DE10043162A1 - Lichtleitfaserbündel und Endoskopeinrichtung - Google Patents
Lichtleitfaserbündel und EndoskopeinrichtungInfo
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Abstract
Ein Lichtleitfaserbündel (16, 116, 216) enthält erste Lichtleitfasern (S) und zweite Lichtleitfasern (G). An dem distalen Ende des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) sind die ersten und die zweiten Lichtleitfasern (S, G) in einer rechteckigen, dichtgepackten oder eine hexagonalen, dichtgepackten Anordnung angeordnet. Die ersten und die zweiten Lichtleitfasern (S, G) sind an dem proximalen Ende des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) so voneinander getrennt, daß die ersten Lichtleitfasern (S) in einem ersten abgezweigten Bündelabschnitt (16b, 116b, 216b) und die zweiten Lichtleitfasern (G) in einem zweiten abgezweigten Bündelabschnitt (16c, 116c, 216c) zusammengefaßt sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lichtleitfaserbündel, das aus mehreren zu einem Bündel
gebundenen Lichtleitfasern besteht, sowie eine Endoskopeinrichtung, die tomo
graphische Bilder eines Objektes im lebenden Körper oder dergleichen aufneh
men kann.
Ein zur Betrachtung des Inneren einer Körperhöhle verwendetes Endoskopsystem
hat ein Endoskop, das in die Körperhöhe des Patienten eingeführt wird, und eine
an das Endoskop angeschlossene externe Einheit. Die externe Einheit enthält
einen Lichtquellenteil und einen Prozessor.
Das Endoskop hat ein langgestrecktes Einführrohr, das in die Körperhöhle ein
geführt wird. Weiterhin hat das Endoskop eine Beleuchtungsoptik, eine Objek
tivoptik und eine CCD. Die Beleuchtungsoptik, die mit dem in der externen Einheit
vorgesehenen Lichtquellenteil verbunden ist, beleuchtet ein Objekt, nämlich die
Innenwand der Körperhöhle, durch ein Beleuchtungsfenster, das sich an dem
distalen Ende des Einführrohrs befindet. Die Objektivoptik erzeugt durch ein an
dem distalen Ende des Einführrohrs vorgesehenes Beobachtungsfenster ein Bild
des Objektes. Die CCD ist nahe der Bildebene der Objektivoptik angeordnet und
an den in der externen Einheit vorgesehenen Prozessor angeschlossen. Durch
das Einführrohr ist ein Instrumentenkanal gelegt, der am distalen Ende des Ein
führrohrs offen ist. Durch den Instrumentenkanal wird eine Zange oder ein ande
res Operationsinstrument vom proximalen Ende des Einführrohrs aus zu dessen
distalem Ende geführt.
Mit einem solchen Endoskopsystem kann der Benutzer das Innere der Körper
höhle des Patienten betrachten. Dazu führt er das Endoskop in die Körperhöhle
ein und beleuchtet die Innenwand der Körperhöhle durch die Beleuchtungsoptik.
Dann erzeugt die Objektivoptik ein Bild der Körperhöhleninnenwand auf einer
Bildaufnahmeebene der CCD-Fläche. Die CCD wandelt dieses Bild in Bildsignale
und überträgt diese an den in der externen Einheit vorgesehenen Prozessor. Der
Prozessor verarbeitet daraufhin die empfangenen Bildsignale der Körperhöhle
ninnenwand, um das Bild der Innenwand auf einem Monitor darzustellen. In
diesem Betriebszustand betrachtet der Benutzer das auf dem Monitor dargestellte
Innere der Körperhöhlenwand.
Findet der Benutzer eine Stelle, die möglicherweise von Krebs oder einem Tumor
befallen ist, so führt er eine Zange oder eine Biopsienadel durch den Instrumen
tenkanal des Endoskops in die Körperhöhle ein, um aus dieser Stelle Gewebe
herauszuschneiden. Das herausgeschnittene Gewebe wird dann pathologischen
Tests unterzogen, basierend auf deren Ergebnisse dann die Diagnose erstellt
wird.
Was bei dem vorbekannten Endoskopsystem mit dem eben erläuterten Aufbau in
Form von Bildern dargestellt wird, ist nichts weiter als die Oberfläche der Körper
höhleninnenwand. Um den Zustand des Gewebes unterhalb der Oberfläche der
Körperhöhleninnenwand in Erfahrung zu bringen, ist deshalb eine Biopsie erfor
derlich. Insbesondere ist diese dann absolut erforderlich, wenn Krebs, kleine
Tumore und dergleichen im Vorstadium erkannt werden sollen. Darüber hinaus
erfordern die pathologischen Tests, denen das durch die Biopsie herausge
schnittene Gewebe unterworfen wird, erhebliche Zeit, so daß sich die abschlie
ßende Diagnose verzögert.
Unter Berücksichtigung der Belastung des Patienten muß die Biopsie sowohl im
Hinblick auf den untersuchten Bereich als auch im Hinblick auf die Anzahl ihrer
Durchführungen beschränkt werden. Die einfache Anordnung pathologischer
Tests verspricht deshalb nicht immer eine genaue Diagnose, wenn die Möglich
keit besteht, daß auch außerhalb der von dem Benutzer festgelegten Biopsie
stelle Schädigungen vorhanden sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Endoskopeinrichtung, die eine
genaue Diagnose in kurzer Zeit ermöglicht, und eines Lichtleitfaserbündels, das
in solch einer Endoskopeinrichtung verwendet werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Lichtleitfaserbündel mit den Merk
malen des Anspruchs 1 bzw. durch die Endoskopeinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 10.
Das Lichtleitfaserbündel nach der Erfindung hat mehrere erste Lichtleitfasern und
mehrere zweite Lichtleitfasern. Diese beiden Arten von Lichtleitfasern sind an
ihren distalen Enden zu einem zusammengesetzten, d. h. einem gemischten
Bündelabschnitt gebündelt. Die ersten Lichtleitfasern sind an ihren proximalen
Enden zu einem ersten abgezweigten Bündelabschnitt gebündelt. Die zweiten
Lichtleitfasern sind an ihren proximalen Enden zu einem zweiten abgezweigten
Bündelabschnitt gebündelt.
In dem zusammengesetzten Bündelabschnitt können die ersten und die zweiten
Lichtleitfasern so gebündelt sein, daß ihre distalen Enden alternierend in einem
schachbrettartigen Muster angeordnet sind und so als Ganzes eine rechteckige
dichtgepackte Anordnung bilden. Weiterhin können in dem zusammengesetzten
Bündelabschnitt die ersten und die zweiten Lichtleitfasern so gebündelt sein, daß
jede erste Lichtleitfaser von sechs zweiten Lichtleitfasern so umgeben ist, daß
sich insgesamt eine hexagonale dichtgepackte Anordnung ergibt. Weiterhin
können in dem zusammengesetzten Bündelabschnitt die ersten und die zweiten
Lichtleitfasern so gebündelt sein, daß die ersten Lichtleitfasern nebeneinander
liegend und die zweiten Lichtleitfasern so um die ersten Lichtleitfasern herum
angeordnet sind, daß sich eine rechteckige dichtgepackte Anordnung oder eine
hexagonale dichtgepackte Anordnung ergibt.
In dem ersten abgezweigten Bündelabschnitt können die ersten Lichtleitfasern
entweder in einer hexagonalen dichtgepackten Anordnung oder einer rechtecki
gen dichtgepackten Anordnung angeordnet sein. Entsprechend können in dem
zweiten abgezweigten Bündelabschnitt die zweiten Lichtleitfasern in einer
hexagonalen dichtgepackten Anordnung oder einer rechteckigen dichtgepackten
Anordnung angeordnet sein.
Die Endoskopeinrichtung nach der Erfindung enthält ein Lichtleitfaserbündel der
eben erläuterten Art, dritte Lichtleitfasern, deren Anzahl gleich der Anzahl der in
dem Lichtleitfaserbündel enthaltenen ersten Lichtleitfasern ist, einen Optokoppler,
eine Quelle für schwach kohärentes Licht, eine Objektivoptik, ein Reflexionsele
ment, einen Einstellmechanismus zum Einstellen der optischen Weglänge, einen
Fotodetektor und einen Steuerteil. Der Optokoppler koppelt die ersten Lichtleitfa
sern optisch jeweils mit einer entsprechenden dritten Lichtleitfaser. Die Quelle für
schwach kohärentes Licht ist derart an den proximalen Enden entweder der
ersten Lichtleitfasern oder der dritten Lichtleitfasern angeordnet, so daß sie das
schwach kohärente Licht in die entsprechenden Lichtleitfasern einkoppelt. Die
Objektivoptik liegt dem distalen Ende des zusammengesetzten Bündelabschnittes
gegenüber, bündelt die aus den distalen Enden der in dem zusammengesetzten
Bündelabschnitt angeordneten ersten Lichtleitfasern austretenden schwach
kohärenten Lichtstrahlen einzeln und bündelt dann die an dem Objekt reflektierten
schwach kohärenten Lichtstrahlen so, daß diese als Meßlichtstrahlen in die
Lichtleitfasern eintreten. Das Reflexionselement liegt den distalen Enden der
dritten Lichtleitfasern gegenüber und reflektiert die aus deren distalen Enden
ausgesendeten schwach kohärenten Lichtstrahlen derart, daß diese als Refe
renzlichtstrahlen in die dritten Lichtleitfasern eintreten. Der Einstellmechanismus
sorgt für eine Relativänderung zwischen der von dem Optokoppler über die ersten
Lichtleitfasern zu dem Objekt führenden optischen Weglänge und der von dem
Optokoppler über die dritten Lichtleitfasern zu dem Reflexionselement führenden
optischen Weglänge. Der Fotodetektor ist an den proximalen Enden derjenigen
Lichtleitfasern (erste oder dritte Lichtleitfasern) angeordnet, an deren proximalen
Enden sich die Quelle für schwach kohärentes Licht nicht befindet, und erfaßt
Interferenzlichtstrahlen, die durch Interferenz zwischen Meßlichtstrahlen und
Referenzlichtstrahlen verursacht werden. Der Steuerteil erzeugt auf Grundlage
eines von dem Fotodetektor erfaßten Signals ein tomographisches Bild des
Objektes, während der Einstellmechanismus für die Relativänderung der opti
schen Weglänge sorgt.
Die Quelle für schwach kohärentes Licht ist vorteilhaft eine Superluminiszenz
diode. Die Quelle kann an den proximalen Enden der ersten Lichtleitfasern ange
ordnet sein, wobei dann der Fotodetektor an den proximalen Enden der dritten
Lichtleitfasern angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann die
Quelle für schwach kohärentes Licht an den proximalen Enden der dritten Licht
leitfasern angeordnet sein, wobei sich der Fotodetektor dann an den proximalen
Enden der ersten Lichtleitfasern befindet.
