DE4213584C2 - Medizinische Vorrichtung mit einer Nachbildungseinrichtung für die Palpation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung mit einer Nachbildungseinrichtung für die Palpation.

Auf dem medizinischen Gebiet wird in großem Umfang ein Endoskop benutzt, mit dem ein Teil eines Gegenstands, wie z. B. ein erkranktes Teil im Zölom, das nicht direkt eingesehen werden kann, wahrgenommen und, falls erforderlich, einer Behandlung unter Verwendung einer Behandlungseinrichtung unterzogen werden kann.

Falls z. B. das erkrankte Organ eines Patienten durch Beobachtung mit dem Endoskop diagnostiziert wird, ist es für den Arzt wichtig, den Anschwellungsgrad des erkrankten Organs zu erkennen. Da ein Bild mit Parallaxe mit einem gewöhnlichen Endoskop nicht erzeugt werden kann, ist es schwierig auf visuellem Wege die Unebenheit des erkrankten Organs zu bestätigen. Demzufolge wurde in der JP 2-216403 A eine Vorrichtung vorgeschlagen, die ein Endoskop aufweist, das zwei optische Objektivsysteme einschließt, so daß der Arzt bzw. Chirurg das erkrankte Organ dreidimensional wahrnehmen kann.

Obwohl mit dem vorstehend erwähnten Endoskop, das eine dreidimensionale Darstellung ermöglicht, die Form des erkrankten Teils bzw. Organs visuell festgestellt werden kann, kann der Chirurg oder Arzt das Organ nicht fühlbar wahrnehmen. Demzufolge kann die Information nicht effektiv umgesetzt werden. Beispielsweise tritt dann ein Problem auf, falls das erkrankte Teil eines Organs eine Unebenheit aufweist und der Grad der Unebenheit des erkrankten Teils nicht durch Betasten festgestellt werden kann.

Das vorstehend geschilderte Problem tritt, abgesehen von Endoskopen, auch bei anderen medizinischen Vorrichtungen auf.

So offenbart die JP 61-92650 A eine Technologie, bei der eine Erfassungseinrichtung Anwendung findet, die einen Arbeitsstrom erfaßt, der einem Motor zum elektrischen Antrieb eines am Einführabschnitt eines Endoskopes vorgesehen Biegeabschnitts zugeführt wird. Demzufolge kann ein Anstieg des Arbeitsstromes, der auftritt, falls das Führungsteil des Einführabschnitts des Endoskopes die Innenwand des Zöloms berührt, erfaßt werden. Falls dieser ansteigende Strom einen bestimmten Wert an einem Vergleicher überschreitet, so leuchtet ein LED (Leuchtdioden-) Element im Gesichtsfeld des Okularabschnitts auf, so daß der Chirurg von dem gefährlichen Biegevorgang visuell in Kenntnis gesetzt wird.

In der JP 61-87530 A ist ein Aufbau mit einem Motor zum elektrischen Antreiben eines am Endoskop ausgebildeten Biege- bzw. Krümmungsabschnitts und mit einem in der Nähe des Führungsteils des Einführabschnitts angeordneten Drucksensor sowie einem Bremsmechanismus offenbart, der so aufgebaut ist, daß der Betrieb eines Biegebetätigungselements zum Krümmen des Biegeabschnitts gebremst wird, falls der vom Drucksensor erfaßte Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet. Kommt somit der Führungsteil des Einführabschnitts mit der Innenwand in Berührung, so wird dies vom Drucksensor erfaßt. Wird der Biegeabschnitt weiter in eine Richtung gebogen, in der dieser in Berührung mit der Innenwand kommt, so wird der Betrieb des Biegebetätigungsabschnitts zur Durchführung des Biegevorganges aus Sicherheitsgründen unterbunden.

Die beiden vorstehend erwähnten Veröffentlichungen zeigen zwar Einrichtungen, mit denen ein gefährlicher Biegevorgang verhindert werden kann, eine Verbesserung der Diagnosefunktion für den Chirurgen läßt sich jedoch nicht erzielen.

In der JP 2-33761 U (bzw. JP 61-65903 A) ist ein Aufbau mit einem Motor offenbart, der über eine Übertragungswelle mit einem Biegebetätigungselement zum Abbiegen eines am Endoskop vorgesehenen Biegeabschnitts verbunden ist. Der Aufbau weist ferner einen Dehnungsmeßstreifen auf, der mit dem Motor verbunden ist und die Größe der Antriebskraft zum Biegen des Biegeabschnitts erfaßt, wobei die Antriebskraft über die Übertragungswelle übertragen wird. Nimmt die Größe der Antriebskraft, die vom Dehnungsmeßstreifen erfaßt wird, einen anormalen Wert an, so wird ein Piezoelement, das an einem Hebel zur Durchführung des Biegevorganges befestigt ist, mit Hilfe einer Alarmeinrichtungs-Treiberschaltung aktiviert, so daß der Chirurg somit die Schwingungen des Piezoelements wahrnehmen kann.

Auch der vorstehend geschilderte Aufbau ist derart, daß die Alarmeinrichtungs-Treiberschaltung in Erwiderung auf ein Signal aktiviert wird, das von einer Detektoreinrichtung zum Erfassen des Ausgangssignals des Dehnungsmeßstreifens dann übertragen wird, falls beim weiteren Biegen des Biegeabschnitts des Endoskopes ein gefährlicher Zustand auftreten würde. Falls der Dehnungsmeßstreifen ein Signal mit hohem Pegel abgibt, wird das piezoelektrische Element in stärkere Schwingungen versetzt, um den Chirurgen von einer größeren Gefahr in Kenntnis zu setzen.

Aus der US 4,924,853 ist ein endoskopisches Instrument bekannt, mit dessen Hilfe eine dreidimensionale Betrachtung eines im Körperinneren gelegenen Teils möglich ist.

Aus der US 4,935,810 ist eine dreidimensionale Meßeinrichtung bekannt, bei der entsprechende Objektpunkte auf einer Vielzahl von Bildern mit Parallaxe auf einfache Weise bestimmt werden können, um Meßpunkte im Raum festzulegen. Bei dieser Objektpunktbestimmung wird ein Cursor einer Maus verwendet. Die Möglichkeit einer Tastdiagnose wird jedoch nicht angesprochen.

Aus der DE 37 38 667 A1 ist ferner ein Verfahren zum Verarbeiten von endoskopischen Abbildern bekannt, bei dem eine dreidimensionale Information über einen Gegenstand dadurch gewonnen wird, daß zwei Abbilder des Gegenstandes von zwei verschiedenen Stellen aus erzeugt werden und diese Information zur dreidimensionalen Anzeige des Gegenstands verarbeitet wird.

Falls das erkrankte Organ direkt mit der Hand berührt werden kann, wird der Arzt im allgemeinen versuchen, eine Diagnose zu erstellen, indem er seinen Tastsinn maximal einsetzt. Das heißt, der Arzt erstellt eine Diagnose unter Verwendung von Tastinformationen (Grad der Unebenheit, Härte und/oder Fieber des erkrankten Teils), die er erhält, falls er das erkrankte Teil befühlt.

Aus der US 3,742,935 ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe eines mit der Haut eines Patienten in Berührung stehenden Wandler ein Ausgangssignal gewonnen und dieses verstärkt einem Lautsprecher zugeführt wird, der mit einer Tastfläche für eine Tastdiagnose gekoppelt ist, infolge der Vestärkung des Signals kann eine größere Tastfläche und somit eine bessere Tastdiagnose vorgesehen werden.

Diese konventionellen Technologien ermöglichen jedoch keine Diagnose durch Palpation, falls das erkrankte Teil nicht direkt mit der Hand abgestastet werden kann. Demzufolge besteht ein Bedarf an einer medizinischen Vorrichtung, mit der eine sehr genaue Diagnose erstellt werden kann.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine medizinische Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe ein erkranktes Teil, das nicht auf direktem Wege einer Tastdiagnose unterzogen werden kann, einer simulativen Tastdiagnose unterzogen werden kann, so daß die Diagnosefunktion künstlich verbessert werden kann.

Die Lösung der vorstehenden Aufgabe ergibt sich anhand der Merkmale des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 24.

