DE102005040528A1

DE102005040528A1 - Drahtlose Erfassung der Ausrichtung eines Endoskops

Info

Publication number: DE102005040528A1
Application number: DE102005040528A
Authority: DE
Inventors: Doron Adler; David Hanuka; Shai Finkman; Frank Santa Barbara D'Amelio
Original assignee: C2 Cure Inc
Current assignee: C2 Cure Inc
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2025-08-27
Also published as: JP2006081900A; DE102005040528B4; IL170404A; US7585273B2; US20060074289A1; DE102005040528B8

Abstract

Vorrichtung zur Durchführung eines medizinischen Verfahrens mit einer Einführungssonde mit sich gegenüberliegenden distalen und proximalen Enden. Die Sonde enthält einen Übertrager, der dazu dient, ein Energiefeld zu übertragen, und einen Empfänger, der dazu dient, das Energiefeld zu empfangen, wobei der Übertrager und der Empfänger an sich gegenüberliegenden Enden der Sonde angeordnet sind. Eine Steuereinheit ist in der Lage, eine Orientierung bzw. Ausrichtung des distalen Endes relativ zum proximalen Ende in Reaktion bzw. Abhängigkeit von dem vom Empfänger empfangenen Energiefeld zu erfassen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Während einer endoskopischen Untersuchung mittels eines Endoskops wird die Form des Endoskops üblicherweise sowohl aufgrund der Gegebenheiten der Körperpassagen, durch welche das Endoskop geführt werden muß, verformt, als auch durch das Lenken durch den Bediener. Der Bediener kann deshalb Schwierigkeiten haben, die jeweilige Orientierung des distalen Endes des Endoskops zu bestimmen und kann deshalb nicht in der Lage sein, die Positionen von Objekten, dargestellt in den vom Endoskop gelieferten Bildern, richtig der tatsächlichen jeweiligen Lage im Körper des Patienten entsprechend zuzuordnen.

Zur Lösung dieses Problems sind Verfahren vorgeschlagen worden, die Orientierung bzw. Ausrichtung des Endoskops zu messen und anschließend das vom Endoskop gelieferte Bild optisch, mechanisch oder elektronisch zu drehen, um die Orientierung zu korrigieren. Beispielhafte Verfahren für solche Zwecke sind beschrieben in U.S. Patent 6,478,743, in U.S. Patent 5,545,120, U.S. Patent 6,471,637, U.S. Patent 6,097,423, U.S Patentanmeldungsveröffentlichung 2002/0161280 und in U.S. Patent 6,663,559, auf deren Offenbarungsgehalt hier Bezug genommen wird. Messungen der Orientierung einer invasiven Sonde, wie z. B. einem Endoskop oder einem Katheter, können auch genutzt werden, um andere eine Sonde verwendende, im Körperinnern ausgeführte Verfahren zu steuern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei bekannten Verfahren gemäß dem Stand der Technik zur Erfassung der Orientierung einer invasiven bzw. in den Körper eingeführten Sonde, wird die Orientierung (und Lage) des distalen Endes der Sonde relativ zu einem externen Bezugsrahmen gemessen, das von der Sonde getrennt ist. Beispielsweise kann ein Magnetsensor in der Sonde benutzt werden, um die Orientierung der Sonde relativ zu einer Anordnung aus Magnetfeldgeneratoren zu bestimmen, die an bekannten Standorten außerhalb des Körpers des Patienten angeordnet sind.

Im Gegensatz dazu wird bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Orientierung des distalen Endes der Sonde relativ zu deren proximalem Ende mittels drahtloser Übertragung eines zwischen dem distalen und dem proximalen Ende liegenden Energiefeldes gemessen. Die Erfassung des distalen Endes der Sonde relativ zu deren proximalem Ende anstelle zu einem äußeren Bezugsrahmen, macht äußere Meßvorrichtungen zur Definition des Bezugsrahmens überflüssig. Die gemessene relative Orientierung der Sonde wird dann benutzt, um einen Blickwinkel der endoskopischen Untersuchung zu prüfen. Beispielsweise können von der Sonde aufgenommene Bilder gedreht werden, um die Orientierung anzugleichen. Weil sich das proximale Ende der Sonde außerhalb es Körpers befindet, kennt der Bediener die Orientierung des proximalen Endes, so daß die relative Orientierung des distalen Endes für solche Untersuchungszwecke ausreicht. Alternativ hierzu kann die absolute Orientierung des proximalen Endes der Sonde relativ zu einem externen Bezugsrahmen gemessen werden, und die Orientierung des distalen Endes im externen Bezugsrahmen lässt sich dann durch Kombination der relativen und absoluten Messungen berechnen.

Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient die gemessene Orientierung des distalen Endes der Sonde dazu, eine Bildabtastung an der Innenwand eines Körperhohlraumes zu verfolgen. Eine Systemsteuerung verfolgt die Bereiche der Oberfläche, die vom Endoskop in Bilder umgesetzt worden sind, und bildet sie kartographisch ab. Die Abbildung bzw. Karte wird dem Bediener des Endoskops grafisch dargestellt, und das versetzt den Bediener in die Lage, zu erkennen, welche Bereiche noch nicht als Bilder dargestellt worden sind, um das Endoskop entsprechend zu lenken. Alternativ hierzu kann die Steuereinheit das Endoskop automatisch so steuern, um die gesamte oder einen vorgebbaren Teil der Oberfläche abzubilden. Die Orientierung des distalen Endes der Sonde kann für diesen Zweck gemessen werden, indem das oben beschriebene relative Messverfahren oder alternativ jedes andere passende Verfahren zur Erfassung der Orientierung angewendet wird.

Es ist deshalb ein medizinisches Untersuchungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen, das eine invasive Sonde mit einem distalen und proximalen Ende einsetzt und das folgende Verfahrensschritte umfasst: Bestimmen des distalen Endes relativ zum proximalen Ende mittels drahtloser Energieübertragung eines Energiefeldes zwischen dem distalen und dem proximalen Ende; und Steuern eines Blickwinkels des Verfahrens in Reaktion auf die Orientierung.

Die Bestimmung bzw. Erfassung der Orientierung kann die Übertragung des Energiefeldes von einem Sender am proximalen Ende und der Empfang des Energiefeldes mittels eines Empfängers am distalen Ende beinhalten oder die Übertragung des Energiefeldes von einem Sender am distalen Ende zum Empfang zu einem Empfänger am proximalen Ende. Bei einer angegebenen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Energiefeld ein elektromagnetisches Feld.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Einführen des distalen Endes der Sonde in den Körper eines Patienten und die Aufnahme eines Bildes einer Fläche im Innern des Körpers in der Nähe des distalen Endes, wobei die Prüfung des Blickwinkels das Drehen des Bildes relativ zur Orientierung aufweist. Bei einer Ausführungsform weist die Erfassung der Orientierung des distalen Endes relativ zum proximalen Ende das Auffinden einer ersten Orientierung auf, und die Drehung des Bildes weist das Auffinden einer zweiten Orientierung des proximalen Endes der Sonde relativ zu einem vorgebaren Bezugsrahmen auf, und weist weiter die Drehung des Bildes abhängig von der ersten und zweiten Orientierung auf, um so das Bild relativ zum vorgebbaren Bezugsrahmen einzuordnen.

Bei einigen Ausführungsformen ist die Sonde an ihrem proximalen Ende mit einem Handgriff ausgestattet und die Erfassung der Orientierung weist das Auffinden der Orientierung des distalen Endes relativ zum Handgriff auf.

Es ist auch eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, um ein medizinisches Verfahren auszuführen, das folgende Merkmale aufweist:
eine invasive Sonde mit einem distalen und einem proximalen Ende, die sich gegenüber liegen;
die Sonde weist einen Übertrager, der zum Übertragen eines Energiefeldes angeordnet ist, sowie einen Empfänger zum Empfang des Energiefeldes auf, wobei der Übertrager und der Empfänger an entgegengesetzten Enden der Sonde angeordnet sind;
und eine Steuereinheit, die in der Lage ist, eine Orientierung des distalen Endes relativ zum proximalen Ende in Reaktion auf das vom Empfänger empfangene Energiefeld zu erfassen bzw. bestimmen.

