Beschreibung

[01 ] Die vorliegende Offenbarung betriff† ein medizinisch endoskopisches Instrument mit einem distalen länglichen Einführab- schniff zum minimal-invasiven Einführen in einen menschlichen oder tierischen Körper. [02] Es ist bekannt, Endoskope dazu zu nutzen, um Videoaufnahmen vom Inneren eines menschlichen oder tierischen Körpers zu Zwecken der medizinischen Diagnose und/oder Therapie zu machen. Dabei ist es üblich, das Körperinnere mit einer Lichtquelle auszuleuchten und über einen Bildsensor, beispielsweise einen CCD(charge-coupled device)- oder CMOSfcomplementary metal-oxide-semiconductor)-Sensor, eine Bildaufnahme durchzuführen. Da sich die Spektralempfindlichkeit eines solchen Bildsensors in der Regelvon der eines menschlichen Auges un terscheidet, wird üblicherweise im Stand der Technik im Bildpfad vor dem Bildsensor ein Korrekturfilter gesetzt, um einen natürlichen Farbein- druck des aufgenommenen Bildes zu erzeugen. Die typischerweise ein gesetzten Bildsensoren sind üblicherweise insbesondere im roten und infraroten Wellenlängenbereich empfindlicher als das Auge, sodass die eingesetzten Korrekturfilter in diesem Wellenlängenbereich besonders stark dämpfen. Nachteilig dabei ist allerdings, dass wegen des Korrek- turfilters signifikante Anteile der Lichtleistung, die in das Körperinnere eingekoppelt und dort in Wärme umgesetzt werden, nicht für die Bild aufnahme des Bildsensors genutzt werden.

[03] Zur besseren Nutzung bzw. Einsparung der eingekoppelten Licht leistung schlägt die WO 95/17845 vor, ein dichroitisches Korrekturfilter nicht im Bildpfad vor dem CCD-Sensor zu platzieren, sondern vor eine exferne Lichtquelle oder in einem Lichfleifsysfem des Endoskops anzu ordnen. Es wird also Lieh†, das der CCD-Sensor nicht aufnehmen soll, gar nicht erst in den Körper eingekoppel†. Damit wird das Gewebe ge gen die Einkopplung unnötiger Lichtleistung und dadurch im Gewebe erzeugter Wärme geschützt.

[04] Das aus der WO 95/17845 bekannte endoskopische Videosystem ist allerdings nicht dazu geeignet, wahlweise für die Weißlicht- Endoskopie und für die Fluoreszenz-Endoskopie eingesetzt zu werden. Im Gegensatz zur Weißlicht-Endoskopie komm† es bei der Fluoreszenz- Endoskopie, die beispielsweise für die Detektion und Lokalisierung von prä- und frühmalignem Gewebe eingesetzt wird, nicht auf eine natürli che Echtfarb-Darstellung des Gewebes an, sondern auf eine Fluores zenzanregung, mi† der sich pathologisches Gewebe von gesundem Gewebe unterscheiden lässt. Dabei kann das mittels Lichtstrahlung an geregte pathologische Gewebe selbst oder eine auf pathologisches Gewebe hinweisende Bakterienansammlung spezifisch fluoreszieren und so gegenüber dem umliegenden gesunden Gewebe erkennbar lokalisiert werden. Die Fluoreszenz-Endoskopie kann beispielsweise im Rahmen einer photodynamischen Diagnose (PDD) und/oder photody namischen Therapie (PDT) mittels eines Photosensibilisators bzw. Marker stoffs durchgeführ† werden, der sich selektiv an pathologischem Ge webe anreicher†. Alternativ dazu kann ggf. auch eine endogene Fluo reszenz (Autofluoreszenz) des pathologischen Gewebes ohne Einsatz eines Photosensibilisators bzw. Markerstoffs sichtbar gemach† werden.

[05] In der DE 10 2018 202 243 Al ist ein medizinisch-endoskopisches Instrument beschrieben, das wahlweise für die Fluoreszenz-Endoskopie und für die Weißlicht-Endoskopie eingesetzt werden kann und gleich wohl das Gewebe gegen die Einkopplung nicht nutzbarer Lichtleistung schütz†, indem es die eingekoppelte Lichtleistung für den jeweiligen Verwendungszweck besser nutz†. Dabei wird ein Lichtfilter vor der Weiß- lichf-LED eingesetzt.

[06] Dabei ist allerdings problematisch, dass das Leuchfspekfrum der für die Fluoreszenz-Endoskopie bestimmten Blaulich†-LED beispielsweise noch relativ hohe Anteile in einem Wellenlängenbereich von 440 bis 470 nm ha†, welche das relativ schwache Fluoreszenz-Signal des Pho tosensibilisators bzw. Markerstoffs verrauschen. Ein vor dem Bildsensor angeordnetes Langpassfilter, beispielsweise mi† einer spektralen Kante bei ca. 470 nm, würde im Blaulichtbetrieb zwar das Signal-Rausch- Verhältnis für die Fluoreszenz-Endoskopie verbessern, aber es würde im Weißlichtbetrieb in unerwünschter Weise blaue und violette Lichtanteile bis ca. 470 nm im sichtbaren Lichtspektrum blockieren, was zu Farbver- zerrungen führ†. Ein vor der Blaulich†-LED angeordnetes Kurzpassfilter mi† einer spektralen Kante bei ca. 440 nm ist dahingehend prinzipiell sinn- voller, aber reduzier† gleichzeitig die aus dem Beleuchtungspfad austre tende Lichtmenge, welche für die effektive Fluoreszenz-Anregung mög lichst hoch sein muss.

[07] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein medizinisch-endoskopisches Instrument bereitzustellen, das eine mög- liehst hohe Lichtausbeute bei möglichst hohem Signal-Rausch- Verhältnis für die Fluoreszenz-Endoskopie bereitstell† und gleichzeitig Farbverzerrungen im Weißlichtbetrieb vermeide†.

