DE4214445A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Operationsmikroskop nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Einsatz von Operationsmikroskopen in der Chirurgie werden je nach medizinischer Fachrichtung verschiedene An­ forderungen an die Beleuchtung des Operationsfeldes ge­ stellt. Bei mikrochirurgischen Eingriffen am Auge wird an­ gestrebt, das Beleuchtungslicht senkrecht, d. h. parallel zur optischen Achse des Mikroskopobjektives auf das Opera­ tionsfeld zu richten. Diese, als "0°-Beleuchtung" bekannte Beleuchtungsart hat den Vorteil, daß die senkrecht ein­ fallenden Lichtstrahlen von der Netzhaut diffus reflektiert werden und die Linsenkapsel, das ist die Umhüllung der Au­ genlinse, durch das regrediente Licht in einem rötlichen Durchlicht erscheinen lassen. Mit Hilfe dieses sogenannten "Roten Reflexes" werden Gewebereste, die nach dem Entfernen der Augenlinse abgesaugt werden müssen, kontrastreich sichtbar gemacht. Eine hierzu geeignete 0°-Beleuchtungsein­ richtung wird beispielsweise in der DE-OS 40 28 605 der Anmelderin beschrieben.

Um bei der Katarakt-Chirurgie in jedem Arbeitsschritt derartige Gewebereste optimal wahrnehmen zu können, ist ein möglichst homogener Roter Reflex erforderlich. Die bisher bekannten Beleuchtungssysteme für Operationsmikroskope sind jedoch auf ein statistisches Patientenauge sowie auf eine übliche Vergrößerung des Operationsmikroskopes abgestimmt. Liegen nun die Vergrößerung und/oder die Brechkraft des Pa­ tientenauges in extrem abweichenden Bereichen relativ zur üblichen Vergrößerung bzw. zum statistischen Patientenauge, so resultiert ein inhomogenes Intensitätsprofil des Roten Reflexes. Die optimale Wahrnehmung von eventuellen Gewe­ beresten wird dadurch für den Chirurgen erschwert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Be­ leuchtungseinrichtung für Operationsmikroskope zu schaffen, die eine Anpassung des Roten Reflexes an die Vergrößerung des Operationsmikroskopes sowie an die jeweilige Brechkraft des Patientenauges ermöglicht. Es soll unter allen mögli­ chen Einsatzbedingungen ein möglichst homogener Roter Re­ flex resultieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrich­ tung mit den Kennzeichen des Anspruches 1.

Hierbei wird innerhalb der Beleuchtungseinrichtung eines Operationsmikroskopes ein Umlenkelement zwischen dem Be­ leuchtungssystem und dem Mikroskop-Objektiv derart angeord­ net, daß der Anteil des auf das Operationsfeld umgelenkten Beleuchtungslichtes im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Operationsmikroskopes auf das Operationsfeld auf­ trifft. In Richtung der Verbindungslinie der beiden Stereo- Beobachtungsstrahlengänge ist das jeweilige Umlenkelement in seiner Breite variabel. Über die jeweils eingestellte Breite dieses Umlenkelementes ist nun eine individuelle An­ passung der Beleuchtung an die Operationsbedingungen, d. h. an die Vergrößerung und an das jeweilige Patientenauge mög­ lich. Somit ist stets ein optimaler homogener Intensitäts­ verlauf des Roten Reflexes gewährleistet. Für den Chirurgen ist damit bei der Kataraktchirurgie sichergestellt, daß er alle Details am zu operierenden Patientenauge sicher er­ kennt und nicht durch eine eventuell inhomogene Intensi­ tätsverteilung des Roten Reflexes lediglich verschiedene Artefakte zu erkennen glaubt.

Die Einstellung der Breite des Umlenkelementes kann hierbei gemäß Unteranspruch 2 oder 3 über manuelle oder motorische Verstelleinrichtungen erfolgen.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist bei Ver­ wendung einer motorischen Verstelleinrichtung gemäß den Un­ teransprüchen 4-6 mit einem Regelkreis ausstattbar, der in Abhängigkeit von der aktuellen Operationsmikroskop- Vergrößerung und Parametern des Patientenauges die jeweils optimale Breite des Umlenkelementes für einen homogenen Roten Reflex einstellt.

