DE102016100566A1

DE102016100566A1 - Assistenzsystem für ein medizinisch optisches Beobachtungsgerät und Verfahren zum Verbessern der Sichtbarkeit einer Blutaustrittsstelle in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnenen Bild

Info

Publication number: DE102016100566A1
Application number: DE102016100566.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hauger Christoph; Hans-Peter Stossberg
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-15
Also published as: DE102016100566B4

Abstract

Es wird ein Assistenzsystem (60) zum Sichtbarmachen einer Blutaustrittstelle (62) in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) beobachteten medizinischen Objektfeld (3) im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3), wobei das Assistenzsystem (60) zur Verfügung gestellt. Das Assistenzsystem (60) umfasst: – einen Signaleingang (68) zum Empfang eine Videosequenz von dem mit dem optischen Bobachtungsgerät (2) beobachteten medizinischen Objektfeld (3), – einen Signalausgang (70) zum Ausgeben eines Einblendbildes zum Einblenden in einen Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2), und – eine mit dem Signalausgang (70) verbundene Verarbeitungseinheit (72), die im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) ein Einblendbild generiert und über den Signalausgang (70) zur Einblendung im Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (3) ausgibt. Im Assistenzsystem (60) ist eine mit dem Signaleingang (68) verbundene Speichereinheit (76) zum Speichern der empfangenen Videosequenz während der Beobachtung des medizinischen Objektfeldes (3) vorhanden. Außerdem ist die Verarbeitungseinheit (72) mit der Speichereinheit (76) verbunden ist und dazu ausgebildet, im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) die im Speicher (76) gespeicherte Videosequenz abzurufen und auf der Basis einer Analyse der abgerufenen Videosequenz ein Assistenzbild (74) zu generieren, welches wenigstens einen Teil des medizinischen Objektfelds (3) mit der Blutaustrittsstelle (62) ohne Verdeckung der Blutaustrittstelle (62) durch Blut zeigt, und dieses Assistenzbild (74) als Einblendbild auszugeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Assistenzsystem zum Sichtbarmachen einer Blutaustrittstelle in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät beobachteten medizinischen Objektfeld im Falle des Auftretens einer Blutung. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbessern der Sichtbarkeit einer Blutaustrittsstelle in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnenen Bild von einem medizinischen Objektfeld im Falle des Auftretens einer Blutung.
Bei mikrochirurgischen Eingriffen können plötzliche, unerwartete Blutungen auftreten. Diese Blutungen müssen durch den Chirurgen möglichst in kurzer Zeit gestoppt werden. Da durch das austretende Blut die Sicht auf die Austrittsstelle verdeckt ist, können kritische Situationen entstehen, weil zur Behandlung erst das austretende Blut abgesaugt werden muss, um so freie Sicht auf die kritische Stelle zu schaffen.
Die US 2014/031,659 A1 beschreibt eine Verfahren, dass es ermöglicht, bei Auftreten einer Blutung die Stelle, an der die Blutung zuerst aufgetreten ist, mit einem Marker zu markieren, so dass dem behandelnden Arzt die Position der Stelle, an der die Blutung zuerst aufgetreten ist, angezeigt wird. Er kann dann bspw. mit einer zweipoligen Klemme die Blutung stillen, obwohl die Stelle mit Blut bedeckt ist und er die Stelle nicht sehen kann.
Die US 8,355,043 B2 beschreibt ein medizinisches Gerät, mit dem Bilder aus einer Körperhöhle aufgenommen werden können. Das medizinische Gerät umfasst eine Übersichtskamera und zwei Hauptkameras und ermöglicht es, bei einem chirurgischen Eingriff in der Körperhöhle diejenigen Gebiete, in der ein Eingriff bereits abgeschlossen worden ist, auf Blutungen zu überwachen. Hierzu werden in der Körperöffnung eine Übersichtskamera und zwei Hauptkameras angeordnet und die von den Kameras aufgenommenen Bilder gespeichert. Die Hauptkameras werden dabei nacheinander auf die zu behandelnden Gebiete gerichtet, während die Übersichtskamera ein Übersichtsbild aufnimmt, welches alle diese Gebiete beinhaltet. Zudem werden für die bereits behandelnden Gebiete diejenigen Kameraeinstellungen der Hauptkameras gespeichert, die zum Betrachten des entsprechenden Gebietes nötig sind. Wenn der Arzt nun eine Blutung feststellt, kann er anhand der gespeicherten Übersichtsbilder eine Übersicht über den Verlauf der Blutung erhalten. Außerdem kann er die Hauptkameras mittels der gespeicherten Einstellungen auf den bereits behandelnden Ort, an dem die Blutung aufgetreten ist, richten. Zudem kann er auf der Basis der von dem bereits behandelnden Ort gespeicherten Bilddaten den Zustand des entsprechenden Ortes vor der Blutung feststellen.
Obwohl die Vorrichtungen aus US 2014/031,659 A1 und US 8,355,043 B2 einem behandelnden Arzt im Falle einer Blutung nützliche Assistenzfunktionen bieten, besteht für den Arzt nicht die Möglichkeit, den Ort, an dem die Blutung ursprünglich angefangen hat, beim Schließen der Blutung zu sehen.
Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Assistenzsystem sowie ein vorteilhaftes Verfahren zum Verbessern der Sichtbarkeit einer Blutaustrittsstelle in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnen Bild von einem medizinischen Objektfeld im Falle des Auftretens einer Blutung zur Verfügung zu stellen. Eine zweite Aufgabe ist es, ein vorteilhaftes medizinisch optisches Beobachtungsgerät zur Verfügung zu stellen.
Die erste Aufgabe wird durch ein Assistenzsystem nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein medizinisch optisches Beobachtungsgerät nach Anspruch 14. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem zum Sichtbarmachen einer Blutaustrittstelle in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät beobachteten medizinischen Objektfeld im Falle eines Auftretens einer Blutung im medizinischen Objektfeld umfasst:

– Einen Signaleingang zum Empfang einer Videosequenz von dem mit dem optischen Beobachtungsgerät beobachteten medizinischen Objektfeld,
– Einen Signalausgang zum Ausgeben eines Einblendbildes zum Einblenden in den Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts und
– Eine mit dem Signalausgang verbundene Verarbeitungseinheit, die im Falle eines Auftretens einer Blutung im medizinischen Objektfeld ein Einblendbild generiert und über den Signalausgang zur Einblendung im Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts ausgibt.

Erfindungsgemäß umfasst das Assistenzsystem eine mit dem Signaleingang verbundene Speichereinheit zum Speichern der empfangenen Videosequenz während der Beobachtungen des medizinischen Objektfeldes. Außerdem ist die Verarbeitungseinheit mit der Speichereinheit verbunden und dazu ausgebildet, im Falle des Auftretens einer Blutung im medizinischen Objektfeldes die im Speicher gespeicherten Videosequenz abzurufen und auf der Basis einer Analyse der abgerufenen Videosequenz ein Assistenzbild zu generieren, welches wenigstens einen Teil des medizinischen Objektfelds mit der Blutaustrittsstelle ohne Verdeckung der Blutaustrittsstelle durch Blut zeigt, und dieses Assistenzbild als Einblendbild auszugeben. Das Assistenzsystem kann hierbei dazu ausgebildet sein, als Assistenzbild ein stereoskopisches Assistenzbild mit einem ersten stereoskopischen Assistenzteilbild und einem zweiten stereoskopischen Assistenzteilbild zu generieren. Auf diese Weise kann dem behandelnden Arzt zum Stillen der Blutung ein stereoskopischer Seheindruck vermittelt werden, welcher das Behandeln der Blutaustrittstelle erleichtert.
