DE102014222629A1 - Examine an object with OCT scanning light beams - Google Patents

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    • A61B3/102Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) für das Untersuchen eines Objekts (16) mit einem OCT-System (26) für das Abtasten eines in einem Objektbereich (17) angeordneten Objektbereichvolumens (38) mit einem OCT-Abtaststrahl (28). In der Vorrichtung (10) gibt es eine Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38). Erfindungsgemäß weist die Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) eine Anzeigeeinheit (70) für das Visualisieren eines Modells (77) des Objekts (16) in dem Objektbereich (17) auf, mit der die Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) in Bezug auf das Modell (77) des Objekts (16) zur Anzeige gebracht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) eine Funktionseinheit (41) für das Erfassen einer Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) sowie eine Rechnereinheit (42) enthalten, die aus der erfassten Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) ein dem OCT-System zugeführtes Steuersignal (S) berechnet, um bei einer Verlagerung (ΔX, Δφ) des Objekts (16) den OCT-Abtaststrahl (28) dem Objekt (16) nachzuführen.The invention relates to a device (10) for examining an object (16) with an OCT system (26) for scanning an object area volume (38) arranged in an object area (17) with an OCT scanning beam (28). In the device (10) there is a device (40) for adjusting the position (P) of the object area volume (38) scanned with the OCT scanning beam (28) in the object area (17). According to the invention, the means (40) for adjusting the position (P) of the object area volume (38) scanned with the OCT scanning beam (28) in the object area (17) comprises a display unit (70) for visualizing a model (77) of the object (16) in the object area (17), with which the position (P) of the object area volume (38) scanned with the OCT scanning beam (28) in the object area (17) with respect to the model (77) of the object (16 ) can be displayed. Alternatively or additionally, the device (40) for adjusting the position (P) of the object area volume (38) scanned with the OCT scanning beam (28) in the object area (17) can comprise a functional unit (41) for detecting a position and / or Orientation (X, φ) of the object (16) and a computer unit (42) which calculates from the detected position and / or orientation (X, φ) of the object (16) a control signal (S) supplied to the OCT system, in order to track the OCT scanning beam (28) to the object (16) during a displacement (ΔX, Δφ) of the object (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Untersuchen eines Objekts mit einem OCT-System für das Abtasten eines in einem Objektbereich angeordneten Objektbereichvolumens mit einem OCT-Abtastlichtstrahl und mit einer Einrichtung für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtastlichtstrahl in dem Objektbereich abgetasteten Objektbereichvolumens. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Visualisieren der Position (P) eines mit einem OCT-Abtastlichtstrahl in einem Objektbereich abgetasteten Objektbereichvolumens sowie ein Verfahren zum Einstellen der Position (P) eines mit einem OCT-Abtastlichtstrahl abgetasteten Objektbereichvolumens in einem Objektbereich. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln für das Durchführen dieser Verfahren.The invention relates to a device for examining an object with an OCT system for scanning an object area volume arranged in an object area with an OCT scanning light beam and with a device for adjusting the position (P) of the OCT scanning light beam in the object area scanned object area volume. Moreover, the invention also relates to a method for visualizing the position (P) of an object area volume scanned with an OCT scanning light beam in an object area, and a method for adjusting the position (P) of an object area volume scanned with an OCT scanning light beam in an object area. Moreover, the invention relates to a computer program with program code means for carrying out these methods.

Aus der der EP 0 815 801 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Diese Vorrichtung ist als ein Operationsmikroskop ausgebildet und weist ein OCT-System auf, das einen OCT-Abtaststrahlengang aus kurzkohärenter Laserstrahlung erzeugt. Das OCT-System enthält eine Analyseeinheit zur Auswertung von Interferenzsignalen. Es umfasst eine Einrichtung zum Scannen des OCT-Abtaststrahlengangs mit zwei Scanspiegeln, die um zwei Bewegungsachsen verstellt werden können. Der OCT-Abtaststrahlengang in dem Operationsmikroskop ist über einen Teilerspiegel in den Beleuchtungsstrahlengang des Operationsmikroskops eingekoppelt. Er wird mit diesem durch das Mikroskophauptobjektiv hindurch zu einem Objektbereich in einem Patientenauge gelenkt.From the the EP 0 815 801 a device of the type mentioned is known. This device is designed as a surgical microscope and has an OCT system that generates an OCT scanning beam of short-coherent laser radiation. The OCT system contains an analysis unit for the evaluation of interference signals. It comprises a device for scanning the OCT scanning beam path with two scanning mirrors, which can be adjusted by two axes of movement. The OCT scanning beam path in the surgical microscope is coupled via a splitter mirror in the illumination beam path of the surgical microscope. He is guided with this through the microscope main objective to an object area in a patient's eye.

Ein OCT-System erlaubt mittels optischer Kohärenztomographie die nichtinvasive Messung und Darstellung von Strukturen innerhalb eines Gewebes. Als optisches bildgebendes Verfahren ermöglicht die optische Kohärenztomographie insbesondere Schnitt- oder Volumenbilder von biologischem Gewebe mit Mikrometerauflösung zu erzeugen. Ein entsprechendes OCT-System umfasst eine Quelle für zeitlich inkohärentes und räumlich kohärentes Licht mit einer Kohärenzlänge Ic, die einem Probenstrahlengang und einem Referenzstrahlengang zugeführt wird. Der Probenstrahlengang ist auf das zu untersuchende Gewebe gerichtet. In dem OCT-System wird Laserstrahlung, die aufgrund von Streuzentren im Gewebe in den Probenstrahlengang zurückgestrahlt wird, mit Laserstrahlung aus dem Referenzstrahlengang überlagert. Durch die Überlagerung entsteht ein Interferenzsignal. Aus diesem Interferenzsignal lässt sich die Position von Streuzentren für die Laserstrahlung im untersuchten Gewebe bestimmen.An OCT system uses optical coherence tomography to enable the non-invasive measurement and visualization of structures within a tissue. In particular, as an optical imaging technique, optical coherence tomography allows to produce slice or volume images of micrometer-resolution biological tissue. A corresponding OCT system comprises a source of temporally incoherent and spatially coherent light having a coherence length I c , which is supplied to a sample beam path and a reference beam path. The sample beam path is directed to the tissue to be examined. In the OCT system, laser radiation, which is reflected back into the sample beam path due to scattering centers in the tissue, is superimposed with laser radiation from the reference beam path. The overlay creates an interference signal. From this interference signal, the position of scattering centers for the laser radiation in the examined tissue can be determined.

Für OCT-Systeme ist das Bauprinzip des "Time-Domain OCT" und des "Fourier-Domain OCT" bekannt.For OCT systems, the construction principle of "Time-Domain OCT" and "Fourier-Domain OCT" is known.

Der Aufbau eines "Time-Domain OCT" ist beispielsweise in der US 5,321,501 anhand von 1a auf Sp. 5, Z. 40–Sp. 11, Z. 10 beschrieben. In einem solchen System wird die optische Weglänge des Referenzstrahlenganges über einen schnell beweglichen Referenzspiegel fortlaufend variiert. Das Licht aus Proben- und Referenzstrahlengang wird auf einem Photodetektor überlagert. Wenn die optischen Weglängen von Proben- und Referenzstrahlengang übereinstimmen, entsteht auf dem Photodetektor ein Interferenzsignal.The structure of a "time-domain OCT" is for example in the US 5,321,501 based on 1a on Sp. 5, Z. 40-Sp. 11, Z. 10 described. In such a system, the optical path length of the reference beam path is continuously varied via a fast-moving reference mirror. The light from the sample and reference beam path is superimposed on a photodetector. When the optical path lengths of the sample and reference beam paths coincide, an interference signal is produced on the photodetector.

Ein "Fourier-Domain OCT" ist beispielsweise in der WO 2006/10544 A1 erläutert. Um die optische Weglänge eines Probenstrahlenganges zu vermessen, wird wiederum Licht aus dem Probenstrahlengang Licht aus einem Referenzstrahlengang überlagert. Im Unterschied zu einem "Time-Domain OCT" wird jedoch für eine Messung der optischen Weglänge des Probenstrahlenganges das Licht aus Proben- und Referenzstrahlengang nicht direkt einem Detektor zugeführt, sondern zunächst mittels eines Spektrometers spektral zerlegt. Die so erzeugte spektrale Intensität des überlagerten Signals aus Proben- und Referenzstrahlengang wird dann mit einem Detektor erfasst. Durch Auswerten des Detektorsignals kann wiederum die optische Weglänge des Probenstrahlenganges ermittelt werden.A "Fourier-Domain OCT" is for example in the WO 2006/10544 A1 explained. In order to measure the optical path length of a sample beam path, in turn light from the sample beam path light is superimposed from a reference beam path. In contrast to a "time-domain OCT", however, for a measurement of the optical path length of the sample beam path, the light from sample and reference beam path is not fed directly to a detector, but first spectrally dissected by means of a spectrometer. The thus generated spectral intensity of the superimposed signal from the sample and reference beam path is then detected by a detector. By evaluating the detector signal, in turn, the optical path length of the sample beam path can be determined.

