DE19538382A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein optisches Therapie- und/oder Diagnoseinstrument sowie Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein optisches Therapie- und/oder Diagnoseinstrument nach dem Oberbegriff des Anspruches 9. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung für optische Therapie- und/oder Diagnoseinstrumente nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.

Die Beleuchtungsstärke von Beleuchtungseinrichtungen an Operationsmikroskopen ist üblicherweise so ausgelegt, daß die resultierende Leuchtdichte für das Patientenauge bei Augen­ operationen in der Objektebene des Operationsmikroskopes relativ ungefährlich ist. Eine mögliche Gefährdung des Patientenauges ergibt sich jedoch, wenn der Abstand zwischen dem Patientenauge und dem Operationsmikroskop geringer wird und sich die Leuchtdichte in diesem Fall dementsprechend vergrößert.

Vor dem Beginn der eigentlichen Augenoperation wird im Operationssaal nunmehr häufig das Operationsmikroskop mit der eingeschalteten Beleuchtungseinrichtung über das Patientenauge geschwenkt, um das Operationsmikroskop geeignet zu positionieren. Hierbei wird normalerweise nicht darauf geachtet, daß ein gewisser Mindestabstand zwischen dem Operationsmikroskop und dem Patientenauge eingehalten wird. Die Folge ist, daß das Patientenauge unter Umständen mit einer zu hohen Beleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte beaufschlagt und demzufolge gefährdet wird.

Aus dem US-Patent US 45 31 816 der Anmelderin ist ein Ultraschall-Abstandssensor bekannt, mit dem der unmittelbare Kontakt zwischen einem Operationsmikroskop und dem Patienten beim motorischen Absenken verhindert werden soll. Die oben angesprochene Problematik läßt sich mit dieser Anordnung jedoch nicht zufriedenstellend lösen.

Die gleiche Problemstellung resultiert desweiteren auch bei Beleuchtungseinrichtungen anderer optischer Therapie- und/oder Beobachtungseinrichtungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, mit möglichst geringem Aufwand den Schutz des Patientenauges vor überhöhten Leuchtdichte-Werten einer Beleuchtungseinrichtung eines optischen Therapie- und/oder Diagnoseinstrumentes bei Augen­ operationen stets zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 8. Gegenstand des Anspruches 9 ist eine geeignete Vorrichtung, die zur Lösung der o.g. Aufgabe geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird nunmehr das an einem Trägersystem angeordnete optische Therapie- und/oder Diagnoseinstrument mit Distanz-Erfassungsmitteln versehen, die laufend den Abstand zwischen dem Instrument und dem Patienten erfassen. Hierbei ist ein vom Benutzer einstellbarer Mindestabstand vorgesehen, ab dem die eingestellte Beleuchtungsstärke der Beleuchtungs­ einrichtung entweder reduziert oder aber die Beleuchtungs­ einrichtung sogar komplett abgeschaltet wird. Dies bedeutet, daß im Falle des Schwenkens eines derartigen Instrumentes in unmittelbarer Nähe des Patientenauges keine gefährdende Leucht­ dichte für das Patientenauge mehr resultieren kann.

In einer alternativen Ausführungsform zum automatisierten Abschalten oder Reduzieren der Beleuchtungsstärke können die Distanz-Erfassungsmittel dazu herangezogen werden, im Fall eines detektierten, wählbaren Mindestabstandes über Signal- Mittel ein deutlich wahrnehmbares Warnsignal zu erzeugen. Dies kann beispielsweise in Form eines akustischen oder aber optischen Warnsignales geschehen. Für das Bedienpersonal ist über das Warnsignal gewährleistet, daß sofort die gefährliche Position des jeweiligen Instrumentes relativ zum Patienten erkannt wird und das Instrument weggeschwenkt werden kann.

Die beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der entsprechenden Vorrichtungen können je nach gewünschtem Aufwand alternativ oder aber auch in Verbindung miteinander realisiert werden, d. h. der Einsatz der Signal- Mittel kann beispielsweise zusätzlich zum automatisierten Abschalten bzw. der Beleuchtungsstärke-Reduzierung vorgesehen werden.

Vorzugsweise finden die erfindungsgemäßen Verfahren bzw. die erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtungen Anwendung in einem Operationsmikroskop, welches an einem geeigneten Trägersystem befestigt wird. Jedoch ist der Einsatz einer solchen Beleuchtungseinrichtung prinzipiell auch in Verbindung mit anderen bekannten optischen Therapie- und/oder Diagnose­ instrumenten möglich.

