DE102019125418B3 - Intraoperative optical imaging method and intraoperative optical imaging system - Google Patents

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Abstract

Es werden ein intraoperatives optisches Abbildungsverfahren und ein intraoperatives optisches Abbildungssystem zur Verfügung gestellt. Das intraoperative optische Abbildungssystem ist mit- einem Nervenstimulator (1) zur Stimulation wenigstens einer Gehirnfunktion in einem Gehirnoperationsfeld (5);- einer optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) zum Aufnehmen von Bildern des Gehirnoperationsfeldes (5) mit und ohne Stimulation der wenigstens einen Gehirnfunktion;- einer Überwachungseinrichtung (7, 9, 31) zur Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5);- einer Ermittlungseinrichtung (11) zum Ermitteln einer Abweichung in der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung und- einer Ausgleichseinrichtung (13) zum Reduzieren der Auswirkungen der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes (5) ausgestattet. Während des Aufnehmens der Bilder erfolgt eine Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5). Wenn im Rahmen der Überwachung eine Abweichung in der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung von der Solllage und/oder der Sollorientierung ermittelt wird, werden Maßnahmen ergriffen, um die Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes (5) zu reduzieren.An intraoperative optical imaging method and an intraoperative optical imaging system are made available. The intraoperative optical imaging system is equipped with a nerve stimulator (1) for stimulating at least one brain function in a brain operation field (5); - an optical imaging device (3, 103) for recording images of the brain operation field (5) with and without stimulation of the at least one brain function - a monitoring device (7, 9, 31) for monitoring the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5); - a determination device (11) for determining a deviation in the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) from a desired position and / or a desired orientation and a compensation device (13) for reducing the effects of the determined deviation on the images of the brain operation field (5). While the images are being recorded, the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) is monitored. If a deviation in the recorded position and / or the recorded orientation from the target position and / or the target orientation is determined as part of the monitoring, measures are taken to reduce the effect of the determined deviation on the images of the brain operation field (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein intraoperatives optisches Abbildungsverfahren zum Auffinden von mit wenigstens einer stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebearealen in einem Gehirnoperationsfeld. Daneben betrifft die Erfindung ein intraoperatives optisches Abbildungssystem, mit dessen Hilfe in einem Gehirnoperationsfeld Gehirngewebeareale, die mit wenigstens einer stimulierten Gehirnfunktion verbunden sind, aufgefunden werden können.The present invention relates to an intraoperative optical imaging method for finding brain tissue areas connected to at least one stimulated brain function in a brain operation field. In addition, the invention relates to an intraoperative optical imaging system with the aid of which brain tissue areas that are connected to at least one stimulated brain function can be found in a brain operation field.

Bei der Resektion von Gehirntumoren steht der Chirurg vor der Herausforderung, den Tumor möglichst vollständig zu entfernen und dabei möglichst wenig gesundes Gewebe zu beschädigen. Insbesondere sollen Gehirnareale von besonderer Bedeutung geschont werden, beispielsweise der für das Sehen zuständige visuelle Cortex oder der für den Tastsinn zuständigen sensorische Cortex.When resecting brain tumors, the surgeon faces the challenge of removing the tumor as completely as possible and thereby damaging as little healthy tissue as possible. In particular, brain areas of particular importance should be spared, for example the visual cortex responsible for seeing or the sensory cortex responsible for the sense of touch.

Durch Methoden wie beispielsweise der funktionellen Magnet-Resonanz-Tomographie können die Lage des Tumors und von funktionalen Gehirngewebearealen präoperativ ermittelt werden. Dies ermöglicht es, präoperativ die zu schonenden Gehirngewebeareale zu ermitteln und eine möglichst schonende Resektion des Gehirntumors vorzubereiten. Beim Öffnen des Schädels (Trepanation) kann es jedoch zu Verschiebungen des Gehirngewebes, dem sogenannten Brainshift kommen, weswegen es notwendig ist, die Lage der funktionalen Gehirngewebeareale innerhalb des freigelegten Gehirngewebes zu verifizieren. Eine derartige Verifikation kann mittels einer intraoperativen Kartierung der funktionalen Gehirngewebeareale (sogenanntes Brainmapping) erfolgen. Die Kartierung kann dabei beispielsweise auf der Messung elektrischer Signale auf der Oberfläche des Gehirngewebes, die zum Beispiel durch periphere Stimulation an den Extremitäten ausgelöst werden, erfolgen. Methods such as functional magnetic resonance tomography can be used to determine the position of the tumor and functional brain tissue areas preoperatively. This makes it possible to determine preoperatively the areas of the brain tissue to be protected and to prepare for a resection of the brain tumor that is as gentle as possible. When the skull is opened (trepanation), however, the brain tissue can shift, the so-called brain shift, which is why it is necessary to verify the position of the functional brain tissue areas within the exposed brain tissue. Such a verification can take place by means of an intraoperative mapping of the functional brain tissue areas (so-called brain mapping). The mapping can take place, for example, on the measurement of electrical signals on the surface of the brain tissue, which are triggered, for example, by peripheral stimulation on the extremities.

Als kontaktlose Alternative zum Kartierung mittels elektrischer Signale existiert das sogenannte intraoperative optische Abbilden (engl.: Intra-Operativ-Optical Imaging, kurz IOI), bei dem die Änderung der Perfusion, d. h. der Durchblutung, oder die Änderung des Sauerstoffgehaltes im Blut in beim Wechsel zwischen Stimulation und Nichtstimulation bestimmter Gehirnfunktionen ermittelt wird. Die Perfusion und/oder der Sauerstoffgehalt des Blutes kann bzw. können dabei über eine Änderung der spektralen Eigenschaften des Reflektionsbildes des Gehirngewebes im Bereich der Trepanation gemessen werden. Verfahren zum interoperativen optischen Abbilden sind beispielsweise in M. Oelschlägel et al. „Intraoperative identification of somatosensory brain areas using optical imaging and standard RGB camera equipment - a feasibility study “, Current Directions in Biomedical Engineering 2015; 1: 265-269 , in K. Sato „intraoperative intrinsic optical imaging of human somatosensory cortex during neurosurgical operations“ in Neurophotonix 4 (3), 031205 (Juli bis September 2017) sowie in S.B. Sobottka „Intraoperative optical imaging of intrinsic signals: a reliable method for visualizing stimulated functional brain areas during surgery“ in J. Neurosurg. 119 (2013) , Seiten 853 bis 863 beschrieben.As a contactless alternative to mapping using electrical signals, there is what is known as intraoperative optical imaging (IOI for short), in which the change in perfusion, i.e. the blood flow, or the change in the oxygen content in the blood occurs when changing between stimulation and non-stimulation of certain brain functions is determined. The perfusion and / or the oxygen content of the blood can be measured via a change in the spectral properties of the reflection image of the brain tissue in the area of the trephination. Methods for intraoperative optical imaging are for example in M. Oelschlägel et al. "Intraoperative identification of somatosensory brain areas using optical imaging and standard RGB camera equipment - a feasibility study", Current Directions in Biomedical Engineering 2015; 1: 265-269 , in K. Sato "intraoperative intrinsic optical imaging of human somatosensory cortex during neurosurgical operations" in Neurophotonix 4 (3), 031205 (July to September 2017) as in SB Sobottka "Intraoperative optical imaging of intrinsic signals: a reliable method for visualizing stimulated functional brain areas during surgery" in J. Neurosurg. 119 (2013) , Pages 853 to 863.

Vorrichtungen zum intraoperativen optischen Abbilden werden auch in Operationsmikroskope integriert. Derartige Operationsmikroskope sind beispielsweise in DE 2008 040 807 A1 , US 5 215 095 A , US 9 095 255 B2 , US 9 801 549 B2 und US 2009 / 0 234 236 A1 beschrieben. Dabei macht man sich zu Nutze, dass Operationsmikroskope in der Regel ohnehin über eine Kamera zur Dokumentation des Operationsverlaufes verfügen, die auch zur Aufnahme des Signals für die intraoperative optische Abbilden genutzt werden kann. Auf der Basis der mit dem intraoperativen optischen Abbilden gewonnenen Daten wird dann eine sogenannte „activity map“ erstellt, d.h. eine Karte von dem freigelegten Gehirngewebe, in der mit einer stimulierten Gehirnfunktion verbundene Gehirngewebeareale angezeigt sind.Devices for intraoperative optical imaging are also integrated into surgical microscopes. Such surgical microscopes are for example in DE 2008 040 807 A1 , U.S. 5,215,095 A , US 9 095 255 B2 , US 9 801 549 B2 and US 2009/0 234 236 A1 described. In doing so, use is made of the fact that surgical microscopes generally have a camera for documenting the course of the operation, which can also be used to record the signal for intraoperative optical imaging. On the basis of the data obtained with the intraoperative optical imaging, a so-called “activity map” is then created, ie a map of the exposed brain tissue in which areas of the brain tissue associated with a stimulated brain function are displayed.

Für das Erstellen der Karte werden dabei während eines Aufnahmezeitraums Bilder des Gehirnoperationsfeldes aufgenommen, wobei sich während des Aufnahmezeitraums Phasen, in denen eine bestimmte Gehirnfunktion stimuliert wird, mit Phasen ohne Stimulation abwechseln. In dem in M. Oelschlägel et al. „Intraoperative identification of somato-sensory brain areas using optical imaging and standard RGB camera equipment - a feasibility study “, Current Directions in Biomedical Engineering 2015; 1: 265-269 , beschribenen Verfahren erfolgt das intraoperative optische Abbilden beispielsweise über einen Zeitraum von 9 Minuten wobei sich 30-sekündige Stimulationsphasen mit 30-sekündigen Ruhephasen, d.h. To create the map, images of the brain operation field are recorded during a recording period, phases in which a certain brain function is stimulated alternating with phases without stimulation during the recording period. In the in M. Oelschlägel et al. "Intraoperative identification of somato-sensory brain areas using optical imaging and standard RGB camera equipment - a feasibility study", Current Directions in Biomedical Engineering 2015; 1: 265-269 , described method, the intraoperative optical imaging takes place, for example, over a period of 9 minutes, 30-second stimulation phases with 30-second rest phases, ie

Phasen ohne Stimulation, abwechseln. Das Messsignal, aus dem schließlich die Karte erstellt wird, ergibt sich dabei aus der unterschiedlichen Durchblutung des Gehirngewebeareals während der Stimulation und während der Ruhephasen und/oder aus dem unterschiedlichen Sauerstoffgehalt des Blutes während der Stimulationsphasen und der Ruhephasen.Phases without stimulation, alternate. The measurement signal, from which the map is finally created, results from the different blood flow to the brain tissue area during the stimulation and during the rest phases and / or from the different oxygen content of the blood during the stimulation phases and the rest phases.

Gegenüber der Kartierung mittels elektrischer Signale, bei der Elektroden auf die Oberfläche des Gehirngewebes aufgebracht werden, bietet das intraoperative optische Abbilden den Vorteil, dass das Gehirngewebe bei der Messung nicht berührt werden muss. Andererseits ist es jedoch nicht einfach, eine Änderung der Perfusion oder eine Änderung des Sauerstoffgehaltes des Blutes mittels optischer Messung (und ohne Fluoreszenz) nachzuweisen, da die aufzunehmenden Signale schwach sind. Aus diesem Grund erfolgt die Messung mit Hilfe der intraoperativen Abbildung über einen relativ langen Zeitraum, beispielsweise über die schon erwähnten 9 Minuten mit sich abwechselnden 30-sekündigen Stimulationsphasen und 30-sekündigen Ruhephasen.Compared to mapping using electrical signals, in which electrodes are applied to the surface of the brain tissue, intraoperative optical imaging offers the advantage that the brain tissue does not have to be touched during the measurement. On the other hand, it is not easy to determine a change in perfusion or a change in the oxygen content of the blood by means of optical measurement (and without fluorescence). as the signals to be recorded are weak. For this reason, the measurement is carried out with the aid of intraoperative imaging over a relatively long period of time, for example over the already mentioned 9 minutes with alternating 30-second stimulation phases and 30-second rest phases.

Die Qualität der Lokalisierung mittels intraoperativen optischen Abbildens hängt stark von der Qualität der Aufnahmen vom Gehirnoperationsfeld ab. Qualitätsverschlechterungen der Aufnahmen führen zu einer ungenaueren Lokalisierung der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale und schlimmstenfalls dazu, dass die Lokalisierung derart ungenau ist, dass eine Wiederholung des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs erforderlich wird.The quality of the localization by means of intraoperative optical imaging depends heavily on the quality of the images from the brain operation field. A deterioration in the quality of the recordings leads to an inaccurate localization of the brain tissue areas connected to the stimulated brain function and, in the worst case, to the fact that the localization is so inaccurate that a repetition of the intraoperative optical imaging process is necessary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein intraoperatives optisches Abbildungsverfahren sowie ein intraoperatives optisches Abbildungssystem zur Verfügung zu stellen, mit dem sich die Qualität der Aufnahmen vom Gehirnoperationsfeld verbessern lässt.The object of the present invention is to provide an intraoperative optical imaging method and an intraoperative optical imaging system with which the quality of the recordings of the brain operation field can be improved.

Diese Aufgabe wird durch ein intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach Anspruch 1 und ein intraoperatives optisches Abbildungssystem nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by an intraoperative optical imaging method according to claim 1 and an intraoperative optical imaging system according to claim 12. The dependent claims contain advantageous developments of the invention.

Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein intraoperatives optisches Abbildungsverfahren zum Auffinden von mit wenigstens einer stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebearealen in einem Gehirnoperationsfeld zur Verfügung gestellt. In dem Verfahren werden mit Hilfe einer optischen Abbildungsvorrichtung, die beispielsweise eine Operationsmikroskop oder Teil eines Operationsmikroskops sein kann, Bilder des Gehirnoperationsfeldes mit und ohne Stimulation der wenigstens einen Gehirnfunktion aufgenommen. Die aufgenommenen Bilder werden zum Auffinden der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale mittels eines Algorithmus ausgewertet. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt während des Aufnehmens der Bilder eine Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld. Wenn im Rahmen der Überwachung eine Abweichung der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung ermittelt wird, werden Maßnahmen ergriffen, um die Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes zu reduzieren. Unter einer Abweichung der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung von der Solllage und/oder der Sollorientierung soll dabei eine Abweichung zu verstehen sein, die größer als die aus dem Messrauschen resultierende nicht signifikante Abweichung ist. Insbesondere kann ein Schwellenwert für den Unterschied zwischen der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung einerseits und der Solllage und/oder der Sollorientierung andererseits vorgegeben werden, der überschritten werden muss, damit der Unterschied als Abweichung angesehen wird.According to a first aspect of the invention, an intraoperative optical imaging method is provided for finding brain tissue areas connected to at least one stimulated brain function in a brain operation field. In the method, images of the brain operation field with and without stimulation of the at least one brain function are recorded with the aid of an optical imaging device, which can be, for example, a surgical microscope or part of a surgical microscope. The recorded images are evaluated by means of an algorithm in order to find the areas of brain tissue associated with the stimulated brain function. In the method according to the invention, the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field is monitored while the images are being recorded. If a deviation of the recorded position and / or the recorded orientation from a target position and / or a target orientation is determined in the course of the monitoring, measures are taken to reduce the effect of the determined deviation on the images of the brain operation field. A deviation of the detected position and / or the detected orientation from the desired position and / or the desired orientation should be understood to mean a deviation that is greater than the non-significant deviation resulting from the measurement noise. In particular, a threshold value for the difference between the detected position and / or the detected orientation on the one hand and the target position and / or the target orientation on the other hand can be specified, which must be exceeded so that the difference is viewed as a deviation.

