专利名称：用于在体腔内前进的系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于在诸如胃肠(GI)道的体腔内前进的系统，并且具体涉及一 种利用冲击力而前进通过体腔的系统。
背景技术：
已知很多成像装置被用于生成诸如胃肠(GI)道的体腔的医学图像。例如，内窥镜 检查被广泛用于观测、组织摄影以及从损伤病变等提取样本等。在采用内窥镜检查结肠的 常规方法中，例如，内窥镜典型地被手动插入到结肠中。在这种手动技术中，由于结肠被扩 张或者过分扩大，病人可能常常抱怨腹部疼痛和肿胀，由此使得内窥镜检查过程复杂麻烦。 可能存在结肠出血和意外穿孔的风险。通过乙状结肠插入内窥镜并进入降结肠，或者通过 脾曲、横结肠、肝曲或者受到之前操作影响的部分都可能伴随有困难。
发明内容
本发明致力于提供一种用于在诸如胃肠(GI)道的体腔内前进的系统，在下文中 进行更为详尽的描述。在下文中本发明参照GI道进行描述，但是应当理解本发明不限于GI 道，也可用于其它体腔。与现有技术中将气囊和类似装置充气并锚定到GI道壁上以尝试克 服光滑及不稳定的GI道不同，本发明不论GI道的环境条件如何，利用冲击航行(navigate) 通过GI道。该航行或运动不仅可通过冲击还可通过医师所施加的手动力、和/或振动导致 的推进力、水喷射脉动或其任意组合来进行辅助。 由此根据本发明的实施例，提供一种用于航行于体腔的系统，包括能够插入到体 腔内的导向构件；用于在该导向构件上提供向前的推进力以使该导向构件进入体腔向着远 侧前进的设备；以及形成通过该导向构件的连接到流体源的腔，其中当该向前的推进力在 体腔内向着远侧推进该导向构件时，流过并流出该腔的流体清洗体腔。 可在该导向构件的远侧部分中设置成像组件，适于生成该体腔的内部部分的图 像。也可在该导向构件内设置其它传感装置，例如但不限于温度传感器、pH传感器、化学传 感器等。可设置排出管，来自在体腔内流动的流体的废物通过该排出管被排出体腔。
根据本发明的实施例，随着导向构件前进通过体腔，向前的推进力与流体一起碎 裂和溶解废物。 提供向前的推进力的设备可包括至少一个冲击元件，该冲击元件设置在形成于该 导向构件内的第一通道内，该第一通道设有远侧末端，其中至少一个冲击元件布置为沿着 第一通道被推向远侧，以撞击该远侧末端，由此导致该导向构件在体腔内向着远侧前进。用 于提供向前的推进力的设备可包括在该导向构件内建立振动的振动元件。用于提供向前推 进力的设备可包括喷射脉动装置，该喷射脉动装置产生流体的喷射脉动从而推进该导向构 件。 成像装置可设置在枢转地安装于该导向构件的远侧端的旋转头内。可通过旋转头 形成腔，用于使装置经由该腔通过。可利用设置在形成于该导向构件内的第三通道中的操
4作杆，绕接头旋转和操作该旋转头。可与第一通道处于流体连通地在该导向构件内形成第 二通道，第二通道用于向至少一个冲击元件施加力，该力沿第一通道远离远侧末端地向着 近侧移动该至少一个冲击元件。 该导向构件可包括多个被限定在第一通道的多个离散区域内行进的冲击元件，其 中在每个离散区域处，冲击元件布置为撞击用于每个离散区域的形成在第一通道内的远侧 末端或者近侧止动件。 根据本发明的实施例还提供了用于航行于体腔和对体腔成像的系统，包括能够 插入到体腔内的导向构件；设置在该导向构件的远侧部分中的成像组件，适于生成体腔的 内部部分的图像；至少一个设置在形成于该导向构件内的第一通道中的冲击元件，该第一 通道具有远侧末端；以及施力器，该施力器向至少一个冲击元件施加力，从而沿第一通道向 着远侧推进该至少一个冲击元件并撞击远侧末端，由此导致该导向构件在体腔内向着远侧 前进。
通过下文结合附图所做的详细描述，可更完全的理解和认识本发明，其中 图1是根据本发明实施例构建和操作的用于航行于体腔和对体腔成像的系统的
简化的图示性示图； 图2A是根据本发明的实施例的图1的系统的导向构件的更为详细的示图，显示了 内部构件；图2B是图2A的导向构件的正视图；图2C是图2A的导向构件沿图2A中线2C-2C 的剖视图；图2D是不同视角的图1的系统的导向构件的简化图示性示图，显示了用于在其 中通过工具等的腔；图2E是带有多个冲击元件的图1的系统的导向构件的简化图示性示 图，所述多个冲击元件被限制在该系统的导向构件中的通道的多个离散区域中行进；
