WO2018046095A1 - Endoskop und verfahren zum betreiben eines endoskops - Google Patents

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Maximilian Fleischer
Alexander Michael Gigler
Elfriede Simon
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Definitions

  • Endoscope and Method for operating an endoscope This invention relates to an endoscope according to the Gattungsbe ⁇ handle of claim 1 and a method for operating an endoscope according to claim 10 degrees.
  • Orifice Transluminal Endoscopic Surgery which is considered to be equivalent to minimally invasive surgery without scars, represents a further development of laparoscopic minimally invasive surgery. Natural orifices are used to prevent visible scars after surgery.
  • 3D endoscopy is a very new technology for minimally invasive surgery, which is just beginning to be introduced.
  • 3D endoscopy ie the broadest possible approach in the medical field but also in particular for an extension of the application range of minimally invasive surgery to other clinical pictures with eg difficult accessibility to the site or with increased risk potential for unwanted injury to organs , Gefä ⁇ SEN or nerves, it is important to deal with the resulting technical challenges.
  • the object underlying the invention is to provide a solution which improves the known from the prior art solutions, in particular in which it ensures an improved Traumareuzitation.
  • the endoscope according to the invention is at least connected to at least one source of monochromatic light and a spectrometer each functionally such that detected in a body, a re-emission of at least one in situ generated by the source of the first exposure of a tissue specimen through the Spekt ⁇ rometer and at least this detection an evaluation of the type of tissue is used.
  • the invention provides a tissue differentiation is made possible, so that the probability of Traumatisie ⁇ tion therefore is reduced from healthy tissue. Not least through the use of monochromatic light, the requirement is taken into account that good visibility of the area to be examined is required for tissue differentiation of healthy and non-healthy tissue.
  • the monochromatic light which otherwise difficult distinction to be made, in particular in the transition area is facilitated by healthy and non-healthy tissue by its properties, since the monochromatic light excites fluorescence ⁇ cence of the tissue through which then one in the re-emission very good tissue differentiation is possible. If one or more lasers are used as the monochromatic source, they bring with them the property of good focusability and thus also the advantage of high power densities for the excitation of the re-emission.
  • the invention has the advantage that enables a non-contact detection of a spectrum generated by the action of the irradiation, in which it detects, for example, the spectrum re-emitted after excitation by the irradiation, thus functioning approximately in the manner of Raman spectroscopy. Further advantages are given by the ange ⁇ given in the dependent claims ⁇ developments.
  • the endoscope is further formed such that the functional connection is arranged to the source such that the is temporarily ensured by the source, at least one, in particular ver Sba ⁇ re, irradiation intensity, that be ⁇ radiated tissue sample one, preferably temporary home, op ⁇ table detectable change have a history of the examination for the doctor in a simple way evaluated and / or made visible, so that can be reacted directly by the information thus provided. This is achieved, in particular, by setting the thickness, thus the intensity, so that the tissue sample is marked.
  • a health harmless medium was applied to the surface of the tissue, which changes its color by light irradiation and can be reckoned out as a known size from the recorded spectrum.
  • the endoscope is developed in such a way that the functional connection to the source is wasstal ⁇ tet, that the irradiation carried out by the source is designed as at least one light pulse.
  • the functional connection to the source is keptstal ⁇ tet, that the irradiation carried out by the source is designed as at least one light pulse.
  • the endoscope is further developed in such a way that it is configured in situ for a three-dimensional detection.
  • One advantage of this is, inter alia, that it is capable of measuring depth.
  • it is also possible to evaluate the light spots of the monochromatic light such that the measuring locations can be determined and
  • the endoscope in such a further developed in that the operative connection is designed with means for controlling the source on the basis of a determined by the three-dimensional Erfas ⁇ sen of the endoscope distance of the source to the tissue sample and means for determining the distance, the three-dimensional detection can be to the effect be used to op ⁇ timalen working distance of the endoscope the physician visually or audibly display.
