DE102022104988A1

DE102022104988A1 - Vorrichtung mit einem Operationsmikroskop

Info

Publication number: DE102022104988A1
Application number: DE102022104988.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Popp; Torsten Mans
Original assignee: Trumpf Lasertechnik GmbH; Amphos GmbH
Current assignee: Trumpf Lasertechnik GmbH; Amphos GmbH
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2023-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) mit einem Operationsmikroskop (3) zur vergrößerten Abbildung eines Operationsgebiets (5) und mit einer Einrichtung (7) zur In-situ-Befundung. Die Einrichtung (7) zur In-situ-Befundung umfasst: einen Ultrakurzpulslaser (11) zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls (25), eine gasgefüllte optische Hohlkernfaser (13), durch die der gepulste Laserstrahl (25) propagiert und die dergestalt ausgebildet ist, dass bei der Propagation die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls (25) über nichtlineare optische Effekte spektral zu einem Raman-Kamm erweitert werden, einen wellenlängenselektiven Schalter (15) zur Auswahl von Wellenlängenkomponenten (69) des aus der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser (13) ausgetretenen, gepulsten Laserstrahls (27) unter Erhalt eines Beleuchtungslaserstrahls (29), eine optische Transportfaser (17) in Form einer optischen Hohlkernfaser für die Zuführung des Beleuchtungslaserstrahls (29) zu dem Operationsmikroskop (3), welches ausgebildet ist, das Operationsgebiet (5) mit dem Beleuchtungslaserstrahl (29) zu beleuchten, eine Detektionseinrichtung (19) zur Detektion von in Folge der Beleuchtung des Operationsgebiets (5) aus dem Operationsgebiet (5) emittierter elektromagnetischer Strahlung (31) unter Erhalt entsprechender Messdaten (M), eine Auswertungseinrichtung (21) zur automatisierten Auswertung der Messdaten (M) zwecks der Befundung von Gewebe (35) im Operationsgebiet (5), sowie eine Ausgabeeinrichtung (23) zur Ausgabe des erhaltenen Befundes (B).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Operationsmikroskop. Bei Operationsmikroskopen handelt es sich um Mikroskope für den Einsatz in der Chirurgie, insbesondere in der Mikrochirurgie. Operationsmikroskope sind typischerweise Stereomikroskope und weisen in der Regel eine relativ niedrige Vergrößerung, etwa 6-fach bis 40-fach, auf.
Zusätzlich zum eigentlichen chirurgischen Eingriff, der ggfs. unter Zuhilfenahme eines Operationsmikroskops durchgeführt wird, ist in vielen Fällen eine Befundung von Gewebeproben notwendig, beispielsweise zur Erkennung von Krebszellen. Gegenwärtig erfolgt die Entnahme von Gewebeproben, die Befundung der Gewebeproben und die vom Befund abhängige Operation typischerweise (insbesondere zeitlich) getrennt voneinander. Der Patient muss mehrfach operiert und narkotisiert werden, was eine hohe Belastung darstellt und hohe Kosten verursacht. Intra-operative Befundungen werden zwar auch vorgenommen, dauern aber verhältnismäßig lange und verlängern damit die Operation.
Ein Beispiel für eine fortgeschrittene Variante der externen Befundung findet sich in dem Artikel „Microscope 2.0: An Augmented Reality Microscope with Real-time Artificial Intelligence Integration“ von Po-Hsuan Chen et al., arXiv: 1812.00825, dessen Inhalt hiermit vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird, sowie in dem Blog-Artikel „An Augmented Reality Microscope for Cancer Detection“ von Martin Stumpe, abgerufen am 23.12.2021 unter https://ai.googleblog.com/2018/04/an-augmented-reality-microscope.html. Offenbart ist dort insbesondere eine Augmented-Reality-Mikroskop-Plattform mit einem modifizierten konventionellen Lichtmikroskop, dem Einsatz von Machine-Learning-Algorithmen zur Erkennung von Tumorgewebe und einem visuellen Feedback der Ergebnisse mit einem Augmented-Reality-Display. Unter anderem ist die Erkennung von Brustkrebsmetasthasen in Proben von Lymphknoten beschrieben. Mittels des Augmented-Reality-Displays werden die Tumorbereiche dabei automatisiert durch eine Konturlinie hervorgehoben.
Ferner ist in der DE 10 2012 001 854 A1 ein Sonderbeleuchtungs-Operations-Stereomikroskop offenbart, das eine Operations-Beleuchtungs-Lichtquelle, sowie eine Anregungs-/Stimulationseinrichtung mit einer Anregungs-Lichtquelle und einer Stimulations-Lichtquelle aufweist. Die Operations-Beleuchtungs-Lichtquelle dient zur Beleuchtung eines Objektfeldes mit weißem Licht. Mittels der Anregungs-/Stimulationseinrichtung kann das Objektfeld in stimulierter Emission betrachtet werden, wobei auf fluoreszierende Kontrastmittel verzichtet werden kann. Eine Anwendung ist die Unterscheidung von gut durchblutetem Tumorgewebe von gesundem schlechter durchblutetem Gewebe. Der Chirurg kann dabei entscheiden, ob er das Objektfeld unter Operations-Weißlichtbeleuchtung oder im Betriebszustand der stimulierten Emission sehen möchte. Beschrieben ist außerdem der Einsatz eines Weißlichtlasers als Operations-Beleuchtungs-Lichtquelle, der auch die Anregungs-Lichtquelle und die Stimulations-Lichtquelle ersetzen kann. Ferner beschrieben ist eine Abbildung auf einen Videochip, der über einen Controller mit Bildverarbeitung auf einen Monitor geschaltet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine vergrößerte Abbildung eines Operationsgebiets und eine schnelle und zuverlässige Befundung von Gewebe im Operationsgebiet erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit einem Operationsmikroskop zur vergrößerten Abbildung eines Operationsgebiets und mit einer Einrichtung zur In-situ-Befundung, wobei die Einrichtung zur In-situ-Befundung umfasst: einen Ultrakurzpulslaser zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls, eine gasgefüllte optische Hohlkernfaser, durch die der gepulste Laserstrahl propagiert und die dergestalt ausgebildet ist, dass bei der Propagation die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls über nichtlineare optische Effekte spektral erweitert werden, einen wellenlängenselektiven Schalter zur Auswahl von Wellenlängenkomponenten des aus der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser ausgetretenen, gepulsten Laserstrahls unter Erhalt eines Beleuchtungslaserstrahls, eine optische Transportfaser in Form einer optischen Hohlkernfaser für die Zuführung des Beleuchtungslaserstrahls zu dem Operationsmikroskop, welches ausgebildet ist, das Operationsgebiet mit dem Beleuchtungslaserstrahl zu beleuchten, eine Detektionseinrichtung zur Detektion von in Folge der Beleuchtung des Operationsgebiets aus dem Operationsgebiet emittierter elektromagnetischer Strahlung unter Erhalt entsprechender Messdaten, eine Auswertungseinrichtung zur automatisierten Auswertung der Messdaten zwecks der Befundung von Gewebe im Operationsgebiet, sowie eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe des erhaltenen Befundes.
