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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung für die Augendiagnostik, bei
der Stereobilder des menschlichen Augenhintergrundes aufgenommen,
dokumentiert und entsprechend ausgewertet werden.
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Nach
dem bekannten Stand der Technik existieren im wesentlichen zwei
unterschiedliche Verfahren zur Aufnahme von Stereobildern. Während bei
dem sogenannten simultanen Verfahren die beiden Stereobilder über getrennte,
optische Kanäle gleichzeitig
aufgenommen werde, erfolgt die Aufnahmen der beiden Bilder beim
sequentiellen Verfahren nacheinander.
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Da
die vorgeschlagene Lösung
nicht auf einem simultanen Verfahren basiert, wird bei der Beurteilung
des Standes der Technik nicht näher
auf diese Verfahren eingegangen.
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Beim
sequentiellen Verfahren ist zu gewährleisten, dass die beiden
Bilder aus entsprechend unterschiedlichen Blickwinkeln nacheinander
aufgenommen werden. Erst durch die unterschiedlichen Aufnahmepositionen
bezüglich
der optischen Achse wird bei Überlagerung
der Aufnahmen der Stereocharakter erzeugt.
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In
einer ersten Lösungsvariante
wird zur Erzeugung einer entsprechenden Stereobasis das gesamte
ophthalmologische Gerät
zwischen den beiden Aufnahmen des Augenhintergrundes, unter Beobachtung
des abzulichtenden Patientenauges, in zwei verschiedene Positionen
verschoben. Dabei ist darauf zu achten, dass bei der Verschiebung
des ophthalmologischen Gerätes
dessen optische Achse parallel zur Ausgangslage bleibt und der Verschiebeweg
nicht zu groß ist.
Ein zu großer
Verschiebeweg kann dazu führen,
dass durch die Beleuchtungspupille eine unzureichende Ausleuchtung
des zu fotografierenden Fundusareals erfolgt und deren Randbereiche
beschnitten werden.
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Um
dabei fehlerhafte Einstellungen durch den individuellen Einfluss
zu minimieren, werden von verschiedenen Anbietern ophthalmologische
Geräte angeboten,
die über
einen fest eingestellten Verschiebeweg verfügen, der über Hebel bzw. Knöpfe realisiert
wird.
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So
wird beispielsweise von der TOPCON-Medical Systems Inc. eine Funduskamera
mit variablem Aufnahmewinkel (Typenbezeichnung: TRC-50VT) angeboten,
die über
einen Stellknopf, zum Verschieben der Funduskamera in die beiden Aufnahmepositionen,
verfügt.
Durch betätigen
des Knopfes wird die gesamte Funduskamera um einen vorher festgelegten
Verschiebeweg entlang einer Schiene in die jeweiligen Endlagen verschoben.
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In
einer weiteren Lösungsvariante
wird zur Erzeugung einer entsprechenden Stereobasis eine vor dem
Frontobjektiv der Funduskamera angeordnete planparallele Platte
definierter Dicke um einen festen Betrag gekippt und dadurch der
erforderliche parallele Strahlversatz erzeugt. Auch hierbei wird
die komplizierte Einstellung durch einen Mechanismus ersetzt. Diese
Art der Erzeugung eines parallelen Strahlversatzes zur Stereofotografie
wird auch als „Allen
Stereo Separator" bezeichnet
und in [1] näher beschrieben.
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Nachteilig
bei den nach dem Stand der Technik bekannten, sequentiellen Verfahren
wirkt sich aus, dass entweder für
eine manuelle Einstellung relativ viel Erfahrung und Übung erforderlich
ist, oder dass bei den mechanisierten Einstellvorgängen die individuellen,
konkreten Bedingungen, wie beispielsweise die Pupillenweite, unberücksichtigt
bleiben, da immer ein fest eingestellter Verschiebeweg realisiert wird.
Dadurch ist die Qualität
der Stereoaufnahmen, d. h. des stereoskopischen Effektes, nicht
optimal und die erwartete Hilfe bei der Diagnose von bestimmten
Krankheitsbildern ist gar nicht oder nur bedingt vorhanden.