Der grundlegende Aufbau der erfindungsgemäßen medizinischen Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Vorrichtung 1 umfaßt eine Erfassungseinrichtung 2 zum Erfassen von Informationen über den Zustand eines inneren Organs eine Signalverarbeitungseinrichtung 3 zum Verarbeiten eines von der Erfassungseinrichtung 2 zugeführten Signals, eine Nachbildungseinrichtung 4, die entsprechend dem Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung 3 wirkt und Informationen über das innere Organ nachbildet. Demzufolge kann ein Chirurg Informationen über das innere Organ zügig erhalten, indem er fühlbar Informationen mit Hilfe der Nachbildungseinrichtung 4 wahrnimmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 9 das erste Ausführungsbeispiel, wobei

Fig. 1 den grundlegenden Aufbau anhand eines Blockdiagramms,

Fig. 2 den Gesamtaufbau,

Fig. 3 einen wesentlichen Teil des ersten Ausführungsbeispiels anhand eines Blockdiagramms,

Fig. 4 den Aufbau eines Bilderzeugungsabschnitts zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes,

Fig. 5 einen Zustand, mit dem eine dreidimensionale Betrachtung realisiert werden kann,

Fig. 6 einen Zustand, bei dem die Position eines Cursors, die der Position eines Cursors auf dem rechten Bild des Monitors entspricht, auf dem linken Bild festgelegt wird,

Fig. 7 das Prinzip zum Bestimmen der Größe der Unebenheit,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand verdeutlicht, bei dem ein Abschnitt für eine vertikale Verlagerung, der entsprechend der Größe der Unebenheit vertikal verlagert bzw. versetzt wird, an einer Maus ausgebildet ist und

Fig. 9 ein Schaltdiagramm, das den Aufbau einer Verlagerungs-Erzeugungseinrichtung verdeutlicht, wiedergibt;

Fig. 10 bis 14 ein zweites Ausführtungsbeispiel, wobei

Fig. 10 den Gesamtaufbau des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 11 eine Sonde gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Seitenansicht,

Fig. 12 einen Zustand, bei dem die in Fig. 11 gezeigte Sonde in die Speiseröhre eingeführt ist,

Fig. 13 ein Beispiel eines lebenden Modells gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und

Fig. 14 ein anderes Beispiel eines lebenden Modells gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wiedergibt;

Fig. 15 bis 17 ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei

Fig. 15 den Gesamtaufbau des dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 16 eine Maus des dritten Ausführungsbeispiels im Querschnitt und

Fig. 17 den Aufbau einer Haupsteuereinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wiedergibt;

Fig. 18 bis 20 ein viertes Ausführungsbeispiel, wobei

Fig. 18 den Gesamtaufbau des vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 19 ein Führungsteil eines Ultraschallendoskops gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in Querschnittsansicht und

Fig. 20 einen wesentlichen Teil gemäß einer Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels in Seitenansicht wiedergibt;

Fig. 21 bis 26 ein fünftes Ausführungsbeispiel, wobei

Fig. 21 einen Zustand, bei dem die Vorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel verwendet wird,

Fig. 22 den Aufbau eines Körperinformations- Erfassungsabschnittes gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig. 23 ein Verfahren zum Steuern eines Stimuluserzeugungselements in Erwiderung auf den Herzschlag,

Fig. 24 ein Verfahren zum Steuern eines Stimuluserzeugungselements in Erwiderung auf den Blutdruck,

Fig. 25 ein Verfahren zum Steuern eines Stimuluserzeugungselements in Erwiderung auf die Sauerstoffkonzentration und

Fig. 26 den speziellen Aufbau einer Körperinformations- Signalverarbeitungsschaltung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wiedergibt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, umfaßt eine Endoskopvorrichtung 11 die als medizinische Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dient, ein elektronisches Endoskop 12 zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes, eine Lichtquelleneinheit 13 zum Zuführen eines Beleuchtungslichts zum elektronischen Endoskop, eine Informationsverarbeitungs und Monitoreinheit 14 zum Verarbeiten eines Signals, das von einer Bildaufnahmeeinrichtung des elektronischen Endoskops erhalten wird, und zum Anzeigen eines Bildes auf einem Monitorbildschirm 33a sowie eine Maus 15, die einen Vertikalverlagerungsabschnitt 15a (der als Nachbildungseinrichtung für die Größe der Unebenheit dient), aufweist, der entsprechend der Größe der Unebenheit an einer vorgegebenen Stelle des abgebildeten Gegenstandes in Erwiderung auf ein von der Informationsverarbeitungs- und Monitoreinheit 14 übertragenes Signal vertikal versetzt wird.

Das vorerwähnte elektronische Endoskop 12 für dreidimensionale Betrachtung weist einen länglichen Einführabschnitt 17, einen breiten Betätigungsabschnitt 18, der an dem rückseitigen Endteil des Einführabschnittes 17 ausgebildet ist, und ein Universalanschlußkabel 19 auf, daß sich vom Betätigungsabschnitt 18 wegerstreckt. Wird ein am freien Ende des Universalanschlußkabels 19 angeordneter Verbinder 20 mit der Lichtquelleneinheit 13 verbunden, so wird weißes Beleuchtungslicht, das von einer Lampe 13a der Lichtquelleneinheit 13 abgestrahlt wird, mit einer Linse konzentriert und der eintrittsseitigen Stirnfläche 28a eines Lichtleiters 28 zugeführt.

Von dem Verbinder 20 des Universalanschlußkabels 19 ragt über einen Signalverbinder 21a ein Signalkabel 21 derart weg, daß dieses mit der Informationsverarbeitungs- und Monitoreinheit 14 gekoppelt werden kann.

Der vorerwähnte Einführabschnitt 17 umfaßt einen starren Führungsabschnitt 22, einen biegbaren Abschnitt 23, der gekrümmt werden kann, und einen flexiblen Abschnitt 24, der gebogen werden kann, und zwar in der genannten Reihenfolge. Der Betätigungsabschnitt 18 schließt einen Biegebetätigungsknopf 25 ein, mit dem jeder eines Paars von Drähten 29 angezogen und ein anderer Draht 29 gelockert werden kann, so daß sich der Biegeabschnitt 23 vertikal/horizontal krümmen kann.

Das von der Lichtquelleneinheit 13 bereitgestellte Beleuchtungslicht wird über den Lichtleiter 28 übertragen und von einer am Führungsabschnitt 22 festgelegten Stirnfläche über eine Beleuchtungslinse 26 abgestrahlt, so daß ein Objekt bzw. Organ 40 mit Beleuchtungslicht beleuchtet wird. Das optische Bild des derart mit dem Beleuchtungslicht beleuchteten Objekts 40 wird auf zwei CCD(ladungskoppelte)-Elemente 30a und 30b abgebildet, die in den Brennebenen von zwei versetzt zueinander im Führungsabschnitt 22 angeordneten Objektivlinsen 27a und 27b installiert sind. Die optischen Bilder werden durch die CCD-Elemente 30a und 30b photoelektrisch umgewandelt, so daß Bildsignale erzeugt werden, die über eine Signalleitung 19 der in Fig. 3 dargestellten Informationsverarbeitungs- und Monitoreinheit 14 zugeführt werden.

Die der vorstehend erwähnten Informationsverarbeitungs- und Monitoreinheit 14 zugeführten Bildsignale werden mit Hilfe von A/D-Umsetzern 18a und 18b in digitale Bilddaten umgewandelt. Die digitalen Bilddaten werden dann entsprechend einem ersten und einem zweiten Bildspeicher 31a bzw. 31b zugeführt und in diesen abgespeichert. Die in den Bildspeichern 31a und 31b gespeicherten Bilddaten werden ausgelesen und einem Erzeugungsabschnitt 32 für ein dreidimensionales Bild zugeführt, wo diese einer Signalverarbeitung zur Erzeugung des dreidimensionalen Bildes unterzogen werden. Somit wird ein Standardvideosignal VS erzeugt und auf dem Monitor 33 wiedergegeben, so daß der Chirurg dieses Standardvideosignal VS visuell als dreidimensionales Bild wahrnehmen kann.

Die beiden von den CCD-Elementen 30a und 30b stammenden Bilddaten, die in dem ersten bzw. zweiten Bildspeicher 31a und 31b abgespeichert sind, werden auch einem Berechnungsabschnitt 34 zugeführt, der die Größe der Unebenheit des Bildes unter Verwendung der Bilddaten berechnet.

Andererseits wird die zweidimensionale Verschiebung der Maus 15 von einem Verschiebungserfassungsabschnitt 35 erfaßt, der aus einer drehbaren Kugel 15c und einem Drehcodierabschnitt 15d′ (vgl. Fig. 8) besteht. Ein Signal, das das Ergebnis der Erfassung kennzeichnet, wird zu einem Maussignal-Eingabeteil 36 übertragen.

