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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine opto-elektronische Einheit zur
Blickführung
des Patienten während
der Untersuchung bzw. Dokumentation des Augenhintergrundes. Mit
der Vorrichtung, die vorzugsweise für Funduskameras vorgesehen
ist, kann die Diagnose von Erkrankungen des Augenhintergrundes dadurch
erleichtert werden, dass die dokumentierten Aufnahmen exakter reproduzierbar
und damit exakter vergleichbar sind. Insbesondere können auf
diese Weise Krankheitsverläufe
besser verfolgt und dargestellt werden.
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Bei
den nach dem Stand der Technik bekannten Funduskameras erfolgt die
Blickführung durch
externe oder interne Fixierleuchten. Dabei wird dem Patienten ein
optisch erzeugter Fixierpunkt angeboten, der auf unterschiedliche
Art und Weise in den Beobachtungsstrahlengang eingespiegelt und so
für den
Patienten sichtbar gemacht wird, wobei dieser Fixierpunkt auf unterschiedliche
Art und Weisen erzeugt wird.
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In
den Patentschriften
US 4,279,478 und
US 4,620,779 werden interne
Fixiereinrichtungen beschrieben, bei denen als Lichtquelle eine
mit einer Lochblende gekoppelte Glühlampe dient. Die erzeugten
Fixierpunkte können
dabei über
spezielle Bedienelemente, die mit elektromechanischen Verstelleinrichtungen
gekoppelt sind, in der Bildebene bewegt werden.
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Bei
den in
EP 1 138 256
A3 und
US
6, 755,526 B2 beschriebenen internen Fixiereinrichtungen
werden Punktlichtquellen zur Erzeugung der Fixiermarken genutzt,
die über
einen Joystick entsprechend bewegt und positioniert werden können.
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Nachteilig
bei diesen Lösungen,
bei denen die „Punktlichtquelle" über spezielle Bedienelemente manuell
verstellt wird, ist jedoch, dass eine reproduzierbare Darstellung
von bestimmten Netzhautarealen nur bedingt möglich ist und da durch eine
elektronisch gestützte
Auswertung von Krankheitsverläufen kaum
möglich
ist.
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Ein
anderes Wirkprinzip für
eine intern erzeugte Fixiermarke wird in der Schrift
US 6,636,696 beschrieben. Hierbei
wird vor einen Flächenstrahler eine
LCD-Matrix positioniert,
bei der einzelne Matrixelemente durch spezielle Schaltungen über ein
Bedienelement angesteuert und somit transparent gemacht werden können. Die
so erzeugte Fixiermarke wird mit Hilfe eines Joystick, dessen Bewegungen
in elektrische Signale umgewandelt und ausgewertet werden, positioniert,
indem andere Matrixelemente transparent geschalteten werden.
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Obwohl
der Nachteil von „Punktlichtquellen" eine reproduzierbare
Darstellung von bestimmten Netzhautarealen nur bedingt realisieren
zu können behoben
wurde, ist eine elektronisch gestützte Auswertung von Krankheitsverläufen zwar
möglich
aber bedingt durch das Wirkprinzip der LCD-Displays, nur in begrenzter
Genauigkeit und mit hohem Aufwand.
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Die
hier recht grob strukturierten LCD's werden dabei im „L-NULL"-Regime betrieben. Durch die Anwendung
in Durchlicht mit oder ohne Hintergrundbeleuchtung, bzw. in Auflicht
wird die Variabilität
der Darstellung der Fixiermarken eingeschränkt. So sind mit LCD's weder mehrfarbige
noch graphikfähige Darstellungen
als Fixiermarke möglich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Nachteile
des bekannten Standes der Technik zu beseitigen und eine Lösung zu
entwickeln, bei der jederzeit reproduzierbar ein bestimmter Fixierpunkt
oder ein bestimmtes Fixierpunktmuster mit vorbestimmter Lage mit
hinreichender Positioniergenauigkeiterzeugt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung zur
internen Blickführung
in Funduskameras wird eine von einem Flächenlichtmodulator erzeugte
Fixiermarke über
eine Abbildungsoptik, einen in einem Beobachtungsstrahlengang angeordneten
teildurchlässigen Spiegel
und einen in einem Dokumentationsstrahlengang angeordneten Klappspiegel
auf den Augenhintergrund abgebildet, wobei die Positionierung der
Fixiermarke über
ein Betätigungselement,
welches über
eine Steuereinheit mit dem Flächenlichtmodulator
verbunden ist, erfolgt.
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Die
vorgeschlagene technische Lösung
ist insbesondere in Funduskameras anwendbar, in denen zur internen
Blickführung
Fixiermarken erzeugt und entsprechend positioniert werden. Prinzipiell
ist die Verwendung aber auch in anderen ophthalmologischen Geräten denkbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben.
