DE19631355A1 - Endoskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskopsystem zum Betrachten or­ ganischer Gewebe, insbesondere solcher Gewebe, die fluores­ zieren, wenn sie in geeigneter Weise bestrahlt werden. Die Erfindung betrifft im engeren Sinne ein Endoskop zum Auf­ zeichnen bewegter Bilder während der Betrachtung der Fluoreszenz.

Ein Endoskop zum Aufzeichnen fluoreszierender Gewebebilder ist als Laser induziertes Fluoreszenzsystem (LIF-System) be­ kannt. Bei diesem System gibt ein Laser, typisch ein HeCd-La­ ser, kohärente ultraviolette oder sichtbare Strahlung relativ kurzer Wellenlänge in einem Bereich ab, in dem Gewebe be­ kanntlich zum Fluoreszieren angeregt wird. Die Laserstrahlung wird zum Beleuchten und Anregen organischen Gewebes genutzt, typisch der Wand einer Körperhöhle, und die beleuchteten Zel­ len fluoreszieren. Die angeregten Zellen erzeugen Fluoreszenz mit einer größeren Wellenlänge (im sichtbaren Bereich) als das zum Bestrahlen verwendete (Laser)-Licht.

Im allgemeinen erzeugen Krebszellen relativ schwache Fluores­ zenz, verglichen mit normalen Zellen. Entsprechend kann der Fluoreszenzbetrag zum unterscheiden der Krebszellen von nor­ malen Zellen benutzt werden. In dem LIF-System ist daher ein Bilddetektor mit einem Filter versehen, das den Durchgang nur der Fluoreszenzwellenlängen erlaubt. Das Filter sperrt das Beleuchtungslicht. Entsprechend wird nur die Fluoreszenz des Gewebes erfaßt.

Ein Nachteil des LIF-Systems besteht in den Kosten: Diese sind bei einem LIF-System hoch, weil Laser (wie z. B. der HeCd-Laser) mit geeigneter Anregungswellenlänge kostspielig sind. Ferner verringert das Filter am Bilddetektor die nutz­ bare Lichtmenge.

Andere bekannte Endoskope verwenden eine Lichtquelle mit breitem Spektrum anstelle einer kohärenten Laserquelle. Ein erstes Filter ist zwischen der Lichtquelle und dem Gewebe an­ geordnet und begrenzt den Wellenlängenbereich der Strahlung auf die Anregungswellenlänge, die üblicherweise in dem nahen ultravioletten Bereich liegt. Ein zweites Filter ist vor dem Detektor angeordnet, um den Durchgang nur von Licht im Wel­ lenlängenbereich des fluoreszierenden Gewebes zu erlauben. Der Einsatz zweier Filter verringert jedoch die Intensität des aufgenommenen Lichtes.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Endoskop anzu­ geben, das sich zum Betrachten fluoreszierenden organischen Gewebes und zum Aufzeichnen bewegter Bilder eignet, ohne die verfügbare Lichtmenge zu verringern. Dabei soll das aufge­ zeichnete Licht auf das von dem fluoreszierenden Gewebe abge­ gebene Licht begrenzt werden, gleichzeitig aber der Einsatz von Filtern für das Beleuchtungslicht oder das aufgenommene Licht überflüssig sein.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tenanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem Endoskop nach der Erfindung dient eine Lichtquelle zur Abgabe von Anregungslicht und zum Erzeugen einer Fluores­ zenz aus organischem Gewebe. Dabei sind Vorrichtungen zum Synchronisieren des Durchgangs der Anregungsstrahlung zum Ge­ webe und des Durchgangs beständiger Fluoreszenz zu einer Bildaufnahmevorrichtung derart vorgesehen, daß nur die be­ ständige Fluoreszenz aufgezeichnet wird. Diese Konstruktion ermöglicht die Verwendung einer Weißlicht-Quelle (mit breitem Spektrum) wie einer Xenon-Lampe ohne Filter, da die Fluores­ zenz nur dann erfaßt wird, wenn die Beleuchtung abgeschaltet wird.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 sind ein CCD-Flächen­ sensor und ein CCD-Treiber vorgesehen. Der CCD-Flächensensor erzeugt eine Spannung, wenn er sichtbares Licht oder eine an­ dere Anregungsstrahlung aufnimmt. Ferner gibt der CCD-Flä­ chensensor Bilddaten bei einem Übertragungsimpuls ab, der von dem CCD-Treiber mit einem vorbestimmten Intervall erzeugt wird. Somit gibt der CCD-Flächensensor Bilddaten mit demsel­ ben vorbestimmten Intervall ab.

Die Bildaufnahmevorrichtung kann auch einen Videoprozessor enthalten, der die Bilddaten des CCD-Flächensensors verarbei­ tet.

In diesem Fall steuert die Steuerschaltung den ersten und den zweiten Verschluß während des vorbestimmten Intervalls mehr­ mals an. Somit wird der CCD-Flächensensor der beständigen Fluoreszenz mehrmals ausgesetzt. Er sammelt (integriert) da­ bei die bei jeder Belichtung mit der beständigen Fluoreszenz erzeugte Spannung, und dieser angesammelte Spannungswert er­ zeugt die Bilddaten, die abhängig von dem Übertragungsimpuls ausgegeben werden. Der Videoprozessor gibt dann die von dem CCD-Flächensensor aufgenommenen Bilddaten ab.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 enthält der Videopro­ zessor einen Bildspeicher, in dem die Ausgangssignale des CCD-Flächensensors gespeichert werden. Hierbei steuert die Steuerschaltung den ersten und den zweiten Verschluß einmal während des vorbestimmten Intervalls. Somit wird der CCD-Flä­ chensensor der beständigen Fluoreszenz einmal ausgesetzt, be­ vor die Bilddaten ausgegeben werden. Der Bildspeicher emp­ fängt Bilddaten der beständigen Fluoreszenz über mehrere Übertragungsimpulse und sammelt die Intensitätswerte an. Der Videoprozessor gibt dann das durch den angesammelten Intensi­ tätswert erzeugte Bild in den Bildspeicher.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Fluores­ zenz-Endoskopsystems als erstes Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 2 das Flußdiagramm der Aufzeichnung in dem Endoskopsystem nach Fig. 1,

