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Die Erfindung betrifft ein Endoskopiesystem mit einem Endoskop und einer Visualisierungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Endoskop eines solchen Endoskopiesystems gemäß Anspruch 17 sowie eine Visualisierungseinrichtung eines solchen Endoskopiesystems gemäß Anspruch 18.
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Übliche Endoskope bestehen aus einer fest montierten Optik mit Lichtquelle und einer Art Werkzeugschacht, durch den chirurgische Werkzeuge eingebracht werden, um beispielsweise eine Gewebebiopsie zu entnehmen. Die verwendeten Optiken haben in der Regel einen Bilderfassungswinkel von etwa 70°, so dass das Sichtfeld recht beschränkt ist. Dies hat zur Folge, dass ein Manövrieren des Endoskops in Hohlorganen für den Benutzer wegen der eingeschränkten visuellen Erfassungsmöglichkeiten in manchen Fällen mit Problemen verbunden ist. Zur Verbesserung der visuellen Erfassungsmöglichkeiten gibt es bei Bronchoskopen z.B. die Möglichkeit, über einen Bowdenzug sozusagen ferngesteuert das distale Ende des Endoskops je nach Bedarf an nur einem Punkt umzubiegen, so dass sich auch die Richtung der Bilderfassung ändert. Dennoch können auch bei solchen Geräten z.B. Gewebedefekte übersehen werden und unerkannt bleiben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskopiesystem sowie dessen Teile wie Endoskop und Visualisierungseinrichtung anzugeben, mit denen verbesserte Diagnose- und Interventionsmöglichkeiten im medizinischen Bereich und anderen Bereichen möglich werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Endoskopiesystem mit einem Endoskop, das eine Bilderfassungseinrichtung aufweist, die zur Erfassung von Bildinformationen am distalen Ende des Endoskops in einer sphärischen Rundumsicht eingerichtet ist, wobei die Rundumsicht Blickrichtungen nach vorn, zur Seite und nach hinten, jeweils bezogen auf die Einführrichtung des Endoskops in einen Hohlkörper, umfasst, und mit einer Visualisierungseinrichtung, die zur Visualisierung der erfassten Bildinformationen in Form eines Rundumsicht-Panoramabilds eingerichtet ist. Die Erfindung hat den Vorteil, einem Benutzer einen Rundum-Blick auf den Umgebungsbereich des distalen Endes des Endoskops zu ermöglichen. Als sphärische Rundumsicht wird dabei ein Blick in unterschiedliche Richtungen, ausgehend vom distalen Ende des Endoskops, verstanden, wobei es grundsätzlich anstrebenswert ist, einen in allen Raumrichtungen vollständigen 360°-Rundumblick zu ermöglichen. Dies ist in der Praxis selbstverständlich dadurch beschränkt, dass der Blick nach hinten in gewissem, allerdings geringem Umfang durch den Endoskopkörper beeinträchtigt ist. Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist, dass überhaupt gleichzeitig Blickrichtungen nach vorn, zur Seite und nach hinten ermöglicht werden, wobei auch Rundumsichten erfindungsgemäß sind, die nicht den vollständigen 360°-Bereich umfassen. Gegenüber Geräten aus dem Stand der Technik erlaubt die Erfindung eine zumindest im wesentlichen lückenlose Rundumsicht. Die Rundumsicht wird dabei nur durch den proximalen Endoskopschaft unterbrochen. Zur weiteren Verbesserung der Rundumsicht kann der Endoskopschaft aus einem transparenten Material hergestellt werden.
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Gemäß der Erfindung kann ein wesentlich besserer Rundum-Blick auf anatomisch schwer einsehbare Strukturen, auch bei Vorhandensein von Blut und Sekret, ermöglicht werden. Es werden dem Benutzer neue Perspektiven und damit auch neue Interventions-, Diagnose- und Therapiemöglichkeiten gegeben. Durch die Visualisierung der erfassten Bildinformationen in Form eines Rundumsicht-Panorambilds kann dem Benutzer schnell ein realistisches und intuitiv verständliches Bild von der Umgebung des distalen Endes des Endoskops vermittelt werden.
