DE3426104A1

DE3426104A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE3426104A1
Application number: DE19843426104
Authority: DE
Inventors: Robert C. Skaneateles N.Y. Wheeler
Original assignee: Welch Allyn Inc
Current assignee: Welch Allyn Inc
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1985-04-25
Anticipated expiration: 2004-07-17
Also published as: JPS6083640A; GB2148661B; US4607621A; GB8424173D0; GB2148661A; DE3426104C2

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit Videoeinrichtung, das auch elektrochirurgische Möglichkeiten aufweist, und insbesondere ein elektromagnetisches-elektrostatisches Abschirmverfahren, welches verhindert, daß hochfrequente Ströme und Spannungen den Videoteil der Einrichtung beeinträchtigen .

Wie näher in den US-Abänderungspatenten Nr. Re. 31.289 und Re. 31,290 ausgeführt wird, können Endoskope jetzt mit kleinen Videokameras ausgerüstet werden, welche in beschränkte Räume eingeführt werden können, die bisher für diese Art von Sichtgeräten nicht zugänglich waren.

Der Kern dieser Kamera ist ein kleiner Halbleiter-Bildabtaster oder -bildgeber, der auch manchmal Ladungsverschiebeelement (CCD = charge coupled device) genannt wird, der Licht-Bilder eines entfernten Objekts oder Ziels aufzeichnet und Videosignale für diese Zieldaten erzeugt.

Eine ähnliche Einrichtung wird auch in der US-Patentschrift Nr. 4 074 306 bekannt gemacht.

Wie bekannt, kann ein Endoskop in der Medizin dem untersuchenden Arzt eine optische Darstellung eines entfernten Objekts liefern und kann ebenso als eine Vorrichtung zur Durchführung bestimmter diathermischer Verfahren eingesetzt werden.Ein Biopsie-Kanal ist meist im Einführungsrohr des Instruments angeordnet. Die aktive Leitung eines Hochfrequenzgenerators wird in die Sichtfläche des Gerätes ge-

bracht. In der Praxis wird das zu behandelnde Gewebe zwischen einer am entfernten Ende der aktiven Leitung angeordneten Elektrode und einer Anorde angeordnet, die in der Nähe der behandelten Fläche auf der Haut des Patienten angebracht wird. Dann wird ein hochfrequenter Strom durch die Elektrode geleitet, um das zu behandelnde Gewebe ent-

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weder unter Wärme gerinnen zu lassen oder es zu durchschneiden.

Wird Strom durch den menschlichen Körper gleitet, so beeinflußt er den Myocard durch Anregen der Herzmuskeln. Ein den Herzmuskel durchlaufender niederfrequenter Strom kann zum Flimmern des Herzmuskels führen, das häufig zum Tode führt. Frequenzen über 300 kHz üben jedoch wenig auf den Myocard aus, und daher werden Ströme im Bereich

ig von Radiofrequenzen allgemein bei dieser Art von Elektrochirurgie verwendet. Hochfrequenzsignale können jedoch über eine verteilte Kapazität sowie über elektromagnetische und elektrostatische Kopplung an andere Teile des Gerätes streuen oder abgeleitet werden und bilden somit eine Gefahr sowohl für den Patienten als auch für den untersuchenden Arzt. Daher müssen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um dieses Abzweigen oder Lecken an freiliegende Flächen des Gerätes zu verhindern, die mit dem Patienten oder dem Arzt in Berührung kommen können.

