зонд и способ его продвижения внутри полости тела (варианты)

Формула изобретения

1. Эндоскопическое устройство, выполненное с возможностью продвижения внутри полости, содержащее зонд, имеющий дистальный и проксимальный концы, и гибкий рукав, сцепленный с проксимальным концом зонда и выполненный с возможностью надувания для обеспечения продвижения зонда внутри полости и с возможностью выворачивания по мере продвижения зонда вперед, причем рукав охватывает наружную поверхность зонда и выворачивается через стопорное кольцо, удерживающее рукав на наружной поверхности зонда.

2. Устройство по п.1, в котором зонд содержит прибор, формирующий видеосигнал для регистрирования изображения внутри полости.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором зонд содержит магнитный материал, а стопорное кольцо содержит одну или более магнитные пружины, которые удерживаются на зонде за счет магнитного притяжения.

4. Устройство по п.3, в котором наружная часть рукава, вывернутая через кольцо, блокируется так, что становится, по существу, неподвижной по отношению к стенке полости.

5. Эндоскопическое устройство, выполненное с возможностью продвижения внутри полости, содержащее зонд, имеющий дистальный и проксимальный концы, и гибкий рукав, по меньшей мере частично размещенный в зонде и выполненный с возможностью надувания для обеспечения продвижения зонда внутри полости; причем часть рукава размещается внутри зонда в компактном состоянии и подается с проксимального конца зонда по мере продвижения зонда.

6. Устройство по п.5, в котором зонд имеет углубление, примыкающее к его проксимальному концу и вмещающее в себя рукав в компактном состоянии.

7. Устройство по п.5, в котором рукав блокируется в ближайшем к зонду положении так, чтобы надутая часть рукава между ближним положением и зондом оставалась, по существу, неподвижной по отношению к стенке полости.

8. Устройство по п.1 или 2, выполненное с возможностью продвижения внутри полости, являющейся полостным каналом внутри тела пациента.

9. Устройство по п.8, выполненное с возможностью продвижения внутри полостного канала, являющегося частью желудочно-кишечного тракта.

10. Способ продвижения зонда внутри полости, включающий сцепление гибкого рукава с проксимальным концом зонда и надувание рукава для продвижения зонда в полости так, что по мере продвижения зонда рукав выворачивается; причем сцепление рукава с зондом осуществляется путем охватывания рукавом наружной поверхности зонда и перегибания рукава через стопорное кольцо, удерживающее рукав на наружной поверхности зонда.

11. Способ по п.10, включающий блокирование вывернутой наружной части рукава так, чтобы она оставалась, по существу, неподвижной по отношению к стенке полости.

12. Способ продвижения зонда внутри полости, включающий сцепление гибкого рукава с проксимальным концом зонда и надувание рукава для продвижения зонда в полости; причем сцепление рукава с зондом осуществляют путем удерживания части рукава в компактном состоянии на проксимальном конце зонда внутри полости с тем, чтобы по мере продвижения зонда осуществлять подачу рукава с проксимального конца.

13. Способ по любому из пп.10-12, в котором полостью является желудочно-кишечный тракт пациента.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится в целом к продвижению тел внутри полостей и, в частности, к способам и устройствам для продвижения медицинских приборов по толстой кишке.

Применение эндоскопа для исследования полости тела хорошо известно. Диагностические и терапевтические преимущества непосредственного исследования желудочно-кишечного тракта с помощью гибкого эндоскопа сделали этот метод стандартной процедурой в современной медицине. Одним из самых распространенных способов эндоскопического исследования является колоноскопия, которая выполняется с различньми целями, включая диагностику рака, определение источника желудочно-кишечного кровотечения, осмотр воспаленного участка кишечника, удаление полипов и устранение заворота кишок и кишечной непроходимости.

Несмотря на то, что колоноскопия является полезной и эффективной процедурой, она является сложной для выполнения медицинским персоналом и болезненной, а порой и опасной для пациента. Эти проблемы связаны с небходимостью продвижения и направления длинного гибкого колоноскопа сквозь кишку посредством проталкивания его с проксимального конца, находящегося снаружи тела.

В связи с этим желательно создание движущего устройства для проталкивания или протягивания эндоскопа вперед от его дистального конца внутри тела. С этой целью было предложено несколько способов и устройств, хотя ни одно из них не получило клинического или коммерческого одобрения.

