WO2024068071A1 - Vorrichtung zur durchführung einer gonioskopie - Google Patents

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WO2024068071A1
WO2024068071A1 PCT/EP2023/068814 EP2023068814W WO2024068071A1 WO 2024068071 A1 WO2024068071 A1 WO 2024068071A1 EP 2023068814 W EP2023068814 W EP 2023068814W WO 2024068071 A1 WO2024068071 A1 WO 2024068071A1
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WO
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virtual
gonioscopy
view
camera plane
structures
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/068814
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Stender
Andreas Fritz
Original Assignee
Heidelberg Engineering Gmbh
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/13—Ophthalmic microscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/02—Subjective types, i.e. testing apparatus requiring the active assistance of the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/117—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for examining the anterior chamber or the anterior chamber angle, e.g. gonioscopes

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • optical coherence tomography refers to an imaging process. This process can be used to obtain two- and three-dimensional images from light-scattering structures.
  • light with a certain bandwidth is usually split into two partial beams in a beam splitter.
  • the first partial beam falls on the sample or object to be examined, the second partial beam passes through a reference path.
  • the light reflected from the sample or object interferes with the reference beam.
  • Signals from the interference can be used to examine the sample with depth resolution, i.e. in the depth of the optical axis of the first partial beam, using so-called A-scans.
  • the cornea and the iris form a structure in the anterior chamber of the human eye.
  • This structure is called Chamber angle called.
  • Aqueous humor can flow out through the chamber angle.
  • a pathological change in the chamber angle can lead to an increase in intraocular pressure and the formation of glaucoma.
  • Schlemm's canal runs in a ring shape in the scleral part of the chamber angle, i.e. in the area of the dermis, and forms a collecting tube, namely a drain for the aqueous humor.
  • the structures in the chamber angle of an eye cannot be directly viewed without technical aids due to the refraction conditions of the cornea and the lack of transparency of the sclera for visible light.
  • a gonioscopic lens is currently used that comes into direct contact with the cornea in order to bypass the refraction at the front of the cornea and to look "around the corner" into the chamber angle with the help of a mirror system. Operations are carried out exclusively with the help of these lenses.
  • a gonioscopic lens and the visualization through the gonioscopic lens limits the operator in many ways. In principle, handling a lens and interpreting the visualization of the structures is difficult to learn. The operator must guide the lens directly with one hand during the operation. This limits the operator in that he or she cannot use this hand for other purposes, for example, he or she cannot guide a second instrument or control the visualization at the same time.
  • the person operating only sees the surface of the tissue. Information from the depths of the tissue remains hidden from her.
  • the field of view of the structures in the chamber angle may be impaired by the external instrument used during the operation. This is due to the flat viewing angle due to the deflection of a contact glass.
  • glaucoma operations should be possible without contact lenses. There is therefore a need to improve the visualization of the structures in the chamber angle area during surgery.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the technical disadvantages of a gonioscopic lens.
  • the present invention solves the aforementioned problem through the features of claim 1.
  • an OCT device can be used to carry out gonioscopy if it captures a three-dimensional volume, namely an OCT volume, of a sample as a raw data set using optical coherence tomography and has a visualization device with which a virtual one is created from the raw data set Gonioscopy view can be generated, which appears to be taken from a virtual camera plane inside the sample. No advance lens is required for the operation with the virtual gonioscopy described here. This also gives the surgeon a free hand.
  • the visualization device could render a recording of the three-dimensional volume, namely treat it as a raw data set and generate the virtual gonioscopy view from the virtual camera plane from this raw data set.
  • OCT volumes can be recorded in close temporal sequence across the circularly relevant angles in the limbus, namely the transition zone between the cornea and the sclera.
  • the OCT volumes are then rendered onto a virtual camera inside the anterior chamber such that this en face view resembles the view through a gonioscopic lens.
  • the disadvantages of glaucoma surgery described above can be eliminated in this way.
  • the operating person is enabled to operate using a virtual gonioscopic OCT image. Additionally, deep tissue data or structures, such as the extent of Schlemm's canal, which is obscured by the trabecular meshwork, a tissue in the anterior chamber of the eye, can be visualized through this rendered virtual gonioscopy. This is a crucial advantage for the surgeon because Schlemm's canal is the target point for implants.
  • a real camera plane and the virtual camera plane could include an angle in the range of 80° to 140°; the two camera planes could preferably be oriented orthogonally to one another.
  • a quantitative measurement of the extent of anatomical structures and also the visualization of structures that are actually hidden in the reflected light image, such as Schlemm's canal, are made possible.
  • At least one volume or OCT volume can be recorded along an arc section, preferably over an angle range of 10° to 120°.
  • OCT volumes are advantageously recorded that the limbus of the eye with the structures necessary for glaucoma surgery is located in the volume. It is advantageous if the OCT volume covers at least 10° to 120° of the circular angle of the limbus, as this corresponds to the preferred viewing angles in gonioscopy.
  • the above-mentioned arc section could be part of a ring segment or part of a spiral, in particular an elliptical spiral.
  • an external instrument for the surgical treatment of the sample could be transparently displayed in the virtual gonioscopy view or could be optically removed from it. Due to the steep light angle of OCT imaging compared to that of the gonioscope, shadowing of the view of the chamber angle by external instruments used is excluded. This makes it possible to calculate an instrument used for the operation from the gonioscopy view or to draw it semi-transparently, since the view from the anterior chamber is purely virtual. This is not possible in classic gonioscopy.
  • a tracking device could be provided with which the light for carrying out the optical coherence tomography can be tracked on a volume of a movement of the sample.
  • the tracking information can be generated either from the OCT data itself or by an additional camera, such as the microscope itself.
  • tracking the relevant limbus region using another imaging modality is advantageous. Tracking controls the lateral placement of the OCT volume. It is advantageous to use surgical microscope images for tracking.
  • An adjustment device could be provided with which the virtual camera plane can be automatically determined and defined based on structures of the sample. Alternatively or additionally, the adjustment device could be operated manually in such a way that the position and orientation of the virtual camera plane can be adjusted under user control.
  • the perspective of the virtual view is preferably determined automatically, namely based on the segmentation of the structures of the eye in the OCT data - for example the corneal apex and the iris plane.
  • the automatically assumed perspective of the view, which corresponds to the virtual camera plane can be adjusted by the operating person. For this purpose, the elevation of the camera plane or the rotation of the plane around the optical axis of the eye can be controlled. Classic gonioscopy must be learned. With the device described here, the correct view is automatically assumed.
  • the volumes could be recorded with a repetition rate in the range 1 Hz to 1 kHz.
  • the latency with which the virtual gonioscopy views can be displayed could be less than 500ms. By choosing this frequency range, structures of the chamber angle can be captured sufficiently well. It is particularly advantageous if the OCT volumes are recorded with a repetition rate of at least 20 Hz. It is also advantageous if the latency at which the rendered virtual gonioscopy views are displayed is less than 100 ms. In this way, an operating person can easily grasp the actual prevailing conditions.
