Beschreibung

Hohlraumuntersuchungsgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Hohlraumuntersuchungsgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Hohlraumuntersuchungsgerät, welches ein optisches Empfangselement, beispielsweise eine Linse, einen Bildsensor oder eine Kamera, aufweist und ein Einführen in den Hohlraum ermöglicht, wobei das Empfangselement die Hohlraumwandung nicht berührt.

Zur Untersuchung von Hohlräumen sind vielfältige Geräte bekannt. Auf dem Gebiet der Oto-Rhino-Laryngologie wird bei- spielsweise ein sogenanntes Otoskop verwendet, welches eine trichter- oder kegelförmige Spitze aufweist, um bei der Untersuchung des Hohlraumes (hier: Ohrkanal oder Nasenöffnung), die Hohlraumwandung (hier: Ohrkanalwand oder Nasenwand) nicht zu verletzen und gleichzeitig ein optisches Empfangselement (hier: Linse) so zu führen, daß es die Hohlraumwandung nicht berührt. Neben den klassischen Otoskopen, die ein Mediziner nutzt, um unmittelbar in den Ohr- bzw. Nasenhohlraum zu schauen, sind beispielsweise aus US 5,363,839 Video-Otoskope mit ebenfalls trichter- oder kegelförmiger Spitze bekannt, bei denen eine Kamera Bilder des Untersuchungsgegenstands aufnimmt .

Neben den Otoskopen, die in erster Linie die Untersuchung am Ende des Hohlraums liegender Objekte (z.B. Trommelfell) er- möglichen, sind Geräte bekannt, die eine dreidimensionale Vermessung von Hohlräumen erlauben. EP 1 797 813 Al beispielsweise beschreibt ein solches Gerät, das insbesondere auch zur dreidimensionalen Vermessung des Ohrkanals geeignet ist, etwa um eine optimale Anpassung von im Ohr getragenen Hörgeräten (sog. Im-Ohr-Hörgeräte) an das Ohr zu ermöglichen.

Das aus EP 1 797 813 Al bekannte Gerät ist jedoch relativ komplex. Kostengünstiger wäre es, eine vergleichsweise ein-

fach konstruiertes stiftformiges Gerat mit integrierter Kamera in den Hohlraum, beispielsweise den Ohrkanal, einzuführen und die beim Einfuhren und/oder Entfernen aufgenommene Bildsequenz auszuwerten und daraus ein 3D-Modell des Hohlraums zu berechnen.

Eine derartiges stiftformiges Gerat weist allerdings Nachteile auf. Einerseits kann der Kontakt des Geräts mit der Hohlraumwandung, beispielsweise dem Ohrkanal, nicht zuverlässig vermieden werden, so daß Verschmutzungen des vordersten optischen Elements oder Verletzungen des Ohrkanals nicht zuverlässig verhindert werden können. Andererseits müssen flexible Hindernisse wie etwa Haare im Ohrkanal vor der Untersuchung aufwendig entfernt werden, damit diese die aufgenommene BiId- sequenz nicht stören.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Hohlraumuntersuchungsgerat anzugeben, insbesondere ein Hohlraumuntersuchungsgerat, welches ein optisches Empfangselement, beispielsweise eine Linse oder eine Kamera, aufweist und ein Einfuhren in den Hohlraum ermöglicht, wobei das Empfangselement die Hohlraumwandung nicht berührt.

Diese Aufgabe wird gelost durch ein Hohlraumuntersuchungsge- rat, das folgendes aufweist: ein optisches Empfangselement, welches von einer Wandung eines Hohlraums ausgesandtes oder reflektiertes Licht empfangt; und einen Schirm aus flexiblem Material, - der eine erste öffnung und eine zweite öffnung aufweist, wobei der Querschnitt der zweiten öffnung großer ist als der Querschnitt der ersten öffnung, und wobei die zweite öffnung hinsichtlich Gestalt und Dimension so gewählt ist, daß sie überwiegend an der Wandung des Hohlraums federnd anliegt, der mit der ersten öffnung an einem Korper des Hohl- raumuntersuchungsgerats auf einer in den Hohlraum zu-

erst eingeführten Seite des Hohlraumuntersuchungsgerats befestigt ist, und der beim Einfuhren des Hohlraumuntersuchungsgerats in den Hohlraum in Richtung des Hohlraumuntersuchungsgera- tes geklappt ist und bei Bewegung des Hohlraumuntersuchungsgerats aus dem Hohlraum heraus umklappt, so daß der Schirm beim Entfernen des Hohlraumuntersuchungsgerats aus dem Hohlraum weg vom Hohlraumuntersuchungsge- rat geklappt ist.

Vorzugsweise wird ein aus Silikon gefertigter Schirm genutzt, der im wesentlichen die Form eines Rotationskorperstumpfes (z.B. Kegelstumpf, Rotationsparaboloidstumpf) aufweist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Schirm so dimensioniert ist, daß der Schirm die Abbildung des optischen Empfangselements nicht beeinträchtigt, d.h. der Schirmrand befindet sich stets außerhalb des durch den Offnungswinkel des Empfangselements definierten Abbildungsbereichs des Hohl- raumuntersuchungsgerats .

