoskopes aus Bildern sehr zeitaufwendig sein. Bei manchen endoskopischen Eingriffen, wie bei der endoskopischen Bypass-Chirurgie, kann der Zeitaufwand, den ein Patient ertragen kann, den endoskopischen Eingriff begrenzen.
Bei einigen Eingriffen wird das Endoskop benutzt, um einen Bereich eines Organes zu kartieren. Die Übersichtskarte wird dadurch erzeugt, daß das distale Ende des Endoskopes mit einer Vielzahl von Punkten im Organ in Kontakt gebracht wird und die Positionen dieser Punkte registriert werden. Um sicherzustellen, daß der gesamte Abschnitt des Organes kartiert worden ist, muß in diesem Abschnitt eine ausreichende Dichte von Punkten registriert werden. Um die Verwendung einer ausreichenden Punktdichte sicherzustellen, ist es notwendig, für jeden Punkt eine eindeutige Position-Identifizierung zu erhalten.
Ein anderes Problem, was beispielsweise bei Kolonoskop-Eingriffen auftritt, ist die Bildung von Schlingen im langen und schmalen Rohr des Kolonoskopes. Solche Schlingen können auftreten, wenn das Einführungsrohr auf ein Hindernis auftrifft oder an einem engen Durchgang hängenbleibt. Anstatt weiter vorzudringen bildet das Rohr im Körper des Patienten eine Schleife. Bei dem Versuch, das Einführen des Kolonoskopes weiterzuführen, können übermäßige Kräfte ausgeübt werden, welche empfindliches Gewebe des Patienten beschädigen. Der Benutzer kann mit der Einführung des Endoskopes fortfahren, ohne zu bemerken, daß dort ein Problem vorliegt. Die Möglichkeit, die Gestalt des endoskopischen Einführungsrohres im Körper des Patienten zu sehen, ermöglicht die frühzeitige Erkennung des Vorhandenseins von Schlingen und macht deren Beseitigung einfacher.
Ein von der Fachwelt benutztes Verfahren zur Feststellung der Gestalt des Einführungsrohres ist die Röntgenstrahl-Durchleuchtung. Ein anderes Verfahren nutzt die Magnetfeld-Positionierung, wobei die Röntgenstrahlenbelastung von Patient und Bedienungspersonal vermieden wird. Die PCT-Patentanmeldung PCT/GB 93/01736 beschreibt ein Verfahren der Magnetfeld-Positionsbestimmung unter Anwendung niederfrequenter Magnetfelder zur Bestimmung der Position eines Miniatur-Sensors, der in einem Kolonoskop-Rohr eingebettet ist. Auf der Grundlage der Position des Sensors bei aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten wird eine Abbildung der Gestalt des Kolonoskop-Rohres erzeugt.
Bei Tests, die in der Veröffentlichung PCT/GB 93/01736 erwähnt sind, wurde gefunden, daß es zu Bildverzerrungen infolge des metallischen Aufbaues des Kolonoskopes kommen kann. Der metallische Ausbau des Kolonoskopes tritt mit dem Abtastmagnetfeld in Wechselwirkung, so daß durch das Magnetfeld im Kolonoskop Ströme induziert werden. Diese Ströme, sogenannte Wirbelströme, erzeugen ein Störmagnetfeld, welches das Abtastmagnetfeld überlagert. Somit werden Amplitude und/oder Phase des vom Positionsbestimmungssystem benutzten Magnetfeldes in der Nähe metallischer Substanzen verändert. Stärke und Wirkung der Wirbelströme hängen von der Größe und der Geometrie der metallischen Substanzen ab. Beispielsweise verändern große Metallringe das Magnetfeld in ihrer Umgebung beträchtlich. Umgekehrt beeinflussen kleine Metallgegenstände oder Gegenstände mit relativ hohem Widerstand, in welchen im wesentlichen keine Wirbelströme ausgebildet werden, das Magnetfeld nicht wesentlich.
Magnetfeld-Positionsbestimmungssysteme bestimmen Positionen typischerweise nach Amplitude und/oder Phase des Magnetfeldes. Änderungen von Amplitude und/oder Phase infolge von Wirbelströmen verursachen Ungenauigkeiten der bestimmten Positionen und stören die präzise Positionsbestimmung. Wechselwirkungen können auch von ferromagnetischen Materialien im Endoskop ausgehen, welche das Magnetfeld in ihrer Umgebung konzentrieren. Somit verursachen ferromagnetische Materialien Verzerrungen im Magnetfeld indem sie die Amplitude und die Phase des Feldes an den Meßpunkten verändern.
Die Störung hängt von der Frequenz eines Treibersignals ab, welches das Magnetfeld erzeugt. Eine hohe Frequenz des Treibersignals wird bevorzugt, um die Sensor-Empfindlichkeit zu erhöhen, aber sie muß begrenzt werden, um die Störungen des Positionsbestimmungssystems nicht zu intensivieren. Daher wird bei dem System nach PCT/GB 93/01736 ein Kompromiß bei der Wahl der benutzten Frequenz eingegangen. Wenn ein anderes Verfahren zur Minimierung der Störungen angewandt wird, würde es möglich, von den Vorteilen hoher Treibersignalfrequenz Gebrauch zu machen.
Vorhandene Katheter enthalten (aus Festigkeitsgründen) eine Metallspule. Die Spule erstreckt sich über die Länge des Katheters mit Ausnahme eines kleinen Teiles an dessen distalem Ende. Ein mit dem Magnetfeld-Positionsbestimmungssystem gekoppelter Sensor ist am distalen Ende des Katheters eingebettet.
