DE19731928C1 - Diagnostikeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Diagnostikeinrichtung mit einer Aufnahmevorrichtung zur Erzeugung von analogen Videosignalen und einem Monitor zur Wiedergabe der Videosignale, bei der eine endoskopische Fernsehkamera ein am Ende eines Glasfiber- Schlauches angebrachtes Endoskop-Objektiv aufweist.

Die Endoskopie mit Fiber-Endoskopen ist eine medizinische Standardanwendung, durch die Bilder von Innenräumen von Hohl­ raumorganen oder Gefäßen betrachtet werden können. Ein derar­ tiges Endoskop ist beispielsweise in der US 4,651,201 be­ schrieben, bei dem mittels von am Endoskop angebrachten Kame­ ras sich die endoskopischen Bilder auf einem Monitor darstel­ len lassen. Diese Videosignale der Fernsehkamera können durch einen Videorekorder aufgenommen werden. Während der gesamten endoskopischen Untersuchung werden also mit einer festen Fre­ quenz analoge Bilder erfaßt und bei Bedarf auf Video-Band aufgezeichnet. Eine automatische elektronische Archivierung und Dokumentation sowie eine digitale Nachverarbeitung der endoskopisch gewonnenen Bilddaten sind auf diese Weise nicht möglich. Eine Digitalisierung aller analog gewonnenen endo­ skopischen Video-Daten während oder nach der Untersuchung ist wenig sinnvoll, da auf diese Weise lediglich eine sehr große, unüberschaubare Menge ungeordneter, d. h. nur dem zeitlichen Verlauf der endoskopischen Untersuchung zuzuordnender digita­ ler Daten erzeugt werden.

Aus der DE 36 33 744 C2 ist eine Endoskopvorrichtung bekannt, bei der durch Betätigung einer Taste ein digitales Speicher­ bild auf einem Monitor zum Erstellen einer Photographie wie­ dergegeben wird. Auf einem zweiten Monitor kann das aktuelle Bild weiter betrachtet werden. Dadurch lassen sich einzelne Bilder abspeichern und anschließend betrachten und abphoto­ graphieren. Zur automatischen elektronischen Speicherung so­ wie digitalen Nachverarbeitung der endoskopisch gewonnenen Bilddaten ist eine derartige Vorrichtung nicht geeignet.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der endoskopisch ge­ wonnene Bilddaten zum Zweck rechnergestützter Archivierung, Dokumentation und Nachverarbeitung automatisch und gezielt digitalisiert und gespeichert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Nähe des Objektives ein Positionsgeber angebracht ist, der mit einer Steuerschaltung verbunden ist, die bei Bewegung des Positionsgebers eine Einspeicherung in eine an der Aufnahme­ vorrichtung angeschlossene digitale Speichervorrichtung be­ wirkt. Dadurch erhält man eine event-getriggerte Digitalisie­ rung von Bilddaten, wobei die Events Bewegungen der Aufnahme­ vorrichtung entsprechen.

Eine Digitalisierung erfolgt lediglich bei Bedarf, wenn die digitale Speichervorrichtung einen mit der Steuervorrichtung verbundenen Analog/Digital-Wandler aufweist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn an der digitalen Speichervorrichtung eine Workstation angeschlossen ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die digitale Spei­ chervorrichtung ein sogenannter Framegrabber ist.

Eine vollständige Digitalisierung der Videosignale läßt sich erreichen, wenn die digitale Speichervorrichtung auf kontinu­ ierlichen Betrieb umschaltbar ist.

