DE3012150C2

DE3012150C2 - Endoskopvorrichtung mit medizinischer Instrumentenanordnung

Info

Publication number: DE3012150C2
Application number: DE3012150A
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Tokyo Hattori
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1983-07-14
Also published as: JPS55130640A; JPS6314630B2; DE3050289C2; DE3012150A1; US4402311A

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Da festgestellt wurde, daß bösartige (malignant) Tumore, wie z. B. Krebs, ihre Fähigkeit zur Vervielfältigung bzw. zum Wuchern bei Temperaturen über 40⁰C verlieren, ist es möglich, Krebs durch Erwärmung betroffener Körperstellen zu behandeln. Eine der Behandlungsmethoden wurde bei der 31. Zusammenkunft der japanischen Gesellschaft für Zellenbiologie in der Universität von Osaka am 14. November 1978 auf Einladung der Gesundheitsgruppe des japanischen Nationalinstituts für Gesundheit erläutert. Basierend auf dieser Erkenntnis wurde ein Endoskop auf herkömmliche Weise mit einer Luftzuführungsvorrichtung versehen und am distalen Endbereich des Endoskops wurde ein Saug-Aiislaß derart vorgesehen, daß erwärmte Luft oder Wasser von dem Luftversorgungsanschluß auf einen Teil der Körperhöhle geblasen wurde und dann die erwärmte Luft und/oder Wasser von dem Sauganschluß abgesaugt wurde, so daß ein Teil der Körperhöhle, d. h. der betroffene Teil erwärmt werden konnte. Ein solch konventionelles Endoskop weist jedoch keine Steuervorrichtung zur Steuerung der Temperatur der erwärmten Luft oder des erwärmten Wassers auf, die bzw. das aus dem Luftzuführungsanschluß herausgeblasen wird. Es ist daher bisher unmöglich gewesen, einen Teil einer Körperhöhle bei konstanter Temperatur zu erwärmen.

Es wurde auch versucht, eine strahlende Heizvorrichtung zur Erwärmung der betroffenen Stelle zu verwenden, bei welcher Wärmestrahlen durch Glasfiber verwendet werden. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der japanischen Patentschrift 25 572/77 beschrieben, bei welcher Wärme- bzw. Heizstrahien von einer Halogenlampe durch ein vorbestimmtes Verfahren konvergiert werden und die betroffene Körperstelle durch Glasfiber erwärmt wird. Diese Druckschrift offenbart jedoch keine Vorrichtung, mit welcher die betroffenen Stellen bei einer konstanten Temperatur Erhalten werden könnten.

Demgemäß ist es mit einer herkömmlichen Vorrichtung bisher unmöglich gewesen, eine praktische Behandlungsmethode zu entwickeln, mit welcher Krebszellen zerstört werden können, in dem alleine die betroffene Stelle in einer Körperhöhle bei einer spezifischen Temperatur gehalten wird, bei welcher normale bzw. gesunde Zellen des menschlichen Körpers gedeihen können, während Krebszellen zerstört werden.
Des weiteren gehört es zur allgemeinen Praxis betroffene Körperstellen chirurgisch zu entfernen, indem ein elektrisches Skalpell durch den Kanal eines Endoskops eingesetzt wird. Da der Zweck in der chirurgischen Entfernung der betroffenen Körperstellen besteht, ist es erforderlich, daß die Körperstelle von dem elektrischen Skalpell auf mehrere 100° Temperatur erhöht wird. Dies ist gefährlich, da normale bzw. gesunde Zellen, welche mit dem elektrischen Skalpell berührt werden, ebenfalls zerstört werden. Da des weiteren das elektrische Skalpell durch den Kanal eines Endoskops eingesetzt wird, ist die Formgebung des elektrischen Skalpells auf einem bestimmten Bereich beschränkt Demgemäß ist die Entfernung der betroffenen Körperstelle unmöglich, wen., die Form des bösartigen Wachstums z. B. flach ist Manchmal ist es unmöglich, eine bestimmte Körperteile zu entfernen, wenn Gefahren, wie z. B. äußerst starke Blutungen in Abhängigkeit von der Örtlichkeit des Tumors verhindert werden sollen.
Es sind Körpersonden bekannt (DE-GM 32 763), die eine thermische Energiequelle und eine Temperaturerfassungseinrichtung enthalten, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung zur Regelung der an eine Körperhöhle abgegebenen Energie verwendet werden soll. Diese Körpersonden sind sehr einfach aufgebaut und sollen durch die Erwärmung innerhalb von Körperhöhlen zu einem besseren Wirkungsgrad bei der Bekämpfung von Entzündungskrankheiten führen, als dies durch äußere, heiße Körperpackungen möglich ist. Die Temperaturregelung mit Hilfe der Temperaturerfassungseinrichtung an der Körpersonde soll dazu dienen, Verbrennungen oder sonst schädlich große Wärmezufuhren zu vermeiden, bzw. sollen unerwünschte Überhitzungen und Unterkühlungen durch eine automatische Einrichtung ausgeschaltet oder durch Warnsignale angekündigt werden. Ganz allgemein sind diese Körpersonden nur für eine relativ großflächige und undifferenzierte Erwärmung von Körperhöhlen geeignet. Für eine genaue Justierung einer Wärmequelle über einen Tumor, wie dies bei der Krebsbekämpfung erforderlich ist, sind die bekannten Sonden nicht verwendbar, da sie nur etwa durch Abmessung der eingeführten Sondenlänge ungenau in den Bereich eines Tumors gebracht werden könnten.