[08] Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein medizinisch endoskopisches Instrument mi† einem distalen länglichen Einführab- schni†† zum minimal-invasiven Einführen in einen menschlichen oder tierischen Körper bereitgestell†, wobei der Einführabschni†† mindestens eine LED aufweis†, wobei die LED ein für eine Fluoreszenz-Endoskopie geeignetes Leuchtspektrum aufweis†. Dabei sind eine Sammellinse, ein Lichtfilter und eine Streulinse distalwärtig von der LED angeordne†, wo- bei die Sammellinse zwischen der LED und dem Lichtfilter angeordne† ist und das Lichffilfer zwischen der Sammellinse und der Streulinse ange ordne† ist.

[09] Die Anordnung „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“ distalseitig von der LED erhöh† die Lichfausbeufe in erheblichem Maße, wobei das Lichffilfer für ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis für die Fluoreszenz- Endoskopie sorg†. Die Anordnung „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“ distalseitig von der LED ist deshalb so effizient, weil die Sammellinse zu nächst das in Form eines Lambert-Strahlers von der LED abgestrahlte Lieh† einsammel† und zum Lichtfilter hin bündelt, sodass der Einfallswin kel auf das Lichtfilter möglichst gering ist. Mi† steigendem Einfallswinkel kann sich nämlich beispielsweise bei einem Kurzpassfilter das Transmissi onsspektrum stark zum Kurzwelligen hin verschieben. Dies ist beispiels weise dann der Fall, wenn es sich bei dem Kurzpassfilter um ein dichroi- tisches Filter handelt, also um ein optisches Filter auf der Basis dünner Interferenzschichten. Die Lichtausbeute kann also stark mi† dem Ein fallswinkel abnehmen. Da die Sammellinse den Einfallswinkel minimier†, wird die Lichtausbeute entsprechend erhöh†. Um nicht nur eine spotar tige, sondern eine flächige Ausleuchtung des Gewebes zu erzielen, wei- te† die im Beleuchtungspfad hinter dem Lichtfilter angeordnete Streulin se den Lich†aus†ri††skegel wieder auf.

[10] Mi† „Leuchtspektrum“ sei hier eine Intensitätsverteilung 7(2) des Lichts in Abhängigkeit von der Wellenlänge l 0be Lichts gemein†. Die mittlere Intensität in einem Wellenlängenbereich zwischen einer Wellen- länge li und einer Wellenlänge l2 sei hier definiert als / =

Mi† „Transmissionsspektrum“ sei hier eine Verteilung der prozentualen Lichtdurchlässigkei† T(l) in Abhängigkeit von der Wellenlänge l 0be Lichts gemein†. Die mittlere Transmission bzw. Durchlässigkeit in einem Wellenlängenbereich zwischen einer Wellenlänge li und einer Wellen- länge l2 sei hier definier† als T = Sollten die Funktionen 7(2) und/oder G(71) für bestimmte Wellenlängen bzw. Spektrallinien im ersten und/oder zweiten Wellenlängenbereich nicht lokal integrierbar sein, so sind solche Wellenlängen bzw. Spektrallinien bei der Mittelung zu igno rieren. Das für eine Fluoreszenz-Endoskopie geeignete Leuchtspektrum der LED kann beispielsweise einen relativ scharfen Peak bei 405 nm bis 410 nm haben mit einer Flalbwertsbreite von ca. 20 nm. Die LED wäre dann eine Blaulicht-LED. Ein beispielsweise für eine Weißlicht-Endoskopie geeignetes zweites Leuchtspektrum einer zweiten LED kann einem typi schen Lichtspektrum einer Weißlicht-LED zwischen 410 nm und 710 nm entsprechen. Eine für einen Weißlichtbetrieb geeignete zweite LED kann parallel zu der für den Fluoreszenzbetrieb geeigneten ersten LED im Ein- führabschnitt angeordnet sein. Alternativ dazu kann eine zweite LED statt im Einführabschnitt im proximalen Bereich des medizinisch endoskopischen Instruments oder auch außerhalb des Instruments an geordnet sein, wobei dann das von dieser zweiten LED emittierte Weiß lich† vorzugsweise über eine Faser oder ein Faserbündel in den distalen Bereich übertragen wird. Im Folgenden sei die für den Fluoreszenzbe trieb geeignete LED auch dann als „erste LED“ bezeichnet, wenn es in dem Ausführungsbeispiel keine für den Weißlichtbetrieb geeignete zweite LED gibt oder diese nicht im Einführabschnitt angeordnet ist.

[1 1 ] Die erste LED, aber vorzugsweise auch die zweite LED, ist als Lichtquelle im Einführabschnitt angeordnet, um Licht „in situ“ im Körper zu erzeugen, sodass es möglichst keiner externen Lichtquelle und keines Lichtleitsystems bedarf. Mit der ersten LED kann die Fluoreszenz- Endoskopie betrieben werden und mit der zweiten LED die Weißlicht- Endoskopie. Vorzugsweise kann zwischen dem Fluoreszenzbetrieb mit der ersten LED und dem Weißlichtbetrieb mit der zweiten LED wahlweise umgeschalte† werden. Ein Bildsensor, beispielsweise ein CCD-Sensor oder CMOS-Sensor, kann entsprechend wahlweise für die Fluoreszenz- Endoskopie und die Weißlicht-Endoskopie genutzt werden und bedarf keines Korrekturfilters in Form eines Kurzpassfilfers im Bildpfad, der die für die Bildgebung im Weißlichtbetrieb nutzbare Lichfleisfung erheblich ver ringerte. Mi† dem hierin offenbarten Instrument kann die Fluoreszenz- Endoskopie im Rahmen einer PDD und/oder PDT durchgeführt werden. Bevorzugte Ausführungsformen des Instruments können jedoch vor nehmlich für die PDD ausgeleg† sein, wenn beispielsweise die erste LED ein kurzwelliges, blaues erstes Leuchtspektrum ha†, um effizient Fluores zenz anzuregen.

