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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskopanordnung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Endoskopanordnung ist aus der
US 4651201 bekannt. Dort ist ein Stereoendoskop
mit längsförmigem Schaft
beschrieben, in dem zwei Beobachtungsstrahlengänge geführt sind, welche in separaten
Strahlengängen
verlaufen und voneinander getrennte optische Elemente durchsetzen. Der
längsförmige Schaft
des Endoskops mündet
in einen Beobachtungsabschnitt, der Okulare aufweist oder der Adaptereinheiten
für eine
erste und eine zweite Kameraeinheit trägt, welcher der erste bzw. zweite
stereoskopische Teilstrahlengang zugeführt wird.
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In
der nachveröffentlichten
DE 42 25 507 A1 ist
ein stereoskopisches Endoskop beschrieben, das einen kleinen Optik-Durchmesser
besitzt und gleichzeitig einen guten Stereoeindruck gewährleistet.
Dieses stereoskopische Endoskop weist verflochtene Stereo-Strahlengänge auf,
d.h. die Stereo-Strahlengänge
verlaufen in einem einzigen rohrförmigen Gehäuse und werden über ein
gemeinsames optisches System übertragen.
Die vom stereoskopischen Endoskop erzeugten Zwischenbilder werden
mittels optischer Beobachtungseinrichtungen unmittelbar betrachtet
oder aber über
elektronische Dokumentationseinrichtungen aufgezeichnet. Zur unmittelbaren Beobachtung
ist es beispielsweise möglich,
das stereoskopische Endoskop über
ein Anschlussstück
an einem Operationsmikroskop anzuordnen. Alternativ hierzu können beispielsweise
auch CCD-Empfänger oder
-Kameras als elektronische Dokumentationseinrichtungen zur Aufzeichnung
der stereoskopischen Teilbilder dem Endoskop nachgeordnet werden.
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Wird
die in obiger Patentanmeldung beschriebene Vorrichtung nunmehr als
reines TV-Endoskop,
d.h. in Kombination mit elektronischen Dokumentationseinrichtungen
verwendet, so ergeben sich im Operationssaal eine Reihe von Anforderungen
an eine derartige Gerätekombination.
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Zunächst sollte
eine einfache Sterilisation, beispielsweise Autoklavierung, des
Endoskopes möglich
sein. Hierzu müssen
die elektronischen Dokumentationseinrichtungen vom Endoskop abgenommen
werden.
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Daneben
sollten die elektronischen Dokumentationseinrichtungen und gegebenenfalls
verschiedenen stereoskopischen Endoskop-Optiken mit beispielsweise
unterschiedlichen Optik-Durchmessern problemlos auszutauschen sein.
Insbesondere ist hierbei eine weitgehende Kompatibilität einzelner Komponenten
gefordert, d.h. in Verbindung mit unterschiedlichen Endoskop-Optiken
sollte derselbe Adapter mit integrierten elektronischen Dokumentationseinrichtungen
eingesetzt werden können.
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Die
DE 93 00 529 U1 offenbart
ein stereoskopisches Endoskop, bei dem die beiden stereoskopischen
Beobachtungsstrahlengänge
voneinander getrennt durch separate Optikeinheiten geführt werden.
Das Endoskop umfasst einen Adapter, der sich zur Aufnahme zweier
Kameras eignet. Bei dieser Endoskopanordnung muss die Schnittstelle
zwischen Endoskop und Adapter eine hochgenaue Justierung dieser
Teile zueinander gewährleisten.
