-
Die
Erfindung betrifft ein Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem zur Untersuchung
eines Patientenauges mit einem Operationsmikroskop, einer Trägereinrichtung,
in der das Operationsmikroskop höhenverstellbar aufgenommen
ist, um einen Arbeitsabstand zwischen dem Operationsmikroskop und
einem Patientenauge einstellen zu können, einem Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul,
das ein verstellbares Ophthalmoskopierlupensystem umfasst, um einen
Abstand zwischen Ophthalmoskopierlupe und Operationsmikroskop einstellen
zu können, sowie einem Sensorsystem zur Messung des Abstands des
Operationsmikroskops vom Patientenauge.
-
Ein
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem der eingangs genannten Art ist
aus der
DE 10 2006
047 459 A1 bekannt. Dieses Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
umfasst ein Operationsmikroskop, das höhenverstellbar an
einer Trägervorrichtung aufgenommen ist, um einen Arbeitsabstand
zwischen dem Operationsmikroskop an einem Patientenauge einstellen
zu können. Zur Höhenverstellung des Operationsmikroskops
ist ein erster Antrieb vorgesehen. Das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
hat ein Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul mit einem daran verstellbar
angeordneten Ophthalmoskopierlupensystem. Für dieses System
ist ein zweiter Antrieb vorgesehen, der es ermöglicht,
einen Arbeitsabstand zwischen einer Ophthalmoskopierlupe und dem
Patientenauge einzustellen. Indem in das Operationsmikroskopsystem
ein Sensor zur Messung des Abstands von Operationsmikroskop und
Patientenauge integriert ist, kann mittels einer Verstellanzeige
einem Operateur die stets günstige Systemeinstellung angezeigt
werden und es ist möglich, über eine Regeleinrichtung
das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem so zu verstellen, dass Bewegungen
des Patientenauges automatisch ausgeglichen werden.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Ophthalmo-Operationsmikroskop bereitzustellen,
das mit guter Genauigkeit eine Positionsbestimmung des Operationsmikroskops über
einem Patientenauge ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem der eingangs
genannten Art gelöst, bei dem das Sensorsystem als OCT-Messeinrichtung
ausgebildet ist.
-
Eine
OCT-Messeinrichtung erlaubt mittels optischer Kohärenztomographie
die nichtinvasive Darstellung und Messung von Strukturen innerhalb eines
Gewebes. Als optisches bildgebendes Verfahren ermöglicht
die optische Kohärenztomographie insbesondere Schnitt-
oder Volumenbilder von biologischem Gewebe mit Mikrometerauflösung
zu erzeugen. Ein entsprechendes OCT-System umfasst eine Quelle für
zeitlich inkohärentes und räumlich kohärentes
Licht mit einer Kohärenzlänge lc,
die einem Probenstrahlengang und einem Referenzstrahlengang zugeführt
wird. Der Probenstrahlengang ist auf das zu untersuchende Gewebe
gerichtet. Laserstrahlung, die aufgrund von Streuzentren im Gewebe
in den Probenstrahlengang zurückgestrahlt wird, überlagert
das OCT-System mit Laserstrahlung aus dem Referenzstrahlengang.
Durch die Überlagerung entsteht ein Interferenzsignal.
Aus diesem Interferenzsignal lässt sich die Position von
Streuzentren für die Laserstrahlung im untersuchten Gewebe
bestimmen.
-
Für
OCT-Systeme ist das Bauprinzip des „Time-Domain OCT” und
des „Fourier-Domain OCT” bekannt.
-
Der
Aufbau eines „Time-Domain OCT” ist beispielsweise
in der
US 5,321,501 anhand
von
1a auf Sp. 5, Z. 40–Sp.
11, Z. 10 beschrieben. In einem solchen System wird die optische
Weglänge des Referenzstrahlenganges über einen
schnell beweglichen Referenzspiegel fortlaufend variiert. Das Licht
aus Proben- und Referenzstrahlengang wird auf einem Photodetektor überlagert.
Wenn die optischen Weglängen von Proben- und Referenzstrahlengang übereinstimmen,
entsteht auf dem Photodetektor ein Interferenzsignal.
-
Ein „Fourier-Domain
OCT” ist beispielsweise in der
WO 2006/10544 A1 erläutert.
Um die optische Weglänge eines Probenstrahlenganges zu
vermessen, wird wiederum Licht aus dem Probenstrahlengang Licht
aus einem Referenzstrahlengang überlagert. Im Unterschied
zu einem „Time-Domain OCT” wird jedoch für
eine Messung der optischen Weglänge des Probenstrahlenganges
das Licht aus Proben- und Referenzstrahlengang nicht direkt einem
Detektor zugeführt, sondern zunächst mittels eines
Spektrometers spektral zerlegt. Die so erzeugte spektrale Intensität
des überlagerten Signals aus Proben- und Referenzstrahlengang
wird dann mit einem Detektor erfasst. Durch Auswerten des Detektorsignals
kann wiederum die optische Weglänge des Probenstrahlenganges
ermittelt werden.
