DE69502944T2

DE69502944T2 - Bildformungsanordnung mittels infrarot-fluorezenz für ein endoskop oder fiberskop

Info

Publication number: DE69502944T2
Application number: DE69502944T
Authority: DE
Inventors: Gabriel F-75007 Paris Quentel; Francois F-75011 Paris Scherninski
Original assignee: SOC ET ET DE RECH BIOLOG
Current assignee: SOC ET ET DE RECH BIOLOG
Priority date: 1994-03-21
Filing date: 1995-03-21
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2015-03-22
Also published as: US6192267B1; FR2717365B1; ES2120194T3; FR2717365A1; EP0751740A1; DE69502944D1; WO1995025460A1; EP0751740B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Bildformungsanordnungen mittels Infrarot-Fluoreszenz für ein Endoskop oder Fiberskop.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Angiographievorrichtung, die zur Untersuchung einer Wand eines Körperhohlraums eines Patienten dient, nachdem diesem Patienten ein pharmazeutisch unbedenklicher fluoreszierender Farbstoff intravenös injiziert wurde, welcher bei Stimulierung durch Licht einer sogenannten Erregerwellenlänge ein Licht mit einer sogenannten Fluoreszenz-Wellenlänge aussenden kann, wobei diese Vorrichtung die folgenden Bestandteile enthält:
- eine biegsame Röhre mit kleinem Querschnitt, die ein freies Ende aufweist, welches zur Untersuchung der Wand des Körperhohlraums in diesen eingeführt wird,
- Erregermittel zum Aussenden eines sogenannten Erregerlichts an diesem freien Ende, wobei das Licht in einem ersten Wellenlängenbereich liegt, der wenigstens einen Teil der den Farbstoff stimulierenden Wellenlängen enthält,
- Empfangsmittel zum Empfang von in einem zweiten Wellenlängenbereich liegenden Bildsignalen der betrachteten Wand am freien Ende, wobei der zweite Wellenlängenbereich wenigstens einen Teil der Fluoreszenzwellenlängen des Farbstoffs umfaßt und sich im wesentlichen nicht mit dem ersten Wellenlängenbereich deckt, sowie
- Mittel zur Darstellung der empfangenen Bildsignale. Eine derartige Vorrichtung wurde insbesondere von T. Satoh et al. ("Use of fluorescent electronic endoscopy in evaluation of peptic ulcers", Endoscopy 1991; 23: 313-316) und sodann von U. K. Franzeck et al. ("Dynamic fluorescence video-endoscopy for intravital evaluation of gastrointestinal mucosal blood flow", Gastrointest. Endosc. 1993; 39; 6 : 806-809) beschrieben.
Bei der Verwendung einer derartigen Vorrichtung wird einem Patienten ein fluoreszierender Farbstoff intravenös injiziert. Unter dem Einfluß des Erregerlichts sendet dieser Farbstoff ein fluoreszierendes Licht aus, welches es erlaubt, die Gewebestruktur in der Wand des zu untersuchenden Körperhohlraums sichtbar zu machen. Da die meisten inneren Verletzungen mit beträchtlichen Gewebeveränderungen einhergehen, ist es so möglich, derartige Verletzungen zu lokalisieren.
Bei den genannten-bekannten-Verfahren wird als Farbstoff Fluoreszein verwendet, das eine sehr gute Fluoreszenzwirkung zeigt. Da das Fluoreszein von Licht im sichtbaren Bereich angeregt wird und auch selbst im sichtbaren Bereich fluoresziert, befinden sich bei diesen bekannten Vorrichtungen sowohl der erste als auch der zweite genannte Wellenlängenbereich im Spektrum des sichtbaren Lichts.
Da sichtbares Licht zu einem Großteil vom die Wand des zu betrachtenden Körperhohlraums bildenden Gewebe absorbiert wird, ermöglichen diese bekannten Vorrichtungen nur eine im klinischen Bereich wenig interessierende Oberflächenuntersuchung der Gewebestruktur.
Außerdem weist das Fluoreszein auch den Nachteil auf, daß es sich im die zu betrachtende Wand bildenden Bindegewebe ausbreitet, wodurch dort ein fluoreszierender Hintergrund entsteht, der das Bild stört.
Es ist daher wünschenswert, auf die Verwendung von Fluoreszein als Farbstoff zu verzichten bzw., allgemein gesagt, auf die Verwendung eines Farbstoffs zu verzichten, dessen Erregerwellenlängen und Fluoreszenzwellenlängen im sichtbaren Bereich liegen.