Fig. 3A bis 3E Zeitdiagramme des Aufzeichnungsvorganges bei dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Fluores­ zenz-Endoskopsystems als zweites Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 5 das Flußdiagramm der Aufzeichnung in dem Endoskopsystem nach Fig. 4,

Fig. 6A bis 6F Zeitdiagramme des Aufzeichnungsvorgangs bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 die schematische Darstellung eines Fluores­ zenz-Endoskopsystems als drittes Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 8 das Flußdiagramm der Aufzeichnung bei dem Endoskopsystem nach Fig. 7, und

Fig. 9A bis 9F Zeitdiagramme des Aufzeichnungsvorganges bei dem dritten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Endoskopsystems in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Endoskopsystem enthält ein Endoskop 1 mit einer Einführ­ einheit 2, einer Betrachtungseinheit 5, einer Lichtquellen­ vorrichtung 10, einer Farbvideokamera 2 an der Betrachtungs­ einheit 5 und verschiedenen Steuerschaltungen (noch zu be­ schreiben). Ein Lichtleitfaserbündel 4 und ein Lichtleitfa­ serbündel 7 sind in der Einführeinheit 2 angeordnet.

Organisches Gewebe 100 wie z. B. die Wand einer Körperhöhle wird mit Licht einer Lichtquelle 11 der Lichtquellenvorrich­ tung 10 über das Lichtleitfaserbündel 7 beleuchtet. Die Lichtquelle 11 gibt "weißes" Licht ab, das eine ultraviolette Komponente (als Anregungsstrahlung) mit einem Wellenlängenbe­ reich von 300 nm bis 500 nm enthält. Das organische Gewebe 100 fluoresziert (d. h. es erzeugt Fluoreszenz), in einem Wel­ lenlängenbereich von 500 nm bis 600 nm, hervorgerufen durch die Anregungsstrahlung.

Die Lichtquellenvorrichtung 10 enthält ferner ein Infrarot- Trennfilter 12 und einen ersten Verschluß 13. Dieser ist eine an sich bekannte Hochgeschwindigkeits-Verschlußvorrichtung (eine solche Vorrichtung könnte ein elektro-optischer Kerr­ zellen-Verschluß o.a. sein), die eine erste Schaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Lichtquelle 11 darstellt (d. h. sie unterbricht die Übertragung von Licht zwischen der Licht­ quelle 11 und dem organischen Gewebe 100). Der erste Ver­ schluß 13 befindet sich zwischen dem Infrarot-Trennfilter 12 und der Eintrittsfläche des Lichtleitfaserbündels 7.

Ein Bild des organischen Gewebes 100 wird mit einer Objektiv­ linse 3 in dem distalen Ende der Einführeinheit 2 erzeugt. Dieses Bild wird mit dem Lichtleitfaserbündel 4 zur Betrach­ tungseinheit 5 übertragen.

Das übertragene Bild des organischen Gewebes 100 erscheint an dem Austrittsende 4a des Lichtleitfaserbündels 4, wird über eine Okularlinse 6, einen zweiten Verschluß 25 und eine Auf­ nahmelinse 21 geleitet und erzeugt ein Bild auf einem CCD- Flächensensor 22. Dieser wird mit einem CCD-Treiber 32 ge­ steuert und kann den gesamten Wellenlängenbereich des sicht­ baren Spektrums (Licht) aufnehmen. Der CCD-Flächensensor 22 bildet einen Teil einer Erfassungsvorrichtung, die das Licht des organischen Gewebes 100 erfaßt und Bilddaten abgibt, die das organische Gewebe 100 wiedergeben. Die ausgegebenen Bild­ daten werden in einem Videoprozessor 23 verarbeitet, der ein bewegtes Bild des Abbildes auf einem Monitor 24 darstellt. Der Videoprozessor 23 enthält mindestens einen Verstärker für die CCD-Signale und einen A/D-Wandler zum Umsetzen der ver­ stärkten Signale in Bilddaten einer Länge von n Bit.

Der zweite Verschluß 25 befindet sich zwischen der Okular­ linse 6 und der Aufnahmelinse 21. Er ist ein Hochgeschwindig­ keitsverschluß ähnlich dem ersten Verschluß 13 und bildet ei­ ne zweite Schaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Bilderfassung (mit dem CCD-Flächensensor 22).

Eine Steuerung 23 steuert den ersten und den zweiten Ver­ schluß 13 und 25 über einen ersten Verschlußtreiber 14 und einen zweiten Verschlußtreiber 26. Die Steuerung 30 steuert ferner die Lichtquelle 11 (Ein- und Ausschaltung) und einen CCD-Treiber 32. Dieser erzeugt einen Übertragungsimpuls (TG- Impuls) und gibt ihn an den CCD-Flächensensor 22 zum Steuern der (vorbestimmten) Zeit, zu der Bilddaten von dem CCD-Flä­ chensensors 22 abgegeben werden. Eine Tastatur 31 ist mit der Steuerung 30 verbunden, sie ermöglicht die Eingabe von Befeh­ len durch eine Bedienungsperson. Die Tastatur 31 enthält ei­ nen Hauptschalter 31a und einen Fluoreszenz-Aufzeichnungs­ schalter 31b. Eine Steuerschaltung enthält die Steuerung 30 und die Tastatur 31.

