DE102016208743A1

DE102016208743A1 - Operationsmikroskop zur Untersuchung des Cortex

Info

Publication number: DE102016208743A1
Application number: DE102016208743.6A
Authority: DE
Inventors: Gerald Panitz
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-23
Also published as: CH712503A2

Abstract

Ein Operationsmikroskop (1) umfassend eine Messvorrichtung (50) zur Erfassung optischer Eigenschaften eines Operationsfelds (7) dient zur vergrößerten Betrachtung des Operationsfelds (7) an einem Patienten, wobei das Operationsmikroskop (1) mit einer Infrarotstimulationsvorrichtung (10) ausgestattet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop zur vergrößerten Betrachtung des Cortex eines Patienten sowie einen Nachrüstsatz für ein Operationsmikroskop.
Operationsmikroskope werden auf verschiedenen Gebieten der Medizin eingesetzt, um einen Patienten chirurgisch und/oder therapeutisch zu behandeln. Sie finden Verwendung unter anderem in der Ophthalmologie sowie der Zahnmedizin. Insbesondere werden Operationsmikroskope zur vergrößerten Betrachtung des Cortex, das heißt des freigelegten Gehirns eines Patienten, eingesetzt.
Ein Operationsmikroskop weist zumindest einen, vorzugsweise zwei, binokulare Beobachtungsstrahlengänge auf, um es mittels Okularen, Objektiven, Vergrößerungslinsen und gegebenenfalls weiteren optischen Bauteilen einem behandelnden Arzt zu ermöglichen, dass er ein Operationsfeld, insbesondere den Cortex, an einem zu behandelnden Patienten vergrößert einsehen kann. Durch die vergrößerte Darstellung des Operationsfelds beziehungsweise des Cortex wird ihm eine präzise Behandlung ermöglicht. Dabei kann das Operationsmikroskop derart ausgestaltet sein, dass aus einem oder mehreren Beobachtungsstrahlengängen ein Teillichtstrahl über Strahlteiler ausgekoppelt und einer Bilderfassungseinrichtung zugeführt wird, um in Echtzeit beispielsweise zu Lehrzwecken oder für den behandelnden Arzt extern auf einem Monitor oder einem Display ein Bild des Operationsfelds darzustellen. Auch kann das Operationsmikroskop mit einem oder mehreren Beobachtungsstrahlengängen für einen Assistenten beziehungsweise einen zweiten behandelnden Arzt ausgestattet sein. Schließlich kann das Operationsmikroskop mit einem oder mehreren Beleuchtungseinrichtungen ausgestattet sein, um das Operationsfeld in gewünschter Weise auszuleuchten, so dass es beispielsweise keine abgeschatteten Bereiche im Operationsfeld gibt.
Beispielsweise aus der DE 10 2009 015 598 A1 , die auf die Anmelderin zurückgeht, ist ein derartiges Operationsmikroskop bekannt.
Aus dieser Druckschrift ist bekannt, dass sich die optischen Eigenschaften von funktional aktiven Arealen des Cortex bei einer externen Stimulation von den optischen Eigenschaften passiver Bereiche des Cortex unterscheiden. Diese optischen Eigenschaften können mit geeigneten Beleuchtungen, insbesondere mit entsprechend gewählten Wellenlängen, entsprechenden Abbildungsoptiken, Bildsensoren und einer entsprechend ausgelegten Bildverarbeitungssoftware gemessen werden. Hierzu dient eine Messvorrichtung umfassend eine Messeinrichtung wie eine Wärmebildkamera. Eine derartige Stimulation eines funktional aktiven Areals erfolgt beispielsweise dadurch, dass ein Patient in einer Wach-OP spricht. Dabei wird das Sprachzentrum des Gehirns aktiviert und die entsprechenden funktional aktiven Areale im Cortex können optisch erfasst und vermessen werden. Somit kann der behandelnde Arzt das funktional aktive Areal erkennen und beispielsweise bei einer Tumoroperation nur das darum herum befindliche nicht aktive Gewebe entfernen, um keine dauerhaften Beeinträchtigungen beim Patienten hervorzurufen.
Eine weitere Möglichkeit zur Stimulation besteht darin, dass bestimmte Skelettmuskeln beispielsweise der Waden elektrisch stimuliert werden, was ebenfalls zu einer Aktivierung funktional aktiver Areale des Cortex führt.