  • a method for carrying out a virtual gonioscopy, in which no gonioscopic lens is used, but a device for carrying out optical coherence tomography, in particular of the type described here, comprises the following steps:
  • the virtual gonioscopy view taking place from a virtual camera plane that is located in the eye and allows a top view of structures of the eye,
  • Such a procedure which is carried out by the device described here, makes it possible to dispense with a gonioscopic lens.
  • a volume or OCT volume should not be chosen to be unnecessarily large, because then high repetition rates cannot be achieved under the conditions of dense sampling and expansion.
  • Each OCT volume recorded in this way is projected onto a virtual camera plane. The projection should be done in such a way that the image resembles the view through a gonioscopic lens.
  • the projection should be done in such a way that the scleral band, the ciliary body, and the trabecular meshwork can be distinguished with as high a contrast as possible.
  • Schlemm's canal is a clinical target for many glaucoma surgical procedures. Because this canal cannot be seen in a microscope image, surgeons focus on the pigmented trabecular meshwork behind which Schlemm's canal is located. Schlemm's canal can be visualized or segmented using an OCT device and can be highlighted accordingly.
  • the volume could be acquired over an angle range of 10° to 120° along the course of the limbus.
  • the scanning patterns for the volumes should be designed so that the smallest distance of the OCT voxels in the orthogonal direction to the limbus is so small that the transition of the structures - ciliary band, scleral band, Schwalbe line - is sampled sufficiently.
  • the above requirements suggest that the use of fast OCT is advantageous.
  • a volume could be projected onto the virtual camera plane in such a way that the projected image resembles a view through a gonioscopic lens, thus creating the virtual gonioscopy view. The person performing the operation can thus use familiar images that they are already familiar with from practice.
  • a simple pinhole camera model can be used as a model for the virtual camera.
  • the OCT volume is mapped onto the displayed pixels of the virtual camera using the central projection.
  • the camera center can be finite or infinite.
  • an en face projection can be calculated from a thin part of a boundary layer onto the virtual camera plane using central projection.
  • Another procedure involves ray casting starting from the pixels of the virtual camera layer.
  • the voxels of the OCT volume are assigned an opacity with a suitable opacity function depending on their intensity.
  • the opacity function is advantageously chosen so that no opacity is assigned to “aqueous humor” voxels and the maximum opacity is assigned to all tissue.
  • a high sensitivity of the OCT device is advantageous for good quality of this image.
  • the most transparent tissue after the aqueous humor is the cornea. The contrast between this and the aqueous humor should be sufficiently large.
  • the projection via ray casting then takes place in such a way that the ray assigned to each pixel of the virtual camera according to the central projection passes through the OCT volume is calculated.
  • Intensities of the OCT voxels are summed up weighted according to their opacity. Starting from the camera plane, however, only as many intensities of the voxels are added up in the beam direction until a summed opacity value exceeds a threshold value.
  • the positioning and orientation of the virtual camera plane should be automatically preselected. However, the user should be able to change the positioning and orientation within a few degrees of freedom.
  • the procedure described here could be performed intraoperatively, especially during glaucoma surgery.
  • the structures in the chamber angle can be viewed using intraoperative OCT while using a surgical microscope. No other instruments are necessary.
  • volumetric tomographic images are generated in the information-bearing regions in the limbus of the eye.
  • This virtual gonioscopy view is advantageously based on the views surgeons are used to, which are generated by a gonioscopic lens.
  • a virtual camera plane is placed in the anterior chamber in an appropriate pose and the tomographic data is advantageously projected onto this plane in such a way that the anatomical structures described above are displayed with high contrast.
  • the information or structures can be obtained from the tomographic images in contrast to conventional methods.
  • a good configuration results from the automatic segmentation of the anatomical structures of the eye: cornea posterior, scleral spur and anterior iris.
  • This information or structures are advantageously generated from the tomographic OCT data and the images of the surgical microscope.
  • a surgeon should have the option of controlling the configuration of the camera plane. It is therefore advantageous to pre-configure the degrees of freedom for control and then operate them using a foot pedal, a 3D mouse or a touch panel, for example.
  • the rotation angle of the camera normal can be controlled with the iris plane, as can the distance of the camera plane from the scleral spur ligament, the rotation of the camera plane parallel to the limbus and/or the width and height of the camera plane.
  • An optional virtual camera plane in a tomographic data set transformed to cylindrical coordinates, in which the cylinder axis points in a direction similar to the optical axis of the eye, is also advantageous. This is equivalent to an appropriately placed and shaped cylindrical camera surface.
  • a mutual augmented reality visualization of structures from the tomographic OCT data and the surgical camera images is advantageously provided.
  • the projection of the selected virtual camera plane could be visualized in the surgical microscope image.
  • the currently projected visible area of the chamber angle could be visualized in a camera image. Visualization of the segmented scleral spur in the virtual views is also beneficial.
  • a view of the projection of Schlemm's canal is also advantageous.
  • Static images could be visualized for the evaluation of chamber angle structures before or after surgical intervention.
  • Images could be displayed at a repetition rate for the surgical procedure itself or to assess dynamic processes. This refresh rate is, at best, the traditional video rate.
  • the prerequisites for this are a short recording time and a high spatial sampling density at the same time in order to be able to see the chamber angle structures with a sufficiently high resolution.
  • An OCT device with a high equivalent A-scan rate is advantageous.
  • a high speed of scanning movement is advantageous.
  • the limbus could be segmented at the selected angles from the surgical camera images and the OCT system's scanners could be controlled from the information from a registration of the modalities so that only the smallest possible volume area is covered with a sufficiently high scanning density.
  • Fig. 1 is a partial sectional view of a human eye
  • Fig. 2 a partial sectional view of a human eye on which a classic gonioscopic lens is placed, with the beam path through the lens being shown and an external instrument casting a shadow on the chamber angle to be examined,
  • Fig. 3 is a partial sectional view of a human eye into which light from an OCT device penetrates in order to capture the chamber angle from a virtual camera plane, namely a section through the structures in the chamber angle and the virtual camera, showing that an external instrument casts a shadow on the iris, which is not relevant for an operation,
  • Fig. 4 is a top view of the structures of the anterior segment of the eye, showing the projection of a possible target volume and a possible choice of the camera plane, and
  • Fig. 5, 6 show two visualizations of the same OCT volume image using two virtual gonioscopy views, each showing a specific section of the chamber angle.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a human eye 1, in which the cornea 2 and the iris 3 form a structure in the anterior chamber of the eye. This structure is referred to as chamber angle 4.
  • Aqueous humor which is shown here in dashed lines, can flow out through the chamber angle 4.
  • the so-called Schlemm's Canal 5 runs ring-shaped in the scleral part of the chamber angle 4, i.e. in the area of the dermis, and forms a collecting tube, namely a drain for the aqueous humor.
  • the lens 6, the trabecular meshwork 7, the sclera 8 and the ciliary body 9 are shown.
  • Fig. 2 shows that a gonioscopic lens 10 is placed on the cornea 2.
