-
Die
Erfindung betrifft ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere
ein Operationsmikroskop, mit einer Überlagerungsvorrichtung
zum Überlagern des optischen Bildes mit einem Einblendbild.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einblenden von
elektronischen Einblendbildern in ein optisches Beobachtungsgerät,
insbesondere in ein Operationsmikroskop.
-
Einblendbilder
werden insbesondere in den Strahlengang von Operationsmikroskopen
eingeblendet, um dem behandelnden Arzt zusätzliche behandlungsrelevante
Informationen zu vermitteln. Einblendbilder können bspw.
das Ergebnis eines Konturfinders, eine Referenzachse, ein Referenzwinkel, Geräteparameter
wie etwa der Vergrößerungsfaktor oder die Blendenöffnung
oder patientenbezogene Daten sein.
-
Aus
der US-Offenlegungsschrift
US 2003181803 ist
ein chirurgisches Mikroskop bekannt, welches eine elektronische
Einheit und ein Überlagerungsmodul aufweist. Patientendaten
werden hierbei von der elektronischen Einheit an das Überlagerungsmodul übermittelt,
welches die Daten in das Sichtfeld des Operateurs einblendet.
-
Ferner
sind Operationsmikroskope mit einer Kameraeinrichtung bekannt, die
das Sichtfeld des Operateurs erfassen, indem im Strahlengang des
Mikroskops ein Strahlenteiler oder eine ähnliche Bildauskoppelvorrichtung
angeordnet ist, welche das Sichtfeld einer Videokamera zur Erfassung
der Videobilder zuleitet.
-
Ein
solches System, welches gleichzeitig die Einblendung von Patentiendaten
erlaubt, ist in der US-Patentschrift
US 7,050,225 B2 dargestellt. Dieser Lösung
ist dabei zueigen, dass das von der Videokamera erfasste Bild stets
die Gesamtdarstellung zeigt, wie sie dem tatsächlichen
Sichtfeld des Operateurs entspricht, also mit allen vom Überlagerungsmodul eingeblendeten
Patientendaten.
-
Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 102 43 852 A1 zeigt ein weiteres Mikroskopiesystem,
welches eine Überlagerung eines stereomikroskopischen Bildes
mit einem elektronisch erzeugten Bild ermöglicht, wobei
das elektronisch erzeugte Bild eine elektronische Überlagerung
eines von der gewählten Vergrößerung
bzw. der Drehstellung des Zoomsystems abhängigen Eingabebild
mit einem von der gewählten Vergrößerung
bzw. der Drehstellung des Zoomsystems unabhängigen Eingabebild
ist.
-
In
DE 101 01 184 A1 ist
ein Operationsmikroskop mit einem Beobachtungstubus und einer Kamera
zum Aufnehmen des Beobachtungsbildes beschrieben. Außerdem
ist eine Monitor zum Darstellen des aufgenommenen Beobachtungsbildes
vorhanden. In dem Operationsmikroskop kann ein elektronisches Einblendbild
sowohl über ein Bildprojektionsmodul in den Strahlengang
eingeblendet werden als auch über einen Bildmischer mit
dem von der Kamera aufgenommenen Bild gemischt und das gemischte Bild
auf den Monitor dargestellt werden.
-
Gegenüber
diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein vorteilhaftes optisches Beobachtungsgerät, insbesondere
ein vorteilhaftes Operationsmikroskop bereitzustellen. Es ist eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren
zum Einblenden von elektronischen Einblendbildern in ein optisches
Beobachtungsgerät, insbesondere in ein Operationsmikroskop,
zur Verfügung zu stellen.
-
Diese
erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 1 gelöst,
die zweite Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 11. Die abhängigen
Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
-
Ein
erfindungsgemäßes optisches Beobachtungsgerät
umfasst wenigstens einen optischen Bildkanal zur Betrachtung eines
optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld, eine Verarbeitungseinheit
die dazu ausgebildet ist, ein erstes elektronischen Einblendbild
zu erzeugen und das erste elektronische Einblendbild über
einen ersten elektronischen Bildkanal bereitzustellen und einen über
den ersten elektronischen Bildkanal mit der Verarbeitungseinheit
verbundenen optische Dateneinblend-Bildprojektor zum Generieren
eines optischen Einblendbildes aus dem ersten elektronischen Einblendbild
und eine Überlagerungsvorrichtung zum Einblenden des generierten
optischen Einblendbildes in das vom optischen Bildkanal erzeugte
optische Sichtfeldbild. Daneben umfasst das optische Beobachtungsgerät
eine Bilderfassungsvorrichtung zur elektronischen Erfassung des
optischen Sichtfeldbildes aus dem optischen Kanal und zum Erzeugen
eines elektronischen Sichtfeldbildes, wobei die Bilderfassungsvorrichtung
derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sie das optische
Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete
optische Einblendbild erfasst, und wenigstens einen zweiten elektronischen
Bildkanal, welcher ein elektronisches Bildüberlagerungsmodul
umfasst, das dazu ausgebildet ist, das elektronische Sichtfeldbild
mit einem elektronischen Einblendbild zu überlagern und
das elektronische Sichtfeldbild mit dem überlagerten elektronischen
Einblendbild über den zweiten elektronischen Bildkanal bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß ist
die Verarbeitungseinheit dazu ausgestaltet, wenigstens ein zweites
elektronisches Einblendbild zu erzeugen. Außerdem weist
die Verarbeitungseinheit ein Konfigurationsmodul auf oder ist mit
einem Konfigurationsmodul verbunden, welches dazu ausgebildet ist,
eine Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente bereitzustellen, und
es ermöglicht, das erste elektronische Einblendbild und
das zweite elektronische Einblendbild aus den Anzeigedatenelemente
jeweils frei zusammenzustellen und die elektronischen Einblendbilder
unterschiedlichen elektronischen Bildkanälen zuzuordnen.