-
Die
OCT-Messeinrichtung des erfindungsgemäßen Ophthalmo-Operationsmikroskops
enthält eine Baugruppe zum Erzeugen eines OCT-Abtaststrahlengangs
aus kurzkohärenter Laserstrahlung mit einer Analyseeinheit
zur Auswertung von Interferenzsignalen.
-
Eine
solche OCT-Messeinrichtung kann unter Verwendung für ein
Patientenauge unschädlicher IR-Strahlung eine sehr genaue
Abstandsmessung vornehmen, da mittels einer OCT-Messeinrichtung insbesondere
die Grenzflächen von Strukturen erfasst werden können,
die für sichtbares Licht transparent sind.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist der Probenstrahlengang der OCT-Messeinrichtung
auf das Beobachtungsfeld des Operationsmikroskops geführt.
Auf diese Weise ist eine Positionsbestimmung des Operationsbereichs
relativ zum Operationsmikroskop möglich.
-
In
Weiterbildung der Erfindung durchsetzt der Probenstrahlengang der
OCT-Messeinrichtung bei Beobachtung mit Ophthalmoskopierlupe die
Ophthalmoskopierlupe. Auf diese Weise ist es möglich, die
Entfernung des Augenhintergrunds eines Patientenauges vom Operationsmikroskops
zu bestimmen.
-
In
Weiterbildung der Erfindung weist die Ophthalmoskopierlupe eine
OCT-Messstrahlung reflektierende Schicht auf. Auf diese Weise kann
die Position der Ophthalmoskopierlupe relativ zum Patientenauge
zuverlässig erfasst werden.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist die OCT-Messstrahlung reflektierende
Schicht der Ophthalmoskopierlupe auf der zum Patientenauge weisenden
Seite der Ophthalmoskopierlupe ausgebildet. Auf diese Weise ist
eine zuverlässige Messung des Abstands zwischen Ophthalmoskopierlupe
und Patientenauge mittels OCT-Messstrahlung möglich.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist die OCT-Messeinrichtung als OCT-System
mit XY-Scaneinrichtung ausgebildet. Auf diese Weise kann mit dem
System eine zweidimensionale Topographie des Patientenauges und
insbesondere die Krümmung und Scheitelpunktlage der Cornea
vermessen werden. Dies ermöglicht es, einer Beobachtungsperson die
genaue Lage der Pupille des Patientenauges im Bezug auf das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
anzuzeigen. Damit wird eine Beobachtungsperson in die Lage versetzt,
die Ophthalmoskopierlupe vor der Cornea des Patientenauges in der
Weise zu positionieren, dass sich die Austrittspupille des Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems
und die Pupille des Patientenauges gegenseitig abdecken. Dies ermöglicht
insbesondere den Augenhintergrund mit dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
ohne Vignettierung zu betrachten.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist die OCT-Messeinrichtung als Dual-Beam
Interferometer ausgebildet, insbesondere als Dual-Beam Interferometer,
wie es anhand von
2 in der
DE 100 41 041 A1 oder anhand
der
2 bzw.
5 in der
DE 102 60 256 A1 beschrieben
ist.
-
In
Weiterbildung der Erfindung entspricht der Referenzzweig der OCT-Messeinrichtung
einem günstigen Arbeitsabstand des Operationsmikroskops vom
Patientenauge. Auf diese Weise wird eine Anpassung der OCT-Messeinrichtung
an das entsprechende Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem bewirkt.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist bei dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
eine XY-Verstelleinrichtung vorgesehen. Auf diese Weise wird ein
genaues Zentrieren des Operationsmikroskops über einem
Patientenauge ermöglicht, wobei eine zentrierte Position
des Operationsmikroskops mittels der OCT-Messeinrichtung erfasst
werden kann.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist bei Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
die XY-Verstelleinrichtung für das Positionieren des Ophthalmo-Operationsmikroskops
relativ zu einem Patientenauge mit der OCT-Messeinrichtung gekoppelt.
Auf diese Weise ist ein automatisches Zentrieren des Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems über
einem Patientenauge möglich.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist bei dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
ein Steuer- oder Regelmodus aktivierbar um das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
unter fortlaufender Positionserfassung mittels der OCT-Messeinrichtung über
dem Patientenauge für eine optimale Arbeitseinstellung
zu konfigurieren.
-
In
Weiterbildung der Erfindung umfasst das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
einen Handgrifftaster, mittels dessen an einem Monitor angezeigte
Gewebestrukturen des Patientenauges markiert werden können,
um ein automatisches Fokussieren auf diese Gewebestrukturen auszulösen.
