用于移动胃肠道中的体内装置的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及一种体内系统，更具体的说涉及一种用于移动胃肠(“GI”)道中的体内装置以及通过胃肠道中导航体内装置的方法以及一种实施该方法的体内系统和定位信号系统。
【背景技术】
[0002]体内测量系统在本领域中是已知的。通过胃肠(GI)系统的一些体内装置/系统可包括用于对GI系统的内部成像(例如，捕获其图像)的一个或多个成像传感器和/或其它类型的传感器。体内装置可通过消化系统施加于GI系统上的蠕动力或通过例如磁操纵被驱动通过GI系统而通过GI系统。一些操纵应用需要“了解”体内装置的当前位置和体内装置的目标位置/下一个位置以便产生将体内装置从它的当前位置移动至目标位置/下一个位置或目的地的磁场。然而，检测GI系统中的体内装置的位置需要稳健的定位系统和计算资源，限定装置的目标位置/下一个位置不是微不足道的(例如，GI系统的三维模型可必须被限定)。此外，当体内装置的定向例如是可磁操纵的试图在一个方向移动体内装置而体内装置的定向是另一个方向时，这对GI系统的壁/组织可能是危险的。
[0003]将有益的是，具有一种方法和系统，其简化了例如GI道中体内装置的磁操纵并且减小这种操纵中涉及的潜在危险。
【发明内容】
[0004]一种方法和系统可磁性地推动/驱动GI道中的可吞下的体内装置同时适配驱动体内装置的磁力的空间方向到GI系统中的体内装置的空间定向。
[0005]体内装置可具有通过体内装置的两个相对端的纵轴并且包括永磁体(或电磁体)。纵轴可用于限定或表示体内装置的空间定向。本发明的实施例可包括将磁体或电磁体设置在体内装置的一端，一端在此处被称为“磁推力端”(“MTE”)，有可能设置在体内装置的纵轴上，或永磁体或电磁体可具有可邻接于体内装置的纵轴的轴。结合外部磁场，永磁体或电磁体可有利于产生磁推力或磁驱动力，其磁性地移动GI道(例如在小肠)中的体内装置，而体内装置的另一端在体内装置前进(例如，通过蠕动)或通过GI道被推进(例如被推动或驱动)时通过GI道的壁被自由地(随意地)操纵(例如，自由地改变定向/方向)，体内装置的另一端在此处被称为“可操纵端/可操纵头”和“引导端/引导头”并且例如关于或沿体内装置的纵轴与体内装置的MTE相对。体内装置还可包括定位传感器，其有利于检测体内装置的瞬时空间定向。
[0006]在一些实施例中，一种用于操纵GI道中的体内装置的方法，其可包括确定GI道中的体内装置的空间定向、在重合于或配合于体内装置的空间定向的方向上将磁力施加至体内装置(以推动、驱动或推进体内装置)。体内装置的空间定向可根据或基于体内装置的纵轴限定或可限定为体内装置的纵轴。在一些实施例中，确定体内装置的空间定向可包括产生定位电磁场、通过包含在体内装置中的定位传感器感测电磁场、由定位传感器响应于感测的电磁场输出的信号确定或计算体内装置的空间定向。在一些实施例中，感测电磁场可通过电磁场感测线圈进行。在一些实施例中，施加至体内装置的磁力可以是磁推力。在一些实施例中，产生移动体内装置的磁推力可包括与包含在体内装置中的磁推力单元(“MTU”)共同地产生磁场，磁场在重合于体内装置的(感测的)空间定向的方向产生磁推力。
[0007]在一些实施例中，确定体内装置的空间定向和产生移动、推动或驱动体内装置的磁推力可在不同时间进行。例如，产生磁推力可在确定体内装置的定向之后的很短的时间(例如，几毫秒)进行。在其他实施例中，产生磁推力可与确定体内装置的定向并行。(“并行”是指在时间上重叠或确定装置的定向之后，涉及的系统的时间限制、延迟等立刻能产生磁推力。)
[0008]在一些实施例中，体内装置的空间定向可在每秒内被确定η次(“η”-整数)，例如，每秒大约1次(η = 1)。在一些实施例中，磁推力可在体内装置的定向的相继确定之间恒定地或连续地被施加或产生，假定体内装置的定向不变或两个相继确定之间的变化处于可允许的范围内。在其他实施例中，磁推力可在体内装置的定向的相继确定之间间歇地施加。在一些实施例中，体内装置的定向可在相继磁力激活(MFA)之间被确定η次，例如在每两个相继MFA之间为三次(η = 3)。在一些实施例中，MTF可在体内装置的定向的相继确定之间被施加或激活η次，例如在每两个相继定向确定之间为两次(η = 2)。
