DE102010039184A1 - Medical endoscope head i.e. passive endoscope capsule for use during e.g. diagnosis of patient, has camera moved between two image recording positions in which images are recorded, respectively - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Endoskopkopf.The invention relates to an endoscope head.
Ein derartiger Endoskopiekopf ist beispielsweise an einem freien distalen Ende eines aus der
Die
Weiterhin ist aus der
Ferner ist in der
In der am 09.04.2010 eingereichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen
In der klassischen Endoskopie sowie in der MGCE (Magnetically Guided Capsule Endoscopy) kommt aufgrund von miniaturisierten Komponenten meist nur eine einzelne Kamera für eine bestimmte Blickrichtung zum Einsatz. Diese Tatsache erlaubt eigentlich kein 3D-Stereobild, obwohl ein solches aufgrund der gewonnenen Tiefeninformation wesentliche Vorteile für die Diagnose und Behandlung bieten würde. Größe, Form und Lage von anatomischen Strukturen können wesentlich intuitiver vom Arzt erkannt werden und bei manipulativen Eingriffen können Instrumente (z. B. Instrumente für Biopsien) wesentlich leichter gesteuert und platziert werden.In classical endoscopy and in the MGCE (Magnetically Guided Capsule Endoscopy), only a single camera is used for a specific line of sight because of miniaturized components. This fact does not actually allow a 3D stereo image, although such would provide significant diagnostic and treatment benefits due to the depth information gained. Size, shape and location of anatomical structures can be much more intuitively recognized by the physician, and in manipulative procedures instruments (eg instruments for biopsy) can be much more easily controlled and placed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Endoskopkopf zu schaffen, der dem Benutzer einen stereoskopischen Blick ermöglicht.The object of the present invention is to provide a compact endoscope head that allows the user a stereoscopic view.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Endoskopkopf nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Endoskopkopfes sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved by an endoscope head according to
Der Endoskopkopf nach Anspruch 1 umfasst ein Gehäuse, in dem eine Kamera angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Kamera zu einer Mittelachse des Gehäuses versetzt angeordnet und von einer ersten Bildaufnahmeposition in eine zweite Bildaufnahmeposition bewegbar, die um ein vorgebbares Bogenmaß von der ersten Bildaufnahmeposition beabstandet ist. Von der Kamera ist in der ersten Bildaufnahmeposition ein erstes Einzelbild und in der zweiten Bildaufnahmeposition ein zweites Einzelbild aufnehmbar, wobei das zweite Einzelbild zum ersten Einzelbild perspektivisch versetzt ist.The endoscope head according to
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird mit lediglich einer einzigen Kamera aus einem ersten Einzelbild und aus einem zweiten Einzelbild ein stereoskopisches Gesamtbild (3D-Bild) für einen Benutzer des Endoskopkopfes erzeugt. Das stereoskopische Gesamtbild bietet aufgrund seiner Tiefeninformation für Diagnose und Therapie viele Vorteile gegenüber einem 2D-Bild.The solution according to the invention generates a stereoscopic overall image (3D image) for a user of the endoscope head with only a single camera from a first individual image and from a second individual image. The overall stereoscopic image offers many advantages over a 2D image due to its depth information for diagnosis and therapy.
Die Verwendung nur einer einzigen Kamera für die Erzeugung eines 3D-Bildes ist problemlos möglich, da die Bewegung der Kamera zwischen der ersten Bildaufnahmeposition und der zweiten Bildaufnahmeposition deutlich schneller möglich ist als die translatorische Bewegung des Endoskopkopfes in einem Hohlorgan eines Patienten oder in einem technischen Hohlraum. Gleiches gilt für eine Veränderung des Bildmotivs im Magen-Darm-Trakt, verursacht durch die Peristaltik. Gleichzeitig ergibt sich ein kompakter Aufbau für den Endoskopkopf nach Anspruch 1.Using only a single camera to create a 3D image is easy possible, since the movement of the camera between the first image pickup position and the second image pickup position is much faster than the translational movement of the endoscope head in a hollow organ of a patient or in a technical cavity. The same applies to a change in the image motif in the gastrointestinal tract caused by peristalsis. At the same time, a compact construction results for the endoscope head according to
Erfindungsgemäß ist die Kamera im Gehäuse des Endoskopkopfes versetzt zur Mittelachse (Längsachse) des Gehäuses angeordnet. Ist der Endoskopkopf an einem distalen Ende eines Endoskops angeordnet, dann kann bzw. können der Kanal bzw. die Kanäle (z. B. Arbeitskanal, Lichtleiterkanal) in vorteilhafter Weise weiterhin zentrisch im Endoskopkopf angeordnet werden. Die einzige Kamera ”umkreist” sozusagen die zentrisch angeordneten Kanäle.According to the invention, the camera is arranged offset in the housing of the endoscope head to the central axis (longitudinal axis) of the housing. If the endoscope head is arranged at a distal end of an endoscope, then the channel or the channels (eg working channel, light guide channel) can advantageously also be arranged centrically in the endoscope head. The only camera "circles", as it were, the centrally arranged channels.
