DE3432356A1 - Stoerungsunterdruecker fuer ein elektronisches endoskop - Google Patents

Stoerungsunterdruecker fuer ein elektronisches endoskop

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Description

PATENTANWÄLTE ; - -"„„"", nitVi^C. franz tfuesthoff
WUESTHOFF - v. PECHMANN - BEHRENS,-<iC"E,tZ:^ * ^-™^·
D1PL.-IN&. GERHARD PULS (1952-I971)
EUROPEAN PATENTATTORNEYS DIp,-chem.M.,hEI„e«r von pechm
DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-W1RTSCH.-ING. RUPERT
lA-58 639 3432356 D-8000 MÜNCHEN 90
SCHWEIGERSTRASSE 2
telefon: (089) 66 20 ji
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TELEX: j 24070
Störungsunterdrücker für ein elektronisches Endoskop
Die Erfindung betrifft einen Störspannungs- bzw. Störungsunterdrücker für ein elektronisches Endoskop, der Störungen wirkungsvoll unterdrückt, die von anderen, mit dem Endoskop kombinierten oder in ihm angeordneten Instrumenten ausgehen, und zusammen mit einem elektronischen Sichtanzeigegerät verwendbar ist, welches das Bild eines Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit von einem Videosignal erzeugt, das von einer Festkörper-Kamera bzw. einem Festkörper-Bildsensor abgegeben wird, der in dem in die Leibeshöhle einführbaren Abschnitt des Endoskops angeordnet ist.
In jüngerer Zeit hat der rasche Fortschritt in der elektronischen Technologie zur praktischen Anwendung von aus CCD- oder Ladungskopplungselementen, BBD- oder Eimerkettenelementen oder aus MOS- oder Metalloxid-Halbleiterelementen aufgebauten Sensoren oder Festkörper-Kamera-Bauteilen geführt· die in zunehmendem Maße bei elektronischen Endoskopen für die endoskopische Untersuchung verwendet werden. (Unter oinem elektronischen Endoskop wird die Kombination eines mechanischen Endoskops von mehr oder weniger herkömmlicher Ausbildung mit einem damit verbundenen elektronischen Sichtanzeigegerät verstanden, das zum Erzeugen eines Bildes eines mit dem Endoskop betrachteten erkrankten Organs benutzt wird.)
Ein mit einem solchen elektronischen Sichtanzeigegerät ausgestattetes Endoskop kann jedoch zur Diathermie durch Hochfrequenz-Kauterisation oder zur Entnahme einer Gewebsprobe beim Lebenden ein Hochfrequenz-Diathermie-Messer oder -Schlinge aufweisen. Dabei kann es sein, daß sich ein Hochfrequenzstrom von einer für die Diathermie benutzten Stromquelle als Störung einem Videosignal überlagert, das beim Abtasten eines Festkörper-Kamera-Bauteils entsteht, und somit eine Unscharfe des am Sichtanzeigegerät reproduzierten Bildes verursacht.
Für einen Hochfrequenzstrom aus einer zur Diathermie benutzten Stromquelle wird eine Frequenz über 300 kHz gewählt, um Einflüsse auf ein Untersuchungsobjekt, z.B. den menschlichen Körper, zu vermeiden. Andererseits hat ein dem elektronischen Sichtanzeigegerät zugeführtes Videosignal ein Frequenzband von z.B. 4,3 MHz, wenn es sich um ein Farbbild handelt. Das Diagramm in Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Frequenzspektrum N eines Farbvideosignals und dem Frequenzspektrum H eines Hochfrequenzstroms, wobei die spektrale Intensität auf der Ordinate und die Frequenz auf der Abszisse aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt, daß die Intensitätsverteilung im Frequenzspektrum H des Hochfrequenzstroms ein Maximum bei der Mittenfrequenz 0,5 MHz hat und auf beiden Seiten abfällt. Das Spektrum H stellt eher ein Bandspektrum von einer bestimmten Breite als eine einzelne Spektrallinie dar, und als Ursache hierfür wird angenommen, daß die Hochfrequenzschwingung innerhalb der Diathermie-Stromversorgung außer einer Grundwelle Komponenten enthält, die beim Verstärken eines Hochfrequenzsignals verzerrt werden.
Wenn das Frequenzband des Videosignals für das elektronische Sichtanzeigegerät das Frequenzband eines dem Diathermie-Messer zugeleiteten Hochfrequenzstroms überlappt, bewirkt die elektromagnetische Induktion zwischen den das Videosignal und den Hochfrequenzstrom leitenden Leitungen, daß sich das Hoch-
frequenzsignal als Störung dem Videosignal überlagert und dabei eine Unscharfe eines am Sichtanzeigegerät reproduzierten Bildes hervorruft. Insbesondere beim Hindurchführen des Diathermie-Messers durch das Endoskop zur Vornahme eines chirurgischen Eingriffs kann die Unscharfe des Bildes das einwandfreie Erkennen des Untersuchungsobjekts verhindern und im schlimmsten Falle die Unterbrechung des chirurgischen Eingriffs erforderlich machen.
Zur Beseitigung solcher Nachteile des Standes der Technik sind bereits Störungsunterdrücker für elektronische Endoskope vorgeschlagen worden (Japanische Offengelegte Patentanmeldungen 69 528/1983 und 69 530/1983), bei denen ein Festkörper-Kamera-Bauteil und eine Verstärkerschaltung abgeschirmt sind und zusammen damit der Hochfrequenzstrom in einem höheren Frequenzband als das Videosignal· gewählt ist, um eine Störung desselben zu vermeiden, oder bei denen das Frequenzband des Videosignals höher als das des Hochfrequenzstroms gewählt ist, um einen störenden Einfluß auf letzteren zu vermeiden.
