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WO2004066014A1 - Visualisierungsvorrichtung für ein operationsmikroskop mit einer durch ein tragegestell am körper des betrachters gestützten anzeigeeinheit - Google Patents

Visualisierungsvorrichtung für ein operationsmikroskop mit einer durch ein tragegestell am körper des betrachters gestützten anzeigeeinheit Download PDF

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WO2004066014A1
WO2004066014A1 PCT/DE2004/000084 DE2004000084W WO2004066014A1 WO 2004066014 A1 WO2004066014 A1 WO 2004066014A1 DE 2004000084 W DE2004000084 W DE 2004000084W WO 2004066014 A1 WO2004066014 A1 WO 2004066014A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display unit
visualization device
observer
image
surgical microscope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2004/000084
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Obrebski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102004002907A external-priority patent/DE102004002907A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2004066014A1 publication Critical patent/WO2004066014A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
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    • A61B90/53—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms connected to the surgeon's body, e.g. by a belt
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/20—Surgical microscopes characterised by non-optical aspects

Definitions

  • the invention relates to a visualization device for a surgical microscope, which comprises an image data-emitting camera, the visualization device having an interface for receiving the image data and a display unit which displays image data received by the surgical microscope at the interface as an image.
  • the invention is therefore based on the object of designing a visualization device for a surgical microscope, which comprises an image data-emitting camera, in such a way that an observer can observe the image recorded by the camera with the required quality as far as possible regardless of his position in relation to the surgical microscope, without being impermissibly restricted in his normal perception of the operating room, his visual orientation or his manual work.
  • a visualization device of the type mentioned at the beginning, in which a carrying frame holds the display unit shoulder-supported on the body of an observer in front of the observer in such a way that he can take a look into the display unit through a head depression.
  • the display unit in particular, it is possible to design the display unit similar to an eyepiece, which is held in front of the observer by the frame.
  • the eyepiece enlarges the image and thus increases the image quality, while at the same time making the display unit compact.
  • the carrying frame thus holds the display unit in front of the observer's body in such a way that the image shown is in the observer's field of vision with a certain head position.
  • the visualization device according to the invention enables the display unit worn on the body to perceive the images recorded by the camera when the observer assumes the particular head position and looks into the display device. Otherwise, visibility and manual activity in the operating room are unimpeded, in particular free eye contact with others is possible. Due to the compact design, this applies particularly to the embodiment with an eyepiece. It is very easy for the observer to view the operation image, to actuate switching devices, for example in order to switch over a display device, or the like. is not necessary.
  • the observer Since the observer carries the display unit on the body by means of the frame, he can move freely in the operating room at the same time.
  • the image quality does not depend on its position towards the surgical microscope.
  • the display unit expediently has a screen, in particular an LCD screen.
  • a screen operating on the principle of so-called electrowetting can also be used. This principle is described in et magazi ⁇ für Computertechnik, 21/2003, p. 55, Heise Verlag, 2003. The required technology is available from Philips, the Netherlands.
  • the visualization device according to the invention can then be used for main and / or co-observers; it is particularly suitable for assistants (fv ⁇ t observers) who work with a conventional, i.e. mechanically fixed main observation station, surgeons working (main observer) work together.
  • the co-observer sees the image exactly as it is presented to the main observer when he brings the head into the particular head posture. So the assistant and the surgeon see the same picture, which facilitates communication between the two, since the same picture is referenced. If, on the other hand, the assistant works directly in the area of surgery, he can sometimes prefer to see an image that is aligned in the display unit. For this FaÜ it is expedient to use a position detection device to position the display unit over the frame to detect the carrying observer to the camera and to display on the display device an orientation-appropriate image which has been obtained by suitable processing from the camera and which shows the operating area as it corresponds to the position of the observer in relation to the operating field.
  • a switching device is provided on the surgical microscope and / or the display unit, which enables a switchover between an orientation-appropriate representation of the image and a representation of the image oriented towards the main observer.
  • the frame can be adjusted or adjusted so that the observer can choose a specific head position desired.
  • the frame is also expedient that the frame is able to move the display unit relative to the observer's body. Then the adjustment can be carried out by simply actuating a corresponding shading unit.
  • the frame moves the display unit relative to the observer's body in response to an activation signal.
  • This configuration of the visualization device can be designed in such a way that the frame moves the display unit onto the eyes of the observer at the observer's request.
  • the particular head position in which the observer sees the image reproduced by the display unit can then be the normal head position that is usually used for viewing an operating room is taken very close without the normal view in the operating room being restricted. If the observer wishes to take a look at the display unit, he then merely ensures that the frame moves the display unit towards the eyes. Only a slight head movement is then required in order to bring the head into the specific head position in which the image displayed on the display unit is visible. Appropriate activation of the frame moving the display unit moves the display unit away from the eyes again when the observer wants to orientate himself in the operating room or no longer wants to see the image of the operating area.
  • the actuation of the. Display unit moving frame expediently takes place on a suitable switching device which emits the activation signal.
  • This switching device can be a manually operated switch or a sensor device that senses a certain head movement.
  • the connection between the interface of the visualization device and the camera can be made via any suitable data link. From the viewpoint of the greatest possible freedom of movement for the observer, a wireless image data transmission link is preferred.
  • the cable can be laid by means of a gallows so that even then the observer has a large range of deflection.
  • the design of the support frame can achieve in many ways that the load of the display unit to be carried rests essentially on the shoulders of the observer.
