DE102008034827A1

DE102008034827A1 - Method for protection of fabric from medical optical observation device, particularly operating microscope, for use in medical optical observation system, involves carrying out monitoring of temperature of illuminated fabric

Info

Publication number: DE102008034827A1
Application number: DE102008034827A
Authority: DE
Inventors: Joachim Steffen; Kilian Kleemann
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-02-04

Abstract

The method involves carrying out monitoring of the temperature of an illuminated fabric in a contact-less method, and utilizing a spatially resolved sensor for spatially resolved monitoring of the temperature. A warning signal is issued if the temperature of the fabric exceeds a certain value. An independent claim is included for a medical optical observation system, which has medical optical observation device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisch-optisches Beobachtungssystem mit einem medizinisch-optischen Beobachtungsgerät und einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Beobachtungsobjekte. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz von Gewebe vor zu hoher Gewebebelastung durch Beleuchtungsstrahlung eines medizinisch-optischen Beobachtungsgerätes.The The present invention relates to a medical-optical observation system with a medical-optical observation device and a lighting device for illuminating an observation object. In addition, the invention relates a method of protecting tissue from excessive tissue loading by illumination radiation of a medical-optical observation device.

Hauptsächlich in der Neuro- und in der HNO-Chirurgie werden optische Beobachtungssysteme benutzt, die Beleuchtungseinrichtungen mit Hochleistungslichtquellen aufweisen. Die Hochleistungslichtquellen haben aber neben dem erwünschten Effekt der hellen Ausleuchtung des OP-Feldes (Operationsfeldes) den Nachteil, dass trotz der Ausfilterung von Ultraviolett- und Infrarotstrahlung (UV-Strahlung und IR-Strahlung) die im Licht enthaltene Energie eine Erwärmung des beleuchteten Gewebes herbeiführen kann. Abhängig von der Leistungseinstellung, vom Arbeitsabstand, Bündelung des Lichtkonus und von Gewebeeigenschaften kann die Erwärmung im ungünstigsten Fall zu thermischer Gewebeschädigung führen.Mainly in neuro and ENT surgery become optical observation systems used the lighting equipment with high power light sources exhibit. The high-power light sources have but the desired Effect of bright illumination of the surgical field (surgical field) the disadvantage that despite the filtering of ultraviolet and Infrared radiation (UV radiation and IR radiation) contained in the light Energy cause heating of the illuminated tissue can. Depending on the power setting, the working distance, Bundling of the light cone and tissue properties may be the Warming in the worst case to thermal tissue damage to lead.

Die Einstellung einer angepassten Beleuchtungsstärke ist bisher typischerweise dem Chirurgen überlassen. Die Gebrauchsanweisungen, beispielsweise von Operationsmikroskopen weisen auf die potentielle Gefahr der Gewebeschädigung hin und empfehlen einen möglichst niedrige Leistungseinstellung der Lichtquelle.The Adjusting a adjusted illuminance is so far typically left to the surgeon. The instructions for use, For example, surgical microscopes point to the potential Danger of tissue damage and recommend one as possible low power setting of the light source.

Häufig wird zu Beginn einer Operation eine niedrige Lampenleistungseinstellung gewählt. Bei im Laufe der Operation notwendig werdenden höheren Vergrößerungseinstellungen des Operationsmikroskops wird jedoch oft die Lampenleistung erhöht, da die Transmission der Mikroskopoptiken im Allgemeinen mit höheren Vergrößerungen sinkt. Bei im weiteren Verlauf der Operation wieder niedrigen Vergrößerungen kann es jedoch vorkommen, dass nicht daran gedacht wird, die Lampenleistung wieder zu senken. Zudem ist das beleuchtete Feld oft größer als das Sichtfeld des Mikroskops, da die Möglichkeit zur Verkleinerung des Leuchtfeldes selten genutzt wird. Das führt zu unnötigen Belastungen des Gewebes nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb des Sichtfeldes.Often becomes a low lamp power setting at the beginning of an operation selected. In the course of the operation becoming necessary higher magnification settings of the Surgical microscope, however, often the lamp power is increased, because the transmission of the microscope optics in general with higher Magnifications decreases. In the further course the operation again low magnifications However, it may happen that it is not thought of the lamp power lower again. In addition, the illuminated field is often larger as the field of view of the microscope, given the opportunity to Reduction of the light field is rarely used. Leading to unnecessary stresses on the tissue not only within, but also outside the field of vision.

Wie bereits erwähnt ist die am Sichtfeld, d. h. am Gewebe des Patienten, ankommende Bestrahlungsstärke der Beleuchtung von vielen Parametern abhängig, beispielsweise dem Arbeitsabstand, vom Faktor der Lichtbündelung, von der eingestellten Leistung der Lichtquelle, von der Variation der Lichtleistung von Gerät zu Gerät bzw. durch Alterung der Lampe. Ein besonders ins Gewicht fallender Faktor ist das Beleuchtungsprofil. Im Allgemeinen werden sogenannte mittenbetonte Beleuchtungsprofile gewählt, die eine zum Rand des Leuchtfeldes stark abfallende Bestrahlungsstärke aufweist. Dieses Profil gewährleistet die helle Ausleuchtung des den Chirurgen am meisten interessierenden Bereiches, nämlich der Mitte des Leuchtfeldes. In diesem zentralen Bereich ist eine Gefährdung durch thermische Belastung durch das üblicherweise vorgenommene stetige Spülen mit Wasser stark vermindert. Andererseits ergibt sich bei einem mittenbetonten Beleuchtungsprofil durch den Abfall der Beleuchtungsintensität zum Rand hin eine erniedrigte Gefährdung der betreffenden Gewebebereiche, die im Allgemeinen selten oder gar nicht durch Spülen mit Wasser gekühlt werden.As already mentioned is the field of view, d. H. on the tissue of the Patients, incoming irradiance of lighting dependent on many parameters, for example the working distance, the factor of light bundling, the set power the light source, from the variation of the light output of device to device or by aging of the lamp. A special in Weight falling factor is the lighting profile. In general so-called center-weighted lighting profiles are chosen, the one to the edge of the luminous field sharply decreasing irradiance having. This profile ensures bright illumination the surgeon's most interesting area, namely the Middle of the illuminated field. In this central area is a danger by thermal stress by the usually made steady rinsing with water greatly reduced. on the other hand results from a center-emphasized lighting profile through the Waste of the illumination intensity towards the edge a decreased Endangering the relevant tissue areas, in general rarely or not at all cooled by rinsing with water become.

Beispielsweise im Rahmen von minimalinvasiven Operationstechniken wird jedoch in der Regel ein schmaler Operationskanal als Zugang zu dem interessierenden Operationsbereich gewählt. Im Vergleich zu konventionellen Operationstechniken wird daher auch nur ein kleinerer Bereich gespült. Zwar kann der Leuchtfelddurchmesser analog zum Durchmesser des Operationskanals verringert werden, jedoch führt dies beispielsweise bei Verwendung einer pankratischen Spotbeleuchtung nicht nur zu einer Verringerung des Leuchtfelddurchmessers, sondern gleichzeitig zu einer Erhöhung der Bestrahlungsstärke um bis zu einem Faktor 3. Die trotz der Verringerung des Leuchtfelddurchmessers noch beleuchteten Randbereiche sind dadurch einer erhöhten Gefährdung ausgesetzt.For example in the context of minimally invasive surgical techniques, however, in usually a narrow operation channel as access to the interest Operating range selected. Compared to conventional Surgical techniques are therefore flushed only a small area. Although the field diameter can be analogous to the diameter of the surgical channel but this leads for example Using a pancratic spotlight not only to reduce of the luminous field diameter, but at the same time to an increase the irradiance by up to a factor of 3. The despite the reduction of the luminous field diameter still illuminated edge areas are thereby exposed to increased risk.

