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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft allgemein ophthalmologische Geräte, insbesondere
vergrößernde Ophthalmoskope, die bei Operationen am Augenhintergrund oder der Netzhaut
eines menschlichen Auges eingesetzt werden.
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Zur Untersuchung des Augenhintergrunds sind verschiedene Geräte bekannt.
Beim sogenannten Direkt-Ophthalmoskop handelt es sich um ein von Hand gehaltenes
Instrument, welches den Augenhintergrund beleuchtet, jedoch nicht wirklich vergrößert.
Das betrachtete Abbild steht aufrecht und ist nicht umgedreht, und der Arzt muß
sein Auge sehr dicht an das Instrument und den Patienten heranführen. Außerdem entspricht
das Abbild einem nur schmalen Bildausschnitt und hat keine Tiefeninformation, weil
es mit nur einem einzigen Auge des untersuchenden Arztes fokussiert wird.
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Aus diesem Grund eignet sich das Direkt-Ophthalmoskop nicht für den
chirurgischen Einsatz.
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Ein weiteres Untersuchungsinstrument ist das sogenannte Indirekt-Ophthalmoskop,
welches eine Vergrößerungslinse verwendet, die als Beobachtungslinse bezeichnet
wird. Diese Linse wird vor das Auge des Patienten gebracht und dient dazu, ein vergrößertes
Abbild des Augenhintergrunds in einer Brennebene zu fokussieren, die zwischen dem
Patienten und dem Betrachter liegt, so daß eine räumliche Betrachtung möglich ist.
Die Beobachtungslinse wird typischerweise in Verbindung mit einem zweiäugigen Gerät
verwendet, welches von dem Kopf des Arztes getragen wird und den Pupillenabstand
des Arztes reduziert sowie der Beleuchtung dient. Allerdings ist das Augenhintergrund-Abbild,
wie es der Arzt sieht, umgedreht und umgekehrt. Dieser Zustand ist bei operativen
Eingriffen nicht akzeptierbar, da Präzi-
sion gefordert wird und
die Möglichkeit von reflexiven Fehlern besteht.
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In einem Operationssaal wird der chirurgische Eingriff an dem Augenhintergrund
typischerweise unter Verwendung einer flachen Kontaktlinse vorgenommen, die an der
Bindehaut des Auges angenäht wird. Eine oberhalb des Patienten befindliche Schlitzlampe
oder ein Operationsmikroskop beleuchtet den Augenhintergrund und fokussiert das
Augenhintergrund-Abbild, welches durch die Hornhaut des Patienten und die Kontaktlinse
hindurchgelangt ist. Die Kontaktlinse wird dazu benutzt, die starke Brechung durch
die Hornhaut zu beseitigen, kann jedoch den chirurgischen Eingriff selbst stören.
Außerdem verursacht die Kontaktlinse ein ödem des Hornhautepithels und beeinträchtigt
oder verhindert eine detaillierte Betrachtung des peripheren Glaskörpers oder der
peripheren Retina. Außerdem hat das Operationsmikroskop Nachteile. Die Helligkeit
des Augenhintergrund-Abbildes nimmt mit zunehmender Verstärkung ab. Unzureichende
Helligkeit verschlechtert die Sichtbarkeit, den Kontrast und die Auflösung des Bildes.
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Ein weiteres, als Stereoskop für die Augenhintergrundbetrachtung bezeichnetes
Gerät ist in der US-PS 3 475 082 beschrieben. Dieses Gerät arbeitet mit einer Beobachtungslinse,
ähnlich wie das oben beschriebene Indirekt-Ophthalmoskop. Eine Reihe von Linsen
sorgt für eine weitere Vergrössprung und für eine Drehung der Augenhintergrund-Abbilder,
damit diese in den Okularen aufrecht stehen. Ein Separierprisma und ein zweites
Prisma schalten die dem linken und dem rechten Okular zugeführten Bilder um, um
die richtige Stereopsis beizubehalten. Dieses Instrument ist mit bedeutenden Bedienungsbeschränkungen
behaftet. Wie in dem genannten US-Patent ausgeführt ist, muß der Abstand zwischen
der Beobachtungslinse und der Pupille des Auges des Patien-
ten
von Abstandhaltern, die an der Stirn des Patienten anliegen, fixiert werden. Außerdem
muß die Lage der Beobachtungslinse im Hinblick auf Brechungsfehler der Hornhaut
des Auges des Patienten korrigiert werden, so daß das Zwischenbild des Augenhintergrunds
exakt auf den Scheitelpunkt des Separierprismas fokussiert wird.
