DD227879A1

DD227879A1 - Anordnung zur optimierung der fluoreszenzangiografie

Info

Publication number: DD227879A1
Application number: DD26890084A
Authority: DD
Inventors: Walthard Vilser; Frank Teige; Gerhard Kuehn; Werner Kleen; Albert Juette
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1984-10-31
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1985-10-02
Also published as: DE3528954C2; JPS61109543A; JPH0551290B2; DE3528954A1

Abstract

Die Anordnung zur Optimierung der Fluoreszenzangiografie ermoeglicht eine dem individuellen Patienten und der jeweiligen Aufgabenstellung angepasste optimale Aufzeichnungsqualitaet. Dabei sind die Optimierungskriterien frei waehlbar. Die Erfindung findet vorzugsweise in der Ophthalmologie in Verbindung mit Fluoreszenzuntersuchungen Anwendung. Erfindungsgemaess werden Erreger- und/oder Sperrfilter manuell oder rechnergesteuert auf der Basis fotoelektrischer Signale entsprechend den Optimierungskriterien gekippt. Im Aufzeichnungsstrahlengang werden dazu 3 Steuersignale fotoelektrisch gemessen, die die Grundhelligkeit im Erregerlicht, die Fluoreszenzintensitaet und die abbildungswirksame Erregerstrahlungsintensitaet bestimmen und dem Rechner zur Optimierung ueber die Filterkippung zur Verfuegung stellen.

Description

i'itel der Erfindung

Anordnung zur Optimierung der Fluoreszenzangiografie

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Anwendung der Erfindung erfolgt in technischen Vorrichtungen zur Aufzeichnung von Fluoreszenzincensitätsverteilungen, insbesondere in netzhautkameras und Spaltlampen zur fotoelektrischen, fotografischen, kinematiografischen und fernsehtechnischen Aufzeichnung der Passage eines Fluoreszenzfarbs"coffes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Fluoreszenzangiografie wird bekamroerweise eine Erreger-Sperrfilter kombination eingesetzt. Das Erregerfilter befindet sich im BeIeuch"cungsstrahlengang und liefert im Zusammenwirken mit der Lichtquelle die Erregerstrahlung für den eingesetzten Fluoreszenzindikator. Die Aufgabe des Sperrfilters besteht darin, die Fluoreszenzs-crahlung der Aufzeichnung zuzuleiten und die Erregerstrahlung zu sperren.

Als Erregerfilter werden gewöhnlich Interferenzfilter eingesetzt, während als Sperrfilter sowohl Interferenz- als auch Far.bglaskantenfilter verwendet werden. Der gegenwärtige technische Stand ist weiter gekennzeichnet durch eine starke zufällige Komponente der Bildqualität. Diese äußert sich (selbst bei erfahrenen Fotografen) einerseits in kontrastarmen Aufnahmen und andererseits in übertriebenen kontrastreichen Aufnahmen ,

die mit Verlust an Detailwiedergabe und insbesondere an Verlust der Wiedergabe geringer Fluoreszeinkonzentrationswerte verbunden ist. Damit gehen wichtige Informationen für den Arzt verloren und führen unter Umständen zu Fehlinterpretationen.

Weiterhin werden Angiogramme in zunehmendem Maße für meßtechnische Zwecke ausgewertet. Hierbei s'cört die stark unterschiedliche Bildqualität und insbesondere die häufig auftretende lokale Überbelichtung erheblich und macht derartige Anwendungen ueilweise sogar unsinnig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Sicherung einer wählbaren, dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechenden optimalen Aufzeichnung bzw. Bildqualität.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Ursachen der Mangel der bekannten technischen Lösungen sind einerseits die hohe Empfindlichkeit der nutzbaren Fluoreszenzstrahlung gegen geringfügige fertigungsbedingte Streuungen der Kantenlage der Filter. Das erklärt die Unterschiede zwischen den einzelnen Geräten. Andererseits bewirkt die Dunkelschwelle des Aufzeichnungsträgers insbesondere des fotografischen Materials in Verbindung mit den individuell vom Patientenauge abhängigen stark unterschiedlichen Fluoreszeinkonzentrationswerten, sowie streuenden Eigenschaften der optischen Medien des Auges und des Fundus selbst bei erfahrenen Fotografen eine erhebliche zufällige Komponente der Bildqualität.

