DE3740316A1

DE3740316A1 - Blutgefaess-beobachtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3740316A1
Application number: DE19873740316
Authority: DE
Inventors: Yoshio Tashiro
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1988-06-09
Also published as: US4827907A; JPH0824665B2; JPS63135117A; DE3740316C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Blutgefäß-Beobachtungsvorrichtung zur Beobachtung des Inneren eines Blutgefäßes im menschlichen Körper, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Unlängst wurde ein sehr schmal und fein gebautes Endoskop entwickelt, mit dem das Innere eines Blutgefäßes zur medizinischen Behandlung bei Arteriosklerose oder nach einer Coronar-Gefäßplastik oder einer Bypass-Operation beobachtbar ist. Diese Art von Endoscop wird über eine Führungsummantelung, welche in das Blutgefäß einesetzt wurde, zu dem interessierenden Bereich (ROI = Region of Interest) geführt. Da jedoch Blut durch das Blutgefäß strömt, ist es nicht möglich, den Zustand einer Gefäß innenwand oder einer Herzklappe zu beobachten, selbst wenn zur Beleuchtung ein Beleuchtungslicht eingesetzt wird. Daher ist es üblich, eine transparente Flüssig keit, wie beispielsweise eine physiologische Kochsalzlösung in einen Spalt zwischen der Führungsummantelung und dem Endoskop oder in einem Kanal in dem Endoskop einzuspritzen, so daß der Blutstrom an dem ROI lokal und zeitweise durch die eingespritzte transparente Flüssigkeit ersetzt wird, so daß eine Beobachtung ohne größere Behinderung möglich ist. Um hierbei eine ununterbrochene Beobachtung zu ermöglichen, ist es nötig, daß die transparente Flüssigkeit mit einem gewissen Druck kontinuierlich gegen den Blutstrom eingespritzt wird. Als Einrichtung zum Einspritzen der transparenten Flüssigkeit wird eine von Hand betätigte Einspritzvorrichtung verwendet, welche es ermöglicht, die transparente Flüssigkeit unter Handbetätigung in eine Infusionsleitung einzuspritzen, welche in das Blutgefäß eingesetzt wurde. Weiterhin sind auch automatische Einspritzvorrichtungen bekannt. Eine derartige automatische Einspritzvorrichtung ist beispielsweise in der JP-OS 59-1 72 621 beschrieben, welche in der Lage ist, Schwankungen einer empfangenen Lichtmenge zu erkennen, welche sich in Abhängigkeit von Schwankungen der reflektierenden Oberfläche des Blutgefäßes ändert und welche automatisch mit dem schwankenden Pegel die Menge der transparenten Flüssigkeit regelt.

Wenn beim lokalen Ersatz der Blutströmung durch eine transparente Flüssigkeit unter Verwendung einer herkömmlichen Blutgefäß-Beobachtungsvorrichtung vor dem Einspritzen der transparenten Flüssigkeit der Druck zu gering gesetzt wird, wird die Blutströmung nicht durch die Flüssigkeit gegen den Druck des Blutes ausreichend ersetzt aufgrund eines zu geringen Einströmens der transparenten Flüssigkeit, so daß die Gefäßwand des Blutgefäßes nicht beobachtet werden kann. Wenn der Druckwert zu hoch gesetzt wird, wird die transparente Flüssigkeit mit einem überhöhten Wert in das Blutgefäß eingespritzt. Vom physiologischen Standpunkt aus sollte jedoch die eingespritzte transparente Flüssigkeit so gering wie möglich sein. Weiterhin ändert sich die nötige Menge der Flüssigkeit abhängig vom Innendurchmesser des Blutgefäßes am zu beobachtenden Punkt. Somit mußte bislang ein Versuch- Fehler-Vorgang (Trial-and-Error Operation) immer wiederholt werden, um die optimale Menge an einzuspritzender transparenter Flüssigkeit bestimmen zu können, was es nötig machte, überflüssig viel Flüssigkeit in den Blutstrom einzubringen.

Da bei der erwähnten bekannten Vorrichtung die transparente Flüssigkeit in den Blutstrom mit einer festgelegten Flußrate ungeachtet dem Zustand des Blutgefäßes eingespritzt wird, können vom physiologischen Standpunkt her viele Probleme verursacht werden, da ein Übermaß an transparenter Flüssigkeit eingespritzt werden kann, so daß bislang eine breitere Anwendung dieser Art von Endoskopen nicht der Fall war.

