ЭНДОСКОП С ПОВОРОТНОЙ ПРИЗМОЙ
ENDOSCOPE WITH ROTARY PRISM

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящая заявка истребует приоритет, заявленный в предварительной заявке с серийным № 61/084949 от 30 июля 2008 года, содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом относится к медицинским инструментам и способам, а конкретнее - к устройствам и способам обеспечения эндоскопической визуализации полости уха, носа, гортани, околоносовых пазух или черепа.
Предпосылки создания изобретения
Функциональная эндоскопическая хирургия околоносовых пазух (ФЭХОП) в настоящее время является наиболее распространенным видом хирургического вмешательства, применяемого для лечения хронического синусита. Стандартная процедура ФЭХОП подразумевает введение в ноздрю эндоскопа с одним или несколькими хирургическими инструментами. Хирургические инструменты служат для разрезания ткани и (или) кости, прижигания, аспирации и т.д. В большинстве случаев в ходе операций ФЭХОП естественное устье (отверстие) по меньшей мере одной околоносовой пазухи расширяют хирургическим путем для улучшения оттока жидкостей из полости околоносовой пазухи. Эндоскоп обеспечивает прямую видимость, благодаря чему хирургу обычно удается визуализировать некоторые, но не все анатомические структуры в пределах операционного поля. Под визуальным контролем, обеспечиваемым эндоскопом, хирург может удалить пораженную ткань или кость, а также увеличить устье для восстановления нормального оттока жидкостей из околоносовых пазух. Операции ФЭХОП эффективны при лечении синусита. Они также могут проводиться с целью удаления опухолей, полипов и других патологических новообразований в полости носа.
Хирургические инструменты, используемые в операциях ФЭХОП предшествующего уровня техники, включают: аппликаторы, долото, кюретки, элеваторы, пинцеты, желобоватое долото, крючки, хирургические ножи, хирургические пилы, молотки, дробилки, иглодержатели, остеотомы, приспособления поиска устья, бужи, мукотомы, кусачки, распаторы, ретракторы, костные кусачки, ножницы, петли, медицинские зеркала, аспирационные канюли и троакары. В основном эти инструменты имеют преимущественно жесткую конструкцию.
Для того чтобы получить достаточный обзор операционного поля через эндоскоп и (или) обеспечить введение и возможность использования хирургических инструментов с жесткой конструкцией, в ходе большинства операций ФЭХОП предшествующего уровня техники осуществлялось хирургическое удаление или изменение нормальных анатомических структур. Например, в большинстве случаев при выполнении операций ФЭХОП предшествующего уровня техники в начале операции производится полная унцинэктомия (т.е. удаление крючковидного отростка), чтобы обеспечить визуализацию и доступ к устью верхнечелюстной пазухи и (или) решетчатой булле и осуществить последующее введение хирургических инструментов с жесткой конструкцией. Фактически в большинстве случаев при выполнении традиционных операций ФЭХОП сохранение крючковидного отростка препятствует эндоскопической визуализации устья верхнечелюстной пазухи и решетчатой буллы, а также последующему введению хирургических инструментов с жесткой конструкцией.
Недавно были разработаны новые устройства, системы и способы, позволяющие выполнять операции ФЭХОП и иные ЛОР-операции без удаления или с минимальными изменениями нормальных анатомических структур. Такие новые способы включают, помимо прочего, операции, сберегающие крючковидный отросток, с использованием инструментария для баллонной синуспластики (Balloon Sinuplasty™), и сберегающую крючковидный отросток этмоидэктомию с использованием катетеров, нежестких инструментов и передовых методов хирургической навигации (компания Acclarent, Inc., Менло Парк, Калифорния). Примеры таких новых устройств, систем и способов описаны во включенных в настоящий документ заявках на патенты США с серийными №10/829917 «Устройства, системы и способы диагностики и лечения синусита и других заболеваний уха, горла, носа», 10/944270 «Аппарат и способы дилатации и изменения устья околоносовых пазух и других внутриносовых или околоносовых структур», 11/116118 «Способы и устройства для выполнения операций в полости уха, горла, носа и околоносовых пазух» и 11/150847 «Устройства, системы и способы, используемые для лечения синусита», каждая из которых полностью включена в настоящий документ путем ссылки. Операции с использованием инструментария для баллонной синуспластики (Balloon Sinuplasty™), описанного в перечисленных выше заявках, например, могут выполняться с использованием различных типов систем хирургической навигации, включая, помимо прочего, следующие: рентгеновский аппарат с С-образной дугой, трансназальный эндоскоп, оптический и (или) электромагнитную хирургическую систему навигации.
При выполнении операций ФЭХОП и баллонной синуспластики (Balloon Sinuplasty™) одной рукой хирург обычно удерживает эндоскоп, а другой рукой производит манипуляции хирургическими инструментами. Учитывая желательность объединения эндоскопа и хирургического инструмента, чтобы их можно было перемещать одной рукой, в заявке с серийным № 11/193020 «Способы и аппарат для лечения заболеваний уха, горла, носа», включенной в настоящий документ путем ссылки, описан ряд проводников, совмещенных или объединенных с эндоскопами, которые вводятся трансназально.
Существующие эндоскопы, используемые в ЛОР-операциях, как правило, имеют жесткую конструкцию и позволяют видеть лишь в одном направлении, например непосредственно впереди или под фиксированным углом. В то же время анатомия носа и околоносовых пазух включает множество складчатых и изогнутых структур, образуемых костью, покрытой мягкими тканями. Таким образом, перемещение однонаправленного эндоскопа с жесткой конструкцией и достаточная визуализация анатомических структур с его помощью представляются весьма затруднительными. Например, довольно сложно ввести эндоскоп в полость носа и обвести вокруг крючковидного отростка, чтобы увидеть устье верхнечелюстной пазухи. В действительности это, по сути, единственная причина, по которой при проведении традиционных операций ФЭХОП производится удаление крючковидного отростка. Несмотря на то, что существуют изогнутые эндоскопы, для получения достаточного обзора анатомических структур в ходе операции хирург зачастую вынужден использовать несколько различных эндоскопов, меняя их по мере необходимости. Эта может быть достаточно неудобной и затруднительной, а также ведет к удорожанию процедуры.
Таким образом, существует потребность в новых устройствах и методике улучшения эндоскопической визуализации анатомии, а также в проводниках, катетерах и (или) других приспособлениях, используемых во время внутричерепных операций, таких как ЛОР-операции, например, при хирургии околоносовых пазух. В идеале такие устройства и способы должны обеспечивать прямую видимость анатомических структур и хирургических инструментов с помощью эндоскопа. Кроме того, в идеале эндоскоп должен быть прост в управлении и использовании, а также должен быть совместим с различными хирургическими инструментами и системами. По меньшей мере некоторые из этих задач могут быть решены при помощи различных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание
Различные варианты осуществления обеспечивают изменение направления обзора эндоскопа с поворотной призмой, предназначенного для использования во время ЛОР-операций и, возможно, во время других внутричерепных операций. Использование такого эндоскопа целесообразно в тех случаях, когда ось движения проходит под углом по отношению к рабочему или операционному полю. Поле зрения позволяет оператору получить обзор анатомических структур, например устья околоносовой пазухи, не прибегая к использованию (смене) нескольких эндоскопов в ходе операции или удалению ткани, как при выполнении традиционной операции ФЭХОП. Устройство также позволяет врачу видеть анатомическое строение и хирургические инструменты без использования систем рентгеноскопического контроля и хирургической навигации или по меньшей мере с минимальным использованием таких систем. Таким образом, операция может быть выполнена в амбулаторных условиях или в условиях процедурного кабинета, а не в операционной. Возможность отказаться от использования рентгеноскопии при проведении баллонной синуспластики (Balloon Sinuplasty™) или другой ЛОР-операции делает такую операцию более удобной для хирурга, так как нет необходимости в установке рентгеноскопа с С-образной дугой в операционной или процедурном кабинете. Отказ от использования или минимальное использование рентгеноскопии имеет дополнительное преимущество, состоящее в том, что врач и пациент получают меньшую дозу облучения (или не получают ее вообще).
Один из вариантов осуществления включает способ введения терапевтического устройства через отверстие или пассаж в полость околоносовой пазухи. Отверстие околоносовой пазухи может включать в себя устье верхнечелюстной пазухи, по меньшей мере одно из двух - устье лобной пазухи или выводной проток лобной пазухи, устье клиновидной пазухи или естественное (искусственное) отверстие пазухи решетчатой кости. Способ включает введение в полость носа эндоскопа с изменяемым направлением обзора, при этом эндоскоп настроен на первое направление обзора в пределах приблизительно от 0 до 15 градусов относительно продольной оси эндоскопа. Терапевтическое устройство вводится в полость носа, эндоскоп настраивается на второе направление обзора, обращенное к отверстию или пассажу пазухи. Способ также включает продвижение терапевтического устройства в отверстие пазухи или через него и визуализацию по меньшей мере одного из следующего - отверстия или пассажа пазухи или терапевтического устройства при помощи эндоскопа, настроенного на второе направление обзора.
