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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optische Beobachtungseinrichtung,
insbesondere eine stereoskopische Beobachtungseinrichtung, wie beispielsweise
ein Operationsmikroskop bzw. ein Ophthalmoskop, zur Abbildung eines
Objekts, insbesondere eines Auges, und/oder eines von einem Objekt erzeugten
Zwischenbildes, mit wenigstens einem Okular und/oder einem Kamerachip,
mit wenigstens einem Beobachtungsstrahlengang, aufweisend ein Objektivelement
mit einer optischen Achse, und mit einer Objektebene.
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Die
Ophthalmoskopie bzw. Augenspiegelung oder auch Funduskopie dient
der Beurteilung von krankheitsbedingten Veränderungen des einsehbaren Teiles
eines Auges. Bei der Augenuntersuchung blickt der Betrachter mittels
eines optischen Gerätes mit
einem Vergrößerungsglas,
einer Linse, durch die Pupille des Auges hindurch in das Innere
des Auges. Hierzu muss das Auge mit einer Lichtquelle erhellt werden.
Es sind zwei verschiedene Arten der Ophthalmoskopie zu unterscheiden.
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Bei
der so genannten direkten Ophthalmoskopie wird ein Ophthalmoskop
sehr nahe zwischen dem zu untersuchenden Auge und dem Betrachterauge
gebracht. Die Entfernung liegt bei ca. 10cm zwischen dem Betrachterauge
und dem zu untersuchenden Auge, so dass die Untersuchung oft als
unangenehm empfunden wird, insbesondere für den Patienten. Bei der direkten
Ophthalmoskopie können
die zentralen Anteile des Auges, wie Gefäßursprünge oder der Sehnervenkopf,
einfach und deutlich vergrößert betrachtet
werden.
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Bei
der so genannten indirekten Ophthalmoskopie wird aus einer Distanz
von ca. 50 cm mit Hilfe einer Lichtquelle und einer ca. 5–15 cm vor
das zu untersuchende Auge gehaltenen Linse der Hintergrund des Auges
betrachtet. Hierbei lassen sich die Netzhaut (Retina), die Netzhautperipherie,
der Sehnerv, die Gefäße sowie
der gelbe Fleck leicht untersuchen. Die Vergrößerung ist geringer, als bei
der direkten Ophthalmoskopie. Der Überblick über das Auge ist im Gegensatz
zur direkten Ophthalmoskopie wesentlich besser und eine stereoskopische
(3D) Beurteilung des Auges ist möglich.
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Bei
der indirekten Ophthalmoskopie kann die Untersuchung des Augenhintergrundes
auch mit einer Spaltlampe durchgeführt werden. Bei einer Spaltlampen-Untersuchung kann
das Netzhautbild vergrößert werden
oder unter Projektion eines Lichtspaltes beurteilt werden. Zur Spaltlampen-Untersuchung wird
an einem Mikroskop eine Spaltlampe befestigt. Die Spaltlampe sendet
ein schmales, spaltförmiges Lichtbündel aus.
Das schmale Lichtbündel
der Spaltlampe ermöglicht
einen optischen Schnitt durch die transparenten Abschnitte des Augengewebes.
So lässt
sich die Feinstruktur, Lage und Dicke der Gewebe gut erkennen. Mit
der Spaltlampe können
die vorderen Augenabschnitte, wie die Hornhaut, die Bindehaut, die
Lederhaut, die Regenbogenhaut, die Vorderkammer des Auges und die
Linse genau beurteilt werden. Schaltet man bestimmte Zusatzgeräte, wie z.B.
eine starke Linse vor das Mikroskop, so lassen sich auch Glaskörper, Netzhaut
und Sehnervenkopf untersuchen.
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Durch
ein Ophthalmoskop kann eine Trübung
einer normalerweise klaren Augenlinse festgestellt werden. Die Trübung der
normalerweise klaren Augenlinse wird als Katarakt oder Grauer Star
bezeichnet. Eine solche Linsentrübung
ist meist altersbedingt. Zur Behandlung eines Katarakts oder Grauen
Stars gibt es meist nur eine sinnvolle Maßnahme, die so genannte Kataraktoperation.
