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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Augenchirurgiesystem, ein Verfahren zur Vorbereitung einer Augenoperation und ein Verfahren zur Durchführung einer Augenoperation.
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Kurze Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Ein Beispiel für eine Augenoperation ist eine Kataraktoperation. Bei einer Kataraktoperation wird eine natürliche Linse des menschlichen Auges, in welcher sich ein Katarakt entwickelt hat, durch eine künstliche Linse (IOL, Intra Ocular Lens) ersetzt. Diese Operation ist ein mikrochirurgischer Eingriff, den ein Operateur herkömmlicherweise unter Verwendung optischer Hilfsmittel, wie beispielsweise eines Operationsmikroskops, durchführt. Der Operateur bringt hierzu eine Inzision in die Sklera oder Kornea ein, um innerhalb des Innenrands der medikamentös geweiteten Iris und ohne Verletzung derselben eine Öffnung in den Kapselsack einzubringen. Durch diese Inzision wird zum einen die körpereigene natürliche Linse, beispielsweise nach Ultraschallzertrümmerung, durch Absaugen entfernt und zum anderen die künstliche Linse eingesetzt.
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Die optischen Eigenschaften der künstlichen Linse werden vor der Operation ermittelt, und die künstliche Linse wird entweder anhand der ermittelten optischen Daten gefertigt oder sie wird auf der Grundlage der ermittelten optischen Daten aus einem Vorrat von künstlichen Linsen ausgewählt.
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Die Ermittlung der optischen Daten der künstlichen Linse erfolgt auf der Grundlage einer Augenuntersuchung, bei der charakteristische Daten des zu operierenden Auges, wie beispielsweise die Krümmung der Vorderfläche der Kornea, die Länge des Auges und andere bestimmt werden. Aus den geometrischen Daten des zu operierenden Auges werden dann die optischen Daten der künstlichen Linse so ermittelt, dass die natürliche Sehfähigkeit des Auges nach dem Einsetzen der künstlichen Linse gegeben ist und der Patient möglichst keine Brille oder nur eine Brille geringer Stärke zur Sehfehlerkorrektur tragen muss. Hierzu ist es gelegentlich auch wünschenswert, eine künstliche Linse mit einer astigmatischen Eigenschaft in ein zu operierendes Auge einzusetzen. Die astigmatische Eigenschaft kann beispielsweise charakterisiert werden durch zwei unterschiedliche Brechkräfte in zueinander orthogonalen Richtungen und eine Orientierung einer Achse bezüglich beispielsweise der Waagerechten bzw. der Horizontalachse des Kopfes.
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Aus
DE 10 2004 055 683 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, um einen Operateur beim Einsetzen einer astigmatischen künstlichen Linse in ein Patientenauge zu unterstützen.
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Aus
WO 01/78584 A2 ist ein Augenchirurgiesystem zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit bekannt, welches nach dem LASIK-Verfahren arbeitet. Während der Applikation der Laserpulse werden Augenbewegungen des Patienten durch eine Echtzeit-Bildanalyse erfasst. Der Laserstrahl wird unter Berücksichtigung der aktuellen Augenposition auf das Auge gerichtet.
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Aus der nachveröffentlichten
EP 2 025 305 A1 ist ein Augenchirurgiesystem mit einem Abbildungssystem bekannt, welches einen Datenspeicher für einen Orientierungswert, einen Bildspeicher für ein präoperativ aufgenommenes erstes Bild eines zu operierenden Auges, eine Kamera zur intraoperativen Aufnahme eines zweiten Bildes des zu operierenden Auges, eine Bildverarbeitungsvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild einen Orientierungswert zu ermitteln, und eine Anzeigevorrichtung zur Erzeugung einer Darstellung einer Markierung in Abhängigkeit von dem ermittelten Orientierungswert aufweist.
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Es hat sich gezeigt, dass die herkömmlich praktizierten Verfahren zusammen mit den hierfür zur Unterstützung entwickelten Geräten nicht immer den gewünschten Erfolg erzielen.