Weiter sind die bekannten Sonden nicht geeignet, die Temperatur an einem erkrankten Körperteil bisi der Wärmebehandlung genau einzuhalten. Durch den einfachen Aufbau der Sonden tritt zwangsläufig eine Beeinflussung der Temperaturerfassungseinricliitung, beispielsweise durch die Strahlungswärme der Wärmequelle, durch die Wärmestrahlung und Wärmeleitung in dem zu erwärmenden Körperteil, an dem die bekannte Körpersonde im wesentlichen anliegen wird, und durch die Wärmeleitung in der Sonde selbst auf. Fi|r die ι ο bekannte Körpersonde stellt dies keinen Nachteil dar, da hier nur unerwünschte Oberhitzungen vermieden werden sollen und nicht sehr genaue Temperaturen an einem zu bestrahlenden Körperteil eingehalten werden sollen. Da aber eine wirksame Entkopplung oder Abschirmung der Temperaturerfassungseinrichtung von der die thermische Energie erzeugenden Wärmequelle nicht vorgesehen ist, kann die bekannte Körpersonde auch nicht zur Behandlung bösartiger Tumore verwendet werden, da hier ?„ B. bei genau 43° C die Krebszeilen innerhalb eines Tages absterben, während die normalen Zellen weiterleben.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Endoskop zu schaffen, das für die medizinische Wärmebehandlung unter Einhaltung genauer Temperaturbereiche, insbesondere für die Behandlung bösartiger Tumore im menschlichen Körper ohne chirurgische Eingriffe, geeignet ist

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Endoskop mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Durch die Anordnung der Energiequelle am distalen Ende eines Endoskops kann diese im Blickfeld der Beobachtungseinrichtung sehr genau über einem erkrankten Körperteil justiert werden. Dies ist insbesondere bei der Behandlung bösartiger Tumore mit geringer körperlicher Ausdehnung von Vorteil. Bei der Temperaturmessung wird erfindungsgemäß ein nadeiförmiger Meßfühler in den erkrankten Körperteil eingesenkt und dort die Temperatur erfaßt. Dadurch wird weitgehend eine Entkopplung der Temperaturmessung von der direkten Wärmestrahlung der Energiequelle und der vom Körperteil reflektierten Wärmestrahlung erreicht. Es ist somit möglich, trotz der örtlichen Nähe des Meßfühlers und der Wärmequelle, eine genaue Regelung der Temperatur am erkrankten Körperteil, beispielsweise auf 43°C, zu erhalten, die der für eine Krebsbekämpfung erforderlichen Genauigkeit entspricht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß nach dem Einsenken des nadeiförmigen Temperaturfüh- >o lers das distale Ende des Endoskops und damit auch die Energiequelle räumlich fixiert und während der Behandlungsdauer am erkrankten Körperteil festgelegt ist.

Gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstands nach dem Hauptanspruch dadurch, daß eine Einrichtung zum Einsenken des nadeiförmigen Temperaturfühlers zusätzlich am distalen Ende des Endoskops vorgesehen ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 das äußere Erscheinungsbild eines Endoskops, bei welchem die vorliegende Erfindung Verwendung gefunden hat;

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Endoskops gemäß F i g. 1;

F i g. 3 die Endfläche des distalen Endbereiches des Endoskops gemäß Fig. 1;

Fig,4 und 5 die Konstruktion for die mechanische Unterbrechung der infraroten Strahlen am distalen Endbereich;

Fig.6 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer konkreten Ausführungsform eines Steuerkreises gemäß F ig. 2;

F i g, 7 eine andere Ausführungsform des Endoskops gemäß F i g. 2;

Fig.8 die Konstruktion des Steuerkreises und den nadeiförmigen Temperaturfühler gemäß F i g. 7;

F i g. 9 eine andere Ausführungsform des Endoskops gemäß F ig. 2 oder 7;

Fig. 10 den Aufbau der Steuerschaltung gemäß der Ausführungsform von F i g. 9; und

F i g. 11 eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform von Fi g. 7.

Aus Gründen der Kürze und Klarheit sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile der verschiedenen Ausführuagsformen in den einzelnen Figuren vorgesehen. Dies bedeutet, daß mit gieren Bezugszeichen versehene Teile in alien Figuren austaur. ;hbar sind.

Gemäß F i g. 1 ist in perspektivischer Darstellung das Äußere eines Endoskops gezeigt, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird. Der mit einem flexibten Rohr bzw. einem Schlauch 10 verbundene, distale Endbereich 14 wirkt durch einen biegsamen Abschnitt bzw. einem Einführabschnitt 12 mit einer Bedienungsvorrichtung 8 zusammen. Das Lichtfenster 16 eines Lichtleiters und das Beobachtungsfenster 18 eines optischen Beobachtungssystems sind an dem diütalen Endbereich 14 angeordnet Diese Bestandteile 8 bis 18 sind von herkömmlicher Bauweise. Der distale Endbereich 14 umfaßt auch eine infrarote Strahlungsquelle 20 und einen Temperaturfühler 22. Der mit dieser Konfiguration versehene distale Endbereich 14 kann in Körperbereiche, wie z. B. einen Uterus mit Krebszellen eingesetzt werden.

