DE102011054031A1

DE102011054031A1 - Exoskop

Info

Publication number: DE102011054031A1
Application number: DE102011054031A
Authority: DE
Inventors: Prof. Berci George; Benedikt Köhler; Christoph Leidolt; Frank Lederer; Ulrich Weiger; Jan Dahmen; Dr.-Ing. Lei Fang
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-10-04
Also published as: USD665906S1

Abstract

Ein Exoskop (10) dient zum Beobachten und Beleuchten eines Objektfeldes an einem Patienten von einer Stelle abseits des Körpers des Patienten. Eine Optik (12) dient zum Beobachten des Objektfeldes und eine Beleuchtung (14) dient zum Beleuchten des Objektfeldes (56, 154). Ein Abstand zwischen Optik (12) und Objektfeld ist über eine Halterung veränderbar. Ein Schaft (16) weist an dessen distalem Ende ein gegenüber diesem ein erweitertes Kopfteil (20) auf, wobei die Beleuchtung in dem distalseitigen Kopfteil (20) mündet. Im Kopfteil (20) ist zumindest eine ausstrahlende Beleuchtungseinheit (22, 24) angeordnet, deren Strahlcharakteristik derart einstellbar ist, dass das Objektfeld in allen möglichen Abständen der Optik homogen ausleuchtbar ist. Im Schaft (16) sind Zuleitungen für die zumindest eine Beleuchtungseinheit (22, 24) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Exoskop zum Beobachten und Beleuchten eines Objektfeldes an einem Patienten von einer Stelle abseits des Körpers des Patienten, mit einer Optik zum Beobachten des Objektfeldes und mit einer Beleuchtung zum Beleuchten des Objektfeldes, wobei ein Abstand zwischen Optik und Objektfeld über eine Halterung veränderbar ist.
Vorrichtungen zum Beleuchten eines Objektfeldes in einem Operationssaal und auch Vorrichtungen zum Beobachten des Objektfeldes sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt.
Aus der WO 2004/100815 A2 ist eine OP-Feldbeleuchtungsvorrichtung bekannt, die eine großflächige Beleuchtungseinheit und ein integriertes optisches Beobachtungsgerät aufweist. Dabei kann das Beobachtungsgerät insbesondere ein Operationsmikroskop sein. Dadurch ist das Arbeiten mit einem optischen Beobachtungsgerät ermöglicht, ohne dass zusätzlich zu Stativ und Halterung für die OP-Feldbeleuchtung noch ein Stativ und eine Halterung für das optische Beobachtungsgerät vorhanden zu sein braucht. Die Vorrichtung baut sehr sperrig und nimmt relativ viel Platz im Bereich über dem Objektfeld ein.
Operationsmikroskope für mikrochirurgische Disziplinen sind beispielsweise von der Firma Leica Microsystems AG, Heerbrugg, Schweiz unter der Bezeichnung M651 bekannt. Diese Operationsmikroskope sind mit einer eingebauten Beleuchtung ausgestattet, durch die das Operationsfeld ausgeleuchtet werden kann. Dieses Operationsmikroskop baut ebenfalls sehr sperrig, insbesondere, da es eine sehr ausladende Halterung aufweist, um das Operationsmikroskop in zahlreiche unterschiedliche Stellungen relativ zum Objektfeld bringen zu können. Operationsmikroskope weisen eine geringe Tiefenschärfe auf, so dass bei Änderungen des Arbeitsabstandes häufig nachfokussiert werden muss.
Es wurden daher Lösungen gesucht, Vorrichtungen zum Beobachten und Beleuchten eines Objektfeldes zu schaffen, die weniger sperrig sind und insbesondere den Operateur oder ggf. mehrere an einer solchen Operation beteiligten Personen möglichst wenig stören.
Aus der WO 2008/153969 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die sich an einer Ausgestaltung eines Endoskops orientiert, wie sie verbreitet bei der minimalinvasiven Chirurgie Einsatz gefunden hat.
Endoskope sind schlankbauende Vorrichtungen mit einem relativ langen und dünnen Schaft. In dem Schaft ist eine Optik integriert, meist eine Optik, die aus mehreren langen dünnen Stablinsen zusammengesetzt ist, ein sog. HOPKINS-Stablinsensystem. Eine Beleuchtung besteht meist aus im Schaft geführten Lichtleitern, die Licht von einem proximalseitigen Lichtleiteranschluss durch den Schaft bis zu dessen proximalen Ende führen.
Die auszuleuchtenden inneren Hohlräume bei der minimalinvasiven Chirurgie sind relativ klein, so dass relativ geringe Lichtstärken ausreichen, um ein solches Operationsfeld auszuleuchten, sei es bei der Laparoskopie im Inneren eines Bauchraums oder bei der Arthroskopie in relativ kleinen Räumen zwischen Gelenken.
Über die Optik kann das Operationsfeld beobachtet werden. Bei einer visuellen Beobachtung ist am proximalen Ende des Schaftes ein Okular vorgesehen. Die Anmelderin selbst hat in den letzten 40 Jahren einen erheblichen Beitrag zur Weiterentwicklung der Technologie der starren Endoskope geleistet, mit dem Ergebnis, dass die Optik eine gestochen scharfe Beobachtung durch einen solchen Schaft mit dem darin aufgenommenen Linsensystem ermöglicht.
In einer Weiterentwicklung dieser Technologie wurde an das proximale Ende des Endoskops eine Videokamera angeschlossen, die das Bild erfasst und auf einem Monitor visualisiert. Dies hat zu einer Wandlung der minimalinvasiven Operationstechnik dahingehend geführt, dass die Operateure beim Eingriff nicht mehr ihr Auge an das Okular anlegen müssen und dadurch die Vorgänge beobachten, die in der Körperhöhle durchgeführt werden, sondern dies auf dem Monitor beobachten. Bei schwierigen und insbesondere bei lang andauernden Operationen ist es für den Operateur weniger anstrengend, ein Bild auf einem Monitor zu beobachten, anstatt andauernd mit einem Auge durch ein Endoskop zu blicken.
Diese Technologie erfordert von dem Operateur ein intensives Training, denn er beobachtet ja die Vorgänge, die er selbst im Innern eines Körpers durchführt, nicht durch ein direkt vor ihm angeordnetes Endoskop, sondern über einen außerhalb und abseits der Operationsstelle angeordneten Monitor. Das erfordert eine relativ lange Übungsphase, führt aber dann dazu, dass der Operateur in einer relativ entspannten Stellung, sei es stehend oder sitzend, mit beiden Händen minimalinvasive Eingriffe durchführen kann. Dasselbe gilt für Hilfspersonal oder Assistenten, diese müssen nun nicht durch weitere zusätzliche in den Körper gesetzte Trokare und dadurch hindurchgeschobene Optiken den Operationsort beobachten, sondern alle können dies an ein und demselben Monitor verfolgen.
Diese Technologie ermöglicht es nunmehr, den gesamten Operationsablauf visuell festzuhalten und zu speichern. Das digital gespeicherte Bild kann zugleich auch mit anderen Krankenhäusern ausgetauscht werden, wobei dies sogar live während einer Operation möglich ist. Dadurch können bei einer Operation fernab tätige Spezialisten zugeschaltet werden, die unmittelbar das von der Videokamera aufgenommene Bild einsehen und beispielsweise dann den Operateur unterstützen können.
Bei der zuvor erwähnten WO 2008/153969 A1 wurde versucht, auf Basis derartiger Endoskope Vorrichtungen zur extrakorporalen Visualisierung in der Medizin zu schaffen.