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Überblick über die Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, herkömmliche Augenchirurgiesysteme und Verfahren zum Vorbereiten und Durchführen von Augenoperationen zu verbessern. Ebenso ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Augenchirurgiesystem vorzuschlagen, welches beim Einsetzen einer astigmatischen künstlichen Linse hilfreich sein könnte, und es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Vorbereitung und ein Verfahren zur Durchführung einer Augenoperation anzugeben, welche ebenfalls beim Einsetzen einer astigmatischen künstlichen Linse hilfreich sein könnten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Augenchirurgiesystems mit den Merkmalen des beiliegenden unabhängigen Anspruchs 1, durch die Bereitstellung eines Augenchirurgiesystems mit den Merkmalen des beiliegenden unabhängigen Anspruchs 5, durch die Bereitstellung eines Augenchirurgiesystems mit den Merkmalen des beiliegenden unabhängigen Anspruchs 7 sowie durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Vorbereiten einer Augenoperation mit den Merkmalen des beiliegenden unabhängigen Anspruchs 17. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den beiliegenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Augenchirurgiesystem bereit, welches eine Anzeigevorrichtung umfasst, um eine Darstellung einer Markierung zu erzeugen, welche von einem Operateur erkannt werden kann und ihm insbesondere eine Hilfestellung beim Orientieren einer in ein Auge eingesetzten künstlichen Linse relativ zu dem Auge geben kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Anzeigevorrichtung eines Augenchirurgiesystems eine Darstellung eines Auges und eine Darstellung einer Markierung, wobei die Markierung in Abhängigkeit von einem Orientierungswert dargestellt wird, welcher durch eine Bildverarbeitungsvorrichtung ermittelt wurde. Die Darstellung kann durch die Anzeigevorrichtung derart erfolgen, dass die Darstellung des Auges und die Darstellung der Markierung in einer überlagerten Darstellung erfolgen. Die Bildverarbeitungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, den Orientierungswert aus einem ersten Bild und einem zweiten Bild zu ermitteln. Die Ermittlung kann insbesondere ein Verrechnen der beiden Bilder miteinander, wie beispielsweise einen Vergleich des ersten Bildes mit dem zweiten Bild, umfassen. Das erste Bild wurde zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommen als das zweite Bild. Insbesondere kann die Aufnahme des zweiten Bildes unmittelbar vor der Darstellung des Auges zusammen mit der Markierung erfolgen, während die Aufnahme des ersten Bildes eine halbe Stunde oder mehrere Stunden oder mehrere Tage vor der Aufnahme des zweiten Bildes stattfinden kann. Entsprechend kann das Augenchirurgiesystem über einen Bildspeicher zur Speicherung des ersten Bildes verfügen. Das Augenchirurgiesystem kann allerdings auch einen Bildspeicher zum Speichern des zweiten Bildes aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Augenchirurgiesystem ein Abbildungssystem, welches in der Praxis beispielsweise einem herkömmlichen Operationsmikroskop ähnlich sein kann, wobei das Abbildungssystem umfasst: einen Datenspeicher für einen Orientierungswert, einen Bildspeicher für ein präoperativ aufgenommenes erstes Bild eines zu operierenden Auges, eine Kamera zur intraoperativen Aufnahme eines zweiten Bildes des zu operierenden Auges, eine Bildverarbeitungsvorrichtung welche dazu konfiguriert ist, aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild einen Orientierungswert zu ermitteln, und eine Anzeigevorrichtung zur Erzeugung einer Darstellung des Auges und einer Darstellung einer Markierung in Abhängigkeit von dem ermittelten Orientierungswert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Augenchirurgiesystems umfasst ein Abbildungssystem ein Stativ zur Halterung einer Kamera unter einem Abstand von dem zu operierenden Auge, wobei das Stativ eine Mehrzahl von Gelenken umfasst, welche ein Verlagern der Kamera in drei zueinander orthogonale Raumrichtungen erlauben. Hierdurch kann die Kamera, welche Bilder des zu operierendes Auges aufnimmt, von dem Operateur oder einer Hilfsperson so positioniert werden, dass es für den Operateur günstig ist und der Lage des Patienten entspricht.
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Das Abbildungssystem kann beispielsweise ein Operationsmikroskop umfassen, welches beispielsweise ein, zwei oder mehrere Objektive und ein oder mehrere einzelne Okulare oder Paare von Okularen umfassen kann. Die Kamera kann in einem Strahlengang des Operationsmikroskops angeordnet sein, und beispielsweise Licht zur Erzeugung eines Bildes des Auges empfangen, welches ein Objektiv des Mikroskops durchsetzt hat.
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Die Anzeigevorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform einen Bildprojektor umfassen, um eine Darstellung der Markierung in den Strahlengang zum Okular einzublenden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung eine kopfgetragene Vorrichtung, („headmounted Display“) oder/und einen Monitor umfassen, welcher durch eine Konsole oder ein Stativ getragen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung über eine Schnittstelle verfügen, welche zur Eingabe des ersten Bildes, also des Bildes, welches einige Zeit vor dem zweiten Bild aufgenommen wurde, einzugeben, so dass eine Bildverarbeitungsvorrichtung dieses eingegebene erste Bild verarbeiten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Augenchirurgiesystem ein Diagnosesystem, welches von dem Abbildungssystem separat ausgebildet sein kann. Das Diagnosesystem umfasst eine Kamera zur Aufnahme des ersten Bildes des zu operierenden Auges und eine Schnittstelle zum Ausgeben des ersten Bildes insbesondere in einem solchen Format, dass es unmittelbar zur Eingabe an die Eingabevorrichtung und zur Verarbeitung durch deren Bildverarbeitungsvorrichtung geeignet ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hierbei ist das Diagnosesystem ferner dazu konfiguriert, Geometrieparameter des zu operierenden Auges zu messen und die entsprechenden Messdaten derart bereitzustellen, dass daraus die optischen Daten einer künstlichen Linse, welche zum Einsetzen in das mit dem Diagnosesystem untersuchte Auge geeignet ist, zu errechnen. Diese Errechnung kann unter Einsatz von Formeln erfolgen, welche empirisch gewonnen wurden, wobei die Berechnungen mit einer solchen Formel insbesondere auch computergestützt erfolgen können. Es ist auch möglich dass das Diagnosesystem die optischen Daten der künstlichen Linse unmittelbar ausgibt. Diese Daten umfassen vorzugsweise einen Orientierungswert, welcher eine gewünschte Orientierung der künstlichen Linse relativ zu dem Auge repräsentiert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Vorbereiten einer Augenoperation bereitgestellt, welches umfasst: Aufnehmen eines ersten Bildes eines Auges eines Patienten, Aufnehmen eines zweiten Bildes des Auges, Bereitstellen einer Darstellung des Auges, Ermitteln einer Orientierung bezüglich der Darstellung des Auges basierend auf dem aufgenommenen ersten Bild und dem aufgenommenen zweiten Bild, und Erzeugen einer Darstellung einer Markierung in Abhängigkeit von der bestimmten Orientierung und in Überlagerung mit der Darstellung des Auges.
