DE10357734A1

DE10357734A1 - Universelles ophthalmologisches Untersuchungsgerät und ophthalmologisches Untersuchungsverfahren

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Publication number: DE10357734A1
Application number: DE10357734A
Authority: DE
Original assignee: Imedos GmbH
Current assignee: Imedos Health De GmbH
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-12-06
Also published as: US20050122475A1; JP4746865B2; JP2005169098A; US7284860B2; DE10357734B4

Abstract

Bei einem universellen ophthalmologischen Untersuchungsgerät und einem ophthalmologischen Untersuchungsverfahren besteht die Aufgabe, die für die Bildgebung, die Messung sowie für ein Funktionsimaging erforderlichen gerätetechnischen Voraussetzungen zur optischen Stimulierung, zur zeitlich und örtlich hochauflösenden Bilddokumentation bei kontinuierlicher Beleuchtung und bei Blitzlichtbetrieb sowie die Voraussetzungen für Messungen im infraroten und visuellen Spektralbereich mit weitestgehend wahlfreiem Zeitregime zueinander in einfacher Weise in einer kostengünstigen Apparatur zu vereinen. DOLLAR A Das Licht mindestens einer Lichtquelle wird in seinem Intensitäts- und/oder Zeitverlauf mit einem zeitlich definierten Bezug zu den Einstellungen der mindestens einen Lichtquelle, der Bildaufnahme und der Auswertung zur adaptiven Anpassung an eine Untersuchungsaufgabe in dem Beleuchtungsstrahlengang durch einen einzigen gemeinsamen Lichtmanipulator programmtechnisch modifiziert und als modifiziertes Licht zur Beleuchtung und zur wahlweisen Stimulierung verwendet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein universelles ophthalmologisches Untersuchungsgerät, das verbunden mit einer Zentralsteuereinheit mindestens eine Primärlichtquelle in einem, auf ein Untersuchungsobjekt gerichteten Beleuchtungsstrahlengang und mindestens eine Bildaufnahme- und Auswerteeinheit zur Dokumentation und/oder zur Messung zumindest von Teilbereichen des Untersuchungsobjektes sowie elektronisch schaltbare Elemente zur Strahlengangumschaltung aufweist.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein ophthalmologisches Untersuchungsverfahren, bei dem ein Untersuchungsobjekt zur Aufnahme von Bildern mit Licht von mindestens einer Lichtquelle über einen Beleuchtungsstrahlengang beleuchtet und wahlweise stimuliert wird und bei dem durch Bildaufnahme von dem Untersuchungsobjekt und Auswertung der durch die Bildaufnahme erhaltenen Bilder Untersuchungsergebnisse abgeleitetet werden.
Die Erfindung ist anwendbar in diagnostischen Systemen, bei denen Bildgebung, Messung und Stimulierung sowie Funktionsimaging des Augenhintergrundes Bestandteile der Untersuchung am Auge von Mensch und Tier sind.
Insbesondere umfassen solche Systeme Augenspiegel, mydriatische und nonmydriatische Netzhautkameras, Systeme zur Gefäßanalyse und Messung verschiedener anderer Größen der Mikrozirkulation, des Stoffwechsels, der Kreislaufzeiten mittels Indikatortechnik, der Blutgeschwindigkeit (LDV, LDF) und spektrometrischer Daten am Augenhintergrund, die auf der Grundlage direkter oder indirekter Ophthalmoskopie aufgebaut sind.
Bekannte bildgebende Systeme setzen als Beleuchtungssysteme Blitzlichteinrichtungen oder kontinuierliche Lichtquellen ein.
Bilddokumentationen mit Blitzbetrieb ergeben zwar hochqualitative Bilder, doch ist deren zeitliche Aufeinanderfolge auf einzelne Bilder pro Sekunde technisch und für den Patienten lichtbelastungsseitig begrenzt. Geräte mit Blitzstrahlengängen sind zudem kostenintensiv und führen zur Erhöhung von Baugröße und Gewicht.
Kontinuierliche Beleuchtung ermöglicht dagegen kontinuierliche Bildaufnahmefolgen, z.B. im Videomodus, aber bedingt durch die Lichtbelastungsgrenze und die kontinuierliche Beleuchtung selber haben die Bilder nur eine geringe geometrische Auflösung und eine schlechte Bildqualität.
Zwar verbessert das Hochsteuern der verwendeten Lampen die Bildqualität mit vertretbarer Lichtbelastung. Trotzdem führt das für den Patienten spürbare Auf- und Abschwellen des Lichtes aufgrund der Trägheit der Lampen zu entsprechenden Erwartungshaltungen, Lidschlag, Augenkneifen und Augenbewegungen, worunter die Bildqualität wiederum erheblich leidet.