Die Steuerschaltung 30 hat einen Fluoreszenz-Aufzeichnungsmo­ dus und einen normalen Aufzeichnungsmodus. Der Fluoreszenz- Aufzeichnungsmodus wird gewählt, wenn der Fluoreszenz-Auf­ zeichnungsschalter 31b eingeschaltet wird, der Normalauf­ zeichnungsmodus wird gewählt, wenn der Fluoreszenz-Aufzeich­ nungsschalter 31b ausgeschaltet ist. In der vorliegenden Be­ schreibung entspricht ein offener Verschluß 13 bzw. 25 der Einschaltung der Beleuchtung der Lichtquelle 11 oder der Er­ fassung durch den CCD-Flächensensor 22, während ein geschlos­ sener Verschluß dem Ausschalten der Beleuchtung bzw. der Er­ fassung entspricht.

In dem Fluoreszenz-Aufzeichnungsmodus wird der erste Ver­ schluß 13 so gesteuert, daß die Beleuchtung mit der Licht­ quelle 11 zwischen EIN und AUS in einem vorbestimmten Zyklus wechselt. Dies bedeutet, daß der erste Verschluß 13 zwischen offen und geschlossen wechselt und das organische Gewebe 100 dadurch intermittierend mit der Lichtquelle 1 beleuchtet wird. Der Zyklus des Öffnens und Schließens ist beispielswei­ se 5 ms bis 20 ms. Der zweite Verschluß 25 wird gleichfalls so gesteuert, daß das Licht des organischen Gewebes 100 nur dann auf den CCD-Flächensensor 22 fällt, wenn die Beleuchtung abgeschaltet ist. Der zweite Verschluß öffnet unmittelbar nach dem Abschalten der Beleuchtung und schließt vor dem Öff­ nen des ersten Verschlusses 13.

Da die Beleuchtung Anregungslicht enthält (d. h. Strahlung in dem Anregungs-Wellenlängenbereich), erzeugt das beleuchtete organische Gewebe eine Fluoreszenz. Da die Fluoreszenz von Krebszellen schwächer als diejenige normaler Zellen ist, kön­ nen Krebszellen durch Beobachten der Fluoreszenz erkannt wer­ den. Die Intensität der Fluoreszenz ist viel geringer als re­ flektiertes Beleuchtungslicht. Da aber die Fluoreszenz noch 5 ns bis 10 ns nach dem Entfernen des Anregungslichtes weiter­ besteht, erfaßt der CCD-Flächensensor 22 die Fluoreszenz nur nach dem Abschalten der Beleuchtung. Da ferner eine Wiederho­ lung eines erfaßten Bildes zur Darstellung zu schwach ist, sammelt das hier beschriebene Endoskop mehrere erfaßte Bilder zu einem einzigen Gesamtbild und gibt dieses an den Monitor 24.

Der Treiber 32 erzeugt den TG-Impuls derart, daß der CCD-Flä­ chensensor 22 ein Bild des fluoreszierenden Gewebes mehrmals erhält. Der Videoprozessor 23 stellt das integrierte (kumulative) Bild auf dem Monitor 24 dar, das der CCD-Flä­ chensensor 22 aufnimmt.

Bei der Normalaufzeichnung sind hingegen der erste und der zweite Verschluß 13 und 25 während des Aufzeichnungsvorganges geöffnet, so daß dabei Normalbelichtungen vorgenommen werden können.

Fig. 2 zeigt das Flußdiagramm der Betriebsweise des Endo­ skopsystems. Dieses wird in einem ersten Schritt S200 akti­ viert, wobei die Steuerung 30 mindestens einen Zähler C, ei­ nen ersten Zeitgeber T1 und einen zweiten Zeitgeber T2 (noch zu beschreiben) initialisiert (d. h. rücksetzt oder auf vorbe­ stimmte Werte stellt) und den ersten Verschluß 13 und den zweiten Verschluß 25, falls geöffnet, schließt. Dann schaltet die Steuerung 30 in Schritt S202 die Lichtquelle 11 ein. In Schritt S204 wird geprüft, ob der Fluoreszenz-Aufzeichnungs­ schalter 31b im Zustand EIN oder AUS ist. Ist er im Zustand AUS, so geht die Steuerung zu Schritt S240 für die Normalauf­ zeichnung (noch zu beschreiben).

Ist der Fluoreszenz-Aufzeichnungsschalter im Zustand EIN (JA bei Schritt S204), so durchläuft die Steuerung 30 in Schritt S206 eine Schleife, bis der TG-Impuls abgegeben wird, was an­ zeigt, daß der CCD-Treiber 32 die CCD-Bilddatenübertragung zum Videoprozessor 23 abgeschlossen hat. Nach der Abgabe des TG-Impulses wird der Zähler C in Schritt S208 auf 0 rückge­ setzt. Der Zähler C dient zum Zählen der Wiederholungen der Integration der CCD-Daten pro TG-Impuls, d. h. der Zähler C zählt die Zahl der Belichtungen des CCD-Flächensensors 22 mit dem Fluoreszenzbild pro TG-Impuls.

