DE3731323A1

DE3731323A1 - Verfahren und einrichtung zur beobachtung experimenteller operationen an oder in einem operationsobjekt

Info

Publication number: DE3731323A1
Application number: DE19873731323
Authority: DE
Inventors: Mathias Zirm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1988-12-08
Also published as: AT387326B; ATA129987A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. Patentanspruchs 4.

Ein bevorzugter Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist die Beobachtung experimenteller Operationen am Auge, obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf das Operationsobjekt "Auge" beschränkt ist, sondern sämtliche nur denkbaren Operationsobjekte umfaßt.

Der Einfachheit halber wird jedoch im folgenden ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beobachtung experimenteller Operationen am Auge beschrieben.

Sämtliche Operationsvorgänge hinter der Iris sind für den Operateur schlecht beurteilbar, weshalb Miyake (Miyake, K.: Experimental studies of the placement of posterior chamber Lens styles in the eye. In: Audiovisual Library of Cilco, Nr. 90 42 010) unter experimentellen Bedingungen versuchte, Leichenbulbi, die an ihrer Rückseite geöffnet waren, zu filmen, um eine Linsenimplatation dokumentieren zu können. Die Aufnahmen erfolgten unter großen technischen Schwierigkeiten mit einer 16-mm-Film-Kamera.

Bisher war es jedoch nicht möglich, bei einem isolierten Operationsobjekt, insbesondere bei dem Auge, die beim Eingriff in das Auge sich abspielenden Prozesse gut beobachtbar darzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Beobachtung experimenteller Operationen in einem Operationsobjekt gut möglich ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man mit der einen Beobachtungseinrichtung von der einen Seite (von außen) in/auf das Objekt blickt, daß man mit der anderen Beobachtungseinrichtung von der anderen Seite (von innen) in das Objekt blickt und daß man die durch die Beobachtungseinrichtungen erzeugten Bilder gleichzeitig (synchron) auf einem oder mehreren Monitore darstellt (synchrone Film-Video-Technik).

Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist also die Darstellung des Einblicks in das Augeninnere bei gleichzeitiger Information von beispielsweise Meßdaten oder Bewegungsvorgängen aus dem Augenäußeren. Es handelt sich hier um eine Darstellungsmethode, bei der immer Aufnahmen aus dem Augeninneren verwendet werden, die nun ihrerseites synchron mit Aufnahmen aus dem Augenäußeren oder möglicherweise der Feststellung von Meßdaten aus dem Augenäußeren in Verbindung gebracht werden. Unverändert wird hierzu die beschriebene Darstellungsweise mit Hilfe zweier Videokameras verwendet. Hierzu gilt auch beispielsweise die Messung der Lichtbelastung der Macula, wobei ebenfalls zwei Mikroskope notwendig sind. Auch dieses Meßverfahren wird als neu beansprucht. In diesem Fall wird die Operation von außen gezeigt, während im Augeninneren das Licht an Stelle auf die Netzhaut in eine Videokamera fällt, die ihrerseits über eine entsprechend technische Anordnung das aufgenommene Licht meßbar synchron mit den Aufnahmen aus dem Augenäußeren auf einem Fernsehmonitor wiedergibt (Videodensitometrie).

Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt also in der erfindungsgemäßen Ausbildung einer synchronen Film-Video-Technik, deren Vorteile nachstehend im einzelnen erläutert werden.

Die synchrone Film-Video-Technik ist eine Darstellungsmethode, die sich dazu eignet, jegliche im Auge durchgeführte Operation sowohl von der äußeren Perspektive des Operateurs als auch aus der intraocularen Sicht darzustellen. Die synchrone Darstellungsform ist neu. Das wesentliche ist, daß Bewegungsvorgänge (z.B. die Führung eines Instrumentes oder die Implantation einer Linse, die Wirkungsweise eines Ultraschallgerätes oder eines speziellen Instrumentes) dargestellt werden können.

Neu an der Aufnahmetechnik ist zusätzlich eine von dem üblichen Aufnahmeverfahren durch Mikroskope abweichende Beleuchtung des Objektes. Es ist von entscheidender Bedeutung, daß die synchronen Aufnahmen mit Lichtquellen durchgeführt werden, die sich nicht gegenseitig blenden.

