WO2012168085A2 - Untersuchungsvorrichtung zur untersuchung eines hohlraumes - Google Patents

Untersuchungsvorrichtung zur untersuchung eines hohlraumes Download PDF

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    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10068—Endoscopic image

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for examining a cavity, in particular a method and a device for the endoscopic examination of a hollow space.
  • An endoscope is a device with which it is possible to examine cavities within living organisms or technical devices or buildings.
  • endoscopes are used for minimally invasive surgical procedures on a human or animal.
  • Endoscopes are used mainly for visual inspection of inaccessible cavities within technical systems.
  • the endoscope In clinical endoscopy, the endoscope is interactively guided by an operator. In this case, the endoscope delivers egg ⁇ nen continuous image stream, which is displayed on a monitor to the surgeon. On the basis of the displayed images, the operator manually controls the endoscope within a hollow space of the ⁇ to the body under examination or organism.
  • the Be ⁇ movement of the endoscope within the cavity is carried out conventionally with so-called Bowden cables that actuated by the Ope ⁇ installer by means of an actuator. It can move the endoscope within the cavity with Various ⁇ nen spatial degrees of freedom of the Ope ⁇ rateur, especially back and forth and left and right and up and down.
  • a camera of the endoscope image created photographs of ei ⁇ ner relevant location within the cavity.
  • the operator has the ability to operate a foot switch to the current delivered by the endoscope image or photo to spei ⁇ manuals.
  • This stored image recording can be used by the surgeon in a report written by him later. When writing the report, the surgeon gives out of his memory the approximate location of the rele ⁇ vant point shown by the image capture and describes the place in the free text of the medical report.
  • Such conventional analysis devices in particular for the investigation of a cavity, have some uplifting ⁇ Liche disadvantages.
  • a disadvantage of the conventional inspection apparatus is that between the captured image recording, which is stored, for example upon actuation of a foot switch by an operator, and the position of Endo ⁇ Skops the time of recording, there is no connection, so that the user or operator must indicate the position or position of the endoscope at the time of recording to author the Re ⁇ ports out of his memory out. Naturally, such a local indication is subjective and in many cases flawed.
  • Another disadvantage of the conventional examination device is that the image taken by the user does not have the necessary image quality, so that in many cases valuable information is lost during the writing of the report due to the lack of photos by the user.
  • the invention provides an examination device for examining a cavity a camera, the resulting images of the toomme ⁇ sponding cavity provides,
  • the image camera is movable according to at least one space control parameter with at least one degree of freedom in space and with
  • a data memory which, when a switch is actuated by a user, temporarily stores an image sequence comprising a plurality of image recordings and the associated space control parameters for further image data processing.
  • the image recordings supplied by the image camera are buffered continuously in a shift memory.
  • the image camera is provided in a movable endoscope.
  • the image camera is provided in a movable endoscopic capsule whose movement is controllable.
  • the movement of the endoscopic capsule can be controlled by a magnetic field.
  • the temporarily stored in the data memory image recordings are selected based on image quality criteria and according to their image quality sor ⁇ advantage provided for further image data processing.
  • the image recordings temporarily stored in the data memory become the image sequence processed by a Schmarian kausemheit m dependence of the associated cached space control parameters for generating at least one processed image recording of the cavity to be examined.
  • the image data processing unit calculates a panoramic image of the cavity to be examined from the buffered image recordings of the image sequence and their associated space control parameters.
  • the image data processing unit calculates from the cached image recordings of the image sequence and its associated space control parameters an image recording with high resolution and with a high contrast.
  • the movement of the image camera provided in the endoscope or in the endoscopic capsule is controlled by a manually operable actuator.
  • the actuator has control wheels for actuating Bowden cables of the endoscope.
  • the position of the control wheels of the actuator form space control parameters which, together with the respective image recordings of the image camera, are temporarily stored in the data memory for further image data processing.
  • a penetration depth of the Endo ⁇ Skops or capsule in the cavity to be examined forms a space control parameter together with the respective PageUp took the image camera in the data memory for further image data processing is cached.
  • the image data processing unit processes the intermediately cherten in the data memory image data of the image sequence additionally in dependency of a data model of the to be tested cavity for He generation ⁇ at least one edited image receiving the material to be examined cavity.
  • the image camera mounted in the movable endoscopic capsule delivers the image acquisition of the cavity to be examined via a radio interface to a receiver.
  • scopic capsule magnets to control the movement of the endoscopic capsule within the to be examined Hohlrau ⁇ mes are mounted in an applied magnetic field on the movable endo.
  • the Un tersuchungsvorraum processed by the processing unit Riv Schemeverarbei ⁇ image pickup is displayed on a video monitor.
  • the examination switch operated by the user is a foot switch.
  • the invention further provides a method for inspecting a cavity having the features specified in claim 17.
  • the invention accordingly provides a method for examining a cavity with the steps: Controlling a movement of an image camera within a cavity to be examined in accordance with at least one space control parameter;
  • FIG. 1 shows a block diagram for illustrating a first possible embodiment of an examination device according to the invention for examining a cavity
  • FIG. 1 a flow diagram illustrating a possible embodiment of the method according to the invention for examining a cavity.
  • an examination device 1 for examining a cavity 2 in the illustrated exemplary embodiment has an image camera 3 which is located within an endoscope 4.
  • the Endo ⁇ skop 4 is movable within the cavity 2.