Die DE 93 01 448 U1 und die US 4,715,704 schlagen vor, zur Verringerung der Belastung, des Patienten Blenden vorzusehen, die in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden können und die zu einer Abschattung im Leuchtfeld führen.The DE 93 01 448 U1 and the US 4,715,704 propose, to reduce the burden of providing the patient diaphragms that can be introduced into the illumination beam path and lead to shading in the light field.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zum Schutz von Gewebe vor zu hoher Gewebebelastung durch Beleuchtungsstrahlung eines medizinisch-optischen Beobachtungsgerätes zur Verfügung zu stellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes medizinisch-optisches Beobachtungssystem mit einem medizinisch-optischen Beobachtungsgerät und einer Beleuchtungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, das insbesondere Gewebeschädigungen durch die Beleuchtungsstrahlung zu vermeiden oder wenigstens zu verringern hilft.It is therefore an object of the present invention, an advantageous Method for protecting tissue against excessive tissue exposure to illumination radiation a medical-optical observation device available to deliver. It is a further object of the present invention advantageous medical-optical observation system with a medical-optical observation device and a lighting device for To provide in particular tissue damage by the illumination radiation to avoid or at least helps reduce.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Schutz von Gewebe vor zu hoher Gewebebelastung nach Anspruch 1 bzw. ein medizinisch-optisches Beobachtungssystem nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.These Tasks are provided by a method of protecting tissue high tissue load according to claim 1 or a medical-optical Observation system solved according to claim 8. The dependent ones Claims contain advantageous embodiments of the invention.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Schutz von Gewebe vor zu hoher Gewebebelastung durch Beleuchtungsstrahlung eines medizinisch-optischen Beobachtungsgerätes, beispielsweise eines Operationsmikroskops, eines Endoskops, einer Spaltlampe etc., findet eine Überwachung der Temperatur des bestrahlten Gewebes statt.in the inventive method for the protection of tissue too high tissue load due to illumination radiation of a medical-optical Observation device, for example a surgical microscope, an endoscope, a slit lamp, etc., finds a monitor the temperature of the irradiated tissue.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die folgende Erkenntnis zugrunde:
Die Erwärmung des Objektfeldes durch die Energie der Beleuchtungsstrahlung ist von vielen Eigenschaften des Objektes abhängig etwa von dessen Absorptionsvermögen, seiner Durchblutung, von Kühlvorgängen, wie etwa Spülen mit Wasser von Abdeckungen durch Operationsdrapes, etc. Eine sichere Aussage zur thermischen Gefährdung des beleuchteten Gewebebereichs muss daher neben den Parametern der Beleuchtungseinrichtung auch Parameter des Gewebes berücksichtigen, was zu einem relativ hohen Aufwand führt. Hier setzt die Erfindung an und sieht vor, die Temperatur des bestrahlten Gewebes selbst zu messen. Dadurch lässt sich auch ohne Kenntnis der erwähnten Gewebeparameter in einfacher Weise eine sichere Aussage über die thermische Gefährdung des Gewebes treffen.The method according to the invention is based on the following finding:
The heating of the object field by the energy of the illumination radiation is dependent on many properties of the object, for example, its absorption capacity, its circulation, cooling processes, such as rinsing with water from covers by surgical drapes, etc. A reliable statement on the thermal endangerment of the illuminated tissue area must therefore In addition to the parameters of the lighting device and parameters of the tissue into account, resulting in a relatively high cost. This is where the invention comes in and provides to measure the temperature of the irradiated tissue itself. As a result, a reliable statement about the thermal endangering of the tissue can be made in a simple manner even without knowledge of the mentioned tissue parameters.

Vorteilhafterweise kann die Überwachung der Temperatur berührungslos erfolgen. Das berührungslose Überwachen der Temperatur ist insbesondere von Vorteil, da dadurch nicht die Notwendigkeit besteht, den Temperatursensor steril oder sterilisierbar auszugestalten. Zudem würde ein den bestrahlten Gewebebereich kontaktierender Temperatursensor unter Umständen den Operateur behindern.advantageously, can monitoring the temperature contactless respectively. The non-contact monitoring of the temperature is particularly advantageous as it does not make the temperature sensor sterile or sterilizable. In addition, a contacting the irradiated tissue area would Temperature sensor may interfere with the surgeon.

Da die Vielzahl der auf die Beleuchtung einwirkenden Parameter und die Vielzahl der Gewebeparameter zu einer im bestrahlten Gewebebereich örtlich stark variierenden Erwärmung führen können, ist es vorteilhaft, wenn die Überwachung der Temperatur des bestrahlten Gewebes ortsaufgelöst erfolgt. Hierzu kann beispielsweise ein ortsauflösender Sensor, wie etwa eine Thermokamera Verwendung finden. Alternativ ist es auch möglich, zum ortsaufgelösten Überwachen der Temperatur einen nicht ortsauflösenden Sensor mit kleinem räumlichen Messbereich, insbesondere einem punktförmig oder linienförmig messenden Sensor, zu verwenden und mit dem Messbereich denjenigen Gewebebereich zu scannen, dessen Temperatur zu überwachen ist. Als kleiner Messbereich soll hierbei insbesondere ein Messbereich angesehen werden, dessen Fläche sehr viel kleiner ist als die Fläche des beleuchteten Bereiches, beispielsweise um mindestens einen Faktor 50, vorzugsweise um wenigstens einen Faktor 100, besser noch um mindestens einen Faktor 1000, insbesondere, wenn eine hohe räumliche Auflösung gewünscht ist. Die Verwendung eines nicht ortsauflösenden Sensors zusammen mit einem Scannen des zu überwachenden Bereiches hat den Vorteil, dass die Baugröße eines Systems mit dem sich die scannende Überwachung realisieren lässt, geringer ist, als die Baugröße eines Systems mit einem ortsauflösenden Temperatursensor. Die geringere Baugröße kann daher das Integrieren des Überwachungssystems in das optische Beobachtungsgerät oder die Beleuchtungseinrichtung ermöglichen.There the multitude of parameters affecting the lighting and the variety of tissue parameters to a localized in the irradiated tissue area is strongly variable heating it is beneficial if the monitoring of the temperature of the irradiated tissue is spatially resolved. For this purpose can For example, a spatially resolving sensor, such as a Thermocamera find use. Alternatively, it is also possible for spatially resolved monitoring of the temperature a non-spatially resolving sensor with a small spatial Measuring range, in particular a punctiform or linear measuring sensor, to use and with the measuring range Scan tissue area, monitor its temperature is. In particular, a measuring range is intended as a small measuring range be considered, whose area is much smaller than the area of the illuminated area, for example, around at least a factor of 50, preferably by at least a factor of 100, better still by at least a factor of 1000, especially if a high spatial resolution desired is. The use of a non-spatially resolving sensor together with a scan of the area to be monitored has the advantage that the size of a system with which the scanning surveillance can be realized, is less than the size of a system with a spatially resolving temperature sensor. The smaller size can therefore integrating the monitoring system into the optical Watching device or the lighting device allow.

Wenn die Temperatur des überwachten Gewebes einen bestimmten Wert (Grenzwert) erreicht oder überschreitet, kann ein Warnsignal ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass die Beleuchtungsstrahlung automatisch herabgeregelt wird, wenn der Grenzwert erreicht oder überschritten ist. Die rechtzeitige Warnung und/oder das rechtzeitige Herabregeln der Beleuchtungsstärke bei Erreichen oder Überschreiten des Grenzwertes kann das Schadenspotential, das von der Beleuchtungsstrahlung ausgeht, erheblich verringern.If the temperature of the monitored tissue a certain Value (limit) can be reached or exceeded, can be Warning signal will be issued. Additionally or alternatively it is also possible that the illumination radiation automatically down regulated when the limit is reached or exceeded. The timely warning and / or the timely lowering of the Illuminance when reaching or exceeding of the limit value, the damage potential, that of the illumination radiation goes down considerably.

