專利名稱：用于跟蹤插入深度的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種內窺鏡和內窺鏡療法。更具體來講，本發明涉及用于追蹤柔性內窺鏡沿曲折路線插入和/或撤回過程的方法和設備，該插入和/或撤回過程例如是為了進行結腸鏡檢查和治療。
背景技術：
內窺鏡是一種用于觀察患者身體內部的醫療器械。內窺鏡可被用在多種不同的診斷程序和介入程序中，這些程序包括結腸鏡檢查、支氣管鏡檢查、胸腔鏡檢查、腹腔鏡檢查、以及電視內窺鏡檢查。
結腸鏡檢查是這樣一種醫療方法在該療法中，一柔性內窺鏡或結腸鏡被插入到患者的結腸內，以對結腸執行診斷檢查和/或外科治療。標準的結腸鏡一般為135-185cm長，直徑為12-19mm，其包括一束成像光線或位于器械頂端的一微型攝像機、照明光纖、一個或兩個工具通道、空氣和水的通道、以及真空通道，其中的工具通道也被用來進行吹氣或沖洗。結腸鏡通常是經患者的肛門插入的，并前伸穿過結腸、回盲瓣、以及部分回腸末端，從而可對結腸作直接的視覺檢查。插入結腸鏡的操作是復雜的，原因在于結腸中的路徑是曲折而盤繞的。通常，為了將結腸鏡穿送過結腸，必須進行相當大量的結腸鏡調整工作，這就使得操作程序更為復雜、更為耗時，并增大了出現并發癥(例如腸穿孔)的可能性。人們已研制出了可操縱的結腸鏡，以便于選擇行經結腸彎曲段的正確路線。但是，隨著結腸鏡被越插越深，沿選定的路線送入結腸鏡就變得更為困難。在每一個轉彎處，結腸壁都必須要將結腸鏡彎曲。結腸鏡刮擦著每一轉彎部外側的結腸粘膜表面。在每個轉彎處產生的摩擦、以及結腸鏡的松弛使得結腸鏡更難以被送入或拉出。另外，隨著摩擦的出現，抵壓結腸壁的作用力將增大。在極度彎扭的情況下，根本就不可能將結腸鏡穿經結腸送入。
在結腸鏡療法中出現的另一個問題例如是內窺鏡長而細的管體上形成了折彎。如果內窺鏡碰到一個障礙物或被戳入到一個狹窄的通道中，則就可能產生這樣的折彎。這樣，內窺鏡就會在患者體內盤成環圈而不是繼續前進。為了繼續插入結腸鏡，就可能施加過大的作用力，從而損傷患者體內脆弱的組織。醫生可能會繼續努力插入內窺鏡，而不會意識到已出現了問題。
借助于視覺成像裝置，使用者可觀察到從內窺鏡遠端傳送來的圖像。從這些圖像以及對內窺鏡行經路線的了解，使用者一般可確定出內窺鏡的位置。但是，要高精度地判斷內窺鏡在患者體內的位置卻是困難的。如果嘗試使用自動控制的內窺鏡裝置來確定內窺鏡的定位，則情況會更為困難，其中的自動控制內窺鏡裝置例如被公開在如下文件中第6,468,203號美國專利、于2001年10月2日提交的第09/969,927號美國專利申請、于2002年8月27日提交的第10/229,577號美國專利、于2002年3月1日提交的第10/087,100號美國專利、以及于2002年5月2日提交的第10/139,289號美國專利，這些文件所公開的全部內容都被結合到本文作為參考。
用于確定內窺鏡在體內構造的另一種方法是X射線成像。可采用的再一種方法是磁場定位，該方法使患者和操作人員免受X射線的輻射。這種方法一般采用了磁性位置確定方法，借助于低頻磁場來確定嵌在內窺鏡管中的微型傳感器的位置。基于在連續時間間隔中傳感器的位置，可獲得有關內窺鏡所處格局的圖像。
另一種方法包括的措施為在內窺鏡上設置一系列標志，在程序的執行過程中，這些標志有助于醫生將裝置布置在患者體內的正確位置處。這些標志可包括條帶、點跡、字母、數字、顏色、或其它類型的標記，這些標記可指示出裝置在人體內的位置或運動。這些視覺可辨的標記通常是以預定的均勻間隔布置的。通過將某些不透輻射的金屬設置在裝置中或印制在裝置上，可利用熒光檢查法使這些標志系統成為可見的。
但是，如果希望能以任何精度確定內窺鏡在患者體內的位置，則上述的各個方法在靈活性和適用性方面都存在局限。另外，在許多情況下，在將裝置送入患者體內和/或從患者體內撤回的過程中，上述的常規位置確定方法還不能反映內窺鏡的實時位置。
發明內容
可使用內窺鏡或結腸鏡插入到患者體內器官中的長度信息以利于繪制人體器官的結構圖、確定解剖標志和異常情況等，和/或可使用該長度信息維持在整個長度范圍內實時感知內窺鏡在體內的位置。如果上述特征與各種具有一可操縱遠端部分和一自控近端部分的內窺鏡和/或結腸鏡配合使用，則將是特別有用的，其中的自控近端部分例如可由一控制器進行自動控制。在如下的已授權專利和待審申請中詳細地介紹了此類裝置的一些實例第6,468,203號美國專利、于2001年10月2日提交的第09/969,927號美國專利申請、于2002年8月27日提交的第10/229,577號美國專利申請、于2002年3月1日提交的第10/087,100號美國專利申請、以及于2002年5月2日提交的第10/139,289號美國專利，這些文件所公開的全部內容都被結合到本文作為參考。
一種用于確定內窺鏡插入深度和/或位置的方法采用了一種完全儀表化的內窺鏡裝置，其包括一些功能部件或元件，這些部件或元件被設計成可在無需單獨的或外部感測裝置的情況下確定內窺鏡的插入深度，并能將該信息傳遞給操作人員、外科醫生、護士、或執行治療程序所涉及的技術人員。另一種方法是采用一個獨立于內窺鏡的、且位于內窺鏡外部的感測裝置，其可與內窺鏡連接，也可不進行連接，該裝置與內窺鏡相互作用而確定出內窺鏡上的那一部分已穿過或經過一基準邊界。在本文中，該外部感測裝置也被稱為基準體或基準點裝置，這是因為該裝置部分可作為一個相對于內窺鏡和/或患者位置的基準點，上述兩名稱是可互換的。該基準體可被設置在內窺鏡的外部，且或者位于患者的體內，或者位于患者的體外；因而，內窺鏡與基準體之間的相互作用可以是通過直接接觸進行，也可以通過非直接接觸進行。
儀表化的內窺鏡通過定期查詢整個內窺鏡(或內窺鏡的至少一部分長度)的狀態、然后再確定出內窺鏡相對于一解剖學邊界或標志的位置，就可完成測量，在結腸鏡的情況下，其中的解剖學邊界或標準例如是肛門。可利用沿裝置長度方向設置的多個傳感器獲得定期查詢信息。由于檢測到的信息可以是從內窺鏡的整個長度范圍(或至少一部分長度)內獲得的，所以可取消關于內窺鏡插入或拉出方向的信息，原因在于這些傳感器能提供內窺鏡的即時狀態。
除了用于測量插入深度、且被儀表化的內窺鏡之外，其它各種改型內窺鏡也可與一獨立的外部裝置配合使用，該外部裝置可被連接到身體上或不連接到身體上，其被設計成可測量和/或記錄內窺鏡的插入深度。該裝置可被稱為外部感測裝置、基準體或基準點裝置。這兩個名稱是可互換使用的，原因在于該裝置的部分可作為一個相對于內窺鏡和/或患者位置的基準點。該基準體可被設置在內窺鏡的外部，且或者位于患者的體內，或者位于患者的體外；因而，內窺鏡與基準體之間的相互作用可以是通過直接接觸進行，也可以通過非直接接觸進行。另外，基準體可被設計成在內窺鏡例如經肛門穿入到體內的過程中，其通過定期查詢各個傳感器的狀態來感測或讀取位置信息，其中的各個傳感器是沿內窺鏡的管體進行布置的。基準體可被定位在患者的外部，例如可被設置在患者所在的床或平臺上，還可被連接到一個單獨的手推車上、或者可拆卸地連接到患者身體上，如此等等。
如果患者被定位成在治療過程中不能產生任何明顯的運動，則可通過將基準體固定到房間的其它固定點上，而使其成為一個固定的基準點。作為備選方案，基準體可被直接連接到患者的一個部位上，該部位相對于內窺鏡插入到患者體內的位置點而言是固定的。例如，對于結腸鏡療法，基準體可被定位在患者身體上靠近肛門的部位。理想情況下，基準體的定位位置是這樣的地點其相對于肛門的移動量極小，原因在于在這樣的治療過程中，患者可能要移位、抽搐、卷曲四肢等，這將影響內窺鏡的測量。因而，可將基準體定位在身體上幾個位置中的其中一個位置處。
可沿著臀裂(臀肌之間的褶溝)找到一個位置，臀肌一般是從肛門延伸向后背。臀裂一般不具有或只具有很少的脂肪層或肌肉組織，其不會相對于肛門產生可察覺到的移動。另外的位置可以直接位于肛門附近的臀肌上。
圖1A表示了內窺鏡的一種實例，該內窺鏡具有一遍及設備整個長度的電路；圖1B表示了圖1A所示裝置的一種實例，該裝置尚未被插入到患者體內；圖1C表示了一種感測裝置，其可感測內窺鏡經患者肛門送入過程中的位置；圖1D中的剖視圖表示了圖1A所示內窺鏡的一種改型；圖2A和圖2B表示了一種內窺鏡裝置，其具有一系列獨立的傳感器或開關，這些傳感器或開關用于檢測內窺鏡的插入深度或位置；圖3A表示了內窺鏡的另一種實例，該內窺鏡具有多個分別沿長度方向離散分布的傳感器；圖3B表示了圖3A所示的裝置，其中，各個傳感器的導線沿裝置的長度引接向各個傳感器；圖4表示了另一種實例，在該實例中，一對傳感器導線沿內窺鏡的長度方向布置，但終止在兩個離散的位置處；圖5A到圖5D表示了內窺鏡的另一種實例，在該實例中，內窺鏡的位置在部分上是通過測量兩相鄰傳感器環之間的電阻而確定出的。
