WO2010136092A1

WO2010136092A1 - Operationsleuchte, bildgebungssystem und verwendung einer operationsleuchte

Info

Publication number: WO2010136092A1
Application number: PCT/EP2010/001883
Authority: WO
Inventors: Thorsten JÜRGENS
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2011-11-25
Also published as: DE102009022497A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Operationsleuchte (1), umfassend wenigstens eine erste Lichtquelle (2, 3) zum Ausleuchten eines Operationsfeldes (5) mit sichtbarem, insbesondere weißem, Licht für einen Operateur, sowie ein Bildgebungssystem zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation, umfassend eine entsprechende Operationsleuchte (1) und Verwendungen einer entsprechenden Operationsleuchte (1). Die erfindungsgemäße Operationsleuchte (1) ist dadurch weitergebildet, dass zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation eine auf das Operationsfeld (5) ausgerichtete oder ausrichtbare bildgebende Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11; 21) umfasst ist, die für emittiertes Fluoreszenzlicht eines Chromophors empfindlich ist.

Description

Operationsleuchte, Bildgebungssystem und Verwendung einer Operationsleuchte

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte, umfassend wenigstens eine erste Lichtquelle zum Ausleuchten eines Operationsfeldes mit sichtbarem, insbesondere weißem, Licht für einen Operateur, sowie ein Bildgebungssystem zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation, umfassend eine entsprechende Operationsleuchte und Verwendungen einer entsprechenden Operationsleuchte.

Operationsleuchten dienen zum Ausleuchten eines Operationsfeldes für einen Operateur, etwa einen Chirurgen. Operationsleuchten sind oftmals annähernd kreisförmig mit einer annähernd paraboloiden Oberfläche, in der eine oder mehrere Lichtquellen um einen zentralen Griff herum angebracht sind. Ihre jeweiligen zentralen Strahlen- gänge sind auf einen gemeinsamen Schnittpunkt ausgerichtet, der auf das Operationsfeld ausgerichtet wird, also auf den Bereich eines Patienten, der operiert wird. Um dem Operateur optimale Sicht- bedingungen zu geben, sind Operationsleuchten mit starken Lichtquellen für weißes Licht ausgestattet. Operationsleuchten sind üblicherweise beweglich über einen mehrgelenkigen Tragearm an einem Gestell oder an der Decke des Operationssaals aufgehängt, so dass der erzeugte Lichtkegel zum jeweiligen Operationsfeld hin bewegt werden kann.

Bei Operationen, bei denen die Durchblutung bzw. Perfusion von Gewebe untersucht werden muss, wird die Gewebeperfusion oft- mals mittels Fluoreszenzmessungen nach Applikation eines exogenen, also nicht körpereigenen, Chromophors untersucht. Bei für eine solche Untersuchung geeigneten Chromophoren handelt es sich um fluoreszierenden Farbträgers, die auch Fluorophore genannt werden. Das Chromophor wird in die Blutbahn des Patienten injiziert und verteilt sich in dessen Blutkreislauf.

Zur Untersuchung der Gewebeperfusion wird das zu untersuchende Gewebe mit einer Strahlungs- oder Lichtquelle bestrahlt, in deren Strahlungsspektrum ein Fluoreszenzanregungspektrum des ver- wendeten Chromophors enthalten ist oder das damit überlappt, oder dessen monochromatische Strahlungsfrequenz innerhalb des Anregungsfrequenzspektrums des Chromophors liegt. Als Strahlungsquellen kommen unter anderem starke Halogenlampen, Xenon- oder Quecksilberdampflampen sowie Laservorrichtungen in Frage. Letz- tere haben den Vorteil, monochromatisch abzustrahlen, so dass die aufgewendete Leistung geringer ist als bei breitbandig abstrahlenden Lichtquellen, die aus diesem Grund sehr stark ausgebildet sein müssen, was eine aufwändige Wärmeabfuhr und Kühlung, beispielsweise mittels Wasserfilter, notwendig macht.

Durch die Bestrahlung wird die Fluoreszenz des Chromophors angeregt. Bei der Abregung des Chromophors sendet es ein charakteris- tisches Fluoreszenzstrahlungsspektrum aus, das gegenüber dem Fluoreszenzanregungsspektrum zu längerwelligen Frequenzen hin verschoben ist. Die Fluoreszenzanregungs- und abregungsspektren können teilweise überlappen.