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Es besteht also das Bedürfnis, an einem Operations-Ophthalmoskop,
welches eine im Vergleich zum Stand der Technik bessere Vergrößerung und eine gute
Auflösung bietet, insbesondere für den Einsatz bei Operationen an der Retina und
um die Makula des Auges herum. Solche Geräte liefern vorzugsweise eine aufrechte
Ansicht, ohne daß die richtige Stereopsis geopfert wird und ohne daß ein nennenswerter
Teil des Bildausschnitts verlorengeht; hierdurch soll die Tiefenerfassung beibehalten
und praktisch der gesamte Augenhintergrund betrachtet werden können. Außerdem soll
ein Operations-Ophthalmoskop ohne Kontaktlinsen und ohne Abstandshalter verwendet
werden können, die möglicherweise den Bewegungsspielraum des Chirurgen beeinträchtigen.
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Die Erfindung schafft ein verbessertes Operations-Ophthalmoskop, welches
vergrößerte räumliche Bilder des Augenhintergrunds eines Patienten liefert. Das
Gerät besitzt eine Beobachtungslinse, ein Paar vergrößernder (Kepler'scher) Teleskope
sowie zwei Sätze von Bildaustauschspiegeln, die das Abbild des Augenhintergrunds
von der Beobachtungslinse zu der Vergrößerungsoptik übertragen. Das Instrument liefert
aufrechte Abbilder, erzielt eine Vergrößerung und behält die Stereopsis bei, ohne
daß hierbei nennenswerte Verluste in der Beleuchtung oder im Bildausschnitt eintreten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ophthalmoskop ein kompaktes
am Stativ montierbares Gerät, welches oberhalb des Auges des Patienten angeordnet
werden kann und Augenhintergrund-Bilder für den Chrirurgen während der Ope-
ration
liefert.
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Bei herkömmlichen Indirekt-Ophthalmoskopen ist die Vergrößerungsleistung
durch die von Hand gehaltene Beobachtungslinse begrenzt. Eine Beobachtungslinse
vergrößert nicht nur das von dem Arzt gesehene Abbild, sondern außerdem auch das
Abbild der Lichtquelle in der Pupillenebene des Patienten. Eine Grenze ist entweder
dann erreicht, wenn das vergrößerte Bild der Lichtquelle keinen Raum in der Pupille
des Patienten freiläßt, durch den der Arzt das Bild des Augenhintergrunds betrachten
könnte, oder dadurch, daß die Lichtquelle praktisch von der Iris des Auges des Patienten
abgeschnitten und dadurch die Helligkeit des Augenhintergrunds herabgesetzt würde.
In der Praxis liegt diese Grenze in der Größenordnung von 5x (fünffacher Vergrößerung).
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch den Einbau von Teleskopen in
die ophthalmoskopischen Okulare derart, daß die Vergrößerung der Auoenhintergrund-Abbilder
verstärkt wird, ohne daß die Vergrößerung der Lichtquelle beeinflußt wird.