Als besonders vorteilhaft erweist sich der Einsatz eines im Operationsmikroskop schon vorgesehenen Autofokus-Systemes als Distanz-Erfassungsmittel. Es ist in diesem Fall keine zusätzliche Hardware erforderlich, lediglich eine Steuereinheit muß entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten. Dies kann etwa durch eine geeignete Programmierung etc. erfolgen.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Figuren.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Block-Darstellung eines Operationsmikroskopes in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des über die Distanz- Erfassungsmittel detektierten Abstandes zwischen Patient und Instrument innerhalb eines bestimmten Zeitintervalles.

In Fig. 1 ist ein Operationsmikroskop (1) als optisches Therapie- und/oder Diagnoseinstrument mit den entsprechenden Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisiert dargestellt. Das Operationsmikroskop (1) ist über geeignete Verbindungs­ elemente an einem Trägersystem (2) angeordnet. Das Trägersystem (2) ist in der Darstellung der Fig. 1 lediglich schematisiert dargestellt und kann etwa als bekanntes Boden- oder aber Deckenstativ ausgeführt sein, das ein beliebiges manuelles oder aber motorisches räumliches Positionieren des Operations­ mikroskopes (1) in mehreren Freiheitsgraden ermöglicht. Geeignete Trägersysteme sind etwa aus der EP 0 023 003 oder aus der DE 42 02 922 der Anmelderin bekannt. Das vorgesehene Operationsmikroskop (1) weist einen prinzipiell bekannten optischen Aufbau auf. Hierzu gehört ein von den Beobachtungsstrahlengängen durchsetztes Hauptobjektiv (10), ein nachgeordneter pankratischer Vergrößerungs-Wechsler (4) sowie ein entsprechender Binokulartubus (3) zum Einblick für den operierenden Chirurgen. Desweiteren ist eine zwischen dem Hauptobjektiv (10) und dem Vergrößerungswechsler (4) angeordnete Beleuchtungseinrichtung (5) vorgesehen.

Die vorzugsweise modular ausgeführte Beleuchtungseinrichtung (5) umfaßt ein oder mehrere - nicht dargestellte - Umlenk­ elemente, über die Licht einer vorzugsweise separat vom Instrument angeordneten Lichtquelle (6) in Richtung des betrachteten Objektfeldes (7) umgelenkt wird. Das Licht der extern angeordneten Lichtquelle (6) wird über einen faser­ optischen Lichtleiter (8) zur Beleuchtungseinrichtung (5) am Operationsmikroskop (1) hin übertragen.

Das am Operationsmikroskop (1) angeordnete Modul der Beleuchtungseinrichtung (5) ist lediglich schematisiert dargestellt, da zur Realisierung der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen prinzipiell eine Reihe bekannter Beleuchtungseinrichtungen mit diversesten Umlenkspiegel- Konfigurationen etc. in Betracht kommen. Die vorliegende Erfindung ist demzufolge in keiner Weise auf eine spezielle Beleuchtungs-Konfiguration beschränkt.

Das dargestellte Operationsmikroskop umfaßt desweiteren ein Autofokus-System, wie es etwa in der DE 41 31 737 der Anmelderin detailliert beschrieben wird. Dieses Autofokus- System ist als aktiver Autofokus ausgeführt und umfaßt einen Projektions- und einen Detektions-Strahlengang im Projektions- Strahlengang ist eine Strahlungsquelle (9), ausgeführt als bekannte Laser-Diode, vorgesehen, der eine Reihe optischer Elemente (11a, . . . 11f) zur Dimensionierung des emittierten Laser-Strahlenbündels vorgeordnet sind. Das entsprechend dimensionierte Laser-Strahlenbündel gelangt auf ein Umlenk­ element (12a), über das der Laserstrahl durch das Hauptobjektiv (10) in Richtung Objektebene (7) umgelenkt wird. Der von der Objektebene (7) reflektierte Laserstrahl gelangt im Detektions- Strahlengang über ein Umlenkelement (12b) und zwei weitere optische Elemente (17a, 17b) auf ein vorzugsweise zweidimen­ sionales elektrooptisches Detektorelement (13). Das Detektor­ element (13) ist als bekanntes CCD-Array ausgeführt. Dem elektrooptischen Detektorelement (13) ist eine Auswerteeinheit (14) nachgeordnet, die die Position des von der Objektober­ fläche (7) reflektierten Laser-Strahlenbündels auf dem zweidimensionalen Detektorelement (13) erfaßt.