  • the endoscope such niege forms ⁇ may be that the operative connection is designed with means for controlling the source on the basis of egg ⁇ nes by the three-dimensional sensing of the endoscope be ⁇ voted distance of the source to the tissue sample as well as means for adjusting a focusing of the emitted light.
  • the endoscope is developed in such a way that it is configured in such a way that at least one second exposure takes place with a second wavelength that is different from the wavelengths of the monochromatic light used at the tissue sample.
  • a variation of the wavelength during the irradiation of a tissue sample is realized, so that the spectroscopic evaluation receives a low-noise or independent second signal and thus supports an accurate evaluation, thus also accurate tissue differentiation.
  • the Va ⁇ riation can be achieved by varying the properties of the monochromator means driving it, in particular depending on the used monochromator, so prism, diffraction grating, and / or optical filters.
  • the endoscope is configured such that the functional connection is configured such that the spectroscope is operated in a coordinated manner with the source, in particular the wavelength. So the workspace can be adjusted. For example, it can be selected by setting the sensitivity range whether the differentiation is performed in a Stokes range or outside this range.
  • the endoscope is designed such that the source is rigid, in particular integrated into the endoscope, connected to the endoscope.
  • the endoscope is at least functionally operated with at least one source of monochromatic light and a spectrometer such that a re-emission of at least one first exposure of a tissue sample generated in situ by the source is detected by the spectrometer and at least these He ⁇ -making an analysis of the type of fabric is used.
  • the implementation of the method makes it possible to realize the advantages created and given in the arrangement by suitable operation.
  • the re-emission spectrum of the tissue is excited by illumination with a strong laser pulse in the erfindungsge ⁇ MAESSEN embodiment in a first step Sl.
  • the tissue can be determined, wherein here is used according to the invention, that also the re-emission of the irradiated tissue type, so that a tissue differentiation is just as possible.
  • This type of material characterization by means of ReEmissionsspektrum should be carried out according to embodiment in a second step S2 as Raman spectroscopy who ⁇ .
  • the re-emitted light is spectrally evaluated, for example via a spectrometer, which is provided at the exit end of the endoscope.
  • Re-emission spectroscopy can be performed in the Stokes region as well as in the anti-Stokes region.
  • the sensitivity range of the spectrometer with respect to the excitation wavelength of the laser should be selected appropriately. If Raman spectroscopy is carried out with a laser whose light spot is detected on the tissue with a 3D endoscope, then the measuring locations can be determined and documented. In the event that the laser leaves through its action on the fabric and interaction with the tissue small marks on the tissue surface via the En ⁇ doskop the position of the measuring points can be detected optically so addition.
  • the En ⁇ doskop also for setting the working distance of the
  • Laserfokusses adjusted relative to the organ surface who ⁇ the. If the laser is advantageously rigidly connected or even integrated with the endoscope, then this adjustment of the working distance can take place via the depth measurement of the endoscope. In contrast to previously known methods as the measure- solution can take place at a distance greater than zero, so with freely turned ⁇ strahltem laser and not with mounted optical element.
  • a focusing lens for the laser beam can be pre-fitted over the depth measurement of the ene doskops so focused as according to the embodiment in a third step S3 of the laser to the Gewebeoberflä ⁇ che suitable for the measurement.
  • This step S3 can also be done at other times, regardless of the laser excitation at other exporting ⁇ insurance forms.
  • a fourth step S4 and the fifth step S5 the wavelength of the light in a can then be changed and the Schrit ⁇ te be 1 to 3 S1 ... S3 repeated until in the fourth Step S4 has been found that a voreingestell ⁇ tes repertoire has been exhausted of wavelengths.
  • the spectroscopic measurement signals can now be evaluated in a sixth step S6 with respect to tissue differentiation or specific tissue characteristics.
  • preferred methods of machine learning can be used, also known as computer learning, in which algorithms such as deep learning, correlation analysis, neural networks are used.
  • a seventh step S7 an output of the determination of the tissue determined by means of these methods is then carried out to assist the physician.