圖6表示了一種示例性的算法，其可被用來確定和記錄內窺鏡的插入深度；圖7A和圖7B表示了內窺鏡的一種實例，其采用一外部裝置來確定內窺鏡的位置；圖7C表示了內窺鏡的另一種實例，該內窺鏡的直徑是不均勻的，并采用一外部裝置來確定內窺鏡的位置；圖8表示了外部裝置的另一實例，該裝置可被用來確定內窺鏡的位置；圖9表示了外部裝置的另一實例，該裝置可被用來檢測內窺鏡上的傳感器；圖10表示了利用至少兩個傳感器確定內窺鏡插入和/或撤回操作的實例；圖11A和11B表示了示例性的圖線，該圖線標出了從圖10中兩傳感器獲得的讀數，這兩個傳感器被用來判斷內窺鏡是被插入還是被撤回；圖12A到圖12D分別表示了至少四種情形，這四種情形涉及的是如何利用圖10的兩個傳感器確定內窺鏡的移動方向；圖13表示了一種示例性的算法，該算法被用來確定內窺鏡的行進方向；圖14表示了一個簡化的實例，其利用一外部裝置確定內窺鏡的位置；圖15表示了定位方法的一種實例，該方法可被用于帶有外部裝置的內窺鏡；圖16表示了一種示意性的改型，該改型應用了單個磁性裝置和多個傳感器；圖17A和圖17B表示了一種實例，其用于在內窺鏡裝置經過傳感器時檢測內窺鏡的各個節段；圖18表示了用于檢測內窺鏡裝置上各個節段的另一種實例，其中，沿內窺鏡離散地設置了永久磁體或電磁鐵；圖19A和19B表示了利用多個永久磁體或電磁鐵檢測內窺鏡裝置上各個節段的另一種實例；圖20為了簡明而只表示出了內窺鏡裝置的脊節以及沿內窺鏡離散設置的離散永久磁體或電磁鐵；圖21A和圖21B分別是側視圖和剖視圖，它們表示了沿內窺鏡定位磁體的另一種實例；圖22A和圖22B表示了沿內窺鏡設置鐵質材料、能改變或影響磁場的其它材料、永磁體或電磁鐵的另一種實例；圖23表示了另一種實例，在該實例中，磁體或鐵質材料、或能改變或影響磁場的其它材料被沿一細長的支撐體或工具進行布置，隨后，該支撐體或工具可被設置在普通內窺鏡的工作內腔中；圖24A到圖24C表示了用于將鐵質材料或其它能改變或影響磁場的材料連接到內窺鏡各個脊節上的多種實例；圖25A和圖25B表示了感測機構的備選實例，該機構例如采用了力測量的方法；圖26A和26B表示了備選感測機構的另一實例，該機構例如采用了一個可轉動的滾輪，其上或其內集成有離散的永磁體或電磁鐵；圖27表示了基準體的一種實例，可沿臀裂布置該基準體，或可將基準體布置在臀裂內；圖28表示了基準體的另一實例，可利用一柔性細長構件將該基準體設置在臀裂上或臀裂中；圖29A和29B表示了基準點傳感器一種可行的構造；圖30A和圖30B表示了用于將傳感器固定到患者上的基準點定位方法的另一實例；圖31表示了一種基準體的實例，該基準體與位于一次性襯片中的傳感器配合使用；圖32A和32B表示了基準體的另一實例，其可被布置在靠近肛門的單側臀部上；圖33A到33C表示了基準體的另一實例，其也可被布置在靠近肛門的單側臀部上；圖34表示了基準體的又一種實例，其也可被布置在靠近肛門的單側臀部上；圖35表示了具有多個傳感器的基準體的再一種實例，其也可被布置在靠近肛門的單側臀部上；圖36表示了一種封閉式基準體的實例；圖37表示了基準體的一種實例，其可被放置在兩側臀部上，同時跨過臀裂；圖38A和38B表示了基準體的一種實例，在使用中，其可被用來環繞著內窺鏡；以及圖39表示了基準體的一種實例，其可被設置在肛門附近區域的內衣織物中。
具體實施例方式
確定出內窺鏡或結腸鏡插入到患者體內器官(或一般意義上任何封閉空間)中的長度將是有用的信息，可使用該信息來繪制體內器官的結構圖、確定解剖標志和異常情況等，和/或維持對內窺鏡在體內位置的實時感知。在文中，內窺鏡和結腸鏡兩詞可互換地使用，但所指的應當是同種類型的裝置。如果上述方案與各種具有一可操縱遠端部分和一自控近端部分的內窺鏡和/或結腸鏡配合使用，則將是特別有用的，其中的自控近端部分例如可由一控制器進行自動控制。在如下的已授權專利和待審申請中詳細地介紹了此類裝置的一些實例第6,468,203號美國專利、于2001年10月2日提交的第09/969,927號美國專利申請、于2002年8月27日提交的第10/229,577號美國專利申請、于2002年3月1日提交的第10/087,100號美國專利申請、以及于2002年5月2日提交的第10/139,289號美國專利，這些文件所公開的全部內容都被結合到本文作為參考。
如果內窺鏡已被插入到體內，則可采用至少兩種不同的途徑來確定內窺鏡的插入深度和/或位置。一種方法是采用一完全儀表化的內窺鏡裝置，其帶有一些功能部件或元件，這些部件或元件被設計成可確定內窺鏡的插入深度，并能將該信息傳遞給操作人員、外科醫生、護士、或執行治療程序所涉及的技術人員。
另一種方法是采用一個獨立于內窺鏡的、且位于內窺鏡外部的感測裝置，其與內窺鏡相互作用而確定出內窺鏡上的那一部分已穿過或經過一基準邊界。在本文中，該外部感測裝置也被可互換地稱為基準體或基準點裝置，這是因為該裝置的部分可作為一個相對于內窺鏡和/或患者位置的基準點。該基準體可被設置在內窺鏡的外部，或者位于患者的體內，或者位于患者的體外；因而，內窺鏡與基準體之間的相互作用可以是通過直接接觸進行，也可以通過非直接接觸進行。
儀表化的內窺鏡確定內窺鏡插入深度和/或位置的一種方法是使用一內窺鏡裝置，該裝置被設計成能確定自身的插入深度。也就是說，內窺鏡裝置可被設計成無需設置獨立的或外部的感測裝置，該內窺鏡裝置就能指示出已被插入到體內器官中的內窺鏡部分。這種類型的確定法反映了內窺鏡被設計成這樣在插入到體內器官或從器官內撤回的過程中，其深度測量獨立于其進程，而是可立即反映出插入深度，而與其插入歷史無關。
這樣的內窺鏡裝置在部分上是通過如下的操作來實現該效果的定期查詢整個內窺鏡(或內窺鏡的至少部分長度)的狀態，然后確定出內窺鏡相對于一解剖學邊界或標志的位置，其中，在結腸鏡的情況下，所述的解剖學邊界或標志是肛門。可利用多個沿裝置長度方向布置的傳感器來獲得該定期查詢信息，下文將對此作詳細描述。由于可從內窺鏡的整個長度(或內窺鏡的至少部分長度)獲得檢測信息，所以可取消關于內窺鏡插入或拉出方向的信息，原因在于這些傳感器能提供內窺鏡的即時狀態。可選地是，通過回顧內窺鏡插入深度的時間歷史，可記錄和/或存儲內窺鏡在檢查或診斷過程中的方向信息或位置歷史。
圖1A表示了一種改型，該視圖表示出了內窺鏡組件10。內窺鏡12可被設計成具有至少一個單回路14，該回路沿內窺鏡12主軸的長度布線。還可將回路14設計成只在主軸的一部分長度內布線、或在主軸的大部分長度范圍內布線，這取決于操作人員、外科醫生或技術人員希望將多大比例的主軸長度作為傳感器。因而，單回路14將內窺鏡12配置成可起到單個連續傳感器的作用。根據所采用傳感器的類型(如下文進一步詳細描述的那樣)，可測量和記錄由傳感器接收的輸出變量的變化。這樣就可以使輸出變量的變化程度與內窺鏡12插入到體內的長度相關聯。輸出變量的改變還受內窺鏡12所經歷環境因素改變的影響。例如，可促使回路14檢測到的輸出變量發生變化的環境因素的一個實例是壓力，該壓力是從周圍的組織—例如肛門處測得的，在其中的周圍組織處，內窺鏡12開始時被插入到體內。另一因素可包括當內窺鏡12被插入到體內時，例如周圍組織處導電率的改變。
作為備選方案，內窺鏡12也可被設計成檢測并關聯內窺鏡12上留在體外的長度，而不是插入到體內的長度，從而可間接地計算出插入深度。另外，內窺鏡12還可既檢測并關聯內窺鏡12的體外長度、也檢測并關聯內窺鏡12的體內插入長度。作為備選方案，內窺鏡12可沿裝置的長度方向檢測孔口或肛門20的位置，然后再計算出體外的剩余長度或相對于肛門20位置的插入長度。
圖1B和1C表示了環境因素改變而導致輸出變量改變的另一種實例，圖1B和1C表示了內窺鏡組件10的一種實例，其被設計成電容檢測內窺鏡裝置。如圖1B所示，患者18可位于桌臺和/或接地墊16上，其中的接地墊與地電位22相連接。圖1C表示了插入到患者18肛門20中的內窺鏡12。在將內窺鏡12插入到患者18中之前或插入過程中，可向內窺鏡12輸送一個恒定的輸入電流，并測量隨之變化的電壓。這樣，內窺鏡12作為電容器的一個極板，而放置在患者18下方的接地墊16可作為與內窺鏡12相對的第二極板，圖中用示意構造24表示此原理。可根據電流值i、所經過的時間長度t、和/或測得的相移差來計算出內窺鏡12與接地墊16之間所形成的電容，其中的相移差是指輸入頻率與結果頻率之間的相差。內窺鏡12被插入到肛門20中或從肛門中撤回，計算所得的電容值將隨著患者18的組織與空氣之間介電常數的變化而改變。可始終監控電容的這一變化，并與內窺鏡12的長度映射對應以便于能查出內窺鏡在患者18體內的插入深度。
內窺鏡檢測法的另一改型可應用電阻，而不是采用電容。例如，閉合回路14可被制成帶有一導電印制碳料覆蓋層的單印刷電路。圖1D表示了一種改型內窺鏡12的剖面結構，該內窺鏡就被設計成上述那樣。如圖所示，導電的印制碳層25被沿環周方向布置在撓曲的印刷電路26中，同時還環抱著內窺鏡的內部28。可選地是，內窺鏡12外覆有一護套或鞘套27，用于包住內窺鏡及其電子器件。在使用中，當內窺鏡12例如經肛門20插入到患者18體內時，身體插入點處周圍組織的壓力將迫使內窺鏡12中的碳層25與撓曲電路26接觸，因而，在插入時可將電路14閉合。隨著內窺鏡12插入到肛門20中和從肛門中撤回，碳層25與撓曲電路26之間的接觸點也將隨著在插入點處施加壓力而改變，可在任意時刻測量電路14的電阻，并與內窺鏡12的長度映射對應以便于指示在肛門20中的插入長度。
圖2A和2B表示了另一種改型，這兩個視圖表示了一種具有一系列傳感器或開關的內窺鏡，這些傳感器和開關用于檢測內窺鏡插入深度或位置。內窺鏡30被表示為具有一閉合回路，該回路上具有多個斷開的、獨立的開關或導電部分32，這些開關或導電部分是沿裝置30的長度方向布置的。開關S1到SN沿內窺鏡12的設置是等間距的。可根據內窺鏡位置確定所需的精度而改變各個開關之間的間距。可將開關設置得相互緊密一些，以提供更高精度的讀數，而開關相互間隔得較遠則會使位置確定的精度下降。另外，可按照均勻的距離布置開關，或者作為替換形式，也可按照不等的間隔進行布置，這取決于希望得到什么樣的結果。開關還可采用多種導電結構的形式—例如可以是薄膜開關、力敏電阻(FSR)等。
