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Die
Erfindung betrifft ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem mit einer
Abbildungsoptik für das Erzeugen des Bildes einer Objektebene
und mit einem das Bild der Objektebene erfassenden elektronischen Bildsensor,
der mit einer Rechnereinheit für das Berechnen der Lage
des Zentrums einer Kreisstruktur eines Patientenauges verbunden
ist.
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Für
die Kataraktoperation ist ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem erforderlich.
Das Augenchirugie-Mikroskopiesystem wird hier zur vergrößernden
Visualisierung des Operationsbereichs eingesetzt. Bei der Kataraktoperation
wird die natürliche, körpereigene Linse eines
Patientenauges, in der sich ein Katarakt entwickelt hat, durch eine
künstliche Linse, eine sogenannte Intraokularlinse ersetzt. Über
eine Inzision durch die Skelera oder Cornea wird innerhalb des Innenrands
der Iris eine Öffnung in den Kapselsack präpariert.
Die natürliche Linse wird dann durch diese Öffnung
mit einem Ultraschallinstrument zertrümmert und anschließend entfernt.
Nach dem Entfernen der natürlichen Linse wird durch die Öffnung
im Kapselsack des Patientenauges die Intraokularlinse eingebracht.
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Ein
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem der eingangs genannten Art ist
aus der
DE 10
2004 055 683 B4 bekannt. Dort ist ein Ophthalmo-Operationsmikroskop
beschrieben, das einen Mustergenerator enthält. Mit dem
Mustergenerator kann dem Beobachtungsbild im Operationsmikroskop
ein Markierungsmuster überlagert werden, das als Orientierungshilfe
bei chirurgischen Eingriffen an einem Patientenauge dient, z. B.
bei der sogenannten Kataraktoperation. Der Mustergenerator ist mit
einer Einrichtung für das Bestimmen der Pupillenposition
des Patientenauges verbunden, die einen Bildsensor mit Rechnereinheit
aufweist.
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In
der Augenchirurgie werden Intraokularlinsen mit sphärischer,
asphärischer, multifokaler und auch mit torischer Geometrie
eingesetzt.
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Bei
torischen Intraokularlinsen ist es für den Ausgleich der
Sehfehler von Patienten erforderlich, dass die Achse des Torus der
Intraokularlinse bei der Kataraktoperation im Patientenauge definiert
ausgerichtet wird.
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Es
ist bekannt, hierzu vor dem Eingriff am Patientenauge am Rand des
Limbus mit patientenverträglicher Tinktur in der Regel
zwei einander gegenüberliegende punktförmige Markierungen
anzubringen. Diese Markierungen dienen dem Operateur als Referenz.
Während der Operation wird dann ein Videobild des Patientenauges
generiert, auf dem diese Markierungen sichtbar sind. Nach dem Einführen
der torischen Intraokularlinse in das Patientenauge wird die torische
Intraokularlinse unter Verwendung einer auf dem Bildschirm geführten
Schablone ausgerichtet. Diese Schablone wird von einer Hilfsperson
entsprechend der auf dem Videobild des Patientenauges sichtbaren
Markierungen vor dem Bildschirm nachführt.
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Weiter
ist es bekannt, neben dem Anbringen von Referenzmarkierungen am
Patientenauge zusätzlich am Patientenauge auch eine Markierung
für die Zielposition der torischen Intraokularlinse zu
präparieren. Dies macht allerdings einen zusätzlichen
Markierungsvorgang erforderlich.
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Das
Bild des Objektbereichs, welches sich einem Operateur bei einer
Kataraktoperation darstellt, ist nicht stationär: Einerseits
kann sich das Patientenauge trotz einer lokalen Anästhesie
während einer Operation verlagern. Andererseits lassen
sich mechanische Schwingungen von Augenchirugie-Mikroskopiesystemen, die
in der Regel mit einer verstellbaren Stativeinrichtung über
dem Kopf des operierten Patienten gehalten werden, nicht völlig
unterbinden. Diese Schwingungen machen sich bei der Abbildung eines
Objektbereichs vor allem bei höheren Vergrößerungen
störend bemerkbar. Insbesondere erschwert ein stark bewegtes
Bild des Objektbereichs ein Aus richten einer torischen Intraokularlinse
unter Verwendung einer vor einem Videobildschirm geführten
Schablone.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem bereitzustellen,
das einem Operateur im Operationsbetrieb die automatisierte Anzeige
der Lage und Orientierung für eine torische Intraokularlinse
in einem mit einer Referenzmarkierung versehenen Patientenauge ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Augenchirurgiesystem der eingangs genannten
Art gelöst, bei dem die Rechnereinheit für das
Berechnen der Lage eines außerhalb des Zentrums der Kreisstruktur
mit wenigstens einer Markierung versehenen Patientenauges ausgelegt
ist und die Rechnereinheit die Lage der wenigstens einen Markierung
im Bezug auf das berechnete Zentrum mittels Bildverarbeitung durch
Korrelieren mit einer Vergleichsinformation ermittelt.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Abbildung
eines Patientenauges auf einen Bildsensor der Limbus oder der Pupillenrand
des Auges ringförmige Übergangsobjekte von Dichteübergängen darstellen,
die insbesondere durch Vergleich mit einem als Ringfilter ausgebildeten
Vergleichsobjekt sehr präzise lokalisiert werden können.
Weiter liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Positionsmarkierungen
an einem Patientenauge, die im Vorfeld einer Kataraktoperation auf
oder in unmittelbarer Nähe des Limbuskreises angebracht
werden, um dem Operateur eine Referenzachse des Patientenauges zu
visualisieren, Übergangsobjekte von Dichteübergängen
sind, die durch Vergleich mit einem Markierungs-Vergleichsobjekt,
durch Auswerten einer Bildhelligkeit und/oder durch Auswerten von
Bildfarben sehr präzise lokalisiert werden können.
Dabei zeigt sich, dass die Lokalisation der Übergangsobjekte
durch Operationsinstrumente, die kurzzeitig am Patientenauge bewegt
werden, nicht oder nur unerheblich verfälscht werden.
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Um
die Lage des Zentrums der Kreisstruktur zu ermittelt, korreliert
die Rechnereinheit das Bild des Patientenauges mittels Bildverarbeitung
mit einer Vergleichsinformation: Die Rechnereinheit berechnet dazu
eine Größe, die ein Maß für
den Grad der Übereinstimmung des Bildes des Patientenauges
und der Vergleichsinformation ist. Die Vergleichsinformation besteht
in Vergleichsobjekten, die in der Rechnereinheit über das
Bild der Objektebene gelegt werden. Vorzugsweise sind die Vergleichsobjekte
Ringfilter mit einem inneren Filterring und einem äußeren
Filterring. Dabei ist das Vorzeichen der Filterfunktion
des Ringfilters im inneren
Filterring und im äußeren Filterring verschieden.
