DE102014018516A1

DE102014018516A1 - System zur Augenuntersuchung mittels spannungsabhängiger Parameter

Info

Publication number: DE102014018516A1
Application number: DE102014018516.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Matz; Stefan Saur; Carolin SCHIELE
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-16
Also published as: US9629537B2; US20160192835A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System zur Untersuchung eines Auges. Das System weist ein Mikroskopiesystem zur Erzeugung eines Bildebenenbildes von einem Objektbereich auf. Ein OCT-System des Systems ist konfiguriert, OCT-Daten vom Objektbereich zu erfassen, welche den Objektbereich in unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben. Eine Datenverarbeitungseinheit des Systems ist konfiguriert, zumindest einen Wert eines spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten. Das System erzeugt ein Ausgabebild, welches abhängig vom Bildebenenbild und ferner abhängig vom spannungsabhängigen Parameter ist.

Description

STAND DER TECHNIK
Macular Pucker (auch als epiretinale Gliose bezeichnet) ist eine Erkrankung des Auges, bei welcher sich der hintere Glaskörper verändert, wobei sich eine, durchsichtige, zellophanartige Membran auf der zentralen Netzhaut (Makula) bildet. Die Membran ist transparent oder semitransparent und hat typischerweise eine Dicke von wenigen Mikrometern. Die Membran schrumpft langsam und verzieht und verformt infolgedessen die Retina. Dadurch bilden sich Falten in der Retina (das englische Wort ”pucker” bedeutet ”knittern”). Dies kann dazu führen, dass sich beim Patienten den zentralen Visus verringert und die visuelle Wahrnehmung verzerrt ist (Metamorphosie). Die mechanischen Kräfte, welche auf das Gewebe der Retina ausgeübt werden, führen einer Ansammlung von Wasser, was eine Schwellung der Retina (Makulaödem) verursacht. Dies verringert den zentralen Visus zusätzlich. Ist das Sehvermögen des Patienten zu sehr eingeschränkt, muss die epiretinale Gliose durch einen Eingriff behandelt werden.
Bei diesem Eingriff wird zunächst der hintere Glaskörper entfernt (Vitrektomie). Anschließend wird die epiretinale Membran von der Retina mit Hilfe einer feinen Pinzette abgezogen, wobei die Membran mit der Pinzette in einem flachen Winkel von der Retina gezupft wird. Gegebenenfalls entfernt der Operateur zusätzlich die innere Grenzmembran (Membrana limitans interna, ILM), wodurch eine signifikant geringere Rezidivrate erreicht werden kann. Das Entfernen der epiretinalen Membran oder der inneren Grenzmembran wird jeweils als Membran-Peeling bezeichnet.
Das Membran-Peeling stellt an den Operateur hohe Anforderungen. Die Membran ist mit Hilfe herkömmlicher Mikroskope nur schwer zu erkennen. Daher wird das Membran-Peeling bisweilen als schwierigster Eingriff bezeichnet, welcher am Auge durchgeführt wird.
Um die Membran vom darunter liegenden und umgebenden gesunden Gewebe zu unterscheiden, wird in herkömmlichen Eingriffen in der Regel ein Farbstoff verwendet, welcher Gewebestrukturen selektiv im sichtbaren Spektralbereich verfärbt. Mehrere dieser Farbstoffe wurden jedoch im Hinblick auf eine mögliche Toxizität kritisch diskutiert. Typischerweise muss der Farbstoff in möglichst großer Verdünnung verwendet werden, um eine toxische Wirkung weitestgehend auszuschließen. Hinzu kommt eine umständliche Handhabung des Farbstoffs, um den gewünschten Gewebebereich selektiv zu färben. Nach der Anwendung muss der Farbstoff ausgewaschen werden, um einen Verbleib von Restmengen im Körper möglichst auszuschließen.
Es besteht daher ein Bedarf an einem System und einem Verfahren zum Betrieb des Systems zur Augenuntersuchung, welche eine effektive Diagnose oder Behandlung der epiretinalen Gliose erlauben.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen stellen ein System zur Untersuchung eines Auges bereit. Das System umfasst ein Mikroskopiesystem zur Erzeugung eines Bildebenenbildes von einem Objektbereich. Das System kann ein OCT-System aufweisen, welches konfiguriert ist, OCT-Daten vom Objektbereich zu erfassen, welche den Objektbereich in unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben. Das System kann eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, welche konfiguriert ist, zumindest einen Wert eines spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten. Das System kann konfiguriert sein, ein Ausgabebild zu erzeugen, abhängig vom Bildebenenbild und ferner abhängig vom spannungsabhängigen Parameter.
Dadurch wird ein System bereitgestellt, welches eine effiziente Untersuchung oder Behandlung einer epiretinalen Gliose erlaubt. Insbesondere ermöglicht das Ausgabebild, welches in Abhängigkeit vom spannungsabhängigen Parameter erzeugt wird, eine genauere prä- oder intraoperative Analyse einer epiretinalen Membran.
Das Mikroskopiesystem kann als Mono- oder als Stereo-Mikroskopiesystem ausgebildet sein. Das Mikroskopiesystem kann einen Beobachtungskanal aufweisen, durch welchen eine Objektebene, welche im Objektbereich angeordnet ist, auf die Bildebene abbildbar ist. Das als stereoskopische System ausgebildete Mikroskop kann zwei Beobachtungskanäle aufweisen, welche jeweils die Objektebene in eine von zwei Bildebenen abbilden. Die dabei erzeugten zwei Bilder können stereoskopische Halbbilder repräsentieren. Das Mikroskopiesystem kann ein Ophthalmoskopie-System und/oder ein optisches Reduzier-System aufweisen, welche jeweils im Beobachtungsstrahlengang zwischen einem Objektiv des Mikroskopiesystems und dem Auge angeordnet sind. Das Reduzier-System kann eine oder mehrere Reduzierlinsen aufweisen. Das Ophthalmoskopie-System kann zwischen dem Reduzier-System und dem Auge angeordnet sein.
Das OCT-System kann ausgebildet sein, einen OCT-Messstrahl zu erzeugen. Der OCT-Messstrahl kann auf den Objektbereich fokussierend zulaufen. Ein axialer Messbereich des OCT-Systems kann zumindest teilweise im Objektbereich angeordnet sein.
Der Objektbereich kann in einem Hinterabschnitt des Auges angeordnet sein. Der Objektbereich kann zumindest einen Teil der Retina, zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran und/oder zumindest einen Teil einer inneren Grenzmembran aufweisen.
Die OCT-Daten können einen axialen Scan (A-Scan) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die OCT-Daten einen Tiefenquerschnitt (B-Scan), einen Horizontalquerschnitt (C-Scan) und/oder einen Volumenscan umfassen. Der Tiefenquerschnitt kann parallel zur Achse des OCT-Messstrahls orientiert sein. Der Horizontalquerschnitt kann senkrecht zur Achse des OCT-Messstrahls orientiert sein.
Der spannungsabhängige Parameter kann von einer mechanischen Spannung im Objektbereich abhängen. Insbesondere kann der spannungsabhängige Parameter abhängen von einer mechanischen Spannung in einer epiretinalen Membran. Der spannungsabhängige Parameter kann ein lokaler spannungsabhängiger Parameter sein. Werte des lokalen spannungsabhängigen Parameters können abhängig sein von einer lokalen Spannung im Objektbereich. Lokal kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass der Wert des spannungsabhängigen Parameters einen lokalen Geltungsbereich hat. Die Ausdehnung des lokalen Geltungsbereiches kann geringer sein als 50 Mikrometer, geringer sein als 20 Mikrometer, oder geringer sein als 10 Mikrometer.
Der spannungsabhängige Parameter kann eine Dehnung sein oder von einer Dehnung abhängen. Die Dehnung kann eine lokale Dehnung sein. Ein Wert der Dehnung kann positiv oder negativ sein, also eine positive oder negative Längenänderung repräsentieren. Die Dehnung kann eine axiale Dehnung sein. Der Ausdruck ”axial” kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Dehnung entlang einer Achse des OCT-Messstrahls gemessen wird. Alternativ kann die Dehnung eine laterale Dehnung sein. Der Ausdruck ”lateral” kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass dies die Dehnung bezogen auf eine Richtung ist, welche parallel zu einer Oberflächentangenten der Membran am Messort orientiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der spannungsabhängige Parameter eine Dehnungsrate sein oder von einer Dehnungsrate abhängen. Die Dehnungsrate kann eine lokale Dehnungsrate sein. Die Dehnungsrate kann als eine Ableitung der Dehnung nach der Zeit definiert sein. Die Dehnungsrate kann eine axiale oder eine laterale Dehnungsrate sein.
Alternativ kann der spannungsabhängige Parameter ein Elastizitätsparameter sein oder von einem Elastizitätsparameter abhängen. Der Elastizitätsparameter kann ein lokaler Elastizitätsparameter sein. Ein Elastizitätsparameter kann beispielsweise sein: ein Elastizitätsmodul (auch als Youngsche Modul bezeichnet), ein Schermodul (auch als Schubmodul bezeichnet), eine Poisson-Zahl (auch als Querdehnungszahl bezeichnet), oder ein Kompressionsmodul.
Das System kann ausgebildet sein, den spannungsabhängigen Parameter mittels OCT-Elastographie (optical coherence tomography elastography, auch als OCE abgekürzt) zu bestimmen. Die OCT-Elastographie kann mit Hilfe des OCT-Systems und der Datenverarbeitungseinheit durchführbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das System eine Spannungserzeugungs-Vorrichtung auf, welche konfiguriert ist, die unterschiedlichen Spannungszustände zu erzeugen. Ein Spannungszustand kann definiert sein durch eine räumliche Verteilung der mechanischen Spannung im Objektbereich. Die Spannung an einem Ort im Objektbereich kann beispielsweise durch einen Spannungssensor beschrieben werden.
