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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum
Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen in einem Gewebebereich, insbesondere
in einem Gehirngewebebereich. Daneben betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, ein Operationsmikroskop sowie
ein Computerprogrammprodukt.
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Bei
Tumoroperationen im Gehirn mit Tumoren in der Nähe eloquenter
Gehirnareale, d. h. funktionstragender Gehirnareale, beispielsweise
in der Nähe des Motorkortex, in der Nähe von senso-motorischen
Zentren, in der Nähe des Sprachzentrums, etc., steht der
behandelnde Chirurg in Konflikt zwischen der Radikalität
der Tumorentfernung und der Erhaltung von funktionstragendem Gehirngewebe und
damit der Optimierung der postoperativen Lebensqualität
für den Patienten. Ein möglichst genaues Auffinden
der funktionstragenden Gewebeareale ist dabei von großer
Bedeutung.
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Typische
Verfahren zum Auffinden funktionstragender Gehirnareale basieren
heute auf der elektrophysiologischen Detektion dieser Areale, zum
Beispiel mittels elektrischer Stimulation von bestimmten Skelettmuskeln
(beispielsweise der Wade) und einer Potentialmessung auf der Hirnoberfläche
durch aufgelegte Elektroden. Es handelt sich hierbei also um ein
Kontaktverfahren. Derartige Kontaktverfahren bringen jedoch Beschränkungen
mit sich, die die Anwendungsmöglichkeiten begrenzen. Beispielsweise bestimmen
die minimal mögliche Größe der Elektroden
und der minimal mögliche Elektrodenabstand die Auflösung
beim Auffinden der funktionstragenden Gewebeareale. Eine hochauflösende
Darstellung funktionstragender Gewebeareale ist damit nicht möglich.
Weiterhin sind mit einem Kontaktverfahren unweigerlich Risiken verbunden,
die aus der Kontaktierung des Gewebes mit einem gewebefremden Gegenstand
resultieren.
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Um
die Nachteile der beschriebenen Kontaktverfahren zu überwinden,
wird beispielsweise in
US
6,196,226 B1 oder in
US
5,215,095 vorgeschlagen, funktionstragende Gehirnareale
mittels einer optischen Abbildung darzustellen. In den in diesen Dokumenten
beschriebenen Verfahren erfolgt eine Aufnahme des Gewebebereiches
während einer Stimulation, welche zu einer Änderung
der physiologischen Eigenschaften der funktionstragenden Areale führen.
Die Änderung in den physiologischen Eigenschaften führt
wiederum zu einer Änderung in den optischen Eigenschaften
von reflektiertem Licht. Zum Darstellen der funktionstragenden Areale
wird daher die Differenz eines während der Stimulation
aufgenommenen Stimulationsbildes und eines ohne Stimulation aufgenommenen
Vergleichsbildes gebildet und die funktionstragenden Areale anhand
der Differenz aufgefunden. Außerdem ist bekannt, dass eine 3D-Rekonstruktion
eines Gewebebereiches erfolgen kann, in der ein Differenzbild aus
einer Aufnahme mit Stimulation und einer Aufnahme ohne Stimulation
mit 3D-Daten überlagert wird, die aus einem zuvor aufgenommenen
MRI-Datensatz gewonnen wurden. Diese Art der Darstellung soll dem
Arzt das korrekte Lokalisieren eines funktionstragenden Bereiches
erleichtern.
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Die
in den genannten Dokumenten beschriebenen optischen Abbildungsverfahren
sind jedoch äußerst schwierig durchzuführen,
da die mit den funktionalen Stimulationen verbundenen Änderungen
im reflektierten Licht intensitätsschwach sind. Um verwertbare
Bilder zu erhalten, werden in den eingangs beschriebenen Verfahren
daher in der Regel eine Vielzahl Bilder mit und ohne Stimulation
aufgenommen und eine Mittelung aus allen Bildern mit Stimulation
sowie eine Mittelung aus allen Bildern ohne Stimulation durchgeführt,
bevor das Differenzbild gebildet wird. Außerdem finden
in der Regel teure Monochrome (CCD-Kameras) mit hoher Graustufenauflösung
(24 Bit) und relativ langen Integrationszeiten Verwendung. Das Auffinden
von funktionstragenden Gewebearealen ist damit relativ zeitaufwendig,
was insbesondere dann von Nachteil ist, wenn damit eine Verlängerung
der Operationsdauer erfolgt.
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Insgesamt
ist es daher sehr schwierig mit den beschriebenen optischen Abbildungsverfahren kontraststarke
Abbildungen funktionstragender Bereiche in kurzer Zeit zu erzeugen.
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Als
Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann es daher angesehen werden,
ein vorteilhaftes Verfahren und eine vorteilhafte Vorrichtung zum
Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen in einem Gewebebereich
zur Verfügung zu stellen.
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Außerdem
kann es als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein vorteilhaftes
Operationsmikroskop zur Verfügung zu stellen.
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Als
weitere Aufgabe kann es angesehen werden, ein Computerprogrammprodukt
zur Verfügung zu stellen, welches einen automatisierten
Ablauf zum Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen ermöglicht.
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Die
erste Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Auffinden von funktionstragenden
Gewebearealen in einem Gewebereich, insbesondere in einem Gehirngewebebereich,
nach Anspruch 1 oder Anspruch 10 sowie durch eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch
16 oder Anspruch 23 gelöst. Die zweite Aufgabe wird durch ein
Operationsmikroskop nach Anspruch 28 und die dritte Aufgabe durch
ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 29 gelöst. Die
abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auffinden
von funktionstragenden Gewebearealen in einem Gewebebereich, insbesondere
von eloquentem Gehirngewebe in einem Gehirngewebebereich, werden
Bilder des Gewebebereiches mit und ohne Stimulation der funktionstragenden
Gewebeareale aufgenommen. Dabei umfasst die Beleuchtung des Gewebebereiches
eine Messbeleuchtung mit wenigstens einer Wellenlänge,
bei der die Stimulation in den funktionstragenden Gewebebereichen
zu einer Änderung in mindestens einer optischen Eigenschaft der
reflektierten Messbeleuchtung gegenüber der ursprünglichen
Messbeleuchtung führt. Anhand der Änderung der
mindestens einen optischen Eigenschaft werden dann die funktionstragenden
Gewebeareale aufgefunden, indem der Unterschied eines während
der Stimulation gewonnen Stimulationsbildes des Gewebebereiches
zu einem ohne Stimulation gewonnen Vergleichsbild des Gewebebereiches ermittelt
wird. Als optische Eigenschaft, anhand deren Änderung die
funktionstragenden Gewebeareale aufgefunden werden, können
hierbei eine Vielzahl unterschiedlicher optischer Eigenschaften
Verwendung finden. Beispielsweise kann eine Änderung in der
Intensität (etwa aufgrund von Absorptionsänderungen)
eine Änderung in der Wellenlänge des reflektierten
Messlichtes, eine Änderung in der Intensitätsverteilung,
(etwa aufgrund von Streuprozessen), eine Änderung der Polarisation,
etc. gegenüber dem ursprünglichen Messlicht genutzt
werden.
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Wenn
im Rahmen dieser Beschreibung von einer Wellenlänge die
Rede ist, soll darunter insbesondere auch eine schmale Linie, also
ein sich um eine zentrale Wellenlänge erstreckender schmaler Wellenlängenbereich
zu verstehen sein, wobei die Messbeleuchtung insbesondere wenigstens
eine Wellenlänge aus dem ultravioletten Spektralbereich und/oder
wenigstens eine Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich
und/oder wenigstens eine Wellenlänge aus dem sichtbaren
Spektralbereich umfassen kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird mit Stimulation und/oder ohne Stimulation
jeweils wenigstens ein Bild des Gewebebereichs mit Messbeleuchtung
und wenigstens ein Bild des Gewebebereichs ohne Messbeleuchtung
aufgenommen. Das während der Stimulation gewonnen Stimulationsbild
des Gewebebereichs wird dann aus der Differenz aus wenigstens einem
mit der Messbeleuchtung aufgenommenen Bild und wenigstens einem
ohne die Messbeleuchtung aufgenommenen Bild gebildet und/oder das
ohne Stimulation gewonnene Vergleichsbild wird aus der Differenz
aus wenigstens einem mit der Messbeleuchtung aufgenommenem Bild
und wenigstens einem ohne die Messbeleuchtung aufgenommenem Bild
gebildet.
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Dadurch,
dass erfindungsgemäß während der Stimulation
(oder ohne Stimulation) sowohl wenigstens ein Bild mit Messbeleuchtung,
als auch wenigstens ein Bild ohne Messbeleuchtung aufgenommen wird,
erhält man zusätzlich zu der Information über
die funktionstragenden Gewebeareale auch eine Information darüber,
welchen Einfluss die sonstige Beleuchtung auf das mit der Messbeleuchtung aufgenommene
Bild hat. So findet während der Aufnahme des Bildes mit
dem Messlicht in der Regel auch eine Hintergrundbeleuchtung statt,
die dem Arzt das Betrachten des Gewebebereichs ermöglicht.
