DE102009010446A1

DE102009010446A1 - Method for quantification of blood flow in tissue area, involves adjusting image of tissue area in wavelength area of fluorescence radiation of color material by electronic image sensor

Info

Publication number: DE102009010446A1
Application number: DE200910010446
Authority: DE
Inventors: Roland Guckler
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: DE102009010446B4

Abstract

The method involves adjusting an image of tissue area (3) in the wavelength area of the fluorescence radiation of a color material by an electronic image sensor (22). The image is provided as a partial image, and a time resolution is adjusted with the image of the tissue area, where a time resolution image data of the image of blood flow is quantified. Independent claims are also included for the following: (1) a device for the quantification of blood flow in tissue area; (2) a medical optical observation instrument with a radiation bundle; and (3) a computer program product with a programming unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Quantifizierung des Blutflusses in einem Gewebebereich, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, ein medizinisch optisches Beobachtungsgerät und ein Computerprogrammprodukt.The The present invention relates to a method for quantification blood flow in a tissue area, an apparatus for performing of the procedure, a medical optical observation device and a computer program product.

Perfusionsmessungen, also Messungen zum Bestimmen des Blutflusses, insbesondere der Flussrate, in einem Gewebebereich spielen in der Medizin beim Vorbereiten und Durchführen von chirurgischen Eingriffen, bei Gewebetransplantationen, bei Herzerkrankungen, Im Rahmen von Krebstherapien, etc. eine Rolle. Bspw. bei der Behandlung Aneurysmen, also Ausbuchtungen von arteriellen Gefäßen im menschlichen Gehirn, besteht ein Bedarf, verschlossene Ausbuchtungen dahin gehend zu Überprüfen, ob sie vollkommen verschlossen sind. Weiterhin soll sichergestellt werden, dass intakte arterielle Blutbahnen in der Umgebung der verschlossenen Ausbuchtung ordnungsgemäß vom Blut durchflossen werden. Hierzu werden während der Behandlung Messungen des Blutflusses, durchgeführt, die Aufschluss darüber liefern, ob die Ausbuchtung vollständig verschlossen ist und die arteriellen Blutbahnen in der Umgebung der verschlossenen Ausbuchtung ordnungsgemäß vom Blut durchflossen werden.perfusion, ie measurements for determining the blood flow, in particular the flow rate, in a tissue area playing in medicine while preparing and Performing surgical procedures, tissue transplants Heart disease, in the context of cancer therapies, etc. a role. For example. in the treatment aneurysms, ie bulges of arterial Vessels in the human brain, there is a need closed lobes to check if they are completely closed. Furthermore, it should be ensured be that intact arterial bloodstream in the vicinity of the closed bulge are properly drained by the blood. For this during the treatment measurements of blood flow, that provide information about whether the bulge is completely closed and the Arterial blood vessels in the vicinity of the closed bulge duly from Blood is flowing through.

Zur Messung der Perfusion stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. In einem Verfahren wird dem Blut ein fluoreszierender Farbstoff, bspw. Indozyanin Grün (ICG) zugegeben, welcher bei Beleuchtung mit einer Wellenlänge von 780 nm mit einer Wellenlänge von 835 nm, also im infraroten Spektralbereich, fluoresziert. Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen des Blutflusses mit Hilfe eines fluoreszierenden Farbstoffes sind bspw. in US 6,626,537 B1 , US 6,631,286 B2 , DE 102 57 543 B4 und DE 203 21 352 U1 beschrieben. In den darin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen werden Bilder des Gewebebereiches, dessen Perfusion gemessen werden soll, mittels digitaler Kameras im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzstrahlung zeitaufgelöst aufgenommen und der Blutfluss anschließend aus der Abfolge der Bilder ermittelt. Während bspw. in US 6,631,286 B2 und DE 203 21 352 U1 Kameras mit CCD-Bildsensoren zur Anwendung kommen, ist in US 6,626,537 B1 erwähnt, dass auch CMOS-Sensoren in einer Vorrichtung Verwendung finden können, die zur Messung der Perfusion geeignet ist.Various methods are available for measuring perfusion. In one method, the blood is a fluorescent dye, eg. Indocyanine Green (ICG) added, which fluoresces when illuminated at a wavelength of 780 nm with a wavelength of 835 nm, ie in the infrared spectral range. Methods and devices for determining the blood flow with the aid of a fluorescent dye are, for example, in US 6,626,537 B1 . US 6,631,286 B2 . DE 102 57 543 B4 and DE 203 21 352 U1 described. In the methods and devices described therein, images of the tissue region whose perfusion is to be measured are recorded in a time-resolved manner by means of digital cameras in the wavelength range of the fluorescence radiation, and the blood flow is subsequently determined from the sequence of the images. While, for example, in US 6,631,286 B2 and DE 203 21 352 U1 Cameras with CCD image sensors are used in US 6,626,537 B1 mentions that also CMOS sensors can be used in a device that is suitable for measuring perfusion.

Ein alternatives Verfahren zur Messung der Perfusion eines Gewebebereiches bietet die Laser-Doppler-Perfusionsabbildung. Derartige Verfahren zum Ermitteln der Perfusion sowie Vorrichtungen zum Durchführen der Verfahren sind bspw. in EP 1 332 718 A1 und in WO 2006/111909 A1 beschrieben. In den darin beschriebenen Verfahren wird der Gewebebereich, dessen Perfusion ermittelt werden soll, mit Laserlicht bestrahlt, das vom fließenden Blut reflektiert wird. Daneben wird das Laserlicht auch von dem umgebenden Gewebe reflektiert. Während das vom Gewebe reflektierte Laserlicht eine gegenüber der Anregungsstrahlung unverschobene Wellenlänge aufweist, weist das vom fließenden Blut reflektierte Laserlicht auf Grund des bei der Reflektion auftretenden Doppler-Effekts eine Wellenlängenverschiebung auf. Das unverschobene und das doppler-verschobene reflektierte Licht werden anschließend von einem CMOS-Sensor aufgenommen und an eine Auswerteeinheit weitergegeben, wo eine Auswertung hinsichtlich der Doppler-Verschiebung erfolgt, aus der dann die Flussrate des Blutes ermittelt werden kann. Die Aufnahme kann dabei zeitaufgelöst erfolgen, um die zeitliche Entwicklung der Perfusion erfassen zu können.An alternative method for measuring the perfusion of a tissue area is laser Doppler perfusion imaging. Such methods for determining the perfusion as well as devices for carrying out the methods are, for example, in EP 1 332 718 A1 and in WO 2006/111909 A1 described. In the methods described therein, the tissue region whose perfusion is to be detected is irradiated with laser light which is reflected by the flowing blood. In addition, the laser light is also reflected by the surrounding tissue. While the laser light reflected from the tissue has a wavelength that is unshifted with respect to the excitation radiation, the laser light reflected from the flowing blood has a wavelength shift due to the Doppler effect occurring during the reflection. The unshifted and the Doppler-shifted reflected light are subsequently recorded by a CMOS sensor and forwarded to an evaluation unit, where an evaluation is carried out with regard to the Doppler shift, from which the flow rate of the blood can then be determined. The recording can be time-resolved to capture the temporal development of perfusion.

Trotz allem kann es selbst beim Einsatz von schnell auszulesenden CMOS-Sensoren vorkommen, das die Zeitauflösung der Kamera nicht ausreicht, um die genaue Quantifizierung des Blutflusses zuzulassen.In spite of It can do it all, even with the use of fast reading CMOS sensors occur that the time resolution of the camera is insufficient, to allow the accurate quantification of blood flow.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vorteilhaftes Verfahren, ein vorteilhaftes Computerprogrammprodukt und eine vorteilhafte Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses in einem vom Blut durchflossenen Gewebebereich zur Verfügung zu stellen, mit dem sich eine zuverlässige Quantifizierung des Blutflusses realisieren lässt.task It is therefore an advantageous method of the present invention to an advantageous computer program product and an advantageous device for quantifying the blood flow in a blood flowing through it To provide tissue area with which a realize reliable quantification of blood flow leaves.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes medizinisch optisches Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen, mit dem sich der Blutfluss in einem Beobachtungsbereich zuverlässig quantifizieren lässt.It Another object of the present invention is an advantageous one medical optical observation device available to face, with which the blood flow in an observation area reliably quantified.

Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9 gelöst. Außerdem wird die erste Aufgabe durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 20 gelöst. Die zweite Aufgabe wird durch ein medizinisch optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 17 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen.The The first object is achieved by a method according to claim 1 or claim 2 or solved by a device according to claim 8 or claim 9. Furthermore The first object is achieved by a computer program product according to claim 20 solved. The second task is done by a medically Optical observation device according to claim 17. The dependent claims contain advantageous Embodiments of the inventions.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Quantifizierung des Blutflusses in einem von Blut durchflossenen Gewebebereich wird dem Blut in einer ersten Alternative ein fluoreszierender Farbstoff zugeführt und der von Blut durchflossene Gewebebereich mit die Fluoreszenz des Farbstoffes anregender Strahlung bestrahlt, oder es wird der von Blut durchflossene Gewebebereich in einer zweiten Alternative mit kohärenter Strahlung bestrahlt, um durch die Bestrahlung mit kohärenter Strahlung eine vom Gewebebereich reflektierte Strahlung zu erzeugen, die eine durch den Blutfluss im Gewebebebereich dopplerverschobene Komponente und eine unverschobene Komponente aufweist. Mit anderen Worten, es erfolgt entweder eine Messung des Blutflusses mittels eines Fluoreszenzfarbstoffes, bspw. Indozyanin Grün, oder es folgt eine Messung des Blutflusses mittels Laser-Doppler-Perfusionsmessung. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels eines ersten elektronischen Bildsensors gemäß der ersten Alternative ein Gesamtbild des Gewebebereichs im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzstrahlung des Farbstoffes oder gemäß der zweiten Alternative ein Gesamtbild des Gewebebereichs im Wellenlängenbereich der reflektierten Strahlung (dopplerverschoben und unverschoben) zeitaufgelöst aufgenommen. Erfindungsgemäß wird außerdem mittels eines zweiten elektronischen Bildsensors wenigstens ein zweites Bild des Gewebebereichs im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzstrahlung des Farbstoffes oder im Wellenlängenbereich der reflektierten Strahlung (dopplerverschoben und unverschoben) zeitaufgelöst aufgenommen, wobei das zweite Bild wenigstens ein Teilbild des Gesamtbildes ist. Beim Aufnehmen des zweiten Bildes mittels des zweiten elektronischen Bildsensors ist die Zeitauflösung höher als die Zeitauflösung, mit der das Gesamtbild des Gewebebereiches aufgenommen wird. Aus den zeitaufgelösten Bilddaten des Gesamtbildes und den zeitaufgelösten Bilddaten des zweiten Bildes wird dann der Blutfluss quantifiziert. Als Quantifizierung des Blutflusses soll hierbei das Ermitteln wenigstens einer den Blutfluss charakterisierenden Eigenschaft wie etwa die Flussrate, die Flussrichtung, die Flussgeschwindigkeit, etc., verstanden werden.In the method according to the invention for quantifying the blood flow in a tissue region through which blood flows, in a first alternative, the blood is supplied with a fluorescent dye and the tissue region through which blood flows is irradiated with the fluorescence of the dye stimulating radiation, or the tissue region through which blood flows irradiated with coherent radiation in order to produce a radiation reflected by the tissue region by the irradiation with coherent radiation, which has a Doppler-shifted component due to the blood flow in the tissue area and a non-displaced component. In other words, there is either a measurement of the blood flow by means of a fluorescent dye, for example. Indocyanine green, or it follows a measurement of blood flow by means of laser Doppler perfusion measurement. In the method according to the invention, an overall image of the tissue region in the wavelength range of the fluorescence radiation of the dye or according to the second alternative an overall image of the tissue region in the wavelength range of the reflected radiation (Doppler shifted and unshifted) is recorded in a time-resolved manner by means of a first electronic image sensor according to the first alternative. According to the invention, at least a second image of the tissue region in the wavelength range of the fluorescence radiation of the dye or in the wavelength range of the reflected radiation (Doppler shifted and unshifted) is also recorded in a time-resolved manner by means of a second electronic image sensor, wherein the second image is at least one partial image of the overall image. When taking the second image by means of the second electronic image sensor, the time resolution is higher than the time resolution with which the overall image of the tissue area is recorded. The blood flow is then quantified from the time-resolved image data of the overall image and the time-resolved image data of the second image. In this case, the quantification of the blood flow should be understood as the determination of at least one characteristic characterizing the blood flow, such as the flow rate, the flow direction, the flow velocity, etc.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass häufig der Blutfluss lediglich in einem Teilbereich oder mehreren Teilbereichen des Gesamtbildes nicht hinreichend genau quantifiziert werden kann, weil die Zeitauflösung zu niedrig ist. In den übrigen Bereichen des Gesamtbildes ist die Zeitauflösung hingegen ausreichend. Die Erfindung basiert nun darauf, das mittels der zweiten Kamera derjenige Teilbereich bzw. diejenigen Teilbereiche des Gesamtbildes, in dem bzw. denen die Zeitauflösung der ersten Kamera nicht ausreicht, um eine hinreichend genaue Quantifizierung des Blutflusses zu ermöglichen, mit höherer Zeitauflösung aufgenommen wird bzw. werden. Die höhere Zeitauflösung ermöglicht dann die Quantifizierung des Blutflusses in dem Teilbereich bzw. den Teilbereichen. Gleichzeitig bietet das Gesamtbild weiterhin den Überblick, bspw. über den gesamten Operationssitus, so dass eine Quantifizierung des Blutflusses über große Bereiche möglich ist.The The present invention is based on the finding that frequently the blood flow only in one area or several areas the overall picture can not be quantified with sufficient accuracy, because the time resolution is too low. In the rest Areas of the overall picture is the time resolution, however sufficient. The invention is now based on that by means of the second Camera that subarea or those subareas of the overall picture, in which or the time resolution of the first camera is not sufficient to accurately quantify blood flow to enable with higher time resolution is / are taken. The higher time resolution then allows the quantification of blood flow in the subarea or subareas. At the same time, the overall picture offers continue the overview, for example, over the entire Surgical site, allowing quantification of blood flow over large areas is possible.

Es besteht aber grundsätzlich auch die Möglichkeit, mittels des zweiten elektronischen Bildsensors das Gesamtbild mit höherer Zeitauflösung aufzunehmen, bspw. wenn im zweiten Bildsensor das Bild auf weniger Pixel (Bildpunkte) abgebildet wird als im ersten Bildsensor. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass Pixel des zweiten elektronischen Bildsensors zu Pixelblöcken zusammengefasst werden (so genanntes Binning), so dass alle zu einem Pixelblock zusammengefassten Pixel jeweils gemeinsam ausgelesen werden. Da die Zahl an auszulesenden Pixelblöcken geringer ist als die Zahl an auszulesenden Pixeln, wenn jedes Pixel einzeln ausgelesen wird, lässt sich die Auslesegeschwindigkeit des elektronischen Bildsensors durch das Zusammenlegen der Pixel steigern. Allerdings ist das Zusammenlegen der Pixel mit einer Reduktion der Auflösung des Bildsensors verbunden. Dies ist jedoch nicht weiter störend, solange die Auflösung zu einer Quantifizierung des Blutflusses ausreicht, da ja immer noch das erste Gesamtbild mit der hohen räumlichen und der niedrigen zeitlichen Auflösung vorhanden ist und mit dem zweiten Gesamtbild, welches einen niedrigere räumliche und dafür eine höhere zeitliche Auflösung aufweist, überlagert werden kann.It but in principle there is also the possibility by means of the second electronic image sensor with the overall picture record higher time resolution, for example In the second image sensor, the image is displayed on fewer pixels (pixels) is considered the first image sensor. This can be achieved, for example become that pixels of the second electronic image sensor to pixel blocks be summarized (so-called binning), so that all become a pixel block combined pixels are read together in each case. There the number of pixel blocks to be read is less than the number of pixels to be read when each pixel is read out one at a time is, can the readout speed of the electronic Increase image sensor by merging the pixels. Indeed is the merging of the pixels with a reduction of the resolution connected to the image sensor. However, this is not disturbing as long as the resolution leads to a quantification of blood flow sufficient, since still the first overall picture with the high spatial and the low temporal resolution is present and with the second overall picture, which has a lower spatial and for a higher temporal resolution has, can be superimposed.

Neben dem Zusammenfassen von Pixeln besteht auch die Möglichkeit, die Zeitauflösung des zweiten Bildsensors dadurch zu erhöhen, dass beim zeitaufgelösten Aufnehmen des zweiten Bildes des Gewebebereichs nur ein Teilbereich des zweiten elektronischen Bildsensors ausgelesen wird. Dieser Teilbereich entspricht dann demjenigen Bereich des Gesamtbildes, in dem die Zeitauflösung des ersten Bildsensors nicht genügt, um den Blutfluss hinreichend zu quantifizieren. Selbstverständlich können auch mehrere voneinander getrennte Teilbereiche ausgelesen werden, wenn in mehreren Teilabschnitten des Gesamtbildes eine höhere Zeitauflösung der Bilderfassung gewünscht ist. Die Zeitauflösung kann, falls nötig, weiter erhöht werden, wenn in dem auszulesenden Teilbereich bzw. den auszulesenden Teilbereichen des zweiten elektronischen Bildsensors Pixel zu Pixelblöcken zusammengefasst werden.Next the aggregation of pixels is also possible thereby increasing the time resolution of the second image sensor, that in the time-resolved recording of the second image the tissue area only a portion of the second electronic Image sensor is read. This sub-area then corresponds the area of the overall picture in which the time resolution of the first image sensor is not sufficient to the blood flow to quantify. Of course you can too several separate sub-areas are read out, if in several subsections of the overall picture a higher one Time resolution of image acquisition is desired. The time resolution can be further increased if necessary be, if in the sub-range to be read or to be read Portions of the second electronic image sensor pixel to pixel blocks be summarized.

Eine weitere Möglichkeit, die Zeitauflösung beim Aufnehmen des zweiten Bildes des vom Blut durchflossenen Gewebebereichs zu erhöhen, besteht darin, nur jedes n-te Pixel des zweiten elektronischen Bildsensors auszulesen, bspw. nur jedes zweite oder jedes dritte Pixel. Die dadurch reduzierte Zahl an auszulesenden Pixeln ermöglicht eine höhere Ausleserate als beim Auslesen aller Pixel des Bildsensors. Wie beim Zusammenfassen von Pixeln wird jedoch auch dann, wenn nur jedes n-te Pixel ausgelesen wird, die Auflösung des Bildsensors reduziert. Wie bereits erwähnt, kann dies jedoch in Kauf genommen werden, solange die Auflösung zum Ermitteln des Blutflusses ausreicht, da weiterhin ein Bild mit voller Pixelzahl mittels des ersten elektronischen Bildsensors aufgenommen wird, das mit dem geringer aufgelösten Bild überlagert werden kann.A Another way to time resolution when recording of the second image of the blood-perfused tissue area increase, is just every nth pixel of the second electronic image sensor read, for example, every other or every third pixel. The resulting reduced number of read Pixel allows a higher readout rate than when reading out all pixels of the image sensor. As in summarizing of pixels, however, even if only every nth pixel is read out is reduced, the resolution of the image sensor. As already However, this can be accepted, as long as the resolution is sufficient to determine the blood flow, there continues to be a picture with full pixel number by means of the first electronic Image sensor is recorded, with the lower resolution Image can be overlaid.

Es ist vorteilhaft, wenn der zweite elektronische Bildsensor zum zeitaufgelösten Aufnehmen des zweiten Bildes wenigstens hinsichtlich der auszulesenden und/oder hinsichtlich zusammenzufassender Pixel programmiert werden kann, da dann die räumliche und zeitliche Auflösung des zweiten elektronischen Bildsensors an die vom Blut durchflossenen Gewebebebereich vorgegebenen Anforderungen angepasst werden kann. Insbesondere können aber auch beide elektronische Bildsensoren hinsichtlich der auszulesenden und/oder hinsichtlich zusammenzufassender Pixel programmierbar sein, was die Flexibilität weiter erhöht. Insbesondere können dann auch beide elektronische Bildsensoren identisch ausgestaltet sein.It is advantageous if the second electronic image sensor for time-resolved recording of the The second image can be programmed at least with regard to the pixels to be read and / or summarized in terms of pixels, since then the spatial and temporal resolution of the second electronic image sensor can be adapted to the requirements imposed on the blood-perfused tissue area. In particular, however, both electronic image sensors can also be programmable with regard to the pixels to be read out and / or with regard to pixels, which further increases the flexibility. In particular, both electronic image sensors can then be designed identically.