Das Maussignal-Eingabeteil 36 berechnet die momentane Position der Maus 15, nachdem diese durch Drehverlagerung der Kugel 15c von der Ausgangsposition verschoben wurde. Das Maussignal- Eingabeteil 36 überträgt ein Cursorzeichen zu dem Erzeugungsabschnitt 32 für ein dreidimensionales Bild zu einem gewünschten Anzeigezeitpunkt. Demzufolge wird ein Cursor 37a auf dem Bildschirm 33a des Monitors an einer Stelle angezeigt, die mit der Maus 15 vorgegeben ist (vgl. Fig. 2 und 6).

Der Erzeugungsabschnitt 32 für das dreidimensionale Bild, der das Signal verarbeitet, um dieses als dreidimensionales Bild wiedergeben zu können, weist den in Fig. 4 gezeigten Aufbau auf.

Die Bilddaten für rechte und linke Bilder, die in den beiden Bildspeichern 31a und 31b abgespeichert sind, werden über entsprechende Mischer 32a und 32b Kontakten a und b eines Schalters 32c zugeführt. Der Schalter 32c wird abwechselnd in Erwiderung auf ein Schaltsignal CS geschaltet. Ein vom Schalter 32c ausgewähltes Signal wird mittels eines D/A-Umsetzers 32d in ein Analogsignal umgewandelt, das dann von einer Videosignal- Erzeugungsschaltung 32e in ein Standardvideosignal VS, wie z. B. ein NTSC-Signal, umgewandelt wird. Daraufhin wird das Videosignal zum Monitor 33 übertragen, so daß rechte und linke Bilder wechselweise auf dem Monitorbildschirm 33a mit vorbestimmtem Zyklus wiedergegeben werden.

Das Cursorszeichen, das vom Maussignal-Eingabeteil 36 übertragen wird, wird zusammen mit z. B. den im ersten Bildspeicher 31a gespeicherten Bilddaten dem Schalter 32c über den Mischer 32a zugeführt. Demzufolge wird das Cursorzeichen auf dem rechten Bild wiedergegeben, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, wobei das Cursorzeichen beispielsweise als Pfeilmarke dargestellt wird.

Um einen Cursor 37b zum Bestimmen einer Position auf den linken Bilddaten, die der Position des Cursors 37a auf dem im ersten Bildspeicher 31a gespeicherten rechten Bilddaten entspricht, liefert das Maussignal-Eingabeteil 36 das Cursorzeichen über den Mischer 32b, und zwar zusammen mit den im zweiten Bildspeicher 31b abgespeicherten Bilddaten.

Das Schaltsignal CS zum Schalten des Schalters 32c wird einem rechten Flüssigkristall 17a einer Flüssigkristallbrille 17 und ebenso über einen Inverter 32f einem linken Flüssigkristall der Flüssigkristallbrille 17 zugeführt. Demzufolge werden der rechte und der linke Abschnitt der Flüssigkristallbrille 17 abwechselnd zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand synchron mit der abwechselnden Anzeige des rechten und linken Bildes auf dem Monitor 33 geschaltet. Demzufolge kann ein Chirurg mit der Flüssigkristallbrille 17 ein dreidimensionales Bild wahrnehmen. Fig. 5 zeigt Bilder, die synchron mit dem Schaltsignal CS angezeigt werden und ebenso den lichtdurchlässigen bzw. lichtundurchlässigen Zustand der Flüssigkristallbrille 17.

Das Schaltsignal, das in Fig. 5a gezeigt ist, stellt ein Impuslssignal mit einem Tastverhältnis von 50% dar. Ist der Pegel des Impulses auf "H", so werden die im ersten Bildspeicher 31a gespeicherten Daten für das rechte Bild ausgewählt. Demzufolge wird, wie in Fig. 5b dargestellt, das rechte Bild auf dem Monitor 33 dargestellt. Ist der Pegel des Impulses auf "L", so werden die im zweiten Bildspeicher 31b gespeicherten Daten für das linke Bild ausgewählt. Somit wird, wie in Fig. 5c gezeigt, das linke Bild auf dem Monitor 33 angezeigt. Ist der Pegel des Impulses "H", so wird der rechte Flüssigkristall 17a der Flüssigkristallbrille 17 in einen lichtdurchlässigen Zustand gebracht, wie dies in Fig. 5d gezeigt ist. Demzufolge kann das rechte Bild mit dem rechten Auge des Chirurgen wahrgenommen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der linke Flüssigkristall 17b in einen lichtundurchlässigen Zustand gebracht. Ist andererseits der vorerwähnte Impuls auf "L", so wird der linke Flüssigkristall 17b der Flüssigkristallbrille 17 in einen lichtdurchlässigen Zustand gebracht, wie dies in Fig. 5b gezeigt ist. Demzufolge kann das linke Bild vom linken Auge des Chirurgen wahrgenommen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der rechte Flüssigkristall 17a in den lichtundurchlässigen Zustand gebracht.

Demzufolge kann der Chirurg den Zustand des Objekts anhand der beiden Bilder dreidimensional wahrnehmen.

Bei dem Verfahren zum Erfassen der Unebenheit wird die Anzeige der verlagerten Position der Maus 15 auf beiden Bildern (auf dem rechten Bild bei diesem Ausführungsbeispiel) vorgenommen und die Anzeige des Cursors 37a, die der vorerwähnten Position entspricht, wird nur im rechten Bild vorgenommen. Die Position auf dem linken Bild, die der Position des Cursors 37a entspricht, wird vom Chirurgen festgelegt. Falls der Cursor 37a auf dem rechten Bild wie in Fig. 6 vorgegeben ist, so wird der Cursor 37b zum Vorgeben der entsprechenden Position auf dem linken Bild auch auf dem linken Bild angezeigt. Ferner verlagert der Chirurg die Position zu der entsprechenden Position mit Hilfe der Kugel 15c der Maus und drückt an dieser Stelle eine Maustaste 15b, so daß die Position des Cursors, die der Position des Cursors 37a entspricht, bestimmt wird.

Die Information über die Position des Cursors 37b, die der Information über die Position des Cursors 37a entspricht, wird z. B. mit Hilfe eines Positionsinformations- Aufzeichnungsspeichers 34a des Berechnungsabschnitts 34 gespeichert. Die Position auf dem linken Bild, die der Position auf dem rechten Bild entspricht, wird aus dem Positionsinformations-Aufzeichnungsspeicher 34a ausgelesen, falls eine Berechnung für die Größe der Unebenheit an der Stelle auf dem rechten Bild, die durch den Cursor 37a bestimmt ist, durchgeführt wird. Die so ausgelesene Position auf dem linken Bild wird zur Durchführung der Berechnung verwendet.

Signale, die den Positionen der beiden Cursor 37a und 37b entsprechen, werden von der Maus 15 zum Berechnungsabschnitt 34 übertragen. Der Berechnungsabschnitt 34 berechnet die Größe der Unebenheit an der Position der Fläche des am Monitor 33 dargestellten Endoskopbildes anhand von Daten über die Position auf dem rechten Bild, die durch die Maus 15 bestimmt ist, und von Daten über die entsprechende Position auf dem linken Bild, die aus dem Speicher 34a ausgelesen wird. Der Berechnungsabschnitt 34 überträgt die Größe der Unebenheit zu einer Versetzungs-Erzeugungseinrichtung 38.

Die Versetzungs-Erzeugungseinrichtung 38 verlagert einen Vertikalversetzungsabschnitt 15a vertikal entsprechend dem Ausgangssignal des Berechnungsabschnittes 34, so daß die Unebenheit eines Teils des erkrankten Objekts, der vom Endoskop abgebildet und vom Cursor 37a bestimmt ist, mit Hilfe der vertikalen Versetzung nachgebildet wird.

Fig. 7 verdeutlicht das Prinzip einer Operation zum Bestimmen der Größe der Unebenheit, die von dem Rechenabschnitt 34 durchgeführt wird. Der Abstand 2D zwischen den beiden Objektivlinsen 27a und 27b sowie die Brennweite F der beiden Objektivlinsen 37a und 37b stellen bekannte Werte dar. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Berechnung der Größe der Unebenheit an der Position P der Fläche des Objekts 40 bei den Y-Koordinaten y = 0 beschrieben (die Größe der Unebenheit bei den Koordinaten Y = 0 wird berechnet, d. h. in diesem Fall wird der Wert Z der Z-Koordinaten an der Position P des Objekts 40 berechnet).