-
Ein
erfindungsgemäßes Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
ermöglicht, das Ophthalmo-Operationsmikroskop mit folgenden
Verfahrensschritten über einem Patientenauge zu positionieren:
- – Vorgeben einer günstigen
Position des Operationsmikroskops und/oder der Ophthalmoskopierlupe
relativ zum Patientenauge;
- – Bestimmen der Position des Operationsmikroskops und/oder
der Ophthalmoskpierlupe relativ zum Patientenauge mittels des OCT-Messsystems;
- – Ermitteln einer Abweichung der gemessenen Position
des Operationsmikroskops relativ zu dem Patientenauge und/oder der
Ophthalmoskopierlupe zu einer vorgegebenen günstigen Position;
- – Verstellen der Position des Operationsmikroskops
und/oder der Ophthalmoskopierlupe um die ermittelte Abweichung.
-
Das
erfindungsgemäße Ophthalmo-Operationsmikroskop
kann auch mit folgenden Verfahrensschritten über einem
Patientenauge positioniert werden:
- – Vorgeben
einer günstigen Position des Operationsmikroskops und/oder
der Ophthalmoskopierlupe relativ zum Patientenauge;
- – Bestimmen des Abstands des Operationsmikroskops und/oder
der Ophthalmoskopierlupe relativ zum Patientenauge mittels des OCT-Messsystems;
- – Ermitteln einer Abweichung des gemessenen Abstands
des Operationsmikroskops und/oder der Ophthalmoskopierlupe von dem
Patientenauge zu der vorgegebenen günstigen Position;
- – Einregeln des Arbeitsabstandes des Operationsmikroskops
und/oder der Ophthalmoskopierlupe auf die vorgegebene günstige
Position.
-
Darüber
hinaus ist es möglich, das erfindungsgemäße
Ophthalmo-Operationsmikroskop mit folgenden Verfahrensschritten über
einem Patientenauge zu positionieren:
- – Vorgeben
einer günstigen Position des Operationsmikroskops und/oder
der Ophthalmoskopierlupe relativ zum Patientenauge;
- – Verstellen der Position des Operationsmikroskops
und/oder der Ophthalmoskopierlupe um die ermittelte Abweichung;
- – Fortlaufendes Überprüfen der Position
des Operationsmikroskops und/oder der Ophthalmoskpierlupe relativ
zum Patientenauge mittels des OCT-Messsystems.
-
Auf
diese Weise wird ein schnelles Positionieren des Ophthalmo-Operationsmikroskops
im laufenden Operationsbetrieb über einem Patientenauge ermöglicht.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1 ein
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem mit einem in einer XY-Verstelleinrichtung
aufgenommenen Operationsmikroskop mit OCT-Messeinrichtung;
-
2 den
schematischen Aufbau des Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems aus 1;
-
3 und 4 die
OCT-Messeinrichtung im Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem;
-
5 die
Einheit für die Erzeugung und Analyse des OCT-Abtaststrahlengangs
der OCT-Messeinrichtung;
-
6 den
schematischen Aufbau eines Patientenauges;
-
7 das
Reflexionsverhalten eines typischen Patientenauges für
OCT-Abtaststrahlung; und
-
8 ein
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem, das eine Beleuchtungseinrichtungs-Steuereinheit
enthält, die mit der OCT-Messeinrichtung verbunden ist.
-
Das
in 1 gezeigte Operationsmikroskopsystem 100 umfasst
ein Operationsmikroskop 101 welches in einer Trägereinrichtung
höhenverstellbar aufgenommen ist. An das Operationsmikroskop 101 ist
ein Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 103 mit einer Reduzierlinse 104 und
einer Ophthalmoskopierlupe 105 angeschlossen. Das Operationsmikroskop 101 ist
mittels einer XY-Verstelleinrichtung 106 an der Trägervorrichtung 102 gehalten,
die wiederum an einem Tragarm 107 eines nicht weiter dargestellten Operationsmikroskopstativs
aufgenommen ist.
-
Der
Aufbau des Operationsmikroskopsystems 100 aus 1 ist
anhand von 2 schematisch erläutert.
-
Das
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 in 2 umfasst
ein Operationsmikroskop 201, das als Stereomikroskop ausgebildet
ist. Das Operationsmikroskop 201 hat einen Einblicktubus 202 mit
Okular 280 und ein Hauptobjektivsystem 203 mit
variabler Brennweite. Dem Hauptobjektivsystem 203 ist ein
steuerbarer Antrieb 275 zugeordnet. Das Hauptobjektivsystem 203 mit
variabler Brennweite ermöglicht die Einstellung des Arbeitsabstands 224 bei
dem Operationsmikroskop 201 im Bereich 200 mm–500
mm. Das Operationsmikroskop 201 enthält weiter
ein pankratisches Vergrößerungssystem 204, 205 für
einen linken und rechten binokularen Beobachtungsstrahlengang 206, 207.
