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OPTOTECHNIK HEINE KG

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13. August 1976 DA/G-12213 DE/mo

^Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop, insbesondere Rektoskop, das aus einem Kopf und einem davon lösbaren Tubus besteht, der in die zu untersuchende Körperhöhle, beispielsweise das Rektum, eingeführt wird. Die Beobachtung des zu untersuchenden Objekts geschieht durch Kopf und Tubus hindurch. Da^ Endoskop enthält eine Beleuchtungseinrichtung, um eine ausreichende Beleuchtung des zu beobachtenden Objekts sicherzustellen.

Endoskope dieser Art sind seit langem bekannt* so beschreibt bereits H. Strauss in dem Buch "Die Procto-Sigmoscopie" (Leipzig 1910) ein Rektoskop, bei dem der Tubus aus Metall besteht und zur Beleuchtung des Rektums eine kleine Glühlampe am distalen Ende des Tubus verwendet wird.

Die Frage der zweckmäßigsten Ausführung der Beleuchtungseinrichtung spielte verständlicherweise von Anfang an eine erhebliche Rolle. Die distal im Tubus angeordnete Glühlampe führt

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zu einer Behinderung des Gesichtsfeldes und bei einer Zerstörung der Lampe sogar zu einer Gefährdung des Patienten. In der Schweizer Patentschrift 208 643 werden Endoskope beschrieben, die aus einem Tubus, der aus Ixchtdurchlässigem Material hergestellt ist und an dessen Wandungen Totalreflexion eintritt, so daß das Licht in den Tubuswänden fortgeleitet wird, sowie aus einer am proximalen Ende des Tubus angebrachten Beleuchtungseinrichtung bestehen. Mit Bekanntwerden und praktischer Verfügbarkeit von Lichtleitfasern wurden diese in die Technik der Endoskope eingeführt. In der US-PS 3 261 349 werden derartige Endoskope unter Verwendung von Lichtleitfasern beschrieben.

Ursprünglich wurden zur Herstellung der Tuben ausschließlich Metallrohre verwendet, bis beispielsweise durch das oben zitierte Schweizerische Patent auch lichtleitende Tuben aus Glas oder Kunststoff eingeführt wurden. In der DT-AS 1566179 wird ein Endoskop beschrieben, das aus einem Kopf besteht, in den lichtleitende Fasern eingebracht sind, die am proximalen Ende zu einem kreisflächenförmigen Querschnitt zusammengefaßt sind, während am distalen Ende dieses Faserbündel einen kreisringförmigen Querschnitt hat. In dieses Kopfstück eingesetzt werden kann dann ein Tubus aus durchsichtigem Kunststoff, in dessen Wandungen das vom Kopf eingestrahlte Licht durch Totalreflexion bis zum distalen Ende fortgeführt wird, wo es den Tubus verläßt und zur Beleuchtung des Objekts dient. Es wird dort bereits auch vorgeschlagen, die Tuben und andere während der Untersuchung mit dem Patienten in Berührung kommende Teile, wie z.B. das vom proximalen Ende eingeführte Verschlußteil (Mandrin), aus preisgünstigem Kunststoff herzustellen, so daß diese Teile nach jeder Untersuchung weggeworfen werden können, damit das Reinigen und Sterilisieren dieser Teile entfällt.

Instrumente wie das in der DT-AS 1566179 beschriebene, haben einen erheblichen Nachteil, der sich im praktischen Gebrauch äußerst störend bemerkbar macht.

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Das vom Kopf kommende und zwischen den Wandungen des lichtleitenden Tubus fortgeführte Licht wird an den Tubuswandungen nur so lange total reflektiert als sich diese in einem Medium mit niedrigerem optischem Brechungsindex befinden. Da beim praktischen Gebrauch von Endoskopen häufig über einen erheblichen Teil des Tubus die Wandungen des untersuchten Organs, also z.B. die Wandungen des Rektums, am Tubus anliegen, und da es" sich dabei so gut wie immer um feuchte Schleimhäute handelt, ist insoweit diese Voraussetzung nicht mehr erfüllt. An denjenigen Stellen, an denen Organteile an der Außenwandung, des lichtleitenden Tubus anliegen, findet keine Totalreflexion mehr statt, sondern das Licht dringt durch die Tubuswandung hindurch und beleuchtet diese Organteile.