Bekannte OCT-Systeme ermöglichen es zwar, durch das Einstellen der Länge des Referenzstrahlengangs in der Richtung der optischen Achse des OCT-Abtastlichtstrahls die mit dem OCT-Abtastlichtstrahl detektierte Abtastzone in einem Objektbereich zu verlagern und den OCT-Abtastlichtstrahl manuell in zu der optischen Achse senkrechten Richtungen über das Objektbereichvolumen zu bewegen. Auf diese Weise können Strukturen eines Patientenauges wie z. B. die Retina, die eine geringe Tiefenausdehnung haben, mit einer guten Auflösung und einem hohen Kontrast visualisiert werden. Dort jedoch, wo die Strukturen des Patientenauges eine große Flächen- und Tiefenausdehnung haben, wie etwa im Bereich der Kornea, des Kapselsacks oder der Sklera, ist es für eine Beobachtungsperson, etwa einem Ophthalmologen oder Operateur sehr schwer, durch Einstellen der Länge des Referenzstrahlengangs in dem OCT-System die physiologischen Strukturen zuverlässig aufzufinden. Um die physiologischen Strukturen der Kornea, der Sklera und des Kapselsacks mit einem OCT-System aufzufinden und zu erkennen, sind Beobachtungspersonen bislang allein auf ihre Erfahrung und ihr anatomisches Wissen angewiesen.Although known OCT systems make it possible, by adjusting the length of the reference beam path in the direction of the optical axis of the OCT scanning light beam, to displace the scanning zone detected with the OCT scanning light beam in an object area and manually scanning the OCT scanning light beam perpendicular to the optical axis To move directions over the object area volume. In this way, structures of a patient's eye such. For example, the retina, which has a low depth extension, can be visualized with good resolution and high contrast. However, where the structures of the patient's eye have a large area and depth extent, such as in the area of the cornea, capsule sac or sclera, it is very difficult for an observer, such as an ophthalmologist or surgeon, to adjust the length of the reference beam path in The OCT system reliably detects the physiological structures. To find and recognize the physiological structures of the cornea, the sclera and the capsular bag with an OCT system, observers rely so far solely on their experience and their anatomical knowledge.

Es ist zwar möglich, eine große Anzahl von mit einem OCT-Abtastlichtstrahl mit hoher Auflösung erfasste Objektbereichvolumina aus einem Objekt rechnerisch zusammenzufügen und damit ein dreidimensionales Panoramabild eines ausgedehnten Bereichs eines Objekts zu visualisieren. Hierfür ist es jedoch erforderlich, viele Messdaten aufzunehmen. Dies ist sehr zeitintensiv und macht das Untersuchen eines bewegten Objekts in Echtzeit, z. B. in einem laufenden Operationsbetreib schwierig. Although it is possible to computationally assemble a large number of object area volumes detected with an OCT scanning light beam of high resolution from an object, and thereby visualize a three-dimensional panoramic image of an extended area of an object. For this, however, it is necessary to record many measurement data. This is very time consuming and makes it possible to examine a moving object in real time, e.g. B. difficult in a current operation operator.

Aufgabe der Erfindung ist es, einer Bedienperson das Untersuchen von ausgewählten Bereichen eines Objekts mit dem OCT-Abtastlichtstrahlen eines OCT-Systems zu ermöglichen.The object of the invention is to enable an operator to examine selected areas of an object with the OCT scanning light beams of an OCT system.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 10 angegebene Vorrichtung und die in den Ansprüchen 14 und 15 angegebenen Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the device specified in claims 1 and 10 and the method specified in claims 14 and 15. Advantageous embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.

Unter dem Einstellen der Position (P) eines mit dem OCT-Abtastlichtstrahl in dem Objektbereich abgetasteten Objektbereichvolumen versteht die Erfindung das Einstellen der dreidimensionalen Lage und/oder Orientierung eines solchen mit einem OCT-Abtastlichtstrahl abtastbaren Volumens.By adjusting the position (P) of an object area volume scanned with the OCT scanning light beam in the object area, the invention means adjusting the three-dimensional position and / or orientation of such a volume scannable with an OCT scanning light beam.

Der Erfindung liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, dass OCT-Systeme mit geeigneter Sensortechnik in der Lage sind, einen ausgedehnten Objektbereich mit OCT-Abtastlichtstrahlen schnell und mit einer hohen Auflösung zu erfassen.The invention is based in particular on the idea that OCT systems with suitable sensor technology are capable of detecting an extended object area with OCT scanning light beams rapidly and with a high resolution.

Für das Untersuchen eines Objekts mit einem OCT-Abtastlichtstrahl aus einem OCT-System schlägt die Erfindung vor, dass die Position (P) des mit dem OCT-Abtastlichtstrahl in dem Objektbereich abgetasteten Objektbereichvolumens mit einer Einrichtung eingestellt wird, die eine Anzeigeeinheit für das Visualisieren eines Modells des Objekts in dem Objektbereich aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl in dem Objektbereich abgetasteten Objektbereichvolumens in Bezug auf das Modell des Objekts anzuzeigen. Diese Maßnahme ermöglicht einer Bedienperson ein unmittelbares und dabei übersichtliches visuelles Wahrnehmen eines mit einem OCT-Abtastlichtstrahl abgetasteten Objektbereichvolumens in einem Objekt.For examining an object with an OCT scanning light beam from an OCT system, the invention proposes that the position (P) of the object area volume scanned with the OCT scanning light beam in the object area be set with a device comprising a display unit for visualizing a Model of the object in the object area configured to display the position (P) of the object area volume scanned with the OCT scanning beam in the object area with respect to the model of the object. This measure allows an operator to visually and immediately perceive an object area volume scanned with an OCT scanning light beam in an object.

Ein Modell eines in dem Objektbereich angeordneten Objekts im Sinne der Erfindung ist dabei ein dreidimensionaler Datensatz mit Information über eine tatsächliche oder angenommene räumliche Ausdehnung von dreidimensionalen Strukturen des Objekts.A model of an object arranged in the object area in the sense of the invention is a three-dimensional data record with information about an actual or assumed spatial extent of three-dimensional structures of the object.

Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Anzeigen des Objektbereichvolumens schlägt die Erfindung vor, dass die Position (P) des mit dem OCT-Abtastlichtstrahl in dem Objektbereich abgetasteten Objektbereichvolumens mit einer Einrichtung eingestellt wird, die eine Funktionseinheit für das Erfassen einer Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem enthält und die eine Rechnereinheit aufweist, die aus der erfassten Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts ein dem OCT-System zugeführtes Steuersignal (SN) berechnet, um bei einer Verlagerung (ΔX, Δφ) des Objekts (16) den OCT-Abtaststrahl dem Objekt nachzuführen.As an alternative or in addition to the indications of the object area volume indicated above, the invention proposes that the position (P) of the object area volume scanned with the OCT scanning light beam in the object area is set with a device which is a functional unit for detecting a position and / or orientation (X, φ) of the object in a device-fixed coordinate system and having a computer unit which calculates from the detected position and / or orientation (X, φ) of the object, a control signal (S N ) supplied to the OCT system to a Displacement (ΔX, Δφ) of the object ( 16 ) track the OCT scanning beam to the object.

Unter dem Erfassen der Lage und/oder Orientierung eines Objekts wird vorliegend das Ermitteln der Koordinaten eines zu dem Objekt ortsfesten Koordinatensystem in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem einer Vorrichtung verstanden, gegenüber der das Objekt verlagerbar ist. Das Koordinatensystem des Objekts und/oder das Koordinatensystem der Vorrichtung kann dabei ein dreidimensionales Koordinatensystem oder auch nur ein zweidimensionales Koordinatensystem sein.The detection of the position and / or orientation of an object in the present case means the determination of the coordinates of a coordinate system fixed to the object in a device-fixed coordinate system of a device, with respect to which the object can be displaced. The coordinate system of the object and / or the coordinate system of the device can be a three-dimensional coordinate system or else only a two-dimensional coordinate system.