開關可采用的另一種改型是光線檢測變換器。開關S1到SN可被設計成多種不同類型光敏開關中的某一種，例如可以是光電發射探測器、光電導管、光電池、光電二極管、光電晶體管等。開關S1到SN可被布置在沿內窺鏡30長度的預定位置上。隨著內窺鏡30插入到患者18體內，環境光線在患者18體外到患者18體內之間的變化會導致插入到患者18體內的開關的電壓發生改變。這一變換就可指示內窺鏡30在體內18的插入長度或內窺鏡30仍留在體外的長度。在執行治療的過程中，上述各種類型的光敏開關中都有一個電流通過，但光電池除外，其完全可利用患者18體外的環境光線供電。
圖2B是圖2A所示裝置的示意結構34。如圖所示，S1到SN可被設計成相互并聯。將內窺鏡12插入患者18中或拉出的操作可激活或關閉開關—例如利用與導電組織的相互作用、肛門對開關的閉合壓力、濕度或pH值的改變、溫度的改變、光線強度的變化等。具體某個開關的閉合將取決于內窺鏡12在肛門20中插入了多深。如果某個特定的開關在電路中被激活，則可測量對應的電阻值(在R1到RN的范圍內)，然后再與內窺鏡12的結構映射對應，以確定出插入長度。
圖3A和3B表示了另一種改型，這兩個附圖表示了這樣一種內窺鏡40其具有沿內窺鏡40的長度方向離散分布的多個傳感器。如圖3B所示，在此改型中，多個傳感器的導線可被布置成沿內窺鏡12的長度方向布置，從而各條導線的末端在內窺鏡12長度方向上依次排布。盡管圖中只表示出了三條導線，但這僅是示例性的，可設置更多數目或更少數目條導線，這取決于要測量多長的內窺鏡12。傳感器導線46′、48′、50′末端的位置與內窺鏡12結構中脊節或鏈段的數目相一致。傳感器46′、48′、50′的導線可被簡單地在內窺鏡12中穿行布設，或者也可被布設在裝置的外部。導線的遠端可以是外露的，以便于與體內組織相聯系，或者作為備選方案，也可與各自對應的導體42相連接，這些導體將內窺鏡12分割成了多個節段44。這些可選的導體42可被制為環形，以實現與組織的環周接觸。因而，每一傳感器導線46′、48′、50′都能與對應的導體46、48、50實現電路連通，具體的連接數目取決于導線數和所采用的對應導體的數目。各個傳感器也可被組網到一起而連接到同一總線上，且還可實施更為復雜的組網形式和布置方案，以獲得其它的信息—例如內窺鏡12的轉動位置。傳感器導線46′、48′、50′的近端可被連接到各自對應的處理器52、54、56上，從而，通過定期查詢各個傳感器導線46′、48′、50′的狀態就能確定出內窺鏡12插入到肛門20中的長度。
圖4表示了內窺鏡組件的另一種改型60，在該改型中，相互對應的各對傳感器導線被沿著內窺鏡62的管體進行布置。第一對傳感器導線64沿著內窺鏡62延伸，其末端位于第一遠端位置處；第二對傳感器導線66也沿著內窺鏡62延伸，其末端位于第二遠端位置處，該位置比第一遠端位置靠近近端；第三對傳感器導線68也沿內窺鏡62延伸，其末端位于較第二遠端位置更靠近近端的第三遠端位置處，依次類推。可使用任意數目的導線對，且第一、第二、第三等等遠端位置之間的距離可以是均勻的或不規則的，這取決于所需的測量結果。這種改型60的工作方式與上述其它改型相同，即在內窺鏡插入患者或拉出時通過測量那一對導線傳感器受到干擾來確定位置。
圖5A到圖5D表示了又一種實例，這些視圖表示了一種內窺鏡組件70，其包括一內窺鏡72，其具有至少一個或多個—優選地是至少兩個或多個導電傳感器74，這些傳感器是沿內窺鏡72的長度方向進行布置的。傳感器74可以為環形，且還可被設計成測量相鄰環體之間的電阻。圖5B詳細地表示了內窺鏡72的一個部分，該視圖表示出了第一傳感器76以及相鄰的第二傳感器78。每個傳感器76、78都與分開的傳感器導線76′、78′相連接，以便于在內窺鏡接觸到某一區域的組織時能測量兩相鄰傳感器—例如傳感器76和78之間的電阻—例如R1。圖5C表示出了與組織79接觸的傳感器76、78。隨著內窺鏡72在組織中前進或后退，可測量相鄰傳感器之間的電阻值而確定出內窺鏡72在患者18中的位置。如圖5D所示，隨著裝置被送入到患者18體內，可依次測量各對相鄰傳感器(圖中表示為傳感器1、2、3等)之間的電阻值。該效果在部分上可通過與測得的傳感器之間的電阻值進行關聯而實現，其中，當在體外測量傳感器時，電阻值R≈∞，而當對位于體內、且被組織包圍著的傳感器進行測量時，R＜＜∞。
如上所述，除了壓力或作用力、電容、電阻的測量結果之外，還可采用其它的輸出變量來確定內窺鏡的插入深度。例如，由于隨著插入到身體內，濕度或pH值有急劇的變化，所以可使用濕度或pH值傳感器。還可通過將溫度傳感器—例如熱敏電阻、熱電耦等布置在沿內窺鏡管體的各個位置上，而使用溫度傳感器或熱通量傳感器。溫度感測法利用了空氣與人體之間的溫度差。另一種備選方案可包括措施對內窺鏡的內部進行加熱或冷卻，使其溫度范圍低于或高于人體溫度。因而，就會有熱流流入到內窺鏡、或從內窺鏡流出—這取決于內窺鏡的內部溫度，通過監控熱流就能確定出哪一部分內窺鏡正在與人體組織接觸。另一備選方案可包括感測光線的方法，即通過沿內窺鏡管體布置光線傳感器來進行測量。因而，可確定出體外與體內的光強差，以映射內窺鏡的插入深度。作為備選方案，還可利用聲波或其它壓力波、超聲波、感應式接近傳感器等。
在應用這些布置在內窺鏡管體上的傳感器時，可采用一種算法(見圖6)來確定并激勵內窺鏡在患者體內的插入深度。算法的這種改型是基于一個一般的原理進行工作的隨著內窺鏡被插入到患者體內或拉出，各個傳感器將被依次觸發。可使用一個寄存器來記錄并保持最后一次插入深度的歷史—即最近一個被有效觸發的傳感器。內窺鏡和算法可被設計成這樣各個傳感器被認為有效的讀數應當是被同一傳感器或相鄰傳感器觸發的讀數，從而可指示出是在插入、撤回、還是沒有運動。其它傳感器的觸發被忽略或拒絕接納，而有效的傳感器觸發則可更新寄存器的內容。
可利用上述的任意裝置來執行該算法，以消除錯誤測量，并保持插入深度測量的精確性。步驟80表示了在內窺鏡等待傳感器被觸發(步驟82)時算法的起始狀態。如果傳感器未被觸發(步驟84)，則算法將得出“No”結論，裝置將繼續等待觸發信號。一旦指示傳感器已被觸發(步驟84)，則對被觸發的信號進行比較，以判斷檢測到的信號是否來自于相鄰的傳感器(步驟85)，該比較是通過將觸發的傳感器信息與傳感器寄存器88中存儲的寄存器信息進行比較而實現的。如果被觸發的信號并非來自于相鄰的傳感器，則信號被拒絕接納而作為錯誤信號(步驟87)，內窺鏡返回其初始狀態，等待傳感器被觸發(步驟82)。但是，如果在與寄存器88中存儲的數值進行比較發現觸發信號來自于相鄰傳感器，則使用新的傳感器信息更新(步驟86)寄存器88的內容，內窺鏡繼續等待另一個傳感器被觸發(步驟82)。
使用外部感測裝置的內窺鏡除了經過儀表化改造以測量插入深度的內窺鏡之外，還可使用其它類型的內窺鏡，這些內窺鏡與一個用于測量和/或記錄內窺鏡插入深度的獨立裝置組合起來使用。該獨立裝置可被稱為外部感測裝置或基準體/基準點裝置。這些名稱在文中可互換使用，原因在于外部感測裝置在部分上起到了相對于內窺鏡和/或患者作為基準點的作用。該基準體可被設置在內窺鏡的外部，且或者位于患者的體內，或者位于患者的體外；因而，內窺鏡與基準體之間的相互作用可以是通過直接接觸進行，也可以通過非直接接觸進行。另外，基準體可被設計成在內窺鏡例如經肛門穿入到體內的過程中，其通過定期查詢各個傳感器的狀態來感測或讀取位置信息，其中的各個傳感器是沿內窺鏡的管體進行布置的。作為備選方案，基準體可被設計成只對有限區域或面積內的傳感器或變換器進行檢測。基準體可被定位在患者的外部，例如可被設置在患者所在的床或平臺上，還可被連接到一個單獨的手推車上、或者可拆卸地連接到患者身體上，如此等等。
圖7A和圖7B表示了一種改型，該改型采用了一個與外部感測裝置或基準體96配合使用的內窺鏡組件90。基準體96被定位在患者18的外部，并靠近一個通向體腔的開口—例如結腸鏡療法中的肛門20。因此，基準體96具有一個接近開口100的傳感器或讀取器98，其可作為內窺鏡92穿入到肛門20中時的引導件。內窺鏡92可被設計成具有多個標簽94—例如傳感器、變換器等，這些標簽沿內窺鏡92的管體布置。這些標簽94沿內窺鏡92的布置可以是等間距的。可根據內窺鏡位置確定所需的精度而改變標簽94之間的間距。標簽94可被布置得緊密一些，以提供更為精確的讀數，而對于精度較低的位置確定，則可將標簽94布置成相互遠離。另外，可將標簽94布置成等間距分布，或者作為備選方案，可使它們之間的間隔不等，這取決于所希望獲得的結果。而且可將標簽沿內窺鏡92的整個長度或只沿其部分定位，這取決于所希望獲得的結果。如圖7B所示，內窺鏡92經基準體96通過開口100穿入到肛門20中，在標簽94經過開口100時，位于基準體96中的讀取器98將檢測到標簽。因此，可記錄和/或保持內窺鏡92的方向和插入深度，以獲得內窺鏡92的實時位置信息。
標簽94可應用多種技術。例如，一種改型是將標簽94設計成RF識別標簽或天線。讀取器98相應地被設計成RF接收裝置。可對每個標簽94進行編碼，例如利用位置信息進行編碼，該位置信息可以是相距內窺鏡92遠端的特定標簽94的距離。讀取器98可被設計成只對一定的區域或面積內執行讀取，例如，讀取器98可只對穿過開口100的RF標簽或靠近肛門20的標簽進行讀取。作為備選方案，RF標簽可被設計成將上述壓力開關等傳感器的狀態傳送給基準體96，以確定插入長度。
另一種改型是將標簽94設計成適于用超聲波進行感測。例如，每個標簽94都可被設計成壓電變換器或揚聲器，它們沿內窺鏡92布置。因而，讀取器98可被設計成超聲波接收器，以便于從經過調諧的變換器或標簽94接收位置信息，各個變換器或標簽將其位置信息轉送出去。作為備選方案，可采用光學傳感器作為標簽94。在這種改型中，每個標簽94都可被設計成無源的編碼標志，它們位于內窺鏡92的外表面上。這些標志為普通條形碼、特制條形碼、色譜圖等的形式，且還可被設計成能指示運動方向—即插入方向或撤回方向。另外，還可將各個標簽94設計成有源編碼標志的形式，例如，LED可按照編碼的格式進行閃亮。因而，讀取器98可被設計成光學傳感器的形式。