  • ⁇ 2 may be any cavity within an organism, within a device or within ei ⁇ nes building.
  • the cavity 2 may be a cavity in the intestinal region of a person to be examined.
  • the image camera 3 supplies image recordings of the cavity 2 to be examined.
  • doskops 4 within the cavity 2 is preferably ge ⁇ controls. The movement can be controlled manually by ei ⁇ NEN user or surgeon.
  • the movement of the endoscope 4 within the cavity 2 may take place under the control of a program which, for example, evaluates geometric data of the cavity 2 and controls the movement of the endoscope 4 within the cavity 2 accordingly.
  • the image camera 3 delivers a video signal which is transmitted via an image data line to a connected analogue circuit.
  • the control of the movement of the endoscope 4 can be done in a possible embodiment by so-called Bowden cables.
  • a Ope ⁇ rateur or user uses one or more actuators 6 for unauthorized activation of the Bowden cables.
  • the actuator 6 has at a Moegli ⁇ chen embodiment jog wheel for the actuation of Bowden cables of the endoscope. 4
  • the position or angular positions of the control wheels of the actuator 6 form Jardin Kunststoffpara ⁇ meter, which are evaluated for further image processing.
  • the image camera 3 within the endoscope 4 is movable according to at least one space control parameter RSP with at least one degree of freedom in the space within the cavity 2. In the embodiment shown in FIG.
  • the image recordings provided by the image camera 3 are buffered continuously in a shift memory 7 after an analog-to-digital conversion.
  • the shift memory 7 one possible embodiment may be a first-in-first out (FIFO) memory.
  • FIFO first-in-first out
  • the switch 8 When a switch 8, for example a foot switch, is actuated, the user can temporarily store an image sequence comprising a plurality of image recordings and the room control parameters RSP respectively associated with the image recordings for further image data processing in a data memory 9.
  • the switch 8 preferably controls an interface 10, which stores a plurality of image recordings, which are located in the shift memory 7, together with the current space control parameters RSP of the image recordings as a data record in the data memory 9.
  • the stored image sequence comprises several image recordings, for example three, four or more pictures.
  • the number N of image recordings of the image sequence can vary and corresponds to the size of the shift memory 7.
  • the spatial control parameters RSP stored together with the image recordings of the image sequence can in particular be positions of the control wheels of an actuator 6, the Bowden cables of a Endoscope 4 actuated.
  • the current insertion depth of the endoscope 4 into the cavity 2 to be examined is also stored as a space control parameter RSP together with the respective image recordings of the image camera 3 in the data memory 9 for further image data processing.
  • Another possible Jardinberichtberichtparame ⁇ ter RSP is a rotation angle of the endoscope 4 about its own longitudinal axis.
  • the inspection device 1 further comprises in the shown in Fig. 1 embodiment to an image ⁇ data processing unit 11, the access to the data memory 9 ⁇ .
  • the data latched in the data memory 9 photographs of the image sequence are processed by the image data processing unit 11 in dependence of the corresponding cached space control parameters RSP for generating at least one edited image receiving the material to divulg ⁇ sponding cavity.
  • the image data processing unit 11 can calculate a panoramic image of the cavity 2 to be examined from the buffered image recordings of the image sequence and its associated space control parameter RSP in a possible embodiment.
  • the image data processing unit 11 calculates an image acquisition with a particularly high image resolution and a high image contrast from the buffered image recordings of the image sequence and their associated space control parameters RSP.
  • the processed images are displayed to the surgeon on a monitor 12 in one possible embodiment.
  • the user is thus available, for example, a Pa ⁇ noramasent and / or an image recording with a particularly ho ⁇ hen resolution and high contrast for guiding the endoscope 4 inside the cavity 2 are available.
  • the processed image recordings information about the cavity 2, which can not be removed from the unprocessed image recordings.
  • the processed processed image recordings are stored in a further memory 13 and are available, for example, to a surgeon for the purpose of preparing a medical report.
  • the intermediately 9 ⁇ cherten image recordings in the data storage for example, selected on the basis of image quality criteria and sorted according to their image quality provided to other image data processing.
  • a series or a list of those images with the highest image quality can be created and displayed.
  • the foot switch 8 is actuated, the recorded image is blurred, over-lit or under-lit or in another
  • the image data processing unit 11 processes the data latched in the data memory 9 the image data in the image sequence additionally in dependency of a data model of the to be tested Hohlrau ⁇ mes 2 for producing at least one recycled PageUp would take the to be examined cavity 2. summarizes environmentally The data model while geometric data of the cavity 2 to be examined. This data model can be located, for example, in a database to which the image data processing unit 11 has access.
  • the penetration depth and the angle or angle of the jog wheel of En ⁇ doskops 4 for example, compared with the data model and are arranged on the basis of Da ⁇ tenmodells by a logical sub-structure. examples game, it may be in the data model to the mo ⁇ dell a hollow organ.
  • the ene has doskop 4 through a camera 3 and on further ESTABLISHMENT ⁇ gene, in particular an illumination device for illumination of the cavity 2.
  • the Endo ⁇ microscope 4 via a Lucasinsufflator and a gas pump for the metered Inflating the cavity 2 has.
  • the endoscope 4 can have flexible tools, for example cutting tools for obtaining tissue samples, cannulas for the injection of fluids and wire electrodes for coagulating tissue with the aid of electrical current.
  • the endoscope 4 shown in FIG. 1 may be a flexible endoscope.
