DE102008008475A1

DE102008008475A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung

Info

Publication number: DE102008008475A1
Application number: DE102008008475A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ernsperger; Peter Reimer
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-09
Also published as: US9232983B2; DE102008008475B4; WO2009098092A1; US20110066408A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung, mit den Schritten Erfassen mindestens eines beleuchtungsrelevanten Zustandswertes und Berechnen einer Beleuchtungsstrahlendosis aufgrund des erfassten Zustandswertes, wobei das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes das Erfassen eines Einstellparameterwertes mindestens eines Einstellparameters einer Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet, eine dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik ausgewählt wird, mindestens ein Dosissimulationswert berechnet wird unter Einbeziehung des Einstellparameterwertes und der zugeordneten Dosissimulationscharakteristik und das Berechnen der Beleuchtungsstrahlendosis erfolgt unter Einbeziehung des mindestens einen Dosissimulationswertes, zur Verfügung gestellt sowie eine Vorrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein Operationsmikroskop hierfür.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung, mit den Schritten Erfassen mindestens eines beleuchtungsrelevanten Zustandswertes und Berechnen einer Beleuchtungsstrahlendosis aufgrund des erfassten Zustandswertes, sowie eine Vorrichtung, ein Operationsmikroskop und ein Computerprogrammprodukt hierfür.
Für Operationen, bei denen strahlungsempfindliches Gewebe einer gewissen Beleuchtungsstrahlendosis ausgesetzt werden muss, um die Operation durchführen zu können, etwa bei ophthalmochirurgischen Operationen (Augenoperationen), ist es nach dem Stand der Technik bekannt, Dosimeter zu verwenden. Solche Dosimeter messen die Dosis einer elektromagnetischen oder Teilchenstrahlung, beispielsweise das für die Ausleuchtung des Operationsbereiches eingesetzte Licht, und können in die Operationsfeldbeleuchtung eines Operationsmikroskopes integriert sein.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 10 024 A1 ist ein Beleuchtungsstärkendosisgerät für Operationsmikroskope bekannt. Hier wird die Strahlungs- bzw. Lichtdosis gemessen, indem zunächst ein kleiner Bruchteil des Feldbeleuchtungsstromes, der von der mikroskopinternen Beleuchtungsvorrichtung erzeugt wird, entnommen wird. Die Entnahme erfolgt, indem eine transparente Planplatte mit ausreichender Streuung im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet wird, an deren Kante ein Photodetektor angeordnet ist. Das elektrische Signal des Photodetektors für die so gemessene Strahlung wird dann in einem Mikroprozessor erfasst und zeitlich integriert.
Diese Vorgehensweise berücksichtigt jedoch nicht, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedliche Wirkung auf das strahlenempfindliche Gewebe haben. Sie weist daher den Nachteil auf, dass beispielsweise Strahlung weniger schädlicher Lichtwellenlängen gleich bewertet wird wie Strahlung schädlicherer Lichtwellenlängen und somit eine aufgrund des Dosisergebnisses geschätzte maximale Restoperationszeit geringer ausfällt als die tatsächlich mögliche.
Dies ist insbesondere problematisch, wenn die Spektralanteile des von den Lichtquellen erzeugten Lichts je nach gewünschter Helligkeit variieren, oder die Lichtquelle während der Operation gewechselt wird oder Spektralfilter eingesetzt werden.
Um diese Probleme zu lösen, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 055 058 A1 ein System bekannt, das eine spektral gewichtete Messung des erzeugten Lichtes durchführt. Hierzu wird das Licht über mehrere Sensoren gemessen, etwa je ein Sensor für infrarotes, sichtbares und ultraviolettes Licht, und von einem Mikroprozessor erfasst. Hierbei wird die spektrale Gewichtung insgesamt durch die jeweilige spektrale Empfindlichkeit der Sensoren erzielt. Der Mikroprozessor erfasst die so spektral gewichteten Messwerte, vergleicht sie mit den entsprechenden biologischen Strahlengefährdungsgrenzwerten und berechnet die daraus resultierende Restoperationsdauer.
