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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Fundus-Abbildungssystem für ein Operationsmikroskop, bei dem es sich um ein Augen-Operationsmikroskop handelt. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Operationsmikroskop für Augenoperationen.
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Derartige Operationsmikroskope sind im Stand der Technik auf vielfältige Weise bekannt. Weiterhin ist bekannt, für derartige Operationsmikroskope so genannte Fundus-Abbildungssysteme vorzusehen. Solche Fundus-Abbildungssysteme verfügen beispielsweise über eine Ophthalmoskopierlupe.
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Sinn und Zweck von Operationsmikroskopen für Augenoperationen ist beispielsweise, hochauflösende Bilder der Retina des Auges zu erzeugen, wobei solche Operationsmikroskope dann beispielsweise als Visualisierungssysteme in der Retinachirurgie eingesetzt werden.
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Bei herkömmlichen Operationsmikroskopen mit Fundus-Abbildungssystemen ist die optische Abbildungsqualität bislang noch nicht optimal. Dies wird hauptsächlich dadurch verursacht, dass das Auge des Patienten selbst Teil des optischen Abbildungsstrahlengangs ist. Die optischen Eigenschaften des Auges werden durch den chirurgischen Eingriff jedoch geändert.
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Bei einer Vitrektomie beispielsweise wird der Glaskörper des Auges entfernt und durch Flüssigkeit ersetzt. Dadurch ändern sich Volumen, Form und Brechungsindex des Auges. Aufgrund der drei Sklerazugänge, nämlich Licht. Flüssigkeit und Instrument, tritt aufgrund der Bewegung eingeführter Instrumente eine permanente mechanische Verformung des Augapfels auf.
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Im Bereich monoskopischer Mikroskope ist es bereits bekannt, monoskopische Bilder der Retina unter Zuhilfenahme einer so genannten adaptiven Optik aufzunehmen. Dadurch soll es ermöglicht werden, die Retina des Auges scharf sehen zu können, beispielsweise für eine Diagnose.
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Eine Lösung hierzu ist beispielsweise in der
DE 10 2006 061 932 A1 beschrieben. Die dort beschriebene Anordnung für ophthalmologische Geräte zur Verbesserung von Fundusbildern verfügt über eine adaptive Optik mit einem adaptiven Spiegel, der über eine Steuereinrichtung gesteuert wird. Die dafür benötigten Steuersignale werden über einen Wellenfrontsensor bereitgestellt. Dadurch kann ein scharfes Bild des Fundus erzeugt werden, beispielsweise für eine Diagnose.
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Üblicherweise werden monoskopische Anordnungen zur Korrektur von Abbildungsfehlern eines intakten Auges verwendet, beispielsweise um Sehzäpfchen hochaufgelöst sichtbar zu machen. Monoskopische Anordnungen werden bislang folglich für diagnostische Zwecke verwendet, bei denen das zu beobachtende Auge nicht bewegt wird.
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Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fundus-Abbildungssystem und ein Operationsmikroskop bereitzustellen, mit dem scharfe Bilder auch bei sich ändernden Abbildungseigenschaften des Auges bereitgestellt werden können, beispielsweise während einer Operation. Insbesondere sollen ein Fundus-Abbildungssystem und ein Operationsmikroskop bereitgestellt werden, mit dem variierende optische Eigenschaften eines Auges kompensiert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Fundus-Abbildungssystem mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie das Operationsmikroskop mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 7. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fundus-Abbildungssystem genannt sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Operationsmikroskop, so dass hinsichtlich der Offenbarung das zu dem einen Erfindungsaspekt Gesagte vollinhaltlich auch in Bezug auf den anderen Erfindungsaspekt gilt.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, dass das Problem der sich ständig ändernden Abbildungseigenschaften eines Auges durch Einsatz einer adaptiven Optik gelöst werden kann.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Fundus-Abbildungssystem für ein Augen-Operationsmikroskop bereitgestellt, mit einer Ophthalmoskopierlupe, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Fundus-Abbildungssystem zumindest Bestandteile einer adaptiven Optik aufweist und dass als Bestandteil der adaptiven Optik im Fundus-Abbildungssystem ein Korrekturelement angeordnet ist.
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Dieser erste Erfindungsaspekt ist auf ein Fundus-Abbildungssystem gerichtet. Bei dem Fundus eines Auges handelt es sich um den Augenhintergrund, das heißt, um die sichtbare hintere Innenwand des Augapfels. Der Augenhintergrund weist die Netzhaut und den Sehnervenkopf auf. Die Netzhaut, die auch Retina genannt wird, ist Teil des Fundus und bildet die innerste der Hüllen eines Auges. Beim Blick auf den Augenhintergrund durch die Pupille schaut man auf die Retina.
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Bei der Fundus-Abbildung handelt es sich insbesondere um die Projektion des Fundus durch ein optisches System auf die Bildebene. Bei einem solchen optischen System handelt es sich um das Fundus-Abbildungssystem. Fundus-Abbildungssysteme können auf verschiedene Weise ausgebildet sein und verschiedene optische Komponenten aufweisen, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte Ausführungsformen von Fundus-Abbildungssystemen beschränkt ist. Einige bevorzugte Ausführungsformen werden im weiteren Verlauf näher erläutert.
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Das erfindungsgemäße Fundus-Abbildungssystem wird für ein Augen-Operationsmikroskop eingesetzt. Ein Augen-Operationsmikroskop ist allgemein ein Operationsmikroskop, das im Zusammenhang mit Augenoperationen eingesetzt wird. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Mikroskop für die Ophthalmochirurgie, das heißt für die Augenchirurgie. Bevorzugt kann es sich bei dem Augen-Operationsmikroskop um ein Mikroskop für die Retina-Chirurgie handeln.
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Das Fundus-Abbildungssystem besteht aus verschiedenen optischen Komponenten.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fundus-Abbildungssystem eine Ophthalmoskopierlupe aufweist. Eine Ophthalmoskopierlupe ist insbesondere eine Linse oder ein Linsensystem zur Vergrößerung des beobachteten Auges, insbesondere des beobachteten Augenhintergrunds.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Fundus-Abbildungssystem zumindest Bestandteile einer adaptiven Optik aufweist
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Eine adaptive Optik ist insbesondere eine Einrichtung, die die Qualität optischer Systeme dadurch verbessert, dass sie vorhandene Wellenfrontstörungen bestmöglich reduziert beziehungsweise kompensiert. Sie besteht in der Regel aus drei Komponenten, nämlich wenigstens einem Wellenfrontsensor, der die optischen Störungen vermisst, wenigstens eine Steuereinrichtung, die daraus Korrektursignale berechnet, und wenigstens einem Korrekturelement, welches sich so ansteuern lässt, dass im Resultat korrigierte Wellenfronten erzeugt werden. Die drei Komponenten bilden einen Regelkreis.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Bestandteil der adaptiven Optik im Fundus-Abbildungssystem wenigstens ein Korrekturelement angeordnet ist. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Typen von Korrekturelementen beschränkt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Korrekturelement um einen adaptiven, das heißt anpassbaren Spiegel. Der adaptive Spiegel kann bevorzugt als deformierbarer Spiegel ausgebildet sein.
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Überraschend wurde herausgefunden, dass die Anordnung des Korrekturelements im Fundus-Abbildungssystem zu einer Reihe von Vorteilen führt. Die Strahlbündeldurchmesser des Abbildungsstrahlengangs sind im Bereich des Fundus-Abbildungssystems noch klein, da sie sich im Bereich der Pupille befinden. Im späteren Verlauf des Abbildungsstrahlengangs sind die Strahlbündeldurchmesser weiter aufgeweitet. Weiterhin sind mit der erfindungsgemäßen Anordnung große Korrekturen möglich, da im Bereich des Fundus-Abbildungssystems eine bessere Ausleuchtung vorliegt.
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Das Korrekturelement der adaptiven Optik, welches Bestandteil des Fundus-Abbildungssystems ist, ist bevorzugt im Bereich der Ophthalmoskopierlupe angeordnet. Vorteil hierbei ist, dass die notwendigen Änderungen im Bereich der Abbildungsstrahlengänge des Operationsmikroskops geringer sind. Wenn das Korrekturelement im Bereich der Ophthalmoskopierlupe angeordnet ist, bedeutet dies insbesondere, dass sich das Korrekturelement in der Umgebung der Ophthalmoskopierlupe, das heißt in deren räumlicher Nähe, befindet.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Korrekturelement der adaptiven Optik in Strahlrichtung gesehen vor der Ophthalmoskopierlupe angeordnet ist. Unter Strahlrichtung wird dabei insbesondere die Richtung eines Strahls, Strahlengangs oder Abbildungsstrahlengangs verstanden. In anderer Ausgestaltung kann das Korrekturelement der adaptiven Optik in Strahlrichtung gesehen auch nach der Ophthalmoskopierlupe angeordnet ist.
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In allen Fällen ist bevorzugt vorgesehen, dass das Korrekturelement, egal wo es im Fundus-Abbildungssystem angeordnet ist, stets näher an dem zu beobachtenden Auge positioniert ist, als ein im Folgenden beschriebener Wellenfrontsensor. Das heißt, das Korrekturelement muss sich in Strahlrichtung gesehen stets vor einem solchen Wellenfrontsensor befinden. Dies wird im weiteren Verlauf anhand verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Bevorzugt weist das Fundus-Abbildungssystem als Bestandteil der adaptiven Optik wenigstens einen Wellenfrontsensor auf. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Typen von Wellenfrontsensoren beschränkt. Ein Wellenfrontsensor dient insbesondere zur Vermessung einer optischen Wellenfront. Insbesondere dient der Wellenfrontsensor zur Messung der Veränderung der optischen Abbildungseigenschaften des Auges. Basierend darauf wird das Korrekturelement, beispielsweise ein adaptiver Spiegel, so angesteuert, dass die Information des Wellenfrontsensors in die Ansteuerung eingeht.
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Bevorzugt ist der Wellenfrontsensor der adaptiven Optik als Hartmann-Shack-Sensor ausgebildet. Der Hartmann-Shack-Sensor besteht generell aus einem zweidimensionalen Linsenarray und einem optischen 2D-Detektor. Jede der Linsen erzeugt in der Fokusebene ein Bild, das entsprechend der lokalen Neigung der Wellenfront gegenüber der Referenzposition verschoben ist. Die jeweilige Verschiebung kann mit ortsempfindlichen Detektoren gemessen werden. Hartmann-Shack-Sensoren an sich sind bereits bekannt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung existieren verschiedene Varianten, wie der Wellenfrontsensor im Fundus-Abbildungssystem angeordnet sein kann.
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Gemäß einer ersten Variante ist der wenigstens eine Wellenfrontsensor in Strahlrichtung gesehen dem Korrekturelement der adaptiven Optik nachgeordnet. „Nachgeordnet“ heißt in diesem Fall insbesondere, dass der Wellenfrontsensor in Strahlrichtung gesehen dem Korrekturelement nachfolgt. In Strahlrichtung gesehen, das heißt aus Richtung des zu beobachtenden Auges gesehen, sind das Korrekturelement und der Wellenfrontsensor nacheinander beziehungsweise hintereinander angeordnet, wobei zunächst das Korrekturelement vorgesehen ist, und danach erst der Wellenfrontsensor folgt.
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Gemäß einer zweiten Variante ist ein Umlenkelement zum Auskoppeln zumindest eines Teilstrahls zu dem Wellenfrontsensor vorgesehen, wobei das Umlenkelement in Strahlrichtung gesehen dem Korrekturelement der adaptiven Optik nachgeordnet ist. Bei dem Umlenkelement kann es sich beispielsweise um einen Strahlteiler handeln, wobei die Erfindung nicht auf dieses konkrete Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Wichtig ist lediglich, dass das Umlenkelement in einer Weise ausgebildet ist, dass es aus dem Gesamtstrahl einen Teilstrahl derart auskoppeln kann, dass der Teilstrahl in Richtung des Wellenfrontsensors zu dem Wellenfrontsensor hin gelenkt wird.
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In beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass der Wellenfrontsensor in Strahlrichtung gesehen vor und/oder nach der Ophthalmoskopierlupe angeordnet ist. Bevorzugt ist der Wellenfrontsensor oder das Umlenkelement in Strahlrichtung gesehen zwischen dem Korrekturelement der adaptiven Optik und der Ophthalmoskopierlupe angeordnet.
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In weiterer Ausgestaltung weist das Fundus-Abbildungssystem als Bestandteil der adaptiven Optik wenigstens eine Steuereinrichtung auf. Bei der Steuereinrichtung handelt es sich bevorzugt um einen Steuerrechner. Die Steuereinrichtung empfängt die Messwerte des Wellenfrontsensors und wandelt diese in Befehle für das Korrekturelement um, das dann entsprechend diesen Befehlen adaptiert wird.
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Unter Verwendung einer wie vorstehend beschrieben adaptiven Optik befinden sich im Strahlengang, der das Fundus-Abbildungssystem durchläuft, ein Korrekturelement, beispielsweise ein deformierbarer Spiegel, und ein Wellenfrontsensor oder ein Umlenkelement, beispielsweise ein Strahlteiler, zur Auskopplung eines Teilstrahls in Richtung des Wellenfrontsensors. Die Wellenfront wird im Wellenfrontsensor gemessen und über die Steuereirichtung, beispielsweise über einen Regelalgorithmus, mit Hilfe des Korrekturelements korrigiert.
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Durch die Ophthalmoskopierlupe des Fundus-Abbildungssystems wird ein Zwischenbild der Retina erzeugt, das mit dem Mikroskop betrachtet werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung weist das Fundus-Abbildungssystem neben der Ophthalmoskopierlupe weitere optische Einrichtungen auf.
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Bevorzugt weist das Fundus-Abbildungssystem eine optische Reduziereinrichtung auf. Eine optische Reduziereinrichtung besteht beispielsweise aus wenigstens einer Reduzierlinse. Die optische Reduziereinrichtung verkürzt insbesondere den Arbeitsabstand und ermöglicht so die Abbildung des Zwischenbilds in die Zwischenbildebene vor den Okularen des Mikroskops.
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In weiterer Ausgestaltung kann das Fundus-Abbildungssystem eine optische Bildumkehreinrichtung aufweisen. Häufig ist das entstehende Bild Höhen- und/oder Seitenverkehrt. In einem solchen Fall ist eine optische Bildumkehreinrichtung erforderlich. Beispielsweise kann die Einrichtung für eine Bildumkehr durch eine Achsenspiegelung ausgebildet sein. Eine Achsenspiegelung bewirkt, dass zwei gegenüberliegende Seiten eines Bildes gegeneinander ausgetauscht werden. Eine andere Form der Bildumkehr bewirkt eine Bilddrehung um 180 Grad um die Bildsenkrechte. Eine optische Bildumkehreinrichtung weist insbesondere eines oder mehrere Prismenelemente auf.
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Ein Fundus-Abbildungssystem gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Erfindungsaspekt ist bevorzugt ein Bestandteil eines Operationsmikroskops. Beispielsweise kann es sich um eine optische Komponente eines Operationsmikroskops handeln, die in Strahlrichtung gesehen vor der Objektiveinrichtung des Mikroskops, beispielsweise dessen Hauptobjektiv, angeordnet ist. In einem solchen Fall kann es sich bei dem Fundus-Abbildungssystem bevorzugt um eine Vorsatzkomponente handeln, die in Strahlrichtung gesehen vor der Objektiveinrichtung des Mikroskops angeordnet oder ausgebildet ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Operationsmikroskop für Augenoperationen bereitgestellt, welches als Stereomikroskop mit zwei Abbildungsstrahlengängen ausgebildet ist, aufweisend eine adaptive Optik bestehend aus wenigstens einem Wellenfrontsensor, wenigstens einem Steuerrechner und wenigstens einem Korrekturelement, wobei in Strahlrichtung gesehen der Wellenfrontsensor dem Korrekturelement nachgeordnet ist.
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Zu den Merkmalen und Details sowie der Funktionsweise des Operationsmikroskops wird auch auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Fundus-Abbildungssystem vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen.
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Erfindungsgemäß ist das Operationsmikroskop als Stereomikroskop mit zwei Abbildungsstrahlengängen ausgebildet. Ein Stereomikroskop ist generell ein spezielles Mikroskop, bei dem gleichzeitig für beide Augen des Betrachters ein getrennter Strahlengang zur Verfügung gestellt wird. As Strahlengang wird allgemein der geometrische Verlauf von Lichtstrahlen durch optische Geräte, hier durch das Operationsmikroskop, bezeichnet. Der Abbildungsstrahlengang, der auch als Beobachtungsstrahlengang bezeichnet werden kann, hat die Abbildung des Objekts, hier des Auges, zur Aufgabe.
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Bei einem Stereomikroskop entstehen aus einem anfänglichen Gesamtabbildungsstrahlengang zwei getrennte Abbildungsstrahlengänge, nämlich ein linker und ein rechter Abbildungsstrahlengang.
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Erfindungsgemäß weist das Operationsmikroskop eine adaptive Optik auf, die aus wenigstens einem Wellenfrontsensor, wenigstens einer Steuereinrichtung und wenigstens einem Korrekturelement besteht. Zu den Merkmalen, Details und der Funktionsweise der adaptiven Optik sowie deren einzelnen Komponenten wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen weiter oben im Zusammenhang mit dem Fundus-Abbildungssystem vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass in Strahlrichtung gesehen der Wellenfrontsensor dem Korrekturelement nachgeordnet ist. Bezüglich des Begriffs der „Nachordnung“ wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen weiter oben im Zusammenhang mit dem Fundus-Abbildungssystem vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausführungsformen beschränkt, wie eine solche Ausgestaltung realisiert sein kann. Im weiteren Verlauf werden hierzu einige bevorzugte Ausführungsbeispiele beschreiben.
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Mit dem erfindungsgemäßen Operationsmikroskop wird erstmalig eine adaptive Optik zur Abbildung des Auges, insbesondere zur Abbildung der Retina, im Zusammenhang mit einem Stereomikroskop verwendet. Während eines chirurgischen Eingriffs wird die Wellenfront vermessen und mit Hilfe der adaptiven Optik korrigiert. Im Ergebnis erhält man ein stereoskopisches Operationsmikroskop mit Fundus-Abbildung, welches eine deutlich verbesserte Abbildungsleistung zur Durchführung chirurgischer Eingriffe am Auge, beispielsweise an der Retina, aufweist. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Operationsmikroskop eine adaptive Optik in einem stereoskopischen Strahlengang zur Abbildung der Retina verwendet werden.
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Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Operationsmikroskops liegt insbesondere darin, das Prinzip der adaptiven Optik auf ein Stereomikroskop, bevorzugt mit Fundus-Abbildungssystem, zu erweitern. Dabei wird die adaptive Optik dazu verwendet, die bei einem chirurgischen Eingriff auftretenden variierenden optischen Eigenschaften des Auges zu kompensieren.
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Das Operationsmikroskop kann analog oder digital realisiert sein. Im Falle eines digitalen Operationsmikroskops entfallen Tubus und Okulare. Anstelle dieser beiden Komponenten werden bevorzugt zwei Kameras und eine geeignete 3D-Darstelleinheit verwendet.
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Das Operationsmikroskop kann insbesondere als Stereomikroskop für die Retinachirurgie mit adaptiver Optik ausgestaltet sein.
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Bevorzugt kann das Operationsmikroskop ein Fundus-Abbildungssystem aufweisen, wobei das Fundus-Abbildungssystem insbesondere eine Ophthalmoskopierlupe aufweist. Diesbezüglich wird auf die vorstehenden Ausführungen zum Fundus-Abbildungssystem gemäß dem ersten Erfindungsaspekt vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen.
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Bevorzugt weist das Operationsmikroskop eine Objektiveinrichtung auf, wobei die Objektiveinrichtung in Strahlrichtung gesehen dem Fundus-Abbildungssystem nachgeordnet ist. Bezüglich des Begriffs der „Nachordnung“ wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen weiter oben im Zusammenhang mit dem Fundus-Abbildungssystem vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen. Bei der Objektiveinrichtung handelt es sich insbesondere um ein sammelndes optisches System, das eine reelle optische Abbildung eines Objektes, hier des Auges, erzeugt. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Hauptobjektiv des Operationsmikroskops handeln. Bei dem Fundus-Abbildungssystem kann es sich in Bezug auf die Objektiveinrichtung um ein Vorsatzsystem handeln.
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Grundsätzlich existieren verschiedene Möglichkeiten, wie die adaptive Optik im Operationsmikroskop realisiert werden kann. Im Folgenden werden hierzu verschiedene bevorzugte Ausführungsvarianten beschrieben.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist das Fundus-Abbildungssystem in einer wie weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Weise ausgebildet wird, so dass diesbezüglich auf die entsprechende Offenbarung weiter oben vollinhaltlich Bezug genommen und verwiesen wird.
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Bei dieser ersten Ausführungsvariante weist die adaptive Optik einen Wellenfrontsensor und ein Korrekturelement auf. Wellenfrontsensor und/oder Korrekturelement können in Strahlrichtung gesehen vor und/oder hinter der Ophthalmoskopierlupe, beziehungsweise im Bereich der Ophthalmoskopierlupe des Fundus-Abbildungssystems angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsvariante vermisst der eine Wellenfrontsensor die gesamte aus dem Auge austretende Wellenfront, die mit dem einen Korrekturelement korrigiert wird. In das Operationsmikroskop tritt somit eine korrigierte Wellenfront ein.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante weist das Fundus-Abbildungssystem zusätzlich zu der Ophthalmoskopierlupe das Korrekturelement der adaptiven Optik auf, welches insbesondere in Strahlrichtung gesehen vor und/oder nach und/oder im Bereich der Ophthalmoskopierlupe angeordnet ist. Zusätzlich ist in jedem Abbildungsstrahlengang des Operationsmikroskops ein Wellenfrontsensor angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist ein einziges Korrekturelement vorgesehen, welches Bestandteil des Fundus-Abbildungssystems ist. Zusätzlich sind zwei Wellenfrontsensoren vorgesehen, die nicht mehr Bestandteil des Fundus-Abbildungssystems sind, sondern sich in den beiden Abbildungsstrahlengängen innerhalb des Operationsmikroskops befinden.
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Bei dieser zweiten Ausführungsvariante erfolgt die Messung der Veränderungen der optischen Abbildungseigenschaften des Auges durch zwei Wellenfrontsensoren in den beiden Strahlengängen des Operationsmikroskops. Das Korrekturelement wird dann so angesteuert, das die Informationen der beiden Wellenfrontsensoren in die Ansteuerung des Korrekturelements eingehen.
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Gemäß einer dritten Ausführungsvariante ist in jedem Abbildungsstrahlengang jeweils eine adaptive Optik vorgesehen, und in jedem Abbildungsstrahlengang ist jeweils ein Korrekturelement und diesem in Strahlrichtung gesehen nachgeordnet ein Wellenfrontsensor angeordnet. Bei dieser Ausführungsvariante befindet sich keine Komponente der adaptiven Optik im Fundus-Abbildungssystem. Bei der dritten Ausführungsvariante sind jeweils zwei Korrekturelemente und Wellenfrontsensoren vorgesehen, wobei in jedem der beiden Strahlengänge des Operationsmikroskops jeweils ein Korrekturelement und ein Wellenfrontsensor vorgesehen sind.
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Da bei Augenoperationen, insbesondere bei chirurgischen Eingriffen an der Retina, bevorzugt stereoskopisch gearbeitet wird und der stereoskopische Strahlengang verschiedene Bereiche der Pupille durchtritt, ist es in einem solchen Fall bevorzugt, beide Strahlengänge mit jeweils einer adaptiven Optik zu korrigieren. Die beiden Wellenfrontsensoren in den beiden Strahlengängen erfassen dabei die sich ändernden optischen Abbildungseigenschaften des Auges. Aus den Signalen der Wellenfrontsensoren werden dann Ansteuersignale für die beiden Korrekturelemente in den Strahlengängen erzeugt. Dabei können die Korrekturelemente unabhängig voneinander angesteuert werden.
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Bevorzugt kann bei der dritten Ausführungsvariante jede adaptive Optik eine Steuereinrichtung aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass nur eine einzige Steuereinrichtung vorgesehen ist, die für alle Wellenfrontsensoren und Korrekturelemente zuständig ist.
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Zusammenfassend sind drei Ausführungsvarianten der Anordnung der Wellenfrontsensoren und der Korrekturelemente möglich:
- • Ein Wellenfrontsensor und ein Korrekturelement sind im Fundus-Abbildungssystem vor und/oder hinter und/oder im Bereich der Ophthalmoskopierlupe angeordnet;
- • Je ein Wellenfrontsensor befindet sich im linken und im rechten Abbildungsstrahlengang des Stereo-Operationsmikroskops, und ein Korrekturelement ist im Fundus-Abbildungssystem vor und/oder hinter und/oder im Bereich der Ophthalmoskopierlupe angeordnet;
- • Sowohl im linken als auch im rechten Abbildungsstrahlengang des Stereomikroskops verteilt sind jeweils ein Wellenfrontsensor und ein Korrekturelement vorgesehen.
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Bei allen drei Varianten ist bevorzugt vorgesehen, dass das Korrekturelement „näher“ am Auge positioniert ist als der Wellenfrontsensor.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel, das ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop mit adaptiver Optik darstellt;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel, das ein erfindungsgemäßes Fundus-Abbildungssystems mit adaptiver Optik darstellt; und
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel, das ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop mit adaptiver Optik darstellt.
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Das in den 1 und 3 dargestellte Operationsmikroskop 10 dient für Augenoperationen, insbesondere für das Einsatzgebiet der Retina-Chirurgie. Das Operationsmikroskop 10 kann analog oder digital ausgestaltet sein, wobei in den Ausführungsbeispielen ein analoges Operationsmikroskop 10 dargestellt ist. Das Operationsmikroskop 10 dient zur Beobachtung eines Auges 100, insbesondere zur Beobachtung der Retina 102 des Auges 100. In 2 ist ein Fundus-Abbildungssystem 50 für ein solches Operationsmikroskop 10 dargestellt.
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Bei dem in 1 dargestellten Operationsmikroskop 10 wird die Retina 102 des zu beobachtenden Auges 100 mit einer Beleuchtungseinrichtung 11, beispielsweise einem Endoilluminator, beleuchtet. Es entsteht ein Strahlengang 12 der in Strahlrichtung 101 gesehen vom Auge 100 weg in Richtung des Operationsmikroskops 10 verläuft. Das Operationsmikroskop 10 weist ein Fundus-Abbildungssystem 50 auf, welches über eine Ophthalmoskopierlupe 51 und eine optische Reduziereinrichtung 56 verfügt. Das Fundus-Abbildungssystem 50 ist als Vorsatzkomponente vor einer Objektiveinrichtung 13 des Operationsmikroskops 10 ausgebildet. Bei der Objektiveinrichtung 13 handelt es sich um das Hauptobjektiv des Operationsmikroskops 10.
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In dem Operationsmikroskop 10 wird der anfängliche Gesamt-Abbildungsstrahlengang 12 in zwei getrennte Abbildungsstrahlengänge aufgeteilt, einen linken Abbildungsstrahlengang 12a und einen rechten Abbildungsstrahlengang 12b, wobei in der 1 nur der rechte Abbildungsstrahlengang 12b komplett dargestellt ist. Der linke Abbildungsstrahlengang 12a ist jedoch entsprechend ausgebildet. Am Ende des rechten Abbildungsstrahlengangs 12b, ebenso wie beim linken Abbildungsstrahlengang 12a, befinden sich Tubus und Okular 16.
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Im rechten Abbildungsstrahlengang 12b ist eine adaptive Optik 52 vorgesehen, die in gleicher Weise auch im linken Abbildungsstrahlengang 12a vorgesehen sein kann. Die adaptive Optik 52 weist einen Wellenfrontsensor 54 auf, der in Form eines Hartmann-Shack-Sensors ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Korrekturelement 53 vorgesehen, welches als adaptiver Spiegel ausgebildet ist. Zudem verfügt die adaptive Optik 52 über eine Steuereinrichtung 55 in Form eines Steuerrechners.
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Der Abbildungsstrahlengang 12b wird über ein Umlenkelement 14, beispielsweise einen Umlenkspiegel, auf das Korrekturelement 53 der adaptiven Optik 52 gelenkt und verläuft von dort weiter in Richtung von Tubus und Okular 16.
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Über ein weiteres Umlenkelement 15, welches als Strahlteiler ausgebildet ist, wird ein Teilstrahl 17 aus dem rechten Abbildungsstrahlengang 12b ausgekoppelt und zum Wellenfrontsensor 54 geleitet. Der Wellenfrontsensor 54 vermisst die Wellenfront des rechten Abbildungsstrahlengangs 12b und stellt diese Messwerte der Steuereinrichtung 55 zur Verfügung. Dort werden aus den Messwerten des Wellenfrontsensors 54 Ansteuersignale für das Korrekturelement 53 berechnet und das Korrekturelement 53 entsprechend angesteuert. In entsprechender Weise kann auch beim linken Abbildungsstrahlengang 12a verfahren werden. Dadurch kann ein Chirurg über den Tubus und das Okular 16 ein stereoskopisches Bild der Retina 102 mit verbesserter Abbildungsqualität beobachten, da durch die Ansteuerung des Korrekturelements 53 die durch den eigentlichen chirurgischen Eingriff auftretenden variierenden optischen Eigenschaften des Auges 100 kompensiert werden können.
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Bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform insbesondere, dass das Korrekturelement 53 in Strahlrichtung 101 gesehen „näher“ am Auge 100 positioniert ist als der Wellenfrontsensor 54.
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In 2 ist ein Fundus-Abbildungssystem 50 eines Operationsmikroskops 10 dargestellt, bei dem die adaptive Optik 52 zumindest teilweise in dem Fundus-Abbildungssystem 50 integriert ist.
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Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 über die Beleuchtungseinrichtung 11 die Retina 102 des Auges 100 beleuchtet und es entsteht ein Abbildungsstrahlengang 12. Das Fundus-Abbildungssystem 50 verfügt wiederum über eine Ophthalmoskopierlupe 51.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur ein einziges Korrekturelement 53 einer adaptiven Optik 52 in Form eines adaptiven Spiegels vorgesehen. Das Korrekturelement 53 befindet sich im Bereich der Ophthalmoskopierlupe 51, wobei das Korrekturelement 53, in Strahlrichtung 101 gesehen, vor der Ophthalmoskopierlupe 51 angeordnet ist. Der Abbildungsstrahlengang 12 wird über ein als Umlenkspiegel ausgebildetes Umlenkelement 14 auf das Korrekturelement 53 gelenkt und von dort in Richtung der Ophthalmoskopierlupe 51 umgelenkt, bevor der Abbildungsstrahlengang in die nicht weiter dargestellte Objektiveinrichtung des Operationsmikroskops 10 eintritt.
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Die Wellenfront wird über wenigstens einen nicht dargestellten Wellenfrontsensor gemessen. Je nach Ausgestaltung kann ein einziger Wellenfrontsensor vorgesehen sein, der dann bevorzugt Bestandteil des Fundus-Abbildungssystems 50 sein kann. Dabei kann der Wellenfrontsensor in Strahlrichtung 101 gesehen vor oder hinter der Ophthalmoskopierlupe 51 angeordnet sein. In anderer Ausgestaltung können auch zwei Wellenfrontsensoren vorgesehen sein, die, wie in 1 dargestellt ist, in den beiden Abbildungsstrahlengängen des Operationsmikroskops angeordnet sind. Bevorzugt ist in jedem Fall das Korrekturelement 53 in Strahlrichtung 101 gesehen „näher“ am Auge 100 positioniert als der wenigstens eine Wellenfrontsensor. Die Ansteuerung des Korrekturelements 53 erfolgt wiederum über die Steuereinrichtung 55.
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In 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Fundus-Abbildungssystem 50 gemäß 2 in ein Operationsmikroskop 10 gemäß 1 integriert ist. Dabei ist das Operationsmikroskop 10 grundsätzlich in der wie in 1 dargestellten Weise aufgebaut, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird.
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Im Unterschied zu 1 weist das Operationsmikroskop 10 gemäß 3 jedoch nur ein einziges Korrekturelement 53 einer adaptiven Optik 52 auf, das, wie in 2 dargestellt ist, im Fundus-Abbildungssystem 50 des Operationsmikroskops 10 angeordnet ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die Wellenfrontsensoren 54 in Strahlrichtung 101 gesehen hinter dem Korrekturelement 53, hinter der Ophthalmoskopierlupe 51 und hinter der Objektiveinrichtung 13 jeweils im rechten Abbildungsstrahlengang 12b und im linken Abbildungsstrahlengang 12a des Operationsmikroskops 10. Das einzige Korrekturelement 53 befindet sich in Strahlrichtung 101 gesehen vor der Ophthalmoskopierlupe 51 im Fundus-Abbildungssystem 50. Die Vermessung und Anpassung der Wellenfront erfolgt grundsätzlich in gleicher Weise wie bei 1. Bei 3 werden die Messwerte beider Wellenfrontsensoren 54 verwendet, um das einzige Korrekturelement 53 anzusteuern, was über wenigstens eine Steuereinrichtung 55 erfolgt.
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Bevorzugt ist das Korrekturelement 53 in Strahlrichtung 101 gesehen wiederum „näher“ am Auge 100 positioniert ist als die Wellenfrontsensoren 54.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Augen-Operationsmikroskop
- 11
- Beleuchtungseinrichtung (Endoilluminator)
- 12
- Abbildungsstrahlengang
- 12a
- Linker Abbildungsstrahlengang
- 12b
- Rechter Abbildungsstrahlengang
- 13
- Objektiveinrichtung (Hauptobjektiv)
- 14
- Umlenkelement (Umlenkspiegel)
- 15
- Umlenkelement (Strahlteiler)
- 16
- Tubus und Okular
- 17
- Teilstrahl
- 50
- Fundus-Abbildungssystem
- 51
- Ophthalmoskopierlupe
- 52
- Adaptive Optik
- 53
- Korrekturelement (adaptiver Spiegel)
- 54
- Wellenfrontsensor
- 55
- Steuereinrichtung
- 56
- Optische Reduziereinrichtung
- 100
- Auge
- 101
- Strahlrichtung
- 102
- Retina
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006061932 A1 [0007]
