DE102009030504A1 - Eye surgery-microscope system for patient, has computer unit determining position of marking with respect to computed center by image processing through correlation with comparison information - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem mit einer Abbildungsoptik für das Erzeugen des Bildes einer Objektebene und mit einem das Bild der Objektebene erfassenden elektronischen Bildsensor, der mit einer Rechnereinheit für das Berechnen der Lage des Zentrums einer Kreisstruktur eines Patientenauges verbunden ist.The The invention relates to an ophthalmic surgery microscopy system with a Imaging optics for generating the image of an object plane and with an electronic image sensor detecting the image of the object plane, the one with a computer unit for calculating the situation the center of a circular structure of a patient's eye connected is.
Für die Kataraktoperation ist ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem erforderlich. Das Augenchirugie-Mikroskopiesystem wird hier zur vergrößernden Visualisierung des Operationsbereichs eingesetzt. Bei der Kataraktoperation wird die natürliche, körpereigene Linse eines Patientenauges, in der sich ein Katarakt entwickelt hat, durch eine künstliche Linse, eine sogenannte Intraokularlinse ersetzt. Über eine Inzision durch die Skelera oder Cornea wird innerhalb des Innenrands der Iris eine Öffnung in den Kapselsack präpariert. Die natürliche Linse wird dann durch diese Öffnung mit einem Ultraschallinstrument zertrümmert und anschließend entfernt. Nach dem Entfernen der natürlichen Linse wird durch die Öffnung im Kapselsack des Patientenauges die Intraokularlinse eingebracht.For Cataract surgery requires an ophthalmic surgery microscopy system. The eye surgery microscopy system will be enlarged here Visualization of the operating area used. In cataract surgery becomes the natural, endogenous lens of a Patient eye, in which a cataract has developed, by a artificial lens, a so-called intraocular lens replaced. about an incision through the skelera or cornea becomes inside the inner margin the iris prepares an opening in the capsular bag. The natural lens will then pass through this opening smashed with an ultrasonic instrument and then removed. After removing the natural lens is through the opening introduced the intraocular lens in the capsular bag of the patient's eye.
Ein
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem der eingangs genannten Art ist
aus der
In der Augenchirurgie werden Intraokularlinsen mit sphärischer, asphärischer, multifokaler und auch mit torischer Geometrie eingesetzt.In ophthalmic surgery, intraocular lenses with spherical, Aspherical, multifocal and also with toric geometry used.
Bei torischen Intraokularlinsen ist es für den Ausgleich der Sehfehler von Patienten erforderlich, dass die Achse des Torus der Intraokularlinse bei der Kataraktoperation im Patientenauge definiert ausgerichtet wird.at Toric Intraocular Lens is there for balancing the Visual defect of patients required that the axis of the torus of the Intraocular lens defined during cataract surgery in the patient's eye is aligned.
Es ist bekannt, hierzu vor dem Eingriff am Patientenauge am Rand des Limbus mit patientenverträglicher Tinktur in der Regel zwei einander gegenüberliegende punktförmige Markierungen anzubringen. Diese Markierungen dienen dem Operateur als Referenz. Während der Operation wird dann ein Videobild des Patientenauges generiert, auf dem diese Markierungen sichtbar sind. Nach dem Einführen der torischen Intraokularlinse in das Patientenauge wird die torische Intraokularlinse unter Verwendung einer auf dem Bildschirm geführten Schablone ausgerichtet. Diese Schablone wird von einer Hilfsperson entsprechend der auf dem Videobild des Patientenauges sichtbaren Markierungen vor dem Bildschirm nachführt.It is known to do so before surgery on the patient's eye on the edge of Limbus with patient-tolerant tincture usually two opposing punctiform marks to install. These markings serve as a reference for the surgeon. During the operation then becomes a video image of the patient's eye generated, on which these markings are visible. After insertion The toric intraocular lens into the patient's eye becomes the toric Intraocular lens using an on-screen guided Template aligned. This template is made by an assistant according to the visible on the video image of the patient's eye Traces markings in front of the screen.
