DE1097617B

DE1097617B - Device for examining hard-to-reach cavities, especially inside the human body

Info

Publication number: DE1097617B
Application number: DES41220A
Authority: DE
Inventors: Edward Emanuel Sheldon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-03-11
Filing date: 1954-10-14
Publication date: 1961-01-19

Description

Gerät zur Untersuchung von schwer zugänglichen Hohlräumen, insbesondere im Inneren des menschlichen Körpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Untersuchung von schwer zugänglichen Hohlräumen, insbesondere im Inneren des menschlichen Körpers, bestehend aus einer wenigstens teilweise biegsamen Hülle, welche in den zu untersuchenden Hohlraum eingeführt wird, aus einer Bildwandlereinrichtung zur Aufnahme des durch eine Strahlung erzeugten Bildes des zu untersuchenden Teils und zur Umwandlung des aufgenommenen Bildes in elektrische Signale innerhalb des untersuchten Hohlraums, aus Einrichtungen zur Übertragung der Signale nach außen und aus Einrichtungen, welche die elektrischen Signale außerhalb des zu untersuchenden Hohlraums empfangen und der Beobachtung zugänglich machen. Device for examining hard-to-reach cavities, in particular inside the human body The invention relates to a device for Investigation of hard-to-reach cavities, especially inside the human Body consisting of an at least partially flexible sheath which is inserted into the to be examined cavity is introduced, from an image converter device to Recording of the image of the part to be examined generated by radiation and to convert the recorded image into electrical signals within the examined Cavity, from devices for the transmission of signals to the outside and from devices, which receive the electrical signals outside the cavity to be examined and make it accessible for observation.

Bei bekannten Geräten dieser Art besteht die Schwierigkeit, daß selbst die kleinsten verfügbaren Bildwandlereinrichtungen verhältnismäßig lang sind. In known devices of this type, there is a problem that even the smallest imagers available are relatively long.

Infolge des starren Aufbaus dieser Einrichtungen kanil daher das Gerät nicht oder nur sehr schwer durch stark gewundene oder gekrümmte Kanäle eingeführt werden, wie es insbesondere bei Untersuchungen des menschlichen Körpers oft erforderlich ist.As a result of the rigid structure of these facilities, the device can therefore be used not or only with great difficulty introduced through highly tortuous or curved canals as it is often necessary, especially in examinations of the human body is.

Der Anwendungsbereich dieser bekannten Geräte ist daher begrenzt.The field of application of these known devices is therefore limited.

Nun sind zwar bereits Bildwandlereinrichtungen an sich bekannt, die aus zwei getrennten Teilen bestehen. Der eine Teil ist eine Kathodenstrahlröhre, die einen Abtastlichtpunkt erzeugt, und der zweite Teil ist ein Bildwandlerelement, das im Abstand von der Kathodenstrahlröhre angeordnet ist. Eine Optik projiziert den Abtastlichtpunkt auf das Bildwandlerelement, das unter der Wirkung des Abtastlichtpunktes das Bild des Objekts in elektrische Signale umsetzt. Damit die beiden Teile richtig zusammenarbeiten, müssen sie starr in richtiger gegenseitiger Lage gehalten werden Der Gesamtaufbau ist daher noch größer als bei den einteiligen Bildwandlereinrichtungen, weshalb eine Verwendung dieser bekannten zweiteiligen Bildwandlereinrichtungen für Geräte zur Untersuchung von schwer zugänglichen. Hohlräumen hisher nicht in Betracht kommt. Now image converter devices are already known per se which consist of two separate parts. One part is a cathode ray tube, which generates a scanning light point, and the second part is an image converter element, which is arranged at a distance from the cathode ray tube. Projected an optic the scanning light point on the image converter element, which under the effect of the scanning light point converts the image of the object into electrical signals. So that the two parts are correct work together, they must be held rigidly in one another's correct position The overall structure is therefore even larger than with the one-piece image converter devices, why a use of these known two-part image converter devices for Devices for examining difficult to access. Voids not considered up to now comes.