  • the endoscope 4 shown in Fig. 1 is suitable for example for the examination of a gastrointestinal tract, the lungs or the uterus of a body.
  • the operation of the endoscope 4 within the cavity 2 can be done by manual operation of the endoscope 4 or indirectly by entering a corresponding control command, in dependence of the endoscope 4 is moved within the cavity 2.
  • the user can additionally provide the acquired image recordings with markers or labein. Further, in one possible embodiment, the user may provide the images with hyperlinks for possible diagnostics.
  • FIG. 2 shows a further possible embodiment of the examination device 1 according to the invention.
  • the units shown in FIG. 2 are largely identical to the units shown in FIG. 1 and provided with the same reference numerals.
  • the image camera 3 is provided within an endoscopic capsule 14 which is moved within a cavity 2, for example within a gastrointestinal tract.
  • the movement the endoscopic capsule 14 is preferably tax ⁇ bar.
  • the transmission of the image data takes place via a radio interface.
  • the endoscopic capsule 14 has an integrated transmitter 15, which transmits the image recordings to a receiver 16 outside the body to be examined.
  • the emp ⁇ captured image recordings are analog-digital converted and buffered in a shift memory.
  • the movement of the endoscopic capsule 14 within the cavity 2 is preferably controllable by a magnetic field in the embodiment shown in FIG.
  • the movable en ⁇ doskopische capsule 14 preferably has magnets for controlling the movement of the endoscopic capsule 2 within the cavity 2 to be examined in an applied magnetic field.
  • This magnetic field can be generated 19, for example, by external electric ⁇ magnet 18.
  • These external electromagnets 18, 19 are driven in a possible embodiment by a control device 20 for changing the magnetic field.
  • the movement of the endoscopic capsule 14 within the cavity 2 can be performed by a user or operator with the help of an actuator 6 which 20an says a ent ⁇ speaking control signal to the control means.
  • the controller 20 changes the magnetic field in depen ⁇ dependence on the control signal of the actuator 6, so that the endoscopic capsule 14 is moved in the desired direction ⁇ inner half of the cavity. 2
  • Fig. 3 shows a flow chart illustrating a possible embodiment of the method for investigation of a cavity 2.
  • a first step Sl the movement of a camera 3 within the cavity to un ⁇ tersuchenden 2 is corresponding to at least one
  • Room control parameter RSP controlled Room control parameter RSP controlled.
  • an image sequence consisting of several image recordings and the associated space control parameters RSP are stored in a data memory 9 by actuation of a switch by a user in step S2.
  • the stored image recording of the image sequence can be sto ⁇ then rides in an image data processing unit.
  • the data latched in the data memory 9 photographs of the image sequence by the image data processing unit 11 in dependence of the zugehö ⁇ membered cached space control parameters RSP for generating at least one edited image receiving the material to be examined cavity 2 to be processed.
  • ⁇ converts the image data processing unit 11, a panoramic image of the cavity 2 to be examined and generates an image on ⁇ acquisition with a particularly high resolution and a high contrast value.
  • the edited image can be displayed on a monitor 12.
  • the examination device 1 according to the invention can be used for a variety of medical examination types , for example for mirroring at the marginal tract. Wei ⁇ tere possible applications are the endoscopic ⁇ investigation of the respiratory system, the joints, the urinary system as so-different body cavities, such as within the rib cage. Possible applications are further sub ⁇ investigation of ears and noses. For investigating technical devices, the examination device 1 according to the invention can also be used, in particular for the investigation of cavity seals and motors and, for example, tube welds. Furthermore, with the help of the endoscopic examination device 1, a defective line can be found.
  • Examination device for examining a cavity with an image camera, the image recordings of the examined Cavity provides, wherein the image camera according to at least one space control parameter with at least one degree of freedom in space is movable and with a data memory which caches an image sequence consisting of several image recordings and the associated space control parameters for further image data processing when a switch is actuated by a user.

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Abstract

Untersuchungsvorrichtung (1) zur Untersuchung eines Hohlraumes (2) mit einer Bildkamera (3), die Bildaufnahmen des zu untersuchenden Hohlraumes (2) liefert, wobei die Bildkamera (3) entsprechend mindestens einem Raum-Steuerparameter (RSP) mit mindestens einem Freiheitsgrad im Raum bewegbar ist und mit einem Datenspeicher (9), welcher bei Betätigung eines Schalters (8) durch einen Nutzer eine aus mehreren Bildaufnahmen bestehende Bildsequenz sowie die zugehörigen Raumsteuerparameter (RSP) zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischenspeichert.

Description

Beschreibung
Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur endoskopisehen Untersuchung eines Hohl- räumes .
Ein Endoskop ist eine Vorrichtung, mit dem es möglich ist, Hohlräume innerhalb lebendiger Organismen oder technischer Geräte oder Gebäude zu untersuchen. Im Bereich der klinischen Endoskopie werden Endoskope für minimalinvasive operative Eingriffe bei einem Menschen oder Tier eingesetzt. Bei indus¬ triellen Anwendungen werden Endoskope vor allem zur Sichtprüfung schwer zugänglicher Hohlräume innerhalb technischer Anlagen benutzt.