В одном из вариантов осуществления терапевтическое устройство, используемое при выполнении данной операции, включает в себя баллонный дилатационный катетер. Баллон катетера раскрывается, расширяя отверстие или пассаж в околоносовую пазуху. Способ также может включать введение в полость носа направляющего катетера. Введение направляющего катетера может выполняться перед настройкой направления обзора эндоскопа. Однако настройка направления обзора эндоскопа может выполняться перед введением направляющего катетера.
Терапевтическое устройство может представлять собой гибкое устройство. Кроме того, терапевтическое устройство может вводиться в отверстие околоносовой пазухи или через него через просвет направляющего катетера. Проволочный направитель также вводится в полость околоносовой пазухи через просвет направляющего катетера, перед тем как баллонный катетер продвигается вперед по направителю через катетер для размещения баллона катетера в отверстии пазухи. В одном из вариантов осуществления проводник может представлять собой проволочный направитель с подсветкой, имеющий осветительный дистальный конец. Проволочный направитель с подсветкой используется для просвечивания околоносовой пазухи во время нахождения осветительного дистального конца в полости пазухи.
В одном из вариантов осуществления способа обработки околоносовой пазухи терапевтическое устройство включает катетер для промывания. Промывание околоносовой пазухи осуществляется при помощи катетера для промывания, при этом по меньшей мере одно отверстие катетера для промывания должно находиться в полости пазухи. Терапевтическое устройство также может включать резервуар для доставки лекарственного средства, имплантируемый в полость пазухи, или отверстие, или канал пазухи.
Кроме этого во время операции эндоскоп может быть настроен на первое направление обзора или на третье направление обзора для получения изображения терапевтического устройства или анатомических структур полости носа.
В другом варианте осуществления эндоскоп представляет собой эндоскоп с поворотной призмой. В этом варианте осуществления настройка направления обзора осуществляется путем вращения призмы эндоскопа.
Другой вариант осуществления включает способ визуализации внутричерепных анатомических структур человека или животного с помощью эндоскопа с изменяемым углом обзора, введенного в полость черепа человека или животного; при этом эндоскоп настроен на первый угол обзора. Кроме того, внутричерепная анатомия визуализируется при помощи эндоскопа, настроенного на первый угол обзора, а первая часть ручки эндоскопа вращается вокруг продольной оси эндоскопа для настройки эндоскопа на второй угол обзора. Первая часть ручки вращается относительно вертикальной оси эндоскопа. Внутричерепная анатомия также визуализируется при помощи эндоскопа, настроенного на второй угол обзора. Способ может включать вращение второй части ручки вокруг продольной оси для вращения вертикальной оси эндоскопа без поворота при этом остальной части ручки. Так, вращение первой части ручки позволяет настроить эндоскоп на первый угол обзора или на третий угол обзора.
В одном из вариантов осуществления этап введения эндоскопа включает продвижение эндоскопа в полость носа. После введения эндоскопа в полость носа визуализируемые анатомические структуры могут включать анатомические структуры носовой полости, отверстие или канал в устье околоносовой пазухи, околоносовую пазуху, отверстие евстахиевой трубы, ротовую полость, носоглотку, горло, гортань и трахею.
Врач или оператор может увидеть индикатор направления обзора, размещенный на эндоскопе и указывающий направление обзора, в котором ориентирован эндоскоп. Также при помощи эндоскопа оператор может видеть по меньшей мере одно медицинское или хирургическое устройство, введенное в полость черепа человека или животного.
Также в настоящем документе раскрывается один из вариантов осуществления эндоскопа с изменяемым направлением обзора, конфигурация которого позволяет вводить данное устройство в полость черепа обследуемого человека или животного. Эндоскоп включает вытянутый ствол, имеющий проксимальный конец, дистальный конец и внешний диаметр, равный приблизительно не более 5 мм. Смотровое окно расположено вдоль ствола на дистальном конце эндоскопа или рядом с ним, а поворотная призма размещена внутри ствола рядом с дистальным концом, что дает возможность изменять направление обзора эндоскопа. Смотровое окно расположено от дистального конца ствола в проксимальном направлении вдоль одной стороны ствола. Кроме того, к проксимальному концу вытянутого ствола может быть присоединена ручка. Ручка имеет первый вращающийся шкальный диск для настройки угла обзора эндоскопа путем поворота призмы, причем первый вращающийся шкальный диск вращается вокруг продольной оси ствола. Ручка также может иметь второй вращающийся шкальный диск, предназначенный для вращения ствола эндоскопа, в то время как остальная часть ручки остается неподвижной. В некоторых вариантах осуществления первый и второй вращающиеся шкальные диски герметично запаяны, что позволяет стерилизовать эндоскоп в автоклаве без угрозы его повреждения.
В одном из вариантов осуществления эндоскопа с изменяемым направлением обзора первый шкальный диск соединен с призмой с помощью магнитоприводного механизма. Кроме того, эндоскоп может содержать самофокусирующуюся линзу, размещенную в стволе и обеспечивающую автоматическую фокусировку изображения в смотровом окне по мере поворота призмы.
Поле зрения эндоскопа находится приблизительно в пределах от 60 до 70 градусов или от 5 до 100 градусов. Кроме того, направление обзора эндоскопа может изменяться приблизительно от 0 до 120 градусов. Эндоскоп совместим с ксеноновыми лампами мощностью 300 Вт. Эндоскоп также может включать насадку для ручки, прикрепляемую к ручке для повышения комфортности работы с ней.
Дальнейшие аспекты, компоненты и преимущества настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи. Несмотря на то, что различные варианты осуществления будут рассмотрены главным образом в контексте хирургии околоносовых пазух, во многих вариантах осуществления устройства, системы и способ, раскрытые в настоящем документе, могут найти применение при выполнении других ЛОР-операций и (или) внутричерепных операций.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен перспективный вид эндоскопа с поворотной призмой, выполненный в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлен вид сбоку, на котором показаны пределы обзора эндоскопа, снабженного поворотной призмой, выполненного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлен вид дистального конца эндоскопа с поворотной призмой, выполненного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, в поперечном разрезе.
На фиг. 4 представлен вид дистального конца эндоскопа с поворотной призмой, выполненного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, в поперечном разрезе.
На фиг. 5 представлен вид дистального конца эндоскопа с поворотной призмой, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, в поперечном разрезе.
На фиг. 6 представлен вид дистального конца эндоскопа с поворотной призмой, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, в поперечном разрезе.
На фиг. 7 представлен вид сбоку на проксимальным элемент корпуса или ручку эндоскопа с поворотной призмой, снабженную вращающимися шкальными дисками, предназначенными для вращения ствола эндоскопа и поворотной призмы.
На фиг. 8-10 представлены три различных варианта осуществления рукоятки, которая может присоединяться к ручке эндоскопа с поворотной призмой.
На фиг. 11 представлен вид ручки эндоскопа с поворотной призмой в поперечном разрезе, на котором показаны герметичная камера и приводной механизм на основе магнитов, позволяющий управлять вращением поворотной призмы.
На фиг. 12 представлен вид ручки эндоскопа с поворотной призмой в поперечном разрезе, на котором показаны герметичная камера и приводной механизм на основе пневматики, позволяющий управлять вращением поворотной призмы.
На фиг. 13 и 14 представлена система промывки, расположенная над эндоскопом с поворотной призмой, в состоянии покоя.
На фиг. 15 представлена система промывки, показанная на фиг. 13 и 14, в положении, соответствующем ходу вперед, или в рабочем состоянии.
На фиг. 16 показаны углы обзора обычного эндоскопа, имеющего гибкий или регулируемый ствол.
На фиг. 17 показаны углы обзора эндоскопа с поворотной призмой, имеющего гибкий или регулируемый ствол.
На фиг. 18 показано сокращенное количество оптических волокон, перекрывающих друг друга под разными углами, что позволяет получить более широкое поле освещения.
На фиг. 19 показана рассеивающая линза, расположенная на дистальном конце оптических волокон и создающая более широкий луч подсветки.
На фиг. 20 представлено частичное изображение миниатюрного эндоскопа, имеющего первую и вторую призмы и рассеивающие линзы, увеличивающие поле зрения.
На фиг. 21 представлено частичное изображение миниатюрного эндоскопа, имеющего первую призму и рассеивающую линзу, увеличивающие поле обзора.