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Ein häufig benutztes Chromophor für Gewebeperfusionsuntersu- chungen ist Indocyaningrün (ICG), das sich sehr gut an Proteine im Blut bindet und im Nahinfrarotbereich fluoresziert. Im Nahinfrarotbereich liegt die Spitze des Anregungsspektrums für ICG zwischeno 785 nm und 815 nm, das Abregungsspektrum etwa zwischen 820 nm und 840 nm. Weitere Absorptionsmaxima weist ICG im UV- Bereich auf. Gewebeperfusionsuntersuchungen mit ICG als Chromophor werden häufig im Nahinfrarotbereich durchgeführt. Ein weiteres in diesem Bereich verwendetes Chromophor ist Fluores-5 zein, dessen Absorptions- und Emissionsmaximua bei ca. 485 nm bzw. ca. 514 nm, also im kürzerwelligen sichtbaren Bereich, liegen. Andere bekannte Chromophore werden seltener verwendet.

Die emittierte Fluoreszenzstrahlung wird mit einer Aufnahmevorrich-o tung, etwa mit einer CCD-Kamera oder einer intensivierten CCD-

Kamera, aufgenommen. Oft werden Anregungs- und Emissionsfilter bzw. Fluoreszenzfilter eingesetzt. Sowohl Anregungs- als auch Emissionsfilter sind als engbandige Bandpassfilter ausgelegt. Dabei wird der Anregungsfilter an der Strahlungsquelle angesetzt, um nur5 Licht im Anregungsfrequenzspektrum, nicht aber im Abregungs- bzw. Emissionsfrequenzspektrum des Chromophors passieren zu lassen. Damit wird verhindert, dass das längerwellige emittierte Fluoreszenzlicht des Chromophors durch reflektiertes Licht gleicher Wellenlänge von der Strahlungsquelle überstrahlt wird. Emissionsfil-o ter werden in den Strahlengang der Aufnahmevorrichtung eingesetzt, um andere Wellenlängen als die im Abregungs- bzw. Emissionsfrequenzspektrum des fluoreszierenden Chromophors enthalte- nen Wellenlängen auszublenden. Idealerweise überlappen die von den Emissions- bzw. Anregungsfiltern durchgelassenen Frequenzspektren nicht, um die Strahlungsquelle und die Aufnahmevorrichtung optimal zu entkoppeln.

Eine aus EP 1 210 906 B1 bekannte Vorrichtung umfasst einen Nahinfrarot-Laser zur Anregung von Indocyaningrün, eine Aufweitungsoptik für den erzeugten Laserstrahl, eine Sicherheitseinhausung, eine elektronische Kamera mit einem opti- sehen Filter und ein elektronisches Bildauswertesystem. Der optische Filter ist durchlässig für emittiertes Licht des angeregten Indocyaningrüns und undurchlässig für den Wellenlängenbereich des erzeugten Strahlbündels. Das Bildauswertesystem ist zur Bestimmung der Helligkeit der Pixel in ausgewählten Bildbereichen ausgestattet, wobei die Lichtquelle und die Aufweitungsoptik so in die Sicherheitseinhausung integriert sind, dass nur ein unschädliches, aufgeweitetes Strahlbündel aus der Sicherheitseinhausung austreten kann. Die Aufweitungsoptik ermöglicht die Ausleuchtung eines auch für nicht mikroinvasive Eingriffe hinreichend großen Operationsfeldes.

Diese Vorrichtung ist, ebenso wie andere bekannte Vorrichtung zur Untersuchung von Gewebeperfusion, groß bauend und schwierig zu sterilisieren, so dass sie für den wiederholten Einsatz in einem Ope- rationsaal nur bedingt geeignet ist.

Anders als die meisten anderen bekannten Vorrichtungen ist die in EP 1 210 906 B1 offenbarte Vorrichtung allerdings nicht nur für mi- nimalinvasive Eingriffe, sondern auch für größerflächige Operations- felder geeignet. Damit geht einher, dass diese Vorrichtung über dem Operationsfeld angeordnet ist. Dort behindert es den Operateur in seiner Bewegungsfreiheit und stellt mit seinen Versorgungs- und Datenkabeln eine Stolperfalle dar. Es ist auch nicht trivial, ein solches System sinnvoll in eine Operations-Bildgebung zu integrieren, da sie einen eigenen Blickwinkel darstellt, den der Operateur nicht einnehmen kann. Auch die Positionierung und Bedienung einer sol- chen Vorrichtung sowie die Auswertung im OP erfordern eigene Lösungen.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einem Operateur, also einem operierenden Arzt, beispielsweise einem Chirurgen, Kardiologen, Zahnarzt oder Ophthalmologen u. a., eine

