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Die vorliegende Erfindung betrifft ein kopfgetragenes Visualisierungssystem, ein chirurgisches Visualisierungssystem mit einem kopfgetragenen Visualisierungssystem sowie Verfahren zur Visualisierung in einem chirurgischen Umfeld.
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In der Mikrochirurgie werden Operationsmikroskope für eine vergrößerte Visualisierung des OP-Situs eingesetzt. Neben der Vergrößerung ist der stereoskopische Eindruck von entscheidender Bedeutung für den Erfolg des Eingriffs. Diese Anforderungen erfüllen analoge Operationsmikroskope seit vielen Jahren mit einer Stereooptik und einem Okulareinblick. Manche modernen Operationsmikroskope bieten neben dem Einblick in die Okulare zusätzlich eine digitale 3D-Visualisierung mithilfe von Stereo-Monitoren.
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Für die Visualisierung der stereoskopischen Videobilddaten kommen neben Stereo-Monitoren sogenannte Boom-Systeme und Head-Mounted-Displays (HMDs) in Frage. Boom-Systeme sind kompakte digitale Okulare, die im Wesentlichen aus zwei Mikrodisplays und zwei Okularen bestehen und an einem Stativ befestigt sind. HMDs hingegen sind kopfgetragene Systeme und in zwei Varianten verfügbar: VR-HMDs blenden die reale Umgebung komplett aus und zeigen digitale 3D-Daten mittels Mikrodisplays an. AR-HMDs hingegen ermöglichen den Blick auf die reale Umgebung und erlauben das Augmentieren von digitalen Inhalten, die ortsfest der realen Welt überlagert dargeboten werden. Ein entsprechendes AR-HMD wird beispielsweise von der Firma Magic Leap angeboten.
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Es gibt jedoch aktuell zwei Gründe, warum HMDs für die Mikrochirurgie noch nicht oder kaum eingesetzt werden:
- Die Anforderungen an die Bildqualität für den sogenannten „Surgical Use Case“, d.h. die Darstellung der Bilddaten des OP-Situs während des Eingriffs für den Chirurgen, sind sehr hoch und werden von den aktuellen HMDs nicht erreicht. Das liegt zum einen daran, dass HMDs sehr leicht und kompakt sein müssen und dadurch Kompromisse bei der Bildqualität eingegangen werden müssen. Zum anderen liegt es daran, dass die Anforderungen an eine hohe Bildqualität für typische Consumer-Anwendungen nicht notwendig sind.
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Der genannte Surgical Use Case erfordert bei den heutigen HMDs einen Betrieb, der einem VR-Modus entspricht, weil der Chirurg den OP-Situs bestmöglich stereoskopisch wahrnehmen können muss. Zahlreiche Anwendungen erfordern hingegen den Betrieb des HMDs in einem AR-Modus: Es ist z.B. zu Beginn des Eingriffs hilfreich, den Ort einer Kraniotomie direkt dem Patientenschädel zu überlagern. Ein HMD sollte auch den Blick des Chirurgen auf die reale Umgebung ermöglichen, z.B. den Blick auf den Steriltisch mit den Instrumenten. Die eben genannten Use Cases lassen daher ein HMD erforderlich erscheinen, das zwischen einem AR- und einem VR-Modus umschaltbar ist. Keines der aktuell verfügbaren HMDs verfügt über eine solche Technologie mit einer nur annähernd ausreichenden Bildqualität im VR-Modus. Dies ist der zweite Grund, warum bisher keine oder kaum HMDs in der Mikrochirurgie eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung soll ein kopfgetragenes Visualisierungssystem bereitstellen, das für einen Einsatz in der Mikrochirurgie grundsätzlich geeignet ist. Die vorliegende Erfindung soll weiterhin ein chirurgisches Visualisierungssystem mit einem kopfgetragenen Visualisierungssystem sowie Verfahren zur Visualisierung in einem chirurgischen Umfeld unter Ausnutzung eines kopfgetragenen Visualisierungssystems bereitstellen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden durch ein kopfgetragenes Visualisierungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein chirurgisches Visualisierungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Visualisierungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
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Eine Ausführungsform eines kopfgetragenen Visualisierungssystems weist auf:
- • ein Tragesystem,
- • mindestens ein für Licht durchlässiges Optiksystem,
- • eine Bilderzeugungseinrichtung, die ausgebildet ist zur Erzeugung von Bildinformation basierend auf der der Bilderzeugungseinrichtung zugeführten Bilddaten,
- • wobei das Optiksystem ausgebildet ist, von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bildinformation einer das Visualisierungssystem tragenden Person zuzuführen, und
- • einer Polarisationseinheit, die ausgebildet ist, das Optiksystem durchdringendes Licht in zwei räumlichen Bereichen unterschiedlich zu polarisieren.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, ein herkömmliches AR-HMD in Kombination mit einem Stereo-Monitor einzusetzen. Die Polarisationseinheit ist daher angepasst, dass der Benutzer das auf einem Stereo-Monitor dargestellte Bild mit dem HMD in Durchsicht durch das Optiksystem des HMD stereoskopisch richtig wahrnehmen kann.
