DE19943080A1

DE19943080A1 - Retro-endoscope has imaging system for frontal semi-volume, mirror optical arrangement within region in front of endoscope tip for forming image of rear semi-volume behind the tip

Info

Publication number: DE19943080A1
Application number: DE1999143080
Authority: DE
Inventors: Dieter Hoepfel; Norbert Link; Gerhard Rohr; Eberhard Vaas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-15

Abstract

The retro-endoscope has a flexible device for inserting an observation tip. to an observation point and for transporting image data from the tip to the observer. The observation tip contains an imaging system for forming an image of an angular region of the semi-volume in front of the tip and a mirror optical arrangement (5) within the region in front of the tip for forming an image of the rear semi-volume.

Description

Endoskope ermöglichen die visuelle Inspektion von Hohlräumen. Dies wird erreicht, indem Bilder von der Spitze des Endoskops aus dem Hohlraum zum Beobachter übertragen werden. Endoskope herkömmlicher Bauart sind dabei lediglich in der Lage, einen Winkelbereich des vor der Endoskopspitze befindlichen Halbraumes abzubilden.Endoscopes enable the visual inspection of cavities. This is accomplished by Images from the tip of the endoscope are transmitted from the cavity to the observer. Endoscopes of conventional design are only able to cover an angular range of image half space located in front of the endoscope tip.

Vielfach ist es bei entsprechender Hohlraumgeometrie jedoch auch nötig, den hinter der Endoskopspitze liegenden Halbraum zu beobachten, um zu einer vollständigen Inspektion zu gelangen. Dies spielt z. B. in der Darmendoskopie eine wesentliche Rolle, wo Tumore an den Rückseiten der periodischen Darmeinschnürungen mit konventionellen Endoskopen nicht beobachtet werden können, durch das Retro-Endoskop jedoch einer Beobachtung zugänglich sind (siehe Zeichnung 1). Ähnliche Anforderungen aus vielen Bereichen der technischen Hohlrauminspektion können mit dem Retro-Endoskop erfüllt werden.In many cases, however, with the appropriate cavity geometry it is also necessary to use the one behind the Endoscope tip lying half-space to observe for a complete inspection reach. This plays e.g. B. in intestinal endoscopy, where tumors on the The backs of the periodic intestinal constrictions with conventional endoscopes are not can be observed, but accessible through the retro endoscope are (see drawing 1). Similar requirements from many areas of technical Cavity inspection can be performed with the retro endoscope.

Das Retro-Endoskop ist eine Vorrichtung, welche diese Anforderungen durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale erfüllt. Es besteht aus einer flexiblen Vorrichtung zur Einführung einer Beobachtungsspitze an einen Beobachtungsort und zum Transport von Bilddaten von der Beobachtungsspitze zum Betrachter. Die Beobachtungsspitze enthält ein abbildendes System zur Abbildung eines Winkelbereichs des vor der Beobachtungsspitze liegenden Halbraumes sowie eine Spiegeloptik, welche sich in dem abgebildeten Winkelbereich befindet und einen Winkelbereich des rückwärtigen Halbraumes (in Bezug auf die Beobachtungsspitze) abbildet. Das Retro-Endoskop benötigt bei bestimmten Ausführungsformen ferner eine elektronische Vorrichtung zur unverzerrten Darstellung des rückwärtigen Beobachtungsbereichs und zur getrennten Darstellung der vor- und rückwärtigen Beobachtungsbereiche.The retro endoscope is a device that meets these requirements through the Features listed claims met. It consists of a flexible device for introducing an observation tip to an observation site and for transporting Image data from the observation tip to the viewer. The observation tip contains a imaging system for imaging an angular range in front of the observation tip lying half-space and a mirror optic, which is in the angular range shown located and an angular range of the rear half space (in relation to the Observation peak). The retro endoscope needs some Embodiments further an electronic device for the undistorted representation of the rear observation area and for separate display of the front and rear Observation areas.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Hohlrauminspektionen auch bei Vorliegen schwierigen Geometrien vollständig erfolgen können und damit durch eine Inspektion zu erhebende Defektzustände nicht übersehen werden und der nötigen Behandlung zugeführt werden können. Mit einer solchen Vorrichtung können z. B. bei der Inneninspektion eines eingeschnürten Schlauches Vorder- und Rückseite der Verengung betrachtet werden, auch wenn die Endoskopspitze nicht in die Gegenrichtung gekrümmt werden kann, weil dies z. B. der geringe Schlauchdurchmesser nicht zuläßt. Dies spielt vor allem bei der Darm-Endoskopie (Zeichnung 1) eine große Rolle, wo bisher wegen der Wellenschlauch-Struktur des Darms Tumore an der Rückseite der periodischen Einschnürungen des Darms häufig unentdeckt blieben oder nur ungenügend sichtbar waren. Das Retro-Endoskop bietet hier dem Mediziner eine wesentliche Erhöhung der diagnostischen Sicherheit bei der Tumorbehandlung. Darüber hinaus ist das Retro-Endoskop bei jeglicher minimal invasiver Hohlrauminspektion gerade auch im technischen Bereich von großer Bedeutung, wann immer die Geometrie des Hohlraumes die Rückkrümmung eines konventionellen Endoskops nicht zuläßt und die Inspektion rückwärtiger Bereiche erforderlich ist.The advantages achieved by the invention are in particular that Cavity inspections can be carried out completely even if there are difficult geometries can and thus not be overlooked defect states to be determined by an inspection and can be given the necessary treatment. With such a device can e.g. B. in the internal inspection of a constricted hose front and back of the Constriction should be considered even if the endoscope tip is not in the opposite direction can be curved because this z. B. the small hose diameter does not allow. This plays a major role especially in intestinal endoscopy (drawing 1), where previously because the corrugated tube structure of the intestinal tumors at the back of the periodic Constrictions in the intestine often remained undetected or were only insufficiently visible. The retro endoscope offers the medical professional a significant increase in diagnostic Tumor treatment safety. In addition, the retro endoscope is with everyone minimally invasive cavity inspection, especially in the technical area of large size Meaning whenever the geometry of the cavity bends backwards conventional endoscope and the inspection of rear areas is required is.