图3是根据本发明另一实施例的用于将导向构件引导到体腔中的引导器以及用
于将来自体腔的废物等排出的排出管的简化、特写示图； 图4是根据本发明另一实施例的用于推进和收回本发明的系统的导向构件的施 力器的简化示意图； 图5是根据本发明另一实施例的由于上面被施力器施加了力/压力而导致冲击元 件的一序列位移的简化图示。
具体实施例方式
现在参照图l-2D，其显示了根据本发明的非限制性实施例构建和操作的系统10。
系统10包括能够插入到体腔14 (例如直肠和GI道)中并且由任意医学上安全的 材料制造的导向构件12。导向构件12可包括近侧的柔性管组件16和覆盖该导向构件12 的管的远侧端的远侧护套18。管组件16和护套18可能都比导向构件12的管要硬。(近 侧指的是从体腔收回的方向；远侧指向向内并更深入体腔)。漏斗形引导器19(图1)可帮 助将系统10插到直肠内，并且帮助密封GI道的那端。下文参照图3对引导器19做更为详 细的描述。 例如通过球窝接头22，将旋转头23枢转地安装(例如用于全向旋转)在导向构件 12的远侧端上。成像组件24可设置在头23中，并且可以非限定性地包括成像传感器26 (例如CCD或CMOS照相机，或者可替换地，X射线、超声波、MRI、红外和/或微波成像装置)和 光源28(例如二极管或者光纤激光器)，所有这些都可在图2B中看到。
如图2B和2D中最好看到的，腔30可形成通过旋转头23，用于经由该腔30通过用 于切割、活组织检查取样等的工具。所述工具可通过在腔30内滑动的管31来引入。当头 23自图2D(in the send of)向下摆动时，腔30向左移动，而管30更深地位于入腔30中。 相反，当头23从图2D(in the send of)向上摆动时，腔30向右移动，而管30较浅地位于 入腔30中。其它治疗或诊断装置可被导引通过腔30，如在结肠镜检查或者其它内窥镜检查 程序中实行的。 具体参照图2A，导向构件12形成有具有远侧末端34的内部通道，该远侧末端34 可由附着在通道32的端部处的环形成。 一个或多个冲击元件36(在该非限定性示例性实 施例中显示为三个)设置在通道32内。近侧的止动件38可沿离开(近或远)远侧端34 的通道32的一部分(或者在近侧端处)配置。如下文所描述的，可迫使冲击元件36沿着 通道32向着远侧冲击远侧末端34，由此导致导向构件12在体腔14内向着远侧前进。
要注意，说明书和权利要求书各处中的术语"冲击"包括两个物体彼此之间的任意 种类的撞击。 第二通道40形成在导向构件12内，在它们的远侧端与通道32处于流体连通。如 下文所描述的，通道40用于向冲击元件36施加力，该力将冲击元件沿通道32远离远侧末 端34向着近侧移动。(可替换的，不需要通道40，通道32内的吸力能够用于在通道32内 收回冲击元件36。)如下文所描述的，冲击元件36能够沿通道32向着近侧移动以撞击近 侧的止动件38，由此导致导向构件12在体腔14内向着近侧收回。 头23可通过设置在形成于导向构件12内的第三通道44中的操作杆42而绕接头 22旋转和操作。如下文所描述的，流体压力可被引入通道44中，用于推动操作杆42向着 远侧抵靠于头23。在图示实施例中，设置了三个这样的通道44，它们之间间隔120° (图 2C)，由此可在任何期望方向和方位上操作头23和它的成像组件24。操作杆42可通过偏置 装置46(例如巻簧)而被弹性偏置，从而向后向近侧移动。练到成像组件24的部件的配线 可经过另一腔45(如图2C所示)，或者可替换地可经过其它腔(上面显示和描述的那些腔 或者另外腔。) 要注意的是操作杆42仅仅是用于操作旋转头23的装置的一个例子，还能够使用 很多其它装置，例如但不限于充气气球，拉/推线，液压/气动装置，诸如伺服电机、线性致 动器等的电气装置。 可替换的，成像组件24的电气和光学部件可具有它们自己的内部电源，不需要外 部配线。