Die in dem Lichtleitfaserbündel angeordneten ersten Lichtleitfasern sowie die
dritten Lichtleitfasern können jeweils als Einzelmode-Lichtleitfaser ausgebildet
sein. Die einzelnen in dem Lichtleitfaserbündel angeordneten ersten Lichtleitfa
sern, die einzelnen dritten Lichtleitfasern sowie der Optokoppler können jeweils
Polarisationseigenschaft haben.
Der Einstellmechanismus ist vorteilhaft so ausgebildet, daß er das Reflexionsele
ment auf die distalen Enden der dritten Lichtleitfasern zu- oder von diesen weg
bewegt, um die von dem Optokoppler über die dritten Lichtleitfasern zu dem
Reflexionselement führende optische Weglänge relativ zu der von dem Opto
koppler über die ersten Lichtleitfasern zu dem Objekt führenden optischen
Weglänge zu ändern. Als Antriebsmechanismus für das Reflexionselement kann
vorteilhaft ein Piezoelement verwendet werden. Anstelle eines Piezoelementes
kann auch ein Tauchspulenmotor, ein Servomotor oder dergleichen eingesetzt
werden.
Der Einstellmechanismus kann die von dem Optokoppler über die ersten Licht
leitfasern zu dem Objekt führende optische Weglänge so ändern, daß das Refle
xionselement festgehalten wird. Das Reflexionselement kann ein Referenzspie
gel, ein Tripelelement oder dergleichen sein.
Vorteilhaft ist die Endoskopeinrichtung mit der Fähigkeit ausgestattet, durch die in
dem Lichtleitfaserbündel angeordneten zweiten Lichtleitfasern Normal- und Fluo
reszenzbetrachtungen durchzuführen.
Der Anzeigeteil kann eine Kathodenstrahlröhre als Bildschirmgerät, eine Flüssig
kristallanzeige, eine Plasmaanzeige oder dergleichen enthalten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Endo
skopeinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lichtleitfaserbündels gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 ein Blockdiagramm der externen Einheit gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel,
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Personalcomputers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Lichtleitfaserbündels gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Lichtleitfaserbündels gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Eine Endoskopeinrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat
einen Lichtleiterteil 1, eine Videokamera 2, eine externe Einheit 3 und einen
Personalcomputer 4, der im folgenden mit PC abgekürzt wird. Die Videokamera 2
und die externe Einheit 3 sind jeweils an den Lichtleiterteil 1 angeschlossen. Fig.
1 zeigt die Endoskopeinrichtung in einem schematischen Blockdiagramm.
Zunächst wird der Aufbau des Lichtleiterteils 1 beschrieben. Der Lichtleiterteil 1
hat einen in das Innere des lebenden Körpers einführbaren Einführteil 11, einen
an das proximale Ende des Einführteils 11 angeschlossenen Bedienteil 12 und
ein an den Bedienteil 12 angeschlossenes Verbindungsrohr 13.
Der Einführteil 11 ist flexibel und von langgestreckter, im wesentlichen zylindri
scher Form. Das distale Ende des Einführteils 11 ist mit einem zylindrischen
Endstück abgedichtet. In dem Endstück des Einführteils 11 sind mindestens drei
Durchgangsbohrungen ausgebildet. Eine dieser Durchgangsbohrungen wird als
Instrumentenkanal verwendet. Die beiden anderen Durchgangsbohrungen sind
mit einer der Beleuchtung dienenden Zerstreuungslinse 14a bzw. der Objektivlin
se einer Objektivoptik 15 versehen und abgedichtet. Die Objektivoptik 15 enthält
ein Sperrfilter (Kantenfilter), das nur Anregungslicht sperrt, sowie die Objektivlin
se. Das Anregungslicht regt dabei Eigenfluoreszenzstrahlung an, die von dem
lebenden Körper ausgesendet wird.
Der Bedienteil 12 ist mit einem Ende an das proximale Ende des Einführteils 11
angeschlossen und mit dem anderen Ende an die Videokamera 2 anschließbar.
Der Bedienteil 12 enthält eine Abbildungsoptik 17, die dem Ende benachbart ist,
an das die Videokamera 2 angeschlossen ist. An der Außenfläche des Bedienteils
12 befinden sich verschiedene, nicht dargestellte Schalter zur Betätigung und
Einstellung der Endoskopeinrichtung. Diese Schalter sind über nicht dargestellte
Signalleitungen an den PC 4 angeschlossen. Das Verbindungsrohr 13 ist flexibel.
Es ist mit einem Ende an die Seitenfläche des Bedienteils 12 angeschlossen und
mit dem anderen Ende an die externe Einheit 3 anschließbar.
Ein der Beobachtung dienendes Lichtleitfaserbündel 16 ist durch den Einführteil
11, den Bedienteil 12 und das Verbindungsrohr 13 gelegt. Das Lichtleitfaserbün
del 16 ist an seinem distalen Ende als Einzelbündel ausgebildet und an seinem
proximalen Ende in zwei Bündel verzweigt. Fig. 2 zeigt den Aufbau des Lichtleit
faserbündels 16 in schematischer Darstellung. Im folgenden wird auch auf Fig. 2
Bezug genommen. Das Lichtleitfaserbündel 16 enthält mehrere, z. B. fünf bis
zehntausend Lichtleitfasern S. die der OCT-Betrachtung dienen, zusammen mit
ebenso vielen Lichtleitfasern G, die der Bildführung dienen. Die beiden Arten von
Lichtleitfasern S und G sind in ihrem Durchmesser identisch. Die der OCT-
Betrachtung dienenden Lichtleitfasern S werden im folgenden erste Lichtleitfasern
und die der Bildführung dienenden Lichtleitfasern G als zweite Lichtleitfasern
bezeichnet.
Auf der Seite des distalen Endes des Lichtleitfaserbündels 16 sind die ersten und
die zweiten Lichtleitfasern S und G so gebündelt, daß sie im Querschnitt eine
rechteckige, dichtgepackte Anordnung bilden. Zur besseren Unterscheidung sind
die für die OCT-Betrachtung bestimmten Lichtleitfasern S mit schwarzen Kreisen
und die für die Bildleitung bestimmten Lichtleitfasern G mit weißen Kreisen darge
stellt. In Fig. 2 bildet deshalb die distale Endfläche des Lichtleilfaserbündels 16
ein schwarzweiß kariertes, d. h. schachbrettartiges Muster.
Wie oben erläutert, sind in dem Lichtleitfaserbündel 16 die Lichtleitfasern S und G
von ihren distalen Enden aus bis zu einer vorbestimmten Länge in einer rechtec
kigen, dichtgepackten Anordnung gebündelt, um so einen zusammengesetzten,
d. h. gemischten Bündelabschnitt 16a zu bilden. Aus ihrem Weg sind dann die
zwei Arten von Lichtleitfasern S und G jeweils in ein ihnen zugeordnetes System
abgezweigt. Die der OCT-Betrachtung dienenden Lichtleitfasern S und die der
Bildleitung dienenden Lichtleitfasern G sind also voneinander getrennt und unab
hängig voneinander gebündelt und bilden so einen OCT-Bündelabschnitt 16b
bzw. einen Bildleit-Bündelabschnitt 16c. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Lichtleitfasern S derart in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung
gebündelt, daß diejenigen Lichtleitfasern S, die in dem gemischten Bündelab
schnitt 16a einander benachbart sind, auch in dem abgezweigten Abschnitt 16c
aneinandergrenzen. Analog sind die Lichtleitfasern G derart in einer hexagona
len, dichtgepackten Anordnung gebündelt, daß diejenigen Lichtleitfasern G, die in
dem gemischten Bündelabschnitt 12a einander benachbart sind, auch in dem
abgezweigten Abschnitt 16c aneinandergrenzen. Der OCT-Bündelabschnitt 16b
wird im folgenden auch als erstes Zweigbündel und der Bildleit-Bündelabschnitt
16c auch als zweites Zweigbündel bezeichnet.
Das wie eben erläutert aufgebaute Lichtleitfaserbündel 16 ist durch den Einführ
teil 11, den Bedienteil 12 und das Verbindungsrohr 13 des Lichtleiterteils 1 gelegt.
Das Lichtleitbündel 16 ist so durch den Einführteil 11 und den Bedienteil 12
gelegt, daß das distale Ende seines gemischten Bündelabschnittes 16a der
Objektivoptik 15 und das proximale Ende des Büdleit-Bündelabschnittes 16c der
Abbildungsoptik 17 gegenüberliegt. Darüber hinaus ist der OCT-Bündelabschnitt
16b des Lichtleitfaserbündels 16 so durch den Bedienteil 12 und das Verbin
dungsrohr 13 des Lichtleiterteils 1 gelegt, daß sein proximales Ende in die exter
ne Einheit 3 eingeführt ist, wenn das Verbindungsrohr 13 an die externe Einheit 3
angeschlossen ist.
Der Lichtleiterteil 1 enthält weiterhin ein Lichtleitfaserbündel 14b, das im folgen
den kurz als Lichtleiter bezeichnet wird. Der Lichtleiter 14b besteht aus mehreren
eng gebundenen, der Lichtleitung dienenden Lichtleitfasern. Der Lichtleiter 14b ist
durch den Einführteil 11 gelegt, wobei sein distales Ende der Zerstreuungslinse
14a gegenüberliegt. Weiterhin ist der Lichtleiter 14b so durch den Bedienteil 12
und das Verbindungsrohr 13 gelegt, daß sein proximales Ende in die externe
Einheit 3 eingeführt ist, wenn das Verbindungsrohr 13 an die externe Einheit 3
angeschlossen ist.
Im folgenden wird die Videokamera 2 beschrieben. Die Videokamera 2 enthält
einen der Auswahl des Strahlenganges dienenden Spiegel 21, einen ebenfalls
der Auswahl des Strahlenganges dienenden Mechanismus 22, einen Normalauf
nahmeteil 23 und einen Fluoreszenzaufnahmeteil 24. Der Normalaufnahmeteil 23
enthält eine Farb-CCD und ist über Signalleitungen an den PC 4 angeschlossen.
Der Fluoreszenzaufnahmeteil 24 besteht aus einem Bildverstärker und einer CCD
und ist ebenfalls über Signalleitungen an den PC 4 angeschlossen.
Der Fluoreszenzaufnahmeteil 24 ist in dem Strahlengang angeordnet, der von der
Abbildungsoptik 17 des Lichtleiterteils 1 ausgeht. Der Spiegel 21 ist in dem
Strahlengang zwischen Fluoreszenzaufnahmeteil 24 und Abbildungsoptik 17
angeordnet. Der Spiegel 21 ist an den Mechanismus 22 gekoppelt. Der Mecha
nismus 22 empfängt über eine Signalleitung ein Steuersignal von dem PC 4. Der
Mechanismus 22 schaltet gemäß diesem Steuersignal die Stellung des Spiegels
21, und zwar zwischen einer Stellung, in der sich der Spiegel außerhalb des
Strahlenganges des von dem Abbildungssystem 17 ausgesendeten Lichtes
befindet, und einer Stellung, in der er den Strahlengang in einem Winkel von 45°
kreuzt.