Die hierfür benötigten messtechnischen Elemente sind jedoch relativ aufwändig und teuer, und liefern bei der Anwendung externer Zusatz- oder Speziallichtquellen nur bedingt oder praktisch gar keine verwendbaren Ergebnisse.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung anzugeben, welches zuverlässig arbeitet, den erforderlichen technischen Aufwand verringert und gleichwohl ermöglicht, die Auswirkungen unterschiedlicher Lichtspektren und Beleuchtungssituationen zu berücksichtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1, 13, 21 und 22 gelöst.
Anspruch 1 schlägt ein Verfahren zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung, bspw. eines Operationsmikroskops und insbesondere eines ophthalmologischen Operationsmikroskops, vor, mit den Schritten Erfassen mindestens eines beleuchtungsrelevanten Zustandswertes und Berechnen einer Beleuchtungsstrahlendosis aufgrund des erfassten Zustandswertes, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes das Erfassen eines Einstellparameterwertes mindestens eines Einstellparameters einer Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet, eine dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik ausgewählt wird, mindestens ein Dosissimulationswert berechnet wird unter Einbeziehung des Einstellparameterwertes und der zugeordneten Dosissimulationscharakteristik und das Berechnen der Beleuchtungsstrahlendosis erfolgt unter Einbeziehung des mindestens einen Dosissimulationswertes.
Indem die Einstellparameterwerte der Beleuchtungsvorrichtung erfasst werden, und diese als Berechnungsgrundlage für eine simulierte Beleuchtungsstrahlungsdosis herangezogen werden, wird eine technisch aufwandsarme und zuverlässig arbeitende Lösung erzielt. Der Aufwand an notwendiger Messsensorik, und aus der Operationsumgebung entstehende Messstörungen werden gegenüber herkömmlichen Lösungen verringert, da hierbei nicht, oder nicht ausschließlich, erfasste Strahlungsmeßwerte die Berechnungsgrundlage bilden. Die zu erfassenden Einstellparameterwerte liegen in der Regel in der Steuerung für die Beleuchtungsvorrichtung sowieso vor und können daher ohne großen Aufwand abgerufen werden.
Die für die Simulationsberechnungen verwendete, dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik kann demnach so gewählt sein, dass sie den Beitrag einer durch den Einstellparameter beeinflussten Komponente der Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtungsstrahlendosis wiedergibt.
Anstelle der, oder zusätzlich zur, Messung der entstehenden Helligkeit wird so das Strahlungs- und Spektralverhalten aller Beleuchtungsvorrichtungen oder Leuchtmittel in Abhängigkeit von deren Steuerung durch den Benutzer, d. h. den entsprechenden Steuerungssignalen, rechnerisch durch Simulation ermittelt.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung nach Anspruch 1 können entsprechend der auf diesen Anspruch rückbezogenen Unteransprüche verwirklicht werden.
Die Erfindung kann etwa dadurch weitergebildet sein, dass das Auswählen der Dosissimulationscharakteristik ein Auswählen einer Berechnungsfunktion beinhaltet. Gleichzeitig oder alternativ kann das Auswählen der Dosissimulationscharakteristik ein Auswählen einer tabellarischen Speicherzuordnung mit Einstellparameterwerten und Funktionswerten beinhalten.
Die tabellarische Speicherzuordnung kann über einen Datenträger eines Produktanbieters oder andere Datenübertragungswege in das Verfahren gebracht werden. Ausführungsformen des Verfahrens können die tabellarische Speicherzuordnung erzeugen durch Messung von Helligkeitswerten zu ausgewählten Einstellparameterwerten.
Die Erfindung kann ferner weitergebildet werden, indem das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes ferner das Erfassen eines Helligkeitsmesswertes beinhaltet. Dabei kann das Berechnen einer Beleuchtungsstrahlendosis erfolgen unter Ermitteln eines Dosiswertes aus dem erfassten Helligkeitsmesswert und Modifizieren des Dosiswertes mit dem Dosissimulationswert. Hierdurch kann das Simulationsergebnis an ein erfasstes Messergebnis gekoppelt werden, welches allerdings mit technisch aufwandsarmer Messtechnik erlangt worden ist.
