DE10203215A1

DE10203215A1 - Mikroskop, insbesondere Operationsmikroskop

Info

Publication number: DE10203215A1
Application number: DE10203215A
Authority: DE
Inventors: Robert Brunner; Michael Haisch; Ulrich Naegele
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: DE10203215B4; CH696044A5; US20040036962A1; US7633676B2

Abstract

Bei einem Mikroskop (1) mit einem Objektiv (5) und einem Okular (13), das Bilder eines vom Objektiv (5) umfaßten Objektes (3) wiedergibt, sowie mit einer Kamera (6), die die Bilder des vom Objektiv (5) erfaßten Objektes (1) aufnimmt, ist ein Okular (13) vorgesehen, das ein von einer Wiedergabevorrichtung (19) erzeugtes Bild erfaßt, wobei die Wiedergabevorrichtung (19) das von der Kamera (6) aufgenommene Bild wiedergibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop mit einem Objektiv und einem Okular, das Bilder eines vom Objektiv erfaßten Objektes wiedergibt, sowie einer Kamera, die Bilder des vom Objektiv erfaßten Objektes aufnimmt.

Die bildvergrößernden Eigenschaften von Mikroskopen werden häufig zur Unterstützung bei feinmechanischen Manipulationen eingesetzt, um hochpräzise Eingriffe auf kleinstem Maßstab vorzunehmen, wie sie beispielsweise in der Gefäßchirurgie erforderlich sind. Dabei ist eine Vergrößerung des Bildes des Tätigkeitsbereiches, z. B. eines Operationsfeldes, unerläßlich. Herkömmliche Operationsmikroskope, wie sie z. B. Gegenstand der US 5.383.637 sind, sind in der Regel so aufgebaut, daß das zu betrachtende Objektfeld dem Chirurgen zur Verfügung gestellt wird, indem ein Objektiv das Objektfeld in eine Zwischenabbildung bringt, die dann mit einem Okular dem Auge dargeboten wird. Damit das gewünschte Objektfeld betrachtet werden kann, muß das Objektiv sehr genau an einem festgelegten Ort plaziert werden, wodurch automatisch auch die Position des Chirurgs, vorgegeben ist. Dies kann jedoch dazu führen, daß eine sehr ungünstige und unbequeme Arbeitsposition eingenommen werden muß, wodurch solche Manipulations- oder Operationsmikroskope häufig als ergonomisch nachteilig bewertet werden.

Zur Behebung dieser ergonomischen Nachteile ist es beispielsweise aus der US 5.867.210 bekannt, ein Operationsmikroskop mit einer Kamera zu versehen und das dabei aufgenommene Bild auf einen Monitor zu leiten. Solche Monitore können zwar, wie aus US 6.317.260 bekannt ist, an speziellen Haltearmen befestigt werden, jedoch sind diese, insbesondere in Operationssälen, nur eingeschränkt im Raum anordenbar, so daß auch dann die Bewegungsfreiheit des Operateurs ungünstig beeinträchtigt wird. Darüber hinaus klagen Chirurgen bei solchen Mikroskopen oftmals darüber, daß die optische Kontrolle der Handbewegungen in einem solchen Monitorbild sehr ermüdend sei.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop zu schaffen, das die ergonomischen Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Mikroskop dadurch gelöst, daß das Okular ein von einer Wiedergabevorrichtung erzeugtes Bild erfaßt, wobei die Wiedergabevorrichtung das von der Kamera aufgenommene Bild wiedergibt.

Die Erfindung behebt die ergonomischen Nachteile des Standes der Technik also dadurch, daß Objektiv- und Okularlage entkoppelt werden. Das Mikroskop wird in ein Aufnahmeteil und ein Wiedergabeteil getrennt, die gegeneinander unabhängig bewegt werden können. Das Okular erfaßt nicht mehr zwangsläufig ein vom Objektiv erzeugtes Zwischenbild, sondern stattdessen ein Bild, das in einer Wiedergabevorrichtung, welche von einer Kamera gespeist wird, erzeugt wird. Durch die Trennung des optischen Weges vom Objektiv zum Okular sind die als unergonomisch bewerteten Zwangshaltungen eines Mikroskopbenutzers nicht mehr erforderlich. Das Okular kann nun gegenüber dem Objektiv frei wählbar angeordnet werden. Dennoch ist die von den Benutzern gewünschte, fixierte Kopflage während der Benutzung des Mikroskopes möglich; da der Chirurg am Okular seinen Kopf anlegt. Die Kopflage kann jedoch nunmehr eingestellt werden und ist nicht durch das Mikroskop zwingend vorgegeben.

