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Die
Erfindung betrifft eine Operationsleuchte, umfassend wenigstens
eine erste Lichtquelle zum Ausleuchten eines Operationsfeldes mit
sichtbarem, insbesondere weißem, Licht für einen
Operateur, sowie ein Bildgebungssystem zur Bestimmung einer Gewebeperfusion
während einer Operation, umfassend eine entsprechende Operationsleuchte
und Verwendungen einer entsprechenden Operationsleuchte.
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Operationsleuchten
dienen zum Ausleuchten eines Operationsfeldes für einen
Operateur, etwa einen Chirurgen. Operationsleuchten sind oftmals annähernd
kreisförmig mit einer annähernd paraboloiden Oberfläche,
in der eine oder mehrere Lichtquellen um einen zentralen Griff herum
angebracht sind. Ihre jeweiligen zentralen Strahlengänge
sind auf einen gemeinsamen Schnittpunkt ausgerichtet, der auf das
Operationsfeld ausgerichtet wird, also auf den Bereich eines Patienten,
der operiert wird. Um dem Operateur optimale Sicht bedingungen zu
geben, sind Operationsleuchten mit starken Lichtquellen für
weißes Licht ausgestattet. Operationsleuchten sind üblicherweise
beweglich über einen mehrgelenkigen Tragearm an einem Gestell
oder an der Decke des Operationssaals aufgehängt, so dass
der erzeugte Lichtkegel zum jeweiligen Operationsfeld hin bewegt
werden kann.
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Bei
Operationen, bei denen die Durchblutung bzw. Perfusion von Gewebe
untersucht werden muss, wird die Gewebeperfusion oftmals mittels
Fluoreszenzmessungen nach Applikation eines exogenen, also nicht
körpereigenen, Chromophors untersucht. Bei für
eine solche Untersuchung geeigneten Chromophoren handelt es sich
um fluoreszierenden Farbträgers, die auch Fluorophore genannt
werden. Das Chromophor wird in die Blutbahn des Patienten injiziert
und verteilt sich in dessen Blutkreislauf.
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Zur
Untersuchung der Gewebeperfusion wird das zu untersuchende Gewebe
mit einer Strahlungs- oder Lichtquelle bestrahlt, in deren Strahlungsspektrum
ein Fluoreszenzanregungspektrum des verwendeten Chromophors enthalten
ist oder das damit überlappt, oder dessen monochromatische Strahlungsfrequenz
innerhalb des Anregungsfrequenzspektrums des Chromophors liegt.
Als Strahlungsquellen kommen unter anderem starke Halogenlampen,
Xenon- oder Quecksilberdampflampen sowie Laservorrichtungen in Frage.
Letztere haben den Vorteil, monochromatisch abzustrahlen, so dass die
aufgewendete Leistung geringer ist als bei breitbandig abstrahlenden
Lichtquellen, die aus diesem Grund sehr stark ausgebildet sein müssen,
was eine aufwändige Wärmeabfuhr und Kühlung,
beispielsweise mittels Wasserfilter, notwendig macht.
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Durch
die Bestrahlung wird die Fluoreszenz des Chromophors angeregt. Bei
der Abregung des Chromophors sendet es ein charakteris tisches Fluoreszenzstrahlungsspektrum
aus, das gegenüber dem Fluoreszenzanregungsspektrum zu
längerwelligen Frequenzen hin verschoben ist. Die Fluoreszenzanregungs-
und abregungsspektren können teilweise überlappen.