Außerdem trifft auch Streulicht aus nicht unmittelbar zum
Beleuchten des Gewebebereichs vorgesehenen Lichtquellen auf den
Gewebebereich auf und wird von diesem reflektiert. Durch die Bildung
der Differenz aus während der Stimulation mit Messlicht
aufgenommenem Bild und während der Stimulation ohne Messlicht
aufgenommenem Bild können diese Umgebungseinflüsse
aus dem mit Messlicht aufgenommenem Bild eliminiert oder zumindest
verringert werden, was den Kontrast des zum Auffinden der funktionstragenden
Gewebeareale herangezogenen Stimulationsbildes erhöht.
Das Eliminieren bzw. Vermindern der Umgebungseinflüsse
funktioniert umso besser, je mehr sich das Messlicht in seiner spektralen
Verteilung vom Umgebungslicht unterscheidet. Besonders geeignet
ist eine monochrome Beleuchtung oder eine Beleuchtung mit nur wenigen
Wellenlängenkomponenten.
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Insbesondere
kann im Rahmen des ersten Aspekts des erfindungsgemäßen
Verfahrens die Messbeleuchtung gepulst erfolgen. Hierbei können die
Pulse insbesondere mit einer Frequenz abgegeben werden, die das
menschliche Auge nicht auflösen kann, so dass der Arzt
durch die gepulste Messbeleuchtung nicht gestört wird.
Zum Aufnehmen der Bilder des Gewebebereichs werden dann Bilder des Gewebebereichs
während der Messbeleuchtungspulse und zwischen den Messbeleuchtungspulsen aufgenommen.
Diese Ausgestaltung bietet die Möglichkeit, die Umgebungseinflüsse
immer unmittelbar vor oder nach dem Aufnehmen eines Bildes mit Messlicht
bestimmen zu können, so dass auch schnell variierende Umgebungseinflüsse
berücksichtigt werden können. In dieser Ausgestaltung
kann zudem die Aufnahme der Bilder mit einer Aufnahmefrequenz erfolgen,
die ein ganzzahliges Vielfaches der Pulsfrequenz der Messbeleuchtung
ist. Auf diese Weise wird eine derartige Synchronisierung von Kamera
und Messbeleuchtung erleichtert, dass jeweils auf eine Aufnahme
mit Messbeleuchtung eine Aufnahme ohne Messbeleuchtung erfolgt.
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Außerdem
kann auch die Stimulation mit einer Stimulationspulsfrequenz gepulst
erfolgen. Typischerweise wechseln sich Stimulationsphasen und Phasen
ohne Stimulation mehrmals hintereinander ab und dauern ca. 30 Sekunden,
mindestens aber so lange, dass sich der zu messende Effekt einstellen kann
bzw. der zu messende Effekt abklingen kann. Die Dynamik des Einstellens
und Abklingens liegt im Bereich zwischen einer Sekunde uns zehn
Sekunden. Um hinreichende Integrationszeiten zu erreichen, wird
typischerweise länger gemessen. Wenn die Stimulation gepulst
erfolgt, ist die Pulsfrequenz der Messbeleuchtung vorteilhafterweise
ein großes ganzzahliges Vielfaches der Stimulationspulsfrequenz.
Die Steuerung erfolgt dabei mittels einer Steuervorrichtung vorzugsweise
so, dass während einer Stimulationsphase und während
einer Phase ohne Stimulation jeweils die gleiche Anzahl von Bildern
aufgenommen wird.
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Im
Rahmen des ersten Aspekts des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann neben der Messbeleuchtung auch eine kontinuierliche
Beleuchtung des Gewebebereichs mit breitbandigem Licht erfolgen, beispielsweise
als Hintergrundbeleuchtung für einen behandelnden Arzt.
Die Bilder des Gewebebereichs ohne Messbeleuchtung werden dann mit
der kontinuierlichen Beleuchtung des Gewebebereichs ausgenommen.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens ermöglicht es, zum Erzeugen
der Messbeleuchtung, insbesondere zum Erzeugen von Messbeleuchtungspulsen
einen Filter zu verwenden, der die wenigstens eine Wellenlänge
der Messbeleuchtung aus dem breitbandigem Beleuchtungslicht herausfiltert. Der
Filter ist dann in den Beleuchtungsstrahlengang eingeschoben, wenn
keine Messbeleuchtung erfolgen soll. Mit anderen Worten, die als
Messbeleuchtung verwendete Wellenlänge, bzw. die als Messbeleuchtung
verwendeten Wellenlängen ist bzw. sind standardmäßig
aus der breitbandigen Beleuchtung herausgefiltert. Erst dann, wenn
eine Messbeleuchtung erfolgen soll, wird der Filter entfernt, so
dass die breitbandige Beleuchtung nun auch die Messbeleuchtung mit
der entsprechenden Wellenlänge bzw. den entsprechenden
Wellenlängen umfasst. Auf Filter zum Herausfiltern der
breitbandigen Beleuchtung im Beobachtungsstrahlengang (der zur Aufnahmeeinrichtung
führt) kann dann verzichtet werden, da die Effekte der
breitbandigen Beleuchtung durch Differenzbildung herausgerechnet
werden können.
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Falls
die Messbeleuchtung gepulst erfolgt, kann der Filter beispielsweise
auf einem Filterrad oder einem auf einem oszillierenden Träger,
welcher während einer Teilperiode der Oszillation in den
beleuchteten Strahlengang eingebracht wird, angeordnet sein. Als
Wege, entlang derer die Oszillation erfolgt, kommen insbesondere
lineare Wege in Betracht, ohne dass eine Oszillation entlang eines
gekrümmten Weges ausgeschlossen wäre.
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Eine
alternative Möglichkeit, die Messbeleuchtung zu erzeugen,
besteht darin, dass zusätzlich zu der kontinuierlichen
Beleuchtung eine mit der wenigstens einen Wellenlänge der
Messbeleuchtung emittierende Messlichtquelle Verwendung findet,
die während des Messvorgangs zugeschaltet werden kann.
Auch in dieser Ausgestaltung kann auf einen Filter im Beobachtungsstrahlengang
verzichtet werden, da die Effekte der breitbandigen Beleuchtung durch
die Differenzbildung herausgerechnet werden können.
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In
einer Weiterbildung des ersten Aspekts des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfasst die Messbeleuchtung eine erste Wellenlänge,
bei der die Stimulation in den funktionstragenden Gewebearealen
zu einer Änderung mindestens einer optischen Eigenschaft
der reflektierten Messbeleuchtung führt und wenigstens
eine zweite Wellenlänge, bei der die Stimulation in den
funktionstragenden Gewebearealen zu einer Änderung mindestens
einer optischen Eigenschaft der reflektierten Messbeleuchtung führt. Auf
diese Weise können zum Auffinden der funktionstragenden
Gewebeareale Bilder in verschiedenen Wellenlängen herangezogen
werden, was insbesondere im Hinblick auf die Charakterisierung der funktionstragenden
Areale vorteilhaft sein kann. Die Messbeleuchtung mit der ersten
Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge kann hierbei
entweder gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Eine nacheinander
erfolgende Beleuchtung mit den beiden Wellenlängen ist insbesondere
dann möglich, wenn die Messbeleuchtung mittels Messbeleuchtungspulsen erfolgt.
Es ist dann beispielsweise eine Pulsfolge Messpuls 1, Messpuls 2,
Pausenpuls, in dem keine Messbeleuchtung erfolgt, Messpuls 1, Messpuls
2, Pausenpuls ... möglich.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Topographie des Gewebebereiches ermittelt. Auf der Basis
der ermittelten Topographiedaten wird ein während der Stimulation
gewonnenes Bild oder ein ohne Stimulation gewonnenes Bild hinsichtlich
der Topographie des Gewebebereichs korrigiert, bevor der Unterschied
des während der Stimulation gewonnenen Stimulationsbildes
des Gewebebereichs zu einem ohne Stimulation gewonnenen Vergleichsbild
des Gewebebereichs ermittelt wird.
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Der
zweite Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens
beruht auf der Erkenntnis, dass eine spektroskopische Untersuchung,
also beispielsweise das Ermitteln von Unterschieden von reflektiertem Messlicht
zu ursprünglichem Messlicht, zwar auch grundsätzlich
mit reflektiven Messungen vorgenommen werden kann, dabei allerdings
immer dann Schwierigkeiten auftreten, wenn die zu untersuchende
Probe keine definierte ebene Oberfläche hat. Je nach Auftreffwinkel
des Beleuchtungslichtes treten nämlich bei der Reflexion
undefinierte Abstrahl- und Streuwinkel auf, die eine Aussage über
die tatsächliche Intensität des von einem Punkt
des Gewebebereiches reflektierten Lichts drastisch erschwert. Bei Objekten
ohne definierte ebene Oberfläche, wie sie Gewebebereiche,
die nicht besonders präpariert worden sind, in der Regel
darstellen, führen die genannten undefinierten Abstrahl-
und Streuwinkel zu einer Kontrastminderung beim Detektieren von Änderungen
im reflektierten Messlicht gegenüber dem ursprünglichen,
unreflektierten Messlicht. Im zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt
nun eine Kontrasterhöhung dadurch, dass das mit Messlicht
aufgenommene Bild hinsichtlich der Topographie des aufgenommenen
Gewebebereiches korrigiert wird. Die Korrektur kann dabei im Vorfeld
des Erstellens des Stimulationsbildes oder nach dem Erstellen des
Stimulationsbildes am Stimulationsbild selbst vorgenommen werden.
