DES KÖRPERS

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur endoskopischen Exploration des Körpers, genauer des menschlichen Körpers oder tierischer Körper.

Die Endoskopie ist ein Zweig der Medizin, der zunehmende Bedeutung erlangt. Bisher werden endoskopische Explorationen nahezu ausschließlich mit Endoskopen durchge¬ führt, die im wesentlichen aus einem langgestreckten Endoskopschaft und einem Endo- skopkopf bestehen. Der Endoskopschaft ist ein halbsteifes, biegbares Gebilde, häufig mit einem Durchmesser von 1 bis 2,5 cm. Der Endoskopkopf enthält eine Lichtquelle und entweder ein optisches System oder einen Kamerachip. Die mittels des Endoskop- kopfes erfaßten optischen Informationen werden entweder mittels Lichtleitkabel oder umgewandelt in elektrische Signale durch einen elektrischen Leiter, die im Endoskop¬ schaft verlaufen, nach außen übertragen. In der Regel enthält das Endoskop eine Bow- denzugeinrichtung, mit der sich der vorderste Bereich des Endoskops relativ zu dem Endoskopschaft in mehrere Richtungen abkrümmen läßt. Schließlich enthält der Endo¬ skopschaft in der Regel einen Arbeitskanal, durch den man Fluide zu einem Fluidaus- tritt im Bereich des Endoskopkopfs fördern kann und durch den man kleine medizini¬ sche "Werkzeuge" in dem Bereich vor dem Endoskopkopf einsetzen kann, z.B. Probe¬ nentnahmezangen, Nadeln, Schneiddrähte zum Abtragen von Gewebe, Koagulationse¬ lektroden und dergleichen.

Konventionelle Endoskope werden dadurch in Köφerhohlräume hineinbewegt, daß der Arzt an dem aus einer Einfuhr-Köφeröflhung herausragenden Teil des Endoskop- schafts einen hineinschiebenden Druck ausübt. Wenn eine Biegung eines länglichen Köφerhohlraums zu bewältigen ist, kann man dies durch Abkrümmen des vordersten Endoskopbereichs in die entsprechende Richtung erleichtern. Insgesamt ist das Einfuh¬ ren konventioneller Endoskope jedoch eine mühselige und zeitraubende Prozedur,

ERSATZBLÄTT (REGEL 26)

wobei der Platzbedarf des Endoskopschafts und dessen notwendigerweise begrenzte Flexibilität insbesondere bei Köφerkanälen mit zahlreichen und / oder engen Biegun¬ gen, z.B. beim Darm, stark erschwerende Umstände darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung verfugbar zu machen, mit der sich die endoskopische Exploration des Köφers insbesondere bei Köφerkanälen mit engen und / oder zahlreichen Biegungen wesentlich leichter durchfuhren läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur endo- skopischen Exploration des Köφers, gekennzeichnet durch: a) eine Unterlage, auf welcher der zu explorierende Köφer plazierbar ist; b) eine Spuleneinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds, die eine erste Teil- Spuleneinrichtung mit einer ersten Achse und eine zweite Teil- Spuleneinrichtung mit einer zweiten Achse aufweist, wobei die erste und die zweite Achse winklig zueinander liegen und wobei die Stromzuführung zu den beiden Teil-Spuleneinrichtungen so einstellbar ist, daß sich ein Magnetfeld ge¬ wünschter Ausrichtung ergibt; c) Bewegbarkeit der Unterlage (4) und der Spuleneinrichtung (14,16) relativ zu¬ einander in den drei Raumrichtungen; d) eine endoskopische Sonde, die derart mit magnetisch ansprechbarem Material (48,50) ausgestattet ist, daß sie sich längs des Magnetfelds ausrichtet und in dem Magnetfeld eine Kraftwirkung in ihrer Längsrichtung erfahrt; und e) Drehbarkeit der Unterlage (4) und der Spuleneinrichtung (14,16) relativ zuein¬ ander um eine Achse.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist grundsätzlich zur Exploration aller Innenräume genügender Größe des Köφers geeignet. Ganz besonders in Frage kommende Innen¬ räume sind die Luftröhre, die Speiseröhre, der Magen, der Darm, die Harnableitungs¬ wege bis zur Niere, das Abdomen nach Luftinsufflation und große Blutgefäße bis hin zum Herzen und dieses einschließend. Als ganz besonders bevorzugtes Einsatzgebiet wird der Darm angesehen, wobei aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung ein Vorstoß bis hinein in den Dünndarm möglich erscheint.