Bekannt ist es ferner, stimulierte (provozierte) Messergebnisse topografisch zugeordnet in Fundusbildern darzustellen. Durch sogenanntes Funktionsimaging kann anhand des zeitlichen Verlaufes der Antwortreaktion der Netzhautgefäße beobachtet werden, wie die Autoregulation versucht, über Änderungen der Gefäßdurchmesser die Störung (Provokation)auszuregeln.
Funktionsimaging erfordert neben der Stimulierung eine hochqualitative Bildgebung und Messung, wobei möglichst eine freie zeitliche Zuordnung und ein schneller Wechsel zwischen Bildgebung, Stimulierung und Messung gewährleistet sein sollte. Zur Reduzierung der Lichtbelastung für den Patienten ist z.B. bei einer Stimulierung mit Licht eine Kombination mit infraroter Beleuchtung sinnvoll.
Eine bekannte Einrichtung nach der EP 1 100 370 B1 basiert auf der Nutzung funktioneller Änderungen des Retinalreflexionsvermögens, bei der zum Induzieren eines erfassbaren Funktionsantwortsignals zusätzlich zur kontinuierlichen Beleuchtung Licht eines stimulierenden Illuminators in den Strahlengang eingeblendet wird. Das Licht der beiden separaten Strahlengänge kann wechselseitig geschaltet oder überlagert werden.
Bei dieser Anordnung wird die Stimulierung dazu benutzt, bestimmte Schichten der Netzhaut in der Struktur und in den lichtstreuenden Eigenschaften zu verändern.
Da die biologische Antwort in der Remission der Netzhautstrukturen gesehen wird, ergibt sich eine Vorrichtung, die auf eine Untersuchung der Änderungen von Strahlungseigenschaften ausgerichtet ist, indem für zwei unterschiedliche Funktionszustände die Remissionsänderungen durch eine Differenzbildgenerierung verglichen und dokumentiert werden.
Das bietet zwar den Vorteil, dass das Licht von beliebigen Lichtquellen miteinander überlagert oder wechselseitig geschaltet werden kann.
Von Nachteil ist es jedoch, dass für die Stimulierung eine weitere Einrichtung benötigt wird, deren Licht in einem zusätzlichen Strahlengang über einen Teilerspiegel auf die Netzhaut gebracht werden muss.
Sollen für funktionsdiagnostische Untersuchungen anstatt der Nutzung funktioneller Änderungen des Retinalreflexionsvermögens Strukturen am Augenhintergrund ausgemessen werden, bietet sich ein System nach der DE 196 48 935 A1 an, das für optisch zugängige oder auf sonstige Weise abbildbare Blutgefäße geeignet ist und mit dem die wesentlichen klinisch relevanten funktionsdiagnostischen Kenngrößen mit hoher Reproduzierbarkeit bei minimaler Patientenbelastung ermittelt und dargestellt werden können. Für die Provokation kann Flickerlicht in einem separaten Strahlengang bereitgestellt werden, das dem kontinuierlichen Messlicht überlagert wird. Da als separater Strahlengang der modifizierte Blitzstrahlengang dient, besteht der Nachteil, dass für ein Funktionsimaging die hochqualitative Bilddokumentation mittels Blitzlicht entfällt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die für die Bildgebung, die Messung sowie für ein Funktionsimaging erforderlichen gerätetechnischen Voraussetzungen zur optischen Stimulierung, zur zeitlich und örtlich hochauflösenden Bilddokumentation bei kontinuierlicher Beleuchtung und bei Blitzlichtbetrieb sowie die Voraussetzungen für Messungen im infraroten und visuellen Spektralbereich mit weitestgehend wahlfreiem Zeitregime zueinander in einfacher Weise in einer kostengünstigen Apparatur zu vereinen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Untersuchungsgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in dem für die mindestens eine Primärlichtquelle vorgesehenen Beleuchtungsstrahlengang ein mit der Zentralsteuereinheit in Verbindung stehender gemeinsamer steuerbarer optischer Lichtmanipulator zur programmtechnischen und in zeitlich definierter Beziehung zu den Einstellungen der primären Beleuchtung sowie der Bildaufnahme und Auswertung stehenden Modifizierung des Intensitäts- und/oder Zeitverlaufes des Primärlichtes angeordnet ist, und dass ein aus dem Primärlicht durch die Modifizierung erzeugtes Sekundärlicht zur Beleuchtung und zur wahlweisen Stimulierung des Untersuchungsobjektes vorgesehen ist.