Die gegenwärtig übliche feste Vorgabe der Erreger-Sperrfilterkombination ermöglicht nur eine begrenzte individuelle Optimierung mittels Steuerung der Blitzhelligkeit oder Wahl der Filmempfindlichkeit bzw. der Blenden zur Aufzeichnung. Die Aufgabe der Erfindung soll eine freie individuelle Wahl des für die geweilige Anwendung optimalen Verhältnisses von Kontrast, lokaler Aussteuerung des Aufzeichnungsträgers und Detailwiedergabe insbesondere der geringen Fluoreszeinkonzencrationen ermöglichen

Erfindungsgemäß wird die Lage der Filterkanten individuell

wählbar gestaltet, so daß sie den jeweiligen Randbedingungen optimal angepaßt werden kann. Dazu werden Sperrfilter und Erregeifilter als Interferenzfilter ausgeführt und kippbar im Strahlengang angeordnet. Für geringere Anforderungen an die ßildqualität genügt bereits die freie Beweglichkeit einer der beiden Filter, womit das Sperrfilter durchaus als Farbglas-Kantenfilter ausgeführt werden kann.

Der erfindungsgemäß erzielte Effekt besteht im folgenden: Durch die Kippung der Interferenzfilter ist man in der Lage, das Spektrum von Erreger- und Sperrfilter in Sichtung kürzerer Wellenlängen zu verschieben. Bei einer Kippung der beiden Filter um den gleichen Winkelbetrag kann zunächst eine wirkungsvolle Anpassung der Filter kombination an das Absorptions- und Erregerspektrum des Indikators erfolgen, die bei symmetrischer Lage der Filter zur Schnittwellenlänge zwischen Absorptions- und Fluoreszenzspektrum des Indikators liegt. Ss ist bekannt, daß sich die Fluoreszenzspektren des in der Augenheilkunde üblichen Fluoreszein-Na im Blut von Fluoreszein-Ha in wässriger Lösung unterscheiden. Das Fluoreszenzspektrum im Blut ist zu höheren Wellenlängen hin verschoben. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die Filter kombination der Anwendung durch entsprechende Filter kippung angepaßt werden. So kann beispielsweise für Fluoreszenzuntersuchungen im Kammerwasser und in Blutgefäßen trotz unterschiedlicher Absorptionsmaxima dieselbe Filterkombination optimal eingesetzt werden·

Ein weitaus bedeutenderer Effekt der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der durch Kippung der Interferenzfilter möglichen freien Wahl der Überdeckung von Sperr- und Erregerfilter. Beide Filterspektren "können so gegenläufig verschoben werden, daß der Schnittpunkt der langwelligen Kante des einen Filters mit der kurzwelligen Kante des anderen auf der Schnittwellenlänge der Fluoreszenzspektren beliebig verschoben werden kann. Mit dieser wählbaren Stärke der Überdeckung beider Filterspektren kann der noch für die Aufzeichnung wirksame Teil der Srregerstrahlungsleistung bzw. -bestrahlung festgelegt werden. Diese Einstellung kann nun so gewählt werden, daß das Maximum dieses Teils der Erregerstrahlung gleich dem Wert der Dunkelschwelle des Aufzeichnungsmittels ist, so daß einerseits maximaler Kontrast zwischen Fluoreszenzlicht und Erregerlicht,