SÄFZBLATT (REGEL 26)

Die Unterlage, auf welcher der zu explorierende Köφer plazierbar ist, kann ziemlich flach-tischartig sein. Für gewisse Untersuchungsarten kommt jedoch auch eine mehr stuhlartige Unterlage in Betracht.

Durch die in der vorstehend angegebenen Weise ausgebildete Spuleneinrichtung im Ve¬ rein mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Sonde ist es möglich, die Ausrichtung der Sonde im Köφer auf elektrisch-magnetische Weise ohne mechanische Bewegung zu ändern oder, mit anderen Worten, die Sonde um eine bestimmte Achse zu drehen. Das weiter unten zu beschreibende Ausführungsbeispiel wird zeigen, daß man sinnvoller¬ weise die beiden Teil-Spuleneinrichtungen so anordnet, daß diejenige Achse der Sonde, um die sie elektrisch-magnetisch gedreht werden kann, eine für die Ausrichtung der Sonde besonders häufig benötigte Drehachse ist.

Vorzugsweise ist die Sonde mit mindestens einem flexiblen Strang verbunden, der bei in den Köφer eingeführter Sonde aus einer Köφeröfthung herausführt. Dieser Strang kann insbesondere eine Sicherheitsleine oder eine elektrische Leitung oder ein Schlauch sein oder kann mindestens eines dieser Elemente aufweisen. Der - nur aus einem derar¬ tigen Element oder mehreren derartigen Elementen bestehende - flexible Strang ist vor¬ zugsweise wesentlich dünner und flexibler als ein herkömmlicher Endoskopschaft, was Schwierigkeiten der vorstehend geschilderten Art beim Einführen der Sonde im Ver¬ gleich zum Einführen eines konventionellen Endoskops vermeidet oder mindestens we¬ sentlich reduziert.

Vorzugsweise enthält die Sonde einen Sender zur Übermittlung von Daten, insbesondere von gewonnen Bilddaten, nach außen. Eine im Rahmen der Erfindung auch mögliche Alternative besteht darin, daß die Bildinformation über den vorstehend angesprochenen, elektrischen Leiter, der den Strang bildet oder Teil des Stranges ist, nach außen übertragen wird. Die Version mit dem Sender hat den Vorteil, daß eine elektrische Leiterverbindung zu der Sonde in vielen Fällen überhaupt entbehrlich ist, weil man z.B. die Lichtquelle, den Kamerachip und den Sender in der Sonde über eine Batterie bzw. einen Akkumulator mit Strom versorgen kann. Die weiter vorn im Zu¬ sammenhang mit dem Strang erwähnte Sicherheitsleine ist lediglich eine vorsorgliche

TZBLAH (REGEL 26)

Maßnahme, um die Sonde notfalls mittels dieser Leine wieder aus dem Köφer heraus¬ ziehen zu können. Insbesondere bei Sonden, mit denen weniger problematische Köφerhöhlungen als der Darm untersucht werden sollen, kann die Sicherheitsleine auch entbehrlich sein, da man ja die Sonde mittels der gleichen Mechanismen zurück aus dem Köφer herausbewegen kann, wie sie vorwärts eingeführt worden ist.

Vorzugsweise enthält die Sonde einen Raum zur Unterbringung eines Strangvorrats de¬ rart, daß von diesem Vorrat fortlaufend Stranglänge abgegeben werden kann, während sich die Sonde immer weiter in den Köφer hineinbewegt. Auf diese Weise muß die Sonde nicht eine unter Umständen recht große Stranglänge um unter Umständen zahl¬ reiche Biegungen herum hinter sich nachziehen. Die alternative Ausführung, daß ledig¬ lich das vordere Strangende an der Sonde befestigt ist und daß die Sonde beim Hinein¬ bewegen in den Köφer den Strang nachzieht, ist aber auch möglich.