Die obenstehende Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes Untersuchungsverfahren gelöst, indem das Licht der mindestens einen Lichtquelle in seinem Intensitäts- und/oder Zeitverlauf mit einem zeitlich definierten Bezug zu den Einstellungen der mindestens einen Lichtquelle, der Bildaufnahme und der Auswertung zur adaptiven Anpassung an eine Untersuchungsaufgabe in dem Beleuchtungsstrahlengang programmtechnisch modifiziert und als modifiziertes Licht zur Beleuchtung und zur wahlweisen Stimulierung verwendet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch die Beeinflussung der Beleuchtung mit Hilfe eines einzigen, in dem Beleuchtungsstrahlengang angeordneten Elementes lässt sich Multifunktionalität erreichen, indem das in dem Beleuchtungsstrahlengang geführte Licht in seinen Lichteigenschaften funktionsangepasst verändert wird, wodurch auf einen separaten stimulierenden Illuminator und dessen Einblendung über einen zusätzlichen Strahlengang verzichtet werden kann.

Mit der Erfindung gelingt es, bildliche Darstellungen von ausmessbaren Strukturen aus induzierten Funktionsantwortsignalen in adaptiver Weise zu erzeugen und damit ein in der Anwendungsbreite erheblich verbessertes Untersuchungsgerät aufzubauen. Adaptive Anpassung heißt auch, dass aus Signalen, die von Untersuchungsergebnissen abgeleitet oder als Sensorsignale gebildet sind, Rückkopplungen zur Rechnersteuerung hergestellt werden, um die Steuerung des Lichtmanipulators bzw. des Intensitäts- und/oder Zeitverlaufes und die Steuerung der primären Beleuchtung sowie der Bildaufnahme und Auswertung ergebnisorientiert zu optimieren. Durch die lichtinduzierte Stimulierung von Änderungen in der retinalen Mikrozirkulation können anhand der Bilder Gefäßweitstellungen oder Änderungen anderer Größen der Mikrozirkulation, wie z.B. Sauerstoffsättigung und Blutgeschwindigkeit mit dem Untersuchungsgerät direkt oder indirekt festgestellt werden.

Durch die beliebig programmierbare Ansteuerung des Lichtmodulators wird entschieden, ob das Licht der Primärquelle zur Beleuchtung bzw. zur Stimulierung dient, wobei selbst während der Stimulierung Bildgebung und Messung vorgenommen werden können.

Neben der Optimierung bekannter Anwendungen ermöglicht die Erfindung durch eine adaptive Steuerung vor allem aber völlig neue Anwendungen von Imaging- und Meßsystemen für den Augenhintergrund.

Blitzbetrieb mit kontinuierlicher Beleuchtung

Wird der Lichtmanipulator z.B. als schneller elektrooptischer Schalter ausgeführt, kann helles kontinuierliches Beobachtungslicht der Netzhautkamera beliebig abgeschwächt und zu einem gewünschten Zeitpunkt synchronisiert mit der Bildaufnahme auf eine beliebige höhere Intensität blitzartig hochgesteuert werden. Verzögerungen, welche bei einer direkten Ansteuerung, bedingt durch die Trägheit der Lampe bisher auftreten, spielen dann keine Rolle mehr. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die kontinuierliche Beleuchtungseinrichtung auch für eine blitzartige Beleuchtung mit erheblich verbesserter Bildqualität benutzt werden kann, und gleichzeitig die Lichtbelastung des Fundus für Einstellund Messvorgänge erheblich reduziert wird.

Zur Reduzierung der Verlustleistung kann die Lampe der kontinuierlichen Beleuchtungseinrichtung während des Einstellvorganges mit verringerter Leistung betrieben werden. Zum Zeitpunkt der Auslösung kann vor der eigentlichen Bildaufnahme der auf einer veränderbaren Transmission beruhende elektrooptische Schalter in seiner Transmission in dem Maße verringert werden, wie die Leistung der Lampe erhöht wird, bei weiterhin konstanter Beleuchtungsstärke am Fundus. Erst nach Erreichen der zur Aufnahme qualitativ hochwertiger Aufnahmen nötigen Lichtintensität wird der elektrooptische Schalter für die gewünschte Belichtungszeit synchron zur Bildaufnahme in den transparenten Zustand versetzt. Im Anschluss daran kann in umgekehrter Reihenfolge der Einstellbetrieb mit verringerter Lampenleistung wieder hergestellt werden.

