DE19732215C2 - Einrichtung zur Infrarot (IR)-spektroskopischen Untersuchung von innenliegenden Oberflächen eines Körpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Infrarot(IR)- spektroskopischen Untersuchung von innenliegenden Oberflä­ chen eines Körpers, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist bekannt aus der US 4593313.

Bei einem aus der WO 95/11624 bekannten Endoskop wird ge­ streutes Licht aus innenliegenden Oberflächen eines Körpers, meist aus Blutgefäßen oder körperinneren Hohlräumen über Lichtleiter zu einem externen Detektor nach außen geführt. Als Lichtleiter werden in der Regel Glasfaserbündel verwen­ det. Die Lichtintensität des aufgenommenen Streulichts und damit die Signalstärke des aufgenommenen Signals ist dabei im wesentlichen proportional dem Produkt der Querschnitte der Glasfasern, die das Licht vom Spektrometer zur Aufnahme durch das Endoskop führen, und der Querschnitte derjenigen Glasfasern, die das gestreute Licht aufnehmen und nach außen zum Detektor leiten.

Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist daher, daß bei einem gegebenen, zur Verfügung stehenden Gesamtquerschnitt der Glasfasern jeweils nur ein Bruchteil des Querschnitts zur Beleuchtung der innenliegenden Oberflächen genutzt wer­ den kann, da die restlichen Glasfasern zur Leitung des auf­ genommenen Lichtes nach außen dienen.

Außerdem ist die Aufnahmefläche, also der mögliche Beobach­ tungsbereich durch den Querschnitt der aufnehmenden Glasfa­ sern begrenzt und damit relativ klein im Verhältnis zur ge­ samten Mantelfläche des Endoskops. Die aufnehmenden spektro­ skopietauglichen Fasern (z. B. Quarz) leiten das aufgenommene Licht nur innerhalb eines relativ kleinen Akzeptanzwinkels (in der Regel ein Kegel mit +/-10°) weiter, was zu einer zusätzlichen starken räumlichen Begrenzung der Lichtaufnahme von Streulicht durch das Endoskop führt.

Aus der DE 27 46 614 A1 ist ein Endoskop mit einer Lichtlei­ teeinrichtung zum Beleuchten beobachteter Oberflächen be­ kannt. Das Beleuchtungslicht für das Endoskop stammt aus ei­ ner Kaltlichtquelle oder aus am distalen Ende angebrachten Beleuchtungsdioden, nicht aus einem Spektrometer. Die DE 27 46 614 A1 befaßt sich ausschließlich mit Bildgebung und nicht mit Spektroskopie.

In der DE 32 02 080 A1 wird eine stabförmige Reflexionsein­ richtung für das Beleuchtungsssystem eines Endoskops vorge­ stellt, die einen besonders großen Blickwinkel von über 100° gestattet.

In DE-GM 19 20 775 wird am distalen Ende eines Endoskops ein Fiberlichtleiter um etwa 90° umgebogen, am freien Ende plangeschliffen und mit einem Opalglasplättchen abgedeckt. Eine in das Endoskop einführbare Optik gestattet eine seit­ lich gerichtete Beobachtung.

In der DE 38 17 915 A1 wird vorgeschlagen, daß in das metal­ lische Schutzgeflecht oder in andere Elemente eines flexi­ blen Endoskops elektrische Verbindungsleitungen integriert sind, die bspw. zu einem Videochip führen können.

Die DE 35 37 904 C2 beschreibt einen rotierbaren Ultra­ schallkopf eines Endoskops.