Dazu zeigen
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1:
den Prinzipaufbau einer Funduskamera mit der erfindungsgemäßen internen
Fixiereinrichtung und
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2:
das Transmissionsverhalten des verwendeten dichroitischen Spiegels.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einheit
zur internen Blickführung
in Funduskameras ist ein Flächenlichtmodulator
zur Erzeugung der Fixiermarke vorhanden ist, der über eine
Abbildungsoptik verfügt, von
der die dargestellte Fixiermarke über ein in einem Beobachtungsstrahlengang
angeordneten teildurchlässiger
Spiegel und einen in einem Dokumentationsstrahlengang angeordneten
Klappspiegel auf den Augenhintergrund abgebildet wird, wobei der Flächenlichtmodulator über eine
Steuereinheit mit einem Betätigungselement
zur Positionierung der Fixiermarke verbunden ist.
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1 zeigt
dazu den Prinzipaufbau einer Funduskamera mit der erfindungsgemäßen internen Fixiereinrichtung.
Hierbei ist ein Flächenlichtmodulator
in Form eines hochauflösenden
grafikfähigen LCD's 1 zur
Erzeugung der Fixiermarke 2 vorhanden, der über eine
Abbildungsoptik 3 verfügt,
von der die dargestellte Fixiermarke 2 über ein in einem Beobachtungsstrahlengang 4 angeordneten
teildurchlässigen,
vorzugsweise dichroitischen Spiegel 5, einen in einem Dokumentationsstrahlengang 6 angeordneten
Klappspiegel 7 und diverse optische Elemente auf den Augenfundus 8 abgebildet
wird. Der Flächenlichtmodulator 1 ist
dabei über
eine Steuereinheit 9 mit einem Betätigungselement 10 zur
Positionierung der Fixiermarke 2 verbunden.
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Als
Flächenlichtmodulator
sind außer
hochauflösenden
grafikfähigen
LCD's (liquid crystal
display) auch andere Displays anwendbar. Diese können beispielsweise auf LCOS
(liquid crystal on silicon), LED (light emitting diode), O-LED (organic light emitting
diode) oder auch DMD (digital micromirror device) basieren.
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Der
im Beobachtungsstrahlengang 4 angeordnete dichroitischen
Spiegel 5 hat den Vorteil, dass die Lichtausbeute möglichst
groß und
die Belastung des Patienten möglichst
gering gehalten wird. 2 zeigt das Transmissionsverhalten
eines zu verwendenden dichroitischen Spiegels 5.
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Das
für die
Beobachtung von der im Beleuchtungsstrahlengang 11 angeordneten
Lichtquelle 12 ausgehende infrarote Licht wird über verschiedene
optische Bauelemente auf den Augenfundus 8 fokussiert,
von diesem reflektiert und über
den Klappspiegel 7 und den dichroitischen Spiegel 5 auf
die CCD-Sucherkamera 13 abgebildet.
Entsprechend dem Transmissionsverhalten des dichroitischen Spiegels 5 wird
das gesamte infrarote Beleuchtungslicht auf die CCD-Sucherkamera 13 abgebildet,
während
die auf den Augenfundus 8 projizierte, im sichtbaren Spektralbereich
liegende, Fixiermarke reflektiert wird.
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Das
für die
Bildaufnahme von der im Beleuchtungsstrahlengang 11 angeordneten
Blitzlichtquelle 16 ausgehende sichtbare Licht wird über verschiedene
optische Bauelemente auf den Augenfundus 8 fokussiert,
von diesem reflektiert und bei nicht im Dokumentationsstrahlengang 6 befindlichen Klappspiegel 7 auf
die CCD-Dokumentationskamera 17 abgebildet.
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Da
als Steuereinheit 9 vorzugsweise ein PC zum Einsatz kommt,
wird dementsprechend die Tastatur 14, eine Maus, ein Trackball,
ein Joystick oder ähnliches
als Betätigungselement 10 zur
Positionierung der Fixiermarke 2 verwendet und über eine
parallele, serielle, USB- oder FireWire-Schnittstelle mit dem PC
verbunden. Vorteilhaft ist dabei auch die Verwendung eines zusätzlichen
Monitors 15 zur Darstellung des im Beobachtungsstrahlengang 4 abgebildeten
Fundusbildes.