Diese ist eine der häufigsten
Operation in der Medizin. Die Kataraktoperation ist eine Standardoperation
in der Augenheilkunde und wird in allen Augenkliniken, häufig ambulant,
durchgeführt.
Bei der Kataraktoperation wird die getrübte Linse entfernt und eine
künstliche
Linse genau dort eingesetzt, wo sich die natürliche Linse befunden hat.
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Die
am häufigsten
angewandte Methode ist die Kataraktoperation mit Linsenkernverflüssigung, die
so genannte Phakoemulsifikation. Bei der Phakoemulsifikation wird
zunächst
das Auge örtlich
betäubt.
Durch einen sehr kleinen 3–5
mm langen Schnitt wird eine dünne
Sonde ins Auge eingeführt. Der
kleine Schnitt wird am Übergang
zwischen Hornhaut und Lederhaut gemacht. Von der Sonde ausgesandte
Schwingungen im Ultraschallbereich zerkleinern die trübe Linse.
Die Zertrümmerung
des Linsenkerns erfolgt dadurch, dass sich die Sonde vor- und zurückbewegt.
Die Sonde schwingt ca. 40.000 mal in der Sekunde hin und her. Die
entstehende Emulsion wird durch eine Öffnung in der Sonde abgesaugt.
Ein feines, dünnes
und meist klares Hautsäckchen,
der Kapselsack, bleibt zurück.
Er ist ein idealer Halteapparat für die neue Kunstlinse. Diese
wird exakt am gleichen Ort eingesetzt, an dem sich vorher die natürliche Linse
befand. Die Linse kann aus dem Kunststoff Polymethylmetacrylat (Plexiglas),
aus Silikonkautschuk oder aus Acryl-Kopolymeren gefertigt sein. Die beiden
letzteren Werkstoffe sind elastisch, faltbar und können durch
sehr kleine Öffnungen
geschoben werden.
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Die
zuvor genannte Sonde weist in der Regel eine Kanüle mit einem Aspirationskanal,
durch den Linsenmaterial und Flüssigkeit
abgesaugt werden, auf. Durch einen Irrigationskanal der entweder
als Hülle
um die Kanüle
oder durch einen extra gelegten Kanal ins Auge geführt ist
wird ein Flüssigkeitsstrom ins
Auge injiziert und damit ein Druckausgleich im Auge geschaffen.
Bei bestimmten Operationstechniken wird die ins Auge injizierte
Flüssigkeit
dazu benutzt die abzusaugenden Linsenreste in Richtung Aspirationskanal
der Sonde zu lenken.
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Nachteilig
bei heutigen Operationen ist, dass optische Geräte mit immer leistungsfähigeren
Lichtquellen mit entsprechend hohen Beleuchtungs- bzw. Bestrahlungsstärken eingesetzt
werden. Daraus resultiert eine hohe Wärmeentwicklung im beleuchteten
Gewebe des Objektes, insbesondere an der Hornhaut des Auges. Dies
kann zu Schädigungen
im zu operierenden Bereich des Objektes, des Auges, führen. Nachteilig
bei der bekannten Phakoemulsifikation ist ferner, dass der Vorderkammer
des zu behandelnden Auges zusätzlich
Wärme zugeführt wird. Diese
Wärme,
so genannte Reibungswärme,
entsteht durch die Ultraschallanregung der Sonde. Auch diese Wärme kann
zu Schädigungen
des Auges, insbesondere der Hornhaut (Cornea), führen.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Phakoemulsifikation ist, dass der
Flüssigkeitsstrom,
der ins Gewebe des Objektes, insbesondere in den Kapselsack des
Auges, injiziert wird, um einen Druckausgleich im Objekte bzw. Auge
zu schaffen, schwer erkennbar ist. Insbesondere, wenn die ins Auge
injizierte Flüssigkeit
dazu benutzt wird die abzusaugenden Linsenreste in Richtung Aspirationskanal
der Sonde zu lenken, sind Flüssigkeitsströmungen im
Auge schwer zu erkennbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine optische Beobachtungseinrichtung zu schaffen,
durch die/das ein betrachtetes und operiertes Objekt, insbesondere ein
Auge, bestmöglich
bei der Operation geschont wird. Insbesondere soll durch eine optische
Beobachtungseinrichtung zur Messung der Temperatur und/oder zur
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen und/oder
zur Messung des Innendrucks eines betrachteten Objektes, insbesondere
eines Auges, verhindert werden, dass das Objekt während einer
Operation einer zu hohen Temperaturbelastung, eines zu hohen oder
zu niedrigen Drucks und eines zu großen oder zu kleinen Flüssigkeitsstroms,
welcher in das Objekt injiziert wird, ausgesetzt wird.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine optische Beobachtungseinrichtung mit den Merkmalen
gemäß des unabhängigen Schutzanspruchs
1 gelöst.
