DE19720851A1 - Ophthalmologisches Untersuchungsgerät sowie Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Description

EP 369 415 und EP 562 742 beschreiben ein "direct retinal scan display" als Alternative für optische Displays wie einen Monitor, wobei durch direktes "Schreiben" der Bildinformation auf den Augenhintergrund des Beobachters nur sehr geringe Leistungen (nicht größer als 20 Mikrowatt) erforderlich sind.

Eine Videoinformation (z. B. RGY-Signal) wird einem oder mehreren Laserstrahlen aufmodelliert und diese Laserstrahlen werden mittels eines Scanners, der zum Beispiel aus elektrisch angesteuerten Piezokristallen besteht, in x- und y- Richtung abgelenkt und über eine reflektierende ebene Fläche in das Beobachterauge eingespiegelt.

Eine variable Optik dient zum Fokussieren der Strahlen auf der Retina.

Das System kann monokular oder binokular zum Einsatz kommen.

US 5 467 104 und WO 94/09472 beschreiben ein "virtual retinal display" (VRD) mit hoher Auflösung und Farbdarstellung.

Licht von einem Laser oder einer LED wird entsprechend einer Videoinformation modelliert und über einen Microscanner und eine Projektionsoptik direkt auf die Retina projiziert. Das reflektierende Element zur Einspiegelung kann ein Teilerspiegel sein, so daß sich das Projektionsbild der Umgebung überlagert.

Ein "pupil tracking system" überwacht die Stellung der Augen und verschiebt die Projektionsrichtung so, daß immer die Pupille des Beobachters getroffen wird.

Dem Beobachter kann ein 140°-Feld angeboten werden.

Bei vielen Anwendungen in der Ophthalmologie (z. B. Spaltlampe, Funduskamera, Laserophthalmoskop) beobachtet der Arzt über einen optischen Einblick und/oder einen Monitor die verschiedenen Abschnitte des Patientenauges (Hornhaut, Iris, Linse, Glaskörper, Netzhaut usw.).

Bei der Spaltlampe dient ein Stereomikroskop mit Einblick zur Beobachtung des Spaltbildes, wobei das Ausspiegeln eines Teilbildes in eine Videokamera und Darstellung auf einem Monitor bekannt sind.

Bei Funduskameras wird üblicherweise die Einstellung des Fundusbildes über Okular oder über Monitor beobachtet.

Neben der durch die bekannten Anordnungen bedingten unbequemen Körperhaltung für den Arzt ist von Nachteil, daß für den Arzt ein Blick auf den gesamten Patienten und das Auge oder aber das gesamte Auge und den interessierenden Augenabschnitt gleichzeitig nicht möglich ist.

Zur Realisierung der Beobachtung ist eine mechanisch und optisch aufwendige Baugruppe erforderlich.

Bei Betrachtung auf dem Monitor ist die Stereodarstellung eingeschränkt und die Auflösung wird verringert.

Stereobeobachtungsbrillen, welche nach dem Shutterprinzip arbeiten (wechselseitiges Darbieten des Bildes für das rechte und linke Auge) liefern systembedingt (100 Hz Fernsehtechnik) kein flimmerfreies Bild.

Vor allem bei hohen täglichen Patientenzahlen, aber auch bei langer Dauer einer Einzeluntersuchung ist die Tätigkeit an einem Monokulareinblick für den behandelnden Arzt sehr anstrengend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Untersuchung für den Arzt zu erleichtern und gleichzeitig seine Untersuchungsmöglichkeiten zu verbessern.

Gleichzeitig soll der mechanische und optische Aufwand der entsprechenden Untersuchungsgeräte reduziert werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Text der Patentansprüche wird hiermit in die Beschreibung eingeführt.

Erfindungsgemäß wird der vorhandene Videoanschluß an einer Spaltlampe oder Funduskamera genutzt, um das Eingangssignal für ein Display zu erzeugen, das dem Kopf der betrachtenden Person zugeordnet ist, vorzugsweise für ein Virtual Retinal Display, wie beispielsweise in den genannten Druckschriften beschrieben.

