DE10122710A1 - Vorwärts blickendes, radial abtastendes Ultraschallendoskop - Google Patents

Abstract

Ein vorwärts blickendes, radial abtastendes Endoskop hat Zentrierpassteile (46, 32), die es ermöglichen, dass die Außenfläche (45) der Ultraschallsonde und die Außenfläche (31) des Endkörpers an dem Grenzabschnitt, an dem die Ultraschallsonde (4) und der Endkörper (3) aufeinander treffen, bündig aneinander liegen. Die Lücke zwischen einer inneren Umfangsfläche (41a) der Ultraschallsonde (4) und einer Passfläche des vorderen Teils (33) des Endkörpers (3) ist größer als die Lücke zwischen Zentrierpassteilen (46, 32) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein vorwärts blickendes, radial abtastendes Ultraschallendo­ skop, das an der Spitze eines Einführteils eine Objektivoptik zur optischen Unter­ suchung eines vor dem Einführteil angeordneten Untersuchungsbereiches und eine Ultraschallsonde zur radialen Ultraschallabtastung hat.

Bei Ultraschallendoskopen, mit denen während einer Ultraschallabtastung eine Körperhöhle optisch untersucht werden kann, wird es üblicherweise als ratsam angesehen, die Ultraschallwellen aus der Spitze des Einführteils auszusenden, um so eine laterale Abtastung des optisch zu untersuchenden, nächst der Abta­ strichtung liegenden Bereiches vorzunehmen. Herkömmliche Ultraschallendosko­ pe sind so aufgebaut, dass sie der vorstehend genannten Anforderung genügen.

Die größte Bedeutung eines Ultraschallendoskops liegt jedoch darin, es in ein zugängliches Organ einzuführen, das an das möglicherweise erkrankte, nicht zugängliche Organ angrenzt. Von dem zugänglichen Organ aus wird eine Ultra­ schallabtastung durchgeführt, um ein Ultraschall-Querschnittsbild der anderen Seite eines abnormalen Bereiches der Schleimhaut in der interessierenden Kör­ perhöhle zu erhalten.

Die Ultraschallabtastung erfolgt deshalb in den meisten Fällen radial um die Längsachse der Spitze des Einführteils, während die optische Untersuchung vorwärts blickend durchgeführt wird, was am günstigsten ist, um den vor dem Einführteil des Endoskops liegenden Bereich zu untersuchen, wenn der Einführteil in die Körperhöhle eingeführt wird.

Bei Ultraschallendoskopen dieses Typs, die üblicherweise als "vorwärts blickende, radial abtastende" Ultraschallendoskope bezeichnet werden, treten jedoch ver­ schiedene Probleme auf, z. B. die Gestaltung einer Konstruktion, mit der die starre Spitze des Einführteils verkürzt werden kann, so dass bis heute kein kommerziell verwertbares Produkt auf den Markt gekommen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein praktisch handhabbares, radial abtastendes, vorwärts blickendes Ultraschallendoskop anzugeben, bei dem die Länge der starren Spitze des Einführteils minimiert ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Spitze des Einführteils eines Ultra­ schallendoskops, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ stellt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gesamtaufbaus des Ultraschallendoskops,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die in dem Ausführungsbeispiel verwen­ dete Ultraschallsonde,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 den Schnitt V-V nach Fig. 3,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Endkörper des Ultraschallendo­ skops,

Fig. 7 den Schnitt VII-VII nach Fig. 6,

Fig. 8 den Schnitt VIII-VIII nach Fig. 6,

Fig. 9 den Schnitt IX-IX nach Fig. 1,

Fig. 10 eine teilweise geschnittene Darstellung, die den Durchtritt von flexi­ blen Leiterplatten durch den Biegeteil des Ultraschallendoskops zeigt,

Fig. 11 eine Darstellung der rückwärtigen Enden der flexiblen Leiterplatten, und

Fig. 12 eine Seitenansicht des Abschnittes, in dem die Leiterplatten an ein Signalkabel angeschlossen sind.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.

Fig. 2 zeigt ein radial abtastendes, vorwärts blickendes Ultraschallendoskop. Es enthält ein flexibles Rohr 1, einen Biegeteil 2, einen Spitzen- oder Endkörper 3 und eine Ultraschallsonde 4. Das flexible Rohr 1 ist in eine Körperhöhle einführ­ bar. Der Biegeteil 2 kann fernbetätigt in verschiedene Richtungen gebogen wer­ den und ist an das distale Ende des flexiblen Rohrs 1 gekoppelt. Der Endkörper 3 ist an das distale Ende des Biegeteils 2 gekoppelt. Die Ultraschallsonde 4 ist an dem Endkörper 3 angebracht. Um die Ultraschallsonde 4 herum ist ein aufblasba­ rer Ballon 100 lösbar angeordnet.