Ein Modell eines in dem Objektbereich angeordneten Objekts im Sinne der Erfindung kann z. B. eine in einer Diagnoseeinrichtung ermittelte räumliche Struktur des Objekts oder eines Teils des Objekts sein. Ein solches Modell eines Objekts kann insbesondere ein durch wenigstens teilweises Abtasten des Objekts mit dem OCT-Abtastlichtstrahl gewonnener dreidimensionaler Verlauf einer optischen Dichte des Objekts sein. Ein entsprechendes Modell eines Objekts kann aber auch eine abstrakte dreidimensionale Struktur sein. Insbesondere kann ein Modell eines Objekts im Sinne der Erfindung ein dreidimensionales CAD-Modell des Objekts sein. Ein Modell eines Objekts im Sinne der Erfindung kann auch ein an eine in einer Diagnoseeinrichtung ermittelte räumliche Struktur des Objekts oder ein an eine in einer Diagnoseeinrichtung ermittelte räumliche Struktur eines Teils des Objekts angepasstes dreidimensionales CAD-Modell sein. Z. B. kann ein Modell eines Objekts im Sinne der Erfindung eine Kugel oder auch eine individuelle, patientenspezifische Nachbildung des Augapfels eines Patientenauges sein. Insbesondere kann das Modell eines Objekts im Sinne der Erfindung ein Durchschnittsauge von Gullstrad sein, das etwa im ABC der Optik, Verlag Werner Dausien, Hanau/Main 1961 auf den Seiten 83–85 beschrieben ist. Hier sind für ein "exaktes Augenmodell" und ein "vereinfachtes Augenmodell" die optisch wirksamen Flächen, deren Krümmung und Abstand sowie die Brechzahl von "optischen Elementen" angegeben, für die ein Abbildungsstrahlengang in guter Näherung den natürlichen Gegebenheiten bei einem durchschnittlichen, gesunden Mensch mit emmetropen Auge entspricht. Indem bei dem "exakten Augenmodell" nach Gullstrad oder dem "vereinfachten Augenmodell" Abstände oder Krümmungen nicht als vorgegeben, sondern als auf ein bestimmtes Patientenauge anpassbare freie Parameter aufgefasst werden, ist es möglich, ein reales Patientenauge mit einem solchen Modell zu beschreiben.A model of an object arranged in the object area within the meaning of the invention can e.g. B. be determined in a diagnostic device spatial structure of the object or a part of the object. Such a model of an object may in particular be a three-dimensional profile of an optical density of the object obtained by at least partial scanning of the object with the OCT scanning light beam. However, a corresponding model of an object can also be an abstract three-dimensional structure. In particular, a model of an object in the sense of the invention may be a three-dimensional CAD model of the object. A model of an object in the sense of the invention can also be a three-dimensional CAD model adapted to a spatial structure of the object determined in a diagnostic device or a three-dimensional CAD model adapted to a spatial structure of a part of the object determined in a diagnostic device. For example, a model of an object according to the invention may be a sphere or an individual, patient-specific simulation of the eyeball of a patient's eye. In particular, the model of an object in the sense of the invention may be an average eye of Gullstrad, which is approximately in the ABC of the optics, publishing house Werner Dausien, Hanau / Main 1961 on the sides 83-85 is described. Here, for an "exact eye model" and a "simplified eye model" the optically effective surfaces, their curvature and distance and the refractive index of "optical elements" indicated for the imaging beam in good approximation to the natural conditions in an average, healthy person with emmetropic eye corresponds. By being at the "exact Eye model "according to Gullstrad or the" simplified eye model "distances or curvatures are not considered as predetermined, but as to a specific patient's eye customizable free parameters are considered, it is possible to describe a real patient's eye with such a model.

Die Einrichtung für das Steuern des OCT-Abtastlichtstrahls enthält bevorzugt ein von einer Bedienperson betätigbares Steuerorgan, um für das OCT-System damit ein Steuersignal (SV) für das Verlagern des mit dem OCT-Abtaststrahl abgetasteten Objektbereichvolumens zu erzeugen.The means for controlling the OCT scanning light beam preferably includes an operator-operable control means to thereby generate for the OCT system a control signal (S V ) for displacing the object area volume scanned with the OCT scanning beam.

Das Steuerorgan kann hierfür z. B. eine an einer Basis für das Bewegen in drei translatorischen und/oder drei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden beweglich gelagertes Bedienelement aufweisen, das von einer Bedienperson mit den Fingern einer Hand relativ zu der Basis verlagerbar ist, um das Steuersignal (SV) für das Verlagern der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl abgetasteten Objektbereichvolumens durch Verlagern des Bedienelements relativ zu der Basis einzustellen.The controller can do this z. B. a movably mounted on a base for moving in three translational and / or three rotational degrees of freedom of movement control, which is displaceable by an operator with the fingers of a hand relative to the base to the control signal (S V ) for moving the Adjusting the position (P) of the object area volume scanned with the OCT scanning beam by displacing the operating element relative to the base.

Das Steuerorgan kann aber auch ein in dem Objektbereich verlagerbares Operationsinstrument aufweisen. Dann wird mit einem Positionserfassungssystem die Position (P‘) eines in dem Objektbereich angeordneten Abschnitts des Operationsinstruments erfasst und dann das Steuersignal (SV) für das Verlagern der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) abgetasteten Objektbereichvolumens durch Verlagern des Operationsinstruments in dem Objektbereich eingestellt.However, the control element can also have a surgical instrument which can be displaced in the object area. Then, with a position detection system, the position (P ') of a portion of the surgical instrument disposed in the object area is detected and then the control signal (S V ) for shifting the position (P) of the OCT scanning beam (FIG. 28 ) scanned object area volume set by moving the operation instrument in the object area.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine Vorrichtung mit einem OCT-System für das Untersuchen eines Objekts; 1 a device having an OCT system for examining an object;

2 eine vergrößerte Darstellung eines mit einem OCT-Abtastlichtstrahl des OCT-Systems abgetasteten Objektbereichvolumens in dem Objekt; 2 an enlarged view of an object area volume scanned with an OCT scanning light beam of the OCT system in the object;

3 eine an einem Display der Vorrichtung angezeigte Benutzeroberfläche für das Überwachen und Visualisieren des OCT-Abtastlichtstrahls; 3 a user interface displayed on a display of the device for monitoring and visualizing the OCT scanning light beam;

4 die Bausteine eines Computerprogramms in einer Rechenreinheit in der Vorrichtung 4 the building blocks of a computer program in a computing purity in the device

5a ein Anzeigefenster der Benutzeroberfläche mit einer Anzeige des mit einem OCT-Abtastlichtstrahl abgetasteten Objektbereichs in einem ersten Betriebszustand der Vorrichtung; 5a a display window of the user interface with a display of the scanned with an OCT Abtastlichtstrahl object area in a first operating state of the device;

5b ein Anzeigefenster der Benutzeroberfläche mit einer Anzeige des mit einem OCT-Abtastlichtstrahl abgetasteten Objektbereichs in einem zweiten Betriebszustand der Vorrichtung; und 5b a display window of the user interface with a display of the scanned with an OCT Abtastlichtstrahl object area in a second operating state of the device; and

6 eine weitere Vorrichtung mit einem OCT-System für das Untersuchen eines Objekts. 6 another device with an OCT system for examining an object.

Die in der 1 gezeigte Vorrichtung für das Untersuchen eines Objekts 16 mit einem OCT-Abtaststrahl 28 ist in ein für die Ophthalmologie ausgelegtes Operationsmikroskop 10 (Ophthalmo-Operationsmikroskop) integriert. Das Operationsmikroskop 10 hat einen stereoskopischen Beobachtungsstrahlengang 12, 14, welcher die Untersuchung eines Objekts 16 in Form eines Patientenauges durch ein Mikroskophauptobjektiv 18 hindurch in einem Objektbereich 17 ermöglicht. Das Operationsmikroskop 10 hat weiter ein Zoomsystem 20 und einen Okulareinblick 22. Es umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 24, welche den Objektbereich 17 durch das Mikroskophauptobjektiv 18 hindurch für das stereoskopische Visualisieren des Objekts 16 in dem Okulareinblick 22 mit Beleuchtungslicht beleuchtet.The in the 1 shown device for examining an object 16 with an OCT scanning beam 28 is in a surgical microscope designed for ophthalmology 10 (Ophthalmic surgical microscope) integrated. The surgical microscope 10 has a stereoscopic observation beam path 12 . 14 which is the investigation of an object 16 in the form of a patient's eye through a microscope main objective 18 through in an object area 17 allows. The surgical microscope 10 has a further zoom system 20 and an eyepiece look 22 , It includes a lighting device 24 which the object area 17 through the microscope main objective 18 through for the stereoscopic visualization of the object 16 in the eyepiece insight 22 illuminated with illumination light.