Das erfindungsgemäße Mikroskop unterstützt somit feinmechanische Manipulationen, insbesondere in der Chirurgie, indem für die auszuführenden, sehr genauen, feinen und komplexen Operationen ein fester Bezug zum Objekt, an dem diese Handhabungen vorgenommen werden, hergestellt wird. Die Erfindung gewährleistet dies dadurch, daß der Chirurg während der Operation seinen Kopf am Okular des Mikroskops anlegt. Durch diese mechanisch-sensorische Wahrnehmung kann der Chirurg seine Position zum Mikroskop kontrollieren. Da das Mikroskop zum Patienten fixiert ist, hat der Chirurg auch einen festen Bezug zum Patienten und somit zum Operationsfeld. Die optische Kontrolle wird somit durch die mechanisch-sensorische Rückkopplung zwischen Kopfanlage und manueller Tätigkeit wirksam unterstützt.

Üblicherweise sind bei Mikroskopen, insbesondere bei Operationsmikroskopen, Objektiv und Kamera an einem gemeinsamen Mikroskopstativ befestigt, um die erforderliche Lagefixierung dieser beiden Komponenten zueinander zu gewährleisten. Bei Operationsmikroskopen ist das Mikroskopstativ in der Regel mindestens zweiachsig verstellbar. Um die freie Verstellbarkeit und Fixierbarkeit des Okulars in einer gewählten Lage zu erreichen, ist die Verwendung eines eigenständigen Okularstatives zweckmäßig, das das Okular trägt. Für solche Ausführungsformen hat es sich als günstig herausgestellt, wenn das Okularstativ am Mikroskopstativ befestigt und gegenüber diesem verstellbar ausgebildet ist, da das Mikroskop dann ein einziges Gerät bildet. Darüber hinaus kann in einem solchen Fall eine leitungsgebundene Datenverbindung zwischen Kamera und Wiedergabevorrichtung besonders störungssicher verlegt werden, ohne daß aufwendige Steckverbindungen zwingend erforderlich wären.

Damit ein Benutzer während des Mikroskopierens die gewünschte feste Kopfstellung vorfindet, d. h., damit das Okular in einer wählbaren, aber dann fixierbaren Raumlage anordenbar ist, ist es vorteilhaft, das Okular an einem Okularstativ zu befestigen, das gegenüber dem Objektiv verstellbar ist. Ein solches Okularstativ ermöglicht dann eine uneingeschränkte Lage zum mikroskopierten Objekt, beispielsweise zu einem Patienten. Die Trennung von Objektiv und Okular erlaubt eine beliebige Positionierung des optischen Zugangs zum Objektfeld und gleichzeitig die Wahl der geeignetsten und bequemsten Arbeitsposition. Vorteilhafterweise kann das Okularstativ verstellbar raumfest stabil fixiert werden, beispielsweise über Schrauben oder über Magnetbremsen in den Gelenken. Bei kleineren Stativen kann auch mit Friktion gearbeitet werden, d. h. Befestigungsmittel werden so weit angezogen, daß sich das Stativ nicht selbständig verstellt, aber durch Drücken/Schieben/Ziehen in eine neue Position gebracht werden kann. Durch Federn oder Hydraulikzylinder kann zusätzlich ein Gewichtsausgleich erreicht werden. In einer vorteilhaften Ausführung sind die Stativgelenke so leichtgängig, daß das Stativ über eine Nasenauflage oder ein Mundstück repositioniert werden kann, da dann ein Chirurg sein chirurgisches Besteck nicht weglegen muß. Dann ist es möglich, daß ein Chirurg eine einstellbare stabile Kopfanlage vorfindet und somit stabil am Patienten arbeiten kann.

Um das Übertragen unerwünschter Schwingungen vom Okular, an dem ein Chirurg seinen Kopf anlegt, auf das Mikroskop zu vermeiden, ist es bei einem am Mikroskopstativ befestigten Okularstativ vorteilhaft, eine Schwingungsentkopplung, z. B. als mechanischen Tiefpaßfilter, vorzusehen.

Eine besonders ergonomische Gestaltung ergibt sich bei Verwendung einer Stereokamera und eines Stereookulars, das von der Wiedergabevorrichtung erzeugte stereoskopische Bilder erfaßt. Das Okular kann dann als bekanntes Binokularteil ausgebildet sein, das Bilder von einer geeigneten, stereoskopischen Wiedergabevorrichtung erfaßt.

Bei längerem Gebrauch eines Mikroskopes kann es aus ergonomischen Gründen oftmals zweckmäßig sein, wenn der Mikroskopierende seine Haltung verändern kann. Weiter kann es auch anwendungsbedingt erforderlich sein, die Annäherung an das Objektfeld anders zu gestalten, beispielsweise unter einem anderen Winkel oder aus einer anderen Richtung. Für solche Fälle ist es vorteilhaft, eine Koppeleinheit vorzusehen, die eine Bewegung des Okulars erfaßt und das Objektiv und/oder die Kamera entsprechend bewegt. Möchte beispielsweise ein Chirurg das im Okular dargebotene Bild um 90° drehen, kann er das Okular einfach um 90° schwenken.