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Ein Ophthalmoskop nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
verwendet nicht Galileische Teleskope, sondern Kepler'sche. Die Kepler'sche Vergrößerungsoptik
schafft einen bedeutend größeren Bildausschnitt für den Arzt. Ein Kepler'sches System
(d. h. ein System mit Positiv-Okularen) einer sechsfachen Vergrößerung liefert einen
Bildausschnitt von etwa 42 Grad, und ein ähnliches Kepler' sches System mit zehnfacher
Vergrößerung liefert einen Ausschnitt von etwa 33 Grad. Im Vergleich dazu würde
ein Galileisches System (d. h. ein System mit Negativ-Okularen) bei sechsfacher
Vergrößerung nur einen Bildausschnitt von 8 Grad liefern.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Kepler'schen Teleskope
in
jedem Okular schaffen umgedrehte, umgekehrte Bilder in den Augen des Beobachters.
Der Arzt sieht also ein aufrechtes Abbild des Augenhintergrunds, wenn die Vergrößerungsoptik
und die Beobachtungslinse gemeinsam verwendet werden.
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Da die Beobachtungslinse jedoch zunächst rechtes und linkes Abbild
der Pupillen des Chirurgen vertauscht, würden die aufrechten Abbilder des Augenhintergrunds
von dem Chirurgen mit der sogenannten Pseudoräumlichkeit gesehen.
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Um die wirkliche Räumlichkeit (Stereopsis) wiederherzustellen, müssen
die in dem linken und dem rechten Okular fokussierten Abbilder erneut vertauscht
werden.
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Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß Kepler'sche Vergrößerungsanordnungen
und eine damit zusammenwirkende Bildaustauschanordnung vorgesehen werden. Beide
Anordnungen verarbeiten gemeinsam das linke und das rechte Abbild, indem sie die
von der Beobachtungslinse kommenden Abbilder vertauschen und dann vergrößern. In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Bildaustauschanordnung
aus einem Linksbild-Satz und einem Rechtsbild-Satz paralleler Spiegel, die gegeneinander
entlang der optischen Achse derart versetzt sind, daß das linke und das rechte Abbild
beim Austausch sich nicht gegenseitig stören. Bei dieser Ausführungsform reflektiert
ein linker vorderer Spiegel die linke Seite des Abbilds von der Beobachtungslinse
nach rechts, wo es erneut in die Vergrößerungsoptik auf der rechten Seite des Instruments
reflektiert wird.
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In ähnlicher Weise reflektiert ein hinter dem linken Spiegel befindlicher
rechter Spiegel die rechte Seite des Abbilds der Beobachtungslinse in die Vergrößerungsoptik
auf der linken Seite des Instruments.
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Außerdem sieht die Erfindung einen Mechanismus zum Einstellen der
Position der Spiegel vor, damit eine Anpassung an den Pupillenabstand des Arztes
und den Beobachtungsabstand
geschaffen wird. Die Erfindung sieht
außerdem eine Einrichtung zum Einstellen des Winkels des Beleuchtungslichts und
des Vergrößerungsgrads vor. In einer bevorzugten Ausführungsform ist außerdem die
Lage der Objektivlinsen mit Hilfe einer sogenannten "Zoom"-Fokussiersteuerung einstellbar.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Dem Fachmann ist klar, daß Modifizierungen der beschriebenen
Ausführungsbeispiele möglich sind. Beispielsweise können die verschiedenen Einstellmechanismen
durch äquivalente Mechanismen ersetzt werden (z. B. Steuerkurven-Mechanismen, Schwenk-Mechanismen,
Translations-Stufen). In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht
eines Ophthalmoskops, Fig. 2 eine schematische Skizze der Abbildungsoptik des Ophthalmoskops
nach Fig. 1, Fig. 3 und 3a eine Vorder- bzw. Seitenansicht des Körpers eines Ophthalmoskops,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Bildaustauschanordnung für das Instrument nach Fig.
3 und 3a,und Fig. 5 eine Bodenansicht der Zoomsteuerung für das Instrument nach
Fig. 3 und 3a.
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Das in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Ophthalmoskop 10 besitzt
eine eingebaute Beobachtungslinse 12, ein Teleskoprohr 14 und ein Betrachtungsgerät
16. Das Ophthalmoskop läßt sich oberhalb eines zu operierenden Patienten montie-
ren.
