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Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art.
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Ein gattungsgemäßes Endoskop ist in der
DE 8 416 392 U beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Endoskop für Arbeiten im Ureter oder durch den Ureter hindurch in der Niere.
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In dabei üblicher Weise ist der Schaft mit langgestrecktem Querschnitt ausgebildet und kann zwei langgestreckte Teilräume kreisförmigen Querschnittes umfassen, von denen der eine größerer Raum zur Aufnahme einer Optik ausgebildet ist und der kleinere als Arbeitskanal zur Aufnahme eines Arbeitsinstrumentes wie zum Beispiel einer Biopsiezange oder eines Instrumentes zur Steinentfernung. Verbleibende restliche Räume im Querschnitt können als Spülkanal verwendet werden.
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Zu beachten sind die sehr beengten räumlichen Verhältnisse. Hysteroskope sind gynäkologische Endoskope, die durch den sehr engen und empfindlichen Cervikalkanal in den Uterus eingeführt werden. Ureteroskope sind urologische Endoskope, die durch den sehr engen Ureter, der nur sehr begrenzt dehnbar ist, eingeführt werden. Daher muss bei gattungsgemäßen Endoskopen insbesondere der Außenumfang des Schaftes so klein wie möglich gehalten werden. Das führt zu der in der zitierten Schrift dargestellten länglichen Querschnittsform einer Innenkontur mit Kreisbögen an den Enden und beidseitig anliegenden Tangenten.
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Die zitierte bekannte Konstruktion ist besonders vorteilhaft, weil sie ein zusätzliches Problem löst, nämlich die Halterung der Optik im Schaftrohr. Bei früheren Konstruktionen enthielt das Schaftrohr nur die Optik und das Instrument. Diese waren frei angeordnet und konnten sich zum Beispiel bei Erschütterungen im Schaftrohr bewegen. Dadurch kann es zu Berührungen des Instrumentes durch die Optik kommen, wodurch die präzise Handhabung des Instrumentes behindert wird.
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Die zitierte Konstruktion verwendet als Halterung zur Lagesicherung für die Optik ein im Schaftrohr montiertes Innenrohr, das entweder den Raum für das Instrument oder den Raum für die Optik umgibt und somit diese Räume voneinander trennt, sodass unerwünschte Berührungen sicher verhindert werden.
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Das im Innenraum des Schaftrohres angeordnete Innenrohr hat aber den Nachteil, dass es den Innenraum verkleinert. Selbst bei sehr geringer Wandstärke des Innenrohres ergeben sich Querschnittsverluste, die angesichts der bei dem gattungsgemäßen Endoskop sehr kritischen Platzverhältnisse nicht tolerierbar sind. Sie müssten durch Querschnittsverkleinerung der Optik oder des Arbeitsinstrumentes aufgefangen werden oder gehen zu Lasten des Spülkanales. Man steht hier also vor einem konstruktiven Dilemma.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das geschilderte Problem zu lösen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die Halterung in Form einer nach innen geformten Vertiefung am Schaftrohr ausgebildet. Diese Vertiefung ist am Ende einer der Tangenten vor dem Übergang zum größeren Kreisbogen angeordnet, also dort, wo die Optik sitzt. Die Vertiefung sperrt die Optik somit bei einer Bewegung in Richtung des Instrumentes. Die Optik wird also in der gewünschten Weise gegen Bewegungen in Richtung des Instrumentes gehindert.
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Mit der Erfindung ergibt sich im Wesentlichen dasselbe Resultat wie mit der zitierten bekannten Konstruktion. Mit der Erfindung ist allerdings kein Innenrohr erforderlich und der damit bedingte Querschnittsverlust wird vermieden.
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Eine erfindungsgemäße Vertiefung kann punktförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie jedoch gemäß Anspruch 2 als Sicke ausgebildet, die parallel zum Schaftrohr verläuft. Dadurch ergibt sich eine präzisere Lagerung der Optik.
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Eine zur Halterung dienende Vertiefung nur an einer Tangente reicht zu den vorgesehenen Halterungszwecken bereits aus. Besser und präziser ist allerdings die vorteilhafte beidseitige Halterung gemäß Anspruch 3.
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Der Querschnitt des Schaftrohres könnte über die Länge unterschiedlich gestaltet sein. Vorzugsweise gemäß Anspruch 4 ist dessen Innenkontur jedoch über die Länge des Schaftrohres konstant. Das ergibt eine einfachere Konstruktion und geringere Beeinträchtigungen des zur Verfügung stehenden Querschnittes.