Zwischen dem pankratischen Vergrößerungssystem 204 und
dem Einblicktubus 202 ist ein schaltbares System zur Strahlvertauschung
und Bildumkehr angeordnet.
-
Das
Operationsmikroskop 201 ist an einer Trägereinrichtung 209 mit
XY-Verstellvorrichtung 290 aufgenommen. Es kann daran mit
einer Fokussiereinrichtung 210 entsprechend dem Doppelpfeil 211 auf-
und ab bewegt werden. Auf diese Weise kann der Arbeitsabstand 224 zwischen
dem Mikroskop-Hauptobjektivsystem 203 und einem untersuchten
Patientenauge 220 eingestellt werden. Das Operationsmikroskop
wird so auf einen Objektbereich, der untersucht werden soll, fokussiert.
-
Der
Fokussiereinrichtung 210 ist ein motorischer Antrieb 212 zugeordnet.
Der motorische Antrieb 212 ist mit einem Zahnradgetriebe 250 verbunden,
das in eine Zahnstange 251 an der Trägereinrichtung 209 eingreift.
-
Das
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 umfasst weiter
ein Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214. Das Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul ist
mit einem Schwenkgelenk 213 an das Operationsmikroskop 201 angeschlossen.
-
Das
Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 enthält eine
Reduzierlinse 215 sowie eine Ophthalmoskopierlupe 216.
Die Ophthalmoskopierlupe 216 ist in einer Ophthalmoskopierlupenhalterung 227 aufgenommen.
Die Ophthalmoskopierlupenhalterung 227 kann mittels eines
Antriebs 217, der auf ein Schneckengewinde 218 wirkt,
entsprechend dem Doppelpfeil 219 über einem zu
untersuchenden Patientenauge 220 auf- und abbewegt werden.
Der Antrieb 212 zur Verstellung des Operationsmikroskops 201 und
der Antrieb 217, der die Ophthalmoskopierlupe 216 bewegt,
sind über eine Kopplung 223 in Wirkverbindung.
Diese Kopplung 223 ist bei dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 als
mechanische Kopplung ausgeführt.
-
Aufgrund
der Brechkraft der Linse 240 in einem Patientenauge 220 ist
es für die Untersuchung des Augenhintergrunds 221 eines
Patientenauges 220 mit einem Operationsmikroskop 201 erforderlich, den
Augenhintergrund 221 in eine Zwischenbildebene 260 abzubilden,
auf welche die Beobachtungsstrahlengänge 206, 207 des
Operationsmikroskops fokussiert sind. Dies ist die Funktion der
Ophthalmoskopierlupe 226. Sie erzeugt in der Zwischenbildebene 260 ein
seitenverkehrtes Zwischenbild 222 des Hintergrunds 221 des
Patientenauges 220. Um dieses Zwischenbild 222 scharf
betrachten zu können, muss die Fokusebene der Beobachtungsstrahlengänge 206, 207 des
Operationsmikroskops 201 mit der Zwischenbildebene 260 zusammenfallen.
-
Wenn
das Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 in die Beobachtungsstrahlengänge 206, 207 des Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems 200 eingeschwenkt
ist, gewährleistet ein schaltbares System zur Strahlvertauschung
und Bildumkehr 208 im Operationsmikroskop 201,
dass in dem Einblicktubus 202 des Operationsmikroskops 201 ein
aufrechtes Bild des Augenhintergrunds 221 eines Patientenauges 220 beobachtet
werden kann.
-
Die
Reduzierlinse 215 im Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 verstärkt
die Brechkraft des Hauptobjektivsystems 203 vom Operationsmikroskop 201.
Sie bewirkt eine Verlagerung der Fokusebene der Beobachtungsstrahlengänge 206, 207 des Operationsmikroskops 201 hin
zum Hauptobjektivsystem 203 des Operationsmikroskops 201.
-
Das
Schwenkgelenk 213 ermöglicht, das Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 um
die Achse 230 entsprechend dem Doppelpfeil 231 in
die Beobachtungsstrahlengänge 206, 207 des
Operationsmikroskops ein- und auszuschwenken. Die Brechkraft und
Anordnung der Reduzierlinse 215 im Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 sind
so gewählt, dass bei Ausschwenken des Ophthalmoskopie-Vorsatzmoduls 214 aus
den Beobachtungsstrahlengängen 206, 207 deren
Fokusebene um etwa 2,5 cm in Richtung des untersuchten Patientenauges 220 verlagert wird.