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Umfangreiche
Versuche haben gezeigt, dass bei einem Abstand des inneren Filterrings
vom äußere Filterring, welcher der Abmessung von
zwei, drei oder vier lichtempfindlichen Pixeln des elektronischen Bildsensors
entspricht, die Lage des Limbus eines Patientenauges besonders schnell
und zuverlässig erfasst werden kann.
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Die
Rechnereinheit bestimmt die Lage des Zentrums der Kreisstruktur
durch Faltung des Bilds der Objektebene und der Ringfilter.
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Von
Vorteil ist es, eine Schnittstelle für das Eingeben der
Vergleichsinformation für das Bestimmen der Lage des Zentrums
der Kreisstruktur vorzusehen. Dann ist ein schnelles individuelles
Einstellen der Vergleichsinformation für ein Patientenauge
möglich.
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Auch
für das Bestimmen der Lage der wenigstens einen Markierung
im Patientenauge korreliert die Rechnereinheit das Bild des Patientenauges
mittels Bildverarbeitung mit einer Vergleichsinformation: Wie beim
Ermitteln der Lage des Zentrums der Kreisstruktur des Patientenauges
berechnet die Rechnereinheit dazu eine Größe,
die ein Maß für den Grad der Übereinstimmung
des Bildes des Patientenauges und der Vergleichsinformation ist.
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Als
Vergleichsinformation für das Bestimmen der Lage der wenigstens
einen Markierung im Patientenauge eignet sich ebenfalls ein Vergleichsobjekt,
dessen Geometrie an die Geometrie der Markierung angepasst ist.
Als Vergleichsinformation kann aber auch die Farbe eines zweidimensionalen
Filters oder eine Farbe der wenigstens einen Markierung herangezogen
werden.
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Als
Vergleichsobjekt eignet sich insbesondere ein Bereich eines erfassten
Bilds des Patientenauges. Besonders zuverlässig und schnell
kann die Lage der wenigstens einen Markierung erfasst werden, indem
dieser Bereich einer eine bekannte Eigenschaft der wenigstens einen
Markierung des Patientenauges verstärkenden, insbesondere
eine Farbe der Markierung verstärkenden Farbtransformation
F(R, G, B) unterzogen wird.
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Vorteilhaft
ist es, bei dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem auch diese Vergleichsinformation
zur Eingabe vorzusehen.
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Um
eine Echtzeitdarstellung von Bildern des Patientenauges zu ermöglichen,
ist eine Bildverarbeitung in möglichst kurzer Rechenzeit
erforderlich. Für das Verkürzen von Rechenzeit
wird daher das Zentrum der Kreisstruktur und/oder die Winkellage
der wenigstens einen Markierung nach einem entsprechenden Initialisierungs-Berechnungsschritt
mittels der Rechnereinheit verfolgt, d. h. getrackt.
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Günstig
ist es auch hier, eine Schnittstelle für das Eingeben eines
Trackingbereichs vorzusehen. Damit hat eine Bedienperson Einfluss
auf die Größe des Datensatzes, den die Rechnereinheit
der Bildverarbeitung zugrunde legt.
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Bei
dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ist vorzugsweise ein Display
vorgesehen, wobei das Display dem erfassten Bild der Objektebene
wenigstens eine durch das von der Rechnereinheit berechnete Zentrum
der Kreisstruktur und durch die Lage der wenigstens einen Markierung
definierte Anzeige für die Zielposition einer torischen
Intraokularlinse und/oder eine An zeige für die Lage und
Orientierung eines Patientenauges überlagert. Als Anzeige
eignet sich insbesondere eine Achse und/oder ein Pfeil und/oder
eine Kreuzmarkierung.
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Günstigerweise
ist eine Schnittstelle für die Eingabe einer Intraokularlinsen-Zielposition
und/oder ein Datenspeicher für das Abspeichern einer Intraokularlinsen-Zielposition
vorgesehen. Bevorzugt steuert die Rechnereinheit mit der Information
der ermittelten Lage der Kreisstruktur ebenfalls Mittel für
eine bewegungskompensierte Visualisierung des Patientenauges. Optional
kann auch vorgesehen sein, dass die Rechnereinheit mit der Information
der ermittelten Lage der wenigstens einen Markierung Mittel für
eine bewegungskompensierte Visualisierung des Patientenauges steuert.
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Damit
kann einem Operateur im Operationsbetrieb ein Patientenauge so visualisiert
werden, dass störende Zitterbewegungen, die von Bewegungen
des Patientenauges oder von unerwünschten Bewegungen des
Augenchirurgie-Mikroskopiesystems herrühren, im Beobachtungsbild
nicht auftreten.
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Indem
für die Visualisierung des mittels des Bildsensors erfassten
Bildes der Objektebene ein mit der Rechnereinheit verbundenes Display
vorgesehen ist und die Rechnereinheit das erfasste Bild der Objektebene in
ein Display-Koordinatensystem transformiert, in welchem die Koordinaten
des Zentrums der Kreisstruktur des Patientenauges zeitlich invariant
sind, kann das Bild des Patientenauges translatorisch unbewegt visualisiert
werden.
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Die
Rechnereinheit kann das erfasste Bild der Objektebene auch in ein
Display-Koordinatensystem transformieren, in welchem die Orientierung
des angezeigten Patientenauges zeitlich invariant ist. Dann kann das
Bild des Patientenauges an einem Display rotatorisch unbewegt visualisiert
werden.
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Die
Bewegungskompensierte Anzeige von Bildern ermöglicht insbesondere,
dass Ausschnitte von Bildern eines Patientenauges mit hoher Vergrößerung angezeigt
und von einer Beobachtungsperson auch untersucht werden können,
da kein Bildzittern auftritt.