Die Vorrichtung für das Untersuchen eines Objekts 16 mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Operationsmikroskop 10 enthält ein OCT-System 26. Das OCT-System 26 stellt den Abtaststrahl 28 mit kurzkohärentem Licht bereit, der über verstellbare Scanspiegel 30, 32 und Stahlteiler 34 und 36 durch das Mikroskophauptobjektiv 18 hindurch zu dem Objekt 16 in ein Objektbereichvolumen 38 geführt ist. Das in dem Objektbereichvolumen 38 gestreute Licht des Abtaststrahls 28 gelangt wenigstens teilweise mit dem gleichen Lichtweg zum OCT-System 26 zurück. In dem OCT-System 26 wird dann der Laufweg des Abtastlichts mit einer Referenzstrecke verglichen. Damit kann die genaue Lage von Streuzentren in dem Objekt 16, insbesondere die Position von optisch wirksamen Flächen mit einer Genauigkeit erfasst werden, welche der Kohärenzlänge lc des kurzkohärenten Lichts im Abtaststrahl 28 entspricht.The device for examining an object 16 with the OCT scanning beam 28 in the surgical microscope 10 contains an OCT system 26 , The OCT system 26 represents the scanning beam 28 with short-coherent light ready via adjustable scanning mirror 30 . 32 and steel dividers 34 and 36 through the microscope main objective 18 through to the object 16 into an object area volume 38 is guided. That in the object area volume 38 scattered light of the scanning beam 28 at least partially reaches the same light path to the OCT system 26 back. In the OCT system 26 Then the path of the scanning light is compared with a reference distance. This allows the exact location of scattering centers in the object 16 In particular, the position of optically active surfaces are detected with an accuracy which corresponds to the coherence length l c of the short-coherent light in the scanning beam 28 equivalent.

In dem Operationsmikroskop 10 gibt es eine Steuereinrichtung 40 mit einer Rechnereinheit 42 für das Steuern des OCT-Abtaststrahls 28 und das Einstellen der räumlichen Ausdehnung und der Position P, d. h. der Lage und Orientierung des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem 54.In the surgical microscope 10 is there a control device 40 with a computer unit 42 for controlling the OCT scanning beam 28 and adjusting the spatial extent and the position P, ie the position and orientation of the with the OCT scanning beam 28 scanned object area volume 38 in a device-fixed coordinate system 54 ,

Die Rechnereinheit 42 hat einen Programmspeicher, in dem ein Modell des Objekts 16 in Form von CAD-Daten abgelegt ist, die auf einer Untersuchung des Objekts in einer Diagnosevorrichtung beruhen, die nicht weiter gezeigt ist.The computer unit 42 has a program memory in which a model of the object 16 is stored in the form of CAD data based on an examination of the object in a diagnostic device, which is not further shown.

In der Steuereinrichtung 40 gibt es eine Funktionseinheit 41 mit einer Bilderfassungseinrichtung 44, mit der das Bild 46 des Objekts 16 in Form des Patientenauges in Echtzeit erfasst werden kann. Die Funktionseinheit 41 weist eine Rechnereinheit 45 auf, die einen Programmspeicher mit einem Computerprogramm hat, das als Bildauswertungsmittel eine Bildauswertungsroutine enthält. Die Bildauswertungsroutine vergleicht ausgehend von einem Referenzbild 52 des Objekts 16, bei dem die Lage und Orientierung des Objekts 16 in einem zu dem Operationsmikroskop 10 und damit dem OCT-System 26 ortsfesten Koordinatensystem 54 bekannt ist, durch Auswerten der Strukturen der Sklera 19 und/oder der Iris 21 des Objekts 16 mit der Bilderfassungseinrichtung 44 in Echtzeit unmittelbar aufeinanderfolgend erfasste Bilder 46, um aus diesem Vergleich die Lage und Orientierung X, φ des Koordinatensystem 50 des Objekts 16 in der Objektebene des Operationsmikroskops 10 in einem zu dem Operationsmikroskop 10 und damit dem OCT-System 26 ortsfesten Koordinatensystem 54 anzugeben. Der Programmspeicher der Rechnereinheit 45 enthält weiter ein Computerprogramm für das Steuern des OCT-Systems 26, um mit dem OCT-System 26 in regelmäßigen Zeitabständen den Abstand z des Objekts 16 von dem Mikroskophauptobjektiv 18 zu bestimmen. Der Rechnereinheit 45 berechnet damit fortlaufend auch die Lage des zu dem Objekt 16 ortfesten Koordinatensystems 54 in der Richtung der optischen Achse 78 des Operationsmikroskops. In the control device 40 is there a functional unit 41 with an image capture device 44 with which the picture 46 of the object 16 in the form of the patient's eye in real time can be detected. The functional unit 41 has a computer unit 45 which has a program memory with a computer program which contains an image evaluation routine as image evaluation means. The image evaluation routine compares from a reference image 52 of the object 16 in which the location and orientation of the object 16 in one to the surgical microscope 10 and therefore the OCT system 26 fixed coordinate system 54 is known by evaluating the structures of the sclera 19 and / or the iris 21 of the object 16 with the image capture device 44 real-time, consecutively captured images 46 to get from this comparison the position and orientation X, φ of the coordinate system 50 of the object 16 in the object plane of the surgical microscope 10 in one to the surgical microscope 10 and therefore the OCT system 26 fixed coordinate system 54 specify. The program memory of the computer unit 45 also contains a computer program for controlling the OCT system 26 to deal with the OCT system 26 at regular intervals the distance z of the object 16 from the microscope main objective 18 to determine. The computer unit 45 continuously calculates the location of the object 16 fixed coordinate system 54 in the direction of the optical axis 78 of the surgical microscope.

Das Koordinatensystem 50 ist vorliegend ein dreidimensionales Koordinatensystem. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Koordinatensystem 50 jedoch auch ein zweidimensionales Koordinatensystem sein. In diesem Fall ermittelt die Funktionseinheit 41 eine Verschiebung des Koordinatenursprungs des Koordinatensystems 50 in der Objektebene des Operationsmikroskops 10 und eine Verdrehung des Koordinatensystems 50 in der zu der optischen Achse 78 senkrechten Objektebene um die Optische Achse 78.The coordinate system 50 is present a three-dimensional coordinate system. In an alternative advantageous embodiment of the invention, the coordinate system 50 but also be a two-dimensional coordinate system. In this case, the functional unit determines 41 a shift of the coordinate origin of the coordinate system 50 in the object plane of the surgical microscope 10 and a rotation of the coordinate system 50 in the to the optical axis 78 vertical object plane around the optical axis 78 ,

Das Computerprogramm in dem Programmspeicher der Rechnereinheit 42 enthält weiter eine Steuerroutine, welche die Referenzlänge für den OCT-Abtaststrahl 28 und die Einstellung der verstellbaren Scanspiegel 30, 32 für das Abtasten des Objektbereichvolumens 38 in dem Objektbereich 17 mit dem Objekt 16 angibt.The computer program in the program memory of the computer unit 42 further includes a control routine which sets the reference length for the OCT scanning beam 28 and the adjustment of the adjustable scanning mirrors 30 . 32 for scanning the object area volume 38 in the object area 17 with the object 16 indicates.

Für das Einstellen des mit dem OCT-Abtaststrahls 28 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 gibt es in der Steuereinrichtung 40 ein von einer Bedienperson betätigbares Steuerorgan 64. Das Steuerorgan 64 ist als eine 3D-Maus ausgebildet, z. B. als 3Dconnexion SpaceNavigator 3D-Maus der Fa. 3Dconnexion. Das Steuerorgan 64 weist ein an einer Basis 67 für das Bewegen in drei translatorischen 66a, 66b, 66c und/oder drei rotatorischen 68a, 68b, 68c Bewegungsfreiheitsgraden beweglich gelagertes Bedienelement 65 auf. Das Bedienelement 65 kann von einer Bedienperson mit den Fingern einer Hand relativ zu der Basis 67 verlagert werden. Dabei wird ein Steuersignal SV für das Verlagern der Position P des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 abgetastete Objektbereichvolumens 38 eingestellt.For adjusting with the OCT scanning beam 28 scanned object area volume 38 exist in the controller 40 an operable by an operator control member 64 , The controlling body 64 is designed as a 3D mouse, z. Eg as 3Dconnexion SpaceNavigator 3D mouse from the company 3Dconnexion. The controlling body 64 indicates one at a base 67 for moving in three translational 66a . 66b . 66c and / or three rotatory ones 68a . 68b . 68c Movement degrees of freedom movably mounted control element 65 on. The operating element 65 can be done by an operator with the fingers of one hand relative to the base 67 be relocated. In this case, a control signal S V for the displacement of the position P of the with the OCT scanning beam 28 scanned object area volume 38 set.