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Ein
häufig benutztes Chromophor für Gewebeperfusionsuntersuchungen
ist Indocyaningrün (ICG), das sich sehr gut an Proteine
im Blut bindet und im Nahinfrarotbereich fluoresziert. Im Nahinfrarotbereich
liegt die Spitze des Anregungsspektrums für ICG zwischen
785 nm und 815 nm, das Abregungsspektrum etwa zwischen 820 nm und
840 nm. Weitere Absorptionsmaxima weist ICG im UV-Bereich auf. Gewebeperfusionsuntersuchungen
mit ICG als Chromophor werden häufig im Nahinfrarotbereich
durchgeführt. Ein weiteres in diesem Bereich verwendetes
Chromophor ist Fluoreszein, dessen Absorptions- und Emissionsmaximus
bei ca. 485 nm bzw. ca. 514 nm, also im kürzerwelligen
sichtbaren Bereich, liegen. Andere bekannte Chromophore werden seltener
verwendet.
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Die
emittierte Fluoreszenzstrahlung wird mit einer Aufnahmevorrichtung,
etwa mit einer CCD-Kamera oder einer intensivierten CCD-Kamera,
aufgenommen. Oft werden Anregungs- und Emissionsfilter bzw. Fluoreszenzfilter
eingesetzt. Sowohl Anregungs- als auch Emissionsfilter sind als
engbandige Bandpassfilter ausgelegt. Dabei wird der Anregungsfilter
an der Strahlungsquelle angesetzt, um nur Licht im Anregungsfrequenzspektrum,
nicht aber im Abregungs- bzw. Emissionsfrequenzspektrum des Chromophors
passieren zu lassen. Damit wird verhindert, dass das längerwellige
emittierte Fluoreszenzlicht des Chromophors durch reflektiertes
Licht gleicher Wellenlänge von der Strahlungsquelle überstrahlt wird.
Emissionsfilter werden in den Strahlengang der Aufnahmevorrichtung
eingesetzt, um andere Wellenlängen als die im Abregungs-
bzw. Emissionsfrequenzspektrum des fluoreszierenden Chromophors enthalte nen
Wellenlängen auszublenden. Idealerweise überlappen
die von den Emissions- bzw. Anregungsfiltern durchgelassenen Frequenzspektren nicht,
um die Strahlungsquelle und die Aufnahmevorrichtung optimal zu entkoppeln.
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Eine
aus
EP 1 210 906 B1 bekannte
Vorrichtung umfasst einen Nahinfrarot-Laser zur Anregung von Indocyaningrün,
eine Aufweitungsoptik für den erzeugten Laserstrahl, eine
Sicherheitseinhausung, eine elektronische Kamera mit einem optischen
Filter und ein elektronisches Bildauswertesystem. Der optische Filter
ist durchlässig für emittiertes Licht des angeregten
Indocyaningrüns und undurchlässig für den
Wellenlängenbereich des erzeugten Strahlbündels.
Das Bildauswertesystem ist zur Bestimmung der Helligkeit der Pixel
in ausgewählten Bildbereichen ausgestattet, wobei die Lichtquelle
und die Aufweitungsoptik so in die Sicherheitseinhausung integriert
sind, dass nur ein unschädliches, aufgeweitetes Strahlbündel
aus der Sicherheitseinhausung austreten kann. Die Aufweitungsoptik
ermöglicht die Ausleuchtung eines auch für nicht
mikroinvasive Eingriffe hinreichend großen Operationsfeldes.
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Diese
Vorrichtung ist, ebenso wie andere bekannte Vorrichtung zur Untersuchung
von Gewebeperfusion, groß bauend und schwierig zu sterilisieren,
so dass sie für den wiederholten Einsatz in einem Operationsaal
nur bedingt geeignet ist.
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Anders
als die meisten anderen bekannten Vorrichtungen ist die in
EP 1 210 906 B1 offenbarte Vorrichtung
allerdings nicht nur für minimalinvasive Eingriffe, sondern
auch für größerflächige Operationsfelder
geeignet. Damit geht einher, dass diese Vorrichtung über
dem Operationsfeld angeordnet ist. Dort behindert es den Operateur
in seiner Bewegungsfreiheit und stellt mit seinen Versorgungs- und Datenkabeln
eine Stolperfalle dar. Es ist auch nicht trivial, ein sol ches System
sinnvoll in eine Operations-Bildgebung zu integrieren, da sie einen
eigenen Blickwinkel darstellt, den der Operateur nicht einnehmen
kann. Auch die Positionierung und Bedienung einer solchen Vorrichtung
sowie die Auswertung im OP erfordern eigene Lösungen.