Um eine hinreichende Quantifizierung des Blutflusses zu ermöglichen, sollte wenigstens das zweite Bild mit einer Zeitauflösung von 100 Bildern pro Sekunde oder mehr aufgenommen werden. Natürlich ist es vorteilhaft, wenn auch das mittels des ersten elektronischen Bildsensors gewonnene Gesamtbild mit einer Zeitauflösung von mindestens 100 Bildern pro Sekunde aufgenommen wird. In diesem Fall erfolgt die Aufnahme des zweiten Bildes mit einer Zeitauflösung die größer ist, als die beim Aufnehmen des ersten Bildes, bspw. mit einer Zeitauflösung von mindestens 150 Bilder pro Sekunde oder mindestens 200 Bilder pro Sekunde.Around to allow adequate quantification of blood flow should at least the second image with a time resolution of 100 frames per second or more. Naturally it is advantageous, albeit that by means of the first electronic Image sensor obtained overall image with a time resolution of at least 100 frames per second. In this case the recording of the second image takes place with a time resolution which is larger than the one when recording the first one Image, for example with a time resolution of at least 150 Frames per second or at least 200 frames per second.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses in einem Gewebebereich, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, umfasst einen ersten elektronischen Bildsensor mit einer ersten Zahl an auszulesenden Bildpunkten (Pixeln) und einer ersten Zeitauflösung sowie einen zweiten elektronischen Bildsensor mit einer zweiten Zahl an auszulesenden Bildpunkten und einer zweiten Zeitauflösung. Weiterhin umfasst sie ein optischen Abbildungssystem, welches den Gewebebereich auf den ersten elektronischen Bildsensor und auf den zweiten elektronischen Bildsensor abbildet und eine Beleuchtungslichtquelle zum Beleuchten des Gewebebereichs mit einer Beleuchtungsstrahlung. Die Beleuchtungsstrahlung kann in einer ersten Alternative eine Wellenlänge umfassen, die einen im durch den Gewebebereich fließenden Blut befindlichen Fluoreszenzfarbstoff zur Emission von Fluoreszenzstrahlung anregt. In einer zweiten Alternative ist die Beleuchtungsstrahlung eine kohärente Strahlung, um durch die Beleuchtung eine vom Gewebebereich reflektierte Strahlung zu erzeugen, die eine durch den Blutfluss im Gewebebebereich dopplerverschobene Komponente und eine unverschobene Komponente aufweist, so dass die reflektierte Strahlung zur Blutflussmessung mittels Laser-Doppler-Perfusionsmessung herangezogen werden kann. Der erste elektronische Bildsensor ist dann auf die Fluoreszenzstrahlung bzw. die reflektierte Strahlung (dopplerverschoben und unverschoben) sensitiv. Mit anderen Worten, mittels des ersten elektronischen Bildsensors wird ein Bild der Fluoreszenzstrahlung aufgenommen bzw. ein Bild der reflektierten Strahlung, wobei die reflektierte Strahlung einen gegenüber der Beleuchtungsstrahlung spektral unverschobenen Anteil sowie einen gegenüber der Beleuchtungsstrahlung dopplerverschobenen Anteil aufweist. Auch der zweite elektronische Bildsensor ist auf die Fluoreszenzstrahlung bzw. die reflektierte Strahlung sensitiv, so dass ein Bild im Wellenlängenbereich der Fluoreszenzstrahlung bzw. im Wellenlängenbereich der reflektierten Strahlung, d. h. der unverschobenen und der verschobenen reflektierten Strahlung, aufgenommen wird. Der zweite elektronische Bildsensor hat eine höhere Zeitauflösung oder weist weniger auszulesende Bildpunkte als der erste elektronische Bildsensor auf. Außerdem ist eine Auswerteeinheit vorhanden, die mit dem ersten elektronischen Bildsensor und dem zweiten elektronischen Bildsensor zum Empfang der zeitaufgelösten Bilder zumindest mittelbar verbunden ist und aus den zeitaufgelösten Bildern der beiden elektronischen Bildsensoren den Blutfluss im Gewebebereich quantifiziert, bspw. hinsichtlich der Flussrichtung, der Flussrate, der Flussgeschwindigkeit, etc.A Inventive device for quantification of blood flow in a tissue area which is to be performed the method according to the invention is suitable, includes a first electronic image sensor with a first Number of pixels (pixels) to be read and a first time resolution and a second electronic image sensor with a second Number of pixels to be read and a second time resolution. Furthermore, it comprises an optical imaging system, which the Tissue area on the first electronic image sensor and on the second electronic image sensor maps and an illumination light source for Illuminating the tissue area with a lighting radiation. The Illumination radiation may, in a first alternative, be one wavelength include an in flowing through the tissue area Blood fluorescent dye for emitting fluorescence radiation stimulates. In a second alternative, the illumination radiation is a Coherent radiation to illuminate a light from the Tissue area to produce reflected radiation, the one through the blood flow in the tissue area Doppler-shifted component and a Having unshifted component, so that the reflected radiation used for blood flow measurement by means of laser Doppler perfusion measurement can be. The first electronic image sensor is then on the Fluorescence radiation or the reflected radiation (Doppler shifted and unshifted) sensitive. In other words, by means of the first electronic Image sensor is taken a picture of fluorescence radiation or an image of the reflected radiation, the reflected radiation one with respect to the illumination radiation spectrally unshifted Share and one compared to the illumination radiation Doppler shifted share. Also the second electronic Image sensor is on the fluorescence radiation or the reflected radiation sensitive, so that an image in the wavelength range of fluorescence radiation or in the wavelength range of the reflected radiation, d. H. the unshifted and the shifted reflected radiation, is recorded. The second electronic image sensor has a higher Time resolution or has fewer pixels to read as the first electronic image sensor on. Besides that is an evaluation available, with the first electronic Image sensor and the second electronic image sensor for reception the time-resolved images connected at least indirectly is and from the time-resolved images of the two electronic image sensors quantified the blood flow in the tissue area, for example in terms of flow direction, flow rate, flow velocity, etc.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Zahl an auszulesenden Bildpunkten des zweiten elektronischen Bildsensors gegenüber der Zahl an auszulesenden Bildpunkten des ersten elektronischen Bildsensors insbesondere dadurch reduziert sein, dass im zweiten elektronischen Bildsensor nur jeder n-te Bildpunkt ausgelesen wird, dadurch das nur ein Teilbereich oder mehrere Teilbereiche des Sensors ausgelesen wird bzw. werden oder dadurch dass Bildpunkte zu Pixelblöcken zusammengefasst werden.In the inventive device, the number to be read pixels of the second electronic image sensor compared to the number of pixels to be read out of the first electronic image sensor in particular be reduced by that in the second electronic image sensor only every nth pixel is read out, thus only one subarea or several subareas of the sensor is read or be or by that pixels be grouped into blocks of pixels.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen und damit die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile realisieren.With the device according to the invention can be perform the inventive method and thus with respect to the inventive method realize the advantages described.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders flexibel einsetzbar, wenn wenigstens einer der elektronischen Bildsensoren hinsichtlich seiner Zeitauflösung und/oder der Zahl an auszulesenden Bildpunkten programmierbar ist. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit, dass beide elektronische Bildsensoren hinsichtlich ihrer Zeitauflösung und/oder der Zahl an auszulesenden Bildpunkte programmierbar sind, wobei die elektronischen Bildsensoren dann identisch sein können.The Device according to the invention is particularly flexible can be used if at least one of the electronic image sensors in terms of its time resolution and / or number of to be read out pixels is programmable. This is in particular the possibility that both electronic image sensors in terms of their time resolution and / or the number of shares to be read Pixels are programmable, with the electronic image sensors then be identical.

Vorzugsweise kommen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung CMOS-Sensoren als elektronische Bildsensoren zur Anwendung, da diese gegenüber CCD-Sensoren eine höhere Ausleserate ermöglichen und somit eine bessere Zeitauflösung aufweisen. Vorzugsweise beträgt die Zeitauflösung des ersten elektronischen Bildsensors und/oder des zweiten elektronischen Bildsensors mindestens 100 Bilder pro Sekunde.CMOS sensors are preferably used as electronic image sensors in the device according to the invention, since they allow a higher read-out rate compared to CCD sensors and thus have a better time resolution. Preferably, the time resolution of the first electronic image sensor and / or the second electronic image sensor is at least 100 Frames per second.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann wenigstens der zweite elektronische Bildsensor eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Zeitauflösung bzw. der Zahl an auszulesenden Pixeln aufweisen. Auf diese Weise kann das zweite Bild, welches mit dem zweiten elektronischen Bildsensor gewonnen wird, an die durch den abzubildenden Gewebebereich vorgegeben Erfordernisse zum Durchführen einer Quantifizierung des Blutflusses angepasst werden. Selbstverständlich können auch beide elektronischen Bildsensoren eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Zeitauflösung bzw. der Zahl an auszulesenden Pixeln aufweisen, so dass das Verhältnis der Zeitauflösung oder das Verhältnis der Zahl an einzustellenden Pixeln zwischen dem ersten Bildsensor und dem zweiten Bildsensor frei gewählt werden und insbesondere auch an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Wenn beide elektronischen Bildsensoren mit einer derartigen Einstellvorrichtung ausgestattet sind, besteht insbesondere auch die Möglichkeit, die beiden Bildsensoren identisch auszugestalten. Die unterschiedlichen Zeitauflösungen der beiden Bildsensoren bzw. die unterschiedliche Zahl an auszulesenden Pixeln werden dann lediglich mit Hilfe der Einstellvorrichtung eingestellt und sind nicht fest vorgegeben.In the device according to the invention can at least the second electronic image sensor is an adjusting device for Setting the time resolution or the number of readings Have pixels. In this way, the second picture, which obtained with the second electronic image sensor to the given by the tissue to be imaged requirements for Performing a quantification of blood flow adjusted become. Of course, both electronic Image sensors an adjustment for setting the time resolution or the number of pixels to be read out, so that the ratio the time resolution or the ratio of the number to be set pixels between the first image sensor and the second image sensor can be freely selected and in particular can also be adapted to the respective requirements. If both electronic image sensors equipped with such a setting device In particular, there is also the possibility of the two Design image sensors identical. The different time resolutions of the two image sensors or the different number to be read Pixels are then adjusted only with the aid of the adjustment device and are not fixed.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem zweiten elektronischen Bildsensor eine eigene vergrößernde Optik vorgeschaltet, die eine feste oder variable Vergrößerung aufweisen kann. Dies ermöglicht es, einen Teilausschnitt des Gesamtbildes, der mit einer erhöhten Zeitauflösung aufgenommen werden soll, vergrößert auf den zweiten elektronischen Bildsensor abzubilden und so den Nachteil, der durch das Auslesen einer reduzierten Zahl an Pixeln hinsichtlich der räumlichen Auflösung besteht, auszugeichen. Durch die vergrößerte Darstellung lässt sich nämlich dieselbe räumliche Information mit einer geringeren räumlichen Auflösung des zweiten Bildsensors erfassen.In an embodiment of the device according to the invention is the second electronic image sensor own magnifying Optics upstream, which have a fixed or variable magnification can. This allows a partial section of the overall picture, taken with an increased time resolution should be increased to the second electronic Image sensor and thus the disadvantage of reading a reduced number of pixels in terms of spatial Resolution exists, ausgegeichen. By the enlarged Representation can be namely the same spatial Information with a lower spatial resolution of the second image sensor.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese eine Speichereinrichtung, die einerseits mit den beiden Bildsensoren zum Empfang der elektronischen Bilder verbunden ist und andererseits mit der Auswerteeinheit. Die mittelbar mit den Bildsensoren zum Empfang der elektronischen Bilder verbundene Auswerteeinheit empfängt dann die gespeicherten elektronischen Bilder von der Speichereinrichtung. Die Speichereinrichtung kann als Puffer zum Zwischenspeichern der Bilder dienen, wenn die Zeitauflösung der elektronischen Bildsensoren und damit die Bildrate, so hoch ist, dass die elektronischen Bilder nicht mit derselben Rate ausgewertet werden können, wie sie aufgenommen werden.In a further embodiment of the invention This device comprises a memory device, on the one hand connected to the two image sensors for receiving the electronic images and on the other hand with the evaluation unit. The indirectly with connected to the image sensors for receiving the electronic images Evaluation unit then receives the stored electronic Pictures from the storage device. The storage device can serve as a buffer for buffering the images when the time resolution the electronic image sensors and thus the frame rate, so high is that the electronic images are not evaluated at the same rate can be as they are recorded.