Weiter ist es bekannt, neben dem Anbringen von Referenzmarkierungen am Patientenauge zusätzlich am Patientenauge auch eine Markierung für die Zielposition der torischen Intraokularlinse zu präparieren. Dies macht allerdings einen zusätzlichen Markierungsvorgang erforderlich.Further it is known, in addition to the attachment of reference marks on Patient eye also on the patient's eye also a marker for the target position of the toric intraocular lens prepare. However, this makes an extra Marking process required.
Das Bild des Objektbereichs, welches sich einem Operateur bei einer Kataraktoperation darstellt, ist nicht stationär: Einerseits kann sich das Patientenauge trotz einer lokalen Anästhesie während einer Operation verlagern. Andererseits lassen sich mechanische Schwingungen von Augenchirugie-Mikroskopiesystemen, die in der Regel mit einer verstellbaren Stativeinrichtung über dem Kopf des operierten Patienten gehalten werden, nicht völlig unterbinden. Diese Schwingungen machen sich bei der Abbildung eines Objektbereichs vor allem bei höheren Vergrößerungen störend bemerkbar. Insbesondere erschwert ein stark bewegtes Bild des Objektbereichs ein Aus richten einer torischen Intraokularlinse unter Verwendung einer vor einem Videobildschirm geführten Schablone.The Image of the object area, which is a surgeon at a Cataract surgery is not stationary: on the one hand can the patient's eye despite a local anesthetic relocate during an operation. On the other hand let mechanical oscillations of ophthalmic surgical microscopy systems usually with an adjustable tripod over the head of the operated patient, not completely prevention. These vibrations are reflected in the image of a Object area especially at higher magnifications disturbing noticeable. In particular, a very agitated Image of the object area an alignment of a toric intraocular lens using a guided in front of a video screen Template.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem bereitzustellen, das einem Operateur im Operationsbetrieb die automatisierte Anzeige der Lage und Orientierung für eine torische Intraokularlinse in einem mit einer Referenzmarkierung versehenen Patientenauge ermöglicht.task The invention is to provide an ophthalmic surgery microscopy system. the automated display to a surgeon in operation mode location and orientation for a toric intraocular lens in a patient eye provided with a reference mark.
Diese Aufgabe wird durch ein Augenchirurgiesystem der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Rechnereinheit für das Berechnen der Lage eines außerhalb des Zentrums der Kreisstruktur mit wenigstens einer Markierung versehenen Patientenauges ausgelegt ist und die Rechnereinheit die Lage der wenigstens einen Markierung im Bezug auf das berechnete Zentrum mittels Bildverarbeitung durch Korrelieren mit einer Vergleichsinformation ermittelt.These Task is by an eye surgery system of the aforementioned Art solved, in which the computer unit for the Calculate the location of one outside the center of the circle structure designed with at least one mark provided patient's eye and the computer unit is the location of the at least one mark with respect to the calculated center by image processing Correlated with a comparison information determined.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Abbildung eines Patientenauges auf einen Bildsensor der Limbus oder der Pupillenrand des Auges ringförmige Übergangsobjekte von Dichteübergängen darstellen, die insbesondere durch Vergleich mit einem als Ringfilter ausgebildeten Vergleichsobjekt sehr präzise lokalisiert werden können. Weiter liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Positionsmarkierungen an einem Patientenauge, die im Vorfeld einer Kataraktoperation auf oder in unmittelbarer Nähe des Limbuskreises angebracht werden, um dem Operateur eine Referenzachse des Patientenauges zu visualisieren, Übergangsobjekte von Dichteübergängen sind, die durch Vergleich mit einem Markierungs-Vergleichsobjekt, durch Auswerten einer Bildhelligkeit und/oder durch Auswerten von Bildfarben sehr präzise lokalisiert werden können. Dabei zeigt sich, dass die Lokalisation der Übergangsobjekte durch Operationsinstrumente, die kurzzeitig am Patientenauge bewegt werden, nicht oder nur unerheblich verfälscht werden.Of the Invention is based on the finding that in the figure a patient's eye on an image sensor of the limbus or the pupil edge of the eye represent annular transitional objects of density transitions, in particular by comparison with a trained as a ring filter Comparative object can be localized very precisely. Furthermore, the invention is based on the knowledge that the position markings on a patient's eye, in the run-up to cataract surgery or in the immediate vicinity of the limbus circuit to give the surgeon a reference axis of the patient's eye visualize transition objects of density transitions which, by comparison with a marker comparison object, by evaluating an image brightness and / or by evaluating Image colors can be localized very precisely. It shows that the localization of the transitional objects by surgical instruments, which moves briefly on the patient's eye will be distorted, not or only insignificantly.