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Bei einer Ausführungsform ist die Polarisationseinheit ab- und aufnehmbar am Tragesystem ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann der Benutzer das Visualisierungssystem ohne Polarisationseinheit verwenden, wenn ihn die durch die Polarisationseinheit resultierende Lichtabschwächung stört.
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Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Polarisationseinheit und das für Licht durchlässige Optiksystem gegeneinander austauschbar am Tragesystem aufgenommen. Bei dieser Ausführungsform kann der Benutzer wahlweise nur die Polarisationseinheit verwenden, wenn er keine Augmentierungsinformation benötigt, oder nur das Optiksystem verwenden, wenn er zwar eine Augmentierung wünscht, aber keine stereoskopische Wahrnehmung des auf einem Stereo-Monitor dargestellten Bilds benötigt. In der dritten Variante kann der Benutzer sowohl das Optiksystem als auch die Polarisationseinheit verwenden, wenn er sowohl das auf dem Stereo-Monitor dargestellte Bild stereoskopisch wahrnehmen möchte als auch zusätzliche Augmentierungsinformation erhalten möchte.
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Eine weitere Ausführungsform weist ein erstes für Licht durchlässiges Optiksystem für ein linkes Auge und ein zweites für Licht durchlässiges Optiksystem für ein rechtes Auge auf. Bei dieser Ausführungsform kann die Polarisationseinheit einen ersten Polarisator vor dem ersten Optiksystem und einen zweiten Polarisator vor dem zweiten Optiksystem aufweisen.
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Bei einer Ausführungsform ist die Polarisationseinheit ausgebildet, das Optiksystem durchdringendes Licht in zwei unterschiedlichen Flächenbereichen in zu einander senkrechten Richtungen zu polarisieren. Die zu einander senkrechten Polarisationsrichtungen können dabei beispielsweise zueinander senkrechte lineare Polarisationsrichtungen oder zu einander orthogonale zirkuläre Polarisationsrichtgen, also rechtszirkular und linkszirkular, sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems schaltbar bzw. gesteuert variierbar. Insbesondere kann die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems in verschiedenen Flächenbereichen unterschiedlich variierbar sein. Bei dieser Ausführungsform kann die Lichtdurchlässigkeit an die Umgebungsbedingungen angepasst werden, indem unterschiedliche Flächenbereiche des Optiksystems auf eine unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit geschaltet werden. Beispielsweise ist es möglich, die Lichtdurchlässigkeit in Feldbereichen, in denen ein Benutzter die Augmentierungsinformation wahrnimmt, zu reduzieren, damit die Augmentierungsinformation bei einem hellen Umgebungslicht gut wahrnehmbar ist. Andererseits ist es möglich, die Lichtdurchlässigkeit in Feldbereichen, in denen ein Benutzter das Stereo-Display wahrnimmt, besonders hoch zu schalten.