Bei der Vorrichtung gemäß der JP-OS 59-1 72 621 ist eine hochkomplexe Anordnung am distalen Ende des Endoskopes nötig, so daß von daher das Endoskop technisch schwer herzustellen ist. Wenn eine derartige komplexe Anordnung bei einem sehr schmalen oder dünnen Endoskop verwendet wird, welches in ein Blutgefäß einführbar ist, vergrößert sich der Einführabschnitt des Endoskopes in seinem Durchmesser, was wiederum zu größeren Belastungen für den Patienten führt. Weiterhin erkennt dieses bekannte Endoskop Druck- oder Flußgeschwindigkeit an seinem distalen Ende. Somit kann diese bekannte Vorrichtung nicht feststellen, ob die Flüssigkeit am distalen Ende des Endoskopes Blut oder die transparente Flüssigkeit ist. Somit ist es unmöglich, eine ununterbrochene Beobachtung durchzuführen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Blutgefäß-Beobachtungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart auszubilden, daß bei einfachem Aufbau das Innere eines Blutgefäßes ohne zusätzliche Belastungen für den Patienten dadurch beobachtbar ist, daß die Flußrate der transparenten Flüssigkeit, die eingespritzt werden muß, in Abhängigkeit vom Zustand des Blutgefäßes automatisch geregelt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Blutgefäß-Beobachtungs vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines endoskopischen Bildanalysierers;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Endoskobild-Analysierers zur Verwendung in einer Blutgefäß-Beobachtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines endoskopischen Bildana lysierers zur Verwendung in einer Blutgefäß-Beobachtungs vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen Referenz- und Erkennungsspannungen mit einer Mehrzahl von Pegeln in der Ausführungsform gemäß Fig. 3;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Blutgefäß-Beobachtungs vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ein Schaltkreisdiagramm eines Bildanalysierers gemäß einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 10 in graphischer Darstellung die Ausgangscharakteristik eines nicht invertierenden Verstärkers in dem Bildanalysierer gemäß Fig. 9.

Gemäß Fig. 1 weist ein Endoskop1 im wesentlichen einen Einführabschnitt 2, der in ein Blutgefäß eines menschlichen Körpers einführbar ist, ein Okular3, ein Lichtquellengerät 4, einen Lichtleiter 5, der mit dem Lichtquellengerät 4 verbunden ist und einen Instrumentenanschluß 6 auf, der mit einem Kanal im Einführabschnitt des Endoskopes in Verbindung steht. Am Okular 3 des Endoskopes ist eine Kamera 7 angeordnet, welche einen Bildaufnehmer auf Halbleiterbasis oder eine Bildröhre aufweist. Die Kamera 7 weist einen Ausgangsanschluß auf, der mit einem Bildprozessor 8 verbunden ist. Der Bildprozessor 8 unterwirft ein Bildsignal von der Kamera 7 einer Signalverarbeitung und gibt ein zusammengesetztes Videosignal (NTSC-Signal) aus.

Der Ausgangsanschluß des Bildprozessors 8 ist mit einem TV-Monitor 9 und einem endoskopischen Bildanalysierer 10 verbunden. Der Analysierer liefert ein Einspritzsteuersignal entsprechend dem Zustand des endoskopischen Bildes auf der Grundlage des Videosignales. Der Ausgang des Analysierers 10 ist mit einer Einspritzvorrichtung 11 verbunden.

Die Einspritzvorrichtung 11 weist einen Tank zur Aufnahme einer physiologischen Kochsalzlösung auf, so daß die Kochsalzlösung von dem Tank mittels eines mechanischen Druckpegels entsprechend einem Einspritzsteuersignal gefördert wird. Der Ausgang der Einspritzvorrichtung 11 ist mit dem Instrumentenanschluß 6 mittels einer Flüssigkeits zufuhrleitung 12 verbunden, so daß die Kochsalzlösung von der Einspritzvorrichtung 11 über die Zufuhrleitung 12 in den Endoskopkanal eingeführt wird.