Ein erfindungsgemäßes medizinisch-optisches Beobachtungssystem umfasst ein medizinisch-optisches Beobachtungsgerät und eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Beobachtungsobjekts. Das medizinisch-optische Beobachtungsgerät kann insbesondere ein Operationsmikroskop sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann zudem insbesondere auch Bestandteil des optischen Beobachtungsgeräts sein, wie dies bei Operationsmikroskopen häufig der Fall ist. Aber auch Endoskope, Spaltlampen etc. sind als optische Beobachtungsgeräte möglich. Das erfindungsgemäße medizinisch-optische Beobachtungssystem umfasst weiterhin eine Temperaturmessvorrichtung zum Messen der Temperatur des Beobachtungsobjekts, insbesondere der Objektoberfläche, im beleuchteten Bereich.One Inventive medical-optical observation system includes a medical-optical observation device and an illumination device for illuminating an observation object. The medical-optical observation device can in particular be a surgical microscope. The lighting device can also in particular also part of the optical observation device be, as is often the case with surgical microscopes is. But also endoscopes, slit lamps etc. are as optical observation devices possible. The medical-optical Observation system further comprises a temperature measuring device for measuring the temperature of the observation object, in particular the object surface, in the illuminated area.

Das erfindungsgemäße medizinisch-optische Beobachtungssystem ermöglicht das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und weist daher die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile auf.The Inventive medical-optical observation system allows the implementation of the invention Method and therefore has the reference to the invention Procedure described advantages.

Vorteilhafterweise weist die Temperaturmessvorrichtung einen berührungslosen Temperatursensor auf, um die oben geschilderte Problematik der Sterilisierbarkeit des Temperatursensors und der Behinderung des Operateurs zu vermeiden. Insbesondere kann als Temperatursensor ein ortsauflösender Temperatursensor, beispielsweise eine Thermokamera, zur Anwendung kommen. Dadurch lassen sich örtliche Schwankungen der Temperatur im Sichtfeld bestimmen. Bei einem nicht ortsauflösenden Temperatursensor würde eine Mittelung der Temperatur im gesamten Sichtfeld vorgenommen, was dazu führen kann, dass die Mitteltemperatur zwar unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, der Grenzwert jedoch lokal an einer oder mehreren Stellen überschritten wird. An diesen Stellen könnten daher Gewebeschädigungen auftreten. Mit einem ortsauflösenden Temperatursensor lässt sich eine solche Situation vermeiden. Das gleiche Ergebnis erzielt man, wenn statt eines ortsauflösenden Temperatursensors ein nicht ortsauflösender Sensor mit einem kleinen räumlichen Messbereich, beispielsweise ein punkt- oder linienförmiger messender Sensor, Verwendung findet und eine Scaneinrichtung vorhanden ist, die zum Scannen wenigstens eines Teils des beleuchteten Bereichs des Beobachtungsobjekts mit dem Messbereich ausgestaltet ist. Aufgrund des kleinen räumlichen Messbereichs des nicht ortsauflösenden Sensors wird nur über einen kleinen räumlichen Bereich des Sichtfeldes gemittelt, so dass jede Messung des Temperatursensors die Temperatur in einem lokalen eng begrenzten Bereich des beleuchteten Bereichs wiedergibt. Mittels der Scaneinrichtung kann nun der beleuchtet Bereich zum Teil oder vorzugsweise vollständig gescannt werden, so dass nach einem Scanvorgang die lokale Temperaturverteilung im gesamten gescannten Bereich, idealerweise im gesamten beleuchteten Bereich bekannt ist.Advantageously, the temperature measuring device to a non-contact temperature sensor in order to avoid the above-described problems of sterilization of the temperature sensor and the obstruction of the surgeon. In particular, a spatially resolving temperature sensor, for example a thermal camera, can be used as the temperature sensor. As a result, local fluctuations in the temperature in the field of view can be determined. In the case of a non-spatially resolving temperature sensor, the temperature would be averaged over the entire field of view, which may mean that the mean temperature is below a predetermined limit, but the limit is exceeded locally at one or more points will be. Therefore, tissue damage could occur at these sites. With a spatially resolving temperature sensor, such a situation can be avoided. The same result is obtained if, instead of a spatially resolving temperature sensor, a non-spatially resolving sensor with a small spatial measuring range, for example a point or line-shaped measuring sensor, is used and a scanning device is provided which is used to scan at least a part of the illuminated area of the object to be observed the measuring range is designed. Due to the small spatial measurement range of the non-spatially resolving sensor, it is only averaged over a small spatial area of the field of view so that each measurement of the temperature sensor reflects the temperature in a local, narrowly limited area of the illuminated area. By means of the scanning device, the illuminated area can now be partially or preferably completely scanned, so that after a scanning process, the local temperature distribution in the entire scanned area, ideally in the entire illuminated area, is known.

Um die Baugröße des medizinisch-optischen Beobachtungssystems nicht zu vergrößern, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturmessvorrichtung in das medizinisch-optische Beobachtungsgerät oder die Beleuchtungseinrichtung integriert ist. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Temperaturmesssensor ein nicht ortsauflösender mit kleinem räumlichen Messbereich ist, dessen Messbereich mittels einer Scanneinrichtung wenigstens einen Teil des beleuchteten Bereichs scannt. Derartige Sensoren und Scaneinrichtungen sind in kompakter Bauweise realisierbar.Around the size of the medical-optical observation system not to enlarge, it is advantageous if the temperature measuring device in the medical-optical observation device or the lighting device is integrated. This is special possible if the temperature measuring sensor is not spatially resolving with a small spatial measuring range, the measuring range by means of a scanning device at least a part of the illuminated area scans. Such sensors and scanning devices are more compact Construction feasible.

Das medizinisch-optische Beobachtungssystem kann weiterhin eine Signalverarbeitungseinheit mit einer Maximalwerterkennungseinheit umfassen. Die Maximalwerterkennungseinheit ist dann zum Empfang von Temperaturmesswerte repräsentierenden Temperatursignalen mit der Temperaturmessvorrichtung verbunden. Sie ist weiterhin zum Erkennen des Erreichens oder Überschreitens eines vorgegebenen Temperaturwertes ausgebildet sowie zum Ausgeben eines Erkennungssignals bei Erkennen des Erreichens oder Überschreitens des vorgegebenen Temperaturwertes. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, ein Warnsignal oder ein automatisches Herabregeln der Beleuchtungsstärke auszulösen, wenn der vorgegebene Temperaturwert erreicht oder überschritten wird.The medical-optical observation system may further include a signal processing unit comprising a maximum value detection unit. The maximum value detection unit is then for receiving temperature readings representing Temperature signals connected to the temperature measuring device. It is still for recognizing achievement or transgression a predetermined temperature value is formed and outputting a detection signal upon detection of reaching or exceeding the predetermined temperature value. This configuration allows it, a warning signal or an automatic lowering of the illuminance trigger when the predetermined temperature value is reached or exceeded.

Wenn ein Warnsignal ausgegeben werden soll, kann das medizinisch-optische Beobachtungssystem eine Alarmeinheit umfassen, die beispielsweise auch in die Signalverarbeitungseinheit integriert sein kann. Die Alarmeinheit ist zum Empfangen des Erkennungssignals mit der Maximalwerterkennungseinheit verbunden und zum Ausgeben eines Warnsignals als Reaktion auf den Empfang des Erkennungssignals ausgebildet.If a warning signal is to be output, the medical-optical Observation system include an alarm unit, for example can also be integrated into the signal processing unit. The Alarm unit is for receiving the detection signal with the maximum value detection unit connected and for outputting a warning signal in response to the Reception of the detection signal is formed.

