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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Mikroskop, mit einem Objektiv und mindestens einem Okular und einer
Kamera, wobei das Okular ein zu untersuchendes Objekt zur visuellen
Beobachtung wiedergibt, und die Kamera das Objekt durch das Objektiv
hindurch aufnimmt, wobei das Okular das auf einer Wiedergabevorrichtung
dargestellte Objektbild erfaßt und
wobei zur freien Einstellbarkeit der Okularlage relativ zur Objektlage
das Okular zusammen mit der Wiedergabevorrichtung relativ zum Objektiv
und zur Kamera bewegungsmäßig entkoppelbar
ist.
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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.
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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 aufgenomene Bild auf
einen Monitor zu leiten. Solche Monitore können zwar, wie aus
US 6.317.260 B1 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.
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Die
DE 43 21 934 C2 befaßt sich mit einem chirurgischen
Mikroskop und schildert eine Ausführungsform bei der ein Mikroskop
mit einer Kamera versehen ist, die ihre Bilder an eine Wiedergabevorrichtung
in einem Stereookular liefert, welches in Art einer HMD-Brille helmartig
vor dem Auge des Operateurs gehalten ist. Weiter ist eine elektromechanische Kopplung
vorgesehen, die mittels Ultraschallkommunikation eine Information über die
Lage der Wiedergabevorrichtung relativ zum Mikroskop auswertet,
so daß bei
einer Verschiebung der Wiedergabevorrichtung aufgrund einer Kopfbewegung
des Operateurs automatisch eine entsprechende Nachführung des an
einem eigenen, mit Antrieben versehenen Stativ befestigten Mikroskops
erfolgt.
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In der
US
5.067.804 ist ein gattungsgemäßes Stereomikroskop beschrieben,
das über
Kameras und Datenleitungen sowie Wiedergabevorrichtungen entsprechende
Bilder eines Operationsgebietes in einem Stereookular erzeugt. Das
Stereookular ist an einem eigenen Stativ angebracht. Damit wird gegenüber der
DE 43 21 934 C2 der
Vorteil einer Entlastung des Benutzers erreicht, allerdings mit
einem groß bauenden
Gerät.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, ein Mikroskop zu schaffen, das die ergonomischen Nachteile
des Standes der Technik vermeidet und dennoch kompakt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem
gattungsgemäßen Mikroskop
dadurch gelöst, daß das Okular
an einem Okularstativ befestigt ist, das gegenüber dem Objektiv verstellbar
ist, und daß das
Okularstativ an einem das Objektiv und die Kamera tragenden Mikroskopstativ
befestigt ist.
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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.
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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.
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Objektiv und Kamera sind 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 ein eigenständiges
Okularstativ vorgesehen, daß das
Okular trägt.
Damit das Mikroskop ein einziges Gerät bildet, ist das Okularstativ am
Mikroskopstativ befestigt und gegenüber diesem verstellbar ausgebildet.
Darüber
hinaus kann dadurch eine leitungsgebundene Datenverbindung zwischen
Kamera und Wiedergabevorrichtung besonders störungssicher verlegt werden,
ohne daß aufwendige
Steckverbindungen zwingend erforderlich wären.
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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 das Okular am
Okularstativ befestigt, das gegenüber dem Objektiv verstellbar
ist. Ein solches Okularstativ ermöglicht 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 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Operationsmikroskops,
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2 eine
schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit parallel
zueinander liegendem Okular- und Mikroskopstativ,
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3 eine
schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit nahezu horizontal
liegender optischer Achse,
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4 eine
schematische Darstellung eines Operationsmikroskops für Dental-Operationen,
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5 eine
schematische Darstellung eines Operationsmikroskops mit drei Okularen,
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6 ein
Operationsmikroskop ähnlich
dem der 5, jedoch mit
gegenüberliegenden
Okularen, und
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7 eine
Schemadarstellung einer Bildkorrektur beim Mikroskop der 6.
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In 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.
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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.
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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.
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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 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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. 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.
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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 2 sind deshalb das
Mikroskopstativ 7 und das Okularstativ 14 an einer
gemeinsamen Drehachse 41 angebracht, die den Fokuspunkt 32 schneidet.
In 2 fällt die
Drehachse 41 mit der optischen Achse 23 zusammen.
Dies muß aber
nicht zwangsläufig
so sein, wie 3 zeigt.
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Um eine Schwingungsentkopplung zwischen Okular 13 und
Mikroskop 4 zu erreichen, ist das Okularstativ 14 über einen
Schwingungsdämpfer 40 an der
Drehachse 41 befestigt.
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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.
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Durch den teilweise parallelen Verlauf
von Mikroskopstativ 7 und Okularstativ 14 kann
in der Ausführungsform
der 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.
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Eine andere Geometrie von Auflichtmikroskop 4 und
Okular 13 zeigt 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 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.
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Die große Freiheit, die durch die
Entkopplung von Okular 13 und Auflichtmikroskop 4 erreicht ist,
zeigt 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.
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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.
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5 zeigt
eine diesbezügliche
Anordnung, bei der ähnlich
wie in 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.
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In der Ausführungsform der 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.
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Der Drehgeber 30 in der
Ausführungsform der 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 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 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°).
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In einer weiteren Ausführungsform,
die im wesentlichen der der 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.