Das erfindungsgemäße Assistenzsystem speichert also die Videosequenz – ähnlich einer Blackbox –, so dass diese bei Bedarf zur Analyse bereit stehen. Die Videosequenz deckt dabei einen Zeitraum ab, der von einem Zeitpunkt vor dem Auftreten der Blutung bis zum aktuellen Zeitpunkt reicht. Aus den Videobildern kann dann durch eine Analyse der Einzelbilder der Videosequenz der Ort und die Form der Blutaustrittsstelle sichtbar gemacht bzw. rekonstruiert werden. Beispielsweise können das letzte Einzelbild, auf dem die Blutung noch nicht zu sehen ist, und das erste Einzelbild, auf der die Blutung zusehen ist, aufgefunden werden und anhand dieser Bilder Ort und Gestalt der Blutaustrittsstelle rekonstruiert werden. Die Verarbeitungseinheit des Assistenzsystem kann also dazu ausgebildet sein, das Assistenzbild auf der Basis wenigstens des letzten Einzelbildes der Videosequenz, in welchem die Blutung noch nicht zu sehen ist, und wenigstens des ersten Einzelbildes der Videosequenz auf dem die Blutung zusehen ist, zu generieren. Insbesondere können hierbei mehrere Einzelbilder, auf denen die Blutung zu sehen ist, Verwendung finden, da dadurch beispielsweise auch Rückschlüsse auf das Flussfeld des Blutes, d.h. auf die lokalen Flussrichtungen des Blutes im Bild, gezogen werden können. Aus dem Flussfeld kann dann die Blutaustrittsstelle hinreichend genau ermittelt werden, falls das letzte Bild vor der Blutung keinen ausreichenden Hinweis auf die Blutaustrittsstelle liefert.
Das Assistenzbild, welches als Einblendbild in den Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts dient, kann auf dem letzten Einblendbild der Videosequenz, in welchem die Blutung noch nicht zu sehen ist, basieren. Insbesondere kann das Assistenzbild vom letzten Einblendbild der Videosequenz, in welchem die Blutung noch nicht zu sehen ist, gebildet werden, wenn das letzte Einzelbild vor dem Auftreten der Blutung die Blutaustrittstelle hinreichend genau erkennen lässt. Anderenfalls kann das letzte Einzelbild der Videosequenz, in welchem die Blutung noch nicht zu sehen ist, zusammen mit einer Hervorhebung der Blutaustrittsstelle in diesem Einzelbild als Assistenzbild herangezogen werden. Die Hervorhebung der Blutaustrittsstelle kann dabei beispielsweise durch eine farbliche Markierung, eine Markierung durch Umrisse oder dergleichen erfolgen, wobei die Markierung auf der Basis der auf die Blutung folgenden Einzelbilder generiert wird. Zum Generieren der Markierung kann beispielsweise eine Analyse des Blutflusses unmittelbar nach dem Beginn der Blutung herangezogen werden. Aus den im Flussfeld enthaltenden Flussrichtungen kann auf den Ort des Austritts des fließenden Blutes rückgeschlossen werden.
Das Assistenzbild kann statt des letzten Einzelbildes vor Auftreten der Blutung (mit oder ohne Hervorhebung der Blutaustrittsstelle) auch ein rein digitales Bild oder eine digitale Repräsentation wenigstens eines die Blutaustrittsstelle umfassenden Teils des medizinischen Objektfelds sein. Hierzu ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Assistenzsystem eine Topografieerfassungseinheit zum Erfassen der Topografie des medizinischen Objektfeldes umfasst. Wenn das medizinisch optische Beobachtungsgerät ein stereoskopisches Beobachtungsgerät ist, kann die Topographie beispielsweise aus den Stereobildern ermittelt werden. Es ist jedoch im Hinblick auf den zum Generieren des Assistenzbildes benötigten Rechenaufwand sinnvoll, lediglich diejenigen Informationen digital zu generieren, die zum Hervorheben der Blutaustrittsstelle im letzten Einzelbild vor Auftreten der Blutung nötig sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Assistenzsystem eine Steuereinheit zum steuernden Einwirken auf das optische Beobachtungsgerät. Diese Steuereinheit steuert im Falle des Auftretens einer Blutung im medizinischen Objektfeld das medizinische optische Beobachtungsgerät derart, dass im Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts das Assistenzbild als Einblendbild anstelle des Bildes von dem medizinischen Objektfeld angezeigt wird. In einer alternativen Ausgestaltung umfasst das Assistenzsystem eine Steuereinheit zum steuernden Einwirken auf das optische Beobachtungsgerät, die im Falle des Auftretens einer Blutung im medizinischen Objektfeld das medizinisch optische Beobachtungsgerät derart steuert, dass im Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts das Assistenzbild dem mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnenen Bild von dem medizinischen Objektfeld überlagert wird.
Die erste Alternative stellt eine ungestörte Sicht auf das Objektfeld mit der Blutaustrittsstelle zur Verfügung. Die zweite Alternative bietet dagegen bei etwas geringerer Sichtbarkeit der Blutaustrittstelle zusätzliche Informationen über den aktuellen Stand der Blutung.
