DE29923951U1

DE29923951U1 - Stereo-Operationsmikroskop mit einer Informations-Einspiegelvorrichtung

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Publication number: DE29923951U1
Application number: DE29923951U
Authority: DE
Original assignee: Leica Microsystems AG; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2009-10-14

Description

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Stereo-Operationsmikroskop mit einer Informations-Einspiegelvorrichtunq

Die Neuerung betrifft ein Stereo-Operationsmikroskop mit einer Informations-Einspiegelvorrichtung.

Solche Operationsmikroskope werden mehr und mehr angewandt, da sie dem Chirurgen die Möglichkeit geben, weitere visuelle Informationen aufzunehmen, ohne seinen Blickkontakt zum Operationsfeld zu unterbrechen.

Die bekannten Einspiegelvorrichtungen umfassen in der Regel ein Display und eine Optik sowie einen Strahlenteiler, der das eingespiegelte Bild dem Haupt-Strahlengang des Operationsmikroskops überlagert.

Das Ziel aller bekannten Einspiegelvorrichtungen ist, das eingespiegelte Bild dem Chirurgen gleichzeitig mit dem nichteingespiegelten Bild aus dem Hauptstrahlengang darzustellen. Dies hat insbesondere dort Bedeutung, wo dem Bild des Operationsfeldes Bilder überlagert werden sollen, die durch andere bildgebende Verfahren (z.B. Computer-Tomogramm (CT) oder

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dergleichen) gewonnen wurden. Das Ziel war dabei stets, dass diese Überlagerung möglichst genau korreliert bzw. örtlich richtig überlagert und immer gleichzeitig sein muss, damit der Chirurg von den eingespiegelten Bildinformationen optimal profitieren kann. War die Einspiegelung nicht erforderlich, wurde kein Bild eingespiegelt und überlagert. Eine einzige Ausnahme stellten jene Bildeinblendungen dar, die sich auf andere Patientendaten bezogen als auf die optischen bzw. räumlichen Daten des Operationsgebietes (z.B. eingespiegelte Blutdruck- oder Pulswerte).

Der Neuerung liegt gegenüber dem Konzept einer möglichst punktuellen Überlagerung eine andere Überlegung zu Grunde: In bestimmten Situationen wird es ein Chirurg bevorzugen, sich - wenigstens kurzfristig - vollständig auf das Überlagerungsbild konzentrieren zu können, anstelle gleichzeitig auch das Bild aus dem Hauptstrahlengang zu sehen. In der Praxis werden solche bekannten Situationen dadurch gelöst, dass der Chirurg vom Mikroskop aufblickt und auf einen neben dem Mikroskop aufgebauten Monitor blickt, auf dem das überlagerte Bild dargestellt ist. Alternativ blickt er auch auf eine Lichtwand, an der CT- oder Röntgenbilder montiert sind.

Der Erfinder erkannte, dass dieser Vorgang situationsbedingt nachteilig sein kann:

· Erstens benötigt er Zeit;

• zweitens zwingt er die Augen des Chirurgen zu einer zusätzlichen Adaptionsleistung (Wechsel vom gut adaptierten Blick durch das Mikroskop auf einen Femblick mit in der Regel unterschiedlichem Adaptionsbedarf) und

· drittens kann der Blick auf den Monitor bzw. auf die Lichtwand im

entscheidenden Moment durch Personen im Operationssaal verdeckt sein.

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Der Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung zu finden, die die angegebenen Nachteile vermeidet und einen schnellen und unkomplizierten Blick auf ausschließlich das eingespiegelte Bild erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Hinzunahme einer neuartigen Blende zur Unterbrechung des Hauptstrahlenganges bei gleichzeitiger Freihaltung des Lichtweges des Einspiegelungs-Strahlengangs.

Der Chirurg hat damit die Möglichkeit, auf seinen eigenen Wunsch hin und ohne nennenswerten Aufwand auf das eingespiegelte Bild umzuschalten und sich darauf zu konzentrieren. Er kann dabei seine gewählte Körperhaltung und Augeneinstellung beibehalten und kann durch umstehende Personen nicht behindert werden. Anspruch 1 gibt die Neuerung an.

Weitere Verbesserungen bzw. Varianten und neuerungsgemäße Details ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Zeichnungsbeschreibung bzw. aus der Zeichnung, die ein neuerungsgemäßes symbolisches Ausführungsbeispiel darstellt.