Ein Bedienteil 5 ist an das Basisende des flexiblen Rohrs 1 gekoppelt und hat einen Griff 6, der betätigt werden kann, um den Biegeteil 2 in die gewünschte Richtung zu biegen. Über eine Instrumentenöffnung 7 ist ein Behandlungsinstru­ ment oder dergleichen in einen Instrumentenkanal 15 einführbar, der durch das flexible Rohr 1 verläuft.

An dem Bedienteil 5 sind zwei weitere flexible Rohre 8 und 9 angeschlossen. Ein Videosignalanschluss 81, der an einen nicht dargestellten Videoprozessor ange­ schlossen ist, und ein Lichtleiteranschluss 82 sind nebeneinander an dem distalen Ende des flexiblen Rohrs 8 angeordnet. An dem distalen Ende des flexiblen Rohrs 9 befindet sich ein Ultraschallsignalanschluss 91, der an einen nicht dargestellten Ultraschallsignalprozessor angeschlossen ist.

Fig. 1 zeigt die Spitze des Einführteils. Die Ultraschallsonde 4 besteht aus einer im Wesentlichen ringförmigen Anordnung von Ultraschallvibratoren 41, die an einer Kunststoffaufnahme 42 gehalten sind und eine einstückige Anordnung bilden (vgl. Fig. 3).

Fig. 4 ist der Schnitt IV-IV nach Fig. 3 und veranschaulicht, dass die Anordnung der Ultraschallvibratoren 41 um die Längsachse des Einführteils sukzessive Ultraschallsignale zum Zwecke einer elektronischen Abtastung aussenden und empfangen, und zwar über einen vorbestimmten Winkelbereich von z. B. 270° um die Längsachse, um so eine radiale Abtastung senkrecht zur Längsachse vorzu­ nehmen.

Die Anordnung der Ultraschallvibratoren 41, im Folgenden als Schwingungser­ zeugungsanordnung bezeichnet, legt einen Innenraum in Form einer zylindrischen Ausnehmung fest, die um die Längsachse zentriert ist. An die hinteren, d. h. in Fig. 3 oberen Enden der Schwingungserzeugungsanordnung 41 sind flexible Leiter­ platten oder Substrate 43 angeschlossen und so verdrahtet, d. h. beschaltet, dass sie Signale an die Schwingungserzeugungsanordnung 41 bzw. aus dieser über­ tragen. Die Leiterplatten 43 erstrecken sich nach hinten.

Fig. 5 ist der Schnitt V-V nach Fig. 3 und zeigt, dass in dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel acht flexible Leiterplatten 43 bogenförmig um die Längsachse der Ultraschallsonde 4 herum angeordnet sind.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind die flexiblen Leiterplatten 43 in Bögen über einen Winkel von z. B. 270° angeordnet. In dem Teil der Verlängerung der Bogenreihe, in dem keine Leiterplatte 43 angeordnet ist, befindet sich eine Ausnehmung 44, in die ein später beschriebenes Drehsperrelement 13 eingreift.

Wie in Fig. 3 gezeigt, hat das hintere Ende der Aufnahme 42 einen Zentrier­ passteil 46, der mit einem später beschriebenen Zentrierpassteil 32 des Endkör­ pers 3 zusammenpasst und so ausgebildet ist, dass er mit hoher Genauigkeit konzentrisch mit einer äußeren Umfangsfläche 45 ist, die an einem Grenzab­ schnitt ausgebildet ist, der auf die Außenfläche des Endkörpers 3 trifft. In der äußeren Umfangsfläche der Spitze der Aufnahme 42 ist eine umlaufende Nut 11 ausgebildet, in der das distale Ende des aufblasbaren Ballons 100 befestigt werden kann.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der typischerweise aus Kunststoff bestehende Körper 3 eine vordere Hälfte 33, die klein genug ist, dass sie entlang einer inneren Um­ fangsfläche 41a der Schwingungserzeugungsanordnung 41 in die Ultraschallson­ de 4 passt. Der Endkörper 3 ist in Fig. 6 als einstückige Komponente dargestellt. Die äußere Umfangsfläche 31 des Endkörpers 3 hat an dem Grenzabschnitt, in dem sie auf die äußere Umfangsfläche der Ultraschallsonde trifft, dieselbe Ab­ messung wie die äußere Umfangsfläche 45 der Ultraschallsonde 4.

