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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Augenchirurgiesystem, ein Verfahren
zur Vorbereitung einer Augenoperation und ein Verfahren zur Durchführung
einer Augenoperation.
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Kurze Beschreibung des verwandten
Stand der Technik
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Ein
Beispiel für eine Augenoperation ist eine Kataraktoperation.
Bei einer Kataraktoperation wird eine natürliche Linse
des menschlichen Auges, in welcher sich ein Katarakt entwickelt
hat, durch eine künstliche Linse (IOL, Intra Ocular Lens)
ersetzt. Diese Operation ist ein mikrochirurgischer Eingriff, den ein
Operateur herkömmlicherweise unter Verwendung optischer
Hilfsmittel, wie beispielsweise eines Operationsmikroskops, durchführt.
Der Operateur bringt hierzu eine Inzision in die Sklera oder Kornea ein,
um innerhalb des Innenrands der medikamentös geweiteten
Iris und ohne Verletzung derselben eine Öffnung in den
Kapselsack einzubringen. Durch diese Inzision wird zum einen die
körpereigene natürliche Linse, beispielsweise
nach Ultraschallzertrümmerung, durch Absaugen entfernt
und zum anderen die künstliche Linse eingesetzt.
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Die
optischen Eigenschaften der künstlichen Linse werden vor
der Operation ermittelt, und die künstliche Linse wird
entweder anhand der ermittelten optischen Daten gefertigt oder sie
wird auf der Grundlage der ermittelten optischen Daten aus einem
Vorrat von künstlichen Linsen ausgewählt. Die Ermittlung
der optischen Daten der künstlichen Linse erfolgt auf der
Grundlage einer Augenuntersuchung, bei der charakteristische Daten
des zu operierenden Auges, wie beispielsweise die Krümmung
der Vorderfläche der Kornea, die Länge des Auges
und andere bestimmt werden. Aus den geometrischen Daten des zu operierenden
Auges werden dann die optischen Daten der künstlichen Linse
so ermittelt, dass die natürliche Sehfähigkeit
des Auges nach dem Einsetzen der künstlichen Linse gegeben
ist und der Patient möglichst keine Brille oder nur eine
Brille geringer Stärke zur Sehfehlerkorrektur tragen muss.
Hierzu ist es gelegentlich auch wünschenswert, eine künstliche
Linse mit einer astigmatischen Eigenschaft in ein zu operierendes
Auge einzusetzen. Die astigmatische Eigenschaft kann beispielsweise
charakterisiert werden durch zwei unterschiedliche Brechkräfte
in zueinander orthogonalen Richtungen und eine Orientierung einer
Achse bezüglich beispielsweise der Waagerechten bzw. der
Horizontalachse des Kopfes.
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Aus
DE 10 2004 055 683
A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, um
einen Operateur beim Einsetzen einer astigmatischen künstlichen Linse
in ein Patientenauge zu unterstützen.
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Es
hat sich gezeigt, dass die herkömmlich praktizierten Verfahren
zusammen mit den hierfür zur Unterstützung entwickelten
Geräten nicht immer den gewünschten Erfolg erzielen.
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Überblick über
die Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, herkömmliche
Augenchirurgiesysteme und Verfahren zum Vorbereiten und Durchführen
von Augenoperationen zu verbessern. Ebenso ist es eine Aufgabe der
Erfindung, ein Augenchirurgiesystem vorzuschlagen, welches beim
Einsetzen einer astigmatischen künstlichen Linse hilfreich
sein könnte, und es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Vorbereitung und ein Verfahren zur
Durchführung einer Augenoperation anzugeben, welche ebenfalls
beim Einsetzen einer astigmatischen künstlichen Linse hilfreich
sein könnten.