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Entsprechende Schichten mit schaltbarer Lichtdurchlässigkeit können beispielsweise analog zu einem LCD-Display oder als pixelweise ansteuerbare elektrochrome Schicht realisiert sein.
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Eine Ausführungsform eines chirurgisches Visualisierungssystems umfasst ein kopfgetragenes Visualisierungssystem wie in der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben, ein Operationsmikroskop oder Endoskop mit einer Bildaufnahmeeinrichtung und einen Stereo-Monitor, der zur stereoskopischen Wiedergabe von Bildinformation, die mit der Bildaufnahmeeinrichtung aufgezeichnet wird, ausgebildet ist.
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Das chirurgisches Visualisierungssystem kann eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, der Bilderzeugungseinrichtung Bilddaten zuzuführen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das kopfgetragene Visualisierungssystem einen Eye-Tracker auf und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, die der Bilderzeugungseinrichtung zugeführten Bilddaten in Abhängigkeit von Ausgangsdaten des Eye-Trackers zu steuern.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das kopfgetragene Visualisierungssystem ein Mikrofon auf und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, das Operationsmikroskop in Abhängigkeit von mit dem Mikrofon aufgenommenen akustischen Informationen zu steuern.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das kopfgetragene Visualisierungssystem ein Mikrofon auf und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, die der Bilderzeugungseinrichtung zugeführten Bilddaten in Abhängigkeit von mit dem Mikrofon aufgenommenen akustischen Informationen zu steuern.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das kopfgetragene Visualisierungssystem einen gyroskopischen Sensor zur Bestimmung von Ausrichtungsänderungen des kopfgetragenen Visualisierungssystems im Raum auf und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, das Operationsmikroskop in Abhängigkeit von Ausgangsdaten des gyroskopischen Sensors zu steuern.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das kopfgetragene Visualisierungssystem einen gyroskopischen Sensor zur Bestimmung von Ausrichtungsänderungen des kopfgetragenen Visualisierungssystems im Raum auf und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, die der Bilderzeugungseinrichtung zugeführten Bilddaten in Abhängigkeit von Ausgangsdaten des gyroskopischen Sensors zu steuern.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems in verschiedenen Flächenbereichen unterschiedlich schaltbar und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems in Flächenbereichen zu reduzieren, in denen von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bildinformation einer das Visualisierungssystem tragenden Person zugeführt wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist das kopfgetragene Visualisierungssystem eine Kamera auf, und die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, eine Position des Stereo-Monitors relativ zu einer Position des kopfgetragenen Visualisierungssystems mittels Bildererkennung zu bestimmen. Bei dieser Ausführungsform kann die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems in verschiedenen Flächenbereichen unterschiedlich schaltbar sein und die Steuerungseinrichtung kann ausgebildet sein, die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems in Abhängigkeit von der Position des Stereo-Monitors relativ zu der Position des kopfgetragene Visualisierungssystems zu steuern.
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Ein Verfahren zur Visualisierung in einem chirurgischen Umfeld umfasst die Schritte:
- Darstellen eines Bilds eines Operationsgebiets auf einem Stereo-Monitor,
- Beobachten des auf dem Stereo-Monitor dargestellten Bilds durch ein kopfgetragenes Visualisierungssystem mit Polarisationsfiltern, und
- Bereitstellen zusätzlicher Augmentierungsinformation mittels des kopfgetragenen Visualisierungssystems.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zur Visualisierung erzeugt das kopfgetragene Visualisierungssystem Steuerungsdaten und die Augmentierungsinformation und/oder auf dem Stereo-Monitor dargestellte Bildinformation und/oder Bewegungen eines motorischen Stativs und/oder Funktionen eines Operationsmikroskops werden in Abhängigkeit von den vom Visualisierungssystem erzeugten Steuerungsdaten gesteuert.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Zuordnung zwischen den Sensoren des kopfgetragenen Visualisierungssystems oder den Ausgangssignalen der Sensoren einerseits und der über das kopfgetragene Visualisierungssystem bereitzustellenden Augmentierungsinformation vom Benutzer konfigurierbar sein.