An dem vorderen Ende des Endkörpers 3 ist an der äußeren Umfangsfläche 31 der Zentrierpassteil 32 ausgebildet, der mit dem Zentrierpassteil 46 der Ultra­ schallsonde 4 zusammenpasst und so ausgebildet ist, dass er mit hoher Genauig­ keit konzentrisch mit der äußeren Umfangsfläche 31 ist. Am hinteren Ende des Endkörpers 3 ist in der äußeren Umfangsfläche eine umlaufende Nut 12 ausgebil­ det, in der das hintere Ende des Ballons 100 festgebunden werden kann.

Die vordere Hälfte 33 des Endkörpers 3 hat eine Objektivbohrung 34a, eine Be­ leuchtungslichtführungsbohrung 34b und eine Instrumentenbohrung 35, die par­ allel zur Längsachse im vorderen Bereich der vorderen Hälfte 33 ausgebildet sind. Hinter diesem Bereich ist eine Kabelbohrung 36 ausgebildet, deren Innendurch­ messer etwas kleiner als der Außendurchmesser der vorderen Hälfte 33 ist und die zum hinteren Ende des Endkörpers 3 verläuft.

Die hintere Hälfte des Endkörpers 3 hat eine Leiterplattenbohrung 37, die nahezu auf der Verlängerung der äußeren Umfangsfläche der vorderen Hälfte 33 ausge­ bildet ist. Die Leiterplattenbohrung 37 erlaubt den Durchtritt der Leiterplatten 43. Wie Fig. 7, die der Schnitt VII-VII nach Fig. 6 ist, vergrößert zeigt, ist die Leiter­ plattenbohrung 37 in einem Bogen um die Längsachse herum angeordnet, und zwar entsprechend der Anordnung der flexiblen Leiterplatten 43.

In dem Teil des Endkörpers 3, der nahe dem hinteren Ende angeordnet ist, ist mindestens ein Verbindungsabschnitt 37a ausgebildet, der die Leiterplattenboh­ rung 37 auf einem Teil ihres Verlaufs unterbricht, um so zu verhindern, dass der Endkörper 3 unter einer äußeren Kraft zerdrückt wird. Dies ist in Fig. 8 vergrößert dargestellt, die den Schnitt VIII-VIII nach Fig. 6 zeigt.

Im Folgenden wird wiederum auf die Fig. 6 und 7 Bezug genommen. Die Leiter­ plattenbohrung 37 ist in Form eines Bogens ausgebildet, der einen Winkel von etwa 280° abdeckt. In dem Bereich der Verlängerung des Bogens, in dem die Leiterplattenbohrung 37 nicht ausgebildet ist, verlaufen zwei Fluidkanäle 38, durch die Entlüftungswasser in den Ballon 100 eingespritzt oder aus diesem abgesaugt wird, parallel zur Längsachse und stehen mit einer Öffnung 38a in Verbindung, die in den Ballon 100 hinein offen ist.

Die beiden Fluidkanäle 38 sind nebeneinander angeordnet. Einer von ihnen wird ausschließlich dazu eingesetzt, um das Entlüftungswasser abzusaugen. Eigentlich sollten die Flutkanäle 38 in Fig. 6 (und Fig. 1) nicht erscheinen. Zur Erleichterung des Verständnisses sind sie jedoch in diesen Figuren dargestellt. Mit dem Be­ zugszeichen 39 ist eine Ausnehmung bezeichnet, in die ein Drehsperrelement 13 eingreift.

Im Folgenden wird wiederum auf Fig. 1 Bezug genommen. Die auf die vordere Hälfte 33 des Endkörpers 3 geschobene Ultraschallsonde 4 wird über eine Mutter 10 gegen die Fläche einer an dem Endkörper 3 ausgebildeten Zwischenstufe gedrückt und dort fixiert. Die Mutter 10 greift dabei in ein Außengewinde ein, das an der äußeren Umfangsfläche des distalen Endes des Endkörpers 3 ausgebildet ist.

