DE102023103354A1

DE102023103354A1 - Beleuchtungssystem und medizinisches Bildgebungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie

Info

Publication number: DE102023103354A1
Application number: DE102023103354.9A
Authority: DE
Inventors: Konrad Anders; Matthias Dissel; Carsten Holthaus
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-13
Publication date: 2024-08-14
Also published as: CN118476876A; US20240268674A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie, aufweisend eine Beleuchtungslichtquelle (5), die ausgelegt ist, Weißlicht und Fluoreszenzanregungslicht umfassendes Beleuchtungslicht zu erzeugen, und eine Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung eines Operationsbereichs (70) mit dem durch die Beleuchtungslichtquelle (5) erzeugten Beleuchtungslicht, wobei die Beleuchtungsoptik (6) Lichtleitmittel (40, 45) aufweist, die zum Leiten von in ein Lichteintrittsende (61) der Beleuchtungsoptik (6) eingekoppeltem Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle (5) entlang eines Lichtpfads (8) der Beleuchtungsoptik (6) zu einem Lichtaustrittsende (62) der Beleuchtungsoptik (6) ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel einen in dem Lichtpfad (8) angeordneten Lichtleitkegel (10) aufweisen, wobei der Lichtleitkegel (10) eine in Richtung des Lichteintrittsendes (61) der Beleuchtungsoptik (6) ausgerichtete oder an dem Lichtaustrittsende (61) gelegene Lichteintrittsfläche (11) und eine in Richtung des Lichtaustrittsendes (62) der Beleuchtungsoptik (6) ausgerichtete oder an dem Lichtaustrittsende (62) gelegene Lichtausstrahlungsfläche (12) aufweist, wobei ein Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche (12) größer als ein Flächeninhalt der Lichteintrittsfläche (11) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie sowie ein Bildgebungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie, aufweisend das Beleuchtungssystem.
Bei offener Chirurgie werden häufig Videoaufnahmeeinheiten im Operationssaal platziert, um den Operationsbereich aufzuzeichnen. Derartige Videoaufnahmeeinheiten weisen in der Regel einen Kamerakopf auf, der durch eine optische Bildgebungseinheit und eine Beleuchtungseinheit erweitert ist.
Ein Kamerakopf weist in der Regel einen oder mehrere optische Sensoren sowie einen die Okulartrichter optischer Bildgebungseinheiten mit dem Kamerakopf verbindenden und befestigenden Trichteradapter auf. Derartige optische Bildgebungseinheiten können Einrichtungen für endoskopische Verfahren sein, wie beispielsweise starre teleskopartige Endoskope, mit einer optischen Baugruppe an ihrer distalen Spitze zum Erzeugen eines Bildes des spezifizierten Sichtfelds und einer oder mehreren Linsenumkehrsätzen zum Weiterleiten des Bildes an das Okular des Endoskops zur Betrachtung mit dem bloßen Auge oder alternativ dem Kamerakopf. Zu diesem Zweck weist der Kamerakopf eine Bildgebungsoptik auf, die den Ort des durch die Okularlinse der angebrachten Teleskope projizierten virtuellen Bildes mit ihrer eigenen Brennweite fokussiert. Diese Brennweite ist zwischen verschiedenen Arten von Teleskopen standardisiert, da sie mit bloßem Auge verwendbar sein müssen.
Zum Zwecke der Erfassung des Operationsbereichs sind die optischen Bildgebungseinheiten häufig ausgebildet, den Operationsbereich mit einem vordefinierten Sichtfeld in einem vordefinierten Arbeitsabstand abzubilden. Ein typisches Beispiel ist das sogenannte Exoskop, das einem kurzen Endoskop mit einer Objektivlinse, einem Satz Umkehrlinsensätzen und einem Okular ähnelt. Die optischen Eigenschaften der Objektivlinse sind wegen ihrer sehr unterschiedlichen Brennweiten zu jenen von Objektivlinsen von Endoskopen ziemlich verschieden, da ein Exoskop im Gegensatz zu einem Endoskop ausgebildet ist, außerhalb eines menschlichen Körpers anstatt innerhalb des menschlichen Körpers zu arbeiten.
Da der Kamerakopf eine eigene Bildgebungsoptik besitzt, kann ein Aufsatzlinsensystem, auch Kopflinse genannt, an dem Trichteradapter des Kamerakopfs angebracht sein, der das kombinierte optische System aus dem Aufsatzlinsensystem und dem optischen Bildgebungssystem des Kamerakopfs mit der Brennweite und anderen optischen Eigenschaften versieht, die zum Betrachten und Aufnehmen des Operationsbereichs erforderlich sind.
Um den Operationsbereich zu beleuchten, weisen die medizinischen Bildgebungssysteme in der Regel eine Beleuchtungslicht-Erzeugungseinheit auf, die eine oder mehrere das Beleuchtungslicht erzeugende Lichtquellen aufweist. Das Beleuchtungslicht wird von der Beleuchtungslicht-Erzeugungseinheit zu dem distalen Ende einer optischen Bildgebungseinheit über ein Faserbündel transportiert, wo es aus dem Faserbündel austritt. Endoskope und Exoskope weisen in der Regel keine Lichtformungseinheiten an der Spitze auf, so dass die Strahlungsintensitätsverteilung in dem Operationsgebiet hauptsächlich durch die Strahlungsintensitätsverteilung definiert wird, mit der das Licht aus der Lichtquelle in das Faserbündel eintritt.
Moderne medizinische Bildgebungssysteme implementieren die vorstehend beschriebene Vielseitigkeit der Bildgebung bei endoskopischer oder offener Chirurgie mit diversen Teleskopen und Exoskopen für verschiedene Anwendungen, die an dem Kamerakopf des Systems angebracht werden können, der durch eine zentrale Steuereinheit (CCU) gesteuert wird. Die Teleskope und Exoskope können einen Beleuchtungslichtanschluss besitzen, um über Lichtfasern mit einer Beleuchtungslicht-Erzeugungseinheit des medizinischen Bildgebungssystems verbunden zu werden. Derartige Systeme können darüber hinaus Fluoreszenzbildgebung für fluoreszenzbildgeführte Chirurgie implementieren.
Die Fluoreszenzbildgebung ist eine Form molekularer Bildgebung, die im Allgemeinen bildgebende Verfahren zum Visualisieren und/oder Aufspüren von Molekülen mit spezifischen Eigenschaften beinhaltet, die für molekulare Bildgebung verwendet werden. Derartige Moleküle können Substanzen sein, die körpereigen sind, oder Farbstoffe oder Kontrastmittel sein, die dem Patienten injiziert werden. MRT und CT beispielsweise fallen daher auch unter den Begriff „molekulare Bildgebung“. Die Fluoreszenzbildgebung als eine Variante molekularer Bildgebung nutzt die Eigenschaft bestimmter Moleküle (Luminophore), die bei Anregung/Absorption durch Licht bestimmter Wellenlängen Licht bestimmter Wellenlängen ausstrahlen.