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Demgegenüber
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einem Operateur,
also einem operierenden Arzt, beispielsweise einem Chirurgen, Kardiologen,
Zahnarzt oder Ophthalmologen u. a., eine Möglichkeit zur
Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation
in einem Operationssaal auch unter vollständiger Eröffnung
des Operationsfeldes zur Verfügung zu stellen, die sich
ohne zu stören in den Operationssaal bzw. die Operationsumgebung
einfügt, nach Bedarf ohne Vorbereitungszeit verwendbar
ist, in das Bildgebungskonzept der Operationsbildgebung integrierbar
ist und hygienisch und unproblematisch auf einfache und flexible
Weise wiederholt anwendbar ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Operationsleuchte, umfassend
wenigstens eine erste Lichtquelle zum Ausleuchten eines Operationsfeldes
mit sichtbarem, insbesondere weißem, Licht für
einen Operateur, die dadurch weitergebildet ist, dass zur Bestimmung
einer Gewebeperfusion während einer Operation eine auf
das Operationsfeld ausgerichtete oder ausrichtbare bildgebende Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
umfasst ist, die für emittiertes Fluoreszenzlicht eines
Chromophors empfindlich ist.
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Im
Rahmen der Erfindung haben die Begriffe „Operateur” und „Operationsleuchte” und „Operationsfeld” die
eingangs genannten Bedeutungen. Geeignete Chromophore, auf deren
An- bzw. Abregungsspektren die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung in
geeigneter Weise anzupassen ist, sind beispielsweise, aber nicht
ausschließ lich, Indocyangrün oder Fluoreszein.
Als bildgebende Fluoreszenzaufnahmevorrichtung kommen Aufnahmevorrichtungen
mit CCD-Sensoren, intensivierten CCD-Sensoren (ICCD), CCD-Sensoren
mit vorgeschaltenem Elektronenvervielfacher (EMCCD), CMOS-Sensoren
oder anderen geeigneten Sensorsystemen in Frage, die eine genügend
hohe Ortsauflösung zulassen und die beispielsweise im Falle
von Indocyangrün als Chromophor im nahinfraroten Bereich
empfindlich sind.
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Die
erfindungsgemäße Integration einer Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
in eine Operationsleuchte hat den Vorteil, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
einen direkten Blick auf das ausgeleuchtete Operationsfeld hat.
Damit entspricht der Blickwinkel der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
auf das Operationsfeld sehr gut dem des Operateurs. Da die Operationsleuchte
während einer Operation so auf ein Operationsfeld ausgerichtet
ist, dass dieses optimal ausgeleuchtet wird, hat auch die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
einen optimalen Blick auf das Operationsfeld.
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Durch
die Einbettung in bereits vorhandene Operationsleuchte stört
die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung den Operateur nicht. Vielmehr
fügt sie sich harmonisch in die Operationsumgebung ein. Falls
die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung über Versorgungs- oder
Datenkabel verfügt, können diese im beweglichen
Haltearm der Operationsleuchte untergebracht werden.