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Weitere
Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen
sowie der Beschreibung.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine optische Beobachtungseinrichtung zur Abbildung eines
Objekts und/oder eines von einem Objekt erzeugten Zwischenbildes,
insbesondere stereoskopische Beobachtungseinrichtung, mit wenigstens
einem Okular und/oder einem Kamerachip, mit wenigstens einem Beobachtungsstrahlengang,
aufweisend ein Objektivelement mit einer optischen Achse, und mit
einer Objektebene, wobei die optische Beobachtungseinrichtung einen
Temperatursensor zur berührungslosen
Messung der Temperatur des betrachteten Objektes und/oder eine Einrichtung
zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen des
betrachteten Objektes und/oder eine Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks des betrachteten Objektes aufweist. Durch
eine derartige optische Beobachtungseinrichtung kann ein Objekt,
insbesondere ein Auge, besonders schonend operiert werden. Dadurch,
dass die Temperatur, die Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen und
der Innendruck des betrachteten Objektes berührungslos kontrolliert und
gemessen werden, kann eine Operation des Objektes besonders schonend
durchgeführt
werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Auges näher erläutert. Es
ist selbstverständlich, dass
auch andere organische Objekte, wie beispielsweise Hautgewebestrukturen
eines Lebewesens, mit der erfindungsgemäßen optischen Beobachtungseinrichtung
betrachtet werden können.
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Die
optische Beobachtungseinrichtung kann vielfältige Ausgestaltungsformen
aufweisen. Sie kann beispielsweise als ein Operationsmikroskop oder
ein Ophthalmoskop ausgebildet sein. Die optische Beobachtungseinrichtung
kann ferner monoskopisch oder stereoskopische ausgebildet sein.
Des Weiteren kann die optische Beobachtungseinrichtung visuell oder
digital ausgebildet sein. Bei einer visuellen Ausbildung der optischen
Beobachtungseinrichtung weist diese ein Okular auf, durch das ein
Betrachter, insbesondere der Operateur, das Auge betrachten kann.
Bei einer digitalen Ausbildung der optischen Beobachtungseinrichtung
weist diese einen Kamerachip auf, durch den Bilder des Auges aufgenommen
werden und auf einem angeschlossenen Display angezeigt werden können. Gemeinsam
ist allen erfindungsgemäßen optischen
Beobachtungseinrichtungen, dass diese wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang
und ein Objektivelement mit einer optischen Achse aufweisen. Ferner
weisen alle erfindungsgemäßen optischen
Beobachtungseinrichtungen eine Objektebene auf. Diese liegt in dem
wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang der optischen Beobachtungseinrichtung.
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Durch
den berührungslosen
Temperatursensor kann während
der Operation des Auges permanent die Temperatur des Auges, insbesondere
die Temperatur der Vorderkammer bzw. der Hornhaut des Auges, überwacht
werden, ohne dass das Auge einer zusätzlichen schädigenden
Belastung ausgesetzt wird. Durch den berührungslosen Temperatursensor
kann der Anstieg der Temperatur des Auges aufgrund der hohen Beleuchtungs-
bzw. Bestrahlungsstärken
der Lichtquellen der optischen Beobachtungseinrichtung oder anderer
Lichtquellen sowie aufgrund der entstehenden Reibungswärme durch die
Ultraschallanregung der eingesetzten Sonde bei einer Phakoemulsifikation
gemessen werden. Der Operateur kann die gemessene Temperatur sehen und
bei Überschreitung
eines kritischen Wertes die Operation unterbrechen, um das Auge
zu schonen.