In Schritt S210 wird der erste Verschluß 13 geöffnet und für eine erste vorbestimmte Zeit in diesem Zustand gehalten. Die erste vorbestimmte Zeit ist ausreichend lang, um eine bestän­ dige Fluoreszenz in organischen Geweben zu induzieren, wenn sie mit der von der Lichtquelle 11 abgegebenen Anregungs­ strahlung bestrahlt werden. Die erste vorbestimmte Zeit wird in dem ersten Zeitgeber T1 bei Schritt S200 gespeichert und mit der Steuerung 30 in Schritt S212 herabgezählt. Läuft der erste Zeitgeber T1 ab (JA bei Schritt S212), so wird der er­ ste Verschluß 13 geschlossen, und der zweite Verschluß 25 wird bei Schritt S214 geöffnet, wenn der erste Verschluß 13 geschlossen wird. Der zweite Verschluß 25 wird für eine zwei­ te vorbestimmte Zeit geöffnet gehalten, die mindestens der Dauer der beständigen Fluoreszenz entspricht. Die zweite vor­ bestimmte Zeit wird in einem Zeitgeber T2 in Schritt S200 ge­ speichert und mit der Steuerung 30 in Schritt S216 herabge­ zählt. Läuft der zweite Zeitgeber T2 ab (JA bei Schritt S216), wird der zweite Verschluß 25 bei Schritt S218 ge­ schlossen und der Zähler C bei Schritt S220 erhöht. Die Steuerung prüft den Zähler C bei Schritt S222. Ist der Zäh­ lerstand gleich der Zielanzahl von Wiederholungen der Inte­ gration der CCD-Spannung pro TG-Impuls (in diesem Fall 4 Wie­ derholungen, JA bei Schritt S222), so geht die Steuerung zu Schritt S204, und die Bilddaten des CCD-Flächensensors 22 werden dem Videoprozessor 23 mit dem nächsten TG-Impuls des CCD-Treibers 32 zugeführt. Ist der Zählerstand nicht gleich dem vorbestimmten Wert (in diesem Fall ungleich 4 bei Schritt S222), so kehrt die Steuerung 30 zu Schritt S210 zurück, um die nachfolgenden Bilddaten anzusammeln.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei Schritt S204 im Zustand AUS des Fluoreszenz-Aufzeichnungsschalters 31b (NEIN bei Schritt S204) die Normalaufzeichnung beginnend mit Schritt S240 durchgeführt. Bei der Normalaufzeichnung öffnet die Steuerung 30 den ersten und den zweiten Verschluß 13 und 25 bei Schritt S240. Dann prüft die Steuerung den Hauptschalter 31a bei Schritt S242. Ist er im Zustand AUS (NEIN bei Schritt S242), wird der Aufzeichnungsprozeß beendet, d. h. das Endo­ skopsystem wird ausgeschaltet.

Ist der Hauptschalter 31a im Zustand EIN (JA bei Schritt 5242), so prüft die Steuerung 30 bei Schritt S244, ob der Fluoreszenz-Aufzeichnungsschalter 31b im Zustand EIN ist. Ist er im Zustand AUS (NEIN bei Schritt S244), so kehrt die Steuerung 30 zu Schritt S242 zurück. Ist er im Zustand EIN (JA bei Schritt S244), so schließt die Steuerung 30 den er­ sten Verschluß 13 und den zweiten Verschluß 25 und geht zu Schritt S206.

Fig. 3A bis 3E zeigen Zeitdiagramme für den Fluoreszenz-Auf­ zeichnungsmodus bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Zeit­ linie ist in jeder Fig. 3A bis 3E im Verlauf einer TG-Impuls­ periode unterbrochen, um darzustellen, daß viele Wiederholun­ gen (bei dem Beispiel gemäß Fig. 2 nur vier Wiederholungen) der Spannungsansammlung in der TG-Impulsperiode möglich sind. Die Zeitdiagramme zeigen die Erzeugung der TG-Impulse, die Betätigung des ersten Verschlusses 13 und des zweiten Ver­ schlusses 25, eine Annäherung der Lichtintensität der Fluo­ reszenz, die mit dem CCD-Flächensensor 22 erfaßt wird, und die integrierten (angesammelten) Bilddaten des CCD-Flächen­ sensors 22. Die ungefähre Lichtintensität und die angesammel­ ten Bilddaten sind repräsentativ für ein einzelnes Bildele­ ment des CCD-Flächensensors 22 und den Mittelwert aller Bild­ elemente.

Wie Fig. 3A zeigt, wird ein TG-Impuls jeweils innerhalb von 1/60 sec erzeugt. In dem Intervall zwischen den TG-Impulsen erfährt der erste Verschluß eine vorbestimmte Zahl von Öff­ nungen und Schließungen. In dem in Fig. 3A gezeigten Beispiel werden der erste und der zweite Verschluß 13 und 25 zwischen aufeinander folgenden TG-Impulsen jeweils viermal geöffnet und geschlossen. Wie zuvor beschrieben, folgt der zweite Ver­ schluß 25 dem ersten Verschluß 13 und hat dieselbe Zahl Öff­ nungen. Wie Fig. 3E zeigt, nimmt die angesammelte (integrierte) Spannung des CCD-Flächensensors 22 zu und wird mit der ansteigenden Flanke der TG-Impulse ausgegeben.

Fig. 4 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Endoskopsystems ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Teile, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmen und dessen Bezugszeichen tragen, haben dieselbe Beschreibung und Funktion.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem er­ sten darin, daß der Videoprozessor 23 einen Bildspeicher 23a zum Speichern der Bilddaten des CCD-Flächensensors 22 enthält und daß dieser Bildspeicher 23a zum Ansammeln mehrerer Bilder beständiger Fluoreszenz zu einem einzigen helleren Bild be­ nutzt wird (anstelle der Integrationsspannung in dem CCD-Flä­ chensensor selbst). Der CCD-Flächensensor 22 wird mit dem CCD-Treiber zur Abgabe von Bilddaten an den Bildspeicher 23a mehrmals (in diesem Beispiel viermal) jeweils in 1/60 sec an­ gesteuert, d. h. einmal jeweils in 1/240 sec. Die Intensitäts­ werte der angesammelten Bilddaten entsprechend dem kumulati­ ven Bild der beständigen Fluoreszenz, das in dem Bildspeicher 23a gespeichert ist, erhöhen sich mit jeder Wiederholung, und das gespeicherte Bild wird auf dem Monitor 24 in Abständen von 1/60 sec dargestellt.