Es ist weiter in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für Endoskopie vorgesehen, umfassend:
ein Endoskop, das aufweist:
eine Einführungsröhre mit distalen und proximalen Enden;
eine Bildaufnahmevorrichtung im distalen Ende der Einführungsröhre, um Bilder von Objekten in der Nähe des distalen Endes aufzunehmen;
ein am proximalen Ende der Einführungsröhre befestigter Handgriff;
ein Feldübertrager und ein Feldempfänger, wobei der eine im Handgriff und der andere im distalen Ende der Einführungsröhre angeordnet ist;
eine Anzeigevorrichtung zur Wiedergabe von Bildern, die von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen worden sind; und
eine Steuereinheit, welche mit dem Feldübertrager zum Ansteuern gekoppelt ist, um ein Energiefeld zu übertragen, und welche zum Empfangen von Signalen vom Feldempfänger in Reaktion auf das vom Feldübertrager übertragene Energiefeld gekoppelt ist und welche in der Lage ist, eine Orientierung des distalen Endes der Einführungsröhre relativ zum Handgriff auf Grundlage der Signale zu bestimmen und um die Bilder in Reaktion auf die Orientierung zu drehen

Es ist weiter in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Abbildung eines Körperhohlraumes unter Einsatz eines Endoskops, vorgesehen, das ein distales Ende aufweist, und folgende Verfahrensschritte aufweist:
Einführen des distalen Endes des Endoskops in einen Hohlraum;
Handhaben bzw. Manipulieren des distalen Endes des Endoskops im Hohlraum, um Bilder von Bereichen der inneren Oberfläche des Hohlraumes aus mehreren, jeweiligen Blickwinkeln zu erhalten;
Messen einer Orientierung des Blickwinkels während der Aufnahme der Bilder; und
Abbilden der Bereiche der inneren Oberfläche, die mittels des Endoskops in Reaktion auf die gemessene Orientierung abgebildet worden sind.

Es ist ferner in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein endoskopisches Bildsystem vorgesehen, folgende Merkmale aufweist:
ein Endoskop, das aufweist:
eine Einführungsröhre mit einem distalen Ende, die in der Lage ist, in einen Hohlraum eingeführt zu werden;
eine Bildvorrichtung im distalen Ende der Einführungsröhre, um Bilder von Bereichen einer inneren Oberfläche des Hohlraumes aus mehreren jeweiligen Blickwinkeln aufzunehmen;
ein Orientierungssensor, der zum Erzeugen eines Signals, das die Orientierung der Blickwinkel der Bilder anzeigt; angeordnet ist und
eine Steuereinheit, um die Bilder und das Signal zu empfangen und um die Bereiche der inneren Oberfläche durch Kombinieren der Bilder in Reaktion auf die jeweiligen Blickwinkeln abzubilden.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand der folgenden genauen Beschreibung ihrer Ausführungsformen zusammen mit den Zeichnungen besser verständlich, in welchen:

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 eine schematische, bildliche Darstellung eines Systems zur Endoskopie in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Endoskops in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Flußdiagramm ist, das schematisch ein Verfahren zum Drehen eines Bildes in Abhängigkeit von der gemessenen Orientierung des distalen Endes eines Endoskops darstellt in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 eine schematische Darstellung einer geografischen Karte ist, gezeigt auf einem Bildschirm in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine schematische, bildliche Darstellung eines Systems 20 für Endoskopie in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel wird das System 20 benutzt zur bronchoskopischen Untersuchung der Lunge 26 eines Patienten 27. Bei anderen Ausführungsformen können ähnliche Systeme in anderen Gebieten der Endoskopie eingesetzt werden, insbesondere bei der Blasen-, Nieren- und Magenspiegelung ebenso wie bei der minimalinvasiven Chirurgie. Das System 20 umfaßt ein Endoskop 22, das eine Einführungsröhre 24 einschließt. Ein Bediener 36, beispielhaft ein Arzt, handhabt die Einführungsröhre, indem er Steuereinrichtungen (nicht gezeigt) an einem Handgriff 34 am proximalen Ende des Endoskops 22 betätigt. Auf diese Weise führt der Bediener das distale Ende 28 der Einführungsröhre in einen Körperhohlraum, z. B. einen Bronchialgang in einer Lunge 26, und führt das distale Ende in der Lunge.
2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Endoskops in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das distale Ende 28 der Einführungsröhre 24 umfaßt eine Bildaufnahmevorrichtung 30, um Bilder im Bereich des distalen Endes in der Lunge 26 aufzunehmen. Die Bildaufnahmevorrichtung umfasst beispielsweise einen Bildsensor mit einer Objektoptik, die ein Bild des Gebietes außerhalb des distalen Endes 28 des Sensors wiedergibt. Beispielsweise umfasst das Endoskop 22 auch eine Lichtquelle, um das Gebiet außerhalb des distalen Endes zu beleuchten, ebenso wie andere funktionale Elemente. Der Bildsensor und andere der Bilderzeugung dienende Elemente des Endoskops 22 sind der Einfachheit halber in den Figuren weggelassen, jedoch sind derartige Elemente als Stand der Technik wohlbekannt. Derartige endoskopische Bildelemente sind z. B. in der PCT Veröffentlichung WO 03/098913 beschrieben, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird.
Alternativ hierzu können optische Bilder vom distalen Ende 28 über optische Übertragungsmittel, wie z. B. Glasfaserbündel, zum Bildsensor am proximalen Ende des Endoskops übertragen werden.
Von der Bildaufnahmevorrichtung 30 erzeugte Videosignale werden über ein Kabel 40 zu einer Konsole 42 übertragen, welche die Signale verarbeitet, um ein Bild 46 auf einem Bildschirm 44 (1) zu erzeugen. Die Konsole kann das Bild 46 in Abhängigkeit des Blickwinkels des distalen Endes 28 wie unten stehend beschrieben drehen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Endoskop 22 einen distalen Feldwandler 32 im distalen Ende 28 und einen proximalen Feldwandler 38 am proximalen Ende der Einführungsröhre 24 im Innern des Handgriffs 34. In dieser Ausführungsform sind die Wandler 32 und 38 Magnetfeldwandler, die aus einer elektrischen Spule auf einem geeigneten Kern gebildet sind. Beispielsweise dient der Wandler 38 als der Feldübertrager, während der Wandler 32 als Feldempfänger dient. Mit anderen Worten ausgedrückt speist die Konsole 42 über ein Kabel 40 Strom in den Wandler ein, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das einen in den Wandler 32 fließenden Strom erzeugt. Alternativ hierzu kann der Wandler 32 als Empfänger dienen. In jedem Fall ist der in den Empfänger fließende Strom proportional zur Entfernung zwischen den Wandlern 32 und 38 und zu den relativen Orientierungen der Wandler.