aber andererseits auch die Aufzeichnung kleinster Fluoreszenzintensitäten garantiert ist. Die Leistungsfähigkeit dieser· Anordnung -wird deutlich, wenn man bei starken streuenden Medien arbeiten will. Nunmehr ist man in der Lage, das störende Streulicht, welches hauptsächlich von dem in den optischen Medien rückgestreuten Erregerlicht kommt, durch entsprechend eingestellte hohe Sperrfähigkeit der Filter kombination unschädlich zu machen. In ähnlicher Weise kann auch ein stark reflektierender bzw. rückstreuender Fundus berücksichtigt werden. Andererseits kann im Bedarfsfall bei Verzicht auf hohen Kontrast die Fundusstruktur im Erregerlicht zusätzlich zum Farbstoffdurchlauf dokumentiert werden. Auch ein maximaler Kontrast mit lokaler Übersteuerung der Aufzeichnung und Beseitigung schwacher Fluoreszeinkonzentrationen ist z. B. für die Anwendung der üquidensitentecnnik möglich. Hierbei wird wiederum eine hohe Sperrwirkung erzielt, so daß kleine Fluoreszenzintensitäten unter der Dunkelschwelle verschwinden.

Die Verstellung der Filter kann manuell erfolgen oder durch Meßwerte gesteuert werden. Dazu wird erfindungsgemäß die Bestrahlungsstärke in der Filterebene mit einem auf das Erreger Strahlungsspektrum abgestimmten f dielektrischen Empfänger in Abbildungsrichtung vor und hinter dem Sperrfilter gemessen. Der Wert vor dem Sperrfilter wird zur Einstellung der Bestrahlung des Fundus (Blitjzstufe) benutzt, während der hintere Wert zur Einstellung der Filterüberdeckung verwendet wird unter Berücksichtigung der eingestellten Bestrahlung (Blitzstufe), der Dunkelschwelle des Films und der Blendeneinstellung. Während des Aufzeichnung svorganges wird erfindungsgemäß durch einen weiteren Empfänger hinter dem Sperrfilter zusätzlich die Fluoreszenzstrahlung gemessen. Die'ser Wert kann während der Aufzeichnung zur Korrektur der Bestrahlung des Fundus benutzt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht nicht nur die optimale Anpassung der Aufzeichnungsbedingungen an den Anwendungsbereich und individuell an den Patienten, sondern zusätzlich auch die Einstellung optimaler Bedingungen zu jedem Zeitpunkt der Aufzeichnung. Die Steuersignale können

dann zur Berücksichtigung bei der Auswertung des Angiogrammes zusätzlich aufgezeichnet werden. Pur fluorofotometrische Messungen ist es z. B. unter anderem erforderlich, ein Optimum zwischen sauberer Trennung von Erreger- und Fluoreszenzlicht einerseits und möglichst maximalem Fluoreszenzsignal andererseits zu erreichen. Das Problem der Dunkelschwelle ist hier ähnlich zur Fotografie durch das Signalrauschen gegeben. Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich auch für diesen Anwendungsfall ein Optimum realisieren, ohne extreme Anforderungen an die Fertigung der Filter kombination stellen zu müssen·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll am Beispiel einer Netzhautkamera zur Fluoreszenzangiografie mit Fluoreszein-Na erläutert werden. Sperr- und Erregerfilter werden so bemessen, daß die langwellige Kante (50 %-Wert) des Erregerfilters bei 5^0 nm und die kurzwellige Kante (50 %-Wert) des Sperrfilters bei 530 nm liegt. Die Filter sind an den üblichen Orten der Kamera angeordnet, allerdings kippbar bis .zu einem Winkel von 35°· Damit sind beide Spektren um ca. 35 nm verschiebbar, womit ein ausreichender Verschiebungsbereich existiert. Die Kippung wird für beide Filter unabhängig voneinander mittels Schrittmotor steuerung angetrieben. Das Steuersignal kommt von einem Hechner. Im Fotostrahlengang wird eine Scrahlteilerplatte vor und nach dem Sperrfilter angeordnet. Die Strahlung des Teilers vor dem Sperrfilter wird über ein festes Srregerfilter mit; langwelliger Kantenlage (480 nm) auf einen blauempfindlichen Empfänger geleitet. Das Empfängersignal wird als Signal 1 dem aechner zugeführt und kennzeichnet das vom Fundus reflektierte Licht. Dieses Signal ist erfahrungsgemäß in der Leerphase eine wichtige Orientierung für die zu erwartende Fluoreszenzintensität. Die Strahlung des 2. 'feilers wird über einen weiteren Teiler in 2 Strahlengängen je einem weiteren fotoelektrischen Empfänger zugeführt. In einem dieser Strahlengänge liegt ein Sperrfilter mit der kurzwelligen Kante bei 520 nm. Dieses Signal mißt die Fluoreszenzintensität und wird als Signal 3 dem Hechner zugeführt. Das Differenzsignal der Empfänger beider Strahlengänge repräsentiert den aufzeichnungswirksamen Blauanteil.