Ein Endoskop entsprechend dem Oberbegriff des angefügten Anspruches 1 ist in der Veröffentlichung JP-A-41467 beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe einiger Aspekte der vorliegenden Erfindung, eine genaue Positionierung eines Endoskopes unter Benutzung eines Magnetfeld-Positionsbestimmungssystems zu schaffen.
Ferner ist eine Aufgabe einiger Aspekte der vorliegenden Erfindung, eine Endoskophülse zu schaffen, welche, wenn sie ein Einführungsrohr eines Endoskopes aufnimmt, eine genaue Positionsbestimmung von Punkten innerhalb des Einführungsrohres ermöglicht.
Eine andere Aufgabe einiger Aspekte der vorliegenden Erfindung ist es, einen oder mehrere Positionssensoren, eingebettet an irgendeinem Punkt entlang eines Einführungsrohres eines Endoskopes, von Materialien, Strukturen und Signalquellen innerhalb des Endoskopes, welche die Positionsbestimmung stören könnten, fernzuhalten. Solche Materialien, Strukturen und Signalquellen werden hierin als „Wechselwirkungen verursachende Strukturen" bezeichnet werden.
Erfindungsgemäß ist ein Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 4 vorgesehen, welches Magnetfelder zur Bestimmung von Positionen benutzt. Wechselwirkungen verursachende Strukturen bestehen gewöhnlich aus elektrisch leitenden und/oder ferromagnetischen Materialien. Die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen könnten ein oder mehrere Bauteile) des Endoskopes sein, wie Steuerdrähte, Metallspulen, Verstärkungen der Endoslcopwände, elektrische Drähte usw. Die Störung ist von der Größe und von der Geometrie der die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen sowie vom Abstand zwischen den Sensoren und den die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen abhängig. Spezieller ist die Störung etwa umgekehrt proportional der dritten Potenz des Abstandes zwischen den Sensoren und den die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen. Wenn ein auf Amplituden beruhendes Positionsbestimmungssystem verwendet wird, ist typischerweise ein Abstand von 1 mm bis 3 mm ausreichend, um die Störung auf weniger als 1 % des vom Positionsbestimmungssystem benutzten Feldes zu reduzieren.
Entsprechend bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfaßt eine Endoskophülse vorzugsweise nur Strukturen, welche keine Wechselwirkungen verursachen. Vorzugsweise enthalten die Wände der Endoskophülse Arbeitskanäle und sind demzufolge dick. Vorzugsweise umfaßt die Hülse auch einen Hohlraum, welcher das Einführungsrohr eines Endoskopes aufnimmt. In der Hülse sind ein oder mehrere Sensoren) vorzugsweise in den vom Hohlraum am weitesten entfernten Bereichen eingebettet. Wenn daher das Einfüh rungsrohr in dem Hohlraum plaziert wird, sind die Sensoren von den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen entfernt. Das Einführungsrohr ist vorzugsweise dicht und präzise in der Hülse positioniert, so daß Positionen von Punkten im Einführungsrohr leicht in bezug auf die Sensoren bestimmt werden können.
Bei weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das distale Ende der Hülse über das Einführungsrohr hinaus und isoliert die Spitze des Einführungsrohres vom Körper des Patienten. Bei manchen erfindungsgemäßen Hülsen weist das distale Ende ein durchsichtiges Fenster auf, welches an diesem distalen Ende des Endoskopes eine klare Sicht ermöglicht. Vorzugsweise umfaßt das distale Ende der Hülse im wesentlichen keine Wechselwirkungen verursachenden Strukturen. Ein Sensor ist im distalen Ende der Hülse entfernt von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen, welche sich im Einführungsrohr befinden, eingebettet. Vorzugsweise verdeckt der Sensor nicht die Sicht durch das durchsichtige Fenster. Wenn sich daher beim Einführen des Einführungsrohres in die Hülse ein Sensor an der Spitze des Endoskopes befindet, dann hat er im wesentlichen keine Wechselwirkungen verursachenden Strukturen in seiner Nähe. Dies gilt sogar, wenn die Spitze des Einführungsrohres aus Wechselwirkungen verursachenden Strukturen besteht.
Es muß angemerkt werden, daß sich bei einigen Hülsen des Standes der Technik Metall-Bauteile in der Hülse befinden. Entsprechend bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Sensoren an Punkten eingebettet, an denen die Wechselwirkung minimal ist, wenn sich das Einführungsrohr in der Hülse befindet. Vorzugsweise wurden im Entwicklungsstadium Versuche durchgeführt, um diese Punkte zu finden. Bei diesen Versuchen, die durchgeführt wurden, als sich das Einführungsrohr in der Hülse befand, wurde die von den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen verursachte Wechselwirkung gemessen und die Positionen der Sensoren entsprechend ausgewählt. Bei dieser Ausführungsform ist es wichtig, die bevorzugte Ausrichtung des Einführungsrohres in der Hülse zu bestimmen, um zu erreichen, daß die Wechselwirkungen der Sensoren künftig die gleichen sein werden, wie bei den Versuchen.