Zur konkreten Funktionsweise dieses Autofokus-Systems sei noch einmal auf die DE 41 31 737 der Anmelderin verwiesen. Wesentlich für die Funktion in den erfindungsgemäßen Verfahren ist hierbei, daß bei eingeschaltetem Autofokus-System laufend die Entfernung zwischen dem Instrument und der Objektoberfläche erfaßt wird, d. h. das Autofokus-System dient als Distanz- Erfassungsmittel, das laufend die interessierende Entfernung erfaßt und an eine Steuereinheit (15) übergibt.

Die Steuereinheit (15) wiederum zieht die laufend ermittelten Distanz-Informationen des Autofokus-Systems heran, um bei ggf. zu geringer Distanz, d. h. ab einem Mindestabstand zwischen dem Operationsmikroskop (1) und dem Objektfeld (7) die Beleuchtungseinrichtung (5) abzuschalten oder aber zumindest die Beleuchtungsstärke zu reduzieren. Zum Reduzieren der Beleuchtungsstärke bzw. zum Abschalten der Beleuchtung wird vorzugsweise die Versorgungsspannung der Lichtquelle (6) von der Steuereinheit (15) verringert.

Alternativ hierzu kann jedoch auch bei Lichtquellen, bei denen keine Veränderung der Versorgungsspannung möglich ist, eine Reduzierung der Beleuchtungsstärke erfolgen, indem etwa geeignete Blenden oder Filter mit entsprechenden Transmissionscharakteristiken in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden. Der erwähnte Mindestabstand, ab dem eine Abschaltung der Beleuchtungseinrichtung resultiert, läßt sich vorteilhafter­ weise über die Steuereinheit (15) vom Benutzer definiert einstellen und somit optional an verschiedenste räumliche Gegebenheiten und mögliche Beleuchtungs-Konfigurationen anpassen. Hierzu umfaßt die Steuereinheit (15) geeignete Abstands-Einstellmittel (18), die vom Benutzer betätigt werden können. In Fig. 1 sind diese Abstands-Einstellmittel (18) hierbei in schematisierter Form als Drehknopf dargestellt. Desweiteren umfaßt die Steuereinheit (15) in einer vorteil­ haften Ausführungsform Beleuchtungsstärke-Einstellmittel (19) zum Einstellen einer gewünschten Soll-Beleuchtungsstärke für die eigentliche Operation, die in Fig. 1 ebenfalls in schematisierter Form als Drehknopf an der Steuereinheit (15) dargestellt sind.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden über die Abstands-Einstellmittel (18) der Steuereinheit (15) zwei Abstände d₁ bzw. d₂ vom Operationsmikroskop vorgegeben, zwischen denen die Beleuchtungseinrichtung (5) bzw. die entsprechende Lichtquelle (6) mit der gewünschten Soll- Beleuchtungsstärke arbeitet. Wird über das als Autofokus-System ausgeführte Distanz-Erfassungssystem ein Abstand d_i registriert, der nicht innerhalb des Intervalles [d₁, d₂] liegt, so erfolgt automatisch eine Abschaltung der Beleuchtungseinheit (5) oder aber zumindest eine Reduzierung der Beleuchtungsstärke auf einen für das Patientenauge harmlosen Wert wie oben erläutert. Ein Beispiel für einen derart programmierten Betriebsmodus ist in der Darstellung der Fig. 2 skizziert. Aufgetragen ist hierbei nach rechts der zeitliche Verlauf des Operations­ mikroskop-Schwenkvorganges, während senkrecht der jeweils über die Distanz-Erfassungsmittel erfaßte Abstand d_i zwischen Operationsmikroskop und Objektebene angegeben ist. Vorgegeben ist hierbei ein Distanz-Intervall zwischen den gewählten Abständen d₁ und d₂. Zum Zeitpunkt T₁ wird der eingestellte Abstand unterschritten, in diesem Moment schaltet die Steuereinheit (15) der erfindungsgemäßen Beleuchtungs- Einrichtung (5) die Beleuchtung vollständig ab. Es wird jedoch weiterhin über das Autofokus-System laufend der Abstand detektiert, so daß zum Zeitpunkt T₂, wenn der Abstand wieder innerhalb des Soll-Intervalles liegt, die Beleuchtungs­ einrichtung (5) wieder angeschaltet wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind desweiteren Signalmittel (16) in Form eines akustischen Signal­ gebers vorgesehen, die ebenfalls mit der Steuereinheit (15) verbunden sind. Die Signalmittel (16) sind dabei so geschaltet, daß beim Abweichen vom vorgegebenen Soll-Abstand bzw. Soll- Intervall ein deutliches Warnsignal abgegeben wird. Alternativ hierzu kann selbstverständlich auch ein optisches Warnsignal über geeignete optische Signalmittel abgegeben werden.

