• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft eine visuelle Einrichtung eines Endoskops mitzumindest einer Optik (2) oder einem Optikverbund, welche(r) ineinem vorderen Bereich des Endoskops angeordnet ist. Die zumindesteine Optik oder der zumindest eine Optikverbund realisiert dabei einen Öffnungswinkelvon größer als90° undist so angeordnet, dass dessen Blickfeld sowohl über die Senkrechte zur Bewegungsrichtungals auch überdie nach vorn weisende Längsachsedes Endoskops hinaus reicht.
    公开号:DE102004026004A1
    申请号:DE200410026004
    申请日:2004-05-27
    公开日:2005-12-22
    发明作者:Konstantin Dr. Bob；Fritz Pauker；Thomas Viebach
    申请人:STM Medizintechnik Starnberg GmbH；
    IPC主号:A61B1-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine visuelle Einrichtung eines Endoskopsgemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1.
    [0002] Grundsätzlich sindEndoskope auch in Form von Kapseln oder Sonden, letztere stellenim Prinzip ein Endoskop ohne Endoskopschaft dar, zur Explorationvon Körperhöhlen wieDarm, Magen, Blutgefäße etc.mit visuellen bzw. optischen Einrichtung ausgestattet, die einevisuelle Inspektion oder auch die Bildaufnahme von Teilen der Körperhöhle erlauben, aufderen Basis Diagnosen von Krankheiten erstellt werden können.
    [0003] Beispielsweisein der DE 101 16 056A1 ist eine gattungsgemäße endoskopischeVisualisierungsvorrichtung mit unterschiedlichen Bildsystemen bekannt.Konkret besitzt die bekannte Visualisierungsvorrichtung zwei Bildsystememit unterschiedlichem Blickwinkel und unterschiedlicher optischer Kenngröße (beispielsweiseunterschiedliche Öffnungswinkel),deren nach vorn gerichtete Sichtfelder sich teilweise überschneidenund somit zwei unterschiedliche Perspektivedarstellungen eines zuuntersuchenden Bereichs ermöglichen,ohne dass das Endoskop einem Positionswechsel unterzogen werdenmuss oder dass fürunterschiedliche Aufnahmen ein Wechsel der Visualisierungseinrichtungerforderlich wird. Durch diese Maßnahme lässt sich eine stereoskopischeVisualisierung erhalten, sodass einer Bedienerperson ein größeres Gesamt-Bildfeld zur Verfügung gestelltwerden kann.
    [0004] Grundsätzlich sindderartige Bildaufnahmen insbesondere im Bereich der Optik verfügbar und auchtechnisch nutzbar, seit entsprechende Rechnerkapazitäten unddaran angepasste Rechenprogramme zur Verfügung stehen, die eine Rechnergestützteelektronische Bildbearbeitung ermöglichen, um aus einer Anzahlvon bezüglichihres Blickwinkels sich teilweise überlappenden Einzelaufnahmenein Gesamt-Bild zu berechnen.
    [0005] Insbesondereim Bereich der Endoskopie hat es sich gezeigt, dass beispielsweisebei der Exploration eines Darms die Fehlerquote bei der Auffindung vonPolypen und Tumoren immer noch sehr hoch ist. Die Schwierigkeitbesteht darin, dass das Sichtfeld eines eingeführten Endoskops im wesentlichennach vorn gerichtet ist und auch sein muss, um die Einführbewegungvisuell überwachenund steuern zu können.Polypen und Tumore, welche im Anfangsstadium noch sehr klein sindund welche sich ggf. an der Hinterseite einer Darmfalte befindenbeleiben somit vielfach unentdeckt.
    [0006] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop bzw. Sondeso weiterzubilden, dass eine verbesserte visuelle Exploration einerKörperhöhle ermöglicht wird.
    [0007] DieseAufgabe wird durch ein Endoskop bzw. eine Sonde mit den Merkmalendes anliegenden Patentanspruchs 1 gelöst.
