DE19902184C1 - Medizinisches Endoskop zur Betrachtung fluoreszierend markierter Gebiete - Google Patents

Abstract

Ein medizinisches Endoskop mit einer breitbandigen Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines zu betrachtenden, bereichsweise fluoreszierenden Gebietes, sowie mit einer Betrachtungseinrichtung, wobei die Betrachtungseinrichtung mit einem Langpaßfilter und die Beleuchtungseinrichtung mit einem Kurzpaßfilter versehen sind und wobei die Kanten der beiden Filter, von denen eines als Interferenzfilter ausgebildet ist, sich bei einer Wellenlänge unterhalb des Wellenlängenbereiches der Fluoreszenz in Bereichen kleiner als der maximalen Transmission kreuzen, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter gegenüber der Lichtrichtung winkelverstellbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Endoskop der im Oberbegriff des Anspruches 1 ge­ nannten Art, wie es aus der DE 196 39 653 A1 bekannt ist.

Bei der endoskopischen Untersuchung von Körpergebieten, beispielsweise der Blasenwand sind Fluoreszenzeffekte hilfreich. Das Gewebe enthält unter ande­ rem auch geringe Anteile fluoreszierender Substanzen, die von der Beleuchtungs­ einrichtung des Endoskopes bestrahlt und angeregt werden. Da unterschiedliche Gewebearten unterschiedlich stark fluoreszieren, lassen sich Gewebeunterschiede differenzieren und z. B. Tumore erkenne. Bei dieser Autofluoreszenz normaler­ weise im Gewebe vorhandener fluoreszierender Substanzen ist jedoch der Fluo­ reszenzeffekt sehr schwach und läßt sich gegenüber dem starken Bestrahlungs­ licht kaum wahrnehmen. Stärkere Fluoreszenzeffekte lassen sich durch einfärben mit fluoreszierenden Materialien erreichen. Eine bewährte Methode behandelt das Gewebe mit Substanzen, die in dem nachzuweisenden Gewebe, also z. B. dem Tumorgewebe in fluoreszierenden Substanzen umgewandelt werden. Hiermit lassen sich starke, gut sichtbarer Fluoreszenzeffekte erzielen Es bestehen jedoch bei allen Fluoreszenzuntersuchungen Probleme mit dem sehr viel stärkeren Licht der Beleuchtungseinrichtung, das das Fluoreszenzlicht über­ strahlt. Man kann mit geeigneten schmalbandigen Filtern in der Betrachtungsein­ richtung nur das Fluoreszenzlicht sichtbar machen und das übrige Licht der Be­ leuchtungseinrichtung unterdrücken. Dann sieht man aber nur das Fluoreszenz­ licht; nicht fluoreszierende Bereiche sind unsichtbar, so daß die Orientierung schwerfällt.

Die beste Lösung besteht darin, neben gut sichtbaren fluoreszierenden Bereichen auch die nicht fluoreszierenden Bereiche sichtbar zu machen, jedoch zur guten Unterscheidung in einer anderen Lichtfarbe.

Daher sind gattungsgemäße Endoskope, wie sie aus der DE 196 39 653 A1 be­ kannt sind, mit Filtern ausgerüstet, die sich mit den Filterkanten in einem Bereich kürzerer Wellenlänge als die des Fluoreszenzlichtes überschneiden. Im Über­ schneidungsbereich wird schmalbandig Licht der Beleuchtungseinrichtung durchgelassen und zwar mit einer Wellenlänge, die sich von der des Fluores­ zenzlichtes unterscheidet. Bei Betrachtung des markierten Gebietes sieht man also z. B. blaues Hintergrundlicht und rotes Fluoreszenzlicht. Das Hintergrund­ licht ist bei geeigneter Überschneidung der Filterkanten schmalbandig und schwach, so daß bei ausreichender Hintergrunderkennung die fluoreszierenden markierten Bereiche gut sichtbar sind.

Bei der genannten bekannten Konstruktion sind die Filter mit feststehenden Kanten vorgesehen, die jedoch Fertigungstoleranzen unterliegen. Das durchgelas­ sene Hintergrundlicht unterliegt daher in seiner Intensität Exemplarstreuungen. Je nach Gerät hat man entweder zu viel Hintergrundlicht, das die Erkennung des Fluoreszenzlichtes erschwert oder zu wenig Hintergrundlicht, was die Hinter­ grundzuordnung erschwert.