Adaptive Fluoreszenzangiografie

Ist die kontinuierliche Bildaufzeichnung oder Messung nicht mit der vollen Bildrate sondern z.B. nur mit 5 Bildern erforderlich, kann bei entsprechender Synchronisation des steuerbaren optischen Lichtmanipulators nur während der gewünschten Bilder der Beleuchtungsstrahlengang freigegeben werden. Der Augenhintergrund wird erheblich geringer mit Licht belastet, oder bei gleichbleibender Lichtbelastung steht in den einzelnen selektierten Bildern wesentlich mehr Licht für die Aufzeichnung zur Verfügung. Interessante Anwendungen sind für die Videoangiografie gegeben, bei der die zeitliche Folge beleuchteter Bilder und Intensität an die medizinische Fragestellung adaptiert werden können. Diese erfindungsgemäße Realisierung bedeutet, dass der Untersuchende eine für seine Fragestellungen völlig freie bisher nicht mögliche Bildfolge mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen kann. Da die tatsächliche Belichtungszeit in diesem Fall durch die Beleuchtungszeit vorgegeben wird, können Bilder mit hoher Bestrahlungsstärke des Auges in sehr kurzen Zeitabständen erzeugt und eine beliebige Zeitfolge mit beliebiger Beleuchtungsintensität und Bildaufnahmezeit erstellt werden. Bezieht man die Steuerung der Bildaufnahmekamera oder mehrerer Bildaufnahmekameras in verschiedenen umschaltbaren Strahlengängen in die Steuerung mit ein, kann man Zeitauflösung, fotometrische und geometrische Auflösung der Bilder den Untersuchungsvorgängen beliebig anpassen und das Gesamtsystem mit einer bisher unbekannten funktionellen Adaptivität versehen. Zugleich kann die hohe Adaptivität des erfindungsgemäßen Untersuchungsgerätes zur Anpassung an individuelle Besonderheiten des Auges benutzt werden, um die diagnostische Qualität und die Bildqualität zu optimieren und Fehlerquellen, wie z.B. Augenbewegungen zu minimieren. Beispiele hierfür sind der Wechsel zwischen hochauflösenden Einzelbildern und kontinuierlicher Aufzeichnung mit Ruhepausen für das Auge zur Darstellung der Autofluoreszenz in der Leerphase, der frühen und späten arteriellen Einströmphase mit hoher Zeitauflösung, z.B. in kurzen Doppelbildfolgen zur Darstellung der Blutgeschwindigkeit, mit längeren Doppelbildfolgen zur Darstellung der kapillaren Blutgeschwindigkeit, der Vollphase mit fotometrisch und zeitlich hochauflösenden Einzelbildern, einer längeren Ruhepause für die Abströmphase und fotometrisch hochempfindliche Aufnahme von Bildern aus der Nachphase zur Darstellung von Farbstoffaustritten, die dann nur eine geringe Zeit- und Ortsauflösung benötigen.

Kombination von statischer und dynamischer Gefäßanalyse bzw. parallel hochaufgelöste Bildaufnahme als Bilddokumentation parallel zu Messungen für das Funktionsimaging

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass Messungen mit kontinuierlichem Licht mit geringer Lichtbelastung durchgeführt werden können, z.B. für die dynamische Gefäßanalyse mit einer Einrichtung, die gemäß der DE 196 48 935 A1 aufgebaut ist, währenddessen zu beliebigen programmierbaren Zeitpunkten hochqualitative Bilder für die statische Gefäßanalyse durch blitzartiges Aufsteuern des Beleuchtungslichtes innerhalb des Messvorganges aufgenommen werden können.

Dabei kann das geblitzte Bild mit derselben Kamera, mit der auch die Messungen vorgenommen werden oder in einem anderen Strahlengang mit einer anderen Kamera aufgenommen werden. Während im ersten Fall die Empfindlichkeit der Kamera unmittelbar vor der geblitzten Bildaufnahme in ihrer Empfindlichkeit angepasst werden muss, ist im zweiten Fall der zweite Aufzeichnungskanal über den anderen Strahlengang synchronisiert zum steuerbaren optischen Lichtmanipulator zu öffnen.

Außerdem kann der Blitz mit dem steuerbaren optischen Lichtmanipulator aus der kontinuierlichen Beleuchtung oder mit der Blitzbeleuchtungseinrichtung allein oder mit einem durch den steuerbaren optischen Lichtmanipulator modifizierten Blitz der Blitzbeleuchtungseinrichtung erzeugt sein.

Flicker

Benutzt man das kontinuierliche Licht zum Messen, kann man synchronisiert zur Bildaufnahme den steuerbaren optischen Lichtmanipulator zur Lichtunterbrechung benutzen und Flickerlicht erzeugen. Dabei können die Messungen während des Flickerlichtes in den jeweils hellen Bildern fortgesetzt werden. Realisierbar ist damit die für die Funktionsdiagnostik z.B. von Gefäßen wichtige Flickerprovokation mit verschiedenen Frequenzen.

Erhöhung des Dynamikbereiches kontinuierlicher Videoaufzeichnungen

Ein weiterer Vorteil ist die quasi-kontinuierliche Bildaufzeichnung von Objekten mit wesentlich unterschiedlicher Remission, wie die Papille und die Makula. Wechselt man z.B. von Bild zu Bild sprungartig die Beleuchtungsintensität, erhält man abwechselnd Makula oder Papille für Mess- oder Beurteilungszwecke im Bild richtig ausgeleuchtet.