Ultrakurzpulslaser sind Laser, die Laserlicht in Form von Laserpulsen mit Pulsdauern im Piko- oder Femtosekundenbereich oder darunter emittieren. Beispiele für Ultrakurzpulslaser sind modengekoppelte Festkörperlasern wie Scheibenlaser, Faserlaser oder Hybridlaser, bei welchen ein modengekoppelter Faserlaser in Kombination mit einem Festkörperverstärker zum Einsatz kommt.
Optische Hohlkernfasern sind optische Fasern, die sich durch einen hohlen Faserkern auszeichnen. Beispiele für optische Hohlkernfasern sind entsprechende Photonischer-Kristall Fasern (engl. Hollow-Core Photonic Crystal Fibers), Revolver-Hohlkernfasern (engl. auch Tubular Lattice Fibers), Nested-Tube-Fasern und Kagome-Fasern. Revolver-Hohlkernfasen zeichnen sich durch eine Mehrzahl von Ringen im Querschnitt aus, die bevorzugt diskret rotationssymmetrisch um den Mittelpunkt der optischen Hohlkernfaser angeordnet sind, deren Anordnung anschaulich also im Wesentlichen der Anordnung von Patronen in der Trommel eines Revolvers entspricht. Nested-Tube-Fasern zeichnen sich durch verschachtelte Ringe im Querschnitt der Faser aus. Kagome-Fasern sind spezielle optische Hohlkernfasern, die in ihrem Querschnitt eine Kagome-Struktur aufweisen. Der Mechanismus der Lichtleitung kann z.B. auf einer photonischen Bandlücke oder der Diskriminierung der Kopplung in Moden höherer Ordnung beruhen.
Bei der Propagation der Laserpulse des gepulsten Laserstrahls durch die gasgefüllte optische Hohlkernfaser kommt es durch nichtlineare optische Effekte zu einer spektralen Erweiterung. Die nichtlinearen optischen Effekte umfassen den Kerr-Effekt, der zu einer Selbstphasenmodulation führt, sowie die stimulierte Raman-Streuung. Ferner spielen die Dispersionseigenschaften der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser eine wesentliche Rolle. Die spektrale Erweiterung ist dabei so zu verstehen, dass sich neue spektrale Anteile bilden, welche der vom Ultrakurzpulslaser emittierte Laserstrahl nicht aufweist. Insbesondere kann eine spektrale Erweiterung im Sinne einer Verbreiterung des Spektrums erzielt werden. Das verbreiterte Spektrum kann insbesondere ein Kontinuum oder ein Superkontinuum sein.
Die Länge der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser liegt bevorzugt im Bereich von wenigen Zentimetern. Der Gasdruck innerhalb der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser kann bevorzugt gezielt eingestellt und zusätzlich überwacht werden.
Vorteile der Verwendung von gasgefüllten optischen Hohlkernfasern liegen unter anderem darin, dass durch den Einschluss auf einen kleinen Strahlquerschnitt und relativ lange Propagationslängen relativ geringe Teilchendichten für die Anregung der nichtlinearen optischen Effekte ausreichen. Durch die Wahl der eingesetzten Gase (z.B. atomar Ne, Ar, Kr, Xe oder molekular H₂, N₂, N₂O, C₂H₂F₄, C₂H₄F₂) oder Gasgemische (insbesondere aus einem oder mehreren der genannten Gase), den Gasdruck und die Parameter der gepulsten Laserlichtquelle können die Eigenschaften der spektral erweiterten Laserpulse sehr flexibel eingestellt werden. Im Vergleich zu Festkörpern, die seit langem als nichtlinear-optische Medien eingesetzt werden, ist in gasgefüllten optischen Hohlkernfasern die unerwünschte Absorption deutlich reduziert, und die Zerstörungsschwellen liegen wesentlich höher. Ferner liegt die spektrale Intensität wesentlich höher als bei konventionellen spektral breiten Lichtquellen, insbesondere auch als bei der Erzeugung eines Superkontinuums mittels optischer Fasern, die keinen hohlen Faserkern aufweisen.
Ein wellenlängenselektiver Schalter ist eine Einrichtung zum wellenlängenabhängigen Schalten von Licht. Über einen Eingang eintretendes Licht wird in seine Wellenlängenkomponenten aufgeteilt, die anschließend parallel und unabhängig voneinander beeinflusst und gezielt über einen oder mehrere Ausgänge ausgegeben werden können. Die Auswahl der Wellenlängenkomponenten kann insbesondere einzelpulsgenau erfolgen. Die ausgewählten Wellenlängenkomponenten bilden zusammengeführt den Beleuchtungslaserstrahl.