Die unterschiedlichen Spannungszustände können durch unterschiedliche Krafteinwirkungen erzeugt sein, welche auf den Objektbereich einwirken. Die Krafteinwirkungen können zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf den Objektbereich einwirken. Die unterschiedlichen Spannungszustände können unterschiedliche Dehnungen, Kompressionen und/oder Scherungen im Gewebe erzeugen. Einer der Spannungszustände kann einen Zustand ohne Krafteinwirkung auf den Objektbereich repräsentieren. Die Spannungszustände können statisch, quasistatisch oder dynamisch sein. Die Spannungszustände können beispielsweise erzeugt werden durch Ausüben einer dynamischen, quasistatischen und/oder statischen Krafteinwirkung mittels der Spannungserzeugungs-Vorrichtung. Die Spannungserzeugungsvorrichtung kann einen Gewebebereich des Auges berühren. Beispielsweise kann die Spannungserzeugungs-Vorrichtung einen Schallwandler aufweisen und/oder ein Instrument, welches konfiguriert ist, durch Berührung einen quasistatischen oder statischen Druck auf den Gewebebereich auszuüben. Alternativ oder zusätzlich kann die Spannungserzeugungs-Vorrichtung eine Pinzette aufweisen, mit welcher der Gewebebereich angezupft wird. Der Gewebebereich kann beispielsweise einen Teil der epiretinalen Membran aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die unterschiedlichen Spannungszustände erzeugt werden durch unterschiedliche Werte des Augeninnendrucks. Alternativ oder zusätzlich kann die Spannungserzeugungsvorrichtung zu einer berührungslosen Krafteinwirkung konfiguriert sein. Beispielsweise kann die Spannungserzeugungsvorrichtung konfiguriert sein, die Krafteinwirkung durch einen Luft, Gas und/oder Flüssigkeitsstrom zu erzeugen, welcher auf einen Gewebebereich des Auges, wie den Objektbereich, auftrifft.
Quasistatische Spannungszustände können dadurch definiert sein, dass eine Änderung des Spannungszustandes, langsamer erfolgt, als eine Messzeit des OCT-Systems, welche zur Erfassung des Wertes des spannungsabhängigen Parameters erforderlich ist. Alternativ oder zusätzlich können die quasistatischen Spannungszustände dadurch definiert sein, dass eine Anregungsfrequenz zur Änderung des Spannungszustandes geringer ist als 50 Hz, oder geringer ist als 10 Hz, oder geringer ist als 5 Hz.
Dynamische Spannungszustände können mittels einer Schallwelle, insbesondere mittels einer Ultraschallwelle erzeugt sein. Die Schallwelle kann eine Transversalwelle sein. Die Schallwelle kann sich entlang der Retina und/oder entlang der epiretinalen Membran ausbreiten.
Das System kann so konfiguriert sein, dass das Ausgabebild von einem Betrachter betrachtbar ist. Die Datenverarbeitungseinheit kann ein grafisches Benutzerinterface aufweisen, welches ausgebildet ist, das Ausgabebild anzuzeigen. Alternativ oder zusätzlich kann das System ausgebildet sein, das Ausgabebild in der Bildebene zu erzeugen, in welcher das System das Bildebenenbild vom Objektbereich erzeugt. Dadurch kann der Benutzer das Ausgabebild durch eines oder mehrere Okulare des Mikroskopiesystems betrachten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitung ferner konfiguriert, das Ausgabebild abhängig von einem Messort, oder abhängig von einem oder mehreren Koordinatenwerten eines Messortes zu ermitteln, wobei an dem Messort der spannungsabhängige Parameter erfasst wurde. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, einen Bereich im Ausgabebild zu ermitteln, welcher dem Messort entspricht, oder welcher im Wesentlichen dem Messort entspricht. Der Bereich kann eine Projektion des Messortes auf die Objektebene oder im Wesentlichen eine Projektion des Messortes auf die Objektebene repräsentieren. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, einen oder mehrere Bereiche des Ausgabebildes visuell erkennbar hervorzuheben. Jeder der Bereiche kann einen oder mehrere Messorte repräsentieren. An jedem der Messorte können ein oder mehrere Werte des spannungsabhängigen Parameters ermittelt worden sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Ausgabebild eine Wiedergabe zumindest eines Teils des Bildebenenbildes auf. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, die Wiedergabe mittels einer Farb- und/oder Grauwertkodierung zu erzeugen. Die Farb- und/oder Grauwertkodierung kann abhängig sein vom Wert des spannungsabhängigen Parameters.
Das Mikroskopiesystem kann einen Bilderfassungssensor aufweisen. Die Datenverarbeitungseinheit kann abhängig von Signalen des Bilderfassungssensors ein digitales Bildebenenbild erzeugen, welches das Bildebenenbild wiedergibt. Das digitale Bildebenenbild kann eine Farbwiedergabe oder eine Grauwertwiedergabe sein. Die Farb- und/oder Grauwertkodierung kann Farb- und/oder Grauwerte des digitalen Bildebenenbildes verändern, abhängig vom Wert des spannungsabhängigen Parameters.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem ausgebildet sein, ein zweites Bildebenenbild in der Bildebene zu erzeugen, so dass das erste Bildebenenbild in der Bildebene überlagert wird mit dem zweiten Bildebenenbild. Dadurch ist das Ausgabebild in der Bildebene erzeugbar. Die Überlagerung des ersten Bildebenenbildes mit dem zweiten Bildebenenbild kann durch Okulare des Mikroskopiesystems beobachtbar sein. Die Überlagerung des ersten Bildebenenbildes mit dem zweiten Bildebenenbild kann die Farb- und/oder Grauwertkodierung erzeugen. Das Mikroskopiesystem kann ein Display aufweisen und eine Optik, welche konfiguriert ist, ein auf dem Display erzeugtes Bild auf die Bildebene abzubilden. Das Display kann beispielsweise ein LCD- und/oder ein TFT-Display sein. Das Display kann ein hintergrundbeleuchtetes Display sein und/oder mit Licht einer Lichtquelle durchleuchtbar sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert, abhängig vom Wert des spannungsabhängigen Parameters eine grafische Repräsentation zu erzeugen. Das Ausgabebild kann mittels einer Überlagerung der grafischen Repräsentation mit zumindest einem Teil des Bildebenenbildes erzeugt werden. Daher kann das Ausgabebild eine Überlagerung der grafischen Repräsentation mit zumindest einem Teil des Bildebenenbildes repräsentieren. Die grafische Repräsentation kann abhängig sein von einem Ort im Objektbereich, an welchem der Wert des spannungsabhängigen Parameters ermittelt wurde. Beispielsweise kann die grafische Repräsentation einen Ort im Bildebenenbild visuell erkennbar anzeigen, welcher dem Ort entspricht, an welchem der Wert des spannungsabhängigen Parameters ermittelt wurde.
Die Datenverarbeitungseinheit kann ausgebildet sein, zur Erzeugung des Ausgabebildes die grafische Repräsentation mit einem digitalen Bildebenenbild zu überlagern, welches das Bildebenenbild der Bildebene wiedergibt. Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem ausgebildet sein, ein Bild der grafischen Repräsentation in der Bildebene zu erzeugen, so dass durch Okulare des Mikroskopiesystems eine Überlagerung des Bildebenenbildes mit dem Bild der grafischen Repräsentation wahrnehmbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hängt der spannungsabhängige Parameter ab von einer Spannung in einer Membran und/oder von einer Spannung in einer epiretinalen Membran des Auges. Die Spannung in der Membran und/oder der epiretinalen Membran kann eine laterale Membranspannung sein. Die laterale Membranspannung kann definiert werden als eine Spannung bezogen auf eine Richtung, welche parallel zu einer Oberflächentangente der Membran am Messort orientiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit ferner konfiguriert, eine Ortsabhängigkeit des spannungsabhängigen Parameters zu erfassen. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, das Ausgabebild abhängig von der erfassten Ortsabhängigkeit zu erzeugen. Das Erfassen der Ortsabhängigkeit kann ein Ermitteln von einer Vielzahl von Werten des spannungsabhängigen Parameters an einer Vielzahl von Orten innerhalb des Objektbereiches umfassen. Das Ausgabebild kann abhängig von der Vielzahl der Werte des spannungsabhängigen Parameters erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit ferner konfiguriert, einen Gewebestruktur-Bildbereich zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten. Der Gewebestruktur-Bildbereich kann zumindest einen Teil einer Gewebestruktur des Auges repräsentieren, wie beispielsweise die epiretinalen Membran oder die innere Grenzmembran. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, den Wert des spannungsabhängigen Parameters abhängig von dem ermittelten Gewebestruktur-Bildbereich zu bestimmen.
Die OCT-Daten können einen Bildbereich repräsentieren, welcher den abgescannten Bereich des Objektbereiches wiedergibt. Der Bildbereich kann zweidimensional oder dreidimensional sein. Beispielsweise kann der Bildbereich der zweidimensionale Bereich eines Tiefenschnittbildes sein, welches durch einen Tiefenscan (das heißt einen B-Scan) erzeugt wurde. Alternativ kann der Bildbereich ein dreidimensionaler Bereich sein, welcher ein Scanvolumen eines Volumenscans repräsentiert. Der Gewebestruktur-Bildbereich kann innerhalb des Bildbereiches liegen. Der Gewebestruktur-Bildbereich kann zweidimensional oder dreidimensional sein.
Das Ermitteln des Gewebestruktur-Bereiches kann eine Segmentierung der OCT-Daten umfassen. Die Segmentierung kann eine oder eine Kombination folgender Verfahren umfassen: intensitätsbasierte Segmentierung, graphenbasierte Segmentierung, merkmalsbasierte Segmentierung, atlasbasierte Segmentierung, modellbasierte Segmentierung. Zusätzlich oder alternativ kann die Segmentierung mittels maschinellem Lernen erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert sein, eine Klassifikation segmentierter Bereiche durchzuführen.
Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, die Segmentierung und/oder die Klassifikation jeweils automatisch und/oder benutzerinteraktiv durchzuführen. Beispielsweise kann das System ein grafisches Benutzerinterface aufweisen, welches konfiguriert ist, eine grafische Repräsentation zumindest eines Teils des Bildbereiches der OCT-Daten anzuzeigen. Das Benutzerinterface kann ferner ausgebildet sein, Benutzereingaben entgegenzunehmen, mit Hilfe derer die Datenverarbeitungseinheit den Gewebestruktur-Bereich ermittelt.
Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, den Wert des spannungsabhängigen Parameters selektiv innerhalb des Gewebstruktur-Bereiches zu ermitteln, oder an einem Ort im Bildbereich zu ermitteln, welcher sich in einer vorgegebenen räumlichen Beziehung zum Gewebestruktur-Bereich befindet. Die räumliche Beziehung kann beispielsweise durch einen Maximalabstand des Messortes vom Gewebestruktur-Bereich definiert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet, einen Parameter einer lateralen Ausdehnung eines Gewebestruktur-Bildbereichs zu bestimmen. Das Bestimmen des Parameters kann abhängig von den OCT-Daten erfolgen. Die laterale Ausdehnung kann parallel zu einer Objektebene des Mikroskopiesystems gemessen werden und/oder senkrecht zu einer Achse eines Messstrahls des OCT-Systems im Objektbereich gemessen werden. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, das Ausgabebild abhängig von dem Parameter der lateralen Ausdehnung zu ermitteln.