Fig. 15 zeigt das Flußdiagramm des Betriebs dieses Endo­ skopsystems. Bei der ersten Aktivierung in Schritt S500 in­ itialisiert die Steuerung 30 mindestens einen Zähler C, einen ersten Zeitgeber T1 und einen zweiten Zeitgeber T2 (noch zu beschreiben) und schließt den ersten Verschluß 13 und den zweiten Verschluß 25, falls sie geöffnet sind. Dann schaltet die Steuerung 30 in Schritt S502 die Lichtquelle 11 ein. In Schritt S504 prüft die Steuerung 30, ob der Fluoreszenz-Auf­ zeichnungsschalter 31b im Zustand EIN oder AUS ist. Ist er im Zustand AUS, geht die Steuerung zu Schritt S538 für die Nor­ malaufzeichnung (noch zu beschreiben).

Ist der Fluoreszenz-Aufzeichnungsschalter im Zustand EIN (JA bei Schritt S504), so wird der TG-Impuls in Schritt S505 auf Abstände von 1/240 sec eingestellt (so daß der CCD-Flächen­ sensor 22 Bilddaten viermal innerhalb von 1/60 sec abgibt, wie oben beschrieben). Der Zähler C wird in Schritt S506 auf 0 rückgesetzt, und dann durchläuft die Steuerung 30 in Schritt S508 eine Schleife, bis der TG-Impuls abgegeben wird, was anzeigt, daß der CCD-Treiber 32 die Übertragung der CCD- Bilddaten zum Videoprozessor 23 abgeschlossen hat. Der Zähler C zählt die Wiederholungen der Ansammlung von Bilddaten in dem Bildspeicher 23a.

In Schritt S521 prüft die Steuerung den Zähler C. Ist der Zählerstand nicht größer als 0 (NEIN bei Schritt S521), geht die Steuerung 30 zu Schritt S510, da die erste Wiederholung noch nicht abgeschlossen ist. Ist der Zählerstand größer als 0 (JA bei Schritt S521), prüft die Steuerung 30 den Zähler C bei Schritt S522 nochmals.

Ist der Zählerstand 1 (JA bei Schritt S522), was anzeigt, daß die verfügbaren CCD-Daten die erste Wiederholung sind, werden die Bilddaten im CCD-Flächensensor 22 bei Schritt S524 in den Bildspeicher 23a eingespeichert. Die Steuerung geht zu Schritt S510, um nachfolgende Bilddaten anzusammeln. Ist der Zählerstand ungleich 1 (NEIN bei Schritt S522), so geht die Steuerung zu Schritt S526.

Bei Schritt S526 prüft die Steuerung, ob der Zählerstand gleich der Zielanzahl der Wiederholungen (in diesem Fall vier Wiederholungen) der Ansammlung von Bilddaten in dem Bildspei­ cher 23a ist. Ist diese Anzahl nicht erreicht (NEIN bei Schritt S526), werden die Bilddaten im CCD-Flächensensor 22 verarbeitet und zu den in dem Bildspeicher 23a vorhandenen addiert, wonach die Steuerung zu Schritt S510 geht, um nach­ folgende Bilddaten anzusammeln.

Ist die Zielanzahl der Wiederholungen der Ansammlung von Bilddaten in dem Bildspeicher 23a erreicht (in diesem Fall vier Wiederholungen, JA bei Schritt S526), so werden die Bilddaten in dem CCD-Flächensensor 22 verarbeitet, zu den in dem Bildspeicher 23a vorhandenen addiert, und das kumulative Bild im Bildspeicher 23a wird auf dem Monitor 24 in Schritt S528 dargestellt. Die Steuerung 30 geht dann zu Schritt S504.

In Schritt S510 wird der erste Verschluß 13 geöffnet und bleibt für eine erste vorbestimmte Zeit geöffnet. Diese ist so lang, daß in organischen Geweben eine beständige Fluores­ zenz induziert wird, wenn sie mit der Lichtquelle 11 beleuch­ tet werden. Die erste vorbestimmte Zeit wird in dem ersten Zeitgeber T1 bei Schritt S500 gespeichert und mit der Steue­ rung 30 in Schritt S512 abwärts gezählt. Läuft der erste Zeitgeber T1 ab (JA bei Schritt S512), wird der erste Ver­ schluß 13 geschlossen, und der zweite Verschluß 25 wird ge­ öffnet, wenn der erste Verschluß 13 bei Schritt S514 schließt. Der zweite Verschluß 25 bleibt für eine zweite vor­ bestimmte Zeit geöffnet, die zumindest der Dauer der bestän­ digen Fluoreszenz entspricht. Die zweite vorbestimmte Zeit wird in einem zweiten Zeitgeber T2 in Schritt S500 gespei­ chert und mit der Steuerung 30 bei Schritt S516 abwärts ge­ zählt. Läuft der zweite Zeitgeber T2 ab (JA bei Schritt S516), wird der zweite Verschluß 25 bei Schritt S518 ge­ schlossen und der Zähler C bei Schritt S520 erhöht. Die Steuerung kehrt dann zu Schritt S508 für die nächste Wieder­ holung zurück.