Der so erhaltene Beleuchtungslaserstrahl wird mittels der optischen Transportfaser zu dem Operationsmikroskop zugeführt. Die optische Transportfaser kann beispielsweise mehrere Meter lang sein. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt eine Einrichtung zur Einkopplung des Beleuchtungslaserstrahls aus der optischen Transportfaser in das Operationsmikroskop.
Die optische Transportfaser ermöglicht zunächst eine räumliche Trennung zwischen dem Ultrakurzpulslaser, der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser und dem wellenlängenselektiven Schalter auf der einen Seite und dem Operationsmikroskop auf der anderen Seite. Der Ultrakurzpulslaser, die gasgefüllte optische Hohlkernfaser und der wellenlängenselektive Schalter können z.B. außerhalb des OPs angeordnet sein. Durch die getrennte Anordnung bleibt das Operationsmikroskop im Vergleich einer Anordnung dieser Komponenten am oder im Operationsmikroskop leicht und handlich. Grundsätzlich könnte der Beleuchtungslaserstrahl dem Operationsmikroskop zwar auch als Freistrahl zugeführt werden, dies würde den Chirurgen bei der Arbeit allerdings sehr limitieren.
Wesentliche Vorteile des Einsatzes einer optischen Hohlkernfaser als optischer Transportfaser liegen in der geringen Absorption über einen großen Spektralbereich, auch im Ultraviolett-, Infrarot- und fernen Infrarotbereich, hohen Zerstörungsschwellen, der schwachen Ausprägung von nichtlinearen Effekten und der im Vergleich zu konventionellen optischen Fasern schwachen beziehungsweise einstellbaren Dispersion. Die Zuführung von ultrakurzen Pulsen mit der für die Anwendung erwünschten hohen Leistung wird durch die Ausgestaltung als optische Hohlkernfaser erst ermöglicht.
Bei der in Folge der Beleuchtung des Operationsgebiets aus dem Operationsgebiet emittierten elektromagnetischen Strahlung kann es sich insbesondere um reflektierte oder gestreute Anteile des Beleuchtungslaserstrahls oder Fluoreszenzlicht handeln. Die Vorrichtung kann bevorzugt für die Multiphotonen-, Raman- und/oder (Auto-)Fluoreszenz-Spektroskopie, insbesondere für die ortsaufgelöste Spektroskopie, ausgebildet sein und insbesondere zur Durchführung von Spektroskopieverfahren dienen, die ohne Färbung des Gewebes auskommen. Die Vorrichtung kann ferner auch für die nichtlineare Raman-Spektroskopie einschließlich der stimulierten Raman-Streuung (engl.: „stimulated Raman scattering“) und/oder kohärenten Anti-Stokes-Raman-Streuung (engl.: „coherent anti-Stokes Raman scattering“) geeignet sein. Weitere Details zum Einsatz von Spektroskopieverfahren für die Befundung von Gewebe finden sich in dem Artikel „Histological coherent Raman imaging: A prognostic review" von M.T. Cicerone und C. H. Camp Jr., The Analyst 143, 33 (2018), dessen Inhalt hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen wird. Weitere Ausführungen zur Histologie mittels stimulierter Raman-Streuung, die ohne Einfärbung des Gewebes auskommt, finden sich außerdem in dem Artikel „Shot noise limited high speed stimulated Raman microscopy" von X. Audier et al., arXiv: 1905.11953, dessen Inhalt hiermit ebenfalls vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen wird.
Die Detektionseinrichtung zur Detektion der aus dem Operationsgebiet emittierten elektromagnetischen Strahlung kann insbesondere eine Photodiode, ein Spektrometer, einen CMOS- und/oder einen CCD-Sensor umfassen. Bevorzugt ist die Detektionseinrichtung zur zweidimensional ortsaufgelösten Detektion ausgebildet. Die aus dem Operationsgebiet emittierte elektromagnetische Strahlung wird bevorzugt vor der Detektion mittels des Operationsmikroskops gesammelt. Bei den erhaltenen Messdaten handelt es sich beispielsweise um Intensitätswerte oder Spektren, insbesondere um zweidimensional ortsaugelöste Intensitätswerte bzw. zweidimensional ortsaufgelöste Spektren.
Mittels der Auswertungseinrichtung erfolgt automatisiert eine Befundung von Gewebe im Operationsgebiet mittels automatisierter Auswertung der Messdaten. Insbesondere kann die Auswertungseinrichtung beurteilen, ob es sich bei dem Gewebe um krankhaft verändertes Gewebe, beispielsweise um Krebszellen, oder gesundes Gewebe handelt. Die Auswertungseinrichtung ist bevorzugt computerbasiert. Auch kann die Auswertungseinrichtung zur Ausführung geeigneter Machine-Learning-Algorithmen programmiert sein. Die konkrete Ausgestaltung der Auswerteeinrichtung für die Auswertung der Messdaten und die Ermittlung des Befundes kann sich beispielsweise an dem bereits oben genannten Artikel von Po-Hsuan Chen et al. orientieren.
Mittels der Ausgabeeinrichtung wird der elektronisch ermittelte Befund dem Arzt unmittelbar zur Verfügung gestellt.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung stehen einem Chirurgen unmittelbar während einer Operation ein Befund und damit im Vergleich zu einer bloßen vergrößerten Betrachtung des Operationsgebiets zusätzliche Informationen zur Verfügung, was bessere Operationsmöglichkeiten mit sich bringt. Befundung und OP fallen zeitlich zusammen. Krankhaft verändertes Gewebe kann dem Chirurgen direkt sichtbar gemacht werden. Durch die spektrale Erweiterung steht ein Beleuchtungslaserstrahl mit einer hohen spektralen Intensität bei einer Vielzahl von Wellenlängen (d.h. einer großen spektralen Breite) direkt im OP zur Verfügung. In der Folge können die Spektroskopieverfahren und die automatisierte Auswertung und Befundung sehr schnell und zuverlässig durchgeführt werden. Die Eigenschaften des Beleuchtungslaserstrahls sind durch die Vielzahl der zur Verfügung stehenden Wellenlängen flexibel anpassbar. Auch können durch die Vielzahl der zur Verfügung stehenden Wellenlängen diverse Marker (Fluoreszenzmoleküle) eingesetzt werden. Durch die schnelle und zuverlässige Befundung während der Operation ist nur ein einzelner Eingriff notwendig. Die Heilung des Patienten wird beschleunigt. Die Kosten der medizinischen Versorgung sinken.