Wie eingangs bereits beschrieben worden ist, erfordert das Lokalisieren von mit einer stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebearealen mit Hilfe des intraoperativen optischen Abbildens relativ lange Aufnahmen des Gehirnoperationsfeldes, um die für die Lokalisierung nötigen Informationen aus den aufgenommenen Bildern extrahieren zu können. Aus diesem Grund werden Stative, von denen die optische Abbildungsvorrichtung gehalten wird, während des intraoperativen Abbildens fixiert, um eine ungewollte Änderung der Position zu vermeiden. Das Fixieren kann dabei entweder durch Bremsen des Stativs, indem eine die Bewegung des Stativs hemmende Reibungskraft im Bereich der Stativgelenke aufgebracht wird, oder durch eine aktive Fixierung, in dem für ein auf ein Stativgelenk einwirkendes Moment ein dieses Moment kompensierendes Gegenmoment auf das Gelenk aufgebracht wird, realisiert sein. In dem fixierten Zustand des Statives können jedoch auf die Abbildungsvorrichtung externe oder interne Kräfte wirken, die zu einer statischen oder dynamischen Abweichung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung von ihrer Solllage und/oder ihrer Sollorientierung führen. Statische Abweichungen können beispielsweise durch Kontakt der optischen Abbildungsvorrichtung mit einem anderen Gerät oder durch Anlehnen des Personals im Operationssaal an die Abbildungsvorrichtung hervorgerufen werden. Ebenso können Anlehnungen an den Operationstisch unter Umständen zu statischen Abweichungen führen. Auch kann es im Gehirnoperationsfeld selbst zu Verlagerungen kommen, die zu einer statischen Abweichung führen. Dynamische Abweichungen wie Schwingungen und Vibrationen können durch Anstoßen an die optische Abbildungsvorrichtung, an das die Abbildungsvorrichtung haltende Stativ oder an den Operationstisch, durch in die optische Abbildungsvorrichtung eingebaute Lüfter oder Pumpen (Lüfter zum Kühlen der Beleuchtungslichtquelle, Pumpen zum Evakuieren eines um die optische Abbildungsvorrichtung gelegten Drapes), durch Bedienung der Abbildungsvorrichtung oder des Operationstisches, durch zu schnelles Abbremsen des Statives, durch Gebäudeschwingungen, durch Schwingungen, welche durch Vorbeilaufen des Personal verursacht werden, etc. verursacht werden. Dabei können sowohl abklingende Schwingungen, wie beispielsweise durch zu schnelles Abbremsen oder Anstoßen an ein Gerät verursachte Schwingungen oder nicht abklingende Schwingungen, wie beispielsweise durch Lüfter oder Pumpen verursachte Schwingungen auftreten. Der Trend zu immer schlankeren Konstruktionen und größeren Reichweiten der Kinematik von Stativen sowie aufgrund von mehr integrierten Funktionen zunehmenden Gesamtmassen der optischen Abbildungsvorrichtungen bei gleichzeitiger Vergrößerung der Arbeitsabstände der optischen Abbildungsvorrichtungen vom Operationsfeld und der zunehmenden Vergrößerung der Abbildungsmaßstäbe verschärft die genannte Problematik.As already described at the beginning, the localization of brain tissue areas connected to a stimulated brain function with the help of intraoperative optical imaging requires relatively long recordings of the brain operation field in order to be able to extract the information necessary for the localization from the recorded images. For this reason, stands, by which the optical imaging device is held, are fixed during the intraoperative imaging in order to avoid an undesired change in position. The fixation can either be done by braking the tripod by applying a frictional force inhibiting the movement of the tripod in the area of the tripod joints, or by active fixation in which a counter-torque compensating this moment is applied to the joint for a moment acting on a tripod joint be realized. In the fixed state of the stand, however, external or internal forces can act on the imaging device, which lead to a static or dynamic deviation of the position and / or the orientation of the optical imaging device from its desired position and / or its desired orientation. Static deviations can be caused, for example, by contact of the optical imaging device with another device or by the staff in the operating room leaning against the imaging device. Leaning against the operating table can also lead to static deviations. There can also be displacements in the brain operation area itself, which lead to a static deviation. Dynamic deviations such as oscillations and vibrations can be caused by hitting the optical imaging device, the tripod holding the imaging device or the operating table, by fans or pumps built into the optical imaging device (fan for cooling the illuminating light source, pumps for evacuating one placed around the optical imaging device Drapes), by operating the imaging device or the operating table, by braking the stand too quickly, by building vibrations, by vibrations caused by personnel walking past, etc. Both decaying vibrations, such as vibrations caused by braking too quickly or hitting a device, or non-decaying vibrations, such as vibrations caused by fans or pumps, for example. The trend towards ever slimmer Constructions and larger ranges of the kinematics of tripods and, due to more integrated functions, increasing total masses of the optical imaging devices with a simultaneous increase in the working distances of the optical imaging devices from the surgical field and the increasing enlargement of the imaging scales exacerbate the problem mentioned.

Jede während des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs auftretende Abweichung in der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld Gehirnoperationsfeld von ihrer Solllage und/oder ihrer Sollorientierung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld kompromittiert die während des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs aufgenommenen Bilder, die typischerweise Frames eines Videos sind. Die damit verbundene Verschlechterung der Qualität in der Lokalisierung der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale führt schlimmstenfalls dazu, dass die Lokalisierung der stimulierten Gehirngewebeareale nicht brauchbar ist, so dass der intraoperative optische Abbildungsvorgang wiederholt werden muss, um die Lokalisierung der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale erneut vorzunehmen. Die damit einhergehende Verlängerung einer Operation ist nicht nur teuer, sondern für den Patienten auch kritisch, da eine Verlängerung der Operationsdauer den Patienten unter Umständen in einen lebensbedrohlichen Zustand führen kann. Das Wiederholen eines intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs ist daher möglichst zu vermeiden.Any deviation occurring during the intraoperative optical imaging process in the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation area from its target position and / or its target orientation relative to the brain operation area compromises the images recorded during the intraoperative optical imaging process, which are typically frames Videos are. The associated deterioration in the quality of the localization of the brain tissue areas connected to the stimulated brain function leads, in the worst case, to the fact that the localization of the stimulated brain tissue areas is unusable, so that the intraoperative optical imaging process has to be repeated in order to localize the brain tissue areas connected to the stimulated brain function to make again. The associated extension of an operation is not only expensive, it is also critical for the patient, since an extension of the duration of the operation can lead the patient into a life-threatening condition. The repetition of an intraoperative optical imaging process should therefore be avoided as far as possible.

Aufgrund der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgenden Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld können frühzeitig eine Abweichung der Lage und/oder der Orientierung von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung ermittelt und Maßnahmen zum Reduzieren der Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes ergriffen werden. Als einfachste Maßnahme zum Reduzieren der Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes kann das Aufnehmen der Bilder solange unterbrochen werden, bis die Abweichung nicht mehr vorliegt. Diese Maßnahme kann insbesondere dann bereits ausreichend sein, wenn die Abweichung durch eine relativ rasch abklingende Schwingung ist, etwa eine Schwingung die durch ein Anstoßen an die optische Abbildungsvorrichtung oder durch ein Anstoßen an den Operationstisch hervorgerufen worden ist und die aufgrund einer Dämpfung rasch abklingt. Sobald die Schwingung ausreichend abgeklungen ist, kann das Aufnehmen der Bilder dann fortgesetzt werden. Dadurch kann ein Kompromittieren der Bildqualität durch die entstandenen Schwingungen vermieden werden, und die Aufnahmedauer verlängert sich lediglich um die Dauer der Unterbrechung, also um die Zeitdauer, welche die Schwingung benötigt, um hinreichend abzuklingen. Wenn die Schwingung rasch abklingt, besteht sogar die Möglichkeit, ohne eine Verlängerung der Aufnahmedauer zu arbeiten und zum Lokalisieren der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale die aufgrund der kurzzeitigen Unterbrechung verringerte Anzahl an aufgenommenen Bildern heranzuziehen. Da diese Bilder alle von hoher Qualität sind, kann die Lokalisierung genauer sein als wenn alle Bilder, also auch die von den Schwingungen betroffenen Bilder, für die Lokalisierung herangezogen würden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Zeitdauer der Unterbrechung zu erfassen und eine entsprechende Zeitdauer an die ursprünglich geplante Zeitdauer des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs anzuhängen, so dass die Anzahl an für die Lokalisierung zur Verfügung stehenden Bilder durch die Unterbrechung nicht reduziert wird. Die Verlängerung des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine längere Unterbrechung erforderlich ist.Due to the monitoring of the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field as part of the method according to the invention, a deviation of the position and / or the orientation from a target position and / or a target orientation can be determined at an early stage and measures to reduce the effect of the determined deviation can be taken on the images of the brain operation field. As the simplest measure to reduce the effect of the determined deviation on the images of the brain operation field, the recording of the images can be interrupted until the deviation is no longer present. This measure can be sufficient, in particular, if the deviation is due to a relatively rapidly decaying oscillation, for example an oscillation that was caused by bumping into the optical imaging device or by bumping into the operating table and which quickly decays due to damping. As soon as the oscillation has subsided sufficiently, the recording of the pictures can then be continued. In this way, the resulting vibrations can prevent the image quality from being compromised, and the recording time is only extended by the duration of the interruption, that is to say by the time required for the vibration to decay sufficiently. If the oscillation subsides quickly, it is even possible to work without extending the recording time and to use the reduced number of recorded images due to the brief interruption to localize the brain tissue areas connected to the stimulated brain function. Since these images are all of high quality, the localization can be more precise than if all images, including the images affected by the vibrations, were used for the localization. Alternatively, there is also the possibility of recording the duration of the interruption and adding a corresponding duration to the originally planned duration of the intraoperative optical imaging process, so that the number of images available for localization is not reduced by the interruption. The extension of the intraoperative optical imaging process is particularly useful when a longer interruption is required.

Wenn die ermittelte Abweichung nicht abklingender, sondern dauerhafter Natur ist, bleibt die Unterbrechung des Aufnehmens der Bilder solange aufrecht erhalten, bis die ermittelte Abweichung kompensiert ist. Von einer Abweichung dauerhafter Natur soll hierbei ausgegangen werden, wenn eine statische Abweichung vorliegt, beispielsweise weil sie auf einer permanenten Verlagerung der optischen Abbildungsvorrichtung oder einer permanenten Verlagerung des Gehirnoperationsfeldes beruht, oder wenn eine abklingende Abweichung vorliegt, deren Abklingzeit zu lange ist, um mit der Fortsetzung des Aufnehmens der Bilder zu warten, bis die Abweichung abgeklungen ist. In dieser Variante verschafft die Unterbrechung der Aufnahme dem personalem Operationssaal die Gelegenheit, die ermittelte Abweichung durch geeignete Maßnahmen zu kompensieren, ohne dass dabei aufgenommene Bilder kompromittiert werden. Um das Personal im Operationssaal beim Kompensieren der ermittelten Abweichung zu unterstützen, kann die Abweichung während der Unterbrechung weiterhin kontinuierlich erfasst und auf einem Display angezeigt werden. Auf diese Weise erhält das Personal im Operationssaal unmittelbar Rückmeldung darüber, ob die ergriffenen Maßnahmen geeignet sind, die Abweichung zu kompensieren oder ob sie die Abweichung eventuell sogar noch verschlimmert. Eine Verringerung der Abweichung auf die ergriffene Maßnahme hin zeigt, dass die Maßnahme die gewünschte Wirkung hat.If the determined deviation is not of a subsiding but of permanent nature, the interruption of the recording of the images is maintained until the determined deviation is compensated. A deviation of a permanent nature should be assumed here if there is a static deviation, for example because it is based on a permanent displacement of the optical imaging device or a permanent displacement of the brain operation field, or if there is a decaying deviation whose decay time is too long to cope with the To continue taking the pictures, wait until the deviation has subsided. In this variant, the interruption of the recording gives the personal operating room the opportunity to compensate for the determined deviation by suitable measures without compromising the recorded images. In order to support the staff in the operating room in compensating for the determined deviation, the deviation can continue to be recorded continuously during the interruption and shown on a display. In this way, the staff in the operating room receives immediate feedback as to whether the measures taken are suitable to compensate for the deviation or whether it may even worsen the deviation. A reduction in the deviation in response to the measure taken shows that the measure has the desired effect.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bzw. sind die Lage und/oder die Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld motorisch angetrieben veränderbar. Als Mittel zum motorisch angetriebenen Verändern der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld kann beispielsweise ein motorisch angetriebenes Stativ dienen, an dem die optische Abbildungsvorrichtung befestigt ist, oder ein motorisch angetriebener Operationstisch. Die Kompensation der ermittelten Abweichung kann dann mittels einer auf die Motoren des Antriebs einwirkenden Steuer- oder Regeleinheit erfolgen, die auf der Basis der ermittelten Abweichung Stellsignale zum Kompensieren der ermittelten Abweichung an die Motoren ausgibt. Auf diese Weise kann die Kompensation der ermittelten Abweichung voll automatisiert erfolgen, so dass das Personal im Operationssaal entlastet werden kann. Insbesondere ist diese Ausgestaltung auch dazu geeignet, ermittelte Abweichungen in Form von Schwingungen und Vibrationen zu kompensieren. Hierzu kann beispielsweise eine Stativanordnung Verwendung finden, wie sie in DE 10 2007 034 286 A1 beschrieben ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field is or are motorized driven changeable. A motor-driven stand, to which the optical imaging device is attached, or a motor-driven operating table can serve as a means for motor-driven changing of the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field. The determined deviation can then be compensated for by means of a control or regulating unit which acts on the motors of the drive and which, on the basis of the determined deviation, outputs control signals to the motors to compensate for the determined deviation. In this way, the compensation of the determined deviation can take place fully automatically, so that the staff in the operating room can be relieved. In particular, this embodiment is also suitable for compensating for deviations determined in the form of oscillations and vibrations. For this purpose, for example, a tripod arrangement can be used, as shown in DE 10 2007 034 286 A1 is described.

Statt die Lage und/oder die Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld motorisch angetrieben zu verändern, besteht auch die Möglichkeit, zur Kompensation der ermittelten Abweichung optische Elemente der optischen Abbildungsvorrichtung heranzuziehen. Optische Elemente, mit denen eine Verlagerung entlang der optischen Achse der optischen Abbildungsvorrichtung kompensiert werden können, sind optische Elemente mit einstellbarer Brechkraft. Eine Kompensation einer Bewegung entlang der optischen Achse mit Hilfe derartiger optischer Elemente ist beispielsweise in DE 10 2011 053 630 A1 beschrieben. Ein durch die ermittelte Abweichung verursachter lateraler Bildversatz kann dagegen durch einstellbare optische Keile ausgeglichen werden. Das Ausgleichen eines lateralen Bildversatzes mittels einstellbarer optischer Keile ist beispielsweise in DE 10 2011 054 087 A1 beschrieben. Auf die DE 10 2011 053 630 A1 und die DE 10 2011 054 087 A1 wird hinsichtlich einer möglichen Realisierung der Kompensation der ermittelten Abweichung mittels optischer Element der optischen Abbildungsvorrichtung verwiesen.Instead of changing the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field in a motor-driven manner, there is also the possibility of using optical elements of the optical imaging device to compensate for the determined deviation. Optical elements with which a displacement along the optical axis of the optical imaging device can be compensated are optical elements with adjustable refractive power. Compensation for a movement along the optical axis with the aid of such optical elements is for example in DE 10 2011 053 630 A1 described. A lateral image offset caused by the determined deviation, on the other hand, can be compensated for by adjustable optical wedges. The compensation of a lateral image offset by means of adjustable optical wedges is for example in DE 10 2011 054 087 A1 described. On the DE 10 2011 053 630 A1 and the DE 10 2011 054 087 A1 reference is made to a possible implementation of the compensation of the determined deviation by means of an optical element of the optical imaging device.

Das Kompensieren der ermittelten Abweichung kann alternativ auch mittels eines digitalen Bildverarbeitungsverfahrens erfolgen. In dem digitalen Bildverarbeitungsverfahren wird dann auf der Basis der ermittelten Abweichung eine Bildtransformation berechnet, mit der die ermittelte Abweichung im jeweiligen Bild kompensiert werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein Bild als Referenzbild herangezogen werden und die Transformation mittels eines rigiden Registrierungsverfahrens ermittelt werden.The determined deviation can alternatively also be compensated for by means of a digital image processing method. In the digital image processing method, an image transformation is then calculated on the basis of the determined deviation, with which the determined deviation can be compensated for in the respective image. For this purpose, for example, an image can be used as a reference image and the transformation can be determined by means of a rigid registration method.

Falls die Kompensation der ermittelten Abweichung mittels eines motorisch angetriebenen Stativs und/oder eines motorisch angetriebenen Operationstisches, mittels einstellbarer optischer Elemente oder mittels eines digitalen Bildverarbeitungsverfahrens automatisiert erfolgt, kann auf die Unterbrechung des Aufnehmens der Bilder verzichtet werden, wenn die automatisierte Kompensation derart rasch erfolgen kann, dass keine derart gravierenden Auswirkungen auf die aufgenommenen Bilder zu erwarten sind, dass die intraoperative optische Abbildung merklich verschlechtert wird.If the calculated deviation is compensated automatically by means of a motor-driven stand and / or a motor-driven operating table, by means of adjustable optical elements or by means of a digital image processing method, there is no need to interrupt the recording of the images if the automated compensation can take place so quickly that no such serious effects on the recorded images are to be expected that the intraoperative optical imaging is noticeably impaired.

Zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld kann ein Navigationssystem zur Anwendung kommen. Die für die Navigation notwendige Sensorik kann dabei in manchen Ausführungsvarianten ganz oder teilweise in den Operationstisch oder in die optische Abbildungsvorrichtung integriert sein. Alternativ kann das Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld auch mit Hilfe einer digitalen Bildverarbeitung anhand aufgenommener Bilder, insbesondere anhand aufgenommener stereoskopischer Bilder, erfolgen. Wie bei der Kompensation der ermittelten Abweichung mittels eines digitalen Bildverarbeitungsverfahrens kann herbei eine rigide Bildregistrierung zur Anwendung kommen. Zusätzlich oder alternativ können auch Verfahren zum Topologievergleich oder zum Ermitteln eines optischen Flusses Verwendung finden. In einer weiteren Alternative kann zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld die Topografie des Gehirnoperationsfeldes relativ zur optischen Abbildungsvorrichtung ermittelt werden. Die Topografie kann bspw. mit in die Abbildungsvorrichtung intergierten Tiefensensoren oder über eine strukturierte Beleuchtung ermittelt werden und enthält eine Aussage über die Abstände der einzelnen Bereiche des Gehirnoperationsfeldes von der optischen Abbildungsvorrichtung, welche wiederum Informationen über die Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld enthalten.To detect the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field, a navigation system can be used. The sensors necessary for the navigation can, in some design variants, be fully or partially integrated into the operating table or into the optical imaging device. Alternatively, the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field can also be recorded with the aid of digital image processing using recorded images, in particular using recorded stereoscopic images. As with the compensation of the determined deviation by means of a digital image processing method, a rigid image registration can be used. Additionally or alternatively, methods for topology comparison or for determining an optical flow can also be used. In a further alternative, in order to detect the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field, the topography of the brain operation field relative to the optical imaging device can be determined. The topography can be determined, for example, with depth sensors integrated in the imaging device or via structured lighting and contains information about the distances between the individual areas of the brain operation field from the optical imaging device, which in turn provides information on the position and / or orientation of the optical imaging device relative included to the brain operation field.

Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein intraoperatives optisches Abbildungssystem zur Verfügung gestellt. Dieses umfasst

  • - einen Nervenstimulator zur Stimulation wenigstens einer Gehirnfunktion in einem Gehirnoperationsfeld;
  • - eine optische Abbildungsvorrichtung zum Aufnehmen von Bildern des Gehirnoperationsfeldes mit und ohne Stimulation der wenigstens einen Gehirnfunktion;
  • - eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehi rnoperationsfeld;
  • - eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Abweichung in der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung und
  • - eine Ausgleichseinrichtung zum Reduzieren der Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes.
According to a second aspect of the present invention, an intraoperative optical imaging system is also provided. This includes
  • a nerve stimulator for stimulating at least one brain function in a brain operation field;
  • - An optical imaging device for recording images of the brain operation field with and without stimulation of the at least one brain function;
  • a monitoring device for monitoring the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the auditory surgical field;
  • a determination device for determining a deviation in the position and / or the orientation of the optical imaging device from a desired position and / or a desired orientation and
  • a compensation device for reducing the effect of the determined deviation on the images of the brain operation field.

Die optische Abbildungsvorrichtung kann dabei insbesondere ein Operationsmikroskop oder ein Teil eines Operationsmikroskops sein. Die Überwachungseinrichtung und/oder die Ermittlungseinrichtung und/oder die Ausgleichseinrichtung können in die optische Abbildungsvorrichtung, bspw. in ein Operationsmikroskop, integriert sein. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Überwachungseinrichtung und/oder die Ermittlungseinrichtung und/oder die Ausgleichseinrichtung von der optischen Abbildungsvorrichtung getrennte Einheiten sind, die jedoch untereinander verbunden sind, um gemeinsam das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, oder in eine gemeinsame Einheit integriert sind. Mit dem erfindungsgemäßen intraoperativen optischen Abbildungssystem lässt sich somit das erfindungsgemäße Verfahren zum intraoperativen optischen Abbilden ausführen, so dass sich mit der intraoperativen optischen Abbildungsvorrichtung die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum intraoperativen optischen Abbilden genannten Eigenschaften und Vorteile realisieren lassen. Auf die zuvor mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum intraoperativen optischen Abbilden beschriebenen Eigenschaften und Vorteile wird daher verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.The optical imaging device can in particular be a surgical microscope or part of a surgical microscope. The monitoring device and / or the determination device and / or the compensation device can be integrated into the optical imaging device, for example into a surgical microscope. Alternatively, there is also the possibility that the monitoring device and / or the determination device and / or the compensation device are separate units from the optical imaging device, but which are connected to one another in order to jointly carry out the method according to the invention, or are integrated into a joint unit. With the intraoperative optical imaging system according to the invention, the method according to the invention for intraoperative optical imaging can thus be carried out, so that the properties and advantages mentioned with reference to the method according to the invention for intraoperative optical imaging can be realized with the intraoperative optical imaging device. Reference is therefore made to the properties and advantages described above with reference to the method according to the invention for intraoperative optical imaging in order to avoid repetitions.

Zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld kann das erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungssystem ein Navigationssystem umfassen. Die Sensorik des Navigationssystems kann dabei in das optische Abbildungssystem integriert sein, in den Operationstisch integriert sein oder als sowohl vom optischen Abbildungssystem als auch vom Operationstisch getrennte Einheit ausgebildet sein. Die Verwendung eines Navigationssystems erlaubt es, auf ein häufig sowieso im Operationssaal vorhandene System zurückzugreifen.To detect the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field, the intraoperative optical imaging system according to the invention can include a navigation system. The sensor system of the navigation system can be integrated into the optical imaging system, integrated into the operating table, or designed as a unit separate from both the optical imaging system and the operating table. The use of a navigation system makes it possible to fall back on a system that is often already present in the operating room.

Statt eines Navigationssystems kann zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld eine digitale Bildverarbeitungssoftware vorhanden sein, welche die Lage und/oder die Orientierung anhand aufgenommener Bilder, insbesondere anhand aufgenommener stereoskopischer Bilder, erfasst. Die Bildverarbeitungssoftware kann dabei einen Algorithmus zu rigiden Bildregistrierung, einen Algorithmus zum Topografievergleich oder einen Algorithmus zum Ermitteln eines optischen Flusses beinhalten. Ein derartiges intraoperatives optisches Abbildungssystem kann auch dort eingesetzt werden, wo ein Navigationssystem nicht vorhanden oder nicht gewünscht ist.Instead of a navigation system, digital image processing software can be used to record the position and / or orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field, which records the position and / or the orientation using recorded images, in particular using recorded stereoscopic images. The image processing software can contain an algorithm for rigid image registration, an algorithm for topography comparison or an algorithm for determining an optical flow. Such an intraoperative optical imaging system can also be used where a navigation system is not available or not desired.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung des intraoperativen optischen Abbildungssystems umfasst die Überwachungseinrichtung zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld zumindest einen Tiefensensor. Mit dem Tiefensensor kann die Topografie des Gehirnoperationsfeldes relativ zur optischen Abbildungsvorrichtung ermittelt werden, die Informationen über die Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld enthält.In a further alternative embodiment of the intraoperative optical imaging system, the monitoring device for detecting the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field comprises at least one depth sensor. With the depth sensor, the topography of the brain operation field relative to the optical imaging device can be determined, which contains information about the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field.

Um eine ermittelte Abweichung in der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung von einer Solllage und/ einer Sollorientierung ausgleichen zu können, kann die Ausgleichseinrichtung wenigstens

  • - ein motorisch angetriebenes Stativ, an dem die optische Abbildungsvorrichtung befestigt ist;
  • - einen motorisch angetriebenen Operationstisch;
  • - wenigstens ein bewegliches optisches Element der optischen Abbildungsvorrichtung oder
  • - ein digitales Bildverarbeitungsmodul, welches auf der Basis der ermittelten Abweichung eine Bildtransformation berechnet, mit der die ermittelte Abweichung in den aufgenommenen Bildern kompensiert werden kann,
umfassen.In order to be able to compensate for a determined deviation in the position and / or the orientation of the optical imaging device from a desired position and / or a desired orientation, the compensation device can at least
  • a motor-driven stand on which the optical imaging device is attached;
  • - a motor-driven operating table;
  • - At least one movable optical element of the optical imaging device or
  • - A digital image processing module which, on the basis of the determined deviation, calculates an image transformation with which the determined deviation in the recorded images can be compensated,
include.

Weitere mögliche Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

  • 1 zeigt ein intraoperatives optisches Abbildungssystem in einer schematischen Darstellung.
  • 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Operationsmikroskops in einer schematischen Darstellung.
  • 3 zeigt ein Beispiel für eine alternative Ausgestaltung des Operationsm i kroskops.
  • 4 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Statives zum Halten eines Operationsm i kroskops.
  • 5 zeigt die Freiheitsgrade des Statives aus 4.
  • 6 zeigt anhand eines Flussdiagramms ein Verfahren zum intraoperativen optischen Abbilden, bei dem eine Überwachung der Lage und/oder der Orientierung einer optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu einem Gehirnoperationsfeld erfolgt.
  • 7 zeigt ein Beispiel für eine alternative Ausgestaltung eines Navigationssystems in einem intraoperativen optischen Abbildungssystem.
  • 8 zeigt ein Beispiel für eine weitere alternative Ausgestaltung eines Navigationssystems in einem intraoperativen optischen Abbildungssystem.
Further possible features, properties and advantages of the present invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.
  • 1 shows an intraoperative optical imaging system in a schematic representation.
  • 2 shows an example of the structure of a surgical microscope in a schematic representation.
  • 3 shows an example of an alternative embodiment of the surgical microscope.
  • 4th shows an example of the structure of a stand for holding a surgical microscope.
  • 5 shows the degrees of freedom of the tripod 4th .
  • 6th shows a flowchart of a method for intraoperative optical imaging in which the position and / or orientation of an optical imaging device is monitored relative to a brain operation field.
  • 7th shows an example of an alternative embodiment of a navigation system in an intraoperative optical imaging system.
  • 8th shows an example of a further alternative embodiment of a navigation system in an intraoperative optical imaging system.

Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungssystem sowie für das erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungsverfahren anhand der beiliegenden Figuren zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Dabei zeigen die 1, 7 und 8 exemplarische Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungssystem, die sich in der Art und Weise, wie die für die Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zur Lage und/oder zur Orientierung des Gehirnoperationsfeldes herangezogenen Lage- und/oder Orientierungsdaten erfasst werden, voneinander unterscheiden. 6 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für den Ablauf des mit dem Abbildungssystem durchzuführenden Verfahrens. Die 2 und 3 zeigen exemplarische Beispiele für Operationsmikroskope, die als optische Abbildungsvorrichtungen Verwendung finden können, und die 4 und 5 ein exemplarisches Beispiel für ein motorisch angetriebenes Stativ, mit dem ein Operationsmikroskop gehalten werden kann und das als Ausgleichseinrichtung zum Reduzieren der Auswirkungen einer festgestellten Abweichung in der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung Verwendung finden kann.In the following, exemplary embodiments for the intraoperative optical imaging system according to the invention and for the intraoperative optical imaging method according to the invention are described in detail with reference to the accompanying figures for explanatory purposes. They show 1 , 7th and 8th Exemplary embodiments for the intraoperative optical imaging system according to the invention, which are recorded in the manner in which the position and / or orientation data used for monitoring the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the position and / or orientation of the brain operation field differ from each other. 6th shows an exemplary embodiment for the sequence of the method to be carried out with the imaging system. The 2 and 3 show exemplary examples of surgical microscopes that can be used as optical imaging devices, and the 4th and 5 an exemplary example of a motor-driven stand with which a surgical microscope can be held and which serves as a compensation device to reduce the effects of a detected deviation in the position and / or the orientation of the optical imaging device relative to the brain operation field from a target position and / or a target orientation Can be used.

1 zeigt ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes intraoperatives optisches Abbildungssystem. Dieses umfasst einen Nervenstimulator 1, ein Operationsmikroskop 3, 103, das im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel als eine optische Abbildungsvorrichtung zum Aufnehmen von Bildern des Gehirnoperationsfeldes 5 dient, eine Überwachungseinrichtung 7, 9, 31, die im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel ein Navigationssystem 31, Marker 7 und Kameras 9 aufweist und zur Überwachung der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 dient, eine Ermittlungseinrichtung 11 und eine Ausgleichseinrichtung 13. Die Ermittlungseinrichtung 11 ist dazu ausgestaltet, auf der Basis von Signalen, die von der Überwachungseinrichtung 7, 9, 31 ausgegebenen werden und die Lage und/oder die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 repräsentieren, eine Abweichung der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung zu ermitteln. Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Ermittlungseinrichtung 11 Signale von dem Navigationssystem 31 ausgegeben. Die Ausgleichseinrichtung 13 ist dazu ausgestaltet, bei Ermitteln einer Abweichung durch die Ermittlungseinrichtung 11 die Auswirkungen dieser Abweichung in den Bildern des Gehirnoperationsfeldes 5 zu reduzieren. 1 shows a first exemplary embodiment for an intraoperative optical imaging system according to the invention. This includes a nerve stimulator 1 , a surgical microscope 3 , 103 , which in the present exemplary embodiment as an optical imaging device for recording images of the brain operation field 5 serves, a monitoring device 7th , 9 , 31 , which in the present exemplary embodiment is a navigation system 31 , Marker 7th and cameras 9 has and for monitoring the position and / or orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 serves, a detection device 11 and a compensator 13 . The investigative facility 11 is configured on the basis of signals from the monitoring device 7th , 9 , 31 are output and the position and / or orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 represent a deviation in the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 to determine from a target position and / or a target orientation. In the present exemplary embodiment, the determination device 11 Signals from the navigation system 31 issued. The compensation device 13 is designed for this purpose when a deviation is determined by the determination device 11 the effects of this deviation in the images of the brain surgery field 5 to reduce.

Der Nervenstimulator 1 ist zum elektrischen Stimulieren von Nerven ausgebildet. Hierzu umfasst er eine Anzahl von Elektroden 15, mit deren Hilfe Nerven des peripheren Nervensystems, wie beispielsweise der Nervus Medianus (Mittelarmnerv), der für die motorische Steuerung der Unterarmmuskeln und einiger Fingermuskeln sowie für die sensible Innervation der Handfläche und des Daumens bis zur Innenseite des Ringfingers zuständig ist, oder der Nervus Trigeminus, der für die sensible Wahrnehmung im Gesicht sowie für die Motorik von Gesicht, Mundhöhle und Kaumuskeln zuständig ist, elektrisch stimuliert werden können. Während des intraoperativen optischen Abbildens werden mit Hilfe des Nervenstimulators Stimulationszyklen ausgeführt, die jeweils eine Phase der Stimulation einer bestimmten Gehirnfunktion mit Hilfe der Elektroden 15 des Nervenstimulators 1, im Rahmen dieser Beschreibung Stimulationsphase genannt, und eine Phase ohne Stimulation, im Rahmen dieser Beschreibung Ruhephase genannt, beinhalten. Im Rahmen des intraoperativen optischen Abbildens können zum Beispiel eine Anzahl solcher Stimulationszyklen aneinandergereiht werden, so dass sich über einen bestimmten Zeitraum Ruhephasen und Stimulationsphasen abwechseln. Beispielsweise können Stimulationszyklen Verwendung finden, wie sie in M. Oelschlägel et al. „Intraoperative identification of somato-sensory brain areas using optical imaging and standard RGB camera equipment - a feasibility study“, Current Directions in Biomedical Engineering 2015; 1:265-269 beschrieben sind, d.h. sich über neun Minuten abwechselnde 30sekündige Stimulationsphasen und 30-sekündige Ruhephasen. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass auch mehr oder weniger als neun Stimulationszyklen ausgeführt werden können. Außerdem kann die Dauer der Stimulationsphasen und der Ruhephasen anders als die von Oelschlägel et al. verwendeten 30 Sekunden sein. Auch braucht die Dauer einer Stimulationsphase nicht notwendigerweise der Dauer einer Ruhephase zu entsprechen.The nerve stimulator 1 is designed to electrically stimulate nerves. For this purpose it comprises a number of electrodes 15th with the help of which nerves of the peripheral nervous system, such as the median nerve (middle arm nerve), which is responsible for the motor control of the forearm muscles and some finger muscles as well as for the sensitive innervation of the palm and thumb up to the inside of the ring finger, or the trigeminal nerve , which is responsible for the sensitive perception in the face as well as for the motor skills of the face, oral cavity and masticatory muscles, can be electrically stimulated. During the intraoperative optical imaging, stimulation cycles are carried out with the aid of the nerve stimulator, each of which is a phase of stimulating a specific brain function with the aid of the electrodes 15th of the nerve stimulator 1 , called the stimulation phase in the context of this description, and a phase without stimulation, called the resting phase in the context of this description. In the context of intraoperative optical imaging, for example, a number of such stimulation cycles can be strung together so that rest phases and stimulation phases alternate over a certain period of time. For example, stimulation cycles can be used as they are in M. Oelschlägel et al. "Intraoperative identification of somato-sensory brain areas using optical imaging and standard RGB camera equipment - a feasibility study", Current Directions in Biomedical Engineering 2015; 1: 265-269 are described, ie 30-second stimulation phases and 30-second rest phases alternating over nine minutes. However, a person skilled in the art recognizes that more or less than nine stimulation cycles can also be carried out. In addition, the duration of the stimulation phases and the rest phases can differ from that of Oelschlägel et al. used to be 30 seconds. The duration of a stimulation phase does not necessarily have to correspond to the duration of a rest phase.