另一種備選方案是將標簽94以及讀取器98設計成適于利用紅外線(IR)進行感測，在此情況下，可沿內窺鏡92的長度設置IR發射器，以使得各個IR發射器或標簽94被設計成按照特定的頻率發出光線，其中的頻率取決于在內窺鏡92上的位置。因而，讀取器98可被設計成IR接收器，其用于接收紅外線的不同頻率，并將檢測到的特定頻率與內窺鏡92的長度映射對應。又一種備選方案是將標簽94設計成磁性的，從而，基準體96中的磁性讀取器可讀取裝置的位置，下文將對此作詳細介紹。
再一種備選方案可將基準體與內窺鏡組件設計成線性纜索變換器組件。在該改型中，讀取器98可被設計成這樣的變換器其具有一條纜索、拉線、或其它的柔性構件，該構件從讀取器98延伸出，并連接到內窺鏡92的遠端上。在基準體96保留在患者體外、且還相對于患者保持在固定位置上的情況下，內窺鏡92可被送入到患者體內，同時將纜索或拉線從讀取器98中撤回。纜索或拉線的近端可被連接到一個纜索或拉線卷軸上，該卷軸與一多圈電位計保持電路連接。為了在內窺鏡92被撤回時能將纜索或拉線收回，可向卷軸施加偏置作用，以促使纜索或拉線卷收到卷軸上。因而，拉線長度的變化與讀取器或電位計98的輸出相關聯，從而與纜索的外伸長度—進而與內窺鏡92插入到體內的長度相關聯。
另一種備選方案是在基準體96上安裝滾輪，滾輪例如與多圈電位計、編碼器等相連接。這些滾輪可被設計成與內窺鏡92直接接觸，從而當內窺鏡92前進時，滾輪在第一方向上轉動，當內窺鏡92被撤回時，滾輪在相反方向上轉動。滾輪的轉動和轉動圈數與內窺鏡92的插入深度相關聯。
另一種備選方案可將這種內窺鏡或本文所述的任何內窺鏡與常規的成像技術組合使用，該成像技術應能生成患者體內的圖像。例如，可將上述的內窺鏡與某種成像技術組合起來，以便于確定插入深度，其中的成像技術例如是X射線、熒光透視法、計算機斷層成像(CT)、核磁共振(MRI)、磁場定位系統等。
在另一種備選方案中，基準體—例如基準體96利用設置在其上的一個或多個壓力傳感器感測獲得內窺鏡的位置信息。壓力傳感器可被布置在基準體96上，從而，當內窺鏡92前進或后退時，其可抵接擠壓內窺鏡。該壓力傳感器例如可被設計成開關的形式，或者作為備選方案，其可被設計成感測內窺鏡92上的某些特征—例如圖案形式的紋路、凹陷、卡爪等，這些特征按照預定的長度或間隔設置，以便于使壓力開關能指示出內窺鏡92的插入深度。
如圖7C所示，另一種備選方案是檢測插入到患者體內的內窺鏡管體的直徑變化。內窺鏡的插入長度上可具有多個直徑不等的部分，例如，最遠端的部分102的直徑最小，依次的各個近端部分104、106可具有逐漸增大的直徑。作為備選方案，依次各個部分的直徑尺寸還可以是交替變化的，其中，第一部分具有第一直徑，第二部分具有一較大的第二直徑，第三部分的直徑等于第一直徑或大于第二直徑，依次類推。可借助于基準體108，利用內窺鏡直徑的不同來檢測內窺鏡的插入深度，其中的基準體108被設計成與內窺鏡保持接觸，并隨著內窺鏡直徑的變化而移動(如圖中箭頭所示的那樣)。可獨立地使用這種直徑基準裝置和方法，或者與作為檢查手段的上述其它方法組合使用，從而能確保內窺鏡的位置與用其它感測方法獲得的結果重合。
圖8表示了內窺鏡組件110的另一種實例，在該組件中，內窺鏡112具有多個沿內窺鏡112長度方向布置的傳感器或標簽114。隨著內窺鏡112被插入到肛門20或拉出，被安裝在患者體外、且與內窺鏡112具有一定距離的基準體116可具有一接收器或讀取器118，其可被設計成上述的各種形式。例如，接收器或讀取器118可被改造成適于作為RF接收器、超聲波接收器、光學傳感器、或上述的其它改型形式，以便于只對肛門20附近的標簽114進行讀取，并與這些標簽在內窺鏡112上的位置進行映射，進而可映射插入深度。
如果讀取器118被設計成一個光學傳感器，則可在基準體116中設置一光源—例如LED、激光器、或弧光碳棒。該光源可與一CCD或CMOS成像系統一起使用，成像系統與讀取器118中的一個數字信號處理器(DSP)相連接。光線被用來照亮沿內窺鏡112以預定間距布置的標志。作為備選方案，可全部取消標志，可使用CCD或CMOS成像系統簡單地檢測內窺鏡表面上通常具有的不規則物。當內窺鏡移動經過光源和讀取器118時，內窺鏡的運動將會被檢測，且該運動將被相應地關聯起來，以指示出插入深度。
圖9表示了內窺鏡組件120的另一種改型，在該改型中，內窺鏡122可具有多個沿內窺鏡122長度方向布置的傳感器124。這些傳感器124可被設計成霍爾效應型傳感器，下文將對此作詳細描述。基準體126可被設計成環形磁鐵的形式，其構成了一個洞穿的內窺鏡引導件128，以使得所形成的磁場相對于傳感器124垂直。因而，傳感器124在穿過引導件128時，可與磁鐵126相互作用。隨著霍爾傳感器124經過基準體126，傳感器124可產生一電壓差，該電壓差指示某個傳感器經過了基準體126。下文將詳細地介紹這種類型的傳感器。
為了確定出內窺鏡在其插入患者體內或拉出時的運動方向，可采用上述的任何實例來獲得方向信息。另一個實例是采用至少兩個或多個傳感器，這些傳感器相互間隔開預定的距離。圖10表示了一種改型，其表示出了帶有第一傳感器132和第二傳感器134的傳感器檢測組件130。第一傳感器132和第二傳感器134可被布置成相互之間存在預定的距離d。在內窺鏡136前進或后退而經過傳感器組件130時，通過檢查并比較兩傳感器132、134的信號，可確定出內窺鏡136的移動方向138。通過判斷哪一傳感器的信號為上升或與另一傳感器信號相比被首先接收到，可判斷出運行方向138。如圖11A所示，圖線140大體上表示出了從第一傳感器132接收來的信號。從位置x＝1到位置x＝2，信號的上升被檢測到，因而，可先于圖線142中從位置x＝1到位置x＝2區間內的信號，首先測量到一個峰值，其中，圖線142是從第二傳感器134接收到的信號(見圖11B)。因而，通過對圖線140、142中的信號作相對比較，就可確定第一行進方向—例如是插入方向。如果內窺鏡136在相反的方向上行進—例如拉出方向，則第二傳感器134將先于第一傳感器132檢測到一個峰值。
下文將更為詳細地介紹如何確定內窺鏡的行進方向。圖12A到圖12D表示了使用第一傳感器150和第二傳感器152確定內窺鏡行進方向的各種情況。優選地是，第一、第二傳感器150、152之間具有預定的距離，同時，內窺鏡在兩個傳感器附近經過。為了進行說明，將向右的方向標為將內窺鏡例如插入到體內的第一行進方向，而將向左的方向標為與第一行進方向相反的第二行進方向，該方向例如是從體內撤回的方向。
圖12A表示了這樣的情形第一傳感器150測得的電壓小于第二傳感器152測得的電壓—如圖線154所示。如果第一傳感器150和第二傳感器152測得的電壓都在降低，則就意味著內窺鏡在向右運動，如果第一、第二傳感器150、152的電壓都在升高，則表明內窺鏡在向左運動。圖12B表示出了另一種情形第一傳感器150測得的電壓高于第二傳感器152測得的電壓—如圖線156所示。如果第一、第二傳感器150和152都檢測到電壓在升高，則就意味著內窺鏡向右運動。但是，如果第一、第二傳感器150、152都測量到電壓在下降，則表明內窺鏡向左運動。
圖12C表示了另一種情形第一傳感器150測得的電壓等于第二傳感器152測得的電壓—如圖線158所示。在此情況下，如果第一傳感器150先于第二傳感器152檢測到電壓的增加，則就意味著內窺鏡向右移動。在另一方面，如果第二傳感器152先于第一傳感器150檢測到電壓的增加，則就表明內窺鏡在向左移動。圖12D中的圖線160表示了最后一種情形，第一傳感器150測得的電壓再次等于第二傳感器152測得的電壓。在這種情況下，出現了與圖12C相反的情況。舉例來講，如果第一傳感器150測得的電壓先于第二傳感器152測得的電壓開始下降，則就表明內窺鏡向右移動。但是，如果第二傳感器152測得的電壓先于第一傳感器150測得的電壓下降，則意味著內窺鏡向左移動。
圖13表示了一種算法的改型，該算法可被實施為一種用于確定內窺鏡是否送入體內或從體內撤回的方法。圖13表示了上述各種情形的判斷如何合并到算法的一種改型中。如圖所示，算法從步驟170開始執行。在步驟172中，執行一個判斷第一傳感器150測得電壓是否大于第二傳感器152電壓的初始步驟。如果第一傳感器150測得電壓的確大于第二傳感器152的電壓，則在步驟174中執行第二次判斷，在該步驟中判斷兩傳感器150、152測得的電壓是否都在增加。如果兩電壓都在增加，則步驟178指出內窺鏡在被插入。此時，可確定出內窺鏡的位置及其部分位置—即從其上次測量起內窺鏡已移過的距離，然后，算法返回到步驟172，等待下一次測量。
但是，在步驟172中，如果第一傳感器150測得的電壓并不大于第二傳感器152的電壓，則在步驟176中執行另一個判斷，判斷兩傳感器150、152測得的電壓是否相等。如果兩電壓并不相等，則算法轉向步驟180，在該步驟180中，執行另一個判斷，判斷兩電壓是否都在增加。如果沒有增加，那么如上所述執行步驟178。如果兩電壓都增加，則步驟184就指出內窺鏡正在撤回。此時，再確定出內窺鏡的位置及其部分位置—即從其上次測量起內窺鏡已移過的距離，然后，算法返回到步驟172，等待下一次測量。