In der beschriebenen Ausführungsform wird ein Bild vom distalen Ende des Endoskopes von der Kamera 7 fotographiert, und das Bildsignal wird dem Bildprozessor 8 zugeführt, der dann wiederum ein Videosignal dem Monitor 9 zuführt, so daß das erwähnte Bild dort angezeigt wird. Das endoskopische Bild A gemäß Fig. 3 entspricht dem Zustand, in dem der Blutstrom lokal nahe der Mitte des Gesichtsfeldes des Endoskopes verengt ist. Dies bedeutet, daß der Blutstrom lokal von der physiologischen Kochsalz lösung vor dem distalen Ende des Einführabschnittes des Endoskopes verdrängt wird, wobei der Einführabschnitt in ein Blutgefäß des menschlichen Körpers eingesetzt ist. Im Gegensatz hierzu zeigt das endoskopische Bild B den Zustand, in dem der größte Teil des Gesichtsfeldes des Endoskopes von dem Blutstrom verdeckt ist, so daß die Gefäßinnenwand des Blutgefäßes kaum beobachtet werden kann.

Im Falle des Bildes A wird ein Videosignal entsprechend den Abtastlinien über die Mitte des Bildes hinweg in ein Farbsignal entsprechend dem Mittenbereich des Blutstromes und in ein Helligkeitssignal entsprechend der Innenwand des Blutgefäßes gewandelt (Wellenform 1 in Fig. 3), so daß das Helligkeitssignal alleine erhalten wird.

Das Videosignal entsprechend dem erwähnten Bild wird in den Analysierer 10 eingegeben, der einen Aufbau gemäß Fig. 2 aufweist. Genauer gesagt, das Videosignal wird in einen 3,58 MHz-Bandpaßfilter (BPF) 14 eingegeben, und in diesem Fall weist das Signal ein Farbsignal und ein Synchronisationssignal auf, wie durch die Wellenform 2 dargestellt. Das Signal der Wellenform 2 wird in einen Detektor 15 eingegeben, und der Detektor 15 liefert ein Signal mit einer Hüllkurve der Wellenform 2. Ein Signal der Wellenform 3 wird einem Integrator 16 zugeführt, wo es zur Wellenform 4 aufintegriert wird. Das Integrationssignal (Wellenform 4) wird einem Komparator 17 zugeführt, wo es mit einer Ausgangsspannung C _comp einer variablen Spannungsquelle 18 verglichen wird.

Wenn das aufgenommene Bild A in Fig. 3 entspricht, muß eine Flüssigkeitsmenge (physiologische Kochsalzlösung) von der Einspritzvorrichtung 11 verringert werden, da zu dieser Zeit die Gefäßinnenwand bereits ausreichend gut durch das Endoskop beobachtet werden kann. Somit wird die Integrationsspannung V _A kleiner als die Spannung V _comp der variablen Spannungsquelle 18. Der Komparator 17 vergleicht die Spannung V _A mit der Spannung V _comp und erzeugt ein Signal V _L mit niedrigem Pegel, wie durch die Wellenform 5 in Fig. 3 dargestellt. Die Einspritzvorrichtung 11 verringert beim Empfang des Signales V _L den auf die Kochsalzlösung ausgeübten Druck, so daß die Flüssigkeitsmenge der physiologischen Kochsalzlösung, die von einer Kanalöffnung 13 in den Blutstrom eingespritzt wird, verringert wird. Somit ist es möglich, die zusätzliche und überflüssige Einspritzung von Flüssigkeit in dem Blutstrom zu verhindern.

Wenn andererseits ein Bild aufgenommen wird, das dem Bild B in Fig. 3 entspricht, ist es schwierig, die Gefäßwand des Blutgefäßes zu beobachten, da der Blutstrom im Bereich des distalen Endes des Einführabschnittes des Endoskopes nicht verdrängt wird. Zu dieser Zeit wird ein Integrationssignal V _B größer als die Ausgangsspannung der variablen Spannungsquelle 18, so daß der Ausgang des Komparators 17 auf hohen Pegel (V _H ) geht. Die Einspritzvorrichtung 11 erhöht beim Empfang der Spannung V _H den auf die Flüssigkeit ausgeübten Druck, so daß mehr Flüssigkeit von der Kanalöffnung 13 in den Blutstrom über die Leitung 12 gefördert wird. Dies hat zur Folge, daß der Blutstrom durch die Flüssigkeit lokal ersetzt wird, so daß es möglich ist, im Bereich des distalen Endes des Endoskopes die Gefäßinnenwand des Blutgefäßes mit dem Endoskop zu beobachten.