Verschiedene mögliche Ausführungsformen des verwendeten 0°- Umlenkelementes sind Gegenstand der Unteransprüche 7-9.

Desweiteren ist es gemäß Unteranspruch 10 möglich, zusätz­ liche Umlenkelemente im Beleuchtungsstrahlengang des Operationsmikroskopes anzuordnen, die variable Anteile des Beleuchtungslichtes unter anderen Winkeln auf das Operati­ onsfeld fallen lassen.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Fig. 1-5.

Dabei zeigt

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Beleuchtungseinrichtung in Seitenansicht, bei dem das Beleuchtungslicht über ein 0°-Umlenk­ element senkrecht auf das Operationsfeld fällt,

Fig. 1b die Frontansicht des Ausführungsbeispieles aus Fig. 1a,

Fig. 2a ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Beleuchtungseinrichtung in Seitenansicht in Seitenansicht, bei dem neben dem 0°-Umlenkelement ein weiteres Umlenkelement vorgesehen ist, über den Beleuchtungslicht unter einem bestimmten Winkel auf das Operationsfeld fällt,

Fig. 2b die Frontansicht des Ausführungsbeispieles aus Fig. 2a,

Fig. 3-5 jeweils eine unterschiedliche Ausführungsform des 0°-Umlenkelementes.

In Fig. 1a ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung innerhalb eines Opera­ tionsmikroskopes schematisch in Seitenansicht dargestellt. Dabei trifft das z. B. über einen Lichtleiter (1) eingekop­ pelte Beleuchtungslicht über eine Blende (2) und ein opti­ sches System (3a, 3b) auf ein Umlenkelement (4), das das Beleuchtungslicht parallel zur optischen Achse (10) durch das Objektiv (5) auf das Operationsfeld (6) umlenkt. Eine derartige Anordnung einer Beleuchtungseinrichtung innerhalb eines Operationsmikroskopes wird üblicherweise auch als 0°- Beleuchtung bezeichnet. In einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene liegt die Verbindungslinie der beiden - in dieser Darstellung nicht sichtbaren - Stereo-Beobachtungs­ strahlengänge, entlang der die Breite des Umlenkelementes (4) definiert variierbar ist. Weiterhin schematisch darge­ stellt sind in Fig. 1a weitere, an sich bekannte Komponen­ ten eines Operationsmikroskopes wie Vergrößerungswechsel­ einrichtung (7b) und Tubuslinsen (8d, 8c). Die Einstellung der aktiven Breite des Umlenkelementes in Richtung der Ver­ bindungslinie der Stereo-Beobachtungsstrahlengänge erfolgt durch geeignete Verstelleinrichtungen (9), z. B. durch einen manuellen Verstelltrieb oder aber motorisch mittels eines Stellmotors und einem angeschlossenen Rechner, d. h. über einen Regelkreis.

Wird die Verstellung der aktiven Breite des Umlenkelementes (4) über einen entsprechenden Stellmotor und einen Rechner realisiert, so ist es möglich, die jeweilige Vergrößerung der Vergrößerungswechseleinrichtung (7b) des Operationsmi­ kroskopes über geeignete Detektoren an der Vergrößerungs­ wechseleinrichtung (7b) zu erfassen und die für diese Ver­ größerung optimale Breite des Umlenkelementes (4) definiert mittels eines Regelkreises einzustellen. Ferner ist es mög­ lich, als weitere Eingabeparameter innerhalb dieses Regel­ kreises spezifische Daten des jeweiligen Patientenauges zur Verfügung zu stellen. Diese Daten werden ebenfalls vom Rechner verarbeitet und im Hinblick auf eine optimale Ver­ laufsform des Roten Reflexes und der hierfür erforderlichen Breite des Umlenkelementes (4) zusammen mit der aktuellen Vergrößerung des Operationsmikroskopes ausgewertet. Die für diesen Zweck erforderliche, zusätzliche Eingabeschnitt­ stelle (12) für den Regelkreis ist in Fig. 1a ebenfalls schematisch dargestellt. Neben der manuellen Eingabe be­ stimmter Daten, die vorher über entsprechende Verfahren er­ faßt wurden, ist auch die direkte, automatisierte Erfassung dieser Daten und Übergabe an die Eingabeschnittstelle (12) bzw. den Regelkreis möglich.

