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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Augenchirurgie, insbesondere auf die Kataraktextraktion, bzw. auf den intraokularen Linsenersatz. Im normalen Auge befindet sich die kristalline Linse hinter der Iris und vor dem Glaskörper. Die menschliche Linse besteht aus einer Kapsel, die die Linsensubstanz umschliesst und umfasst, d.h. das Linsenepithel, den Kortex und den Kern. Ein Ring von Zonulafasern, die sich vom Ziliarkörper bis hin zum anterioren Teil der Linsenkapsel erstrecken, gibt der Linse im Auge Halt.
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Die Kapsel ist eine elastische Kollagenbasis-Membran vom Typ IV, welche von den Linsenepithelzellen erzeugt wird. Die Dicke der Kapsel variiert zwischen 4 und 24 µm bei einer Dicke von ca. 14 µm in ihrem anterioren Teil, 24 µm in ihrem äquatorialen Teil und ca. 4 µm in ihrem posterioren Teil. Aufgrund ihrer Transparenz, und da ihr Refraktionsindex beinahe der Linsensubstanz gleicht, lässt sich die Linsenkapsel nicht von der Linsensubstanz unterscheiden, ausser bei Verwendung einer Spaltlampe mit hoher Vergrösserungsstärke.
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Im Falle einer Erkrankung der Linse (z. B. Katarakt, „grauem Star“) oder auch bloss zum Erlangen besserer Sehkraft kann die Linse durch eine künstliche Linse ersetzt werden. Dabei wird die Linsenmasse operativ entfernt. Obwohl eine Vielzahl von chirurgischen Verfahren verfügbar ist, werden extrakapsuläre Kataraktextraktionsverfahren, die Blumenthal-Methode oder Phakoemulsifikation am häufigsten angewendet. Bei allen Verfahren wird die vordere Augenkammer durch einen peripheren kornealen, limbalen oder skleralen Schnitt geöffnet und die Linsensubstanz entfernt, während der Aussenrand der vorderen Linsenkapsel sowie der äquatoriale und posteriore Teil der Linsenkapsel in situ belassen werden. Die leere Linsenkapsel bildet einen „Kapselsack“, der als Stütze für eine synthetische intraokulare Linse (IOL) als Implantat verwendet werden kann, so dass eine IOL „in dem Sack“ platziert wird.
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Es werden verschiedene Verfahren zum Öffnen der vorderen Linsenkapsel verwendet, d.h. für die Exzision eines Teils der vorderen Linsenkapsel, unter Verwendung bzw. ohne Verwendung einer viskosen oder viskoelastischen Substanz: z. B. die „Can-Opener“ Methode, die Umschlag-Methode, die Capsulotomie und die kontinuierliche zirkuläre Capsulorhexis. Zum Sichten des Kapseldefekts während des Öffnens der Kapsel wird üblicherweise der von der Anmelderin vor Jahren in die Mikroskopie eingeführte rote Fundus-Reflex - das koaxiale Licht einer Operationsmikroskops, das vom posterioren Pol des Auges reflektiert wird - verwendet. Zusätzlich steht einem Operateur auch eine normale Operationsfeldbeleuchtung zur Verfügung,
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Das Sichten des Defektes in der Vorderkapsel während des Öffnens der Linsenkapsel ist ein wichtiger Schritt beim chirurgischen Eingriff, da die mechanischen Zugkräfte, denen die Kapsel während der Operation ausgesetzt ist, abhängig von der Form der Kapseleröffnung variieren. Bei der Phakoemulsifikation wird z. B. häufig eine kontinuierliche zirkuläre Capsulorhexis durchgeführt, da eine kreisrunde Form der Kapseleröffnung den chirurgischen Manipulationen innerhalb der Linsenkapsel während des Entfernens der Linsensubstanz am besten standhalten kann. Falsches Sichten der vorderen Linsenkapsel bei der Durchführung einer Capsulorhexis birgt die Gefahr eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators der Linsenkapsel bzw. über den Äquator hinausgehend, sowie des Auftretens damit verbundener Komplikationen, wie z. B. eines Glaskörperverlusts oder eines Kernabgangs.