-
Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass im Stand der Technik
alle Bobachter dieselben Bildinformationen erhalten. Zwar werden
in
DE 102 43 852 A1 die
Einblendbilder für verschiedene Tuben eines Operationsmikroskops
jeweils an die gewählten Vergrößerung
bzw. der Drehstellung des Zoomsystems angepasst, jedoch enthalten
die Bilder jeweils dieselben Informationen.
-
Für
verschiedene Anwendungen wäre es jedoch wünschenswert,
wenn verschiedene Informationen enthaltende Einblendbilder zur Verfügung
gestellt werden könnten, etwa für eine separate
Bildschirmdarstellung des Operationsfeldes zu Ausbildungszwecken,
oder zur Aufzeichnung des Operationsvorganges. Auch können
für solche Videoaufzeichnungen andere Dateneinblendungen
als die für den Operateur gewünscht sein, wie
etwa Datum, Uhrzeit, und bestimmte Behandlungsparameter, die vom
Operateur während des Eingriffes nicht benötigt werden,
oder sogar hinderlich sind. Ebenso ist es denkbar, dass bei bspw.
bei einem Operationsmikroskop mit Haupt- und Nebentubus im Nebentubus
andere Dateneinblendungen als im Haupttubus gewünscht sind.
-
Die
Erfindung setzt hier an und bietet eine freie Konfigurierbarkeit
der für die elektronischen Bildkanäle vorgesehenen
elektronischen Einblendbilder. Insbesondere kann das erste elektronische
Einblendbild eine erste Auswahl von Anzeigedatenelemente aufweisen,
wohingegen das zweite Einblendbild eine zweite Auswahl von Anzeigedatenelemente aufweisen
kann, die mindestens teilweise von der ersten Auswahl von Anzeigedatenelemente
verschieden ist. Selbstverständlich bietet das erfindungsgemäße
optische Beobachtungsgerät auch die Möglichkeit,
wie bisher allen elektronischen Bildkanälen gleich konfigurierte
Einblendbilder zur Verfügung zu stellen.
-
So
wird es ermöglicht, beispielsweise ein erstes Einblendbild
für den Hauptnutzer und ein zweites Einblendbild für
Nebennutzer zu erzeugen. Diese können spezifisch für
den jeweiligen Bestimmungszweck angepasst sein. Beispielsweise ermöglicht
es die Erfindung einerseits, einem Operateur operationsrelevante
Zusatzinformationen, wie präoperativ erstellte Bilder (etwa
aus Computertomografie oder Magnetresonanztomografie), oder Bilder
aus weiteren Quellen, wie Endoskopen, zusätzlich oder alternativ
zum Operationsfeld zu zur Verfügung zu stellen. Andererseits
ermöglicht die Erfindung es aber auch, eine andere Auswahl
an Zusatzinformationen auf Monitoren zusammen mit dem elektronischen
Sichtfeldbild anzuzeigen, etwa für das weitere Operationspersonal
oder für eine Aufzeichnung. Außerdem ist es möglich
für mehrere parallele Aufzeichnungen unterschiedliche Sätzen
von eingeblendeten Zusatzinformationen zur Verfügung zu
stellen. Die Sätze von Zusatzinformationen (Anzeigedatenelemente)
können hierfür werksseitig oder vom Bediener zusammengestellt
werden, indem Anzeigedatenelemente, die zur Darstellung in einer
Datenanzeige im Einblendbild kommen sollen, ausgewählt
werden und dann einem oder mehreren elektronischen Bildkanälen
zugeordnet werden.
-
Indem
die Bilderfassungsvorrichtung, beispielsweise eine Videokamera,
so ausgebildet oder angeordnet ist, dass das elektronische Sichtfeldbild die
vom Benutzer, beispielsweise einem Operateur, gewählte
Ansicht des Operationsfeldes ohne zusätzlich eingeblendete
Informationen erfasst wird, wird die Datenbasis für weitere
Darstellungen (mit ihren jeweiligen Einblendungen) erzeugt, welche
durch das System bereitgestellt werden.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgerät
wird somit die Flexibilität beim Einblenden von Zusatzinformationen
gegenüber dem Stand der Technik erhöht.
-
Das
optische Beobachtungsgerät kann dahingehend weitergebildet
sein, dass es einen ersten optischen Kanal und einen zum ersten
parallelen zweiten optischen Kanal aufweist, wobei der Dateneinblend-Bildprojektor
im ersten optischen Kanal und die Bilderfassungsvorrichtung im zweiten
optischen Kanal angeordnet ist. Somit wird der Strahlengang nicht
unnötig dadurch beeinträchtigt, dass einerseits die
Bilderfassungsvorrichtung und andererseits der Dateneinblend-Bildprojektor
hintereinander im Strahlengang angeordnet sind. Außerdem
kann die Kamera in dieser Anordnung das optische Einblendbild nicht
mit aufnehmen, so dass das optische Sichtfeldbild ohne das durch
den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbild
erfasst wird.