Mit der Einführung von Endoskopen mit Videoeinrichtung ergab es sich auch daß hochfrequente elektrochirurgische Generatoren die Arbeitsweise des Videoteils des Gerätes nachteilig beeinflussen. Wechselstrom von Radiofrequenz fließt durch die Streukapazität zwischen der aktiven Leitung des elektrochirurgischen Generators und der Videobzw, anderen Versorgungsleitungen, die längs des Einführungsrohres sowie am Bildgeber selbst verlaufen. Hochfrequenter Wechselstrom wird auch in diese Leitungen und Einrichtungen durch elektromagnetische und elektrostatische Felder induziert, die durch den hochfrequenten elektrochirurgischen Strom bzw. die hochfrequente elektrochirurgische Spannung erzeugt werden.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Videoeinrichtungen für Endoskope zu verbessern. Erfindungsgemäß ist ein mit Videoeinrichtung ausgetattetes Endoskopf vorgesehen, das eine sichere und wirksame elektrochirurgische Einsatzmöglichkeit aufweist, die nicht das Videobild stört. Die Erfindung soll die Videoteile eines Endoskops gegen Hochfrequenzsignale einer elektrochirurgischen Einrichtung abschirmen, die im Gerät verwendet wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollen der hochfrequente elektrochirurgische Teil und der Videoteil einer Endoskopeinrichtung an eine gemeinsame hochfrequente Massepotential-Rücklauf leitung über einenniederohmigen Rückweg angeschlossen werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit Hilfe eines Endoskops gelöst, das einen Halbleiterbildgeber aufweist, der am entfernten Ende eines Einführungsrohres montiert ist, wobei die Video- und Versorgungsleitungen durch das Rohr an einen Videoprozessor geführt sind,einen elektrochirurgischer Generator mit einer stromführenden diathermischen Leitung durch das Rohr zum Zielraum des Bildgebers geleitet wird, eine/Videosignalleitung umschließende leitende Abschirmung die an eine Bezugsmasse für Videosignale am nahen Ende und eine Bezugsmasse des Bildgebers am entfernten Ende angeschlossen ist sowie eine leitende Gesamtabschirmung, welche sowohl den Bildgeber als auch die Video- und die Versorgungsleitungen umschließt, die mit dem Chassis des Videoprozessors verbunden sind, und einen niederohmigen Anschluß für die elektrische Verbindung des Chassis des Videoprozessors mit der gemeinsamen hochfrequenten Erdrücklaufleitung des elektrochirurgischen Generators.

Die Erfindung ist nachstehend erläutert. Alle in der Be-Schreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von

it

erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit Video versehenen Endoskops, an das ein elektro-

chirurgischer Generator angeschlossen ist.

Fig. 2 eine Ansicht eines Einführungsrohres beim Endoskop der Fig. 1, wobei Teile ausgebrochen sind, um verschiedene Innenteile offenzulegen.

Fig. 3 eine schematische Darstellung der diathermischen Einrichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Endoskop verwendet wird und den niederohmigen Kreis für die Rückleitung des hochfrequenten

Stromes darstellt, der von der normalen elektrochirurgischen Bahn zurück zur Hauptmasse der Einrichtung streuen kann.

In Fig. 1 ist ein für medizinische Anwendungen geeignetes Endoskop 10 gezeigt, das eine Videoeinrichtung aufweist, um ein Bild eines entfernten Objektes oder Zieles zu liefern, das in der Bildebene des Gerätes liegt. Ein Suchoder Spiegelkopf 11 ist am entfernten Ende des Einführungsrohres 12 des Gerätes angeordnet. Der Kopf weist einen leitenden Metallzylinder 13 (Fig.2) auf, in dem ein Halbleiterbildgeber 14 wie ein Ladungsverschiebeelement (CCD = charge coupled device) angeordnet ist, das ein Objekt im Bildbereich des Bildgebers oder BiIdgenerators erfassen und ein Bild von diesem Objekt aufzeichnen kann. Das Bild wird mit Hilfe einer Linse 15 auf der Aufzeichnungsfläche des Bildgebers gebündelt.

Die aufgezeichneten Bilddaten werden vom Bildgeber als Videosignal taktgesteuert abgegriffen und durch eine durch das Einführungsrohr geführte abgeschirmte Koaxialleitung an einen Videoprozessor 16 übertragen. Wie näher in den Abänderungspatenten 31.298 und 31.290 ausgeführt wird, wird das von einer oder mehreren Lampen im Prozessor erzeugte Licht durch ein Faserbündel zum Spiegelkopf geleitet, um die Objektgegend zu erleuchten und damit ein Lichtbild des Objekts zu erzeugen, das vom Bildgeber abgegriffen werden kann. Die dem Prozessor zugeführten Videosignale werden in ein gewünschtes Format gebracht, das mit dem Fernsehgerät 17 kompatibel ist, so daß ein Bild des Objekts am Bildschirm 18 dargestellt wird. Der Einsatz einer kleinen Videokamera liefert dem behandelnden Arzt ein äußerst genaues Bild eines gewünschten Objekts, das normalerweise in einer im allgemeinen unzugänglichen Körperhöhle angeordnet ist.