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Darüber hinaus ist es in einem späteren Stadium des chirurgischen Eingriffs oft schwierig, den Umriss der Öffnung in der vorderen Linsenkapsel zu erkennen. Bei der Phakoemulsifikation ist während der Entfernung der Linsensubstanz fast nie ein nützlicher roter Fundus-Reflex vorhanden, da sich das Linsengewebe eintrübt. Dennoch ist es während der Phakoemulsifikation wichtig, dass der Rand der Capsulorhexis nicht beschädigt wird, so dass die Kapsel während des ganzen chirurgischen Eingriffs innerhalb der Kapsel unversehrt bleibt. Beispielsweise kann durch versehentliches Berühren des Randes mit der Spitze des Phakoemulsifikation-Handstücks oder durch Überdehnen der Kapsel beim Teilen der Linsensubstanz der Rand der Capsulorhexis beschädigt werden. Der beschädigte Rand kann wiederum die Gefahr eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators sowie von damit zusammenhängenden Komplikationen erhöhen, vor allem dann, wenn die Beschädigung des Randes der Capsulorhexis während des Eingriffs nicht bemerkt wird.
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Eine weitere Gefahr besteht beim Einsetzen einer IOL. Dabei muss der Rand der Vorderkapsel zu sehen sein, um die Haptiken des IOL zwischen dem anterioren und dem posterioren Teil der Linsenkapsel zu positionieren. In diesem Stadium des Eingriffs ist der Rand der Vorderkapsel oft mit Hilfe eines roten Fundus-Reflexes zu sehen. Um festzustellen, ob eine (die) Haptik(en) unterhalb des anterioren Kapselrandes positioniert wurde(n), ist die IOL so zu handhaben, dass eine Dislokation des Kapselrandes durch die Haptik bzw. die Optik der IOL die Position der IOL in Bezug zur Kapsel anzeigt. In den Fällen, wo, wie oben erwähnt, kein nützlicher roter Fundus-Reflex vorhanden ist, wird es schwierig, die Position der IOL in Bezug zur Kapsel festzustellen. Deshalb besteht die Gefahr, dass die IOL in den Bereich zwischen Iris und vorderer Linsenkapsel eingesetzt wird, z. B. in den Sulcus ciliaris. Ein falsches Positionieren der IOL (die dafür vorgesehen bzw. so ausgebildet ist, mit ihren Haptiken in den Kapselsack optimal hineinzupassen und auch die natürliche menschliche Linse vollständig zu ersetzen) kann durch Dislokation der IOL Komplikationen nach der Operation hervorrufen.
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Weitere Probleme beim Einsatz einer IOL ergeben sich hinsichtlich der richtigen Drehpositionierung der IOL in Bezug auf die Null-Achse (flat meridian) um die Augenachse. Herkömmlich versuchen Chirurgen, das Auge mit einem Filzstift zu markieren, um die IOL anhand dieser Markierung zu positionieren. Dabei stehen dem Chirurgen gegebenenfalls Positionierungshilfen, wie z. B. Markierungen auf der IOL oder lichtoptische Positionierungshilfen z. B. gemäss der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldungen CH 1756/08 oder CH 1757/08, zur Verfügung. Die oben erwähnten Patentanmeldungen können zu bevorzugten Lösungen mit der vorliegenden Patentanmeldung unter Prioritätsausnutzung kombiniert werden.
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Trotz dieser Positionierungshilfen ist der Chirurg jedoch nicht gefeit, unabsichtlich aufgrund der beschränkten Sichtverhältnisse eine Fehlmanipulation vorzunehmen, z. B. die IOL anstelle nach links nach rechts zu drehen, oder sie über ein bestimmtes Winkelmass hinaus zu verdrehen, so dass nach Einheilung der eingesetzten IOL der Patient eine neue zusätzliche Fehlsichtigkeit (z. B. Astigmatismus) erleidet. Ebenso ist es denkbar, den Kapselsack zu grossräumig oder zu kleinräumig zu entfernen, so dass die IOL entweder keinen neuen Halt mehr findet oder Teile des Kapselsacks mit unregelmässiger Brechkraft in das Sehfeld der IOL eindringen und dort für den Patienten Sehstörungen erzeugen.