  • wire racks similar to those used for fastening the harmonica in musicians can be used which have a shoulder rest with which the carrying frame is supported on both shoulders of the observer.
  • a strap or the like To keep the display unit at chest level in front of the observer, you can also use a strap or the like.
  • Appropriate support is provided on the head or via an abdominal support.
  • the carrying frame can also be designed in the form of a backpack, which is strapped to the observer's chest or stomach instead of to the back.
  • the carrying frame can be designed, for example, in the form of two U-shaped brackets which are placed over the shoulders and held together under the arms or in the hip area by means of straps.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an operating microscope and FIG. 2 shows a schematic illustration of a co-observer who can see the image captured by the operating microscope at an additional observation station.
  • an operating microscope 1 is shown schematically, which is attached next to an operating table 2.
  • the operating field is detected by an incident light microscope 4, which has an objective 5 and a camera 6.
  • the lens 5 detects the operating field, and the camera 6 is arranged downstream of the lens 5 in the radiation path so that it produces an enlarged image of the operating field.
  • a suitable reflected light microscope is available, for example, from Carl Zeiss, Oberkochen, Germany, under the name OPMI Vario. A stereo camera has been added.
  • the incident light microscope 4 is attached to a microscope stand 7, which allows a multi-axis adjustment of the incident light microscope 4 via rotary joints 8 to 11 and a bracket 24, so that it can be moved almost arbitrarily over the operating table 2.
  • the optical axis 23 is oriented perpendicular to the operating table 2 in the construction shown in FIG.
  • the camera 6 records the images that show the object field captured by the lens 5. It is designed as a stereo camera pair and delivers its stereo images via a data line 12 to an electronic eyepiece 13.
  • the eyepiece 13 is a conventional microscope eyepiece designed for the head system, in the intermediate image plane of which an LCD display 19 is arranged. Since this is a stereo eyepiece 13, two displays 19 and a device for adjusting the pupil distance and a device for correcting ametropia are accordingly provided for the camera pair. For simplification, only one display 19 is mentioned below.
  • the LCD display 19 is connected to the data line 12 and shows corresponding stereo images that a surgeon can view in the stereo eyepiece 13.
  • the eyepiece 13 is attached to an eyepiece stand 14, which in turn is attached to the microscope stand 7.
  • the eyepiece stand 14 has swivel joints 15 to 18, which allow a freely selectable three-axis positioning of the eyepiece 13 in space and in particular in relation to the reflected-light microscope 4. This is symbolized in FIG. 1 by arrows 21.
  • the eyepiece 14 is designed so that the selected position can be fixed by the pivots 15 to 18 are set accordingly.
  • a control device 22 is attached to the microscope stand 7 and is connected to the data line 12, which connects the eyepiece 13 to the camera 6.
  • Rotary sensors are attached to the rotary joints 15 to 18 and are connected to the control device 22 via the data line 12.
  • the control device 22 thus detects a rotation of the eyepiece 13.
  • a reflected light microscope 4 has a rotary drive which rotates the camera 6 relative to the objective 5. This rotary drive is suitably controlled by the control device 22, so that a corresponding rotation of the eyepiece 13, which the control device 22 via the Rotation sensors detected, is converted into a corresponding movement of the orbital drive and thus a corresponding rotation of the camera 6.
  • the image reproduced in the eyepiece 13 by the LCD display 19 also changes, but in the opposite direction, since the camera 6 is rotated accordingly. The operator therefore has the impression of a fixed image.
  • the rotary drive is not designed to rotate the camera 6, but instead causes a corresponding movement of the entire incident light microscope 4 in such a way that any movement of the eyepiece 13 in the direction of the arrows 21 or a corresponding rotation corresponds to a corresponding movement or rotation of the Lightening microscope 4 results when the control device 22 is activated.
  • the surgeon can thus "look around" in a larger image field with the aid of his eyepiece, since an eyepiece movement is immediately converted into a corresponding movement of the reflected-light microscope 4.
  • an electronic image field adjustment can also be carried out as follows.
  • the LCD display 19 shows only a partial section of the image supplied by the camera 6. If the control device 22 detects a rotation of the eyepiece 13, the displayed field of view in the LCD display 19 is shifted accordingly, so that the viewer can “look around” in the entire image supplied by the camera 6 by rotating the eyepiece 13.
  • the ocular stand 14 is not attached to the microscope stand 7. Instead, it is independently attached to the floor in one embodiment and independently attached to the ceiling in another embodiment.
  • the LCD display 19 requires a light source for operation.
  • light is decoupled from a light source (not shown) already present on the reflected-light microscope 4 via a Lieh waveguide and carried parallel to the data connection 12 to the LCD display 19.
  • the light source on the reflected light microscope 4 supplies white light.
  • a color wheel is connected in the beam path from the light source of the reflected-light microscope 4 to the LCD display 19, which generates the appropriate RGB light for the LCD display 19 when colored sectors are passed through accordingly .
  • the mechanical decoupling of eyepiece 13 and reflected light microscope 4 makes it possible, depending on the field of application, for example depending on the type of operation, to implement the most economical ergonomic setup.
  • the camera 6 not only supplies the eyepiece 13 serving as the main observation point for the surgeon with image data, but also an additional observation point 25 for an assistant 26, as can be seen in FIG. 2.
  • the assistant 26 receives this from the camera 6 via the data line 12 the control device 22 transmitted image is presented in a display unit 27 which feeds an eyepiece 28 and in this respect corresponds to the eyepiece 13 with the LCD display 19.
