DE102005056560A1

DE102005056560A1 - Steuerbare Optrone II

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Publication number: DE102005056560A1
Application number: DE102005056560A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2006-12-07
Also published as: WO2006119925A3; WO2006119925A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optrone, insbesondere zur Einbringung in ein Körperlumen, mit einer Hülle, einer innerhalb der Hülle vorgesehenen Optik mit einer optischen Einrichtung zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen in Form von elektrischen Signalen, insbesondere für die Antegrad- und/oder Retrogradendoskopie.

Description

Gerade im Bereich der Antegrad- und/oder Retrogradendoskopie gewinnt die kontrollierte Qualitätssicherung, die auch in Richtlinien zur Durchführung von gastroentereologische Endoskopien bzw. Richtlinien durch Durchführung der Desinfektion von Endoskopinstrumenten ihren Niederschlag findet, immer mehr an Bedeutung. Die Endoskope müssen nach ihren Einsatz in Krankenhäusern oder Praxen eines niedergelassenen Arztes vor dem erneuten Einsatz umfassend gereinigt und sterilisiert werden. Diese umfassende Reinigung und Sterilisation erweist sich aufgrund des Aufbaus eines Endoskops als sehr problematisch. So verfügt ein Endoskop über integrierte komplizierte Mechanik und Optik, auf die während der umfassenden Reinigung und Sterilisation, zur Vermeidung einer Beschädigung, Rücksicht genommen wird. Andererseits weist ein Endoskop zusätzlich Biopsie- und/oder Sondenkanäle auf, welche vollständig sterilisierbar sein sollten. Die Empfindlichkeit der Mechanik und Optik des Endoskops steht meist einer vollständigen Sterilisation und Reinigung dieser Kanäle entgegen.

Die Relevanz der Sterilisation zeigt sich in der hohen Anzahl an Kreuzinfektionen der an Hepatitis erkrankten Patienten nach endoskopischen Untersuchungen in der Bundesrepublik Deutschland. Im Infektionsepidemiologischen Handbuch (Robert-Koch-Institut, Berlin) des Jahres 2001 werden folgende Zahlen für an Hepatitis und lymphatisch erkrankte Patienten angegeben. Basis der Erhebung des Robert-Koch-Institutes ist die Gesamtheit der gemeldeten Erkrankungen, wobei die Dunkelziffer der an Hepatitis und Norwalk-ähnlichen Virusinfektionen erkrankten Patienten geschätzt ist.

Gemeldete Neuinfektionen 2001 Dunkelziffer, geschätzt

Die Gefahr durch endoskopische Untersuchungen mit ansteckenden Krankheiten infiziert zu werden, wird als nicht gering eingeschätzt. Dem tragen auch gesetzliche Bestimmungen Rechnung, wonach endoskopierte Patienten innerhalb der ersten sechs Monate nach einer Untersuchung nicht zur Blutspende zugelassen sind. Sie unterliegen damit den gleichen Bestimmungen wie Drogenkranke oder andere Patienten, die an meldepflichtigen Erkrankungen leiden.

Für die Endoskopie des Dünndarms hat sich die Verwendung einer drahtlosen Videokapsel, welche vom Patienten geschluckt werden muß, etabliert. Die Videokapsel-Endoskopie ist im Wesentlichen nur zur Dünndarmdiagnostik geeignet und kann die herkömmliche Ösophago-, Gastro-, Duodenoskopie und Koloskopie nicht ersetzen. Die Fortbewegung der Kapsel erfolgt durch die natürliche Peristaltik. Am Ende der Aufzeichnungsdauer von sechs bis acht Stunden gelangt die Kapsel in den Dickdarm. Eine Untersuchung des Kolon ist wegen zu geringer Peristaltik dieses Darmabschnittes und zu kurzer Funktionsdauer der Kapsel nicht möglich. Die Videokapsel sendet pro Sekunde zwei Bilder aus dem Gastrointestinaltrakt, so dass etwa 50.000 Einzelbilder während der sechs- bis achtstündigen Funktionsdauer der Kapsel gesendet werden. Die anschließende Auswertung erfolgt mittels Computer mit einer speziellen Software. Neben einer Zeitrafferfunktion bietet die Software die Möglichkeit die Abspielgeschwindigkeit an die Bewegung der Kapsel anzupassen. Nach dem Schlucken geschieht die Fortbewegung der Kapsel rein über die Peristaltik, wodurch eine taumelnde irreguläre Fortbewegung und damit ebenso taumelnde und irreguläre Videosequenzen erzeugt werden. Aufgrund der Fortbewegung der Videokapsel über die natürliche Peristaltik des Dünndarms bietet, bedingt durch eine meist sehr rasche Passage durch den Ösophagos, sowie wegen der fehlenden Möglichkeit der Steuerung der Videokapsel, das Datenmatrial eine unzureichende Beurteilungsgrundlage. Die rein zufällige Ausrichtung der Videokapsel ist ein deutlicher Nachteil, wodurch gewisse Passagen bei der Endoskopie vollständig ausgespart bleiben. Wenn die Kapsel zu lang an einer Stelle liegt, werden über die Maßen lange Videosequenzen erzeugt. Die vorgenannte erratische Fortbewegung der Videokapsel bedingt im Anschluß an die Endoskopie eine zeitintensive Auswertung des Bildmaterials am PC. Gleichzeitig kann nicht ausgeschlossen werden, dass durch die erratische Bewegung der Videokapsel wichtige Bereiche des Dünndarms nicht aufgezeichnet werden.

