DE4320018A1

DE4320018A1 - Endoscope with controllable tip

Info

Publication number: DE4320018A1
Application number: DE19934320018
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heimberger; Helmut Heckele
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: DE4320018C2

Abstract

The shaft of the endoscope comprises a rigid proximal shaft member and a flexible distal shaft member whose tip can be controlled by bending the flexible shaft member via an adjustment device. In the region of the transition from the rigid to the flexible shaft member there is a semi-flexible buffer for absorbing and buffering any forces between the two shaft members which occur on handling of the endoscope.

Description

Die Erfindung geht von einem Endoskop aus, des sen Schaft aus einem starren proximalen Schaftteil und einem flexiblen distalen Schaftteil besteht, dessen Spitze durch Biegen des flexiblen Schaft teiles mittels einer Verstelleinrichtung steuerbar ist.The invention is based on an endoscope, the sen shaft a rigid proximal shaft part and a flexible distal Shaft part exists, the tip of which by bending the flexible shaft part is controllable by means of an adjusting device.

Bei der endoskopischen Untersuchung von Körperhöhlen, beispiels weise im Thoraxbereich, ist es von Vorteil, wenn man durch mög lichst einen oder wenige Einstiche einen großen Bereich der Kör perhöhle überblicken und optisch erfassen sowie gleichzeitig therapie ren oder Bioptate entnehmen kann. Häufig müssen auch aus anatomi schen Gegebenheiten Endoskope, insbesondere Endoskope für die Thorakoskopie, mit geringem Durchmesser eingesetzt werden, deren Schaft zumindest am distalen Endbereich flexibel ist und mit einer Verstelleinrichtung in die für die Diagnose oder Therapie erforderli che Position gebracht werden kann.In the endoscopic examination of body cavities, for example wise in the thoracic area, it is advantageous if you can by one or a few punctures, a large area of the body overview and visualize the cavity as well as therapy or take bioptates. Often, anatomi conditions endoscopes, especially endoscopes for the Thoracoscopy, used with a small diameter, the Shaft is flexible at least at the distal end region and with one Adjustment device in the required for diagnosis or therapy che position can be brought.

Insgesamt flexible Endoskope mit steuerbaren Spitzen (DE 23 50 382 Al, DE 27 47 653 C2, DE 27 52 325 C2 und US 4 961 414) lassen sich jedoch nicht optimal anwenden, weil sie teilweise sehr labil und in bezug auf die jeweils erforderliche Positio nierung der steuerbaren Spitze schlecht kontrollierbar sind. Deshalb sind insofern Endoskope (DE 10 19 048) besser, deren Schaft aus einem starren proximalen Teil und einem flexiblen distalen Teil besteht, wobei der starre Schaftteil auch noch den Vorteil bietet, daß er in einer Halterung fixiert werden kann.Overall flexible endoscopes with controllable tips (DE 23 50 382 Al, DE 27 47 653 C2, DE 27 52 325 C2 and US Pat. No. 4,961,414) cannot, however, be used optimally because they sometimes very unstable and in relation to the required position nation of the controllable tip are difficult to control. That's why are better endoscopes (DE 10 19 048) whose shaft is a rigid proximal part and a flexible distal part there, the rigid shaft part also has the advantage that it can be fixed in a holder.

Der flexible Schaftteil mit einer steuerbaren Spitze kann in der Regel mit Hilfe von durch den Schaft geführten Zugdrähten, die mit der Instrumentenspitze und der Verstelleinrichtung verbunden sind, in zwei entgegengesetzte Richtungen relativ zur Längsachse des starren Instrumententeiles abgelenkt bzw. abgewinkelt und gesteuert werden. Da hierbei Ablenkwinkel von 90° und mehr möglich sind und auch verhältnismäßig hohe Steuerkräfte zur Anwendung kommen müssen, treten vor allem im Bereich des Überganges vom flexiblen auf den starren Schaftteil große Kräfte auf, die dort zu Beschädigungen des Instrumentes führen und dieses im Laufe der Zeit unbrauchbar ma chen können.The flexible shaft part with a controllable tip can usually with the help of pulling wires which are guided through the shaft and which Instrument tip and the adjustment device are connected in two opposite directions relative to the longitudinal axis of the rigid Instrument part can be deflected or angled and controlled. Since deflection angles of 90 ° and more are possible here and also relatively high taxpayers have to be applied, occur especially in the area of the transition from flexible to rigid shaft part on large forces that damage the Instrument and make it unusable over time can.