Unter anderem wurde von G. Panzardi et al. (EP-A-0 554 643 und "Choroidal angiography with indocyanine green dye: absorption and fluorescence techniques" European Journal of Ophthalmology/volume2/no. 2, 1992, pages 83- 85) eine Angiographievorrichtung beschrieben-, die eine Untersuchung der Gewebestruktur der Aderhaut eines Patienten unter Verwendung von Indozyaningrün als Farbstoff erlaubt, welches einerseits den Vorteil bietet, daß hierdurch ein Arbeiten im Infrarotbereich ermöglicht wird, wobei die Infrarotstrahlen relativ weit ins Gewebe eindringen können, und das sich andererseits im Gewebe nicht über die Gewebestruktur hinaus ausbreitet. Außerdem ist Indozyaningrün für den Organismus besonders gut verträglich.
Allerdings bietet Indozyaningrün nur eine sehr geringe Fluoreszenzleistung, so daß auch das von der zu untersuchenden Wand fluoreszierte Licht sehr schwach ist. Obwohl die von G. Panzardi et al. beschriebene Vorrichtung also bei einer direkten Untersuchung, beispielsweise einer Aderhautuntersuchung, sinnvoll ist, kann es zur Fluoreszenzuntersuchung der Wand eines Körperhohlraums mittels eines Fiberskops oder Endoskops nicht eingesetzt werden, da es zwischen dem Ein- und dem Ausgang des Fiberskops zu einer beträchtlichen Lichtabschwächung kommt, während beim Endoskop das Erregerlicht stark gedämpft wird und bei einer am freien Ende des Endoskops vorhandenen Miniaturkamera aufgrund deren geringer Größe die Gefahr besteht, daß ein beträchtliches Hintergrundgeräusch auftritt, welches die Qualität des Bildes stört und eine spätere Überarbeitung dieses Bildes erschwert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluoreszenz-Angiographievorrichtung für ein Endoskop oder Fiberskop zu beschreiben, welche ein Arbeiten. im Infrarotbereich ermöglicht, wobei insbesondere Indozyaningrün oder irgendein anderer pharmazeutisch unbedenklicher Farbstoff verwendet wird, der im Infrarotbereich fluoresziert, und wobei die Vorrichtung es ermöglicht, auch dann brauchbare Bilder zu erhalten, wenn der verwendete Farbstoff eine schlechte Fluoreszenzleistung aufweist.
Zu diesem Zweck ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung der genannten Art im wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Da sowohl das Erregerlicht als auch das Fluoreszenzlicht im Infrarotbereich liegen, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Sichtbarmachen tiefer Gewebestrukturen der betrachteten Wand.
Außerdem deckt sich hier - im Gegensatz zum insbesondere von Hidetoshi Ohta et al. 1991 ("The near infrared electronic endoscope for diagnosis of easophageal varices", Gastrointest. Endosc., 1992; 38 : 330-335j beschriebenen angiographischem Endoskopieverfahren mit Absorption im Infrarotbereich - der zweite Wellenlängenbereich im wesentlichen nicht mit dem ersten Wellenlängenbereich, wodurch das empfangene Fluoreszenzbild ein ausgezeichnetes Signal/Störungs-Verhältnis aufweist.
Da die Lichtsignale sofort in digitale Signale umgewandelt werden, bleibt dieses Signal/Störungs-Verhältnis erhalten, was eine effiziente Bildbearbeitung zur Verbesserung der Sichtbarkeit ermöglicht.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen Vorrichtungen mit einem oder mehreren der folgenden Merkmale:
- der erste Wellenlängenbereich liegt wenigstens teilweise zwischen 766 und 815 nm und der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zwischen 825 und 840 nm;
- die Erregermittel umfassen eine polychromatische Hochleistungs-Lichtquelle, Mittel zum sequentiellen Unterbrechen der Ausstrahlung der Lichtquelle, einen sogenannten Erreger-Lichtwellenleiter zum Leiten des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts bis zum freien Ende der biegsamen Röhre und einen Erregerfilter zum Empfang des gesamten, gleichmäßig den Erreger-Lichtwellenleiter durchfließenden Lichts, wobei der Erregerfilter im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht passie ren läßt und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert;
- die Mittel zum sequentiellen Unterbrechen der Ausstrahlung der Lichtquelle umfassen eine in Strömungsrichtung vor dem Erregerfilter liegende Abdeckung;
- als Lichtquelle dient ein Blitzgerät;
- die Leistung der Lichtquelle ist regelbar;
- der Erregerfilter ist abnehmbar;
- die Vorrichtung enthält drei Farbfilter, die eine jeweilige bestimmte Durchlaßbandbreite im sichtbaren Bereich aufweisen, sowie Mittel zum selektiven oder sukzessiven Einschieben jedes dieser Farbfilter zwischen die Lichtquelle und den Erreger-Lichtwellenleiter;