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Der
zweite Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann zur Kontrasterhöhung alleine, insbesondere aber auch
in Verbindung mit dem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen
Verfahrens, also zusammen mit einer Kontrasterhöhung durch
Bildung der Differenz zwischen einen während der Stimulation
mit Messbeleuchtung aufgenommenem Bild und einen während
der Stimulation ohne Messbeleuchtung aufgenommenem Bild zur Anwendung
kommen. Da beide Aspekte zu einer Kontrasterhöhung führen, ermöglicht
die Kombination der beiden Aspekte ein besonders gutes Kontrastverhältnis
im Stimulationsbild.
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Das
Ermitteln der Topographie des Gewebebereiches kann erfolgen, indem
eine in den aufgenommenen Bildern vorhandene Verzerrung eines von
dem Gewebebereich reflektierten Musters ausgewertet wird. Das Muster
braucht dabei kein reelles Muster zu sein, sondern kann beispielsweise
ein Luftbild einer streifigen Beleuchtung in Objektraum sein. Mittels
eines derartigen sogenannten Deflektrometrieverfahrens kann die
lokale Neigung des Gewebes an einem Messpunkt ermittelt werden und
aus den ermittelten Neigungen der Abstrahl- und der Streuwinkel
bestimmt werden. Mit dieser Kenntnis kann die von dem entsprechenden
Punkt ausgehende Intensität derart korrigiert werden, dass
Effekte der Oberflächentopographie aus dem mit dem reflektierten
Messlicht gewonnenen Bild herausgerechnet werden können.
Die zum Erzeugen des Musters zur Anwendung kommende Beleuchtung
kann dabei grundsätzlich die Messbeleuchtung selber sein,
aber auch Licht, das nicht aus der Messbeleuchtung stammt.
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Es
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass, wenn im Rahmen der
Erfindung vom Ermitteln der Topographie die Rede ist, darunter nicht
notwendiger Weise zu verstehen sein soll, dass die globale Topographie
des Gewebebereichs ermittelt wird. Es ist völlig ausreichend,
die lokale Topographie eines Messpunktes, die im Wesentlichen durch
seine Neigung gegenüber einer Referenzebene angegeben werden
kann, zu ermitteln, ohne jemals eine topografische Karte des Gewebebereichs
zu erstellen. Dennoch kann das Generieren einer topografischen Karte,
bspw. zum Erzeugen einer dreidimensionalen Darstellung des Gewebebereichs,
von Vorteil sein. Das Ermitteln der lokalen Neigungswinkel im Rahmen
eines Deflektometrieverfahrens ist beispielsweise in
US 2008/0317334 A1 beschrieben.
Auf die Offenbarung dieses Dokuments wird hinsichtlich der Ermittlung
des Neigungswinkels an einem Messpunkt verwiesen.
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Typischerweise
ist die Oberfläche des Gewebebereiches, bspw. die Gehirnoberfläche, überall mehr
oder weniger gleichmäßig feucht und wird durch
Aufträufeln von Kochsalzlösung feucht gehalten.
An diesem Feuchtigkeitsfilm können durch Totalreflexion
verursachte störende Reflexe auftreten, wobei das Auftreten
von Totalreflexion von der lokalen Neigung des Gewebereichs abhängt.
Gemäß einer Weiterbildung des zweiten Aspekts
des erfindungsgemäßen Verfahrens können
anhand der Topographiedaten diejenigen Regionen des Gewebebereichs ermittelt
werden, in denen Totalreflexion zu erwarten ist. Eine Ausblendung
total reflektierender Bereiche kann so zu einer weiteren Kontrastverstärkung
führen. Beim Aufnehmen der Bilder kann hierzu beispielsweise
die Empfindlichkeit der Aufnahme für diejenigen Zonen des
Gewebebereiches, in denen die Feuchtigkeit zu Totalreflexion führt,
herabgesetzt werden. An den Orten ohne Totalreflexion kann dann weiterhin
eine erfindungsgemäße Bestimmung der funktionstragenden
Gewebeareale mit noch brauchbaren Messergebnissen erfolgen. An den
Orten mit Totalreflexion würde hingegen das gesamte einfallende
Messlicht unmittelbar vom Flüssigkeitsfilm reflektiert
werden, so dass das reflektierte Licht keine Information über
das darunter liegende Gewebe trägt und daher ohne weiteres
verworfen werden kann.
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Alternativ
zum Ermitteln der Topographie des Gewebebereiches mittels deflektometrischer
Verfahren kann die Topographie auch mittels Musterprojektionsverfahren,
in denen ein Muster wie etwa ein Streifenmuster direkt auf den Gewebereich
projiziert wird und die Topographie aus dem Bild des Musters ermittelt
wird, ein Triangulationsverfahren, ein Photoprogrametrieverfahren,
ein sogenanntes Shape-Shading-Verfahren oder ein so genanntes Time-of-a-flight-Verfahren
zur Anwendung kommen. Die Verfahren sind dem Fachmann grundsätzlich
bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert.
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Erfindungsgemäß wird
außerdem eine Vorrichtung zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung
gestellt. Eine derartige Vorrichtung zum Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen
in einem Gewebebereich umfasst:
- – eine
Messbeleuchtungsvorrichtung zum Erzeugen einer Messbeleuchtung,
die wenigstens eine Wellenlänge umfasst, bei der eine Stimulation
der funktionstragenden Gewebeareale in diesen zu mindestens einer Änderung
in mindestens einer optischen Eigenschaft der reflektierten Messbeleuchtung
führt,
- – einen elektrischen Bildsensor zum Aufnahmen von Bildern
des Gewebebereiches,
- – eine Auswerteeinheit, die zum Auffinden der funktionstragenden
Gewebeareale durch Ermitteln eines Unterschiedes zwischen einem
während der Stimulation gewonnen Stimulationsbild des Gewebebereichs
und einem ohne Stimulation gewonnen Vergleichsbild des Gewebebereichs.
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Gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung ist eine Steuereinrichtung mit dem elektronischen Bildsensor
verbunden, die den elektronischen Bildsensor so steuert, dass er
während der Stimulation und/oder ohne Stimulation Bilder
des Gewebebereichs mit der Messbeleuchtung sowie Bilder ohne die
Messbeleuchtung aufnimmt. Weiterhin ist mit dem elektronischen Bildsensor
ein Differenzbildgenerator zum Empfang der Bilder verbunden. Der
Differenzbildgenerator ermittelt ein Differenzbild aus wenigstens
einem während der Stimulation mit der Messbeleuchtung aufgenommenen
Bild und wenigstens einem während der Stimulation ohne
die Messbeleuchtung aufgenommenen Bild und/oder ein Differenzbild
aus wenigstens einem ohne Stimulation mit der Messbeleuchtung aufgenommenem
Bild und wenigstens einem ohne Stimulation ohne die Messbeleuchtung
aufgenommenem Bild und gibt das Differenzbild an die Auswerteeinheit
aus. Diese ist zum Empfang eines mit Stimulation gewonnenen Differenzbildes
als dem während der Stimulation gewonnenen Stimulationsbild
und/oder eines ohne Stimulation gewonnenen Differenzbildes als dem
Vergleichsbild mit dem Differenzbildgenerator verbunden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung ermöglicht das Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung und weist daher die bereits mit Bezug
auf den ersten Aspekt des Verfahren beschriebenen Eigenschaften
und Vorteile auf.
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Die
Messbeleuchtungsvorrichtung kann insbesondere zum Erzeugen einer
gepulsten Messbeleuchtung ausgebildet sein. Die mit dem elektronischen
Bildsensor verbundene Steuereinrichtung steuert den Bildsensor dann
so, dass er Bilder des Gewebebereichs während der Messbeleuchtungspulse
sowie Bilder zwischen den Messbeleuchtungspulsen aufnimmt. In dieser
Ausgestaltung kann insbesondere eine Synchronisation der Pulsrate
der Messbeleuchtungsvorrichtung mit der Aufnahmerate des Bildsensors
erfolgen, so dass bei zwei aufeinander folgenden Aufnahmen jeweils
eine mit Messlicht und eine ohne Messlicht aufgenommen wird.
