DE2746614A1

DE2746614A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE2746614A1
Application number: DE19772746614
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-15
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2746614C2

Description

Beschreibunq
Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem Schlauch, durch dessen Hohlraum Leitungen vom bedienerseitigen Ende zum Arbeitsende geführt sind und das am Arbeitsende des Schlauches eine Kaltlichtquelle sowie eine von dort zum bedienerseitigen Ende führende lichtleitende Einrichtung aufweist.
Endoskope dienen zur Besichtigung schwer zugänglicher Hohlräume, insbesondere menschlicher Körperhöhlen. Die ersten Anfänge der Endoskopie reichen bis in das Altertum zurück. In den vergangenen 150 Jahren ist die Entwicklung von Endoskopen für medizinische Zwecke von starren über halbflexible zu hochflexiblen Geräten fortgeschritten.
Von besonderer Bedeutung hierbei war der Einsatz von Glasfasern, die zunächst der Übertragung von Licht in den zu untersuchenden Hohlraum dienten. Der zunächst letzte große Schritt war die Verwendung geordneter Glasfasern zur Bildübertragung aus dem Hohlraum heraus.
Die bekannten Endoskope starrer und halbflexibler Ausführung hatten nur eine verhältnismäßig geringe Eindringtiefe. Im Rahmen ihrer Möglichkeiten waren sie für industrielle Zwecke gut, für medizinische Zwecke dagegen nur beschränkt brauchbar.
Diese Schwierigkeiten sind durch die mit Faseroptiken arbeitenden Geräte zwar beseitigt worden, jedoch ergaben sich durch den Einsatz von Glasfasern bisher unbekannte Nachteile, deren Beseitigung das Ziel der Erfindung ist.
Die mit Glas- bzw. Plastikfaser-Optiken ausgerüstet Endoskope sind erstaunlich anfällig gegen mechanische und chemische Beschädigungen. So können Faserbrüche durch unsachgemäße Behandlung oder Patientenbisse auftreten, Wassereinbrüche und Empfindlichkeit gegen Desinfektionsmittel sind beobachtet worden, die Endoskope sind nicht wärme-druckbeständig und nicht autoklavierbar. Weiterhin sind derartige Endoskope in ihrer Länge begrenzt, weil mit Lichtverlusten in der Größenordnung von 9% pro Meter gerechnet werden muß.
Dies beschränkt den Einsatz nicht nur im industriellen Bereich sondern auch in der Medizin. Unerwünscht sind weiterhin die extrem hohen Kosten, die durch die Anfertigung der Faseroptiken entstehen. Ein in vielen Fällen entscheidender Nachteil ist die Anfälligkeit dieser Endoskope gegen Röntgenstrahlen. In manchen Einsatzfällen ist eine Kontrolle durch Röntgenstrahlen obligatorisch; sie führt bei den genannten Endoskopen aber zu einer irreversiblen Vergilbung und damit Sichtminderung.
Zur Lösung der genannten Aufgabe bei einem Endoskop der eingangs geschilderten Art wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die lichtleitende Einrichtung eine als integrierte Schaltung ausgebaute Bildwandlerplatte aufweist, auf der Bildsensoren in Matrixform angeordnet und mit Anschlußpunkten verbunden sind, von denen elektrische Leiter zum bedienerseitigen Ende des Schlauches und von dort zu einem Sichtgerät geführt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten dieser Lösung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Zur Veranschaulichung der Erfindung dient die beigefügte Schema-Zeichnung eines Ausführungsbeispiels.
Am Arbeitsende 4 eines Schlauches 1 ist in einer Halterung eine Bildwandlerplatte 3 befestigt, die beispielsweise einen quadratischen Umriß hat. Zwischen der Wandung des Schlauches 1 und den Umrißlinien der Bildwandlerplatte 3 sind eine Anzahl von Kanälen 2 vorgesehen, die den verschiedensten bekannten Zwecken, wie zum Beispiel zum Einleiten oder Absaugen von Flüssigkeit, zum Hindurchführen von Operationswerkzeugen und dergleichen dienen.
Innerhalb des Schlauches 1 kann sich auch eine - bekannte - Mechanik befinden, die vom bedienerseitigen Ende 5 aus betätigt werden kann und ein Verschwenken des Arbeitsendes 4 gegenüber der Schlauchlängsachse gestattet.
Vom Arbeitsende 4 des Schlauches 1 führen die Kanäle 2 und die nicht erkennbaren Anschlußleitungen der Bildwandlerplatte 3 zum bedienerseitigen Ende 5.
Die Bildwandlerplatte 3 besteht beispielsweise aus einem LSI-Chip, der mit einer sehr hohen Zahl lichtempfindlicher Bildsensoren in Form von Dioden oder Transistoren besetzt ist. Intern, d. h. innerhalb der ingetrierten Schaltung sind die einzelnen Bildsensoren miteinander über organisatorisch adressierbare Leiterbahnen derart verknüpft, daß nur 64 Zuleitungen erforderlich sind, von denen je 16 auf die 4 Seiten der Bildwandlerplatte verteilt sind. Je nach Integrationsgrad kann die erforderliche Abfrage- und Adressiereinheit mit auf dem Chip integriert sein oder aber über eine Steckverbindung am bedienerseitigen Ende des Schlauches 1 angeschlossen werden. Die sich ergebenden Daten werden dann über einen Bildumsetzer direkt auf einen Fernsehschirm übertragen. Vorteilhaft ist, daß die über die beispielsweise 64 Leitungen kommenden und gegebenenfalls weiter verarbeiteten Daten auch zur Archivierung in einen Speicher eingelesen werden und von dort bei Bedarf wieder abgefragt werden können.
Bei zum Beispiel 64 Adressbussen ergeben sich 264 mögliche Abfragepunkte. Bei beispielsweise 8 Adressleitungen und 6 Stromversorgungsleitungen verbleiben 258 mögliche Adresspunkte. Bei einer entsprechend hohen Anzahl von Bildsensoren, die bei der ständig stark steigenden Integrationsdichte möglich sind, erhält man eine ungewöhnlich hohe Auflösung des übertragenen Bildes, die weit über das von Glasfasern bekannte hinausgeht.
Integrierte Schaltungen sind für ihre mechanische Unanfälligkeit bekannt. Sie können auch chemisch ohne großen Aufwand unempfindlich gemacht werden. Ganz entscheidend ist der Vorteil, daß eine Bildwandlerplatte der erläuterten Art einschließlich ihrer Zuleitungen völlig unbeeinflußt von Röntgenstrahlung arbeiten kann und daß die Zuleitungen eine praktisch unbegrenzte Länge haben können. Berücksichtigt man schließlich noch die zunehmend sinkenden Kosten von integrierten Schaltungen, so ergibt sich, daß die vorgeschlagene Lösung tatsächlich die Nachteile der bekannten Endoskope völlig beseitigt.
Da für die Beobachtung dunkler Hohlräume Licht vorhanden sein muß, können entweder auf der Bildwandlerplatte 3 lichtemitierende Dioden integriert sein, die das zu beobachtende Bildfeld ausleuchten. Alternativ kann durch einen oder mehrere Kanäle 2 Licht mit Hilfe von eingeschobenen (ungeordneten und daher pre#swerten) Faseroptiken zugeführt werden, die ohne große Kosten ausgetauscht werden können.
Die Ausbaumöglichkeiten des vorgeschlagenen Konzeptes sind sehr groß. So kann zum Beispiel bei integrierten lichtempfindlichen Dioden vorgesehen werden, daß diese ebenso wie die Bildsensoren für eine Spektralempfindlichkeit im Infrarotbereich dotiert werden, so daß die Herstellung von Thermogrammen von Körperhöhlen möglich wird. Weiterhin ist es ohne größeren Zusatzaufwand möglich, nicht nur Schwarz/Weiß-Bilder in der beschriebenen Weise sondern auch farbige Bilder zu übertragen. Für den letzteren Fall werden je Bildübertragungspunkt drei Bildsensoren vorgesehen, die entweder auf die entsprechenden Spektralfarben dotiert oder über entsprechende Filter mit Licht beaufschlagt werden. Nach Adressierung und Abfrage der Bildsensoren werden die Signale additiv oder subtraktiv in einem Grauwert/Farbumsetzer zu einem farbigen Bild zusammengesetzt. In dem zuerst genannten Fall einer entsprechenden Dotierung der Bildsensoren fallen drei Farbkanäle unmittelbar an.
Zwar geht bei farbiger Übertragung die Zahl der Bildpunkte auf ein Drittel zurück, weil je Bildpunkt drei Bildsensoren erforderlich werden. Dennoch ist selbst beim heutigen Stand der Integrationstechnik die derart geminderte Zahl von Bildpunkten immer noch wesentlich größer als die Bildpunkt-Zahl von geordneten Faseroptiken.