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Durch
die Einrichtung zur berührungslosen Bestimmung
von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen des betrachteten Objektes
kann beispielsweise der bei der Phakoemulsifikation durch einen
Irrigationskanal in das Auge injizierte Flüssigkeitsstrom, d.h. die Richtung
und die Fließgeschwindigkeit
des Flüssigkeitsstromes,
beobachtet werden. Ferner kann durch eine optische Beobachtungseinrichtung
mit einer Einrichtung zur berührungslosen Bestimmung
von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen das bzw. die bei der
Phakoemulsifikation durch die Kanüle mit einem Aspirationskanal abgesaugte
Linsenmaterial bzw. Flüssigkeit
beobachtet werden. Durch das Sichtbarmachen der Flüssigkeitsströmungen in
dem Auge, in dem Aspirationskanal und in dem Irrigationskanal der
Sonde können Unregelmäßigkeiten
der Flüssigkeitsströmungen sofort
festgestellt werden. Beispielsweise können Verstopfungen innerhalb
des Aspirationskanals oder des Irrigationskanals leicht erkannt
werden.
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Durch
eine Einrichtung zur berührungslosen Messung
des Innendrucks des betrachteten Objektes kann ferner vermieden
werden, dass das Auge während
und nach der Operation einem zu hohen Druck ausgesetzt wird. Ein
zu hoher Druck im Auge kann den Sehnerv irreversibel schädigen. Durch
die Absaugung des zertrümmerten
Linsenkerns bei einer Phakoemulsifikation entsteht ein Unterdruck
in dem Kapselsack des Auges. Ein Flüssigkeitsstrom wird dann bei
der Phakoemulsifikation in den Kapselsack des Auges injiziert, um
für einen Druckausgleich
in dem Kapselsack zu sorgen. Bei der Injizierung des Flüssigkeitsstromes
ist darauf zu achten, dass der Augeninnendruck nicht zu klein bzw.
zu groß wird. Durch
die Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks kann der Operateur den Augeninnendruck während der
Operation messen. Das Auge wird hierdurch geschont, insbesondere
kann vermieden werden, dass zu viel oder zu wenig Flüssigkeitsstrom
in das Auge injiziert wird.
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Es
ist für
das betrachtete und operierte Auge vorteilhaft, wenn die optische
Beobachtungseinrichtung einen berührungslosen Temperatursensor
oder eine Einrichtung zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen oder
eine Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks aufweist. Ganz besonders vorteilhaft ist
es, wenn die optische Beobachtungseinrichtung sowohl einen berührungslosen
Temperatursensor, eine Einrichtung zur berührungslosen Bestimmung von
Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen und eine Einrichtung
zur berührungslosen
Messung des Innendrucks aufweist. Hierdurch kann das operierte Auge
während
der Oparation größtmöglich geschützt und
geschont werden.
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Vorteilhaft
ist eine optische Beobachtungseinrichtung, bei der der Temperatursensor,
die Einrichtung zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen und/oder
die Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks für
ortsaufgelöste
Messungen ausgelegt ist. Ortsaufgelöst kann dabei bedeuten, dass
für einen
abgegrenzten Bereich sich exakt der Punkt bestimmen lässt, durch
den beispielsweise Strahlung hindurchtritt.