Da in der erwähnten Ausführungsform die Ausgangsspannung V _comp der variablen Spannungsquelle 18 entsprechend eingestellt werden kann, kann eine Bedienungsperson einen Schwellwert, an dem der Ausgang des Komparators auf hoch oder tief geht, frei einstellen.

In der erwähnten Ausführungsform sind das Lichtquellengerät 4, der Bildprozessor 8, der Bildanalysierer 10, der TV-Monitor 9 und die Einspritzvorrichtung 11 zu einer Einheit zusammengefaßt. Weiterhin wurde in der erwähnten Ausführungsform der Bandpaßfilter 14 auf 3,58 MHz gesetzt, da das von der Kamera 7 erhaltene Bildsignal dem NTSC-Standard entspricht. Es ist jedoch auch möglich, ein Bildsignal auf PAL-Standard zu verwenden, und in diesem Fall wird die Frequenz des Bandpaßfilters auf 4,43 MHz gesetzt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Ausgangsanschluß des Bildprozessors 8 mit einem Synchronisationssignal- Trennschaltkreis 19 verbunden. Der Trennschaltkreis trennt die vertikalen und horizontalen Synchronisations signale (Vsync) und (Hsync) von dem Videosignal. Die Ausgangsanschlüsse für die vertikalen und horizontalen Synchronisationssignale des Trennschaltkreises 19 sind mit einem Zeitsteuer-Generator 20 verbunden. Der Generator 20 spricht auf die vertikalen und horizontalen Synchronisationssignale (Vsync und Hsync) an, und erzeugt ein Signal mit hohem Pegel während einer Zeitperiode, die nur dem Endoskopbild entspricht.

Der Ausgangsanschluß des Generators 20 ist mit einem Steueranschluß eines Schalt-Schaltkreises 21 verbunden. Der Schaltkreis 21 weist weiterhin einen Eingangsanschluß auf, und sein Ausgangsanschluß ist mit dem 3,58 MHz Band paßfilter (BPF) 14 verbunden.

Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Generator 20 beim Empfang der vertikalen und horizontalen Synchronisationssignale vom Trennschaltkreis 19 ein Zeitsteuersignal entsprechend dem Bereich des endoskopischen Bildes in einem Rahmen oder einem Feld des Bildes und gibt das Signal an den Schaltkreis 21. Der Schaltkreis 21 wird beim Empfang des Zeitsteuersignals vom Generator 20 geschlossen, so daß ein Einrahmen-Bildsignal des Bereiches des endoskopischen Bildes dem Bandpaßfilter 14 zugeführt wird. Das Videosignal, das durch den Bandpaßfilter 14 gelaufen ist, wird über den Detektor 15 gemäß Fig. 2 dem Integrator 16 zugeführt, wo es aufintegriert wird. Der Integrations ausgang wird dem Komparator zugeführt, wo, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, ein Vergleich mit der Referenzspannung V _comp erfolgt. Das Ergebnis dieses Vergleiches wird verwendet, um die Einspritzvorrichtung 11 zu steuern.

Da, wie erwähnt, ein Videosignal innerhalb des Bereiches des endoskopischen Bildes analysiert wird, kann das Bild normalerweise mit hoher Genauigkeit analysiert werden, ungeachtet der Größe des Gesichtsfeldes des Endoskopes, das auf dem Monitorbildschirm dargestellt wird.

Es sei hier festgestellt, daß der Trennschaltkreis 19, der Zeitsteuer-Generator 20 und der Schaltkreis 21 an jeder beliebigen, aber geeigneten Stelle, angeordnet werden könnten, wobei lediglich vorausgesetzt werden muß, daß sie zwischen dem Integrator 16 und dem Videosignal- Ausgang des Bildprozessors 8 angeordnet sind.