-
Es
ist jedoch auch möglich, dass die Bilderfassungsvorrichtung
dem Dateneinblend-Bildprojektor in Richtung auf das Operationsfeld
vorgelagert ist, sich also zwischen dem Dateneinblend-Bildprojektor und
Objektiv befindet. Auch dann kann die Kamera in dieser Anordnung
das optische Einblendbild nicht mit aufnehmen, so dass das optische
Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete
optische Einblendbild erfasst wird. Wenn das optische Beobachtungsgerät
einen ersten optischen Kanal und einen zum ersten parallelen zweiten optischen
Kanal umfasst, können eine erste Bilderfassungsvorrichtung,
eine zweite Bilderfassungsvorrichtung, ein erster Dateneinblend-Bildprojektor
und eine zweite optische Überlagerungsvorrichtung vorhanden
sein. Die Bilderfassungsvorrichtungen sind dann den Dateneinblend-Bildprojektoren
in Richtung auf das Operationsfeld vorgelagert. Hierdurch können
auch stereoskopische Bilder ausgekoppelt werden, und es kann ein
stereoskopisches Einblendbild erzeugt werden, etwa um räumliche
Darstellungen einzublenden.
-
In
einer Weiterbildung des optischen Beobachtungsgeräts ist
das elektronische Sichtfeldbild und/oder das erste elektronische
Einblendbild und/oder das zweite elektronische Einblendbild ein Bild
einer Folge von Bildern, die eine Videosequenz bilden. Hierbei kann
die Bildsequenz Voll- und/oder Halbbilder enthalten, wobei die Überlagerungsvorrichtung
in Ausführungsformen ausgebildet sein kann, die Überlagerung
auf Vollbildern durchzuführen.
-
Weiterhin
kann das optische Beobachtungsgerät ein mit dem Konfigurationsmodul
gekoppeltes Datenverwaltungsmodul enthalten, welches zur Speicherung
und/oder Bereitstellung von Anzeigedatenelementen ausgebildet ist.
Hierdurch wird ermöglicht, Funktionen der Datenbereitstellung
und -Verwaltung funktionell gegenüber den Bildverarbeitungsfunktionen
und allgemeinen Betriebsfunktionen des Gerätes zu trennen,
sodass die Leistungsfähigkeit der Datenhandhabung einerseits
wie auch die Erweiterbarkeit des Systems andererseits verbessert wird.
In einer solchen Ausführungsform kann das Konfigurationsmodul
dazu ausgebildet sein, die Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente
durch Abfragen des Datenverwaltungsmoduls zu ermitteln.
-
Weiterhin
kann das Konfigurationsmodul dazu ausgebildet sein, mindestens ein
Menüsteuerungselement zu erzeugen, und die Verarbeitungseinheit
kann dazu ausgebildet sein, das Einblendbild unter Einschluss des
Menüsteuerungselementes zu erzeugen. Hierdurch kann eine
menügeführte Bedienung einerseits für
das Konfigurieren und benutzerseitige Festlegen der Zuordnungen
von Anzeigedatenelementen zu elektronischen Bildkanälen
mit möglicherweise anschließendem Abspeichern
der Zuordnung in einem Konfigurationsspeicher bereitgestellt werden,
wie auch Menüsteuerungen für den Beobachtungsbetrieb
des optischen Beobachtungsgerätes.
-
Gemäß der
Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Einblenden von
elektronischen Einblendbildern in ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere
in ein Operationsmikroskop zur Verfügung gestellt, wobei
das optische Beobachtungsgerät mit wenigstens einem optischen
Bildkanal zur Betrachtung eines optischen Sichtfeldbildes von einem Operationsfeld,
einem ersten elektronischen Bildkanal, wenigstens einem zweiten
elektronischen Bildkanal, einem mit dem ersten elektronischen Bildkanal verbundenen
Dateneinblend-Bildprojektor zum Generieren eines optischen Einblendbildes
aus einem elektronischen Einblendbild und einer Bilderfassungsvorrichtung
zur elektronischen Erfassung des optischen Sichtfeldbildes, wobei
die Bilderfassungsvorrichtung derart angeordnet und/oder ausgebildet ist,
dass sie das optische Sichtfeldbild ohne das durch den Dateneinblend-Bildprojektor
eingeblendete optische Einblendbild erfasst, ausgestattet ist.
-
Das
Verfahren umfasst die Schritte:
- – Erzeugen
wenigstens eines ersten elektronischen Einblendbildes,
- – Generieren eines optischen Einblendbildes aus dem
ersten elektronischen Einblendbild,
- – Einblenden des generierten optischen Einblendbildes
in das optische Sichtfeldbild,
- – elektronisches Erfassen des optischen Sichtfeldbildes,
wobei das optische Sichtfeldbild (50) ohne das durch den
Dateneinblend-Bildprojektor eingeblendete optische Einblendbild
erfasst wird,
- – Erzeugen eines elektronischen Sichtfeldbildes aus
dem erfassten optischen Sichtfeldbild,
- – Überlagern des elektronischen Sichtfeldbildes mit
einem elektronischen Einblendbild, und
- – Ausgeben des mit dem elektronischen Einblendbild überlagerten
elektronischen Sichtfeldbildes.
