WO2021151841A1

WO2021151841A1 - Anordnung mit einer oct-einrichtung für das ermitteln einer 3d-rekonstruktion eines objektbereichsvolumens sowie computerprogramm und computerimplementiertes verfahren hierfür

Info

Publication number: WO2021151841A1
Application number: PCT/EP2021/051642
Authority: WO
Inventors: Holger Matz; Christian Voigt; Christoph Hauger; Delbert Peter Andrews; Nancy Hecker-Denschlag
Original assignee: Carl Zeiss Meditec Ag
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-08-05
Also published as: JP7304493B2; DE102020102012A1; US20230058905A1; JP2023503184A; US20230053366A1; CN115003209A; JP7454055B2; JP2024079703A; WO2021151843A1; DE102020102012B4; CN115023174A; JP2023511912A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) mit einer OCT-Einrichtung (20) für das Abtasten eines in einem Objektbereich (18) angeordneten Objektbereichsvolumens (22) mit einem OCT-Abtaststrahl (21), mit einem Gegenstand (24), der einen in dem Objektbereich (18) anordenbaren, mittels der OCT-Einrichtung (20) in dem Objektbereichsvolumen (22) lokalisierbaren Abschnitt (84) in dem Objektbereichsvolumen (22) hat, und mit einer Rechnereinheit (60), die mit der OCT- Einrichtung (20) verbunden ist und die ein Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens (22) und das Ermitteln der Lage des Abschnitts des Gegenstands (24) in dem Objektbereichsvolumen (22) durch Verarbeiten von mit der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener OCT-Abtastinformation enthält. Erfindungsgemäß weist das Computerprogramm eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens (22) auf, die zu dem Zielareal eine Führungsgröße für den Gegenstand (24) bestimmt. Das Computerprogramm enthält dabei eine Pfadplanungsroutine, die anhand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Gegenstands (24) zu der räumlichen Sollposition berechnet, wobei das Kriterium ein das Auftreten von durch den Gegenstand (24) verursachtem Schatten in der berechneten 3D-Rekonstruktion quantifizierendes Schattenmaß ist. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm sowie ein Verfahren zum Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion eines Objektbereichsvolumens (22) in einem Objektbereich (18).

Description

Anordnung mit einer OCT-Einrichtung für das Ermitteln einer 3D-Rekon- struktion eines Objektbereichsvolumens sowie Computerprogramm und computerimplementiertes Verfahren hierfür

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer OCT-Einrichtung für das Ab tasten eines Objektbereichsvolumens in einem Objektbereich mittels eines OCT-Abtaststrahls und mit einem Gegenstand, der einen in dem Objektbe reichsvolumen anordenbaren, mittels der OCT-Einrichtung dort lokalisierbaren Abschnitt hat, und mit einer Rechnereinheit, die mit der OCT-Einrichtung ver bunden ist und die ein Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekon- struktion des Objektbereichsvolumens und das Ermitteln der Lage des Ab schnitts des Gegenstands in dem Objektbereichsvolumen durch Verarbeiten von mittels der OCT-Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichsvolumens gewonnener Abtastinformation enthält. Die Erfindung betrifft auch ein Compu terprogramm sowie ein computerimplementiertes Verfahren für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion eines Objektbereichsvolumens.

Die Optical Coherence Tomography (OCT) ist ein Verfahren für das Erfassen von Volumendaten insbesondere von biologischem Gewebe durch Abtasten des Gewebes mittels eines OCT-Abtaststrahls aus zeitlich inkohärentem, je doch räumlich kohärentem Laserlicht, das in einem Probenstrahlengang und einem Referenzstrahlengang geführt wird. OCT ermöglicht es, Objekte wie z. B. chirurgische Instrumente in einem Operationsbereich zu lokalisieren.

Aus der WO 2016 055422 A1 und der US 2017/0209042 A1 ist jeweils eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt. In diesen Druckschriften ist ein Operationssystem mit einer OCT-Einrichtung und mit einem Operations instrument beschrieben, das einen mittels der OCT-Einrichtung lokalisierbaren Wirkabschnitt hat. Es ist angegeben, für das Operationsinstrument aus Refe- renzdaten ein Zielareal zu ermitteln und eine Ablage des Operationsinstru ments zu dem Zielareal als ein Kriterium für das Auslösen einer Instrumenten funktion zu benutzen.

In der US 2019/0000563 A1 ist ein System für das Bestimmen von Lage und Orientierung einer Instrumentenspitze in einer ophthalmologischen Operation beschrieben. Das Gewebe des Auges wird hier insbesondere mittels OCT er fasst und es wird die Lage und Orientierung der Instrumentenspitze in einem zu dem erfassten Gewebe referenzierten Koordinatensystem anhand eines auf dem Instrument angebrachten Markes mittels Bilderfassung, mittels mag netischer Sensoren, mittels Ultraschallsensoren oder mittels Trägheitssenso ren bestimmt.

Die US 2016/0249989 A1 offenbart ein Visualisierungssystem, das an dem Körper eines Patienten zu diesem referenzierte virtuelle Strukturen sichtbar machen kann.

Aus der EP 3 461 411 A1 ist das Verarbeiten von OCT-Daten über unter schiedliche Objektbereiche hinweg zu einem Modell bekannt, indem OCT- Daten zu den unterschiedlichen Objektbereichen referenziert werden.

Die US 2018/0263706 A1 lehrt, mittels Durchleuchten erfasste Patientenbilder zu verarbeiten, die Schattenstrukturen enthalten.

Die US 2012/0190976 A1 beschreibt das geregelte Ausbringen von Wirksub stanzen mit einem in der Blutbahn eines Patienten eingeführten Mikrokatheter, indem mittels eines Drucksensors der Druck in einem Wirksubstanz-Reservoir erfasst und über ein Mikroventil der Wirksubstanz-Fluss aus dem Wirksub stanz-Reservoir gesteuert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einem Operateur chirurgische Eingriffe in einem schwer zugänglichen Operationsbereich zu erleichtern. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Anordnung, das in Anspruch 14 angegebene Computerprogramm und das in Anspruch 15 ange gebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die in Anspruch 1 angegebene Anordnung weist eine OCT-Einrichtung für das Abtasten eines in einem Objektbereich angeordneten Objektbereichsvolu mens mit einem OCT-Abtaststrahl sowie einen Gegenstand auf, der einen in dem Objektbereich anordenbaren, mittels der OCT-Einrichtung in dem Objekt bereichsvolumen lokalisierbaren Abschnitt in dem Objektbereichsvolumen hat. Außerdem enthält die Anordnung eine Rechnereinheit, die mit der OCT- Einrichtung verbunden ist und die ein Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens und das Ermitteln der Lage des Abschnitts des Gegenstands in dem Objektbereichsvolumen durch Verarbeiten von mit der OCT-Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichs volumens gewonnener OCT-Abtastinformation hat. Das Computerprogramm weist dabei eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals in der 3D- Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens auf, die zu dem Zielareal eine Führungsgröße für den Gegenstand bestimmt. Das Computerprogramm ent hält eine Pfadplanungsroutine, die anhand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Gegenstands zu der räumlichen Sollposition berechnet. Dabei ist das Kriterium ein das Auftreten von durch den Gegenstand verursachtem Schatten in der berechneten 3D-Rekonstruktion quantifizierendes Schattenmaß.

Eine OCT-Einrichtung in einer erfindungsgemäßen Anordnung enthält eine Quelle für zeitlich inkohärentes und räumlich kohärentes Laserlicht mit einer Kohärenzlänge Ic, das einem Probenstrahlengang und einem Referenzstrah lengang zugeführt wird. Der Probenstrahlengang ist auf das zu untersuchende Gewebe gerichtet. In der OCT-Einrichtung wird das Laserlicht, das aufgrund von Streuzentren im Gewebe in den Probenstrahlengang zurückgestrahlt wird, mit Laserlicht aus dem Referenzstrahlengang überlagert. Durch diese Überla gerung entsteht ein Interferenzsignal. Aus diesem Interferenzsignal lässt sich die Position von Streuzentren für die Laserstrahlung im untersuchten Gewebe bestimmen. Eine OCT-Einrichtung in einem erfindungsgemäßen Operations system kann insbesondere als ein "Time-Domain OCT" oder als ein "Fourier- Domain OCT" aufgebaut sein.

Die Pfadplanungsroutine ermöglicht, dass die Automatisierung des Operati onsverfahrens sowie die Genauigkeit der Gegenstand-Führung unter einer gleichzeitigen Steigerung der Flexibilität für den Operateur verbessert wird.

Indem für den Gegenstand das Schattenmaß minimiert wird oder ein festge legter Schwellwert nicht überschritten wird, können von vornherein Abschat tungen in den Daten vermieden werden. Das Schattenmaß kann z. B. bei be kannter Lichtquellenposition und Position und Lage des Gegenstands in dem Objektbereich den durch den Gegenstand abgeschatteten Bereich in den Da ten sowie die Stärke der Abschattung für einen bestimmten Pfad des Gegen stands zu der Sollposition in dem Zielareal vorausberechnen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Computerprogramm eine Visualisierungs routine für das Visualisieren eines optimalen Pfads des Gegenstands für einen Operateur enthält. Dieser kann dadurch schon vor der Bewegung eines Ge genstands dessen Pfad überprüfen und wenn notwendig korrigierend eingrei- fen.

Das Kriterium für die Pfadplanungsroutine kann bei einer vorteilhaften Ausfüh rungsform der Erfindung durch den Operateur vorgegeben werden, sodass dieser durch Auswahl des Kriteriums direkt Einfluss auf die automatische Durchführung der Operation nehmen kann.

Das Kriterium kann dabei insbesondere auch Pfadlängen von Pfaden minimie ren, auf denen ein Gegenstand verlagert wird, es kann sensible Bereiche des Objektbereichsvolumens schützen, indem ein Minimalabstand der Gegen stände zu diesen Bereichen bei der Pfadplanung eingehalten wird, oder es kann Abschattungen in den Daten durch Gegenstände vermeiden. Durch die Formulierung eines Optimierungsproblem mit einer zu optimierenden Zielfunk tion können auch mehrere Kriterien bei der Pfadplanung gleichzeitig berück sichtigt werden. Die Kriterien können dabei jeweils gewichtet mit ihrer Rele vanz in die Zielfunktion eingehen.

Insbesondere die Injektion von Stammzellen in das Gewebe der Retina zur Behandlung der sogenannten trockenen Makuladegeneration (AMD) ermög licht das Reduzieren der Drusenneubildung und bewirkt, dass bereits beschä digtes retinales Pigmentepithel sowie beschädigte Photorezeptoren wieder gesunden. Hier ist es allerdings essentiell, dass die in das Gewebe der Retina injizierten Stammzellen von einem Operateur am richtigen Ort und in der rich tigen Menge ausgebracht werden. Auch für die Platzierung von Implantaten an der Retina, etwa für die Platzierung von sogenannten Nano-Retina-Implan- taten, ist eine exakte Positionierung wichtig. Für manche Operationen ist au- ßerdem eine vorherige möglichst exakte Entfernung des Glaskörpers von Be deutung.

Insbesondere eine möglichst genaue Lokalisierung von Gegenständen wie etwa Operationsinstrumenten, Implantaten aber auch Gewebe ist für den Er- folg einer solchen Operation deshalb wünschenswert.

Der Begriff 3D-Rekonstruktion bezeichnet vorliegend den Prozess der Erfas sung der Form und des Aussehens von realen Objekten oder Teilen dieser. Die 3D-Rekonstruktion kann z. B. als Tiefenkarte, Punktewolke oder Mesh vor- liegen. Der Prozess kann durch aktive oder passive Methoden durchgeführt werden. Aktive Methoden treten mechanisch oder radiometrisch unter Ver wendung von Entfernungsmessern aktiv in Wechselwirkung mit dem zu rekon struierenden Objekt. Passive Methoden verwenden dagegen nur einen Sen sor, um die von der Oberfläche des Objekts reflektierte oder emittierte Strah lung zu messen und daraus durch Bildverständnis auf seine 3D-Struktur zu schließen. Unter einem Zielareal versteht diese Erfindung ein Teilgebiet in der 3D-Rekon- struktion des Objektbereichsvolumens, in welchem der Gegenstand zur An wendung gebracht werden soll, indem eine Funktion des Gegenstands ausge führt oder indem der Gegenstand dort platziert wird. Dafür kann dieses Teilge biet eine Sollposition enthalten.

Das Ermitteln des Zielareals in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvo lumens sowie das Bestimmen der Führungsgröße für den Gegenstand durch das Computerprogramm ermöglicht eine Automatisierung der Führung von Operationsinstrumenten sowie weiterer Gegenstände während der Operation.