Um die Lage des Zentrums der Kreisstruktur zu ermittelt, korreliert die Rechnereinheit das Bild des Patientenauges mittels Bildverarbeitung mit einer Vergleichsinformation: Die Rechnereinheit berechnet dazu eine Größe, die ein Maß für den Grad der Übereinstimmung des Bildes des Patientenauges und der Vergleichsinformation ist. Die Vergleichsinformation besteht in Vergleichsobjekten, die in der Rechnereinheit über das Bild der Objektebene gelegt werden. Vorzugsweise sind die Vergleichsobjekte Ringfilter mit einem inneren Filterring und einem äußeren Filterring. Dabei ist das Vorzeichen der Filterfunktiondes Ringfilters im inneren Filterring und im äußeren Filterring verschieden.In order to determine the position of the center of the circular structure, the computer unit correlates the image of the patient's eye by means of image processing with a comparative information: The computer unit calculates a size that is a measure of the degree of correspondence of the image of the patient's eye and the comparative information. The comparison information consists of comparison objects that are placed in the computer unit over the image of the object level. Preferably, the comparison objects are ring filters with an inner filter ring and an outer filter ring. Here is the sign of the filter function the ring filter in the inner filter ring and in the outer filter ring different.
Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dass bei einem Abstand des inneren Filterrings vom äußere Filterring, welcher der Abmessung von zwei, drei oder vier lichtempfindlichen Pixeln des elektronischen Bildsensors entspricht, die Lage des Limbus eines Patientenauges besonders schnell und zuverlässig erfasst werden kann.extensive Experiments have shown that at a distance of the inner filter ring from the outer filter ring, which is the dimension of two, three or four photosensitive pixels of the electronic image sensor corresponds to the location of the limbus of a patient's eye very quickly and can be detected reliably.
Die Rechnereinheit bestimmt die Lage des Zentrums der Kreisstruktur durch Faltung des Bilds der Objektebene und der Ringfilter.The Computer unit determines the position of the center of the circle structure by folding the image of the object plane and the ring filter.
Von Vorteil ist es, eine Schnittstelle für das Eingeben der Vergleichsinformation für das Bestimmen der Lage des Zentrums der Kreisstruktur vorzusehen. Dann ist ein schnelles individuelles Einstellen der Vergleichsinformation für ein Patientenauge möglich.From The advantage is an interface for entering the Comparison information for determining the location of the center to provide the circular structure. Then is a fast individual Setting the comparative information for a patient's eye possible.
Auch für das Bestimmen der Lage der wenigstens einen Markierung im Patientenauge korreliert die Rechnereinheit das Bild des Patientenauges mittels Bildverarbeitung mit einer Vergleichsinformation: Wie beim Ermitteln der Lage des Zentrums der Kreisstruktur des Patientenauges berechnet die Rechnereinheit dazu eine Größe, die ein Maß für den Grad der Übereinstimmung des Bildes des Patientenauges und der Vergleichsinformation ist.Also for determining the location of the at least one marker In the patient's eye, the computer unit correlates the image of the patient's eye using image processing with comparative information: as with Determining the position of the center of the circle structure of the patient's eye calculates the computer unit to a size, which is a measure of the degree of agreement the image of the patient's eye and the comparative information.
Als Vergleichsinformation für das Bestimmen der Lage der wenigstens einen Markierung im Patientenauge eignet sich ebenfalls ein Vergleichsobjekt, dessen Geometrie an die Geometrie der Markierung angepasst ist. Als Vergleichsinformation kann aber auch die Farbe eines zweidimensionalen Filters oder eine Farbe der wenigstens einen Markierung herangezogen werden.When Comparative information for determining the location of at least a marker in the patient's eye is also suitable for a comparison object, whose geometry is adapted to the geometry of the marking. As a comparative information but can also be the color of a two-dimensional Filter or a color of the at least one mark used become.
