DE19632445A1 - Rigid endoscope, e.g. for surgical instrument - Google Patents

Rigid endoscope, e.g. for surgical instrument

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DE19632445A1 DE1996132445 DE19632445A DE19632445A1 DE 19632445 A1 DE19632445 A1 DE 19632445A1 DE 1996132445 DE1996132445 DE 1996132445 DE 19632445 A DE19632445 A DE 19632445A DE 19632445 A1 DE19632445 A1 DE 19632445A1
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Abstract

The endoscope has a lens (1), a sleeve tube and a glass fibre bundle (2) which radiates parallel to the lens for illumination. The endoscope has an additional glass fibre bundle (3) which is integrated in the endoscope and radiates at an angle alpha (5) which is not equal to zero to the image axis (4) of the lens. Preferably, the glass fibres of the additional bundle are arranged coaxial to the lens. All three optical systems finish at the distal end of the endoscope. The glass fibres are cut at an angle beta (12). The light is separated into two glass fibre bundles and coupled into respective optically conductive fibre terminals.

Description

Es soll eine Optik für die Endoskopie, im folgenden als Endoskop bezeichnet, mit einer schattenspendenden Beleuchtung derart entwickelt werden, daß durch die Optik beobachtete Gegenstände, z. B. chirurgische Instrumente, einen Schatten auf dem Beobachtungshintergrund, z. B. ein Organ, werfen.It is intended to be an optic for endoscopy, hereinafter referred to as Endoscope labeled, with a shade Lighting to be developed in such a way that Objects observed optics, e.g. B. surgical Instruments, a shadow on the Observation background, e.g. B. throw an organ.

Stand der TechnikState of the art

Es ist grundsätzlich bekannt, daß ein starres Endoskop aus einer für die Bildgebung verwendeten Optik und aus einer Lichtquelle zur Beleuchtung des betrachteten Objektes besteht. Es ist weiterhin bekannt aus der Patentschrift EP 03 69 937 A1, daß die Lichtquelle mit einem parallel zur optischen Achse der Optik liegenden Glasfaserbündel, so genannte Lichtwellenleiter, realisiert wird. In das Glasfaserbündel wird nach dem Stand der Technik am proximalen Ende (die dem Anwender zugewandte Seite) über ein weiteres Glasfaserbündel, dem so genannten Lichtleitkabel, das Licht einer extremen Lichtquelle eingekoppelt. Über die Glasfaserbündel wird das Licht zum distalen Ende (die dem betrachteten Objekt zugewandte Seite) hin übertragen. Die Lichtquelle strahlt somit aus der Richtung des Betrachters auf das Objekt. Es ist weiterhin aus der Strahlenoptik bekannt, daß zwischen Beobachter und betrachteten Objekt, hier im folgenden Bildhintergrund genannt, eingebrachte Gegenstände keine Schatten auf den Bildhintergrund werfen, wenn die Strahlenachse der Lichtquelle und die optische Bildachse des Beobachters zusammenfallen.It is basically known that a rigid endoscope is made optics used for imaging and one Light source for illuminating the viewed object consists. It is also known from the patent EP 03 69 937 A1 that the light source with a parallel to the optical axis of the optics lying fiber bundle, so called optical fiber is realized. In the Glass fiber bundle is according to the state of the art on proximal end (the side facing the user) via another glass fiber bundle, the so-called Light guide cable, the light from an extreme light source coupled. The light is transmitted through the glass fiber bundle to the distal end (that of the viewed object facing side). The light source shines thus from the direction of the viewer towards the object. It it is also known from radiation optics that between Observer and observed object, here in the following Picture background called, brought objects none  Cast shadows on the image background if the Beam axis of the light source and the optical image axis of the observer collapse.

Dies ist der Grund dafür, daß nach dem heutigen Stand der Technik in der Endoskopie chirurgische Instrumente keinen Schatten auf die betrachteten Organe werfen.This is the reason why, as of today technology in endoscopy surgical instruments do not cast a shadow on the organs under consideration.