Diese Vorrichtung wird über eine Halterung derart montiert, dass durch die Optik hindurch ein Objektfeld in einem Abstand von einigen Zentimetern, etwa im Bereich von 20 cm, vom distalen Lichtaustritt bzw. Bildeintrittende beobachtet werden kann. Dazu wurden die optischen Eigenschaften für diesen Arbeitsabstand angepasst. Daraus leitet sich auch dann der Begriff "Exoskop" ab, d.h. ein Beobachtungsinstrument, das sich nahe an die erfolgreiche invasive Endoskoptechnik anlehnt, jedoch zur extrakorporalen Beleuchtung und Beobachtung eines Objektfeldes dient.
Im praktischen Einsatz wurde festgestellt, dass derartigen Endoskopen systemimmanent gewisse Grenzen gesetzt sind. Werden die Abstände zwischen Optik und Objektfeld relativ groß, also beispielsweise mehr als die eingangs erwähnten 20 cm, kann das Objektfeld nicht mehr ausreichend, beobachtet werden und die Optik gibt kein optimales Bild mehr her.
Nimmt man beispielsweise eine Operation im Brustraum am schlagenden Herzen an, so muss zunächst das Brustbein über seine gesamte Länge aufgesägt und über sog. Rippenspreizer weit aufgedehnt werden. Erst dann ist überhaupt der innere Brustraum bzw. das noch schlagende Herz zugänglich. Diese Rippenspreizer sind mechanisch extrem stabile Werkzeuge, die relativ ausladend sind und dementsprechend einen ausreichend großen Handlungsspielraum über dem Objektfeld notwendig machen. Das erfordert einen gewissen Mindestabstand der Beobachtungsoptik.
Bei der eigentlichen Operation am schlagenden Herzen müssen nach der Vorbereitung, also dem Aufsägen des Brustbeins, dem Spreizen des Brustkorbs und dem Freilegen des Herzens relativ große Bereiche beobachtet und beleuchtet werden. Am Ende einer solchen Operation, beispielsweise beim Ersetzen von Herzkranzgefäßen, müssen sehr filigrane Handlungen durchgeführt werden und relativ kleine Stellen beobachtet und beleuchtet werden, beispielsweise wenn Gefäßimplantate an der Herzwand an vorhandene Gefäße vernäht und fixiert werden sollen. Die Beobachtungsoptik soll bei allen Operationsschritten ein jeweils optimales Bild ermöglichen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Exoskop dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein stabiler und robuster struktureller Aufbau vorhanden ist und dass ein Objektfeld auch in Abständen bis in den Meterbereich ausreichend beleuchtet und beobachtet werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Exoskop gelöst, das einen Schaft aufweist, an dessen distalem Ende ein gegenüber dem Schaft erweitertes Kopfteil angeordnet ist, wobei die Beleuchtung in dem distalseitigen Kopfteil mündet, und wobei im Kopfteil zumindest eine ausstrahlende Beleuchtungseinheit angeordnet ist, deren Strahlcharakteristik derart einstellbar ist, dass das Objektfeld in allen möglichen Abständen der Optik homogen ausleuchtbar ist, und wobei im Schaft Zuleitungen für die zumindest eine Beleuchtungseinheit angeordnet sind.
Diese Maßnahmen haben nun für den Einsatz eines Exoskopes zahlreiche Vorteile. Das Vorsehen eines gegenüber einem Schaft erweiterten Kopfteils ermöglicht es, den Schaft nach wie vor als relativ schlanken, somit nicht sperrigen und weit ausladenden Körper auszubilden. Durch Vorsehen eines gegenüber dem Schaft erweiterten Kopfteils besteht die Möglichkeit, darin eine ausreichend leistungsstarke Beleuchtung zu integrieren, die auch Operationsfelder in großen Abständen von bis zu einem Meter homogen ausleuchten können. Das Kopfteil ist deutlich, insbesondere um ein Mehrfaches größer und insbesondere breiter als der Schaft.
Dadurch, dass die Zuleitungen zur Beleuchtung in dem Schaft aufgenommen sind, verlaufen keine freiliegenden Leitungen vom distalen zum proximalen Ende, die nicht nur zusätzlichen Bauraum benötigen, sondern auch die Gefahr beinhalten, dass sich darin Handhabungspersonen verheddern. Dadurch, dass das Kopfteil gegenüber dem Schaft vergrößert ist, kann man darin eine oder auch mehrere ausstrahlende Beleuchtungseinheiten integrieren bzw. anordnen, so dass eine Strahlcharakteristik eingestellt werden kann, die über den gesamten zu variierenden Abstand eine homogene Ausleuchtung des Objektfeldes ermöglicht.
Daraus resultiert der Vorteil, dass das Kopfteil sowohl in einem relativ geringen Abstand von nur einigen Zentimetern am Objektfeld angeordnet werden kann und dadurch das Objektfeld optimal insbesondere homogen ausgeleuchtet werden kann, dies aber auch möglich ist, wenn das Kopfteil in einem großen Abstand, beispielsweise einen Meter weit entfernt ist, wobei Arbeitsabstände von 20–60 cm bevorzugt sind. Es müssen entsprechend leistungsstarke Beleuchtungseinheiten vorgesehen werden, die auch die entsprechende Wärme erzeugen, wobei das Kopfteil es erlaubt, solche Bauteile aufzunehmen, zu tragen und auch betriebssicher aufzunehmen.
Das Kopfteil erlaubt auch, weitere Bauteile zu integrieren, wie beispielsweise Filter, Blenden oder dgl., um medizinische Verfahren wie die photodynamische Therapie, die photodynamische Diagnose, Autofluoreszenzverfahren oder ICG(Indocyaningrün)-Verfahren durchführen zu können. Das optische System selbst ist so eingestellt, dass es in dem gesamten variablen Arbeitsabstand jeweils ein optimales Bild liefert, wobei der Arbeitsabstand von etwa 20 cm bis etwa 1 m, vorzugsweise bis 60 cm, variieren kann. Je nach Ausgestaltung der Optik kann diese in den Schaft integriert werden, wobei dann das distale Ende der Optik ebenfalls im Kopf mündet. Dabei sind unterschiedliche Anordnungen der ausstrahlenden Beleuchtungseinheiten relativ zum distalen Ende der Optik möglich.
Bei nur einer Beleuchtungseinheit kann das distale Ende der Optik in axialer Richtung des Schaftes vor oder hinter der Beleuchtungseinheit angeordnet sein, diese Komponenten können auch nebeneinander angeordnet sein.
Nimmt man die Ausgestaltung von zwei Beleuchtungseinheiten heran, so können diese beidseits des distalen Endes der Optik angeordnet sein, bei mehr als zwei abstrahlenden Beleuchtungseinheiten können diese um das distale Ende der Optik herum angeordnet sein. Dies richtet sich dann nach dem Einsatzzweck des Exoskops, also ob es relativ kleine oder große Objektfelder ausleuchten soll. Je nach Ausgestaltung der Beleuchtungseinheiten können notwendige Zuleitungen durch den Schaft dem Kopfteil zugeführt werden. Wird das Beleuchtungslicht direkt im Kopfteil erzeugt, beispielsweise durch Leuchtdioden, können die elektrischen Leitungen durch den Schaft geführt werden. Wird das Licht über Lichtleiter zugeführt, können diese im Schaft geführt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die ausstrahlenden Beleuchtungseinheiten mit einer Kondensorlinsen aufweisenden Fokussierung versehen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass in dem Kopfteil auch eine Fokussierung integriert ist, über die dann eine für das jeweilige Objektfeld optimale Fokussierung des Beleuchtungslichts erzielt werden kann. Dabei kann jede Beleuchtungseinheit eine eigene Fokussierung aufweisen, bei mehreren Beleuchtungseinheiten können alle oder Gruppen davon, mit einer gemeinsamer Fokussierung versehen sein. Die Ausstrahlcharakteristik bzw. die homogene Beleuchtungstiefe kann herstellerseits voreingestellt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtkegel, die von den mehreren ausstrahlenden Beleuchtungseinheiten aussendbar sind, derart einstellbar, dass sich die Lichtkegel so überlappen, dass das Operationsfeld durch den Überlappungsbereich homogen ausleuchtbar ist.