Schließlich offenbart US 4,782,818 ein Endoskop zum Beleuch­ ten innerer Oberflächen mit sichtbarem Licht zu medizini­ schen Therapiezwecken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein spezielles IR-Endoskop der bekannten Art dahingehend weiter­ zuentwickeln, daß der Detektor praktisch keinen zusätzlichen Raum benö­ tigt und das Endoskop besonders kompakt konstruiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch diese Detektoranordnung wird in der Lichtleiteeinrich­ tung kein "Rückleiter" für das aufgenommene gestreute Licht mehr benötigt, so daß der gesamte lichtführende Leitungs­ querschnitt der Lichtleiteeinrichtung voll zur Beleuchtung der zu untersuchenden Oberflächen genutzt werden kann. Die Aufnahmefläche des erfindungsgemäßen Endoskops ist lediglich durch die Auslegung des Detektors, nicht jedoch durch den Querschnitt von "rückleitenden" Glasfasern begrenzt. Auch die Raumwinkelbegrenzung des aufnehmbaren gestreuten Lichtes aufgrund des relativ kleinen Akzeptanzwinkels von Glasfasern entfällt damit. Dadurch kann bei gleich großem Außenumfang des Endoskops eine wesentlich höhere Lichtausbeute und damit eine bedeutend höhere Signalstärke erreicht werden, so daß für eine vergleichbare Qualität der Spektren eine erheblich geringere Meßzeit als bei herkömmlichen Endoskopen erforder­ lich ist.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Endoskops, bei der der Detektor eine empfindliche Detektoroberfläche aufweist, die größer ist als die Licht­ austrittsoberfläche am beleuchtenden Ende der Lichtleiteein­ richtung. Auf diese Weise kann auch das diffus gestreute Licht der untersuchten Oberfläche eingefangen und damit die Licht- und Signalausbeute der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber bekannten Einrichtungen erheblich verbessert wer­ den.

Das IR-Spektrometer ist vorzugsweise ein FTIR-Spektrometer mit einem Interferometer, dessen interferierendes Lichtbün­ del am proximalen Ende in die Lichtleiteeinrichtung einge­ koppelt wird und welches die elektrischen Signale des Detek­ tors in ein Interferogramm und mittels Fouriertransformation in ein IR-Spektrum umsetzt.

Bei Verwendung eines Detektors am distalen Ende muß das IR- Licht das Spektrometer vor dem Eintritt in die Lichtleite­ einrichtung durchlaufen. Fourier-Spektrometer haben Mono­ chromatoren gegenüber eine wesentlich bessere Lichtausbeute. In Ausführungsformen kann jedoch das IR-Spektrometer auch ein dispersives Gerät, z. B. ein Gitter- oder Prismenspektro­ meter mit Ein- und Austrittsspalt sein.

Die Lichtleiteeinrichtung kann bei Ausführungsformen der Er­ findung ein oder mehrere Glasfaserbündel umfassen, wie sie im Handel seit vielen Jahren erhältlich sind.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsformen sind am distalen Ende der Lichtleiteeinrichtung Mittel zum Ablenken des Lichts um etwa 90° vorgesehen. Damit kann ein Untersuchungsbereich ausgeleuchtet werden, der quer zur Längsachse des Endoskops liegt, wie dies typischerweise bei Blutgefäßen der Fall ist.

Die Ablenkung kann über einen vorgesetzten Spiegel oder ein auf das Faserbündel aufgesetztes Prisma erfolgen.

Bei einer besonders einfach herzustellenden und daher preis­ werten Weiterbildung werden die Glasfaserenden selbst insge­ samt prismatisch unter etwa 45° angeschliffen. Die Lichtab­ lenkung erfolgt durch Totalreflexion bzw. durch Verspiege­ lung an der schräg angeschliffenen Fläche.

In Ausführungsformen sind die Zwischenräume zwischen den Fa­ sern des Glasfaserbündels im Bereich des Lichtaustritts mit einem Material ausgefüllt, das im interessierenden IR-Spek­ tralbereich einen Brechungsindex aufweist derart, daß der Brechungsindexunterschied zwischen Faser und Material klein genug ist für eine Transmission des mit nahezu senkrechtem Winkel auftreffenden, an den angeschliffenen Faserenden re­ flektierten IR-Lichts.

Dadurch können die aus einer zentralen Faser austretenden Lichtbündel die Randfasern weitgehend ohne Reflexionsverlu­ ste durchdringen.

Um dennoch die Führung des IR-Lichts in den Fasern zu ge­ währleisten können außerhalb des Bereichs des Lichtaustritts die Faseroberflächen verspiegelt sein.