Die Art des von der CCD-bestückten Kamera gelieferten BiI-des macht das erfindungsgemäße Endoskop ideal für den Arzt sowohl als Diagnosexnstrument sowie auch als elektrochirurgisches Gerät zur Durchführung bestimmter diathermischer Verfahren geeignet.Die große Bildschirmdarstellung des Objektes ermöglicht es dem Arzt das Elektrodenende einer stromführenden diathermischen Leitung direkt auf dem Objekt mit minimalen Bewegungen des Einführungsrohres anzubringen. Damit wird die Zeit stark verringert, in der das Rohr im Körper bleibt und erleichtert weitgehend die Beschwerden des Patienten.
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Nach Fig. 1 weist das Einführungsrohr des Gerätes einen Steuerteil 20 auf, der mit herkömmlichen Bedienungsknöpfen 21 versehen ist,die in bekannter Weise betätigt werden können, um den Spiegelkopf zu lenken. Der Kopf kann entsprechend in der Körperhöhle gelenkt werden, um den Bild-

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geber auf einem gewünschten Objekt anzuordnen. Ein Biopsie-Kanal 23 (Fig. 2) läuft zwischen dem Spiegelkopf und dem Steuerteil des Instruments durch, wobei die stromführende Leitung 2 5 eineselektrochirurgischen Generators 2 6 direkt zum Bild- oder Objektbereich des Bildgebers geleitet werden kann. Der elektrochirurgische Generator weist auch eine Patientenanode 2 7 auf, die über eine Rückleitung 28 mit dem Generator in Wirkverbindung steht. Eine Elektrode wie eine Schleife 30 ist am entfernten Ende der stromführenden Leitung angeordnet, welche hochfrequente Energie vom Generator auf die zu behandelnde örtlich bestimmte Fläche konzentriert. Die hier beschriebenen elektrochirurgischen Generatoren werden über die Valley Laboratory, Inc., Boulder, Colorado auf den Markt gebracht.

Das nahe Ende des Einführungsrohrs 12 ist mit einer Steckeinheit 32 verbunden, die mit dem Videoprozessor gesteckt werden kann, so daß das Einführungsrohr schnell vom Prozessor abgesteckt und zwischen den Untersuchungen eine neue Einheit angeschlossen werden kann. Dadurch können . die Einführungsrohre gereinigt und sterilisiert werden, ohne den Videoprozessor oder den elektrochirurgischen Generator außer Betrieb zu setzen. Die Videosignalleitung 70 ist eine abgeschirmte Koaxialleitung, die an die Bezugsmasse für das Videosignal am nahen Ende und an die Bezugsmasse für den Bildgeber am entfernten Ende angeschlossen ist. Die abgeschirmten Video- und Versorgungsleitungen zwischen dem Bildgeber und dem Prozessor sind in einer leitenden Gesamtabschirmung 35 eingeschlossen, die im wesentlichen über die gesamte Länge des Einführungsrohres läuft. Die Abschirmung wird normalerweise aus einem umflochtenen Draht 36 gebildet, der elektrisch an ein leitendes Bildgebergehäuse angeschlossen ist. Entsprechend

χ sind sowohl Bildgeber- als auch Video- und Versorgungsleitungen in einer einzigen Längseinheit innerhalb des Einführungsrohres untergebracht. Das nahe' Ende der umflochtenen Abschirmung ist elektrisch mit einem Schleiferg arm 37 verbunden, der über die niederohmigen Anschlüsse und 40 in der Steckeinheit montiert ist. Der Schleifer weist eine Reihe von federählichen Fingern 41-41 auf, welche in verschiedenen SchleiferStellungen vorspannend Kontakt am Schaft einer Spannschraube 43 machen. Das Gewindeende 45 der Schraube ist im Chassis des Videorprozessors aufgenommen und, wenn es über den fingerbedienten Knopf 47 gedreht wird, wird die Steckeinheit fest in den Einspannschlitz des Prozessors gezogen. Durch die Anordnung von Schleifer und Schraube werden sowohl die Gesamtabschirmung als auch das Bildgebergehäuse elektrisch mit dem Prozessorchassis verbunden. Die übrigen Video- und Versorgungsleitungen, die durch die Gesamtabschirmung geführt sind, werden über die ihnen zugeordneten Schaltungen einem Stecker 48 zugeführt, der in eine Buchse im Videoprozessor paßt.