Wenn die Beleuchtungsstärke automatisch geregelt werden soll, kann eine Steuereinheit vorhanden sein, die insbesondere in die Signalverarbeitungseinheit integriert sein kann. Die Steuereinheit ist zum Empfangen des Erkennungssignals mit der Maximalwerterkennungseinheit verbunden und zum Ermitteln einer eine bestimmte Leuchtintensität und/oder ein bestimmtes Beleuchtungsprofil repräsentierenden Stellgröße auf der Basis des Erkennungssignals ausgebildet. Weiterhin ist die Steuereinheit zum Ausgeben der Stellgröße mit einer Beleuchtungseinstelleinrichtung der Beleuchtungseinrichtung verbunden. Die Beleuchtungseinstelleinrichtung ist zum Beeinflussen der Beleuchtungsintensität und/oder des Beleuchtungsprofils ausgebildet. Auch eine Notausschaltung der Beleuchtung ist hierbei als eine solche Beeinflussung anzusehen. Alternativ kann die Steuereinheit auch mit einer Steuereinheit des optischen Beobachtungsgeräts verbunden sein, um beispielsweise bei Bedarf einen Filter in den Beleuchtungsstrahlengang einzuführen, wenn der Beleuchtungsstrahlengang durch das optische Beobachtungssystem verläuft.If the illuminance should be controlled automatically, a control unit may be present, in particular in the Signal processing unit can be integrated. The control unit is for receiving the detection signal with the maximum value detection unit connected and for determining a certain luminous intensity and / or a manipulated variable representing a specific illumination profile formed on the basis of the detection signal. Furthermore, the Control unit for outputting the manipulated variable with a Beleuchtungseinstelleinrichtung the lighting device connected. The Beleuchtungseinstelleinrichtung is to influence the illumination intensity and / or the illumination profile educated. An emergency shutdown of the lighting is here to be regarded as such an influence. Alternatively, the control unit also with a control unit of the optical observation device be connected, for example, if necessary, a filter in the Introduce illumination beam path when the illumination beam path passes through the optical observation system.

Statt einer Steuereinheit kann auch ein Regelkreis vorhanden sein, der wie die Steuereinheit insbesondere in die Signalverarbeitungseinheit integriert sein kann. Dieser ist dann zum Empfang von Temperaturmesswerte repräsentierenden Temperatursignalen mit der Temperaturmessvorrichtung verbunden und zum Ermitteln einer Abweichung der Temperaturmesswerte von einem vorgegebenen Temperatursollwert und zum Ermitteln einer eine bestimmte Leuchtintensität und/oder ein bestimmtes Beleuchtungsprofil repräsentierenden Stellgröße auf der Basis der Abweichung ausgebildet. Weiterhin ist der Regelkreis zum Ausgeben der Stellgröße mit einer Beleuchtungseinstelleinrichtung der Beleuchtungseinrichtung verbunden, wobei die Beleuchtungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Beleuchtungsintensität und/oder des Beleuchtungsprofils ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, einen Temperaturbereich vorzugeben, in dem die Temperatur des Gewebes liegen darf. Dies wird durch geeignetes Variieren der Beleuchtungsstrahlung als Reaktion auf die aktuell gemessene Temperaturverteilung erreicht. Der Regelkreis kann statt mit der Beleuchtungseinrichtung auch mit dem optischen Beobachtungsgerät verbunden sein, beispielsweise um mittels der Stellgröße geeignete Filter in den Beleuchtungsstrahlengang einzuführen, wenn der Beleuchtungsstrahlengang durch das optische Beobachtungsgerät verläuft.Instead of a control unit may also be present a control loop, the as the control unit in particular in the signal processing unit can be integrated. This is then to receive temperature readings representing temperature signals with the temperature measuring device connected and for determining a deviation of the temperature readings from a predetermined temperature setpoint and to determine a a certain luminous intensity and / or a specific lighting profile representing actuating variable on the Base of the deviation formed. Furthermore, the control circuit for Output of the manipulated variable with a Beleuchtungseinstelleinrichtung the lighting device connected, wherein the Beleuchtungseinstelleinrichtung for adjusting the illumination intensity and / or the Lighting profile is formed. This configuration allows in particular, to specify a temperature range in which the Temperature of the tissue may lie. This will be done by appropriate variation the illumination radiation in response to the currently measured Temperature distribution achieved. The control loop can take place with the Lighting device also with the optical observation device be connected, for example, by means of the manipulated variable to introduce suitable filters into the illumination beam path, if the illumination beam path through the optical observation device runs.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.Other features, characteristics and advantages of the present invention will become apparent from the The following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.

1 zeigt ein mittenbetontes Beleuchtungsprofil eines Operationsmikroskops bei einem breiten Operationskanal. 1 shows a center-emphasized illumination profile of a surgical microscope at a wide surgical channel.

2 zeigt das mittenbetonte Beleuchtungsprofil aus 1 bei einem engen Operationskanal. 2 shows the center-weighted lighting profile 1 in a tight surgical channel.

3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße medizinisch-optische Beobachtungsgerät. 3 shows a first embodiment of the medical-optical observation device according to the invention.

4 zeigt ein Detail aus 3. 4 shows a detail 3 ,

5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße medizinisch-optische Beobachtungsgerät. 5 shows a second embodiment of the medical-optical observation device according to the invention.

6 zeigt die Scaneinrichtung aus 5 6 shows the scanning device 5

7 zeigt eine Abwandlung der Scaneinrichtung aus 5. 7 shows a modification of the scanning device 5 ,

8 zeigt eine weitere Abwandlung der Scaneinrichtung aus 5. 8th shows a further modification of the scanning device 5 ,

9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße medizinisch-optische Beobachtungssystem. 9 shows a third embodiment of the medical-optical observation system according to the invention.

10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße medizinisch-optische Beobachtungssystem. 10 shows a fourth embodiment of the medical-optical observation system according to the invention.

Nachfolgend werden mit Bezug auf die Figuren Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen medizinisch-optischen Beobachtungssystems beschrieben. Zuvor wird jedoch der Einfluss des Beleuchtungsprofils bei einem breiten und einem engen Operationskanal auf die Erwärmung des den Operationskanal umgebenen Gewebes anhand der 1 und 2 beschrieben.Hereinafter, embodiments of the medical-optical observation system according to the invention will be described with reference to the figures. Beforehand, however, the influence of the illumination profile on a wide and a narrow surgical channel on the heating of the surrounding the surgical channel tissue based on 1 and 2 described.

1 zeigt ein Diagramm, in dessen oberer Hälfte der radiale Verlauf des Beleuchtungsprofils 1 einer Beleuchtungseinrichtung eines Operationsmikroskops dargestellt ist. In der unteren Hälfte des Diagramms ist das Profil eines breiten Operationskanals 3 dargestellt. Im Bereich des Operationskanals liegt die höchste Intensität der Beleuchtungsstrahlung vor. Von der Mitte aus gesehen ist die Beleuchtungsintensität am Rand des Operationskanals auf etwa die Hälfte der maximalen Beleuchtungsintensität abgefallen. Wenn nun bei gleichem Beleuchtungsprofil 1 ein enger Operationskanal 3 vorliegt, wie dies in 2 dargestellt, so beträgt die Intensität der Beleuchtungsstrahlung am Rand des Operationskanals noch immer ca. 90% des Maximalwertes. Dies ist insofern nachteilig, als dass ein Wärmeabtransport durch eine Spülflüssigkeit in der Regel nur im Operationskanal stattfindet. Die außerhalb des Operationskanals gelegenen Gewebebereiche erfahren somit keine Kühlung, werden aber dennoch einer Strahlungsintensität ausgesetzt, die fast der maximalen Intensität entspricht. 1 shows a diagram in the upper half of the radial profile of the illumination profile 1 a lighting device of a surgical microscope is shown. In the lower half of the diagram is the profile of a wide operation channel 3 shown. In the area of the surgical canal, the highest intensity of the illumination radiation is present. Viewed from the center, the illumination intensity at the edge of the surgical channel has dropped to about half of the maximum illumination intensity. If now with the same lighting profile 1 a close surgical channel 3 is present, as in 2 shown, the intensity of the illumination radiation at the edge of the surgical channel is still about 90% of the maximum value. This is disadvantageous in that a heat removal by a rinsing liquid usually takes place only in the operating channel. The tissue areas located outside the surgical canal thus experience no cooling, but are nevertheless exposed to a radiation intensity which corresponds to almost the maximum intensity.

Auch wenn das Beleuchtungsprofil 1 so verändert werden würde, dass sich seine Breite verringert, so würde dies zumindest in der näheren Umgebung des Operationskanals nicht notwendigerweise zu einer ausreichenden Verringerung der Intensität der Beleuchtungsstrahlung führen, wie dies anhand der gestrichelten Linie in 2 angedeutet ist.Even if the lighting profile 1 would be changed so that its width decreases, this would not necessarily lead to a sufficient reduction in the intensity of the illumination radiation, at least in the vicinity of the surgical channel, as indicated by the dashed line in FIG 2 is indicated.