Bei der klinischen Endoskopie wird das Endoskop von einem Operateur interaktiv geführt. Dabei liefert das Endoskop ei¬ nen kontinuierlichen Bildstrom, der auf einem Monitor dem Operateur angezeigt wird. Anhand der angezeigten Bilder steuert der Operateur manuell das Endoskop innerhalb eines Hohl¬ raumes des zu untersuchenden Körpers bzw. Organismus. Die Be¬ wegung des Endoskops innerhalb des Hohlraums erfolgt dabei herkömmlicherweise mit sogenannten Bowdenzügen, die der Ope¬ rateur mittels eines Aktuators betätigt. Dabei kann der Ope¬ rateur das Endoskop innerhalb des Hohlraumes mit verschiede¬ nen räumlichen Freiheitsgraden bewegen, insbesondere vor und zurück sowie links und rechts sowie auf und ab.
Eine Bildkamera des Endoskops erstellt Bildaufnahmen von ei¬ ner relevanten Stelle innerhalb des Hohlraumes. Der Operateur hat die Möglichkeit, einen Fußschalter zu betätigen, um das aktuelle, von dem Endoskop gelieferte Bild bzw. Foto zu spei¬ chern. Diese gespeicherte Bildaufnahme kann der Operateur bei einem später von ihm verfassten Report verwenden. Beim Verfassen des Reports gibt der Operateur aus seinem Gedächtnis die ungefähre Lage der durch die Bildaufnahme gezeigten rele¬ vanten Stelle an und beschreibt die Stelle im Freitext des ärztlichen Reports. Derartige herkömmliche Untersuchungsvorrichtungen, insbesondere zur Untersuchung eines Hohlraumes, weisen einige erheb¬ liche Nachteile auf.
Ein Nachteil der herkömmlichen Untersuchungsvorrichtung be- steht darin, dass zwischen der aufgenommenen Bildaufnahme, die beispielsweise beim Betätigen eines Fußschalters durch einen Operateur gespeichert wird, und der Position des Endo¬ skops zum Zeitpunkt der Aufnahme kein Zusammenhang besteht, so dass der Nutzer bzw. Operateur die Position bzw. Lage des Endoskops zum Zeitpunkt der Aufnahme zum Verfassen des Re¬ ports aus seinem Gedächtnis heraus angeben muss. Naturgemäß ist eine derartige örtliche Angabe subjektiv und in vielen Fällen fehlerhaft. Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Untersuchungsvorrichtung besteht darin, dass das von dem Nutzer aufgenommene Bild nicht die notwendige Bildqualität aufweist, so dass in vielen Fällen wertvolle Informationen beim Verfassen des Reports aufgrund des mangelhaften Fotos seitens des Nutzers verloren gehen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes zu schaffen, welches die obengenannten Nachteile vermeidet, und insbesondere die Qualität des Bildmaterials, welches für ei¬ nen Report zur Verfügung steht, verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Untersuchungs¬ vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft eine Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes mit einer Bildkamera, die Bildaufnahmen des zu untersu¬ chenden Hohlraumes liefert,
wobei die Bildkamera entsprechend mindestens einem Raumsteuerparameter mit mindestens einem Freiheitsgrad im Raum bewegbar ist und mit
einem Datenspeicher, welcher bei Betätigung eines Schalters durch einen Nutzer eine aus mehreren Bildaufnahmen bestehende Bildsequenz sowie die zugehörigen Raumsteuerparameter zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischenspeichert.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung werden die von der Bildkamera gelieferten Bildaufnahmen kontinuierlich in einem Schiebespeicher gepuffert .
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung ist die Bildkamera in einem bewegbaren Endoskop vorgesehen.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung ist die Bildkamera in einer bewegbaren endoskopischen Kapsel vorgesehen, deren Bewegung steuerbar ist.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung ist die Bewegung der endoskopischen Kapsel durch ein magnetisches Feld steuerbar.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung werden die in dem Datenspeicher zwischengespeicherten Bildaufnahmen anhand von Bildqualitätskriterien selektiert und entsprechend ihrer Bildqualität sor¬ tiert zur weiteren Bilddatenverarbeitung bereitgestellt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung werden die in dem Datenspeicher zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz durch eine Bilddatenverarbeitungsemheit m Abhängigkeit der zugehörigen zwischengespeicherten Raumsteuerparameter zur Erzeugung mindestens einer aufbereiteten Bildaufnahme des zu untersuchenden Hohlraumes verarbeitet.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung errechnet die Bilddatenverarbeitungseinheit aus dem zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz und deren zugehörigen Raumsteuerparameter ein Panoramabild des zu untersuchenden Hohlraumes.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Un- tersuchungsvorrichtung errechnet die Bilddatenverarbeitungs- einheit aus den zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bild- sequenz und deren zugehörigen Raumsteuerparameter eine Bild- aufnähme mit hoher Auflösung und mit einem hohen Kontrast.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung wird die Bewegung der in dem Endoskop oder in der endoskopischen Kapsel vorgesehenen Bildkamera durch einen manuell betätigbaren Aktuator gesteuert.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung weist der Aktuator Steuerrädchen zur Betätigung von Bowdenzügen des Endoskops auf.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung bilden die Stellung der Steuerrädchen des Aktuators Raumsteuerparameter, die zusammen mit den jeweiligen Bildaufnahmen der Bildkamera in dem Datenspeicher zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischengespeichert werden .