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Von
Vorteil ist es, bei dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem für
die Visualisierung des Patientenauges ein Operationsmikroskop vorzusehen
und die Mittel für eine bewegungskompensierte Visualisierung
des Patientenauges einen entsprechend der Verlagerung des Bilds
der Objektebene am Bildsensor als angesteuerter Antrieb für
eine bewegbare Mikroskopiesystem-Baugruppe auszubilden. Die Mikroskopiesystem-Baugruppe
kann beispielsweise als eine das Mikroskopiesystem-Hauptobjektiv
translatorisch bewegende XY-Kupplung ausgebildet sein. Insbesondere
kann das Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ein Operationsmikroskop
mit einem an einem Stativ aufgenommenen Operationsmikroskop-Grundkörper
umfassen, wobei die XY-Kupplung zwischen einem Stativarm und dem
Operationsmikroskop-Grundkörper vorgesehen ist.
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Es
ist günstig, eine Filterstufe zur zeitlichen Mittelung
der berechneten Position und/oder Orientierung vorzusehen, damit
das Operationsmikroskop nicht ruckartig und nicht mit schnellen
Bewegungen verlagert wird.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Ermittlung der Lage
eines eine Kreisstruktur aufweisenden Patientenauges, bei dem die
Lage des Zentrums der Kreisstruktur mittels Bildverarbeitung durch
Korrelation mit einer ersten Vergleichsinformation ermittelt wird.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der Orientierung
eines eine Kreisstruktur aufweisenden Patientenauges, das außerhalb
des Zentrums der Kreisstruktur mit einer Markierung versehen ist,
bei dem die Lage der Markierung durch Korrelation mit einer zweiten
Vergleichsinformation ermittelt wird. Aufgrund der ermittelten Lage
des Zentrums der Kreisstruktur und der ermittelten Lage der Markierung
kann dann ein zu dem Patientenauge ortsfestes Koordinatensystem
mit einem zu dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ortsfesten Koordinatensystem
referenziert werden.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Durchführung
dieser Verfahren.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem,
bei dem die Lage und Orientierung eines eine Kreisstruktur aufweisenden
Patientenauges ermittelt werden, das außerhalb des Zentrums
der Kreisstruktur mit einer Markierung versehen ist, indem die Lage
des Zentrums der Kreisstruktur mittels Bildverarbeitung durch Korrelation
mit einer ersten Vergleichsinformation berechnet wird, dann die
Lage der Markierung durch Korrelation mit einer zweiten Vergleichsinformation
bestimmt wird, und dann aufgrund der ermittelten Lage des Zentrums
der Kreisstruktur und der ermittelten Lage der Markierung ein zu
dem Patientenauge ortsfestes Koordinatensystem mit einem zu dem
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ortsfesten Koordinatensystem referenziert
wird.
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Zur
bewegungskompensierten Visualisierung eines eine Kreisstruktur aufweisenden
Patientenauges mit dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem wird die
Lage des Zentrums der Kreisstruktur mittels Bildverarbeitung durch
Korrelation mit einer ersten Vergleichsinformation fortlaufend ermittelt,
eine Verschiebung der Lage des Zentrums der Kreisstruktur erfasst,
und dann das Bild an einer Visualisierungsanzeige gegenläufig
zur erfassten Verschiebung verlagert.
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Für
die bewegungskompensierte Visualisierung kann insbesondere auch
die Lage der Markierung mittels Bildverarbeitung durch Korrelation
mit einer zweiten Vergleichsinformation erfasst werden und dann
das Bild an einer Visualisierungsanzeige gegenläufig zur
erfassten Verschiebung verlagert werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer
Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem mit einer Videokamera und einem
Videobildschirm;
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2 eine
torische Intraokularlinse mit Positionsmarkierungen;
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3 das
Bild eines an dem Videobildschirm des Augenchirurgiesystems angezeigten
Patientenauges mit einer als Ringfilter ausgebildeten Vergleichsstruktur;
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4 eine
grafische Darstellung der Filterantwort mit Höhenlinien
für eine Vielzahl von über das Bild eines Patientenauges
gelegten Ringfiltern;
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5 eine
Grafische Darstellung der Abhängigkeit einer maximalen
Filterantwort und einem Ringfilterradius;
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6 das
Bild eines an dem Videobildschirm des Augenchirurgiesystems angezeigten
Patientenauges, in dem ein kreisförmiger Bildausschnitt
definiert ist;
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7 den
kreisförmigen Bildausschnitt aus 6 in einem
transformierten Koordinatensystem;
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8 einen
Ausschnitt aus 7 in einem transformierten Koordinatensystem;
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9 das
Bild eines an dem Videobildschirm des Augenchirurgiesystems angezeigten
Patientenauges mit mehreren als Ringfilter ausgebildeten Vergleichsstrukturen;
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10 das
Bild eines an dem Videobildschirm des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems
angezeigten Patientenauges mit einem Kreiswinkelsegment;
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11 zwei
Anzeigen am Videobildschirm des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems;
und
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12 eine
Anzeige am Videobildschirm des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems
mit einer vergrößerten Bilddarstellung.
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Das
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem
1 in
1 umfasst
ein Operationsmikroskop
3 mit einer Rechnereinheit
5.
Das Operationsmikroskop
3 hat einen Operationsmikroskop-Grundkörper
29.
Es ist mit einer XY-Verstelleinrichtung
7 am Arm
9 eines
nicht weiter dargestellten Stativs aufgenommen. Eine geeignete XY-Verstelleinrichtung
ist beispielsweise in der
DE
198 56 696 A1 beschrieben. Das Operationsmikroskop
3 ermöglicht
einer Beobachtungsperson, mit einem binokularen Beobachtungsstrahlengang
11 durch
einen Binokulareinblick
12 und eine Abbildungsoption mit
einem Mikroskop-Hauptobjektiv
14 in einer Objektebene
15 ein
Patientenauge
16 mit Vergrößerung zu
betrachten. Das Operationsmikroskop
3 hat eine Einrichtung
zur Dateneinspiegelung mit einem Display
18 und einem Strahlenteiler
20.
Weiter ist in das Operationsmikroskop
3 eine Videokamera
23 integriert,
die einen CCD-Baustein als Bildsensor
22 aufweist. Der
CCD-Baustein hat lichtempfindliche Pixel, deren Kantenlänge
etwa 0,03 mm beträgt. Dem Bildsensor
22 wird das
Objektbild über einen Strahlenteiler
24 im Beobachtungsstrahlengang
11 und über
eine Abbildungslinse
27 zugeführt. Die Videokamera
23 ist
eine PAL-Farbkamera. Sie stellt RGB-Bildinformation mit einem roten
Farbkanal (R), mit einem grünen Farbkanal (G) und mit einem
blauen (B) Farbkanal bereit.
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Das
Operationsmikroskop 3 hat ein motorisch einstellbares Vergrößerungssystem 26.