Die Israelische Patentanmeldung Nr. 119.262, eingereicht von der Firma Biosense Ltd. am 17. September 1996 beschreibt eine Hülse mit einem eingebetteten Sensor, geeignet für eine Einweg-Biopsie-Nadel. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Biopsie-Nadel aus einer keine Wechselwirkungen verursachenden Substanz, wie beispielsweise Kohlenstoff, hergestellt, so daß die Biopsie-Nadel die Funktion des Positionsbestimmungssystems nicht stört. Alternativ ist die Hülse dick genug, um einen Abstand vom Sensor zu Biopsie-Nadel zu schaffen. Die Israelische Patentanmeldung Nr. 117148 mit dem Titel „Catheter with a Lumen" („Katheter mit einem Hohlraum"), eingereicht von der Firma Biosense Ltd. am 15. Februar 1996, beschreibt einen Katheter mit einem großen Hohlraum und einem Positionssensor, welcher den Hohlraum während seiner Funktion nicht blockiert.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist (sind) ein oder mehrere Positionssensoren in einer Hülse eingebettet, welche ein invasives Werkzeug abdeckt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist das invasive Werkzeug eine Schrittmacher-Elektrode, welche üblicherweise eingesetzt wird, indem die Elektrode durch eine Vene in den rechten Vorhof und dann in die rechte Herzkammer geführt wird, wo sie am Scheitelpunkt mittels einer Schraube, einer Klemme oder einer Naht befestigt wird. Die Kenntnis der genauen Position der Anbringung der Elektrode ist aus den verschiedensten Gründen erwünscht, welche im einzelnen in der PCT-Patentanmeldung beschrieben sind, welche am 8. Januar 1997 von den Erfindern Shlomo Ben-Haim und Maier Fenster unter dem Titel „Cardiac Electro-Mechanics" („Herz-Elektromechaniken") bei der Israelischen Einreichungsbehörde hinterlegt wurde. Diese PCT-Patentanmeldung beschreibt verschiedene Verfahren der Bestimmung des Aktivierungsprofils des Herzens und der Bestimmung einer optimalen Position für eine solche Schrittmacher-Elektrode, basierend auf diesem Profil und/oder einer elektrische Aktivierungskarte und/oder einer mechanischen Aktivierungskarte des Herzens. Ein Ziel besteht darin, zu vermeiden, daß die Elektrode an erkranktem Gewebe befestigt wird (was den Stromverbrauch der Schrittmacher-Stromversorgung erhöhen und/oder die Schmerzen des Patienten verschlimmern würde). Ein anderes Ziel besteht in der Erstellung eines speziellen Aktivierungsprofils des Herzens unter Verwendung der Schrittmacher-Elektrode. Der Positionssensor unterstützt die Führung beim Einsetzen zur geforderten Position im Herzen des Patienten. Nachdem die Schrittmacher-Elektrode an ihrer geforderten Position befestigt worden ist, wird die Hülse von der Schrittmacher-Elektrode abgezogen und zusammen mit den Sensoren aus dem Körper des Patienten herausgezogen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hülse einen der Fachwelt bekannten Steuerungsmechanismus auf, um die Elektrode auszulenken, während sie durch die Blutgefäße zu einer gewünschten Befestigungsposition im Herzen gelenkt wird. Es dürfte einzusehen sein, daß, weil sich die Schrittmacher-Elektroden üblicherweise im Inneren des Herzens des Patienten befinden und mit jedem Herzschlag biegen, die Wahrscheinlichkeit groß ist, daß Fremdmaterial von den Elektroden abbricht, das möglicherweise für den Patienten schädlich ist. Schrittmacher-Elektroden werden typischerweise derart entwickelt, daß sie bei diesem Typ von Belastung der Korrosion und dem Bruch widerstehen, während es unter Kostenbetrachtungen und wegen technischer Grenzen nicht erwünscht ist, die gleichen Entwicklungsprinzipien bei Positionssenso ren anzuwenden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist auch besonders von Nutzen für andere invasive Werkzeuge, wie Infusionsrohre, welche für lange Zeit im Körper des Patienten verbleiben.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Sensoren nicht in einer Hülse eingebettet. Statt dessen werden die Sensoren in Aufsätzen eingebettet, welche am Endoskop befestigt werden. Diese Aufsätze bestehen aus Substanzen, die im wesentlichen keine Wechselwirkungen mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems erzeugen, und sie sind vorzugsweise dick genug, um eine wirksame Trennung zwischen den Sensoren und den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen im Endoskop zu bilden. Die Aufsätze können am Endoskop mittels eines Klebstoffes oder durch jedes andere Verbindungsverfahren angebracht werden. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Hülse benutzt, um sowohl das Endoskop als auch die Aufsätze darauf abzudecken. Die Hülse isoliert das Endoskop von der Umgebung und hält auch die Aufsätze und die Sensoren fest am Endoskop. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein langer Aufsatz entlang des Endoskopes angebracht, in welchem sich ein oder mehrere Sensoren) befindet (befinden).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Trennung der Sensoren von den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen ohne die Verwendung eines gesondert dafür eingesetzten Bauteiles erreicht. Vielmehr ist das Einführungsrohr selbst unterteilt und bildet Bereiche, die frei von Wechselwirkungen mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems verursachenden Strukturen sind. In diesen Bereichen ist (sind) ein oder mehrere Sensoren) entfernt von den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen eingebettet. Somit sind die Sensoren und die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen getrennt, wodurch Wechselwirkungen mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems im wesentlichen ausgeschlossen werden.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine weitgehende Trennung der Bereiche frei von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen durch Positionierung der letzteren in vorgegebenen Querschnittsbereichen des Einführungsrohres erreicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trennung derart, daß die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen axial zentriert sind, und die benachbarten Umfangsbereiche sind frei von solchen Wechselwirkungen verursachenden Strukturen. Somit sind die meisten Bereiche im wesentlichen frei von Wechselwirkungen, wenn der Durchmesser der Hülse groß genug ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen in ei nem „D"-förmigen Bereich des normalerweise runden Querschnittes des Endoskopes eingeschlossen. Somit ist der Rest des Querschnittes frei von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen und damit ist auch der Hauptteil des Querschnittes im wesentlichen frei von Störungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche auf einer Trennung in Längsrichtung beruht, ist ein Abschnitt bzw. sind mehrere Abschnitte entlang des Einführungsrohres im wesentlichen frei von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen entlang der ganzen Länge des Einführungsrohres. Es gibt jedoch entlang der Länge des Einführungsrohres ein oder mehrere Segmente, in welchen die Wechselwirkungen verursachenden Strukturen in einem Teil des Querschnittes eingeschlossen sind. Somit sind einige Bereiche des Querschnittes dieser Segmente frei von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen. Demzufolge werden die Sensoren des Positionsbestimmungssystems in diesen Bereichen an Punkten eingebettet, die im wesentlichen frei von Wechselwirkungen sind.