Aufgrund der getrennten Stereo-Strahlengänge des Endoskopes ist eine
aufwendige Justierung der beiden Kameras exakt zu den optischen
Achsen der beiden stereoskopischen Beobachtungsstrahlengänge erforderlich, um
etwa Binokularfehler oder Verdrehungen bei fehlerhafter Relativorientierung
zu vermeiden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Adapter zur Verbindung
von elektronischen Dokumentationseinrichtungen mit einem stereoskopischen
Endoskop zu schaffen, bei dem die stereoskopischen Strahlengänge über ein
gemeinsames optisches System übertragen
werden. Hierbei ist neben einer leichten Austauschbarkeit des stereoskopischen
Endoskopes und der elektronischen Dokumentationseinrichtungen eine
einfache Sterilisierbarkeit gefordert.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Endoskopanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1,
sowie durch eine Vorrichtung zur minimal invasiven Chirurgie mit
einer Endoskopanordnung nach dem nebengeordneten Anspruch 16.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Endoskopanordnung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Anordnung
einer lösbaren
Verbindung zwischen Adapter und stereoskopischem Endoskop an einer
Stelle, wo die Stereo-Strahlengänge
noch nicht vollständig
getrennt sind, treten beim Wechsel der Endoskop-Optiken im Operationssaal
keinerlei kritische Justierprobleme mehr auf. Im Adapter sind die
beiden Stereo-Strahlengänge
fest zueinander justiert, im Endoskoprohr ist prinzipiell keine
Justierung erforderlich, da die Stereo-Strahlengänge über eine gemeinsame Optik verlaufen.
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Das
Sterilisations-Problem wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Endoskopanordnung
nunmehr einfach gelöst,
da nach dem Trennen von Endoskop und Adapter das Endoskop in bekannter
Weise autoklaviert oder aber in ein Desinfektionsbad eingelegt werden
kann. Der Adapter dagegen kann mit einem üblichen Drape versehen oder
ebenfalls in ein geeignetes Desinfektionsbad eingelegt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Adapters
sieht einen zweiteiligen Adapter-Aufbau mit einer zweiten lösbaren Verbindung
in der erfindungsgemäßen Endoskopanordnung
vor. Diese zweite lösbare
Verbindung definiert hierbei eine zweite Schnittstelle, die zwischen der
ersten lösbaren
Verbindung und dem Ende des Adapters liegt, der den elektronischen
Dokumentationseinrichtungen zugewandt ist.
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Im
Teil des Adapters, der den elektronischen Dokumentationseinrichtungen
zugewandt ist, ist ein optisches System angeordnet, das die verschiedenen
realisierbaren Stereobasen der Endoskop-Optiken an eine definierte,
feste Stereobasis der elektronischen Dokumentationseinrichtungen
anpasst. Hierbei ist es möglich,
für unterschiedliche
Optik-Durchmesser
des stereoskopischen Endoskopes austauschbare Adapterteile zur Verfügung zu
stellen, so dass für
die verschiedenen Optik-Durchmesser jeweils lediglich ein einziger
Adapterteil mit fest integrierten elektronischen Dokumentationseinrichtungen
erforderlich ist.
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Als
geeignete lösbare
Verbindungen kommen neben dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verschiedene
lösbare
Verbindungen wie etwa Einrenkungs- oder Verschraubungs-Verbindungen
in Frage.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Endoskopanordnung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
anhand der beiliegenden Figuren.
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Dabei
zeigt
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1 den
proximalen Teil des stereoskopischen Endoskopes, der mit einem ersten
Ausführungsbeispiel
des Adapters lösbar
verbunden ist;
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2a einen
Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel
des Adapters in Vorderansicht;
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2b einen
Schnitt durch die lösbare
Verbindung zwischen Adapter und Endoskop aus 2a;
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Adapters, nunmehr mit einem zweiteiligen Aufbau und einer zweiten
lösbaren
Verbindung.
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In
1 ist
lediglich der proximale, d.h. der obere Teil des stereoskopischen
Endoskopes (
10) dargestellt, der mit einem ersten Ausführungsbeispiel des
Adapters verbunden wird. Im Endoskopgehäuse (
1) ist eine Reihe
optischer Elemente (
4a,
4b,
4c) gemäß der
DE 42 25 507 A1 angeordnet.