Das Gerät 16 enthält einen Tragarm 18, einen Lampenkörper 20 und eine Optik 22.
Das Gerät 16 enthält außerdem eine Öffnung 64 (siehe Fig. 3 und 3a), durch die hindurch
die Abbilder von der Beobachtungslinse 12 empfangen werden, außerdem Okulare 24
und 24a für zweiäugige Betrachtung.
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Zusätzlich weist das Gerät 16 einen Einstellknopf 26 zum Einstellen
des Beleuchtungswinkels wie einen weiteren Einstellknopf 28 zum Justieren auf die
Größe der Pupille des Auges des Patienten, ferner eine Zoomsteuerung 30 zur Vergrößerungseinstellung
auf. Ein elektrischer Verbinder 32 dient zum Anschließen des Geräts an eine Batterie
oder an eine andere (nicht gezeigte) Spannungsquelle für die Beleuchtungslampe.
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Fig. 2 zeigt den optischen Abbildungsweg schematisch. Ein gestrichelt
dargestellter linker optischer Weg 34 wird definiert durch die Beobachtungslinse
12, Spiegel M1 und M3 der Bildaustauschanordnung 40 und eine linke Vergrößerungsanordnung
50. Ein durch ausgezogene Linien angedeuteter rechter optischer Weg 34A wird definiert
durch die Beobachtungslinse 12, Spiegel M2 und M4 der Bildaustauschanordnung 40
und eine rechte Vergrößerungsanordnung 50A. Die Beobachtungslinse (Kondensorlinse)
12 fokussiert ein Abbild des Augenhintergrunds des Patienten in einer in der Luft
liegenden Brennebene Al1. Dieses Bild ist verdreht und verkehrt, d. h. es steht
auf dem Kopf und ist seitenverkehrt.
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Die Anordnung 40 tauscht die von der Beobachtungslinse 12 kommenden
Bildstrahlen der linken und der rechten Seite aus, um die sogenannte Pseudostereopsis
zu vermeiden. Die umgeschalteten oder ausgetauschten linken und rechten Abbilder
gelangen dann zu den Vergrößerungsanordnungen 50 und 50A. Das Bild wird von den
Objektivlinsen 52, 52A der Vergrößerungsanordnungen 50 und 50A in einem Paar Brennebenen
Al2 erneut fokussiert. Im Ergebnis wird durch die Okularlinsen 54, 54A ein vergrößertes,
aufrechtes Bild mit
richtiger Stereopsis betrachtet.
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Die Scharfeinstellung des Ophthalmoskops wird durch die Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung der Beobachtungslinse 12 erreicht, wie es durch den Pfeil
36 angedeutet ist. Diese Bewegung läßt sich erreichen durch Verschieben des Teleskoprohrs
14 nach vorn oder hinten in bezug auf das Auge des Patienten (siehe Fig. 1). Zusätzlich
können die Spiegel M1 und M2 gemäß Pfeil 42 nach vorn und nach hinten verstellt
werden, indem man den Einstellknopf 28 benutzt (siehe Fig. 3 und 4). Die Bewegung
der Spiegel M1 und M2, die zum Beispiel über einem Zahnstangen- und Zahnradantrieb
erfolgt, erlaubt bei stehenbleibenden Spiegeln M3 und M4 eine Änderung des Pupillenabstands
des Betrachters und somit eine Akkommodierung unterschiedlicher Beobachtungsentfernungen
und Schwankungen in der Pupillengröße des Patienten.
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Die von den Spiegeln M3 und M4 kommenden Abbilder werden zu der linken
bzw. der rechten Vergrößerungsanordnung 50 bzw. 50A übertragen. Die Vergrößerungsanordnungen
enthalten Objektivlinsen 52 bzw. 52A sowie Okularlinsen 54 bzw.
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54A. Zwischen den Objektiv- und den Okularlinsen jeder Vergrößerungsanordnung
befinden sich erste und zweite periskopische Spiegel 64, 66, 74A, 76A (siehe Fig.
