DE102013017948B4

DE102013017948B4 - Flüssigkeiten und Gels für die Ophthalmologie und Mikroskopiesystem zur Beobachtung der selben

Info

Publication number: DE102013017948B4
Application number: DE102013017948.3A
Authority: DE
Inventors: Anja Seiwert; Christoph Hauger; Roland Guckler; Claude Moissonnier
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: US20150119835A1; US9919081B2; DE102013017948A1

Abstract

Ophthalmologie-Mikroskopiesystem zur Verwendung in einer Katarakt-Operation, aufweisend:ein Abbildungssystem (100), welches wenigstens einen Abbildungsstrahlengang (Ba, Bb) bereitstellt, der ein in einer Fokusebene (6) des Abbildungssystems (100) plazierbares Objekt (62) vergrößert in ein mehrdimensionales Abbild des Objekts (62) abbildet;wenigstens einen Photodetektor (40a, 40b), der ausgebildet ist, eine Intensität einer in wenigstens einem Abbildungsstrahlengang (Ba, Bb) geführten Strahlung zu detektieren und ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von detektierter Strahlungsintensität auszugeben;eine Saugvorrichtung (710), mit einer Saugpumpe (71), die mit einem Saugkopf (77) verbindbar ist, wobei der Saugkopf (77) in ein Auge (61) eines Patienten einführbar ist; undeine Steuerungseinrichtung (10), wobei die Steuerungseinrichtung (10) ausgebildet ist, eine Saugleistung der Saugpumpe (71) der Saugvorrichtung (710) in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor (40a, 40b) ausgegebenen elektrischen Signal zu steuern;dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor (40a, 40b) ausgebildet ist, eine Intensität von Strahlung zu detektieren, die von einem im Auge (61) des Patienten angeordnetem Austauschstoff (63) abgestrahlt wird, wobei der Austauschstoff (63) insbesondere aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst:ein viskoelastisches Substrat,ein Silikonöl,Perfluorcarbon.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ophthalmologie-System, welches besonders gut zur Beobachtung von Flüssigkeiten und Gels im Auge geeignet ist, sowie Flüssigkeiten und Gels zur Anwendung im Auge eines Patienten.
Derartige Ophthalmologie-Systeme umfassen Ophthalmologie-Mikroskope und OCT-Systeme.
Ophthalmologie-Mikroskope sind optische Auflicht-Mikroskope, die während medizinischer Eingriffe in der Ophthalmologie (Augenheilkunde) verwendet werden und eine Abbildungsvergrößerung von üblicherweise zwischen 5-fach und 30-fach bereitstellen. Verglichen mit anderen optischen Auflichtmikroskopen weisen Ophthalmologie-Mikroskope eine vergrößerte Brennweite des verwendeten Objektivsystems von typischerweise zwischen 175 mm und 550 mm auf. Dabei ist für Ophthalmologie-Mikroskope kennzeichnend, dass diese den Augenhintergrund des Auges häufig nicht unmittelbar abbilden, sondern mittelbar ein Zwischenbild des Augenhintergrundes des Auges abbilden, welches von der Linse des Auges und einer vor dem Auge angeordneten Ophthalmoskopierlupe erzeugt wird. Dabei ist die Ophthalmoskopierlupe in einem Abstand von 4 mm bis 80 mm zur Linse des Auges angeordnet. Die Ophthalmoskopierlupe kann schwenkbar und/oder lösbar und/oder austauschbar an dem Ophthalmologie-Mikroskop befestigt sein. Das Gesichtsfeld von Ophthalmologie-Mikroskopen, d. h. die Fläche in der Fokusebene auf dem Augenhintergrund, welche von dem wenigstens einen Abbildungsstrahlengang zu einem bestimmten Zeitpunkt auf die Netzhaut eines Benutzers abgebildet werden kann, ist typischerweise größer als 1 mm². Das Gesichtsfeld eines Ophthalmologie-Mikroskops umfasst somit nicht nur einen einzigen Bildpunkt, wie es bei Scanmikroskopen der Fall ist; vielmehr findet zu jedem Zeitpunkt eine mehrdimensionale (zwei- oder dreidimensionale) Abbildung des betrachteten Objekts (in eine Bildebene) durch das Ophthalmologie-Mikroskop statt.
Um einem Benutzer einen räumlichen Eindruck des abzubildenden Objekts zu vermitteln, was gerade im Rahmen von chirurgischen Eingriffen am Auge erforderlich ist, sind Ophthalmologie-Mikroskope häufig als Stereomikroskop ausgebildet, bei welchem den Augen des Benutzers gleichzeitig ein Paar von Abbildungsstrahlengängen bereitgestellt wird, deren optische Achsen sich in der Nähe einer Fokusebene des Ophthalmologie-Mikroskops unter Einschluss eines Stereowinkels von zwischen 0,5° und 14° schneiden.
In Ophthalmologie-Mikroskopen wird die Abbildung des mittels des Ophthalmologie-Mikroskops abgebildeten Objekts einem Benutzer wahlweise über ein Okular (bzw. bei stereoskopischen Ophthalmologie-Mikroskopen über ein Paar von Okularen) bereitgestellt, oder die Abbildung wird mittels eines Bildwandlers (bzw. bei stereoskopischen Ophthalmologie-Mikroskopen mittels eines Stereobildwandlers oder eines Paars von Bildwandlern) in elektrische Signale umgesetzt und dem Benutzer zusätzlich oder alternativ zu Okularen über einen Monitor und/oder ein Head-Mounted-Display angezeigt.
Um den Anforderungen der Ophthalmologie gerecht zu werden, weisen Ophthalmologie-Mikroskope häufig eine integrierte Spaltlampe und/oder Keratoskop auf.
OCT-Systeme sind Geräte, bei denen Licht geringer Kohärenzlänge mit Hilfe eines Interferometers zur Entfernungsmessung streuender Materialien eingesetzt wird, um Strukturinformationen innerhalb eines Volumenbereiches eines Objekts zu bestimmen und so durch punktweise Abtastung eine Querschnittsansicht eines Untersuchungsobjekts zu erhalten. Dieses Verfahren wird optische Kohärenztomographie (OCT) genannt.
OCT wird bereits heute vielfach für eine Augenuntersuchung verwendet. Insbesondere kann OCT während einer Kataraktoperation, in welcher die natürliche Linse nach Zertrümmerung aus dem Kapselsack entnommen wird und eine Intraokularlinse eingesetzt wird, zur Anwendung kommen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass nur Strukturen mit ausreichend hoher Reflektivität zur Beobachtung mittels OCT geeignet sind.
Gelegentlich ist es im Bereich der Ophthalmologie erforderlich, im Auge eines Patienten Flüssigkeiten und Gels sichtbar zu machen. Diese Flüssigkeiten und Gels werden beispielsweise im Rahmen chirurgischer Eingriffe (wie insbesondere einer Katarakt-Operation) verwendet, und können beispielsweise als Austauschstoffe für natürliche Flüssigkeiten dienen (z. B. um die Augenkammer nach einem Abfluss von Kammerwasser stabil zu halten), um beispielsweise das Endothel der Hornhaut vor Verletzungen zu schützen, um beispielsweise unterschiedliche Gewebe voneinander zu trennen oder um beispielsweise als Tamponade zu dienen. Beispiele für solche Flüssigkeiten und Gels sind sogenannte OVDs (Ophthalmic Viscosurgical Devices), ausgeglichene Salzlösungen (balanced salt solutions), Silikonöle oder Perfluorcarbone. Diese in der Ophthalmologie verwendeten Flüssigkeiten und Gels sind häufig farblos, um die Beobachtung des Auges durch den Chirurgen während eines chirurgischen Eingriffes nicht zu behindern. Gleichzeitig sollten diese Flüssigkeiten und Gels nach einem chirurgischen Eingriff teilweise oder vollständig entfernt werden, da sie beispielsweise den Augeninnendruck erhöhen können (besonders relevant für OVDs), die Sicht des Patienten beeinträchtigen können (besonders relevant für Silikonöle), oder toxisch wirken können (besonders relevant für Perfluorcarbone).
Zu den OVDs gehören beispielsweise Chondroitinsulfat, Natriumhyaluronat und Hydroxypropylmethylcellulose. Den OVDs ist gemeinsam, dass sie viskoelastisch sind und damit teilweise ein elastisches und teilweise ein viskoses Materialverhalten aufweisen.
Aufgrund ihrer hohen Transparenz ist die Entfernung und insbesondere die vollständige Entfernung der in der Ophthalmologie zur Anwendung im Auge eines Patienten verwendeten Flüssigkeiten und Gels sehr schwierig.
Im Rahmen einer Katarakt-Operation wird eine abgetrübte Augenlinse im Rahmen einer Phakoemulsifikation mittels eines Ultraschalls oder Lasers zerstört und es werden die verbleibenden Trümmer über eine Saugvorrichtung aus dem Auge entfernt. Anschließend wird eine künstliche Linse eingesetzt. Eine zur Emission von Ultraschall ausgebildete Saugvorrichtung wird als Bestandteil eines Phakogerätes verwendet. Als Spülflüssigkeit wird häufig ein viskoelastisches Gel verwendet.
Ein ophthalmochirurgisches System, welches Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 047 011 A1 bekannt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 037 708 A1 offenbart ein Erzeugnis zur Verwendung in einem OCT-Verfahren, welches durch seine Härte und Extinktion definiert ist.