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Literatur:
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- [1] P. J. Saine, M. E. Tyler; „Ophthalmic
Photography: A Textbook of Fundus Photography, Angiography and Electronic
Imaging"; Butterworth
Heinemann, 1996, Seiten 88 bis 92 (ISBN 0-7506-9793-8)
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zur
Aufnahme und Dokumentation von Stereobildern des Augenhintergrundes
zu entwickeln, bei der individuelle Einflussgrössen weitestgehend berücksichtigt
werden und somit eine optimale Ausnutzung des stereoskopischen Effektes zur
sichereren Diagnose von Krankheitsbildern ermöglicht wird.
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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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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Aufnahme und Dokumentation von Stereobildern des Augenhintergrundes
besteht aus einer, vor dem Front-objektiv eines ophthalmologischen
Gerätes
angeordneten planparallelen Platte bekannter Dicke, einem Stellmechanismus
zum definierten Kippen der planparallelen Platte, einer Bildaufnahmevorrichtung und
einer Steuereinheit. Die planparallele Platte kann dabei beliebige
Winkelstellungen zur optischen Achse des ophthalmologischen Gerätes einnehmen,
wobei die planparallele Platte nach dem Bestimmen eines optimalen
Auslenkwinkels αopt in die andere optimale Lage bei –αopt bewegt
wird und in beiden Lagen von der Bildaufnahmevorrichtung jeweils
ein Bild des Augenhintergrundes aufgenommen und im Speicher der
Steuereinheit zur Auswertung und/oder Archivierung gespeichert werden.
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Obwohl
die vorgeschlagene Lösung
zur Aufnahme und Dokumentation von Stereobildern des Augenhintergrundes
vorgesehen ist und vorzugsweise in Funduskameras angewendet wird,
ist die Lösung
prinzipiell auch für
andere ophthalmologische Geräte
einsetzbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Dazu zeigen
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1:
mögliche
Lagen der Beleuchtungsringe in der geweiteten Patientenpupille für Stereoaufnahmen,
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2:
die Einbindung der erfinderischen Vorrichtung in eine Funduskamera
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3:
die spiegelsymmetrischen Lagen der planparallelen Platte zur Realisierung
von Stereoaufnahmen.
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Bei
der vorgeschlagenen Lösung
ist eine individuelle Einstellung durch Berücksichtigung der konkreten
Bedingungen des abzubildenden Auges, wie beispielsweise dessen Pupillenweite,
möglich. Die 1a und 1b zeigen
dazu mögliche
Lagen der Ringbeleuchtungen für
Stereoaufnahmen in der geweiteten Patientenpupille. Während die
Lage der Ringbeleuchtungen in der 1a optimal
ist, führen die
Ringbeleuchtungen gemäß 1b zu einer unzureichenden Ausleuchtung
des zu fotografierenden Fundusareals, insbesondere in dessen Randbereichen.
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Zur
Einstellung des optimalen Auslenkwinkels αopt verfügt die planparallele
Platte über
einem Stellmechanismus, der vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet
ist. Der optimale Auslenkwinkels αopt ist erreicht, wenn der Augenhintergrund
bei einem maximalen Auslenkwinkel αmax für eine Bildaufnahme ausreichend
beleuchtet ist. Hierbei kann zwischen den beiden maximalem Auslenkwinkeln
(αmax und –αmax)
jeder beliebige andere Winkel α bzw. –α eingestellt
werden, wobei der Winkel 2α zwischen
den beiden gewählten
Endstellungen bei αmax und –αmax ein Äquivalent
für die
Stereobasis A ist, mit der das zugehörige Bildpaar aufgenommen wurde.
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In
einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung verfügt die Steuereinheit über ein
Bedienelement zum definierten einstellen und/oder verändern der Winkelstellung α der planparallelen
Platte, sowie ein weiteres Bedienelement zum schnellen Schwenken der
planparallelen Platte in die spiegelsymmetrischen Lagen αopt und –αopt bzw.
in die, um einen vorher definierten Wert korrigieren, spiegelsymmetrischen
Lagen αkorr und –αkorr.
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In
einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung ist das ophthalmologische
Gerät eine
Funduskamera, die neben einer kontinuierlichen Beleuchtung vorzugsweise über eine
Blitzbeleuchtung verfügt.