Als Vergleichsobjekt eignet sich insbesondere ein Bereich eines erfassten Bilds des Patientenauges. Besonders zuverlässig und schnell kann die Lage der wenigstens einen Markierung erfasst werden, indem dieser Bereich einer eine bekannte Eigenschaft der wenigstens einen Markierung des Patientenauges verstärkenden, insbesondere eine Farbe der Markierung verstärkenden Farbtransformation F(R, G, B) unterzogen wird.When Comparative object is suitable in particular an area of a detected Image of the patient's eye. Especially reliable and fast the position of the at least one mark can be detected by this range of a known property of the at least one Marking the patient's eye reinforcing, in particular a color of the marking enhancing color transformation F (R, G, B) is subjected.
Vorteilhaft ist es, bei dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem auch diese Vergleichsinformation zur Eingabe vorzusehen.Advantageous it is, in the ophthalmic surgery microscopy system also this comparative information to provide for input.
Um eine Echtzeitdarstellung von Bildern des Patientenauges zu ermöglichen, ist eine Bildverarbeitung in möglichst kurzer Rechenzeit erforderlich. Für das Verkürzen von Rechenzeit wird daher das Zentrum der Kreisstruktur und/oder die Winkellage der wenigstens einen Markierung nach einem entsprechenden Initialisierungs-Berechnungsschritt mittels der Rechnereinheit verfolgt, d. h. getrackt.Around to provide a real-time view of images of the patient's eye is an image processing in the shortest possible computing time required. For shortening the computing time is therefore the center of the circle structure and / or the angular position the at least one marker after a corresponding initialization calculation step tracked by the computer unit, d. H. tracked.
Günstig ist es auch hier, eine Schnittstelle für das Eingeben eines Trackingbereichs vorzusehen. Damit hat eine Bedienperson Einfluss auf die Größe des Datensatzes, den die Rechnereinheit der Bildverarbeitung zugrunde legt.It is also favorable here to provide an interface for entering a tracking area. In order to an operator has an influence on the size of the data set which the computer unit of the image processing uses.
Bei dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ist vorzugsweise ein Display vorgesehen, wobei das Display dem erfassten Bild der Objektebene wenigstens eine durch das von der Rechnereinheit berechnete Zentrum der Kreisstruktur und durch die Lage der wenigstens einen Markierung definierte Anzeige für die Zielposition einer torischen Intraokularlinse und/oder eine An zeige für die Lage und Orientierung eines Patientenauges überlagert. Als Anzeige eignet sich insbesondere eine Achse und/oder ein Pfeil und/oder eine Kreuzmarkierung.at The ophthalmic surgery microscopy system is preferably a display provided, wherein the display the captured image of the object plane at least one center calculated by the computer unit the circular structure and the location of the at least one mark defined indicator for the target position of a toric Intraocular lens and / or a display for the position and Orientation of a patient's eye superimposed. As an ad In particular, an axis and / or an arrow and / or is suitable a cross mark.
Günstigerweise ist eine Schnittstelle für die Eingabe einer Intraokularlinsen-Zielposition und/oder ein Datenspeicher für das Abspeichern einer Intraokularlinsen-Zielposition vorgesehen. Bevorzugt steuert die Rechnereinheit mit der Information der ermittelten Lage der Kreisstruktur ebenfalls Mittel für eine bewegungskompensierte Visualisierung des Patientenauges. Optional kann auch vorgesehen sein, dass die Rechnereinheit mit der Information der ermittelten Lage der wenigstens einen Markierung Mittel für eine bewegungskompensierte Visualisierung des Patientenauges steuert.conveniently, is an interface for entering an intraocular lens target position and / or a data memory for storing an intraocular lens target position intended. Preferably, the computer unit controls with the information the determined position of the circle structure likewise means for a motion-compensated visualization of the patient's eye. optional can also be provided that the computer unit with the information the determined position of the at least one marking means for controls a motion-compensated visualization of the patient's eye.