Erfindungsgemäß kann die Aufnahmevorrichtung auch ein Ultra­ schall-Sensor sein. Dadurch erhält man event-getriggerte di­ gitale Ultraschall-Bilddaten, wobei die Events Bewegungen des Ultraschall-Sensors des Arztes entsprechen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Figur ist eine endoskopische Diagnostikeinrichtung dargestellt, die eine Fernsehkamera 1 aufweist, an der ein Glasfiber-Schlauch 2 angebracht ist, an dessen anderem Ende ein Endoskop-Objektiv 3 angeordnet ist. Dieses Endoskop wird zur Untersuchung beispielsweise durch eine Speiseröhre 4 in ein Hohlorgan, beispielsweise den Magen 5, eingeführt. Dort wird in bekannter Weise von dem Objektiv 3 das Bild erfaßt, über den Glasfiber-Schlauch 2 zur Fernsehkamera 1 weiterge­ leitet. Zur Wiedergabe der endoskopischen Bilder ist an der Fernsehkamera 1 ein Monitor 6 angeschlossen. Durch einen Vi­ deorekorder 7, dem ebenfalls das Videosignal der Fernsehkame­ ra 1 zugeführt wird, kann die gesamte Untersuchungsszene zur nachfolgenden Betrachtung aufgezeichnet werden.

Erfindungsgemäß ist an der Fernsehkamera 1 eine digitale Speichervorrichtung 8, beispielsweise ein sogenannter Frame­ grabber angeschlossen, der mit einem Bedien-Interface, bei­ spielsweise einem Fußschalter 9, verbunden sein kann. Durch Betätigung des Fußschalters 9 kann das analoge Videosignal der Fernsehkamera 1 durch die Speichervorrichtung 8 digitali­ siert und festgehalten werden. Dieses gespeicherte Bild kann dann beispielsweise einem Steuerrechner oder einer Workstati­ on 9 zugeführt werden, die eine Archivierung und Nachbearbei­ tung der digitalen Bilddaten bewirkt. Somit wird aufgrund ei­ nes Ereignisses, der Betätigung des Fußschalters 9 beispiels­ weise durch den Arzt, ein digitales Bild erzeugt, das nach­ verarbeitbar und speicherbar ist.

Weiterhin weist die endoskopische Diagnostikeinrichtung er­ findungsgemäß einen Positionsgeber 11 auf, der möglichst nahe an der Endoskopspitze, beispielsweise in der Nähe des Endo­ skop-Objektives 3 am Glasfiber-Schlauch 2 des Endoskops ange­ bracht ist. Der Positionsgeber 11 ist mit einer Steuerschal­ tung 12 verbunden, die einen Triggerimpuls für den Framegrab­ ber 7 erzeugt, wenn eine Bewegung, ein Ereignis des Endoskop- Schlauches 2 erfolgt. In der Steuerschaltung 12 kann eine Schwellwertschaltung enthalten sein, die nur dann einen Trig­ gerimpuls erzeugt, wenn eine genügend große Bewegung des Po­ sitionsgebers 11 erfolgt. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Einspeicherung lediglich dann erfolgt, wenn der Glasfi­ ber-Schlauch bewußt bewegt wurde. Ein an der Steuerschaltung 12 angeordneter Umschalter 13 kann die Steuerschaltung 12 von dem automatischen Betrieb auf Dauerbetrieb umschalten, so daß beispielsweise einzelne Szenen sich vollständig digitalisie­ ren und abspeichern lassen.

Der Fußschalter 9 kann auch direkt an der Steuerschaltung 12 angeschlossen sein, so daß zusätzlich unabhängig zur Bewegung ein digitales Bild bei Bedarf abspeicherbar ist. Der Umschal­ ter 13 kann dann mehrere Schaltstellungen aufweisen. In einer ersten Stellung wird beispielsweise nur die Eingabe des Fuß­ schalters 9 zugelassen. In einer zweiten Stellung kann zu­ sätzlich die automatische, bewegungsabhängige Digitalisierung erfolgen. In einer dritten Stellung des Umschalters 13 wird ein Dauerbetrieb ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Online-Erzeugung digitaler endoskopi­ scher Bilddaten besteht darin, daß die - wie bisher als Vi­ deosignale empfangenen - analogen Bilddaten während der endo­ skopischen Untersuchung genau dann digitalisiert werden, wenn sich die Position der Endoskop-Spitze, beispielsweise des En­ doskop-Objektives, über eine bestimmte, vorgebbare Distanz bewegt und/oder ihre Orientierung um einen bestimmten, vor­ gebbaren Winkel geändert hat. So kann genau dann ein vom En­ doskop geliefertes Bild digitalisiert werden, wenn das Endo­ skop verschoben und/oder der Raumwinkel des Endoskop-Objek­ tivs verändert wurde.