  • tissue differentiation with optical method at working distance greater than zero ⁇ measurement of the re-emission spectrum for tissue differentiation ⁇ tion
  • a laser measuring spot can be measured with a An ⁇ order of measurement spots or with one or more measurement lines

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endoskop und Verfahren zum Betreiben eines Endoskops bei denen das Endoskop mit einer Quelle für monochromatisches Licht und einem Spektrometer jeweils zumindest funktional derart verbunden ist und betrieben wird, dass in einem Körper eine Re-Emission mindestens einer in situ durch die Quelle erzeugten ersten Belichtung einer Gewebeprobe durch das Spektrometer erfasst und zumindest diese Erfassung einer Auswertung der Art des Gewebes zugrundegelegt wird.

Description

Beschreibung
Endoskop und Verfahren zum Betreiben eines Endoskops Diese Erfindung betrifft ein Endoskop gemäß dem Gattungsbe¬ griff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Endoskops gemäß dem Anspruch 10.
Es ist eine bekannte Motivation für einen Patienten den chi- rurgischen Eingriff so gering belastend wie möglich zu gestalten. Aus dieser Motivation heraus hat sich die so genannte Minimal-invasive Chirurgie entwickelt, die sich durch ein kleinstmögliches Trauma beim operativen Eingriff auszeichnet. Bei der Minimal-invasiven Chirurgie, die beispielsweise mit Laparoskopen durchgeführt wird, hat der Arzt in der Regel keinen unmittelbaren Einblick in den Situs der OP. Um dennoch eine bestmögliche räumliche Orientierung zu bekommen, können 3D Endoskope eingesetzt werden. Diese Endoskope erlauben es, den Situs in 3D zumindest teilweise zu erfassen und z.B. auch für Dokumentationszwecke aufzunehmen.
Ein bekannter Ansatz ist das so genannte NOTES (Natural
Orifice Transluminal Endoscopic Surgery) , welches als gleich- bedeutend mit der minimal invasiven Chirurgie ohne Narben zu sehen ist, stellt eine Weiterentwicklung der laparoskopischen Minimal-invasiven Chirurgie dar. Hierbei werden natürliche Körperöffnungen genutzt, um sichtbare Narben nach der OP zu vermeiden .
Für einen Arzt besteht somit das technische Problem, sich im Körper des Patienten nur über den laparoskopischen Einblick zu orientieren, die räumlichen Gegebenheiten sicher zu erfassen und unbeabsichtigte Verletzungen von Organen und Gefäßen z.B. mit den scharfen Skalpellklingen möglichst auszuschließen. Bei NOTES wird diese Fragestellung noch verschärft, da dort der Zugang von Stellen gewählt wird, wo man später keine Narben sieht und man somit nicht unbedingt einen kurzen und geradlinigen Zugangsweg zum Situs hat.
Die 3D-Endoskopie ist eine sehr neue Technologie für die Mi- nimal-invasive Chirurgie, die gerade erst vor der Einführung steht. Somit gibt es aktuell keine Lösung, die außerhalb von Versuchslaboren im alltäglichen medizinischen Einsatz ist. Für die Einführung und Akzeptanz der 3D-Endoskopie, d.h. möglichst breiten Ansatz im medizinischen Bereich aber auch ins- besondere für einen Erweiterung des Anwendungsspektrums der Minimal-invasiven Chirurgie auf weitere Krankheitsbilder mit z.B. erschwerter Zugänglichkeit zum Situs oder bei erhöhtem Risikopotential für ungewollte Verletzung von Organen, Gefä¬ ßen oder Nervenbahnen, gilt es die resultierenden technischen Herausforderungen zu bewältigen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es eine Lösung anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbessert, insbesondere in dem sie eine verbesserte Traumareduzierung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch das Endoskop gemäß dem Gattungsbe¬ griff des Anspruchs 1 durch dessen Merkmale gelöst, sowie durch das Verfahren zum Betreiben eines Endoskops gemäß dem Anspruch 10 durch dessen Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Endoskop ist mit mindestens einer Quelle für monochromatisches Licht und einem Spektrometer jeweils zumindest funktional derart verbunden, dass in einem Körper eine Re-Emission mindestens einer in situ durch die Quelle erzeugte ersten Belichtung einer Gewebeprobe durch das Spekt¬ rometer erfasst und zumindest diese Erfassung einer Auswertung der Art des Gewebes zugrundegelegt wird. Durch die Erfindung wird eine Gewebedifferenzierung ermöglicht, so dass also die Wahrscheinlichkeit der Traumatisie¬ rung von gesundem Gewebe reduziert wird. Dabei wird nicht zuletzt durch den Einsatz monochromatischen Lichts der Anforderung Rechnung getragen, dass für ein Gewebedifferenzierung von gesundem und nicht gesundem Gewebe eine gute Sichtbarkeit des zu untersuchenden Bereich erforderlich ist .