成像组件24可从外部处理器(未示出)无线地接收数据或无线地传送数据到外 部处理器。系统10的部件可利用传感器进行完全自动化，以及在控制闭环或控制开环中操作。 所述腔中的一个(例如30)可连接到流体源(未示出)，例如加压水或空气，用于 清洗靠近成像组件24的区域或者用于清洗体腔14本身(例如结肠)或者用于使体腔14 充气。以这种方式，本发明可在结肠镜检查程序中在检查GI道之前进行GI道的清洗，和/ 或可在结肠镜检查程序中清洗GI道。以这种方式，在结肠镜检查程序之前，病人可不需要 进行任何用于清洗结肠的准备程序，例如灌肠。在结肠镜检查程序中，在将导向构件12插入到体腔14中后，随着导向构件12前进通过体腔14，向前的推进力与加压的(诸如水的) 清洁液体一起将碎裂和溶解固体废物。向前的运动力可包括施加在装置远侧和近侧端的 力，以及可包括由医师施加的手动力，和/或通过冲击撞击、振动、水喷射脉动导致的推进 力，或者其中的任意组合。所有这些力可帮助导向构件12碎裂和溶解体腔14内的任意固 体废物。如下文所述，清洁液体和废物可经由排出管122从体腔14移除。所述废物的移除 和排出可沿着该腔在从远侧端到近侧端的任意位置处进行(该腔沿其长度设有合适的排 出口 )。 由此，本发明能够减少或甚至消除了对于如下的需要广泛用于准备结肠镜检查 的烦人的预先清洗程序-不需要灌肠剂；用于肠道预备的导致腹泻的难吃物质；严格的液 体饮食等。本发明是在进入肛门后开始清洗结肠，不会导致病人不适。可以在使仪器通入 结肠的同时或者在从结肠取出仪器的同时进行成像。 下面是使用系统10的典型但非限定性程序的概要。首先，病人可完全跳过任何结 肠的预先清洗或者可经受时间更短并且更友好的预先清洗，例如小剂量灌肠剂(或者导致 腹泻的小量溶液或药丸)。接下来，将系统(也称为内窥镜检查装置)10插入到结肠内。将 流体引入到内窥镜检查装置10内，并且流体的喷射开始清洗结肠内用于内窥镜的路径。内 窥镜可随着内窥镜进入结肠和/或随着内窥镜离开结肠取得结肠的图像。任何废物都可被 收集在废物容器内。在通过工作通道利用工具进行的成像和/或其它程序之后，带有内窥 镜检查装置10的内窥镜从结肠移除。在内窥镜检查过程中收集的任何废物都被密封在废 物容器内并被丢弃。 现在参照图2E，其显示了另一实施例，其中导向构件12包括被限制在通道32的多 个离散区域内行进的多个冲击元件36。在每一个离散区域处，冲击元件36能够撞击远侧末 端34或者近侧的止动件38。驱动冲击元件36的加压流体能够通过一个区域进入另一个中 (也就是，它们不是密封的)。 在图2E的实施例中，利用沿导向构件分布的多个局部撞击力来推进系统。沿导向 构件的长度的多个推进力的分布使得能够沿着并且通过很长并且扭曲的体腔及通道推进 很长且扭曲的导向构件(不同形状和尺寸)。这样的实施例例如可用于抵达小肠的远处区 域以及用于导航通过急弯。 现在参照图3，可以利用位于引导器19内(或者可替换地在下文所描述的施力器 50内)的管移动器80而将导向构件12馈送到体腔14中。管移动器80可以是驱动一个或 多个驱动轮82的齿轮电机，所述驱动轮以摩擦方式导致导向构件12前进或收回。要理解 的是这仅仅是管移动器的一个示例，很多其它装置能够用于使导向构件12前进或收回。还 要注意，最靠近体腔14(例如直肠)的入口的导向构件12的部分可以进行简单的手动操作 (用很小的力)，并且其与冲击元件36的冲击力组合起来使导向构件12在体腔14内前进 或收回。可设置密封件84用于在体腔14的入口处密封该系统。密封件84可以例如是柔 软的、可挤压的密封件或者可充气密封件。 要进一步注意，代替冲击元件， 一个或多个振动元件可布置在导向构件12的远侧 部分处，或者沿导向构件12分布。导向构件12或者导向构件12的远侧部分的振动加上体 腔14的入口处的手动操作运动能够用于使导向构件12在体腔14内前进或收回。
本发明的系统能够从体腔排出流体。相应的，排出管122也可被引入到体腔14内。