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Als
Temperatursensoren können
Strahlungspyrometer, Ausdehnungsthermometer (Bimetallthermometer)
oder auch Widerstandsthermometer eingesetzt werden. Besonders bevorzugt
ist eine optische Beobachtungseinrichtung, bei der der Temperatursensor
Thermoelemente aufweist. In Reihe geschaltete Thermoelemente werden
als Thermopiles bezeichnet, die den in der Physik bekannten Seebeck-Effekt
nutzen. Ein Thermoelement besteht aus zwei elektrisch leitenden
Materialien, die als Leiterbahnen ausgebildet, und in einem Punkt,
der so genannten „hot
junction", miteinander
kontaktiert werden. Wird durch äußere Einflüsse eine Temperaturdifferenz
zwischen der „hot
junction" und den
beiden offenen Enden, so genannte „cold junction", induziert, entsteht
an beiden Enden des Thermoelements eine Spannung von mehreren mV.
Bei dieser berührungslosen
Temperaturmessung wird die Temperaturerhöhung der „hot junction" durch Absorption
von Infrarotstrahlung erzeugt. Jedes Objekt sendet Infrarotstrahlung
aus, und die abgestrahlte Leistung steigt mit zunehmender Objekttemperatur.
Auf diesem Zusammenhang basierend, messen Thermopiles die abgestrahlte
Leistung und bestimmen so präzise
genau die Temperatur des Objekts. Aufgrund moderner Dünnschichttechnologie
und Mikrostrukturtechnik können
Thermopiles in miniaturisierter Form verwendet werden.
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In
einer besonderen Ausgestaltungsform der optischen Beobachtungseinrichtung
ist vorgesehen, dass der Temperatursensor an der dem Objekt zugewandten
Seite der optischen Beobachtungseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch
kann die von dem operierten Auge ausgehende Strahlung besonders gut
gemessen werden, ohne dass Strahlung anderer Elemente das Messergebnis
verfälschen.
Der Abstand zwischen dem Temperatursensor und dem Auge kann durch
eine derartige Anordnung des Temperatursensors an der optischen
Beobachtungseinrichtung minimiert werden.
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Es
können
auch Temperatursensoren vorgesehen sein, die die Temperatur durch
Messung von UV-Strahlung bestimmen.
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Vorteilhaft
ist ferner eine optische Beobachtungseinrichtung, bei der die Einrichtung
zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen an
der dem Objekt zugewandten Seite der optischen Beobachtungseinrichtung
angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann beispielsweise die Fließgeschwindigkeit
des in das Auge injizierten Flüssigkeitsstromes
einfach bestimmt werden, ohne dass Störgrößen das Messergebnis verfälschen.
Der Abstand zwischen der Einrichtung zur berührungslosen Bestimmung von
Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen und dem Auge kann durch
eine derartige Anordnung der Einrichtung zur berührungslosen Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten
in Fluidströmungen an
der optischen Beobachtungseinrichtung minimiert werden.
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Vorteilhaft
ist eine optische Beobachtungseinrichtung, bei der die Einrichtung
zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen ein
Laser-Doppler-Anemometer ist. Das Laser-Doppler-Anemometer weist bevorzugt eine Laserlichtquelle,
eine Sende- und Empfangsoptik, einen Detektor und eine elektronischen
Vorrichtung zur Datenerfassung auf. Die Laser-Doppler-Anemometrie
(LDA) ist ein berührungsloses
optisches Messverfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten
in Fluidströmungen, d.h.
in Flüssigkeiten
und in Gasen. Hierbei wird von der Laserlichtquelle ein Laserstrahl
mit Hilfe der Sendeoptik, i.d.R. eines Strahlteilers, in zwei Partialstrahlen
aufgeteilt. Die beiden Partialstrahlen werden mit einer Konvexlinse
fokussiert und am Brennpunkt der Linse zum Schnitt gebracht. Am
Messpunkt kreuzen sich diese Strahlen wieder und es entsteht ein
Interferenzstreifenmuster. Ein Detektor misst die beiden reflektierten
Streuwellen die von den Strömungspartikel
im Fluid erzeugt werden. Das Messsignal ist eine Überlagerung
der beiden Streuwellen, die durch eine Frequenzverschiebung (Doppler-Effekt)
eine Schwebung erzeugen. Die Frequenz der Schwebung ist proportional
zur Geschwindigkeitskomponente der Partikel und nennt sich Dopplerfrequenz.