Damit kann der Arzt beispielsweise monokulare oder stereoskopische Spaltlampenbilder betrachten. Wie es bereits bekannt ist, wird anstelle des Okulareinblickes eine Videokamera installiert oder es erfolgt im vorhandenen Strahlengang eine Ausblendung in Richtung einer Videokamera.

Die Verwendung von zwei Videokameras ermöglicht auch eine stereoskopische Beobachtung und damit eine tiefenaufgelöste Beobachtung.

Die Beobachtung wird mit hoher Auflösung und in Farbe ermöglicht, ohne daß der Betrachter eine Zwangshaltung einnehmen muß.

Sowohl bei monokularer als auch stereoskopischer Beobachtung kann ein Wegfall des sonst zur Vergrößerung erforderlichen teleskopischen Systems ermöglicht werden und der Aufbau einer Spaltlampe wird wesentlich vereinfacht.

Die Wahl verschiedener Vergrößerungen kann nunmehr elektronisch erfolgen, über einen zwischengeschalteten Rechner, wodurch eine Sucher- oder- Zielfunktion bei geringer Vergrößerung sowie die eigentliche Spaltlampenuntersuchung bei größeren Vergrößerungen erfolgen kann.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es dem Arzt ermöglicht, durch "Einspiegeln" in sein normales Blickfeld (beim Tragen einer teildurchlässigen oder nur teilweise in einer Zone verspiegelten VRD-Brille) sowohl ein Spaltlampenbild als auch die Umgebung (Patient) zu gehen.

Da der Patient in einer endlichen Entfernung zum Arzt sitzt und das Spaltlampenbild gleichzeitig zum Patienten scharf gesehen werden sollte, wird die variable Optik des VRD zum Einstellen einer bequemen Beobachtungsentfernung verwendet.

Die variable Optik im VRD kann damit nicht zur Kompensation der Fehlsichtigkeit des Arztes eingesetzt werden; deshalb ist es nötig, daß der Arzt seine Korrektionsbrille trägt oder mittels Steckgläsern am VRD die Fehlsichtigkeit des Arztes ausgeglichen wird (analog zu Fotoapparaten).

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei welcher der untere Teil des VRD zur Projektion des Spaltlampenbildes dient (teildurchlässig oder vollverspiegelt), während der obere Teil ohne optische Wirkung zur Orientierung im Raum dient.

Bei einer Funduskamera wird durch den Anschluß eines derartigen Displays an den - üblicherweise - vorhandenen Videoanschluß eine neue Art des Bildsuchers realisiert. Es können monokulare Bilder dargestellt werden und der Einblick über Okular oder Monitor kann entfallen Für die Befundung kann aber auch eine stereoskopische Darstellung der Fundusbilder eine wertvolle Hilfe darstellen (z. B. Tiefendarstellung der Papille oder pathologische Veränderungen wie Geschwulste). Es sind bereits Funduskameras mit steroskopischer Beobachtungsmöglichkeit bekannt.

Üblicherweise wird in der Ebene der Aperturblende eine Pupillenteilung durchgeführt, beispielsweise mittels eines Rhomboidprismensatzes. Die durch die Pupillenteilung in der Aperturblendenebene entstehenden beiden Strahlengänge bilden die Basis für die stereoskopische Beobachtung. Der Anschluß von zwei Videokameras nach der erfolgten Pupillenteilung, der noch im Ausführungsbeispiel dargestellt wird, ermöglicht vorteilhaft die stereoskopische Betrachtung über ein VRD.

Eine Aufzeichnung der Bilder auf Video-Tape oder ihre digitale Speicherung kann unabhängig von der Beobachtung mittels VRD zusätzlich erfolgen.

Besonders vorteilhaft kann auch online ein Vergleich mit gespeicherten Zuständen (Verlaufskontrolle) erfolgen, die dem betrachteten Bild überlagert werden.