Die Messung der Aktivierung der funktional aktiven Areale erfolgt über die optische Bestimmung der Änderung des Blutvolumens in den funktional aktiven Arealen, wie es beispielsweise in der US 6,196,226 B1 oder in der US 5,215,095 beschrieben ist. Weiterhin ist es bekannt, dass funktional aktive Areale durch elektrophysiologische Detektion bestimmt werden. Dies erfolgt durch eine Potentialmessung auf der Oberfläche des Cortex durch aufgelegte Elektroden. Dabei besteht allerdings das Risiko der Kontamination des Cortex durch an den Elektroden anhaftende Keime. Zum anderen wird das Gehirn durch die mechanische Kraft der aufgelegten Elektroden sowie gegebenenfalls durch einen hindurch fließenden Strom belastet.
Schließlich ist es aus dem Artikel „Pulsed infrared light alters neural activity in rat somatosensory cortex in vivo" von Jonathan M. Cayce et al, in Neuroimage 57, 2011, Seite 155–166, bekannt, dass bei Mäusegehirnen durch Bestrahlen mit infrarotem Licht mit einer Wellenlänge von circa 1800 nm ein Wärmeeintrag auf den Cortex bewirkt wird, der eine räumliche und zeitliche veränderliche Stimulation des Cortex bewirkt. Dabei wird davon ausgegangen, dass diese lokale Erwärmung weniger belastend ist als das Einleiten von elektrischem Strom in den Cortex. Insbesondere ist dies eine berührungslose Stimulation des Cortex, so dass das die Gefahr der Kontamination sowie die mechanische Belastung des Cortex minimiert ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist der Fachmann vor die Aufgabe gestellt, ein an sich bekanntes Operationsmikroskop zur Untersuchung des Cortex derart weiterzubilden, dass es dazu geeignet ist, funktionstragende Areale des Cortex ohne unnötige Belastung desselben aufzufinden.
Erfindungsgemäße wird diese Aufgabe durch ein Operationsmikroskop gelöst, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass ein an sich bekanntes Operationsmikroskop zusätzlich mit einer Infrarotlichtquelle ausgestattet ist, mit der ein gewünschter Bereich des Operationsfelds beziehungsweise des Cortex bestrahlt werden kann. Das Operationsmikroskop ist dabei beispielsweise entsprechend der vorstehend genannten DE 10 2009 015 598 A1 ausgebildet, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich mit einbezogen wird. Das bedeutet, dass das Operationsmikroskop über geeignete Optiken zur vergrößerten Darstellung des Operationsfelds beziehungsweise des Cortex verfügt sowie mit Beleuchtungseinrichtungen ausgestattet ist, um mittels einer Messbeleuchtung mit wenigstens einer Wellenlänge bei der die Stimulation in den funktionstragenden Gewebebereichen zu einer Änderung in mindestens einer optischen Eigenschaft der reflektierten Messbeleuchtung gegenüber der ursprünglichen Messbeleuchtung führt, diese funktionstragenden Gewebebereiche zu lokalisieren. Dies kann mit geeigneter Bildverarbeitungssoftware wie vorstehend beschrieben erfolgen.
Zusätzlich ist das Operationsmikroskop mit einer Infrarotlichtquelle ausgestattet, die derart ausgelegt ist, dass das infrarote Licht in einem gewünschten zeitlichen Verlauf mit einer gewünschten Intensität auf einen gewünschten Bereich des Operationsfelds beziehungsweise des Cortex gerichtet werden kann. Insbesondere ist diese Infrarotlichtquelle in das eigentliche Operationsmikroskop integriert also beispielsweise im Gehäuse des Operationsmikroskops eingebaut, wobei die Infrarotlichtquelle relativ zu dem oder den Beobachtungsstrahlengängen derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass der gewünschte Bereich beleuchtet werden kann. Aufgrund der Beschichtungen der optischen Elemente sowie anderer Brechungsindizes ist es ersichtlich, dass infrarotes Licht durch einen anderen optischen Weg geleitet werden muss als das sichtbare Licht für Beleuchtung und Beobachtung beziehungsweise Auswertung des Operationsmikroskops.