[12] Optional können die erste LED, die zweite LED und ein Bildsensor an einer gemeinsamen Wandung des Einführabschnitts angeordne† sein. Vorzugsweise ist dies eine distale Stirnseite des Einführabschnitts, wobei die erste LED, die zweite LED und der Bildsensor distalwärts in Längsrichtung des Einführabschnitts ausgerichte† sind, wobei die zweite LED ein für eine Weißlicht-Endoskopie geeignetes zweites Leuchtspek†- rum aufweis†. Insbesondere in dieser Ausführungsform ist der laterale Bauraum für die Platzierung der ersten LED, der zweiten LED und des Bildsensors an der Stirnseite sehr begrenz†. Es stehen in der Wandung des Einführabschnitts ggf. nur Ausnehmungen mi† einem Durchmesser von 1 mm oder weniger pro LED bzw. Bildsensor zur Verfügung. In ex†- remen Fällen kann der zur Verfügung stehende Durchmesser sogar nur 0,5 mm betragen.

[13] Optional kann das Lichtfilter ein Kurzpassfilter sein. Beispielsweise kann das Kurzpassfilter eine spektrale Kante bei ca. 440 nm haben, um im Fluoreszenzbetrieb kürzere Wellenlängen mi† einer mittleren Transmis- sion von über 90% durchzulassen und höhere Wellenlängen mi† einer mittleren Transmission von unter 10% zu blockieren. Ein Langpassfilter im Bildpfad distalseitig vom Bildsensor kann dabei so ausgeleg† sein, dass dessen spektrale Kante ebenfalls bei ca. 440 nm lieg†, sodass auch mitt lere und langwellige Anteile des blauen Lichtanteils im Weißlichtbetrieb durchgelassen werden, um eine gute Farbwidergabe im Weißlichtbe trieb zu gewährleisten.

[14] Optional kann die Sammellinse eine Plankonvexlinse und/oder die Streulinse eine Plankonkavlinse sein, wobei die jeweilige plane Flä che in proximale Richtung zeigt. Dies ist besonders sinnvoll, um die axia le Länge der „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung und dessen axialen Abstand zur LED möglichst großflächig und nicht nur punktuell zu minimieren, um möglichst viele LED-Strahlen in die erste und/oder zweite Linse einzufangen. Um einen unerwünschten Schlüssellocheffekf, der die Effizienz der Fluoreszenz-Endoskopie beeinträchtig†, zu reduzie ren, sollte nämlich die LED so weit distalwärts angeordne† sein wie mög lich und die der LED zugewandte Fläche der ersten Linse großflächig und nicht nur punktuell einen minimalen Abstand zur LED haben. Je kompakter die „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung und je kürzer dessen axialer Abstand zur LED bzw. je größer deren Fläche mi† minimalem Abstand zur LED ist, umso weiter distalwärts kann die LED angeordne† werden und umso größer ist der Anteil der von der LED emittierten Lichtstrahlen, die die Eintrittsfläche der ersten Linse erreichen und von dieser zur optischen Achse hin gebrochen werden und so auch noch das Lichtfilter und die zweite Linse erreichen können, um einen unerwünschten Schlüssellocheffek† zu minimieren.

[15] Optional kann die Sammellinse und/oder die Streulinse eine Fres nellinse sein. Die axiale Länge der „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“- Anordnung ist damit noch weiter verkürz†, da die axiale „Dicke“ der Sammellinse bzw. Streulinse verringert ist.

[16] Optional kann die Sammellinse und/oder die Streulinse einen sich proximalwärts erstreckenden Fl ülsenf ortsatz aufweisen. Dies ist beson ders vorteilhaft, um einerseits die Einbaukosten der „Sammellinse- Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung zu reduzieren und andererseits eine exakte und stabile Ausrichtung bzgl. der optischen Achse zu gewähr- leisten. Da Abmessungen der einzelnen Komponenten der „Sammellin- se-Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung in lateraler Richtung und vor allem in axialer Richtung sehr klein sind, kann die exakte Ausrichtung und Fixie rung der Komponenten bzgl. der optischen Achse ein sehr anspruchs voller manueller Prozess sein, wenn eine hinreichende Qualität bei der Ausrichtung und Fixierung erzielt werden soll. Der Fl ülsenf ortsatz erleich tert die Ausrichtung bzgl. der optischen Achse und die Fixierung enorm, was die Einbaukosten der „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“- Anordnung erheblich reduziert. Der Flülsenfortsatz kann nämlich außen seitig Referenzflächen bereifsfellen, die im Instrument nur eine eindeuti ge Ausrichtung bzgl. der Insfrumenfenachse erlauben. Der Flülsenfort- safz kann beispielsweise passgenau in einen Innendurchmesser einer Aufnahme im Instrument eingelassen werden. Außenseifige Referenz flächen am Flülsenfortsatz, beispielsweise in Form einer außenseifigen Zylindermanfelfläche, können sehr einfach und stabil in einer Aufnahme im Instrument verkleb† werden. Dies ist insbesondere sehr stabil und haltbar. Außerdem kann damit eine dichte Verbindung geschaffen werden, sodass keine Fluide proximalwärts an der „Sammellinse- Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung vorbei in das Instrument eindringen können. Der jeweilige Flülsenfortsatz der Sammellinse und/oder die Streulinse muss allerdings nicht in Umfangsrichtung umlaufend geschlos sen bzw. eine geschlossene Zylindermantelfläche sein, sondern kann umlaufend verteilte laterale Referenzflächen aufweisen, die eine ein deutige Ausrichtung und Fixierung bzgl. der Instrumentenachse erlau ben. Wenn der jeweilige Flülsenfortsatz der Sammellinse und/oder der Streulinse keine umlaufend geschlossene Referenzfläche in Form einer Zylindermantelfläche ha†, sondern n > 3 umlaufend verteilte laterale Referenzflächen, so sind diese vorzugsweise n-zählig rotationssymmet risch bzgl. der optischen Achse verteil†.