  • the structures in chamber angle 4 of eye 1 cannot be seen directly without technical aids due to the refraction conditions on the cornea 2 or cornea.
  • a gonioscopic lens 10 is currently used, which contacts the cornea 2 directly in order to avoid the refraction at the front of the cornea. Operations are currently carried out exclusively with the help of these gonioscopic lenses 10.
  • the beam path 11 of the gonioscopic lens 10 causes a shadow of an instrument 12 to be cast on the relevant structures of Schlemm's canal 5 and trabecular meshwork 7 of the chamber angle 4.
  • the chamber angle 4 itself lies in the shadow of the instrument 12.
  • FIG. 3 shows how a three-dimensional volume 14 of a sample, namely the human eye 1, can be recorded as a raw data set by means of a device 13 for carrying out gonioscopy using optical coherence tomography (OCT), with a visualization device 15 being provided, with which from the raw data set a virtual gonioscopy view 15a can be generated, which appears to be recorded from a virtual camera plane 16 inside the sample, here the eye 1.
  • OCT optical coherence tomography
  • the OCT beam path 17 of the device 13 does not cause any shadow of the
  • the visualization device 15 of the device 13 renders a recording of the three-dimensional volume 14, namely treats it as a raw data set and generates the virtual gonioscopy view 15a from the virtual camera plane 16 from this raw data set.
  • the real camera plane 18 and the virtual camera plane 16 include an angle 19 in the range 80° to 140°.
  • Fig. 4 shows schematically that at least one volume 14 can be recorded along an arc section, preferably over an angle range 23 of 10° to 120°, using a detection device 20.
  • the pupil 21, the limbus 22, the circular angle range 23 for the recording, a virtual camera plane 16 and a camera center 24 are shown in Fig. 4.
  • Several volumes 14 can be recorded one after the other and recorded as raw data sets.
  • the arc section is part of a ring segment 25.
  • the external instrument 12 for the surgical treatment of the eye 1 can be displayed transparently in the virtual gonioscopy view 15a or can be optically removed from it.
  • a tracking device 26 is provided with which the light for carrying out the optical coherence tomography can be tracked on a volume 14 of a movement of the sample.
  • An adjustment device 27 is also provided, with which the virtual camera plane 16 can be automatically determined and set based on structures of the sample. The adjusting device 27 is Can be operated manually in such a way that the position and orientation of the virtual camera plane 16 can be adjusted under user control.
  • the volumes 14 can be recorded with a repetition rate in the range 1 Hz to 1 kHz.
  • the latency with which the virtual gonioscopy views 15a can be displayed is less than 500ms.
  • the device 13 described here carries out a method for carrying out a virtual gonioscopy, in which no gonioscopic lens 10 is used, but rather the device 13 for carrying out an optical coherence tomography.
  • a device 13 of the type described above is used to carry out the method.
  • the method is described schematically with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the procedure includes the following steps:
  • the virtual gonioscopy view 15a Generating a virtual gonioscopy view 15a from the raw data set, the virtual gonioscopy view 15a taking place from a virtual camera plane 16, which lies in the eye 1 and allows a top view of structures of the eye 1.
  • the structures include Schlemm's canal 5, the ciliary band, the scleral band, the trabecular meshwork 7 and/or the Schwalbe line.
  • a volume 14 is projected onto the virtual camera plane 16 in such a way that the projected image resembles a view through a gonioscopic lens 10 and thus forms the virtual gonioscopy view 15a.
  • the volume 14 is recorded over an angular range 23 of 10° to 120° along the course of the limbus 22, as shown schematically in FIG.
  • the procedure is performed intraoperatively, particularly during glaucoma surgery.

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Abstract

Eine Vorrichtung (13) zur Durchführung einer Gonioskopie, mit der ein dreidimensionales Volumen (14) einer Probe mittels optischer Kohärenztomografie als Rohdatensatz erfassbar ist, ist im Hinblick auf die Aufgabe, die technischen Nachteile einer gonioskopischen Linse zu überwinden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Visualisierungseinrichtung (15) vorgesehen ist, mit der aus dem Rohdatensatz eine virtuelle Gonioskopieansicht (15a) erzeugbar ist, die aus einer virtuellen Kameraebene (16) im Inneren der Probe aufgenommen scheint. Es ist auch ein Verfahren zur Erfassung der Strukturen des Kammerwinkels (4) angegeben.

Description

07.07.2023
P a t e n t a n m e l d u n g
Anmelder: Heidelberg Engineering GmbH
Max-Jarecki-Str. 8 69115 Heidelberg
Vorrichtung zur Durchführung einer Gonioskopie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter der Bezeichnung optische Kohärenztomografie (in englischer Sprache „Optical Coherence Tomography“, üblicherweise abgekürzt durch OCT) wird ein bildgebendes Verfahren verstanden. Mit diesem Verfahren können zwei- und dreidimensionale Bilder aus lichtstreuenden Strukturen gewonnen werden. Bei diesem Verfahren wird üblicherweise Licht mit einer gewissen Bandbreite in einem Strahlteiler in zwei Teilstrahlen geteilt. Der erste Teilstrahl fällt auf die zu untersuchende Probe bzw. das Objekt, der zweite Teilstrahl durchläuft eine Referenzstrecke. Das von der Probe bzw. dem Objekt reflektierte Licht interferiert mit dem Referenzstrahl. Durch Signale aus der Interferenz lässt sich die Probe tiefenaufgelöst, also in der Tiefe der optischen Achse des ersten Teilstrahls, durch sogenannte A-Scans untersuchen. Zusätzlich ist es möglich, die Probe auch noch flächig bzw. lateral mit dem ersten Teilstrahl abzutasten, um OCT-Bilder zu erhalten.
Vor diesem Hintergrund bilden im menschlichen Auge die Hornhaut und die Iris ein Gebilde in der vorderen Augenkammer. Dieses Gebilde wird als Kammerwinkel bezeichnet. Durch den Kammerwinkel kann Kammerwasser abfließen. Bei einer krankhaften Veränderung des Kammerwinkels kann es zu einer Steigerung des Augeninnendrucks und zur Bildung eines Glaukoms kommen. Der sogenannte Schlemmsche Kanal verläuft ringförmig im skleralen Anteil des Kammerwinkels, also im Bereich der Lederhaut, und bildet ein Sammelrohr, nämlich einen Abfluss für das Kammerwasser.
Die Strukturen im Kammerwinkel eines Auges sind wegen der Brechungsverhältnisse an der Hornhaut oder Kornea und der Intransparenz der Sklera für sichtbares Licht ohne technische Hilfsmittel nicht direkt einzusehen. Um diese Strukturen zu visualisieren, bedient man sich derzeit einer gonioskopischen Linse, die die Kornea direkt kontaktiert, um die Brechung an der Vorderseite dieser zu umgehen und mit Hilfe eines Spiegelsystems „um die Ecke“ in den Kammerwinkel zu schauen. Operationen werden ausschließlich mit Hilfe dieser Linsen durchgeführt.