Dies trägt nicht nur zu einer optimalen Ausleuchtung des Operations- bzw. Objektfeldes bei, sondern auch die Steuerung und Handhabung ist relativ einfach. Es können entsprechende Verstellvorrichtungen, beispielsweise Fokussierringe oder dgl., in oder an dem Kopfteil montiert werden, da eine ausreichend stabile Basis an dem Exoskop vorhanden ist, um solche zusätzlichen Bauteile aufzunehmen und diese auch zu bedienen. Dadurch wird bei unterschiedlichen Arbeitsabständen, insbesondere in dem bevorzugten Bereich von 20–60 cm, eine optimale Ausleuchtung erzielt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Beleuchtungseinheiten distale Enden von Lichtleitern auf, die von einem proximalen Lichtleiteranschluss über den Schaft in das Kopfteil geführt sind.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die eigentliche Lichtquelle abseits des Exoskops angeordnet werden kann, somit den Operationsbereich nicht behindert und dass das Licht über die Lichtleiter an die jeweilige Beleuchtungseinheit geführt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtleiter im Schaft als Strang geführt und weisen im Kopfteil zu der jeweilig ausstrahlenden Beleuchtungseinheit führende Zweige auf.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Schaft die relativ schlanke Bauweise ermöglicht und das Auftrennen bzw. Aufspleißen in die verschiedenen Zweige dann in dem erweiterten Kopfteil möglich ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Blickrichtung der Optik und eine Ausstrahlrichtung der Beleuchtungseinheit in Richtung einer Längsachse des Schaftes.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Exoskop stehend über einer Operationsstelle montiert werden kann, bei entsprechend ausgestalteten Operationsräumen kann dann die Halterung so ausgebildet sein, dass das Exoskop von einer Decke abhängend montiert werden kann. Diese Anordnung ist besonders dann günstig, wenn beim eigentlichen Eingriff nicht unbedingt in dieser Richtung, also in einer lotrecht über der Operationsstelle stehenden Richtung intensiv gearbeitet werden muss. Ist an das proximale Ende der Optik eine Kamera angeschlossen, wird sinnvollerweise der Arbeitsabstand so gewählt, dass eine am Operationstisch stehende Person die Kamera bedienen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Blickrichtung der Optik und eine Ausstrahlrichtung der Beleuchtungseinheiten unter einem Winkel aus der Längsachse des Schaftes.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass mit einem beispielsweise stehend angeordneten Exoskop Seitenbereiche eines Körpers ausgeleuchtet werden können, beispielsweise bei einer Hüftoperation mit einem auf dem Rücken liegenden Patienten. Ein weiterer Vorteil besteht bei dieser Ausgestaltung auch darin, den Schaft selbst nun geneigt anzuordnen und sowohl die Blickrichtung der Optik als auch die Ausstrahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung nach wie vor in vertikaler Richtung zu belassen. Diese Ausgestaltung wird man anwenden, wenn in vertikaler Richtung über dem Operationsfeld ausladende Manipulationen notwendig sind. Bei einer Blickrichtung der Optik ungleich 0° kommen der Schaft, Kamera, Lichtleiter, Kabel etc. nicht mehr auf den Operateur zu, sondern können seitlich verlaufen. Dadurch ist dieser weniger in seiner Bewegungsfreiheit eingeengt und hat eine freiere Sicht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Winkel bis etwa 90°.
In der 90°-Ausgestaltung kann das Exoskop bzw. der Schaft etwa horizontal von dem Objektfeld weg weisend ausgerichtet werden und dennoch das Objektfeld von oben, also in vertikaler Richtung, ausgeleuchtet und beobachtet werden. Ist an die Optik eine Kamera angeschlossen, liegen deren Bedienelemente auf einer für die Handhabungsperson günstigen Höhe, so dass deren Steuerung ergonomisch durchführbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Umlenkung der Ausstrahlrichtung durch im Kopfteil aufgenommene Prismen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die zur Umlenkung vorgesehenen Prismen direkt im Kopfteil angeordnet werden können. Dadurch kann beispielsweise das Beleuchtungslicht durch den geradlinigen Schaft in das Kopfteil eingeführt und dann dort durch entsprechend ausgestaltete Prismen umgelenkt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Umlenkung der Ausstrahlrichtung durch entsprechende Krümmung der distalen Endbereiche von flexiblen Lichtleitern.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Flexibilität von Lichtleitern, beispielsweise aus Glasfasern, herangezogen werden kann, um die entsprechende Umlenkung des Beleuchtungslichts aus der Längsachse des Schaftes heraus einfach zu bewerkstelligen. Auch hier ist wieder die Ausgestaltung des gegenüber dem Schaft erweiterten Kopfteils günstig, denn in diesem weiteren Kopfteil können diese gekrümmten Abschnitte vor der Außenseite sicher abgeschirmt aufgenommen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Optik als separates Bauteil ausgebildet, das in das Kopfteil einführbar ist.
Diese Maßnahme hat den erheblichen Vorteil, dass der Beleuchtungsteil des Exoskops und die Optik als zwei unterschiedliche Bauteile ausgebildet sind, die zu dem kompletten Exoskop zusammengesetzt werden können. Es ist ja aus der Technologie der Endoskope bekannt, solche Optiken autoklavierbar auszubilden, so dass hier unmittelbar auf den Erfahrungsschatz dieser Technologie zurückgegriffen werden kann. Diese Ausgestaltung vereinfacht nicht nur die Montage, die Zerlegung und die Reinigung des Exoskops, sondern eröffnet auch zahlreiche Variationsmöglichkeiten. So kann der Beleuchtungsteil des Exoskops als eine Art Basisteil ausgebildet werden, in den dann unterschiedliche Optiken mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften eingeschoben werden können. Diese optisch unterschiedlichen Eigenschaften können beispielsweise unterschiedliche Tiefenschärfen oder unterschiedliche Vergrößerungen der Optiken sein. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Beleuchtungsteil entsprechend unterschiedlich auszugestalten und mit Standardoptiken zu verbinden. Eine solche Ausgestaltung wird dann sinnvoll sein, wenn unterschiedlich leistungsstarke Beleuchtungssysteme erwünscht werden, aber an sich gleichbleibende optische Eigenschaften der Optik gewünscht oder ausreichend sind.
Das erhöht erheblich die Variabilität des Einsatzes eines solchen Exoskops.
Diese modulare Bauweise erlaubt es schon im Vorfeld, bei der Zusammenstellung der Operationsinstrumente entsprechend geeignete Kombinationen von Beleuchtungsteil und Optikteil für eine bestimmte Operation bereitzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am Schaft eine Führung vorhanden, durch die die Optik zum Kopfteil führbar ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass bei der modularen Bauweise die Optik durch die Führung zielgerecht und exakt sitzend zum Kopfteil führbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Basisteil vorhanden, das mit der Optik koppelbar ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das Basisteil unabhängig von der Optik beim Einsatz angewendet werden kann.
