DE102017214178B3 - System with a laparoscope and an electronic evaluation unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System mit einem Laparoskop und einer elektronischen Auswerteeinheit, bei dem an einer in einen Hohlraum eines Patienten einführbaren Stirnseite eines Gehäuses eines Laparoskops ein optisches und für elektromagnetische Strahlung transparentes Fensterelement (3) angebracht ist. In dem Fensterelement (3) ist mindestens eine düsenförmige Durchbrechung (4) ausgebildet, durch die ein Gas in den Hohlraum des Patienten so einführbar ist, dass ein Beschlagen und/oder eine Verschmutzung infolge einer auf eine Oberfläche des Fensterelements (3) auftreffende Körperflüssigkeit vermeidbar ist/sind. Durch das Laparoskop wird auf eine sensitive Oberfläche einer Kamera auftreffende elektromagnetische Strahlung ortsaufgelöst erfasst, digitalisiert und die einzelnen ortsaufgelöst erfassten und digitalisierten Bildpunkte der elektronischen Auswerteeinheit zugeführt. Die elektronische Auswerteeinheit ist mit einem Bildkorrektursystem so ausgebildet, dass eine Korrektur von infolge optischer Brechung an der mindestens einen düsenförmigen Durchbrechung (4) auftretenden Verzerrungen an Abbildungen, die mittels der Kamera erfasst worden sind, erfolgt. The invention relates to a system with a laparoscope and an electronic evaluation unit, in which an optical and electromagnetic radiation transparent window element (3) is attached to an insertable into a cavity of a patient end face of a housing of a laparoscope. In the window element (3) at least one nozzle-shaped opening (4) is formed, through which a gas in the cavity of the patient is inserted so that fogging and / or contamination due to a surface of the window member (3) impinging body fluid can be avoided is / are. By means of the laparoscope, electromagnetic radiation impinging on a sensitive surface of a camera is recorded spatially resolved, digitized, and the individual locally resolved and digitized pixels are fed to the electronic evaluation unit. The electronic evaluation unit is designed with an image correction system such that a correction of distortions due to optical refraction at the at least one nozzle-shaped aperture (4) occurs on images which have been detected by means of the camera.
Description
Die Erfindung betrifft ein System mit einem Laparoskop und einer elektronischen Auswerteeinheit, das bei der Laparoskopie bei minimal invasiven chirurgischen Eingriffen an Patienten eingesetzt werden kann. Dabei wird ein Laparoskop in einen Körperhohlraum (insbesondere den Abdomen) eingeführt, um damit dem jeweiligen Chirurgen eine optische Überwachung seiner Tätigkeiten zu ermöglichen.The invention relates to a system with a laparoscope and an electronic evaluation unit, which can be used in laparoscopy in minimally invasive surgical procedures on patients. In this case, a laparoscope is introduced into a body cavity (in particular the abdomen) in order to enable the respective surgeon to visually monitor his activities.
Dabei kommt es häufig zu Sichtbehinderungen infolge von Kondensation (Beschlagen) und/oder spritzender Körperflüssigkeit, die sich an einer äußeren Oberfläche eines optischen Elements eines Laparoskops absetzen kann. Diesem Problem wird gegenwärtig durch eine Beheizung oder den Einsatz erwärmter Insufflationsgase, die über eine eigene Kanüle in den Hohlraum des Patienten zugeführt werden, entgegengetreten.This often leads to obstructions due to condensation (misting) and / or splashing body fluid that can settle on an outer surface of an optical element of a laparoscope. At present, this problem is counteracted by heating or the use of heated insufflation gases, which are delivered via a separate cannula into the cavity of the patient.
Dadurch können die entsprechenden Sichtbehinderungen nur sehr unzulänglich vermieden werden. Insbesondere bei spritzender Körperflüssigkeit können die Sichtbehinderungen nicht in ausreichendem Maß vermieden werden, was im Extremfall dazu führt, dass vom minimal invasiven chirurgischen Eingriff zu einem herkömmlichen chirurgischen Eingriff gewechselt werden muss, wodurch sich das Risiko für den jeweiligen Patienten erheblich erhöht.As a result, the corresponding obstructions can be avoided only very inadequate. In particular, with splashing body fluid obstructions can not be sufficiently avoided, which leads in extreme cases, that must be changed from minimally invasive surgery to a conventional surgical procedure, which increases the risk for each patient considerably.