Die direkte Bildgebung/In-situ-Befundung ermöglicht eine direkte Lokalisierbarkeit am bzw. im Patienten. Damit ist sichergestellt, dass die Befundung immer entsprechend der aktuellen räumlichen Lage des Patienten während der OP erfolgt. Dies ist gerade bei komplexen Operationen wichtig, bei denen der Patient bewegt oder die Anordnung verändert wird. Wird stattdessen in einer bestimmten räumlichen Lage des Patienten eine Aufnahme bzw. ein Befund angefertigt und der Patient anschließend bewegt, so passt diese nicht mehr zur nunmehr veränderten räumlichen Lage des Patienten. Daraus resultierende Operationsfehler können erfindungsgemäß ausgeschlossen werden.
In einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung zur zweidimensional aufgelösten Befundung von Gewebe im Operationsgebiet ausgebildet. Mit einer derartigen Auswertungseinrichtung kann beispielsweise festgestellt werden, in welchen Bereichen das Gewebe krankhafte Veränderungen aufweist und in der Folge chirurgisch entfernt werden muss. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswertungseinrichtung auch zur eindimensional und/oder dreidimensional aufgelösten Befundung ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der Ausgabeeinrichtung um eine optische Ausgabeeinrichtung. Beispielsweise kann es sich bei der optischen Ausgabeeinrichtung um einen Bildschirm handeln. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe akustischer Signale ausgebildet sein. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Ausgabeeinrichtung ausgebildet, mindestens einen Teilbereich des Operationsgebiets optisch hervorgehoben darzustellen. Beispielsweise kann ein Teilbereich des Operationsgebiets optisch hervorgehoben dargestellt werden, in dem das Gewebe krankhafte Veränderungen aufweist. Der Chirurg kann den so hervorgehobenen Bereich dann zuverlässig entfernen. Die optische Hervorhebung kann beispielsweise in Form einer Umrandung oder Einfärbung der entsprechenden Teilbereiche bei der Ausgabe mittels der optischen Ausgabeeinrichtung erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausgabeeinrichtung als Augmented-Reality-Display ausgebildet. Unter einem Augmented-Reality-Display wird ein Display zur mit der Realität überlagerten Darstellung visueller Inhalte verstanden. Bevorzugt ist das Augmented-Reality-Display in das Operationsmikroskop integriert. Besonders bevorzugt ist das Augmented-Reality-Display in einer Zwischenbildebene des Operationsmikroskops angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Auswertungseinrichtung eine Implementierung eines künstlichen neuronalen Netzes. Das künstliche neuronale Netz kann beispielsweise wie in dem Artikel von Po-Hsuan Chen et al. beschrieben ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung zur Nutzung von Cloud-Ressourcen ausgebildet. Bei Cloud-Ressourcen handelt es sich um Computerressourcen, insbesondere Server, Speicher und/oder Applikationen, die geteilt zur Verfügung gestellt werden, insbesondere über das Internet. Damit kann die in vielen Fällen rechenintensive Auswertung typischerweise schneller erfolgen bzw. auf einen besonders leistungsstarken und damit teuren lokalen Computer verzichtet werden. Grundsätzlich kann die Auswertung aber auch lokal erfolgen, auch im Fall des Einsatzes von Machine-Learning-Algorithmen oder eines künstlichen neuronalen Netzes. Auch eine lokale Vorverarbeitung der Messdaten mit anschließender Nutzung von Cloud-Ressourcen ist möglich.
In einer weiteren Ausführungsform ist die gasgefüllte optische Hohlkernfaser eine gasgefüllte Kagome-Faser, eine gasgefüllte Revolver-Hohlkernfaser oder eine gasgefüllte Nested-Tube-Faser.
In einer weiteren Ausführungsform ist die gasgefüllte optische Hohlkernfaser ausgebildet, die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls spektral zu einem Raman-Kamm zu erweitern. Der Raman-Kamm entsteht in Folge von stimulierter Raman-Streuung in der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser. Der Raman-Kamm umfasst dabei Spektrallinien zu beiden Seiten der Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls, sogenannte Stokes-Linien bzw. Anti-Stokes-Linien. Typischerweise handelt es sich um eine Vielzahl von Spektrallinien, die dicht beieinanderliegen. Über eine Anpassung der Gaszusammensetzung, des Gasdrucks, der Designparameter der Hohlkernfaser und der Eigenschaften des gepulsten Laserstrahls kann der Raman-Kamm gezielt beeinflusst werden. Ob ein Raman-Kamm oder ein kontinuierliches, verbreitertes Spektrum entsteht, ist insbesondere abhängig vom Gasdruck und den Eigenschaften des gepulsten Laserstrahls. Mittels einer Variation der Pulsdauer der Laserpulse des gepulsten Laserstrahls ist beispielsweise auch ein flexibles, kontinuierliches Umschalten zwischen einem Superkontinuum und einem Raman-Kamm möglich. Ein Vorteil eines Raman-Kamms im Vergleich zu einem kontinuierlichen, verbreiterten Spektrum liegt darin, dass im ersteren Fall ein wesentlicher Teil der Leistung auf die Spektrallinien entfällt. Damit ist bei gleicher Leistung des Ultrakurzpulslasers die spektrale Intensität der Spektrallinien des Raman-Kamms wesentlich höher als die spektrale Intensität eines kontinuierlich verbreiterten Spektrums.