Die Koppeleinrichtung sorgt dann für eine entsprechende Schwenkung der Einheit aus Kamera und Objektiv. Dabei kann sowohl Objektiv und Kamera bewegt werden, als auch eine Schwenkung der Kamera alleine erfolgen. Dies kann anwendungsabhängig voreingestellt oder wählbar sein. Möchte ein Benutzer eines Mikroskopes dagegen nur seine festgelegte Kopfhaltung ändern, ohne eine Änderung des Gesichtsfeldes im Mikroskop zu bewirken, ist es zweckmäßig, daß die Koppeleinrichtung abschaltbar ausgebildet ist, damit ein Chirurg die Koppeleinrichtung abschalten und danach das Okular in eine neue Stellung führen kann.

Die Koppeleinrichtung kann mechanisch ausgebildet sein, beispielsweise durch ein geeignetes Gestänge zwischen Okular und Objektiv/Kamera. Eine besonders einfache Realisierung wird durch einen Drehbewegungssensor am Okular und einen Drehantrieb an einem das Objektiv tragenden Mikroskopstativ erreicht. Die Koppelung findet dann auf elektromechanischem Wege statt, indem der Drehbewegungssensor, der vorzugsweise als Dreiachsensensor ausgebildet ist, eine Drehung des Okulars erfaßt und der Drehantrieb das Objektiv/die Kamera entsprechend verstellt. Eine solche elektromechanische Koppelung ist nicht nur besonders einfach abschaltbar, sie ermöglicht auch eine frei wählbare Übersetzung/Untersetzung, die insbesondere an die Vergrößerung des Mikroskops angepaßt werden kann. Zweckmäßigerweise ist eine geeignete Steuereinheit für das Mikroskop vorgesehen, die die Kopplung abhängig von der Mikroskopvergrößerung gestaltet. Durch die erwähnte Kopplung ist eine größere Bildfeldnutzung möglich, da ein Mikroskopbenutzer durch geeignete Drehung des Okulars im Objektfeld quasi "umherblicken" kann.

Bei den meisten Operationen ist die optische Achse des Mikroskops senkrecht zum OP-Tisch oder leicht gegen die Senkrechte geneigt. Der Operateur bewegt sich im wesentlichen nur in einem Kreisbogen um das OP-Feld herum, das er ja immer mit den Händen erreichen können muß. Ergonomisch günstig ist diesbezüglich, wenn Mikroskop und Okular an einer Drehachse, insbesondere an einer vertikalen Drehachse, befestigt sind, die das Objektfeld nahe des Fokuspunktes oder im Fokuspunkt schneidet. Es ist dabei vorteilhaft, das Okularstativ so auszuführen, daß die Drehachse mit der senkrechten optischen Achse des Mikroskops übereinstimmt.

Die Verwendung einer Wiedergabevorrichtung im Okular ermöglicht es, nicht nur die von der Kamera gelieferten Bilder im Okular zur Anzeige zu bringen, sondern auch weitere Informationen, die nicht oder nicht unmittelbar aus Mikroskop-Kamerabildern stammen. Hierbei kann es sich um Zusatzinformationen im Sinne einer chirurgischen Navigation handeln, bei der einzelne, im von der Kamera aufgenommen Bild detektierte Strukturen besonders hervorgehoben oder mit anderen Informationen, wie beispielsweise aus Röntgenbildern oder Computertomographieaufnahmen, kombiniert werden. Meist befindet sich bei Operationsmikroskopen am Stativ ein kleiner Bildschirm, der eine Mikroskopsteuerung unterstützt. Dessen Informationen könnten nun (auch) im Okular angezeigt werden. Weiterhin wird zunehmend eine digitale Aufnahme von bewegten Bildern oder von Standbildern gewünscht. Auch diese Bilder können im Okular angezeigt werden, z. B. um einen früheren Stand der Operation noch einmal begutachten zu können. Weiter ermöglicht die Verwendung einer Wiedergabevorrichtung, daß die Information frei im Gesichtsfeld, das mit dem Okular gesehen wird, angeordnet werden kann. Hierzu bietet sich die von der Computerdarstellung bekannte Fenster-Technik an.

Die von der Kamera aufgenommenen Bilder können auf vielfältige Art und Weise zur Wiedergabevorrichtung übertragen werden. Beispielsweise sind eine Funkübertragung oder mehradrige Lichtleiterkabelbündel denkbar. Insbesondere für Operationsmikroskope ist jedoch eine hohe Bildqualität in Kombination mit möglichst geringer Beeinflussung anderer, in einem Operationssaal üblicherweise vorhandener Geräte gefordert. Für solche Anwendungen ist eine leitungsgebundene Datenverbindung zweckmäßig, über die Bilddaten der von der Kamera aufgenommenen Bilder zwischen Kamera und Wiedergabevorrichtung übermittelt werden.