Eine Hyaluronsäure enthaltende Irrigationslösung für Operationen am Auge ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 53 007 A1 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ophthalmologie-Mikroskopiesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Ophthalmologie-Mikroskopiesystems bereitzustellen, welche die zumindest teilweise oder vollständige Entfernung der in der Ophthalmologie zur Anwendung im Auge eines Patienten verwendeten Flüssigkeiten und Gels auf besonders effiziente Weise erlauben.
Es ist ein Aspekt der Offenbarung des vorliegenden Dokuments, ein zur Anwendung im Auge eines Patienten verwendbares Erzeugnis wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gel bereitzustellen, welches eine hohe Transparenz aufweist und dennoch besonders gut sichtbar gemacht werden kann.
Ausführungsformen eines Ophthalmologie-Mikroskopiesystems zur Verwendung in einer Katarakt-Operation weisen ein Abbildungssystem, wenigstens einen Photodetektor, eine Saugvorrichtung und eine Steuerungseinrichtung auf. Das Abbildungssystem stellt wenigstens einen Abbildungsstrahlengang bereit, der ein in einer Fokusebene des Abbildungssystems plazierbares Objekt vergrößert in ein mehrdimensionales (insbesondere zweidimensionales) Abbild des Objekts abbildet. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um das Auge eines Patienten und insbesondere um eine Augenkammer des Auges handeln. Der wenigstens eine Photodetektor ist ausgebildet, Intensität von Strahlung zu detektieren und in Abhängigkeit von einer detektierten Intensität der Strahlung ein elektrisches Signal auszugeben. Bei dem Photodetektor kann es sich beispielsweise um einen CCD oder CMOS-Sensor handeln. Die Detektion der Intensität der Strahlung durch den Photodetektor kann ortsaufgelöst erfolgen. Die Saugvorrichtung weist eine Saugpumpe auf, die mit einem Saugkopf in Fluidverbindung bringbar ist, der in ein Auge eines Patienten einführbar ist. Beispielsweise kann der Saugkopf durch eine Öffnung in der Sclera in das Auge eingeführt werden. Die Steuerungseinrichtung, bei welcher es sich beispielsweise um einen Mikroprozessor handeln kann, ist ausgebildet, eine Saugleistung der Saugpumpe der Saugvorrichtung in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor ausgegebenen elektrischen Signal zu steuern. Die Steuerung der Saugleistung der Saugpumpe durch die Steuerungseinrichtung kann automatisch erfolgen.
Indem der Betrieb der Saugleistung der Saugpumpe durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit einer durch den wenigstens einen Photodetektor detektierten Strahlungsintensität erfolgt, kann eine automatische Anpassung der Saugleistung an eine Menge an abzusaugendem Substrat ermöglicht werden. Dies kann eine kontrollierte und gleichmäßige Absaugung des abzusaugenden Substrats bei gleichzeitiger Schonung des Auges ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist der Photodetektor ausgebildet, eine Intensität von Strahlung zu detektieren, die von einem im Auge des Patienten angeordneten Austauschstoff wie insbesondere einem viskoelastischen Substrat und/oder Silikonöl und/oder Perfluorcarbon abgestrahlt wird. Derartige Austauschstoffe können während der Operation in das Auge eingebracht werden. Es kann vorteilhaft sein, diese Austauschstoffe zu einem großen Teil oder vollständig aus dem Auge zu entfernen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, automatisch den Saugkopf der Saugvorrichtung in einem von dem Photodetektor erstellten Bild zu detektieren und bei der Steuerung der Leistung der Saugpumpe einen Parameter eines räumlichen Abstandes zwischen dem Saugkopf und einer Quelle zumindest eines Teils der von dem Photodetektor detektierten Strahlung zu berücksichtigen.
Der Parameter des räumlichen Abstandes kann parallel zur Objektebene gemessen sein. In anderen Worten kann der Parameter des räumlichen Abstandes einer Projektion des Abstandes auf die Objektebene entsprechen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Austauschstoff ein viskoelastisches Substrat, das wenigstens 0,1 Gew.% Chondroitinsulfat und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% Chondroitinsulfat und/oder wenigstens 0,1 Gew.% Natriumhyaluronat und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% Natriumhyaluronat und/oder wenigstens 0,1 Gew.% Hydroxypropylmethylcellulose und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% Hydroxypropylmethylcellulose und/oder wenigstens 0,1 Gew.% eines Natrium-Salzes der Hyaluronsäure und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% eines Natrium-Salzes der Hyaluronsäure enthält.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, die Saugpumpe der Saugvorrichtung so zu steuern, dass eine Saugleistung der Saugpumpe umso höher ist, je höher die durch den Photodetektor detektierte Intensität der Strahlung ist, die von dem im Auge des Patienten angeordneten Austauschstoff abgestrahlt wird. Wenn sich im Auge des Patienten eine große Menge an Austauschstoff befindet, ist ein Betrieb der Saugpumpe mit einer höheren Saugleistung möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, die Saugpumpe der Saugvorrichtung zu deaktivieren, sobald die durch den Photodetektor detektierte Intensität der Strahlung, die von dem im Auge des Patienten angeordneten Austauschstoff abgestrahlt wird, geringer als ein Grenzwert ist. Dieser Grenzwert kann beispielsweise durch einen Benutzer vorbestimmbar sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerungseinrichtung ausgebildet sein, die Saugpumpe der Saugvorrichtung zu aktivieren, sobald die durch den Photodetektor detektierte Intensität der Strahlung, die von dem im Auge des Patienten angeordneten Austauschstoff abgestrahlt wird, größer oder gleich dem Grenzwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein einheitlicher Grenzwert für die Deaktivierung und die Aktivierung der Saugpumpe verwendet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden unterschiedliche Grenzwerte für die Deaktivierung und die Aktivierung der Saugpumpe verwendet, wobei der Grenzwert für die Deaktivierung der Saugpumpe unterhalb des Grenzwertes für die Aktivierung der Saugpumpe liegt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden unterschiedliche Grenzwerte für die Deaktivierung und die Aktivierung der Saugpumpe verwendet, wobei der Grenzwert für die Deaktivierung der Saugpumpe um wenigstens 3 % und insbesondere wenigstens 5 % seines Absolutwertes unterhalb des Grenzwertes für die Aktivierung der Saugpumpe liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet Über- bzw. Unterschreitungen des Grenzwertes von kleiner 0,1 Sekunden unberücksichtigt zu lassen. Hierdurch kann vermieden werden, dass Fehler in der Detektion der Intensität der Strahlung durch den Photodetektor, oder Rauschen des von dem Photodetektor ausgegebenen Signals, zu einer Aktivierung bzw. Deaktivierung der Saugpumpe führen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Austauschstoff mit einem Fluoreszenzfarbstoff und insbesondere mit Fluorescein versetzt. Gemäß einer Ausführungsform weist der Austauschstoff wenigstens 0,01% und insbesondere wenigstens 0,05% Fluoreszenzfarbstoff auf.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem, welches ausgebildet ist, Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes hin zu einem Auge eines Patienten zu emittieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Photodetektor ausgebildet, eine Emission des Fluoreszenzfarbstoffes relativ zu einer Fluoreszenz des Glaskörpers des Auges zu detektieren und die Intensität der detektierten Emission zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem, welches einen Beleuchtungsstrahlengang bereitstellt und zumindest einen Betriebszustand aufweist, in dem in dem Beleuchtungsstrahlengang geführte Strahlung zumindest in einem Abschnitt entlang des Beleuchtungsstrahlengangs ein Anregungsband (Spektralband der Anregungsstrahlung) des Fluoreszenzfarbstoffes enthält. Zusätzlich kann der Beleuchtungsstrahlengang im Wesentlichen frei von einem Fluoreszenzband (Spektralband der Fluoreszenzstrahlung) des Fluoreszenzfarbstoffes sein.
In diesem Zusammenhang bedeutet „im Wesentlichen frei“, dass die Intensität von Strahlung im Fluoreszenzband gegenüber der Intensität von Strahlung des Anregungsbandes um wenigstens 80 % und insbesondere um wenigstens 90 % und weiter insbesondere um wenigstens 98 % reduziert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Photodetektor dann ausgebildet, eine Detektion von Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes relativ zu einer Detektion von Strahlung des Fluoreszenzbandes des Fluoreszenzfarbstoffes zu unterdrücken. Beispielsweise kann eine spektrale Empfindlichkeit des Photodetektors für alle Wellenlängen des Anregungsbandes geringer sein als 80 %, oder geringer sein als 50 %, oder geringer sein als 20 %, oder geringer sein als 10 %, oder geringer sein als 1 % einer spektralen Empfindlichkeit des Photodetektors für zumindest eine Wellenlänge des Fluoreszenzbandes.