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Das Rundumsicht-Panoramabild kann z.B. auf einer herkömmlich ausgeführten Visualisierungseinrichtung in Form eines Bildschirms dargestellt werden. Es können auch andere Ausführungsformen von Visualisierungseinrichtungen verwendet werden, wie z.B. eine Datenbrille oder eine Projektion auf eine sphärisch geformte Projektionsfläche.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bilderfassungseinrichtung wenigstens eine Frontkamera auf, die einen Bilderfassungsbereich aufweist, der den vor dem distalen Ende des Endoskops liegenden Bereich umfasst, und weist wenigstens eine Heckkamera auf, die einen Bilderfassungsbereich aufweist, der den hinter dem distalen Ende des Endoskops liegenden Bereich umfasst. Auf diese Weise kann mit einer relativ geringen Anzahl von Kameras bereits die sphärische Rundumsicht erfasst werden. Die Frontkamera und die Heckkamera sollten dabei einen Erfassungsbereich von mindestens 180° abdecken, was z.B. durch eine Fischaugenoptik realisiert werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bilderfassungseinrichtung wenigstens zwei Seitenkameras auf, die Bilderfassungsbereiche seitlich zur Längsachse des Endoskops haben. Auf diese Weise kann mit einer relativ geringen Anzahl von Kameras bereits die sphärische Rundumsicht erfasst werden. Auch die Seitenkameras sollten Erfassungsbereiche von wenigstens 180° umfassen, so dass sich bei Anordnung der Seitenkameras auf einander gegenüberliegenden Seiten des Endoskopkörpers wiederum eine im Wesentlichen vollständige Rundumsicht ergibt.
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Die vorgenannten Weiterbildungen der Erfindung können auch vorteilhaft miteinander kombiniert werden, z.B. in Form einer Frontkamera, einer Heckkamera und zwei oder mehr Seitenkameras. In diesem Fall können auch Kameras mit einem kleineren Bilderfassungswinkel als 180° eingesetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Endoskop mehrere Bilderfassungseinrichtungen auf, die zur Erfassung von Bildinformationen in einer sphärischen Rundumsicht eingerichtet sind, wobei die Rundumsicht Blickrichtungen nach vorn, zur Seite und nach hinten, jeweils bezogen auf die Einführrichtung des Endoskops in einen Hohlkörper, umfasst, und wobei die Bilderfassungseinrichtungen an unterschiedlichen Positionen entlang der Längserstreckung des Endoskopkörpers des Endoskops an diesem angeordnet sind. Es sind sozusagen mehrere Optiken (mindestens zwei) im Endoskopverlauf vorhanden. Dies hat den Vorteil, auf unterschiedlichen Höhen gleichzeitig etwas betrachtet werden kann, wie z.B. die Entfaltung eines Aortenstents. Vorteilhaft sind die weiteren Bilderfassungseinrichtungen ebenfalls so ausgebildet, dass sie eine sphärische 360°-Rundumsicht erlauben.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Endoskop einen starren, vollflexiblen oder semirigiden Endoskopkörper auf. Im Fall des semirigiden Endoskopkörpers ist dieser in eine beliebige Form biegbar und behält diese Form selbsttätig bei. Dies hat den Vorteil, dass je nach Anwendungsfall ein geeignet geformtes Endoskop bereitgestellt werden kann. Insbesondere im Fall der vollflexiblen oder semirigiden Ausführung kann der Endoskopkörper variabel an den jeweiligen Einsatzfall angepasst werden und für andere Einsatzfälle erneut verwendet werden. Der Grad der Rigidität kann variabel einstellbar sein, z.B. durch eine Schraube.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Endoskop wenigstens eine Spülvorrichtung auf, durch die die Bilderfassungseinrichtung am distalen Ende des Endoskops zu reinigen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Bilderfassungseinrichtung auch eingesetzt werden kann, wenn die Bilderfassung durch Blut oder Sekret gestört werden kann. In diesem Fall kann mittels der Spülvorrichtung, die z.B. vom proximalen Ende des Endoskops aktiviert werden kann, die Bilderfassungseinrichtung wieder sauber gespült werden. Die Spülvorrichtung kann z.B. einen entlang des Endoskopkörpers geführten Schlauch aufweisen, durch den eine Reinigungsflüssigkeit vom proximalen Ende des Endoskopkörpers zum distalen Ende des Endoskopkörpers transportiert wird und dort versprüht wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Endoskop eine Absaugvorrichtung zur Absaugung von Flüssigkeiten und Verunreinigungen am distalen Ende des Endoskops auf, mit der die Flüssigkeiten und Verunreinigungen entlang eines Absaugkanals durch das Endoskop absaugbar