So ist aus US 2013 / 0 235 176 A1 ein optisches Abbildungssystem und eine solche Vorrichtung bekannt.Thus, US 2013/0 235 176 A1 discloses an optical imaging system and such a device.
Eine Reinigungsvorrichtung für Endoskopfenster ist in
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine verbesserte und sicherere optische Überwachung minimal invasiver chirurgischer Eingriffe bei der Laparoskopie anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide options for improved and safer optical monitoring of minimally invasive surgical procedures during laparoscopy.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, dass die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a system that has the features of
Das erfindungsgemäße System nutzt ein ansonsten herkömmlich ausgebildetes Laparoskop bei dem an einer in einen Hohlraum eines Patienten einführbaren Stirnseite seines Gehäuses ein optisches und für elektromagnetische Strahlung transparentes Fensterelement angebracht ist. In dem Fensterelement ist mindestens eine düsenförmige Durchbrechung ausgebildet, durch die ein Gas in den Hohlraum des Patienten so einführbar ist, dass ein Beschlagen und/oder eine Verschmutzung infolge einer auf eine Oberfläche des Fensterelements auftreffenden Körperflüssigkeit vermieden werden kann. Bei dem Gas kann es sich um das ansonsten ohnehin erforderliche Insufflationsgas handeln, das üblicherweise bereits mit einem Volumenstrom von bis zu 120 l/min in einen Hohlraum bei einem minimal invasiven chirurgischen Eingriff zugeführt wird. Dabei kann zumindest ein Teil dieses Gases durch das Gehäuse geführt werden.The system according to the invention uses an otherwise conventionally designed laparoscope in which an optical and electromagnetic radiation transparent window element is attached to an end of its housing which can be inserted into a cavity of a patient. In the window element at least one nozzle-shaped opening is formed, through which a gas in the cavity of the patient is insertable so that fogging and / or contamination due to an incident on a surface of the window member body fluid can be avoided. The gas may be the otherwise required insufflation gas that is typically delivered into a lumen in a minimally invasive surgical procedure at a flow rate of up to 120 lpm. In this case, at least a part of this gas can be passed through the housing.
Dieses Gas kann also direkt durch das Gehäuse des Laparoskops und die mindestens eine düsenförmige Durchbrechung in den jeweiligen Hohlraum eines Patienten geführt werden.This gas can therefore be passed directly through the housing of the laparoscope and the at least one nozzle-shaped opening in the respective cavity of a patient.
Außerdem ist eine elektronische Auswerteeinheit Bestandteil des Systems. Durch das Laparoskop auf eine sensitive Oberfläche einer Kamera auftreffende elektromagnetische Strahlung wird ortsaufgelöst erfasst, digitalisiert und die einzelnen ortsaufgelöst erfassten und digitalisierten Bildpunkte werden der elektronischen Auswerteeinheit zugeführt.In addition, an electronic evaluation unit is part of the system. Electromagnetic radiation incident on a sensitive surface of a camera by the laparoscope is recorded spatially resolved, digitized and the individual locally resolved and digitized pixels are fed to the electronic evaluation unit.
Die elektronische Auswerteeinheit ist mit einem Bildkorrektursystem so ausgebildet, dass eine Korrektur von infolge optischer Brechung an der mindestens einen düsenförmigen Durchbrechung auftretende Verzerrungen an Abbildungen, die mittels der Kamera erfasst worden sind, erfolgt.The electronic evaluation unit is designed with an image correction system such that a correction of distortions occurring due to optical refraction at the at least one nozzle-shaped aperture on images which have been detected by means of the camera takes place.
Der Bereich der mit einer Kamera erfassten Abbildung in dem eine düsenförmige Durchbrechung vorhanden ist, kann dabei quasi aus der Abbildung heraus gerechnet und ggf. durch berechnete Bildpunkte ersetzt werden, die dem tatsächlich mit dem Laparoskop erfassten Körperbereiche entsprechen, zumindest diesen sehr ähnlich sein können. Diese Bildkorrektur kann ähnlich erfolgen, wie sie in der Astronomie mit von Teleskopen erfassten Abbildungen aus dem Universum zur Berücksichtigung atmosphärischer Störungen üblich sind.The region of the image captured by a camera in which a nozzle-shaped aperture is present can be calculated from the image and, if necessary, replaced by calculated pixels which correspond to the body regions actually covered by the laparoscope, or at least can be very similar to them. This image correction can be similar to that used in astronomy with telescopic images of the universe to account for atmospheric disturbances.