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Um
beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung während der
Messung zu ermöglichen, kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung zur kontinuierlichen
Beleuchtung des Gewebebereichs mit breitbandigem Beleuchtungslicht
aufweisen. In einer derartigen Ausgestaltung kann die Messbeleuchtungsvorrichtung
insbesondere auch in die Beleuchtungsvorrichtung zur kontinuierlichen
Beleuchtung integriert werden, wenn ein in den Beleuchtungsstrahlengang
der Beleuchtungsvorrichtung einbringbarer und die wenigstens eine
Wellenlänge der Messbeleuchtung aus dem breitbandigen Beleuchtungslicht
herausfilternder Filter vorhanden ist. Wie bereits mit Bezug auf das
Verfahren beschrieben, wäre ein solcher Filter dann nicht
in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht, wenn die Beleuchtung
mit Messlicht erfolgen soll. Wenn eine gepulste Beleuchtung mit
Messlicht erfolgen soll, kann der Filter insbesondere auf einem Filterrad
oder einem schwingenden Träger angeordnet sein. Eine derartige
Ausgestaltung ermöglicht es, durch Einstellen einer konstanten
Schwingungsfrequenz eine konstante Pulsfrequenz zu generieren. Außerdem
kann in einer derartigen Ausgestaltung die Pulsfrequenz auch in
einfacher Weise durch Einstellen der Schwingungsfrequenz bzw. der
Rotationsfrequenz eingestellt werden.
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Die
Messbeleuchtungsvorrichtung kann jedoch auch zusätzlich
zur Beleuchtungsvorrichtung zur kontinuierlichen Beleuchtung vorhanden
und zu dieser zuschaltbar sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht
es, eine das Messlicht generierende Lichtquelle gezielt auf das
Generieren der wenigstens einen Wellenlänge, bei der eine
Stimulation der funktionstragenden Gewebeareale in diesen zu mindestens einer Änderung
in mindestens einer optischen Eigenschaft der reflektierten Messbeleuchtung
führt, abzustimmen. Außerdem kann ein Intensitätsverlust und/oder
eine Farbbeeinflussung der breitbandigen Beleuchtung durch ein Filter
vermieden werden.
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In
einer Weiterbildung der Vorrichtung gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung weist die Messbeleuchtungsvorrichtung
eine erste Wellenlänge, bei der die Stimulation in den
funktionstragenden Gewebearealen zu einer Änderung in der
mindestens einen optischen Eigenschaft der reflektierten Messbeleuchtung
führt und wenigstens eine zweite Wellenlänge,
bei der die Stimulation in den funktionstragenden Gewebearealen
zu einer Änderung in der mindestens einen optischen Eigenschaft
der reflektierten Messbeleuchtung führt, auf. Hierbei kann
die Messbeleuchtungseinrichtung insbesondere eine Messbeleuchtungssteuereinrichtung
zugeordnet sein, die einen gepulsten Betrieb der Messbeleuchtungsvorrichtung
derart ermöglicht, dass nacheinander Messbeleuchtungspulse
mit der ersten Wellenlänge und Messbeleuchtungspulse mit
der zweiten Wellenlänge abgegeben werden. Auf diese Weise kann
die Änderung in jedem Wellenlängebereich unabhängig
von der Änderung im anderen Wellenlängenbereich
detektiert werden, was verhindert, dass sich die Wellenlängenbereiche
bei der Messung gegenseitig negativ beeinflussen. Das Messen bei mehreren
Wellenlängen kann ggf. eine präzisere Darstellung
der funktionstragenden Gewebeareale im generierten Bild ermöglichen.
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Gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße
Vorrichtung eine Topographieerfassungseinheit, welche Topographiedaten
des Gewebereichs ermittelt. Weiterhin umfasst sie eine Korrektureinheit,
die zum Empfang der Bilder mit dem elektronischen Bildsensor und
zum Empfang der Topographiedaten mit der Topographieerfassungseinheit verbunden
ist. Die Korrektureinheit ist dazu ausgestaltet, aus einem während
der Stimulation aufgenommenem Bild ein auf der Basis der ermittelten
Topographiedaten korrigiertes Bild zu ermitteln. Die Korrektureinheit
ist zur Ausgabe des korrigierten Bildes als dem während
der Stimulation gewonnen Stimulationsbild mit der Auswerteeinheit
verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung kann unabhängig vom ersten
Aspekt der Erfindung zur Anwendung kommen oder mit einer gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung kombiniert sein.
Insbesondere die Kombination von Vorrichtungen gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung und gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung ermöglicht das Generieren von besonders
kontrastreichen Stimulationsbildern. Dabei kann die Korrektur bereits
an den mit dem Messlicht aufgenommenen Bildern vorgenommen werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Korrektur erst an einem
Differenzbild, das aus einem mit Messlicht aufgenommenem Bild und
einem ohne Messlicht aufgenommenem Bild gewonnen worden ist, vorzunehmen.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung erzielbaren Eigenschaften und Vorteile
entsprechen denen, die bereits mit Bezug auf den zweiten Aspekt
des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind.
Sie werden daher an dieser Stelle nicht noch einmal beschrieben.
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Die
Topographieeinheit kann insbesondere eine Musterprojektionseinheit,
eine Triangulationseinheit, eine Photogrametrieeinheit, eine Shape-Shading-Einheit
oder eine Time-of-flight-Einheit umfassen. Alternativ ist es aber
auch möglich, dass die Topographieerfassungseinheit einen
Mustergenerator zum Erzeugen eines vom Gewebebereich zu reflektierenden
Musters und eine Deflektometrieeinheit zum Ermitteln der Topographiedaten
aus dem reflektierten Muster umfassen.
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In
der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung kann insbesondere auch eine mit der
Topographieerfassungseinheit zum Empfang der Topographiedaten verbundene
oder in diese integrierte Totalreflexionsbestimmungseinheit vorhanden
sein. Diese ist dann dazu ausgestaltet, anhand der Topographiedaten
diejenigen Zonen des Gewebebereiches zu ermitteln, in denen auf
Grund eines auf dem Gewebebereich vorhandnen Feuchtigkeitsfilms
Totalreflexion auftritt, und entsprechende Totalreflexionsdaten
auszugeben.
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Weiterhin
kann in dieser Ausgestaltung eine mit dem elektronischen Bildsensor
zum Einwirken auf dessen Lichtempfindlichkeit und mit der Totalreflexionsbestimmungseinheit
zum Empfang der Totalreflexionsdaten verbundene Einstelleinrichtung
vorhanden sein. Diese ist dazu ausgestaltet, bei Aufnehmen der mit
der Messbeleuchtung aufgenommenen Bilder die Lichtempfindlichkeit
des elektronischen Bildsensors in Pixelarealen, auf denen Gewebebereichsabschnitte
mit Totalreflexion abgebildet werden, herabzusetzen, insbesondere
unter die Sättigungsgrenze. Auf diese Weise können
Gewebebereichsabschnitte mit Totalreflexion aus der Aufnahme des
Stimulationsbildes ausgeblendet werden. Für die übrigen,
nicht ausgeblendeten Bereiche ist dann in der Regel noch ein brauchbares
Messergebnis zu erzielen.
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Im
Rahmen der Erfindung können die zur Kontrasterhöhung
im Stimulationsbild herangezogenen Einheiten grundsätzlich
auch zu einer Kontrasterhöhung im Vergleichsbild herangezogen
werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere
in ein Operationsmikroskop integriert sein.
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Ein
erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt weist
computerlesbare Programmmittel zum Ausführen der Schritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung und/oder des erfindungsgemäßen
Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung
durch einen Computer auf. Dadurch kann das entsprechende Verfahren
automatisiert ausgeführt werden.
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Weitere
Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
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1 zeigt
ein Operationsmikroskop mit einem ersten Ausführungsbeispiel
für die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Vorrichtung.
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4 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Vorrichtung.
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5 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auffinden
von funktionstragenden Gewebearealen in Form eines funktionellen
Blockschaltbildes.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf die 1 bis 4 der grundsätzliche
Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen in einem Gewebebereich
am Beispiel eines Operationsmikroskops, in das die erfindungsgemäße
Vorrichtung integriert ist, erläutert.
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Das
in 1 gezeigte Operationsmikroskop 1 umfasst
als wesentliche Bestandteile ein einem Beobachtungsobjekt 3 zuzuwendendes
Objektiv 5, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als eine aus zwei miteinander verkitteten Teillinsen aufgebaute Achromatlinse
dargestellt ist. Das Beobachtungsobjekt 3, nämlich
der Gewebebereich, dessen funktionstragenden Gewebeareale aufgefunden
werden sollen, wird in der Brennebene des Objektivs 5 angeordnet,
so dass der Gewebebereich 3 nach Unendlich abgebildet wird,
also ein vom Gewebebereich 3 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 7 bei
seinem Durchgang durch das Objektiv 5 in ein paralleles Strahlenbündel 9 umgewandelt
wird.