Liegt das distale Ende des Einführteils 11 des Lichtleiterteils 1 einem Objekt
gegenüber, so bündelt die Objektivlinse 15 das von dem Objekt kommende Licht
und erzeugt so ein Objektbild am distalen Ende des Lichtleiterfaserbündels 16.
Das auf die in dem Lichtleitfaserbündel 16 vorgesehenen Lichtleitfasern S und G
treffende Licht wird dann unabhängig voneinander durch diese geleitet. Das
durch die jeweilige Lichtleitfaser geleitete Licht wird dann aus deren proximalem
Ende ausgesendet und durch die Abbildungsoptik 17 gebündelt.
Zu diesem Zeitpunkt gelangt das von der Abbildungsoptik ausgesendete Licht in
den Fluoreszenzaufnahmeteil 24, wenn sich der Spiegel 21 in der Stellung au
ßerhalb des Strahlenganges des von der Abbildungsoptik 17 ausgesendeten
Lichtes befindet. Das in den Fluoreszenzaufnahmeteil gelangte Licht wird durch
den Bildverstärker verstärkt und dann rückgewandelt, um so auf einer Bildauf
nahmeebene der CCD ein Objektbild zu erzeugen. Die CCD wandelt das Objekt
bild in Bildsignale und überträgt diese an den PC 4, so daß der Benutzer der
Endoskopeinrichtung eine Fluoreszenzbetrachtung des Objektes vornehmen
kann. Der Betriebszustand, in dem der Spiegel 21 aus dem Strahlengang zurück
gezogen ist, um das aus der Abbildungsoptik 17 ausgesendete Licht in den Fluo
reszenzaufnahmeteil 24 eintreten zu lassen, wird im folgenden als Fluoreszenz-
Betrachtungszustand bezeichnet.
Befindet sich dagegen der Spiegel 21 in der Stellung, in der er den Strahlengang
des aus der Abbildungsoptik 17 ausgesendeten Lichtes in einem Winkel von 45°
kreuzt, so wird das aus der Abbildungsoptik 17 ausgesendete Licht auf den Nor
malaufnahmeteil 23 reflektiert. Das an dem Spiegel 21 reflektierte Licht wird
gebündelt, um so auf der Bildaufnahmeebene des Normalaufnahmeteils 23 ein
Objektbild zu erzeugen. Der Normalaufnahmeteil 23 wandelt dieses Objektbild in
Bildsignale und überträgt diese an den PC 4, so daß der Benutzer eine Normal
betrachtung des Objektes vornehmen kann. Der Betriebszustand, in dem der
Spiegel 21 das aus der Abbildungsoptik 17 stammende Licht auf den Normalauf
nahmeteil 23 reflektiert, wird im folgenden als Normalbetrachtungszustand be
zeichnet.
Im folgenden wird die externe Einheit 3 beschrieben. Die externe Einheit 3 enthält
einen Lichtquellenteil 31 und einen OCT-Teil 32, die beide an den PC 4 ange
schlossen sind. Fig. 3 zeigt den Aufbau der externen Einheit 3 in schematischer
Darstellung. Im folgenden wird auch unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Lichtquel
lenteil 31 und der OCT-Teil 32 der externen Einheit beschrieben.
Der Lichtquellenteil 31 der externen Einheit 3 hat eine Weißlichtquelle 311 und
eine Anregungslichtquelle 312. Die Weißlichtquelle 311 dient als Quelle für
weißes, d. h. sichtbares Licht. Dagegen sendet die Anregungslichtquelle 312
Anregungslicht aus. Das Anregungslicht ist ultraviolettes bis blaues Licht mit
einem Wellenlängenband von etwa 350 bis 400 nm. Das Anregungslicht regt das
Gewebe zur Aussendung von Fluoreszenzstrahlung von etwa 420 bis 600 nm an.
In dem Strahlengang des von der Weißlichtquelle 311 ausgesendeten weißen
Lichtes sind in nachstehender Reihenfolge eine Kollimatorlinse La, ein
Schaltspiegel 313, eine Blende 315 und eine Kondensorlinse Lc angeordnet. Die
Kondensorlinse Lc liegt dem proximalen Ende des Lichtleiters 14b gegenüber.
Der Schaltspiegel 313 ist an einen der Lichtquellenumschaltung dienenden Steu
ermechanismus 314 gekoppelt. Der Schaltspiegel 313 und der Steuermechanis
mus 314 arbeiten als Lichtquellenschaltvorrichtung. Der Steuermechanismus 314
bringt den Schaltspiegel 313 entweder in eine Stellung außerhalb des Strahlen
ganges des weißen Lichtes, um das weiße Licht durchzulassen, oder in eine
Stellung, in der der Schaltspiegel 313 den Strahlengang des weißen Lichtes unter
einem Winkel von 45° kreuzt. Die Blende 315 ist an einen Blendensteuermecha
nismus 316 gekoppelt. Der Blendensteuermechanismus 316 steuert die Blende
315 so, daß die Menge des in den Lichtleiterteil 1 tretenden Lichtes eingestellt
wird.
Das von der Weißlichtquelle 311 ausgesendete weiße Licht wird von der Kolli
matorlinse La kollimiert. Zu diesem Zeitpunkt läuft das Licht zur Blende 315, wenn
sich der Schaltspiegel 313 in der Stellung befindet, in der das Licht durchgelas
sen wird. Die Menge an weißem Licht wird durch die Blende 315 eingestellt. Das
Licht wird dann von der Kondensorlinse Lc konzentriert und gelangt in den Licht
leiter 14b.
In dem Strahlengang des von der Anregungslichtquelle 312 ausgesendeten
Anregungslichtes sind eine Kollimatorlinse Lb und ein Prisma P in der genannten
Reihenfolge angeordnet. Das von der Anregungslichtquelle 312 ausgesendete
Anregungslicht wird von der Kollimatorlinse Lb kollimiert und dann an dem Prisma
P auf den Schaltspiegel 313 reflektiert. Der Schaltspiegel 313 reflektiert das
Anregungslicht auf die Blende 315, wenn er sich in der Stellung befindet, in der er
den Strahlengang des weißen Lichtes unter einem Winkel von 45° kreuzt. Die
Menge des an dem Schaltspiegel 313 reflektierten Lichtes wird von der Blende
315 eingestellt. Das Anregungslicht wird dann von der Kondensorlinse Lc so
konzentriert, daß es in den Lichtleiter 14b gelangt.
Der Schaltspiegel 313 kann einen der beiden Betriebszustände annehmen: einen
Normalbetrachtungszustand, in dem nur das aus der Weißlichtquelle stammende
weiße Licht in den Leitleiter 14b gelangt, und einen Fluoreszenzbetrachtungszu
stand, in dem nur das Anregungslicht aus der Anregungslichtquelle 312 in den
Lichtleiter 14b gelangt. Der Lichtquellenteil 31 arbeitet zusammen mit dem Licht
leiter 14b und der Zerstreuungslinse 14a als Beleuchtungsoptik.
Der OCT-Teil 32 der externen Einheit 3 ist ein Mechanismus, mit dem man nach
den Prinzipien der optischen Kohärenztomographie, kurz OCT, oberflächennahe
tomographische Bilder der Körperhöhleninnenwand, d. h. Bilder auch von unter
halb der Oberfläche, erhalten kann. Das proximale Ende des OCT-
Bündelabschnittes 16b des Lichtleitfaserbündels 16 ist durch den OCT-Teil 32
gelegt.
Der OCT-Teil 32 hat eine Superluminiszenzdiode 321, kurz SLD, die als Quelle
für schwach kohärentes Licht dient und schwach kohärentes Licht im nahen
Infrarotbereich aussendet. Die SLD 321 ist über eine Treiberschaltung und Si
gnalleitungen (nicht dargestellt) an dem PC 4 angeschlossen und sendet Licht
aus, dessen Kohärenzlänge in der Größenordnung von z. B. 10 bis 1000 µm liegt.
Die in dem OCT-Bündelabschnitt 16b vorgesehenen Lichtleitfasern S liegen
jeweils mit ihrem proximalen Ende der SLD 321 gegenüber. Die SLD 321 kann
schwach kohärentes Licht zur gleichen Zeit auf alle in dem OCT-Bündelabschnitt
16b vorgesehenen Lichtleitfasern S senden.
Der OCT-Teil 32 hat weiterhin einen Fotodetektor 322, mehrere Lichtleitfasern R,
deren Anzahl gleich der Anzahl der Lichtleitfasern S ist und die der Weiterleitung
von Referenzlicht dienen, mehrere Optokoppler 323, die jeweils eine Lichtleitfaser
S mit der entsprechenden Lichtleitfaser R koppeln, einen Referenzspiegel 324,
einen an den Referenzspiegel 324 gekoppelten Spiegelantriebsmechanismus 325
sowie ein Piezomodulationselement 326. Die Lichtleitfasern R werden im folgen
den auch als dritte Lichtleitfasern bezeichnet.
Der Fotodetektor 322 hat eine CCD und ist über Signalleitungen an dem PC 4
angeschlossen. Die Lichtleitfasern R liegen jeweils mit ihrem proximalen Ende
dem Fotodetektor 322 gegenüber. Der Fotodetektor 322 kann den von jeder
Lichtleitfaser R ausgesendeten Lichtstrahl in ein elektrisches Signal wandeln und
dieses an den PC 4 übertragen, und zwar mit jedem vorgegebenen Aufnahmebe
reich geringer Größe, der in seiner Aufnahmeebene vorgesehen ist. Der PC 4
erfaßt in der Aufnahmeebene des Fotodetektors 322 Abschnitte, in denen Licht
erfaßt wird, und Intensitäten von an diesen Abschnitten motivierten elektrischen
Signalen. So kann der PC 4 die Intensität des von der jeweiligen Lichtleitfaser R
ausgesendeten Lichtstrahls erkennen.
Die Optokoppler 323 sorgen für Eins-zu-Eins-Korrespondenzen zwischen den
Lichtleitfasern S und den Lichtleitfasern R und stellen eine Lichtkopplung zwi
schen jeweils zwei Lichtleitfasern S und R bereit. Genauer gesagt bestehen die
Optokoppler 323 aus Mehrkanal-Lichtleitfaserkopplern, die durch Schmelzsplei
ßung zwischen jeweils zwei Lichtleitfasern S und R gefertigt sind. Die Optokopp
ler 323 können sich aus Strahlteilprismen anstelle der Lichtleitfaserkoppler zu
sammensetzen.