Ferner kann dies dadurch erfolgen, dass der Photodetektor nur für Strahlung des Fluoreszenzbandes sensitiv ist, und/oder einen Filter aufweist, der für Strahlung des Anregungsbandes, nicht durchlässig ist, aber für Strahlung des Fluoreszenzbandes weitgehend durchlässig ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst das Abbildungssystem dann wenigstens ein optisches Beobachtungsfilter, welches eine Transmission von Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes relativ zu einer Transmission von Strahlung des Fluoreszenzbandes des Fluoreszenzfarbstoffes unterdrückt, und in einem Betriebszustand in wenigstens einem Abbildungsstrahlengang vor dem wenigstens einen Photodetektor angeordnet ist. Der Photodetektor kann hierbei ausgebildet sein, Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes zu detektieren.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Saugkopf und insbesondere ein Handstück des Saugkopfs eine Anzeige auf, deren Status sich in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor ausgegebenen elektrischen Signal ändert. Auf diese Weise kann einem Benutzer eine gerade durch die Steuerungseinrichtung gewählte Saugleistung angezeigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Saugkopf ausgebildet, eine Flüssigkeit aus dem Auge des Patienten abzusaugen und/oder eine Spülflüssigkeit in das Auge des Patienten abzugeben.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Saugvorrichtung ein Reservoir auf, und ist die Saugpumpe über druckfeste Leitungen sowohl mit dem Reservoir als auch mit dem Saugkopf verbunden und ausgebildet, Flüssigkeit aus dem Auge eines Patienten über eine Öffnung im Saugkopf in das Reservoir zu pumpen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem eine Spülvorrichtung mit einem Flüssigkeitsreservoir und einer Spülpumpe auf, wobei die Spülpumpe über druckfeste Leitungen mit dem Flüssigkeitsreservoir verbunden und mit dem Saugkopf verbindbar ist. Dabei ist die Spülpumpe ausgebildet, Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir zum Saugkopf zu pumpen und über eine Öffnung im Saugkopf in das Auge eines Patienten auszugeben. Die Steuerungseinrichtung ist dann weiter ausgebildet, eine Pumpleistung der Spülpumpe der Spülvorrichtung in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor ausgegebenen elektrischen Signal zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Saugkopf der Saugvorrichtung zur Emission von Ultraschall in das Auge eines Patienten ausgebildet. Hierfür kann beispielsweise im Inneren des Saugkopfs eine Ultraschallquelle angeordnet sein.
Ausführungsformen eines Verfahrens zum Betreiben eines Ophthalmologie-Mikroskopiesystems während einer Katarakt-Operation weisen die Schritte eines Detektierens von Strahlung, die von im Auge des Patienten angeordnetem viskoelastischen Substrat oder Silikonöl oder Perfluorcarbon abgestrahlt wird, und eines automatischen Einstellens der Saugleistung einer Saugpumpe einer Saugvorrichtung, die mit einem Saugkopf verbindbar ist, welcher in ein Auge eines Patienten einführbar ist, in Abhängigkeit von einer Intensität der detektierten Strahlung, auf. Das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem kann dabei den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren weiter den Schritt eines Applizierens eines mit einem Fluoreszenzfarbstoff versetzten Austauschstoffes in das Auge eines Patienten auf.
Ausführungsformen eines Computerprogrammprodukts weisen Programmschritte auf, die ausgebildet sind, das vorstehende Verfahren auszuführen, wenn sie in einen Mikroprozessor geladen sind. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise auf einem Datenträger gespeichert oder über das Internet bereitgestellt werden.
Offenbart wird in diesem Dokument weiter ein Erzeugnis zur Verwendung in einem OCT-Verfahren, wobei das Erzeugnis einen Trägerstoff zum Einführen in das Auge umfasst. Der Trägerstoff weist ein viskoelastisches Substrat oder ein Silikonöl oder ein Perfluorcarbon auf. Der Trägerstoff ist dabei mit Nanopartikeln versetzt, die von dem Trägerstoff verschieden sind.
Optional führen die Nanopartikel im sichtbaren Lichtwellenlängenbereich zu einer erhöhten Extinktion pro Zentimeter Materialstärke (mit Nanopartikeln versetzter Trägerstoff) von weniger als 6/cm, insbesondere weniger als 5/cm, weiter insbesondere weniger als 4/cm, weiter insbesondere weniger als 3/cm, weiter insbesondere weniger als 2/cm. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein Operateur in seiner visuellen Wahrnehmung durch die Nanopartikel nicht übermäßig eingeschränkt wird. Die Extinktion ist als der negative dekadische Logarithmus eines Verhältnisses von Intensitäten aus durch das Erzeugnis transmittiertem und auf das Erzeugnis einfallendem Licht im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich definiert. Außerhalb des sichtbaren Lichtwellenlängenbereichs kann die Extinktion höher sein.
Optional führen die Nanopartikel im sichtbaren Lichtwellenlängenbereich zu einer erhöhten Extinktion pro Zentimeter Materialstärke (mit Nanopartikeln versetzter Trägerstoff) von mehr als 1,25/cm, und insbesondere mehr als 1,5/cm.
Die Extinktion bemisst somit einen Grad einer Abschwächung einer Intensität von Licht, welches durch den von Licht durchstrahlbaren Bereich tritt. Die Abschwächung der Intensität von Licht, welches durch den von Licht durchstrahlbaren Bereich tritt, kann durch verschiedene physikalische Prozesse bewirkt werden. Diese physikalischen Prozesse umfassen beispielsweise Absorption, Streuung, Fluoreszenzanregung. Um die Extinktion zu bestimmen, kann beispielsweise Licht im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich auf das Erzeugnis gerichtet werden so dass es durch eine Strecke von 1 cm transmittiert. Nach Transmission wird die Intensität des transmittierten Lichts entlang im Wesentlichen der Durchstrahlungsrichtung bestimmt, um daraufhin ein Verhältnis von Intensitäten aus durch das Erzeugnis transmittiertem und auf das Erzeugnis einfallendem Licht zu bestimmen.
Die Extinktion ist eine Eigenschaft des Erzeugnisses, welche von einem Aufbau und Material entlang der Durchstrahlungsrichtung innerhalb des Erzeugnisses abhängt. Weiterhin hängt die Extinktion von einer Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Die Extinktion kann als eine integrale Größe über einen Weg des durch das Erzeugnis transmittierten Lichts entlang der Durchstrahlungsrichtung aufgefasst werden. Die Intensität I_t des transmittierten und die Intensität I_e des einfallenden Lichts ist über das Lambert-Beersche Gesetz verknüpft: $I_{t} = I_{e} \cdot exp (- τ \cdot D)$
Dabei bezeichnet τ den linearen Extinktionskoeffizienten des Erzeugnisses entlang der Durchstrahlungsrichtung und D eine Länge des Weges entlang der Durchstrahlungsrichtung. Die Extinktion ist durch folgende Gleichung gegeben: $Extinktion = - {log}_{10} (\frac{I_{t}}{I_{e}})$
Somit folgt folgende Gleichung zwischen der Extinktion und dem linearen Extinktionskoeffizienten τ: $Extinktion = \frac{1}{ln 10} \cdot τ \cdot D$
Die Extinktion wird unter Verwendung von Licht im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich bestimmt, indem die Intensität I_t des transmittierten und die Intensität I_e des einfallenden Lichts gemessen werden. Licht im sichtbaren Lichtwellenlängenbereich umfasst dabei elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen zwischen etwa 400 nm und 700 nm. Licht im nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich umfasst dabei elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen länger als 700 nm bis etwa 2,5 µm, insbesondere um etwa 1,3 µm. Die Extinktion kann in einem oder mehreren Teilbereichen des sichtbaren und nahinfraroten Lichtwellenlängenbereichs unter 6, insbesondere unter 5 pro Zentimeter durchstrahltes Erzeugnis liegen. Die Extinktion muss damit nicht in allen Teilbereichen im sichtbaren und nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich zwischen diesen Grenzen liegen.
Wird der Trägerstoff allein in Abwesenheit von Nanopartikeln mit Licht im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich über eine Länge D durchstrahlt, so liegt die Extinktion unter log₁₀2. Somit wird mindestens die Hälfte der Intensität des einfallenden Lichts durch den Trägerstoff transmittiert, wenn der Trägerstoff entlang des Weges des transmittierenden Lichts keine Nanopartikel bzw. eine vernachlässigbare Menge an Nanopartikeln umfasst. Somit ist der Trägerstoff allein im Wesentlichen transparent für Licht im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich.
Die Nanopartikel können dabei im Volumen des Trägerstoffs gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein. Die Anwesenheit der Nanopartikel in dem Trägerstoff führt dazu, dass die Extinktion erhöht wird, verglichen mit der Abwesenheit der Nanopartikel, bei der also allein der Trägerstoff vorhanden ist. Die Erhöhung der Extinktion aufgrund der Anwesenheit der Nanopartikel kann aus der Anordnung der Nanopartikel und ihrer Eigenschaften ausgerechnet werden, wie unten näher erläutert. Die erhöhte Extinktion kann einen Wert von bis 5, insbesondere bis zu 6 annehmen. Bei dem Grenzwert 6 der Extinktion in dem mindestens einen von Licht durchstrahlbaren Bereich des Erzeugnisses beträgt somit ein Verhältnis von Intensitäten des transmittierten Lichts und des einfallenden Lichts 10^-6.
Optional ist eine Reflektivität des Erzeugnisses im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich aufgrund der Anwesenheit der Nanopartikel um mindestens 0,1 %, insbesondere um mindestens 1 %, weiter insbesondere um mindestens 10 %, weiter insbesondere um mindestens 50 %, weiter insbesondere um mindestens 100 %, erhöht. Als Reflektivität wird in dieser Anmeldung ein Anteil einer Intensität von Licht verstanden, welches im Wesentlichen entgegen einer Einfallsrichtung von Licht, welches auf das Erzeugnis einfällt, von dem Erzeugnis zurückgeworfen wird. Das zurückgeworfene Licht, welches zur Bemessung der Reflektivität beiträgt, schreitet somit im Wesentlichen entgegen der Einfallsrichtung fort, wobei eine Richtung des Fortschreitens des reflektierten Lichtes von der entgegengesetzten Einfallsrichtung um bis zu 10 Grad, insbesondere bis zu 5 Grad, weiter insbesondere bis zu 2 Grad, abweichen kann. Die Erhöhung der Reflektivität um beispielsweise mindestens 10 % gegenüber dem Trägerstoff ohne Nanopartikel ist durch die Anwesenheit der Nanopartikel verursacht. Die Erhöhung der Reflektivität ermöglicht vorteilhaft ein erhöhtes Signal, wenn das Erzeugnis unter Zuhilfenahme eines OCT-Systems abgebildet wird. Durch Versetzen mit Nanopartikeln kann somit ein Erzeugnis, welches durch OCT abgebildet wird, sichtbar gemacht werden.