Die Steuereinrichtung 40 für das Steuern des OCT-Abtaststrahls 28 enthält ein mit der Rechnereinheit 42 verbundene Anzeigeeinheit 70 in Form eines Displays für das Anzeigen einer Benutzeroberfläche, in der das mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Objektbereich 17 abgetastete Objektbereichvolumen 38 visualisiert werden kann.The control device 40 for controlling the OCT scanning beam 28 contains one with the computer unit 42 connected display unit 70 in the form of a display for displaying a user interface in which the OCT scanning beam 28 in the object area 17 scanned object area volumes 38 can be visualized.

Die 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines quaderförmigen Objektbereichvolumens 38, das z. B. Kanten b, t und h mit den folgenden Abmessungen haben kann: b ≈ 3 mm, t ≈ 14 mm und h ≈ 2 mm.The 2 is an enlarged view of a cuboid object area volume 38 , the Z. B. edges b, t and h can have the following dimensions: b ≈ 3 mm, t ≈ 14 mm and h ≈ 2 mm.

Mit dem OCT-Abtastlichtstrahl können das OCT-Abtastlicht streuende Streuzentren an einem zonenförmigen Abtastort 66 erfasst werden. Die Abmessungen der mit dem OCT-Abtastlicht eines OCT-Systems in einem Objekt auflösbaren Zonen liegen in der Größenordnung der Wellenlänge des OCT-Abtastlichts. Für das Abtasten des Objektbereichvolumens 38 wird der OCT-Abtaststrahl 28 gescannt und die Referenzlänge in dem OCT-System 26 verändert. Der Abtastort 66 wird dabei entsprechend einem Objektbereichvolumen-Abtastscan 39 verlagert. Eine Steuerroutine für das Abtasten des Objektbereichvolumens 38 ist mit einer Programmroutine des Computerprogramms kombiniert, die einer Bedienperson an einer Eingabeschnittstelle 60 der Rechnereinheit 42 das Einstellen der Höhe h, der Breite b und der Tiefe t des Objektbereichvolumens 38 ermöglicht. Für die Abtastorte 66 des OCT-Abtaststrahls 28 in dem Operationsmikroskop 10 können unterschiedliche Verläufe für den Objektbereichvolumen-Abtastscan 39 eingestellt werden.With the OCT scanning light beam, the OCT scanning light can scatter scattering centers at a zonal scanning location 66 be recorded. The dimensions of the zones which can be resolved with the OCT scanning light of an OCT system in an object are of the order of the wavelength of the OCT scanning light. For scanning the object area volume 38 becomes the OCT scanning beam 28 scanned and the reference length in the OCT system 26 changed. The sample location 66 is doing according to an object area volume Abtastscan 39 relocated. A control routine for scanning the object space volume 38 is combined with a program routine of the computer program that an operator at an input interface 60 the computer unit 42 adjusting the height h, the width b and the depth t of the object area volume 38 allows. For the scanning locations 66 of the OCT scanning beam 28 in the surgical microscope 10 can different histories for the object area volume scanning scan 39 be set.

Mit dem Computerprogramm in dem Programmspeicher der Rechnereinheit 42 wird das Objektbereichvolumen 38 an der Anzeigeeinheit 70 zusammen mit einem Modell des Objekts 16 visualisiert. Dieses Modell des Objekts ist vorliegend eine Kugel mit einem Pfeil. Diese Kugel entspricht einem Augapfel eines durchschnittlichen Patientenauges. Der Pfeil symbolisiert dabei die Blickrichtung des Patientenauges und deutet eine Lage des Zentrums der der Cornea an. Die in der Funktionseinheit 41 ermittelten Daten zu der Lage und Orientierung des Objekts 16 werden der Rechnereinheit 42 zugeführt. Diese berechnet daraus Anzeigedaten für das Modell des Objekts, um damit das mit der Steuerroutine eingestellte abgetastete Objektbereichvolumen 38 aufgrund der ermittelten Lage und Orientierung des Objekts 16 in dem zu dem Operationsmikroskop 10 ortsfesten Koordinatensystem 54 zusammen mit dem mittels des OCT-Abtaststrahls 28 des OCT-Systems 26 abgetasteten Objektbereichvolumen 38 in einem zu dem Operationsmikroskop 10 referenzierten Koordinatensystem 50 ortsrichtig darzustellen.With the computer program in the program memory of the computer unit 42 becomes the object area volume 38 on the display unit 70 along with a model of the object 16 visualized. This model of the object is in the present case a sphere with an arrow. This sphere corresponds to an eyeball of an average patient's eye. The arrow symbolizes the line of sight of the patient's eye and indicates a position of the center of the cornea. The in the functional unit 41 determined data on the location and orientation of the object 16 become the computer unit 42 fed. This calculates display data for the model of the object, in order to set the scanned object area volume set with the control routine 38 due to the determined position and orientation of the object 16 by doing to the surgical microscope 10 fixed coordinate system 54 together with the means of the OCT scanning beam 28 of the OCT system 26 scanned object area volume 38 in one to the surgical microscope 10 referenced coordinate system 50 to represent correctly.

Die 3 ist eine Darstellung einer Benutzerfläche 72 der Anzeigeeinheit 70, in der es Anzeigefenstern 74a, 74b, 74c und 74d gibt. Das Anzeigefenster 74a zeigt eine mit der Bilderfassungseinrichtung 44 erfasste Ansicht des Objektbereichs 17 mit dem mittels des OCT-Abtaststrahls 28 abgetasteten Objektbereichvolumen 38 in dem zu dem Operationsmikroskop 10 ortsfesten Koordinatensystem 54.The 3 is a representation of a user interface 72 the display unit 70 in which there are display windows 74a . 74b . 74c and 74d gives. The display window 74a shows one with the image capture device 44 captured view of the object area 17 with the means of the OCT scanning beam 28 scanned object area volume 38 in the to the surgical microscope 10 fixed coordinate system 54 ,

Das Anzeigefenster 74b visualisiert ein Modell 77 des Objekts 16 in dem zu dem Operationsmikroskop 10 ortsfesten Koordinatensystem 54 mit der optischen Achse 78 des Mikroskophauptobjektivs 18 des Operationsmikroskops 10 und mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem zu der Vorrichtung ortsfesten Koordinatensystem 54. The display window 74b visualizes a model 77 of the object 16 in the to the surgical microscope 10 fixed coordinate system 54 with the optical axis 78 of the microscope main objective 18 of the surgical microscope 10 and with the OCT scanning beam 28 in the coordinate system fixed to the device 54 ,

In dem Anzeigefenster 74c ist ein sogenannter B-Scan des Objekts 16 mit dem OCT-Abtaststrahl in der in dem Anzeigefenster 74a kenntlich gemachten Richtung 80 zu sehen. Das Anzeigefenster 74d zeigt einen B-Scan des Objekts 16 mit dem OCT-Abtaststrahl in der in dem Anzeigefenster 74a kenntlich gemachten Richtung 82.In the display window 74c is a so-called B-scan of the object 16 with the OCT scanning beam in the in the display window 74a indicated direction 80 to see. The display window 74d shows a B-scan of the object 16 with the OCT scanning beam in the in the display window 74a indicated direction 82 ,