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Da
das Kamerasystem der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung in die Operationsleuchte
integriert ist, entfällt die Notwendigkeit einer separaten
Sterilisierung der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung, insbesondere,
wenn diese in der Operationsleuchte eingekapselt ist. Die Sterilisierung
erfolgt zusammen mit oder mittels der Sterilisierung der Operationsleuchte.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Operationsleuchte ist vorgesehen, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
eine bildgebende Aufnahmevorrichtung umfasst, die sowohl für
durch die erste Lichtquelle erzeugtes Licht als auch für
durch das Chromophor ausgesendetes Fluoreszenzlicht empfindlich
ist. Mit einer derart ausgestalteten Aufnahmevorrichtung kann die
Fluoreszenzaufnahmevorrichtung sowohl für die Untersuchung
von Gewebeperfusion durch Fluoreszenzaufnahme als auch für
eine herkömmliche Bildgebung des Operationsfeldes im breitspektralen
sichtbaren oder einem anderen gewünschten Bereich verwendet
werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung einen im Strahlengang
der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung angeordneten oder in den Strahlengang
der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung einführbaren Fluoreszenz-
und/oder Emissionsfilter, der ein Bandpassfilter oder vorzugsweise
ein Tiefpassfilter für durch das Chromophor ausgesendetes
Fluoreszenzlicht ist. Der Filter ist für die Fluoreszenz-Abstrahlcharakteristik
des verwendeten Chromophors passend auszuwählen.
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Im
Falle eines fixen Filters gelangt lediglich Fluoreszenzlicht in
die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung. Im Falle eines einführbaren
Filters ist es möglich, den Betriebsmodus der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
zwischen einer Fluoreszenzaufnahme und einer herkömmlichen
Bildgebung hin- und her zu schalten. Ein einführbarer Filter
ist beispielsweise vorteilhaft als Filterrad mit mehreren Positionen
ausgestaltet, von denen eine Position mit dem entsprechenden Emissions-
bzw. Fluoreszenzfilter ausgestattet ist und eine andere Position
frei gelassen ist. Es können auch verschiedene Filterpositionen
eines entsprechenden Filterrades mit Bandpassfiltern oder vorzugsweise
Tiefpassfiltern für verschiedene Wellenlängen
bestückt sein, die jeweils an verschiedene Emissionsfrequenzen
eines oder verschiedener Chromophore, beispielsweise Indocyaningrün
und Fluoreszein, angepasst sind.
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Wenn
zusätzlich zur Fluoreszenzaufnahmevorrichtung eine auf
das Operationsfeld ausgerichtete oder ausrichtbare Aufnahmevorrichtung
vorgesehen ist, die für durch die erste Lichtquelle erzeugtes Licht
empfindlich ist, ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform
oder Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Operationsleuchte
geschaffen. In dieser Weiterentwicklung umfasst die Operationsleuchte
zwei Aufnahmevorrichtungen, von denen eine eine Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
und eine andere eine herkömmliche Aufnahmevorrichtung ist. So
sind gleichzeitig Aufnahmen im Fluoreszenzspektrum und im herkömmlichen
gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts möglich, die auch
miteinander kombinierbar sind, insbesondere wegen ihrer gleichen oder
sehr ähnlichen Perspektive.
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Diese
Ausführung erfährt eine bevorzugte Weiterbildung,
wenn die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und die Aufnahmevorrichtung
mittels einer gemeinsamen Optik auf das Operationsfeld ausgerichtet
oder ausrichtbar sind, wobei ein optisches Element zur Aufspaltung
von empfangenem Licht auf die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und
die Aufnahmevorrichtung, insbesondere ein Prisma und/oder ein halbdurchlässiger
Spiegel, vorgesehen ist. In diesem Fall haben die beiden Aufnahmevorrichtungen eine
identische Perspektive, so dass die von den beiden Aufnahmevorrichtungen
erzeugten Bilder ideal aufeinander abstimmbar und einander zu überlagern sind.