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Hierbei kann die Markierung eine Orientierung angeben, unter welcher eine in das Auge später einzusetzende künstliche Linse zu orientieren ist, um eine gute Sehtüchtigkeit des Auges mit der eingesetzten künstlichen Linse zu erzielen. Da die Orientierung unter anderem aus dem ersten Bild des Auges ermittelt wird, welches vor der Aufnahme des zweiten Bildes aufgenommen wurde, kann die künstliche Linse später mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit orientiert werden. Es ist nämlich möglich, dass das Auge bei der Aufnahme des zweiten Bildes in der Augenhöhle des Patienten relativ zu seiner normalen Lage verdreht ist, und deshalb eine Ermittlung der Orientierung, welche lediglich auf dem zweiten Bild beruht, zu einer nicht optimalen Orientierung führen würde.
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Beispielsweise kann eine solche Verdrehung durch eine Manipulation des Auges hervorgerufen sein. Ferner kann diese Verdrehung durch einen als „Zyklotorsion“ bezeichneten Effekt hervorgerufen sein, gemäß welchen sich das Auge eines Menschen in der Augenhöhle um bis zu 10° verdrehen kann, wenn der Mensch von einer sitzenden Position in eine liegende Position übergeht. Die Größe und der Betrag dieser Verdrehung sind allerdings von Patient zu Patient verschieden, so dass sie nur schwer vorhergesagt werden kann. Insbesondere ist dieser Effekt dann von Bedeutung, wenn die präoperative Vermessung des Auges in einer aufrechten Position des Kopfes des Patienten erfolgt und die Aufnahme des zweiten Bildes und die nachfolgende Orientierung der künstlichen Linse in einer liegenden Position des Kopfes erfolgt.
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Durch die Ermittlung der Orientierung aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild ist es möglich, eine Verdrehung des Auges in der Augenhöhle bei der Aufnahme des zweiten Bildes relativ zu der Aufnahme des ersten Bildes zu kompensieren. Insbesondere ist es möglich, die Orientierung so zu ermitteln, dass sie einer gewünschten Orientierung relativ zu dem Auge bei der Aufnahme des ersten Bildes entspricht.
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Das Ermitteln der Orientierung aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild kann insbesondere durch einen Bildvergleich erfolgen, welcher sich an Strukturen der Sklera des Auges, wie beispielsweise Strukturen von Blutgefäßen orientiert. Häufig stehen Strukturen der Iris des Auges für einen solchen Vergleich nicht zur Verfügung, da die Iris zum Zeitpunkt der Aufnahme des zweiten Bildes gewöhnlich medikamentös erweitert wurde, so dass diese nur in einem sehr geringem Umfang in dem zweiten Bild sichtbar ist. Allerdings ist es möglich, andere Strukturen des Auges, welche in der Sklera sichtbar sind, wie beispielsweise Blutgefäße, mit ausreichender Qualität in den Bildern zu lokalisieren, so dass ein auf diesen lokalisierten Strukturen basierender Bildvergleich die Errechnung der Orientierung des Auges in dem zweiten Bild relativ zu der Orientierung des Auges in dem ersten Bild zulässt.
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Es ist vorgesehen, eine Kamera mit einer hohen Auflösung für die Aufnahme des ersten Bildes und die Aufnahme des zweiten Bildes einzusetzen, um die Strukturen in der Sklera mit einer ausreichenden Genauigkeit zu erfassen. Beispielsweise können die Kameras hierzu ein Feld von Bildelementen bzw. Pixeln umfassen, deren Anzahl größer als beispielsweise 960 × 720 = 691 200 Pixel oder größer als beispielsweise 1 280 × 720 = 921 600 Pixel oder größer als 2 Millionen Pixel ist. Insbesondere kann die Kamera des Diagnosesystems eine größere Anzahl von Pixeln umfassen als die Kamera des Abbildungssystems.
