DD227879A1 - ARRANGEMENT FOR OPTIMIZING FLUORESCENZANGIOGRAPHY - Google Patents
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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.The arrangement for optimizing the fluorescence angiography allows an optimal recording quality adapted to the individual patient and the respective task. The optimization criteria are freely selectable. The invention is preferably used in ophthalmology in conjunction with fluorescence studies application. According to the invention, excitation and / or blocking filters are tilted manually or under computer control on the basis of photoelectric signals in accordance with the optimization criteria. 3 control signals are photoelectrically measured in the recording beam path, which determine the basic brightness in the excitation light, the fluorescence intensity and the imaging-effective exciter radiation intensity and make it available to the computer for optimization via filter tilting.
Description
i'itel der Erfindungi'itel the invention
Anordnung zur Optimierung der FluoreszenzangiografieArrangement for optimizing fluorescence angiography
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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.The application of the invention takes place in technical devices for recording Fluoreszenzincensitätsverteilungen, especially in retinal cameras and slit lamps for photoelectric, photographic, cinematographic and television technical recording the passage of a fluorescent "coffes.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
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.For fluorescence angiography, a pathogen-blocking filter combination is used. The excitation filter is located in the illumination beam path and, in cooperation with the light source, provides the excitation radiation for the fluorescence indicator used.
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 ,Interference filters are usually used as the excitation filter, while both interference and Far.bglaskantenfilter are used as a notch filter. The current state of the art is further characterized by a strong random component of image quality. This manifests itself (even with experienced photographers) on the one hand in low-contrast images and on the other hand in exaggerated high-contrast images,
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.which is associated with loss of detail reproduction and, in particular, loss of reproduction of low fluorescence concentration values. Thus, important information is lost for the doctor and may lead to misinterpretation.
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.Furthermore, angiograms are increasingly being evaluated for metrological purposes. Here, the very different image quality and in particular the frequently occurring local overexposure s'cört considerably and makes such applications ueilweise even nonsensical.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Sicherung einer wählbaren, dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechenden optimalen Aufzeichnung bzw. Bildqualität.The aim of the invention is a device for securing a selectable, the respective application corresponding optimal recording or image quality.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
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.The causes of the lack of the known technical solutions are on the one hand the high sensitivity of the usable fluorescence radiation against slight production-related variations in the edge position of the filter. This explains the differences between the individual devices. On the other hand, the dark threshold of the recording medium, in particular of the photographic material, in conjunction with the strongly different fluorescence concentration values individually dependent on the patient's eye, as well as the scattering properties of the optical media of the eye and the fundus, even by experienced photographers, causes a considerable random component of the image quality.
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 ermöglichenThe currently common fixed specification of the excitation-blocking filter combination allows only a limited individual optimization by controlling the flash brightness or choice of film sensitivity or the aperture for recording. The object of the invention is to allow a free individual choice of the optimal application for the geweilige application of contrast, local modulation of the recording medium and detail reproduction in particular the low fluorescence concentrations
Erfindungsgemäß wird die Lage der Filterkanten individuell According to the invention, the position of the filter edges becomes individual
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.made selectable, so that they can be optimally adapted to the particular boundary conditions. For this purpose, notch filters and excitation filters are designed as interference filters and tiltably arranged in the beam path. For lower demands on the image quality, the free mobility of one of the two filters is sufficient, whereby the blocking filter can be designed as a color glass edge filter.
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·The effect achieved according to the invention consists in the following: By tilting the interference filters, one is able to shift the spectrum of excitation and notch filters in the direction of shorter wavelengths. With a tilt of the two filters by the same angular amount, an effective adaptation of the filter combination to the absorption and excitation spectrum of the indicator can first be carried out, which lies at symmetrical position of the filter to the cutting wavelength between the absorption and fluorescence spectrum of the indicator. It is known that the fluorescence spectra of fluorescein-Na in ophthalmology in the blood differ from fluorescein-Ha in aqueous solution. The fluorescence spectrum in the blood is shifted to higher wavelengths. By the solution according to the invention, the filter combination of the application can be adapted tilt by appropriate filter. For example, for fluorescence studies in aqueous humor and in blood vessels, the same filter combination can be used optimally despite different absorption maxima.