Die Objektebene kann im Objektbereich angeordnet sein. Der Parameter der lateralen Ausdehnung kann ein Parameter einer Position und/oder einer Geometrie der lateralen Ausdehnung des Gewebestruktur-Bildbereiches sein. Die laterale Ausdehnung kann definiert werden als eine Projektion des Gewebestruktur-Bildbereiches auf die Objektebene oder auf eine Ebene, welche senkrecht zur Achse des Messstrahls im Objektbereich orientiert ist. Die laterale Ausdehnung kann eine Fläche repräsentieren. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, zumindest einen Parameter einer Position und/oder Geometrie der lateralen Ausdehnung oder der Fläche zu ermitteln. Dieser Parameter repräsentiert daher einen Parameter der lateralen Ausdehnung. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet sein, Ortskoordinaten eines Randes der lateralen Ausdehnung oder der Fläche zu ermitteln. Eine Ortskoordinate des Randes repräsentiert daher einen Parameter der lateralen Ausdehnung. Das Ausgabebild kann so konfiguriert sein, dass die laterale Ausdehnung, die Fläche und/oder der Rand visuell erkennbar markiert ist. Die visuell erkennbare Markierung kann beispielsweise eine farbige Umrandung und/oder eine farbliche Hervorhebung der Fläche sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System ferner ein Instrument auf, welches zu einer Manipulation zumindest eines Teils des Objektbereichs konfiguriert ist. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, abhängig von den OCT-Daten einen Wert eines Kontrollparameters zu einer Kontrolle des Instruments zu ermitteln. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, das Ausgabebild abhängig von dem Wert des Kontrollparameters zu ermitteln. Das Ausgabebild kann von dem ermittelten Wert des Kontrollparameters abhängen.
Ein Kontrollparameter kann beispielsweise ein Parameter einer Position eines Angriffspunktes sein, an welchem das Instrument am Objektbereich zu einer Manipulation angreift. Des Weiteren kann ein Kontrollparameter eine Reihenfolge einer Vielzahl von Angriffspunkten sein, wobei das Instrument an die Angriffspunkte in dieser Reihenfolge angenährt wird, um an jedem der Angriffspunkte eine Manipulation durchzuführen.
Das Instrument kann zur Untersuchung und/oder zur Behandlung des Objektbereiches konfiguriert sein. Das Instrument kann zumindest teilweise in das Augeninnere einführbar sein, beispielsweise durch eine Inzision. Das Instrument kann zur Entfernung zumindest eines Teilbereiches des Objektbereiches konfiguriert sein. Beispielsweise kann das Instrument zu einer Entfernung der epiretinalen Membran und/oder der inneren Grenzmembran konfiguriert sein. Das Instrument kann beispielsweise eine Pinzette, eine Klinge und/oder eine Nadel aufweisen.
Das System kann konfiguriert sein, den Wert des Kontrollparameters automatisch und/oder benutzerinteraktiv zu bestimmen. Das System kann so konfiguriert sein, dass zumindest ein Positions- und/oder Orientierungsparameter des Instruments abhängig vom Kontrollparameter steuerbar einstellbar ist. Das Instrument kann mit einem Aktuator antriebsverbunden sein. Der Aktuator kann mit einer Steuerung in Signalverbindung stehen. Abhängig von Signalen der Steuerung kann zumindest ein Parameter der Position und/oder der Orientierung des Instruments steuerbar einstellbar sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert, den Wert des Kontrollparameters abhängig vom Wert des spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln. Beispielsweise kann der Kontrollparameter zur Positionierung des Instruments konfiguriert sein, so dass ein Teilbereich des Objektbereiches durch das Instrument manipulierbar ist, welcher eine hohe mechanische Spannung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert sein, den Wert des Kontrollparameters abhängig vom ermittelten Gewebestruktur-Bildbereich und/oder abhängig vom Parameter der lateralen Ausdehnung des Gewebestruktur-Bereiches zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Objektbereich zumindest einen Teil einer Retina des Auges und/oder zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran auf.
Ausführungsformen stellen ein System zur Untersuchung eines Auges bereit. Das System kann eine Datenverarbeitungseinheit umfassen, welche konfiguriert ist OCT-Daten einzulesen, welche mittels eines OCT-Systems von einem Objektbereich erfasst wurden. Der Objektbereich kann zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran des Auges aufweisen. Die OCT-Daten können den Objektbereich bei unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben. Die Datenverarbeitungseinheit kann ferner konfiguriert sein, abhängig von den OCT-Daten einen Wert eines spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln. Der spannungsabhängige Parameter kann von einer Spannung der epiretinalen Membran abhängen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit ferner konfiguriert, eine Ortsabhängigkeit des spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln. Die Ortsabhängigkeit kann innerhalb der epiretinalen Membran ermittelt werden. Das Erfassen der Ortsabhängigkeit kann ein Ermitteln von einer Vielzahl von Werten des spannungsabhängigen Parameters an einer Vielzahl von Orten innerhalb der epiretinalen Membran umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit ferner konfiguriert, einen Gewebestruktur-Bereich innerhalb eines Bildbereichs der OCT-Daten zu ermitteln. Die Ermittlung des Gewebestruktur-Bereiches kann abhängig von den erfassten OCT-Daten erfolgen Der Gewebestruktur-Bereich kann zumindest einen Teil der epiretinalen Membran repräsentieren. Die Datenverarbeitungseinheit kann ferner ausgebildet sein, den Wert des spannungsabhängigen Parameters selektiv innerhalb ermittelten Gewebestruktur-Bereiches zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Spannung der epiretinalen Membran eine laterale Membranspannung der epiretinalen Membran.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System ein OCT-System auf, welches zur Erfassung der OCT-Daten ausgebildet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System eine Spannungserzeugungs-Vorrichtung auf, welche konfiguriert ist, die unterschiedlichen Spannungszustände zu erzeugen.
Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Betreiben eines Systems bereist. Das Verfahren kann ein Erzeugen eines Bildebenenbildes in einer Bildebene umfassen von einem Objektbereich durch ein Mikroskopiesystem des Systems. Das Verfahren kann ferner eine Erfassen von OCT-Daten vom Objektbereich durch ein OCT-System des Systems umfassen. Die OCT-Daten können den Objektbereich in unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben. Das Verfahren kann ferner ein Ermitteln eines Wertes eines spannungsabhängigen Parameters durch eine Datenverarbeitungseinheit des Systems umfassen, abhängig von den OCT-Daten. Das Verfahren kann ferner ein Erzeugen eines Ausgabebildes umfassen, abhängig vom ermittelten Wert des spannungsabhängigen Parameters und abhängig vom Bildebenenbild.
Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Betreiben eines Systems bereit. Das Verfahren kann ein Einlesen von OCT-Daten durch eine Datenverarbeitungseinheit des Systems umfassen. Die OCT-Daten können von einem Objektbereich erfasst sein, wobei der Objektbereich zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran eines Auges wiedergibt. Die OCT-Daten können den Objektbereich bei unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben. Das Verfahren kann ferner ein Ermitteln eines Wertes eines spannungsabhängigen Parameters durch die Datenverarbeitungseinheit umfassen, abhängig von den OCT-Daten. Der spannungsabhängige Parameter kann von einer Spannung der epiretinalen Membran abhängen.
Ausführungsformen stellen ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend computerlesbare Befehle, die, wenn geladen in den Speicher eines Computers und/oder Computernetzwerk und ausgeführt von einem Computer und/oder Computernetzwerk, bewirken, dass der Computer und/oder das Computernetzwerk ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ausführungsformen ausführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorstehenden sowie weitere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch erläutert. Es wird betont, dass nicht alle möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung notwendigerweise alle oder einige der hier angegebenen Vorteile erzielen.
1 zeigt ein System zur Abbildung eines Bereiches eines Hinterabschnitts des Auges gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2A ist eine schematische Darstellung der Entfernung einer epiretinalen Membran und/oder der inneren Grenzmembran;
2B ist eine schematische Schnittdarstellung der epiretinalen Membran und der oberen retinalen Schichten in dem in der 2A dargestellten Auge;
3 ist eine schematische Darstellung eines Bildebenenbildes des Augenhintergrundes, welches mit dem Mikroskopiesystems des in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt wurde;
4A und 4B sind eine schematische Darstellung, welche die Ermittlung von lokalen axialen oder lokalen lateralen Dehnungen in der epiretinalen Membran abhängig von OCT-Daten illustrieren, wobei die OCT-Daten mit dem in der 1 gezeigten OCT-System ermittelt wurden;
5 ist eine schematische Darstellung einer grafischen Repräsentation, welche abhängig von OCT-Daten erzeugt wird, wobei die OCT-Daten mit dem in der 1 gezeigten OCT-System erzeugt wurden;
6 ist eine schematische Darstellung eines Ausgabebildes, in welchem ein Mikroskopbild überlagert ist mit der in der 5 gezeigten grafischen Repräsentation; und
7 ist eine schematisch Darstellung eines Ausgabebildes, welches mit Hilfe einer Farb- und/oder Grauwertkodierung erzeugt wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems 1 zur Abbildung eines Objektbereiches eines Auges 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Objektbereich befindet sich in einem Hinterabschnitt 71 des Auges 7 und weist einen Teil der Retina 72 auf.
Das System 1 weist ein Mikroskopiesystem 3 und ein OCT-System 2 auf. Das Mikroskopiesystem 3 ist als Stereo-Mikroskopiesystem konfiguriert, welches zwei Beobachtungskanäle 14-1, 14-2 aufweist, welche jeweils eine Objektebene 13 in eine von zwei stereoskopischen Bildebenen 12-1, 12-2 abbilden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Mikroskopiesystem 3 als monoskopisches Mikroskop konfiguriert ist.
Das stereoskopische Mikroskopiesystem 3 ist so konfiguriert, dass Lichtbündel der Beobachtungskanäle 14-1 und 14-2, welche jeweils von einem Punkt in der Objektebene 13 ausgehen, den Vorderabschnitt 73 des Auges 7, ein Ophthalmoskopiesystem 24, ein Reduziersystem 23 und das Objektiv 25 durchsetzen. Zwischen Ophthalmoskopiesystem 24 und Reduziersystem 23 befindet sich ein Zwischenfokus 18, welcher optisch konjugiert ist zur Objektebene 13 und zu den Bildebenen 12-1, 12-2. Das Reduziersystem 23 kann eine oder mehrere Reduzierlinsen aufweisen. Die Lichtbündel verlassen das Objektiv 25 als im Wesentlichen parallele Lichtbündel. Nach Verlassen des Objektivs 25 durchsetzten die Lichtbündel ein Zoom-System 19-1 des Beobachtungskanals 14-1 oder ein Zoom-System 19-2 des Beobachtungskanals 14-2. Durch die Zoom-Systeme 19-1, 19-2 ist eine Vergrößerung der Bilderzeugung in den stereoskopischen Bildebenen 12-1 und 12-2 einstellbar.