Dies hat zur Folge, daß Licht von den beleuchteten Organteilen durch die durchsichtigen Wandungen des Tubus hindurchdringt und z.T. durch Reflexionen an den Innenwandungen des Tubus wieder zum Auge des Beobachters gelangt. Die Folge dieses Störlichtes ist, daß einmal der Untersucher in gewissen Umfang geblendet wird, d.h. daß sich sein Auge durch Akkommodation dem größeren Gesamt-Lichtstrom, also der Summe der Lichtströme vom Objekt und des Störlichte anpaßt, so daß das Bild des Objektes für den Beobachter dunkler erscheint, und daß zum anderen die Kontraste des vom Objekt gesehenen Bildes durch das überlagerte Streulicht erheblich verschlechtert werden. Auch vom Objekt gelangt Licht zum Auge des Beobachters, so daß dieser das Objekt sehen kann. Licht vom Objekt gelangt aber auch an die Innenwandungen des Tubus und wird dort nach den optischen Reflexionsgesetzen wieder in Richtung zum proximalen Ende des Instruments und zu einem erheblichen Teil in das Auge des Beobachters reflektiert. Dieses Störlicht verursacht die gleichen Phänomene wie sie oben für das Störlicht der an die Tubuswandung anliegenden Organteile beschrieben wurden. .

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Man hat bereits bei Metalltuben versucht, -diesem Problem durch Mattieren oder Lackieren der inneren Oberfläche des Tubus oder auch durch Anbringen flacher Gewindegänge auf derselben beizukommen. Diese Versuche haben aber zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Darüberhinaus beeinträchtigen derartige Maßnahmen die Brauchbarkeit des Tubus, weil die Reinigung und Sterilisation hierdurch erheblich behindert wird. Derartige Nachteile sind zwar bei Kunststofftuben, die als Lichtleiter dienen, nicht zu erwarten, weil sie nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden können. Sie beeinträchtigen aber die Brauchbarkeit des Tubus in anderer Weise, weil als Voraussetzung für dessen Funktion als Lichtleiter eine glatte äußere und innere Oberfläche notwendig sind. Würde man die innere Oberfläche · des Tubus aufrauhen, so würde ein erheblicher Teil des durch den Tubus geleiteten Lichts das Auge des Beobachters als Streulicht erreichen und nicht zur Beobachtung des Objekts zur Verfügung stehen. Insgesamt wird durch einen Tubus der bisher bekannten Art, bei dem Außen- und Innenfläche durchsichtig und vollkommen glatt sein müssen, um die Totalreflexion zu sichern, die Beobachtung des Objekts durch die beiden Arten von Störlicht außerordentlich erschwert und die Detail-Erkennbarkeit vermindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Endoskope zu vermeiden. Insbesondere soll ein Endoskop der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der DT-AS 1 566 179 bekannten Art so ausgestaltet werden, daß das Störlicht beiderlei Art, nämlich das von den an der Außenfläche des Tubus anliegenden Organwänden reflektierte und das von der Innenfläche des Tubus reflektierte, vom beobachteten Organ kommende Licht möglichst gut vom Auge des Betrachters ferngehalten werden, so daß er praktisch nur das direkt vom beleuchteten Objekt kommende Licht sieht.

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Dabei soll eine möglichst einfache Handhabung bei geringen Gestehungskosten für den Tubus erzielt werden, um ihn nach einmaligem Gebrauch wegwerfen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen konzentrisch im Tubus und in einem Abstand zu dessen Innenfläche angeordneten Innentubus aus lichtabsorbierendem, vorzugsweise schwarzem Material, gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Endoskop wird das von den Organwänden kommende Licht durch den Innentubus vollständig vom Auge des Betrachters abgeschirmt und das vom Objekt kommende Licht, soweit es auf die innere Oberfläche des Innentubus fällt, von diesem weitgehend absorbiert und nicht zum Auge des Betrachters reflektiert. Die in dem Abstand zwischen Außen- und Innentubus befindliche Luft hat einen niedrigeren Brechungsindex als der Kunststoff des Außentubus, so daß eine Totalreflektion an der inneren Oberfläche des lichtdurchlässigen Außentubus gewährleistet wird und praktisch kein Licht auf dem Weg zwischen proximalem und distalem Ende des Tubus zum Innentubus verloren geht.

Um den vom Außen- zum Innentubus übertretenden Anteil des Lichts möglichst gering zu halten, sind vorzugsweise zwischen Außen- und Innentubus Abstandstücke angeordnet, deren an die Tuben angrenzende Flächen im Vergleich zu den einander gegenüberliegenden Flächen möglichst klein sind.

Die Abstandstücke können punkt-, ring- oder ringsegmentförmig ausgebildet sein. Sie sind vorzugsweise an den Außen- oder Innentubus angeformt.