На фиг. 22 представлено частичное изображение миниатюрного эндоскопа, имеющего первую и вторую призмы, а также рассеивающие линзы, используемые в сочетании с вогнутой линзой, что позволяет увеличить поле захвата изображения.
На фиг. 23 представлено частичное изображение миниатюрного эндоскопа, имеющего первую призму, а также рассеивающие линзы, используемые в сочетании с двумя вогнутыми линзами, что позволяет увеличить поле захвата изображения.
На фиг. 24A показан вариант осуществления эндоскопа, у которого ручка находится в открытой конфигурации.
На фиг. 24B представлен вид ручки эндоскопа, показанного на фиг. 24A, в поперечном разрезе.
На фиг. 24C показан вариант осуществления эндоскопа без осветительной опоры на ручке.
На фиг. 25 представлен вид ручки эндоскопа с железистыми жидкостными уплотнителями в поперечном разрезе.
На фиг. 26A показан эндоскоп с поворотной призмой, введенный в носовое отверстие обследуемого человека или животного, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 26B показан эндоскоп, представленный на фиг. 26A, продвинутый в околоносовую полость; при этом поворотная призма эндоскопа настроена на обзор под углом по отношению к продольной оси эндоскопа с поворотной призмой.
На фиг. 27A-27D представлены частичные изображения в саггитальном срезе полости черепа человека, на котором показаны различные этапы реализации способа применения эндоскопа с поворотной призмой для осмотра и получения доступа к околоносовой пазухе при помощи зонда в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 28 представлен вид в перспективе одного из вариантов осуществления направляющей системы.
На фиг. 29 представлен вид в перспективе направляющей системы во время работы с пациентом.
На фиг. 30A представлен вид сбоку на направляющий катетер системы, показанной на фиг. 28.
На фиг. 30B представлен вид в поперечном разрезе по линии 30B-30B системы, представленной на фиг. 30A.
На фиг. 30C представлен вид в поперечном разрезе по линии 30C-30C системы, представленной на фиг. 30A.
На фиг. 31 представлен вид сбоку на блок, состоящий из соединителя, камеры, светового кабеля, системы, показанной на фиг. 28.
Подробное описание
В описании, представленном ниже, если приводится диапазон значений, то в него включается также любое промежуточное значение от верхнего предела до десятых долей единицы нижнего предела, если контекстом не предусмотрено иное. В рамках изобретения учтен каждый диапазон значений более низкого порядка, расположенный между любым фактическим значением или промежуточным значением в указанном диапазоне и любым другим фактическим или промежуточным значением в этом диапазоне значений. Верхний и нижний пределы таких минимальных диапазонов независимо друг от друга могут быть включены или исключены из диапазона значений, при этом в рамках изобретения учитывается любой диапазон значений, в котором один, ни один из пределов или оба предела включены в минимальные диапазоны значений, если из фактического диапазона значений такие пределы не были исключены намеренно. Если фактический диапазон значений включает один или оба предела, диапазоны, исключающие любой из двух или оба предела сразу, также включены в объем изобретения.
Все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, если не дано иное их определение, имеют общепринятое значение, понятное любому специалисту в области, к которой имеет отношение настоящее изобретение. В настоящем документе описаны предпочтительные способы и материалы, хотя для проверки или использования настоящего изобретения на практике могут быть использованы любые способы и материалы, подобные или эквивалентные тем, которые описаны в настоящем документе. Все указанные в настоящем документе публикации включены в него путем ссылки с целью раскрытия и описания способов и (или) материалов, применительно к которым приводится ссылка на ту или иную публикацию.
В рамках настоящего документа и прилагаемой формулы изобретения формы единственного числа допускают использование форм множественного числа, если контекстом явно не предусмотрено иное. Например, термин «канал» подразумевает множество таких каналов, а термин «эндоскоп» может означать один или несколько эндоскопов или аналогичных устройств и так далее.
Публикации, описанные в настоящем документе, приведены исключительно с целью информирования на момент подачи настоящей заявки. Изложенная информация не дает оснований полагать, что настоящее изобретение не может предшествовать такой публикации в силу того, что она описывает более раннее изобретение. Кроме того, приведенные даты публикации могут отличаться от фактических дат публикации, и их может потребоваться подтвердить независимыми агентами.
Подробное описание, приведенное ниже, сопроводительные чертежи и представленное выше краткое описание чертежей предназначены для описания некоторых, но необязательно всех вариантов осуществления настоящего изобретения. Содержание данного подробного описания никак не ограничивает объем настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан эндоскоп с изменяемым направлением обзора 10, выполненный в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Эндоскоп 10 может включать вытянутый ствол 30, имеющий дистальный конец 70 и проксимальный конец 71, последний присоединен к проксимальному элементу корпуса или ручке 52, которая может быть предназначена для подключения и присоединения к регулируемому удлинителю и поворотной призме (не показана, но упоминается в описании фиг. 3 и далее по тексту) для настройки угла обзора эндоскопа 10. Ствол 30 может вмещать комплект световодов или оптических волокон 54, проходящих коаксиально по центру ствола, со световодными волокнами 56, размещенными по периферии. В одном из вариантов осуществления ствол 30 представляет собой оплетенную полиимидную оболочку, максимальный внешний диаметр которой составляет 0,95 мм (0,0375 дюйма), а длина - 0,61 м (2 фута). В предпочтительном варианте осуществления комплект световодов состоит приблизительно из 10000 тонких оптических волокон, световодные волокна представляют собой осветительные волокна, диаметр которых составляет приблизительно от 0,2 до 0,51 мм (приблизительно от 0,008 до 0,020 дюймов), минимальная мощность светового излучения - приблизительно 10000 люкс. В другом варианте осуществления в эндоскопе 10 вместо жгута световодов могут быть использованы стержневые линзы.
Обратимся к фиг. 2. Дистальный конец 70 ствола эндоскопа 30 показан с угловыми измерениями в соответствии с одним из вариантов осуществления. В описании фиг. 2 термин «поле зрения» обозначает угловую ширину (высоту), наблюдаемую в любой момент времени через эндоскоп. Термин «направление обзора» используется для обозначения направления, в котором наведен центр поля зрения в любой момент времени (также в этом значении может использоваться термин «угол обзора», например «эндоскоп с изменяемым углом обзора»). Термин «полный диапазон обзора» используется для обозначения общего углового расстояния, в пределах которого эндоскоп обеспечивает обзор при перемещении поворотной призмы из одного крайнего направления обзора в противоположное крайнее направление обзора. Данные углы определяются относительно продольной оси ствола эндоскопа 30, который является нулевым углом.
Например, в некоторых вариантах осуществления эндоскоп 10 может иметь диапазон направлений обзора приблизительно от -5° до 150°, более вероятно - приблизительно от 0° до 120° или приблизительно от 5° до 100°. В некоторых вариантах осуществления поле зрения эндоскопа может составлять приблизительно от 50° до 100°, более вероятно - приблизительно от 60° до 70°. На основе диапазонов направлений обзора и полей зрения можно определить полный диапазон обзора. Например, в одном из вариантов осуществления направления обзора эндоскопа 10 могут варьироваться в пределах приблизительно от 5° до 100°, а поле зрения может составлять приблизительно 60°. В этом варианте осуществления полный диапазон обзора составит приблизительно от -25° до 130°. Если бы диапазоны направления обзора варьировались приблизительно от 0° до 120°, а поле зрения было бы равно 60°, то полный диапазон обзора составил бы приблизительно от -30° до 150°. В различных вариантах осуществления эндоскоп 10 может иметь любое количество различных комбинаций и диапазонов направления обзора, полей зрения и полных диапазонов обзора.
На фиг. 3-6 показаны различные конфигурации дистальной части 70 эндоскопа с изменяемым углом обзора 10, для каждой из которых представлены различные конфигурации поворотной призмы 72 и (или) механизмы для установки поворотной призмы 72. В первом варианте поворотная призма 72 устанавливается таким образом, чтобы обеспечить ее вращение между смещающей пружиной 76 и приводом 78. В данном случае в качестве привода 78 может служить провод, проходящий от дистальной части 70 эндоскопа 10 к проксимальной части, легко доступной оператору для выполнения необходимых манипуляций. Привод может быть присоединен к ползуну, или он может иметь конфигурацию, обеспечивающую сцепление с вращающимся шкальным диском (не показан). При такой конфигурации изображение фиксируется и принимается через окно 75 и передается с помощью поворотной призмы 72 и самофокусирующейся линзы 74 через комплект световодов 54. Поворотная призма 72, управляемая приводом 78, обеспечивает необходимое поле зрения, равное семидесяти градусам, в диапазоне от ноля градусов до девяноста пяти градусов.