Damit kann einem Operateur im Operationsbetrieb ein Patientenauge so visualisiert werden, dass störende Zitterbewegungen, die von Bewegungen des Patientenauges oder von unerwünschten Bewegungen des Augenchirurgie-Mikroskopiesystems herrühren, im Beobachtungsbild nicht auftreten.In order to A surgeon can visualize a patient's eye in surgical operation be that annoying dithering, that of movements the patient's eye or unwanted movements of the patient Ophthalmic surgery microscopy system, in the observation image do not occur.
Indem für die Visualisierung des mittels des Bildsensors erfassten Bildes der Objektebene ein mit der Rechnereinheit verbundenes Display vorgesehen ist und die Rechnereinheit das erfasste Bild der Objektebene in ein Display-Koordinatensystem transformiert, in welchem die Koordinaten des Zentrums der Kreisstruktur des Patientenauges zeitlich invariant sind, kann das Bild des Patientenauges translatorisch unbewegt visualisiert werden.By doing for the visualization of the detected by means of the image sensor Image of the object level a display connected to the computer unit is provided and the computer unit, the captured image of the object level in transformed a display coordinate system in which the coordinates the center of the circular structure of the patient's eye temporally invariant are, the image of the patient's eye visualized translationally immobile become.
Die Rechnereinheit kann das erfasste Bild der Objektebene auch in ein Display-Koordinatensystem transformieren, in welchem die Orientierung des angezeigten Patientenauges zeitlich invariant ist. Dann kann das Bild des Patientenauges an einem Display rotatorisch unbewegt visualisiert werden.The Computing unit, the captured image of the object level in a Transform display coordinate system in which the orientation of the patient's eye is invariant in time. Then that can Image of the patient's eye visualized on a display in a rotationally immobile manner become.
Die Bewegungskompensierte Anzeige von Bildern ermöglicht insbesondere, dass Ausschnitte von Bildern eines Patientenauges mit hoher Vergrößerung angezeigt und von einer Beobachtungsperson auch untersucht werden können, da kein Bildzittern auftritt.The Motion compensated display of images in particular allows that shows sections of images of a patient's eye at high magnification and can also be examined by an observer because no image shaking occurs.
Von Vorteil ist es, bei dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem für die Visualisierung des Patientenauges ein Operationsmikroskop vorzusehen und die Mittel für eine bewegungskompensierte Visualisierung des Patientenauges einen entsprechend der Verlagerung des Bilds der Objektebene am Bildsensor als angesteuerter Antrieb für eine bewegbare Mikroskopiesystem-Baugruppe auszubilden. Die Mikroskopiesystem-Baugruppe kann beispielsweise als eine das Mikroskopiesystem-Hauptobjektiv translatorisch bewegende XY-Kupplung ausgebildet sein. Insbesondere kann das Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ein Operationsmikroskop mit einem an einem Stativ aufgenommenen Operationsmikroskop-Grundkörper umfassen, wobei die XY-Kupplung zwischen einem Stativarm und dem Operationsmikroskop-Grundkörper vorgesehen ist.From Advantage is in the ophthalmic surgery microscopy system for To provide the visualization of the patient's eye a surgical microscope and the means for motion-compensated visualization the patient's eye a corresponding to the displacement of the image the object plane on the image sensor as a driven drive for to form a movable microscope system assembly. The Microscopy System Assembly For example, as a microscope system main objective be formed translationally moving XY coupling. Especially The ophthalmology surgery microscope system can be a surgical microscope with a recorded on a tripod surgical microscope base body include, wherein the XY coupling between a tripod and the Surgical microscope base body is provided.