- die Erregermittel umfassen eine ein infrarotes Erregerlicht ausstrahlende monochromatische Laserquelle sowie einen sogenannten Erreger-Lichtwellenleiter, der zum Weiterleiten des von der Laserquelle ausgestrahlten Lichts zum freien Ende der biegsamen Röhre dient;
- die Erregermittel senden einen dünnen Erregerlichtstrahl auf die zu betrachtende Wand aus und sie enthalten Abtastmittel zum Umlenken des Erregerlichtstrahls in einer Weise, daß dieser die zu betrachtende Wand abtastet;
die Abtastmittel enthalten einen beweglichen Spiegel, welcher sich um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen drehen kann, sowie Steuermittel für die Drehbewegung des Spiegels um diese beiden Achsen, wobei der Erregerlichtstrahl auf den Spiegel auftrifft und von diesem Spiegel auf die zu betrachtende Wand umgelenkt wird;
- der Erregerlichtstrahl passiert einen semi-reflektierenden feststehenden Spiegel, ehe er auf den beweglichen Spiegel trifft, wobei dieser feststehende Spiegel das gesamte von der zu betrachtenden Wand in einer vom Erregerlichtstrahl nach seiner Reflektion auf dem beweglichen Spiegel eingeschlagenen Richtung eintreffende Licht auf eine im Infrarotbereich empfindliche, digitale Detektorzelle umlenkt, wobei ein Sperrfilter zwischen dem feststehenden Spiegel und der Detektorzelle angebracht ist und dieser Sperrfilter im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt;
- die Empfangsmittel umfassen eine im Infrarotbereich empfindliche digitale Kamera, welche mittels eines Empfänger-Lichtwellenleiters mit dem freien Ende der biegsamen Röhre verbunden ist, wobei der Empfänger- Lichtwellenleiter das am freien Ende der biegsamen Röhre von dieser empfangene Licht zur digitalen Kamera leitet, und wobei die Empfangsmittel weiterhin einen Sperrfilter enthalten, welcher so angeordnet ist, daß ihn das vom Empfänger-Lichtwellenleiter weitergeleitete Licht passiert, und welcher im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt;
- die Empfangsmittel umfassen eine im Infrarotbereich empfindliche digitale Kamera, welche im Innern der biegsamen Röhre nahe deren freien Ende angeordnet ist, sowie einen Sperrfilter, der an dem freien Ende so angeordnet ist, daß er vom gesamten Lichtfluß zur digitalen Kamera passiert wird, wobei der Sperrfilter im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung in der folgenden detaillierten Beschreibung von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert. Diese Beschreibung dient allein dem besseren Verständnis und stellt keine Beschränkung der Erfindung dar.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 Kurven der Spektralübertragung von Erreger- und Sperrfiltern der Vorrichtung gemäß Fig. 1, sowie das Absorptionsspektrum und das Fluoreszenzspektrum von Indozyaningrün,
Fig. 3 eine schematische Teilansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des freien Endes eines Endoskops gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und
Fig. 5 eine schematische Darstellung des freien Endes eines Endoskops gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
In den verschiedenen Figuren sind gleichartige Bauelemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei den vier im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung umfaßt die Angiographievorrichtung eine biegsame Röhre 1, bei der es sich um ein Fiberskop oder um ein Endoskop handeln kann und die sich in Längsrichtung zwischen einem Ende 11 und einem freien Ende 12 erstreckt, welches in einen Körperhohlraum 2 eines Patienten zur Untersuchung der Wand 21 des Hohlraums eingeführt wird (siehe Fig. 1).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eingesetzt, nachdem dem Patienten ein fluoreszierender Farbstoff intravenös injiziert wurde, der von einer Infrarotstrahlung dazu stimuliert werden kann, seinerseits eine Fluoreszenzstrahlung auszusenden, die ebenfalls im Infrarotbereich liegt, was ein Sichtbarmachen der Gewebestruktur der betrachteten Wand bis zu einer relativ großen Tiefe vom Inneren des Körperhohlraums aus erlaubt, wodurch eine Entdeckung von auch nur mit minimalen Gewebsveränderungen einhergehenden Verletzungen sehr wirksam ermöglicht wird.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen speziell so ausgelegt, daß als Farbstoff Indozyaningrün eingesetzt werden kann, dessen Absorptions- und Fluoreszenzspektrum in Fig. 2 durch die Kurven 3 bzw. 4 dargestellt ist.
Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, weist das Absorptionsspektrum von Indozyaningrün bei einer Wellenlänge der empfangenen Strahlung von 805 nm eine Spitze auf, während das Fluoreszenzspektrum eine Spitze bei einer ausgesandten Wellenlänge von 835 nm besitzt.
Im Gefäßsystem der Wand 2&sub1; vorhandenes Indozyaningrün wird von einem Erregerlicht stimuliert, welches am Ende 12 des Fiberskops bzw. des Endoskops mit einer ersten Wellenlänge ausgesandt wird, die einen Teil des Infrarotspektrums umfaßt. Vorzugsweise soll wenigstens ein Teil des ausgesandten Erregerlichts eine Wellenlänge zwischen 766 und 815 nm aufweisen, wodurch das Indozyaningrün wirksam stimuliert wird.
Dieses Erregerlicht führt aufgrund eines Fluoreszenzphänomens beim Indozyanaingrün zu einer Emission im Infrarotbereich, wobei das Maximum der Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 835 nm ausgestrahlt wird.
Durch diese aufgrund der Fluoreszenz ausgesandten Infrarotstrahlung entsteht ein Fluoreszenzbild der Wand 2&sub1;, welches am freien Ende 1&sub2; des Fiberskops bzw. des Endoskops empfangen wird. Die Lichtsignale, aus denen sich dieses Bild zusammensetzt, werden sodann direkt in digitale Signale, und zwar üblicherweise in elektrische Signale, umgewandelt, was verhindert, daß sich das Signal/Störungs-Verhältnis der aufgenommenen Lichtsignale durch irgendeine analoge Bearbeitung verschlechtert. Auf diese Weise erhält man trotz der geringen Lichtstärke und des schwachen Bildkontrasts ein gutes Signal/Störungs-Verhältnis der das Fluoreszenzbild der Wand 2&sub1; bildenden Lichtsignale.
Bei den im folgenden beschriebenen vier Ausführungsbeispielen werden die vom Empfänger kommenden numerischen Signale an einen Mikroprozessor 5 weitergeleitet (siehe Fig. 1), der herkömmlicherweise mit einer Masse-Speichereinheit 6, beispielsweise in Form einer Bild-Disk, sowie mit einer Tastatur 7, einem Hochauflösungsbildschirm 8 und einem Drucker 9 verbunden ist.
Der Mikroprozessor 5 umfaßt eine Software zur digitalen Bildbearbeitung, die eine Verbesserung der Auflösung, des Konstrasts und der Lichtstärke des empfangenen Bildes ermöglicht.
Mit Hilfe der Software können insbesondere
- die empfangenen Signale verstärkt,
- zur Verbesserung der Bildauflösung und des Kontrastes das Histogramm der Verteilung der Grauabstufungen des Bildes modifiziert,
- die Grauabstufungen des Bildes in Farbabstufungen umgewandelt und
- Bilder einander überlagert werden.
Aufgrund ihrer guten Leistung bei der Bildbearbeitung ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, Fluoreszenzbilder auszuwerten, die unter Einsatz von Indozyaningrün als Farbstoff gewonnen wurden, und dies, obwohl dieser Farbstoff nur eine geringe Fluoreszenzleistung zeigt und die Lichtsignale im Endoskop bzw. Fiberskop abgeschwächt werden. Außerdem wird es durch die Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, Farbstoff in geringen Mengen einzusetzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der Indozyaningrün zum Einsatz kommt, erlaubt es weiterhin, Gewebeveränderungen, neovaskuläre Strukturen sowie Tumore in oder unter der Schleimhaut bzw. im Zellgewebe (Laparoskopie) bereits im Frühstadium zu erkennen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es auch, Verletzungen sowohl bereits nach den ersten Minuten nach der Injektion von Indozyaningrün als auch viel später, üblicherweise 30 bis 40 Minuten nach der Injektion dieses Farbstoffs, festzustellen.
Beim ersten, in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die biegsame Röhre ein Fiberskop, das insbesondere zwei im Infrarotbereich lichtdurchlässige Lichtwellenleiter 10, 11 umfaßt, wobei der eine Lichtwellenleiter 10 ein Erreger-Lichtwellenleiter ist, der das von einer Lichtquelle 12 erzeugte Erregerlicht zum freien Ende 1&sub2; des Fiberskops leitet, und wobei es sich bei dem anderen Lichtwellenleiter 11 um einen Empfänger-Lichtwellenleiter handelt, der das Bild der betrachteten Wand 2&sub1; an eine digitale Kamera 13 so weiterleitet, wie es am freien Ende 1&sub2; des Fiberskops empfangen wird.