    [0008] Demzufolgebesteht die Erfindung darin, die visuelle Einrichtung eines Endoskopsmit zumindest einer Optik oder einem Optikverbund auszubilden, welche(r)einen Öffnungswinkelvon größer als90° ermöglicht.Die Optik bzw. der Optikverbund ist so angeordnet ist, dass dessenBlickfeld sowohl über dieSenkrechte zur Bewegungsrichtung bzw. zur Längsachse des Endoskops alsauch vorzugsweise überdie nach vorn weisende Längsachse(Bewegungsrichtung) des Endoskops hinaus reicht.
    [0009] DerVorteil einer besonderen Ausrichtung der zumindest einen Optik oderdes zumindest einen Optikverbunds in einem Winkel zur Bewegungsrichtungdes Endoskops ermöglichtbei entsprechend gewähltem Öffnungswinkelgemäß vorstehenderDefinition somit einen Rückblickbei gleichzeitiger Sicht nach vorn, sodass unter Beibehaltung optimalervisueller Steuerungskontrolle bei einer Vorwärtsbewegung des Endoskops gleichzeitigauch solche Stellen beispielsweise unmittelbar hinter Darmfalten,welche im toten Winkel einer ausschließlich nach Vorn und/oder ggf.zur Seite gerichteten Optik lägen,nunmehr erfasst und somit untersucht werden können.
    [0010] Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
    [0011] DieErfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispielsunter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
    [0012] 1 zeigtein Ausführungsbeispieleiner visuellen Einrichtung eines Endoskops gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispielder Erfindung in einer prinzipiellen Perspektivenansicht,
    [0013] 2 zeigteine Seitenansicht eines vorderen Bereichs eines Endoskops, ausgerüstet mitder erfindungsgemäßen visuellenEinrichtung,
    [0014] 3 isteine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 2 und
    [0015] 4 zeigteine Schnittdarstellung einer Optik samt einer darin eingebautenvisuellen Einrichtung gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispiel derErfindung.
    [0016] Vorabsei darauf hingewiesen, dass im vorliegenden Ausführungsbeispieldas Endoskop aus einem Endoskopschaft (nicht dargestellt) sowieeinem daran angeordneten Endoskopkopf 1 aufgebaut ist, vonwelchen ein vorderer Bereich in der 1 dargestelltist. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich das Endoskop in Formeiner Sonde oder Kapsel (ohne einen aus der Körperhöhle ragenden Schaft) auszubilden,in welchem die erfindungsgemäße visuelle Einrichtungvorzugsweise in einem vorderen Bereich der Kapsel untergebrachtist.
    [0017] Wieaus der 1 gut zu erkennen ist, bestehtdie erfindungsgemäße visuelleEinrichtung vorliegend aus vier optischen Systemen 2 oderkurz Optiken, die jeweils aus einer Linseneinheit 3–6 sowie einemunter der Linseneinheit angeordneten lichtempfindlichen Element 7 oderMikrochip bestehen. Alternativ hierzu könnten aber auch nur zwei oder dreiOptiken 2 dieser Art angeordnet sein. Weiter alternativkönntejedes der dargestellten optischen Systeme durch eine Mehrzahl kleinererOptiken ersetzt sein, die miteinander gekoppelt sind und deren Blickfeldzumindest dem eines der dargestellten Optiken entspricht.
    [0018] Vorzugsweiseist jedes der in 1 gezeigten optischen Systemeals ein Zoomobjektiv konstruiert. Ein solches Zoomobjektiv bestehtaus einem im Wesentlichen rohrförmigenLinsenzylinder 8. Dieser ist entweder mit dem vorderenEnde des dargestellten Endoskopkopfs 1 einstückig verbundenoder lösbarin diesem montiert.
    [0019] DerLinsenzylinder 8 nimmt in dem vorliegenden Ausführungsbeispieldrei Linseneinheiten 3–5 auf.Die erste Linseneinheit 3 besteht aus einer Linse 9,welche am äußerstenEnde des Linsenzylinders 8 in diesem, senkrecht zur Mittelliniedes Linsenzylinders 8 sowie fluiddicht fixiert ist.