Das System 1 weist ferner für jeden der Beobachtungskanäle 14-1, 14-2 jeweils ein Okular 16-1, 16-2 auf. Die Okulare 16-1 und 16-2 sind so konfiguriert, dass für einen Benutzer die Bilder in den Bildebenen 12-1, 12-2 durch die Okulare 16-1, 16-2 mit den Augen 17-1, 17-2 betrachtbar sind.
Das Mikroskopiesystem weist ferner einen Strahlteiler 28-2 auf, welcher konfiguriert ist, Licht aus dem Beobachtungskanal 14-2 auszukoppeln. Über eine Fokussieroptik 24-2 wird das ausgekoppelte Licht auf einen Bilderfassungssensor 33-2 abgebildet, welcher in einer Bildebene 12-3 angeordnet ist. Die Bildebene 12-3 ist zur Objektebene 13 optisch konjugiert. Eine Datenverarbeitungseinheit 5 ist mit dem Bilderfassungssensor 33-2 in Signalverbindung und ausgebildet, abhängig von den Signalen des Bilderfassungssensors 33-2 ein digitales Bildebenenbild zu erzeugen. Wie im Detail mit Bezug auf die 6 und 7 beschreiben wird, erzeugt die Datenverarbeitungseinrichtung 5 abhängig von dem digitalen Bildebenenbild ein Ausgabebild. Das Ausgabebild wird erzeugt abhängig vom digitalen Bildebenenbild und ferner von einem spannungsabhängigen Parameter, welcher von einer mechanischen Spannung im Objektbereich abhängt. Der spannungsabhängige Parameter wird abhängig von OCT-Daten ermittelt, welche mit dem OCT-System 2 erfasst werden. Es hat sich gezeigt, dass es dadurch möglich ist, eine effiziente Untersuchung und/oder Behandlung einer epiretinalen Gliose (auch als Macula Pucker bezeichnet) durchzuführen.
Das OCT-System 2 ist konfiguriert, einen Messstrahl 15 zu erzeugen, welcher entlang eines Messarmes zum Hinterabschnitt 71 des Auges 7 geführt wird. Das Licht des Messstrahls 15 wird von einer Lichtquelle innerhalb einer OCT-Einheit 27 erzeugt und in einen Lichtleiter 26 eingespeist. Von einem Ende 25 des Lichtleiters 26 wird der Messstrahl 15 in die OCT-Messstrahloptik emittiert. Die OCT-Messstrahloptik führt den Messstrahl 15 zum Auge 7. Nach Austritt aus dem Lichtleiter 26 durchläuft der Messstrahl 15 nacheinander eine Kollimierungsoptik 9, eine Scaneinheit 30, welche zwei Scanspiegel 31, 32 aufweist, und einen Strahlaufweiter 60, welcher als Kepler-Fernrohr konfiguriert ist. Nach Verlassen des Strahlaufweiters 60 trifft der Messstrahl 15 auf ein Umlenkelement 34 auf, durch welches der Messstrahl 15 auf das Objektiv 25 gelenkt wird. Die Messstrahloptik ist so konfiguriert, dass der Messstrahl 15 als ein im Wesentlichen paralleler Strahl auf das Objektiv 25 eintrifft. Der Messstrahl 15 durchläuft das Objektiv 25, das Reduziersystem 23, das Ophthalmoskopiesystem 24, den Vorderabschnitt 73 des Auges und läuft auf den Hinterabschnitt 71 des Auges fokussierend zu. Im Hinterabschnitt 71 des Auges 7 bildet der Messstrahl 15 einen Messfokus, wobei ein Teil der epiretinalen Membran und ein Teil der Retina 72 sich innerhalb des axialen Messbereiches des OCT-Systems 2 befinden.
Das System 1 kann dazu verwendet werden, eine epiretinale Membran, und die innere Grenzmembran der Retina 72 zu untersuchen und/oder von der Retina 72 zu entfernen.
Die 2A ist eine schematische Darstellung des Auges 7 während einer Behandlung einer epiretinalen Gliose. Bei der epiretinalen Gliose bildet sich eine epiretinale Membran 74 auf dem zentralen Bereich der Retina 72. Der zentrale Bereich wird als Makula bezeichnet und weist die Fovea centralis 80 auf. Im Verlauf der Krankheit zieht sich die epiretinale Membran 74 zusammen, so dass sich in der darunter liegenden Retina 72 Falten bilden. Dies wird weiter unten im Detail mit Bezug auf die 2B beschrieben.
Zur Behandlung der epiretinalen Gliose wird die epiretinale Membran 74 mit einem Instrument, wie beispielsweise mit einer Intraokular-Pinzette 10 entfernt, so dass sich die Falten aus der Retina 72 zurückbilden können. Die Intraokularpinzette 10 wird durch eine Inzision 76, welche sich in der Sklera des Auges 7 befindet, in den Glaskörper eingeführt. Der Operateur kann mit der Intraokular-Pinzette 10 die epiretinale Membran 74 nacheinander an Angriffspunkten ergreifen, welche sich auf dem Rand der Membran befinden. An jedem der Angriffspunkte wird eine Bewegung in einer Richtung ausgeführt, welche im Wesentlichen tangential zur Oberfläche der epiretinalen Membran 74 orientiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Operateur andere Instrumente, wie eine Nadel oder eine Klinge verwenden. Durch ein zusätzliches Ablösen der inneren Grenzmembran (nicht gezeigt in der 2A), welche die äußerste Gewebelage der Retina 72 hin zum Augeninneren repräsentiert, kann eine verringerte Rezidivrate erreicht werden.
Die 2B ist eine schematische Darstellung eines OCT-B-Scans, welcher unter Verwendung des in der 1 dargestellten OCT-Systems 2 gewonnen wurde. Die epiretinale Membran 74 ist bereichsweise an der inneren Grenzmembran 77 der Retina 72 befestigt. Die innere Grenzmembran 77 ist in der 2B gestrichelt dargestellt. Beim gesunden Auge stellt die innere Grenzmembran 77 die oberste Lage der Retina dar und ist im Kontakt mit dem Glaskörper. Die epiretinale Membran 74 zieht die obersten Schichten 77, 78, 79 der Retina 72 so zusammen, dass diese Falten 83, 84 und 85 bilden. Die gefaltete Struktur der Retina 72 führt zu einem verzerrten Sehen beim Patienten. Die mechanischen Kräfte, welche auf das Gewebe der Retina 72 ausgeübt werden, führen zudem zu einer Ansammlung von Wasser, was eine Schwellung der Retina (Makulödem) verursacht. Dies verringert den zentralen Visus zusätzlich.
Die 3 ist eine schematische Darstellung eines Bildebenenbildes, welches in einer der Bildebenen 12-1, 12-2 und 12-3 (gezeigt in der 1) erzeugt wurde. Innerhalb des beleuchteten Bereiches 83 des Objektbereiches sind die Fovea centralis 80 und die retinalen Blutgefäße 82 zu erkennen. Die epiretinale Membran 74 ist im sichtbaren Wellenlängenbereich im Wesentlichen transparent. Daher ist der Rand 81 der epiretinalen Membran 74, an welchem die Intraokular-Pinzette angreifen soll, im Mikroskopbild nur schwer zu erkennen. In herkömmlichen Verfahren wird daher ein Farbstoff verwendet, welcher die epiretinale Membran 74 selektiv anfärbt.
Aus folgenden Gründen ist es jedoch wünschenswert, die Anwendung von Farbstoffen zu vermeiden. Viele der Farbstoffe werden im Hinblick auf eine mögliche Toxizität diskutiert, zumal die Farbstoffe oftmals durch Gewebe diffundieren können. Daher ist es in der Regel empfehlenswert, nur eine möglichst geringe Menge an Farbstoff zu verwenden, um die toxischen Auswirkungen möglichst gering zu halten. Hinzu kommt oftmals eine umständliche Handhabung des Farbstoffs, um eine selektive Einfärbung der epiretinalen Membran oder der inneren Grenzmembran mit dem Farbstoff zu erreichen. Nach dem Eingriff müssen die Reste des Farbstoffs durch Ausspülen wieder entfernt werden, um einen längeren Verbleib von Restmengen des Farbstoffes im Körper zu vermeiden.
Geht der Operateur bei der Entfernung der epiretinalen Membran oder der inneren Grenzmembran ungünstig vor, weil beispielsweise der räumliche Bereich der Membran im Mikroskopbild nicht ausreichend deutlich zu erkennen ist, kann dies dazu führen, dass die Membran beim Ablösen häufig fragmentiert. Ein häufiges Fragmentieren erhöht jedoch die Gefahr, dass Reste der Membran im Augeninneren verbleiben. Solche verbleibenden Reste können zu einem Nachwachsen des Macula Pucker führen.
Überdies kann es bei einer mangelhaften Erkennbarkeit der epiretinalen Membran durch den Eingriff zu Verletzungen an der Retina kommen, wie beispielsweise Risse. Diese Verletzungen müssen dann beispielsweise mit dem Endolaser oder mit Kryopexie nachbehandelt werden, um eine spätere Netzhautablösung (Amotio retinae) zu vermeiden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine präzisere und toxikologisch unbedenkliche Entfernung der epiretinalen Membran möglich ist, wenn Ausgabebilder erzeugt werden, welche abhängig sind vom Bildebenenbild in zumindest einer der Bildebenen 12-1, 12-2, 12-3 (gezeigt in der 1) und ferner von Werten eines spannungsabhängigen Parameters, welche abhängig von OCT-Daten ermittelt werden. In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird durch die Datenverarbeitungseinheit 5 ein digitales Bildebenenbild erzeugt, abhängig von Signalen des Bilderfassungssensors 33-2. Das Ausgabebild wird erzeugt abhängig von dem digitalen Bildebenenbild und ferner abhängig von Werten eines spannungsabhängigen Parameters, welche abhängig von den OCT-Daten ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass das System konfiguriert ist, ein zweites Bildebenenbild in zumindest einer der Bildebenen 12-1, 12-2 zu erzeugen. Das zweite Bildebenenbild wird erzeugt in Abhängigkeit von den Werten des spannungsabhängigen Parameters. In dieser Bildebene entsteht dadurch eine Überlagerung des ersten Bildebenenbildes, welches durch die Abbildung der Objektebene 13 entsteht, mit dem zweiten Bildebenenbild, welches abhängig von den Werten des spannungsabhängigen Parameter erzeugt wird. Dadurch ist es für den Operateur möglich, das Ausgabebild durch die Okulare 16-1, 16-2 mit den Augen 17-1, 17-2 zu betrachten.