Vorzugsweise sind diese Punkte solche Punkte des Einführungsrohres mit der geringsten Wechselwirkung. Vorzugsweise werden diese Punkte an Hand von Versuchen ausgewählt, wie sie oben im Zusammenhang mit einer vorhergehenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurden. Alternativ werden die Sensoren an Punkten eingebettet, die am weitesten von allen Wechselwirkungen verursachenden Strukturen innerhalb des Einführungsrohres entfernt sind.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein lokalisierbarer Endoskop-Aufsatz entsprechend Anspruch 1 vorgesehen, welcher an ein Endoskop anschließbar ist, um die Bestimmung der Position des Endoskopes zu ermöglichen, und eine oder mehrere Sensor(en), welcher) zur Bestimmung der Position verwendet wird (werden), ist (sind) in bezug auf den Aufsatz fest positioniert.
Wenn der Aufsatz fest am Endoskop angebracht ist, weist (weisen) der oder die Sensoren) einen Abstand zu den Interferenzelementen des Endoskopes auf, welche mit der Positionsbestimmung des Sensors bzw. der Sensoren in Wechselwirkung treten könnten.
Vorzugsweise ist (sind) ein Sensor bzw. mehrere Sensoren in dem Aufsatz eingebettet.
Vorzugsweise enthält der Aufsatz keine Elemente, welche mit der Positionsbestimmung des einen Sensors bzw. der mehreren Sensoren in Wechselwirkung treten können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bestimmung der Positionen des einen Sensors bzw. der mehreren Sensoren durch Übertragung und Empfang magnetischer Felder.
Vorzugsweise gibt es Markierungen auf der Außenseite des Aufsatzes, welche die Position des Sensors oder der Sensoren anzeigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Aufsatz ein Rohr.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein Endoskop-Positionierungs- und Abtast-Satz vorgesehen, der einen Aufsatz bzw. mehrere Aufsätze, wie oben beschrieben, sowie eine dünne Hülse aufweist, welche das Endoskop und den einen Aufsatz bzw. die mehreren Aufsätze abdeckt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Aufsatz eine Hülse mit einem Hohlraum und einem Außenumfang auf, wobei der Hohlraum vorzugsweise einen „D"-förmigen Querschnitt hat, und der eine Sensor bzw. die mehreren Sensoren ist (sind) im ausreichenden Abstand von Materialien angeordnet, welche mit der Positionsbestimmung in Wechselwirkung treten können, um Wechselwirkungseffekte dieser Materialien im wesentlichen zu verhindern.
Alternativ oder zusätzlich ist der Hohlraum in der Hülse axial zentriert, und der eine Sensor bzw. die mehreren Sensoren ist (sind) in der Nähe des Außenumfanges der Hülse angeordnet.
Vorzugsweise hat die Hülse ein distales Ende, welches sich über den Hohlraum hinaus erstreckt, und mindestens ein Sensor von dem einen oder den mehreren Sensoren) ist in dem distalen Ende eingebettet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein lokalisierbares Endoskop vorgesehen, welches ein Einführungsrohr mit einem langgestreckten Körper aufweist mit einem Querschnitt, einem Außenumfang und einer Spitze sowie einem oder mehreren Sensor(en), befestigt an festen Punkten des Körpers, wobei dieser eine Sensor bzw. die Sensoren zur Bestimmung von deren Position benutzt werden und wobei Teile des Querschnittes des langgestreckten Körpers distal von der Spitze und in der Nähe des einen Sensors bzw. der mehreren Sensoren keine Substanzen enthalten, welche im wesentlichen mit der Positionsbestimmung des einen Sensors oder der mehreren Sensoren in Wechselwirkung treten.
Vorzugsweise ist der eine Sensor oder sind die mehreren Sensoren an Punkten des Querschnittes des langgestreckten Körpers positioniert, wo Elemente des Einführungsrohres, welche mit der Positionsbestimmung des einen Sensors oder der mehreren Sensoren in Wechselwirkung treten können, die geringste Wirkung haben.
Vorzugsweise ist der eine Sensor oder sind die mehreren Sensoren im Einführungsrohr eingebettet.
Vorzugsweise wird die Positionsbestimmung des einen Sensors oder der mehreren Sensoren durch das Übermitteln und Empfangen von Magnetfeldern durchgeführt.
Vorzugsweise ist der eine Sensor oder sind die mehreren Sensoren im Einführungsrohr an Punkten positioniert, die im wesentlichen am weitesten entfernt von elektrisch leitfähigen und ferromagnetischen Materialien sind.
Vorzugsweise sind die Substanzen, welche mit der Positionsbestimmung des einen Sensors oder der mehreren Sensoren in Wechselwirkung treten, in einem „D"-förmigen Querschnitt des langgestreckten Körpers eingeschlossen, und der eine Sensor oder die mehreren Sensoren sind von den Materialien, welche mit der Positionsbestimmung in Wechselwirkung treten können, eine ausreichende Strecke entfernt, um die Wechselwirkungseffekte der Materialien im wesentlichen zu vermeiden.