Die entsprechende Dimensionierung der optischen Elemente (
4a,
4b,
4c)
gewährleistet,
dass das stereoskopische Endoskop (
10) einen einzigen Strahlengang,
bestehend aus zwei verflochtenen Stereo-Strahlengängen aufweist
und betrachtungsseitig ein Zwischenbild liefert, das entweder unmittelbar
betrachtet oder aber über
elektronische Dokumentationseinrichtungen aufgezeichnet werden kann.
Wie bereits mehrfach erwähnt,
sollen im folgenden unter verflochtenen Stereo-Strahlengängen derartige
Stereo-Strahlengänge
verstanden werden, die über
ein gemeinsames optisches System übertragen werden.
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Das
vom optischen System des stereoskopischen Endoskopes (10)
gelieferte letzte Zwischenbild liegt im Endoskop (10) innerhalb
eines Bereiches, der durch das letzte (4c) und vorletzte
betrachtungsseitige optische Element (4b) des Endoskopes begrenzt
wird, vorzugsweise in der Ebene des vorletzten optischen Elementes
(4b) des Endoskopes (10). Das betrachtungsseitig
letzte optische Element (4c) dient als Objektiv, das das
Zwischenbild nach Unendlich abbildet, d.h. austrittsseitig weist
das Endoskop (10) einen parallelen Strahlengang auf. Zwischen
den einzelnen optischen Elementen (4a, 4b, 4c)
des stereoskopischen Endoskopes (10) sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel
Glasstäbe
(16a, 16b) angeordnet, was für die Funktion des stereoskopischen
Endoskopes inklusive Adapter jedoch nicht unbedingt erforderlich
ist.
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Das
stereoskopische Endoskop (10) umfaßt des weiteren eine Beleuchtungseinrichtung
(2), die seitlich am Gehäuse (1) des optischen
Systemes befestigt ist. Die Beleuchtungseinrichtung besteht im wesentlichen
aus einem weiteren Gehäuse
(5), in dem ein Lichtleiter (3) oder eine geeignete
Lichtleiterführung
angeordnet ist. Das Gehäuse
(5) der Beleuchtungseinrichtung (2) wird im dargestellten
Ausführungsbeispiel
mit dem Gehäuse
(1) des optischen Systemes verklebt. Alternativ kann diese
Verbindung als Verschraub-Verbindung auch lösbar ausgeführt sein.
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In
den Lichtleiter (3) wird Licht einer – nicht dargestellten – extern
angeordneten Strahlungsquelle eingekoppelt. Als Strahlungsquelle
dient beispielsweise eine Xenon-Lampe. Der Lichtleiter wird am Endoskopgehäuse (1)
entlang in Richtung des zu betrachtenden Objektdetails geführt. Neben
dem eigentlichen Endoskop-Gehäuse
(1) ist hierzu ein weiteres, äußeres Endoskop-Gehäuse (15)
vorgesehen, in dem der Lichtleiter (3) in Richtung Beobachtungs-Stelle
geführt
wird.
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Oberhalb
des Gehäuses
(5) der Beleuchtungseinrichtung (2) ist der endoskopseitige
Teil der lösbaren
Verbindung angeordnet. Dieser Teil ist als Bajonett-Eingriff (6)
einer Bajonett-Verbindung ausgeführt,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
als lösbare
Einrenkungs-Verbindung fungiert. Alternativ zu der als Bajonett-Verbindung
ausgeführten
Einrenkungs-Verbindung kann eine Einrenkungs-Verbindung mit einer Schwalbenschwanz-Führung eingesetzt
werden. Des weiteren ist es möglich,
die lösbare
Verbindung als Verschraubung auszuführen, wobei je nach Auslegung
am Endoskop oder am Adapter das jeweilige Gewinde oder der Gewinde-Einsatz angeordnet
ist. Über
die gewählte
Verbindung ist das stereoskopische Endoskop in jeder Ausführungsform lösbar mit
dem Adapter verbunden, in dem die elektronischen Dokumentationseinrichtungen
angeordnet sind. Stereokopisches Endoskop und Adapter können somit
jederzeit rasch voneinander getrennt und wieder zusammengesetzt
werden.