Um die Schädigung des Gewebes außerhalb des Operationskanals aufgrund der Intensität der Beleuchtungsstrahlung zu vermeiden, wird daher gemäß der Erfindung die Temperatur des bestrahlten Gewebes insbesondere außerhalb des gespülten Bereiches vorzugsweise ortsaufgelöst und berührungslos überwacht. Bei Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur kann dann ein Warnsignal ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verringerung der Beleuchtungsintensität erfolgen.Around the damage to the tissue outside the surgical canal due to the intensity of the illumination radiation to avoid Therefore, according to the invention, the temperature of the irradiated tissue, in particular outside the rinsed area preferably spatially resolved and monitored without contact. When reaching or exceeding a specified limit temperature then a warning signal can be issued. Alternatively or in addition a reduction of the illumination intensity can take place.

Messreihen an Probanten haben ergeben, dass der Schwellenwert, bei dem die Schmerzgrenze bei Bestrahlung der Haut mit Licht der Beleuchtungseinrichtung eines Operationsmikroskops erreicht wird, bei ca. 45°C plusminus 2°C liegt. Aus der Literatur kann man entnehmen, dass die Temperatur, bei der eine Schädigung der beleuchteten Hautareale auftritt, nicht weit über der Temperatur der Schmerzgrenze liegt. Daher sollte der Temperaturgrenzwert, der zum Auslösen des Warnsignals, welches einen Chirurgen bei Erreichen dieser Grenztemperatur auf dem Gewebe eines Patienten warnt, bei ca. 45°C liegen. Um Gefährdungen durch zu intensive Bestrahlung zu vermeiden, sollte die Intensität der Lichtquelle bei Erreichen des Grenzwertes auf einen ungefährlichen Wert herabgesetzt werden.measurements test subjects have shown that the threshold at which the Pain threshold on irradiation of the skin with light of the illumination device a surgical microscope is reached, at about 45 ° C. plus minus 2 ° C is. From the literature you can see that the temperature at which damage to the illuminated Skin areas occur not far above the temperature of the skin Pain threshold lies. Therefore, the temperature limit used for Trigger the warning signal that a surgeon when reaching This limit temperature on the tissue of a patient warns, at about 45 ° C lie. To hazards through too intense To avoid radiation, the intensity of the light source should be when the limit value is reached, it is harmless Value be lowered.

Bestimmte Operationssituationen, wie z. B. das Arbeiten bei hohen Vergrößerungen in tiefen Operationskanälen erfordern jedoch sehr viel Licht. Des Weiteren ist bekannt, dass in der Mitte des Operationsfeldes die höchsten Bestrahlungsstärken erreicht werden, die Intensität zum Rand hin aber abnimmt (siehe 1 und 2). Die erfindungsgemäße Berührungslose ortsaufgelöste Messung der Temperatur des Operationsfeldes ermöglicht die Überwachung der Temperaturentwicklung im gesamten Operationsfeld. In Verbindung mit der mittenbetonten Beleuchtungsvorrichtung kann daher trotz hoher Leuchtintensität in der Mitte und damit ausreichender Lichtverhältnisse für den Chirurgen die Gefahr einer Verbrennung des Patientengewebes besonders in den Randbereichen des Operationsfeldes durch eine rechtzeitige Warnung bei erreichen der Grenztemperatur weitgehend vermieden werden.Certain operating situations, such. However, working at high magnifications in deep surgical channels requires a lot of light. Furthermore, it is known that in the middle of the surgical field, the highest irradiance levels are achieved, but the intensity towards the edge decreases (see 1 and 2 ). The contactless spatially resolved measurement of the temperature of the surgical field according to the invention makes it possible to monitor the temperature development in the entire surgical field. In connection with the center-stressed lighting device can therefore despite high luminous intensity in the middle and thus sufficient lighting conditions for the surgeon the risk of Burning of the patient's tissue, especially in the marginal areas of the surgical field by a timely warning when reaching the limit temperature can be largely avoided.

Ein erstes medizinisch-optisches Beobachtungssystem, mit welchem sich das erfindungsgemäße Verfahren realisieren lässt, ist in 3 dargestellt. Das medizinisch-optische Beobachtungssystem umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Operationsmikroskop 5 sowie eine Beleuchtungseinrichtung 7, die in der Figur lediglich schematisch als Lichtquelle dargestellt ist. Weiterhin umfasst das medizinisch-optische Beobachtungssystem eine Thermokamera 9 als Temperaturmessvorrichtung mit einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur des beleuchteten Objektfeldes 11. Außerdem ist eine Signalverarbeitungseinheit 13 vorhanden, die zum Empfang von Temperaturmesswerte repräsentierenden Temperatursignalen mit der Thermokamera 9 verbunden ist. Weiterhin ist die Signalverarbeitungseinrichtung 13 mit einem Alarmgeber 15 verbunden sowie optional mit der Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 7 und/oder der Steuerung des Operationsmikroskops 5. Weiter optional kann die Signalverarbeitungseinheit 13 an einen Monitor zur Darstellung von Infrarotbildern angeschlossen sein. Auf dem Monitor 17 kann die Temperaturverteilung im Objektfeld graphisch, beispielsweise durch eine Farbdarstellung, angezeigt werden.A first medical-optical observation system with which the method according to the invention can be implemented is disclosed in US Pat 3 shown. The medical-optical observation system comprises in the present exemplary embodiment a surgical microscope 5 and a lighting device 7 , which is shown only schematically as a light source in the figure. Furthermore, the medical-optical observation system comprises a thermal camera 9 as a temperature measuring device with a temperature sensor for measuring the temperature of the illuminated object field 11 , There is also a signal processing unit 13 present, the temperature signals representing temperature values with the thermal camera 9 connected is. Furthermore, the signal processing device 13 with an alarm device 15 connected and optionally with the control of the lighting device 7 and / or the control of the surgical microscope 5 , Next optional, the signal processing unit 13 be connected to a monitor for displaying infrared images. On the monitor 17 For example, the temperature distribution in the object field can be displayed graphically, for example by a color representation.

Eine Ausführungsvariante der Signalverarbeitungseinrichtung 13 ist in 4 im Detail dargestellt. Die Signalverarbeitungseinrichtung 13 umfasst eine Maximalwerterkennungseinheit 130, die zum Empfang eines vorgegebenen Maximalwertes mit einem Maximalwertspeicher 132 verbunden ist. Weiterhin umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung 13 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Steuereinheit 134, die mit der Maximalwerterkennungseinheit 130 sowie der Beleuchtungseinrichtung 7 verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 134 auch mit der Steuerung des Operationsmikroskops 5 verbunden sein. Weiterhin ist die Maximalwerterkennungseinheit 130 mit dem Alarmgeber 15 verbunden. Wenn, wie in 3 dargestellt, auch ein Monitor 17 an die Signalverarbeitungseinrichtung angeschlossen werden soll, umfasst diese auch einen Bildgenerator zum Erzeugen des die Temperaturverteilung wiedergebenden Farbbildes. Der Bildgenerator ist in 10 nicht dargestellt.An embodiment of the signal processing device 13 is in 4 shown in detail. The signal processing device 13 includes a maximum value detection unit 130 for receiving a predetermined maximum value with a maximum value memory 132 connected is. Furthermore, the signal processing device comprises 13 in the present embodiment, a control unit 134 that with the maximum value detection unit 130 and the lighting device 7 connected is. Additionally or alternatively, the control unit 134 also with the control of the surgical microscope 5 be connected. Furthermore, the maximum value detection unit 130 with the alarm device 15 connected. If, as in 3 shown, also a monitor 17 is to be connected to the signal processing device, this also includes an image generator for generating the temperature distribution reproducing color image. The image generator is in 10 not shown.

