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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
eines Mikroskops, bei dem verschiedene Betriebsparameter einstellbar sind.
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Moderne
Mikroskope erlauben die Einstellung einer Vielzahl von Betriebsparametern.
Dazu gehören
beispielsweise die Vergrößerung,
die Beleuchtungsart und -stärke,
der Abstand zwischen Objektiv und Objektebene, die Blenden usw.
Der Anwender hat daher die Möglichkeit,
ein Mikroskop in einer für
den Anwendungsfall geeigneten und an ihn angepassten Weise zu betreiben.
Daneben ist es möglich,
die genannten und auch weitere Betriebsparameter elektronisch, bspw.
durch Stellvorrichtungen, einstellen zu können.
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Durch
die genannten Stellvorrichtungen oder manuell lässt sich heute bei den genannten
Mikroskopen jeweils nur ein Parameter einzeln verstellen (z.B. Fokus,
Vergrößerung,
Objektabstand, etc.). Außerdem
kann jeweils nur ein Parameter (sequentiell) und nicht mehrere gleichzeitig
(parallel) verstellt werden. Dies hat zur Folge, dass Ausgangs-
oder Zielpositionen oder Ausgangs- und Zielwerte nicht verläßlich reproduziert
werden können.
Beispielsweise muss der Benutzer eines Operationsmikroskops während eines
Eingriffs permanent verschiedene Parameter am Operationsmikroskop
einstellen, um den optimalen Bildausschnitt und die optimale Beleuchtung
zum Erkennen der für
den jeweiligen Operationsschritt notwendigen Details sicherzustellen.
Dies stellt für
den Chirurgen einen erheblichen Zusatzaufwand dar, der mit Zeitverlust
und Einstellungenauigkeiten verbunden ist.
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Wird
ein Mikroskop von mehreren Anwendern oder von einem Anwender zu
verschiedenen Zwecken oder zu verschiedenen Zeiten verwendet, benötigt es
jeweils eine lange Zeit, um das Mikroskop an den jeweiligen Anwender
oder die beabsichtigte Verwendung anzupassen. Es ist notwendig,
die einzelnen Betriebsparameter der Reihe nach in die gewünschte Einstellung
zu bringen. Daneben ist es problematisch, geeignete Einstellwerte
für die
einzelnen Betriebsparameter zu reproduzieren.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung anzugeben, das bzw. die die Bedienung eines Mikroskops erleichtert
und die Reproduzierbarkeit unterschiedlicher Betriebseinstellungen
verbessert.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops, bei dem verschiedene Betriebsparameter
einstellbar sind, gelöst,
wobei das Mikroskop durch Betätigen
einer ersten Auslösevorrichtung
in jeweils einen von mehreren verschiedenen vorbestimmten Betriebsmodi
gebracht wird, wobei jeder Betriebsmodus durch ein oder mehrere
Betriebsparameter festgelegt ist. Durch eine bestimmte Kombination
von Einstellwerten der Betriebsparameter eines Mikroskops kann ein
Anwender jeweils einen Betriebsmodus festlegen, den er zum Betreiben
des Mikroskops verwenden will. Erfindungsgemäß lassen sich verschiedene
vorbestimmte Betriebsmodi vom Anwender durch Betätigen einer Auslösevorrichtung
halbautomatisch durchlaufen, indem beispielsweise nach Betätigen eines
Fußschalters
als Auslösevorrichtung
jeweils der nächste
Betriebsmodus automatisch angefahren wird, indem die entsprechenden
Betriebsparameter automatisch eingestellt werden. Hierdurch wird der
notwendige Zeitbedarf zum Einstellen verschiedener Betriebsmodi im
Vergleich zu herkömmlichen Lösungen erheblich
reduziert und die Reproduzierbarkeit verbessert.
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Insbesondere
bei Operationen in der Medizin muss ein Operationsmikroskop schrittweise
in verschiedenen Betriebsmodi verwendet werden. So umfasst beispielsweise
eine Kataraktoperation sieben Schritte, die der Reihe nach durchlaufen
werden. Das Operationsmikroskop muss dabei bei jedem Schritt in einem
anderen Betriebsmodus betrieben werden. Sind diese sieben Betriebsmodi
im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorbestimmt, können
sie der Reihe nach durch Betätigen
einer Auslösevorrichtung
angefahren bzw. eingenommen werden. Damit wird die Bedienung eines
Mikroskops für
den Anwender deutlich erleichtert. Ebenso bevorzugt kann ein zyklisches
Durchlaufen der abgespeicherten Betriebsmodi vorgesehen sein, so
dass ein Mikroskop, das sich in einem letzten abgespeicherten Betriebsmodus
einer Serie befindet, durch Betätigen
der Auslösevorrichtung
wieder in den ersten Betriebsmodus der Serie gebracht wird.