Einen anderen sehr nützlichen Effekt zur Erhöhung des Dynamikbereiches erhält man, wenn man die Aussteuerung des Bildsignals bestimmt und auf die Steuerung des optischen Lichtmanipulators rückkoppelt. In diesem Fall kann man z. B. während der Fluoreszenzangiografie in den unterschiedlichen Fluoreszenzphasen die Helligkeit so steuern, dass man im Zusammenhang mit der Verstärkung des Bildsignals eine optimale Bildaussteuerung bei minimaler Lichtbelastung erreicht. Der hohe zeitliche Dynamikbereich zwischen den sehr dunklen Leeraufnahmen und den sehr hellen Bildern in der Vollphase führen zur lokalen Überstrahlung der Bilder, die man mit der Erfindung vermeiden kann.

Blitzverkürzung

Eine andere vorteilhafte Wirkung ist durch eine Modifizierung des Blitzes der Blitzbeleuchtungseinrichtung durch zeitliches Ausschneiden von Blitzanteilen mit dem steuerbaren optischen Lichtmanipulator zu erzielen, wodurch sich in Abhängigkeit von der Schaltgeschwindigkeit des Lichtmanipulators die Blitzzeit verkürzen lässt.

Da kürzere Blitzzeiten die Augenbewegungen während des Blitzes reduzieren, resultieren schärfere Bilder.

Bei entsprechend kurzen Blitzzeiten tritt ferner der Effekt ein, dass die Bewegung der roten Blutzellensäule aufgelöst werden kann.

Doppelblitz für Geschwindigkeitsmapping

Die Blitzmodifizierung mit dem steuerbaren optischen Lichtmanipulator kann auch derart ausgeführt sein, dass zwei Blitzanteile aus einem Blitz herausgeschnitten werden. Wird durch Synchronisation der Blitzzeitpunkte zur Bildaufnahme gewährleistet, dass während der beiden Teilblitze Bildaufnahmen erfolgen, enthalten die resultierenden Bilder aufgelöste Blutzellenströmungen, aus denen sich Verschiebungsvektoren und Geschwindigkeitsfelder berechnen lassen. Auf überraschende Weise gewährleistet die Erfindung mit einfachen Mitteln ein Geschwindigkeitsmapping.

IR-Nonmyd

Eine weitere überraschende Wirkung ergibt sich durch den Einsatz eines optischen Lichtmodulators, der nur den visuellen Spektralbereich schaltet und für den infraroten Spektralbereich durchlässig ist. Synchronisiert man das Umschalten des Lichtmodulators mit der alternativen Bereitstellung einer Infrarot-Kamera und einer Kamera für das visuelle Spektrum mit gesperrtem Infrarot, lassen sich mydriatische Netzhautkameras auch als nonmydriatische Kameras einsetzen. Daraus resultiert der weitere Vorteil, dass Gefäßanalyse und Funktionsimaging als nonmydriatische Untersuchungen vorgenommen werden können.

Einfach einschiebbar und damit nachrüstbar

Der optische Lichtmodulator kann als multifunktionales Element auch über einen ohnehin bei den marktüblichen Netzhautkameras vorhandenen Filtereinschub in den Beleuchtungsstrahlengang eingeschaltet werden, wodurch diese kostengünstig und ohne aufwendige Modifikation der konstruktiven und optischen Gegebenheiten nachgerüstet werden können.