7排出管122可具有沿其轴向长度形成的孔124，以帮助流体和废物进入其中。排出管122可以是不动的，或者可利用管移动器80移动。参照图4，看到排出管122可引导废物经由压力调节器90到收集罐94中，其中可收集排出物质96。抽吸泵92可连接到收集罐94以在其中生成负压，从而从排出管122吸出所述物质。 设置了施力器50 (图1)，该施力器向冲击元件36施加力以沿通道32向着远侧推进冲击元件来撞击末端34，从而在体腔14内使导向构件12向着远侧前进。现在参照图4对施力器50做详细描述。在非限定性的图示实施例中，施力器50包括将流体(优选为空气，但可以是(A、水或者其它液体或气体)压縮到加压流体储池54中的泵52。压力传感器56检测储池54的压力，以及单向止回阀58将储池54连接到泵52。泵52以及施力器50的剩余部分的操作利用控制器60来控制。操作者能够利用用户界面单元62(图1)向控制器60输入指令、数据或者任何其它信息。可设置显示器64(图1)以显示与系统10的操作相关的任何信息以及利用本发明的系统获取的图像和/或数据。(如果需要，可将导向构件12的管道的多余长度置于施力器内)。 加压流体被导引到系统10的多个通道。例如，加压流体被导引(利用合适的管道/歧管)到控制阀60，该控制阀60将所述加压流体导引到三个管44A、44B和44C，上述三个管连接到用于操作成像组件24的三个通道44。该加压流体还例如利用压力调节器68而被导引到压力开关70，该压力开关两者择一地将该加压流体经由管32A导引到通道32，用于使冲击元件36在通道32内向着远侧前进，或者经由管40A导引到通道40，用于使冲击元件36在通道32内向着近端收回。压力开关70优选能够在两个通道32和40之间快速切换，以便快速地来回移动冲击元件36。冲击元件36能够用一连串的撞击来撞击远侧末端34，从而向着远侧移动导向构件，或者可替换地，该冲击元件36能够用一连串的撞击来撞击近侧止动件38，从而向着近侧移动导向构件。压力在两个通道32和40之间进行切换和调节，由此释放任何截留的空气或其它流体，并确保该系统的平稳和无缺陷的操作。
由此，如下文参照图5的进一步描述，施力器50能够向冲击元件36施加一序列力。这序列的力包括向着远侧沿通道32朝末端34推进冲击元件36的第一力Pl，以及向着近侧远离末端34收回冲击元件36的第二力P2。 由施力器50所施加的该序列的力在图5中示意性示出(要强调的是这些仅仅是示例，本发明不限于这些示例)。在状态A，冲击元件36已经沿通道32向着远侧行进并且处在末端34。在该点处，经由通道40施加力P2，其向着近侧加速冲击元件36。
在状态B，力P2的持续施加以加速度a2沿着通道32向近侧移动冲击元件36，这导致冲击元件36以渐增的速度V2移动。在状态C，控制器60 (图4)停止对冲击元件36施加力P2。冲击元件36继续以速度V2沿通道32向着近侧移动，但是加速度a2现在是零。
在状态D，经由通道32施加力Pl，其以加速度al向着远侧加速冲击元件36。在状态E，冲击元件36的速度从指向近侧的速度V2变化为零。在状态F，力Pl的持续施加以速度VI和加速度al向远侧移动冲击元件36。在状态G，冲击元件36撞击末端34，由此使导向构件12在体腔14内向着远侧前进。状态H显示了冲击元件36静止处在末端34处(状态A)，该循环(序列)重复自身。 在上述序列中，冲击元件36不是移动全程返回到近侧止动件38，而是每次在撞击远侧末端34之前向近侧回移一点。以这种方式，导向构件12在体腔14内向着远侧前进。力的序列例如能够以0. l-50Hz或者更大的频率操作。 为了将系统10从体腔14移除，系统10可以被简单地拉出体腔10。可替换地，能够利用冲击元件36的反向移动序列，其中迫使冲击元件36撞击近侧止动件38，并且每次向着远侧移动一点(并不撞击末端34)，接着向近侧移回以再次撞击近侧止动件38。以这种方式，导向构件12从体腔14向着近侧收回。同时，导向构件12可被手动地或利用管移动器80和驱动轮82向后拉。 本领域中的技术人员将理解的是本发明不受上文具体显示和描述的限制。而是本发明的范围包括上述特征的组合和子组合及其修改和变形，在阅读上述描述之后，这些组合和子组合及其修改和变形将被本领域中的技术人员想到，并且它们不在现有技术中。