Möglichkeit zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation in einem Operationssaal auch unter vollständiger Eröffnung des Operationsfeldes zur Verfügung zu stellen, die sich ohne zu stören in den Operationssaal bzw. die Operationsumgebung ein- fügt, nach Bedarf ohne Vorbereitungszeit verwendbar ist, in das

Bildgebungskonzept der Operationsbildgebung integrierbar ist und hygienisch und unproblematisch auf einfache und flexible Weise wiederholt anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Operationsleuchte, umfassend wenigstens eine erste Lichtquelle zum Ausleuchten eines Operationsfeldes mit sichtbarem, insbesondere weißem, Licht für einen Operateur, die dadurch weitergebildet ist, dass zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation eine auf das Opera- tionsfeld ausgerichtete oder ausrichtbare bildgebende Fluoreszenzaufnahmevorrichtung umfasst ist, die für emittiertes Fluoreszenzlicht eines Chromophors empfindlich ist.

Im Rahmen der Erfindung haben die Begriffe „Operateur" und „Ope- rationsleuchte" und „Operationsfeld" die eingangs genannten Bedeutungen. Geeignete Chromophore, auf deren An- bzw. Abre- gungsspektren die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung in geeigneter Weise anzupassen ist, sind beispielsweise, aber nicht ausschließlich, Indocyangrün oder Fluoreszein. Als bildgebende Fluoreszenzaufnahmevorrichtung kommen Aufnahmevorrichtungen mit CCD- Sensoren, intensivierten CCD-Sensoren (ICCD), CCD-Sensoren mit vorgeschaltenem Elektronenvervielfacher (EMCCD), CMOS-Senso- ren oder anderen geeigneten Sensorsystemen in Frage, die eine genügend hohe Ortsauflösung zulassen und die beispielsweise im Falle von Indocyangrün als Chromophor im nahinfraroten Bereich empfindlich sind.

Die erfindungsgemäße Integration einer Fluoreszenzaufnahmevorrichtung in eine Operationsleuchte hat den Vorteil, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung einen direkten Blick auf das ausgeleuchtete Operationsfeld hat. Damit entspricht der Blickwinkel der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung auf das Operationsfeld sehr gut dem des Operateurs. Da die Operationsleuchte während einer Operation so auf ein Operationsfeld ausgerichtet ist, dass dieses optimal ausgeleuchtet wird, hat auch die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung einen optimalen Blick auf das Operationsfeld.

Durch die Einbettung in bereits vorhandene Operationsleuchte stört die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung den Operateur nicht. Vielmehr fügt sie sich harmonisch in die Operationsumgebung ein. Falls die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung über Versorgungs- oder Datenka- bei verfügt, können diese im beweglichen Haltearm der Operationsleuchte untergebracht werden.

Da das Kamerasystem der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung in die Operationsleuchte integriert ist, entfällt die Notwendigkeit einer se- paraten Sterilisierung der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung, insbesondere, wenn diese in der Operationsleuchte eingekapselt ist. Die Sterilisierung erfolgt zusammen mit oder mittels der Sterilisierung der Operationsleuchte.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Operationsleuchte ist vorgesehen, dass die Fluoreszenzaufnahmevor- richtung eine bildgebende Aufnahmevorrichtung umfasst, die sowohl für durch die erste Lichtquelle erzeugtes Licht als auch für durch das Chromophor ausgesendetes Fluoreszenzlicht empfindlich ist. Mit einer derart ausgestalteten Aufnahmevorrichtung kann die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung sowohl für die Untersuchung von Ge- webeperfusion durch Fluoreszenzaufnahme als auch für eine herkömmliche Bildgebung des Operationsfeldes im breitspektralen sichtbaren oder einem anderen gewünschten Bereich verwendet werden.

Vorteilhafterweise umfasst die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung einen im Strahiengang der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung angeordneten oder in den Strahlengang der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung einführbaren Fluoreszenz- und/oder Emissionsfilter, der ein Bandpassfilter oder vorzugsweise ein Tiefpassfilter für durch das Chromophor ausgesendetes Fluoreszenzlicht ist. Der Filter ist für die Fluoreszenz-Abstrahlcharakteristik des verwendeten Chromo- phors passend auszuwählen.