Ein erfindungsgemäßes medizinisch optisches Beobachtungsgerät, das beispielsweise als Funduskamera, als Endoskop oder insbesondere als Operationsmikroskop ausgebildet sein kann, umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses. Hierbei kann die Optik zur Quantifizierung des Blutflusses insbesondere einen Teil der Optik des optischen Beobachtungsgeräts umfassen. Ebenso kann die Beleuchtungslichtquelle der Vorrichtung in das optische Beobachtungsgerät integriert sein oder mit dessen Beleuchtungslichtquelle identisch sein.One medical optical observation device according to the invention, for example, as a fundus camera, as an endoscope or in particular may be formed as a surgical microscope, comprises an inventive Apparatus for quantifying blood flow. Here, the Optics for quantifying the blood flow, in particular a part the optics of the optical observation device. As well the illumination light source of the device in the optical Be integrated observation device or with its illumination light source be identical.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Überlagerung der von den beiden elektronischen Bildsensoren aufgenommenen Bilder ist es, wenn die den beiden elektronischen Bildsensoren zugeführten Strahlenbündel aus demselben Strahlenbündel des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts ausgekoppelt werden. Wenn das medizinisch optische Beobachtungsgerät als Operationsmikroskop mit zwei stereoskopischen Teilstrahlengängen ausgebildet ist, können insbesondere die den elektronischen Bildsensoren zugeführten Strahlenbündel aus demselben Teilstrahlenbündel des Operationsmikroskops ausgekoppelt werden. Auf diese Weise ist der Betrachtungswinkel auf das Beobachtungsobjekt, d. h. auf den von Blut durchflossenen Gewebebereich, für beide Bilder identisch.Especially advantageous in terms of the superposition of the two It is when the image captured by electronic image sensors the two electronic image sensors supplied beam from the same beam of medical optical Be disconnected from the observation device. If that's medical optical observation device as a surgical microscope with two stereoscopic partial beam paths is formed, especially the electronic image sensors supplied beam from the same sub-beam be disengaged from the surgical microscope. That way is the viewing angle on the object to be observed, d. H. on the blood-perfused tissue area, for both images identical.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt enthält computerlesbare Programmmittel zur Ausführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einen Computer enthält, wodurch die computerunterstützte Realisierung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Eigenschaften und Vorteile ermöglicht wird.One contains computer program product according to the invention computer readable program means for performing the steps of the method according to the invention by a computer contains, thereby the computer-aided realization the achievable with the method according to the invention properties and benefits is possible.

Weitere Merkmale und Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.Further Features and characteristics and advantages of the present invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.

1 zeigt ein Operationsmikroskop mit einer daran angeordneten Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses in einer schematischen Darstellung. 1 shows a surgical microscope with a device arranged thereon for quantifying the blood flow in a schematic representation.

2 zeigt ein Blockdiagramm der Einstell- und Auswerteeinheit in der Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses. 2 shows a block diagram of the setting and evaluation unit in the apparatus for quantifying the blood flow.

3 zeigt eine erste Möglichkeit zur Erhöhung der Ausleserate eines elektronischen Bildsensors. 3 shows a first possibility for increasing the readout rate of an electronic image sensor.

4 zeigt eine zweite Möglichkeit zur Erhöhung der Ausleserate eines elektronischen Bildsensors. 4 shows a second way to increase the read rate of an electronic image sensor.

5 zeigt eine dritte Möglichkeit zum Erhöhen der Ausleserate eines elektronischen Bildsensors. 5 shows a third way to increase the readout rate of an electronic image sensor.

6 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Einstell- und Auswerteeinheit in der Vorrichtung zum Quantifizieren des Blutflusses. 6 shows an alternative embodiment of the setting and evaluation in the device for quantifying the blood flow.

7 zeigt eine Vorrichtung zum Quantifizieren des Blutflusses, die nicht in ein Operationsmikroskop integriert ist. 7 shows a device for quantifying the blood flow, which is not integrated into a surgical microscope.

Nachfolgend wird mit Bezug auf 1 der grundsätzliche Aufbau eines Operationsmikroskops mit einer daran angeordneten Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses in einem Gewebebereich erläutert.Hereinafter, with reference to 1 explains the basic structure of a surgical microscope with a device arranged thereon for quantifying the blood flow in a tissue region.

Das Operationsmikroskop 1 umfasst als wesentliche Bestandteile ein einem Beobachtungsobjekt 3 zuzuwendendes Objektiv 5, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine aus zwei miteinander verkitteten Teillinsen aufgebaute Achromatlinse dargestellt ist. Das Beobachtungsobjekt 3, nämlich der Gewebebereich, dessen Blutfluss zu quantifizieren ist, wird in der Brennebene der Objektivs 5 angeordnet, so dass der Gewebebereich 3 nach Unendlich abgebildet wird, also ein vom Gewebebereich 3 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 7 bei seinem Durchgang durch das Objektiv 5 in ein paralleles Strahlenbündel 9 umgewandelt wird.The surgical microscope 1 comprises as essential constituents an observation object 3 facing lens 5 which is shown in the present embodiment as an achromatic lens constructed from two cemented-together partial lenses. The observation object 3 That is, the tissue area whose blood flow is to be quantified becomes the focal plane of the objective 5 arranged so that the tissue area 3 imaged to infinity, so one of the tissue area 3 outgoing divergent beam 7 in his passage through the lens 5 in a parallel beam 9 is converted.

Statt lediglich einer Achromatlinse, wie sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Objektiv 5 Verwendung findet, kann auch ein Objektivlinsensystem aus mehreren Einzellinsen Verwendung finden, etwa ein so genanntes Vario-Objektiv, mit dem sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 1, d. h. der Abstand der Brennebene vom Objektiv 5, variieren lässt. Auch in einem solchen Vario-System wird der in der Brennebene angeordnete Gewebebereich 3 nach Unendlich abgebildet, so dass auch bei einem Vario-Objektiv bildseitig eine paralleles Strahlenbündel vorliegt.Instead of just an achromatic lens, as in the present embodiment as a lens 5 An object lens system can be used from several individual lenses, such as a so-called zoom lens, with which the working distance of the surgical microscope 1 ie the distance of the focal plane from the lens 5 , lets vary. Even in such a Vario system is arranged in the focal plane tissue area 3 mapped to infinity, so that even with a zoom lens on the image side, a parallel beam exists.

Bildseitig des Objektivs 5 ist ein Vergrößerungswechsler 11 angeordnet, der entweder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zoom-System zur stufenlosen Änderung des Vergrößerungsfaktors oder als so genannter Galilei-Wechsler zur stufenweisen Änderung des Vergrößerungsfaktors ausgebildet sein kann. In einem Zoom-System, das in der Regel aus einer Linsenkombination mit drei Linsen aufgebaut ist, können die beiden objektseitigen Linsen verschoben werden, um den Vergrößerungsfaktor zu variieren. In einem Galilei-Wechsler existieren dagegen mehrere feste Linsenkombinationen, die unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren repräsentieren und im Wechsel in den Strahlengang eingebracht werden können. Sowohl ein Zoom-System, als auch ein Galilei-Wechsler wandeln ein objektseitiges paralleles Strahlenbündel in ein bildseitiges paralleles Strahlenbündel mit einem anderen Bündeldurchmesser um. Der Vergrößerungswechsler 11 ist dabei bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 1, d. h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden stereoskopischen Teilstrahlengang 9a, 9b des Operationsmikroskops 1 auf.Image side of the lens 5 is a magnification changer 11 arranged, which can be formed either as in the illustrated embodiment as a zoom system for stepless change of the magnification factor or as a so-called Galilei changer for stepwise change of the magnification factor. In a zoom system, which is usually composed of a lens combination with three lenses, the two object-side lenses can be moved to vary the magnification factor. In a Galilean changer, on the other hand, there are several fixed lens combinations that represent different magnification factors and that can be alternately introduced into the beam path. Both a zoom system and a Galilean changer convert an object-side parallel beam into an image-side parallel beam with a different beam diameter. The magnification changer 11 is already part of the binocular beam path of the surgical microscope 1 ie it has its own lens combination for each stereoscopic beam path 9a . 9b of the surgical microscope 1 on.

An den Vergrößerungswechsler 11 schließt sich bildseitig eine Schnittstelle 13 an, über die externe Geräte an das Operationsmikroskop 1 angeschlossen werden können. Die Schnittstelle 13 dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Auskoppeln eines parallelen Strahlenbündels 9a, 9b aus dem Operationsmikroskop 1. Zusätzlich kann sie auch zum Einkoppeln eines parallelen Strahlenbündels in das Operationsmikroskop 1, etwa zum Zwecke der Einspiegelung von Daten oder sonstigen Informationen, dienen. Die Schnittstelle 13 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel Strahlteilerprismen 15a, 15b, die in den jeweiligen stereoskopischen Teilstrahlengängen angeordnet sind und einen Teil des jeweiligen Teilstrahlenbündels 9a, 9b zur Auskopplung ablenken.To the magnification changer 11 closes on the image side an interface 13 on, via the external devices to the surgical microscope 1 can be connected. the interface 13 serves in the present embodiment for coupling out a parallel beam 9a . 9b from the surgical microscope 1 , In addition, it can also be used for coupling a parallel beam into the surgical microscope 1 , for example for the purpose of reflecting data or other information. the interface 13 includes in the present embodiment beam splitter prisms 15a . 15b which are arranged in the respective stereoscopic partial beam paths and a part of the respective partial beam 9a . 9b to distract for decoupling.

Bei dem in 1 dargestellten Operationsmikroskop 1 ist an der Schnittstelle 13 eine Vorrichtung 17 zur Quantifizierung des Blutflusses in einem Gewebebereich angeordnet, die eine erste Kamera 19 mit einem CMOS-Bildsensor 20 und eine zweite Kamera 21 mit einem CMOS-Bildsensor 22 umfasst, wobei beide Kameras 19, 21, insbesondere ihre CMOS-Bildsensoren 20, 22, im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch sind und eine Ausleserate von mindestens 100 Bilder pro Sekunde besitzen. In der Vorrichtung 17 zur Quantifizierung des Blutflusses in einem Gewebebereich ist außerdem ein weiterer Strahlteiler 23 angeordnet, der das aus dem Teilstrahlengang 9b des Operationsmikroskops 1 ausgekoppelte Strahlenbündel 25 in zwei Strahlenbündel 27, 29 weiter aufgeteilt, von denen das eine Strahlenbündel 27 der ersten Kamera 19 und das andere Strahlenbündel 29 der zweiten Kamera 21 zugeführt wird. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 17 zur Quantifizierung des Blutflusses eine Einstell- und Auswerteeinheit 33, die später mit Bezug auf 2 näher erläutert werden wird.At the in 1 illustrated surgical microscope 1 is at the interface 13 a device 17 arranged for quantification of blood flow in a tissue area, which is a first camera 19 with a CMOS image sensor 20 and a second camera 21 with a CMOS image sensor 22 includes, with both cameras 19 . 21 , especially their CMOS image sensors 20 . 22 , are identical in the present embodiment and have a read rate of at least 100 frames per second. In the device 17 for quantifying the blood flow in a tissue area is also another beam splitter 23 arranged, which from the partial beam path 9b of the surgical microscope 1 decoupled beams 25 in two beams 27 . 29 further divided, one of which is a bundle of rays 27 the first camera 19 and the other beam 29 the second camera 21 is supplied. Furthermore, the device comprises 17 to quantify the blood flow, an adjustment and evaluation 33 that later referring to 2 will be explained in more detail.