Im Betrieb des erfindungsgemäßen medizinisch-optischen Beobachtungssystems erfolgt eine Beobachtung des Objektfeldes 11 mittels des Operationsmikroskops 5. Die zur Beobachtung des Objektfeldes 11 benötigte Beleuchtung wird von der Beleuchtungseinrichtung 7 zur Verfügung gestellt. Die Intensität der Beleuchtungsstrahlung führt im Objektfeld 11 zu einer Temperaturerhöhung, die insbesondere lokal schwanken kann. Ursachen für lokale Schwankungen können beispielsweise darin liegen, dass Bereiche des Objektfeldes gespült werden, wohingegen andere Bereiche nicht gespült werden. Außerdem können auch Abschattungen im Objektfeld, unterschiedliche Absorptionsvermögen der Gewebebereiche im Objektfeld, unterschiedliche Durchblutungen verschiedener Gewebebereiche im Objektfeld, etc. zu unterschiedlichen Erwärmungen führen. Die Thermokamera 9 weist daher einen ortsauflösenden Temperatursensor auf, mit dem die Temperaturverteilung im Objektfeld 11 ortsaufgelöst ermittelt werden kann.During operation of the medical-optical observation system according to the invention, the object field is observed 11 by means of the surgical microscope 5 , The for observation of the object field 11 Required lighting is provided by the lighting device 7 made available. The intensity of the illumination radiation leads in the object field 11 to a temperature increase, which may vary in particular locally. Causes of local fluctuations can be, for example, that areas of the object field are rinsed, whereas other areas are not rinsed. In addition, shadowing in the object field, different absorption capacities of the tissue areas in the object field, different blood flow through different tissue areas in the object field, etc. can also lead to different warming. The thermal camera 9 Therefore, has a spatially resolving temperature sensor, with which the temperature distribution in the object field 11 can be determined spatially resolved.

Die Thermokamera 9 gibt die Temperaturmesswerte im Objektfeld in Form geeigneter Temperatursignale an die Signalverarbeitungseinrichtung 13 aus. In dieser werden die Temperatursignale der Maximalwerterkennungseinheit 130 zugeführt, die sie zur Erkennung des Erreichens oder Überschreitens eines vorgegebenen Maximalwertes mit einem im Maximalwertspeicher 132 gespeicherten Maximalwert vergleicht. Insbesondere kann der Maximalwertspeicher 132 auch mit einem Eingabemodul verbunden oder verbindbar sein, um geeignete Maximalwerte in den Speicher zu schreiben. Das Eingabenmodul könnte beispielsweise ein PC sein, der über eine Standartschnittstelle mit der Signalverarbeitungseinrichtung 13 kommunizieren kann.The thermal camera 9 gives the temperature measured values in the object field in the form of suitable temperature signals to the signal processing device 13 out. In this, the temperature signals of the maximum value detection unit 130 supplied to them to detect reaching or exceeding a predetermined maximum value with a maximum value memory 132 stored maximum value. In particular, the maximum value memory 132 also be connected to an input module or connectable to write suitable maximum values in the memory. The input module could, for example, be a PC which has a standard interface with the signal processing device 13 can communicate.

Wenn die Maximalwerterkennungseinheit 130 das Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Maximalwerts feststellt, gibt sie ein Erkennungssignal aus, welches wiedergibt, dass das Erreichen oder Überschreiten des Temperaturgrenzwertes feststellt worden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dieses Erkennungssignal an den Alarmgeber 15 ausgegeben, mit dem die Maximalwerterkennungseinheit 130 ebenso verbunden ist, wie mit einer Steuereinheit 134. An die Steuereinheit 134 wird das Erkennungssignal im vorliegenden Beispiel ebenfalls ausgegeben.When the maximum value detection unit 130 detects the reaching or exceeding of the predetermined maximum value, it outputs a detection signal, which indicates that the reaching or exceeding of the temperature limit value has been determined. In the present embodiment, this detection signal is sent to the alarm transmitter 15 output with which the maximum value detection unit 130 is connected as well as with a control unit 134 , To the control unit 134 the detection signal is also output in the present example.

Bei Empfang des Erkennungssignals wird vom Alarmgeber ein Signal ausgelöst, der dem behandelnden Chirurgen anzeigt, dass mit Gewebeschädigungen gerechnet werden muss, wenn keine entsprechenden Maßnahmen, beispielsweise das Herunterregeln der Beleuchtungsintensität, das Einbringen eines Filters in den Beleuchtungsstrahlengang, das Ändern des Beleuchtungsprofils, etc., ergriffen werden.at Reception of the detection signal is triggered by the alarm signal, which indicates to the treating surgeon that with tissue damage must be expected, if no appropriate measures, for example, lowering the illumination intensity, inserting a filter into the illumination beam path, changing the lighting profile, etc., are taken.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel ermöglicht aber auch ein automatisches Eingreifen des medizinisch-optischen Beobachtungssystems bei Erreichen oder Überschreiten des Grenzwertes. Hierzu bestimmt die Steuereinheit 134 auf der Basis des ermittelten Erkennungssignals eine Stellgröße, die beispielsweise ein bestimmtes Beleuchtungsprofil, eine bestimmte Beleuchtungsintensität oder einen bestimmten Filter repräsentiert. Insbesondere kann auch die Beleuchtungsintensität Null, also das Abschalten der Beleuchtung, als im Sinne der Erfindung bestimmte Beleuchtungsintensität angesehen werden. Das Stellsignal wird dann von der Steuereinheit 134 an die Steuerung der Beleuchtungseinrichtung 7 ausgegeben. Alternativ ist es auch möglich ein entsprechendes Stellsignal an das Operationsmikroskop 5 auszugeben, in dem dann beispielsweise zum Beeinflussen der Beleuchtungsintensität der spektralen Intensitätsverteilung oder der räumlichen Intensitätsverteilung ein geeigneter Filter in den Beleuchtungsstrahlengang eingeschwenkt wird.However, the present embodiment also enables automatic intervention of the medical-optical observation system when reaching or exceeding the limit value. The control unit determines this 134 on the basis of the detected detection signal a manipulated variable, for example, a specific lighting profile, a represents certain illumination intensity or a particular filter. In particular, the illumination intensity zero, that is to say the switching off of the illumination, can also be regarded as illumination intensity determined in the sense of the invention. The control signal is then sent from the control unit 134 to the control of the lighting device 7 output. Alternatively, it is also possible a corresponding control signal to the surgical microscope 5 output, in which then, for example, for influencing the illumination intensity of the spectral intensity distribution or the spatial intensity distribution, a suitable filter is pivoted into the illumination beam path.

Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen medizinisch-optischen Beobachtungssystems ist in 5 dargestellt. Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern wie in 3 bezeichnet und werden nicht noch einmal erläutert, um Wiederholungen zu vermeiden.An alternative embodiment of the medical-optical observation system according to the invention is in 5 shown. Elements of the second embodiment that correspond to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG 3 and will not be explained again to avoid repetition.

Das medizinisch-optische Beobachtungssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem medizinisch-optischen Beobachtungssystem des ersten Ausführungsbeispiels durch die Art des Temperaturmesssensors. Statt einer ortsauflösenden Thermokamera 9 weist das medizinisch-optische Beobachtungssystems des zweiten Ausführungsbeispiels einen Infrarotthermomesskopf 19 auf, der einen nichtortsauflösenden punktförmigen Messbereich aufweist. Als Infrarotstrahlungsmesskopf 19 kann beispielsweise ein Messkopf Verwendung finden, der nach dem Prinzip des Pyrometers arbeitet. Insbesondere können Pyrometer mit Thermosäulen zur Anwendung kommen. In solchen Pyrometern wird die Infrarotstrahlung einer Absorptionsfläche zugeführt, deren Temperatur mit einem oder mehreren Thermoelementen gemessen wird. Durch eine vorgeschaltete, die Infrarotstrahlung bündelnde Linse 21 lässt sich die Empfindlichkeit einer solchen Thermosäule aufgrund der Strahlenkonzentration steigern und der Messbereich fokussieren.The medical-optical observation system according to the second embodiment differs from the medical-optical observation system of the first embodiment by the type of the temperature measurement sensor. Instead of a spatially resolving thermal camera 9 The medical-optical observation system of the second embodiment has an infrared thermometer head 19 on, which has a non-locating point-shaped measuring range. As infrared radiation measuring head 19 For example, a measuring head can be used, which operates on the principle of the pyrometer. In particular, pyrometers with thermopiles can be used. In such pyrometers, the infrared radiation is supplied to an absorption surface whose temperature is measured with one or more thermocouples. By an upstream, the infrared radiation bundling lens 21 the sensitivity of such a thermopile can be increased due to the radiation concentration and the measuring range can be focused.