Gemäß F i g. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des Endoskops gemäß F i g. 1 dargestellt und F i g. 3 zeigt den End-Oberflächenbereich des distalen Endbereichs 14 von Fig. 1. Wie aus Fig.3 zu entnehmen ist, sind das Lichtfenster 16 und das Beobachtungsfenster 18 an dem distalen Endbereich 14 angeordnet. Nach der Darstellung gemäß Fig.2 wirkt das Lichtfenster 16 durch einen optischen Leiter 24, wie z. B. Fiberglas, das innerhalb des Einführabschnittes 12 und eines Universalstranges 26 angeordnet ist, mit einem Verbindungsstück 28 zusammen. Das Beobachtungsfenster 18 wirkt durch ein Objektivlinsensystem 30 und einen optischen Fiberglasleiter 32, die innerhalb des Einführabschnittes 12 angeordnet sind, mit einem Okkular 34 im Bereich der Bedienungsvorricht.ing 8 zusammen. Die von einem v/än. (Undurchlässigen Zylinder 36 umgebene, infrarote Strahlungsquelle 20 bildet eine Wärmequelle und ist am distalen Endbereich 14 des Endoskopkörpers 1 bei dieser Konstruktion angeordnet Der Temperaturfühler 22 ist benachbart zu dem wärmeundurchlässigen Zylinder 36 angeordnet und liefert ein Meßsignal, das der Temperatur eines betroffenen Körperteils 38 entspricht, welches durch die infrarote Strahlungsquelle 20 erwärmt werden soll, in dem die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 an der inneren Wand der Körperhöhle gemessen wird. Die infrarote Strahlungsquelle 20 und der Temperaturfühler 22 sind mit dem Verbindungsstück 28 durch Leitungsdrähte 20a und 22a verbunden, welche innerhalb des Einfuhrabschnittes 20 und des Universalstranges 26 angeordnet sind. Ein wärmeundurchlässiger Draht, wie z. B. ein verdrehtes

Drahtpaar, das mit Teflon umgeben bzw. beschichtet ist, wird als Leitungsdraht 2Oe verwendet. Das Verbindungsstück 28 ist lösbar mit einer Energiequellenvorrichtung 40 verbunden. Eine Lichtquelle 44 ist innerhalb der Energiequellenvorrichtung 40 gegenüber den Enden der optischen Lichtleiter 24 mit einer dazwischen befindlichen konvergierenden Linsenanordnung 42 angeordnet Die Lichtquelle 44 ist nicht auf die beschriebene Anordnung beschränkt, sondern es kann auch eine Lampe mit einem Wolfram-Chromnickel-Doppelfaden mit einem an ihrer Hinterseite angeordneten Reflektorspiegel 45 verwendet werden. Ein berührungsloser Temperaturfühler, wie z. B. ein pyroelektrischer Infrarotstrahlungsfühler kann als kontaktfreier Temperaturfühler 22 verwendet werden. Ein Beispiel eines solchen Fühlers ist ein pyroelektrisches Metall auf einem elektrischen Leiter in einer Anordnung, wie sie von Sanyo-Eiekirik aus Japan verfügbar ist. Wenn ein pyroelektrischer Infrarotstrahlungsfühler als Temperaturfühler 22 für das Messen der infraroten Strahlen von demjenigen Körperbereich, dessen Temperatur gemessen werden soll, verwendet wird, ist es notwendig, die auf den Sensor einfallenden infraroten Strahlen zu unterbrechen. Ein Unterbrecher für diesen Zweck kann elektrisch oder aber auch herkömmlich mechanisch konstruiert sein. Die F i g. 4 und 5 zeigen eine Anordnung, bei welcher die Unterbrechung mechanisch durchgeführt wird. Dies bedeutet, daß ein durch einen Motor 22! in Rotation versetzte Abschirmflügelanordnung 222 in einer festen Positionierung zwischen der infraroten Strahlungsquelle 20 und dem Temperaturfühler 22 angeordnet ist. Die auf den Temperaturfühler 22 von dem betroffenen Körperteil 38 einfallenden infraroten Strahlen oder thermischen Strahlen werden durch die Rotation der Abschirmflügelanordnung 222 unterbrochen.

Der Temperaturfühler 22 wird durch einen Analogschaltkreis abgeschaltet, während die infrarote Strahlungsquelle 20 mit Energie versorgt wird. Die Temperatursteuerung kann in Abhängigkeit des Signalausgangs (I,) von dem Temperaturfühler 22 durchgeführt werden, während die infrarote Strahlungsquelle 20 inaktiv bzw. abgeschaltet ist. Dies kann abwechselnd mechanisch durchgeführt werden. Gemäß der Darstellung von F i g. 5 wird der Temperaturfühler 22 jedesmal abgeschirmt, wenn die Abschirmflügelanordnung 222 nicht gerade die infrarote Strahlungsquelle 20 abschirmt Wenn die Abschirm-Flügelanordnung 22₂ um 45° weitergedreht wird, dann wird die infrarote Strahlungsquelle 2fc abgeschirmt und der Schirm vor dem Temperaturfühler 22 wird wegbewegt. Auf diese Weise wird für den Temperaturfühler 22 ermöglicht, die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 zu messen, und zwar nur während die infraroten Strahlen von der infraroten Strahiungsqueiie 20 nicht das betroffene Körperteil 38 bestrahlen und dadurch wird eine sehr genaue Temperatursteuerung erleichtert