Dies ermöglicht, dass bei ausgeschwenktem Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 mit
dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 die Linse 240 des
Patientenauges 220 scharf gesehen werden kann, ohne dass
das Operationsmikroskop 201 nachfokussiert werden muss.
-
Das
Operationsmikroskopsystem 200 enthält zur Positionierung
des Operationsmikroskops relativ zum Patientenauge ein OCT-Messsystem 295, das
OCT-Abtaststrahlung 291 bereitstellt. Die OCT-Abtaststrahlung 291 durchsetzt
das Mikroskop-Hauptobjektivsystem 203 und, wenn das Ophthalmoskopie-Vorsatzmodul 214 in
die Beobachtungsstrahlengänge 206, 207 des
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems eingeschwenkt ist, auch die Reduzierlinse 215 und
die Ophthalmoskopierlupe 216.
-
Die
OCT-Abtaststrahlung 291 ist kurzkhärentes Licht
im Wellenlängenbereich 700 μm–1500 μm. Das
OCT-Messsystem ermöglicht, die Topografie des Patientenauges 220 zu
vermessen und insbesondere sowohl den Arbeitsabstand 224 des
Operationsmikroskops 201 von dem Patientenauge 220 als auch
den Abstand 265 der Ophthalmoskopierlupe 216 zum
Patientenauge 220 zu bestimmen.
-
Das
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 weist eine Anzeigevorrichtung 281 auf,
die mit einer Bedieneinheit 282 und dem OCT-Messsystem 295 verbunden
ist. Die Anzeigevorrichtung 281 hat einen Monitor 282,
der über eine Bedieneinheit 283 aktiviert werden
kann. Eine Beobachtungsperson hat so die Möglichkeit der
Anzeige von Arbeitsabstand 224 des Operationsmikroskops 201 zum
Patientenauge 220, der Anzeige des mittels des OCT-Messystems 295 erfassten
Abstandes der Ophthalmoskopierlupe 216 zum Patientenauge 220,
sowie der Anzeige der Position des Scheitelpunktes 241 der
Cornea 242 des Patientenauges 220 im Bezug auf
die optische Achse des Hauptobjektivsystems 203. Darüber
hinaus können mittels der Anzeigevorrichtung Gewebestrukturen
und Schnittbilder des Patientenauges 220 visualisiert werden,
die in einem nicht weiter dargestellten Speicher abgelegt wurden.
-
Dies
ermöglicht einer Beobachtungsperson, das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 mit gutem
Bedienkomfort für einen optimalen Abstand 260 von
Patientenauge 220 und Ophthalmoskopierlupe 216 zu
konfigurieren: Es kann so einerseits gewährleistet werden,
dass mittels der Ophthalmoskopierlupe 216 das Patientenauge 220 nicht
berührt wird, und andererseits gewährleistet werden,
dass keine Vignettierung des Beobachtungsbildes vom Hintergrund
des Patientenauges 220 aufgrund eines zu großen
Abstandes der Ophthalmoskopierlupe 216 vom Patientenauge 220 erfolgt.
-
Zur
automatisierten Einstellung einer optimalen Arbeitsposition kann
das Ophtahlmo-Operationsmikroskopsystem 200 in einem Steuer-
oder, alternativ hierzu, in einem Regelmodus betrieben werden. Hierzu
umfasst das Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 eine
Steuer- und Regeleinheit 285, die mit dem OCT-Messsystem 295,
mit einem Antrieb 299 der XY-Verstellvorrichtung 290,
mit der Fokussiereinrichtung 210, mit dem motorischen Antrieb 212 sowie
mit dem Antrieb 217, der über das Schneckengewinde 218 auf
die Ophthalmoskopierlupe 216 wirkt, verbunden ist.
-
Als
Alternative zu einer manuellen Einstellung des Ophtahlmo-Operationsmikroskopsystems 200 ist
es so möglich, das System in einem Steuer- oder auch Regelmodus,
also wie ein Autofokussystem unter fortlaufender Positionserfassung
mittels der OCT-Messeinrichtung 295 über dem Patientenauge 220 für
eine optimale Arbeitseinstellung zu konfigurieren.
-
Der
Aufbau der OCT-Messeinrichtung 295 aus 2 ist
anhand von 3 erläutert.
-
Die
OCT-Messeinrichtung 295 umfasst eine Einheit 301 für
die Erzeugung und Analyse eines OCT-Abtaststrahlengangs. Die Einheit 301 ist
in das Operationsmikroskop 101 aus 1 integriert.