Bei einer Verlaufskontrolle könnte z. B. festgestellt werden, ob sich pathologische Veränderungen (z. B. Tumor) zurückgebildet oder vergrößert haben. Dazu könnte einem Auge das aktuelle Bild, dem anderen Auge ein früheres (gespeichertes) Bild dargeboten werden.

Für die Laserbehandlung könnte einem Auge die aktuelle Bildinformation (von einer Laserspaltlampe) zugeführt werden, während das andere Auge anhand eines gespeicherten Fundusbildes die Information über das zu behandelnde Netzhautareal erhält.

Aufbau, Funktion und Wirkungsweise der Erfindung werden nachstehend anhand der schematischen Darstellungen weiter erläutert.

In Fig. 1 ist eine Ausführung einer Brille B dargestellt, an der ein Scanner S befestigt ist, auf den das Licht einer Laserlichtquelle LQ mittels eines flexiblen Lichtleiters LL übertragen wird.

Das Brillenglas ist hierbei teilweise verspiegelt und das vom Scanner S erzeugte Bild wird direkt in die Retina eingespiegelt.

In Fig. 2 ist ein bekannter Spaltlampenaufbau SL dargestellt, mit einer an die Beobachtungsoptik angesetzten Videokamera VK, wobei über Leitungen EL das Videosignal auf eine Brille B übertragen wird, die für beide Betrachteraugen Scanner S aufweist, denen eine variable Optik VO zugeordnet ist.

Das Brillenglas ist erfindungsgemäß in Zonen Z1, Z2 unterteilt, wobei eine Zone zur Einspiegelung des Viodeobildes der Spaltlampe SL dienen kann, und die zweite Zone der Betrachtung der Umgebung dient.

Der Betrachter kann somit mit beiden Augen das Videobild der Spaltlampe SL sehen.

Gleichzeitig ermöglicht die doppelte Einspiegelung aber auch eine stereoskopische Betrachtung, auf die noch eingegangen wird.

Fig. 3 zeigt die Auskopplung eines Videosignales in Richtung der Betrachterbrille B über Signalleitungen EL aus einer Funduskamera FK mit Videoansatz.

In Fig. 4a ist unter Bezugnahme auf die ZEISS- Druckschrift "Augenuntersuchungen mit der Spaltlampe", Nr. 313116-7560.146 von 1996 ein Spaltlampenmikroskop dargestellt, das nach dem Prinzip einer Fernrohrlupe arbeitet. Zwischen einem Objektiv O und Tubuslinse T besteht für jedes Betrachterauge ein separater, paralleler Strahlengang. Zwischen Objektiv O und Tubuslinse T ist für jeden Strahlengang ein teleskopisches System W angeordnet, mit dem die Gesamtvergrößerung variiert wird.

Die von den Tubuslinsen T über nachfolgende drehbare Prismen P entworfenen Zwischenbilder werden mit den Okularen K betrachtet.

Hier kann beispielsweise an den Stellen ST1 oder ST2 eine Auskopplung des Beobachtungsstrahlenganges in Richtung einer Videokamera VK erfolgen, die mit einem retinalen Display, gemäß der Darstellungen in Fig. 1-3, über Leitungen EL verbunden ist.

Eine stereoskopische Betrachtung wird gemäß Fig. 4b als Draufsicht auf 4a dadurch ermöglicht, daß für die jeweiligen Zwischenbilder anstelle der Okulare K jeweils Videokameras VK vorgesehen sind und die beiden Videosignale gemäß Fig. 3 in die zugeordneten Betrachteraugen zur Erzeugung eines Stereobildes eingespiegelt werden.

Vorteilhaft kann eine Vergrößerungsänderung am elektronisch übertragenen Bild erzeugt werden, wodurch das teleskopische System W entfallen könnte.

In Fig. 4c ist eine weiter vereinfachte Anordnung dargestellt, die aus unmittelbar dem Objektiv O nachgeordneten Viodeokameras mit Abbildungsoptik besteht, deren Signal auf die Betrachterbrille übertragen wird.