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Ausführungsformen
der Erfindung stellen ein Augenchirurgiesystem bereit, welches eine
Anzeigevorrichtung umfasst, um eine Darstellung einer Markierung
zu erzeugen, welche von einem Operateur erkannt werden kann und
ihm insbesondere eine Hilfestellung beim Orientieren einer in ein
Auge eingesetzten künstlichen Linse relativ zu dem Auge
geben kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt eine
Anzeigevorrichtung eines Augenchirurgiesystems eine Darstellung
eines Auges und eine Darstellung einer Markierung, wobei die Markierung
in Abhängigkeit von einem Orientierungswert dargestellt
wird, welcher durch eine Bildverarbeitungsvorrichtung ermittelt
wurde. Die Darstellung kann durch die Anzeigevorrichtung derart
erfolgen, dass die Darstellung des Auges und die Darstellung der
Markierung in einer überlagerten Darstellung erfolgen.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, den Orientierungswert
aus einem ersten Bild und einem zweiten Bild zu ermitteln. Die Ermittlung
kann insbesondere ein Verrechnen der beiden Bilder miteinander,
wie beispielsweise einen Vergleich des ersten Bildes mit dem zweiten
Bild, umfassen. Das erste Bild wurde zu einem früheren Zeitpunkt
aufgenommen als das zweite Bild. Insbesondere kann die Aufnahme
des zweiten Bildes unmittelbar vor der Darstellung des Auges zusammen mit
der Markierung erfolgen, während die Aufnahme des ersten
Bildes eine halbe Stunde oder mehrere Stunden oder mehrere Tage
vor der Aufnahme des zweiten Bildes stattfinden kann. Entsprechend
kann das Augenchirurgiesystem über einen Bildspeicher zur
Speicherung des ersten Bildes verfügen. Das Augenchirurgiesystem kann
allerdings auch einen Bildspeicher zum Speichern des zweiten Bildes
aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Augenchirurgiesystem
ein Abbildungssystem, welches in der Praxis beispielsweise einem
herkömmlichen Operationsmikroskop ähnlich sein
kann, wobei das Abbildungssystem umfasst: einen Datenspeicher für
einen Orientierungswert, einen Bildspeicher für ein präoperativ
aufgenommenes erstes Bild eines zu operierenden Auges, eine Kamera
zur intraoperativen Aufnahme eines zweiten Bildes des zu operierenden
Auges, eine Bildverarbeitungsvorrichtung welche dazu konfiguriert
ist, aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild einen Orientierungswert
zu ermitteln, und eine Anzeigevorrichtung zur Erzeugung einer Darstellung
des Auges und einer Darstellung einer Markierung in Abhängigkeit
von dem ermittelten Orientierungswert.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform eines Augenchirurgiesystems umfasst
ein Abbildungssystem ein Stativ zur Halterung einer Kamera unter einem
Abstand von dem zu operierenden Auge, wobei das Stativ eine Mehrzahl
von Gelenken umfasst, welche ein Verlagern der Kamera in drei zueinander orthogonale
Raumrichtungen erlauben. Hierdurch kann die Kamera, welche Bilder
des zu operierendes Auges aufnimmt, von dem Operateur oder einer
Hilfsperson so positioniert werden, dass es für den Operateur
günstig ist und der Lage des Patienten entspricht.
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Das
Abbildungssystem kann beispielsweise ein Operationsmikroskop umfassen,
welches beispielsweise ein, zwei oder mehrere Objektive und ein oder
mehrere einzelne Okulare oder Paare von Okularen umfassen kann.
Die Kamera kann in einem Strahlengang des Operationsmikroskops angeordnet sein,
und beispielsweise Licht zur Erzeugung eines Bildes des Auges empfangen,
welches ein Objektiv des Mikroskops durchsetzt hat.
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Die
Anzeigevorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform
einen Bildprojektor umfassen, um eine Darstellung der Markierung
in den Strahlengang zum Okular einzublenden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung
eine kopfgetragene Vorrichtung, (”headmounted Display”)
oder/und einen Monitor umfassen, welcher durch eine Konsole oder
ein Stativ getragen ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung über
eine Schnittstelle verfügen, welche zur Eingabe des ersten
Bildes, also des Bildes, welches einige Zeit vor dem zweiten Bild
aufgenommen wurde, einzugeben, so dass eine Bildverarbeitungsvorrichtung
dieses eingegebene erste Bild verarbeiten kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das
Augenchirurgiesystem ein Diagnosesystem, welches von dem Abbildungssystem
separat ausgebildet sein kann. Das Diagnosesystem umfasst eine Kamera
zur Aufnahme des ersten Bildes des zu operierenden Augen und eine
Schnittstelle zum Ausgeben des ersten Bildes insbesondere in einem
solchen Format, dass es unmittelbar zur Eingabe an die Eingabevorrichtung
und zur Verarbeitung durch deren Bildverarbeitungsvorrichtung geeignet
ist.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform hierbei ist das Diagnosesystem
ferner dazu konfiguriert, Geometrieparameter des zu operierenden Auges
zu messen und die entsprechenden Messdaten derart bereitzustellen,
dass daraus die optischen Daten einer künstlichen Linse,
welche zum Einsetzen in das mit dem Diagnosesystem untersuchte Auge geeignet
ist, zu errechnen. Diese Errechnung kann unter Einsatz von Formeln erfolgen,
welche empirisch gewonnen wurden, wobei die Berechnungen mit einer
solchen Formel insbesondere auch computergestützt erfolgen
können. Es ist auch möglich dass das Diagnosesystem
die optischen Daten der künstlichen Linse unmittelbar ausgibt.
Diese Daten umfassen vorzugsweise einen Orientierungswert, welcher eine
gewünschte Orientierung der künstlichen Linse relativ
zu dem Auge repräsentiert.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Vorbereiten einer Augenoperation bereitgestellt, welches umfasst:
Aufnehmen eines ersten Bildes eines Auges eines Patienten, Aufnehmen
eines zweiten Bildes des Auges, Bereitstellen einer Darstellung
des Auges, Ermitteln einer Orientierung bezüglich der Darstellung des
Auges basierend auf dem aufgenommenen ersten Bild und dem aufgenommenen
zweiten Bild, und Erzeugen einer Darstellung einer Markierung in
Abhängigkeit von der bestimmten Orientierung und in Überlagerung
mit der Darstellung des Auges.