Aufgrund dieses Sachverhaltes sowie der oben aufgeführten Anforderungen an die Reinigung und Sterilisation besteht ein deutlicher Bedarf an einer endoskopischen Vorrichtung, die zum einen einem validiertem Wiederaufbereitungsverfahren zugänglich ist und gleichzeitig gezielt gesteuert werden kann.

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines endoskopischen Instrumentes, das zum einen eine leichte und vollständige Reinigung und Desinfektion ermöglicht und zum anderen eine gezielte Steuerung des endoskopischen Instrumentes im Körperlumen.

Dieses Ziel wird mit einer Optrone der eingangs genannten Art erreicht, die eine Hülle, eine innerhalb der Hülle vorgesehene Optik mit einer optischen Einrichtung zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen in Form von elektronischen Signalen aufweist, wobei die Optrone ein magnetisches Material zur relativen Ausrichtung und/oder für den Vorschub der Optrone aufweist. Die Ausrichtung und/oder der Vorschub wird durch ein von außen einwirkendes elektromagnetisches Feld erreicht. Mit der relativen Ausrichtung ist die Ausrichtung der Optrone im Raum sowie die Einhaltung dieser Position im Raum umfasst.

Die Anwendungsbereiche der steuerbaren Optrone sind vielfältig. Zum einen kann die Optrone antegrad eingeführt zur Ösophagoskopie, Gastroskopie, Duodenoskopie, ERCP (endoskopisch retrograde cholangio-pankreatikographie) oder retrograd eingeführt für die Koloskopie und Rektoskopie verwendet werden. In einer weiteren Ausführung, in der die Optrone an eine Einführeinheit angekoppelt ist, besteht die Möglichkeit die Optrone antegrad eingeführt für die Bronchoskopie zu verwenden.

Als Optrone wird eine Vorrichtung mit einer Hülle, einer innerhalb der Hülle vorgesehenen Optik mit einer optischen Einrichtung zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen in Form von elektronischen Signalen bezeichnet. Zweck der Vorrichtung ist insbesondere die endoskopische Verwendung zur Übertragung von Bildinformationen aus Körperlumen, hierzu weist die Vorrichtung beispielsweise eine Kamera im Mikromaßstab auf. Alternativ kann in die Vorrichtung zusätzlich ein therapeutisch wirksamer Laserstrahl eingekoppelt werden. Die Geometrie der Vorrichtung ist an die Form schluckbarer pharmazeutischer Kapseln angelehnt, so dass die Vorrichtung eine länglichovoide bis oblonge Form aufweist. Eine ähnliche Vorrichtung ist unter der Bezeichnung PillCam auf dem Markt.

Die Geometrie der Optrone ist aufgrund ihrer leichteren Einführbarkeit bevorzugt länglichovoid. Zweckmäßige Formen sind auch kugelförmige, ovale oder oblonge Formen, ähnlich denen von Weichgelantinekapseln. Auch eine mehr stabförmige Geometrie kann in Abhängigkeit vom Zweck und der verwendeten Technik vorteilhaft sein.

Erfindungsgemäß wird die relative Ausrichtung und/oder der Vorschub der Optrone mit magnetischem Material durch ein von außen einwirkendes elektromagnetisches Feld erreicht. Zur Erzeugung dieses elektromagnetischen Feldes können in der Medizin eingeführte Magnetbrücken eingesetzt werden.

Jede Vorrichtung, die ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches ausreichend ist, die relative Ausrichtung, und/oder den Vorschub der Optrone zu beeinflussen, insbesondere ihre Position zu halten ist geeignet, für die Steuerung der Optrone verwendet zu werden. Das magnetische Feld sollte hinsichtlich seiner Feldstärke einstellbar sein, um differierende Entfernungen zwischen der Optrone und der Quelle des magnetischen Feldes zu überbrücken und die Kraft, mit der eine Optrone ausgerichtet und/oder vor- oder zurück bewegt oder in ihrer Position gehalten werden soll, einstellen zu können.

Das verwendete magnetische Material kann ferromagnetisch und/oder paramagnetisch sein. Als magnetische Materialien kommen übliche magnetische Materialien in Betracht.