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Statt
lediglich einer Achromatlinse, wie sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Objektiv 5 Verwendung findet, kann auch ein Objektivlinsensystem aus
mehreren Einzellinsen Verwendung finden, etwa ein so genanntes Vario-Objektiv,
mit dem sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 1,
d. h. der Abstand der Brennebene vom Objektiv 5, variieren lässt.
Auch in einem solchen Vario-System wird der in der Brennebene angeordnete
Gewebebereich 3 nach Unendlich abgebildet, so dass auch
bei einem Vario-Objektiv beobachterseitig eine paralleles Strahlenbündel
vorliegt.
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Beobachterseitig
des Objektivs 5 ist ein Vergrößerungswechsler 11 angeordnet,
der entweder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zoom-System
zur stufenlosen Änderung des Vergrößerungsfaktors
oder als so genannter Galilei-Wechsler zur stufenweisen Änderung
des Vergrößerungsfaktors ausgebildet sein kann.
In einem Zoom-System, das in der Regel aus einer Linsenkombination mit
drei Linsen aufgebaut ist, können die beiden objektseitigen
Linsen verschoben werden, um den Vergrößerungsfaktor
zu variieren. In einem Galilei-Wechsler existieren dagegen mehrere
feste Linsenkombinationen, die unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren
repräsentieren und im Wechsel in den Strahlengang eingebracht
werden können. Sowohl ein Zoom-System, als auch ein Galilei-Wechsler wandeln
ein objektseitiges paralleles Strahlenbündel in ein beobachterseitiges
paralleles Strahlenbündel mit einem anderen Bündeldurchmesser
um. Der Vergrößerungswechsler 11 ist
dabei bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 1,
d. h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden
stereoskopischen Teilstrahlengang 9A, 9B des Operationsmikroskops 1 auf.
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An
den Vergrößerungswechsler 11 schließt sich
beobachterseitig eine Schnittstellenanordnung 13A, 13B an, über
die externe Geräte an das Operationsmikroskop 1 angeschlossen
werden können und die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
Strahlteilerprismen 15A, 15B umfasst. Grundsätzlich
können aber auch andere Arten von Strahlteilern Verwendung
finden, bspw. teildurchlässige Spiegel. Die Schnittstellen 13A, 13B dienen
im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Auskoppeln eines
Strahlenbündels aus dem Operationsmikroskop 1 (Strahlteilerprisma 15B)
sowie zum Einkoppeln eines Strahlenbündels in einen der
Teilstrahlengänge des Operationsmikroskops 1 (Strahlteilerprisma 15A).
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Das
Strahlteilerprisma 15A in dem Teilstrahlengang 9A dient
im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu, mit Hilfe eines
steuerbaren Displays 37, bspw. eines Digital Mirror Device
(DMD) oder eines LCD-Displays, über das Strahlteilerprisma 15A ein Streifenmuster
in Richtung auf den Gewebebereich 3 in den Teilstrahlengang 9A des
Operationsmikroskops 1 einzuspiegeln. Das Display 37 kann
insbesondere mit einer monochromen Displaybeleuchtung ausgestattet
sein. Zwischen dem Display 37 und dem Strahlteilerprisma 15B ist
außerdem eine Beleuchtungsoptik 39 angeordnet,
die in Verbindung mit dem Vergrößerungswechsler 11 und
dem Objektiv 5 das Streifenmuster in eine vom Gewebebereich
um die Strecke „d” beabstandete Ebene projiziert,
so dass in dieser Ebene ein Luftbild 41 des mittels des
Displays 37 dargestellten Gitters erzeugt wird, also ein
frei in der Luft entworfenes Bild des Gitters.
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Im
anderen Teilstrahlengang 9B ist an der Schnittstelle 13B ein
Kameraadapter 19 mit einer daran befestigten Kamera 21 angeordnet,
die mit einem elektronischen Bildsensor 23, bspw. mit einem CCD-Sensor
oder einem CMOS-Sensor, ausgestattet ist. Mittels der Kamera 21 kann
ein elektronisches und insbesondere ein digitales Bild des Gewebebereichs 3 aufgenommen
werden. Wenn über die Schnittstelle 13A ein Streifenmuster
in Richtung auf den Gewebebereich 3 in den ersten Teilstrahlengang 9A eingespiegelt
wird, kann mit der Kamera auch das am Gewebebereich 3 gespiegelte
Bild des Luftbildes 41 aufgenommen werden.
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Obwohl
im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich eine Kamera 21 vorhanden
ist, der ein aus einem der beiden Teilstrahlengänge 9B ausgekoppeltes
Strahlenbündel 25 zugeführt wird, kann auch
eine weitere Kamera an der Schnittstelle 13A angeordnet
sein, der ein aus dem anderen der beiden Teilstrahlengänge 9A ausgekoppeltes
Strahlenbündel zugeführt wird, um ein elektronisches
und insbesondere ein digitales Bild des Gewebebereichs 3 aufzunehmen.
Die zweite Kamera würde das Aufnehmen stereoskopischer
Bilder des Gewebebereiches ermöglichen. Das Auskoppeln
des Strahlenbündels würde in dem in 1 dargestellten
Operationsmikroskop 1 dann vorzugsweise über den
Strahlteiler 15A im Teilstrahlengang 9A erfolgen.
Falls an dieser Schnittstelle bereits ein Display zum Einspiegeln
eines Streifenmusters in den Teilstrahlegang 9A in Richtung
auf den Gewebebereich 3 angeordnet ist, wäre zwischen
der Beleuchtungsoptik 39 und dem im Teilstrahlengang 9A angeordneten
Strahlteilerprisma 15A ein weiterer Strahlteiler (nicht
dargestellt), etwa ein teildurchlässiger Spiegel oder ein
Strahlteilerprisma, angeordnet.
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An
die Schnittstelle 13 schließt sich beobachterseitig
ein Binokulartubus 27 an. Dieser weist zwei Tubusobjektive 29A, 29B auf,
welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 9A, 9B auf
eine Zwischenbildebene 31 fokussieren, also das Beobachtungsobjekt 3 auf
die jeweilige Zwischenbildebene 31A, 31B abbilden.
Die in den Zwischenbildebenen 31A, 31B befindlichen
Zwischenbilder werden schließlich von Okularlinsen 35A, 35B wiederum nach
Unendlich abgebildet, so dass ein Betrachter, etwa ein behandelnder
Arzt oder sein Assistent, das Zwischenbild mit entspanntem Auge
betrachten kann. Außerdem erfolgt im Binokulartubus mittels
eines Spiegelsystems oder mittels Prismen 33A, 33B eine
Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden
Teilstrahlenbündeln 9A, 9B, um diesen
an den Augenabstand des Betrachters anzupassen.
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Das
Operationsmikroskop 1 ist außerdem mit einer Beleuchtungsvorrichtung 43 ausgestattet, mit
der der Gewebereich 3 mit breitbandigem Beleuchtungslicht
beleuchtet werden kann. Hierzu weist die Beleuchtungsvorrichtung 43 eine
Weißlichtquelle, etwa eine Halogenglühlampe oder
eine Gasentladungslampe, auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Weißlichtquelle 45 als Xenonlampe ausgestaltet.
Das von der Xenonlampe 45 ausgehende Licht wird über
einen Umlenkspiegel 53 in Richtung auf die Oberfläche
des Gewebebereiches 3 gelenkt, um diese auszuleuchten.
In der Beleuchtungsvorrichtung ist weiterhin eine Beleuchtungsoptik 55 vorhanden,
die für eine gleichmäßige Ausleuchtung
des gesamten Gewebereiches 3 sorgt.
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Außerdem
umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 43 ein Filterrad 47 mit
einem schmalbandigen Spektralfilter 49, der eine oder mehrere
Wellenlängen aus dem Beleuchtungslicht der Xenonlampe 45 herausfiltert.
Hierbei kann der Spektralfilter 49 grundsätzlich
als Farbfilter oder als Interferenzfilter (dichroitischer Filter)
ausgeführt sein. Neben dem Spektralfilter 49 weist
das Filterrad 47 außerdem einen zweiten Filterabschnitt 51 auf,
der das von der Xenonlampe 45 emittierte Licht vollständig
passieren lässt, d. h. ohne dass eine Wellenlängenkomponente
herausgefiltert wird. Das Filterrad dient 47 dazu, eine
gepulste Beleuchtung des Gewebereiches 3 mit Messlicht
zu ermöglichen, wenn während einer Stimulation
der funktionstragenden Gewebeareale Bilder des Gewebebereiches 3 aufgenommen
werden, mit deren Hilfe die funktionstragenden Gewebeareale aufgefunden werden
können. Die Eigenschaften des ersten Spektralfilterabschnitts 49 sind
dabei so gewählt, dass dieser wenigstens eine Wellenlänge
des Lichtes der Xenonlampe herausgefiltert, bei der eine Stimulation
in den funktionstragenden Gewebeareale zu einer Änderung
in mindestens einer optischen Eigenschaft des reflektierten Messlichtes
führt. Das Verfahren zum Auffinden der funktionstragenden
Gewebeareale im Gewebebereich 3 wird später mit
Bezug auf 5 näher erläutert
werden.