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Vorteilhafterweise
ist oder sind die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und/oder die Aufnahmevorrichtung
in einem zentralen Handgriff der Operationsleuchte angeordnet. Die
Aufnahmevorrichtung oder Aufnahmevorrichtungen sind vorzugsweise
im zentralen Handgriff bzw. in der Operationsleuchte eingekapselt,
was die Reinigung und Sterilisierung erleichtert bzw. entfallen
lässt.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine zweite Lichtquelle zum Ausleuchten wenigstens
eines Teils des Operationsfeldes vorgesehen, wobei das ausgesendete
Licht der zweiten Lichtquelle wenigstens teilweise einer Fluoreszenzanregung
des fluoreszierenden Chromophors entspricht. Unter der Fluoreszenzanregung
wird im Rahmen der Erfindung das Anregungsspektrum des verwendeten
fluoreszierenden Chromophors verstanden. Wenn das ausgesendete Licht
der zweiten Lichtquelle wenigstens teilweise dieser Fluoreszenzanregung
entspricht, so ist das ausgesendete Licht entweder monochromatisch,
wobei die Wellenlänge im Anregungsspektrum enthalten ist,
oder hat ein Spektrum, das im Anregungsspektrum enthalten ist, diesem
entspricht oder wenigstens mit diesem überlappt. Eine geeignete
zweite Lichtquelle ist beispielsweise eine Laservorrichtung mit
aufgeweitetem Laserstrahl, die mittlerweile kleinbauend realisierbar
und in die Operationsleuchte integrierbar ist. Auch Quecksilberdampflampen
oder Halogenlampen mit entsprechenden Filtern sind in einer Operationsleuchte
mit Vorteil integrierbar. Um eine Überlappung mit dem Frequenzspektrum
der Aufnahmevorrichtung zu verhindern, ist vorteilhafterweise ein
Bandpassfilter oder vorzugsweise ein Hochpassfilter für
die zweite Lichtquelle vorgesehen. Der Filter ist vorzugsweise an
das Anregungsspektrum des Chromophors angepasst und überlappt
nicht mit dem Frequenzspektrum des Filters der Aufnahmevorrichtung.
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Zur
Steuerung der ersten Lichtquelle und/oder der zweiten Lichtquelle
und/oder der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und/oder der Aufnahmevorrichtung
sind vorzugsweise Bedienelemente an der Operationsleuchte vorgesehen
und/oder ist eine Fernsteuerung vor gesehen. Letzteres ist besonders
vorteilhaft im Rahmen einer Systemintegration, in der von einem
oder mehreren Bedienplätzen innerhalb oder außerhalb
des Operationssaals aus die Beleuchtung bzw. Bildaufnahme des Operationsfeldes steuerbar
ist.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Bildgebungssystem
zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation
gelöst, umfassend eine erfindungsgemäße
Operationsleuchte, wie vorstehend beschrieben, und eine Bilddatenverarbeitungsvorrichtung,
insbesondere mit einer Bildanzeigevorrichtung, wobei die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung
zum Empfang und zur Verarbeitung von Bilddaten von der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
ausgebildet ist. Ein derartiges Bildgebungssystem erlaubt die simultane
und aufbereitete Wiedergabe der Fluoreszenzbilddaten aus einer optimalen
Aufnahmeposition während der Operation und gibt somit ein
ideales Hilfsmittel zur Unterstützung einer Operation an
die Hand, bei der eine Gewebeperfusion untersucht oder berücksichtigt
werden muss.
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Vorteilhafterweise
ist die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung zum Empfang und zur Verarbeitung von
Bilddaten von der Aufnahmevorrichtung ausgebildet. Weiter vorzugsweise
ist die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung zur Überlagerung
oder Mischung der Bilddaten der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und
der Aufnahmevorrichtung ausgebildet.
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Diese
Maßnahme ist für den Operateur besonders nützlich,
da er simultan während der Operation oder in der Nachbearbeitung
bzw. Nachbereitung der Operation Bilddaten mit allen relevanten
Daten für die Gewebeperfusion zur Verfügung hat,
die solchen Referenzbildern direkt überlagert sind, die
seiner eigenen natürlichen Sicht des Operationsfeldes mit
dem zu operierenden Körper, Organ oder Gewebe wiedergibt.
Damit erkennt der Operateur unmittelbar und ohne nachzudenken den
Perfusionszustand jedes Teils des betroffenen Gewebes im Operationsfeld.