权利要求
一种用于在体腔内前进的系统，包括导向构件，该导向构件能够插入到体腔内；设备，该设备用于向所述导向构件提供向前的推进力，从而使所述导向构件进入所述体腔中向远侧前进；以及腔，其形成通过所述导向构件并连接到流体源，其中流过并流出所述腔的流体清洗所述体腔。
2. 根据权利要求l的系统，其中当所述向前的推进力在所述体腔中向远侧推进所述导 向构件的同时，所述流体在所述腔内流动并且清洗所述体腔。
3. 根据权利要求l的系统，其中在所述向前的推进力在所述体腔中向远侧推进所述导 向构件之前，所述流体在所述腔内流动并且清洗所述体腔。
4. 根据权利要求l的系统，还包括成像组件，所述成像组件设置在所述导向构件的远 侧部分内，其适于生成所述体腔的内部部分的图像。
5. 根据权利要求1的系统，还包括排出管，通过所述排出管将来自在所述体腔内流动 的流体的废物排出所述体腔。
6. 根据权利要求1的系统，其中随着所述导向构件前进通过所述体腔，所述向前的推 进力与所述流体一起碎裂和溶解废物。
7. 根据权利要求l的系统，其中用于提供所述向前的推进力的所述设备包括至少一个 冲击元件，所述至少一个冲击元件设置在形成于所述导向构件内的第一通道中，且所述第 一通道具有远侧末端，其中所述至少一个冲击元件布置为被沿着所述第一通道向远侧推动 以撞击所述远侧末端，从而导致所述导向构件在所述体腔内向着远侧前进。
8. 根据权利要求l的系统，其中用于提供所述向前的推进力的所述设备包括在所述导 向构件内建立振动的振动元件。
9. 根据权利要求l的系统，其中用于提供所述向前的推进力的所述设备包括喷射脉动 装置，所述喷射脉动装置产生流体的喷射脉动以推进所述导向构件。
10. 根据权利要求4的系统，其中所述成像组件设置在枢转地安装于所述导向构件的 远侧端上的旋转头内。
11. 根据权利要求10的系统，其中通过所述旋转头形成腔，用于经由该腔通过装置。
12. 根据权利要求10的系统，其中利用设置在形成于所述导向构件内的第三通道中的 操作杆，绕接头旋转和操作所述旋转头。
13. 根据权利要求7的系统，其中在所述导向构件内与所述第一通道流体连通地形成 第二通道，所述第二通道用于向所述至少一个冲击元件施加力，所述力沿所述第一通道远 离所述远侧末端向近侧移动所述至少一个冲击元件。
14. 根据权利要求7的系统，其中所述导向构件包括多个冲击元件，所述冲击元件被限 制在所述第一通道的多个离散区域内行进，其中在每个离散区域处，所述冲击元件被布置 为撞击用于每个离散区域的形成在所述第一通道内的远侧末端或者近侧止动件。
15. —种用于在体腔内前进的系统，包括 导向构件，该导向构件能够插入到体腔内；成像组件，其设置在所述导向构件的远侧部分内，其适于生成所述体腔的内部部分的 图像；至少一个冲击元件，其设置在形成于所述导向构件内的第一通道中，所述第一通道具 有远侧末端；以及施力器，所述施力器被布置为向所述至少一个冲击元件施加力，以便沿所述第一通道 向着远侧推进所述至少一个冲击元件并撞击所述远侧末端，从而导致所述导向构件在体腔 内向着远侧前进。
16.根据权利要求15的系统，其中在所述导向构件内与所述第一通道流体连通地形成 第二通道，所述第二通道用于向所述至少一个冲击元件施加力，所述力沿所述第一通道远 离所述远侧末端向着近端移动所述至少一个冲击元件。
全文摘要
一种用于在体腔内前进的系统，包括可插入到体腔内的导向构件；用于向该导向构件提供向前推进力从而使该导向构件进入体腔向着远侧前进的设备；以及形成通过所述导向构件的连接到流体源的腔，其中随着向前推进力在体腔内向着远侧推进该导向构件，流过并流出所述腔的流体清洗体腔。
文档编号A61B1/00GK101795617SQ200880102257
公开日2010年8月4日 申请日期2008年6月22日 优先权日2007年6月21日
发明者伊扎克·法比安, 塔勒·戈登 申请人:易斯格里德有限公司