Fig. 3 zeigt schematisch sowohl die Video- als auch die diathermische Einrichtung des erfindungsgemäßen Endoskops. Die stromführenden Leitungen und die der Patientenanode des diathermischen Teils sind an die Sekundärwicklung 50 eines HF-Generators 51 geführt. Die Sekundärwicklung ist über eine eigene oder Streuimpedanz 68 an die Hochfrequenz-Bezugsmasse 61 zurückgeführt. Die Primärwicklung 52 des Generators ist an einen Oszillator 54 angeschlossen, wobei beide über eine Impedanz 69 an die Hochfrequenz-Bezugsmasse 61 gelegt sind. Das Elektrodenende der stromführenden Leitung weist eine Schleife 30 auf, die in der Zeichnung einen Polypen 57 umschließt, der diathermisch behandelt wird. Der gestrichelt dargestellte Körper 58 des

^° Patienten ruht auf der Anode 27 und bildet eine Vorrichtung,welche Strom von der Elektrode zur Anode oder Platte

fließen läßt. Die Anode oder Platte schließt den Stromkreis zurück zum Generator über die Leitung 28. Der hochfrequente Strompfad ist in Fig. 3 durch die Pfeile 60-60 gekennzeichnet.

Das Einführungsrohr des erfindungsgemäßen Endoskops ist in ein zylinderförmiges äußeres Gehäuse eingeschlossen, das eine biegsame leitende Metallabschirmung 62 aufweist, welche der Einheit Stütze und Stärke verleiht, so daß sie vom Arzt vorwärtsgeschoben und mit Hilfe des Steuerteils noch immer gelenkt werden kann. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Metallscheide des Einführungsrohres mit dem Schleifer am Punkt 63 über eine niederohmige Leitung 64 verbunden. Der Schleifer selbst kann direkt durch eine Leitungsschnur 65, die vom Stecker der Einheit 32 zum Hochfrequenzgenerator läuft (Fig.1) an die Hochfrequenzbezugsmasse 61 gelegt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Scheide des Einführungsrohrs, die Abschirmung der Video- und Versorgungsleitungen, das Gehäuse des BiIdgebers und das Chassis des Videoprozessors an eine gemeinsame Masse gelegt und stehen damit unter der gleichen HF-Spannung. Jeder HF-Strom, der. an eine dieser Flächen gekoppelt oder in sie induziert wird, weist einen niederimpedanten Rückweg zur ursprünglichen HF-Quelle auf.

Gleichzeitig werden alle hochfrequenten Signale, die sonst über Streukapazitäten oder elektromagnetische bzw. elektrostatische Kopplung dem Bildgeber oder dem Video- und Versorgungsleitungen aufgeprägt werden würden, durch das vorstehend beschriebene Abschirmverfahren unterbrochen oder gesperrt. Der induzierte und eingespeiste Hochfrequenzstrom gelangt nach dem erfindungsgemäßen Abschirm-Rückwegverfahren an die HF-Bezugsmasse zurück, und die induzierte und eingespeiste HF-Spannung wird durch das niederohmige "Erdungsverfahren" auf Schaltungs-* null auf einen sehr niedrigen Pegel gebracht. Dieser

niederohmige Pfad ist schematisch durch die gestrichelten Linien 67 in Fig. 3 dargestellt. Außerdem werden durch das niederohmige Erdungs- und Abschirmverfahren bei Schaltungsnull die verschiedenen Abschirmungen und Chassisflächen im wesentlichen auf einen gemeinsamen HF-Potential gehalten, wodurch die HF-Signalstreuung in benachbarte Schaltungen verringert wird. Die Video- und Versorgungsspannungen werden wirksam von nachteiligen Einflüssen der Streukapazität, der elektromagnetischen und elektrostatischen Kopplung abgeschirmt, die sonst den Betrieb, des Videoteils nachteilig beeinflussen würden.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu-verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Endoskop mit Videoeinrichtung, das einen elektrochirurgischen Hochfrequenzgenerator mit einer HF-Bezugsmasse aufweist um diathermische Verfahren .im Bildfeld des Endoskops durchzuführen, gekennzeichnet durch: ein Einführungsrohr (12), das an seinem naheliegenden Ende an einen Videoprozessor (16) angeschlossen ist und an seinem entfernten Ende einen Halbleiter-Bildgeber (14) aufweist, um die Bilder eines entfernten Objekts aufzuzeichnen und Videosignale der aufgezeichneten Bilddaten zu erzeugen,