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In 2a ist
ein Ausführungsbeispiel
des Adapters (7) in einer Vorderansicht bzw. ein entsprechender
Schnitt des Adapters (7) dargestellt. Eintrittseitig weist
der Adapter (7) das adapterseitige Gegenstück zur Bajonett-Verbindung
des stereoskopischen Endoskopes auf, d.h. die Bajonett-Aufnahme (8).
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Alternativ
zur dargestellten Ausführung
ist es selbstverständlich
möglich,
die Teile der Bajonett-Verbindung anders herum an Adapter (7)
und Endoskop (10) anzuordnen, also etwa die Bajonett-Aufnahme
am Endoskop zu montieren und den Bajonett-Eingriff am Adapter anzuordnen.
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Die
Schnittstelle zwischen Adapter (7) und Endoskop bzw. die
entsprechend ausgeführte
lösbare
Verbindung liegt erfindungsgemäß an einer
Stelle, wo die verflochtenen Stereo-Strahlengänge des Endoskopes noch nicht
vollständig
getrennt verlaufen. An dieser Stelle liegt ein paralleler Strahlengang
vor. Die endgültige
Aufspaltung bzw. Trennung der beiden Stereo-Strahlengänge erfolgt
erst im Adapter.
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Aufgrund
der Anordnung der lösbaren
Verbindung an dieser Stelle entfallen aufwendige Justierarbeiten
für die
zwei nachgeordneten elektronischen Dokumentationseinrichtungen beim
raschen Wechsel von Adapter (7) und Endoskop, da diese bzw.
deren Halterungen lediglich bei der Adapter-Montage exakt zu den
optischen Elementen des Adapters (7) justiert werden müssen.
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Im
Adapter (7) ist der lösbaren
Verbindung bzw. der Bajonett-Aufnahme (8) eine transparente Platte
(18), z.B. aus Glas, nachgeordnet, die zum Abdichten des
Adapters (7) dient. Betrachtungsseitig ist zur transparenten
Platte (18) eine Blende (19) mit zwei vorzugsweise
kreisförmigen
Blenden-Öffnungen
(20a, 20b) benachbart angeordnet, die die Aperturen
der beiden Stereo-Strahlengänge
bestimmen. Erst an dieser Stelle im Strahlengang werden über die
Blenden-Öffnungen
(20a, 20b) die beiden Stereo-Strahlengänge vollständig separiert. Den beiden Blenden-Öffnungen
(20a, 20b) nachfolgend sind zwei Teilobjektive
(9a, 9b) sowie Umlenkelemente (11a, 11b)
in Form rhombischer Umlenkprismen angeordnet. Die Umlenkelemente
(9a, 9b) dienen zur entsprechenden Umlenkung der
Stereo-Strahlengänge
in die Richtung der elektronischen Dokumentationseinrichtungen (12a, 12b).
Anstelle der verwendeten Umlenkprismen können selbstverständlich auch
entsprechende Umlenkspiegel als Umlenkelemente eingesetzt werden.
Ebenso ist es ggf. möglich, mehr
als ein Umlenkelement pro Stereo-Strahlengang
im erfindungsgemäßen Adapter
(7) anzuordnen oder etwa einen Stereo-Strahlengang ohne Umlenkung auf eine
elektronische Dokumentationseinrichtung auftreffen zu lassen, während nur
der andere Stereo-Strahlengang über
ein Umlenkelement umgelenkt wird.