Alternativ sind die Substanzen, welche mit der Positionsbestimmung des einen Sensors oder der mehreren Sensoren in Wechselwirkung treten können, in einem runden, axial zentrierten Querschnitt des langgestreckten Körpers eingeschlossen, und der eine Sensor oder die mehreren Sensoren sind in der Nähe des Außenumfanges des Einführungsrohres angeordnet.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den Zeichnungen besser verständlich werden, wobei diese darstellen:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Endoskophülse, eingebaut über einem Kolonoskop, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein vergrößerter Schnitt der Endoskophülse von 1 entlang der Linie II – II zum distalen Ende der Endoskophülse hin, wobei das Kolonoskop-Einführungsrohr nicht dargestellt ist.
3 ist eine Seiten-Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Seiten-Schnittansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Endoskopes mit Sensor-Aufsätzen entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Schnittansicht noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Seiten-Schnittansicht eines Endoskopes entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Es wird auf 1 Bezug genommen, welche eine flexible Endoskophülse 20 zeigt, aufgesetzt auf ein Endoskop-Einfhrungsrohr 14 eines Kolonoskopes. Das Kolonoskop 10 umfaßt eine Steuereinheit 12 und ein Einführungsrohr 14 mit einem distalen Ende 15. Das Kolonoskop 10 wird in einer flexiblen Endoskophülse 20 plaziert, welche derart ausgebildet ist, daß sie das Rohr 14 dicht aufnimmt. Das Einführungsrohr 4 und die Hülse 20 werden gemeinsam in den Körper des Patienten eingeführt, so daß das Rohr 14 im wesentlichen vom Körper des Patienten isoliert ist. Ein oder mehrere Sensoren) 22 ist (sind) entlang der Hülse 20 eingebettet, was weiter unten beschrieben werden wird. Ein Positionsbestim mungssystem (nicht dargestellt) bestimmt die Position der Sensoren 22 im Raum an Hand magnetischer Felder, welche zu den und/oder von den Sensoren 22 übertragen werden.
Das Einführungsrohr 14 ist ein langes schmales flexibles Rohr mit festen Wänden und vorzugsweise einem „D"-förmigen Querschnitt. Ein Auslenkungsmechanismus, eine visuelle Abbildungsvorrichtung und möglicherweise noch eine andere Vorrichtung sind im Rohr 14 positioniert. Drähte für die Vorrichtungen im Kolonoskop verlaufen entlang des Einführungsrohres 14 von dessen distalem Ende 15 zur Steuereinheit 12. Normalerweise ist das Rohr 14 ein langgestrecktes, nicht als Einweg-Erzeugnis gedachtes Rohr, welches elektrische Leiter-Materialien enthält.
Die flexible Endoskophülse 20 ist eine langgestreckte Einweg-Hülse, welche im allgemeinen Materialien enthält, welche nicht mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems in Wechselwirkung treten. Zu diesen in Wechselwirkungen tretenden Materialien gehören elektrisch leitende Materialien sowie ferromagnetische Materialien. Vorzugsweise besteht die Hülse 20 aus Polyethylen oder Polyvinylchlorid („PVC"), aber es kann auch ein beliebiges anderes festes gleitfähiges Material sein. Es ist hier anzumerken, daß in einigen Beschreibungen des Standes der Technik die Hülse 20 eine Metallspirale oder ein anderes elektrisch leitfähiges Teil enthält. Bei der vorliegenden Erfindung werden solche Hülsen verwendet, bei denen vorzugsweise in der Entwicklungsstufe Messungen durchgeführt wurden, um die durch das leitfähige Teil verursachte Wechselwirkung zu bestimmen. Der Einfluß des leitfähigen Teiles der Hülse kann vernachlässigt werden, wenn die von ihm erzeugte Wechselwirkung klein gegenüber der Wechselwirkung ist, die von Materialien im Kolonoskop ausgelöst wird. Alternativ kann entsprechend der vorliegenden Erfindung eine entsprechende Hülse verwendet werden, bei welcher das leitfähige Teil durch ein funktionell gleichwertiges Teil ersetzt worden ist, das aus nicht leitfähigem Material besteht.
Wie es am besten in 2, welche ein Schnitt der Endoskophülse 20 von 1 ohne das Kolonoskop-Einführungsrohr ist, zu erkennen ist, hat die Hülse 20 vorzugsweise einen runden Außenquerschnitt. Innerhalb der Hülse 20 gibt es einen Hohlraum 17, welcher deran geformt und bemessen ist, daß er das Einführungsrohr 14 dicht aufnimmt. Der Rest des Querschnittes der Hülse 20 enthält einige Arbeitskanäle 25, 26 und 27, welche im wesentlichen parallel zur Längsachse der Hülse 20 verlaufen. Die Arbeitskanäle 25, 26 und 27 werden benutzt, um Materialien und Vorrichtungen in den Körper des Patienten bzw. aus diesem heraus zu leiten, wie beispielsweise Luft, Wasser und auch Biopsie-Entnahme-Vorrichtungen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Kanal 25 ein Luft-Kanal, der Kanal 26 ist ein Wasser-Kanal, und der Kanal 27 wird benutzt, um eine Vorrichtung zur Biopsie-Entnahme beim Patienten einzuführen und wird als Biopsie-Kanal bezeichnet. Es ist anzumerken, daß gelegentlich elektrisch leitende Vorrichtungen, welche Wechselwirkungen auslösen, durch den Biopsie-Kanal 27 eingeführt werden. Normalerweise werden durch solche Vorrichtungen im wesentlichen keine Wechselwirkungen auf das Positionsbestimmungssystem ausgeübt, weil die Vorrichtung kleine Abmessungen hat und wegen des Abstandes zwischen der Vorrichtung und den Sensoren 22. Vorzugsweise jedoch werden den Arbeitskanälen in der Nähe der Sensoren 22 Aufgaben zugewiesen, welche kein Durchleiten von Wechselwirkungen verursachendem Material umfassen. Demzufolge werden die Sensoren 22 möglichst weit entfernt vom Biopsie-Kanal 27 eingebettet. mit anderen Worten: Der am weitesten von den Sensoren 22 entfernte Kanal wird für die Biopsie-Vorrichtungen genutzt.