Die 4 erläutert die Bausteine eines Computerprogramms in der Rechnereinheit 42, um das Objektbereichvolumen 38 mit dem Modell 77 des Objekts 16 in dem zu dem Operationsmikroskop 10 ortsfesten Koordinatensystem 54 zu visualisieren. Das Computerprogramm hat als Baustein 85 eine Routine für die Bedienkontrolle, welcher die Steuersignale des als 3D-Maus ausgebildeten Steuerorgans 64 zugeführt werden und mit der entsprechende Steuersignale für das OCT-System 26 in der Vorrichtung für das Untersuchen eines Objekts 16 mit einem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Operationsmikroskop 10 erzeugt werden. Das Computerprogramm weist eine Initialisierungsstufe 86 auf, die das OCT-System 26 in einer Initialisierungsphase steuert, um mit dem OCT-System 26 eine oder mehrere dreidimensionales Bilder eines Objekts 16 aufzunehmen. Dabei wird die Lage und Orientierung des Objekts 16 in einem zu dem OCT-System 26 vorrichtungsfesten Koordinatensystem 54 ermittelt. Aus dem dabei erfassten OCT-Datensatz wird dann ein Modell des Objekts 16 generiert. Diese Modell des Objekts 16 kann z. B. ein CAD-Modell des Objekts sein oder ein Modell in Form einer Objektrekonstruktion. The 4 explains the building blocks of a computer program in the computer unit 42 to the object area volume 38 with the model 77 of the object 16 in the to the surgical microscope 10 fixed coordinate system 54 to visualize. The computer program has as building block 85 a routine for the control of the control, which the control signals of the trained as a 3D mouse controller 64 be supplied and with the appropriate control signals for the OCT system 26 in the device for examining an object 16 with an OCT scanning beam 28 in the surgical microscope 10 be generated. The computer program has an initialization level 86 on that the OCT system 26 in an initialization phase controls to use the OCT system 26 one or more three-dimensional images of an object 16 take. In doing so, the location and orientation of the object 16 in one to the OCT system 26 device-fixed coordinate system 54 determined. The acquired OCT data set then becomes a model of the object 16 generated. This model of the object 16 can z. Example, be a CAD model of the object or a model in the form of an object reconstruction.

Das Objekt 16 und das Objektbereichvolumen 38 werden dann mittels einer Grafikroutine 88 in dem vorrichtungsfesten Koordinatensystem 54 an dem richtigen Ort und mit der richtigen Orientierung in einer 3D-Szene mit einer Würfelstruktur 90 dargestellt, mit der die Lage X und Orientierung φ des vorrichtungsfesten Koordinatensystems 54 angezeigt wird.The object 16 and the object area volume 38 are then using a graphics routine 88 in the device-fixed coordinate system 54 in the right place and with the right orientation in a 3D scene with a cube structure 90 represented by the position X and orientation φ of the device-fixed coordinate system 54 is shown.

Die Steuereinrichtung 40 in dem Operationsmikroskop 10 ermöglicht einen Betriebsmodus, bei dem das Objektbereichvolumen 38 den Bewegungen des Objekts 16 derart nachgeführt wird, dass das Objektbereichvolumen 38 in dem zu dem Objekt 16 ortsfesten Koordinatensystem 50 stationär ist. Die Einstellung des OCT-Abtaststrahls 28 in dem Operationsmikroskop 10 wird hier also bei einer Bewegung des Objekts 16 verändert, um damit eine unerwünschte relative Verlagerung des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 in dem zu der Vorrichtung ortsfesten Koordinatensystem 54 auszugleichen. Hierzu wird der Rechnereinheit 42 in der Einrichtung 40 für das Einstellen der Position P des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Objektbereich 17 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 die erfasste Verlagerung ΔX, Δφ des Objekts 16 zugeführt. Die Rechnereinheit 42 berechnet hieraus dann ein dem OCT-System zugeführtes Steuersignal SN, das bei einer Verlagerung ΔX, Δφ des Objekts 16 den OCT-Abtaststrahl 28 dem Objekt 16 nachführt.The control device 40 in the surgical microscope 10 allows an operating mode in which the object area volume 38 the movements of the object 16 tracked so that the object area volume 38 in that to the object 16 fixed coordinate system 50 is stationary. The setting of the OCT scanning beam 28 in the surgical microscope 10 So here is a movement of the object 16 changed, thereby causing an undesirable relative displacement of the OCT scanning beam 28 scanned object area volume 38 in the coordinate system fixed to the device 54 compensate. For this purpose, the computer unit 42 in the facility 40 for adjusting the position P of the OCT scanning beam 28 in the object area 17 scanned object area volume 38 the detected displacement ΔX, Δφ of the object 16 fed. The computer unit 42 From this, a control signal S N supplied to the OCT system is then calculated, which at a displacement ΔX, Δφ of the object 16 the OCT scanning beam 28 the object 16 readjusts.

Das Computerprogramm in der Rechnereinheit 42 weist hierfür eine Trackingroutine 92 auf, der die mit der Funktionseinheit 41 ermittelten Daten zu der Lage und Orientierung des Objekts 16 in Echtzeit zugeführt werden. Die Trackingroutine 92 aktualisiert dann die mittels der Grafikroutine 88 angezeigte Lage und Orientierung des Objektbereichvolumens 38. Das Objekt 16 und das mit dem OCT-Abtaststrahl 28 abgetastete Objektbereichvolumen 38 können auf diese Weise dann mittels der Grafikroutine 88 einer Beobachtungsperson ortsrichtig visualisiert werden.The computer program in the computer unit 42 has a tracking routine for this 92 on top of that with the functional unit 41 determined data on the location and orientation of the object 16 be fed in real time. The tracking routine 92 then update the using the graphics routine 88 displayed position and orientation of the object area volume 38 , The object 16 and that with the OCT scanning beam 28 scanned object area volumes 38 can do so by using the graphics routine 88 visualized correctly to an observer.

Die 5a zeigt ein weiteres Anzeigefenster 74b‘ der Benutzeroberfläche 72 der Anzeigeeinheit 70 mit einer Anzeige des mit einem OCT-Abtaststrahl 28 abgetasteten Objektbereichs 17 in einem ersten Betriebszustand mit dem Grundkörper 84 des Operationsmikroskops 10, in dem das mit dem OCT-Abtaststrahl 28 abgetastete Objektbereichvolumen 38 in einem vorderen Abschnitt des als ein Patientenauge ausgebildeten Objekts 16 lokalisiert ist.The 5a shows another display window 74b ' the user interface 72 the display unit 70 with an indication of that with an OCT scanning beam 28 scanned object area 17 in a first operating state with the main body 84 of the surgical microscope 10 in that with the OCT scanning beam 28 scanned object area volumes 38 in a front portion of the object designed as a patient's eye 16 is localized.

Die 5b zeigt ein Anzeigefenster 74b‘‘ der Benutzeroberfläche 72 der Anzeigeeinheit 70 mit einer Anzeige des mit einem OCT-Abtaststrahl 28 abgetasteten Objektbereichs 17 in einem weitere Betriebszustand, in dem sich das mit dem OCT-Abtaststrahl 28 abgetastete Objektbereichvolumen 38 in einem hinteren Abschnitt des Objekts 16 befindet.The 5b shows a display window 74b '' the user interface 72 the display unit 70 with an indication of that with an OCT scanning beam 28 scanned object area 17 in another operating state, in which that with the OCT-Abtaststrahl 28 scanned object area volumes 38 in a rear section of the object 16 located.

Die in der 6 gezeigte weitere ophthalmologische Vorrichtung ist ebenfalls ein Operationsmikroskop 100. Soweit die Baugruppen und Elemente des Operationsmikroskops 100 den Baugruppen und Elementen des anhand der vorstehend beschriebenen 1, 2, 3, 4 und 5a sowie 5b entsprechen, sind diese in der 6 mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorgenannten Figuren kenntlich gemacht. The in the 6 Another ophthalmic device shown is also a surgical microscope 100 , As far as the modules and elements of the surgical microscope 100 the assemblies and elements of the above-described 1 . 2 . 3 . 4 and 5a such as 5b These are in the 6 indicated by the same reference numerals as in the aforementioned figures.

Für das Einstellen des mit dem OCT-Abtaststrahls 28 abgetasteten Objektbereichs 17 gibt es in der Steuereinrichtung 40 für das Steuern des OCT-Abtaststrahls 28 ein von einer Bedienperson betätigbares Steuerorgan 162 in Form eines chirurgischen Instruments, das in dem Objektbereich des Operationsmikroskops 10 verlagert werden kann. Mit der Bilderfassungseinrichtung 44 in dem Operationsmikroskop 100 wird der Ort des Abschnitts 164 des Steuerorgans 162 erfasst und mittels der Rechnereinheit 42 in ein Steuersignal für das Einstellen des OCT-Abtaststrahl abgetasteten Objektbereichvolumen 38 umgesetzt.For adjusting with the OCT scanning beam 28 scanned object area 17 exist in the controller 40 for controlling the OCT scanning beam 28 an operable by an operator control member 162 in the form of a surgical instrument located in the object area of the surgical microscope 10 can be relocated. With the image capture device 44 in the surgical microscope 100 becomes the location of the section 164 of the controller 162 recorded and by means of the computer unit 42 in a control signal for the setting of the OCT scanning beam scanned object area volume 38 implemented.