В другом варианте, представленном на фиг. 4, поворотная призма 72 может быть установлена в корпусе 82, функционально согласованном с вращающейся осью 84, проксимально направленной к оператору. Дистальная часть оси 84 имеет резьбу 86, совпадающую с зубцами 88, выполненными на корпусе 82. Вращение оси позволяет выполнить необходимое позиционирование поворотной призмы 72. Кроме того, эти элементы могут служить для обеспечения диапазона обзора, равного ста шестидесяти пяти градусам.
В другом варианте, представленном на фиг. 5, поворотная призма 72 может быть установлена в корпусе 90, функционально связанном с рейкой 92, имеющей зубцы 94, которая проксимально направлена к оператору. Корпус 90 может быть установлен на стержне (не показан), присоединенном к части дистального конца 70 ствола эндоскопа 30, при этом корпус и поворотная призма вращаются на стержне. На корпусе также предусмотрены зубцы 98, служащие для сцепления с зубцами 94 на рейке. Перемещение рейки как в проксимальном, так и в дистальном направлении позволяет выполнить необходимое позиционирование поворотной призмы 72. Кроме того, эти элементы могут служить для обеспечения диапазона обзора, равного ста шестидесяти пяти градусам.
В варианте, представленном на фиг. 6, поворотная призма 72 устанавливается таким образом, чтобы обеспечить ее вращение между скручивающей пружиной 100 и вытяжной проволокой 102. В качестве скручивающей пружины может быть использована любая пружина, такая как пружина растяжения, пластинчатая пружина и т.п. Вытяжная проволока 102 может проходить от дистальной части 70 ствола эндоскопа 30 к проксимальной части, легко доступной оператору для выполнения необходимых манипуляций. В этом случае вытяжная проволока может быть присоединена к ползуну или она может иметь конфигурацию, обеспечивающую сцепление с вращающимся шкальным диском. Визуализируемое изображение может захватываться через окно (не показано) и передаваться с помощью поворотной призмы 72 и самофокусирующейся линзы 74 через комплект световодов 54. В данном варианте осуществления поворотная призма всегда находится в состоянии натяжения между скручивающей пружиной и вытяжной проволокой. Таким образом, отсутствует сдвиг или деформация вытяжной проволоки в процессе работы. Кроме того, применение вытяжной проволоки и скручивающей пружины для перемещения поворотной призмы позволяет уменьшить диаметр эндоскопа.
Изображения, собранные с помощью комплекта световодов 54, могут быть переданы на монитор (описано ниже). Таким образом, оператор получает визуальные данные по конкретной хирургической операции. В одном из вариантов осуществления эндоскоп 10 совместим с ксеноновым источником мощностью 300 Вт и имеет универсальный коннектор световода, что позволяет использовать его совместно с традиционными устройствами. В одном из вариантов осуществления ствол эндоскопа 30 может иметь внешний диаметр, равный приблизительно 4 мм, и рабочую длину, равную приблизительно 175 мм. Кроме того, ствол эндоскопа 30 предпочтительно имеет округлые поверхности, благодаря чему устройство является атравматическим при использовании. Также в предпочтительном варианте осуществления эндоскоп 10 выполнен таким образом и из таких материалов, которые позволяют стерилизовать эндоскоп 10 в автоклаве.
В некоторых вариантах осуществления полезным конструктивным решением является наличие у эндоскопа 10 устройства цифровой индикации, указывающего направление обзора поворотной призмы и (или) угловое положение эндоскопа 10. Таким образом, проксимальная часть привода 78 на фиг. 3, например, может быть соединена со шкальным диском с разметкой, показывающей угол поворотной призмы 72. Аналогичным образом, проксимальный конец ствола 84 на фиг. 4 может быть соединен со шкальным диском, снабженным устройством цифровой индикации, которое отображает информацию относительно угла поворотной призмы 72. Более того, внешняя поверхность эндоскопа 10 может иметь разметку углового позиционирования всего устройства в сборе.
Эндоскоп с поворотной призмой 10 может свободно продвигаться в анатомической полости вместе с направляющим катетером, вводимым в пазуху, что позволяет облегчить эндоскопическую визуализацию необходимых анатомических структур и (или) получить обзор, обеспечить управление и контроль позиционирования направляющего устройства, вводимого в пазуху, или рабочего устройства, введенного в пазуху через катетер. Возможность продвижения кончика эндоскопа 10 в анатомическую полость для того, чтобы видеть конец зонда, вводимого в пазуху, позволяет размещать устройства вплотную к анатомическим структурам или получать доступ к пространству полости околоносовых пазух, которые ограничены ввиду малых размеров.
Как сказано выше и показано на фиг. 3-6, вращением поворотной призмы можно управлять при помощи шкального диска. Как показано на фиг. 7, проксимальный шкальный диск 104 размещен на ручке 52 эндоскопа 10 для управления вращением поворотной призмы. Проксимальный шкальный диск 104 выполнен в форме круга и имеет рифления 106, которые выполняют функцию рычагов для поворота и перемещения проксимального шкального диска или шкального диска в необходимое положение. Кроме этого рифления позволяют на ощупь определить положение шкального диска, а выемки 108 между рифлениями образуют место для размещения пальцев оператора. В одном из вариантов осуществления восемь рифлений равномерно распределены по периметру проксимального шкального диска 104, однако количество рифлений, распределенных по периметру шкального диска, может быть большим или меньшим. Высота рифлений составляет приблизительно 1,27 мм (0,05 дюйма), но в зависимости от предпочтений оператора ее можно увеличить или сократить. Кроме того, расстояние между рифлениями составляет приблизительно 5,79 мм (0,228 дюйма), его можно увеличить или сократить в зависимости от количества рифлений, размещенных по кромке шкального диска, и от ширины этих рифлений.
На фиг. 7 ручка 52 эндоскопа может иметь устройство цифровой индикации 107, расположенное рядом с проксимальным шкальным диском 104, которое позволяет получить информацию по угловому положению поворотной призмы 72. В данном варианте осуществления также имеется индикатор 108, расположенный непосредственно на проксимальном шкальном диске, который показывает относительный угол поворотной призмы 72. Как показано, устройство цифровой индикации 107, расположенное рядом с проксимальным шкальным диском, отображает относительный угол поворотной призмы 72 в пределах от 0 градусов до 180 градусов.
В одном из вариантов осуществления дистальный шкальный диск или шкальный диск ствола 110 размещен на ручке 52 эндоскопа, как показано на фиг. 7. Шкальный диск ствола 110 управляет поворотом ствола эндоскопа 30. Индикатор 112 предусмотрен на шкальном диске ствола 110 для отображения информации об относительном положении ствола эндоскопа 30. Более конкретно, индикатор 112 на шкальном диске ствола показывает относительное положение окна 75 (см. фиг. 3) на дистальной части 70 эндоскопа 10. Как показано на фиг. 7, когда индикатор 112 находится на верхней стороне эндоскопа, окно 75 также указывает в направлении верхней стороны эндоскопа 10, что позволяет эндоскопу 10 визуализировать пространство в этом же направлении. Вращение шкального диска ствола 110 позволяет эндоскопу поворачиваться под углом до трехсот шестидесяти градусов. Возможность вращения шкального диска ствола 110, который поворачивает ствол эндоскопа 30, не поворачивая при этом всю ручку 52, может являться преимуществом, так как это позволяет поворачивать ствол эндоскопа 30, не поворачивая осветительную опору 109.
На фиг. 8 показана насадка для ручки 114, присоединенная к ручке 52 эндоскопа 10. Насадка для ручки 114 облегчает вращение шкальных дисков 104 и 110 во время удерживания оператором эндоскопа 10. Насадка для ручки 114 прикрепляется к ручке 52 и (или) фиксируется на осветительной опоре 109, прикрепленной к ручке 52. Часть осветительной опоры 116 насадки для ручки 114 фиксируется на осветительной опоре 109 и защищает оператора от исходящего от осветительной опоры 109 теплового излучения. При удерживании насадки для ручки 114 и эндоскопа 10 изгиб между большим и указательным пальцами оператора располагается на изгибе 118 под частью осветительной опоры 116 ручки, а ладонь лежит на корпусе 120 насадки для ручки 114. Насадка для ручки 114 обеспечивает комфорт и равновесие при удерживании эндоскопа, а также обеспечивает дополнительный момент для вращения шкальных дисков 104 и 110. Использование насадки для ручки 114 при удержании эндоскопа 10 позволяет оператору большим и указательным пальцами поворачивать проксимальный шкальный диск 104, а безымянным пальцем и мизинцем задействовать дистальный шкальный диск 110.