Es ist ersichtlich, dass die Beleuchtungsintensität des infraroten Lichts derart gewählt ist, dass das austretende infrarote Licht unterhalb einer Sicherheitsgrenze zur Schädigung des untersuchten Gehirngewebes liegt. Beispielsweise kann der Strahlquerschnitt des infraroten Lichts bereits beim Austritt aus der Infrarotlichtquelle so gewählt werden, dass die Energiedichte des infraroten Lichts unterhalb dieses Grenzwerts liegt. Somit kann auch beim Risiko des Auftreffens des Infrarotlichtstrahls auf eine spiegelnde Fläche eine Gefährdung des behandelnden Arztes und weiteren Personals vermieden werden. Diese müssen daher nicht notwendigerweise eine Infrarotschutzbrille tragen.
Wird das Cortexgewebe mit infrarotem Licht bestrahlt so werden die funktionstragenden Areale wie in vorstehend genanntem Artikel beschrieben aktiviert, das heißt stärker durchblutet. Dies kann dann in an sich bekannter Weise über bekannte optische Messmethoden bestimmt werden. Dabei ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass diese Messeinrichtung zur optischen Bestimmung der funktionstragenden Areale integraler Bestandteil des Operationsmikroskops ist. Diese optische Messeinrichtung kann auch vom Operationsmikroskop räumlich getrennt sein, wobei es sich versteht, dass sämtliche Komponenten untereinander vernetzt sind, um Beobachtung, Bestrahlung mit Infrarotlicht und die entsprechende Auswertung zu koordinieren. Weiterhin ist es ersichtlich, dass sämtliche Funktionalitäten des Operationsmikroskops von einem behandelndem Arzt und/oder einer weiteren Person in an sich bekannter Weise ansteuerbar sind, also beispielsweise über Sprachbefehle, mittels einer manuell zu bedienenden externen Steuerung beispielsweise mittels Joystick und/oder über ein entsprechend ausgebildetes Fusspedal. Weiterhin kann das Operationsmikroskop über einen zweiten Beobachtungsstrahlengang für einen Assistenten sowie über externe Bilddarstellungseinrichtungen und/oder Bildaufzeichnungseinrichtungen verfügen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, das bei einem Operationsmikroskop, das mit einer zusätzlichen Infrarotlichtquelle ausgestattet ist, sämtliche Komponenten und Funktionalitäten des Operationsmikroskops gemeinsam angesteuert und geregelt werden können. Somit ist es insbesondere möglich, dass nur der behandelnde Arzt allein eine entsprechende Untersuchung ausführen kann, ohne dass er zusätzliches technisches Hilfspersonal benötigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand von Unteransprüchen.
Bevorzugt ist das von der Infrarotlichtquelle abgegebene Licht hinsichtlich seiner Intensität und/oder seinem zeitlichem Verlauf und/oder der Größe des erzeugten Lichtflecks veränderbar. Durch die veränderbare Intensität kann der Grad der Stimulation des Cortexgewebes in gewünschter Weise gewählt werden, wobei selbstverständlich eine zu starke Bestrahlung unterbleibt, um eine Beschädigung des Cortexgewebes durch Überhitzung zu vermeiden. Durch den zeitlichen Verlauf, beispielsweise das Puls-Pausen-Verhältnis, können aufeinanderfolgende Stimulationen des gleichen Areals erfolgen. Beispielsweise erfolgt eine Stimulation alle 30 Sekunden, so dass das untersuchte Gewebe nach der Stimulation ausreichend Zeit hat, um wieder in den Normalzustand, das heißt normale Durchblutung, zurückzukehren. Durch wiederholte optische Erfassung des bestrahlten Areals können die funktional aktiven Bereiche dann exakt lokalisiert werden. Durch eine veränderbare Größe des untersuchten Areals, das heißt beispielsweise des Durchmessers, der Intensität oder des Ortes des Infrarot-Lichtflecks der auf das Cortexgewebe gestrahlt wird, kann der behandelnde Arzt beispielsweise nur einen kleinen Bereich untersuchen oder ein großes Areal erfassen. Eine entsprechende Ausgestaltung einer Infrarotoptik der Infrarotlichtquelle ist dem Fachmann bekannt. Diese Funktionalitäten werden vom behandelnden Arzt oder über einen externen Bediener mit Steuerelementen wie Joystick, Tastatur und/oder Fusspedal gesteuert. Dabei kann beispielsweise die Größe und Positionierung des Stimulationsflecks durch eine mechanische Verlagerung der gesamten Infrarotlichtquelle relativ zu den sonstigen Komponenten des Operationsmikroskops erfolgen oder durch Verstellung entsprechender optischer Elemente wie Spiegel, Linsen und dergleichen, die der Infrarotlichtquelle zugeordnet sind.