Weil eine gewünschte Temperatursteuerung nicht durchgeführt werden kann, wenn die durch den Temperaturfühler 22 gemessene infrarote Energie nicht allein die von der infraroten Strahlungsquelle 20 kommende Energie ist wird die Lichtquelle 44 vorzugsweise so gewählt daß sie keine infraroten Strahlen emittiert, um sicherzustellen, daß der Temperaturfühler 22 nur die infraroten Strahlen von der infraroten Strahlungsquelle 20 mißt Dazu wird, wenn notwendig, ein Filter (nicht dargestellt) zwischen die Lichtquelle 44 und das Lichtfenster 16 zwischengeordnet, damit elektromagnetische Wellen absorbiert werden, welche den niedrigeren Frequenzbereich der infraroten Strahlen aufweisen. Alternativ dazu können die optischen Leiter 24 einen Filter aufweisen, welcher die infraroten Strahlen unterdrücken. Das von dem Lichtfenster 16 emittierte Licht kann aus elektromagnetischen Wellen beliebiger Frequenz bestehen, so lange diese innerhalb des sichtbaren Bereiches sind, so daß normale Zellen 48 von dem betroffenen Körperteil 38

ίο durch Beobachtung unterschieden werden können. Es kann auch eine temperaturempfindliche Anordnung einer anderen Bauart für den Temperaturfühler 22 verwendet werden. Die Energiequellenvorrichtung 40 ist mit den Leitungsdrähten 20a und 22a verbunden und umfaßt einen Steuerkreis 46 oder eine Steuervorrichtung zur Anpassung der thermischen Energie oder eine Steuerung des Ausgangs der infraroten Strahlungsquelle 20 jeweils in Abhängigkeit mii einem rvleßwerisigiiai /, das von dem Temperaturfühler 22 geliefert wird. Der besondere Aufbau des Steuerkreises 46 wird nachfolgend etwas später noch beschrieben und nunmehr wird die Funktion des Endoskops gemäß F i g. 2 beschrieben. Um einen betroffenen Körperteil 38, wie z. B. Krebszellen in der inneren Wand einer Körperhöhe erwärmen zu können, wird der Einführungsabschnitt 12 des Endoskopkörpers 1 in die Körperhöhle eingeführt und dei distale Endbereich 14 gegenüber dem betroffenen Körperteil 38 angeordnet. Unter diesen Bedingungen werden die infraroten Strahlen von der infraroten Strahlungsquelle 20 in Abhängigkeit eines Ausgangssignals /o von dem Steuerkreis 46 emittiert Dadurch wird die Temperatur der betroffenen Körperstelle 38 erhöht. Der berührungslose Temperaturfühler 22 miui die Temperatur des betroffenen Körperteils 38.

Das gemessene Signal f, wird auf den Steuerkreis 46 rückgekoppelt zur Steuerung des Ausgangs der infraroten Strahlungsquelle 20. Auf diese Weise kann die Temperatur beispielsweise um 40° C bei dem betroffenen Körperteil durch die automatische Steuervorrichtung und den Rückkopplungsmechanismus konstant gehalten werden. Demgemäß ist es möglich, die kranken bzw. abnormen Zellen des betroffenen Körperteils 38 zu zerstören, ohne daß normale bzw. gesunde Zellen 48, die die betroffene Körperstelle 38 umgeben, nachteilig beeinflußt werden.

Gemäß F i g. 6 ist ein Beispiel für den Aufbau eines Steuerkreises 46 nach F i g. 2 dargestellt. Das Meßwertsignal I₁ wird auf einen ersten Verstärker 46| angelegt. Der Verstärker 46i verstärkt das Signal U und liefert an seinem Ausgang ein entsprechend erstes Signal /10, welches an einen Mischer 462 angelegt wird. Der Mischer 462 mischt das empfangene Signal bei Bedarf und liefert ein zweites Signal /12 Das zweite Signal /12 wird an einen invertierten Eingang bzw. Vergleichseingang eines Komparators 463 angelegt Ein drittes Signal /14 von einem Sollwert Temperatursignalgenerator 464 wird an den nicht invertierenden oder Bezugs-Eingang des Komparators 463 angelegt Der Pegel des dritten Signals /14 wird durch ein Sollwertsignal DS vom Ausgang eines Sollwerttemperaturgebers 465 bestimmt. Der Sollwerttemperatursignalgenerator 464 und der Sollwertgeber 46s können eine entsprechende Gleichspannungsquelle und einen Spannungsteiler oder veränderlichen Widerstand zur Teilung der Spannung der Spannungsquelle umfassen.