Das erfindungsgemäße Assistenzsystem kann außerdem ein Trackingsystem zum Nachverfolgen der Position wenigstens der Behandlungsspitze eines Behandlungsinstruments in Bezug auf das medizinische Objektfeld und zum Erstellen von die jeweilige Position der Behandlungsspitze in Bezug auf das medizinische Objektfeld repräsentierenden Trackingdaten umfassen. Die Verarbeitungseinheit ist dann zum Empfang der Trackingdaten der Behandlungsspitze mit dem Trackingsystem verbunden und dazu ausgebildet, anhand der Trackingdaten die Position der Behandlungsspitze im Assistenzbild zu ermitteln und im Assistenzbild in Echtzeit anzuzeigen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass der behandelnde Arzt die Blutaustrittsstelle alleine anhand des im medizinisch optischen Beobachtungsgerät angezeigten Assistenzbildes, d.h. ohne dass zusätzlich das Livebild mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät angezeigt wird, mit Hilfe seines Behandlungsinstruments stillt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, auch die Form der Behandlungsspitze im Assistenzbild wiederzugeben. Das Anzeigen der Position der Behandlungsspitze im Assistenzbild in Echtzeit, insbesondere in Verbindung mit der Form der Behandlungsspitze, ist aber nicht nur dann sinnvoll, wenn die Blutung alleine anhand des Assistenzbildes gestoppt werden soll, sondern auch dann, wenn ein Stoppen der Blutung anhand des mit dem Assistenzbild überlagerten Livebildes erfolgen soll. Wenn nämlich eine Blutlache vorhanden ist und die Blutung am Boden der Blutlache gestillt werden muss, würde das Behandlungsinstrument, welches im Livebild zu sehen ist, von der Blutlache verdeckt sein, wenn sich die Behandlungsspitze im Bereich der Blutaustrittsstelle befindet. Wenn dagegen die Position der Spitze des Behandlungsinstruments – und insbesondere auch seine Form – in Echtzeit im Assistenzbild angezeigt wird bzw. werden, kann dem behandelnden Arzt ein Sichteindruck dargeboten werden, welcher einer transparenten Blutlache, durch die sowohl die Blutaustrittstelle als auch das Behandlungsinstrument sichtbar ist, entspricht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Assistenzsystems umfasst dieses außerdem eine Blutungsdetektionseinheit die Anhand einer Auswertung der empfangenen Videosequenz eine Blutung feststellt und bei Feststellung einer Blutung ein Blutungssignal ausgibt. Das Blutsignal kann dann bspw. dazu verwendet werden, eine Warnung auszulösen und/oder zu veranlassen, dass das Assistenzbild automatisiert in das medizinisch optische Beobachtungsgerät eingeblendet wird. Auf diese Weise kann die Zeitdauer zwischen dem Auftreten der Blutung und dem Einblenden des Assistenzbildes verringert werden, so dass die Blutung vom behandelnden Arzt rasch gestillt werden kann. Die Blutungsdetektionseinheit kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, im Rahmen der Auswertung der empfangenen Videosequenz den Flächenanteil blutfarbener Bereiche in aufeinanderfolgenden Einzelbildern zu überwachen und eine Blutung festzustellen, wenn eine Änderung des Flächenanteils blutfarbener Bereiche in aufeinanderfolgende Einzelbilder detektiert wird, die über einem Änderungsschwellenwert liegt. Wie bereits angedeutet, kann dann, wenn die Blutungsdetektionseinheit eine Blutung feststellt unverzüglich ein Warnsignal ausgegeben und/oder das Assistenzbild in den Einblick des optischen Beobachtungsgerätes eingeblendet werden. Im letzteren Fall ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, im Falle des Feststellens einer Blutung im medizinischen Objektfeld das medizinisch optische Beobachtungsgerät automatisiert, d.h. ohne Zutun des Arztes, derart zu steuern, dass im Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgerätes das Assistenzbild anstelle des Bildes von dem medizinischen Objektfeld angezeigt wird oder dass das Assistenzbild dem mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnenen Bild von dem medizinischen Objektfeld überlagert wird. Wenn eine derartige automatisierte Steuerung nicht gewünscht ist, besteht die Möglichkeit, dass die Blutungsdetektionseinheit bei Feststellen einer Blutung eine Warnung ausgibt, so dass der behandelnde Arzt das Einblenden des Assistenzbildes im Einblick des optischen Beobachtungsgerätes veranlassen kann.
Der Speicher im erfindungsgemäßen Assistenzsystem kann insbesondere ein Ringspeicher sein, d.h. ein Speicher, in dem die ältesten Einzelbilder der gespeicherten Videosequenz durch neu erfasste Einzelbilder der Videosequenz überschrieben werden. Auf diese Weise kann Speicherplatz gespart werden und gleichzeitig eine bestimmte Zeitperiode vor dem jeweils aktuellen Zeitpunkt überwacht werden. Die Länge dieser Zeitperiode braucht insbesondere bei Vorhandensein einer Blutungsdetektionseinheit nicht sehr lange zu sein, da bei Auftreten einer Blutung rasch ein Blutungssignal ausgegeben wird, so dass zwischen dem Auftreten der Blutung und dem Generieren des Assistenzbildes nur eine sehr geringe Zeitspanne vergeht. Der Ringspeicher braucht daher lediglich für wenige Minuten ausgelegt sein.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein medizinisch optisches Beobachtungsgerät mit einem erfindungsgemäßen Assistenzsystem zur Verfügung gestellt. Das medizinisch optische Beobachtungsgerät kann dabei insbesondere als stereoskopisches Beobachtungsgerät ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Assistenzsystem dazu ausgebildet, als Assistenzbild ein stereoskopisches Assistenzbild mit einem ersten stereoskopischen Assistenzteilbild und einem zweiten stereoskopischen Assistenzteilbild zu generieren. Auf diese Weise kann dem behandelnden Arzt zum Stillen der Blutung ein stereoskopischer Seheindruck vermittelt werden, welcher das Behandeln der Blutaustrittstelle erleichtert.
Gemäß der Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Verbessern der Sichtbarkeit einer Blutaustrittstelle in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnen Gerät von einem medizinischen Objektfeld im Falle des Auftretens einer Blutung zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst das Erfassen und Speichern einer Videosequenz von dem mit dem optischen Beobachtungsgerät beobachteten medizinischen Objektfeld sowie das Generieren eines Einblendbildes zum Einblenden in den Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts im Falle des Auftretens einer Blutung im medizinischen Objektfeld. Zum Generieren des Einblendbildes wird die im Speicher gespeicherte Videosequenz abgerufen. Auf der Basis einer Analyse der abgerufenen Videosequenz wird dann ein Assistenzbild generiert, welches das medizinische Objektfeld mit der Blutaustrittsstelle ohne Verdeckung der Blutaustrittsstelle durch Blut zeigt. Dieses Assistenzbild wird als Einblendbild an das medizinisch optische Beobachtungsgerät ausgegeben. Da die Videosequenz von vor dem Auftreten der Blutung bis nach dem Auftreten der Blutung reicht, können anhand dieser Videosequenz der Ort und die Form der Blutaustrittstelle rekonstruiert werden, wie dies mit Bezug auf das erfindungsgemäße Assistenzsystem bereits beschrieben worden ist. Auf die im Hinblick auf das Assistenzsystem dargebotenen Ausführungen wird daher verwiesen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann außerdem die Position wenigstens der Behandlungsspitze eines Behandlungsinstruments in Bezug auf das medizinische Objektfeld nachverfolgt werden. Anhand der Nachverfolgung der Position der Behandlungsspitze in Bezug auf das medizinische Objektfeld wird dann die Position der Behandlungsspitze im Assistenzbild ermittelt, und die ermittelte Position wird im Assistenzbild in Echtzeit angezeigt. Hierbei kann zusätzlich zur Position der Behandlungsspitze auch ihre Form angezeigt werden. Mit dem Anzeigen der Position und ggf. der Form der Behandlungsspitze kann dem behandelnden Arzt auch dann ein realistischer Seheindruck vermittelt werden, wenn das Assistenzbild ohne Überlagerung mit dem Livebild angezeigt wird, so dass das Behandlungsinstrument nicht live zu sehen ist, oder wenn die Behandlungsspitze im Livebild, dem das Assistenzbild überlagert wird, nicht zu erkennen ist, beispielsweise weil sich die Behandlungsspitze unterhalb der Oberfläche einer Blutlache befindet und daher im Livebild verdeckt ist.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem die Blutung automatisiert festgestellt werden, indem in der erfassten Videosequenz der Flächenanteil blutfarbener Bereiche in aufeinanderfolgenden Einzelbildern überwacht wird und, wenn eine Änderung des Flächenanteils blutfarbener Bereiche in aufeinanderfolgenden Einzelbildern detektiert wird, die Blutung festgestellt wird. Wenn eine Blutung festgestellt wird, kann beispielsweise eine Warnung ausgegeben werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass im Falle des Feststellens einer Blutung im medizinischen Objektfeld das Assistenzbild anstelle des Bildes von dem medizinischen Objektfeld im Einblick des medizinisch optischen Beobachtungsgerätes angezeigt wird. Als weitere Alternative besteht die Möglichkeit, im Falle des Feststellens einer Blutung im medizinischen Objektfeld das Assistenzbild dem mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät gewonnenen Bild von dem medizinischen Objektfeld zu überlagern. Die mit den beiden Alternativen verbundenen Eigenschaften und Vorteile wurden bereits mit Bezug auf das erfindungsgemäße Assistenzsystem erläutert und werden daher an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann es im Hinblick auf den benötigten Speicherplatz vorteilhaft sein, wenn die ältesten Einzelbilder der gespeicherten Videosequenz durch neu erfasste Einzelbilder der Videosequenz überschrieben werden. Auf diese Weise kann bei relativ geringem Speicherbedarf ein hinreichend langer Zeitraum gespeichert werden, der das Auffinden der Blutaustrittsstelle ermöglicht.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
1 zeigt ein Beispiel für ein Operationsmikroskop in einer schematischen Darstellung.