Während der Stimulationszyklen werden mit Hilfe einer Kamera 17 oder eines digitalen Bildsensors 161A,B des Operationsmikroskops 3, 103 (vgl. 2 und 3) Bilder des Gehirnoperationsfeldes 5 aufgenommen. Durch die Stimulation wird in den stimulierten Gehirngewebearealen eine Änderung des Blutdurchflusses und/oder des Sauerstoffgehaltes im Blut herbeigeführt, die in den Ruhephasen wieder abklingt. Bei geeigneter Beleuchtung, beispielsweise im grünen und blauen Wellenlängenbereich, verursacht der Wechsel der Durchblutung und/oder des Sauerstoffgehaltes eine optisch wahrnehmbare Veränderung der stimulierten Gewebeareale, die sich in den Bildern widerspiegelt wohingegen nicht stimulierte Gehirngewebeareale keine derartige Änderung aufweisen. Mit Hilfe einer Detektion der während der Stimulationszyklen auftretenden Änderungen können somit aus den aufgenommenen Bildern die mit der jeweils stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale ermittelt werden. Die so ermittelten, mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale 19 können in einem Bild 21 des Gehirnoperationsfeldes 5 markiert und auf einem Monitor 23 angezeigt werden.During the stimulation cycles, a camera is used 17th or a digital image sensor 161A , B of the surgical microscope 3 , 103 (see. 2 and 3 ) Images of the brain operation field 5 recorded. As a result of the stimulation, a change in the blood flow and / or the oxygen content in the blood is brought about in the stimulated areas of the brain tissue, which changes in the resting phases. With suitable lighting, for example in the green and blue wavelength range, the change in blood flow and / or the oxygen content causes a visually perceptible change in the stimulated tissue areas, which is reflected in the images, whereas unstimulated brain tissue areas show no such change. With the help of a detection of the changes occurring during the stimulation cycles, the brain tissue areas associated with the stimulated brain function can thus be determined from the recorded images. The areas of brain tissue identified in this way and connected to the stimulated brain function 19th can in one picture 21st of the brain operation field 5 marked and on a monitor 23 are displayed.

Das Lokalisieren der mit einer stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale anhand der im Rahmen des intraoperativen optischen Abbildungsverfahrens aufgenommenen Bilder erfordert aufgrund des schwachen optischen Signals relativ lange Aufnahmen vom Gehirnoperationsfeld 5. Dabei ist es wichtig, die Relativposition sowie die Relativorientierung des Operationsmikroskops 3, 103 in Bezug auf das Gehirnoperationsfeld 5 während des gesamten Aufnahmezeitraums möglichst exakt beizubehalten. Das Operationsmikroskop 3, 103 ist in der Regel an einem Stativ 25 aufgehängt, mit dessen Hilfe eine geeignete Einstellung der Position und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zum Gehirnoperati9onsfeld 5 möglich ist. Um eine ungewollte Änderung einer einmal eingestellten Position und/oder einer einmal eingestellten Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 zu vermeiden, ist dieses mit Fixiereinrichtungen ausgestattet, welche eine Bewegung der beweglichen Teile des Statives unterbinden sollen. Die Fixiereinrichtung kann dabei bspw. die Gelenke des Statives 25 mit einer Reibung beaufschlagende Bremsen umfassen. Wenn die Gelenke des Statives motorisch angetrieben sind, kann die Fixiereinrichtung aber auch eine Regelung umfassen, mit deren Hilfe auf das Stativ 25 oder auf das Operationsmikroskop 3, 103 einwirkende Störmomente ausgeglichen werden, indem sie das Stativ 25 mit zum Ausgleichen der Störmomente geeigneten Kompensationsmomenten beaufschlagt. Dennoch können auf das Stativ 25 oder das Operationsmikroskop 3, 103 interne oder externe Kräfte einwirken, die trotz Fixierung der Stativgelenke zu einer statischen oder dynamischen Abweichung der Position und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 von einer einmal eingestellten Position und/oder Orientierung führen. Passiert dies während des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs beeinträchtigt dies erheblich das Ermitteln der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale. Schlimmstenfalls kann der komplette intraoperative optische Abbildungsvorgang unbrauchbar werden, so dass dieser wiederholt werden muss. Im Interesse des Patienten, ist eine solche Wiederholung jedoch nicht wünschenswert. Statische Abweichungen können dabei durch Anlehnen an das Operationsmikroskop 3, 103, durch Kontakt des Operationsmikroskops 3, 103 mit anderen Geräten, etc. hervorgerufen werden, dynamische Abweichungen durch Vibrationen oder Schwingungen etwa durch Anstoßen an das Gerät, durch eingebaute Lüfter oder Pumpen, durch Betätigung von Bedieneinheiten, Gebäudeschwingungen, etc. Abweichungen in der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 können aber nicht nur durch eine ungewollte Verlagerung des Operationsmikroskops 3, 103 herbeigeführt werden, sondern auch durch eine ungewollte Verlagerung des Operationstisches 27, auf dem sich der Patient 29 befindet.The localization of the brain tissue areas associated with a stimulated brain function on the basis of the images recorded in the context of the intraoperative optical imaging method requires relatively long recordings of the brain surgical field due to the weak optical signal 5 . It is important to note the relative position and the relative orientation of the surgical microscope 3 , 103 in relation to the brain operation field 5 to be maintained as precisely as possible during the entire recording period. The surgical microscope 3 , 103 is usually on a tripod 25th hung, with the help of which a suitable setting of the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 is possible. An unintentional change in a position and / or an orientation of the surgical microscope that has been set once 3 , 103 To avoid this, it is equipped with fixing devices, which are intended to prevent the moving parts of the stand from moving. The fixing device can, for example, be the joints of the stand 25th include frictional brakes. If the joints of the tripod are driven by a motor, the fixing device can also include a control with the aid of which on the tripod 25th or on the surgical microscope 3 , 103 Interfering torques acting on them can be compensated by using the tripod 25th acted upon by suitable compensation torques to compensate for the disturbance torques. You can still use the tripod 25th or the surgical microscope 3 , 103 internal or external forces act, which despite the fixation of the stand joints to a static or dynamic deviation of the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 lead from a once set position and / or orientation. If this happens during the intraoperative optical imaging process, this significantly impairs the determination of the areas of brain tissue associated with the stimulated brain function. In the worst case, the entire intraoperative optical imaging process can become unusable, so that it has to be repeated. However, in the patient's interest, such repetition is undesirable. Static deviations can be avoided by leaning against the surgical microscope 3 , 103 , by contact with the surgical microscope 3 , 103 caused by other devices, etc., dynamic deviations due to vibrations or oscillations, e.g. due to bumping into the device, due to built-in fans or pumps, actuation of control units, building vibrations, etc. Deviations in the position and / or orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 but can not only be caused by an unintentional relocation of the surgical microscope 3 , 103 be brought about, but also by an unintended displacement of the operating table 27 on which the patient is 29 is located.

Mit Hilfe der Überwachungseinrichtung 7, 9, 31 kann die Lage und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 überwacht werden. Hierzu sind im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel sowohl das Operationsmikroskop 3, 103, als auch das Gehirnoperationsfeld 5 mit Markern 7 versehen, die von den Kameras 9 der Überwachungseinrichtung erfasst werden. Anhand der von den Kameras 9 erfassten Marker 7 kann das Navigationssystem 31 die Position und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 sowie die Position und die Orientierung des Gehirnoperationsfeldes 5 ermitteln und aus den für das Operationsmikroskop 3, 103 sowie das Gehirnoperationsfeld 5 ermittelten Positionen und Orientierungen die Position und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zum Gehirnoperationsfeld 5 berechnen. Der Marker 7 des Gehirnoperationsfeldes 5 kann dabei beispielsweise am Retraktor befestigt sein. Unter einem Retraktor ist dabei ein Gerät zu verstehen, mit dem der Zugang zum Gehirnoperationsfeld 5 offen gehalten wird.With the help of the monitoring device 7th , 9 , 31 can determine the position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 be monitored. In the present exemplary embodiment, both the surgical microscope 3 , 103 , as well as the brain surgery field 5 with markers 7th provided by the cameras 9 the monitoring device. Look from the cameras 9 detected markers 7th can the navigation system 31 the position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 as well as the position and orientation of the brain surgery field 5 determine and from the for the surgical microscope 3 , 103 as well as the brain surgery field 5 determined positions and orientations the position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 to calculate. The marker 7th of the brain operation field 5 can be attached to the retractor, for example. A retractor is to be understood as a device with which access to the brain surgery field is to be understood 5 is kept open.

Die vom Navigationssystem 31 berechnete Position und Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 wird in Form eines geeigneten Signals an die Ermittlungseinrichtung 11 weitergegeben. Das Signal kann dabei drahtgebunden oder drahtlos, etwa optisch oder per Funk, an die Ermittlungseinrichtung 11 übertragen werden. Die Ermittlungseinrichtung 11 überprüft anhand der übertragenen Signale, ob die Lage und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 noch der eingestellten Solllage und/oder der eingestellten Sollorientierung entspricht. Falls die Ermittlungseinrichtung 11 eine Abweichung der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 von der Solllage und/oder der Sollorientierung erfasst, gibt sie ein die ermittelte Abweichung repräsentierendes Signal die Ausgleichseinrichtung 13 aus, die dann Maßnahmen trifft, mit deren Hilfe sich die Auswirkungen der erfasste Beeinträchtigung auf die aufgenommenen Bilder reduzieren lassen.The one from the navigation system 31 calculated position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 is sent to the determination device in the form of a suitable signal 11 passed on. The signal can be wired or wireless, for example optically or by radio, to the determination device 11 be transmitted. The investigative facility 11 uses the transmitted signals to check whether the position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 nor the the set target position and / or the set target orientation. If the investigator 11 a deviation in the position and / or orientation of the surgical microscope 3 , 103 detected by the target position and / or the target orientation, it sends a signal representing the determined deviation to the compensation device 13 which then takes measures with the help of which the effects of the recorded impairment on the recorded images can be reduced.

Falls es sich bei der ermittelten Abweichung um eine abklingende Abweichung handelt, beispielsweise um eine abklingende Schwingung, die beispielsweise durch ein Anstoßen verursacht worden ist, kann die Ausgleichseinrichtung 13 als Maßnahme zum Reduzieren der Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes 5 eine Unterbrechung des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs vornehmen, wobei die Unterbrechung solange aufrecht erhalten bleibt, bis die Schwingung abgeklungen ist. Falls die Abweichung jedoch nicht dynamischer Natur ist, sondern statischer Natur, beispielsweise weil das Anstoßen zu einer Verschiebung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld geführt hat, ergreift die Ausgleichseinrichtung weitere Maßnahmen. Weitere Maßnahmen werden auch dann notwendig, wenn eine Schwingung nicht abklingt, sondern immer wieder erneut angeregt wird, beispielsweise durch Lüfter oder Pumpen des Statives 25. Ebenso können weitere Maßnahmen notwendig werden, wenn zwar eine abklingende Schwingung vorliegt, dass Abklingen jedoch solange dauern würde, dass nicht zugewartet werden kann, bis die Schwingung abgeklungen ist.If the determined deviation is a decaying deviation, for example a decaying oscillation that has been caused, for example, by an impact, the compensation device can 13 as a measure to reduce the effect of the determined deviation on the images of the brain surgery field 5 perform an interruption of the intraoperative optical imaging process, the interruption being maintained until the oscillation has subsided. If, however, the deviation is not of a dynamic nature, but of a static nature, for example because the impact leads to a displacement of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field, the compensation device takes further measures. Further measures are also necessary if an oscillation does not subside but is stimulated again and again, for example by fans or pumps on the stand 25th . Further measures may also be necessary if the oscillation is decaying, but the decay would take so long that it is not possible to wait until the oscillation has decayed.

Im Falle einer statischen Abweichung oder einer zu langsam abklingenden Schwingung kann eine die ermittelte Abweichung durch eine ausgleichende statische oder dynamische Änderung der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 kompensiert werden. Hierzu kann die Ausgleichseinrichtung 11 im Falle eines motorisch angetriebenen Statives 25 beispielsweise auf die Motoren des Statives 25 steuernd zugreifen, um die gewünschte neue Lage und/oder Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103, mit der sich die erfasst Abweichung ausgleichen lässt, einzustellen, so dass die Solllage und/oder die Sollorientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 wieder hergestellt wird. Alternativ besteht im Falle eines motorisch angetriebenen Operationstisches 27 auch die Möglichkeit, dass die Ausgleichseinrichtung 13 statt auf die Motoren des Statives 25 auf die Motoren des Operationstisches 27 einwirkt, um die Solllage und/oder die Sollorientierung wieder herzustellen. Der intraoperative optische Abbildungsvorgang bleibt dabei solange unterbrochen, bis die Solllage und/oder Sollorientierung wieder hergestellt ist.In the case of a static deviation or an oscillation that decays too slowly, the deviation can be determined by a compensating static or dynamic change in the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 be compensated. The compensation device 11 in the case of a motorized tripod 25th for example on the motors of the tripod 25th controlling access to the desired new position and / or orientation of the surgical microscope 3 , 103 , with which the detected deviation can be compensated, to be set, so that the target position and / or the target orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 is restored. Alternatively, there is a motorized operating table 27 also the possibility that the compensation device 13 instead of the motors of the tripod 25th on the motors of the operating table 27 acts to restore the target position and / or the target orientation. The intraoperative optical imaging process remains interrupted until the target position and / or target orientation is restored.

Im Falle einer dynamischen Abweichung, beispielsweise einer nicht gedämpften Schwingung kann die Ausgleichseinrichtung 13 die Motoren des Statives 25 oder des Operationstisches 27 dazu veranlassen, eine geeignete Gegenschwingung zu induzieren, welche die erfasste dynamische Abweichung kompensiert. Das Erzeugen einer derartigen Gegenschwingung mittels eines Statives ist beispielsweise in DE 10 2007 034 286 A1 beschrieben. Auf die Lehre dieses Dokuments wird daher bzgl. des Erzeugens einer Gegenschwingung verwiesen. Das für das Erzeugen einer Gegenschwingung ausgeführte kann entsprechend auch dann zur Anwendung kommen, wenn die Schwingung, welche die von der Ermittlungseinrichtung 11 ermittelte Abweichung repräsentiert, so langsam abklingt, dass eine Unterbrechung des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs bis zum endgültigen Abklingen der Schwingung nicht in Frage kommt. Die Unterbrechung des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs folgt bei einer nicht abklingenden Schwingung oder einer zu langsam abklingenden Schwingung dann nur solange, bis eine geeignete Gegenschwingung induziert ist.In the event of a dynamic deviation, for example an undamped oscillation, the compensation device can 13 the motors of the tripod 25th or the operating table 27 cause a suitable counter-oscillation to be induced, which compensates for the detected dynamic deviation. The generation of such a counter vibration by means of a tripod is, for example, in DE 10 2007 034 286 A1 described. Reference is therefore made to the teaching of this document with regard to the generation of a counter-oscillation. What is carried out for the generation of a counter-oscillation can also be used accordingly if the oscillation which the detection device 11 represents the determined deviation, subsides so slowly that an interruption of the intraoperative optical imaging process until the oscillation has finally subsided is out of the question. In the case of a non-decaying oscillation or an oscillation that decays too slowly, the intraoperative optical imaging process is interrupted only until a suitable counter-oscillation is induced.

Anstatt das Operationsmikroskop 3, 103 oder den Operationstisch 27 selbst zu verlagern, besteht auch die Möglichkeit, lediglich optische Elemente im Operationsmikroskop 3, 103 zu verlagern, um die von der Ermittlungseinrichtung 11 ermittelte Abweichung zu kompensieren. Dies funktioniert vor allem dann, wenn die ermittelte Abweichung ein bestimmtes Maß nicht überschreitet. In diesem Fall können beispielsweise optische Elemente zur Anwendung kommen, wie sie in DE 10 2011 053 630 A1 und DE 10 2011 054 087 A1 beschrieben sind. Dabei beschreibt die DE 10 2011 053 630 A1 optische Elemente mit einstellbarer Brechkraft, die dazu geeignet sind, Abweichungen in der Lage des Operationsmikroskops 3, 103 entlang der optischen Achse des Operationsmikroskops 3, 103 zu kompensieren. Optische Elemente, die dazu geeignet sind, Abweichungen in der Lage des Operationsmikroskops 3, 103 zu kompensieren, die senkrecht zur optischen Achse des Operationsmikroskops 3, 103 verlaufen, sind beispielsweise die in DE 10 2011 054 087 A1 beschriebenen optischen Keile. Auf die in den genannten Dokumenten beschriebenen optischen Elemente mit einstellbarer Brechkraft bzw. optischen Keile wird daher im Hinblick auf geeignete optische Elemente zum Kompensieren der von der Ermittlungseinrichtung 11 ermittelten Abweichung verwiesen.Instead of the surgical microscope 3 , 103 or the operating table 27 to relocate yourself, there is also the possibility of only using optical elements in the surgical microscope 3 , 103 to relocate to that of the investigator 11 to compensate determined deviation. This works especially if the determined deviation does not exceed a certain level. In this case, for example, optical elements can be used as they are in DE 10 2011 053 630 A1 and DE 10 2011 054 087 A1 are described. The DE 10 2011 053 630 A1 optical elements with adjustable refractive power, which are suitable for detecting deviations in the position of the surgical microscope 3 , 103 along the optical axis of the surgical microscope 3 , 103 to compensate. Optical elements that are suitable for eliminating deviations in the position of the surgical microscope 3 , 103 to compensate that is perpendicular to the optical axis of the surgical microscope 3 , 103 run, for example the in DE 10 2011 054 087 A1 described optical wedges. The optical elements with adjustable refractive power or optical wedges described in the cited documents are therefore used with regard to suitable optical elements for compensating for the energy generated by the determination device 11 determined deviation.