Das Hineinbewegen der Sonde in den Köφer, insbesondere entlang des zu explorieren- den, langgestreckten Köφerkanals z.B. des Darms, erfolgt in der Praxis so, daß die Sonde und der Köφer derart relativ zueinander bewegt werden, daß die Sonde längs des Köφerkanals vorankommt. Die Bewegungen in den drei Raumrichtungen bzw. die Bewegung in einer translatorischen Richtung, die aus einer, aus zwei, oder aus drei Raumrichtungen zusammengesetzt ist, erfolgt durch die Relativbewegbarkeit von Un¬ terlage und Spuleneinrichtung, welche die Sonde gleichsam in sich festhält. Das erfin¬ dungsgemäß vorgesehene Drehen der Sonde um zwei Achsen erfolgt elektrisch¬ magnetisch durch die Spuleneinrichtung sowie durch köφerliches Drehen der Spu¬ leneinrichtung um eine Achse. Ein Drehen der Sonde um die dritte denkbare Raumach¬ se ist nicht erforderlich, weil diese mit der Längsachse der Sonde zusammenfällt.

Die Durchführung der erforderlichen Relativbewegung zwischen der Sonde und dem zu explorierenden Köφer erfordert im allgemeinsten Fall eine translatorische Verschie¬ bung in den drei Raumrichtungen, eine elektrisch-magnetische Drehung um eine Achse und eine Drehung der Spuleneinrichtung. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung fünf Befehlsgeber, und zwar jeweils einen für eine der genannten Verschiebungen und Dre¬ hungen, aufweisen. Der die Exploration ausführende Arzt betätigt entweder der Reihe nach oder teilweise gleichzeitig diese fünf Befehlsgeber so, daß sich die Sonde entlang

des vor der Sonde befindlichen Köφerkanals, möglichst einigermaßen in dessen Zen¬ trum bleibend, bewegt. Es wird daraufhingewiesen, daß dann, wenn die Sonde einiger¬ maßen exakt mit der Längsrichtung des Köφerkanals ausgerichtet ist und wenn der Köφerkanal einen einigermaßen geradlinigen Abschnitt hat, diese Bewegung eine reine Translationsbewegung mit maximal drei Komponenten ist. Wenn eine Biegung des Köφerkanals zu bewältigen ist, ist entweder eine reine Drehbewegung um maximal zwei Achsen oder eine Drehbewegung kombiniert mit gewisser Translationsbewegung zu vollführen.

Insbesondere die geschilderte Bewegung der Sonde längs eines geradlinigen Abschnitts des Köφerkanals läßt sich gut automatisieren. Aus der Ausrichtung des Magnetfelds der Spuleneinrichtung (die aus der Größe der Stromzuführungen zu den beiden Teil- Spuleneinrichtungen resultiert) "weiß" die Vorrichtung, wie die Sonde entsprechend dem Magnetfeld ausgerichtet ist. Hieraus kann ein elektronischer Rechner unschwer die erforderlichen Bewegungskomponenten in den drei Raumrichtungen errechnen, welche die Unterlage und die Spuleneinrichtung relativ zueinander vollführen müssen, damit sich die Sonde entlang dem geradlinigen Abschnitt bewegt.

Ferner ist eine noch stärker automatisierte Steuerung möglich, bei der die von der Son¬ de erfaßte Bildinformation über den Fortgang des Köφerkanals vor ihr in eine Steue¬ rinformation für die Bewegungen und die elektrisch-magnetische Einstellung bzw. Ver¬ stellung der Spuleneinrichtung der Vorrichtung umsetzen läßt. Bei der Darmexplora- tion nimmt das optische System oder der Kamerachip der Sonde ein im wesentlichen symmetrisches Bild eines Kreises wahr, dessen Helligkeit von außen nach innen ab¬ nimmt, sofern sich die Sonde längs ausgerichtet in dem Darm etwa in dessen Zentrum befindet. Die Steuerung der Bewegungen und der Spulenströme kann so programmiert sein, daß die genannten fünf Komponenten der Bewegung in Kombination so erfolgen, daß sich die Sonde unter möglichster Beibehaltung dieser Bildwahmehmung vorwärtsbewegt.

Es wird daraufhingewiesen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Explora¬ tion der Hohlräume bzw. Kanäle technischer Produkte, z.B. der inneren Untersuchung von Wärmetauschern komplizierter Flύidkanalstruktur, eingesetzt werden kann.

ERSATZBLÄTT (REGEL 26)

Der weiter vorn im Zusammenhang mit dem Strang erwähnte Schlauch kann insbeson¬ dere dazu benutzt werden, an der Sonde ein Gas zur z.B. lokalen Füllung des Darms mit Gas auszustoßen. Durch den Schlauch kann man auch bedarfsweise eine Spülflüs¬ sigkeit gegen die Darmwand spritzen.