Um das Objektbereichvolumen 38 mit dem Modell 77 des Objekts 16 in dem zu dem Operationsmikroskop 10 ortsfesten Koordinatensystem 54 zu visualisieren, enthält das Computerprogramm in der Rechnereinheit 42 hier eine in der 4 gezeigte weitere Trackingroutine 94, die dem Baustein 85 mit der Routine für die Bedienkontrolle Steuersignale für das Steuern des Orts des Objektbereichvolumens 38 zuführt.Around the object area volume 38 with the model 77 of the object 16 in the to the surgical microscope 10 fixed coordinate system 54 to visualize contains the computer program in the computer unit 42 here one in the 4 shown another tracking routine 94 that the building block 85 with the routine for the control control signals for controlling the location of the object area volume 38 supplies.

Zu bemerken ist, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch Kombinationen und Unterkombinationen von Merkmalen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweisen kann. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur in ein Operationsmikroskop sondern auch in ein Ophthalmoskop oder eine andere Untersuchungseinrichtung integriert sein.It should be noted that a device according to the invention can also have combinations and subcombinations of features of the embodiments described above. A device according to the invention can be integrated not only in a surgical microscope but also in an ophthalmoscope or another examination device.

Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Eine Vorrichtung 10, 100 für das Untersuchen eines Objekts 16 enthält ein OCT-System 26 für das Abtasten eines in einem Objektbereich 17 angeordneten Objektbereichvolumens 38 mit einem OCT-Abtaststrahl 28. In der Vorrichtung 10, 100 gibt es eine Einrichtung 40 für das Einstellen der Position P des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Objektbereich 17 abgetasteten Objektbereichvolumen 38. Die Einrichtung 40 für das Einstellen der Position P des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Objektbereich 17 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 weist eine Anzeigeeinheit 70 für das Visualisieren eines Modells 77 des Objekts 16 in dem Objektbereich 17 auf, mit der die Position P des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Objektbereich 17 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 in Bezug auf das Modell 77 des Objekts 16 zur Anzeige gebracht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung 40 für das Einstellen der Position P des mit dem OCT-Abtaststrahl 28 in dem Objektbereich 17 abgetasteten Objektbereichvolumens 38 auch eine Funktionseinheit 41 für das Erfassen einer Lage und/oder Orientierung X, φ des Objekts 16 sowie eine Rechnereinheit 42 enthalten, die aus der erfassten Lage und/oder Orientierung X, φ des Objekts 16 ein dem OCT-System zugeführtes Steuersignal S berechnet, um bei einer Verlagerung ΔX, Δφ des Objekts 16 den OCT-Abtaststrahl 28 dem Objekt 16 nachzuführen.In summary, the following preferred features in particular should be noted: A device 10 . 100 for examining an object 16 contains an OCT system 26 for scanning one in an object area 17 arranged object area volume 38 with an OCT scanning beam 28 , In the device 10 . 100 is there a facility 40 for adjusting the position P of the OCT scanning beam 28 in the object area 17 scanned object area volume 38 , The device 40 for adjusting the position P of the OCT scanning beam 28 in the object area 17 scanned object area volume 38 has a display unit 70 for visualizing a model 77 of the object 16 in the object area 17 on, with the position P of the OCT-Abtaststrahl 28 in the object area 17 scanned object area volume 38 in terms of the model 77 of the object 16 can be displayed. Alternatively or additionally, the device 40 for adjusting the position P of the OCT scanning beam 28 in the object area 17 scanned object area volume 38 also a functional unit 41 for detecting a position and / or orientation X, φ of the object 16 and a computer unit 42 contain, from the detected position and / or orientation X, φ of the object 16 a control signal S supplied to the OCT system is calculated to be at a displacement ΔX, Δφ of the object 16 the OCT scanning beam 28 the object 16 to track.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Operationsmikroskop (Untersuchungsvorrichtung) Surgical microscope (examination device)
1212
Beobachtungsstrahlengang Observation beam path
1414
Beobachtungsstrahlengang Observation beam path
1616
Objekt object
1717
Objektbereich Property area
1818
Mikroskophauptobjektiv Microscope main objective
1919
Sklera sclera
2020
Zoomsystem Zoom system
2121
Iris iris
2222
Okulareinblick eyepiece
2424
Beleuchtungseinrichtung lighting device
2626
OCT-System OCT system
2828
OCT-Abtaststrahl OCT scanning beam
3030
Scanspiegel scanning mirror
3232
Scanspiegel scanning mirror
3434
Stahlteiler beam splitter
3636
Stahlteiler beam splitter
3838
Objektbereichvolumen Object area volume
3939
Objektbereichvolumen-Abtastscan Object area volume Abtastscan
4040
Steuereinrichtung control device
4242
Rechnereinheit computer unit
4444
Bilderfassungseinrichtung Image capture device
4646
Bild image
5050
Koordinatensystem coordinate system
5252
Referenzbild reference image
5454
Koordinatensystem coordinate system
6060
Eingabeschnittstelle Input interface
6464
Steuerorgan control element
6565
Bedienelement operating element
6666
Abtastort scanning location
66a, 66b, 66c66a, 66b, 66c
translatorischer Bewegungsfreiheitsgrad translational freedom of movement
68a, 68b, 68c68a, 68b, 68c
rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad rotational freedom of movement
7070
Anzeigeeinheit display unit
7272
Benutzeroberfläche user interface
74a, 74b, 74c, 74d, 74b‘, 74b‘‘ 74a, 74b, 74c, 74d, 74b ', 74b "
Anzeigefenster display window
7777
Modell model
7878
optische Achse optical axis
8080
Richtung direction
8282
Richtung direction
8484
Grundkörper body
8585
Baustein building block
8686
Initialisierungsstufe initialization
8888
Grafikroutine graphic routine
9090
Würfelstruktur cube structure
9292
Trackingroutine tracking routine
100100
Operationsmikroskop (Untersuchungsvorrichtung) Surgical microscope (examination device)
162162
Steuerorgan control element
164164
Abschnitt section
170170
Positionserfassungssystem Position detection system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0815801 [0002] EP 0815801 [0002]
  • US 5321501 [0005] US 5,321,101 [0005]
  • WO 2006/10544 A1 [0006] WO 2006/10544 A1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ABC der Optik, Verlag Werner Dausien, Hanau/Main 1961 auf den Seiten 83–85 [0017] ABC of optics, publishing house Werner Dausien, Hanau / Main 1961 on the sides 83-85 [0017]

Claims (16)