Es ist aus der Strahlenoptik jedoch auch bekannt, daß wenn die Strahlenachse der Lichtquelle und die optische Bildachse des Beobachters jeweils aus einer anderen Richtung auf einen Gegenstand stehen, von diesem Gegenstand ein Schatten auf den Bildhintergrund geworfen wird. Die Größe und der Ort des Schattens hängt von dem Winkel zwischen optischer Bildachse des Beobachters und der Strahlenachse der Lichtquelle und von dem Abstand des Gegenstandes zum Bildhintergrund ab. Die Stärke bzw. der Kontrast des Schattens hängt maßgeblich von der Lichtstärke der Lichtquelle ab.However, it is also known from radiation optics that when the ray axis of the light source and the optical Image axis of the observer from a different one Stand towards an object from this Object a shadow on the image background is thrown. The size and location of the shadow depends on the angle between the optical image axis of the Observer and the beam axis of the light source and from the distance of the object to the image background from. The strength or contrast of the shadow depends largely depends on the light intensity of the light source.

Es ist weiterhin bekannt, daß aufgrund des endoskopischen, zweidimensionalen Bildes die Tiefeninformation über den betrachteten Raum fehlt und daß hierdurch das räumliche Vorstellungsvermögen des Arztes eingeschränkt wird. Weiterhin eingeschränkt wird das räumliche Vorstellungsvermögen des Arztes durch das Fehlen des Schattens.It is also known that due to the endoscopic, two-dimensional image There is no depth information about the space under consideration and that hereby the spatial imagination of the Doctor is restricted. Is further restricted the spatial imagination of the doctor through the Lack of shadow.

Weiterhin ist bekannt, daß bei chirurgischen Eingriffen mit energetischen Therapiegeräten, z. B. Hochfrequenz- Chirurgie oder Laser-Chirgie, das distale Ende der Endoskope, insbesondere die Optik, verunreinigt wird bzw. diese beschlägt.It is also known that with surgical interventions energetic therapy devices, e.g. B. radio frequency Surgery or laser surgery, the distal end of the Endoscopes, especially the optics, are contaminated  or fogged up.

Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß man ein zweites, zusätzliches Glasfaserbündel derart in das Endoskop integrieren kann, daß eine Schattenbildung zustande kommt und damit dem Arzt die räumliche Orientierung in der endoskopierten Körperhöhle erheblich erleichtert wird. Dazu wird erfindungsgemäß dieses zweite Glasfaserbündel mit seiner Strahlenachse in einem Winkel α ungleich Null (α≠0) zu der Bildachse ausgerichtet.It has now surprisingly been found that one second, additional fiber optic bundle in this way Endoscope can integrate that shadow comes about and thus the physician the spatial Orientation in the endoscopic body cavity considerably is facilitated. According to the invention, this is the second Glass fiber bundle with its beam axis at an angle α not equal to zero (α ≠ 0) aligned with the image axis.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zu einer starren Optik (1) mit einem ersten parallel zur Bildachse (4) strahlenden Glasfaserbündel (2), ein zweites in einem Winkel α (5) ungleich Null (α≠0) zu der Bildachse strahlendes Glasfaserbündel (3) integriert. Alle drei optische Systeme enden am distalen Ende des Endoskops (11). Um den Winkel α ungleich Null (α≠0) zu der Bildachse einzustellen, werden die Glasfasern in dem Winkel β (12) angeschliffen. Die Winkel α und β stehen in einem direktem Zusammenhang. Das Licht für die Glasfaserbündel (2, 3) wird getrennt in die jeweiligen Lichtleitkabelanschlüsse (6, 7) eingekoppelt. Das Licht der beiden Glasfaserbündel (2, 3), überlagert sich im betrachteten Raum. Erfindungsgemäß wirft ein in den Betrachtungsraum eingebrachter Gegenstand (8) einen Schatten (9) auf den Bildhintergrund (10).In a preferred embodiment, a rigid optical system ( 1 ) with a first glass fiber bundle ( 2 ) radiating parallel to the image axis ( 4 ), a second at an angle α ( 5 ) not equal to zero (α ≠ 0) to the image axis radiating glass fiber bundle ( 3 ) integrated. All three optical systems end at the distal end of the endoscope ( 11 ). In order to set the angle α not equal to zero (α ≠ 0) to the image axis, the glass fibers are ground at the angle β ( 12 ). The angles α and β are directly related. The light for the glass fiber bundles ( 2 , 3 ) is coupled separately into the respective optical cable connections ( 6 , 7 ). The light from the two glass fiber bundles ( 2 , 3 ) overlaps in the room under consideration. According to the invention, an object ( 8 ) introduced into the viewing space casts a shadow ( 9 ) on the image background ( 10 ).