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Gemäß speziellen Ausführungsformen kann in einem Strahlengang zu der Kamera, welche das erste Bild aufnimmt und in einem Strahlengang zu einer Kamera, welche das zweite Bild aufnimmt, ein optisches Filter vorgesehen sein, welches selektiv auf das Spektrum des für die Erzeugung der Bilder verwendeten Lichts einwirkt. Beispielsweise kann das Filter ein Infrarotfilter sein, welches lediglich infrarotes Licht, also beispielsweise Licht einer Wellenlänge größer 800 nm durchlässt, oder das Filter kann ein Bandpassfilter sein, welches auf ein Emissionsspektrum eines Fluoreszenzfarbstoffs abgestimmt ist. Ebenso kann die Kamera eine Infrarotkamera sein oder eine andere für bestimmte Wellenlängenbereiche selektiv empfindliche Kamera sein, in welche ein entsprechendes Filter bereits integriert ist.
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Das vorangehend erläuterte Verfahren zur Vorbereitung einer Augenoperation ist frei von Schritten, welche die Integrität des menschlichen Körpers des Patienten verletzen, so dass dieses Verfahren nicht notwendigerweise von einem Chirurgen ausgeführt werden muss sondern vielmehr auch von einer Hilfsperson, welche den Patienten auf den Eingriff durch den Chirurgen vorbereitet, ausgeführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung einer Augenoperation bereitgestellt, welches beispielsweise auch das Entfernen der natürlichen Linse aus dem Auge umfassen kann. Gemäß einer Ausführungsform umfasst dieses Verfahren ebenfalls das Einführen einer künstlichen Linse in das Auge und ein Orientieren der künstlichen Linse relativ zu dem Auge.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann an dem Auge, beispielsweise in einem Bereich der Sklera, eine Markierung angebracht werden, welche in dem aufgenommenen ersten Bild sichtbar ist und welche an dem Auge wenigstens eine begrenzte Zeit bestehen bleibt, bis das zweite Bild aufgenommen wird. Diese Markierung kann bei dem Bildvergleich zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild benutzt werden, um die relative Orientierung des Auges in den beiden Bildern zu ermitteln. Das kann insbesondere dann hilfreich sein, wenn natürliche Strukturen, wie etwa Blutgefäße in der Sklera, in den Bildern nicht mit gutem Kontrast erkennbar sind. Die Markierung kann beispielsweise mit einem Messer an der Sklera als eine Rille oder dergleichen angebracht werden. Ferner ist es möglich, die Markierung mit einem Farbstoff an dem Auge anzubringen, wobei der Farbstoff biologisch abbaubar sein kann, so dass er nach beispielsweise einigen Stunden oder Tagen nicht mehr sichtbar ist.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Diagnosesystems eines Augenchirurgiesystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine schematische Darstellung eines Abbildungssystems des Augenchirurgiesystems, dessen Diagnosesystem in 1 gezeigt ist,
- 3 eine schematische Darstellung eines erstes Bildes eines Patientenauges, wie es mit einer Kamera des Diagnosesystems der 1 aufgenommen wird,
- 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Bildes des Patientenauges, wie es mit einer Kamera des Abbildungssystems der 2 aufgenommen wird, und
- 5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung von Verfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
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Ein Augenchirurgiesystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Diagnosesystem, welches nachfolgend anhand der 1 erläutert wird, und ein Abbildungssystem, welches nachfolgend anhand der 2 erläutert wird.
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Ein Diagnosesystem
1 dient dazu, ein Auge
3 eines Patienten
5 zu vermessen. Hierzu umfasst das Diagnosesystem
1 eine Auflage
7 für ein Kinn des Patienten und eine Anlage
9 für eine Stirn des Patienten, so dass dessen Auge
3 gegenüber einer Eingangsoptik
11 des Diagnosesystems
1 angeordnet ist. Ein Messstrahlengang
13 wird an einem halbdurchlässigen Spiegel
15 reflektiert und tritt über eine Zwischenoptik
17 in ein schematisch dargestelltes Messmodul
19 des Diagnosesystems
1 ein. Das Messmodul
19 dient dazu, Geometriedaten des Auges zu gewinnen, wie beispielsweise von Krümmungen der Hornhaut des Auges und einer Länge des Augapfels. Insoweit entspricht das Diagnosesystem einem herkömmlichen Diagnosesystem, wie beispielsweise einem Keratometer, Beispiele hierfür sind zum Beispiel aus
US 5 054 907 A und
US 5 349 398 A bekannt, oder einem OCT (optical coherence tomography) System, Beispiele hierfür sind zum Beispiel aus
US 5 493 109 A oder
US 6 004 314 A bekannt. Ein Beispiel für ein Diagnosesystem ist ein System, welches unter der Bezeichnung IOL Master von Carl Zeiss Meditec, Jena, Deutschland vertrieben wird.