Der Einsatz einer gonioskopischen Linse und die Visualisierung durch die gonioskopische Linse schränkt eine operierende Person auf mannigfaltige Weise ein. Prinzipiell ist die Handhabung einer Linse und die Interpretation der Visualisierung der Strukturen schwierig zu erlernen. Die operierende Person muss die Linse während der Operation direkt mit einer Hand führen. Dies schränkt die Person insofern ein, als dass sie diese Hand nicht für andere Zwecke einsetzen kann, beispielsweise kann sie so parallel kein zweites Instrument führen oder die Visualisierung steuern.
Die operierende Person sieht lediglich die Oberfläche des Gewebes. Informationen aus der Tiefe des Gewebes bleiben ihr verborgen. Darüber hinaus kann es zur Beeinträchtigung des Sichtfelds auf die Strukturen im Kammerwinkel durch das während der Operation verwendete externe Instrument kommen. Dies ist auf den flachen Einblickwinkel durch die Umlenkung eines Kontaktglases zurückzuführen. Glaukomoperationen sollten jedoch ohne Kontaktglas durchführbar sein. Es besteht daher ein Bedarf, die Visualisierung der Strukturen im Kammerwinkelbereich während einer Operation zu verbessern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die technischen Nachteile einer gonioskopischen Linse zu überwinden.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass Strukturen des Kammerwinkels des menschlichen Auges optisch möglichst gut zu erfassen sind. Weiter ist erkannt worden, dass ein Bedarf besteht, die Visualisierung der Strukturen im Kammerwinkelbereich während einer Operation zu verbessern; konkret ist erkannt worden, dass dies durch Visualisierung des Schlemmschen Kanals oder anderer Strukturen, insbesondere in der Tiefe, möglich ist. Weiter ist erkannt worden, dass diese Visualisierung einer Operation nicht durch Instrumente für die Operation beeinträchtigt werden sollte. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine OCT-Vorrichtung zur Durchführung einer Gonioskopie verwendet werden kann, wenn diese ein dreidimensionales Volumen, nämlich ein OCT-Volumen, einer Probe mittels optischer Kohärenztomografie als Rohdatensatz erfasst und eine Visualisierungseinrichtung aufweist, mit der aus dem Rohdatensatz eine virtuelle Gonioskopieansicht erzeugbar ist, die aus einer virtuellen Kameraebene im Inneren der Probe aufgenommen scheint. Für die Operation mit der hier beschriebenen virtuellen Gonioskopie wird keine Vorhaltelinse benötigt. Der Operateur hat dadurch zusätzlich eine freie Hand zur Verfügung. Die Visualisierungseinrichtung könnte eine Aufnahme des dreidimensionalen Volumens rendern, diese nämlich als Rohdatensatz behandeln und aus diesem Rohdatensatz die virtuelle Gonioskopieansicht aus der virtuellen Kameraebene erzeugen. So können intraoperativ OCT-Volumina über die zirkulär relevanten Winkel im Limbus, nämlich der Übergangszone zwischen Hornhaut und Lederhaut, in dichter zeitlicher Abfolge aufgenommen werden. Die OCT- Volumina werden dann auf eine virtuelle Kamera im Inneren der Vorderkammer so gerendert, dass diese En-Face-Ansicht der Ansicht durch eine gonioskopische Linse ähnelt. Die eingangs beschriebenen Nachteile bei glaukomchirurgischen Eingriffen können so behoben werden.
Die operierende Person wird befähigt, anhand eines virtuellen gonioskopischen OCT-Bildes zu operieren. Zusätzlich können Daten oder Strukturen aus der Tiefe des Gewebes, wie beispielweise die Ausdehnung des Schlemmschen Kanals, der durch das Trabekelmaschenwerk, ein Gewebe in der vorderen Augenkammer, verdeckt wird, durch diese gerenderte virtuelle Gonioskopie visualisiert werden. Gerade dies ist für den Operateur von entscheidendem Vorteil, weil der Schlemmsche Kanal der Zielpunkt für Implantate ist.
Eine reale Kameraebene und die virtuelle Kameraebene könnten einen Winkel aus dem Bereich 80° bis 140° einschließen, bevorzugt könnten die beiden Kameraebenen orthogonal zueinander orientiert sein. Es wird eine quantitative Vermessung der Ausdehnung von anatomischen Strukturen und auch die Visualisierung von im Auflichtbild eigentlich verdeckten Strukturen, wie beispielsweise dem Schlemmschen Kanal, ermöglicht.
Mit der Detektionseinrichtung könnte mindestens ein Volumen bzw. OCT- Volumen längs eines Bogenabschnitts, bevorzugt über einen Winkelbereich von 10° bis 120°, aufnehmbar sein. OCT-Volumina werden vorteilhaft so aufgenommen, dass sich der Limbus des Auges mit den für die glaukomchirurgischen Eingriffe notwendigen Strukturen im Volumen befindet. Von Vorteil ist es, wenn das OCT-Volumen mindestens 10° bis 120° des zirkulären Winkels des Limbus umfasst, da dies den bevorzugten Blickwinkeln in der Gonioskopie entspricht.
Vor diesem Hintergrund könnten mehrere Volumina bzw. OCT-Volumina zeitlich nacheinander aufnehmbar und als Rohdatensätze erfassbar sein. Um eine ausreichend hohe laterale Auflösung bei ausreichend hoher Bildwiederholrate zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, nur einen kleinen Bereich um die interessierenden Winkelbereiche in einem kleinen Volumen im Limbus zu visualisieren.
Der oben genannte Bogenabschnitt könnte Teil eines Ringsegments oder Teil einer Spirale, insbesondere einer elliptischen Spirale sein. Technisch ist es vorteilhaft, Ringsegmente um den Limbus zu scannen - wenn der einzusehende Winkelbereich groß sein muss - oder elliptische Spiralen für kleinere Winkelbereiche.
Mittels der Visualisierungseinrichtung könnte ein externes Instrument zur operativen Behandlung der Probe in der virtuellen Gonioskopieansicht transparent darstellbar sein oder aus dieser optisch entfernbar sein. Aufgrund des steilen Lichtwinkels der OCT-Bildgebung im Vergleich zu dem des Gonioskops ist eine Abschattung der Ansicht des Kammerwinkels durch verwendete externe Instrumente ausgeschlossen. Dadurch wird es möglich, ein für die Operation verwendetes Instrument aus der Gonioskopieansicht herauszurechnen oder halbtransparent zu zeichnen, da die Sicht aus der Vorderkammer rein virtuell ist. Dies ist in der klassischen Gonioskopie nicht möglich. Es könnte eine Nachführeinrichtung vorgesehen sein, mit der das Licht zur Durchführung der optischen Kohärenztomografie an einem Volumen einer Bewegung der Probe nachführbar ist. Falls die OCT-Volumina, wie oben beschrieben, klein um den Limbus gescannt werden, ist es wegen der Bewegungen des Auges relativ zu einem Mikroskop vorteilhaft, die Bewegung zu tracken und die Scans entsprechend zwischen den Volumina nachzuführen. Die Informationen über die Nachverfolgung können entweder aus den OCT- Daten selbst oder durch eine zusätzliche Kamera, beispielsweise das Mikroskop selbst, erzeugt werden.