Другой вариант осуществления насадки, полностью обертывающей ручку, 122, прикрепляемой к ручке 52 эндоскопа, показан на фиг. 9. Насадка, полностью обертывающая ручку, 122 позволяет оператору крепко захватывать эндоскоп, не препятствуя вращению шкальных дисков 104 и 110. Внешняя поверхность насадки для ручки 124 имеет относительно вытянутую и округлую форму, позволяющую ей занимать различные положения в ладони оператора. Насадка для ручки 122 имеет прорезь для осветительной опоры 126, благодаря чему ее можно повернуть или расположить вокруг ручки 52 приблизительно на двести семьдесят градусов, чтобы обеспечить различные варианты захвата ручки. Насадка для ручки 122 имеет отверстие 128, которое позволяет насадке для ручки 122 более чем наполовину перекрывать шкальные диски, но при этом шкальные диски 104 и 110 на ручке 52 эндоскопа 10 по-прежнему остаются открытыми для доступа.
Другой вариант осуществления насадки для ручки 130, имеющей ножки 132 и пристегивающейся к ручке 52 эндоскопа 10, показан на фиг. 10. Насадка для ручки 130 имеет внешнюю поверхность 134, соответствующую ладони оператора, и накладку на шкальный диск 136, покрывающую проксимальный шкальный диск 104. На фиг. 10 также показана прорезь для осветительной опоры 138, предусмотренная для размещения осветительной опоры 109. Оператор имеет свободный доступ к шкальным дискам 104 и 110 и может задействовать их пальцами, удерживая эндоскоп 10 за ручку 130.
Оптические волокна 54 эндоскопа 10 могут быть заключены в герметичную камеру, что позволяет выполнять стерилизацию эндоскопа в автоклаве. В одном из вариантов осуществления, представленном на фиг. 11, внешний магнит 140, прикрепленный к корпусу 142, управляет продольным движением при помощи проксимального шкального диска 104, приводящего в действие винтовой механизм. Стержень 144 прикреплен к проксимальному шкальному диску 104 и входит в ручку 52 через криволинейную прорезь 146. Криволинейная прорезь по спирали опоясывает корпус 142. По мере вращения проксимального шкального диска 104 стержень перемещается по криволинейной прорези и двигает корпус 142 в проксимальном или дистальном направлении по продольной оси эндоскопа. По мере того как внешний магнит перемещается вперед и назад, он приводит в действие внутренний магнит 148, имеющий противоположный заряд. Внутренний магнит расположен во внутреннем кожухе 150, образующем герметичную камеру 151 для оптических волокон. Внутренний магнит также соединен с толкающим (тянущим) устройством 152, которое заставляет вращаться поворотную призму на дистальном конце эндоскопа. В качестве толкающего (тянущего) устройства может использоваться привод, вытяжная проволока, рейка, гипотрубка и т.п., которая присоединяется к поворотной призме. По мере того как внутренний магнит передвигается вперед или назад в соответствии с движением внешнего магнита, он выталкивает или вытягивает привод или толкающее (тянущее) устройство для поворотной призмы.
В другом варианте осуществления, представленном на фиг. 12, промежуточное сильфонное соединение 154 присоединяется к корпусу 142, а его продольным движением управляет проксимальный шкальный диск 104, который приводит в действие винтовой механизм, как в варианте осуществления, представленном на фиг. 11. Стержень 144, прикрепленный к проксимальному шкальному диску, заходит в ручку 52 через криволинейную прорезь на корпусе 142. Кроме того, есть также проксимальное сильфонное соединение 156 и дистальное сильфонное соединение 158, зафиксированные внутри эндоскопа на внутреннем кожухе 160, и гибкие сильфоны 162, которые размещены между сильфонными соединениями 154, 156 и 158. По мере вращения проксимального шкального диска 104 стержень перемещается по криволинейной прорези и двигает корпус 142 в проксимальном или дистальном направлении вдоль продольной оси эндоскопа. По мере того как промежуточное сильфонное соединение перемещается вперед и назад, оно приводит в действие поворотную призму путем перемещения толкающего (тянущего) устройства 152, связанного с промежуточным сильфоном. Внутренний кожух 160 образует герметичную камеру 151 для оптических волокон 54. В качестве толкающего (тянущего) устройства может использоваться привод, вытяжная проволока, рейка, гипотрубка и т.п., которые присоединяются к поворотной призме. В данном варианте осуществления сильфонные соединения свободно передают крутящий момент для вращения гипотрубки или поворотного шафта, которые могут быть присоединены к промежуточному сильфонному соединению 154.
В одном из вариантов осуществления эндоскоп 10 является инструментом, предназначенным для многократного использования. Обычно в промежутке между использованиями эндоскопы подвергаются обработке в стерилизаторах, автоклавах или обрабатываются другими известными способами. Важным показателем является время, необходимое для обработки эндоскопа, так как в результате его увеличения может увеличиться перерыв между операциями или возникнуть необходимость использования нескольких эндоскопов для плановых операций. Один из вариантов осуществления включает одноразовый стерильный рукав 164 (см. фиг. 1), используемый с эндоскопом 10. Стерильный рукав является плоским и оптически прозрачным на дистальном конце, что позволяет получать изображение через призму. Стерильный рукав по всей длине покрывает эндоскоп, введенный в анатомическую полость пациента для выполнения операции: таким образом, исключается прямой контакт между пациентом и эндоскопом. Кроме того, стерильный рукав может покрывать проксимальный конец эндоскопа и камеру: таким образом исключается прямой контакт между оператором и эндоскопом. После завершения операции оператору необходимо снять и утилизировать стерильный рукав, а затем надеть на эндоскоп новый стерильный рукав для проведения следующей операции. Использование стерильного рукава позволяет избежать необходимости в обработке эндоскопа между операциями или в условиях кабинета.
in situ
В ходе операции эндоскопы, как правило, теряют четкость визуализации вследствие налипания на дистальный конец эндоскопа частиц налета, крови и (или) слизи. Обычно хирурги или операторы вынуждены периодически извлекать эндоскоп из анатомической полости пациента, чтобы очищать дистальный конец эндоскопа. В альтернативном варианте осуществления некоторые хирурги используют системы промывки устройства визуализации с открытым чехлом, покрывающим ствол эндоскопа, для доставки жидкости и (или) вакуума для очистки . Каждое промывочное устройство сконструировано в соответствии с геометрией эндоскопа. Так как геометрия дистального конца эндоскопа может изменяться в зависимости от угла обзора, соответственно, возникает необходимость в использовании нескольких промывочных устройств. Поэтому если оператор хочет изменить угол обзора в ходе операции, то ему необходимо также заменить и промывочное устройство. В варианте осуществления, описанном ниже, система промывки и промывочное устройство используются совместно с эндоскопом 10. Как описано выше, геометрия эндоскопа 10 не изменяется, когда изменяется направление обзора, таким образом, при использовании эндоскопа с поворотной призмой, описанного в настоящем патенте, может использоваться только одно устройство.
Система промывки 168, как показано на фиг. 13-15, размещена на эндоскопе 10. Система промывки включает кнопку 170, расположенную между первым и вторым конусами 172 и 174. Первый и второй конусы 172 и 174 соединены друг с другом при помощи пружины 176 (фиг. 14). В данном варианте осуществления первый конус 172 прикреплен к эндоскопу, а второй конус 174 присоединен к протирочному устройству 178. Дистальный конец протирочного устройства включает салфетку 180, которая может быть выполнена из гидрофильного эластомера. Как показано на фиг. 13 и 14, система промывки 168 находится в нерабочем состоянии, когда пружина растяжения 176 натянута, а первый и второй конусы находятся на минимальном расстоянии друг от друга. В нерабочем состоянии салфетка 180 располагается проксимально по отношению к линзе 75 эндоскопа, как показано на фиг. 13.
Для того чтобы передвинуть систему промывки 168 вперед для очистки линзы 75 эндоскопа, следует нажать кнопку 170, которая перемещает центральную ось эндоскопа в любом направлении. Движение кнопки заставляет второй конус 174 перемещаться вперед, так как первый конус 172 находится в фиксированном положении и прикреплен к эндоскопу. Перемещение второго конуса 174 вперед или в дистальном направлении заставляет протирочное устройство 178 также двигаться вперед и прижимать салфетку 180 к линзе 75, так как он прикреплен ко второму конусу. На фиг. 15 показана система промывки в рабочем состоянии. Салфетка 180 выполнена из эластомерного материала, поэтому она способна принимать форму линзы 75 и стирать с нее частицы налета, слизи и (или) крови. Пористая гидрофильная салфетка также впитывает любую жидкость, конденсирующуюся на линзе. После отпускания кнопки 170 пружина отскакивает и оттягивает салфетку назад от линзы в проксимальное положение относительно линзы.