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Darüber hinaus umfasst das Diagnosesystem gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung eine hochauflösende Kamera 21 mit beispielsweise 1 280 × 720 Pixeln, welcher über eine Kameraoptik 23 Licht zugeführt wird, welches den halbdurchlässigen Spiegel 15 durchsetzt. Mit der hochauflösenden Kamera 21 kann ein erstes Bild des Auges 3 aufgenommen werden. Ein Beispiel für ein solches Bild ist schematisch in 3 dargestellt. Das dort gezeigte Bild 25 zeigt Augenlider 27, Sklera 29, einen Außenrand 31 einer Iris 33, einen Innenrand 35 der Iris 33 und einen Mittelpunkt 37 der Pupille. Ferner sind in dem Bild 25 Blutgefäße 39 zu erkennen.
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Die von dem Messmodul 19 des Diagnosesystems 1 gewonnenen Messdaten werden an einen Zwischenspeicher 41 übertragen und können von dort in ein Steuersystem 43, beispielsweise durch eine Datenleitung 45 ausgelesen werden. Das Steuersystem 43 kann beispielsweise durch einen Personalcomputer gebildet sein, an welchen Ausgabegeräte, wie beispielsweise ein Monitor 47, und Eingabegeräte, wie beispielsweise eine Tastatur 49, angeschlossen sind. Die Steuerung 43 nimmt die Messdaten über eine Schnittstelle 51 in Empfang, verarbeitet diese weiter und kann Ergebnisse der Vermessung des Auges 3 in einem Datenspeicher 53 abspeichern. Ähnlich können ein oder mehrere durch die Kamera 21 gewonnene Bilddatensätze beispielsweise über die Datenleitung 45 und die Schnittstelle 51 in die Steuerung 43 eingelesen werden, dort weiterverarbeitet werden und als Bilddaten in einem Bildspeicher 55 gespeichert werden. Die Messdaten aus dem Speicher 53 und die Bilddaten aus dem Speicher 55 können sodann z. B. auf eine in einem Laufwerk 57 angeordnete Kompaktdisk geschrieben werden oder in ein Netzwerk 59 übertragen werden. Die Messdaten umfassen insbesondere optische Daten für eine künstliche Augenlinse mit einer astigmatischen Eigenschaft und damit insbesondere zwei Brechkräfte und eine Orientierung.
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Das in 2 gezeigte Abbildungssystem 61 umfasst einen Gehäusekörper 63, der durch ein Stativ 65 getragen ist, welches in 2 nur teilweise schematisch dargestellt ist, und mehrere Stativglieder 67 und Gelenke 69 umfasst, um eine Objektivlinse 71 des Abbildungssystems 61 mit Abstand von dem Auge 3 des Patienten 5 zu positionieren, dessen Kopf 5 zur Durchführung einer Kataraktoperation auf einem Kissen 73 liegend ruht. Ein aus einer Objektebene des Objektivs 71 ausgehendes objektseitiges Abbildungsstrahlenbündel 75 wird von dem Objektiv 71 in ein bildseitiges Strahlenbündel 77 überführt. Aus diesen greift ein doppelt ausgelegtes Zoomsystem 79 mit mehreren Linsen 81 zwei Teilstrahlenbündel 83 und 84 heraus, welche symmetrisch zu einer optischen Achse 85 des Abbildungssystems parallel verlaufen und Okularen 87 bzw. 88 zugeführt werden, in welche ein Operateur mit seinem linken und rechten Auge einblicken kann, um ein Bild des Auges 3 zu betrachten.
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Das Abbildungssystem 61 umfasst ferner einen halbdurchlässigen Spiegel 94, welcher in dem Teilstrahlenbündel 83 angeordnet ist, um aus diesem ein Strahlenbündel 93 auszukoppeln, welches über eine Adapteroptik 95 auf einen Kamerachip 97 derart geleitet wird, dass auf diesem ein Bild des Auges 3 entsteht. Von dem Kamerachip 97 aufgenommene Bilder werden von einer Steuerung 101 des Abbildungssystems 61 ausgelesen und dort in einen Bildspeicher 103 gespeichert.
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Die Steuerung 101 kann wiederum ein Personalcomputer sein, an welchen Eingabegeräte, wie beispielsweise eine Tastatur 105, und Ausgabegeräte, wie beispielsweise ein Monitor 107, angeschlossen sind.
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Die Steuerung 101 umfasst ferner eine Schnittstelle 109, welche beispielsweise an das Netzwerk 59 angeschlossen ist, um wenigstens einen Teil der von dem Diagnosesystem 1 erzeugten Daten zu empfangen. Die Schnittstelle 103 kann ebenfalls an ein Datenträgerlesegerät angeschlossen sein, um diese Daten beispielsweise von einer Kompaktdisk zu lesen.
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Die Steuerung 101 umfasst einen Bildspeicher 111, um das von dem Diagnosesystem 1 aufgenommene erste Bild 25 zu speichern.
