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Die
Erfindung betrifft ein Endoskopsystem, das ausgebildet ist, die
Länge eines
Einführteils
des Endoskops zu erfassen.
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Beim
Betrachten von Gewebe, das sich in einer Körperkavität eines Patienten befindet,
wird üblicherweise
ein elektronisches Endoskop eingesetzt, um Bilder aufzunehmen. Das
elektronische Endoskop hat üblicherweise
einen Bildsensor, wie eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung),
die an einem distalen Endabschnitt eines flexiblen Rohrs angebracht
ist. Innerhalb des flexiblen Rohrs sind Kabel zum Übertragen
von elektrischen Signalen sowie Lichtleiter zum Übertragen von Licht, mit dem
das Objekt beleuchtet wird, untergebracht. Bei Verwendung eines
solchen Endoskops ist es für
die Bedienperson gelegentlich erforderlich abzuschätzen, wie weit
das flexible Rohr des Endoskops in die Körperkavität eingeführt ist.
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Es
ist ein Endoskopsystem bekannt, das mit Skalenmarken arbeitet, die
an der Außenfläche des flexiblen
Rohrs vorgesehen sind, um den Einführzustand des in eine Körperkavität eingeführten Endoskops
zu bestimmen.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Konfiguration muss das Endoskopsystem
einen externen Empfänger
sowie andere Vorrichtungen, wie eine Antenne enthalten, um ein Ortungssignal
zu empfangen, das von einem in dem Endoskop eingebauten Spulensender
ausgesendet wird. Ein solches Endoskopsystem ist deshalb vergleichsweise
kompliziert aufgebaut und entsprechend teuer.
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Für die Bedienperson,
die die mit dem Endoskop aufgenommenen Bilder auf einem Monitorbildschirm
betrachtet, kann es unbequem sein, die Einführlänge an Hand der auf dem flexiblen
Rohr des Endoskops aufgebrachten Skalenmarke zu bestimmen. Eine
erfahrene Bedienperson kann die Einführlänge an Hand der Positionierung
des distalen Endes des Endoskops abschätzen, die ihr durch Betrachten der
auf dem Monitor dargestellten Bilder bekannt ist. Auf diese Weise
ist es jedoch nicht möglich,
die Länge
exakt zu bestimmen. Außerdem
wird bei alleiniger Verwendung der Skala keine Information über die Einführlänge während der
Operation aufgezeichnet, d.h., es werden, wenn die durch das Endoskop
aufgezeichneten Videobilder nach der Operation betrachtet werden,
keine Daten bereitgestellt, die es erlauben zu bestimmen, welcher
Teil des Körpers
auf dem Bildschirm dargestellt wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Endoskopsystem anzugeben,
das in der Lage ist, eine auf die Einführlänge des Endoskops bezogene Information
auf einem Sichtgerät
darzustellen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Endoskopsystems, das ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt,
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2 eine
schematische Darstellung des Endoskopsystems in einem Zustand, in
dem ein Endoskop in einen menschlichen Körper eingeführt ist,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Einführteils eines in eine Körperkavität einzuführenden
flexiblen Rohrs,
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4 eine
Längsschnittansicht
des Einführteils
des flexiblen Rohrs längs
der in 3 gezeigten Linie A-A,
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5 eine
Längsschnittansicht
einer ersten Abwandlung des Einführteils
des flexiblen Rohrs längs
der in 3 gezeigten Linie A-A,
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6A eine
Längsschnittansicht
einer zweiten Abwandlung des Einführteils des flexiblen Rohrs längs der
in 3 gezeigten Linie A-A,
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6B eine
Längsschnittansicht
einer dritten Abwandlung des Einführteils des flexiblen Rohrs längs der
in 3 gezeigten Linie A-A,
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7 eine
Längsschnittansicht
einer vierten Abwandlung des Einführteils des flexiblen Rohrs längs der
in 3 gezeigten Linie A-A,
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8 eine
Längsschnittansicht
eines flexiblen Rohrs, das mit mehreren Sensoren ausgestattet ist,
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9 eine
Vorderansicht des in 2 gezeigten Monitors,
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10 eine
vergrößerte Ansicht
des in 9 gezeigten Anzeigers,
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11 eine
Vorderansicht des Monitors, auf dem ein numerischer Wert dargestellt
ist, der die Einführlänge des
flexiblen Rohrs angibt,
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12 eine
Vorderansicht des Monitors, auf dem der Einführlängenanzeiger des flexiblen
Rohrs in Überlagerung
mit einer Modelldarstellung eines menschlichen Körpers angezeigt ist,
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13 ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Anzeige der Einführlänge zeigt,
wenn Temperatursensoren als Sensoren verwendet werden,
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14 ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Anzeige der Einführlänge zeigt,
wenn Drucksensoren oder Schwingungssensoren als Sensoren verwendet
werden,
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15 ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Anzeige der Einführlänge zeigt,
in der die Einführlänge an Hand
der Differenz von Werten erfasst wird, die von benachbarten Sensoren
gemessen werden,
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16 eine
Längsschnittansicht
eines flexiblen Rohrs, das mit mehreren Sensoren ausgestattet ist,
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17 eine
vergrößerte Ansicht
eines in 9 gezeigten Anzeigers,
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18 ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Anzeige der Einführlänge zeigt,
wenn Temperatursensoren als Sensoren verwendet werden,
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19 eine
Längsschnittansicht
eines flexiblen Rohrs, das mit mehreren Typen von Sensoren ausgestattet
ist,
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20 ein
Flussdiagramm einer Prozedur zur Anzeige der Einführlänge, wenn
Temperatursensoren, optische Sensoren, Druck- und Schwingungssensoren,
Nässesensoren
und Feuchtigkeitssensoren verwendet werden, und
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21 eine
schematische Darstellung eines faseroptischen Endoskops, das ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele
sowie Abwandlungen des erfindungsgemäßen Endoskopsystems im Detail
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Endoskopsystems 100,
das ein Ausführungsbeispiel
darstellt. Das Endoskopsystem 100 enthält ein Endoskop 1 zum
Betrachten eines Zielbereichs eines Patienten, z.B. eines von Krankheit
befallenen Körperteils,
eine Verarbeitungseinheit (Prozessor) 3, die verschiedene
Daten verarbeitet, und einen Monitor (Sichtgerät) 5 zum Darstellen
von Information, z.B. von Bildern, die mit dem Endoskop 1 aufgenommen werden.
Das Endoskop 1 hat ein flexibles Rohr 4, das in
die Körperkavität des Patienten
einzuführen
ist, und eine Bedieneinheit 31, die zum Betätigen des Endoskops 1 verwendet
wird. Am distalen Ende des Endoskops 1 ist ein nicht gezeigter
distaler Teil vorgesehen, in dem eine nicht gezeigte Bilderfassungseinheit
eingebaut ist, die Bilder im Körper
des Patienten aufnimmt. Zudem sind an dem Endoskop 1 mehrere
Sensoren 2 zum Messen von Umgebungsbedingungen, denen das
Endoskop 1 ausgesetzt ist, vorgesehen. Als Sensoren 2 können verschiedene
Typen von Sensoren einschließlich
Temperatursensoren, optische Sensoren, Drucksensoren, Schwingungssensoren,
Nässesensoren
(d.h. Elektroden) und Feuchtigkeitssensoren einzeln oder in Kombination
zur Anwendung kommen. Die Sensoren 2 sind in axialer Richtung
des Endoskops 1 angeordnet, um die an den jeweiligen Sensoren 2 vorliegenden
Umgebungsbedingungen zu erfassen. Da diejenigen Sensoren 2,
die an dem eingeführten
Teil des Endoskops 1 angeordnet sind, und diejenigen, die
an dem nicht eingeführten
Teil des Endoskops 1 angeordnet sind, bei Auswertung der
Ausgangssignale unterschiedliche Erfassungsergebnisse liefern, ist
der Ort jedes Sensors 2 (z.B. die Länge vom distalen Ende des Endoskops 1 zu
jedem Sensor 2) bekannt, so dass die Länge des eingeführten Teils
des Endoskops 1 an Hand der Ausgangssignale der Sensoren 2 erfasst
werden kann.