Optional ist der Trägerstoff ein vom Glaskörper eines Auges unterschiedliches viskoelastisches Substrat, das wenigstens 0,1 Gew.% Chondroitinsulfat und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% Chondroitinsulfat und/oder wenigstens 0,1 Gew.% Natriumhyaluronat und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% Natriumhyaluronat und/oder wenigstens 0,1 Gew.% Hydroxypropylmethylcellulose und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% Hydroxypropylmethylcellulose und/oder wenigstens 0,1 Gew.% eines Natrium-Salzes der Hyaluronsäure und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% eines Natrium-Salzes der Hyaluronsäure enthält. Ein solcher Trägerstoff weist eine Extinktion und Reflektivität auf, welche in etwa der Extinktion und Reflektivität des Glaskörpers entspricht. Somit kann ein solcher Trägerstoff in Anwesenheit der Nanopartikel gut erkannt werden.
Optional weist das Erzeugnis einen pH-Wert von zwischen 6,8 und 7,6 und insbesondere von zwischen 7,0 und 7,4 auf.
Optional haben wenigstens 80 Gew% und insbesondere wenigstens 90 Gew% der Nanopartikel eine Ausdehnung zwischen 1 nm und 100 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 50 nm, weiter insbesondere zwischen 10 nm und 20 nm. Die Nanopartikel können verschiedene Formen haben, wie etwa im Wesentlichen kugelförmig, ellipsenförmig oder ähnliches und können somit entlang verschiedene Richtungen verschiedene Durchmesser haben. Die Ausdehnung eines Nanopartikels kann als ein größter Durchmesser dieses Nanopartikels angesehen werden. Ein minimaler Durchmesser der Nanopartikel kann zwischen 1 nm und 100 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 50 nm, weiter insbesondere zwischen 10 nm und 20 nm liegen. Nanopartikel dieser Ausdehnung sind kommerziell erhältlich.
Optional weisen wenigstens 80 Gew% und insbesondere wenigstens 90 Gew% der Nanopartikel ein Metall, insbesondere Gold, Silber, Titan, Kupfer, Kobalt, Nickel und/oder Eisen auf. Zusätzlich oder alternativ können wenigstens 80 Gew% und insbesondere wenigstens 90 Gew% der Nanopartikel Silizium und/oder Sauerstoff aufweisen. Dabei können wenigstens 80 Gew% und insbesondere wenigstens 90 Gew% der Nanopartikel zu wenigstens 10 Gew.% aus Metall oder Silizium oder Sauerstoff oder zu wenigstens 10 Gew.% aus einer Kombination aus Metall und/oder Silizium und/oder Sauerstoff bestehen. Dabei kann insbesondere das Metall auf einem Silizium umfassendem Kern als Schale aufgebracht sein. Ein Vorteil von Nanopartikeln, welche ein inertes Metall, wie etwa Gold, auf ihrer Oberfläche aufweisen, ist z. B. eine biologische Verträglichkeit.
Optional wird ein oben beschriebenes Erzeugnis in einem OCT-Verfahren zum Abbilden des Erzeugnisses durch OCT verwendet. Aufgrund einer erhöhten Reflektivität des Erzeugnisses aufgrund der Anwesenheit der Nanopartikel kann das Erzeugnis mit OCT gegenüber herkömmlichen Erzeugnissen besser abgebildet werden. Insbesondere kann es so von körpereigenen Stoffen mit gleicher oder ähnlicher Extinktion und Reflektivität besser unterschieden werden.
Weiter wird in diesem Dokument ein System bereitgestellt, welches ein OCT-System mit einer Lichtquelle zum Aussenden eines OCT-Messlichtstrahls entlang eines OCT-Messlichtweges zu einem Objekt und mit einem Detektor zum Erfassen des von dem Objekt zurückkehrenden OCT-Messlichts und ein oben beschriebenes Erzeugnis umfasst. Dabei ist das Erzeugnis in dem OCT-Messlichtweg im Glaskörper oder im Augeninneren (insbesondere in der vorderen und/oder hinteren Augenkammer) eines Auges eines Patienten plazierbar. Die Lichtquelle kann Licht mit Wellenlängen im sichtbaren und/oder nahinfraroten Lichtwellenlängenbereich umfassen, wobei eine Bandbreite der Lichtquelle derart eingestellt ist, dass eine Kohärenzlänge des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes zwischen einigen Mikrometern und einigen Zehnmikrometern liegt. Ein Teil des von der Lichtquelle ausgesandten OCT-Messlichtstrahls wird entlang eines OCT-Lichtweges, welcher Spiegel, Linsen und/oder Faseroptik umfassen kann, zu einem Objekt geleitet, in welches es in Abhängigkeit der Wellenlänge und des Materials innerhalb des Objektes bis zu einer bestimmten Eindringtiefe eindringt. Ein Teil des eingedrungenen Messlichts wird in Abhängigkeit von einer Reflektivität innerhalb des Objektes zurückgeworfen und wird mit einem zweiten Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts, welcher zweite Teil an einer Referenzfläche reflektiert wird, interferometrisch überlagert. Das überlagerte Licht wird von einem Detektor erfasst und in elektrische Signale umgesetzt, welche Intensitäten des detektierten überlagerten Lichts entsprechen. Auf Grund der vergleichsweise kurzen Kohärenzlänge des OCT-Messlichts wird konstruktive Interferenz nur dann beobachtet, wenn der optische Weg, welcher von dem OCT-Messlicht zu dem Objekt hin und zurück zurückgelegt wird, sich weniger als die Kohärenzlänge des OCT-Messlichts von dem optischen Weg unterscheidet, welcher von dem zweiten Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts, welches von der Referenzfläche reflektiert wird, zurückgelegt wird.
Verschiedene Varianten eines OCT-Systems werden bereit gestellt. Die verschiedenen Varianten eines OCT-Systems unterscheiden sich in der Art und Weise, wie ein Abtasten von Strukturinformationen entlang einer Tiefenrichtung (axiale Richtung) durchgeführt wird, sowie in der Art und Weise, wie das überlagerte Licht detektiert wird.
Gemäß Time-Domain-OCT (TD-OCT) wird die Referenzfläche, an welcher der zweite Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts reflektiert wird, verlagert, um Strukturinformationen des Objekts aus verschiedenen Tiefen zu erhalten. Eine Intensität des überlagerten Lichts kann in diesem Fall von einem Fotodetektor detektiert werden.
In Frequency-Domain-OCT (FD-OCT) wird zwar der zweite Teil des von der Lichtquelle ausgesandten OCT-Messlichts ebenfalls an einer Referenzfläche reflektiert, die Referenzfläche muss jedoch nicht verlagert werden, um Strukturinformationen aus verschiedenen Tiefen innerhalb des Objekts zu erhalten. Stattdessen wird das überlagerte Licht durch ein Spektrometer in Spektralteile zerlegt, welche beispielsweise durch einen ortsauflösenden Detektor, wie etwa eine CCD-Kamera, detektiert werden. Durch Fourier-Transformation des erhaltenen Spektrums des überlagerten Lichts können Strukturinformationen des Objekts entlang der Tiefenrichtung erhalten werden (Fourier-Domain-OCT).
Eine andere Ausgestaltung von FD-OCT ist Swept-Source-OCT (SS-OCT). Hierbei wird ein Spektrum von überlagertem Licht zeitlich hintereinander aufgenommen, indem eine mittlere Wellenlänge eines sehr schmalbandigen Beleuchtungslichts kontinuierlich verändert wird und gleichzeitig das überlagerte Licht mit Hilfe einer Fotodiode detektiert wird.
Das in mindestens einem Bereich mit Nanopartikeln versetzte Erzeugnis ist in dem OCT-Messlichtweg plazierbar und damit abbildbar.
Optional umfasst das System weiterhin ein Berechnungssystem, welches geeignet ist, eine laterale Dichteverteilung des Objekts repräsentierende Daten aus dem von dem Detektor erfassten OCT-Messlicht zu bestimmen. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit eines durch das durchstrahlte Erzeugnis zurückgelegten optischen Weges erfolgen. Ein optischer Weg durch das durchstrahlte Erzeugnis entspricht einem Produkt aus einem durch das Erzeugnis zurückgelegten Weg D und dem Brechungsindex n des Erzeugnisses in dem durchstrahlbaren Bereich. Der Brechungsindex n des Erzeugnisses kann größer als 1 sein. Bei kleinen Konzentrationen der Nanopartikel kann der Brechungsindex des Erzeugnisses in erster Näherung als der Brechungsindex des Trägerstoffs angenähert werden. Im Allgemeinen hängt der Brechungsindex von der Wellenlänge des OCT-Messlichts ab. Der Brechungsindex von Vakuum ist für jede verwendete Wellenlänge exakt 1. Für Festkörper, Gels oder Flüssigkeiten liegt der Brechungsindex für sichtbares oder nahinfrarotes Licht zwischen 1,2 und 2,0. Der optische Weg des OCT-Messlichts durch das durchstrahlte Erzeugnis ist somit größer als der geometrische Weg durch das durchstrahlte Erzeugnis. Um die dadurch erzeugten Artefakte der Strukturinformationen von stromabwärts des durchstrahlten Erzeugnisses gelegenen Bereichen zu korrigieren, wird die örtliche Lage der durch das OCT-System abgebildeten Strukturen stromabwärts des bestrahlten Erzeugnisses um eine doppelte Differenz des optischen Weges durch das durchstrahlte Erzeugnis und des geometrischen Weges durch das durchstrahlte Erzeugnis durch das Prozessierungssystem verschoben, um korrigierte Strukturinformationen des Objektes zu erhalten.