Diesem wird als Signal 2 dem Bechner zugeführt;. Weitere Eingaben in den Rechner sind neben den üoliehen Parametern Filmart, Wirkungsfaktor und Optimierungsfcciterien.

Der Yyirkungsfaktor ist; ein den Erfahrungen entsprechend festzulegender Werπ, mit dem möglicherweise auftretende zusätzlich fluoreszenzmindernde Paktoren, z. B. eng Pupillen, Injektion geringerer Indikatormengen, Aphakie u.a. bei der Berechnung der Ausgangsblitzenergie berücksichtigt werden können. Optimierungskriterien sind Patientenalter, Anpassung an Fluoreszenz im Wasser oder im Blut und Kriterien für die Bildqualität, wie optimale Abstimmung von Kontrast, Detailwiedergabe oder max. Kontrast, erwünschte lokale Überbelichcung, Beseitigung schwach fluoreszierender Details, Darstellung von Hintergrundsstrukturen, maximale Detailerkennung, Optimierung jedes Einzelbildes und Bildfolge des Angiogrammes.

Entsprechend dieser Eingaben nimmt der Eechner eine Grundeinstellung für die Blitzstufe und die Filterstellung vor. Mit der ersten Leeraufnahme wird mittels Signal 1 die Blitzstufe und mittels Signal 2 in Abhängigkeit der eingegebenen Parameter die Überlappung beider Filter durch Filterkippung korrigiert. Die optimale Einstellung liegt dann für das nächste Bild jeweils vor. Mit der ersten !Registrierung von Fluoreszenz durch Signal 3 üoernimmt dieses Signal die Einstellung der Blitzstufe. Die jeweils bestimmten Einstellwerte für die linzelaufnahmen werden für den Bedarfsfall zur Ausgabe vorgesehen.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Anordnung zur Optimierung der Fluoreszenzangiografie bestehend aus Erreger- und Sperrfilter sowie optischem System zur Beleuchtung, Beobachtung und Aufzeichnung von Bildern oder Strahlungsintensitäten einzelner Flächen des Augenhintergrundes, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger- und/oder Sperrfilter im Beleuchtungs- bzw. Aufzeichnungsstrahlengang angeordnet sind und daß über einen Strahlteiler und einen weiteren Erregerfilter ein fotoelektrischer Empfänger abbildungsseitig vor dem Sperrfilter sowie zwei weitere fotoelektrische Empfänger in Abbildungsrichtung hinter dem Sperrfilter über jeweils einen Strahlengang positioniert sind, wobei vor einem der letztgenannten fotoelektrischen Empfänger ein weiterer Srregerfilter liegt.
2. Anordnung zur Optimierung der Pluoreszenzangiografie nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erreger- und Sperrfilter vorzugsweise als Interferenzfilter ausgeführt sind.
3. Anordnung zur Optimierung der Pluoreszenzangiografie nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkippung des Erreger- und Sperrfilter manuell über eine entsprechende Verstelleinheit frei wählbar ist.
4. Anordnung zur Optimierung der Pluoreszenzangiografie nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der fotoelektrischen Empfänger vorzugsweise einem Rechner zugeführt werden.
5. Anordnung zur Optimierung der Pluoreszenzangiografie nach Punkt 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabetastatur für Optimierungskriterien und Betriebsart vorgesehen und mit dem Rechner verbunden ist.'
6. Anordnung zur Optimierung der Pluoreszenzangiografie nach Punkt 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinheit zur Kippung der Interferenzfilter mit dem Sechner verbunden ist und durch ihn gesteuert wird.