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Die
Verarbeitungseinheit 3 enthält eine Sensor-Eingangseinheit 11,
um Signale von den Sensoren 2 zu empfangen, eine Steuereinheit 13,
um die von den Sensoren 2 empfangenen Signale zu verarbeiten,
eine Endoskop-Eingangseinheit 15, der von der Bilderfassungseinheit
ausgegebene Bildsignale zugeführt
werden, eine Bildverarbeitungseinheit 17, die die Bildsignale
in Videosignale wandelt, eine Ausgabeeinheit 19, die die
Videosignale an den Monitor 5 ausgibt, und eine Videodaten-Speichereinheit 18, um
die Ausgangssignale der Ausgangseinheit 19 in Form von
Videodaten zu speichern. Der Monitor 5 stellt an Hand des
von dem Endoskop 1 ausgegebenen Videosignals ein Bild 22 sowie
einen Einführlängenanzeiger 9 dar,
der die Einführlänge des
Endoskops 1, genauer gesagt des flexiblen Rohrs 4,
angibt.
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem 100 implementierte
Prozess beschrieben. Das Objekt innerhalb des menschlichen Körpers wird auf
eine Bildempfangsfläche
der Bilderfassungseinheit abgebildet, die Bildsignale erzeugt. Die
Bildsignale werden dann der Endoskop-Eingabeeinheit 15 zugeführt und
anschließend
an die Bilderverarbeitungseinheit 17 übertragen, um in Videosignale
gewandelt zu werden. Die Videosignale werden dann über die
Ausgabeeinheit 19 an den Monitor 5 gesendet. Auf
diesem werden die Videosignale in Form von Bildern 22 dargestellt,
die aus dem Endoskop stammen. Zusätzlich werden die Videosignale
an die Videospeichereinheit 18 gesendet und dort gespeichert,
so dass sie später
nochmals betrachtet werden können.
Die Bedieneinheit 31 ist so ausgebildet, dass durch Drehen
eines Rotors, der die Biegung des Endoskops 1 verändert, ein
Zielbereich eingestellt werden kann. Die Bedieneinheit 31 ist
mit Tasten versehen, die es gestatten, verschiedene Operationen auszuführen, z.B.
die Darstellung des Einführlängenanzeigers 9 ein-
und auszuschalten und manuelle verschiedene Daten einzugeben.
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Die
von den Sensoren 2 erfassten Signale werden der Eingabeeinheit 11 zugeführt und
dann an die Steuereinheit 13 gesendet. In der Steuereinheit 13 werden
diese Signale verarbeitet, um die Einführlänge des Endoskops 1 zu
bestimmen. An Hand der so bestimmten Einführlänge wird dann eine Information
erzeugt, die auf dem Monitor 5 darzustellen ist. Die darzustellende
Information sowie die so erhaltene Einführlänge werden über die Ausgabeeinheit 19 an
den Monitor 5 gesendet.
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2 zeigt
eine Konfiguration des Endoskopsystems 100. Wie in 2 gezeigt,
wird das flexible Rohr 4 des Endoskops 1 in einen
menschlichen Körper 10 eingeführt. Der
Einführlängenanzeiger 9,
der auf dem Monitor 5 dargestellt wird, ist eine sogenannte
Thermometer-Anzeige, die einen Volllängenbalken 21 und
einen Einführlängenbalken 23 umfasst,
der die Länge
des in den Körper
eingeführten
flexiblen Rohrs 4 anzeigt. Dabei ist der Volllängenbalken 21 ein
weißer
Balken, der die volle Länge
des flexiblen Rohrs 4 darstellt, und der Einführlängenbalken 23 ein schwarzer
Balken, der dem Volllängenbalken 21 überlagert
ist. Wird die Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 an Hand der von den Sensoren 2 ausgegebenen
Signale ermittelt, so wird der Einführlängenbalken 23 mit
einer Länge,
die der ermittelten Einführlänge entspricht,
als schwarzer Balken dem Volllängenbalken 21 auf
dem Monitor 5 überlagert,
wie später
im Detail beschrieben wird.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Teils des flexiblen Rohrs 4 des
Endoskops 1. Ein mit 7 bezeichneter Pfeil gibt
dabei die Richtung an, längs
der das flexible Rohr 4 des Endoskops 1 in die menschliche
Kavität
eingeführt
wird. Das flexible Rohr 4 hat eine nach außen hin,
d.h. zur Umgebung des flexiblen Rohrs 4 hin freiliegende
Außenfläche 12 und
eine Innenfläche 14.
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4 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Teil des flexiblen Rohrs 4 längs der
Linie A-A nach 3. Wie in 3 gibt
der Pfeil 7 die Richtung an, längs der das flexible Rohr 4 in
die Körperkavität eingeführt wird.
Das Endoskop 1 umfasst die Sensoren 2, das flexible
Rohr 4 und Sensorkabel 6. Die Sensoren 2 sind
entlang der Längsachse
des Endoskops 1, d.h. des flexiblen Rohrs 4 mit
vorbestimmten Zwischenräumen
voneinander angeordnet. Jeder Sensor 2 ist an ein Sensorkabel 6 angeschlossen,
das mit der Sensor-Eingabeeinheit 11 des Prozessors 3 verbunden
ist.
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem 100 implementierte
Prozess beschrieben, wenn die Sensoren 2 Temperatursensoren
sind. Üblicherweise
wird die Temperatur in einem für
die endoskopische Betrachtung vorgesehenen Operationssaal gleichmäßig auf
normaler Raumtemperatur gehalten. Wird das Endoskop 1 in
den menschlichen Körper
eingeführt,
so nehmen die Werte, die man von den an dem eingeführten Teil
des flexiblen Rohrs 4 angeordneten Temperatursensoren 2 erhält, entsprechend
der Körpertemperatur
zu, die üblicherweise höher als
die Raumtemperatur ist. Dagegen sind andere Temperatursensoren 2,
die am anderen, nicht in den Körper
eingeführten
Teil des flexiblen Rohrs 4 angeordnet sind, nicht der Körpertemperatur
ausgesetzt und bleiben deshalb auf Raumtemperatur. Wie weiter unten
beschrieben, sind die Sensoren 2 vom distalen Ende zum
proximalen Ende des flexiblen Rohrs 4 entlang dessen Längsachse
aufeinanderfolgend nummeriert, so dass die Positionierung des jeweiligen
Sensors 2 an Hand der ihm zugeordneten Nummer spezifiziert
werden kann. Durch Bezugnahme auf die so zugeordneten Sensornummern
kann eine den eingeführten
Teil entsprechende Größe bezogen
auf die gesamte Länge
des flexiblen Rohrs 4 in einfacher Weise ermittelt werden,
wie später
beschrieben wird. Ferner kann auch die tatsächliche Länge des eingeführten Teils
in einfacher Weise bestimmt werden. Dies bedeutet, dass die Länge des eingeführten Teils
des flexiblen Rohrs 4 dadurch ermittelt werden kann, dass
derjenige Temperatursensor identifiziert wird, der an der "Grenze" zwischen den Sensoren,
die der Körpertemperatur
ausgesetzt sind, und den anderen Sensoren, die auf Raumtemperatur
gehalten werden, angeordnet ist.