[17] Optional kann der Flülsenfortsatz der ersten Linse und/oder der Flülsenfortsatz der zweiten Linse auf seiner der Aufnahme im Instrument zugewandten Mantelfläche mit einer radial umlaufenden oder nur se quentiell ausgeführfen Vertiefung versehen sein. Passend dazu, d.h. in entsprechender und definierter Höhe angeordnef, kann die Aufnahme im Instrument auf ihrer Innenseife radial umlaufend oder sequentiell ei ne Auswölbung, beispielsweise in Form einer Rasfnase, aufweisen. Dadurch können die beiden Komponenten miteinander verrosten bzw. miteinander verzahnen. Dies ha† den Vorteil, dass sich die Aufnahme im Instrument und die Streulinse mi† ihrem Hülsenfortsatz axial in einer defi nierten Position zueinander befinden und dass die Aufnahme im Instru ment und die Streulinse mi† ihrem Hülsenfortsatz einen Formschluss bil den, was sie noch fester und sicherer miteinander verbinde†. Alternativ oder zusätzlich dazu kann sich umgekehrt die radiale Auswölbung an einem der H ülsenf ortsätze und die komplementäre radiale Vertiefung an der Aufnahme im Instrument befinden. Dies erlaub† eine definierte axiale Positionierung der entsprechenden Linse mi† ihrem Hülsenfortsatz gegenüber der Aufnahme im Instrument und sorg† zusätzlich für einen Formschluss. Ist die Flexibilität von H ülsenf ortsatz und/oder Aufnahme für einen Einrastvorgang nicht groß genug, dann können Hülsenfortsatz und Aufnahme jeweils mi† einer in aufeinander abgestimmter axialer Position angebrachten radialen Vertiefung versehen werden und das Einrasten sowie der gewünschte Formschluss mi† einem zusätzlichen fle xiblen O-Ring (beispielsweise aus Silikon) erziel† werden, der den entste henden Raum zwischen den Hülsenfortsatz und Aufnahme auf der Hö he der Vertiefung ausfüll†. Der O-Ring kann dann auf der Basis seiner Flexibilität für die notwendige Nachgiebigkeit während des Einbaus bzw. noch vor dem Einrasten sorgen. Auch eine umlaufende Abdich tung kann durch einen solchen O-Ring unterstütz† werden.

[18] Optional kann sich der H ülsenf ortsatz um einen Faktor 2 oder mehr länger in axiale Richtung erstrecken als die axiale Dicke der jewei ligen Linse an der optischen Achse. Insbesondere ein Faktor 5 oder mehr kann hierbei vorteilhaft sein. Je länger sich der Hülsenfortsatz in axiale Richtung erstreck†, umso fester und genauer kann die „Sammel- linse-Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung im Instrument angeordnet wer den. Der Hülsenfortsatz kann sich sogar einen Faktor 2 oder mehr länger in axiale Richtung erstrecken als der Durchmesser der jeweiligen Sam mellinse bzw. Streulinse. Eine Obergrenze für die axiale Länge des jewei ligen Hülsenforfsafzes stell† ggf. die strukturelle Integrität und Brüchigkeit der jeweiligen Komponente dar, wenn diese sehr lang ausgestalte† wird. Außerdem ist die axiale Länge fertigungstechnisch limitier†.

[19] Optional kann der Hülsenfortsatz ein einstückiger, integraler Teil der Sammellinse bzw. der Streulinse sein. Mi† anderen Worten bilde† die Sammellinse bzw. die Streulinse einen proximalwärts offenen „Topf“, dessen distalseitiger „Boden“ optisch wirksam ist und dessen Außen wandung mechanisch wirksam zur Ausrichtung, Fixierung und lateralen Abdichtung ist. Damit wird eine separate Fassung erspar†, in welche wiederum in aufwändiger Weise die Komponenten der „Sammellinse- Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung einzupassen wären.

[20] Optional kann das Lichtfilter umfangseitig vom Hülsen† ortsatz der Streulinse umgeben sein. Damit kann das Lichtfilter so nah wie möglich an eine vorzugsweise proximalseitige planare Seite des optisch wirksa men Teils der Streulinse angeordnet werden, um Verluste zu minimieren.

[21 ] Optional kann die erste LED umfangseitig vom Hülsenfortsatz der Sammellinse umgeben sein. Damit kann die LED so nah wie möglich an eine vorzugsweise proximalseitige planare Seite des optisch wirksamen Teils der Sammellinse angeordnet werden, um Verluste zu minimieren.

[22] Optional kann die Sammellinse einen distalwärts wirkenden An schlag bilden, gegen den sich ein proximales Ende des Hülsenf ortsatzes der Streulinse abstütz†. Der Anschlag ist vorteilhaft, um eine genaue axiale Positionierung und Fixierung der Komponenten der „Sammellinse- Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung zueinanderzu erzielen. [23] Optional kann der Hülsenfortsatz der Streulinse die Sammellinse zumindest teilweise umgreifen. Vorzugsweise bildet dabei der Hülsen fortsatz der Sammellinse einen distalwärts wirkenden Anschlag, gegen den sich ein proximales Ende des Hülsenfortsatzes der Streulinse ab stütz†. Vorzugsweise hat dabei ein erster distaler Abschnitt des Hülsen fortsatzes der Sammellinse einen kleineren Außendurchmesser als ein zweiter proximaler Abschnitt der Sammellinse. Der Außendurchmesser des ersten distalen Abschnitts des Hülsenfortsatzes der Sammellinse passt vorzugsweise in den Innendurchmesser des Hülsenf ortsatzes der Streulinse. Der Außendurchmesser des zweiten distalen Abschnitts des Hülsenf ortsatzes der Sammellinse entspricht vorzugsweise dem Außen durchmesser des Hülsenf ortsatzes der Streulinse. Der distalwärts wirken de Anschlag der Sammellinse wird dabei vorzugsweise durch einen um laufenden Absatz zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Hül senfortsatzes der Sammellinse gebildet.

[24] Optional kann der Hülsenfortsatz der Sammellinse und/oder der Streulinse durch Entfernen eines Rohlingkerns mittels eines abtragenden Verfahrens, wie zum Beispiel Selektives Laserätzen (engl, selective laser- induced etching (SLE) ), erzeugt sein. Beispielsweise können mit einem SLE-Verfahren Bauteile aus Saphir und Glas gefertigt werden. Der Roh lingkern kann durch Einsatz eines Mikroscanners und einem präzisen Achssystem mit einer Genauigkeit von 1 Mikrometer abgetragen wer den. Die so entstehenden Oberflächen können dabei eine gemittelte Rautiefe R _z von weniger als 1 Mikrometer haben.