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Hierbei
kann die Markierung eine Orientierung angeben, unter welcher eine
in das Auge später einzusetzende künstliche Linse
zu orientieren ist, um eine gute Sehtüchtigkeit des Auges
mit der eingesetzten künstlichen Linse zu erzielen. Da
die Orientierung unter anderem aus dem ersten Bild des Auges ermittelt
wird, welches vor der Aufnahme des zweiten Bildes aufgenommen wurde,
kann die künstliche Linse später mit einer vergleichsweise
hohen Genauigkeit orientiert werden. Es ist nämlich möglich,
dass das Auge bei der Aufnahme des zweiten Bildes in der Augenhöhle
des Patienten relativ zu seiner normalen Lage verdreht ist, und
deshalb eine Ermittlung der Orientierung, welche lediglich auf dem zweiten
Bild beruht, zu einer nicht optimalen Orientierung führen
würde.
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Beispielsweise
kann eine solche Verdrehung durch eine Manipulation des Auges hervorgerufen sein.
Ferner kann diese Verdrehung durch einen als ”Zyklotorsion” bezeichneten
Effekt hervorgerufen sein, gemäß welchen sich
das Auge eines Menschen in der Augenhöhle um bis zu 10° verdrehen
kann, wenn der Mensch von einer sitzenden Position in eine liegende
Position übergeht. Die Größe und der Betrag
dieser Verdrehung sind allerdings von Patient zu Patient verschieden,
so dass sie nur schwer vorhergesagt werden kann. Insbesondere ist
dieser Effekt dann von Bedeutung, wenn die präoperative
Vermessung des Auges in einer aufrechten Position des Kopfes des
Patienten erfolgt und die Aufnahme des zweiten Bildes und die nachfolgende
Orientierung der künstlichen Linse in einer liegenden Position
des Kopfes erfolgt.
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Durch
die Ermittlung der Orientierung aus dem ersten Bild und dem zweiten
Bild ist es möglich, eine Verdrehung des Auges in der Augenhöhle
bei der Aufnahme des zweiten Bildes relativ zu der Aufnahme des
ersten Bildes zu kompensieren. Insbesondere ist es möglich,
die Orientierung so zu ermitteln, dass sie einer gewünschten
Orientierung relativ zu dem Auge bei der Aufnahme des ersten Bildes entspricht.
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Das
Ermitteln der Orientierung aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild
kann insbesondere durch einen Bildvergleich erfolgen, welcher sich
an Strukturen der Sklera des Auges, wie beispielsweise Strukturen
von Blutgefäßen orientiert. Häufig stehen Strukturen
der Iris des Auges für einen solchen Vergleich nicht zur
Verfügung, da die Iris zum Zeitpunkt der Aufnahme des zweiten
Bildes gewöhnlich medikamentös erweitert wurde,
so dass diese nur in einem sehr geringem Umfang in dem zweiten Bild sichtbar
ist. Allerdings ist es möglich, andere Strukturen des Auges,
welche in der Sklera sichtbar sind, wie beispielsweise Blutgefäße,
mit ausreichender Qualität in den Bildern zu lokalisieren, so
dass ein auf diesen lokalisierten Strukturen basierender Bildvergleich
die Errechnung der Orientierung des Auges in dem zweiten Bild relativ
zu der Orientierung des Auges in dem ersten Bild zulässt.
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Es
ist vorgesehen, eine Kamera mit einer hohen Auflösung für
die Aufnahme des ersten Bildes und die Aufnahme des zweiten Bildes
einzusetzen, um die Strukturen in der Sklera mit einer ausreichenden
Genauigkeit zu erfassen. Beispielsweise können die Kameras
hierzu ein Feld von Bildelementen bzw. Pixeln umfassen, deren Anzahl
größer als beispielsweise 960×720 = 691
200 Pixel oder größer als beispielsweise 1 280×720
= 921 600 Pixel oder größer als 2 Millionen Pixel
ist. Insbesondere kann die Kamera des Diagnosesystems eine größere
Anzahl von Pixeln umfassen als die Kamera des Abbildungssystems.
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Gemäß spezieller
Ausführungsformen kann in einem Strahlengang zu der Kamera,
welche das erste Bild aufnimmt und in einem Strahlengang zu einer
Kamera, welche das zweite Bild aufnimmt, ein optisches Filter vorgesehen
sein, welches selektiv auf das Spektrum des für die Erzeugung
der Bilder verwendeten Lichts einwirkt. Beispielsweise kann das
Filter ein Infrarotfilter sein, welches lediglich infrarotes Licht,
also beispielsweise Licht einer Wellenlänge größer
800 nm durchlässt, oder das Filter kann ein Bandpassfilter
sein, welches auf ein Emissionsspektrum eines Fluoreszenzfarbstoffs
abgestimmt ist. Ebenso kann die Kamera eine Infrarotkamera sein
oder eine andere für bestimmte Wellenlängenbereiche
selektiv empfindliche Kamera sein, in welche ein entsprechendes
Filter bereits integriert ist.