Die Lichtleitfasern R liegen mit ihren distalen Enden dem Referenzspiegel 324
gegenüber. Die distalen Enden der Lichtleitfasern R sind in ihrer Position fixiert,
während der Referenzspiegel 324 durch den Spiegelantriebsmotor 325 angetrie
ben wird, um so für eine schnelle Hin- und Herbewegung der Lichtleitfasern R in
axialer Richtung zu sorgen. Der Spiegelantriebsmechanismus 325 ist über Si
gnalleitungen an den PC 4 angeschlossen. Der Referenzspiegel 324 bildet das
Reflexionselement und der Spiegelantriebsmechanismus 325 den Mechanismus
zum Einstellen der optischen Weglänge. Vorliegend sind die optische Weglänge
zwischen den Optokopplern 323 und den distalen Enden der Lichtleitfasern S und
die optische Weglänge zwischen den Optokopplern 323 und den distalen Enden
der Lichtleitfasern R gleich eingestellt. Zusätzlich sind die Lichtleitfasern S um die
Außenfläche des zylindrisch geformten Piezomodulationselementes 326 an einer
vorbestimmten Position zwischen den Optokopplern 323 und ihren distalen Enden
gewunden. Das Piezomodulationselement 326 ist über eine Treiberschaltung und
Signalleitungen (nicht dargestellt) an den PC 4 angeschlossen. Das Piezomodu
lationselement 326 kann sich wiederholt mit hoher Geschwindigkeit radial auf
weiten und zusammenziehen, so daß das Licht, das durch die um sich selbst
gewundenen Lichtleitfasern S tritt, in Frequenz und Phase moduliert wird.
In der eben erläuterten Anordnung bilden die SLD 321, der Fotodetektor 322, der
Referenzspiegel 324, die Lichtleitfasern S und R sowie die Optokoppler 323 ein
Michelson-Interferometer. Liegt das distale Ende des Einführteils des Lichtleiter
teils 1 dem Objekt, d. h. der Körperhöhleninnenwand gegenüber, so kann der
OCT-Teil 23 tomographische Bilder des Objektes erhalten. Die Prinzipien, nach
denen ein solches tomographisches Bild aufgenommen wird, werden im folgen
den erläutert. Aus Gründen der Vereinfachung bezieht sich dabei die Beschrei
bung auf eine einzelne Lichtleitfaser S. während der tatsächliche OCT-Teil 32 den
oben erläuterten Mehrkanal-Aufbau hat, der die gleiche Anzahl von Kanälen und
Lichtleitfasern S vorsieht.
Das von der SLD 321 ausgegebene schwach kohärente Licht gelangt in die
Lichtleitfaser S. Das schwach kohärente. Licht wird durch den Optokoppler 323
zweigeteilt, um dann zu den jeweiligen distalen Enden der Lichtleitfasern S und R
weiterzulaufen. Das in der Lichtleitfaser S geführte Licht wird von der Objektivop
tik 15 konzentriert und aus dem Lichtleiterteil 1 ausgesendet. Das ausgesendete
Licht wird an dem Gewebe reflektiert, das sich auf der Oberfläche und in ver
schiedenen Tiefen unterhalb der Oberfläche der Körperhöhleninnenwand befin
det. Ein Teil des reflektierten Lichtes gelangt zurück in den Lichtleiterteil 1. Es
wird so von der Objektivoptik 15 konzentriert und tritt in die Lichtleitfaser 1 ein, um
in dieser als Meßlicht weiter zu dem Optokoppler 323 zu laufen. Unterdessen wird
das Licht, das zum Zwecke seiner Einführung in die Lichtleitfaser R halbiert
worden ist, aus dem distalen Ende der Lichtleitfaser R ausgesendet und an dem
Referenzspiegel 324 reflektiert. Das an dem Referenzspiegel 324 reflektierte
Licht gelangt zurück in die Lichtleitfaser R und läuft dort als Referenzlicht weiter
zu dem Optokoppler 323.
Das in der Lichtleitfaser S laufende Meßlicht und das in der Lichtleitfaser R lau
fende Referenzlicht interferieren in dem Optokoppler 323 miteinander. Das Meß
licht erreicht dabei den Optokoppler 323 mit einer gewissen zeitlichen Ausdeh
nung, da es aus Lichtstrahlen besteht, die in verschiedenen Gewebetiefen unter
halb der Körperhöhleninnenwand reflektiert worden sind. So erreicht der an der
Oberfläche der Körperhöhleninnenwand reflektierte Lichtstrahl den Optokoppler
323 früher als solche Strahlen, die an Schichten reflektiert worden sind, die tiefer
liegen als die Oberfläche. Die zuletzt genannten Lichtstrahlen kommen also an
dem Optokoppler 323 mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung an. Dagegen
erreicht das Referenzlicht den Optokoppler 323 mit geringer zeitlicher Ausdeh
nung, da dieses Licht an dem Referenzspiegel 324 reflektiert worden ist. Von dem
Meßlicht interferieren also solche Lichtstrahlen tatsächlich mit dem Referenzlicht,
die eine optische Weglänge zurückgelegt haben, die gleich der Länge der Strec
ke ist, die von dem Optokoppler 323 über die Lichtleitfaser R zu dem Referenz
spiegel 324 reicht. Von dem Meßlicht verursachen also nur diejenigen Lichtstrah
len, die an einer Schicht in einer bestimmten Tiefe unterhalb der Oberfläche der
Körperhöhleninnenwand reflektiert worden sind, tatsächlich eine Interferenz mit
dem Referenzlicht.
Das interferierte Licht, d. h. die Lichtstrahlen, die in dem Optokoppler 323 eine
Interferenz verursacht haben, läuft dann in der Lichtleitfaser R zum proximalen
Ende und wird durch den Fotodetektor 322 erfaßt. Bewegt der Spiegelantriebs
mechanismus 325 den Referenzspiegel 324, so wird demnach die optische
Weglänge für das Referenzlicht verändert, wodurch sich die Tiefe der Meßstelle
unterhalb der Körperhöhleninnenwand ändert. Die Intensität des reflektierten
Lichtes hängt vom Zustand des oberflächennahen Gewebes der Körperhöhlenin
nenwand ab. Auf diese Weise erhält man ein tomographisches Bild entsprechend
der Intensitätsverteilung der Lichtstrahlen, die an dem von der Oberfläche der
Körperhöhleninnenwand bis in eine vorbestimmte Tiefe reichenden Gewebe
reflektiert worden sind.
Wie oben erläutert, gibt der Fotodetektor 322 ein dem interferierenden Licht
entsprechendes Signal und ein dem nicht interferierenden Licht entsprechendes,
niederpegeliges Rauschen aus. Ein kleines Signal/Rausch-Verhältnis kann eine
hochgenaue Signalgewinnung unmöglich machen. Deshalb wird ein optisches
Heterodyn-Erfassungsverfahren eingesetzt, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu
verbessern. Das durch die Lichtleitfaser S tretende Licht wird dabei durch das
Piezomodulationselement 326 in Frequenz und Phase moduliert. Dadurch werden
geringe Abweichungen in Frequenz und Phase zwischen Meßlicht und Referenz
licht erzeugt, was Schwebungen im interferierten Licht verursacht. Empfängt der
Fotodetektor 322 das interferierende Licht in diesem Zustand, so gibt er ein
Schwebungssignal aus. Der PC 4 kann dieses Schwebungssignal demodulieren
und daraus mit hoher Genauigkeit die Signalkomponente gewinnen.
Der OCT-Teil 32 kann eine solche in die Tiefe gerichtete Abtastung an einem
Meßpunkt auf dem Objekt durch seinen einzelnen Kanal ausführen. Da der OCT-
Teil 32 tatsächlich den oben erläuterten Mehrkanal-Aufbau hat, kann die in die
Tiefe gerichtete Abtastung über eine Anzahl von Meßpunkten erfolgen, die gleich
der Anzahl der Kanäle, d. h. der Anzahl der Lichtleitfasern S ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind am distalen Ende des gemischten Bündelabschnittes
16a des Lichtleitfaserbündels 16 die jeweiligen Endflächen der Lichtleitfasern S in
einem schachbrettartigen Muster mit vorgegebenen Zwischenabständen ange
ordnet. Die von den Lichtleitfasern S ausgesendeten schwach kohärenten Licht
strahlen werden durch die Objektivoptik 15 konzentriert und damit auf das Objekt
gebündelt. Dadurch werden virtuell Meßpunkte erzeugt, die in regelmäßigen
Abständen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs auf einer zu der Oberfläche
des Objektes im wesentlichen parallelen Ebene angeordnet sind.
Fig. 4, auf die im folgenden Bezug genommen wird, zeigt den allgemeinen Aufbau
des PCs 4 in schematischer Darstellung. Der PC 4 hat einen Steuerteil 41, einen
Festplattenspeicher 42, einen Eingabeteil 43, einen Anzeigeteil 44 und einen
Schnittstellenteil 45, die über einen Bus B miteinander verbunden sind.
Der Steuerteil 41 enthält eine CPU und einen Speicher, die in Fig. 4 nicht darge
stellt sind. Der Festplattenspeicher 42 dient der Datenspeicherung und ist mit
Programmen vorinstalliert, die von dem Steuerteil 41 ausgeführt werden. Der
Eingabeteil 43 hat eine Tastaturschnittstelle, über die eine Tastatur und eine
Maus mit dem Bus B verbunden sind. Der Anzeigeteil 44 enthält eine Anzeige
steuerschaltung mit eingebautem Video-RAM (RGB) und einen Bildschirm, z. B.
einen Farbbildschirm oder eine Farb-LCD. Auch die zuletzt genannten Kompo
nenten sind in Fig. 4 nicht dargestellt.
Der Schnittstellenteil 45 ist über Signalleitungen mit dem zum Auswählen des
Strahlenganges bestimmten Mechanismus 22, dem Normalaufnahmeteil 23 und
dem Fluoreszenzaufnahmeteil 24 in der Videokamera 2 sowie dem Fotodetektor
322 und dem Spiegelantriebsmechanismus 325 in der externen Einheit 3 verbun
den. Der Schnittstellenteil 45 hat einen nicht dargestellten A/D-Wandler, der von
dem Normalaufnahmeteil 23, dem Fluoreszenzaufnahmeteil 24 und dem Fotode
tektor 322 ausgegebene Analogsignale in Digitalsignale wandeln kann. Der
Schnittstellenteil 45 ist darüber hinaus durch die externe Einheit 3 und über nicht
dargestellte Signalleitungen an verschiedene Schalter angeschlossen, die an
dem Bedienteil des Lichtleiterteils 1 angeordnet sind.
Der Steuerteil 41 kann die in dem Festplattenspeicher gespeicherten Programme
lesen und ausführen, um so den Eingabeteil 42 und den Anzeigeteil 44 und über
den Schnittstellenteil 45 die Videokamera 2 und die externe Einheit 3 anzusteu
ern. Der Steuerteil 41 kann den in der Videokamera 2 vorgesehenen Mechanis
mus 22 so ansteuern, daß der Spiegel 21 entweder auf den Normalbetrachtungs
zustand oder den Fluoreszenzbetrachtungszustand eingestellt wird. Dar Steuerteil
41 kann weiterhin den in dem Lichtquellenteil 31 der externen Einheit 3 vorgese
henen Steuermechanismus 314 so ansteuern, daß der Schaltspiegel 313 entwe
der auf den Normalbetrachtungszustand oder den Fluoreszenzbetrachtungszu
stand eingestellt wird.