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung bildet eine Eindringtiefe des Endo¬ skops oder der Kapsel in den zu untersuchenden Hohlraum einen Raumsteuerparameter, der zusammen mit den jeweiligen Bildauf- nahmen der Bildkamera in dem Datenspeicher zur weiteren Bild datenverarbeitung zwischengespeichert wird.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung verarbeitet die Bilddatenverarbeitungseinheit die in dem Datenspeicher zwischengespei cherten Bilddaten der Bildsequenz zusätzlich in Abhängigkeit eines Datenmodells des zu untersuchenden Hohlraumes zur Er¬ zeugung mindestens einer aufbereiteten Bildaufnahme des zu untersuchenden Hohlraumes.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung liefert die in der bewegbaren endoskopischen Kapsel angebrachte Bildkamera die Bildauf nehmen des zu untersuchenden Hohlraumes über eine Funkschnittstelle an einen Empfänger.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung sind an der bewegbaren endo skopischen Kapsel Magnete zur Steuerung der Bewegung der endoskopischen Kapsel innerhalb des zu untersuchenden Hohlrau¬ mes in einem angelegten Magnetfeld angebracht.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Un tersuchungsvorrichtung wird die durch die Bilddatenverarbei¬ tungseinheit verarbeitete Bildaufnahme auf einem Bildmonitor angezeigt .
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Un tersuchungsvorrichtung ist der durch den Nutzer betätigbare Schalter ein Fußschalter.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Untersuchen eines Hohlraumes mit den in Patentanspruch 17 angegebenen Merkmalen .
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Untersuchen eines Hohlraumes mit den Schritten: Steuern einer Bewegung einer Bildkamera innerhalb eines zu untersuchenden Hohlraumes entsprechend mindestens ei- nem Raumsteuerparameter; und
Speichern einer aus mehreren Bildaufnahmen bestehenden Bildsequenz und der zugehörigen Raumsteuerparameter in einem Datenspeicher bei Betätigung eines Schalters durch einen Nutzer.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung eines Hohlraumes unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen: ein Blockschaubild zur Darstellung einer ersten möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes ;
ein Blockschaubild einer weiteren möglichen Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes;
ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung eines Hohlraumes.
Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, weist eine erfindungsgemäße Untersuchungsvorrichtung 1 zur Untersuchung eines Hohlraumes 2 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Bildkamera 3 auf, die sich innerhalb eines Endoskops 4 befindet. Das Endo¬ skop 4 ist innerhalb des Hohlraumes 2 bewegbar. Bei dem Hohl¬ raum 2 kann es sich um einen beliebigen Hohlraum innerhalb eines Organismus, innerhalb eines Gerätes oder innerhalb ei¬ nes Gebäudes handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Hohlraum 2 um einen Hohlraum im Darmbereich einer zu untersuchenden Person handeln. Die Bildkamera 3 liefert Bildaufnahmen des zu untersuchenden Hohlraumes 2. Die Bewegung des En- doskops 4 innerhalb des Hohlraumes 2 erfolgt vorzugsweise ge¬ steuert. Dabei kann die Bewegung manuell gesteuert durch ei¬ nen Nutzer bzw. Operateur erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Bewegung des Endoskops 4 innerhalb des Hohlraumes 2 unter Steuerung eines Programms erfolgt, das beispielsweise geometrische Daten des Hohlraumes 2 auswertet und die Bewegung des Endoskops 4 innerhalb des Hohlraumes 2 entsprechend steuert. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform liefert die Bildkamera 3 ein Videosignal, das über eine Bilddatenleitung an einem angeschlossenen Analog-
Digital-Wandler abgegeben wird. Die Steuerung der Bewegung des Endoskops 4 kann bei einer möglichen Ausführungsform durch so genannter Bowdenzüge erfolgen. Dabei nutzt ein Ope¬ rateur bzw. Nutzer einen oder mehrere Aktuatoren 6 zur Betä- tigung der Bowdenzüge. Der Aktuator 6 weist bei einer mögli¬ chen Ausführungsform Steuerrädchen zur Betätigung der Bowdenzüge des Endoskops 4 auf. Die Stellung bzw. Winkelstellungen der Steuerrädchen des Aktuators 6bilden dabei Raumsteuerpara¬ meter, die zur weiteren Bildverarbeitung ausgewertet werden. Die Bildkamera 3 innerhalb des Endoskops 4 ist entsprechend mindestens einem Raumsteuerparameter RSP mit mindestens einem Freiheitsgrad im Raum innerhalb des Hohlraumes 2 bewegbar. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden die von der Bildkamera 3 gelieferten Bildaufnahmen nach einer Analog-Digital-Umwandlung kontinuierlich in einem Schiebespeicher 7 gepuffert. Bei dem Schiebespeicher 7 kann es sich bei einer möglichen Ausführungsform um einen First in - First out (FIFO) -Speicher handeln. Bei Betätigung eines Schalters 8, beispielsweise eines Fußschalters, kann der Nutzer eine aus mehreren Bildaufnahmen bestehende Bildsequenz sowie die zu den Bildaufnahmen jeweils zugehörigen Raumsteuerparameter RSP zur weiteren Bilddatenverarbeitung in einem Datenspeicher 9 Zwischenspeichern. Dabei steuert der Schalter 8 vorzugsweise ein Interface 10 an, das mehrere Bildaufnahmen, die sich in dem Schiebespeicher 7 befinden, zusammen mit den aktuellen Raumsteuerparametern RSP der Bildaufnahmen als Datensatz in dem Datenspeicher 9 speichert. Die gespeicherte Bildsequenz umfasst mehrere Bildaufnahmen, beispielsweise drei, vier oder mehr Bildaufnahmen. In einer möglichen Ausführungsform kann die Anzahl N der Bildaufnahmen der Bildsequenz variieren und entspricht der Größe des Schiebespeichers 7. Bei den zusammen mit den Bildaufnahmen der Bildsequenz gespeicherten Raumsteu- erparametern RSP kann es sich insbesondere um Stellungen der Steuerrädchen eines Aktuators 6 handeln, der Bowdenzüge eines Endoskops 4 betätigt. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform wird auch die aktuelle Einbringtiefe des Endoskops 4 in den zu untersuchenden Hohlraum 2 als ein Raumsteuerpara- meter RSP zusammen mit den jeweiligen Bildaufnahmen der Bildkamera 3 in dem Datenspeicher 9 zur weiteren Bilddatenverarbeitung gespeichert. Ein weiterer möglicher Raumsteuerparame¬ ter RSP ist ein Drehwinkel des Endoskops 4 um die eigene Längsachse .