In Ausführungsformen der Erfindung kann das Erfassen des Helligkeitsmesswertes erfolgen unter Erfassung eines Videobildes mindestens eines Teils des Operationsbereiches. Der Helligkeitsmesswert kann dann rechnerisch aus dem Videobild abgeleitet werden. Hierdurch erübrigen sich weitere aufwändige Messvorrichtungen, wie etwa ein nach Spektralanteilen abgestuftes Sensorarray oder breitbandige Strahlungssensoren.
Optional ist es auch möglich, wenigstens eine Dosissimulationscharakteristik von Zeit zu Zeit anhand des auf der Basis eines erfassten Helligkeitsmesswertes ermittelten Dosiswertes zu aktualisieren.
Wird die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes ferner das Erfassen eines Operationscharakteristikwertes beinhaltet und das Berechnen des Dosissimulationswertes in Abhängigkeit vom Operationscharakteristikwert erfolgt, so können typische Operationssituationen in die Berechnung der Strahlungsdosis einfließen, etwa das Vorhandensein einer getrübten Linse bei einer Augenoperation, oder eine teilweise Verdeckung des Operationsgebietes, welche sich beide reduzierend auf die tatsächlich einwirkende Strahlungsmenge auswirken. Dabei kann der Operationscharakteristikwert rechnerisch aus dem Videobild abgeleitet werden, etwa durch geeignete automatische Bilderkennungsmittel und statistische Klassifizierungsfunktionen.
Varianten der Erfindung können weiter so ausgestaltet sein, dass das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes ferner das Erfassen eines Konfigurationszustandswertes beinhaltet und das Berechnen des Dosissimulationswertes in Abhängigkeit vom Konfigurationszustandswert erfolgt. Hierdurch können etwa unterschiedliche Typen von Leuchtmitteln, die in Beleuchtungsvorrichtungen alternativ oder gleichzeitig eingesetzt werden können, ihrem jeweiligen helligkeitsabhängigen Spektralverhalten gemäß in die Simulationsrechnung einbezogen werden, oder es können zusätzliche, externe Filter- oder Beleuchtungsvorrichtungen ihrem beleuchtungsrelevanten Beitrag gemäß berücksichtigt werden.
Die Erfindung nach Anspruch 15 stellt eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 15 dar, mit einem Prozessor, einem mit dem Prozessor gekoppelten Speicher, und einer mit dem Prozessor gekoppelten Ein/Ausgabeschnittstelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-/Ausgabeschnittstelle ausgebildet ist, einen Einstellparameterwert mindestens eines Einstellparameters einer anschließbaren Beleuchtungsvorrichtung zu erfassen, der Speicher eine dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik beinhaltet, der Prozessor ausgebildet ist, mindestens einen Dosissimulationswert zu berechnen unter Einbeziehung des Einstellparameterwertes und der zugeordneten Dosissimulationscharakteristik, und der Prozessor ferner ausgebildet ist, die Beleuchtungsstrahlendosis unter Einbeziehung des mindestens einen Dosissimulationswertes zu berechnen.
Hierdurch wird eine Vorrichtung zur Durchführung des oben dargestellten Verfahrens angegeben, welche die oben genannten vorteilhaften Wirkungen entsprechend verwirklicht.
Ausführungsformen der Erfindung nach Anspruch 20 können entsprechend der auf diesen Anspruch rückbezogenen Unteransprüche verwirklicht werden, sowie entsprechend übriger Weiterbildungen zur Durchführung des Verfahrens und dessen Ausführungsformen.
Weiterbildungen der Vorrichtung können dadurch gekennzeichnet sein, dass die dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik den Beitrag einer durch den Einstellparameter beeinflussten Komponente der Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtungsstrahlendosis wiedergibt.
Die Ein-/Ausgabeschnittstelle kann ferner zur Erfassung eines Helligkeitsmesswertes ausgebildet sein, und der Prozessor kann ausgebildet sein, unter Zuordnung erfasster Helligkeitsmesswerte zu Einstellparameterwerten eine Dosissimulationscharakteristik zu erzeugen und/oder anzupassen.
In Ausführungsformen kann der Prozessor ausgebildet sein, für die Berechnung der Beleuchtungsstrahlendosis aus dem erfassten Helligkeitsmesswert einen Dosiswert zu ermitteln und den Dosiswert mit dem Dosissimulationswert zu modifizieren.