In Fig. 5a ist, bezugnehmend auf die Literaturstelle "Neue Retinakamera aus Jena", Zeitschrift Augenoptik, Berlin 104 1987) 4, das Optikschema einer stereoskopischen Funduskamera dargestellt, wobei ein Binokulareinblick BE vorgesehen ist, auf den stereoskopische Teilstrahlengänge einer Ophthalmoskoplinse OL über ein Stereoprisma SP übertragen werden. Eine Fotoeinrichtung FE ermöglicht die Aufnahme von Stereobildern.

In Fig. 5b ist schematisch das Stereoprisma SP in Seitenansicht als Rhomboidprisma dargestellt, wobei AE die Ebene der Aperturblende ist und S1, S2 die Schwerpunkte der stereoskopischen Teilstrahlen darstellen.

Wie in Fig. 5b und auch 5c dargestellt, können erfindungsgemäß an die stereoskopische Funduskamera nach dem Stereoprisma SP Videokameras VK bzw. CCD-Chips (5c) angeordnet sein, deren Signal auf die Betrachterbrille B zur Erzeugung des stereoskopischen Bildes übertragen wird. Damit entfällt der Binokulareinblick BE. Durch die Möglichkeit der digitalen Bildspeicherung der erzeugten Videosignale (S1 und S2 in Fig. 5b/linker und rechter Kanal werden separat gespeichert) kann vorteilhaft ebenfalls die Fotoeinrichtung FE entfallen.

Claims (13)

1. Ophthalmologisches Untersuchungsgerät wie insbesondere eine Spaltlampe oder eine Funduskamera, zur Betrachtung eines Patientenauges
mit mindestens einer Bildaufnahmeeinheit wie einer Videokamera (VK) oder einem CCD-Chip zur Aufnahme mindestens eines Teiles des vom Untersuchungsgerät erzeugten Bildes des Auges,
sowie Mitteln (EL) zur Übertragung der elektrischen Signale der Videokamera (VK) oder des CCD-Chips auf eine mit dem Kopf des Betrachters verbundene Bilderzeugungseinheit (B, S, VO).

2. Anordnung nach Anspruch 1, mit einer Bilderzeugung durch rasterförmige Projektion mittels mindestens eines Lasers auf die Retina des Betrachters.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bilderzeugungseinheit zwei Bilder erzeugt, die den beiden Betrachteraugen zugeordnet werden.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur stereoskopischen Betrachtung, mittels zweier Bildaufnahmeeinheiten wie zwei Videokameras oder zwei CCD-Chips.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bilderzeugungseinheit Bestandteil einer Betrachterbrille ist.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein bilderzeugender Scanner an der Betrachterbrille angebracht ist.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Scanner eine variable Optik zugeordnet ist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an der Betrachterbrille mindestens ein Lichtleiter befestigt ist, der ein von mindestens einer Laseranordnung und mindestens einem Scanner erzeugtes Bild auf das Betrachterauge projiziert.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gläser der Betrachterbrille teilweise oder vollverspiegelt ausgebildet sind.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Brillengläser in Zonen unterteilt sind und mindestens eine Zone mindestens teilverspiegelt ausgebildet ist.

11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für den Betrachter ein Refraktionsausgleich durch eine weitere Brille oder wechselbare Gläser erfolgt.

12. Verfahren zum Betrieb einer dem Betrachterkopf zugeordneten Bilderzeugungseinheit nach mindestes einem der Ansprüche 1-11, wobei einem aus den elektrischen Signalen der Bildaufnahmeeinheit erzeugten ersten Bild von einem Computer erzeugte Zusatzinformationen über die Bilderzeugungseinheit, mindestens für ein Betrachterauge, überlagert werden und/oder ein bezüglich Farbe, Kontrast oder anderer Bildmerkmale verändertes zweites Bild dem Betrachter dargestellt wird, als Zusatzbild dem jeweils anderen Auge oder, dem ersten Bild überlagert, für ein oder beide Betrachteraugen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Zusatzinformationen gespeicherte Bilder und/oder gespeicherte vorherige Aufnahmen und/oder physiologische Daten des Patienten sind.