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Erste Abwandlung
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem 100 implementierte
Prozess für
den Fall beschrieben, dass die Sensoren 2 optische Sensoren sind. Üblicherweise
wird in einem für
die endoskopische Betrachtung bestimmten Operationssaal die Lichtmenge
gleichmäßig auf
normaler Raumhelligkeit gehalten. Dagegen ist es in einem Körper ohne Lichtquelle
dunkel. Die optischen Sensoren 2 sind selbst dann, wenn
sie innerhalb des flexiblen Rohrs 4 angeordnet sind, im
Stande, Licht zu erfassen. Ist das flexible Rohr 4 in einen
Körper
eingeführt,
so kann deshalb derjenige mit den optischen Sensoren 2 versehene
Teil, der mehr Licht erfasst, als außerhalb des Körpers angeordneter
Teil identifiziert werden, während
derjenige mit optischen Sensoren 2 versehene Teil, der
weniger Licht erfasst, als innerhalb des Körpers liegender Teil identifiziert
wird. Die Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 kann deshalb bestimmt werden, indem spezifiziert
wird, welcher der optischen Sensoren 2 sich an der Grenze
zwischen den Sensoren 2, die mehr Licht erfassen, und den Sensoren,
die weniger Licht erfassen, angeordnet ist. Im Allgemeinen spricht
ein mit optischen Sensoren ausgestattetes Endoskop schneller als
ein mit Temperatursensoren ausgestattetes Endoskop an. Das mit den
optischen Sensoren 2 ausgestattete Endoskop ist deshalb
insbesondere dann von Nutzen, wenn das flexible Rohr 4 vergleichsweise
schnell bewegt wird.
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Das
flexible Rohr 4 lässt
zwar genügend Licht
durch, um seine Einführlänge bestimmen
zu können.
Jedoch kann das flexible Rohr 4 auch so ausgebildet werden,
dass die durch die optischen Sensoren 2 erfassbare Lichtmenge
erhöht
wird.
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5 zeigt
einen Längsschnitt
durch das flexible Rohr 4 des Endoskops 1 längs der
Linie A-A nach 3. Die Sensoren 2A sind
optische Sensoren. Ein flexibles Rohr 204 ist mit lichtdurchlässigen, flexiblen
Elementen 16 versehen. Im Übrigen entspricht diese Ausführungsform
der in 4 gezeigten Ausführungsform. Die Sensoren 2A sind
an der Innenfläche 14 in
Kontakt mit den ihnen jeweils zugeordneten flexiblen Elementen 16 angeordnet.
Alternativ kann auch das gesamte flexible Rohr 4 aus einem
lichtdurchlässigen
Material ausgebildet werden.
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Zweite Abwandlung
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem implementierte Prozess
für den
Fall beschrieben, dass die Sensoren 2 Drucksensoren oder Schwingungssensoren
sind (vergl. 4). In dieser Konfiguration
wird die Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 ermittelt, indem Vitalaktivitäten wie
Herzschlag oder Atmung erfasst werden. Umgebungsänderungen hinsichtlich Schwingung
oder Druck, die durch Herzschlag oder Atmung verursacht werden, sind
innerhalb des Körpers signifikanter
als außerhalb.
Bekanntlich liegt die Herzschlagfrequenz etwa in einem Bereich von
60 bis 100 Schlägen
je Minute. An Hand der Tatsache, ob die Frequenzen höher als vorbestimmte
Werte, z.B. von 1 (d.h. 60 Schlägen
geteilt durch 60 Sekunden) bis 1,67 (d.h. 100 Schlägen geteilt
durch 60 Sekunden) sind, kann deshalb bestimmt werden, ob sich ein
Teil des flexiblen Rohrs innerhalb oder außerhalb des Körpers befindet.
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Die
Wellenformen von Herzschlägen
bestehen aus verschiedenen Wellen, wie einer P-Welle, einer QRS-Welle,
einer T-Welle und einer U-Welle. Von diesen Wellen ist beispielsweise
die QRS-Welle leichter zu prüfen
als andere Wellen, da eine QRS-Wellengruppe im Allgemeinen höhere und schärfere Spitzen
oder Peaks als andere Wellen liefert. In diesem Ausführungsbeispiel
wird deshalb eine die Spitzenwerte angebende Frequenz aus der erfassten
QRS-Welle ermittelt. Außerdem
nimmt eine QRS-Wellengruppe über
die Zeitachse einen Bereich ein, der im Allgemeinen von 0,06 Sekunden
bis 0,10 Sekunden reicht. Um eine die Spitzenwerte angebende Frequenz
zu ermitteln, muss deshalb das Abtastintervall kurz genug sein,
also unterhalb des Bereichs von 0,06 bis 0,10 liegen. In diesem
Ausführungsbeispiel
wird deshalb das Abtastintervall auf 0,03 Sekunden, d.h. auf einen
Wert gleich der Hälfte von
0,06 Sekunden, eingestellt Um die Einführlänge des flexiblen Rohrs 4 zu
berechnen, werden die abgetasteten Daten an Hand einer schnellen
Fourier-Transformation, kurz FFT, analysiert. Bei der FFT müssen 2n Datenelemente abgetastet werden, wobei n
eine beliebige natürliche
Zahl ist. Die aus der FFT resultierende Spektralauflösung nimmt
mit zunehmendem Wert von n zu. Mit Zunahme von n nimmt jedoch auch
die abzutastende Datenmenge zu, wodurch längere Zeit benötigt wird,
die die Spitzenwerte angebende Frequenz zu ermitteln. Angesichts
dieser Beschränkungen
ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Zahl an in einer Messung abzutastenden Daten auf 64 (d.h. 26)
eingestellt. Mit dieser Zahl kann die spektrale Auflösung vergleichsweise hoch
gehalten werden und zugleich die Messung in kurzer Zeit durchgeführt werden
(d.h. 0,03·64
= 1,92 Sekunden). Auf Grundlage des Messergebnisses bestimmt die
Steuereinheit 13, dass die Sensoren mit einer Frequenz
zwischen 1 Hz und 1,67 Hz innerhalb des Körpers angeordnet sind. Die Sensoren
mit einer Frequenz außerhalb
des Bereichs von 1 Hz bis 1,67 Hz werden als außerhalb des Körpers angeordnete Sensoren
identifiziert. Damit wird der Sensor an der oben genannten Grenze
bestimmt und die Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 berechnet.
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Dritte Abwandlung
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem implementierte Prozess
für den
Fall beschrieben, dass die Sensoren 2 Nässesensoren 2C sind. 6 zeigt den Längsschnitt durch einen Teil
des flexiblen Rohrs 4 längs
der Linie A-A nach 3. In dieser Ausführungsform
kommen die vorstehend genannten Nässesensoren 2C zur
Anwendung. Die Nässesensoren 2C sind
so angeordnet, dass sie zur Umgebung des flexiblen Rohrs 4 nach
außen
hin freiliegen. Dabei enthält
jeweils ein Sensor 2C eine Elektrode 2a und jeweils
ein anderer Sensor 2C eine Elektrode 2b. Die Elektroden 2a und 2b sind
in Längsrichtung
des flexiblen Rohrs 4 alternierend angeordnet. Über die
Kabel 6 sind die Elektroden 2a und 2b jeweils
an die Sensor-Eingabeeinheit 11 angeschlossen. Zwei einander
benachbarte Sensoren 2C erfassen den Nässezustand, indem die Elektroden 2a und 2b durch
eine nasse Substanz, wie beispielsweise die Schleimhaut oder dergleichen,
die die Elektroden 2a und 2b bedeckt, elektrisch
miteinander verbunden werden. Im Übrigen entspricht diese Ausführungsform
der nach 4.
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Wird
das Endoskop 1 in den Körper
eingeführt,
so werden die Nässesensoren 2C durch
die Schleimhaut, durch Verdauungsflüssigkeit im Verdauungstrakt
oder dergleichen nass, wodurch die Elektroden 2a und 2b elektrisch
miteinander verbunden werden. Da die Nässesensoren 2C außerhalb des
menschlichen Körpers
nicht nass werden, kann aus dem Umstand, ob die Elektroden 2a und 2b elektrisch
miteinander verbunden sind, die Positionierung der Sensoren 2C bestimmt
werden.
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Vierte Abwandlung
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6B zeigt
ein weiteres Beispiel mit Nässesensoren 2D.