Vorzugsweise kann der Schirm gegen Schirme mit anders gestalteter und/oder dimensionierter zweiter öffnung ausgetauscht werden, um eine Anpassung des Hohlraumuntersuchungsgerats an verschiedene Hohlräume zu erreichen.

Zum Einsatz in sich verjungenden Hohlräumen kann der Schirm geschlitzt sein.

Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn das Hohlraumuntersuchungsgerat einen zylindrischen Korper aufweist, d.h. das Hohlraumuntersuchungsgerat besteht beispielsweise aus einer stiftformigen Kamera mit aufgesetztem Schirm.

Ein solches Hohlraumuntersuchungsgerat mit Kamera eignet sich dann insbesondere zum Erfassen einer Bildsequenz, die einem Steuergerat zugeleitet wird, welches aus der Bildsequenz ein 3D-Modell des Hohlraums errechnet. Vorteilhaft erfolgt die

Bildaufzeichnung beim Entfernen des Hohlraumuntersuchungsgeräts aus dem Hohlraum, da dann der vom Hohlraumuntersuchungsgerät weg geklappte Schirm einerseits eine Zentrierung der Kamera bzw. der vordersten Kameralinse bewirkt und anderer- seits flexible Hindernisse an der Wandung des Hohlraums (etwa Haare im Ohrkanal) aus dem Bildbereich fernhält.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. Ia ein erfindungsgemäßes Hohlraumuntersuchungsgerät beim Einführen in einen im Schnitt dargestellten Hohlraum; Fig. Ib ein erfindungsgemäßes Hohlraumuntersuchungsgerät beim Entfernen aus dem im Schnitt dargestellten Hohlraum; und Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Hohlraumuntersuchungsgerät beim Entfernen aus einem im Schnitt dargestellten Hohlraum mit weiteren Details.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hohlraumuntersuchungsgerät 100, welches einen Gerätekörper 110, ein optisches Empfangselement 120 und einen Schirm 130 aufweist. Das Gerät 100 ist teilweise in einen im Schnitt dargestellten Hohlraum 140 eingeführt, der Wandungen 145 aufweist. Beim Hohlraum 140 kann es sich zum Beispiel um einen menschlichen Ohrkanal handeln, der von den Ohrkanalwänden begrenzt wird. Das optische Empfangselement 120 empfängt von der Wandung 145 des Hohlraums 140 ausgesandtes oder reflektiertes Licht und verarbeitet dieses entweder direkt, falls es sich beim Empfangselement 120 um einen Bildsensor handelt, oder leitet es über weitere optische Elemente weiter, beispielsweise zum Auge eines Betrachters oder zu einem Bildsensor einer Kamera.

Hohlraum 140 ist zumindest auf einer Seite offen; in der Darstellung der Fig. 1 ist dies die Seite, von der her das Hohl- raumuntersuchungsgerät 100 teilweise in den Hohlraum 140 eingeführt ist.

In vielen Fallen wird der Hohlraum 140 auf der anderen Seite abgeschlossen sein; im Falle des menschlichen Ohres beispielsweise durch das Korperinnere und/oder das Trommelfell. Um in solchen Fallen mit dem Empfangselement 120 Licht emp- fangen zu können, ist es häufig notwendig, mittels des Hohl- raumuntersuchungsgerats 100 Licht in den Hohlraum einzuspeisen. Entsprechende Lichtquellen (nicht dargestellt) und deren Integration in das Hohlraumuntersuchungsgerat sind in der Technik wohlbekannt und werden daher hier nicht gesondert be- handelt.

Schirm 130 besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise Silikon, und ist vorzugsweise ausgebildet als Stumpf eines Rotationskörpers, beispielsweise als Stumpf eines Ke- gels oder Rotationsparaboloiden, kann allerdings für spezielle Anwendungen auch ein Pyramidenstumpf oder ein beliebiger Hohlkörper sein. Wichtig ist lediglich, daß der Schirm 130 zwei Offnungen 131, 132 aufweist, wobei die erste öffnung 131 kleiner ist als die zweite öffnung 132. Zudem ist die erste öffnung 131 hinsichtlich Gestaltung und Dimension an den Korper 110 des Hohlraumuntersuchungsgerats 100 angepaßt, um dort befestigt werden zu können. Bei einem zylindrischen Korper 110 wird die erste öffnung 131 annähernd ein Kreis passenden Durchmessers sein; bei einem Korper 110 mit rechteckigem Querschnitt hingegen ein Rechteck mit passenden Kantenlangen.

Die zweite öffnung 132 hingegen ist in Gestaltung und Dimension an den zu untersuchenden Hohlraum 140 angepaßt, und zwar so, daß überwiegend ein federndes Anliegen entlang des Um- fangs der Hohlraumwandung 145 gewahrleistet ist.