Wie zuvor beschrieben, wird bei Schritt S504, wenn der Fluo­ reszenz-Aufzeichnungsschalter 31b im Zustand AUS ist (NEIN bei Schritt S504), die bei Schritt S538 beginnende Normalauf­ zeichnung durchgeführt. Dabei setzt die Steuerung 30 den TG- Impuls in Schritt S538 auf 1/60 sec (so daß der CCD-Flächen­ sensor 22 die Bilddaten in beschriebener Weise bei jeder 1/60 sec ausgibt). Die Steuerung öffnet den ersten und den zweiten Verschluß 13 und 25 bei Schritt S540 und prüft dann den Hauptschalter 31a bei Schritt S542. Ist er im Zustand AUS (NEIN bei Schritt S542), ist die Aufzeichnung beendet, d. h. das Endoskopsystem wird ausgeschaltet.

Ist der Hauptschalter 31a im Zustand EIN (JA bei Schritt S542), prüft die Steuerung 30 bei Schritt S544, ob der Fluo­ reszenz-Aufzeichnungsschalter 31b im Zustand EIN ist. Ist er im Zustand AUS (NEIN bei Schritt S544), kehrt die Steuerung 30 zu Schritt S542 zurück. Ist der Fluoreszenz-Aufzeichnungs­ schalter 31b im Zustand EIN (JA bei Schritt S544), schließt die Steuerung 30 den ersten und den zweiten Verschluß 13 und 25 und geht zu Schritt S505.

Fig. 6A bis 6F zeigen Zeitdiagramme des Fluoreszenz-Aufzeich­ nungsmodus des zweiten Ausführungsbeispiels. Der das Inter­ vall von 1/60 sec bezeichnende Pfeil ist unterbrochen, um darzustellen, daß viele Wiederholungen (bei dem Beispiel nach Fig. 5 nur vier Wiederholungen) der Bilddaten-Intensitätsan­ sammlung innerhalb von jeweils 1/60 sec durchgeführt werden können, wobei jede Wiederholung einem TG-Impuls entspricht. Die Zeitdiagramme zeigen die Erzeugung der TG-Impulse, des Betriebes des ersten und des zweiten Verschlusses 13 und 25, eine Annäherung der Lichtintensität der mit dem CCD-Flächen­ sensor 22 erfaßten Fluoreszenz, die integrierte (angesammelte) Spannung des CCD-Flächensensors 22 und die In­ tensität der in dem Bildspeicher 23a gespeicherten Bilddaten. Die angenäherte Lichtintensität und die angesammelten Bildda­ ten kennzeichnen ein Pixel des CCD-Flächensensor 22 und den Durchschnitt aller Pixel.

Wie in Fig. 6A gezeigt, wird der TG-Impuls mit einer vorbe­ stimmten Anzahl in jeweils 1/60 sec erzeugt, (beispielsweise viermal mit einer TG-Impulsperiode von 1/240 sec). In dem In­ tervall zwischen den TG-Impulsen öffnet und schließt der er­ ste Verschluß 13. Der zweite Verschluß 25 folgt dem ersten Verschluß 13. Wie in Fig. 6E gezeigt, wird die integrierte Spannung des CCD-Flächensensor 22 mit der ansteigenden Flanke des TG-Impulses ausgegeben. Wie Fig. 6F zeigt, nehmen die Da­ ten in dem Bildspeicher 23a, die die Intensität angeben, zu und werden nach jeweils 1/60 sec ausgegeben.

Fig. 7 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Endoskopsystems als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei haben nicht beschriebene Teile, deren Bezugszeichen mit denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels übereinstimmen, dieselbe Be­ schreibung und Funktion.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten dadurch, daß der zweite Verschluß 25 und der zweite Verschlußtreiber 26 durch eine elektronische Verschlußfunk­ tion in dem CCD-Flächensensor 22 ersetzt sind. Der CCD-Trei­ ber steuert die elektronische Verschlußfunktion mit einem Verschlußsignal Vsub. Die elektronische Verschlußfunktion ar­ beitet derart, daß der CCD-Flächensensor 22 keine Bilddaten ansammelt oder ausgibt, wenn das Verschlußsignal Vsub hohen Pegel hat, und sammelt Bilddaten, wenn das Verschlußsignal Vsub niedrigen Pegel hat. Das Verschlußsignal Vsub wird mit dem ersten Verschluß 13 so synchronisiert, daß bei seiner Öffnung das Verschlußsignal Vsub bereits hohen Pegel hat, und wenn der erste Verschluß 13 schließt, ändert es sich auf niedrigen Pegel, und der CCD-Flächensensor 22 sammelt Bildda­ ten. Das Verschlußsignal Vsub kehrt dann zum hohen Pegel zu­ rück, bevor der erste Verschluß 13 wieder geöffnet wird.

Fig. 8 zeigt das Flußdiagramm der Arbeitsweise des Endo­ skopsystems nach Fig. 7. Wird es anfangs aktiviert, so in­ itialisiert die Steuerung 30 in Schritt S800 zumindest einen Zähler C und einen ersten Zeitgeber T1 (rücksetzen oder set­ zen auf vorbestimmte Werte) und schließt den ersten Verschluß 13, falls er geöffnet ist. In Schritt S802 schaltet die Steuerung 30 die Lichtquelle 11 ein. In Schritt S804 prüft die Steuerung 30, ob der Fluoreszenz-Aufzeichnungsschalter 31b im Zustand EIN oder AUS ist. Ist er im Zustand AUS, so geht die Steuerung zu Schritt S838 für die Normalaufzeichnung (noch zu beschreiben).

Ist der Fluoreszenz-Aufzeichnungsschalter im Zustand EIN (JA bei Schritt S804), wird der TG-Impuls in Schritt S805 auf ei­ ne Ausgabeperiode von 1/240 sec eingestellt (so daß der CCD- Flächensensor 22 viermal Bilddaten in 1/60 sec ausgibt, wie oben beschrieben). Der Zähler C wird in Schritt S806 auf 0 gesetzt, und dann durchläuft die Steuerung 30 in Schritt S808 eine Schleife, bis der TG-Impuls ausgegeben wird, was an­ zeigt, daß der CCD-Treiber 32 die Übertragung der CCD-Bildda­ ten zu dem Videoprozessor 23 abgeschlossen hat. Der Zähler C zählt die Wiederholungen der Ansammlung von Bilddaten in dem Bildspeicher 23a.

Die Steuerung prüft den Zähler C bei Schritt S821. Ist der Zählerstand nicht größer als 0 (NEIN bei Schritt S821), so geht die Steuerung zu Schritt S809, da die erste Wiederholung noch nicht beendet ist. Ist der Zählerstand größer als 0 (JA bei Schritt S821), prüft die Steuerung 30 dann nochmals den Zähler bei Schritt S822.

Ist der Zählerstand gleich 1 (JA bei Schritt S822), zeigt dies an, daß die verfügbaren CCD-Daten die erste Wiederholung sind, und die Bilddaten des CCD-Flächensensors 22 werden in den Bildspeicher 23a bei Schritt S824 eingespeichert. Die Steuerung geht dann zu Schritt S809, um nachfolgende Bildda­ ten anzusammeln. Ist der Zählerstand ungleich 1 (NEIN bei Schritt S822), geht die Steuerung zu Schritt S826.

Hier prüft die Steuerung 30, ob der Zählerstand gleich der Zielanzahl der Wiederholungen (in diesem Fall vier Wiederho­ lungen) der Ansammlung von Bilddaten in dem Bildspeicher 23a ist. Ist diese Anzahl noch nicht erreicht (NEIN bei Schritt 5826), werden die Bilddaten in dem CCD-Flächensensor 22 ver­ arbeitet und zu den im Bildspeicher 23a enthaltenen addiert, wonach die Steuerung zu Schritt S809 geht, um nachfolgende Bilddaten anzusammeln.

Ist die Zielanzahl der Wiederholungen der Ansammlung von Bilddaten in dem Bildspeicher 23a erreicht (JA bei Schritt 5826), werden die Bilddaten in dem CCD-Flächensensor 22 ver­ arbeitet, zu den in dem Bildspeicher 23a vorhandenen addiert und das kumulative Bild des Bildspeichers 23a auf dem Monitor 24 in Schritt S828 dargestellt. Die Steuerung 30 geht dann zu Schritt S804.

In Schritt S809 wird das Signal Vsub auf hohen Pegel ge­ stellt, was die Ansammlung von Bilddaten mit dem CCD-Flächen­ sensor 22 sperrt. In Schritt S810 wird der erste Verschluß 13 geöffnet und bleibt für eine erste vorbestimmte Zeit offen. Die erste vorbestimmte Zeit ist so lang, daß eine beständige Fluoreszenz in organischen Geweben induziert wird, wenn sie mit der Lichtquelle 11 beleuchtet werden. Die erste vorbe­ stimmte Zeit wird in dem ersten Zeitgeber T1 bei Schritt S800 gespeichert und in Schritt S812 mit der Steuerung 30 abwärts gezählt. Läuft der erste Zeitgeber T1 ab (JA bei Schritt S812), wird der erste Verschluß 13 geschlossen, und das Si­ gnal Vsub wird auf niedrigen Pegel mindestens für die Dauer der beständigen Fluoreszenz gesetzt. Der Zähler C wird dann bei Schritt S820 erhöht. Die Steuerung 30 kehrt dann zu Schritt S808 für die nächste Wiederholung zurück.

Wie zuvor beschrieben, wird im Zustand AUS des Fluoreszenz- Aufzeichnungsschalters 31b (NEIN bei Schritt S804) die Nor­ malaufzeichnung bei Schritt S838 ausgeführt. Hierbei setzt die Steuerung 30 den TG-Impuls in Schritt S538 auf eine Aus­ gabeperiode von 1/60 sec (so daß der CCD-Flächensensor 22 Bilddaten im Abstand von 1/60 sec ausgibt, wie beschrieben). Die Steuerung öffnet den ersten Verschluß 13 bei Schritt S840 und prüft dann bei Schritt S842 den Hauptschalter 31a. Ist er im Zustand AUS (NEIN bei Schritt S842), so ist der Aufzeich­ nungsprozeß beendet, d. h. das Endoskopsystem wird abgeschal­ tet.

Ist der Hauptschalter 31a im Zustand EIN (JA bei Schritt S842), prüft die Steuerung 30 in Schritt S844, ob der Fluo­ reszenz-Aufzeichnungsschalter 31b im Zustand EIN ist. Ist er im Zustand AUS (NEIN bei Schritt S844), kehrt die Steuerung 30 zu Schritt S842 zurück. Ist er im Zustand EIN (JA bei Schritt S844), schließt die Steuerung 30 den ersten Verschluß 13 und geht zu Schritt S805.

Fig. 9A bis 9F zeigen Zeitdiagramme für den Fluoreszenz-Auf­ zeichnungsmodus des dritten Ausführungsbeispiels. Die Zeit­ diagramme zeigen die Erzeugung der TG-Impulse, den Betrieb des ersten Verschlusses 13, das Verschlußsignal Vsub, eine Annäherung der Lichtintensität der mit dem CCD-Flächensensor 22 erfaßten Fluoreszenz, die integrierten (angesammelten) Bilddaten des CCD-Flächensensors 22 und die Intensität der in dem Bildspeicher 23a gespeicherten Bilddaten. Die Lichtinten­ sität und die angesammelten Bilddaten kennzeichnen ein Pixel des CCD-Flächensensors 22 und den Mittelwert aller Pixel.