Fig. 5 zeigt den Schaltkreis des Bildanalysierers 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Schaltkreis gemäß Fig. 5 wird das G-Bildsignal (grün) von R-, G- und B-Bildsignalen (rot, grün und blau) vom Bildprozessor 8 dem Integrator 16 zu geführt, dessen Ausgangsanschluß wiederum mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operatiosnverstärkers 17 verbunden ist, der den Komparator bildet. Die variable Spannungsquelle 18 ist über einen Widerstand mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden, und der nicht invertierende Eingang des Verstärkers ist weiterhin über einen anderen Widerstand mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers verbunden. Dieser Schaltkreis inklusive des Verstärkers 17 bildet einen bekannten Hystereseschaltkreis 22.

In dem Schaltkreis gemäß Fig. 5 werden die Videosignale als R-, G- und B-Signale von dem Bildprozessor 8 zugeführt, wobei die Signale R, G und B die Wellenformen 1, 2 und 3 gemäß Fig. 6 haben. Ein Mischsignal von R, G und B wird als Weiß-Signal ausgegeben. Der weiße Bereich entsprechend der Gefäßinnenwand eines Blutgefäßes wird als Signal ausgegeben, der alle R-, G- und B-Anteile aufweist, und der Bereich nahe dem Mittelpunkt des Blutstromes wird als Signal ausgegeben, dessen G- und B-Komponenten extrem verringert sind. Hieraus ergeben sich die R-, G- und B-Signale als Wellenformen 1, 2 und 3, wie in Fig. 6 dargestellt.

Von den Signalen R, G und B wird das G-Signal dem Integrator 16 zugeführt, wo es integriert wird. Der Integrator 16 liefert ein Spannungssignal V _AG als Integrationssignal entsprechend dem Endoskopbild zum Komparator 17. Die Spannung V _AG wird mit der Eingangsspannung V _comp′ am nicht invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 17 verglichen. Abhängig davon, ob der Ausgang des Komparators 17 V _L oder V _H ist, wird die Spannung V _comp′ höher oder niedriger als die Spannung V _comp der variablen Spannungsquelle 18 gesetzt. Wenn V _AG<V _comp′, ist liefert der Komparator 17 ein Signal V _L an die Einspritzvor richtung 11. Hierdurch wird die Einspritzvorrichtung 11 derart gesteuert, daß die Strömungsmenge der transparenten Flüssigkeit verringert wird. Das Integrationssignal V _BG entsprechend dem Endoskopbild B wird dem Komparator 17 zugeführt, wo es mit der Eingangsspannung V _comp′ des nicht invertierenden Eingangsanschlusses des Komparators 17 verglichen wird. Wenn V _BG<V _comp′ ist, wird der Aus gang des Komparators 17 der Einspritzvorrichtung 11 zugeführt. Hierdurch wird die Einspritzvorrichtung 11 so gesteuert, daß die Strömungsmenge der transparenten Flüssigkeit erhöht wird.

Nicht nur das G-Signal, sondern auch das B-Signal kann verwendet werden, um als Signal dem Integrator zugeführt zu werden. Wenn eine Xenon-Lichtquelle als endoskopische Lichtquelle verwendet wird, wird der Lichtstrahl als blauer Lichtstrahl von der Gefäßinnenwand des Blutgefäßes reflektiert, so daß es daher sinnvoll ist, das G-Signal zu verwenden, um eine exakte Bildanalyse durchführen zu können.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann der Analysierer gegenüber dem Fall, in dem kein Videosignal analysiert wird, vereinfacht werden, da die R-, G- und B-Farbsignale analysiert werden. Da weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung der Komparator in dem Hysterese-Schaltkreis vorgesehen ist, kann eine stabile Arbeitsweise erhalten werden, wenn das Einspritz-Steuersignal vom Pegel V _H zum Pegel V _L umschaltet und umgekehrt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird die Ausgangsspannung der variablen Spannungsquelle 18 als Spannungswerte V _1comp, V _2comp und V _3comp ausgegeben, wie in Fig. 7 dargestellt, und der Komparator 17 vergleicht das Eingangssignal mit diesen Spannungen. Wenn V _G<V _1comp, V _1comp<V _G<V _2comp, V _2comp<V _G< V _3comp und V _3comp<V _G, werden von dem Komparator 17 die Spannungen V₁, V₂, V₃ und V₄ ausgegeben.

Die Integrationsspannung V _G des Integrators 16 wird mit den Spannungen V _1comp, V _2comp und V _3comp verglichen, und wenn das Ergebnis des Vergleiches V _2comp<V _G< V _3comp ergibt, liefert der Komparator 17 den Ausgang V₃ an die Einspritzvorrichtung 11 und ermöglicht somit, daß die Flüssigkeit in das Blutgefäß in Abhängigkeit von der Spannung V₃ in das Blutgefäß eingespritzt wird.