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Zweckmäßigerweise
sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Einstellwerte der Betriebsparameter für einen vorbestimmten Betriebsmodus
in einer Speichervorrichtung abgespeichert. Damit ist es vorteilhaft
möglich,
verschiedene vorbestimmte Betriebsmodi zur Verfügung zu stellen, in die das
Mikroskop durch Betätigen
einer Auslösevorrichtung
gebracht werden kann. Dabei können
insbesondere sowohl verschiedene Betriebsmodi für verschiedenen Anwender als
auch verschiedene Betriebsmodi für
verschiedene Verwendungszwecke abgespeichert sein.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden durch Betätigen
der ersten oder einer oder mehrerer zweiten Auslösevorrichtungen die Einstellwerte
der Betriebsparameter für
einen gewünschten Betriebsmodus
bestimmt und dann die bestimmten Einstellwerte in der Speichervorrichtung
abgespeichert. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann als aktiver Speichermodus bezeichnet werden. Dabei kann der
Benutzer vorteilhaft die Werte der einzelnen Betriebsparameter nach
seinen Wünschen
anpassen und durch Betätigen
der Auslösevorrichtung
dauerhaft abspeichern. Somit wird insbesondere die Reproduzierbarkeit
erhöht.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Betriebsparameter ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus Beleuchtungsart, Beleuchtungsstärke, Vergrößerung,
Tiefenschärfe,
Blende, Betriebsparameter interner oder externer Zusatzgeräte, X-,
Y-Z-Position, WD
(Working Distance), Reset. Es versteht sich, dass jeder einstellbare
Betriebsparameter eines Mikroskops für einen Betriebsmodus verwendet
werden kann.
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Ebenso
von Vorteil ist es für
das erfindungsgemäße Verfahren,
wenn die erste oder die zweiten Auslösevorrichtungen ausgewählt werden
aus der Gruppe, bestehend aus Hand-/Armbetätigungsvorrichtung wie Handschalter,
Fuß/Beinbetätigungsvorrichtung
wie Fußschalter,
Mundbetätigungsvorrichtung,
Tonbetätigungsvorrichtung
wie Sprachsteuerung (voice control), Augenbetätigungsvorrichtung, insbesondere
Pupillenverfolgung (eye tracking), Kopfbetätigungsvorrichtung wie Kopfsteuerung
oder Gehirntätigkeitssteuerung
(brain tracking). Diese genannten Auslösevorrichtungen sind für den Anwender
während
der Arbeit an einem Mikroskop einfach und zuverlässig bedienbar.
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Bevorzugterweise
sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die in der Speichervorrichtung abgespeicherten Einstellwerte der
Betriebsparameter für
einen bestimmten Betriebsmodus veränderbar. Somit kann beispielsweise
ein Anwender die vorbestimmten abgespeicherten Parameter an neue
Bedürfnisse
unmittelbar anpassen oder optimieren.
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Als
Alternative oder auch als zusätzliche Ausgestaltung
des oben erwähnten
aktiven Speichermodus ist der Einsatz neuronaler Netze für einen passiven
Lernmodus sinnvoll und vorteilhaft. Hierbei werden zunächst mittels
eines neuronalen Netzes die verschiedenen Betriebsmodi bestimmt
und die zugehörigen
Einstellwerte der Betriebsparameter in der genannten Speichervorrichtung
abgespeichert. Beispielsweise kann ein solches erweitertes System selbst
erkennen, wenn der Anwender immer wieder dieselben Schritte durchläuft und
beispielsweise automatisch abfragen, ob die Speicherung eines bestimmten
Betriebsmodus erwünscht
ist.