Wie Fig. 9A zeigt, wird ein TG-Impuls in jeweils 1/60 sec mit einer vorbestimmten Anzahl erzeugt, beispielsweise viermal (was eine TG-Impulsperiode von 1/240 sec ergibt). In dem In­ tervall zwischen den TG-Impulsen öffnet und schließt der er­ ste Verschluß 13. Das Verschlußsignal Vsub wird mit der An­ stiegsflanke des TG-Impulses auf hohen Pegel gesetzt und er­ hält mit schließen des ersten Verschlusses 13 niedrigen Pe­ gel. Das Verschlußsignal Vsub ist also immer auf hohem Pegel, wenn der erste Verschluß 13 öffnet. Wie in Fig. 9E gezeigt, wird die integrierte Spannung des CCD-Flächensensors 22 mit der ansteigenden Flanke des TG-Impulses ausgegeben. Wie Fig. 9F zeigt, nehmen die kumulativen Bilddaten (die die Intensi­ tät der gesammelten beständigen Fluoreszenz darstellen) in dem Bildspeicher 23a zu und werden nach jeweils 1/60 sec aus­ gegeben.

Claims (8)

1. Endoskopsystem zum Überprüfen organischen Gewebes, mit einer Lichtquelle, deren Strahlung eine beständige Fluo­ reszenz in dem organischen Gewebe erzeugt, einer Bildauf­ nahmevorrichtung zum Erfassen der Fluoreszenz und zum Ab­ geben von daraus erzeugten Bildern und einem Endoskop zum Leiten der Strahlung auf das organische Gewebe und zum Leiten der Fluoreszenz auf die Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten Verschluß (13) zum Steuern der Übertragung der Strahlung von der Lichtquelle (11) zum organischen Gewebe (100), durch einen zweiten Verschluß (25) zum Steuern der Übertragung der beständi­ gen Fluoreszenz von dem organischen Gewebe (100) zu der Bildaufnahmevorrichtung (22), und durch eine Steuerschal­ tung (30) zum Steuern des ersten Verschlusses (13) und des zweiten Verschlusses (25) derart, daß der zweite Ver­ schluß (25) die Übertragung der Fluoreszenz zu der Bild­ aufnahmevorrichtung unmittelbar startet, nachdem der er­ ste Verschluß (13) die Übertragung der Strahlung zu dem organischen Gewebe (100) beendet.

2. Endoskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung einen CCD-Flächensensor (22), der durch einen Übertragungsimpuls zur Ausgabe von Bilddaten gesteuert wird, und einen CCD-Treiber (32) zum Erzeugen des Übertragungsimpulses mit einem vorbestimmten Intervall und zum Abgeben des Übertragungsimpulses an den CCD-Flächensensor (22) enthält.

3. Endoskopsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung ferner einen Videoprozes­ sor (23) zum Verarbeiten der von dem CCD-Flächensensor (22) ausgegebenen Bilddaten enthält, welche dem Videopro­ zessor (23) jeweils bei Erzeugung eines Übertragungsim­ pulses mit dem CCD-Treiber (32) zugeführt werden.

4. Endoskopsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (30) den zweiten Verschluß (25) zum Übertragen der beständigen Fluoreszenz zu der Bild­ aufnahmevorrichtung unmittelbar nach Beenden der Übertra­ gung der Strahlung auf das organische Gewebe (100) durch den ersten Verschluß (13) mehrmals während des vorbe­ stimmten Intervalls steuert, und daß der CCD-Flächensen­ sor (22) Spannungswerte kumulativ ansammelt, die die ku­ mulative Intensität der Fluoreszenz über mehrere Male für jede Ausgabe von Bilddaten abhängig von dem Übertragungs­ impuls wiedergeben, und daß der Videoprozessor (23) von dem CCD-Flächensensor (22) erhaltene Bilddaten ausgibt.

5. Endoskopsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Videoprozessor (23) einen Bildspeicher (23a) enthält, und daß die Steuerschaltung (30) den zwei­ ten Verschluß (25) zum Übertragen der Fluoreszenz auf die Bildaufnahmevorrichtung unmittelbar nach dem Beenden der Übertragung der Strahlung durch den ersten Verschluß (13) auf das organische Gewebe (100) einmal während des vorbe­ stimmten Intervalls steuert, wobei der Bildspeicher (23a) Intensitätswerte kumulativ ansammelt, die die kumulative Intensität der Fluoreszenz über mehrere Übertragungsim­ pulse angibt, und wobei der Videoprozessor (23) die aus den kumulativen Intensitätswerten aufgebauten Bilder aus­ gibt.

6. Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschluß (13) zwischen der Lichtquelle (11) und dem organischen Gewebe (100) und der zweite Verschluß (25) zwischen dem organischen Gewebe (100) und der Bildaufnahmevorrichtung angeordnet ist.

7. Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschluß (13) zwischen der Lichtquelle (11) und dem organischen Gewebe (100) ange­ ordnet ist, und daß der zweite Verschluß ein elektroni­ scher Verschluß des CCD-Flächensensors (22) ist, der durch den CCD-Treiber (32) gesteuert wird.

8. Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (30) ei­ nen Normalaufzeichnungsmodus hat, bei dem der erste und der zweite Verschluß (13, 25) so gesteuert werden, daß die Bildaufnahmevorrichtung an dem organischen Gewebe (100) reflektiertes Licht kontinuierlich erfaßt.