Zum Zwecke der Fluoreszenzbildgebung umfasst der Kamerakopf des Systems Sensoren, die im sichtbaren Spektrum und im nahen Infrarotspektrum empfindlich sind, während die Beleuchtungslicht-Erzeugungseinheit des Systems eine Lichtquelle für Weißlicht, um den Operationsbereich mit Weißlicht zu beleuchten, sowie mindestens eine Anregungslichtquelle besitzt, die ausgelegt ist, den Operationsbereich mit Licht zu beleuchten, das eine Anregungswellenlänge umfasst, die in der Lage ist, eine fluoreszierende Substanz oder Farbstoff, die oder der in den Operationsbereich injiziert worden ist, anzuregen, um Fluoreszenzausstrahlung zurückzusenden. Die Anregungslichtquelle kann einen Laser oder eine Leuchtdiode aufweisen, wobei die Wellenlänge von dem verwendeten Farbstoff abhängt. Für Indocyaningrün (ICG), das z.B. Fluoreszenzlicht zwischen 750 nm und 950 nm ausstrahlt, kann eine Anregungswellenlänge zwischen 600 nm und 800 nm liegen. Nachdem sie angeregt wurden, verlieren die Farbstoffe die Anregungsenergie, indem sie Licht mit etwas längeren Wellenlängen als das Anregungslicht ausstrahlen. In Abhängigkeit der Art des verwendeten Farbstoffs können andere Wellenlängen als Anregungswellenlängen verwendet werden. Dies kann Wellenlängen umfassen, die sich weiter innerhalb des sichtbaren Spektrums befinden.
Da das Fluoreszenzlicht üblicherweise viel schwächer als das Weißlicht ist, das von dem Gewebe reflektiert wird, an dem operiert wird, ist es notwendig, Mittel und Verfahren vorzusehen, um das Fluoreszenzlichtsignal gegenüber dem Weißlichtsignal zu intensivieren, zu trennen oder zu isolieren sowie zu verhindern, dass das Fluoreszenzlichtsignal durch das Anregungslicht überstrahlt wird.
Bei einigen medizinischen Bildgebungssystemen kann dies beispielsweise durch Zeit-Multiplexen erfolgen, d.h. das Abwechseln von Weißlicht- und Anregungslichtbeleuchtung. Während dieses Verfahren eine gute Trennung bietet, kann es von empfindlichen Mitarbeitern aufgrund eines Hochgeschwindigkeitsflimmerns des Beleuchtungslichts oder einer niedrigen Wiederholrate der damit erzeugten Bilder als irritierend empfunden werden.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Mittel zur Beleuchtung bei fluoreszenzbildgeführter Chirurgie vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch ein Beleuchtungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie gelöst, aufweisend eine Beleuchtungslichtquelle, die ausgelegt ist, Weißlicht und Fluoreszenzanregungslicht umfassendes Beleuchtungslicht zu erzeugen, und eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Operationsbereichs mit dem durch die Beleuchtungslichtquelle erzeugten Beleuchtungslicht, wobei die Beleuchtungsoptik Lichtleitmittel aufweist, die zum Leiten von in ein Lichteintrittsende der Beleuchtungsoptik eingekoppeltem Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle entlang eines Lichtpfads der Beleuchtungsoptik zu einem Lichtaustrittsende der Beleuchtungsoptik ausgelegt sind, das dadurch weiterentwickelt ist, dass die Lichtleitmittel einen in dem Lichtpfad angeordneten Lichtleitkegel aufweisen, wobei der Lichtleitkegel eine in Richtung des Lichteintrittsendes der Beleuchtungsoptik ausgerichtete oder an dem Lichtaustrittsende gelegene Lichteintrittsfläche und eine in Richtung des Lichtaustrittsendes der Beleuchtungsoptik ausgerichtete oder an dem Lichtaustrittsende gelegene Lichtausstrahlungsfläche aufweist, wobei ein Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche größer als ein Flächeninhalt der Lichteintrittsfläche ist.
Ein derartiges Beleuchtungssystem ist in einem medizinischen Bildgebungssystem zu verwenden, das eine medizinische Bildgebungseinrichtung umfasst, wie beispielsweise ein Exoskop oder ein durch einen offenen Operationsadapter mit einer Aufsatzoptik erweiterter Kamerakopf, welche die Bildgebungsoptik des Kamerakopfs mit einer Brennweite und Schärfentiefe versieht, die an die Bedürfnisse der Betrachtung eines offenen Operationsbereichs angepasst sind, oder andere geeignete medizinische Bildgebungseinrichtungen, wie beispielsweise eine dedizierte Kamera.
Das Beleuchtungssystem basiert auf einer Beleuchtungslichtquelle, die gewöhnlich in medizinischen Bildgebungssystemen vorhanden ist, die in der Lage sind, zusätzlich zur Weißlichtbildgebung eine Molekular- oder Fluoreszenzbildgebung durchzuführen. Derartige Lichtquellen werden üblicherweise mittels eines Lichtleiterkabels, das häufig ein Lichtleitfaserbündel aufweist, mit einer medizinischen Bildgebungseinrichtung, wie beispielsweise einem Videoendoskop, einem Exoskop oder einem Kamerakopf, der mit verschiedenen Endoskopen, Exoskopen oder anderen optischen Bildgebungseinrichtungen verbunden sein kann, verbunden.
Die vorliegende Erfindung trägt der Tatsache Rechnung, dass die Beleuchtungsoptik von Endoskopen üblicherweise Beleuchtungslicht unter einer breiten Winkelstreuung ausstrahlt. Die breite Winkelstreuung wird teilweise durch die Beleuchtungslichtquelle selbst erzeugt. Während die übliche breite Winkelbeleuchtung für endoskopische Eingriffe im menschlichen Körper gut geeignet ist, bei denen der Chirurg auf eine ausreichende Beleuchtung der Umgebung des unmittelbaren Sichtfelds angewiesen ist, um seine oder ihre Orientierung zu bewahren, was bedeutet, dass eine breite Winkelbeleuchtung entsprechend dem großen Sichtfeld bei den kurzen Abständen zwischen Gewebe und Endoskopoptik vorgesehen wird und diese Beleuchtungsintensität hoch ist, ist sie im Falle offener Chirurgie fehlangepasst, bei der die zusätzliche Beleuchtung außerhalb des Sichtfelds der medizinischen Bildgebungseinrichtung nicht beobachtet werden kann und daher für alle praktischen Zwecke verloren ist.
Dies führt zu einer niedrigen Lichtintensität dort, wo das Licht tatsächlich benötigt wird. Dieses Problem wird bei fluoreszenzbildgeführter Chirurgie verstärkt. In diesem Zusammenhang sind geringe Lichtintensitäten besonders problematisch, weil eine hohe Intensität des Anregungslichts erforderlich ist, um genügend Fluoreszenzlicht zu erzeugen.