Hierzu gehörten die isolierten, auf flexiblen Wellen montierten Lichtleiter, die wahlweise zur optimalen Ausleuchtung des Objektes wenige Zentimeter an das Auge herangeführt werden können und dort focusiertes Licht entwickeln. Unter normalen Bedingungen im Operationssaal wird vom Operateur möglichst coaxiales Licht (d.h., Lichtstrahlen und Einblickwinkel des Operateurs sind nahezu paralell) verwendet. Auch auf herkömmlichen Mikroskopen montierte Lichtquellen haben einen Einfallswinkel, der stets dem Focusierungspunkt des Mikroskopes entspricht.

Die synchrone Film-Video-Technik benötigt zu ihrer Durchführung hohe Lichtintensitäten. Ebenfalls bisher nicht beschrieben, ist die dringend notwendige Anbringung von Lichtschutzfilter in den Ocularen des Beobachtermikroskopes, um die Netzhaut des Beobachters vor Lichtschäden zu schützen. Nur so ist es möglich, entsprechend hohe Lichtintensitäten und somit optimale Aufnahmebedingungen zu erreichen.

Die Öffnung und Fixation des Auges, welches nicht leicht ist und spezielle Klebestoffe oder eine Kombination von Gewebeklebern und Superklebern benötigt, ist der Aufgabenstellung nach zu modifizieren. Prinzipiell ist es möglich, an jeglicher Stelle des Auges eine Öffnung herzustellen. Diese wird nun mit einem dünnen Objektträger verschlossen, der gleichzeitig Halterung für das Leichenauge ist. Über die so geschaffene plane Öffnung am Auge geschieht der Einblick in das Operationsgebiet.

Die synchrone Film-Video-Technik ist also eine für sich zu schützende Technologie, die ihren Hauptanspruch darin sieht, daß sie zur Prüfung und Entwicklung von intraocularen Linsen und der damit verbundenen Operationstechnik herangezogen werden kann. Die synchrone Film-Video-Technik ist geeignet:

1. Für das Training des Operateurs.
2. Zur Prüfung auf dem Markt befindlicher intraocularen Linsen.
3. Zur Weiterentwicklung von intraocularen Linsen, damit verbundener Technologien.
4. Zur Entwicklung von neuen Operationsmethoden und neuen Operations instrumenten.

Soweit absehbar sind die mit Hilfe der synchronen Film-Video-Technik zu erzielenden Ergebnisse:

1. Die Verbesserung derzeit auf dem Markt befindlicher intraocularer Linsen durch die Darstellung ihres Implantationsverhaltens sowohl aus der äußeren als auch der intraocularen Perspektive.
2. Die Feststellung des Verhaltens intraocularer Strukturen auf die Kräfteeinwirkung während der Implantation intraocularer Linsen. Es geht im speziellen um das anfangs elastische, dann plastische Verhalten des Kapselsackes. Ein Beispiel ist das gezielte Einführen einer Linse an eine Stelle des Auges. Diese würde auch dort liegen, wenn nicht zusätzliche Kräfteeinwirkungen auf die Haltevorrichtung der Linse während der Implantation eines weiteren Linsenanteiles zu einer derart starken Deformierung des bereits implantierten Linsenteils führt, daß dieser aus der ursprünglichen und gewünschten Verankerung herausgedrückt wird und an eine Stelle des Auges zu liegen kommt, von wo er nicht mehr zu entfernen ist. Daß dies geschieht, ist nur mit Hilfe der synchronen Film-Video-Technik zu zeigen und bisher den operierenden Augenchirurgen unbekannt. Die mit Hilfe der synchronen Film-Video-Technik feststellbaren Verhaltensweisen von intraocularen Linsen entsprechen nicht den technischen Kenndaten der Firmen. Es ist aufgrund der Elastizität des intraocularen Gewebes die Kompression von Linsenbügelchen (Linsenhaptik) nicht zu vergleichen mit den sogenannten Kompressionskurven, die im Labor einer Herstellerfirma erstellt werden. Die beispielsweise optimale Implantationstechnik einer bestimmten Linse und die Anbringung von beispielsweise kleinen Löchern in der Linse (den sogenannten Positionierungslöchern) kann mit Hilfe der synchronen Film-Video-Technik optimiert werden.
3. Mit Hilfe der Digitalisierung von einzelnen Meßpunkten im Augeninneren (z.B. an der Linse, am Kapselsack, an Instrumenten, etc.) kann nun entweder manuell oder auch online ein Meßverfahren entwickelt werden, welches als Grundlage die Synchrone Film-Video-Technik benötigt. Dieses Meßverfahren stellt nun Kennlinien her, die sich auf das Verhalten der intraocularen Linsen, das Dehnungsverhalten z.B. des Kapselsackes oder anderer meßbarer Größen bezieht. Die verwendeten Meßmethoden sind derzeit die finite Element-Analyse, um die Krafteinwirkung zu zeigen. Mit Hilfe der synchronen Film-Video-Technik ist eine Vorrichtung zu Messen von Materialdaten zu schützen, die
A. Firmendaten
B. eigene Meßdaten
benötigt.
4. Die synchrone Film-Video-Technik ist eine Methode, die es ermöglicht, Einzelwerte (Kennwerte) verbunden mit Ausgangskenndaten zu sammeln, die zur Schaffung eines mathematischen Modells dient. Dazu notwendig ist:
A. die Markierung der Linse
B. die Digitalisierung der Videoaufnahmen
C. die mechanische Messung.