Fig. 9 ist der Schnitt IX-IX nach Fig. 1 und zeigt in vergrößerter Darstellung, dass das Drehsperrelement 13, das die Form eines rechtwinkligen Prismas hat, sowohl in die in der Ultraschallsonde 4 ausgebildete Ausnehmung 44 als auch in die in dem Endkörper 3 ausgebildete Ausnehmung 39 eingreift, so dass sich der End­ körper 3 und die Ultraschallsonde 4 relativ zueinander nicht drehen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Richtung der Ultraschallabtastung und die Orientierung des Beobachtungssichtfeldes korrekt zueinander eingestellt sind. Weiterhin ist eine Lichtleitfaser 17 zur Beleuchtung vorgesehen.

Im Folgenden wird wiederum auf Fig. 1 Bezug genommen. Ist die Ultraschallson­ de 4 an dem Endkörper 3 befestigt, so sind zum einen die vordere Hälfte 33 des Endkörpers 3 und die innere Umfangsfläche 41a der Schwingungserzeugungsan­ ordnung 41 und zum anderen der Zentrierpassteil 32 des Endkörpers 3 und der Zentrierpassteil 46 der Ultraschallsonde aufeinandergepasst, da die Lücke zwi­ schen den beiden erstgenannten Passteilen größer als die Lücke zwischen den beiden zuletzt genannten Passteilen ist.

Die Nahtstelle zwischen dem Endkörper 3 und der Ultraschallsonde 4 bildet deshalb lediglich einen vernachlässigbaren Unterschied im exponierten Bereich, wo die äußere Umfangsfläche 33 des Endkörpers 3 auf die äußere Umfangsflä­ che 45 der Ultraschallsonde 4 trifft. Dies trägt zu einer Endoskopspitze bei, die sanft in eine Körperhöhle des Patienten eingeführt werden kann.

Die Objektivoptik 14a ist im distalen Endbereich der Objektivbohrung 34 angeord­ net. Hinter der Objektivoptik 14a befindet sich eine Festkörper- Bilderzeugungsvorrichtung 14b. Ein Signalkabel 14c zum Übertragen von Bildsi­ gnalen etc. erstreckt sich durch die Kabelbohrung 36 nach hinten in den Biegeteil 2. Der Instrumentenkanal 15 ist über ein Edelstahlrohr mit der Instrumentenboh­ rung 35 verbunden.

An jeden der beiden Fluidkanäle 38 ist eine flexible Rohrleitung 16 angeschlos­ sen. Indem der Bedienteil 5 betätigt wird, wird durch die Rohrleitungen 16 Entlüf­ tungswasser in den Ballon 100, der mit seinen entgegengesetzten Enden in den Ringnuten 11 und 12 befestigt ist, eingespritzt und aus diesem abgesaugt, um den Ballon 100 aufzublasen bzw. aus diesem Fluid abzulassen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die flexiblen Leiterplatten 43, die Signale an die Schwingungserzeugungsanordnung 41 und aus dieser übertragen, durch die in dem Endkörper 3 ausgebildete Leiterplattenbohrung 37 nach hinten in den Bie­ geteil 2 geführt.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, sind in der hinteren Hälfte der Substratbohrung 37 jeweils benachbarte flexible Leiterplatten 43 vor ihrer Rückführung in den Biegeteil 2 einander etwas überlagert, um so nicht in Konflikt mit der Verbindungsstelle 37a zu kommen.

In dem Biegeteil 2 werden alle Signale, die in die Schwingungserzeugungsanord­ nung 41 und aus dieser übertragen werden, über die auf den dünnen flexiblen Leiterplatten 43 ausgebildeten Verdrahtungen, d. h. Beschaltungen übertragen, so dass es nicht erforderlich ist, ein Signalkabel oder dergleichen durch den Biegeteil 2 zu führen.

Die flexiblen Leiterplatten 43 sind in Bögen angeordnet, die verschiedene Einsät­ ze wie das Signalkabel 14c der Festkörper-Bilderzeugungsvorrichtung 14b, den Instrumentenkanal 15 und die Lichtleitfaser 17 umgeben. Die genannten Einsätze sind also derart durch den Biegeteil 2 geführt, dass dessen Innenraum bestmög­ lich genutzt ist. Dadurch kann der Durchmessers des Biegeteils 2 verringert wer­ den.

Wie in Fig. 11 gezeigt, haben die flexiblen Leiterplatten 43 unterschiedliche Län­ ge. Jedoch ist selbst die kürzeste Leiterplatte 43 so lang, dass sie durch den Biegeteil 2 tritt. Die einzelnen Leiterplatten 43 sind so innerhalb des flexiblen Rohrs 1, durch das das Signalkabel 47 geführt ist, in Längsrichtung zueinander versetzt an die Spitzen der in dem Signalkabel 47 angeordneten Signalleitungen 47a angeschlossen.