Die Beleuchtungseinrichtung aus Fig. 1a wird in Fig. 1b in Frontansicht dargestellt, um zu verdeutlichen, in wel­ cher Richtung, die Breite des Umlenkelementes (4) variiert wird. Dabei sind die einzelnen Komponenten des Operations­ mikroskopes und der Beleuchtungseinrichtung mit den gleichen Nummern bezeichnet wie in Fig. 1a. Die Richtung, in der die Breite des Umlenkelementes (4) einstellbar ist, wird in Fig. 1a mittels des Pfeiles (13) veranschaulicht. Diese Richtung ist identisch mit der Verbindungslinie der beiden Stereo-Beobachtungsstrahlengänge (14a, 14b).

Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Be­ leuchtungseinrichtung innerhalb eines Operationsmikroskopes wird anhand von Fig. 2a und 2b beschrieben. Die darge­ stellte Beleuchtungseinrichtung umfaßt hierbei wieder einen Lichtleiter (101), eine Blende (102) sowie ein optisches System (103a, 103b), über das Beleuchtungslicht auf nunmehr zwei verschiedene Umlenkelemente (104, 114) gelangt. Das 0°-Umlenkelement (104) ist hierbei identisch zum Umlenkele­ ment aus Fig. 1a bzw. 1b. Zusätzlich zu diesem Umlenkele­ ment (104) wird in diesem Ausführungsbeispiel ein weiteres Umlenkelement (114) eingesetzt, über das ein variabler Teil des Beleuchtungslichtes unter einem von 0° verschiedenen Winkel zur optischen Achse (110) auf das Operationsfeld (106) trifft. Durch die Einstellung unterschiedlicher An­ teile des Beleuchtungslichtes, die unter verschiedenen Win­ keln auf das Operationsfeld (106) treffen, ist eine weitere individuelle Anpassung der Beleuchtung an die jeweilige­ Operationssituation möglich. Eine derartige Anordnung wird in der Offenlegungsschrift DE 40 28 605 der Anmelderin de­ tailliert beschrieben.

Auch im zweiten dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Verstelleinrichtung (109) vorgesehen, mittels der eine de­ finierte Einstellung der aktiven Breite des 0°-Umlenkele­ mentes (104) in Richtung der Verbindungslinie der beiden Stereo-Beobachtungsstrahlengänge (115a, 115b) erfolgt. Neben einem manuellen Verstelltrieb ist auch hier wieder die Ver­ wendung eines Stellmotors mit angeschlossenem Rechner mög­ lich, die einen entsprechenden Regelkreis bilden. Neben der Erfassung der aktuellen Vergrößerung der jeweiligen Vergrö­ ßerungswechsel-Einrichtung (107b) des Operationsmikroskopes ist es ebenfalls möglich, als weitere Eingabeparameter für den Regelkreis über eine Eingabe-Schnittstelle (112) Daten des jeweiligen Patientenauges zur Verfügung zu stellen wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Fig. 2b zeigt die Frontansicht der Anordnung aus Fig. 2a, um die Richtung zu veranschaulichen, in der eine Variation der Breite des Umlenkelementes (104) erfolgt. Dies wird durch den Pfeil (113) dargestellt, der in Richtung der Ver­ bindungslinie zwischen den beiden Stereo- Beobachtungsstrahlengängen (115a, 115b) verläuft.