Bei diesen Störungsunterdrückern muß aber das Frequenzband entweder des HochfrequenzStroms oder des Videosignals geändert werden, was eine geänderte Spezifikation der Diathermie-Stromversorgung oder des Bildwiedergabegerätes erforderlich macht und somit den Nachteil hat, daß die direkte Verwendung einer vorhandenen Stromversorgung oder eines vorhandenen Bildwiedergabegerätes verhindert wird. Mit anderen Worten, der Störungsunterdrücker gemäß dem Stand der Technik ist nicht auf eine zuverlässige Unterdrückung von Einflüssen eines Hochfrequenzstroms auf ein Videosignal gerichtet, ermöglicht dagegen eine gegenseitige Überlappung der Frequnzbänder der beiden Signalkomponenten.
Andererseits ist bereits ein Endoskop erhältlich, das ein Ultraschall-Diagnosesystem mit einer Ultraschallsonde enthält,
die im distalen Endstück eines in die Leibeshöhle einführbaren Abschnitts des Endoskops angeordnet ist, oder mit einem Ultraschallspiegel, der einer zum Abtasten drehbaren Sonde zugeordnet ist. Auf diese Weise werden innere Organe mit Ultraschallwellen bestrahlt oder von ihnen reflektierte Ultraschallwellen aufgenommen, um von solchen Organen auf einem Bildsichtgerät eine akustische Bildinformation darzustellen.
Bei der Verwendung des elektronischen Sichtanzeigegerätes, das eine Festkörper-Kamera enthält, zusammen mit einem sol- . chen Ultraschall-Diagnosesystem in einem Endoskop, kann es sein, daß sich das der Ultraschallsonde zugeführte oder von ihr kommende Signal als Störung dem dem elektronischen Sichtanzeigegerät zugeleiteten Videosignal überlagert und auch in diesem Falle eine Unscharfe des reproduzierten Bildes hervorruft.
Zum Übertragen oder Empfangen eines Signals an bzw. von der Ultraschallsonde ist an einen Bedienungsteil des Endoskops ein Kabel angeschlossen, das durch einen in die Leibeshöhle einführbaren Abschnitt des Endoskops hindurchgeführt und mit der Ultraschallsonde verbindbar ist. Weil der Sonde eine hohe Spannung mit einem Spitzen-Spitzen-Wert in der Größenordnung von mehreren hundert Volt bis ein Kilovolt zugeleitet wird, ist ein solches Kabel von relativ großem Durchmesser. Ein gewöhnliches Kabel mit z.B. einem Kupferdraht und einer Isolierstoffumhüllung besitzt keine genügende Dauerbiegefestigkeit und ist bei Verwendung bei einem Endoskop, das häufig gebogen wird, der nachteiligen Gefahr z.B. eines Bruches ausgesetzt. Dieser Nachteil ist noch größer, wenn das Kabel zur Vermeidung nachteiliger Einflüsse auf das Videosignal abgeschirmt ist und dadurch einen noch größeren Durchmesser hat.
Bezogen auf den Stand der Technik besteht somit Bedarf an einem Koaxialkabel mit erhöhter Dauerbiegefestigkeit. Das
gleiche gilt für ein Übertragungskabel, das bei Verwendung eines Diathermie-Messers einem am distalen Endstück des Endoskops angeordneten "Messer" einen Hochfrequenzstrom zuleitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Störspannungsbzw· Störungsunterdrücker für ein Endoskop zu schaffen, der die Überlagerung eines Videosignals mit einem Hochfrequenzstrom in Form von Störungen zuverlässig verhindert, um, wenn das Videosignal und der einem Diathermie-Messer zugeführte Hochfrequenzstrom sich gegenseitig überlappende Frequenzbänder haben, die Wiedergabe eines getreuen und scharfen Bildes zu ermöglichen, und der auch in der Lage ist, das am distalen Ende des Diathermie-Messers angeordnete "Messer" zuverlässig mit Strom zu versorgen. Er soll ferner bei Verwendung des elektronischen Sichtanzeigegerätes zusammen mit einem Ultraschall-Diagnosesystem verhindern, daß sich ein einer Ultraschallsonde zugeleitetes oder von ihr empfangenes Signal als Störung einem Videosignal des elektronischen Sichtanzeigegerätes überlagert.
Ein diese Aufgabe lösender Störspannungs- bzw. Störungsunterdrücker ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine durch ein Leiterelement abgeschirmte Übertragungsleitung zum Zuführen eines Hochfrequenzstroms von einer Diathermie-Stromquelle zu einem Diathermie-Messer zusammen mit einem z.B. von einer Spule gebildeten Impedanzregler verwendet wird, der zwischen die Übertragungsleitung und das Leiterelement zwischengeschaltet ist. Die zwischen der Übertragungsleitung und dem Leiterelement verteilte Kapazität und die Induktivität des Impedanzreglers bilden einen Parallelresonanzkreis mit einer Resonanzfrequenz, die so gewählt ist, daß sie mit der Frequenz des Hochfrequenzstroms zusammenfällt; dadurch wird der Lei-
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stungsverlust des Hochfrequenzstroms, der durch die verteilte Kapazität hervorgerufen sein kann, so klein wie möglich gehalten.