Entsprechend der zu realisierenden, oben beschriebenen Anwendungen sind die erforderlichen Verbindungen von elektronisch steuerbaren Mitteln zum Steuer- und Auswerterechner herzustellen und eine angepasste Programmierung vorzunehmen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt in einer Blockdarstellung eine Ausführung eines erfindungsgemäßen ophthalmologischen Untersuchungsgerätes in Form einer blitzfähigen Netzhautkamera für Messungen im Infraroten und eine Netzhautstimulierung mittels Flickerlicht. Das Untersuchungsgerät weist einen Beleuchtungsstrahlengang 1 auf, der für eine kontinuierlich im sichtbaren und infraroten Bereich abstrahlende, als Halogenlampe ausgebildete Beleuchtungseinrichtung 2 und eine Blitzbeleuchtungseinrichtung 3 als gemeinsamer Strahlengang dient. Das Licht der beiden Beleuchtungseinrichtungen 2 und 3 ist entlang getrennter Strahlengänge 4 und 5 über einen Kippspiegel 6 alternativ in den Beleuchtungsstrahlengang 1 einkoppelbar.
In den Beleuchtungsstrahlengang 1 ist ein Lochspiegel 7 eingeschaltet, durch dessen zentrale Öffnung ein Abbildungsstrahlengang 8 verläuft und über dessen, die zentrale Öffnung umschließenden Bereich das Beleuchtungslicht durch hier nicht dargestellte optisch abbildende Elemente auf den Augenfundus 9 gerichtet ist. Vom Augenfundus 9 reflektiertes Licht gelangt über den Abbildungsstrahlengang 8 und über wiederum nicht dargestellte optisch abbildende Elemente zur Bildaufnahme, wofür im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Bildaufnahmeeinrichtungen 10 und 11 vorgesehen sind, deren Kamerasteuerungen mit einer Zentralsteuereinheit, wie z. B. einem Rechner 12 verbunden sind und durch einen Kippspiegel 13, der ebenfalls rechnergesteuert ist, je nach der Untersuchungsaufgabe alternativ zur Bildaufnahme bereitgestellt werden können.
Gemäß der Erfindung ist in dem Beleuchtungsstrahlengang 1 ein mit einem elektronischen Ansteuermodul 14 verbundener steuerbarer optischer Lichtmanipulator 15 angeordnet, wobei das Ansteuermodul 14 eine Schnittstelle zu dem Rechner 12 aufweist. Es ist auch möglich, den Lichtmodulator 15 mit verschiedenen Filtern zu kombinieren.
Der Lichtmanipulator 15 stellt ein für sämtliche Beleuchtungseinrichtungen zur Verfügung stehendes gemeinsames Element dar, das durch Modifizierung des Lichtes mindestens einer primären Lichtquelle, hier der kontinuierlich abstrahlenden Beleuchtungseinrichtung 2 und der Blitzbeleuchtungseinrichtung 3 Sekundärlicht erzeugt.
Auch ein Netzteil 16, welches zur Stromversorgung der beiden Beleuchtungseinrichtungen 2 und 3 dient, ist mit dem Rechner 12 verbunden und ebenso die beiden Kippspiegel 6 und 13.
Die Wirkung des steuerbaren optischen Lichtmanipulators 15 besteht darin, dass das primäre Beleuchtungsbündel programmtechnisch gesteuert, auf vielfache Weise zeitlich und in der Intensität moduliert werden kann. Das derart modulierte Licht dient zur Realisierung verschiedener vorteilhafter Funktionen des Untersuchungsgerätes, wobei die Modulation in Beziehung zu den Parametern der primären Beleuchtung (hier kontinuierliche Beleuchtung und Blitz), der Bildaufnahme und der Auswertung gesteuert wird.
Selbstverständlich kann der steuerbare optische Lichtmanipulator 15 in unterschiedlichen Bauformen ausgeführt sein und wie im vorliegenden Fall ein Bauelement sein, das auf einer veränderbaren Transmission beruht. Es sind aber auch Bauelemente verwendbar, deren Reflexionseigenschaften in Verbindung mit einem entsprechend angepassten Strahlengang programmtechnisch gesteuert verändert werden können.
Besonders vorteilhaft auf die Untersuchungsergebnisse und die Lichtbelastung des Auges wirkt es sich aus, dass der Intensitäts- und Zeitverlauf der kontinuierlichen Beleuchtung und eines Einzelblitzes nicht nur während der Belichtungszeit eines Bildes, sondern auch zwischen Bildfolgen beliebig manipuliert werden kann, da hierdurch der Umfang an Funktionalität wesentlich erweitert wird. Soll mit dem erfindungsgemäßen ophthalmologischen Untersuchungsgerät z.B. eine kontinuierliche Gefäßanalyse unter Infrarotbeleuchtung bei gleichzeitiger Möglichkeit, einen Lichtstimulus in Form von Vollfeld-Flicker applizieren zu können, durchgeführt werden, ist die Bildaufnahmeeinrichtung 10 zur Bilderfassung als infrarotsensitive elektronische Kamera auszuführen und mit einem Sperrfilter für sichtbares Licht zu versehen.