Bei diesen Kräften handelt es sich unter anderem um Torsionskräfte, die hauptsächlich auftreten werden, wenn das Instrument bei seitlich abgewinkelter Spitze in einer Körperhöhle um die Längsachse ver dreht wird. Es treten aber auch Radialkräfte auf, die ein Biegemo ment bewirken und die Elemente, aus denen der flexible Schaftteil im allgemeinen aufgebaut ist (DE 23 50 382), im Bereich ihrer Ver bindungen zerstören könnten.These forces include torsional forces, which will mainly occur when the instrument is at the side angled tip ver in a body cavity around the longitudinal axis is turning. However, there are also radial forces that cause a bending effect and the elements that make up the flexible shaft part in the is generally constructed (DE 23 50 382), in the area of their Ver could destroy bonds.

Durch die Erfindung soll deshalb ein Endoskop vorgeschlagen wer den, bei dem der Übergangsbereich zwischen einem starren und einem flexiblen Schaftteil vor Beschädigungen durch starke mechani sche Belastungen geschützt ist.The invention is therefore intended to propose an endoscope the one where the transition area between a rigid and a flexible shaft part against damage from strong mechani protected loads.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß beim eingangs erwähnten Endoskop im Bereich des Überganges vom starren auf den flexiblen Schaftteil ein semiflexibler Puffer zum Auffangen von bei der Handhabung auftretenden Kräften vorgesehen ist.This object is achieved in such a way that at the beginning mentioned endoscope in the area of the transition from rigid to flexible shaft part a semi-flexible buffer for catching handling forces is provided.

Die hierzu erforderliche Flexibilität des Puffers wird zweckmäßiger weise durch zumindest einen Einschnitt in dem im wesentlichen hülsenförmigen Puffer geschaffen, wobei der Einschnitt den Puffer mantel durchtrennt und sein Verlauf eine axiale und eine tangentiale Komponente hat. Somit können die Einschnitte beispielsweise den Verlauf einer Wendel haben.The flexibility of the buffer required for this becomes more expedient by at least one incision in the substantially sleeve-shaped buffer created, the incision the buffer the jacket is severed and its course is axial and tangential Component. Thus, the incisions can, for example Have the course of a spiral.

Die Torsionssteifigkeit des Puffers kann bei Bedarf zweckmäßiger weise so erhöht werden, daß die durch einen Einschnitt gebildeten und sich gegenüberliegenden Kanten des Puffermantels Vorsprünge und Rücksprünge aufweisen, wobei die Vorsprünge an einer Kante mit Abstand in Rücksprünge der anderen benachbarten Kante fassen und durch Torsion des Puffers in formschlüssigen Eingriff gebracht werden können.The torsional stiffness of the buffer can be more appropriate if necessary be increased so that those formed by an incision and protrusions opposite edges of the buffer jacket and have recesses, the projections on one edge grasp the recesses of the other neighboring edge and brought into positive engagement by torsion of the buffer can be.

Der Puffer kann in Form einer gesonderten Hülse ausgebildet und zwischen beiden Schaftteilen eingefügt werden, um so den Übergang zwischen diesen Schaftteilen zu bilden. Andererseits ist es auch möglich, beide Schaftteile direkt zu verbinden und den distalen Endbereich des starren Schaftteiles mit Einschnitten zu versehen und als Puffer auszubilden.The buffer can be in the form of a separate sleeve and be inserted between both shaft parts, so as to make the transition to form between these shaft parts. On the other hand, it is too possible to connect both shaft parts directly and the distal End area of the rigid shaft part to be provided with incisions and train as a buffer.

Die gewünschte Wirkung des Puffers wird bereits bei seiner Ferti gung eingestellt, indem ein bestimmter Verlauf der Einschnitte und die erforderliche Breite dieser Einschnitte vorgegeben werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, dem Puffer eine distalwärts größer werdende Flexibilität zu geben, was sich insbesondere für das Ab puffern von radialen Biegekräften als günstig erweist. The desired effect of the buffer is already in its Ferti set by a certain course of the incisions and the required width of these incisions can be specified. On this way it is also possible to make the buffer a distal larger flexibility to give, which is especially for the Ab buffering radial bending forces proves to be favorable.