Zur Steuerung des Operationsmikroskops 3 ist in dem Augenchi rurgie-System
die Rechnereinheit 5 vorgesehen. Die Rechnereinheit 5 erfasst
mit dem Bildsensor 22 der Videokamera 23 aufgenommene
Bilddaten, um sie mit einem Computerprogramm weiter zu verarbeiten.
Die Rechnereinheit 5 hat eine Eingabeschnittstelle 28 in
Form einer Tastatur und umfasst einen Bildschirm 30, der
als Ausgabeschnittstelle dient. Der Rechnereinheit 5 ist
ein Datenspeicher 32 zugeordnet.
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Die
XY-Verstelleinrichtung 7 hat einen motorischen Antrieb 31.
Dieser Antrieb 31 ist über eine Steuerleitung
mit der Rechnereinheit 5 verbunden. Mittels der XY-Verstelleinrichtung 7 kann
das Operationsmikroskop 3 entsprechend den Richtungen 33, 35 über
dem Patientenauge 16 parallel zur Objektebene 15 translatorisch
bewegt werden. Für das Steuern das Antriebs 31 ist
der Rechnereinheit 5 eine Filterstufe 37 zugeordnet.
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Die
Rechnereinheit 5 ist mit einem externen Videobildschirm 34 verbunden.
Damit können von der Rechnereinheit 5 verarbeitete
Bilddaten sowohl an dem externen Videobildschirm 34 als
auch in der Einrichtung zur Dateneinspiegelung mit dem Display 18 Operationsmikroskop 3 zur
Anzeige gebracht werden.
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Der
Videobildschirm 34 zeigt das Bild 40 des mit dem
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 visualisierten Patientenauges 16.
Das Patientenauge 16 hat eine erste Kreisstruktur 42 in
Form der Pupille. Eine zweite Kreisstruktur 44 wird bei
dem Patientenauge durch den Limbus gebildet. Als Limbus wird der Übergang
zwischen Lederhaut und Hornhaut im Patientenauge bezeichnet. Die
Pupille und der Limbus haben ein Zentrum 52, das sich im
Bereich der Linse des Patientenauges 16 befindet. Am Rand
des Limbus ist das Patientenauge mit einer Markierung 46 und
mit einer Markierung 48 versehen. Diese Markierungen 46, 48 sind
mittels patientenverträglicher Tinktur in das Patientenauge 16 eingebracht.
Als Tinktur für die Markierungen eignet sich z. B. nichtinvasive
Tinte, die aus einer Mixtur aus schwarzem Kohlenstoff und einem
schnell trocknenden Bindemittel wie z. B. Polysaccharid- oder Po lyvinylalkohol
besteht. Die Tinktur kann aber auch in blauer Farbe gehalten sein.
Solche Markierungen werden vor einer Kataraktoperation in einem
Patientenauge mit einem Pinsel, einem Stift oder einer Düse
angebracht, um ein zu dem Patientenauge 16 ortsfestes Koordinationssystem 2 festzulegen.
Das Koordinatensystem 2 ist durch das Zentrum 52 von
Pupille bzw. Limbus des Patientenauges 16 und die Markierungen 46, 48 definiert.
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Aus
der mittels des Bildsensors 22 erfassten Bildinformation
berechnet die Rechnereinheit 5 die Lage des Zentrums 52 der
Kreisstruktur 44 des Limbus sowie die Lage der Markierungen 46, 48 in
einem zum Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 ortsfesten
Koordinatensystem 4.
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Damit
können das zum Patientenauge 16 ortsfeste Koordinationssystem 2 und
das zum Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 ortsfeste Koordinatensystem 4 referenziert
werden.
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Zu
den Markierungen 46, 48 berechnet die Rechnereinheit 5 eine
Verbindungslinie 50, die an den Videobildschirm 34 zur
Anzeige gebracht wird. Diese Verbindungslinie 50 markiert
eine im System des Patientenauges 16 ortsfeste Referenzachse.
Die Verbindungslinie 50 und das Zentrum 52 von
Limbus bzw. Pupille legen ein zum Patientenauge 16 ortsfestes
Koordinationssystem 2 fest.
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Die
Rechnereinheit 5 referenziert das zum Patientenauge 16 ortsfeste
Koordinationssystem 2 und das Koordinationssystem 4,
welches zum Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 ortsfest
ist. In dem zum Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 ortsfesten
Koordinatensystem 4 berechnet die Rechnereinheit 5 dann
aus Patientendaten eine Zielachse 54. Diese Zielachse kann über
die Rechnereinheit 5 wahlweise an dem Display 18 der Einrichtung
zur Dateneinspielung und an dem Videobildschirm 34 zur
Anzeige gebracht werden. An dieser Zielachse 54 kann ein
Operateur eine bei einer Kataraktoperation in das Patientenauge 16 eingesetzte
torische Intraokularlinse ausrichten.
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Bei
den Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 aus 1 ist
eine Visualisierung des Patientenauges 16 mit der passenden
Zielachse 54 für ein Patientenauge am Videobildschirm 34 in
Echtzeit vorgesehen. D. h., die Parameter für den Verlauf
der Zielachse 54 müssen in Echtzeit ermittelt
werden. Hierzu trackt die Rechnereinheit 5 das Zentrum
der Kreisstruktur des Limbus und die Winkellage der Markierungen 46, 48,
nachdem eine Anfangsposition und eine Anfangsorientierung für
das Patientenauge 16 bestimmt wurde.
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Die 2 zeigt
eine torische Intraokularlinse 60. Die Intraokularlinse 60 hat
einen Linsenkörper 62 mit einer Torusgeometrie
und umfasst Halteabschnitte 64, 66, die den Linsenkörper 62 tragen.
An den Halteabschnitten 64, 66 gibt es Markierungen 70, 72.
Diese Markierungen 70, 72 ragen bis in den Linsenkörper 62. Die
Markierungen 70, 72 ermöglichen es einem
Operateur, bei der Kataraktoperation eine solche Linse an der mittels
des Videobildschirms 34 angezeigten Zielachse 54 auszurichten.
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Die
Lage des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 des
Limbus und die Lage der Markierungen 46, 48 des Patientenauges 16 wird
in der Rechnereinheit 5 durch Bildverarbeitung der mittels
des Bildsensors 22 erfassten Bildinformation bestimmt.
Dazu berechnet die Rechnereinheit 5 in einem ersten Initialisierungs-Berechnungsschritt
die Lage des Zentrums 52 der Kreisstruktur des Limbus des
Patientenauges 16.