Durch die elektronische Vorrichtung zur Datenerfassung können die
Geschwindigkeitskomponenten in Zahlenwerte umgewandelt werden. Durch
das Laser-Doppler-Anemometer kann die Fließgeschwindigkeit des injizierten
Flüssigkeitsstromes
in einem Aspirationskanal einer Sonde einer Phakoemulsifikationsvorrichtung,
des abgesaugten verflüssigten
Linsenmaterials des Auges in einem Irrigationskanal einer Phakoemulsifikationsvorrichtung
sowie des Flüssigkeitsstromes
innerhalb des Kapselsacks des Auges gemessen werden.
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Die
Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks kann derart ausgebildet sein, dass sie einen
Luftstoß gegen
den Augapfel des Auges blasen kann. Die Hornhaut des Auges wird
dadurch abgeplattet und die Deformation durch das veränderte Reflexbild
von der Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks gemessen. Durch Vergleiche mit Referenzwerten
wird der Augeninnendruck bestimmt.
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Besonders
bevorzugt ist eine optische Beobachtungseinrichtung, bei der die
Einrichtung zur berührungslosen
Messung des Innendrucks eines betrachteten Objektes eine Sendeeinrichtung
zur Aussendung von akustischen Signalen und eine Messeinrichtung
zur Messung von Schwingungen aufweist. Die Augenoberfläche wird
durch optimierte akustische Signale schonend zum Schwingen angeregt.
Durch eine Bestimmung der Amplitude der Augenoberflächen-Schwingung,
der Eigenfrequenz der Schwingung sowie der Schwingungsdämpfung kann der
Augeninnendruck des Auges bestimmt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der optischen Beobachtungseinrichtung
sieht vor, dass die optische Beobachtungseinrichtung eine Anzeigeeinrichtung
zur Anzeige der durch den Temperatursensor gemessenen Temperatur
des betrachteten Objektes und/oder zur Anzeige der Geschwindigkeitskomponenten
in den Fluidströmungen
des betrachteten Objektes und/oder zur Anzeige des Innendrucks des
betrachteten Objektes aufweist. Hierdurch kann der Operateur sofort
die gewonnenen Daten sehen, die Operation auf diese Daten abstimmen und
ggf. abbrechen. Es ist vorteilhaft wenn die Anzeigeeinrichtung innerhalb
des wenigstens einen Beobachtungsstrahlengangs der optischen Beobachtungseinrichtung
vorgesehen ist. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise die gewonnenen
Daten in den wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang der optischen
Beobachtungseinrichtung einspiegeln.
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Ferner
ist eine optische Beobachtungseinrichtung bevorzugt, bei der die
optische Beobachtungseinrichtung eine Signaleinrichtung zur Anzeige eines
Alarms bei einer Überschreitung
einer bestimmbaren Temperatur und/oder einer bestimmbaren Geschwindigkeitskomponente
und/oder eines bestimmbaren Innendrucks aufweist. Die Signaleinrichtung
zur Anzeige eines Alarms kann derart ausgebildet sein, dass ein
optischer, akustischer oder sonstiger Alarm ausgelöst wird.
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Eine
derartige optische Beobachtungseinrichtung kann bei einem Verfahren
zur berührungslosen
Messung der Temperatur eines betrachteten Objektes mit einer zuvor
beschriebenen optischen Beobachtungseinrichtung, wobei der Temperatursensor der
optischen Beobachtungseinrichtung die von dem betrachteten Objekt,
dem Auge, ausgesendete Strahlung, insbesondere die Infrarot-Strahlung, misst,
die Strahlung auswertet und in eine Temperatur umsetzt, und auf
einer Anzeigeeinrichtung der optischen Beobachtungseinrichtung die
ermittelte Temperatur dargestellt wird, eingesetzt werden.