  • the assistant 26 can look into the eyepiece 28 by lowering his head 29.
  • the display unit 27 receives the image data originating from the camera 6 and possibly processed at an interface 30 which is connected to the control device 22 via a cable 31.
  • the cable 31 runs over a gallows 32 which is attached to the microscope stand 7 by means of a swivel joint 33.
  • the gallows 32 can also be fastened independently of the stand unit of the microscope 1, for example on the floor, wall or ceiling of the operating room.
  • the gallows 32 can be adjusted via a further swivel joint 34, so that the cable 31 always hangs down at the point at which the assistant 26 with the display device 27 is located.
  • a cable drum 35 which automatically winds up cable 31 that is not required.
  • the cable drum 35 sits on a mounting bracket 36 on a rail 37 of the gallows 32, so that the position of the cable drum 35 is adjustable.
  • a displaceable connection point, at which the cable 31 hangs from the boom 32, is thereby reached.
  • the cable 31 is guided from the cable drum 35 to the control unit 22 along the gallows 32 in eyelets 37.
  • a wireless connection between the cut still 30 and the control device 22 can be used.
  • the gallows 32 and the components attached to them are then omitted.
  • the assistant 26 carries the display unit 27 by means of a carrying frame 39 , which is supported on the shoulder of the assistant 26 via a shoulder support 40 and a stomach or chest support 41 and thus aligns the display unit 27 approximately at the height of the assistant 26.
  • the design of the support frame 39 ensures that the weight of the display unit rests essentially on the shoulders of the assistant 26.
  • the support frame 39 is similar to a frame for attaching the harmonica to musicians.
  • a type of strap on the head can also be used instead of or in addition to the abdominal support 41.
  • the carrying frame 39 can be designed without a rigid carrying element in the manner of a backpack, which is strapped instead of on the back in front of the chest or belly of the assistant 26.
  • the carrying frame can be designed, for example, in the form of two U-shaped brackets which are placed over the shoulders and are held together by straps below the arms or hip area.
  • the observer By aligning the display unit 27 with the eyepiece 28 in the chest or shoulder area of the observer, it is possible for the observer to have a view similar to that of a real microscope. Of course, only one additional display unit 27 can optionally be used for the surgeon. The observation site on the eyepiece 13 is then omitted, or alternatively is replaced by a further display unit 27.

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Abstract

Es wird eine Visualisierungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop (1) beschrieben das einen Hauptbeobachtungsplatz (13) für einen Hauptbeobachter und eine Bilddaten abgebende Kamera (6) umfaßt, wobei die Visualisierungsvorrichtung eine Schnittsteile (30, 31) zum Empfang der Bilddaten und eine über ein Gestell (39) am Körper eines Mitbeobachters (26) abgestützte Anzeigeeinheit (27, 28) aufweist, die an der Schnittstelle (30, 31) vom Operationsmikroskop (1) empfangene Bilddaten als Bild darstellt, wobei das Gestell (39) die Anzeigeeinheit (27, 28) so vor dem Körper des Mitbeobachters (26) hält, daß das dargestellte Bild nur bei einer bestimmten Kopfhaltung im Blickfeld des Mitbeobachters (26) liegt.

Description

VISUALISIERUNGSVORRICHTUNG FÜR EIN OPERATIONSMIKROSKOP MIT EINER DURCH EIN TRAGEGESTELL AM KÖRPER DES BETRACHTERS GESTÜTZTEN ANZEIGEEINHEIT
5 Die Erfindung bezieht sich auf eine Visualisierungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop, das eine Bilddaten abgebende Kamera umfaßt, wobei die Visüalisieπjngsvorrichtung eine Schnittstelle zum Empfang der Bilddaten und eine Anzeigeeinheit aufweist, die an der Schnittstelle vom Operationsmikroskop empfangene Bilddaten als Bild darstellt.
10 Solche Operationsrnikroskope sind im Stand der Technik bekannt; so beschreibt beispielsweise die US 5.867,210 eine stereoskopische Operationsvorrichtung, bei der ein Operationsfeld mittels einer Kamera vergrößert auf Bildschirmen dargestellt wird. Ein ähnlicher Ansatz findet sich auch in der JP 11318936 A. Anstelle von Bildschirmen ist es nach der DE 43 21 934 C2 oder US 4.621.283 auch bekannt, eine am Kopf eines Operateurs zu tragende
15 Anzeigevorrichtung zu verwenden, die in das Gesichtfeld des Operateurs ein vergrößertes Bild eines Operationsgebietes einspiegelt
In der mikroskopisch gestützten Chirurgie ist es zunehmend erforderlich, daß mehrere Assistenten mit einem Chirurgen zusammenwirken, um komplizierte Operationen ausführen zu
20 können. Es wird dabei zunehmend eine gewisse Beweglichkeit der Chirurgen und insbesondere der Assistenten dahingehend verlangt, daß sie in der Lage sind, ihre Stellung zum Operationsgebiet verändern zu können. Dieses Erfordernis kann das aus US 5.067.804 bekannte System, bei dem ein elektronisches Okular an einem Galgen montiert ist, nicht erfüllen.