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Der
erste Initialisierungs-Berechnungsschritt ist detailliert auf S.
8, Z. 15 bis S. 10, Z. 20 der internationalen Patentanmeldung mit
Az.
PCT/EP/2008/068103 anhand
von
1 bis
5 beschrieben. Der Gegenstand
dieser Patentanmeldung wird deshalb hiermit vollumfänglich
in diese Anmeldung mit einbezogen.
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In
einem zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt wird mit der Rechnereinheit 5 die
Winkellage der Markierungen 46, 48 um das Zentrum 52 ermittelt.
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Nach
dem ersten und dem zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt wird
dann die Lage des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 des
Limbus und die Winkellage der Markierungen 46, 48 im
Bezug auf das Zentrum 52 zur Verkürzung der Rechenzeit
in einem Tracking-Modus berechnet.
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Ein
Verfahren zum Tracken, d. h. Verfolgen des Zentums
52 der
Kreisstruktur
44 des Limbus ist detailliert auf S. 9, Z.
21–S. 14, Z. 29 der internationalen Patentanmeldung mit
Az.
PCT/EP/2008/068104 anhand von
1 bis
5 beschrieben.
Auch der Gegenstand dieser internationalen Patentanmeldung wird
deshalb hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung mit einbezogen.
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In
dem Tracking-Modus werden das Zentrum 52 der Kreisstruktur 44 des
Limbus und die Winkellage der Markierungen 46, 48 entsprechend
der Bewegung des Patientenauges 16 getrackt.
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Ein
mit dem Bildsensor 22 erfasstes Bild 78 des Patientenauges
ist in 3 gezeigt. In dem ersten Initialisierungs-Berechnungsschritt
wird das Bild 78 des Patientenauges durch Filtern mit einer
Vielzahl von Vergleichsobjekten mit einer Vergleichsinformation
korreliert. Die Vergleichsobjekte sind Vergleichsstruktur-Filter,
die im Rahmen einer Bildverarbeitung durch die Rechnereinheit 5 über
das Bild 78 gelegt werden.
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Ein
als Ringfilter ausgebildetes Vergleichsstruktur-Filter 80 ist
in 3 zu sehen. Das Ringfilter 80 hat ein
Ringfilterzentrum 82 und weist einen inneren Filterring 84 und
einen äußeren Filterring 86 auf. Der
innere Filterring 84 ist in einem radialen Abstand rI in dem Ringfilterzentrum 82 in
einem Ort (xz, yz)
angeordnet. Der äußere Filterring 86 ist
zentrisch zum inneren Filter ring 84 angeordnet und befindet
sich in einem radialen Abstand rA vom Filterzentrum 82.
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Die
Filterfunktion
des Ringfilters
80 ist
durch den Ort (x
z, y
z)
des Ringfilterzentrums und den Filterradius
r
:= 12 {rA + rI}charakterisiert.
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Für
die Filterfunktion
des Ringfilters
80 gilt:
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Die
Breite des inneren Filterrings 84 und des äußeren
Filterrings 86 entspricht der Abmessung eines lichtsensitiven
Pixels auf dem Bildsensor 22. Der Abstand des inneren Filterrings 84 von
dem äußeren Filterring 86 entspricht
der Abmessung von zwei lichtsensitiven Pixeln auf dem Bildsensor,
d. h. etwa 0,06 mm. Dieser Abstand kann aber auch dem Durchmesser
von 3 oder 4 lichtsensitiven Pixeln auf dem Bildsensor 22,
also 0,09 mm oder auch 0,12 mm entsprechen. Umfangreiche Versuche
haben gezeigt, dass mit dieser Geometrie der Filterringe 84, 86 der
Limbus eines Patientenauges, dessen Durchmesser im Durchschnitt
etwa 12 mm beträgt, besonders zuverlässig aufgefunden
werden kann.
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Die
Filterfunktion
ist dabei so normiert, dass
das Filtern einer grauen Fläche mit einer Helligkeitsverteilung
I
g(x, y) = g, d. h. das Falten der Filterfunktion
mit dieser Helligkeitsverteilung die Filterantwort
ergibt, wobei gilt:
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In
4 ist
die Filterantwort
für einen konstanten
Ringfilterradius r und für eine Vielzahl von Positionen
(x
z, y
z) des Ringfilterzentrums
zu dem in
3 gezeigten Bild eines Patientenauges
als Höhenlinienprofil
90 aufgetragen.
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Die
Filterantwort
ist ein Maß für
den Grad der Übereinstimmung des Bildes des Patientenauges
und der Vergleichsinformation in Form des als Ringfilter ausgebildeten
Vergleichsstruktur-Filters.
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Für
die in
3 gezeigte Position des Filters, bei dem sich
das Ringfilterzentrum (x
z, y
z)
im Zentrum der Kreisstruktur
44 des Limbus des Patientenauges
mit dem Ort (x
z, y
z)
befindet, hat die Filterantwort
ein Maximum M
A(r).
In
4 ist das Maximum M
A(r)
mit dem Bezugszeichen
91 kenntlich gemacht. Der Betrag dieses
Maximums M
A(r) ist davon abhängig,
in wie weit der Radius der Kreisstruktur
44 des Limbus
im Radius r des Ringfilters entspricht.
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In
5 ist
die Abhängigkeit eines Maximums
91 aus
4 vom
Radius r des Ringfilters als Kurve
95 aufgetragen. Wenn
der Radius r der über das Bild
78 des Patientenauges
gelegten Ringfilter dem Radius r
L der Kreisstruktur
44 des
Limbus entspricht, ist der Wert M
A(r
L) des Maximums M
A(r)
der Filterantwort
bei Bezugszeichen
97 maximal.
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Die
Rechnereinheit 5 wählt für das Bild 78 eines
Patientenauges aus einer Vielzahl von Ringfilterfunktionen jene
Ringfilterfunktion aus, für welche der Betrag der Filterantwort
am größten ist: Aus dem Ort (xz,
yz) des Ringfilterzentrums für
dies Filterfunktion und dem Radius r des Ringfilters ergibt sich
dann die Lage des Zentrums 52 der kreisförmigen
Struktur des Limbus und der Radius dieser Struktur.
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Für
das Bestimmen der Lage des Zentrums der Kreisstruktur
44 des
Limbus des Patientenauges korreliert also die Rechnereinheit
5 das
mittels des Bildsensors
22 erfasste Bild des Objektbereichs
mit ringförmigen Vergleichsobjekten unterschiedlicher Größe.