Der Komparator 46₃ vergleicht die Signale /12 und /14 und liefert an seinem Ausgang ein Vergleichssignal /16, das der Differenz aus /14—/12 entspricht Das

Ausgangssignal /16 wird an einen Zusatzverstärker 46₆ angelegt. Der Zusatzverstärker 46₆ verstärkt das Signal /i6 und liefert ?in Ausgangssignal k an die infrarote Strahlungsquelle 20. Ein viertes Signal /18 wird von einem zweiten Verstärker 467 an den Mischer 462 über einen Schalter 4β₈ angelegt. Das Signal /18 entspricht ein«*p fünften Signal /20, das von einem Hilfs-Temperaturfühter 47 geliefert wird. Wenn der Schalter 46₈ ausgeschaltet ist, ist /10 gleich /12 und die Temperatursteuerung des betroffenen Körperteils 38 wird durch die Rückkopplungsschleife von 22 nach 46| nach 462 nach 463 nach 46e nach 20 nach 38 und nach 22 bewirkt. Die gesteuerte Sollwerttemperatur wird in diesem Falle durch den Sollwertgeber 46s bestimmt.

Da der Abstand zwischen dem distalen Endbereich 14 1 ί und dem betroffenen Körperteil 38 nicht konstant ist, kann die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 nicht immer der spezifisch durch den Sollwertgeber 4fi« bestimmten Temperatur entsprechen. In solch einem Falle wird der Schalter 46s eingeschaltet, so daß die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 und dessen Nachbarschaft durch einen Sensor 47 bestimmt wird (d. h. ein Thermistor Thermometer) und der Signalausgang von dem Sensor 47, der der gemessenen Temperatur entspricht, wird an die Rückkopplungsschleife geliefert, so daß Steuerfehler in Abhängigkeit der Abstandsänderung zwischen dem distalen Endbereich 14 und dem betroffenen Körperteil 38 kompensiert werden.

Obwohl obige Beschreibung in bezug auf einen analogen Hilfsmechanismus dargestellt worden ist, kann ein digitaler Hilfsmechanismus ebenso verwendet werden. In diesem Falle wird ein Analog-zu-Digital-Umsetzer zwischen den Mischer 462 und den Komparator 463 zwischengeschaltet und ein Digital-zu-Analog-Umsetzer wird zwischen den Komparator 463 und den Verstärker 46₆ zwischengeschaltet. In diesem Falle kann eine Tastatur als Sollwertgeber 46s verwendet werden und ein ROM-Code-Umsetzer kann als Sollwerttemperatursignalgenerator 46< verwendet werden.

Mit F i g. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig.2 dargestellt. Anstelle des berührungslosen Temperaturfühlers 22 ist ein vorstehender Nadeltemperaturfühler 22,4 mit einem temperaturabhängigen Halbleiterelement, wie z. B. einen Thermistor an dem distalen Endbereich 14 befestigt. Der nadeiförmige Temperaturfühler 22A und die infrarote Strahlungsquelle 20 sind elektrisch mit einem Steuerkreis 46Λι verbunden, welcher innerhalb des Einführabschnittes 12 des Endoskopkörpers 1 angeordnet und eingebaut ist. Der Steuerkreis 46/41 ist des weiteren mit einer Energieversorgungseinrichtung 46Λ2 innerhalb der Energieversorgungsvorrichtung 40 über eine Energiezuführungsleitung 50 verbunden. Mit einem derartigen Aufbau ist es möglich, den nadeiförmigen Temperaturfühler 22A in den betroffenen Körperteil 38 durch äußere Einwirkung einzusetzen, in dem beispielsweise ein Kolben nach der Einführung des Einführabschnittes 12 in den Körperhohlraum betätigt wird, da der nadeiförmige Fühler 22/4 an den distalen Endbereich 14 angepaßt ist Auf diese Weise kann der Temperatur an der Oberfläche ebenso wie innerhalb des betroffenen Körperbereichs 38 korrekt gemessen werden, so daß die bösartigen Zellen tief innerhalb des betroffenen Körperteils zerstört werden können.

Der nadelförmige Temperaturfühler 22/4 dient dazu, daß das Endoskop in einer bestimmten Position gehalten wird und ebenso zur Messung einer Temperatur. Auf diese Weise ist es möglich, daß die infraroten Strahlen mit einem konstanten Abstand von dem betroffenen Körperbereich 38 für eine vorgegebene Zeit emittiert werden, so daß die Stabilität der Temperatursteuerung verbessert wird. Anstelle einer Anordnung des Steuerkreises 46A\ innerhalb des Einfuhrabschnittes 12, kann der Steuerkreis 46A₁ auch innerhalb der Energieversorgungsvorrichtung 40 vorgesehen werden, wie in F i g. 2 gezeigt.

Gemäß F i g. 8 ist der besondere Aufbau des Steuerkreises (der Steuereinheit) 46/4i und des nadeiförmigen Temperaturfühlers 22/4 von Fig. 7 dargestellt. Der Temperaturfühler 22,4 besteht aus einem Zylinder 220 der über eine Luftpumpe 222 mit einer Luftkolbensteuerung 224 verbunden ist und aus einem Druckstempel 226, der innerhalb des Zylinders 220 durch Luftdruck aus der Luftkolbensteuerung 224 auf- und abgeleitet und aus einer hohlen Metallnadel 228. die an dem Druckstempe! 226 befestigt ist, sowie schließlich aus einem Thermistor 22. Wenn die Nadel 228 gemäß der Darstellung nach F i g. 7 in den betroffenen Körperteil 38 durch den Luftdruck von der Luftkolbensteuerung 224 eingesetzt wird, wird die Temperatur innerhalb des betroffenen Körperteils 38 an den Thermistor 22 durch die Nadel 228 übertragen. Der Thermistor 22 weist einen Widerstandswert entsprechend dieser Temperatur auf. Die Anschlußeriden des Thermistors 22 sind über Leitungsdrähte 22a mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 460 und einer geerdeten bzw. auf negativ Potential liegenden Schaltung 462 verbunden.

Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 460 ist über einen Widerstand /?46| mit dem positiven Anschluß 464 einer Energieversorgungsquelle 46Λ2 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 460 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 466 verbunden. Der Kollektor des Transistors 466 ist mit der auf positiven potential liegenden Leitung 464 und der Emitter des Transistors ist mit der auf negativen Potential liegenden Leitung 462 über einen Widerstand Λ462 verbunden. Der Emitter des Transistors 466 ist über einen Widerstand Ä463 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 460 rückgekoppelt. Der invertierende Eingang ist über einen Widerstand R 46^ auch mit dem auf negativem Potential liegenden Kreis 462 verbunden. Die Kreise 462 und 464 sind über eine Zuleitung 50 mit dem negativen bzw. positiven Elektroden einer spannungsstabilisierten Gleichspannungsquelle 46/42 verbunden. Der Kreis 462 und der Emitter des Transistors 466 sind mit der infraroten Strahlungsquelle 20 über Leitungsdrähte 20a verbunden.

Der Steuerschaltkreis 46/t_t gemäß der Darstellung von Fig.8 arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Unter der Annahme, daß die Nadel 228 in einen betroffenen Körperbereich 38 eingesetzt ist und die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 niedriger als die vorbestimmte Temperatur von beispielsweise 40⁰C ist, ist der Widerstand des Thermistors 22 relativ hoch (im Vergleich zu dem Fall bei dem die Temperatur hoch ist). Daher ist das gemessene Signal U groß und ebenso das Spannungspotential bei dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 460 in bezug auf den Kreis 462. Das Emitterpotential des Transistors 466 wird auch höher und das Ausgangssignal /0 wird größer. Auf diese Weise wird die an der infraroten Strahlungsquelle 20 anliegende Spannung vergrößert und die thermische Energie, die an den betroffenen Korperbereich 38 von der Strahlungsquelle 20 geliefert wird, wird größer.

Dadurch steigt die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 an.

Der Temperaturanstieg des betroffenen Körperteils 38 erzeugt eine Widerstandsverkleinerung bei dem Thermistor. Dadurch wird das Signal I, kleiner und dann wird das Signal k auch kleiner. Der Temperaturanstieg des betroffenen Körperbereichs 38 wird durch eine Verringerung des Signals k unterbrochen. Der Schaltkreis 4%A\ stabilisiert sich schließlich, wenn das Potential an beiden Eingängen des Operationsverstärkers 460 im wesentlichen das gleiche ist. Das Potential des nicht invertierenden Eingangsanschlusses des Verstärkers 460 kann durch den Widerstand /?46| verändert werden. Daher wird durch Anpassung des Widerstandes /?46_t automatisch die thermische Energie, die an die infrarote Strahlungsquelle 20 geliefert wird, gesteuert, oder es kann eine automatische Teiriperäiüräicücrüng de» uciioffcilci'i Kuipciiciis 3S bewirkt werden.

Die Steuereinheit 46/4| kann auch durch die Steuereinheit 46 gemäß F i g. 6 ersetzt werden. Da der Steuerkreis 46Λι einfach im Aufbau ist und eine geringe Anzahl von Bauelementen aufweist, kann er von seiner Größe her kompakt gestaltet und leicht innerhalb des Einführabschnittes 12 wie in F i g. 7 dargestellt, angeordnet werden.

In F i g. 9 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß F i g. 2 oder F i g. 7 dargestellt. An dem distalen Endbereich 14 ist eine Mehrzahl, d. h. es sind mindestens zwei nadeiförmige Temperaturfühler 22/4 und 47/4 derart angeordnet, daß diese aus- und eingefahren werden können. Die Fühler sind über Leitungsdrähte 22a und 47a mit der Steuereinheit 465 der Energiequellenvorrichtung 40 verbunden. Eine Lampe 2Od, die sowohl infrarote Strahlen als auch sichtbares Licht emittieren kann, ist mit der Steuereinheit 465 verbunden. Diese Lampe ist gegenüber den Endbereichen der optischen Leiter bzw. Fiberglasfasern 24 angeordnet und es ist dazwischen ein konvergierendes Linsensystem 42 vorgesehen. Bei diesem Aufbau ist es möglich, daß mehrere Nadelfühler 22 A und 47A in den betroffenen Körperteil 38 eingesetzt werden. Auf diese Weise werden die Ausgangssignale entsprechend der Temperatur eines großen Bereichs des betroffenen Körperteils an den Steuerkreis 465 geliefert. Die Temperatur des betroffenen Körperteils 38 wird in Nachbarschaft zu einer Linie gemessen, welche den Fühler 22Λ mit dem Fühler 47A verbindet. Die Temperatursteuerung wird in Abhängigkeit von dem gemessenen Ergebnis durchgeführt Genauer gesagt wird die Ausgangsenergie der Lampe 225 in Antwort auf die Eingangssignale A und /20 angepaßt so daß der betroffene Körperteil 38 von dem Lichtfenster 16 durch die optischen Lichtleiter 24 bestrahlt wird, wobei die betroffenen Körperteile 38 bei einer bestimmten Temperatur gehalten werden. Wenn eine den Lichtpfad beeinflussende Schaltvorrichtung in dem Lichtfenster 16 angeordnet wird, um die Strahlungsrichtung entsprechend den Signalen h und /20 von den nadeiförmigen Temperaturfühlern 22Λ und 47Λ zu ändern, kann die Temperatur eines großen Bereiches der betroffenen Körperstelle bei einem konstanten Pegel gehalten werden. Des weiteren kann die Position des distalen Endbereichs 14 noch genauer in bezug auf den betroffenen Körperteil 38 fixiert werden, da mehrere nadeiförmige Temperaturfühler vorgesehen sind. Anstelle einer sowohl infrarote Strahlen als auch sichtbares Licht emittierenden Lampe ist es auch möglich, sowohl eine infrarote Strahlungslampe als auch ein sichtbares Licht emittierende Lampe vorzusehen. In diesem Falle wird ein Halbspiegel zur Zusammensetzung des Lichtes verwendet oder die infraroten Strahlen und die sichtbaren Strahlen werden durch einen rotierenden Spiegel mit einem bestimmten Winkel zusammengeschaltet.