Vor Allem wird hierdurch der Herausforderung begegnet, dass sich gesunde und nicht gesunde Gewebebereiche nicht deutlich in der Gewebeform und -färbe unterscheiden. Durch den Einsatz monochromatischen Lichts wird die ansonsten schwer zu treffende Unterscheidung, insbesondere im Übergangsbereich, von gesundem und nicht gesundem Gewebe, durch dessen Eigenschaften erleichtert, da das monochromatische Licht eine Fluores¬ zenz des Gewebes anregt, über die dann in der Re-Emission eine sehr gute Gewebeunterscheidung möglich ist. Wird als monochromatische Quelle ein oder mehrere Laser verwendet, bringen diese die Eigenschaft der guten Fokussierbarkeit mit und da¬ mit auch die Vorteil hoher Leistungsdichten für die Anregung der Re-Emission.
Somit wird eine aus dem Stand der Technik bekannte Entnahme von Gewebeproben zur Gewebedifferenzierung, die mit Hilfe ei- nes Mikroskops, zudem also zeitversetzt, analysiert werden, vermieden. Auch dies reduziert das Trauma und/oder die Dauer des Eingriffs.
Gegenüber dem alternativen Ansatz ist der mittels des so genannten „Hyper-Spectral-Imaging" (HSI), bei dem mittels eines optischen Elements, welches auf das Gewebe aufgesetzt und hierauf das Absorptionsspektrum des Gewebes bestimmt wird, weist die Erfindung den Vorteil auf, dass eine berührungslose Erfassung eines durch die Einwirkung der Bestrahlung erzeugten Spektrums ermöglicht, in dem es beispielsweise das nach Anregung durch die Bestrahlung re-emittierte Spektrum also etwa nach Art der Raman-Spektroskopie funktionierend, er- fasst . Weitere Vorteile sind durch die in den Unteransprüchen ange¬ gebenen Weiterbildungen gegeben.
Wird das Endoskop derart weitergebildet, dass die funktionale Verbindung zur Quelle derart ausgestaltet ist, dass die durch die Quelle zumindest temporär eine, insbesondere veränderba¬ re, BeStrahlungsintensität gewährleistet wird, dass die be¬ strahlte Gewebeprobe eine, vorzugsweise vorrübergehende, op¬ tisch erfassbare Veränderung aufweisen, so kann eine Historie der Untersuchung für den Arzt auf einfache Art ausgewertet und/oder sichtbar gemacht werden, so dass durch die so bereitgestellte Information unmittelbar reagiert werden kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Stärke, al¬ so die Intensität, so eingestellt wird, dass die Gewebeprobe markiert wird. Beispielsweise weil die Energie eine Durchblu¬ tung anregt oder auf den zu untersuchenden Ort ein gesundheitsunbedenkliches Medium auf die Oberfläche des Gewebes aufgetragen wurde, welches durch Lichtbestrahlung seine Farbe wechselt und als bekannte Größe aus dem erfassten Spektrum auch wieder heraus gerechnet werden kann.