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Für eine spätere erneute
Untersuchung und/oder Dokumentation bestimmter Fundusareale ist
es besonders vorteilhaft zu dem entsprechenden Fundusabbild auch
die Daten der entsprechenden Fixiermarke, wie beispielsweise Form,
Farbe, Intensität,
Koordinaten u. a. mit abzuspeichern. Durch die Aktivierung dieser
gespeicherten Fixiermarke wird gewährleistet, dass der Patient
zu einem späteren Zeitpunkt
in die selbe Richtung blickt und so das selbe Fundusareal untersucht
und/oder dokumentiert wird. Durch das „Übereinanderlegen" der zeitlich nacheinander
aufgenommenen Abbilder sind Veränderungen
sofort sichtbar.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur internen Blickführung
in Funduskameras wird eine von einem Flächenlichtmodulator in Form
eines hochauflösenden
grafikfähigen
LCD's 1 erzeugte
Fixiermarke 2 über
eine Abbildungsoptik 3, einen in einem Beobachtungsstrahlengang 4 angeordneten teildurchlässigen Spiegel 5 und
einen in einem Dokumentationsstrahlengang 6 angeordneten
Klappspiegel 7 auf den Augenhintergrund 8 abgebildet
und ist somit für
den Patienten sichtbar. Die Positionierung der Fixiermarke 2 erfolgt
dabei über
ein Betätigungselement 10,
welches über
eine Steuereinheit 9 mit dem Flächenlichtmodulator 1 verbunden
ist.
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Durch
Bewegen des Betätigungselementes 10 werden
die Koordinaten der die Fixiermarke 2 darstellenden Pixel
des Flächenlichtmodulators 1 und dadurch
die Position des auf den Augenhintergrund 8 fokussierten
Abbildes der dargestellten Fixiermarke 2 geändert. Da
das als Steuereinheit 9 vorzugsweise ein PC Verwendung
findet ist es naheliegend, dass als Betätigungselement 10 eine
Maus, ein Trackball, ein Joystick oder ähnliches verwendet wird, welches über eine
parallele, serielle, USB- oder FireWire-Schnittstelle mit dem PC
verbunden ist. Außerdem ist
es vorteilhaft, dass der als Steuereinheit 9 dienende PC
zusätzlich über eine
Tastatur 14 zur Bedienung und einen Monitor 15 zur
Darstellung des im Beobachtungsstrahlengang 4 abgebildeten
Fundusbildes verfügt.
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Bei
Verwendung eines teildurchlässigen Spiegel 5 im
Beobachtungsstrahlengang 4 wird die Lage bzw. die Bewegung
der mit Hilfe des Betätigungselementes 10 positionierten
und auf den Augenhintergrund 8 fokussierten Fixiermarke 1 zusammen
mit dem Abbild des Augenhintergrundes auf einem, mit der Steuereinheit 9 verbundenen
Monitor 15 dargestellt.
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Im
Gegensatz dazu wird bei Verwendung eines dichroitischen Spiegels 5 im
Beobachtungsstrahlengang 4 die Lage bzw. die Bewegung der
mit Hilfe des Betätigungselementes 10 positionierten
und auf den Augenhintergrund 8 fokussierten Fixiermarke 1 in
Form eines der Fixiermarke entsprechenden Kursors synchron, in einer
zweiten Ebene, dem Abbild des Augenhintergrundes überlagert
und auf dem, mit der Steuereinheit 9 verbundenen Monitor 15 dargestellt.
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Die
Verwendung eines dichroitischen Spiegels 5 hat den Vorteil,
dass die Lichtausbeute möglichst
groß und
die Belastung des Patienten möglichst
gering gehalten werden kann. 2 zeigt
das Transmissionsverhalten eines zu verwendenden dichroitischen
Spiegels 5.
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Das
für die
Beobachtung von der im Beleuchtungsstrahlengang 11 angeordneten
Lichtquelle 12 ausgehende infrarote Licht wird über verschiedene
optische Bauelemente auf den Augenfundus 8 fokussiert,
von diesem reflektiert und über
den Klappspiegel 7 und den dichroitischen Spiegel 5 auf
die CCD-Sucherkamera 13 abgebildet.
Entsprechend dem Transmissionsverhalten des dichroitischen Spiegels 5 wird
das gesamte infrarote Beleuchtungslicht auf die CCD-Sucherkamera 13 abgebildet,
während
die vom Augenfundus 8 reflektierte Fixiermarke im sichtbaren
Spektralbereich liegt und somit vom dichroitischen Spiegels 5 reflektiert
und im Sucherbild nicht dargestellt wird.
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Im
Moment der Aufnahme des Augenhintergrundes 8 wird der Klappspiegel 7 aus
dem Dokumentationsstrahlengang 6 ausgeschwenkt. Das von der
im Beleuchtungsstrahlengang 11 angeordneten Blitzlampe 16 ausgehende
sichtbare Licht wird über verschiedene
optische Bauelemente auf den Augenfundus 8 fokussiert,
von diesem reflektiert und auf eine CCD-Dokumentationskamera 17 abgebildet. Die
interne Fixiermarke 1 wird dabei nicht auf der Aufnahme
dargestellt.