So kann man die Optik in einer Stelle montieren, die für die Beobachtung am günstigsten ist.
Das Basisteil mit den Beleuchtungseinheiten kann dann abseits, also getrennt von der Optik an einer Stelle montiert werden, die für die Ausleuchtung besonders günstig ist. Diese Teile können selbstverständlich zusammengefügt und auch zusammen verwendet werden. Die Flexibilität wird eben dadurch erhöht, dass diese Modulteile voneinander getrennt werden können und entsprechend getrennt voneinander am Operationsfeld angeordnet werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Basisteil aus Modulen zusammengesetzt, die jeweils zumindest eine Beleuchtungseinheit und deren Zuleitungen aufweisen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass hier die Flexibilität noch weiter erhöht wird. Jedes Modulteil weist einen Schaft und zumindest eine Beleuchtungseinheit auf. Somit ist es möglich, mehrere solche Modulteile mit einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten an unterschiedlichen Stellen am Operationsfeld anzuordnen, je nachdem, wie das für eine optimale Ausleuchtung am günstigsten ist.
Selbstverständlich können auch diese Teile zusammengefügt und, wie eingangs erwähnt, zusammengesetzt, eingesetzt werden. In diesem Zustand können sie auch verstaut und bereitgelegt werden, nur wenn es der Einsatzfall notwendig macht, können die Modulteile einzeln oder auch in Gruppen zusammengesetzt, eingesetzt werden, je nachdem, wie das im Einsatzbereich am günstigsten ist. Soll während eines Eingriffes eine Stelle des Operationsfeldes besonders intensiv ausgeleuchtet werden, so kann ein Modulteil mit einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten von dem Exoskopzusammenbau abgenommen und entweder von Hand, oder über eine Halterung speziell an diesen zu beleuchtenden Ort herangebracht werden. Wird es nicht mehr benötigt, kann es kann wieder mit den anderen Bauteilen zusammengesetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist jedes Modul einen Schaft- und einen Kopfteil auf, die über eine lösbare Befestigung aneinander fixierbar sind.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass jedes Modulteil die Charakteristik des Exoskopes hat, also den schlanken Schaft und das erweiterte Kopfteil, und dass alle Module und auch die Optik über eine Befestigung entweder zusammen oder teilweise aneinandergefügt eingesetzt werden können.
Dies erhöht werden den flexiblen Einsatz eines solchen Exoskopes. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Kopfteil als geschlossenes Gehäuse ausgebildet, das proximalseitig mit dem Schaft verbunden ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass dieser Abschluss ein Eindringen von Kontaminationen in das Innere des Kopfteils hindert. Durch einen entsprechend hermetischen Abschluss kann das Kopfteil ebenfalls autoklavierbar sein, sei es als modulares Einzelteil oder in Zusammenbau oder in fester Anordnung mit einer Optik.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Optik eine an diese angekoppelte Videokamera auf, die mit einem Monitor zur Visualisierung der Bilder der Videokamera verbunden ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die aus der minimalinvasiven Chirurgie in Zusammenhang mit Endoskopen bekannte und zwischenzeitlich etablierte Beobachtungstechnik auch direkt auf ein Exoskop angewendet werden kann. Videokameras sind zwischenzeitlich mit einer äußerst geringen Baugröße und mit relativ geringem Gewicht herzustellen, so dass das Ankoppeln einer Videokamera an das proximale Ende des Exoskops einfach und ohne Beeinträchtigung der Stabilität oder Betriebssicherheit durchzuführen ist. Diese Stelle liegt auch meist relativ weitab vom Operationsbereich, so dass durch die Videokamera und die dabei notwendigen Leitungen und Kabel keine Beeinträchtigung erfolgt. Dabei können bekannte Standardanschlüsse vorhanden sein, um die Videokamera an das Okular anzukoppeln.
Die Videokamera kann durch einfache Weise eine Vergrößerung bewirken, nämlich durch den Zoom. Bei Operationsmikroskopen sind dazu aufwendige optische Bauteile notwendig, die das Gerät sperrig und teuer machen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Optik eine Okularvergrößerung auf, durch die bei allen Zoom-Einstellungen der Videokamera ein vollflächiges Bild auf dem Monitor erreichbar ist.
Bei den meist runden optischen Instrumenten ist eine kreisrunde Blende vorhanden. Auf einen rechteckigen Monitor projiziert, bleiben Teile des Monitors im Eckenbereich schwarz. Um den Monitor für das Videobild voll auszunutzen, insbesondere bei 16:9 Formaten, wird die Zoom-Charakteristik so eingestellt, dass eine Blende auch bei 1 × Zoom nicht sichtbar ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Exoskops von schräg unten, also etwa entgegen der Ausstrahl- bzw. Blickrichtung der Optik,
2 eine entsprechende perspektivische Darstellung von oben,
3 eine perspektivische Darstellung des Basisteils des Exoskops bei abgenommener Optik,
4 eine perspektivische Darstellung der vom Basisteil der 3 abgenommenen Optik,
5 einen Längsschnitt längs der Linie V-V in 4,
6 stark schematisiert einen Längsschnitt durch das Basisteil, wie es in 3 dargestellt ist, also ohne eingeschobene Optik und insbesondere zur Darstellung der Führung der Lichtleiter,
7 eine perspektivische Darstellung vergleichbar mit der Darstellung von 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Exoskops,
8 eine perspektivische Draufsicht auf das Exoskop von 7,
9 eine Draufsicht auf das Exoskop von 7,
10 einen Schnitt längs der Linie X-X in 9,
11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in 9,
12 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Exoskops mit Geradeausblick,
13 stark schematisch eine mögliche Anordnung des Exoskops von 12 in einer vertikalen Ausrichtung durch eine Halterung,
14 eine stark schematisierte Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Exoskops mit 90°-Blick, ähnlich wie die Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels, jedoch mit einer angekoppelten Videokamera, die ein Bild auf einen Monitor überträgt,
15 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Exoskopes mit nur einer Beleuchtungseinheit und 90°-Blick,
16 einen Längsschnitt im Bereich des Kopfteils von 15,
17 eine Explosionsdarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Exokopes in Modulbauweise,
18 den distalen Endbereich des Exoskopes von 17 in zusammengesetzten Zustand,
19 einen Schnitt längs der Linie XIX−XIX in 18,
20 eine Einsatzmöglichkeit der Modulbauteile an einem Operationsfeld, und
21 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Exoskopes mit seitlich versetzten Beleuchtungseinheiten.
Ein in den 1 bis 6 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Exoskops ist in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Das Exoskop 10 weist eine Optik 12 auf, die, wie das insbesondere aus 4 ersichtlich ist, als ein modulares, in sich abgeschlossenes Bauteil ausgebildet ist. Ferner weist das Exoskop 10 ein Basisteil 13 auf, wie das insbesondere aus 3 ersichtlich ist, in dem die Beleuchtung 14 integriert ist.
Das Basisteil 13 weist einen langerstreckten, etwa halbschalenförmigen steifen Schaft 16 auf, dessen distales Ende 18 mit einem Kopfteil 20 verbunden ist.