Im übrigen sollte der Puffer aus hochelastischem Material bestehen. Insofern eignet sich insbesondere eine Nickel-Titan-Legierung.In addition, the buffer should consist of highly elastic material. In this respect, a nickel-titanium alloy is particularly suitable.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt:Based on the drawing, exemplary embodiments of the Invention described. It shows:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Endoskopes, Fig. 1 is a general view of an endoscope,

Fig. 2 das Endoskop nach Fig. 1 im Bereich des Überganges zwischen beiden Schaftteilen im Längsschnitt, Fig. 2 shows the endoscope of Fig. 1 in the region of the transition between the two shaft parts in longitudinal section;

Fig. 3 eine Draufsicht des distalen Endes des Endoskopes nach Fig. 1 und Fig. 3 is a plan view of the distal end of the endoscope of Fig. 1 and

Fig. 4a bis c verschiedene Ausführungsformen erfin dungsgemäßer Puffer in Seitenansicht. Fig. 4a to c different embodiments of the inventions inven tion buffer in side view.

Das in Fig. 1 gezeigte Endoskop hat einen Schaft 1, der aus einem distalen flexiblen Schaftteil 2 mit einer steuerbaren Spitze 3 und einem starren Schaftteil 4 besteht, der an einem ebenfalls starren Instrumententeil 5 mit einem Lichtleiteranschluß 6 befestigt ist.The endoscope shown in Fig. 1 has a shaft 1 , which consists of a distal flexible shaft part 2 with a controllable tip 3 and a rigid shaft part 4 , which is attached to a likewise rigid instrument part 5 with an optical fiber connection 6 .

Zur Handhabe 7 des Endoskopes gehören ein mit der Hand umfaß barer Griff 8 und eine Verstelleinrichtung 9, mit der die gewünschten Abwinkelungen des flexiblen Schaftteiles 2 und somit die erforderli chen Positionen der Instrumentenspitze 3 eingestellt werden können. Proximal endet das Endoskop mit einem Okularteil 10.To handle 7 of the endoscope include a hand graspable handle 8 and an adjusting device 9 , with which the desired bends of the flexible shaft part 2 and thus the required positions of the instrument tip 3 can be adjusted. The endoscope ends proximally with an eyepiece part 10 .

Wie insbesondere anhand der Fig. 3 zu erkennen ist, weist das Endoskop außerdem noch ein optisches System 11, Lichtleiter 12, Zugdrähte 13 und einen Sondenkanal 14 auf. Diese Teile verlaufen durch den Schaft 1, dessen flexibler Schaftteil 2 aus gelenkig durch Nieten miteinander verbundenen Gliederelementen 15 aufgebaut ist, die außen von einem Hüllschlauch 16 abgedeckt sind.As can be seen in particular from FIG. 3, the endoscope also has an optical system 11 , light guide 12 , pull wires 13 and a probe channel 14 . These parts run through the shaft 1 , the flexible shaft part 2 of which is constructed from link elements 15 which are connected to one another in an articulated manner by rivets and which are covered on the outside by an envelope tube 16 .

Der Aufbau sowie die Aufgaben und Funktionen dieser Bauteile sind bekannt und müssen deshalb nicht weiter beschrieben werden, so daß insofern nur auf den durch die vorgenannten Druckschriften offenbar ten Stand der Technik verwiesen wird.The structure as well as the tasks and functions of these components are known and therefore need not be described further, so that in this respect only evident on the documents mentioned above Reference is made to the state of the art.

Den Fig. 1 und 2 entsprechend ist zwischen den Schaftteilen 2 und 4 ein Puffer 17 angeordnet, der den Übergang von einem zum anderen Schaftteil bildet. Dieser Puffer in Form einer Hülse bzw. eines Rohrabschnittes steht mit dem proximal letzten Gliederelement 15 und dem distalen Ende des starren Schaftteiles 4 in Verbindung, wobei die beiden Verbindungen beispielsweise durch Löten, Schwei ßen oder Kleben hergestellt sein können, was im übrigen auch von den jeweils verwendeten Materialien für die Gliederelemente, den Puffer und den starren Schaftteil abhängt. Jedenfalls ist der Puffer an der kritischen Stelle angeordnet, die sonst bei herkömmlichen In strumenten dieser Art aus schon erwähnten Gründen starken mechani schen Belastungen unterliegt. FIGS. 1 and 2 is arranged corresponding to a buffer 17 between the shaft members 2 and 4, which forms the transition from one to the other shaft part. This buffer in the form of a sleeve or a tube section is connected to the proximal last link element 15 and the distal end of the rigid shaft part 4 , wherein the two connections can be made, for example, by soldering, welding or gluing, which is also the case with the materials used for the link elements, the buffer and the rigid shaft part. In any case, the buffer is arranged at the critical point, which is otherwise subject to strong mechanical stresses in conventional instruments of this type for reasons already mentioned.