Wird die Ein/Ausgabeschnittstelle zur Erfassung eines Videobildes ausgebildet, und der Prozessor zur Berechnung eines Helligkeitsmesswertes aus dem Videobild, so wird technisch aufwandsarm ein Helligkeitsmesswert in die Rechnung einbezogen. Ferner kann der Prozessor eine Bilderkennungskomponente aufweisen, die ausgebildet ist, ein erfasstes Videobild zu klassifizieren unter Zuweisung eines Operationscharakteristikwertes.
Die Ein-/Ausgabeschnittstelle kann weiter ausgebildet sein, einen Konfigurationszustandswert zu erfassen und der Prozessor ausgebildet ist, den Dosissimulationswert ferner in Abhängigkeit vom Konfigurationszustandswert zu berechnen.
Die Erfindung nach Anspruch 23 stellt ein auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichertes Computerprogrammprodukt bereit, welches computerlesbare Programmittel zur Ausführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einen Computer enthält.
Das Computerprogrammprodukt kann entsprechend auf einem magnetischen oder optischen Datenträger gespeichert sein, wie einer CD-ROM, DVD-ROM, Diskette oder Festplatte, oder in einem Halbleiterbaustein, wie etwa einem Speicherbaustein oder einem Speicherteil eines Prozessors.
Die Erfindung nach Anspruch 24 ist ein Operationsmikroskop, insbesondere ein ophthalmologisches Operationsmikroskop, mit einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22. Die Vorrichtung kann dabei in das computerisierte Steuerungssystem des Operationsmikroskops integriert sein, etwa durch Installation und Ausführung geeigneter Programmbestandteile im Steuerungssystem.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Übersicht über ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis,
2 eine schematische Übersicht über ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis, und
3 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis.
1 zeigt eine schematische Übersicht über ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis, welche in ein Video-Operationsmikroskop integriert ist. Das stark schematisiert dargestellte Operationsmikroskop 1 enthält eine interne Beleuchtungsvorrichtung 32, die im Laufe einer Operation eine Lichtdosis auf das Operationsgebiet des Auges 3 durch vom Benutzer einschwenkbare Filter 34 hindurch abgibt. Videokamera 30 erfasst eine zeitliche Reihe von Videobildern vom Operationsgebiet. Zusätzlich wird eine zweite, externe Beleuchtungsvorrichtung 2 mit Leuchtmittel 36 vom Operateur verwendet, um das Operationsfeld manuell zu beleuchten. Die eigentliche Mikroskopoptik ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Obwohl die erfindungemäße Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis im Ausführungsbeispiel in einem Operationsmikroskop zur Anwendung kommt, kann sie selbstverständlich auch in einem rein optischen Operationsmikroskop zur Anwendung kommen.
Das Operationsmikroskop 1 enthält eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis 10, die hier in der computerisierten Steuerungseinheit des Operationsmikroskopes implementiert ist, und einen Prozessor 12, einen Speicher 16 mit darin enthaltener Dosissimulationscharakteristik 18 und eine Ein-/Ausgabeschnittstelle 20 aufweist. Die interne Beleuchtungsvorrichtung 32 (hier identisch mit dem internen Leuchtmittel dargestellt), einschwenkbare Filter und/oder Blenden 34, Videokamera 30 sowie externe Beleuchtungsvorrichtung 2 sind über die Schnittstelle 20 mit der Dosisbestimmungsvorrichtung 10 verbunden.
Zur Bedienung des Mikroskops 1, der Beleuchtungs- und der Filtervorrichtung 32 bzw. 34 kann der Operateur zahlreiche verschiedene Parameter an den Komponenten oder an der Steuerungseinheit, die die Komponenten steuert, einstellen. So erhält der jeweilige Einstellparameter einen bestimmten Wert. Einstellparameter können die Helligkeit einer Lichtquelle betreffen, oder, ob ein Filter 34 eingeschwenkt ist, oder eine Blende. Die Dosissimulationscharakteristik 18 weist Werten von Einstellungsparametern, oder Kombinationen solcher Werte, Dosissimulationswerte zu, derart, dass die aus der Einstellung resultierende, durch die Beleuchtungsvorrichtungen erzeugte Lichtdosis (ggf. unter Berücksichtigung weiterer Parameter wie charakteristischer Operationssituationen oder Filter und Blenden) möglichst genau bestimmt wird. Dabei können mehrere Dosissimulationscharakteristika für verschiedene Beleuchtungsvorrichtungen rechnerisch kombiniert werden.