[0009]在一些实施例中，一种用于操纵胃肠道中的体内装置的方法，其可包括产生定位磁场、通过包括在GI道中移动的体内装置中的定向传感器感测磁场、从感测的磁场确定或计算体内装置的空间定向、产生磁场以在包括在体内装置中的磁推力单元(MTU)中在重合于体内装置的空间定向的方向上感应磁推力。
[0010]在一些实施例中，一种用于操纵GI道中的体内装置的系统，其可包括定位信号系统/源(“LSS”)，以产生定位磁场；磁操纵系统，以产生操纵磁场；体内装置，其具有可限定体内装置的空间定向的纵轴。(体内装置的空间定向可以不同方式进行限定，例如，通过包含在体内装置中的任何组件的定向；例如通过定向传感器或磁推力单元定向。)体内装置可包括定向传感器，以利于通过感测由定位信号系统产生的定位磁场来确定体内装置的空间定向。体内装置也可包括磁推力单元(MTU)，其将磁推力连同或与由磁操纵系统产生的操纵磁场一起施加至体内装置，其中磁操纵系统可被配置成产生磁场使得磁力可在重合于体内装置的(感测)定向的方向上被施加至MTU，从而被施加至体内装置。MTU可被设置在体内装置的一端(例如在ΜΤΕ中)，有可能远离体内装置的质量中心，或设置在或大致设置在质量中心。MTU可被配置和设置在体内装置中有利于在重合于体内装置的空间定向的方向施加磁推力的位置。在一些实施例中，包括在体内装置中的定向传感器可包括电磁场感应线圈。在其他实施例中，定向传感器可包括两个电磁场感测线圈，或两个以上的电磁场感测线圈。在一些实施例中，磁推力的大小和/或时间段可取决于可选自由以下组成的组中的一个参数或多个参数(例如，两个参数):体内装置的定向、体内装置的位置和体内装置的速度。
[0011]在一些实施例中，提供一种用于通过GI道导航体内装置的方法，其中体内装置可包括磁推力端和与磁推力端相对和分隔开的可操纵头，磁推力端可包括磁推力单元，方法可包括(i)确定胃肠道中的体内装置的三维定向；(ii)通过应用磁力周期(“MFC”)移动在胃肠道中的体内装置，MFC可包括时间段，其在此处被称为“磁推力激活(“MFA”)时间段”，在此时间段期间，磁推力(MTF)在磁推力单元(MTU)中被感应，以便在重合于体内装置的确定的定向的方向上移动体内装置。MFC还可包括另一个时间段，在此被称为“定向停留(orientat1n settling)时间段”，在此时间段期间，没有MTF在MTU中被感应，或只有相对小的MTF在MTU中被感应，以便使体内装置的定向自然地停留在相继的MFA之间。(“自然地停留”是指体内装置被允许自由地通过GI道定向。)可重复或反复进行步骤(i)和
[11]，例如，以进一步或更远地移动GI道中的体内装置。方法可进一步包括将胃肠道中的体内装置的实际速度和参考速度比较，参考速度可以是例如预期的速度或所需速度和根据实际速度和参考速度之(计算的)差来改变MTF的参数。方法进一步包括改变参数以减小实际(计算的)速度和参考速度之差。MTF的参数可选自由磁力的大小和磁力周期的工作周期组成的组。参考速度可依赖于(例如，被选择基于)在胃肠道中体内装置位置或体内装置的定向，或体内装置的位置和定向两者。
【附图说明】
[0012]各种示例性实施例在附图中说明，附图的意图是这些示例不是限制性的。将理解的是，为了说明的简单性和清楚性，以下引用的图中示出的元件不一定是按比例绘制。此夕卜，对被认为合适的地方，可在图中重复参考标号以指示相同、相应或类似的元件。附图中:
[0013]图1A和图1B示意性地说明了根据本发明的示例性实施例的用于移动GI道中的体内装置的方法；
[0014]图2是根据示例性实施例的体内装置操纵系统的框图；
[0015]图3示出了根据示例性实施例的体内成像系统；
[0016]图4描绘了根据本发明的实施例的用于导航体内装置的方法；