-
In
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das elektronischen
Einblendbild, mit dem das elektronische Sichtfeldbild überlagert
wird, einen zweites elektronisches Einblendbild. Außerdem
wird eine Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente zur
Verfügung gestellt wobei jedes elektronische Einblendbild
auf der Basis der zur Verfügung gestellten Anzeigedatenelemente
frei konfigurierbar ist. Jedes konfigurierte elektronische Einblendbild
wird einem der Bildkanäle individuell zugeordnet.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die bereits
mit Bezug auf das optische Beobachtungsgerät beschriebenen
Wirkungen und Vorteile erzielt. Insbesondere kann in das erste elektronische Einblendbild
eine erste Auswahl von Anzeigedatenelementen eingefügt
werden und in das zweite elektronische Einblendbild eine zweite
Auswahl von Anzeigedatenelementen, die mindestens teilweise von
der ersten Auswahl von Anzeigedatenelementen verschieden ist. Weiterhin
kann bzw. können das elektronische Sichtfeldbild und/oder
das erste elektronische Einblendbild und/oder das zweite elektronische Einblendbild
können auch jeweils ein Bild aus einer Folge von Bildern
sein, die eine Videosequenz bilden.
-
Die
Auswahl verfügbarer Anzeigedatenelemente kann unter Erzeugung
und Verarbeitung einer Abfrage erfolgen. Außerdem kann
ein Menüsteuerungselement erzeugt und das Einblendbild
kann unter Einschluss des Menüsteuerungselementes eingefügt
werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem
die folgenden Schritte umfassen: Ermitteln einer Auswahl verfügbarer
elektronischer Bildkanäle; ermitteln einer Auswahl verfügbarer
Anzeigedatenelemente und bereitstellen der ermittelten Anzeigedatenelemente
sowie der ermittelten Bildkanäle zur freien Konfiguration
der elektronischen Einblendbilder. Auf diese Weise kann gewährleistet
werden, dass immer nur die elektronischen Bildkanäle von
tatsächlich angeschlossenen Geräten und die hierfür
vorgesehenen Anzeigedatenelemente zur Konfiguration zur Verfügung
stehen, nicht jedoch die von anschließbaren, tatsächlich
aber nicht angeschlossenen Geräten. So kann die Konfigurationsoberfläche übersichtlicher
gestaltet werden als wenn immer die Bildkanäle und Anzeigedatenelemente
von allen anschließbaren Geräten angeboten werden.
-
Weitere
Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:
-
1 ein
schematisches Blockschaltbild eines Operationsmikroskops als ein
erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
optisches Beobachtungsgerät
-
2 einen
schematischen Überblick über das erfindungsgemäße
Verfahren und seine Schritte,
-
3 das
Sichtfeldbild, Einblendbilder und entsprechende überlagerte
Bilder,
-
4 Ein
Detail einer Ausführungsvariante des in 2 dargestellten
Verfahrens,
-
5 ein
schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels
für das optische Beobachtungsgerät.
-
1 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung, in dem das optische Beobachtungsgerät als
Operationsmikroskop ausgebildet ist. Alternativ könnte
es beispielsweise auch als Endoskop ausgebildet sein.
-
Das
Operationsmikroskop des Ausführungsbeispiels umfasst ein
optisches Subsystem 1 und ein elektronisches Subsystem 2.
Im optischen Subsystem 1 betrachtet ein Betrachter 3 das
Operationsfeld 4 durch einen ersten optischen Bildkanal,
der eine erste Objektivoptik 11, eine optische Überlagerungsvorrichtung 12 und
eine erste Okularoptik 14 aufweist, sowie ein zum ersten
optischen Bildkanal paralleler zweiter optischer Bildkanal, der
eine zweite Objektivoptik 11', einen Strahlteiler 13 und
eine zweite Okularoptik 14' aufweist. Die Überlagerungsvorrichtung 12 und/oder
der Strahlenleiter 13 können bspw. als teildurchlässiger
Spiegel oder als Prismen realisiert sein. Die Objektivoptiken 11 und 11',
die Überlagerungsvorrichtung 12 und der Strahlteiler 13, sowie
die Okularoptiken 14 und 14' bilden das optische
Subsystem 1 des Operationsmikroskops.
-
Weiterhin
ist im optischen Subsystem 1 eine Videokamera 34 zum
Erfassen des vom Strahlleiter 13 aus dem Strahlengang des
zweiten optischen Beobachtungskanals ausgekoppelten optischen Sichtfeldbildes
und zum Umwandeln dieses Sichtfeldbildes in ein elektronisches Sichtfeldbild
vorhanden. Die Kamera 34 weist einen mit dem elektronischen Subsystem 2 verbundenes
Signalsystem auf.
-
Zum
Umwandeln eines elektronischen Einblendbildes in ein optisches Einblendbild
ist im optischen Subsystem 1 ein Dateneinblend-Bildprojektor 32 (nachfolgend
DE-Bildprojektor abgekürzt) vorhanden. Das von dem DE-Bildprojektor 32 generierte
optische Einblendbild kann über die Überlagerungsvorrichtung 12 in
den Strahlengang des ersten optischen Bildkanals eingeblendet werden.