Es ist nun das Ziel der Erfindung, diese an sich bekannten zweiteiligen Bildwandlereinrichtungen für Geräte der eingangs angegebenen Art in der Weise nutzbar zu machen, daß die Einführung in stark gekrümmte oder gewundene Kanäle erleichtert wird. It is now the aim of the invention, these two-part known per se Image converter devices for devices of the type specified above can be used in this way to make insertion into highly curved or tortuous canals easier will.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bildwandlereinrichtung in an sich bekannter Weise aus einer Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung eines Abtastlichtpunktes und aus einem davon unabhängigen Bildwandlerelement besteht, das unter der Wirkung des Abtastlichtpúnktes das Bild des untersuchten Teils in elektrische Signale umsetzt, daß die beiden Teile der Bildwandlereinrichtung unabhängig vonein- ander in die Hülle einführbar sind und daß eine Fassung vorgesehen ist, die die beiden Teile nach dem Einführen in der richtigen gegenseitigen Lage hält. This is achieved according to the invention in that the image converter device in a manner known per se from a cathode ray tube for generating a scanning light point and consists of an independent imager element which, under the action of the scanning light point converts the image of the examined part into electrical signals, that the two parts of the image converter device are independent of one another other in the envelope are insertable and that a socket is provided that the two parts after Keeps introducing in the correct mutual position.

Da jeder der beiden Teile kürzer als eine einteilige Bildwandlereinrichtung ist, können die Teile einzeln durch engere Krümmungen geführt werden. Die Fassung ermöglicht das Zusammenfügen der Teile im Inneren des Schlauches ohne Schwierigkeit. Because each of the two parts is shorter than a one-piece imager device the parts can be guided individually through tighter curves. The version allows the parts to be joined together inside the hose without difficulty.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Die Zeichnung zeigt das vordere Ende des biegsamen Schlauches 1 eines Gerätes zur Untersuchung von Hohlräumen (Endoskop). Der Schlauch 1 läuft in eine Spitze 2 aus, die das Einführen des Schlauches erleichtert. Im Inneren des Schlauches 1 sind Einrichtungen angeordnet, die ein Bild des zu untersuchenden Objektes in elektrische Signale verwandeln, die nach außen geleitet werden und auf dem Schirm eines Fernsehempfängers das Bild sichtbar machen. Es handelt sich also bei diesem Gerät um ein sogenanntes Fernseh-Endoskop. The drawing shows the front end of the flexible hose 1 of a Device for examining cavities (endoscope). The hose 1 runs into a Tip 2, which makes it easier to insert the tube. Inside the hose 1 devices are arranged that an image of the object to be examined in transform electrical signals that are conducted outside and on the screen a television receiver make the picture visible. So it is this one Device around a so-called television endoscope.

Zu diesem Zweck ist im vorderen Teil des Schlauch ches 1 eine Lichtquelle4 angebracht, deren Licht durc h Fenster 5 in dem Schlauch 1 auf das Objekt fällt. Da vom Objekt reflektierte Licht gelangt durch ein wei teres Fenster 6 wieder in das Innere des Schlauches 1. For this purpose there is a light source 4 in the front part of the hose 1 attached, whose light falls through the window 5 in the tube 1 on the object. Since light reflected from the object enters through a further window 6 again the inside of the hose 1.

Es wird durch ein Prisma 7 umgelenkt und über ein Objektiv 8 auf die Bildwandlereinrichtung projiziert.It is deflected by a prism 7 and a lens 8 on the Projected imager device.

Die Bildwandlereinrichtung besteht aus zwei getrennten Teilen 9 und 10. Der Teil9 besitzt ein vorn und hinten offenes rohrartiges Gehäuse 11, in dem das eigentliche Bildwandlerelement 12 sitzt. Im vorderen Ende des Gehäuses 11 sind das Prisma 7 und das Objektiv 8 befestigt. The image converter device consists of two separate parts 9 and 10. The part 9 has a tubular housing 11, which is open at the front and rear, in which the actual image converter element 12 is seated. In the front end of the housing 11 are the prism 7 and the lens 8 attached.

Die vordere Stirnseite des Gehäuses 11 stößt an eine ringförmige Wand 13, die im Inneren des Schlauches 1 fest angebracht ist. Das Prisma 7 ragt durch die Mittelöffnung 14 der Wand 13. An der Wandl3 sind Federklemmen 15 befestigt, die das Gehäuse 11 etwa konzentrisch zur Mittelöffnung 14 festhalten. The front end face of the housing 11 abuts an annular one Wall 13, which is firmly attached inside the hose 1. The prism 7 protrudes through the central opening 14 of the wall 13. Spring clips 15 are attached to the wall 3, which hold the housing 11 approximately concentrically to the central opening 14.