Jeder dieser Nässesensoren 2D enthält mindestens
zwei Elektroden 2c und 2d, die in Längsrichtung
des flexiblen Rohrs 4 angeordnet sind. Die Elektrode 2c ist
an ein Sensorkabel 6c und die Elektrode 2d an
ein Sensorkabel 6d angeschlossen. Ähnlich wie in der dritten Abwandlung
stellen diejenigen elektrisch miteinander verbundenen Elektroden 2c und 2d,
die sich am proximalseitigen Ende befinden, die proximalseitige
Endposition des flexiblen Rohrs 4 innerhalb des menschlichen
Körpers 10 dar. Im Übrigen entspricht
diese Ausführungsform
der dritten Abwandlung. Es sollte zudem darauf hingewiesen werden,
dass die Elektroden 2c und 2d nach 6B zwar
in Längsrichtung
des flexiblen Rohrs 4 angeordnet sind, diese Elektroden
in einer anderen Ausführungsform
jedoch auch in Umfangsrichtung angeordnet sein können.
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Fünfte Abwandlung
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem implementierte Prozess
für den
Fall beschrieben, dass die Sensoren Feuchtigkeitssensoren 2E sind. 7 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Teil des flexiblen Rohrs 4 längs der
Linie A-A nach 3. Diese Abwandlung sieht eine
wasserabweisende Schicht 25 vor, die Wasser in Form von
Feuchtigkeit durchlässt,
jedoch Wasser im normalen Zusand nicht durchlässt.
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Üblicherweise
liegt in einem für
die endoskopische Betrachtung bestimmten Operationssaal die relative
Feuchtigkeit bei normaler Raumfeuche, die in einem Bereich von 30
% bis 80 % liegt. Dagegen reicht die Feuchtigkeit innerhalb des
menschlichen Körpers
nahe an den Sättigungswasserdampfdruck heran
(d.h. etwa 100 %). Abhängig
davon, ob die gemessene Feuchtigkeit bei etwa 100 % liegt oder nicht,
wird demnach bestimmt, ob der jeweilige Sensor 2E innerhalb
oder außerhalb
des Körpers
angeordnet ist. Da die Feuchtigkeitssensoren 2E das Gas innerhalb
des Verdauungstraktes kontaktieren müssen, sind sie an der Außenseite
des flexiblen Rohrs 4 zur Umgebung hin gewndt. Da jedoch
die Feuchtigkeit nicht gemessen werden kann, wenn die Oberflächen der
Sensoren 2E nass sind, sind letztere von der wasserabweisenden
Schicht 25 bedeckt, wie in 7 gezeigt
ist.
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Um
die Sensoren 2 innerhalb/außerhalb der menschlichen Kavität zu identifizieren,
sind sie nummeriert. Im Folgenden wird ein Verfahren zur Nummerierung
der Sensoren 2 beschrieben.
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8 zeigt
einen Längsschnitt
eines mit mehreren Sensoren 2 ausgestatteten Endoskops 1. In 8 ist
das flexible Rohr 4 zur Vereinfachung schematisch dargestellt.
Das vordere, d.h. distale Ende 27 des Endoskops 1 befindet
sich am linken Ende und das hintere, d.h. das proximale Ende 29 am
rechten Ende der Längsachse
des Endoskops 1. Die Sensoren 2 sind ausgehend
vom distalen Ende 27 zum proximalen Ende 29 mit
vorbestimmten Zwischenräumen
voneinander aufeinanderfolgend angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und
dessen Abwandlungen sind die Sensoren 2 im Wesentlichen
gleich voneinander beabstandet. Die Zwischenräume können jedoch auch abhängig von den
jeweils vorliegenden Bedingungen anders eingestellt sein.
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Wie
in 8 gezeigt, wird derjenige Sensor 2, der
dem distalen Ende 27 am nächsten liegt, als Sensor (0)
nummeriert. Die nachfolgenden Sensoren 2 werden dementsprechend
in aufsteigender Folge bis zum letzten Sensor (a) nummeriert, der
dem proximalen Ende 29 am nächsten liegt. Zudem ist der Sensor
(0) am distalen Ende 27 vorgesehen. Der Sensor (1) ist
an einer Stelle angeordnet, in der sein proximales Ende dem Ende
einer in 8 gezeigten Länge b entspricht.
Die nachfolgenden Sensoren 2 sind an Stellen angeordnet,
an denen das hintere Ende des jeweiligen Sensors 2 dem
Ende der jeweiligen Länge
b entspricht, die von dem jeweils vorhergehenden Sensor 2 ausgeht.
Die vorstehend erläuterten
Bedingungen dienen lediglich der Erläuterung. Die Erfindung ist
auf diese Bedingungen nicht beschränkt.
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In 8 sind
die Sensoren 2 alternierend angeordnet. Dies bedeutet,
dass zwei aufeinanderfolgende Sensoren in Umfangsrichtung in entgegengesetzten
Positionen und in Längsrichtung,
d.h. axial, voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Durch
diese Anordnung können
die Sensoren 2 mit geringeren Zwischenräumen voneinander in enger räumlicher
Nähe zueinander
angeordnet werden, wodurch die Einführlänge mit höherer Genauigkeit gemessen
werden kann. Die Anordnung der Sensoren 2 ist nicht auf
die in 8 gezeigte Konfiguration beschränkt, die
lediglich eine beispielhafte Anordnung zeigt. Die Sensoren 2 können auch in
linearer Ausrichtung, spiraliger Ausrichtung oder in einer Kombination
dieser Ausrichtungen angeordnet sein.
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Im
Folgenden wird eine Konfiguration von Bildern beschrieben, die auf
dem Monitor 5 dargestellt werden und die Einführlänge des
Endoskops 1 angeben. 9 ist eine
vergrößerte Ansicht
des in 2 gezeigten Monitors. Der auf dem Monitor 5 dargestellte
Einführlängenanzeiger 9 umfasst
den Volllängenbalken 21 und
den Einführlängenbalken 23.
Der Volllängenbalken 21 gibt
die volle Länge
des Endoskops 1 an, die gleich der Länge vom distalen Ende 27 bis
zum Sensor (a) ist (vergl. 8). Der Einführlängenbalken 23 gibt
die Länge
vom distalen Ende 27 bis zum Sensor (i-1) an, der sich
an der Grenze zwischen innerhalb und außerhalb des Körpers befindet.
In dieser Situation befindet sich der Sensor (i) von allen anderen
Sensoren, die als außerhalb
des Körpers
angeordnet betrachtet werden, dem distalen Ende 27 am nächsten.
In diesem Ausführungsbeispiel
enthält
das Endoskop 1 einen ROM 32, in dem beispielsweise
Informationen über
die Sensoren gespeichert sind. Diese Sensorinformationen beinhalten
beispielsweise den Sensortyp, die Zahl an Sensoren sowie die Zwischenräume zwischen
den Sensoren. Ist die Steuereinheit 13 der Verarbeitungseinheit 3 an
das Endoskop 1 angeschlossen, so erhält die Steuereinheit 13 die
Information aus dem ROM 32, um die volle Länge des
Endoskops 1 zu berechnen (genauer gesagt, die Länge des in
den Körper
eingeführten
Teils des Endoskops 1, die gleich der vollen Länge des
flexiblen Rohrs 4 ist).
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Darstellen des Einführlängenanzeigers 9 beschrieben. 10 ist
eine vergrößerte Ansicht
des in 9 gezeigten Einführlängenanzeigers 9. Über das
Endoskop sind a Zwischenräume
zwischen den Sensoren 2 vorgesehen (wobei a die Nummer
des Sensors angibt, der dem proximalen Ende 29 am nächsten ist). Vom
distalen Ende 27 bis zum Sensor (i-1), der von denjenigen
anderen Sensoren, die in den Körper
eingeführt
sind, dem proximalen Ende 29 am nächsten liegt, sind i-1 Zwischenräume zwischen
den in den Körper
eingeführten
Sensoren 2 vorhanden. Wird die Länge des Volllängenbalkens 21 mit
1 angesetzt, so wird dementsprechend die Länge des Einführlängenbalkens 23 mit
(i-1)/a angegeben. An Hand der tatsächlichen vollen Länge des
Endoskops 1, die im Allgemeinen bekannt ist, kann dann
der als Einführlänge anzugebende
numerische Wert einfach wie folgt berechnet werden: die tatsächliche
volle Länge
des Endoskops 1 wird mit (i-1)/a multipliziert, wodurch man
den numerischen Wert erhält,
der als Einführlänge des
Endoskops 1 angegeben werden soll.