Sind der Spiegel 21 in der Videokamera 2 und der Schaltspiegel 313 in dem
Lichtquellenteil 31 der externen Einheit 3 auf den Normalbetrachtungszustand
eingestellt, so verarbeitet der Steuerteil 41 die von dem Normalaufnahmeteil 23
der Videokamera 2 ausgegebenen Signale, um das Ergebnis als Normalbild auf
dem Anzeigeteil 44 darzustellen. Sind der Spiegel 21 in der Videokamera 2 und
der Schaltspiegel 313 in dem Lichtquellenteil 31 der externen Einheit 3 auf den
Fluoreszenzbetrachtungszustand eingestellt, so verarbeitet der Steuerteil 41 die
von dem Fluoreszenzaufnahmeteil 24 der Videokamera 2 ausgegebenen Signale,
um das Ergebnis als Fluoreszenzbild auf dem Anzeigeteil 44 darzustellen.
Ferner sendet der Steuerteil 41 Zeitsteuersignale durch den Schnittstellenteil 45
an den in dem OCT-Teil 32 der externen Einheit 3 vorgesehenen Spiegelan
triebsmechanismus 325, um den Referenzspiegel 314 mit einer vorbestimmten
Frequenz hin- und herzubewegen. Der Steuerteil 41 empfängt und verarbeitet die
Signale, die von dem in dem OCT-Teil 32 der externen Einheit 3 vorgesehenen
Fotodetektor 322 ausgegeben werden, um auf Grundlage der Reflexionsintensi
tätsverteilung des schwach kohärenten Lichtes in einem dreidimensionalen Be
reich, der durch die rechteckige Fläche in der Oberfläche des Objektes und die
vorbestimmte Tiefe festgelegt ist, ein dreidimensionales Bild durch Synthese zu
erzeugen. Auf Grundlage dieses dreidimensionalen Bildes kann dann der Steu
erteil 41 ein tomographisches Bild erzeugen, das dem Querschnitt des Objektes
entlang einer beliebigen Ebene entspricht, und dieses tomographische Bild auf
dem Anzeigeteil 44 darstellt.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Endoskopeinrichtung mit dem eben
erläuterten Aufbau erläutert. Zu Beginn schaltet der Benutzer die Hauptenergie
versorgung der Endoskopeinrichtung ein, so daß die Energieversorgungen des
Lichtleiterteils 1, der Videokamera 2, der externen Einheit 3 und des PCs 4 akti
viert sind. Dann leuchten in dem Lichtquellenteil 31 der externen Einheit 3 die
Weißlichtquelle 311 und die Anregungslichtquelle 312 auf. Der in der Videokame
ra 2 vorgesehene Spiegel 21 zur Auswahl des Strahlenganges wird zu Beginn auf
den Normalbetrachtungszustand eingestellt.
Der in dem Lichtquellenteil 31 angeordnete Schaltspiegel 313 wird zu Beginn
ebenfalls auf den Normalbetrachtungszustand eingestellt. Demzufolge erreicht
nur das aus der Weißlichtquelle 311 stammende weiße Licht die Blende 315 und
die Kondensorlinse Lc. Das durch die Kondensorlinse Lc konzentrierte weiße
Licht gelangt in den Lichtleiter 14b, aus dessen distalem Ende es auf die Zer
streuungslinse 14a ausgegeben wird. Die Zerstreuungslinse 14a zerstreut das
aus dem distalen Ende des Lichtleiters 14b ausgegebene Licht und sendet es aus
dem Lichtleiterteil 1 aus.
Der Benutzer führt dann den Einführteil 11 des Lichtleiterteils 1 so in die Körper
höhle des Patienten ein, daß das distale Ende des Einführteils 11 der zu be
trachtenden Körperhöhleninnenwand gegenüberliegt. Das aus der Zerstreuungs
linse 14a ausgegebene weiße Licht beleuchtet so die Körperhöhleninnenwand.
Das an der Körperhöhleninnenwand reflektierte Licht wird dann durch die Objek
tivoptik 15 auf das distale Ende des gemischten Bündelabschnittes 16a des
Lichtleitfaserbündels 16 gebündelt. Infolgedessen tritt das Licht in dem gemisch
ten Bündelabschnitt 16a zum Zwecke der Lichtleitung in jede Lichtleitfaser G und
zum Zwecke der OCT-Betrachtung in jede Lichtleitfaser S ein. Die in den Licht
leitfasern G geführten Lichtstrahlen werden durch das proximale Ende des Licht
leit-Bündelabschnittes 16c ausgesendet und durch die Abbildungsoptik 17 kon
zentriert, während sie in die Videokamera 2 geführt werden.
Die einzelnen in die Videokamera 2 eingetretenen Lichtstrahlen werden an dem
Spiegel 21 reflektiert und auf die Bildaufnahmeebene des Normalaufnahmeteils
23 gebündelt. Die auf die Bildaufnahmeebene des Normalaufnahmeteils 23
gebündelten Lichtstrahlen bilden dort eine hexagonale, dichtgepackte Anordnung.
Der Normalaufnahmeteil 23 empfängt Signale, welche die Intensitäten der einzel
nen gebündelten Lichtstrahlen angeben, und überträgt diese an den PC 4.
Der Steuerteil 41 des PCs 4 empfängt durch den Schnittstellenteil 45 die Bildsi
gnale. Der Steuerteil 41 erzeugt dann auf Grundlage dieser Bildsignale ein Nor
malbild der Körperhöhlenwand. Der Steuerteil 41 erzeugt dabei das Normalbild,
indem er die Signale, die den auf der Bildaufnahmeebene des Normalaufnahme
teils 23 in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung gebündelten Licht
strahlen entsprechen, in Signale, die in eine rechteckige, dichtgepackte Anord
nung umgeordnet sind. Der Steuerteil 41 stellt dann das erzeugte Normalbild auf
dem Bildschirm des Anzeigeteils 44 dar. In diesem Betriebszustand kann der
Benutzer die als Farbbild dargestellte Oberfläche der Körperhöhleninnenwand auf
dem Bildschirm des Anzeigeteils 44 betrachten. Dies entspricht der Normalbe
trachtung. Um die Fluoreszenzbetrachtung zu wählen, betätigt der Benutzer einen
Schalter auf dem Bedienteil 12 des Lichtleiterteils 1. Der Steuerteil 41 in dem PC
4 erfaßt das Umschalten und steuert den in der externen Einheit 3 angeordneten
Steuermechanismus 314 so an, daß der Schaltspiegel 313 auf den Fluoreszenz
betrachtungszustand eingestellt wird. Zur gleichen Zeit steuert der Steuerteil 41
den Mechanismus 22 so an, daß der Spiegel 21 auf den Fluoreszenzbetrach
tungszustand eingestellt wird.
Danach wird das weiße Licht aus der Weißlichtquelle 311 durch den Schaltspie
gel 313 gesperrt, und lediglich das aus der Anregungslichtquelle 312 stammende
Anregungslicht gelangt zu der Blende 315 und der Kondensorlinse Lc. Das durch
die Kondensorlinse Lc konzentrierte Anregungslicht tritt dann in den Lichtleiter
14b ein und wird von dessem distalen Ende auf die Zerstreuungslinse 14a ausge
sendet. Die Zerstreuungslinse 14a zerstreut das aus dem distalen Ende des
Lichtleiters 14b ausgesendete Anregungslicht so auf die Körperhöhleninnenwand,
daß ein vorbestimmter Bereich auf der Körperhöhleninnenwand mit dem Anre
gungslicht bestrahlt wird. Wenn das die Körperhöhleninnenwand bildende Gewe
be mit Anregungslicht, dessen Wellenlänge im Ultraviolettbereich liegt, bestrahlt
wird, strahlt es Eigenfluoreszenzstrahlung einer Wellenlänge aus, das in einem
von dem Wellenlängenbereich des Anregungslichtes verschiedenen Wellenlän
genbereich grünen Lichtes liegt. Gewebe, das eine durch Krebs, einen Tumor
oder dergleichen verursachte Schädigung hat, zeigt eine Autofluoreszenzstrah
lung, die schwächer als die des Normalgewebes ist. Die Autofluoreszenzstrahlung
trifft zusammen mit dem an der Oberfläche der Körperhöhlenwand reflektierten
Anregungslicht auf die Objektivoptik 15.
Die Objektivoptik 15 sperrt mit ihrem Sperrfilter das Anregungslicht und läßt so
allein die Eigenfluoreszenzstrahlung durch. Weiterhin konzentriert die Objek
tivoptik 15 die Eigenfluoreszenzstrahlung mit ihrer Objektivlinse und bündelt sie
so auf das distale Ende des gemischten Bündelabschnittes 16a des Lichtleitfa
serbündels 16. Die gebündelte Eigenfluoreszenzstrahlung tritt in dem gemischten
Bündelabschnitt in jede zur Lichtleitung bestimmte Lichtleitfaser G und in jede zur
OCT-Betrachtung bestimmte Lichtleitfaser S. Die einzelnen in den Lichtleitfasern
G geführten Lichtstrahlen werden durch das proximale Ende des Bildleit-
Bündelabschnittes 16c ausgesendet und der Videokamera 2 zugeführt, während
sie durch die Abbildungsoptik 17 konzentriert werden.
Die in die Videokamera 2 gelangten Lichtstrahlen werden durch den in dem
Fluoreszenzaufnahmeteil 24 vorgesehenen Bildverstärker verstärkt und einzeln
auf die Bildaufnahmeebene des Fluoreszenzaufnahmeteils 24 gebündelt. Die auf
die Bildaufnahmeebene des Fluoreszenzbildteils 24 gebündelten Lichtstrahlen
sind dort in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung angeordnet. Der
Fluoreszenzaufnahmeteil 24 empfängt Signale, welche die Intensitäten der ein
zelnen gebündelten Lichtstrahlen angeben, und überträgt diese Signale an den
PC 4.
Der in dem PC 4 angeordnete Steuerteil 41 empfängt die Bildsignale über den
Schnittstellenteil 45. Der Steuerteil 41 erzeugt dann ein Fluoreszenzbild der
Körperhöhleninnenwand auf Grundlage der Bildsignale. Der Steuerteil erzeugt
dabei das Fluoreszenzbild, indem die Bildsignale, die den auf die Bildaufnahmee
bene des Fluoreszenzaufnahmeteils 24 in hexagonaler, dichtgepackter Anord
nung gebündelten Lichtstrahlen entsprechen, in Signale, die in eine rechteckige,
dichtgepackte Anordnung umgeordnet sind. Der Steuerteil 41 zeigt dann das
erzeugte Fluoreszenzbild auf dem Bildschirm des Anzeigeteils 44 an. In diesem
Betriebszustand kann der Benutzer die Oberfläche der Körperhöhleninnenwand
auf dem Bildschirm des Anzeigeteils 44 betrachten. Dies entspricht der Fluores
zenzbetrachtung. Der Benutzer kann so eine Stelle identifizieren, deren Eigen
fluoreszenzstrahlung schwächer als die anderer Stellen ist. Diese Stelle hat eine
hohe Wahrscheinlichkeit einer krebsartigen oder tumorigen Schädigung.