In einer weiteren Ausführungsform ist die gasgefüllte optische Hohlkernfaser mit einem Gas aus einer ersten Gruppe, umfassend: Ne, Ar, Kr, Xe, oder mit einem Gas aus einer zweiten Gruppe, umfassend: H₂, N₂, N₂O, C₂H₂F₄, C₂H₄F₂, oder mit einer Gasmischung, umfassend zwei oder mehrere der Gase aus der ersten und/oder der zweiten Gruppe, gefüllt.
In einer weiteren Ausführungsform ist mittels des wellenlängenselektiven Schalters mindestens eine Pulseigenschaft, insbesondere eine Pulsdauer, der Laserpulse des Beleuchtungslaserstrahls über eine Modulation der spektralen Phase und/oder der spektralen Amplitude einstellbar.
Neben der Auswahl der Wellenlängenkomponenten sind mittels des wellenlängenselektiven Schalters bevorzugt auch andere Pulseigenschaften (einschließlich der Pulsdauer) einzelpulsgenau einstellbar, insbesondere, wenn dieser neben der Modulation der spektralen Amplitude auch eine Modulation der spektralen Phase erlaubt. Die Pulseigenschaften umfassen insbesondere auch die Pulsform. Die Flexibilität in der Auswahl der Wellenlängen und der Pulsdauer erlaubt eine einfache Anpassung an ein bestimmtes Spektroskopieverfahren und spezifische Resonanzen.
In einer weiteren Ausführungsform weist der wellenlängenselektive Schalter mindestens ein dispersives optisches Element und eine Einrichtung zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation auf. In diesem Fall wird eine Modulation der spektralen Phase und/oder der spektralen Amplitude darüber erzielt, dass die verschiedenen Wellenlängenkomponenten des aus der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser ausgetretenen, gepulsten Laserstrahls zunächst mittels des dispersiven optischen Elements oder eines der dispersiven optischen Elemente räumlich aufgetrennt und anschließend mittels der Einrichtung zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation in Phase und/oder Amplitude gezielt beeinflusst werden. Die so ausgewählten bzw. beeinflussten Wellenlängenkomponenten können anschließend mittels desselben dispersiven optischen Elements oder eines anderen der dispersiven optischen Elemente wieder zusammengeführt und in die optische Transportfaser eingekoppelt werden.
Das mindestens eine dispersive optische Element ist beispielsweise mindestens ein Prisma. Die Aufteilung beziehungsweise Zusammenführung der verschiedenen Wellenlängenkomponenten ergibt sich in diesem Fall aus der Wellenlängenabhängigkeit der Brechungswinkel, welche eine Konsequenz der Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindexes des Prismas ist.
Alternativ kann es sich bei dem mindestens einen dispersiven optischen Element auch um mindestens ein Beugungsgitter handeln. Die Aufteilung beziehungsweise Zusammenführung der verschiedenen Wellenlängenkomponenten ergibt sich in diesem Fall aus der Wellenlängenabhängigkeit der zur Beugung führenden Interferenzeffekte. Es können auch Beugungsgitter, bei welchen das Licht nahezu vollständig in eine bestimmte Beugungsordnung gebeugt wird, beispielsweise Blazegitter, eingesetzt werden.
Die Einrichtung zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation basiert beispielsweise auf einem räumlichen Lichtmodulator, gemeinhin als Spatial Light Modulator (SLM) bezeichnet. Räumliche Lichtmodulatoren weisen häufig eine dünne Flüssigkristallschicht auf. Die ortsabhängige Phasen- und/oder Amplitudenmodulation wird in diesem Fall über die einstellbare Ausrichtung der Flüssigkristalle in einem Pixelarray erzielt.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation ein Liquid-Crystal-on-Silicon Element auf. Liquid-Crystal-on-Silicon Elemente sind spezielle räumliche Lichtmodulatoren, die für den Einsatz in Reflexion gebaut sind. Diese Bauweise hat gegenüber anderen räumlichen Lichtmodulatoren den Vorteil, dass die Platzierung von Leiterbahnen im Strahlengang vermieden werden kann. Bei Liquid-Crystal-on-Silicon Elementen ist eine dünne Flüssigkristallschicht auf ein Siliziumsubstrat aufgebracht. Die Flüssigkristallschicht dient zur Modulation des reflektierten Lichts, während auf dem Siliziumsubstrat in CMOS-Technologie eine Ansteuerungselektronik realisiert ist. In einem Pixel-Array kann nun ein elektrisches Feld in der Flüssigkristallschicht eingestellt werden. Damit kann die Ausrichtung der Flüssigkristalle in der Flüssigkristallschicht und damit die Phasendifferenz des reflektierten Lichts für jedes Pixel unabhängig kontrolliert werden.
Bevorzugt erlaubt der wellenlängenselektive Schalter die gleichzeitige und unabhängige Modulation von sowohl der spektralen Phase und als auch der spektralen Amplitude. Eine solche wird beispielsweise durch die Verwendung eines Liquid-Crystal-on-Silicon Elements mit einem zweidimensionalen Pixelarray in Kombination mit einer Einkopplung des vom Liquid-Crystal-on-Silicon Element reflektierten Lichts in eine optische Faser, beispielsweise die optische Transportfaser, erreicht. Eine Achse des zweidimensionalen Pixelarrays ist entlang der räumlichen Aufspaltungsrichtung der verschiedenen Wellenlängenkomponenten ausgerichtet. Die spektrale Phase ist über die Einstellung einer Phasendifferenz entlang dieser Achse modulierbar. Zusätzlich kann jetzt über das Liquid-Crystal-on-Silicon Element wellenlängenabhängig die Einkoppeleffizienz in die optische Transportfaser eingestellt werden, beispielsweise indem dieses als Beugungsgitter fungiert, womit die spektrale Amplitude modulierbar ist.