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Für eine spätere erneute
Untersuchung und/oder Dokumentation bestimmter Fundusareale ist
es besonders vorteilhaft zu dem entsprechenden Fundusabbild auch
die Daten der entsprechenden Fixiermarke, wie beispielsweise Form,
Farbe, Intensität,
Koordinaten u. a. mit abzuspeichern. Durch die Aktivierung dieser
gespeicherten Fixiermarke wird gewährleistet, dass der Patient
zu einem späteren Zeitpunkt
in die selbe Richtung blickt und so das selbe Fundusareal untersucht
und/oder dokumentiert wird. Durch das „Übereinanderlegen" der zeitlich nacheinander
aufgenommenen Abbilder sind Veränderungen
sofort sichtbar. Für
eine korrekte Beurteilung von Krankheitsverläufen ist es erforderlich, Bilder
bzw. Bildausschnitte exakt des gleichen Fundusbereiches zu erhalten
und diese in Überdeckung
zu bringen.
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Die
Eingabe der Position der Fixiermarke erfolgt einfach und direkt,
entweder durch Eingabe der entsprechenden Koordinaten über die
Tastatur oder der Fixierpunkt wird interaktiv, unter Beobachtung des
Patientenfundus, durch den Untersucher per Mausklick festgelegt.
Bei Wiederholungsaufnahmen können
die Koordinaten des Fixierpunktes aus den abgespeicherten Daten
der früheren
Aufnahme ausgelesen und danach manuell eingegeben oder per Tastendruck
aus dieser Aufnahme direkt übernommen
werden.
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Da
das zu untersuchende Auge eines Patienten über die erzeugte Fixiermarke
in seiner Blickrichtung fixiert werden soll, wird die Genauigkeit
der Blickrichtung von der Größe der Fixiermarke und/oder
der Feinheit deren Strukturen wesentlich bestimmt. Die Genauigkeit
der Blickrichtung wiederum ist sehr wichtig für die Reproduzierbarkeit von Aufnahmen.
Die Fixiermarke kann dabei als Einzelpunkt oder für sehschwache
Patienten großflächiger und
damit für
diese Patientengruppe besser erkennbar ausgebildet sein. Zudem ist
es möglich
die Farbe der dargestellten Fixiermarke zu variieren. Für die Blicklenkung
von Kleinkindern ist es sogar möglich farbige,
kindgerechte Fixiermarken zu erzeugen, bei denen bestimmte Details
der Fixiermarke als „Zielpunkt" benannt werden können, so
dass auch hier eine exakte und reproduzierbare Blicklenkung, für den Erhalt
von „deckungsgleichen" Bildern gewährleistet
werden kann.
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Für die erfindungsgemäße Lösung besteht die
nahezu uneingeschränkte
Möglichkeit
jede beliebige Form einer Fixiermarke zu erzeugen. Jede graphische
Figur, die auf einem PC-Monitor darstellbar ist, kann praktisch
auch als Fixiermarke verwendet werden. So können unter anderem für Patienten,
die an altersbedingter Macula-Degeneration leiden, die häufig verwendeten „Visierringe" erzeugt werden.
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Die
erzeugte interne Fixiermarke wird durch das hochauflösende grafikfähige Display
mit hinreichend vielen Bildpunkten dadurch realisiert, dass softwarege steuert
jeder beliebige Punkt des Displays oder Gruppen von Punkten aktiviert
werden können.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Art der Blicklenkung besteht
darin, dass mit dieser Methode die Reproduzierbarkeit von digitalen Aufnahmen
deutlich verbessert wird, da die Fixiermarke pixelgenau, also im
Mikrometer-Bereich,
wieder erzeugt werden kann. Somit können eine oder auch mehrere
Aufnahmen des Augenhintergrundes, die mit zeitlichem Abstand aufgenommen
wurden exakt zur Überdeckung
gebracht werden. Durch entsprechende Bildmanipulationen wird es
somit leicht möglich
zeitliche Veränderungen,
d. h. Krankheitsverläufe,
wesentlich deutlicher sichtbar zu machen. Mit entsprechenden Bildverarbeitungsprozeduren, wie
Differenzbild- oder Falschfarbendarstellung, wird die Diagnose und
Beschreibung von Krankheitsverläufen
deutlich vereinfacht.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Einheit und das erfindungsgemäße Verfahren
zur internen Blickführung
in Funduskameras auch bei sehschwache Patienten angewendet werden
kann, da es leicht möglich
ist unterschiedlich große
Fixiermarken zu erzeugen. Bei diesen Personen wird die Fixiermarke
per Mausklick solange vergrößert, bis
diese für
den Patienten sichtbar ist. In solch einem Fall können entweder
die Koordinaten aller an der Fixiermarke beteiligten „Teilpunkte" abgespeichert werden
oder es werden neben den Koordinaten des zentralen „Teilpunktes" zusätzlich die
notwendigen Daten und Angaben gespeichert, die zur Reproduzierbarkeit
des konkreten Fixierpunktes in Form und Größe erforderlich sind.