Zu dem System sollte mindestens ein Kalibrierelement gehören. Das Kalibrierelement sollte eine definiert geometrisch gestaltete und/oder farblich gestaltete Oberfläche aufweisen, die mit der Kamera erfasst und dessen digitalisierte ortsaufgelöst erfasste Abbildung der elektronischen Auswerteeinheit zum Zweck der Kalibrierung zugeführt werden kann. Das Kalibrierelement kann dabei an einer Oberfläche ein oder mehrere Muster aufweisen. Es kann beispielsweise ähnlich wie ein in der Vergangenheit beim Fernsehen genutztes Testbild gestaltet sein.The system should include at least one calibration element. The calibration element should have a defined geometrically designed and / or color-designed surface, which is detected by the camera and whose digitized spatially resolved image can be fed to the electronic evaluation unit for the purpose of calibration. The calibration element may have one or more patterns on a surface. For example, it may be similar to a test image used in television in the past.
Die mindestens eine düsenförmige Durchbrechung kann vorteilhaft in Form einer teilkreisförmig ausgebildeten Ringspaltdüse ausgebildet sein, die bevorzugt am radial äußeren Rand des Fensterelements ausgebildet ist. Es können auch mehrere teilkreisförmig ausgebildete düsenförmige Durchbrechungen in einem Fensterelement ausgebildet sein, die auch auf einem gemeinsamen Radius angeordnet sein können.The at least one nozzle-shaped opening can advantageously in the form of a be formed part-circular annular gap nozzle, which is preferably formed on the radially outer edge of the window member. It can also be formed several part-circular nozzle-shaped openings in a window element, which can also be arranged on a common radius.
Mehrere düsenförmige Durchbrechungen können aber auch auf unterschiedlichen Radien angeordnet sein.However, several nozzle-shaped openings can also be arranged at different radii.
Mindestens eine düsenförmige Durchbrechung kann auch in einem Winkel ungleich 90 ° in Bezug zur Oberfläche des Fensterelements bzw. in einem Winkel ungleich 0 ° in Bezug zur mittleren Längsachse des Laparoskops ausgerichtet sein. Dadurch kann erreicht werden, dass der Gasstrom in einem schräg geneigten Winkel aus der jeweiligen düsenförmigen Durchbrechung austritt und eine Strömung in die entsprechende Richtung bewirken kann. So kann eine Gasströmung radial nach außen oder auch eine Gasströmung mit entgegengesetzter Neigung über die Oberfläche des Fensterelements ausgebildet werden.At least one nozzle-shaped opening can also be aligned at an angle not equal to 90 ° with respect to the surface of the window element or at an angle not equal to 0 ° with respect to the central longitudinal axis of the laparoscope. It can thereby be achieved that the gas flow emerges at an obliquely inclined angle from the respective nozzle-shaped opening and can cause a flow in the corresponding direction. Thus, a gas flow can be formed radially outward or even a gas flow with opposite slope over the surface of the window member.
Mehrere düsenförmige Durchbrechungen können in unterschiedlichen Winkeln in Bezug zur Oberfläche des Fensterelements ausgerichtet sein. Damit können beispielsweise Gasströmungen, die aus mehreren düsenförmigen Durchbrechungen austreten jeweils aufeinander zu oder weit voneinander weg gerichtet werden.Multiple nozzle-shaped apertures may be aligned at different angles with respect to the surface of the window member. Thus, for example, gas flows that emerge from a plurality of nozzle-shaped apertures can be directed towards each other or away from each other.
Mehrere düsenförmige Durchbrechungen können aber auch in gleichen Winkeln in Bezug zur Oberfläche des Fensterelements ausgerichtet sein. Dadurch kann eine größere Schutzwirkung in Bezug zu einer bestimmten Richtung erreicht werden. Mehrere düsenförmige Durchbrechungen können auch mit einem gleichen Winkelbetrag und trotzdem voneinander verschiedener Richtung in Bezug zur Oberfläche des Fensterelements bzw. der mittleren Längsachse des Laparoskops ausgerichtet sein.However, a plurality of nozzle-shaped apertures can also be aligned at equal angles with respect to the surface of the window element. As a result, a greater protective effect with respect to a particular direction can be achieved. A plurality of nozzle-shaped apertures may also be aligned with an equal angular amount and yet different from each other in relation to the surface of the window element or the central longitudinal axis of the laparoscope.
