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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.
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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.
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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.
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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.
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Bekannte
bildgebende Systeme setzen als Beleuchtungssysteme Blitzlichteinrichtungen
oder kontinuierliche Lichtquellen ein.
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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.
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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.
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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.
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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. Eine solche Möglichkeit wird in
DE 101 51 314 A1 beschrieben.
Veränderliche Leuchtmarken
bzw.- Leuchtfelder werden hier zusammen mit einem Koordinatensystem
auf den Augenhintergrund projiziert um visuell den Zustand des Fundus
zu beurteilen sowie mittels der registrierten Reaktion des Patienten
Aussagen zum neuronalen Zustand des untersuchten Gewebes treffen
zu können.
Dabei ist entweder die aktive Reaktion des Patienten oder die Ableitung
von Hirnströmen
nötig.
Ein deutlich weiterführender
methodischer Ansatz steht mit dem sogenannten Funktionsimaging zur
Verfügung.
Anhand des beobachteten zeitlichen Verlaufes der Antwortreaktion
(z. B. Veränderung
der Gefäßdurchmesser)
der Netzhautgefäße bei Stimulation (Provokation)
kann der physiologische Zustand des Gewebes bewertet werden.
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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. Um eine
optimale Bildqualität
zu erreichen, können die
Messwerte für
die Justierung der Beleuchtungs- und Aufnahmeeinheiten genutzt werden.
Die Schrift
DE 103
13 975 A1 legt z. B. die Klassifikation des Fundusbildes,
die Anwendung eines Mustererkennungsalgorithmus und den anschließenden Abgleich mit
Referenzdaten als Grundlage für
eine solche Steuerung dar. Zur Reduzierung der Lichtbelastung für den Patienten
ist z. B. bei einer Stimulierung mit Licht eine Kombination mit
infraroter Beleuchtung sinnvoll.
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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.
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Bei
dieser Anordnung wird die Stimulierung dazu benutzt, bestimmte Schichten
der Netzhaut in der Struktur und in den lichtstreuenden Eigenschaften
zu verändern.
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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.
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Das
bietet zwar den Vorteil, dass das Licht von beliebigen Lichtquellen
miteinander überlagert oder
wechselseitig geschaltet werden kann.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Blitzbetrieb mit kontinuierlicher Beleuchtung
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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 Einstell-
und Messvorgänge
erheblich reduziert wird.
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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.
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Adaptive Fluoreszenzangiografie
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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.
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Kombination von statischer und dynamischer
Gefäßanalyse
bzw. parallel hochaufgelöste
Bildaufnahme als Bilddokumentation parallel zu Messungen für das Funktionsimaging
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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.
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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.
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Flicker
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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.
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Erhöhung
des Dynamikbereiches kontinuierlicher Videoaufzeichnungen
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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.
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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.
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Blitzverkürzung
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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.
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Bei
entsprechend kurzen Blitzzeiten tritt ferner der Effekt ein, dass
die Bewegung der roten Blutzellensäule aufgelöst werden kann.
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Doppelblitz für Geschwindigkeitsmapping
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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.
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IR-Nonmyd
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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.
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Einfach einschiebbar und damit nachrüstbar
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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.
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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.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden.
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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,
dass heißt
entlang eines ersten Strahlengangs 4 und eines zweiten
Strahlengans 5 über
einen ersten Kippspiegel 6 alternativ in den Beleuchtungsstrahlengang 1 einkoppelbar.
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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
eine erste Bildaufnahmeeinrichtungen 10 und eine zweite
Bildaufnahmeeinrichtung 11 vorgesehen sind, deren Kamerasteuerungen
mit einer Zentralsteuereinheit, wie z. B. einem Rechner 12 verbunden
sind und durch einen zweiten Kippspiegel 13, der ebenfalls
rechnergesteuert ist, je nach der Untersuchungsaufgabe alternativ zur
Bildaufnahme bereitgestellt werden können.
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Gemäß der Erfindung
ist in dem Beleuchtungsstrahlengang 1 ein mit einer Zentralsteuereinheit 14 verbundener
steuerbarer optischer Lichtmanipulator 15 angeordnet, wobei
die Zentralsteuereinheit 14 eine Schnittstelle zu dem Rechner 12 aufweist.
Es ist auch möglich,
den Lichtmodulator 15 mit verschiedenen Filtern zu kombinieren.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 erste Bildaufnahmeeinrichtung 10 zur Bilderfassung
als infrarotsensitive elektronische Kamera auszuführen und
mit einem Sperrfilter für
sichtbares Licht zu versehen.
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Die
zweite 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.
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Grundlage
einer kontinuierlichen Gefäßanalyse
unter Infrarotbeleuchtung ist die Beleuchtung des Augenfundus 9 mit
infrarotem Licht der Halogenlampe bei gleichzeitiger Bilderfassung
mit der infrarotsensitiven elektronischen Kamera. Der erste Kippspiegel 6 ist
für diese
Aufgabe so geschaltet, dass der erste 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 9 gelangt.
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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.
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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 9 reflektierte Licht wird über die Öffnung im
Lochspiegel 7 entlang des Abbildungsstrahlenganges 8 und über den
zweiten Kippspiegel 13 der ersten Bildaufnahmeeinrichtung 10 zugeführt, die
ihre Bilder kontinuierlich an die Zentralsteuereinheit sendet. Die
Einstellung des Gesamtsystems kann mittels eines nichtdargestellten
Kontrollmonitors permanent überwacht
werden.
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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.
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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.
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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.
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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 zweite 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 12,5 Hz 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.
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- 1
- Beleuchtungsstrahlengang
- 2
- Beleuchtungseinrichtung
- 3
- Blitzbeleuchtungseinrichtung
- 4
- erster
Strahlengang
- 5
- zweiter
Strahlengang
- 6
- erster
Kippspiegel
- 7
- Lochspiegel
- 8
- Abbildungsstrahlengang
- 9
- Augenfundus
- 10
- erste
Bildaufnahmeeinrichtung
- 11
- zweite
Bildaufnahmeeinrichtung 2
- 12
- Rechner
- 13
- zweiter
Kippspiegel
- 14
- Zentralsteuereinheit
- 15
- Lichtmanipulator
- 16
- Netzteil