Dazu zeigt 2 die Einbindung der erfinderischen
Vorrichtung in eine Funduskamera.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
besteht aus einer, vor dem Frontobjektiv 1 einer Funduskamera
angeordneten planparallelen Platte 2 bekannter Dicke, einem
als Stellmechanismus dienenden Schrittmotor 3 zum definierten
Kippen der planparallelen Platte 2, einem digitalen Bildsensor 4 und
einem als Steuereinheit dienender Computer 5 mit Monitor 6,
Tastatur 7 und Maus 8. Zur besseren Veranschaulichung
wurden sowohl der Beleuchtungsstrahlengang 9 als auch der
Beobachtungsstrahlengang 10 in die Zeichenebene geklappt.
Die Funduskamera verfügt
neben einer kontinuierlichen Beleuchtungsquelle 11 über eine
zusätzliche
Blitzbeleuchtungsquelle 12 für die fotografischen Aufnahmen.
Ausgehend von der im Beleuchtungsstrahlengang 9 angeordneten Beleuchtungsquelle 11 wird
das Patientenauge 13 über
das im Dokumentationsstrahlengang 14 angeordnete Frontobjektiv 1 und
die planparallele Platte 2 beleuchtet. Der Fundus 15 des
beleuchteten Patientenauges 13 wird wiederum über die
im Dokumentationsstrahlengang 14 angeordnete planparallele
Platte 2 und das Frontobjektiv 1 auf dem digitalen Bildsensor 4 abgebildet.
Der vorhandene Beobachtungsstrahlengang 10 kann hierbei
ebenfalls über
einen digitalen Bildsensor 16 als Sucherkamera verfügen, dessen
Bild zur Beobachtung beispielsweise auf den Monitor 6 geleitet
wird.
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Durch
den Schrittmotor 3 erfolgt durch definierte Kippung der
planparallelen Platte 2 die Erzeugung des erforderlichen
parallelen Strahlversatzes für
die Stereofotografie. Die Steuerung des Schrittmotors 3 erfolgt
hierbei über
die Tastatur 7 und/oder Maus 8 des Computers 5.
In den optimalen Auslenkwinkeln αopt und –αopt werden
vom dem digitalen Bildsensor 4 Abbilder des Fundus 15 aufgenommen und
an den Computer 5 übermittelt.
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Die 3 zeigt
dazu die Lage der planparallelen Platte 2 für die Realisierung
der beiden Stereoaufnahmen. Durch definierte Kippung der vor dem Frontobjektiv 1 angeordneten
planparallelen Platte 2 wird der für die Stereofotografie erforderliche
parallele Strahlversatz erzeugt. Vom beleuchteten Patientenauge 13 werden
zwei Stereoaufnahmen des Fundus 15 bei unterschiedlichen
Winkelstellungen der planparallelen Platte 2 realisiert.
Dabei stellt der Winkel 2α zwischen
den beiden gewählten
Endstellungen ein Äquivalent
für die
Stereobasis A dar, mit der das zugehörige Bildpaar aufgenommen wurde.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung verfügt die planparallele Platte 2 über einen
weiteren Stellmechanismus, mit dem diese aus bzw. in den Dokumentationsstrahlengang 14,
vor das Frontobjektiv 1 der Funduskamera geschwenkt werden kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Aufnahme und Dokumentation von Stereobildern des Augenhintergrundes
kann eine vor dem Frontobjektiv eines ophthalmologischen Gerätes angeordnete planparallele
Platte bekannter Dicke über
einen als Stellmechanismus dienenden Schrittmotor definierte Winkelstellungen
zur optischen Achse einnehmen und wird nach dem Bestimmen eines
optimalen Auslenkwinkels αopt in die beiden Lagen αopt und –αopt bewegt,
wobei in beiden Lagen von einer Bildaufnahmevorrichtung, vorzugsweise
einem digitalen Bildsensor, jeweils ein Bild des Augenhintergrundes aufgenommen
und dem Speicher der Steuereinheit zur Auswertung und/oder Archivierung
zugeführt und/oder
dort gespeichert wird. Das ophthalmologische Gerät kann hier bei eine Funduskamera
sein und neben einer kontinuierlichen Beleuchtung über eine
zusätzliche
Blitzbeleuchtung verfügen.
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Zur
Bestimmung des optimalen Auslenkwinkels αopt wird
der Auslenkwinkels α der
planparallelen Platte mit Hilfe des Schrittmotors so lange vergrößert, bis
der Winkel erreicht ist, in dem gerade noch eine optimale Ausleuchtung
des Fundus des Patientenauges erreicht wird. Dieser Winkel entspricht
dem optimalen Auslenkwinkel αopt.