Darüber hinaus ist ein Tracking der relevanten Limbusregion durch eine andere bildgebende Modalität vorteilhaft. Das Tracking steuert die laterale Platzierung des OCT-Volumens. Vorteilhaft ist es, Operations-Mikroskop-Bilder für das Tracking zu nutzen.
Es könnte eine Justiereinrichtung vorgesehen sein, mit welcher automatisch die virtuelle Kameraebene anhand von Strukturen der Probe ermittel- und festlegbar ist. Alternativ oder zusätzlich könnte die Justiereinrichtung manuell derart bedienbar sein, dass die Position und Orientierung der virtuellen Kameraebene benutzergesteuert einstellbar sind. Bevorzugt wird die Perspektive der virtuellen Ansicht automatisch festgelegt, nämlich auf Basis der Segmentierung der Strukturen des Auges in den OCT-Daten - beispielsweise des kornealen Apex und der Irisebene. Die automatisch angenommene Perspektive der Ansicht, welche der virtuellen Kameraebene entspricht, kann durch die operierende Person angepasst werden. Dazu kann die Elevation der Kameraebene oder auch die Rotation der Ebene um die optische Achse des Auges gesteuert werden. Klassische Gonioskopie muss erlernt werden. Mit der hier beschriebenen Vorrichtung wird automatisch die richtige Ansicht angenommen. Die Volumina könnten mit einer Wiederholrate aus dem Bereich 1 Hz bis 1 kHz aufnehmbar sein. Alternativ oder zusätzlich könnte die Latenz, mit welcher die virtuellen Gonioskopieansichten anzeigbar sind, weniger als 500ms betragen. Durch die Wahl dieses Frequenzbereichs können Strukturen des Kammerwinkels ausreichend gut erfasst werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die OCT-Volumina mit einer Wiederholrate von mindestens 20 Hz aufgenommen werden. Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die Latenz, mit der die gerenderten virtuellen Gonioskopie-Ansichten angezeigt werden, kleiner als 100 ms beträgt. So kann eine operierende Person gut die tatsächlich vorherrschenden Verhältnisse erfassen.
Ein Verfahren zur Durchführung einer virtuellen Gonioskopie, bei welchem keine gonioskopische Linse, sondern eine Vorrichtung zur Durchführung einer optischen Kohärenztomografie, insbesondere der hier beschriebenen Art verwendet wird, umfasst die nachfolgenden Schritte:
Erfassen eines dreidimensionalen Volumens eines Auges mittels optischer Kohärenztomografie als Rohdatensatz aus einer realen Kameraebene heraus, indem aus dieser auf das Auge aufgeleuchtet wird,
Erzeugen einer virtuellen Gonioskopieansicht aus dem Rohdatensatz, wobei die virtuelle Gonioskopieansicht aus einer virtuellen Kameraebene heraus erfolgt, die im Auge liegt und eine Draufsicht auf Strukturen des Auges erlaubt,
Darstellen von Strukturen des Kammerwinkels des Auges in der virtuellen Gonioskopieansicht.
Durch ein solches Verfahren, das von der hier beschriebenen Vorrichtung ausgeführt wird, kann auf eine gonioskopische Linse verzichtet werden. Im Sinne der obigen Ausführungen sollte ein Volumen oder OCT-Volumen nicht unnötig groß gewählt werden, weil dann unter den Bedingungen dichte Abtastung und Ausdehnung keine hohen Wiederholraten erreicht werden können. Jedes so aufgenommene OCT-Volumen wird auf eine virtuelle Kameraebene projiziert. Die Projektion soll so geschehen, dass deren Bild der Ansicht durch eine gonioskopische Linse ähnelt.
Die Projektion sollte dabei so geschehen, dass das Skleralband, der Ziliarkörper, und das Trabekelmaschenwerk mit möglichst hohem Kontrast unterscheidbar sind.
Vor diesem Hintergrund könnten die genannten Strukturen den Schlemmschen Kanal, Ziliarband, Skleralband, Trabekelmaschenwerk und/ oder Schwalbelinie umfassen. Eine klinische Zielgröße ist für viele glaukomchirurgische Eingriffe der Schlemmsche Kanal. Weil dieser Kanal in einem Mikroskopbild nicht einsehbar ist, orientieren sich Chirurgen am pigmentierten Trabekelmaschenwerk, hinter dem sich der Schlemmsche Kanal befindet. Mit einer OCT-Vorrichtung ist der Schlemmsche Kanal visualisierbar bzw. segmentierbar und kann entsprechend hervorgehoben dargestellt werden.
Die Aufnahme des Volumens könnte über einen Winkelbereich von 10° bis 120° längs des Verlaufs des Limbus erfolgen. Die Scanmuster für die Volumina sollten so ausgelegt sein, dass der kleinste Abstand der OCT-Voxel in orthogonaler Richtung zum Limbus so klein ist, dass der Übergang der Strukturen - Ziliarband, Skleralband, Schwalbelinie - ausreichend hoch abgetastet ist. Die obigen Anforderungen legen nahe, dass die Verwendung von schnellem OCT vorteilhaft ist. Ein Volumen könnte derart auf die virtuelle Kameraebene projiziert werden, dass das projizierte Bild einer Ansicht durch eine gonioskopische Linse ähnelt und so die virtuelle Gonioskopieansicht ausbildet. Die operierende Person kann so auf gewohnte Abbildungen zurückgreifen, die ihr bisher aus der Praxis bekannt sind.
Für die Projektion der relevanten Strukturen aus dem OCT-Volumen sind verschiedene Verfahren denkbar. Als Modell für die virtuelle Kamera kann ein einfaches Lochblenden-Kameramodell genutzt werden. Das OCT-Volumen wird hier auf die dargestellten Pixel der virtuellen Kamera mit der Zentralprojektion abgebildet. Das Kamerazentrum kann dabei im Endlichen oder Unendlichen liegen.
Vorteilhaft ist eine Segmentierung des Übergangs aus der Vorderkammer in die festen Strukturen Iris, Ziliarkörper, Sklera, Trabekelmaschenwerk und Kornea vorgesehen. Mit einer Segmentierungslinie kann man eine En-Face-Projektion aus einem dünnen Teil einer Grenzschicht auf die virtuelle Kameraebene mit Hilfe der Zentralprojektion berechnen.