Die erfindungsgemäße Untersuchungsvorrichtung 1 weist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ferner eine Bild¬ datenverarbeitungseinheit 11 auf, die Zugriff auf den Daten¬ speicher 9 hat. Die in dem Datenspeicher 9 zwischengespei- cherten Bildaufnahmen der Bildsequenz werden durch die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 in Abhängigkeit der zugehörigen zwischengespeicherten Raumsteuerparameter RSP zur Erzeugung mindestens einer aufbereiteten Bildaufnahme des zu untersu¬ chenden Hohlraumes 2 verarbeitet. Dabei kann die Bilddaten- Verarbeitungseinheit 11 aus den zwischengespeicherten Bild¬ aufnahmen der Bildsequenz und deren zugehörigen Raumsteuerparameter RSP bei einer möglichen Ausführungsform ein Panoramabild des zu untersuchenden Hohlraumes 2 berechnen. Ferner ist es möglich, dass die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 aus den zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz und deren zugehörigen Raumsteuerparameter RSP eine Bildaufnahme mit einer besonders hohen Bildauflösung und einem hohen Bildkontrast berechnet. Die aufbereiteten Bilder werden bei einer möglichen Ausführungsform dem Operateur auf einem Monitor 12 angezeigt. Für den Nutzer steht somit beispielsweise ein Pa¬ noramabild und/oder eine Bildaufnahme mit einer besonders ho¬ hen Auflösung und hohem Kontrast zur Führung des Endoskops 4 innerhalb des Hohlraumes 2 zur Verfügung. Im Übrigen enthal- ten die aufbereiteten Bildaufnahmen Informationen über den Hohlraum 2, die den nicht aufbereiteten Bildaufnahmen nicht entnehmbar sind. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die verarbeiteten aufbereiteten Bildaufnahmen in einem weite- ren Speicher 13 gespeichert und stehen beispielsweise einem Operateur zur Verfassung eines ärztlichen Reports zur Verfügung .
Weitere Varianten des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei- spiels sind möglich. Bei einer möglichen Ausführungsform werden beispielsweise die in dem Datenspeicher 9 zwischengespei¬ cherten Bildaufnahmen anhand von Bildqualitätskriterien selektiert und entsprechend ihrer Bildqualität sortiert zur weiteren Bilddatenverarbeitung bereitgestellt. Bei dieser Ausführungsform können beispielsweise auf Basis der zwischengespeicherten Bildern bzw. Bildaufnahmen eine Reihe bzw. eine Liste derjenigen Bilder mit der höchsten Bildqualität erstellt und dargestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass bei der Betätigung des Fußschalters 8 das aufgenommene Bild verwackelt, über- oder unterbeleuchtet oder in anderer
Weise suboptimal aufgenommen wird. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, diejenigen Bilder zu selektieren bzw. zu filtern, die das von der Bilddatenverarbeitungseinheit 11 aufbe¬ reitete Bild nicht beeinträchtigen. Andere Varianten sind möglich. In einer Ausführungsform verarbeitet die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 die in dem Datenspeicher 9 zwischengespeicherten Bilddaten in der Bildsequenz zusätzlich in Abhängigkeit eines Datenmodells des zu untersuchenden Hohlrau¬ mes 2 zur Erzeugung mindestens einer aufbereiteten Bildauf- nähme des zu untersuchenden Hohlraumes 2. Das Datenmodell um- fasst dabei Geometriedaten des zu untersuchenden Hohlraumes 2. Dieses Datenmodell kann sich beispielsweise in einer Datenbank befinden, auf die die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 Zugriff hat. Dabei werden beispielsweise die Eindringtiefe und die Winkel bzw. Stellungswinkel der Steuerrädchen des En¬ doskops 4 mit dem Datenmodell abgeglichen und anhand des Da¬ tenmodells nach einer logischen Teilstruktur angeordnet. Bei- spielsweise kann es sich bei dem Datenmodell um das Datenmo¬ dell eines Hohlorgans handeln.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform verfügt das En- doskop 4 über eine Bildkamera 3 und über weitere Einrichtun¬ gen, insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung zur Ausleuchtung des Hohlraumes 2. Weiter ist es möglich, dass das Endo¬ skop 4 über einen Luftinsufflator und eine Gaspumpe zum dosierten Aufblasen des Hohlraumes 2 verfügt. Weiterhin kann das Endoskop 4 flexible Werkzeuge aufweisen, beispielsweise Schneidwerkzeuge zur Gewinnung von Gewebeproben, Kanülen zur Injektion von Flüssigkeiten sowie Drahtelektroden zur Koagulation von Gewebe mit Hilfe von elektrischem Strom. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Endoskop 4 kann es sich um ein fle- xibles Endoskop handeln. Das in Fig. 1 dargestellte Endoskop 4 eignet sich beispielsweise zur Untersuchung eines Magen- Darm-Traktes, der Lunge oder auch der Gebärmutter eines Körpers. Die Bedienung des Endoskops 4 innerhalb des Hohlraumes 2 kann durch manuelle Betätigung des Endoskops 4 erfolgen oder indirekt durch Eingeben eines entsprechenden Steuerbefehls, in dessen Abhängigkeit das Endoskop 4 innerhalb des Hohlraumes 2 bewegt wird.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Untersuchungsvorrichtung 1 kann der Nutzer zusätzlich die gewonnenen Bildaufnahmen mit Markern bzw. Labein versehen. Ferner kann bei einer möglichen Ausführungsform der Nutzer die Bildaufnahmen mit Hyperlinks für mögliche Diagnosen versehen .