In dem Kopfteil 20 ist eine erste Beleuchtungseinheit 22 integriert, die Licht in einer Ausstrahlrichtung 23 aussendet. Ferner ist im Kopfteil 20 noch eine zweite Beleuchtungseinheit 24 angeordnet, die ebenfalls Licht in einer Ausstrahlrichtung 25 aussendet. Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung von 6 zu entnehmen, sind im Innern des Basisteils 13 Zuleitungen 26 angeordnet, um Beleuchtungslicht zu den Beleuchtungseinheiten 22 und 24 zu transportieren. Dazu ist ein seitlich vom proximalen Ende des Schaftes 16 abstehender Lichtleiteranschluss 30 vorgesehen, in den ein Strang 31 an Lichtleitern 28 eingesetzt ist. Der Strang 31 setzt sich aus einem Bündel an zahlreichen flexiblen Glasfasern zusammen, wie das an sich aus dem Endoskopbau bekannt ist. Dieser Strang 31 ist im Schaft 16 bis zum Kopfteil 20 geführt und trennt sich dort, wie das insbesondere aus der Darstellung von 2 ersichtlich ist, in zwei Zweige 32 und 34 auf, die jeweils zu den Beleuchtungseinheiten 22 und 24 führen. An der Unterseite, sprich also der Ausstrahlseite des Kopfteils 20, ist eine entsprechende Ausstrahlöffnung 36 vorgesehen, die durch ein optisch aktives Fenster 40 hermetisch abgeschlossen ist.
Das Kopfteil 20 weist ein allseits geschlossenes Gehäuse 38 auf, das mit dem steifen Schaft 16 fest verbunden ist.
Wie insbesondere aus 6 zu entnehmen, ist im Kopfteil 20 integriert eine Fokussierung 44 angeordnet, die verschiebbare Kondensorlinsen 46 aufweist, um eine Fokussierung des Beleuchtungslichts zu erzielen.
Das Gehäuse 38 ist in der Regel dicht abgeschlossen und somit autoklavierbar. Die Kondensorlinse 46 sorgt auch dafür, dass nicht die einzelnen Lichtleiter abgebildet werden, sondern das Beleuchtungsfeld homogen ist. Meist wird die Einstellung bereits vom Hersteller vorgesehen und der Anwender kann diese nicht verändern. Falls dennoch eine Bewegung der Kondensorlinsen erwünscht ist, können im Kopfteil 20 auch integrierte Stellorgane angeordnet sein, beispielsweise Stellringe oder Stellscheiben, die von außen bedient werden können und deren Drehen zu einer Hin- und Herverschiebung der Kondensorlinsen 46 in der Beleuchtungsrichtung 23 führt.
Aus der Darstellung von 1 bis 3 ist ersichtlich, dass die Ausstrahlrichtungen 23 und 25 der Beleuchtungseinheiten 22 und 24 unter einem Winkel von etwa 90° aus der Längsachse 48 des Schaftes 16 abgewinkelt verlaufen.
Insbesondere aus 1 und 3 ist zu erkennen, dass am Basisteil 13 eine Führung 50 für die Optik 12 ausgeführt ist. Die Führung 50 weist am proximalen Ende des Schaftes 16 eine hohle Führungshülse 52 auf, von der auch der seitliche Lichtleiteranschluss 30 sich weg erstreckt. Das proximale Ende des Kopfteils 20 ist als eine Art Schacht 54 ausgebildet, in den der distale Endabschnitt der Optik 12 eingeschoben werden kann.
Bei der Montage wird die Optik 12, wie sie in 4 eingestellt ist, von distal nach proximal durch die Hülse 52 längs des Schaftes 16 nach distal vorgeschoben, bis der distale Endbereich in den Schacht 54 eingeschoben ist, wie das in 1 dargestellt ist. Eine Koppelstelle 63 an der Optik 12 sorgt für eine bestimmte Drehausrichtung der Optik 12 im Hinblick auf das Basisteil 13.
Die Optik 12 selbst weist, wie das insbesondere aus den 4 und 5 ersichtlich ist, einen langerstreckten Optikschaft 62 auf, an dessen proximalem Ende ein Okular 64 aufgeschraubt ist.
Im Innern des Optikschaftes 62 ist ein Linsensystem 66 aufgenommen, beispielsweise ein aus dem Endoskopbau bekanntes Stablinsensystem nach HOPKINS. Am distalen Ende 68 des Linsensystems 66 ist ein Prisma 70 angeordnet, das dafür sorgt, dass eine Blickrichtung 74 unter einem Winkel 76 von etwa 90° aus der Längsachse 72 des Optikschaftes 62 heraus resultiert. Ein entsprechendes transparentes Fenster 78 schließt den Optikschaft 62 seitlich in diesem Bereich der Blickrichtung 74 ab.
Wie insbesondere aus der perspektivischen Darstellung von 1 zu entnehmen, liegt dann das Fenster 78 so, dass die Blickrichtung 74 etwa gleichsinnig gerichtet und parallel zu den Ausstrahlrichtungen 23 und 25 der Beleuchtungseinheiten 22 und 24 steht.
Diese Ausgestaltung des Exoskopes 10 mit 90°-Blickwinkel und 90°-Beleuchtungsrichtung bezüglich der Längsachse des Schaftes 16 wird dann eingesetzt, wenn, wie das in 2 ersichtlich ist, ein Objektfeld 56 beleuchtet und beobachtet werden soll, bei dem das Exoskop 10 keinen allzu großen Bauraum über dem Objektfeld 56 belegen soll. Das Exoskop 10 wird durch eine hier nicht näher dargestellte Halterung so gehalten und ausgerichtet, dass es sich quer zur Fläche des Objektfeldes 56 von der Operationsstelle weg erstreckt.
Bei einem in den 7 bis 10 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Exoskops ist dieses in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 80 bezeichnet. Auch hier weist das Exoskop 80 eine Optik 82 und eine Beleuchtung 84 auf. Auch hier ist ein langerstreckter, in diesem Ausführungsbeispiel geschlossen hohlzylindrischer Schaft 86 vorgesehen, an dessen distalem Ende 88 ein Kopfteil 90 montiert ist. Auch in dem Kopfteil 90 ist eine erste Beleuchtungseinheit 92 sowie eine zweite Beleuchtungseinheit 94 angeordnet. Auch hier ist wieder die Ausstrahlrichtung 93 der Beleuchtungseinheit 92 sowie die Ausstrahlrichtung 95 der Beleuchtungseinheit 94 so gerichtet, dass diese unter einem Winkel von etwa 90° zur Längsachse 87 des Schaftes 86 verläuft.
Die Optik 82 ist von proximal in ein Führungsrohr 100 des Schaftes 86 eingeschoben und ist fest mit dem Kopf 90 verbunden, wie das in 10 ersichtlich ist.
Auch die Optik 82 ist wieder als 90°-Optik ausgebildet, d.h. deren Blickrichtung 83 verläuft, wie das insbesondere aus 7 ersichtlich ist, unter einem Winkel von 90° zur Längsachse 87 des Schaftes 86, in dem der hier nicht näher dargestellte Schaft der Optik 82 eingeschoben ist. Auch hier ist die Anordnung so, dass das seitliche Fenster, über das der 90°-Ausblick ermöglicht ist, im Kopfteil 90 angeordnet ist und ist, wie das insbesondere aus 7 ersichtlich ist, zwischen den beiden Beleuchtungseinheiten 92 und 94 angeordnet. Die Optik 82 ist mit einem Okular 98 versehen.
Ein seitlich vom proximalen Ende des Schaftes 86 vorspringender Lichtleiteranschluss 102 dient wieder zur Aufnahme von Lichtleitern 104, die, wie das aus der Schnittdarstellung von 10 ersichtlich ist, in einem Zwischenraum 105 zwischen dem äußeren Schaft 86 und dem Führungsrohr 100 angeordnet und nach distal zu den Beleuchtungseinheiten 92 und 94 geführt sind.