在步驟176中，如果第一傳感器150測得的電壓等于第二傳感器152測得的電壓，則算法就將在步驟182中等待判斷是否檢測到峰值電壓。如果檢測到了峰值電壓，則步驟186就使插入計數增加。但是，如果未檢測到峰值，則步驟188就將插入計數減小。不論插入計數是增大還是減小，算法都返回到步驟172，以等待下一次測量。
使用磁性感測裝置的內窺鏡測量內窺鏡插入深度的一種特殊改型是采用了磁性感測技術，具體來講，其利用了霍爾效應。概括地講，霍爾效應是指這樣的現象一傳感器—例如導體所載電流與一磁場垂直，則該傳感器上出現橫向電壓差。該電壓差與穿過傳感元件的磁通密度成正比。可在霍爾效應傳感器中設置永磁體、電磁鐵或其它磁場源，以產生磁場。如果一個經過的物體改變了磁場，則變換器就能測量到霍爾效應電壓的改變，其中經過的物體例如是另一永磁體、鐵質材料、或其它能改變磁場的材料。
圖14概略地表示了霍爾效應傳感器組件190，如圖所示，導體或傳感器192在經過距離x1、x2、x3處的各個磁體194、196、198時，與磁體保持距離d。每個磁體可被定位成這樣相鄰磁體的磁極是相反的，或者相鄰磁體的磁極是相同的。在傳感器192經過時，對電壓差進行測量以指出磁體傳感器192是否靠近。
圖15表示了一種改型，其表示出了應用霍爾效應傳感器以測量內窺鏡位置的一般形式。如圖所示，傳感器組件200表示了一種改型，其具有磁體202，該磁體202的附近具有第一傳感器204和第二傳感器206。磁體202可以是一個永磁體，或者其還可以是一電磁鐵。第一傳感器204和第二傳感器206與一電源(圖中未示出)相連接，且被定位成相互離開預定的距離。兩傳感器204、206與磁體202都相距預定的距離。圖中概略地表示內窺鏡208，表示出了構成內窺鏡結構的各個鏈段或脊節210，上文提到的各個參考文件對此結構作了詳細的介紹。如圖中示意性地表示的那樣，每個脊節210都通過一接頭212與相鄰脊節連接起來，這就使得內窺鏡能以鉸接的形式穿過曲折的路線。內窺鏡208在其被插入到患者上一開口或拉出時，在預定的距離處經過傳感器組件200。每個脊節210或選定數目的脊節210是用鐵質材料或其它能改變或影響磁場的材料制成的，或者脊節210中包含鐵質材料。因而，隨著內窺鏡208經過第一、第二傳感器204和206，鐵質的脊節210將經過并干擾由磁體202產生的磁場，使得傳感器204、206能檢測到對應的電壓。通過應用上述的方法能確定出內窺鏡208的行進方向—即是否插入或撤回以及內窺鏡的插入深度。
圖16表示了另一種改型，其中的示意圖220解釋了霍爾效應感測法，在該改型中，傳感器位于內窺鏡226自身上。磁體222例如可被布置在患者肛門的附近，從而，當內窺鏡226插入患者體內或撤回時，其將在磁體222的附近經過。內窺鏡226可具有多個離散的霍爾轉換器228，這些轉換器沿內窺鏡226的管體布置。隨著內窺鏡226經過磁體222，磁力線224將干擾在附近經過的轉換器228。霍爾轉換器228可以是雙極的、單極的、閉鎖的、模擬的等，且可被用來確定總阻值R1-2，以便于確定內窺鏡226的插入長度。
圖17A和17B表示了布置霍爾傳感器的另一種改型。圖17A表示了一個傳感器組件230，其靠近內窺鏡的各個脊節232。為了簡明起見，圖中只表示出了一個脊節232。如圖所示，如果脊節232與磁體234直接相鄰，則磁力線238將會受到干擾，并受迫穿過傳感器236。磁力線238穿過傳感器236對流經傳感器的電流造成干擾，因而可指示內窺鏡的經過。圖17B表示了圖17A的組件在內窺鏡226已被部分地送入或拉出、以使得磁體234位于兩相鄰脊節232和232′之間時的情形。如果某個脊節不與磁體234直接相鄰，則磁力線238′將未受干擾地正常返回磁體，從而，傳感器236也不會受到干擾。傳感器236中電流恢復正常就意味著內窺鏡226已相對于傳感器組件230移開。
圖18表示了組件240的另一種改型，在該改型中，在各個脊節242中離散地設置了磁體248，以使傳感器在測量中的效果更為顯著。磁體248可沿內窺鏡的縱向軸線進行布置，以便于在內窺鏡的周圍形成均勻的徑向磁場。離散的磁體248可以是永磁體，或作為備選也可以是電磁鐵。在這兩種情況下，磁體可被設置在很多脊節或很少脊節上，或者被設置在沿內窺鏡管體的幾個選定位置上，這取決于所需的測量結果。如圖所示，當其上安裝有離散磁體248的脊節242被送到磁體244附近時，磁體之間的相互作用將產生增強的磁通相互作用250，從而霍爾傳感器246能感測到更為明顯的測量效果。沿內窺鏡管體布置的各個磁體248的磁極可以隨地點的不同的而不同，但內窺鏡管體上相鄰磁體的磁極優選地是相反的。
作為備選方案，可在內窺鏡長度方向上的預定位置處設置多個磁體，且每個磁體都具有各自獨特的磁性標識。每個磁體248都映射于其在內窺鏡上的位置，從而，當檢測到一個具有特定磁性標識的磁體時，就可關聯得出內窺鏡的插入深度。磁體248獨特的磁性標識例如是磁場強度可測出的變化、交替變化的磁場(如果采用電磁鐵的話)、反轉的磁極等。
圖19A和19B表示組件260的另一種改型，在該改型中，在備選的構造中使用了多于一個的磁體。第一磁體262被布置成相對于第二磁體264具有一個角度，從而組合形成的磁力線268將隨各個磁體進行相互反應。因而，如圖所示，兩磁體262、264的磁極是相反的。傳感器266被設置成這樣使得未受干擾的磁力線268穿過該傳感器266。隨著脊節270在傳感器266的附近經過，由于與脊節270發生相互作用，受到干擾的磁力線268′(見圖19B所示的組件260′)被改變，而不再經過傳感器266。作為備選方案，在脊節270經過時，也可以是穿過傳感器266的磁力線268強度發生變化。
圖20表示了又一種改型，在該改型中，離散的磁體被設置在內窺鏡組件的各個脊節上。如圖所示，為了簡明起見，傳感器組件280中只針對內窺鏡的一個脊節282。具有第一定向的離散磁體284被布置在相間的脊節282上，具有第二定向的磁體286被布置在磁體284之間的間隔脊節282上。因而，當內窺鏡移動—例如沿行進方向292移動時，傳感器290可感測到磁力線288方向交替變化的各個脊節282。被測量出的、交替變化的磁力線可被用來指示內窺鏡的第一或第二運動方向。可將各個磁體布置在脊節同一側的外周面上；但是，這些磁體也可以沿環周方向布置，下文將對此作詳細描述。
圖21A、21B分別是側視圖和剖視圖，它們表示了磁體定位的另一種備選形式。圖21A是內窺鏡組件300的側視圖，在該組件中，具有第一定向狀態的多個磁體304被繞著內窺鏡302環周地布置。具有第二定向的多個磁體306也繞著內窺鏡302環周地布置，但在縱向上與磁體304分開距離d，其中，第二定向與第一定向相反。利用這些繞內窺鏡302環周設置的離散磁體，內窺鏡302在轉動方向上的定向在其經過傳感器308以確定裝置插入深度時就變得不太重要。圖21B表示了圖21A所示裝置的剖面結構，并表示出了如何繞環周方向布置磁體304的實例。盡管在圖示的改型中，磁體304的“N”極在內窺鏡302的徑向上面向外側，“S”極在徑向上面向內側，但該定向狀態也可反轉，只要相鄰的環周磁體組也優選地進行類似反轉即可。另外，盡管在圖示情況下每一環周磁體組中磁體數目為七，但使用更多或更少的磁體都是可行的。
圖22A表示了另一種改型，在該改型中，內窺鏡310具有一些離散的、沿環周方向布置的磁體312，在內窺鏡310的外表面上，這些磁體被布置在各個脊節326上。由于內窺鏡310要穿入到肛門20中，所以可將霍爾傳感器314布置在肛門20的附近，以使得傳感器314在磁體進入到肛門20中時能讀取或測量離散磁體312。圖22B表示了另一種改型，在該改型中，內窺鏡組件320可具有一內窺鏡322，在該內窺鏡中，各個脊節326中包含有鐵磁性材料328，或者在脊節326上或中安裝有鐵磁性材料。鐵磁性材料328的形式可為條帶、涂層或其它不形成妨礙的形狀，以便于集成到脊節326中或涂覆到脊節326的一部分上。可在脊節326上設置一鞘套或蒙皮324，以形成一潤滑表面。可保持各個脊節326之間的非磁性區域330，以便于分離開脊節326和鐵磁性材料328。另外，不僅可在具有脊節的內窺鏡上應用鐵磁性材料328，而且還可追溯地用到其它希望確定插入深度的普通內窺鏡上。隨著內窺鏡322經過磁體332，由于鐵磁性材料328的經過，傳感器334能檢測到區域內磁力線336的擾動。此外，內窺鏡322在與傳感器334相距h處經過，該距離h很短，足以允許達到精確的測量，同時該距離也足以防止對內窺鏡322的運動造成干涉。
圖23表示了再一種改型，在該改型中，可將普通的內窺鏡與上述的霍爾傳感器基準點裝置組合使用。如圖所示，細長的支撐體或工具337上可具有多個磁體338、鐵質材料、或其它能影響或改變磁場的材料，這些磁性體沿工具337以預定的間隔布置。磁體338沿工具337的長度方向布置，使得相鄰磁體的磁極或者交替排列、或者一致排列。另外，磁體338可被一體地制在工具337中，或者也可被制成絲線的形式或能被卷繞到工具337上的構件形式。工具337可被設置在任何能與本文基準點裝置配合使用的普通內窺鏡的工作內腔339中。這樣，工具337中的內含物就能確定出普通或儀表化內窺鏡的插入深度。如果使用了普通的內窺鏡，則在執行醫療檢查的過程中，工具337可被固定地保持在工作內腔339中。可選地是，在療法執行過程中，工具337是可被拆卸的，從而允許將另一工具插入內腔339中，隨后還可將工具重新插入內腔339中，以隨著內窺鏡的插入和/或撤回移動。