Es ist günstig, eine Filterstufe zur zeitlichen Mittelung der berechneten Position und/oder Orientierung vorzusehen, damit das Operationsmikroskop nicht ruckartig und nicht mit schnellen Bewegungen verlagert wird.It is convenient, a filter stage for time averaging the calculated position and / or orientation so that the surgical microscope does not jerk and not with fast Movements is shifted.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Ermittlung der Lage eines eine Kreisstruktur aufweisenden Patientenauges, bei dem die Lage des Zentrums der Kreisstruktur mittels Bildverarbeitung durch Korrelation mit einer ersten Vergleichsinformation ermittelt wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der Orientierung eines eine Kreisstruktur aufweisenden Patientenauges, das außerhalb des Zentrums der Kreisstruktur mit einer Markierung versehen ist, bei dem die Lage der Markierung durch Korrelation mit einer zweiten Vergleichsinformation ermittelt wird. Aufgrund der ermittelten Lage des Zentrums der Kreisstruktur und der ermittelten Lage der Markierung kann dann ein zu dem Patientenauge ortsfestes Koordinatensystem mit einem zu dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ortsfesten Koordinatensystem referenziert werden.The The invention further relates to a method for determining the position of a circle having a patient eye, in which the Location of the center of the circle structure by means of image processing Correlation is determined with a first comparison information. Furthermore, the invention relates to a method for determining the orientation of a circle having a patient's eye, the outside the center of the circular structure is marked, in which the position of the marker by correlation with a second Comparative information is determined. Due to the determined location the center of the circle structure and the determined position of the marking can then be a fixed to the patient eye coordinate system with a coordinate system fixed to the ophthalmic surgery microscopy system be referenced.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Durchführung dieser Verfahren.About that In addition, the invention relates to a computer program for implementation this procedure.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem, bei dem die Lage und Orientierung eines eine Kreisstruktur aufweisenden Patientenauges ermittelt werden, das außerhalb des Zentrums der Kreisstruktur mit einer Markierung versehen ist, indem die Lage des Zentrums der Kreisstruktur mittels Bildverarbeitung durch Korrelation mit einer ersten Vergleichsinformation berechnet wird, dann die Lage der Markierung durch Korrelation mit einer zweiten Vergleichsinformation bestimmt wird, und dann aufgrund der ermittelten Lage des Zentrums der Kreisstruktur und der ermittelten Lage der Markierung ein zu dem Patientenauge ortsfestes Koordinatensystem mit einem zu dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem ortsfesten Koordinatensystem referenziert wird.More particularly, the invention relates to an ophthalmic surgery microscopy system in which the location and ori Determination of a circular structure having a patient eye are provided which is provided outside the center of the circle structure by the position of the center of the circle structure by image processing by correlation with a first comparison information is calculated, then the location of the marker by correlation with a second comparison information is determined, and then based on the determined position of the center of the circle structure and the determined position of the mark a stationary to the patient eye coordinate system is referenced with a fixed to the eye surgery microscope system coordinate system.
Zur bewegungskompensierten Visualisierung eines eine Kreisstruktur aufweisenden Patientenauges mit dem Augenchirurgie-Mikroskopiesystem wird die Lage des Zentrums der Kreisstruktur mittels Bildverarbeitung durch Korrelation mit einer ersten Vergleichsinformation fortlaufend ermittelt, eine Verschiebung der Lage des Zentrums der Kreisstruktur erfasst, und dann das Bild an einer Visualisierungsanzeige gegenläufig zur erfassten Verschiebung verlagert.to motion-compensated visualization of a circular structure Patient eye with the eye surgery microscope system is the Location of the center of the circle structure by means of image processing Correlation with a first comparison information continuously determined, detects a shift in the position of the center of the circular structure, and then the image on a visualization display in opposite directions shifted to the detected shift.
Für die bewegungskompensierte Visualisierung kann insbesondere auch die Lage der Markierung mittels Bildverarbeitung durch Korrelation mit einer zweiten Vergleichsinformation erfasst werden und dann das Bild an einer Visualisierungsanzeige gegenläufig zur erfassten Verschiebung verlagert werden.For the motion-compensated visualization can also be the location of the mark by means of image processing by correlation be detected with a second comparison information and then the image on a visualization display opposite to shifted shift.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.in the Below, the invention with reference to the in the drawing in more schematic Way illustrated embodiments closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Das
Augenchirurgie-Mikroskopiesystem
Das
Operationsmikroskop
Die
XY-Verstelleinrichtung
Die
Rechnereinheit
Der
Videobildschirm
Aus
der mittels des Bildsensors
Damit
können das zum Patientenauge
Zu
den Markierungen
Die
Rechnereinheit
Bei
den Augenchirurgie-Mikroskopiesystem
Die
Die
Lage des Zentrums
Der
erste Initialisierungs-Berechnungsschritt ist detailliert auf S.
8, Z. 15 bis S. 10, Z. 20 der internationalen Patentanmeldung mit
Az.