Diese spezielle Dimensionierung des Schirms 130 fuhrt dazu, daß beim Einfuhren des Hohlraumuntersuchungsgerats 100 in den Hohlraum 140, wie in Fig. Ia dargestellt, der Schirmrand an der zweiten öffnung zum Korper 110 des Geräts 100 hin geklappt ist, d.h. weg vom Inneren des Hohlraums 140, und bei Bewegungsumkehr, wie in Fig. Ib dargestellt, umklappt und

nunmehr von vom Korper 110 des Geräts 100 weg geklappt ist, d.h. hin vom Inneren des Hohlraums 140.

Dies hat zunächst den Vorteil, daß - anders als bei den be- kannten trichter- oder kegelförmigen Spitzen der US 5,363,839 - das optische Empfangselement 120 des Korpers 110 im wesentlichen in der Mitte des zu untersuchenden Hohlraums 140 gefuhrt wird und diese Fuhrung durch die Verwendung des elastischen Materials zu keinen Verletzungen der Wandung fuhren kann und dort auch nur minimalen Druck ausübt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaßen Schirmanordnung wird im Zusammenhang mit Fig. 2 im folgenden erläutert. Die Darstellung der Fig. 2 entspricht der der Fig. Ib und ist er- ganzt um (flexible) Fremdkörper 150, 155, die sich im Hohlraum 140 befinden können, beispielsweise an der Ohrkanalwand wachsende Haare. Diese werden durch den Schirm einfach beiseite gedruckt, dargestellt als verdrängte Haare 155 und stören somit einen schraffiert gezeichneten Bildaufnahmebereich 160 nicht. Vorteilhaft müssen diese Haare nicht vor der Untersuchung durch Rasieren mit speziellen Geraten aufwendig entfernt werden.

Vorteilhaft werden die Parameter des Hohlraumuntersuchungsge- rats 100 so gewählt, daß der Schirm nicht seinerseits die

Bildaufnahme behindert. Als wahlbare Parameter kommen dabei insbesondere in Betracht: Offnungswinkel und/oder Brennweite des optischen Empfangselements 120; Querschnittsform und Querschnittsgestalt der zweiten öffnung 132 sowie die Ausdeh- nung des Schirms 130 in Richtung von der ersten öffnung 131 zur zweiten öffnung 132 hin (d.h. Hohe des bevorzugt verwendeten Rotationskorperstumpfes) .

In einem Ausfuhrungsbeispiel weist der Schirm 130 von der zweiten öffnung her einen Schlitz auf, um sich besser an variierende Querschnitte des zu untersuchenden Hohlraums 140 anpassen zu können.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlraumuntersuchungsgeräts für die medizinische Anwendung bei der Untersuchung von Ohrkanälen ist es vorteilhaft bzw. sogar notwendig, austauschbare Schirme vorzusehen. Einerseits kann dadurch ein Gerät 100 nach Gebrauch durch Aufsetzen eines frischen

Schirms rasch für den nächsten Patienten vorbereitet werden, und andererseits ist es möglich, verschieden großen Ohrkanaldurchmessern durch Verwendung eines entsprechend dimensionierten Schirmes Rechnung zu tragen.

Die 3D-Vermessung eines Ohrkanals, oder allgemeiner eines Hohlraums 140, kann mit dem erfindungsgemäßen Hohlraumuntersuchungsgerät 100 erfolgen, indem das Gerät zunächst soweit wie erforderlich in den Hohlraum 140 eingeführt wird. An- schließend wird die Bildaufnahme gestartet und das Gerät mit geeigneter Geschwindigkeit wieder aus dem Hohlraum entfernt. Der entweder unmittelbar als Empfangselement 120 eingesetzte oder hinter einer als Empfangselement fungierenden Linse angeordnete Bildsensor (nicht dargstellt) leitet dabei die auf- genommenen Bilder an ein Auswertegerät (nicht dargstellt) weiter, welches die Bildersequenz speichert und in Echtzeit oder verzögert ein 3D-Modell des Hohlraums berechnet.

Die optische Vermessung des Ohrkanals wird dabei nicht durch Haare u.a. gestört. Das optische Empfangselement 120 ist stets nahezu zentriert, und die Ohrkanalwand kommt nur mit dem weichen Silikonschirm in Berührung, nicht jedoch mit dem harten Körper 110.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf Hohlraumuntersuchungsgeräte beschränkt ist, die ein 3D-Modell des Hohlraums erstellen, sondern beispielsweise auch für (Video-) Otoskope oder kombinierte Meß- und Otosko- pie-Untersuchungsgeräte anwendbar ist.

Natürlich kann als flexibles Material außer Silikon auch ein beliebiges anderes flexibles Material wie z.B. Gummi, Naturkautschuk o.a. verwendet werden.

Ferner ist denkbar, neben starren Gerätekörpern 110 auch biegsame Gerätekörper im Zusammenhand mit der vorliegenden Erfindung zu nutzen, um beispielsweise gebogene Kanäle unter- suchen zu können.