Die Erfindung schafft auch ein Koaxialkabel, das bei Verwendung als Übertragungsleitung zum Übertragen eines Hochfrequenzstroms oder zum Übertragen oder Empfangen eines Ultraschallsignals zu bzw. von einer Ultraschallsonde eine ausreichende Abschirmwirkung hat und dadurch die Überlagerung eines solchen Signals als Störung auf ein einem elektronischen Sichtanzeigegerät zugeleitetes Videosignal verhindert. Das Koaxialkabel hat eine erhöhte Biegefestigkeit, ermöglicht aber ein Biegen mit verkleinertem Krümmungsradius. Somit wird bei Verwendung mit einem Endoskop, das häufig gebogen wird, die Wahrscheinlichkeit eines Versagens z.B. durch Bruch ausgeschaltet. Das Koaxialkabel ist mittels eines elektrisch leitfähigen Kautschuks gebildet, der als Übertragungsleitung und als abschirmendes Leiterelement verwendet wird und somit dem Kabel eine erhöhte Biegebruchfestigkeit verleiht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Übertragungsleitung für einen Hochfrequenzstrom, der von einer Diathermie-Stromquelle zu einem Diathermie-Messer geleitet wird, durch ein Leiterelement abgeschirmt, und zwischen der Übertragungsleitung und dem Leiterelement ist ein Impedanzregler angeordnet, der verhindert, daß sich der Hochfrequenzstrom einem einem elektronischen Sichtanzeigegerät zugeführten Videosignal überlagert. Auch hierdurch wird der Leistungsverlust des Hochfrequenzstroms, der durch die vorhandene Kapazität zwischen der Übertragungsleitung und dem Leiterelement hervorgerufen sein kann, so klein wie möglich gehalten, somit eine zuverlässige Übertragung des Hochfrequenzstroms zu dem am distalen Ende des Diathermie-Messers bzw. -Instruments angeordneten "Messer" ermöglicht.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Übertragungsleitung für ein einer Ultraschallsonde zugeleitetes oder von ihr empfangenes Signal von einem Koaxialkabel gebildet, das auch in diesem Fall zuverlässig verhindert, daß sich dieses Signal als Störung dem Videosignal überlagert.
Die Verwendung von elektrisch leitfähigem Kautschuk als die Übertragungsleitung und das abschirmende Leiterelement gemäß der Erfindung führt zu einer Erhöhung der Biegebruchfestigkeit.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Störungsunterdrücker für ein elektronisches
Endoskop gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den FrequenzSpektren eines Videosignals und eines Hochfrequenzstromes ,
Fig. 3 die grundsätzliche Anordnung des in Fig. 1 dargestellten Störungsunterdrückers,
Fig. 4 einen Schaltplan der zugehörigen Ersatzschaltung, Fig. 5 einen Störungsunterdrücker gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine Seitenansicht mit einem Teilschnitt eines im Störungsunterdrücker gemäß Fig. 5 verwendeten Koaxialkabels,
Fig. 7 einen Störungsunterdrücker gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 8 eine Seitenansicht mit einem Teilschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des in Fig. 6 dargestellten Koaxialkabels.
Das in Fig. 1 dargestellte Endoskop hat einen in die Leibeshöhle einführbaren Abschnitt 1, der an ein Betätigungsteil 2
angeschlossen ist. Der Betätigungsteil 2 hat ein Okular 4, das mit ihm einstückig ausgebildet oder an ihm wegnehmbar befestigt sein kann und ein Sichtanzeigegerät 3 mit einer Flüssigkristalltafel aufweist. Der Betätigungsteil 2 hat ferner eine Station 5 zum Einführen eines Behandlungsinstrumentes und eine Auslaßöffnung 9 für ein Lichtleiterkabel 6, wobei Signalleitungen 8 zu einer Bildaufbereitungsschaltung 7 o.dgl. geführt sind.
Die Bildaufbereitungsschaltung 7 ist an ein Sichtanzeigegerät angeschlossen, das z.B. eine Kathodenstrahlröhre CRT aufweisen kann. Dies ermöglicht aufgrund eines Videosignals, das über die Signalleitung 8 zugeführt werden kann, die Darstellung eines Bildes eines inneren Organs auf der Kathodenstrahlröhre des Sichtanzeigegerätes. Die Bildaufbereitungsschaltung 7 erzeugt ebenfalls eine Versorgungsspannung für einen Vorverstärker 14 und gibt auch ein Ausgangssignal an das Sichtanzeigegerät bzw. an die Flüssigkristalltafel 3 ab, derart, daß dasselbe Bild, das auf der Kathodenstrahlröhre CRT des Bildanzeigegerätes dargestellt ist, gleichzeitig im Okular 4 betrachtet werden kann. Es ist auch möglich, die Kathodenstrahlröhre CRT des Bildanzeigegerätes allein einzuschalten, ohne die Flüssigkristalltafel 3 zu aktivieren.
Im einführbaren Abschnitt 1 des Endoskops sind mehrere verschiedene Kanäle ausgebildet, darunter ein Signalkanal 10, in dem die Signalleitungen 8 verlegt sind, einen Behandlungsinstrumentenkanal 11 und ein nicht dargestellter Lichtleiterkanal, in dem das Lichtleiterkabel 6 verlegt ist. Der Signalkanal 10 hat am distalen Ende des einführbaren Abschnitts 1 eine Öffnung, in der ein Objektiv 12 angeordnet ist, hinter dem eine Festkörper-Kamera bzw. ein Festkörper-Bildsensor 13 aus z.B. CCD- oder Ladungskopplungselementen angeordnet ist. Der Bildsensor 13 hat einen fotoelektrischen Wandler 13a und eine Speicher-/Auslese-Einheit 13b. Das Objektiv 12 fokussiert
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ein Bild eines Untersuchungsobjekts auf den Meßgrößenumformer bzw. Wandler 13a, der es dann fotoelektrisch umwandelt und an die Speicher-/Auslese-Einheit 13b eine elektrische Ladung zur Speicherung abgibt. Diese Ladung wird danach zeilenweise sequentiell ausgelesen, um ein Videosignal zu erzeugen, welches dann dem Vorverstärker Ί4 zugeleitet wird. Nach Verstärkung durch den Vorverstärker 14 wird das Ausgangssignal über die Signalleitung 8 abgegeben.