Der spannungsabhängige Parameter ist abhängig von einer mechanischen Spannung im Objektbereich, insbesondere von einer mechanischen Spannung in der epiretinalen Membran. Der spannungsabhängige Parameter wird ermittelt abhängig von OCT-Daten, welche bei unterschiedlichen Spannungszuständen des Objektbereiches erfasst werden. Wie in den nachfolgenden Abschnitten genauer ausgeführt ist, können die unterschiedlichen Spannungszustände dynamisch, quasistatisch oder statisch sein.
Die dynamischen Spannungszustände können beispielsweise mittels einer Schallwelle erzeugt werden, insbesondere durch Acoustic Radiation Force (ARF). Die Schallwelle kann eine Ultraschallwelle sein. Die Frequenz der Ultraschallwelle kann beispielsweise 20 MHz betragen. Die Schallwelle kann in Wellenpaketen erzeugt werden. Die Wellenpakete können beispielsweise eine Dauer von 400 Mikrosekunden aufweisen. Das System kann einen oder mehrere Nadel-Schallwandler 74 (gezeigt in der 1) aufweisen, welche in das Augeninnere einführbar sind und so anordenbar sind, dass in der epiretinalen Membran 74 (gezeigt in der 2B) und im darunter liegenden retinalen Gewebe Schallwellen anregbar sind. Der Nadel-Schallwandler 74 repräsentiert daher eine Spannungserzeugungs-Vorrichtung. Es hat sich gezeigt, dass dadurch transversale Wellen in der epiretinalen Membran und in dem darunter liegenden retinalen Gewebe erzeugt werden können.
Die Datenverarbeitungseinheit kann so konfiguriert sein, dass eine lokale Dehnungsrate (auch als strain rate bezeichnet) ermittelbar ist, welche von der Schallwelle lokal erzeugt wird. Die lokale Dehnungsrate ist abhängig von der Spannung und ist daher ein spannungsabhängiger Parameter. Die lokale Dehnungsrate kann als eine Ableitung der lokalen Dehnung nach der Zeit definiert werden. Die lokale Dehnungsrate kann entlang einer Achse des Messstrahls gemessen werden, also die zeitliche Änderung der lokalen Dehnung entlang der Achse des Messstrahls repräsentieren. Die lokale Dehnungsrate wird dann als axiale lokale Dehnungsrate bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich kann die lokale Dehnungsrate eine laterale lokale Dehnungsrate der epiretinalen Membran repräsentieren. Die laterale Dehnungsrate der epiretinalen Membran kann definiert sein als eine Dehnungsrate, welche bezogen ist auf eine Richtung, welche parallel zu einer Oberflächentangenten der epiretinalen Membran am Messort orientiert ist. Die Ermittlung von lokalen Dehnungsraten mittels OCT-Elastographie ist beschrieben im Artikel "In vivo three-dimensional optical coherence elastography" von Brendan F. Kennedy et al., erschienen in der OPTICS EXPRESS, Vol. 19, No. 7, S. 6623-663, dessen Inhalt durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Es hat sich gezeigt, dass die lokale Dehnungsrate abhängt von der lateralen Membranspannung der epiretinalen Membran. Insbesondere hat sich gezeigt, dass ein höherer Betrag einer axialen und/oder lateralen lokalen Dehnungsrate eine geringere laterale Membranspannung bedeutet. Die laterale Membranspannung kann definiert werden als eine Spannung bezogen auf eine Richtung, welche parallel zu einer Oberflächentangente der Membran am Messort orientiert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit so konfiguriert sein, dass eine lokale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle ermittelbar ist, abhängig von den OCT-Daten. Die lokale Ausbreitungsgeschwindigkeit kann sich auf einen Teilbereich des Objektbereiches beziehen, wie beispielsweise auf einen Teilbereich der epiretinalen Membran oder einen Teilbereich der inneren Grenzmembran. Die lokale Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt vom lokalen Schubmodul ab. Daher stellt die lokale Ausbreitungsgeschwindigkeit einen spannungsabhängigen Parameter dar. Eine Messung zur Bestimmung lokaler Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Transversallwellen mittels OCT ist beispielsweise beschrieben im Artikel "Optical Coherence Tomography detection of shear wave propagation in layered tissue equivalent phantoms" von M. Razani et al., veröffentlicht in Proc. of SPIE Vol. 8565 85654Q-1, dessen Inhalt durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Es hat sich gezeigt, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der transversalen Wellen in der epiretinalen Membran abhängt von der lateralen Membranspannung in der epiretinalen Membran. Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit eine höhere laterale Membranspannung bedeutet.
Alternativ können die dynamischen Spannungszustände erzeugt werden durch eine Niederfrequenzschwingung (auch als low-frequency vibration bezeichnet). Die Frequenz der Niederfrequenzschwingung kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 50 und 1000 Hz liegen. Die Niederfrequenzschwingung kann durch einen Schallwandler erzeugt werden, beispielsweise durch den in der 1 illustrierten Nadel-Schallwandler 74. Abhängig von OCT-Daten, welche bei einer Anregung des Objektbereiches mit Niederfrequenzschwingungen gemessen wurden, kann die lokale Dehnungsrate ermittelt werden. Die Verwendung von Niederfrequenzschwingungen zur Elastographie ist beschrieben im Artikel "Selected Methods for Imaging Elastic Properties of Biological Tissues" von James F. Greenleaf et al., erschienen in der Annual Review of Biomedical Engineering 2003, 5, S. 57 bis 78, dessen Inhalt durch Verweis Teil der vorliegenden Offenbarung ist.
Alternativ können die Spannungszustände quasistatisch sein. Eine quasistatischer Spannungszustand kann dadurch definiert werden, dass die Veränderung des Spannungszustandes langsam ist im Vergleich zur Messzeit eines Scans des OCT-Systems, also beispielsweise eines A-Scans, eines B-Scans oder eines C-Scans. Die quasistatische Erregung kann beispielsweise mit einer Frequenz erfolgen, welche geringer ist als 100 Hz, oder geringer ist als 50 Hz, oder geringer ist als 10 Hz, oder geringer ist als 5 Hz. Die Anregungsschwingung kann durch einen Schallwandler erzeugt werden, beispielsweise durch den in der 1 illustrierten Nadel-Schallwandler 74. Abhängig von den OCT-Daten, welche bei den quasistatischen Spannungszuständen erfasst wurden, kann die lokale Dehnung ermittelt werden. Die lokale Dehnung kann eine axiale lokale Dehnung sein, also gemessen entlang einer Achse des Messstrahls. Alternativ kann die lokale Dehnung eine laterale lokale Dehnung der epiretinalen Membran repräsentieren. Die laterale lokale Dehnung der epiretinalen Membran kann als eine Dehnung bezogen auf eine Richtung definiert sein, welche parallel zu einer Oberflächentangenten der epiretinalen Membran am Messort orientiert ist. Die lokale Dehnung ist abhängig von der Spannung und daher ein spannungsabhängiger Parameter. Es hat sich gezeigt, dass die lokale Dehnung von einer lateralen Membranspannung der epiretinalen Membran abhängt. Insbesondere hat sich gezeigt, dass ein höherer Betrag der lokalen Dehnung eine geringe laterale Membranspannung bedeutet. Die Ermittlung der lokalen axialen und lateralen Dehnung ist genauer mit Bezug auf die 4A und 4B erläutert.
Alternativ können die Spannungszustände statisch sein. Statische Spannungszustände können beispielsweise erzeugt werden durch eine Veränderung des Augeninnendrucks, und/oder durch Ausüben einer zeitlich konstanten Kraft mit Hilfe eines Instruments. Das Instrument kann automatisch und/oder manuell bedienbar sein. Das Instrument kann beispielsweise eine Pinzette sein. Der Benutzer kann beispielsweise einen Bereich der epiretinalen Membran mit der Pinzette ergreifen und durch Anzupfen den Spannungszustand des Objektbereiches verändern. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer mit einem Instrument die epiretinale Membran gegen die Retina drücken. Die Dehnung in einem Gewebebereich, welche durch die Veränderung des Augeninnendrucks und/oder durch das Ausüben der zeitlich konstanten Kraft erzeugt wird, ist abhängig von der Spannung im Gewebebereich und daher ein spannungsabhängiger Parameter. Abhängig von OCT-Daten, welche bei den statischen Spannungszuständen erfasst wurden, kann die lokale axiale Dehnung und/oder die lokale laterale Dehnung ermittelt werden.
Die 4A und 4B illustrieren die Ermittlung der lokalen axialen Dehnung und die Ermittlung der lokalen lateralen Dehnung abhängig von den OCT-Daten. Die 4A zeigt einen Bereich der epiretinalen Membran 74 in einem ersten Spannungszustand; die 4B zeigt den gleichen Bereich der epiretinalen Membran 74 in einem zweiten Spannungszustand. Einer der beiden Spannungszustände kann ein Zustand sein, bei welchem keine Kraft auf den Objektbereich ausgeübt wird.
Im ersten Spannungszustand hat, wie in der 4A dargestellt, die epiretinale Membran die Dicke z₁, welche durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Wie in der 4B dargestellt, hat im zweiten Spannungszustand der gleiche Bereich der epiretinalen Membran die Dicke z₂, welche ebenso durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Abhängig von den gemessenen Dicken bei den zwei Spannungszuständen ist die lokale axiale Dehnung ε_axial, berechenbar, welche die Dehnung in dem Bereich der Membran wiedergibt, gemessen entlang der Achse des Messstrahls 15:
Anstatt der gesamten Dicke der epiretinalen Membran kann auch eine axiale Länge eines Teils der epiretinalen Membran zur Bestimmung der axialen lokalen Dehnung verwendet werden.