Dies ist detailliert auf S. 3, Z. 12 bis S. 4, Z. 14 und S. 5, Z. 9
bis S. 9, Z. 15 der internationalen Patentanmeldung mit Az.
PCT/EP2008/068104 und
auch in der internationalen Patentanmeldung mit Az.
PCT/EP2008/068103 beschrieben.
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Die
Korrelation erfolgt durch Berechnen einer geeigneten Korrelationsfunktion,
vorzugsweise unter Variation des Ortes, so dass die Korrelationsfunktion
eine Funktion der Ortsvariablen ist. Dabei werden die Werte der
Bildpunkte des Bildes mit den Werten der Bildpunkte des Vergleichsobjekts
verrechnet, während das Vergleichsobjekt über
das Bild bewegt wird. Der Wert der Korrelationsfunktion ist ein
Maß für die Übereinstimmung von Bild
und Vergleichsobjekt. Bei der maximalen Übereinstimmung
von Bild und Vergleichsobjekt, d. h. wenn das charakteristische
Merkmal des Vergleichsobjekts und das gesuchte charakteristische
Merkmal im Bild übereinander liegen, ist der Wert der Korrelationsfunktion
maximal.
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Die
Lage des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 und
der Radius der Kreisstruktur 44 wird so als Lage und Radius
jenes ringförmigen Vergleichsobjekts bestimmt, für
das der Wert der betreffenden Korrelationsfunktion maximal ist.
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Die 6 zeigt
das mittels des Bildsensors 22 des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems 1 erfasste
Bild 98 des Patientenauges 16 zu dem in dem ersten
Initialisierungs-Berechnungsschritt der Radius der Kreisstruktur 44 des
Limbus und die Position des Zentrums 52 der Kreisstruktur
berechnet wurde.
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Um
die Lage der Markierungen 46, 48 des Patientenauges
zu bestimmen, wird über die Eingabeschnittstelle 28 des
Rechners 5 ein um das Zentrum 52 gelegter kreisringförmiger
Bildausschnitt 100 mit einem Innenradius r1 und
einem Außenradius r2 festgelegt,
in dem sich die Markierungen 46, 48 befinden.
Alternativ hierzu kann auch ein auf den berechneten Radius rL des Limbus abgestimmter Bildausschnitt
definiert werden, der auf Erfahrungswerten basiert und der in dem
Datenspeicher 32 der Rechnereinheit 5 abgelegt
ist.
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Wenn
der kreisringförmige Bildausschnitt 100 festgelegt
wurde, transformiert die Rechnereinheit 5 die Bildpunkte 102 in
diesem Bildausschnitt 100 in ein zweidimensionales Polarkoordinatensystem 110,
das in 7 gezeigt ist.
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Nach
dem Umrechnen der Bildpunkte in dieses Koordinatensystem wird hier
die Winkellage φ46, φ48 der Markierungen 46', 48' durch
Filtern mit einer auf die Farbe der Markierungen abgestimmten zweidimensionalen
Filter 111 unter Schwellwertbildung und gegebenenfalls
einer Flächenschwerpunktbestimmung ermittelt. Hier wird
die Lage der Markierungen 46', 48' durch Berechnen
der Filterantwort für das Filter 111, d. h. durch
Korrelation mit der Farbe des zweidimensionalen Filters als Vergleichsinformation
bestimmt.
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Alternativ
hierzu ist es auch möglich, die Lage der Markierungen 46', 48' unter
Variation des Ortes ähnlich wie bei dem Bestimmen der Lage
des Zentrums des Limbus mit einer Vielzahl von Vergleichsobjekten 114 im
Bildausschnitt 100 zu korrelieren. Hier besteht die Vergleichsinformation
in der Lage und Geometrie der Vergleichsobjekte.
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Eine
weitere Alternative für das Bestimmen der Winkellage des
Vergleichsobjekts besteht in einem Segmentieren das dem Bild des
kreisringförmigen Bildausschnitts 86 in 6 entsprechenden
Rechtecks 92 in 7 in eine Vielzahl von Teilsegmenten 116.
Dann kann mittels der Rechnereinheit 5 z. B. über
das Kriterium der Farbe von Bildpunkten die Winkellage der Markierungen 46', 48' bestimmt
werden. Hier wird die Lage der Markierungen 46', 48' durch
Korrelation mit der Farbe der Markierungen als Vergleichsinformation
ermittelt.
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Es
sei bemerkt, dass die Lokalisierung der Markierungen 46, 48 im
Patientenauge 16 auch halbautomatisch erfolgen kann. Es
ist z. B. möglich, dass die Bedienperson über
die Eingabeschnittstelle 28 der Rechnereinheit 5 zwei
Positionen auf dem Videobildschirm 34 markiert, in dessen
Nähe dann anschließend über die Rechnereinheit
nach den entsprechenden Markierungen 46, 48 gesucht
wird.
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Alternativ
hierzu ist es möglich, dass eine Bedienperson eine automatisch
aufgefundene Position für die Markierungen 46, 48 über
eine Eingabe an der Eingabeschnittstelle 28 der Rechnereinheit 5 nachkorrigiert.
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Schließlich
kann auch eine manuelle Lokalisierung der Markierungen 46, 48 am
Patientenauge 16 realisiert werden: Hierzu ist bei dem
Augenchirugiesystem 1 in 1 vorgesehen,
dass eine Bedienperson über die Eingabeschnittstelle 28 der
Rechnereinheit 5 zwei an dem Videobildschirm 34 angezeigte
Markierungenselemente 118, 120 so verschieben
kann, dass sie mit der Position der Markierungselemente 46, 48 zur
Deckung gebracht werden können.
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Außerdem
ist es grundsätzlich auch möglich, für
das Lokalisieren einer Referenzachse des Patientenauges auch nur
eine der üblicherweise vorgesehenen zwei Markierungen 46, 48 auszuwerten.
In diesem Fall wird die Refe renzachse durch das Zentrum 52 des
Limbuskreises und die Position dieser einzelnen Markierung definiert.
Es sei bemerkt, dass dies jedoch nur dann sinnvoll ist, wenn die
durch zwei Markierungen präoperativ am Patientenauge festgelegte
Referenzachse näherungsweise durch das Zentrum des Limbuskreises
verläuft.
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Die
Information über die Winkellage der Markierungen 46, 48 in
dem in 6 gezeigten Bild des Patientenauges am Limbuskreis
wird dann erhalten, indem mittels der Rechnereinheit 5 eine
Rücktransformation der Polarkoordinaten auf die Kreisstruktur 44 des
Limbus vorgenommen wird.