Die Wiedergabevorrichtung, die die Bilder erzeugt, welche vom Okular erfaßt werden, kann auf vielfältige Art und Weise realisiert werden. Es können nahezu alle herkömmlichen elektronischen Projektionsprinzipien ausgenutzt werden. Beispielsweise kann ein autostereoskopisches Anzeigesystem verwendet werden. Eine besonders einfache Verwirklichung sind LCD-Displays. Sie benötigen jedoch eine Lichtquelle zur Bilderzeugung. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung wird dafür eine zum Betrieb des Mikroskops ohnehin vorhandene Lichtquelle verwendet. Es ist deshalb vorteilhaft, daß dem Objektiv eine Lichtquelle zugeordnet ist, die Wiedergabevorrichtung ein LCD-Display aufweist und eine Lichtleitereinrichtung vorgesehen ist, die von der Lichtquelle erzeugtes Licht zum LCD-Display leitet. Eine zusätzliche Lichtquelle zum Betrieb des LCD-Displays wird damit unnötig. Je nach Ausbildung des LCD-Displays kann das von der dem Objektiv zugeordneten Lichtquelle ausgekoppelte Licht entweder als Weißlicht oder als dreifarbiges RGB-Licht zum LCD-Okular geleitet werden. Bei einem Mikroskop, dessen Objektiv mit Weißlicht arbeitet, was üblicherweise bei Operationsmikroskopen der Fall ist, kann zur Erzeugung des RGB-Lichtes ein dreifarbiges, im Lichtgang gedrehtes Farbrad verwendet werden.

Bei chirurgischen Operationen gibt es in der Regel einen Chirurgen und einen Assistenten, die vorteilhafterweise beide das vom Mikroskop generierte Bild sehen. Ein erfindungsgemäßes Mikroskopsystem wird daher vorteilhafterweise mindestens zwei Okulare haben.

Bei einigen Operationen stehen Chirurg und Assistent nebeneinander oder auch 90° zueinander. In diesem Fall ist ein Mikroskop vorteilhaft, das für beide Beobachter Stereobildpaare mit korrekter Stereobasis erzeugen kann. Bei einem solchen Mikroskop sind vorzugsweise die beiden Okularstative frei gegeneinander beweglich, z. B. um eine gemeinsame Achse und teilen ihre Position über einen Drehgeber und eine Datenleitung einem Mikroskopsteuersystem mit.

Bei anderen Operationen (z. B. Wirbelsäulenoperationen) liegt der Patient in der Mitte zwischen Chirurg und Assistent. Das Mikroskop befindet sich dann senkrecht über dem Patienten. In diesem Fall befinden sich vorzugsweise die beiden Okulare in einer 180° (+/-20°)-Stellung zueinander. Ein Okular zeigt direkt das seitenrichtige Stereobildpaar an, das die Kameras produzieren. Im anderen Okular sind die Bilder "upside down", und das Bild der rechten Kamera wird im linken Okular angezeigt und umgekehrt. Die Okulare zeigen also vorzugsweise Bilder mit einer Stereobasis, die der räumlichen Lage der Okulare zum Objektfeld, z. B. zum Fokuspunkt, entspricht.

Optional kann neben dem Okular ein kleines Bedienpanel angebracht werden, mit dem Stativbewegungen, Mikroskop- und Beleuchtungseinstellungen oder andere Geräte angesteuert werden. Bei den klassischen Operationsmikroskopen befindet sich ein solches Bedienteil an dem Griff, mit dem die Mikroskopposition richtig eingestellt wird, z. B. kann man eine Fotokamera oder einen Videorecorder auslösen, ein Endoskopbild einblenden, Beleuchtungsintensität oder eine chirurgische Navigation steuern.