Der andere Teil 10 der Bildwandlereinrichtung besitzt ein am vorderen Ende offenes Gehäuse 16, in dem eine zur Erzeugung eines Abtastlichtpunktes dienende IS:athodenstrahlröhref7 sitzt. Das vordere Ende des Gehäuses 16 ist etwas verjüngt, und dieser verjüngte Abschnitt steckt in einer Fassung 18, die am hinteren Ende des Gehäuses 11 des ersten Teils 9 angebracht ist. Federklemmen 19 halten die beiden Teile lösbar zusammen. The other part 10 of the image converter device has a front one Housing 16 open at the end, in which one is used to generate a scanning light point IS: athodenstrahlröhref7 sits. The front end of the housing 16 is slightly tapered, and this tapered section is in a socket 18 at the rear end of the housing 11 of the first part 9 is attached. Spring clips 19 hold the two Parts releasably together.

Die Kathodenstrahlröhrel7 enthält ein Strahlerzeugersystem 20 und ein elektrostatisches Ablenksystem 21. The cathode ray tube 7 includes a beam generator system 20 and an electrostatic deflection system 21.

Der Elektronenstrahl erzeugt auf dem Schirm 22 einen Lichtpunkt, der rasterartig abgelenkt wird. Die Stirnfläche des Kolbens 23 -der Elektronenstrahlröhre ist eben und durchsichtig. Sie liegt flach an der gleichfalls ebenen und durchsichtigen hinteren Stirnfläche des Kolbens 24 des Bildwandlerelements 12. The electron beam generates a point of light on the screen 22, which is deflected like a grid. The end face of the piston 23 of the cathode ray tube is flat and transparent. It lies flat on the equally flat and transparent one rear end face of the piston 24 of the image converter element 12.

Das Bildwandlerelement 12 enthält hinter der durchsichtigen vorderen Stirnfläche des Kolbens eine Photokathode 25, auf die das Bild des Objektes projiziert wird. Die Photokathode 25 ist vorzugsweise eine mit äußerem Photoeffekt arbeitende Mosaikelektrode. Das projizierte Bild erzeugt dann auf der Photokathode eine entsprechende Verteilung positiver Ladungen. The imager element 12 contains behind the transparent front The end face of the bulb has a photocathode 25 onto which the image of the object is projected will. The photocathode 25 is preferably one which operates with an external photo effect Mosaic electrode. The projected image then generates a corresponding one on the photocathode Distribution of positive charges.

An der hinteren Stirnwand des Kolbens 24 liegt gleichfalls eine mit äußerem Photoeffekt arbeitende Photokathode26, auf die der von der Kathodenstrahlröhre 17 erzeugte wandernde Lichtfleck fällt. Dieser Lichtfleck verursacht das Austreten von Elektronen aus der Photokathode 26. Diese Elektronen fliegen in Form eines feinen Elektronenstrahls 27 zu der Photokathode 25 und tasten diese in gleicher Weise ab wie ein üblicher, durch ein Strahlerzeugersystem erzeugter Elektronenstrahl. Gegebenenfalls kann ein Fokussierungssystem 28 vorgesehen werden. On the rear end wall of the piston 24 there is also one external photo effect working photocathode26 on which the cathode ray tube 17 generated wandering light spot falls. This light spot causes the leak of electrons from the photocathode 26. These electrons fly in the form of a fine one Electron beam 27 to the photocathode 25 and scan them in the same way like a conventional electron beam generated by a beam generation system. Possibly a focusing system 28 can be provided.

Es ist zu bemerken, daß die zweite Photokathode 26 auch entfallen kann. Der Lichtfleck fällt dann direkt auf die Photokathode 25. It should be noted that the second photocathode 26 is also omitted can. The light spot then falls directly on the photocathode 25.

Ferner läßt sich das geschilderte Prinzip auch bei Photokathoden anwenden, die mit innerem Photoeffekt arbeiten. Furthermore, the principle described can also be used with photocathodes apply that work with inside photo effect.

Leitungen 29 und 30 im Inneren des Schlauches 1 dienen zur Zuführung der erforderlichen elektrischen Spannungen und zur Abführung der erzeugten Bildsignale. Lines 29 and 30 inside the hose 1 are used for supply the required electrical voltages and for the dissipation of the generated image signals.

Bei gewissen Anwendungen ist es zweckmäßig, eine längere Bilddauer zu benutzen, z. B. 0,3 Sekunden je Bild. In diesem Fall werden zur Verhinderung des Flimmerns die Bildsignale vorzugsweise in einer geeigneten Speichervorrichtung gespeichert, beispielsweise in einer Speicherröhre, auf einem Magnetband, in einem Speicherkineskop oder in einem Kineskop mit einem Wiedergabeschirm mit langer Nachleuchtdauer, z. B. einem aus Fluoriden bestehenden Schirm. For certain applications it is useful to have a longer image duration to use, e.g. B. 0.3 seconds per picture. In this case it will be used for prevention of the flickering, the image signals are preferably stored in a suitable storage device stored, for example in a storage tube, on a magnetic tape, in a Storage kinescope or in a kinescope with a display screen with long persistence, z. B. a screen made of fluorides.