In Weiterführung des Erfindungsgedankens endet das Glasfaserbündel (3) in einem Abstand d vom distalen Ende des Endoskops (11). Durch sinnvolle Wahl des Abstandes d (erfindungsgemäß 5 bis 50 mm) wird die Schattenwirkung durch gezieltes Einstellen des Winkels α kontrastreich eingestellt.In continuation of the inventive concept, the glass fiber bundle ( 3 ) ends at a distance d from the distal end of the endoscope ( 11 ). By a sensible choice of the distance d (5 to 50 mm according to the invention), the shadow effect is set with high contrast by specifically setting the angle α.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung werden die Glasfasern (3) nicht mit einem Winkel β (12) angeschliffen, sondern mit einem planaren Ende in einem Abstand d vom distalen Ende positioniert. Hierbei kann die Schattenwirkung durch die axiale Stellung der Glasfasern (3) zur Bildachse (4) eingestellt werden.In a further advantageous embodiment, the glass fibers ( 3 ) are not ground at an angle β ( 12 ), but are positioned with a planar end at a distance d from the distal end. The shadow effect can be adjusted by the axial position of the glass fibers ( 3 ) to the image axis ( 4 ).

In konsequenter Weiterführung des Erfindungsgedankens werden die Lichtleitkabelanschlüsse (6, 7) der Glasfaserbündel (2, 3) in einem Lichtleitkabelanschluß (13) integriert. Die pro Glasfaserbündel (2, 3) zu übertragende Lichtmenge wird durch die Anzahl der Glasfasern in den jeweiligen Glasfaserbündeln (2, 3) eingestellt.In a consistent continuation of the inventive concept, the light guide cable connections ( 6 , 7 ) of the glass fiber bundles ( 2 , 3 ) are integrated in a light guide cable connection ( 13 ). The amount of light to be transmitted per glass fiber bundle ( 2 , 3 ) is set by the number of glass fibers in the respective glass fiber bundles ( 2 , 3 ).

In besonderer Ausführungsform wird das Endoskop mit einem Insuflationskanal (14) und einem Spülkanal (15) ausgelegt. Durch den Insuflationskanal kann z. B. CO₂-Gas insufliert werden und durch den Spülkanal NaCl-Lösung.In a particular embodiment, the endoscope is designed with an insufflation channel ( 14 ) and a rinsing channel ( 15 ). Through the insuflation channel z. B. CO₂ gas are insufliert and through the flushing channel NaCl solution.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird an den jeweiligen distalen Enden des Insufflationskanals (14) und des Spülkanals (15) einem Mittel zur Strahlformung (16, 17) angebracht, so daß mit Hilfe des Gasstromes und Flüssigkeitstromes das distale Ende des Endoskops (11) und insbesondere die Bildeintrittsfläche der Optik (1) gereinigt werden kann.In a preferred embodiment, a means for beam shaping ( 16 , 17 ) is attached to the respective distal ends of the insufflation channel ( 14 ) and the irrigation channel ( 15 ), so that the distal end of the endoscope ( 11 ) and in particular with the aid of the gas flow and liquid flow the image entry surface of the optics ( 1 ) can be cleaned.