Vorzugsweise sind die Zwischenräume zwischen den Fasern des Glasfaserbündels zumindest im Bereich des Lichtaustritts mit einem Material ausgefüllt, das im interessierenden IR-Spek­ tralbereich einen Brechungsindex aufweist derart, daß der Brechungsindexunterschied zwischen Faser und Material groß genug ist, das IR-Licht innerhalb der Fasern zu führen, aber klein genug für eine Transmission des mit nahezu senkrechtem Winkel auftreffenden, an den angeschliffenen Faserenden re­ flektierten IR-Lichts.

Die Problematik, daß die äußeren Fasern dem abgelenkten IR- Licht aus den inneren im Weg stehen, kann elegant dadurch umgangen werden, daß nach dem prismatischen Anschliff die Fasern des Faserbündels derart gegeneinander in Längsrich­ tung verschoben sind, daß eine treppenstufenartige Anordnung im Bereich des Lichtaustritts gebildet wird derart, daß das aus einer Faser unter etwa 90° austretende IR-Licht nicht durch andere Fasern blockiert wird. Die beim Anschleifen noch längsten Fasern werden dadurch am distalen Ende die kürzesten und die ehemals kürzesten werden die längsten.

Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist die IR-lichtempfindliche Oberfläche des Detek­ tors direkt auf eine Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung aufgebracht. Auf diese Weise benötigt der Detektor praktisch keinen zusätzlichen Raum und das Endoskop der Erfindung kann besonders kompakt konstruiert werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß am distalen Ende der Lichtleiteeinrich­ tung das abgelenkte Licht in einem begrenzten Raumwinkelbe­ reich i. w. in einer Richtung auf einer Seite der Lichtleite­ einrichtung austritt, und daß die empfindliche Detektorober­ fläche auf dieser Seite der Mantelfläche der Lichtleiteein­ richtung angeordnet ist. Damit kann eine bestimmte Stelle der das Endoskop umgebenden innenliegenden Oberfläche ge­ zielt untersucht werden, wobei durch die Anordnung der emp­ findlichen Detektoroberfläche auf derselben Seite, auf der der Lichtaustritt vorgesehen ist, eine besonders hohe Aus­ beute an gestreutem Licht im Verhältnis zur Detektoroberflä­ che erzielt wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausfüh­ rungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das abgelenkte Licht aus einer, vorzugsweise kreisförmigen, Lochblende auf der Seite der Lichtleiteeinrichtung austritt, und daß die empfindliche Detektoroberfläche auf dieser Seite der Mantel­ fläche der Lichtleiteeinrichtung um die Lochblende herum an­ geordnet ist. Insbesondere kann durch die Lochblende eine Kollimation des beleuchtenden Lichts und damit eine punktge­ naue Bündelung auf eine besonders kleine zu untersuchende Oberfläche erreicht werden. Dadurch, daß die empfindliche Detektoroberfläche die Lochblende unmittelbar umgibt, wird die Ausbeute an detektiertem Licht noch weiter optimiert.

Alternativ dazu kann bei einer anderen vorteilhaften Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Endoskops vorgesehen sein, daß das abgelenkte Licht aus einer um die Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung umlaufenden Ringblende austritt, und daß die empfindliche Detektoroberfläche umlaufend um die Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung, vorzugsweise zu bei­ den Seiten der Ringblende, angeordnet ist. Damit kann bei feststehendem Endoskop simultan ein ganzer ringförmiger Oberflächenbereich um das Endoskop herum untersucht werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die empfindliche Detektoroberfläche aus einer, vorzugsweise 1 bis 10 µm dicken, Bleisulfid (PbS)-Schicht, die zur Aufnahme von Infrarotlicht besonders geeignet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen En­ doskops umfaßt der Detektor einen Photowiderstand, wie er im Handel ohne weiteres preisgünstig erhältlich ist.

Das erfindungsgemäße Endoskop ist besonders kompakt bei Aus­ führungsformen, bei denen auf die Mantelfläche der Lichtlei­ teeinrichtung Leiterstreifen zur Leitung der im Detektor er­ zeugten elektrischen Signale aufgebracht, vorzugsweise auf­ gedampft sind.