Bei paramagnetischen Materialien bzw. Materialien im paramagnetischen Zustand sind die magnetischen Momente zufällig regellos angeordnet. Die statistische Orientierung der magnetischen Moment ist temperaturabhängig und nimmt mit steigender Temperatur ab. Durch Anlegen eines äußeren Feldes können die magnetischen Momente ausgerichtet werden. Zur Minimierung der Wirbelströme, welche bei Änderung des Magnetfeldes auftreten, ist es bevorzugt, Materialien mit großem Widerstand zu verwenden.

Ferromagnetismus ist ein kooperatives Phänomen von Festkörpern. In Domänen oder Weißschen Bezirken sind die magnetischen Momente parallel angeordnet. In jeder Domäne sind alle Spins parallel ausgerichtet. Ist das Material nicht im Sättigungsbereich, so können verschiedene Domänen verschiedene Spin-Orientierungen aufweist. Bei Anlegen eines genügend großen magnetischen Feldes an ferromagnetische Materialien kann die Sättigungs-Magnetisierungs, d. h. die Spins aller Domänen sind parallel angeordnet, erreicht werden. Bei der Magnetisierung und Entmagnetisierung in alternierenden Magnetfeldern wird die umgesetzte Energie im allgemeinen als Wärme frei. Bei einem vollständigen Zyklus ist dieser Energiebetrag, der Hystereseverlust genannt wird, proportional zur Fläche der Hystereseschleife. Für beispielsweise medizintechnische Anwendung, wie in der Optrone ist ein ferromagnetisches Material mit geringen Verlusten besonders geeignet, d. h. der Hystereseverlust dieses Materials sollte so klein wie möglich sein.

Das Koerzitivfeld H_c, ist das Feld, welches angelegt werden muss, um eine Entmagnetisierung zu erreichen. Ferromagnetische Materialien, die magnetisch weich sind, haben ein kleines Koerzitivfeld. Ein weiteres Kennzeichen magnetisch weicher Materialien ist, dass sie eine geringe Permeabilität aufweisen, so dass kaum eine Hysterese vorhanden ist. Beispiele für weichmagnetisch Materialien sind SiFe-Legierungen, NiFe-Legeirungen, die Cu, Mo und ggf. weitere Metalle enthalten können, sowie ultra reines Eisen. Diese weichmagnetischen Materialien können kristallin als auch nanokristallin oder amorph vorliegen, wodurch sich die magentischen Eigenschaften der obigen Legierungen weiter einstellen lassen. Beispielsweise sind die Hystereseschleifen der Nickel-Eisenlegierungen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung mit einer annähernd rechteckigen, runden oder flachen Hystereseschleife herstellbar.

Magnetisch harte Materialien haben ein hohes Koerzitivfeld und eine hohe remanente Magnetisierung M_R. Die remanente Magnetisierung ist jene, die verbleibt, nach dem das Feld abgeschaltet ist. Magnetisch harte Materialien sind nicht leicht zu entmagnetisieren und werden daher als Permanentmagnete verwendet. Bevorzugte Materialien für Permanentmagnete weisen eine hohe Sättigungsmagnetisierung, ein hohes Energieprodukt BH, ein hohes Koerzitivfeld, eine hohe remanente Magnetisierung, eine hohe Curie-Temperatur und hohe magnetische Anisotrophie auf. Materialien, die für die Anwendung als Permanentmagneten geeignet sind, basieren beispielsweise entweder auf den Metallen Eisen, Chrom, Nickel oder auf den hart magnetischen Oxiden wie Bariummagnetoplumbit (BaM). Die magnetische Härte von Magneten wird erhöhnt, durch Unterbindung und Erschwerung einer Verschiebung von Domaingrenzen. Dies kann einerseits durch bestimmte Zusätze erreicht werden oder durch Einbettung von nanokristallinen ferromagnetischen Kobalt- und Nickel-Kristalliten in einer Matrix. Typische hartmagnetische Materialien basieren auf Nd-Fe-B Legierungen, Sm-Co-Legierungen und Seltenerdenlegierungen.

Als Materialien, die in Form von Zwischenzuständen vorliegen, werden magnetische Materialen angesehen, deren Hystereseschleife zwischen den extremen der weichmagnetischen und der hartmagnetischen Materialien liegt, sie werden auch als halbharte magnetische Materialien bezeichnet. Ihr Koerzitivfeld liegt zwischen denen der hart- und weichmagnetischen Materialien. Diese magnetischen Materialien basieren beispielsweise auf CoFeNi-, CoFeV-, FeCrCo und/oder FeCrCoNiMo-Legierungen.

In Frage kommt ferner die Verwendung eines Elektromagneten. Der Elektromagnet kann beispielsweise über Funk oder über eine Kabelverbindung angesteuert werden. Die Energieversorgung kann über eine Batterie oder eine Kabelverbindung erfolgen.