Durch die Station 5 kann ein Diathermie-Messer bzw. -Instrument 15 so eingeführt werden, daß es sich durch den Behandlung sinstrumentenkanal 11 des Endoskops erstreckt. Das Diathermie-Instrument 15'hat ein proximales Ende 16, eine Hochfrequenz-Übertragungsleitung 17 und am distalen Ende ein Messer 18, das durch Herumführen des freien Endstückes der Übertragungsleitung 17 zu einer Schlinge gebildet ist. Die Übertragungsleitung 17 erstreckt sich durch einen elektrisch isolierenden, flexiblen Mantel 19, der außen mit einem abschirmenden Leiterelement 29 beschichtet ist. Das Leiterelement 29 vermag Biegebewegungen des flexiblen Mantels 19 mitzumachen und ist zu diesem Zweck beispielsweise aus einem Maschenwerk aus Metalldrähten gebildet.
Zum Einsetzen wird das Diathermie-Instrument 15 in das freie Ende des Mantels 19 eingeführt und durch ihn bis zur Station 5 hindurchgeschoben. Der Einsetzvorgang ist beendet, wenn das distale Endstück des Mantels 19 aus dem freien Ende des einführbaren Abschnitts 1 des Endoskops heraustritt. Das distale Ende des Messers 18 ragt aus einer Öffnung im freien Endstück des Mantels 19 heraus, in deren Nähe im Mantel 19 ein Anschlag 21 befestigt ist. Hinter diesem ist im Mantel 19 ein Schieber 20 verschieblich angeordnet. Der Schieber 2 0 und der Anschlag 21 sind perforiert, damit die Hochfrequenz-Übertragungsleitung 17 hindurchgeführt werden kann. Das freie Ende des distalen Messers 18 ist mit dem Anschlag 21 fest verbunden.
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; 343235S
Der Schieber 21 ist im Mantel 19 durch Betätigen eines Knopfes 22 verschiebbar, der im proximalen Endstück 16 des Diathermie-Instrumentes 15 angeordnet ist. Die das distale Messer 18 bildende Schlinge hat ihren größten Durchmesser, wenn sich der Schieber 20 an den Anschlag 21 anlegt. Ein erkrankter Teil des Untersuchungsobjekts kann mit der Schlinge erfaßt werden, und durch Ziehen des Knopfes 22 zum Benutzer hin kann der Schieber 20 zurückgezogen werden und verkleinert den Durchmesser der Schlinge, um das Festhalten des erkrankten Teils mit dem Messer 18 zu ermöglichen.
Das Diathermie-Instrument 15 ist über ein Hochfrequenz-Übertragungskabel 2 6 mit einer Diathermie-Stromquelle 25 verbunden, die einen Hochfrequenzstrom zum Betreiben des Instrumentes 15 erzeugt. Die Stromquelle 25 weist im wesentlichen eine Hochfrequenzsignal-Quelle 23, die mit einer hohen Frequenz fQ schwingt, und einen Leistungsverstärker 24 auf, der das Hochfrequenzsignal von der Quelle 23 verstärkt und einen Hochfrequenzstrom abgibt. Die Quelle 23 ist mit einem Ende an Masse angeschlossen und an ihrem anderen Ende mit dem Eingang eines Leistungsverstärkerteils 24b des Leistungsverstärkers 24 verbunden. Der Leistungsverstärkerteil 24b hat einen Ausgangsanschluß, der über ein Schmalbandfilter 24a mit einem Ende einer Übertragungsleitung 26b des Hochfrequenz-Übertragungskabels 26 verbunden ist. Der Leistungsverstärkerteil 24b kann z.B. eine Gegentaktverstärkerschaltung, das Schmalbandfilter 24a dagegen eine LC-Schaltung aufweisen. Der Leistungsverstärkerteil 24b und das Schmalbandfilter 24a sind innerhalb der Stromquelle bzw, des Stromversorgungsteils 25 an Masse angeschlossen, ebenso wie ein Ende eines abschirmenden Leiterelementes 26a des Übertragungskabels 26. Ferner ist der Stromversorgungsteil 25 innerhalb eines elektrisch leitfähigen Gehäuses 27 abgeschirmt, das ebenfalls an Masse angeschlossen ist. Zwischen den Ausgang des Schmalbandfilters 24a und Masse ist eine Spule 28 zwischengeschaltet, die einen weiter unten näher beschriebenen Impedanzregler bildet.
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Das Hochfrequenz-Übertragungskabel 26 kann z.B. ein Koaxialkabel aufweisen, und das andere Ende der Übertragungsleitung 26b ist mit der Hochfrequenz-Übertragungsleitung 17 im proxi- '
16
malen Endstück des Diathermie-Instruments 15 verbunden. Gemäß Fig. 3 ist das andere Ende des abschirmenden Leiterelementes 26a mit dem abschirmenden Leiterelement 29 auch im proximalen Endstück 16 verbunden. Die Induktivität L der im Stromversorgungsteil 25 angeordneten Spule 28 ist mit solchem Betrag gewählt, daß von einem Parallelresonanzkreis, der von der Induktivität L und der zwischen den Übertragungsleitungen 17 bzw. 26b und den abschirmenden Leiterelementen 29 bzw. 2 6a verteilten Kapazität C gebildet ist, die Resonanzfrequenz mit der Frequenz f_ des Stromversorgungsteils 25 zusammenfällt. Der vom Stromversorgungsteil 25 über die Übertragungsleitungen 26b und 17 dem distalen Messer 18 zugeleitete Hochfrequenzstrom wird über das Untersuchungsobjekt und eine an diesem befestigte nicht dargestellte Erdungsplatte an die Masse des Stromversorgungsteils 25 zurückgeleitet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ersatzschaltung des Störungsunterdrückers gemäß Fig. 3 stellt ein Widerstand R eine Entladungswiderstandskomponente zwischen dem Messer 18 und der am Untersuchungsobjekt befestigten Erdungsplatte dar, ein Kondensator C die zwischen den Übertragungsleitungen 26b bzw. und den abschirmenden Leiterelementen 26a bzw. 19 verteilte Kapazität und eine Induktivität L die Induktivität der Impedanzregelspule 28.