Aus der Schnittdarstellung von 11 ist ersichtlich, dass im Kopfteil 90 ein Prisma 108 angeordnet ist, das von den Lichtleitern 104 zugeführtes Beleuchtungslicht um 90° aus der Längsachse 87 in die Ausstrahlrichtung 95 umlenkt. Eine zwischengeschaltete Linse 106 sorgt dafür, dass dieser Beleuchtungslichtumlenkvorgang mit möglichst wenig Streuverlusten erfolgt.
Insbesondere aus der perspektivischen Darstellung von 7 ist ersichtlich, dass die beiden Beleuchtungseinheiten 92 und 94 und der dazwischen angeordnete Einlass der Optik 82 in Blickrichtung 83 in einer Reihe angeordnet sind, die quer zur Längsachse des Schaftes 87 verläuft.
Es ist auch möglich, diese Reihe so auszurichten, dass diese in Richtung der Längsachse 87 verläuft. Dabei kann die Reihe direkt in der Ausrichtung der Längsachse 87 liegen, aber auch seitlich links oder rechts versetzt sein, so dass bei bestimmten Operationstechniken, falls das gewünscht ist, Arbeitsraum unmittelbar neben dem Kopfteil 90 auf einer Seite der Längsachse 87 zur Verfügung steht. Dabei müssen diese drei Bauelemente auch nicht auf einer geradlinigen Linie liegen, sondern können auch auf einer gekrümmten Linie liegen. In den Ausführungsbeispielen, in denen mehr als zwei Beleuchtungseinheiten 92 und 94 vorgesehen sind, beispielsweise drei oder vier, können diese entsprechend um das distale Ende der Optik 82 herum angeordnet sein.
In den 12 und 13 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Exoskops dargestellt, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 110 bezeichnet ist. Auch das Exoskop 110 weist eine Optik 112 auf, die in einem Schaft 114 aufgenommen ist. Die Blickrichtung 113 der Optik 112 erfolgt dabei in Richtung der Längsachse 115 des Schaftes, ist somit eine Optik 112 mit einer 0°-Blickrichtung. Auch hier ist wieder am proximalen Ende des Schaftes 114 ein Kopfteil 116 angeordnet, in dem zwei Beleuchtungseinheiten 118 und 120 aufgenommen sind, deren Ausstrahlrichtungen 119 bzw. 121 ebenfalls in Richtung der Längsachse 115 ausgerichtet ist. In 13 ist dargestellt, wie das Exoskop 110 über eine Halterung 134 an einer ortsfesten Stelle 142, montiert ist. Üblicherweise ist das der Operationstisch oder ein spezielles Stativ.
Dazu weist die Halterung 134 einen ggf. mehrfach gelenkig ausgebildeten Arm 136 auf, der über eine Klammer 138 mit dem Schaft 114 verbunden ist. Eine Schraube 140 erlaubt eine lösbare Verbindung zwischen Halterung 134 und Exoskop 110, wobei das in der Höhe verstellt werden kann.
Wie aus der Darstellung in 13 ersichtlich, werden von den Beleuchtungseinheiten 118, 120 zwei Lichtkegel 123, 125 abgestrahlt, die so ausgerichtet sind, dass sie sich überschneiden. Dadurch kann sowohl ein relativ fernab liegendes Objektfeld 130 als auch ein relativ nahe liegendes Objektfeld 128 optimal, d.h. homogen ausgeleuchtet werden. Die Darstellung von 13 ist nicht maßstabsgerecht, die Maximalabstände zwischen den Beleuchtungseinheiten 118 bzw. 120 und dem entsprechenden Objektfeld können im Bereich von 1 m liegen. Diese Anordnung mit der 0°-Optik und der entsprechenden Beleuchtungsrichtung wird dann gewählt, wenn über dem jeweiligen Objektfeld ausreichend Platz zur Verfügung steht.
Bei dem in 14 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel wird ein Exoskop 80' eingesetzt, das, was die Ausgestaltung des Schaftes, der Beleuchtungszuführung und die Umlenkung betrifft, gleich ausgestaltet ist, wie das in den 7 bis 10 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Exoskops 80. Im Unterschied zu diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist an das Okular eine Videokamera 150 angekoppelt, die über ein Kabel 151 mit einem Monitor 152 verbunden ist. Das Exoskop 80' ist über eine Halterung 156 mit einer Wand 158 verbunden. Ein nach proximal vorstehender Lichtleiteranschluss 161 ist mit einer Leitung 162 verbunden, die zu einer abseitigen Lichtquelle 164 führt. Auch hier sind die Beleuchtungseinheiten so ausgelegt, dass ein Lichtkegel 170 resultiert, der ein Objektfeld 154 optimal ausleuchtet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt im Objektfeld 154 ein Organ, beispielsweise ein schlagendes Herz, an dessen äußeren Gefäßen 174 im Bereich einer Verzweigung 176 ein chirurgischer Eingriff vorgenommen werden soll. Durch Pfeile 166, 167, 168 ist dargestellt, dass das Objektfeld 154 von vielen Seiten durch einen Operateur oder Hilfspersonen ungestört zugänglich ist. Für alle diese Personen besteht die Möglichkeit, das Objektfeld 154 visualisiert auf dem Monitor 152 zu beobachten.
Soll beispielsweise zu Beginn der Operation zunächst der Brustkorb geöffnet und das Organ 172 entsprechend freigelegt werden, kann die Halterung 156 das Exoskop 80' so ausgerichtet halten, dass der gesamte Brustbereich großflächig ausgeleuchtet ist. Soll dann beispielsweise an der Verzweigung 176 ein Eingriff vorgenommen werden, kann entweder über die Kamera 150 eine entsprechende Fokussierung auf diese Stelle vorgenommen werden oder es kann auch über die Halterung 156 das Exoskop 80' bzw. dessen Kopfteil 90 näher an das Objektfeld 154 herangerückt werden. In allen Stellungen ist eine optimale Ausleuchtung und eine optimale visuelle Verfolgung des Operationsgeschehens möglich.
In den 15 und 16 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Exoskopes dargestellt, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 180 bezeichnet ist.
Auch hier weist das Exoskop 180 ein Basisteil 184 auf, in dem eine Optik 182 aufgenommen ist. Am proximalen Ende ist ein Okular 183 vorhanden.
Die Blickrichtung 185 der Optik 182 verläuft um 90° aus deren Längsachse abgewinkelt.
Die Optik 182 ist in einem Schaft 186 des Exoskopes 180 aufgenommen. Am distalen Ende 188 des Schaftes 186 ist ein Kopfteil 190 vorgesehen.
Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung von 16 zu erkennen, endet das distale Ende der Optik 182 in diesem Kopfteil 190.
In dem Kopfteil 190 ist eine einzige Beleuchtungseinheit 192 aufgenommen.
Deren Ausstrahlrichtung 193 verläuft ebenfalls unter einem Winkel von etwa 90° gegenüber der Längsachse 187 des Schaftes 186, wobei diese Längsachse 187 sich auch in Richtung der Längsachse der Optik 182 erstreckt.
In dem Schaft 186 sind Lichtleiter 194 aufgenommen, die im Kopfteil 190 eine Krümmung 195 aufweisen, damit sie Beleuchtungslicht in der Ausstrahlrichtung 193 ausstrahlen.
Das Basisteil 184 weist proximalseitig ein Gehäuse 198 auf, von dem seitlich ein Lichtleiteranschluss 196 vorspringt. Dieser Lichtleiteranschluss 196 ist über ein Kabel 200 mit einer Lichtquelle verbunden.