Die Flexibilität und Wirkung des Puffers 17 wird bei den dargestell ten Ausführungsbeispielen auf verschiedene Weise durch einen Ein schnitt oder mehrere Einschnitte 18 eingestellt, die den Puffermantel vollkommen durchtrennen, so daß sich im Bereich der Einschnitte benachbarte Kanten des Puffers mit Abstand gegenüberstehen und Freiräume geschaffen sind, deren Verlauf eine axiale und eine tan gentiale Komponente hat, die verständlicherweise für ein relativ leichtes und flexibles Tordieren, Biegen und axiales Komprimieren des Puffers notwendig sind, damit Torsions-, Biege- und gegebenen falls auch Axialkräfte federnd aufgefangen werden können und auf grund solcher Kräfte auftretende Bewegungen des einen Schaftteils nicht unmittelbar auf den anderen Schaftteil übertragen werden.The flexibility and effect of the buffer 17 is set in the illustrated embodiments in various ways by a cut or a plurality of cuts 18 which cut the buffer jacket completely, so that adjacent edges of the buffer face each other at a distance and free spaces are created , the course of which has an axial and a tan gential component, which is understandably necessary for a relatively easy and flexible twisting, bending and compressing the buffer axially, so that torsional, bending and possibly also axial forces can be absorbed resiliently and on the basis of such Forces occurring movements of one shaft part are not transmitted directly to the other shaft part.

Beim Puffer nach Fig. 4a verlaufen die Einschnitte 18 wellenlinien artig mit geringer tangentialer und größerer axialer Komponente, wodurch der Puffer in bezug auf Axialkräfte verhältnismäßig steif ist. Bei den beiden in den Fig. 4b und 4c gezeigten Puffern hat der Einschnitt 18 den Verlauf einer Wendel, so daß der Puffer im Bereich der Einschnitte ebenfalls eine Wendelform hat und die Länge des Puffers bei Einwirkung axialer Kräfte vergleichsweise stark verändert wird, während beide Puffer im übrigen aber auch ausrei chende Verformungswege zum Abpuffern von Torsions- und Biege kräften zulassen.In the buffer according to FIG. 4a, the incisions 18 are wavy lines with a small tangential and larger axial component, as a result of which the buffer is relatively stiff with respect to axial forces. In the two buffers shown in FIGS. 4b and 4c, the incision 18 has the shape of a helix, so that the buffer in the area of the incisions also has a helical shape and the length of the buffer is changed comparatively strongly under the action of axial forces, while both buffers but also allow sufficient deformation paths for buffering torsional and bending forces.

Die Torsionsfestigkeit eines Puffers in Wendelform kann gesteigert werden, wenn die Wendeln mit einer "Verzahnung" versehen werden. Zu diesem Zweck weisen gemäß Fig. 4b die durch den Einschnitt 18 entstandenen und sich gegenüberliegenden Kanten des Puffers Vorsprünge 19 und Rücksprünge 20 auf, wobei Vorsprünge an einer Kante jeweils mit Abstand in Rücksprünge der anderen benachbarten Kante fassen und durch entsprechend weitgehende Torsion des Puf fers in formschlüssigen Eingriff gelangen, so daß eine weitergehende Torsion nicht mehr möglich ist und der Puffer insoweit starr ist.The torsional strength of a spiral-shaped buffer can be increased if the spiral is provided with a "toothing". For this purpose, according to FIG. 4b, the edges of the buffer, which are formed by the incision 18 and lie opposite one another, have projections 19 and recesses 20 , projections on one edge each engaging at a distance in recesses of the other adjacent edge and by correspondingly extensive torsion of the buffer get into positive engagement, so that further torsion is no longer possible and the buffer is rigid.