Sie kann aber auch außerhalb des Operationsmikroskops,
etwa in einer entsprechenden Stativ-Konsole angeordnet werden. Die
Einheit 301 ist mit einem Lichtleiter 303 verbunden,
der eine OCT-Abtaststrahlung 304 bereitstellt. Der aus
dem Lichtleiter 303 am Lichtleiter-Austrittsende 320 austretende
OCT-Abtaststrahlengang 304 wird über einen ersten
Scanspiegel 305 und über einen zweiten Scanspiegel 306 einer
OCT-Scaneinheit 307 geführt. Er durchtritt nach der
OCT-Scaneinheit 307 eine Sammellinse 308 und durchsetzt
das Hauptobjektivsystem 309.
-
Das
Lichtleiter-Austrittsende 320 kann mittels eines Antriebs 321 entsprechend
dem Doppelpfeil 322 parallel zur optischen Achse 323 des
Hauptobjektivssystems 309 des Operationsmikroskops bewegt
werden.
-
Für
die Untersuchung des Augenhintergrunds 392 eines Patientenauges 390 ist
das Operationsmikroskop-Vorsatzmodul 103 bei dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 100 aus 1 in den
optischen Beobachtungsstrahlengang geschaltet.
-
In
diesem Fall gelangt der OCT-Abtaststrahlengang 304 durch
die Reduzierlinse 315 und durch die Ophthalmoskopierlupe 316.
Die Brechkraft und Position der Sammellinse 308 ist so
gewählt, dass über das Hauptobjektivsystem 309 und
die Reduzierlinse 315, sowie die Ophthalmoskopierlupe 316 eine Abbildung
des Austrittsendes 320 von Lichtleiter 303 auf
die Cornea 391 des Patientenauges 390 erfolgt. Die
Ophthalmoskopierlupe 316 hat auf der zum Patientenauge 390 weisenden
Seite eine für sichtbares Licht transparente Schicht 318,
welche die OCT-Abtaststrahlung 304 wenigstens teilweise
reflektiert.
-
4 zeigt
den Verlauf des OCT-Abtaststrahlengangs an dem Operationsmikroskop 101 aus 1,
wenn das Ophthalmoskopier-Vorsatzmodul 103 aus dem Beobachtungsstrahlengang
geschwenkt ist.
-
Soweit
die in 4 gezeigten Baugruppen derjenigen aus 3 entsprechen,
sind die in 4 verwendeten Bezugszeichen
im Vergleich zu 3 um die Zahl 100 erhöht.
-
Für
den Fall des aus dem Beobachtungsstrahlengang ausgeschwenkten Ophthalmoskopier-Vorsatzmoduls
ist das Lichtleiter-Austrittsende 420 des Lichtleiters 403 mittels
des Antriebs 421 in der Weise positioniert, dass der OCT-Abtaststrahlengang 404 über
die Scanspiegel 405 und 406, die Sammellinse 408 sowie
das Hauptobjektivsystem 409 direkt zum Objektbereich 498 geführt
wird, wobei dann das Lichtleiter-Austrittsende 402 zur
Objektebene 431 des Ophthalmo-Operationsmikroskops konjugiert
ist.
-
Die 5 zeigt
den Aufbau der Einheit 301 für die Erzeugung und
Analyse des OCT-Abtaststrahlengangs aus 3. Die Einheit
ist als Dual-Beam Time-domain OCT ausgeführt. Sie könnte
aber auch als Fourrier-Domain OCT gehalten sein. In der Einheit
ist eine Superlumineszenzdiode 520 vorgesehen, deren Licht
in eine optische Faser 530 eingekoppelt ist. Dieses Licht
wird durch einen 50%/50% – Optokoppler 540 in
einem Probenzweig mit optischer Faser 550 und einem Referenzzweig
mit optischen Fasern 565 und 570 aufteilt. Das
Licht aus dem Probenzweig gelangt über die OCT-Scaneinheit
zum Patientenauge 390.
-
Im
Referenzzweig ist ein auf einer entsprechend dem Doppelpfeil 591 beweglichen
Verschiebeeinheit 592 angeordneter, für schnelle
Linearbewegung entsprechend dem Doppelpfeil 599 beweglicher
Referenzspiegel 590 angeordnet. Auf dieser Verschiebeeinheit 592 befinden
sich darüber hinaus ein erster entsprechend dem Doppelpfeil 593 verstellbarer teilreflektierender
Spiegel 594 und ein zweiter entsprechend dem Doppelpfeil 595 beweglicher
teilreflektierender Spiegel 596.
-
Das
von dem Referenzspiegel 590 und den teilreflektierenden
Spiegeln 594, 595 reflektierte Licht generiert
mit dem Licht aus dem Probenzweig ein Interferenzsignal, wenn optische
Weglängen in Proben- und Referenzzweig einander entsprechen.
-
Dieses
Interferenzsignal wird mittels eines Fotodetektors 575 erfasst
und über einen Demodulator 585 und einen A/D-Wandler 595 einer
Auswertung durch einen Computer 510 zugeführt.