Je nach Bedarf kann für jeden Teil-Stereostrahlengang eine neuerungsgemäße Blende vorgesehen sein, so dass beide Teilstrahlengänge vom Operationsfeld unterbrochen werden; es kann jedoch auch nur eine Blende in nur einem der beiden Teilstrahlengänge angeordnet sein, so dass der Chirurg bei Bedarf durch Schließen jeweils eines Auges wählen kann, ob er einen Blick auf ausschließlich das Operationsfeld oder ausschließlich auf das eingespiegelte Bild haben möchte. Er verliert dadurch zwar den stereoskopischen Blick, ist jedoch besonders schnell, da die Umschaltung vom einen zum anderen Blick durch Konzentration auf sein linkes oder rechtes Auge (gegebenenfalls verbunden mit einem Schließen des jeweils anderen Augenlides) ermöglicht wird.

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Das Anordnen von je einer Blende in jedem Teilstrahlengang erlaubt einerseits das vollständige Abdunkeln des Hauptstrahlenganges, ohne die Augenlider asymmetrisch schließen zu müssen, andererseits erlaubt diese Ausführungsart auch das Einspiegeln von zwei unterschiedlichen Bildinformationen - eine für den rechten und eine für den linken Beobachtungsstrahlengang -, so dass dem Chirurgen insgesamt die folgenden auswählbaren Betrachtungsmöglichkeiten gegeben sind:

• Stereobetrachtung der Operationsstelle ohne Überlagerung;

• monokulare Betrachtung der Operationsstelle mit dem rechten Auge (wird weniger häufig angewendet werden);

• monokulare Betrachtung der Operationsstelle mit dem linken Auge (wird weniger häufig angewendet werden);

• Stereobetrachtung der Operationsstelle mit Stereoüberlagerung eines 3-D-Bildes (erfordert für jeden Hauptstrahlengang einen Einspiegelungsstrahlengang und je ein eigenes Überlagerungs-

Bildsignal);

• Stereobetrachtung der Operationsstelle mit monokularer Überlagerung eines 2-D-Bildes (erfordert für jeden Hauptstrahlengang einen Einspiegelungsstrahlengang und ein gemeinsames Überlagerungs-Bildsignal);

• Stereobetrachtung der Operationsstelle mit monokularer Überlagerung eines am rechten Strahlengang eingespiegelten Bildes;

• Stereobetrachtung der Operationsstelle mit monokularer Überlagerung eines am linken Strahlengang eingespiegelten Bildes;

· monokulare Betrachtung der Operationsstelle durch Schließen eines der beiden Augen bei gleichzeitiger Überlagerung des jeweils betrachteten Strahlenganges mit einem eingespiegelten Bild (erlaubt dem Chirurgen durch wechselndes Schließen seiner beiden Augen das Erfassen von unterschiedlichen Bildinformationen, sofern am rechten und am linken

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Teil-Stereostrahlengang unterschiedliche Überlagerungsbilder eingespiegelt werden);

• stereoskopische Betrachtung eines eingespiegelten 3-D-Bildes ohne Überlagerung (erfordert sowohl am rechten als auch am linken Strahlengang je einen Einspiegelungsstrahlengang);

• monokulare Betrachtung eines eingespiegelten Bildes ohne Überlagerung im rechten oder linken Okularstrahlengang, je nach Einspiegelung;

• wechselnde monokulare Betrachtung durch Einspiegeln von unterschiedlichen Bildern am rechten und linken Strahlengang ohne Überlagerung (ermöglicht dem Chirurgen wahlweise das eine oder das

andere Bild anzusehen).

Durch eine entsprechende Ansteuerung der Displays für das Einspiegeln (Umschaltmöglichkeit zwischen unterschiedlichen Bildern bei jedem Display) lassen sich die oben angegebenen Möglichkeiten noch vermehren.

Eine besondere Weiterentwicklung der vorliegenden Neuerung besteht in ihrer Koppelung mit einer intelligenten, rechnergestützten automatischen Blendensteuerung. Eine solche Steuerung kann insbesondere so programmiert sein, dass bei bestimmten Einspiegelsignalen automatisch die jeweils erforderliche Blende oder beide Blenden im Hauptstrahlengang geschlossen werden. Diese Steuerung kann auch das Schließen bzw. Öffnen der ersten Blende im Beleuchtungsstrahlengang vornehmen.