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Die
Bilder der Aufnahmevorrichtung können auch mittels verstärkter
Farben und Kontraste aufbereitet sein oder weitere Informationen
beinhalten. Die Perfusionsdaten können in räumlicher
Verteilung beispielsweise in Falschfarben dargestellt sein. Dies zeigt
dem Operateur unmittelbar an, welche Gewebeteile im Operationsfeld
beispielsweise unzureichend durchblutet sind. Mit diesen Daten kann
er seine nächsten Operationsschritte unmittelbar planen und
ausführen.
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Die
Erfindung wird auch gelöst durch die Verwendung einer bildgebenden
Fluoreszenzaufnahmevorrichtung, die für emittiertes Fluoreszenzlicht
eines Chromophors empfindlich ist, in einer erfindungsgemäßen
Operationsleuchte, die wie oben beschrieben ausgestaltet ist, bzw.
die Verwendung einer entsprechenden erfindungsgemäßen
Operationsleuchte in einem integrierten Operationssystem, in dem
eine Mehrzahl von Operationsgeräten in einem Operationssaal
eingebunden und zentral steuerbar sind.
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Ein
entsprechendes integriertes Operationssystem ist beispielsweise
unter der Bezeichnung Advanced EndoAlpha (AEA) der Anmelderin bekannt. Ein
solches integriertes Operationssystem stellt eine einheitliche Oberfläche
für unterschiedliche Anwendungen in einem Operationssaal
bzw. einer Operationsumgebung zur Verfügung, über
die die verschiedenen Anwendungen bzw. Geräte bedient werden können
und deren Status abgerufen und beobachtet werden kann. Eine erfindungsgemäße
Operationsleuchte mit integrierter Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
und gegebenenfalls einer integrierten bildgebenden Aufnahmevorrichtung
für sichtbares Licht im gesamten sichtbaren Spektrum ist
ideal und einfach in ein solches integriertes Operationssystem einfügbar.
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Mittels
eines integrierten Operationssystems können Auswertungsprogramme
bedient werden, die z. B. eine quantitative Bewertung der Perfusion
erlauben. Bei der Unterbringung von zwei Kameras im Handgriff einer
Operationsleuchte kann innerhalb des integrierten Operationssystems
eine Bildfusion angeboten werden, bei der ein Fluoreszenzbild mit dem
normalen Bild unter Verwendung einer Falschfarbendarstellung beispielsweise
für das Infrarotbild bzw. das Fluoreszenzbild überlagert
wird. Mit diesen Daten oder anhand dieser Daten können
im Rahmen des integrierten Operationssystems andere Applikationen
gesteuert oder synchronisiert werden. Mittels des integrierten Operationssystems
kann auch die erfindungsgemäße Operationsleuchte
und die darin umfasste Fluoreszenzaufnahmevorrichtung ferngesteuert
konfiguriert oder aktiviert werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen
Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich
aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen
Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen
wird. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Operationsleuchte in einer ersten Ausführung,
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2 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Operationsleuchte in einer zweiten Ausführung,
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3 eine
schematische Darstellung einer Anbindung einer erfindungsgemäßen
Operationsleuchte an eine Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung.
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In
den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente
bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so
dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Operationsleuchte 1 in
einer schematischen Darstellung. Rund um einen zentralen Handgriff 8 angeordnet sind
erste Lichtquellen 2, 3 dargestellt, die ein Operationsfeld 5 auf
einer Operationsunterlage 4 ausleuchten. Es ist der Übersichtlichkeit
halber kein Operateur und kein Patient im Operationsfeld 5 bzw.
auf der Operationsunterlage 4 dargestellt.
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Die
Leuchtfelder 6, 7 bzw. Lichtkegel der ersten Lichtquellen 2, 3 sind
mit gestrichelten Linien angedeutet. Die ersten Lichtquellen 2, 3 sorgen
für eine gleichmäßige Ausleuchtung des
Operationsfeldes 5 im sichtbaren, insbesondere weißen
Licht. Dies ist das Licht, das ein menschlicher Operateur zur Ausführung
einer Operation benötigt.