Weiter wird in diesem Dokument ein Verfahren bereitgestellt, welches ein Beleuchten eines Objekts mit einem OCT-Messlichtstrahl entlang eines OCT-Messlichtweges, ein Anordnen eines oben beschriebenen Erzeugnisses in dem OCT-Messlichtweg, ein Detektieren von von dem Objekt und dem Erzeugnis zurückkehrendem OCT-Messlicht und ein Bestimmen von eine laterale Dichteverteilung des Objekts repräsentierenden Daten basierend auf dem detektierten OCT-Messlicht umfasst.
Weiter wird in diesem Dokument ein Verfahren zum Herstellen eines oben beschriebenen Erzeugnisses bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Bereitstellen eines viskoelastischen Substrats oder eines Silikonöls oder eines Perfluorcarbons als Trägerstoff und ein Versetzen des Trägerstoffs mit Nanopartikeln umfasst. Das Versetzen des Trägerstoffs mit Nanopartikeln kann beispielsweise durch Vermischen mit Nanopartikeln erfolgen. Die Nanopartikel können homogen oder inhomogen in dem Trägerstoff verteilt sein.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und „mit“, sowie deren grammatikalische Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen sind, und in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. In den Figuren werden gleiche bzw. ähnliche Elemente mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen

1A schematisch den Aufbau eines Ophthalmologie-Mikroskopiesystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
1B schematisch vergrößert den Aufbau eines Handstücks zeigt, welches mit dem Ophthalmologie-Mikroskopiesystem aus 1A gekoppelt ist;
2A schematisch den Aufbau eines OCT-Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; und
2B schematisch ein Erzeugnis zur Verwendung in dem OCT-System aus 2A zeigt.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1A und 1B eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem weist ein Gehäuse 1 auf, welches ein Abbildungssystem 100 bestehend aus einem Objektivsystem 2, einem Zoomsystem 3, einem Tubussystem 4 und einem Okularsystem 5 aufnimmt. Das Abbildungssystem 100 stellt zwei Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb bereit, welche nacheinander in dem Objektivsystem 2, dem Zoomsystem 3, dem Tubussystem 4 und dem Okularsystem 5 geführt sind. Vor dem Objektivsystem 2 kann entlang der beiden Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb eine Ophthalmoskopierlupe (nicht gezeigt) plazierbar sein.
Die Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb schneiden sich in einer Fokusebene 6 des Objektivsystems 2 unter Einschluss eines Stereowinkels α. Dieser Stereowinkel wird zwischen (in 1 nicht gezeigten) Zentralstrahlen der Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb gemessen. Je nach gewähltem Arbeitsabstand des Objektivsystems 2 beträgt der Stereowinkel α zwischen 0,5° und 10°. Die stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb bilden die Fokusebene 6 des Objektivsystems 2 und ein in der Fokusebene 6 plazierbares Objekt, wie z. B. ein Auge 61 jeweils vergrößert in je ein zweidimensionales Zwischenbild P ab, so dass bei Betrachtung beider Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb insgesamt ein vergrößerter dreidimensionaler Bildeindruck erhalten wird.
Das Objektivsystem 2 ist in der gezeigten Ausführungsform zweigliedrig ausgeführt und weist zwei optische Linsen 21, 22 auf, die nacheinander von den stereoskopischen Abbildungsstrahlengängen Ba, Bb durchsetzt werden. Dabei werden die stereoskopischen Abbildungsstrahlengängen Ba, Bb in gemeinsamen optischen Linsen 21, 22 geführt. Der Abstand zwischen den optischen Linsen 21, 22 ist entlang ihrer optischen Achse A verlagerbar, um eine Lage der Fokusebene 6 des Objektivsystems 2 anzupassen. In der gezeigten Ausführungsform beträgt der Arbeitsabstand des Objektivsystems 2 und damit der Abstand der Fokusebene 6 von dem Linsenscheitel der der Fokusebene 6 entlang der stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb am nächsten angeordneten optischen Linsen 21 des Objektivsystems 2 zwischen 150 mm und 200 mm. Die optischen Linsen 21, 22 des Objektivsystems 2 bilden die Fokusebene 6 nach unendlich ab, so dass zwischen dem Objektivsystem 2 und dem Zoomsystem 3 eine afokale Schnittstelle angeordnet ist. Es wird betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf zweigliedrige Objektivsysteme oder afokale Objektivsysteme beschränkt ist, sondern allgemein mehrgliedrige Objektivsysteme und auch nicht afokale Objektivsysteme verwendet werden können.
Das Zoomsystem 3 ist in der gezeigten Ausführungsform dreigliedrig ausgeführt und weist drei Paar optische Linsen 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b auf, die nacheinander von nur einem der beiden stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb durchsetzt werden. Somit werden die stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb im Zoomsystem 3 in getrennten optischen Linsen 31a, 32a, 33a oder 31b, 32b, 33b geführt. Der Abstand zwischen den optischen Linsen 31a, 32a, 33a bzw. 31b, 32b, 33b ist entlang ihrer optischen Achsen (nicht gezeigt) verlagerbar, um eine von dem Zoomsystem 3 bewirkte Abbildungsvergrößerung zu ändern. Es wird betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf dreigliedrige Zoomsysteme beschränkt ist, sondern allgemein mehrgliedrige Zoomsysteme verwendet werden können. Auch das Zoomsystem 3 bildet die beiden stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb insgesamt nach Unendlich ab, so dass auch zwischen dem Zoomsystem 3 und dem Tubussystem 4 eine afokale Schnittstelle angeordnet ist.
Das Tubussystem 4 weist entlang der beiden stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb jeweils zwei nacheinander durchsetzte erste und zweite Strahlteiler 43a, 46a bzw. 43b, 46b sowie Tubuslinsen 47a, 47b auf. Dabei sind die ersten Strahlteiler 43a, 43b so orientiert, dass sie einen Teil der im jeweiligen Abbildungsstrahlengang Ba, Bb geführten Strahlung herausgreifen. Die zweiten Strahlteiler 46a, 46b sind so orientiert, dass sie der im jeweiligen Abbildungsstrahlengang Ba, Bb geführten Strahlung weitere Strahlung überlagern. Die ersten und zweiten Strahlteiler 43a, 46a bzw. 43b, 46b und die Tubuslinsen 47a, 47b werden jeweils nur von einem der beiden stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb durchsetzt.
Die ersten Strahlteiler 43a, 43b führen einen Teil der im jeweiligen Abbildungsstrahlengang Ba, Bb geführten Strahlung über jeweils ein Beobachtungsfilter 42a, 42b und eine Kameraoptik 41a, 41b jeweils einem Photodetektor, z. B. einer Farbkamera 40a, 40b zu. Die Farbkameras 40a, 40b geben Bilddaten enthaltende elektrische Signale aus, welche Bilddaten das von dem Objektivsystem 2 und dem Zoomsystem 3 sowie der Kameraoptik 41a, 41b erzeugte Abbild eines Objektes wie z. B. einer vorderen Augenkammer 62 des Auges 61 repräsentieren. Die Farbkameras 40a, 40b sind vorliegend als abnehmbare Einheit ausgebildet.
Die zweiten Strahlteiler 46a, 46b überlagern der im jeweiligen Abbildungsstrahlengang Ba, Bb geführten Strahlung jeweils ein auf einer LCD-Anzeige 44a, 44b dargestelltes Bild. Hierfür ist zwischen der LCD-Anzeige 44a, 44b und dem zugehörigen dritten Strahlteiler 46a, 46b jeweils eine geeignete Optik 45a, 45b vorgesehen.
Die Tubuslinsen 47a, 47b bilden die stereoskopischen Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb jeweils in ein Zwischenbild P ab.
Die Zwischenbilder P können über optische Linsen 51a, 51b des Okularsystems 5 durch einen Benutzer betrachtet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Okularsysteme mit nur einer optischen Linse je Abbildungsstrahlengang beschränkt. Vielmehr können die Okularsysteme mehrere nacheinander durchsetze optische Linse je Abbildungsstrahlengang aufweisen.
Es wird betont, dass es sich bei den optischen Linsen des Abbildungssystems 100 um einfache Linsenelemente oder um Kittglieder handeln kann, welche Kittglieder durch dauerhaftes flächiges Verkleben von mindestens zwei optischen Linsen aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes erhalten werden.
Das Gehäuse 1 des Ophthalmologie-Mikroskopiesystems nimmt weiter ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle in Form einer Xenonlampe 12 auf, die einen Beleuchtungsstrahlengang L bereitstellt, der in der gezeigten Ausführungsform mit der optischen Achse A der optischen Linsen 21 und 22 des Objektivsystems 2 zusammenfällt und die optischen Linsen 21 und 22 des Objektivsystems 2 durchsetzt. Vor der Xenonlampe 12 ist ein schaltbares Beleuchtungsfilter 13 angeordnet. Die von der Xenonlampe 12 emittierte Strahlung weist im sichtbaren Bereich eine Bandbreite von rund 400 nm auf. Es wird betont, dass das Beleuchtungsfilter nur benötigt wird, wenn die Strahlungsquelle wie vorliegend eine breitbandige Strahlungsquelle ist. Alternativ zu der Kombination aus breitbandiger Strahlungsquelle mit dem schaltbaren Beleuchtungsfilter können auch eine oder mehrere schmalbandige Strahlungsquelle wie beispielsweise ein Laser oder eine Lichtemittierende Diode (LED) verwendet werden.