Bevorzugt kann dabei der Chirurg im voraus programmieren, bei welchen Einspiegelsignalen welche Blendenstellungen getroffen werden sollen. Zusätzlich bleibt ihm jedoch gemäß einer weiteren Variante jederzeit die Möglichkeit eines unmittelbaren Eingriffes zur Herstellung des Blendenzustands, den er sich gerade wünscht.

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Im obigen Text wird zwar laufend auf einen Chirurgen und auf ein Operationsmikroskop bzw. auf ein Operationsfeld Bezug genommen; die Neuerung ist darauf jedoch nicht eingeschränkt, sondern steht vielmehr auch anderen Benutzern stereoskopischer Mikroskope offen. Im Ausnahmefall bezieht sich die Neuerung sogar auf ein monokulares Mikroskop. Wesentlich für diese neue Idee ist das wahlweise Verschließen wenigstens eines Hauptstrahlenganges zugunsten der eingespiegelten Bildinformation.

Die Bezugszeichenliste ist integrierender Bestandteil der Offenbarung dieser Anmeldung.

Die Zeichnung zeigt die symbolische Darstellung eines Stereo-Operationsmikroskops mit einem Display 1, das mittels Einspiegeloptik 2 und Strahlenteiler 3 in den linken Hauptstrahlengang 4 abgebildet wird. Eine vom Anwender bedienbare erste Blende 5 erlaubt das Abblenden des Displays 1 durch Unterbrechung eines Beleuchtungs-Strahlengangs 6 einer Lichtquelle 7 hinter dem Display 1. In diesem Fall ist die Lichtquelle 7 über einen optischen Lichtleiter angekoppelt.

Es kann im Rahmen der vorliegenden Neuerung jedoch auch ein selbstleuchtendes Display verwendet werden, bei dem dann die erste Blende 5 gegebenenfalls vor dem Display angeordnet ist. Diese Blende stellt an sich eine eigene unabhängige Erfindung dar, die folgende Vorteile mit sich bringt:

Das Einspiegeln von Bildinformationen z.B. mittels LCD erfordert grundsätzlich eine hohe Leuchtdichte. Wird nun z.B. kein eingespiegeltes Bild gewünscht, so kann man grundsätzlich das LCD dunkelsteuern. Ein dunkelgesteuertes LCD lässt jedoch noch immer geringe Mengen Streulicht passieren. Dieses bewirkt - nach seiner Überlagerung auf die Bildinformation im Hauptstrahlengang - u. U. eine Kontrastverschlechterung des Bildes vom Operationsfeld. Durch das zusätzliche Abdunkeln der Lichtquelle mit Hilfe der neuartigen Blende 5 wird der Kontrast neuerungsgemäß nicht beeinträchtigt.

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Ein gebogener Doppelpfeil deutet die Schwenkmöglichkeit der ersten Blende 5 um eine Achse 8 an. Die Achse 8 ist motorisch und/oder manuell bedienbar - insbesondere ferngesteuert.

Der linke Hauptstrahlengang 4 verläuft vom Objekt 9 durch den linken Teil der Mikroskopoptik 10 durch eine Brücke 11 für Assistentenanschluss, die in diesem Beispiel eingezeichnet ist, für die Neuerung jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Beim vorliegenden Aufbau wäre jedoch sichergestellt, dass, selbst wenn der Chirurg seinen Blick auf das Objekt unterbricht, ein Assistent noch immer volle mikroskopische Sicht auf das Objekt hätte.

Nach der Brücke 11 ist eine neuerungsgemäße zweite Blende 12 schwenkbar angeordnet, mit der - manuell oder motorisch gesteuert - der Strahlengang zum Objekt unterbrochen werden kann. Eine Schwenkachse 13 und ein Bedienhebel 14 sind angedeutet.

Im weiteren Verlauf des Strahlenganges zum Okular 15 folgt der Strahlenteiler 4 und eine Schwenkvorrichtung 16 zur Adaption des Neigungswinkels des Okulars 15. Diese Schwenkvorrichtung erhöht zwar den Bedienkomfort, sie ist jedoch nicht wesentlich für die vorliegende Neuerung.