Ist durch die Normalbetrachtung oder die Fluoreszenzbetrachtung eine Stelle als
möglicherweise geschädigt identifiziert, so führt der Benutzer zum Zwecke der
Diagnose eine Betrachtung tomographischer Bilder dieser Stelle durch. Zur
Anweisung einer tomographischen Aufnahme betätigt der Benutzer den Bedienteil
12 des Lichtleiterteils 1, so daß der Steuerteil 41 des PCs 4 diese Anweisung
erfaßt, die in dem OCT-Teil 32 der externen Einheit 3 angeordnete SLD 321
veranlaßt, schwach kohärentes Licht auszustrahlen, und den Spiegelantriebsme
chanismus 325 so ansteuert, daß mit der tomographischen Aufnahme begonnen
wird.
Aus der SLD 321 ausgesendetes schwach kohärentes Licht tritt in die proximalen
Enden der in dem OCT-Bündelabschnitt 16b vorgesehenen Lichtleitfasern S ein.
Die durch die Lichtleitfasern S geführten Lichtstrahlen werden durch die Opto
koppler 323 jeweils zweigeteilt, um in den Lichtleitfasern S auf deren distale
Enden hin sowie in den Lichtleitfasern R auf deren distale Enden zu zu laufen.
Die einzelnen durch die Lichtleitfasern geführten Lichtstrahlen werden von deren
distalen Enden am distalen Ende des gemischten Bündelabschnittes 16a ausge
sendet. Die Lichtstrahlen werden dann durch die Objektivoptik 15 gebündelt und
aus dem Lichtleiterteil 1 ausgesendet. Die ausgesendeten Lichtstrahlen werden
einzeln so gebündelt, daß sie in regelmäßigen Abständen auf einer vorbestimm
ten, zur Körperhöhleninnenwand im wesentlichen parallelen Ebene angeordnet
sind. Die Punkte, auf die diese Lichtstrahlen gebündelt werden, sind die Meß
punkte. Die Lichtstrahlen werden an Gewebe reflektiert, das sich in verschiede
nen Tiefen auf und nahe der Oberfläche der Körperhöhleninnenwand befindet.
Die reflektierten Lichtstrahlen treten in die Objektivoptik 15 ein, um dort zu Meß
lichtstrahlen konzentriert zu werden. Die Meßlichtstrahlen treffen in dem ge
mischten Bündelabschnitt 16a auf die jeweiligen distalen Enden der Lichtleitfa
sern S und G.
Unterdessen werden die als Referenz in den Lichtleitfasern R geführten Licht
strahlen aus deren distalen Enden ausgesendet. Die Lichtstrahlen werden dann
an dem Referenzspiegel 324 reflektiert und gelangen so als Referenzlichtstrahlen
in die Lichtleitfasern R.
Die in den Lichtleitfasern S geführten Meßlichtstrahlen und die in den Lichtleitfa
sern R geführten Referenzlichtstrahlen interferieren in den Optokopplern 323
miteinander und laufen als Interferenzlichtstrahlen auf das proximale Ende der
Lichtleitfasern R zu. Der Fotodetektor 322 wandelt die jeweiligen Interferenzlicht
strahlen in Signale und gibt diese an den PC 4 aus. Der Steuerteil 41 des PCs 4
empfängt über den Schnittstellenteil 45 die von dem Fotodetektor 322 ausgege
benen Signale und verarbeitet diese in der Weise, daß die Intensitäten der Meß
lichtstrahlen in einer vorbestimmten Tiefe in den jeweiligen Meßpunkten erhalten
werden.
Da der Referenzspiegel 324 durch den Spiegelantriebsmechanismus 325 hin- und
herbewegt wird, ändert sich aufeinanderfolgend die von den Optokopplern 323
über die jeweiligen Lichtleitfasern R zu dem Referenzspiegel 324 führende opti
sche Weglänge. Demnach ändert sich aufeinanderfolgend auch die auf die in die
Tiefe gerichtete Abtastung bezogene Position an jedem Meßpunkt. Der Referenz
spiegel 324 wird mit hoher Geschwindigkeit hin- und herbewegt. Der in dem PC 4
vorgesehene Steuerteil 41 erhält so innerhalb kurzer Zeit die Intensitätsverteilung
der Meßlichtstrahlen über einen dreidimensionalen Bereich, der von der Oberflä
che der Körperhöhlenwand bis in eine vorbestimmte Tiefe reicht. Dann erzeugt
der Steuerteil 41 durch Synthese auf Grundlage der Intensitätsverteilung der
Meßlichtstrahlen ein dreidimensionales Bild des oberflächennahen Gewebes der
Körperhöhleninnenwand.
Tatsächlich wird die in die Tiefe gerichtete Abtastung an dem jeweiligen Meß
punkt an einer Position gestartet, die dem Lichtleiterteil 1 näher ist als die Ober
fläche der Körperhöhleninnenwand, und bis zu einer Position durchgeführt, die
tiefer liegt, als es die zu messende, vorbestimmte Tiefe vorsieht.
Während der Abtastung zeichnet der Steuerteil 41 das Ausgangssignal des
Fotodetektors 322 auf jedem Kanal fortgesetzt auf. Der Steuerteil 41 erfaßt kein
Signal auf dem entsprechenden Kanal, außer wenn die auf die Tiefe bezogene
Abtastposition an einem Meßpunkt die Oberfläche der Körperhöhleninnenwand
erreicht. Der Steuerteil 41 erfaßt auf diesem Kanal in dem Moment ein Signal, zu
dem die Abtastposition die Oberfläche der Körperhöhleninnenwand erreicht. Dann
nimmt der Steuerteil 41 einen Nullabgleich mit derjenigen Tiefe als Oberfläche der
Körperhöhlenwand vor, in der an diesem Meßpunkt ein Signal zum ersten Mal
erfaßt worden ist. Der Steuerteil 41 faßt als Oberfläche der Körperhöhleninnen
wand die Tiefe auf, in der das erste Signal erfaßt wird (Tiefe 0) und richtet die
Messung auf die Signale, die in dem Bereich erhalten werden, der von dieser
Position bis in eine vorbestimmte Tiefe, z. B. 2 mm, reicht. So wird das dreidimen
sionale Bild über den von der Oberfläche der Körperhöhleninnenwand bis in die
vorbestimmte Tiefe reichenden Bereich durch Synthese erzeugt.
Nachdem das dreidimensionale Bild durch Synthese erzeugt worden ist, kann der
Benutzer über den Eingabeteil 43 des PCs 4 eine gewünschte, die Körperhöhle
ninnenwand kreuzende Ebene (Querschnitt) für die tomographische Betrachtung
festlegen. Mit Festlegen dieser Ebene erzeugt der Steuerteil 41 ein tomographi
sches Bild der Körperhöhleninnenwand entlang dieser Ebene und stellt das Bild
auf dem Anzeigeteil 44 dar. Ist einmal ein dreidimensionales Bild aufgebaut, so
kann der Benutzer auf diese Weise Betrachtungen eines tomographischen Bildes
unter beliebigem Winkel anstellen. Ferner kann der Steuerteil 41 das tomographi
sche Bild auch neben einem Normalbild oder einem Fluoreszenzbild auf dem
Anzeigeteil 44 darstellen.
Durch Betrachtung dieses tomographischen Bildes kann der Benutzer den Zu
stand des Gewebes unter der Oberfläche der Körperhöhlenwand erkennen und
so eine genaue und schnelle Diagnose stellen. Der Benutzer kann so allein durch
die mit der Endoskopeinrichtung vorgenommenen Betrachtungen Krebs, kleine
Tumore und dergleichen im Frühstadium auffinden.
Der genaue und schnelle Abschluß der Diagnose versetzt den Benutzer in die
Lage, unmittelbar die erforderlichen Behandlungen gemäß dem Diagnoseergeb
nis auszuführen. Insbesondere können eine Zange, ein Laserinstrument und/oder
andere Operationsinstrumente durch den Instrumentenkanal geführt werden, der
in dem Einführteil 11 des Lichtleiterteils 1 verläuft, um so verschiedene Behand
lungen durchzuführen. Dadurch wird die Belastung des Patienten verringert.
Wie oben erläutert, verwendet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die
Endoskopeinrichtung ein Lichtleitfaserbündel 16, das aus dem gemischten Bün
delabschnitt 16a, dem OCT-Bündelabschnitt 16b und dem Bildleit-
Bündelabschnitt 16c besteht. Das Sichtfeld bei der Normal- und der Fluoreszenz
betrachtung fällt so mit dem Sichtfeld der OCT-Bilder zusammen. Infolgedessen
entspricht eine in dem Normalbild oder dem Fluoreszenzbild spezifizierte Stelle
auf der Körperhöhleninnenwand genau den OCT-Bildern. Dadurch wird die Dia
gnosegenauigkeit weiter verbessert.
In dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel besteht der OCT-Bündelabschnitt
16b aus Lichtleitfasern S. die in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung
gebündelt sind. Statt dessen können jedoch die Lichtleitfasern S auch in einer
rechteckigen, dichtgepackten Anordnung gebündelt sein. Außerdem sind bei dem
erläuterten Ausführungsbeispiel die Lichtleitfasern G des Bildleit-
Bündelabschnittes 16c in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung gebün
delt. Alternativ können die Lichtleitfasern G auch in einer rechteckigen, dichtge
packten Anordnung gebündelt sein.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungs
beispiel durch die Ausgestaltung des Lichtleitfaserbündels 16. In Fig. 5 ist ein
Lichtleitfaserbündel 116 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Lichtleitfaserbündel 116 besteht aus mehreren Lichtleitfasern G, die der
Bildleitung dienen, und mehreren Lichtleitfasern S. die der OCT-Betrachtung
dienen, wobei die Anzahl der Lichtleitfasern S halb so groß ist wie die Anzahl der
Lichtleitfasern G.
Die beiden Arten von Lichtleitfasern G und S haben identischen Durchmesser.
Die Gesamtzahl der Lichtleitfasern G und S beträgt z. B. 10.000 bis 20.000.
In Fig. 5 sind zur besseren Unterscheidung der beiden Arten von Lichtleitfasern
die Lichtleitfasern G mit weißen Kreisen und die Lichtleitfasern S mit schwarzen
Kreisen dargestellt. Wie Fig. 5 weiter zeigt, sind in dem Lichtleitfaserbündel 116
auf der Seite ihrer distalen Enden sowohl die Lichtleitfasern S als auch die Licht
leitfasern G im Querschnitt in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung
gebündelt. So ist jede Lichtleitfaser S direkt von sechs Lichtleitfasern G umgeben.