[25] Optional kann der Hülsenfortsatz der Sammellinse und/oder der Streulinse durch ein kombiniertes additives und abtragendes Verfahren erzeugt sein. Beispielsweise können in einem ersten Schritt Nanopartikel hochreinen Quarzglases mit einer kleinen Menge flüssigen Kunststoffs gemischt werden und durch Licht mittels Stereolithografie an bestimm ten Stellen aushärten. Das flüssig geblieben Material wird dann in einem zweiten Schritt in einem Lösungsmittelbad herausgewaschen, sodass nur die gewünschte, ausgehärtete Struktur bestehen bleibt. Der in die ser Glasstruktur noch eingemischte Kunststoff kann anschließend durch Erhitzen entfern† werden. Durch einen abschließenden Sinterprozess kann das Glas so weit erhitz† werden, dass die Glaspartikel miteinander verschmelzen.

[26] Optional kann der Hülsenfortsatz der Sammellinse und/oder der Streulinse durch ein rein additives Verfahren erzeug† sein. Dabei kann das Glas mi† einem Ofen, der als Schmelz- und Extrusionseinhei† fungier†, schichtweise aufgetragen werden. Zur Glättung der Oberflächen kann ein Plasmabrenner eingesetzt werden.

[27] Optional kann die zweite LED gegenüber der ersten LED distal- wärts versetz† im Einführabschni†† angeordne† sein. Da distalwärtig der ersten LED die „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung angeord ne† ist, kann die zweite LED weiter distalwärts zur Stirnfläche des Ein führabschnitts des Instruments angeordne† sein, wodurch sich ein Schlüssellocheffek† im Weißlichtbetrieb verringert und sich der ausge leuchtete Raumwinkel im Weißlichtbetrieb vergrößert.

[28] Optional kann die zweite LED statt im Einführabschni†† im proxi malen Bereich des medizinisch-endoskopischen Instruments oder au ßerhalb desselben platziert sein, wobei dann das von dieser zweiten LED emittierte Lieh† über eine Faser oder ein Faserbündel in den Ein führabschni†† übertragen wird.

[29] Optional kann ein Bildsensor in einer zur Blickrichtung senkrech ten Ebene im Wesentlichen den gleichen Abstand zur ersten LED haben wie zur zweiten LED, und vorzugsweise zwischen der ersten LED und der zweiten LED angeordne† sein. Dadurch kann ein Anwender einfach zwi schen Weißlicht-Endoskopie und Fluoreszenz-Endoskopie wechseln, oh- ne dass sich der Beleuchtungswinkel und/oder die Beleuchtungsintensi- tät bzw. der Schattenwurf im Bild stark ändern. Zwar könnte man durch unterschiedliche Ansfeuerung der ersten LED und der zweiten LED un terschiedliche Abstände ggf. kompensieren, jedoch wäre dies energe tisch weniger effizient. Vorzugsweise ist der Bildsensor zentral an der Stirnseite angeordnef. Die erste und zweite LED können seitlich versetz† davon mi† möglichst geringem und gleichem lateralen Abstand an der Stirnseite angeordne† sein. Alternativ kann die zweite LED statt im Ein- führabschni†† auch im proximalen Bereich des medizinisch endoskopischen Instruments oder auch außerhalb desselben platzier† sein, wobei dann das von dieser zweiten LED emittierte Lieh† über eine Faser oder ein Faserbündel in den Einführabschni†† übertragen wird.

[30] Optional können die „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“- Anordnung und die erste LED in einer Ausnehmung in einer Wandung des Einführabschnitts angeordne† sein, wobei die Wandung eine Au ßenfläche definier† und der Abstand einer Lich†abs†rahlsei†e der ersten LED von der Außenfläche höchstens zwei Drittel des Durchmessers der Ausnehmung beträgt. Die Außenfläche kann vorzugsweise eine Stirn fläche des Einführabschnitts sein. Die Ausnehmung, in der die erste LED sitz†, beding† einen gewissen „Tunnelblick“ bzw. Schlüssellocheffek†, da die erste LED wegen der vorgeschalteten „Sammellinse-Lichtfilter- Streulinse“-Anordnung gegenüber der Außenfläche proximalwärts an geordne† ist.

[31 ] Optional kann mindestens ein für Bläulich† durchlässiges Schutze iemen† distalseitig der Steulinse angeordne† sein, wobei die axiale Dicke des Schutzelements dünner als die axiale Dicke des Lichtfilters ist. Das mindestens eine Schutzeiemen† kann dabei ein möglichst dünnes Schutzglas, Schu†zkuns†s†off und/oder eine distalseitig auf der Streulinse aufgebrachte Siliziumdioxidschich† sein. Das Schutzeiemen† kann die Streulinse gegen mechanische Beschädigung wie etwa Verkratzungen und chemische Beschädigung wie etwa durch aggressive Körperflüs sigkeiten, Reinigungs- oder Aufbereitungsmedien und/oder Oxidation schützen.

[32] Optional kann die vorzugsweise als Streulinse ausgebildete zwei te Linse aus einem harten bzw. kratzfesten und chemisch beständigen Werkstoff, beispielsweise aus Saphir, gefertigt sein. Dann kann auf das Schutzeiemen† verzichtet werden. Damit kann man den Schlüssel- locheffekt weiter verringern.

[33] Optional können eine Mehrzahl von n > 2 ersten LEDs und/oder eine Mehrzahl von m > 2 zweiten LEDs in einer zur optischen Achse senk rechten Ebene n-zählig bzw. m-zählig rotationssymmetrisch bezüglich einer Blickrichtungsachse des Bildsensors im Einführabschnitt angeord- net sein. Dadurch wird sowohl für die Weißlichtendoskopie als auch für die Fluoreszenz-Endoskopie ein unerwünschter Schattenwurf reduziert. Es kann dabei eine gleiche Anzahl von ersten LEDs und zweiten LEDs, also n=m, vorgesehen sein, die in einem Kreis um den Bildsensor herum so angeordnet sind, das sich kreisumlaufend erste LEDs und zweite LEDs abwechseln. Wenn die ersten LEDs als relativ lichtschwache blaue LEDs zur Fluoreszenz-Endoskopie verwendet werden, kann es allerdings bei spielsweise vorteilhaft sein, mehr erste LEDs vorzusehen als zweite weiße LEDs, also m > n.