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Geeignete
Wellenlängen für die Messbeleuchtung können
je nach dem zu messenden Effekt unterschiedlich sein. Beispielsweise
führt eine Stimulation der funktionstragenden Gewebeareale
im Gehirn dazu, dass der Blutfluss in diesen Arealen erhöht wird,
um einen aufgrund der Stimulation gesteigerten Bedarf an Sauerstoff
und Glucose zu befriedigen. Weiterhin führt eine erhöhte
Konzentration an Hämoglobin zu einem erhöhten
Anteil an oxigeniertem Hämoglobin (Oxyhämoglobin)
in den durch die funktionstragenden Areale verlaufenden Venen. Um
funktionstragende Areale anhand aufgenommener Bilder auffinden zu
können, ist es daher bspw. vorteilhaft, wenn die Messstrahlung
wenigstens eine Wellenlänge umfasst, bei denen sich Hämoglobin
und Oxyhämoglobin in ihrer Absorption maximal unterscheiden. Solche
Wellenlängen liegen insbesondere im Bereich zwischen 400
und 500 nm, speziell bei 415 nm, 436 nm und 473 nm. Es ist aber
auch möglich, Wellenlängen zu verwenden, bei denen
Hämoglobin und Oxyhämoglobin gleich stark absorbieren
(sogenannte isosbestische Punkte). Solche Wellenlängen
liegen im Bereich zwischen 400 und 600 nm, speziell bei 422 nm,
452 nm, 500 nm, 530 nm, 546 nm, 579 nm und 584 nm. Insbesondere
können auch Kombinationen von Wellenlängen, bei
denen sich die Absorption maximal unterscheidet und/oder von Wellenlängen, bei
denen eine gleichstarke Absorption vorliegt, Verwendung finden.
Hierzu weist der erste Filterabschnitt 49 die entsprechende
Transmissionscharakteristik auf oder es sind mehrere Filterräder
hintereinander geschaltet, in denen ein Filterabschnitt mit der entsprechenden
Transmissionscharakteristik für jeweils wenigstens eine
der Wellenlängen vorhanden ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der in 1 dargestellte
Beleuchtungsstrahlengang stark schematisiert ist und nicht notwendigerweise
den tatsächlichen Verlauf des Beleuchtungsstrahlengangs wiedergibt.
Grundsätzlich kann der Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte
Schrägbeleuchtung ausgeführt sein, die der schematischen
Darstellung in 1 am nächsten kommt.
In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der
Strahlengang in einem relativ großen Winkel zur optischen
Achse des Objektivs 5 und kann, wie in 1 dargestellt,
vollständig außerhalb des Objektivs verlaufen.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang
der Schrägbeleuchtung durch einen Randbereich des Objektivs 5 hindurch
verlaufen zu lassen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung des
Beleuchtungsstrahlengangs ist die sogenannte 0°-Beleuchtung,
bei der der Beleuchtungsstrahlengang durch das Objektiv 5 hindurch
verläuft und zwischen den beiden Teilstrahlengängen 9A, 9B,
entlang der optischen Achse des Objektivs 5 in Richtung auf
den Gewebebereich 3 in das Objektiv eingekoppelt wird.
Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den
Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte koaxiale Beleuchtung auszuführen,
in der ein erster und ein zweiter Beleuchtungsteilstrahlengang vorhanden sind.
Die Teilstrahlengänge werden über einen oder mehrere
Strahlteiler parallel zu den Strahlengängen 9A, 9B in
das Mikroskop eingekoppelt, so dass die Beleuchtung koaxial zu den
beiden Beobachtungsteilstrahlengängen verläuft.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 dargestellt.
Elemente dieses Ausführungsbeispiels, die Elementen des
mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels
entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet
und werden nicht noch einmal erläutert, um Wiederholungen
zu vermeiden.
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Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
lediglich durch seine Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung 43 des
zweiten Ausführungsbeispiels weist kein Filterrad auf.
Statt dessen ist zusätzlich zu der Weißlichtquelle 45,
die wieder als Xenonlampe ausgeführt ist, eine schmalbandige
Lichtquelle 147 vorhanden, deren Licht über einen
Strahlteiler 149 dem Strahlengang des von der Xenonlampe 45 ausgehenden breitbandigen
Beleuchtungslichts überlagert werden kann. Die schmalbandige
Lichtquelle 147 kann insbesondere als Leuchtdiode oder
als Elektrolumineszenzstrahler, etwa als organische Diode (OLED)
oder als Elektrolumineszenzfolie, ausgebildet sein. Sie emittiert
Licht mit wenigstens einer Wellenlänge, bei der die Stimulation
der funktionstragenden Gewebeareale in diesen zu einer Änderung
mindestens einer optischen Eigenschaft der reflektierten Messbeleuchtung
gegenüber der ursprünglichen Messbeleuchtung führt.
Insbesondere kann die von der Leuchtdiode 147 emittierte
Messstrahlung wenigstens eine der mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel
diskutierten Wellenlängen aufweisen.
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Zwischen
der Leuchtdiode 147 und dem Stahlteiler 149 ist
außerdem eine Beleuchtungsoptik 155 angeordnet,
die dafür sorgt, dass der Gewebebereich 3 bei
Beleuchtung mit dem Messlicht vollständig und gleichmäßig
ausgeleuchtet ist.
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Obwohl
im zweiten Ausführungsbeispiel eine Xenonlampe als breitbandige
Lichtquelle vorhanden ist, können auch andere Gasentladelampen
oder Halogenglühlampen Verwendung finden. Außerdem kann
zusätzlich zu der Leuchtdiode 147 wenigstens eine
weitere Leuchtdiode mit einer anderen Emissionswellenlänge
als Messbeleuchtung vorhanden sein.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 dargestellt.
Elemente, die sich nicht von Elementen des ersten Ausführungsbeispiels
unterscheiden, sind mit denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet
und werden nicht noch einmal erläutert.
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Das
in 3 dargestellte Operationsmikroskop unterscheidet
sich von dem in 1 dargestellten Operationsmikroskop
dadurch, dass kein Display mit Beleuchtungsoptik an der Schnittstelle 13A angeordnet
ist. In diesem Ausführungsbeispiel findet daher das Generieren
eines Luftbildes mit einem Abstand „d” zum Gewebebereich 3 nicht
statt. Anstelle des Displays ist an der Schnittstelle 13A eine
Kamera 21A mit einem elektronischen Bildsensor 23A mittels eines
Kameraadapters 19A angeordnet. Dem elektronischen Bildsensor 23A wird
ein Teilstrahlenbündel 25A zugeführt,
dass mittels des Strahlteilerprismas 15A aus dem stereoskopischen
Teilstrahlenbündel 9A ausgekoppelt wird. Mittels
der beiden Kameras 21A, 21B kann ein stereoskopisches
Bild des Gewebebereiches 3 generiert werden, aus dem die
Topographie des Gewebebereichs 3 mittels Photogrametrie
bestimmt werden kann.
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Obwohl
das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel mit
einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel dargestellt ist, kann es stattdessen
auch mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel ausgestattet sein.
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In
einem weiteren, in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Luftbild
eines Streifenmusters über den Beleuchtungsstrahlengang
statt über einen Beobachtungsstrahlengang zu erzeugt. Im
Unterschied zu den 1 bis 3 zeigt 4 lediglich
die Beleuchtungsvorrichtung 243 und das Objektiv 5 des Operationsmikroskops.
Die nicht dargestellten Elemente können dabei grundsätzlich
denen in einem der 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsbeispiele entsprechen.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung entspricht im Hinblick auf die Leuchtdiode 147 und
die Weißlichtquelle 45 sowie die zugehörigen
Beleuchtungsoptiken 55, 155 und den Strahlteiler 149 den
entsprechenden Elementen in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zur Beleuchtungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst
die Beleuchtungsvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels
jedoch ein Display 237, das insbesondere als monochromes
LCD-Display ausgebildet sein kann, und eine Beleuchtungsoptik 239,
mit deren Hilfe ein Luftbild 241 des auf dem Display 237 dargestellten
Streifenmusters im Abstand „d” vom Gewebereich 3 erzeugt
wird. Das von der Beleuchtungsoptik 239 ausgehende Strahlenbündel
wird über einen Strahlteiler 245, beispielsweise einen
teildurchlässigen Spiegel oder ein Strahlteilerprisma,
in den Beleuchtungsstrahlengang eingekoppelt. Diese Ausgestaltung
der Beleuchtungsoptik kann insbesondere in Verbindung mit einer
Schrägbeleuchtung oder einer 0°-Beleuchtung zur
Anwendung kommen. Die mit Bezug auf 5 beschriebene
Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Schnittstelle 13 anderweitig
genutzt werden soll, beispielsweise um stereoskopische Bilder mit
Hilfe zweier Kameras aufzunehmen oder um Daten für den
behandelnden Arzt einzuspielen.