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Das
vorangehend erläuterte Verfahren zur Vorbereitung einer
Augenoperation ist frei von Schritten, welche die Integrität
des menschlichen Körpers des Patienten verletzen, so dass
dieses Verfahren nicht notwendigerweise von einem Chi rurgen ausgeführt
werden muss sondern vielmehr auch von einer Hilfsperson, welche
den Patienten auf den Eingriff durch den Chirurgen vorbereitet,
ausgeführt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zur Durchführung einer Augenoperation bereitgestellt,
welches beispielsweise auch das Entfernen der natürlichen Linse
aus dem Auge umfassen kann. Gemäß einer Ausführungsform
umfasst dieses Verfahren ebenfalls das Einführen einer
künstlichen Linse in das Auge und ein Orientieren der künstlichen
Linse relativ zu dem Auge.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung kann an dem Auge,
beispielsweise in einem Bereich der Sklera, eine Markierung angebracht werden,
welche in dem aufgenommenen ersten Bild sichtbar ist und welche
an dem Auge wenigstens eine begrenzte Zeit bestehen bleibt, bis
das zweite Bild aufgenommen ward. Diese Markierung kann bei dem Bildvergleich
zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild benutzt werden, um
die relative Orientierung des Auges in den beiden Bildern zu ermitteln. Das
kann insbesondere dann hilfreich sein, wenn natürliche
Strukturen, wie etwa Blutgefäße in der Sklera,
in den Bildern nicht mit gutem Kontrast erkennbar sind. Die Markierung
kann beispielsweise mit einem Messer an der Sklera als eine Rille
oder dergleichen angebracht werden. Ferner ist es möglich,
die Markierung mit einem Farbstoff an dem Auge anzubringen, wobei
der Farbstoff biologisch abbaubar sein kann, so dass er nach beispielsweise
einigen Stunden oder Tagen nicht mehr sichtbar ist.
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Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Diagnosesystems eines Augenchirurgiesystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
schematische Darstellung eines Abbildungssystems des Augenchirurgiesystems, dessen
Diagnosesystem in 1 gezeigt ist,
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3 eine
schematische Darstellung eines erstes Bildes eines Patientenauges,
wie es mit einer Kamera des Diagnosesystems der 1 aufgenommen
wird,
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4 eine
schematische Darstellung eines zweiten Bildes des Patientenauges,
wie es mit einer Kamera des Abbildungssystems der 2 aufgenommen
wird, und
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5 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung von Verfahren gemäß Ausführungsformen
der Erfindung.
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Ein
Augenchirurgiesystem gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Diagnosesystem, welches nachfolgend anhand
der 1 erläutert wird, und ein Abbildungssystem,
welches nachfolgend anhand der 2 erläutert
wird.
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Ein
Diagnosesystem
1 dient dazu, ein Auge
3 eines
Patienten
5 zu vermessen. Hierzu umfasst das Diagnosesystem
1 eine
Auflage
7 für ein Kinn des Patienten und eine
Anlage
9 für eine Stirn des Patienten, so dass
dessen Auge
3 gegenüber einer Eingangsoptik
11 des
Diagnosesystems
1 angeordnet ist. Ein Messstrahlengang
13 wird
an einem halbdurchlässigen Spiegel
15 reflektiert
und tritt über eine Zwischenoptik
17 in ein schematisch
dargestelltes Messmodul
19 des Diagnosesystems
1 ein.
Das Messmodul
19 dient dazu, Geometriedaten des Auges zu
gewinnen, wie beispielsweise von Krümmungen der Hornhaut
des Auges und einer Länge des Augapfels. Insoweit entspricht
das Diagnosesystem einem herkömmlichen Diagnosesystem,
wie beispielsweise einem Keratometer, Beispiele hierfür sind
zum Beispiel aus
US 5,054,907 und
US 5,349,398 bekannt, oder
einem OCT (optical coherence tomography) System, Beispiele hierfür
sind zum Beispiel aus
US 5,493,109 oder
US 6,004,314 bekannt. Ein
Beispiel für ein Diagnosesystem ist ein System, welches
unter der Bezeichnung IOL Master von Carl Zeiss Meditec, Jena, Deutschland
vertrieben wird.
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Darüber
hinaus umfasst das Diagnosesystem gemäß der hier
beschriebenen Ausführungsform der Erfindung eine hochauflösende
Kamera 21 mit beispielsweise 1 280×720 Pixeln,
welcher über eine Kameraoptik 23 Licht zugeführt
wird, welches den halbdurchlässigen Spiegel 15 durchsetzt.
Mit der hochauflösenden Kamera 21 kann ein erstes
Bild des Auges 3 aufgenommen werden. Ein Beispiel für
ein solches Bild ist schematisch in 3 dargestellt.
Das dort gezeigte Bild 25 zeigt Augenlider 27,
Sklera 29, einen Außenrand 31 einer Iris 33,
einen Innenrand 35 der Iris 33 und einen Mittelpunkt 37 der
Pupille. Ferner sind in dem Bild 25 Blutgefäße 39 zu
erkennen.