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Als
elektronische Dokumentations-Einrichtungen (12a, 12b),
die die stereoskopischen Teilbilder aufnehmen, sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel
zwei CCD-Kameras im Adapter (7) lösbar angeordnet. Die CCD-Kameras
werden im dargestellten Ausführungsbeispiel
hierzu in entsprechende Gewindeeinsätze (13a, 13b)
im Adapter (7) eingeschraubt, die als Halterungen für die elektronischen Dokumentationseinrichtungen
(12a, 12b) dienen. Damit ist gleichzeitig eine
Fokussiermöglichkeit
für die
beiden CCD-Kameras
gegeben, die je nachdem, wie tief sie eingeschraubt werden, auf
eine unterschiedliche Objektebene fokussiert sind.
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Bei
der Adapter-Montage ist zu gewährleisten,
daß die
Gewinde-Einsätze
(13a, 13b) des Adapters (7) sowie die
optischen Elemente im Adapter (7), wie Teilobjektive (9a, 9b),
Umlenkelemente (12a, 12b) und Blende (19)
exakt zueinander justiert werden. Beim Wechsel von Adapter (7)
und Endoskop resultieren mit Hilfe des erfindungsgemäßen Adapters
(7) keinerlei kritische Justierprobleme mehr.
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Um
eine exakte Justierung der elektronischen Dokumentationseinrichtungen
(12a, 12b) zu den Stereo-Strahlengängen zu ermöglichen, können diese auch transversal
zu den Stereo-Strahlengängen
versetzt werden. Dies wird im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert,
daß der
Adapterteil mit den Gewinde-Einsätzen
(13a, 13b) in bestimmten Toleranzen innerhalb
von – nicht
dargestellten – Schraubenlosen
beweglich zum restlichen Adapter (7) bzw. den Stereo-Strahlengängen ist.
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Es
ist des weiteren möglich,
den oberen Adapterteil mit den elektronischen Dokumentationseinrichtungen
mit einem – nicht
dargestellten – Abdeck-Gehäuse zu versehen,
das die elektronischen Dokumentationseinrichtungen vor äußeren Einflüssen, wie
Verschmutzung und dgl. schützt.
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Ebenfalls
nicht dargestellt sind in 2a die erforderlichen
Signalleitungen, über
die die registrierten Signale der elektronischen Dokumentations-Einrichtungen
(12a, 12b) weiter verarbeitet werden. Zur dreidimensionalen
Darstellung können
die von den elektronischen Dokumentationseinrichtungen gelieferten
Signale z.B. in einer Vorrichtung zur Darstellung dreidimensionaler
Bilder gemäß der internationalen
Patentanmeldung mit der Anmeldenummer PCT/EP92/02337 verarbeitet
und sequentiell auf einem Display dargestellt werden, wobei ein
Beobachter die entsprechend geschaltete Shutter-Brille trägt. Eine
derartige Kombination findet vorzugsweise Anwendung innerhalb der
minimal invasiven Chirurgie.
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Eine
Schnitt-Ansicht der in 2a verwendeten Bajonett-Aufnahme
zur lösbaren
Verbindung zwischen Adapter und Endoskop ist in 2b dargestellt.
Das Bajonett-Gegenstück am Endoskop
greift hierbei in die Aussparungen (14a, 14b, 14c, 14d)
der Bajonett-Aufnahme (8) im Adapter ein und rastet nach
Verdrehen in einer definierten Position ein. Zur positionsgenauen
Sicherung der Verbindung weist die Bajonett-Aufnahme (8) einen Sicherungs-Stift
als Sicherungs-Element auf, der in eine entsprechend entgegengesetzte
Aussparung im Bajonett-Gegenstück
des Endoskopes einrastet. Ein oder mehrere derartige Sicherungs-Elemente
sind vorteilhafterweise auch für
eine alternative Verschraubungs-Verbindung zwischen Adapter und
Endoskop vorzusehen.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Adapters (37) inklusive vorgeordnetem stereoskopischen Endoskop
(100) ist in 3 dargestellt.