sind. Die Absaugvorrichtung kann von einem Benutzer z.B. vom proximalen Ende des Endoskopkörpers her gesteuert werden. Durch die Möglichkeit zur Absaugung kann die Umgebung des distalen Endes des Endoskops von Flüssigkeiten und Verunreinigungen freigehalten werden, so dass auch die Bilddarstellung nicht oder nur unwesentlich gestört wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Visualisierungseinrichtung für eine zweidimensionale oder dreidimensionale Visualisierung der erfassten Bildinformationen eingerichtet. Eine zweidimensionale Visualisierung kann mit konventionellen Bildausgabegeräten, wie z.B. einem Monitor, einer Datenbrille oder einer Bildprojektion auf eine Projektionsfläche erfolgen. Eine dreidimensionale Visualisierung kann z.B. über eine Stereovisions-Datenbrille erfolgen, derart, dass jeweils unterschiedliche Bilder auf den beiden Bildschirmen der Datenbrille dargestellt werden. Eine dreidimensionale Visualisierung kann auch nach von Fernsehgeräten bekannten Prinzipien durchgeführt werden, wobei in diesem Fall vom Benutzer in der Regel eine 3D-Brille zu tragen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Endoskopiesystem, insbesondere eine Recheneinheit der Visualisierungseinrichtung, zur entzerrten Visualisierung der erfassten Bildinformationen auf der Visualisierungseinrichtung eingerichtet. Hierbei sind in der entzerrten Visualisierung optische Verzeichnungen der Bilderfassungseinrichtung und/oder Verzerrungen, die sich durch eine zweidimensionale Darstellung der erfassten dreidimensionalen realen Umgebung auf der Visualisierungseinrichtung ergeben, zumindest reduziert oder ganz eliminiert. Dies hat den Vorteil, dass mittels der Visualisierungseinrichtung die Umgebung des distalen Endes des Endoskops realistischer dargestellt werden kann als z.B. bei einer einfachen Fischaugenoptik, die zu erheblichen Bildverzeichnungen führt. Hierdurch wird die Wiedererkennbarkeit von bestimmten Objekten in der Umgebung des distalen Endes des Endoskops für den Benutzer deutlich vereinfacht. Das Endoskopiesystem kann zudem dazu eingerichtet sein, Bilder verschiedener Kameras des Endoskops zu einem Gesamtbild zusammenzufügen, z.B. mit einem Stitching-Algorithmus, um auf diese Weise eine Art Panoramabild zu erzeugen.
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Mittels der Recheneinheit können noch weitere vorteilhafte Steuerungsfunktionen zur Festlegung des auf der Visualisierungseinrichtung dargestellten Bildinhalts realisiert werden. So kann die Recheneinheit dazu eingerichtet sein, auf der Visualisierungseinrichtung nur einen bestimmten Teil der erfassten Bildinformationen auszugeben, z.B. einen bestimmten Ausschnitt oder einen bestimmten Sichtbereich. Der dargestellte Teil der Bildinformationen kann z.B. automatisch mittels eines head tracking-Algorithmus festgelegt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den Benutzer mit einer head tracking-Einheit auszustatten, die z.B. als eine Einheit mit einer Datenbrille ausgebildet sein kann. Die head tracking-Einheit weist ein Inertialsensorsystem auf, mit dem die Lage des Kopfs des Benutzers im Raum bzw. Lageänderungen erfasst werden können. Mittels der Recheneinheit kann aufgrund der erfassten Daten der head tracking-Einheit automatisch ein auf der Visualisierungseinrichtung auszugebender Bildausschnitt gewählt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann als weitere Funktion vorgesehen sein, dass eine automatische Ausschnittsvergrößerung des dargestellten Bildausschnitts erfolgt, wenn vom Benutzer ein bestimmter Bereich des dargestellten Bilds länger als eine gewisse Mindestzeit betrachtet wird. Dies erlaubt vorteilhaft eine Bedienung des Endoskopiesystems im Hinblick auf die Darstellung der Bildinformationen ohne die Notwendigkeit, manuelle Bedienmittel zu betätigen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bilderfassungseinrichtung eine Vielzahl von optischen Erfassungsoberflächen in Form von Facetten auf, die nach Art wenigstens eines Facettenauges am distalen Ende des Endoskops angeordnet sind und Erfassungsbereiche in voneinander verschiedenen Richtungen haben. Jede der Facetten ist dabei mit wenigstens einer Kamera optisch gekoppelt. Die Kamera kann bei entsprechend miniaturisierter Ausführung insbesondere direkt an der Facette angeordnet sein. Vorteilhaft sind dabei alle oder zumindest einige optische Erfassungsoberflächen derart angeordnet, dass ihre Erfassungsbereiche einander überlappen.