Der zweiten Kamera 21 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein optionales Zoomlinsensystem 31 vorgeschaltet, mit dessen Hilfe sich der Bildausschnitt des Beobachtungsobjekts 3 auf den CMOS-Bildsensor 22 variieren lässt. Grundsätzlich kann anstatt des Zoomlinsensystems 31 aber auch ein System nach Art eines Galilei-Wechslers zur Anwendung kommen. Falls eine Variation des Bildausschnittes nicht erfolgen soll, kann das Zoomlinsensystem 31 (bzw. das System nach Art eines Galilei-Wechslers) auch ersatzlos entfallen.The second camera 21 is an optional zoom lens system in the present embodiment 31 upstream, with the help of which the image section of the observation object 3 on the CMOS image sensor 22 varies. Basically, instead of the zoom lens system 31 but also a system in the manner of a Galileo changer are used. If a variation of the image section is not to be done, the zoom lens system 31 (or the system in the manner of a Galileo changer) also omitted without replacement.

Im Operationsmikroskop 1 schließt sich an die Schnittstelle 13 bildseitig ein Binokulartubus 35 an. Dieser weist zwei Tubusobjektive 37a, 37b auf, welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 9a, 9b in einer Zwischenbildebene 39a, 39b fokussieren, also das Beobachtungsobjekt 3 auf die jeweilige Zwischenbildebene 39a, 39b abbilden. Die in den Zwischenbildebenen 39a, 39b befindlichen Zwischenbilder werden schließlich von Okularen 41a, 41b wiederum nach Unendlich abgebildet, so dass ein Betrachter, etwa ein behandelnder Arzt oder sein Assistent, die Zwischenbilder mit entspannten Augen betrachten kann. Außerdem erfolgt im Binokulartubus mittels eines Spiegelsystems oder mittels Prismen 43a, 43b eine Aufweitung des Abstandes zwischen den beiden Teilstrahlenbündeln 9a, 9b, um den Abstand an den Augenabstand des Betrachters anzupassen.In the surgical microscope 1 joins the interface 13 on the picture side a binocular tube 35 at. This has two tube lenses 37a . 37b on which the respective parallel beam 9a . 9b in an intermediate image plane 39a . 39b focus, so the observation object 3 to the respective intermediate image plane 39a . 39b depict. The in the intermediate picture planes 39a . 39b intermediate images are finally from eyepieces 41a . 41b in turn mapped to infinity, so that a viewer, such as a treating doctor or his assistant, can look at the intermediate images with relaxed eyes. In addition, in the binocular tube by means of a mirror system or prisms 43a . 43b an expansion of the distance between the two partial beams 9a . 9b to adjust the distance to the distance between the eyes of the observer.

Weiterhin umfasst das Operationsmikroskop 1 eine Lichtquelle 44, mit der das Beobachtungsobjekt 3 beleuchtet wird und die in der Lage ist, die Fluoreszenz eines dem durch den Gewebebereich 3 fliesenden Blut zugegebenen Fluoreszenzfarbstoffes anzuregen. Diese Lichtquelle kann insbesondere auch die Beleuchtungslichtquelle des Operationsmikroskops 1 selbst sein, die typischerweise breitbandiges Licht emittiert und etwa als Gasentladungslampe oder Halogenglühlampe ausgebildet ist. In diesem Fall werden andere spektrale Bereiche des Strahlenbündels 25 als die Fluoreszenzstrahlung durch einen oder mehrere in der Vorrichtung 17 zur Quantifizierung des Blutflusses angeordnete Filter ausgeblendet.Furthermore, the surgical microscope includes 1 a light source 44 with which the observation object 3 is illuminated and which is capable of showing the fluorescence of a through the tissue area 3 To stimulate flowing blood added fluorescent dye. In particular, this light source can also be the illumination light source of the surgical microscope 1 itself, which typically emits broadband light and is designed approximately as a gas discharge lamp or halogen incandescent lamp. In this case, other spectral regions of the beam become 25 as the fluorescence radiation through one or more in the device 17 hidden filter for quantification of blood flow hidden.

Eine erste Ausführungsvariante der Einstell- und Auswerteeinheit 33 in der Vorrichtung zum Quantifizieren des Blutflusses 17 wird nachfolgend mit Bezug auf 2 dargestellt. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild der Einstell- und Auswerteeinheit sowie die CMOS-Sensoren 20, 22 der beiden Kameras 19, 21.A first embodiment of the adjustment and evaluation 33 in the apparatus for quantifying blood flow 17 will be referred to below with reference to 2 shown. The figure shows a block diagram of the setting and evaluation and the CMOS sensors 20 . 22 the two cameras 19 . 21 ,

Die Einstell- und Auswerteeinheit 33 umfasst zwei Ausleseeinheiten 45, 47, von denen die eine 45 mit dem CMOS-Sensor 20 der ersten Kamera 19 verbunden ist, während die andere 47 mit dem CMOS-Sensor 22 der zweiten Kamera 21 verbunden ist. Die beiden Ausleseeinheiten 45, 47 dienen jeweils zum Auslesen des zugeordneten CMOS-Sensors 20, 22 und zum Ausgeben eines entsprechenden elektronischen Bildsignals. Mit den beiden Ausleseeinheiten 45, 47 ist eine Speichereinheit 48 verbunden, die die elektronischen Bilddaten von den Ausleseeinheiten 45, 47 empfängt und zur anschließenden Auswertung zwischenspeichert. Mit der Speichereinheit 48 ist eine Auswerteeinheit 49 verbunden, die die zwischengespeicherten elektronischen Bilddaten von der Speichereinheit 48 empfängt und daraus den Blutfluss im Gewebebereich quantifiziert, bspw. hinsichtlich der Strömungsrichtung, der Flussrate, der Strömungsgeschwindigkeit, etc. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit 49 eine zum Anzeigen auf einer externen Anzeigevorrichtung, bspw. einem Monitor, geeignete Überlagerung der elektronischen Bilder der beiden Kameras erstellen. Die Einstell- und Ausleseeinheit 33 umfasst auch eine Ausgabeschnittstelle 51, über die die Daten hinsichtlich der Quantifizierung des Blutflusses bzw. die Bilder an externe Geräte ausgegeben werden können. Falls die Rate, mit der die Auswerteeinheit die elektronischen Bilder auswerten kann, hoch genug ist, kann auf Speichereinheit 48 verzichtet werden.The setting and evaluation unit 33 includes two readout units 45 . 47 of which one 45 with the CMOS sensor 20 the first camera 19 connected while the other 47 with the CMOS sensor 22 the second camera 21 connected is. The two readout units 45 . 47 each serve to read the associated CMOS sensor 20 . 22 and outputting a corresponding electronic image signal. With the two readout units 45 . 47 is a storage unit 48 connected the electronic image data from the readout units 45 . 47 receives and caches for subsequent evaluation. With the storage unit 48 is an evaluation unit 49 connected to the cached electronic image data from the storage unit 48 receives and quantifies the blood flow in the tissue area, for example, with regard to the flow direction, the flow rate, the flow velocity, etc. In addition, the evaluation unit 49 a for displaying on an external display device, for example. A monitor, suitable superimposition of the electronic images of the two cameras create. The setting and reading unit 33 also includes an output interface 51 , via which the data regarding the quantification of the blood flow or the images can be output to external devices. If the rate at which the evaluation unit can evaluate the electronic images is high enough, it is possible to use memory unit 48 be waived.

Die Einstell- und Auswerteeinheit 33 umfasst auch eine Einstelleinrichtung 53, die mit derjenigen Ausleseeinheit 47 verbunden ist, die dem CMOS-Sensor 22 der zweiten Kamera 21 zugeordnet ist. Mittels der Einstelleinrichtung 53 lässt sich auf die Ausleseeinheit 47 insbesondere in Hinblick auf die Anzahl an auszulesenden Bildpunkten (Pixel) einwirken. Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch möglich, auf die Ausleserate, mit der die Ausleseeinheit 47 den CMOS-Sensor 22 ausliest, einzuwirken. Wenn, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, die beiden Kameras 19, 21, und damit auch die CMOS-Sensoren 20, 22, identisch sind, macht das Einwirken auf die Ausleserate jedoch wenig Sinn, da sich die maximale Ausleserate der zweiten Kamera 21, also die Zahl der maximal pro Sekunde auszulesenden Pixel, gegenüber der maximalen Ausleserate der ersten Kamera 19 nicht erhöht lässt und ein Betreiben der ersten Kamera mit einer kleineren als der maximalen Ausleserate in der Regel nicht erfolgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient daher die Einstelleinrichtung 53 dazu, die Zahl der von der Ausleseeinheit 47 auszulesenden Pixel einzustellen. Zu diesem Zweck kann die Einstelleinrichtung 53 eine fest vorgegebene Anzahl an auszulesenden Pixeln beinhalten, wobei diese Anzahl geringer ist als die Gesamtzahl der Pixel des CMOS-Sensors 22. Außerdem beinhaltet die Einstelleinrichtung 53 dann auch eine Anweisung, auf welche Weise die Zahl der Bildpunkte reduziert werden soll. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit der Einstelleinheit 53 jedoch eine Schnittstelle 55 verbunden, über die der Einstelleinheit 53 die Zahl der auszulesenden Bildpunkte und Anweisungen, wie diese Zahl zu erreichen ist, von externen, bspw. mittels eines PCs, einprogrammiert werden kann.The setting and evaluation unit 33 also includes an adjustment device 53 that with that elite unit 47 connected to the CMOS sensor 22 the second camera 21 assigned. By means of the adjustment 53 settles on the reading unit 47 especially with regard to the number of pixels (pixels) to be read. Additionally or alternatively, it is also possible to the readout rate, with the readout unit 47 the CMOS sensor 22 reads out, to influence. If, as in the present embodiment, the two cameras 19 . 21 , and so do the CMOS sensors 20 . 22 However, if they are identical, the effect on the readout rate makes little sense, since the maximum readout rate of the second camera 21 , ie the number of pixels to be read out per second, compared to the maximum read-out rate of the first camera 19 does not increase and operating the first camera with a smaller than the maximum readout rate usually does not occur. In the present embodiment, therefore, the adjustment serves 53 to that, the number of the elite unit 47 to set the pixels to be read. For this purpose, the adjustment 53 include a fixed number of pixels to be read, this number being less than the total number of pixels of the CMOS sensor 22 , In addition, the adjustment includes 53 then an instruction on how to reduce the number of pixels. In the present embodiment is with the adjustment 53 however, an interface 55 connected via the adjustment unit 53 the number of pixels to be read and instructions on how to reach this number can be programmed from external sources, for example by means of a PC.