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Nachfolgend wird ein Visualisierungssystem und ein chirurgischer Arbeitsplatz mit einem Visualisierungssystem anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine Prinzip-Skizze einer Ausführungsform eines kopfgetragenen Visualisierungssystems.
- 2: eine Prinzip-Skizze eines chirurgischen Arbeitsplatzes mit einem Visualisierungssystem.
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Das Visualisierungssystem in 1 basiert im Wesentlichen auf einer sogenannten Augmented Reality Brille (AR-Brille) oder einem sogenannten Augmented Reality Head Mounted Display (AR-HMD). Das System hat ein Tragesystem 1, in der 1 dargestellt als Brillengestell mit einem linken und einem rechten Ohrbügel 1a, 1b. Am Tragesystem 1 ist ein Modul 11 mit einem Optiksystem 6, 7 aufgenommen. Das Optiksystem 6, 7 ist mindestens teilweise transparent für Licht im sichtbaren Spektralbereich.
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Im Tragesystem 1 ist eine Bilderzeugungseinrichtung 2 beispielsweise in Form eines Mikrodisplays integriert. Die Bilderzeugungseinrichtung 2 kann über eine kabellose Schnittstelle 15, beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine WLAN-Schnittstelle, von einem Steuerungs-Computer 16 angesteuert und mit darzustellenden Bilddaten versorgt werden. Die mit der Bilderzeugungseinrichtung 2 wiedergegebene Bildinformation wird über eine Linse 3 und einen Umlenkspiegel 4 in Richtung einer Seitenfläche des Optiksystems 6, 7 gelenkt. Das Optiksystem 6, 7 weist interne diffraktive Strukturen und sogenannte Waveguide-Elemente (nicht dargestellt) auf, die die von der Bilderzeugungseinrichtung 2 erzeugte und in das Optiksystem 6, 7 eingekoppelte Bildinformation in Richtung (Blickrichtungsachse 5) auf ein Auge R eines das Visualisierungssystems tragenden Kopfes umlenkt und aus dem Optiksystem 6, 7 auskoppelt.
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Das Optiksystem 6, 7 weist eine schaltbare Beschichtung 6a, 7a auf, mit deren Hilfe die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems 6, 7 schaltbar ist. Dabei ist die Beschichtung so ausgebildet, dass die Lichtdurchlässigkeit des Optiksystems in unterschiedlichen Flächenbereichen des Optiksystems quer zur Blickrichtungsachse 5 unterschiedlich einstellbar ist. Beispielsweise kann dadurch die Transmission des Optiksystems 6, 7 in Flächenbereichen, in denen einem Benutzer die von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bildinformation dem durch das Optiksystem hindurchtretenden Umgebungslicht überlagert erscheint, reduziert sein. Dadurch kann die von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bildinformation auch in einer hellen Umgebung gut wahrgenommen werden.
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Weiterhin weist das Visualisierungssystem ein weiteres Modul 10 mit zwei Polarisationsfiltern 8, 9 auf. Die Polarisationsrichtung des Umgebungslichts, das eines der Polarisationsfilter 8 transmittiert, ist dabei senkrecht zu der Polarisationsrichtung des Umgebungslichts polarisiert, das das andere Polarisationsfilter passiert. Dieses ist in der 1 durch die beiden Pfeile 18, 19 angedeutet. Die Polarisationsrichtungen der 18, 19 der Polarisationsfilter sind dabei auf die Polarisationsrichtungen eines in der 1 nicht dargestellten Stereo-Monitors abgestimmt, so dass das vor dem linken Auge L eines das Visualisierungssystem tragenden Benutzers angeordnete Polarisationsfilter 8 nur oder im Wesentlichen nur das Licht des Stereo-Monitors durchlässt, das für das linke Auge L bestimmt ist, und dass das vor dem rechten Auge R des das Visualisierungssystem tragenden Benutzers angeordnete Polarisationsfilter 9 nur Licht des Stereo-Monitors durchlässt, das für das rechte Auge R bestimmt ist.