Die lokale laterale Dehnung kann in analoger Weise ermittelt werden. Im ersten Spannungszustand hat der Bereich der epiretinalen Membran 74 die laterale Länge z₃, wobei diese laterale Länge gemessen wird in einer Richtung, welche parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Oberflächentangente der epiretinalen Membran 74 im ersten Zustand am Messort orientiert ist. Im zweiten Spannungszustand hat der gleiche Bereich die laterale Länge z₄, wobei diese laterale Länge gemessen wird in einer Richtung, welche parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Oberflächentangente der epiretinalen Membran 74 im zweiten Zustand am Messort ist. Bei geringen Verformungen des Objektbereiches können die Richtungen der Oberflächentangenten der epiretinalen Membran 74 im ersten und im zweiten Zustand näherungsweise gleich sein.
Abhängig von den gemessenen lateralen Längen kann die lokale laterale Dehnung ε_lateral gemäß folgender Beziehung berechnet werden:
Die lokale laterale Dehnung kann richtungsabhängig sein, d. h. abhängig von der Richtung, entlang welcher die lateralen Längen z₃ und z₄ gemessen werden. Beispielsweise kann in dem in den 4A und 4B gezeigten Beispiel die laterale Dehnung in einer Ebene, welche senkrecht zur Papierebene der 4A und 4B orientiert ist, unterschiedlich sein zur lateralen Dehnung in einer Ebene, welche parallel zur Papierebene orientiert ist.
Abhängig von Messungen der lokalen lateralen Dehnung in unterschiedlichen Richtungen lässt sich eine Richtung der maximalen lateralen Membranspannung ermitteln. Es hat sich gezeigt, dass ein geringerer Betrag der lateralen Dehnung eine größere laterale Membranspannung bedeutet. Daher ist die Richtung der maximalen lateralen Membranspannung in der Regel eine Richtung des minimalen Betrags der lateralen Dehnung. Abhängig von der Richtung der maximalen lateralen Membranspannung lassen sich Spannungslinien berechnen. Jedem Ort auf der Spannungslinie lässt sich eine Tangentialrichtung der Spannungslinie zuordnen, wobei die Tangentialrichtung die Richtung der maximalen lateralen Membranspannung an dem Ort angibt.
Die Spannungslinien können zusätzlich oder alternativ abhängig von biomechanischen Modellen, insbesondere atlasbasierten biomechanischen Modellen erzeugt werden. Die biomechanischen Modelle können abhängig von den OCT-Daten erzeugt werden. Zur Erzeugung der biomechanischen Modelle können die OCT-Daten segmentiert werden, um die epiretinale Membran und/oder weitere Gewebestrukturen zu identifizieren.
Die Datenverarbeitungseinheit 5 (gezeigt in der 1) ist ausgebildet, die lokale Dehnung unter Verwendung eines Speckle-Tracking-Verfahrens und/oder unter Verwendung eines Kreuz-Korrelations-Verfahren zu ermitteln. Diese Verfahren erlauben für verschiedene Spannungszustände eine Ermittlung der Membrandicke (z₁ und z₂ in den 4A und 4B) und/oder der lateralen Länge eines untersuchten Bereiches (z₃ und z₄ in den 4A und 4B). Alternativ oder zusätzlich kann Datenverarbeitungseinheit 5 ausgebildet sein, die lokale Dehnung, insbesondere die axiale lokale Dehnung, mit Hilfe eines phasensensitiven OCE-Messverfahrens (optical coherence elastography) zu ermitteln. Dieses Verfahren ist in den nächsten Abschnitten erläutert.
Bei einem Frequency-Domain OCT-System wird das aus einem axialen Messbereich rückgestreute Licht in ein Spektrum zerlegt. Die Anwendung einer inversen Fourier-Transformation auf dieses Spektrum ergibt ein komplexwertiges Signal. Die Beträge dieses Signals repräsentieren die Intensität des rückgestreuten Lichts bei verschiedenen Messtiefen. Die Phasen des Signals repräsentieren die Phasen des rückgestreuten Lichts bei den verschiedenen Messtiefen.
Eine axiale Bewegung von Teilbereichen des Objektbereiches entlang der Achse des Messstrahls des OCT-Systems ergibt eine Phasenverschiebung zwischen den OCT-Signalen. Daher kann durch die Bestimmung der Phasendifferenz Δθ zwischen zwei A- oder B-Scans die axiale Bewegung Δz ermittelt werden durch die Beziehung Δz = Δθ / 4πn, wobei λ die zentrale Wellenlänge des OCT-Messlichts ist und n der Brechungsindex des Teilbereiches, aus welchem das Licht des Messstrahls zurückgestreut wird.
Es hat sich gezeigt, dass der Betrag der lokalen Dehnung, der Betrag der lokalen Dehnungsrate und/oder die lokale Ausbreitungsgeschwindigkeit jeweils ein Maß für die laterale Membranspannung der epiretinalen Membran ist. Diese spannungsabhängigen Parameter können dabei innerhalb der epiretinalen Membran gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich diese spannungsabhängigen Parameter in einem Bereich zu messen, welcher einen vordefinierten maximalen Abstand von der epiretinalen Membran nicht überschreitet. Wie oben bereits mit Bezug auf die 4A und 4B beschrieben wurde, hat sich ferner gezeigt, dass es möglich ist, Spannungslinien abhängig von der Messung der lokalen lateralen Dehnung zu ermitteln.
Daher ist es möglich, abhängig von einem oder mehreren dieser spannungsabhängigen Parameter das Ausgabebild so zu konfigurieren, dass für den Benutzer visuell erkennbar ist, an welchen Orten hohe laterale Membranspannungen in der epiretinalen Membran vorhanden sind und wie die Spannungslinien der lateralen Membranspannung verlaufen.
Zur Bestimmung der Werte des lokalen spannungsabhängigen Parameters innerhalb der epiretinalen Membran oder innerhalb eines Bereiches, welcher weniger als ein vordefinierter Maximalabstand von der epiretinalen Membran entfernt ist, ist die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet, eine Segmentierung der OCT-Daten durchzuführen. Die Segmentierung kann so konfiguriert sein, dass die epiretinale Membran, die innere Grenzmembran, und/oder retinale Schichten identifiziert werden.
Die Segmentierung kann beispielsweise eines oder eine Kombination folgender Verfahren umfassen: intensitätsbasierte Segmentierung, graphenbasierte Segmentierung, merkmalsbasierte Segmentierung, atlasbasierte Segmentierung, und/oder modellbasierte Segmentierung. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert sein, die Segmentierung mittels maschinellem Lernen durchzuführen. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, die Segmentierung automatisch und/oder benutzerinteraktiv durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert sein, eine Nachbarschaftsanalyse durchzuführen, abhängig von den OCT-Daten. Die Nachbarschaftsanalyse kann beispielsweise ein ”connected components”-Verfahren sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet sein, eine Klassifikation durchzuführen. Die Datenverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, die Nachbarschaftsanalyse und/oder die Klassifikation automatisch und/oder benutzerinteraktiv durchzuführen.
Durch Anwendung der Segmentierung, der Nachbarschaftsanalyse und/oder der Klassifikation sind diejenigen Pixel und/oder Voxel der OCT-Daten ermittelbar, welche die epiretinale Membran wiedergeben. Daher bilden diese Pixel und/oder Voxel einen Gewebestruktur-Bildbereich, welcher die epiretinale Membran repräsentiert. Der Gewebestruktur-Bildbereich ist also ein Teilbereich des Bildbereiches der OCT-Daten, welcher den abgescannten Bereich wiedergibt. Zusätzlich oder alternativ sind mit Hilfe der Nachbarschaftsanalyse diejenigen Pixel oder Voxel der OCT-Daten, welche einer gleichen Gewebestruktur zugehören zu einem kontinuierlichen räumlichen Bereich zusammenführbar.
Die 5 zeigt eine grafische Repräsentation 9, welche von der Datenverarbeitungseinheit 5 (gezeigt in der 1) abhängig von den OCT-Daten erzeugt wurde. Wie weiter unten mit Bezug auf die 6 beschrieben ist, wird diese grafische Repräsentation 9 dem Bildebenenbild (gezeigt in der 3) überlagert. Durch die Überlagerung wird ein Ausgabebild erzeugt, welches zur effizienten Analyse der epiretinalen Membran verwendet werden kann. Die grafische Repräsentation 9 weist eine Vielzahl lokaler Spannungsindikatoren 93 auf. Jeder der lokalen Spannungsindikatoren 93 wurde abhängig von zumindest einem Wert eines spannungsabhängigen Parameters ermittelt, welche an einem oder mehreren Messorten ermittelt wurden. Jeder der lokalen Spannungsindikatoren hebt jeweils einen Bereich des Ausgabebildes visuell erkennbar hervor. Für jeden der lokalen Spannungsindikatoren repräsentiert der jeweilige Bereich im Wesentlichen diejenigen Messorte, an welchen diejenigen Werte der spannungsabhängigen Parameter erfasst wurden, in Abhängigkeit von welchen der jeweilige spannungsabhängige Parameter ermittelt wurde.
Hierzu wurde durch die Datenverarbeitungseinheit für jeden der lokalen Spannungsindikatoren ein Bereich im Ausgabebild bestimmt, welcher einen oder mehrere Messorte repräsentiert. Die Messorte sind dabei diejenigen Messorte, an welchen diejenigen Werte der spannungsabhängigen Parameter erfasst wurden, in Abhängigkeit von welchen der jeweilige lokale Spannungsindikator ermittelt wurde. Die grafische Repräsentation ist daher abhängig von den Messorten, an welchen die Werte der spannungsabhängigen Parameter ermittelt wurden.
Jeder der lokalen Spannungsindikatoren 93 ist konfiguriert, eine Größe und eine Orientierung visuell erkennbar anzugeben. Die Größe und/oder Orientierung wird in Abhängigkeit von den Werten der spannungsabhängigen Parameter ermittelt. In dem in der 5 dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel weist jeder der Spannungsindikatoren 93 einen Punkt und einen Strich auf. Die Orientierung des Strichs gibt die Richtung der größten lokalen lateralen Membranspannung an. Dies ist diejenige Richtung, entlang welcher die der geringste Betrag der lokalen lateralen Dehnung gemessen wurde. Ein größerer Punkt repräsentiert eine größere laterale Membranspannung, bezogen auf die Richtung der größten lokalen lateralen Membranspannung.
Abhängig von den dargestellten lokalen Spannungsindikatoren 93 kann daher der Operateur die epiretinale Membran von der Retina zuverlässig ablösen. Beispielsweise kann der Operateur die epiretinale Membran zunächst an denjenigen Stelle ablösen, an welchen hohe laterale Membranspannungen vorhanden sind. Hierbei kann der Operateur eine Zupfrichtung wählen, welche möglichst nicht entlang der Spannungslinie orientiert ist, um beim Zupfen die auftretenden lateralen Membranspannungen möglichst nicht so zu erhöhen, dass die Membran einreißt.