Патент США 4,207,872 (Meiri et al.), описание которого приводится здесь в качестве ссылки, описывает прибор и способ для продвижения эндоскопа по полостному каналу в теле с использованием многочисленных заполненных жидкостью эластичных выступов, расположенных вдоль наружной поверхности рукава, в котором размещен экдоскоп. Попеременное увеличение и уменьшение давления жидкости внутри выступов продвигает эндоскоп по полостному каналу тела. Каждый выступ находится в непосредственном соприкосновении с внутренней поверхностью полости тела и оказывает местное контактное давление на эту относительно небольшую контанктную поверхность с тем, чтобы продвигать эндоскоп вперед.

Патент США 3,895,637 (Choy), описание которого также приведено в виде ссылки, описывает устройство, способное продвигаться по трубчатому органу посредством последовательного раздувания и выпускания воздуха первым и вторым радиально надувными элементами. Раздувание тормозит надутый элемент в локальной области трубчатого органа, в то время как давление воздуха вдоль надувной смежной части устройства продвигает незакрепленную часть устройства вдоль по трубчатому органу. Для того чтобы устройство могло продвигаться вперед по органу, требуется достаточное контактное давление надутых элементов на относительно небольшой по длине трубчатый орган. Этот патент не обеспечивает распространение контактного давления на больший участок ткани, давление на который вызывало бы продольное движение.

Патент США 4,321,915 (Leighton et al.), описание которого также приведено в виде ссылки, описывает устройство в виде трубки, выворачивающейся наизнанку, для введения инструмента в полость тела с использованием чередующихся стадий приложения положительного давления для выворачивания трубки и продвижения инструмента и приложения вакуума для вытягивания вывернутой трубки из инструмента наружу с тем, чтобы оператор мог вытянуть инструмент на половину расстояния, пройденного на предыдущем шаге.

Патент США 4,403,985 (Boretos), на который приводится ссылка, описывает прибор с реактивным двигателем для введения в полость тела. Жидкость под давлением подается к прибору снаружи тела и затем выбрасывается из отверстия в приборе в одном направлении с тем, чтобы продвигать прибор в противоположном направлении. Прибор, таким образом, создает движущую силу посредством выбрасывания вещества в полость тела.

Задачей настоящего изобретения является создание системы и способа для более удобного продвижения эндоскопического устройства внутри полости тела. При этом травмирование тканей полости является минимальным благодаря уменьшению или исключению трения между частями эндоскопического устройства и стенками полости и за счет плавного, равномерного продвижения зонда внутри полости. В результате, уменьшаются неприятные и болезненные ощущения, вызываемые у пациента при проведении процедуры, что в свою очередь упрощает для медицинского персонала выполнение такой процедуры.

Одним из аспектов настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы и способа продвижения тела внутри полости.

Другим аспектом настоящего изобретения является создание усовершенствованного движущего механизма для продвижения эндоскопа внутри полости тела пациента с целью исследования, диагнистики и лечения.

В предпочтительных примерах реализации настоящего изобретения зонд, в котором размещен эндоскопический инструмент, продвигают по нижнему отделу желудочно-кишечного тракта пациента посредством надувания гибкого рукава, сцепленного с зондом. Один конец рукава закреплен обычно у ануса пациента или вблизи него. По мере надувания рукава, предпочтительно с использованием газа под давлением, зонд продвигается вперед, а рукав подается постепенно между зондом и анусом. Надутая часть рукава радиально расширяется наружу и остается по существу неподвижной относительно стенки кишечника до тех пор, пока она надута. Продольное движение рукава относительно стенки в общем происходит только в части, смежной с зондом. Зонд, таким образом, легко продвигается, и травмирование желудочно-кишечного тракта является минимальным. Для удаления зонда рукав сдувают и используют для вытягивания зонда обратно через анус.

В ряде предпочтительных примеров реализации настоящего изобретения рукав охватывает зонд и выворачивается по мере продвижения зонда вперед. Предпочтительно рукав перегибается на одном или более эластичных кольцах, охватывающих зонд, причем кольца предпочтительнее всего содержат кольцевые пружины, которые охватывают наружную поверхность зонда и удерживаются на зонде с помощью магнитного притяжения. При надувании рукава зонд продвигается по толстой кишке, вызывая выворачивание рукава. Таким образом, наружная часть рукава раскрывается только рядом с зондом, в то время как остальная наружная часть остается неподвижной.

В других предпочтительных примерах реализации настоящего изобретения рукав хранится в компактном состоянии обычно в сложенном или скатанном виде внутри зонда или в зоне, непосредственно примыкающей к зонду. Предпочтительнее всего сложенный или скатанный рукав хранят в выемке в проксимальной части зонда. По мере продвижения зонда вперед рукав подается, постепенно выходя из сложенного или скатанного состояния, и расправляется на стенке кишечника.