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Für alle Ausführungsformen gilt, dass die Kamera bzw. die Kameras sich dabei direkt am distalen Ende des Endoskopkörpers oder an einer anderen Stelle befinden können, z.B. in einem Bereich, der nicht in den Körper eingeführt wird. Im letztgenannten Fall kann zur Übertragung der Bildinformationen von der optischen Erfassungsoberfläche zu der Kamera bzw. zu den Kameras eine lichtleitende Optik eingesetzt werden, z.B. Lichtleitfasern oder Spiegelsysteme.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Endoskop eine Beleuchtungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, zumindest die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bereiche zu beleuchten. Die Beleuchtungseinrichtung kann z.B. durch am distalen Ende des Endoskops angeordnete Lichtquellen, z.B. Mikro-Leuchtdioden, realisiert sein, oder über an anderer Stelle angebrachte Lichtquellen, wobei deren Licht über eine lichtleitende Optik zum distalen Ende des Endoskops geführt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist eine Facette des Facettenauges wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung, wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung und wenigstens eine Spülleitung auf, die in einem Facettenelement bündelartig beieinander angeordnet sind. Es kann dabei jeweils genau ein Element jeder Art (Erfassungseinrichtung, Beleuchtungseinrichtung, Spülleitung) vorhanden sein, oder unterschiedliche Anzahlen von Elementen jeder Art.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Endoskop wenigstens eine Wischvorrichtung auf, die über eine äußere optische Erfassungsoberfläche der Bilderfassungseinrichtung mittels eines Antriebsmechanismus bewegbar ist, wobei die Wischvorrichtung hinsichtlich ihrer Kontur an die Oberflächenkontur der optischen Erfassungsfläche angepasst ist. Auf diese Weise kann die Bilderfassungseinrichtung sehr effektiv gereinigt werden. Die Wischvorrichtung kann z.B. ähnlich einem Scheibenwischer ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Wischvorrichtung wenigstens einen augenlidartigen Wischer auf. Hiermit kann ein lidschlagartiger Wischmechanismus nach dem Vorbild der Natur realisiert werden. Die Wischvorrichtung gewährleistet eine kontinuierliche mechanische Reinigung der Bilderfassungseinrichtung bzw. von deren optischer Erfassungsoberfläche.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 17 gelöst durch ein Endoskop eines Endoskopiesystems der zuvor beschriebenen Art.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 18 gelöst durch eine Visualisierungseinrichtung eines Endoskopiesystems der zuvor beschriebenen Art.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere als Medizingerät für Diagnostik und/oder Interventionen bei der Atemwegssicherung und Diagnostik in den Atemwegen, für Herzklappenoperationen Diagnostik und Interventionen in den Gefäßen, Endoskopien des Magen-Darm-Trakts und endoskopisch durchgeführte Eingriffe.
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Die Erfindung umfasst eine vom Blickwinkel bis zu 360° erweiterbare Optik mit entsprechenden auch bis zu 360° ausleuchtenden Lichtquellen und einer Saug-Spül-Einheit mit lidschlagartigem Wischmechanismus, die an der Spitze eines hohlen leicht formbaren Stabes befestigt ist, dessen Rigidität jederzeit und stufenlos verändert werden kann. Die Bildprojektion erfolgt auf rechteckigen, runden oder gewölbten Monitoren in 2D oder 3D.
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Mit der Erfindung können in vielen verschiedenen medizinischen Fachdisziplinen zahlreiche diagnostische Prozeduren, Interventionen und Operationen durchgeführt werden, wobei die 360° Panorama-Rundumsicht viele Vorteile gegenüber konventionellen Endoskopietechniken aufweist: Das Gerät muss nicht wie bei konventionellen Geräten gekrümmt oder gedreht werden, um wegen des eingeschränkten Blickwinkels von ca. 60–80° das Innere eines Hohlkörpers vollständig erfassen zu können. Dadurch wird die Endoskopie erheblich erleichtert.