2 zeigt ein Beispiel für ein Vario-Objektiv in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes medizinisch optisches Beobachtungsgerätesystem in einer schematischen Darstellung.
4 zeigt schematisch ein mit dem Operationsmikroskop gewonnenes Livebild.
5 zeigt schematisch ein Beispiel für ein mit einem erfindungsgemäßen Assistenzsystem generiertes Assistenzbild.
6 zeigt schematisch ein Bild, in dem das Assistenzbild aus 5 dem Livebild aus 4 überlagert ist.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 und 2 der grundsätzliche Aufbau des Operationsmikroskops 2 erläutert, bevor ein erfindungsgemäßes medizinisch optisches Beobachtungsgerätesystem mit einem Operationsmikroskop als medizinisch optisches Beobachtungsgerät beschrieben wird.
Das in 1 gezeigte Operationsmikroskop 2 umfasst als wesentliche Bestandteile ein einem medizinischen Objektfeld 3 zuzuwendendes Objektiv 5, das insbesondere als achromatisches oder apochromatisches Objektiv ausgebildet sein kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Objektiv 5 aus zwei miteinander verkitteten Teillinsen, die ein achromatisches Objektiv bilden. Das Objektfeld 3 wird in der Brennebene des Objektivs 5 angeordnet, so dass es vom Objektiv 5 nach Unendlich abgebildet wird. Mit anderen Worten, ein vom Objektfeld 3 ausgehendes divergentes Strahlenbündel 7 wird bei seinem Durchgang durch das Objektiv 5 in ein paralleles Strahlenbündel 9 umgewandelt.
Beobachterseitig des Objektivs 5 ist ein Vergrößerungswechsler 11 angeordnet, der entweder wie im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zoom-System zur stufenlosen Änderung des Vergrößerungsfaktors oder als so genannter Galilei-Wechsler zur stufenweisen Änderung des Vergrößerungsfaktors ausgebildet sein kann. In einem Zoom-System, das bspw. aus einer Linsenkombination mit drei Linsen aufgebaut ist, können die beiden objektseitigen Linsen verschoben werden, um den Vergrößerungsfaktor zu variieren. Tatsächlich kann das Zoom-System aber auch mehr als drei Linsen, bspw. vier oder mehr Linsen aufweisen, wobei die äußeren Linsen dann auch fest angeordnet sein können. In einem Galilei-Wechsler existieren dagegen mehrere feste Linsenkombinationen, die unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren repräsentieren und im Wechsel in den Strahlengang eingebracht werden können. Sowohl ein Zoom-System, als auch ein Galilei-Wechsler wandeln ein objektseitiges paralleles Strahlenbündel in ein beobachterseitiges paralleles Strahlenbündel mit einem anderen Bündeldurchmesser um. Der Vergrößerungswechsler 11 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel bereits Teil des binokularen Strahlengangs des Operationsmikroskops 1, d.h. er weist eine eigene Linsenkombination für jeden stereoskopischen Teilstrahlengang 9A, 9B des Operationsmikroskops 1 auf. Das Einstellen eines Vergößerungsfaktors mittels des Vergrößerungswechslers 11 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein motorisch angetriebenes Stellglied, das zusammen mit dem Vergrößerungswechsler 11 Teil einer Vergrößerungswechseleinheit zum Einstellen des Vergrößerungsfaktors ist.
An den Vergrößerungswechsler 11 schließt sich beobachterseitig eine erste Schnittstellenanordnung 14A, 14B an, über die im vorliegenden Ausführungsbeispiel Kameras 21A, 21B mit digitalen Bildsensoren 23A, 23B angeschlossen sind. Als digitale Bildsensoren kommen hierbei bspw. CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren in Frage. Die Schnittstellenanordnung 14A, 14B ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Strahlteilerprismen 40A, 40B realisiert; sie kann grundsätzlich aber auch durch andere Arten von Strahlteilern realisiert sein, bspw. durch teildurchlässige Spiegel. Zwischen den Kameras 21A, 21B und den Strahlteilerprismen 40A, 40B sind Kameraadapter 19A, 19B angeordnet. Die Kameraadapter 19A, 19B dienen dazu, das jeweilige parallele Teilstrahlenbündel auf die Bildsensoren 23A, 23B zu fokussieren. Mittels der Kameras 21A, 21B kann ein elektronisches und insbesondere ein digitales stereoskopisches Bild des medizinischen Objektfeldes 3 aufgenommen werden.
An die erste Schnittstellenanordnung 14A, 14B schließt sich beobachterseitig eine zweite Schnittstellenanordnung 13A, 13B an. Die zweite Schnittstellenanordnung 13A, 13B ist ebenfalls durch Strahlteilerprismen 15A, 15B realisiert. Wie bei der ersten Schnittstellenanordnung 14A, 14B kann die zweite Schnittstellenanordnung 13A, 13B aber auch durch andere Arten von Strahlteilern realisiert sein, bspw. durch teildurchlässige Spiegel. Die Strahlteilerprismen 15A, 15B dienen im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu, auf Displays 37A, 37B dargebotene Einblendbilder in die stereoskopischen Teilstrahlengänge 9A, 9B des Operationsmikroskops 2 einzublenden. Mit Hilfe zwischen den Displays 37A, 37B und den Strahlteilerprismen 15A, 15B angeordneter Optiken 39A, 39B werden dazu die von den Displays 37A, 37B ausgehenden divergenten Strahlenbündel in parallele Strahlenbündel umgewandelt, die mit den Strahlteilerprismen 15A, 15B den Teilstrahlenbündeln 9A, 9B überlagert werden. Die Displays können bspw. in Form von Digital Mirror Devices (DMDs) oder LCD-Displays realisiert sein.
An die zweite Schnittstellenanordnung 13A, 13B schließt sich beobachterseitig ein Binokulartubus 27 an. Dieser weist zwei Tubusobjektive 29A, 29B auf, welche das jeweilige parallele Strahlenbündel 9A, 9B auf eine Zwischenbildebene 31 fokussieren, und so das medizinische Objektfeld 3 auf die jeweilige Zwischenbildebene 31A, 31B abbilden. Die in den Zwischenbildebenen 31A, 31B befindlichen Zwischenbilder werden schließlich von Okularlinsen 35A, 35B wiederum nach Unendlich abgebildet, so dass ein Betrachter das Zwischenbild mit entspanntem Auge betrachten kann. Außerdem erfolgt im Binokulartubus mittels eines Spiegelsystems oder mittels Prismen 33A, 33B eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Teilstrahlenbündeln 9A, 9B, um diesen an den Augenabstand des Betrachters anzupassen. Mit dem Spiegelsystem oder den Prismen 33A, 33B erfolgt zudem eine Bildaufrichtung.