Unter einer Führungsgröße versteht die Erfindung eine durch das Computer programm ermittelte Größe, die zur Führung eines Gegenstands in dem Ob jektbereich dient. Eine solche Größe bezeichnet dabei eine quantitativ be stimmbare Eigenschaft eines Vorgangs oder Zustands bei der Führung des Gegenstands. Die Führungsgröße kann dabei die Führung des Gegenstands unmittelbar beschreiben, z. B. in Form von einer Richtung, einer Geschwindig keit, einer Position oder einer zeitlichen Ausdehnung. Die Führungsgröße kann auch die Führung des Gegenstands mittelbar beschreiben z. B. in Form von einer Menge, einem Volumen oder einer räumlichen Ausdehnung eines Mediums, das in dem Objektbereich anhand des Gegenstands ausgebracht oder aus diesem entfernt werden soll. Die Führungsgröße wird dabei vorteil hafterweise durch eine Verarbeitung von Daten des Zielareals ermittelt.

Bei dem Gegenstand kann es sich insbesondere um ein Operationsinstrument und bei dem Abschnitt des Gegenstands um einen Wirkabschnitt des Opera tionsinstruments handeln.

Es ist von Vorteil, wenn in dem Abschnitt des Gegenstands und/oder in dem Objektbereich ein mit dem OCT-Abtaststrahl lokalisierbarer Marker angeord net ist. Dies erleichtert die Bestimmung der Lage des Gegenstands in dem Objektbereichsvolumen und/oder der Bestimmung der 3D-Rekonstruktion und trägt dadurch zur Automatisierung des Operationsverfahrens bei. Vorzugsweise enthält das Computerprogramm eine Routine für das Generie ren einer Führungsgröße in Form von Steuersignalen für den Gegenstand, insbesondere ein Operationsinstrument. Alternativ kann das Computerpro- gramm basierend auf einer zu dem Zielareal ermittelten Führungsgröße Steu ersignale für den Gegenstand generieren. Durch diese Maßnahmen kann die Führung des Gegenstands automatisiert werden. Außerdem kann die Genau igkeit der Gegenstand-Führung verbessert werden, was zu höheren Erfolgs chancen der Operation und zu geringeren Risiken für Komplikationen, z. B. durch eine Verletzung von Gefäßen oder durch ein Flandzittern des Opera teurs, führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gegenstand als ein Operations instrument ausgebildet, das eine Kapillare mit einer Öffnung für das Ausbrin- gen eines Mediums aufweist. Bei dem Operationsinstrument handelt es sich dabei z. B. um eine Injektionsnadel zur Injektion von Stammzellen zur Behand lung von AMD, welche anhand der erfindungsgemäßen Anordnung und dem Computerprogramm möglichst weitgehend automatisiert durchgeführt werden kann.

Weiter vorzugsweise dient die Rechenroutine des Computerprogramms dazu, als Führungsgröße einen Sollwert für das Volumen des ausgebrachten Medi ums durch Verarbeitung des Zielareals in der 3D-Rekonstruktion des Objekt bereichsvolumens und/oder durch Verarbeitung prä-operativ ermittelter Daten und/oder durch Verarbeitung von mit der OCT-Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichsvolumens gewonnener OCT-Abtastinformation und/oder durch Eingabe eines Sollwerts durch einen Operateur zu bestimmen. Der Sollwert für das Volumen des ausgebrachten Mediums kann z. B. mittels Bildverarbei tung aus den angegebenen Daten oder Kombinationen dieser Daten bestimmt werden. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Bestimmung des Sollwerts direkt durch das Computerprogramm automatisch vorgenommen werden kann. Bei einer Verwendung der 3D-Rekonstruktion oder von OCT- Abtastinformationen hat dies zusätzlich den Vorteil, dass der Sollwert an die gerade vorliegenden Gegebenheiten in dem Objektbereich des Patienten an gepasst ist und nicht an zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommene Daten.

Vorteilhafterweise dient die Rechenroutine des Computerprogramms dazu, ei nen Istwert des Volumens des in dem Zielareal ausgebrachten Mediums durch Vergleich von Daten des Zielareals in der 3D-Rekonstruktion des Objektbe reichsvolumens und/oder von mit der OCT-Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichsvolumens gewonnener Abtastinformation des Zielareals vor und während des Ausbringens des Mediums zu ermitteln. Die Bestimmung des Istwerts des Volumens des in dem Zielareal ausgebrachten Mediums kann dabei mittels Bildverarbeitung durchgeführt werden. Außerdem kann die Än derung des Volumens durch eine Auswertung von Differenzbildern, die sich als Differenz von zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten OCT-Daten und/oder von zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten 3D-Rekonstruktio- nen ergeben, ermittelt werden. Anhand der Differenzbilder ist es außerdem möglich, auf die Position möglicherweise vorhandener Leckagen zu schließen.

Die Rechenroutine des Computerprogramms ist vorteilhafterweise dafür aus gelegt, als Führungsgröße für eine Nachregelung des Volumens des ausge brachten Mediums eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert des Volumens des in dem Zielareal ausgebrachten Mediums zu bestimmen. Dadurch wird automatisch das Volumen des noch in dem Zielareal von dem Operationsinstrument auszubringenden Mediums ermittelt. Dies ermöglicht eine automatische Nachregelung des Volumens des ausgebrachten Mediums anhand der vorliegenden Daten des Zielareals. Diese Maßnahmen berück sichtigen eventuell vorhandene Leckagen und stellen sicher, dass das vorge gebene Volumen an Medium tatsächlich auch im Zielareal appliziert wird. Falls nötig kann während des Ausbringens des Mediums das Zielareal oder eine Sollposition in dem Zielareal angepasst werden.

Das Computerprogramm kann anhand der ermittelten Führungsgröße zur Nachregelung des Volumens des ausgebrachten Mediums Steuersignale für das Operationsinstrument für das Ausbringen des Mediums und/oder ein Vo- lumen-Anzeige-Signal für einen Operateur generieren.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Entfernung von Substanzen aus dem ermittelten Zielareal in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichs. Bei der Substanz kann es sich z. B. um Gewebe, Wasser oder Glaskörper handeln. Dabei dient die Rechenroutine des Computerprogramms dazu, als Führungsgröße die Position der zu entfernenden Substanz und/oder die zu entfernende Substanzmenge durch Verarbeitung des Zielareals in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens und/oder durch Verarbeitung prä-operativ ermittelter Daten und/oder durch Verarbeitung von mit der OCT- Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichsvolumens gewonnener Abtas tinformation und/oder durch Eingabe eines Sollwerts durch einen Operateur zu bestimmen. Mittels Bildverarbeitung des Zielareals in den gegebenen Da ten können dabei Positionen in dem Objektbereichsvolumen ermittelt werden, an denen noch zu entfernende Substanz vorhanden ist. Alternativ kann auch für eine gegebene Position das Volumen der noch zu entfernenden Substanz ermittelt werden. Anhand dieser Führungsgrößen können dann Steuersignale für die automatische Verlagerung des Gegenstands in dem Objektbereich zu der noch zu entfernenden Substanz hin generiert werden.

Um eine restlose Entfernung der zu entfernenden Substanz zu ermöglichen, kann diese Substanz durch Injektion eines Markers, insbesondere Triamcino lon, kenntlich gemacht werden. Dadurch wird erreicht, dass die Substanz mit einer höheren Genauigkeit entfernt werden kann. Dies vergrößert die Erfolgs chancen der Operation und schützt umliegende Gefäße.

Vorteilhafterweise weist das Computerprogramm eine Visualisierungsroutine für das Visualisieren der Position der zu entfernenden Substanz und/oder der Menge der zu entfernenden Substanz in dem Objektbereichsvolumen auf. Hierfür kann z. B. die 3D-Rekonstruktion augmentiert werden, indem Positio nen markiert werden. Alternativ kann auch eine Flöhenkarte zu dem Zielareal des Objektbereichsvolumens dargestellt werden, in der zu verschiedenen Po sitionen die Menge der zu entfernenden Substanz als Höhe angegeben ist. Alternativ kann zu der aktuellen Position des Gegenstands in dem Objektbe reichsvolumen ein Anzeigebalken dargestellt werden, der die noch zu entfer nende Menge der Substanz anzeigt.

Bei der zu entfernenden Substanz kann es sich z. B. um Material eines Glas körpers handeln. Die Glaskörperentfernung wird anhand eines Gegenstands, z. B. eines Vitrektoms, durchgeführt. Eine exakte, restlose Glaskörperentfer nung ist wichtig für den Erfolg von Retinaimplantat-Operationen, da sie ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht. Der zu entfernende Glas körperwird dabei dem Operateur anhand einer Höhenkarte visualisiert, die für jeden Punkt auf der Retina die Menge des darüber liegenden zu entfernenden Glaskörpers anzeigt. Das Computerprogramm ist dabei vorteilhafterweise da für ausgelegt, bei der Glaskörperentfernung fortlaufend die Grenze zwischen Glaskörper und einer Lösung zur Spülung des Operationsbereichs zu ermitteln und/oder diese dem Operateur zur Anzeige zu bringen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Grenze zwischen Glaskörper und der Lösung zur Spü lung des Operationsbereichs in einer Visualisierung des Operationsbereichs deutlich hervorgehoben werden kann. Die automatische Detektion der Glas körperreste mittels Segmentierung ermöglicht die Messung der verbleibenden Dicke der Schicht. Die Glaskörperreste können einem Operateur dann in jeder Visualisierung des Operationsbereichs zur Anzeige gebracht werden, was die Durchführung der Operation vereinfacht und das Risiko für den Patienten ver ringert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Gegenstand als ein Implantat ausgebildet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, als Führungsgröße eine räumliche Sollposition in dem Zielareal in der 3D-Re- konstruktion des Objektbereichsvolumens unter Berücksichtigung von Be- schaffenheitsmerkmalen des Gegenstands und/oder eines weiteren Gegen stands und/oder des Zielareals in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichs volumens und/oder von geometrischen Beziehungen, insbesondere Ablagein formationen, zwischen diesen zu bestimmen. Beschaffenheitsmerkmale be zeichnen dabei insbesondere Abmessungen, z. B. des Implantats oder von Teilbereichen des Implantats, aber auch Abmessungen des weiteren Gegen stands, z. B. in Form eines Operationsinstruments, oder von Bereichen des Zielareals. Beschaffenheitsmerkmale können auch Strukturen dieser be schreiben, z. B. 3D-Elektroden auf der Rückseite des Gegenstands in Form eines Implantats oder den Verlauf von Blutgefäßen in dem Objektbereichsvo lumen. Geometrische Beziehungen beschreiben insbesondere die Lage von Bereichen zueinander, z. B. den Abstand eines Gegenstands von einem Blut gefäß in dem Objektbereichsvolumen. Die Berücksichtigung von Beschaffen heitsmerkmalen und/oder geometrischer Beziehungen bei der Bestimmung der Führungsgröße durch das Computerprogramm hat den Vorteil, dass das Anbringen des Gegenstands in dem Objektbereichsvolumen automatisch so wie mit höherer Genauigkeit und mit möglichst geringem Komplikationsrisiko durchgeführt werden kann. Vorteilhafterweise wird nach dem Anbringen des Gegenstands z. B. eines Implantats in dem Zielareal der Sitz des Gegen stands überprüft.

Vorzugsweise werden bei allen Ausführungsformen aus der mit der OCT- Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichsvolumens gewonnenen Abtas tinformation OCT-Angiographie-Daten des Objektbereichsvolumens generiert. Die OCT-Angiographie ist eine klinische Untersuchungsmethode, die eine nichtinvasive dreidimensionale Darstellung der vaskulären Strukturen der Netzhaut und Aderhaut erlaubt. Technisch handelt es sich bei der OCT-A um eine Weiterentwicklung der optischen Kohärenztomographie (OCT). Durch leistungsfähigere Soft- und Hardware ermöglicht die OCT-A neben morpholo gischen Analysen auch eine dreidimensionale retinale und choroidale Perfusi onsanalyse. Das Computerprogramm ist dabei vorteilhafterweise für die Be stimmung der Position und/oder der Abmessungen von Blutgefäßen in dem Zielareal auf Basis der OCT-Angiographie-Daten ausgelegt. Die Darstellung und/oder Vermessung von Blutgefäßen in dem Zielareal mittels OCT-A hat den Vorteil, dass bei der Führung und Platzierung von Gegenständen sowie bei der Ermittlung des Zielareals oder von Sollpositionen innerhalb dieses die Rechenroutine des Computerprogramms, die zu dem Zielareal eine Führungs größe für den Gegenstand bestimmt, den Verlauf, die Position und/oder die Abmessungen der Blutgefäße berücksichtigt. Dadurch werden Komplikationen durch eine Verletzung größerer Blutgefäße bei dem Eingriff vermieden.

Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn das Computerprogramm eine Po sitionsberechnungsroutine zur Bestimmung einer räumlichen Sollposition in dem Zielareal für den Gegenstand aufweist, welche dafür ausgelegt ist, die Anzahl der zu punktierenden Blutgefäße bei der Platzierung des Gegenstands an der räumlichen Sollposition zu minimieren. Auch diese Maßnahme mini miert die Wahrscheinlichkeit, größere Blutgefäße oder eine größere Anzahl als nötig bei der Operation zu verletzen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung enthält eine Einrichtung für das Visualisieren der Lage des Abschnitts des Gegenstands in der 3D-Rekon- struktion des Objektbereichsvolumens und/oder von prä-operativ ermittelten Daten und/oder der zu dem Zielareal bestimmten Führungsgröße und/oder aus der Führungsgröße abgeleiteter Größen. So kann ein Operateur perma nent die Lage der Gegenstände, z. B. von Implantaten oder Operationsinstru menten, innerhalb der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens über wachen. Prä-operativ ermittelte Daten können ebenfalls visualisiert werden, um dem Operateur z. B. das prä-operativ ermittelte Zielareal oder weitere vor der Operation geplante Informationen anzuzeigen. Auch ermittelte Führungs größen wie Steuersignale zur Verlagerung der Gegenstände sowie Mengen eines auszubringenden Volumens oder einer zu entfernenden Substanz kön nen dem Operateur visualisiert werden. Dies gilt auch für aus einer Führungs größe abgeleitete Größen, wie z. B. ein nachzuregelndes Volumen, das aus einer zuvor ermittelten Führungsgröße in Form eines Sollwerts für das auszu bringende Volumen bestimmt wird. Auf Basis der zu dem Zielareal ermittelten Führungsgröße und/oder daraus abgeleiteter Größen kann das Computerpro gramm akustische, optische oder haptische Anzeigesignale für den Operateur erzeugen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Computer programm eine Abschattungsroutine für das Ermitteln einer korrigierten 3D- Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens enthält, die durch den Gegen stand abgeschattete Bereiche erkennt und die zu diesen Bereichen eine Aus gleichsvorschrift für die 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens an gibt. Dadurch kann eine korrigierte 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvo lumens ohne Abschattungen, welche die Sichtbarkeit von Details in einzelnen Bereichen verringern, ermittelt werden. Dies gewährleistet eine bessere Hand habbarkeit der Anordnung für den Operateur durch einen besseren 3D-Ein- druck des Objektbereichsvolumens sowie eine höhere Genauigkeit der zu er mittelnden Zielareale und/oder Sollpositionen in den Daten. Auch sinkt hier durch das Risiko für Komplikationen bei der Operation, da wichtige Bereiche in den Daten nicht durch Abschattungen verdeckt werden.

Dabei kann die Abschattungsroutine für die Erkennung der durch den Gegen stand abgeschatteten Bereiche und/oder für das Angeben der Ausgleichsvor schrift für die 3D-Rekonstruktion OCT-Daten mit verschiedenen Aufnahme zeitpunkten verwenden wie in der EP 3 005 937 A1 beschrieben. Alternativ dazu kann die Abschattungsroutine für das Erkennen abgeschatteter Bereiche und/oder für das Angeben der Ausgleichsvorschrift Daten anderer Modalitä ten, z. B. optische Daten, MRT-Daten, Ultraschallbilder oder CT-Daten ver wenden. In diesen Daten können Schatten z. B. leichter erkennbar sein als in OCT-Daten oder sie können sogar frei von Schatten sein. Auch prä-operativ ermittelte Daten 92 können hierfür herangezogen werden. Alternativ kann die Abschattungsroutine für die Erkennung und Ersetzung von Schatten auch die aktuell berechnete 3D-Rekonstruktion 94 und/oder die aktuell aufgenomme nen OCT-Daten berücksichtigen. Für die Erkennung der abgeschatteten Bereiche können z. B. Grauwerte der erfassten OCT-Daten analysiert und mit den Grauwerten in der Umgebung oder zu anderen Zeitpunkten verglichen werden. Durch Festlegen eines Schwellwerts können Punkte mit Grauwerten unterhalb des Schwellwerts als Schatten identifiziert werden. Zur Erkennung von Schatten kann auch der Ver lauf von Kanten in den Bildern berücksichtigt werden. Eine lange, gerade Kante deutet dabei auf einen Schattenwurf eines künstlichen Gegenstands hin, da lange gerade Kanten im Gewebe eines Körpers normalerweise nicht Vorkommen. Alternativ kann bei bekannter Position der Lichtquelle und des Gegenstands während der Operation auch die Position eines Schattenwurfs mittels Ray-Tracing berechnet werden.

Alternativ dazu kann die Abschattungsroutine durch den Gegenstand abge schattete Bereiche in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens durch Daten zu den abgeschatteten Bereichen ersetzen, die zur gleichen Zeit an Orten außerhalb eines Schattens eines Elements erfasst sind. Alternativ kann die Abschattungsroutine durch den Gegenstand abgeschattete Bereiche durch von dem Computerprogramm generierte Daten ersetzen, z. B. mittels Inpainting-Verfahren wie in der Publikation „Liu, Yaojie und Shu, Chang, A comparison of image inpainting techniques, Proceedings of SPIE - The Inter national Society for Optical Engineering, 2015“ beschrieben, auf die hiermit vollumfänglich Bezug genommen und deren Offenbarung in die Beschreibung dieser Erfindung einbezogen wird. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass Informationen innerhalb der abgeschatteten Bereiche möglichst realitätsge treu dargestellt werden können, was zur Sicherheit des Patienten beiträgt. Au ßerdem ermöglichen sie eine Darstellung der 3D-Rekonstruktion ohne stören den Elementschatten, die einfach umzusetzen ist und geringe Rechenzeit er fordert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Computer programm dafür ausgelegt ist, eine räumliche Sollposition für den Gegenstand in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens zu bestimmen. Vor zugsweise wird die räumliche Sollposition für den Gegenstand dabei in dem Zielareal innerhalb des Objektbereichsvolumens bestimmt. Diese Maßnahme trägt zu einer Automatisierung des Operationsverfahrens sowie zu einer hö heren Genauigkeit der Gegenstand-Führung bei.

Es ist vorteilhaft, wenn das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, Ablagein formation über die räumliche Ablage des Abschnitts des Gegenstands von der räumlichen Sollposition zu ermitteln. Anhand der Ablageinformation kann das Computerprogramm automatisch Steuersignale für die Führung des Gegen stands generieren, sodass auch durch diese Maßnahme die Automatisierung des Operationsverfahrens sowie die Genauigkeit der Gegenstand-Führung unterstützt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Compu terprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvo lumens aus Daten ausgebildet ist, die durch das Untersuchen des Objektbe reichsvolumens mit einem bildgebenden Verfahren, insbesondere das Abtas ten des Objektbereichsvolumens mittels des OCT-Abtaststrahls der OCT- Einrichtung gewonnen sind und/oder die präoperativ ermittelte Daten sind und/oder die Daten zu Sensorsignalen für das Ermitteln einer Position des Ab schnitts des Gegenstands in dem Objektbereichsvolumen sind. Für die Be rechnung der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens können dabei dem Fachmann geläufige Verfahren verwendet werden, wie z. B. in der Publi kation „Justin A. Eichel, Kostadinka K. Bizheva, David A. Clausi, Paul W. Fie- guth, Automated 3D Reconstruction and Segmentation from Optical Cohe- rence Tomography, Proceedings of the European Conference on Computer Vision (ECCV), 2010, p. 44 - 57“ beschrieben oder Simultaneous Localization and Mapping Verfahren (SLAM), wie z. B. in der Publikation „Hugh Durrant- Whyte, Tim Bailey, Simultaneous Localization and Mapping (SLAM): Part I The Essential Algorithms, Robotics and Automation Magazine, 2006“ beschrieben. Auf beide vorstehend genannten Publikationen wird hiermit vollumfänglich Be zug genommen und es wird deren Offenbarung in die Beschreibung dieser Erfindung einbezogen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die berechnete 3D-Rekonstruktion mit möglichst hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, sodass das Ergebnis möglichst realitätsgetreu ist. Dadurch wird die Si cherheit des Patienten erhöht.

Von Vorteil ist es auch, wenn das Computerprogramm für das Ermitteln der räumlichen Lage von Daten mittels eines Registrierungsverfahrens ausgelegt ist, die Daten aus der folgenden Gruppe umfassen: mit der OCT-Einrichtung durch Abtasten des Objektbereichsvolumens gewonnene Abtastinformation, das Objektbereichsvolumen, Daten weiterer bildgebender Verfahren, insbe sondere optische Abbildungen, MRT-Daten, CT-Daten, Ultraschallbilder, En doskopiebilder, eine Position des Abschnitts des Gegenstands, prä-operativ ermittelte Daten, Positionssensorsignale. Durch eine Verwendung verschiede ner Arten von Daten können unterschiedliche Aspekte des Zielareals in dem Objektbereichsvolumen berücksichtigt und/oder dargestellt werden. Außer dem trägt die Verwendung redundanter Informationen in Daten verschiedener Modalitäten zu einer höheren Genauigkeit des Ergebnisses des Registrie rungsverfahrens bei.

Als Registrierungsverfahren können dem Fachmann geläufige Verfahren, ins besondere Verfahren zur Registrierung medizinischer Daten verwendet wer den, wie z. B. in der Publikation „F. Oliveira, J. Tavares, Medical Image Re- gistration: a Review, Computer Methods in Biomechanics and Biomedical En gineering, 2014“, auf die hiermit vollumfänglich Bezug genommen und deren Offenbarung in die Beschreibung dieser Erfindung einbezogen wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Computerprogramm für eine aufeinan derfolgende Registrierung der Daten ausgelegt ist. Dadurch ist das Ergebnis der Registrierung immer an die aktuell vorliegenden Gegebenheiten ange passt, was die Sicherheit des Patienten erhöht.

Vorzugsweise verläuft die Generierung der OCT-Daten sowie die Berechnung der 3D-Rekonstruktion und die Registrierung der verschiedenen Daten dabei in Echtzeit, um eine Visualisierung des Gegenstands in dem aktuellen Objekt bereichsvolumen in Echtzeit für den Operateur zu ermöglichen, sodass der Operateur jederzeit den Verlauf der Operation überprüfen kann. Diese Maß nahme verbessert ebenfalls die Sicherheit des Patienten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist die OCT-Einrichtung für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Abtasten des Objektbereichsvolu mens mittels des OCT-Abtaststrahls und/oder die OCT-Einrichtung für ein auf einanderfolgendes fortlaufendes Abtasten eines den Abschnitt des Gegen stands enthaltenden Bereichs des Objektbereichsvolumens mittels des OCT- Abtaststrahls ausgebildet. Von Vorteil ist es auch, wenn das Computerpro gramm für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Ermitteln der 3D-Rekon- struktion des Objektbereichsvolumens und/oder für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Ermitteln der Lage des Abschnitts des Gegenstands in dem Ob jektbereichsvolumen ausgelegt ist. Denn dadurch ist die OCT- Abtastinformation sowie die aus diesen Daten generierte 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens und die Lage des Gegenstands in dem Objekt bereich immer an die aktuell vorliegenden Gegebenheiten angepasst, was die Handhabbarkeit des Systems und die Sicherheit des Patienten erhöht. Insbe sondere ist es dabei von Vorteil, wenn die OCT-Abtastinformation sowie das Ermitteln der 3D-Rekonstruktion und der Lage des Abschnitts des Gegen stands in dem Objektbereichsvolumen in Echtzeit ablaufen.

Von Vorteil ist es, wenn das Computerprogramm eine Abtastroutine für das Abtasten des Objektbereichsvolumens und/oder des Abschnitts des Gegen stands durch spezielle Scanmuster und/oder für das Einstellen einer Abtast rate, die das Objektbereichsvolumen im Vergleich zu der Position des Ab schnitts des Gegenstands mit einer niedrigeren Rate abtastet, enthält. Dadurch wird sichergestellt, dass die sich schnell verändernden Bereiche, ins besondere der Gegenstand, mit einer höheren Rate abgetastet wird als die sich normalerweise nur langsam verändernden Bereiche. Diese Maßnahme spart Rechenzeit und führt zu einer höheren Genauigkeit der ermittelten Lage des Gegenstands. Vorteilhaft ist das Bereitstellen prä-operativ ermittelter Daten in einer Opera tion in einem mit der Rechnereinheit verbundenen Speicher. Dabei können die prä-operativ ermittelten Daten aus der Gruppe umfassend Bilder des Objekt bereichs, insbesondere weitere Bilder von Ausschnitten des Objektbereichs, Bilder oder Daten eines Zielareals, Abstände, Sollpositionen, geometrische Daten des Gegenstands, insbesondere dessen Abmessungen oder Materi aleigenschaften wie z. B. Reflexionseigenschaften, Sensorsignale, biometri sche Patientendaten, insbesondere biometrische Daten wie die Pupillengröße oder der Augenabstand, stammen. Das Computerprogramm enthält eine Rou tine für das Bestimmen eines Zielareals und/oder einer Sollposition für den Gegenstand in den prä-operativ ermittelten Daten und eine Registrierungsrou tine für das Registrieren der prä-operativ ermittelten Daten mit der 3D-Rekon- struktion des Objektbereichsvolumens und eine Übertragungsroutine für das Übertragen des Zielareals und/oder der Sollposition in den prä-operativ ermit telten Daten auf die 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens. Dadurch können automatisch Informationen wie Zielareale und/oder Sollpositionen von den prä-operativ ermittelten Daten auf die vorliegende 3D-Rekonstruktion übertragen werden. Dies ermöglicht eine weitgehende Automatisierung des Operationsverfahrens sowie eine genaue Lokalisierung des Zielareals und/oder der Sollposition in der 3D-Rekonstruktion anhand der prä-operativen Daten.