25
Bei Vorrichtungen, deren Visualisierungseinrichtungen in Art von Bildschirmen fest angebracht sind, ist zwar eine hohe Beweglichkeit der Chirurgen erreicht, jedoch kann das Bild nicht immer optimal eingesehen werden, insbesondere bei LCD-Bildschirmen, bei denen Beobachtungen unter schrägen Winkeln eine schlechte Bildqualität mit sich bringen. Bei den mit HMD
30 versehenen Varianten besteht dieses Problem zwar nicht und ein Chirurg sieht immer ein Bild optimaler Qualität, jedoch ist seihe Sicht auf den (realen) Operationssaal stark behindert; er kann sich deshalb im Operationssaal nur eingeschränkt orientieren. So ist z.B. ein Blickkontakt zu anderen Personen unmöglich. Der in EP 0 976 020 B1 beschriebene Computer, der in bzw. an einem Baugurt befestigt ist und dabei auch einen LCD-Bildschirm trägt, läßt solchen Blickkontakt zwar zu, jedoch wäre bei chirurgischen Anwendungen die manuelle Tätigkeit eines Chirurgen durch dieses System aufgrund der erforderlichen Bildschirmgröße viel zu stark eingeschränkt. Gleiches gilt für den in der US 5.285.398 beschriebenen, am Körper tragbaren Computer, dessen Anzeigeeinheit in der Hand gehalten wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Visualisierungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop, das eine Bilddaten abgebende Kamera umfaßt, derart zu gestalten, daß ein Beobachter das von der Kamera aufgenommene Bild mit der erforderlichen Qualität soweit wie möglich unabhängig von seiner Stellung zum Operationsmikroskop beobachten kann, ohne dabei in seiner normalen Wahrnehmung des Operationssaales, seinem visuellen Orientierungsvermögen oder seiner manuellen Tätigkeit unzulässig eingeschränkt zu sein.
Diese Aufgabe wird erflnduπgsgernäß mit einer Visualisierungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der ein Tragegestell die Anzeigeeinheit schultergestützt am Körper eines Beobachters so vor dem Beobachter hält, daß dieser durch Kopfsenkeπ Einblick in die Anzeigeeinheit nehmen kann.
Es hat sich gezeigt, daß bei Visualisierungsvorrichtungen, die für Anwendungen in der Chirurgie tauglich sind, eine sehr gute optische Qualität des dargestellten Bildes benötigt wird. Im Stand der Technik war es deshalb bei chirurgischen Geräten unerläßlich, die erforderlichen Anzeigeeinheiten fest mechanisch abzustützen. Durch das erfindungsgemäß schultergestützte Tragegestell ist es nun möglich, die für chirurgische Anwendungen optimale Bildqualität mit einer mobilen, d.h. dem Beobachter maximale Bewegungsfreiheit verleihenden Einheit zu realisieren, ohne nachteilige ergonomische Folgen befürchten zu müssen. Die Schulterabstützung hat steh für Operateure als sehr bequem herausgestellt, selbst wenn die Anzeigeeinheit relativ schwer und nicht in optischer Qualität mindernder Leichtbauweise ausgeführt ist. Der Beobachter kann dann durch einfaches Kopfsenken Einblick in die Anzeigeeinheit nehmen und findet dort die gewohnte ergonomische Umgebung sowie optische Bildwahrnehmung vor. Somit ist eine optimale Bildqualität möglich, da der Beobachter bei Einblick in die Anzeigeeinheit nur das dargestellte Bild sieht.
insbesondere ist es möglich, die Anzeigeeinheit ähnlich einem Okular auszubilden, das vom Gestell vor dem Beobachter gehalten ist. Das Okular bewirkt eine Bildvergrößerung und steigert somit die Bϊldqualltät, bei gleichzeitig kompakter Baugröße der Anzeigeeinheit. Das Tragegestell hält also die Anzeigeeinheit so vor dem Körper des Beobachters, daß das dargestellte Bild bei einer bestimmten Kopfhaltung im Blickfeld des Beobachters liegt. Die erfinduπgsgemäße Visualisierungsvorrichtung ermöglicht über die am Körper getragene Anzeigeeinheit eine Wahrnehmung der von der Kamera aufgenommenen Bilder, wenn der Beobachter die bestimmte Kopfhaltung einnimmt und in die Anzeigevorrichtung hineinblickt. Ansonsten sind Sicht und manuelle Tätigkeit im Operationssaal ungehindert, insbesondere ist freier Blickkontakt mit Anderen möglich. Dies gilt aufgrund der kompakten Bauweise besonders für die Ausführungsform mit Okular. Es ist für den Beobachter sehr einfach, das Öperationsbild zu betrachten, ein Betätigen von Schaltvorrichtungen, beispielsweise um eine Anzeigevorrichtung umzuschalten, o-ä. ist nicht nötig.
Da der Beobachter die Anzeigeeinheit mittels des Gestells am Körper trägt, ist er gleichzeitig im Operationssaal weitgehend frei beweglich. Die Bildqualität hängt nicht von seiner Stellung zum Operationsmikroskop ab. Durch die Kopplung der Anzeigeelnrichtung mit der Kamera über die Schnittstelle und eine entsprechende geeignete Datenstrecke kann folglich die Ausrichtung des Mikroskops nun frei gewählt werden.
Als bilderzeugendes Element in der Anzeigeeinheit kommt jedes geeignete Bauteil in Frage, das die Bilddaten mit ausreichender Güte anzeigt. Zweckmäßigerweise weist die Anzeigeeinheit einen Bildschirm, insbesondere einen LCD-Bildschirm auf. Auch kann ein nach dem Prinzip des sogenannten Electrowetting arbeitender Bildschirm verwendet werden. Dieses Prinzip ist in et magaziπ für Computertechnik, 21/2003, S. 55, Heise Verlag, 2003, beschrieben. Die erforderliche Technologie ist von Philips, Niederlande, verfügbar.