Während im dargestellten Ausführungsbeispiel die akustischen Signalmittel (16) zusätzlich zum Abschalten der Beleuchtung oder aber zum Reduzieren der Beleuchtungsstärke vorgesehen sind, kann in einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das registrierte Unterschreiten eines Mindestabstandes nur durch die jeweiligen Signalmittel (16) angezeigt werden, das Wegschwenken des Instrumentes erfolgt dann über das jeweilige Bedienpersonal. Ein automatisches Abschalten der Beleuchtung oder aber ein Reduzieren der Beleuchtungsstärke ist in einer derartigen Ausführungsform nicht vorgesehen.

Neben dem als Autofokus-System ausgeführten Distanz-Erfassungs­ mittel des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist es desweiteren jederzeit möglich, auch geeignete Ultraschall- Abstandssensoren als Distanz-Erfassungsmittel einzusetzen.

Vorteilhaft am dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Autofokus-System ist, daß bei einem damit ausgerüsteten Operationsmikroskop keine weiteren Modifikationen im Hinblick auf zusätzliche Maßnahmen zur Distanz-Erfassung etc. erforderlich sind.

Claims (13)

1. Verfahren zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung eines optischen Therapie- und/oder Diagnoseinstrumentes, welches an einem Trägersystem befestigt ist und Distanz- Erfassungsmittel zum laufenden Bestimmen des Abstandes zwischen dem Instrument und einem Patienten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall eines detektierten, wählbaren Mindestabstandes die Beleuchtungseinrichtung (5) mit einer reduzierten Beleuchtungsstärke betrieben oder komplett abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur laufenden Abstandsbestimmung ein Ultraschall-Abstands­ sensor verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur laufenden Abstandsbestimmung ein Autofokus-System des Instrumentes verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Reduzieren der Beleuchtungsstärke oder zum vollständigen Abschalten die Versorgungsspannung der Beleuchtungs­ einrichtung (5) verringert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Signal-Mittel (16) vorgesehen sind, die beim Unter­ schreiten des eingestellten Mindestabstandes deutlich wahrnehmbare Warnsignale abgeben.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Mittel (16) akustische Warnsignale abgeben.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsintervall-Bereich mit Beleuchtungsstärke- Änderungsmitteln (19) einstellbar ist, innerhalb dessen die Beleuchtungseinrichtung (5) mit einer wählbaren Soll- Beleuchtungsstärke arbeitet und im Falle von detektierten Abständen, die größer oder kleiner als der vorgegebene Abstandsintervall-Bereich sind, mindestens mit einer reduzierten Beleuchtungsstärke betrieben wird.

8. Verfahren zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung eines optischen Therapie- und/oder Diagnoseinstrumentes, welches an einem Trägersystem befestigt ist und Distanz- Erfassungsmittel zum laufenden Bestimmen des Abstandes zwischen dem Instrument und einem Patienten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß Signal-Mittel (16) vorgesehen sind, die im Fall eines detektierten, wählbaren Mindestabstandes zwischen dem Instrument und dem Patienten ein deutlich wahrnehmbares Warnsignal abgeben.

9. Beleuchtungseinrichtung für ein optisches Therapie­ und/oder Diagnoseinstrument, welches an einem Trägersystem befestigt ist und Distanz-Erfassungsmittel zum laufenden Bestimmen des Abstandes zwischen dem Instrument und einem Patienten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (15) vorgesehen ist, die im Fall eines detektierten, wählbaren Mindestabstandes zwischen Instrument und Patient die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungseinrichtung (5) reduziert oder die Beleuchtungseinrichtung (5) komplett abschaltet.

10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Therapie- und/oder Diagnoseinstrument als Operationsmikroskop (1) ausgeführt ist.

11. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanz-Erfassungsmittel als Autofokus- System ausgeführt sind.

12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (15) Abstandseinstell- Mittel (18) umfaßt.

13. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (5) Beleuchtungsstärke-Änderungsmittel (19) umfaßt.