Die Wellenlänge der gemessenen Infrarotstrahlung beträgt im Allgemeinen zwischen 7 und 15 μm. Der selbst nur einen punktförmigen Messbereich aufweisende Infrarotthermomesskopf 19 wird durch die Verwendung eines Scansystems 23 zu einem ortsauflösenden Messsystem. Da die für optische Elemente in Operationsmikroskopen typischerweise verwendeten Glassorten für die Wellenlänge der gemessenen Strahlung undurchlässig sind, wird ein separater Strahlengang mit für den Wellenlängenbereich zwischen 7 und 15 μm durchlässigen Optiken, wie z. B. Linsen aus ZnSe (Zinkselenid) oder geeigneten Kunststoffen verwendet.The wavelength of the measured infrared radiation is generally between 7 and 15 microns. The infrared thermometer, which itself only has a punctiform measuring range 19 is through the use of a scanning system 23 to a spatially resolving measuring system. Since the types of glass typically used for optical elements in surgical microscopes for the wavelength of the measured radiation are impermeable, a separate beam path with permeable for the wavelength range between 7 and 15 microns optics, such. As lenses made of ZnSe (zinc selenide) or suitable plastics used.

Das Scansystem 23 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Scannspiegel 25, 27, die mittels Motoren 29, 31 vorzugsweise um aufeinander senkrecht stehende Achsen gedreht werden können. Der eine Spiegel vermittelt dann eine x-Ablenkung der Projektion des Messbereiches auf dem Objektfeld 11, wohingegen der zweite Spiegel die y-Ablenkung vermittelt. Spezielle Ausgestaltungen der Temperaturmessvorrichtung sind in den 6 und 7 beschrieben.The scan system 23 in the present embodiment comprises two scanning mirrors 25 . 27 that by means of motors 29 . 31 preferably about mutually perpendicular axes can be rotated. The one mirror then conveys an x-deflection of the projection of the measuring range on the object field 11 while the second mirror mediates the y-deflection. Special embodiments of the temperature measuring device are in the 6 and 7 described.

6 zeigt den ersten Scannspiegel 25 und den zugehörigen Motor 29 sowie den zweiten Scannspiegel 27 und den zugehörigen Motor 31. Mittels einer Motorsteuerung 37 werden die Motoren 29, 31 bei der Durchführung geeignet gesteuert. Weiterhin ist in 6 der Infrarotthermomesskopf 19 dargestellt. Uni den Messbereich des Temperaturmesskopfes 19 im Objektfeld sichtbar zu machen, kann zudem ein Laser, Verwendung finden, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Laserdiode realisiert ist, und dessen Strahl mittels der Scanspiegel 25, 27 auf das Objektfeld 11 abgebildet wird. Zum Einkoppeln des Strahls der Laserdiode 33 in den Strahlengang der Scannspiegel 25, 27 ist zwischen dem Scansystem und dem Infrarotmesskopf 19 ein Einkoppelspiegel 35 vorhanden. Das Material des Einkoppelspiegels ist so gewählt, dass er im Wellenlängenbereich zwischen 7 und 15 μm durchlässig ist, wohingegen er das sichtbare Licht der Laserdiode 33 reflektiert. 6 shows the first scan mirror 25 and the associated engine 29 as well as the second scan mirror 27 and the associated engine 31 , By means of a motor control 37 become the engines 29 . 31 appropriately controlled during implementation. Furthermore, in 6 the infrared thermometer head 19 shown. Uni the measuring range of the temperature measuring head 19 In addition, in the object field to make visible, a laser can be used, which is realized in the present embodiment as a laser diode, and its beam by means of the scanning mirror 25 . 27 on the object field 11 is shown. For coupling the beam of the laser diode 33 in the beam path of the scanning mirror 25 . 27 is between the scanning system and the infrared measuring head 19 a coupling mirror 35 available. The material of the coupling mirror is chosen so that it is transparent in the wavelength range between 7 and 15 microns, whereas he the visible light of the laser diode 33 reflected.

Eine Abwandlung der in 5 und 6 dargestellten Temperaturmessvorrichtung ist in 7 gezeigt. Im Unterschied zu der in diesen Figuren gezeigten Temperaturmessvorrichtung findet in der in 7 gezeigten Variante ein Infrarotthermomesskopf 39 mit mehreren Messelementen 41 Verwendung. Die Messelemente 41 sind im Thermomesskopf 39 entlang einer Linie angeordnet, so dass ihrer Messbereiche auf dem Objektfeld 11, eine Linie bilden. Auf diese Weise braucht nur ein beweglicher Spiegel oder dergleichen vorhanden zu sein, der ein Scannen in eine Richtung ermöglicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dies einfach dadurch realisiert, dass der Motor 31 des y-Ablenkung vermittelnden Scannspiegels 27 so eingestellt wird, dass der Spiegel 27 auf eine feste Winkelstellung, beispielsweise auf 45°, eingestellt ist Mit dem die x-Ablenkung vermittelnden Spiegel 25 kann dann das gesamte Objektfeld 11 mit dem linienförmigen Messbereich abgescannt werden. Anstatt der in den 5 bis 7 dargestellten Motoren können auch Galvanometerantriebe zum Antreiben der Spiegel Verwendung finden.A variation of in 5 and 6 shown temperature measuring device is in 7 shown. In contrast to the temperature measuring device shown in these figures, in the 7 variant shown an infrared thermometer head 39 with several measuring elements 41 Use. The measuring elements 41 are in the thermometer 39 arranged along a line so that their measuring ranges on the object field 11 to form a line. In this way, only a movable mirror or the like needs to be present, which allows scanning in one direction. In the present embodiment, this is realized simply by the fact that the engine 31 of the y-deflection mediating scan mirror 27 adjusted so that the mirror 27 is set to a fixed angular position, for example, at 45 °, with the x-deflection mediating mirror 25 then can the entire object field 11 be scanned with the linear measuring range. Instead of in the 5 to 7 Engines shown can also be galvanometer drives for driving the mirror use.

In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Motorsteuerung 37 in die Signalverarbeitungseinrichtung 13 integriert. In der Signalverarbeitungseinrichtung 13 werden dann die Temperaturmesswerte den entsprechenden Positionen im Objektfeld 11 zugeordnet, um eine ortsaufgelöste Temperaturmessung zu erhalten. Die ortsaufgelöste Messung ist umso besser, je schneller das Scannsystem 23 und der Thermomesskopf 19 beziehungsweise 39 arbeiten.In the in 5 illustrated embodiment is the engine control 37 in the signal processing device 13 integrated. In the signal processing device 13 then the temperature readings will become the corresponding positions in the ob jektfeld 11 assigned to obtain a spatially resolved temperature measurement. The spatially resolved measurement is better, the faster the scanning system 23 and the thermometer 19 respectively 39 work.