In konsequenter Weiterführung des Erfindungsgedankens wird in das Endoskop eine Heizung derart integriert, daß Insufflationsgas, Spülflüssigkeit und Optik (1) auf Körpertemperatur gehalten wird und ein Beschlagen der distalen Bildeintrittsfläche der Optik (1) vermieden wird.In a consistent continuation of the inventive concept, a heater is integrated into the endoscope in such a way that insufflation gas, flushing liquid and optics ( 1 ) are kept at body temperature and fogging of the distal image entry surface of the optics ( 1 ) is avoided.

Es folgt die Beschreibung der AbbildungenThe description of the figures follows

In Abb. 1 ist das starre Endoskop mit der integrierten Optik (1), den Glasfaserbündeln (2, 3) und den Lichtleitkabelanschlüssen (6, 7) dargestellt. Eingezeichnet ist die optische Bildachse (4) und der Winkel α (5) zwischen optischer Bildachse (4) und Strahlachse des Glasfaserbündels (3). Das Glasfaserbündel (3) ist in einem Winkel β (12) angeschliffen. Ein in den Betrachtungsraum eingebrachter Gegenstand (8) wirft einen Schatten (9) auf den Bildhintergrund (10). Fig. 1 shows the rigid endoscope with the integrated optics ( 1 ), the glass fiber bundles ( 2 , 3 ) and the fiber optic cable connections ( 6 , 7 ). The optical image axis ( 4 ) and the angle α ( 5 ) between the optical image axis ( 4 ) and the beam axis of the glass fiber bundle ( 3 ) are shown. The glass fiber bundle ( 3 ) is ground at an angle β ( 12 ). An object ( 8 ) introduced into the viewing space casts a shadow ( 9 ) on the image background ( 10 ).

In Abb. 2 ist das proximale Ende des gleichen Endoskops (1) wie in Abb. 1 dargestellt, nur das die Glasfaserbündel (2, 3) in einem Lichtleitkabelanschluß (13) zusammengefaßt sind. Fig. 2 shows the proximal end of the same endoscope ( 1 ) as shown in Fig. 1, only that the glass fiber bundles ( 2 , 3 ) are combined in an optical cable connection ( 13 ).

Abb. 3 zeigt das distale Ende des Endoskops (11) in besonderer Ausführungsform mit einem integrierten Insufflationskanal (14) und einem Spülkanal (15), wobei die jeweiligen distalen Enden des Insufflationskanals (14) und des Spülkanals (15) mit einem Mittel zur Strahlformung (16, 17) abgeschlossen sind. Fig. 3 shows the distal end of the endoscope ( 11 ) in a special embodiment with an integrated insufflation channel ( 14 ) and a rinsing channel ( 15 ), the respective distal ends of the insufflation channel ( 14 ) and the rinsing channel ( 15 ) with a means for beam shaping ( 16 , 17 ) are completed.

Claims (15)