Die Bewegung der Kamera von der ersten Bildaufnahmeposition in die zweite Bildaufnahmeposition kann prinzipiell durch eine translatorische Bewegung oder eine rotatorische Bewegung erfolgen. Auch durch eine Überlagerung wenigstens einer linearen Bewegung mit wenigstens einer Kreisbewegung kann ein Wechsel der Kamera zwischen beiden Bildaufnahmepositionen erzielt werden. Aufgrund des rotationssymmetrischen Querschnitts des Endoskopkopfes ist für die Bewegung der Kamera zwischen der ersten Bildaufnahmeposition und der zweiten Bildaufnahmeposition gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine Kreisbewegung besonders vorteilhaft, da dies konstruktiv besonders einfach realisierbar ist.The movement of the camera from the first image pickup position to the second image pickup position can be done in principle by a translatory movement or a rotational movement. Also, by overlaying at least one linear movement with at least one circular movement, a change of the camera between the two image pickup positions can be achieved. Due to the rotationally symmetrical cross section of the endoscope head, a circular movement is particularly advantageous for the movement of the camera between the first image recording position and the second image recording position according to a preferred embodiment, since this is constructionally particularly easy to implement.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Endoskopkopfes liegt zwischen der ersten Bildaufnahmeposition und der zweiten Bildaufnahmeposition ein Winkelmaß von 180°; bei dem aus den beiden Einzelbildern gewonnenen stereoskopischen Gesamtbild ist der gewünschte Stereoeffekt bei einem Winkelmaß von 180° zwischen den beiden Einzelbildern am größten. Die erste Bildaufnahmeposition und die zweite Bildaufnahmeposition können jedoch auch ein von π bzw. 180° abweichendes Bogenmaß bzw. Winkelmaß aufweisen.According to a particularly preferred embodiment of the endoscope head is between the first image pickup position and the second image pickup position an angular extent of 180 °; in the stereoscopic overall picture obtained from the two individual images, the desired stereo effect is greatest at an angle of 180 ° between the two individual images. However, the first image pickup position and the second image pickup position may also have a radians deviating from .pi. Or 180.degree.
Immer wenn sich die Kamera in einer der vorgegebenen konstanten Bildaufnahmepositionen befindet, wird ein Einzelbild aufgenommen. Die so entstehenden Einzelbilder sind perspektivisch leicht versetzt, was bei genügend großem Radius des Kreises einen Stereoeffekt zulässt. Bei einem Bogenmaß gleich π muss eines der beiden Einzelbilder dafür noch um 180° gedreht werden.Whenever the camera is in one of the predetermined constant image pickup positions, a still image is shot. The resulting individual images are slightly offset in perspective, which allows for a sufficiently large radius of the circle stereo effect. For a radian measure equal to π, one of the two single images still has to be rotated by 180 °.
Durch die vorgenannten Maßnahmen ist es dem Benutzer möglich, über ein geeignetes Ausgabemedium die gewünschte stereoskopische Darstellung zu erhalten. Hierfür geeignete Ausgabemedien sind z. B. 3D-Bildschirm, Head-Up-Display mit einem Bildschirm pro Auge oder Shutterbrillen-Technik.By means of the aforementioned measures, it is possible for the user to obtain the desired stereoscopic display via a suitable output medium. For this purpose, suitable output media are z. B. 3D screen, head-up display with one screen per eye or shutter glasses technology.
Darüber hinaus ist ergänzend die Gewinnung von zusätzlichen Tiefeninformationen aus der stereoskopischen Darstellung mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen möglich.In addition, it is additionally possible to obtain additional depth information from the stereoscopic representation using image processing algorithms.