Bei einer alternativen Ausführungsform sind zur Leitung der im Detektor erzeugten elektrischen Signale dünne Drähte, vorzugsweise in einem Kanal in der Mitte der Lichtleiteein­ richtung, vorgesehen. Auch bei dieser Ausführungsform wird der Außenumfang des Endoskops nicht vergrößert.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausfüh­ rungsform kann mittels der dünnen Drähte das beleuchtende Ende der Lichtleiteeinrichtung mechanisch bewegt werden. Auf diese Weise üben die Signaldrähte eine weitere Funktion aus, die ansonsten von anderen Elementen übernommen werden müß­ ten, so daß durch diese Modifikation das erfindungsgemäße Endoskop wieder besonders kompakt gestaltet werden kann.

Bei einer weiteren, alternativen Ausführungsform sind zur Leitung der im Detektor erzeugten elektrischen Signale me­ tallummantelte Glasfasern, insbesondere Glasfasern mit Gold­ ummantelung vorgesehen, die kommerziell im Fachhandel er­ hältlich sind.

Ganz besonders bevorzugt ist auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Endoskops, bei der am beleuchtenden Ende der Lichtleiteeinrichtung unmittelbar im Anschluß an den De­ tektor eine Digitalisierungseinrichtung zur Digitalisierung der vom Detektor erzeugten elektrischen Signale vorgesehen ist. Dadurch kann das vom Detektor aufgenommene Signal in digitalisierter Form auch bei kleinen Signalhöhen praktisch störungsfrei über große Strecken transportiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich da­ durch aus, daß am beleuchtenden Ende der Lichtleiteeinrich­ tung ein vom anderen Ende der Lichtleiteeinrichtung her ma­ nipulierbarer, rotierbarer Körper angeordnet ist, der das aus der Lichtleiteeinrichtung austretende Licht in eine dem jeweiligen Rotationswinkel des rotierbaren Körpers entspre­ chende Richtung lenkt. Damit kann die azimutale Ortsauflö­ sung des erfindungsgemäßen Endoskops wahlweise auf einen kleinen Winkelbereich eingeschränkt oder über einen Ringbe­ reich um die gesamte umgebende Oberfläche, beispielsweise die Wand eines Blutgefäßes ausgedehnt werden.

Der gleiche Effekt ist mit einer alternativen Ausführungs­ form erzielbar, bei der das erfindungsgemäße Endoskop um seine Längsachse herum rotierbar ist. Gegenüber der oben be­ schriebenen Ausführungsform besteht dabei jedoch der Nach­ teil, daß das Endoskop über seine ganze Länge rotiert werden muß, was zu Komplikationen an Stellen mit enger Durchfüh­ rung, insbesondere bei medizinischen Untersuchungen am Ein­ führungspunkt des Endoskops in den menschlichen Körper füh­ ren kann.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der der De­ tektor in Richtung der Längsachse des Endoskops translatier­ bar ist. Auf diese Weise werden bei feststehendem Endoskop trotzdem Aufnahmen mit longitudinaler Ortsabhängigkeit er­ möglicht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist am be­ leuchtenden Ende der Lichtleiteeinrichtung ein, vorzugsweise um die Längsachse des Endoskops rotierbarer, Ultraschallkopf vorgesehen ist. Damit können kritische Stellen, beispiels­ weise Gefäßverengungen, durch Ultraschallaufnahmen vorloka­ lisiert und anschließend gezielte Infrarot-Aufnahmen durch­ geführt werden, die beispielsweise zur Identifikation der Gewebeart oder von Ablagerungen dienen können.

Bei einer besonders kompakten Weiterbildung dieser Ausfüh­ rungsform sind als Signalleitungen für den Ultraschallkopf dieselben elektrischen Leitungen vorgesehen, die auch die elektrischen Signale aus dem Detektor zur Aufnahme von IR- Licht weiterleiten. Eine Trennung der beiden Signalarten kann beispielsweise durch die Verwendung disjunkter Span­ nungs-, Strom- oder Frequenzbereiche und gegebenenfalls durch die digitale Ausgabe des IR-Detektorsignals und eine analoge Ausgabe des Ultraschallsignals bewirkt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an­ hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte räumliche Darstellung eines er­ findungsgemäßen Endoskops mit Lochblende;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Endoskop mit umlaufender Ring­ blende;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem schematischen Längs­ schnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskop mit seitlicher Ablenkung des Beleuchtungslichts in einer Richtung wie in Fig. 1;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem schematischen Längs­ schnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskop mit Lichtablenkung ringsum wie in Fig. 2;

Fig. 5a einen schematischen Querschnitt durch ein erfin­ dungsgemäßes Endoskop mit aufgedampften Leiterstrei­ fen; und

Fig. 5b einen schematischen Querschnitt durch ein erfin­ dungsgemäßes Endoskop mit in einem Kanal verlaufen­ den Leitungsdrähten.