Auch hier ist wieder im Inneren des Kopfteiles 190 eine Fokussierung 202 vorhanden.
Diese dient wieder dazu nicht die einzelnen Lichtleiter (194) abzubilden, sondern das Beleuchtungslicht homogen der Operationsstelle zuzuführen.
Aus der Schnittdarstellung von 16 ist zu erkennen, dass die Bildeintrittsstelle der Optik 182 und die Lichtaustrittstelle der Beleuchtungseinheit 192 in Reihe hintereinander in Richtung der Längsachse 187 des Endoskopes (180) liegen.
Diese können auch, in Richtung der Längsachse 187 gesehen, nebeneinander liegen.
Der Lichtkegel der Beleuchtungseinheit 192 ist herstellerseits so eingestellt, dass in den üblichen Arbeitsabständen, also meist im Bereich zwischen 20 und 60 cm eine homogene Ausleuchtung erfolgt, d.h. der Blickkegel der Optik schneidet entsprechend den Beleuchtungskegel des Beleuchtungslichtes.
Ein in den 17 bis 20 dargestelltes sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Exoskopes ist in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 210 bezeichnet.
Das Exoskop 210 weist eine Optik 212 auf, die wie zuvor beschrieben, einen Schaft 213 und ein Fenster 211 für einen 90°-Blick aus der Längsachse des Schaftes 213 heraus ermöglicht.
Das Basisteil des Exoskopes 210 besteht aus einem ersten Modul 214 und einem zweiten Modul 222.
Das erste Modul 214 weist einen langerstreckten Schaft 216 auf, der an seinem proximalen Ende einen abgewinkelten Lichtleiteranschluss 218 aufweist.
Am distalen Ende weist der Schaft 216 ein erweitertes Kopfteil 219 auf, in dem eine Beleuchtungseinheit 220 aufgenommen ist.
Auch hier, wie zuvor beschrieben, werden in dem Schaft 216 Lichtleiter 221 zu der Beleuchtungseinheit 220 geführt.
Das zweite Modul 222 weist ebenfalls einen Schaft 224 auf, der proximalseitig einen abgewinkelten Lichtleiteranschluss 226 aufweist. Am distalen Ende ist ein erweitertes Kopfteil 227 vorhanden, in dem eine Beleuchtungseinheit 228 aufgenommen ist.
Auch hier werden wieder durch den Lichtleiteranschluss 226 Leichtleiter 229 durch den Schaft 224 zu der Beleuchtungseinheit 228 geführt.
In 18 ist dargestellt, wie die drei Bauteileelemente, nämlich Optik 212 erstes Modul 214 ein zweites Modul 222 zu dem endfertigen Exoskop 210 zusammengesetzt sind.
In Zusammenhang mit 17 ist zu erkennen, dass die Ausgestaltung der Kopfteile 219, des ersten Modules 214 und des Kopfteiles 227 des zweiten Modules 222 so ausgebildet sind, dass diese ineinandergefügt werden können und dadurch die beiden Beleuchtungseinheiten 220 und 228 in einer Reihe, in Längsachse der Schäfte 216 und 224 gesehen, hintereinander angeordnet sind.
Dazu ist in dem Kopfteil 227 eine entsprechende hier nicht näher bezeichnete Ausnehmung vorhanden, in die das Kopfteil 219 seitlich passend eingeschoben werden kann, wie das dem Übergang von 17 zu 18 entspricht.
Aus der Schnittdarstellung von 19 ist zu erkennen, dass der Schaft 213 der Optik 212, der Schaft 216 des ersten Modules 214 und der Schaft 224 des zweiten Modules 222 so ausgeformt sind, dass die beiden Schäfte 224 und 216 an eine Außenseite des Schaftes 213 anschmiegend angelegt werden können.
Der Zusammenbau aus den drei Schäften 213, 216 und 224 wird durch eine diese umfassende Befestigung in Form einer Klammer 230 zusammengehalten.
Die Klammer 230 weist zum besseren Spreizen an der Außenseite eine Einschnürung 231 auf.
Aus der Darstellung von 18 ist zu erkennen, dass das distale Ende des Schaftes 213 der Optik 212 in einem Freiraum im Kopfteil 219 zum Liegen kommt, und zwar derart, dass das Fenster 211 in Reihe und, von proximal nach distal gesehen, vor der Reihe der Beleuchtungseinheiten 220, 228 zum Liegen kommt.
Im praktischen Einsetzen kann das Exoskop 210 in dem in 18 dargestellten, vollständig zusammengebautem Zustand eingesetzt werden.
Es ist aber auch möglich, wie das in 20 angedeutet ist, das Exoskop 210 mit voneinander getrennten Bauteilen einzusetzen.
In 20 ist ein Operationsfeld 232 angedeutet, das durch das Exoskop 210 beobachtet und beleuchtet werden soll.
In 20 ist dargestellt, dass die drei Bauelemente, nämlich Optik 212 erstes Modul 214 und zweites Modul 222, etwa sternförmig und jeweils um 120° versetzt, um das Operationsfeld 232 herum angeordnet sind. Da sowohl das erste Modul 214 als auch das zweite Modul 222 mit eigenen Lichtleitern 221, 229 versehen sind, und diese auch bis zu einer entsprechenden Beleuchtungsquelle geführt sind, können diese beiden Module 214 und 222 völlig unabhängig voneinander eingesetzt werden, sie können aber auch beide aneinanderliegend eingesetzt werden.
Die sternförmige Anordnung ist selbstverständlich nur ein Beispiel, es können diese einzelnen Instrumente auch gruppiert, oder in anderer winkelmäßiger Verteilung angeordnet werden.
Es soll hier nur demonstriert werden, welche Flexibilität für die Handhabungsperson besteht, um an einem bestimmten Operationsfeld 232 eine optimale Beobachtung und eine jeweils günstige Ausleuchtung zu erzielen.
Im Ausführungsbeispiel ist dargestellt, dass jedes der Module 214, 222 nur eine Beleuchtungseinheit aufweist.
Es ist auch möglich, Ausführungen zu bauen, bei denen zwei oder mehrere Beleuchtungseinheiten vorhanden sind. Diese Modulbauweise erweitert nicht nur das Einsatzfeld, sondern erlaubt eine einfache Reinigung und Sterilisierung nach einem Einsatz. Durch Lösen der Klammer 230 können dann die einzelnen Bauteileelemente, nämlich Optik 212, erstes Modul 214 und zweites Modul 222 separat gereinigt, sterilisiert und weiter behandelt und für einen weiteren Einsatz vorbereitet werden.
In 21 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Exoskopes dargestellt, das in seine Gesamtheit mit der Bezugsziffer 240 bezeichnet ist.
Auch das Exoskop 240 ist in einer Modulbauweise aufgebaut.
Das Exoskop 240 weist eine Optik 242 auf, die einen langerstreckten Schaft 243, wie das zuvor mehrfach beschrieben worden ist, aufweist.
Auch hier ist ein Fenster 245 vorhanden, das einen 90°-Blick aus der Längsachse des Schaftes 243 heraus ermöglicht.
Die Optik 242 ist an einem Basisteil 244 montiert, das sich selbst wiederum aus einem ersten Modul 246 und einem zweiten Modul 252 zusammensetzt.
Das erste Modul 246 weist dabei wieder einen Schaft 248 auf, der ein gegenüber dessen Längsachse seitlich angeordnetes Kopfteil 249 mit einer Beleuchtungseinheit 250 aufweist.