3a), die eine weitere Separierung zwischen den Objektiv- und den Okularlinsen jeder
Anordnung schaffen und eine Einstelluna entsprechend den Schwankungen des Pupillenabstands
des Betrachters durch Drehen ermöglichen.
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Die Lagen der Objektivlinsen 52 und 52A in bezug auf die entsprechenden
Okularlinsen 54 und 54A lassen sich in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung entlang
des linken und des rechten optischen Wegs einstellen, wie durch die Pfeile 56 und
56A angedeutet ist, indem man die in den Fig. 3 und 5 gezeigte Zoomsteuerung 30
benutzt. Im dargestellten Aus-
führungsbeispiel enthält die Steuerung
30 ein Zahnrädchen, welches über eine Zahnstange mit beiden Objektivlinsen 32 und
32A verbunden ist. Durch Drehen des Knopfs ergibt sich also eine translatorische
Bewegung der Objektivlinsen 32 und 32A nach vorn und nach hinten entlang des optischen
Wegs 60. Zusätzlich sind bei der bevorzugten Ausführungsform die Okularlinsen 34,
34A individuell einstellbar, z. B. durch Drehen in einem mit einem Gewinde versehenen
Gehäuse, damit eine Anpassung an die Augen-Brechung des Arztes geschaffen und dadurch
eine bessere Scharfeinstellung erzielt wird.
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Fig. 3 und 3a zeigen, daß der Lampenkörper 20 des Geräts 16 (Fig.
1) eine Lampe 38 aufnimmt, die über den Stecker 32 an eine Batterie oder an eine
andere (nicht gezeigte) Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Wenn die Lampe
eingeschaltet ist, wird ihr Licht von dem Beleuchtungsspiegel 62 reflektiert und
tritt aus der Öffnung 66 in Richtung Beobachtungslinse (Fig. 2) aus, und von dort
gelangt es in das Innere des Auges des Patienten. Der Beleuchtungswinkel läßt sich
durch den Knopf 26 einstellen, indem der Knopf 26 bewegt wird und dadurch ein Zahnrad
66 dreht, welches mit einer Zahnstange 68 kämmt, welche den Spiegel 62 entlang der
optischen Achse 60 nach vorne oder nach hinten bewegt.
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Aus dem Auge des Patienten zurückkommende Bildstrahlen durchlaufen
die Beobachtungslinse in Rückwärtsrichtung, bevor sie in die Öffnung 64 eintreten
und von den Spiegeln M1 und M2 aufgespalten und von den Spiegeln M3 und M4 derart
reflektiert werden, daß linkes und rechtes Abbild vertauscht werden. Dann gelangen
die Abbilder in der oben erläuterten Weise in die Okulare. Der Knopf 28 steht mit
eine Zahnrad 42 in Verbindung, welches mit einer Zahnstange 44 kämmt, auf der die
Spiegel M1 und M3 in Querrich-
tung gelagert sind. Wie aus Fig.
4 hervorgeht, aktiviert eine Drehung des Knopfs 28 den Zahnstangen- und Zahnradmechanismus,
so daß die Spiegel M1 und M2 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegt werden.
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Die Zoomsteuerung der Objektivlinsen 52 und 52A ist in den Fig. 3,
3a und insbesondere in Fig. 5 dargestellt. Der Knopf 30 auf der Seite des Instruments
16 steht in Verbindung mit dem Zahnrad 48, welches seinerseits mit einer Zahnstange
58 kämmt, auf der die Objektivlinsen 52 und 52A gelagert sind.
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Eine Drehung des Knopfs 30 veranlaßt mithin, daß sich die Objektivlinsen
32 und 32A nach vorn oder nach hinten bewegen.
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Die oben beschriebene Kombination aus einstellbarer Beobachtungslinse,
Bildaustauscheinrichtung und Vergrößerungsoptik ist ein kompaktes, einstellbares
Instrument und bildet somit einen beträchtlichen Beitrag zu dem Gebiet der ophthalmoskopischen
Instrumente.
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