    [0020] Diezweite und dritte Linseneinheit 4, 5 sind jeweilsim Wesentlichen kreisförmigund senkrecht zur Mittellinie des Linsenzylinders 8 angeordnet.Sie bestehen jeweils aus einer Linse 10, 11, einerLinsenfassung 12, 13 in welcher die entsprechendeLinse 10, 11 fixiert ist sowie einem die jeweiligeLinsenfassung 12, 13 umgebenden Dichtungsring 14, 15.Die Außendurchmesserder Linsenfassungen 12, 13 sind minimal kleinerals der Innendurchmesser des Linsenzylinders 8, so dassdie Linsenfassungen 12, 13 in der Axialrichtungdes Linsenzylinders 8 bewegbar sind. Die Dichtungsringe 14, 15 dichtenzwischen den peripheren Außenflächen derentsprechenden Linsenfassungen 12, 13 und derInnenflächedes Linsenzylinders 8 so dass fluiddichte Fluidkammern 16–18 zwischenden Linseneinheiten 3–6 entstehen.
    [0021] Diehintere Öffnungdes Linsenzylinders wird durch eine weitere vierte sowie fest fixierteLinseneinheit 6 fluiddicht verschlossen. Des Weiteren weistdie vierte Linseneinheit 6 auf ihrer Vorderseite eine mittigekonkave Mulde auf, durch die das von den Linsen 9–11 gebündelte Lichtgestreut und an den optischen Sensorchip 7 weitergegebenwird. Die hintere Hälfte derLinseneinheit 6 hat eine kubische Form, wobei dessen Seitenlängen inder Ebene senkrecht zur Längsachsedes Linsenzylinders 8 der Größe des optischen Sensorchips 7 angepasstist.
    [0022] Dieseroptische Sensorchip 7 ist mit seiner lichtempfindlichenSeite an der Hinterseite der Linseneinheit 6 angeordnetund wandelt visuelle Informationen in elektrische Signale um. Deroptische Sensorchip 7 ist auf seiner dem Linsenzylinder 8 abgewandtenSeite auf einem Funktionsträger 19 montiert,der wiederum innerhalb des vorderen Bereichs des Endoskops fixierbarist.
    [0023] Durchdie fluiddichte Anordnung der vier Linseneinheiten 3–6 entstehenzwischen diesen die drei fluiddicht voneinander getrennten Fluidkammern 16–18.
    [0024] Anjede der Fluidkammern 16–18 ist eine nichtweiter dargestellte flexible Fluidleitung 20–22 angeschlossen,die von den Fluidkammern 16–18 durch den Endoskopschaft(nicht dargestellt) nach hinten zu einem Bedienungsende des Endoskopschaftsführen.In jede Fluidkammer ist eine ebenfalls nicht weiter dargestellteFeder eingefügt,die in dem vorliegenden Ausführungsbeispielals Spiralfeder ausgeführtund so angeordnet ist, dass deren Längsachse mit der Längsachsedes Linsenzylinders 8 zusammenfällt. Zweckmäßigerweise ist der Außendurchmesserder Federn minimal kleiner als der Innendurchmesser des Linsenzylinders 8,so dass die Bewegungen der Federn nicht gebremst oder blockiertwerden, wenn diese zusammengedrücktwerden oder sich ausdehnen. Die Enden der jeweiligen Federn sindan den Linseneinheiten 6–6 abgestützt undbilden eine ringförmigeAuflageflächemit diesen aus. Diese Federn könnenin einer gewünschtenArt und Weise vorgespannt sein, um die verstellbaren Linseneinheiten 4, 5 ineiner Ausgangs- oder Konstruktionslage zu positionieren. Eine Montagedes Objektivs wird dadurch vereinfacht, dass die Federn zwei benachbarteLinseneinheiten 3–6 voneinander beabstanden,so dass sich die empfindlichen Linsen 9–11 nicht berühren können, wennnoch kein Fluid in die Fluidkammern 16–18 gefüllt ist.Des Weiteren sorgen die Federn durch ihr gleichmäßiges Andrücken in der Ebene senkrechtzur Längsachsedes Linsenzylinders 8 gegen die Linseneinheiten 3–6 für eine gleichmäßige Axialbewegungund vermeiden somit beim Bewegen ein Schrägstellen oder Verkanten derLinseneinheiten 3–6 indem Linsenzylinder 8.