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Das Gerät kann im Bereich der Atemwege, bei Eingriffen am Herzen und in den Blutgefäßen oder im Bereich der Gynäkologie, Urologie, Gastroenterologie, der Allgemeinchirurgie und auch anderen Fachbereichen verwendet werden. Im Bereich der Atemwege kann es zur Bronchoskopie, als Bronchusblocker oder als Führungs- und Umintubationsstab nicht nur bei der Intubation, sondern auch bei der Dilatationstracheotomie zur Anwendung kommen. Im wassergefüllten Herzen können die Klappen beispielsweise über die Herzspitze beurteilt und in der blutleeren oder auch wassergefüllten Aorta die Implantation von Stents gesteuert und kontrolliert werden. Bei Embolektomien mit Wasserstrahlsystemen kann der Therapieerfolg und die Beschaffenheit der Gefäßinnenwand direkt unter endoskopischer statt mit Kontrastmittelinjektion und Röntgen-Durchleuchtung kontrolliert werden. Eine Endoskopie des Magen-Darm-Trakts mit den entsprechenden Interventionen wird dann leichter und vor allem deutlich schneller durchführbar. Wegen des viel geringeren Durchmessers im Vergleich zu konventionellen Endoskopen ist die Erfindung viel schonender und sicherer, da weniger oder keine Sedierung mehr erforderlich ist.
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Auch lässt sich bei schwer einsehbaren Operationsgebieten nicht nur eine verbesserte Ausleuchtung, sondern insbesondere durch die 360°-Panorama-Sicht auch ein besseres Bild für den Operateur und für die Assistierenden erreichen. So ist die Erfindung besonders vorteilhaft für die minimal-invasive endoskopische Chirurgie und hierbei insbesondere bei Operationen durch natürliche Körperöffnungen.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass bisher erforderliche Krümmungen oder Verformungen der Endoskopführung zumindest für Visualisierungszwecke nicht mehr erforderlich sind.
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Man kann beispielsweise bei der Benutzung der Erfindung als Intubations-Führungsstab gleichzeitig zur Lagenkontrolle nach unten in die Luftröhre, aber auch von der Luftröhre aus nach oben auf die Stimmlippen schauen, um so die Passage des Beatmungsschlauches an den Stimmlippen vorbei oder auch bei der Dilatationstracheotomie die gesamte Durchführung von der Dilatation bis zur Intubation beobachten zu können. Der Abgang des rechten Oberlappenbronchus, der bei der Standardmethode mit der Fiberoptik in der Regel nur dann zu sehen ist, wenn die Optik um mindestens 90° gekrümmt wird, ist so bereits ohne Verformungen des Führungsstabes in der 360° Sicht zu sehen. Ähnlich könnte man auch durch den Blick „zurück“ die Entfaltung eines Aortenstents visuell kontrollieren. Hierbei können auch mehrere Bilderfassungseinrichtungen im Verlauf des Endoskopkörpers positioniert werden, um an verschiedenen Höhen des Endoskopkörpers eine umfassende Sicht zu erhalten.
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Für eine gute Sondierbarkeit auch bei schwierig zu erreichenden anatomischen Strukturen ist allerdings die individuelle Formbarkeit des Führungsstabes der Optik erforderlich. Sie ermöglicht eine gute Sicht durch verbesserte und vereinfachte Sonderungsmöglichkeiten, da die benötigte Formgebung individuell und einfacher im Vergleich zu flexiblen und bisher vorhandenen semirigiden Optiken angepasst werden kann.
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Im Gegensatz zu bisherigen starren Endoskopen oder sehr teuren, flexiblen und sehr anfälligen Fiberglasoptiken kann die Erfindung wegen neuer und kostengünstiger Kameratechnologien auch als Einwegprodukt hergestellt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: ein Endoskopiesystem und
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2–9: verschiedene Ausführungen des distalen Endes eines Endoskops.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt ein Endoskopiesystem 1, das ein Endoskop 2 und eine Visualisierungseinrichtung 3, 4 aufweist. Das Endoskop 2 besitzt einen z.B. semirigiden Endoskopkörper 5, der nach Bedarf an beliebigen Stellen in eine beliebige Form gebogen werden kann und diese beibehält. Der Endoskopkörper 5 weist einen inneren Hohlkanal auf, durch den z.B. ein medizinisches Instrument 9, das an einem proximalen Ende 8 des Endoskopkörpers 5 eingeführt wird, durch das Endoskop 2 hindurchgeführt werden kann, bis hin zu einem distalen Ende 6 und dort austreten kann. Im Bereich des proximalen Endes 8 kann der Endoskopkörper Mittel aufweisen, durch die er von einem Benutzer in ergonomischer Weise gehandhabt werden kann, wie z.B. einen Griffbereich.