Fig. 2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung 1. Die in Fig. 2 dargestellten Einheiten sind weitestgehend mit den in Fig. 1 dargestellten Einheiten identisch und mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Bildkamera 3 innerhalb einer endoskopischen Kapsel 14 vorgesehen, die innerhalb eines Hohlraumes 2, beispielsweise innerhalb eines Magen-Darm-Traktes, bewegt wird. Die Bewegung der endoskopischen Kapsel 14 ist dabei vorzugsweise steuer¬ bar. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Übertragung der Bilddaten über eine Funkschnittstelle. Dabei verfügt die endoskopische Kapsel 14 über einen integ- rierten Sender 15, der die Bildaufnahmen an einen Empfänger 16 außerhalb des zu untersuchenden Körpers sendet. Die emp¬ fangenen Bildaufnahmen werden analog-digital gewandelt und in einem Schiebespeicher 7 gepuffert. Die Bewegung der endoskopischen Kapsel 14 innerhalb des Hohlraumes 2 ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform vorzugsweise durch ein magnetisches Feld steuerbar. Dabei verfügt die bewegbare en¬ doskopische Kapsel 14 vorzugsweise über Magnete zum Steuern der Bewegung der endoskopischen Kapsel 2 innerhalb des zu untersuchenden Hohlraumes 2 in einem angelegten Magnetfeld. Dieses Magnetfeld kann beispielsweise durch externe Elektro¬ magneten 18, 19 erzeugt werden. Diese externen Elektromagnete 18, 19 werden bei einer möglichen Ausführungsform durch eine Steuereinrichtung 20 zur Veränderung des Magnetfeldes angesteuert. Beispielsweise kann die Bewegung der endoskopischen Kapsel 14 innerhalb des Hohlraumes 2 durch einen Nutzer bzw. Operateur mit Hilfe eines Aktuators 6 erfolgen, der ein ent¬ sprechendes Steuersignal an die Steuereinrichtung 20anlegt. Die Steuereinrichtung 20 verändert das Magnetfeld in Abhän¬ gigkeit von dem Steuersignal des Aktuators 6, so dass sich die endoskopische Kapsel 14 in die gewünschte Richtung inner¬ halb des Hohlraumes 2 bewegt.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung eines Hohlraumes 2. In einem ersten Schritt Sl wird die Bewegung einer Bildkamera 3 innerhalb des zu un¬ tersuchenden Hohlraumes 2 entsprechend mindestens einem
Raumsteuerparameter RSP gesteuert. Anschließend wird eine aus mehreren Bildaufnahmen bestehende Bildsequenz und die zugehö- rigen Raumsteuerparameters RSP in einem Datenspeicher 9 durch Betätigung eines Schalters durch einen Nutzer in Schritt S2 gespeichert . Die gespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz können anschließend in einer Bilddatenverarbeitungseinheit 11 aufbe¬ reitet werden. Dabei werden die in dem Datenspeicher 9 zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz durch die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 in Abhängigkeit der zugehö¬ rigen zwischengespeicherten Raumsteuerparameter RSP zur Erzeugung mindestens einer aufbereiteten Bildaufnahme des zu untersuchenden Hohlraumes 2 verarbeitet. Beispielsweise be¬ rechnet die Bilddatenverarbeitungseinheit 11 ein Panoramabild des zu untersuchenden Hohlraumes 2 und erzeugt eine Bildauf¬ nahme mit einer besonders hohen Auflösung und einem hohen Kontrastwert. Das aufbereitete Bild kann auf einem Monitor 12 dargestellt werden. Die erfindungsgemäße Untersuchungsvorrichtung 1 kann für vielfältige medizinische Untersuchungsarten, eingesetzt wer¬ den, beispielsweise zur Spiegelung am Margen-Darm-Trakt. Wei¬ tere mögliche Anwendungsgebiete sind die endoskopische Unter¬ suchung des Atmungssystems, der Gelenke, des Harnsystems so- wie verschiedener Körperhöhlen, beispielsweise innerhalb des Brustkorbs. Mögliche Anwendungsgebiete sind ferner die Unter¬ suchung von Nasen und Ohren. Zur Untersuchung von technischen Geräten kann die erfindungsgemäße Untersuchungsvorrichtung 1 ebenfalls eingesetzt werden, insbesondere zur Untersuchung von Hohlraumversiegelungen und Motoren sowie beispielsweise von Rohrschweißnähten. Weiterhin kann mit Hilfe der endoskopischen Untersuchungsvorrichtung 1 eine defekte Leitung gefunden werden. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes mit einer Bildkamera, die Bildaufnahmen des zu untersuchenden Hohlraumes liefert, wobei die Bildkamera entsprechend mindes tens einem Raum-Steuerparameter mit mindestens einem Freiheitsgrad im Raum bewegbar ist und mit einem Datenspeicher, welcher bei Betätigung eines Schalters durch einen Nutzer ei ne aus mehreren Bildaufnahmen bestehende Bildsequenz sowie die zugehörigen Raumsteuerparameter zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischenspeichert.