[0017]图5描绘了根据本发明的另一个实施例的用于导航体内装置的方法；
[0018]图6描绘了根据本发明的另一个实施例的用于导航体内装置的方法；
[0019]图7A和图7B描绘了包括用于感测定位信号的定向传感器的体内装置的示例性印刷电路板(“PCB”)；
[0020]图7C示出了带有折叠的/内翻的成像部和圆柱形折叠的定位感测单元的部分地组装的体内成像装置；
[0021]图7D示出了带有安装在刚性段的顶部的广度头的图7C中的部分地组装的体内成像装置；
[0022]图8示出了根据本发明的一些实施例的示例性时序图；
[0023]图9示出了根据本发明的其他实施例的示例性时序图；
[0024]图10描绘了根据本发明的实施例的用于对体内装置进行速度相关导航的方法；
[0025]图11描绘了根据本发明的另一个实施例的速度相关导航的方法。
【具体实施方式】
[0026]以下描述提供了示例性实施例的各种细节。然而，该描述并不旨在限制权利要求的范围，而是解释本发明的各种原理和实施它的方式。
[0027]虽然本发明的实施例不限于此方面，但是利用诸如例如“处理”、“用计算机计算”、“计算”、“确定”、“推断”、“推导”、“建立”、“分析”、“检查”等术语可指计算机的操作和/或处理、计算平台、计算系统或其他电子计算装置，其将表示为物理(例如，电子的)量在计算机的寄存器和/或存储器内的数据操作和/或变换为类似地表示为物理量在计算机的寄存器和/或存储器内的其他数据或可存储执行操作和/或处理的指令的其他信息非暂时存储介质。除非明确说明，在此描述的方法实施例不限制于特定的顺序或序列。另外地，一些描述的方法实施例或其元件可发生或可在同一时间进行。
[0028]不受限制的体内装置(例如，胶囊型内窥镜)可通过了解体内装置的空间(3-D)定向或可选的位置在GI道的窄部(例如，特别是在小肠中，有可能在大肠内)中有效地移动，因为窄GI部在体内装置通过它们时将它们的定向强加于体内装置上，因此了解装置的瞬时定向并在那个方向上推它(例如磁性地)保证了装置的简单操纵和导航，减小了与导航相关的危害，危害可与例如体内装置的横向移动相关联。(“窄部”是指具有外围地或大体上外围地包裹体内装置的足够小尺寸的GI部。)在此公开的系统和方法在体内装置包括图像传感器和体内装置不包括图像传感器的两种情况下可以是有效的。另外，使用在此公开的系统和方法能移动体内装置通过长的GI距离(例如，在小肠中)，无需人工干预，因为在此公开的操纵过程可以是全自动的。
[0029]体内装置的定向或位置或定位和位置两者可用于确定磁推力(MTF)和/或施加/激活MTF的时间段的大小。例如，当每一次感测的定向，体内装置正在上升时，可增加磁推力以补偿对抗的重力，反之亦然。当装置离开胃进入小肠时，使用例如包括在体内装置中的pH传感器进行的pH测量可用于检测并且施加至MTU的MTF的大小和/或激活时间段可相应地、手动地或自动地被调节或改变。
[0030]MTF的大小和/或施加/激活MTF的时间段可根据目标位置或定向(例如，取决于体内装置的当前位置/定向和体内装置的目标位置/定向之差)和/或根据体内装置的速度进行设定。
[0031]体内装置的速度也可用于确定磁推力的大小和/或持续时间/时间段。(体内装置的速度可例如利用位置信息来评估)。在一些实施例中，当体内装置移动相对慢(例如，当体内装置应该已经移动或期望移动几厘米时，体内装置移动了几毫米)时，磁推力的大小可例如在接下来的2-4次激活磁力期间被暂时或立即增加，反之亦然，其中“激活”是指磁推力的短时施加或诱导“突发”，例如每一次激活为半秒钟左右。在一些实施例中，磁力的激活可能再次发生在周期(“磁力周期”或“MFC”)中，并且可选地根据工作周期，工作周期可根据体内装置的速度改变。在其他实施例中，当体内装置移动相对慢时，随后磁力周期的工作周期n(n = 1、2、3...)可暂时或立即地被增加以便延长磁推力的时间段，磁推力的大小在那段时间期间可以是恒定地或也被操纵。
[0032]一般来说，磁推力端(MTE)可包括可有利于通过利用外部磁场来推动或驱动GI道中的体内装置的磁推力单元(M