Eine Alternative zu der hier vorgestellten Lösung ist der Einsatz einer Linseneinheit zur Einengung des Beleuchtungslichtkegels an der Vorderseite der medizinischen Bildgebungseinrichtung. Eine derartige Linseneinheit ist jedoch kompliziert zu fertigen, besitzt hohe Fertigungskosten und bereitet Probleme, wenn die medizinische Bildgebungseinrichtung in einem Autoklav desinfiziert wird.
Durch Anordnen eines Lichtleitkegels in dem Lichtpfad wird der Raumwinkel des die Lichtausstrahlungsfläche verlassenden Lichts im Vergleich zu dem Raumwinkel des durch die Lichteintrittsfläche in den Lichtleitkegel eintretenden Lichts verringert. Dieser Effekt wird durch die Erhaltung der Etendue (Phasenraum) erzielt. Gemäß diesem Prinzip bleibt ein mathematisches Produkt aus einem Beleuchtungsflächeninhalt und einem Beleuchtungsraumwinkel in einer Beleuchtungskette konstant, vorbehaltlich geringer Verluste aufgrund der Grenzen der Totalreflexion innerhalb der Lichtleitmittel, Aperturen und anderer Ursachen für Lichtverlust. Wegen der Erhaltung der Etendue führt der größere Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche zu einem kleineren Beleuchtungsraumwinkel aus dieser Fläche.
Somit wird das von der Exoskopspitze ausgestrahlte Licht nach Austreten aus der Lichtausstrahlungsfläche eine engere Strahlungsintensitätsverteilung besitzen. Dies erhöht die Lichtintensität in dem Sichtfeld der medizinischen Bildgebungseinrichtung.
Wenn sich Licht von dem Lichteintrittsende entlang des Lichtpfads zu dem Lichtaustrittsende ausbreitet, tritt das Licht durch die Lichteintrittsfläche in den Lichtleitkegel ein und tritt durch die Lichtausstrahlungsfläche aus dem Lichtleitkegel aus. Die Richtung von dem Lichteintrittsende zu dem Lichtaustrittsende wird Lichtausbreitungsrichtung genannt. Das Lichtaustrittsende kann in der Spitze oder dem distalen Ende der medizinischen Bildgebungseinrichtung angeordnet sein. Das Lichteintrittsende kann an beliebiger Stelle entlang des Beleuchtungslichtpfads angeordnet sein, z.B. an einem Lichtleiterkabelanschlussteil der medizinischen Bildgebungseinrichtung, an einem Lichtquellenanschlussteil eines mit dem Exoskopkörper verbundenen Lichtleiterkabels oder sogar an der Lichtquelle selbst.
Der Lichtleitkegel ist insbesondere ein Rotationskörper, wobei eine Drehachse des Lichtleitkegels senkrecht zu der Lichteintrittsfläche und/oder der Lichtausstrahlungsfläche ist. Insbesondere weist der Lichtleitkegel eine Seitenfläche auf, welche die Lichteintrittsfläche mit der Lichtausstrahlungsfläche verbindet. Die Länge des Lichtleitkegels kann vorzugsweise zwischen 5 und 125 mm betragen, der Durchmesser der Endflächen des Lichtleitkegels kann vorzugsweise zwischen 1 und 20 mm betragen.
Die Beleuchtungsoptik ist insbesondere eine Beleuchtungseinheit oder ein Teil einer Beleuchtungseinheit der medizinischen Bildgebungseinrichtung. Insbesondere weist die medizinische Bildgebungseinrichtung eine optische Bildgebungseinheit zur Beobachtung des Operationsgebiets auf. Bei einer Ausführungsform weist die optische Bildgebungseinheit eine Objektivlinse, einen Umkehrlinsensatz und ein Okular auf. Derartige optische Bildgebungseinheiten sind im Stand der Technik bekannt. Bei einer anderen Ausführungsform weist die optische Bildgebungseinheit einen Kamerakopf mit einer Bildgebungsoptik auf, die geeignet ist, ein virtuelles Bild von einem teleskopartigen Endoskop oder Exoskop zu empfangen, oder einem Optikadapter, der eine Aufsatzlinse zum Ändern der optischen Eigenschaften der Kamerakopfoptik, wie beispielsweise dem Sichtfeld und der Brennweite, aufweist.
Vorzugsweise ist oder sind die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtausstrahlungsfläche kreisförmig. Eine kreisförmige Fläche des Lichtleitkegels ist vorteilhaft, weil Licht aus einem Faserbündel zu dem Kegel und/oder von dem Kegel zu dem Faserbündel ohne einen wesentlichen Verlust an Lichtintensität übertragen werden kann. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der Durchmesser der Lichtausstrahlungsfläche größer als ein Durchmesser der Lichteintrittsfläche.
Die Lichteintrittsfläche und die Lichtausstrahlungsfläche sind vorzugsweise parallel zueinander. Parallele Flächen bieten eine einfache und effektive Möglichkeit, das Licht durch den Lichtleitkegel zu leiten. Insbesondere ist oder sind die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtausstrahlungsfläche eben. Ebene Flächen sind vorteilhaft, weil die Flächen leichter mit Faserbündeln verbunden werden können.
Vorzugsweise weist der Lichtleitkegel einen Kegelstumpf auf, wobei eine Seitenfläche des Lichtleitkegels eine Seitenfläche des Kegelstumpfs umfasst. Ein Kegelstumpf versieht den Lichtleitkegel mit einer kleineren Endfläche und einer größeren Endfläche. Der Kegelstumpf ist insbesondere ein Abschnitt eines geraden Kreiskegels. Insbesondere ist der Lichtleitkegel der Kegelstumpf.
Vorzugsweise ist eine kleinere Grundfläche des Kegelstumpfs die Lichteintrittsfläche des Lichtleitkegels und/oder ist eine größere Grundfläche des Kegelstumpfs die Lichtausstrahlungsfläche des Lichtleitkegels. Bei dieser Ausführungsform kann der Kegelstumpf ein vorderes Teilstück und/oder ein hinteres Teilstück des Lichtleitkegels bilden oder den gesamten Lichtleitkegel bilden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Lichtleitkegel mindestens einen an den Kegelstumpf angrenzenden zylindrischen Abschnitt auf. Der mindestens eine zylindrische Abschnitt kann in der Lichtausbreitungsrichtung vor oder hinter dem Kegelstumpf angeordnet sein. Mit dem zylindrischen Abschnitt kann der Lichtleitkegel verlängert sein, um besser in Komponenten des Exoskops zu passen. Beispielsweise kann der Lichtleitkegel verlängert sein, um besser in das Lichtquellenanschlussstück des Lichtleiterkabels des Exoskops zu passen. Insbesondere beträgt eine Länge des zylindrischen Abschnitts mindestens 50 mm.