Oftmals ist bei einer Operation die Tätigkeit eines Chirurgen zusammen mit einem Assistenten erforderlich. Die erfindungsgemäße Visualisierungsvorrichtung kann dann für Haupt- und/oder Mitbeobachter verwendet werden; insbesondere ist sie für Assistenten (fv-ϊtbeobachter) geeignet, die mit einem an einem herkömmlichen, d.h. mechanisch fixierten Hauptbeobachtuπgsplatz tätigen Chirurgen (Hauptbeobachter) zusammenarbeiten.
In einer bevorzugten Weiterbildung sieht der Mitbeobachter, wenn er den Kopf in die bestimmte Kopfhaltung bringt, dabei das Bild genauso, wie es der Hauptbeobachter dargeboten erhält. Assistent und Chirurg sehen also das gleiche Bild, wodurch die Kommunikation zwischen den beiden erleichtert ist, da eine Bezugnahme auf das gleiche Bild erfolgt. Falls der Assistent dagegen selbst im Operationsgebiet direkt tätig wird, kann er es mitunter bevorzugen, daß er in der Anzeigeeinheit ein ausrichtungsgerechtes Bild sieht. Für diesen FaÜ ist es zweckmäßig, mittels einer Lageerfassungseinrichtung die Stellung des die Anzeigeeinheit über das Gestell tragenden Beobachters zur Kamera zu erfassen und an der Anzeigevorrichtung ein ausrichtungsgerechtes Bild anzuzeigen, das durch geeignete Verarbeitung von der Kamera abgegebenen Bilddaten erhalten wurde und das Operationsgebiet so zeigt, wie es der Stellung des Beobachters zum Operationsfeld entspricht.
in einer für beide geschilderten Anwendungsfälle vorteilhaften Variante ist am Operationsmikroskop und/oder der Anzeigeeinheit eine Schalteinrichtung vorgesehen, die eine Umschaltuπg zwischen einer ausrichtungsgerechteπ Darstellung des Bildes und einer am Hauptbeobach-er orientierten Darstellung des Bildes ermöglicht.
Je nach ergoπo ischeπ Wünschen des Beobachters ist es vorteilhaft, wenn das Gestell dahingehend justiert oder verstellt werden kann, daß der Beobachter eine gewünschte bestimmte Kopfhaltung wählen kann. Es ist diesbezüglich auch zweckmäßig, daß das Gestell die Anzeigeeinheit gegenüber dem Körper des Beobachters zu bewegen vermag. Dann kann die Verstellung durch einfache Betätigung einer entsprechenden Schatteiπheit erfolgen.
Es ist deshalb bevorzugt, daß auf ein Aktlvierungsslgnal hin das Gestell die Anzeigeeinheit gegenüber dem Körper des Beobachters bewegt.
Diese Ausgestaltung der Visualisierungsvorrichtung kann dahingehend ausgebildet werden, daß das Gestell auf Wunsch des Beobachters die Anzeigeeinheit auf die Augen des Beobachters hinbewegt Dann kann die bestimmte Kopfhaltung, in der der Beobachter das von der Anzeigeeinheit wiedergegebene Bild sieht, der normalen Kopfhaltung, die üblicherweise zum Betrachten eines Operationssaales eingenommen wird, sehr nahe kommen, ohne daß die normale Sicht im Operationssaal eingeschränkt wäre. Wünscht der Beobachter Einblick in die Anzeigeeinheit zu nehmen, sorgt er dann lediglich dafür, daß das Gestell die Anzeigeeinheit auf die Augen hinbewegt. Es ist dann lediglich eine geringe Kopfbewegung erforderlich, um den Kopf in die bestimmte Kopfhaltung zu bringen, In der das auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bild sichtbar ist. Durch eine entsprechende Aktivierung des die Anzeigeeinheit bewegenden Gestelles wird die Anzeigeeinheit wieder von den Augen weg bewegt, wenn der Beobachter sich im Operationssaal orientieren will bzw. nicht mehr das Bild des Operationsgebietes sehen möchte.
Die Betätigung des die. Anzeigeeinheit bewegenden Gestells erfolgt zweckmäliigerweise an einer geeigneten Schalteinrichtung, die das Aktivierungssignal abgibt. Diese Schalteinrichtung kann einen manuell zu betätigender Schalter oder eine eine bestimmte Kopfbewegung abfühlende Sensoreinrichtung sein. Die Verbindung zwischen der Schnittstelle der VisuaJisierungsvoπichtuπg und der Kamera kann über jede geeignete Datenstrecke erfolgen. Unter dem Gesichtspunkt einer möglichst großen Bewegungsfreiheit des Beobachters Ist eine drahtlose Bilddatenübertragungsstrecke bevorzugt.
Wird eine Kabelverbindung verwendet, die unter dem Gesichtspunkt elektromagnetischer Verträglichkeit günstig ist, kann das Kabel mittels eines Galgens verlegt werden, so daß auch dann öer Beobachter einen großen Bβweguπgsspielraurn hat.