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Vorteilhafterweise
wird das erfindungsgemäße Verfahren
in der Medizin, insbesondere in der Augenheilkunde und in der Neurochirurgie,
verwendet. Beispielsweise bei Operationen ist oftmals eine vorgegebene
Abfolge von verschiedenen Operationsschritten notwendig, für die das
Mikroskop in unterschiedlichen Betriebsmodi verwendet werden muss. Durch
Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann der Betrieb und die Verwendung insbesondere eines Operationsmikroskops
automatisiert, vereinfacht, beschleunigt und anwendungsfreundlicher gemacht
werden, wodurch auch die Sicherheit der Anwendung erhöht wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben eines Mikroskops, bei dem verschiedene Betriebsparameter
einstellbar sind, ist gekennzeichnet durch eine erste Auslösevorrichtung,
die mit einer Einstellvorrichtung für die genannten Betriebsparameter
derart in Wirkverbindung steht, dass das Mikroskop durch Betätigen dieser
Auslösevorrichtung in
jeweils einen von mehreren verschiedenen vorbestimmten Be triebsmodi
gebracht werden kann, wobei jeder Betriebsmodus durch ein oder mehrere
Betriebsparameter festgelegt ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
also dem Benutzer durch einfaches Betätigen der Auslösevorrichtung
einen Betriebsmodus auszuwählen,
wobei automatisch die Einstellvorrichtung für das Einstellen der zugehörigen Betriebsparameter angesteuert
wird. Somit wird das Betätigen
der Einstellvorrichtung für
die Betriebsparameter für
den Benutzer selbst überflüssig, wenn
er einen vorbestimmten Betriebsmodus ansteuern will.
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Hierzu
ist es vorteilhaft, wenn eine Speichervorrichtung vorgesehen ist,
in der die Einstellwerte der Betriebsparameter für einen vorbestimmten Betriebsmodus
abgespeichert sind. Beim Aktivieren der genannten (ersten) Auslöseeinrichtung
können
dann von der Einstellvorrichtung die Einstellwerte der Betriebsparameter
aus der Speichervorrichtung gelesen werden. Durch entsprechendes
automatisches Einstellen dieser Betriebsparameter wird der vorbestimmte
Betriebsmodus angefahren.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die genannte erste oder eine oder mehrere
zweite Auslösevorrichtungen
mit der genannten Speichervorrichtung derart in Wirkverbindung stehen,
dass durch Betätigen
einer Auslösevorrichtung
die Einstellwerte der Betriebsparameter für einen Betriebsmodus in der Speichervorrichtung
abspeicherbar sind. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für den aktiven
Speichermodus, der oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
abgehandelt wurde, vorteilhaft. Diese Ausgestaltung erlaubt dem
Benutzer, eine Folge von verschiedenen Betriebsmodi manuell einzustellen
und durch Betätigen
einer Auslösevorrichtung
die zugehörigen
Einstellwerte der Betriebsparameter dauerhaft zu speichern. Die
derart abgespeicherten Betriebsmodi können anschließend als vorbestimmte
Betriebsmodi sukzessive durchlaufen werden, indem dieselbe oder
eine andere Auslösevorrichtung
betätigt
wird.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundenen
Möglichkeiten
und Vorteile ergeben sich aus den entsprechenden Ausgestaltungen
und Vorteilen des bereits behandelten erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sei deshalb ausdrücklich auf
den dortigen Beschreibungsteil verwiesen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, daß die
vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenbeschreibung
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Im
folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es
zeigt
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem Einstellwerte von Betriebsparametern gegen die Zeit aufgetragen sind,
und
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2 ein
Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführliche
Figurenbeschreibung
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Ein
beispielhafter Ablauf eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in 1 dargestellt, wobei verschiedene Parameter I, II,
III jeweils auf der Ordinate gegen die Zeit als Abszisse aufgetragen
sind. Der Zeitpunkt Null stellt die Startsituation dar, in der die
Parameter I, II und III unterschiedliche Werte annehmen, die durch
die Höhe über der
Abszisse charakterisiert sind. Da es sich bei diesem Beispiel lediglich
um eine qualitative Veranschaulichung handelt, spielen die Einheiten
der Parameter keine Rolle. Nur beispielhaft seien als Parameter
bei einem bekannten Operationsmikroskop, M841 der Anmelderin, die
einstellbaren Parameter Zoom, MainLight (Hauptbeleuchtung) und Ottoflexbeleuchtung
genannt. Auf diese Parameter wird im Zusammenhang mit dem zweiten
Ausführungsbeispiel
in Bezug auf 2 weiter unten näher eingegangen werden.
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Durch
Betätigen
einer Auslösevorrichtung, beispielsweise
einer Fußschaltertaste,
triggert der Benutzer zum Zeitpunkt 1 die Einstellung eines ersten
Betriebsmodus, der durch Einstellen der drei Parameter I (Zoom),
II (MainLight) und III (Ottoflex) in der in 1 angegebenen
Form bestimmt ist. Im Betriebsmodus 1 bleibt, wie aus 1 ersichtlich,
der Parameter I unverändert,
während
die Parameter II und III erhöht
werden. Durch erneutes Triggern wird der Betriebsmodus 2 ausgelöst. In diesem
Betriebsmodus wird der Parameter I herabgesetzt, der Parameter II
leicht angehoben, der Parameter III stark herabgesetzt. Durch erneutes
Betätigen
der Auslösevorrichtung
triggert der Benutzer den Betriebsmodus 3, zu dem sämtliche
Parameter leicht angehoben werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
liegen die Triggerzeitpunkte 1, 2 und 3 nahezu äquidistant zueinander. Selbstverständlich sind
beliebige Abstände zwischen
den Triggerzeitpunkten möglich.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Variante gewählt,
dass nach Durchlaufen der vorbestimmten Betriebsmodi eine erneute
Betätigung
der Auslösevorrichtung
zur Rückkehr
zum ersten Betriebsmodus führt.