Vorzugsweise ist ein Gradient entlang der Seitenfläche des Kegelstumpfs in einer Richtung von der Lichteintrittsfläche zu der Lichtausstrahlungsfläche konstant. Diese Gestalt des Kegelstumpfs ermöglicht dem Lichtleitkegel, das Licht in dem Lichtleitkegel ohne wesentliche Verluste oder Verzerrungen zu leiten.
Vorzugsweise ist der Lichtleitkegel aus Glas hergestellt oder enthält Glas oder ist aus einem verschmolzenen Glasfaserbündel hergestellt oder enthält ein verschmolzenes Glasfaserbündel. Als Material für den Lichtleitkegel ist Glas besonders geeignet, da es präzise gefertigt werden kann und das Licht ohne wesentliche Verluste leitet. Die Einbindung von Fasern erzielt auch gute Beleuchtungsergebnisse.
Bei einer Ausführungsform weisen die Lichtleitmittel ein erstes Faserbündel auf, wobei die Lichtausstrahlungsfläche des Lichtleitkegels einem ersten Ende des ersten Faserbündels zugewandt ist, und insbesondere an diesem anliegt, wobei ein zweites Ende des ersten Faserbündels an dem Lichtaustrittsende der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, wobei insbesondere das erste Ende des ersten Faserbündels so bemessen ist, dass es mit dem Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche des Lichtleitkegels übereinstimmt. Insbesondere nimmt der Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung zumindest ein Teilstück des ersten Faserbündels auf. Das erste Faserbündel bildet das finale Teilstück des Lichtpfads, bevor das Licht aus der Spitze oder distalen Fläche der medizinischen Bildgebungseinrichtung austritt. Insbesondere ist das erste Faserbündel mit der Lichtausstrahlungsfläche optisch zementiert.
Bei einer Ausführungsform, die mit der vorhergehenden Ausführung kombiniert oder für sich allein verwendet werden kann, weisen die Lichtleitmittel ein zweites Faserbündel auf, wobei die Lichteintrittsfläche des Lichtleitkegels einem zweiten Ende des zweiten Faserbündels zugewandt ist, und insbesondere an diesem anliegt, wobei ein erstes Ende des zweiten Faserbündels an dem Lichteintrittsende der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, wobei insbesondere das zweite Ende des zweiten Faserbündels so bemessen ist, dass es mit dem Flächeninhalt der Lichteintrittsfläche des Lichtleitkegels übereinstimmt. Dabei wird ein Faserbündel in der Beleuchtungslichtausbreitungsrichtung von seiner Quelle zu dem Operationsgebiet vor dem Lichtleitkegel eingesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem ein Lichtleiterkabel auf, wobei ein erstes Ende des Lichtleiterkabels ein Lichtquellenanschlussteil aufweist, das ausgelegt ist, mit der Beleuchtungslichtquelle verbunden zu werden, wobei ein zweites Ende des Lichtleiterkabels mit dem Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden oder ausgelegt ist, mit dem Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden zu werden. Das Lichtquellenanschlussteil ist so gestaltet, dass es in den Lichtquellenanschluss der Lichtquelle passt. Bei einer Ausführungsform ist das Lichtleiterkabel dauerhaft an dem Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung befestigt. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Lichtleiterkabel lösbar mit dem Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden, insbesondere mit einem Anschlussteil.
Gemäß einer Ausführungsform weist das zweite Ende des Lichtleiterkabels ein Anschlussteil für eine medizinische Bildgebungseinrichtung auf. Bei dieser Ausführungsform ist das Lichtleiterkabel ausgelegt, über das Anschlussteil für eine medizinische Bildgebungseinrichtung lösbar mit dem Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden zu werden. Insbesondere ist das Anschlussteil für eine medizinische Bildgebungseinrichtung ausgelegt, mit einem Lichtleiterkabelanschlussteil an dem Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Lichtleitkegel innerhalb des Lichtleiterkabels, eines Lichtleiterkabelanschlussteils, eines Lichtquellenanschlussteils des Lichtleiterkabels oder innerhalb einer ein distales Teilstück der Beleuchtungsoptik aufweisenden medizinischen Bildgebungseinrichtung angeordnet. Das Lichtleiterkabelanschlussteil ist insbesondere ausgelegt, mit dem Anschlussteil für eine medizinische Bildgebungseinrichtung des Lichtleiterkabels verbunden zu werden. Durch Anordnen des Lichtleitkegels innerhalb des Lichtleiterkabelanschlussteils des Körpers der medizinischen Bildgebungseinrichtung wird die Strecke entlang des Lichtpfads von der Lichtausstrahlungsfläche des Lichtleitkegels zur Spitze oder Frontfläche der medizinischen Bildgebungseinrichtung kurzgehalten. Dies ist vorteilhaft, weil ein Querschnitt eines die Lichtausstrahlungsfläche mit der Spitze oder Frontfläche der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbindenden Faserbündels mit einem Querschnitt der Lichtausstrahlungsfläche zusammenpassen muss. Da die Lichtausstrahlungsfläche einen vergleichsweise großen Querschnitt besitzt, ist ein gleichermaßen dickes Faserbündel erforderlich, um sie mit der Spitze oder Frontfläche der medizinischen Bildgebungseinrichtung zu verbinden. Dadurch, dass die Strecke kurzgehalten wird, muss nur der Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung ein dickes Faserbündel aufnehmen. Dagegen kann das Lichtleiterkabel ein dünneres Faserbündel aufweisen, da sein Querschnitt nur mit dem Querschnitt der kleineren Lichteintrittsfläche zusammenpassen muss. Dies ermöglicht es, ein Standard-Lichtleiterkabel zu verwenden, beispielsweise ein Lichtleiterkabel mit einem Durchmesser von 4,25 mm. Derartige Standard-Lichtleiterkabel werden auch bei Endoskopen verwendet, was Vorteile hinsichtlich der Kompatibilität bietet. Außerdem sind dünnere Lichtleiterkabel leichter und somit einfacher zu tragen.