Im Falle eines fixen Filters gelangt lediglich Fluoreszenzlicht in die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung. Im Falle eines einführbaren Filters ist es möglich, den Betriebsmodus der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung zwischen einer Fluoreszenzaufnahme und einer herkömmlichen Bildgebung hin- und her zu schalten. Ein einführbarer Filter ist beispielsweise vorteilhaft als Filterrad mit mehreren Positi- onen ausgestaltet, von denen eine Position mit dem entsprechenden Emissions- bzw. Fluoreszenzfilter ausgestattet ist und eine andere Position frei gelassen ist. Es können auch verschiedene Filter- positionen eines entsprechenden Filterrades mit Bandpassfiltern oder vorzugsweise Tiefpassfiltern für verschiedene Wellenlängen bestückt sein, die jeweils an verschiedene Emissionsfrequenzen eines oder verschiedener Chromophore, beispielsweise Indocyanin- grün und Fluoreszein, angepasst sind.

Wenn zusätzlich zur Fluoreszenzaufnahmevorrichtung eine auf das Operationsfeld ausgerichtete oder ausrichtbare Aufnahmevorrichtung vorgesehen ist, die für durch die erste Lichtquelle erzeugtes Licht empfindlich ist, ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform oder Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Operationsleuchte geschaffen. In dieser Weiterentwicklung umfasst die Operationsleuchte zwei Aufnahmevorrichtungen, von denen eine eine Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und eine andere eine herkömmliche Auf- nahmevorrichtung ist. So sind gleichzeitig Aufnahmen im Fluoreszenzspektrum und im herkömmlichen gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts möglich, die auch miteinander kombinierbar sind, insbesondere wegen ihrer gleichen oder sehr ähnlichen Perspektive.

Diese Ausführung erfährt eine bevorzugte Weiterbildung, wenn die

Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und die Aufnahmevorrichtung mittels einer gemeinsamen Optik auf das Operationsfeld ausgerichtet oder ausrichtbar sind, wobei ein optisches Element zur Aufspaltung von empfangenem Licht auf die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und die Aufnahmevorrichtung, insbesondere ein Prisma und/oder ein halbdurchlässiger Spiegel, vorgesehen ist. In diesem Fall haben die beiden Aufnahmevorrichtungen eine identische Perspektive, so dass die von den beiden Aufnahmevorrichtungen erzeugten Bilder ideal aufeinander abstimmbar und einander zu überlagern sind.

Vorteilhafterweise ist oder sind die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und/oder die Aufnahmevorrichtung in einem zentralen Hand- griff der Operationsleuchte angeordnet. Die Aufnahmevorrichtung oder Aufnahmevorrichtungen sind vorzugsweise im zentralen Handgriff bzw. in der Operationsleuchte eingekapselt, was die Reinigung und Sterilisierung erleichtert bzw. entfallen lässt.

Vorzugsweise ist wenigstens eine zweite Lichtquelle zum Ausleuchten wenigstens eines Teils des Operationsfeldes vorgesehen, wobei das ausgesendete Licht der zweiten Lichtquelle wenigstens teilweise einer Fluoreszenzanregung des fluoreszierenden Chromophors entspricht. Unter der Fluoreszenzanregung wird im Rahmen der Erfindung das Anregungsspektrum des verwendeten fluoreszierenden Chromophors verstanden. Wenn das ausgesendete Licht der zweiten Lichtquelle wenigstens teilweise dieser Fluoreszenzanregung entspricht, so ist das ausgesendete Licht entweder monochroma- tisch, wobei die Wellenlänge im Anregungsspektrum enthalten ist, oder hat ein Spektrum, das im Anregungsspektrum enthalten ist, diesem entspricht oder wenigstens mit diesem überlappt. Eine geeignete zweite Lichtquelle ist beispielsweise eine Laservorrichtung mit aufgeweitetem Laserstrahl, die mittlerweile kleinbauend reali- sierbar und in die Operationsleuchte integrierbar ist. Auch Quecksilberdampflampen oder Halogenlampen mit entsprechenden Filtern sind in einer Operationsleuchte mit Vorteil integrierbar. Um eine Überlappung mit dem Frequenzspektrum der Aufnahmevorrichtung zu verhindern, ist vorteilhafterweise ein Bandpassfilter oder vor- zugsweise ein Hochpassfilter für die zweite Lichtquelle vorgesehen.