Zur Steuerung der Optrone kann es von Vorteil sein, die verschiedenen magnetischen Materialien, wie beispielsweise hartmagnetische, weichmagnetische und/oder halbharte magnetische Materialien miteinander zu kombinieren, um eine optimale Steuerung, d. h. Vorschub und/oder Ausrichtung der Optrone, wie auch stabile Einhaltung der eingestellten Position im Raum, zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Permanentmagnet durch Hinzuschaltung eines Elektromagneten hinsichtlich seiner Wirkung im elektromagnetischen Feld verstärkt oder abgeschwächt werden. Entsprechend kann beispielsweise auch ein hartmagnetisches Material zur Abschwächung eines elektromagnetischen Feldes dienen. Bei Verwendung von weichmagnetischen Materialien ist es möglich, die Magnetisierung durch Veränderung des elektromagnetrischen Feldes umzukehren. Durch Ausnutzung der spezifischen magnetischen Eigenschaften der magnetischen Materialien ist es möglich, die Lage und Ausrichtung, d.h. die Position der Optrone am Untersuchungsort stabil zu halten.

Das verwendete magnetische Material kann im Innern der Optrone als magnetischer Körper vorliegen. Ebenso ist es möglich, das magnetische Material in Form vieler einzelner magnetischer Körper im Innern der Optrone vorzusehen. Insgesamt ist es bevorzugt, wenn der magnetische Körper oder die Vielzahl der magnetischen Körper parallel zur Längsachse der Optrone angeordnet sind, um die relative Ausrichtung der Optrone bzw. den Vorschub der Optrone durch das von außen einwirkende elektromagnetische Feld definiert steuern zu können.

Alternativ kann die Hülle der Optrone ganz oder teilweise aus dem magnetischen Material bestehen oder ganz oder teilweise mit magnetischem Material beschichtet ist. Das magnetische Material kann auch in das Material der Hülle eingebettet sein. Dies ist zweckmäßig bei Verwendung von nanokristallinem oder amorphem magnetischem Material.

Die Hülle der Optrone besteht aus gegenüber Körperflüssigkeiten inertem Material, das biokompatibel sein sollte und eine leicht und vollständig zu reinigende Oberfläche aufweist. Die Hülle kann beispielsweise eine Anhaftungen verhindernde Oberfläche (Lotus-Effekt) aufweisen. Als Materialien zur Herstellung der Hülle kommen übliche Kunststoffe, insbesondere Polycarbonate, in Betracht.

Die Optik der Optrone umfaßt ein optisches Fenster. Eine Linse, sowie ein Spiegel und/oder ein Prisma, dienen der Bildaufnahme, eine Lichtquelle und/oder ein Lichtleiter dienen der Ausleichtung. Zweck des Spiegels ist die Ermöglichung verschiedener Blickwinkel, beispielsweise nach vorne und zur Seite oder nach hinten. Auf diese Weise kann innerhalb eines kleinen Zeitfensters ein großer Bereich des Magen-Darm-Traktes erfaßt werden. Um dies zu ermöglichen, ist der Winkel des Spiegels in der Optik relativ zu einer Einrichtung zur Aufnahme von Bildinformationen, beispielsweise einem lichtempfindlichen Sensor oder zur Linse verstellbar und/oder der Spiegel seitwärts und/oder vor- und rückwärts verstellbar und/oder rotierbar. Der Spiegel selbst kann teilweise transparent ausgebildet sein. Es kann zweckmäßig sein die Durchsicht durch den Spiegel oder die Verspiegelung im Verlauf der Endoskopie anzupassen. Möglich ist dies durch eine an und für sich bekannte elektrisch induzierbare Verspiegelung.

Die Optik der Optrone kann ferner ein bewegliches Prisma aufweisen. Zweck des beweglichen Prismas ist ebenfalls die Ermöglichung verschiedener Blickwinkel, wie für den Spiegel oben dargelegt. Das Prisma in der Optik kann zudem zur Umlenkung von Bildinformationen und/oder Licht dienen.

Des Weiteren weist die Optik eine optische Einrichtung zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen, einen Sensor, eine Einrichtung zur Funkübertragung der elektrischen Signale und/oder eine Einrichtung zur Übermittlung der elektrischen Signale von der Einrichtung zur Aufzeichnung der Bildinformationen an die Einrichtung zur Funkübertragung oder an eine Einrichtung zur Weitergabe der elektrischen Signale auf.

Als Einrichtung zur Aufzeichnung kommt insbesondere ein lichtempfindlicher Sensor in Betracht. Der lichtempfindliche Sensor kann beispielsweise eine CMOS- (Complementary metal oxid silicon) Chip-Kamera oder ein CCD-Sensor sein.