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Operationsmikroskop mit einem Pilotlicht ausgestattet ist. Da infrarotes Licht für das menschliche Auge nicht sichtbar ist weiß der behandelnde Arzt nicht auf welchen Fleck oder welchen Bereich des freigelegten Cortex die Infrarotlichtquelle des Operationsmikroskops tatsächlich ausgerichtet ist. Hierzu ist eine zusätzliche Pilotlichterzeugungseinrichtung am Operationsmikroskop vorgesehen, die für das menschliche Auge sichtbares Licht abgibt und mit einer Pilotlichtquelle beispielsweise ein Lichtsymbol wie Fadenkreuz, Kreis oder Fleck auf den Cortex projiziert. Diese Pilotmarkierung zeigt beispielsweise Mittelpunkt und Durchmesser des durch infrarotes Licht stimulierten Areals an. Hierzu ist diese zusätzliche Pilotlichterzeugungseinrichtung für die Pilotmarkierung derart mit der Infrarotlichtquelle gekoppelt, dass bei einer Veränderung beispielsweise des Durchmessers des Infrarotlichtstrahls das Pilotlicht entsprechend angesteuert wird, um den veränderten Durchmesser beispielsweise durch einen größeren oder kleineren Kreis auf dem beleuchteten Areal zu verdeutlichen. Ebenso erfolgt eine Kopplung, wenn der Ort der Infrarotstimulation verändert wird, das heißt die Infrarotlichtquelle auf ein anderes Areal des freigelegten Cortex ausgerichtet wird. Ebenso kann eine Intensität des infraroten Lichts durch die Helligkeit des Pilotlichts wiedergegeben werden. Dieses Pilotlicht kann der behandelnde Arzt unmittelbar durch die Beobachtungsstrahlengänge des Operationsmikroskops sehen, wenn das Pilotlicht auf das freigelegte Areal des Cortex projiziert wird. In gleicher Weise ist es möglich, dass eine entsprechende virtuelle Einblendung auf einem externen Monitorbild erfolgt. In diesem Fall erfolgt eine entsprechend Kopplung des virtuell auf dem Monitor eingeblendeten Pilotlichts durch die Steuerung des Operationsmikroskops. Bevorzugt ist, die zusätzliche Lichtquelle zur Erzeugung des Pilotlichts in das Operationsmikroskop beziehungsweise dessen Gehäuse integriert. Prinzipiell ist es aber auch möglich, dass es sich hierbei um eine externe Vorrichtung handelt, die über entsprechende Datenleitungen angesteuert wird, um ein dem infraroten Licht entsprechendes Pilotlicht zu projizieren.
Weiterhin ist vorgeschlagen, dass das Operationsmikroskop und insbesondere die Infrarotlichtquelle mit einem Abstandsmesser ausgestattet ist, der beispielsweise über eine Laufzeitmessung eines Lichtstrahls vom Abstandsmesser zum freigelegten Gewebe des Cortex den Abstand der Infrarotlichtquelle zum Cortex bestimmt. Anhand des derart ermittelten Abstands kann insbesondere die Intensität des Infrarotlichtstrahls derart gewählt werden, dass sie beim Auftreffen auf den Cortex stets unterhalb einer Sicherheitsgrenze liegt, um eine zu starke Erwärmung des Cortexgewebes zu vermeiden. Der derart ermittelte Abstand wird dann auch bei gewählten unterschiedlichen Intensitäten, die vom behandelnden Arzt gewünscht werden, automatisch berücksichtigt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Bestrahlungsort des infraroten Lichtstrahls auf dem Cortexgewebe relativ zur optischen Achse des oder der Beobachtungsstrahlengänge des Operationsmikroskops veränderbar. Das bedeutet, dass der behandelnde Arzt ein großes Operationsfeld wie einen freigelegten Cortex einsehen kann und der Fleck der infraroten Beleuchtung auf verschiedene Orte in diesem großen Bereich ausgerichtet werden kann. Somit kann er nacheinander den gesamten Bereich optisch auf funktional aktive Areale untersuchen. Dabei erfolgt die Veränderung des Bestrahlungsorts des infraroten Lichts entweder derart, dass die gesamte Infrarotlichtquelle relativ zum Operationsmikroskop beziehungsweise dem oder den Beobachtungsstrahlengängen mechanisch verlagert und/oder verdreht und/oder verkippt wird oder mittels geeigneter optischer Komponenten wie Spiegel oder Linsen für Licht infraroter Wellenlänge, die einer feststehenden Infrarotlichtquelle zugeordnet sind.