Die Konsole 42 mißt den in den Empfänger fließenden Strom und nutzt den Strompegel, um den Orientierungswinkel des Wandlers 32 relativ zum Wandler 38 zu erfassen bzw. bestimmen und auf diese Weise die Orientierung des distalen Endes 28 relativ zum Handgriff 34 zu erfassen bzw. bestimmen. Um die Orientierung unzweideutig zu messen, ist es wünschenswert, daß der Wandler 38 mit zahlreichen Spulen ausgerüstet ist, welche räumlich getrennte Magnetfelder erzeugen. Z. B. kann der Wandler 38 drei auf senkrecht aufeinander stehenden Achsen gewickelte Spulen umfassen, wie in 2 gezeigt. Angenommen, der Wandler 38 dient als Übertrager, dann speist die Konsole 42 beispielsweise die Spulen mit so ausgesuchten Wellenformen, daß die im Wandler 32 erzeugten von den Magnetfeldern der unterschiedlichen Wandlerspulen abhängigen Ströme von der Konsole aufgrund von Zeit-, Frequenz- und Phasenmultiplex unterscheidbar sind.
Beispielsweise umfasst der Wandler 32 nur eine Spule, um den Platzbedarf des Wandlers im distalen Ende zu minimieren und damit auch den Durchmesser der Einführungsröhre 24 zu minimieren. Um eine höhere Genauigkeit zu erzielen, kann der Wandler 32 mit zahlreichen Spulen ausgerüstet sein. Z. B. kann der Wandler 32 drei abwechselnd senkrecht zueinander angeordnete Spulen umfassen, wie in der U.S. Patentanmeldungsveröffentlichung U.S. 20002/0065455 A1 beschrieben ist, auf deren Offenbarungsgehalt hier Bezug genommen wird. Des weiteren kann alternativ der empfangende Wandler einen Halleffektwandler oder eine andere Antenne umfassen. Andere als aus dem Stand der Technik bekannte Magnetfeld-übertrager und -empfänger können ebenfalls eingesetzt werden.
Bei anderen Ausführungsformen senden und empfangen die Wandler 32 und 38 Energiefelder anderer Art. Z. B. können die Wandler Ultraschallfelder senden und empfangen. In diesem Fall kann die Konsole 42 den Pegel und/oder die Phasenlage der empfangenen Ultraschallsignale nutzen, um die Orientierung des distalen Endes 28 relativ zum Handgriff 34 zu erfassen.
Wahlweise kann das Endoskop 22 auch einen Orientierungssensor 50 im Handgriff 34 umfassen. Der Sensor 50 erzeugt Signale, welche die Orientierung des Handgriffes 43 bezüglich eines äußeren Referenz- bzw. Bezugrahmens anzeigen. Z. B. kann der Sensor 50 einen Trägheitssensor umfassen, wie z. B. ein Beschleunigungsmesser oder ein Gyroskop. Der Ausgang dieses Sensors kann z. B. von der Konsole 42 genutzt werden, um die Orientierung des Handgriffs 34 relativ zum Gravitationsfeld der Erde zu bestimmen ebenso wie Bewegungen des Handgriffs relativ zu seiner Anfangsstellung und zu seiner Orientierung zu Beginn der entsprechenden Untersuchung. Alternativ hierzu kann der Sensor 50 benutzt werden, um die Orientierung des Handgriffs 34 zu einem oder mehreren Referenz- bzw. Bezugswandlern (nicht gezeigt) zu bestimmen, die in einem äußeren Bezugsrahmen außerhalb des Patientenkörpers 27 befestigt sind. Z. B. kann der Sensor 50 magnetische, optische oder Ultraschallenergie von den Bezugswandlern empfangen, oder er kann solche Energie zu den Bezugswandlern senden. Die Bezugswandler können an Objekten im Raum befestigt sein, in welchem die endoskopische Untersuchung durchgeführt wird, z. B. Wände, Decken oder ein Tisch, auf dem der Patient liegt. Alternativ hierzu können die Bezugswandler am Patienten 27 oder am Bediener 36 angeordnet sein, so daß die Orientierung des Handgriffs relativ zum Patienten oder Bediener erfasst wird. In jedem Fall verarbeitet die Konsole 42 die vom Sensor 50 oder den Bezugswandlern (falls der Sensor 50 als Wandler ausgebildet ist) empfangenen Energiesignale, um die Orientierung des Handgriffes 34 zu bestimmen.