Aus der US 5 371 624 ist ein Fluoreszenzmikroskop be­ kannt, bei dem ein Bandpaßinterferenzfilter gegenüber der Lichtrichtung winkel­ verstellbar angeordnet ist, um den Druchlaßbereich gegenüber zwei Anregungslinien zu verschieben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Endoskop hinsichtlich des ausgewogenen Verhältnisses von Hintergrundlicht und Fluores­ zenzlicht zu verbessern.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist eines der Filter, das als Interferenzfilter ausgebildet ist, winkelverstellbar angeordnet. Damit läßt sich die Wellenlängenlage der Filter­ kante verstellen. Bei dem Endoskop läßt sich somit der Kreuzungspunkt der bei­ den Kanten verstellen. Er kann dadurch zu niedrigerer oder höherer Transmission am Kreuzungspunkt verstellt werden. Entsprechend wird das im Überschnei­ dungsbereich der Kanten durchgelassene Hintergrundlicht verstärkt oder abge­ schwächt. Es kann somit bei Werksvoreinstellung optimal auf die Stärke des Fluoreszenzlichtes abgestimmt werden. Gegebenenfalls kann auch durch Bedie­ nereingriff während der Untersuchung eine Verstellung vorgenommen werden, um z. B. bei einer ersten Übersichtsbetrachtung den Hintergrund zur besseren Orientierung aufzuhellen und später den Hintergrund abzudunkeln, um fluores­ zierende Bereiche sehr genau zu betrachten. Das erfindungsgemäße Endoskop ist insbesondere auch zur Betrachtung von Autofluoreszenz besonders geeignet, da das Hintergrundlicht stark abgeschwächt werden kann, um auch schwache Au­ tofluoreszenzeffekte betrachten zu können. Mit der Einstellbarkeit der Intensität des Hintergrundlichtes lassen sich auch weitere Probleme lösen, wie sie z. B. durch die unterschiedliche Farbempfindlichkeit des Auges einerseits und einer Videokamera andererseits gegeben sind. So kann z. B. bei Betrachtung mit dem Auge, daß z. B. für blaues Hintergrundlicht und rotes Fluoreszenzlicht gleiche Empfindlichkeit hat, das Hintergrundlicht auf gleiche Stärke wie das Fluores­ zenzlicht eingestellt werden. Bei einer CCD-Kamera mit geringer blau Empfind­ lichkeit kann das Hintergrundlicht angehoben und bei einer Vidicon-Kamera mit geringer Rotempfindlichkeit abgesenkt werden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 und insbesondere des Anspru­ ches 3 vorgesehen. In der Beleuchtungseinrichtung, in der hohe Lichtintensitäten vorliegen, ist ein Interferenzfilter, das wenig absorbiert, aus thermischen Gründen zu bevorzugen. Die Anordnung des Interferenzfilters in der Lichtquelle ist aus Platzgründen vorteilhaft, da dort bessere Möglichkeiten zur Anordnung eines ge­ eigneten Schwenkmechanismus bestehen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Endoskopes und

Fig. 2 eine Diagrammdarstellung der Filtertransmissionskurven und der Lichtin­ tensitäten über der Wellenlänge.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert ein Endoskop mit langgestrecktem Gehäuse 1 an dessen distalem Ende ein Objektiv 2 und an dessen proximalem Ende ein Okular 3 vorgesehen ist. Dazwischen wird das Bild mit einem Bildleiter 4 transportiert, beispielsweise einer Stablinsenanordnung oder einer Lichtleitfaseranordnung. Im Bildstrahlengang ist ferner an geeigneter Stelle ein Langpaßfilter 5 vorgesehen, das z. B. in üblicher Ausbildung als Farbglasfilter ausgebildet ist.

Das zu betrachtende Gebiet 6, beispielsweise ein Abschnitt der Wand einer menschlichen Blase, in die das Endoskop mit seinem dünnen schaftförmig lang­ gestreckten Gehäuse 1 eingeführt ist, wird über ein Lichtleitfaserbündel 7 mit Licht beleuchtet. Das Lichtleitfaserbündel verläuft innerhalb des Gehäuses 1, durchsetzt dessen Wand und verläuft außerhalb zu einer Lichtquelle 8, in der eine Lampe 9 im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Kondensoreinrichtung mit Linsen 10 das Ende des Lichtleitfaserbündels 7 bestrahlt.