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Die
von dem Messmodul 19 des Diagnosesystems 1 gewonnenen
Messdaten werden an einen Zwischenspeicher 41 übertragen
und können von dort in ein Steuersystem 43, beispielsweise
durch eine Datenleitung 45 ausgelesen werden. Das Steuersystem 43 kann
beispielsweise durch einen Personalcomputer gebildet sein, an welchen
Ausgabegeräte, wie beispielsweise ein Monitor 47,
und Eingabegeräte, wie beispielsweise eine Tastatur 49,
angeschlossen sind. Die Steuerung 43 nimmt die Messdaten über
eine Schnittstelle 51 in Empfang, verarbeitet diese weiter
und kann Ergebnisse der Vermessung des Auges 3 in einem
Datenspeicher 53 abspeichern. Ähnlich können
ein oder mehrere durch die Kamera 21 gewonnene Bilddatensätze
beispielsweise über die Datenleitung 45 und die
Schnittstelle 51 in die Steuerung 43 eingelesen
werden, dort weiterverarbeitet werden und als Bilddaten in einem
Bildspeicher 55 gespeichert werden. Die Messdaten aus dem Speicher 53 und
die Bilddaten aus dem Speicher 55 können sodann
z. B. auf eine in einem Laufwerk 57 angeordnete Kompaktdisk
geschrieben werden oder in ein Netzwerk 59 übertragen
werden. Die Messdaten umfassen insbesondere optische Daten für
eine künstliche Augenlinse mit einer astigmatischen Eigenschaft
und damit insbesondere zwei Brechkräfte und eine Orientierung.
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Das
in 2 gezeigte Abbildungssystem 61 umfasst
einen Gehäusekörper 63, der durch ein
Stativ 65 getragen ist, welches in 2 nur teilweise schematisch
dargestellt ist, und mehrere Stativglieder 67 und Gelenke 69 umfasst,
um eine Objektivlinse 71 des Abbildungssystems 61 mit
Abstand von dem Auge 3 des Patienten 5 zu positionieren,
dessen Kopf 5 zur Durchführung einer Kataraktoperation
auf einem Kissen 73 liegend ruht. Ein aus einer Objektebene
des Objektivs 71 ausgehendes objektseitiges Abbildungsstrahlenbündel 75 wird
von dem Objektiv 71 in ein bildseitiges Strahlenbündel 77 überführt. Aus
diesen greift ein doppelt ausgelegtes Zoomsystem 79 mit
mehreren Linsen 81 zwei Teilstrahlenbündel 83 und 84 heraus,
welche symmetrisch zu einer optischen Achse 85 des Abbildungssystems
parallel verlaufen und Okularen 87 bzw. 88 zugeführt
werden, in welche ein Operateur mit seinem linken und rechten Auge
einblicken kann, um ein Bild des Auges 3 zu betrachten.
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Das
Abbildungssystem 61 umfasst ferner einen halbdurchlässigen
Spiegel 91, welcher in dem Teilstrahlenbündel 83 angeordnet
ist, um aus diesem ein Strahlenbündel 93 auszukoppeln,
welches über eine Adapteroptik 95 auf einen Kamerachip 97 derart geleitet
wird, dass auf diesem ein Bild des Auges 3 entsteht. Von
dem Kamerachip 97 aufgenommene Bilder werden von einer
Steuerung 101 des Abbildungssys tems 61 ausgelesen
und dort in einen Bildspeicher 103 gespeichert.
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Die
Steuerung 101 kann wiederum ein Personalcomputer sein,
an welchen Eingabegeräte, wie beispielsweise eine Tastatur 105,
und Ausgabegeräte, wie beispielsweise ein Monitor 107,
angeschlossen sind.
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Die
Steuerung 101 umfasst ferner eine Schnittstelle 109,
welche beispielsweise an das Netzwerk 59 angeschlossen
ist, um wenigstens einen Teil der von dem Diagnosesystem 1 erzeugten Daten
zu empfangen. Die Schnittstelle 103 kann ebenfalls an ein
Datenträgerlesegerät angeschlossen sein, um diese
Daten beispielsweise von einer Kompaktdisk zu lesen.
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Die
Steuerung 101 umfasst einen Bildspeicher 111,
um das von dem Diagnosesystem 1 aufgenommene erste Bild 25 zu
speichern.