3 ist ein Flußdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Drehen eines Bildes 46 zeigt, das auf der gemessenen Orientierung des distalen Endes 28 des Endoskops 22 beruht in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Um den jeweiligen augenblicklichen Blickwinkel des distalen Endes 28 relativ zu einem äußeren Bezugsrahmen zu erfassen, wird der absolute Orientierungswinkel des Handgriffs 34 relativ zu diesen äußeren Bezugsrahmen zuerst in einem die Orientierung des Handgriffs messenden Meßschritt 60 gemessen. Beispielsweise wird die Orientierung des Handgriffs mittels des Sensors 50 wie oben beschrieben gemessen. Die Orientierung des distalen Endes 28 wird relativ zum Handgriff 34 unter Einsatz der Wandler 32 und 38 in einem die Spitzenorientierung erfassenden Meßschritt 62 gemessen. Der Meßschritt 62 kann vor, nach oder gleichzeitig mit dem Meßschritt 60 erfolgen; und diese Meßschritte werden beispielsweise ständig im Verlauf einer endoskopischen Untersuchung wiederholt.
Die Konsole 42 berechnet die Orientierung des distalen Endes 28 im äußeren Bezugsrahmen in einem Ausrechnungsschritt 64 auf der Grundlage der in den Schritten 60 und 62 gemessenen Orientierungswinkel. Beispielsweise wird die Orientierung des distalen Endes durch Vektoraddition der in den Schritten 60 und 62 erfassten Orientierungen des Handgriffs und des distalen Endes bestimmt. Alternativ können die Schritte 60 und 64 weggelassen werden und die im Schritt 62 gefundene relative Orientierung kann im folgenden Schritt benutzt werden.
Die Konsole 42 dreht das Bild 46 in einem Bilddrehungsschritt 66, um die Orientierung des distalen Endes 28 zu kompensieren. Es ist für diesen Zweck im allgemeinen ausreichend, den Orientierungswinkel des distalen Endes 28 mit einer Genauigkeit von wenigen Winkelgraden zu messen. Beispielsweise dreht die Konsole das Bild so, daß es in derselben Richtung wie der Patient 27 ausgerichtet ist, d. h. so, daß die rechten und linken Seiten im Bild genau mit den rechten und linken Seiten im Körper des Patienten übereinstimmen. Weil im allgemeinen die Rechts-/Linksorientierung von größter Bedeutung für den Bediener ist, können der dreidimensionale Vektor, der die räumliche Orientierung des Endoskops widerspiegelt, einfach auf die Frontebene des Patienten projiziert und das Bild entsprechend gedreht werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Bild umgewandelt werden, um Verzerrungen (wie z. B. Verkürzung) des Bildes zu korrigieren, wenn die Bildebene des Endoskops nicht parallel zur Frontebene ist. Ferner können alternativ oder zusätzlich andere Verfahren zur Bilddrehung und Kriterien angewendet werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
4 ist eine schematische Darstellung einer auf einem Bildschirm 44 gezeigten Abbildung bzw. geographischen Karte 70 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, die innere Oberfläche eines Körperhohlraumes, wie z. B. die Blase, abzubilden. Bei solchen Anwendungen führt der Bediener 36 beispielsweise das distale Ende 28 des Endoskops 22 in den Hohlraum ein und lenkt dann das distale Ende über eine Reihe von Winkeln um, um unterschiedliche Bereiche der Oberfläche abzubilden. Unter solchen Umständen ist es schwierig für den Bediener genau zu erkennen, welche Bereiche der Oberfläche er bereits abgetastet hat, und ob es noch Bereiche gibt, die er ausgelassen hat.