圖24A到圖24C是一些軸測圖，它們表示了用于將永磁體、鐵質材料、或其它能改變或影響磁場的其它材料連接到各個脊節上的備選改型。圖24A表示了一種改型，在該改型中，脊節340可被制成其外表面344上具有沿環周方向的缺口或溝渠342。一個用鐵質材料或能改變或影響磁場的其它材料(例如永磁體)制成的環體可被設置在缺口342中。圖24B表示了另一種改型，在該改型中，用永磁體或其它此類材料制成的成形環體348被獨立地制出，并連接到脊節346上。圖24C表示了再一種改型，在該改型中，用鐵質材料或能改變或影響磁場的其它材料(例如永磁體)制成的絲線構型354被設置在脊節350的缺口352中。作為備選，也可將鐵質粉末模制成環圈的形狀，并設置在缺口352中。另一種備選方案是簡單地用鐵質材料制造整個脊節，或者是簡單地用鐵質涂層覆蓋整個脊節或部分脊節。
圖25A和25B表示了應用霍爾傳感器的另一種備選方案。圖25A所示的改型可具有一固定的平臺360，在該平臺上安裝了一個磁體364。可在磁體364與平臺360之間設置一壓力傳感器或微力傳感器362。當內窺鏡在磁體364的附近經過時，磁體364受到在附近經過的脊節366的吸引。可選地是，脊節366可包含鐵質材料或上述能改變或影響磁場的其它材料，以便于增強吸引和/或排斥作用。隨著磁體364受到磁性力的吸引或排斥，壓力傳感器362可記錄下對應的正力或負力值，以便于與內窺鏡的插入深度進行關聯。圖25B表示了另一種實例，在該實例中，磁體368可被連接到一壓力計370上，其中的壓力計例如是Ametek有限公司制造的Chatillon壓力計。在內窺鏡于一定距離h處經過磁體368的過程中，磁體368與脊節366之間的吸引作用和/或拒納作用可被壓力計370相應地測量出來，并類似地與內窺鏡插入深度關聯對應。
圖26A和圖26B表示了組件的另一種改型380。該改型并未采用內窺鏡線性運動從而經過一固定基準體的形式，而是采用了一個可轉動的基準體382來記錄插入長度。基準體滾輪382可被設計成繞一樞軸384轉動，同時感測內窺鏡386的運動，在圖中，為了簡明起見，只示意性地表示出了內窺鏡的脊節。基準體滾輪382中可包含多個磁體398，這些磁體沿滾輪382的周向布置。每個磁體都可被布置成磁極交替排列的結構，或者作為備選方案，也可布置成磁極相同的結構。另外，還優選地是各個磁體398相互之間的間距等于布置在內窺鏡386管體上的磁體388、390或永磁體之間的直線距離。可使用鐵質材料、或能改變磁場的材料來取代永磁體。隨著內窺鏡386移動經過基準體滾輪382，滾輪382與行經基準體382的內窺鏡386的線性運動相對應地轉動。
可利用多種方法檢測基準體滾輪382在內窺鏡386經過時所產生的轉動。一種實例方法是使用旋轉式光學編碼器，另一種實例包括操作在滾輪相對于一個固定點轉動時，例如利用霍爾效應傳感器或磁阻傳感器檢測基準體滾輪382上磁體398的運動。由于滾輪382跟隨著內窺鏡386的線性運動一起轉動，所以基準體滾輪382可直接接觸到內窺鏡386或一薄材料，其中的薄材料可將滾輪382與內窺鏡386的管體分隔開。圖26B表示了組件基準體滾輪的一種改型382，該滾輪可轉動地連接到一機架392上。機架392可被連接到一桿體或支撐件394上，構件394從機架392延伸出，其提供了一個用于將基準體滾輪382附接到患者、檢查臺、支架、或任何其它平臺上的支撐構件。支撐件394還可被用來將任何電纜、導線、連接器等引接到機架392和/或基準體滾輪382上。相關的傳感器和各個支持電子器件—例如旋轉式編碼器、磁場傳感器等也可被設置在機架392中。支撐件394還可帶有一可選的柔性接頭396，以允許基準體滾輪382在內窺鏡386移入或移出患者體內的過程中跟隨內窺鏡的運動。
外部感測裝置的一些實例如上所述，外部感測裝置或基準體在部分上可作為一個相對于內窺鏡和/或患者位置的基準點。因而，基準體可被布置在內窺鏡的外部，且或者位于患者身體的內部，或者位于體內。如果患者被定位成在治療過程中不能產生任何明顯的運動，則可通過將基準體固定到房間的其它固定點上，使其成為一個固定的基準點，其中，其它的固定點例如是檢查臺、治療推車等。作為備選方案，基準體可被直接連接到患者的一個部位上，該部位相對于內窺鏡插入到患者體內的位置點而言是固定的。文中基準體的各種改型可應用上述的任何感測-測量方法。
例如，對于結腸鏡療法，基準體可被定位在患者身體上靠近肛門的部位。基準體的理想定位位置是這樣的地點其相對于肛門的移動量極小，原因在于在這樣的治療過程中，患者可能要移位、抽搐、卷曲四肢等，這將影響內窺鏡的測量。因而，可將基準體定位在身體上幾個位置中的其中一個位置處。
可沿著臀裂(即臀肌之間的褶溝)找到一個位置，臀肌一般是從肛門延伸向后背。臀裂一般不具有或只具有很少的脂肪層或肌肉組織，其不會相對于肛門產生可察覺到的移動。其它的位置可以直接位于肛門附近的臀肌上。
圖27表示了沿臀裂408布置基準體的一種改型。基準體400可具有布置在感測裝置遠端的傳感器402，該傳感器靠近肛門20。基準體自身可被布置在臀裂408中，并用膠布406臨時性地保持在患者體上。基準體可具有一連接器404，其通過導線或纜線延伸出去，以便于與一處理器(圖中未示出)相連接。
圖28表示了另一種改型，在該改型中，基準體410可具有一基板，該基板包括一襯片。襯片具有一粘接側，這一側可被貼接到患者的一小塊后背上。從襯片延伸出一柔性構件或臂件412，其位于臀裂中或抵接著臀裂，使得構件412的遠端414靠近肛門20。遠端414中可安裝一傳感器，用于在內窺鏡穿過肛門20時檢測內窺鏡的運動。例如可使用膠帶沿臀裂固定該柔性構件412，以防止裝置出現過量的運動。
圖29A和29B詳細地表示了圖28所示基準點裝置410的一種改型。圖29A是表示基準體410在患者18上可能定位方式的另一視圖。襯片可被定位在肛門20的附近，而構件412則沿臀裂延伸，以便于將傳感器的末端414布置到肛門20的附近。圖29B表示出了被展開的基準體410，該基準體具有一襯片420，在襯片上設置了傳感器和電子器件。如上所述，襯片420可具有一粘接襯背，用于臨時性地貼接到患者18上。另外，可選地是，基準體410或上述介紹的任何其它基準體實例形式可被設計成一次性的，以便于只對一個患者使用一次。可選地是，電子支持器件422被設置在襯片420上，傳感器426被布置在柔性構件或臂件412的遠端414中或靠近該遠端。可沿構件412設置一個可選的磁體428，其位于傳感器426的近側。連接器424借助于導線或纜線從基準體410延伸出去，用于與處理器進行連接。
圖30A和30B表示了另一種改型，這兩個附圖表示出了帶有傳感器436的基準體襯片430，傳感器436位于細長柔性組件434的遠端中，以便于接近肛門20。可設置連接器432，用于與處理器進行連接。此情況下，例如可利用膠條438將細長組件434固定在臀裂上或臀裂中。圖30B是從上向下對貼接在臀裂上的細長組件434所作的剖面圖。可將一塊海綿、硅酮楔板或其它的填楔裝置440布置在細長組件434與膠條438之間，以確保基準體裝置相對于肛門20能牢固地定位。
圖31表示了基準點裝置的另一種改型，該裝置可使用一次性的襯片。基準體組件450可具有一用于貼接到患者上的襯片452。可在襯片452中或上形成一個保持袋454，該保持袋被設計成能允許一可重復使用的電子傳感器組件458裝入到保持袋454中。傳感器組件458可延伸出一條導線或纜線462，其還可具有一傳感器460，其被安裝或嵌裝在傳感器組件458上。通過將傳感器組件458經襯片452上形成的一個開口456滑入，就可將傳感器組件458裝入到保持袋454中，優選地是，傳感器組件458在保持袋454中的定位使得傳感器460位于襯片452的遠端，以使其靠近肛門。
對基準體進行定位的另一種改型是將基準體直接設置在肛門附近的臀肌上。一般情況下，傳感器及其相關的電路可被設置在一塊體或小底架中，該塊體或底架可被連接到肛門附近的臀肌上。可選地是，整個基準體可被安裝到一帶有粘接襯背的繃帶狀包裝物上。圖32A和32B表示了基準體的一種改型470，該基準體被制在一小的底架中，連接器472從該底架延伸出去。基準體470可借助于粘接物474臨時連接到患者18的肛門20附近。可選地是，在裝置中設置用于相對于基準體470定位、定向或引導內窺鏡的引導件、斜面、或其它類似的結構476。
圖33A表示了裝置中基準體的另一種改型480。在該實例中，基準體480為一個塊體的形式，其上設置有傳感器482。裝置可被布置在某一臀肌上，以使得傳感器482靠近肛門20。圖33B詳細地表示了基準體480是如何布置在肛門20附近臀肌上的。如圖所示，可在基準體480上設置粘接劑484，以將其臨時保持在臀肌上。圖33C表示了在內窺鏡486從肛門20插入或撤回時基準體480如何與其進行相互作用。由于基準體480的直徑D相對較小，所以可確保患者的不適感較小，并能設置在肛門20的附近。隨著內窺鏡486移動經過基準體480，基準體480中的傳感器將測量出插入深度。區域488總體上表示出了工作區域—即在結腸鏡治療過程中操作人員或外科醫生的手通常所在的區域。由于基準體480直徑較小且靠近肛門20，所以在治療過程中基本上不妨礙操作人員或外科醫生，從而允許不受妨礙地操作內窺鏡486，同時能利用基準體480實現精確的測量或感測。
圖34表示了基準體490的另一種改型，該基準體具有一襯片，傳感器494安裝在該襯片的一端上。電子支持器件492被可選地安裝在基準體490上，并可利用導線或纜線496將測得的信號從傳感器494傳出。如圖所示，基準體490可以為三角形，以便于布置在單塊臀肌上，這樣就可以使襯片的頂點位于肛門20附近，以允許傳感器494在內窺鏡498送入肛門20或拉出時能感測或測量到信號。盡管在該改型中基準體為三角形的圖案，但這并不是限定性的，只是為了表示基準體的一種可能的形狀。