Der wellenlängenselektive Schalter kann allerdings auch ohne dispersives optisches Element realisiert werden. Ein entsprechender wellenlängenselektiver Schalter kann beispielsweise auf einem programmierbaren akusto-optischen Filter (AOPDF) basieren, mittels dem die Manipulation sowohl der spektralen Phase als auch der spektralen Amplitude möglich ist. Hierbei erfolgt die Beugung an einer akusto-optischen Welle mit unterschiedlichen Effizienzen und an unterschiedlichen Orten entlang der Propagationsrichtung (von Laserpuls und akustischer Welle).
In einer weiteren Ausführungsform ist die optische Transportfaser eine Kagome-Faser, Revolver-Hohlkernfaser oder Nested-Tube-Faser.
In einer weiteren Ausführungsform treten in der optischen Transportfaser keine oder nur schwache nichtlineare optische Effekte auf. Unter schwachen nichtlinearen optischen Effekten werden dabei insbesondere solche verstanden, die zu einer Verlängerung der Pulsdauer von weniger als 50 fs oder einem B-Integral von weniger als 0,1 rad führen.
In einer weiteren Ausführungsform liegt in der optischen Transportfaser ein Vakuum oder ein Druck von weniger als 200 mbar, bevorzugt von weniger als 100 mbar, besonders bevorzugt von weniger als 10 mbar, vor und/oder die optische Transportfaser ist mit einem Gas mit einer besonders niedrigen Nichtlinearität, insbesondere mit He oder einer Gasmischung umfassend He, gefüllt. Der Druck in der optischen Transportfaser ist in diesem Fall typischerweise geringer als in der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Einrichtung zur In-situ-Befundung eine weitere optische Faser für die Zuführung der aus dem Operationsgebiet emittierten elektromagnetischen Strahlung zur Detektionseinrichtung auf. Die aus dem Operationsgebiet emittierte elektromagnetische Strahlung wird bevorzugt vor der Einkopplung in die weitere optische Faser mittels des Operationsmikroskops gesammelt. Der Einsatz der weiteren optischen Faser ermöglicht insbesondere eine räumlich getrennte Anordnung der Detektionseinrichtung. Die obigen Ausführungen zu den Vorteilen der optischen Transportfaser gelten entsprechend. Grundsätzlich ist aber auch eine Anordnung der Detektionseinrichtung am oder im Operationsmikroskop möglich, wobei dann die weitere optische Faser entfallen kann.
Bevorzugt ist mindestens eine Eigenschaft des Beleuchtungslaserstrahls mittels eines mobilen elektronischen Geräts einstellbar. Insbesondere können Eigenschaften des Raman-Kamms einstellbar sein. Beispielsweise kann über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem mobilen elektronischen Gerät und einer Steuereinrichtung des Ultrakurzpulslasers die Pulsdauer der Laserpulse des gepulsten Laserstrahls eingestellt und damit der Raman-Kamm gezielt beeinflusst werden. Auch kann beispielsweise mittels des mobilen elektronischen Geräts die Auswahl der Wellenlängenkomponenten mittels des wellenlängenselektiven Schalters gezielt verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann mittels des mobilen elektronischen Geräts die Auswertungseinrichtung steuerbar sein.
Das mobile elektronische Gerät kann beispielsweise einen Touchscreen aufweisen. Zu den genannten Zwecken kann eine dedizierte mobile Anwendungssoftware eingesetzt werden und das mobile elektronische Gerät entsprechend programmiert sein.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Operationsmikroskop und einer Einrichtung zur In-situ-Befundung,
2 eine schematische Detailansicht einer Variante des in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiels, sowie
3 eine schematische Detailansicht des wellenlängenselektiven Schalters der in der 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In der 1 ist eine beispielhafte Vorrichtung 1 mit einem Operationsmikroskop 3 zur vergrößerten Abbildung eines Operationsgebiets 5 und mit einer Einrichtung 7 zur In-situ-Befundung schematisch dargestellt. Das Operationsmikroskop 3 ist an einem Halter 9 angebracht, der eine flexible Handhabung des Operationsmikroskops 3 erlaubt. Die Einrichtung 7 zur In-situ-Befundung umfasst einen Ultrakurzpulslaser 11, eine gasgefüllte optische Hohlkernfaser 13, einen wellenlängenselektiven Schalter 15, eine optische Transportfaser 17 in Form einer optischen Hohlkernfaser, eine Detektionseinrichtung 19, eine Auswertungseinrichtung 21 und eine Ausgabeeinrichtung 23.
Der Ultrakurzpulslaser 11 dient zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls 25, der durch die gasgefüllte optische Hohlkernfaser 13 propagiert. Die gasgefüllte optische Hohlkernfaser 13 ist dergestalt ausgebildet, dass bei der Propagation die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls 25 über nichtlineare optische Effekte spektral zu einem Raman-Kamm erweitert werden. Die gasgefüllte optische Hohlkernfaser 13 muss aber nicht zwangsläufig so ausgebildet sein, dass das Ergebnis der spektralen Erweiterung ein Raman-Kamm ist. Beispielsweise können die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls 25 auch zu einem Superkontinuum spektral erweitert werden.
Beispielhaft handelt es sich hier bei der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser 13 um eine gasgefüllte Kagome-Faser, es kann sich dabei aber auch um eine andere gasgefüllte optische Hohlkernfaser, insbesondere um eine gasgefüllte Revolver-Hohlkernfaser oder eine gasgefüllte Nested-Tube-Faser handeln.
Der wellenlängenselektive Schalter 15 dient zur Auswahl von hier nicht dargestellten Wellenlängenkomponenten des aus der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser 13 ausgetretenen, gepulsten Laserstrahls 27. Die ausgewählten Wellenlängenkomponenten bilden zusammen einen Beleuchtungslaserstrahl 29, der mittels der optischen Transportfaser 17 zu dem Operationsmikroskop 3 zugeführt wird. Bei der optischen Transportfaser 17 handelt es sich hier beispielhaft um eine Kagome-Faser, es sich kann sich dabei aber auch um eine andere optische Hohlkernfaser, insbesondere um eine Revolver-Hohlkernfaser oder eine Nested-Tube-Faser handeln.