Im Rahmen der Erfindung ist es mit umfasst, dass die Infrarotlichtquelle entweder in das Operationsmikroskop integriert ist, beispielsweise in ein Gehäuse des Operationsmikroskops eingebaut ist, oder dass die zusätzliche Infrarotlichtquelle als externe Sonde ausgeführt ist. Eine solche Sonde wird vom behandelnden Arzt oder einem Assistenten mit der Hand gehalten und verfügt über eine Optik, aus der geeignetes Infrarotlicht austritt. Durch ein Pilotlicht kann dem behandelnden Arzt dann gezeigt werden, welche Fläche stimuliert wird. Dabei kann das Pilotlicht ebenfalls in die handgehaltene Sonde integriert sein.
Ist der Bestrahlungsort des infraroten Lichts veränderbar so kann das infrarote Licht über das zu stimulierende Areal gescannt werden. Das bedeutet, dass der Strahl des infraroten Lichts beispielsweise zeilen- oder rasterweise über das zu stimulierende Areal nach Art eines Scanvorgangs geführt wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass beispielsweise bei hoher Scangeschwindigkeit nur eine kurze Stimulation erfolgt gegenüber einer niedrigeren Scangeschwindigkeit, bei der ein bestimmter Ort des stimulierten Areals länger dem infraroten Licht ausgesetzt bleibt. Dies bietet den Vorteil, dass die Intensität des Infrarotlichtstrahls niedriger gewählt werden kann, da ein gesamtes zu stimulierendes Areal nacheinander von dem Infrarotlichtstrahl überstrichen wird. Auch kann dadurch Größe und Form des zu bestrahlenden Areals beliebig gewählt werden. Auch kann während dieses Scanvorgangs die Stimulationsintensität also die Intensität des Infrarotlichts lokal variiert werden. Beispielsweise in bereits als aktivierbar erkannten Arealen werden diese stärker bestrahlt als nicht aktivierbare Areale. Gegenüber einer statischen Bestrahlung eines großen Bereichs mit dementsprechend höherer Intensität kann somit mit geringerer Intensität in kürzerer Zeit ein gewünschtes Areal stimuliert werden.
Ebenso ist es möglich, dass beispielsweise eine Bewegung des behandelten Patienten beziehungsweise dessen Gehirns und/oder des Operationsmikroskops selbsttätig erkannt und kompensiert werden kann, um über die gesamte Bestrahlungsdauer konstante Verhältnisse zu erhalten.
Um ein bereits vorhandenes Operationsmikroskop in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben nutzen zu können kann ein Nachrüstsatz dienen, der im Wesentlichen eine Infrarotstimulationsvorrichtung mit einer Infrarotlichtquelle sowie gegebenenfalls einer Pilotlichterzeugungseinrichtung und/oder eine Messvorrichtung zur Erfassung der stimulierten Areale umfasst. Diese kann beispielsweise an ein Gehäuse eines bereits vorhandenen Operationsmikroskops angebaut werden, so dass eine ortsfeste Beziehung zwischen dem eigentlichen Operationsmikroskop und der Infrarotlichtquelle erhalten wird. Die Infrarotlichtquelle ist dann derart ausgebildet, dass infrarotes Licht ebenfalls auf das Operationsfeld geleitet wird, wobei der Ort, an dem das infrarote Licht auf das Operationsfeld auftrifft vorzugsweise mit einem Pilotlicht markiert wird. In diesem Nachrüstsatz kann, sofern nicht bereits Bestandteil des Operationsmikroskops, ebenfalls eine Messvorrichtung integriert sein, um die stimulierten Areale beispielsweise mit einer Wärmebildkamera erfassen zu können.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die einzelnen Figuren der Zeichnung:
1 ein Operationsmikroskop in schematischer Darstellung und
2 eine Infrarotlichtquelle in schematischer Darstellung.