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Die
Steuerung 101 umfasst ferner einen Datenspeicher 113,
um die bestimmte Sollorientierung der künstlichen Linse
zu speichern. Eine Rechen- und Bildverarbeitungseinrichtung 115 der
Steuerung 101, welche in der Steuerung 101 auch
als Software implementiert sein kann, errechnet aus dem in dem Speicher 111 gespeicherten
ersten Bild des Auges, aus dem in dem Speicher 103 gespeicherten
zweiten Bild des Auges und aus der in dem Speicher 103 eingespeicherten
Sollorientierung ein weiteres Bild, welches auf dem Monitor 107 dargestellt
wird. Neben dem Monitor 107 kann dieses weitere Bild auch
in einer kopfgetragenen Anzeige 121 (”headmounted Display”)
dargestellt werden. Darüber hinaus umfasst die dargestellte
Ausführungsform des Abbildungssystems 61 einen
Projektor 123 mit einer Anzeigevorrichtung 125,
wie beispielsweise eine LCD-Anzeige, eine Projektionsoptik 127 und
einen halbdurchlässigen Spie gel 129. Der halbdurchlässige
Spiegel 129 ist in dem Teilstrahlenbündel 84 angeordnet
und koppelt ein durch die Anzeigevorrichtung 125 dargestelltes
und von der Optik 127 projiziertes Muster in das Teilstrahlenbündel 84 derart
ein, dass es beim Einblick in das Okular 26 in überlagerter
Darstellung mit dem Bild des Auges 3 wahrgenommen wird.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung 141, wie sie von der Rechen-
und Bildverarbeitungseinrichtung 115 auf dem Monitor 107 dargestellt
wird. In der Darstellung ist eine torische Intraokularlinse 143 bereits
in den Kapselsack des Auges 3 eingeführt. Die
torische Intraokularlinse 143 ist aufgrund Ihrer astigmatischen
optischen Wirkung korrekt in dem Kapselsack des Auges 3 zu
orientieren. Bei diesem Eingriff ist die Pupille medikamentös
erweitert, weshalb ein Abstand zwischen dem Innenrand 35 der Iris
und dem Außenrand 31 der Iris im Vergleich zu der
Darstellung der 3 verringert ist.
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Die
intraokulare Linse 143 umfasst einen zentralen Linsenteil 145 und
gegenüberliegende erweiterte Randbereiche mit jeweils einer
Haptik 147. Die Haptiken 147 sind in der Darstellung
deutlich als Markierung dienende Gestaltmerkmale der intraokularen
Linse wahrnehmbar. Es ist allerdings auch möglich, dass
an der Linse 143 zusätzliche Markierungen, wie
etwa Striche, angebracht sind, um als Orientierungshilfe zu dienen.
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In
der Darstellung 141 sind die Elemente des Auges, wie Lider 27 und
Iris 31, 35 und die intraokulare Linse 143 so
dargestellt, dass sie dem durch die Kamera 97 aufgenommen
Bild des Auges entsprechen. In Überlagerung mit diesen
Elementen des Auges ist in der Darstellung 141 eine Linie
bzw. Markierung 151 dargestellt, welche durch das Zentrum 37 der
Pupille verläuft und in der Darstellung 141 derart orientiert
ist, dass die intraokulare Linse 143 dann in dem Auge entsprechend
ihrer Sollorientierung korrekt orientiert ist, wenn die Zentren
der Haptiken 147 mittig unter der Linie 151 angeordnet
sind.
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Die
Darstellung der Markierung 151 wird durch die Rechen- und
Bildverarbeitungseinheit 115 wie folgt erzeugt: Die Rechen-
und Bildverarbeitungseinheit 115 ermittelt in dem durch
die Kamera 97 aufgenommenen und in dem Bildspeicher 103 gespeicherten
Bild den Innenrand 35 der Iris, um daraus die Lage des
Zentrums 37 in der Darstellung 41 zu bestimmen
und das Zentrum 37 als ein Kreuz oder anderen Markierung
darzustellen. Ferner kann ein Kreis 152 um das Zentrum 37 dargestellt
werden, der z. B. zwischen dem Innenrand 35 und dem Außenrand 31 der
Iris verläuft, um eine korrekte Position der Markierungen
und damit ein korrektes Funktionieren des Systems verifizieren zu
können. Ferner vergleicht die Bildverarbeitungseinheit 115 die
in den Speichern 103 und 111 gespeicherten Bilder
miteinander im Hinblick auf Strukturen der Kornea, wie beispielsweise
die Blutgefäße 39. Die Recheneinheit 115 errechnet
aus diesem Vergleich eine relative Verdrehung der in den Bildern
dargestellten Augen. Beispielsweise kann das durch die Kamera 97 aufgenommene
Auge aufgrund von Zyklotorsion relativ zu dem durch die Kamera 21 des
Diagnosesystems 1 aufgenommenen Bild des Auges verdreht
sein. Die Rechen- und Bildverarbeitungseinheit 115 ermittelt sodann
aus der in dem Speicher 113 gespeicherten Sollorientierung
der Intraokularlinse und aus der durch den Bildvergleich erhaltenen
Verdrehung eine tatsächliche Orientierung, welche die Intraokularlinse 143 in
der Darstellung 141 aufweisen soll, um korrekt orientiert
zu sein. Diese tatsächliche Orientierung wird durch die
Gerade 151 als Markierung in der Darstellung 141 dargestellt.
Der Operateur ist dann in der Lage, die Intraokularlinse entsprechend
der Markierung 151 auszurichten.
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Der
erläuterte Vorgang zur Errechnung der Markierung 151 kann
durch die Anzeigevorrichtung 61 wiederholt und mit durch
die Kamera 97 ständig wiederkehren aktualisiert
aufgenommenen Bildern ausgeführt werden, so dass die Darstellung
der Markierung 151 nach einer kurzen Verzögerung
von beispielsweise 300 ms oder nahezu in Echtzeit aktualisiert wird.