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Die Steuerung 101 umfasst ferner einen Datenspeicher 113, um die bestimmte Sollorientierung der künstlichen Linse zu speichern. Eine Rechen- und Bildverarbeitungseinrichtung 115 der Steuerung 101, welche in der Steuerung 101 auch als Software implementiert sein kann, errechnet aus dem in dem Speicher 111 gespeicherten ersten Bild des Auges, aus dem in dem Speicher 103 gespeicherten zweiten Bild des Auges und aus der in dem Speicher 103 eingespeicherten Sollorientierung ein weiteres Bild, welches auf dem Monitor 107 dargestellt wird. Neben dem Monitor 107 kann dieses weitere Bild auch in einer kopfgetragenen Anzeige 121 („headmounted Display“) dargestellt werden. Darüber hinaus umfasst die dargestellte Ausführungsform des Abbildungssystems 61 einen Projektor 123 mit einer Anzeigevorrichtung 125, wie beispielsweise eine LCD-Anzeige, eine Projektionsoptik 127 und einen halbdurchlässigen Spiegel 129. Der halbdurchlässige Spiegel 129 ist in dem Teilstrahlenbündel 84 angeordnet und koppelt ein durch die Anzeigevorrichtung 125 dargestelltes und von der Optik 127 projiziertes Muster in das Teilstrahlenbündel 84 derart ein, dass es beim Einblick in das Okular 88 in überlagerter Darstellung mit dem Bild des Auges 3 wahrgenommen wird.
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4 zeigt eine schematische Darstellung 141, wie sie von der Rechen- und Bildverarbeitungseinrichtung 115 auf dem Monitor 107 dargestellt wird. In der Darstellung ist eine torische Intraokularlinse 143 bereits in den Kapselsack des Auges 3 eingeführt. Die torische Intraokularlinse 143 ist aufgrund ihrer astigmatischen optischen Wirkung korrekt in dem Kapselsack des Auges 3 zu orientieren. Bei diesem Eingriff ist die Pupille medikamentös erweitert, weshalb ein Abstand zwischen dem Innenrand 35 der Iris und dem Außenrand 31 der Iris im Vergleich zu der Darstellung der 3 verringert ist.
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Die intraokulare Linse 143 umfasst einen zentralen Linsenteil 145 und gegenüberliegende erweiterte Randbereiche mit jeweils einer Haptik 147. Die Haptiken 147 sind in der Darstellung deutlich als Markierung dienende Gestaltmerkmale der intraokularen Linse wahrnehmbar. Es ist allerdings auch möglich, dass an der Linse 143 zusätzliche Markierungen, wie etwa Striche, angebracht sind, um als Orientierungshilfe zu dienen.
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In der Darstellung 141 sind die Elemente des Auges, wie Lider 27 und Iris 31, 35 und die intraokulare Linse 143 so dargestellt, dass sie dem durch die Kamera 97 aufgenommen Bild des Auges entsprechen. In Überlagerung mit diesen Elementen des Auges ist in der Darstellung 141 eine Linie bzw. Markierung 151 dargestellt, welche durch das Zentrum 37 der Pupille verläuft und in der Darstellung 141 derart orientiert ist, dass die intraokulare Linse 143 dann in dem Auge entsprechend ihrer Sollorientierung korrekt orientiert ist, wenn die Zentren der Haptiken 147 mittigunter der Linie 151 angeordnet sind.
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Die Darstellung der Markierung 151 wird durch die Rechen- und Bildverarbeitungseinheit 115 wie folgt erzeugt:
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Die Rechen- und Bildverarbeitungseinheit 115 ermittelt in dem durch die Kamera 97 aufgenommenen und in dem Bildspeicher 103 gespeicherten Bild den Innenrand 35 der Iris, um daraus die Lage des Zentrums 37 in der Darstellung 41 zu bestimmen und das Zentrum 37 als ein Kreuz oder anderen Markierung darzustellen. Ferner kann ein Kreis 152 um das Zentrum 37 dargestellt werden, der z. B. zwischen dem Innenrand 35 und dem Außenrand 31 der Iris verläuft, um eine korrekte Position der Markierungen und damit ein korrektes Funktionieren des Systems verifizieren zu können. Ferner vergleicht die Bildverarbeitungseinheit 115 die in den Speichern 103 und 111 gespeicherten Bilder miteinander im Hinblick auf Strukturen der Kornea, wie beispielsweise die Blutgefäße 39. Die Recheneinheit 115 errechnet aus diesem Vergleich eine relative Verdrehung der in den Bildern dargestellten Augen. Beispielsweise kann das durch die Kamera 97 aufgenommene Auge aufgrund von Zyklotorsion relativ zu dem durch die Kamera 21 des Diagnosesystems 1 aufgenommenen Bild des Auges verdreht sein. Die Rechen- und Bildverarbeitungseinheit 115 ermittelt sodann aus der in dem Speicher 113 gespeicherten Sollorientierung der Intraokularlinse und aus der durch den Bildvergleich erhaltenen Verdrehung eine tatsächliche Orientierung, welche die Intraokularlinse 143 in der Darstellung 141 aufweisen soll, um korrekt orientiert zu sein. Diese tatsächliche Orientierung wird durch die Gerade 151 als Markierung in der Darstellung 141 dargestellt. Der Operateur ist dann in der Lage, die Intraokularlinse entsprechend der Markierung 151 auszurichten.