Eine andere Verfahrensweise sieht ein Ray-Casting ausgehend von den Pixeln der virtuellen Kameraebene vor. Den Voxeln des OCT-Volumens wird dazu eine Opazität mit einer geeigneten Opazitätsfunktion in Abhängigkeit ihrer Intensität zugeordnet. Die Opazitätsfunktion wird vorteilhaft so gewählt, dass „Kammerwasser“ -Voxeln keine Opazität zugeordnet wird und jeglichem Gewebe die maximale Opazität. Für eine gute Qualität dieser Abbildung ist eine hohe Sensitivität der OCT-Vorrichtung von Vorteil. Das nach dem Kammerwasser transparenteste Gewebe ist die Kornea. Der Kontrast dieser zum Kammerwasser sollte ausreichend groß sein. Die Projektion über das Ray- Casting geschieht dann so, dass zu jedem Pixel der virtuellen Kamera der gemäß der Zentralprojektion zugeordnete Strahl durch das OCT-Volumen berechnet wird. Intensitäten der OCT-Voxel werden gewichtet nach ihrer Opazität aufsummiert. Ausgehend von der Kameraebene werden in Strahlrichtung aber nur so viele Intensitäten der Voxel aufsummiert, bis ein aufsummierter Opazitätswert einen Schwellwert überschreitet.
Die Positionierung und Ausrichtung der virtuellen Kameraebene sollten automatisch vorausgewählt werden. Der Benutzer soll aber über wenige Freiheitsgrade die Positionierung und die Ausrichtung ändern können.
Das hier beschriebene Verfahren könnte intraoperativ, insbesondere während glaukomchirurgischen Eingriffen, durchgeführt werden.
Nachfolgend wird das Verfahren anhand optionaler Weiterbildungen erläutert:
Die zur Befundung und Behandlung wichtigen Strukturen des Kammerwinkels im Auge sind in einem Operations-Mikroskop ohne technische Hilfsmittel nicht einsehbar.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann man unter Zuhilfenahme intraoperativen OCTs die Strukturen im Kammerwinkel während der Nutzung eines Operations-Mikroskops einsehen. Weitere Instrumente sind nicht notwendig.
Um die zur Befundung oder aber chirurgischen Behandlung notwendigen Strukturen, nämlich Skleralsporn, Ziliarkörper, Trabekelmaschenwerk, Schlemmscher Kanal usw., sehen zu können, werden volumetrische, tomografische Aufnahmen in den informationstragenden Regionen im Limbus des Auges erzeugt.
Diese Tomografien müssen weiter behandelt werden, um für die oben beschriebenen Anwendungen genutzt werden zu können. Dazu wird zur Visualisierung eine virtuelle Kameraansicht so aus diesen tomografischen Daten erzeugt, dass die genannten Strukturen zu sehen sind.
Vorteilhaft orientiert sich diese virtuelle Gonioskopieansicht an die für Chirurgen gewohnten Ansichten, die durch eine gonioskopische Linse erzeugt werden.
Dazu wird in einer entsprechenden Pose eine virtuelle Kameraebene in die Vorderkammer gelegt und die tomografischen Daten in vorteilhafter Weise so auf diese Ebene projiziert, dass die oben beschriebenen anatomischen Strukturen mit hohem Kontrast dargestellt werden.
Vorteilhaft ist auch, wichtige Strukturen aus dem Inneren des Augengewebes, wie den Schlemmschen Kanal, als häufige Zielgröße für chirurgische Eingriffe, in dieser Projektion darzustellen. Die Informationen oder Strukturen können aus den tomografischen Aufnahmen im Gegensatz zu den konventionellen Methoden erhalten werden.
Wichtige Strukturen, wie der Skleralsporn, könnten vorteilhaft durch eine automatische Segmentierung hervorgehoben dargestellt werden. Vorteilhaft werden die Pose und Positionierung der virtuellen Kameraebene automatisch angenommen.
Eine gute Konfiguration ergibt sich aus der automatischen Segmentierung der anatomischen Strukturen des Auges Kornea Posterior, Skleralsporn und Irisvorderseite. Diese Informationen oder Strukturen werden vorteilhaft aus den tomografischen OCT-Daten und den Bildern des Operations- Mikroskops erzeugt. Ein Chirurg soll die Möglichkeit haben, die Konfiguration der Kameraebene zu steuern. Vorteilhaft werden daher die Freiheitsgrade zur Steuerung präkonfiguriert und sind dann beispielsweise über ein Fusspedal, eine 3D-Maus oder ein Touchpanel bedienbar.
Vorteilhaft sind der Rotationswinkel der Kameranormalen mit der Irisebene steuerbar, ebenso der Abstand der Kameraebene vom Skleralspornband, die Rotation der Kameraebene parallel zum Limbus und/ oder die Breite und Höhe der Kameraebene.
Vorteilhaft ist auch eine optionale virtuelle Kameraebene in einem auf Zylinderkoordinaten transformierten tomografischen Datensatz, in dem die Zylinderachse in eine der optischen Achse des Auges ähnliche Richtung zeigt. Dies ist äquivalent zu einer entsprechend platzierten und geformten zylindrischen Kamerafläche.
Um die Ansichten der virtuellen Kamera zu visualisieren, könnten übliche Bildschirme oder Binokulare verwendet werden.
Vorteilhaft ist eine wechselseitige Augmented-Reality-Visualisierung von Strukturen aus den tomografischen OCT-Daten und den Operations- Kamerabildern vorgesehen.
Beispielsweise könnte die Projektion der gewählten virtuellen Kameraebene in das Operations-Mikroskopbild visualisiert werden.
Außerdem könnte der aktuell projizierte sichtbare Bereich des Kammerwinkels in ein Kamerabild visualisiert werden. Eine Visualisierung des segmentierten Skleralsporns in den virtuellen Ansichten ist ebenso vorteilhaft.
Ebenso vorteilhaft ist eine Ansicht der Projektion des Schlemmschen-Kanals.
Für die Bewertungen der Kammerwinkelstrukturen vor oder nach einem chirurgischen Eingriff könnten statische Bilder visualisiert werden.
Für den chirurgischen Eingriff selbst oder zur Begutachtung von dynamischen Prozessen könnten Bilder mit einer Wiederholrate dargestellt sein. Diese Wiederholrate ist bestenfalls die herkömmliche Videorate.
Voraussetzungen hierzu sind eine zeitlich kurze Aufnahmedauer bei gleichzeitig hoher räumlicher Abtastdichte, um die Kammerwinkelstrukturen ausreichend hoch aufgelöst einsehen zu können.
Um dies bei den derzeit technischen Möglichkeiten zu realisieren, ist ein kleines Volumen im entsprechenden limbalen Bereich aufzunehmen.
Eine OCT-Vorrichtung mit einer hohen äquivalenten A-Scanrate ist vorteilhaft. Bei einer Ausführung mit einem scannenden System ist eine hohe Geschwindigkeit der Scanbewegung vorteilhaft.