Die Arbeitsweise ist folgende: Der von der Hochfrequenzsignal-Quelle 23 erzeugte Hochfrequenzstrom mit der Mittenfrequenz f_ wird vom Leistungsverstärkerteil 24b verstärkt. Der verstärkte Strom hat eine spektrale Verteilung, die außer der Mittenfrequenz von z.B. 0,5 MHz andere Frequenzkomponenten enthält, die beiderseits der Mittenfrequenz liegen (s. Fig. 2). Der verstärkte Hochfrequenzstrom wird durch das Schmalband-
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filter 24a geleitet, das ihn auf ein schmales Band begrenzt. Danach wird der Hochfrequenzstrom durch die Übertragungsleitung 26b des Übertragungskabels 26 und die Übertragungsleitung 17 des Diathermie-Instruments 15 zum Messer 18 geleitet und fließt dann durch das Untersuchungsobjekt zur Erdungsplatte.
Es ist möglich, daß· der Hochfrequenzstrom durch die verteilte Kapazität C zwischen den Übertragungsleitungen 26b bzw. 17 und den abschirmenden Leiterelementen 26a bzw. 29 streut bzw. abgeleitet wird. Ein solches Streuen des Hochfrequenzstroms im Untersuchungsobjekt wird durch die Verwendung der Spule 28 mit der Induktivität L, die zusammen mit der verteilten Kapazität C einen auf die Mittenfrequenz fQ des Hochfrequenzstroms abgestimmten Parallelresonanzkreis bildet, so gering wie möglich gehalten. Auf diese Weise wird die Impedanz über den Übertragungsleitungen 26b und 17 und den abschirmenden Leiterelementen 26a und 29 erhöht und unterdrückt das Streuen des Hochfrequenzstroms durch die verteilte Kapazität C. Somit wird die wirkungsvolle Zuleitung des Hochfrequenzstroms zum distalen Messer 18 ermöglicht. Insbesondere durch die Wahl der Induktivität L der Spule 28 in der Weise, daß
f0 = ist,
υ 2fr· VLC
wird der Verlust an Hochfrequenzstrom durch die verteilte Kapazität C so klein wie möglich gehalten.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung kann an den das Videosignal übertragenden Signalleitungen 8 kein Hochfrequenz strom induziert werden, weil die den Hochfrequenzstrom leiten den Übertragungsleitungen 26b und 17 durch die Leiterelemente 26a und 29 abgeschirmt sind. Somit ist sichergestellt, daß die Kathodenstrahlröhre CRT des Bildanzeigegerätes ein von Störungen freies scharfgezeichnetes Bild erzeugt.
Ar\ ο 4 ο ζ 3 b ο
Die Spule 28 unterdrückt den Verlust an Hochfrequenzstrom durch die zwischen den Übertragungsleitungen 26b bzw. 17 und den abschirmenden Leiterelementen 26a bzw. 29 verteilte Kapazität C, wobei sie zu einer wirkungsvollen Zuleitung des Hochfrequenzstroms zum distalen Messer 18 beiträgt.
Da der Mantel 19 vom abschirmenden Leiterelement 29 umschlossen ist, ergibt sich außerdem der Vorteil, daß durch einfaches Auswechseln des zugehörigen Schutzmantels ein herkömmliches Diathermie-Instrument benutzt werden kann.
Die Erfindung besteht also in der Abschirmung der Hochfrequenz-Übertragungsleitungen 2 6b und 17 und in der größtmöglichen Beschränkung des Leistungsverlustes des Hochfrequenzstroms, der durch die zwischen den Übertragungsleitungen 26b bzw. 17 und den abschirmenden Leiterelementen 26a bzw. 29 verteilte Kapazität streuen kann, durch Verwenden des Impedanzreglers. In bestimmten Fällen kann die Verwendung des Impedanzreglers allein schon ausreichen, um die Weglassung des Schmalbandfilters 24a zu ermöglichen.
Der Hochfrequenzstrom ist gegen das Videosignal durch eine Maßnahme abgeschirmt, die verhindert, daß der Hochfrequenzstrom in der Bildaufbereitungsschaltung 7 zum Treiben des Festkörper-Bildsensors 13 erzeugte Taktimpulse stört oder durch Störung des Betriebs des Wandlers 13a den Betrag der in der Speicher-/Auslese-Einheit 13b gespeicherten Ladung beeinflußt.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform hat der Störungsunterdrücker für ein elektronisches Endoskop statt der Hochfrequenz-Übertragungsleitungen 26b und 17 und der abschirmenden Leiterelemente 26a und 29 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ein einteiliges Koaxialkabel 31. Einander entsprechende Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben.
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Gemäß Fig. 6 hat das Koaxialkabel 31 eine Übertragungsleitung 32 aus elektrisch leitfähigem Kautschuk, eine Isolierlage aus einem flexiblen Werkstoff, z.B. aus Kunstharz oder Kautschuk, welche die Übertragungsleitung 32 umschließt, ein abschirmendes Leiterelement 34 aus elektrisch leitfähigem Kautschuk, das gleichachsig mit der Übertragungsleitung 32 angeordnet ist und die Isolierlage 33 umschließt, und eine isolierende Außenlage 35 aus einem flexiblen Werkstoff, z.B. aus Kunstharz oder Kautschuk, die das Leiterelement 34 umschließt. Folglich ist das Koaxialkabel 31 als Ganzes von guter Flexibilität und vermag mehrmaliges Biegen auszuhalten. Außerdem kann das Koaxialkabel 31 aus einem gebogenen Zustand mit kleinem Krümmungsradius wieder gestreckt werden.
In ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist das distale Messer 18 einen Draht aus Metall auf und ist am freien Ende des Koaxialkabels 31 mit elektrischem Anschluß an dessen Übertragungsleitung 32 befestigt.
Der Störungsunterdrücker dieser Ausführungsform erfüllt die gleichen Funktionen und hat die gleiche Wirkung wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Außerdem wird durch die in vollem Umfange gegebene Flexibilität und Rückführbarkeit des Koaxialkabels 31 in seinen Ausgangszustand bei mehrmaligem Biegen des Endoskops die Gefahr eines Versagens der Übertragungsleitung 32, z.B. durch Bruch, vermieden.
Fig. 7 zeigt eine noch andere Ausführungsform eines Störungsunterdrückers für ein elektronisches Endoskop 36 mit einem Ultraschall-Diagnosesystem. Das Endoskop 36 weist an seinem proximalen Ende einen Betätigungsteil 37 auf, der auch als Handhabe dient, sowie einen vom Betätigungsteil 37 wegführenden langen, flexiblen einführbaren Abschnitt 38. Der Abschnitt 38 hat ein distales Endstück 39, das in einen Gelenkabschnitt 40 übergeht, der mittels einer nicht dargestellten Abwinkel-
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vorrichtung, durch Ziehen oder Loslassen von Drähten, so betätigbar ist, daß sich das Endstück 39 nach links oder rechts, nach oben oder unten abwinkein läßt. Im distalen Endstück 39, in das seitlich ein Fenster 42 zum Ausstrahlen oder Empfangen von Ultraschallwellen eingearbeitet ist, ist eine Ultraschallsonde 41 angeordnet.Am Fenster 42 ist ein Ballon 43 befestigt, der eine Ultraschallwellen übertragende Kopplungsflüssigkeit enthält.
Im Betätigungsteil 37 ist ein Motor 44 angeordnet, dessen Abtriebswelle mit einem Ende des in Fig. 6 dargestellten Koaxialkabels 31 verbunden ist. Das andere Ende des Koaxialkabels 31 ist im einführbaren Abschnitt 38 angeordnet und an die Ultraschallsonde 41 angeschlossen, die somit zum Abtasten geschwenkt bzw. gedreht werden kann. Die Übertragungsleitung 32 und das abschirmende Leiterelement 34 des Koaxialkabels 31 sind mit der Ultraschallsonde 42 elektrisch verbunden, die ihrerseits über das Koaxialkabel 31 und den Motor 44 mit einem Sender 45 und einem Empfänger 46 verbunden ist. Der Sender 45 ist an einen Takt(signal)geber 47 angeschlossen, der Empfänger 46 dagegen an ein Anzeigegerät oder eine Kathodenstrahlröhre 48, die ihrerseits mit dem Taktgeber 47 verbunden ist. Auf diese Weise wird das Koaxialkabel 31 zum Übertragen einer Drehbewegung vom Motor 44 auf die Ultraschallsonde 41 und auch als Signalübertrager verwendet, der zum Erzeugen einer Ultraschallwelle ein Impulssignal vom Sender 4 5 zur Ultraschallsonde 41 und ein elektrisches Signal, in das die Ultraschallsonde 41 ein Ultraschallecho umgewandelt hat, zum Empfänger 46 überträgt.
Das distale Endstück 39 hat ein Beleuchtungsfenster 49 und ein Beobachtungsfenster 50, die auf derselben Seite wie das Fenster 42, in bezug auf dieses jedoch etwas nach hinten versetzt, ausgebildet sind. Über dem Beleuchtungsfenster 49 ist ein Ende eines beispielsweise ein Bündel von optischen Fasern
aufweisenden Lichtleiters 51 angeordnet, der zum Beleuchten des Untersuchungsobjektes Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle 52 durch das Beleuchtungsfenster 49 auszustrahlen vermag. Über dem Beobachtungsfenster 50 ist ein Objektiv 53 angeordnet, hinter dem eine Festkörper-Kamera bzw. ein Festkörper-Bildsen sor 54 angeordnet ist. Um eine Farbfotografie zu ermöglichen, weist der Bildsensor 54 ein Mosaik- oder Streifenraster-Farbfilter auf. Vom Untersuchungsobjekt reflektiertes Licht tritt durch das Objektiv 53 hindurch und fällt auf den Festkörper-Bildsensor 54 als Licht mit drei vom Mosaik- oder Streifenraster-Farbfilter erzeugten Farben: Rot (R), Grün (G) und Blau (B), auf. Zum Treiben des Bildsensors 54 und Verstärken eines Ausgangs desselben ist eine Treiber- und Vorverstärkerschaltung 55 vorgesehen, die verwendet wird, um einen Ausgang des Bildsensors 54 in ein entsprechendes elektrisches Signal umzuwandeln, das dann durch eine Signalleitung 63 einer Signalaufbereitungsschaltung 56 zugeführt wird. Diese weist im wesentlichen drei Abtast- und Halteschaltungen 57, 58 und 59 für die R-, G- bzw. B-Komponente auf. Ein Abtastimpulsgenerator 60 erzeugt den Farbmosaikelementen oder Farbstreifen entsprechende Abtastimpulse, die zur Ausgabe an eine Farb-Kathodenstrahlröhre 61 das elektrische Signal auf jede der R-, G- und B-Komponenten hin abtasten. Auf diese Weise geben die Abtast- und Halteschaltungen 57, 58 und 59 R-, G- und B-Signale aus, um auf der Kathodenstrahlröhre 61 eine Farbanzeige zu erzeugen.
Anstelle der für diese Ausführungsform beschriebenen Verwendung eines Farb-Bildsensors mit ein^m Mosaik- oder Streifenraster-Farbfilter kann zur Erzeugung einer Farbanzeige ein üblicher Schwarz-Weiß-Bildsensor ohne Farbfilter zusammen mit einer Lichtquelle verwendet werden, die nacheinander auf Beleuchtungslicht von drei Farben umschaltet und auf diese Weise eine Farbanzeige erzeugt.