Das Operationsmikroskop 3 ist dazu ausgebildet, das Operationsgebiet 5 mit dem Beleuchtungslaserstrahl 29 zu beleuchten. In Folge der Beleuchtung kommt es zur Emission von elektromagnetischer Strahlung 31 aus dem Operationsgebiet 5, welche mittels der Detektionseinrichtung 19 unter Erhalt entsprechender Messdaten M detektierbar ist. Für die Zuführung der aus dem Operationsgebiet 5 emittierten elektromagnetischen Strahlung 31 zur Detektionseinrichtung 19 umfasst die Einrichtung 7 zur In-situ-Befundung hier beispielhaft, aber nicht zwangsläufig, eine weitere optische Faser 33. Alternativ kann die Detektionseinrichtung 19 auch direkt am Operationsmikroskop 3 oder räumlich innerhalb des Operationsmikroskops 3 angeordnet sein.
Mittels der Auswertungseinrichtung 21 erfolgt automatisiert eine Auswertung der Messdaten M und eine Befundung von Gewebe 35 im Operationsgebiet 5. Die Auswertungseinrichtung 21 ist hier beispielhaft zur zweidimensional aufgelösten Befundung von Gewebe 35 im Operationsgebiet 5 ausgebildet. Ferner umfasst die Auswertungseinrichtung 21 hier beispielhaft, aber nicht notwendigerweise, eine Implementierung eines künstlichen neuronalen Netzes 37. Schließlich ist die dargestellte Auswertungseinrichtung 21 beispielhaft zur Nutzung von Cloud-Ressourcen 39 ausgebildet.
Die Ausgabeeinrichtung 21 dient zur Ausgabe des erhaltenen Befundes B. Bei der in der 1 dargestellten Ausgabeeinrichtung 21 handelt es sich beispielhaft um eine optische Ausgabeeinrichtung in Form eines Bildschirms. Abweichend davon kann es sich auch um eine andere optische oder eine nicht-optische, beispielsweise eine akustische, Ausgabeeinrichtung handeln.
Des Weiteren ist die Ausgabeeinrichtung 21 dazu ausgebildet, einen Teilbereich 41 des Operationsgebiets 5 optisch hervorgehoben darzustellen. Bei dem Teilbereich 41 handelt es sich hier um einen Bereich, in dem das Gewebe 35 krankhafte Veränderungen aufweist.
Die 2 zeigt eine schematische Detailansicht einer Variante des in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. Gezeigt sind zum einen Details des Operationsmikroskops 3, zum anderen die Detektionseinrichtung 19, die Ausgabeeinrichtung 23 und die optische Transportfaser 17.
Bei dem Operationsmikroskop 3 handelt es sich um ein Stereo-Operationsmikroskop. Das Operationsmikroskop 3 umfasst ein Mikroskopobjektiv 43, ein Zoom-System 45, Tubuslinsen 47 und Okulare 49.
Der aus der optischen Transportfaser 17 austretende Beleuchtungslaserstrahl 29 wird mittels einer Linse 51 kollimiert, mit einem Spiegel 53 abgelenkt und beleuchtet durch das Mikroskopobjektiv 43 das Operationsgebiet 5.
Die aus dem Operationsgebiet 5 in Folge der Beleuchtung emittierte elektromagnetische Strahlung 31 gelangt über einen teildurchlässigen Spiegel 53 zur Detektionseinrichtung 19.
Abweichend von dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der 2 die Ausgabeeinrichtung 23 als Augmented-Reality-Display ausgebildet. Die Ausgabeeinrichtung 23 ist hier beispielhaft zumindest teilweise lichtdurchlässig und in einer Zwischenbildebene 55 angeordnet.
Die 3 zeigt eine schematische Detailansicht des in der 1 dargestellten wellenlängenselektiven Schalters 15. Der wellenlängenselektive Schalter 15 weist ein dispersives optisches Element 57 in Form eines Beugungsgitters, einen zylindrischen Spiegel 59 und eine Einrichtung 61 zur ortsabhängigen Phasen- und Amplitudenmodulation mit einem Liquid-Crystal-on-Silicon Element 63 auf.
Der aus der (hier nicht dargestellten) gasgefüllten optischen Hohlkernfaser 13 ausgetretene, gepulste Laserstrahl 27 trifft über den zylindrischen Spiegel 59 auf das Beugungsgitter 57 und wird in seine Wellenlängenkomponenten 65, 65' aufgespaltet. Die Zylinderachse des zylindrischen Spiegels 59 steht senkrecht zur Aufspaltungsrichtung der unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten 65, 65'. Die unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten 65, 65' treffen über den zylindrischen Spiegel 59 auf das Liquid-Crystal-on-Silicon Element 63 und werden daran reflektiert. Das Liquid-Crystal-on-Silicon-Element 63 weist ein zweidimensionales Pixelarray auf, wobei die Phasendifferenz, die den unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten 65, 65' aufgeprägt wird, für jedes Pixel einzeln einstellbar ist.
Die so modulierten Wellenlängenkomponenten 67, 67' treffen über den zylindrischen Spiegel 59 erneut auf das dispersive optische Element 57 und werden in die optische Transportfaser 17 eingekoppelt, wobei wellenlängenabhängig die Einkoppeleffizienz in die optische Transportfaser 17 einstellbar ist. Damit können von den Wellenlängenkomponenten 65, 65' gewünschte Wellenlängenkomponenten 69 ausgewählt werden, die zusammen den Beleuchtungslaserstrahl 29 bilden.