In dem in der 5 gezeigten Beispiel treten hohe laterale Membranspannungen in demjenigen Teilbereich des Objektbereiches auf, welcher von der rechten Seite der grafischen Repräsentation 9 repräsentiert wird. Durch ein Ablösen der Membran zunächst an diesem Teilbereich kann der Operateur erreichen, dass bereits bei den ersten Schritten die hohen laterale Membranspannung, welchem in diesem Teilbereich auftreten, zu einem großen Teil verringert wird. Dadurch wird die Gefahr verringert, dass in den nachfolgenden Schritten die epiretinale Membran häufig fragmentiert.
Die grafische Repräsentation 9 weist ferner eine Begrenzungsmarkierung 91 auf, welche die laterale Ausdehnung der epiretinalen Membran 74 (gezeigt in der 2B) repräsentiert. Die Begrenzungsmarkierung 91 wurde abhängig von den OCT-Daten ermittelt. Insbesondere wurde die Begrenzungsmarkierung 91 abhängig vom Gewebestruktur-Bereich ermittelt, welcher die epiretinale Membran wiedergibt, und welcher durch die Segmentierung der OCT-Daten ermittelt wurde. Die Projektion dieses Gewebestruktur-Bereiches auf eine Ebene ergibt eine Fläche, welche die laterale Ausdehnung der epiretinalen Membran repräsentiert. Die Ebene kann parallel zur Objektebene 13 (gezeigt in der 1) orientiert sein und/oder senkrecht zur optischen Achse des Messstrahls im Objektbereich orientiert sein. Die Begrenzungsmarkierung 91 hebt dadurch denjenigen lateralen Bereich visuell erkennbar hervor, über welchen sich die epiretinale Membran erstreckt. Der Operateur kann daher abhängig vom Ausgabebild ermitteln, an welchen Stellen er mit dem Instrument angreifen muss, um möglichst die gesamte epiretinale Membran abzulösen.
Die in der 5 gezeigte grafische Repräsentation 9 weist ferner Angriffspunkt-Markierungen 92 auf, welche auf der Begrenzungsmarkierung 91 verteilt angeordnet sind. Die Angriffspunkt-Markierungen 92 markieren diejenigen Punkte auf der epiretinalen Membran, an welchen die Intraokular-Pinzette 10 (gezeigt in der 1) angreifen soll, um anschließend durch einen Zugkraft in einer Richtung, welche im Wesentlichen tangential zur Oberfläche der epiretinalen Membran 74 orientiert ist, die epiretinale Membran 74 von der Retina abzuziehen. Die Bestimmung der örtlichen Anordnung der Angriffspunkt-Markierungen 92 kann automatisch und/oder benutzerinteraktiv erfolgen. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert sein, die Angriffspunkt-Markierungen 92 gleichmäßig auf der Begrenzungsmarkierung 91 zu verteilen. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert sein, engere Abstände zwischen den Angriffspunkt-Markierungen 92 an denjenigen Stellen festzusetzen, an welchen hohe laterale Membranspannungen auftreten. Daher kann die Datenverarbeitungssystem konfiguriert sein, die Angriffspunkt-Markierungen 92 abhängig von den Werten des spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann ein grafisches Benutzerinterface der Datenverarbeitungseinrichtung so ausgebildet sein, dass der Benutzer die Positionen der Angriffspunkt-Markierungen 92 auf der Begrenzungsmarkierung 91 festlegen und/oder verändern kann.
In der grafischen Repräsentation 9, welche in der 5 dargestellt ist, sind die Angriffspunkt-Markierungen 92 nummeriert, um eine Reihenfolge vorzugeben, entsprechend welcher die Intraokular-Pinzette (gezeigt in der 1) an der epiretinalen Membran angreifen soll. Die Nummern sind in der 5 kursiv dargestellt, um sie von den Bezugszeichen der 5 zu unterscheiden. Das System kann so ausgebildet sein, dass abhängig von den der lateralen Position der ermittelten Angriffspunkte und der durch die Nummerierung vorgegebenen Reihenfolge das Datenverarbeitungssystem einen Aktuator 22 (gezeigt in der 1), welcher mit der Intraokular-Pinzette 10 antriebsverbunden ist, ansteuert, um ein distales Ende der Intraokular-Pinzette 10 zu den jeweiligen Angriffspunkten entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge zu positionieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Positionierung benutzerinteraktiv erfolgen. Der Benutzer kann sich dabei an der grafischen Repräsentation 9 orientieren. Folglich wird die grafische Repräsentation 9 abhängig von Werten mehrerer Kontrollparameter erzeugt, wobei die Kontrollparameter und/oder die Repräsentation 9 zur benutzerinteraktiven und/oder automatischen Steuerung der Intraokular-Pinzette 10 verwendet werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontrollparameter die Positionen und die durch die Nummerierung vorgegebene Reihenfolge der Angriffspunkte.
Die Datenverarbeitungseinheit kann ausgebildet sein, die Reihenfolge der Angriffspunkte automatisch und/oder benutzerinterakiv zu ermitteln. Das Benutzerinterface der Datenverarbeitungseinheit kann so ausgebildet sein, dass der Benutzer über das grafische Benutzerinterface die Reihenfolge der Angriffspunkte benutzerinterakiv festlegen und/oder verändern kann. Die Bestimmung der Reihenfolge der Angriffspunkte kann abhängig von den Werten des spannungsabhängigen Parameters erfolgen. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit ausgebildet sein, die Position und/oder die Reihenfolge der Angriffspunkte so zu ermitteln, dass die epiretinale Membran zunächst an Stellen abgelöst wird, an welchen hohe laterale Membranspannungen vorhanden sind. In der grafischen Repräsentation 9, welche in der 5 wiedergegeben ist, sind beispielsweise die Angriffspunkt-Markierungen 92 auf der rechten Seite mit niedrigen Nummern versehen, da im rechten Bereich hohe laterale Membranspannungen auftreten, wie an der Größe der lokalen Spannungs-Indikatoren 93 zu erkennen ist.
Die Position und/oder die Reihenfolge der Angriffspunkt-Markierungen 92 können ferner, automatisch und/oder benutzerinteraktiv, bestimmt werden in Abhängigkeit von der Struktur der darunter liegenden retinalen Schichten. Beispielsweise sind in der grafischen Repräsentation, welche in der 5 wiedergegeben ist, auf der linken Seite die Angriffspunkte in größerer Entfernung von der Fovea centralis 80 (gezeigt in der 3) angeordnet, um die Gefahr einer Schädigung des empfindlichen Bereiches der Fovea centralis 80 zu verringern.
Die Datenverarbeitungseinheit ist ferner ausgebildet, für zumindest einen Teil der Angriffspunkte eine Zupfrichtung zu bestimmen. Die grafische Repräsentation kann abhängig von den ermittelten Zupfrichtungen erzeugt werden. In dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zupfrichtungen an den Ablösepunkten 1 bis 6 als Pfeile angegeben. In dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zupfrichtungen an den Ablösepunkten 1 bis 6 angegeben. Die Zupfrichtung kann so bestimmt werden, dass die Wahrscheinlichkeit einer Fragmentierung der Membran weitestgehend verringert wird. Die Zupfrichtung kann automatisch und/oder benutzerinteraktiv bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen der Position der Angriffspunkte, der Reihenfolge der Angriffspunkte und/oder der Zupfrichtungen ein Ermitteln eines Minimums eines Energiefunktionals für unterschiedliche Stufen des Ablöseprozesses umfassen. Für jede der Stufen können, abhängig von den Randbedingungen der jeweiligen Stufe, die räumliche Struktur der epiretinalen Membran und/oder Spannungswerte in der epiretinalen Membran durch die Minimierung des Energiefunktionals ermittelt werden. Abhängig von den ermittelten Spannungswerten kann bestimmt werden, ob während des Ablöseprozesses eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein Einreißen der epiretinalen Membran auftritt. Ferner kann dadurch simuliert werden, wie die Position der Angriffspunkte, die Reihenfolge der Angriffspunkte und/oder die Zupfrichtungen an den Angriffspunkten bestimmt werden sollen, so dass die Anzahl der Zupfstellen minimiert wird, so dass die Anzahl der Zupfvorgänge minimiert wird, so dass das Zupfen entgegen der vorwirkenden Kräfte minimiert wird, und/oder so dass das Zupfen an Stellen erfolgt, welche zumindest einen Mindestabstand von empfindlichen anatomischen Gewebestrukturen, wie der Fovea centralis 80 (gezeigt in der 3) aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann bei der Bestimmung des Energiefunktionals Expertenwissen einfließen. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass die epiretinale Membran möglichst erst an allen Rändern gelöst wird, bevor sie durch einen Zupfvorgang von der Retina abgezogen wird. Als weiteres Beispiel von Expertenwissen ist es vorstellbar, dass Verhalten und/oder Arbeitsweisen des Operateurs aus vorangehenden Eingriffen durch Algorithmen automatisch aus den Bildern gelernt wird. Dadurch ist es möglich, beispielsweise persönliche Präferenzen und/oder typische Arbeitsweisen des Operateurs in die Optimierung mit einzubeziehen.
Die 6 ist eine schematische Darstellung des Ausgabebildes 100, welches von der Datenverarbeitungseinheit erzeugt wird, abhängig von der in der 5 gezeigten grafischen Repräsentation 9 und ferner abhängig von einem digitalen Bild, welches mit dem Bilderfassungssensor 33-2 erfasst wird. Zur Vereinfachung sind die retinalen Blutgefäße in der 6 nicht dargestellt. Das Ausgabebild 100 wird auf dem Display 51 (gezeigt in der 1) des Datenverarbeitungssystems 5 angezeigt. In dem Ausgabebild 100 ist zusätzlich eine Projektion des distalen Endes 11 der Intraokular-Pinzette zu sehen. Der Operateur kann abhängig vom Ausgabebild 100 das distale Ende 11 der Intraokular-Pinzette entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge an die markierten Angriffspunkte navigieren, um die epiretinale Membran 74 an der entsprechenden Stelle abzuzupfen.
Es hat sich gezeigt, dass die Markierung der Position und der Reihenfolge der Angriffspunkte in der grafischen Repräsentation 9, sowie die Angabe der Zupfrichtungen vorteilhaft ist, da der Operateur während des Eingriffs sofort den geplanten Ablauf des Eingriffs erkennen kann. Der Operateur muss daher während des Eingriffs keine zeitaufwändigen Analysen der Mikroskop- oder OCT-Daten durchführen, sondern kann sich auf die Handhabung der Instrumente während des Eingriffs konzentrieren.