В одном из вариантов осуществления салфетка 180 может иметь каркас, например, в виде штыря, сетки и т.п., который препятствует сминанию или сворачиванию салфетки при проталкивании ее в дистальном направлении. Кроме того, предполагается, что ведущая дистальная кромка салфетки 180 может быть выполнена из силикона, резины или иного гидрофильного материала для удаления жидкости с поверхности линзы 75 в дистальном направлении. Ведущая дистальная кромка также может иметь множество разрезов, облегчающих стирание или сбрасывание частиц налета с линзы.
В варианте осуществления, описанном выше, эндоскоп 10 может иметь относительно жесткий ствол. Однако предполагается, что ствол эндоскопа 10 также может быть гибким, что в значительной степени расширяет поле зрения эндоскопа. Как показано на фиг. 16, обычный эндоскоп обеспечивает визуализацию фиксированного участка A или B в любом положении в пределах диапазона гибкости обычного эндоскопа. Один из вариантов осуществления настоящего изобретения, представленный на фиг. 17, обеспечивает визуализацию значительно большего участка A' или B' благодаря изгибу или изменению положения поворотной призмы в эндоскопе 10. Предполагается, что гибкий эндоскоп может быть выполнен с использованием волоконно-оптической технологии или технологии видеочипа. Такой гибкий эндоскоп может найти применение в интраназальной хирургии, хирургии пазух, черепной, горловой, ортопедической, абдоминальной хирургии и т.п., то есть там, где необходим изменяемый и большой диапазон обзора.
В одном из вариантов осуществления в конструкции эндоскопа 10 использована стержневая линза, предназначенная для сбора и передачи изображений вдоль ствола эндоскопа. В другом варианте осуществления технология с использованием видеочипа, как очевидно специалистам в данной области техники, требует, чтобы дистальная часть эндоскопа обладала достаточной жесткостью, а изображения передавались по проволочному проводнику, наличие которого позволяет уменьшить размер ствола эндоскопа. Применение видеочипа для получения изображения также позволяет уменьшить диаметр дистальной части эндоскопа, при этом качество и размер изображения, получаемого оператором, остаются неизменными. Для применения видеочипов существующего уровня техники необходимо, чтобы минимальный диаметр дистальной части эндоскопа составлял приблизительно от 1,2 до 1,8 мм. С учетом использования осветительных волокон и механизмов поворотной призмы дистальная часть эндоскопа на базе видеочипа может иметь диаметр менее 4 мм.
Некоторые варианты осуществления, описанные в настоящем документе, позволяют увеличить поле освещения и поле визуализации с учетом уменьшения размеров эндоскопа, примером чего может служить эндоскоп с поворотной призмой. Когда размер эндоскопа уменьшается, количество оптических волокон сокращается, вследствие чего сокращается поле освещения, образуемое этими волокнами. Аналогичным образом уменьшение размера эндоскопа ведет к сокращению поля визуализации вследствие меньшего размера оптических компонентов, предназначенных для передачи изображения. Как показано на фиг. 18, один из вариантов осуществления миниатюрного эндоскопа содержит оптические волокна 182, перехлестывающиеся под разными углами в диапазоне приблизительно от 0 до 30 градусов. В данном варианте осуществления оптические волокна могут быть расположены под такими углами по возрастанию от выбранного внутреннего волокна 182a к наружным или краевым волокнам 182b, образуя, таким образом, более широкое поле освещения A.
В другом варианте осуществления, представленном на фиг. 19, на концах оптических волокон 182 может быть размещена рассеивающая линза 184, благодаря чему формируется более широкий луч подсветки B. В этом варианте осуществления оптические волокна перемежаются под углом, равным приблизительно 0 градусов. Однако параллельно с использованием рассеивающей линзы оптические волокна могут пересекаться аналогично волокнам, показанным на фиг. 18, что ведет к увеличению расходимости луча подсветки. Рассеивающая линза или линза усилителя пучка может быть изготовлена из стеклоблока с кривизной, необходимой для рассеивания луча, и затем разделена на части при помощи пилы или водяной струи высокого давления, что позволяет свести к минимуму возникновение краевых дефектов. Нефункциональные стороны отдельной рассеивающей линзы могут быть покрыты никелем или золотом с целью создания внутренних отражающих поверхностей, которые помогают снизить потерю эффекта оптического усиления. Следует отметить, что для достижения интенсивности освещения, сопоставимой с интенсивностью освещения обычного эндоскопа, входная мощность, подаваемая к оптическим волокнам миниатюрного эндоскопа, может быть увеличена.
Для сохранения или улучшения поля визуализации посредством отраженного луча через призму на миниатюрном эндоскопе может использоваться рассеивающая линза. Как показано на фиг. 20, миниатюрный эндоскоп включает в себя первую призму 186 и вторую призму 188, соприкасающуюся с первой призмой. Также присутствует рассеивающая линза 184, расположенная на второй призме 188 и увеличивающая поле обзора C. На фиг. 21 показан миниатюрный эндоскоп, в котором используется только одна призма 186 и рассеивающая линза 184, размещенная рядом с призмой. Как показано на фиг. 21, Ø может быть оптимизирован под отраженный луч относительно оси эндоскопа.
В другом варианте осуществления вогнутая линза или линза отрицательной рефракции может быть установлена на дистальную призму 186 для увеличения поля отраженного изображения отражающей оптики. Как показано на фиг. 22, линза отрицательной рефракции, или вогнутая линза, 190 используется в сочетании с линзой положительной рефракции, или рассеивающей линзой, 184 для достижения более широкого угла визуализации и минимизации аберраций на волоконной оптике, что в свою очередь способствует повышению качества изображения. В этом варианте осуществления можно пренебречь устройством управления перемещением призмы, если диапазон широкоугольного изображения является достаточным, чтобы покрыть целевую область без поворота призмы. В вариантах осуществления, в которых не используется устройство управления перемещением, внутри миниатюрного эндоскопа образуется свободное пространство, в котором можно разместить дополнительные осветительные волокна, что в свою очередь позволяет улучшить освещение целевой области и повысить безопасность работы в этой области.
В другом варианте осуществления, представленном на фиг. 23, вместе с одной призмой миниатюрного эндоскопа с устройством управления перемещением призмы используются сразу две линзы отрицательной рефракции. Как показано на фиг. 23, первая линза отрицательной рефракции, или вогнутая линза, 190a размещена дистально в отношении призмы 186, а вторая линза отрицательной рефракции, или вогнутая линза, 190b размещена проксимально в отношении призмы 186. В данном варианте осуществления первая и вторая вогнутые линзы могут работать во взаимодействии друг с другом или - при необходимости - отдельно друг от друга. Кроме того, дистально по отношению к первой вогнутой линзе 190а размещена линза положительной рефракции 184. Рассеивающая линза 184 работает во взаимодействии с первой и второй вогнутыми линзами 190a и 190b, снижая оптические аберрации в системе линз и повышая качество изображения.
Обратимся к фиг. 24A и 24B. Один из вариантов осуществления ручки 52 эндоскопа может иметь открытую конфигурацию, что позволяет жидкости свободно входить и выходить из ручки 52. Таким образом, ручка 52 эндоскопа может подвергаться очистке и сушке, тогда как герметичная камера 151 (см. фиг. 11 или 24B) остается герметично закрытой. В одном из вариантов осуществления проксимальный элемент 52 имеет открытую конфигурацию, выполненную путем просверливания отверстий 192 в корпусе ручки 52. В другом варианте осуществления для изготовления ручки 52 с открытой конфигурацией может использоваться сетка. В случае использования закрытой конфигурации возникает вероятность того, что жидкость может попасть во внутреннюю камеру ручки 52 через поврежденное герметичное соединение. Любая жидкость, которая попадает во внутреннюю камеру ручки 52, может привести к формированию ржавчины на компонентах и вызвать рост бактерий. Таким образом, открытая конфигурация ручки 52 позволяет предотвратить проблемы с попаданием жидкости во внутреннюю камеру ручки, так как любая жидкость легко испаряется или вытекает из отверстий 192.
Ручка 52 эндоскопа, представленного на фиг. 24B, выполнена аналогично варианту осуществления на фиг. 11, в котором толкающее (тянущее) устройство 152 управляется с помощью внешнего магнита 140 и внутреннего магнита 148, как описано выше, при этом внутренний магнит расположен во внутреннем кожухе 150, который образует герметичную камеру 151 для оптических волокон 54. Световод 194, также показанный на фиг. 24B, проходит от осветительной опоры 193 и входит в герметичную камеру 151 или оптическую камеру. В данном варианте осуществления световод должен свободно двигаться, чтобы не препятствовать вращению ствола эндоскопа относительно осветительной опоры. Для сохранения герметичности камеры 151 световод 194 покрыт гибким чехлом 196, который прикрепляется к герметичной камере. Такой гибкий чехол может быть выполнен из силикона или стали. Гибкий чехол 196 позволяет световоду свободно двигаться и одновременно защищает его от повреждений.