Das erfindungsgemäße Mikroskop ermöglicht einen besonders ergonomischen Einsatz als Operationsmikroskop, da ein Chirurg die Kopflage gegenüber dem Objektiv frei wählen und dennoch während der Operation festlegen kann. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Mikroskopes als Operationsmikroskop ist deshalb besonders zu bevorzugen. Eine typische und bequeme Neigung der Blickrichtung gegen die Horizontale ist z. B. 15°. Der Abstand zwischen Objektiv und Fokuspunkt liegt vorteilhafterweise bei 250-400 mm, wobei der Abstand zwischen Fokuspunkt und Körperoberfläche durchaus 100 mm betragen kann. Der vertikale Abstand zwischen Fokuspunkt und Auge liegt typischerweise bei 500-600 mm, der waagerechte üblicherweise bei 250-350 mm. Diese Werte sind Erfahrungswerte. Prinzipiell schwanken sie relativ stark mit der Körpergröße der Chirurgen und der jeweiligen Operationstechnik. Das erfindungsgemäße Mikroskop ermöglicht hier eine optimale Anpassung. Bei Operationen im Gehirn oder im HNO-Bereich können die Abstände andere Werte annehmen. Insbesondere ist es auch möglich, daß die optische Achse nahezu horizontal ist; die Abstände bleiben etwa dieselben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit parallel zueinander liegendem Okular- und Mikroskopstativ,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit nahezu horizontal liegender optischer Achse,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops für Dental-Operationen,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit drei Okularen,
Fig. 6 ein Operationsmikroskop ähnlich dem der Fig. 5, jedoch mit gegenüberliegenden Okularen, und
Fig. 7 eine Schemadarstellung einer Bildkorrektur beim Mikroskop der Fig. 6.
In Fig. 1 ist ein Operationsmikroskop 1 schematisch dargestellt, das neben einem Operationstisch 2 befestigt ist. Auf dem Operationstisch 2 kommt während einer Operation ein Patient 3 zu liegen. Das Operationsfeld wird von einem Auflichtmikroskop 4 erfaßt, das ein Objektiv 5 sowie eine Kamera 6 aufweist. Das Objektiv 5 erfaßt dabei das Operationsfeld, und die Kamera 6 ist im Strahlengang dem Objektiv 5 so nachgeordnet, daß sie ein vergrößertes Bild des Operationsfeldes erzeugt. Ein geeignetes Auflichtmikroskop wird beispielsweise von Carl Zeiss, Oberkochen, Deutschland, unter der Bezeichnung OPMI Vario angeboten. Es wurde um eine Stereokamera ergänzt.
Das Auflichtmikroskop 4 ist an einem Mikroskopstativ 7 befestigt, das über Drehgelenke 8 bis 11 und einen Bügel 39 eine mehrachsige Verstellung des Auflichtmikroskopes 4 ermöglicht, so daß dieses nahezu beliebig über dem Operationstisch 2 verfahren werden kann. Dabei ist in der gezeigten Bauweise die optische Achse 23 senkrecht zum Operationstisch 2 ausgerichtet.
Die Kamera 6 nimmt die Bilder auf, die das vom Objektiv 5 erfaßte Objektfeld zeigen. Sie ist als Stereokamerapaar ausgebildet und liefert ihre Stereobilder über eine Datenleitung 12 zu einem elektronischen Okular 13. Das Okular 13 ist ein herkömmliches, zur Kopfanlage ausgebildetes Mikroskopieokular, in dessen Zwischenbildebene ein LCD-Display 19 angeordnet ist. Da es sich dabei um ein Stereo-Okular 13 handelt, sind dementsprechend für das Kamerapaar zwei Displays 19 sowie eine Einrichtung zum Verstellen des Pupillenabstandes und eine Einrichtung zur Korrektur von Fehlsichtigkeit vorgesehen. Im folgenden wird zur Vereinfachung nur ein Display 19 erwähnt.
Das LCD-Display 19 ist an die Datenleitung 12 angeschlossen und zeigt entsprechende Stereobilder, die ein Chirurg im Stereo-Okular 13 betrachten kann. Das Okular 13 ist an einem Okularstativ 14 befestigt, das seinerseits am Mikroskopstativ 7 angebracht ist. Das Okularstativ 14 weist Drehgelenke 15 bis 18 auf, die eine frei wählbare dreiachsige Positionierung des Okulars 13 im Raum und insbesondere gegenüber dem Auflichtmikroskop 4 ermöglichen. In Fig. 1 ist dies durch Pfeile 21 symbolisiert. Das Okularstativ 14 ist dabei so ausgebildet, daß die gewählte Lage fixiert werden kann, indem die Drehgelenke 15 bis 18 entsprechend festgesetzt werden.
Am Mikroskopstativ 7 ist eine Steuereinrichtung 22 befestigt, die an die Datenleitung 12 angeschlossen ist, welche das Okular 13 mit der Kamera 6 verbindet. An den Drehgelenken 15 bis 18 sind Drehsensoren angebracht, die über die Datenleitung 12 mit der Steuereinrichtung 22 in Verbindung stehen. Die Steuereinrichtung 22 erfaßt damit eine Drehung des Okulars 13. Am Auflichtmikroskop 4 ist ein Drehantrieb vorgesehen, der die Kamera 6 gegenüber dem Objektiv 5 dreht. Dieser Drehantrieb wird von der Steuereinrichtung 22 geeignet angesteuert, so daß eine entsprechende Drehung des Okulars 13, die die Steuereinrichtung 22 über die Drehsensoren erfaßt, in eine entsprechende Bewegung des Drehantriebs und mithin eine entsprechende Drehung der Kamera 6 umgesetzt wird.