-
Die
Verschiebeeinheit 591 ist für einen Verstellbereich
vorgesehen, der es ermöglicht, den Referenzspiegel 590 für
einen optischen Weglängenbereich zu verlagern, welcher
dem Variationsbereich für den Arbeitsabstand entspricht,
der bei dem Operationsmikroskop 201 in 2 eingestellt
werden kann.
-
Der
linearbeweglicher Referenzspiegel 590 lasst sich auf der
Verschiebeeinheit 591 entsprechend dem Doppelpfeil 599 mit
einem axialen Hub bewegen, der 2 mm beträgt. Es ist jedoch
auch günstig, für den linearbeweglichen Referenzspiegel
einen Hub im Bereich 2 mm–10 mm vorzusehen. Mit diesem
Hub kann dann der gesamte Augapfel eines Patientenauges mittels
OCT-Strahlung abgetastet und vermessen werden.
-
Die 6 und 7 erläutern,
wie das an einem Patientenauge erfassbare OCT-Abtastsignal zustande
kommt: Die 6 zeigt den schematischen Aufbau
eines Patientenauges 600. In 7 ist relative
Reflektivität R in dB bezogen auf 100% Reflexionsvermögen
für unterschiedliche Bereiche des Patientenauges 600 entlang
der Achse A aufgetragen. Mittels der OCT-Messvorrichtung 295 im
Operationsmikroskop 201 aus 2 kann der
räumliche Abstand des Lichtleiter-Austrittsendes zum Streuzentren
im Objektbereich gemessen werden. Je mehr Streuzentren mittels OCT-Abtaststrahlung
im untersuchten Gewebe vorhanden sind, desto ausgeprägter
und stärker ist das OCT-Abtastsignal. Ein OCT-Abtastsignal
bei einem Patientenauge 600 in 6 weist
für die Cornea 601 und die Augenlinse 602 charakteristische
Messsignal-Peaks 701, 702 sowie 703 auf,
welche Gewebestrukturen des Patientenauges 600 nämlich
den Grenzflächen der Cornea und der zur Cornea weisenden
Grenzfläche der Augenlinse entsprechen.
-
Die
OCT-Messvorrichtung 295 in 2 ist in der
Weise auf das Hauptobjektivsystem 203 mit variabler Brennweite
eingestellt, dass stets OCT-Messsignale aus der Fokusebene des Hauptobjektivsystems 203 detektiert
werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass die Länge
des Referenzzweiges der OCT-Messvorrichtung 295 entsprechend
der Verlagerung der Fokusebene 431 in 4 nachgeführt wird.
Damit kann das Hauptobjektivsystem 203 für einen
Arbeitsabstand in Abhängigkeit des erfassten OCT-Signals
automatisch eingestellt werden.
-
Die
Position der teilreflektierenden Spiegel 594 und 596 in
der Verschiebeeinheit wird vorzugsweise so gewählt, dass
sie einer optischen Weglänge im Referenzzweig entsprechen,
welche einer Entsprechung in der optischen Weglänge für
eine optimale Anordnung der Ophthalmoskopierlupe 216 aus 2 im
Probenstrahlengang hat.
-
Darüber
hinaus ermöglicht eine OCT-Messeinrichtung wie die OCT-Messeinrichtung 290 bei dem
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 aus 2 bildgebende,
transparente Strukturen eines Patientenauges mittels OCT bildgebend
mittels sogenannter B-Scans und C-Scans zu vermessen und die Position
erfasster Gewebestrukturen in einem Datenspeicher abzulegen, um
dann automatisiert das Ophthalmo-Operationsmikroskop gezielt auf
diese Strukturen fokussieren zu können. Für einen
derartigen Betrieb des Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems ist
eine Steuerung durch einen in 2 gezeigten
Handgrifftaster 270 günstig, der eine Funktionstaste 271 aufweist,
mit der Gewebestrukturen, die am Monitor 282 der Anzeigevorrichtung 281 angezeigt
werden, markiert werden können und, um dann ein Fokussieren
auf diese Strukturen auszulösen.
-
Es
sei bemerkt, dass die OCT-Messeinrichtung
295 nicht zwingend
als Dual-Beam-Interferometer ausgeführt sein muss, vielmehr
kann auch ein einfacher Referenzzweig für OCT-Strahlung
vorgesehen sein, etwa wie bei der OCT-Messeinrichtung, die anhand
von
2 in der
EP
0 697 611 B1 beschrieben ist. Es ist auch möglich,
die OCT-Messeinrichtung
295 als nicht-scannendes-OCT-Messsystem auszuführen,
d. h. als System, in dem keine Scanspiegel vorgesehen sind.