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Im
Handgriff 8 sind eine Aufnahmevorrichtung 11,
beispielsweise eine CCD-Kamera mit einer Linse 12 und einem
drehbaren Fluoreszenzfilter 14 dargestellt, deren Blickfeld
das Operationsfeld 5 erfasst. Die Aufnahmevorrichtung 11 ist
beispielsweise im nahinfraroten Bereich empfindlich, um die Strahlung
eines Chromophors, beispielsweise Indocyaningrün, zu detektieren,
dessen Fluoreszenz-Abregungsspektrum im Nahinfrarotbereich liegt.
Der Fluoreszenzfilter 14 ist schematisch als Filterrad
mit vier Positionen dargestellt. Die Positionen können
Filter für verschiedene Chromophore oder generell für
verschiedene Wellenlängen bzw. Farben aufnehmen.
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Ebenfalls
im Handgriff 8 umfasst ist eine zweite Lichtquelle 16 für
Licht, dessen Leuchtfeld 17 mit strich-punktierter Linie
angedeutet ist und dessen ausgesendetes Spektrum zumindest teilweise
dem Anregungsspektrum des entsprechenden Chromophors entspricht.
Bei Indocyaningrün liegen sowohl ein Teil des Anregungsspektrums
als auch das Abregungsspektrum im nah-infraroten Bereich. Das Anregungsspektrum
von Indocyaningrün erstreckt sich weiter über
das sichtbare Licht bis zum ultravioletten Spektrum.
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Die
Operationsleuchte 1 verfügt außerdem über
ein Feld mit Bedienelementen 9 zur Bedienung der ersten
Lichtquellen 2, 3 sowie der Kamera 11, des
drehbaren Fluoreszenzfilters 14 und der zweiten Lichtquelle 16.
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2 zeigt
eine gegenüber 1 abgewandelte Operationsleuchte 1 in
schematischer Darstellung. Die Unterschiede zu 1 liegen
bei 2 in der Ausführung der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung
unter Verwendung zweier Aufnahmevorrichtungen, nämlich
einer Aufnahmevorrichtung 21, die im Lichtspektrum der
Fluoreszenzabregung des Chromophors empfindlich ist, und einer Aufnahmevorrichtung 21',
die für sichtbares Licht empfindlich ist.
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Die
beiden Aufnahmevorrichtungen 21, 21' verfügen über
eine gemeinsame Linse 22, die das Blickfeld der Aufnahmevorrichtungen 21, 21' bestimmt.
Der weitere Strahlengang nach der Linse 22 ist mit Bezugszeichen 25 versehen.
Im Strahlengang liegt zunächst ein Strahlteiler 23,
im vorliegenden Fall ein halbdurchlässiger Spiegel. Nach
dem Strahlteiler 23 teilt sich der Strahlengang 25 auf,
wobei ein Teil der Strahlen auf die Aufnahmevorrichtung 21' trifft und
ein weiterer Strahl des Strahlengangs 25 durch einen drehbaren
Fluoreszenzfilter 24 auf die Aufnahmevorrichtung 21 trifft.
Auf diese Weise haben beide Aufnahmevorrichtungen 21, 21' dieselbe
Pers pektive, so dass ihre Bilder, die verschiedene Frequenzspektren
repräsentieren, ohne Weiteres miteinander überlagert
werden können, um eine Kompositdarstellung von natürlicher
Darstellung und Falschfarbendarstellung von Fluoreszenzbilddaten
zu ergeben.