Vorzugsweise wird das Endoskop dabei derart weitergebildet, dass die funktionale Verbindung zur Quelle derart ausgestal¬ tet ist, dass die durch die Quelle erfolgte Bestrahlung als zumindest ein Lichtimpuls ausgestaltet ist. Hierdurch kann eine Überhitzung und damit traumatische Veränderung der Oberfläche vermieden werden.
Alternativ oder ergänzend wird das Endoskop derart weiterge- bildet, dass es zu einer dreidimensionalen Erfassung in situ ausgestaltet ist. Vorteilhaft hieran ist unter anderem, dass es dadurch zur Tiefenmessung befähigt ist. Dadurch ist es auch Möglich die Lichtflecke des monochromatischen Lichts derart auszuwerten, dass die Messorte bestimmbar und
dokumentierbar sind. Ist das Endoskop derart weitergebildet, dass die funktionale Verbindung ausgestaltet ist mit Mitteln zur Ansteuerung der Quelle auf Grundlage eines durch das dreidimensionale Erfas¬ sen des Endoskops bestimmten Abstands der Quelle zur Gewebe- probe sowie Mittel zur Bestimmung des Abstands, so kann die dreidimensionale Erfassung dahingehend genutzt werden den op¬ timalen Arbeitsabstand des Endoskops dem Arzt, optisch oder akustisch, anzuzeigen. Alternativ oder ergänzend kann das Endoskop derart weiterge¬ bildet werden, dass die funktionale Verbindung ausgestaltet ist mit Mitteln zur Ansteuerung der Quelle auf Grundlage ei¬ nes durch das dreidimensionale Erfassen des Endoskops be¬ stimmten Abstands der Quelle zur Gewebeprobe sowie Mittel zur Einstellung einer Fokussierung des abgegebenen Lichts. Hierdurch kann die Anforderung an den Arzt einen geeigneten Abstand einzunehmen technisch abgefangen werden, so dass dieser sich hierauf nicht konzentrieren muss, was ebenso förderlich für einen möglichst reibungslosen und damit traumafreien Ein- griff ist.
Um eine besonders gute Erfassung bzw. Unterscheidung zu ermöglichen wird das Endoskop derart weitergebildet, dass es derart ausgestaltet ist, dass mindestens eine zweite Belich- tung mit einer zu den an der Gewebeprobe genutzten Wellenlängen des monochromatischen Lichts disjunkten zweiten Wellenlänge erfolgt. Hierdurch wird ein Variieren der Wellenlänge bei der Bestrahlung einer Gewebeprobe realisiert, so dass die spektroskopische Auswertung ein rauschärmeres oder unabhängi- ges zweites Signal erhält und somit eine akkurate Auswertung, also auch akkurate Gewebeunterscheidung, unterstützt. Die Va¬ riation kann dabei, insbesondere je nach eingesetztem Monochromator, also Prisma, Beugungsgitter und/oder optische Filter, durch Variation der Eigenschaften des Monochromators mittels Ansteuerung erzielt werden. Dies gilt im Wesentlichen für zu Lasern disjunkte Quellen monochromatischen Lichts, bei denen aus einem Spektrum lediglich die gewünschte Wellenlänge durchgelassen wird. Handelt es sich bei der monochromatischen Quelle um jedoch um einen Laser wird die Variation erreicht, in dem Laser mit anderer Wellenlänge hinzugezogen werden, wobei die Erfindung dann so weitergebildet sein kann, dass meh¬ rere Laserpulse unterschiedlicher Wellenlänge gleichzeitig abgestrahlt werden und dies wiederrum derart vorteilhaft wei¬ tergebildet werden kann, dass ein Wellenlängenunterschied, insbesondere zur Optimierung, eingestellt werden kann.