Im Rahmen der Erfindung kann die Kamera entweder innerhalb des Gehäuses bewegbar sein, oder die Kamera ist im Gehäuse des Endoskopkopfes fixiert und vom Gehäuse ist eine Rotationsbewegung ausführbar.In the context of the invention, the camera can either be movable within the housing, or the camera is fixed in the housing of the endoscope head and the housing is a rotational movement executable.
Vorzugsweise kann eine Rotationsbewegung des Endoskopkopfes durch eine Schraubbewegung erzielt werden. Das Gehäuse des Endoskopkopfes weist hierzu zumindest in einem Teilbereich ein Gewinde auf, wie dies in der am 09.04.2010 eingereichten
Der Endoskopkopf ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform an einem distalen Ende eines Endoskops angeordnet. Bei dem Endoskop kann es sich hierbei sowohl um ein technisches Endoskop als auch um ein medizinisches Endoskop handeln. Technische Endoskope werden beispielsweise im Bauwesen, bei Industrieanlagen und bei unterirdischen Tierbauten eingesetzt. Medizinische Endoskope werden beispielsweise bei der Unersuchung des Magen-Darm-Taktes und der Lunge eingesetzt.The endoscope head is arranged according to an advantageous embodiment at a distal end of an endoscope. The endoscope can be both a technical endoscope and a medical endoscope. Technical endoscopes are used, for example, in construction, in industrial plants and in underground animal structures. Medical endoscopes are used, for example, in the investigation of the gastrointestinal cycle and the lungs.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Endoskopkopf als Endoskopiekapsel (Kapselendoskop, Endokapsel) ausgebildet. Der Endoskopkopf kann hierbei als passive Endoskopiekapsel, die sich allein aufgrund der Peristaltik im Magen-Darm-Trakt bewegt, oder als magnetisch navigierbare Endoskopiekapsel (MGCE) ausgebildet sein.According to a further advantageous embodiment, the endoscope head is designed as an endoscopy capsule (capsule endoscope, endocapsule). The endoscope head can in this case be designed as a passive endoscopy capsule, which moves solely in the gastrointestinal tract due to peristalsis, or as a magnetically navigable endoscopy capsule (MGCE).
Sowohl bei einem medizinischen Endoskop als auch bei einer Endoskopiekapsel besteht das Gehäuse aus einem biokompatiblen Material.For both a medical endoscope and an endoscopy capsule, the housing is made of a biocompatible material.
Nachfolgend wird ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einzigen Figur näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.Hereinafter, a schematically illustrated embodiment of the invention with reference to a single figure is explained in more detail, but without being limited thereto.
Die einzige Figur zeigt eine stirnseitige Ansicht auf das freie Ende eines Endoskopkopfes
Der Endoskopkopf
Der Endoskopkopf
Während einer endoskopischen Untersuchung eines Hohlraums (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) wird die Kamera
Von der Kamera
Nach der Aufnahme des zweiten Einzelbildes in der zweiten Bildaufnahmeposition
Im Rahmen der Erfindung ist es alternativ auch möglich, dass für das nächste 3D-Bild das erste Einzelbild bereits in der zweiten Bildaufnahmeposition
Die so entstandenen Einzelbilder sind perspektivisch leicht versetzt, was bei genügend großem Radius der Kreisbewegung einen Stereoeffekt ergibt. Da die erste Bildaufnahmeposition
Durch die vorgenannten Maßnahmen ist es dem Benutzer möglich, über ein geeignetes Ausgabemedium die gewünschte stereoskopische Darstellung zu erhalten. Hierfür geeignete Ausgabemedien sind z. B. 3D-Bildschirm, Head-Up-Display mit einem Bildschirm pro Auge oder Shutterbrillen-Technik.By means of the aforementioned measures, it is possible for the user to obtain the desired stereoscopic display via a suitable output medium. For this purpose, suitable output media are z. B. 3D screen, head-up display with one screen per eye or shutter glasses technology.
Darüber hinaus ist ergänzend die Gewinnung von zusätzlichen Tiefeninformationen aus der stereoskopischen Darstellung mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen möglich.In addition, it is additionally possible to obtain additional depth information from the stereoscopic representation using image processing algorithms.
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