Als DE-Bildprojektor 32 können beispielsweise
Durchlicht- oder Auflicht-LCD-Displays Anwendung finden oder Digital Mirror
Devices (DMD). Zwischen dem Objektiv 11 und der Überlagerungsvorrichtung
des optischen Subsystems 1 kann ein zudem Shutter 15 vorhanden sein,
mit dem das optische Bild des ersten optischen Kanals zugunsten
des vom DE-Bildprojektor 32 bereit gestellten Bildes ausgeblendet
werden kann. Statt wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel
dem optischen Subsystem 1 können die Videokamera 34 und
der DE-Bildprojektor 32 auch den elektronischen Subsystem 2 zugeordnet
werden.
-
Das
elektronische Subsystem 2 umfasst eine Verarbeitungseinheit
(Prozessor) 22 mit einer damit verbundenen Videodaten-Eingangsschnittstelle 21 und
mit einer ebenfalls mit der Verarbeitungseinheit 22 verbundenen
Videodaten-Ausgangsschnittstelle 23. Ferner ist im elektronischen
Subsystem eine mit der Verarbeitungseinheit 22 verbundene
Bildüberlagerungseinheit 24 enthalten. Mit der
Verarbeitungseinheit 22, der Eingangsschnittstelle 21 und
der Ausgangsschnittstelle 23 ist außerdem Konfigurationsmodul 25 verbunden,
welches wiederum mit einem Datenverwaltungsmodul 26 verbunden
ist.
-
Das
elektronische Subsystem 2 ist mit einem Videodaten-Eingang
der Eingangsschnittstelle 21 an das optische Subsystem,
nämlich den Signalausgang der Videokamera 34,
angebunden, und mit je einem Videodaten-Ausgang der Ausgangsschnittstelle 23 an
den DE-Bildprojektor 32, einen Operations-Bedienmonitor 36 und
an ein Videodaten-Aufzeichnungsgerät 38 angebunden.
Das elektronische Subsystem 2 stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
somit über seine Ausgangsschnittstelle 23 physisch
drei elektronische Bildkanäle zur Verfügung, die
in 1 ferner durch die Verbindung zwischen Schnittstelle 23 und
Bildprojektor 32 (erster Bildkanal 29), die Verbindung
zwischen Schnittstelle 23 und Bedienmonitor 36 (zweiter
Bildkanal 27) und die Verbindung zwischen Schnittstelle 23 Videodaten-Aufzeichnungsgerät 38 (dritter
Bildkanal 28) und dargestellt sind. Diesen physischen elektronischen
Bildkanälen entspricht jeweils ein logischer Bildkanal,
der durch die Verarbeitungseinheit 22 und weitere Komponenten
des elektronischen Subsystems 2 verwaltet und angesprochen
wird.
-
Im
vorliegender Ausführungsformen stellt der erste Bildkanal 29 einen
Datenübertragungskanal dar, wobei das zu projizierende
Bild erst im Bildprojektor 32 erzeugt wird und die Ausgangsschnittstelle 23 lediglich
die anzuzeigenden Daten in einem nichtgrafischen Datenformat liefert.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, das optisch einzukoppelnde Einblendbild
von der Verarbeitungseinheit 22 elektronisch in einem Grafikformat
auszugeben und erst im DE-Bildprojektor zu erzeugen.
-
Die
Funktionsweise der Vorrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang
mit 2 und dem zugehörigen Verfahren erläutert. 2 zeigt
einen schematischen Überblick über das Verfahren
und seine Schritte.
-
Betrachtet
ein Operateur das Operationsfeld unter Auswahl eines bestimmten
Sichtfeldes durch Einstellung des Operationsmikroskopes und seiner Optik,
so teilt der Strahlenteiler 13 einen Teil des im Strahlengang
auftretenden optischen Sichtfeldbildes heraus und lenkt es auf die
Videokamera 34.
-
In
Schritt 100 erfasst die Kamera 34 Einzelbilder,
oder aus Halbbildern und/oder Vollbildern bestehende filmartige
Bildfolgen, und liefert diese als elektronisches Sichtfeldbild in
Form eines analogen oder digitalen Signals an den Videodaten-Eingang 21,
der die Daten voraufbereitet und das elektronische Sichtfeldbild
an die Verarbeitungseinheit 22 zur Weiterverarbeitung weitergeleitet.
-
Die
Verarbeitungseinheit 22 wählt dann in Schritt 110 eine
vom Benutzer festgelegte Einblendekonfiguration aus, die im vorliegenden
Beispiel einen ersten Satz von Anzeigedatenelementen mit Zusatzinformationen
für den Operateur, einen zweiten Satz von Anzeigedatenelementen
mit Zusatzdaten und Menüsteuerungselementen für
den Bedienmonitor, und einen dritten Satz von Anzeigedatenelementen mit
Zusatzinformationen für die Aufzeichnungsvorrichtung bestimmt.
Hierbei können die Sätze von Zusatzinformationen
und ggf. Bedienelementen mindestens teilweise unterschiedlich zueinander
sein. Die Einblendekonfiguration kann dabei in einer Konfigurationsdatei
oder einem gleichwertigen Konfigurationsspeicher abgelegt sein und
in Schritt 110 ausgelesen werden. Zusätzlich kann
vor Anwendung der gespeicherten Konfiguration die Verfügbarkeit
der in der Konfiguration verwendeten Anzeigedatenelemente, die im
Einblendbild in den eingeblendeten Datenanzeigen dargestellt werden
sollen, geprüft werden, sowie auch die Verfügbarkeit
der in der Konfiguration verwendeten elektronischen Bildkanäle 27, 28, 29.