Vorrichtung für das Untersuchen eines Objekts (16) mit einem OCT-System (26) für das Abtasten eines in einem Objektbereich (17) angeordneten Objektbereichvolumens (38) mit einem OCT-Abtaststrahl (28); und mit einer Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) eine Anzeigeeinheit (70) für das Visualisieren eines Modells (77) des Objekts (16) in dem Objektbereich (17) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) in Bezug auf das Modell (77) des Objekts (16) anzuzeigen.Device for examining an object ( 16 ) with an OCT system ( 26 ) for scanning one in an object area ( 17 ) arranged object volume ( 38 ) with an OCT scanning beam ( 28 ); and with a device ( 40 ) for adjusting the position (P) of the with the OCT scanning beam ( 28 ) in the object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ), characterized in that the device ( 40 ) for adjusting the position (P) of the with the OCT scanning beam ( 28 ) in the object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ) a display unit ( 70 ) for visualizing a model ( 77 ) of the object ( 16 ) in the object area ( 17 ), which is adapted to the position (P) of the with the OCT-Abtaststrahl ( 28 ) in the object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ) in relation to the model ( 77 ) of the object ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) eine Funktionseinheit (41) für das Erfassen einer Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (54) und eine Rechnereinheit (42) enthält, die aus der erfassten Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) ein dem OCT-System (26) zugeführtes Steuersignal (SN) berechnet, um bei einer Verlagerung (ΔX, Δφ) des Objekts (16) den OCT-Abtaststrahl (28) dem Objekt (16) nachzuführen. Device according to claim 1, characterized in that the device ( 40 ) for adjusting the position (P) of the with the OCT scanning beam ( 28 ) in the object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ) a functional unit ( 41 ) for detecting a position and / or orientation (X, φ) of the object ( 16 ) in a device-fixed coordinate system ( 54 ) and a computer unit ( 42 ), which consists of the detected position and / or orientation (X, φ) of the object ( 16 ) to the OCT system ( 26 ) (S N ) is calculated in order to compensate for a displacement (ΔX, Δφ) of the object ( 16 ) the OCT scanning beam ( 28 ) the object ( 16 ) track. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (77) des Objekts (16) eine in einer Diagnoseeinrichtung ermittelte räumliche Struktur des Objekts (16) oder eines Teils des Objekts (16) ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the model ( 77 ) of the object ( 16 ) a determined in a diagnostic device spatial structure of the object ( 16 ) or part of the object ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (77) des Objekts (16) ein durch wenigstens teilweises Abtasten des Objekts (16) mit dem OCT-Abtaststrahl (28) gewonnener dreidimensionaler Verlauf einer optischen Dichte des Objekts (16) ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the model ( 77 ) of the object ( 16 ) by at least partially scanning the object ( 16 ) with the OCT scanning beam ( 28 ) obtained three-dimensional course of an optical density of the object ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (77) des Objekts (16) eine dreidimensionale Struktur ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the model ( 77 ) of the object ( 16 ) is a three-dimensional structure. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur ein dreidimensionales CAD-Modell des Objekts (16) ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the three-dimensional structure is a three-dimensional CAD model of the object ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine Kugel oder ein Durchschnittsauge von Gullstrad ist.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the three-dimensional structure is a ball or an average eye of Gullstrad. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (77) des Objekts (16) ein an eine in einer Diagnoseeinrichtung ermittelte räumliche Struktur des Objekts (16) oder eines Teils des Objekts (16) angepasstes dreidimensionales CAD-Modell des Objekts (16) ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the model ( 77 ) of the object ( 16 ) a to a determined in a diagnostic device spatial structure of the object ( 16 ) or part of the object ( 16 ) adapted three-dimensional CAD model of the object ( 16 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (77) des Objekts (16) ein an einen durch wenigstens teilweises Abtasten des Objekts (16) mit dem OCT-Abtaststrahl (28) gewonnener dreidimensionaler Verlauf einer optischen Dichte des Objekts (16) angepasstes dreidimensionales CAD-Modell des Objekts (16) ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the model ( 77 ) of the object ( 16 ) to a by at least partial scanning of the object ( 16 ) with the OCT scanning beam ( 28 ) obtained three-dimensional course of an optical density of the object ( 16 ) adapted three-dimensional CAD model of the object ( 16 ). Vorrichtung für das Untersuchen eines Objekts (16) mit einem OCT-System (26) für das Abtasten eines in einem Objektbereich (17) angeordneten Objektbereichvolumens (38) mit einem OCT-Abtaststrahl (28); und mit einer Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (40) für das Einstellen der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) in dem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) eine Funktionseinheit (41) für das Erfassen einer Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem (54) enthält und eine Rechnereinheit (42) aufweist, die aus der erfassten Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) ein dem OCT-System (26) zugeführtes Steuersignal (SN) berechnet, um bei einer Verlagerung (ΔX, Δφ) des Objekts (16) den OCT-Abtaststrahl (28) dem Objekt (16) nachzuführen.Device for examining an object ( 16 ) with an OCT system ( 26 ) for scanning one in an object area ( 17 ) arranged object volume ( 38 ) with an OCT scanning beam ( 28 ); and with a device ( 40 ) for adjusting the position (P) of the with the OCT scanning beam ( 28 ) in the object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ), characterized in that the device ( 40 ) for adjusting the position (P) of the with the OCT scanning beam ( 28 ) in the object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ) a functional unit ( 41 ) for detecting a position and / or orientation (X, φ) of the object ( 16 ) in a device-fixed coordinate system ( 54 ) and a computer unit ( 42 ), which consists of the detected position and / or orientation (X, φ) of the object ( 16 ) to the OCT system ( 26 ) (S N ) is calculated in order to compensate for a displacement (ΔX, Δφ) of the object ( 16 ) the OCT scanning beam ( 28 ) the object ( 16 ) track. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (40) für das Steuern des OCT-Abtaststrahls (28) ein von einer Bedienperson betätigbares Steuerorgan (64, 162) enthält, um für das OCT-System (26) ein Steuersignal (SV) für das Verlagern des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) zu erzeugen. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the device ( 40 ) for controlling the OCT scanning beam ( 28 ) a controllable by an operator control member ( 64 . 162 ) for the OCT system ( 26 ) a control signal (S V ) for the displacement of the with the OCT-Abtaststrahl ( 28 ) scanned object area volume ( 38 ) to create. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (64) ein an einer Basis (67) für das Bewegen in drei translatorischen (66a, 66b, 66c) und/oder drei rotatorischen (68a, 68b, 68c) Bewegungsfreiheitsgraden beweglich gelagertes Bedienelement (65) aufweist, das von einer Bedienperson mit den Fingern einer Hand relativ zu der Basis (67) verlagerbar ist, um das Steuersignal (SV) für das Verlagern der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) abgetastete Objektbereichvolumens (38) durch Verlagern des Bedienelements (65) relativ zu der Basis (67) einzustellen.Apparatus according to claim 11, characterized in that the control member ( 64 ) on a base ( 67 ) for moving into three translational ( 66a . 66b . 66c ) and / or three rotational ( 68a . 68b . 68c ) Freedom of movement movably mounted control element ( 65 ), by an operator with the fingers of one hand relative to the base ( 67 ) is displaceable to the control signal (S V ) for displacing the position (P) of the OCT with the scanning beam ( 28 ) scanned object area volume ( 38 ) by moving the control element ( 65 ) relative to the base ( 67 ). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (162) ein in dem Objektbereich (17) verlagerbares Operationsinstrument aufweist und ein Positionserfassungssystem (170) für das Erfassen der Position (P‘) eines in dem Objektbereich (17) angeordneten Abschnitts (164) des Operationsinstruments vorgesehen ist, um das Steuersignal (SV) für das Verlagern der Position (P) des mit dem OCT-Abtaststrahl (28) abgetastete Objektbereichvolumens (38) durch Verlagern des Operationsinstruments in dem Objektbereich (17) einzustellen.Apparatus according to claim 11, characterized in that the control member ( 162 ) in the object area ( 17 ) has a displaceable surgical instrument and a position detection system ( 170 ) for detecting the position (P ') of one in the object area ( 17 ) arranged portion ( 164 ) of the surgical instrument is provided in order to control the control signal (S V ) for shifting the position (P) of the OCT scanning beam ( 28 ) scanned object area volume ( 38 ) by displacing the operation instrument in the object area ( 17 ). Verfahren zum Visualisieren der Position (P) eines mit einem OCT-Abtaststrahl (28) in einem Objektbereich (17) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) gekennzeichnet durch das Anzeigen der Position (P) des Objektbereichvolumens (38) in dem Objektbereich (17) zusammen mit einem dreidimensionalen Modell (77) eines in dem Objektbereich (17) angeordneten Objekts (16). Method for visualizing the position (P) of an object with an OCT scanning beam ( 28 ) in an object area ( 17 ) scanned object area volume ( 38 ) characterized by displaying the position (P) of the object area volume ( 38 ) in the object area ( 17 ) together with a three-dimensional model ( 77 ) one in the object area ( 17 ) arranged object ( 16 ). Verfahren zum Einstellen der Position (P) eines mit einem OCT-Abtaststrahl (28) abgetasteten Objektbereichvolumens (38) in einem Objektbereich (17), gekennzeichnet durch das Erfassen der Lage und/oder Orientierung (X, φ) eines in dem Objektbereich (17) angeordneten Objekts (16) in einem Koordinatensystem (54) und das Nachführen der Position (P) des Objektbereichvolumens (38) entsprechend einer Veränderung (ΔX, Δφ) der erfassten Lage und/oder Orientierung (X, φ) des Objekts (16) in dem Koordinatensystem (54) für das Ausgleichen einer relativen Verlagerung von dem Objektbereichvolumen (38) zu dem Objekt (16).Method for adjusting the position (P) of an OCT scanning beam ( 28 ) scanned object area volume ( 38 ) in an object area ( 17 ), characterized by detecting the position and / or orientation (X, φ) of one in the object area ( 17 ) arranged object ( 16 ) in a coordinate system ( 54 ) and tracking the position (P) of the object area volume ( 38 ) corresponding to a change (ΔX, Δφ) of the detected position and / or orientation (X, φ) of the object ( 16 ) in the coordinate system ( 54 ) for compensating a relative displacement of the object area volume ( 38 ) to the object ( 16 ). Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15 durchzuführen.Computer program comprising program code means for carrying out all the steps of one of the methods according to one of claims 14 or 15.
DE102014222629.5A 2014-10-06 2014-11-05 Examine an object with OCT scanning light beams Withdrawn DE102014222629A1 (en)

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