Gemäß Fig. 10 ist der besondere Aufbau der Steuervorrichtung 46ß gemäß F i g. 9 dargestellt. Da der

ίο Aufbau meist mit den beschriebenen Bezugseinheiten des Steuerkreises 46 gemäß F i g. 6 übereinstimmt, sind unnötige weitere Erklärungen vermieden worden.

Ein von dem Thermistor 22 abgeleitetes Signal /, von dem Temperaturfühler 22Λ wird durch den ersten Verstärker 46| zu einem Signal /10 verstärkt. In ähnlicher Weise wird ein von dem Thermistor 47 von dem Sensor 47/4 abgeleitetes Signal /20 durch den zweiicn Versiäi'kci 4o7 ZU einen! Signal ι IS veräiärKi.

Der Temperaturfühler 47Ά oder der Thermistor 47 entsprechen dem Hilfstemperaturfühler 47 von F i g. 6. Die Signale /10 und /18 werden durch den Mischer 46₂ zu einem Signal /12 umgesetzt. Das Signal /12 wird an den invertierten Eingang des Komparators 46₃ angelegt. Ein Signal /14 wird von dem Sollwerttemperatursignalgenerator 464 an den nicht invertierten Eingang des Komparators 46₃ angelegt.

Der Pegel des Signals /14 kann durch einen veränderbaren Widerstand 46s verändert werden. Ein Signal /16 wird als Ergebnis eines Vergleiches von dem Komparator 46₃ erhalten. Das Signal /16 wird durch einen NPN-Transistor 46e stromverstärkt und zu einem Signal /₀ umgesetzt, welches an die Lampe 205 angelegt wird.

Obwohl ein invertierter Verstärker für entweder den Verstärker 46| oder 467 verwendet wird, ist eine Temperatursteuerung derart möglich, daß der Temperaturunterschied zwischen der Nachbarschaft des Sensors 22/4 und derjenigen des Sensors 47,4 konstant ist.

In F i g. 11 ist eine weitere Ausführungsf :rm der Anordnung von F i g. 7 dargestellt Die Endoskopvorrichtung umfaßt Leitungsröhren 60 und 62, welche sich von der Bedienungsvorrichtung 8 bis zum distalen Endbereich 14 erstrecken. In der Leitungsröhre 60 ist ein flexibler Zuleitungsdraht 20a mit einer an dessen Ende angeordneten infraroten Strahlungsquelle 20 eingesetzt, wobei der Zuleitungsdraht 20a aus verdrehten einzeln mit Teflon beschichteten 0,5 bis 1,0 mm im Durchmesser messenden Drähten bestehen kann. In der Leitungsröhre 62 ist ein Zuleitungsdraht 22a mit einem nadeiförmigen Temperaturfühler 22/4 angeordnet, welcher an dessen Ende mittels einer Einspannvorrichtung 61 befestigt ist. Um einer Reaktion zu widerstehen, wenn der Fühler 22A in den betroffenen Körperteil 38 eingesetzt wird, wird der Leitungsdraht 22a vorzugsweise flexibel, jedoch bis zu einem bestimmten Ausmaß relativ steif gewählt

Die Zuleitungsdrähte 20a und 22a sind über Verbindungsstücke 282 und 28₃ mit einer Energiequellenvorrichtung 4Ο2 verbunden, welche einen Steuerkreis 46C umfaßt Um die infrarote Strahlungsquelle 20 und den Temperaturfühler 22/4 aus dem Endoskopkörper 1 entfernen zu können, werden die Zuleitungsdrähte 20a und 22a aus den Leitungsröhren 60 und 62 herausgezogen. Zum Einsetzen werden diese in Einsetzeinlaßöffnungen 8/4 und 85 eingesetzt

Die Einheit 4Ο2 kann integriert mit der Energiequellenvorrichtung 4Oi ausgebildet werden, die zur Versor-

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gung mit Licht an die optischen Lichtphasen 24 dient, 'n diesem Falle entsprechen die Bestandteile 40_t und 4O₂ der Ene.'giequellenvorrichtung 40 von Fig. 7. Der Schaltkreis 46Centspricht den Bauteilen 46A] und 46/I₂ gemäß F i g. 7.