Möglich ist auch eine statische und dynamische Untersuchung. Das Ziel ist, Bauteile des Auges und Implantate im Augeninneren auf ihr Verhalten zu untersuchen. Dynamische Untersuchungen sind mit einer Bobfahrt oder mit einem in Bau befindlichen Kreisel durchzuführen.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellt räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Schematisiert in Teilansicht eine Einrichtung zur Beobachtung experimenteller Operationen am Auge;

Fig. 2 Schnitt durch ein Auge nach Fig. 1 mit Darstellung der Halterung;

Fig. 3 Schematisiertes Blockschaltbild zur Signalaufbereitung der Signale der beiden Videokameras.

Die dargestellte Einrichtung umfaßt eine Arbeitsplatte 6, die mit einer Ausnehmung versehen ist, welche durch einen Objektträger 1 aus durchsichtigem Material abgedeckt ist. Auf diesem Objektträger 1 kann das Untersuchungsobjekt, ein Bulbus 7 mit geöffneter Hinterseite (Öffnung 14), beispielsweise durch Ankleben (Klebstoff) 15 befestigt werden. Die Beobachtung am Untersuchungsobjekt vorgenommener Manipulationen erfolgt einerseits in der üblichen Perspektive durch ein Mikroskop 3, andererseits durch das von unten auf das Objekt gerichtete Mikroskop 3′. Jedes der beiden Mikroskope ist mit gleichartigen Beleuchtungseinrichtungen versehen, die schräg zur optischen Achse gerichtet sind. Die Beleuchtungseinrichtungen 2, 2′ werden jeweils durch Lichtleiter 4, 4′ versorgt und sind an Halterungen 5, 5′, beispielsweise aus biegsamen Draht, befestigt.

Um die Mikroskope 3, 3′ in die gewünschte Position bringen zu können, sind diese in bekannter Weise vertikal (Pfeilrichtungen 9, 9′) zwei normal zur Zeichenebene liegenden Richtungen verschiebbar gelagert. Auch die Brennweite der Mikroskope ist einstellbar. Zur synchronen Einstellung der Mikroskope werden Fußsteuerungen verwendet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist deren Verwendung besonders günstig, da mit einem Fuß das obere Mikroskop 3 und mit dem anderen Fuß das untere Mikroskop 3′ gesteuert werden kann.

An jedem der Mikroskope 3, 3′ ist ein Anschlußtubus 41 angesetzt, an dem jeweils eine Videokamera 8, 8′ angeschlossen ist.

Jede Videokamera 8, 8′ sieht so unmittelbar das vom Mikroskop 3, 3′ aufgenommene Bild.

Aus Fig. 2 sind weitere Einzelheiten zu entnehmen.