Insbesondere ist das Lichtleiterkabelanschlussteil ein Kaltlichtanschlussteil, d.h. ein Lichtleitanschlussteil einer Linse oder eines Faserteleskops. Es ist das Anschlussteil, an dem das Lichtleiterkabel an dem Teleskop angebracht ist. In der Regel wird bei Endoskopen die numerische Apertur bei Eintritt in das Endoskop erhöht. Im vorliegenden Fall offener Chirurgie ist die numerische Apertur verringert und daher besitzt der Faserkegel in Richtung des Kabels den geringeren Durchmesser und in Richtung des distalen, d.h. lichtausstrahlenden, Endes den größeren Durchmesser.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Lichteintrittsfläche des Lichtleitkegels einem zweiten Faserbündel zugewandt, das sich aus dem Lichtquellenanschlussteil durch das Lichtleiterkabel zu dem Anschlussteil für eine medizinische Bildgebungseinrichtung des Lichtleiterkabels erstreckt. Das zweite Faserbündel verläuft somit innerhalb des Lichtleiterkabels von dem Lichtquellenanschlussteil zu dem Anschlussteil für eine medizinische Bildgebungseinrichtung, wo es der Lichteintrittsfläche des Lichtleitkegels zugewandt ist. Im Vergleich verläuft bei dieser Ausführungsform das erste Faserbündel innerhalb des Körpers der medizinischen Bildgebungseinrichtung von der Lichtausstrahlungsfläche zu der Spitze oder Frontfläche der medizinischen Bildgebungseinrichtung. Insbesondere ist das zweite Faserbündel mit der Lichteintrittsfläche optisch zementiert. Das erste Faserbündel und/oder das zweite Faserbündel weisen/weist insbesondere mehrere parallel zueinander verlaufende Fasern auf.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Lichtleitkegel innerhalb des Anschlussteils für medizinische Bildgebungseinrichtung des Lichtleiterkabels angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist das Lichtleiterkabel insbesondere ausgelegt, lösbar mit dem Lichtleiterkabelanschlussteil des Körpers der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden zu werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Lichtleitkegel innerhalb des Lichtquellenanschlussteils des Lichtleiterkabels angeordnet, wobei insbesondere die Lichteintrittsfläche des Lichtleitkegels eine Eintrittsfläche des Lichtquellenanschlussteils ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Eintrittsfläche des Lichtquellenanschlussteils das Lichteintrittsende der Beleuchtungsoptik.
Vorzugsweise erstreckt sich das erste Faserbündel von der Lichtausstrahlungsfläche des Lichtleitkegels durch das Lichtleiterkabel und den Körper der medizinischen Bildgebungseinrichtung zu der Spitze oder Frontfläche der medizinischen Bildgebungseinrichtung. Vorteilhafterweise gibt es bei dieser Ausführungsform nur eine einzige optische Schnittstelle in dem Lichtpfad, welche die Schnittstelle zwischen der Lichtausstrahlungsfläche und dem ersten Ende des ersten Faserbündels ist. Ein zweites Faserbündel ist nicht erforderlich, da das Licht direkt von der Lichtquelle in den Lichtleitkegel eintritt. Durch Weglassen des zweiten Faserbündels werden Lichtintensitätsverluste an optischen Schnittstellen reduziert.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein medizinisches Bildgebungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie, aufweisend ein Beleuchtungssystem gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und eine medizinische Bildgebungseinrichtung. Für das medizinische Bildgebungssystem gelten die gleichen oder ähnliche Vorteile, Merkmale und Ausprägungen, wie sie vorstehend in Bezug auf das Beleuchtungssystem angeführt wurden. Die Beleuchtungslichtquelle weist insbesondere einen Lichtquellenanschluss auf, der ausgelegt ist, mit einem Lichtquellenanschlussteil eines Lichtleiterkabels verbunden zu werden.
In Ausführungsformen ist die medizinische Bildgebungseinrichtung ein Exoskop oder ein mit einem Kamerakopf verbundener oder verbindbarer Fluoreszenzbildgebungsadapter.
Die medizinische Bildgebungseinrichtung kann Teil der Beleuchtungsoptik sein. Insbesondere kann die Beleuchtungsoptik ein Lichtleiterkabel aufweisen, wobei das Lichtleiterkabel entweder mit einem Beleuchtungslichteintrittsanschluss der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbindbar oder mit der medizinischen Bildgebungseinrichtung integriert ist.
Weitere Ausprägungen der Erfindung werden aus der Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der Erfindung zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Ausführungsformen gemäß der Erfindung können einzelne Ausprägungen oder eine Kombination mehrerer Ausprägungen erfüllen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben, wobei bezüglich der Offenlegung aller im Text nicht näher erläuterten Einzelheiten gemäß der Erfindung ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Die Zeichnungen zeigen in:

1 eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Exoskopsystems mit einer Lichtquelle und einem Exoskop mit einem Lichtleiterkabel,
2 eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Kamerakopfs mit einem Fluoreszenzbildgebungsadapter,
3A eine schematische, vereinfachte Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines innerhalb eines Lichtquellenanschlussteils angeordneten Lichtleitkegels,
3B eine schematische, vereinfachte Darstellung der Beleuchtungsoptik und des Lichtpfads bei der Ausführungsform von 3A,
4A eine schematische, vereinfachte Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines innerhalb eines Lichtleiterkabelanschlussteils eines Körpers der medizinischen Bildgebungseinrichtung angeordneten Lichtleitkegels,
4B eine schematische, vereinfachte Darstellung der Beleuchtungsoptik und des Lichtpfads bei der Ausführungsform von 4A,
5 eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Lichteintrittsraumwinkels und eines Lichtaustrittsraumwinkels für ein Faserbündel und
6 eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Lichteintrittsraumwinkels und eines Lichtaustrittsraumwinkels mit einem Lichtleitkegel.

In den Zeichnungen sind gleiche oder gleichartige Elemente oder jeweils entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
1 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung eines für offene Chirurgie verwendeten Exoskopsystems 1 als ein erstes Beispiel für ein medizinisches Bildgebungssystem. Das Exoskopsystem 1 weist eine Beleuchtungslichtquelle 5 und ein Exoskop 2 mit einem Lichtleiterkabel 3 auf. Das Lichtleiterkabel 3 kann Teil des Exoskops 2 oder separat von dem Exoskop 2 sein. Das Exoskop 2 ist ausgelegt, einen Operationsbereich 70 mit einer in 1 nicht gezeigten optischen Bildgebungseinheit abzubilden. Um den Operationsbereich 70 beim Beobachten zu beleuchten, weist das Exoskop 2 ferner eine Beleuchtungsoptik auf, die ausgelegt ist, Licht von der Beleuchtungslichtquelle 5 zu einer Exoskopspitze 21 des Exoskops 2 zu leiten. Zu diesem Zweck weist die Lichtquelle 5 einen Lichtquellenanschluss 50 auf, der ausgebildet ist, ein an einem ersten Ende 33 des Lichtleiterkabels 3 angeordnetes Lichtquellenanschlussteil 30 aufzunehmen.
Das zweite Ende 34 des Lichtleiterkabels 3 ist mit einem Exoskopkörper 20 des Exoskops 2 verbunden. Bei der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform erfolgt dies mit einem Exoskopanschlussteil 35 des Lichtleiterkabels 3 und einem Lichtleiterkabelanschlussteil 22 des Exoskopkörpers 20. Mit diesen Anschlussteilen 22, 35 ist das Lichtleiterkabel 3 von dem Exoskopkörper 20 abnehmbar. Gemäß einer anderen in 1 nicht gezeigten Ausführungsform bilden der Exoskopkörper 20 und das Lichtleiterkabel 3 eine einzige Einheit und sind nicht voneinander abnehmbar.