Ferner kann alternativ oder zusammen mit der festgelegten, gespeicherten
Einblendekonfiguration auch eine Einblendekonfiguration während
des Betriebs des Systems vom Benutzer festgelegt werden, die dann
auch als festgelegte Einblendekonfiguration gespeichert werden kann.
Dies wird unten mit Bezug auf 4 genauer
beschrieben.
-
Die
folgenden Schrittfolgen 120 bis 140, 220 bis 240 und 320 bis 340 können
parallel zueinander ausgeführt werden, oder in geeigneter
Priorisierung abschnittsweise oder völlig sequentiell.
-
In
Schritt 120 erzeugt die Verarbeitungseinheit 22 ein
erstes elektronisches Einblendbild mit dem ersten Satz an Zusatzinformationen
und gibt es in Schritt 140 über den ersten Bildkanal 29 an
den DE-Bildprojektor 32 aus. Dieser erzeugt ein optisches
Einblendbild, also ein Lichtmuster, das entsprechend über
die optische Überlagerungsvorrichtung 12 in den
Strahlengang des ersten optischen Kanals eingespiegelt wird, so
dass das optische Sichtfeldbild mit den eingeblendeten Zusatzinformationen
erscheint.
-
In
Schritt 220 erzeugt die Verarbeitungseinheit 22 ein
zweites elektronisches Einblendbild mit dem zweiten Satz an Zusatzinformationen
und Menü-Bedienelementen. Damit auf dem Bildmonitor 36 nicht
allein das Einblendbild, sondern auch das optische Sichtfeldbild
erscheint, überlagert die Bildüberlagerungseinheit 24 in
Schritt 230 das elektronische Sichtfeldbild mit dem zweiten
elektronischen Einblendbild. Das mit dem elektronischen Einblendbild überlagerte
elektronische Sichtfeldbild wird nun in Schritt 240 von
der Verarbeitungseinheit an die Ausgangsschnittstelle 23 weitergeleitet,
die es über den zweiten elektronischen Bildkanal 27 an
den Bedienmonitor 36 ausgibt.
-
In
Schritt 320 erzeugt die Verarbeitungseinheit 22 ein
drittes elektronisches Einblendbild, nunmehr mit dem dritten Satz
an Zusatzinformationen, wie sie für die Videoaufzeichnung
gewünscht sind. In Schritt 330 überlagert
die Bildüberlagerungsvorrichtung 24 das erfasste
elektronische Sichtfeldbild mit dem dritten Einblendbild. Die Verarbeitungseinheit 22 leitet
nun in Schritt 340 das bei der Überlagerung entstandene
elektronische Bild an die Ausgabeschnittstelle 23 weiter,
von der es über den dritten elektronischen Bildkanal 28 an
die Videoaufzeichnungseinrichtung 38 ausgegeben wird.
-
Alle
erfassten, erzeugten und überlagerten Bilder können
sowohl Einzelbilder sein, wie auch Halb- oder Vollbilder eines Videodatenstromes
(z. B. I- und P-Frames eines MPEG-2-Datenstromes). Bereitgestellte
elektronische Bilder können in einem digitalen Bildformat,
auch komprimiert, verwirklicht sein oder alternativ oder gleichzeitig
als analoges Bildsignal vorliegen. Insbesondere hinsichtlich einer
Menüsteuerung, die über das zweite Einblendbild
verwirklicht ist, kann das Einblendbild abhängig vom Steuerungszustand
der Verarbeitungseinheit 22 ständig wechseln.
-
Die
Verarbeitungseinheit kann in Ausführungsformen verwirklicht
sein, indem eine Video-Grabber-Einheit der Verarbeitungseinheit 22 das Videosignal
mit dem Sichtfeldbild von der Eingangsschnittstelle 21 entgegennimmt,
und dann die Halbbilder extrahiert. Nun können die Halbbilder
in Vollbildspeichern der Verarbeitungseinheit 22 zu Vollbildern
zusammengesetzt werden, wobei für jeden Bildkanal 27, 28, 29, über
den ein spezifisches überlagertes Bild bereitgestellt werden
soll, ein eigener Vollbildspeicher ausgebildet sein kann. Die Überlagerungseinheit
kann einen Overlayspeicher enthalten, in den die Verarbeitungseinheit
das erzeugte elektronische Einblendbild eingibt (wiederum ist je
Bildkanal ein separater Speicher möglich), sodass die Überlagerungseinheit
den Inhalt jeder der Overlayspeicher jeweils mit dem Inhalt des
entsprechenden Vollbildspeichers kombinieren kann, um die eigentliche Überlagerung
durchzuführen. Anschließend kann, um ein analoges
Videosignal zu erhalten, eine Digital-/Analog-Wandlung durchgeführt
werden, oder es können die Vollbilder MPEG-2-codiert werden
und digital weitergegeben werden.
-
3 zeigt
Beispiele für ein Sichtfeldbild, Einblendbilder und entsprechende überlagerte
Bilder.