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Der erläuterte Vorgang zur Errechnung der Markierung 151 kann durch die Anzeigevorrichtung 61 wiederholt und mit durch die Kamera 97 ständig wiederkehren aktualisiert aufgenommenen Bildern ausgeführt werden, so dass die Darstellung der Markierung 151 nach einer kurzen Verzögerung von beispielsweise 300 ms oder nahezu in Echtzeit aktualisiert wird.
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Während auf den Ausgabegeräten Monitor 107 und kopfgetragener Anzeigevorrichtung 121 sowohl die Darstellung der Markierung als auch die Darstellung der Elemente des Auges dargestellt werden, ist es ausreichend, wenn die Anzeigevorrichtung 125 lediglich die Markierung 151 darstellt, denn die Überlagerung mit den Elementen des Auges erfolgt im Strahlengang des Okulars 88 über den halbdurchlässigen Spiegel 129.
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Ferner ist es möglich, vor der Aufnahme des ersten Bildes mit der Kamera 21 des Diagnosesystems 1 zwei oder mehrere Markierungen 155 an der Sklera 29 des Auges anzubringen. Die Markierungen können beispielsweise durch eine Tinte oder eine gezielt eingebrachte kleine Verletzung der Sklera gebildet sein. Diese Markierungen 155 sind genauso wie die Strukturen der Blutgefäße 39 in den aufgenommenen Bildern sichtbar und können bei der Bildverarbeitung dazu dienen, die relative Verdrehung der Bilder leichter und mit größerer Sicherheit ermitteln zu können.
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In der Darstellung der 1 ist das Abbildungssystem 61 ein Operationsmikroskop mit zwei Okularstrahlengängen. Es ist jedoch auch möglich, ein einfacheres Abbildungssystem einzusetzen, welches Okulare nicht aufweist, wobei dann die Darstellung über einen Monitor oder eine kopfgetragene Anzeigevorrichtung oder dergleichen erfolgen muss.
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Anhand des in 5 gezeigten Flussdiagramms werden Ausführungsformen des Verfahrens zur Vorbereitung einer Augenoperation und des Verfahrens zur Durchführung einer Augenoperation zusammenfassend erläutert. Mit Hilfe eines Diagnosesystems, welches Funktionen eines herkömmlichen Keratometers oder eines OCT-Systems aufweisen kann, werden in einem Schritt 201 IOL-Daten 202, d. h. optische Daten einer künstlich intraokularen Linse ermittelt, und zwar basierend auf an dem zu operierenden Auge gewonnenen Messdaten, wie etwa Korneakrümmung und Augenlänge. In einem Schritt 203 werden Bilddaten 204 des Auges mit einer in dem Diagnosesystem integrierten Kamera gewonnen, so dass eine Orientierung der Bilddaten und die in den IOL-Daten enthaltene Sollorientierung der intraokularen Linse bezüglich einer gemeinsamen Referenzorientierung, beispielsweise der Vertikalen, gewonnen sind. Der Kopf des Patienten kann bei der Untersuchung mit dem Diagnosesystem aufrecht orientiert sein.
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Basierend auf den IOL-Daten 202 wird sodann die Fertigung einer intraokularen Linse in Auftrag gegeben, oder es wird eine passende intraokulare Linse aus einem Vorrat an solchen Linsen ausgewählt.
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Der Patient wird sodann mit seinem Auge vor der Anzeigenvorrichtung positioniert, welche die Durchführung des operativen Eingriffs unterstützt. Die Anzeigevorrichtung kann ein Operationsmikroskop sein, und der Kopf des Patienten kann hierbei liegend bzw. horizontal ausgerichtet sein. Zunächst kontrolliert eine Hilfskraft die Lage des Patienten und nimmt die nötigen Einstellungen an der Anzeigevorrichtung vor, wozu es auch gehören kann, die korrekte Darstellung der Markierung, welche die korrekte Orientierung der intraokularen Linse in dem Auge des Patienten anzeigt, zu überprüfen. Hierzu werden in einem Schritt 205 mit einer Kamera des Anzeigesystems Bilddaten 206 gewonnen. Diese werden in einem Schritt 207 zusammen mit den Bilddaten 204 und der in den IOL-Daten 202 enthaltenen Sollorientierung verrechnet, um eine Orientierung der intraokularen Linse in dem im Schritt 205 aufgenommenen Bild zu ermitteln. In einem Schritt 209 werden sowohl Elemente des Auges, die den in dem Schritt 205 aufgenommenen Bild des Auges entsprechen, als auch eine Markierung dargestellt, welche die Sollorientierung der intraokularen Linse in dem Auge repräsentiert.