Um zu vermeiden, daß ein Teil des Lichts auf seinem Weg durch den Außentubus nach außen, zu den an der Außenwand <3es Außentubus anliegenden Organwänden verloren geht, ist vorzugsweise die Außenfläche des Außentubus mit einer dünnen Schicht aus einem Material überzogen, dessen Brechungsindex niedriger ist als der des Außentubus.

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Eine besonders bequeme und saubere Handhabung läßt sich erreichen, wenn der Innentubus auf seiner proximalen Seite über den Außentubus hinaus bis zum proximalen Ende des Kopfes verlängert ist und am proximalen Ende des Kopfes ein Deckel angebracht ist, dessen Dichtungsring an der proximalen Endfläche des Innentubus anliegt.

Eine "besonders zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich, wenn die Innenwandung des Außentubus und die Außenwandung des Innentubus leicht konisch, mit dem größeren Durchmesser auf der proximalen Seite, ausgebildet sind, und die Anlageflächen so bemessen sind, daß Innen- und Außentubus nach dem Zusammenfügen durch Selbsthemmung ineinander halten.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskop,

Figur 2 einen Längsschnitt des Kopfes bei aufgeklapptem Deckel,

Figur 3 eine zum Teil geschnittene Draufsicht auf den Kopf von der Einblickseite her gesehen,

Figur 4 die zum Teil geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Tubus und

Teilschnitte erfindungsgemäßer Tuben.

Gemäß Figur 1 besteht das Endoskop im wesentlichen aus einem Kopf 28 und einem Tubus 29.

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Der Kopf 28 enthält ein äußeres Gehäuse 1 mit einem Ansatz 27, über den ein Lichtleitfaserbündel 26 in den Kopf 1 eingeführt wird. In den Ansatz 27 ist ein Anschlußstück 10 eingesetzt, das als Anschluß für ein nicht gezeigtes Lampengehäuse oder Lichtleitkabel dient. In das Anschlußstück 10 ist eine führungshülse 30 eingesetzt, mit deren Hilfe das kreisflächenförmige proximale Ende 2 des Lichtleitfaserbündels 26 gefaßt ist,

Am distalen, also in Figur 1 rechten Ende des Gehäuses 1 ist an diesem ein Kupplungsring 31 befestigt. Dieser dient einmal zusammen mit einer im Gehäuse 1 befindlichen Hülse 32 als Halterung für das kreisringförmige distale Ende 3 des Lichtleitfaserbündels 26, und zum anderen zur Befestigung des noch näher zu beschreibenden Tubus 29.

Auf das proximale, also in Figur 1 links gezeigte Ende des Gehäuses 1 des Kopfes 28 ist ein Fassungsring 33 aufgesetzt, an dem mittels eines Stiftes 7 und einer Bohrung 9 mit Rasteinrichtung ein Deckel 4 schwenkbar und abnehmbar befestigt ist (Figur 2, 3). Auf der dem durch den Stift 7 und die Bohrung 9 gebildeten Scharnier gegenüberliegenden Seite des Fassungsringes 33 ist ein nicht gezeigtes Auge mit einer ebenfalls nicht gezeigten Gewindebohrung vorgesehen, in die zum Vers chi iejlen des Deckels 4 eine an diesem drehbar befestigte Schraube 8 einschraubbar ist. In dem Deckel 4 befindet sich ein Haltering 35, der zusammen mit dem Gehäuse des Deckels 4 zur Befestigung einer in der Mittelöffnung des Deckels 4 vorgesehenen Lupe oder Planscheibe 5 zur Halterung· eines Dichtungsringes 11 dient. In den Deckel 4 ist ein Gebläseanschluß 6 eingeführt, über den bei geschlossenem Deckel 4 im Innenraum des Endoskops ein Überdruck aufgebaut werden kann.

Der Tubus 29 besteht im wesentlichen aus einem Außentubus 14 und einem Innentubus 17. An dem proximalen Ende des aus durchsichtigem Kunststoff bestehenden Außentubus 14 ist an

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diesen ein Schutzschild 16 angeformt, an den sich ein den Kupplungsring 31 übergreifendes Anschlußstück 36 anschließt. Kopf 28 und Tubus 29 sind mittels am Kupplungsring 31 angebrachter Kupplungselemente 31' und entsprechender Nuten im Anschlußstück 36 lösbar miteinander gekuppelt. Der Innentubus 17 ist in Figur 1 nach links über den Außentubus 14 hinaus bis zur proximalen Endfläche 12 des Gehäuses 1 des Kopfes 28 ver- ■ längert, wo an seinem proximalen Ende eine Dichtungsfläche (Figur 4) ausgebildet ist, die zusammen mit dem Dichtungsring 11 eine dichte Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Innentubus 17 ergibt.