In dem Lichtleitfaserbündel 116 sind sowohl die Lichtleitfasern G als auch die
Lichtleitfasern S wie oben erläutert von ihren distalen Enden aus bis zu einer
vorbestimmten Länge in einer hexagonalen, dicht gepackten Anordnung gebün
delt, um so einen gemischten Bündelabschnitt 116a zu bilden. Auf ihrem Weg
zweigen dann die beiden Arten von Lichtleitfasern G und S jeweils in das ent
sprechende System ab. So sind die der Bildleitung dienenden Lichtleitfasern G
und die der OCT-Betrachtung dienenden Lichtleitfasern S getrennt voneinander
zu einem Bildleit-Bündelabschnitt 116c bzw. einem OCT-Bündelabschnitt 116b
gebündelt. Die Lichtleitfasern G sind so in einer hexagonalen, dichtgepackten
Anordnung gebündelt, daß diejenigen Lichtleitfasern G, die in dem gemischten
Bündelabschnitt 116a einander benachbart sind, auch in dem Zweigabschnitt
116c einander benachbart sind. Entsprechendes gilt für die Lichtleitfasern S. Wie
eben erläutert, sind die der Bildleitung dienenden Lichtleitfasern G des Lichtleitfa
serbündels 116 dichter gepackt als in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die durch
die Lichtleitfasern G aufgenommenen Normal- und Fluoreszenzbilder sind damit
in ihrer Qualität verbessert.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungs
beispiel nur durch die Ausgestaltung des Lichtleitfaserbündels 16. Fig. 6 zeigt ein
Lichtleitfaserbündel 216 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Das Lichtleitfaserbündel 216 besteht aus mehreren, z. B. 10000 bis 20000 Licht
leitfasern G, die der Bildleitung dienen, und mehreren, z. B. einigen Zehn bis
einigen Hundert Lichtleitfasern S. die der OCT-Betrachtung dienen. In Fig. 6 sind
zur besseren Unterscheidung der beiden Arten von Lichtleitfasern G und S die
der Bildleitung dienenden Lichtleitfasern G mit weißen Kreisen und die der OCT-
Betrachtung dienenden Lichtleitfasern S mit schwarzen Kreisen dargestellt.
Die Lichtleitfasern S sind dicht nebeneinander angeordnet, so daß die Mittel
punkte ihrer distalen Enden in einer geraden Linie ausgerichtet sind. In der sche
matischen Darstellung nach Fig. 6 sind nur sechs nebeneinander liegende Licht
leitfasern S gezeigt. Tatsächlich beträgt die Anzahl an nebeneinander liegenden
Lichtleitfasern S größenordnungsmäßig einige Zehn bis einige Hundert.
Die Lichtleitfasern G sind so in einer rechteckigen, dichtgepackten Anordnung
angeordnet, daß sie die nebeneinander liegenden Lichtleitfasern S umgeben und
so zusammen mit diesen einen gemischten Bündelabschnitt 216a bilden. Anstelle
der rechteckigen, dichtgepackten Anordnung kann für die Lichtleitfasern G auch
eine hexagonale, dichtgepackte Anordnung gewählt werden. Die beiden Arten
von Lichtleitfasern G und S zweigen auf ihrem Weg dann in die ihnen zugeord
neten Systeme ab. Auf der Seite des proximalen Endes des Lichtleitfaserbündels
216 sind die der OCT-Betrachtung dienenden Lichtleitfasern S herausgezogen,
wobei die durch die fehlenden Lichtleitfasern vorhandenen Fehlstellen mit der
gleichen Anzahl von Metalldrähten M aufgefüllt sind, die denselben Durchmesser
haben wie die Lichtleitfasern S. Dadurch ist ein lediglich der Bildleitung dienender
Bildleit-Bündelabschnitt 216c gebildet, der sich aus den Lichtleitfasern G zusam
mensetzt.
Die herausgezogenen Lichtleitfasern S liegen eng nebeneinander, so daß die
Mittelpunkte ihrer proximalen Enden in einer geraden Linie angeordnet sind. Die
Lichtleitfasern S bilden so einen OCT-Bündelabschnitt 216b.
Mit einer Endoskopeinrichtung, die das wie eben erläuterte aufgebaute Lichtleit
bündel 216 hat, erhält man OCT-Bilder aus einem linearen Bereich in der Mitte
des Normal- oder Fluoreszenzbildes. Der Benutzer kann deshalb tomographische
Bilder an einer Stelle, die als möglicherweise geschädigt angesehen wird, da
durch erhalten, daß das distale Ende des Lichtleiterteils 1 so verschoben wird,
daß sich diese Stelle in der Mitte des Normal- oder Fluoreszenzbildes befindet.
In dem Lichtleitfaserbündel 216 ist die Anzahl der zur Bildleitung bestimmten
Lichtleitfaserbündel G noch größer als bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Dies
verbessert weiter die Qualität der Normal- und Fluoreszenzbilder, die man durch
die Lichtleitfasern G erhält. Darüber hinaus wirkt sich die engere Anordnung der
Lichtleitfasern S vorteilhaft auf die Qualität der tomographischen Bilder aus.
Bei den eben erläuterten Ausführungsbeispielen sind die der OCT-Betrachtung
dienenden Lichtleitfasern und die der Bildleitung dienenden Lichtleitfasern am
distalen Ende des gemischten Bündelabschnittes regelmäßig angeordnet, es
kann jedoch auch eine unregelmäßige Anordnung gewählt werden, sofern diese
keine extreme Mißverteilung aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Lichtleitfaserbündel kann das Licht, das durch die
an dem gemischten Bündelabschnitt angeordneten Endflächen eingetreten ist,
abgezweigt werden, um gewünschte Betriebszustände zu realisieren.
Weiterhin können mit der erfindungsgemäßen Endoskopeinrichtung tomographi
sche Bilder eines dreidimensionalen Bereichs erhalten werden, der durch einen
vorbestimmten zweidimensionalen Bereich auf der Oberfläche des Objektes und
eine vorbestimmte Tiefe festgelegt ist. Ist unterhalb der Oberfläche des Objektes
eine Schädigung vorhanden, so kann der Benutzer auf diese Weise die Schädi
gung genau und schnell identifizieren.
Claims (17)
1. Lichtleitfaserbündel (16, 116, 216) mit mehreren ersten Lichtleitfasern (S)
und mehreren zweiten Lichtleitfasern (G), dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten und die zweiten Lichtleitfasern (S, G) an ihren distalen Enden zu ei
nem gemischten Bündelabschnitt (16a, 116a, 216a), die ersten Lichtleitfa
sern (S) an ihren proximalen Enden zu einem ersten abgezweigten Bün
delabschnitt (16b, 116b, 216b) und die zweiten Lichtleitfasern (G) an ihren
proximalen Enden zu einem zweiten abgezweigten Bündelabschnitt (16c,
116c, 216c) gebündelt sind.
2. Lichtleitfaserbündel (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die distalen Enden der ersten Lichtleitfasern (S) und die distalen Enden der
zweiten Lichtleitfasern (G) alternierend in einem schachbrettartigen Muster
angeordnet sind und so in dem gemischten Bündelabschnitt (16b) insgesamt
eine rechteckige, dichtgepackte Anordnung bilden.
3. Lichtleitfaserbündel (116) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem gemischten Bündelabschnitt (116a) die ersten Lichtleitfasern (S) je
weils von sechs zweiten Lichtleitfasern (G) umgeben sind, so daß die ersten
und die zweiten Lichtleitfasern (S, G) insgesamt eine hexagonale, dichtge
packte Anordnung bilden.
4. Lichtleitfaserbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
gemischten Bündelabschnitt die ersten Lichtleitfasern nebeneinander lie
gend und die zweiten Lichtleitfasern um die ersten Lichtleitfasern herum an
geordnet sind.
5. Lichtleitfaserbündel (216) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem gemischten Bündelabschnitt (216a) die ersten Lichtleitfasern (S) ne
beneinander liegend und die zweiten Lichtleitfasern (G) so um die ersten
Lichtleitfasern (S) herum angeordnet sind, daß die Lichtleitfasern (S. G) ins
gesamt eine rechteckige, dichtgepackte Anordnung bilden.
6. Lichtleitfaserbündel (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die ersten Lichtleitfasern (S) in dem ersten ab
gezweigten Bündelabschnitt (16b) in einer hexagonalen, dichtgepackten An
ordnung angeordnet sind.
7. Lichtleitfaserbündel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten Lichtleitfasern (S) in dem ersten abgezweigten
Bündelabschnitt in einer rechteckigen, dichtgepackten Anordnung angeord
net sind.
8. Lichtleitfaserbündel (16) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweiten Lichtleitfasern (G) in dem zweiten abgezweigten Bündelabschnitt
(16c) in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung angeordnet sind.
9. Lichtleitfaserbündel (216) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweiten Lichtleitfasern (G) in dem zweiten abgezweigten Bündelabschnitt
(216c) in einer rechteckigen, dichtgepackten Anordnung angeordnet sind.
10. Endoskopeinrichtung mit
einem Lichtleitfaserbündel (16, 116, 216) zur Bildübertragung, das mehrere erste Lichtleitfasern (S) und mehrere zweite Lichtleitfasern (G) hat, wobei die ersten und die zweiten Lichtleitfasern (S, G) an ihren distalen Enden zu ei nem gemischten Bündelabschnitt (16a, 116a, 216a), die ersten Lichtleitfa sern (S) an ihren proximalen Enden zu einem ersten abgezweigten Bün delabschnitt (16b, 116b, 216b) und die zweiten Lichtleitfasern (G) an ihren proximalen Enden zu einem zweiten abgezweigten Bündelabschnitt (16c, 116c, 216c) gebündelt sind,
dritten Lichtleitfasern (R), deren Anzahl gleich der der ersten Lichtleitfasern (S) ist, einem Optokoppler (323), der jede erste Lichtleitfaser (323) optisch mit einer ihr zugeordneten dritten Lichtleitfaser (R) koppelt,
einer Quelle für schwach kohärentes Licht (321), die an den proximalen Enden der ersten oder der dritten Lichtleitfasern (S, R) angeordnet ist und schwach kohärentes Licht auf die entsprechenden Lichtleitfasern (S, R) ausgibt,
einer dem distalen Ende des gemischten Bündelabschnittes (16a, 116a, 216a) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) gegenüberliegenden Objek tivoptik (15), die die schwach kohärenten Lichtstrahlen, die aus den jeweili gen, in dem gemischten Bündelabschnitt (16a, 116a, 216a) angeordneten distalen Enden der ersten Lichtleitfasern (S) ausgesendet werden, einzeln bündelt und diese Lichtstrahlen nach ihrer Reflexion an einem Objekt als Meßlichtstrahlen auf die ersten Lichtleitfasern (S) bündelt,
einem den distalen Enden der dritten Lichtleitfasern (R) gegenüberliegenden Reflexionselement (324), das die aus diesen distalen Enden ausgesendeten schwach kohärenten Lichtstrahlen so reflektiert, daß diese als Referenz lichtstrahlen in die dritten Lichtleitfasern (R) eintreten,
einem Einstellmechanismus (325), der für eine relative Änderung zwischen der Länge des von dem Optokoppler (323) über die ersten Lichtleitfasern (S) zu dem Objekt führenden optischen Weges und der Länge des von dem Optokoppler (323) über die dritten Lichtleitfasern (R) zu dem Reflexionsele ment (324) führenden optischen Weges sorgt,
einem Fotodetektor (322), der bei Anordnung der Quelle an den proximalen Enden der ersten Lichtleitfasern (S) an den proximalen Enden der dritten Lichtleitfasern (R) bzw. bei Anordnung der Quelle an den proximalen Enden der dritten Lichtleitfasern an den proximalen Enden der ersten Lichtleitfasern angeordnet ist, wobei der Fotodetektor (322) einzelne Interferenzlichtstrah len erfaßt, die durch Interferenz zwischen den Meßlichtstrahlen und den Referenzlichtstrahlen verursacht werden, und
einem Steuerteil (41), der auf Grundlage eines von dem Fotodetektor (322) erfaßten Signals ein tomographisches Bild des Objektes erzeugt, während der Einstellmechanismus (325) für die relative Änderung zwischen den opti schen Weglängen sorgt.