Als Einrichtung zur Funkübertragung der elektrischen Signale kann ein üblicher UHF-Radiosender mit Antenne verwendet werden. Die Einrichtung zur Übermittlung der elektrischen Signale vom Sensor an die Einrichtung zur Funkübertragung oder an eine Einrichtung zur Weitergabe der elektrischen Signale kann nach dem DVB-Verfahren erfolgen. Bei dem DVB-Verfahren erfolgt die Bildübertragung digital mit Hilfe einer LED, die entweder in einen Lichtleiter oder eine Fotodiode einkoppelt, in beiden Fällen muß zuvor eine Wandlung des Videodatenstroms in einen optisch seriellen Datenstrom für die Übertragung erfolgen.

Die Optik mit der optischen Einrichtung kann entsprechend ausgestattet sein, dass das seitliche Blickfeld der Optik radial um die Längsachse der Optrone zylinderförmig aufgezeichnet werden kann. Dies geschieht insbesondere mit einer entsprechenden Anordnung von optischem Fenster, Linse, Spiegel und/oder Prisma. Die zylinderförmig aufgezeichneten Bildinformationen können, übertragen auf eine Datenträgerverarbeitungsanlage, über eine Software zu einem zweidimensionalen Bild ausgerollt werden. Alternativ kann die Optrone auch zwei, an gegenüberliegenden Seiten der Optrone angeordnete Optiken aufweisen. Dabei ist es aus Platzgründen bevorzugt, dass die zwei oder mehr Optiken insgesamt einer optischen Einrichtung zugeordnet sind.

Um ein seitliches Blickfeld der Optik radial oder axial um die Längsachse der Optrone und/oder auch ein Blickfeld an beiden gegenüberliegenden Seiten der Optrone zu ermöglichen, kann die Optrone ein optisches Fenster an ihrem einem Ende, an ihrem anderen Ende und/oder an ihrer seitlichen Hülle aufweisen. Dazu kann die Hülle der Optrone teilweise oder vollständig als optisches Fenster ausgebildet sein.

Ferner kann die Optrone eine Vorrichtung zur Fixierung ihrer Position aufweisen. Diese Vorrichtung kann in Form eines Abstandhalters und/oder einer Fixiereinrichtung vorliegen. Die Fixierung der Optrone in ihrer Position kann zum einen mittels einer mechanischen, permanent vorhandenen Vorrichtung oder mittels einer bewegbaren, insbesondere ausfahr- oder verschiebbaren Vorrichtung ermöglicht werden, beispielsweise in Form von stabähnlichen Einrichtungen mit abgerundeten Enden oder in Form eines Dreibeins. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Optrone relativ zu einer Gewebewand fixiert und beabstandet ist, so dass ein freies Blickfeld auf das umgebende oder gegenüberliegende Körpergewebe ermöglicht wird.

Eine weitere Ausführungsform der Optrone sieht eine Vorrichtung zur Freisetzung und/oder Aufnahme von Mitteln vor. Mit Mitteln sind zum einen pharmakologisch wirksame Mittel, wie Arzneimittel, oder auch Diagnostika, wie Kontrastmittel, als auch Körperflüssigkeiten, Gewebe sowie medizintechnische Vorrichtungen umfasst. Als medizintechnische Vorrichtungen können beispielsweise Stents und/oder Coils freigesetzt oder wieder aufgenommen werden. Gleichfalls kommen als Mittel Materialien zur Verklebung oder Verfüllung von Hohlräumen, wie Embolisate, in Betracht. Die Vorrichtung kann auch in Form einer Beschichtung, insbesondere in Form einer auflösbaren Formulierung, vorliegen, die beispielsweise die gezielte Freisetzung von Medikamenten am Zielort erlaubt. Bevorzugt ist jedoch die Freisetzung und Aufnahme der Mittel durch mechanische oder physikalische Maßnahmen. Gleichfalls kann die Vorrichtung zur Aufnahme von Körperflüssigkeiten oder zur Entnahme von Gewebe konzipiert sein, um diese einer anschließenden Analyse unterziehen zu können.

Zusätzlich kann die Optrone eine Analyseeinrichtung aufweisen. Als typische Analyseeinrichtung kann der Optrone der Messkopf eines Ultraschallgerätes zugeordnet sein.