In
einem zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt wird mit der Rechnereinheit
Nach
dem ersten und dem zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt wird
dann die Lage des Zentrums
Ein
Verfahren zum Tracken, d. h. Verfolgen des Zentums
In
dem Tracking-Modus werden das Zentrum
Ein
mit dem Bildsensor
Ein
als Ringfilter ausgebildetes Vergleichsstruktur-Filter
Die
Filterfunktion des Ringfilters
Für
die Filterfunktiondes Ringfilters
Die
Breite des inneren Filterrings
Die Filterfunktionist dabei so normiert, dass das Filtern einer grauen Fläche mit einer Helligkeitsverteilung Ig(x, y) = g, d. h. das Falten der Filterfunktion mit dieser Helligkeitsverteilung die Filterantwort ergibt, wobei gilt: The filter function is normalized such that the filtering of a gray area with a brightness distribution I g (x, y) = g, ie the folding of the filter function with this brightness distribution, the filter response results, where:
In
Die Filterantwortist ein Maß für den Grad der Übereinstimmung des Bildes des Patientenauges und der Vergleichsinformation in Form des als Ringfilter ausgebildeten Vergleichsstruktur-Filters.The filter response is a measure of the degree of agreement of the image of the patient's eye and the comparative information in the form of designed as a ring filter comparison structure filter.
Für
die in
In
Die
Rechnereinheit
Für
das Bestimmen der Lage des Zentrums der Kreisstruktur
Die Korrelation erfolgt durch Berechnen einer geeigneten Korrelationsfunktion, vorzugsweise unter Variation des Ortes, so dass die Korrelationsfunktion eine Funktion der Ortsvariablen ist. Dabei werden die Werte der Bildpunkte des Bildes mit den Werten der Bildpunkte des Vergleichsobjekts verrechnet, während das Vergleichsobjekt über das Bild bewegt wird. Der Wert der Korrelationsfunktion ist ein Maß für die Übereinstimmung von Bild und Vergleichsobjekt. Bei der maximalen Übereinstimmung von Bild und Vergleichsobjekt, d. h. wenn das charakteristische Merkmal des Vergleichsobjekts und das gesuchte charakteristische Merkmal im Bild übereinander liegen, ist der Wert der Korrelationsfunktion maximal.The Correlation is done by calculating an appropriate correlation function, preferably with variation of the location, so that the correlation function is a function of the location variable. The values of the Pixels of the image with the values of the pixels of the comparison object while the comparison object over the picture is moved. The value of the correlation function is on Measure of the match of image and comparison object. At the maximum match of image and comparison object, d. H. if the characteristic Characteristic of the comparison object and the sought after characteristic Feature in the image is the value of the correlation function maximum.
Die
Lage des Zentrums
Die
Um
die Lage der Markierungen
Wenn
der kreisringförmige Bildausschnitt
Nach
dem Umrechnen der Bildpunkte in dieses Koordinatensystem wird hier
die Winkellage φ46, φ48 der Markierungen
Alternativ
hierzu ist es auch möglich, die Lage der Markierungen
Eine
weitere Alternative für das Bestimmen der Winkellage des
Vergleichsobjekts besteht in einem Segmentieren das dem Bild des
kreisringförmigen Bildausschnitts
Es
sei bemerkt, dass die Lokalisierung der Markierungen
Alternativ
hierzu ist es möglich, dass eine Bedienperson eine automatisch
aufgefundene Position für die Markierungen
Schließlich
kann auch eine manuelle Lokalisierung der Markierungen
Außerdem
ist es grundsätzlich auch möglich, für
das Lokalisieren einer Referenzachse des Patientenauges auch nur
eine der üblicherweise vorgesehenen zwei Markierungen
Die
Information über die Winkellage der Markierungen
Für
das Bestimmen der radialen Lage der Markierungen
Die
Information bezüglich der radialen Lage der Markierungen
Wenn
die Lage des Zentrums
Um
die Position des Zentrums
Aus
den entsprechenden Filterantwortenwird dann durch Vergleich
der berechneten Werte jene Filterantwort ermittelt, die das Maximum
bildet. Dieses Maximum entspricht dann, wie anhand von
Für
das Tracken der Winkelposition des Patientenauges
Es
ist auch hier günstig, für das Festlegen der Trackingbereiche
die Möglichkeit der Eingabe über die Schnittstelle
Die
Aus den fortlaufend erfassten Bildern des Patientenauges werden dann ausgewählte Bildabschnitte ausgeschnitten. Diese ausgewählten Bildabschnitte entsprechen dann den im zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt festgelegten Referenzbereichen, allerdings verschoben um die mit dem Positions-Tracking erfasste Translation des Patientenauges.Out The continuously acquired images of the patient's eye then become Cut out selected sections of the image. These selected Image sections then correspond to those in the second initialization calculation step fixed reference ranges, but shifted around with the the position tracking tracking translation of the patient's eye.