Dabei wird unter einer schmalbandigen Strahlungsquelle eine Strahlungsquelle verstanden, bei der 90% der emittierten Strahlungsleistung von Strahlung innerhalb einer Bandbreite kleiner 50 nm abgestrahlt wird.
Schließlich nimmt das Gehäuse 1 des Ophthalmologie-Mikroskopiesystems eine Steuerungseinrichtung 10 auf, welche über gestrichelt gezeigte Steuerleitungen mit den Farbkameras 40a, 40b und den LCD-Anzeigen 44a, 44b sowie einem externen 3D-Monitor 11 und einer Spül-Saug-Vorrichtung 7 verbunden ist.
Die Spül-Saug-Vorrichtung 7 weist ein Gehäuse auf, welches eine Saugvorrichtung 710 mit einer über eine (nicht gezeigte) druckfeste Leitung mit einem Reservoir 73 verbundenen Saugpumpe 71 und eine Spülvorrichtung 720 mit einer über eine (nicht gezeigte) druckfeste Leitung mit einem Flüssigkeitsreservoir 74 verbundenen Spülpumpe 72 aufnimmt. Weiter weist die Spül-Saug-Vorrichtung 7 ein Handstück 76 sowie einen an dem Handstück 76 befestigten Saugkopf 77 auf. Das Handstück 76 mit dem Saugkopf 77 ist über druckfeste Leitungen 75 mit der Saugpumpe 71 und der Spülpumpe 72 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform beinhalten die druckfesten Leitungen 75 auch Steuerleitungen zur Versorgung des Handstücks mit elektrischem Strom und mit Steuersignalen der Steuerungseinrichtung 10.
Wie aus 1B ersichtlich, weist das Handstück 76 der Spül-Saug-Vorrichtung 7 eine Anzeige in Form einer Leuchtdiode 81 auf. Weiter weist der Saugkopf 77 zwei Öffnungen 78, 79 auf, welche jeweils mit der Saugpumpe 71 bzw. der Spülpumpe 72 in Fluidverbindung stehen. Weiter ist im Handstück 76 ein Schallerzeuger 80 angeordnet, der mit dem Saugkopf 77 mechanisch gekoppelt ist.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Ophthalmologie-Mikroskopiesystems am Beispiel einer Katarakt-Operation beschrieben. Dabei wird nur ein zeitlicher Abschnitt der Katarakt-Operation beschrieben und auf eine Beschreibung anderer zeitlicher Abschnitte (wie beispielsweise Anästhesie oder Wundversorgung) verzichtet.
Zunächst gibt die Steuerungseinrichtung 10 des Ophthalmologie-Mikroskopiesystems Steuersignale aus, in deren Folge das Auge 61 eines Patienten mittels der Xenonlampe 12 mit Weißlicht beleuchtet wird; somit ist der Beleuchtungsfilter 13 nicht im Beleuchtungsstrahlengang L angeordnet. Weiter steuert die Steuerungseinrichtung 10 die Objektivlinsen 21, 22 so, dass eine Augenkammer 62 des Auges 61 des Patienten in der Fokusebene 6 des Objektivsystems 2 angeordnete ist. In der Folge wird die Augenkammer 62 über das Objektivsystem 2, das Zoomsystem 3, das Tubussystem 4 und die Okulare 5 bzw. die Farbkameras 40a, 40b vergrößert abgebildet. Dabei sind die Beobachtungsfilter 42a, 42b nicht vor den Farbkameras 40a, 40b angeordnet. Die von den Farbkameras 40a, 40b erzeugten Bilddaten werden als elektrische Signale an die Steuerungseinrichtung 10 ausgegeben und von dieser auf dem 3D-Monitor 11 angezeigt.
Anschließend wird die Hornhaut des Auges 61 mittels eines Skalpells aufgeschnitten und der Saugkopf 77 der Spül-Saug-Vorrichtung 7 in die Augenkammer 62 eingebracht.
Infolge einer Benutzereingabe über eine nicht gezeigte Benutzerschnittstelle (wie beispielsweise einen Fußschalter) aktiviert die Steuerungseinrichtung 10 den in dem Handstück 76 angeordneten Schallerzeuger 80, welcher über den Saugkopf 76 Ultraschall in das Innere der Augenkammer 62 abgibt. Dieser Ultraschall zertrümmert eine (nicht gezeigte) Linse des Auges 61 des Patienten. Um die Trümmerstücke der Linse aus dem Auge 61 zu entfernen, aktiviert die Steuerungseinrichtung 10 nun die Spülpumpe 72 der Spül-Saug-Vorrichtung 7. Die Spülpumpe 72 spült über die Öffnung 79 im Saugkopf 77 in der vorliegenden Ausführungsform als Austauschstoff ein mit 0,05% Fluorescein versetztes viskoelastisches Substrat 63, welches sich in dem Flüssigkeitsreservoir 74 befindet, in die Augenkammer 62.
Anschließend steuert die Steuerungseinrichtung 10 den Beleuchtungsfilter 13 so, dass dieser im Beleuchtungsstrahlengang L angeordnet ist. Der Beleuchtungsfilter 13 weist eine Transparenz von größer 90% für Strahlung mit Wellenlängen aus dem Anregungsband von Fluorescein und eine Transparenz von kleiner 3% für Strahlung mit Wellenlängen aus dem Fluoreszenzband von Fluorescein auf. Zusätzlich steuert die Steuerungseinrichtung 10 die Beobachtungsfilter 42a, 42b so, dass diese vor den Farbkameras 40a, 40b angeordnet werden. Die Beobachtungsfilter 42a, 42b weisen eine Transparenz von kleiner 2% für Strahlung mit Wellenlängen aus dem Anregungsband von Fluorescein und eine Transparenz von größer 95% für Strahlung mit Wellenlängen aus dem Fluoreszenzband von Fluorescein auf. Aufgrund dieser Abstimmung des Beleuchtungsfilters 13 und der Beobachtungsfilter 42a, 42b ist eine von den Farbkameras 40a, 40b gemessene Intensität detektierter Strahlung überwiegend auf Fluoreszenzstrahlung des mit Fluorescein versetzten viskoelastischen Substrats 63 zurückzuführen. Die Steuerungseinrichtung 10 vergleicht die von den Farbkameras 40a, 40b ausgegebenen elektrischen Signale mit einem durch einen Benutzer vorgegebenen Grenzwert, um festzustellen, ob die durch die Farbkameras 40a, 40b detektierte Intensität der Fluoreszenzstrahlung größer oder gleich dem Grenzwert ist. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob und wieviel mit Fluorescein versetztes viskoelastisches Substrat 63 in die Augenkammer 62 hineingepumpt wurde.
Sobald der Grenzwert überschritten wird, deaktiviert die Steuerungseinrichtung 10 die Spülpumpe 72 und aktiviert die Steuerungseinrichtung 10 die Saugpumpe 71, welche über die Öffnung 78 im Saugkopf 77 das mit Fluorescein versetzte viskoelastische Substrat 63 zusammen mit Trümmerstücken der Linse in das Reservoir 73 absaugt. Dabei stellt die Steuerungseinrichtung 10 die verwendete Saugleistung der Saugpumpe 71 umso höher ein, je höher die durch die Farbkameras 40a, 40b detektierte Intensität der Fluoreszenzstrahlung ist. Sobald der Grenzwert wieder unterschritten wird, deaktiviert die Steuerungseinrichtung 10 die Saugpumpe 71. Hierdurch wird verhindert, dass zuviel Flüssigkeit aus dem Auge 61 des Patienten abgesaugt wird. Um einem Benutzer die Aktivierung der Saugpumpe 71 und die von der Steuerungseinrichtung 10 gewählte Saugleistung anzuzeigen, steuert die Steuerungseinrichtung 10 die Leuchtdiode 81 so, dass je nach Saugleistung eine andere Farbe abgestrahlt wird.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die Steuerungseinrichtung 10 in den von der Farbkameras 40a, 40b ausgegebenen Bilddaten durch digitale Bildverarbeitung einen Abstand des freien Endes des Saugkopfs 77 zu dem mit Fluorescein versetzten viskoelastischen Substrat 63 und berücksichtigt diesen Abstand bei der Auswahl der Saugleistung der Saugpumpe 71. Beispielsweise kann die Saugleistung reduziert oder die Saugpumpe 71 ganz abgeschaltet werden, wenn der Abstand zwischen dem freien Ende des Saugkopfs 77 und dem mit Fluorescein versetzten viskoelastischen Substrat 63 einen Grenzwert überschreitet.
Schließlich blendet die Steuerungseinrichtung 10 über die LCD-Displays 44a, 44b Informationen über die durch die Saugpumpe 71 abgesaugte Menge an mit Fluorescein versetztem viskoelastischen Substrat 63 in die Beobachtungsstrahlengänge Ba, Bb ein.
Auch wenn vorstehend ein Stereomikroskopiesystem mit einem Paar stereoskopischer Abbildungsstrahlengänge Ba, Bb beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht begrenzt. Alternativ können mehrere Paare stereoskopischer Strahlengänge bereitgestellt werden. Weiter alternativ kann es sich auch um ein monoskopisches System mit nur einem Abbildungsstrahlengang handeln.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
2A illustriert schematisch in vereinfachter Darstellung ein OCT-System 100, welches zur Untersuchung eines menschlichen Auges 102 verwendet wird. Insbesondere kann das OCT-System 100 vorteilhaft während einer Augenoperation, insbesondere einer Kataraktoperation, eingesetzt werden. Bei der in 2A schematisch illustrierten Ausführungsform eines OCT-Systems handelt es sich um ein Fourier-Domain-OCT-System (FD-OCT-System), welches auch bisweilen als Spektral-Domain-OCT-System bezeichnet wird. Andere Ausführungsformen umfassen ein Swept-Source-OCT-System (SS-OCT-System) oder ein Time-Domain-OCT-System (TD-OCT-System).