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Die Schritte 201, 203, 205, 207 und 209 können von einer Hilfsperson durchgeführt werden, welche von dem Operateur bzw. Chirurgen, der den mikrochirurgischen Eingriff vornimmt, verschieden ist.
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Nachfolgend führt der Chirurg einen Schritt 211 aus, um die natürliche Augenlinse aus dem Auge des Patienten zu entfernen. Sodann wird in einem Schritt 213 die künstliche Augenlinse in das Auge eingesetzt. Es folgen sodann Schritte 205', 207' und 209', die den vorangehend erläuterten Schritten 205, 207 und 209 entsprechen, um eine aktualisierte Darstellung einer Markierung zu erzielen, welche die Sollorientierung der künstlichen Augenlinse repräsentiert. Hierzu werden in dem Schritt 205' gewonnene aktualisierte Bilddaten 206' mit den Bilddaten 204 und den IOL-Daten 202 in einem Schritt 207' verrechnet, und das Ergebnis dieser Verrechnung wird in einem Schritt 209' dargestellt, wobei der Operateur aus der in Schritt 209' generierten Darstellung einen Korrekturbedarf für die Orientierung der Linse erkennt und gegebenenfalls in einem Schritt 215 die Orientierung der künstlichen Augenlinse korrigiert. Die Schritte 205', 207', 209' und 215 können solange wiederholt werden, bis der Operateur mit dem Ergebnis der Orientierung der künstlichen Augenlinse zufrieden ist.
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Im Unterschied zu den präoperativen Schritten 201, 203, 205, 207 und 209, welche von einer Hilfsperson ausgeführt werden können, werden die Schritte 211, 213, 205', 207', 209' und 215' als intraoperative Schritte bezeichnet, welche von einem Operateur bzw. Chirurgen ausgeführt werden.
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In den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird von dem Augenchirurgiesystem eine Darstellung des zu operierenden Auges erzeugt, welche mit einer Darstellung einer Markierung überlagert ist, welche dem Operateur die Sollorientierung der einzusetzenden intraokularen Linse anzeigt.
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Alternativ oder in Ergänzung hierzu ist es ebenfalls möglich, in das Abbildungssystem einen Wellenfrontsensor zu integrieren. Beispiele hierfür sind aus
US 2005/0241653 A1 ,
US 2005/0243276 A1 oder
DE 10 2005 031 496 B4 bekannt, deren Offenbarungen in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme voll umfänglich aufgenommen werden. Ferner ist es möglich, ein Keratometer in ein Operationsmikroskop zu integrieren oder an ein solches zu adaptieren. Mit Hilfe eines solchen Wellenfrontsensors kann eine Fehlsichtigkeit des operierten Auges, insbesondere hinsichtlich Stärke und Orientierung eines Astigmatismus, während der Operation bestimmt werden. Ebenso kann mit einem Keratometer, oder einem ähnlichen System wie etwa einem Keratoskop oder einem Ophthalmometer, die Fehlsichtigkeit des operierten Auges, insbesondere hinsichtlich Stärke und Orientierung eines Astigmatismus, während der Operation bestimmt werden.
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Deshalb ist es insbesondere möglich, auch eine von der Sollorientierung abweichende Orientierung der intraokularen Linse zu ermitteln und dem Operateur in einer geeigneten Weise darzustellen. Dies kann beispielsweise durch Einblenden einer Markierung oder eines Indikators in das von dem Operateur während der Operation wahrgenommene Bild des Auges erfolgen. Dieser Indikator kann einen Zahlenwert, wie etwa „+7“ umfassen, was eine Bedeutung wie „drehen der Linse um 7° im Uhrzeigersinn“ bedeuten kann, während ein Indikator von „-3“ eine Bedeutung wie „drehen um 3° gegen den Uhrzeigersinn“ haben kann. Ferner kann eine Richtung der durchzuführenden Drehung der intraokularen Linse durch Pfeile oder dergleichen angegeben werden, welche in Uhrzeigerrichtung oder gegen Uhrzeigerrichtung zeigen. Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen einer Augenoperation vorgesehen, welches einen Vergleich von präoperativ aufgenommenen Bildern mit intraoperativ aufgenommenen Bildern umfasst, um eine Markierung zu generieren, welche eine Sollorientierung einer Intraokularlinse oder eine Differenz zwischen einer aktuellen Orientierung und der Sollorientierung der Intraokularlinse repräsentiert.
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Ferner ist ein Augenchirurgiesystem vorgesehen, welches entsprechend ein Abbildungssystem umfasst, welches intraoperativ zum Einsatz kommt und eine Kamera aufweist, und ein Diagnosesystem, welches präoperativ zum Einsatz kommt und ebenfalls eine Kamera aufweist. Das intraoperativ eingesetzte Abbildungssystem umfasst eine Bildverarbeitungseinrichtung, um die aufgenommenen Bilder zu verrechnen und einen entsprechenden Orientierungswert zu ermitteln, aus welchem eine Darstellung einer Markierung gewonnen wird, welche die Sollorientierung der intraokularen Linse repräsentiert.