圖35表示了另一種改型，在該改型中，基準體500包括多個傳感器。基準體500可被設置在單塊臀肌上，其圍成了一個插入區域508，患者的肛門可位于該區域內。因此，每個傳感器502、504、506可被設計成在內窺鏡運動經過或穿過插入區508時感測或讀取內窺鏡。盡管在該結構中設置了三個傳感器，但也可使用更多或更少的傳感器，這取決于基準體500的構造以及希望得到什么樣的信號處理結果。
圖36表示了另一種改型，在該改型中，基準體510可被封閉在一剛性殼體內。因而，基準體510將電子支持器件512包封在其中，且傳感器514指向殼體的一端。殼體上連接著一連接器516，連接器借助于導線或纜線從基準體510延伸出。可按照與上述相同的方式，將剛性殼體臨時性地粘接到患者的臀肌上。
圖37表示了另一種改型，在該改型中，基準體520被設計成延伸跨過臀裂，以將基準體圍成的一個開口置于患者肛門之上。如圖所示，例如可將粘接性的襯片522設計成“蝴蝶形”構造。襯片522可具有至少兩個翼片或活片524，用于跨過臀裂粘接到兩臀肌上，同時，傳感器526和電子支持器件528可被設置在襯片中，并靠近襯片522中心處或中心附近的一個開口534。傳感器526和電子支持器件528可被嵌裝或安裝在襯片522上一殼體530中。通過導線或纜線連接了一個連接器532，用于與處理器進行連接。
基準點裝置還可被設計成在內窺鏡穿入到體內時環繞著內窺鏡。如果采用諸如RF的感測技術，則這樣的基準體構造將是有利的。如上所述，在RF的情況下，基準體可以為環形的構造，以便于與沿內窺鏡安裝的器件或傳感器交換RF信號。圖38A和38B表示了基準體環形構造的一種改型。如圖所示，基準體540的遠端上可形成一個環圈542，以作為信號(例如RF信號)的接收器、和/或作為引導環體。基準體540可沿臀裂408進行布置，并利用膠條544固定就位。連接器546可通過導線或纜線連接帶基準體540的第一端上，而傳感器548則被設置在基準體540的相反一端上。傳感器548可被布置在肛門20的附近，而環圈542則環繞著肛門20的開口。環圈542限定了一個插入區550，內窺鏡穿過該插入區。環圈542是用聚脂薄膜等薄柔性材料制成的，且可選地是，其具有一粘接襯背，用于將基準體布置在肛門20周圍的組織上。盡管在圖示情況下采用了圓形的構造，但環圈542也可以是各種環形構造，而不限于圖示的形狀。
圖39表示了另一種改型，在該改型中，一支撐衣物560—例如內褲可形成一個位于肛門20周圍區域的開口562。可在織物中設置一個環圈564，以使得環圈包圍著開口562。環圈564中的織物或者可在執行治療時去掉，或者可被取消掉。可利用一連接器566與環圈564進行連接，該連接是借助于從衣物560的腰帶部、前部、或側部延伸出的導線或纜索實現的。
除了結腸鏡之外，其它的應用場合包括微創外科術(MIS)。MIS通常要依賴于使用長而細的工具，以便于經小的切口插入到體內，例如通常經導管插入體內。在MIS過程中采用的器件一般包括剛性內窺鏡、腹腔鏡、胸腔鏡、針頭驅動器、夾鉗等。由于這些工具必須要穿過身體上的開口，所以可將基準點裝置布置在身體開口的附近，以便于追蹤器械的插入深度。在采用導管的情形中，可利用上述的任何方法將導管自身設計成儀表化的。
對于其它類型的內窺鏡治療過程，可使用各種類型的柔性內窺鏡—例如上部內窺鏡、十二指腸鏡、S形內窺鏡、氣管鏡、神經內窺鏡、耳鼻喉科窺鏡等。可利用和設計上述的任何裝置和方法，以便于保持這些類型內窺鏡的插入深度。例如，對于經口腔進入體內的柔性內窺鏡，可采用一個被設計成基準體的口含件。
上述裝置和方法的應用并不限于身體軀干的區域，可包括任何其它的治療應用場合。其它的治療位置包括其它區域或身體上的部位。另外，本發明可被用在其它環境中，例如對管路系統、導管等場合的檢測。對那些對本領域技術人員而言很明顯的、對本發明上述實施組件和方法的改動及對本發明各個方面的改變應當在本發明的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種設備，其用于確定一可插入到空腔內的細長器械的位置，該設備包括至少一個傳感器，其用于被定位在細長器械的附近；以及至少一個磁場源，其被定位在傳感器附近，其中，當細長器械相對于傳感器送進或退出時，傳感器還用于檢測細長器械的運動。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述設備用于相對于空腔的位置被固定。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于所述設備被定位在患者身體上或身體內，以使得傳感器相對于空腔處于固定的位置上。
4.根據權利要求2所述的設備，其特征在于所述設備被定位在患者體外的一個平臺上，以使得傳感器相對于空腔處于固定的位置上。
5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述傳感器包括一導體，電流可流過此導體。
6.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述傳感器位于磁場源與細長器械之間。
7.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括所述另外一個傳感器，其靠近所述的至少一個傳感器。
8.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述傳感器設置在距細長器械預定的距離處。
9.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述磁場源包括一永磁體。
10.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述磁場源包括一電磁鐵。
11.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述傳感器被定位成垂直于磁場源所產生的磁場。
12.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述細長器械包括多個鐵磁材料或磁體，該鐵磁材料或磁體沿器械的至少一部分長度布置。
13.根據權利要求12所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體都沿長度方向布置，從而使相鄰磁體的磁極交替變化。
14.根據權利要求12所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體都沿長度方向布置，從而使相鄰磁體的磁極一致。
15.根據權利要求12所述的設備，其特征在于各個鐵磁材料或磁體被布置成相互之間相距預定的距離。
16.根據權利要求12所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體被設計成可繞細長器械進行固定。
17.根據權利要求12所述的設備，其特征在于鐵磁材料或磁體中的至少之一包括一獨特的磁性標識，該標識可指示其沿器械的位置。
18.根據權利要求17所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體都包括一獨特的磁性標識，該標識可指示其沿器械的位置。
19.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括一細長的工具，其具有多個鐵磁材料或磁體，鐵磁材料或磁體沿工具的至少一部分長度布置，其中，工具用于被插入到細長器械的工作通道內。
20.根據權利要求19所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體都沿工具的長度方向布置，從而使相鄰磁體的磁極交替變化。
21.根據權利要求19所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體都沿工具的長度方向布置，從而使相鄰磁體的磁極一致。
22.根據權利要求19所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體被布置成相互之間相距預定的距離。
23.根據權利要求19所述的設備，其特征在于每個鐵磁材料或磁體都被設計成可繞細長工具進行固定。
24.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括一壓力傳感器，其被布置在磁場源的附近，用于在器械相對于傳感器前進或后退時檢測來自于磁場發生器的壓力。
25.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括多個另外的磁場源，這些磁場源繞一可轉動平臺的圓周布置，平臺與傳感器保持通訊連接。
26.根據權利要求25所述的設備，其特征在于每個磁體都繞圓周布置，并使得相鄰磁體的磁極交替變化。
27.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括一連接器，其與傳感器相連接。
28.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括一襯片，傳感器可被安裝到該襯片上。
29.根據權利要求28所述的設備，其特征在于襯片包括一粘接性的襯背，用于臨時性地粘接到一個表面上。