В другом варианте осуществления на фиг. 24C осветительная опора отсутствует, как показано на фиг. 24B, а световод 194 в гибком чехле 196 выходит из ручки 52. В данном варианте осуществления световод соединяется со световым кабелем за пределами эндоскопа. Удаление осветительной опоры предотвращает перегрев ручки в месте удерживания эндоскопа оператором.
Еще один вариант осуществления эндоскопа показан на фиг. 25, в котором внутренние устройства эндоскопа изолированы от внешней среды. На фиг. 25 представлен вид в поперечном разрезе ручки 52 эндоскопа 10, на котором для ясности не показаны внутренние приводные устройства. В этом варианте осуществления железистая жидкость, в качестве которой может использоваться масло с примесью железных частиц, впрыскивается в пространства 198 между шкальными дисками или шкальными дисками 104 и 110 и внутренней часть ручки 52. На поверхности шкальных дисков 104 и 110 имеются зубцы 199, способные задерживать железистую жидкость, как показано на фиг. 25. Также предполагается, что зубцы могут быть выполнены и на внутренней поверхности ручки. Шкальные диски 104 и 110 или ручка 52 могут содержать магнит, расположенный рядом или формирующий пространства 198. Такой магнит способен притягивать и сцепляться с магнитной железистой жидкостью. В другом варианте осуществления как шкальные диски, так и ручка имеют магниты в пространствах 198. Как показано на фиг. 25, зубцы на дистальном шкальном диске 110 сформированы на проксимальной части шкального диска, которая соединена со стволом эндоскопа и расположена во внутренней камере ручки. Таким образом, пространства, сформированные по внутреннему периметру ручки, вмещают жидкий уплотнитель.
Такое соединение, возникающее между магнитами внутри шкальных дисков 104 и 110 или внутри ручки 52 и железистой жидкостью, позволяет шкальным дискам перемещаться относительно ручки с минимальным трением или без него. Кроме того, соединение обеспечивает герметичность внутренней камеры ручки и изолирует ее от внешней среды. Жидкостный уплотнитель не подвержен износу, как, например, обычное уплотнительное кольцо, и способен выдерживать высокое давление.
Фиг. 26A и 26B иллюстрируют один из вариантов осуществления способа применения эндоскопа с поворотной призмой в полости носа и околоносовых пазух. Для иллюстрации на фиг. 26A и 26B показана ноздря N, полость носа 1009 и неспецифическая околоносовая пазуха 1022 с естественным отверстием околоносовой пазухи 1020. В различных вариантах осуществления эндоскоп 10 может использоваться при проведении операций на верхнечелюстных, лобных, сфеноидальных и (или) решетчатых околоносовых пазухах и относящихся к ним отверстиях. На фиг. 27A-27D, например, представлен способ, предусматривающий дилатацию естественного отверстия сфеноидальной пазухи. Однако использование эндоскопа с поворотной призмой, составляющего предмет настоящей заявки, более предпочтительно в операции, затрагивающей верхнечелюстные и (или) лобные околоносовые пазухи, так как естественные отверстия этих пазух, как правило, сложно визуализировать при помощи эндоскопа без удаления одной или нескольких естественных анатомических структур. Таким образом, хотя на фиг. 26A и 26B показана общая околоносовая пазуха, а на фиг. 27A-27D показана сфеноидальная пазуха, эндоскопы, составляющие предмет настоящего изобретения, могут использоваться при выполнении любой операции на околоносовых пазухах и (или) в полости носа. В других альтернативных вариантах осуществления эндоскопы, составляющие предмет настоящей заявки, могут использоваться при выполнении операций, затрагивающих другие части анатомии уха, горла и носа, например, помимо прочего, при выполнении операций на евстахиевой трубе, таких как дилатация и (или) размещение стента, восстановление черепно-лицевых аномалий, при выполнении операций на дыхательных путях, таких как дилатация подсвязочного стеноза, тонзилэктомия, аденоидэктомия и (или) аналогичные.
Как показано на фиг. 26A, в одном из вариантов осуществления эндоскоп с поворотной призмой 10 может быть введен в носовое отверстие N человека или животного, при этом угол обзора оптического устройства настроен приблизительно на 0 градусов (т.е. прямой обзор), как отмечено лучевыми линиями 1024. В альтернативных вариантах осуществления эндоскоп 10 не позволяет получить изображение под углом 0 градусов, но при этом обеспечивает визуализацию под углом, равным приблизительно от 5 до 10 градусов, что практически соответствует «прямому» углу визуализации. И в том, и в другом случае врач может продвигать эндоскоп 10 в полости носа 1009, обеспечивая прямую визуализацию, и перемещать эндоскоп, например, по направлению к устью околоносовой пазухи 1020 или, например, к устью верхнечелюстной, лобной, сфеноидальной или решетчатой пазухи. На фиг. 26B показан эндоскоп 10, продвинутый вперед. В определенный момент в процессе или после продвижения эндоскопа 10 врач может выполнить настройку оптического устройства с поворотной призмой 30 и таким образом изменить угол обзора, например, для того, чтобы визуализировать устье 1020. В одном из вариантов осуществления эндоскоп 10 включает устройство автоматической фокусировки. Таким образом, по завершении настройки поворотной призмы и после изменения угла обзора эндоскоп 10 автоматически перефокусируется. После осмотра устья 1020 врач может оставить угол обзора без изменений или изменить настройку для визуализации других анатомических структур, дополнительного устройства, введенного в околоносовые анатомические структуры и (или) т.п. В некоторых вариантах осуществления врач может зафиксировать угол обзора эндоскопа 10 под необходимым углом в любой момент в ходе операции. При извлечении устройства из носового отверстия человека или животного врач может изменить настройку угла обзора поворотной призмы, установив его на 0 градусов, или оставить настройку, использованную в тот или иной период операции. Такой способ или любой из его вариантов позволяет врачу в ходе операции видеть анатомию полости носа 1009, устья околоносовой пазухи 1020 и (или) околоносовой пазухи 1022, а также один или несколько хирургических инструментов, не прибегая к использованию нескольких эндоскопов или удалению ткани для получения обзора в требуемом объеме.
На фиг. 27A-27D представлены частичные изображения в саггитальном срезе полости черепа человека, на которых показаны различные этапы визуализации и обработки устья околоносовой пазухи, в данном случае на примере сфеноидальной пазухи. На фиг. 27A эндоскоп с поворотной призмой 10 вводится через носовое отверстие N и через полость носа 1012 и размещается рядом с устьем 1014 сфеноидальной пазухи 1016. Эндоскоп используется для визуализации окружающих анатомических структур при помощи первого, прямого, угла обзора (или практически прямого, то есть лежащего в пределах приблизительно от 5 до 10 градусов относительно продольной оси эндоскопа).
На фиг. 27B угол обзора эндоскопа 10 изменен с целью визуализации устья 1014 пазухи 1016. В альтернативном варианте осуществления перед настройкой угла обзора эндоскопа 10 в полость носа 1012 могут быть введены одно или несколько терапевтических или диагностических устройств. Фактически в большинстве случаев эндоскоп 10 может вводиться, настраиваться, извлекаться и т.п. совместно с любым дополнительным устройством (устройствами) в любом подходящем порядке или любым способом.
Как показано на фиг. 27C, в одном из вариантов осуществления следующим шагом является введение в полость носа 1012 направляющего катетера 212. В некоторых случаях, хотя это и необязательно, направляющий катетер может быть снабжен проволочным направителем 110 и (или) баллонным катетером. Затем проволочный направитель 110 выдвигается из дистального конца направляющего катетера 212 так, что он проходит через устье пазухи 1014 и попадает в сфеноидальную пазуху 1016. Рабочее устройство 1006, такое как баллонный катетер, может быть введено по проволочному направителю 110 через направляющий катетер с целью установки расширяемого элемента 213, такого как надувной баллон, в устье пазухи 1014.
После этого, как показано на фиг. 27D, рабочее устройство 1006 используется для выполнения диагностической или терапевтической процедуры. В данном конкретном примере процедура состоит в дилатации устья сфеноидальной пазухи 1014, во время которой баллон устройства 1006 расширяется с целью увеличения устья 1014. По завершении процедуры направляющий катетер 212, проволочный направитель 110 и рабочее устройство 1006 извлекаются или удаляются. Визуальный контроль операции осуществляется при помощи эндоскопа с поворотной призмой 10.