Die räumliche Darstellung in Fig. 1 zeigt das beleuchtende Ende der Lichtleiteeinrichtung eines Endoskopes 10, das zur Infrarot(IR)-spektroskopischen Untersuchung von innenliegen­ den Oberflächen eines Körpers, wie beispielsweise den Innen­ wänden eines Blutgefäßes, dem Magen- oder Darminneren und dergleichen dient. In dem in Fig. 1 nicht sichtbaren Inneren enthält das Endoskop 10 eine Lichtleiteeinrichtung, die in der Regel Glasfaserbündel umfassen wird. Am distalen Ende des Endoskopes 10 wird das durch die Lichtleiteeinrichtung eingeführte Licht um etwa 90° abgelenkt und tritt aus einer im gezeigten Beispiel kreisförmigen Lochblende 11 in einer Richtung quer zur Achse des Endoskops 10 als Lichtstrahl in einem begrenzten Raumwinkelbereich aus und beleuchtet einen entsprechenden Fleck der zu untersuchenden Oberfläche. Das von dort zurückgestreute Licht wird mittels eines Detek­ tors 12 zumindest zum größten Teil aufgefangen und in elek­ trische Signale umgewandelt, die über Leitungen 13 an eine Digitalisierungseinrichtung 14 weitergegeben werden. Aus dieser werden die digitalisierten Signale über Leitungen 15, die im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Mantelfläche des Endoskops aufgedampft sind, nach außen geführt und weiter verarbeitet.

Am untersten Ende des Endoskops 10 ist schematisch ein Ul­ traschallkopf 16 dargestellt, mit welchem vor der IR-spek­ troskopischen Untersuchung Ultraschallaufnahmen des zu un­ tersuchenden Bereichs vorab gemacht werden können. Dadurch können beispielsweise kritische Stellen wie zum Beispiel Ge­ fäßverengungen oder Ablagerungen zunächst durch die Ultra­ schallaufnahmen vorlokalisiert und anschließend mittels ge­ zielter IR-Aufnahmen spezielle Identifikationen der Gewebe­ art oder allgemein der Substanzen an der untersuchten Stelle durchgeführt werden. Vorzugsweise wird der Ultraschall­ kopf 16 um die Längsachse des Endoskops 10 rotierbar sein. Um das Endoskop 10 in seinen Außenabmaßen möglichst kompakt zu halten, können auch für die elektrischen Meßsignale aus dem Ultraschallkopf 16 und die elektrischen Meßsignale aus dem Detektor 12 dieselben elektrischen Leitungen 13, 15 ver­ wendet werden, wobei die beiden Signalarten beispielsweise durch Verwendung unterschiedlicher Spannungs-, Strom- oder Frequenzbereiche getrennt werden können.

Der Detektor 12 zur Aufnahme des von der beleuchteten Ober­ fläche gestreuten IR-Lichts und Umwandlung in elektrische Signale ist bei dem vorliegendem Ausführungsbeispiel flächig ausgeführt, wobei die empfindliche Detektoroberfläche auf eine Mantelfläche des Endoskops 10 aufgebracht ist. Die emp­ findliche Detektoroberfläche kann beispielsweise aus einer vorzugsweise 1 bis 10 µm dicken PbS-Schicht bestehen. Insbe­ sondere kann der Detektor 12 einen Photowiderstand umfassen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die emp­ findliche Detektoroberfläche des Detektors 12 um die Loch­ blende 11 herum angeordnet. Da lediglich auf der Seite der Lochblende zurückgestreutes Licht von der beleuchteten Ob­ jektoberfläche aufgefangen werden kann, ist in diesem Falle die empfindliche Oberfläche des Detektors 12 ungefähr auf einen Halbzylinder um die Lochblende 11 herum begrenzt.