ein leitendes Gehäuse (13), welches den Bildgeber (14) umschließt sowie eine leitende, im Einführungsrohr (12) angeordnete Abschirmung (35) , um das Bildgebergehäuse (13) elektrisch an das Chassis des Videoprozessors (16) anzuschließen, durch das elektrische Leitungen zwischen dem Bildgeber (14) und dem Videoprozessor (16) geführt sind,

einen durch mindestens einen Abschnitt des Einführungsrohres (12) laufenden Biopsie-Kanal (23), um eine stromführende Diathermileitung (25) vom elektrochirurgischen HF-Generator (26) zum Sichtfeld des Bildgebers (14) zu führen,

eine Patientenanode (27) oder Rückleitelektrode die ebenfalls am elektrochirurgischen Generator (2 6) angeschlos- ^O gen ist, um einen Strompfad (28) von der stromführenden Leitung (25) zurück zum Generator (26) zu schaffen.

2. Endoskop mit Videoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine niederohmige Verbindungslex-

tung (64) zum elektrischen Anschluß des Chassis des

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(16) an die Hochfrequenz-Bezugsmasse (61) vorgesehen ist.

3. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungsrohr (12) eine leitende äußere Scheibe (35,36) aufweist, die an das Chassis des Videoprozessors (16) über eine niederohmige Vorrichtung (64) geführt ist.

4. Endoskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steckeinheit (32) vorgesehen ist, um das Einführungsrohr (12) mit dem Videoprozessor (16) lösbar zu verbinden.

5. Endoskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckeinheit (32) eine Zugschraube (43) aufweist, die in das Chassis des Videoprozessors (16) geschraubt ist sowie einen Schleifer (37), der gegen die elektrisch mit der Videoabschirmung (36) verbundenen Zugschraube

(43) wirkt.

6. Endoskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungsrohr (12) eine leitende Metallscheibe (36) sowie eine niederohmige Leitung (39,40) aufweist, um die Metallscheibe (35,36) mit dem Schleifer (37) zu verbinden.

7. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildgebergehäuse (13) ein Metallzylinder (13) und

^O die Videoabschirmung ein umflochtener Draht (36) ist, von der mindestens eine Umflechtung elektrisch mit dem Metallzylinder (13) verbunden ist.

8. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignalleitung ein abgeschirmtes Kabel (62) ist, deren Abschirmung an ihrem naheliegenden Ende

an eine Bezugsmasse (63) für Videosignale geführt ist, und deren entferntes Ende mit der Bezugsmasse (64) des Halbleiterbildgebers (14) in Wirkverbindung steht.

9. Verfahren zum Trennen der Video- und Versorgungssignale vom HF-Signal bei einem mit Videoeinrichtung versehenen Endoskop, dessen Einführungsrohr am nahen Ende mit einem Videoprozessor verbunden ist und, das an seinem entfernten Ende einen Halbleiterbildgeber aufweist, wobei eine stromführende diathermische Leitung durch das Rohr zum Bildfeld des Bildgebers geführt ist und ein elektrochirurgie eher HF-Generator an die stromführende Leitung angeschlossen ist, gekennzeichnet durch:

Anordnen des Bildgebers in einem leitenden Gehäuse,

Anordnung der Video- und Versorgungsleitungen, die durch das Einführungsrohr geführt sind, zwischen dem Bildgeber und dem Videoprozessor innerhalb einer leitenden Abschirmung,

elektrisches Zusammenschließen der Abschirmung sowohl mit dem Chassis des Videoprozessors und dem Gehäuse des Bildgebers.
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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Scheide des Einführungsrohres elektrisch an das Chassis des Videoprozessors angeschlossen wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis des Videoprozessors mit der HF-Massebezugsspannung elektrochirurgischen Generators elektrisch verbunden wird, um eine gemeinsame Masse-Rückleitung für den von der stromführenden Leitung über die Leitung der Patientenanode fließenden Strom und für den von

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der stromführenden Leitung durch die Streukapazität zwischen der stromführenden Leitung und der leitenden Abschirmung sowie der Scheide des Einführungsrohres fließenden Strom als auch für den HF-Strom und die Spannungen zu schaffen, die in diese Bauteile durch elektromagnetische und elektrostatische Kopplung von der stromführenden Leitung aus induziert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das naheliegende Ende des Einführungsrohres mit Hilfe einer Steckeinheit lösbar am Videoprozessor angeschlossen ist.