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Während
auf den Ausgabegeräten Monitor 107 und kopfgetragener
Anzeigevorrichtung 121 sowohl die Darstellung der Markierung
als auch die Darstellung der Elemente des Auges dargestellt werden,
ist es ausreichend, wenn die Anzeigevorrichtung 125 lediglich
die Markierung 151 darstellt, denn die Überlagerung
mit den Elementen des Auges erfolgt im Strahlengang des Okulars 88 über
den halbdurchlässigen Spiegel 129.
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Ferner
ist es möglich, vor der Aufnahme des ersten Bildes mit
der Kamera 21 des Diagnosesystems 1 zwei oder
mehrere Markierungen 155 an der Sklera 29 des
Auges anzubringen. Die Markierungen können beispielsweise
durch eine Tinte oder eine gezielt eingebrachte kleine Verletzung
der Sklera gebildet sein. Diese Markierungen 155 sind genauso
wie die Strukturen der Blutgefäße 39 in
den aufgenommenen Bildern sichtbar und können bei der Bildverarbeitung
dazu dienen, die relative Verdrehung der Bilder leichter und mit
größerer Sicherheit ermitteln zu können.
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In
der Darstellung der 1 ist das Abbildungssystem 61 ein
Operationsmikroskop mit zwei Okularstrahlengängen. Es ist
jedoch auch möglich, ein einfacheres Abbildungssystem einzusetzen,
welches Okulare nicht aufweist, wobei dann die Darstellung über
einen Monitor oder eine kopfgetragene Anzeigevorrichtung oder dergleichen
erfolgen muss.
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Anhand
des in 5 gezeigten Flussdiagramms werden Ausführungsformen
des Verfahrens zur Vorbereitung einer Augenoperation und des Verfahrens
zur Durchführung einer Augenoperation zusammenfassend erläutert.
Mit Hilfe eines Diagnosesystems, welches Funktionen eines herkömmlichen Keratometers
oder eines OCT-Systems aufweisen kann, werden in einem Schritt 201 IOL-Daten 202,
d. h. optische Daten einer künstlich intraokularen Linse ermittelt,
und zwar basierend auf an dem zu operierenden Auge gewonnenen Messdaten,
wie etwa Korneakrümmung und Augenlänge. In einem
Schritt 203 werden Bilddaten 204 des Auges mit
einer in dem Diagnosesystem integrierten Kamera gewonnen, so dass
eine Orientierung der Bilddaten und die in den IOL-Daten enthaltene
Sollorientierung der intraokularen Linse bezüglich einer
gemeinsamen Referenzorientierung, beispielsweise der Vertikalen,
gewonnen sind. Der Kopf des Patienten kann bei der Untersuchung
mit dem Diagnosesystem aufrecht orientiert sein.
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Basierend
auf den IOL-Daten 202 wird sodann die Fertigung einer intraokularen
Linse in Auftrag gegeben, oder es wird eine passende intraokulare
Linse aus einem Vorrat an solchen Linsen ausgewählt.
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Der
Patient wird sodann mit seinem Auge vor der Anzeigenvorrichtung
positioniert, welche die Durchführung des operativen Eingriffs
unterstützt. Die Anzeigevorrichtung kann ein Operationsmikroskop
sein, und der Kopf des Patienten kann hierbei liegend bzw. horizontal
ausgerichtet sein. Zunächst kontrolliert eine Hilfskraft
die Lage des Patienten und nimmt die nötigen Einstellungen
an der Anzeigevorrichtung vor, wozu es auch gehören kann,
die korrekte Darstellung der Markierung, welche die korrekte Orientierung
der intraokularen Linse in dem Auge des Patienten anzeigt, zu überprüfen.
Hierzu werden in einem Schritt 205 mit einer Kamera des
Anzeigesystems Bilddaten 206 gewonnen.
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Diese
werden in einem Schritt 207 zusammen mit den Bilddaten 204 und
der in den IOL-Daten 202 enthaltenen Sollorientierung verrechnet,
um eine Orientierung der intraokularen Linse in dem im Schritt 205 aufgenommenen
Bild zu ermitteln. In einem Schritt 209 werden sowohl Elemente
des Auges, die den in dem Schritt 205 aufgenommenen Bild
des Auges entsprechen, als auch eine Markierung dargestellt, welche
die Sollorientierung der intraokularen Linse in dem Auge repräsentiert.
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Die
Schritte 201, 203, 205, 207 und 209 können
von einer Hilfsperson durchgeführt werden, welche von dem
Operateur bzw. Chirurgen, der den mikrochirurgischen Eingriff vornimmt,
verschieden ist.
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Nachfolgend
führt der Chirurg einen Schritt 211 aus, um die
natürliche Augenlinse aus dem Auge des Patienten zu entfernen.