Die Lichtquelle 12 umfaßt einerseits eine Halogenlampe 14 mit einer Leistung von wenigstens 300 Watt und andererseits ein Xenon-Blitzgerät 15 mit einer Leistung von beispielsweise 300 Watt, wobei beide Bauelemente von einer regelbaren Spannungsquelle 16 gespeist werden, welche ihrerseits vom Mikroprozessor 5 gesteuert wird. Ein Gatter 17, das mit dem Mikroprozessor 5 verbunden ist, ermöglicht es, die Lichtemissionen des Blitzgerätes 15 auszulösen und simultan im selben Augenblick, in dem das Blitzgerät Licht aussendet, Aufnahmen für den Bildspeicher zu machen.
Das von der Halogenlampe 14 bzw. dem Blitzgerät 15 ausgesandte Licht wird über verschiedene, bei L&sub1;, L&sub2;, L&sub3; und L&sub4; schematisch dargestellte Linsen aus für Infrarotstrahlen durchlässigem Glas, vorzugsweise aus monokubischem Glas mit einem hohen Blei- und einem geringen Siliziumgehalt, sowie über einen Erregerfilter 18 an den Eingang des Erreger-Lichtwellenleiters 10 weitergeleitet. Ein Beispiel für eine Spektralübertragungskurve des Erregerfilters 18 ist in Fig. 2 bei 19 dargestellt.
Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, läßt der Erregerfilter 18 im wesentlichen Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 400 und 805 nm passieren und absorbiert im wesentlichen das gesamte Licht über 805 nm. Wie ein Vergleich der Kurven 3 und 19 in Fig. 2 ergibt, läßt somit der Erregerfilter 18 im ausreichenden Umfang Infrarotlicht im Erregerwellenlängenbereich von Indozyaningrün passieren, um eine ausreichende Fluoreszenz dieses Farbstoffs hervorzurufen.
Der Ausgang des Empfänger-Lichtwellenleiters 11 ist über eine ebenfalls für Infrarotstrahlen durchlässige Optik (enthaltend die schematisch bei L&sub5;, L&sub6;, L&sub7; und L&sub8; dargestellten Linsen und einen Spiegel M) sowie über einen Sperrfilter 20, der im wesentlichen das gesamte Licht im ersten, oben genannten Wellenlängenbereich-zurückhält und im wesentlichen das gesamte Lichtin einem zweiten, der Fluoreszenzwellenlänge von Indozyaningrün entsprechenden Wellenlängenbereich passieren läßt, mit einer digitalen Kamera 13 verbunden, wobei dieser zweite Wellenlängenbereich sich nicht bzw. im -wesentlichen nicht mit dem ersten Wellenlängenbereich deckt.
Ein Beispiel für eine Spektralübertragungskurve des Sperrfilters 20 ist in Fig. 2 bei 21 dargestellt. Vergleicht man diese mit der Spektralübertragungskurve 19, so stellt man fest, daß der Sperrfilter 20 im wesentlichen kein vom Erregerfilter 18 weitergeleitetes Lichtpassieren läßt. Vergleicht man außerdem die Spektralübertragungskurve 21 mit dem Fluoreszenzspektrum 4 des Indozyaningrüns, so stellt man fest, daß der Sperrfilter 20 einen beträchtlichen Teil der Lichtenergie passieren läßt, welche vom Indozyaningrün aufgrund der Fluoreszenz ausgestrahlt wird, wobei der Sperrfilter 20 im wesentlichen das gesamte Licht mit einer Wellenlänge über 825 nm passieren läßt.
Hierdurch handelt es sich beim von der digitalen Kamera 13 empfangenen Bild um ein reines Fluroeszenzbild, bei dem keine auf das Erregerlicht zurückzuführenden Störungen auftreten.
Bei der digitalen Kamera 13 handelt es sich um eine hochauflösende Kamera mit einer hohen Empfindlichkeit im Infrarotbereich, wie sie beispielsweise von Societe KODAK unter der Marke "VIDEK MEGA PLUS" vertrieben wird.
Vorzugsweise können die Filter 18 und 20 abnehmbar ausgeführt sein, so daß die Vorrichtung zum Empfang von Bildern der Wand 2&sub1; auch im sichtbaren Bereich eingesetzt werden kann.