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Der
Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen in einem Gewebereich
wird nachfolgend mit Bezug auf 5 erläutert.
Diese zeigt ein funktionales Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, anhand dessen ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Auffinden von funktionstragenden Gewebearealen in
einem Gewebebereich erläutert wird.
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Das
Blockschaltbild basiert auf dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und zeigt u. a. das Display 37, die Leuchtdiode 147 und
den Kamerachip 23. Mit dem Display ist ein Mustergenerator 301 verbunden,
der ein auf dem Display 37 darzustellendes Streifenmuster
generiert, die Leuchtdiode 147 ist mit einem Modulator 303 verbunden,
der eine gepulste Emission des Messlichtes herbeiführt,
und der elektronische Bildsensor 23 ist mit einer Kameraelektronik 305 verbunden,
die den elektronischen Bildsensor 23 ausliest und außerdem
ermöglicht, die Empfindlichkeit der Bildpunkte im elektronischen
Bildsensor 23 einzustellen.
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Der
Mustergenerator 301, der Modulator 303 und die
Kameraelektronik 305 sind mit einem Trigger 307 verbunden.
Dieser dient dazu, das Generieren des Streifenmusters, das Aussenden
von Messlichtpulsen und das Auslesen des elektronischen Bildsensors 23 zu
synchronisieren. So besteht die Möglichkeit, die Auslesefrequenz
des elektronischen Bildsensors als ganzzahliges Vielfaches einer
Grundfrequenz auszugestalten. Wenn die Ausleserate beispielsweise
dem Doppelten der Grundfrequenz entspricht, besteht die Möglichkeit,
die Pulsfrequenz der gepulsten Messbeleuchtung auf die Grundfrequenz einzustellen,
so dass der elektronische Bildsensor 23 im Wechsel jeweils
ein Bild des Gewebebereichs mit Messbeleuchtung und ein Bild des
Gewebebereichs ohne Messbeleuchtung aufnimmt. Falls die Ausleserate
des elektronischen Bildsensors 23 dem Dreifachen der Grundfrequenz
entspricht, und das Display ebenfalls mit der Grundfrequenz gepulst
betrieben wird, wobei zwischen dem gepulsten betrieb des Displays 37 und
dem gepulsten Betrieb der Leuchtdiode 147 eine Phasenverschiebung
von einer Periode der Grundfrequenz vorhanden ist, besteht die Möglichkeit,
mit dem elektronischen Bildsensor Bildfolgen aufzunehmen, in denen
auf ein Bild des reflektierten Streifenmusters ein Bild mit Messlicht
und darauf ein Bild ohne Messlicht folgt. Selbstverständlich
besteht auch die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der
Frequenzen die Aufnahmefolge den jeweiligen Anforderungen oder Bedürfnissen
gezielt anzupassen. So muss nicht zwingend in jeder Periode ein
Bild des reflektierten Streifenmusters aufgenommen werden, um daraus
die Topographie des Gewebebereiches zu ermitteln. Zur Ermittlung
der Topographie ist es grundsätzlich ausreichend, wenn
zu Beginn der Messung Bilder des Streifenmusters mit sich in einer
ersten Richtung erstreckenden Streifen, sowie Bilder des Streifenmusters
mit sich in einer zweiten Richtung erstreckenden Streifen gemessen
wird. Es kann aber auch vorkommen, dass sich der Gewebebereich während
der Stimulation bewegt oder sich die Topographie während
der Stimulation ändert, beispielsweise weil Gewebebereiche
oder Blutgefäße an- oder abschwellen. Es kann
daher vorteilhaft sein, wenn das Ermitteln der Topographie, d. h.
auch das Aufnehmen von reflektierten Streifenmustern, wiederholt
durchgeführt wird. Auf diese Weise können Lageänderungen
und/oder Topographieänderungen Beim Auffinden der funktionstragenden
Gewebeareale berücksichtigt werden.
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Zum
Auffinden der funktionstragenden Gewebeareale aus einem Bild mit
Messbeleuchtung und einem Bild ohne Messbeleuchtung weißt
die in 5 dargestellte Vorrichtung eine Topographieermittlungseinheit 309,
eine Korrektureinheit 311, eine Differenzbildungseinheit 313,
einen Speicher 315 eine Auswerteeinheit 317 und
einen Puffer 319 auf.
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Die
Topographieerfassungseinheit
309 ist mit der Kameraelektronik
305 zum
Empfang elektronischer Bilder verbunden. Sie ist dazu ausgestaltet, aus
Bildern des Streifenmusters die Topographie des Gewebereichs
3 zu
ermitteln. Hierzu kann ein so genanntes Phasenschiebe-Verfahren,
wie es aus
US 2008/0317334
A1 bekannt ist, zur Anwendung kommen. In einem solchen
Verfahren findet beispielsweise eine erste Serie von vier Streifenmustern
Verwendung, wobei alle Streifenmuster dieselbe räumliche Modulation,
aber eine jeweils um 90° gegeneinander verschobene Phase
aufweisen. Bei der Reflexion an einem unebenen Gegenstand wie dem
Gewebereich
3 werden die Phasen des räumlichen
Streifenmusters durch die Topographie des Gegenstandes lokal beeinflusst.
In der Topographieerfassungseinheit
309 werden dann die
Phasen der reflektierten Streifenmuster lokal ausgewertet und die
Differenz zur ursprünglichen Phase des unreflektierten
Streifenmusters ortsaufgelöst ermittelt. Dieses Verfahren
wird mit einer zweiten Sequenz von Streifenmustern in denen die
Ausdehnungsrichtung der Streifen gegenüber der ersten Sequenz
gedreht ist (vorteilhafterweise um 90° gedreht ist) wiederholt.
Aus den so ermittelten lokalen Neigungen setzt die Topographieermittlungseinheit
309 dann
die Topographie des Gewebereichs zusammen. Für Einzelheiten
des Verfahrens wird auf die
US 2008/0317334 A1 verwiesen.
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Wenn,
wie zuvor beschrieben, eine Aufnahmefolge der Art „Aufnehmen
einer reflektierten Streifenprojektion, Aufnehmen eines Bildes mit
Messlicht, Aufnehmen eines Bildes ohne Messlicht” erfolgt, kann
in jeder Sequenz ein Bild von einem Streifenmuster einer Streifenmustersequenz
aufgenommen werden. Nach acht Perioden der Grundfrequenz kann dann
die Topographie ermittelt werden.
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Die
Differenzbildungseinheit 313 ist wie die Topographieermittlungseinheit 309 zum
Empfang elektronischer Bilder mit der Kameraelektronik 305 verbunden.
Darüber hinaus ist die Differenzbildungseinheit 313 mit
einem Puffer 319 verbunden, der ebenfalls mit der Kameraelektronik 305 zum
Empfang elektronischer Bilder verbunden ist. Der Puffer 319 dient
dazu, ein Bild mit Messbeleuchtung solange zwischenzuspeichern bis
das nachfolgende Bild ohne Messbeleuchtung aufgenommen ist.
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Selbstverständlich
kann alternativ auch ein Bild ohne Messbeleuchtung zwischengespeichert werden,
bis ein Bild mit Messbeleuchtung aufgenommen ist. Die Differenzbildungseinheit 313 bildet
aus dem von der Kameraelektronik 305 empfangenen Bild und
dem im Puffer 319 zwischengespeicherten Bild ein Differenzbild,
um die in beiden Bildern in gleicher Weise enthaltenen Umgebungslichteffekte
soweit wie möglich zu eliminieren.
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Die
Korrektureinheit 311 ist zum Empfang der ermittelten Topographiedaten
mit der Topographieermittlungseinheit 309 und zum Empfang
des Differenzbildes mit der Differenzbildungseinheit 311 verbunden.
Sie dient dazu, eine Korrektur des Differenzbildes anhand der ermittelten
Topographiedaten vorzunehmen, so dass undefinierte Abstrahl- und Streuwinkel
weitgehend definiert werden. Mit der Korrektureinheit 311 ist
zum Empfang eines korrigierten Differenzbildes außerdem
der Speicher 315 verbunden. Der Speicher 315 dient
dazu, ein korrigiertes Differenzbild des Gewebebereiches 3,
das ohne Stimulation der funktionstragenden Gewebeareale aufgenommen
worden ist, zu speichern.
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Die
Auswerteeinheit 317 ist sowohl mit der Korrektureinheit 311 zum
Empfang eines korrigierten Differenzbildes, das während
der Stimulation aufgenommen worden ist, sowie mit dem Speicher 315 zum
Empfang des Differenzbildes, das ohne die Stimulation gewonnen worden
ist, verbunden. In der Auswerteeinheit 317 erfolgt ein
Vergleich des während der Stimulation gewonnen korrigierten
Differenzbildes mit dem ohne Stimulation gewonnen korrigierten Differenzbild,
um anhand des Vergleichs die funktionstragenden Gewebeareale aufzufinden.