So kann die Dosissimulationscharakteristik 18 bspw. die Änderung des Spektrums der Lichtquelle entsprechend der eingestellten Intensität berücksichtigen, etwa bei einer Halogen-Lichtquelle. Hierzu kann eine Funktion ausgewählt werden, die das Kennlinienfeld der Lichtquelle approximiert. Im vorliegenden Beispiel sind entsprechende Kennlinienfelder tabellarisch in einer diskreten Zuordnungstabelle abgelegt. Auch nichtkontinuierliche, getaktete Lichtquellen können in Dosissimulationscharakteristiken modelliert sein.
Ferner kann die Dosissimulationscharakteristik 18 die Wirkung eingeschwenkter Blenden, wie Spaltbeleuchtung oder eine Retinaschutzblende, oder eingeschwenkter Filter, wie Grau- oder Gelbfilter, berücksichtigen. Auch manuell eingegebene Parameter, wie etwa zur Beschaffenheit des Operationsgegenstandes, können berücksichtigt werden. Ferner können Einstellungsparameter, die sich auf die Beleuchtungsgeometrie auswirken, wie etwa Beleuchtungswinkel, Spotdurchmesser, oder der Anteil der Umfeldbeleuchtung an der Red-Reflex-Beleuchtung in Dosissimulationscharakteristiken berücksichtigt sein.
Anstelle oder zusätzlich zur Videokamera 30 kann ein einfacher Lichtsensor an die Dosisbestimmungsvorrichtung gekoppelt sein, oder der Helligkeitswert kann rechnerisch aus dem Videobild ermittelt werden.
Ausführungen der Dosisbestimmungsvorrichtung 10 können ein Bilderkennungsmodul 14 enthalten, welches durch Bilderkennungsfunktionen programmtechnisch im Prozessor verwirklicht sein kann. Die Bilderkennung mit nachgeschalteter Klassifikation kann so ausgebildet sein, dass sie durch Lernprozesse der künstlichen Intelligenz, wie etwa neuronale Netze, mit und/oder ohne Feedback durch den Operateur, trainierbar ist.
Auf diese Weise können Operationscharakteristiken, d. h. Kategoriewerte charakteristischer Operationssituationen, automatisch ermittelt werden, die in den Dosissimulationscharakteristiken berücksichtigt werden können. Operationscharakteristikwerte umfassen hier den Umstand, ob die Retina des Auges 3 beleuchtet wird, ob Teile der Retina verdeckt werden, etwa durch chirurgische Geräte während des Eingriffs, oder ob das Auge eine getrübte Linse aufweist.
Die Arbeitsweise der Erfindung wird anhand des darin hard- und/oder softwaretechnisch verwirklichten Verfahrens mit den 2 und 3 näher erläutert.
2 zeigt eine Ausführung des Verfahrens, die die Grundelemente der simulationsbasierten Dosisberechnung umfasst. In Schritt 150 werden die aktuellen Werte der sich auf die tatsächlich entstehende Lichtdosis auswirkenden Einstellparameter erfasst. Dann werden in Schritt 200 eine oder mehrere Dosissimulationscharakteristiken, die den Einstellparametern entsprechen, im Speicher addressiert und es werden die zugeordneten Dosissimulationswerte in Schritt 300 berechnet. Hierzu werden ggf. verschiedene Einzelwerte ermittelt und dann rechnerisch kombiniert, sodass schließlich in Schritt 400 die simulierte Beleuchtungsstrahlendosis berechnet wird.
Dieses Verfahren lässt sich so erweitern, dass die Simulationswerte mit tatsächlich gemessenen Helligkeitswerten rechnerisch kombiniert werden, und ferner weitere beleuchtungsrelevante Rahmenbedingungen berücksichtigt werden, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 3 gezeigt ist.