-
Das
Bild 50 stellt das optische Sichtfeldbild des Operateurs
dar, wie er es völlig ohne Einblendungen durch das Mikroskop
sehen würde. Dieses Bild ist somit visuell identisch mit
dem elektronischen Sichtfeldbild, wie es über die Videokamera 34 gewonnen
wurde. Für den Operateur wird ein erstes elektronisches
Einblendbild 52 erzeugt, welches den ersten Satz von Zusatzinformationen
(Datenanzeigefenster 53) beinhaltet. Dieses wird an den
DE-Bildprojektor 32 weitergegeben, sodass bei Betrachtung des
Operationsfeldes durch das Mikroskop insgesamt die Darstellung des
Bildes 54 entsteht.
-
Für
den Bedienmonitor 36 wird entsprechend ein zweites elektronisches
Einblendbild 62 erzeugt, welches den zweiten Satz Zusatzinformationen
und Menü-Steuerungselemente 63 aufweist. Dieses
Einblendbild wird elektronisch mit dem elektronischen Sichtfeldbild 50 verknüpft,
sodass das überlagerte elektronische Bild 64 entsteht.
-
Für
die Videoaufzeichnung wird analog ein drittes elektronisches Einblendbild 72 erzeugt,
welches für die Aufzeichnung relavante Datenanzeigen 73 als
dritten Satz Zusatzinformationen enthält. Auch hier wird
das Einblendbild elektronisch mit dem elektronischen Sichtfeldbild 50 verknüpft,
sodass das überlagerte elektronische Bild 64 entsteht.
-
4 zeigt
detailliert die Konfiguration oder Zuordnung von Zusatzinformationen
(Anzeigedatenelementen) des Schrittes 110 in 2.
Zunächst ermittelt das Konfigurationsmodul 25 in
Schritt 112 die verfügbaren elektronischen Bildkanäle.
Hierzu kann das Konfigurationsmodul 25 auf die Ausgangsschnittstelle 23 zugreifen.
Ergebnis ist eine Auswahl von verfügbaren elektronischen
Bildkanälen 27, 28, 29, über
die mit elektronischen Einblendbildern überlagerte elektronische
Sichtfeldbilder, oder nur Einblendbilder als solche, an andere Systemkomponenten
oder nach außen, bereit gestellt werden können. Dann
ermittelt das Konfigurationsmodul 25 in Schritt 114 die
verfügbaren Anzeigedatenelemente. Hierzu kann es auf das
Datenverwaltungsmodul 26 zugreifen, welches die Anzeigedatenelemente
speichert und/oder verwaltet und/oder bereitstellt. Solche Anzeigedatenelemente
können etwa aus vorangegangenen Mess-, Endoskopie- oder
Bildgebungsverfahren stammen. Als Ergebnis erhält das Konfigurationsmodul 25 eine
Auswahl von verfügbaren Anzeigedatenelementen, die für
die Einblendung als Zusatzinformationen in Einblendbildern grundsätzlich zur
Verfügung stehen.
-
Nun
kann aus einer Konfigurationsdatei eine bestehende Zuordnung von
Anzeigedatenelementen zu elektronischen Bildkanälen 27, 28, 29 abgerufen werden,
die im Konfigurationsmodul oder im Datenverwaltungsmodul gespeichert
sein kann. Anhand der Ermittlung verfügbarer Kanäle
und Datenelemente kann das Konfigurationsmodul 25 prüfen,
ob sich die Systemkonfiguration verändert hat und ob die
gespeicherte Konfiguration anwendbar ist. Falls eine manuelle Zuordnung
durch den Benutzer nicht vorgesehen ist, wird die Zuordnung durch
das Konfigurationsmodul in Schritt 118 gemäß der
Konfigurationsdatei vollzogen und es werden entsprechend in den
Schritten 120 ff., 220 ff. und 320 ff.
die Einblendbilder erzeugt und überlagert.
-
Soll
jedoch eine Zuordnung durch den Bediener erfolgen, so erzeugt das
Konfigurationsmodul in Schritt 116 ein Auswahlmenü,
welches als Einblendbild über einen der elektronischen
Bildkanäle 27 beispielsweise an den Bedienmonitor
geliefert wird. Die vom Benutzer am Bedienmonitor getroffenen Zuordnungen
werden in Schritt 117 entsprechend vom Konfigurationsmodul 25 erfasst,
und es wird entsprechend in Schritt 118 die Zuordnung vollzogen.
Die vom Benutzer getroffenen Zuordnungen können dann in
einer Konfigurationsdatei abgelegt werden.
-
Das
vorliegende System und seine das Verfahren durchführenden
funktionalen Einheiten können mindestens teilweise in Hardware,
Software oder Kombinationen davon verwirklicht sein, beispielsweise
unter Einsatz spezifischer Bildverarbeitungsprozessoren und -Karten
und Embedded Software.
-
Ein
zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
optische Beobachtungsgerät ist in 5 gezeigt.
Die Figur zeigt ein Operationsmikroskop, das weitgehend dem in 1 gleicht.
Elemente, die mit solchen aus 1 identisch
sind, sind in 5 mit denselben Bezugsziffern
wie in 1 bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben.