Im einfachsten Fall kann der Vergleich durch eine Differenzbildung
realisiert sein. Das Ergebnis des Vergleichs wird dann als Datensatz
oder als Bild der funktionstragenden Gewebeareale ausgegeben.
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Die
gesamte in 5 dargestellte Vorrichtung wird
von einer Steuereinheit 321, die mit allen anderen Einheiten
zur Ausgabe von Steuersignalen verbunden ist, gesteuert. Von der
Steuereinheit 321 erhält der Mustergenerator die
Informationen über das zu generierende Muster, der Modulator
die Informationen über die einzustellende Pulsfrequenz
der Beleuchtung und die Kameraelektronik 305 die Information über
die Auslesefrequenz. Die Topographieermittlungseinheit 309 wird
dahingehend gesteuert, dass sie die Topographieermittlung nur anhand
von Bildern von reflektierten Streifenmustern ermittelt. Hinsichtlich
des Puffers 319 und der Differenzbildungseinheit 313 steuert
die Steuereinrichtung 321 das Überschreiben des
Puffers 319 sowie das Auslesen des Puffers 319 und
der Kameraelektronik 305 durch die Differenzbildungseinheit 313.
Ebenso steuert sie das Auslesen der Topographiedaten aus der Topographiemittlungseinheit 309,
das Auslesen der Differenzbilder aus der Differenzbildungseinheit 313 durch
die Korrektureinheit 311, das Auslesen des korrigierten
Differenzbildes ohne Stimulation aus dem Speicher 315 sowie
das Auslesen des korrigierten Differenzbildes mit Stimulation aus
der Korrektureinheit 311.
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Außerdem
kann die Steuereinheit 321 auch die Stimulation steuern,
insbesondere derart, dass diese mit einer Stimulationspulsfrequenz
gepulst erfolgt. Beispielsweise können sich Stimulationsphasen
und Phasen ohne Stimulation mehrmals hintereinander abwechseln und
ca. 30 Sekunden dauern, mindestens aber so lange, dass sich der
zu messende Effekt einstellen kann bzw. der zu messende Effekt abklingen
kann. Da die Dynamik des Einstellens und Abklingens etwa im Bereich
zwischen einer Sekunde uns zehn Sekunden liegt, dauern die Stimulationsphasen
und die Phasen ohne Stimulation jeweils länger als eine
Sekunde, vorzugsweise länger als zehn Sekunden. Um hinreichende
Integrationszeiten zu erreichen, wird typischerweise länger
gemessen. Die Pulsfrequenz der Messbeleuchtung kann dann so gesteuert
werden, dass sie ein großes ganzzahliges Vielfaches der
Stimulationspulsfrequenz ist und dass während einer Stimulationsphase
und während einer Phase ohne Stimulation jeweils die gleiche
Anzahl von Bildern aufgenommen wird.
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Obwohl
mit Bezug auf das in 5 dargestellte Blockdiagramm
das Ermitteln der Topographie auf der Basis eines deflektometrischen
Verfahrens beschrieben worden ist, kann die Topographie alternativ
anhand einer Vielzahl anderer Verfahren ermittelt werden. Insbesondere
ist dabei an photogrametrische Verfahren zu denken, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
ausgestaltet ist. In diesem Fall wäre die Topographieerfassungseinheit
außer mit der Kameraelektronik 305 der Kamera 23 auch
mit einer entsprechenden Kameraelektronik der zweiten Kamera verbunden,
so dass sie zwei stereoskopische Teilbilder empfangen kann. Grundsätzlich
kann die Topographieermittlungseinheit aber auch etwa auf dem sogenannten
Shape-Shading, in dem Bilder vom Gewebebereich 3 aufgenommen
werden, bei denen die Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungen
erfolgt, beruhen. Aus den Schattenwürfen der Beleuchtung
kann dann auf die Topographie geschlossen werden. Auch so genannte
Time-of-Flight-Verfahren, Triangulationsverfahren und Musterprojektionsverfahren,
in denen ein Streifenmuster direkt auf die Oberfläche des
Gewebeareals projiziert wird anstatt ein Luftbild zu erzeugen, sind zur
Ermittlung der Topographie des Gewebereichs 3 grundsätzlich
möglich.
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In
einer Weiterbildung der in 5 dargestellten
Vorrichtung ist die Topographieerfassungseinheit 309 außerdem
dazu ausgestaltet, anhand der reflektierten Streifenmuster diejenigen
Zonen im Gewebereich 3, in denen Totalreflexion auftritt,
räumlich aufgelöst zu ermitteln. In dieser Ausgestaltung
werden die Informationen über diejenigen Orte, an denen Totalreflexionen
ermittelt werden, an die Steuereinheit 321 ausgegeben,
die auf der Basis der empfangenen Daten dann die Kameraelektronik 305 so
steuert, dass Bildpunktbereiche des Bildsensors 23, auf denen
Zonen mit Totalreflexion abgebildet werden, in ihrer Empfindlichkeit
herabgeregelt werden, insbesondere unter die Sättigungsgrenze.
Auf diese Weise werden Zonen des Gewebebereichs 3, die
aufgrund von Totalrefelxion lediglich vom Feuchtigkeitsfilm reflektiertes
Licht enthalten, also kein Nutzsignal beinhalten, in den aufgenommenen
Bildern ausgeblendet, um störende Reflexe zu vermeiden.
Auf diese Weise kann dann wenigstens das Auffinden von funktionstragenden
Gewebearealen in denjenigen Zonen, in denen ein Nutzsignal gemessen
werden kann, ermöglicht werden.
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Obwohl
in 5 eine Leuchtdiode 147 zum Generieren
des Messlichtes Verwendung findet, kann auch eine breitbandige Lichtquelle
zum Generieren des Messlichtes Verwendung finden, wie dies in 1 dargestellt
ist. In 5 sind dann die Leuchtdiode 147 durch
einen periodisch in den Strahlengang einbringbaren Filter 49 und
der Modulator 303 durch einen Frequenzgeber zu ersetzen.
Insbesondere kann der in 1 dargestellte, auf einem Filterrad 47 angeordnete
Filter zur Anwendung kommen. Statt auf einem Filterrad 47 kann
ein solcher Filter 49 aber auch auf einem schwingenden
Träger angeordnet sein, um die Messlichtpulse zu erzeugen. Wenn
ein Filter 49 Verwendung findet, wie dies mit Bezug auf 1 beschrieben
worden ist, so wird der Filter 49 in den Strahlengang eingeführt,
wenn das Messlicht aus der Beleuchtung ausgeblendet werden soll.
Um die Messlichtpulse zu generieren wird der Filter 49 dann
aus dem Strahlengang entfernt, so dass der Gewebebereich sowohl
mit dem breitbandigen Licht, als auch mit dem Messlicht beleuchtet wird.
Die Pulsfrequenz kann dabei über die Drehfrequenz des Filterrades 47 oder,
bei Verwendung eines schwingenden Filters, mittels der Schwingungsfrequenz
eingestellt werden.
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Neben
den beschriebenen Abweichungen von den Ausführungsbeispielen
sind weitere Abweichungen von den Ausführungsbeispielen
möglich. So kann beispielsweise zum Durchführen
des deflektometrischen Verfahrens entweder monochromatisches Licht
oder Weißlicht zur Beleuchtung des Gewebereiches zur Anwendung
kommen, wobei im Falle von Weißlicht vor der Kamera 21 ein
schmalbandiger Filter angeordnet ist, der lediglich eine Komponente
des Weißlichtes passieren lässt. Grundsätzlich ist
es aber auch möglich, die deflektometrische Messung simultan
in mehreren Wellenlängenbereichen durchzuführen.
Dies kann dadurch erfolgen, dass die Streifenprojektion mit mehreren
voneinander getrennten Wellenlängen erfolgt oder eine Filtervorrichtung
vor der Kamera 21 angeordnet ist, die mehrere Wellenlängen
passieren lässt. Außerdem können, falls
eine Korrektur der Differenzbilder auf der Basis von Topographiedaten
nicht erfolgen soll, die Topographieermittlungseinheit 309 und
die Korrektureinheit 311 weggelassen und die Differenzbildungseinheit 313 direkt
mit der Ausleseeinheit 317 und dem Speicher 315 verbunden
werden. Wenn andererseits lediglich eine Korrektur auf der Basis
der Topographiedaten, nicht aber eine Eliminierung von Umgebungslichteinflüssen
erfolgen soll, können der Puffer 319 und die Differenzbildungseinheit 313 weggelassen werden.
Die Korrektureinheit 311 wäre dann direkt mit
den elektronischen Bildsensor 23 verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6196226
B1 [0004]
- - US 5215095 [0004]
- - US 2008/0317334 A1 [0025, 0075, 0075]