Der Filter ist vorzugsweise an das Anregungsspektrum des Chromophors angepasst und überlappt nicht mit dem Frequenzspektrum des Filters der Aufnahmevorrichtung.

Zur Steuerung der ersten Lichtquelle und/oder der zweiten Lichtquelle und/oder der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und/oder der Aufnahmevorrichtung sind vorzugsweise Bedienelemente an der Operationsleuchte vorgesehen und/oder ist eine Fernsteuerung vorgesehen. Letzteres ist besonders vorteilhaft im Rahmen einer Systemintegration, in der von einem oder mehreren Bedienplätzen innerhalb oder außerhalb des Operationssaals aus die Beleuchtung bzw. Bildaufnahme des Operationsfeldes steuerbar ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Bildgebungssystem zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation gelöst, umfassend eine erfindungsgemäße Operationsleuchte, wie vorstehend beschrieben, und eine Bilddatenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere mit einer Bildanzeigevorrichtung, wobei die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung zum Empfang und zur Verarbeitung von Bilddaten von der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung ausgebildet ist. Ein derartiges Bildgebungssystem er- laubt die simultane und aufbereitete Wiedergabe der Fluoreszenzbilddaten aus einer optimalen Aufnahmeposition während der Operation und gibt somit ein ideales Hilfsmittel zur Unterstützung einer Operation an die Hand, bei der eine Gewebeperfusion untersucht oder berücksichtigt werden muss.

Vorteilhafterweise ist die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung zum Empfang und zur Verarbeitung von Bilddaten von der Aufnahmevorrichtung ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung zur Überlagerung oder Mischung der Bilddaten der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und der Aufnahmevorrichtung ausgebildet.

Diese Maßnahme ist für den Operateur besonders nützlich, da er simultan während der Operation oder in der Nachbearbeitung bzw. Nachbereitung der Operation Bilddaten mit allen relevanten Daten für die Gewebeperfusion zur Verfügung hat, die solchen Referenzbildern direkt überlagert sind, die seiner eigenen natürlichen Sicht des Operationsfeldes mit dem zu operierenden Körper, Organ oder Gewebe wiedergibt. Damit erkennt der Operateur unmittelbar und ohne nachzudenken den Perfusionszustand jedes Teils des betroffenen Gewebes im Operationsfeld.

Die Bilder der Aufnahmevorrichtung können auch mittels verstärkter Farben und Kontraste aufbereitet sein oder weitere Informationen beinhalten. Die Perfusionsdaten können in räumlicher Verteilung beispielsweise in Falschfarben dargestellt sein. Dies zeigt dem Ope- rateur unmittelbar an, welche Gewebeteile im Operationsfeld beispielsweise unzureichend durchblutet sind. Mit diesen Daten kann er seine nächsten Operationsschritte unmittelbar planen und ausführen.

Die Erfindung wird auch gelöst durch die Verwendung einer bildgebenden Fluoreszenzaufnahmevorrichtung, die für emittiertes Fluoreszenzlicht eines Chromophors empfindlich ist, in einer erfindungsgemäßen Operationsleuchte, die wie oben beschrieben ausgestaltet ist, bzw. die Verwendung einer entsprechenden erfin- dungsgemäßen Operationsleuchte in einem integrierten Operationssystem, in dem eine Mehrzahl von Operationsgeräten in einem Operationssaal eingebunden und zentral steuerbar sind.

Ein entsprechendes integriertes Operationssystem ist beispielswei- se unter der Bezeichnung Advanced EndoAlpha (AEA) der Anmelderin bekannt. Ein solches integriertes Operationssystem stellt eine einheitliche Oberfläche für unterschiedliche Anwendungen in einem Operationssaal bzw. einer Operationsumgebung zur Verfügung, über die die verschiedenen Anwendungen bzw. Geräte bedient wer- den können und deren Status abgerufen und beobachtet werden kann. Eine erfindungsgemäße Operationsleuchte mit integrierter Fluoreszenzaufnahmevorrichtung und gegebenenfalls einer inte- grierten bildgebenden Aufnahmevorrichtung für sichtbares Licht im gesamten sichtbaren Spektrum ist ideal und einfach in ein solches integriertes Operationssystem einfügbar.