Die Position P des Objekts bzw. Gegenstands 40, der die Koordinaten (X, O, Z) zugeordnet sind, wird auf den Koordinaten (-a1 - D, 0, -F) und (a2 + D, 0, -F) der Bildaufnahmefläche der CCD-Elemente 30a und 30b mittels der Objektivlinsen 27a und 27b abgebildet. Unter Verwendung der Beziehung der Ähnlichkeit von Dreiecken gelten die folgenden Beziehungen:

a1 - D : F = D + X : Z (1)

a2 - D : F = D - X : Z (2)

Aus den beiden obigen Gleichungen können die Z-Koordinaten, die der Größe der Unebenheit der Position P auf der Fläche des Objekts 40 entsprechen, durch folgende Gleichung erhalten werden:

Z = 2D (F + l) / (al + a2) (3)

In Gleichung (3) ist a1 durch die Position des Cursors 37a bestimmt, während a2 aus dem Speicher 34a ausgelesen wird. Da der in Fig. 7 gezeigte Aufbau derart gewählt ist, daß die Z-Koordinaten in einer Richtung festgesetzt sind, in der der Wert von Z ansteigt, bedeutet dies, daß die Position P im Vergleich zu der Position mit dem Wert Z0 vorragt, falls die Position P an einer Position mit einem kleineren Wert als der Wert Z0 liegt.

Fig. 8 verdeutlicht den Vertikalversetzungsabschnitt 15a der Maus 15. Die Maus 15 umfaßt die Taste 15b, die Kugel 15c und den Drehcodierabschnitt 15d zum Erfassen der Größe der Verschiebung anhand des Drehbetrags der Kugel 15c. Die Maus 15 weist ferner den Vertikalversetzungsabschnitt 15a auf, der vertikal verlagert werden kann. Dieser Vertikalversetzungsabschnitt 15a besteht z. B. aus zwei bandförmigen (plattenförmigen) piezoelektrischen Elementen 15d und 15e. Diese piezoelektrischen Elemente 15d und 15e werden in Längsrichtung entsprechend dem Wert eines Gleichstroms, der den Elektroden zugeführt wird, die auf ihren beiden Seiten befestigt sind, gedehnt bzw. zusammengezogen. Falls die Absolutwerte der Pegel der den Elektroden zugeführten Spannung groß sind, wird der Betrag der Dehnung bzw. Schrumpfung groß.

Ein Endteil jedes der vorerwähnten piezoelektrischen Elemente 15d und 15e ist am Außenrahmen der Maus 15 befestigt, während das jeweilige andere Endteil mittels einer Feder 15f nach unten gezogen wird. Diesen piezoelektrischen Elementen 15d und 15e werden Gleichstrom-Treibersignale von der Versetzungs- Erzeugungseinrichtung 38 zugeführt. Falls z. B. eine Gleichspannung, deren Pegel proportional einer Größe Z0 - Z ist, die durch Subtraktion des vorerwähnten Wertes Z von einem bestimmten Bezugswert Z0 erhalten wird, von der Versetzungs- Erzeugungseinrichtung 38 erzeugt und jedem piezoelektrischen Element 15d und 15e so zugeführt wird, daß die piezoelektrischen Elemente 15d und 15e die Gleichspannung mit umgekehrten Polaritäten empfangen, so wird z. B. das obere piezoelektrische Element 15d (für Z0 - Z < 0) so deformiert, daß es sich ausdehnt, und das untere Piezoelement so deformiert, daß es sich zusammenzieht.

Wird demzufolge die Position z. B. zu einem Teil verschoben, der über einen bestimmten Wert Z0 hinausragt (falls z. B. in Fig. 7 die Position nach links verschoben wird), so werden die beiden piezoelektrischen Elemente 15d und 15e so deformiert, wie dies durch die in Fig. 8 dargestellte gestrichelte Linie verdeutlicht ist. Wird z. B. eine Hand 39 auf den Vertikalversetzungsabschnitt 15a, der durch die beiden piezoelektrischen Elemente ausgebildet wird, aufgelegt, so kann der Grad der Unebenheit der Oberfläche des Objekts 40 entsprechend der vertikalen Verlagerung des Vertikalversetzungsabschnitts 15a fühlbar wahrgenommen werden.

Fig. 9 verdeutlicht den Aufbau der Versetzungs- Erzeugungseinrichtung 38. Ein von dem Berechnungsabschnitt 34 zugeführtes Signal Z wird über einen Subtrahierer 38a einem Operationsverstärker 38b angelegt. Diesem Subtrahierer 38a wird ferner der Bezugswert Z0, der durch Dividieren einer Konstantspannung V einer Spannungsquelle 38c durch einen variablen Widerstand 38d erhalten wird, zugeführt. Der Subtrahierer 38a liefert somit ein Signal, das den Wert der Subtraktion Z0 - Z angibt, an den Operationsverstärker 38b. Dieser Operationsverstärker 38b verstärkt das Signal mit einem Verstärkungsfaktor (1 + R2/R1), der durch die Widerstände R1 und R2 bestimmt wird. Das verstärkte Signal wird über Puffer 38e und 38f als Treibersignal den piezoelektrischen Elementen 15d und 15e des Vertikalversetzungsabschnitts 15a zugeführt.

Der Widerstand R2 ist ein variabler Widerstand, mit dessen Hilfe der Verstärkungsfaktor variiert und somit vom Chirurgen entsprechend eingestellt werden kann. Demzufolge kann die Größe der Unebenheit, die durch Berechnung seitens des Berechnungsabschnitts 34 erhalten wird, nachgebildet werden, während diese vom Vertikalversetzungsabschnitt 15a vergrößert dargestellt wird. Das heißt, es wird eine Einrichtung ausgebildet, mit der die vertikale Versetzung, die um einen Betrag erfolgt, der der von dem Berechnungsabschnitt 34 erhaltenen Unebenheit entspricht, auf ein beliebiges Vielfaches der von dem Berechnungsabschnitt 34 berechneten Unebenheit eingestellt werden kann.

Wie vorstehend erwähnt, kann der einzustellende Bezugswert Z0 mit Hilfe des variablen Widerstands 38d geändert werden. Legt beim ersten Ausführungsbeispiel der Chirurg z. B. den Zeigefinger der Hand 39 auf den Vertikalversetzungsabschnitt 15a der Maus 15, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, und verschiebt der Chirurg den Cursor 37 zu einer gewünschten Position des Endoskopbildes, so wird durch den Berechnungsabschnitt 34 die Größe der Unebenheit an der durch den Cursor bestimmten Stelle berechnet. Demzufolge wird der Vertikalversetzungsabschnitt 15a der Maus 15 vertikal um einen Betrag (Größe) verlagert, der der Größe der Unebenheit entspricht, die durch die Berechnung erhalten wird.

Verschiebt der Chirurg die Maus 15 auf dem Endoskopbild, wird die Größe der Unebenheit des Bereichs des Endoskopbildes in den die Maus verlagert wurde, mit der vertikalen Verlagerung des Vertikalversetzungsabschnitts 15a auf den Finger bzw. die Hand übertragen. Demzufolge kann die Oberfläche des Objekts 40 fühlbar wahrgenommen werden.

Der Chirurg kann somit das Objekt 40 sowohl fühlbar wahrnehmen als auch visuell als dreidimensionale Darstellung auf dem Monitor 33 betrachten. Somit kann der Chirurg eine exaktere Diagnose durchführen.

Der Vertikalversetzungsabschnitt 15a kann auch aus einer Legierung mit Gedächtniseffekt hergestellt werden oder einen Aufbau aufweisen, bei dem die vertikale Versetzung mit Druckluft erfolgt. Außerdem kann anstelle der vertikalen Verlagerung auch ein Aufbau verwendet werden, der eine horizontale Verlagerung vornimmt. Obwohl beim ersten Ausführungsbeispiel ein Aufbau vorgesehen ist, bei dem die Größe der Unebenheit mit Hilfe eines eindimensionalen Versetzungs- bzw. Verlagerungsvorganges nachgebildet wird, kann die Größe der Unebenheit auch längs einer Linie oder in einem zweidimensionalen Bereich nachgebildet werden. Durch Verwendung eines lebenden Modells 89 und eines Antriebsmechanismus zu dessen Antrieb kann die Größe der Unebenheit zweidimensional nachgebildet werden, wie dies später erläutert wird.

Ob wohl das erste Ausführungsbeispiel einen solchen Aufbau aufweist, daß die von den beiden optischen Bildaufnahmeeinrichtungen erhaltenen beiden Bilder zeitlich verschachtelt angezeigt werden, um eine dreidimensionale Betrachtung durch den Chirugen zu ermöglichen, kann auch ein anderer Aufbau verwendet werden, bei dem ein dreidimensionales Signal, das ein dreidimensionales Bild kennzeichnet, in dem Erzeugungsabschnitt 32 erzeugt und anschließend auf dem Monitor 33 wiedergegeben wird.