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Schliesslich ist noch die laterale Position der IOL von Bedeutung, da die IOL einerseits vollständig das Sehloch abdecken soll und andererseits mit ihrer optischen Achse in der optischen Achse der Cornea bzw. des Auges zu liegen kommen sollte. Auch für diese Justierungen der IOL bei deren Implantation ist höchstes Fingerspitzengefühl, Erfahrung und möglichst gute Sicht für den Chirurgen erforderlich.
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Es gibt neue Vorschläge, z. B. durch Injizieren einer Fluorescein-Lösung unterhalb der Vorderkammer den Kontrast bzw. die Sicht für den Chirurgen zu verbessern. Dadurch könne die Kapsel während der Capsularhexis aufgrund ihrer Färbung mit dem Fluorescein-Farbstoff besser sichtbar sein.
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Fluorescein ist jedoch ein Farbstoff, der in der Lage ist, durch verschiedene Gewebestrukturen hindurch zu diffundieren. Deshalb wird Fluorescein, wenn es gemäss diesem Vorschlag angewendet wird, nicht nur die vordere Linsenkapsel färben, sondern auch das Material unterhalb besagter Kapsel, insbesondere wenn das Fluorescein unterhalb der vorderen Linsenkapsel injiziert wird. Das bedeutet, dass sowohl die vordere Linsenkapsel als auch das darunter liegende Linsengewebe vom Fluorescein-Farbstoff verfärbt werden. Es lässt sich also während der Capsulorhexis kein farblicher Unterschied zwischen der Vorderkapsel und dem darunter liegenden Gewebe feststellen, und die gewünschte Sichtverbesserung ist nicht bzw. nicht ausreichend erreicht. Andere Versuche mit Färbemitteln bringen andere Probleme mit sich. Ebenso kann die Beleuchtung nicht beliebig verstärkt werden, da das Patientenauge darunter leiden kann.
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Zum Stand der Technik gehören die
US 2003/0 139 736 A1 (D1) und die
EP 2 025 305 A1 (D2) mit Priorität vom 15.08.2007 .
D1 gibt in Absatz 11 an, dass Refraktorlicht von der Retina reflektiert aus dem Strahlengang eines Mikroskops ausgespiegelt und mittels einer Analyseeinheit hinter einem optischem System betrachtet wird. Der Refraktor und die Analyseeinheit bestimmen ununterbrochen die Qualität der Korrektur als Ergebnis einer implantierten Linse.
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D2 gibt im Absatz 24 an, dass Videoinformation aus einem Operationmikroskop aufgenommen und zu einer Linsenentfernungs-Konsole übertragen werden kann. Prozessormodule innerhalb der Linsenentfernungs-Konsole erkennen und vergleichen Strukturen von einer Platzierungshilfe und dem Echtzeitbild. Die Linsenentfernungs-Konsole kann Linsen-Markierungen erkennen und den Chirurgen anweisen, wie die Linse zu rotieren und zu platzieren ist.
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Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, die oben beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit der schlechten visuellen Erkennbarkeit der Linsenkapsel, der IOL während einer Katarakt-Operation zu bewältigen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die dem Chirurgen eine Hilfestellung bei seinen Eingriffen am Auge anbietet. Insbesondere sollen die planmässige Eröffnung des Kapselsacks, die planmässige Präparation desselben, der Einbau der IOL und deren Positionierung unterstützt werden, um Fehler zu vermeiden, bzw. den Eingriff besser zu kontrollieren.
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Dabei soll während der Durchführung einer Capsulorhexis z. B. das Auftreten eines radiären Einreissens in Richtung des Äquators der Linsenkapsel bzw. darüberhinausgehend verhindert werden, und ebenso soll die laterale und rotative Positionierung der IOL optimiert werden, ohne auf mehr Licht, Farbstoffe oder dergleichen zurückzugreifen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Vorrichtung für die Erleichterung von Augenoperationen entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die Erfindung umfasst somit eine Vorrichtung zur Erleichterung von Augenoperationen, mit einem Operationsmikroskop, mit einer Bilderkennungsvorrichtung und einer Bildverarbeitungsvorrichtung in Verbindung mit dem Operationsmikroskop, und mit einem Maschinen-Mensch-Interface welches dem Chirurgen im Operationsfall bei Bedarf Informationen zur Qualitätssicherung seiner Handgriffe übermittelt, wobei die Bilderkennungsvorrichtung (10) bzw. deren Software (9) geeignet ist, einerseits die betroffenen Strukturen des Auges (1) zu erkennen und andererseits die für die Operation eingesetzten Operationsinstrumente (6) und die IOL (5) mit ihrer(n) Haptik(en) zu erkennen und sie zueinander in Relation zu setzten. Der Erfindung zugrunde liegende Idee ist somit, einem Chirurg Informationen zukommen zu lassen, die er aufgrund der beschränkten Sichtbarkeit bzw. Wahrnehmbarkeit der Physiologie im Operationsgebiet anders nicht aufnehmen kann. So soll er also beispielsweise, wenn er mit seiner Pinzette versucht, den Kapselsack zu öffnen, Informationen erhalten, die sicherstellen, dass er nicht zu viel und nicht zu wenig vom Kapselsack entnimmt. Ebenso sollen die Informationen, die er erhält, verhindern, dass er beispielsweise die IOL lateral oder rotativ falsch positioniert.
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Unter dem oben und nachfolgend verwendeten Begriff „Maschinen-Mensch Interface“ ist dabei jegliche Vorrichtung zu verstehen, die dem Chirurgen ohne ausdrückliche oder besondere Vergrösserung oder verbesserte bildliche Darstellung des Operationsgebietes die erforderlichen Informationen für eine optimale Durchführung der Operation, insbesondere eine optimale Positionierung der IOL, zukommen lässt. Die Erfindung ist dabei insbesondere für Augenoperationen beschrieben, kann jedoch auch breiter ausgelegt werden für alle jene Operationen, in denen die Sichtbarkeit für den Chirurg problematisch ist und er eine zusätzliche Führungsmassnahme für seine Operation mit Vorteil anwenden kann.
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Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Operationsmikroskop mindestens einen Strahlenteiler, über den das Bild auf das zu operierende Auge der Bildverarbeitungsvorrichtung ausgespiegelt wird. Solche Vorrichtungen sind an sich bekannt und brauchen daher hier nicht näher beschrieben werden. Beispiele eines solchen Strahlenteilers sind in
EP 1 338 238 A oder in
EP1 235 094 A angegeben, deren Inhalt bzgl. der darin offenbarten Ausführungsformen von Strahlenteilern und auch der offenbarten Ausführungsformen von Operationsmikroskopen als Bestandteil dieser Anmeldung gilt.
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Zur Verbesserung der Effizienz der Bildverarbeitungsvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn das Operationsmikroskop eine oder mehrere Beleuchtungsquellen umfasst, die für eine kontrastreiche Beleuchtung, gegebenenfalls im Infrarotbereich, geeignet sind.
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Da Bildverarbeitungsvorrichtungen in der Regel Videosignalaufnehmer benutzen, die grundsätzlich im Infrarotbereich besser sehen als das menschliche Auge, ist eine Infrarotbeleuchtung, die im Übrigen dem Auge relativ wenig Schaden zufügen kann, geeignet, bestimmte physionomische Strukturen der Operationsstelle bzw. des Operationsgebiets besser darzustellen bzw. eine bessere und leichtere Bearbeitung in der Bildverarbeitungsvorrichtung zu ermöglichen.
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Die Beleuchtung kann auch noch weitergehend dadurch verbessert werden, dass den Beleuchtungsquellen und/oder der Bildverarbeitungsvorrichtung Polarisationsfilter im Strahlengang vorgeschaltet sind, um den Beobachtungskontrast weiter zu verbessern. Selbstverständlich können solche Polarisationsfilter auch einstellbar ausgebildet sein, um die Effizienz der Bildverarbeitungsvorrichtung weiter zu steigern.
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Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung, ist die Bilderkennungsvorrichtung bzw. die Software geeignet, einerseits die betroffenen Strukturen des Auges und andererseits die eingesetzten Mittel (z. B. Operationsinstrumente wie Skalpelle, Pinzetten oder dergleichen) und die IOL mit ihrer Haptik bzw. mit ihren Haptiken zu erkennen und sie zueinander in Relation zu setzen. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe der Bildverarbeitung zu überprüfen, ob die Instrumente und/oder die IOL an den richtigen Stellen liegen bzw. zum Einsatz kommen. An dieser Stelle wird ausdrücklich auf die beiden am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldungen
CH 1756/08 (Veröffentlichungs-Nummer
CH699886 ) und insbesondere
CH 1757/08 (Veröffentlichungs-Nummer
CH699887 ) verwiesen, deren Lehren in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung optimal kombiniert einsetzbar sind.
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Eine besondersartige und vorteilhafte Vorrichtung ergibt sich, wenn das Maschinen-Mensch Interface über ein ggf. einspiegelbares Display und/oder über wenigstens einen akustischen Signalgeber und/oder über wenigstens einen Berührungsgeber verfügt. Dabei ist das Display vorzugsweise so aufgebaut und durch die Software gesteuert, dass es optische Warnsignale, wie z. B. rot/grüne Signallampen, und/oder Richtungspfeile oder dergleichen darzustellen im Stande ist, die dem Chirurgen im Anwendungsfall signalisieren, ob, wie und/oder wieweit er die Instrumente und/oder die IOL zu drehen oder zu bewegen hat.
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In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Weiterbildungsform werden dem Chirurg bildüberlagert im Operationsbild bspw. Richtungspfeile oder andersartige optische Anzeigen, die ihm angegeben, in welche Richtung er seine Instrumente oder die IOL zu bewegen oder zu drehen hat, angezeigt.
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Alternativ umfasst dieses Display lediglich Warnsignale wie z.B. rot/grüne Signallampen, und/oder Richtungspfeile oder dergl., die dem Chirurg anzeigen, wenn er bspw. mit dem Instrument zu weit gegen den Äquator des Kapselsackes vordringt oder wenn er bspw. die IOL über das erforderliche Mass verdreht.
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Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der akustische Signalgeber so ausgerüstet und durch die Software gesteuert sein, dass er dem Chirurg im Anwendungsfall signalisiert, ob, wie und/oder wie weit er die Instrumente und/oder die IOL zu drehen oder zu bewegen hat, oder jegliche akustische Warnsignale bei Gefahr abgeben. Im Idealfall handelt es sich somit bei dieser Ausgestaltung der Erfindung um eine vom Computer generierte Stimme, die dem Chirurg Anweisungen gibt, um ihm die Instrumentenführung oder die Positionierung der IOL zu erleichtern. Im vereinfachten Fall dienen diese akustischen Warnsignale lediglich dazu, dem Chirurgen mitzuteilen, wenn er sein Instrument in einem gefährlichen Bereich oder bereits darüber hinaus verwendet oder die Linse fehlpositioniert hat.
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Eine besonders neue Vorrichtung in Verbindung mit Operationen, insbesondere Augenoperationen, ist ein Berührungsgeber, der als taktiler Datenhandschuh ausgebildet ist, und softwaregesteuert dem Chirurgen taktile Signale gibt, wenn er im Anwendungsfall die Instrumente und/oder die IOL falsch positioniert. Unter Datenhandschuh im Sinne der Erfindung sind dabei beliebige Vorrichtungen zu verstehen, die sich der Chirurg anzieht, über die ganze Hand oder über einzelne Finger oder auch nur im Handgelenksbereich, und die ihm softwaregesteuert taktile Signale geben. Alternativ dazu kann der Griff des Instruments mit einem solchen Berührungsgeber verbunden sein, der softwaregesteuert dem Chirurgen durch den Griff taktile Informationen übergibt, wenn er im Anwendungsfall die Instrumente und/oder die IOL falsch positioniert. Ein Chirurg, der also bspw. mit einer Pinzette den Kapselsack eröffnet, würde bei zu grossräumigem Vorgehen mit der Pinzette am Griff oder im Datenhandschuh spüren, dass „sich der Kapselsack wehrt“. Genauso würde sich der Griff oder der Datenhandschuh „wehren“, wenn der Chirurg die Linse unter einem falschen Winkel positionieren würde.
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Zur Erleichterung der Bilderkennung kann vorgesehen sein, dass die Bilderkennungsvorrichtung bzw. deren Software ausgebildet ist, dass sie sich im Anwendungsfall an der Iris des Patientenauges orientiert, um die lateral richtige und die winkelrichtige Lage der IOL nachzuprüfen. Die Iris des menschlichen Auges ist ein diskret gut erkennbarer Teil des Auges, der eine radiale Strahlungsorientierung bzw. eine radial und/oder kreisförmig variierende Intensität der Färbung aufweist, mit der eine (analysierende) Bildverarbeitung einfach durchführbar ist.
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Dabei wird gemäss einer in dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsform der Erfindung (siehe 3) bevorzugt, dass die Software es insbesondere ermöglicht, die Zentralposition der Pupille in Bezug zu der dazu konzentrisch angeordneten Iris durch die Signalverteilung der Intensität reflektierten eingestrahlten Lichts über den Querschnitt der Iris einschliesslich der von ihr umschlossenen Pupille, wie in dieser Anmeldung beschrieben, lateral längs einer Geraden über Iris und Pupille, zu bestimmen. Diese Analyse ist besonders vorteilhaft zur Bestimmung des Mittelpunkts für eine zu implantierende IOL.
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Die Analyse der Pupille dient dazu, die laterale Verschiebung der IOL optimal anpassen zu können. Die überwachende Kamera mit der dazugehörigen Software prüft laufend, ob das Zentrum der IOL mit dem Zentrum der Pupille übereinstimmt. Dieses kann einerseits als Zentrum des Sehlochs innerhalb der Iris erkannt werden oder aber auch durch eine Analyse eines „Schnitts“ durch das Auge (Betrachtung des Auges entlang einer Linie). Wie man in der sieht, ist der Fouriertransformierte Bereich innerhalb der Iris deutlich anders als der Bereich innerhalb des Sehlochs. Dieser wiederum zeigt einen Übergang mit der Linie. Gerade dort ist das Zentrum des Sehlochs.
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Alternativ dazu kann, entlang des Umfangs der Iris, mit der dazu konzentrisch angeordneten Pupille, eine Bestimmung der Intensitätsverteilung der Färbung der Pupille entlang ihres Umfangs, aufgelöst in ein Winkelmass bezüglich der Bezugsachse, durchgeführt und anschliessend eine Frequenz (entsprechend Abstand) der Aufeinanderfolge von Hell-Dunkel-Färbungen vorgenommen werden. Diese Analyse ist besonders vorteilhaft für die Bestimmung der rotativen Orientierung und Positionierung. Diese Ausführungsform ist ausführlicher in der von der gleichen Anmelderin eingereichten Schweizer Patentanmeldung
CH1757/08 beschrieben.
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Bezüglich beider Ausführungsformen kann sehr einfach mit geringem rechnerischem Aufwand die Struktur der Iris bildlich so aufgelöst werden, dass lediglich markante Punkte oder Stellen der Iris zur Orientierungshilfe dienen.
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Nachdem diese Stellen vorgängig mit der Null-Achse in Übereinstimmung gebracht werden können, kann die Iris somit bei der Bildverarbeitung, insbesondere nach der vorangehend beschriebenen zweiten Ausführungsform, wie eine Art Winkelmesseinrichtung dienen, um die richtige Positionierung der IOL anzugeben Für diesen Zweck sind auch an sich bekannte, besonders bevorzugte IOLs zu verwenden, bspw. solche, deren Linsenoberfläche selbst oder deren Haptik bzw. Haptiken sichtbare Orientierungshilfen, insbesondere Winkelorientierungshilfen umfassen. Solche Orientierungshilfen können Punkte, Linien oder geometrische Formen sein, die im Normalfall dem Chirurg Auskunft über die Winkelstruktur der Linse (insbesondere bei Astigmatismus interessant) geben, im vorliegenden Fall jedoch der Bildverarbeitung die entsprechenden Informationen liefern.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann eine auch erfindungsmässig neue IOL, bevorzugt zum Einsatz mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung so ausgebildet sein, dass sie oder ihre Haptik bzw. Haptiken unsichtbare Orientierungshilfen, insbesondere Winkelorientierungshilfen, umfasst. Unter unsichtbaren Orientierungshilfen sind dabei solche zu verstehen, die durch das menschliche Auge zwar nicht wahrgenommen werden können, durch die Bildverarbeitungsvorrichtung jedoch schon. Dazu gehören vorzugsweise Leuchtsubstanzen, die lediglich im Infrarotbereich leicht anregbar sind oder im Infrarotbereich besonders stark reflektieren, so dass die Bilderkennungsvorrichtung mit Hilfe ihrer Videosensoren diese Orientierungshilfen auch gut aufnehmen kann. Eine Alternative zu Leuchtsubstanzen sind Orientierungshilfen mit einer lokal begrenzten besonderen Polarisierung, da mit Hilfe eines vorgeschalteten Polarisationsfilters diese Orientierungshilfen detektierbar sind, während sie dem menschlichen Auge grundsätzlich verborgen sind. Bspw. können also die Linsen oder Haptiken im kleinen Bereich z. B. strichförmig über eine lokale Polarisation verfügen, wobei diese Stellen bei der Betrachtung durch das Mikroskop und eines dem Mikroskop vorgeschalteten Polarisationsfilters mit gegenläufiger oder versetzter Polarisation wie dunkle Striche erscheinen.
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Zur weiteren Verbesserung der Erkennung des Operationsfeldes und seiner Details kann es gemäss einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Einspiegelvorrichtung vorgesehen ist, die dem Chirurgen im Beobachtungsstrahlengang Bildkonturen und/oder der Vorrichtung zur Bilderkennung Merkmale besonders hervorgehoben und sichtverbessert dargestellt werden. z. B. die Randkonturen eines Kapselsackes eines Patientenauges. Damit wird erreicht, dass einerseits der Chirurg, anderseits aber insbesondere auch die Bildverarbeitungsvorrichtung bspw. die Grenzen für die chirurgischen Instrumente oder für die laterale Positionierung der IOL verbessert wahrnehmen können. Die dabei einprojizierten Bilder (wie bspw. ein ringförmiges Leuchtfeld) können in ihrer Dimensionierung aufgrund vorgängiger Diagnosedaten erstellt werden oder aber auch Erfahrungswerten entsprechen. Selbstverständlich ist bei solchen Einspiegelungen der jeweilige Vergrösserungs- bzw. Zoom-Faktor zu berücksichtigen und dem Chirurgen dementsprechend grössenverträglich einzuspiegeln.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass das Mikroskop und/oder die Bilderkennungsvorrichtung eine Einrichtung zum Eye-Tracking umfasst, so dass im Anwendungsfall die Bilderkennung einem sich bewegenden Patientenauge nachführbar ist. In der Regel werden Augenoperationen an nicht sedierten Patienten durchgeführt, so dass willkürliche oder unwillkürliche Augenbewegungen nicht ausgeschlossen werden können. Um dennoch die Bildverarbeitung problemlos durchführen zu können, ist somit ein Eye-Tracking (Nachfolgen einem sich bewegenden Auge) von Vorteil. Solche Verfahren sind bekannt und wurden durch die Anmelderin auch zu Patenten angemeldet.
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Nachfolgend werden die Figuren die Erfindung beispielhaft näher erläutern.
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1 zeigt ein Auge mit einer lateralen versetzten IOL, die richtig positioniert werden muss. Die Pupille (Sehloch) 3 des Auges 1 befindet sich für die hier dargestellte Position des Auges 1 etwa in dessen Zentrum und auch im Zentrum der zu ersetzenden Linse 4. Konzentrisch dazu angeordnet ist die Iris 2. Eine symbolisch dargestellte IOL 5 ist in der dargestellten Situation stark lateral deplatziert (nach links). Mit einem chirurgischen Instrument 6, z. B. einer Pinzette, kann das Auge in die vorgesehene Position gebracht werden. Das chirurgische Instrument 6 ist mit einem taktilen Griff 7 versehen und über eine Verbindung 8 zur Fernsteuerung des taktilen Griffs mit einem Rechner der Vorrichtung zur Bildauswertung verbunden, über den vorzugsweise auch die Fernsteuerung des taktilen Griffs erfolgt.
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2 zeigt ein Operationsmikroskop mit Datenausspiegelung für eine Bildverarbeitungsvorrichtung und mit einem Maschinen-Mensch Interface.
Im Detail sind dargestellt: Ein chirurgisches Instrument 6 ist oder wird in ein Auge 1 eingeführt. Ein von dem Auge ausgehender Beobachtungsstrahlengang durchsetzt die Hauptoptik des Mikroskops, z. B. ein Hauptobjektiv, und das Okular 15, durch welches ein Chirurg mit seinem symbolischen Auge das zu operierende Auge 1 beobachtet. Im Strahlengang kann optional ein Polarisationsfilter 26 angeordnet sein, welcher dazu dient, den Kontrast von über den Strahlenteiler 24 zum Auge gerichteten Beleuchtungslicht von einer Beleuchtungsquelle 25 zu verbessern oder von über den Strahlenteiler 24 zu Bilderkennungsvorrichtung 10 geleitetem Licht zu verbessern. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen Rechner 9 zur Bildauswertung sowie eine Abbildungsoptik 11.
Über eine Einspiegelungsvorrichtung 27 können beispielsweise virtuelle Bilder in den Beobachtungsstrahlengang eingespiegelt werden. Über eine Datenleitung 13 werden die Daten der Bilderkennungsvorrichtung zu dem Maschinen-Mensch Interface geleitet.
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3 zeigt eine Pupille mit der sie umgebenden Iris und überlagert symbolisch eine Grafik die die Bildauswertung andeutet. Die Pupille 3 ist umgeben von der Iris 2, welche eine patientenspezifische Struktur aufweist. Zwei begrenzende Linien markieren den Identifikationsbereich 18 stellen der Pupille. Ein Diagramm 17 deutet schematisch das Ergebnis einer entsprechenden Bildanalyse an.
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4 zeigt ein rechnerisch aufgelöstes Bild des Auges, wie es bspw. die Software der Bilderkennung erstellt, indem man einerseits den ringförmigen Toleranzbereich für die Bearbeitung des Kapselsackes und andererseits eine Winkeleinteilung erkennt, anhand der die IOL richtig positioniert werden soll. Je nach Ausprägung des Astigmatismus ist diese Positionierung für die Patienten ausschlaggebend. Das hier dargestellte Beispiel zeigt eine eingespiegelte oder eingesetzte (Strichplatte) Orientierungshilfe 20 mit Winkeleinteilungen 23, die einerseits vom Chirurgen berücksichtigt werden können, die aber auch virtuell zur Steuerung der Überwachung vom Rechner berücksichtigt werden können. Das in der liegenden Position des Patienten gegenüber dessen sitzender Position verrollte Auge weist für den dargestellten liegenden Zustand eine Winkelabweichung 22 auf. Der Bereich 21 zwischen den zwei eng benachbarten konzentrischen Kreisen deutet den Toleranzbereich für die Entfernung der Capsulorhexis, wie er beispielsweise mit einem Ringlicht projiziert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auge
- 2
- Iris
- 3
- Sehloch (Pupille)
- 4
- zu ersetzende Linse
- 5
- IOL symbolisch inkl. Haptik
- 6
- Chirurgisches Instrument, z. B. Pinzette
- 7
- taktiler Griff
- 8
- Verbindung zur Fernsteuerung des taktilen Griffs
- 9
- Rechner der Vorrichtung zur Bildauswertung
- 10
- Bilderkennungsvorrichtung und Rechner zur Überwachung und Steuerung
- 11
- Abbildungsoptik
- 12
- Hauptoptik des Mikroskops
- 13
- Datenleitung zum Mensch Maschinen Interface (taktiler Griff oder taktiler Datenhandschuh oder optischer Signalgeber oder akustischer Signalgeber)
- 14
- Mensch-Maschinen Interface
- 15
- Okular
- 16
- Chirurgenauge
- 17
- Diagramm einer Bildanalyse entlang einer (x) Achse
- 18
- Identifikationsbereich der Pupille
- 19
- rechnerische Mitte der Pupille
- 20
- eingespiegelte oder eingesetzte (Strichplatte) Orientierungshilfe mit Winkeleinteilungen, die einerseits vom Chirurgen berücksichtigt werden können, die aber auch virtuell zur Steuerung der Überwachung vom Rechner berücksichtigt werden können.
- 21
- Toleranzbereich für die Entfernung der Capsulorhexis
- 22
- Winkelabweichung durch Verrollung des Auges infolge Wechsel vom sitzenden zum liegenden Patienten
- 23
- gradgenaue Winkeleinteilung
- 24
- Strahlenteiler
- 25
- Beleuchtungsquelle (Display mit IR Licht)
- 26
- Polarisationsfilter
- 27
- Einspiegelvorrichtung