Die weiter vorn angesprochene Sicherheitsleine kann man auch als Führungsleine be¬ nutzen, die - durch den Arbeitskanal eines konventionellen Endoskops gezogen - des¬ sen Einführen entlang des Köφerkanals wesentlich erleichtert Mit diesem Endoskop kann man dann etwaig erforderliche, medizinische Eingriffe vornehmen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebene, endoskopi¬ sche Sonde in Kombination mit einer beliebig ausgebildeten Spuleneinrichtung zum magnetischen "Festhalten" bzw. Weiterbewegen der Sonde als eigene Erfindung ange¬ sehen wird. Bei dieser Erfindung müssen nicht zwingend die beiden Teil- Spuleneinrichtungen mit sich schneidenden Achsen vorhanden sein.

Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von schematisiert zeichnerisch dargestellten Auführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht, veranschaulich im Beispiel der endoskopischen Exploration des Darms;

Fig. 2 die Vorrichtung von Fig.l in Seitenansicht;

Fig. 3 die bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vorgesehene Sonde in wesentlich vergrö¬ ßertem Maßstab, im Längsschnitt.;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer höhergradig computerisierten Steuerein ^¬ richtung.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Endoskopievorrichtung 2 weist eine tischartige, waage¬ rechte Unterlage 4 auf. Die Unterlage 4 ist von einer flach-wagenartigen Basis 6 getra¬ gen, und zwar mittels einer höhenbewegbaren Säule 8 am Kopfende der Unterlage 4. Die Unterlage 4 ist an ihrem Kopfende in einer Richtung rechtwinklig quer zur Längserstreckungsrichtung der Unterlage 4 horizontal bewegbar. Auf der Oberseite der Basis 6 ist ein in Längsrichtung der Unterlage 4 bewegbarer Schlitten 10 angebracht. Der Schlitten 10 trägt auf seiner Oberseite ein großes, hohlzylindrisches Rohr 12 mit einem Innendurchmesser von etwa 1 m, wobei die Längsachse des Rohrs 12 sich hori¬ zontal in Längsrichtung der Unterlage 4 erstreckt.

Innenseitig des Rohrs 12 sind an diesem eine erste Teil-Spuleneinrichtung 14 und eine zweite Teil-Spuleneinrichtung 16 befestigt. Die erste Teil-Spuleneinrichtung 14 hat eine Achse 18, und die zweite Teil-Spuleneinrichtung 16 hat eine Achse 20. Die beiden Spu¬ lenachsen 18, 20 verlaufen beim gezeichneten Ausführungsbeispiel rechtwinklig zuein¬ ander und schneiden sich an einer Stelle 22 etwas oberhalb der Oberseite der Unterlage 4, wobei an der Stelle 22 bei einer endoskopischen Darmuntersuchung in etwa der Un¬ terbauchbereich eines Patienten 24 positioniert wird. Die beiden Teil- Spuleneinrichtungen 14,16 umgeben die Unterlage 4 mit dem daraufliegenden Patienten ringförmig.

ERSÄΓZBLAΓT (REGEL 26)

Jede der Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 besteht aus einer Spule, kann aber auch aus mehreren, axial nebeneinandergesetzten Spulen bestehen. Im Innenraum jeder Teil- Spuleneinrichtung 14 bzw. 16 wird bei Stromzuführung ein axial gerichtetes Magnet¬ feld erzeugt.

Mit Achse 18 bzw. 20 der betreffenden Teil-Spuleneinrichtung 14 bzw. 16 wird diejeni¬ ge Gerade bezeichnet, die im Fall einer zylindrischen Teil-Spuleneinrichtung mit der zentralen Zylinderachse zusammenfällt. Wenn man sich eine Teil-Spuleneinrichtung mit in Frontansicht elliptischer Frontalansicht vorstellt, ist es die durch das Zentrum der El¬ lipse gehende Achse, die senkrecht auf der Ellipsenebene steht.

Die beiden Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 bilden zusammen die Gesamt- Spuleneinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds. In der Seitenansicht der Fig. 2 fallen die beiden Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 optisch zusammen. Jede Teil- Spuleneinrichtung 14, 16 ist beim gezeichneten Ausführungsbeispiel in Frontalansicht kreisförmig, so daß sie wegen der Schrägstellung der Achsen 18, 20 relativ zu der Längsachse der Unterlage 4 nicht längs ihres gesamten Umfangs an der Innenseite des Rohrs 12 anliegt. Jede der Achsen 18, 20 verläuft beim gezeichneten Ausführungsbei¬ spiel unter einem Winkel von 45° relativ zur Längsmittelachse 26 der Unterlage 4. Die Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 können auch elliptisch sein.