Im Ausführungsbeispiel zwischen den Linsen 10 ist ein Kurzpaßfilter 11 ange­ ordnet, das als Interferenzfilter ausgebildet ist. Es handelt sich dabei beispiels­ weise um eine Glasplatte, die mit einer optischen Dünnschichtanordnung verse­ hen ist, derart, daß Licht unterhalb einer bestimmten Wellenlänge durchgelassen, darüber aber nicht durchgelassen wird, wobei die Übergangskante möglichst steil ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Kurzpaßfilter 11 um eine Achse 12 schwenkbar in Pfeilrichtung gelagert und kann mit einer nicht dargestellten Justiereinrichtung, beispielsweise mittels eines außen am Gehäuse der Lichtquelle 8 angeordneten Drehknopfes in seiner Winkelstellung gegenüber dem durchtretenden Licht ver­ stellt werden.

In Fig. 2 sind die Transmissionskurven der beiden Filter dargestellt, gekenn­ zeichnet mit den Bezugszeichen der Filter 5 und 11 gemäß Fig. 1. Man sieht, daß das Kurzpaßfilter 11 unterhalb des mit "blau" gekennzeichneten Wellenlängenbe­ reiches durchläßt, darüber aber sperrt. Umgekehrt läßt die Transmissionskurve 5 des in der Betrachtungseinrichtung 2, 4, 3 vorgesehenen Langpaßfilters 5 Licht nur oberhalb dieses Wellenlängenbereiches durch. Die Kurven 5 und 11 schnei­ den sich an einem Kreuzungspunkt 13. Licht der breitbandigen Lichtquelle 8 wird daher nur in diesem Wellenlängenbereich innerhalb der gestrichelt darge­ stellten blauen Linie 14 durchgelassen. Der Betrachter sieht also unter Berück­ sichtigung beider Filter 5 und 11 von dem von der Lampe 9 erzeugten breitbandi­ gen Licht nur den innerhalb der schmalen Linie 14 liegenden Anteil.

Das durch das Kurzpaßfilter 11 auf das Gebiet 6 eingestrahlte kurzwellige Licht regt dort an fluoreszierend markierten Bereichen Fluoreszenz an, die im langwel­ ligen roten Bereich die gestrichelt dargestellte Fluoreszenzlinie 15 erzeugt. Das Fluoreszenzlicht 15 und das Hintergrundlicht 14 lassen sich also farblich deutlich unterscheiden.

Die Kantensteilheit der Filter 5 und 11 und die Lage des Kreuzungspunktes 13 sind entscheidend für die Höhe und Breite der Hintergrundlinie 14. Die Kanten beider Filter können Fertigungsstreuungen unterliegen. Die Transmission am Kreuzungspunkt 13 kann somit höher oder tiefer liegen. Damit ergibt sich eine stärkere oder schwächere Hintergrundlinie. Diese soll jedoch möglichst, wie dar­ gestellt, von gleicher Intensität sein wie die Fluoreszenzlinie 15, um diese nicht zu überstrahlen.

Verändert man die Winkelstellung des als Interferenzfilter ausgebildeten Kurz­ paßfilters 11 gegenüber der Lichtrichtung durch Verdrehen um die Achse 12, so verschiebt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, die Kante der Transmissionskurve 11, wie dies mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Damit kann der Kreuzungspunkt 13 zu höherer oder tieferer Transmission verschoben und die Hintergrundlinie 14 angehoben oder abgeschwächt werden. Durch geeignete Winkelverstellung des Kurzpaßfilters 11 kann also ein gewünschtes Intensitätsverhältnis zwischen den Linien 14 und 15 eingestellt werden.

Claims (3)

1. Medizinisches Endoskop mit einer breitbandigen Beleuchtungseinrichtung (7, 8) zur Beleuchtung eines zu betrachtenden, bereichsweise fluoreszie­ renden Gebietes (6), sowie mit einer Betrachtungseinrichtung (2, 4, 3), wobei die Betrachtungseinrichtung mit einem Langpaßfilter (5) und die Beleuchtungseinrichtung mit einem Kurzpaßfilter (11) versehen sind und wobei die Kanten der beiden Filter (5, 11), von denen eines als Interfe­ renzfilter (11) ausgebildet ist, sich bei einer Wellenlänge (blau) unterhalb des Wellenlängenbereiches (rot) der Fluoreszenz in Bereichen (13) kleiner als der maximalen Transmission kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter (11) gegenüber der Lichtrichtung winkelverstellbar ausgebildet ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interfe­ renzfilter (11) in der Beleuchtungseinrichtung (7, 8) angeordnet ist.

3. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuch­ tungseinrichtung (7, 8) eine über ein Lichtleitkabel (7) angeschlossene Lichtquelle (8) aufweist, in der das Interferenzfilter (11) angeordnet ist.