Wie oben erwähnt, gibt es entlang der Hülse 20 einen oder mehrere Miniatur-Sensoren) 22, welche in Verbindung mit dem Positionsbestimmungssystem benutzt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung tasten die Sensoren Amplitude und/oder Phase des Magnetfeldes in ihrer Umgebung ab. Das Positionsbestimmungssystem nutzt die Amplitude und/oder Phase, um Positionen im Endoskop zu bestimmen. Jeder der Sensoren 22 mißt mindestens drei Koordinaten. Vorzugsweise ermöglicht jeder Sensor 22 die Bestimmung von sechs Koordinaten der Position und der Ausrichtung. Alternativ können einige Sensoren benutzt werden, welche nur zwei Koordinaten messen, wenn die Sensoren relativ zueinander fixiert sind. Die Sensoren sind vorzugsweise Miniatur-Spulen, wie sie beispielsweise in der Patentanmeldung PCT/GB 93/01736, im US-Patent Nr. 5.391.199, in der PCT-Veröffentlichung WO 94/04938, in der PCT-Veröffentlichung WO 96/05768 oder in der am 15. Februar 1996 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 60/011.724 beschrieben sind. Die Sensoren 22 sind an der Innenseite der Hülse 20 in der Näh ihres Außenumfanges und eine ausreichende Strecke von Wechselwirkungen verursachenden Materialien entfernt positioniert, um Wechselwirkungen mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems zu vermeiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren diametral entgegengesetzt zum Hohlraum 17 angeordnet. Wie es am besten in 1 zu erkennen ist, verlaufen Drähte 24 entlang der Hülse 20, um die Sensoren 22 mit dem Positionsbestimmungssystem (nicht dargestellt) zu verbinden. Die Drähte 24 sind dünn genug, so daß sie im Inneren der Hülse 20 nur minimalen Raum einnehmen und auch nicht mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems in Wechselwirkung treten. Alternativ sind die Sensoren 22 drahtlos. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Sensor 22 über einen Sender mit einer integrierten Schaltung gekoppelt.
Vor der Einführung des Rohres 14 bei einem Patienten wird es dicht und präzise ausgerichtet in der Hülse 20 plaziert. Zusätzlich wird das distale Ende 15 des Rohres 14 vorzugsweise in einer wieder positionierbaren Tiefe in der Hülse 20 angeordnet. Dadurch wird eine genaue Positions-Koordinierung zwischen den Sensoren 22 und dem Einführungsrohr 14 erreicht.
Ein Verfahren zur dichten Anbringung einer Hülse an einem Endoskop besteht im Aufschrumpfen der Hülse auf das Endoskop unter Anwendung chemischer oder thermischer Verfahren. Vorzugsweise weist eine solche Hülse eine „Reißleine", wie beispielsweise ein Kevlar^®-Kabel auf, das entlang der Innenseite der Hülse verläuft, um deren Entfernung nach dem Gebrauch zu erleichtern. Durch Ziehen an einer solchen Reißleine senkrecht zum Endoskop reißt die Hülse auf, so daß sie leicht vom Endoskop entfernt werden kann. Eine solche Reißleine ist besonders wichtig, wenn der Querschnitt des Endoskopes infolge von Aufsätzen nicht konstant ist.
Die Sensoren 22 sind relativ zur Hülse 20 und damit auch zum Einführungsrohr 14 präzise befestigt, so daß das Positionsbestimmungssystem die Position eines jeden Punktes entlang der Hülse 20 und des Einführungsrohres 14 bestimmen kann. Zusätzlich sind die Sensoren 22 vorzugsweise in der Hülse 20 eingebettet, um sie vor der Umgebung zu schützen.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung benutzt das Positionsbestimmungssystem Gleichströme. Bei diesen Ausführungsformen treten die leitfähigen Materialien nicht mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems in Wechselwirkung. Daher sind die Sensoren nur entfernt von ferromagnetischen Materialien angeordnet. Bei diesen Systemen wird die Entscheidung, wo die Sensoren zu plazieren sind, allein entsprechend der Positionen der ferromagnetischen Materialien im Einführungsrohr getroffen.
Nun wird auf 3 Bezug genommen, welche eine Endoskophülse entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat die Hülse 20 ein distales Ende 28, welches sich über das distale Ende 15 des Rohres 14 hinaus erstreckt. Das distale Ende 28 isoliert vorzugsweise das distale Ende 15 vom Körper des Patienten. Vorzugsweise hat die Hülse 20 an ihrem distalen Ende 28 ein durchsichtiges Fenster 30, welches einer Abbildungsvorrichtung im Rohr 14 ein ungehindertes Objektfeld ermöglicht. Das Fenster 30 besteht vorzugsweise aus einem klaren durchsichtigen Kunststoff von Optikqualität, wie er beispielsweise im US-Patent Nr. 5.402.768 beschrieben ist. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist das distale Ende 28 im wesentlichen frei von Substanzen, welche Wechselwirkun gen mit der Funktion des Positionsbestimmungssystems auslösen können. Daher werden ein einem Sensor 22, der im distalen Ende 28 eingebettet ist, im wesentlichen keine Wechselwirkungen induziert. Vorzugsweise ist das distale Ende 28 dick genug, um mindestens einen Sensor 22 in einer solchen Weise aufzunehmen, daß die Sicht durch das Fenster 30 nicht abgedeckt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Wechselwirkung mit dem Positionsbestimmungssystem an verschiedenen Punkten innerhalb des distalen Endes 28 gemessen, und der Sensor 22 wird an einem Punkt eingebettet, der die geringste Wechselwirkung aufweist.