Wenn beiden Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 - gleichen Windungsaufbau vorausge¬ setzt - Strom gleicher Stromstärke zugeführt wird, entsteht ein gemeinsames Magnet¬ feld, dessen Richtung der magnetischen Feldlinien parallel zur Längsachse 26 der Un¬ terlage 4 ist. In dem Maße, wie der Strom durch z.B. die zweite Teil-Spuleneinrichtung 16 reduziert wird und zum Ausgleich der Strom durch die erste Teil-Spuleneinrichtung 14 erhöht wird, dreht sich die Richtung der magnetischen Feldlinien weg von der Achse 26 in Richtung mehr zur der ersten Achse 18 der ersten Teil-Spuleneinrichtung 14, und umgekehrt. Dabei ist es gut, wenn die Ströme durch die beiden Teil- Spuleneinrichtungen 14, 16 in der Summe stets so eingestellt werden, daß die Stärke des Magnetfelds unabhängig von der Ausrichtung des Magnetfelds immer gleich groß ist. Mit der beschriebenen Anordnung der Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 und der be¬ schriebenen Art der Stromzuführung zu diesen hat man somit ein Instrument, die

Ausrichtung des Magnetfelds um 360° (Möglichkeit der Umkehrung der Stromdurch- flußrichtung durch die Spulen berücksichtigt) um eine Achse zu drehen, die sich recht¬ winklig zu den Achsen 18, 20 durch deren Schnittpunkt 22 erstreckt.

Das als Halterung für die Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 dienende Rohr 12 ist infolge einer Lagerung 28 um 360° mit waagerechter Drehachse relativ zu dem Schlitten 10 und damit relativ zu der Unterlage 4 drehbar.

Zur Vereinfachung der weiteren Beschreibung wird unterstellt, daß sich eine später ge¬ nauer zu beschreibende Sonde an der Schnittstelle 22 der Achsen 18, 20 befindet, und zwar ausgerichtet in Richtung der ersten Achse 18 der ersten Teil-Spuleneinrichtung 14. Somit hat die beschriebene Endoskopievorrichtung 2 drei translatorische Möglich¬ keiten der Relativbewegung zwischen dem Patienten 24 und der Spuleneinrichtung, nämlich längs- waagrecht mittels des Schlittens 10, vertikal mittels der Säule 8 und quer-waagrecht mittels der Unterlage 4 relativ zu der Säule 8, und die Drehmöglich¬ keit der Sonde relativ zu dem Patienten 24 durch Rotation des Rohrs 12 um die waage¬ rechte Längsachse, und die Dreh-Ausrichtung der Sonde relativ zu dem Patienten 24 um die beschriebene Drehachse, die senkrecht zu den Achsen 18, 20 ist, durch Einstel¬ len eines anderen Verhältnisses der Ströme durch die erste Teil-Spuleneinrichtung 14 und die zweite Teil-Spuleneinrichtung 16.

In Fig. 3 ist die bereits angesprochene Sonde 30 detaillierter dargestellt. Die Sonde 30 hat insgesamt die Konfiguration eines länglichen Kreiszylinders mit abgerundetem Frontende 32 und abgerundetem Rückende 34. Das Frontende 32 ist durchsichtig, und an seiner Innenseite sind eine Linse oder ein Linsensystem sowie eine Lichtquelle, ge¬ meinsam mit 36 bezeichnet, angeordnet. Rückseitig von der Linse sitzt ein Kamerachip 38. Rückseitig von dem Kamerachip 38 sitzt eine Kameraelektronik 40. Weiter rücksei¬ tig von der Kameraelektronik 40 ist ein Modul 42 untergebracht, der einen Sender und eine Stromversorgung beinhaltet. Der restliche Innenraum der Sonde 30 wird von ei¬ nem Aufhahmeraum 44 für einen Strang 46, im vorliegenden Beispiel eine Sicherheits¬ leine, gebildet.