Von Vorteil ist es außerdem, wenn das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, Zielareale und/oder räumliche Sollpositionen in den prä-operativ ermittel ten Daten oder in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens zu be stimmen, indem Verfahren zur Segmentierung von Gewebestrukturen und/oder Gewebeschichten angewendet werden. Diese Maßnahme trägt zu einem höheren Grad der Automatisierung des Operationsverfahrens bei.

Es ist von Vorteil, wenn das das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, das Verfahren zur Berechnung der 3D-Rekonstruktion und/oder das Verfahren zur Berechnung der Lage des Abschnitts des Gegenstands in dem Objektbe reichsvolumen auf Basis eines Kriteriums anzupassen. Weiter vorteilhaft ist es dabei, wenn die Anpassung des Verfahrens fortlaufend während der Operation durchgeführt wird. Vorzugsweise berücksichtigt das Kriterium bei der Anpas sung Eigenschaften der Daten und/oder des Objektbereichs und/oder des Ge genstands und/oder der Anordnung und/oder des Registrierungsverfahrens und/oder der aktuell berechneten 3D-Rekonstruktion und/oder der aktuell be rechneten Lage des Abschnitts des Gegenstands. Insbesondere berücksich tigt das Kriterium dabei die Verfügbarkeit der Daten und/oder die Messgenau igkeit der Daten und/oder die Anzahl der Daten und/oder die Art der Daten und/oder die Art oder Anzahl verschiedener Modalitäten der Daten und/oder Beschaffenheitsmerkmale des Objektbereichs in Form von der Art oder Be schaffenheit des Gewebes oder Materials in dem Objektbereich und/oder Be schaffenheitsmerkmale des Gegenstands in Form von dessen Abmessungen oder Materialeigenschaften und/oder Beschaffenheitsmerkmale von Einrich tungen der Anordnung in Form von Einstellungen oder Eigenschaften einzel ner Bauteile oder der Beleuchtungseinstellung und/oder Eigenschaften des Verfahrens in Form von dessen Geeignetheit für die vorliegenden Daten oder dessen Geschwindigkeit oder Genauigkeit oder die Qualität der aktuell berech neten 3D-Rekonstruktion und/oder die Qualität der aktuell berechneten Lage des Abschnitts des Gegenstands. Diese Maßnahmen führen zu einer höheren Genauigkeit der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolumens und/oder des Gegenstands und/oder zu einer höheren Genauigkeit der Lage des Ab schnitts des Gegenstands in der 3D-Rekonstruktion des Objektbereichsvolu mens. Dies erlaubt eine weitreichendere Automatisierung des Verfahrens.

Nachfolgend werden anhand der schematischen Zeichnungen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Anordnung mit einem Operationsmikroskop, mit einer OCT-Einrichtung für das Abtasten eines Objektbereichs und mit ei nem Gegenstand in Form eines als eine Injektionsnadel ausgebil deten Operationsinstruments darin; Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Operationsinstruments;

Fig. 3 einen Schnitt eines Teilbereichs der Retina;

Fig. 4 eine Übertragung eines auf prä-operativ ermittelten Daten basie renden Zielareals auf eine 3D-Rekonstruktion eines Objektbe reichsvolumens; Fig. 5A, und

Fig. 5B Bilddaten zu OCT-B-Scans eines Objektbereichsvolumens mit In homogenitäten bei der Stammzelleninjektion; Fig. 6 eine zweite Anordnung mit einem Operationsmikroskop, mit einer OCT-Einrichtung für das Abtasten eines Objektbereichs, mit einem Gegenstand in Form eines Operationsinstruments und mit einer Bildbereitstellungseinrichtung; Fig. 7 eine dritte Anordnung mit einem Operationsmikroskop, mit einer OCT-Einrichtung für das Abtasten eines Objektbereichs, mit einem Gegenstand in Form eines Operationsinstruments und mit einer Ro botikeinheit; Fig. 8 eine vierte Anordnung mit einem Operationsmikroskop, mit einer OCT-Einrichtung für das Abtasten eines Objektbereichs, mit einem Gegenstand in Form eines Operationsinstruments, mit einer Bild bereitstellungseinrichtung und mit einer Robotikeinheit; Fig. 9 einen Gegenstand in Form eines Applikators für einen weiteren Ge genstand in Form eines Retinanagels; Fig. 10A eine Vorderseite eines Gegenstands in Form eines Implantats für die Retina;

Fig. 10B eine Rückseite eines Gegenstands in Form eines Implantats für die Retina;

Fig. 10C eine vergrößerte Teilansicht eines Gegenstands in Form eines Im plantats mit 3D-Elektroden; Fig. 11 ein erstes mittels einer Kamera erfasstes Bild eines Operationsbe reichs im Augeninneren eines Patientenauges mit einem Applikator für einen Retinanagel und mit einem Implantat;

Fig. 12 ein weiteres mittels einer Kamera erfasstes Bild des Operationsbe reichs im Augeninneren eines Patientenauges mit dem Applikator für einen Retinanagel und mit dem Implantat;

Fig. 13 ein mittels einer Kamera erfasstes Bild eines Operationsbereichs im Augeninneren eines Patientenauges mit einem Vitrektom zur Glas körperentfernung, das einen abgeschatteten Bereich erzeugt;

Fig. 14 auf OCT-Angiographie-Daten für das Visualisieren von Blutgefäßen basierende Bilder des Augenhintergrunds eines Patientenauges; und

Fig. 15 ein mittels einer Kamera erfasstes Bild eines Operationsbereichs im Augeninneren eines Patientenauges mit einem Implantat und mit Blut, das aus einem verletzten Blutgefäß an der Retina des Patien tenauges ausströmt.

Die in der Fig. 1 gezeigte Anordnung 10 enthält ein Operationsmikroskop 16 für das Visualisieren des Objektbereichs 18 mit Vergrößerung. Das Operati onsmikroskop 16 kann z. B. das Operationsmikroskop OPMI^® Lumera 660 Rescan der Carl Zeiss Meditec AG sein. Die Anordnung 10 hat eine OCT- Einrichtung 20, die einen OCT-Abtaststrahl 21 für das Abtasten des Objektbe reichsvolumens 22 mit einem A-, B- und C-Scan an dem Patientenauge 14 bereitstellt, wie dies z. B. in A. Ehnes, "Entwicklung eines Schichtsegmentie rungsalgorithmus zur automatischen Analyse von individuellen Netzhaut schichten in optischen Kohärenztomographie - B-Scans", Dissertation Univer sität Gießen (2013) in dem Kapitel 3 auf S. 45 bis 82 beschrieben ist.

Die Anordnung 10 weist einen als ein Operationsinstrument ausgebildeten Ge genstand 24 auf, der einen in dem Objektbereich 18 anordenbaren, anhand eines Markers 78 mittels der OCT-Einrichtung 20 in dem Objektbereichsvolu men 22 lokalisierbaren Abschnitt 84 hat.

Das Operationsmikroskop 16 weist einen stereoskopischen Beobachtungs strahlengang 38, 40 auf, welcher die Untersuchung des Patientenauges 14 durch ein Mikroskophauptobjektiv 42 hindurch in dem Objektbereich 18 er möglicht. Das Operationsmikroskop 16 hat weiter ein Zoomsystem 44 und ei nen Okulareinblick 46. Es umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 48, welche den Objektbereich 18 durch das Mikroskophauptobjektiv 42 hindurch für das stereoskopische Visualisieren des Patientenauges 14 in dem Okulareinblick 46 mit Beleuchtungslicht beleuchtet.

Die OCT-Einrichtung 20 stellt den OCT-Abtaststrahl 21 mit kurzkohärentem Licht bereit, der über verstellbare Scanspiegel 50, 52 und Stahlteiler 54 und 56 durch das Mikroskophauptobjektiv 42 hindurch zu dem Objektbereich 18 in ein Objektbereichsvolumen 22 geführt ist. Das in dem Objektbereichsvolumen 22 gestreute Licht des OCT-Abtaststrahls 21 gelangt wenigstens teilweise mit dem gleichen Lichtweg zu der OCT-Einrichtung 20 zurück. In der OCT- Einrichtung 20 wird dann der Laufweg des Abtastlichts mit einer Referenzstre cke verglichen. Damit kann die genaue Lage von Streuzentren in dem Objekt bereich 18, insbesondere die Position von optisch wirksamen Flächen mit ei ner Genauigkeit erfasst werden, welche der Kohärenzlänge l_c des kurzkohä renten Lichts im OCT-Abtaststrahl 21 entspricht. In dem Operationsmikroskop 16 gibt es eine Einrichtung 58 für das Steuern des OCT-Abtaststrahls 21 und das Einstellen der Position des mit dem OCT- Abtaststrahl 21 in dem Objektbereich 18 abgetasteten Objektbereichsvolu- mens 22. Die Einrichtung 58 enthält eine Rechnereinheit 60. Die Rechnerein heit 60 hat eine Eingabeschnittstelle 61 als ein Mittel zum Eingeben von Soll werten und enthält ein Computerprogramm für das Steuern des OCT- Abtaststrahls 21 und das Einstellen der räumlichen Ausdehnung und der Po sition, d. h. der Lage und Orientierung des mit dem OCT-Abtaststrahl 21 ab- getasteten Objektbereichsvolumens 22. Die Einrichtung 58 für das Steuern des OCT-Abtaststrahls 21 ist dabei für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 sowie des den Abschnitt 84 des Ge genstands 24 enthaltenden Bereichs des Objektbereichsvolumens 22 mittels des OCT-Abtaststrahls 21 ausgebildet. Der OCT-Abtaststrahl 21 weist dabei eine Bildrate von 10 ms bis 20 ms auf, um dem Operateur eine schnelle Hand- Auge-Koordination zu ermöglichen.

Die Einrichtung 58 für das Steuern des OCT-Abtaststrahls 21 enthält eine mit der Rechnereinheit 60 verbundene Anzeigeeinheit 28 in Form eines Displays für das Anzeigen einer Benutzeroberfläche, in der das mit dem OCT- Abtaststrahl 21 an dem Patientenauge 14 abgetastete Objektbereichsvolumen 22 mit dem Abschnitt 84 des Gegenstands 24 anhand eines Bildes 64 visuali- siert werden kann. Darüber hinaus kann in der Anordnung 10 die OCT- Abtastinformation der OCT-Einrichtung 20 einem Operateur in dem Okularein- blick 46 des Operationsmikroskops 16 mit einer Einrichtung zur Dateneinspie gelung 34 visualisiert werden.

Die mit der OCT-Einrichtung 20 verbundene Rechnereinheit 60 generiert zu sätzlich mittels eines Signalgenerators 30 Anzeigesignale. Bei der Stammzel- leninjektion wird ein mittels des Signalgenerators 30 als ein akustisches Signal erzeugtes Anzeigesignal bei Erreichen des Injektionsorts generiert. Außerdem wird eine aus der Führungsgröße abgeleitete Größe in Form der noch zu inji zierenden Stammzellenmenge anhand eines visuellen Anzeigesignals gene riert.

Das Computerprogramm in dem Programmspeicher der Rechnereinheit 60 enthält weiter eine Steuerroutine, welche die Referenzlänge für den OCT- Abtaststrahl 21 und die Einstellung der verstellbaren Scanspiegel 50, 52 für das Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 in dem Objektbereich mit dem Patientenauge 14 angibt. Für das Einstellen des mit dem OCT-Abtaststrahls

21 abgetasteten Objektbereichsvolumens 22 gibt es in der Einrichtung 58 ein von einer Bedienperson betätigbares Steuerorgan 62 in Form einer Bedien einheit. Die Steuerroutine enthält darüber hinaus eine Abtastroutine für das Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 und des Abschnitts 84 des Gegen stands 24 durch spezielle Scanmuster. Dabei wird das Objektbereichsvolumen

22 im Vergleich zu dem Abschnitt 84 des Gegenstands 24 mit einer niedrige ren Rate abgetastet, um die Datenmenge und damit die Rechenzeit möglichst gering zu halten.