Es wird auf 4 Bezug genommen, welche einen Schnitt einer Hülse 120 entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Hülse 120 umfaßt einen zylindrischen Hohlraum 117, welcher vorzugsweise in der Hülse 120 axial zentriert ist. Der Hohlraum 117 ist derart ausgebildet, daß er ein Endoskop-Einführungsrohr dicht aufnimmt. Einige Arbeitskanäle verlaufen in der Hülse 120 parallel zum Hohlraum 117 und umgeben diesen in radialer Richtung. Vorzugsweise gibt es drei Kanäle, beispielsweise für Luft mit der Bezugszahl 125, für Wasser mit der Bezugszahl 126 und für eine Biopsie-Vorrichtung mit der Bezugszahl 127. Ein Sensor bzw. mehrere Sensoren 22 sind entlang der Hülse 120 eingebettet und zwar vorzugsweise am Außenumfang der Hülse 120, so weit wie möglich entfernt vom Hohlraum 117. Vorzugsweise sind die Sensoren 22 in der Nähe des Luftkanales 125 und des Wasserkanales 126 eingebettet, um sie auf diese Weise von jeglicher Metallvorrichtung entfernt zu halten, welche den Biopsiekanal 127 passiert.
Auf dem Einführungsrohr befindet sich vorzugsweise eine Markierung, welche die korrekte Ausrichtung des Einführungsrohres im Hohlraum anzeigt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Einführungsrohr einen Keil, und der Hohlraum hat einen entsprechenden Schlitz. Somit kann das Einführungsrohr in den Hohlraum nur in der korrekten Ausrichtung eingeführt werden. Zusätzlich berührt das distale Ende des Einführungsrohres die Innenfläche des distalen Endes des Hohlraumes. Somit kann das Positionsbestimmungssystem präzise die Position und die Ausrichtung des Einführungsrohres entsprechend der Position der Sensoren 22 in Übereinstimmung bringen.
Die Sensoren sind in Aufsätzen des Endoskopes eingebettet. Es wird nun auf 5 Bezug genommen, welche ein Endoskop mit Sensoren entsprechend eine bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in 5 dargestellt, hat ein Endoskop 90 einen Aufsatz bzw. mehrere Aufsätze 94, welche Sensoren 22 einschließen. Vorzugsweise weist das Endoskop 90 eine Rille 96 entlang zumindest eines Teiles seiner Länge auf. Die Aufsätze 94 befinden sich vorzugsweise in der Rille 96, und sie sind vorzugsweise derart geformt, daß sie sich glatt in die Rille 96 einfügen, ohne aus dieser herauszuragen. Die Aufsätze 94 bestehen im wesentlichen aus einem Material, das keine Wechselwirkungen auslöst, und sie sind vorzugsweise dick genug, so daß im wesentlichen eine Trennung zwischen den Sensoren 22 und den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen im Endoskop erfolgt. Vorzugsweise verbindet ein Klebstoff die Aufsätze 94 mit dem Endoskop 90. Alternativ oder zusätzlich sind die Aufsätze 94 unter Anwendung eines der Fachwelt bekannten Verbindungsverfahrens mit dem Endoskop 90 verbunden. Die Sensoren 22 sind in den Aufsätzen 94 in demjenigen Teil der Aufsätze 94 eingebettet, der am weitesten vom Endoskop 90 entfernt ist. Daher trennt jeder Aufsatz 94 seinen zugehörigen Sensor 22 überwiegend von den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen im Endoskop 90.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bedeckt eine dünne Hülse 92 das Endoskop 90 und die Aufsätze 94 und isoliert somit das Endoskop 90 vom Körper des Patienten und hält auch die Aufsätze 94 in festen Positionen auf dem Endoskop 90. Vor der Einführung des Endoskopes 90 beim Patienten wird dasselbe vorzugsweise an einen äußeren Referenz-Kalibrierungspunkt gebracht, und das Positionsbestimmungssystem registriert die Positionen der Sensoren relativ zum Endoskop 90.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Sensor oder sind mehrere Sensoren in einem langen Aufsatz angeordnet, welcher entlang des Endoskopes plaziert ist. Es wird nun auf 6 Bezug genommen, welche einen Querschnitt einer Endoskopbaugruppe entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 6 dargestellt, isoliert eine Einweg-Hülse 150 ein Endoskop 147 vom Körper des Patienten. Eine Rille 142 verläuft entlang des Endoskopes 147. In der Rille 142 ist ein Einweg-Rohr 144 entlang des Endoskopes 147 verlegt, so daß die Hülse 150 das Endoskop 147 und das Rohr 144 bedeckt. Das Endoskop 147 und das Rohr 144 können so ausgeführt sein, wie es beispielsweise im US-Patent Nr. 4.646.722 beschrieben ist. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor oder sind mehrere Sensoren 22 entlang des Einweg-Rohres 144 befestigt und vorzugsweise in dessen Wand eingebettet. Die Sensoren 22 sind im wesentlichen entlang einer geraden Linie, die parallel zur Längsachse des Rohres 144 verläuft, eingebettet. Auf der Außenseite des Rohres 144 ist diese gerade Linie vorzugsweise markiert, um festzustellen, wo Sensoren 22 eingebettet sind. Die Markierung hilft dem Benutzer, das Rohr 144 derart in die Rille 142 zu legen, daß die Sensoren 22 in die Nähe der Hülse 150 zu liegen kommen und somit von den Wechselwirkungen verursachenden Strukturen im Endoskop 147 weit entfernt sind. Auf diese Weise ist auch die Position der Sensoren relativ zum Endoskop 147 genau festgelegt.