3 zeigt, wie nacheinander oder nebenläufig in Schritt 100 eines aus einer zeitlichen Reihe von Videobildern erfasst wird und in Schritt 150 Einstellparameterwerte für Beleuchtungs-, Filter- und Blendenvorrichtungen, erfasst werden. Aus dem erfassten Videobild wird in Schritt 110 ein Helligkeitswert ermittelt, auf dessen Grundlage in Schritt 350 ein (messbasierter) Dosiswert berechnet wird.
Zudem wird aus dem in Schritt 100 erfassten Videobild mittels Bilderkennungsfunktionen ein Operationscharakteristikwert ermittelt, wie zuvor beschrieben, welcher in die Auswahl der Dosissimulationscharakteristik in Schritt 200 und/oder in die entsprechende Berechnung der Dosissimulationswerte in Schritt 300 einfließt. Hier nicht näher dargestellt ist die Erfassung eines Konfigurationszustandswertes, welcher Abhängig ist von der Anzahl und Art an die Vorrichtung angeschlossener Zubehörgeräte, wie etwa zusätzliche externe Lichtquellen. Auch dieser Erfassungsschritt kann nebenläufig ausgeführt werden und in die Auswahl in Schritt 200 und/oder Berechnung in Schritt 300 einfließen.
Schließlich werden die Dosissimulationswerte mit den messbasierten Dosiswerten rechnerisch kombiniert, sodass entsprechend die Beleuchtungsstrahlendosis in Schritt 400 berechnet wird.
Das vorgeschlagene System stellt somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung bereit, das anstelle von, oder zusätzlich zu, Helligkeitsmesswerten Einstellparameterwerte für die Berechnung der Beleuchtungsstrahlendosis verwendet und somit den messtechnischen Aufwand für genaue Ergebnisse deutlich reduziert. Ferner stellt das System Mittel bereit, für verschiedene Operationssituationen automatisch eine Korrektur der simulierten Berechnung vorzunehmen, und verbessert damit die Qualität der Prognose insgesamt.
Auf der Basis der erfindungsgemäß berechneten Beleuchtungsstrahlendosis kann der Prozessor optional die zur Verfügung stehende Restoperationsdauer ermitteln, also diejenige Zeitdauer, die das Auge (bzw. ein anderes Operationsfeld) noch mit den aktuellen Einstellparameterwerten beleuchtet werden kann, ohne Schaden zu nehmen. Weiterhin besteht auch die weitere Option, dass der Prozessor – etwa auf Aufforderung durch den Chirurgen – Restoperationsdauern auf der Basis alternativer Einstellparameter simuliert und auf der Basis der Simulation Vorschläge für alternative Einstellungen der Beleuchtungsvorrichtung unterbreitet, welche die Restoperationsdauer verlängern.

1: Operationsmikroskop
2: Externe Beleuchtungsvorrichtung
3: Auge
10: Vorrichtung zur Bestimmung der Beleuchtungsstrahlendosis
12: Prozessor
14: Bilderkennungsmodul
16: Speicher
18: Dosissimulationscharakteristik
20: Schnittstelle
30: Videokamera
32: Lichtquelle
34: einschwenkbare Filter
36: Lichtquelle
100: Videobild erfassen
110: Helligkeitswert berechnen
120: Bilderkennung
150: Einstellparameterwerte erfassen
200: Dosissimulationscharakteristiken auswählen
300: Dosissimulationswerte berechnen
350: Messbasierten Dosiswert berechnen
400: Beleuchtungsstrahlendosis berechnen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3610024 A1 [0003]
- DE 102005055058 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung, mit den Schritten: – Erfassen mindestens eines beleuchtungsrelevanten Zustandswertes (100, 150) und – Berechnen einer Beleuchtungsstrahlendosis (400) aufgrund des erfassten Zustandswertes, dadurch gekennzeichnet, dass – das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes das Erfassen (150) eines Einstellparameterwertes mindestens eines Einstellparameters einer Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet, – eine dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik ausgewählt wird (200), – mindestens ein Dosissimulationswert berechnet wird (300) unter Einbeziehung des Einstellparameterwertes und der zugeordneten Dosissimulationscharakteristik und – das Berechnen der Beleuchtungsstrahlendosis (400) erfolgt unter Einbeziehung des mindestens einen Dosissimulationswertes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik den Beitrag einer durch den Einstellparameter beeinflussten Komponente der Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtungsstrahlendosis wiedergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswählen der Dosissimulationscharakteristik ein Auswählen einer Berechnungsfunktion beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswählen der Dosissimulationscharakteristik ein Auswählen einer tabellarischen Speicherzuordnung mit Einstellparameterwerten und Funktionswerten beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tabellarische Speicherzuordnung erzeugt wird durch Messung von Helligkeitswerten zu ausgewählten Einstellparameterwerten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes ferner das Erfassen (100, 110) eines Helligkeitsmesswertes beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen einer Beleuchtungsstrahlendosis erfolgt unter: – Ermitteln (350) eines Dosiswertes aus dem erfassten Helligkeitsmesswert, – Modifizieren (400) des Dosiswertes mit dem Dosissimulationswert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Helligkeitsmesswertes unter Erfassung (100) eines Videobildes mindestens eines Teils des Operationsbereiches erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Helligkeitsmesswert rechnerisch aus dem Videobild abgeleitet wird (110).