Fig. 10 verdeutlicht eine Palpationseinrichtung 81 für einen lebenden Körper. Diese Palpationseinrichtung 81 weist eine längliche Sonde 82 auf, die z. B. in die Speiseröhre eingeführt wird. Diese Sonde 82 schließt einen Ultraschallsensor 83 ein, der drehbar am vorderen Sondenendteil aufgenommen ist.

Der Ultraschallsensor 83 empfängt zum Aussenden einer Ultraschallwelle einen Sendeimpuls, der von einer Sendesignal- Erzeugungsschaltung 84a übertragen wird. Diese Sendesignal- Erzeugungsschaltung 84a ist in einem Ultraschallsignal- Verarbeitungsabschnitt 84 enthalten. Ferner empfängt der Ultraschallsensor 83 die durch einen Teil des Objekts reflektierte Welle und wandelt diese in ein elektrisches Signal um, wobei übrigens an diesem Teil die akustische Impedanz geändert wird. Der Ultraschallsensor 83 wird in der Sonde 82 über eine flexible Welle 82b durch einen Motor 82a gedreht, wobei der Ultraschallsensor bei seiner Drehung Ultraschallwellen radial aussendet bzw. empfängt.

Das vom Ultraschallsensor 83 empfangene Signal wird von einer in dem Ultraschallsignal-Verarbeitungsabschnitt 84 angeordneten Empfangssignal-Verarbeitungsschaltung 84b verarbeitet. Anschließend wird ein Ultraschall-Tomographiebild 85a auf einem Bildschirm 85 angezeigt. Das Ultraschall-Tomographiebild wird angezeigt, nachdem der Pegel der reflektierten Welle entsprechend dem Abstand vom Ultraschallsensor 83 helligkeitsmoduliert wurde.

Die vorstehend erwähnte Sonde 82 weist an ihrem Führungsabschnitt einen ovalen Ballon 91 auf, wie dies aus Fig. 11 ersichtlich ist. Dieser Ballon 91 weist auf seiner Fläche eine Vielzahl von Drucksensoren 86 auf. Das von jedem Sensor 86 erfaßte Drucksignal wird einem Signalverarbeitungsabschnitt 87 zugeführt. Am Basisteil der Sonde 82 ist eine Verschiebungs- Erfassungseinrichtung 90 zum Erfassen der Verschiebung der Sonde 82 in Längsrichtung A vorgesehen. Diese Verschiebungs- Erfassungseinrichtung 90 weist Rollen 90a und 90b auf, die in Berührung mit der Oberfläche der Sonde 82 stehen und bei deren Verschiebung gedreht werden. Die Verschiebungs- Erfassungseinrichtung 90 schließt ferner einen Drehcodierer 90c ein, der an der Drehwelle der Rolle 90b befestigt ist.

Der Signalverarbeitungsabschnitt 87 empfängt das vom Drucksensor 86 zugeführte Drucksignal, das von dem Ultraschallsignal-Verarbeitungsabschnitt 84 zugeführte Ultraschallsignal und ein Ausgangssignal, das der Verschiebung der Sonde 82 entspricht und vom Drehcodierer 90c zugeführt wird. Das Ultraschallsignal wird zum Feststellen der Form des beobachteten Teils bzw. Objekts, das Drucksignal zum Feststellen der Härte des beobachteten Teils und das Ausgangssignal des Drehcodierers 90c zum Feststellen der Verschiebung verwendet. Die so erhaltenen Informationen werden zu einem Treiberabschnitt 88 für ein lebendes Modell übertragen. Dieser Treiberabschnitt 88 deformiert das lebende Modell 89 dreidimensional, so daß es die gleiche Form wie das beobachtete Teil entsprechend der zugeführten Information aufweist.

Der in Fig. 11 gezeigte Ballon 91, der am Führungsteil der Sonde 82 angeordnet ist, ist mit Wasser gefüllt, das Ultraschallwellen übertragen kann (würde der Ballon 91 mit Luft gefüllt, so würde die Luft die Ausbreitung der Ultraschallwellen wesentlich behindern).

Fig. 12 verdeutlicht einen Zustand, bei dem die Sonde 82 zur Diagnose eines Speiseröhrenvenenkarzinoms .Verwendung findet. Das tomographische Bild (Schichtbild) der durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneten Ebene wird mit Hilfe der Ultraschallwelle abgebildet. Da die Drucksensoren 86 derart befestigt sind, daß sie das tomographische Bild nicht überlappen, werden im Ultraschallbild keine Bilder der Drucksensoren 86 dargestellt.

Fig. 13 verdeutlicht ein Beispiel eines lebenden Modells 89. Dieses lebende Modell 89 ist z. B. so aufgebaut, daß eine Vielzahl kleiner Ballons 94 benachbart der Wandfläche eines zylindrischen, hohlen Abschnitts 89a angeordnet ist, der ein elastisches Element bildet. Werden die Ballons 94, die benachbart der Wandfläche des hohlen Abschnitts 89 angeordnet sind, ausgedehnt bzw. zusammengezogen, so wird das lebende Modell 89 so defomiert, daß es die Gestalt des beobachteten Teils annimmt. Durch Abtasten des lebenden Modells 89 mit der Hand kann die Größe und die Härte des erkrankten Teils wahrgenommen werden.

Jeder Ballon 94 steht überein Führungsrohr 94a und ein elektromagnetisches Ventil 94b mit einem hohlen Behälter 96 in Verbindung. Der hohle Behälter 96 weist ein Verbindungsstück 96a auf, an das das eine Endteil eines Rohres 97 angekoppelt ist. Das andere Endteil des Rohres 97 steht mit einer Pumpe 98 in Verbindung.

Die elektromagnetischen Ventile 94b und die Pumpe 98 werden von dem für das lebende Modell vorgesehenen Treiberabschnitt 88 gesteuert. Die Luftmenge, die jedem Ballon 94 zugeführt wird, wird z. B. entsprechend der vom Signalverarbeitungsabschnitt 87 zugeführten Information bestimmt. Abschließend wird das elektromagnetische Ventil 94b, das mit dem Ballon 94 in Verbindung steht, der die minimale Luftmenge erhält, geöffnet, so daß dieses mit dem hohlen Behälter 96 in Verbindung steht. Der Treiberabschnitt 88 betätigt die Pumpe 98, so daß die bestimmte Luftmenge dem Ballon 94 zugeführt wird. Anschließend wird das vorstehend erwähnte elektromagnetische Ventil 94b geschlossen, während derjenige Ballon, dem die nächstgrößte Luftmenge zugeführt werden soll, ähnlich gefüllt wird. Durch Wiederholen der vorstehenden Steuermaßnahmen werden alle Ballons 94 mit Luftmengen gefüllt, die zur Nachbildung des lebenden Körpers geeignet sind.

Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine Diagnose, bei der ein Speisenröhrenvenenkarzinom vom inneren Teil der Speiseröhre aus befühlt werden kann, wobei eine derartige Diagnose bei einem wirklich lebenden Körper nicht möglich ist. Das "lebende" Modell 89 kann, wie in Fig. 14a dargestellt, so aufgebaut sein, daß die Endteile von Drähten 99b an piezoelektrischen Elementen 99c befestigt sind, die von dem Treiberabschnitt 88 entsprechend angesteuert werden, während an den anderen Endteilen der Drähte 99b Stifte bzw. Bolzen 99a befestigt sind.

Ferner ist ein Stellorganmechanismus ausgebildet, bei dem jedes piezoelektrische Element 99c entsprechend den Treibersignalen ausgedehnt bzw. zusammengezogen wird, so daß jeder Stift 99a horizontal verschoben wird, wie dies in Fig. 14a gezeigt ist. Durch eine dem lebenden Körper entsprechende Deformierung des Stellorganmechanismus kann eine Unebenheit des lebenden Körpers zwei- oder dreidimensional nachgebildet werden.

Wird außerdem die Verschiebung des Stifts 99a′, der dem Stift 99a gegenüberliegt, mittels des Drahts 99b′ gesteuert, wie dies aus Fig. 14b ersichtlich ist, so wird die Härte des elastischen Elements, das dem hohlen Abschnitt 89a gegenüberliegt, geändert. Demzufolge kann die Härte des lebenden Körpers nachgebildet werden.