Dreht oder verschiebt ein Operateur, der seinen Kopf an das Okular angelegt hat, bei aktivierter Steuereinrichtung 22 das Okular 13, verändert sich im selben Maße auch das im Okular 13 von dem LCD-Display 19 wiedergegebene Bild, allerdings in entgegengesetzter Richtung, da die Kamera 6 entsprechend gedreht wird. Der Operateur hat also den Eindruck eines raumfesten Bildes.
In einer weitergehenden Ausführungsform ist der Drehantrieb nicht zur Drehung der Kamera 6 ausgebildet, sondern bewirkt eine entsprechende Bewegung des gesamten Auflichtmikroskops 4 derart, daß eine beliebige Bewegung des Okulars 13 in Richtung der Pfeile 21 bzw. eine entsprechende Drehung eine entsprechende Bewegung bzw. Drehung des Auflichtmikroskopes 4 zur Folge hat, wenn die Steuereinrichtung 22 aktiviert ist. Der Chirurg kann somit mit Hilfe seines Okulars in einem größeren Bildfeld "umherblicken", da eine Okularbewegung sofort in eine entsprechende Bewegung des Auflichtmikroskopes 4 umgesetzt wird.
Alternativ kann auch eine elektronische Bildfeldverstellung folgendermaßen vorgenommen werden. Das LCD-Display 19 zeigt in dieser Ausgestaltung nur einen Teilausschnitt des von der Kamera 6 gelieferten Bildes. Detektiert die Steuereinrichtung 22 eine Drehung des Okulars 13, wird der angezeigte Bildfeldausschnitt im LCD-Display 19 entsprechend verschoben, so daß der Betrachter durch Drehung des Okulars 13 im gesamten von der Kamera 6 gelieferten Bild "umherblicken" kann.
In weiteren Ausführungsformen des Operationsmikroskopes 1 ist das Okularstativ 14 nicht am Mikroskopstativ 7 angebracht. Statt dessen ist es in einer Ausführungsform eigenständig am Boden und in einer anderen Ausführungsform eigenständig an der Decke befestigt.
Das LCD-Display 19 benötigt zum Betrieb eine Lichtquelle. Dazu wird an einer am Auflichtmikroskop 4 ohnehin vorhandene Lichtquellen (nicht dargestellt) Licht über einen Lichtwellenleiter ausgekoppelt und parallel zur Datenverbindung 12 zum LCD-Display 19 getragen. Die Lichtquelle am Auflichtmikroskop 4 liefert Weißlicht. Für LCD-Displays, die dreifarbiges RGB-Licht benötigen, ist in den Strahlengang von der Lichtquelle des Auflichtmikroskopes 4 zum LCD-Display 19 ein Farbrad geschaltet, das bei entsprechendem Durchlauf von farbigen Sektoren das geeignete RGB-Licht für das LCD-Display 19 erzeugt.
Die mechanische Entkopplung von Okular 13 und Auflichtmikroskop 4 ermöglicht es je nach Anwendungsgebiet, z. B. je nach Operationsart, die günstigste ergonomische Aufstellung zu verwirklichen. Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Anordnung für die Wirbelsäulenchirurgie, die ein typisches Beispiel für eine Operation ist, bei der sich ein Chirurg 24 im wesentlichen entlang eines Kreisbogens um das OP-Feld herum bewegt, damit er es immer mit den Händen erreichen kann. Für solche Anwendungen ist es zweckmäßig, daß die optische Achse 23 des Auflichtmikroskopes 4 senkrecht zum Operationstisch 2 ausgerichtet ist, auf dem der Patient 3 liegt. Bei einer Drehung des Mikroskops 4 an seinem Mikroskopstativ 7 ändert sich der Fokuspunkt 32 am Patienten 3 nicht. Darüber hinaus bleibt der Abstand zwischen einer Objektivebene 31 des Objektives 5 und der Ebene des Fokuspunktes 3 unverändert.
Eine besonders zweckmäßige ergonomische Anordnung erreicht man dabei, wenn ein Chirurg 24 seine Blickrichtung 33 beibehalten kann, während er sich um das OP-Feld herumbewegt. Da dazu seine Augenposition 34 gegenüber dem Okular 13 unverändert bleiben sollte, ist für solche Anwendungen eine zur optischen Achse 23 parallele Führung des Okularstatives 14 vorteilhaft. In der Ausführungsform der Fig. 2 sind deshalb das Mikroskopstativ 7 und das Okularstativ 14 an einer gemeinsamen Drehachse 41 angebracht, die den Fokuspunkt 32 schneidet. In Fig. 2 fällt die Drehachse 41 mit der optischen Achse 23 zusammen. Dies muß aber nicht zwangsläufig so sein, wie Fig. 3 zeigt.
Um eine Schwingungsentkopplung zwischen Okular 13 und Mikroskop 4 zu erreichen, ist das Okularstativ 14 über einen Schwingungsdämpfer 40 an der Drehachse 41 befestigt.
Eine ergonomisch bequeme Neigung der Blickrichtung 33 gegen die Horizontale liegt in der Größenordnung von 15°. Der Abstand zwischen Objektivebene 31 und Fokuspunkt 32 liegt regelmäßig zwischen 25 und 40 cm, wobei der Abstand zwischen Fokuspunkt 32 und Körperoberfläche des Patienten 3 durchaus 10 cm betragen kann. Je nach Körperstatur des Chirurgen 24 liegt der vertikale Abstand zwischen Fokuspunkt und Auge zwischen 50 und 60 cm, so daß der Chirurg 24 das Operationsfeld am Patienten 3 bequem erreichen kann. Der waagrechte Abstand beträgt dann üblicherweise zwischen 25 und 35 mm. Diese Werte können aber je nach Körpergröße des Chirurgen 24 und eingesetzter Operationstechnik auch schwanken.