Wenn die ermittelte Abweichung nicht zu groß ist, besteht zudem die Möglichkeit, statt eines mechanischen Bewegens des Operationsmikroskops 3, 103, des Operationstisches 27 oder eines oder mehrerer optischer Elemente des Operationsmikroskops 3, 103 den Ausgleich der Abweichung in den aufgenommenen Bildern selbst zu kompensieren. Eine ermittelte Abweichung entlang der optischen Achse des Operationsmikroskops 3, 103 kann dabei beispielsweise durch eine Änderung des Bildmaßstabes kompensiert werden, eine ermittelte Abweichung senkrecht zur optischen Achse des Operationsmikroskops 3, 103 durch eine laterale Verschiebung des Bildes. Abweichungen in der Orientierung können durch Verzerrungen in den Bildern ausgeglichen werden.If the determined deviation is not too great, there is also the option of moving the surgical microscope instead of mechanically 3 , 103 , the operating table 27 or one or several optical elements of the surgical microscope 3 , 103 to compensate for the deviation in the recorded images itself. A determined deviation along the optical axis of the surgical microscope 3 , 103 can for example be compensated for by changing the image scale, a determined deviation perpendicular to the optical axis of the surgical microscope 3 , 103 by shifting the image laterally. Deviations in the orientation can be compensated for by distortions in the images.

Anhand der nachfolgenden 2 bis 5 werden exemplarische Beispiele für Operationsmikroskope 3, 103 und Stative 25 beschrieben, die im Rahmen des erfindungsgemäßen intraoperativen optischen Abbildungssystems Verwendung finden können.Using the following 2 to 5 are exemplary examples of surgical microscopes 3 , 103 and tripods 25th described, which can be used in the context of the intraoperative optical imaging system according to the invention.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen möglichen Aufbau des Operationsmikroskops 3, wie es in der Anordnung aus 1 Verwendung finden kann. 3 zeigt einen möglichen alternativen Aufbau. 2 shows in a schematic representation a possible structure of the surgical microscope 3 how it looks in the arrangement 1 Can be used. 3 shows a possible alternative structure.

Das in 3 gezeigte Operationsmikroskop 11 umfasst als wesentliche Bestandteile ein einem Objektfeld, das im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel das Gehirnoperationsfeld 5 ist, zuzuwendendes Objektiv 105, das insbesondere als achromatisches oder apochromatisches Objektiv ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Objektiv 105 aus zwei miteinander verkitteten Teillinsen, die ein achromatisches Objektiv bilden. Das Objektfeld 5 wird in der Brennebene des Objektivs 105 angeordnet, so dass es vom Objektiv 105 nach Unendlich abgebildet wird. Mit anderen Worten, ein vom Objektfeld 5 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 107A, 107B wird bei seinem Durchgang durch das Objektiv 105 in ein paralleles Strahlenbündel 109A, 109B umgewandelt.This in 3 Operating microscope shown 11 comprises, as essential components, an object field, which in the present exemplary embodiment is the brain operation field 5 is the lens to be turned 105 , which can be designed in particular as an achromatic or apochromatic objective. In the present embodiment there is the objective 105 consisting of two partial lenses cemented together, which form an achromatic objective. The object field 5 is in the focal plane of the lens 105 arranged so that it is away from the lens 105 is mapped to infinity. In other words, one from the object field 5 outgoing divergent bundle of rays 107A , 107B becomes as it passes through the lens 105 into a parallel bundle of rays 109A , 109B converted.

Beobachterseitig des Objektivs 105 ist ein Vergrößerungswechsler 111 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 bspw. aus einer Linsenkombination mit drei Linsen aufgebaut ist, können die beiden objektseitigen Linsen verschoben werden, um den Vergrößerungsfaktor zu variieren. Tatsächlich kann das Zoom-System aber auch mehr als drei Linsen, bspw. vier oder mehr Linsen aufweisen, wobei die äußeren Linsen dann auch fest angeordnet sein können. 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 beobachterseitiges paralleles Strahlenbündel mit einem anderen Bündeldurchmesser um. Der Vergrößerungswechsler 111 ist im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 11, d.h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden stereoskopischen Teilstrahlengang 109A, 109B des Operationsmikroskops 11 auf. Das Einstellen eines Vergrößerungsfaktors mittels des Vergrößerungswechslers 111 erfolgt im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel über ein motorisch angetriebenes Stellglied, das zusammen mit dem Vergrößerungswechsler 111 Teil einer Vergrößerungswechseleinheit zum Einstellen des Vergrößerungsfaktors ist.Observer side of the lens 105 is a magnification changer 111 arranged, which can be designed either as a zoom system for stepless change of the magnification factor or as a so-called Galilean changer for stepwise change of the magnification factor, as in the illustrated embodiment. In a zoom system, which is composed, for example, of a lens combination with three lenses, the two lenses on the object side can be shifted in order to vary the magnification factor. In fact, the zoom system can also have more than three lenses, for example four or more lenses, the outer lenses then also being able to be arranged in a fixed manner. In a Galilean changer, on the other hand, there are several fixed lens combinations that represent different magnification factors and can be alternately introduced into the beam path. Both a zoom system and a Galileo changer convert a parallel beam on the object side into a parallel beam on the observer side with a different beam diameter. The magnification changer 111 is already part of the binocular beam path of the surgical microscope in the present exemplary embodiment 11 , ie it has its own lens combination for each stereoscopic partial beam path 109A , 109B of the surgical microscope 11 on. Setting a magnification factor using the magnification changer 111 takes place in the present exemplary embodiment via a motor-driven actuator which, together with the magnification changer 111 Part of a magnification change unit for setting the magnification factor.

An den Vergrößerungswechsler 111 schließt sich beobachterseitig eine Schnittstellenanordnung 113A, 113B an, über die externe Geräte an das Operationsmikroskop 3 angeschlossen werden können und die im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel Strahlteilerprismen 115A, 115B umfasst. Grundsätzlich können aber auch andere Arten von Strahlteilern Verwendung finden, bspw. teildurchlässige Spiegel. Die Schnittstellen 113A, 113B dienen im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel zum Auskoppeln eines Strahlenbündels aus dem Strahlengang des Operationsmikroskops 3 (Strahlteilerprisma 115B) bzw. zum Einkoppeln eines Strahlenbündels in den Strahlengang des Operationsmikroskops 3 (Strahlteilerprisma 115A).To the magnification changer 111 an interface arrangement closes on the observer side 113A , 113B on, via the external devices to the surgical microscope 3 can be connected and the beam splitter prisms in the present exemplary embodiment 115A , 115B includes. In principle, however, other types of beam splitters can also be used, for example partially transparent mirrors. The interfaces 113A , 113B serve in the present exemplary embodiment for decoupling a beam from the beam path of the surgical microscope 3 (Beam splitter prism 115B) or for coupling a beam into the beam path of the surgical microscope 3 (Beam splitter prism 115A) .

Das Strahlteilerprisma 115A in dem Teilstrahlengang 109A dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu, mit Hilfe eines Displays 37, bspw. einer Digital Mirror Device (DMD) oder eines LCD-Displays, und einer zugehörigen Optik 139 über das Strahlteilerprisma 115A Informationen oder Daten für einen Betrachter in den Teilstrahlegang 109A des Operationsmikroskops 3 einzuspiegeln. Bei einer Gehirnoperation kann bspw. eine Markierung der mit wenigstens einer stimulierten Gehirnfunktion verbundene Gehirngewebeareale 19 in das mit dem Operationsmikroskop 3 gewonnene Bild eingespiegelt werden. Im anderen Teilstrahlengang 109B ist an der Schnittstelle 113B ein Kameraadapter 119 mit einer daran befestigten Kamera 17 angeordnet, die mit einem elektronischen Bildsensor 123, bspw. mit einem CCD-Sensor oder einem CMOS-Sensor, ausgestattet ist. Mittels der Kamera 17 kann ein elektronisches und insbesondere ein digitales Bild des Objektfelds 5 aufgenommen werden. Als Bildsensor kann insbesondere auch ein Hyperspektralsensor Verwendung finden, in dem nicht nur drei Spektralkanäle (bspw. rot, grün und blau) vorhanden sind, sondern eine Vielzahl von Spektralkanälen. In dem in 1 gezeigten intraoperativen optischen Abbildungssystem können mit der Kamera 17 die die Stimulationsbilder und Referenzbilder enthaltenden Videosequenzen aufgenommen werden.The beam splitter prism 115A in the partial beam path 109A is used in the present embodiment to use a display 37 , for example a digital mirror device (DMD) or an LCD display, and associated optics 139 via the beam splitter prism 115A Information or data for a viewer in the partial beam path 109A of the surgical microscope 3 to reflect. In the case of a brain operation, for example, the areas of the brain tissue connected to at least one stimulated brain function can be marked 19th into the one with the surgical microscope 3 obtained image can be reflected. In the other partial beam path 109B is at the interface 113B a camera adapter 119 with a camera attached 17th arranged with an electronic image sensor 123 , for example. With a CCD sensor or a CMOS sensor, is equipped. Using the camera 17th can be an electronic and in particular a digital image of the object field 5 be included. A hyperspectral sensor in which there are not only three spectral channels (for example red, green and blue), but a large number of spectral channels can also be used as the image sensor. In the in 1 intraoperative optical imaging system shown can with the camera 17th the video sequences containing the stimulation images and reference images are recorded.

An die Schnittstelle 113 schließt sich beobachterseitig ein Binokulartubus 127 an. Dieser weist zwei Tubusobjektive 129A, 129B auf, welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 109A, 109B auf eine Zwischenbildebene 131 fokussieren, also das Objektfeld 5 auf die jeweilige Zwischenbildebene 131A, 131B abbilden. Die in den Zwischenbildebenen 131A, 131B befindlichen Zwischenbilder werden schließlich von Okularlinsen 135A, 135B wiederum nach Unendlich abgebildet, so dass ein Betrachter das Zwischenbild mit entspanntem Auge betrachten kann. Außerdem erfolgt im Binokulartubus mittels eines Spiegelsystems oder mittels Prismen 133A, 133B eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Teilstrahlenbündeln 109A, 109B, um diesen an den Augenabstand des Betrachters anzupassen. Mit dem Spiegelsystem oder den Prismen 133A, 133B erfolgt zudem eine Bildaufrichtung.At the interface 113 a binocular tube closes on the observer side 127 at. This has two tube lenses 129A , 129B on which the respective parallel bundle of rays 109A , 109B on an intermediate image level 131 focus, i.e. the object field 5 on the respective intermediate image level 131A , 131B depict. The ones in the intermediate image levels 131A , 131B The intermediate images located are finally provided by eyepiece lenses 135A , 135B again mapped to infinity, so that a viewer can look at the intermediate image with a relaxed eye. In addition, the binocular tube is made using a mirror system or prisms 133A , 133B an increase in the distance between the two partial beams 109A , 109B to adjust it to the eye relief of the observer. With the mirror system or the prisms 133A , 133B The image is also erected.

Das Operationsmikroskop 3 ist außerdem mit einer Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet, mit der der das Objektfeld 5 mit breitbandigem Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Hierzu weist die Beleuchtungsvorrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Weißlichtquelle 141, etwa eine Halogenglühlampe oder eine Gasentladungslampe, auf. Das von der Weißlichtquelle 141 ausgehende Licht wird über einen Umlenkspiegel 143 oder ein Umlenkprisma in Richtung auf das Objektfeld 5 gelenkt, um dieses auszuleuchten. In der Beleuchtungsvorrichtung ist weiterhin eine Beleuchtungsoptik 145 vorhanden, die für eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten beobachteten Objektfeldes 5 sorgt.The surgical microscope 3 is also equipped with a lighting device with which the object field 5 can be illuminated with broadband illumination light. For this purpose, the lighting device in the present exemplary embodiment has a white light source 141 , for example a halogen lamp or a gas discharge lamp. That from the white light source 141 outgoing light is via a deflecting mirror 143 or a deflecting prism in the direction of the object field 5 steered to illuminate this. Illumination optics are also in the illumination device 145 available, which for a uniform illumination of the entire observed object field 5 cares.

Es sei darauf hingewiesen, dass der in 2 dargestellte Beleuchtungsstrahlengang stark schematisiert ist und nicht notwendigerweise den tatsächlichen Verlauf des Beleuchtungsstrahlengangs wiedergibt. Grundsätzlich kann der Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte Schrägbeleuchtung ausgeführt sein, die der schematischen Darstellung in 2 am nächsten kommt. In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der Strahlengang in einem relativ großen Winkel (6° oder mehr) zur optischen Achse des Objektivs 105 und kann, wie in 3 dargestellt, vollständig außerhalb des Objektivs 105 verlaufen. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang der Schrägbeleuchtung durch einen Randbereich des Objektivs 105 hindurch verlaufen zu lassen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung des Beleuchtungsstrahlengangs ist die sogenannte 0°-Beleuchtung, bei der der Beleuchtungsstrahlengang durch das Objektiv 105 hindurch verläuft und zwischen den beiden Teilstrahlengängen 109A, 109B, entlang der optischen Achse des Objektivs 105 in Richtung auf das Objektfeld 17 in das Objektiv 105 eingekoppelt wird. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte koaxiale Beleuchtung auszuführen, in der ein erster und ein zweiter Beleuchtungsteilstrahlengang vorhanden sind. Die beiden Beleuchtungsteilstrahlengänge werden über einen oder mehrere Strahlteiler parallel zu den optischen Achsen der Beobachtungsteilstrahlengänge 109A, 109B in das Operationsmikroskop 3 eingekoppelt, so dass die Beleuchtung koaxial zu den beiden Beobachtungsteilstrahlengängen verläuft.It should be noted that the in 2 Illumination beam path shown is highly schematic and does not necessarily reflect the actual course of the illumination beam path. In principle, the illumination beam path can be designed as so-called oblique illumination, which is shown in the schematic illustration in FIG 2 comes closest. In such an oblique illumination, the beam path runs at a relatively large angle (6 ° or more) to the optical axis of the objective 105 and can, as in 3 shown completely outside the lens 105 run away. Alternatively, however, there is also the possibility of the illumination beam path of the oblique illumination through an edge region of the objective 105 to run through. Another possibility for arranging the illumination beam path is the so-called 0 ° illumination, in which the illumination beam path passes through the lens 105 runs through and between the two partial beam paths 109A , 109B , along the optical axis of the lens 105 towards the object field 17th into the lens 105 is coupled. Finally, there is also the possibility of designing the illumination beam path as what is known as coaxial illumination, in which a first and a second partial illumination beam path are present. The two illumination partial beam paths are parallel to the optical axes of the observation partial beam paths via one or more beam splitters 109A , 109B into the surgical microscope 3 coupled in so that the illumination runs coaxially to the two observation beam paths.

In dem in 2 dargestellten Operationsmikroskop 3 kann auf die Beleuchtung Einfluss genommen werden. Bspw. kann ein Filter in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, der von dem breiten Spektrum der Weißlichtquelle 141 nur einen schmalen Spektralbereich passieren lässt, bspw. einen Spektralbereich, mit dem Fluoreszenz eines im Objektfeld 17 befindlichen Fluoreszenzfarbstoffes angeregt werden kann. Zur Beobachtung der Fluoreszenz können in die Beobachtungs-Teilstrahlengänge Filter 137A, 137B eingebracht werden, die den zur Fluoreszenzanregung verwendeten Spektralbereich herausfiltern um die Fluoreszenz beobachten zu können. Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel kann bei der Aufnahme der Stimulationsbilder und der Referenzbilder ein Filter in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden, der nur diejenigen Wellenlängenbereiche des Beleuchtungslichtes passieren lässt, in denen eine Änderung der Durchblutung oder einer Änderung des Sauerstoffgehaltes im Blut ein besonders deutliches Signal im Beobachtungsstrahlengang erzeugt.In the in 2 operating microscope shown 3 the lighting can be influenced. E.g. a filter can be introduced into the illumination beam path, which is of the broad spectrum of the white light source 141 only allows a narrow spectral range to pass, for example a spectral range with which fluorescence is in the object field 17th located fluorescent dye can be excited. In order to observe the fluorescence, filters can be inserted into the partial observation beam paths 137A , 137B be introduced, which filter out the spectral range used for fluorescence excitation in order to be able to observe the fluorescence. In the present exemplary embodiment, when recording the stimulation images and the reference images, a filter can be inserted into the illumination beam path, which only allows those wavelength ranges of the illumination light to pass in which a change in blood flow or a change in the oxygen content in the blood generates a particularly clear signal in the observation beam path .