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Vorteilhaft gemäß Anspruch 5 ist die Wandstärke konstant. Das sorgt für eine unkomplizierte Konstruktion und für geringe Außenmaße.
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Anspruch 6 zählt die Endoskoparten auf, bei denen die Erfindung vorteilhaft einsetzbar ist. Es sind dies in der Gynäkologie das Hysteroskop zum Arbeiten im Uterus durch den sehr engen und schmerzempfindlichen Cervikalkanal hindurch, in der Urologie das Zystoskop zum Arbeiten in der Blase, das Ureteroskop zum Arbeiten jenseits der Blase in dem sehr engen Ureter und das Nephroskop zum Arbeiten jenseits des Ureters in der Niere.
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Der Anspruch 7 enthält vorteilhafte Maßangaben für erfindungsgemäße Endoskope.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch an einem Hysteroskop dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hysteroskopes,
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2 einen vergrößerten Schnitt nach Linie 2-2 in 1 und
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3 die Darstellung der 2 in schematisierter Form und
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4–7 stark schematisiert dargestellte Querschnitte eines Hysteroskopes mit den zugehörigen Durchflussraten.
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1 zeigt die Seitenansicht eines Hysteroskopes 1 weitgehend üblicher Bauweise mit einem in distaler Richtung von einem Hauptkörper 2 abgehenden Schaftrohr 3, das in 2 in vergrößertem Querschnitt entlang der Linie 2-2 in 1 dargestellt ist. Charakteristisch dabei sind seitlich angeordnete Vertiefungen in Form von Sicken 4, die sich im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen über die gesamte Länge des Schaftrohres 3 erstrecken.
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Wie insbesondere 2 zeigt, weist der Querschnitt des Schaftrohres 3 eine längliche Innenkontur auf, die in Endbereichen der Kontur Kreisbögen 5, 6 und seitlich tangentiale Konturbereiche 7 ausbildet, die die Kreisbögen 5, 6 verbinden. Die Kreisbögen sind unterschiedlich groß und umschließen über die Länge des Schaftrohres 3 erstreckte Teilräume, von denen der größere Teilraum von einer Optik 8 durchlaufen ist, während der kleinere Teilraum, der mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, den Arbeitskanal 9 bildet, durch den ein Instrument 10 einführbar ist.
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Vergleicht man 1, so sieht man, dass die Optik 8 den Hauptkörper 2 durchragt und an seinem proximalen Ende ein Okular 11 träg. Das im Arbeitskanal 9 angeordnete Instrument 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Biopsiezange ausgebildet und trägt am distalen Ende ein entsprechend ausgebildetes Maulteil 12. Der Arbeitskanal 9 durchläuft den Hauptkörper 2. Von seinem proximalen Ende her ist das Instrument 10 einführbar, dessen proximales Ende als Zangenhandgriff 13 dargestellt ist.
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Es muss hier betont werden, dass die Darstellungen, insbesondere die der 1 nicht maßstabgetreu sind. Die Höhe H des Querschnittes, die in 2 angegeben ist und die bei Instrumenten dieser Art üblicherweise für Größenangaben verwendet wird, beträgt typischerweise 5,25 mm bei einer Länge des Schaftrohres 3 in der Größenordnung 200 mm. Die Querschnittsform der 2 entspricht den angestrebten Verhältnissen.
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Die in 2 dargestellte Optik 8 besteht im Wesentlichen aus dem dargestellten Außenrohr, das ebenso wie das Schaftrohr 3 üblicherweise aus einem für endoskopische Geräte geeigneten Edelstahl besteht. Im Innern des Außenrohres der Optik 8 ist ein in 2 nicht dargestelltes optisches System angeordnet, das zum Beispiel aus einer Vielzahl hintereinander angeordneter Stablinsen, oder gegebenenfalls auch aus einem Glasfaserbündel besteht. Das Instrument 10, das mit der Schraffur in 2 als integrale Stange angedeutet ist, kann für die dargestellten Zwecke eines Zangenschaftes vorzugsweise mit einem Außenrohr oder Schlauch ausgebildet sein, in dem eine Zugstange längsverschiebbar angeordnet ist.