Zur Steuerung des OCT-Volumens ist eine Auswertung des relevanten Scan- Bereichs vorteilhaft. Beispielsweise könnte man aus den Operations- Kamerabildern den Limbus in den ausgewählten Winkeln segmentieren und aus der Information einer Registrierung der Modalitäten, die Scanner des OCT- Systems so steuern, dass nur ein möglichst kleiner Volumenbereich in ausreichend hoher Abtastdichte überstrichen wird. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine ausschnittsweise Schnittansicht eines menschlichen Auges,
Fig. 2 eine ausschnittsweise Schnittansicht eines menschlichen Auges, auf welches eine klassische gonioskopische Linse aufgesetzt ist, wobei der Strahlengang durch die Linse dargestellt ist und wobei ein externes Instrument einen Schatten auf den eigentlich zu untersuchenden Kammerwinkel wirft,
Fig. 3 eine ausschnittsweise Schnittansicht eines menschlichen Auges, in welches Licht einer OCT-Vorrichtung eindringt, um den Kammerwinkel aus einer virtuellen Kameraebene heraus zu erfassen, nämlich einen Schnitt durch die Strukturen im Kammerwinkel und die virtuelle Kamera, wobei dargestellt ist, dass ein externes Instrument einen Schatten auf die Iris wirft, welche für eine Operation nicht relevant ist,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Strukturen des vorderen Augenabschnitts, wobei die Projektion eines möglichen Zielvolumens und eine mögliche Wahl der Kameraebene dargestellt sind, und
Fig. 5, 6 anhand zweier virtueller Gonioskopieansichten zwei Visualisierungen derselben Aufnahme eines OCT-Volumens, wobei jeweils ein bestimmter Ausschnitt aus dem Kammerwinkel gezeigt ist.
Fig. 1 zeigt eine ausschnittsweise Schnittansicht eines menschlichen Auges 1 , in welcher die Hornhaut 2 und die Iris 3 ein Gebilde in der vorderen Augenkammer bilden. Dieses Gebilde wird als Kammerwinkel 4 bezeichnet. Durch den Kammerwinkel 4 kann Kammerwasser, welches hier gestrichelt dargestellt ist, abfließen. Der sogenannte Schlemmsche Kanal 5 verläuft ringförmig im skleralen Anteil des Kammerwinkels 4, also im Bereich der Lederhaut, und bildet ein Sammelrohr, nämlich einen Abfluss für das Kammerwasser. In Fig. 1 sind die Linse 6, das Trabekelmaschenwerk 7, die Sklera 8 und der Ziliarkörper 9 dargestellt.
Fig. 2 zeigt, dass auf der Hornhaut 2 eine gonioskopische Linse 10 aufgesetzt ist. Die Strukturen im Kammerwinkel 4 des Auges 1 sind wegen der Brechungsverhältnisse an der Hornhaut 2 oder Kornea ohne technische Hilfsmittel nicht direkt einzusehen. Um diese Strukturen zu visualisieren, bedient man sich derzeit einer gonioskopischen Linse 10, welche die Kornea 2 direkt kontaktiert, um die Brechung an der Vorderseite dieser zu umgehen. Operationen werden derzeit ausschließlich mit Hilfe dieser gonioskopischen Linsen 10 durchgeführt.
Der Strahlengang 11 der gonioskopischen Linse 10 bewirkt allerdings einen Schattenwurf eines Instruments 12 auf die relevanten Strukturen Schlemmscher Kanal 5 und Trabekelmaschenwerk 7 des Kammerwinkels 4. Zu einem großen Teil liegt der Kammerwinkel 4 selbst im Schatten des Instruments 12.
Fig. 3 hingegen zeigt wie mittels einer Vorrichtung 13 zur Durchführung einer Gonioskopie ein dreidimensionales Volumen 14 einer Probe, nämlich des menschlichen Auges 1 , mittels optischer Kohärenztomografie (OCT) als Rohdatensatz erfassbar ist, wobei eine Visualisierungseinrichtung 15 vorgesehen ist, mit der aus dem Rohdatensatz eine virtuelle Gonioskopieansicht 15a erzeugbar ist, die aus einer virtuellen Kameraebene 16 im Inneren der Probe, hier des Auges 1 , aufgenommen scheint. Die virtuelle Gonioskopieansicht 15a wird in einem Monitor der Vorrichtung 13 dargestellt.
Der OCT-Strahlengang 17 der Vorrichtung 13 bewirkt keinen Schattenwurf des
Instruments 12 auf die relevanten Strukturen Schlemmscher Kanal 5 und Trabekelmaschenwerk 7 des Kammerwinkels 4. Vielmehr wird der Schatten des Instruments 12 auf die Iris 3 geworfen, welche für eine Operation nicht relevant ist. Bei Fig. 4 wird im Vergleich zu Fig. 3 gerade keine gonioskopische Linse 10 verwendet, sondern eine Vorrichtung 13, nämlich eine OCT-Vorrichtung.
Die Visualisierungseinrichtung 15 der Vorrichtung 13 rendert eine Aufnahme des dreidimensionalen Volumens 14, behandelt diese nämlich als Rohdatensatz und erzeugt aus diesem Rohdatensatz die virtuelle Gonioskopieansicht 15a aus der virtuellen Kameraebene 16 heraus. Die reale Kameraebene 18 und die virtuelle Kameraebene 16 schließen einen Winkel 19 aus dem Bereich 80° bis 140° ein.
Fig. 4 zeigt schematisch, dass mit einer Detektionseinrichtung 20 mindestens ein Volumen 14 längs eines Bogenabschnitts, bevorzugt über einen Winkelbereich 23 von 10° bis 120°, aufnehmbar ist. In Fig. 4 sind die Pupille 21 , der Limbus 22, der zirkuläre Winkelbereich 23 für die Aufnahme, eine virtuelle Kameraebene 16 und ein Kamerazentrum 24 dargestellt. Es sind mehrere Volumina 14 zeitlich nacheinander aufnehmbar und als Rohdatensätze erfassbar. Der Bogenabschnitt ist Teil eines Ringsegments 25.
Mittels der Visualisierungseinrichtung 14 ist das externe Instrument 12 zur operativen Behandlung des Auges 1 in der virtuellen Gonioskopieansicht 15a transparent darstellbar ist oder aus dieser optisch entfernbar.
Es ist eine Nachführeinrichtung 26 vorgesehen, mit der das Licht zur Durchführung der optischen Kohärenztomografie an einem Volumen 14 einer Bewegung der Probe nachführbar ist. Es ist auch eine Justiereinrichtung 27 vorgesehen, mit welcher automatisch die virtuelle Kameraebene 16 anhand von Strukturen der Probe ermittel- und festlegbar ist. Die Justiereinrichtung 27 ist manuell derart bedienbar, dass die Position und Orientierung der virtuellen Kameraebene 16 benutzergesteuert einstellbar sind.
Die Volumina 14 sind mit einer Wiederholrate aus dem Bereich 1 Hz bis 1 kHz aufnehmbar. Die Latenz, mit welcher die virtuellen Gonioskopieansichten 15a anzeigbar sind, beträgt weniger als 500ms.
Die hier beschriebene Vorrichtung 13 führt ein Verfahren zur Durchführung einer virtuellen Gonioskopie durch, bei welchem keine gonioskopische Linse 10, sondern die Vorrichtung 13 zur Durchführung einer optischen Kohärenztomografie verwendet wird. Insoweit wird zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung 13 der zuvor beschriebenen Art verwendet.