Durch den teilweise parallelen Verlauf von Mikroskopstativ 7 und Okularstativ 14 kann in der Ausführungsform der Fig. 2 eine einfache Anpassung an die Wünsche des Chirurgen erreicht werden. Insbesondere kann der Chirurg durch die zwei Gelenke 16 und 17 im Okularstativ 14 die Okularhöhe bei gleichbleibender Neigung verstellen.
Eine andere Geometrie von Auflichtmikroskop 4 und Okular 13 zeigt Fig. 3, die von einem chirurgischen Eingriff im Gehirn oder im HNO-Bereich ausgeht. Dort können die Abstände auch andere Werte annehmen, insbesondere kann der vertikale Abstand zwischen Augenposition 34 und Fokuspunkt 32 wesentlich geringer, gelegentlich sogar negativ sein. Wie zu sehen ist, liegt die optische Achse 23 des Auflichtmikroskopes 4 nahezu parallel zur Ebene des Operationstisches 2 bzw. nimmt einen sehr spitzen Winkel dazu ein. Trotz dieser Anordnung ist die Blickrichtung 33 des Chirurgen 24 auf das ergonomisch günstige Maß von etwa 15° einstellbar. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind das Mikroskopstativ 7, und das Okularstativ 14 hier ebenfalls an einer gemeinsamen Drehachse 41 angeschlagen, so daß auch hier der Chirurg 24 eine kreisbogenartige Bewegung um das OP-Feld herum ausführen kann.
Die große Freiheit, die durch die Entkopplung von Okular 13 und Auflichtmikroskop 4 erreicht ist, zeigt Fig. 4 besonders eindrucksvoll. Hier verläuft die optische Achse 32 schräg nach oben, um bei Operationen im Dentalbereich oder bei oberkieferchirurgischen Eingriffen dem Chirurgen 24 einen optimalen Einblick zu ermöglichen.
Die weitgehende mechanische Entkopplung von Okular 13 und Auflichtmikroskop 4 gibt aber nicht nur größtmögliche Freiheit bei der gegenseitigen Anordnung von Auflichtmikroskop und Okular, sondern ermöglicht auch auf einfache Weise eine Replizierung der Operationsbilder.
Fig. 5 zeigt eine diesbezügliche Anordnung, bei der ähnlich wie in Fig. 1 die optische Achse senkrecht zum Operationstisch 2 liegt. Zusätzlich zum Mikroskopstativ 14 mit Okular 13 für den Chirurgen 24 ist hier eine weitere Einheit für einen Assistenten 25 vorgesehen, der ebenfalls über ein eigenes Okular 26 verfügt, das an einem Zweitokularstativ 35 angebracht ist. Okularstativ 14 und Zweitokularstativ 35 sind über den erwähnten Drehgeber miteinander verbunden, so daß die gegenseitige Lage von Okular 13 und Zweitokular 26 auch bei Bewegungen der Kamera 4 durch die Steuereinrichtung 22 konstant gehalten werden kann. Weiter kann der Winkel der Okulare zu einer Vorzugsrichtung gemessen werden, um das Mikroskop zu steuern.
In der Ausführungsform der Fig. 5 ist darüber hinaus ein Drittokular 28 für eine OP-Schwester 27 vorgesehen und über ein Tischstativ 29 am Operationstisch 2 befestigt. Der Einblick in das Drittokular 28 ermöglicht es der Operationsschwester 27 frühzeitig zu erkennen, welche Instrumente dem Chirurgen 24 bzw. dem Assistenten 25 zur Verfügung gestellt werden müssen.
Der Drehgeber 30 in der Ausführungsform der Fig. 5 dient jedoch nicht nur dazu, die gegenseitige Lage von Okular 13 und Zweitokular 26 im Falle von Bewegungen des Auflichtmikroskopes 4 anzupassen, sondern kann auch noch für eine Bildkorrektur ausgewertet werden, wenn eine Operationsanordnung, wie in Fig. 6 dargestellt, vorliegt. Hier befinden sich Okular 13 und Zweitokular 26 genau gegenüber. Das Okular 13 des Chirurgen 24 zeigt eine Okularansicht 36, die in Fig. 7 dargestellt ist. Das Stereobildpaar 38 ist in der Okularansicht 36 seitenrichtig und nicht invertiert. Damit der Assistent 26 ebenfalls ein auf seinem dem Chirurgen 24 gegenüberliegenden Standpunkt bezogenes Bild im Zweitokular 26 sieht, ist die Zweitokularansicht 37 invertiert und seitengespiegelt. Beide Okulare zeigen damit die jeweiligen Bilder mit einer Stereobasis, die der räumlichen Lage der Okulare, bezogen auf das Objekt- bzw. Operationsfeld, entspricht. Die dazu nötige Bildumkehr wird von der Steuereinrichtung 22 bewirkt, indem das Stereobildpaar punktgespiegelt wird, sobald die Steuereinrichtung 22 an der Auslesung des Drehgebers 30 erkennt, daß das Zweitokular 26 dem Okular 13 gegenüberliegt oder nahezu gegenüberliegt (z. B. 180° +/- 20°).
In einer weiteren Ausführungsform, die im wesentlichen der der Fig. 1 entspricht, wird eine sogenannte x/y-Kupplung realisiert. Diese erlaubt über eine Verstellung der Mikroskopbefestigung am Bügel 39 und am Drehgelenk 10 eine Verschiebung des Mikroskopes 4 senkrecht zur optischen Achse 23. Um dabei eine einfache Bewegung des Okulares 13 zu ermöglichen, ist das Okularstativ 14 in diesem Fall nicht an einem auf der optischen Achse 23 liegenden Punkt, sondern an anderer Stelle am Mikroskopstativ 7 befestigt, z. B. am Gelenk 8 oder 9. Dadurch kann sich das Okular 13 bei der erwähnten Verschiebung optional mitbewegen, muß es aber nicht.