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Wie 2 zeigt, liegt die Optik 8 mit nur geringem Untermaß innerhalb des Schaftrohres 3. Bei Lageverschiebungen der Optik 8 gegenüber dem Schaftrohr 3 kommt es zur Berührung mit diesem. Die Optik 8 kann sich daher nur geringfügig in den Arbeitskanal 9 hinein verlagern. Störungen durch Berührung des Instrumentes 10 werden somit vermieden.
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Bewirkt wird dies durch die Sicken 4, die lang gestreckte Vertiefungen an der Stelle des Überganges der tangentialen Konturbereiche 7 zum größeren Kreisbogen 6 bilden. Die vereinfachte Standardform ohne Sicken, so wie sie beispielsweise der eingangs zitierte Stand der Technik darstellt, würde wesentlich größerer Verlagerungen der Optik zulassen, die zu Berührungen des Instrumentes 10 führen würden, bis hin zu dessen mehr oder weniger vollständiger Blockierung.
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Die Kreisbögen 5 und 6 des Schaftrohres 3 bilden jeweils einen Mittelpunkt M und M' aus, durch die die Symmetrieachse S der Innenkontur des Querschnittes verläuft. Die Innenkontur des Querschnittes entspricht dem Querschnitt der Innenfläche des Schaftrohres 3. An den Stellen der Kreisbögen 5 bzw. 6 hat die Innenkontur den Radius r' bzw. r, wie in 2 dargestellt. Dort sind auch die äußeren Radien an diesen Stellen mit R' und R dargestellt.
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Um den Querschnitt des Schaftrohres so eng wie möglich zu halten, berühren sich der Umkreis des Arbeitskanales 9 und der der Optik 8. Daher liegen, wie 2 zeigt, die Mittelpunkte M und M' im Abstand der Summe der Radien r und r' der Kreisbögen 5 bzw. 6.
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Man erkennt in der gegenüber 2 etwas anderen Darstellung der 3, dass symmetrisch zur Symmetrieachse S zwischen dem Schaftrohr 3 und der Optik 8 bzw. dem Arbeitskanal 9 zwei kreisförmige Querschnittsbereiche Q frei bleiben, die zur Verdeutlichung in 3 schraffiert dargestellt sind.
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Diese Räume Q können, da bei dieser Ausführungsform eine Kanaltrennung zwischen einem Zulauf- und einem Ablaufkanal nicht vorgesehen ist, gemeinsam als Spülkanal verwendet werden zum Beispiel für den Zufluss von Spülflüssigkeit in das Operationsgebiet.
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Für den Anschluss des Spülkanales nach außen ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Flüssigkeitsanschluss 14 vorgesehen, der in 1 mit dem zugehörigen Absperrhahn dargestellt ist.
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Es kann dabei intermittierend gearbeitet werden, wobei zum Beispiel der Kanal abwechselnd für Zufluss oder Rückfluss genutzt wird. Es ist aber auch zum Beispiel möglich, entsprechend dem Vorschlag der
DE 10 2004 043 460 A1 oder der
WO 2009/083123 A1 die Sicken
4 als äußeren Rückflusskanal zu nutzen.
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Bei dem für die Erfindung verwendeten Querschnitt der 3 ist vor allem der Strömungswiderstand des für Spülzwecke nutzbaren Querschnittbereiches Q sehr wichtig. Dieser hängt aber nicht nur von der Fläche sondern bei den vorgegebenen engen Verhältnissen auch sehr stark von der genauen Form des Querschnittes ab.
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Es sind hierbei die Erkenntnisse der Hydrodynamik bei Flüssigkeitsströmungen in Rohrleitungen zu berücksichtigen. Im Wesentlichen ergibt sich dabei, dass der Strömungswiderstand an einer Stelle des Rohrquerschnittes vom Wandabstand bestimmt wird. Je weiter eine Querschnittstelle von Wänden entfernt liegt, desto niedriger ist der Strömungswiderstand.
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Beim Querschnitt der 6 sind an den Querschnittsstellen um die Optik 8 herum, also in einem engen Spalt mit unmittelbar benachbarten Wänden, die Strömungswiderstände sehr hoch. Man erkennt sofort, dass in den Querschnittbereichen Q (3) die Wandabstände groß und somit die Strömungswiderstände klein sind.
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Aus diesen Gründen sind die Querschnitte Q in 3 rund dargestellt. Zwar sind tatsächlich etwas größere annähernd dreieckige Querschnitte verfügbar, doch sind davon die Eckbereiche wegen ihrer Wandnähe kaum nutzbar.