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Eine
derartige optische Beobachtungseinrichtung kann auch bei einem Verfahren
zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen eines
betrachteten Objektes mit einer zuvor beschriebenen optischen Beobachtungseinrichtung,
wobei die Einrichtung zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen der
optischen Beobachtungseinrichtung Laserlicht oder Ultraschall auf das
betrachtete Objekt sendet, die von dem Objekt bzw. der Fluidströmung des
Objektes reflektierten Lichtstrahlen misst und in Geschwindigkeitskomponenten
umsetzt, und die Geschwindigkeitskomponenten auf einer Anzeigeeinrichtung
der optischen Beobachtungseinrichtung dargestellt werden, eingesetzt
werden. Die Geschwindigkeitskomponenten sind insbesondere die Fließgeschwindigkeit
oder die Strömungsrichtung
des Flüssigkeitsstromes
innerhalb des Auges.
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Ferner
kann eine derartige optische Beobachtungseinrichtung bei einem Verfahren
zur berührungslosen
Messung des Innendrucks eines betrachteten Objektes mit einer zuvor
beschriebenen optischen Beobachtungseinrichtung, wobei die Einrichtung
zur berührungslosen
Messung des Innendrucks des betrachteten Objektes die Oberfläche des
betrachteten Objektes durch akustische Signale in Schwingungen versetzt,
die Amplitude der Objektoberflächen-Schwingung,
die Eigenfrequenz der Schwingung und die Schwingungsdämpfung misst und
auswertet, und der ermittelte Innendruck des Objektes auf einer
Anzeigeeinrichtung der optischen Beobachtungseinrichtung dargestellt
wird, genutzt werden. Eine derartige Messung des Augeninnendrucks
ist besonders schonend für
das Auge und einfach in der Anwendung.
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Bevorzugt
kann eine derartige optische Beobachtungseinrichtung auch bei einem
Verfahren, bei dem die gemessene Temperatur, die Geschwindigkeitskomponenten
oder der Innendruck des betrachteten bzw. operierten Objektes, insbesondere
des Auges, in der Objektebene zur Anordnung der Abbildung des Objekts
beziehungsweise des Zwischenbildes des Objekts der optischen Beobachtungseinrichtung
dargestellt werden, genutzt werden. Hierdurch erhält der Betrachter
bzw. der Operateur besonders einfach und schnell Informationen über das
operierte Auge. Aufgrund der erhaltenen Informationen kann er den
Ablauf der Operation bestimmen. Bevorzugt werden die Informationen
in den wenigstens einen Beobachtungsstrahlengang der optischen Beobachtungseinrichtung
eingespiegelt.
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Ein
zuvor beschriebenes Verfahren bei dem bei einer Überschreitung eines bestimmbaren
Grenzwertes der Temperatur, der Geschwindigkeitskomponenten oder
des Innendrucks des betrachteten Objektes ein Alarm durch die Signaleinrichtung
angezeigt wird, ist besonders vorteilhaft einzusetzen bei der zuvor
beschriebenen optischen Beobachtungseinrichtung. Hierdurch sieht
oder hört
der Operateur, dass während
der Operation eine kritische Situation eingetreten ist. Durch die
Signaleinrichtung können Schädigungen,
an dem Objekt, insbesondere an dem Patientenauge, verhindert werden.
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Eine
derartige zuvor beschriebene optische Beobachtungseinrichtung kann
in der Biomedizin, der Bionik, der Materialdiagnose oder der Oberflächenbeurteilung
eingesetzt werden.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen optischen Beobachtungseinrichtung.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen optischen
Beobachtungseinrichtung 1 gezeigt. Die optische Beobachtungseinrichtung 1 weist
ein Okular 3 auf, durch das der Betrachter bzw. der Operateur
das Objekt 2 vergrößert betrachten
kann. Das Objekt 2 ist in dieser Darstellung schematisch
ein Auge eines Patienten, mit einer Augenlinse 12 und einer
Hornhaut 11. Insbesondere die Hornhaut 11 des
Auges 2 wird bei der Betrachtung durch eine optische Beobachtungseinrichtung 1 aufgrund
der nicht dargestellten Beleuchtungseinrichtung der optischen Beobachtungseinrichtung 1 einer
hohen Wärmebelastung
ausgesetzt. Bei einer Phakoemulsifikation wird der Linsenkern des
Auges 2 verflüssigt.