Wie aus 1 ersichtlich führt ein
erneutes Triggern nach dem dritten Betriebsmodus zur Rückkehr zum
Betriebsmodus 1.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
stellt das Mikroskop auf Tastendruck alle zu einem Betriebsmodus
gespeicherten Parameter ein, wie sie im aktiven Speichernmodus definiert
worden sind. Die Kennnummer des aktiven Schrittes (Betriebsmodus) kann
per Audiosignal angekündigt,
an einem Display zusätzlich
zur Orientierung sichtbar gemacht und vorteilhafterweise ins Mikroskop
eingespiegelt werden.
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Das
dargestellte Verfahren eignet sich selbstverständlich auch für zwei Betriebsmodi,
zwischen den hin- und hergesprungen werden soll. Dies erweist sich
beispielsweise in der Vitreo-Retinal-Chirurgie als vorteilhaft,
wo der Chirurg typischerweise erst ohne Licht bei höherer Vergrößerung arbeitet
(intraokularer Bereich) und dann zwecks Übersicht aus diesen Bereich
herauszoomt und beleuchtet (extraokularer Bereich). Diese Funktionen
braucht der Chirurg mehrmals während
eines Eingriffs und spart entsprechend Zeit, wenn er statt Anfahren
einer jeden Position (Betriebsmodus) nur eine Taste drückt, wodurch
gezielt der gewünschte
Betriebsmodus angefahren wird. Für
den erwähnten
Einsatzbereich nehmen die drei Parameter Zoom, MainLight, Ottoflex,
in den beiden Betriebsmodi typischerweise die folgenden Werte an:
Betriebsmodus 1: Zoom = 15fach, MainLight = 0%, Ottoflex = 0%; Betriebsmodus
2: Zoom = 10fach, MainLight = 30%, Ottoflex = 0%.
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Eine
bevorzugte weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in 2 dargestellt.
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Bei
der beispielhaften Anwendung wird der Betrieb eines Mikroskops für eine Kataraktoperation verbessert.
In der hier beschriebenen Ausführungsform
werden die einzelnen Betriebsmodi vom Operateur im Mikroskop abgespeichert
(Lernmodus), es ist aber ebenso möglich, dass ausgewählte Betriebsmodi
bereits vom Hersteller im Mikroskop abgespeichert wurden.
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Im
Schritt 101 wird das Mikroskop in den aktiven Speichermodus
gebracht. In diesem Modus werden durch Betätigen einer Auslösevorrichtung, beispielsweise
eines Fußschalters
die vom Operateur eingestellten und ausgewählten Betriebsparameter als
vorbestimmte Betriebsmodi in der Speichervorrichtung abgespeichert.
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Im
Schritt 102 stellt der Operateur das Mikroskop so ein,
wie er es bei der Operationsvorbereitung benötigt. Beispielsweise wird er
den Satz von Betriebsparametern: Zoom = 7fach, Hauptbeleuchtung (HB)
= 20%, Ottoflexbeleuchtung (OB) = 20% wählen. Durch Betätigen der
Auslösevorrichtung
wird dieser Betriebsmodus „Vorbereitung" in der Speichervorrichtung
abgespeichert.
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In
Schritt 103 wird der Betriebsmodus „Capsulorhexis" in der Speichervorrichtung
abgespeichert. Dazu stellt der Operateur typischerweise die Betriebsparameter:
Zoom = 10fach, HB = 10%, OB = 40% ein und betätigt die Auslösevorrichtung.
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In
Schritt 104 wird der Betriebsmodus „Phaco" in der Speichervorrichtung abgespeichert.
Dazu stellt der Operateur typischerweise die Betriebsparameter:
Zoom = 14fach, HB = 25%, OB = 20% ein und speichert den Betriebsmodus „Phaco" durch Betätigen der
Auslösevorrichtung
in der Speichervorrichtung ab.