Innerhalb des Lichtleiterkabels 3 und des Exoskopkörpers 20 wird Beleuchtungslicht durch Faserbündel geleitet. Da das Beleuchtungslicht jedoch an der Exoskopspitze 21 aus dem Faserbündel austritt, ist eine Strahlungsintensitätsverteilung des Lichts für den betrachteten Operationsbereich 70 in der Regel zu breit. Somit beleuchtet nur ein Teil des ausgestrahlten Lichts tatsächlich den Operationsbereich 70. Dies ist unerwünscht, da es die Lichtintensität innerhalb des Operationsbereichs 70 senkt.
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer anderen medizinischen Bildgebungseinrichtung, nämlich einer Kombination aus einem Kamerakopf 100 und einem Fluoreszenzbildgebungsadapter 110. Der Kamerakopf 100 ist zur Weißlichtbildgebung sowie Fluoreszenzbildgebung ausgelegt. Er ist handgeführt und besitzt an der Oberseite seines Gehäuses Bedienknöpfe 102, einen Adapter 104 zur Anbringung verschiedener optischer Systeme an seiner Vorderfläche und ein zu einer nicht dargestellten zentralen Steuereinheit leitendes Verbindungskabel 106 zur Energie- und Signalübertragung. Da der Kamerakopf 100 ausgelegt ist, teleskopartige Endoskope mit Okularen (Okulartrichtern) aufzunehmen, kann sein Adapter 104 ausgelegt sein, derartige Okulare aufzunehmen. Die Bildgebungsoptik des Kamerakopfs 100 ist ausgelegt, ihren Fokus an einer Stelle zu haben, wo die üblicherweise angebrachten Endoskope ein mit bloßem Auge durch das Okular zu betrachtendes virtuelles Bild projizieren. Die Okulare von Endoskopen werden in der Regel so eingestellt, dass das virtuelle Bild etwa einen Meter vor dem Okular liegt (-1 Dioptrien). Die Austrittspupille der Endoskope ist ausgebildet, mit der Eintrittspupille des Kamerakopfs annähernd übereinzustimmen und befindet sich etwa 7 mm hinter dem Rand des Okulartrichters, der sich in angebrachtem Zustand üblicherweise innerhalb des Adapters 104 befindet.
Der Fluoreszenzbildgebungsadapter 110 unterscheidet sich von Endoskopen und Exoskopen dadurch, dass er keine Bildgebungsoptik besitzt, d.h. kein virtuelles Bild erzeugt. Stattdessen sieht er eine Kopflinse oder Aufsatzlinse in Form eines Kopflinsensystems 112 mit einer oder mehreren einzelnen Linsen vor, deren Funktion es ist, die Eigenschaften der Bildgebungsoptik des Kamerakopfs 100 zu verändern, so dass der Kamerakopf 100 in die Lage versetzt wird, das Operationsgebiet zu betrachten. Dies kann z.B. durch Verringern der Brennweite des Kamerakopfs 100 und dadurch Vergrößern seines Sichtfelds erfolgen. Obwohl das Kopflinsensystem 112 selbst kein mit bloßem Auge zu betrachtendes virtuelles Bild vorsieht, besitzt der Fluoreszenzbildgebungsadapter an seiner Rückseite einen standardisierten okularen Kegel 114 zum Verbinden mit dem Adapter 104 des Kamerakopfs 100.
Darüber hinaus ist der Fluoreszenzbildgebungsadapter 110 mit einem Lichtleiterkabel 116 ausgerüstet, das in Richtung dessen Vorderfläche 111 führt. Das andere Ende des Lichtleiterkabels 116 kann mit einer in 1 gezeigten Beleuchtungslichtquelle 5 verbunden sein.
3A veranschaulicht eine schematische, vereinfachte Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Lichtquellenanschlussteils 30 des Lichtleiterkabels 3, die ausgebildet ist, dieses Problem zu lösen. Das Lichtquellenanschlussteil 30 weist unterschiedliche Anschlussschalenteile 31, 32 auf, die ein erstes Faserbündel 40 und einen Lichtleitkegel 10 umschließen. Der Lichtleitkegel 10 ist aus Glas oder ähnlichem Material oder einem verschmolzenen Glasfaserbündel gebildet. In der in 3A gezeigten Ausführungsform besitzt der Lichtleitkegel 10 einen zylindrischen Abschnitt 18 und einen Kegelstumpf 14, dessen Schnittstelle durch eine punktierte Linie angedeutet ist. Eine Lichteintrittsfläche 11 des Lichtleitkegels 10 fungiert als eine Eintrittsfläche 36 des Lichtquellenanschlussteils 30, so dass von dem Lichtquellenanschluss 50 in das Lichtquellenanschlussteil 30 eintretendes Licht sofort in den Lichtleitkegel 10 eintritt. Eine Lichtausstrahlungsfläche 12 des Lichtleitkegels 10 liegt an einem ersten Ende 41 des ersten Faserbündels 40 an. Das erste Faserbündel 40 erstreckt sich von dem ersten Ende 41 in dem Lichtquellenanschlussteil 30 durch die Gesamtheit aus Lichtleiterkabel 3 und Exoskopkörper 20 zu einem zweiten Ende 42 in der Exoskopspitze 21, wo das Licht ausgestrahlt wird.
Die Seitenfläche 13 des Lichtleitkegels 10 besteht aus einer Seitenfläche des zylindrischen Abschnitts 18 und einer Seitenfläche 15 des Kegelstumpfs 14. Die kleinere Grundfläche 17 des Kegelstumpfes 14 liegt an dem zylindrischen Abschnitt 18 an, während die größere Grundfläche 16 die Lichtausstrahlungsfläche 12 bildet. Der zylindrische Abschnitt 18 ermöglicht es dem Lichtleitkegel 10, in derartiger Weise in das Lichtquellenanschlussteil 30 zu passen, dass die Lichteintrittsfläche 11 die Eintrittsfläche 36 des Lichtquellenanschlussteils 30 bildet.
Aufgrund des Kegelstumpfs 14 ist ein Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche 12 größer als ein Flächeninhalt der Lichteintrittsfläche 11. Aufgrund des optischen Gesetzes der Etendue-Invarianz (Phasenrauminvarianz), wonach das mathematische Produkt aus dem Beleuchtungsflächeninhalt und dem Beleuchtungsstärkeraumwinkel in einer Beleuchtungskette konstant bleibt, wird ein Lichtaustrittsraumwinkel an der Lichtausstrahlungsfläche 12 kleiner als ein Lichteintrittsraumwinkel an der Lichteintrittsfläche 11 sein. Somit wird beim Verlassen der Exoskopspitze 21 oder der Frontfläche des Fluoreszenzbildgebungsadapters 110 von 2 die Beleuchtungsstärkeverteilung eingeengt und die Lichtintensität in dem Operationsbereich 70 erhöht.
Da das erste Faserbündel 40 in dieser Ausführungsform durch das gesamte Lichtleiterkabel 3 und den Körper 20, 110 der medizinischen Bildgebungseinrichtung verläuft, bilden das Lichtleiterkabel 3 und der Körper 20, 110 der medizinischen Bildgebungseinrichtung in der Regel eine einzige Einheit und sind nicht abnehmbar.