Согласно другим предпочтительным примерам реализации настоящего изобретения зонд содержит отдельный направляющий блок для облегчения прохождения изгибов желудочно-кишечного тракта и препятствий, таких как сгустки крови, небольшие деформации и другие препятствия, с тем, чтобы зонд мог продвигаться внутри тела пациента при миниально травмирующем соприкосновении и трении. Направляющий блок предпочтительно работает на газе или на жидкости под давлением, предпочтительнее всего так, как описано в заявке на изобретение Израиля под номером 125,397, права на которую переданы заявителю настоящей заявки на изобретение и описание которой приводится в качестве ссылки. Альтернативно могут быть использованы другие известные способы управления.

В отдельных предпочтительных примерах реализации настоящего изобретения зонд содержит приборы для исследования, диагностики и лечения. Предпочтительно приборы включают устройство для формирования видеосигнала, предпочтительнее всего миниатюрную видеокамеру, и источник света из числа уже известных, которые применяются для регистрации эндоскопических изображений. Средства для управления приборами и получения посредством них данных содержат провода, световоды или трубки, которые соединены с приборами и проходят к оператору или к установке, находящейся вне пациента, которая управляет приборами и получает от них данные. Провода, световоды или трубки предпочтительно проходят по рукаву.

В предпочтительных примерах реализации настоящего изобретения продвижение зонда по желудочно-кишечному тракту за счет надувания рукава уменьшает или исключает необходимость приложения механической силы к проксимальному концу зонда (снаружи тела пациента) для введения зонда, как это требуется при применении обычных эндоскопов. Настоящее изобретение, таким образом, уменьшает или исключает необходимость приложения сконцентрированного локального давления к какой-либо части тела пациента, уменьшает или исключает трение между частями прибора и телом пациента и позволяет избежать попадания жидкости или других веществ в полость тела.

Согласно предпочтительному примеру реализации настоящего изобретения предложено эндоскопическое устройство для продвижения внутри полости, содержащее зонд, имеющий дистальный и проксимальный концы; и гибкий рукав, сцепленный с проксимальным концом зонда и выполененный в возможностью надувания для обеспечения продвижения зонда внутри полости и с возможностью выворачивания по мере продвижения зонда вперед, причем рукав охватывает наружную поверхность зонда и выворачивается через стопорное кольцо, удерживающее рукав на наружной поверхности зонда.

Предпочтительно зонд содержит устройство для формирования видеосигнала, которое регистрирует изображения внутри полости.

Предпочтительно также, чтобы зонд содержал магнитный материал, а стопорное кольцо содержало одну или более металлических пружин, удерживаемых на зонде за счет магнитного притяжения к нему.

Кроме того, предпочтительно, чтобы наружная часть рукава, вывернутая через кольцо, блокировалась для того, чтобы она оставаться по существу неподвижной по отношению к стенке полости.

В другом предпочтительном примере эндоскопическое устройство для продвижения внутри полости содержит зонд, имеющий дистальный и проксимальный концы; и гибкий рукав, сцепленный с проксимальным концом зонда и выполененный в возможностью надувания для обеспечения продвижения зонда внутри полости; при этом часть рукава удерживается на зонде в компактном состоянии и подается с проксимального конца зонда по мере продвижения зонда. Предпочтительно зонд имеет углубление, примыкающее к его проксимальному концу и вмещающее в себя рукав в компактном состоянии. Кроме того, рукав предпочтительно блокируется в ближайшем к зонду месте с тем, чтобы надутая часть рукава между этим местом и зондом оставалась по существу неподвижной по отношению к стенке полости.

Предпочтительно полость является полостным каналом внутри тела пациента, предпочтительнее всего частью желудочно-кишечного тракта.

В соответствии с предпочтительным примером реализации предложен также способ продвижения зонда внутри полости, включающий сцепление гибкого рукава с проксимальным концом зонда и надувание рукава для продвижения зонда внутри полости таким образом, чтобы по мере продвижения зонда рукав выворачивался, при этом сцепление рукава с зондом осуществляется путем схватывания рукавом наружной поверхности зонда и перегибания рукава через стопорное кольцо, удерживающее рукав на наружной поверхности зонда.

Предпочтительно указанный способ включает блокирование вывернутой наружной части рукава с тем, чтобы она оставалась неподвижной относительно стенки полости.