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Im
Verfahrensschritt 105 wird der Betriebsmodus „Kapselpolitur" abgespeichert. Die
zugehörigen
Betriebsparameter sind typischerweise: Zoom = 10fach, HB = 10%,
OB = 35%. Der Abspeichervorgang wird wiederum durch Betätigen der
Auslösevorrichtung
durchgeführt.
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In
den folgenden Verfahrensschritten 106, 107 und 108 werden
die beispielhaften Betriebsmodi „IOL Implantat" mit den erfahrungsabhängigen Betriebsparametern:
Zoom = 7fach, HB = 10%, OB = 25%; „Abschluss" mit den erfahrungsabhängigen Betriebsparametern:
Zoom = 7fach, HB = 20%, OB = 20%; und „Reset" mit den erfahrungsabhängigen Betriebsparametern:
Zoom = 7fach, HB = 20%, OB = 20%, alle Antrieb RESET, Licht aus;
in der Speichervorrichtung abgespeichert.
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Im
Schritt 109 beendet der Operateur den Lernmodus des Mikroskops.
Bei allen zukünftig durchzuführenden
Kataraktoperationen wird der Operateur mit dem Verfahrensschritt 110 beginnen.
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Im
Verfahrensschritt 110 wird das Mikroskop durch Betätigen der
Auslösevorrichtung
in den Betriebsmodus „Vorbereitung" gebracht. Anschließend wird
der Operateur am Auge die zur Vorbereitung notwendigen Handlungen
durchführen.
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Im
Schritt 111 wird durch erneutes Betätigen der Auslösevorrichtung
das Mikroskop in den Betriebsmodus „Capsulorhexis" gebracht. Nachdem
der Operateur die entsprechenden Tätigkeiten am Auge durchgeführt hat,
kann er im Schritt 112 durch Betätigen der Auslösevorrichtung
das Mikroskop in den Betriebsmodus „Phaco" bringen.
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Analog
hierzu wird nach Durchführung
der entsprechenden Tätigkeiten
am Auge durch Betätigen
der Auslösevorrichtung
in den Schritten 113 bis 115 das Mikroskop der
Reihe nach in die abgespeicherten Betriebsmodi gebracht.
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Am
Ende der Operation wird im Verfahrensschritt 116 durch
Betätigen
der Auslösevorrichtung das
Mikroskop in den Betriebsmodus „Reset" gebracht. Die Antriebe werden zurückgesetzt
und die Beleuchtung ausgeschaltet.
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Durch
erneutes Betätigen
der Auslösevorrichtung
wird zu Verfahrensschritt 110 zurückgekehrt und das Mikroskop
in den Betriebsmodus „Vorbereitung" gebracht. Der Operateur
kann eine neue Operation durchführen.
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Durch
diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann der Operateur das Mikroskop für routinemäßige Eingriffe einmalig dauerhaft
vorbereiten und bei späteren
Operationen reproduzierbar die für
ihn günstigen
Betriebsparameter wiederherstellen. Es wird ihm vorteilhaft ermöglicht,
sich während
einer Operation auf die Operationstätigkeit selbst zu konzentrieren,
da die Notwendigkeit entfällt,
das Mikroskop wiederholt auf die Bedürfnisse einzustellen.
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Wie
ausführlich
beschrieben, stellt die Erfindung einen Mikroskopbetrieb zur Verfügung, der
verschiedene Betriebsarten erlaubt: Zum einen können im aktiven Speichermodus
vom Benutzer aktiv verschiedene Betriebsmodi definiert und gespeichert werden
und im passiven Lernmodus anhand eines Lernalgorithmus verschiedene
Betriebsmodi, die beispielsweise immer wieder angefahren werden,
automatisch erkannt und abgespeichert werden. Auf der anderen Seite
ist ein Mikroskopbetrieb möglich,
bei dem durch Betätigen
einer Aus lösevorrichtung
von einem Betriebsmodus in einen nächsten Betriebsmodus geschaltet
werden kann. Schließlich
sollte auch ein Wechsel in den handgesteuerten Betrieb des Mikroskops
möglich
sein, um die Sequenz der vorbestimmten Betriebsmodi verlassen zu
können.
Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn unvorhergesehene Ereignisse
eintreten, die ein Verlassen der Betriebsmodisequenz erfordern.
Nur der Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass es selbstverständlich
auch denkbar wäre,
die verschiedenen vorbestimmten Betriebsmodi vollautomatisch zu
durchlaufen, ohne jeweils eine Auslösvorrichtung zu bedienen. Ob
dies in der Praxis Sinn macht, bleibt der jeweiligen Anwendung überlassen.
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- 101–116
- Verfahrensschritte