Auf das distale Ende des Außentubus 14 ist eine Abstandshülse" 25 aufgesetzt.

An das distale kreisringförmige Ende 3 iFigur 2) des Lichtleitfaserbündels 26 angrenzend befindet sich die Lichteintrittsfläche 15 des Außentubus 14. Die Abstandhülse 25 ragt über die Lichtaustrittsfläche 23 des Außentubus 14 hinaus und hält die Lichtaustrittsfläche 23 in einem Abstand vom zu betrachtenden Organ, damit sich das Licht über dessen gesamte Fläche ausbreiten kann (Figur 4).

Auf die Außenfläche des Außentubus 14 kann gemäß Figur 6 eine dünne Schicht 13 aus einem Material aufgebracht sein, dessen Brechungsindex niedriger ist als der des Materials des Außentubus 14.

Gemäß Figur 1, 4 und 5 sind an den Innentubus 17 von diesem nach außen ragende Rippen 19, 20 und 21 angeformt, die die beiden Tuben auf Abstand voneinander halten, so daß sie sich auf einer möglichst geringen Fläche berühren. Je nach der Länge der Tuben können zwei oder mehrere ringförmige Rippen als Abstandstücke vorgesehen sein. Bei dem in der Zeichnung

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gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich am proximalen und distalen Ende der beiden Tuben und etwa in der Mitte zwischen den beiden Enden je eine kreisringförmige Rippe 19, 20 bzw. Statt der Rippen 19, 20 und 21 können auch andere Abstandstücke zwischen den beiden Tuben vorgesehen sein. Beispielsweise können an den ^Außen- oder Innentubus punktförmige Warzen oder kreissegmentförmige Rippen angeformt sein. Auch können die Rippen statt-der in den Figuren gezeigten breiten Auflagefläche eine schmalere Auflagefläche haben oder im Profil spitz zulaufen.

Das distale Ende 24 des Innentubus 17 ist vorzugsweise gegenüber der Lichtaustrittsfläche 23 etwas zurückversetzt.

Zur Benutzung wird ein Tubus 29 auf den Kopf 28 aufgesetzt, wobei sich durch den Kupplungsring 31 und das Anschlußstück 36 eine sichere Verbindung ergibt, die durch die Verlängerung des aus lichtabsorbierendem Material bestehenden Innentubus 17 unterstützt wird. Der Deckel 4 wird geöffnet* und es wird vom proximalen Ende des Kopfes 28 ein nicht gezeigtes Verschlußteil ins Innere des Endoskops eingeführt, bis es aus dessen distalem Ende heraussteht. Das Verschlußteil verschließt die Öffnung am distalen Ende während des Einführens und verhindert so eine Verschmutzung des Innenraums des Geräts beim Einführen in das zu untersuchende Organ. Weiter wird auf das Anschlußstück 10 ein Lampengehäuse oder Lichtleitkabel aufgesetzt. Nun kann das Endoskop in das zu untersuchende Organ eingeführt werden, wobei die Einführtiefe an vorzugsweise auf der Innen-* seite des Außentubus 14 angebrachten Teilstrichen und Zahlen 22 abgelesen werden kann. Ist das Endoskop weit genug in das zu untersuchende Organ eingeführt, so wird das Verschlußteil herausgezogen und die Lichtquelle eingeschaltet. Das Licht breitet sich vom distalen Ende des Lichtleitfaserbündels 26 und der Lichteintrittsfläche 15 des Außentubus 14 unter Totalreflexion an den Wandflächen des Außentubus 14 zu dessen Lichtaustrittsfläche 23 aus ,,und beleuchtet an der freien Öffnung der Abstandhülse 25 das zu untersuchende Organ. .

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Dieses kann durch die Öffnung am proximalen Ende des Kopfes
28 betrachtet und untersucht werden. Dabei fällt praktisch nur solches Licht auf das Auge des Betrachters, das" von dem vor der freien Öffnung der Abstandshülse 25 befindlichen Organ reflektiert wurde. Das Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignal ist also sehr hoch.

Falls'erwünscht, kann der Deckel 4 verschlossen und im Innenraum des Endoskops mittels eines an den Gebläseanschluß 6 angeschlossenen Gebläses ein Überdruck aufgebaut werden.

Nach erfolgter Untersuchung können der vollständige Tubus und das Verschlußteil weggeworfen werden, so daß keine Kosten für deren Sterilisation anfallen. Falls erwünscht, können diese
Teile aber auch aus einem Material hergestellt werden, das
sterilisierbar und damit wiederverwendungsfähig ist.

Patentansprüche
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