Trotzdem ist die empfindliche Detektoroberfläche immer noch erheblich größer als die Lichtaustrittsoberfläche am be­ leuchtenden Ende der Lichtleiteeinrichtung des Endoskops 10, so daß zumindest der größte Teil des an der Untersuchungs­ oberfläche gestreuten IR-Lichtes aufgefangen werden kann. Außerdem ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Detektor­ oberfläche nicht die bei Glasfasern üblichen Winkelbeschrän­ kungen des zu beobachtenden Lichtes aufgrund des endlichen Akzeptanzwinkels von Glasfasern.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der das Endoskop 20 statt einer Lochblende 11 eine umlaufende Ringblende 21 aufweist, aus der das innerhalb des Endos­ kops 20 um ungefähr 90° abgelenkte Licht 27 nach allen Sei­ ten hin austritt. Die empfindliche Oberfläche des Detek­ tors 22 besteht in diesem Falle aus zwei umlaufenden, zu bei­ den Seiten der Ringblende 21 auf der Mantelfläche des Endos­ kops 20 angeordneten ringförmigen Streifen. Mit einer solchen Anordnung kann simultan ein ganzer ringförmiger Oberflächen­ bereich um das Endoskop 20 herum untersucht werden.

Die oben erwähnte Ablenkung des Lichts am beleuchtenden Ende der Lichtleiteeinrichtung um etwa 90° kann beispielsweise durch ein aufgesetztes Prisma oder einen prismatischen An­ schliff der Lichtleiterenden bewirkt werden. In Fig. 3 ist ein axialer Abschnitt am beleuchtungsseitigen Ende eines er­ findungsgemäßen Endoskops 30 im schematischen Längsschnitt dargestellt. Ein mittlerer Lichtstrahl 37 in einem Glasfa­ serbündel 39 trifft auf eine Prismenfläche 38 am distalen Ende des Glasfaserbündels 39 und wird in der gezeigten Figur nach links abgelenkt. Er tritt durch eine Lochblende 31, die durch einen beispielsweise kreisförmigen Ausschnitt aus der empfindlichen Oberfläche eines Detektors 32 gebildet wird, seitlich aus dem Endoskop 30 aus. Zusammen mit anderen Lichtstrahlen aus benachbarten Fasern des Glasfaserbün­ dels 39 wird hierdurch ein im Raumwinkel begrenzter kolli­ mierter Lichtstrahl erzeugt, der eine entsprechend begrenz­ te, zu untersuchende Oberfläche seitlich des Endoskops 30 beleuchtet. Insofern stellt Fig. 3 das mögliche "Innenleben" eines Endoskops 10 nach Fig. 1 dar.

Fig. 4 zeigt ebenfalls im Längsschnitt einen Ausschnitt aus einem Endoskop 40, das ähnlich wie das Endoskop 20 aus Fig. 2 eine ringförmig umlaufende Beleuchtungscharakteristik aufweist. In einem Glasfaserbündel 49 sind schematisch Lichtstrahlen 47 dargestellt, die am Ende der Lichtleiteein­ richtung auf einen kegelförmigen Anschliff 48 treffen, wo eine Reflexion um 90° nach der Seite stattfindet. Die Lichtstrahlen 47 treten dann durch eine Ringblende 41 nach allen Seiten quer zum Endoskop 40 aus. Die Ringblende 41 wird durch die empfindlichen Oberflächen eines Detektors 42 gebildet, die streifenförmig oberhalb und unterhalb des Aus­ trittsbereichs um die Mantelfläche des Endoskops 40 herum angeordnet sind.

In den Fig. 5a und 5b ist jeweils ein schematischer Quer­ schnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskop gezeigt. Man erkennt dabei dichtgepackte Glasfaserbündel 59a, 59b, die zur Lichtleitung des beleuchtenden Lichtes dienen.

Das in Fig. 5a dargestellte Endoskop 50a weist zur Weiter­ leitung der vom Detektor erzeugten Meßsignale seitlich auf die Mantelfläche des Endoskops 50a aufgedampfte elektrische Leitungen 55a auf.