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dosissimulationscharakteristik von Zeit zu Zeit anhand des auf der Basis eines erfassten Helligkeitsmesswertes ermittelten Dosiswertes aktualisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes ferner das Erfassen eines Operationscharakteristikwertes beinhaltet und das Berechnen des Dosissimulationswertes in Abhängigkeit vom Operationscharakteristikwert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, soweit auf Anspruch 8 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der Operationscharakteristikwert rechnerisch aus dem Videobild abgeleitet wird (120).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des beleuchtungsrelevanten Zustandswertes ferner das Erfassen eines Konfigurationszustandswertes beinhaltet und das Berechnen des Dosissimulationswertes in Abhängigkeit vom Konfigurationszustandswert erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnung der Restoperationsdauer auf der Basis des Dosissimulationswertes erfolgt.
Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis (10) bei der Operationsfeldbeleuchtung nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 14, mit einem Prozessor (12), einem mit dem Prozessor gekoppelten Speicher (16), und einer mit dem Prozessor gekoppelten Ein-/Ausgabeschnittstelle (20) dadurch gekennzeichnet, dass – die Ein-/Ausgabeschnittstelle ausgebildet ist, einen Einstellparameterwert mindestens eines Einstellparameters einer anschließbaren Beleuchtungsvorrichtung zu erfassen, – der Speicher eine dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik (18) beinhaltet, – der Prozessor ausgebildet ist, mindestens einen Dosissimulationswert zu berechnen unter Einbeziehung des Einstellparameterwertes und der zugeordneten Dosissimulationscharakteristik, und – der Prozessor ferner ausgebildet ist, die Beleuchtungsstrahlendosis unter Einbeziehung des mindestens einen Dosissimulationswertes zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Einstellparameter zugeordnete Dosissimulationscharakteristik den Beitrag einer durch den Einstellparameter beeinflussten Komponente der Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtungsstrahlendosis wiedergibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-/Ausgabeschnittstelle ferner zur Erfassung eines Helligkeitsmesswertes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor ausgebildet ist, unter Zuordnung erfasster Helligkeitsmesswerte zu Einstellparameterwerten eine Dosissimulationscharakteristik zu erzeugen und/oder anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor ausgebildet ist, für die Berechnung der Beleuchtungsstrahlendosis aus dem erfassten Helligkeitsmesswert einen Dosiswert zu ermitteln und den Dosiswert mit dem Dosissimulationswert zu modifizieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-/Ausgabeschnittstelle zur Erfassung eines Videobildes und zur Berechnung eines Helligkeitsmesswertes aus dem Videobild ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor eine Bilderkennungskomponente (14) aufweist, die ausgebildet ist, ein erfasstes Videobild zu klassifizieren unter Zuweisung eines Operationscharakteristikwertes.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-/Ausgabeschnittstelle ausgebildet ist, einen Konfigurationszustandswert zu erfassen und der Prozessor ausgebildet ist, den Dosissimulationswert ferner in Abhängigkeit vom Konfigurationszustandswert zu berechnen.
Auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichertes Computerprogrammprodukt, welches computerlesbare Programmmittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durch einen Computer enthält.
Operationsmikroskop (1) mit einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Beleuchtungsstrahlendosis bei der Operationsfeldbeleuchtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22.