-
Indem
ein OCT-Messsystem mit Scaneinrichtung vorgesehen ist, kann Krümmung
und Scheitelpunktslage der Cornea eines Patientenauges vermessen
werden und diese Information für das Verstellen der XY-Verstellvorrichtung
des Systems herangezogen werden. Einer solchen OCT-Messeinrichtung
ist auch das Vermessen der Krümmung und Scheitelpunktlage
der beim System eingesetzten Ophthalmoskopierlupe zugänglich.
Dies ermöglicht auch bei Einsatz unterschiedlicher Ophthalmoskopierlupen
eine genaue Abstandsbestimmung der betreffenden Ophthalmoskopierlupe
zum Patientenauge. Darüber hinaus lässt sich so
eine optimale Position der Ophthalmoskopierlupe relativ zum Patientenauge
in drei Dimensionen bestimmen, d. h. nicht nur der optimale Abstand
der Ophthalmoskopierlupe zum Patientenauge sondern auch deren günstige Position
in XY-Richtung, also der Ebene senkrecht zur optischen Achse des
Hauptobjektivssystems 203 beim Operationsmikroskop 200 aus 2.
-
Weiter
ist es möglich, das OCT-Messsystem, in dem ja ein Referenzzweig
für kurzkohärentes Licht vorgesehen ist, als System
mit variabler Referenzzweiglänge als auch mit fester Referenzzweiglänge auszuführen.
Es ist günstig, dabei eine Referenzzweiglänge
vorzusehen, welcher einer Konfiguration des Systems für
die optimalen Abstände bei dem Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem
ausgelegt ist. Die optimale Einstellung des Systems kann vorzugsweise
einer Beobachtungsperson dabei über ein Schallsignal kenntlich
gemacht werden.
-
Anstelle
eines externen Monitors bei dem in 2 gezeigten
Ophthalmo-Operationsmikroskops 200 kann auch alternativ
oder zusätzlich vorgesehen sein, entsprechende Positionsinformationen
bezüglich des Operationsmikroskopssystems relativ zum untersuchten
Patientenauge im optischen Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops
durch Dateneinspiegelung sichtbar zu machen. Es ist günstig,
der Beobachtungsperson eine optimale Geräteeinstellung
durch ein akustisches oder optisches Signal anzuzeigen.
-
Die 8 zeigt
ein Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 800 mit steuerbarer
Beleuchtungseinrichtung 870. Soweit die Baugruppen des
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystems 800 denjenigen im
Ophthalmo-Operationsmikroskopsystem 200 aus 2 entsprechen,
sind diese mit im Vergleich zu 2 um die
Zahl 600 erhöhten Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Mittels OCT-Messeinrichtung 295 ist es möglich,
zu erfassen, ob sich in dem mit dem Operationsmikroskop untersuchten
Objektbereich biologisches Gewebe befindet und welche Art von Gewebe
dort angeordnet ist. Mit dieser Information kann dann die Bestrahlungsstärke
des Beleuchtungssystems im Operationsmikroskops entsprechend variiert werden
oder es ist möglich, einer Beobachtungsperson ein Warnsignal
anzuzeigen, um die Gefahr von Verbrennungen biologischen Gewebes
durch das Beleuchtungssystem des Operationsmikroskops zu minimieren.
-
Die
OCT-Messeinrichtung 895 ist hierzu mit einer Steuereinheit 1885 verbunden.
-
Die
Steuereinheit 1885 gibt der Beleuchtungseinrichtung 870 in
Abhängigkeit eines mittels der OCT-Messeinrichtung 895 erfasste
Abstandssignals eine definierte Beleuchtungsintensität
vor und erzeugt, wenn das Messsignal der OCT-Messeinrichtung 895 bestimmte
biologische Gewebearten entspricht, die für Beleuchtungslicht
besonders empfindlich sind, mittels eines Signalgenerators 1886 ein akustisches
oder optisches Warnsignal.
-
Weiter
ist bei dem Ophthalmo-Operationssystem eine Steuereinheit 1895 vorgesehen,
die von der OCT-Messeinrichtung 895 ein Abstandssignal
erhält und die zur Steuerung von Stativbremsen 1900 dient.
Wird mittels der OCT-Messeinrichtung 895 eine Abweichung
des Arbeitsabstands 824 von Patientenauge 820 zu
einem günstigen Arbeitsabstand erfasst, so löst
die Steuereinheit 1895 ein Schließen der Stativbremsen 1900 aus
und der Beobachtungsperson wird ein akustisches oder alternativ
auch optisches Warnsignal angezeigt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006047459
A1 [0002]
- - US 5321501 [0007]
- - WO 2006/10544 A1 [0008]
- - DE 10041041 A1 [0016]
- - DE 10260256 A1 [0016]
- - EP 0697611 B1 [0070]