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Über Bedienelemente
der Steuereinheit kann mit Hilfe des Schrittmotors die Winkelstellung α der planparallelen
Platte definiert eingestellt und/oder verändert werden. Des weiteren
ist über diese
Bedienelemente der Steuereinheit ein schnelles Schwenken der planparallelen
Platte in die spiegelsymmetrischen Lagen αopt und –αopt bzw.
in die, um einen vorher definierten Wert korrigierten, spiegelsymmetrischen
Lagen αkorr und –αkorr möglich. Als Steuereinheit
dient dazu vorzugsweise ein Computer mit Monitor, Tastatur und Maus.
Die Winkelposition α der
planparallelen Platte wird über
entsprechende Schaltflächen
auf der Bedienoberfläche
des PC (Tastatur, Maus o. ä.)
eingestellt bzw. verändert.
Beispielsweise wird per Tastendruck die, zu dieser Position gehörende spiegelsymmetrische
Position –α eingestellt.
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Zunächst wird
bei jedem Patienten bei maximaler Auslenkung αmax der
planparallelen Platte die Stelle in der Patientenpupille gesucht,
bei der gerade noch eine optimale Ausleuchtung des Fundus und insbesondere
dessen Randbereiche erzielt wird. Danach wird per Tastendruck die
spiegelsymmetrische Position –αmax der
planparallelen Platte eingestellt und kontrolliert, ob auch hier
eine optimale Ausleuchtung des Fundus erreicht wird. Dieser Kontrollvorgang
erfolgt bei kontinuierlicher Beleuchtung, vorzugsweise bei Halogenlampenbeleuchtung.
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Ist
die Ausleuchtung des Fundus in der beiden Position αmax und –αmax in
der gewünschten
Qualität,
werden nacheinander, vorzugsweise mit nur einem Tas tendruck auf
die „Auslösetaste", die beiden Stereoaufnahmen
ausgelöst.
Bei Betätigung
der „Auslösetaste" steuert der Computer
den Stellmotor, der die planparallele Platte zunächst in die Position αmax dreht
und aktiviert für
die Bildaufnahme die Blitzlampe. Das auf diese Weise dokumentierte
Ergebnisbild wird mit einer Kennung für die entsprechende Position
(αmax) versehen und im Computer gespeichert.
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Danach
wird die planparallele Platte über den
Schrittmotor automatisch in die zweite Position –αmax bewegt,
wiederum die Blitzlampe aktiviert und das zweite Ergebnisbild dokumentiert
und mit einer Kennung für
die entsprechende Position (–αmax)
versehen im Computer gespeichert.
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Wird
allerdings bereits bei der Kontrolleinstellung in der zweiten Position –αmax keine
optimale Ausleuchtung erreicht, wird über eine Schaltflächen auf
der Bedienoberfläche
des Computers der Auslenkwinkel α der
Platte und damit die Stereobasis um einen bestimmten Betrag, der
subjektiv festgelegt werden kann, reduziert. Danach wiederholt sich
die oben beschriebene Prozedur bis der Winkelbetrag α bzw. –α gefunden
wurde, bei dem in beiden Endstellungen (Position αopt und –αopt)
eine hinreichend gute Ausleuchtung des Fundus erreicht wird. Ist
die maximal mögliche
Stereobasis für
diesen konkreten Patienten ermittelt werden die beiden Stereobilder
aufgenommen.
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Damit
ist sichergestellt, dass für
jeden einzelnen Patienten die maximal mögliche Stereobasis für die Aufnahme
des Stereobildpaares benutzt wird, d. h. der maximal mögliche Stereoeindruck
für die
Diagnose zur Verfügung
steht.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem Verfahren zur Aufnahme und Dokumentation von Stereobildern
des Augenhintergrundes wird eine Lösung zur Verfügung gestellt,
die im Vergleich zum Stand der Technik deutlich einfacher in der
Handhabung ist und sicher stellt, dass die individuellen Bedingungen
jedes Patienten optimal berücksichtigt werden.
Somit steht zur Diagnose immer der maximal mögliche Stereoeffekt zur Verfügung.