[34] Die Offenbarung ist nachfolgend anhand von einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen distalen Abschnitt eines Einführabschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel des hierin of fenbarten medizinisch-endoskopischen Instruments; Fig. 2a einen schematischen Längsschnitt zur Illustration der prinzipiellen Abstrahlcharakteristik einer LED auf ein Lichffilfer;

Fig. 2b ein Transmissionsspekfrum eines Lichffilfers in Abhängigkeit des Einfallswinkels auf das Lichffilfer;

Fig. 2c einen schemafischen Längsschnitt zur Illustration der Verände rung des Strahlengangs gegenüber Fig. 2a, wenn zwischen LED und Lichffilfer eine Sammellinse positioniert ist; und

Fig. 3a-c schemafische Längsschnitte einer optischen Anordnung von LED und Lichffilfer mit Linsensysfem gemäß verschiedenen Ausführungs beispielen des hierin offenbarten medizinisch-endoskopischen Instru ments; und

Fig. 3d-f schemafische Längsschnitte durch einen distalen Abschnitt eines Einführabschniffs gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen des hierin offenbarten medizinisch-endoskopischen Instruments.

[35] Fig. 1 zeig† einen distalen Endabschni†† eines Einführabschnitts 1 eines medizinisch-endoskopisches Instruments. Der Einführabschni†† 1 ist dazu vorgesehen, minimal-invasiv in einen menschlichen oder tieri schen Körper eingeführ† zu werden, um diesen mi† Lieh† ausleuchten bzw. bestrahlen zu können und eine Video- bzw. Bildübertragung aus dem Inneren des Körpers zu ermöglichen. Um das Einführen minimal invasiv zu gestalten, ist ein Außendurchmesser A des Einführabschnitts 1 möglichst gering und beträgt in diesem Ausführungsbeispiel weniger als 5 mm.

[36] An einer distalen Stirnseite 3 des Einführabschnitts 1 sind neben einander eine erste LED 5, eine zweite LED 7 und ein Bildsensor 9 ange- ordne†, welche distalwärts in eine gemeinsame Blickrichtung x ausge- richtet sind, die in diesem Ausführungsbeispiel der Längsrichtung des Einführabschniffs 1 entsprich†. Die erste LED 5, die zweite LED 7 und der Bildsensor 9 sind jeweils in einer Ausnehmung 1 l a,b,c in einer Stirnwan dung 13 des Einführabschniffs 1 angeordne†. Die Stirnwandung 13 defi nier† eine Außenfläche 15 an der Stirnseite 3 des Einführabschnitts 1 . Die erste LED 5, die zweite LED 7 und der Bildsensor 9 sind jeweils hinter Schutzelementen 17a,b,c in Form von dünnen Schutzglasscheiben an geordne†, die sämtlich mi† der Außenfläche 15 an der Stirnseite 3 des Einführabschnitts 1 fluchten und gegen mechanische Beschädigung wie etwa Verkratzungen und chemische Beschädigung wie etwa durch aggressive Körperflüssigkeiten, Reinigungs- oder Aufbereitungsmedien und/oder Oxidation schützen. Die Schutzelemente 17a,b,c können auch als eine gemeinsame die erste LED 5, die zweite LED 7 und den Bildsensor 9 übergreifende Schutzglasscheibe ausgestalte† sein. Die Schutzelemente 17a,b,c sind für Weißlich† durchlässig und haben in die sem Ausführungsbeispiel einen Brechungsindex von mindestens 1,75 sowie eine höhere Bruchfestigkeit und Härte als herkömmliches opti sches Glas. Die Schutzelemente 17a,b,c können aus einem syntheti schen monokristallinen Kristall ausgebilde† sein. Die Schutzelemente 17a,b,c sind hier allerdings optional, da die proximalwärts liegenden optischen Elemente selbst genügend widerstandsfähig sein können bzw. distalseitig eine entsprechend widerstandsfähige Schutzschicht aufweisen können.

[37] Die erste LED 5 weis† ein für eine Fluoreszenz-Endoskopie geeig netes erstes Leuchtspektrum auf, das hier einen Peak zwischen 405 nm und 410 nm mi† einer Halbwertsbreite von 20 nm im blauen Wellenlän genbereich ha†. Mi† diesem blauen Lieh† der ersten LED 5 kann im Rahmen einer photodynamischen Diagnose (PDD) und/oder photody namischen Therapie (PDT) ein Photosensibilisator, der sich selektiv an pathologischem Gewebe anreicher†, zum Fluoreszieren im roten Wel- lenlängenbereich gebrach† werden. Solch ein Fluoreszieren im roten Wellenlängenbereich kann durch den Bildsensor 9, dem kein Kurzpassfil ter disfalwärfs vorgeschaltet ist, gut aufgenommen werden. Dem Bildsensor 9 ist ein Objektiv 21 und ein Langpassfilter 23 mi† einer spekt ralen Kante bei ca. 440 nm distalwärts vorgeschaltet. Das Langpassfilter 23 block† direkt vom Körper zurückgestreutes kurzwelliges blaues Lieh† der ersten LED 5, lässt allerdings beim Weißlichtbetrieb mi† der zweiten LED 7 genügend blaue Lichtanteile für eine gute Farbwidergabe durch. Das erste Leuchtspektrum der ersten LED 5 weis† allerdings signifikante Anteile oberhalb von 440 nm auf, dessen direkte Reflexionen am zu be obachtenden Objekt, beispielsweise am menschlichen Gewebe, das Fluoreszenzbild verrauschen. Da die spektrale Kante des Langpassfilters 23 nicht weiter ins Langwellige verschoben werden kann, ohne die Farbgebung im Weißlichtbetrieb zu beeinträchtigen, ist der ersten LED 5 ein Kurzpassfilter 25 mi† einer spektralen Kante bei ca. 440 nm vorge schaltet.

[38] Die zweite LED 7 weis† ein für eine Weißlicht-Endoskopie geeigne tes zweites Leuchtspektrum auf, das hier in einem ersten Wellenlängen bereich von 400 nm bis 500 nm einen Peak aufweis† und in einem zwei ten Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm mi† steigender Wellen länge abfäll†. Die erste LED 5 kann das gleiche Leuchtspektrum wie die zweite LED 7 aufweisen, sofern sich damit die für die vorgesehene Fluo reszenz-Endoskopie erforderliche Fluoreszenzanregung bewirken lässt. In diesem Fall können die erste LED 5 und die zweite LED 7 vom gleichen Typ sein.