1. Starres Endoskop mit den Hauptkomponenten Optik, Hüllrohr und einem parallel zur Optik strahlenden Glasfaserbündel für die Beleuchtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites, zusätzliches Glasfaserbündel, welches in einem Winkel α ungleich Null (α≠0) zu der Bildachse der Optik strahlt, in dem Endoskop integriert ist.1. Rigid endoscope with the main components optics, cladding tube and a glass fiber bundle that radiates parallel to the optics for the illumination, characterized in that a second, additional glass fiber bundle that radiates at an angle α not equal to zero (α ≠ 0) to the image axis of the optics, is integrated in the endoscope. 2. Starres Endoskop nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Glasfasern des zweiten, zusätzlichen Glasfaserbündels koaxial und mit einer gezielten Verteilung um die Optik angeordnet sind.2. Rigid endoscope according to 1, characterized in that that the glass fibers of the second, additional Glass fiber bundle coaxial and with a targeted Distribution around the optics are arranged. 3. Starres Endoskop nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei optische Systeme am distalen Ende des Endoskops enden.3. Rigid endoscope according to 1 and 2, characterized in that all three optical systems at the distal end of the Endoscope end. 4. Starres Endoskop nach 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern des zweiten zusätzlichen Glasfaserbündels in dem Winkel β angeschliffen werden.4. Rigid endoscope according to 1, 2 and 3,  characterized in that the glass fibers of the second additional Glass fiber bundle ground at the angle β will. 5. Starres Endoskop nach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht in die zwei Glasfaserbündel getrennt in die jeweiligen Lichtleitkabelanschlüsse eingekoppelt wird.5. Rigid endoscope after 1 to 4, characterized in that the light into the two fiber optic bundles separated in the respective fiber optic cable connections is coupled. 6. Starres Endoskop nach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, zusätzliche Glasfaserbündel in einem Abstand d vom distalen Ende des Endoskops positioniert ist.6. Rigid endoscope after 1 to 5, characterized in that the second, additional fiber optic bundle in one Distance d from the distal end of the endoscope is positioned. 7. Starres Endoskop nach 1 bis 3 und 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern des zweiten, zusätzlichen Glasfaserbündels nicht mit einem Winkel β wie in Patentanspruch 4 angeschliffen, sondern mit einem planaren Ende in einem Abstand d vom distalen Ende positioniert sind.7. Rigid endoscope after 1 to 3 and 5 to 6, characterized in that the glass fibers of the second, additional Glass fiber bundle not with an angle β as in Claim 4 sanded, but with a planar end at a distance d from distal end are positioned. 8. Starres Endoskop nach 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenwirkung durch die axiale Stellung des planar geschliffenen Glasfaserbündels zur optischen Bildachse eingestellt wird. 8. Rigid endoscope after 1 to 3 and 5 to 7, characterized in that the shadow effect by the axial position of the planar ground glass fiber bundle for optical image axis is set.   9. Starres Endoskop nach 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitkabelanschlüsse der Glasfaserbündel in einem Lichtleitkabelanschluß integriert sind.9. Rigid endoscope after 1 to 8, characterized in that the fiber optic cable connections of the fiber optic bundles in a fiber optic cable connection are integrated. 10. Starres Endoskop nach 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Glasfaserbündel übertragende Lichtmenge durch die Anzahl der einzelnen Glasfasern in den jeweiligen Glasfaserbündeln eingestellt wird.10. Rigid endoscope after 1 to 9, characterized in that the amount of light transmitted per glass fiber bundle by the number of individual glass fibers in the respective fiber bundles is set. 11. Starres Endoskop nach 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Endoskop ein Insufflationskanal und ein Spülkanal integriert ist.11. Rigid endoscope after 1 to 10, characterized in that one insufflation channel and one in the endoscope Flushing channel is integrated. 12. Starres Endoskop nach 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den jeweiligen distalen Enden des Insufflationskanals und des Spülkanals ein Mittel zur Strahlformung angebracht ist, so daß mit Hilfe des Gasstromes und Flüssigkeitstromes das distale Ende des Endoskops und insbesondere die Bildeintrittsfläche gereinigt werden kann.12. Rigid endoscope after 1 to 11, characterized in that at the respective distal ends of the Insufflationskanal and the irrigation channel a means is attached to beam shaping, so that with the help of the gas flow and liquid flow the distal End of the endoscope and especially the Image entry area can be cleaned. 13. Starres Endoskop nach 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in das Endoskop eine Heizung integriert ist.13. Rigid endoscope after 1 to 12, characterized in that A heater is integrated in the endoscope. 14. Starres Endoskop nach 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Heizung das Insufflationsgas, die Spülflüssigkeit und das Endoskop auf Körpertemperatur gehalten wird.14. Rigid endoscope after 1 to 13, characterized in that  by heating the insufflation gas, the Irrigation fluid and the endoscope Body temperature is maintained. 15. Starres Endoskop nach 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch die temperierte Optik und den auf die Bildeintrittsfläche gerichteten, temperierten Gasstrom ein Beschlagen der distalen Bildeintrittsfläche der Optik vermieden wird.15. Rigid endoscope after 1 to 14, characterized in that due to the tempered optics and the on Image entry surface directed, tempered gas flow fogging of the distal image entry surface of the Optics is avoided.
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