Die Videokamera 8 sieht also in Pfeilrichtung 16 durch die Pupille 38 des Bulbus 7 in das Augeninnere von oben, wobei die Hornhaut 37 belassen oder entfernt wird.

Die obere Kamera sieht nun die vor dem Glaskörper 12 befindliche intraoculare Linse 11 nur lediglich durch die Pupille 38, welche durch die Iris 10 begrenzt wird.

Von oben, d.h. in Pfeilrichtung 16 ist also nicht erkennbar, wie eine künstliche, intraoculare Linse 11 im Kapselsack 17 hinter der Iris 10 verankert wird.

Hierzu dient die Darstellung von der Rückseite des Bulbus, wo erkennbar ist, daß die Rückseite des Bulbus 7 mit einer Öffnung 14 versehen ist, die durch den Objektträger 1 verschlossen wird. Rings um die Öffnung 14 ist eine Verbindung mit Klebstoff 15 zum Objektträger 1 hergestellt.

Die Öffnung 14 muß nicht notwendigerweise normal zur anatomischen Achse 13 liegen; sie kann auch im Winkel zur anatomischen Achse 13 angeordnet werden.

Im vorliegenden Fall kann mit der unteren Kamera 8′ und dem unteren Mikroskop 3′ in Pfeilrichtung 16′ in das Innere des Auges geblickt werden, wobei es jetzt möglich ist, die Halterung der Linse 11 im Kapselsack 17 und insbesondere die Verankerung der Bügel der Linse 11 im Kapselsack 17 genau zu beobachten.

Durch eine nicht näher dargestellt Öffnung in der Lederhaut 40 kann nun mit einem Instrument (nicht dargestellt) die Linse 11 entsprechend im Kapselsack 17 verschoben werden.

Auf diese Weise ist es möglich, mit der beschriebenen synchronen Film-Video-Technik die Operationstechnik zur Befestigung künstlicher intraocularer Linsen 11 an dem beschriebenen Leichen-Bulbus 7 zu üben.

Darüber hinaus bietet die synchrone Film-Video-Technik alle Möglichkeiten, wie sie im allgemeinen Beschreibungsteil der vorliegenden Anmeldung beschrieben wurden.

Insbesondere ist so auch eine Messung einer Netzhaut 39 möglich und auch die Messung mechanischer Dehnungs- oder Kompressionskurven im Kapselsack 17 oder anderen Punkten des Bulbus 7.

Die Fig. 3 zeigt eine schematisierte Darstellung der Anordnung zur Signalverarbeitung der Signale der beiden Videokameras 8, 8′.

Jede Videokamera 8, 8′ ist über die Leitungen 18, 19 bzw. 18′, 19′ mit einem Bildmischer 20 verbunden, der über verschiedene Einstellungen verfügt.

So ist es entsprechend der Einstellung des Bildmischers 20 möglich, auf einem Monitor 24 ein Mischbild bestehend aus den Signalen beider Videokameras 8, 8′ zu betrachten. Ebenso können auch zusätzliche Monitore 25, 26 vorgesehen sein, wobei an jedem Monitor 25, 26 das jeweilige Bild der Videokamera 8, 8′ darstellbar ist.

Diese Monitore 25, 26 sind über die Leitungen 22, 23 mit dem Bildmischer 20 verbunden.

Der Monitor 24 zur Betrachtung des Mischbildes ist über die Leitung 21 mit dem Bildmischer 20 verbunden.

Am Bildmischer 20 setzen noch entsprechende Leitungen zur Ansteuerung entsprechender Videorekorder 30, 31 an, wobei der eine Videorekorder 30 z.B. im VHS-System arbeitet, während der andere Videorekorder 31 im U-Matic-System arbeitet.

Der Videorekorder 30 ist hierbei über die Leitung 33 mit dem Bildmischer 20 verbunden, und es ist möglich, von jedem Videorekorder 30, 31 über jeweils zugeordnete Leitungen 28, 29 das Aufnahmesignal des jeweiligen Videorekorders am Monitor 27 darzustellen.

Ebenso verfügt jeder Videorekorder 30, 31 über die Leitungen 34, 35 über einen Mikrophonanschluß 42, um entsprechende Kommentare mitaufnehmen zu können.