Bei der Verwendung einer Kabelverbiπdung, die über einen Galgen von der Kamera zur Anzeigeeinheit bzw. zur Schnittstelle führt, ist es vorteilhaft, eine sich automatisch auf die benötigende Länge zusammenziehende Kabelverbindung zu verwenden, beispielsweise unter Einsatz flexibler, federnder oder auf-/abrollender Einheiten, die als Kabelspender fungieren.
Die Ausbildung des Tragegestells kann auf vielerlei Arten erreichen, daß die Last der zu tragenden Anzeigeeinheit im wesentlichen auf den Schultern des Beobachters ruht. Beispielsweise können Draht-Gestelle ähnlich denen zur Mundharmoπikabefestigung bei Musikanten verwendet werden, die eine Schulterstütze aufweisen, mit der sich das Tragegestell auf beiden Schultern des Beobachters abstützt. Um die Anzeigeeinheit in Brusthöhe vor dem Beobachter zu halten kann dabei zusätzlich ober einen Riemen o.a. am Kopf oder über eine Bauchstütze eine entsprechende Abstützung erfolgen.
Alternativ kann das Tragegestell auch in Art eines Rucksackes ausgebildet werden, der anstatt auf den Rücken vor Brust beziehungsweise Bauch des Beobachters geschnallt wird. Zur besseren Gewichtsver eilung kann es dabei, insbesondere bei schweirgewichtigen Komponenten, zweckmäßig sein, den Rucksack und die davon getragene Komponenten sowohl vor dem Bauch als auch auf dem Rücken zu verteilen. Das Tragegestell kann dazu beispielsweise in Form zweier U-fÖrmiger Bügel ausgebildet werden, die über die Schultern gelegt werden und unter den Armen oder im Hüftbereich über Gurte zusammengehalten sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. In den Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Mitbeobachters, der an einem Zusat∑- beobachtungsplatz das vom Operationsmikroskop erfaßte Bild sehen kann.
In Fig. 1 ist ein Operationsmikroskop 1 schematisch dargestellt, das neben einem Operationstisch 2 befestigt ist. Auf dem Operationstisch 2 kommt während einer Operation ein Patient 3 zu liegen. Das Operationsfeld wird von einem Auflichtmikroskop 4 erfaßt, das ein Objektiv 5 sowie eine Kamera 6 aufweist. Das Objektiv 5 erfaßt dabei das Operationsfeld, und die Kamera 6 ist im Strahlengaπg dem Objektiv 5 so nachgeordnet, daß sie ein vergrößertes Bild des Operationsfeldes erzeugt. Ein geeignetes Auflichtmikroskop wird beispielsweise von Carl Zeiss, Oberkochen, Deutschland, unter der Bezeichnung OPMI Vario angeboten. Es wurde um eine Stereokamera ergänzt.
Das Auflichtmikroskop 4 ist an einem Mikroskopstativ 7 befestigt, das über Drehgelenke 8 bis 11 und einen Bügel 24 eine mehrachsϊgθ Verstellung des Auflichtmϊkroskopes 4 ermöglicht, so daß dieses nahezu beliebig über dem Operationstisch 2 verfahren werden kann. Dabei ist in d& gezeigten Bauweise die optische Achse 23 senkrecht zum Operationstisch 2 ausgerichtet
Die Kamera 6 nimmt die Bilder auf, die das vom Objektiv 5 erfaßte Objektfeld zeigen. Sie ist als Stereokamerapaar ausgebildet und liefert ihre Stereobilder über eine Datenleitung 12 zu einem elektronischen Okular 13. Das Okular 13 ist ein herkömmliches, zur Kopfanlage ausgebildetes Mikroskopieokular, in dessen Zwischenbildebene ein LCD-Display 19 angeordnet ist. Da es sich dabei um ein Stereo-Okular 13 handelt, sind dementsprechend für das Kamerapaar zwei Displays 19 sowie eine Einrichtung zum Verstellen des Pupillenabstandes und eine Einrichtung zur Korrektur von Fehlsichtigkeit vorgesehen. Im folgenden wird zur Vereinfachung nur ein Display 19 erwähnt.
Das LCD-Display 19 ist an die Datenleitung 12 angeschlossen und zeigt entsprechende Stereobilder, die ein Chirurg im Stereo-Okular 13 betrachten kann. Das Okular 13 ist an einem Okularstativ 14 befestigt, das seinerseits am Mikroskopstativ 7 angebracht ist. Das Okularstativ 14 weist Drehgelenke 15 bis 18 auf, die eine frei wählbare dreiachsige Positionierung des Okulars 13 Im Raum und insbesondere gegenüber dem Auflichtmikroskop 4 ermöglichen. In Fig. 1 ist dies durch Pfeile 21 symbolisiert. Das Okularstativ 14 ist dabei so ausgebildet, daß die gewählte Lage fixiert werden kann, indem die Drehgelenke 15 bis 18 entsprechend festgesetzt werden.
Am Mikroskopstativ 7 ist eine Steuereinrichtung 22 befestigt, die an die Datenleitung 12 angeschlossen Ist, welche das Okular 13 mit der Kamera 6 verbindet. An den Drehgelenken 15 bis 18 sind Drehsensoren angebracht, die über die Datenleitung 12 mit der Steuereinrichtung 22 in Verbindung stehen. Die Steuereinrichtung 22 erfaßt damit eine Drehung des Okulars 13. A Auflichtmikroskop 4 ist ein Drehantrieb vorgesehen, der die Kamera 6 gegenüber dem Objektiv 5 dreht. Dieser Drehantrieb wird von der Steuereinrichtung 22 geeignet angesteuert, so daß eine entsprechende Drehung des Okulars 13, die die Steuereinrichtung 22 über die Drehsensoren erfaßt, in eine entsprechende Bewegung des Orehantriebs und mithin eine entsprechende Drehung der Kamera 6 umgesetzt wird.