In der in 2 gezeigten exemplarischen Ausführungsvariante des Operationsmikroskops 3 besteht das Objektiv 105 lediglich aus einer Achromatlinse. Es kann jedoch auch ein Objektivlinsensystem aus mehreren Linsen Verwendung finden, insbesondere ein so genanntes Vario-Objektiv, mit dem sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 3, d.h. der Abstand der objektseitigen Brennebene vom Scheitel der ersten objektseitigen Linsenfläche des Objektivs 105, auch Objektschnittweite genannt, variieren lässt. Auch von einem Vario-Objektiv wird das in der Brennebene angeordnete Objektfeld 5 nach Unendlich abgebildet, so dass beobachterseitig ein paralleles Strahlenbündel vorliegt.In the in 2 shown exemplary embodiment of the surgical microscope 3 is the lens 105 only from an achromatic lens. However, it is also possible to use an objective lens system made up of several lenses, in particular a so-called varifocal objective, with which the working distance of the surgical microscope can be adjusted 3 , ie the distance between the object-side focal plane and the vertex of the first object-side lens surface of the objective 105 , also called the object focal length, can be varied. The object field arranged in the focal plane is also produced by a varifocal lens 5 Imaged to infinity so that a parallel bundle of rays is present on the observer side.

3 zeigt ein Beispiel für ein digitales Operationsmikroskop 103 in einer schematischen Darstellung. Bei diesem Operationsmikroskop unterscheiden sich das Hauptobjektiv 105, der Vergrößerungswechsler 111 sowie das Beleuchtungssystem 141, 143, 145 nicht von dem in 2 dargestellten Operationsmikroskop 3 mit optischem Einblick. Der Unterschied liegt darin, dass das in 3 gezeigte Operationsmikroskop 103 keinen optischen Binokulartubus umfasst. Statt der Tubusobjektive 129A, 129B aus 2 umfasst das Operationsmikroskop 103 aus 3 Fokussierlinsen 149A, 149B mit denen die binokularen Beobachtungsstrahlengänge 109A, 109B auf digitale Bildsensoren 161A, 161B abgebildet werden. Die digitalen Bildsensoren 161A, 161B können dabei beispielsweise CCD-Sensoren oder als CMOS-Sensoren sein. Die von den Bildsensoren 161A, 161B aufgenommenen Bilder werden digital an digitale Displays 163A, 163B gesendet, die als LED-Displays, als LCD-Displays oder als auf organischen Leuchtioden (OLEDs) beruhende Displays ausgebildet seien können. Den Displays 163A, 163B können wie im vorliegenden Beispiel Okularlinsen 165A, 165B zugeordnet sein, mit denen die auf den Displays 163A, 163B dargestellten Bildern nach unendlich abgebildet werden, so dass ein Betrachter sie mit entspannten Augen betrachten kann. Die Displays 163A, 163B und die Okularlinsen 165A, 165B können Teil eines digitalen Binokulartubus sein, sie können aber auch Teil eines am Kopf zu tragenden Displays (head mounted display, HMD) wie etwa einer Datenbrille sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die aufgenommenen Bilder als stereoskopische Bilder auf einem großen Monitor darzustellen, der vom Personal im Operationssaal mit geeigneten 3d-Brillen betrachtet wird. Zum Unterscheiden der stereoskopischen Teilbilder können diese bei der Darstellung der stereoskopischen Bilder auf den Monitor bspw. mit unterschiedlichen Polarisationen des vom Monitor ausgesandten Lichtes dargestellt werden. Die 3d-Brillen enthalten dann schaltbare Polarisatoren, die synchron zu der Darstellung der Teilbilder auf dem Monitor geschaltet werden. 3 shows an example of a digital surgical microscope 103 in a schematic representation. The main objective of this surgical microscope is different 105 , the magnification changer 111 as well as the lighting system 141 , 143 , 145 not from the in 2 operating microscope shown 3 with optical insight. The difference is that in 3 Operating microscope shown 103 does not include an optical binocular tube. Instead of tube lenses 129A , 129B out 2 includes the surgical microscope 103 out 3 Focusing lenses 149A , 149B with which the binocular observation beam paths 109A , 109B on digital image sensors 161A , 161B be mapped. The digital image sensors 161A , 161B can be, for example, CCD sensors or CMOS sensors. The ones from the image sensors 161A , 161B Captured images are sent digitally to digital displays 163A , 163B sent, which can be designed as LED displays, as LCD displays or as displays based on organic light diodes (OLEDs). The displays 163A , 163B can, as in the present example, ocular lenses 165A , 165B associated with those on the displays 163A , 163B displayed images are mapped to infinity, so that a viewer can look at them with relaxed eyes. The displays 163A , 163B and the eyepiece lenses 165A , 165B can be part of a digital binocular tube, but they can also be part of a head-mounted display (HMD) such as data glasses. In addition, there is the option of displaying the recorded images as stereoscopic images on a large monitor, which can be viewed by the staff in the operating room with suitable 3D glasses. To distinguish between the stereoscopic partial images, when the stereoscopic images are displayed on the monitor, they can be displayed with different polarizations of the light emitted by the monitor. The 3-D glasses then contain switchable polarizers that are switched synchronously with the display of the partial images on the monitor.

Bei dem in 1 gezeigten intraoperativen optischen Abbildungssystem können die die Stimulationsbilder und Referenzbilder enthaltenden Videosequenzen mit wenigstens einem der digitalen Bildsensoren 161A, 161B aufgenommen werden. In diesem Fall stellen der digitale Bildsensor bzw. die digitalen Bildsensoren die Abbildungsvorrichtung aus 1 dar.The in 1 The intraoperative optical imaging system shown can be the video sequences containing the stimulation images and reference images with at least one of the digital image sensors 161A , 161B be included. In this case, the digital image sensor or the digital image sensors turn off the imaging device 1 represent.

Obwohl in 3 wie in 2 lediglich eine Achromatlinse 105 mit einer festen Brennweite dargestellt ist, kann das in 3 gezeigte Operationsmikroskop 101 wie das in 2 dargestellte Operationsmikroskop 3 ein Varioskopobjektiv statt der Objektivlinse 105 umfassen. Weiterhin ist in 3 eine Übertragung der von den Bildsensoren 161A, 161B aufgenommenen Bilder an die Displays 163A, 163B mittels Kabeln 167A, 167B gezeigt. Statt kabelgebunden können die Bilder jedoch auch drahtlos an die Displays 163A, 163B übertragen werden, insbesondere dann, wenn die Displays 163A, 163B Teil eines Head Mounted Displays sind.Although in 3 as in 2 just an achromatic lens 105 is shown with a fixed focal length, this can be done in 3 Operating microscope shown 101 like that in 2 operating microscope shown 3 a varioskop lens instead of the objective lens 105 include. Furthermore, in 3 a transmission of the from the image sensors 161A , 161B recorded images to the displays 163A , 163B by means of cables 167A , 167B shown. Instead of being wired, the images can also be sent wirelessly to the displays 163A , 163B transmitted, especially when the displays 163A , 163B Are part of a head mounted display.

Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel ist das Operationsmikroskop 3, 103 an einem motorisch angetriebenen Stativ 25 befestigt. Durch die Eingabe von Navigationsdaten kann das Operationsmikroskop 3, 103 in seiner Orientierung und seiner Lage automatisch eingestellt werden, was es ermöglicht, das Operationsmikroskop 3, 103 auch aus der Ferne so zu positionieren bzw. zu orientieren, dass ein bestimmter Ausschnitt aus dem Objektfeld optimal dargestellt wird. Zu diesem Zweck ist dem Stativ 25 eine Funktionssteuereinheit 111 zugeordnet, die anhand von empfangenen Lage- und/oder Orientierungssteuerdaten die Lage bzw. Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 mittels geeigneter Stellmotoren vornimmt. Nachfolgend werden das Stativ 25 und die vom Stativ 25 für das Operationsmikroskop 3, 103 ermöglichten Freiheitsgrade anhand der 4 und 5 näher beschrieben.In the present exemplary embodiment, the surgical microscope is 3 , 103 on a motorized tripod 25th attached. By entering navigation data, the surgical microscope 3 , 103 can be automatically adjusted in its orientation and position, which makes it possible to use the surgical microscope 3 , 103 to be positioned or oriented from a distance so that a certain section of the object field is optimally displayed. For this purpose is the tripod 25th a function control unit 111 assigned, the position or orientation of the surgical microscope on the basis of received position and / or orientation control data 3 , 103 using suitable servomotors. Below are the tripod 25th and from the tripod 25th for the surgical microscope 3 , 103 made possible degrees of freedom based on the 4th and 5 described in more detail.

In dem in 4 gezeigten Beispiel für ein Stativ 25 ruht das Stativ 25 auf einem Stativfuß 205, an dessen Unterseite Rollen 206 vorhanden sind, die ein Verfahren des Stativs 25 ermöglichen. Um ein ungewolltes Verfahren des Stativs 25 zu verhindern, besitzt der Stativfuß 205 außerdem eine Fußbremse 207.In the in 4th example shown for a tripod 25th the tripod rests 25th on a tripod base 205 , at the bottom of which rolls 206 are present that have a tripod procedure 25th enable. To prevent the tripod from moving unintentionally 25th to prevent the tripod base 205 also a foot brake 207 .

Das eigentliche Stativ 25 umfasst als Stativglieder eine höhenverstellbare Stativsäule 208, einen Tragarm 209, einen Federarm 210, und eine Mikroskopaufhängung 211, welche ihrerseits ein Verbindungselement 213, einen Schwenkarm 215 und einen Haltearm 214 umfasst. Die Freiheitsgrade, welche die Stativglieder zum Positionieren des Operationsmikroskops 3, 103 zur Verfügung stellen, sind in 5 gezeigt. Der Tragarm 209 ist an seinem einen Ende um eine Achse A drehbar mit der Stativsäule 208 verbunden. Am anderen Ende des Tragarms 209 ist ein Ende des Federarms 210 um eine zur Achse A parallele Achse B drehbar befestigt, so das der Tragarm 209 und der Federarm 210 einen Gelenkarm bilden. Das andere Ende des Federarms 210 ist von einem Kippmechanismus gebildet (nicht dargestellt), an dem die Mikroskop-aufhängung 211 befestigt ist und der ein Verkippen der Mikroskopaufhängung 211 um die Achse C ermöglicht.The actual tripod 25th includes a height-adjustable tripod column as tripod members 208 , a support arm 209 , a spring arm 210 , and a microscope suspension 211 which in turn is a connecting element 213 , a swivel arm 215 and a holding arm 214 includes. The degrees of freedom that the tripod members have for positioning the surgical microscope 3 , 103 make available are in 5 shown. The support arm 209 is at one end about an axis A. rotatable with the stand column 208 connected. At the other end of the support arm 209 is one end of the spring arm 210 around one to the axis A. parallel axis B. rotatably attached, so that the support arm 209 and the spring arm 210 form an articulated arm. The other end of the spring arm 210 is formed by a tilting mechanism (not shown) to which the microscope suspension 211 is attached and which tilts the microscope suspension 211 around the C axis.

Die Mikroskopaufhängung 211 weist eine Drehachse D, eine Schwenkachse E sowie eine Kippachse F auf, um die sich das Mikroskop 3, 103 drehen, schwenken bzw. verkippen lässt. Mit einem Verbindungselement 213 ist die Mikroskopaufhängung 211 am äußeren Ende des Federarms 210 um die Drehachse D drehbar befestigt. Die Drehachse D erstreckt sich entlang des Verbindungselementes 213. An das Verbindungselement 213 schließt sich ein Schwenkarm 215 an, mit dessen Hilfe sich das Mikroskop 3, 103, genauer gesagt ein am Schwenkarm 215 angebrachter Haltearm 214, an dem das Mikroskop 3, 103 mittels einer Mikroskophalterung (nicht dargestellt) befestigt ist, um die Schwenkachse E schwenken lässt. Die Schwenkachse E erstreckt sich durch den Schwenkarm 215. Der Winkel zwischen Schwenkarm 215 und Verbindungselement 213, d.h. der Winkel zwischen der Schwenkachse E und der Drehachse D, kann mittels einem zwischen dem Verbindungsteil 213 und dem Schwenkarm 215 angeordneten Verstellmechanismus variiert werden.The microscope suspension 211 has an axis of rotation D, a pivot axis E and a tilt axis F around which the microscope rotates 3 , 103 can be rotated, swiveled or tilted. With a connector 213 is the microscope suspension 211 at the outer end of the spring arm 210 attached rotatably about the axis of rotation D. The axis of rotation D extends along the connecting element 213 . To the connector 213 a swivel arm closes 215 with the help of which the microscope 3 , 103 , more precisely one on the swivel arm 215 attached holding arm 214 at which the microscope 3 , 103 is attached by means of a microscope holder (not shown), can pivot about the pivot axis E. The pivot axis E extends through the pivot arm 215 . The angle between Swivel arm 215 and connecting element 213 , ie the angle between the pivot axis E and the axis of rotation D, can by means of a between the connecting part 213 and the swivel arm 215 arranged adjustment mechanism can be varied.

Durch den Haltearm 214 verläuft senkrecht zur Darstellungsebene die Kippachse F, die ein Verkippen des Operationsmikroskops 3, 103 ermöglicht. Das Operationsmikroskop 3, 103 ist mittels einer nicht dargestellten Mikroskophalterung am Haltearm 214 befestigt.Through the holding arm 214 The tilting axis F, which tilts the surgical microscope, runs perpendicular to the representation plane 3 , 103 enables. The surgical microscope 3 , 103 is by means of a microscope holder, not shown, on the support arm 214 attached.

Die Freiheitsgrade der Mikroskopaufhängung 211 sowie die Einstellmöglichkeiten des Operationsmikroskops 3, 103, bspw. Fokussierung, Schärfe, Vergrößerungsfaktor, etc, können über eine Stelleinrichtung 202 eingestellt werden, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Fußschaltpult dargestellt ist. Es kann aber auch als Handschaltelement oder als Kombination von beiden realisiert sein. Zudem ist eine Fernsteuerung per Funk möglich.The degrees of freedom of the microscope suspension 211 as well as the setting options of the surgical microscope 3 , 103 , for example. Focusing, sharpness, magnification factor, etc., can be done via an adjusting device 202 be set, which is shown in the present embodiment as a foot switch. However, it can also be implemented as a manual switching element or as a combination of both. Remote control via radio is also possible.

Um ein ungewolltes Verstellen des Mikroskops 3, 103 aus einer gewählten Position zu verhindern, sind die Stativglieder bzw. die Gelenke zwischen den Stativgliedern mit Fixierungen (nicht dargestellt) versehen.About unintentional adjustment of the microscope 3 , 103 To prevent from a selected position, the tripod links or the joints between the tripod links are provided with fixations (not shown).

Auch wenn das Stativ 25 anhand eines konkreten Beispiels beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass auch anders geartete Stativkonstruktionen Verwendung finden können, bspw. eine Stativkonstruktion, wie sie in DE 20 2007 034 286 A1 beschrieben ist.Even if the tripod 25th has been described on the basis of a specific example, a person skilled in the art will recognize that other types of stand constructions can also be used, for example a stand construction as shown in FIG DE 20 2007 034 286 A1 is described.

Der Ablauf eines erfindungsgemäßen intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs wird nachfolgend mit Bezug auf 6 beschrieben. Die Figur zeigt ein Flussdiagramm, welches sich auf das Überwachen der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 konzentriert. Der eigentliche intraoperative Abbildungsvorgang erfolgt so, wie dies mit Bezug auf das exemplarische Ausführungsbeispiel für das intraoperative optische Abbildungssystem beschrieben worden ist, und wird im Rahmen des Flussdiagramms in 6 nicht im Detail wiedergegeben.The sequence of an intraoperative optical imaging process according to the invention is described below with reference to FIG 6th described. The figure shows a flow diagram which relates to the monitoring of the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 concentrated. The actual intraoperative imaging process takes place as has been described with reference to the exemplary embodiment for the intraoperative optical imaging system, and is described within the scope of the flow chart in FIG 6th not reproduced in detail.

Nach dem Start des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs in Schritt S1 werden in Schritt S2 die folgenden Prozesse gestartet:

  • - Ausführen der Stimulationszyklen;
  • - Aufnehmen einer Videosequenz vom Gehirnoperationsfeld 5 während der Ausführung der Stimulationszyklen;
  • - Auswertung der Einzelbilder der Videosequenz und
  • - Überwachung der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5.
After starting the intraoperative optical imaging process in step S1 will be in step S2 started the following processes:
  • - execution of the stimulation cycles;
  • - Record a video sequence from the brain surgery field 5 during the execution of the stimulation cycles;
  • - Evaluation of the individual images of the video sequence and
  • - Monitoring of the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 .

Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf das Überwachen der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 sowie auf Maßnahmen, die ergriffen werden, falls im Rahmen der Überwachung festgestellt wird, dass eine Abweichung der Lage und/oder der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 vorliegt.The following description focuses on the monitoring of the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 as well as measures that are taken if it is found during the monitoring that a deviation in the position and / or orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 of a target position and / or a target orientation relative to the brain operation field 5 present.