Mittels eines integrierten Operationssystems können Auswertungsprogramme bedient werden, die z.B. eine quantitative Bewertung der Perfusion erlauben. Bei der Unterbringung von zwei Kameras im Handgriff einer Operationsleuchte kann innerhalb des integrierten Operationssystems eine Bildfusion angeboten werden, bei der ein Fluoreszenzbild mit dem normalen Bild unter Verwendung einer

Falschfarbendarstellung beispielsweise für das Infrarotbild bzw. das Fluoreszenzbild überlagert wird. Mit diesen Daten oder anhand dieser Daten können im Rahmen des integrierten Operationssystems andere Applikationen gesteuert oder synchronisiert werden. Mittels des integrierten Operationssystems kann auch die erfindungsgemä- ße Operationsleuchte und die darin umfasste Fluoreszenzaufnahmevorrichtung ferngesteuert konfiguriert oder aktiviert werden.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemei- nen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter

Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Operationsleuchte in einer ersten Ausführung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Operationsleuchte in einer zweiten Ausführung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anbindung einer erfindungsgemäßen Operationsleuchte an eine Bildda- tenverarbeitungs- und Steuervorrichtung.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern ver- sehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Operationsleuchte 1 in einer schematischen Darstellung. Rund um einen zentralen Handgriff 8 angeordnet sind erste Lichtquellen 2, 3 dargestellt, die ein Operationsfeld 5 auf einer Operationsunterlage 4 ausleuchten. Es ist der Übersichtlichkeit halber kein Operateur und kein Patient im Operationsfeld 5 bzw. auf der Operationsunterlage 4 dargestellt.

Die Leuchtfelder 6, 7 bzw. Lichtkegel der ersten Lichtquellen 2, 3 sind mit gestrichelten Linien angedeutet. Die ersten Lichtquellen 2,3 sorgen für eine gleichmäßige Ausleuchtung des Operationsfeldes 5 im sichtbaren, insbesondere weißen Licht. Dies ist das Licht, das ein menschlicher Operateur zur Ausführung einer Operation benö- tigt.

Im Handgriff 8 sind eine Aufnahmevorrichtung 1 1 , beispielsweise eine CCD-Kamera mit einer Linse 12 und einem drehbaren Fluoreszenzfilter 14 dargestellt, deren Blickfeld das Operationsfeld 5 er- fasst. Die Aufnahmevorrichtung 1 1 ist beispielsweise im nahinfraroten Bereich empfindlich, um die Strahlung eines Chromo- phors, beispielsweise Indocyaningrün, zu detektieren, dessen Fluo- reszenz-Abregungsspektrum im Nahinfrarotbereich liegt. Der Fluoreszenzfilter 14 ist schematisch als Filterrad mit vier Positionen dargestellt. Die Positionen können Filter für verschiedene

Chromophore oder generell für verschiedene Wellenlängen bzw. Farben aufnehmen. Ebenfalls im Handgriff 8 umfasst ist eine zweite Lichtquelle 16 für Licht, dessen Leuchtfeld 17 mit strich-punktierter Linie angedeutet ist und dessen ausgesendetes Spektrum zumindest teilweise dem Anregungsspektrum des entsprechenden Chromophors entspricht.

Bei Indocyaningrün liegen sowohl ein Teil des Anregungsspektrums als auch das Abregungsspektrum im nah-infraroten Bereich. Das Anregungsspektrum von Indocyaningrün erstreckt sich weiter über das sichtbare Licht bis zum ultravioletten Spektrum.

Die Operationsleuchte 1 verfügt außerdem über ein Feld mit Bedienelementen 9 zur Bedienung der ersten Lichtquellen 2, 3 sowie der Kamera 11 , des drehbaren Fluoreszenzfilters 14 und der zweiten Lichtquelle 16.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Operationsleuchte 1 in schematischer Darstellung. Die Unterschiede zu Fig. 1 liegen bei Fig. 2 in der Ausführung der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung unter Verwendung zweier Aufnahmevorrichtungen, nämlich einer Aufnahmevorrichtung 21 , die im Lichtspektrum der Fluoreszenz- abregung des Chromophors empfindlich ist, und einer Aufnahmevorrichtung 21 ', die für sichtbares Licht empfindlich ist.