Das Verfahren ist anhand der Fig. 3 bis 6 schematisch beschrieben. Das Verfahren umfasst die nachfolgenden Schritte:
Erfassen eines dreidimensionalen Volumens 14 eines Auges 1 mittels optischer Kohärenztomografie als Rohdatensatz aus einer realen Kameraebene 18 heraus, indem aus dieser auf das Auge 1 aufgeleuchtet wird.
Erzeugen einer virtuellen Gonioskopieansicht 15a aus dem Rohdatensatz, wobei die virtuelle Gonioskopieansicht 15a aus einer virtuellen Kameraebene 16 heraus erfolgt, die im Auge 1 liegt und eine Draufsicht auf Strukturen des Auges 1 erlaubt.
Darstellen von Strukturen des Kammerwinkels 4 des Auges 1 in der virtuellen Gonioskopieansicht 15a.
Fig. 5 und 6 zeigen zwei Visualisierungen derselben OCT-Volumenaufnahme eine Volumens 14. Zu sehen ist jeweils entsprechend ein Ausschnitt aus dem Kammerwinkel 4. Bei der Betrachtung der beiden Visualisierungen gilt zu bedenken, dass man Schnittbilder genau durch die mechanische Achse des Instruments 12 sieht. In den gonioskopischen Enface-Ansichten wird nur ein Teil der Ansicht durch den Schattenwurf des Instruments 12 verdeckt.
Die Strukturen umfassen den Schlemmschen Kanal 5, das Ziliarband, das Skleralband, das Trabekelmaschenwerk 7 und/ oder die Schwalbelinie.
Ein Volumen 14 wird derart auf die virtuelle Kameraebene 16 projiziert, dass das projizierte Bild einer Ansicht durch eine gonioskopische Linse 10 ähnelt und so die virtuelle Gonioskopieansicht 15a ausbildet.
Die Aufnahme des Volumens 14 erfolgt über einen Winkelbereich 23 von 10° bis 120° längs des Verlaufs des Limbus 22, wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist.
Das Verfahren wird intraoperativ, insbesondere während glaukomchirurgischen Eingriffen, durchgeführt.
Bezugszeichenliste:
1 Auge
2 Hornhaut
3 Iris
4 Kammerwinkel
5 Schlemmscher Kanal
6 Linse
7 Trabekelmaschenwerk
8 Sklera
9 Ziliarkörper
10 gonioskopische Linse
11 Strahlengang der gonioskopischen Linse
12 Instrument
13 Vorrichtung
14 Volumen von 1
15 Visualisierungseinrichtung
15a virtuelle Gonioskopieansicht
16 virtuelle Kameraebene
17 OCT-Strahlengang 17 der Vorrichtung
18 reale Kameraebene
19 Winkel
20 Detektionseinrichtung
21 Pupille
22 Limbus
23 Winkelbereich
24 Kamerazentrum
25 Ringsegment
26 Nachführeinrichtung
27 Justiereinrichtung

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (13) zur Durchführung einer Gonioskopie, mit der ein dreidimensionales Volumen (14) einer Probe mittels optischer Kohärenztomografie als Rohdatensatz erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Visualisierungseinrichtung (15) vorgesehen ist, mit der aus dem Rohdatensatz eine virtuelle Gonioskopieansicht (15a) erzeugbar ist, die aus einer virtuellen Kameraebene (16) im Inneren der Probe aufgenommen scheint. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungseinrichtung (15) eine Aufnahme des dreidimensionalen Volumens (14) rendert, diese nämlich als Rohdatensatz behandelt und aus diesem Rohdatensatz die virtuelle Gonioskopieansicht (15a) aus der virtuellen Kameraebene (16) erzeugt. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine reale Kameraebene (18) und die virtuelle Kameraebene (16) einen Winkel (19) aus dem Bereich 80° bis 140° einschließen, bevorzugt dass die beiden Kameraebenen (16, 18) orthogonal zueinander orientiert sind. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Detektionseinrichtung (20) mindestens ein Volumen (14) längs eines Bogenabschnitts, bevorzugt über einen Winkelbereich (23) von 10° bis 120°, aufnehmbar ist. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Volumina (14) zeitlich nacheinander aufnehmbar und als Rohdatensätze erfassbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogenabschnitt Teil eines Ringsegments (25) oder Teil einer Spirale, insbesondere einer elliptischen Spirale ist. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Visualisierungseinrichtung (15) ein externes Instrument (12) zur operativen Behandlung der Probe in der virtuellen Gonioskopieansicht (15a) transparent darstellbar ist oder aus dieser optisch entfernbar ist. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachführeinrichtung (26) vorgesehen ist, mit der das Licht zur Durchführung der optischen Kohärenztomografie an einem Volumen (14) einer Bewegung der Probe nachführbar ist. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Justiereinrichtung (27) vorgesehen ist, mit welcher automatisch die virtuelle Kameraebene (16) anhand von Strukturen der Probe ermittel- und festlegbar ist, und/ oder dass die Justiereinrichtung (27) manuell derart bedienbar ist, dass die Position und Orientierung der virtuellen Kameraebene (16) benutzergesteuert einstellbar sind. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumina (14) mit einer Wiederholrate aus dem Bereich 1 Hz bis 1 kHz aufnehmbar sind und/ oder dass die Latenz, mit welcher die virtuellen Gonioskopieansichten (15a) anzeigbar sind, weniger als 500ms beträgt. Verfahren zur Durchführung einer virtuellen Gonioskopie, bei welchem keine gonioskopische Linse (10), sondern eine Vorrichtung (13) zur Durchführung einer optischen Kohärenztomografie, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, verwendet wird, umfassend die nachfolgenden Schritte:
Erfassen eines dreidimensionalen Volumens (14) eines Auges (1) mittels optischer Kohärenztomografie als Rohdatensatz aus einer realen Kameraebene (18) heraus, indem aus dieser auf das Auge (1 ) aufgeleuchtet wird,
Erzeugen einer virtuellen Gonioskopieansicht (15a) aus dem Rohdatensatz, wobei die virtuelle Gonioskopieansicht (15a) aus einer virtuellen Kameraebene (16) heraus erfolgt, die im Auge (1 ) liegt und eine Draufsicht auf Strukturen des Auges (1) erlaubt,
Darstellen von Strukturen des Kammerwinkels (4) des Auges (1 ) in der virtuellen Gonioskopieansicht (15a). Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen den Schlemmschen Kanal (5), Ziliarband, Skleralband, Trabekelmaschenwerk (7) und/ oder Schwalbelinie umfassen. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme des Volumens (14) über einen Winkelbereich (23) von 10° bis 120° längs des Verlaufs des Limbus (22) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen (14) derart auf die virtuelle Kameraebene (16) projiziert wird, dass das projizierte Bild einer Ansicht durch eine gonioskopische Linse (10) ähnelt und so die virtuelle Gonioskopieansicht (15a) ausbildet. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren intraoperativ, insbesondere während glaukomchirurgischen Eingriffen, durchgeführt wird.
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