Claims

Endoskop A n s p r il c h e v17 1/ Endoskop mit einem Schlauch, durch dessen Hohlraum Leitungen vom bedienerseitigen Ende zum Arbeitsende geführt sind und das am Arbeitsende des Schlauches eine Kaltlichtquelle sowie eine von dort zum bedienerseitigen Ende führende licntleitende Einrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtleitende Einrichtung eine als integrierte Schaltung ausgebaute Bildwandlerplatte (3) aufweist, auf der Bildsensoren in Matrixform angeordnet und mit Anschlußpunkten verbunden sind, von denen elektrische Leiter zum bedienerseitigen Ende des Schlauches (1) und von dort zu einem Sichtgerät geführt sind.
2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adress- und Abfragelogik auf der Bildwandlerplatte (3) integriert ist.
3. Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekennzeichnet, daß dem Sichtgerät eine Datenverarbeitungsanlage vorgeschaltet ist.
4. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den die Bildwandlerplatte (1) bildenden Chip eine Anzahl von Leuchtelementen integriert ist.
5. Endoskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente LED-Dioden sind.
6. Endoskop nach Anspruch 4 oder 4, gekennzeichnet durch einen den Leuchtelementen vorgeschalteten Taktgenerator wählbarer Frequenz, der den Leuchtelementen für einen Impulsbetrieb vorgeschaltet ist.
7. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsensoren auf eine gemeinsame Spektralfarbe dotiert sind.
8. Endoskop nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Dotierung der Bildsensoren im Infrarot-Bereich.
9. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß je abzutastendem Bildpunkt drei Bildsensoren vorgesehen sind.
10. Endoskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den drei Bildsensoren jedes Bildpunktes der Bildwandlerplatte je eines von drei Filtern zugeordnet ist und daß die dadurch abgetasteten unterschiedlichen Grauwerte einem Grauwert-Umsetzer zur additiven oder subtraktiven Zusammensetzung eines farbigen Bildes zugeführt sind.
11. Endoskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Bildsensoren jedes Bildpunktes in den drei spektralen Grundfarben dotiert sind.
12. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß am arbeitsseitigen Ende des Schlauches (1) eine Halterung zur Aufnahme einer Wechseloptik vorgesehen ist, die ihrerseits auf die Bildwandlerplatte fokussierbar ist.