Das in 1 schematisch dargestellte Operationsmikroskop 1 dient zur vergrößerten Darstellung eines Operationsfelds 7, insbesondere den freigelegten Cortex 6 eines zu behandelnden Patienten. Das Operationsmikroskop 1 umfasst dabei unter anderem ein Gehäuse 2 in oder an dem zur vergrößernden Abbildung ein Okular 3 sowie ein Objektiv 4 sowie ein Vergrößerungswechsler 8 angeordnet sind. Dadurch wird ein Beobachtungsstrahlengang 5 erhalten, über den ein behandelnder Arzt das Operationsfeld 7 vergrößert einsehen kann. Es ist ersichtlich, dass das Operationsmikroskop 1 über eine entsprechend Halterung in allen Raumrichtungen und Raumwinkeln verdrehbar und/oder verschwenkbar und/oder verkippbar ausgebildet ist, um das Operationsfeld 7 aus einer gewünschten Richtung mit gewünschtem Abstand vergrößert einsehen zu können. Weiterhin kann das Operationsmikroskop 1 eine Beleuchtungseinrichtung für sichtbares Licht aufweisen, um das Operationsfeld 7 gleichmäßig auszuleuchten. Beispielsweise ist das Operationsmikroskop 1 entsprechend der DE 10 2009 018 633 A1 ausgebildet. Es verfügt über eine zusätzliche Wärmebildkamera 9 mit der die stimulierten, das heißt besser durchbluteten, Areale im Operationsfeld 7 erfasst, ausgewertet und vermessen werden können. Zur Vereinfachung der Darstellung ist hier nur ein Beobachtungsstrahlengang 5 abgebildet, vorzugsweise ist das Operationsmikroskop 1 jedoch als Stereo- oder binokulares Operationsmikroskop ausgebildet. Ebenso können im Gehäuse 2 zusätzliche Strahlteiler vorgesehen sein, um ein Beobachtungsbild in an sich bekannter Weise auszukoppeln und beispielsweise auf einem externen Monitor darzustellen. Weiterhin können Bildaufzeichnungseinrichtungen und sonstige Messvorrichtungen beispielsweise für die optische Kohärenztomographie vorgesehen sein. Ebenso können Daten in den oder die Beobachtungsstrahlengänge eingeblendet werden. Weiterhin ist es ersichtlich, dass sämtliche Funktionen des Operationsmikroskops 1 in an sich bekannter Weise von einer zentralen Steuereinheit gesteuert und vom behandelnden Arzt beispielsweise über einen Joystick und/oder über ein Fusspedal angesteuert werden.
In 2 ist ebenfalls schematisch eine Infrarotstimulationsvorrichtung 10 dargestellt. Dabei ist in einem Gehäuse 18 die Infrarotbestrahlungseinheit 12 angeordnet. Diese umfasst im Wesentlichen die eigentliche Infrarotlichtquelle 13, die zur Erzeugung von infrarotem Licht ausgelegt ist, beispielsweise im Bereich von 1700–1900 nm Wellenlänge. Über Spiegel 14, die zur Reflektion von infrarotem Licht ausgelegt sind, wird ein Infrarotlichtstrahl 16 auf einen gewünschten Ort des Operationsfelds 7 geleitet. Dort wird auf dem Fleck, auf dem das infrarote Licht auf das Operationsfeld 7 auftrifft, das Gewebe des Cortex 6 erwärmt, wobei die funktionstragenden Areale des Cortex 6, beispielsweise das Sprechzentrum, stärker durchblutet werden, was in an sich bekannter Weise mittels der vorstehend erwähnten Wärmebildkamera 9 erfasst und ausgewertet werden kann.
Die Spiegel 14 sind hierzu in gewünschter Weise mechanisch verschwenk- und/oder verkippbar, so dass der Infrarotlichtstrahl 16 beispielsweise zeilen- oder rasterförmig über das Operationsfeld 7 geführt werden kann. Zur gewünschten Aufweitung des Infrarotlichtstrahls 16 dient eine Bestrahlungsoptik 15, die hier schematisch als Linse dargestellt ist. Weiterhin ist die Infrarotlichtquelle 13 dazu eingerichtet, Infrarotlicht gewünschter Wellenlänge, Intensität und mit gewünschter zeitlicher Veränderung, dem sogenannten Puls-Pause-Verhältnis, zu erzeugen.