Bei einer Weiterbildung ist das Endoskop derart ausgestaltet, dass die funktionale Verbindung derart ausgestaltet ist, dass das Spektroskop auf die Quelle, insbesondere die Wellenlänge, abgestimmt betrieben wird. So kann der Arbeitsbereich eingestellt werden. Beispielsweise kann durch die Einstellung des Empfindlichkeitsbereiches gewählt werden, ob die Differenzie- rung in einem Stokes-Bereich durchgeführt wird oder außerhalb dieses Bereichs.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist gegeben, wenn das Endoskop derart ausgestaltet ist, dass die Quelle starr, insbesondere in das Endoskop integriert, mit dem Endoskop verbunden ist.
Hierdurch wird in der Regel eine Minimierung der Gesamtanordnung möglich, beispielsweise durch Nutzung gemeinsamer Ressourcen, wie Prozessoren, oder Verkürzung von Wegen möglich. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Endoskop mit mindestens einer Quelle für monochromatisches Licht und einem Spektrometer jeweils zumindest funktional derart betrieben, dass in einem Körper eine Re-Emission mindestens einer in situ durch die Quelle erzeugte ersten Belichtung einer Gewebe- probe durch das Spektrometer erfasst und zumindest diese Er¬ fassung einer Auswertung der Art des Gewebes zugrundegelegt wird. Die Implementierung des Verfahrens ermöglicht die in der Anordnung angelegten und gegebenen Vorteile durch geeigneten Betrieb zu verwirklichen.
Das Gleiche gilt für die Weiterbildungen des Verfahrens, wel¬ che durch Schritte zum Betreiben der Anordnungsmerkmale, ins¬ besondere Mittel, gekennzeichnet ist, gemäß des vorstehend beschriebenen Endoskops und eine seiner Weiterbildungen, durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun ausgehend von dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die
FIGUR ein Ablaufdiagram mit vereinfachter Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ver- fahrens
In der FIGUR ist der Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens stark vereinfacht dargestellt, anhand dessen auch Merkmale des Endoskops und möglicher Aus- gestaltungsformen/Ausführungsbeispiele näher erläutert wer¬ den .
Anstelle eines Absorptionsspektrums, wird beim erfindungsge¬ mäßen Ausführungsbeispiel in einem ersten Schritt Sl das Re- Emissionsspektrum des Gewebes durch Beleuchtung mit einem starken Laserpuls angeregt.
Hierdurch kann das Gewebe bestimmt werden, wobei hier erfindungsgemäß genutzt wird, dass auch die Re-Emission von dem bestrahlen Gewebetyp ab, so dass eine Gewebedifferenzierung ebenso gut möglich ist. Das Gleiche gilt für die Güte der Differenzierung, die wiederum von den spezifischen Gewebeeigenschaften abhängt. Diese Art der Materialcharakterisierung mittels ReEmissionsspektrum soll gemäß Ausführungsbeispiel in einem zweiten Schritt S2 als Raman Spektroskopie durchgeführt wer¬ den. Dabei wird das re-emittierte Licht spektral ausgewertet, z.B. über ein Spektrometer, das am austrittsseitigen Ende des Endoskops vorgesehen ist. Die Re-Emissionsspektroskopie kann im Stokes-Bereich als auch im Anti-Stokes-Bereich ausgeführt werden . Dafür ist nur der Empfindlichkeitsbereich des Spektrometers in Bezug auf die Anregungswellenlänge des Lasers passend zu wählen . Wird die Raman-Spektroskopie mit einem Laser ausgeführt, des¬ sen Lichtfleck auf dem Gewebe mit einem 3D-Endoskop erfasst wird, so sind die Messorte bestimmbar und dokumentierbar. Für den Fall, dass der Laser durch seine Einwirkung auf das Gewebe und Wechselwirkung mit dem Gewebe kleine Marken auf der Gewebeoberfläche hinterlässt, kann so zusätzlich über das En¬ doskop die Position der Messorte optisch erfasst werden.