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Der
Prozess zum Anzeigen des die Einführlänge des Endoskops angebenden
Wertes wird im Folgenden beschrieben. 11 ist
eine schematische Darstellung des Monitors 5, der einen
numerischen Wert anzeigt, der die Einführlänge des flexiblen Rohrs 4 angibt.
Wie oben beschrieben, wird der tatsächliche Wert, der mit dem Einführlängenbalken 23 angezeigt
werden soll, einfach berechnet und auf einer numerischen Anzeige 34 des
Monitors 5 dargestellt. Die Bedienperson kann die auf dem
Monitor 5 dargestellten Bilder von dem Einführlängenanzeiger 9 auf
die numerische Anzeige 34 umschalten und umgekehrt. Der
tatsächliche
numerische Wert der Einführlänge kann
in einfacher Weise auf dem Monitor 5 überprüft werden. Alternativ kann
die numerische Anzeige 34 auch zusammen mit dem Einführlängenanzeiger 9 auf
dem Monitor 5 dargestellt werden.
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Im
Folgenden wird ein Prozess zum Anzeigen einer Modelldarstellung
des menschlichen Körpers
in Überlagerung
mit einem Einführlängenanzeiger
beschrieben. 12 zeigt schematisch einen auf das
flexible Rohr 4 bezogenen Einführlängenbalken 123 in Überlagerung
mit einer Modelldarstellung 36 des menschlichen Körpers, im
Folgenden als Körpermodell
bezeichnet. Wie in 12 gezeigt, ist in das Körpermodell 36 ein
Volllängenbalken 121 eingebettet.
Sowohl das Körpermodell 36 als
auch der Volllängenbalken 121 sind
in der Verarbeitungseinheit 3 gespeichert. Wird das flexible
Rohr 4 in den Körper
eingeführt,
so wird der Einführlängenbalken 123,
der der tatsächlichen
Einführlänge entspricht,
dem Volllängenbalken 121 als
schwarzer Abschnitt überlagert. Mit
dieser Konfigu ration kann der Einführzustand des Endoskops 1 leicht
erfasst werden. Optional kann auch die Körpergröße des Patienten eingegeben werden,
um die Beziehung zwischen dem Körpermodell 36 und
der vollen Länge
des flexiblen Rohrs 4 auf dem Monitor 5 einzustellen.
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Im
Folgenden wird ein Steuerablauf beschrieben, nach dem die tatsächliche
Länge des
eingeführten
Teils des flexiblen Rohrs 4 gemessen wird.
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Dabei
wird beispielhaft ein Steuerablauf für den Fall beschrieben, dass
die Sensoren 2 Temperatursensoren sind. 13 ist
ein Flussdiagramm, das einen Steuerablauf zum Zeigen einer gemessenen Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 auf dem Monitor 5 für den Fall
zeigt, dass die Sensoren 2 Temperatursensoren sind.
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Zunächst wird überprüft, ob die
Stromversorgung ausgeschaltet ist (S1). Ist die Stromversorgung nicht
ausgeschaltet (S1: NEIN), so fährt
der Prozess mit Schritt S2 fort. In dieser Prozedur wird ein Wert des
Sensors (i) erfasst und in einem Speicherelement (i) eines Speichers
gespeichert. In S2 werden alle Speicherelemente, d.h. die Speicherelemente
(i) für
i = 0 bis i = a initialisiert. Dies bedeutet, dass alle Speicherelemente
(i) auf Null gesetzt werden. Im Folgenden wird der in dem Speicherelement
(i) gespeicherte Wert als {Speicherelement(i)} bezeichnet. In S3
wird eine Variable auf Null gesetzt. Dann werden beginnend mit dem
Sensor (i) (d.h. Sensor (0)), der am distalen Ende des flexiblen
Rohrs 4 angeordnet ist, die gemessenen Werte erfasst und
in dem Speicherelement (i) gespeichert. Dabei ist i eine Zahl größer als
0, unter der Voraussetzung, dass die (später beschriebenen) Schritte
S5 bis S7 schon einige Male ausgeführt worden sind. Nach Erfassung
des Messergebnisses wird in S4 der gemessene Wert des Sensors (i)
in dem Speicherelement (i) gespeichert. Dann wird in S5 ermittelt,
ob der Teil, an dem sich der Sensor (i) befindet, innerhalb des
Körpers
angeordnet ist. Sind die Sensoren 2 Temperatursensoren,
so wird der Wert {Speicherelement(i)} in S5 mit einem vorbestimmten
Wert verglichen. Von diesem vorbestimmten Wert wird angenommen,
dass er etwa der normalen Körpertemperatur
entspricht, z.B. 37°C.
Ist der in dem Speicherelement (i) gespeicherte Temperaturmesswert
größer als
der vorbestimmte Wert (S5: JA), so wird in Betracht gezogen, dass
der Teil des flexiblen Rohrs 4, an dem sich der Sensor
(i) befindet, innerhalb des Körpers
angeordnet ist. Deshalb fährt der
Prozess mit S6 fort. In S6 wird ermittelt, ob der Sensor (i) der
Sensor (a) ist, der dem proximalen Ende am nächsten ist. Dies bedeutet,
dass ermittelt wird, ob die Temperaturwerte aller Sensoren ausgelesen
und in dem Speicherelement (i) gespeichert worden sind. Ist der
Sensor (i) nicht der Sensor (a) (S6: NEIN), so fährt der Prozess mit S7 fort,
und i wird um 1 erhöht.
Dann fährt
der Prozess mit S4 fort.
-
Wird
in S5 festgestellt, dass der Wert {Speicherelement(i)} gleich oder
kleiner als der vorbestimmte Wert ist, so fährt der Prozess mit S10 fort.
Ist der in dem Speicherelement (i) gespeicherte Temperaturwert nicht
größer als
der vorbestimmte Wert, so wird in Betracht gezogen, dass der Teil
des flexiblen Rohrs 4, an dem sich der Sensor (i) befindet,
außerhalb
des Körpers
angeordnet ist. Fährt
der Prozess nach Prüfen
des Wertes {Speicherelement(i)} ausgehend von S5 mit S10 fort, so
ist bekannt, dass die Werte, die in dem Speicherelement (0) bis
zum Speicherelement (i-1) gespeichert sind, größer als der vorbestimmte Schwellenwert
sind, während
der Wert {Speicherelement(i)} nicht größer als der vorbestimmte Wert
ist. Deshalb ist von den innerhalb der Körperkavität angeordneten Sensoren der
Sensor (i-1) derjenige Sensor, der sich am proximalseitigen Ende
befindet, während
von den außerhalb
der Körperkavität angeordneten
Sensoren der Sensor (i) derjenige Sensor ist, der sich am distalseitigen
Ende befindet. In S10 erhält
man durch Berechnen von (i-1)/a den Einführbetrag, und es wird ein grafisches Bild
(Einführlängenanzeiger 9)
erzeugt, um die Einführlänge anzuzeigen.
In S11 wird das erzeugte Bild des Einführlängenanzeigers 9 einem
mit dem Endoskop eingefangenen Beobachtungsbild 22 auf
dem Monitor 5 überlagert.
Dann kehrt der Prozess zu S1 zurück,
um die vorstehend beschriebenen Schritte zu wiederholen und so das
Bild des Einführlängenanzeigers 9 zu
aktualisieren. Die Überlagerung
des in S11 erzeugten Bildes des Einführlängenanzeigers 9 hält so lange
an, bis das nächste
Bild erzeugt wird.