Im Rahmen der Überwachung erfolgt in Schritt S3 ein Erfassen der Lage und der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5. Für die Erfassung kann ein Navigationssystem 31 Verwendung finden, beispielsweise ein Navigationssystems 31, wie es mit Bezug auf 1 im Rahmen der Beschreibung des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungsvorrichtung beschrieben worden ist. Andere Arten von Navigationssystemen können aber selbstverständlich auch Verwendung finden. Außer Navigationssystemen 31 können zum Erfassen auch Softwareanwendungen Verwendung finden, welche die Lage und/oder die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 anhand der aufgenommenen Bilder ermitteln. Hierzu kann beispielsweise ein Algorithmus vorhanden sein, der anhand aufgenommener Stereobilder topographische Details des Gehirnoperationsfeldes im Bild erkennt und aus der Lage und Orientierung der erkannten typologischen Details die Lage und Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 ermitteln kann.As part of the monitoring takes place in step S3 a detection of the position and the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 . A navigation system can be used for recording 31 Find use, for example, a navigation system 31 how it related to 1 has been described in the context of the description of the first exemplary embodiment for the intraoperative optical imaging device according to the invention. Other types of navigation systems can of course also be used. Except for navigation systems 31 software applications can also be used to record the position and / or the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 based on the recorded images. For this purpose, for example, an algorithm can be present that uses recorded stereo images to recognize topographical details of the brain surgical field in the image and, from the position and orientation of the recognized typological details, the position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 can determine.

In Schritt S4 erfolgt dann ein Vergleich der in Schritt S3 erfassten Lage und der erfassten Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 mit einer Solllage und einer Sollorientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5. Dieser Vergleich wird im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel von der Ermittlungseinrichtung 11 ausgeführt. Diese ermittelt anhand des durchgeführten Vergleichs den Unterschied zwischen der erfassten Lage und der erfassten Orientierung einerseits und der Solllage und der Sollorientierung andererseits.In step S4 a comparison then takes place in step S3 detected position and the detected orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 with a target position and a target orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 . In the present exemplary embodiment, this comparison is made by the determination device 11 executed. Based on the comparison carried out, this determines the difference between the recorded position and the recorded orientation on the one hand and the target position and the target orientation on the other.

In Schritt S5 entscheidet die Ermittlungseinrichtung 11 anhand des in Schritt S4 ermittelten Unterschiedes, ob eine Abweichung der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung von der Solllage und/oder Sollorientierung vorliegt. Dabei kann ein Schwellenwert für den maximal zulässigen Unterschied zwischen der erfassten Lage und/oder erfassten Orientierung und der Solllage und/oder der Sollorientierung festgelegt werden, anhand dessen die Entscheidung getroffen wird, ob eine Abweichung vorliegt oder nicht. Solange der Unterschied zwischen der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung einerseits und der Solllage und/oder Sollorientierung andererseits unter dem Schwellenwert liegt, entscheidet die Ermittlungseinrichtung 11 in Schritt S5, dass keine Abweichung vorliegt. Das Verfahren schreitet dann zu Schritt S6 fort.In step S5 the investigative body decides 11 using the in step S4 determined difference, whether a deviation of the detected position and / or the detected orientation from the Target position and / or target orientation is present. A threshold value for the maximum permissible difference between the detected position and / or detected orientation and the desired position and / or the desired orientation can be established, based on which the decision is made as to whether or not there is a deviation. As long as the difference between the detected position and / or the detected orientation on the one hand and the target position and / or target orientation on the other hand is below the threshold value, the determination device decides 11 in step S5 that there is no deviation. The procedure then goes to step S6 away.

In Schritt S6 wird überprüft, ob das ausführende Stimulationszyklen sowie das Aufnehmen der Videosequenz und das Auswerten der Einzelbilder bereits beendet sind oder nicht. Falls in Schritt S6 festgestellt wird, dass die Ausführung der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie das Auswerten der Einzelbilder beendet ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S7 fort, in dem die Überwachung beendet wird. Danach wird das intraoperative optische Abbildungsverfahren mit Schritt S8 beendet. Wenn in Schritt S6 andererseits festgestellt wird, dass das Ausführen der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz und das Auswerten der Einzelbilder noch nicht beendet ist, kehrt das Verfahren zu Schritt S3 zurück.In step S6 it is checked whether the executing stimulation cycles as well as the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have already ended or not. If in step S6 it is established that the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have ended, the method proceeds to step S7 in which the monitoring is ended. Then the intraoperative optical imaging procedure is performed with step S8 completed. If in step S6 on the other hand, it is established that the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have not yet ended, the method returns to step S3 back.

Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel sind sowohl die Ermittlungseinrichtung 11 als auch die Ausgleichseinrichtung 13 Teil einer Steuereinheit 14, mit der der Nervenstimulator 1 sowie die Kamera 17 des Operationsmikroskops 3, 103 gesteuert werden. Diese Steuereinheit 14 kann für die Überprüfung, ob die Ausführung der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie das Auswerten der Einzelbilder bereits beendet ist, ein dediziertes Überprüfungsmodul aufweisen. Es besteht aber auch die Möglichkeit die Überprüfung von der Ermittlungseinrichtung 11 oder der Ausgleichseinrichtung 13 vornehmen zu lassen. Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Überprüfung von der Ausgleichseinrichtung 13 durchgeführt.In the present exemplary embodiment, both the determination device 11 as well as the compensation device 13 Part of a control unit 14th with which the nerve stimulator 1 as well as the camera 17th of the surgical microscope 3 , 103 being controlled. This control unit 14th can have a dedicated checking module for checking whether the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have already ended. However, there is also the option of checking by the investigation facility 11 or the compensation device 13 to have done. In the present exemplary embodiment, the check is carried out by the compensation device 13 carried out.

Falls die Ermittlungseinheit 11 in Schritt S5 entscheidet, dass der in Schritt S4 ermittelte Unterschied zwischen der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 einerseits und seiner Solllage und/oder seiner Sollorientierung andererseits den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, fährt das Verfahren zu Schritt S9 fort, in dem überprüft, ob die Ausführung der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie die Auswertung der Einzelbilder der Videosequenz bereits beendet sind. Wird in Schritt S9 festgestellt, dass das Ausführen der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie die Auswertung der Einzelbilder bereits beendet ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S7 fort.If the investigation unit 11 in step S5 decides that the in step S4 determined difference between the detected position and / or the detected orientation of the surgical microscope 3 , 103 on the one hand and its target position and / or target orientation on the other hand exceeds the predetermined threshold value, the method goes to step S9 continues, in which checks whether the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images of the video sequence have already ended. Will in step S9 If it is found that the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have already ended, the method proceeds to step S7 away.

Wenn in Schritt S9 dagegen festgestellt wird, dass das Ausführen der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie die Auswertung der Einzelbilder noch nicht beendet ist, unterbricht die Ausgleichseinrichtung 13 in Schritt S10 das Ausführen der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie das Auswerten der Einzelbilder. Obwohl im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel auch die Ausführung der Stimulationszyklen unterbrochen wird, können diese grundsätzlich während der Unterbrechung weitergeführt werden.If in step S9 on the other hand, if it is determined that the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have not yet ended, the compensation device is interrupted 13 in step S10 the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images. Although the execution of the stimulation cycles is also interrupted in the present exemplary embodiment, these can in principle be continued during the interruption.

In dem sich an Schritt S10 anschließenden Schritt S11 überprüft die Ausgleichseinrichtung 13, ob die Abweichung der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung des Operationsmikroksops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 von seiner Solllage und/oder seiner Sollorientierung abklingt oder nicht. Diese Feststellung kann beispielsweise aus dem zeitlichen Verlauf der Abweichung ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann das Erfassen der Lage und der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 in Schritt S3 über einen vorgegebenen Zeitraum erfolgen, so dass aus den erfassten Daten auch der zeitliche Verlauf der Lage und der Orientierung und somit der zeitliche Verlauf des Unterschiedes zwischen der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung einerseits und der Solllage und/oder der Sollorientierung andererseits ermittelt werden. Dadurch wird es möglich, den zeitlichen Verlauf der Abweichung abzuschätzen.In which to step S10 subsequent step S11 checks the compensation device 13 whether the deviation of the recorded position and / or the recorded orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 of its target position and / or target orientation decays or not. This determination can be determined, for example, from the variation over time of the deviation. For this purpose, the position and the orientation of the surgical microscope can be recorded 3 , 103 relative to the brain operation field 5 in step S3 take place over a predetermined period of time, so that the temporal course of the position and orientation and thus the temporal course of the difference between the recorded position and / or the recorded orientation on the one hand and the target position and / or the target orientation on the other hand are determined from the recorded data . This makes it possible to estimate the variation over time.

Falls die Überprüfung in Schritt S11 ergibt, dass die Abweichung innerhalb eines vorgegebenen Maximalzeitraums abklingen wird, wartet die Ausgleichseinrichtung 13 diesen Zeitraum ab (Schritt S12), bevor sie in Schritt S13 die Unterbrechung beendet und mit der Ausführung der Stimulationszyklen, des Aufnehmens der Videosequenz sowie der Auswertung der Einzelbilder fortfährt. Das Verfahren kehrt dann zu Schritt S3 zurück.If the check in step S11 shows that the deviation will subside within a predetermined maximum period, the compensation device waits 13 this period from (step S12 ) before stepping in S13 the interruption ends and continues with the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images. The procedure then returns to step S3 back.

Falls die Überprüfung in Schritt S11 ergibt, dass die festgestellte Abweichung nicht innerhalb des vorgegebenen Maximalzeitraums abklingt, beispielsweise weil sie eine statische Abweichung ist, die durch ein unbeabsichtigtes Verlagern des Operationsmikroskops 3, 103 und/oder des Operationstisches 27 hervorgerufen worden ist, weil eine nicht abklingende Schwingung vorliegt oder weil die Abklingzeit der Schwingung den vorgegebenen Maximalzeitraum überschreiten würde, schreitet das Verfahren zu Schritt S14 fort. In Schritt S14 wird eine Kompensation der aufgetretenen Abweichung herbeigeführt, soweit dies möglich ist. Hierzu kann die Ausgleichseinrichtung beispielsweise Signale an die Steuerung 16 des Statives 25 und/oder die Steuerung 18 des Operationstisches 27 (die im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel beide motorisch angetrieben sind) ausgeben, die dazu führen, dass entweder das Operationsmikroskop 3, 103 oder der Operationstisch 27 oder beide derart neu positioniert und/oder orientiert wird bzw. werden, dass das Operationsmikroskop 3, 103 wieder die Sollllage und/oder die Sollorientierung relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 einnimmt. Falls die Abweichung eine Schwingung ist, kann dazu beispielsweise eine Gegenschwingung im Stativ 25 generiert werden, welche die erfasste Schwingung ausgleicht. Wie bereits mit Bezug auf das in 1 gezeigte exemplarische Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungsvorrichtung beschrieben worden ist, besteht auch die Möglichkeit, die Abweichung mit Hilfe optischer Elemente des Operationsmikroskops 3, 103 oder mit Hilfe einer digitalen Bildverarbeitungssoftware zu kompensieren. Nachdem die Kompensation in Schritt S14 eingerichtet worden ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S13 weiter, in dem die Unterbrechung beendet der Ausführung der Stimulationszyklen, des Aufnehmens der Videosequenz sowie der Auswertung der Einzelbilder beendet wird.If the check in step S11 shows that the detected deviation does not subside within the predetermined maximum period, for example because it is a static deviation caused by an unintentional displacement of the surgical microscope 3 , 103 and / or the operating table 27 has been caused because there is a non-decaying oscillation or because the decay time of the oscillation would exceed the specified maximum period, the method proceeds to step S14 away. In step S14 a compensation of the occurred deviation is brought about, as far as this is possible. The Compensation device, for example, signals to the controller 16 of the tripod 25th and / or the controller 18th of the operating table 27 (both of which are motor-driven in the present exemplary embodiment) output, which lead to either the surgical microscope 3 , 103 or the operating table 27 or both are repositioned and / or oriented in such a way that the surgical microscope 3 , 103 again the target position and / or the target orientation relative to the brain operation field 5 occupies. If the deviation is an oscillation, a counter-oscillation in the tripod can be used 25th can be generated, which compensates for the detected vibration. As with reference to the in 1 The exemplary embodiment shown has been described for the intraoperative optical imaging device according to the invention, there is also the possibility of determining the deviation with the aid of optical elements of the surgical microscope 3 , 103 or to compensate with the help of digital image processing software. After the compensation in step S14 has been established, the procedure goes to step S13 further, in which the interruption of the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images is ended.

Falls das Einrichten der Kompensation für die ermittelte Abweichung derart rasch erfolgen kann, dass die Zeitdauer zwischen dem Ermitteln der Abweichung und ihrer Kompensation so kurz ist, dass das Ergebnis des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs durch die kurzzeitig aufgetretene Abweichung nicht merklich verschlechtert wird, kann auf das Unterbrechen der Ausführung der Stimulationszyklen, der Aufnahme der Videosequenz sowie der Auswertung der Einzelbilder verzichtet werden.If the compensation for the determined deviation can be set up so quickly that the time between the determination of the deviation and its compensation is so short that the result of the intraoperative optical imaging process is not noticeably impaired by the short-term deviation, the interruption can be initiated the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images can be dispensed with.

Das Verfahren wird solange durchgeführt, bis in Schritt S6 oder in Schritt S9 festgestellt wird, dass das Ausführen der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz sowie die Auswertung der Einzelbilder der Videosequenz beendet ist.The process is carried out until in step S6 or in step S9 it is established that the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images of the video sequence have ended.

Obwohl im Rahmen des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels eine automatisierte Kompensation der ermittelten Abweichung erfolgt, besteht auch die Möglichkeit, dass das Personal im Operationssaal die ermittelte Abweichung während der Unterbrechung des intraoperativen optischen Abbildungsvorgangs durch manuelles Verstellen des Operationsmikroskops 3, 103 und/oder des Operationstisches 27 kompensiert. Dabei können das Überwachen der Lage und der Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 sowie das Ermitteln der Abweichung fortgeführt und die ermittelte Abweichung auf einem Display, bspw. auf dem Monitor 23, angezeigt werden. Auf diese Weise wird dem Personal im Operationssaal die jeweils noch vorhandene Restabweichung angezeigt, so dass das Personal eine direkte Rückmeldung hinsichtlich der Wirksamkeit des Verstellens des Operationsmikroskops 3, 103 und/oder des Operationstisches 27 erhält.Although the determined deviation is automatically compensated within the scope of the present exemplary embodiment, there is also the possibility that the personnel in the operating room can use the determined deviation during the interruption of the intraoperative optical imaging process by manually adjusting the surgical microscope 3 , 103 and / or the operating table 27 compensated. The position and orientation of the surgical microscope can be monitored 3 , 103 relative to the brain operation field 5 as well as the determination of the deviation continued and the determined deviation on a display, for example on the monitor 23 , are displayed. In this way, the staff in the operating room is shown the remaining deviation in each case, so that the staff receive direct feedback regarding the effectiveness of the adjustment of the surgical microscope 3 , 103 and / or the operating table 27 receives.

Nachfolgend werden mit Bezug auf die 7 und 8 zwei weitere exemplarische Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungssystem beschrieben. Diese weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem in 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel lediglich durch die Anordnung der Marker 7 und der Kameras 9 des Navigationssystems. Die Beschreibung dieser weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiele beschränkt sich auf die Beschreibung der Unterschiede zu dem in 1 dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel. Entsprechend sind in den 7 und 8 lediglich diejenigen Elemente dargestellt, die zur Beschreibung der Unterschiede nötig sind. Die in den 7 und 8 nicht dargestellten Elemente des intraoperativen optischen Abbildungssystems entsprechen den Elementen des intraoperativen optischen Abbildungssystems aus 1 und werden nicht noch einmal beschrieben, um Wiederholungen zu vermeiden.With reference to the 7th and 8th two further exemplary embodiments for the intraoperative optical imaging system according to the invention are described. These further exemplary embodiments differ from that in FIG 1 exemplary embodiment shown only by the arrangement of the markers 7th and the cameras 9 of the navigation system. The description of these further exemplary embodiments is limited to the description of the differences from that in FIG 1 illustrated exemplary embodiment. Accordingly, in the 7th and 8th only those elements are shown that are necessary to describe the differences. The ones in the 7th and 8th Elements of the intraoperative optical imaging system (not shown) correspond to the elements of the intraoperative optical imaging system 1 and are not described again in order to avoid repetition.

In dem in 7 gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße intraoperative optische Abbildungssystem sind die Kameras 9 des Navigationssystems am Operationstisch 27 befestigt. Ein Marker 7, der von den Kameras 9 erfasst wird, befindet sich am Operationsmikroskop 3, 103. Da sich der Patient 29 relativ zum Operationstisch 27 nicht bewegt, sind die Lage und die Orientierung des Gehirnoperationsfeldes 5 in Bezug auf den Operationstisch 27 eindeutig festgelegt, so dass mit Hilfe der Kameras 9 und dem Taget 7 direkt die Lage und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 erfasst werden können. Mit anderen Worten, die Lage und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 können unmittelbar im Koordinatensystem des Operationstisches 27 und damit im Koordinatensystem des Gehirnoperationsfeldes 5 erfasst werden. Ein Platzieren eines Markers 7 am oder im Gehirnoperationsfeld 5 kann dabei entfallen.In the in 7th The exemplary embodiment shown for the intraoperative optical imaging system according to the invention are the cameras 9 of the navigation system on the operating table 27 attached. A marker 7th that by the cameras 9 is located on the surgical microscope 3 , 103 . As the patient 29 relative to the operating table 27 not moved, are the position and orientation of the brain operation field 5 in relation to the operating table 27 clearly set so that with the help of the cameras 9 and the Taget 7th directly the location and the orientation of the surgical microscope 3 , 103 relative to the brain operation field 5 can be captured. In other words, the position and orientation of the surgical microscope 3 , 103 can directly in the coordinate system of the operating table 27 and thus in the coordinate system of the brain operation field 5 are recorded. Placing a marker 7th on or in the brain operation field 5 can be omitted.