Bei Verwendung des Festkörper-Bildsensors 54 als Beobachtungs einrichtung des Endoskops 36 ist die Übertragungsleitung 32 durch das Leiterelement 34 des Koaxialkables 31 elektrisch abgeschirmt, um zu verhindern, daß sich das Signal zur oder von der Ultraschallsonde 41 dem elektrischen Signal vom Festkörper-Bildsensor 54 als Störung überlagert.
Die Arbeitsweise des Endoskops 36 bei der beschriebenen Anordnung ist folgende: Beleuchtungslicht wird durch das Beleuchtungsfenster 49 ausgestrahlt, und von der Leibeshöhle reflektiertes Licht fällt durch das Beobachtungsfenster 50 hindurch auf den Festkörper-Bildsensor 54 auf, der z.B. von Ladungskopplungselementen gebildet sein kann und das Bild in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt, das zur Abbildung des Untersuchungsobjekts auf der Kathodenstrahlröhre 61 benutzt wird. Folglich kann während der Betrachtung des Bildes des Untersuchungsobjekts am Sichtanzeigegerät der Abschnitt 38 in die Leibeshöhle eingeführt werden und das distale Endstück 39 mit dem Beleuchtungsfenster 49, dem Beobachtungsfenster 50 und der Ultraschallsonde 41 kann durch Einwirken auf den Gelenkabschnitt 40 in jede gewünschte Richtung gerichtet werden, wobei der am Fenster 42 befestigte Ballon 43 an jedes gewünschte Organ angelegt wird.
Danach können der Motor 44 und das Koaxialkabel 31 dazu benutzt werden, um die Ultraschallsonde 41 zum Abtasten zu drehen, wobei gleichzeitig mittels des Senders 45, des Motors und des Koaxialkables 31 der Ultraschallsonde 41 ein Impulssignal zugeleitet wird, um zu bewirken, daß die Ultraschallsonde 41 durch den eine Kopplungsflüssigkeit enthaltenden Ballon 43 hindurch die Ultraschallwelle zum Organ hin ausstrahlt. Die Ultraschallsonde 41 wandelt ein zurückgestrahltes Echo in ein elektrisches Signal um, das durch das Koaxialkabel 31 und den Motor 44 als Eingang dem Empfänger 4 6 zugeleitet wird, in dem es verstärkt und erfaßt wird, um in Ab-
hängigkeit von einem mit einer Sektorabtastung synchronisierten Ablenksignal auf der Kathodenstrahl- bzw. Bildwiedergaberöhre 48 ein tomografisches Ultraschall-Bild darzustellen.
Bei dieser Ausführungsform wird das Koaxialkabel 31 zur Übertragung einer Drehbewegung auf die Ultraschallsonde 41 und auch zur Übertragung des Signals zur und von der Ultraschallsonde 41 benutzt. Dennoch tritt auch bei mehrmaligem Biegen oder Drehen durch Abwinkein des Gelenkabschnitts 40 kein Bruch des Koaxialkabels 31 ein. Die an die Ultraschallsonde 41 angelegte Spannung hat einen Spitzen-Spitzen-Wert von bis zu mehreren hundert Volt oder ein Kilovolt. Bei Verwendung eines üblichen Kabels überlagert sich daher das der Ultraschallsonde 41 zugeführte Impulssignal als Störung dem elektrischen Signal vom Bildsensor 54. Wenn dagegen zum Übertragen oder Empfangen eines Signals zur bzw. von der Ultraschallsonde 41 das Koaxialkabel 31 benutzt wird, ermöglicht dies eine elektrische Abschirmung dieses Signals und verhindert, daß sich dieses Signal dem elektrischen Signal vom Festkörper-Bildsensor 54 als Störung überlagert.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Ultraschallsonde 41 gedreht, und folglich wird das Koaxialkabel 31 zum Übertragen der Drehbewegung auf die Ultraschallsonde 41 benutzt. Bei einer Anordnung, bei der sich die Ultraschallsonde nicht dreht, dagegen ein Abtastspiegel drehangetrieben wird, kann zur Übertragung der Drehbewegung auf einen solchen Abtastspiegel ein anderes Bauteil benutzt werden, wogegen das Koaxialkabel 31 einfach als Mittel zum Übertragen eines Signals auf die Ultraschallsonde oder Empfangen eines Signals von ihr verwendet wird. Das in Fig. 7 dargestellte Endoskop 36 ist ein Seitenblick-Endoskop; je nach Bedarf ist ein anderes Endoskop, z.B. mit Geradeaus- oder Schrägblick, anwendbar.
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Fig. 8 zeigt ein gegenüber dem Koaxialkabel 31 gemäß Fig. 6 abgewandeltes Koaxialkabel 31A, bei dem zusätzlich die isolierende Außenlage 3 5 von einer Spirale 62 von kleiner Steigung umschlossen ist. Durch diese Ausbildung ist die Steifigkeit des Koaxialkabels 31A erhöht, die eine Verbesserung seiner Fähigkeit zur Übertragung der Drehbewegung ermöglicht. Daher wird bei der Anordnung gemäß Fig. 7 dieses Koaxialkabel 31A zur Übertragung der Drehbewegung auf die Ultraschallsonde 41 bevorzugt.