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In
S6 wird ermittelt, ob der Sensor (i) der Sensor (a) ist, d.h., ob
alle Sensoren geprüft
worden sind. Ist der Sensor (i) der Sensor (a) (S6: JA), so wird
in S8 ein Bild des Einführlängenanzeigers 9 erzeugt,
in dem der Einführlängenbalken 23 dem
Volllängenbalken 21 überlagert
ist. In S9 wird das erzeugte Bild dem mit dem Endoskop 1 aufgenommenen
Bild 22 auf dem Monitor 5 überlagert. Dann kehrt der Prozess
zu S1 zurück,
um die oben beschriebenen Schritte zu wiederholen. Die Überlagerung
des so erzeugten Bildes hält
so lange an, bis das nächste Bild
erzeugt wird. Empfängt
der Prozess einen Befehl zum Ausschalten der Stromversorgung, so
wird die Messung beendet (S12). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden die Ergebnisse der einzelnen Sensoren nacheinander erfasst
und beurteilt. In einer anderen Ausführungsform können die
von sämtlichen
Sensoren gelieferten Ergebnisse auch kollektiv erfasst und beurteilt
werden.
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Werden
als Sensoren 2 optische Sensoren verwendet, so wird in
S5 des Flussdiagramms nach 13 ermittelt,
ob das Ausgangssignal des Sensors (i) kleiner als ein vorbestimmter
Wert ist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass ein
Sensor außerhalb
der Körperkavität mehr Licht empfängt als
ein Sensor innerhalb der Körperkavität. Durch
Vergleichen des Ausgangswertes des Sensors (i) mit dem vorbestimmten
Wert kann deshalb festgestellt werden, ob der Sensor (i) außerhalb
oder innerhalb der Körperkavität angeordnet
ist. Sind die Sensoren 2 Nässesensoren, so fährt der
Steuerablauf ausgehend von S5 mit S6 fort, wenn der Ausgangswert
des Sensors (i) (d.h. {Speicherelement(i)}) kleiner als ein vorbestimmter
Wert ist. Ist dagegen der Wert {Speicherelement(i)} nicht kleiner
als der vorbestimmte Wert, so fährt
der Steuerablauf ausgehend von S5 mit S10 fort.
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14 ist
ein Flussdiagramm, das einen Steuerablauf zum Anzeigen einer gemessenen
Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 auf dem Monitor 5 für den Fall
darstellt, dass die Sensoren 2 Drucksensoren oder Schwingungssensoren
sind. 14 entspricht 13,
abgesehen davon, dass die Schritte S4 und S5 durch die Schritte
S43A-S44 und S45 ersetzt sind. In S43A werden 2n Datenelemente des Sensors
(i) eine vorbestimmte Zeitdauer abgetastet. In S43B werden die abgetasteten
Daten nach dem FFT-Verfahren analysiert, um einen Spitzen- oder Peakwert
der Frequenz zu erfassen. In S44 wird der erhaltene Spitzenwert
in dem Speicherelement (i) gespeichert. In S45 wird ermittelt, ob
der in dem Speicherelement (i) gespeicherte Wert (d.h. {Speicherelement(i)})
in einem Bereich von 1 Hz bis 1,67 Hz liegt. Liegt der Wert {Speicherelement(i)}
nicht in diesem Bereich (S45: NEIN), so fährt der Prozess mit S10 fort.
Liegt dagegen der Wert {Speicherelement(i)} in diesem Bereich (S45:
JA), so fährt
der Prozess mit S6 fort.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 13 ein
durch das Endoskopsystem implementierter Steuerablauf für den Fall
beschrieben, dass die Sensoren 2 die in 6B gezeigten
Nässesensoren
sind.
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In
diesem Fall geben die Sensoren 2D das Signal 1 (leitend:
nass) oder das Signal 0 (nicht leitend: nicht nass) aus. Befindet
sich der Sensor (i) innerhalb des Körpers, so sind die an dem Sensor
vorgesehenen Elektroden 2c und 2d leitend oder
elektrisch miteinander verbunden (vergl. 6B). Ist
der Sensor (i) leitend, so wird in S6 der Wert 1 in dem Speicherelement
(i) gespeichert. Ist dagegen der Sensor (i) nicht leitend, so wird
der Wert 0 in dem Speicherelement (i) gespeichert. In S5 wird ermittelt, ob
der Wert {Speicherelement(i)} 1 oder 0 ist. Ist der Wert {Speicherelement(i)}
gleich 1 (S5: JA), so wird davon ausgegangen, dass der Teil des
flexiblen Rohrs 4, an dem sich der Sensor (i) befindet,
innerhalb des menschlichen Körpers
angeordnet ist, und der Prozess fährt mit S6 fort. Ist dagegen
der Wert {Speicherelement(i)} nicht gleich 1 (S5: NEIN), so befindet
sich der Sensor (i) außerhalb
des menschlichen Körpers,
und der Prozess fährt
mit S10 fort.
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Im
Folgenden wird der durch das Endoskopsystem implementierte Steuerablauf
für den
Fall beschrieben, dass die Sensoren 2 die in 6A gezeigten
Nässesensoren 2a und 2b sind.
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Befindet
sich der Sensor (i) innerhalb des Körpers, so werden der eingeführte Sensor
(i-1) und der Sensor (i) nass, so dass die Elektroden 2a und 2b,
die verschiedene Elektroden darstellen, leitend werden (vergl. 6A).
Werden der Sensor (i-1) und der Sensor (i) leitend, so wird der
Wert 1 in dem Speicherelement (i) gespeichert. Sind der Sensor (i-1) und
der Sensor (i) nicht leitend, so wird der Wert 0 in dem Speicherelement
(i) gespeichert.
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Unter
Bezugnahme auf 13 wird der durch das Endoskopsystem
implementierte Steuerablauf für
den Fall beschrieben, dass die Sensoren 2 Feuchtigkeitssensoren
sind.
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Üblicherweise
entspricht in einem für
die endoskopische Betrachtung vorgesehenen Operationssaal die relative
Feuchtigkeit normaler Raumfeuchtigkeit, die bei 30 bis 80 % liegt,
während
die Feuchtigkeit im menschlichen Körper nahe an 100 % heranreicht.
Die oben genannte Grenze zwischen den Sensoren wird deshalb in der
Weise ermittelt, dass festgestellt wird, ob die relative Feuchtigkeit
nahe an 100 % heran reicht oder nicht. Ist in S5 der Wert {Speicherelement(i)}
gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (S5: JA), so wird
davon ausgegangen, dass sich der Sensor (i) außerhalb des menschlichen Körpers befindet,
und der Prozess fährt
mit S10 fort. Ist dagegen der Wert {Speicherelement(i)} größer als der
vorbestimmte Wert (S5: NEIN), so wird davon ausgegangen, dass sich
der Sensor (i) innerhalb des menschlichen Körpers befindet, und der Prozess fährt mit
S6 fort. Als vorbestimmter Wert kann ein beliebiger geeigneter Wert
gewählt
werden, der nahe an eine relative Feuchtigkeit von 100 % heran reicht.
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Sechste Abwandlung
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Unter
Bezugnahme auf 15 wird eine Prozedur zum Erfassen
und Anzeigen der Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 nach einer sechsten Abwandlung beschrieben.
In dieser Abwandlung wird die Grenze zwischen dem eingeführten Teil
und dem außerhalb
des Körpers
liegenden Teil des flexiblen Rohrs 4 dadurch identifiziert,
dass ein vorbestimmter Wert mit der Differenz zwischen den Messwerten
des Sensors (i-1) und des benachbarten Sensors (i) verglichen wird.
Für die
folgende Beschreibung wird vorausgesetzt, dass die Sensoren 2 Temperatursensoren
sind. Die folgende Beschreibung ist jedoch auch auf optische Sensoren,
Drucksensoren, Schwingungssensoren und Feuchtigkeitssensoren anwendbar.
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15 ist
ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zeigt, nach der der Einführlängenanzeiger 9 basierend
auf der Differenz zwischen den von dem Sensor (i) und dem benachbarten
Sensor (i-1) gemessenen Werten dem vorbestimmten Wert angezeigt
wird.
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In
S124 wird das Messergebnis des Sensors (i-1) in dem Speicherelement
(i-1) und das Messergebnis des Sensors (i) in der Speicherelement
(i) gespeichert. In S125 wird die Differenz zwischen den Werten
{Speicherelement(i-1)} und {Speicherelement(i)} berechnet und der
Absolutwert dieser Differenz bestimmt, der im Folgenden als Temperaturdifferenz
(i) bezeichnet wird. In S126 wird ermittelt, ob die Temperaturdifferenz
(i) größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Ist die Temperaturdifferenz (i) größer als
der erste vorbestimmte Wert (S126: JA), so fährt der Prozess mit S10 fort.