Der Einbau eines gesonderten Puffers 17 zwischen den beiden Schaft teilen 2, 4 erfordert zwei Verbindungsstellen an dem normalerweise mechanisch stark belasteten Endoskopbereich. Zu nur einer Verbin dungsstelle zwischen den Schaftteilen kann man dagegen kommen, wenn der distale Endbereich des starren Schaftteiles 4 selbst als Puffer ausgebildet und dementsprechend mit Einschnitten der be schriebenen Art versehen ist. The installation of a separate buffer 17 between the two shaft parts 2 , 4 requires two connection points at the endoscope area, which is normally mechanically heavily loaded. To only one connec tion point between the shaft parts can come against it if the distal end region of the rigid shaft part 4 itself is formed as a buffer and is accordingly provided with incisions of the type described.

Über die Form bzw. den Verlauf der Einschnitte und über deren Breite können die Biege- und Torsionssteifigkeit sowie die Feder eigenschaften des Puffers variiert werden, indem lineare oder pro gressive Kennlinien bereits bei der Fertigung so eingestellt werden, daß der Puffer beispielsweise eine distalwärts größer werdende Flexi bilität hat, da dies zu einer günstigen Übertragung der Kräfte von einem Schaftteil auf den anderen führt.About the shape or the course of the incisions and their Bending and torsional stiffness as well as the spring can be wide characteristics of the buffer can be varied by linear or pro gressive characteristics are already set during production, that the buffer has, for example, a flexi that increases in the distal direction has since this leads to a favorable transfer of forces from one part of the shaft leads to the other.

In diesem Fall wird der Schaft aus mehreren Abschnitten bestehen, nämlich, von proximal beginnend, zunächst aus einem vollkommen starren Rohr, dann aus einem als Puffer wirkenden Abschnitt mit distalwärts gesehen zunehmender Flexibilität und schließlich einem Abschnitt, der völlig flexibel ist.In this case the shaft will consist of several sections, namely, starting from the proximal, initially from a complete rigid pipe, then from a section that acts as a buffer Increasing flexibility distally and finally one Section that is completely flexible.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß der starre Schaftteil auch als Rohr bzw. Hülse ausgebildet werden könnte, die von Hand in eine gewünschte Form gebogen werden kann, im übrigen aber nicht elastisch ist, und daß bei Bedarf der Endoskopschaft auch mit mehr als einem Puffer an solchen Stellen ausgestattet werden kann, die bei der Handhabung des Endoskopes hohen mechanischen Bela stungen unterliegen.Finally, it is pointed out that the rigid shaft part could also be formed as a tube or sleeve by hand can be bent into a desired shape, but otherwise is not elastic, and that if necessary the endoscope shaft also with more than one buffer can be equipped in such places, the high mechanical loading when handling the endoscope subject to.

Claims

1. Endoscope, the shaft ( 1 ) consists of a rigid proximal shaft part ( 4 ) and a flexible distal shaft part ( 2 ), the tip ( 3 ) of which is controllable by bending the flexible shaft part by means of an adjusting device ( 9 ), characterized in that A semi-flexible buffer ( 17 ) is provided in the area of the transition from the rigid ( 4 ) to the flexible shaft part ( 2 ).

2. Endoscope according to claim 1, characterized in that in the buffer ( 17 ) at least one incision ( 18 ) is provided which cuts through the buffer jacket and the course of which has an axial and a tangential component.

3. Endoscope according to claim 2, characterized in that the incision ( 18 ) has the course of a spiral.

4. Endoscope according to one of claims 2 and 3, characterized in that formed by an incision ( 18 ) and opposite edges of the buffer projections ( 19 ) and back jumps ( 20 ), the projections ( 19 ) on one Grasp the edge at a distance in the recesses of the other adjacent edge and by twisting the buffer ( 17 ) can be brought into a form-fitting grip.

5. Endoscope according to one of claims 1 to 4, characterized in that the buffer ( 17 ) is designed as a sleeve and forms the transition between the two shaft parts ( 2 , 4 ).

6. Endoscope according to one of claims 2 to 4, characterized in that the distal end region of the rigid shaft part ( 4 ) forms the buffer and is provided with at least one incision.

7. Endoscope according to one of claims 1 to 6, characterized in that the buffer ( 17 ) has an increasing distal Flexi bility.

8. Endoscope according to one of claims 1 to 7, characterized in that the material of the highly elastic buffer ( 17 ) is a nickel-titanium alloy.