Die beiden Aufnahmevorrichtungen 21 , 21 ' verfügen über eine ge- meinsame Linse 22, die das Blickfeld der Aufnahmevorrichtungen

21 , 21 ' bestimmt. Der weitere Strahlengang nach der Linse 22 ist mit Bezugszeichen 25 versehen. Im Strahlengang liegt zunächst ein Strahlteiler 23, im vorliegenden Fall ein halbdurchlässiger Spiegel. Nach dem Strahlteiler 23 teilt sich der Strahlengang 25 auf, wobei ein Teil der Strahlen auf die Aufnahmevorrichtung 21 ' trifft und ein weiterer Strahl des Strahlengangs 25 durch einen drehbaren Fluoreszenzfilter 24 auf die Aufnahmevorrichtung 21 trifft. Auf diese Weise haben beide Aufnahmevorrichtungen 21 , 21 ' dieselbe Perspektive, so dass ihre Bilder, die verschiedene Frequenzspektren repräsentieren, ohne Weiteres miteinander überlagert werden können, um eine Kompositdarstellung von natürlicher Darstellung und Falschfarbendarstellung von Fluoreszenzbilddaten zu ergeben.

In Fig. 3 ist die Operationsleuchte 1 gemäß Fig. 2 noch einmal schematisch dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber einige Details wie die Leuchtfelder und Strahlengänge nicht dargestellt sind. Alternativ kann auch die Operationsleuchte 1 gemäß Fig. 1 entsprechend ausgestattet sind. Zusätzlich sind in Fig. 3 dargestellt eine Kontrolleinheit 31 innerhalb der Operationsleuchte 1 , die zur Steuerung und Stromversorgung der ersten Lichtquellen 2, 3 und der Aufnahmevorrichtungen 1 1 , 21 , 21 ' über Steuerungs- und Da- tenleitungen 32, 33, 34 dient. Die Steuerungsleitung 34 für die ersten Lichtquellen 2, 3 ist geteilt. Diese ersten Lichtquellen 2, 3 werden gemeinsam angesteuert. Nicht dargestellt ist eine weitere Steuerungsleitung für die zweite Lichtquelle 16.

Eine weitere Steuerungs- und Datenleitung 35 führt zu einer Bildda- tenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36, hier in Form einer Datenverarbeitungsanlage dargestellt, mit einem Bildschirm 37 und einer Tastatur 38. Die Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 nimmt die Bilddaten der Aufnahmevorrichtungen 1 1 , 21 , 21 ' auf und verarbeitet diese, überlagert sie gegebenenfalls und stellt sie getrennt oder gemeinsam dar.

Die Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 ist auch ausgebildet, die Bilddaten während einer Operation für eine spätere Auswertung aufzunehmen und die Operationsleuchte 1 und die darin angeordneten Komponenten zu steuern, beispielsweise die Helligkeit der ersten Lichtquellen 2, 3 sowie der zweiten Lichtquelle 16 sowie gegebenenfalls deren Koordination, d.h. die Ausleuchtung des Operationsfeldes 5. Auch die drehbaren Fluoreszenzfilter 14, 24 sind mittels der Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 steuerbar. Die Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung 36 kann auch Teil eines integrierten Operationssystems wie des Systems Active EndoAlpha der Patentanmelderin sein.

Um eine ideale Integration der Aufnahmevorrichtungen 11 , 21 , 21 ' und damit eine Fluoreszenzaufnahme innerhalb einer Operations- leuchte 1 zu ermöglichen, sind diverse Maßnahmen getroffen, um einerseits die Hitzeentwicklung der ersten Lichtquellen 2, 3 von den Aufnahmevorrichtungen 21 , 21 ' fernzuhalten und andererseits die Lichtbelastung der Aufnahmevorrichtungen 11 , 21 , 21 ' durch die ersten Lichtquellen 2, 3 im direkten Licht oder Streulicht zu minimie- ren. Hierfür dienen beispielsweise Verblendungen des Strahlengangs der Aufnahmevorrichtungen 1 1 , 21 , 21 '.

Durch eine Einkapselung der Aufnahmevorrichtungen 11 , 21 , 21 ' in der Operationsleuchte, beispielsweise in Handgriff 8, werden Staubprobleme oder Sterilisationsprobleme vermieden. Auf diese

Weise sind auch lichtdichte Verblendungen herstellbar, so dass die Aufnahmevorrichtungen 1 1 , 21 , 21 ' ausschließlich Licht aufnehmen, das vom Operationsfeld 5 reflektiert worden ist.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombinati- on mehrerer Merkmale erfüllt sein. Bezugszeichenliste