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Für
das Bestimmen der radialen Lage der Markierungen 46, 48 in
dem in 6 gezeigten Bild 98 des Patientenauges
an der kreisförmigen Struktur 44 des Limbus ist
es günstig, zu jeder Markierung 46', 48' in 7 einen
z. B. rechteckförmigen Bildausschnitt 121 zu wählen
und diesen in ein in 8 gezeigtes modifiziertes Koordinatensystem 122 zu
transformieren. Dort sind im Bezug auf das Koordinatensystem 110 in 7 die
x- und y-Achse vertauscht.
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Die
Information bezüglich der radialen Lage der Markierungen 46, 48 kann
dann mittels der Rechnereinheit 5 über das Koordinatensystem 114 mit
Rechenverfahren ermittelt werden, die den anhand von 6 erläuterten
Verfahren für das Bestimmen der Winkellage der Markierungen
entsprechen.
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Wenn
die Lage des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 des
Limbus des Patientenauges und auch die radiale Lage der Markierungen 46, 48 bestimmt
ist, ermittelt die Rechnereinheit 5 das zum Patientenauge 16 ortsfeste
Koordinatensystem 2. Anschließend wird das Koordinatensystem 2 zu
dem Koordinatensystem 4 des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems 1 referenziert.
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Um
die Position des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 des
Limbus des Patientennauges zu tracken, wird, was in 9 gezeigt
ist, jedes Bild 130 aus einer mittels des Bildsensors 22 erfassten
Bildsequenz des Patientenauges 16 oder ausgewählte
Einzelbilder aus einer Bildsequenz wiederum mit einer Vielzahl von
als Ringfilter ausgebildeten Vergleichsstrukturen 132, 134, 136,
... gefaltet. Als Filterradius r der Ringfilter-Vergleichsstukturen 132, 134, 136...
wird dabei der in dem ersten Initialisierungsschritt ermittelte
Radius rL der Kreisstruktur 44 des
Limbus gewählt. Die Vergleichsstrukturen liegen in einem
durch einen Bildausschnitt 140 festgelegten Trackingbereich.
Der Trackingbereich 140 ist ein Kreis 142, dessen
Zentrum dem im ersten Initialisierungs-Berechnungsschritt aufgefundenen
Zentrum der Kreisstruktur 44 des Limbus entspricht. Der
Radius des Kreises 142 kann über die Schnittstelle 28 der
Rechnereinheit 5 eingegeben werden. Von Vorteil ist allerdings,
an der Schnittstelle der Rechnereinheit auch die Eingabe beliebiger
Geometrien von Trackingbereichen vorzusehen.
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Aus
den entsprechenden Filterantworten
wird dann durch Vergleich
der berechneten Werte jene Filterantwort ermittelt, die das Maximum
bildet. Dieses Maximum entspricht dann, wie anhand von
4 erläutert,
demjenigen Ringfilter, dessen Zentrum über dem Zentrum
des Limbus der Kreisstruktur
44 des Patientenauges liegt.
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Für
das Tracken der Winkelposition des Patientenauges 16 wird
wie folgt vorgegangen: Nach dem Berechnen der Lage der Markierungen 46, 48 im
Rahmen des zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritts werden Markierungs-Trackingbereiche
festgelegt und als Vergleichsobjekte in Form von Referenzbereichen
abgespeichert.
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Es
ist auch hier günstig, für das Festlegen der Trackingbereiche
die Möglichkeit der Eingabe über die Schnittstelle 28 der
Rechnereinheit 5 vorzusehen.
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Die 10 zeigt
das Bild 150 eines Patientenauges mit einem Markierungs-Trackingbereich 152 und einem
Markierungs-Trackingbereich 154. In diesen Markierungs-Trackingbereichen 152, 154 liegen
entsprechenden Markierun gen 46, 48. Dem Festlegen
der Markierungs-Trackingbereiche 152, 154 liegt
die Annahme zugrunde, dass die Winkellagen φ46, φ48 der Markierungen 46, 48 einen
bestimmten Winkelbereich nicht verlassen, wenn sich das Patientenauge
bewegt.
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Aus
den fortlaufend erfassten Bildern des Patientenauges werden dann
ausgewählte Bildabschnitte ausgeschnitten. Diese ausgewählten
Bildabschnitte entsprechen dann den im zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt
festgelegten Referenzbereichen, allerdings verschoben um die mit
dem Positions-Tracking erfasste Translation des Patientenauges.
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Die
ausgewählten Bildabschnitte werden dann in solche Graustufenbilder
umgewandelt, die bekannte Eigenschaften der Markierungen 46, 48 gezielt
verstärken:
Wenn die Markierungen 46, 48 des
Patientenauges in blauer Farbe gehalten sind, ist es besonders günstig, den
Grünkanal des von der Videokamera 23 bereitgestellten
RGB-Farbbildes des Patientenauges auszuwerten. Alternativ ist es
möglich, für das RGB-Bild die Farbtransformation
F(R, G, B) := B/G + B/R vorzusehen.
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Die
im zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt berechneten und abgespeicherten
Referenzbereichen 156, 158 werden derselben Transformation
unterzogen.
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Anschließend
werden die ausgewählten Bildabschnitte mit den entsprechenden
Referenzbereichen korreliert. Im Ergebnis der Berechnung wird dann
die Position eines Maximums bestimmt. Eine Rotation gegenüber
der ursprünglichen Achslage ergibt sich dann z. B. aus
einer Abweichung der Lage des Maximums von der Mitte in Links-Richtung,
welche in den ausgeschnittenen Bildbereichen der Winkelkoordinate
entspricht.
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Für
die erwähnten Berechnungsschritte ist es günstig,
für die Bilder des Patientenauges eine Koordinatentransformation
vorzusehen, die bewirkt, dass die Markierungs-Trackingbereiche 152, 154 eine
Rechteckform haben.
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Für
den Fall, dass bei einem Patientenauge während der Kataraktoperation
keine oder nur wenige rotatorische Bewegungen auftreten, ist es
nicht unbedingt erforderlich, die Winkelachse des Patientenauges
zu tracken. Hier ist es dann ausreichend, die Referenzachse einmalig
zu lokalisieren und anschließend mit einer konstanten Winkellage,
verschoben um die beim Positionstrecking detektierte Translation
des Auges anzuzeigen.