Im Gegensatz dazu weist das Endoskop 50b in Fig. 5b in einem inneren Kanal zwischen den Glasfasern 59b zwei zur besseren Unterscheidbarkeit mit rechteckigem Querschnitt dargestellte Drähte 55b auf, die ebenfalls der Weiterleitung der Detektor­ signale dienen und in der Praxis einen runden, erheblich kleineren Querschnitt aufweisen. Zusätzlich können die Dräh­ te 55b bei entsprechender Anordnung auch noch mechanische Aufgaben übernehmen, beispielsweise eine Rotation eines Ul­ traschallkopfes am beleuchtenden Ende des Endoskops 50b be­ wirken.

Das Endoskop der erfindungsgemäßen Einrichtung kann so aus­ gebildet sein, daß am beleuchtenden Ende der Lichtleiteein­ richtung ein vom anderen Ende der Lichtleiteeinrichtung her manipulierbarer, rotierbarer Körper angeordnet ist, der das aus der Lichtleiteeinrichtung austretende Licht in eine dem jeweiligen Rotationswinkel des rotierbaren Körpers entspre­ chende Richtung lenkt. Durch die Rotation dieses Kopfteiles des Endoskops wird die Aufnahme einer Folge von Spektren über den gesamten Umfang der zu untersuchenden umgebenden Oberfläche zeitlich nacheinander ermöglicht.

Zusätzlich kann auch eine Längsverschiebbarkeit des opti­ schen Systems innerhalb des Endoskops vorgesehen sein, wo­ durch auch eine translatorische Abtastung der zu untersuchen­ den Oberflächenregionen und damit eine großflächige Untersu­ chung ermöglicht wird.

Der Detektor könnte, insbesondere wenn er bereits digitale Daten erzeugt, diese auch nach außen senden und wäre nicht unbedingt auf eine elektrische Leitung angewiesen. Detektor und Sender könnten auch mit einer Knopfbatterie arbeiten, d. h. elektrische Zuleitungen könnten sich vollkommen erübri­ gen.

Claims (27)