ERSÄΓZBLÄΓT (REGEL 26)

Anschließend an den abgerundeten Frontbereich 32 ist außenseitig der Sonde 30 ein hohlzylindrischer Dauermagnet 48 vorgesehen, dessen Längsachse mit der Längsachse der Sonde 30 zusammenfallt. Der Dauermagnet 48 hat z.B. an seiner vorderen, kreisringförmigen Stirnfläche einen Nordpol und an seiner hinteren, kreisringförmigen

Stirnfläche einen Südpol. Der Dauermagnet 48 nimmt etwa ein Viertel der Länge der Sonde 30 ein. Anschließend an die rückseitige Stirnfläche des Dauermagneten 48 ist ein hohlzylindrisches Weicheisenteil 50 vorgesehen, welches etwa die knappe Hälfte der Länge der Sonde 30 einnimmt. Der Strang 46 ist in dem Vorratsraum 44 in geeigneter Weise lose geordnet eingelegt, so daß der Strang 46 allmählich aus dem Vorratsraum 44 herausgezogen wird in dem Maße, wie sich die Sonde 30 in den Darm des Patienten 24 hineinbewegt. ,,.

Aufgrund der beschriebenen Ausstattung der Sonde 30 mit dem

Dauermagneten 48 und dem Weicheisenteil 50 richtet sich die Sonde 30 stets mit ihrer Längsachse entsprechend der Richtung des weiter vorn beschriebenen Magnetfelds der Spuleneinrichtung aus. Da die Magnetfeldlinien an den Axialenden der Spuleneinrichtung nach radial außen abbiegen, wird die Sonde 30 magnetisch im axialen Mittenbereich der Spuleneinrichtung gehalten und ist am Herauskommen an den Axialenden der Spuleneinrichtung gehindert. Der Dauermagnet 48 ist nicht zwingend erforderlich.

Den beschriebenen Einschlußeffekt der Sonde 30 in der

Spuleneinrichtung kann man noch verstärken, indem bei jeder Teil- Spuleneinrichtung 14, 16 an jeder Axialseite eine weitere Spule vorgesetzt wird, die im Betrieb mit entgegengesetzter Stromrichtung wie die Zentralspule durchflössen wird. Hierdurch wird der Gradient der magnetischen Feldstärke an den Axialenden der Zentralspule vergrößert.

In Fig. 1 ist ferner eine Steuereinrichtung 52 und ein Empfänger/Monitor 54 eingezeichnet.

Der Arzt, der den Darm des Patienten 24 endoskopisch exploriert, geht nach Einführen der Sonde 30 in den After des Patienten 24 so vor, daß er das mittels des beschriebenen Senders nach außen übermittelte Bild

des Darmabschnitts vor dem Sonden-Frontbereich 32 auf dem Monitor 54 beobachtet. An dem Steuergerät 52 bedient er Bedienungsknöpfe 56, um den Patienten 24 bzw. das die Spuleneinrichtung halternde Rohr 52 so in einer Kombination von Linearbewegungen in den drei Raumrichtungen zu verschieben, daß sich die Sonde 30 (die ja durch das

Magnetfeld der Spuleneinrichtung "gefesselt" stationär oder im wesentlichen stationär an der Schnittstelle 22 verbleibt) entlang des vor der Sonde 30 befindlichen Darmabschnitts des Patienten relativ zu diesem bewegt. Wenn eine Biegung des Darms zu überwinden ist, muß der Arzt mittels anderer der Bedienungsknöpfe 56 das Tragrohr 12 um seine Längsachse drehen und/oder das Verhältnis der Ströme durch die Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 so ändern, daß sich die Sonde 30 in die Richtung des anschließenden Darmabschnitts dreht. Es versteht sich, daß die drei translatorischen Bewegungskomponenten und die eine rotatorische Drehung mit Fremdkraft ausgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe von Elektromotoren.

Die drei translatorischen Bewegungsmöglichkeiten und die eine rotatorische Bewegungsmöglichkeit können beliebig auf die Unterlage 4 und die Spuleneinrichtung 14, 16 aufgeteilt werden. So könnte man z.B. den Tisch 10 längs, quer und in der Höhe verfahrbar machen. Oder man könnte die Unterlage 4 um die Längsachse 26 drehbar machen statt der Spuleneinrichtung 14, 16.

Die Sonde 30 kann eine Probennah mezange enthalten, die auf Befehl ausgefahren werden kann und eine Gewebeprobe von der Darmwand abzwicken kann.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer höhergradig computerisierten Steuereinrichtung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist.