In einer Abwandlung des Operationsmikroskops 2 kann ein digitaler Einblick Verwendung finden, in dem in den Zwischenbildebenen 31A, 31B digitale Bildsensoren angeordnet sind. Mit diesen digitalen Bildsensoren werden die Zwischenbilder aufgenommen und an Displays weitergebenen, auf denen dann eine Darstellung der Zwischenbilder erfolgt. Von den Displays ausgehende divergente Strahlenbündel werden mittels geeigneter Okularlinsen in parallele Strahlenbündel umgewandelt, so dass ein Betrachter die auf den Displays dargestellten Bilder mit entspanntem Auge betrachten kann. Im Falle des digitalen Einblicks kann auch ein digitales Einblenden von Einblendbildern erfolgen, so dass auf die zweite Schnittstellenanordnung 13A, 13B mit ihren Strahlteilern 15A, 15B sowie auf die Displays 37A, 37B und die Optiken 39A, 39B verzichtet werden kann.
Das Operationsmikroskop 2 ist außerdem mit einer Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet, mit der der das Objektfeld 3 mit breitbandigem Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Hierzu weist die Beleuchtungsvorrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Weißlichtquelle 41, etwa eine Halogenglühlampe oder eine Gasentladungslampe, auf. Das von der Weißlichtquelle 41 ausgehende Licht wird über einen Umlenkspiegel 43 oder ein Umlenkprisma in Richtung auf das Objektfeld 3 gelenkt, um dieses auszuleuchten. In der Beleuchtungsvorrichtung ist weiterhin eine Beleuchtungsoptik 45 vorhanden, die für eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten beobachteten Objektfeldes 3 sorgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der in 1 dargestellte Beleuchtungsstrahlengang stark schematisiert ist und nicht notwendigerweise den tatsächlichen Verlauf des Beleuchtungsstrahlengangs wiedergibt. Grundsätzlich kann der Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte Schrägbeleuchtung ausgeführt sein, die der schematischen Darstellung in 1 am nächsten kommt. In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der Strahlengang in einem relativ großen Winkel (6° oder mehr) zur optischen Achse des Objektivs 5 und kann, wie in 1 dargestellt, vollständig außerhalb des Objektivs verlaufen. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang der Schrägbeleuchtung durch einen Randbereich des Objektivs 5 hindurch verlaufen zu lassen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung des Beleuchtungsstrahlengangs ist die sogenannte 0°-Beleuchtung, bei der der Beleuchtungsstrahlengang durch das Objektiv 5 hindurch verläuft und zwischen den beiden Teilstrahlengängen 9A, 9B, entlang der optischen Achse des Objektivs 5 in Richtung auf das Objektfeld 3 in das Objektiv eingekoppelt wird. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Beleuchtungsstrahlengang als sogenannte koaxiale Beleuchtung auszuführen, in der ein erster und ein zweiter Beleuchtungsteilstrahlengang vorhanden sind. Die Teilstrahlengänge werden über einen oder mehrere Strahlteiler parallel zu den optischen Achsen der Beobachtungsteilstrahlengänge 9A, 9B in das Operationsmikroskop eingekoppelt, so dass die Beleuchtung koaxial zu den beiden Beobachtungsteilstrahlengängen verläuft.
In der in 1 gezeigten Ausführungsvariante des Operationsmikroskops 2 besteht das Objektiv 5 lediglich aus einer Achromatlinse. Es kann jedoch auch ein Objektivlinsensystem aus mehreren Linsen Verwendung finden, insbesondere ein so genanntes Vario-Objektiv, mit dem sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 2, d.h. der Abstand der objektseitigen Brennebene vom Scheitel der ersten objektseitigen Linsenfläche des Objektivs 5, auch Objektschnittweite genannt, variieren lässt. Auch vom Vario-Objektiv 50 wird das in der Brennebene angeordnete Objektfeld 3 nach Unendlich abgebildet, so dass beobachterseitig ein paralleles Strahlenbündel vorliegt.
Ein Beispiel für ein Vario-Objektiv ist schematisch in 2 dargestellt. Das Vario-Objektiv 50 umfasst ein Positivglied 51, also ein optisches Element mit positiver Brechkraft, das in 2 schematisch als Konvexlinse dargestellt ist. Darüber hinaus umfasst das Vario-Objektiv 50 ein Negativglied 52, also ein optisches Element mit negativer Brechkraft, das in 2 schematisch als Konkavlinse dargestellt ist. Das Negativglied 52 befindet sich zwischen dem Positivglied 51 und dem Objektfeld 3. Im dargestellten Vario-Objektiv 50 ist das Negativglied 52 fix angeordnet, wohingegen das Positivglied 51 wie durch den Doppelpfeil 53 angedeutet entlang der optischen Achse OA verschiebbar angeordnet ist. Wenn das Positivglied 51 in die in 2 gestrichelt dargestellte Position verschoben wird, verlängert sich die Schnittweite, so dass sich der Arbeitsabstand des Operationsmikroskops 2 vom Objektfeld 3 ändert.
Obwohl in 2 das Positivglied 51 verschiebbar ausgestaltet ist, besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, das Negativglied 52 statt des Positivglieds 51 entlang der optischen Achse OA bewegbar anzuordnen. Das Negativglied 52 bildet jedoch häufig die Abschlusslinse des Vario-Objektivs 50. Ein feststehendes Negativglied 52 bietet daher den Vorteil, dass das Innere des Operationsmikroskops 2 leichter gegen äußere Einflüsse abgedichtet werden kann. Weiterhin sei angemerkt, dass, obwohl das Positivglied 51 und das Negativglied 52 in 2 lediglich als Einzellinsen dargestellt sind, jedes dieser Glieder statt in Form einer Einzellinse auch in Form einer Linsengruppe oder eines Kittglieds realisiert sein kann, bspw. um das Vario-Objektiv achromatisch oder apochromatisch auszubilden.
Ein medizinisch optisches Beobachtungsgerätesystem, das ein Operationsmikroskop 2 und ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem 60 aufweist, ist in 3 dargestellt. Das medizinisch optische Beobachtungsgerät 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Operationsmikroskop, das bspw. wie das mit Bezug auf die 2 und 3 beschriebene Operationsmikroskop ausgebildet sein kann. Es besteht aber grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass der Einblick in Abweichung zudem in 2 dargestellten Operationsmikroskop ein digitaler Einblick ist.
Das Assistenzsystem 60 umfasst einen Signaleingang 68, über den die mit den Kameras 21A, 21B des Operationsmikroskops 2 aufgenommene Videosequenzen empfangen werden. Mit dem Signaleingang sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Speicher 76, ein Trackingsystem 78 und eine Blutungsdetektionseinheit 86 verbunden.
Der Speicher 76 empfängt über den Signaleingang 68 die Videosequenz und speichert die Videosequenz. Dabei ist der Speicher 76 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Ringspeicher ausgebildet, d.h. die ältesten im Speicher vorhandenen Einzelbilder werden durch die jeweils neusten empfangenen Einzelbilder ersetzt. Auf diese Weise ist im Speicher 76 immer einer Videosequenz gespeichert, die einem dem aktuellen Zeitpunkt vorausgehenden Zeitraum darstellt. Der Zeitraum ist dabei abhängig von der Größe des Speichers, wobei die Größe des Speichers im vorliegenden Ausführungsbeispiel so gewählt ist, dass in diesem immer eine Videosequenz gespeichert ist, welche die letzten zwei Minuten vor dem aktuellen Zeitpunkt darstellen. Selbstverständlich können auch größere oder kleinere Zeiträume gewählt sein, beispielsweise 5 min, 30 sec oder dergleichen. Welcher Zeitraum tatsächlich gewählt wird, hängt davon ab, wie rasch eine Blutung im medizinischen Objektfeld bemerkt werden kann.