8 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für die intraoperative optische Abbildungsvorrichtung, in dem die Kameras 9 des Navigationssystems am Operationsmikroskop 3, 103 angebracht sind. Am oder im Gehirnoperationsfeld 5 befindet sich ein Marker 7, der von den Kameras 9 erfasst wird. Der Marker 7 kann beispielsweise am Retraktor, mit dem das Gehirnoperationsfeld 5 offen gehalten wird, angebracht sein. Auch hin dieser Ausgestaltung des Navigationssystems werden unmittelbar die Lage und die Orientierung des Operationsmikroskops 3, 103 relativ zu dem Gehirnoperationsfeld 5 erfasst. 8th shows an exemplary embodiment for the intraoperative optical imaging device in which the cameras 9 the navigation system on the surgical microscope 3 , 103 are attached. At or in the brain surgery field 5 there is a marker 7th that by the cameras 9 is captured. The marker 7th can, for example, on the retractor with which the brain operation field 5 is kept open, be appropriate. The position and the orientation of the surgical microscope are also directly related to this configuration of the navigation system 3 , 103 relative to the brain operation field 5 detected.

Gegenüber der in 7 dargestellten Variante bietet die in 8 dargestellte Variante den Vorteil, dass kein kostenbarer Raum um den Patienten 29 herum von den Kameras 9 und ihren Befestigungen am Operationstisch 27 eingenommen wird. Darüber hinaus kann mit der in 7 dargestellten Variante eine Verschiebung des Gehirnoperationsfeldes 5 relativ zum Operationstisch 27 und damit relativ zu den Kameras 9 nicht erkannt werden, wohingegen die in 8 dargestellte Ausführungsvariante eine solche Verschiebung erkennen würde. Sowohl die in 7 dargestellte Ausführungsvariante als auch die in 8 dargestellte Ausführungsvariante des Navigationssystems bieten jedoch gegenüber der in 1 gezeigten Ausführungsvariante den Vorteil, dass die erfasste Lage und die erfasste Orientierung bereits der Relativlage und der Relativorientierung zwischen Operationsmikroskop 3, 103 und Gehirnoperationsfeld 5 entsprichen. In der in 1 dargestellten Ausführungsvariante des Navigationssystems ist es dagegen notwendig, aus der erfassten Lage und der erfassten Orientierung des Operationsmikrokops 3, 103 einerseits sowie der erfassten Lage und der erfassten Orientierung des Gehirnoperationsfeldes 5 anderseits die relative Lage und die realtive Orientierung zwischen beiden zu berechnen.Compared to the in 7th The variant shown in 8th The variant shown has the advantage that there is no costly space around the patient 29 around from the cameras 9 and their fixings on the operating table 27 is taken. In addition, the in 7th shown variant a shift of the brain operation field 5 relative to the operating table 27 and therefore relative to the cameras 9 are not recognized, whereas the in 8th The embodiment variant shown would recognize such a shift. Both the in 7th The variant shown as well as the one in 8th However, compared to the variant shown in FIG 1 The embodiment variant shown has the advantage that the detected position and the detected orientation are already the relative position and the relative orientation between the surgical microscope 3 , 103 and brain operation field 5 correspond. In the in 1 In contrast, it is necessary to use the recorded position and the recorded orientation of the surgical microscope 3 , 103 on the one hand as well as the recorded position and the recorded orientation of the brain operation field 5 on the other hand to calculate the relative position and the relative orientation between the two.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand von exemplarischen Ausführungsbeispielen zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass von den beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispielen abgewichen werden kann, weshalb der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die in den Ansprüchen enthaltenen Merkmale beschränkt sein soll.The present invention has been described in detail on the basis of exemplary embodiments for explanatory purposes. However, a person skilled in the art recognizes that there can be deviations from the exemplary embodiments described, which is why the scope of protection of the present invention is intended to be limited only by the features contained in the claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
NervenstimulatorNerve stimulator
33
OperationsmikroskopSurgical microscope
55
GehirnoperationsfeldBrain operation field
77th
Markermarker
99
Kameracamera
1111
ErmittlungseinrichtungInvestigative facility
1313th
AusgleichseinrichtungCompensation device
1414th
SteuereinheitControl unit
1515th
Elektrodeelectrode
1616
Steuerungcontrol
1717th
Kameracamera
1818th
Steuerungcontrol
1919th
markiertes Gehirngewebearealmarked brain tissue area
2121st
Bildimage
2323
Monitormonitor
2525th
Stativtripod
2727
OperationstischOperating table
2929
Patientpatient
3131
Navigationssystemnavigation system
103103
OperationsmikroskopSurgical microscope
105105
Objektivlens
107A,B107A, B
divergentes Strahlenbündeldivergent bundle of rays
109A, B109A, B
paralleles Strahlenbündelparallel bundle of rays
111111
VergrößerungswechslerMagnification changer
113A, B113A, B
SchnittstellenanordnungInterface arrangement
115A, B115A, B
StrahlteilerprismaBeam splitter prism
119119
KameraadapterCamera adapter
123123
BildsensorImage sensor
127127
BinokulartubusBinocular tube
129A,B129A, B
TubusobjektivTube lens
131A,B131A, B
ZwischenbildebeneIntermediate image plane
133A,B133A, B
Prismaprism
135A,B135A, B
OkularlinseEyepiece lens
137137
DisplayDisplay
139139
Optikoptics
141141
WeißlichtquelleWhite light source
143143
UmlenkspiegelDeflection mirror
145145
BeleuchtungsoptikLighting optics
149 A,B149 A, B
FokussierlinseFocusing lens
161 A,B161 A, B
BildsensorImage sensor
163 A,B163 A, B
DisplayDisplay
165 A,B165 A, B
OkularlinseEyepiece lens
167 A,B167 A, B
Kabelelectric wire
202202
FußschaltpultFoot switch
205205
StativfußStand base
206206
Rollerole
207207
FußbremseFoot brake
208208
StativsäuleStand column
209209
TragarmBeam
210210
FederarmSpring arm
211211
MikroskopaufhängungMicroscope suspension
213213
VerbindungselementConnecting element
214214
HaltearmHolding arm
215215
Schwenkarm Swivel arm
S1S1
Start des intraoperativen optischen AbbildungsvorgangsStart of the intraoperative optical imaging process
S2S2
Start der Ausführung der Stimulationszyklen, der Aufnahme der Videosequenz und der Auswertung der Einzelbilder der Videosequenz sowie Start der ÜberwachungStart of the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images of the video sequence as well as start of the monitoring
S3S3
Erfassen der Lage und der Orientierung des Operationsmikroskops relativ zu dem GehirnoperationsfeldDetection of the position and the orientation of the surgical microscope relative to the brain operating field
S4S4
Vergleich der erfassten Lage und der erfassten Orientierung mit der Solllage und der SollorientierungComparison of the recorded position and the recorded orientation with the target position and the target orientation
S5S5
Entscheidung, ob eine Abweichung vorliegtDecision whether there is a discrepancy
S6S6
Überprüfung, ob die Ausführung der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz und das Auswerten der Einzelbilder beendet istCheck whether the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have been completed
S7S7
Beenden der ÜberwachungStop monitoring
S8S8
Ende des intraoperativen optischen AbbildungsvorgangsEnd of the intraoperative optical imaging process
S9S9
Überprüfen, ob die Ausführung der Stimulationszyklen, das Aufnehmen der Videosequenz und das Auswerten der Einzelbilder beendet istCheck whether the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images have been completed
S10S10
Unterbrechung der Ausführung der Stimulationszyklen, des Aufnehmens der Videosequenz und des Auswertens der EinzelbilderInterruption of the execution of the stimulation cycles, the recording of the video sequence and the evaluation of the individual images
S11S11
Überprüfung, ob die Abweichung abklingtCheck whether the deviation subsides
S12S12
AbwartenWait
S13S13
Unterbrechung beendenEnd interruption
S14S14
Kompensation der Abweichung einrichtenSet up compensation for the deviation

Claims (17)

Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren zum Auffinden von mit wenigstens einer stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebearealen in einem Gehirnoperationsfeld (5), in dem mit Hilfe einer optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) Bilder des Gehirnoperationsfeldes (5) mit und ohne Stimulation der wenigstens einen Gehirnfunktion aufgenommen werden und die aufgenommenen Bilder zum Auffinden der mit der stimulierten Gehirnfunktion verbundenen Gehirngewebeareale mittels eines Algorithmus ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufnehmens der Bilder eine Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) erfolgt und, wenn im Rahmen der Überwachung eine Abweichung in der erfassten Lage und/oder der erfassten Orientierung von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung ermittelt wird, Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes (5) zu reduzieren.Intraoperative optical imaging method for finding brain tissue areas connected to at least one stimulated brain function in a brain operation field (5) in which images of the brain operation field (5) with and without stimulation of the at least one brain function are recorded with the aid of an optical imaging device (3, 103) and the recorded images to find the brain tissue areas associated with the stimulated brain function are evaluated by means of an algorithm, characterized in that the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) is monitored while the images are being recorded. takes place and, if a deviation in the recorded position and / or the recorded orientation from a target position and / or a target orientation is determined in the course of the monitoring, measures are taken to reduce the effect of the determined deviation on the images of the Reduce brain operation field (5). Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßnahme zum Reduzieren der Auswirkung der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes (5) das Aufnehmen und/oder das Auswerten der Bilder so lange unterbrochen wird, bis die Abweichung nicht mehr vorliegt.Intraoperative optical imaging method according to Claim 1 , characterized in that as a measure to reduce the effect of the determined deviation on the images of the brain surgery field (5) the recording and / or the evaluation of the images is interrupted until the deviation is no longer present. Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Abweichung abklingender Natur ist und die Unterbrechung des Aufnehmens und/oder des Auswertens der Bilder so lange aufrecht erhalten bleibt, bis die ermittelte Abweichung abgeklungen ist.Intraoperative optical imaging method according to Claim 2 , characterized in that the determined deviation is of a fading nature and the interruption of the recording and / or the evaluation of the images is maintained until the determined deviation has faded away. Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Abweichung dauerhafter Natur ist und die Unterbrechung des Aufnehmens und/oder des Auswertens der Bilder so lange aufrecht erhalten bleibt, bis die ermittelte Abweichung kompensiert ist.Intraoperative optical imaging method according to Claim 2 or Claim 3 , characterized in that the determined deviation is of a permanent nature and the interruption of the recording and / or the evaluation of the images is maintained until the determined deviation is compensated. Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Abweichung während der Unterbrechung kontinuierlich erfasst und auf einem Display (23) angezeigt wird.Intraoperative optical imaging method according to Claim 4 , characterized in that the determined deviation is continuously recorded during the interruption and shown on a display (23). Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, die Lage und/oder die Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) motorisch angetrieben veränderbar ist und die Kompensation der ermittelten Abweichung mittels einer auf die Motoren des Antriebs einwirkenden Steuer- oder Regeleinheit (16, 18) erfolgt, die auf der Basis der ermittelten Abweichung Stellsignale zum Kompensieren der ermittelten Abweichung an die Motoren ausgibt.Intraoperative optical imaging method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) can be changed by means of a motor and the compensation of the determined deviation by means of a control or regulating unit (16) acting on the motors of the drive , 18), which, based on the determined deviation, outputs control signals to compensate for the determined deviation to the motors. Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Abweichung mittels eines optischen Elementes der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) kompensiert wird.Intraoperative optical imaging method according to one of the Claims 1 to 4th , thereby characterized in that the determined deviation is compensated for by means of an optical element of the optical imaging device (3, 103). Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Abweichung mittels eines digitalen Bildverarbeitungsverfahrens kompensiert wird, welches auf der Basis der ermittelten Abweichung eine Bildtransformation berechnet, mit der die ermittelte Abweichung im jeweiligen Bild kompensiert werden kann.Intraoperative optical imaging method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the determined deviation is compensated by means of a digital image processing method which, on the basis of the determined deviation, calculates an image transformation with which the determined deviation can be compensated for in the respective image. Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder die Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) mit Hilfe eines Navigationssystems (31) erfasst wird.Intraoperative optical imaging method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) is detected with the aid of a navigation system (31). Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder die Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) mit Hilfe einer digitalen Bildverarbeitung anhand aufgenommener Bilder erfasst wird.Intraoperative optical imaging method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) is detected with the aid of digital image processing based on recorded images. Intraoperatives optisches Abbildungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Topografie des Gehirnoperationsfeldes (5) ermittelt wird und die Lage und/oder die Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) auf der Basis der ermittelten Topografie erfasst wird.Intraoperative optical imaging method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the topography of the brain surgery field (5) is determined and the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain surgery field (5) is determined on the basis of the determined topography. Intraoperatives optisches Abbildungssystem mit - einem Nervenstimulator (1) zur Stimulation wenigstens einer Gehirnfunktion in einem Gehirnoperationsfeld (5); - einer optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) zum Aufnehmen von Bildern des Gehirnoperationsfeldes (5) mit und ohne Stimulation der wenigstens einen Gehirnfunktion; - einer Überwachungseinrichtung (7, 9, 31) zur Überwachung der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5); - einer Ermittlungseinrichtung (11) zum Ermitteln einer Abweichung in der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) von einer Solllage und/oder einer Sollorientierung und - einer Ausgleichseinrichtung (13) zum Reduzieren der Auswirkungen der ermittelten Abweichung auf die Bilder des Gehirnoperationsfeldes (5).Intraoperative optical imaging system with - A nerve stimulator (1) for stimulating at least one brain function in a brain operation field (5); - An optical imaging device (3, 103) for recording images of the brain operation field (5) with and without stimulation of the at least one brain function; - A monitoring device (7, 9, 31) for monitoring the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5); a determination device (11) for determining a deviation in the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) from a desired position and / or a desired orientation and - A compensation device (13) for reducing the effects of the determined deviation on the images of the brain operation field (5). Intraoperatives optisches Abbildungssystem nach Anspruch 12, in dem die Überwachungseinrichtung zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) ein Navigationssystem (7, 9, 31) umfasst.Intraoperative optical imaging system according to Claim 12 , in which the monitoring device for detecting the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) comprises a navigation system (7, 9, 31). Intraoperatives optisches Abbildungssystem nach Anspruch 12, in dem die Überwachungseinrichtung zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) eine digitale Bildverarbeitungssoftware umfasst, welche die Lage und/oder der Orientierung anhand aufgenommener Bilder erfasst.Intraoperative optical imaging system according to Claim 12 , in which the monitoring device for detecting the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) comprises digital image processing software which detects the position and / or the orientation on the basis of recorded images. Intraoperatives optisches Abbildungssystem nach Anspruch 12, in dem die Überwachungseinrichtung zum Erfassen der Lage und/oder der Orientierung der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) relativ zu dem Gehirnoperationsfeld (5) zumindest einen Tiefensensor umfasst.Intraoperative optical imaging system according to Claim 12 , in which the monitoring device for detecting the position and / or the orientation of the optical imaging device (3, 103) relative to the brain operation field (5) comprises at least one depth sensor. Intraoperatives optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, in dem Ausgleichseinrichtung wenigstens umfasst: - ein motorisch angetriebenes Stativ (25), an dem die optische Abbildungsvorrichtung (3, 103) befestigt ist, oder - einen motorisch angetriebenen Operationstisch (29) oder - wenigstens ein bewegliches optisches Element der optischen Abbildungsvorrichtung (3, 103) oder - ein digitales Bildverarbeitungsmodul, welches auf der Basis der ermittelten Abweichung eine Bildtransformation berechnet, mit der die ermittelte Abweichung in den aufgenommenen Bildern kompensiert werden kann.Intraoperative optical imaging system according to one of the Claims 12 to 15th , in which the compensation device comprises at least: - a motor-driven stand (25) to which the optical imaging device (3, 103) is attached, or - a motor-driven operating table (29) or - at least one movable optical element of the optical imaging device (3 , 103) or a digital image processing module which, on the basis of the determined deviation, calculates an image transformation with which the determined deviation can be compensated for in the recorded images. Intraoperatives optisches Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 16, in dem die optische Abbildungsvorrichtung ein Operationsmikroskop (3, 103) oder ein Teil eines Operationsmikroskops (3, 103) ist.Intraoperative optical imaging system according to one of the Claims 12 to 16 in which the optical imaging device is a surgical microscope (3, 103) or part of a surgical microscope (3, 103).
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