Für ein erleichtertes Verständnis wird die Steuereinrichtung 60 zunächst so beschrieben als enthielte sie nur die folgenden Baueinheiten: Spulensystem 62 (bestehend aus der ersten Teil-Spuleneinrichtung 14, der zweiten Teil-Spuleneinrichtung 16 und dem die Teil-

Spuleneinrichtungen 14, 16 tragenden, um seine Längsachse drehbaren Rohr 12), Spulen-/Tischtreiber 64 mit Rechner, manuell zu bedienender Bewegungshebel 66 und Vorgabeeinheit 68. Dazu kommen die Kamera 38 in der Sonde 30 und der Monitor 54. Ferner wird zur Erleichterung des Verständnisses zunächst angenommen, daß die Sonde 30 beim

Hineinbewegen in den Darm keine Rotation um ihre eigene Längsachse ausführt, also z.B. die beim anfänglichen Einführen der Sonde nach unten weisende Unterseite der Sonde 30 auch nach Bewältigung einer gewissen Bewegungsstrecke im Darm immer noch die nach unten weisende Unterseite der Sonde 30 bildet.

Mit dem Bewegungshebel 66 kann der die Vorrichtung bedienende Arzt die Befehle "vorwärts" oder "rückwärts" (in Richtung der Sondenlängsachse), "vorderes Sondenende mehr nach links" oder "vorderes Sondenende mehr nach rechts", und "vorderes Sondenende mehr nach oben" oder "vorderes Sondenende mehr nach unten" geben. Diese Befehle werden in elektrischer Form über die Vorgabeeinheit 68 an den Treiber 64 gegeben. Der Treiber 64 steht in Rückmeldeverbindung mit dem Spulensystem 62 und "weiß" daher vor Eingang eines neuen Befehls aufgrund der Ströme durch die Teil-

Spuleneinrichtungen 14, 16 und aufgrund der bisherigen Drehposition des Rohrs 12, welche Lage im Raum die Längsachse der Sonde 30 hat. Wenn mit dem Bewegungshebel 66 ein Befehl "vorwärts" oder "rückwärts" gegeben wird (weil, wie der Arzt auf dem Monitor 54 sieht, die Sondenlängsachse mit dem gerade zu durchlaufenden

Darmabschnitt fluchtet), errechnet der Rechner des Treibers 64, durch welche Kombination von Bewegungen der Unterlage 4 translatorisch in die drei zur Verfügung stehenden Bewegungsrichtungen und mit welcher Überlagerung von drei Bewegungsgeschwindigkeiten in diese drei Richtungen die befohlene Bewegung ausgeführt werden kann und steuert die Bewegungsantriebe der Unterlage 4 entsprechend an.

Wenn ein Befehl "vorderes Ende der Sonde nach links" oder "vorderes Ende der Sonde nach rechts" gegeben wird, errechnet der Rechner des Treibers 64, wie dieser Befehl in Änderung der Ströme durch die Teil-

Spuleneinrichtungen 14, 16 und/oder Drehung des Rohrs 12 um seine

Längsachse umzusetzen ist und steuert entsprechend die Ausführung des Befehls. Ganz analog läuft die Ausführung der Befehle "vorderes Sondenende mehr aufwärts" oder "vorderes Sondenende mehr abwärts" ab.

Während des Hineinbewegens und/oder Herausbewegens der Sonde 30 in bzw. aus dem Darm wird der vor der Sonde 30 befindliche Darmbereich beobachtet. Das mittels der Kamera 38 gewonnene Bild wird auf dem Monitor 54 für den Arzt sichtbar gemacht. Die in Fig. 4 auf dem Übertragungsweg von der Kamera 38 zu dem Monitor 54 eingezeichneten Einehiten 78 und 80 sind bei der bisher beschriebenen Steuereinrichtung 60 nicht höchster Computerisierungsstufe nicht vorhanden. Es wird jedoch betont, daß die Steuereinrichtung 60 in der bisher beschriebenen Ausstattung eine vollkommen funktionsfähige Steuereinrichtung darstellt.