1 Operationsleuchte

2, 3 erste Lichtquelle

4 Operationsunterlage

5 Operationsfeld

6, 7 Leuchtfeld

8 Handgriff

9 Bedienelemente

1 1 Aufnahmevorrichtung

12 Linse

14 drehbarer Fluoreszenzfilter

16 zweite Lichtquelle

17 Leuchtfeld

21 , 21 ' Aufnahmevorrichtung

22 Linse

23 Strahlteiler

24 drehbarer Fluoreszenzfilter

25 geteilter Strahlengang

31 Kontrolleinheit

32 - 35 Steuerungs- und Datenleitungen

36 Bilddatenverarbeitungs- und Steuervorrichtung

37 Bildschirm

38 Tastatur

Claims

Operationsleuchte, Bildgebungssystem und Verwendung einer OperationsleuchtePatentansprüche

1. Operationsleuchte (1), umfassend wenigstens eine erste Lichtquelle (2, 3) zum Ausleuchten eines Operationsfeldes (5) mit sichtbarem, insbesondere weißem, Licht für einen Operateur, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation eine auf das Operationsfeld (5) ausgerichtete oder ausrichtbare bildgebende Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21 ) umfasst ist, die für emittiertes Fluoreszenzlicht eines Chromophors empfindlich ist.

2. Operationsleuchte (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21 ) eine bildgebende Aufnahmevorrichtung (11 ; 21) umfasst, die sowohl für durch die erste Lichtquelle erzeugtes Licht als auch für durch das Chromophor ausgesendetes Fluoreszenzlicht empfindlich ist.

3. Operationsleuchte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21) einen im Strahlengang der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21) angeordneten oder in den Strahlengang der Fluo- 5 reszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21) einführbaren Fluoreszenz- und/oder Emissionsfilter (14; 24) umfasst, der ein Bandpassfilter oder Tiefpassfilter für durch das Chromophor ausgesendetes Fluoreszenzlicht ist. o

4. Operationsleuchte (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21 ) eine auf das Operationsfeld (5) ausgerichtete oder ausrichtbare Aufnahmevorrichtung (2V) vorgesehen ist, die für durch die erste Lichtquelle (2, 3) er-5 zeugtes Licht empfindlich ist.

5. Operationsleuchte (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (1 1 ; 21) und die Aufnahmevorrichtung (21 ') mittels einer gemeinsamen Optiko (22) auf das Operationsfeld ausgerichtet oder ausrichtbar sind, wobei ein optisches Element (23) zur Aufspaltung von empfangenem Licht auf die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21) und die Aufnahmevorrichtung (21 '), insbesondere ein Prisma und/oder ein halbdurchiässiger Spiegel, vorgesehen ist. 5

6. Operationsleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (1 1 ; 21 ) und/oder die Aufnahmevorrichtung (2V) in einem zentralen Handgriff (8) der Operationsleuchte (1 ) angeordnet ist oder sind.

7. Operationsleuchte (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zweite Lichtquelle (16) zum Ausleuchten wenigstens eines Teils des Operationsfeldes (5) vorgesehen ist, wobei das ausgesendete Licht der zweiten Lichtquelle (16) wenigstens teilweise einer Fluores- zenzanregung des fluoreszierenden Chromophors entspricht.

8. Operationsleuchte (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der ersten Lichtquelle (2, 3) und/oder der zweiten Lichtquelle (16) und/oder der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (1 1 ; 21 ) und/oder der Aufnahmevorrichtung (21 ') Bedienelemente (9) an der Operationsleuchte (1) vorgesehen sind und/oder eine Fernsteuerung vorgesehen ist.

9. Bildgebungssystem zur Bestimmung einer Gewebeperfusion während einer Operation, umfassend eine Operationsleuchte (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine Bilddatenverarbeitungsvorrichtung (36), insbesondere mit einer Bildanzeigevorrichtung (37), wobei die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung (36) zum Empfang und zur Verarbeitung von Bilddaten von der

Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (1 1 ; 21) ausgebildet ist.

10. Bildgebungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung (36) zum Empfang und zur Verarbeitung von Bilddaten von der Aufnahmevorrichtung (21 ') ausgebildet ist.

11. Bildgebungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung (36) zur Über- lagerung oder Mischung der Bilddaten der Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21 ) und der Aufnahmevorrichtung (21 ') ausgebildet ist.

12. Verwendung einer bildgebenden Fluoreszenzaufnahmevorrichtung (11 ; 21), die für emittiertes Fluoreszenzlicht eines Chromophors empfindlich ist, in einer Operationsleuchte (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

13. Verwendung einer Operationsleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem integrierten Operationssystem, in dem eine Mehrzahl von Operationsgeräten in einem Operationssaal eingebunden und zentral steuerbar ist.