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Das Modul 11 mit dem Optiksystem 6, 7 und das Modul 10 mit den Polarisationsfiltern können wahlweise alternativ oder in Kombination an dem Tragesystem 1 aufgenommen werden, so dass der Benutzer die Wahl hat, ob er nur mit dem Polarisationsfilter-Modul 10, nur mit dem das Optiksystem 6, 7 aufweisenden Modul 11 oder mit beiden Modulen 10, 11 gleichzeitig und seriell hintereinander angeordnet arbeiten möchte.
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Das Tragesystem 1 weist noch einige weitere Sensoren auf, insbesondere eine nach vorne gerichtete Kamera 12, ein am Tragesystem gehaltenes oder in das Tragesystem1 integriertes Mikrofon 13, einen Eye-Tracker 17 und einen gyroskopischen Sensor 14. Mit dem gyroskopischen Sensor 14 können Dreh- und Kippbewegungen des Tragesystems 1 im Raum bestimmt und solche Dreh- und Kippbewegungen charakterisierende Ausgangsdaten erzeugt werden. Mit dem Eye-Tracker 17 kann eine Bewegung der Augen eines das Visualisierungssystem tragenden Benutzers erfasst und Ausgangsdaten erzeugt werden, die diese Augenbewegung charakterisieren. Die von der Kamera 12, dem Mikrofon 13, dem Eye-Tracker 17 und dem gyroskopischen Sensor 14 erzeugten Ausgangsdaten können über die kabellose Schnittstelle 15 an den Steuerungsrechner übermittelt werden.
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Die in der 1 dargestellte Ausführungsform weist zwei Optiksysteme 6, 7 auf, von denen eines einem linken Auge und eines einem rechten Auge eines das Visualisierungssystem tragenden Benutzers zugeordnet ist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann dagegen nur ein einziges Optiksystem vorhanden sein, das die Sehfelder beider Augen des das Visualisierungssystem tragenden Benutzers überdeckt.
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Die in der 1 dargestellte Ausführungsform weist nur eine einzige Bilderzeugungseinrichtung 2 auf, und die mit der Bilderzeugungseinrichtung 2 wiedergegebene Bildinformation wird nur einem einzigen Auge R dargeboten. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die mit der Bilderzeugungseinrichtung 2 wiedergegebene Bildinformation auch beiden Augen gleichzeitig dargeboten werden. In diesem Fall kann ein Teil des von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugten Lichts in das eine Optiksysteme 6, und ein anderer Teil des von der Bilderzeugungseinrichtung 2 erzeugten Lichts in das andere Optiksysteme 7 eingekoppelt werden. In diesem Fall müssen beide Optiksysteme integrierte diffraktive Strukturen und Waveguide-Elemente aufweisen, um in das Optiksystem eingekoppeltes Licht zu dem diesem Optiksystem zugeordneten Auge zu lenken.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform können auch zwei Bilderzeugungseinrichtungen vorgesehen sein, von denen eine von ihr erzeugtes Licht in eines der beiden Optiksysteme einkoppelt und die andere das von ihr erzeugte Licht in das andere Optiksystem einkoppelt.
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In der 2 ist ein chirurgisches Visulisierungssystem dargestellt. Es weist eine vorstehend beschriebene kopfgetragene Visualisierungseinrichtung 20 auf. Des Weiteren weist sie ein Stativ 21 für ein Operationsmikroskop 22 oder ein Endoskop (nicht dargestellt) auf. Das Stativ hat für die gelenkigen Verbindungen 21a, 21b motorische Antriebe. Zur Vereinfachung sind in der 2 nur zwei gelenkige Verbindungen dargestellt, in der Regel weist ein solches Stativ mindestes sechs gelenkige Verbindungen mit zugeordneten Antriebsmotoren auf, so dass ein am Stativ 21 aufgenommenes Operationsmikroskop 22 oder Endoskop in seinen sechs Freiheitsgraden frei bewegbar ist und an jede Stelle und in jede Orientierung fahrbar ist.