Eine erste Möglichkeit, wie die Einstelleinheit 53 die Zahl der auszulesenden Bildpunkte des CMOS-Sensors 22 reduziert, ist in 3 dargestellt. 3 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung den CMOS-Sensor 22, der eine Anzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Bildpunkten 57 aufweist. Die Einstelleinheit 53 definiert einen auszulesenden Teilbereich 59 des CMOS-Sensors 22, in dem die Bildpunkte 57 ausgelesen werden sollen. Außerhalb des Teilbereiches 49 werden die Bildpunkte 57 hingegen nicht ausgelesen. Auf Grund der dadurch reduzierten Zahl an auszulesenden Bildpunkten kann die Ausleserate des CMOS-Sensors 22 gegenüber der Ausleserate des CMOS-Sensors 20, in dem alle Bildpunkte ausgelesen werden, erhöht werden. Dabei wird aber nicht die Zahl der pro Sekunde auslesbaren Bildpunkte erhöht, sondern lediglich die Häufigkeit, mit der der auszulesende Teilbereich 59 des CMOS-Sensors 22 pro Sekunde ausgelesen werden kann. Je kleiner der auszulesende Teilbereich 59 ist, desto häufiger kann der CMOS-Sensor 22 gegenüber dem CMOS-Sensor 20 ausgelesen werden. Selbstverständlich können statt des einen Teilbereiches 59 auch mehrere unzusammenhängende auszulesende Teilbereiche definiert werden.A first option, like the adjustment unit 53 the number of pixels of the CMOS sensor to be read 22 reduced, is in 3 shown. 3 shows in a highly schematic representation of the CMOS sensor 22 containing a number of pixels arranged in rows and columns 57 having. The adjustment unit 53 defines a subarea to be read 59 of the CMOS sensor 22 in which the pixels 57 should be read. Outside of the subarea 49 become the pixels 57 however not read out. Due to the reduced number of pixels to be read out, the readout rate of the CMOS sensor can 22 versus the readout rate of the CMOS sensor 20 , in which all pixels are read, be increased. However, this does not increase the number of pixels which can be read out per second, but only the frequency with which the subarea to be read out is increased 59 of the CMOS sensor 22 can be read out per second. The smaller the section to be read 59 is, the more often the CMOS sensor 22 opposite the CMOS sensor 20 be read out. Of course, instead of the one subarea 59 also several discontinuous parts to be read are defined.

Die in 3 dargestellte Variante zur Reduzierung der Anzahl an auszulesenden Bildpunkten führt jedoch dazu, dass nicht mehr die gesamte Fläche des zweiten CMOS-Sensors 22 zur Abbildung eines interessierenden Teilsbereiches, in dem der Blutfluss mit einer erhöhten Ausleserate aufgenommen werden soll, zur Verfügung steht. Andererseits bleibt der Abbildungsmaßstab des Teilbereiches gegenüber dem Abbildungsmaßstab des mit dem ersten CMOS-Sensors 20 aufgenommenen Gesamtbildes unverändert, so dass eine Überlagerung der beiden Bilder besonders einfach möglich ist.In the 3 However, the variant shown for reducing the number of pixels to be read out does not mean that the entire area of the second CMOS sensor is no longer present 22 to image a partial region of interest in which blood flow is to be recorded at an increased readout rate. On the other hand, the magnification of the subarea remains opposite the magnification of that with the first CMOS sensor 20 recorded overall image unchanged, so that a superposition of the two images is particularly easy.

Eine zweite Variante zur Reduktion der auszulesenden Bildpunkte des zweiten CMOS-Sensors 22 ist in 4 dargestellt. In dieser Ausführungsvariante steht die gesamte Sensorfläche des zweiten CMOS-Sensors 22 zum Abbilden desjenigen Teilbereiches des beobachteten Gewebeabschnittes 3, dessen Blutfluss mit einer erhöhten Ausleserate aufgenommen werden soll, zur Verfügung. Die gegenüber dem ersten CMOS-Sensor 20 höhere Ausleserate wird in dieser Ausführungsvariante dadurch erreicht, dass jeweils eine Anzahl von Pixeln 57, im vorliegenden Beispiel jeweils vier Pixel, zu Pixelblöcken 61 zusammengefasst werden (sog. Binning). Wenn dieses Zusammenfassen auf der Ebene der Ausleseschaltung für den Sensor 22 erfolgt, also mittels Hardware und nicht durch eine softwaremäßige Kombination einzelner Pixel 57 nach dem Auslesen, so kann durch das Binning die Ausleserate des Sensors 22 erhöht werden. Da durch das Zusammenfassen von Bildpunkten auch die Detektionsempfindlichkeit des Sensors steigt, führt das Binning auch dazu, dass schnellere Aufnahmeraten auch bei niedriger Signalstärke möglich werden. Allerdings verringert sich durch das Binning die Auflösung des Sensors. Dies spielt solange keine Rolle, wie die Bildpunkte klein genug sind, dass auch eine Bildpunktblock aus zwei mal zwei oder drei mal drei oder noch mehr Bildpunkten eine hinreichend gute Auflösung ermöglichen. Falls dies nicht der Fall sein sollte, besteht die Möglichkeit, mit Hilfe des Zoomlinsensystems 31, welches der zweiten Kamera 21 optional vorgeschaltet ist, den interessierenden Ausschnitt des Gewebeabschnitts vergrößert auf den zweiten CMOS-Sensor 22 abzubilden, so dass trotz Binning von Pixeln in dem mit dem zweiten Sensor 22 aufgenommenen Teilbild des Gewebebereiches dieselbe räumliche Information vorhanden ist, wie in dem mit dem ersten CMOS-Sensor 20 unvergrößert aufgenommenen Gesamtbild. Zur Überlagerung der beiden Bilder kann später eine softwaremäßige Anpassung der Abbildungsmaßstäbe aneinander vorgenommen werden.A second variant for reducing the pixels to be read from the second CMOS sensor 22 is in 4 shown. In this embodiment, the entire sensor surface of the second CMOS sensor 22 for imaging that portion of the observed tissue section 3 , whose blood flow is to be recorded at an increased readout rate available. The opposite to the first CMOS sensor 20 higher readout rate is achieved in this embodiment in that in each case a number of pixels 57 , in the present example in each case four pixels, to pixel blocks 61 be summarized (so-called binning). If this summarizing at the level of the readout circuit for the sensor 22 is done, so by hardware and not by a software-based combination of individual pixels 57 after reading out, binning can change the readout rate of the sensor 22 increase. Since the collection sensitivity of the sensor also increases, the binning also means that faster recording rates are possible even at low signal strength. However, binning reduces the resolution of the sensor. This does not matter as long as the pixels are small enough that even a pixel block of two times two or three times three or more pixels allow a sufficiently good resolution. If this is not the case, it is possible to use the zoom lens system 31 , which is the second camera 21 optionally upstream, the section of the tissue section of interest enlarged to the second CMOS sensor 22 so that, despite binning of pixels in the second sensor 22 recorded partial image of the tissue region, the same spatial information is present as in the first CMOS sensor 20 Unmounted taken overall picture. To overlay the two images, a software adaptation of the image scales to each other can be performed later.

Eine dritte Möglichkeit zum Erhöhen der Ausleserate des zweiten CMOS-Sensors 22 ist 5 dargestellt. In dieser Ausführungsvariante wird in jeder Zeile nur jeder zweite Bildpunkt ausgelesen. Die auszulesenden Bildpunkte 57a sind dabei in jeder Zeile vorzugsweise gegenüber den auszulesenden Bildpunkten 57a der benachbarten Zeile um einen Bildpunkt verschoben, so dass jeder auszulesende Bildpunkt 57a, sofern er nicht am Rand des Sensors liegt, von vier auszulesenden Bildpunkten 57a und vier nicht auszulesenden Bildpunkten 57b umgeben ist. Auf diese Weise entsteht en Raster, wie es in 5 dargestellt ist. Da im zweiten CMOS-Sensor 22 nur halb so viele Bildpunkte auszulesen sind wie im ersten CMOS-Sensor 20 kann der zweite Sensor 22 mit einer höheren Ausleserate als der erste Sensor 20 ausgelesen werden. Grundsätzlich ist es zum weiteren Erhöhen der Ausleserate auch möglich, nur jeden dritten oder jeden vierten Bildpunkt einer Zeile auszulesen, wobei mit steigender Anzahl an nicht auszulesenden Bildpunkten 57b die Lichtempfindlichkeit des Sensors sinkt, so dass diese Ausführungsvariante mit zunehmender Anzahl an nicht auszulesenden Bildpunkten 57b an ihre Grenzen stößt. Wie bei der mit Bezug auf 4 beschriebenen Ausführungsvariante kann auch in der in Bezug auf 5 beschriebenen Ausführungsvariante derjenige Teilbereich des Gesamtbildes, der mit einer erhöhten Ausleserate aufgenommen werden soll, mit Hilfe des optionalen Zoomlinsensystems 31 vergrößert auf den zweiten CMOS-Sensor 22 abgebildet werden.A third way to increase the readout rate of the second CMOS sensor 22 is 5 shown. In this embodiment, only every second pixel is read in each line. The pixels to be read 57a are in each line preferably opposite the pixels to be read 57a the adjacent line shifted by one pixel, so that each pixel to be read 57a if it is not on the edge of the sensor, of four pixels to be read 57a and four pixels not to be read 57b is surrounded. This creates a grid, as in 5 is shown. Because in the second CMOS sensor 22 only half as many pixels are read as in the first CMOS sensor 20 can the second sensor 22 with a higher readout rate than the first sensor 20 be read out. In principle, in order to further increase the read-out rate, it is also possible to read out only every third or every fourth pixel of a line, with an increasing number of pixels not being read 57b the photosensitivity of the sensor decreases, so that this variant with increasing number of pixels not to be read 57b reaches its limits. As for the referring to 4 described embodiment variant can also in the respect to 5 embodiment described that portion of the overall image to be recorded with an increased readout rate, with the help of the optional zoom lens system 31 enlarged to the second CMOS sensor 22 be imaged.