Zur Energieversorgung kann die Optrone eine Batterie aufweisen, wobei es sich bevorzugt um eine mittels Induktion wiederaufladbare Batterie handelt. Die Optrone selbst oder eine externe Station auf der die Batterie der Optrone aufgeladen werden kann, weist bevorzugt eine Ladestatusanzeige der Batterie auf. Die Energieversorgung kann auch zur Ansteuerung des Elektromagneten eingesetzt werden. In diesem Fall ist dem magnetischen Material und/oder der Batterie eine Einrichtung zur Funkübertragung elektrischer Signale und Weiterleitung der elektrischen Signale zugeordnet.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Optrone an eine Einführeinheit angekoppelt oder ankoppelbar vorliegen. Die Einführeinheit kann dabei aus einem Katheter, einer Zuführung, einem Faden und/oder einem Führungsdraht bestehen, etwas aus einem Führungsdraht, über den der Vorschub und die Eindringtiefe gesteuert bzw. abgelesen werden können. Eine solche Kombination aus Einführeinheit und steuerbarer Optrone zeichnet sich dadurch aus, dass die Einführeinheit selbst über keine Steuereinheit zur relativen Ausrichtung der Optrone verfügt, sondern beispielsweise nur für den Vorschub oder das Zurückziehen sowie gegebenenfalls zum Ablesen der Eindringtiefe der Optrone benötigt wird. Die reduzierten Anforderungen an die Einführeinheit eröffnen damit die Möglichkeit der einfachen mechanischen Ankopplung der Einführeinheit an die Optrone.

In zweckmäßigen Ausgestaltungen der Kombination aus Einführeinheit und Optrone geschieht auch die Weiterleitung der elektrischen Signale, beispielsweise der optischen Einrichtung über Lichtleiter und/oder Kabel innerhalb der Einführeinheit. Ein Kabel zur Stromzuführung und/oder ein Kabel zur Übermittlung elektrischer Steuerungssignale können vorgesehen sein.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Einführeinheit auch über einen Biopsie-, Sondenkanal, Lichtleiter oder Kanäle für beispielsweise optische Lichtleiter, elektrische Leiter, Kanal zur Zuführung eines Ultraschallmesskopfes verfügt. Die vorgenannten Kanäle können auch zur Gaszufuhr, Farbzufuhr, Spülung/Absaugung oder für andere Handlungen verwendet werden. Vorzugsweise werden die vorgenannten Kanäle sowie der Lichtleiter arztseitig aus der Einführeinheit herausgeführt und gegebenenfalls an eine separate Steuereinrichtung angeschlossen. Auf diese Weise ist die Steuerung dieser Funktionen beispielsweise mit einem oder mehreren Fußschaltern oder mit separaten elektrischen Komponenten möglich.

Die magnetische Ausrichtung der Optrone eröffnet die Möglichkeit, den Vorschub und/oder das Zurückziehen der Einführeinheit über eine Vorrichtung zur Steuerung der Eindringtiefe der Optrone in das Körperlumen zu steuern. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer einfachen Rollensteuerung, wobei die Einführeinheit zwischen zwei rotierbaren Körpern, beispielsweise Rollen gelegt wird, so dass über die relative Rotation der Körper die Einführeinheit zwischen den beiden Körpern hin- und herbewegt werden kann, bestehen. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Steuerung der Eindringtiefe bzw. des Vorschubs und/oder das Zurückziehen der Optrone und der Einführeinheit gewährleistet. Die Steuerung bzw. Rollensteuerung kann über übliche Getriebe mit elektrischen Motoren verbunden sein.

In der alternativen Ausführungsvariante, bei der die Optrone über eine Einführeinheit verfügt, ist es bevorzugt, dass sie in ihrem Vorschub über die Vorrichtung zur Steuerung der Eindringtiefe gesteuert wird und ihre relative Ausrichtung innerhalb des Körperlumens über die Ausrichtung des magnetischen Materials in einem äußeren elektromagnetischen Feld erfolgt.

Die Verbindung der Optrone mit einer Einführeinheit kann auf zwei alternative Arten erfolgen. Zum einen können die Optrone und die Einführeinheit einteilig ausgeführt sein, zum anderen trennbar. Um die Optrone nicht nur diagnostisch, sondern auch während der Diagnostik therapeutisch verwenden zu können kann durch einen Lichtleiter in der Einführeinheit und durch einen Lichtleiter innerhalb der Optrone ein therapeutisch wirksamer Laserstrahl eingespeist werden, um beispielsweise Myome, Polypen, Verwachsungen zu entfernen oder Blutung zu beseitigen. Zur Gewebezerstörung kommt insbesondere ein Neodym-YAG-Laser in Betracht. Auch die Gewebezerstörung mit der Argon-Plasma-Koagulation (AOC) ist mit der steuerbaren Optrone möglich. Auf diese Weise ist eine Navigation des Lasers unter visueller Kontrolle möglich.