Falls der vorstehend erwähnte Stellorganmechanismus verwendet wird, berechnet der Treiberabschnitt 88 den Grad der Ansteuerung jedes piezoelektrischen Elements 99c′ entsprechend der vom Signalverarbeitungsabschnitt 87 zugeführten Information, wobei die Berechnung in einer Rechenschaltung 88a der für das lebende Modell vorgesehenen Treiberschaltung 88 durchgeführt wird. Das Ausgangssignal der Rechenschaltung 88a wird über eine Treiberschaltung 88b und einen Schalter 88c einer Halteschaltung 88d zugeführt, die aus einem Kondensator oder dergleichen besteht. Die Halteschaltung 88d liefert eine Treibersignal, das von der Treiberschaltung 88b über den Schalter 88c zugeführt wird, so lange an das piezoelektrische Element 99c, bis die Halteschaltung 88d ein von einer Rücksetzschaltung 88e zugeführtes Rücksetzsignal empfängt. Die von der Rechenschaltung 88a durchzuführenden Berechnungen, der vom Schalter 88c durchzuführende Schaltvorgang und der von der Rücksetzschaltung 88e durchzuführende Rücksetzvorgang werden mit Hilfe einer Steuereinheit 88f gesteuert.

Wenn ein Enddarmkarzinom durch Diagnose festgestellt werden soll, so wird dies durch direktes Einführen eines Fingers in den After des Patienten vorgenommen, wodurch sich Sicherheits- und Sanitärprobleme ergeben. Mit diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch das Sanitärproblem gelöst werden, da das Erfordernis einer direkten Berührung des erkrankten Teils mit dem Finger entbehrlich ist. Außerdem ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel eines Diagnose eines tiefgelegenen Teils, zu dem der Finger nicht eingeführt werden kann.

Fig. 15 verdeutlicht eine medizinische Vorrichtung 101 mit einer temperatursensitiven Funktion gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Diese Vorrichtung 101 besteht aus einem elektronischen Endoskop 102, einer Kamerasteuereinheit 101 zum Verarbeiten eines von einem CCD-Element 101 des elektronischen Endoskops zugeführten Signals, einem Endoskopbildwiedergabe- Monitor 105 zur Darstellung eines von der Kamerasteuereinheit 104 verarbeiteten Videosignals, einer Temperatursignal- Verarbeitungseinheit 107 zum Verarbeiten einer Temperaturinformation, die von einem für das elektronische Endoskop 102 vorgesehenen Infrarotstrahlensensor 106 erfaßt wird, so daß ein Temperaturverteilungsbild erzeugt wird, einen Temperaturverteilungsbild-Wiedergabemonitor 108 zum Darstellen des Temperaturverteilungsbildes anhand eines von der Temperatursignal-Verarbeitungseinheit 107 verarbeiteten Ausgangssignals, einer Maus 109 zum Festlegen einer Markierungsposition und einer Hauptsteuereinheit 111 zum Durchführen von bestimmten Prozessen, die z. B. einen Prozeß zum Nachbilden der Temperatur einer Position, die mit einer von der Maus 109 vorgesehenen Markierung markiert ist, in einem in der Maus 109 vorgesehenen Temperaturnachbildungsabschnitt 110 (siehe Fig. 16).

Das elektronische Endoskop 102 der medizinischen Vorrichtung 101 ist mit einem Infrarotstrahlensensor 106 zum Erfassen der Temperatur eines zu diagnostizierenden Teils ausgestattet. Die erfaßte Temperatur wird in der Temperatursignal- Verarbeitungseinheit 107 verarbeitet, wobei ein entsprechendes Temperaturverteilungsbild auf dem Monitor 108 angezeigt wird. Die Maus 109 wird dabei dazu benutzt, die Position einer Markierung 112 auf dem Endoskopbild und dem Temperaturverteilungsbild zu verschieben.

Wie aus Fig. 16 ersichtlich, ist die Maus 109 mit dem Temperaturnachbildungsabschnitt 110 ausgestattet, der aus einem Peltier-Element oder dergleichen besteht. Dieser Temperaturnachbildungabschnitt 110 ist an einer Stelle angeordnet, auf der der Zeigefinger der Hand aufliegt.

Fig. 17 zeigt die Hauptsteuereinheit 111 der medizinischen Vorrichtung 101. Ein Signal, das die Position (Verschiebungsbetrag) der Maus 109 kennzeichnet, wird einer Mausposition-Erfassungsschaltung 113 zugeführt, so daß die Position der Maus 109 erfaßt wird. Ein Signal, das die erfaßte Position kennzeichnet, wird über die Markierungsanzeigeschaltung 114 sowohl in dem Bildspeicher 115 der Kamerasteuereinheit 104 als auch im Bildspeicher 116 der Temperatursignal-Verarbeitungseinheit 107 abgespeichert. Demzufolge wird die Markierung auf den beiden Monitoren 105 und 108 dargestellt.

Der in der Temperatursignal-Verarbeitungseinheit 107 angeordnete Bildspeicher 116 steht mit einer Temperatursignal- Leseschaltung 117 in Verbindung. Demzufolge wird das Signal, das die Temperatur eines Teils, auf dem die Markierung 112 positioniert ist, kennzeichnet, unter Verwendung eines Signals von der Mausposition-Erfassungsschaltung 113 gelesen, woraufhin das Signal mit Hilfe der Signalverstärkungsschaltung 118 verstärkt wird. Infolge dieser Verstärkung wird die Temperaturänderung verstärkt, so daß eine geringfügige Temperaturänderung durch die Temperaturempfindlichkeit der Hand beurteilt werden kann. Anschließend wird das Temperatursignal zu einer Temperaturnachbildungselement-Treiberschaltung 119 übertragen. Diese Treiberschaltung 119 steuert den Temperaturnachbildungsabschnitt 110 an.

Der Verstärkungsfaktor der Signalverstärkungsschaltung 118 kann mit Hilfe einer Verstärkungsfaktor-Einstellschaltung 120 variabel eingestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Temperatur des Teils, von dem vermutet wird, daß es erkrankt ist, durch Beobachtung des Endoskopbildes bestätigt werden. Demzufolge kann die Diagnose auch in Abhängigkeit von der Temperatur erstellt werden, während der konventionelle Aufbau eine Diagnose nur aufgrund der visuellen Information ermöglicht. Somit kann eine exaktere Diagnose erstellt werden.

Fig. 18 verdeutlicht eine medizinische Vorrichtung 131 mit einer temperatursensitiven Funktion gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Vorrichtung 131 wird anstelle des elektronischen Endoskops 102 ein Ultraschallendoskop (oder eine Ultraschallsonde) 132 verwendet. Ein Ultraschallsignal, das von einem in dem Ultraschallendoskop 132 vorgesehenen Ultraschalloszillator 133 übertragen wird, wird mit Hilfe einer Ultraschallsignal-Verarbeitungseinheit 134 verarbeitet, so daß ein Ultraschallschichtbild auf einem Ultraschallbild- Wiedergabemonitor 135 dargestellt werden kann.

Das Ultraschallendoskop 132 weist eine Mikrostrip-Antenne 136 auf, die als Temperaturerfassungelement dient. Diese Mikrostrip-Antenne 136 empfängt eine Mikrowelle, die zur Temperatursignal-Verarbeitungseinheit 107 übertragen wird.

Wie aus Fig. 19 ersichtlich, ist der Führungsteil des Ultraschallendoskops 132 so aufgebaut, daß der Ultraschalloszillator 133 und die Mikrostrip-Antenne 136 am Führungsteil eines von einem Motor (nicht gezeigt) gedrehten Schafts 141 befestigt sind. Der Ultraschalloszillator 133 und die Mikrostrip-Antenne 136 werden in Umfangsrichtung gedreht, um einen mecharadialen Abtastvorgang ausführen zu können. Der Oszillator 133 und die Mikrostrip-Antenne 136 sind jeweils mit einem Gummi oder einem Kunstharz überzogen, der Ultraschallwellen übertragen kann. Ferner ist in den Innenteilen eine Flüssigkeit eingeschlossen, die Ultraschallwellen übertragen kann und eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist. Das Ultraschallendoskop 132 dieses Ausführungsbeispiels weist eine endoskopische Funktion (nicht dargestellt) auf. Der übrige Aufbau sowie die Funktionen und Wirkungen entsprechen im wesentlichen denen des dritten Ausführungsbeispiels.