Das Computerprogramm in dem Programmspeicher der Rechnereinheit 60 dient außerdem für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbe reichsvolumens 22 und der Lage des Abschnitts 84 des Gegenstands 24 in dem Objektbereichsvolumen 22 durch Verarbeiten von mit der OCT- Einrichtung 20 durch Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 gewonnener Abtastinformation. Die Ermittlung der OCT-Abtastinformation, der 3D-Rekon- struktion 94 sowie der Lage des Abschnitts 84 des Gegenstands 24 in dem Objektbereichsvolumen 22 werden dabei in Echtzeit durchgeführt. Außerdem enthält das Computerprogramm eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals 90 in der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22. Zu dem Zielareal 90 wird eine Führungsgröße für den Gegenstand 24 bestimmt. Dabei wird vorliegend unter einer Führungsgröße eine durch das Computer programm ermittelte Größe verstanden, die zur Führung des Gegenstands 24 in dem Objektbereich 18 dient. Eine Abschattung von Bereichen in dem Objektbereichsvolumen 22 wird ver mieden, indem das Computerprogramm eine Pfadplanungsroutine enthält, die anhand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Gegenstands 24 zu der räumlichen Sollposition 91 in dem Zielareal 90 des Objektbereichsvolumens 22 berechnet. Die Pfadplanungsroutine bestimmt dabei ein Schattenmaß in Form eines Werts, der das Auftreten von Schatten in den OCT-Daten quanti fiziert.

Bei bekannter Lichtquellenposition wird anhand der berechneten Lage des Ge genstands 24 der abgeschattete Bereich des Gegenstands 24 in den OCT- Daten für einen bestimmten Pfad des Gegenstands 24 vorausberechnet. Das Schattenmaß gibt dabei die Stärke der Abschattung an. Die Pfadplanungsrou tine ermittelt dann anhand des Schattenmaßes den kürzesten Weg des Ge genstands 24 zu der Sollposition 91 , der einen Schwellwert des Schattenma ßes nicht übersteigt. Alternativ minimiert die Pfadplanungsroutine ein Kriterium aus der Summe der Pfadlänge und dem gewichteten Schattenmaß, um einen Pfad zu bestimmen, der sowohl die Pfadlänge als auch das Schattenmaß möglichst minimiert. Das Computerprogramm enthält eine Visualisierungsrou tine für das Visualisieren des optimalen Pfads des Gegenstands 24 für den Operateur anhand der Anzeigeeinheit 28. Die Planung des Pfads für einen Gegenstand 24 zu einem Zielareal 90 stellt dabei eine Führungsgröße dar.

Zu bemerken ist, dass für das Verhindern einer Abschattung von Bereichen in dem Objektbereichsvolumen 22 das Computerprogramm eine Abschattungs routine enthalten kann, die durch den Gegenstand 24 abgeschattete Bereiche erkennt und zu diesen Bereichen eine Ausgleichsvorschrift für die 3D-Rekon- struktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 angibt. Die Ausgleichsvorschrift sieht dabei vor, die abgeschatteten Bereiche zu ersetzen.

Sowohl für die Erkennung als auch für die Ersetzung der abgeschatteten Be reiche in der 3D-Rekonstruktion 94 können OCT-Daten derselben Bereiche zu anderen Aufnahmezeitpunkten, insbesondere OCT-Daten kurz vor der Ab schattung des abgeschatteten Bereichs verwendet werden. Bei der Stammzelleninjektion in der Retina 15 wird als Führungsgröße ein Soll wert für das Volumen der durch die Injektionsnadel auszubringenden Menge eines Mediums 88 in Form von Stammzellen ermittelt.

Die Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des als ein Operationsinstrument aus gebildeten Gegenstands 24.

Das Operationsinstrument ist eine Injektionsnadel für die Injektion von Stamm- zellen in der Retina 15 des Patientenauges 14. Die Injektionsnadel hat einen als Wirkabschnitt fungierenden Abschnitt 84 und weist einen Griffabschnitt 76 auf, der von einem Operateur oder alternativ hierzu auch von einem Mikroro boter 70 gehalten werden kann. Die Injektionsnadel enthält eine Kapillare 86 und hat eine Spitze 80 mit einer Öffnung 82 für das Ausbringen eines Mediums 88 in dem Zielareal 90. An der Injektionsnadel gibt es einen mit dem OCT-

Abtaststrahl 21 lokalisierbaren Marker 78.

Zu bemerken ist, dass das Operationsinstrument auch als ein Applikator für einen Retinanagel zur Platzierung eines Implantats an der Retina 15 des Pa- tientenauges 14 oder als ein Vitrektom zur Entfernung des Glaskörpers des Patientenauges 14 ausgebildet sein kann. Zu bemerken ist außerdem, dass die Anordnung 10 grundsätzlich auch für Operationen an anderen Körperteilen als einem Patientenauge 14 eingesetzt werden kann. Die Fig. 3 zeigt den Aufbau der Retina 15 des Patientenauges 14 mit Blutge fäßen 108 sowie Fotorezeptoren 112 und Drusen 114.

Die Fig. 4 zeigt eine Übertragung eines auf prä-operativ ermittelten Daten 92 basierenden Zielareals 90' auf eine 3D-Rekonstruktion 94 eines Objektbe- reichsvolumens 22 in der Rechnereinheit 60. Für das Ermitteln eines Zielare als 90 und einer Sollposition 91 in der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbe reichsvolumens 22 werden dort prä-operativ ermittelte Daten 92 des Objekt bereichs 18 mit einer Sollposition 91' in einem Zielareal 90' verrechnet. Die Sollposition 91 ' bezeichnet dabei einen Ort in den prä-operativ ermittelten Da ten 92 des Objektbereichsvolumens 22, an dem der Gegenstand 24 eine be stimmte Funktion ausführen soll. Bei der Stammzelleninjektion entspricht die Sollposition 91' in dem Zielareal 90' der prä-operativ ermittelten Daten 92 dem vorgesehenen Ort für die Stammzelleninjektion in der Retina 15.

Zur Bestimmung der Sollposition 91 ' und/oder des Zielareals 90' in den prä operativ ermittelten Daten 92 werden Verfahren zur Segmentierung der Ge webestrukturen und Gewebeschichten angewendet. Alternativ kann die Soll position 91 ' und/oder das Zielareal 90' auch durch einen Operateur in den prä operativ ermittelten Daten 92 markiert werden.

Die Sollposition 91 ' und/oder das Zielareal 90' werden von dem Computerpro gramm aus den prä-operativen Daten 92 des Objektbereichsvolumens 22 auf die aus durch Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 gewonnener Abtast information sowie gegebenenfalls weiterer Daten ermittelte 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 übertragen. Zur Übertragung dient dabei ein Registrierungsverfahren, das die Sollposition 91 ' in dem Zielareal 90' in den prä-operativ ermittelten Daten 92 auf die Sollposition 91 in dem Zielareal 90 des Objektbereichsvolumens 22 abbildet. Alternativ kann der Operateur die Sollposition 91 und/oder das Zielareal 90 auch direkt in der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 markieren.

Durch eine Verarbeitung von Daten des Zielareals 90' in den prä-operativ er mittelten Daten 92 oder der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolu mens 22 wird dann die Führungsgröße ermittelt. Bei der Stammzelleninjektion wird eine Führungsgröße in Form der Menge der noch auszubringenden Stammzellen ermittelt.

Die Fig. 5A und die Fig. 5B zeigen dazu jeweils einen OCT-B-Scan des Ob jektbereichsvolumens 22 mit an einer Sollposition 91 in einem Zielareal 90 ausgebrachten Stammzellen, wobei die OCT-B-Scans Injektionsinhomogeni täten aufweisen. Um die injizierte Stammzellenmenge zu überwachen und zu steuern, wird ein Istwert des Volumens der an der Sollposition 91 in dem Zielareal 90 des Ob jektbereichsvolumens 22 ausgebrachten Stammzellenmenge durch Vergleich von mit der OCT-Einrichtung 20 durch Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 gewonnener OCT-Abtastinformation des Zielareals 90 vor und während des Ausbringens der Stammzellen ermittelt. Die Bestimmung der injizierten Stammzellenmenge wird dabei mittels Bildverarbeitung durchgeführt. Um die Volumenänderung zu bestimmen können z. B. Differenzbilder, die sich als Dif- ferenz von zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasster OCT-Abtastinformation und/oder von zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten 3D-Rekonstruktio- nen 94 ergeben, ausgewertet werden. Mittels Differenzbildern könnte auch, falls die injizierte Stammzellenmenge für die OCT-Abtaststrahlung sichtbare Partikel enthält, die Lage von Leckagen in dem Objektbereichsvolumen 22 durch Bildverarbeitung ermittelt werden. Durch diese Maßnahmen werden möglicherweise vorhandene Leckagen berücksichtigt und es wird sicherge stellt, dass die vorgegebene Menge an Stammzellen tatsächlich auch am In jektionsort injiziert wird. Falls nötig kann während des Injizierens der Stamm zellen auch der Injektionsort, d. h. die Sollposition der Injektionsnadel, ange- passt werden.

Anhand eines von dem Operateur vorgegebenen Sollwerts für die zu injizie rende Stammzellenmenge wird aus der Differenz zwischen Sollwert und ermit teltem Istwert der ausgebrachten Stammzellenmenge die Führungsgröße in Form der noch auszubringenden Stammzellenmenge bestimmt. Zur Nachre gelung der Stammzellenmenge generiert das Computerprogramm Anzeige signale für einen Operateur und/oder Steuersignale für die Injektionsnadel, die an die Steuereinheit 72 eines die Injektionsnadel führenden Mikroroboters 70 weitergegeben werden, bis die vorgegebene Stammzellenmenge an der Soll- position 91 in dem Zielareal 90 erreicht ist.

Für den Operateur wird dabei ein Anzeigesignal von dem Signalgenerator 30 erzeugt, welches die noch auszubringende oder die schon ausgebrachte Stammzellenmenge angibt. Das Anzeigesignal wird in Form eines Balkens auf dem Display der Anzeigeeinheit 28 dargestellt. Der Operateur kann anhand des Signals selbst die Injektion der Stammzellen übernehmen oder den Injek tionsvorgang durch den Mikroroboter 70 überwachen.

Die Fig. 6 zeigt eine zweite Anordnung 10' mit einem Operationsmikroskop 16, mit einer OCT-Einrichtung 20 für das Abtasten eines Objektbereichs 18, mit einem Gegenstand 24 in Form eines Operationsinstruments und mit einer Bild bereitstellungseinrichtung 65. Soweit die in der Fig. 6 gezeigten Baugruppen und Elemente der zweiten Anordnung 10' den in der Fig. 1 ersichtlichen Bau gruppen und Elementen der ersten Anordnung 10 entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Die Bildbereitstellungseinrichtung 65 enthält eine Bilderfassungseinrichtung 66, mittels der Bilder des Patientenauges 14 in Echtzeit erfasst werden kön nen. Zusätzlich oder alternativ enthält die Bildbereitstellungseinrichtung 65 ei nen Speicher 63, in dem prä-operativ ermittelte Daten 92 des Objektbereichs bereitgestellt werden. Die Bilder des Patientenauges 14 sowie die prä-operativ ermittelten Daten 92 werden zusätzlich zu den durch das Abtasten des Ob jektbereichsvolumens 22 mittels des OCT-Abtaststrahls 21 der OCT- Einrichtung 20 gewonnenen Daten zur Berechnung der 3D-Rekonstruktion 94 herangezogen, um dabei eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Zu bemerken ist, dass grundsätzlich auch biometrische Patientendaten bei der Erstellung der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 verwendet werden können, z. B. eine Augenlänge, ein Augendurchmesser, White to White, eine Cornea-Dicke, eine Vorderkammertiefe oder ein Vorderkammerwinkel.

Für das Ermitteln der räumlichen Lage unterschiedlicher Daten zueinander und zur Kombination verschiedener Datenquellen wird ein Registrierungsver fahren verwendet, welches mit der OCT-Einrichtung 20 durch Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 gewonnene Abtastinformation sowie prä-operativ ermittelte Daten 92, Sollpositionen 91 für die Gegenstände 24, 24' sowie, falls vorhanden, weitere Daten des Objektbereichsvolumens 22 verarbeitet. Dies erlaubt eine simultane Nutzung aller erfassten Daten in jeder Visualisierung des Objektbereichsvolumens 22.