Durch Festsetzen der Ausgangsspannung der variablen Spannungsquelle 18 auf drei Pegel gemäß der obigen Be schreibung kann die Einspritzvorrichtung 11 die Flüssigkeits menge auf vier verschiedene Werte variieren, so daß die Einspritzvorrichtung schnell auf eine Änderung des Endoskopbildes reagiert und es ermöglicht, daß die Strömungsmenge der Flüssigkeit geregelt wird. Somit ist es möglich, ein stabileres Endoskopbild zu erhalten. Es sei hier noch festgehalten, daß die Ausgangsspannung der variablen Spannungsquelle 18 nicht auf die drei verschiedenen Pegel beschränkt sein muß.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann das Signal, das dem Integrator 16 zugeführt wird, ein zusammengesetztes Videosignal sein, welches eine Farbsignalkomponente entsprechend dem Blut und eine Helligkeitskomponente beinhaltet, wie in Fig. 3 dargestellt etc. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Integrators 16 dem invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 17 zugeführt, dessen nicht invertierender Eingangsanschluß mit der variablen Spannungsquelle 18 verbunden ist.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist ein Drucksteuer ventil 23 zwischen der Zufuhrleitung 12 und einer Druck erzeugungsvorrichtung 24 vorgesehen und wird in Abhängigkeit eines Komparatorausgangssignals vom endoskopischen Bildanalysierer 10 betätigt. Die Druckerzeugungsvorrichtung 24 weist einen Tank mit physiologischer Koch salzlösung auf, welche für gewöhnlich unter einem festgelegten Druck steht.

Bei der Blutgefäß-Beobachtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Öffnungs grad des Drucksteuerventils 23 in Abhängigkeit von einem Steuersignal vom Bildanalysierer 10 gesteuert, so daß die Flüssigkeit von der Zufuhrleitung in das Blutgefäß in Abhängigkeit des Öffnungsgrades des Drucksteuerventils 23 eingespritzt wird.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 8 kann im Gegensatz zu der Vorrichtung, bei der die Einspritzvorrichtung direkt gesteuert wird, eine geeignete Flüssigkeitsmenge in den Blutstrom durch eine geeignete Öffnung oder Schließung des Drucksteuerventiles eingebracht werden, so daß ein einfaches Flüssigkeitszufuhrsystem sichergestellt ist. Weiterhin kann eine Reparatur oder ein Austausch von Einzelteilen leicht durchgeführt werden, da der Steuer mechanismus, dessen Reparaturanfälligkeit am höchsten ist, von der Flüssigkeitszufuhrquelle getrennt angeordnet ist.

Fig. 9 zeigt den Schaltkreisaufbau des Analysierers 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ausgangsanschluß des Integrators 16 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operations verstärkers 17 verbunden. Die variable Spannungsquelle 18 ist über einen Widerstand mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 17 verbunden und weiterhin über einen anderen Widerstand mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 17 verbunden. Der Schaltkreis mit dem Operationsverstärker 17 bildet einen bekannten nicht invertierenden Verstärker 25. Der Ausgang des nicht invertierenden Verstärkers 25 ist mit der Einspritzvorrichtung 11 verbunden.

Ein Integrationsausgang des Integrators 16 entsprechend einem Endoskopbild wird dem nicht invertierenden Verstärker 25 zugeführt und wird zu einem Signal, das linear dem Integrationsausgang entspricht und wird der Einspritzvorrichtung 11 zugeführt. Die Einspritzvorrichtung 11 steuert somit linear die Menge von zugeführter Kochsalzlösung in Abhängigkeit des Eingangssignals.

Da der Analysierer 10 den nicht invertierenden Verstärker als Teil des Schaltkreises aufweist, kann die Menge von zugeführter Kochsalzlösung quasi in Servosteuerung kontrolliert werden, wobei die Menge von Kochsalzlösung linear der Farbtonänderung des Endoskopbildes entspricht. Somit ist es möglich, ein stabileres endoskopisches Beobachtungs bild zu erhalten.