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Das Endoskop 2 weist eine Bilderfassungseinrichtung 7 auf, die zur Erfassung von Bildinformationen am distalen Ende 6 des Endoskops 2 eingerichtet ist. Die Bilderfassungseinrichtung kann z.B., wie in der 1 erkennbar ist, am distalen Ende 6 des Endoskopkörpers befestigt sein. Die Bilderfassungseinrichtung 7 kann eine oder mehrere Kameras aufweisen, wie nachfolgend noch erläutert wird. Die Kameras können ebenfalls direkt am distalen Ende 6 angeordnet sein, also in dem Bauteil 7, oder an davon entfernter Stelle. Im letztgenannten Fall erfolgt die Übertragung der Bildinformationen zunächst über optische Mittel, wie z.B. Lichtleitfasern oder Spiegel, hin zu den Kameras. Nachfolgend sei jedoch angenommen, dass die Kameras direkt am distalen Ende 6 angeordnet sind. Die von den Kameras abgegebenen Bilddaten werden drahtlos zu der Visualisierungseinrichtung 3, 4 übertragen oder über elektrische Leitungen, die entlang des Endoskopkörpers 5 geführt sind, 10 hin zu der Visualisierungseinrichtung 3, 4 geführt.
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Die Visualisierungseinrichtung weist z.B. einen Rechner 4 auf, der zur Bildverarbeitung der empfangenen Bildinformationen eingerichtet ist, und zur Ausgabe von verarbeiteten Bilddaten auf eine Bildausgabeeinrichtung 3. So kann der Rechner 4 z.B. die von mehreren Kameras der Bilderfassungseinrichtung 7 aufgenommenen Bilddaten zu einem Gesamtbild in Form eines Rundumsicht-Panoramabilds zusammensetzen und zugleich die Bilddaten von Verzeichnungen und/oder Verzerrungen befreien. Die in dieser Art entzerrten Bilddaten werden dann auf der Bildausgabeeinrichtung 3 dargestellt.
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Wie in der 1 durch die Pfeile 11, 12, 13, 14 wiedergegeben ist, ist die Bilderfassungseinrichtung 7 derart ausgebildet, dass Bildinformationen am distalen Ende 6 des Endoskops in einer sphärischen Rundumsicht erfasst werden, die Blickrichtungen nach vorn (Pfeil 11), zur Seite (Pfeile 12, 13) und nach hinten (Pfeil 14) umfasst. Die Richtungsangaben beziehen sich jeweils auf die Einführrichtung des Endoskops 2 in einen Hohlkörper, die der durch den Pfeil 11 angegebenen Richtung entspricht. Tote Winkel im Erfassungsfeld der Rundumsicht werden dabei vermieden.
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Die 2 bis 9 zeigen jeweils das distale Ende 6 des Endoskopkörpers 5 in einer vergrößerten Darstellung.
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Im Beispiel gemäß 2 weist die Bilderfassungseinrichtung 7 eine Frontkamera 20 auf, die einen Bilderfassungsbereich 21 aufweist. Wie durch die gepunkteten Linien, die den Bilderfassungsbereich 21 begrenzen, erkennbar ist, erstreckt sich der Bilderfassungsbereich 21 über einen Winkel von mehr als 180°. Zusätzlich ist am distalen Ende 6 eine Heckkamera 22 angeordnet, die einen Bilderfassungsbereich 23 aufweist, der den hinter dem distalen Ende 6 des Endoskops liegenden Bereich erfasst. Auch die Heckkamera weist einen Bilderfassungsbereich 23 von mehr als 180° auf, so dass sich die Bilderfassungsbereiche 21, 23 überlappen. Dies erlaubt eine vollständige Rundumsicht.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Endoskops, bei dem am Endoskopkörper 5 am distalen Ende 6 zwei Seitenkameras 30, 32 angeordnet sind, die jeweilige Bilderfassungsbereiche 31, 33 aufweisen. Auch die Bilderfassungsbereiche 31, 33 umfassen einen Bereich von mehr als 180°, so dass auch in diesem Fall eine vollständige Rundumsicht gegeben ist. Wie erkennbar ist, können die Ausführungsformen gemäß den 2 und 3 auch gut miteinander kombiniert werden, um auf diese Weise durch eine höhere Anzahl von Kameras, die jeweils geringere einzelne Bilderfassungsbereiche haben, dennoch eine vollständige Rundumsicht zu ermöglichen.