Mögliche Ausführungsformen für die jeweils verwendeten Um­ lenkelemente, die Beleuchtungslicht unter einem Winkel von 0° zur optischen Achse, d. h. parallel zur optischen Achse auf das Operationsfeld treffen lassen, werden im folgenden anhand der Fig. 3-5 erläutert. Hierzu werden jeweils das Hauptobjektiv sowie die Umlenkelemente aus dem zweiten dar­ gestellten Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a und 2b in Draufsicht dargestellt.

Fig. 3 zeigt neben dem Hauptobjektiv (105), dem zweiten Um­ lenkelement (114) und den beiden Stereo-Beobachtungs- Pupillen (116a, 116b) ein zweiteiliges 0°-Umlenkelement, bestehend aus zwei seperaten Umlenkspiegeln (120a, 120b). Die beiden Umlenkspiegel (120a, 120b) sind dabei in Richtung des Pfeiles (113) zwischen den beiden Stereo- Beobachtungspupillen (116a, 116b) in einer Ebene verschieb­ bar. Die Verschiebung kann hierbei über die jeweilige Ver­ stelleinrichtung, d. h. beispielsweise mit einem manuellen Verstelltrieb oder aber über einen entsprechenden Stellmotor erfolgen. Entscheidend für die Funktion ist, daß sich die aktive Breite für das auftreffende Beleuchtungslicht definiert variieren läßt, um eine optimal-homogene Verlaufsform des Roten Reflexes zu realisieren.

Eine weitere Ausführungsform des 0°-Umlenkelementes zeigt Fig. 4. Dort sind zwischen den beiden Stereo-Beobachtungs­ pupillen (116a, 116b) zwei seperate Umlenkspiegel (121a, 121b) verschiebbar angeordnet. Die beiden Umlenkspie­ gel (121a, 121b) sind in diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht in einer Ebene angeordnet, sondern in zwei zueinander parallelen Ebenen, in denen sie sich in Richtung des Pfeiles (113) definiert verschieben lassen. Die Einstellung der jeweils aktiven Breite des Umlenkelementes erfolgt wieder durch geeignete Verstelleinrichtungen wie im vorherigen Ausführungsbeispiel.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist zwischen den beiden Stereo-Beobachtungspupillen (116a, 116b) ein einteiliger Umlenkspiegel (122) angeordnet. Dieser weist eine trapezförmige Form auf und ist mittels bekannter Verstelleinrichtungen senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Stereo-Beobachtungspupillen verschiebbar. Die Verschieberichtung wird in Fig. 5 durch den Pfeil (119) veranschaulicht. Aufgrund der trapezförmigen Form dieses Umlenkspiegels (122) ist bei einer Verschiebung in Richtung des Pfeiles (119) eine Änderung der aktiven Breite des Umlenkelementes (122) für das auftreffende Beleuchtungslicht möglich, da dieses nicht den ganzen Umlenkspiegel (122) beaufschlagt.

Neben den beschriebenen Ausführungsformen in den Fig. 3-5 sind als 0°-Umlenkelemente die verschiedensten weiteren optischen Umlenkelemente einsetzbar, die eine Variation der aktiven Breite dieses Umlenkelementes in Richtung der Verbindungslinie der beiden Stereo-Beobachtungspupillen ermöglichen. Zu beachten bei den jeweils eingesetzten Umlenkelementen ist dabei weiterhin, daß auch bei maximaler aktiver Breite möglichst keine der beiden Stereo-Beobach­ tungspupillen abgeschattet wird, da ansonsten Bildfehler (Vignettierungen) für den Betrachter resultieren.