Nunmehr wird die Steuereinrichtung 60 in der höchsten Computerisierungsstufe beschrieben. Die wesentliche zusätzliche Funktion besteht darin, daß in die Sonde 30 zusätzlich ein Schwerkraftsensor 70 eingebaut ist. Schwerkraftsensoren sind am Markt käuflich erhältlich und arbeiten z.B. mit einem Gewicht und elektrischer Erfassung der Haltekräfte des Gewichts aufgeteilt nach den drei Raumrichtungen. Mittels des Schwerkraftsensors 70 wird ermittelt, ob und um welchen Winkel sich die Sonde 30 möglicherweise um ihre Längsachse gedreht hat. Aufgrund dieser Information wird das Bild des

Monitors 54 gedreht, so daß die Befehle "vorderes Sondenende mehr nach links", "vorderes Sondenende mehr nach rechts", "vorderes Sondenende mehr nach oben", und "vorderes Sondenende mehr nach unten" sich tatsächlich im gleichen Sinne als Ergebnis auf dem Monitor 54 wiederspiegeln.

Zu diesem Zweck werden die Ausgangssignale des Schwerkraftsensors 70 auf eine Recheneinheit "Rotation Winkel" 72 gegeben, die aus den gemessenen Schwerkraftkomponenten die Rotationswinkel der Kamera 38 relativ zu der Schwereachse ermittelt. Die Recheneinheit

"Raumvektor" 74 ist an den Treiber 64 angeschlossen und bestimmt aus

den Treibersignalen für die Teil-Spuleneinrichtungen 14, 16 und für die Drehposition des Rohrs 12 einen Raumvektor, unter dem die Sonde 30 steht. Die Informationen aus den Einheiten 72 und 74 werden in einem Koordinatengenerator 76 zusammengefaßt, wo eine Drehmatrix für das Videobild erzeugt wird.

Die Ausgangssignale der Kamera 38 werden auf eine Einheit "Video" 78 gegeben, dort zu einem elektrischen Videobild zusammengesetzt und auf eine Einheit "Bilddrehung" 80 gegeben, wohin auch die Ausgangsinformation des Koordinatengenerators 76 gegeben wird. Die

Einheit "Bilddrehung" 80 steuert dann den Monitor 54 so an, daß das Bild in der gewünschten "richtigen" Drehausrichtung angezeigt wird.

In einer noch höheren Stufe der Computerisierung wird die Ausgangsinformation der Einheit "Bilddrehung" 80 zusätzlich auf eine

Einheit "Symmetrieauswertung" 82 gegeben, die ihrerseits an die weiter vorn beschriebene Vorgabeeinheit 68 angeschlossen ist. Jetzt ist - bis auf die Befehle "vorwärts" und "rückwärts" - vollautomatisches Bewegen der Sonde 30 längs des Darms möglich. Die Einheit "Symmetrieauswertung" 82 gibt dem Treiber 64 zusätzlich die

Information, ob die Sonde 30 mit ihrer Längsachse ordnungsgemäß mit der Längsachse des gerade zu passierenden Darmabschnitts fluchtet, z.B. aufgrund der Hell/Dunkel-Kreissymmetrie des von der Kamera 38 aufgenommenen Bildes. Bei Abweichung von der gewünschten Symmetrie werden entsprechende Befehle zur Neuausrichtung der räumlichen Lage der Sondenlängsachse an den Treiber 64 gegeben.

Mit dem Bezugszeichen 84 ist ein Infogenerator bezeichnet, der zur Steigerung des Arbeitskomforts vorgesehen sein kann, aber nicht muß. Der Infogenerator 84 ist an einen Ausgang der Vorgabeeinheit 68 angeschlossen und gibt seine Ausgangssignale an die Monitoreinheit 54. Damit kann die räumliche Lage der Sonde 30 auf dem Monitor 54 räumlich dargestellt werden, was die Übersicht des untersuchenden Arztes verbessert.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß man alternativ die Bauteile 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82 weglassen und durch eine manuell¬ elektrische, an den Treiber 64 angeschlossene Korrektureinheit zur Berücksichtigung der momentanen Verdrehung der Sonde 30 um ihre Längsachse ersetzen kann. Wenn der untersuchende Arzt z.B. feststellt, daß ein Befehl "vorderes Sondenende mehr nach links" durch den Bewegungshebel 66 zu einer Befehlsausführung führt, bei der das vordere Sondenende schräg nach rechts oben wandert, dann kann er mit der Korrektureinheit so lange verstellen, bis Befehlsgabe und Befehlsausführung wieder im Einklag sind. Da sich die Sonde 30 während ihrer Bewegung längs des Darms nur langsam und normalerweise nicht um große Winkelbeträge um ihre Längsachse dreht, stellt eine derartige Korrektur von Zeit zu Zeit keine wesentliche Erschwernis der Bedienung der Vorrichtung dar.