Ebenso nicht neuerungswesentlich ist eine symbolisch dargestellte Videokamera 17 zum Aufnehmen von Bildern des Objektes 9 durch den rechten Hauptstrahlengang 18. Der dargestellte weitere Assistententubus 19 ist ebenso nicht wesentlich für diese Neuerung. Im Unterschied zur Brücke 11 für einen Assistententubus ist dieser Tubus 19 jedoch nach einer dritten Blende 20 im rechten Hauptstrahlengang 18 angeordnet, die vergleichbar zur zweiten Blende aufgebaut ist.

Die zweite und dritte Blende 12 und 20 können miteinander verbunden sein, um synchron bedienbar zu sein; sie können jedoch im Sinne der Flexibilität

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der Neuerung gemäß den obigen Möglichkeitsangaben auch getrennt bedienbar ausgestattet sein.

In der Zeichnung wird jeweils eine schwenkbare Blende dargestellt und beschrieben. Die Neuerung ist jedoch nicht auf solche Blenden eingeschränkt. Dem Fachmann sind eine Vielzahl von verschiedenen Blenden geläufig, mit denen er den angestrebten Effekt ebenso erzielen könnte. Darunter fallen z.B. schiebbare Blenden, LCD-optische Shutter, Irisblenden oder dergleichen.

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Bezugszeichenliste

1 Display

2 Einspiegeloptik

3 Strahlenteiler

4 linker Hauptstrahlengang

5 erste Blende

6 Beleuchtungsoptik mit Lichtleiterkabel

7 Lichtquelle für Display (1)

8 Rechner für Bildeinspiegelung und/oder -korrelation oder Steuerung für konvertiertes Videobild am Display (5)

9 Objekt

10 Mikroskopoptik

11 Brücke für Assistentenanschluss

12 zweite Blende

13 Achse für zweite Blende (12)

14 Hebel für Betätigung der Blende (12)

15 Okularoptik

16 Ergotubus, Schwenkvorrichtung zur Neigungseinstellung der Okularoptik (15)

17 Videokamera (Modul mit Optik)

18 rechter Hauptstrahlengang

19 zweiter Assistententubus

20 dritte Blende

21 Einspiegelstrahlengang

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22 Hauptobjektiv

23 Videoaufzeichnungsvorrichtung

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Claims

1. Stereo-Operationsmikroskop mit einem Hauptobjektiv, einem linken (4) und einem rechten Hauptstrahlengang (18) und mit wenigstens einem Einspiegelstrahlengang (21) mit wenigstens einem Strahlenteiler (3) im Hauptstrahlengang (4) für das Einspiegeln von Bildern, die dem Bild des Objektes überlagert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Strahlenteiler (3) und dem Hauptobjektiv (22) eine wahlweise bedienbare Blende (12) für das Unterbrechen des Hauptstrahlenganges (4) angeordnet ist.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Hauptstrahlengang (4, 18) eine Blende (12, 20) zur Unterbrechung des jeweiligen Hauptstrahlenganges (4, 18) angeordnet ist.

3. Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4 und/oder 5) manuell oder motorisch fernbedienbar ist.

4. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (12, 20) im linken und rechten Hauptstrahlengang (4, 18) bewegungsgekoppelt sind.

5. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einspiegelstrahlengang (21) ein Display (1) zugeordnet ist, das mittels wahlweise aktivierbarer Blende (5) abgedunkelt oder aufgehellt werden kann.

6. Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (5) hinter dem Display (1) angeordnet ist und dort bei Bedarf einen Beleuchtungs-Strahlengang (6) unterbricht.

7. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer Blende (5, 12, 20) eine Steuerung zugeordnet ist, die mittels Fernsteuerung die Blendenstellung verändert - in Abhängigkeit von der Art der jeweils gewählten Einspiegelsignale.

8. Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dem Anwender ein Durchgriffsrecht zur willkürlichen Änderung der automatisch getroffenen Blendenstellung einräumt.

9. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Blende (12 und/oder 20) und dem Hauptobjektiv (22) ein Anschluss (11) für einen Assistenten angeordnet ist.

10. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oder den Blende/n (12, 20) und dem Okular (15) des Mikroskops ein Videoaufzeichnungsmodul und/oder ein weiterer Assistentenanschluss (19) und/oder ein Schwenktubus (16) angeordnet ist/sind.