-
Der
einzige Unterschied des Operationsmikroskops aus 5 zu
dem Operationsmikroskop aus 1 liegt
darin, dass in 5 in jedem optischen Bildkanal
ein DE-Bildprojektor 32, 32' und eine Überlagerungsvorrichtung 12, 12' sowie
eine Videokamera 34, 34' und ein Strahlteiler 13, 13' vorhanden
sind. Die Strahlteiler 13, 13' sind dabei zwischen
den Überlagerungseinrichtungen 12, 12' und
den Objektivoptiken 11, 11' angeordnet, so dass
die Videokameras 34, 34' das optische Sichtfeldbild
ohne eingeblendete Zusatzinformationen aufnehmen. Zudem ist im Vergleich
zum Operationsmikroskop aus 1 ein vierter
elektronischer Bildkanal 41 vorhanden, der die Ausgabeschnittstelle 23 mit
dem zweiten DE-Bildprojektor 32' verbindet. Dadurch wird
das Einblenden von Zusatzinformationen in Form von stereographischen
Einblendebildern möglich.
-
Zusätzlich
zu den in den Aufführungsbeispielen dargestellten drei
elektronischen Bildkanälen können auch weitere
vorhanden sein. Andererseits kann die Erfindung aber auch mit lediglich
zwei elektronischen Bildkanälen verwirklicht werden.
-
Als
Periphheriegeräte, die über einen elektronischen
Bildkanal an das elektronische Subsystem 2 angeschlossenen
werden kann, kommen DE-Bildprojektoren, Monitore und Aufzeichnungsgeräte
in Frage. Auch können mehrere optische Bildkanäle
vorhanden sein, die jeweils, über einen eigenen elektronischen
Bildkanal mit dem elektronischen Subsystem 2 verbunden
sein können, um verschiedenen Betrachtern Einblendbilder
mit unterschiedlichen Zusatzinformationen zur Verfügung
zu stellen.
-
Das
beschriebene System erlaubt, gleichzeitig eine Mehrzahl von verschiedenen
Zusammenstellungen von Zusatzinformationen, wie Patientendaten,
präoperative Operationsfeldaufnahmen, Datum, usw., frei
und flexibel zu definieren, und diese Zusammenstellungen verschiedenen
Darstellungskanälen zuzuordnen und das Operationssichtfeld
mit den jeweils eingeblendeten Zusatzinformationen über
die unterschiedlichen Darstellungskanäle anzuzeigen, aufzuzeichnen
oder weiterzuverarbeiten. Hierdurch wird das System flexibel konfigurierbar, und
sein Einsatzbereich wird ohne aufwändige technische Anpassungen
erheblich erweitert.
-
- 1
- Optisches
Subsystem
- 2
- Elektronisches
Subsystem
- 3
- Betrachter
- 4
- Operationsfeld
- 11,
11'
- Eingangsoptik
- 12,
12'
- optische Überlagerungsvorrichtung
- 13,
13'
- Strahlteiler
- 14,
14'
- Okularoptik
- 15,
- Shutter
- 21
- Videodaten-Eingangsschnittstelle
- 22
- Bildverarbeitungseinheit
- 23
- Videodaten-Ausgangsschnittstelle
- 24
- Bildüberlagerungseinheit
- 25
- Konfigurationsmodul
- 26
- Datenverwaltungsmodul
- 27
- elektronischer
Bildkanal
- 28
- elektronischer
Bildkanal
- 29
- elektronischer
Bildkanal
- 32,
32'
- DE-Bildprojektor
- 34,
34'
- Videokamera
- 36
- Video-Aufzeichnungseinheit
- 38
- Bedienmonitor
- 41
- elektronischer
Bildkanal
- 50
- elektronisches
Sichtfeldbild
- 52
- elektronisches
Einblendbild (Mikroskopie)
- 53
- Datenanzeigefenster
- 54
- überlagertes
Bild (Mikroskopie)
- 62
- elektronisches
Einblendbild (Bedienmonitor)
- 63
- Menüsteuerungselemente
- 64
- überlagertes
Bild (Bedienmonitor)
- 72
- elektronisches
Einblendbild (Videoaufzeichnung)
- 73
- Datenanzeigen
Video
- 74
- überlagertes
Bild (Videoaufzeichnung)
- 100
- Erfassen
Sichtfeldbild
- 110
- Auswählen
Einblendekonfiguration
- 112
- Ermitteln
verfügbarer Bildkanäle
- 114
- Ermitteln
verfügbarer Anzeigedatenelemente
- 116
- Anbieten
Auswahlmenü
- 117
- Erfassen
Benutzerauswahl
- 118
- Zuordnen
Anzeigedatenelemente
- 120
- Erzeugen
Einblendbild Mikroskopie
- 140
- Bereitstellen überlagertes
Bild an DES
- 220
- Erzeugen
Einblendbild Bedienmonitor
- 230
- Überlagern
Einblendbild und Sichtfeldbild
- 240
- Bereitstellen überlagertes
Bild an Bedienmonitor
- 320
- Erzeugen
Einblendbild Videoaufzeichnung
- 330
- Überlagern
Einblendbild und Sichtfeldbild
- 340
- Bereitstellen überlagertes
Bild an Video-Aufzeichnungseinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2003181803 [0003]
- - US 7050225 B2 [0005]
- - DE 10243852 A1 [0006, 0012]
- - DE 10101184 A1 [0007]