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Das
verwendete Endoskop (100) weist hierbei einen prinzipiell
identischen Aufbau zum Endoskop des ersten Ausführungsbeispiels auf. So sind
in einem Endoskopgehäuse
(31) eine Reihe optischer Elemente (34a...34h)
angeordnet, die entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel so dimensioniert sind,
dass die beiden stereoskopischen Strahlengänge über ein gemeinsames optisches
System übertragen
werden. Der Optik-Durchmesser
im Endoskop (100) ist im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
nunmehr jedoch kleiner gewählt
worden, was für
bestimmte Anwendungen, z.B. im HNO-Bereich, mitunter erforderlich ist.
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Betrachtungsseitig
resultiert ein Zwischenbild, das über die – nicht dargestellten – elektronischen
Dokumentationseinrichtungen aufgezeichnet wird. Wie im ersten Ausführungsbeispiel
ist das stereoskopische Endoskop (100) über eine lösbare Verbindung am Adapter
(37) angeordnet. Als lösbare Verbindung
dient wieder eine Bajonett-Verbindung, bestehend aus einem am Endoskop
(100) angeordneten Bajonett-Eingriff (36) und
der adapterseitigen Bajonett-Aufnahme (38). Ferner ist
ein Sicherungselement (39) in Form eines elastisch gelagerten
Stiftes vorgesehen, das eine reproduzierbare und sichere Anordnung
des Endoskopes (100) am Adapter (37) gewährleistet.
Als lösbare
Verbindung können
selbstverständlich
sämtliche,
im ersten Ausführungsbeispiel
aufgezählten
Varianten zum Einsatz kommen.
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Der
Adapter (37) weist nunmehr eine zweite lösbare Verbindung
zwischen der ersten lösbaren Verbindung
und dem Ende des Adapters auf, wo die elektronischen Dokumentationseinrichtungen
angeordnet sind, womit eine zweite Schnittstelle (II) im Adapter
definiert wird. Auch diese lösbare
Verbindung ist als Einrenkungs-Verbindung
in Form einer Bajonett-Verbindung mit Bajonett-Aufnahme (48) und Bajonett-Eingriff
(46) ausgeführt.
Ebenfalls ist hierfür
ein Sicherungselement (47) zur positionsgenauen und reproduzierbaren
Anordnung vorgesehen.
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Auch
für diese
lösbare
Verbindung sind selbstverständlich
alternative Ausführungsformen möglich.
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Über die
zweite Schnittstelle (II) im Adapter ist nunmehr gewährleistet,
daß der – aufwendige – Adapterteil
(37b) mit den beiden CCD-Kameras als elektronischen Dokumentationseinrichtungen
und vorgeordneten Umlenkprismen (31a, 31b) und
Teilobjektiven (49a, 49b) für verschiedenste Optik-Durchmesser
des Endoskopes (100) verwendet werden kann.
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Im
anderen Adapterteil (37a) mit der ersten Schnittstelle
(I) zum Endoskop (100) erfolgt mit Hilfe eines darin angeordneten
optischen Systemes (50) die Anpassung der verschiedenen
Stereobasen der verschiedenen einsetzbaren Endoskope an die – üblicherweise
feste – Stereobasis
der CCD-Kameras, die durch den Abstand der beiden Teilobjektive
(49a, 49b) im anderen Adapterteil (37b)
definiert ist. Somit ist gewährleistet,
daß trotz
unterschiedlicher Endoskop-Optik-Durchmesser immer der gleiche Adapterteil
(37b) mit den darin fest angeordneten elektronischen Dokumentationseinrichtungen
verwendet werden kann. Lediglich der Adapterteil (37a)
mit der ersten Schnittstelle (I) und dem geeigneten optischen System
(50) muß in
Abhängigkeit
des jeweiligen Optik-Durchmessers gewechselt werden, was aufgrund der
vorgesehenen lösbaren
Verbindungen bzw. Schnittstellen problemlos möglich ist.