3B zeigt eine schematische, vereinfachte Darstellung einer Beleuchtungsoptik 6 der in 3A gezeigten Ausführungsform, aufweisend den Lichtleitkegel 10 und das erste Faserbündel 40. Von der Lichtquelle 5 eintretendes Licht wird durch den Lichtleitkegel 10 und das erste Faserbündel 40 zu der Exoskopspitze 21 oder Frontfläche des Fluoreszenzbildgebungsadapters 110 geleitet. Somit erstreckt sich ein Lichtpfad 8 durch die Beleuchtungsoptik 6 von einem Lichteintrittsende 61 an der Lichteintrittsfläche 11 zu einem Lichtaustrittsende 62 an dem zweiten Ende 42 des ersten Faserbündels 40. Da die Beleuchtungsoptik 6 nur eine einzige optische Schnittstelle zwischen dem Lichtleitkegel 10 und dem ersten Faserbündel 40 aufweist, ist ein Lichtintensitätsverlust bei dieser Ausführungsform gering.
4A zeigt eine schematische, vereinfachte Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des Lichtleitkegels 10. Bei dieser Ausführungsform ist der Lichtleitkegel innerhalb des Anschlussteils 35 für medizinische Bildgebungseinrichtung angeordnet. In 4A ist das Anschlussteil 35 für medizinische Bildgebungseinrichtung des Lichtleiterkabels 3 mit dem Lichtleiterkabelanschlussteil 22 verbunden. Innerhalb des Lichtleiterkabels 3 ist ein zweites Faserbündel 45 angeordnet, das sich von einem ersten Ende 46 an der Eintrittsfläche 36 des Lichtquellenanschlussteils 30 zu einem zweiten Ende 47 erstreckt. Wenn das Lichtleiterkabel 3 mit dem Exoskopkörper 20 oder dem Körper des Fluoreszenzbildgebungsadapters 110 verbunden ist, ist dieses zweite Ende 47 der Lichteintrittsfläche 11 des Lichtleitkegels 10 zugewandt. Die Lichtausstrahlungsfläche 12 des Lichtleitkegels 10 liegt an dem ersten Ende 41 des ersten Faserbündels 40 an, das sich bei dieser Ausführungsform nur innerhalb des Exoskopkörpers 20 zu der Exoskopspitze 21 oder des Fluoreszenzbildgebungsadapters 110 zu dessen Frontfläche erstreckt. Im Gegensatz zu der in 3A gezeigten Ausführungsform weist der in 4A gezeigte Lichtleitkegel 10 keinen zylindrischen Abschnitt 18 auf. Der zylindrische Abschnitt 18 kann bei dieser Ausführungsform weggelassen werden, da er nicht erforderlich ist, damit der Lichtleitkegel 10 in das Anschlussteil 35 für medizinische Bildgebungseinrichtung passt.
Die in 4A gezeigte Anordnung kann auch derartig umgekehrt werden, dass der Lichtleitkegel 10 innerhalb des Lichtleiterkabelanschlussteils 22 angeordnet sein kann, der dann das kleinere der beiden Anschlussteile 22, 35 wäre, wobei das Anschlussteil 35 für medizinische Bildgebungseinrichtung ausgebildet ist, über das Lichtleiterkabelanschlussteil 22 gesteckt zu werden.
Ein Vorteil der Ausführungsform von 4A ist, dass das Lichtleiterkabel 3 lösbar ausgelegt sein kann, weil es kein einzelnes sich sowohl durch das Lichtleiterkabel 3 als auch durch den Exoskopkörper 20 oder den Fluoreszenzbildgebungsadapter 110 erstreckendes Faserbündel gibt. Außerdem kann ein Standard-Lichtleiterkabel 3 mit einem Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Lichtleiterkabels 3 in 3A verwendet werden, da der Durchmesser des zweiten Faserbündels 45 nur mit der Lichteintrittsfläche 11 und nicht mit der größeren Lichtausstrahlungsfläche 12 zusammenpassen muss.
4B zeigt eine schematische, vereinfachte Darstellung der Beleuchtungsoptik 6 der Ausführungsform von 4A. Gemäß einer ersten Definition weist die Beleuchtungsoptik 6 das zweite Faserbündel 45, den Lichtleitkegel 10 und das erste Faserbündel 40 auf. Somit überquert der Lichtpfad 8 in 4B im Gegensatz zu der Beleuchtungsoptik 6 gemäß 3B eine zusätzliche optische Schnittstelle. Gemäß einer anderen Definition weisen der Lichtpfad 8 und die Beleuchtungsoptik 6 in 4B nur den Lichtleitkegel 10 und das erste Faserbündel 40 auf. Somit befindet sich bei dieser Definition das Lichteintrittsende 61 nicht an dem ersten Ende 46 des zweiten Faserbündels 45, sondern an der Lichteintrittsfläche 11 des Lichtleitkegels 10.
5 zeigt eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Lichteintrittsraumwinkels 64 und eines Lichtaustrittsraumwinkels 65 für das erste Faserbündel 40. Da das erste Faserbündel 40 seinen Durchmesser nicht ändert, ist der Lichteintrittsraumwinkel 64 der gleiche wie der Lichtaustrittsraumwinkel 65. Beispielsweise können beide Winkel 40° betragen.
6 zeigt eine schematische, vereinfachte Darstellung eines Lichteintrittsraumwinkels 64 und eines Lichtaustrittsraumwinkels 65 für den Lichtleitkegel 10. Der Lichteintrittsraumwinkel 64 ist der gleiche wie in 4, beispielsweise 40°. Da jedoch die Lichtausstrahlungsfläche 12 des Lichtleitkegels 10 größer als dessen Lichteintrittsfläche 11 ist, wird der Lichtaustrittsraumwinkel 65 des Lichtleitkegels 10 und des angrenzenden ersten Faserbündels 40 verringert, beispielsweise auf einen Winkel von 32,5°.
Alle genannten Ausprägungen, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Ausprägungen, die in Kombination mit anderen Ausprägungen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Ausführungsformen gemäß der Erfindung können durch einzelne Ausprägungen oder eine Kombination mehrerer Ausprägungen verwirklicht sein. Merkmale, welche mit der Formulierung „insbesondere“ oder „besonders“ kombiniert sind, sind als bevorzugte Ausführungsformen zu behandeln.