Die Bildaufnahmeeinrichtung 11 kann bei dieser Anwendung zur Aufnahme hochaufgelöster Fundusbilder dienen, anhand derer Untersuchungsergebnisse, die im infraroten Bereich gewonnen werden, bei Bedarf übersichtlich topographisch zugeordnet werden können.
Grundlage einer kontinuierlichen Gefäßanalyse unter Infrarotbeleuchtung ist die Beleuchtung des Fundus mit infrarotem Licht der Halogenlampe bei gleichzeitiger Bilderfassung mit der infrarotsensitiven elektronischen Kamera. Der Kippspiegel 6 ist für diese Aufgabe so geschaltet, dass der Strahlengang 4 für das kontinuierliche Licht in den Beleuchtungsstrahlengang 1 weitergeführt ist, von wo das Licht über den Lichtmanipulator 15 und den Lochspiegel 7 auf das zu untersuchende Objekt, den Augenfundus gelangt.
Der auf einer veränderbaren Transmission beruhende Lichtmanipulator 15 ist als schneller elektrooptischer Schalter, z.B. auf Basis eines transmissiven LC-Shutters ausgeführt, dessen optische Eigenschaften eine hohe Transmission für infrarotes Licht und eine ein- und ausschaltbare Transmission für sichtbares Licht sind.
Für die genannte Untersuchung sperrt der Lichtmanipulator 15 den sichtbaren Anteil des Beleuchtungslichtes während der Ruhephasen und ist zur Lichtprovokation auf Durchlass geschaltet. Das vom Augenfundus reflektierte Licht wird über die Öffnung im Lochspiegel 7 entlang des Abbildungsstrahlenganges 8 und über den Kippspiegel 13 der Bildaufnahmeeinrichtung 10 zugeführt, die ihre Bilder kontinuierlich an die Zentralsteuereinheit sendet. Die Einstellung des Gesamtsystems kann mittels eines nichtdargestellten Kontrollmonitors permanent überwacht werden.
Zur Gefäßanalyse werden die zu untersuchenden Gefäßabschnitte entweder interaktiv am Kontrollmonitor markiert oder automatisch durch die Bildverarbeitungssoftware der Zentralsteuereinheit detektiert. Die Vermessung der Gefäßabschnitte erfolgt im kontinuierlichen Bildstrom.
Während der Stimulationsphasen kann der Lichtmodulator 15 mit frei wählbaren Signalformen und Frequenzen angesteuert werden, sodass entsprechend moduliertes sichtbares Licht auf den Augenfundus 9 gelangt. Durch die ausschließliche Sensitivität für infrarotes Licht wird die Bilderfassung der Bildaufnahmeeinheit 10 durch diese Modulation nicht beeinträchtigt, so dass die Gefäßvermessung durch die Zentralsteuereinheit während Ruhephasen und Stimulationsphasen gleichermaßen erfolgen kann.
Soll während der Infrarotuntersuchung ein hochaufgelöstes Fundusbild zur topographischen Darstellung der Messstellen und zur Zuordnung der Messergebnisse aufgenommen werden, wird eine Ruhephase genutzt, um mit den Kippspiegeln 6 und 13 den Blitzbeleuchtungsstrahlengang 5 auf den gemeinsamen Beleuchtungsstrahlengang 1 zu schalten bzw. den Abbildungsstrahlengang 8 auf die Bildaufnahmeeinrichtung 11 zu richten. Bei einem für sichtbares Licht transparent geschaltetem Lichtmodulator 15 werden die Blitzlampe der Blitzbeleuchtungseinrichtung 3 und die Bildaufnahmeeinrichtung 11 synchron ausgelöst.
Alternativ kann die gesamte Untersuchung im sichtbaren Licht erfolgen. Der Lichtmanipulator 15 ist dann für optimalen Gefäßkontrast als Kombination aus elektrooptischem Schalter und geeignetem Bandpassfilter ausgeführt. Die Bilderfassung erfolgt über die Bildaufnahmeeinheit 11. Um die Bildaufnahme während der Stimulationsphasen zu ermöglichen, wird der Lichtmodulator 15 mit einem synchronisierten Rechtecksignal angesteuert (Vollfeld-Flicker). Die Flickerfrequenz ist dann abhängig von der Framerate der verwendeten Kamera. Für eine CCD-Video-Kamera (PAL-Standard) besteht der kontinuierliche Bildstrom bei einer synchronisierten Flickerfrequenz von 12,5Hz aus abwechselnd einem korrekt belichteten und einem quasi unbelichteten Bild. Längere bzw. kürzere Periodendauern des synchronisierten Stimulationssignals sind als jeweils geradzahlige Vielfache bzw. Teile der Dauer eines Frame möglich.