Das Trackingsystem 78 erfasst laufend die Position der Behandlungsspitze des Behandlungsinstruments 82 und ermittelt die Position der Behandlungsspitze in Bezug auf das beobachtete medizinisch optische Objektfeld 3. Um die Position der Behandlungsspitze im medizinischen Objektfeld 3 ermitteln zu können, empfängt das Trackingsystem 78 die Videosequenz. Aus einer geeigneten Koordinatentransformation können die Positionsdaten der Behandlungsspitze in das Bezugsystem des medizinischen Objektfelds 3, wie es in den Videodaten erfasst ist, übertragen werden.
Die Blutungsdetektionseinheit 86 empfängt ebenfalls die Videosequenz und überwacht diese im Hinblick auf das Detektieren einer Blutung 66 im medizinischen Objektfeld 3, wie sie schematisch in 4 dargestellt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, dass in der empfangenen Videosequenz für jedes Einzelbild der Flächenanteil blutfarbener Bereiche ermittelt wird. Wenn sich dieser Flächenanteil mit einer Rate erhöht, die über einem Änderungsschwellenwert liegt, gibt die Blutungsdetektionseinheit ein Signal aus, welches das Auftreten einer Blutung 66 im medizinischen Objektfeld 3 signalisiert. Dieses Signal wird im folgenden Blutungssignal genannt.
Weiterhin umfasst das Assistenzsystem 60 eine Verarbeitungseinheit 72, die mit dem Speicher 76, dem Trackingsystem 78 und der Blutungsdetektionseinheit 86 verbunden ist. Wenn die Verarbeitungseinheit 72 von der Blutungsdetektionseinheit 86 ein Blutungssignal empfängt, ruft sie die im Speicher 76 gespeicherte Videosequenz ab, um anhand der Videosequenz ein Assistenzbild 74 zu generieren, welches das medizinische Objektfeld 3 mit der Blutaustrittsstelle 62, aber ohne das Blut der Blutung 66 zeigt (siehe 5). Im aktuellen Livebild (4) ist die Blutaustrittsstelle 62 dagegen durch das Blut der Blutung 66 verdeckt, so dass der behandelnde Arzt die Blutaustrittsstelle im Livebild nicht erkennen kann.
Zum Generieren des Assistenzbildes 74 wertet die Verarbeitungseinheit 72 die vom Speicher 76 empfangene Videosequenz aus. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel selektiert die Verarbeitungseinheit dabei mittels Bildverarbeitungsmethoden aus der Videosequenz dasjenige Einzelbild, welches der Blutung 66 unmittelbar vorausgeht, in dem also die Blutung 66 noch nicht zu sehen ist. Dies kann wie bei der Blutungsdetektionseinheit 84 durch Auswerten der blutfarbenen Bereiche im Bild von dem medizinischen Objektfeld 3 erfolgen. Der Moment, in dem der Flächenanteil blutfarbener Bereiche im Bild mit einer über einer Schwellenrate liegenden Rate zunimmt, kann als der Beginn der Blutung 66 angesehen werden. Das unmittelbar vorausgehende Einzelbild ist dann dasjenige Einzelbild, welches das medizinische Objektfeld 3 unmittelbar vor der Blutung 66 zeigt. Aus den diesem Einzelbild folgenden Einzelbildern kann dann anhand der Orte, in denen blutfarbene Bereiche festgestellt werden, die Flussrichtung des Blutes ermittelt werden, wodurch es möglich wird, den Ursprung des Blutflusses, also die Blutaustrittsstelle 62 aufzuspüren, sofern diese nicht bereits aus dem der Blutung 66 unmittelbar vorausgehenden Einzelbild zu erkennen ist.
Aus dem der Blutung 66 unmittelbar vorausgehenden Einzelbild und der Kenntnis der Blutaustrittsstelle 62 generiert die Verarbeitungseinheit 72 ein Assistenzbild, welches das medizinische Objektfeld 3 ohne die Blutung 66, aber mit Blutaustrittsstelle 62 zeigt. Im einfachsten Fall kann das Assistenzbild das der Blutung unmittelbar vorausgehende Einzelbild sein, insbesondere dann, wenn die Blutaustrittsstelle 62 bereits in diesem Einzelbild ohne weitere Hilfsmittel zu erkennen ist. Anderenfalls generiert die Verarbeitungseinheit 72 ein Assistenzbild 74, das auf dem unmittelbar auf der Blutung 66 vorausgehenden Bild basiert und in welchem die Blutaustrittstelle 62 als solche gekennzeichnet ist, beispielsweise dadurch, dass die Blutaustrittsstelle 62 mit einer Konturlinie umrandet ist oder dass die Blutaustrittsstelle 62 farblich gekennzeichnet ist. Das Assistenzbild 74 ist in 5 dargestellt. Um dem behandelnden Arzt einen räumlichen Seheindruck zu vermitteln, umfasst das Assistenzbild im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein linkes Assistenzteilbild und ein rechtes Assistenzteilbild, wobei jedes der beiden Assistenzsteilbilder auf einer entsprechenden, mit den Kameras 21A, 21B aufgenommenen Videosequenz mit rechten und linken Teilbildern beruht.
Die Verarbeitungseinheit 72 empfängt außerdem von der Trackingeinheit 78 Trackingdaten, welche die aktuelle Position der Behandlungsspitze des Behandlungsinstruments 82 im medizinischen Objektfeld 3 repräsentieren. Anhand dieser Trackingdaten und einer geeigneten Transformation ermittelt die Verarbeitungseinheit 72 dann die Position der Behandlungsspitze im Assistenzbild 74 und generiert eine Visualisierung des Behandlungsinstruments 82, zumindest aber seiner Behandlungsspitze 80, die dann in das Assistenzbild 74 eingeblendet wird. Auf diese Weise zeigt das Assistenzbild nicht nur die Blutaustrittsstelle 62 ohne das Blut der Blutung 66, sondern auch die aktuelle Position der Behandlungsspitze 80 in Echtzeit. Damit stellt das Assistenzbild 74 dem behandelnden Arzt alle optischen Informationen zur Verfügung, die dieser benötigt, um die Blutung 66 mit dem Behandlungsinstrument 82 stillen zu können. Das Assistenzbild 74 wird über den Signalausgang 70 an die Displays 37A, 37B des Operationsmikroskops 2 ausgegeben.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Assistenzbild 74 wie oben erwähnt ein stereoskopisches Bild, welches ein erstes und ein zweites Assistenzteilbild umfassen. Eines der Assistenzteilbilder wird an das Display 37A, das andere an das Display 37B ausgegeben. Die Assistenzteilbilder werden dann mittels der Schnittstellenanordnung 13A, 13B und der Optiken 39A, 39B in die stereoskopischen Teilstrahlengänge 9A, 9B des Operationsmikroskops 2 eingeblendet. Dieses Einblenden kann sowohl bei Verwendung eines rein optischen Einblicks, wie er in 1 dargestellt ist, als auch bei Verwendung eines digitalen Einblicks erfolgen.