Im dargestellten Beispiel ist eine Achse des zweidimensionalen Pixelarrays des Liquid-Crystal-on-Silicon Elements 63 entlang der räumlichen Aufspaltungsrichtung der unterschiedlichen Wellenlängenkomponenten 51, 51' ausgerichtet. Über die Einstellung der Phasendifferenz entlang dieser Achse ist die spektrale Phase des Beleuchtungslaserstrahls 29 modulierbar. Zusätzlich ist über die mit dem Liquid-Crystal-on-Silicon Element 63 aufgeprägte, für jedes Pixel einzeln einstellbare Phasendifferenz die Einkoppeleffizienz in die optische Transportfaser 17 wellenlängenabhängig einstellbar.
Abweichend vom hier dargestellten Fall muss das dispersive optische Element 57 kein Beugungsgitter sein. Beispielsweise kann es sich dabei auch um ein Prisma handeln. Auch kann der wellenlängenselektive Schalter 15 keine, zwei oder auch mehr als zwei dispersive optische Elemente und/oder keinen zylindrischen Spiegel umfassen. Die Einrichtung 61 zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation muss ferner kein Liquid-Crystal-on-Silicon-Element aufweisen. Beispielsweise kann diese auch ein Array von verstellbaren Spiegel in Form eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) umfassen.
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 102012001854 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Histological coherent Raman imaging: A prognostic review“ von M.T. Cicerone und C. H. Camp Jr., The Analyst 143, 33 (2018), dessen Inhalt hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen wird. Weitere Ausführungen zur Histologie mittels stimulierter Raman-Streuung, die ohne Einfärbung des Gewebes auskommt, finden sich außerdem in dem Artikel „Shot noise limited high speed stimulated Raman microscopy“ von X. Audier et al., arXiv: 1905.11953 [0016]

Claims

Vorrichtung (1) mit einem Operationsmikroskop (3) zur vergrößerten Abbildung eines Operationsgebiets (5) und mit einer Einrichtung (7) zur In-situ-Befundung, wobei die Einrichtung (7) zur In-situ-Befundung umfasst: - einen Ultrakurzpulslaser (11) zur Erzeugung eines gepulsten Laserstrahls (25), - eine gasgefüllte optische Hohlkernfaser (13), durch die der gepulste Laserstrahl (25) propagiert und die dergestalt ausgebildet ist, dass bei der Propagation die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls (25) über nichtlineare optische Effekte spektral erweitert werden, - einen wellenlängenselektiven Schalter (15) zur Auswahl von Wellenlängenkomponenten (69) des aus der gasgefüllten optischen Hohlkernfaser (13) ausgetretenen, gepulsten Laserstrahls (27) unter Erhalt eines Beleuchtungslaserstrahls (29), - eine optische Transportfaser (17) in Form einer optischen Hohlkernfaser für die Zuführung des Beleuchtungslaserstrahls (29) zu dem Operationsmikroskop (3), welches ausgebildet ist, das Operationsgebiet (5) mit dem Beleuchtungslaserstrahl (29) zu beleuchten, - eine Detektionseinrichtung (19) zur Detektion von in Folge der Beleuchtung des Operationsgebiets (5) aus dem Operationsgebiet (5) emittierter elektromagnetischer Strahlung (31) unter Erhalt entsprechender Messdaten (M), - eine Auswertungseinrichtung (21) zur automatisierten Auswertung der Messdaten (M) zwecks der Befundung von Gewebe (35) im Operationsgebiet (5), sowie - eine Ausgabeeinrichtung (23) zur Ausgabe des erhaltenen Befundes (B).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (21) zur zweidimensional aufgelösten Befundung von Gewebe (35) im Operationsgebiet (5) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ausgabeeinrichtung (23) um eine optische Ausgabeeinrichtung handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (23) ausgebildet ist, mindestens einen Teilbereich (41) des Operationsgebiets (5) optisch hervorgehoben darzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (23) als Augmented-Reality-Display ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (21) eine Implementierung eines künstlichen neuronalen Netzes (37) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Auswertungseinrichtung (21) zur Nutzung von Cloud-Ressourcen (39) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllte optische Hohlkernfaser (13) eine gasgefüllte Kagome-Faser, eine gasgefüllte Revolver-Hohlkernfaser oder eine gasgefüllte Nested-Tube-Faser ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllte optische Hohlkernfaser (13) ausgebildet ist, die Laserpulse des gepulsten Laserstrahls (25) spektral zu einem Raman-Kamm zu erweitern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllte optische Hohlkernfaser (13) mit einem Gas aus einer ersten Gruppe, umfassend: Ne, Ar, Kr, Xe, oder einem Gas aus einer zweiten Gruppe, umfassend: H₂, N₂, N₂O, C₂H₂F₄, C₂H₄F₂, oder mit einer Gasmischung, umfassend zwei oder mehrere der Gase aus der ersten und/oder der zweiten Gruppe, gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wellenlängenselektiven Schalters (15) mindestens eine Pulseigenschaft der Laserpulse des Beleuchtungslaserstrahls (29) über eine Modulation der spektralen Phase und/oder der spektralen Amplitude einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenlängenselektive Schalter (15) mindestens ein dispersives optisches Element (57) und eine Einrichtung (61) zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (61) zur ortsabhängigen Phasen- und/oder Amplitudenmodulation ein Liquid-Crystal-on-Silicon-Element (63) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Transportfaser (17) eine Kagome-Faser, Revolver-Hohlkernfaser oder Nested-Tube-Faser ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Transportfaser (17) keine oder nur schwache nichtlineare optische Effekte auftreten.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der optischen Transportfaser (17) ein Vakuum oder ein Druck von weniger als 200 mbar vorliegt und/oder die optische Transportfaser (17) mit einem Gas mit einer besonders niedrigen Nichtlinearität gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) zur In-situ-Befundung eine weitere optische Faser (33) für die Zuführung der aus dem Operationsgebiet (5) emittierten elektromagnetischen Strahlung (31) zur Detektionseinrichtung (19) aufweist.