Claims

Universelles ophthalmologisches Untersuchungsgerät, das verbunden mit einer Zentralsteuereinheit mindestens eine Primärlichtquelle in einem, auf ein Untersuchungsobjekt gerichteten Beleuchtungsstrahlengang und mindestens eine Bildaufnahme- und Auswerteeinheit zur Dokumentation und/oder zur Messung zumindest von Teilbereichen des Untersuchungsobjektes sowie elektronisch schaltbare Elemente zur Strahlengangumschaltung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem für die mindestens eine Primärlichtquelle vorgesehenen Beleuchtungsstrahlengang ein mit der Zentralsteuereinheit in Verbindung stehender gemeinsamer steuerbarer optischer Lichtmanipulator zur programmtechnischen und in zeitlich definierter Beziehung zu den Einstellungen der primären Beleuchtung sowie der Bildaufnahme und Auswertung stehenden Modifizierung des Intensitäts- und/oder Zeitverlaufes des Primärlichtes angeordnet ist, und dass ein aus dem Primärlicht durch die Modifizierung erzeugtes Sekundärlicht zur Beleuchtung und zur wahlweisen Stimulierung des Untersuchungsobjektes vorgesehen ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Lichtmanipulator ein, auf einer steuerbar veränderlichen Transmission beruhendes elektrooptisches Bauelement ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Lichtmanipulator auf einem in den Beleuchtungsstrahlengang einschiebbaren und aus dem Beleuchtungsstrahlengang herausnehmbaren Träger befestigt ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Primärlichtquelle eine kontinuierlich abstrahlende Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierlich abstrahlende Beleuchtungseinrichtung mindestens den sichtbaren und den infraroten Spektralbereich umfasst.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Lichtmanipulator ein auf einer steuerbar veränderlichen Transmission im visuellen Spektralbereich beruhendes und im infraroten Spektralbereich transparentes elektrooptisches Bauelement ist, dass für den visuellen und den infraroten Spektralbereich getrennte Aufnahmekanäle vorgesehen sind, und dass ein zur Umschaltung zwischen den Aufnahmekanälen dienendes Umschaltelement zur Steuerung der Umschaltung mit der Zentralsteuereinheit verbunden ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass der optische Lichtmanipulator ein, auf einer steuerbar veränderlichen Reflexion beruhendes elektrooptisches Bauelement ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in dem Beleuchtungsstrahlengang ein mit der Zentralsteuereinheit verbundener optischer Sensor zur Gewinnung von Steuersignalen für die Zentralsteuereinheit angeordnet ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Primärlichtquelle als Blitzbeleuchtungseinrichtung ausgebildet ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Blitzbeleuchtungseinrichtung abgestrahltes Licht zum Teil auf einen optischen Sensor zur Erkennung der Startflanke eines Blitzes und zur Bildung eines Schaltsignals für adaptive Steuerzwecke gerichtet ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Primärlichtquelle eine Blitzbeleuchtungseinrichtung vorgesehen ist.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren, bei dem ein Untersuchungsobjekt zur Aufnahme von Bildern mit Licht von mindestens einer Lichtquelle über einen Beleuchtungsstrahlengang beleuchtet und wahlweise stimuliert wird, und bei dem durch Bildaufnahme von dem Untersuchungsobjekt und Auswertung der durch die Bildaufnahme erhaltenen Bilder Untersuchungsergebnisse abgeleitetet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der mindestens einen Lichtquelle in seinem Intensitäts- und/oder Zeitverlauf mit einem zeitlich definierten Bezug zu den Einstellungen der mindestens einen Lichtquelle, der Bildaufnahme und der Auswertung zur adaptiven Anpassung an eine Untersuchungsaufgabe in dem Beleuchtungsstrahlengang programmtechnisch modifiziert und als modifiziertes Licht zur Beleuchtung und zur wahlweisen Stimulierung verwendet wird.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur adaptiven Anpassung aus Signalen, die von Untersuchungsergebnissen abgeleitet oder als Sensorsignale gebildet sind, Rückkopplungen zur Rechnersteuerung hergestellt werden, um die Steuerung des Intensitäts- und/oder Zeitverlaufes und die Steuerung der mindestens einen Lichtquelle sowie der Bildaufnahme und Auswertung ergebnisorientiert zu optimieren.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht einer kontinuierlich abstrahlenden Lichtquelle in seiner Intensität zunächst abgeschwächt und zu einem gewünschten Zeitpunkt synchronisiert mit der Bildaufnahme auf eine höhere Intensität hochgesteuert wird.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierlich abstrahlende Lichtquelle in ihrer Leistung erhöht, währenddessen die Intensität des Lichtes zur Beibehaltung einer konstanten Beleuchtungsstärke für das Untersuchungsobjekt abgesenkt wird und dass die Intensität des Lichtes bei Erreichen einer für qualitativ hochwertige Bildaufnahmen notwendigen Leistung der Lichtquelle blitzerzeugend erhöht wird.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Modifizierung des Intensitäts- und/oder Zeitverlaufes eine Steuerung der Bildfolge und/oder der Qualitätsänderung des Bildinhaltes erfolgt.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bildaufnahmen mit einer Beleuchtung durch die kontinuierlich abstrahlende Lichtquelle zu ausgewählten Zeitpunkten ein blitzerzeugendes Aufsteuern der Lichtintensität erfolgt.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmen mit kontinuierlichem Licht im Infraroten erfolgen, währenddessen die Blitzerzeugung im sichtbaren Spektralbereich durchgeführt wird.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmen mit kontinuierlicher und mit blitzerzeugter Beleuchtung im selben Bildaufnahmekanal erfolgen.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmen mit kontinuierlicher und mit blitzerzeugter Beleuchtung in getrennten Bildaufnahmekanälen erfolgen.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Licht der kontinuierlich abstrahlenden Lichtquelle durch Lichtunterbrechung Flickerlicht erzeugt wird, wobei die Hellphasen zur Durchführung von Messungen dienen.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Blitz einer als Lichtquelle dienenden Blitzbeleuchtungseinrichtung durch Modifizierung des Zeitverlaufes ein zeitliches Ausschneiden von mindestens einem Blitzanteil erfolgt.
Ophthalmologisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass durch Synchronisation der Blitzzeitpunkte der ausgeschnittenen Blitzanteile zur Bildaufnahme Bilder mit zeitaufgelöstem Bildinhalt erstellt werden.