Nach der Speicherung kann das Bild mit einer Frequenz wiedergegeben werden, welche ein Flimmern verhindert. Ein Vorteil der Speicherung der Bildsignale oder der Bilder besteht darin, daß die zur Aufnahme des Bildes erforderliche Bestrahlung während der Wiedergabe unterbrochen werden kann. Dies muß in gewissen Fällen auf jeden Fall geschehen, da eine zu lange Belichtung der untersuchten Gewebe schädlich sein kann. Ein weiterer Vorteil der Speicherung besteht iii der Ausschaltung der Trägheit gewisser Bildwandler, wie Selen-Photozellen, -die nur auf eine unterhalb einer gewissen Grenze liegende Frequenz der Bildsignale, z. B. maximal 1000Hz, ansprechen.Once saved, the image can be played back at a frequency which prevents flicker. An advantage of storing the image signals or the pictures consists in the fact that the for Radiation required to take the image can be interrupted during playback. This has to happen in certain cases In any case, exposure to the examined tissue for too long is harmful can be. Another advantage of the storage is the turning off of the Inertia of certain image converters, such as selenium photocells, -the only one below a certain limit lying frequency of the image signals, z. B. maximum 1000Hz, respond.

Wenn ein Bild des untersuchten Hohlraums in natürlichen Farben gewünscht wird, kann die Bildwandlereinrichtung entsprechend den üblichen Farbfernseheinrichtungen ausgeführt sein. Ein besonders einfaches Verfahren zum Zerlegen eines Farbbildes in die drei Grundfarben besteht in der Verwendung einer drehbaren Mehrfarbenscheibe, die im Lichtweg vor der Photokathode angebracht wird. Eine derartige Scheibe läßt sich ohne weiteres in dem in der Zeichnung dargestellten Endoskop unterbringen. Sie wird entweder von einem sehr kleinen, im Endoskop befindlichen synchronen Motor oder iiber eine biegsame Welle von einem außerhalb liegenden Motor angetrieben. When a picture of the examined cavity in natural colors is desired the image converting device can correspond to the usual color television devices be executed. A particularly simple method for decomposing a color image in the three basic colors consists in the use of a rotatable multi-color disc, which is placed in the light path in front of the photocathode. Such a disc leaves accommodate themselves easily in the endoscope shown in the drawing. It is either driven by a very small synchronous motor located in the endoscope or driven by an external motor via a flexible shaft.

Die Einführung des beschriebenen Fernsehendoskops in den zu untersuchenden Hohlraum geschieht in folgender Weise: Vor dem Einführen des Schlauches 1 werden die beiden Teile 9 und 10 der Bildwandlereinrichtung daraus entnommen. Als einziger starrer Teil befindet sich im Inneren des Schlauches nur noch die Lichtquelle 4, die verhältnismäßig klein ist. Der Schlauch kann daher leicht durch enge und gewundene Kanäle eingeführt werden. Nachdem der Schlauchl in die richtige Lage gebracht worden ist, wird der Teil 9 der Bildwandlereinrichtung in dem Schlauch vorgeschoben, bis sein Gehäuse 11 zwischen die Federklemmen 15 eintritt und an der Wand 13 anstößt. Der Teil 9 nimmt dadurch von selbst die richtige Betriebsstellung ein, in der er während des Betriebs durch die Federklemmen 15 gehalten wird. The introduction of the television endoscope described in the to be examined Cavity happens in the following way: Before inserting the tube 1 will be the two parts 9 and 10 of the image converter device removed therefrom. As the only one the rigid part is only the light source 4 inside the hose, which is relatively small. The hose can therefore easily go through tight and tortuous Channels are introduced. After the hose has been brought into the correct position is, the part 9 of the image converter device is advanced in the tube until its housing 11 enters between the spring clips 15 and abuts the wall 13. The part 9 assumes the correct operating position by itself in which it is held by the spring clips 15 during operation.