Sodann wird in einem Schritt 213 die künstliche
Augenlinse in das Auge eingesetzt. Es folgen sodann Schritte 205', 207' und 209',
die den vorangehend erläuterten Schritten 205, 207 und 209 entsprechen,
um eine aktualisierte Darstellung einer Markierung zu erzielen,
welche die Sollorientierung der künstlichen Augenlinse
repräsentiert. Hierzu werden in dem Schritt 205' gewonnene aktualisierte
Bilddaten 206' mit den Bilddaten 204 und den IOL-Daten 202 in
einem Schritt 207' verrechnet, und das Ergebnis dieser
Verrechnung wird in einem Schritt 209' dargestellt, wobei
der Operateur aus der in Schritt 209' generierten Darstellung
einen Korrekturbedarf für die Orientierung der Linse erkennt und
gegebenenfalls in einem Schritt 215 die Orientierung der
künstlichen Augenlinse korrigiert. Die Schritte 205', 207', 209' und 215 können
solange wiederholt werden, bis der Operateur mit dem Ergebnis der Orientierung
der künstlichen Augenlinse zufrieden ist.
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Im
Unterschied zu den präoperativen Schritten 201, 203, 205, 207 und 209,
welche von einer Hilfsperson ausgeführt werden können,
werden die Schritte 211, 213, 205', 207', 209' und 215' als
intraoperative Schritte bezeichnet, welche von einem Operateur bzw.
Chirurgen ausgeführt werden.
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In
den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird
von dem Augenchirurgiesystem eine Darstellung des zu operierenden
Auges erzeugt, welche mit einer Darstellung einer Markierung überlagert
ist, welche dem Operateur die Sollorientierung der einzusetzenden
intraokularen Linse anzeigt.
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Alternativ
oder in Ergänzung hierzu ist es ebenfalls möglich,
in das Abbildungssystem einen Wellenfrontsensor zu integrieren.
Beispiele hierfür sind aus
US 2005/0241653 A1 ,
US 2005/0243276 A1 oder
DE 10 2005 031 496
B4 bekannt, deren Offenbarungen in die vorliegende Anmeldung
durch Inbezugnahme voll umfänglich aufgenommen werden. Ferner
ist es möglich, ein Keratometer in ein Operationsmikroskop
zu integrieren oder an ein solches zu adaptieren. Mit Hilfe eines
solchen Wellenfrontsensors kann eine Fehlsichtigkeit des operierten
Auges, insbesondere hinsichtlich Stärke und Orientierung
eines Astigmatismus, während der Operation bestimmt werden.
Ebenso kann mit einem Keratometer, oder einem ähnlichen
System wie etwa einem Keratoskop oder einem Ophthalmometer, die
Fehlsichtigkeit des operierten Auges, insbesondere hinsichtlich
Stärke und Orientierung eines Astigmatismus, während
der Operation bestimmt werden.
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Deshalb
ist es insbesondere möglich, auch eine von der Sollorientierung
abweichende Orientierung der intraokularen Linse zu ermitteln und
dem Operateur in einer geeigneten Weise darzustellen. Dies kann
beispielsweise durch Einblenden einer Markierung oder eines Indikators
in das von dem Operateur während der Operation wahrgenommene Bild
des Auges erfolgen. Dieser Indikator kann einen Zahlenwert, wie
etwa ”+7” umfassen, was eine Bedeutung wie ”drehen
der Linse um 7° im Uhrzeigersinn” bedeuten kann,
während ein Indikator von ”–3” eine
Bedeutung wie ”drehen um 3° gegen den Uhrzeigersinn” haben
kann. Ferner kann eine Richtung der durchzuführenden Drehung
der intraokularen Linse durch Pfeile oder dergleichen angegeben
werden, welche in Uhrzeigerrichtung oder gegen Uhrzeigerrichtung
zeigen.
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Gemäß einer
Ausführung der Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen
einer Augenoperation vorgesehen, welches einen Vergleich von präoperativ
aufgenommenen Bildern mit intraoperativ aufgenommenen Bildern umfasst,
um eine Markierung zu generieren, welche eine Sollorientierung einer
Intraokularlinse oder eine Differenz zwischen einer aktuellen Orientierung
und der Sollorientierung der Intraokularlinse repräsentiert.
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Ferner
ist ein Augenchirurgiesystem vorgesehen, welches entsprechend ein
Abbildungssystem umfasst, welches intraoperativ zum Einsatz kommt und
eine Kamera aufweist, und ein Diagnosesystem, welches präoperativ
zum Einsatz kommt und ebenfalls eine Kamera aufweist. Das intraoperativ
eingesetzte Abbildungssystem umfasst eine Bildverarbeitungseinrichtung,
um die aufgenommenen Bilder zu verrechnen und einen entsprechenden
Orientierungswert zu ermitteln, aus welchem eine Darstellung einer
Markierung gewonnen wird, welche die Sollorientierung der intraokularen
Linse repräsentiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004055683
A1 [0004]
- - US 5054907 [0034]
- - US 5349398 [0034]
- - US 5493109 [0034]
- - US 6004314 [0034]
- - US 2005/0241653 A1 [0059]
- - US 2005/0243276 A1 [0059]
- - DE 102005031496 B4 [0059]