Claims (10)

1. Beleuchtungseineichtung für ein Operationsmikroskop mit einem Beleuchtungssystem, das außerhalb der optischen Achse des Mikroskop-Objektives angeordnet ist und mindestens ein Umlenkelement umfaßt, das zwischen dem Beleuchtungssystem und dem Mikroskop- Objektiv angeordnet ist und variable Anteile des Beleuchtungslichtes auf das Operationsfeld treffen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (4; 104; 120a, 120b; 121a, 121b; 122) Beleuchtungslicht parallel zur optischen Achse (10; 110) auf das Operati­ onsfeld (6;106) treffen läßt und in seiner Breite in Richtung der Verbindungslinie der Stereo-Beobachtungs­ strahlengänge (14a, 14b; 115a, 115b) mittels einer Verstelleinrichtung (9; 109) definiert variierbar ist.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (9; 109) als manueller Verstelltrieb ausgeführt ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (9; 109) als Stellmotor ausgeführt ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (9; 109) mit Weggebern ausgestattet ist, die eine laufende Erfassung der Breite des Umlenkelementes (4; 104; 120a, 120b; 121a, 121b; 122) ermöglichen.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis mit einem Rechner sowie Detektoren für die Vergrößerungswechsel- Einrichtung (7a, 7b; 107a, 107b) des Operationsmi­ kroskopes vorgesehen sind, wobei der Regelkreis eine homogene Einstellung des Intensitätsverlaufs des Roten Reflexes durch die Variation der Breite des Umlenkelementes (4; 104; 120a, 120b; 121a, 121b; 122) über den Stellmotor in Abhängigkeit der aktuellen Vergröße­ rung des Operationsmikroskopes gewährleistet.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabeschnittstelle (12; 112) für den Regelkreis vorgesehen ist, die eine Parameter- Eingabe bezüglich von Daten des untersuchten Patien­ tenauges ermöglicht und der Regelkreis diese Parameter bei der Einstellung des homogenen Intensitäts-Verlaufs des Roten Reflexes über den Stellmotor berücksichtigt.

7. Beleuchtungseinrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei separate Umlenkspiegel (120a, 120b) als Umlenkelemente in einer Ebene vorgesehen sind, wobei der Abstand der beiden Umlenkspiegel (120a, 120b) über eine Verstelleinrich­ tung (9; 109) definiert einstellbar ist und die beiden Umlenkspiegel (120a, 120b) derart zwischen den beiden Stereo-Beobachtungspupillen (116a, 116b) angeordnet sind, daß keine Abschattung einer Stereo-Beobachtungs­ pupille (116a,116b) erfolgt.

8. Beleuchtungseinrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei separate Umlenkspiegel (121a, 121b) als Umlenkele­ mente (4; 104; 120a, 120b; 121a, 121b; 122) vorgesehen sind, die in verschiedenen, parallel zueinander verlaufenden Ebenen angeordnet sind und sich unabhängig voneinander in der jeweiligen Ebene über eine Verstelleinrichtung (9; 109) verschieben lassen und die beiden Umlenkspie­ gel (121a, 121b) derart zwischen den beiden Stereo-Be­ obachtungspupillen (116a, 116b) angeordnet sind, daß keine Abschattung einer Stereo-Beobachtungspupille (116a, 116b) erfolgt.

9. Beleuchtungseinrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein trapezförmiger Umlenkspiegel (122) als Umlenkelement (4; 104; 120a, 120b; 121a, 121b; 122) vorgesehen ist, der senkrecht zur Verbindungslinie der Stereo- Beobachtungspupillen (166a, 116b) über eine Verstell­ einrichtung (9; 109) verschiebbar ist, wobei der Umlenkspiegel (122) derart zwischen den beiden Stereo- Beobachtungspupillen (116a,116b) angeordnet ist, daß keine Abschattung einer Stereo-Beobachtungspupille (116a,116b) erfolgt.

10. Beleuchtungseinrichtung nach mindestens einem der An­ sprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem oder den Umlenkelementen (4; 104; 120a, 120b; 121a, 121b; 122), des Beleuchtungslicht parallel zur optischen Achse (10; 110) auf das Operati­ onsfeld (6;106) treffen lassen, mindestens ein weiteres Umlenkelement (114) vorgesehen ist, das einen variablen Teil des Beleuchtungslichtes unter einem definierten, von 0° verschiedenen Winkel zur optischen Achse (10; 110), auf das Operationsfeld (6; 106) treffen läßt.