Bezugszeichenliste

1: Exoskopsystem
2: Exoskop
3: Lichtleiterkabel
5: Beleuchtungslichtquelle
6: Beleuchtungsoptik
8: Lichtpfad
10: Lichtleitkegel
11: Lichteintrittsfläche
12: Lichtausstrahlungsfläche
13: seitliche Fläche
14: Kegelstumpf
15: seitliche Fläche
16: größere Grundfläche
17: kleinere Grundfläche
18: zylindrischer Abschnitt
20: Exoskopkörper
21: Exoskopspitze
22: Lichtleiterkabelanschlussteil
30: Lichtquellenanschlussteil
31, 32: Anschlussschalenteil
33: erstes Ende
34: zweites Ende
35: Anschlussteil für medizinische Bildgebungseinrichtung
36: Eintrittsfläche
40: erstes Faserbündel
41: erstes Ende
42: zweites Ende
45: zweites Faserbündel
46: erstes Ende
47: zweites Ende
50: Lichtquellenanschluss
61: Lichteintrittsende
62: Lichtaustrittsende
64: Lichteintrittsraumwinkel
65: Lichtaustrittsraumwinkel
70: Operationsbereich
100: Kamerakopf
102: Bedienknöpfe
104: Adapter für Aufsatzeinrichtungen
106: Verbindungskabel
110: Fluoreszenzbildgebungsadapter
111: Frontfläche
112: Kopflinsensystem
114: okularer Kegel
116: Lichtleiterkabel

Claims

Beleuchtungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie, aufweisend eine Beleuchtungslichtquelle (5), die ausgelegt ist, Weißlicht und Fluoreszenzanregungslicht umfassendes Beleuchtungslicht zu erzeugen, und eine Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung eines Operationsbereichs (70) mit dem durch die Beleuchtungslichtquelle (5) erzeugten Beleuchtungslicht, wobei die Beleuchtungsoptik (6) Lichtleitmittel (40, 45) aufweist, die zum Leiten von in ein Lichteintrittsende (61) der Beleuchtungsoptik (6) eingekoppeltem Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelle (5) entlang eines Lichtpfads (8) der Beleuchtungsoptik (6) zu einem Lichtaustrittsende (62) der Beleuchtungsoptik (6) ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitmittel einen in dem Lichtpfad (8) angeordneten Lichtleitkegel (10) aufweisen, wobei der Lichtleitkegel (10) eine in Richtung des Lichteintrittsendes (61) der Beleuchtungsoptik (6) ausgerichtete oder an dem Lichtaustrittsende (61) gelegene Lichteintrittsfläche (11) und eine in Richtung des Lichtaustrittsendes (62) der Beleuchtungsoptik (6) ausgerichtete oder an dem Lichtaustrittsende (62) gelegene Lichtausstrahlungsfläche (12) aufweist, wobei ein Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche (12) größer als ein Flächeninhalt der Lichteintrittsfläche (11) ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die Lichteintrittsfläche (11) und/oder die Lichtausstrahlungsfläche (12) kreisförmig ist oder sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichteintrittsfläche (11) und die Lichtaustrittsfläche (12) parallel zueinander sind.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Lichtleitkegel (10) einen Kegelstumpf (14) aufweist, wobei eine Seitenfläche (13) des Lichtleitkegels (10) eine Seitenfläche (15) des Kegelstumpfs (14) umfasst.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, wobei eine kleinere Grundfläche (17) des Kegelstumpfs (14) die Lichteintrittsfläche (11) des Lichtleitkegels (10) ist und/oder eine größere Grundfläche (16) des Kegelstumpfs (14) die Lichtausstrahlungsfläche (12) des Lichtleitkegels (10) ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Lichtleitkegel (10) mindestens einen an dem Kegelstumpf (14) anliegenden zylindrischen Abschnitt (18) aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Gradient entlang der Seitenfläche (15) des Kegelstumpfs (14) in einer Richtung von der Lichteintrittsfläche (11) zu der Lichtausstrahlungsfläche (12) konstant ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lichtleitkegel (10) aus Glas hergestellt ist oder Glas enthält oder aus einem verschmolzenen Glasfaserbündel hergestellt ist oder ein verschmolzenes Glasfaserbündel enthält.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtleitmittel ein erstes Faserbündel (40) aufweisen, wobei die Lichtausstrahlungsfläche (12) des Lichtleitkegels (10) einem ersten Ende (41) des ersten Faserbündels (40) zugewandt ist, und insbesondere an diesem anliegt, wobei ein zweites Ende (47) des ersten Faserbündels (40) an dem Lichtaustrittsende (62) der Beleuchtungsoptik (6) angeordnet ist, wobei insbesondere das erste Ende (41) des ersten Faserbündels (40) so bemessen ist, dass es mit dem Flächeninhalt der Lichtausstrahlungsfläche (12) des Lichtleitkegels (10) übereinstimmt.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lichtleitmittel ein zweites Faserbündel (45) aufweisen, wobei die Lichteintrittsfläche (11) des Lichtleitkegels(10) einem zweiten Ende (47) des zweiten Faserbündels (45) zugewandt ist, und insbesondere an diesem anliegt, wobei ein erstes Ende (46) des zweiten Faserbündels (45) an dem Lichteintrittsende (61) der Beleuchtungsoptik (6) angeordnet ist, wobei insbesondere das zweite Ende (47) des zweiten Faserbündels (45) so bemessen ist, dass es mit dem Flächeninhalt der Lichteintrittsfläche (11) des Lichtleitkegels (10) übereinstimmt.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend ein Lichtleiterkabel (3, 116), wobei ein erstes Ende (33) des Lichtleiterkabels (3, 116) ein Lichtquellenanschlussteil (30) aufweist, das ausgelegt ist, mit der Beleuchtungslichtquelle (5) verbunden zu werden, wobei ein zweites Ende (34) des Lichtleiterkabels (3, 16) mit dem Körper (20, 110) der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden oder ausgelegt ist, mit dem Körper (20, 110) der medizinischen Bildgebungseinrichtung verbunden zu werden.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, wobei das zweite Ende (34) des Lichtleiterkabels (3, 116) ein Anschlussteil (35) für medizinische Bildgebungseinrichtung aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Lichtleitkegel (10) innerhalb eines Lichtleiterkabels (3, 116), eines Lichtleiterkabelanschlussteils (22), eines Lichtquellenanschlussteils (3) des Lichtleiterkabels (3, 116) oder innerhalb einer ein distales Teilstück der Beleuchtungsoptik aufweisenden medizinischen Bildgebungseinrichtung (2, 110) angeordnet ist.
Medizinisches Bildgebungssystem zur Fluoreszenzbildgebung bei offener Chirurgie, aufweisend ein Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine medizinische Bildgebungseinrichtung (2, 110).
Medizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch 14, wobei die medizinische Bildgebungseinrichtung ein Exoskop (2) oder ein mit einem Kamerakopf verbundener oder verbindbarer Fluoreszenzbildgebungsadapter (110) ist.
Medizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die medizinische Bildgebungseinrichtung (2, 110) Teil der Beleuchtungsoptik (6) ist.
Medizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch 16, wobei die Beleuchtungsoptik (6) ein Lichtleiterkabel (3, 116) aufweist, wobei das Lichtleiterkabel (3, 116) entweder mit einem Beleuchtungslichteintrittsanschluss der medizinischen Bildgebungseinrichtung (2, 110) verbindbar oder mit der medizinischen Bildgebungseinrichtung (2, 110) integriert ist.