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Es
ist möglich, statt eines Bereichs je Markierung auch mehrere,
eventuell überlappende Bereiche als Trackingbereiche vorzusehen.
Auf diese Weise ist es möglich, rotatorische Bewegungen
des Auges über einen weiten Winkelbereich zu tracken.
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Bei
dem Augenchirurgie-System 1 aus 1 ist die
Winkellage der Markierungen des Patientenauges mit einer durch das
Zentrum des Limbus verlaufenden Referenzachse visualisiert. Da in
der Rechnereinheit 3 mit dem Bestimmen der Lage der Markierungen
die Information über die Position des Limbus und die Information über
die Winkellage des Patientenauges in einem bezüglich des
Augenchirurgie-Systems ortsfesten Koordinatensystem vorliegt, kann
an dem Videobildschirm 34 über die Zielachse 54 das
Ausrichten einer torischen Intraokularlinse 60 im Patientenauge
visualisiert werden.
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Die
Zielposition der torischen Intraokularlinse 60 im Patientenauge,
d. h. der Verlauf der Zielachse 54 muss in der Regel präoperativ
festgelegt werden, und zwar in Bezug auf eine mit Markierungen 46, 48 definierte
Referenzachse.
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Für
das Eingeben des Verlaufs der Zielachse ist bei der Rechnereinheit 5 die
Eingabeschnittstelle 28 vorgesehen. Es ist aber auch möglich,
für den Ver lauf der Zielachse an einem Patientenauge einen
im Datenspeicher 32 für die Rechnereinheit 5 abgelegten
Datensatz mit Patientendaten zuzugreifen.
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Da
die Referenzachse üblicherweise so markiert wird, dass
die breiten Markierungen 46, 48 und die Mitte
der Kreisstruktur 44 des Limbuskreises näherungsweise
auf einer Linie liegen, ist es nicht unbedingt erforderlich, die
Lage der Markierungen in radialer Richtung zu bestimmen. Es genügt
im Regelfall, als Position in radialer Richtung näherungsweise
die auf den Limbuskreis projizierte Winkellage zu verwenden.
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Schließlich
sei bemerkt, dass es für die Anzeige der Zielposition einer
torischen Intraokularlinse in einem Patientenauge auch Pfeile, Kreuzmarkierungen
oder auch mit Kreisen kombinierte Markierungen vorgesehen werden
können.
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Das
in 1 gezeigte Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 kann
in einem Bewegungskompensationsmodus betrieben werden. In diesem
Bewegungskompensationsmodus berechnet die Rechnereinheit 5 aus der
erfassten Referenzierungsinformation bezüglich des zu dem
Patientenauge 16 ortsfesten Koordinatensystem 2 und
bezüglich des Koordinatensystems 4, das zu dem
Augenchirurgiesystem 1 ortsfest ist, eine entsprechende
Verschiebung der Anzeige am Videobildschirm 34. Die Rechnereinheit 5 transformiert
dazu das erfasste Bild 40 der Objektebene 15 in
ein Display-Koordinatensystem 6, in welchem die Koordinaten
des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 des Patientenauges 16 zeitlich
invariant sind. Damit kann das Zentrum 52 der kreisförmigen
Struktur 44 des Limbus des Patientenauges 16 immer
in der Mitte des Videobildschirms 34 angezeigt werden.
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In 11 sind
zwei entsprechende Anzeigen 160, 170 des Videobildes
für unterschiedliche Lagen des Patientenauges 16 am
Videobildschirm 34 des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems 1 abgebildet.
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Es
kann hier eine Bewegungskompensation nur aufgrund einer Verlagerung
des Zentrums 52 des Limbus des Patientenauges 16 oder
auch eine kompensation für rotatorische Bewegungen des
Auges erfolgen, welche sich aufgrund der Markierungen 46, 48 erfassen
lässt.
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Das
Betreiben des Augenchirugie-Mikroskopiesystems 1 im Modus
für Bewegungskompensation ermöglicht, wie in 12 gezeigt,
insbesondere die Anzeige stark vergrößerter Ausschnitte 180 von
Echtzeit-Bildern des Patientenauges 16, die nicht zittern.
Hierfür ist es von Vorteil, wenn jedes mit der Videokamera 23 im Operationsmikroskop 3 erfasste
Bild einer entsprechenden Bildverarbeitung in der Rechnereinheit 5 unterzogen
wird. Bei Einsatz des PAL-Videostandards macht dies allerdings eine
Bildverarbeitung in Zeitintervallen von 40 ms erforderlich. Wenn
lediglich Ausschnitte aus einer Videobildsequenz eine Bildverarbeitung
unterzogen werden, etwa nur jedes zweite oder auch nur jedes vierte
Bild einer entsprechenden Bildsequenz, so wird in Kauf genommen,
dass die Anzeige am Videobildschirm 34 ruckelig erscheint.
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Alternativ
oder zusätzlich kann das Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 in 1 auch
in einem Bewegungskompensationsmodus betrieben werden, in dem die
Relativbewegung des zum Patientenauge ortsfesten Koordinatensystems 2 und
das zum Augenchirurgiesystem 1 ortsfeste Koordinatensystem 4 durch
Ansteuern des motorischen Antriebs 31 der XY-Kupplung ausgeglichen
werden kann. Da hochfrequente Verstellbewegungen von einer Bedienperson
störend wahrgenommen werden, ist bei der Rechnereinheit 5 die
Filterstufe 37 vorgesehen, um entsprechend hochfrequente
Relativbewegungen auszufiltern.
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Zusammenfassend
ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem 1 mit
einer Abbildungsoptik 14, 11 für das
Erzeugen des Bildes einer Objektebene 15 und mit einem das
Bild der Objektebene 15 erfassenden elektronischen Bildsensor 18,
der mit einer Rech nereinheit 5 für das Berechnen
der Lage des Zentrums einer Kreisstruktur 44 eines Patientenauges 16 verbunden
ist. Die Rechnereinheit 5 ist für das Berechnen
der Lage eines außerhalb des Zentrums 52 der Kreisstruktur 44 mit
wenigstens einer Markierung 46, 48 versehenen
Patientenauges 16 ausgelegt. Sie ermittelt die Lage der
wenigstens einen Markierung 46, 48 im Bezug auf
das berechnete Zentrum 52 mittels Bildverarbeitung durch
Korrelieren mit einer Vergleichsinformation.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004055683
B4 [0003]
- - DE 19856696 A1 [0049]
- - EP 2008/068103 [0061, 0077]
- - EP 2008/068104 [0064, 0077]