Wenn das Endoskop ein 3D messendes Endoskop ist, kann das En¬ doskop auch zum Einstellen des Arbeitsabstands des
Laserfokusses relativ zur Organoberfläche eingestellt wer¬ den. Ist der Laser vorteilhaft mit dem Endoskop starr verbunden oder gar integriert, so kann diese Einstellung des Arbeitsabstands über die Tiefenmessung des Endoskops erfolgen. Im Unterschied zu bisher bekannten Methoden kann so die Mes- sung mit einem Abstand größer Null, also mit frei einge¬ strahltem Laser erfolgen und nicht mit aufgesetztem optischem Element .
Alternativ und bevorzugt kann über die Tiefenmessung des En- doskops eine Fokussieroptik für den Laserstrahl passend voreingestellt werden, so dass wie gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem dritten Schritt S3 der Laser auf die Gewebeoberflä¬ che für die Messung passend fokussiert ist. Dadurch kann die Anforderung an den Arzt zur genauen Abstandspositionierung des Lasers entspannt werden oder ggf. ganz entfallen, wenn der Arbeitsbereich für die Fokussieroptik des Lasers hinreichend groß ist. Dieser Schritt S3 kann bei anderen Ausfüh¬ rungsformen auch zu anderen Zeitpunkten und unabhängig von der Laseranregung erfolgen.
In einem vierten Schritt S4 und fünften Schritt S5 kann dann die Wellenlänge des Lichts in einem verändert und die Schrit¬ te 1 bis 3 S1...S3 wiederholt werden, bis in dem vierten Schritt S4 festgestellt worden ist, dass eine voreingestell¬ tes Repertoire an Wellenlängen ausgeschöpft worden ist.
Die spektroskopischen Messignale können nun in einem sechsten Schritt S6 in Bezug auf Gewebedifferenzierung bzw. spezifische Gewebemerkmale ausgewertet werden. Dazu können bevorzugt Methoden des maschinellen Lernens angewandt werden, auch als Computerlernen bekannt, bei denen Algorithmen wie Deep- Learning, Korrelationsanalyse, neuronalen Netzen zum Einsatz kommen.
In einem siebten Schritt S7 erfolgt dann eine Ausgabe der mittels dieser Methoden ermittelten Bestimmung des Gewebes zur Unterstützung des Arztes.
Dies kann dann in einer den Arzt führenden, insbesondere schnell zu erfassenden und das Gewebe dabei möglichst genau abgrenzenden Art auf einem Display dargestellt werden. Beispielsweise durch besondere Farbgebung, Strukturen oder andere Hervorhebungen, die ihm ermöglichen, dass gesunde vom ungesunden Gewebe zu unterscheiden und den operativen Eingriff derart durchzuführen, dass möglichst kein gesundes Ge¬ webe beeinträchtigt wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel des Verfahrens, oder beschriebenen (Anordnungs- ) Varianten eingeschränkt. Vielmehr umfasst sie alle Kombinationen und Ausge¬ staltungsvarianten, die durch die Ansprüche gegeben sind und dabei eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
• Gewebedifferenzierung mit optischer Methode bei Arbeitsabstand größer Null · Messung des Re-Emissionsspektrums zur Gewebedifferenzie¬ rung Abstandseinstellung des Lasers mittels messendem 3D Endoskop
Ansteuerung der Laserfokussierung über den mit 3D Endoskop vorbestimmten Abstandswert
Bestimmung des Messortes für die Gewebedifferenzierung über die optische 3D-Messung
Markierung des Messortes über die Wechselwirkung der Laserstrahlung mit der Gewebeoberfläche
Anzeige der schon erfassten Messorte auf einer Anzeige¬ vorrichtung und Anzeige des Ortes an dem der Laser bei der aktuellen Positionierung die nächste Messung aufnehmen würden
Anstelle eines Lasers-Messflecks kann auch mit einer An¬ ordnung von Messflecken oder auch mit einer oder mehrerer Messlinien gemessen werden
Auswertung der spektroskopischen Re-Emissionssignale mit Methoden des Computerlernens, Deep-Learnings und oder neuronalen Netzen.