Mehrere düsenförmige Durchbrechungen können bevorzugt auch äquidistant bzw. in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sein.A plurality of nozzle-shaped apertures can preferably also be arranged equidistantly or at equal angular distances from one another.
Insbesondere zwei teilkreis- und ringspaltförmig ausgebildete düsenförmige Durchbrechungen können symmetrisch in Bezug zu einer parallel in Bezug zur mittleren Längsachse des Laparoskops ausgerichteten Ebene ausgebildet und angeordnet sein. Diese Ebene kann bevorzugt in der mittleren Längsachse des Laparoskops angeordnet sein.In particular, two part-circular and annular gap-shaped nozzle-shaped openings may be formed and arranged symmetrically with respect to a parallel aligned with respect to the central longitudinal axis of the laparoscope plane. This plane may preferably be arranged in the central longitudinal axis of the laparoscope.
Vorteilhaft kann auch in einem Abstand zu einer Austrittsöffnung mindestens einer düsenförmigen Durchbrechung ein Prallkörper angeordnet sein, auf den die jeweilige aus der düsenförmigen Durchbrechung austretende Gasströmung auftrifft und zumindest ein Teil der Gasströmung am Prallkörper abgelenkt bzw. gestreut wird. Diese Ausführung bietet sich insbesondere für düsenförmige Durchbrechungen an, die als Bohrung durch das Fensterelement ausgebildet sind.Advantageously, an impact body can also be arranged at a distance from an outlet opening of at least one nozzle-shaped opening, onto which the respective gas flow emerging from the nozzle-shaped opening impinges and at least part of the gas flow is deflected or scattered on the impact body. This embodiment is particularly suitable for nozzle-shaped openings, which are formed as a bore through the window element.
Mit dem Bildkorrektursystem sollte eine Korrektur der Abbildungen erreichbar sein, so dass aus den mit der Kamera erfassten Abbildungen die Abbildung des/der Prallkörper zusätzlich berücksichtigt oder entfernt ist.With the image correction system, a correction of the images should be achievable, so that from the images captured with the camera, the image of the / the impact body is additionally taken into account or removed.
Das Fensterelement sollte bevorzugt austauschbar am Gehäuse des Laparoskops befestigt sein. So kann beispielsweise nach jeder Nutzung des Laparoskops ein Austausch des Fensterelements erfolgen.The window element should preferably be mounted exchangeably on the housing of the laparoscope. For example, after each use of the laparoscope, an exchange of the window element can take place.
Ein Fensterelement kann mit zwei parallel zueinander ausgerichteten Oberflächen ausgebildet sein. Es kann aber auch mindestens eine konvex oder konkav gewölbte Oberfläche aufweisen und dadurch zusätzlich die Funktion einer entsprechenden optischen Linse erfüllen.A window element may be formed with two surfaces aligned parallel to one another. However, it can also have at least one convexly or concavely curved surface and thereby additionally fulfill the function of a corresponding optical lens.
Mit der Erfindung können die Nachteile des Standes der Technik in einfacher und ausreichend sicherer Form vermieden werden.With the invention, the disadvantages of the prior art in a simple and sufficiently secure form can be avoided.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an example.
Dabei zeigt:
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1 in einer schematischen Schnittdarstellung ein Beispiel eines bei der Erfindung einsetzbaren Laparoskops
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1 in a schematic sectional view of an example of a usable in the invention laparoscope
Am distalen Ende eines Gehäuses des Laparoskops ist ein bei diesem Beispiel in einem Winkle ungleich 90 ° und ungleich 0 ° in Bezug zur mittleren Längsachse des Laparoskops ausgerichtetes transparentes Fensterelement
Die düsenförmigen Durchbrechungen sind bei diesem Beispiel parallel zur Längsachse des Laparoskops bzw. seines Gehäuses ausgerichtet.The nozzle-shaped openings are aligned in this example parallel to the longitudinal axis of the laparoscope or its housing.
In an sich bekannter Form für Laparoskope ist im Inneren des Gehäuses ein optisches System
Zusätzlich ist im Inneren des Gehäuses noch ein optisches Prisma
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2017
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