Bei der erwähnten Ausführungsform kann der interessierende Bereich zusammen mit der Zufuhr der Flüssigkeit fotographiert werden, wobei die Lichtquelle als Blitzlicht quelle arbeitet. In diesem Fall wird die Flüssigkeit dem Bereich nur während der Fotographierzeit zugeführt, so daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge erheblich reduziert werden kann. Somit ist es möglich, die Gefäßinnenwand eines Blutgefäßes während eines langen Zeitraumes frei zu beobachten.

Die Einspritzvorrichtung kann mit dem Endoskop und einer Führungsummantelung zur Führung des Endoskopes verbunden sein, so daß die transparente Flüssigkeit (physiologische Kochsalzlösung) in einen Spalt zwischen die Führungsummantelung und das Endoskop eingespritzt werden kann. Weiterhin kann die Einspritzvorrichtung mit einer Flüssigkeits leitung, wie z. B. einem Katheter, verbunden sein, welche parallel zu dem Endoskop verwendet wird, wobei die transparente Flüssigkeit in die Zufuhrleitung eingespritzt wird.

Somit kann erfindungsgemäß die transparente Flüssigkeit zur lokalen Ersetzung des Blutstromes so wenig wie möglich dem Blutstrom zugeführt werden, so daß das Risiko, daß die Flüssigkeitszufuhr dem Patienten physiologische Beschwerden bereitet, verringert wird. Zusätzlich wird eine optimale Menge von Flüssigkeit automatisch und regelbar in Abhängigkeit von dem zu beobachtenden Bereich bestimmt, so daß seitens der Bedienungsperson keine besonderen Fähigkeiten nötig sind. Somit können die Unter suchungs- und Behandlungszeiten und somit auch die Belastung des Patienten verringert werden. Weiterhin kann der Einführabschnitt des Endoskopes verkleinert werden, da keine zusätzlichen Vorrichtungen in diesem Bereich nötig sind. Somit ist es möglich, die Blutgefäß-Beobachtungs vorrichtung auch bei einem herkömmlichen Beobachtungs endoskop zu verwenden.