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In 3 ist
die Operationsleuchte 1 gemäß 2 noch
einmal schematisch dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit
halber einige Details wie die Leuchtfelder und Strahlengänge
nicht dargestellt sind. Alternativ kann auch die Operationsleuchte 1 gemäß 1 entsprechend
ausgestattet sind. Zusätzlich sind in 3 dargestellt
eine Kontrolleinheit 31 innerhalb der Operationsleuchte 1,
die zur Steuerung und Stromversorgung der ersten Lichtquellen 2, 3 und
der Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21' über Steuerungs-
und Datenleitungen 32, 33, 34 dient.
Die Steuerungsleitung 34 für die ersten Lichtquellen 2, 3 ist
geteilt. Diese ersten Lichtquellen 2, 3 werden
gemeinsam angesteuert. Nicht dargestellt ist eine weitere Steuerungsleitung
für die zweite Lichtquelle 16.
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Eine
weitere Steuerungs- und Datenleitung 35 führt
zu einer Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36,
hier in Form einer Datenverarbeitungsanlage dargestellt, mit einem
Bildschirm 37 und einer Tastatur 38. Die Bilddatenverarbeitungs-
und Steuervorrichtung 36 nimmt die Bilddaten der Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21' auf
und verarbeitet diese, überlagert sie gegebenenfalls und
stellt sie getrennt oder gemeinsam dar.
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Die
Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 ist auch
ausgebildet, die Bilddaten während einer Operation für
eine spätere Auswertung aufzunehmen und die Operationsleuchte 1 und
die darin angeordneten Komponenten zu steuern, beispielsweise die
Helligkeit der ersten Lichtquellen 2, 3 sowie
der zweiten Lichtquelle 16 sowie gegebenenfalls deren Koordination,
d. h. die Ausleuchtung des Operationsfeldes 5. Auch die
drehbaren Fluoreszenzfilter 14, 24 sind mittels
der Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 steuerbar.
Die Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 kann auch
Teil eines integrierten Operationssystems wie des Systems Active
EndoAlpha der Patentanmelderin sein.
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Um
eine ideale Integration der Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21' und
damit eine Fluoreszenzaufnahme innerhalb einer Operationsleuchte 1 zu
ermöglichen, sind diverse Maßnahmen getroffen,
um einerseits die Hitzeentwicklung der ersten Lichtquellen 2, 3 von
den Aufnahmevorrichtungen 21, 21' fernzuhalten
und andererseits die Lichtbelastung der Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21' durch
die ersten Lichtquellen 2, 3 im direkten Licht
oder Streulicht zu minimieren. Hierfür dienen beispielsweise
Verblendungen des Strahlengangs der Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21'.
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Durch
eine Einkapselung der Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21' in
der Operationsleuchte, beispielsweise in Handgriff 8, werden
Staubprobleme oder Sterilisationsprobleme vermieden. Auf diese Weise
sind auch lichtdichte Verblendungen herstellbar, so dass die Aufnahmevorrichtungen 11, 21, 21' ausschließlich
Licht aufnehmen, das vom Operationsfeld 5 reflektiert worden
ist.
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Alle
genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden
sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen
offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich
angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen
können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale
erfüllt sein.
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- 1
- Operationsleuchte
- 2,
3
- erste
Lichtquelle
- 4
- Operationsunterlage
- 5
- Operationsfeld
- 6,
7
- Leuchtfeld
- 8
- Handgriff
- 9
- Bedienelemente
- 11
- Aufnahmevorrichtung
- 12
- Linse
- 14
- drehbarer
Fluoreszenzfilter
- 16
- zweite
Lichtquelle
- 17
- Leuchtfeld
- 21,
21'
- Aufnahmevorrichtung
- 22
- Linse
- 23
- Strahlteiler
- 24
- drehbarer
Fluoreszenzfilter
- 25
- geteilter
Strahlengang
- 31
- Kontrolleinheit
- 32–35
- Steuerungs-
und Datenleitungen
- 36
- Bilddatenverarbeitungs-
und Steuervorrichtung
- 37
- Bildschirm
- 38
- Tastatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1210906
B1 [0008, 0010]