Claims

1. Mikroskop mit einem Objektiv (5) und mindestens einem Okular (13), das Bilder eines vom Objektiv (5) erfaßten Objektes (3) wiedergibt, sowie einer Kamera (6), die Bilder des vom Objektiv (5) erfaßten Objektes (3) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Okular (13) ein von einer Wiedergabevorrichtung (19) erzeugtes Bild erfaßt, wobei die Wiedergabevorrichtung (19) das von der Kamera (6) aufgenommene Bild wiedergibt.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Okular (13) eine Kopfanlage aufweist und an einem Okularstativ (14) befestigt ist, das gegenüber dem Objektiv (5) verstellbar ist.

3. Mikroskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stereokamera (6) und ein Stereookular (13), das von der Wiedergabevorrichtung (19) erzeugte, stereoskopische Bilder erfaßt.

4. Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise abschaltbare Koppeleinheit, die eine Bewegung des Okulars (13), insbesondere eine Drehung, erfaßt und das Objektiv (5) und/oder die Kamera (6) entsprechend bewegt.

5. Mikroskop nach den Ansprüchen 2 und 4, gekennzeichnet durch einen Drehbewegungssensor am Okularstativ (14) und einen Drehantrieb (20) an einem das Objektiv (5) tragenden Mikroskopstativ (7).

6. Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabevorrichtung (19) auch zur Wiedergabe von Zusatzinformation ausgebildet ist, die nicht von der Kamera (6) stammt.

7. Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Datenverbindung (12) zwischen Kamera (6) und Wiedergabevorrichtung (19), die zur Übermittlung von Bilddaten der von der Kamera (6) aufgenommenen Bilder ausgebildet ist.

8. Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Objektiv (5) eine Lichtquelle zur Objektbeleuchtung zugeordnet ist, die Wiedergabevorrichtung ein LCD- Display (19) aufweist und eine Lichtleitereinrichtung (12) vorgesehen ist, die von der Lichtquelle erzeugtes Licht zum LCD-Display (19) leitet.

9. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Okularstativ (14) an einem das Objektiv (5) und die Kamera (6) tragenden Mikroskopstativ (7) befestigt ist.

10. Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Okulare (13, 26).

11. Mikroskop nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Steuerung (22), die in beiden Okularen (13, 26) Stereobilder (36, 37) mit einer Stereobasis erzeugt, die der jeweiligen räumlichen Lage der Okulare zum Objektfeld entspricht.

12. Mikroskop nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Okulare (13, 26) unabhängig voneinander bewegbar sind.

13. Verwendung des Mikroskops nach einem der obigen Ansprüche als Operationsmikroskop.