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Auch wenn man versucht, diese Erkenntnisse der Hydrodynamik zu berücksichtigen führen theoretische Überlegungen den Fachmann auf vorliegendem Gebiet nur schwer zum Ziel, da die geometrischen Verhältnisse bei den hier vorliegenden Querschnittsformen zu kompliziert sind. Daher wurde die genaue Querschnittsform in Versuchen optimiert.
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Die 4, 5, 6 und 7 zeigen die Ergebnisse von Versuchen mit unterschiedlichen Querschnitten. Der Querschnitt der 7 entspricht dem Querschnitt in dem eingangs zitierten Stand der Technik. 6 zeigt den Querschnitt der vorliegenden Erfindung. Die 4 und 5 zeigen andere hier mögliche Querschnitte.
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6 zeigt den Querschnitt der 2 in stark schematisierter Darstellung. Es sind das Schaftrohr 3 und die in diesem liegenden Querschnitte der Optik 8 bzw. des Arbeitskanales 9 dargestellt, sowie die beiden Sicken 4. Neben der Querschnittsdarstellung ist in einem Balkendiagramm die erzielbare Durchflussrate für Spülflüssigkeit angegeben, wie sie in dem Vergleichstest in ml/min ermittelt wurde.
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Betrachtet man sich den Querschnitt der 6 bzw. der 2, so erkennt man, dass der Durchflussquerschnitt im Wesentlichen in den Querschnittbereichen Q gegeben ist, die in 3 zu sehen sind. Die Figuren zeigen noch zusätzliche freie Querschnittsbereiche zwischen der Optik 8 und dem Schaftrohr 3. Auch um das Instrument 10 herum liegen noch freie Querschnittsbereiche. Diese liegen aber ungünstig, haben große Widerstände und tragen daher zum Flüssigkeitsstrom wenig bei.
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Der Querschnitt der 7 wurde nur zu Vergleichszwecken herangezogen. Er scheidet vorliegend aus, da er keine ausreichende Halterung für die Optik ermöglicht, wie sie jedoch alle anderen Querschnittsformen aufweisen.
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Neben den Querschnittsdarstellungen der 4–7 sind jeweils die Durchflussraten dargestellt. Wie zu erwarten, liegt die Flussrate im Fall der 4 sehr niedrig und im Fall der 7 sehr hoch. Überraschend ist aber der Vergleich der 5 und 6. Im Gegensatz zu dem, was eine optische Abschätzung nahelegt, ist der Querschnitt der 6 deutlich günstiger, als der der 5.
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Beim Vergleich der 4–7 muss auch darauf hingewiesen werden, dass der äußere Umriss des Querschnittes der 7 auch bei den anderen Querschnittsformen nicht überschritten werden darf. Eine Vergrößerung des Außendurchmessers würde eine stärkere Dehnung der Cervix erfordern, mit erheblichen Schmerzen und dem Risiko einer Verletzung.
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Die Erfindung wurde am Beispiel eines Hysteroskopes erläutert, also eines Endoskopes für Arbeiten im Uterus, durch den Cervikalkanal hindurch.
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Die Erfindung ist auch hervorragend in der Urologie verwendbar, wenn mit einem Ureteroskop jenseits der Blase in dem sehr engen und empfindliche Ureter gearbeitet wird, oder durch diesen hindurch mit einem Ureterorenoskop in der Niere.
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Beim Ureter und beim Cervikalkanal sind die Anforderungen an den Schaftumfang praktisch dieselben. Passende Endoskope können im Wesentlichen in beiden Gebieten eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hysteroskop
- 2
- Hauptkörper
- 3
- Schaftrohr
- 4
- Sicke
- 5
- erster Kreisbogen
- 6
- zweiter Kreisbogen
- 7
- tangentialer Konturbereich
- 8
- Optik
- 9
- Arbeitskanal
- 10
- Instrument
- 11
- Okular
- 12
- Maulteil
- 13
- Zangenhandgriff
- 14
- Flüssigkeitsanschluss
- H
- Höhe
- S
- Symmetrieachse
- Q
- Querschnittbereich
- r'
- erster Radius
- r
- zweiter Radius
- R
- äußerer Radius
- R'
- äußerer Radius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 8416392 U [0002]
- DE 102004043460 A1 [0035]
- WO 2009/083123 A1 [0035]