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Die 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der am distalen Ende 6 des Endoskopkörpers 5 eine facettenaugenartige Optik 40 angeordnet ist, die z.B. die in 4 dargestellte Kugelform aufweisen kann, aber auch in anderen Formen ausgestaltet sein kann, z.B. in einer Ellipsen- oder Zylinderform. Die facettenaugenartige Optik 40 weist mehrere Facetten 41 auf, die sich über den Umfang der facettenaugenartigen Optik 40 erstrecken. Jede der Facetten 41 weist ein eigenes Bilderfassungsmittel mit einem Bilderfassungsbereich auf, der nur so groß sein muss, dass benachbarte Erfassungsbereiche sich tangieren oder gegebenenfalls überlappen, um auf diese Weise wiederum eine Rundumsicht zu ermöglichen. Die Erfassungsbereiche der einzelnen Facetten sind vorteilhaft in voneinander verschiedenen Richtungen ausgerichtet.
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Die 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der am distalen Ende 6 des Endoskopkörpers 5 zwei separate, z.B. etwa halbkugelförmige facettenaugenartige Optiken 50, 51 angeordnet sind. Die facettenaugenartigen Optiken 50, 51 können in gleicher Weise ausgebildet sein wie zuvor für die Ausführungsform gemäß 4 beschrieben.
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Die 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die auf der Ausführungsform gemäß 4 aufbaut, d.h. eine im Wesentlichen kugelförmige facettenaugenartige Optik 60 aufweist. Die einzelnen Facetten der facettenaugenartigen Optik 60 weisen jeweils ein Bündel von Funktionselementen auf, die zumindest ein Bilderfassungselement 61, ein Lichtabgabeelement 62 und einen Spülkanal 63 umfassen. Die 7 zeigt die drei Funktionselemente 61, 62, 63 separat in vergrößerter Darstellung. Erkennbar ist, dass das Bilderfassungselement 61 einen Bilderfassungsbereich 72 aufweist. Das Lichtabgabeelement 62 gibt Licht in Richtungen 73 ab. Der Spülkanal 63 weist einen inneren Hohlkanal auf, der über eine Leitung 71 zum proximalen Ende des Endoskops 2 geführt ist. Das Bilderfassungsmittel 61 kann über eine Leitung 70, z.B. eine lichtleitende Faser, eine Spiegeloptik oder eine elektrische Leitung, mit dem proximalen Teil des Endoskops verbunden sein. In entsprechender Weise kann das Lichtabgabemittel 62 über eine Leitung, z.B. eine elektrische oder eine optische Leitung, mit dem proximalen Ende des Endoskops 2 verbunden sein. Vorteilhaft werden die drei Funktionselemente wie in 7 dargestellt bündelartig zusammengefasst. Jeweils ein Bündel oder gegebenenfalls mehrere Bündel der Funktionselemente sind dann zu einem Facettenaugensegment geführt. Gegebenenfalls kann noch als viertes Funktionselement ein Absaugkanal vorgesehen sein.
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Wie erwähnt, muss ein Bündel nicht unbedingt genau ein Bilderfassungselement 61, ein Lichtabgabeelement 62 und einen Spülkanal 63 aufweisen, auch andere Zuordnungen sind möglich, wie z.B. drei Bilderfassungselemente 61, ein Lichtabgabeelement 62 und zwei Spülkanäle 63.
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Die 8 zeigt anhand der bereits bei 5 erläuterten Ausführungsform die Anordnung einer Wischvorrichtung 80, die zur Reinigung der optischen Erfassungsoberfläche der Bilderfassungseinrichtung vorgesehen ist. Die Wischvorrichtung 80 kann z.B. ähnlich einem Scheibenwischer ausgebildet sein und entsprechend den angegebenen Pfeilen über die optische Erfassungsoberfläche hin und her bewegt werden. Die Wischvorrichtung kann z.B. über einen elektrischen Antrieb angetrieben werden.
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Die 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Wischvorrichtung einen augenlidartigen Wischer 90 umfasst. Dieser kann nach Art eines Lidschlags entsprechend den Pfeilen 91 über die Erfassungsoberfläche 92 der Bilderfassungseinrichtung bewegt werden und diese dabei reinigen.