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,A far more significant effect of the solution according to the invention consists in the possibility of tilting the interference filter possible free choice of coverage of blocking and exciter filter. Both filter spectra "can be shifted in opposite directions, so that the intersection of the long-wave edge of one filter with the short-wave edge of the other can be shifted arbitrarily on the wavelength of the fluorescence spectra.This selectable strength of the coverage of both filter spectra allows the part still effective for the recording This setting can now be selected so that the maximum of this part of the excitation radiation is equal to the value of the dark threshold of the recording medium, so that on the one hand maximum contrast between fluorescent light and excitation light,
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.but on the other hand also the recording of smallest fluorescence intensities is guaranteed. The efficiency of this arrangement becomes clear when one wants to work with strong scattering media. Now one is able to make the disturbing scattered light, which comes mainly from the backscattered in the optical media excitation light, set by appropriately set high blocking capability of the filter combination harmless. Similarly, a highly reflective or backscattering fundus can be considered. On the other hand, if necessary, waiving high contrast, the fundus structure in the excitation light in addition to dye flow can be documented. Also, a maximum contrast with local overdrive recording and elimination of low fluorescence concentrations is z. B. for the application of üquidensitentecnnik possible. Here again a high blocking effect is achieved, so that small fluorescence intensities disappear below the dark threshold.
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.The adjustment of the filter can be done manually or controlled by measured values. For this purpose, according to the invention, the irradiance in the filter plane is measured with a f dielectric receiver tuned to the exciter radiation spectrum in the imaging direction in front of and behind the blocking filter. The value in front of the notch filter is used to adjust the fundus (blitjz level), while the back value is used to set the filter coverage, taking into account the set irradiation (flash level), the dark threshold of the film and the aperture setting. During the recording svorganges according to the invention additionally measured by a further receiver behind the notch filter, the fluorescence radiation. The value can be used during the recording to correct the radiation of the fundus.
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 könnenThe solution according to the invention not only enables the optimal adaptation of the recording conditions to the field of application and individually to the patient, but additionally also the setting of optimal conditions at each time of the recording. The control signals can
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·then additionally recorded for consideration in the evaluation of the angiogram. Pur fluorofotometric measurements, it is z. As required, inter alia, to achieve an optimum between clean separation of excitation and fluorescent light on the one hand and maximally possible fluorescence signal on the other hand. The problem of the dark threshold is similar to photography given by the signal noise. With the solution according to the invention can be realized for this application, an optimum, without having to make extreme demands on the production of the filter combination ·
Ausführungsbeispielembodiment
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.The invention will be explained using the example of a retinal camera for fluorescence angiography with fluorescein-Na. Barrier and excitation filters are dimensioned so that the long-wave edge (50% value) of the excitation filter at 5 ^ 0 nm and the short-wave edge (50% value) of the notch filter is 530 nm. The filters are arranged at the usual locations of the camera, but tiltable up to an angle of 35 °. Thus, both spectra are displaceable by about 35 nm, so that a sufficient displacement range exists. The tilting is driven independently for both filters by means of stepping motor control. The control signal comes from a Hechner. In the photo beam path, a beam splitter plate is arranged before and after the notch filter. The radiation of the divider in front of the barrier filter is via a fixed Srregerfilter with; long-wavelength edge layer (480 nm) passed to a blue-sensitive receiver. The receiver signal is fed as a signal 1 to the computer and marks the light reflected from the fundus. Experience has shown that this signal in the empty phase is an important orientation for the expected fluorescence intensity. The radiation of the 2nd 'feiler is fed via a further divider in 2 beam paths each to a further photoelectric receiver. In one of these beam paths is a blocking filter with the short-wave edge at 520 nm. This signal measures the fluorescence intensity and is fed as signal 3 to the calculator. The difference signal of the receivers of both beam paths represents the record-effective blue component.
Diesem wird als Signal 2 dem Bechner zugeführt;. Weitere Eingaben in den Rechner sind neben den üoliehen Parametern Filmart, Wirkungsfaktor und Optimierungsfcciterien.This is fed as signal 2 to the computer. Other entries in the calculator are, in addition to the usual parameters, the type of film, the effect factor and the optimization factors.
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.The factor is; a Werπ determined according to the experience, with the possibly occurring additional fluorescence-reducing Paktoren, z. B. narrow pupils, injection of lower indicator amounts, aphakia u.a. can be taken into account in the calculation of the output flash energy. Optimization criteria are patient age, adaptation to fluorescence in water or blood, and criteria for image quality, such as optimal matching of contrast, detail reproduction or max. Contrast, desired local overexposure, elimination of weakly fluorescent details, representation of background structures, maximum detail recognition, optimization of each frame and image sequence of the angiogram.
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.According to these inputs, the computer performs a basic setting for the flash stage and the filter position. With the first empty recording, the flash stage is corrected by means of signal 1, and the overlap of both filters by filter tilting is corrected by means of signal 2 as a function of the parameters entered. The optimal setting is then available for the next picture. With the first registration of fluorescence by signal 3, this signal takes over the setting of the flash stage. The particular set values for the individual recordings are intended to be used for the output.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |