DE102014016850A1

DE102014016850A1 - Optisches System zur Fluoreszenzbeobachtung

Info

Publication number: DE102014016850A1
Application number: DE102014016850.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hauger; Roland Guckler
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: DE102014016850B4; US20160139391A1; US10054775B2; DE102014016850B9

Abstract

Ein optisches System für eine Fluoreszenzbeobachtung umfasst eine Optik mit einem Okular 17, einer Kamera 55, einer Anzeigevorrichtung 69, einer Lichtquelle 71, einem Beleuchtungsfilter 84 und einem Beobachtungsfilter 57 und eine Steuerung 35. Das Beobachtungsfilter weist mehrere Durchlass-Bereiche auf, welche dazu vorgesehen sind, durch eine Fluoreszenz erzeugtes Licht für eine Beobachtung oder eine Detektion der Fluoreszenz hindurchtreten zu lassen. Die Durchlass-Bereiche sind durch dazwischenliegende Sperr-Bereiche getrennt. Bei den Wellenlängenbereichen, bei denen das Beobachtungsfilter einen Durchlass-Bereich aufweist, weist das Beleuchtungsfilter einen Sperr-Bereich auf. Bei den Wellenlängenbereichen, bei denen das Beobachtungsfilter einen Sperr-Bereich aufweist, weist das Beleuchtungsfilter einen Durchlass-Bereich auf. Die mehreren Durchlass-Bereiche des Beleuchtungsfilters ermöglichen einen verbesserten Farbeindruck bei Normallichtbeobachtung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert ist, ein von der Kamera gewonnenes Fluoreszenzbild zu verarbeiten, indem – in dem Fluoreszenzbild ein zusammenhängender fluoreszierender Bereich identifiziert wird, – ein Bild erzeugt wird, welches den Rand des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs enthält, und – das erzeugte Bild an die Anzeigevorrichtung zur Darstellung übertragen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere ein Operationsmikroskop, zur Beobachtung einer Fluoreszenz und insbesondere zur Beobachtung der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX.
Fluoreszenzbeobachtung wird in der Medizin eingesetzt, um bestimmte Gewebearten sichtbar zu machen. Hierzu werden dem Patienten Substanzen verabreicht, welche sich in den sichtbar zu machenden Gewebearten selektiv anreichern und dort fluoreszierende Stoffe bereitstellen. Bei Beleuchtung mit geeignetem Licht wird eine Fluoreszenz des fluoreszierenden Stoffes angeregt, welche beobachtet werden kann. Auf Grund der selektiven Anreicherung des fluoreszierenden Stoffes in einer bestimmten Gewebeart erscheit dieses bei der Fluoreszenzbeobachtung heller als umliegende Gewebearten, in denen sich der fluoreszierende Stoff nicht angereichert hat. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise von einem Tumor befallene Gewebebereiche sichtbar und von umliegenden Gewebebereichen unterscheidbar machen, welche nicht von einem Tumor befallen sind, wenn die verabreichte Substanz sich selektiv in Tumorgewebe anreichert.
Behandlungen am menschlichen Körper können unter Verwendung eines Operationsmikroskops durchgeführt werden, welches durch den Einsatz von optischen Filtern zur Fluoreszenzbeobachtung ausgerüstet ist. Hierbei wird in einem Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und dem zu beobachtenden Objekt ein Beleuchtungsfilter und in einem Strahlengang zwischen dem Objekt und einem beobachtenden Auge oder einer Bilder des Objekts detektierenden Kamera ein Beobachtungsfilter angeordnet. Das Beleuchtungsfilter lässt Licht passieren, welches eine Fluoreszenz des Objekts anregt. Das Beobachtungsfilter lässt von dem Objekt ausgehendes Fluoreszenzlicht passieren. Das Beleuchtungsfilter ist ferner so ausgelegt, dass es Licht solcher Wellenlängen des Fluoreszenzlichts nicht passieren lässt, welche das Beobachtungsfilter passieren lässt, so dass im Wesentlichen nur solches Fluoreszenzlicht das Beobachtungsfilter passiert, welches durch eine Fluoreszenz erzeugt wird und nicht etwa Beleuchtungslicht ist, welches an dem Objekt reflektiert oder gestreut wurde. Aus diesem Grund blockiert das Beleuchtungsfilter Licht aus wesentlichen Teilen des Spektrums, so dass dann, wenn die eingesetzte Lichtquelle eine Weißlichtquelle ist, das auf das Objekt treffende Licht, welches das Beleuchtungsfilter durchsetzt hat, einen unverfälschten weißen Farbeindruck nicht mehr hervorrufen kann.
Ein Beispiel für einen fluoreszierenden Stoff zur Sichtbarmachung von Tumoren ist Protoporphyrin IX, welches durch Verabreichung von 5-Aminoluvelinsäure (5-ALA) in Tumorgeweben selektiv bereitgestellt wird.
Protoporphyrin IX wird auch dazu verwendet, Tumore des menschlichen Gehirns sichtbar zu machen. Hierbei ist es wichtig, die Grenzen eines Tumors mit Sicherheit zu erkennen, um diesen vollständig entfernen zu können, ohne umliegendes gesundes Gewebe zu entfernen, so dass wichtige Funktionen des Gehirns möglichst erhalten bleiben.
Aus DE 195 48 913 ist ein optisches Filtersystem mit einem Beleuchtungsfilter und einem Beobachtungsfilter bekannt, welche auf die Beobachtung der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX abgestimmt sind. Beim Einsatz dieses Filtersystems erscheinen gesundes Gewebe blau, Tumorgewebe rot und Randbereiche des Tumorgewebes in einer Mischfarbe, die von vielen Menschen als Lachs-Farbe wahrgenommen wird, so dass die Grenzen des Tumorgewebes relativ sicher erkannt werden können. Allerdings besteht hier ein Problem darin, dass das gesunde Gewebe nur blau wahrgenommen werden kann, so dass Details des gesunden Gewebes, wie beispielsweise dessen Blutgefäße, nicht erkennbar sind. Um diese zu erkennen, muss von der Fluoreszenzbeobachtung in eine Normallichtbeobachtung umgeschaltet werden, in welcher allerdings das Tumorgewebe nicht sichtbar ist. Das Umschalten von der Fluoreszenzbeobachtung in die Normallichtbeobachtung und zurück stellt hohe Anforderungen an den Operateur.
Es ist somit wünschenswert, sowohl die Fluoreszenz von fluoreszierenden Bereichen sichtbar zu machen als auch nicht-fluoreszierende Bereiche mit einem möglichst unverfälschten Farbeindruck wahrnehmen zu können.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System für eine Fluoreszenzbeobachtung vorzuschlagen, welches es erlaubt, nicht fluoreszierende Bereiche eines Objekts mit einem möglichst unverfälschten Farbeindruck wahrzunehmen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein optisches System für eine Fluoreszenzbeobachtung eine Optik, welche ein Okular, eine Kamera, eine Anzeigevorrichtung, eine Lichtquelle, ein erstes Beleuchtungsfilter, ein erstes Beobachtungsfilter und eine Steuerung umfasst, wobei die Optik einen ersten Strahlengang von der Lichtquelle zu einem Objektbereich zur Beleuchtung des Objektbereichs, einen zweiten Strahlengang von dem Objektbereich zu dem Okular zur Abbildung des Objektbereichs über das Okular, einen dritten Strahlengang von dem Objektbereich zu der Kamera zur Abbildung des Objektbereichs auf die Kamera, und einen vierten Strahlengang von der Anzeigevorrichtung zu dem Okular zur Abbildung eines durch die Anzeigevorrichtung dargestellten Bildes über das Okular bereitstellt, und wobei das optische System einen ersten Betriebsmodus aufweist, in dem das erste Beleuchtungsfilter in dem ersten Strahlengang angeordnet ist und das erste Beobachtungsfilter in dem dritten Strahlengang angeordnet ist.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen sind das erste Beleuchtungsfilter und das erste Beobachtungsfilter zur Fluoreszenzbeobachtung aufeinander abgestimmt. Das erste Beobachtungsfilter weist mehrere Durchlass-Bereiche auf, welche dazu vorgesehen sind, durch eine Fluoreszenz erzeugtes Licht für eine Beobachtung oder eine Detektion der Fluoreszenz hindurchtreten zu lassen. Die Durchlass-Bereiche überlappen nicht, d. h. sie sind durch dazwischenliegende Sperr-Bereiche getrennt, welche Licht der entsprechenden Wellenlängen im Wesentlichen nicht passieren lassen sollen. Damit unterscheiden sich Durchlass-Bereiche und Sperr-Bereiche hinsichtlich des Transmissionsgrads für Licht einer bestimmten Wellenlänge. Bei einer gegebenen Wellenlänge wäre der Transmissionsgrad eines Durchlass-Bereichs wesentlich größer als der Transmissionsgrad eines Sperr-Bereichs. Innerhalb eines Sperr-Bereichs bzw. eines Durchlass-Bereichs muss der Transmissionsgrad in Abhängigkeit von der Wellenlänge nicht konstant sein. Allerdings ist es beispielsweise möglich, den Transmissionsgrad eines Sperr-Bereichs und eines Durchlass-Bereichs zu charakterisieren, indem auf einen mittleren Transmissionsgrad Bezug genommen wird. Um diesen zu bestimmen, wird der für verschiedene Wellenlängen innerhalb des Sperr-Bereichs bzw. des Durchlass-Bereichs gemessene Transmissionsgrad gemittelt.
Bei den Wellenlängenbereichen, bei denen das erste Beobachtungsfilter einen Durchlass-Bereich aufweist, weist das erste Beleuchtungsfilter einen Sperr-Bereich auf, so dass ein durch das erste Beleuchtungsfilter beleuchtetes Objekt kein Licht reflektiert oder streut, welches einen der Durchlass-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters passieren kann. Das Licht, welches die Durchlass-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters passieren kann ist dann vornehmlich Fluoreszenzlicht, welches durch eine Fluoreszenz des Objekts erzeugt wird. Um eine solche Fluoreszenz anzuregen, weist das erste Beleuchtungsfilter Durchlass-Bereiche auf, welche dazu vorgesehen sind, Licht passieren zu lassen, welches die Fluoreszenz anregt.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen weist das erste Beobachtungsfilter Sperr-Bereiche bei solchen Wellenlängen auf, bei welchen das erste Beleuchtungsfilter Durchlass-Bereiche aufweist.
Gemäß beispielhafter Ausführungsformen gilt in einem Wellenbereich des Lichts von 380 nm bis 725 nm:
wobei T^O(λ) der Transmissionsgrad des ersten Beobachtungsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist und T^I(λ) der Transmissionsgrad des ersten Beleuchtungsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist.
Dies bedeutet, dass das Licht einer Wellenlänge aus diesem Wellenlängenbereich beide Filter nacheinander im Wesentlichen nicht durchsetzen kann.
Bei einer Fluoreszenzbeobachtung eines Objekts kann das Objekt durch das erste Beleuchtungsfilter beleuchtet werden, und eine Fluoreszenz des Objekts kann mit Licht beobachtet oder detektiert werden, welches das erste Beobachtungsfilter durchsetzt hat. Darüber hinaus ist es möglich, das Objekt direkt zu beobachten und von dem Objekt ausgehendes Licht zu detektieren, welches das erste Beobachtungsfilter nicht durchsetzt hat. Diese Beobachtung kann beispielsweise mit dem Auge direkt, ohne Zuhilfenahme einer Optik erfolgen, oder sie kann unter Zuhilfenahme einer Optik erfolgen. Eine solche Optik kann beispielsweise das Okular umfassen, in welches ein Benutzer mit seinem Auge Einblick nimmt. Die Optik bildet das Objekt auch auf die Kamera ab, um Bilder des Objekts zu gewinnen.
Bei dieser Beobachtung bzw. Detektion von Licht, welches das Beobachtungsfilter nicht durchsetzt hat, spielen Fluoreszenzprozesse des Objekts im Wesentlichen keine Rolle. Das mit dem Auge wahrgenommene bzw. detektierte Licht ist solches Licht, welches das Beleuchtungsfilter durchsetzt hat und an dem Objekt reflektiert oder gestreut wird. Wenn das Objekt mit Licht bestrahlt wird, welches das erste Beleuchtungsfilter nicht durchsetzt hat, erscheint das Objekt bei der direkten Beobachtung oder Detektion mit einer Kamera in seinen natürlichen Farben. Bei der Beleuchtung mit Licht, welches das erste Beleuchtungsfilter durchsetzt hat, wird das Objekt mit Licht aus den Wellenlängen, bei welchen das erste Beleuchtungsfilter einen Sperr-Bereich aufweist, nicht beleuchtet. Damit wird das Objekt nicht mit Weißlicht beleuchtet, sondern mit einem Licht, welches zwar viele verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Lichts enthält, dem allerdings wesentliche Wellenlängenbereiche fehlen, so dass ein natürlicher Farbeindruck des Objekts nicht entstehen kann.
Deshalb weist das erste Beobachtungsfilter nicht einen einzigen Durchlass-Bereich auf, über welchen die Fluoreszenz detektiert werden kann, sondern mehrere, nicht überlappende Durchlass-Bereiche, welche durch Sperr-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters getrennt sind. Bei den Wellenlängen, bei welchen das erste Beobachtungsfilter einen Sperr-Bereich aufweist, kann das erste Beleuchtungsfilter einen Durchlass-Bereich haben, um das Objekt mit Licht zu bestrahlen, welches eine Wellenlänge aufweist, bei der das Objekt eigentlich fluoresziert. Aufgrund des Sperr-Bereichs in dem ersten Beobachtungsfilter trägt dieses Licht allerdings nicht zur detektierten Fluoreszenz bei. Es dient dann lediglich zur Beleuchtung des Objekts und kann, bei geeigneter Wahl des zwischen zwei Durchlass-Bereichen des ersten Beobachtungsfilters angeordneten Sperr-Bereichen des ersten Beobachtungsfilters dazu beitragen, dass die Verteilung von Wellenlängen, mit denen das Objekt beleuchtet wird, dahingehend eingestellt wird, dass das Objekt bei Beobachtung ohne das erste Beobachtungsfilter einen natürlichen Farbeindruck hervorruft. Es werden somit ”Lücken” im Beleuchtungslicht teilweise ”gefüllt”. Dies hat den Vorteil, dass der Farbeindruck, den das Objekt bei Beobachtung ohne das erste Beobachtungsfilter hervorruft, im Hinblick auf einen natürlichen Farbeindruck verbessert sein kann. Hierbei wird entstehendes Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen, die in einem Sperr-Bereich des ersten Beobachtungsfilters liegen, nicht detektiert, so dass beispielsweise ein Kontrast eines Fluoreszenzbilds vermindert sein kann, da eigentlich zur Verfügung stehendes Fluoreszenzlicht nicht zur Detektion der Fluoreszenz verwendet wird. Bei geeigneter Auslegung der Sperr-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters, welche zwischen Durchlass-Bereichen des ersten Beobachtungsfilters angeordnet sind, spielt dies keine Rolle, da der natürliche Farbeindruck, den das Objekt bei Beleuchtung mit Licht, das das erste Beleuchtungsfilter durchsetzt hat, wesentlich verbessert ist.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen weist das erste Beleuchtungsfilter in einem Bereich zwischen 440 nm und 560 nm einen Wellenlängenbereich auf, dessen Breite größer als 45 nm ist und in dem der Transmissionsgrad des ersten Beleuchtungsfilters kleiner als 0,80 ist. Hierdurch wird die Menge an grünem Licht, die auf das Objekt gelangt, etwas reduziert, was dazu führt, dass der Farbeindruck des Objekts in der Normallichtbeobachtung weiter verbessert wird.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen hierin ist der Wellenlängenbereich, in dem der Transmissionsgrad kleiner als 0,80 ist, in einem Bereich zwischen 465 nm und 540 nm vorgesehen, und gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen hierin ist in dem Wellenlängenbereich mit der Breite größer als 45 nm der Transmissionsgrad kleiner als 0,70 und insbesondere kleiner als 0,65.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das optische System für eine Fluoreszenzbeobachtung ein Beleuchtungsfilter und ein Beobachtungsfilter, wobei das Beobachtungsfilter in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: wenigstens zwei nicht überlappende Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters, wobei ein jeder dieser Durchlass-Bereiche zwischen einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein erster Wert; und mehrere Sperr-Bereiche des Beobachtungsfilters, deren Zahl gleich einer Zahl der Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters ist, nämlich einen ersten Sperr-Bereich des Beobachtungsfilters, der zwischen 380 nm und einer kleinsten der ersten Wellenlängen der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein zweiter Wert, und wenigstens einen weiteren Sperr-Bereich des Beobachtungsfilters, wobei ein jeder der weiteren Sperr-Bereiche zwischen der zweiten Wellenlänge eines der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters und der ersten Wellenlänge eines weiteren der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein dritter Wert; wobei das Beleuchtungsfilter in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: mehrere Durchlass-Bereiche des Beleuchtungsfilters, deren Zahl gleich der Zahl der Sperr-Bereiche des Beobachtungsfilters ist, nämlich einen ersten Durchlass-Bereich des Beleuchtungsfilters, der zwischen 380 nm und einer Wellenlänge, die kleiner ist als die kleinste der ersten Wellenlängen der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters, einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein vierter Wert; und weitere Durchlass-Bereiche des Beleuchtungsfilters, wobei ein jeder der weiteren Durchlass-Bereiche zwischen einer Wellenlänge, die größer ist als die zweite Wellenlänge eines Durchlass-Bereichs des Beobachtungsfilters, und einer Wellenlänge, die kleiner ist als die erste Wellenlänge eines weiteren Durchlass-Bereichs des Beobachtungsfilters, einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein fünfter Wert; und mehrere Sperr-Bereiche des Beleuchtungsfilters, deren Zahl gleich der Zahl der Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters ist, wobei ein jeder der Sperr-Bereiche des Beleuchtungsfilters zwischen der Wellenlänge, die kleiner ist als die erste Wellenlänge eines der Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters, und der Wellenlänge, die größer ist als die zweite Wellenlänge dieses Durchlass-Bereichs des Beobachtungsfilters, einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein sechster Wert.
Die Detektion einer Fluoreszenz mit einem Beobachtungsfilter, welches mehrere Durchlass-Bereiche aufweist, welche durch Sperr-Bereiche getrennt sind, ist besonders für die Detektion von Fluoreszenzen geeignet, deren Emissionsspektrum breit ist, d. h. die Intensitäten der Fluoreszenzstrahlung in einem breiten Wellenlängenband eine signifikante Intensität aufweisen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein Fluoreszenzspektrum in einem Wellenlängenbereich einer Breite von mehr als 50 nm oder mehr als 100 nm eine Intensität aufweist, die größer ist als 10% einer maximalen Intensität des Fluoreszenzspektrums. Ein derart breites Fluoreszenzspektrum kann zur Detektion mit dem Beobachtungsfilter zur Beobachtung in mehreren Durchlass-Bereichen aufgeteilt werden, wobei der zwischen zwei Durchlass-Bereichen liegende Sperr-Bereich Raum lässt für eine Beleuchtung, die den natürlichen Farbeindruck bei direkter Beobachtung signifikant verbessern kann. Hierbei ist es möglich, nicht nur zwei, sondern drei oder mehr verschiedene Durchlass-Bereiche in dem Beobachtungsfilter vorzusehen, welche entsprechend durch zwei oder mehr Sperr-Bereiche getrennt sind. Bei den Wellenlängen, die in einem Sperr-Bereich des Beobachtungsfilters enthalten sind, weist das entsprechende Beleuchtungsfilter Durchlass-Bereiche auf, welche den natürlichen Farbeindruck verbessern.
Ein Beispiel der Fluoreszenz, bei welcher die erläuterte Art von Beleuchtungsfiltern und Beobachtungsfiltern erfolgreich eingesetzt werden kann, ist die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX. Diese Fluoreszenz wird zur Sichtbarmachung von Tumoren verwendet. Insbesondere zur Sichtbarmachung von hochgradigen und niedriggradigen Gliomen scheint die Verwendung vielversprechend zu sein, wobei zur Sichtbarmachung von niedriggradigen Gliomen momentan keine anderen geeigneten Methoden bekannt sind.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist die Steuerung dazu konfiguriert, ein von der Kamera in dem ersten Betriebsmodus gewonnenes Fluoreszenzbild zu verarbeiten, indem in dem in dem ersten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild ein zusammenhängender fluoreszierender Bereich basierend auf wenigstens einem Entscheidungsparameter identifiziert wird, eine Repräsentierung eines Randes des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs erzeugt wird, ein Bild erzeugt wird, welches die Repräsentierung des Randes des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs enthält, und das erzeugte Bild an die Anzeigevorrichtung zur Darstellung übertragen wird.
Das erste Beobachtungsfilter ist in dem ersten Betriebsmodus in dem dritten Strahlengang, d. h. zwischen dem Objektbereich und der Kamera angeordnet, so dass die Kamera ein Fluoreszenzbild des Objektbereichs detektiert. Das erste Beobachtungsfilter kann auch in dem zweiten Strahlengang, d. h. zwischen dem Objektbereich und dem Okular angeordnet sein. Ist das erste Beobachtungsfilter nicht in dem zweiten Strahlengang angeordnet, so kann ein Beobachter, der in das Okular Einblick nimmt, das Objekt, wie vorangehend erläutert, mit einem weitgehend unverfälschten Farbeindruck wahrnehmen. Die Steuerung kann das von der Kamera detektierte Fluoreszenzbild einer Bildverarbeitung unterziehen und ein Bild erzeugen, welches an die Anzeigevorrichtung zur Darstellung übertragen wird. Das durch die Anzeigevorrichtung dargestellte Bild ist über den vierten Strahlengang ebenfalls in dem Okular sichtbar, und zwar in Überlagerung mit dem über den ersten Strahlengang in das Okular abgebildeten Objektbereich, der dort mit dem weitgehend unverfälschten Farbeindruck wahrgenommen werden kann. Die Steuerung kann das Bild so erzeugen, dass es fluoreszierende Strukturen oder aus diesen abgeleitete Strukturen repräsentiert, welche von dem Beobachter in dem Okular in Überlagerung mit dem Normallichtbild des Objektbereichs wahrgenommen werden können. Die fluoreszierenden Strukturen oder die daraus abgeleiteten Strukturen können in dem erzeugten Bild in einer Farbe dargestellt werden, welche in dem Normallichtbild beispielsweise nur zu einem geringen Anteil enthalten ist. Beispielsweise kann die Farbe Grün für diese Zwecke verwendet werden.
Das erzeugte Bild wird aus dem detektierten Fluoreszenzbild durch Bildverarbeitung erzeugt. Hierbei ist für eine Vielzahl von Orten des erzeugten Bildes und beispielsweise für sämtliche Pixel des erzeugten Bildes jeweils zu entscheiden, ob das erzeugte Bild an den verschiedenen Orten bzw. Pixeln eine Farbe darstellen soll, so dass an diesen Orten die Bildinformation des erzeugten Bildes dem Normallichtbild überlagert ist, oder ob an diesen Orten bzw. Pixeln das erzeugte Bild keine Farbe darstellen und damit durchsichtig sein soll, so dass an den entsprechenden Orten dem Normallichtbild keine Bildinformation überlagert wird. Insbesondere kann die Bildverarbeitung in dem Fluoreszenzbild die Strukturen zusammenhängender fluoreszierender Bereiche identifizieren. Hierzu muss entschieden werden, ob ein bestimmter Ort bzw. Pixel des Fluoreszenzbilds ein Ort eines fluoreszierenden Bereichs ist. Dies kann basierend auf mindestens einem Entscheidungsparameter geschehen. Der Entscheidungsparameter kann beispielsweise ein Schwellwert für die Intensität des Fluoreszenzbilds sein. Dann kann basierend auf einem Vergleich mit dem Schwellwert entschieden werden, ob ein Ort bzw. Pixel des Fluoreszenzbilds innerhalb eines fluoreszierenden Bereichs liegt. Ist die Intensität des Orts bzw. Pixels des Fluoreszenzbilds größer als der Schwellwert, so liegt der Ort bzw. Pixel innerhalb eines fluoreszierenden Bereichs, und er liegt nicht in einem fluoreszierenden Bereich, wenn die Intensität des Fluoreszenzbilds an dem Ort bzw. Pixel kleiner als der Schwellwert ist. Andere Entscheidungsparameter sind möglich.
Die derart identifizierten zusammenhängenden fluoreszierenden Bereiche können in dem erzeugten Bild repräsentiert werden. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass eine Repräsentierung der Ränder der zusammenhängenden fluoreszierenden Bereiche in dem erzeugten Bild enthalten ist. Eine Repräsentierung eines Randes eines fluoreszierenden Bereichs ist insbesondere durch eine in dem erzeugten Bild enthaltene Linie möglich, welche sich entlang des Randes des fluoreszierenden Bereichs erstreckt. In diesem Fall nimmt der Beobachter beim Einblick in das Okular Linien war, welche dem Normallichtbild überlagert sind und die Ränder der fluoreszierenden Bereiche markieren. Wird die Fluoreszenz durch einen fluoreszierenden Stoff erzeugt, der in einem Tumorgewebe angereichert ist, so markieren die Linien die Ränder des Tumorgewebes in dem Normallichtbild und erleichtern somit die Entfernung des Tumorgewebes derart, dass dieses vollständig entfernt wird, ohne zu viel des umliegenden gesunden Gewebes zu entfernen.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst das optische System eine Eingabevorrichtung, um den wenigstens einen Entscheidungsparameter zu ändern bzw. zu editieren.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Optik ferner ein zweites Beleuchtungsfilter und ein zweites Beobachtungsfilter (O2), wobei das optische System einen zweiten Betriebsmodus aufweist, in dem das zweite Beleuchtungsfilter in dem ersten Strahlengang angeordnet ist und das zweite Beobachtungsfilter in dem dritten Strahlengang angeordnet ist.
Das zweite Beleuchtungsfilter und das zweite Beobachtungsfilter, welche in dem zweiten Betriebsmodus anstatt des ersten Beleuchtungsfilters und des ersten Beobachtungsfilters in die Strahlengänge eingefügt sind, sind auf die Beobachtung der Fluoreszenz des gleichen Fluoreszenzfarbstoffs angepasst wie das erste Beleuchtungsfilter und das erste Beobachtungsfilter. Allerdings weisen des zweite Beleuchtungsfilter und das zweite Beobachtungsfilter Durchlass-Bereiche und Sperr-Bereiche auf, die von den Durchlass-Bereichen und Sperr-Bereichen des ersten Beleuchtungsfilters und des ersten Beobachtungsfilters verschieden sind. Der zweite Beobachtungsmodus stellt somit eine zu dem ersten Beobachtungsmodus alternative Möglichkeit zur Beobachtung der gleichen Fluoreszenz bereit. Dies kann hilfreich sein, um die in dem ersten Betriebsmodus identifizierten fluoreszierenden Bereiche und/oder deren Ränder zu verifizieren und damit das korrekte Funktionieren der durch die Steuerung durchgeführten Bildverarbeitung der Fluoreszenzbilder zu überprüfen. Insbesondere kann der zweite Betriebsmodus auch dazu verwendet werden, den in dem ersten Betriebsmodus bei der Bildverarbeitung verwendeten Entscheidungsparameter einzustellen, d. h. die in dem ersten Betriebsmodus durchgeführte Bildverarbeitung zu kalibrieren. Insbesondere kann ein in dem zweiten Betriebsmodus von der Kammer gewonnenes Fluoreszenzbild verarbeitet werden, indem ein Rand eines zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs identifiziert wird. Das optische System kann dann in den ersten Betriebsmodus versetzt werden, um in diesem ein Fluoreszenzbild des gleichen, unveränderten Objektbereichs aufzunehmen. An dem in dem ersten Betriebsmodus aufgenommen Fluoreszenzbild kann die vorangehend beschriebene Bildverarbeitung basierend auf dem wenigstens einen Entscheidungsparameter durchgeführt werden. Wenn die hierbei identifizierten Ränder der fluoreszierenden Bereiche mit den Rändern der fluoreszierenden Bereiche übereinstimmen, welche in dem in dem zweiten Betriebsmodus detektierten Fluoreszenzbild identifiziert wurden, kann davon ausgegangen werden, dass der wenigstens eine Entscheidungsparameter geeignet eingestellt ist. Ist dies nicht der Fall, kann der wenigstens eine Entscheidungsparameter solange verändert werden, bis die Ränder der fluoreszierenden Bereiche, die in dem in dem ersten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild identifiziert werden, im Wesentlichen mit den in dem in dem zweiten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild identifizierten Rändern der fluoreszierenden Bereiche zusammenfallen.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen weist das zweite Beleuchtungsfilter in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik auf: einen Durchlass-Bereich des zweiten Beleuchtungsfilters, der zwischen 380 nm und einer ersten Wellenlänge, die kleiner ist als die kleinste der ersten Wellenlängen der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters, einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als der vierte Wert, und einen Sperr-Bereich des zweiten Beleuchtungsfilters, der zwischen einer zweiten Wellenlänge, die größer ist als die erste Wellenlänge kleiner als die kleinste der ersten Wellenlängen der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters, und 725 nm einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als der sechste Wert, wobei das zweite Beobachtungsfilter in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: einen Sperr-Bereich des zweiten Beobachtungsfilters, der zwischen 380 nm und der ersten Wellenlänge einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als der zweite Wert, und einen Durchlass-Bereich des zweiten Beobachtungsfilters, der zwischen der zweiten Wellenlänge und 725 nm einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als der erste Wert, wobei lediglich in einem Wellenlängenbereich T^O2(λ)·T^I2(λ) ≥ 0,05 ist und für alle anderen Wellenlängen außerhalb dieses Wellenlängenbereichs T^O2(λ)·T^I2(λ) < 0,05 gilt, wobei sich der Wellenlängenbereich zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge liegt und sich über 50 nm erstreckt, und wobei T^O2(λ) der Transmissionsgrad des zweiten Beobachtungsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist und T^I2(λ) der Transmissionsgrad des zweiten Beleuchtungsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist.
Bei dieser Auslegung des zweitem Beleuchtungsfilters und des zweiten Beobachtungsfilters gelangt nicht nur Fluoreszenzlicht zur Kamera, sondern auch Beleuchtungslicht aus dem Wellenlängenbereich, in welchem das Produkt aus dem Transmissionsgrad des zweiten Beleuchtungsfilters und dem Transmissionsgrad des zweiten Beobachtungsfilters größer als 0,05 ist. Dieses zu der Kamera gelangende Beleuchtungslicht hat Wellenlängen, welche von den Wellenlängen des zu der Kamera gelangenden Fluoreszenzlichts wesentlich verschieden sind, so dass sich dieses Beleuchtungslicht von dem Fluoreszenzlicht hinsichtlich der Farbe unterscheidet.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen ist die Kamera eine Farbkamera, und die Steuerung ist dazu konfiguriert, in dem zweiten Betriebsmodus gewonnene Fluoreszenzbilder zu verarbeiten, indem Ränder der fluoreszierenden Bereiche basierend auf einer Farbinformation der in dem zweiten Betriebsmodus detektierten Fluoreszenzbilder identifiziert werden. An den Rändern der fluoreszierenden Bereiche findet ein Farbübergang von der Farbe des Fluoreszenzlichts im Inneren der fluoreszierenden Bereiche hin zu der Farbe des Beleuchtungslichts statt, welches das zweite Beleuchtungsfilter und das zweite Beobachtungsfilter in dem 50 nm breiten Wellenlängenbereich durchsetzt. Dieser Farbübergang kann sowohl mit dem Auge des Beobachters als auch durch das Auswerten der Farbinformation der in dem zweiten Betriebsmodus detektierten Fluoreszenzbilder erfasst werden. Durch Lokalisieren derartiger Farbübergänge in dem in dem zweiten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild ist es somit auf einfache Weise möglich, Ränder von fluoreszierenden Bereichen in dem Fluoreszenzbild zu identifizieren. Die auf diese Weise identifizierten fluoreszierenden Bereiche können dann die Grundlage zur Einstellung des wenigstens einen Entscheidungsparameters bilden, welcher bei der Bildverarbeitung in dem ersten Betriebsmodus zum Identifizieren der fluoreszierenden Bereiche eingesetzt wird. In dem Fall, in welchem das zweite Beleuchtungsfilter und das zweite Beobachtungsfilter auf die Beobachtung der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX ausgelegt sind, erscheinen nicht-fluoreszierende Bereiche in dem in dem zweiten Betriebsmodus aufgenommen Fluoreszenzbild blau, fluoreszierende Bereiche erscheinen in diesem Fluoreszenzbild rot, und der Farbübergang an den Rändern von fluoreszierenden Bereichen erscheint lachsfarben.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Fluoreszenzbeobachtungssystems;
2 eine schematische Darstellung von Durchlasscharakteristiken eines ersten Beobachtungsfilters bzw. eines ersten Beleuchtungsfilters gemäß einer Ausführungsform, welche in dem Fluoreszenzbeobachtungssystem der 1 in einem ersten Betriebsmodus einsetzbar sind;
3 eine Grafik, die ein Anregungsspektrum und ein Fluoreszenzspektrum von Protoporphyrin IX darstellt;
4 eine Grafik, welche Durchlasscharakteristiken eines ersten Beobachtungsfilters bzw. eines ersten Beleuchtungsfilters darstellt, welche auf die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX abgestimmt sind;
5 eine schematische Darstellung eines durch Einblicknahme in ein Okular des Fluoreszenzbeobachtungssystems wahrgenommenen Bildes in einem ersten Betriebsmodus zur Fluoreszenzbeobachtung; und
6 eine schematische Darstellung von Durchlasscharakteristiken eines zweiten Beobachtungsfilters bzw. eines zweiten Beleuchtungsfilters gemäß einer Ausführungsform, welche in dem Fluoreszenzbeobachtungssystem der 1 in einem zweiten Betriebsmodus einsetzbar sind.
Eine Ausführungsform eines Fluoreszenzbeobachtungssystems wird nachfolgend anhand eines Operationsmikroskops erläutert. Allerdings sind Ausführungsformen des Fluoreszenzbeobachtungssystems nicht auf solche Operationsmikroskope beschränkt, sondern umfassen vielmehr jegliche Fluoreszenzbeobachtungssysteme, bei welchen auf ein Objekt gerichtetes Beleuchtungslicht mit einem Beleuchtungslichtfilter gefiltert und von dem Objekt ausgehendes Licht mit einem Beobachtungslichtfilter gefiltert wird.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Fluoreszenzbeobachtungssystem bzw. Mikroskop 1 eine Mikroskopieoptik 3 mit einem Objektiv 5 mit einer optischen Achse 7. In einer Objektebene des Objektivs 5 ist ein zu untersuchendes Objekt 9 angeordnet. Von dem Objekt 9 ausgehendes Licht wird von dem Objektiv 5 in ein bildseitiges Strahlenbündel 11 überführt, in welchem zwei mit Abstand von der optischen Achse 7 angeordnete Zoomsysteme 12, 13 angeordnet sind und aus dem Strahlenbündel 11 jeweils ein Teilstrahlenbündel 14 bzw. 15 herausgreifen und über in 1 nicht dargestellten Umlenkprismen Okularen 16 und 17 zuführen, in welche ein Betrachter mit seinem linken Auge 18 bzw. seinem rechten Auge 19 Einblick nimmt, um eine vergrößerte Darstellung des Objekts 9 als Bild wahrzunehmen.
In dem Teilstrahlenbündel 15 ist ein teildurchlässiger Spiegel 21 angeordnet, um einen Teil des Lichts als Strahl 23 auszukoppeln, welcher einem Kamerasystem 24 zugeführt wird. Das Kamerasystem 24 kann eine Kamera oder mehrere Kameras umfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Kamerasystem 24 eine Kamera 32, welcher Licht des Strahls 23, welches einen teildurchlässigen Spiegel 25 durchsetzt, über eine Kameraadapteroptik 31 zugeführt wird, und eine Kamera 55, welcher Licht des Strahls 29, das an dem teildurchlässigen Spiegel 25 reflektiert wird, über ein erstes Beobachtungsfilter 57 und eine Kameraadapteroptik 53 zugeführt wird.
Die Kamera 55 dient zur Aufnahme von Fluoreszenzbildern. Die Kamera 55 kann hierzu eine Farbkamera sein, welche einen Bildsensor aufweist, der beispielsweise für die Farben rot, grün und blau separate Pixel aufweist. Ein Beispiel für einen solchen Bildsensor ist ein Bayer-Sensor. Die Farbkamera kann auch von einem Typ sein, der mehrere monochrome Bildsensoren aufweist, welchen beispielsweise über dichroitische Strahlteiler Licht unterschiedlicher Wellenlängenbereiche zugeführt wird.
Das erste Beobachtungsfilter 57 kann mittels eines von einer Steuerung 35 kontrollierten Aktuators 59 in den Strahl 29 eingeführt und aus diesem entfernt werden, wie dies durch den Doppelpfeil 58 in 1 schematisch angedeutet ist. Das Mikroskop 1 weist zwei Betriebszustände zur Fluoreszenzbeobachtung auf. In einem ersten der zwei Betriebszustände ist das erste Beobachtungsfilter 57 in dem Strahl 29 und damit in einem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 angeordnet, während es in dem zweiten Betriebsmodus nicht in diesem Strahlengang angeordnet ist.
In dem ersten Betriebsmodus ist das erste Beobachtungsfilter 57 in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55, nicht aber in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und dem Okular 17 angeordnet. Somit kann der Benutzer mit seinem Auge 19 während des ersten Betriebsmodus ein Normallichtbild des Objekts wahrnehmen, während die Kamera 55 Fluoreszenzbilder detektieren kann.
Im zweiten Betriebsmodus ist ein zweites Beobachtungsfilter 96 in dem Strahlengang zischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 und in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und dem Okular 17 angeordnet. Das zweite Beobachtungsfilter 96 kann durch einen von der Steuerung 35 kontrollierten Aktuator 98 in den Strahlengang eingefügt und aus diesem entfernt werden, wie dies durch den Doppelpfeil 99 in 1 schematisch angedeutet ist. In dem ersten Betriebsmodus ist das zweite Beobachtungsfilter 96 nicht in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und dem Okular 17 und in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 angeordnet. Das zweite Beobachtungsfilter 96 ist in den von dem Objekt 9 ausgehenden Strahlengängen vor dem Strahlteiler 21 angeordnet, so dass das zweite Beobachtungsfilter 96 gleichzeitig in den beiden Strahlengängen zwischen dem Objekt 9 und dem Okular 17 und zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 angeordnet ist. Somit nimmt der Benutzer über das Okular 17 in dem zweiten Betriebsmodus ein Fluoreszenzbild wahr, welches auch von der Kamera 55 detektiert wird. Es ist jedoch auch möglich, das zweite Beobachtungsfilter 96 lediglich in dem Strahlengang zwischen dem Objekt und der Kamera 55 und nicht in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und dem Okular 17 anzuordnen, indem das Beobachtungsfilter 96 beispielsweise gemeinsam mit dem ersten Beobachtungsfilter 57 auf einem Filterträger angeordnet wird, welcher von dem Aktuator 59 bewegt wird, um das erste Beobachtungsfilter 57 und das zweite Beobachtungsfilter wahlweise in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 anzuordnen.
Das erste Beobachtungsfilter 57 ist ein Fluoreszenzlichtfilter, welches lediglich Fluoreszenzlicht eines in dem Objekt 9 enthaltenen Fluoreszenzfarbstoffs durchtreten lässt. Somit kann die Kamera 32 ein Normallichtbild des Objekts 9 detektieren, während die Kamera 55 ein Fluoreszenzlichtbild des Objekts 9 detektieren kann. Bilder der Kameras 32 und 55 werden über Datenverbindungen 33 bzw. 65 an eine Steuerung 35 übertragen und können in dieser verarbeitet und in einem Speicher 95 gespeichert werden.
Auf ähnliche Weise kann in dem anderen Teilstrahlenbündel 14 ein teildurchlässiger Spiegel 37 angeordnet sein, über welchen ein Teilstrahl 39 ausgekoppelt wird, der über eine Kameraadapteroptik 41 einer Kamera 43 zugeführt wird, welche ebenfalls ein Normallichtbild detektieren kann, wobei deren detektierte Bilder über ein Datenverbindung 45 an die Steuerung 35 übertragen werden.
An die Steuerung 35 ist über eine Datenverbindung 67 ein Display 69 angeschlossen, dessen dargestelltes Bild über eine Projektionsoptik 70 und einen in dem Teilstrahlenbündel 15 angeordneten weiteren teildurchlässigen Spiegel 68 in den Strahlengang zu dem Okular 17 eingekoppelt wird, so dass der Betrachter mit seinem Auge 19 sowohl das auf dem Display 69 dargestellte Bild als auch das Bild des Objekts direkt wahrnehmen kann. Somit können von der Steuerung 35 beispielsweise Daten in das Okular 17 eingeblendet werden oder Bilder des Objekts, welche durch die Kameras 32, 55 und 43 detektiert oder durch Analyse der detektierten Bilder generiert werden können.
Die durch die Kameras detektierten Bilder können von der Steuerung 35 auch an ein kopfgetragenes Betrachtungsgerät 49, welches auch als head mounted display bezeichnet wird, ausgegeben werden, wozu das Gerät 49 zwei Displays 51, 52 für das rechte bzw. linke Auge des Betrachters umfasst.
In der Darstellung der 1 sind das zweite Beobachtungsfilter 96, der Strahlteiler 21 und der Strahlteiler 68 lediglich in dem Strahlengang zwischen dem Objekt und dem rechten Okular 17 angeordnet. Entsprechend wird den Kameras 55 und 32 lediglich Licht des zu dem rechten Okular 17 führenden Strahlengang zugeleitet, und das Display 69 projiziert die durch dieses dargestellten Bilder lediglich in den Strahlengang zu dem Okular 17. Es ist jedoch auch möglich, entsprechende Komponenten in dem und für den Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und dem linken Okular 16 vorzusehen, so dass der Aufbau des Mikroskops hinsichtlich der Strahlengängen zu den Okularen 16 und 17 symmetrisch ist.
Das Mikroskop 1 umfasst ferner ein Beleuchtungssystem 63 zum Erzeugen eines auf das Objekt 9 gerichteten Beleuchtungslichtstrahls 81. Hierzu umfasst das Beleuchtungssystem 63 eine breitbandige Lichtquelle, wie beispielsweise eine Halogenlampe oder eine Xenonlampe 71, einen Reflektor 72 und einen Kollimator 73, um einen kollimierten Lichtstrahl 74 zu erzeugen, welcher mittels einer oder mehrerer Linsen 75 auf ein Eintrittsende 76 eines Glasfaserbündels 77 gerichtet sein kann, um von der Lampe 71 emittiertes Licht in das Glasfaserbündel 77 einzukoppeln. Durch das Glasfaserbündel 77 wird das Licht in die Nähe des Objekts 9 transportiert, tritt dort an einem Austrittsende 78 des Glasfaserbündels 77 aus und wird dann durch eine Kollimationsoptik 79 zu dem auf das Objekt 9 gerichteten Beleuchtungslichtstrahl 81 kollimiert.
Das Beleuchtungssystem 63 umfasst ferner eine Filterplatte 83, welche ein erstes Beleuchtungsfilter 84 zur Fluoreszenzbeobachtung, ein zweites Beleuchtungsfilter 82 zur Fluoreszenzbeobachtung und ein Beleuchtungsfilter 85 zur Normallichtbeobachtung aufweist. Ein von der Steuerung 35 kontrollierter Antrieb 87 ist vorgesehen, um wahlweise das erste Beleuchtungslichtfilter 84 zur Fluoreszenzbeobachtung, das zweite Beleuchtungsfilter 82 zur Fluoreszenzbeobachtung oder das Beleuchtungsfilter 85 zur Normallichtbeobachtung in dem Strahl 74 anzuordnen, wie dies durch den Doppelpfeil 88 angedeutet ist. Das erste Beleuchtungsfilter 84 zur Fluoreszenzbeobachtung und das zweite Beleuchtungsfilter 82 zur Fluoreszenzbeobachtung werden dann in dem Strahl 74 angeordnet, wenn in dem Objekt 9 eine Fluoreszenz angeregt und beobachtet werden soll, während das Beleuchtungsfilter 85 zur Normallichtbeobachtung in dem Strahl 74 angeordnet wird, wenn das Objekt 9 unter Belichtung mit normalem Licht, wie beispielsweise Weißlicht, beobachtet werden soll. Das Beleuchtungsfilter 85 zur Normallichtbeobachtung kann hierbei beispielsweise so ausgebildet sein, dass es von der Lampe 71 erzeugtes infrarotes Licht oder dem infraroten Licht nahes langwelliges Licht nicht passieren lässt, um eine unnötige Erwärmung des Objekts 9 zu vermeiden, und Licht kürzerer Wellenlängen passieren lässt.
Die wahlweise Anordnung des ersten Beleuchtungsfilters 84 für die Fluoreszenzbeobachtung, des zweiten Beleuchtungsfilters 82 für die Fluoreszenzbeobachtungen und des Beobachtungsfilters 85 für die Normallichtbeobachtung in dem Strahl 74 kann von dem Benutzer über ein an der Steuerung 35 angeschlossenes Eingabegerät, wie beispielsweise einen Taster 97 oder eine Tastatur 98, kontrolliert werden. Ferner kann die Steuerung 35 ein Programm ausführen, welches eine Änderung des in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 71 und dem Objekt 9 angeordneten Beleuchtungsfilters beinhaltet. Das erste Beleuchtungsfilter 84 wird in dem ersten Betriebsmodus zur Fluoreszenzbeobachtung in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Objekt angeordnet, in welchem auch das erste Beobachtungsfilter 57 in dem Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 angeordnet ist. Das zweite Beleuchtungsfilter 82 ist in dem zweiten Betriebsmodus zur Fluoreszenzbeobachtung in dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 71 in dem Objekt 9 angeordnet, in welchem auch das zweite Beobachtungsfilter 96 im Strahlengang zwischen dem Objekt 9 und der Kamera 55 angeordnet ist.
Die Durchlasscharakteristiken des ersten Beleuchtungsfilters 84 für die Fluoreszenzbeobachtung und des ersten Beobachtungsfilters 57 für die Fluoreszenzbeobachtung werden nachfolgend anhand der 2 erläutert.
2 zeigt in ihrem oberen Teil schematisch die Durchlasscharaktertstik T^O des ersten Beobachtungsfilters 57 und in ihrem unteren Teil schematisch die Durchlasscharakteristik T^I des ersten Beleuchtungsfilters 84. In der 2 sind Elemente des ersten Beobachtungsfilters mit dem hochgestellten Index O (Observation) bezeichnet und Elemente des ersten Beleuchtungsfilters mit dem hochgestellten Index I (Illumination) bezeichnet. Die Durchlasscharakteristiken sind in dem Wellenlängenbereich 380 nm ≤ λ ≤ 725 nm dargestellt. In diesem Wellenlängenbereich weisen beide Filter mehrere Durchlass-Bereiche und Sperr-Bereiche auf. Die Durchlass-Bereiche sind mit ”D” und die Sperr-Bereiche mit ”S” bezeichnet. Die Durchlass-Bereiche bzw. Sperr-Bereiche sind in der 2 von links nach rechts beginnend mit 0 durchnummeriert, wobei ein tiefgestellter Index die Nummer des Bereichs wiedergibt.
In Sperr-Bereichen ist der Transmissionsgrad T klein, und in den Durchlass-Bereichen ist der Transmissionsgrad T groß. In der Darstellung der 2 ändert sich der Transmissionsgrad an den Grenzen zwischen Durchlass-Bereichen und Sperr-Bereichen sprunghaft. Dies ist idealisiert, denn in der Praxis ergeben sich an den Grenzen zwischen Sperr-Bereichen und Durchlass-Bereichen stetige Änderungen des Transmissionsgrads. Wellenlängen λ, die Grenzen zwischen Sperr-Bereichen und Durchlass-Bereichen bezeichnen, sind in der 2 mit einem tiefgestellten Index ergänzt, wobei ”l” (low) für eine linke Grenze eines Bereichs und ”h” (high) für eine rechte Grenze eines Bereichs steht.
Das erste Beobachtungsfilter 57 soll Fluoreszenzlicht durchlassen. Hierzu weist das erste Beobachtungsfilter zwei Durchlass-Bereiche D O / 1 und D O / 2 auf. Die Durchlasscharakteristik für den ersten Durchlass-Bereich weist eine linke Flanke bei einer Wellenlänge λ O / 1l und eine rechte Flanke bei einer Wellenlänge λ O / 1h auf. Der zweite Durchlass-Bereich D O / 2 weist eine linke Flanke bei einer Wellenlänge λ O / 2l und eine rechte Flanke bei einer Wellenlänge λ O / 2h auf. Die Wellenlängen λ O / 1l und λ O / 2h sind so gewählt, dass sie innerhalb des Fluoreszenzspektrums der zu untersuchenden Fluoreszenz liegen, d. h. bei diesen beiden Wellenlängen und den Wellenlängen dazwischen wird Fluoreszenzlicht mit signifikanter Intensität emittiert. In den Wellenlängenbereichen, in welchen kein Durchlass-Bereich vorliegt, weist das Beobachtungsfilter Sperr-Bereiche auf. Dies sind ein Sperr-Bereich S O / 0 bei Wellenlängen zwischen 380 nm und λ O / 1l ein weiterer Sperr-Bereich S O / 1 bei Wellenlängen zwischen λ O / 1h und λ O / 2l und noch ein weiterer Sperr-Bereich S O / 2 bei Wellenlängen zwischen λ O / 2h und 725 nm.
In einem jeden der Sperr-Bereiche und Durchlass-Bereiche kann ein mittlerer Transmissionsgrad T bestimmt werden. Dies kann beispielsweise durch Integration geschehen, wie beispielsweise gemäß der Formel
für den Durchlass-Bereich D O / 1.
In dem Durchlass-Bereichen D^O ist der mittlere Transmissionsgrad jeweils größer als ein Wert W₁, der beispielsweise größer als 0,7, größer als 0,8 oder größer als 0,9 sein kann. In dem ersten Sperr-Bereich S O / 0 ist der mittlere Transmissionsgrad kleiner als ein Wert W₂ und in den weiteren Sperr-Bereichen S O / 1 und S O / 2 ist der mittlere Transmissionsgrad kleiner als ein Wert W₃. In der Praxis ist der erste Sperr-Bereich S O / 0 wesentlich breiter als die weiteren Sperr-Bereiche S O / 1 und S O / 2, so dass der Wert W₃ größer sein kann als der Wert W₂, ohne dass direkt Beleuchtungslicht in signifikantem Umfang durch das erste Beobachtungsfilter hindurchtritt. Beispielhafte Werte für die Werte W₂ und W₃ sind kleiner als 0,3, kleiner als 0,2 oder kleiner als 0,1.
Da das Licht, welches die Durchlass-Bereiche D^O des ersten Beobachtungsfilters durchsetzt, im Wesentlichen nur Fluoreszenzlicht sein soll, weist das erste Beleuchtungsfilter bei den Wellenlängen, bei denen das erste Beobachtungsfilter einen Durchlass-Bereich hat, einen dem jeweiligen Durchlass-Bereich des ersten Beobachtungsfilters zugeordneten Sperr-Bereich auf. Dem Durchlass-Bereich D O / 1 des ersten Beobachtungsfilters ist ein Sperr-Bereich S I / 1 des ersten Beleuchtungsfilters zugeordnet, und dem Durchlass-Bereich D O / 2 des ersten Beobachtungsfilters ist ein Sperr-Bereich S I / 2 des ersten Beleuchtungsfilters zugeordnet. Der Sperr-Bereich S I / 1 liegt zwischen den Wellenlängen λ I / 1l und λ I / 1h, und der Sperr-Bereich S I / 2 liegt zwischen den Wellenlängen λ I / 2l und λ I / 2h. Um ein Durchtreten von Beleuchtungslicht durch beide Filter zu vermeiden, sind die Sperr-Bereiche des ersten Beleuchtungsfilters breiter gewählt als die Durchlass-Bereiche des ersten Beobachtungsfilters. Insbesondere ist λ I / 1l < λ O / 1l, λ I / 1h > λ O / 1h, λ I / 2l < λ O / 2l und λ I / 2h > λ O / 2h.
Bei den Wellenlängen, bei denen das erste Beleuchtungsfilter keinen Sperr-Bereich aufweist, weist es Durchlass-Bereiche auf. Es sind dies ein erster Durchlass-Bereich D I / 0 zwischen 380 nm und λ I / 1l, ein weiterer Durchlass-Bereich D I / 1 zwischen λ I / 1h und λ I / 2l sowie ein weiterer Durchlass-Bereich D I / 2 zwischen λ I / 2h und 725 nm. In den Sperr-Bereichen ist der mittlere Transmissionsgrad kleiner als ein Wert W₆, in dem ersten Durchlass-Bereich D I / 0 ist der mittlere Transmissionsgrad größer als ein Wert W₄, und in den weiteren Durchlass-Bereichen D I / 1 und D I / 2 ist der mittlere Transmissionsgrad jeweils größer als ein Wert W₅. Aufgrund der in der Praxis größeren Breite des Durchlass-Bereichs D I / 0 im Vergleich zu den weiteren Durchlass-Bereichen D I / 1 und D I / 2, kann der Wert W₄ größer sein als der Wert W₅. Die Werte W₄ und W₅ können beispielsweise größer als 0,7, größer als 0,8 und größer als 0,9 sein. Der Wert W₆ kann kleiner als 0,3, kleiner als 0,2 und kleiner als 0,1 sein.
Der Durchlass-Bereich D I / 0 dient dazu, das Objekt für zwei verschiedene Zwecke zu beleuchten. Zum einen regt das das erste Beleuchtungsfilter in dem Durchlass-Bereich D I / 0 passierende Licht die Fluoreszenz an, so dass das entsprechende Fluoreszenzlicht das erste Beobachtungsfilter in dessen Durchlass-Bereichen D O / 1 und D O / 2 passieren und zu der Kamera 55 gelangen kann. Die Kamera 55 detektiert dann ein Fluoreszenzbild des Objekts. Zum anderen dient das das erste Beobachtungsfilter in dem Durchlass-Bereich D I / 0 passierende Licht zur Normallichtbeleuchtung des Objekts, so dass der Benutzer über die Okulare 16, 17 mit seinen Augen 18, 19 das Objekt direkt beobachten kann. Ebenso kann die Kamera 32 ein Normallichtbild des Objekts detektieren.
Bei Beleuchtung alleine mit dem Licht, welches das ersten Beleuchtungsfilter in dem Durchlass-Bereich D I / 0 durchsetzt, würde das Objekt bei Betrachtung mit dem Auge in einem stark verfälschten Farbeindruck erscheinen, da aufgrund der Sperr-Bereiche des Beleuchtungsfilters S I / 1 und S I / 2 wesentliche Teile des sichtbaren Spektrums fehlen. Bei einem herkömmlichen Beobachtungssystem zur Fluoreszenzbeleuchtung weist ein Beleuchtungsfilter einen einzigen Sperr-Bereich auf, der sich in der Darstellung der 2 von der Wellenlänge λ I / 1l bis zur Wellenlänge λ I / 2h erstrecken würde. Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel werden in dem ersten Beleuchtungsfilter zwei Sperr-Bereiche S I / 1 und S I / 2 eingesetzt, welche nicht überlappen und zwischen denen der Durchlass-Bereich D I / 1 vorgesehen ist. Dieser dient dazu, das Objekt mit Licht für die Normallichtbeobachtung zu beleuchten. Bei geeigneter Wahl dieses Durchlass-Bereichs D I / 1 kann der Farbeindruck des Objekts wesentlich verbessert werden und ein weißes Objekt kann nahezu weiß erscheinen. Der Durchlass-Bereich D I / 1 bietet damit einen wesentlichen Vorteil zur Verbesserung des Farbeindrucks des beobachteten Objekts im Normallichtbild. Der Durchlass-Bereichs D I / 1 führt auch dazu, dass bei diesen Wellenlängen das Beobachtungsfilter für die Fluoreszenzbeobachtung den entsprechenden Sperr-Bereich S O / 1 aufweisen muss, wodurch die detektierte Intensität an Fluoreszenzlicht reduziert wird. Dennoch wird der Vorteil der Verbesserung des Farbeindrucks bei der Normallichtbeobachtung erzielt. Auch der weitere Durchlass-Bereich D I / 2 des ersten Beleuchtungsfilters dient dazu, das Objekt mit noch weiteren Wellenlängen zu beleuchten, um den Farbeindruck bei der Normallichtbeobachtung zu verbessern.
Gegenüber der vorangehenden Beschreibung, die zum Verständnis der Prinzipien des Filtersystems für den ersten Betriebsmodus zur Fluoreszenzbeobachtung anhand der schematischen Darstellung der 2 erfolgt ist, können Filtersysteme mit diesen Prinzipien variiert werden. Beispielsweise kann der Durchlass-Bereich D I / 2 weggelassen werden, so dass sich der Sperr-Bereich S I / 2 bis zu der Wellenlänge 725 nm erstreckt. Ferner kann die Zahl der Durchlass-Bereiche D O / 1 , D O / 2 des ersten Beobachtungsfilters erhöht werden, wobei bei den Wellenlängen der dann entsprechend größeren Zahl von Sperr-Bereichen S O / 1, S O / 2, ... des ersten Beobachtungsfilters Durchlass-Bereiche D I / 1, D I / 2, ... des ersten Beleuchtungsfilters vorgesehen sind.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines optischen Filtersystems mit einem ersten Beleuchtungsfilter und einem ersten Beobachtungsfilter für die Fluoreszenzbeobachtung in dem ersten Betriebsmodus erläutert, welche für die Beobachtung einer Fluoreszenz von Protoporphyrin IX ausgelegt sind. Mit Hilfe der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX können Gliome sichtbar gemacht werden. Hierzu wird einem Patienten vor einer Operation 5-ALA verabreicht, was einige Stunden nach der Verabreichung zu der gewünschten Fluoreszenz von Protoporphyrin IX führt.
Die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX ist in 3 für Wellenlängen von 400 nm bis 775 nm dargestellt. Hierbei sind Intensitäten I(λ) in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ des Anregungsspektrums von Protoporphyrin IX durch eine gepunktete Linie 91 dargestellt, und Intensitäten I(λ) in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ des Emissionsspektrums von Protoporphyrin IX sind durch eine durchgezogene Linie 93 dargestellt. Beide Spektren sind hierbei so normiert, dass ihr Maximum 1,0 ist.
4 zeigt Graphen von Durchlasscharakteristiken eines Filtersystems, welches auf die Beobachtung der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX für die Fluoreszenzbeobachtung in dem ersten Betriebsmodus ausgelegt ist. Im Unterschied zu der 2, wo die Transmission des ersten Beleuchtungsfilters in einem unteren Teil der Figur und die Transmission des ersten Beobachtungsfilters in einem oberen Teil der Figur schematisch dargestellt sind, sind in der 4 die Durchlasscharakteristik T^I des ersten Beleuchtungsfilters dieses Filtersystems und die Durchlasscharakteristik T^O des ersten Beobachtungsfilters dieses Filtersystems in einem Graphen gemeinsam dargestellt. Die Bezeichnungen für die Durchlass-Bereiche und die Sperr-Bereiche der jeweiligen Durchlasscharakteristiken entsprechen denen der 2.
Das erste Beobachtungsfilter weist Sperr-Bereiche S O / 0 und S O / 1 und Durchlass-Bereiche D O / 1 und D O / 2 auf.
Der Sperr-Bereich S O / 0 liegt in einem Wellenlängenbereich 380 nm < λ < λ O / 1l, mit λ O / 1l = 625 nm.
Der Durchlass-Bereich D O / 1 liegt in einem Wellenlängenbereich λ O / 1l < λ < λ O / 1h, mit λ O / 1h = 650 nm.
Der Sperr-Bereich S O / 1 liegt in einem Wellenlängenbereich λ O / 1h < λ < λ O / 2l, mit λ O / 2l = 695 nm.
Der Durchlass-Bereich D O / 2 liegt in einem Wellenlängenbereich λ O / 2l < λ < 725 nm.
Das erste Beleuchtungsfilter weist Durchlass-Bereiche D I / 0 und D I / 1 und Sperr-Bereiche S I / 1 und S I / 2 auf.
Der Durchlass-Bereich D I / 0 liegt in einem Wellenlängenbereich 380 nm < λ < λ I / 1l mit λ I / 1l = 615 nm.
Der Sperr-Bereich S I / 1 liegt in einem Wellenlängenbereich λ I / 1l < λ < λ I / 1h, mit λ I / 1h = 660 nm.
Der Durchlass-Bereich D I / 1 liegt in einem Wellenlängenbereich λ I / 1h < λ < λ I / 2l, mit λ I / 2l = 685 nm.
Der Sperr-Bereich S I / 2 liegt in einem Wellenlängenbereich λ I / 2l < λ < 725 nm.
Das erste Beleuchtungsfilter weist ferner einen Bereich R¹ zwischen 465 nm und 540 nm innerhalb des Durchlass-Bereichs D I / 0 auf, in welchem der Transmissionsgrad auf einen Wert von etwa 0,62 reduziert ist. Hierdurch wird die Menge an grünere Licht, die auf das Objekt gelangt, etwas reduziert, was dazu führt, dass der Farbeindruck des Objekts in der Normallichtbeobachtung weiter verbessert wird.
5 ist eine beispielhafte schematische Darstellung eines Bildes 101 des Objekts 9, wie es durch Einblicknahme mit dem Auge 19 in das Okular 17 in dem ersten Betriebsmodus zur Fluoreszenzbeobachtung wahrgenommen werden kann. Es sei angenommen, dass ein in dem Bild 101 enthaltener dargestellter Bereich des Objekts 9 einen fluoreszierenden Bereich 103 und einen diesen umgebenden nicht fluoreszierenden Bereich 105 umfasst. Der fluoreszierende Bereich 103 ist in dem in dem ersten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild durch Bildanalyse mit der Steuerung 35 identifizierbar. In dem über den Strahlengang von dem Objekt 9 zu dem Okular 17 übertragenen Normallichtbild ist der fluoreszierende Bereich 103 mit dem Auge 19 nicht oder kaum erkennbar. Deshalb identifiziert die Steuerung 35 den fluoreszierenden Bereich 103 durch Bildverarbeitung des Fluoreszenzbilds und erzeugt eine Repräsentierung eines Randes 107 des fluoreszierenden Bereichs 103. Aus der Repräsentierung des Randes 107 des fluoreszierenden Bereichs erzeugt die Steuerung ein Bild, welches der Anzeigevorrichtung 69 zugeführt wird, durch diese dargestellt und in das Okular 17 projiziert wird, so dass das Auge 19 sowohl das Normallichtbild des Objekts 9 als auch das von der Anzeigevorrichtung 69 projizierte Bild in Überlagerung wahrnehmen kann. Hierdurch wird der Rand 107 des fluoreszierenden Bereichs 103 für den Betrachter sichtbar. Die Repräsentierung des Randes 107 des fluoreszierenden Bereichs 103 kann beispielsweise eine Linie 109 einer Breite b umfassen, welche sich entlang des Randes 107 des fluoreszierenden Bereichs 103 erstreckt. Die Breite b ist hierbei wesentlich kleiner als eine laterale Ausdehnung des fluoreszierenden Bereichs 103, so dass die Linie 109, die den Rand 107 repräsentiert, in dem Bild 101 eine vergleichsweise geringe Fläche einnimmt und insbesondere den Großteil des fluoreszierenden Bereiches 103 nicht überdeckt. Somit ist in dem Bild 101 der Rand 107 des fluoreszierenden Bereiches 103 gut erkennbar, und sowohl der fluoreszierende Bereich 103 als auch der diesen umgebende nicht-fluoreszierende Bereich 105 können mit einem weitgehend unverfälschten Farbeindruck eines Normalichtbilds wahrgenommen werden. Ist der fluoreszierende Bereich 103 des Objekts 9 ein Tumorgewebe, in dem Fluoreszenzfarbstoff angereichert ist, so kann dieses unter Beobachtung des Normalichtbilds sicher entfernt werden, indem die Repräsentierung 109 des Randes 107 des fluoreszierenden Bereichs 103 zur Orientierung verwendet wird.
Um die fluoreszierenden Bereiche 103 in dem Fluoreszenzbild zu identifizieren, wird für ein jedes Pixel des Fluoreszenzbildes eine Entscheidung getroffen, ob dieses Pixel Teil eines fluoreszierenden Bereichs ist oder nicht. Dies kann anhand der Intensitäten der Pixel des Fluoreszenzbildes erfolgen, indem die Intensität eines jeden Pixels beispielsweise mit einem voreingestellten Schwellenwert verglichen wird und dann, wenn die Intensität größer als der Schwellenwert ist, entschieden wird, dass das Pixel Teil eines fluoreszierenden Bereichs ist. Der voreingestellte Schwellenwert ist somit ein Entscheidungsparameter bei der Bildverarbeitung. Andere Entscheidungsparameter sind denkbar, welche beispielsweise eine Größe eines Gradienten in der Helligkeit des Fluoreszenzbildes bereits repräsentieren, da an den Rändern von fluoreszierenden Bereichen ein Gradient der Helligkeit des Fluoreszenzbildes größer ist als im Inneren oder außerhalb von fluoreszierenden Bereichen.
Es ist ersichtlich, dass die Lage und Ausdehnung von identifizierten fluoreszierenden Bereichen in dem Fluoreszenzbild von der Wahl des Entscheidungsparameters abhängt. Deshalb ist es möglich, den Entscheidungsparameter durch Eingaben beispielsweise über die Tastatur 98 zu ändern bzw. zu editieren. Hierzu ist es wünschenswert, den Entscheidungsparameter so einzustellen, dass Repräsentierungen 109 des Randes 107 des fluoreszierenden Bereichs 103 mit einer tatsächlichen Grenze zwischen fluoreszierenden Bereichen und nicht fluoreszierenden Bereichen an dem Objekt übereinstimmen. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist eine Überprüfung der Einstellung des Entscheidungsparameters und damit eine Kalibrierung der Bildverarbeitung in dem ersten Betriebsmodus über eine alternative Fluoreszenzbeobachtung möglich, welche in dem zweiten Betriebsmodus durchgeführt wird. In dem zweiten Betriebsmodus sind das zweite Beleuchtungsfilter 82 für die Fluoreszenzbeobachtung und das zweite Beobachtungsfilter 96 für die Fluoreszenzbeobachtung in die Strahlengänge eingefügt.
Durchlasscharakteristiken des zweiten Beleuchtungsfilters 82 und des zweiten Beobachtungsfilters 96 werden nachfolgend anhand der 6 erläutert. In 6 repräsentiert eine Linie 113 den Transmissionsgrad T^O2 in Abhängigkeit von der Wellenlänge des zweiten Beleuchtungsfilters 82 und eine Linie 115 den Transmissionsgrad T^I2 in Abhängigkeit von der Wellenlänge des zweiten Beobachtungsfilters 96. Das zweite Beleuchtungsfilter weist einen Durchlass-Bereich D I2 / 0 zwischen 380 nm und einer Wellenlänge λ' auf. Ferner weist das zweite Beleuchtungsfilter einen Sperr-Bereich S I2 / 1 zwischen einer Wellenlänge λ'' und 725 nm auf. Die Wellenlängen λ' und λ'' sind beide kleiner als die kleinste Wellenlänge λ O / 1l der ersten Wellenlängen der Durchlassbereiche des ersten Beobachtungsfilters 84 (vgl. 2). Die Wellenlänge λ'' ist größer als die Wellenlänge λ', und eine Differenz zwischen den Wellenlängen λ'' und λ' kann beispielsweise 50 nm betragen. Zwischen der Wellenlänge λ' und der Wellenlänge λ'' fällt der Transmissionsgrad des zweiten Beleuchtungsfilters kontinuierlich ab.
Ein Sperr-Bereich S O2 / 1 des zweiten Beobachtungsfilters erstreckt sich von 380 nm bis zu der Wellenlänge λ', und ein Durchlass-Bereich D O2 / 1 des zweiten Beobachtungsfilters erstreckt sich von der Wellenlänge λ'' bis 725 nm. Zwischen der Wellenlänge λ' und der Wellenlänge λ'' steigt der Transmissionsgrad des zweiten Beobachtungsfilters 98 kontinuierlich an.
In den Durchlass-Bereichen D I2 / 0 und D O2 / 1 sind die Transmissionsgrade größer als die Werte W1 bzw. W4 gemäß 2, und in den Sperr-Bereichen S I2 / 1 und S O2 / 1 sind die Transmissionsgrade kleiner als die Werte W2 und W6 gemäß 2.
Innerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen λ' und λ'' das Produkt der Transmissionsgrade der beiden Filter größer als beispielsweise 0,05, was dazu führt, dass Licht, welches nicht Fluoreszenzlicht ist, zum Auge 19 bzw. zur Kamera 55 gelangt. Darüber hinaus gelangt auch Fluoreszenzlicht zum Auge 19 bzw. zur Kamera 55, so dass sich an dem Auge bzw. der Kamera das Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen λ' und λ'', und das Fluoreszenzlicht farblich mischen. Deshalb kann aus der wahrgenommenen bzw. der detektierten Farbe an einem Ort des Bildes darauf geschlossen werden, ob dieser Ort in einem fluoreszierenden Bereich, in einem nicht fluoreszierenden Bereich oder auf einem Rand eines fluoreszierenden Bereichs liegt. Für die Anwendung der Erkennung von Grenzen von Tumoren und insbesondere von Hirntumoren unter Verwendung des Fluoreszenzfarbstoffs fest Protoporphyrin IX hat sich ein derartiges Verfahren als ein Standard etabliert. Die Identifizierung von Rändern von fluoreszierenden Bereichen und daraus erzeugte Repräsentierungen von Rändern von fluoreszierenden Bereichen ist in der Patentanmeldung DE 10 2011 002 990 A1 beschrieben, deren Offenbarung vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Bei den hier erläuterten Betriebsverfahren des Mikroskops 1 wird zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus hin und her geschaltet, wobei in dem zweiten Betriebsmodus die Ränder von fluoreszierenden Bereichen anhand von deren Farbe identifiziert werden und der Entscheidungsparameter der Bildverarbeitung des ersten Betriebsmodus solange geändert wird, bis die in dem ersten Betriebsmodus identifizierten Ränder der fluoreszierenden Bereiche mit den in dem zweiten Betriebsmodus identifizierten Rändern der fluoreszierenden Bereiche im Wesentlichen zusammenfallen. Sobald der Entscheidungsparameter auf diese Weise eingestellt ist, kann die Fluoreszenzbeobachtung in dem ersten Betriebsmodus fortgeführt werden, da darin fluoreszierenden Bereiche und nicht fluoreszierenden Bereiche mit einem weitgehend unverfälschten Farbeindruck wahrgenommen werden können und dennoch Repräsentierungen von Rändern der fluoreszierenden Bereiche in dem Bild sichtbar sind.
Die vorliegende Anmeldung offenbart unter anderem folgende Merkmalskombinationen:

(1) Ein optisches Filtersystem für eine Fluoreszenzbeobachtung, wobei das Filtersystem ein Beleuchtungsfilter (I) und ein Beobachtungsfilter (O) umfasst; wobei das Beobachtungsfilter (O) in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: wenigstens zwei nicht überlappende Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O), wobei ein jeder dieser Durchlass-Bereiche zwischen einer ersten Wellenlänge (λ O / 1l, λ O / 2l) und einer zweiten Wellenlänge (λ O / 1h, λ O / 2h) einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein erster Wert (W₁); und mehrere Sperr-Bereiche (S O / 0, S O / 1) des Beobachtungsfilters (O), deren Zahl gleich einer Zahl der Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O) ist, nämlich einen ersten Sperr-Bereich (S O / 0) des Beobachtungsfilters (O), der zwischen 380 nm und einer kleinsten (λ O / 1l) der ersten Wellenlängen (λ O / 1l, λ O / 2l) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O) einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein zweiter Wert (W₂); und wenigstens einen weiteren Sperr-Bereich (S O / 1) des Beobachtungsfilters (O), wobei ein jeder der weiteren Sperr-Bereiche (S O / 1) zwischen der zweiten Wellenlänge (λ O / 1h) eines (D O / 1) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters und der ersten Wellenlänge (λ O / 2l) eines weiteren (D O / 2) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O) einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein dritter Wert (W₃); wobei das Beleuchtungsfilter (I) in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: mehrere Durchlass-Bereiche (D I / 0, D I / 1) des Beleuchtungsfilters (I), deren Zahl gleich der Zahl der Sperr-Bereiche (S O / 0, S O / 1) des Beobachtungsfilters (O) ist, nämlich einen ersten Durchlass-Bereich (D I / 0) des Beleuchtungsfilters (I), der zwischen 380 nm und einer Wellenlänge (λ I / 1l), die kleiner ist als die kleinste (λ O / 1l) der ersten Wellenlängen (λ O / 1l, λ O / 2l) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein vierter Wert (W₄); und weitere Durchlass-Bereiche (D I / 1) des Beleuchtungsfilters (I), wobei ein jeder der weiteren Durchlass-Bereiche (D I / 1) zwischen einer Wellenlänge (λ I / 1h), die größer ist als die zweite Wellenlänge (λ O / 1h) eines Durchlass-Bereichs (D O / 1) des Beobachtungsfilters (O), und einer Wellenlänge (λ I / 2l), die kleiner ist als die erste Wellenlänge (λ O / 2l) eines weiteren Durchlass-Bereichs (D O / 2) des Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein fünfter Wert (W₅); und mehrere Sperr-Bereiche (S I / 1, S I / 2) des Beleuchtungsfilters (I), deren Zahl gleich der Zahl der Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O) ist, wobei ein jeder der Sperr-Bereiche (S I / 1, S I / 2) des Beleuchtungsfilters (I) zwischen der Wellenlänge (λ I / 1l, λ I / 2l), die kleiner ist als die erste Wellenlänge (λ O / 1l, λ O / 2l) eines der Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O), und der Wellenlänge (λ I / 1h, λ I / 2h), die größer ist als die zweite Wellenlänge (λ O / 1h, λ O / 2h) dieses Durchlass-Bereichs (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein sechster Wert (W₆).
(2) Das optische Filtersystem nach Kombination (1), wobei der erste Wert (W₁) größer als 0,7, insbesondere größer als 0,8 und insbesondere größer als 0,9 ist.
(3) Das optische Filtersystem nach Kombination (1) oder (2), wobei der zweite Wert (W₂) kleiner als 0,3, insbesondere kleiner als 0,2 und insbesondere kleiner als 0,1 ist.
(4) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (3), wobei der dritte Wert (W₃) kleiner als 0,3, insbesondere kleiner als 0,2 und insbesondere kleiner als 0,1 ist.
(5) Das optisches Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (4), wobei der zweite Wert (W₂) kleiner als der dritte Wert (W₃) ist, wobei der zweite Wert (W₂) insbesondere 2 Mal kleiner als der dritte Wert (W₃) ist, und wobei der zweite Wert (W₂) insbesondere 5 Mal kleiner als der dritte Wert (W₃) ist.
(6) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (5), wobei der vierte Wert (W₄) und/oder der fünfte Wert (W₅) größer als 0,7, insbesondere größer als 0,8 und insbesondere größer als 0,9 ist.
(7) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (6), wobei der sechste Wert (W₆) kleiner als 0,3, insbesondere kleiner als 0,2 und insbesondere kleiner als 0,1 ist.
(8) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (7), wobei gilt:
wobei T^O(λ) der Transmissionsgrad des Beobachtungsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist und T¹(λ) der Transmissionsgrad des Beleuchtungsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist.
(9) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (8), wobei die Zahl der Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des Beobachtungsfilters (O) gleich zwei ist.
(10) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (9), wobei gilt: 610 nm ≤ λ O / 1l ≤ 640 nm, insbesondere 620 nm ≤ λ O / 1l ≤ 630 nm, wobei λ O / 1l die erste Wellenlänge eines ersten der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche ist.
(11) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (10), wobei gilt: 630 nm ≤ λ O / 1h ≤ 670 nm, insbesondere 640 nm ≤ λ O / 1h ≤ 660 nm, wobei λ O / 1h die zweite Wellenlänge eines ersten der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche ist.
(12) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (I) bis (11), wobei gilt: 10 nm ≤ λ O / 1h – λ O / 1l ≤ 60 nm, insbesondere 20 nm ≤ λ O / 1h – λ O / 1l ≤ 40 nm wobei λ O / 1l die erste Wellenlänge und λ O / 1h die zweite Wellenlänge eines ersten der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche ist.
(13) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (12), wobei gilt: 680 nm ≤ λ O / 2l ≤ 710 nm, insbesondere 690 nm ≤ λ O / 2l ≤ 700 nm, wobei λ O / 2l die erste Wellenlänge eines zweiten der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche ist.
(14) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (13), wobei gilt: 10 nm ≤ λ O / 2h – λ O / 2l ≤ 60 nm, insbesondere 20 nm ≤ λ O / 2h – λ O / 2l ≤ 40 nm wobei λ O / 2l die erste Wellenlänge und λ O / 2h die zweite Wellenlänge eines zweiten der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche ist.
(15) Das optische Filtersystem nach einer der Kombinationen (1) bis (14), wobei das Beleuchtungsfilter in einem Bereich (R^I) zwischen 440 nm und 560 nm, insbesondere zwischen 465 nm und 540 nm, einen Wellenlängenbereich aufweist, dessen Breite größer als 45 nun ist und in dem der Transmissionsgrad des Beleuchtungsfilters kleiner als 0,80, insbesondere kleiner als 0,70 und insbesondere kleiner als 0,65 ist.
(16) Das optische Filtersystem nach Kombination (15), wobei die Breite des Wellenlängenbereichs größer als 60 nm ist.
(17) Ein Fluoreszenzbeobachtungssystem, umfassend: eine Lichtquelle, welche einen Lichtstrahl zur Beleuchtung eines Objektfeldes erzeugt, welches einen fluoreszierenden Stoff enthält; eine erste Kamera zur Detektion eines Fluoreszenzbildes des Objektfelds; und ein optisches Filtersystem, welches Beobachtungsfilter (O) und ein Beleuchtungsfilter (I) umfasst; wobei das Beleuchtungsfilter (I) in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Objektfeld angeordnet ist; wobei das Beobachtungsfilter (O) in einem Strahlengang zwischen dem Objektfeld und der ersten Kamera angeordnet ist; und wobei das optische Filtersystem das optische Filtersystem gemäß einer der Kombinationen (1) bis (16) ist.
(18) Das Fluoreszenzbeobachtungssystem nach Kombination (17), ferner umfassend eine zweite Kamera zur Detektion eines Normallichtbildes des Objektfeldes.
(19) Das Fluoreszenzbeobachtungssystem nach Kombinationen (18), ferner umfassend eine erste Anzeigevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das von der ersten Kamera detektierte Fluoreszenzbild und das von der zweiten Kamera detektierte Normallichtbild in einer Überlagerung darzustellen.
(20) Das Fluoreszenzbeobachtungssystem nach einer der Kombinationen (17) bis (19), ferner umfassend eine Abbildungsoptik, welche dazu konfiguriert ist, das Objektfeld über wenigstens ein Okular abzubilden.
(21) Das Fluoreszenzbeobachtungssystem nach Kombination (20), ferner umfassend eine zweite Anzeigevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das von der ersten Kamera detektierte Fluoreszenzbild in einen Strahlengang der Abbildungsoptik einzublenden.
(22) Eine Verwendung des optischen Filtersystems gemäß einer der Kombinationen (1) bis (16) und/oder des Fluoreszenzbeobachtungssystems gemäß einer der Kombinationen (17) bis (21) zusammen mit Protoporphyrin IX als den fluoreszierenden Stoff.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19548913 [0006]
DE 102011002990 A1 [0086]

Claims

Optisches System für eine Fluoreszenzbeobachtung, umfassend: eine Optik, welche ein Okular, eine Kamera, eine Anzeigevorrichtung, eine Lichtquelle, ein erstes Beleuchtungsfilter, ein erstes Beobachtungsfilter und eine Steuerung umfasst; wobei die Optik – einen ersten Strahlengang von der Lichtquelle zu einem Objektbereich zur Beleuchtung des Objektbereichs, – einen zweiten Strahlengang von dem Objektbereich zu dem Okular zur Abbildung des Objektbereichs über das Okular, – einen dritten Strahlengang von dem Objektbereich zu der Kamera zur Abbildung des Objektbereichs auf die Kamera, und – einen vierten Strahlengang von der Anzeigevorrichtung zu dem Okular zur Abbildung eines durch die Anzeigevorrichtung dargestellten Bildes über das Okular bereitstellt; wobei das optische System einen ersten Betriebsmodus aufweist, in dem das erste Beleuchtungsfilter in dem ersten Strahlengang angeordnet ist und das erste Beobachtungsfilter in dem dritten Strahlengang angeordnet ist, wobei das erste Beobachtungsfilter (O) in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: wenigstens zwei nicht überlappende Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), wobei ein jeder dieser Durchlass-Bereiche zwischen einer ersten Wellenlänge (λ O / 1l, λ O / 2l) und einer zweiten Wellenlänge (λ O / 1h, λ O / 2h) einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein erster Wert (W₁); und mehrere Sperr-Bereiche (S O / 1, S O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), nämlich einen ersten Sperr-Bereich (S O / 0) des erste Beobachtungsfilters (O), der zwischen 380 nm und einer kleinsten (λ O / 1l) der ersten Wellenlängen (λ O / 1l, λ O / 2l) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O) einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein zweiter Wert (W₂); und wenigstens einen weiteren Sperr-Bereich (S O / 1) des ersten Beobachtungsfilters (O), wobei ein jeder der weiteren Sperr-Bereiche (S O / 1) zwischen der zweiten Wellenlänge (λ O / 1h) eines (D O / 1) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche des Beobachtungsfilters und der ersten Wellenlänge (λ O / 2l) eines weiteren (D O / 2) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O) einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein dritter Wert (W₃); wobei das erste Beleuchtungsfilter (I) in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: mehrere Durchlass-Bereiche (D I / 0, D I / 1) des ersten Beleuchtungsfilters (I), nämlich einen ersten Durchlass-Bereich (D I / 0) des ersten Beleuchtungsfilters (I), der zwischen 380 nm und einer Wellenlänge (λ I / 1l), die kleiner ist als die kleinste (λ O / 1l) der ersten Wellenlängen (λ O / 1l, λ O / 2l) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein vierter Wert (W₄); und weitere Durchlass-Bereiche (D I / 1) des ersten Beleuchtungsfilters (I), wobei ein jeder der weiteren Durchlass-Bereiche (D I / 1) zwischen einer Wellenlänge (λ I / 1h), die größer ist als die zweite Wellenlänge (λ O / 1h) eines Durchlass-Bereichs (D O / 1) des ersten Beobachtungsfilters (O), und einer Wellenlänge (λ 1 / 2l), die kleiner ist als die erste Wellenlänge (λ O / 2l) eines weiteren Durchlass-Bereichs (D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als ein fünfter Wert (W₅); und mehrere Sperr-Bereiche (S I / 1, S I / 2) des ersten Beleuchtungsfilters (I), wobei ein jeder der Sperr-Bereiche (S I / 1, S I / 2) des ersten Beleuchtungsfilters (I) zwischen der Wellenlänge (λ I / 1l, λ I / 2l), die kleiner ist als die erste Wellenlänge (λ O / 1l, λ O / 2l) eines der Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), und der Wellenlänge (λ I / 1h, λ I / 2h), die größer ist als die zweite Wellenlänge (λ O / 1h, λ O / 2h) dieses Durchlass-Bereichs (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als ein sechster Wert (W₆); wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, ein von der Kamera in dem ersten Betriebsmodus gewonnenes Fluoreszenzbild zu verarbeiten, indem – in dem in dem ersten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild ein zusammenhängender fluoreszierender Bereich basierend auf wenigstens einem Entscheidungsparameter identifiziert wird, – eine Repräsentierung eines Randes des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs erzeugt wird, – ein Bild erzeugt wird, welches die Repräsentierung des Randes des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs enthält, und – das erzeugte Bild an die Anzeigevorrichtung zur Darstellung übertragen wird.
Optisches System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Eingabevorrichtung, um den wenigstens einen Entscheidungsparameter zu editieren.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Optik ferner ein zweites Beleuchtungsfilter und ein zweites Beobachtungsfilter (O2) umfasst; und wobei das optische System einen zweiten Betriebsmodus aufweist, in dem das zweite Beleuchtungsfilter in dem ersten Strahlengang angeordnet ist und das zweite Beobachtungsfilter in dem dritten Strahlengang angeordnet ist; wobei das zweite Beleuchtungsfilter (I2) in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: einen Durchlass-Bereich (D I2 / 0) des zweiten Beleuchtungsfilters (I2), der zwischen 380 nm und einer ersten Wellenlänge (λ'), die kleiner ist als die kleinste (λ O / 1l) der ersten Wellenlängen (λ O / 1l, λ O / 2l) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als der vierte Wert (W₄); und einen Sperr-Bereich (S I2 / 1) des zweiten Beleuchtungsfilters (I2), der zwischen einer zweiten Wellenlänge (λ''), die größer ist als die erste Wellenlänge (λ') kleiner als die kleinste (λ O / 1l) der ersten Wellenlängen (λ O / 1l, λ O / 2l) der wenigstens zwei Durchlass-Bereiche (D O / 1, D O / 2) des ersten Beobachtungsfilters (O), und 725 nm einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als der sechste Wert (W₆); wobei das zweite Beobachtungsfilter (O2) in dem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 725 nm folgende Durchlasscharakteristik aufweist: einen Sperr-Bereich (S O2 / 1) des zweiten Beobachtungsfilters (O2), der zwischen 380 nm und der ersten Wellenlänge (λ') einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der kleiner ist als der zweite Wert (W₂); und einen Durchlass-Bereich (D O2 / 1) des zweiten Beobachtungsfilters (O2), der zwischen der zweiten Wellenlänge (λ'') und 725 nm einen mittleren Transmissionsgrad aufweist, der größer ist als der erste Wert (W₁); wobei lediglich in einem Wellenlängenbereich T^O2(λ)·T^I2(λ) ≥ 0,05 ist und für alle anderen Wellenlängen außerhalb des Wellenlängenbereichs T^O2(λ)·T^I2(λ) < 0,05 gilt, wobei sich der Wellenlängenbereich zwischen der ersten Wellenlänge (λ') und der zweiten Wellenlänge (λ'') liegt und sich über 50 nm erstreckt, und wobei T^O2(λ) der Transmissionsgrad des zweiten Beobachtungsfilters (O2) in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist und T^I2(λ) der Transmissionsgrad des zweiten Beleuchtungsfilters (I2) in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist.
Optisches System nach Anspruch 3, wobei die Kamera eine Farbkamera ist und die Steuerung dazu konfiguriert ist, – das optische System in den zweiten Betriebsmodus zu versetzen, – ein von der Kamera in dem zweiten Betriebsmodus gewonnenes Fluoreszenzbild zu verarbeiten, indem ein Rand des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs basierend auf einer Farbinformation des in dem zweiten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbilds identifiziert wird, – das optische System in den ersten Betriebsmodus zu versetzen, – den wenigstens einen Entscheidungsparameter so zu bestimmen, dass ein Rand des fluoreszierenden Bereichs, der in dem in dem ersten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild identifiziert wird, im wesentlichen mit dem in dem in dem zweiten Betriebsmodus gewonnenen Fluoreszenzbild identifizierten Rand des zusammenhängenden fluoreszierenden Bereichs zusammenfällt.
Optisches System nach Anspruch 3 oder 4, wobei das zweite Beobachtungsfilter in dem zweiten Betriebsmodus auch in dem zweiten Strahlengang angeordnet ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das zweite Beleuchtungsfilter und das zweite Beobachtungsfilter zur Anregung und Detektion einer Fluoreszenz von Protoporphyrin IX ausgelegt sind.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Beleuchtungsfilter und das erste Beobachtungsfilter zur Anregung und Detektion der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX ausgelegt sind.