Weiterhin verfügt die Infrarotstimulationsvorrichtung 10 über eine Pilotlichterzeugungseinrichtung 20 für sichtbares Licht. Das für den Menschen sichtbare Licht der Pilotlichtquelle 21 wird mit Spiegeln 22 und einer Pilotlichtoptik 23, die hier ebenfalls nur schematisch als Linse abgebildet ist, ebenfalls auf das Operationsfeld 7 gerichtet. Auch hier sind die Spiegel 22 mechanisch bewegbar, um den Pilotlichtstrahl 24 auf den gleichen Ort des Operationsfelds 7 zu projizieren wie den Infrarotlichtstrahl 16, insbesondere wenn der Infrarotlichtstrahl 16 über das Operationsfeld 7 wandert. Hierzu dient eine gemeinsame Steuerung 11, die über Datenleitungen 25 mit der Infrarotlichtquelle 12 und der Pilotlichterzeugungseinrichtung 20 in Verbindung steht. Die Steuereinheit 11 wiederum kommuniziert über eine Schnittstelle 19 mit der zentralen Steuerungseinrichtung des gesamten Operationsmikroskops 1. Mit der Pilotlichtquelle 21 kann beispielsweise ein Fadenkreuz und/oder ein Ring erzeugt werden, um Ort, Größe und/oder Durchmesser des Infrarotlichtstrahls 16 auf dem Cortex 6 anzuzeigen. Ein entsprechender Pilotlichtstrahl 24 kann auch virtuell in ein externes Bild des Operationsfelds 7 und/oder in einen Beobachtungsstrahlengang 5 eingeblendet werden.
Weiterhin dargestellt ist hier die Messvorrichtung 50, die in einem Gehäuse 56 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 50 umfasst dabei im Wesentlichen eine Messeinrichtung 52, beispielsweise eine Wärmebildkamera 9, wobei durch die strichpunktierten Linien das Beobachtungsfeld der Messeinrichtung 52 dargestellt ist und vorzugsweise das gesamte Operationsfeld 7 erfasst wird. Der Messeinrichtung 52 ist eine Messoptik 51 zugeordnet, die hier ebenfalls nur schematisch als Linse angedeutet ist, um das Operationsfeld 7 zu erfassen. Die Messwerte der Messeinrichtung 52 werden von einer Steuerung 53 erfasst, die ebenfalls über Datenleitungen 25 mit den anderen Komponenten des Operationsmikroskops 1 in Verbindung steht, insbesondere über eine Schnittstelle 54 mit einer zentralen Steuerungseinrichtung des Operationsmikroskops 1.
Es versteht sich, dass das Operationsfeld 7 nach wie vor durch das Operationsmikroskop 1 mit seinem Beobachtungsstrahlengang 5 eingesehen werden kann, so dass der behandelnde Arzt insbesondere den Pilotlichtstrahl 24 beobachten und steuern kann, um die verschiedenen Areale des Cortex in gewünschter Weise zu stimulieren.
Bei einer durchzuführenden Behandlung blickt der behandelnde Arzt durch das Okular 3 und sieht das Operationsfeld 7 vergrößert. Er kann nun einen Infrarotlichtstrahl 16 gesteuert beispielsweise über sein Fusspedal über das Operationsfeld 7 leiten und dabei dessen Intensität und/oder Durchmesser in gewünschter Weise einstellen. Auch kann er beispielsweise die Pulsfrequenz in gewünschter Weise einstellen, um eine Stimulation des Cortex 7 zu erzeugen. Um stets zu wissen, wo der Infrarotlichtstrahl 16 auf den Cortex 7 auftrifft dient eine Pilotlichterzeugungseinrichtung 20 um synchron mit dem Infrarotlichtstrahl 16 einen Pilotlichtstrahl 24 auf das Operationsfeld 7 beziehungsweise den Cortex 6 zu leiten, beispielsweise in Form eines Kreises und/oder eines Fadenkreuzes.