Ist die Temperaturdifferenz (i) nicht größer als der erste vorbestimmte Wert,
so fährt
der Prozess mit S6 fort. Ist in S6 die Variable i nicht a (S6: NEIN),
so fährt
der Prozess mit S7 fort. Ist die Variable i gleich a (S6: JA), so
fährt der Prozess
mit S129 fort.
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In
S129 wird der Wert {Speicherelement(i)} mit einem zweiten vorbestimmten
Wert verglichen. In dieser Abwandlung wird als zweiter vorbestimmter Wert
ein Temperaturwert verwendet, der etwa der normalen Körpertemperatur
entspricht, z.B. 37°C.
Ist der Wert {Speicherelement(i)} größer als der zweite vorbestimmte
Wert (S129: JA), so wird davon ausgegangen, dass das flexible Rohr 4 mit
seiner vollen Länge
in den Körper
eingeführt
ist, und der Prozess fährt
mit S131 fort. In S131 wird der Einführlängenanzeiger 9 erzeugt,
der angibt, dass das gesamte flexible Rohr 4 eingeführt ist.
Ist der Wert {Speicherelement(i)} nicht größer (d.h. gleich oder kleiner)
als der zweite vorbestimmte Wert (S129: NEIN), so wird davon ausgegangen,
dass das flexible Rohr 4 überhaupt nicht in den Körper eingeführt ist.
In diesem Fall fährt
der Prozess mit S130 fort, worin der Einführlängenanzeiger 9 erzeugt
wird, der angibt, dass das flexible Rohr 4 nicht in den
Körper
eingeführt
ist.
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Siebente Abwandlung
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
und deren Abwandlungen sind die Sensoren 2 so nummeriert,
dass der dem distalen Ende 27 nächst gelegene Sensor als Sensor
(0) nummeriert und die anderen Sensoren 2 nacheinander
in aufsteigender Folge bis zum letzten Sensor (a) nummeriert sind,
der dem proximalen Ende 29 am nächsten gelegen ist. Die Erfindung
ist auf eine solche Ausgestaltung jedoch nicht beschränkt. So
können
die Sensoren 2 beispielsweise auch in umgekehrter Weise nummeriert
werden. In 16 ist der dem proximalen Ende 29 nächste Sensor 2 als
Sensor (0) nummeriert, während
die anderen Sensoren 2 nacheinander in aufsteigender Folge
bis zum letzten Sensor (a) nummeriert sind, der dem distalen Ende 27 am nächsten ist.
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Im
Folgenden werden Verfahren zum Anzeigen des Einführlängenanzeigers 9 für den Fall
beschrieben, dass die Sensoren 2 in oben angegebener Weise
nummeriert sind. 17 ist eine vergrößerte Darstellung
des Einführlängenanzeigers 9 nach
der siebenten Abwandlung. Der auf dem Monitor 5 dargestellte
Einführlängenanzeiger 9 umfasst
den Volllängenbalken 221 und
den Einführlängenbalken 223. Der
Volllängenbalken 221 gibt
die volle Länge
des Endoskops 1 vom distalen Ende 27 bis zum Sensor (a)
an (vergl. 16). Der Einführlängenbalken 223 gibt
die Länge
vom distalen Ende 27 bis zum Sensor (a-i) an, der von den
innerhalb des Körpers
angeordneten Sensoren 2 der am proximalseitigen Ende angeordnete
Sensor ist. In dieser Situation ist der Sensor (i) von den außerhalb
des Körpers
liegenden Sensoren der am distalseitigen Ende angeordnete Sensor.
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Über das
flexible Rohr 4 sind a Zwischenräume zwischen den Sensoren 2 vorgesehen
(a ist die Sensornummer des am distalseitigen Ende angeordneten
Sensors). Über
den eingeführten
Teil des flexiblen Rohrs 4 sind dann a-i Zwischenräume zwischen
den Sensoren 2 vorhanden. Setzt man die Länge des
Volllängenbalkens 221 mit 1 an,
so ist die Länge
des Einführlängenbalkens 223 mit
(a-i)/a angegeben.
Da die tatsächliche
volle Länge
des flexiblen Rohrs 4 bekannt ist, kann der numerische
Wert der Einführlänge einfach
berechnet werden, indem die volle Länge des flexiblen Rohrs 4 mit
(a-i)/a multipliziert wird.
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18 ist
ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Anzeigen der Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 auf dem Monitor nach der siebenten Abwandlung
für den
Fall zeigt, dass die Sensoren 2 Temperatursensoren sind.
Die Prozedur entspricht der in 13 gezeigten
Prozedur, abgesehen davon, dass die Schritte 5, 8 und 10 durch
die Schritte 145, 148 bzw. 150 ersetzt
sind.
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In
S145 wird der Wert {Speicherelement(i)} mit einem vorbestimmten
Wert verglichen. Ist der Wert {Speicherelement(i)} nicht größer als
der vorbestimmte Wert (S145: NEIN), so fährt der Prozess mit S146 fort.
-
Ist
der Wert {Speicherelement(i)} größer als der
vorbestimmte Wert (S145: JA), so fährt der Prozess mit S150 fort.
Dabei wird der Sensor (i) als derjenige Sensor bestimmt, der von
den Sensoren 2, die auf dem nicht in den Körper eingeführten Teil
des Endoskops 1 angeordnet sind, dem distalen Ende 27 des
Endoskops 1 am nächsten
liegt. Entsprechend ist der Sensor 2, der von den anderen
Sensoren 2, die auf dem eingeführten Teil angeordnet sind,
der dem proximalen Ende 29 des flexiblen Rohrs 4 am nächsten gelegene
Sensor ist, durch den Sensor (a-i) gegeben. Durch Berechnen (a-i)/a
erhält
man die Einführlänge, und
es kann das Bild des Einführlängenbalkens 223 erzeugt
werden.
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Ist
der Wert {Speicherelement(i)} nicht größer als der vorbestimmte Wert
(S145: NEIN), so wird in S148 der Einführlängenanzeiger 9 erzeugt,
der angibt, dass das flexible Rohr 4 überhaupt nicht in den Körper eingeführt ist.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
und deren Abwandlungen werden nur ein Typ von Temperatursensoren,
optischen Sensoren, Drucksensoren, Schwingungssensoren, Nässesensoren
und Feuchtigkeitssensoren verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. So können auch mehr als ein Sensortyp
in dem gleichen Endoskop 1 verwendet werden. Im Folgenden
wird ein Verfahren zum Anzeigen der Einführlänge unter Verwendung von zwei
oder mehreren Sensortypen als achte Abwandlung beschrieben.
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Achte Abwandlung
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19 zeigt
einen Längsschnitt
eines Endoskops 1, das eine achte Abwandlung darstellt
und mit mehreren Typen von Sensoren 2 ausgestattet ist.
Die Sensorgruppen 2G sind in der in 8 gezeigten Weise
ausgehend vom distalen Ende 27 des Endoskops 1 aufeinanderfolgend
nummeriert. Jede der Sensorgruppen (i) enthält mehrere Sensoren 2,
die in Umfangsrichtung angeordnet sind, während die Sensorgruppen 2G mit
vorbestimmten Zwischenabschnitten voneinander in axialer Richtung
angeordnet sind. Jede Sensorgruppe 2G enthält einen
Temperatursensor, einen optischen Sensor, einen Druck- und Schwingungssensor,
einen Nässesensor
und einen Feuchtigkeitssensor, die entweder zur Umgebung des flexiblen
Rohrs 4 nach außen
hin freiliegen oder in die Oberfläche des flexiblen Rohrs 4 eingebettet
sind.