1. Einrichtung zur Infrarot(IR)-spektroskopischen Untersu­ chung von innenliegenden Oberflächen eines Körpers, bei­ spielsweise von Blutgefäßen, mit einem Infrarotspektro­ meter (1) und einem Endoskop (10; 20; 30; 40; 50a; 50b) mit einer Lichtleiteeinrichtung zum Beleuchten der Ober­ flächen, wobei am proximalen Ende des Endoskops IR-Licht vom IR-Spektrometer (1) in die Lichtleiteeinrichtung ge­ leitet wird und am distalen Ende der Lichtleiteeinrich­ tung ein Detektor (12; 22; 32; 42) zur Aufnahme und Um­ wandlung von an der beleuchteten Oberfläche gestreutem IR-Licht in elektrische Signale angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine empfindliche Detektoroberfläche aufweist, die auf eine Mantelfläche der Lichtleiteein­ richtung aufgebracht ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das IR-Spektrometer ein Fourier-Spektrometer mit einem Interferometer ist, welches die elektrischen Signale in ein Interferogramm und mittels Fouriertransformation in ein IR-Spektrum umsetzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die empfindliche Detektoroberfläche größer ist als die Lichtaustrittsoberfläche am distalen Ende der Lichtlei­ teeinrichtung.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteeinrichtung ein Glasfaserbündel (39; 49; 59a; 59b) umfaßt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am distalen Ende der Lichtlei­ teeinrichtung Mittel (38; 48) zum Ablenken des IR-Lichts um etwa 90° vorgesehen sind, vorzugsweise in Form eines aufgesetzten Prismas.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ablenken des IR-Lichts durch einen pris­ matischen Anschliff der Glasfaserenden gebildet werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Fasern des Glasfaserbün­ dels im Bereich des Lichtaustritts mit einem Material ausgefüllt sind, das im interessierenden IR-Spektralbe­ reich einen Brechungsindex aufweist derart, daß der Bre­ chungsindexunterschied zwischen Faser und Material klein genug ist für eine Transmission des mit nahezu senkrech­ tem Winkel auftreffenden, an den angeschliffenen Faser­ enden reflektierten IR-Lichts.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Bereichs des Lichtaustritts die Faserober­ flächen verspiegelt sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Fasern des Glasfaserbün­ dels zumindest im Bereich des Lichtaustritts mit einem Material ausgefüllt sind, das im interessierenden IR- Spektralbereich einen Brechungsindex aufweist derart, daß der Brechungsindexunterschied zwischen Faser und Ma­ terial groß genug ist, das IR-Licht innerhalb der Fasern zu führen, aber klein genug für eine Transmission des mit nahezu senkrechtem Winkel auftreffenden, an den an­ geschliffenen Faserenden reflektierten IR-Lichts.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem prismatischen Anschliff die Fasern des Faser­ bündels derart gegeneinander in Längsrichtung verschoben sind, daß eine treppenstufenartige Anordnung im Bereich des Lichtaustritts gebildet wird derart, daß das aus ei­ ner Faser unter 90° austretende IR-Licht nicht durch an­ dere Fasern blockiert wird.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am beleuchtenden Ende der Lichtlei­ teeinrichtung das abgelenkte Licht (37) in einem be­ grenzten Raumwinkelbereich i. w. in einer Richtung auf einer Seite der Lichtleiteeinrichtung austritt, und daß die empfindliche Detektoroberfläche auf dieser Seite der Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung angeordnet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das abgelenkte Licht (37) aus einer, vorzugsweise kreisförmigen, Lochblende (11; 31) auf der Seite der Lichtleiteeinrichtung austritt, und daß die empfindliche Detektoroberfläche auf dieser Seite der Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung um die Lochblende (11; 31) herum angeordnet ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das abgelenkte Licht (27; 47) aus einer um die Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung um­ laufenden Ringblende (21; 41) austritt, und daß die emp­ findliche Detektoroberfläche umlaufend um die Mantelflä­ che der Lichtleiteeinrichtung, vorzugsweise zu beiden Seiten der Ringblende (21; 41), angeordnet ist.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die empfindliche Detektorober­ fläche aus einer, vorzugsweise 1 bis 10 µm dicken, PbS- Schicht besteht.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Detektor (12; 22; 32; 42) einen Photowiderstand umfaßt.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß auf die Mantelfläche der Lichtleiteeinrichtung Leiterstreifen (13, 15; 55a) zur Leitung der im Detektor (12) erzeugten elektrischen Si­ gnale aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft sind.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leitung der im Detektor (22) er­ zeugten elektrischen Signale dünne Drähte (55b), vor­ zugsweise in einem Kanal in der Mitte der Lichtleiteein­ richtung, vorgesehen sind.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der dünnen Drähte (55b) das distale Ende der Lichtleiteeinrichtung mechanisch bewegt werden kann.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leitung der im Detektor (22) er­ zeugten elektrischen Signale metallummantelte Glasfa­ sern, insbesondere Glasfasern mit Goldummantelung, vor­ gesehen sind.

20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am distalen Ende der Lichtlei­ teeinrichtung unmittelbar im Anschluß an den Detektor (12) eine Digitalisierungseinrichtung (14) zur Digitali­ sierung der vom Detektor (12) erzeugten elektrischen Si­ gnale vorgesehen ist.

21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am distalen Ende der Lichtlei­ teeinrichtung ein vom anderen Ende der Lichtleiteein­ richtung her manipulierbarer, rotierbarer Körper ange­ ordnet ist, der das aus der Lichtleiteeinrichtung aus­ tretende Licht in eine dem jeweiligen Rotationswinkel des rotierbaren Körpers entsprechende Richtung lenkt.

22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Detektor in Richtung der Längsachse des Endoskopes verschiebbar ist.

23. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am distalen Ende der Lichtlei­ teeinrichtung ein, vorzugsweise um die Längsachse des Endoskops rotierbarer, Ultraschallkopf (16) vorgesehen ist.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalleitungen für den Ultraschallkopf (16) dieselben elektrischen Leitungen (15) vorgesehen sind, die auch die elektrischen Signale aus dem Detektor (12) zur Aufnahme von IR-Licht weiterleiten.

25. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale des Detektors über einen Sender als elektromagnetische Sen­ deimpulse nach außen übermittelt werden.

26. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Detektor und/oder der Sen­ der batteriebetrieben ist.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor und/oder der Sender über eine durch das IR-Licht beleuchtete Fotozelle be­ trieben wird.