Die 7 zeigt ein Ausgabebild 100a, welches von einem System gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel erzeugt wurde. Die Darstellung in der 7 weist Elemente auf, welche analog zu dargestellten Elementen der 6 sind. Diese Elemente sind daher mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, welche jedoch das Begleitzeichen ”a” aufweisen.
Das in der 7 dargestellte Ausgabebild 100a weist eine Wiedergabe 20a eines Bereichs des Bildebenenbildes (gezeigt in der 3) auf. Die Wiedergabe 20a wurde mittels einer Farb- und/oder Grauwertkodierung erzeugt. Die Wiedergabe 20a kann daher beispielsweise eine Falschfarbendarstellung dieses Bereichs des Bildebenenbildes sein. Die Wiedergabe 20a ist so konfiguriert, dass diejenigen Bereiche dunkel gefärbt sind, in welchen eine hohe laterale Membranspannung auftritt. Daher hängt die Farb- und/oder Grauwertkodierung der Wiedergabe 20a ab von den ermittelten Werten der spannungsabhängigen Parameter ab und ferner von den Messorten, an welchen die Werte des spannungsabhängigen Parameters ermittelt wurden. Zur Erzeugung der Wiedergabe wurde für jeden von einer Vielzahl von Messorten ein Bereich im Ausgabebild ermittelt, welcher den jeweiligen Messort repräsentiert. Für jeden der Bereiche wurde dann ein Grau und/oder Farbwert ermittelt in Abhängigkeit von dem Werten der spannungsabhängigen Parameter, welche an dem entsprechenden Messort ermittelt wurden.
Die Wiedergabe 20a ist ferner so konfiguriert, dass Gewebestrukturen des entsprechenden Bereiches des Bildebenenbildes (gezeigt in der 3) wiedergegeben werden. Beispielsweise gibt die Wiedergabe 20a die Fovea centralis 80 wieder. Die in der 3 gezeigten retinalen Blutgefäße 82 werden von der Wiedergabe 20a ebenso wiedergegeben, sind jedoch aus Gründen der Einfachheit der Darstellung in der 7 nicht dargestellt. Das Ausgabebild 100a wurde, wie auch das in der 6 dargestellte Ausgabebild 100, erzeugt abhängig von einer grafischen Repräsentation. Diese grafische Repräsentation ist ähnlich konfiguriert, wie die in der 5 dargestellte grafische Repräsentation 9. Insbesondere zeigt auch das Ausgabebild 100a lokale Spannungsindikatoren, welche jeweils die Richtung der größten lateralen Membranspannung angeben. Ebenso gibt das Ausgabebild 100a eine Begrenzungsmarkierung, Angriffspunktmarkierungen, sowie eine Nummerierung der Angriffspunktmarkierungen wieder. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Ausgabebild 100a ohne eine grafische Repräsentation erzeugt wird und lediglich die farb- und/oder grauwertkodierte Wiedergabe 20a aufweist.
Durch die in den 6 und 7 dargestellten Ausgabebilder wird eine Darstellung erhalten, welche eine zuverlässige und effiziente Untersuchung oder Behandlung der epiretinalen Gliose erlaubt.
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 Nicht-Patentliteratur

”In vivo three-dimensional optical coherence elastography” von Brendan F. Kennedy et al., erschienen in der OPTICS EXPRESS, Vol. 19, No. 7, S. 6623-663 [0076]
”Optical Coherence Tomography detection of shear wave propagation in layered tissue equivalent phantoms” von M. Razani et al., veröffentlicht in Proc. of SPIE Vol. 8565 85654Q-1 [0077]
”Selected Methods for Imaging Elastic Properties of Biological Tissues” von James F. Greenleaf et al., erschienen in der Annual Review of Biomedical Engineering 2003, 5, S. 57 bis 78 [0078]

Claims

System (1) zur Untersuchung eines Auges (7), umfassend: ein Mikroskopiesystem (3) zur Erzeugung eines Bildebenenbildes (12-3) von einem Objektbereich; ein OCT-System (2), welches konfiguriert ist, OCT-Daten vom Objektbereich zu erfassen, welche den Objektbereich in unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben; eine Datenverarbeitungseinheit (5), welche konfiguriert ist, zumindest einen Wert eines spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten; wobei das System (1) konfiguriert ist, ein Ausgabebild (100) zu erzeugen, abhängig vom Bildebenenbild und ferner abhängig vom spannungsabhängigen Parameter.
Das System (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Ausgabebild eine Wiedergabe zumindest eines Teils des Bildebenenbildes aufweist; wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) konfiguriert ist, die Wiedergabe mittels einer Farb- und/oder Grauwertkodierung zu erzeugen, wobei die Farb- und/oder Grauwertkodierung abhängig ist vom Wert des spannungsabhängigen Parameters.
Das System (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert ist, abhängig vom Wert des spannungsabhängigen Parameters eine grafische Repräsentation (9) zu erzeugen; wobei das Ausgabebild mittels einer Überlagerung der grafischen Repräsentation (9) mit zumindest einem Teil des Bildebenenbildes erzeugt wird.
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der spannungsabhängige Parameter abhängt von einer Spannung in einer Membran und/oder einer Spannung in einer epiretinalen Membran (74) des Auges (7).
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der spannungsabhängige Parameter abhängt von einer Dehnung, einer Dehnungsrate und/oder einem Elastizitätsparameter im Objektbereich.
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) konfiguriert ist, eine Ortsabhängigkeit des spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten; und wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) konfiguriert ist, das Ausgabebild (100) abhängig von der Ortsabhängigkeit zu erzeugen.
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) ferner konfiguriert ist: einen Gewebestruktur-Bildbereich zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten, wobei der Gewebestruktur-Bildbereich zumindest einen Teil einer Gewebestruktur repräsentiert; und den Wert des spannungsabhängigen Parameters abhängig von dem ermittelten Gewebestruktur-Bildbereich zu ermitteln.
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) ausgebildet ist, einen Parameter einer lateralen Ausdehnung eines Gewebestruktur-Bildbereichs zu bestimmen, abhängig von den OCT-Daten; wobei der Gewebestruktur-Bildbereich zumindest einen Teil einer Gewebestruktur repräsentiert; und wobei die laterale Ausdehnung parallel zu einer Objektebene des Mikroskopiesystems (3) gemessen wird; wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) konfiguriert ist, das Ausgabebild (100) abhängig von dem Parameter der lateralen Ausdehnung zu ermitteln.
Das System (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Gewebestruktur-Bildbereich eine Membran, eine epiretinale Membran (74) und/oder eine innere Grenzmembran (77) repräsentiert.
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Instrument (10), welches zu einer Manipulation zumindest eines Teils des Objektbereichs konfiguriert ist; wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) ferner konfiguriert ist, abhängig von den OCT-Daten einen Wert eines Kontrollparameters zu einer Kontrolle des Instruments (10) zu ermitteln; wobei das Ausgabebild ferner von dem Wert des ermittelten Kontrollparameters abhängt.
Das System (1) gemäß Anspruch 10, wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) konfiguriert ist, den Kontrollparameter abhängig vom Wert des spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln.
Das System (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Objektbereich zumindest einen Teil einer Retina (72) des Auges (7) und/oder zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran (74) aufweist.
System (1) zur Untersuchung eines Auges (7) umfassend: eine Datenverarbeitungseinheit (5), welche konfiguriert ist: OCT-Daten einzulesen, welche mittels eines OCT-Systems (2) von einem Objektbereich erfasst wurden, wobei der Objektbereich zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran (74) des Auges (7) aufweist; wobei die OCT-Daten den Objektbereich bei unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben; wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) ferner konfiguriert ist, abhängig von den OCT-Daten einen Wert eines spannungsabhängigen Parameters zu ermitteln; wobei der spannungsabhängige Parameter von einer Spannung der epiretinalen Membran (74) abhängt.
Das System (1) gemäß Anspruch 13, wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) ferner konfiguriert ist, eine Ortsabhängigkeit des spannungsabhängigen Parameters innerhalb der epiretinalen Membran zu erfassen.
Das System (1) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Datenverarbeitungseinheit (5) ferner konfiguriert ist: einen Gewebestruktur-Bildbereich zu ermitteln, abhängig von den OCT-Daten, wobei der Gewebestruktur-Bildbereich zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran repräsentiert; und den Wert des spannungsabhängigen Parameters abhängig von dem ermittelten Gewebestruktur-Bildbereich zu ermitteln.
Das System (11) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Spannung der epiretinalen Membran (74) eine laterale Membranspannung der epiretinalen Membran (74) ist.
Verfahren zum Betreiben eines Systems (1), umfassend: Erzeugen eines Bildebenenbildes in einer Bildebene (12-3) von einem Objektbereich durch ein Mikroskopiesystem (3) des Systems (1); Erfassen von OCT-Daten vom Objektbereich durch ein OCT-System (2) des Systems (1), wobei die OCT-Daten den Objektbereich in unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben; Ermitteln eines Wertes eines spannungsabhängigen Parameters durch eine Datenverarbeitungseinheit (5) des Systems (1), abhängig von den OCT-Daten; Erzeugen eines Ausgabebildes (100), abhängig vom ermittelten Wert des spannungsabhängigen Parameters und abhängig vom Bildebenenbild.
Verfahren zum Betreiben eines Systems (1), umfassend: Einlesen von OCT-Daten durch eine Datenverarbeitungseinheit (5) des Systems (1); wobei die OCT-Daten von einem Objektbereich erfasst werden, wobei der Objektbereich zumindest einen Teil einer epiretinalen Membran (74) eines Auges (7) aufweist; wobei die OCT-Daten den Objektbereich bei unterschiedlichen Spannungszuständen wiedergeben; und Ermitteln eines Wertes eines spannungsabhängigen Parameters durch die Datenverarbeitungseinheit (5), abhängig von den OCT-Daten; wobei der spannungsabhängige Parameter von einer Spannung der epiretinalen Membran (74) abhängt.
Computerprogrammprodukt, umfassend computerlesbare Befehle, die, wenn geladen in den Speicher eines Computers und/oder Computernetzwerk und ausgeführt von einem Computer und/oder Computernetzwerk, bewirken, dass der Computer und/oder das Computernetzwerk ein Verfahren nach Anspruch 17 oder 18 durchführt.