Eine erfindungsgemäße Digitalisierung während einer endosko­ pischen Untersuchung kann auch dann erfolgen, wenn der unter­ suchende Arzt mit Hilfe des Bedien-Interfaces, des Fußschal­ ters 9, die Digitalisierung initiiert.

Die Digitalisierung der Bilddaten erfolgt somit eventgetrig­ gert, wobei unter Events beliebige Endoskop-Bewegungen bzw. die Auslösung durch den untersuchenden Arzt verstanden wer­ den.

Die Digitalisierung der analogen endoskopischen Bilddaten er­ folgt beispielsweise mit Hilfe einer bekannten Framegrabber- Karte. Diese Digitalisierungs-Karte wird von einem sehr klei­ nen Positionsgeber 11, der möglichst nahe an der Endoskop­ spitze oder in einem festen, bekannten Abstand zur Endoskop­ spitze angebracht ist, genau dann getriggert, wenn die Endo­ skop-Spitze einen vorgebbaren Weg beispielsweise durch Schie­ ben des Arztes zurückgelegt hat und/oder sich die Lage der Endoskop-Spitze im Raum durch Drehen des Arztes um einen vor­ gebbaren Winkel geändert hat. Der Positionsgeber 11 liefert dabei ständig räumliche Ortskoordinaten sowie räumliche Ori­ entierungen der Endoskop-Spitze. Positionsgeber 11 dieser Art sind erhältlich. So läßt sich beispielsweise das auf elektro­ magnetischer Übertragung beruhende Positionsgeber-System "Carto" der Fa. Biosense verwenden, das bei endokardialen Ka­ theterapplikationen Verwendung findet.

Eine Initiierung durch den Arzt mittels des Fußschalters 9 kann zeitlich vor und/oder nach einer medizinischen Interven­ tion, beispielsweise einem endo-chirurgischen Eingriff, er­ folgen. So können Bilddaten, die vor und nach einer medizini­ schen Intervention digitalisiert wurden, sehr einfach vergli­ chen werden, beispielsweise mit Hilfe gleichzeitiger Visuali­ sierung der beiden digitalisierten Bilder. Weiterhin können die beiden erzeugten Bilder mit digitalen Bildverarbeitungs­ methoden voneinander subtrahiert werden. Ein Differenz-Bild kann nach erfolgter Subtraktion dargestellt werden, so daß die Auswirkungen des medizinischen Eingriffs im Differenzbild sichtbar werden.

Da der Arzt während einer endoskopischen Untersuchung Endo­ skopbilder auch ohne Bewegung des Endoskops oder Einzelauslö­ sung digitalisieren möchte, um beispielsweise Blutfluß nach Eingriffen, die während der endoskopischen Untersuchung stattfinden, zu beobachten, muß der Erfassungsmodus der Fra­ megrabber-Digitalisierungskarte während der Untersuchung zwi­ schen positionsgetriggerter Digitalisierung und kontinuierli­ cher Digitalisierung schaltbar sein. Dies kann beispielsweise durch Knopfdruck an der Endoskop-Halterung oder durch den Um­ schalter 13 erfolgen.