Dreht oder verschiebt ein Operateur, der seinen Kopf an das Okular angelegt hat, bei aktivierter Steuereinrichtung 22 das Okular 13, verändert sich im selben Maße auch das im Okular 13 von dem LCD-Display 19 wiedergegebene Bild, allerdings in entgegengesetzter Richtung, da die Kamera 6 entsprechend gedreht wird. Der Operateur hat also den Eindruck eines raumfesten Bildes.
In einer weitergehenden Ausführungsform ist der Drehantrieb nicht zur Drehung der Kamera 6 ausgebildet, sondern bewirkt eine entsprechende Bewegung des gesamten Auflichtmikroskops 4 derart, daß eine beliebige Bewegung des Okulars 13 in Richtung der Pfeile 21 bzw. eine entsprechende Drehung eine entsprechende Bewegung bzw. Drehung des Auflϊchtmikroskopes 4 zur Folge hat, wenn die Steuereinrichtung 22 aktiviert ist. Der Chirurg kann somit mit Hilfe seines Okulars in einem größeren Bildfeld „umherblicken", da eine Okularbewegung sofort in eine entsprechende Bewegung des Auflichtmikroskopes 4 umgesetzt wird.
Alternativ kann auch eine elektronische Bildfeldverstθtlung folgendermaßen vorgenommen werden. Das LCD-Display 19 zeigt in dieser Ausgestaltung nur einen Teilausschnitt des von der Kamera 6 gelieferten Bildes. Detektiert die Steuereinrichtung 22 eine Drehung des Okulars 13, wird der angezeigte Bitdfeldausschnttt im LCD-Display 19 entsprechend verschoben, so daß der Betrachter durch Drehung des Okulars 13 im gesamten von der Kamera 6 gelieferten Biid „umherblicken" kann.
In weiteren Ausführungsformeπ des OpBrationsmikroskopes 1 ist das Okularstativ 14 nicht am Mikroskopstativ 7 angebracht. Statt dessen ist es in einer Ausführungsform eigenständig am Boden und in einer anderen Ausführungsform eigenständig an der Decke befestigt.
Das LCD-Display 19 benötigt zum Betrieb eine Lichtquelle. Dazu wird an einer am Auflichtmikroskop 4 ohnehin vorhandene Lichtquellen (nicht dargestellt) Licht Über einen Lieh -Wellenleiter ausgekoppelt und parallel zur Datenverbindung 12 zum LCD-Display 19 getragen. Die Lichtquelle am Auflichtmikroskop 4 liefert Weißlicht. Für LCD-Displays, die dreifarbiges RGB-Licht benötigen, ist in den Strahlengang von der Lichtquelle des Auflichtmikroskopes 4 zum LCD-Display 19 ein Farbrad geschaltet, das bei entsprechendem Durchlauf von farbigen Sektoren das geeignete RGB-Licht für das LCD-Display 19 erzeugt. Die mechanische Entkopplung von Okular 13 und Auflichtmikroskop 4 ermöglicht es je nach Anwendungsgebiet, z.B. je nach Operationsart, die günstigste ergonomische Aufstellung zu verwirklichen.
Die Kamera 6 versorgt nicht nur das als Hauptbeobachtungsplatz für den Chirurgen dienende Okular 13 mit Bilddaten, sondern auch einen Zusatzbeobachtungsplatz 25 für einen Assistenten 26, wie in Figur 2 zu sehen ist Der Assistent 26 bekommt dabei das von der Kamera 6 über die Datenleitung 12 an die Steuereinrichtung 22 übermittelte Bild in einer Anzeigeeinheit 27 dargeboten, die ein Okular 28 speist und insoweit dem Okular 13 mit dem LCD-Display 19 entspricht. Der Assistent 26 kann durch Senken seines Kopfes 29 Einblick in das Okular 28 nehmen.
Die Anzeigeeinheit 27 empfängt die von der Kamera 6 stammenden und ggf. bearbeiteten Bilddaten an einer Schnittstelle 30, die über ein Kabel 31 mit der Steuereinrichtung 22 verbunden ist. Das Kabel 31 läuft dabei über einen Galgen 32 der mittels eines Drehgelenks 33 am Mikroskopstativ 7 angebracht ist. Alternativ ist auch eine Befestigung des Galgens 32 unabhängig von der Stativeinheit des Mikroskops 1 möglich, beispielsweise an Boden, Wand oder Decke des Operationssaals. Der Galgen 32 ist über ein weiteres Drehgelenk 34 verstellbar, so daß das Kabel 31 immer an der Stelle herabhängt, an der sich der Assistent 26 mit der Anzeigeeinrichtung 27 befindet.
Um zu erreichen, daß das Kabel 31 automatisch auf die benötigte Länge zusammengezogen wird, d.h. damit keine lose Kabelstrecke störend im Weg sein kann, ist eine Kabeltrommel 35 vorgesehen, die automatisch nicht benötigtes Kabel 31 aufspult. Die Kabeltrommel 35 sitzt an einem Lagerungsbügel 36 auf einer Schiene 37 des Galgens 32, so daß die Lage der Kabeltrommel 35 verstellbar ist. Dadurch ist ein verschiebbarer Verbindungspunkt, an dem das Kabel 31 vom Galgen 32 herabhängt, erreicht. Von der Kabeltrommel 35 zur Steuereinheit 22 ist das Kabel 31 entlang des Galgens 32 in Ösen 37 geführt.