Das Assistenzsystem 60 umfasst auch eine Steuereinheit 84, die mit der Blutungsdetektionseinheit 86 verbunden ist und ebenfalls das Blutungssignal empfängt, wenn die Blutungsdetektionseinheit 86 eine Blutung 66 im medizinischen Objektfeld 3 detektiert. Bei Empfang des Blutungssignals wirkt die Steuereinheit 84 derart steuernd auf das Operationsmikroskop 2 ein, dass statt des Livebildes des Operationsmikroskops 2 nur noch das Assistenzbild 74 im Binukulartubus 27 zu sehen ist. Hierzu können beispielsweise Shutter 64A, 64B im Strahlengang des Operationsmikroskops 2 vorhanden sein (siehe 1), die sich zwischen den Strahlteilerprismen 15A, 15B einerseits und den Strahlteilerprismen 40A, 40B andererseits befinden. Auf diese Weise gelangt nur noch das von den Displays 37A, 37B eingeblendete Assistenzbild 74 in den Binukulartubus 27, nicht jedoch das Livebild vom beobachteten Objektfeld 3. Der behandelnde Arzt sieht daher nur noch das Assistenzbild 74 und kann anhand des Assistenzbildes 74 mit der darin in Echtzeit eingeblendeten Behandlungsspitze 80 die Blutaustrittsstelle 62 verschließen, um die Blutung zu stillen.
Wenn das Operationsmikroskop statt des in 1 gezeigten Binokulartubus einen digitalen Einblick aufweist, können die Assistenzteilbilder direkt auf den Kameras des digitalen Einblicks dargestellt werden, so dass auf die zweiten Schnittstellenanordnung 13A, 13B, die Displays 37A, 37B und die Optiken 39A, 39B im Operationsmikroskop 2 verzichtet werden kann. Außerdem besteht sie Möglichkeit der Ansteuerung des Displays des digitalen Einblicks derart, dass auf ihnen im Falle einer Blutung 66 nur die Assistenzteilbilder dargestellt werden, so dass bei Vorhandensein eines digitalen Einblicks auch auf die Shutter 64A, 64B verzichtet werden kann.
In einer alternativen Vorgehensweise wird das Livebild vom medizinischen Objektfeld 3 nicht ausgeblendet, so dass beim Einblick in den Binukulartubus das Assistenzbild 74 dem Livebild überlagert ist. Diese Variante der Darstellung des Assistenzbildes ist schematisch in 6 dargestellt. Da sowohl das Blut der Blutung 66 als auch die Blutaustrittsstelle 62 in der Überlagerung zu sehen sind, entsteht für den behandelnden Arzt den Eindruck, dass das Blut transparent ist, so dass er die Blutaustrittsstelle 62 durch das Blut der Blutung 66 hindurch erkennen kann. Gleichzeitig wird derjenige Abschnitt des Behandlungsinstrumentes 80, welcher ohne Überlagerung des Livebildes mit dem Assistenzbildes vom Blut der Blutung 66 verdeckt wäre (vgl. 4) aufgrund der Einblendung zumindest der Behandlungsspitze 80 des Behandlungsinstruments 82 in das Assistenzbild 74 auch unterhalb der Blutoberfläche sichtbar gemacht, wie in 6 durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Der behandelnde Arzt kann also in dieser Ausgestaltung sowohl das Livebild sehen und somit aktuelle Änderungen im Objektfeld erkennen, und gleichzeitig anhand der sichtbar gemachten Blutaustrittsstelle 62 und der sichtbar gemachten Behandlungsspitze 80 die Blutung stillen.
Im Falle eines rein optischen Einblicks, wie er in 1 dargestellt ist, erfolgt die Überlagerung dadurch, dass wie bereits zuvor beschrieben die Assistenzteilbilder mit Hilfe der Displays 37A, 37B, der Optiken 39A, 39B und der Strahlteilerprismen 15A, 15B der zweiten Schnittstellenanordnung 13A, 13B den stereoskopischen Teilstrahlengängen 9A, 9B überlagert werden, wobei das stereoskopische Livebild jedoch nicht ausgeblendet wird. Falls das Operationsmikroskop statt mit einem rein optischen Einblick mit einem digitalen Einblick ausgestattet ist, kann die Überlagerung entweder wie beim Operationsmikroskop mit rein optischem Einblick auf optischem Wege erfolge, oder es kann eine elektronische Überlagerung des digitalen stereoskopischen Assistenzbildes mit dem durch die Kameras aufgenommenen digitalen stereoskopischen Livebild erfolgen, so dass den Displays des digitalen Einblicks ein digital überlagertes stereoskopisches Bild zugeführt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels und seiner Abwandlungen ausführlich beschrieben. Hierbei diente das Ausführungsbeispiel zum Erläutern der der Erfindung zugrunde liegenden Konzepte nicht jedoch dazu, die Erfindung auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel zu beschränken. Wie ein Fachmann ohne weiteres erkennen kann, sind weitere Abweichungen vom beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich. Beispielsweise kann auf die Blutungsdetektionseinheit, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel in dem Assistenzsystem enthalten ist, verzichtet werden. In diesem Fall würde die Blutung von dem behandelnden Arzt selbst festgestellt werden, der dann manuell das Generieren und Einblenden des Assistenzbildes auslöst. Hierzu kann die Steuereinheit 84 beispielsweise einen Schalter oder ein anderes geeignetes Bedienelement aufweisen, durch dessen Betätigung das Generieren der Assistenzteilbilder und das Wiedergeben der Assistenzteilbilder im Binukulartubus herbeigeführt werden. Das Ausführungsbeispiel und seine Abwandlungen soll daher nicht als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden. Vielmehr soll die Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.
Bezugszeichenliste

2: Operationsmikroskop
3: medizinisches Objektfeld
5: Objektiv
7: divergentes Strahlenbündel
9: Strahlenbündel
9A, 9B: stereoskopischer Teilstrahlengang
11: Vergrößerungswechsler
13A, 13B: zweite Schnittstellenanordnung
14A, 14B: erste Schnittstellenanordnung
15A, 15B: Strahlteilerprisma
19A, 19B: Kameraadapter
21A, 21B: Kamera
23A, 23B: Bildsensor
27: Binokulartubus
29A, 29B: Tubusobjektiv
31A, 31B: Zwischenbildebene
33A, 33B: Prisma
35A, 35B: Okularlinse
37A, 37B: Display
39A, 39B: Optik
40A, 40B: Strahlteilerprisma
41: Weißlichtquelle
43: Umlenkspiegel
45: Beleuchtungsoptik
50: Vario-Objektiv
51: Positivglied
52: Negativglied
53: Verschiebeweg
60: Assistenzsystem
62: Blutaustrittsstelle
66: Blutung
68: Signaleingang
70: Signalausgang
72: Verarbeitungseinheit
74: Assistenzbild
76: Speicher
78: Trackingsystem
80: Behandlungsinstrument
82: Behandlungsspitze
84: Steuereinheit
86: Blutungsdetektionseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/031659 A1 [0003, 0005]
US 8355043 B2 [0004, 0005]

Claims

Assistenzsystem (60) zum Sichtbarmachen einer Blutaustrittstelle (62) in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) beobachteten medizinischen Objektfeld (3) im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3), wobei das Assistenzsystem (60) umfasst: – einen Signaleingang (68) zum Empfang eine Videosequenz von dem mit dem optischen Bobachtungsgerät (2) beobachteten medizinischen Objektfeld (3), – einen Signalausgang (70) zum Ausgeben eines Einblendbildes zum Einblenden in einen Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2), – eine mit dem Signalausgang (70) verbundene Verarbeitungseinheit (72), die im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) ein Einblendbild generiert und über den Signalausgang (70) zur Einblendung im Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (3) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass – eine mit dem Signaleingang (68) verbundene Speichereinheit (76) zum Speichern der empfangenen Videosequenz während der Beobachtung des medizinischen Objektfeldes (3) vorhanden ist und – die Verarbeitungseinheit (72) mit der Speichereinheit (76) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) die im Speicher (76) gespeicherte Videosequenz abzurufen und auf der Basis einer Analyse der abgerufenen Videosequenz ein Assistenzbild (74) zu generieren, welches wenigstens einen Teil des medizinischen Objektfelds (3) mit der Blutaustrittsstelle (62) ohne Verdeckung der Blutaustrittstelle (62) durch Blut zeigt, und dieses Assistenzbild (74) als Einblendbild auszugeben.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (72) dazu ausgebildet ist, das Assistenzbild (74) auf der Basis wenigstens des letzten Einzelbildes der Videosequenz, in welchem die Blutung (66) noch nicht zu sehen ist, und wenigstens des ersten Einzelbildes der Videosequenz, auf dem die Blutung (66) zu sehen ist, zu generieren.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verarbeitungseinheit (72) dazu ausgebildet ist, das Assistenzbild (74) auf der Basis wenigstens des letzten Einzelbildes der Videosequenz, in welchem die Blutung (66) noch nicht zu sehen ist, und mehrerer Einzelbilder der Videosequenz, auf dem die Blutung (66) zu sehen ist, zu generieren.
Assistenzsystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Assistenzsystem (60) außerdem ein Trackingsystem (78) zum Nachverfolgen der Position wenigstens der Behandlungsspitze (80) eines Behandlungsinstruments (82) in Bezug auf das medizinische Objektfeld (3) und zum Erstellen von die jeweilige Position der Behandlungsspitze (80) in Bezug auf das medizinische Objektfeld (3) repräsentierenden Trackingdaten umfasst und – die Verarbeitungseinheit (72) zum Empfang der Trackingdaten der Behandlungsspitze (80) mit dem Trackingsystem (78) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, anhand der Trackingdaten die Position der Behandlungsspitze (80) im Assistenzbild (74) zu ermitteln und im Assistenzbild (74) in Echtzeit anzuzeigen.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (72) dazu ausgebildet ist, die Form der Behandlungsspitze (80) im Assistenzbild (74) wiederzugeben.
Assistenzsystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinheit (84) zum steuernden Einwirken auf das optische Beobachtungsgerät (2) umfasst, wobei die Steuereinheit (84), im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) das medizinisch optische Beobachtungsgerät (2) derart steuert, dass im Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2) das Assistenzbild (74) anstelle des Bildes von dem medizinischen Objektfeld (3) angezeigt wird.
Assistenzsystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinheit (84) zum steuernden Einwirken auf das optische Beobachtungsgerät (2) umfasst, wobei die Steuereinheit (84), im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) das medizinisch optische Beobachtungsgerät (2) derart steuert, dass im Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2) das Assistenzbild (74) dem mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) gewonnenen Bild von dem medizinischen Objektfeld (3) überlagert wird.
Assistenzsystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzbild (74) auf dem letzten Einzelbild der Videosequenz, in welchem die Blutung (66) noch nicht zu sehen ist, basiert.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das letzten Einzelbild der Videosequenz, in welchem die Blutung (66) noch nicht zu sehen ist, das Assistenzbild (74) bildet.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das letzten Einzelbild der Videosequenz, in welchem die Blutung (66) noch nicht zu sehen ist, zusammen mit einer Hervorhebung der Blutaustrittsstelle (62) in diesem Einzelbild das Assistenzbild (74) bildet.
Assistenzsystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Blutungsdetektionseinheit (86) umfasst, die die dazu ausgebildet ist, anhand einer Auswertung der empfangenen Videosequenz eine Blutung (66) festzustellen und bei Feststellung einer Blutung (66) ein Blutungssignal auszugeben.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutungsdetektionseinheit (86) dazu ausgebildet ist, im Rahmen der Auswertung der empfangenen Videosequenz den Flächenanteil blutfarbener Bereiche in aufeinander folgenden Einzelbildern zu überwachen und eine Blutung (66) festzustellen, wenn eine Änderung des Flächenanteils blutfarbener Bereiche in aufeinander folgenden Einzelbildern detektiert wird, die über einem Änderungsschwellenwert liegt.
Assistenzsystem (60) nach Anspruch 12 und Anspruch 6 oder Anspruch 12 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (84) zum Empfang des Blutungssignals mit der Blutungsdetektionseinheit (86) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, das medizinisch optische Beobachtungsgerät (2) automatisiert derart zu steuern, dass im Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2) das Assistenzbild (74) anstelle des mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) gewonnenen Bildes von dem medizinischen Objektfeld (3) angezeigt wird oder das Assistenzbild (74) dem mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) gewonnenen Bild von dem medizinischen Objektfeld (3) überlagert wird.
Medizinisch optisches Beobachtungsgerätesystem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) und einem Assistenzsystem (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zum Verbessern der Sichtbarkeit einer Blutaustrittsstelle (62) in einem mit einem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) gewonnenen Bild von einem medizinischen Objektfeld (3) im Falle des Auftretens einer Blutung (66), wobei das Verfahren das Erfassen und Speichern einer Videosequenz von dem mit dem optischen Beobachtungsgerät (2) beobachteten medizinischen Objektfeld (3) sowie das Generieren eines Einblendbildes zum Einblenden in den Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2) im Falle des Auftretens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld (3) umfasst und wobei zum Generieren des Einblendbildes die im Speicher gespeicherte Videosequenz abgerufen wird, auf der Basis einer Analyse der abgerufenen Videosequenz ein Assistenzbild (74) generiert wird, welches wenigstens einen Teil des medizinischen Objektfelds (3) mit der Blutaustrittsstelle (62) ohne Verdeckung der Blutaustrittstelle (62) durch Blut zeigt, und dieses Assistenzbild (74) als Einblendbild an das medizinisch optische Beobachtungsgerät (2) ausgeben wird.
Verfahren nach Anspruch 15, in dem außerdem die Position wenigstens der Behandlungsspitze (80) eines Behandlungsinstrumentes (82) in Bezug auf das medizinische Objektfeld (3) nachverfolgt wird und anhand der Nachverfolgung der Position der Behandlungsspitze (80) in Bezug auf das medizinische Objektfeld (3) die Position der Behandlungsspitze im Assistenzbild (74) ermittelt wird und die ermittelte Position im Assistenzbild (74) in Echtzeit angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16 in dem eine Blutung (66) automatisiert festgestellt wird, indem in der erfassten Videosequenz der Flächenanteil blutfarbener Bereiche in aufeinander folgenden Einzelbildern überwacht wird und, wenn eine Änderung des Flächenanteils blutfarbener Bereiche in aufeinander folgenden Einzelbildern detektiert wird, die über einem Änderungsschwellenwert liegt, die Blutung (66) festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 17 in dem im Falle des Feststellens einer Blutung (66) im medizinischen Objektfeld das Assistenzbild (74) anstelle des mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) gewonnenen Bildes von dem medizinischen Objektfeld (3) im Einblick (27) des medizinisch optischen Beobachtungsgeräts (2) angezeigt wird oder das Assistenzbild (74) dem mit dem medizinisch optischen Beobachtungsgerät (2) gewonnenen Bild von dem medizinischen Objektfeld (3) überlagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, in dem die ältesten Einzelbilder der gespeicherten Videosequenz durch neu erfasste Einzelbilder der Videosequenz überschrieben werden.