Das vierte Ausführungsbeispiel kann so modifiziert werden, daß die Maus 109 durch einen Aufbau ersetzt wird, der so ausgebildet ist, daß ein ringförmiges Temperaturnachbildungselement 153 mit einem Positionssensor 152 an einem Finger 151 befestigt wird (vgl. Fig. 20). Alternativ kann bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel die Maus 109 durch eine Rollkugel (Trackball) mit einem Temperaturnachbildungselement oder durch eine andere Zeiger- Einheit ersetzt werden.

Fig. 21 verdeutlicht einen Zustand, bei dem eine Anzeigeeinrichtung 41 für Informationen des lebenden Körpers gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel Verwendung findet. Die Einrichtung 41 umfaßt ein Endoskop 42, einen Erfassungsabschnitt 44 zum Erfassen der Körperinformationen eines Patienten, der mit Hilfe des Endoskops 42 untersucht bzw. behandelt wird, eine Körperinformationssignal- Verarbeitungseinrichtung 45 zum Verarbeiten eines Signals, das die vom Erfassungsabschnitt 44 erfaßten Körperinformationen anzeigt, einen Stimuluserzeugungsabschnitt 47 und eine Treibereinrichtung 46 zum Ansteuern des Stimuluserzeugungsabschnitts 47. Der Stimuluserzeugungsabschnitt 47 ist am Chirurgen 48 befestigt, der den Patienten 43 über das Endoskop 42 beobachtet, wobei ein Stimulus zum Chirurgen 48 übertragen werden kann. Demzufolge kann die Körperinformation des Patienten 43 nachgebildet werden.

Fig. 22 verdeutlicht den Aufbau der Körperinformations- Anzeigeeinrichtung 41. Der am Patienten 43 befestigte Körperinformations-Erfassungsabschnitt 44 ist z. B. so ausgebildet, daß ein Körperinformations-Erfassungselement 51 an einem Gummiband befestigt ist. Das Erfassungselement 51 kann die Informationen des lebenden Körpers, wie z. B. die Pulszahl, den Blutdruck, die Sauerstoffkonzentration und dergleichen des Patienten 43 erfassen. Ein Signal, das die erfaßten Körperinformationen kennzeichnet, wird der Körperinformationssignal-Verarbeitungseinrichtung 45 zugeführt.

Diese Körperinformationssignal-Verarbeitungseinrichtung 45 verarbeitet das vorerwähnte Signal und berechnet z. B. die Pulszahl bzw. Herzschläge pro Minute, die Sauerstoffkonzentration, den Blutdruck usw. Die berechneten Werte werden auf entsprechenden Anzeigeabschnitten 45a, 45b und 45c angezeigt. Die Verarbeitungseinrichtung 45 überträgt ein Signal zur Treibereinrichtung 46 und zeigt die Werte auf den Anzeigeabschnitten 45a, 45b und 45c an, wobei der Stimuluserzeugungsabschnitt 47 über die Treiberschaltung 46 angesteuert wird. Der vorerwähnte Stimuluserzeugungsabschnitt 47 besteht aus einem Befestigungsband 53, in dem das aus einem piezoelektrischen Element oder dergleichen bestehende Stimuluserzeugungselement 52 befestigt ist.

Die Fig. 23 bis 25 zeigen ein Verfahren zum Ansteuern des Stimuluserzeugungselements 52. In Fig. 23a gezeigte Herzschlagwellenformen werden zum Ansteuern des Stimuluserzeugungselements 52 verwendet, wie dies in Fig. 23b verdeutlicht ist. Wie aus den Fig. 23a und 23b ersichtlich, wird das Stimuluserzeugungselement 52 in Erwiderung auf den Herzschlag bzw. die Pulszahl angesteuert. Somit ist der Chirurg in der Lage, die Herzschläge des Patienten mit dem vom Stimuluserzeugungselement 52 übertragenen Stimulus wahrzunehmen.

Die Fig. 24a und 24b verdeutlichen die Beziehung zwischen der Herzschlagwellenform und der Antriebsgröße für den Fall eines hohen bzw. niedrigen Blutdrucks. Ist der Blutdruck hoch, wird die Antriebsgröße des Stimuluserzeugungselements 52 groß, wie dies in Fig. 24a gezeigt ist. Ist der Blutdruck niedrig, so wird die Antriebsgröße (d. h. die Amplitude eines Treibersignals oder die der Antriebsgröße) klein, wie dies in Fig. 24b gezeigt ist. Demzufolge kann der Blutdruck entsprechend der Größe des Stimulus bestätigt werden.

Die Fig. 25a und 25b verdeutlichen die Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration und der Antriebsgröße des Stimuluserzeugungselements 52. Im Fall der Fig. 25a, bei dem die Sauerstoffkonzentration hoch ist, wird der Antrieb des Stimuluserzeugungselements 52 in einem Zustand begonnen, bei dem es ausgestreckt ist. Ist andererseits die Sauerstoffkonzentration gering, wie in Fig. 25b gezeigt, so wird der Antrieb des Stimuluserzeugungselements 52 in einem Zustand begonnen, bei dem es nicht ausgestreckt ist (d. h. der jeweilige Zustand kann entsprechend dem Stimulus, dem der Chirurg ausgesetzt ist, wahrgenommen werden).

Fig. 26 verdeutlicht die Anzeigeeinrichtung 41 im Detail. Die Sauerstoffkonzentration wird mit Hilfe eines Lichtaussendeelements 61 und eines Lichtempfangselements 62 erfaßt. Das Lichtaussendeelement 61 wird von einem Treiberabschnitt 63 angesteuert. Die vom Lichtaussendeelement 61 abgestrahlte Lichtmenge wird durch den lebenden Körper übertragen und mit Hilfe des Lichtempfangselements 62 erfaßt. Die vom Lichtempfangselement 62 erfaßte Lichtmenge, d. h. ein entsprechendes proportionales Signal wird einem Lichtempfangselement-Verarbeitungsabschnitt 64 zugeführt. Ist z. B. die Sauerstoffkonzentration hoch, so wird das Licht bei der Übertragung beträchtlich gedämpft. Der sich somit ergebende Dämpfungsgrad wird zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration verwendet (es wird z. B. ein Puls/Sauerstoff-Meßgerät von Minolta oder dergleichen verwendet).

Der vorerwähnte Lichtempfangselement-Verarbeitungsabschnitt 64 verarbeitet ein Signal, das die Lichtmenge kennzeichnet, die durch den menschlichen Körper hindurchgedrungen ist, so daß dieses in einem Sauerstoffkonzentrationssignal- Ausgangsabschnitt 65 angezeigt werden kann. Dieses Signal wird auch einer Spannungserzeugungseinrichtung 66 zugeführt, die in der Treibereinrichtung 46 angeordnet ist. Die Spannungserzeugungseinrichtung 66 verwendet dieses Signal, um die dem Stimuluserzeugungselement 52 zuzuführende Spannung zu ändern.

Bei der Herzschlag- bzw. Pulszahlerfassung wird der Herzschlag bzw. die Pulszahl von einem Herzschlagerfassungselement 67, das aus einem piezoelektrischen Element oder dergleichen besteht, erfaßt, und ein diese Erfassung kennzeichnendes Signal wird einem Spannungserfassungsabschnitt 68 zugeführt (vgl. Fig. 26). Demzufolge wird ein den Herzschlag kennzeichnendes Signal durch einen Herzschlagsignal-Ausgabeabschnitt 69 angezeigt. Außerdem wird synchron zum Herzschlagsignal eine Impulserzeugungseinrichtung 70 angesteuert, so daß eine pulsförmige Spannung dem Stimuluserzeugungselement 52 zugeführt wird. Bei der Blutdruckerfassung wird ein Blutdruckerfassungselement 72 mit Hilfe eines Druckelements 71 angedrückt. Dieses Druckelement 71 wird von einem Druckelement- Treiberabschnitt 73 angesteuert und die Spannung eines vom Blutdruckerfassungselements 72 erfaßten Signals wird von einem Spannungserfassungsteil 74 ermittelt. Dieses Spannungssignal wird zusammen mit dem Ausgangssignal des Druckelement- Treiberabschnitts 73 einem Blutdruck-Berechnungsabschnitt 75 zugeführt. Der Blutdruck-Berechnungsabschnitt 75 berechnet den Blutdruck aus der Antriebsgröße des Druckelement- Treiberabschnitts 73 und dem Ausgangssignal des Spannungserfassungsteils 74, so daß die Information über den Blutdruck einem Blutdrucksignal-Ausgabeabschnitt 76 zugeführt werden kann.