Obwohl die mit Bezug auf die 3 bis 5 dargestellten Ausführungsvarianten zum Reduzieren der Anzahl an auszulesenden Pixeln, und damit zum Erhöhen der Zeitauflösung des zweiten CMOS-Sensors 22, getrennt voneinander beschrieben worden sind, können die Ausführungsvarianten auch miteinander kombiniert werden. Wenn, wie mit Bezug auf 3 beschrieben, lediglich ein Teilbereich 59 des zweiten CMOS-Sensors 22 ausgelesen wird, so kann in diesem Teilbereich ein Binning gemäß 4 vorgenommen werden. Alternativ ist es auch möglich, in dem Teilbereich 59 nur jeden n-ten Bildpunkt auszulesen, wie dies mit Bezug auf 5 beschrieben worden ist. Weiterhin ist es auch möglich, bei einem CMOS-Sensor 22, bei dem ein Sinnig erfolgt, wie es mit Bezug auf 4 beschrieben worden ist, nur jeden zweiten oder jeden dritten Pixelblock 61 auszulesen oder in der mit Bezug auf 5 dargestellten Ausführungsvariante auszulesende Bildpunkte 57a zu Pixelblöcken, die jeweils gemeinsam ausgelesen werden, zusammenzufassen.Although with respect to the 3 to 5 illustrated embodiments for reducing the number of pixels to be read, and thus increasing the time resolution of the second CMOS sensor 22 , have been described separately from each other, the embodiments can also be combined with each other. If, as with respect to 3 described, only a partial area 59 of the second CMOS sensor 22 is read, so in this sub-area binning according to 4 be made. Alternatively, it is also possible in the subarea 59 only read every nth pixel, as with reference to 5 has been described. Furthermore, it is also possible with a CMOS sensor 22 in which a sensible done as it relates to 4 only every second or every third block of pixels has been described 61 to read out or in relation to 5 illustrated embodiment to be read pixels 57a to summarize pixel blocks, which are read out together.

Eine zweite Ausführungsvariante der Einstell-Auswerteeinheit 133 ist in 6 dargestellt. Elemente, die sich nicht von der in 2 dargestellten Ausführungsvariante der Einstell- und Auswerteeinheit 33 unterscheiden, sind in 6 mit denselben Bezugsziffern wie in 2 bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert.A second embodiment of the adjustment evaluation 133 is in 6 shown. Elements that are different from those in 2 illustrated embodiment of the adjustment and evaluation 33 distinguish, are in 6 with the same reference numerals as in 2 and will not be explained again.

Die in 6 gezeigte Ausführungsvariante der Einstell- und Auswerteeinheit 133 unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Variante dadurch, dass auch mit der Ausleseeinheit 45 für den CMOS-Sensor 20 der ersten Kamera 19 eine Einstelleinheit 153 verbunden ist. Wie der Einstelleinheit 55 für die Ausleseeinheit 47 zum Auslesen des Bildsensors 22 der zweiten Kamera 21 ist der Einstelleinheit 153 für den CMOS-Sensor 20 der ersten Kamera 19 vorteilhafter Weise auch eine Schnittstelle 155 zugeordnet, über die die Ausleserate und/oder die Anzahl der auszulesenden Bildpunkte sowie die Art und Weise wie die Bildpunkte auszulesen sind, programmiert werden können. Die Einstelleinheit 153 und die Schnittstelle 155 unterscheiden sich nicht von der Einstelleinheit 53 und der Schnittstelle 55, die der Ausleseeinheit 47 zugeordnet sind.In the 6 shown embodiment of the adjustment and evaluation 133 is different from the one in 2 shown variant in that also with the readout unit 45 for the CMOS sensor 20 the first camera 19 a setting unit 153 connected is. Like the adjustment unit 55 for the readout unit 47 for reading the image sensor 22 the second camera 21 is the adjustment unit 153 for the CMOS sensor 20 the first camera 19 advantageously also an interface 155 can be programmed via which the readout rate and / or the number of pixels to be read and the way in which the pixels are to be read, can be programmed. The adjustment unit 153 and the interface 155 do not differ from the setting unit 53 and the interface 55 , that of the elite unit 47 assigned.

Die in 6 dargestellte Ausführungsvariante der Einstell- und Auswerteeinheit 133 bietet gegenüber der in 2 dargestellten Ausführungsvariante eine höhere Flexibilität des Kamerasystems, da beide Kameras 19, 21 hinsichtlich der Ausleserate und der Anzahl an auszulesenden Bildpunkten eingestellt werden können. So bietet diese Ausführungsvariante bspw. die Möglichkeit, bereits das vom CMOS-Sensor 20 aufgenommene Gesamtbild mit einer hohen Ausleserate auszulesen, bspw. durch Binning von Bildpunkten, und so eine hohe Zeitauflösung bei reduzierter räumlicher Auflösung zu erreichen. Wenn nun bspw. in einem Teilbereich des Gesamtbildes eine höhere räumliche Auflösung erforderlich ist, kann dieser Teilbereich mit einer geringeren Zeitauflösung und dafür mit einer höheren räumlichen Auflösung mit der zweiten Kamera aufgenommen werden.In the 6 illustrated embodiment of the adjustment and evaluation 133 offers opposite the in 2 embodiment shown a higher flexibility of the camera system, as both cameras 19 . 21 can be adjusted in terms of the readout rate and the number of pixels to be read. Thus, for example, this embodiment offers the possibility of already having the CMOS sensor 20 to read out the recorded overall image with a high readout rate, for example by binning pixels, and thus to achieve a high time resolution with reduced spatial resolution. If, for example, a higher spatial resolution is required in a partial area of the overall image, this partial area can be recorded with a lower temporal resolution and with a higher spatial resolution with the second camera.

Nachfolgend wird mit Bezug auf 7 eine Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses in einem von Blut durchflossenen Gewebebereich beschrieben, die nicht in ein Operationsmikroskop integriert ist, sowie das Verfahren zur Quantifizierung des Blutflusses in dem Gewebebereich.Hereinafter, with reference to 7 a device is described for quantifying the blood flow in a blood-perfused tissue region that is not integrated into a surgical microscope, and the method for quantifying the blood flow in the tissue region.

Die in 7 dargestellte Vorrichtung zur Quantifizierung des Blutflusses 217 umfasst eine erste Kamera 219 mit einem CMOS-Sensor und eine zweite Kamera 221 mit einem CMOS-Sensor. Die CMOS-Sensoren der beiden Kamera 219, 221 unterscheiden sich nicht von denen, die mit Bezug auf die Kameras 19 und 21 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben worden sind. Sie sind daher der Übersichtlichkeit halber in der Figur nicht dargestellt und werden auch nicht noch einmal beschrieben.In the 7 illustrated apparatus for quantifying blood flow 217 includes a first camera 219 with a CMOS sensor and a second camera 221 with a CMOS sensor. The CMOS sensors of the two cameras 219 . 221 are not different from those with respect to the cameras 19 and 21 of the first embodiment have been described. They are therefore not shown in the figure for the sake of clarity and will not be described again.

Den beiden Kameras 219, 221 ist eine Optik 205 vorgeschaltet, mit deren Hilfe der Gewebebereich 203, dessen Blutfluss zu quantifizieren ist, auf die CMOS-Sensoren der Kameras 219, 221 abgebildet wird. Die Optik ist in 7 lediglich durch eine stellvertretende Linse 205 symbolisiert, sie umfasst aber in der Regel auch Strahlteiler, mit denen sich der Strahlgang in zwei Teilstrahlengänge aufspalten lässt, die den Kameras 219, 221 zugeführt werden.The two cameras 219 . 221 is an optic 205 upstream, with the help of the tissue area 203 whose blood flow is to be quantified, to the CMOS sensors of the cameras 219 . 221 is shown. The optics are in 7 only by a substitute lens 205 symbolizes, but it usually also includes beam splitters, with which the beam path can be split into two partial beam paths, the cameras 219 . 221 be supplied.

Die beiden Kameras 219, 221 sind mit einem Computer 233 verbunden, der eine Einstell- und Auswerteeinheit zum Einstellen der zeitlichen und/oder räumlichen Auflösung der Kameras sowie zum Auswerten der Kamerabilder in Form einer Software aufweist und die der mit Bezug auf 2 beschriebenen Variante der Einstell- und Ausleseeinheit oder der mit Bezug auf 6 beschriebenen Variante entsprechen kann. An den Computer 233 ist ein Monitor 235 angeschlossen, auf dem die von den beiden Kameras 219, 221 aufgenommenen Bilder nebeneinander oder einander überlagert dargestellt werden können. Alternativ oder zusätzlich zum Darstellen der von den Kameras 219, 221 aufgenommenen Bilder dient der Monitor 235 auch dazu, die den quantifizierten Blutfluss repräsentierenden Daten anzuzeigen.The two cameras 219 . 221 are with a computer 233 connected, which has a setting and evaluation unit for adjusting the temporal and / or spatial resolution of the cameras and for evaluating the camera images in the form of software and the with reference to 2 described variant of the adjustment and readout unit or with reference to 6 can correspond to the variant described. To the computer 233 is a monitor 235 connected, on which the of the two cameras 219 . 221 taken pictures can be displayed side by side or superimposed on each other. Alternatively or in addition to displaying the from the cameras 219 . 221 Recorded images is the monitor 235 also to display the data representing the quantified blood flow.

Falls einer der Kameras ein Zoomlinsensystem oder ein System in Art eines Galilei-Wechslers vorgeschaltet ist, und die entsprechende Kamera ein vergrößertes Bild eines Teilbereiches des Gesamtbildes aufnimmt, kann die Einstell- und Auswerteeinheit im Computer 233 auch ein Modul umfassen, welches das Gesamtbild und das vergrößerte Teilbild in ihrer Skalierung aneinander anpasst, so dass sie im gleichen Bildmaßstab überlagert auf dem Monitor 235 dargestellt werden können. Eine entsprechende Vorrichtung kann auch in den mit Bezug auf die 2 und 6 beschriebenen Einstell- und Auswerteeinheiten 33, 133 vorhanden sein. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Einstell- und Auswerteeinheit nicht notwendiger weise in Form von Software realisiert sein muss, sondern grundsätzlich auch wenigstens teilweise in Form von Hardware vorliegen kann.If one of the cameras is preceded by a zoom lens system or a system in the manner of a Galileo changer, and the corresponding camera records an enlarged image of a partial area of the overall image, the setting and evaluation unit can be used in the computer 233 Also include a module which adjusts the overall image and the enlarged partial image in their scaling to each other so that they are superimposed on the same image scale on the monitor 235 can be represented. A corresponding device can also be found in relation to the 2 and 6 described adjustment and evaluation units 33 . 133 to be available. It should be noted at this point that the setting and evaluation does not necessarily have to be implemented in the form of software, but in principle may be at least partially in the form of hardware.

Die Vorrichtung 217 zur Quantifizierung des Blutflusses weist außerdem eine Lichtquelle 237 auf, mit der der Gewebebereich 203 beleuchtet wird und die eine Strahlung abgibt, welche ein im Blutstrom des Gewebebereichs befindliches Fluoreszenzmittel, bspw. Indozyanin Grün, zum Fluoreszieren anregt. Das Fluoreszenzmittel kann dem Gewebebereich vor dem Quantifizieren des Blutflusses durch Injektion zugegeben werden.The device 217 to quantify the blood flow also has a light source 237 on, with the tissue area 203 is illuminated and which emits a radiation, which is a fluorescent substance located in the bloodstream of the tissue region, For example, indocyanine green, to fluoresce stimulates. The fluorescer may be added to the tissue area prior to quantifying blood flow by injection.