Die in dem Signalkabel 47 ausgebildeten Signalleitungen 47a sind an die Leiter­ platten 43 gelötet oder in anderer Weise mit diesen verbunden. Dadurch können sich verdickte Verbindungsstellen ausbilden. Da jedoch diese Verbindungsstellen in Längsrichtung zueinander versetzt sind, kann verhindert werden, dass an bestimmten Stellen der Gesamtdurchmesser übermäßig vergrößert ist. Sowohl das flexible Rohr 1 als auch der Biegeteil 2 können so mit ausreichend geringer Dicke ausgebildet werden.

Fig. 12 zeigt, wie das Signalkabel 47 an die flexiblen Leiterplatten 43 in dem flexiblen Rohr 1 angeschlossen ist. Das distale Ende des Signalkabels 47, das ein Bündel zahlreicher Signalleitungen 47a darstellt, ist in dem flexiblen Rohr 1 in einzelne Signalleitungen 47a aufgelöst. An jede Leiterplatte 43 ist eine vorgege­ bene Anzahl von Signalleitungen 47a angeschlossen, die zunächst in einem flexiblen Wärmeschrumpfschlauch 48 angeordnet werden, worauf letzterer ge­ schrumpft wird, um die eingeschlossenen Signalleitungen zusammenzubinden. Durch diese Anordnung wird vermieden, dass die Signalleitungen 47a brechen.

Die Schrumpfschläuche 48 sind so angeordnet, dass ihre Enden sukzessive zueinander versetzt sind. Dadurch ändert sich die Flexibilität des Rohrs 1 nicht abrupt, und die Änderung des Gesamtdurchmessers des flexiblen Rohrs 1 verläuft ausreichend gleichmäßig, wodurch eine lokale Vergrößerung des Rohrdurchmes­ sers vermieden werden kann. Die eben genannten Verbindungen sind alle wie­ derum in einem dickeren, flexiblen Wärmeschrumpfschlauch 49 zusammenge­ bunden.

Nach der Erfindung ist die Lücke zwischen der inneren Umfangsfläche der Ultra­ schallsonde und der Passfläche der vorderen Hälfte des Endkörpers größer als die Lücke zwischen den Zentrierpassteilen, so dass die übrigen Flächen der beiden vorstehend genannten Komponenten an der Grenzstelle, an der sie auf­ einandertreffen, bündig aneinander liegen können. Die Ultraschallsonde und der Endkörper können also mit einer einfachen Konstruktion aneinander gekoppelt werden, ohne dass dabei Passungenauigkeiten auftreten. Ferner kann die starre Spitze des Einführteils möglichst kurz gehalten werden, so dass ein einfach ein­ führbares und praktisch brauchbares radial abtastendes, vorwärts blickendes Ultraschallendoskop gefertigt werden kann.

Claims (2)

1. Vorwärts blickendes, radial abtastendes Ultraschallendoskop mit einer ringförmigen Ultraschallsonde zur radialen Abtastung, die an der Spitze ei­ nes Einführteils angeordnet ist, und einem Endkörper, der eine Objektivoptik zum Untersuchen eines vor dem Einführteil liegenden Untersuchungsberei­ ches hat und dessen vorderer, in die Ultraschallsonde eingepasster Teil ei­ nen kleineren Durchmesser als der übrige Teil des Endkörpers hat, wobei an der Ultraschallsonde und dem Endkörper jeweils ein Zentrierpassteil ausge­ bildet ist, diese Zentrierpassteile dafür sorgen, dass die Außenfläche der Ul­ traschallsonde und die des Endkörpers an dem Grenzabschnitt zwischen Ul­ traschallsonde und Endkörper bündig aneinander liegen, und die Lücke zwi­ schen einer inneren Umfangsfläche der Ultraschallsonde und einer Passflä­ che des vorderen Teils des Endkörpers größer als die Lücke zwischen den Zentrierpassteilen ausgebildet ist.

2. Ultraschallendoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonde eine Anordnung von Ultraschallvibratoren und eine ringför­ mige Aufnahme zum Halten dieser Anordnung hat, der vordere Teil des Endkörpers in den Innenraum der Anordnung eingepasst ist und die Zen­ trierpassteile in der Aufnahme ausgebildet sind.