Claims

1. Blutgefäß-Beobachtungsvorrichtung mit einem Endoskop, welches einen Okularabschnitt aufweist und mit dem ein Bild in einem röhrenförmigen Kanal beobachtbar ist und mit Bildverarbeitungseinrichtungen zum Wandeln des beobachteten Bildes in ein Bildsignal unter Verwendung des Endoskopes, gekennzeichnet durch:
eine Bildanalysiereinrichtung (10) zur Ermittlung einer Farbtönung des Beobachtungsbildes aus dem Bildsignal und zum Ausgeben eines Einspritzsteuer signales entsprechend der Farbtönung; und
Steuereinrichtungen (11) zur Steuerung der einzu spritzenden Flüssigkeitsmenge als Antwort auf das Einspritzsteuersignal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildanalysiereinrichtung aufweist: Einrichtungen (14, 15, 16) zur Ermittlung der Farbtönung aus dem Bildsignal und zum Ausgeben eines entsprechenden Farbtonsignales; und eine Schaltkreiseinrichtung (17) zum Vergleichen des Farbtonsignales von den Ermittlungseinrichtungen mit einem Referenzwert und zum Ausgeben des Einspritzsteuersiganales entsprechend dem verglichenen Farbtonsignal an die Steuereinrichtung (11).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildanalysiereinrichtung aufweist: Filter einrichtungen (14) zum Filtern des Bildsignales von den Bilderzeugungseinrichtungen; Erkennungseinrichtungen (15) zum Umwandeln des Bildsignales, welches durch die Filtereinrichtung läuft in ein Hüllkurven signal; eine Integrationseinrichtung (16) zum Integrieren des Hüllkurvensignals von der Erkennungs einrichtung und zum Ausgeben eines Integrations signals entsprechend der Farbtönung; und eine Schaltkreiseinrichtung (17) zum Vergleichen des Inte grationssignals der Intergrationseinrichtung mit dem Referenzwert und zum Ausgeben des Einspritz steuersignales.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (14) aus einem 3,58 MHZ- Bandpaßfilter besteht, wenn das Bildsignal auf NTSC-Standard basiert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreiseinrichtung aufweist: eine Referenz spannungsquelle (18) zur Erzeugung einer Referenz spannung als Referenzwert und einen Komparator (17) zum Vergleichen eines Integrationssignals der Intergrationseinrichtung mit der Referenzspannung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle aus einer variablen Referenzspannungsquelle (18) besteht, mittels der die Referenzspannung wahlweise einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreiseinrichtung (17) an die Steuer einrichtung (11) ein Einspritzsteuersignal liefert, welches einer Änderung des Integrationssignals relativ zu dem Referenzwert entspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung (8) ein Bildsignal mit R-, G- und B-Signalkomponenten liefert und daß die Bildanalysiereinrichtung (11) eine Integrations einrichtung (16) zum Integrieren entweder der B- oder G-Signalkomponente des Bildsignales aufweist und ein Intergrationssignal liefert, wobei ein Hysterese-Schaltkreis (22) zur Ausgabe des Ein spritzsteuersignals vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildanalysiereinrichtung aufweist: Einrichtungen (21) zum Extrahieren eines Bildsignales entsprechend einem Bereich des Endoskopbildes inner halb eines Einrahmen- oder Einfeld-Bildes aus dem Bildsignal; Ermittlungseinrichtungen (17) zum Ermitteln einer Farbtönung des von den Extrahiereinrichtungen ermittelten Bildsignales und zum Ausgeben eines Farbtonsignales; und Schaltkreiseinrichtungen (17) zum Vergleichen des Farbtonsignales, das von den Ermittlungseinrichtungen ermittelt wurde mit dem Referenzwert und zum Abgeben des Einspritzsteuersignales an die Steuereinrichtung, welches mit dem Pegel des Farbtonsignales relativ zu dem Referenzwert korrespondiert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildsignal vertikale und horizontale Signalkomponenten aufweist und daß die Bildextrahiereinrichtungen einen Synchronisationssignal-Trennschaltkreis (19) zum Trennen der vertikalen und horizontalen Signalkomponenten von dem Bildsignal, Einrichtungen (20) zum Ausgeben eines Zeitgebersignals entsprechend dem Bereich des Endoskopbildes innerhalb eines Rahmens oder eines Feldes als Antwort auf die von dem Trennschaltkreis erhaltenen vertikalen und horizontalen Synchronisationssignal- Komponenten und einen Schalt-Schaltkreis (21) aufweist, der als Antwort auf die Ausgabeeinrichtungen für das Zeitgebersignal geschlossen wird, um das Bildsignal entsprechend dem Bereich des endoskopischen Bildes an die Ermittlungseinrichtungen zu liefern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) aus einem Tank mit einer transparenten Flüssigkeit darin und Einrichtungen zum Übertragen der transparenten Flüssigkeit in einem bestimmten Bereich mit einer Flußrate entsprechend dem Einspritzsteuersignal besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (24) zum Aufnehmen einer transparenten Flüssigkeit unter einem festgelegten Druck und ein Drucksteuerventil (23) aufweist, welches als Antwort auf das Steuer signal geöffnet wird, um die transparente Flüssigkeit in der Aufnahmeeinrichtung in einen Bereich mit einer Flußrate entsprechend dem Steuersignal zu liefern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung eine TV-Kamera (7) an dem Okularabschnitt des Endoskopes ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop einen Instrumenteneinführkanal aufweist und die Steuereinrichtung mit dem Instrumenten einführkanal verbunden ist, so daß die transparente Flüssigkeit in den Instrumenteneinführkanal gefördert wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildanalysiereinrichtung aufweist: Einrichtungen (16) zum Integrieren eines Signals entsprechend dem Bildsignal; und einen nicht invertierenden Verstärker (25) zur Verstärkung des von der Integrations einrichtung erhaltenen integrierten Signales.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung aus einem 4,43 MHz-Bandpaßfilter (14) besteht, wenn das Bildsignal PAL-Standard hat.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungsvorrichtung das Bildsignal mit einer Farbsignalkomponente entsprechend Körperblut und einer Helligkeitssignalkomponente erzeugt und daß die Bildanalysiereinrichtung einen Integrator (16) zum Integrieren des Bildsignales mit den Farb- und Helligkeitssignalkomponenten aufweist, um ein Integrationssignal auszugeben, und daß ein Hysterese- Schaltkreis (22) vorgesehen ist, um das Einspritz- Steuersignal auszugeben.