Die Fig. 7 zeigt eine dritte Anordnung 10" mit einem Operationsmikroskop 16, mit einer OCT-Einrichtung 20 für das Abtasten eines Objektbereichs 18, mit einem Gegenstand 24 in Form eines Operationsinstruments und mit einer Ro botikeinheit 68. Soweit die in der Fig. 8 gezeigten Baugruppen und Elemente der dritten Anordnung 10" den in der Fig. 1 ersichtlichen Baugruppen und Ele menten der ersten Anordnung 10 oder den in der Fig. 6 ersichtlichen Baugrup pen und Elementen der zweiten Anordnung 10' entsprechen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Die Robotikeinheit 68 weist einen Mikroroboter 70 mit einer Steuereinheit 72 auf. Der Mikroroboter 70 kann z. B. als ein Manipulator für chirurgische Instru mente ausgebildet sein, der motorische Antriebe aufweist, wie er in dem oph- thalmochirurgischen Operationssystem R1.1 des Unternehmens Preceyes B.V vorgesehen ist.

Um eine möglichst weitgehende Automatisierung der Operation zu gewähr leisten, wird hier eine Bewegung des hier als ein Operationsinstrument in Form einer Injektionsnadel ausgebildeten Gegenstands 24 mittels des Mikrorobo ters 70 eingestellt. Der Mikroroboter 70 der Robotikeinheit 68 wird hier auf grund der von der Rechnereinheit 60 verarbeiteten Informationen gesteuert.

Die von der Rechnereinheit 60 für das Verstellen des Mikroroboters 70 in der Robotikeinheit 68 generierten Steuersignale sind Führungsgrößen für den als ein Operationsinstrument in Form einer Injektionsnadel ausgebildeten Gegen stand 24 in der dritten Anordnung 10"'.

Zu bemerken ist, dass anstelle eines Gegenstands 24, der als ein Operations instrument in Form einer Injektionsnadel ausgebildet ist, mittels des Mikroro boters grundsätzlich auch ein Gegenstand in Form eines als ein Applikator oder als ein Retinanagel oder ein Vitrektom ausgebildeten Operationsinstru ments bewegt werden kann, um den Gegenstand zu einem Zielareal 90 in dem Objektbereichsvolumen 22 zu führen. Dazu können anhand des in dem Ob jektbereichsvolumen 22 bestimmten Zielareals 90 und der ermittelten Lage des Gegenstands 24 auch Ablageinformationen durch das Computerpro gramm berechnet werden, welche die räumliche Ablage des Abschnitts 84 des Gegenstands 24 von einer räumlichen Sollposition 91 angeben. Aus den Ab lageinformationen werden dann Steuersignale für die Verlagerung des Gegen stands 24 generiert und an die Steuereinheit 72 des Mikroroboters 70 weiter- gegeben.

Die Fig. 8 zeigt eine vierte Anordnung 10"' mit einem Operationsmikroskop 16, mit einer OCT-Einrichtung 20 für das Abtasten eines Objektbereichs 18, mit einem Gegenstand 24 in Form eines Operationsinstruments und mit einer Ro- botikeinheit 68 sowie mit einer Bildbereitstellungseinrichtung 65. Soweit die in der Fig. 9 gezeigten Baugruppen und Elemente der vierten Anordnung 10"' den in der Fig. 1, Fig. 6 und Fig. 7 ersichtlichen Baugruppen und Elementen der anhand dieser Figuren beschriebenen Anordnungen 10, 10', 10" entspre chen, sind diese mit den gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich ge- macht. Die Bildbereitstellungseinrichtung 65 mit der Bilderfassungseinrichtung 66 ermöglicht hier wiederum eine Berechnung der 3D-Rekonstruktion 94 eines Patientenauges 14 mit einer Genauigkeit, die höher ist als eine 3D-Rekon- struktion, die ausschließlich auf mittels einer OCT-Einrichtung 20 gewonnener Abtastinformation basiert.

Zu bemerken ist, dass bei der Glaskörperentfernung mittels eines auch als ein Vitrektom ausgebildeten Operationsinstruments als eine Führungsgröße in den vorstehend beschriebenen Anordnungen die Menge des zu entfernenden Glaskörpers an der jeweiligen Stelle der Retina 15 vorgegeben werden kann. Zu bemerken ist außerdem, dass wenn das Operationsinstrument auch als ein Vitrektom ausgebildet ist, als ein Anzeigesignal in den vorstehend beschriebe nen Anordnungen 10, 10', 10", 10"' eine aus einem Patientenauge 14 zu ent fernende Glaskörpermenge zur Anzeige gebracht werden kann.

Die Fig. 9 zeigt einen als ein Operationsinstrument ausgebildeten Gegenstand 24 in Form eines Applikators zur Platzierung eines weiteren Gegenstands 24' in Form eines Retinanagels, welcher der Befestigung eines weiteren Gegen stands in Form eines Implantats an der Retina 15 dient.

In den Fig. 10A und Fig. 10B ist als ein Gegenstand 24 ein Implantat für die Retina 15 eines Patientenauges 14 gezeigt, das eine Stromquelle 116 mit ei ner Photovoltaik-Baugruppe und einer Bilderfassungs-Baugruppe 118 enthält. Die Fig 10A ist dabei eine perspektivische Ansicht des Implantats bei einer auf die der Retina abgewandte Seite gerichteten Blickrichtung. Die Fig. 10B ist eine perspektivische Ansicht des Implantats bei einer Blickrichtung auf eine der Retina des Patientenauges 14 zugewandte Seite. Die Fig. 10C ist eine vergrößerte Teilansicht des Implantats. Das Implantat hat 3D-Elektroden 120, die in die Retina 15 eindringen und dort mit dem neuronalen Netz der Nerven bahnen interagieren.

In den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 10, 10', 10", 10'" kann für das Anbringen eines Implantats in einem Patientenauge 14 an der Anzeigeeinheit 28 die Sollposition 91 des vorgesehenen Orts der Befestigung des Retinana gels an der Retina 15 des Patientenauges und die Ist-Position des als ein Im plantat ausgebildeten Gegenstands 24 an der Retina 15 zur Anzeige gebracht werden.

Die Fig. 11 zeigt ein erstes mittels einer Kamera erfasstes Bild eines Operati onsbereichs im Augeninneren eines Patientenauges 14 mit einem ersten Ge genstand 24 in Form eines Applikators für einen Retinanagel und mit einem weiteren Gegenstand 24' in Form eines Implantats unmittelbar vor dessen Platzierung an der Retina 15. Die Fig. 12 zeigt ein entsprechendes Bild des Operationsbereichs mit dem Implantat nach dessen Platzierung an der Retina 15. Nach dem Anbringen des Implantats an der Retina wird der Sitz des Im plantats überprüft, z. B. indem der Operateur untersucht ob das Implantat die ihm zugedachte physiologische Funktion erfüllt. Bei der Anbringung eines Im plantats an der Retina 15 eines Patientenauges 14 wird eine Führungsgröße in Form eines Steuersignals für die Verlagerung eines Applikators zur Anbrin gung eines Retinanagels zur Befestigung des Implantats von dem Computer programm generiert und an den Operateur oder die Steuereinheit 72 des Mikroroboters 70 weitergegeben.

Die Fig. 13 zeigt auf OCT-Angiographie-Daten für das Visualisieren von Blut gefäßen basierende Bilder 106 des Augenhintergrunds eines Patientenauges 14. In den vorstehend beschriebenen Anordnungen 10, 10', 10", 10"' können entsprechende OCT-Angiographie-Daten aus der mit der OCT-Einrichtung 20 durch Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 gewonnen Abtastinformation generiert und an der Anzeigeeinheit 28 zur Anzeige gebracht werden. Die Bil der 106 zeigen den Verlauf der Blutgefäße 108 in dem Objektbereich 18. Die Position und/oder die Abmessungen wie der Durchmesser oder die Länge der Blutgefäße 108 wird anhand der auf OCT-Angiographie-Daten basierenden Bilder 106 von dem Computerprogramm bestimmt, z. B. mittels Bildverarbei tung. Diese Informationen werden dann bei der Ermittlung der Sollpositionen 91 der Gegenstände 24, 24' in dem Zielareal 90 in der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 berücksichtigt. Insbesondere wird bei der Be stimmung einer räumlichen Sollposition 91 für einen Gegenstand 24, 24' in dem Zielareal 90 die Anzahl der zu punktierenden Blutgefäße 108 minimiert.

In der Fig. 14 ist ein mittels einer Kamera erfasstes Bild eines Operationsbe reichs im Augeninneren eines Patientenauges 14 mit einem Implantat und mit Blut zu sehen, das aus einem verletzten Blutgefäß108 an der Retina 15 des Patientenauges 14 ausströmt.

OCT-Angiographie-Daten aus der mit der OCT-Einrichtung 20 durch Abtasten eines Objektbereichsvolumens 22 gewonnen Abtastinformation ermöglichen es, Einblutungen 110 durch eine Verletzung größerer Blutgefäße 108 bei oph- thalmochirurgischen Operationen zu verhindern.

Die Fig. 15 ist ein mittels einer Kamera erfasstes Bild eines Operationsbe reichs im Augeninneren eines Patientenauges 14, in dem ein Gegenstand 24 in Form eines Vitrektoms zur Glaskörperentfernung positioniert ist, wodurch ein Bereich 104 des Patientenauges 14 abgeschattet wird. Eine exakte, rest lose Glaskörperentfernung ist wichtig für den Erfolg von Retinaimplantat-Ope rationen, da sie ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht.

In den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 10, 10', 10", 10"' kann deshalb für die Glaskörperentfernung in einer ophthalmochirurgischen Operation mit tels eines Vitrektoms dessen Sollposition 91 in dem Zielareal 90 den Ort in der 3D-Rekonstruktion 94 eines Objektbereichsvolumens 22, in dem der Glaskör per entfernt werden soll, an der Anzeigeeinheit 28 angezeigt werden.

Die Rechenroutine der Computerprogramme in der Rechnereinheit 60 der vor stehend beschriebenen Anordnungen 10, 10', 10", 10"' ist deshalb für die Gas körperentfernung mittels eines Vitrektoms derart ausgebildet, dass als Füh rungsgröße eine zu entfernende Menge des Glaskörpers durch Verarbeitung des Zielareals 90 in der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 bestimmt wird. Alternativ kann die zu entfernende Menge des Glaskörpers auch durch Verarbeitung prä-operativ ermittelter Daten 92 oder durch Eingabe eines Sollwerts durch einen Operateur bestimmt werden. Dabei wird der Glas körper durch Injektion des Markers Triamcinolon, wie in der Fig. 15 zu sehen, kenntlich gemacht, um eine genauere Erkennung des Glaskörpers und somit eine möglichst restlose Entfernung dieses zu ermöglichen. Der zu entfernende Glaskörper wird dabei dem Operateur anhand einer Flöhenkarte visualisiert, die für jeden Punkt auf der Retina 15 die Menge des darüber liegenden zu entfernenden Glaskörpers anzeigt. Außerdem zeigt das Computerprogramm während der Glaskörperentfernung fortlaufend dem Operateur eine Grenze zwischen dem Glaskörper und einer Lösung (BSS) zur Spülung des Objektbe- reichs 18 an. Dadurch kann die zu entfernende Glaskörpermenge mittels Bild verarbeitung automatisch ermittelt und in der Visualisierung des Operations bereichs durch die Anzeigeeinheit dargestellt werden.

Sowohl bei der Stammzelleninjektion als auch bei der Glaskörperentfernung werden weitere Führungsgrößen in Form von Steuersignalen zur Verlagerung des Operationsinstruments in Form der Injektionsnadel oder des Vitrektoms generiert und an den Operateur oder die Steuereinheit 72 des Mikroroboters 70 weitergegeben.