Da sich die Lage des Endoskops und des daran angebrachten Po­ sitionsgebers 11 während der Untersuchung bedingt durch re­ spiratorische Aktivitäten des Patienten verändern kann, kann die Notwendigkeit bestehen, die empfangenen Positionsdaten um Atmungsartefakte zu korrigieren. Die hierzu nötige Informati­ on kann in einer Lernphase gewonnen werden, in der das Endo­ skop und der zugehörige Positionsgeber 11 nicht vom Arzt be­ wegt werden. In dieser Lernphase werden die ausschließlich durch Respiration verursachten Positionsänderungen des Posi­ tionsgebers 11 erfaßt. Mit Hilfe dieser Positionsdaten können Positionen des Endoskop-Objektivs 3, die während der Untersu­ chung erfaßt werden, korrigiert werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der endoskopischen Dia­ gnostikeinrichtung erhält man eine Speichervorrichtung, bei der die Datenmenge der im Verlauf einer Untersuchung anfal­ lenden digitalisierten endoskopischen Bilddaten wird durch sogenannte Events - Endoskop-Bewegungen oder manuelle Trigge­ rung - und nicht durch die Zeitdauer der endoskopischen Un­ tersuchung bestimmt wird, so daß sich eine sehr deutliche Re­ duktion der aufgenommenen Datenmenge ergibt.

Derartig endoskopische Bilddaten, die durch das erfindungsge­ mäße Verfahren digitalisiert wurden, können auf elektroni­ schen Archivierungsmedien rechnergestützt dokumentiert, ar­ chiviert und mit Hilfe von Datenbankanwendungen verwaltet werden. Sie können auch an medizinischen Workstations darge­ stellt und über Rechner-Netzwerk-Verbindungen problemlos transferiert werden. Weiterhin können diese digitalen Bildda­ ten unter Verwendung des DICOM-Standards herstellerunabhängig nachverarbeitet werden. Ebenfalls können alle heute in der medizinischen Bildverarbeitung gängigen Nachverarbeitungs­ schritte wie beispielsweise Viewing, Einblendung von Grafik- und Text-Elementen, Markierung, ROI-Auswertung, Cine-Mode, Windowing, Filterung, Mustererkennung, Segmentierung, usw. können nach erfolgter Digitalisierung der Bilddaten angewandt werden.

Bei genügend hoher Rechner-Performance können die online- digitalisierten Daten online, also während der Untersuchung, rechnergestützt dargestellt, verarbeitet und ausgewertet wer­ den.

Die beschriebene Methode kann für alle medizinischen und auch nichtmedizinischen Akquisitionsmodalitäten angewandt werden, bei denen ein Sensor zur Erfassung von analogen Bilddaten in­ teraktiv bewegt wird. Dies können beispielsweise auch endo­ skopische Ultraschall-Untersuchungen von Gefäßen, wobei der Ultraschall-Sensor dann mit einem Positionsgeber 11 verbunden wäre, oder Methoden der minimalinvasiven Chirurgie sein. Dies Verfahren läßt sich aber auch in der Röntgentechnik einset­ zen.

Claims (5)

1. Diagnostikeinrichtung mit einer Aufnahmevorrichtung (1 bis 3) zur Erzeugung von analogen Videosignalen und einem Mo­ nitor (6) zur Wiedergabe der Videosignale, bei der eine endo­ skopische Fernsehkamera (1 bis 3) ein am Ende eines Glasfi­ ber-Schlauches (2) angebrachtes Endoskop-Objektiv (3) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Objektives (3) ein Positionsgeber (11) angebracht ist, der mit einer Steuerschaltung (12) verbunden ist, die bei Bewegung des Positionsgebers (11) eine Einspei­ cherung in eine an der Aufnahmevorrichtung (1 bis 3) ange­ schlossene digitale Speichervorrichtung (8) bewirkt.

2. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Speicher­ vorrichtung (8) einen mit der Steuerschaltung (12) verbun­ denen Analog/Digital-Wandler aufweist.

3. Diagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß an der di­ gitalen Speichervorrichtung (8) eine Workstation (10) ange­ schlossen ist.

4. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die di­ gitale Speichervorrichtung (8) ein sogenannter Framegrabber ist.

5. Diagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die di­ gitale Speichervorrichtung (8) auf kontinuierlichen Betrieb umschaltbar ist.