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20 ist
ein Flussdiagramm mit einer Prozedur zum Anzeigen der Einführlänge für den Fall, dass
die Temperatursensoren, die optischen Sensoren, die Druck- und Schwingungssensoren,
die Nässesensoren
und die Feuchtigkeitssensoren verwendet werden. In S160 wird von
denjenigen Temperatursensoren, die als außerhalb des Körpers liegend betrachtet
werden, ein dem distalen Ende 27 des flexiblen Rohrs 4 nächstgelegener
Sensor (i) ermittelt. Anschließend
wird in S161 von den optischen Sensoren, die als außerhalb
des Körpers
liegend betrachtet werden, ein Sensor (i) ermittelt, der dem distalen Ende 27 des
Endoskops 1 am nächsten
liegt. In S162 wird von den Druck- und Schwingungssensoren, die als
außerhalb
des Körpers
liegend betrachtet werden, ein Sensor (i) ermittelt, der dem distalen
Ende 27 des flexiblen Rohrs 4 am nächsten liegt.
In S163 wird von den Nässesensoren,
die als außerhalb
des Körpers
liegend betrachtet werden, ein Sensor (i) ermittelt, der dem distalen
Ende 27 des flexiblen Rohrs 4 am nächsten liegt.
In S164 wird von den Feuchtigkeitssensoren, die als außerhalb
des Körpers
liegend betrachtet werden, ein Sensor (i) ermittelt, der dem distalen
Ende 27 des flexiblen Rohrs am nächsten liegt. Das Verfahren,
nach dem der jeweilige außerhalb
des Körpers
angeordnete Sensor (i) identifiziert wird, entspricht dem oben beschriebenen
Verfahren. In 20 werden die Schritte S160
bis S164 nacheinander ausgeführt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. So
können mehr
als ein Schritt oder auch alle Schritte parallel ausgeführt werden.
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In
S165 werden die Ergebnisse analysiert, die von den jeweiligen Sensortypen
(S160 bis S164) erfasst werden. In diesem Schritt wird von allen
Sensoren, die außerhalb
des Körpers
angeordnet sind, schließlich
der dem distalen Ende 27 am nächsten gelegene Sensor (i)
identifiziert, indem beispielsweise sämtliche Ergebnisse, die von
sämtlichen
Sensortypen geliefert werden, miteinander verglichen werden, um
den häufigst
vorkommenden gemeinsamen Wert für
die Nummer (i) zu ermitteln.
-
Bei
dem oben beschriebenen Verfahren sollte in der Theorie unabhängig von
den Sensortypen stets der gleiche Wert i erhalten werden. Liefert
ein Sensortyp ein anderes Ergebnis, so liegt wahrscheinlich ein
Fehler vor, der auf ein Problem bei diesem Sensortyp und/oder bei
dessen Verdrahtung hinweist. Dieses Verfahren zur Bestimmung des
Sensors (i) durch Vergleichen der ermittelten Ergebnisse ist deshalb
nicht nur im Hinblick auf die Messgenauigkeit, sondern auch im Hinblick
auf eine frühzeitige Erfassung
von in den Sensoren auftretenden Problemen wirksam. Außerdem können durch
die Vielfalt an Sensoren 2 unterschiedliche physikalische
Zustände wirksam
gehandhabt werden. Wird die Stromversorgung an irgendeinem Punkt
in dem in 20 gezeigten Steuerablauf ausgeschaltet,
so wird der Prozess unmittelbar beendet.
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Alternativ
ist es auch möglich,
in dem Steuerablauf ab S160 bis S164 in jedem einzelnen Schritt die
Einführlänge zu berechnen
und die so ermittelten Längen
miteinander zu vergleichen, um einen Endwert zu bestimmen. So können die
in den einzelnen Berechnungen ermittelten Längen gesammelt werden und dann
die am häufigsten
vorkommende gemeinsame Länge
als diejenige Länge
bestimmt werden, die auf dem Monitor anzuzeigen ist.
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Alternativ
können
auch die Ergebnisse derjenigen Sensoren ausgewählt werden, die eine höhere Genauigkeit
aufweisen. Von den oben genannten Sensoren liefern insbesondere
Temperatursensoren und Druck- und Schwingungssensoren Ergebnisse mit
höherer
Genauigkeit. Soll die Länge
präzise
bestimmt werden, so können
deshalb die von den Temperatursensoren oder den Druck- und Schwingungssensoren
gelieferten Ergebnisse ausgewählt
werden.
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Alternativ
können
die Ergebnisse derjenigen Sensoren ausgewählt werden, die eine höhere Ansprechbarkeit
aufweisen. So benötigen
einige Sensoren, wie die Temperatursensoren oder die Druck- und
Schwingungssensoren mehr Zeit, um ihre Ergebnisse zu liefern, als
andere Sensoren. Soll die Einführlänge des
flexiblen Rohrs 4 unmittelbar nach Einführen angegeben werden, so können demnach die
Ergebnisse derjenigen Sensoren ausgewählt werden, die eine höhere Ansprechbarkeit
aufweisen, wie z.B. die optischen Sensoren.
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Die
oben beschriebenen Verfahren betreffen das Anzeigen von Information,
die die Einführlänge eines
elektronischen Endoskops angibt. Die Erfindung ist jedoch auf ein
System mit einem elektronischen Endoskop beschränkt. So kann ein elektronisches
Endoskop auch durch ein faseroptisches Endoskop ersetzt werden.
In diesen Fall kann an Stelle des Monitors 5 eine einfacher
aufgebaute LED-Anzeige
verwendet werden, wie in 21 gezeigt
ist.
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21 ist
eine schematische Darstellung eines faseroptischen Endoskops 200.
Das faseroptische Endoskop 200 enthält einen Lichtleitteil 201 zum
Betrachten des Zielbereichs, eine Verarbeitungseinheit (Prozessor) 203,
die verschiedene Daten verarbeitet, und eine LED-Anzeige 205 als
Anzeigevorrichtung, die die Einführlänge des
Lichtleitteils 201 anzeigt.
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Der
Lichtleitteil 201 umfasst ein flexibles Rohr 204,
das in den Körper
des Patienten einzuführen
ist, eine Bedieneinheit 231 und einen ROM 232, in
dem beispielsweise Informationen über die Sensoren gespeichert
sind. An dem flexiblen Rohr 204 sind zusätzlich Sensoren 202 angeordnet,
um die Umgebungsbedingungen zu messen, die um den Lichtleitteil 201 herum
gegeben sind. Als Sensoren 202 können verschiedene Sensortypen
einschließlich
Temperatursensoren, optischen Sensoren, Drucksensoren, Schwingungssensoren,
Nässesensoren
(d.h. Elektroden) und Feuchtigkeitssensoren verwendet werden, wie
dies auch für
die Sensoren 2 der Fall ist, die an dem oben beschriebenen
flexiblen Rohr 204 angeordnet sind. Die Verarbeitungseinheit 203 enthält eine
Sensor-Eingabeeinheit 211, die von den Sensoren 202 Signale
empfängt,
eine Steuereinheit 213 zum Verarbeiten der von den Sensoren 202 gelieferten
Signale, und eine Ausgabeeinheit 219 zum Ausgeben der Videosignale
an die LED-Anzeige 205.
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Im
Folgenden wird der durch den Lichtleitteil 201 implementierte
Prozess zum Verarbeiten der von den Sensoren 202 gelieferten
Signale beschrieben. Die von den Sensoren 202 gelieferten
Signale werden der Eingabeeinheit 211 zugeführt und
dann an die Steuereinheit 213 gesendet, in der ähnlich wie
in dem oben beschriebenen Endoskopsystem 1 die Signale
so verarbeitet werden, dass die Einführlänge des flexiblen Rohrs 204 ermittelt
wird. Die ermittelten Ergebnisse werden über die Ausgabeeinheit 219 an die
LED-Anzeige 205 gesendet, um auf dieser die Einführlänge des
flexiblen Rohrs 204 anzuzeigen. Das Verfahren zum Anzeigen
der Information ist nicht auf eine LED-Anzeigevorrichtung beschränkt. So kann
auch der in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebene
Einführlängenanzeiger
verwendet werden. Ferner der Einführlängenanzeiger in Überlagerung
mit einer Modelldarstellung des menschlichen Körpers dargestellt werden.