Hierzu wird durch einen sehr kleinen 3–5 mm langen Schnitt eine dünne Sonde
ins Auge 2 eingeführt.
Der kleine Schnitt wird am Übergang
zwischen Hornhaut 11 und Lederhaut gemacht. Von der Sonde
ausgesandte Schwingungen im Ultraschallbereich zerkleinern die trübe Linse.
Die entstehende Emulsion wird durch eine Öffnung, den so genannten Aspirationskanal,
in der Sonde abgesaugt. Durch einen Irrigationskanal der entweder
als Hülle um
die Kanüle
oder durch einen extra gelegten Kanal ins Auge 2 geführt ist,
wird ein Flüssigkeitsstrom
ins Auge 2 injiziert und damit ein Druckausgleich im Auge 2 geschaffen.
Durch die Schwingungen im Ultraschallbereich entsteht zusätzlich Reibungswärme im vorderen
Bereich des Auges 2, insbesondere der Hornhaut 11.
Mit Hilfe des Ultraschalls kann man die Flüssigkeitsströmung messen
und beschreiben, z. B. über
die Messung des Doppler-Effektes.
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Die
optische Beobachtungseinrichtung 1 weist ferner ein Objektivelement 4 mit
einer optischen Achse auf. An der dem Auge 2 zugewandten
Seite der optischen Beobachtungseinrichtung 1 weist diese
einen Temperatursensor 5 zur berührungslosen Messung der Temperatur
des betrachteten Auges 2, eine Einrichtung 6 zur
berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen des
betrachteten Auges 2 und eine Einrichtung 9 zur
berührungslosen
Messung des Innendrucks des betrachteten Auges 2 auf. Der
Temperatursensor 5 weist bevorzugt eine Vielzahl von Thermoelementen auf.
Diese ermöglichen
eine einfache, exakte berührungslose
Messung der Temperatur des betrachteten Auges 2 aufgrund
der von dem Auge 2 abgestrahlten Infrarot-Strahlung. Die
Einrichtung 6 zur berührungslosen
Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Fluidströmungen des
betrachteten Auges 2 weist eine Laserlichtquelle 6 auf,
die einen Laserstrahl aussendet. Der Laserstrahl wird mit Hilfe
eines nicht dargestellten Strahlteilers in zwei Partialstrahlen
aufgeteilt. Die beiden Partialstrahlen werden mit einer Konvexlinse
fokussiert und am Brennpunkt der Linse zum Schnitt gebracht. Am
Messpunkt kreuzen sich diese Strahlen wieder und es entsteht ein
Interferenzstreifenmuster. Ein Detektor 8 misst die beiden Streuwellen
die von den Strömungspartikel
im Fluid erzeugt werden. Die Einrichtung 9 zur berührungslosen
Messung des Innendrucks des betrachteten Auges 2 weist
eine Sendeeinrichtung zur Aussendung von akustischen Signalen und
eine Messeinrichtung zur Messung von Schwingungen auf. Die Hornhaut 11 des
Auges 2 wird durch optimierte akustische Signale schonend
zum Schwingen angeregt. Durch die Bestimmung der Amplitude der Augenoberflächen-Schwingung,
der Eigenfrequenz der Schwingung sowie der Schwingungsdämpfung kann
der Augeninnendruck des Auges 2 präzise und schonend bestimmt
werden.
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Die
optische Beobachtungseinrichtung 1 weist ferner eine Signaleinrichtung 10 auf,
die bei einer Überschreitung
einer bestimmbaren Temperatur und/oder einer bestimmbaren Geschwindigkeitskomponente
und/oder eines bestimmbaren Innendrucks einen Alarm optisch oder
akustisch anzeigt. Durch die Anzeigeeinrichtung 13 können die
gewonnen Daten, d.h. die Temperatur, der Augeninnendruck sowie die
Fließgeschwindigkeit
der Flüssigkeit
innerhalb des Auges 2 dem Betrachter angezeigt werden.
Diese erfolgt insbesondere durch eine Einspiegelung der Daten in
den zumindest einen Beobachtungsstrahlengang der optischen Beobachtungseinrichtung 1.