Zum Aufbau eines Retro-Endoskops wird vorzugsweise ein üblicher endoskopischer Aufbau als Basisvorrichtung gewählt. Dies kann sowohl ein Endoskop mit einer Bildübertragung über ein Linsensystem (starres Endoskop) oder Glasfaserbündel, als auch mit einem elektronischen Kamerachip in der Spitze und elektronischer Bildübertragung sein. Ebenfalls kann die vorhandene Abbildungsoptik mit genutzt werden. Diese muß jedoch um eine Spiegeloptik ergänzt werden, um rückwärtige Raumwinkelbereiche zugänglich zu machen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Miniaturkamera, die zur Betrachtung des rückwärtigen Raumes mit ihrem Objektiv in die gewünschte Richtung gedreht werden kann. Die Bildübertragung erfolgt dann elektronisch.A conventional endoscopic structure is preferably used to construct a retro endoscope chosen as the base device. This can be done using either an endoscope with an image transfer a lens system (rigid endoscope) or fiber optic bundle, as well as with an electronic one Camera chip in the top and electronic image transmission. The can also existing imaging optics can also be used. However, this must be a mirror optic can be added to make rear solid angle ranges accessible. Another One possibility is to use a miniature camera to view the rear room can be rotated with your lens in the desired direction. The image is then transmitted electronically.

Für die Optiken zur Abbildung des rückwärtigen Raums ergeben sich mehrere mögliche Ausführungsformen, welche sich an den Bedürfnissen der Anwendung orientieren. Die einfachste Möglichkeit ergibt sich bei Endoskopen mit einem Instrumentenkanal (siehe Zeichnung 3), durch welchen ein Spiegel (6) zur Spitze geführt wird, der dort derart ausgeklappt oder entfaltet wird, daß er als Rückspiegel für die vorhandene vorwärtsgerichtete Abbildungsoptik (4) des Endoskops wirkt. Soll der rückwärtige Bereich einer permanenten Beobachtung zugänglich sein (siehe Zeichnung 2), so können z. B. zirkulare rückwärtige Bereiche durch Montage eines verspiegelten Kegelstumpfmantels (5), dessen Achse mit der Achse der vorwärtsgerichteten Abbildungsoptik zusammenfällt (4), vor dieser Optik erreicht werden. In diesem Fall würde der mittlere Bildbereich den vorderen Halbraum und der Randbereich den rückwärtigen Halbraum repräsentieren. Hierbei wäre eine Entzerrung des eingespiegelten Bildbereiches nötig, um interpretierbare Bilder zu erhalten. Selbstverständlich können auch planare oder gewölbte "Rückspiegel" vor die vorwärtsgerichtete Abbildungsoptik montiert werden. Zur Beobachtung bestimmter rückwärtiger Bereiche muß dann jedoch eventuell das Endoskop gedreht werden. Die Montage der Spiegelelemente erfolgt vorteilhaft durch Einschleifen der gewünschten Spiegelstruktur in einen transparenten Festkörper, anschließendem Bedampfen der Spiegelfläche mit Metall und darauf folgendem Vergießen zur Herstellung einer inerten Oberfläche sowie daran anschließend durch Verkleben oder Vergießen mit der vorwärtsgerichteten Abbildungsoptik. Ein derartiges Retro-Endoskop kann auch als Zusatzinstrument durch den Instrumentenkanal eines konventionellen Endoskops zum Beobachtungsort geführt werden. In diesem Fall kann die Spiegeloptik das gesamte Bildfeld einnehmen und so eine rein rückwärtige Betrachtung ermöglichen. Die zugehörige elektronische Vorrichtung hat die Aufgabe, aus dem Gesamtbild die vor- und rückwärtigen Beobachtungsbereiche zu trennen. Im Falle der Verwendung nicht-planarer Spiegeloptiken oder stark geneigter planarer Spiegeloptiken des Retro-Endoskops nimmt die elektronische Vorrichtung ferner eine Entzerrung vor, um ein maßstabsgetreues und den menschlichen Sehgewohnheiten entsprechendes Abbild zu erzeugen. There are several possible embodiments for the optics for imaging the rear space, which are based on the needs of the application. The simplest possibility arises with endoscopes with an instrument channel (see drawing 3), through which a mirror ( 6 ) is guided to the tip, which is unfolded or unfolded there in such a way that it acts as a rear-view mirror for the existing forward-looking imaging optics ( 4 ) of the endoscope works. If the rear area is to be accessible for permanent observation (see drawing 2), z. B. circular rear areas by mounting a mirrored truncated cone ( 5 ), the axis of which coincides with the axis of the forward imaging optics ( 4 ), can be achieved before this optics. In this case the middle image area would represent the front half space and the edge area the rear half space. In this case, an equalization of the reflected image area would be necessary in order to obtain interpretable images. Of course, planar or curved "rear-view mirrors" can also be mounted in front of the forward-looking imaging optics. However, the endoscope may then have to be rotated to observe certain rear areas. The assembly of the mirror elements is advantageously carried out by grinding the desired mirror structure into a transparent solid body, then steaming the mirror surface with metal and then casting it to produce an inert surface, and then by gluing or casting with the forward-looking imaging optics. Such a retro endoscope can also be guided as an additional instrument through the instrument channel of a conventional endoscope to the observation site. In this case, the mirror optics can occupy the entire image field and thus allow a purely rearward viewing. The associated electronic device has the task of separating the front and rear observation areas from the overall image. In the case of using non-planar mirror optics or highly inclined planar mirror optics of the retro endoscope, the electronic device also carries out an equalization in order to produce a true-to-scale image which corresponds to human viewing habits.