Wenn während einer Operation, bspw. während einer offenen zerebrokranialen Operation, in deren Verlauf Blutgefäße freigelegt werden, der Blutfluss im Operationsitus quantifiziert werden soll, wählt der Chirurg über die Eingabeschnittstelle 55 wenigstens einen Teilbereich des Operationsfeldes aus, innerhalb dessen er mit einer höheren Zeitauflösung den Blutfluss dokumentieren möchte. Anschließend wird ein geeignetes Fluoreszenzmittel, etwa das bereits erwähnte Indozyanin Grün, zur Darstellung des Blutflusses injiziert. Die erste Kamera 219 zeichnet nun zur Übersicht das komplette Operationsfeld 203 zeitaufgelöst auf, während die zweite Kamera 221 nur den ausgewählten Teilbereich oder falls mehrere Teilbereiche ausgewählt sind, die ausgewählten Teilbereiche zeitaufgelöst aufzeichnet. Durch die Reduktion des aufgenommenen Bildausschnittes und/oder durch die Zusammenfassung von Pixeln oder das Auslesen nur jedes n-ten Pixels werden die vom Chirurgen markierten Teilbereiche von der zweiten Kamera 221 mit einer höheren Zeitauflösung aufgenommen als das von der ersten Kamera 219 aufgenommene Übersichtsbild.If, during an operation, for example during an open cerebro-cranial operation in the course of which blood vessels are uncovered, the blood flow in the surgical site is to be quantified, the surgeon selects via the input interface 55 at least a portion of the surgical field, within which he wants to document the blood flow with a higher time resolution. Subsequently, a suitable fluorescent agent, such as the already mentioned indocyanine green, injected to represent the blood flow. The first camera 219 now draws the overview of the complete surgical field 203 time-resolved on while the second camera 221 only the selected subarea or if several subareas are selected, recording the selected subareas time-resolved. Due to the reduction of the recorded image detail and / or the combination of pixels or the reading out of only every nth pixel, the areas marked by the surgeon become part of the second camera 221 recorded with a higher time resolution than that of the first camera 219 recorded overview image.

Nach dem Aufnehmen wird das Teilbild bzw. werden die Teilbilder der zweiten Kamera automatisch zeitlich und räumlich dem Übersichtbild überlagert. Für die ausgewählten Bereiche werden bspw. die Flussrichtung des Blutes, die Flussgeschwindigkeit und der Intensitätsverlauf in der Auswerteinheit berechnet und anschließend zur Darstellung an den Monitor 235 ausgegeben.After recording, the partial image or the partial images of the second camera are automatically superposed temporally and spatially on the overview image. For example, the flow direction of the blood, the flow velocity and the intensity profile in the evaluation unit are calculated for the selected regions and then displayed on the monitor 235 output.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es, den Blutfluss in einem Teilbereich eines Gesamtbildes mit einer erhöhten Zeitauflösung zu dokumentieren und so eine genauere Quantifizierung des Blutflusses in diesen Teilbereich vornehmen zu können. Gleichzeitig kann das Gesamtbild als Übersichtsbild aufgenommen werden, so dass einem Chirurgen das Gesamtbild mit einer ausreichenden Zeitauflösung dargeboten werden kann, während ein besonders interessierender Teilbereich mit einer erhöhten Zeitauflösung dargeboten wird.The inventive method and the invention Device enable blood flow in a subarea an overall picture with an increased time resolution to document and thus a more accurate quantification of blood flow to be able to carry out this subarea. simultaneously the whole picture can be taken as an overview picture, allowing a surgeon the overall picture with a sufficient time resolution be presented while a particularly interesting one Subarea presented with an increased time resolution becomes.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6626537 B1 [0003, 0003]
- US 6631286 B2 [0003, 0003]
- DE 10257543 B4 [0003]
- DE 20321352 U1 [0003, 0003]
- EP 1332718 A1 [0004]
WO 2006/111909 A1 [0004]

Claims

Method for quantifying blood flow in a blood-perfused tissue area ( 3 . 203 ), wherein the blood is supplied to a fluorescent dye and the blood-perfused tissue area ( 3 . 203 ) is irradiated with the fluorescence of the dye exciting radiation, in which by means of a first electronic image sensor ( 20 ) an overall image of the tissue area ( 3 . 203 ) is recorded time-resolved in the wavelength range of the fluorescence radiation of the dye, characterized in that by means of a second electronic image sensor ( 22 ) a second image of the tissue area ( 3 . 203 ) is recorded time-resolved in the wavelength range of the fluorescence radiation of the dye, wherein the second image is at least one partial image of the total image and wherein the time resolution with which the second image of the tissue region ( 3 . 203 ), is higher than the time resolution with which the overall image of the tissue area ( 3 . 203 ), and the blood flow is quantified from the time-resolved image data of the entire image and the time-resolved image data of the second image.

Method for quantifying blood flow in a blood-perfused tissue area ( 3 . 203 ), where the tissue area ( 3 . 203 ) is irradiated with coherent radiation to thereby produce a radiation reflected from the tissue region having a Doppler-shifted component by the blood flow in the tissue region and a non-displaced component in which by means of a first electronic image sensor ( 20 ) an overall image of the tissue area ( 3 . 203 ) is recorded time-resolved in the wavelength range of the reflected radiation, characterized in that by means of a second electronic image sensor ( 22 ) a second image of the tissue area ( 3 . 203 ) is recorded time-resolved in the wavelength range of the reflected radiation, wherein the second image is at least one partial image of the overall image and wherein the time resolution with which the second image of the tissue region ( 3 . 203 ), is higher than the time resolution with which the overall image of the tissue area ( 3 . 203 ), and the blood flow is quantified from the time-resolved image data of the entire image and the time-resolved image data of the second image.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for time-resolved recording of the second image of the blood-perfused tissue area ( 3 . 203 ) Pixels ( 57 ) of the second electronic image sensor ( 22 ) to pixel blocks ( 61 ).

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the time-resolved recording of the second image of the blood-perfused tissue area ( 3 . 203 ) only a subarea ( 59 ) or Telbereiche of the second electronic image sensor ( 22 ) is read out or be.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the time-resolved recording of the second image of the blood-perfused tissue area ( 3 . 203 ) only every nth pixel ( 57a ) of the second electronic image sensor ( 22 ) is read out.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for time-resolved recording of the second image of the tissue area ( 3 . 203 ) as a second electronic image sensor ( 22 ) is used at least in terms of readable and / or summarized pixel programmable electronic image sensor.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least the second image with a Time resolution of 100 frames per second or more becomes.

Contraption ( 17 . 217 ) for quantifying blood flow in a tissue area ( 3 . 203 ) comprising: - a first electronic image sensor ( 20 ) with a first number of pixels to be read ( 57 ) and a first time resolution, - a second electronic image sensor ( 22 ) with a second number of pixels to be read ( 57 ) and a second time resolution, - an optical imaging system ( 1 . 205 ), which covers the tissue area ( 3 . 203 ) on the first electronic image sensor ( 20 ) and the second electronic image sensor ( 22 ), and - an illumination light source ( 44 . 237 ) for illuminating the tissue area ( 3 . 203 ) with an illuminating radiation comprising an illumination wavelength which extends through the tissue region ( 3 . 203 ) fluorescent liquid for the emission of fluorescence radiation is excited, - wherein the first electronic image sensor ( 20 ) is sensitive to the fluorescence radiation, characterized in that - the second electronic image sensor ( 22 ) is sensitive to the fluorescence radiation, - that the second electronic image sensor ( 22 ) a higher time resolution or fewer pixels ( 57 ) as the first electronic image sensor ( 20 ), and - that one with the first electronic image sensor ( 20 ) and the second electronic image sensor ( 22 ) for receiving the time-resolved images at least indirectly connected evaluation unit ( 49 ), which consists of the time-resolved images of the two electronic image sensors ( 20 . 22 ) the Blood flow in the tissue area ( 3 . 203 ).

Contraption ( 17 . 217 ) for quantifying blood flow in a tissue area ( 3 . 203 ) comprising: - a first electronic image sensor ( 20 ) with a first number of pixels to be read ( 57 ) and a first time resolution, - a second electronic image sensor ( 22 ) with a second number of pixels to be read ( 57 ) and a second time resolution, - an optical imaging system ( 1 . 205 ), which covers the tissue area ( 3 . 203 ) on the first electronic image sensor ( 20 ) and the second electronic image sensor ( 22 ), and - an illumination light source ( 44 . 237 ) for illuminating the tissue area ( 3 . 203 ) with coherent radiation to thereby produce a radiation reflected from the tissue region, which has a Doppler-shifted component by the blood flow in the tissue region and a non-displaced component, - the first electronic image sensor ( 20 ) is sensitive to the reflected radiation, characterized in that - the second electronic image sensor ( 22 ) is sensitive to the reflected radiation, - that the second electronic image sensor ( 22 ) a higher time resolution or fewer pixels ( 57 ) as the first electronic image sensor ( 20 ), and - that one with the first electronic image sensor ( 20 ) and the second electronic image sensor ( 22 ) for receiving the time-resolved images at least indirectly connected evaluation unit ( 49 ), which consists of the time-resolved images of the two electronic image sensors ( 20 . 22 ) the blood flow in the tissue area ( 3 . 203 ).

Contraption ( 17 . 217 ) according to claim 8 or claim 9, characterized in that the electronic image sensors CMOS sensors ( 20 . 22 ) are.

Contraption ( 17 . 217 ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the time resolution of the first electronic image sensor ( 20 ) and / or the time resolution of the second electronic image sensor ( 22 ) is at least 100 frames per second.

Contraption ( 17 . 217 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that at least the second electronic image sensor ( 22 ) an adjustment device ( 53 ) for setting the time resolution or the number of pixels to be read ( 57 ) assigned.

Contraption ( 17 . 217 ) according to claim 12, characterized in that the first electronic image sensor ( 20 ) and the second electronic image sensor ( 22 ) each one adjusting device ( 53 . 153 ) for setting the time resolution or the number of pixels to be read ( 57 ) assigned.

Contraption ( 17 . 217 ) according to claim 13, characterized in that the first electronic image sensor ( 20 ) and the second electronic image sensor ( 22 ) are identical.

Contraption ( 17 ) according to one of claims 8 to 14, characterized in that the second electronic image sensor ( 22 ) an own magnifying optics ( 31 ) is connected upstream.

Contraption ( 17 . 217 ) according to any one of claims 8 to 15, characterized in that it has one with the image sensors ( 20 . 22 ) for receiving the electronic images and configured to store the electronic images configured memory device ( 48 ), with which the evaluation unit ( 49 ) is connected to receive the stored electronic images.

Medical optical observation device ( 1 ) with a device ( 17 ) for quantifying blood flow according to any one of claims 8 to 16.

Medical optical observation device ( 1 ) according to claim 17, wherein the electronic image sensors ( 20 . 22 ) supplied beam ( 27 . 29 ) from the same bundle of rays ( 9b ) of the medical optical observation device ( 1 ) are decoupled.

Medical optical observation device ( 1 ) according to claim 17 or claim 18, which is used as a surgical microscope with two stereoscopic partial beam paths ( 9a . 9b ) and in which the electronic image sensors ( 20 . 22 ) supplied beam ( 27 . 29 ) from the same sub-beam ( 96 ) of the surgical microscope ( 1 ) are decoupled.

Computer program product which is computer readable Program means for carrying out the steps of the method according to one of claims 1 to 7 by a computer.