В другом предпочтительном примере реализации предложен способ продвижения зонда внутри полости, включающий сцепление гибкого рукава с проксимальным концом зонда и надувание рукава для продвижения зонда внутри полости, при этом сцепление рукава с зондом осуществляется путем удерживания части рукава в компактном состоянии на проксимальном конце зонда внутри полости с тем, чтобы по мере продвижения зонда происходила подача рукава с проксимального конца.

Предпочтительно полость является желудочно-кишечным трактом пациента.

Настоящее изобретение будет более понятно из следующего подробного описания предпочтительных примеров его реализации с учетом чертежей.

На Фиг.1 схематически представлен разрез зонда со сложенньм рукавом в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения.

На Фиг.2 схематически дан частичный разрез, показывающий зонд, изображенный на Фиг.1, и связанное с ним устройство в действии в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения.

На Фиг.3 показан разрез зонда с вывернутым рукавом в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения.

На Фиг.1 показан схематический разрез эндоскопического зонда 20 в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения. Зонд 20 содержит головку или верхушку зонда 22, которая предпочтительно имеет цилиндрическую форму с прозрачным окном для оптического наблюдения или линзой 30 на дистальном конце зонда. Зонд содержит электрооптический блок 28, который предпочтительно включает источник света и миниатюрную видеокамеру из числа уже известных, которая регистрирует изображения через линзу 30. Многожильный кабель 32 включает провода 31, соединяющие блок 28 и внешний пульт для передачи информации от блока и к блоку.

Кроме того, зонд содержит основание 24, образованное наконечником 34, который вмещает в себя крышку и внутренний шпиндель 36, зафланцованный с проксимального конца. Гибкий рукав 26 складывается в пространстве между крышкой и шпинделем и подается через кольцевой вырез между наконечником и шпинделем на проксимальном конце основания. Кабель 32 предпочтительно проходит через полый канал внутри шпинделя 36, как показано на чертеже.

Рукав 26 предпочтительно состоит из эластичного биологически совместимого пластика любого подходящего типа из числа известных и предпочтительнее всего имеет стенки толщиной примерно от 0,1 до 0,5 мм и максимальный диаметр (в надутом состоянии) примерно 10 мм. Пластиковый рукав 26 плотно укладывается внутри основания 24 с возможностью его расправления и равномерной подачи с проксимального на дистальный конец. Дистальный конец рукава прочно прикреплен к зонду 20 так, что рукав можно надувать газом под давлением или другой жидкой или газообразной средой, как описано ниже.

Предпочтительно зонд 20 содержит направляющий блок 23, который выполнен с возможностью сгибания головки зонда 22 относительно основания 24. Направляющий блок используется для изменения направления зонда на изгибах и для обхода препятствий в желудочно-кишечном тракте. Он может также оказаться полезным при сгибании головки 22 с тем, чтобы зарегистрировать изображение, или для выполнения хирургических процедур в зоне, не находящейся непосредственно перед зондом. Предпочтительнее всего направляющий блок 23 содержит ряд противолежащих сильфонов 25 и 27 для осуществления поворота блока, как описано в упомянутой выше зявке на патент Израиля 125397, причем сильфоны выполнены с возможностью надувания газом или жидкостью, подаваемым по трубкам 33, расположенным внутри пучка 32 проводов. Хотя для простоты на чертеже показаны только два таких сильфона, понятно, что на самом деле могут использоваться один, три, четыре или более сильфонов. Альтернативно направляющий блок 23 может содержать другие типы направляющих механизмов, известные в практике применения эндоскопов, например, выполненные на основе втягивающихся проводов.

В дополнение к электрооптическому блоку 28 головка зонда может также содержать отверстие для всасывания и/или промывания, датчики различных видов и/или специально приспособленные хирургические инструменты, такие как пинцет для биопсии. Эти элементы в общем известны и не показаны на чертежах. По существу, любой инструмент или датчик может быть приспособлен и помещен в головку 22 и присоединен к внешнему устройству с выполнением соответствующих изменений в кабеле 32.

На Фиг.2 схематически показан частичный разрез зонда 20 при использовании для эндоскопического исследования толстой кишки 40 пациента в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения. Проксимальный конец рукава 26 прикреплен стационарным креплением 50, расположенным снаружи тела пациента, к трубке 48, которая соединена с устройством 46, использующимся для надувания и сдувания. Кабель 32 подают по рукаву 26 и трубке 48 и герметично соединяют с пультом 44.