Die Abbildung Karte 70 hilft dem Bediener 36 zu erkennen, welche Bereiche vom Endoskop 22 bereits abgetastet sind und welche noch nicht abgetastet worden sind. Bei diesem Beispiel ist die innere Oberfläche des Körperhohlraumes als das Innere einer Hohlkugel dargestellt, die in eine spätere und eine frühere Halbkugel 74 aufgeteilt ist. Beispielsweise drückt der Bediener 36 einen Knopf oder gibt der Konsole ein anderes Eingangssignal, um anzuzeigen, daß die Bildabtastung nun beginnen soll. Die Konsole 42 führt dann die Orientierung des distalen Endes 28 innerhalb des Hohlraumes und fügt entsprechend eine Marke 76 auf der Karte 70 ein, um jeden bereits abgetasteten Bereich anzuzeigen. Ein Zeiger 78 kann eingesetzt werden, um die augenblickliche Orientierung des distalen Endes des Endoskops auf der Karte 70 anzuzeigen. Diese Karte benutzend führt der Bediener das distale Ende des Endoskops 22 so, um alle Bereiche der inneren Oberfläche, die von Bedeutung sind, abzubilden und um Bereiche zu erkennen, die noch nicht abgetastet worden sind.
Die Konsole 42 kann das distale Ende 28 führen und die Karte 70 unter Benutzung des oben beschriebenen Verfahrens zur Erfassung der relativen Orientierung erstellen. Alternativ können andere Verfahren zum Bestimmen der relativen Orientierung benutzt werden, um das distale Ende des Endoskops zu verfolgen und die Karte zu erstellen. Z. B. kann die Konsole die Orientierung des distalen Endes 28 durch Erfassen der Drehung von Steuerknöpfen oder -scheiben (nicht gezeigt) im Handgriff 34 des Endoskops 22 ermitteln, die dazu dienen, das distale Ende zu biegen. Andere Verfahren zur Erfassung der Orientierung, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, wie z. B. magnetische Messung und Ultraschallmessung relativ zu einem äußeren Bezugsrahmen, können auf ähnliche Weise benutzt werden. Ferner kann die Konsole 42 programmiert werden, die Orientierung des distalen Endes 28 automatisch, auf der Information der Karte 70 beruhend, zu steuern, um so vollständig die innere Oberfläche des Körperhohlraumes oder einen vorgebbaren Bereich von Bedeutung des Körperhohlraumes abzutasten.
Das in 4 beispielhaft gezeigte Verfahren kann auch mit Endoskopen anderen Typs durchgeführt werden, auch starre Endoskope einschließend. In diesem letzteren Fall wird das distale Ende des Endoskops natürlich nicht gebogen, aber es kann gedreht werden, und der Blickwinkel des Endoskops kann unter Benutzung aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren verändert werden, z. B. solche, die in einigen der im oben stehenden Abschnitt Hintergrund der Erfindung angeführten Patente beschrieben sind. Jedes geeignete Verfahren, wie z. B. Trägheitsmessungsverfahren, die bereits zuvor erwähnt wurden, um die Orientierung des Endoskops und den Blickwinkel zu messen, kann benutzt werden.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen gewisse Sonderanwendungen der vorliegenden Erfindung zur endoskopischen Abbildung betreffen, können die Grundlagen der vorliegenden Erfindung auch eingesetzt werden, um die Orientierung biegsamer Sonden anderen Typs, wie z. B. Katheter, zu messen. Die Messungen zur Orientierung können nicht nur zur Korrektur der Orientierung endoskopisch erzeugter Bilder, sondern auch zur Steuerung diagnostischer und therapeutischer Verfahren anderer Art benutzt werden, die biegsame einführbare Sonden einsetzen. Die Erfindung ist daher so zu verstehen, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen bloß als Beispiele angeführt sind, und daß die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was im besonderen hier gezeigt und beschrieben ist. Vielmehr schließt der Umfang der vorliegenden Erfindung beide Kombinationen und Unterkombinationen der unterschiedlichen hier beschriebenen Merkmale ein, ebenso wie deren Abänderungen und Erweiterungen, die dem Durchschnittsfachmann beim Lesen der vorliegenden Erfindung einfallen und die nicht Stand der Technik sind.