- Leerseite

Claims (13)

PATENTANWÄLTE dr.-ing. franz tufsthoff WUESTHOFF-v.PECHMANN -BEHRENS-GOETZ ^1"111-'""* ^s™°" (.927-1956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) EUROPEAN PATENTATTORNEYS d.pl.-chem. dr. ε. fre.hebr von pechma, DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-V1RTSCH.-ING. RUPERT GC lA-58 639 D-8000 MÜNCHEN 90 O/OOOCC SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 ji TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: 524070 Patentansprüche :
1. Störungsunterdrücker für ein elektronisches Endoskop mit
- einem Festkörper-Bildsensor, der in dem in eine Leibeshöhle einführbaren Abschnitt des Endoskops angeordnet ist und. ein Bild eines Untersuchungsobjekts in ein Videosignal umzuwandeln vermag,
- einer durch den einführbaren Abschnitt hindurchgeführten Videosignalleitung zum Zuleiten des vom Festkörper-Bildsensor abgegebenen Videosignals zu einer Bildaufbereitungsschaltung,
- einem Diathermie-Instrument, das in einen Instrumentenkanal des Endoskops einführbar ist und an seinem distalen Ende ein Messer aufweist, mit dem sich bei Anlegen eines Hochfrequenzstromes eine Exzision am Untersuchungsobjekt durch das Endoskop hindurch durchführen läßt,
- und einer durch den einführbaren Abschnitt hindurchgeführten Übertragungsleitung zum Zuführen eines Hochfrequenzstroms von einem Diathermie-Stromversorgungsteil zum distalen Messer des Diathermie-Instrumentes,
gekennzeichnet durch
ein Leiterelement (29,26a; 34), das die Übertragungsleitung (17,26b; 32) gegen die Videosignalleitung (8; 63) abschirmt.
2. Störungsunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Impedanzregler (28) vorgesehen ist, der zwischen dem
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Leiterelement (29,26a) und der Übertragungsleitung (17,26b) eine hohe Impedanz in bezug auf ein Frequenzband des Hochfrequenzstroms erzeugt.
3. Störungsunterdrücker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Impedanzregler eine Spule (28) aufweist, die so angeschlossen ist, daß sie zusammen mit einer zwischen der Übertragungsleitung (17,26b; 32) und dem Leiterelement (29,26a; 34) verteilten Kapazität (C) einen Parallelresonanzkreis mit einer Frequenz des Hochfrequenzstroms bildet.
4. Störungsunterdrücker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Diathermie-Stromversorgungsteil (25) ein Schmalbandfilter (24a) zum Begrenzen des Frequenzbandes des Hochfrequenzstroms auf ein schmales Band aufweist.
5. Störungsunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Leiterelement (29) einen Mantel (19) umschließt, in dem das Diathermie-Instrument (15) geführt ist.
6. Störungsunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Übertragungsleitung (32) und das Leiterelement (34) von einer Übertragungsleitung bzw. einem abschirmenden Leiterelement eines Koaxialkabels (31) gebildet sind.
7. Störungsunterdrücker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Koaxialkabel (31) eine Übertragungsleitung (32) aus elektrisch leitfähigem Kautschuk, eine die Übertragungsleitung (32) umschließende flexible, elektrisch isolierende Lage (33), ein die Isolierlage (33) umschließendes Leiterelement (34)
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aus elektrisch leitfähigem Kautschuk und eine das Leiterelement (34) umschließende flexible, elektrisch isolierende Außenlage (35) aufweist.
8. Störungsunterdrücker für ein elektronisches Endoskop mit
- einem Festkörper-Bildsensor, der in dem in eine Leibeshöhle einführbaren Abschnitt des Endoskops angeordnet ist und ein Bild eines Untersuchungsobjekts in ein Videosignal umzuwandeln vermag,
- einer durch den einführbaren Abschnitt hindurchgeführten Videosignalleitung zum Zuleiten des Videosignalausgangs vom Festkörper-Bildsensor zu einer Bildaufbereitungsschaltung,
- einer im einführbaren Abschnitt angeordneten Ultraschallsonde zum Bestrahlen des Untersuchungsobjekts mit einer Ultraschallwelle und Empfangen einer vom Untersuchungsobjekt zurückgestrahlten Welle,
- und einer durch den einführbaren Abschnitt hindurchgeführten Übertragungsleitung zum Zuführen eines Aktivierungssignals zur Ultraschallsonde und des reflektierten Signals von der Ultraschallsonde zu einem Ultraschall-Diagnosesystem,
gekennzeichnet durch
ein Leiterelement (34) zum elektrischen Abschirmen der Übertragungsleitung (32) gegen die Videosignalleitung (63).
9. Störungsunterdrücker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Übertragungsleitung (32) und das Leiterelement (34) von einer Übertragungsleitung bzw. einem abschirmenden Leiterelement eines Koaxialkabels (31) gebildet sind.
10. Störungsunterdrücker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Koaxialkabel (31) eine Übertragungsleitung (32) aus elektrisch leitfähigem Kautschuk, eine die Übertragungsleitung (32) umschließende flexible, elektrisch isolierende Lage (33), ein Öle Xsoliericige Va^") umschließendes Leiter element (34) aus elektrisch leitfähigem Kautschuk und eine das Leiterelement (34) umschließende flexible, elektrisch isolierende Außenlage (35) aufweist.
11. Störungsunterdrücker nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet , daß das Koaxialkabel (31A) ferner eine mit geringer Steigung um die Außenlage (35) gewickelte Spirale (62) aufweist.
12. Störungsunterdrücker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Koaxialkabel (31; 31A) auch als Mittel zum Übertragen einer Abtastbewegung auf die Ultraschallsonde (41) dient.
13. Koaxialkabel, insbesondere für einen Störungsunterdrücker nach Anspruch 1 oder 8, mit
- einer Übertragungsleitung,
- einem die Übertragungsleitung umschließenden elektrisch isolierenden Bauteil,
- einem das isolierende Bauteil umschließenden abschirmenden Leiterelement,
- und einem das Leiterelement umschließenden elektrisch isolierenden Außenelement,
dadurch gekennzeichnet , daß die Übertragungsleitung (32) und das Leiterelement (34) aus elektrisch leitfähigem Kautschuk hergestellt sind.
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