Es kann aber auch nur einer der beiden Filter 18 und 20 abnehmbar sein, wobei dann der fest angebrachte Filter für sichtbares Licht durchlässig ist. Zur Lichtquelle gehört unter anderem eine zwischen dem Erregerfilter 18 und der Lampe 14 angeordnete Verdunklungsvorrichtung 22, welche vom Mikroprozessor 5 gesteuert wird, um die Ausstrahlung von Erregerlicht regelmäßig zu unterbrechen und so den Erregerfilter 18, das Fiberskop oder die Wand 2&sub1; insbesondere bei längerdauernden Untersuchungen vor einer Beschädigung zu schützen, wenn die Halogenlampe 14 mit einer hohen Leistung betrieben wird. Die Verdunklungsvorrichtung 22 kann insbesondere eine drehbar angetriebene Scheibe 22&sub1; umfassen, welche vor dem Eingang des Lichtwellenleiters 10 abwechselnd angeordnete lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Abschnitte aufweist. Wird - das Erregerlicht regelmäßig unterbrochen, so synchronisiert die Software des Mikroprozessors 5 vorzugsweise die Bildaufnahme und die Belichtungszeiträume.
Die Scheibe 221 kann gegebenenfalls auch durch eine Scheibe ersetzt werden, welche eine Reihe aufeinanderfolgender Farbfilter, beispielsweise in Blau, Gelb und Rot umfaßt. Da man hierbei nicht im Fluoreszenzbereich, sondern im Bereich sichtbaren Lichts arbeitet, kann die Kamera 13 nacheinander eine Reihe einfarbiger Bilder aufnehmen, die von der Software des Mikroprozessors 5 durch Überblendung kombiniert werden können, um so ein Farbbild der Wand 2&sub1; zu rekonstruieren.
Beim zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 dargestellt ist, handelt es sich bei der biegsamen Röhre 1 um ein Endoskop, das nahe seinem freien Ende 1&sub2; eine digitale, im Infrarotbereich empfindliche Miniaturkamera 23 aufweist, wobei ein Sperrfilter 25, der im wesentlichen das gesamte Licht unter 750 nm (sichtbarer Bereich) und über 830 nm passieren läßt und im wesentlichen das gesamte Licht außerhalb dieser Bereiche absorbiert, vor dem Objektiv der digtialen Kamera 23 angeordnet ist. Die Kamera 23 ist mit dem Mikroprozessor 5 über eine Leitung 24 verbunden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Erregerlichtvon einer Lichtquelle 12 erzeugt werden, wie sie oben bereits beschrieben wurde. Es ist aber auch möglich, daß diese Lichtquelle 12 keinen Erregerfilter 18 aufweist und nur dazu verwendet wird, die betrachtete Wand in sichtbarem Licht auszuleuchten, während eine monochromatische Laserdiode 26 zur Erzeugung des Erregerlichts eingesetzt wird.
Diese Laserdiode sendet dann Licht mit einer Wellenlänge nahe 805 nm, beispielsweise mit 793 oder 815 nm, aus. Die Lichtemission besitzt eine geringe Bandbreite, so daß kein Licht mit einer Wellenlänge über 825 nm ausgesandt wird. In diesem Fall ist vorzugsweise am freien Ende 1&sub2; des Endoskops eine Optik 27 angeordnet, die mit dem Ende des Lichtwellenleiters 10 verbunden ist, um das monochromatische Licht auf die zu be trachtende Wand mit einem ausreichenden Betrachtungswinkel von beispielsweise 40º zu streuen.
Eine mit einem durch den Mikroprozessor 5 gesteuerten Schwenkspiegel 33 versehene Vorrichtung erlaubt es, zwischen der Lichtquelle 12 für das sichtbare Licht und der Laserdiode 26 für das Infrarotlicht zu wählen.
Vorzugsweise kann ein System zum sequentiellen Unterbrechen der Laserdiode 26 vorgesehen sein, ähnlich der Vorrichtung 22 in Fig. 1, wobei jedoch diese Variante nicht dargestellt ist.
Natürlich kann die Vorrichtung gemäß Fig. 3 anstatt des Filters 25 und der digitalen Kamera 23, die innerhalb des Endoskops angeordnet sind, eine digitale Kamera 13 und einen Filter 20 aufweisen, die außerhalb der Röhre vorgesehen und mit dem freien Ende der Röhre über einen. Empfänger-Lichtwellenleiter 11 verbunden sind, wie dies ' weiter oben in bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde (wobei es sich bei der Röhre dann wiederum um ein Fiberskop handelt).
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die biegsame Röhre 1 - wie beim Beispiel gemäß Fig. 3 - wieder als Endoskop ausgeführt und bei der Erregerlichtquelle handelt es sich um eine monochromatische Laserdiode, die mit dem freien Ende 1&sub2; des Endoskops über einen Lichtwellenleiter 10 verbunden ist.
Anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das freie Ende des Endoskops hier nicht mit einer Streu-Optik 27 ausgestattet, sondern enthält einen feststehenden Spiegel 28, der den Laserstrahl auf einen bewegli chen Spiegel 29 leitet, wobei der bewegliche Spiegel den Laserstrahl auf die zu betrachtende Wand 2&sub1; umlenkt.