einem Lichtleitfaserbündel (16, 116, 216) zur Bildübertragung, das mehrere erste Lichtleitfasern (S) und mehrere zweite Lichtleitfasern (G) hat, wobei die ersten und die zweiten Lichtleitfasern (S, G) an ihren distalen Enden zu ei nem gemischten Bündelabschnitt (16a, 116a, 216a), die ersten Lichtleitfa sern (S) an ihren proximalen Enden zu einem ersten abgezweigten Bün delabschnitt (16b, 116b, 216b) und die zweiten Lichtleitfasern (G) an ihren proximalen Enden zu einem zweiten abgezweigten Bündelabschnitt (16c, 116c, 216c) gebündelt sind,
dritten Lichtleitfasern (R), deren Anzahl gleich der der ersten Lichtleitfasern (S) ist, einem Optokoppler (323), der jede erste Lichtleitfaser (323) optisch mit einer ihr zugeordneten dritten Lichtleitfaser (R) koppelt,
einer Quelle für schwach kohärentes Licht (321), die an den proximalen Enden der ersten oder der dritten Lichtleitfasern (S, R) angeordnet ist und schwach kohärentes Licht auf die entsprechenden Lichtleitfasern (S, R) ausgibt,
einer dem distalen Ende des gemischten Bündelabschnittes (16a, 116a, 216a) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) gegenüberliegenden Objek tivoptik (15), die die schwach kohärenten Lichtstrahlen, die aus den jeweili gen, in dem gemischten Bündelabschnitt (16a, 116a, 216a) angeordneten distalen Enden der ersten Lichtleitfasern (S) ausgesendet werden, einzeln bündelt und diese Lichtstrahlen nach ihrer Reflexion an einem Objekt als Meßlichtstrahlen auf die ersten Lichtleitfasern (S) bündelt,
einem den distalen Enden der dritten Lichtleitfasern (R) gegenüberliegenden Reflexionselement (324), das die aus diesen distalen Enden ausgesendeten schwach kohärenten Lichtstrahlen so reflektiert, daß diese als Referenz lichtstrahlen in die dritten Lichtleitfasern (R) eintreten,
einem Einstellmechanismus (325), der für eine relative Änderung zwischen der Länge des von dem Optokoppler (323) über die ersten Lichtleitfasern (S) zu dem Objekt führenden optischen Weges und der Länge des von dem Optokoppler (323) über die dritten Lichtleitfasern (R) zu dem Reflexionsele ment (324) führenden optischen Weges sorgt,
einem Fotodetektor (322), der bei Anordnung der Quelle an den proximalen Enden der ersten Lichtleitfasern (S) an den proximalen Enden der dritten Lichtleitfasern (R) bzw. bei Anordnung der Quelle an den proximalen Enden der dritten Lichtleitfasern an den proximalen Enden der ersten Lichtleitfasern angeordnet ist, wobei der Fotodetektor (322) einzelne Interferenzlichtstrah len erfaßt, die durch Interferenz zwischen den Meßlichtstrahlen und den Referenzlichtstrahlen verursacht werden, und
einem Steuerteil (41), der auf Grundlage eines von dem Fotodetektor (322) erfaßten Signals ein tomographisches Bild des Objektes erzeugt, während der Einstellmechanismus (325) für die relative Änderung zwischen den opti schen Weglängen sorgt.
11. Endoskopeinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch
eine Beleuchtungsoptik (14a, 14b), die das Objekt mit sichtbarem Licht bestrahlt, und
einen Bildaufnahmeteil (23), der ein Bild aufnimmt, das durch die Licht strahlen erzeugt wird, die aus den in dem zweiten abgezweigten Bündelab schnitt (16c, 116c, 216c) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) angeord neten zweiten Lichtleitfasern (G) ausgesendet werden, und der dieses Bild in ein Bildsignal wandelt, wobei
der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (23) erhal tenen Bildsignals ein sichtbares Bild der Objektoberfläche erzeugt.
eine Beleuchtungsoptik (14a, 14b), die das Objekt mit sichtbarem Licht bestrahlt, und
einen Bildaufnahmeteil (23), der ein Bild aufnimmt, das durch die Licht strahlen erzeugt wird, die aus den in dem zweiten abgezweigten Bündelab schnitt (16c, 116c, 216c) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) angeord neten zweiten Lichtleitfasern (G) ausgesendet werden, und der dieses Bild in ein Bildsignal wandelt, wobei
der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (23) erhal tenen Bildsignals ein sichtbares Bild der Objektoberfläche erzeugt.
12. Endoskopeinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch
eine Beleuchtungsoptik (14a, 14b), die das Objekt mit Anregungslicht be strahlt, welches das Objekt zur Aussendung von Eigenfluoreszenzstrahlung anregt, und
einen Bildaufnahmeteil (24), der ein Bild aufnimmt, das durch die Licht strahlen erzeugt wird, die aus den in dem zweiten abgezweigten Bündelab schnitt (16c, 116c, 216c) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) angeord neten zweiten Lichtleitfasern (G) ausgesendet wird, und der dieses Bild in eine Bildsignal wandelt, wobei
der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (24) erhal tenen Bildsignals ein Eigenfluoreszenzbild der Objektoberfläche erzeugt.
eine Beleuchtungsoptik (14a, 14b), die das Objekt mit Anregungslicht be strahlt, welches das Objekt zur Aussendung von Eigenfluoreszenzstrahlung anregt, und
einen Bildaufnahmeteil (24), der ein Bild aufnimmt, das durch die Licht strahlen erzeugt wird, die aus den in dem zweiten abgezweigten Bündelab schnitt (16c, 116c, 216c) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) angeord neten zweiten Lichtleitfasern (G) ausgesendet wird, und der dieses Bild in eine Bildsignal wandelt, wobei
der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (24) erhal tenen Bildsignals ein Eigenfluoreszenzbild der Objektoberfläche erzeugt.
13. Endoskopeinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch
eine Beleuchtungsoptik (14a, 14b), die das Objekt mit sichtbarem Licht oder mit Anregungslicht bestrahlt, das das Objekt zur Aussendung von Eigenfluo reszenzstrahlung anregt, und
ein Bildaufnahmeteil (23, 24), der ein Bild aufnimmt, das durch die Licht strahlen erzeugt wird, die aus den in dem zweiten abgezweigten Bündelab schnitt (16c, 116c, 216c) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) angeord neten zweiten Lichtleitfasern (G) ausgesendet wird, und der dieses Bild in ein Bildsignal wandelt, wobei
der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (23, 24) erhaltenen Bildsignals ein sichtbares Bild der Objektoberfläche erzeugt, wenn die Beleuchtungsoptik (14a, 14b) sichtbares Licht aussendet, und der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (23, 24) erhal tenen Bildsignals ein Eigenfluoreszenzbild der Objektoberfläche erzeugt, wenn die Beleuchtungsoptik (14a, 14b) Anregungslicht aussendet.
eine Beleuchtungsoptik (14a, 14b), die das Objekt mit sichtbarem Licht oder mit Anregungslicht bestrahlt, das das Objekt zur Aussendung von Eigenfluo reszenzstrahlung anregt, und
ein Bildaufnahmeteil (23, 24), der ein Bild aufnimmt, das durch die Licht strahlen erzeugt wird, die aus den in dem zweiten abgezweigten Bündelab schnitt (16c, 116c, 216c) des Lichtleitfaserbündels (16, 116, 216) angeord neten zweiten Lichtleitfasern (G) ausgesendet wird, und der dieses Bild in ein Bildsignal wandelt, wobei
der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (23, 24) erhaltenen Bildsignals ein sichtbares Bild der Objektoberfläche erzeugt, wenn die Beleuchtungsoptik (14a, 14b) sichtbares Licht aussendet, und der Steuerteil (41) auf Grundlage des von dem Bildaufnahmeteil (23, 24) erhal tenen Bildsignals ein Eigenfluoreszenzbild der Objektoberfläche erzeugt, wenn die Beleuchtungsoptik (14a, 14b) Anregungslicht aussendet.
14. Endoskopeinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Quelle
fürsichtbares Licht (311),
eine Quelle für Anregungslicht (312) und
einen Umschaltmechanismus (313, 314), mit dem auswählbar ist, ob das sichtbare Licht oder das Anregungslicht in die Beleuchtungsoptik (14a, 14b) gelangt.
eine Quelle für Anregungslicht (312) und
einen Umschaltmechanismus (313, 314), mit dem auswählbar ist, ob das sichtbare Licht oder das Anregungslicht in die Beleuchtungsoptik (14a, 14b) gelangt.
15. Endoskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Einstellmechanismus (325) das Reflexionselement
(324) so bewegt, daß sich dieses den distalen Enden der dritten Lichtleitfa
sern (R) nähert oder sich von diesen entfernt, um die von dem Optokoppler
(323) über die dritten Lichtleitfasern (G) zu dem Reflexionselement (324)
führende optische Weglänge relativ zu der von dem Optokoppler (323) über
die in dem ersten abgezweigten Bündelabschnitt (16b, 116b, 216b) ange
ordneten ersten Lichtleitfasern (S) zu dem Objekt führenden optischen
Weglänge zu ändern.
16. Endoskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Quelle für schwach kohärentes Licht eine Superlu
miniszenzdiode (321) ist.
17. Endoskopeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet
durch eine Anzeigeteil (44) zum Darstellen des in dem Steuerteil erzeugten
Objektbildes.
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