Die
ausgewählten Bildabschnitte werden dann in solche Graustufenbilder
umgewandelt, die bekannte Eigenschaften der Markierungen
Wenn die Markierungen
If the marks
Die
im zweiten Initialisierungs-Berechnungsschritt berechneten und abgespeicherten
Referenzbereichen
Anschließend werden die ausgewählten Bildabschnitte mit den entsprechenden Referenzbereichen korreliert. Im Ergebnis der Berechnung wird dann die Position eines Maximums bestimmt. Eine Rotation gegenüber der ursprünglichen Achslage ergibt sich dann z. B. aus einer Abweichung der Lage des Maximums von der Mitte in Links-Richtung, welche in den ausgeschnittenen Bildbereichen der Winkelkoordinate entspricht.Subsequently The selected sections of the image are compared with the corresponding ones Reference ranges correlated. In the result of the calculation becomes then determines the position of a maximum. A rotation opposite the original Achslage then z. B. off a deviation of the position of the maximum from the center in the left direction, which in the cut-out image areas of the angle coordinate equivalent.
Für
die erwähnten Berechnungsschritte ist es günstig,
für die Bilder des Patientenauges eine Koordinatentransformation
vorzusehen, die bewirkt, dass die Markierungs-Trackingbereiche
Für den Fall, dass bei einem Patientenauge während der Kataraktoperation keine oder nur wenige rotatorische Bewegungen auftreten, ist es nicht unbedingt erforderlich, die Winkelachse des Patientenauges zu tracken. Hier ist es dann ausreichend, die Referenzachse einmalig zu lokalisieren und anschließend mit einer konstanten Winkellage, verschoben um die beim Positionstrecking detektierte Translation des Auges anzuzeigen.For the case of a patient's eye during cataract surgery No or only a few rotational movements occur, it is not absolutely necessary, the angular axis of the patient's eye to track. Here it is then sufficient, the reference axis unique to locate and then with a constant angular position, shifted by the translation detected during positional stretching of the eye.
Es ist möglich, statt eines Bereichs je Markierung auch mehrere, eventuell überlappende Bereiche als Trackingbereiche vorzusehen. Auf diese Weise ist es möglich, rotatorische Bewegungen des Auges über einen weiten Winkelbereich zu tracken.It is possible, instead of one area per marking also several, possibly overlapping areas as tracking areas. In this way it is possible to rotary movements of the eye over a wide angle range to trace.
Bei
dem Augenchirurgie-System
Die
Zielposition der torischen Intraokularlinse
Für
das Eingeben des Verlaufs der Zielachse ist bei der Rechnereinheit
Da
die Referenzachse üblicherweise so markiert wird, dass
die breiten Markierungen
Schließlich sei bemerkt, dass es für die Anzeige der Zielposition einer torischen Intraokularlinse in einem Patientenauge auch Pfeile, Kreuzmarkierungen oder auch mit Kreisen kombinierte Markierungen vorgesehen werden können.After all be noted that it is for displaying the target position of a toric intraocular lens in a patient eye also arrows, cross markings or also combined with circles marks are provided can.
Das
in
In
Es
kann hier eine Bewegungskompensation nur aufgrund einer Verlagerung
des Zentrums
Das
Betreiben des Augenchirugie-Mikroskopiesystems
Alternativ
oder zusätzlich kann das Augenchirurgie-Mikroskopiesystem
Zusammenfassend
ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Augenchirurgie-Mikroskopiesystem
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - EP 2008/068104 [0064, 0077] - EP 2008/068104 [0064, 0077]
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