30.根據權利要求28所述的設備，其特征在于襯片包括一細長而柔性的構件，傳感器可被安裝到該構件上。
31.根據權利要求28所述的設備，其特征在于襯片上形成了一個口袋，傳感器能夠可拆卸地放置在該口袋中。
32.根據權利要求28所述的設備，其特征在于襯片用于靠近人體上形成的臀裂的單側定位。
33.根據權利要求28所述的設備，其特征在于襯片用于跨過人體上形成的臀裂定位。
34.根據權利要求33所述的設備，其特征在于襯片形成了一個出入開口，細長器械可經該開口插入。
35.根據權利要求1所述的設備，其特征在于設備被布置在患者所穿的內衣中。
36.一種器械，其被設計成可確定器械在一空腔內的位置，該器械包括一細長裝置，其具有一近端部分和一個可有選擇地進行操縱的遠端部分；以及至少一個導電回路，其沿細長裝置的至少一部分長度進行布置；其中，所述回路用于通過指示出回路中的變化而確定出細長裝置在空腔內的插入深度，其中的回路變化指示出細長裝置長度方向上進入到空腔中的位置。
37.根據權利要求36所述的器械，其特征在于至少一個導電回路包括一沿至少部分長度布置的閉合回路。
38.根據權利要求36所述的器械，其特征在于至少一個導電回路包括一柔性回路，其被布置在細長裝置的一個外部構件中。
39.根據權利要求36所述的器械，其特征在于至少一個導電回路用于與一接地電極進行電連接，接地電極位于空腔的外部。
40.根據權利要求39所述的器械，其特征在于接地電極包括一接地墊。
41.根據權利要求39所述的器械，其特征在于導電回路用于與接地電極進行電感聯接。
42.根據權利要求39所述的器械，其特征在于導電回路用于與接地電極進行電容聯接。
43.根據權利要求36所述的器械，其特征在于至少一個導電回路包括多個導電的開關，它們沿細長裝置至少一部分長度按照預定的相互間隔進行布置。
44.根據權利要求43所述的器械，其特征在于每個開關都用于在其進入到空腔之時將導電回路閉合，從而，閉合的開關能指示出細長裝置沿長度方向進入到空腔中的位置。
45.根據權利要求43所述的器械，其特征在于每個開關都用于感測一個輸出量的變化，該輸出量是從如下的變量組中選出的壓力、電容、導電率、濕度、pH值、溫度、光強、電阻值以及光敏電阻。
46.根據權利要求36所述的器械，其特征在于至少一個導電回路包括多條導電的引線，這些引線沿長度方向延伸向遠端，從而至少兩條對應引線在沿長度方向的多個預定位置的每一位置處終止。
47.根據權利要求36所述的器械，其特征在于至少一個導電回路包括多個導電的接觸件，它們處于沿長度方向的預定位置處，其中，每個相鄰接觸件相距彼此以預定的距離定位，以使得導電回路在相鄰的接觸件進入到空腔中時被閉合。
48.根據權利要求36所述的器械，其特征在于導電回路還用于指示出細長裝置上位于空腔外部的部分。
49.一種設備，其用于確定一個可插入到空腔內的細長器械的位置，該設備包括一襯片，其用于布置在患者身體上或身體內；以及至少一個傳感器，其可被放置在襯片上，從而使得該傳感器靠近身體上的一個開口，其中，傳感器用于在細長器械經開口進送或撤出時對細長器械的運動進行檢測。
50.根據權利要求49所述的設備，其特征在于還包括至少一個磁場源，其被布置在襯片上。
51.根據權利要求50所述的設備，其特征在于磁場源被設置在傳感器的附近。
52.根據權利要求49所述的設備，其特征在于傳感器用于相對于開口被固定。
53.根據權利要求49所述的設備，其特征在于傳感器包括一壓力傳感器，其用于與細長器械相接觸，并在細長器械被進送或撤出時檢測壓力的變化。
54.根據權利要求49所述的設備，其特征在于傳感器還用于在細長器械經開口進送或撤出時檢測細長器械直徑的變化。
55.根據權利要求54所述的設備，其特征在于傳感器還用于與細長器械保持接觸，并在檢測直徑變化時相應地運動。
56.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片包括一粘接襯背，其用于臨時性地粘接到人體上。
57.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片包括一柔性細長構件，傳感器可被安裝到該構件上。
58.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片上形成了一個口袋，傳感器能夠可拆卸地設置在口袋中。
59.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片用于靠近開口附近形成的臀裂的單側設置。
60.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片用于跨過人體上形成的臀裂設置。
61.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片用于沿人體上形成的臀裂布置，或被布置在臀裂中。
62.根據權利要求49所述的設備，其特征在于襯片形成了一個出入開口，細長器械可經該開口插入。
63.根據權利要求49所述的設備，其特征在于設備被布置在患者所穿的內衣中。
64.一種方法，其用于確定一可插入到孔腔中的細長器械的位置，該方法包括步驟將至少一個傳感器設置在空腔的一個開口的附近；在傳感器附近設置一磁場；將細長器械穿過傳感器附近的開口，以使磁場被改變；以及將磁場的改變與細長器械的運動關聯起來。
65.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位成相對于開口處于固定關系的操作。
66.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括在開口的附近布置至少一個另外的傳感器的操作。
67.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位在患者身體上或身體內的操作。
68.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位在患者體外的一平臺上的操作。
69.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位在磁場與細長器械之間的操作。
70.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位在一襯片上的操作。
71.根據權利要求70所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位在一從襯片延伸出的柔性細長構件上的操作。
72.根據權利要求70所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器可拆卸地定位在由襯片形成的口袋中的操作。
73.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器放置在人體上形成的臀裂的單側附近的步驟。
74.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器布置成跨過人體上形成的臀裂。
75.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括沿人體上形成的臀裂布置傳感器，或將傳感器布置在臀裂中。
76.根據權利要求64所述的方法，其特征在于對至少一個傳感器進行定位的步驟包括將傳感器定位成與磁場垂直。
77.根據權利要求64所述的方法，其特征在于還包括步驟在將細長器械穿過開口時或之前，使一個電流通過傳感器。
78.根據權利要求64所述的方法，其特征在于設置一個磁場的步驟包括將至少一個磁體定位在傳感器附近。
79.根據權利要求64所述的方法，其特征在于設置一個磁場的步驟包括將至少一個電磁鐵定位在傳感器的附近。
80.根據權利要求64所述的方法，其特征在于還包括步驟在沿細長器械的多個預定位置處設置多個磁體，使得相鄰磁體的磁極在細長器械經過開口之前是交替變化的。
81.根據權利要求64所述的方法，其特征在于還包括步驟在沿細長器械的多個預定位置處設置多個磁體，使得相鄰磁體的磁極在細長器械經過開口之前是一致的。
82.根據權利要求64所述的方法，其特征在于使細長器械穿過的步驟還包括改變磁場以使得磁場不能穩定地穿過傳感器。
83.根據權利要求64所述的方法，其特征在于將磁場的改變關聯的步驟包括在經開口進送或撤出的過程中，確定細長器械的插入深度。
全文摘要
本發明公開了用于追蹤內窺鏡插入深度的方法和設備。用于確定內窺鏡在體內插入深度的一種方法采用一個完全儀表化的內窺鏡，其被設計成可確定其插入深度。另一種方法使用一個基準點裝置，該裝置可與內窺鏡相互作用而判斷出內窺鏡行經一基準邊界的距離。完全儀表化的內窺鏡輪詢整個內窺鏡的狀態，然后可判斷出相對于解剖學邊界―例如肛門的位置。輪詢信息是由沿內窺鏡長度方向布置的傳感器或變送器獲得的。如果使用帶有基準體的內窺鏡，則在內窺鏡經肛門穿行時，基準體能通過輪詢沿內窺鏡管體設置的各個傳感器或變送器的狀態而讀取位置信息。基準體可被固定到患者體上或其它固定的基準點上。
文檔編號A61B5/00GK1758873SQ200480006294
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月5日 優先權日2003年3月7日
發明者K·懷廷, R·M·奧萊, A·貝爾森, A·羅斯, L·W·阿恩 申請人:新引導系統公司