Der bewegliche Spiegel 29 ist so angeordnet, daß er um zwei zueinander senkrechtstehende Achsen geschwenkt werden kann und seine Drehbewegung um diese beiden Achsen wird von einer Vorrichtung 29&sub1; gesteuert, die mittels einer Leitung 29&sub2; mit dem Mikroprozessor 5 verbunden ist, so daß der Laserstrahl sehr schnell die zu betrachtende Wand 2&sub1; abtastet.
Das aufgrund der Fluoreszenz vom in der Gewebestruktur der Wand 2&sub1; zirkulierenden Indozyaningrün ausgestrahlte Licht wird nun von einer digitalen Kamera 23 über einen Sperrfilter 25 aufgenommen. Die digitale Kamera 23 und der Sperrfilter 25 sind den beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 beschriebenen Bauelementen identisch oder ähnlich und wie bei diesem Ausführungsbeispiel, sind sie auch hier innerhalb des Endoskops 1 nahe dessen freiem Ende angeordnet und die Kamera 23 ist mit dem Mikroprozessor 5 über eine Leitung 24 verbunden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel empfängt die digitale Kamera 23 somit in gleichem Maße Punkt für Punkt ein Bild, wie die Wand 2&sub1; vom Laserstrahl abgetastet wird, und die Software des Mikroprozessors 5 erstellt sodann am Ende eines vollständigen Laserstrahl-Abtastzyklus ein Bild der Wand 2&sub1;.
Da sich die Lichtenergie des Laserstrahls zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf einen Punkt der Wand 2&sub1; konzentriert, kommt es zu einer intensiven Fluoreszenzreaktion des Indozyaningrüns, so daß das auf diese Weise erhaltene Bild eine ausgezeichnete Qualität besitzt, ohne daß hierbei die Gefahr bestünde, das Gewebe der Wand 2&sub1; durch den Laserstrahl zu schädigen, da dieser die Wand nur abtastet.
Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung funktioniert auf eine ähnliche Weise wie diejenige gemäß Fig. 4. Allerdings unterscheidet sie sich von ihr darin, daß hier keine digitale Kamera 23, sondern eine digitale im Infrarotbereich strahlungsempfindliche Photozelle 31 zum Einsatz kommt, die mit dem Mikroprozessor über eine Leitung 32 verbunden ist.
Ein feststehender, semireflektierender Spiegel 30 ist dabei zwischen dem feststehenden Spiegel 28 und dem beweglichen Spiegel 29 derart angeordnet, daß der Laserstrahl vom Spiegel 28 über den Spiegel 29 weitergeleitet wird, während das von der Wand 2&sub1; kommende Licht zur digitalen Photozelle 31 umgelenkt und vom Spiegel 29 reflektiert wird, wobei der Sperrfilter 25, der dem Filter 25 in Fig. 4 identisch oder ähnlich ist, zwischen dem semireflektierenden Spiegel 30 und der digitalen Photozelle 31 angeordnet ist.

Claims

1. Angiographievorrichtung zur Untersuchung einer Wand (2&sub1;) eines Körperhohlraums (2) eines Patienten, dem ein pharmazeutisch verträglicher fluoreszierender Farbstoff intravenös injiziert wurde, welcher bei Stimulierung durch Licht mit sogenannten Erregerwellenlängen ein Licht mit sogenannten Fluoreszenz-Wellenlängen aussenden kann, wobei die Vorrichtung die folgenden Bestandteile enthält:

- eine Röhre (1) mit einem freien Ende (1&sub2;),

- Erregermittel (12, 10, 26, 28, 29) zum Aussendeneines sogenannten Erregerlichts am freien Ende, welches in einem ersten Wellenlängenbereich liegt, der wenigstens einen Teil der den Farbstoff stimulierenden Wellenlängen enthält;

- Empfangsmittel (5, 11, 20, 13, 23, 25, 31) zum Empfang von in einem zweiten Wellenlängenbereich liegenden Abbildungssignalen der untersuchten Wand am freien Ende, wobei der zweite Wellenlängenbereich wenigstens einen Teil der Fluoreszenzwellenlängen des Farbstoffs umfaßt und sich im wesentlichen nicht mit dem ersten Wellenlängenbereich deckt,

- wobei sowohl der erste als auch der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise im Infrarotbereich liegt, sowie

- Visualisierungsmittel (8, 9) für die empfangenen Abbildungssignale,