Ist die Optrone einteilig mit der Einführeinheit verbunden, besteht die Einführeinheit im Wesentlichen aus einem flexiblen Kunststoffschlauch etwa in Form eines Katheters, durch den der Lichtleiter an die Optrone heran oder in die Optrone hineingeführt wird. Alternativ kann die Einführeinheit auch ein einfacher Führungsdraht sein, der aus diesem Zweck angepasst wurde. Ein Biopsiekanal ist in der Schlauchvariante nicht vorgesehen, da dies zu einer erhöhten Kontaminierung des gesamte Systems führt. Sofern die Optrone einteilig mit einer Einführeinheit, beispielsweise bestehend aus einem glatten Kunststoffschlauch verbunden ist, der über keine Öffnungen verfügt, die mit dem Körperlumen oder Flüssigkeiten des Körperlumens in Kontakt treten, ist eine kostengünstige und vollständige Reinigung und Desinfektion dieser einstückigen Alternative möglich. Ist die Gewebsentnahme über Zangen oder die Zuführung von diagnostischen oder therapeutischen Mitteln, die über den Biopsiekanal der Einführeinheit in die Nähe der Optrone eingebracht werden müssen, notwendig, so wird die Einführeinheit an die Optrone reversibel angekoppelt. Auf diese Weise kann die Optrone separat von der Einführeinheit gereinigt werden und die kostengünstig herstellbare Einführeinheit direkt entsorgt werden. Die Optrone selbst bzw. ihre Hülle und die gegebenenfalls vorgesehene mechanische Kupplung sind aus leicht zu reinigendem Material und auch in ihrer Oberflächenbeschaffenheit so ausgelegt, dass eine schonende und gründliche Reinigung und Desinfektion möglich ist.

Insgesamt erlaubt die erfindungsgemäße Optrone in ihren Ausführungsvarianten die Endoskopie des Ösophagus, des Duodenum, des Jejunum/Ileum, des Kolon sowie des Gallengang- oder Pankreasgangsystems. Die vorgenannten Bereiche können diagnostisch und/oder therapeutisch erreicht werden. Gleichzeitig kann die erfindungsgemäße Optrone positionsgenau ausgerichtet und in ihrem Vorschub gesteuert werden, so dass die Vorteile eines regulären Endoskops wieder erreicht werden, wobei die Nachteile der üblichen Endoskope, die zu den eingangs geführten Kreuzinfektionen führen, vermieden werden.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Darstellungen näher erläutert. Von diesen zeigen:
1a Den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Optrone;
1b den prinzipiellen Aufbau der Optik mit der optischen Einheit;
2a den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Optrone mit einer Einführeinheit;
2b den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Optrone mit einer ankoppelbaren Einführeinheit;
3 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubs und zum Ablesen der Eindringtiefe der Optrone;
4a den prinzipiellen Aufbau eines Teilbereiches der erfindungsgemäßen Optik mit Spiegel; und
4a einen anderen prinzipiellen Aufbau eines Teilbereiches der erfindungsgemäßen Optik mit Spiegel.
Die 1a zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Optrone 1 mit einer Hülle 2. Innerhalb der Hülle 2 ist eine Optik 3, siehe auch 1b, vorgesehen, der eine optische Einrichtung 4 zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen in Form von elektronischen Signalen zugeordnet ist. Die Optrone 1 weist ein magnetisches Material 5 zur relativen Ausrichtung und/oder für den Vorschub der Optrone durch ein von außen einwirkendes elektromagnetisches Feld 6 auf. Des Weiteren verfügt die Optik 3 über ein optisches Fenster 7 und kann bei Bedarf zur Veränderung des Blickwinkels 3a bzw. zum Zoomen eine Linse 8 aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der optischen Einrichtung 4 ein lichtempfindlicher Sensor 9 zugeordnet.
Die 1b stellt einen prinzipiellen Aufbau der Optik 3 mit der optischen Einrichtung 4 zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen dar. Die Aufzeichnung der optischen Bildsignale erfolgt über einen der Optik zugeordneten Sensor 9. Durch Verstellen der Linse 8 kann der Blickwinkel 3a durch das optische Fenster 7 angepaßt werden.
Die 2a und 2b zeigen einen prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Optrone mit einer Einführeinheit 13, die einstückig oder zweiteilig ausgebildet sein kann. 2a zeigt eine Optrone mit Einführeinheit 13, wobei die Optrone einen Lichtleiter 11 aufweist. Der Lichtleiter kann beispielsweise über eine LED oder einen niederenergetischen Laser gespeist werden, um den zu untersuchenden Bereich innerhalb des Körperlumens auszuleuchten, alternativ kann ein therapeutisch wirksamer Laserstrahl beispielsweise zur Laserablation von Myomen oder Polypen eingespeist werden. Das Ausführungsbeispiel der steuerbaren Optrone in der 2b ist zweiteilig ausgeführt. Die Einführeinheit 13 kann abgekoppelt werden. Die Kupplung kann dabei beispielsweise mechanisch 12 erfolgen. Der vergrößerte Ausschnitt der 2b zeigt einen Biopsie- 14, einen Sondenkanal 15 sowie einen Lichtleiter 16.
In der 3 ist ein prinzipieller Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubs und/oder zum Ablesen der Eindringtiefe der Optrone sowie eine Magnetbrücke 18 dargestellt. Die Optrone 1 kann in ihrer relativen Ausrichtung, das heißt Translation und/oder Rotation über ein von außen auf das magnetische Material, einwirkendes elektromagnetisches Feld der Magnetbrücke 18 bewegt werden. Die an der Optrone 1 vorgesehene Einführeinheit 13 kann hinsichtlich des Vorschubes und/oder des Zurückziehens über die Vorrichtung zur Steuerung der Eindringtiefe 17 bewegt werden. Über diese Vorrichtung zur Steuerung der Eindringtiefe 17 kann beispielsweise visuell die absolute Eindringtiefe der Optrone abgelesen werden. Dies kann über eine auf der Einführeinheit angebrachte Skalierung erfolgen.
Die 4a und 4b zeigen einen prinzipiellen Aufbau für einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Optik 3 mit zwei verschiedenen Spiegelkonstruktionen. Der Teilbereich der Optik, stellt das optische Fenster 7, eine Linse 8, einen Spiegel 10 sowie einen lichtempfindlichen Sensor 9 dar. In der 4a ist ein Spiegel 10 derart angeordnet, dass er beispielsweise das gesamte nach vorne gerichtete Blickfeld 3a seitlich abzulenken vermag. Der Spiegel 10 der Optik 3 der 4a kann an der, dem Sensor 9 zugewandten Seiten, um einen Winkel verstellt werden. Auf diese Weise kann bei senkrechter Einstellung des Spiegels 10 relativ zum Sensor 9 ein Blickfeld 3a vor der Optrone 1 freigegeben werden. Bei einer Neigung des Spiegels 10 wird das Blickfeld 3a von vorne zur Seite abgelenkt. Die Justage eines Spiegels 10 eignet sich insbesondere für eine weitere Feinjustage des Blickfeldes 3a einer im Magnetfeld ausgerichteten Optrone. Die 4b zeigt einen Spiegel, der das Blickfeld 3a nur teilweise seitlich umlenkt. Der Spiegel 10 kann um einen Winkel schwenkbar und/oder um eine Achse rotierbar ausgebildet sein.