Das OCT-System 100 umfasst eine Lichtquelle 103, welche OCT-Messlicht 105 gemäß einem bestimmten Spektrum erzeugt. Die Lichtquelle 103 umfasst eine Superlumineszensdiode, welche ausgebildet ist, OCT-Messlicht 105 zu erzeugen, welches ein Spektrum mit einer mittleren Wellenlänge und einer spektralen Breite aufweist. Die mittlere Wellenlänge liegt bei etwa 1000 nm und hat eine spektrale Breite von 20 bis 30 nm. Statt der Verwendung einer Superlumineszensdiode kann die Lichtquelle 103 alternativ auch eine Weißlichtquelle umfassen, und weiterhin in einem OCT-Messstrahlengang angeordnete spektrale Filter, um OCT-Messlicht näherungsweise des oben beschriebenen Spektrums bereitzustellen. Über die optische Faser 104 wird das von der Lichtquelle 103 erzeugte OCT-Messlicht 105 dem faseroptischen Teiler/Koppler 107 zugeführt. Der faseroptische Teiler/Koppler 107 ist konfiguriert, das OCT-Messlicht 105 in zwei Lichtteile 109 und 115 zu teilen. Lichtteil 109 wird über die optische Faser 104 zu einer reflektierenden Referenzfläche 111 geführt, an welcher der Lichtteil 109 reflektiert wird, um den Lichtteil 109' zu bilden. Die Referenzfläche 111 ist in durch einen Doppelteil 112 angedeuteten Richtungen verlagerbar, um eine von den Lichtteilen 109 und 109' zurückgelegte Weglänge verändern zu können.
Der andere von dem OCT-Messlicht 105 abgeteilte Lichtteil 115 wird über eine optische Faser 104 zu einem Scanner 108 mit einer Beleuchtungsoptik geführt. Der Scanner 108 mit Beleuchtungsoptik ist ausgebildet, einen fokussierten OCT-Messlichtstrahl 116 zu bilden, welcher in einem Untersuchungsbereich eine definierte Querschnittsausdehnung hat, etwa 10 µm bis 50 µm. Der Scanner 108 mit Beleuchtungsoptik kann auch ausgebildet sein, einen aus parallelen Lichtstrahlen gebildeten Messlichtstrahl 116 zu bilden, insbesondere, wenn ein hinterer Bereich des Auges, wie etwa die Retina, untersucht werden soll.
Der Scanner 108 mit Beleuchtungsoptik ist weiterhin ausgebildet, das OCT-Messlichtbündel 116 lateral über ein Untersuchungsfeld des menschlichen Auges 102 zu führen. Dazu kann der Scanner 108 einen oder mehrere Spiegel umfassen, welche um verschiedene Achsen verschwenkbar sind.
Das OCT-Messlichtbündel 116 interagiert mit Strukturen des menschlichen Auges 102, wie etwa der Hornhaut 113, der Iris 114, dem Kapselsack 117, einem mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoff 119, sowie einem Saugkopf 121, dessen Saugöffnung 121' in der Nähe des Kapselsacks 117 angeordnet ist. Das Interagieren des OCT-Messlichtbündels 116 umfasst verschiedene physikalische Prozesse, wie etwa Streuung, Reflektion und Absorption. Ein Teil des eingestrahlten OCT-Messlichtbündels 116 wird in einer im Wesentlichen entgegengesetzten Richtung zurück reflektiert, von dem Scanner 108 aufgefangen und zurück in die optische Faser 104 als Licht 116' geleitet.
Das Licht 116' trägt Strukturinformationen aus dem Untersuchungsbereich des Auges, in welchen das OCT-Messlichtbündel 116 eingedrungen ist. Licht 116' wird zu dem faseroptischen Teiler/Koppler 107 geführt, wo es dem Lichtteil 109', welcher von der Referenzfläche 111 reflektiert wurde, überlagert wird, um überlagertes Licht 125 zu bilden. Über die optische Faser 104 wird das überlagerte Licht 125 zu einem Spektrometer 127 geführt. Das Spektrometer 127 umfasst eine Dispersionsvorrichtung 129, um das überlagerte Licht 125 spektral in räumlich getrennte Lichtteile 130 zu dispergieren. Jeder Lichtteil 130 umfasst Lichtwellen mit Wellenlängen aus einem bestimmten Wellenlängenbereich. Insbesondere sind die Wellenlängenbereiche verschiedener Lichtteile 130 verschieden. Die räumlich getrennten Lichtteile 130 werden von dem ortsauflösenden Detektor 131 detektiert, welcher eine Mehrzahl von Pixeln bereitstellt, um getrennt Intensitäten der verschiedenen räumlich getrennten Lichtteile 130 zu registrieren und daraus elektrische Signale zu erzeugen.
Die elektrischen Signale werden über eine Signalleitung 139 an ein Steuerungs- und Verarbeitungssystem 133 übermittelt, welches ausgebildet ist, die elektrischen Signale zu verarbeiten und daraus eine Struktur des Untersuchungsbereichs des Auges repräsentierende Daten zu bestimmen. Die Intensitäten der detektierten spektralen Lichtteile 130 repräsentieren nämlich ein Spektrum des überlagerten Lichts 125, woraus nach Hintergrundsubtraktion, spektralem Resampling und Bestimmen einer Fourier-Transformation Strukturinformationen entlang einer Tiefenrichtung 123 bestimmbar sind. Das Steuerungs- und Verarbeitungssystem 133 kann auch ausgebildet sein, über eine Signalleitung 135 eine Veränderung der Charakteristik der Lichtquelle 103 hinsichtlich ihres Spektrums zu steuern und kann weiterhin ausgebildet sein, über eine Signalleitung 137 eine Dispersionsstärke der Dispersionsvorrichtung 129 zu ändern. Aus die Struktur des Untersuchungsgebietes des Auges 102 repräsentierenden Daten kann eine Abbildung des Untersuchungsgebiets des Auges erhalten werden, welche beispielsweise auf einem Monitor dargestellt werden kann (nicht illustriert). Diese Darstellung kann beispielsweise eine Volumendarstellung oder eine Schnittbilddarstellung umfassen.
Ausführungsformen stellen Erzeugnisse bereit, welche vorteilhaft während einer Untersuchung oder einer Operation unter Zuhilfenahme des OCT-Systems 100 eingesetzt werden können. Die Erzeugnisse weisen einerseits eine geeignete Reflektivität auf, um durch das OCT-System 100 abgebildet werden zu können, schwächen andererseits jedoch das OCT-Messlichtbündel 116 nur insoweit, als stromabwärts liegende anatomische Strukturen des Auges 102 durch das OCT-System 100 noch detektierbar und somit abbildbar bleiben.
In der gezeigten Ausführungsform ist in den Kapselsack 117 des Auges hierzu ein Trägerstoff 119 in Form von Silikonöl eingebracht, welches mit Nanopartikeln versetzt ist, die zu einer Erhöhung des von dem OCT-System 100 erfassbaren Signals des Trägerstoffs 119 führen, verglichen mit einem Trägerstoff ohne zugesetzte Nanopartikel.
In den Kapselsack 117 ist ein Saugkopf 121 einer Absaugvorrichtung 122 eingebracht, welche zum Absaugen einer zertrümmerten natürlichen Linse aus dem Kapselsack 117 während einer Kataraktoperation vorgesehen ist. Die Absaugvorrichtung 122 kann als Phakohandstück ausgebildet sein, welches Phakoemulsifikation ermöglicht, bei der eine Absaugung von Linsenfragmenten integriert im Phakohandstück erfolgen kann.
Unter Beobachtung durch das OCT-System 100 führt ein Operateur mittels eines Phakohandstückes 124 die Absaugvorrichtung 122 und insbesondere die Saugöffnung 121' des Saugkopfs 121 an das Operationsgebiet heran, um die Saugöffnung 121' möglichst nahe an eine am Kapselsack 117 ausgeführte Inzision heranzuführen, um eine zuvor zertrümmerte natürliche Linse abzusaugen. Der erhöhte Kontrast des abgebildeten mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoffs 119 erleichtert dem Operateur eine genauere Positionierung der Saugöffnung 121' des Saugkopfes 121 im Bereich des Trägerstoffs 119 und damit eine vollständige Entfernung des Trägerstoffs 119 aus dem Auge 102.
Während einer Untersuchung des Auges 102 ist der mit Nanopartikeln versetzte Trägerstoff 119 in einem Strahlengang des Messlichtbündels 116 des OCT-Systems 100 angeordnet. Eine Intensität des auf den mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoff 119 einfallenden OCT-Messlichtbündels 116 ist mit I_e bezeichnet, eine Intensität des durch den mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoff 119 transmittierten OCT-Messlichtbündels ist mit I_t bezeichnet. Aufgrund der Anwesenheit der Nanopartikel im Trägerstoff 119 ist die Intensität I_t des transmittierten OCT-Messlichts kleiner als die Intensität I_e des einfallenden OCT-Messlichts. Die in Gleichung (2) oben definierte Extinktion kann einen Wert von bis zu 10 annehmen. Trotz dieser starken Abschwächung der Intensität des OCT-Messlichtbündels 116 nach Durchtritt durch den mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoff 119 kann eine stromabwärts des mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoffs 119 gelegene anatomische Struktur des Auges 102, hier der Kapselsack 117, durch das OCT-System 100 aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit detektiert werden.