Wie bereits beschrieben, kann ein Teil der Körperhöhle auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden, da die Temperatur-Energie erzeugenden Vorrichtungen und eine temperaturmessende Vorrichtung zur Messung der Temperatur an den erwärmten Stellen am distalen Endbereich des Endoskopkörpers angeordnet sind. Der die thermische Energie abstrahlende Ausgang wird in Abhängigkeit zu einem Signal angepaßt, welches von den Temperaturmeßvorrichtungen geliefert wird. Demgemäß kann der betroffene Körperteil alleine, wie z. B. Krebszellen, wirksam zerstört werden, ohne daß normale Zellen in der Nachbarschaft beeinträchtigt werden.

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vorbestimmten Temperatur kann durch diese automatische Steuerung beibehalten und aufrechterhalten werden und wird durch Vergleich der Vervielfältigungsbzw. Reproduktionsgeschwindigkeit von bösartigen Zellen 38 eines Krebses im Verhältnis zu det Reproduktionsgeschwindigkeit von normalen Zellen 48 bestimmt. Wie eingangs erwähnt, sind bei der 31. Zusammenkunft der japanischen Gesellschaft für Zellenbiologie mit den folgenden Experimentdaten veröffentlicht worden. Entsprechend diesen Daten reproduzieren sich Krebszellen bis zu 50 Mal von der ursprünglichen Zahl, während normale Zellen sich bis zu 10 oder mehrmal bei 37°C reproduzieren. Bei 39,5⁰C werden jedoch die Krebszellen in ihrer Reproduktion nach einer Woche Zeitintervall gestoppt, während die normalen Zellen noch ihre Reproduktion fortsetzen. Bei 40⁰C setzen die Krebszellen ihre Reproduktion nur noch bis zum 4. Tag fort und beginnen dann abrupt abzusterben. Innerhalb von 3 Tagen darauf sind ca. 80% abgestorben und der Rest ist bis zum 11. Tag vollständig abgestorben. Nach dem Bericht setzen die normalen Zellen in dieser Zeitperiode ihre Reproduktion fort unu

ίο werden viermal mehr entsprechend ihrer ursprünglichen Anzahl nach einem Zeitintervall von einer Woche. Bei 41⁰C weisen die Krebszellen keinerlei Fähigkeiten zur Reproduktion mehr auf, während die normalen Zellen diese Fähigkeit behalten. Bei 43°C konnte das

ι=) Leben der normalen Zellen für eine Woche aufrechterhalten werden, während die Krebszellen vollständig innerhalb eines Tages abgestorben sind. Nach diesen Berichten wird gefolgert, daß 39,5°C eine kritische

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abnormaler Zellen, wie z. B. Krebszellen über 39,5⁰C liegen mu3. Es soll hierbei jedoch angemerkt werden, daß dieses Ergebnis auf Experimenten in Teströhren basiert (in vitro). Die so bestimmte vorgebbire Temperatur basiert auf verschiedenen Fällen für die praktische Anwendung. In manchen Fällen ist es möglich, die Krebszellen innerhalb einer kurzen Zeitperiode bei einer Temperatur von über 43°C zu zerstören. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann jedoch der betroffene Körperbereich 38

jo auf eine konstante Temperatur erwärmt werden, unabhängig von besonderen ausgewählten Werten bei einer bestimmten Temperatur.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U Endoskop für die medizinische Behandlung mit einem Beobachtungsfeld an seinem distalen Endbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Endbereich (14) eine thermische Energie erzeugende Quelle (20) enthält, mit welcher Energie in Vörwärtsrichtung vom Beobachtungsfeld (18) aus gesehen abgegeben werden kann, daß der distale Endbereich (14) eine Temperaturerfassungsvorrichtung (22) enthält, mit der die Temperatur eines erkrankten Körperteils (38) erfaßt wird, welcher durch die thermische Energie erwärmt wird und mit der ein Meßsignal (Q entsprechend der erfaßten Temperatur erzeugt wird, daß eine Regelvorrichtung (46) vorgesehen ist, die die thermische Energie erzeugende Quelle (20) so regelt, daß der erkrankte Körperteil \3S) in Abhängigkeit des Meßsignals (I₅) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten wird, daß die Regelvorrichtung (46) mit der thermische Energie erzeugenden Quelle (20) und der Temperaturerfassungsvorrichtung (22) verbunden ist, und daß die Temperaturerfassungsvorrichtung (22) mindestens einen nadeiförmigen Temperaturmeßfühler (22A) aufweist, der mindestens ein wärmeabhängiges Element (22) enthält und der in den erkrankten Körperteil (38) eingesenkt werden kann.
2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nadeiförmige Temperaturmeßfühler (22A) eine thermisch leitfänige Nadel (228) mit mindestens einem eingebauten wärmeabhängigen Element (22) enthält und daß Di ackkolbenvorrichtungen (220 bis 226) im distalen Endbereich (14) so befestigt und mit der Nadel (228) verbunden sind, daß die Nadel (228) auf den erkrankten Körperteil (38) zubewegt werden kann.