gekennzeichnet dadurch, daß die Röhre (1) biegsam ist und einen kleinen Querschnitt aufweist und daß ihr freies Ende zur Untersuchung der Wand eines Körperhohlraums in diesen Körperhohlraum eingeführt werden kann, und dadurch, daß die Empfangsmittel einen Digital-Wandler (13, 23, 31) zum direkten Umwandeln der empfangenen Abbildungssignale in digitale Daten sowie Mittel (5) zur Verarbeitung digitaler Daten zur Erhöhung der Auflösung, des Kontrasts und der Helligkeit der empfangenen Abbildungssignale enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zwischen 766 und 815 nm und der zweite Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zwischen 825 und 840 nm liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erregermittel eine polychromatische Hochleistungs-Lichtquelle (14, 15), Mittel (22, 16) zum sequentiellen Unterbrechen der Ausstrahlung der Lichtquelle, einen sogenannten Erreger-Lichtwellenleiter (10) zum Leiten des von der Quelle ausgestrahlten Lichts bis zum freien Ende (12) der biegsamen Röhre und einen Erregerfilter (18) zum Empfang des gesamten, gleichmäßig den Erreger-Lichtwellenleiter durchfließenden Lichts umfaßt, wobei der Erregerfilter im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum sequentiellen Unterbrechen der Ausstrahlung der Lichtquelle eine in Strömungsrichtung vor dem Erregerfilter (18) liegende Abdeckung (221) umfassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Blitzgerät (15) als Lichtquelle dient.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Leistung der Lichtquelle regelbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Erregerfilter abnehmbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, enthaltend drei Farbfilter, die eine jeweilige bestimmte Durchlaßbandbreite im sichtbaren Bereich aufweisen, sowie Mittel (22) zum selektiven oder sukzessiven Einschieben dieser Farbfilter zwischen die Lichtquelle (14, 15) und den Erreger-Lichtwellenleiter (10).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erregermittel eine ein infrarotes Erregerlicht ausstrahlende monochromatische Laserquelle (26) sowie einen sogenannten Erreger-Lichtwellenleiter (10) umfaßen, der zum Weiterleiten des von der Laserquelle ausgestrahlten Lichts zum freien Ende (1&sub2;) der biegsamen Röhre dient.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Erregermittel (26) einen dünnen Erregerlichtstrahl auf die zu betrachtende Wand (2&sub1;) aussenden, enthaltend Abtastmittel (29) zum Umlenken des Erregerlichtstrahls in einer Weise, daß dieser die zu betrachtende Wand abtastet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Abtastmittel einen beweglichen Spiegel (29), welcher sich um zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen drehen kann, und Steuermittel (29&sub1;) für die Drehbewegung des Spiegels um diese beiden Achsen enthält, wobei der Erregerlichtstrahl auf den Spiegel auftrifft und von diesem Spiegel auf die zu betrachtende Wand umgelenkt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Erregerlichtstrahl einen semi-reflektierenden feststehenden Spiegel (30) passiert, ehe er auf den beweglichen Spiegel (29) trifft, wobei dieser feststehende Spiegel (30) das gesamte von der zu betrachtenden Wand (21) in einer vom Erregerlichtstrahl nach seiner Reflektion auf dem beweglichen Spiegel eingeschlagenen Richtung eintreffende Licht auf eine im Infrarotbereich empfindliche, digitale Detektorzelle (31) umlenkt, wobei ein Sperrfilter (25) zwischen dem feststehenden Spiegel und der Detektorzelle angebracht ist und dieser Sperrfilter im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Empfangsmittel eine im Infrarotbereich empfindliche digitale Kamera (13) umfassen, welche mittels eines Empfänger-Lichtwellenleiters (11) mit dem freien Ende (12) der biegsamen Röhre verbunden ist, wobei der Empfänger-Lichtwellenleiter das am freien Ende der biegsamen Röhre von dieser empfangene Licht zur digitalen Kamera leitet, und wobei die Empfangsmittel weiterhin einen Sperrfilter (20) enthalten, welcher so angeordnet ist, daß ihn das vom Empfänger-Lichtwellenleiter weitergeleitete Licht passiert, und welcher im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Empfangsmittel eine im Infrarotbereich empfindliche digitale Kamera (23), welche im Innern der biegsamen Röhre (1) nahe deren freien Ende (12) angeordnet ist, sowie einen Sperrfilter (25) umfassen, welcher an diesem freien Ende so angeordnet ist, daß er vom Lichtfluß zur digitalen Kamera passiert wird, wobei der Sperrfilter im wesentlichen das gesamte im ersten Wellenlängenbereich liegende Licht absorbiert und im wesentlichen das gesamte im zweiten Wellenlängenbereich liegende Licht durchläßt.