Claims

Patentansprüche
1. Endoskop, dadurch gekennzeichnet, dass es derart ausge¬ staltet ist, dass es mit mindestens einer Quelle für mono- chromatisches Licht und einem Spektrometer jeweils zumindest funktional derart verbunden ist, dass in einem Körper eine Re-Emission mindestens einer in situ durch die Quelle erzeug¬ ten ersten Belichtung einer Gewebeprobe durch das Spektrometer erfasst und zumindest diese Erfassung einer Auswertung der Art des Gewebes zugrundegelegt wird.
2. Endoskop nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Verbindung zur Quelle der¬ art ausgestaltet ist, dass die durch die Quelle zumindest temporär eine, insbesondere veränderbare, Bestrahlungsinten- sität gewährleistet wird, dass die bestrahlte Gewebeprobe ei¬ ne, vorzugsweise vorrübergehende, optisch erfassbare Verände¬ rung aufweisen.
3. Endoskop nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Verbindung zur Quelle der¬ art ausgestaltet ist, dass die durch die Quelle erfolgte Be¬ strahlung als zumindest ein Lichtimpuls ausgestaltet ist.
4. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es zu einer dreidimensionalen Erfassung in situ ausgestaltet ist.
5. Endoskop nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die funktionale Verbindung ausgestaltet ist mit Mitteln zur Ansteuerung der Quelle auf Grundlage ei¬ nes durch das dreidimensionale Erfassen des Endoskops be¬ stimmten Abstands der Quelle zur Gewebeprobe sowie Mittel zur Bestimmung des Abstands.
6. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Verbindung ausge¬ staltet ist mit Mitteln zur Ansteuerung der Quelle auf Grund- läge eines durch das dreidimensionale Erfassen des Endoskops bestimmten Abstands der Quelle zur Gewebeprobe sowie Mittel zur Einstellung einer Fokussierung des abgegebenen Lichts.
7. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es derart ausgestaltet ist, Min¬ destens eine zweite Belichtung mit einer zu den an der Gewe¬ beprobe genutzten Wellenlängen des monochromatischen Lichts disjunkten zweiten Wellenlänge erfolgt.
8. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Verbindung derart ausgestaltet ist, dass das Spektroskop auf die Quelle, insbe¬ sondere die Wellenlänge, abgestimmt betrieben wird.
9. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, derart ausgestaltet, dass die Quelle starr, insbesondere in das En¬ doskop integriert, mit dem Endoskop verbunden ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Endoskops dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer Quelle für monochroma¬ tisches Licht und einem Spektrometer jeweils zumindest funk¬ tional derart betrieben wird, dass in einem Körper eine Re¬ Emission mindestens einer in situ durch die Quelle erzeugten ersten Belichtung einer Gewebeprobe durch das Spektrometer erfasst und zumindest diese Erfassung einer Auswertung der Art des Gewebes zugrundegelegt wird.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass Schritte zum Betreiben der Anordnungsmerkmale, insbesondere Mittel, nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt werden.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201989B1 (en) * 1997-03-13 2001-03-13 Biomax Technologies Inc. Methods and apparatus for detecting the rejection of transplanted tissue
US20010055462A1 (en) * 2000-06-19 2001-12-27 Seibel Eric J. Medical imaging, diagnosis, and therapy using a scanning single optical fiber system
US20090266999A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-29 Beat Krattiger Apparatus and method for fluorescent imaging
US20130162775A1 (en) * 2011-11-29 2013-06-27 Harald Baumann Apparatus and method for endoscopic 3D data Collection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201989B1 (en) * 1997-03-13 2001-03-13 Biomax Technologies Inc. Methods and apparatus for detecting the rejection of transplanted tissue
US20010055462A1 (en) * 2000-06-19 2001-12-27 Seibel Eric J. Medical imaging, diagnosis, and therapy using a scanning single optical fiber system
US20090266999A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-29 Beat Krattiger Apparatus and method for fluorescent imaging
US20130162775A1 (en) * 2011-11-29 2013-06-27 Harald Baumann Apparatus and method for endoscopic 3D data Collection

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