Das zweite Modul 252 weist ebenfalls einen langerstreckten Schaft 254 auf und geht ebenfalls in ein seitlich in gleicher Richtung weisendes Kopfteil 255, wie das Kopfteil 249 über, das eine Beleuchtungseinheit 256 aufweist.
Die beiden Kopfteile 249 und 255 liegen über eine gerade Anlagefläche aneinander. Auch sind hier nicht näher gezeigte Lichtleiter im Innern der Schäfte 248 und 254 zu den Beleuchtungseinheiten 250 und 256 geführt.
Dieser Zusammenbau aus Optik 242, erstem Modul 246 und zweitem Modul 252 kann über eine Befestigungseinheit, wie zuvor beschrieben, bspw. eine Klammer, zusammengehalten werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die beiden Module 246 und 252 aneinander zu klipsen bzw. aneinander zu befestigen. Somit können die beiden Module als ein Basisteil 244 gehandhabt werden. Von dem Basisteil 244 kann die Optik 242 abgenommen und an einem anderen günstigeren Ort am Operationsfeld eingesetzt werden.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung mit seitlich in gleicher Richtung aus der Längsachse der Schäfte herausgerichteten Beleuchtungseinheiten 250 und 256 ist, dass man auf der gegenüberliegenden Seite, also in der Darstellung von 21 auf der linken Seite, mit Werkzeugen ungehindert arbeiten kann.
Ein Durchmesser 258 des Schaftes 243 der Optik 242 beträgt etwa 7,5 mm.
Die Breite 260 der zusammengesetzten Kopfteile 249 und 255 beträgt etwa 20 mm. Die Höhe 262 der zusammengesetzten Kopfteile 249 und 255 beträgt etwa 25 mm.
Daraus ist ersichtlich, dass zwar ein gegenüber dem Schaft oder den Schäften erheblich erweitertes Kopfteil vorhanden ist. Dennoch ist eine relativ kleine kompakte Ausgestaltung des Exoskpes 240 im distalen Endbereich vorhanden.
Der Zusammenbau wie er in 21 dargestellt ist, kann bspw. an ein Operationsfeld horizontal seitlich herangeführt werden, er kann als solcher Kompaktzusammenbau 240, als Zusammenbau aus den beiden Modulteilen 246 und 252 und davon getrennter Optik 242 eingesetzt werden, oder, wie zuvor in Zusammenhang mit dem Exoskop 210 beschrieben, auch in Form der drei einzelnen Bauteilen, nämlich Optik 242, erstes Modul 246 und zweites Modul 252.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2004/100815 A2 [0003]
WO 2008/153969 A1 [0006, 0013]

Claims

Exoskop zum Beobachten und Beleuchten eines Objektfeldes (56, 154) an einem Patienten von einer Stelle abseits des Körpers des Patienten, mit einer Optik (12, 82, 112) zum Beobachten des Objektfeldes (56, 154) und mit einer Beleuchtung (14, 84) zum Beleuchten des Objektfeldes (56, 154), wobei ein Abstand zwischen Optik (12, 82, 112) und Objektfeld (56, 154) über eine Halterung (134, 156) veränderbar ist, gekennzeichnet durch einen Schaft (16, 86, 114), an dessen distalem Ende ein gegenüber dem Schaft erweitertes Kopfteil (20, 90, 116) angeordnet ist, wobei die Beleuchtung (14, 84) in dem distalseitigen Kopfteil (20, 90, 116) mündet, und wobei im Kopfteil (20, 90, 116) zumindest eine ausstrahlende Beleuchtungseinheit (22, 24; 92, 94; 118, 120, 192) angeordnet ist, deren Strahlcharakteristik derart einstellbar ist, dass das Objektfeld (86, 154) in allen möglichen Abständen der Optik (12, 82, 112) homogen ausleuchtbar ist, und wobei im Schaft (16, 86, 114, 186) Zuleitungen (26) für die zumindest eine Beleuchtungseinheit (22, 24; 92, 94; 118, 120, 192) angeordnet sind.
Exoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei ausstrahlende Beleuchtungseinheiten (22, 24; 92, 94; 118, 120) vorhanden sind.
Exoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ausstrahlenden Beleuchtungseinheiten (22, 24; 192) mit einer Kondensorlinsen (46) aufweisenden Fokussierung (44, 202) versehen sind.
Exoskop nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtkegel (123, 125), die von den mehreren ausstrahlenden Beleuchtungseinheiten (118, 120) aussendbar sind, derart eingestellt sind, dass sich die Lichtkegel (123, 125) so überlappen, dass zumindest das Objektfeld (56, 154) durch den Überlappungsbereich homogen ausleuchtbar wird.
Exoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Beleuchtungseinheiten distale Enden von Lichtleitern (28, 194) aufweist, die von einem proximalseitigen Lichtleiteranschluss (30, 196) über den Schaft (16, 186) in das Kopfteil (20, 190) geführt sind.
Exoskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (28) im Schaft (16) als Strang (31) geführt sind und im Kopfteil (20) zu einer jeweilig ausstrahlenden Beleuchtungseinheit (22, 24) führende Zweige (32, 34) aufweisen.
Exoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blickrichtung (113) der Optik (112) und eine Ausstrahlrichtung (119, 121) der Beleuchtungseinheiten (118, 120) in Richtung einer Längsachse (115) des Schaftes (114) erfolgt.
Exoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blickrichtung (74, 83, 185) der Optik (12, 82, 182) und eine Ausstrahlrichtung (23, 24; 93, 95, 193) einer Beleuchtungseinheit (22, 24; 92, 94, 192) unter einem Winkel (76) aus der Längsachse (72, 87, 187) des Schaftes (16, 86, 180) erfolgt.
Exoskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (76) bis etwa 90° beträgt.
Exoskop nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung der Ausstrahlrichtung (95) durch im Kopfteil (90) aufgenommene Prismen (108) erfolgt.
Exoskop nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung der Ausstrahlrichtung (23, 24; 193) durch entsprechende Krümmung (32, 34; 195) der distalen Endbereiche von flexiblen Lichtleitern (28, 194) erfolgt.
Exoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (12; 212, 242) als separates Bauteil ausgebildet ist, das in ein das Kopfteil (20) aufweisendes Basisteil (13; 244) einführbar ist.
Exoskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaft (16) eine Führung (50) vorhanden ist, durch die die Optik (12) zum Kopfteil (20) führbar ist.
Exoskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basisteil (244) vorhanden ist, das mit der Optik (242) koppelbar ist.
Exoskop nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (244), aus mehreren Modulen (214, 222; 246, 252) zusammengesetzt ist, die jeweils zumindest eine Beleuchtungseinheit (220, 228; 250, 256) und deren Zuleitungen aufweisen.
Exoskop nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (221, 222; 246, 252) einen Schaft (216, 224; 248, 254) und ein Kopfteil (219, 227; 249, 255) aufweist, die über eine lösbare Befestigung (230) aneinanderfügbar sind.
Exoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (20, 90, 116) als geschlossenes Gehäuse (38) ausgebildet ist, das proximalseitig mit dem Schaft (10) verbunden ist.
Exoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (82) eine an diese angekoppelte Videokamera (150) aufweist, die mit einem Monitor (152) zur Visualisierung der Bilder der Videokamera (150) verbunden ist.
Exoskop nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (82) eine Okularvergrößerung aufweist, durch die bei allen Zoom-Einstellungen der Videokamera (150) ein vollflächiges Bild auf dem Monitor (152) erreichbar ist.