Claims

Optrone (1), insbesondere zur Einbringung in ein Körperlumen, mit einer Hülle (2), einer innerhalb der Hülle vorgesehenen Optik (3) mit einer optischen Einrichtung (4) zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen in Form von elektronischen Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Optrone ein magnetisches Material (5) zur relativen Ausrichtung und/oder für den Vorschub aufweist, wobei die Ausrichtung und/oder der Vorschub durch ein von außen einwirkendes elektromagnetisches Feld (6) erreicht wird.
Optrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine länglichovoide Geometrie aufweist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material in ihrem Innern in Form wenigstens eines magnetischen Körpers vorliegt.
Optrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle aus magnetischem Material besteht oder mit magnetischem Material beschichtet ist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material, ferromagnetisch, und/oder paramagnetisch ist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material als weichmagnetisches, als hartmagnetisches Material und/oder in Form von Zwischenzuständen dieser Materialien vorliegt.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Elektromagneten aufweist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (3) wenigstens ein optisches Fenster (7), eine Linse (8), einen Spiegel (10), ein Prisma sowie eine Lichtquelle und/oder einen Lichtleiter (11) aufweist.
Optrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein optisches Fenster (7) an ihren Enden aufweist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle der Optrone teilweise oder vollständig als optisches Fenster (7) ausgebildet ist.
Optrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Spiegels (10) in der Optik (3) relativ zum lichtempfindlichen Sensor verstellbar ist
Optrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Prismas in der Optik (3) relativ zum lichtempfindlichen Sensor verstellbar ist
Optrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Lichtleiter (11) aufweist, in den ein Laserstrahl einkoppelbar ist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (4) zur Aufnahme und Übertragung von Bildinformationen einen lichtempfindlichen Sensor (9), eine Einrichtung zur Funkübertragung der elektrischen Signale und/oder Einrichtung zur Übermittlung der elektrischen Signale vom Sensor an die Einrichtung zur Funkübertragung oder an eine Einrichtung zur Weitergabe der elektrischen Signale aufweist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Fixierung ihrer Position aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Fixierung ein Abstandhalter und/oder eine Befestigungsvorrichtung ist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Freisetzung und/oder Aufnahme von Mitteln hat.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Analysevorrichtung aufweist.
Optrone nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Energieversorgung in Form einer Batterie aufweist.
Optrone, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Optrone an eine Einführeinheit ankoppelbar ist.
Optrone nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführeinheit (13) einen Katheter und/oder einen Führungsdraht umfasst.
Optrone nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführeinheit mechanisch an die Optrone ankoppelbar ist.
Optrone nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass über die Einführeinheit die Weiterleitung von elektrischen Signalen und/oder Lichtsignalen erfolgt.
Optrone nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub und/oder das Zurückziehen der Optrone über die Einführeinheit erfolgt.
Verwendung der Optrone nach Anspruch 1 bis 20, zur Übertragung von Bildinformationen und/oder Analysedaten.