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Das Operationsmikroskop 22 oder das Endoskop weist eine Bildaufnahmeeinrichtung 23, beispielsweise in Form von einer Stereokamera oder zwei Einzelkameras auf, mit denen stereoskopische Bildinformation von einem Operationsfeld aufgenommen werden kann. Die mit der Bildaufnahmeeinheit 23 aufgezeichnete stereoskopische Bildinformation wird von dem Steuerungscomputer 16 ausgelesen und von diesem an einen Stereo-Monitor 24 weitergegeben. Auf dem Stereo-Monitor 24 wird dementsprechend ein stereoskopisches Bild des Operationsfelds dargestellt. Der Stereo-Monitor 24 erzeugt dabei zwei stereoskopische Teilbilder. Das Licht der beiden Teilbilder weist dabei eine unterschiedliche Polarisation auf, so dass die Polarisation eines rechten Teilbilds senkrecht oder orthogonal zu der Polarisation eines linken Teilbilds ist. Alternativ zur Trennung der beiden stereoskopischen Teilbilder mit linearer Polarisation kann auch zirkuläre Polarisation verwendet werden.
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Ein das kopfgetragene Visualisierungssystem 20 tragender Benutzer kann das auf dem Stereomonitor 24 wiedergegebene stereoskopische Bild seitenrichtig und stereoskopisch wahrnehmen, weil die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter 8, 9 des kopfgetragenen Visualisierungssystems 20 an die Polarisationsrichtungen des Stereo-Monitors 24 angepasst sind. Gleichzeitig kann der Benutzer durch das Optiksystem und die Polarisationsfilter des kopfgetragene Visualisierungssystem 20 auch direkt das Operationsfeld oder andere Gegenstände in der Umgebung, wie den Steril-Tisch mit den Instrumenten, beobachten.
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Über die Bilderzeugungseinrichtung im kopfgetragenen Visualisierungssystem kann dem Benutzer zusätzliche virtuelle Information überlagert dargeboten werden, die für den Benutzer sonst nicht visuell zugänglich wäre. Solche Zusatzinformation kann Information sein, die von anderen, nicht im Sichtfeld des Benutzers befindlichen Geräten im Operationssaal stammen oder die vor der Operation gewonnen wurde, beispielsweise Bildinformation aus Computer- oder Kernspin-Tomogrammen, die in einem Speicher 26 gespeichert sind. Die Zusatzinformation kann aber auch Information sein, die während der Operation von anderen Personen bereitgestellt wird, beispielsweise von einem weiteren Experten oder Pathologen, der per Videoübertragung von einem anderen Ort zugeschaltet ist und dem die mit dem Operationsmikroskop aufgezeichneten Videobilder per Videoübertragung zur Verfügung gestellt werden. Dieser Experte oder Pathologe kann auf seinem Videomonitor Augmentierungsinformation eingeben, die dann per Video-Rückübertragung an den Steuerungscomputer 16 übermittelt wird. Die entsprechende Information wird vom Steuerungscomputer über die kabellose Schnittstelle 15 an das kopfgetragene Visualisierungssystem 20 übermittelt.
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Die Sensoren in dem kopfgetragenen Visualisierungssystem dienen dazu, die Antriebe 21a, 21b des Stativs 21, oder andere Funktionen des Operationsmikroskops 22, oder die Art der von der Bilderzeugungseinrichtung bereitgestellten Information definiert und freihändig zu steuern.