    [0025] Andem Bedienungsende jeder Fluidleitung 20–22 istjeweils ein nicht dargestellter Zylinder angeschlossen, in dem einKolben gleitfähigeingefügtist und dabei einen Aktuatorraum abgegrenzt, der über dieentsprechende Fluidleitung mit der Fluidkammer in Verbindung steht.
    [0026] DieFluidkammern 16–18,die Fluidleitungen 20–22 sowiedie Aktuatorräumesind jeweils mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt, dem aufgrund des Vorhandenseinszwischen den Linseneinheiten, die Eigenschaft innewohnt, die Lichtübertragungzwischen den Linseneinheiten möglichstwenig zu beeinflussen.
    [0027] Bezüglich derZylinder-Kolben-Einheit ist es vorteilhaft, wenn der Außendurchmesserdes Kolbens deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Zylindersist. Auf diese Weise wird eine Untersetzung für die Bewegung der Kolben realisiert,indem für einebestimmte vorgegebene Druckänderungim jeweiligen Aktuatorraum eine entsprechend größere Kolbenbewegung erforderlichist, verglichen mit der Kolbenbewegung, wenn der Innendurchmesserder Zylinder gleich dem Außendurchmesserder Kolben wäre.Die Kolben werden jeweils von einem Aktuator bewegt, für welchebeispielsweise elektrische Schrittmotoren oder Magnetspulen zumEinsatz kommen können.
    [0028] Wiein der 1 dargestellt ist, sind die dort gezeigten vierOptiken 2 in gleichem Winkelabstand zueinander in Umfangsrichtungdes Endoskops verteilt und dabei schräg nach außen gerichtet. Gemäß der 2 beträgt der Schrägwinkelim vorliegenden Ausführungsbeispiel45° bezüglich einerLängsachse desEndoskops währendder Öffnungswinkeljeder Optik auf 140° festgelegtist. Hierdurch ergibt sich ein Blickfeld für jede der Optiken 2,welches jeweils über dieSenkrechte zur Bewegungsrichtung nach hinten sowie über dieLängsachsenach vorn hinaus reicht. Wie insbesondere aus der 2 zuerkennen ist, überlappensich die Blickfelder im vorderen Bereich des Endoskops, sodass sich über einbestimmtes Kugelsegment 23 um das Endoskop herum ein geschlossenesvisuelles Abtastfeld ausbildet, welches sich teilkreisförmig nachhinten überdie Senkrechte zur Bewegungsrichtung des Endoskops im Bereich dervier Optiken verlängert.
    [0029] Vorzugsweiseist der Funktionsträger 19,an welchem die Optiken 2 montiert sind, in Form eines vierkantigenPyramidenstumpfs ausgebildet, in dessen Mitte weiter vorzugsweiseein Arbeitskanal vorgesehen ist.
    [0030] JedeOptik 2 ist an eine Bildverarbeitungsstation angeschlossen.Je nach dem ob es sich bei dem Endoskop um eine konventionelle Konstruktion mitEndoskopschaft handelt oder um eine vom Ein-/Ausgang der zu untersuchendenKörperhöhle getrennteSonden- oder Kapselausführungwird der vorstehend genannte Anschluss mittels elektrisch oder Lichtleitenden Kabeln oder per Funk hergestellt. Die Bildverarbeitungsstationumfasst einen Computer mit einem Ausgabegerät wie beispielsweise einemMonitor und/oder einer Bilderzeugungseinrichtung. Die Bildverarbeitungerfolgt überherkömmliche,im Stand der Technik bereits seit einiger Zeit zur Verfügung stehende Bildverarbeitungsprogramme,mittels deren Hilfe aus den simultanen Einzelaufnahmen der verwendetenOptiken ein Gesamtbild erzeugt werden kann.