Alternativ zum Kabel 31 kann eine drahtlose Verbindung zwischen der Schnittstille 30 und der Steuereinrichtung 22 verwendet werden. Der Galgen 32 und die daran befestigten Bauteile entfallen dann.
Optional zu dem Drehgelenken 33 und 34 und einer Verstellung vermöge der Schiene 37 und der Kabeltrommel 35 verwendeten Kabelzuführung kann auch ein starrer Galgen ohne Gelenk verwendet werden. Der Assistent 26 trägt die Anzeigeeinheit 27 mittels eines Tragegestelles 39, das sich über eine Schulterstütze 40 sowie eine Bauch- oder Bruststütze 41 arn Körper des Assistenten 26 abstützt und so die Anzeigeeinheit 27 etwa in Brusthöhe des Assistenten 26 ausrichtet.
Die Ausbildung des Tragegestells 39 erreicht, daß das Gewicht der Anzeigeeinheit Im wesentlichen auf den Schultern des Assistenten 26 ruht Das Tragegestell 39 ähnelt dazu einem Gestell zur Mundharmonikabefestigung bei Musikanten. Um die Anzeigeeinheit 27 in Brusthöhe vor dem Assistenten 26 zu halten, kann anstelle der oder zusätzlich zur Bauchstütze 41 auch eine Art Riemen am Kopf verwendet werden.
Alternativ kann das Tragegestell 39 ohne starre Tragelemente in Art eines Rucksackes ausgebildet werden, der anstatt auf dem Rücken vor Brust beziehungsweise Bauch des Assistenten 26 geschnallt wird. Zur besseren GewichtsverteiJung kann es dabei, insbesondere bei schwergewichtigen Komponenten, zweckmäßig sein, den Rucksack und die davon getragene Komponenten sowohl vor dem Bauch als auch auf dem Rücken zu verteilen. Das Tragegestell kann dazu beispielsweise in Form zweier u-förmiger Bügel ausgebildet werden, die über di > Schultern gelegt werden und unteren den Armen oder Hüftbereich über Gurte zusammengehalten sind.
Durch die Ausrichtung der Anzeigeeinheit 27 mit dem Okular 28 im Brust- oder Schulterbereich des Mitbeobachters ist erreicht, daß dieser ähnlich wie bei einem richtigen Mikroskop Einblick nehmen kann. Natürlich kann optional auch nur eine weitere Anzeigeeinheit 27 für den Chirurgen verwendet werden. Der Beobachtungsplatz am Okular 13 entfällt dann, oder wird alternativ durch eine weitere Anzeigeeinheit 27 ersetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Visualisierungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop (1 ), das eine Bilddaten abgebende Kamera (6) umfaßt, wobei die Visualisierungsvorrichtung eine Schnittstelle (30, 31 ) zum Empfang der Bilddaten und eine Anzeigeeinheit (27, 28) aufweist die an der Schnittstelle (30, 31) vom Operationsmikroskop (1) empfangene Bilddaten als Bild darstellt, gekennzeichnet durch ein Tragegestell (39), das die Anzeigeeinheit (27) schultergestützt am Körper eines Beobachters (26) so vor dem Beobachter hält, daß dieser durch Kopfsenken Einblick in die Anzeigeeinheit (27) nehmen kann.
2. Visualisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragegestell (39) die Anzeigeeinheit (27) auf beiden Schultern abstützt.
3. Visualisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (27) ein Okular (28) aufweist, das eine Blickwinkelvergrößerung bewirkt.
4. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (27) einen LCD-BIIdschirm oder Electro-Wetting- Bildschirm aufweist.
5. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (39) die Anzeigeeinheit (27) auf ein Aktivlerungssignat hin gegenüber dem Körper des Beobachters (26) bewegt.
6. Visualisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (39) die Anzeigeeinheit (27) auf die Augen des Beobachters (26) hin bewegt.
7. Visualisierungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine vom Beobachter (26) betätigbare Schalteiπrichtuπg zur Abgabe des Aktivieruπgssignals .
8. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (30) mit der Kamera (6) über eine drahtlose Bilddatenübertragungsstrecke verbunden ist oder über eine an einem Galgen (32) aufgehängte Kabelverbiπdung (31 ) von der Kamera (6) Bilddaten empfängt.
9. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragegestell (39) ein© Schulterstütze (40) aufweist, mit der es sich auf beiden Schultern des Beobachters (26) abstützt.
10. Visualisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragegestell ein Gurtsystem in Art eines Rucksackes aufweist.
11. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß die Aπzeigeeiπhert als Okular (28) ausgebildet ist.
12. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Operationsmikroskop (1) einen weiteren Beobachtungsplatz (13) für einen Hauptbeobachter aufweist, wobei der weitere Beobachtungsplatz (13) ebenfalls ein vom Operationsmikroskop (1 ) erfaßtes Bild darbietet.
13. Visualisierungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lageerfassuπgsvorrichtung, welche eine Stellung des Beobachters (26) zum Operationsmikroskop (1) oder zum davon erfaßten Objekt erfaßt und eine stellungsgerechte Darstellung des Bildes bewirkt.
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