Die Fig. 15 zeigt außerdem einen durch einen Gegenstand 24 in Form eines Vitrektoms abgeschatteten Bereich 104 in einem Objektbereichsvolumen 22. Um die Abschattung von Bereichen in dem Objektbereichsvolumen 22 zu ver hindern, enthält das Computerprogramm eine Abschattungsroutine. Diese er kennt durch den Gegenstand 24 abgeschattete Bereiche 104 und gibt zu die sen Bereichen eine Ausgleichsvorschrift für die 3D-Rekonstruktion 94 des Ob jektbereichsvolumens 22 an. Die Ausgleichsvorschrift sieht dabei vor, die ab geschatteten Bereiche zu ersetzen. Sowohl für die Erkennung als auch für die Ersetzung der abgeschatteten Bereiche 104 in einer in der Fig. 15 gezeigten 3D-Rekonstruktion 94 können OCT-Daten derselben Bereiche zu anderen Aufnahmezeitpunkten, insbesondere OCT-Daten kurz vor der Abschattung des abgeschatteten Bereichs 104 verwendet werden. Alternativ dazu kann die Abschattungsroutine für das Erkennen abgeschatteter Bereiche und/oder für das Angeben der Ausgleichsvorschrift die aktuelle 3D-Rekonstruktion 94 und/oder die aktuell aufgenommenen OCT-Daten und/oder Daten anderer Mo dalitäten derselben Bereiche, z. B. optische Daten, MRT-Daten, Ultraschallbil der oder CT-Daten verwenden. Auch prä-operativ ermittelte Daten 92 können herangezogen werden. Alternativ können auch die abgeschatteten Bereiche 104 in der 3D-Rekonstruktion 94 detektiert und durch in anderen Bereichen außerhalb von abgeschatteten Bereichen 104 erfasste Daten ersetzt werden. Alternativ können die abgeschatteten Bereiche 104 in den Daten oder der 3D- Rekonstruktion 94 detektiert und durch von dem Computerprogramm gene rierte Daten ersetzt werden, z. B. durch Inpainting-Verfahren. Eine Abschattung von Bereichen kann vermieden werden, indem das Compu terprogramm eine Pfadplanungsroutine enthält, die anhand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Gegenstands 24 zu der räumlichen Sollposition 91 in dem Zielareal 90 des Objektbereichsvolumens 22 berechnet. Die Pfadpla nungsroutine bestimmt dabei ein Schattenmaß in Form eines Werts, der das Auftreten von Schatten in den OCT-Daten quantifiziert. Bei bekannter Licht quellenposition wird anhand der berechneten Lage des Gegenstands 24der abgeschattete Bereich 104 des Gegenstands 24 in den OCT-Daten für einen bestimmten Pfad des Gegenstands 24 vorausberechnet. Das Schattenmaß gibt dabei die Stärke der Abschattung an. Die Pfadplanungsroutine ermittelt dann anhand des Schattenmaßes den kürzesten Weg des Gegenstands 24 zu der Sollposition 91 , der einen Schwellwert des Schattenmaßes nicht über steigt. Alternativ minimiert die Pfadplanungsroutine ein Kriterium aus der Summe der Pfadlänge und dem gewichteten Schattenmaß, um einen Pfad zu bestimmen, der sowohl die Pfadlänge als auch das Schattenmaß möglichst minimiert. Das Computerprogramm enthält eine Visualisierungsroutine für das Visualisieren des optimalen Pfads des Gegenstands 24 für den Operateur an hand der Anzeigeeinheit 28. Die Planung des Pfads für einen Gegenstand 24 zu einem Zielareal 90 stellt dabei eine Führungsgröße dar.

Zu bemerken ist, dass sowohl die Eingabedaten des 3D-Rekonstruktions-Ver- fahrens als auch die Eingabedaten des Registrierungsverfahrens während der Operation an die Verfügbarkeit und Messgenauigkeit der bereitgestellten Da- ten nach Möglichkeit angepasst werden, um für die 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Ist die Mess genauigkeit einzelner Daten zu gering, so werden diese von dem jeweiligen Verfahren nicht berücksichtigt. Zusammenfassend ist insbesondere Folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Anordnung 10, 10', 10", 10"' mit einer OCT-Einrichtung 20 für das Abtasten eines in einem Objektbereich 18 angeordneten Objektbereichsvolu mens 22 mit einem OCT-Abtaststrahl 21 , mit einem Gegenstand 24 der einen in dem Objektbereich 18 anordenbaren, mittels der OCT-Einrichtung 20 in dem Objektbereichsvolumen 22 lokalisierbaren Abschnitt 84 in dem Objektbe reichsvolumen 22 hat, und mit einer Rechnereinheit 60, die mit der OCT- Einrichtung 20 verbunden ist und die ein Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 und das Ermitteln der Lage des Abschnitts 84 des Gegenstands 24 in dem Objektbereichsvolu men 22 durch Verarbeiten von mit der OCT-Einrichtung 20 durch Abtasten des Objektbereichsvolumens 22 gewonnener OCT-Abtastinformation enthält, wo bei das Computerprogramm eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals 90 in der 3D-Rekonstruktion 94 des Objektbereichsvolumens 22 aufweist, die zu dem Zielareal 90 eine Führungsgröße für den Gegenstand 24 bestimmt.

Insbesondere betrifft die Erfindung die in den folgenden Klauseln angegebe nen Aspekte: . Anordnung (10, 10', 10", 10"') mit einer OCT-Einrichtung (20) für das Abtasten eines Objektbereichsvo lumens (22) in einem Objektbereich (18) mittels eines OCT-Abtaststrahls (21 ); mit einem Gegenstand (24, 24'), der einen in dem Objektbereichsvolu men (22) anordenbaren, mittels der OCT-Einrichtung (20) dort lokalisier baren Abschnitt (84) hat, und mit einer Rechnereinheit (60), die mit der OCT-Einrichtung (20) verbun den ist und die ein Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und das Ermitteln der Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbe reichsvolumen (22) durch Verarbeiten von mittels der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener OCT-Abtastinformation enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolu mens (22) aufweist, die zu dem Zielareal (90) eine Führungsgröße für den Gegenstand (24, 24') bestimmt. Anordnung (10, 10', 10", 10"') nach Klausel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) aus Daten ausgebildet ist, die durch das Untersuchen des Objektbereichsvolumens (22) mit einem bild gebenden Verfahren, insbesondere das Abtasten des Objektbereichsvo- lumens (22) mittels des OCT-Abtaststrahls (21 ) der OCT-Einrichtung (20) gewonnen sind und/oder die präoperativ ermittelte Daten (92) sind und/oder die Daten zu Sensorsignalen für das Ermitteln einer Position des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbereichsvo lumen (22) sind; und/oder dass das Computerprogramm für das Ermitteln der räumlichen Lage von Daten zueinander mittels eines Registrierungsverfahrens ausgelegt ist, die Daten aus der folgenden Gruppe umfassen: mit der OCT-Einrichtung

(20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnene Ab tastinformation, das Objektbereichsvolumen (22), Daten weiterer bildge bender Verfahren, insbesondere optische Abbildungen, MRT-Daten, CT- Daten, Ultraschallbilder, Endoskopiebilder, eine Position des Abschnitts (84) des Gegenstands (24), prä-operativ ermittelte Daten (92), Positions sensorsignale; und/oder dass die OCT-Einrichtung (20) für ein aufeinanderfolgendes fortlaufen des Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) mittels des OCT- Abtaststrahls (21) ausgebildet ist und/oder dass die OCT-Einrichtung (20) für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Abtasten eines den Ab schnitt (84) des Gegenstands (24, 24') enthaltenden Bereichs des Ob jektbereichsvolumens (22) mittels des OCT-Abtaststrahls (21) ausgebil det ist; und/oder dass das Computerprogramm für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Ermitteln der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Ermitteln der Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbereichsvo lumen (22) ausgelegt ist. und/oder dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, eine räumliche Sollpo sition (91) für den Gegenstand (24, 24') in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) zu bestimmen; und/oder dass die Rechnereinheit (60) mit einem Speicher (63) für das Bereitstel len prä-operativ ermittelter Daten (92) in einer Operation verbunden ist; und/oder dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, Zielareale (90') und/oder räumliche Sollpositionen (9T) in prä-operativ ermittelten Daten (92) und/oder Zielareale (90) und/oder räumliche Sollpositionen (91) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) zu bestim men, indem Verfahren zur Segmentierung von Gewebestrukturen und/oder Gewebeschichten angewendet werden; und/oder dass das Computerprogramm eine Routine für das Generieren einer Führungsgröße in Form von Steuersignalen für den Gegenstand (24, 24') enthält; und/oder dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, als Führungsgröße eine räumliche Sollposition (91) in dem Zielareal (90) in der 3D-Rekon- struktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) unter Berücksichtigung von Beschaffenheitsmerkmalen des Gegenstands (24) und/oder eines weiteren Gegenstands (24') und/oder des Zielareals (90) in der 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder von geo metrischen Beziehungen, insbesondere Ablageinformationen, zwischen diesen zu bestimmen; und/oder dass die Anordnung eine Einrichtung für das Visualisieren der Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24) in der 3D-Rekonstruktion (94) des

Objektbereichsvolumens (22) und/oder für das Visualisieren von prä operativ ermittelten Daten (92) und/oder für das Visualisieren der zu dem Zielareal (90) bestimmten Führungsgröße und/oder für das Visualisieren von aus der Führungsgröße abgeleiteter Größen aufweist; und/oder dass das Computerprogramm basierend auf der zu dem Zielareal (90) ermittelten Führungsgröße und/oder daraus abgeleiteter Größen akusti sche, optische oder haptische Anzeigesignale für den Operateur gene riert; und/oder dass das Computerprogramm eine Abschattungsroutine für das Ermitteln einer korrigierten 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) enthält, die durch den Gegenstand (24, 24') abgeschattete Bereiche (104) erkennt und die zu diesen Bereichen eine Ausgleichsvorschrift für die 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) angibt; und/oder dass in dem Abschnitt (84) des Gegenstands (24, 24') und/oder in dem Objektbereich (18) ein mit dem OCT-Abtaststrahl (21 ) lokalisierbarer Marker (78) angeordnet ist; und/oder dass das Computerprogramm eine Abtastroutine für das Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) und/oder des Abschnitts (84) des Gegen stands (24, 24') durch spezielle Scanmuster und/oder für das Einstellen einer Abtastrate, die das Objektbereichsvolumen (22) im Vergleich zu der Position des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') mit einer niedri geren Rate abtastet, enthält; und/oder dass das Computerprogramm für ein Anpassen der Ermittlungsvorschrift für die 3D-Rekonstruktion (94) und/oder der Ermittlungsvorschrift für die Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbe reichsvolumen (22) in Abhängigkeit von einem Kriterium ausgelegt ist.

3. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Klausel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der mit der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnenen Abtastinformation OCT- Anqioqraphie-Daten (106) des Objektbereichsvolumens (22) generiert werden. 4. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Klausel 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm für die Bestimmung der Position und/oder der Abmessungen von Blutgefäßen (108) in dem Zielareal (90) auf Basis der OCT-Angiographie-Daten (106) ausgelegt ist, wobei die Rechenrou tine des Computerprogramms für das Ermitteln des Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) den Verlauf und/oder die Position und/oder die Abmessungen der Blutgefäße (108) in dem Zielareal (90) berücksichtigt.

5. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach einer der Klauseln 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Pfadplanungsrou tine enthält, die anhand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Ge genstands (24, 24') zu der räumlichen Sollposition (91 ) berechnet.

6. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Klausel 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium ein das Auftreten von durch den Gegenstand (24, 24') verursachtem Schatten in der berechneten 3D-Rekonstruktion (94) quan tifizierendes Schattenmaß ist.

7. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach einer der Klauseln 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Routine für das Bestimmen eines Zielareals (90') und/oder einer Sollposition (91 ') für den Gegenstand (24) in bereitgestellten prä-operativ ermittelten Daten (92) enthält und eine Registrierungsroutine für das Registrieren der prä-ope rativ ermittelten Daten (92) mit der 3D-Rekonstruktion (94) des Objekt bereichsvolumens (22) und eine Übertragungsroutine für das Übertragen des Zielareals (90') und/oder der Sollposition (91 ') in den prä-operativ ermittelten Daten (92) auf die 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbe reichsvolumens (22) aufweist.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach einer der Klauseln 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (24, 24') als ein Operations instrument ausgebildet ist, welches eine Kapillare (86) mit einer Öffnung (82) für das Ausbringen eines Mediums (88) aufweist.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Klausel 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dazu dient, als Füh rungsgröße einen Sollwert für das Volumen des ausgebrachten Mediums (88) durch Verarbeitung des Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder durch Verarbeitung prä-ope rativ erm ittelter Daten (92) und/oder durch Verarbeitung von m it der OCT- Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) ge wonnener OCT-Abtastinformation und/oder durch Eingabe eines Soll werts durch einen Operateur zu bestimmen

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Klausel 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dazu dient, einen Istwert des Volumens des in dem Zielareal (90) ausgebrachten Me diums (88) durch Vergleich von Daten des Zielareals (90) in der 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder von mit der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener Abtastinformation des Zielareals (90) vor und während des Ausbringens des Mediums (88) zu ermitteln.

Anordnung nach einer der Klauseln 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dafür ausgelegt ist, als Führungsgröße für eine Nachregelung des Volumens des ausgebrachten Mediums (88) eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert des Volumens des in dem Zielareal (90) ausgebrachten Mediums (88) zu bestimmen.

Anordnung nach einer der Klauseln 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dazu dient, als Füh rungsgröße die Position einer zu entfernenden Substanz und/oder eine zu entfernende Substanzmenge durch Verarbeitung des Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder durch Verarbeitung prä-operativ ermittelter Daten (92) und/oder durch Eingabe eines Sollwerts durch einen Operateur zu bestimmen.

Anordnung (10, 10', 10", 10"') nach Klausel 12 gekennzeichnet durch eine Visualisierungsroutine für das Visualisieren der Position der zu ent fernenden Substanz und/oder der Menge der zu entfernenden Substanz in dem Objektbereichsvolumen (22).

Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion (94) eines Objektbereichsvolumens (22) in einem Objektbereich (18) und das Er mitteln der Lage eines Abschnitts (84) eines Gegenstands (24) in dem Objektbereichsvolumen (22) durch Verarbeiten von mittels einer OCT- Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) ge wonnener OCT-Abtastinformation, gekennzeichnet durch das Ermitteln eines Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Ob jektbereichsvolumens (22) und einer Führungsgröße für den Gegenstand (24) zu dem Zielareal (90).

Verfahren zum Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion eines Objektbereichs volumens (22) in einem Objektbereich (18) und das Ermitteln der Lage eines Abschnitts (84) eines Gegenstands (24) in dem Objektbereichsvo lumen (22) mittels eines Computerprogramms nach Klausel 14.

Bezuqszeichenliste

10, 10', 10", 10"' Anordnung / Vorrichtung 12 Hornhaut

14 Patientenauge

15 Retina

16 Operationsmikroskop 18 Objektbereich 20 OCT-Einrichtung 21 OCT-Abtaststrahl 22 Objektbereichsvolumen

24, 24' Gegenstand

26 optische Achse

28 Anzeigeeinheit

30 Signalgenerator

34 Dateneinspiegelung

38, 40 stereoskopischer Beobachtungsstrahlengang

42 Mikroskophauptobjektiv

44 Zoom System

46 Okulareinblick

48 Beleuchtungseinrichtung

50, 52 Scanspiegel 54, 56 Strahlteiler 58 Einrichtung 60 Rechnereinheit 61 Eingabeschnittstelle 62 Steuerorgan

63 Speicher

64 Bild

65 Bildbereitstellungseinrichtung

66 Bilderfassungseinrichtung 68 Robotikeinheit 70 Mikroroboter Steuereinheit

Griffabschnitt

Marker

Spitze

Öffnung

Abschnitt

Kapillare

Medium

Zielareal ' Zielareal in prä-operativ ermittelten Daten Sollposition ' Sollposition in prä-operativ ermittelten Daten prä-operativ ermittelte Daten

3D-Rekonstruktion 4 abgeschatteter Bereich 6 Bilder zu OCT-Angiographie-Daten 8 Blutgefäß 0 Einblutung 2 Fotorezeptoren 4 Druse 6 Stromquelle 8 Bilderfassungs-Baugruppe 0 3D-Elektroden

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung (10, 10', 10", 10"') mit einer OCT-Einrichtung (20) für das Abtasten eines Objektbereichsvo lumens (22) in einem Objektbereich (18) mittels eines OCT-Abtaststrahls (21 ); mit einem Gegenstand (24, 24'), der einen in dem Objektbereichsvolu men (22) anordenbaren, mittels der OCT-Einrichtung (20) dort lokalisier baren Abschnitt (84) hat, und mit einer Rechnereinheit (60), die mit der OCT-Einrichtung (20) verbun den ist und die ein Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und das Ermitteln der Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbe reichsvolumen (22) durch Verarbeiten von mittels der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener OCT-Abtastinformation enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolu mens (22) aufweist, die zu dem Zielareal (90) eine Führungsgröße für den Gegenstand (24, 24') bestimmt, wobei das Computerprogramm eine Pfadplanungsroutine enthält, die an hand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Gegenstands (24, 24') zu der räumlichen Sollposition (91) berechnet, und wobei das Kriterium ein das Auftreten von durch den Gegenstand (24, 24') verursachtem Schatten in der berechneten 3D-Rekonstruktion (94) quantifizierendes Schattenmaß ist.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekon- struktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) aus Daten ausgebildet ist, die durch das Untersuchen des Objektbereichsvolumens (22) mit ei nem bildgebenden Verfahren, insbesondere das Abtasten des Objektbe reichsvolumens (22) mittels des OCT-Abtaststrahls (21 ) der OCT- Einrichtung (20) gewonnen sind und/oder die präoperativ ermittelte Da ten (92) sind und/oder die Daten zu Sensorsignalen für das Ermitteln ei ner Position des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Ob jektbereichsvolumen (22) sind.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm für das Ermitteln der räumlichen Lage von Daten zueinander mittels eines Registrierungsverfahrens aus gelegt ist, die Daten aus der folgenden Gruppe umfassen: mit der OCT- Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) ge wonnene Abtastinformation, das Objektbereichsvolumen (22), Daten weiterer bildgebender Verfahren, insbesondere optische Abbildungen, MRT-Daten, CT-Daten, Ultraschallbilder, Endoskopiebilder, eine Position des Abschnitts (84) des Gegenstands (24), prä-operativ ermittelte Daten (92), Positionssensorsignale.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die OCT-Einrichtung (20) für ein aufeinanderfolgendes fortlaufen des Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) mittels des OCT- Abtaststrahls (21 ) ausgebildet ist und/oder dass die OCT-Einrichtung (20) für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Abtasten eines den Ab schnitt (84) des Gegenstands (24, 24') enthaltenden Bereichs des Ob jektbereichsvolumens (22) mittels des OCT-Abtaststrahls (21 ) ausgebil det ist; und/oder dass das Computerprogramm für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Ermitteln der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder für ein aufeinanderfolgendes fortlaufendes Ermitteln der Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbereichsvo lumen (22) ausgelegt ist; und/oder dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, eine räumliche Sollpo sition (91 ) für den Gegenstand (24, 24') in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) zu bestimmen; und/oder dass die Rechnereinheit (60) mit einem Speicher (63) für das Bereitstel len prä-operativ ermittelter Daten (92) in einer Operation verbunden ist; und/oder dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, Zielareale (90') und/oder räumliche Sollpositionen (91 ') in prä-operativ ermittelten Daten (92) und/oder Zielareale (90) und/oder räumliche Sollpositionen (91 ) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) zu bestim men, indem Verfahren zur Segmentierung von Gewebestrukturen und/oder Gewebeschichten angewendet werden; und/oder dass das Computerprogramm eine Routine für das Generieren einer Führungsgröße in Form von Steuersignalen für den Gegenstand (24, 24') enthält; und/oder dass das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, als Führungsgröße eine räumliche Sollposition (91) in dem Zielareal (90) in der 3D-Rekon- struktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) unter Berücksichtigung von Beschaffenheitsmerkmalen des Gegenstands (24) und/oder eines weiteren Gegenstands (24') und/oder des Zielareals (90) in der 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder von geo metrischen Beziehungen, insbesondere Ablageinformationen, zwischen diesen zu bestimmen; und/oder dass die Anordnung eine Einrichtung für das Visualisieren der Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder für das Visualisieren von prä operativ ermittelten Daten (92) und/oder für das Visualisieren der zu dem Zielareal (90) bestimmten Führungsgröße und/oder für das Visualisieren von aus der Führungsgröße abgeleiteter Größen aufweist; und/oder dass das Computerprogramm basierend auf der zu dem Zielareal (90) ermittelten Führungsgröße und/oder daraus abgeleiteter Größen akusti sche, optische oder haptische Anzeigesignale für den Operateur gene riert; und/oder dass das Computerprogramm eine Abschattungsroutine für das Ermitteln einer korrigierten 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) enthält, die durch den Gegenstand (24, 24') abgeschattete Bereiche (104) erkennt und die zu diesen Bereichen eine Ausgleichsvorschrift für die 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) angibt; und/oder dass in dem Abschnitt (84) des Gegenstands (24, 24') und/oder in dem Objektbereich (18) ein mit dem OCT-Abtaststrahl (21 ) lokalisierbarer Marker (78) angeordnet ist; und/oder dass das Computerprogramm eine Abtastroutine für das Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) und/oder des Abschnitts (84) des Gegen stands (24, 24') durch spezielle Scanmuster und/oder für das Einstellen einer Abtastrate, die das Objektbereichsvolumen (22) im Vergleich zu der Position des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') mit einer niedri geren Rate abtastet, enthält; und/oder dass das Computerprogramm für ein Anpassen der Ermittlungsvorschrift für die 3D-Rekonstruktion (94) und/oder der Ermittlungsvorschrift für die Lage des Abschnitts (84) des Gegenstands (24, 24') in dem Objektbe reichsvolumen (22) in Abhängigkeit von einem Kriterium ausgelegt ist.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus der mit der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnenen Abtastin formation OCT-Angiographie-Daten des Objektbereichsvolumens (22) generiert werden.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm für die Bestimmung der Position und/oder der Abmessungen von Blutgefäßen (108) in dem Zielareal (90) auf Basis der OCT-Angiographie-Daten ausgelegt ist, wobei die Rechen routine des Computerprogramms für das Ermitteln des Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) den Ver lauf und/oder die Position und/oder die Abmessungen der Blutgefäße (108) in dem Zielareal (90) berücksichtigt.

Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm eine Routine für das Bestimmen eines Zielareals (90') und/oder einer Sollposition (91 ') für den Gegenstand (24) in bereitgestellten prä-operativ ermittelten Da ten (92) enthält und eine Registrierungsroutine für das Registrieren der prä-operativ ermittelten Daten (92) mit der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und eine Übertragungsroutine für das Übertragen des Zielareals (90') und/oder der Sollposition (91 ') in den prä operativ ermittelten Daten (92) auf die 3D-Rekonstruktion (94) des Ob jektbereichsvolumens (22) aufweist.

8. Anordnung (10, 10', 10", 10"') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (24, 24') als ein Operations instrument ausgebildet ist, welches eine Kapillare (86) mit einer Öffnung (82) für das Ausbringen eines Mediums (88) aufweist.

9. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dazu dient, als Führungsgröße einen Sollwert für das Volumen des ausgebrachten Me diums (88) durch Verarbeitung des Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruk- tion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder durch Verarbeitung prä-operativ ermittelter Daten (92) und/oder durch Verarbeitung von mit der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener OCT-Abtastinformation und/oder durch Eingabe eines Sollwerts durch einen Operateur zu bestimmen.

10. Anordnung (10, 10', 10", 10'") nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dazu dient, einen Istwert des Volumens des in dem Zielareal (90) ausgebrachten Me diums (88) durch Vergleich von Daten des Zielareals (90) in der 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder von mit der OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener Abtastinformation des Zielareals (90) vor und während des Ausbringens des Mediums (88) zu ermitteln.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dafür ausgelegt ist, als Führungsgröße für eine Nachregelung des Volumens des ausge brachten Mediums (88) eine Differenz zwischen einem Sollwert und ei nem Istwert des Volumens des in dem Zielareal (90) ausgebrachten Me diums (88) zu bestimmen.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenroutine des Computerprogramms dazu dient, als Führungsgröße die Position einer zu entfernenden Substanz und/oder eine zu entfernende Substanzmenge durch Verarbeitung des Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und/oder durch Verarbeitung prä-operativ ermittelter Daten (92) und/oder durch Eingabe eines Sollwerts durch einen Operateur zu bestimmen.

13. Anordnung (10, 10', 10", 10"') nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Visualisierungsroutine für das Visualisieren der Position der zu entfernenden Substanz und/oder der Menge der zu entfernenden Substanz in dem Objektbereichsvolumen (22).

14. Computerprogramm für das Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion (94) eines Objektbereichsvolumens (22) in einem Objektbereich (18) und das Er mitteln der Lage eines Abschnitts (84) eines Gegenstands (24) in dem Objektbereichsvolumen (22) durch Verarbeiten von mittels einer OCT- Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) ge wonnener OCT-Abtastinformation, gekennzeichnet durch eine Rechenroutine für das Ermitteln eines Zielareals (90) in der 3D-Re- konstruktion (94) des Objektbereichsvolumens (22) und einer Führungs größe für den Gegenstand (24) zu dem Zielareal (90), und eine Pfadplanungsroutine, die anhand eines Kriteriums einen optimalen Pfad des Gegenstands (24, 24') zu der räumlichen Sollposition (91) be rechnet, wobei das Kriterium ein das Auftreten von durch den Gegenstand (24, 24') verursachtem Schatten in der berechneten 3D-Rekonstruktion (94) quantifizierendes Schattenmaß ist. 15. Verfahren zum Ermitteln einer 3D-Rekonstruktion (94) eines Objektbe reichsvolumens (22) in einem Objektbereich (18) und das Ermitteln der Lage eines Abschnitts (84) eines Gegenstands (24) in dem Objektbe reichsvolumen (22) durch Verarbeiten von mittels einer OCT-Einrichtung (20) durch Abtasten des Objektbereichsvolumens (22) gewonnener OCT-Abtastinformation, gekennzeichnet durch das Ermitteln eines Zielareals (90) in der 3D-Rekonstruktion (94) des Ob- jektbereichsvolumens (22) und einer Führungsgröße für den Gegenstand

(24) zu dem Zielareal (90), das Berechnen eines optimalen Pfads des Gegenstands (24, 24') zu der räumlichen Sollposition (91), wobei das Kriterium ein das Auftreten von durch den Gegenstand (24, 24') verursachtem Schatten in der berechneten 3D-Rekonstruktion (94) quantifizierendes Schattenmaß ist.