Claims

Patentansprüche
1. Untersuchungsvorrichtung (1) zur Untersuchung eines Hohlraumes (2) mit:
- einer Bildkamera (3) , die Bildaufnahmen des zu untersu¬ chenden Hohlraumes (2) liefert,
wobei die Bildkamera (3) entsprechend mindestens einem Raum-Steuerparameter (RSP) mit mindestens einem Freiheitsgrad im Raum bewegbar ist; und mit
- einem Datenspeicher (9), welcher bei Betätigung eines
Schalters (8) durch einen Nutzer eine aus mehreren Bild¬ aufnahmen bestehende Bildsequenz sowie die zugehörigen Raumsteuerparameter (RSP) zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischenspeichert.
2. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die von der Bildkamera (3) gelieferten Bildaufnahmen kontinuierlich in einem Schiebe-Speicher (7) gepuffert werden.
3. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildkamera (3) in einem bewegbaren Endoskop (4) vorgesehen ist .
4. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildkamera (3) in einer bewegbaren endoskopischen Kapsel (14) vorgesehen ist deren Bewegung steuerbar ist.
5. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Bewegung der endoskopischen Kapsel (14) durch ein magnetisches Feld steuerbar ist.
6. Untersuchungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die in dem Datenspeicher (9) zwischengespeicherten Bildaufnahmen anhand von Bildqualitätskriterien selektiert und entsprechend ihrer Bildqualität sortiert zu weiteren Bilddatenverarbeitung bereitgestellt werden.
7. Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung eines Hohlraumes nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die in den Datenspeicher (9) zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz durch eine Bilddatenverarbeitungseinheit (11) in Abhängigkeit der zugehörigen zwischengespeicherten Raumsteuerparameter (RSP) zur Erzeugung mindestens einer aufbereiteten Bildaufnahme des zu untersuchenden Hohlraumes (2) verar¬ beitet werden.
8. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit (11) aus dem zwischengespeicherten Bildaufnahmen der Bildsequenz und deren zugehörigen Raumsteuerparameter (RSP) ein Panoramabild des zu untersuchenden Hohlraumes (2) berechnet und/oder eine Bildaufnahme mit hoher Auflösung und hohem Kontrast berechnet.
9. Untersuchungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei die Bewegung der in dem Endoskop (4) oder in der Kapsel (14) vorgesehenen Bildkamera (3) durch ei- nen manuell betätigbaren Aktuator (6) gesteuert wird.
10. Untersuchuntsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Aktuator (6) Steuerrädchen zur Betätigung von Bowdenzügen des Endoskops (4) aufweist, wobei die Stellung der Steuerrädchen des Aktuators (6) Raumsteuerparameter (RSP) bilden, die zu¬ sammen mit den jeweiligen Bildaufnahmen der Bildkamera (3) in dem Datenspeicher (9) zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischengespeichert werden.
11. Untersuchungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Eindringtiefe des Endoskops (4) oder der endoskopischen Kapsel (14) in den zu untersuchenden Hohlraum (2) einen Raumsteuerparameter (RSP) bildet, der zusammen mit den jeweiligen Bildaufnahmen der Bildkamera (3) in dem Datenspeicher (9) zur weiteren Bilddatenverarbeitung zwischengespeichert wird.
12. Untersuchungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 11, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit (11) die in dem Datenspeicher (9) zwischengespeicherten Bilddaten der Bildsequenz zusätzlich in Abhängigkeit eines Daten- modells des zu untersuchenden Hohlraumes (2) zur Erzeugung mindestens einer aufbereiteten Bildaufnahme des zu untersu¬ chenden Hohlraumes (2) verarbeitet.
13. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die in der bewegbaren endoskopischen Kapsel (14) angebrachte Bildkamera (3) die Bildaufnahmen des zu untersuchenden Hohlraumes (2) über eine Funkschnittstelle an einen Empfänger (16) lie¬ fert .
14. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei an der bewegbaren endoskopischen Kapsel (14) Magnete (17a, 17b) zur Steuerung der Bewegung der endoskopischen Kapsel (14) innerhalb des zu untersuchenden Hohlraumes (2) in einem angelegten Magnetfeld angebracht sind.
15. Verfahren zum Untersuchen eines Hohlraumes (2) mit den Schritten :
(a) Steuern (Sl) einer Bewegung einer Bildkamera (3) innerhalb eines zu untersuchenden Hohlraumes (2) entsprechend mindestens einem Raumsteuerparameter (RSP) ; und
(b) Speichern (S2) einer aus mehreren Bildaufnahmen bestehenden Bildsequenz und der zugehörigen Raumsteuerparameter (RSP) in einem Datenspeicher (9) bei Betätigung eines Schalters (8) durch einen Nutzer.
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