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Beispielswiese ist eine Sprachsteuerung bestimmter Einstellungen am Operationsmikroskop möglich. Da sich das Mikrofon des kopfgetragenen Visualisierungssystems immer in derselben Entfernung vom Mund des Benutzers befindet, ergibt sich hier keine Abhängigkeit der mit dem Mikrofon aufgezeichneten akustischen Signale von der Position oder Orientierung des Benutzers. Deshalb kann eine sehr stabile und zuverlässige Sprachsteuerung gewährleistet werden. Alternativ ist es möglich, die von der Bilderzeugungseinrichtung bereitgestellten Information mittels Sprachsteuerung auszuwählen. Die mit dem Mikrofon aufgezeichneten akustischen Signale werden dazu über die Schnittstelle 15 an den Steuerungscomputer 16 übermittelt und von diesem mittels eines auf dem Steuerungscomputer 16 ablaufenden Spracherkennungsprogramms analysiert. Entsprechend der Ergebnisse der Sprachanalyse wird dann vom Steuerungscomputer 16 die zugehörige Information ausgewählt und über die Schnittstelle 15 an die Bilderzeugungseinrichtung gesendet oder es werden die motorischen Antriebe des Stativs 21 oder motorische Antriebe des Operationsmikrokops 22 entsprechend angesteuert.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Sprachsteuerung können Bewegungen des Stativs 21, motorische Funktionen des Operationsmikroskops 22 oder Endoskops oder andere Funktionen über die anderen Sensoren, insbesondere dem gyroskopischen Sensor und/oder dem Eye-Tracker, des kopfgetragenen Visualisierungssystems 20 gesteuert werden. Dazu werden die Ausgangssignale des Eye-Trackers und des gyroskopischen Sensors über die Schnittstelle 15 an den Steuerungscomputer 16 übermittelt und von diesem mittels eines Computerprogramms ausgewertet. Je nach Ergebnis der Auswertung werden dann vom Computer 16 die den Ausgangssignalen zugeordneten Funktionen des Stativs oder des Operationsmikroskops angesteuert, oder die der Auswertung entsprechende Zusatzinformation ausgewählt und über die Schnittstelle 15 an die Bilderzeugungseinrichtung gesendet.
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Die Zuordnung zwischen den jeweiligen Sensorsignalen und der Sprachsteuerung einerseits und die darüber gesteuerte Funktion des Stativs, des Operationsmikroskops und/oder der jeweils der Bilderzeugungseinrichtung zur Verfügung gestellten Daten kann vom Benutzer weitgehend frei konfigurierbar sein und vorab vom Benutzer so zugeordnet werden, wie es ihm individuell am besten zusagt. Entsprechende Benutzerprofile bezüglich dieser Zuordnung können auch für mehrere Benutzer abgespeichert werden und zu Beginn einer Operation aus einem Speicher aufgerufen werden. Alternativ oder zusätzlich können entsprechende Benutzerprofile auch für unterschiedliche Arten von chirurgischen Eingriffen angelegt, abgespeichert und zu Beginn eines entsprechenden Eingriffs aufgerufen werden.
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Wie bereits oben beschrieben, weist das kopfgetragene Visualisierungssystem eine nach vorne gerichtete Kamera 12 auf. Mittels dieser Kamera 12 wird permanent ein Video-Stream der Umgebung oder in bestimmten vorgegebenen Zeitintervallen Einzelbilder von der Umgebung aufgezeichnet und über die Schnittstelle 15 an den Steuerungscomputer übermittelt. Auf dem Steuerungscomputer läuft ein Bildanalyseprogramm ab, das so ausgebildet ist, dass in dem Videostream oder der Serie an Einzelbildern jeweils die Position des Stereo-Monitors 24 relativ zu dem kopfgetragene Visualisierungssystem bestimmt wird. Basierend auf dieser Bildanalyse erzeugt der Steuerungscomputer Steuerdaten für die schaltbare Beschichtung 6a, 7a, die bewirken, dass die schaltbare Beschichtung in den Flächenbereichen der Optiksysteme, in denen der Benutzer den Stereo-Monitor wahrnimmt, auf maximale Lichtdurchlässigkeit geschaltet wird, während die Lichtdurchlässigkeit in anderen Flächenbereichen, beispielsweise in dem, in dem der Benutzer das vom Bilderzeugungssystem bereitgestellte Bild wahrnimmt, reduziert ist.