Особенности настоящего изобретения также могут использоваться для расширения или изменения любого устья пазухи или иных искусственных или естественных анатомических отверстий или пассажей в полости носа, околоносовых пазух, носоглотки и примыкающих областей. В ходе данной или любой другой из описанных в настоящей заявке операций оператор дополнительно может использовать другие типы катетеров, а проволочный направитель 110, направляющий катетер 212 или оба таких прибора могут быть регулируемыми (например, скручиваемыми, активно деформируемыми), моделируемыми или гибкими. Кроме того, в различных альтернативных вариантах осуществления эндоскоп 10 может быть интегрирован с одним или несколькими устройствами, такими как направляющий катетер 212. В одном из вариантов осуществления, например, направляющий катетер 212 может иметь просвет для эндоскопа, через который можно вводить эндоскоп 10.
Оптическое устройство 30 необходимо для сокращения или отказа от необходимости визуализации с использованием рентгеноскопии в процессе размещения направляющей и (или) визуализации действий, выполняемых рабочим устройством 1006. В конфигурации с поворотной призмой, обеспечивающей поле зрения сто шестьдесят пять градусов, оно может обеспечить возможность наблюдать отверстие околоносовой пазухи и, возможно, даже внутреннюю полость самой пазухи. Таким образом, эндоскоп может обеспечить визуальную обратную связь, достаточную для использования проволочного направителя 110 и его введения в требуемую пазуху.
На фиг. 28 показан один из вариантов осуществления системы хирургической навигации для зондирования пазух 210, которая может использоваться совместно с эндоскопом с поворотной призмой 10, составляющим предмет настоящего изобретения. Зонд для зондирования пазух 212 может иметь прямую или гибкую конфигурацию или может включать одну или несколько предварительно сформированных кривых или изгибов, как подробно описано выше, а также в публикациях патентов США №2006/004323, 2006/0063973 и 2006/0095066, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки. В вариантах осуществления, в которых зонд 212 имеет кривизну или изгибы, угол отклонения кривой или изгиба может составлять до 135 градусов. Система хирургической навигации для зондирования пазух 210 состоит из зонда 212 и блока, состоящего из камеры, передатчика и эндоскопа, 214. Данный вариант осуществления зонда 212 более детально показан на фиг. 30A-30C. Как изображено, зонд 212 состоит из корпуса зонда 226 и канала для эндоскопа 228, расположенных преимущественно в один ряд. Как упоминалось ранее, эндоскоп с поворотной призмой 10 может вводиться самостоятельно, без применения системы навигации 210. Однако в определенных случаях эндоскоп 10 также может вводиться по каналу для эндоскопа 228. Соответственно, система навигации 210 также может не иметь канала для эндоскопа 228. В обоих случаях эндоскоп с поворотной призмой может быть подключен к блоку, состоящему из камеры и передатчика, и консоли 234, включая монитор 236 и устройство видеозаписи 240.
Корпус зонда 226 может быть выполнен в виде трубки 244, имеющей просвет 245 (например, см. фиг. 30B), например, в виде полимерной трубки из биосовместимого полимерного материала. При необходимости просвет 245 трубки 244 может иметь внутреннюю прокладку 246 (фиг. 30B). Такая внутренняя прокладка может быть выполнена из скользкого или гладкого материала, такого как политетрафторэтилен (ПТФЭ). Также при необходимости проксимальная часть трубки 244 может находиться в окружении элемента наружной трубки 242, выполненного из материала, такого как гипотрубка из нержавеющей стали. В представленном варианте осуществления дистальная часть трубки 244 выходит за пределы дистального конца наружной трубки 242. Выступающая дистальная часть трубки 244 может быть прямой или изогнутой. Кроме того, она может быть предварительно сформована во время изготовления или изогнута для придания необходимой формы в процессе применения. При использовании для доступа к устью околоносовой пазухи дистальная часть трубки 244 может быть изогнута для придания ей формы угла A в диапазоне приблизительно от 0 градусов до 120 градусов. Например, из ряда проводников 212, имеющих углы A, равные 0, 30, 70, 90 и 110 градусам, врач может выбрать проводник с углом А, наиболее подходящим для доступа к конкретной околоносовой пазухе.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления проксимальная часть проводника 210 может иметь вращающуюся ручку 260, как показано на фиг. 28, 30A и 30B. Вращающаяся ручка 260 может иметь гладкую или рельефную наружную поверхность (например, в этом качестве может использоваться цилиндрическая туба). Оператор, захватывая ручку пальцами, может поворачивать ее, тем самым осуществляя поворот (кручение) зонда 212 в процессе использования. Такое вращение зона 212 может быть необходимо по ряду причин, в том числе, помимо прочего, при установке дистального конца зонда 212 в требуемое положение.
При необходимости оснащения системы навигации каналом для эндоскопа предполагается, что канал 228 может иметь любую форму (например, трубки, бороздки, желобка, рельсы и т.д.), позволяющую направлять гибкий эндоскоп при его продвижении. В конкретных примерах, представленных на этих чертежах, канал для эндоскопа 228 имеет форму трубки (например, выполненной из полимера) с просветом 229, проходящим внутри нее. В варианте осуществления, показанном на фиг. 28-30C, канал для эндоскопа 228 прикреплен и проходит преимущественно вдоль корпуса зонда 226 по всей длине. В другом варианте осуществления канал для эндоскопа 228 может быть расположен в корпусе зонда 226. В других вариантах осуществления канал для эндоскопа 228 может быть прерывистым, несквозным или проходить не по всей длине корпуса зонда 226. Наружная оболочка 240 может быть термоусаживаемой или может размещаться на корпусе зонда 226 и в канале для эндоскопа 228 каким-либо иным способом, для того чтобы удерживать канал для эндоскопа 228 в требуемом положении на наружной поверхности корпуса зонда 226. В альтернативном варианте канал эндоскопа 228 может прикрепляться к корпусу зонда 226 в одном или нескольких местах при помощи любой фиксирующей субстанции, устройства или технологии, включая адгезив, спаивание, сварку, сплавление, совместную экструзию, связывание, скрепление скобами и т.д., не ограничиваясь вышеперечисленным. Конкретное расположение канала для эндоскопа 228 по периметру может иметь большое значение в некоторых конструктивных решениях, например, если дистальная часть 244 корпуса зонда 226 выполнена в виде кривой. В связи с этим в некоторых вариантах канал для эндоскопа 228 может быть зафиксирован в определенном месте по периметру корпуса зонда 226, что позволяет ввести эндоскоп 10 по каналу для эндоскопа 228 с целью обеспечения визуализации из требуемого или наиболее выгодного положения, не встречая препятствия в виде примыкающих анатомических структур. Также следует отметить, что по каналу для эндоскопа можно ввести второй эндоскоп (не показан), отличающийся от описанного выше эндоскопа с поворотной призмой и включающий поворотную призму или иную гибкую конструкцию.
На фиг. 28-30C показано, что к проксимальному концу проводника 212 может быть присоединен проксимальный Y-образный соединитель 241. Первое ответвление 243b этого Y-образного соединителя имеет охватывающий люэровский соединитель, который подсоединен к просвету 245 корпуса зонда 226. Другое ответвление 243a представляет собой люэровский соединитель, который подсоединен к просвету 229 канала для эндоскопа 226.
Блок, состоящий из камеры, кабеля и эндоскопа, 214 может быть присоединен к ответвлению 243a. В конкретном варианте осуществления, представленном на фиг. 28 и 31, блок, состоящий из камеры, кабеля и эндоскопа, 214 включает регулируемый удлинитель 216, камеру 220 и кабель монитора 224. Корпус оптического устройства 30 может продвигаться по удлинителю 216 и просвету 229 канала для эндоскопа 228. Как показано на фиг. 29, световой кабель 250 и кабель монитора 224 могут быть присоединены к консоли 234, которая содержит монитор 236, источник света 238 и устройство видеозаписи 240. В альтернативном варианте эндоскоп 10 может быть подсоединен непосредственно к консоли 234 независимо от системы хирургической навигации 212.
В настоящем документе описание изобретения представлено со ссылкой на конкретные примеры или варианты осуществления изобретения, однако таковые примеры или варианты осуществления могут быть дополнены, упрощены, изменены или модифицированы и (или) заменены аналогичными, не отклоняясь от сущности и не выходя за пределы объема изобретения. Например, любой элемент или свойство одного варианта осуществления или примера может быть объединен или использован совместно с другим вариантом осуществления или примером, если это не сделает вариант осуществления или пример непригодным для использования по назначению. Кроме того, может быть выполнен ряд модификаций, чтобы адаптировать конкретную ситуацию, материал, композицию, процесс, этап или этапы процесса к предмету, сущности и объему настоящего изобретения. Все такие модификации не противоречат сущности и формуле изобретения.