Die Empfindlichkeit eines OCT-Systems wird im Allgemeinen als die minimale Reflektivität des Probenarmes des Interferometers definiert, bei welcher das Signal zu Rauschverhältnis 1 wird. Anstatt die minimale Probenarmreflektivität zu bestimmen kann stattdessen die maximale Dämpfung oder Extinktion des OCT-Messlichtbündels bestimmt werden, bei welcher ein idealer Spiegel durch OCT-Messlicht einer Intensität I_t gerade noch detektiert werden kann. Somit ergibt sich für die in Dezibel angegebene Empfindlichkeit $Empfindlichkeit = - 10 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{t}}{I_{e}})$
Empfindlichkeiten moderner OCT-Systeme sind in der Veröffentlichung „Performance of fourier domains vs. time domain optical coherence tomography“, R. Leitgeb et al, Optics Express, Vol. 11, No. 8, Seiten 889 bis 894, untersucht worden. Es kann eine Empfindlichkeit bis zu 108 dB erreicht werden. Aus Gleichungen (2) und (4) ergibt sich wegen des doppelt durch das Erzeugnis durchlaufenden Weges für die maximale Extinktion eines Erzeugnisses, wenn stromabwärts liegende Strukturen gerade noch detektiert werden sollen: $max . Extinktion = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{10} \cdot Empfindlichkeit$
Ist somit die Extinktion des mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoffs 119 entlang der durch die Richtung des einfallenden OCT-Messlichtbündels 116 gegebenen Durchstrahlungsrichtung kleiner als die durch Gleichung (5) definierte maximale Extinktion, also insbesondere kleiner als 5, so sollte eine durch den Kapselsack 117 gegebene Grenzfläche durch das abbildende OCT-System 100 detektierbar sein.
Dabei entspricht der Brechungsindex n des mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoffs 119 weitgehend dem Brechungsindex n_M des umgebenden Mediums (hier des Kammerwassers innerhalb des Auges) .
In 2B ist schematisch die Herstellung eines mit Nanopartikeln versetzten Trägerstoffes 119 gezeigt.
Ein Trägerstoff 150 ohne Nanopartikeln (hier Perfluorcarbon) wird mit Nanopartikeln 151 (hier Goldkügelchen mit 100 nm Durchmesser) verrührt, so dass sich eine Schlemme bildet. Dabei ist die Menge an Nanopartikeln 151 so gewählt, dass die Nanopartikel 151 zu einer erhöhten Extinktion pro durchstrahlten Zentimeter von weniger als 6 führen, und eine Reflektivität des Erzeugnisses im sichtbaren Lichtwellenlängenbereich aufgrund der Anwesenheit der Nanopartikel 151 um mindestens 10 % erhöht ist.

Claims

Ophthalmologie-Mikroskopiesystem zur Verwendung in einer Katarakt-Operation, aufweisend: ein Abbildungssystem (100), welches wenigstens einen Abbildungsstrahlengang (Ba, Bb) bereitstellt, der ein in einer Fokusebene (6) des Abbildungssystems (100) plazierbares Objekt (62) vergrößert in ein mehrdimensionales Abbild des Objekts (62) abbildet; wenigstens einen Photodetektor (40a, 40b), der ausgebildet ist, eine Intensität einer in wenigstens einem Abbildungsstrahlengang (Ba, Bb) geführten Strahlung zu detektieren und ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von detektierter Strahlungsintensität auszugeben; eine Saugvorrichtung (710), mit einer Saugpumpe (71), die mit einem Saugkopf (77) verbindbar ist, wobei der Saugkopf (77) in ein Auge (61) eines Patienten einführbar ist; und eine Steuerungseinrichtung (10), wobei die Steuerungseinrichtung (10) ausgebildet ist, eine Saugleistung der Saugpumpe (71) der Saugvorrichtung (710) in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor (40a, 40b) ausgegebenen elektrischen Signal zu steuern; dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor (40a, 40b) ausgebildet ist, eine Intensität von Strahlung zu detektieren, die von einem im Auge (61) des Patienten angeordnetem Austauschstoff (63) abgestrahlt wird, wobei der Austauschstoff (63) insbesondere aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfasst: ein viskoelastisches Substrat, ein Silikonöl, Perfluorcarbon.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach Anspruch 1, wobei das viskoelastische Substrat wenigstens 0,1 Gew.% und insbesondere wenigstens 0,5 Gew.% von einem oder mehreren der folgenden Stoffe enthält: Chondroitinsulfat, Natriumhyaluronat, Hydroxypropylmethylcellulose, ein Natrium-Salz der Hyaluronsäure.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Saugpumpe (71) der Saugvorrichtung (710) so zu steuern, dass eine Saugleistung der Saugpumpe (71) umso höher ist, je höher die durch den Photodetektor (40a, 40b) detektierte Intensität der Strahlung ist, die von dem im Auge des Patienten angeordneten Austauschstoff (63) abgestrahlt wird.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Steuerungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Saugpumpe (71) der Saugvorrichtung (710) zu deaktivieren, sobald die durch den Photodetektor (40a, 40b) detektierte Intensität der Strahlung, die von dem im Auge (61) des Patienten angeordneten Austauschstoff (63) abgestrahlt wird, geringer als ein vorbestimmter Grenzwert ist.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei die Steuerungseinrichtung (10) ausgebildet ist, die Saugpumpe (71) der Saugvorrichtung (710) zu aktivieren, sobald die durch den Photodetektor (40a, 40b) detektierte Intensität der Strahlung, die von dem im Auge (61) des Patienten angeordneten Austauschstoff (63) abgestrahlt wird, einen Grenzwert erreicht oder überschreitet.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Austauschstoff (63) mit einem Fluoreszenzfarbstoff und insbesondere mit Fluorescein versetzt ist.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach Anspruch 6, wobei das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem (12) umfasst, welches einen Beleuchtungsstrahlengang (L) bereitstellt und wenigstens einen Betriebszustand aufweist, in dem in dem Beleuchtungsstrahlengang (L) geführte Strahlung zumindest in einem Abschnitt entlang des Beleuchtungsstrahlengangs (L) ein Anregungsband des Fluoreszenzfarbstoffes enthält und gleichzeitig im Wesentlichen frei von einem Fluoreszenzband des Fluoreszenzfarbstoffes ist; und wobei der Photodetektor (40a, 40b) ausgebildet ist, eine Detektion von Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes relativ zu einer Detektion von Strahlung des Fluoreszenzbandes des Fluoreszenzfarbstoffes zu unterdrücken.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach Anspruch 6, wobei das Abbildungssystem (100) wenigstens ein optisches Beobachtungsfilter (42a, 42b) umfasst, welches eine Transmission von Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes relativ zu einer Transmission von Strahlung des Fluoreszenzbandes des Fluoreszenzfarbstoffes unterdrückt, und in einem Betriebszustand in wenigstens einem Abbildungsstrahlengang (Ba, Bb) vor dem wenigstens einen Photodetektor (40a, 40b) angeordnet ist; wobei das Ophthalmologie-Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem (12) umfasst, welches einen Beleuchtungsstrahlengang (L) bereitstellt und wenigstens einen Betriebszustand aufweist, in dem in dem Beleuchtungsstrahlengang (L) geführte Strahlung zumindest in einem Abschnitt entlang des Beleuchtungsstrahlengangs (L) ein Anregungsband des Fluoreszenzfarbstoffes enthält und gleichzeitig im Wesentlichen frei von einem Fluoreszenzband des Fluoreszenzfarbstoffes ist; und wobei der Photodetektor (40a, 40b) ausgebildet ist, Strahlung des Anregungsbandes des Fluoreszenzfarbstoffes und insbesondere eine Intensität dieser Strahlung zu detektieren.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Saugkopf (77) eine Anzeige (80) aufweist, deren Status sich in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor (40a, 40b) ausgegebenen elektrischen Signal ändert.
Ophthalmologie-Mikroskopiesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter aufweisend eine Spülvorrichtung (720), mit einem Flüssigkeitsreservoir (74) und einer Spülpumpe (72), wobei die Spülpumpe (72) über druckfeste Leitungen mit dem Flüssigkeitsreservoir (74) verbunden und mit dem Saugkopf (77) verbindbar ist, wobei die Spülpumpe (72) ausgebildet ist, Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir (74) zum Saugkopf (77) zu pumpen und über eine Öffnung im Saugkopf (77) in das Auge (61) eines Patienten auszugeben; und wobei die Steuerungseinrichtung (10) ausgebildet ist, eine Pumpleistung der Spülpumpe (72) der Spülvorrichtung (720) in Abhängigkeit von dem von dem Photodetektor (40a, 40b) ausgegebenen elektrischen Signal zu steuern.
Verfahren zum Betreiben eines Ophthalmologie-Mikroskopiesystems während einer Katarakt-Operation, insbesondere eines Ophthalmologie-Mikroskopiesystems mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend die folgenden Schritte: Detektieren von Strahlung, die von im Auge eines Patienten angeordnetem viskoelastischen Substrat oder Silikonöl oder Perfluorcarbon abgestrahlt wird; und automatisches Einstellen der Saugleistung einer Saugpumpe einer Saugvorrichtung, die mit einem Saugkopf verbindbar ist, welcher in ein Auge eines Patienten einführbar ist, in Abhängigkeit von einer Intensität der detektierten Strahlung.