Зонд 20 вводят в толстую кишку 40 через анус 42. Затем аппарат 46 приводят в действие, например, открыванием в нем клапана, соединенного с регулируемым источником находящегося под давлением СО₂ или другого газа. Предпочтительно для надувания рукава используют давление газа в пределах 0,3 атм. Альтернативно для надувания рукава может использоваться жидкость такая, как стерильная вода. Раздувание рукава вызывает продвижение зонда вперед в толстую кишку 40, что приводит к расправлению рукава 26 при его подаче из основания 24 зонда. Надутая часть рукава обычно расширяется радиально и может контактировать со стенкой толстой кишки, но, как правило, это бывает минимальное или непродольное движение рукава по отношению к стенке.

По мере продвижения зонда 20 по толстой кишке направляющий блок 23 используется при необходимости, как было описано выше, для поворачивания головки зонда под углом к основанию 24. Направляющий блок предпочтительно управляется с пульта 44 для маневрирования зондом на изгибах и вокруг препятствий в желудочно-кишечном тракте.

При завершении эндоскопического исследования аппарат 46 приводистя в действие для сдувания рукава 26. Давление в рукаве уменьшается, и рукав сдувается. В этот момент зонд 20 извлекают из толстой кишки 40 предпочтительно вытягиванием за кабель 32 или за сдутый рукав 26, либо и за кабель, и за рукав.

На Фиг.3 схематически показан разрез другого зонда 60 с выворачивающимся рукавом 70, выполненным с возможностью продвижения внутри толстой кишки 40, в соответствии с предпочтительным примером реализации настоящего изобретения. Зонд 60 в общем прост в конструкции и в действии по сравнению с зондом 20, описанным выше, за исключением операции выворачивания рукава 70.

Основание 62 зонда 60 предпочтительно выполнено из магнитного металла и/или состоит из постоянных магнитов. Основание 62 имеет два углубления, которые вмещают соответствующие магнитные металлические пружины 64 и 66, имеющие форму эластичных колец. Окружность кольцевой пружины 66 предпочтительно меньше, чем у пружины 64, так что пружина 64 длиннее, чем пружина 66. Эластичность пружин 64 и 66 и их магнитное притяжение к основанию 62 способствуют удерживанию рукава 70 между пружинами и основанием.

Перед введением зонда 60 через анус 42 рукав 70 располагают вокруг основания 62, а пружины 64 и 66 надевают на рукав и располагают в выемках 68. Затем рукав 70 перегибают наружу или выворачивают через пружину 64. Наружная часть 78 рукава вытягивается через пружины и крепится к креплению 72. Резервная часть 74 рукава сложена или смотана и находится снаружи от тела пациента (в отличие от варианта с зондом 20, показанного на Фиг.1, при котором резервная часть рукава находится в основании зонда).

Для продвижения зонда 60 в толстой кишке 40 рукав 70 надувают с помощью накачивающего/скачивающего аппарата 46. Резервная часть 74 расправляется, а внутренняя часть 76 вытягивается позади зонда в дистальном направлении, как показано на Фиг.3, и выворачивается вокруг пружины 64. Двигающаяся часть 76 находится внутри наружной части 78, которая контактирует со стенкой толстой кишки 40 и по существу является неподвижной. Таким образом, потертости и травмирование толстой кишки 40 исключаются. Когда подходит время для извлечения зонда 60, рукав 70 сдувают и внутреннюю часть 76 вытягивают наружу из тела пациента, тем самым выворачивая рукав обратно.

Предпочтительно пружины 64 и 66 достаточно плотно прижимают рукав 70 к углублениям 68, а поскольку рукав и сам по себе является достаточно эластичным, то создается, в общем, герметичное уплотнение. Таким образом, газ, проходящий по запасной части рукава 74 для надувания рукава, не просачивается в больших количествах в толстую кишку 40. Альтернативно пространство между внутренней частью 76 и наружной частью 78 надувают для продвижения зонда 60.

Хотя предпочтительные примеры реализации описаны выше применительно к устройству для продвижения приборного блока по нижней части жулудочно-кишечного тракта, понятно, что новые принципы устройства согласно настоящему изобретению могут быть применены к движущимся объектам в других полостях тела и могут также быть применены к движущимся объектам в полостях, а также в других местах в случаях немедицинского применения. Пример немедицинского применения заключается в исследовании внутри очень едкой или высокотемпературной среды, где нежелательно подвергать воздействию среды подвижные части движущей установки. Понятно также, что поскольку предпочтительные примеры, описанные выше, содержат проводники для передачи физических данных и провода цепи управления, двигательный блок и приборный блок могут приводиться в действие от аккумуляторов и могут хранить данные и/или передавать данные известными способами беспроводной связи.

Таким образом, следует считать, что предпочтительные примеры реализации приведены здесь в качестве примера, и полный объем изобретения ограничивается только формулой.