[39] Die zweite LED 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel gegenüber der ersten LED 5 distalwärts versetz† angeordne†. Dies lieg† daran, dass vor der ersten LED 5 und hinter dem Schutzeiemen† 17a das Kurzpassfilter 25 mi† einer spektralen Kante bei ca. 440 nm angeordne† ist. Das Lieh† der ersten LED 5 wird vom Kurzpassfilter 25 gemäß dem Transmissionsspek†- rum 27 (siehe Fig. 2b, wobei T die Transmission in Prozent angib†) in ei nem langwelligen Wellenlängenbereich oberhalb der spektralen Kante im Mittel weniger durchgelassen als in einem kurzwelligen Wellenlän genbereich unterhalb der spektralen Kante. Wie allerdings aus Fig. 2b ersichtlich ist, häng† die Lage der spektralen Kante des Kurzpassfilters 25 vom Einfallswinkel Q ab (siehe Fig. 2a). Da die erste LED 5 wie ein Lam- berf-Strahler strahl† und somit große Lichfanfeile in einem hohen Ein fallswinkel Q auf das Kurzpassfilter 25 treffen würden und diese Lichtan teile deshalb nur mi† sehr hohen Verlusten das Kurzpassfilter 25 passieren könnten, ist zwischen die erste LED 5 und das Kurzpassfilter 25 eine Sammellinse 29 geschalte†. Wie in Fig. 2c zu sehen, reduziert die Sam mellinse 29 den mittleren Einfallswinkel Q signifikant, sodass damit die Lichtausbeute für das Fluoreszenzlich† signifikant erhöh† ist.

[40] Wegen der im Gegensatz zur zweiten LED 7 proximalwärts zu rückversetzten Position der ersten LED 5 wird einem unerwünschten Schlüssellocheffek† dadurch begegne†, dass distalwärts des Kurzpassfil ters 25 eine Streulinse 31 vorgeschaltet ist. Wie in Fig. 3a gezeigt, kann dadurch der ausgeleuchtete Raumwinkel vergrößert werden. In Fig. 3b wird deutlich, dass die Leuchtausbeute in erster Linie dadurch gestei gert werden kann, dass die Sammellinse 29 als Plankonvexlinse ausge- führ† wird, welche so im Strahlengang platziert wird, dass ihre Planfläche zur LED 5 zeig† und außerdem der Abstand zwischen Planfläche und LED 5 minimal ist, wobei vorzugsweise ein Luftspal† zwischen den beiden Komponenten bestehen bleib†, um einen genügend hohen Brechungs indexsprung aufrechtzuerhalten. Dadurch wird es möglich, dass auch noch diejenigen Lichtstrahlen, die die LED 5 mi† einem großen Winkel gegenüber der Flächennormalen verlassen, auf die Sammellinse 29 tref fen und von dieser zur optischen Achse hin gebrochen werden. Dadurch können die Lichtstrahlen das Lichtfilter 25 und die Streulinse 31 passieren und so das zu beleuchtende Objekt, z.B. das zu untersuchen de Gewebe, erreichen. Die vorausgehend beschriebene Vorgehens- weise mit der Plankonvexlinse ha† den weiteren Vorteil, dass, im Ver gleich mi† der in Fig. 3a dargestellten Vorgehensweise, die Lichtstrahlen mi† einem kleineren Winkel gegenüber der Normalen auf die Sammel linse 29 auffreffen und dementsprechend die sog. Fresnel-Verluste ge ringer sind, die Lichfausbeufe also dadurch weiter gesteigert werden kann. Die besonders stark gekrümmte Sammellinse 29 kann, wie in Fig. 3c gezeigt, in ihrer axialen Länge verkürz† werden, wenn sie als Fresnel linse ausbilde† ist. Wenngleich nicht gezeigt, so kann auch die Streulinse 31 als Fresnellinse dünner ausgestalte† sein.

[41 ] Fig. 3d zeig† die prinzipielle „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“- Anordnung distalwärts von der ersten LED 5 im distalen Ende eines Ein führabschnitts 1. Allerdings kann die exakte Ausrichtung, Einpassung und Fixierung der in Fig. 3d gezeigten „Sammellinse-Lichffilfer- Streulinse“-Anordnung im distalen Ende eines Einführabschniffs 1 wegen der geringen axialen Länge der einzelnen Komponenten und insbe sondere wegen der geringen Flöhen der jeweiligen Mantelflächen, die als Schnittstellen zur Ausnehmung 1 1a fungieren, sehr aufwendig, un genau und instabil sein.

[42] Fig. 3e und 3f zeigen besonders vorteilhafte Ausführungsformen der „Sammellinse-Lichtfilter-Streulinse“-Anordnung, bei der die Sammel linse 29 einen Fl ülsenf ortsatz 33 und die Streulinse 31 einen Fl ülsenf ortsatz 35 aufweis†. Die Fl ülsenf ortsätze 33, 35 sind dabei integraler Bestandteil der jeweils einstückig ausgeführten Linse 29, 31. Die Fl ü Isen fortsä †ze 33, 35 werden vorzugsweise durch Entfernen eines Rohlingkerns mittels ei nes abtragenden Verfahrens, wie zum Beispiel Selektives Laserätzen (SLE), erzeug†. Alternativ können die Fl ü Isen fortsä †ze 33, 35 mi† den zu gehörigen eigentlichen Linsen 29, 31 aber auch durch additive Verfah ren oder durch kombinierte additive und abtragende Verfahren er zeug† werden. Die Fl ü Isen fortsä †ze 33, 35 bilden eine außenseitige Refe renzfläche, mi† deren FHilfe sich die jeweilige Linse 29, 31 viel schneller, stabiler, einfacher und genauer im distalen Ende eines Einführabschniffs 1 positionieren und fixieren lässt. Der Hülsenforfsafz 33, 35 erstreck† sich dabei um einen Faktor 2 oder mehr länger in axiale Richtung als die axiale Dicke der jeweiligen Linse an der optischen Achse.

[43] Das Lichtfilter 25, das möglichst nah an der planaren Proximalsei te der Streulinse 31 angeordne† ist, ist dabei umfangseitig vom Hülsen fortsatz 35 der Streulinse 31 umgeben. Auch die Sammellinse 29 rag† mi† ihrer gekrümmten distalen Seite in den Hülsenfortsatz 35 der Streulinse 31 hinein. Die erste LED 5 wiederum ist umfangseitig vom Hülsenfortsatz 33 der Sammellinse 29 umgeben. Die Sammellinse 29 bilde† einen distal- wärts wirkenden Anschlag 37, gegen den sich ein proximales Ende 39 des Hülsenf ortsatzes 35 der Streulinse 31 abstütz†. Dadurch sind die Lin sen 29, 31 genau koaxial zueinander in Bezug auf die optische Achse ausgerichte† und einfach, schnell und sicher einpassbar.

[44] In Fig. 3f ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Hülsenfort satz 35 der Streulinse 31 die Sammellinse 29 und vorzugsweise auch ei nen distalen Abschnitt 41 des Hülsenf ortsatzes 33 der Sammellinse 29 zumindest teilweise umgreif†. Der Anschlag 37 ist hierbei weiter proxi malwärts angeordne† als die planare Seite der Sammellinse 29. Dabei ha† der erste distale Abschnitt 41 des Hülsenf ortsatzes 33 der Sammellin se 29 einen kleineren Außendurchmesser als ein zweiter proximaler Ab schnitt 43 des Hülsenf ortsatzes 33 der Sammellinse 29. Der Außen durchmesser des ersten distalen Abschnitts 41 des Hülsenf ortsatzes 33 der Sammellinse 29 pass† dabei in den Innendurchmesser des Hülsen fortsatzes 35 der Streulinse 31 . Der Außendurchmesser des zweiten dista len Abschnitts 43 des Hülsenf ortsatzes 33 der Sammellinse 29 entsprich† in etwa dem Außendurchmesser des Hülsenf ortsatzes 35 der Streulinse 31. Der distalwärts wirkende Anschlag 37 der Sammellinse wird dabei vorzugsweise durch einen umlaufenden Absatz zwischen dem ersten 41 und zweiten Abschnitt 43 des Hülsenfortsatzes 33 der Sammellinse 29 gebildet. Die in Fig. 3f gezeigte Ausführungsform der „Sammellinse- Lichffilfer-Streulinse“-Anordnung hat den Vorteil, dass die Komponenten der „Sammellinse-Lichffilfer-Streulinse“-Anordnung zueinander relativ große Referenzflächen aufweisen, die eine einfache, genaue und stabile Fixierung der Komponenten aneinander erlauben. Dadurch kann die „Sammellinse-Lichffilfer-Streulinse“-Anordnung als stabile vor- monfierfe Einheit schnell, genau und stabil in ein distales Ende eines Einführabschniffs 1 eingepassf werden.

[45] Die nummerierten Bezeichnungen der Bauteile oder Bewegungs- richfungen als „erste“, „zweite“, „drifte“ usw. sind hierin rein willkürlich zur Unterscheidung der Bauteile oder Bewegungsrichfungen unterei nander gewählt und können beliebig anders gewählt werden. Es ist damit kein Bedeufungsrang verbunden. Eine Bezeichnung eines Bau teils oder technischen Merkmals als „erstes“ soll nicht dahingehend missverstanden werden, dass es ein zweites Bauteil oder technisches Merkmal dieser Art geben muss. Außerdem können etwaige Verfah- rensschriffe, soweit nicht explizit anders erläutert oder zwingend erfor derlich, in beliebiger Reihenfolge und/oder zeitlich teilweise oder ganz überlappend durchgeführf werden. [46] Äquivalente Ausführungsformen der hierin beschriebenen Para meter, Bauteile oder Funktionen, die in Anbetracht dieser Beschreibung einer fachlich versierten Person als offensichtlich erscheinen, seien hierin so erfass† als wären sie explizit beschrieben. Entsprechend soll der Schutzbereich der Ansprüche solche äquivalente Ausführungsformen umfassen. Als optional, vorteilhaft, bevorzug†, erwünscht oder ähnlich bezeichnete „kann“-Merkmale sind als optional zu verstehen und nicht als schutzbereichsbeschränkend.

[47] Die beschriebenen Ausführungsformen sind als illustrative Beispie le zu verstehen und stellen keine abschließende Liste von möglichen Ausführungsformen dar. Jedes Merkmal, das im Rahmen einer Ausfüh rungsform offenbar† wurde, kann allein oder in Kombination mi† einem oder mehreren anderen Merkmalen verwende† werden, unabhängig davon, in welcher Ausführungsform die Merkmale jeweils beschrieben wurden. Während mindestens ein Ausführungsbeispiel hierin beschrie ben und gezeigt ist, seien Abwandlungen und alternative Ausführungs formen, die einer fachmännisch versierten Person in Anbetracht dieser Beschreibung als offensichtlich erscheinen, vom Schutzbereich dieser Offenbarung mi† erfass†. Im Übrigen soll hierin weder der Begriff “auf- weisen” zusätzliche andere Merkmale oder Verfahrensschritte aus schließen noch soll „ein” oder „eine” eine Mehrzahl ausschließen.

[48] Bezugszeichenliste:

1 Einführabschni††

3 Stirnseite

5 erste LED

7 zweite LED

9 Bildsensor l l a,b,c Ausnehmung 13 Stirnwandung

15 Außenfläche

17a,b,c Schufzelemen†

21 Objektiv

23 Langpassfilfer

25 Kurzpassfilfer

27 Transmissionsspekfrum des Kurpassfilfers

29 Sammellinse

31 Streulinse

33 Hülsenfortsafz der Sammellinse

35 Hülsenfortsafz der Streulinse

37 Anschlag

39 proximales Ende des Hülsenforfsafzes der Streulinse distaler erster Abschnitt des Hülsenf ortsatzes der Sammellinse proximaler zweiter Abschnitt des Hülsenf ortsatzes der Sam mellinse