Die beiden Videorekorder 30, 31 können über eine zusätzliche Leitung 36 synchronisiert werden.

Zeichnungslegende: 1 Objektträger
2 Beleuchtungseinrichtung
2′ Beleuchtungseinrichtung
3 Mikroskop
3′ Mikroskop
4 Lichtleiter
4′ Lichtleiter
5 Halterung
5′ Halterung
6 Arbeitsplatte
7 Bulbus
8 Videokamera
8′ Videokamera
9 Pfeilrichtung
9′ Pfeilrichtung
10 Iris
11 Linse
12 Glaskörper
13 anatomische Achse
14 Öffnung
15 Klebstoff
16 Pfeilrichtung
16′ Pfeilrichtung
17 Kapselsack
18 Leitung
18′ Leitung
19 Leitung
19′ Leitung
20 Bildmischer
21 Leitung
22 Leitung
23 Leitung
24 Monitor
25 Monitor
26 Monitor
27 Monitor
28 Leitung
29 Leitung
20 Videorekorder
31 Videorekorder
32 Leitung
33 Leitung
34 Leitung
35 Leitung
36 Leitung
37 Hornhaut
38 Pupille
39 Netzhaut
40 Lederhaut
41 Anschlußtubus
41′ Anschlußtubus
42 Mikrophonanschluß

Claims

1. Verfahren zur Beobachtung experimenteller Operationen an oder in einem Operationsobjekt, welches auf einem Objektträger fixiert ist, von einer oder mehreren Beleuchtungseinrichtungen angestrahlt ist und auf das ein oder mehrere Beobachtungseinrichtungen gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der einen Beobachtungseinrichtung (3, 8) von der einen Seite (Pfeilrichtung 16) in oder auf das Objekt blickt, daß man mit der anderen Beobachtung (3′, 8′) von der anderen Seite (Pfeilrichtung 16′) in das Objekt blickt und daß man die durch die Beobachtungseinrichtungen (3, 8; 3′, 8′) erzeugten Bilder gleichzeitig (synchron) auf einem oder mehreren Monitore (24-27) darstellt (Synchrone Film-Video Technik).

2. Verfahren nach Anspruch 1 in seiner Anwendung zur Beobachtung experimenteller Operationen des Auges (7), dadurch gekennzeichnet, daß die eine Öffnung für die Beobachtungseinrichtung (3, 8) die Pupille (38) ist und daß zur Herstellung der anderen Öffnung für die Beobachtungseinrichtung (3′, 8′) das Auge (7) an einer Stelle mit einer Öffnung (14) versehen wird, welche durch den Objektträger (1) verschlossen wird, und daß das Auge (7) im Umgebungsbereich der Öffnung (14) mit dem Objektträger (1) verklebt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb der Trägerplatte (1) Beleuchtungseinrichtungen (2, 2′) vorgesehen sind, welche so schräg zur optischen Achse gerichtetes Licht abgeben können, daß dieses nicht direkt in das gegenüberliegende Mikroskop (3′, 3) fällt.

4. Einrichtung zur Beobachtung experimenteller Operationen an oder im Auge unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mikroskop (3, 3′) eine Videokamera (8, 8′) zugeordnet ist, deren Signale (Leitungen 18, 19; 18′, 19′) einem Bildmischer (20) zugeführt sind, an dem ein oder mehrere Monitore (24-27) angeschlossen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Bildmischer (20) zugeordnete erste Monitor (24) ein Mischbild aus den Signalen der beiden Videokameras (8, 8′) sichtbar macht.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bildmischer (20) zugeordneten zweiten und dritten Monitore (25, 26) die Signale jeweils einer Videokamera (8, 8′) allein darstellen und daß der vierte Monitor (27) der Wiedergabe der Signale dient, die von einem oder mehreren Videorecordern (30, 31) aufgenommen werden.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ocularen der Mikroskope (3, 3′) Lichtschutzfilter angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhalten einer intraocularen Linse (11) dadurch meßbar ist, daß an ausgewählten Punkten im Innenauge Kennlinien gemessen werden, die sich auf mechanische Parameter (z.B. Dehnungsverhalten) des Kapselsacks (17) beziehen.