Anschließend wird der Teil 10 der Bildwandlereinrichtung in gleicher Weise durch den Schlauch 1 vorgeschoben, bis das vordere Ende des Gehäuses 16 in die Fassung 18 eingetreten ist und die Stirnflächen der Kathodenstrahlröhre 17 und des Bildwandlerelements 12 flach aufeinanderliegen. Die beiden Teile haben dann die richtige gegenseitige Lage, die während des Betriebs unverändert bleibt. Subsequently, the part 10 of the image converter device becomes the same Way through the hose 1 until the front end of the housing 16 in the socket 18 has entered and the end faces of the cathode ray tube 17 and of the image converter element 12 lie flat on top of one another. The two parts then have the correct mutual position that remains unchanged during operation.

Das Vorschieben der beiden Teile9 und 10 erfolgt vorzugsweise mittels eines elastischen, biegsamen Führungsstößels 31. Der Kopf 32 des Führungsstößels paßt in die Fassung 18 des Teils 9 und in eine eigens hierfür vorgesehene Fassung 33 am hinteren Ende des Teils 10. In dem Kopf32 kann eine Magnetspule34 angebracht sein, wenn die Gehäuse 11 und 16 oder wenigstens die hinteren Teile davon aus magnetischem Material bestehen. Nach Schließen des Erregungsstromkreises der Magnetspule 34 wird dann das Gehäuse 11 bzw. 16 durch magnetische Anziehungskraft an dem Kopf 32 festgehalten. Zum Herausziehen des Stößels allein wird der Stromkreis der Magnetspule 34 unterbrochen. The two parts 9 and 10 are preferably pushed forward by means of an elastic, flexible guide ram 31. The head 32 of the guide ram fits into socket 18 of part 9 and a specially designed socket 33 at the rear end of the part 10. In the head 32 a solenoid 34 can be mounted if the housings 11 and 16 or at least the rear parts thereof are made of magnetic Material. After closing the excitation circuit of the solenoid 34 is then the housing 11 or 16 is retained on the head 32 by magnetic attraction. To pull out the plunger alone, the circuit of the magnetic coil 34 is interrupted.

Natürlich können statt der Federklemmen 15 und 19 auch andere geeignete Mittel zum Festhalten der beiden Teile der Bildwandlereinrichtung verwendet werden, beispielsweise Magnete. Of course, instead of the spring clips 15 and 19, other suitable ones can also be used Means are used to hold the two parts of the image converter device in place, for example magnets.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Device for the examination of difficult to access Cavities, - especially inside the human body, consisting of an at least partially flexible sheath which is inserted into the to be examined Cavity is introduced, from an image converter device for receiving the through a radiation generated image of the part to be examined and for converting the recorded image into electrical signals within the examined cavity, from devices for the transmission of signals to the outside and from devices, which receive the electrical signals outside the cavity to be examined and make it accessible for observation, characterized in that the image converter device in a manner known per se from a cathode ray tube (10) for generating a Scanning light point and consists of an independent image converter element (9), that under the action of the scanning light point the image of the examined part in converts electrical signals that the two parts of the image converter device are independent can be introduced from one another into the sheath (1) and that a socket (18) is provided is that the two parts are in the correct mutual position after insertion holds.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the front End wall of the cathode ray tube (10) and the rear end wall of the image converter element (9) are transparent and that the two parts of the image converter device are so designed are that they abut with the end walls after insertion, so that the Scanning light point generated on the screen (22) of the cathode ray tube by the Acts through end walls on the image converter element.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the image converter element (9) on its front end wall contains a photocathode (25) to which the transmitting image is projected, and that the scanning light point directly onto this Photocathode acts.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the image converter element on its front end wall contains a first photocathode (25) to which the transmitting image pro- is projected that on the rear end wall of the imager element a second photocathode (26) operating with an external photoelectric effect is arranged, on which the scanning light point acts, and that the formation is made so that under the effect of the scanning light point from the second photocathode (26) exiting electrons in a fine electron beam (27) to the first photocathode (25) fly.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that between the a focusing system (28) for the electron beam (27) on both photocathodes is provided.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that a wall (13) provided with an opening is mounted in the shell, which serves as a stop when inserting the first part (9) of the image converter device and is provided with means for holding this part in place.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized by a flexible, elastic guide ram (31) for inserting the parts the image converter device in the envelope.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the head of the Guide ram contains a solenoid (34) whose excitation circuit from the outside can optionally be interrupted.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that means for storing the electrical signals are provided.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that means are provided for the reproduction of color images.

Publications considered: German Patent No. 885 770; Journal »Archive of Electrical Transmission«, 1953, pp.335 to 337; magazine "RCA Review", September 1946, pp. 358 to 366.