Claims

Verfahren zur Durchführung eines Verfahrens, das eine Sonde mit distalen und proximalen Enden verwendet, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen einer Orientierung des distalen Endes relativ zum proximalen Ende mittels drahtloser Übertragung eines Energiefeldes zwischen den distalen und proximalen Enden; und Steuern eines Teils des Verfahrens in Reaktion auf die Orientierung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bestimmen der Orientierung ein Übertragen des Energiefeldes von einem Übertrager im proximalen Ende und ein Erfassen des Energiefeldes unter Verwendung eines Empfängers im distalen Ende aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bestimmen der Orientierung ein Übertragen des Energiefeldes von einem Übertrager im distalen Ende und ein Erfassen des Energiefeldes unter Verwendung eines Empfängers im proxialen Ende aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Energiefeld ein elektromagnetisches Feld aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Sonde an ihrem proximalen Ende einen Handgriff aufweist, und bei welchem das Bestimmen der Orientierung das Auffinden der Orientierung des distalen Endes relativ zum Handgriff aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung eines medizinischen Verfahrens, das folgende Merkmale aufweist: eine invasive Sonde mit sich gegenüberliegenden distalen und proximalen Enden, wobei die Sonde einen Übertrager, der zum Übertragen eines Energiefelds angeordnet ist, und einen Empfänger aufweist, der zum Empfangen des Energiefeldes angeordnet, wobei der Übertrager und der Empfänger an sich gegenüberliegenden Enden der Sonde angeordnet sind; und eine Steuereinheit, die in der Lage ist, eine Orientierung des distalen Endes relativ zum proximalen Ende in Reaktion auf das vom Empfänger empfangene Energiefeld zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Übertrager am proximalen Ende der Sonde und der Empfänger am distalen Ende der Sonde angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Übertrager am distalen Ende der Sonde und der Empfänger am proximalen Ende der Sonde angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 – 8, bei welcher das Energiefeld ein elektromagnetisches Feld aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 – 9, bei welcher das distale Ende in der Lage ist, in den Körper eines Patienten eingeführt zu werden, und die eine Bildaufnahmevorrichtung aufweist, die angeordnet ist, nun ein Bild eines Bereiches im Körperinnern in der Nähe des distalen Endes aufzunehmen; und bei welcher die Steuereinheit in der Lage ist, das Bild in Reaktion auf die Orientierung zu drehen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Orientierung des distalen Endes relativ zum proximalen eine erste Orientierung ist, und bei welcher die invasive Sonde einen Orientierungssensor einschließt, der in der Lage ist, eine zweite Orientierung des proximalen Endes der Sonde relativ zu einem vordefinierten Bezugsrahmen zu erfassen, und bei der die Steuereinheit in der Lage ist, das Bild in Reaktion auf die erste und zweite Orientierung so zu drehen, um es relativ zum vordefinierten Bezugsrahmen auszurichten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 – 11, bei welcher die Sonde einen Handgriff an ihrem proximalen Ende einschließt, und bei welcher die Steuereinheit in der Lage ist, die Orientierung des distalen Endes relativ zum Handgriff zu bestimmen.
Vorrichtung zur Endoskopie mit einem Endoskop, das folgendes aufweist: eine Einführungsröhre mit distalen und proximalen Enden; eine Bildaufnahmevorrichtung im distalen Ende der Einführungsröhre, um Bilder von Objekten in der Nähe des distalen Endes aufzunehmen, ein Handgriff, der am proximalen Ende der Einführungsröhre befestigt ist; und ein Feldübertrager und ein Feldempfänger, wobei der eine im Handgriff und der andere im distalen Ende der Einführungsröhre angeordnet ist; eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bilder; und eine Steuereinheit, welche mit dem Feldübertrager zum Ansteuern gekoppelt ist, um ein Energiefeld zu übertragen, und welche zum Empfangen von Signalen von dem Feldempfänger in Reaktion auf das vom Feldübertrager übertragene Energiefeld gekoppelt ist und welche in der Lage ist, eine Orientierung des distalen Endes der Einführungsröhre relativ zum Handgriff auf Grundlage der Signale zu bestimmen und um die Bilder in Reaktion auf die Orientierung zu drehen.
Verfahren zum Abbilden eines Hohlraumes, unter Verwendung eines Endoskops mit einem distalen Ende mit folgenden Verfahrensschritten: Einführen des distalen Endes des Endoskops in den Hohlraum; Manipulieren des distalen Endes des Endoskops im Hohlraum, um Bilder von Bereichen an der inneren Oberfläche unter mehreren, jeweiligen Blickwinkeln aufzunehmen; Messen der jeweiligen Orientierung der Blickwinkel während dem Aufnehmen der Bilder; und Abbilden der Bereiche der inneren Oberfläche des Hohlraumes, die vom Endoskop in Abhängigkeit von den gemessenen Orientierungen abgebildet werden.
Ein endoskopisches Bildsystem, aufweisend: ein Endoskop, welches aufweist: eine Einführungsröhre mit einem distalen Ende, welche in der Lage ist, in einen Hohlraum eingeführt zu werden; eine Bildaufnahmevorrichtung im distalen Ende der Invasiv-Sonde, um Bilder von Bereichen einer inneren Oberfläche des Hohlraumes unter zahlreichen unterschiedlichen Blickwinkeln aufzunehmen, ein Orientierungssensor, der angeordnet ist, ein Signal zu erzeugen, das eine Orientierung der Blickwinkel der Bilder anzeigt; und eine Steuereinheit, die zum Empfang der Bilder und des Signals und um die Bereiche der inneren Oberfläche durch Kombinieren der Bilder in Reaktion auf die jeweiligen Blickwinkel abzubilden, gekoppelt ist.