Obwohl bei den oben erwähnten Ausführungsformen die Hülse vom Einführungsrohr des Endoskopes getrennt ist, muß angemerkt werden, daß die Hülse auch ein nicht trennbares Teil des Einführungsrohres sein kann. Bei derartigen Ausführungsformen gibt es eine nicht trennbare Hülse, aber statt dessen gibt es ein Endoskop-Einführungsrohr aus zwei Teilen. Ein Teil bildet den Außenumfang des Einführungsrohres mit den Arbeitskanälen und ist im wesentlichen frei von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen, und der andere Teil ist der Kern des Einführungsrohres, welcher Wechselwirkungen verursachende Strukturen enthält. Entsprechend bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Sensoren in demjenigen Teil eingebettet, welcher frei ist von Wechselwirkungen verursachenden Strukturen.
Es wird nun auf 7 Bezug genommen, welche entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Endoskop-Einführungsrohr 160 mit kombinierter Längs- und Querteilung zeigt. Wie in 7 dargestellt, hat das Einführungsrohr 160 einen axialen Metallkern 162 sowie Abschnitte 164, welche verschiedene Vorrichtungen des Einführungsrohres 160 enthalten. Die Vorrichtungen in den Abschnitten 164 sind Teile eines Auslenkungssystems oder anderer Systeme, wie beispielsweise ein visuelles Abbildungssystem und enthalten Wechselwirkungen verursachende Strukturen. Andere Abschnitte 168, welche keine Wechselwirkungen verursachende Strukturen enthalten, enthalten eingebettet einen Sensor oder mehrere Sensoren 22. Der axiale Kern 162 ist vorzugsweise dünn und enthält Drähte, welche die Vorrichtung im Einführungsrohr 160 mit dessen proximalem Ende verbinden. Dazu gehören vorzugsweise auch Drähte 170, welche die Sensoren 22 mit einem Positionsbestimmungssystem außerhalb des Endoskopes verbinden, und durch den axialen Kern 162 verlaufen.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Magnetfeld-Positionsbestimmungssystem beschrieben wurde, muß angemerkt werden, daß sie auch bei anderen Positionsbestimmungssystemen angewandt werden kann, wie beispielsweise bei einem akustischen Positionsbestimmungssystem. Bei der Anwendung der akustischen Positionsbestimmung reflektieren harte Substanzen im Einführungsrohr die akustischen Wellen und treten mit der Funktion der Positionsbestimmung in Wechselwirkung. Daher sind entsprechend der vorliegenden Erfindung die Sensoren, die normalerweise Wandler sind, in einem Abstand von den harten Substanzen im Einführungsrohr angeordnet. Die Abstandshaltung wird in entsprechender Weise durchgeführt, wie es oben für die Abstandshaltung von Magnetfeldsensoren von leitfähigen und ferromagnetischen Materialien beschrieben wurde.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Endoskop beschrieben wurde, muß angemerkt werden, daß sie auch bei jedem anderen medizinischen Instrument angewandt werden kann, für welches eine Positionsbestimmung gewünscht wird. Speziell kann die Erfindung auch bei invasiven Werkzeugen, wie Katheter und Infusionsrohre, angewandt werden.
Es dürfte verständlich sein, daß die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft genannt wurden und daß der vollständige Schutzumfang der Erfindung allein durch die Ansprüche begrenzt wird.

Claims

Lokalisierbarer Endoskop-Aufsatz (94) für einen Einführungsrohrteil eines Endoskopes (90, 147) mit Interferenzelementen, welche mit Magnetfeldern in Wechselwirkung treten, wobei der Aufsatz (94) an den Einführungsrohrteil eines Endoskopes (90, 147) angeschlossen oder dort fest angebracht wird, um die Bestimmung der Position des Endoskopes zu ermöglichen und wobei der Aufsatz umfaßt: einen oder mehrere Sensoren) (22), der (die) am Aufsatz fest positioniert und in diesem eingebettet ist (sind); dadurch gekennzeichnet, daß: der oder die Sensoren) Magnetfelder überträgt (übertragen) oder empfängt (empfangen) und zum Übertragen oder Abtasten eines Magnetfeldes zur Bestimmung der Positionen des Sensors oder der Sensoren (22) benutzt wird (werden); der oder die Sensoren) (22) einen Abstand zu den Interferenzelementen des Endoskopes (90, 147) aufweist (aufweisen) und eine Vielzahl von Markierungen auf der Außenseite des Aufsatzes die Position des Sensors oder der Sensoren anzeigt.
Aufsatz (94) nach Anspruch 1, welcher ein Rohr umfaßt.
Aufsatz (94) nach Anspruch 1, welcher eine Hülse umfaßt.
Positionsbestimmungssystem für ein Endoskop (90, 147) mit Interferenzelementen, welche mit Magnetfeldern in Wechselwirkung treten, sowie mit einem Einführungsrohrteil, wobei das System umfaßt: einen Aufsatz, der zum Einbetten in den Einführungsrohrteil des Endoskopes (90, 147) geeignet ist und mindestens einen Sensor in dem Aufsatz; dadurch gekennzeichnet, daß: der Sensor bei der Benutzung einen Abstand zu den Interferenzelementen des Endoskopes (90, 147) aufweist; der mindestens eine Sensor (22) zum Übertragen oder Empfangen von Magnetfeldern geeignet ist; mindestens eine Markierung auf der Außenseite des Aufsatzes die Position des mindestens einen Sensors (22) anzeigt und das System eine Hülse zum Abdecken des Aufsatze umfaßt.
Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 4, welches ein Endoskop (90, 147) umfaßt.