Wurde ein funktionstragendes Areal des Cortex 6 aktiviert so resultiert dies in einer stärken Durchblutung, die beispielsweise mit einer Messvorrichtung 50 mit einer Messeinrichtung 52 in Form einer Wärmebildkamera 9 erfasst und in an sich bekannter Weise ausgewertet werden kann. Somit erhält der behandelnde Arzt unmittelbar eine Information darüber, wo gesundes Gewebe ist. Das Tumorgewebe um ein funktionstragendes Areal herum kann dann gezielt entfernt werden, ohne das funktionstragende Areal zu schädigen.
Es versteht sich, dass sämtliche Komponenten des Operationsmikroskops 1 vorzugsweise über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung angesteuert werden und dass beispielsweise die funktionstragenden Areale dann beispielsweise auf einem externen Monitor farblich hervorgehoben dargestellt werden können.
Insbesondere ist das Operationsmikroskop 1 derart ausgelegt, dass die Infrarotstimulationsvorrichtung 10, die Pilotlichterzeugungseinrichtung 20 und die Messvorrichtung 50 in das Operationsmikroskop 1 integriert also beispielsweise im Gehäuse 2 angeordnet sind. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, dass die Infrarotstimulationsvorrichtung 10 mit der Pilotlichterzeugungseinrichtung 20 und/oder der Messvorrichtung 50 als separate, handgehaltene Sonde ausgebildet sind, so dass der behandelnde Arzt den Infrarotlichtstrahl 16 manuell über das Operationsfeld 7 führt.
Vorstehend genannte Komponenten können auch als Nachrüstsatz ausgebildet sein, der an ein bereits vorhandenes Operationsmikroskop 1 angeschlossen oder angebaut werden kann, um die funktionstragenden Areale im Cortex 6 zu lokalisieren.
Bezugszeichenliste

1: Operationsmikroskop
2: Gehäuse
3: Okular
4: Objektiv
5: Beobachtungsstrahlengang
6: Cortex
7: Operationsfeld
8: Vergrößerungswechsler
9: Wärmebildkamera
10: Infrarotstimulationsvorrichtung
11: Steuerung
12: Infrarotbestrahlungseinrichtung
13: Infrarotlichtquelle
14: Spiegel
15: Bestrahlungsoptik
16: Infrarotlichtstrahl
18: Gehäuse
19: Schnittstelle
20: Pilotlichterzeugungseinrichtung
21: Pilotlichtquelle
22: Spiegel
23: Pilotlichtoptik
24: Pilotlichtstrahl
25: Datenleitung
50: Messvorrichtung
51: Messoptik
52: Messeinrichtung
53: Steuerung
54: Schnittstelle

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

DE 102009015598 A1 [0004, 0011]
US 6196226 B1 [0007]
US 5215095 [0007]
DE 102009018633 A1 [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Artikel „Pulsed infrared light alters neural activity in rat somatosensory cortex in vivo” von Jonathan M. Cayce et al, in Neuroimage 57, 2011, Seite 155–166 [0008]

Claims

Operationsmikroskop (1) zur vergrößerten Betrachtung eines Operationsfelds (7) an einem Patienten, umfassend eine Messvorrichtung (50) zur Erfassung optischer Eigenschaften des Operationsfelds (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Operationsmikroskop (1) mit einer Infrarotstimulationsvorrichtung (10) ausgestattet ist.
Operationsmikroskop (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität und/oder der zeitliche Verlauf und/oder der Durchmesser eines Infrarotlichtstrahls (16) veränderbar ist.
Operationsmikroskop (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Pilotlichterzeugungseinrichtung (20) ein Pilotlichtstrahl (24) erzeugbar ist, der mit dem Infrarotlichtstrahl (16) synchronisiert ist.
Operationsmikroskop (1) nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Operationsmikroskop (1) und/oder die Infrarotlichtquelle (13) mit einem Abstandsmesser ausgestattet ist, um einen Abstand zwischen dem Operationsfeld (7) und dem Operationsmikroskop (1) und/oder der Infrarotlichtquelle (13) zu bestimmen.
Operationsmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ort, an dem der Infrarotlichtstrahl (16) auf das Operationsfeld (7) trifft, veränderbar ist.
Nachrüstsatz für ein Operationsmikroskop (1) umfassend eine Infrarotstimulationsvorrichtung (10), die entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.