Designations in the drawings from 2.3

11

Retro-Endoskop
Retro endoscope

22nd

Hohlraumwandung mit Inspektionsobjekt
Cavity wall with inspection object

33rd

Beleuchtung
lighting

44th

Beobachtungsoptik Vorwärtsbeobachtung
Observation optics forward observation

55

Verspiegelter Kegelstumpf zur rückwärtigen Beobachtung
Mirrored truncated cone for rear observation

66

Dreh- und kippbarer Planspiegel zur rückwärtigen Beobachtung
Rotatable and tiltable plane mirror for rear observation

77

Instrumentenkanal
Instrument channel

Claims

1. The retro endoscope consists of a flexible device for introducing an observation tip to an observation location and for transporting image data from the observation tip to the viewer. The observation tip contains an imaging system for imaging an angular range of the half space lying in front of the observation tip (hereinafter referred to as the endoscope). The retro-endoscope is characterized in particular by the fact that it additionally has mirror optics which are located in the angular range shown in front of the observation tip and thereby represent an angular range of the rear half-space (in relation to the observation tip).

2. A device according to claim 1, which is particularly characterized in that the rear half space through a fixed mirror optics in the imaging Beam path of an endoscope is faded in.

3. A device according to claim 2, which is particularly characterized in that the Fixed mirror optics cover the entire angular range of the endoscope covers and thus only the rear half space is shown overall.

4. A device according to claim 2, which is particularly characterized in that the fixed mirror optics covers part of the angular range of the endoscope and thus a total of part of the rear half-space instead of in the image of the endoscope the corresponding part of the front half-space is mapped.

5. A device according to claims 3 and 4, which is characterized in particular that the mirror optics has the geometry of a truncated cone or truncated cone.

6. A device according to claim 1, which is particularly characterized in that the rear half space through a movable mirror optic in the imaging Beam path of an endoscope is faded in.

7. A device according to claim 1, characterized in that the rear Space captured by a moving, rear-facing miniature camera and is transmitted.

8. A device according to claim 1 to 7, which is characterized in that the rear room with a miniature camera with support from additional imaging elements such as mirrors, lenses, prisms or the like recorded and transmitted becomes.

9. A device according to claim 1 to 8, which is particularly characterized in that the movable mirror optics or miniature camera via an additional channel in the Is guided inside the endoscope to the observation tip.

10. A device according to claims 1 to 9, which is characterized in particular that it has an electronic device with which the image of the rear Half space is shown separately and rectified. Using the electronic device So the overall picture becomes the front and back observation areas Cut. In the case of using non-planar mirror optics or strongly inclined planar mirror optics or distorting optics of the miniature camera used Retro-endoscope, the electronic device also performs equalization to one true-to-scale image that corresponds to human viewing habits produce.