In einer dritten Alternative zum Realisieren der Scanneinrichtung neben den bereits beschriebenen Scannspiegeln 25, 27 kann das Scannsystem auch ein oder mehrere Drehprismen 49 umfassen. In 8 ist ein Scannsystem dargestellt, in dem der Scannspiegel 25 durch ein Drehprisma 49 ersetzt ist. Die Drehachse des Drehprismas 49 steht dabei vorzugsweise senkrecht auf der Drehachse des Drehspiegels 27.In a third alternative for realizing the scanning device in addition to the already described scanning mirrors 25 . 27 The scanning system can also have one or more rotary prisms 49 include. In 8th a scanning system is shown in which the scanning mirror 25 through a rotary prism 49 is replaced. The axis of rotation of the rotary prism 49 is preferably perpendicular to the axis of rotation of the rotating mirror 27 ,

In der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen medizinisch-optischen Beobachtungssystems ist die Temperaturmessvorrichtung getrennt neben dem Operationsmikroskop 5 angeordnet. Gleichermaßen denkbar ist eine dritte Ausführungsform, bei der die Temperaturmessvorrichtung in das Mikroskop 5 integriert ist, wie dies in 9 dargestellt ist. Zum Scannen findet in dieser Ausführungsform eine Linse 43 Verwendung, die in zwei Richtungen senkrecht zur optischen Achse des Messstrahls verschiebbar ist. Wenn der Messstrahl durch das Zentrum der Linse 43 hindurch geht, wird er ohne Ablenkung weitergeleitet. Trifft er hingegen auf einen Randbereich der Linse 43, so erfolgt eine Ablenkung des Lichtstrahls beim Durchtritt durch die Linse 43. Dieser Effekt wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Scannen ausgenutzt. Zum Bewegen der Linse 43 sind zwei Linearmotoren 45, 47 vorhanden. In einer besonders Platz sparenden Alternative können statt der Linearmotoren piezoelektrische Aktoren zur Anwendung kommen. Die dezentrale Durchsetzung der Linse ermöglicht es, das gesamte Objektfeld oder Teile desselben zu scannen und die jeweiligen Temperaturen zu messen. Ansonsten unterscheidet sich das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel nicht von dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel.In the in 5 illustrated second embodiment of the medical-optical observation system according to the invention, the temperature measuring device is separated next to the surgical microscope 5 arranged. Equally conceivable is a third embodiment in which the temperature measuring device in the microscope 5 is integrated, as in 9 is shown. For scanning takes place in this embodiment, a lens 43 Use, which is displaceable in two directions perpendicular to the optical axis of the measuring beam. When the measuring beam passes through the center of the lens 43 goes through, he is forwarded without distraction. On the other hand, it hits an edge area of the lens 43 , Thus, a deflection of the light beam occurs when passing through the lens 43 , This effect is utilized in the present embodiment for scanning. To move the lens 43 are two linear motors 45 . 47 available. In a particularly space-saving alternative, piezoelectric actuators can be used instead of the linear motors. The decentralized enforcement of the lens makes it possible to scan the entire object field or parts thereof and to measure the respective temperatures. Otherwise this differs in 9 illustrated embodiment not of the in 5 illustrated embodiment.

Eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen medizinisch optischen Beobachtungssystems ist in 10 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Infrarotthermomesskopf 19 selbst um zwei zueinander senkrechte Achsen kippbar angeordnet. Das Scannen erfolgt dann durch geeignetes Verkippen des Infrarotthermomesskopfes.A fourth embodiment of the medical optical observation system according to the invention is shown in FIG 10 shown. In this embodiment, the infrared thermometer head is 19 itself arranged tiltable about two mutually perpendicular axes. Scanning then takes place by suitable tilting of the infrared thermometer head.

Weitere alternative Scannverfahren sind möglich. So kann beispielsweise ein rotierender Polygonspiegel zum Ablenken des Messstrahles zur Anwendung kommen. Selbstverständlich können die unterschiedlichen Verfahren zum Ablenken des Messstrahles auch miteinander kombiniert werden.Further alternative scanning methods are possible. So, for example a rotating polygon mirror for deflecting the measuring beam to the application come. Of course, the different ones Method for deflecting the measuring beam also combined become.

11: Beleuchtungsprofilillumination profile
3, 3'3, 3 ': Operationskanaloperating channel
55: Operationsmikroskopsurgical microscope
77: Beleuchtungseinrichtunglighting device
99: Thermokamerathermal camera
1111: Objektfeldobject field
1313: SignalverarbeitungseinrichtungSignal processing device
1515: Alarmgeberalarm device
1717: Monitormonitor
1919: IR-ThermomesskopfIR thermal probe
2121: Linselens
2323: ScanspiegelsystemScanning mirror system
2525: Scanspiegelscanning mirror
2727: Scanspiegelscanning mirror
2929: Motorengine
3131: Motorengine
3333: Laserlaser
3535: Einkoppelspiegelcoupling mirror
3737: Motorsteuerungmotor control
3939: IR-ThermomesskopfIR thermal probe
4141: Messelementmeasuring element
4343: Linselens
4545: Linearmotorlinear motor
4747: Linearmotorlinear motor
130130: MaximalwerterkennungseinheitMaximum value detection unit
132132: MaximalwertspeicherMaximum value storage
134134: Steuereinheitcontrol unit

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 9301448 U1 [0007]
US 4715704 [0007]

Claims

Method for protecting tissue against excessive tissue loading by illumination radiation of a medical optical observation device ( 5 ), in particular a surgical microscope, characterized in that a monitoring of the temperature of the irradiated tissue ( 11 ) takes place.

Method according to claim 1, characterized in that that the monitoring of the temperature is contactless he follows.

A method according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that the monitoring of the temperature is spatially resolved he follows.

A method according to claim 3, characterized in that for the spatially resolved monitoring of the temperature, a spatially resolving sensor ( 9 ) Is used.

A method according to claim 3, characterized in that for the spatially resolved monitoring of the temperature, a non-spatially resolving sensor ( 19 . 39 ) is used with a small spatial measuring range, and with the measuring range the tissue region ( 11 ), whose temperature is to be monitored.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a warning signal is output, when the temperature of the monitored tissue is a certain Value reached or exceeded.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the illumination radiation down regulated becomes when the temperature of the monitored tissue one reaches or exceeds a certain value.

Medical optical observation system with a medical optical observation device ( 5 ) and with a lighting device ( 7 ) for illuminating an observation object, characterized by a temperature measuring device with a temperature sensor ( 9 . 19 . 39 ) for measuring the temperature of the observation object in the illuminated area.

Medical optical observation system according to claim 8, characterized in that the temperature measuring device is a non-contact temperature sensor ( 9 . 19 . 39 ) having.

Medical optical observation system according to claim 8 or claim 9, characterized in that the temperature measuring sensor is a spatially resolving temperature sensor ( 9 ).

Medical observation optical system according to claim 8 or claim 9, characterized in that the temperature measuring sensor ( 19 . 39 ) a non-spatially resolving sensor with a small spatial measuring range and that a scanning device ( 23 . 43 ) provided for scanning at least a portion of the illuminated area with the measuring area.

Medical optical observation system according to one of claims 8 to 11, characterized in that the temperature measuring device in the medical optical observation device ( 5 ) or the illumination device ( 7 ) is integrated.

Medical optical observation system according to one of claims 8 to 12, characterized in that a signal processing unit ( 13 ) with a maximum value detection unit ( 130 ), the maximum value detection unit ( 130 ) for receiving temperature signals representing temperature signals with the temperature measuring device ( 9 ) is formed, for detecting the reaching or exceeding of a predetermined temperature value is formed and for outputting a detection signal upon detection of reaching or exceeding the predetermined temperature value is formed.

Medical optical observation system according to claim 13, characterized in that an alarm unit ( 15 ) is provided for receiving the detection signal with the maximum value detection unit ( 130 ) and configured to output a warning signal in response to the reception of the detection signal.

Medical observation optical system according to claim 13 or claim 14, characterized in that a control unit ( 134 ) is present, which - for receiving the detection signal with the maximum value detection unit ( 130 ) is formed on the basis of the detection signal for determining a manipulated variable representing a specific luminous intensity and / or a specific illumination profile, and for outputting the manipulated variable with a lighting setting device of the illuminating device ( 7 ) or the optical observation device ( 5 ), wherein the Beleuchtseinseinstelleinrichtung is designed to influence the illumination intensity and / or the illumination profile.

Medical-optical observation system according to one of claims 8 to 15, characterized by a control circuit, the - for the reception of temperature measured values representing temperature signals with the temperature measuring device ( 9 . 19 . 39 ) connected is, For determining a deviation of the temperature measured values from a predefined temperature setpoint and for determining a manipulated variable representing a specific luminous intensity and / or a specific illumination profile on the basis of the deviation, and for outputting the manipulated variable with a lighting setting device of the illuminating device 7 ) or the optical observer ( 5 ), wherein the Beleuchtungseinstelleinrichtung is designed for adjusting the illumination intensity and / or the illumination profile.