Der Blutdrucksignal-Ausgabeabschnitt 76 zeigt den Blutdruck an und überträgt das den Blutdruck kennzeichnende Signal ferner zu einer Impulsspannungs-Steuereinrichtung 77. Diese Steuereinrichtung 77 steuert den Spannungspegel des Impulses, der von der Impulserzeugungseinrichtung 70 ausgegeben wird. Außerdem steuert ein Steuerabschnitt 78 die Betriebsgröße des Stimuluserzeugungselements 52 und wählt (eine Art, bei der nur eine Einrichtung betrieben wird, eine Art, bei der zwei Einrichtungen und eine Art, bei der drei Einrichtungen kombiniert werden) den Betrieb der Spannungserzeugungseinrichtung 66, der Impulserzeugungseinrichtung 70 und der Impulsspannungs- Steuereinrichtung 77 aus, um diese zu steuern.

Als Information über den lebenden Körper kann auch der Zustand der Atmung oder dergleichen erfaßt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Patient 43 mit dem Endoskop 42 beobachtet werden. Ferner werden Körperinformationen über den Patienten 43 erfaßt und als fühlbare Reize bzw. Stimulationen zum Chirurgen 48 übertragen. Demzufolge kann der Chirurg den Zustand des Patienten weitaus besser erkennen, indem er verschiedene Informationen zur Durchführung der Diagnose erhält.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele können teilweise zur Ausbildung anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Nachbildungseinrichtung vorgesehen, bei der Objektinformationen mit der Erfassungseinrichtung erfaßt werden können und die diese Informationen dann nachbildet. Demzufolge kann der Chirurg den Grad und den Zustand der Unebenheit und den Grad des Fiebers durch Berühren der Nachbildungseinrichtung fühlen. Demzufolge kann der Chirurg eine Palpation durch Berühren der vorerwähnten Nachbildungseinrichtung durchführen, so daß dieser im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine Diagnose lediglich aufgrund visueller Beobachtung durchgeführt wird, eine weitaus exaktere Diagnose erstellen kann.

Claims (24)

1. Medizinische Vorrichtung, mit

• - einer medizinischen Einrichtung (12; 81; 102; 132), die ein zu einem inneren Organ eines Patienten ein­ führbares Einführteil (17; 82) aufweist;
• - einer im Einführteil (17; 82) angeordneten Bild­ aufnahmeeinrichtung (30a, 30b; 83), die mit einer Beob­ achtungseinrichtung (17′; 33) gekoppelt ist, mit der der Chirurg den Zustand des Organs visuell wahrnehmen kann;
• - einer im Einführteil (17; 82) angeordneten Erfassungseinrichtung (2; 30a, 30b; 83, 86; 106; 136), die Informationen erfaßt, die einem Zustand des inneren Organs entsprechen;
• - einer Berechnungseinrichtung (3; 34; 84, 87; 107), die auf der Basis der Ausgangssignale der Erfassungseinrichtung Nachbildungsinformationen berechnet; und
• - einer Nachbildungseinrichtung (4; 15a, 38; 88, 89; 110, 119), die die Nachbildungsinformationen über das innere Organ des Patienten als vom Chirurgen wahr­ nehmbare Tastgefühlinformation nachbildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Einrichtung eine Endoskopeinrichtung (12) einschließt, mit der ein Bild des inneren Organs darstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (30a, 30b; 83) eine Unebenheit des inneren Teils des Organs erfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildungseinrichtung an einer Stelle einer Bildpositions-Festlegungseinrichtung (15) ausgebildet ist, die mit der Hand berührt werden kann, und daß ein bewegliches Element (15a) vorgesehen ist, das wenigstens eindimensional um einen Betrag versetzbar ist, der der Unebenheit entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildungseinrichtung (15a, 38) die Vergrößerung der Versetzung variieren kann, falls das bewegliche Element (15a) um eine Größe versetzt wird, die proportional der Unebenheit ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoskopeinrichtung (12) ein Paar Bildaufnahmeelemente (30a, 30b) für eine dreidimensionale Bildbetrachtung aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine Formerfassungseinrichtung (83, 84) zum Erfassen der Form der Oberfläche des Organs aufweist und daß die Nachbildungseinrichtung eine Formnachbildungseinrichtung (88, 89) zum simulativen Nachbilden der Oberflächenform des Organs entsprechend dem Ausgangssignal der Formerfassungseinrichtung (83, 84) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine Härteerfassungseinrichtung (86) zum Erfassen der Oberflächenhärte des Organs aufweist und daß die Nachbildungseinrichtung eine Härtenachbildungseinrichtung (88′ 89) zum simulativen Nachbilden der Oberflächenhärte des Organs entsprechend dem Ausgangssignal der Härteerfassungseinrichtung (86) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (83; 86) an dem Führungsteil einer länglichen Sonde (82) ausgebildet ist, die in ein Zölom oder dergleichen einführbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnachbildungseinrichtung (88, 89) eine solche Größe aufweist, daß der Chirurg seinen Finger in die Formnachbildungseinrichtung einführen kann, wobei die Formnachbildungseinrichtung die Oberflächenform des Organs simulativ nachbildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnachbildungseinrichtung (88, 89) durch eine Vielzahl von Ballons (94) ausgebildet ist, deren Volumen jeweils entsprechend dem Ausgangssignal der Formerfassungseinrichtung (83) variiert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnachbildungseinrichtung (88, 89) durch eine Vielzahl von Stiften (94a) ausgebildet ist, deren Führungsteile jeweils entsprechend dem Ausgangssignal der Formerfassungseinrichtung (83) gesteuert werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beobachtungseinrichtung (17) vorgesehen ist, mit der der Chirurg die Oberflächenform des Organs dreidimensional visuell wahrnehmen kann.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (106; 136) den Temperaturzustand im inneren Teil des Organs erfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildungseinrichtung (110) an einer Stelle ausgebildet ist, die mit der Hand berührt werden kann, und ein Wärmeerzeugungselement aufweist, das auf eine Temperatur einstellbar ist, die der von der Temperaturerfassungseinrichtung (106) erfaßten Temperatur entspricht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungseinrichtung einen Infrarotstrahlensensor (106) zum Erfassen von Infrarotstrahlung oder eine Mikrowellener­ fassungseinrichtung (136) zum Erfassen einer Mikrowelle aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Einrichtung (82; 132) eine Ultraschalleinrichtung (83; 133) aufweist, mit der ein durch eine Ultraschallwelle erzeugtes Bild des Organ darstellbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (34) die Nachbildungsinformationen einer Position berechnet, die einer Position auf einem Bild des Organs entspricht, die durch das Ausgangssignal einer vom Chirurgen betätigbaren Bildpositions-Festiegungseinrichtung (15) bestimmt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpositions-Festlegungseinrichtung (15) eine Maus oder ein Steuerball ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Erfassungseinrichtung (44) vorgesehen ist, die von der Außenseite des Organs Informationen über einen zweiten Zustand erfaßt, die wenigstens den Herzschlag, die Sauerstoffkonzentration oder den Blutdruck des Patienten betreffen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (45a, 45b bzw. 45c) zum Anzeigen des Herzschlags, der Sauerstoffkonzentration oder des Blutdrucks vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nachbildungseinrichtung (46, 47) zum Nachbilden der von der zweiten Erfassungseinrichtung (44) erfaßten Informationen über den zweiten Zustand vorgesehen ist, so daß der Chirurg den zweiten Zustand wahrnehmen kann.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Nachbildungseinrichtung (46) den Gleichstrom/Gleichspannungspegel eines Treibersignals zum Antreiben des Stimuluserzeugungselements (52) für die Stimulierung des Körpers des Chirurgen (48) synchron mit dem erfaßten Herzschlag variiert, falls die zweite Erfassungseinrichtung (44) eine Einrichtung zum Erfassen des Herzschlages ist,
daß die zweite Nachbildungseinrichtung (46) den Gleichstrom/Gleichspannungspegel eines Treibersignals zum Antreiben des Stimuluserzeugungselements (52) für die Stimulierung des Körpers des Chirurgen (48) synchron mit der erfaßten Sauerstoffkonzentration variiert, falls die zweite Erfassungseinrichtung (44) eine Einrichtung zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration ist, und
daß die zweite Nachbildungseinrichtung (46) die Amplitude des Treibersignals zum Antreiben des Stimuluserzeugungselements (52) entsprechend dem erfaßten Blutdruck variiert, falls die zweite Erfassungs­ einrichtung (44) eine Einrichtung zum Erfassen des Blutdrucks ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (33) vorgesehen ist, mit der der Chirurg die Informationen über das Organ entsprechend dem Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung visuell wahrnehmen kann.