[发明专利]控制胶囊内窥镜运动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制胶囊内窥镜运动的方法。

背景技术

无创或微创医疗措施在医疗技术中越来越重要。“医疗措施”在此可理解为各种医疗项目的上位概念，如诊断(例如视诊或活检)或治疗(例如针对性给药或安放钳夹或支架)。“患者”指的是接受医疗措施处理的人或动物。无创和微创医疗措施特别适合在患者体内，尤其是中空器官(如整个胃肠道)内实施。

为此，DE 10142253C1公开了一种胶囊内窥镜，由外部磁场来控制其在患者体内进行无线导航(也就是运动)。该胶囊内窥镜是一种几何尺寸与待检中空器官匹配的胶囊，可持久稳定存在于中空器官内，即不会溶解，还配有一或多个内置式仪器，例如摄像机、活检钳或储药舱。

DE 10340925B3公开的则是一种相应可为上述内窥镜胶囊产生磁场的电磁线圈系统。所用的磁场由一个围绕患者布置的磁系统或线圈系统产生，这个系统由多个(例如十四个)单个电磁线圈构成。磁系统所产生的磁场在固定于胶囊内部的磁性元件上产生一个平移力或转矩，借此使胶囊在患者体内运动。也就是说，在患者体内施加力使胶囊运动是有针对性的，以非接触方式进行，可从体外对其进行操控。

使用上述系统对患者胃部进行这种检查(即所谓的可控式胶囊内窥镜检查)时，胶囊通常是漂浮在液体表面。这个液面会在外部因素(例如患者的心跳、呼吸或生理蠕动)影响下发生运动。液面形成表面波，这些表面波被中空器官(如胃部)的壁面反射，达到一定波长时，会迅速产生表面驻波。这些表面波将胶囊捕获，使其至少垂直于平均表面上下运动。换言之，胶囊在液体表面颠簸。使胶囊发生这种运动的频率通常只有几赫兹。胶囊的这种运动(即颠簸)对检查诊断质量会产生不利影响。举例而言，胶囊所记录的视频不稳定。

一般由上述磁系统来控制胶囊的运动。为此需要通过位置识别系统来识别胶囊的位置、与时间相关的位置变化或者说运动。此外还需要从外部(例如由负责治疗的医生)规定胶囊在患者体内的标定位置。借助反馈机构在磁系统中自动产生相应磁场，以便在胶囊实际位置与规定的标定位置之间存在偏差时，产生合适的磁场来将胶囊送到标定位置或稳定保持在标定位置上。

这种方案适合用来对胶囊的任何一种非周期性或者相当缓慢的运动进行控制，例如使胶囊目的明确地穿过患者身体或者将其保持在患者体内的指定位置上。这种用于控制胶囊运动的已知系统或方法的缺点在于，上述位置识别系统和磁系统具有惯性。就上文中所描述的胶囊在液体表面颠簸这一情况而言，在最糟糕的情况下，该反馈调节机构的延时正好是表面波所引起的胶囊运动周期的一半。因此，因惯性而延时产生的磁场以及作用在胶囊上的力不但不能用以对抗胶囊的运动，反而会因谐振效应强化胶囊的这种运动。这样就无法使胶囊保持稳定或者说为其减振。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制胶囊内窥镜运动的改进方法。

这个目的通过一种控制胶囊内窥镜运动的方法而达成，其中，所述胶囊内窥镜位于患者的中空器官内，所述胶囊内窥镜的运动借助一磁系统而实现。本发明的方法包括下列步骤：检测一运动信号，该运动信号反映了所述胶囊内窥镜与时间相关的位置变化情况。检验所述检测到的运动信号中的周期性信号分量。如果发现了周期性信号分量，就测定其频率。随后由所述磁系统向所述胶囊内窥镜施加一个力，这个力与刚测定的周期性信号分量的频率同周期，并且与所述运动信号的方向相反。

换言之，本发明是通过检测周期性信号分量来识别胶囊内窥镜的周期性振动或运动。为了补偿或减弱这种周期性振动或运动，需要借助磁系统在胶囊内窥镜上产生一个合适的周期性反作用力，这个反作用力可有效减弱胶囊的振动。也就是产生一个与胶囊在振动过程中的运动方向相反的力。

通过应用本发明的方法，可有效减弱磁导航胶囊内窥镜的周期性(即近似单频率的)振动。在此过程中，当然也可叠加复数个单频分量以形成复合周期性振动。其结果是胶囊的运动总体上受到削弱，即状态更稳定，如果是利用胶囊内窥镜成像，就会得到更稳定、质量更好的图像或动态图像。

相比现有技术中的已知方法，本发明的优点在于可以检测胶囊运动的周期，并相应在磁系统中周期性地产生磁场。通过适当的相移，可将整个导航系统至少相对于周期性分量而言的惯性或者说位置识别与磁场产生之间相应的延迟时间考虑在这个周期内。这里从一定程度上利用了这样一个优势，即当胶囊发生周期性振动时，至少就这个运动分量而言，胶囊未来的运动或运动分量是可预测的，因而相应可以借助磁场系统来产生用以减振的预计磁场或预计反作用力。