    [0031] DieFunktionsweise der vorstehend beschriebenen visuellen Einrichtunglässt sichwie folgt zusammenfassen: Bei Einführen des Endoskops in einenKörperkanal mussein behandelnder Arzt eine permanente visuelle Orientierungsmöglichkeithaben, um die Einführbewegungzu überwachenund das Endoskop entsprechend so zu betätigen, dass dieses möglichstsanft um die natürlichenKanalbiegungen geführtwird. Hierfürweisen solche Endoskope, die mit einem Schaft ausgebildet sind,an ihrem distalen Ende ein sogenanntes Deflecting auf (hierbei handeltes sich um einen abkrümmbarenFinger, an dessen freiem Ende der Endoskopkopf 1 angeordnetist), welches manuell überden Endoskopschaft abgekrümmtwird, um den einzelnen Kanalbiegungen angepasst zu werden. Es istalso erforderlich, dass der Blick nach vorn, d.h. in Bewegungsrichtungständiggegeben ist.
    [0032] Gleichzeitigjedoch sind die Kanalwändeauf Abnormalitätenzu inspizieren, ohne dass hierfüreine Abkrümmbewegungdes Deflecting erforderlich wird. Durch die erfindungsgemäße visuelleEinrichtung ist dies möglich,indem die Bildsignale der einzelnen Optiken 2 von der digitalenBildverarbeitungsstation so zusammengesetzt werden, dass ein Panoramabildentsteht, auf welchem zusätzlichzu der Sicht nach Vorn eine Rundumsicht um 360° bezüglich der Bewegungsrichtungsowie die Sicht schrägnach hinten dargestellt ist. Ein Übersehen von Abnormalitäten wirdso nahezu ausgeschlossen.
    [0033] Indem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamtvier Optiken gezeigt, die in einem jeweils vorbestimmten Winkelabstandzueinander angeordnet sind. Alternativ hierzu können natürlich auch mehr oder wenigerOptiken vorgesehen sein. Bei Verwendung von nur einer oder ggf.zwei Optiken, kann/könnendiese rotatorisch bewegbar gelagert sein. In diesem Fall könnte beispielsweiseder vorstehend beschriebene Kegelstumpf des bevorzugten Ausführungsbeispielsdrehbar gelagert sein, so dass die eine oder zwei Optiken, die aufder mantelflächedes Kegelstumpfs angeordnet sind, auf einer Kreisbahn mit vorbestimmterGeschwindigkeit laufen und so einen 360° Rundblick aufnehmen.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Visuelle Einrichtung eines Endoskops mit zumindesteiner Optik (2) oder einem Optikverbund, welche(r) an einemvorderen Bereich des Endoskops angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Optik oder der Optikverbund einen Öffnungswinkel von größer als90° realisiertund so angeordnet ist, dass dessen Blickfeld über die Senkrechte zur Bewegungsrichtunghinaus reicht.
    [2] Visuelle Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,dass das Blickfeld der zumindest einen Optik oder des zumindesteinen Optikverbunds überdie nach vorn weisende Längsachsedes Endoskops hinausreicht.
    [3] Visuelle Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurchgekennzeichnet, dass zumindest drei Optiken oder Optikverbünde vorgesehensind, die in gleichem Winkelabstand in Umfangsrichtung des Endoskopsgesehen angeordnet sind, derart, dass sich deren Blickfelder zumindestteilweise überlappen.
    [4] Visuelle Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Optik oder jeder Optikverbundeinen Öffnungswinkelvon 140° realisiert.
    [5] Visuelle Einrichtung nach einem der vorstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Optiken oder Optikverbünde in einemWinkel von zwischen 40° und50°, vorzugsweise45° zurVorwärts-Bewegungsrichtungdes Endoskops ausgerichtet sind.
    [6] Visuelle Einrichtung nach einem der vorstehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass jede Optik oder jeder Optikverbundein Einzelbild aufnimmt, welches über eine Bildübertragungseinrichtungan eine Bildverarbeitungsstation zur digitalen Erstellung einesGesamtbildes übertragbarist.
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    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-03-15| 8364| No opposition during term of opposition|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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