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WO2024121027A1 - Verfahren zur steuerung der bewegung eines operationsmikroskops und operationsmikroskop - Google Patents

Verfahren zur steuerung der bewegung eines operationsmikroskops und operationsmikroskop Download PDF

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WO2024121027A1
WO2024121027A1 PCT/EP2023/084061 EP2023084061W WO2024121027A1 WO 2024121027 A1 WO2024121027 A1 WO 2024121027A1 EP 2023084061 W EP2023084061 W EP 2023084061W WO 2024121027 A1 WO2024121027 A1 WO 2024121027A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
movement
operating mode
microscope
mode
actuation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/084061
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Ernsperger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Meditec AG
Original Assignee
Carl Zeiss Meditec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Meditec AG filed Critical Carl Zeiss Meditec AG
Priority to CN202380083808.8A priority Critical patent/CN120390618A/zh
Priority to EP23818005.3A priority patent/EP4629931A1/de
Priority to JP2025532989A priority patent/JP2025540237A/ja
Publication of WO2024121027A1 publication Critical patent/WO2024121027A1/de
Priority to US19/231,537 priority patent/US20250295467A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61B90/20—Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
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    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
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    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
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    • A61B2034/742—Joysticks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/20—Surgical microscopes characterised by non-optical aspects
    • A61B90/25—Supports therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the movement of a surgical microscope and to a surgical microscope.
  • Surgical microscopes for magnifying the display of objects under examination are known from the prior art, particularly in medical applications. These are used, among other things, to magnify parts of a body in order to enable a surgeon to have better visual orientation and diagnosis during an operation.
  • Surgical microscopes that enable movement control, in particular of a microscope head are also known.
  • Such surgical microscopes comprise one or more drive device(s) for generating a drive force for moving parts of the surgical microscope, whereby the microscope head can be moved in the desired manner by appropriately controlling the drive device(s).
  • Example applications include positioning the microscope head in such a way that an optical axis of an objective of the surgical microscope assumes a desired orientation, as well as a movement in such a way that a reference point of the surgical microscope, e.g. a focus point, is positioned at a desired position in space.
  • the movement of the surgical microscope can be controlled by a user, e.g. a surgeon.
  • the surgical microscope can have suitable control elements for movement control.
  • DE 102019 108 129 A1 describes such a method for motorized positioning of a surgical microscope.
  • DE 102009 037 018 A1 discloses a method for controlled approach to a position with a surgical microscope.
  • WO 2021/140513 discloses a surgical system and the control of system functions.
  • DE 10 2008 011 638 A1 discloses a balancing device for a surgical microscope mounted on a rotation axis.
  • WO 2021/252930 A1 discloses a robotic and digital surgical microscope and a hand-centered controller for this microscope.
  • WO 2018/217951 A1 discloses a visualization system for use during a surgical procedure.
  • DE 11 2020 000 880 T5 discloses a control device and an ophthalmic microscope system. The technical problem is to create a method for controlling the movement of a surgical microscope and a surgical microscope which simplifies the control of the movement, in particular with different types of movement, and in particular ensures operational reliability.
  • a microscope refers to a device for, in particular, magnified visual representation, i.e. for microscopic imaging, of an object under examination.
  • the microscope can be a light microscope which produces an enlarged image by utilizing optical effects, in particular by means of beam guidance and/or shaping and/or steering, for example lenses.
  • the microscope can also be a digital microscope, whereby the (magnified) image to be visualized by the microscope can be produced by means of an image capture device and displayed on a corresponding display device.
  • the surgical microscope comprises a microscope head.
  • the microscope head can comprise an objective of the surgical microscope, which can produce a real optical image of an object under examination.
  • the objective can comprise the optical elements explained.
  • the microscope head can comprise a housing, wherein the objective or at least parts thereof are arranged in the housing.
  • a beam path for the microscopic imaging of the object under examination can be arranged in the housing.
  • a tracking camera is also arranged in the housing, which enables optical and in particular marker-based position determination of a target.
  • the target can comprise at least one, but preferably several, markers and can be attached to an instrument, e.g. a surgical instrument.
  • the housing can also comprise a further beam path for optical detection by the tracking camera, wherein the beam paths explained can be formed separately from one another.
  • the surgical microscope can also comprise a stand for holding the microscope head.
  • the microscope head can be mechanically attached to the stand and in particular form an end effector of the stand.
  • the stand can be designed in such a way that it enables movement of the microscope head in space, in particular with at least one, preferably with six, degrees of freedom, where a degree of freedom can be a translational or a rotational degree of freedom.
  • a translational and a rotational movement as well as the corresponding degrees of freedom can relate to a reference coordinate system.
  • a vertical axis (z-axis) of this reference coordinate system can be oriented parallel to the gravitational force and the corresponding vertical direction (axial direction) can be oriented opposite to the gravitational force.
  • the vertical axis can be parallel to an optical axis of the surgical microscope, which can in particular be an optical axis of the objective, and the corresponding vertical direction can be oriented away from the surgical microscope towards an object space.
  • a longitudinal axis (x-axis) and a transverse axis (y-axis) of the reference coordinate system can span a plane that is oriented perpendicular to the vertical axis.
  • the longitudinal and transverse axes can also be oriented orthogonally to each other.
  • the longitudinal and transverse directions (axial directions) can be oriented in such a way that the axes form a Cartesian coordinate system.
  • the surgical microscope in particular the stand, comprises at least one drive device for moving the surgical microscope, in particular the microscope head.
  • a drive device can be a servo motor, for example.
  • the stand can also comprise means for transmitting force/torque, e.g. gear units.
  • the surgical microscope can also comprise means for controlling the movement.
  • a user can, for example, control the at least one drive device in such a way that the surgical microscope carries out a desired movement in space. This allows the surgical microscope to be positioned in space, for example, in a predetermined target position, where the position designates a position and/or orientation of the microscope head.
  • a movement can also be controlled with a desired movement method, e.g. a desired direction of movement.
  • the control means can be designed for haptic confirmation by a user/surgeon. However, this is not mandatory. Alternatively, the means can enable voice control, for example.
  • the surgical microscope further comprises at least one control element.
  • the control element is a means of controlling the movement.
  • the control element can be designed in particular for manual operation by a user, i.e. for haptic operation. Operation can be carried out, for example, by pressing, moving or turning.
  • the control element can be designed as a joystick or as a switch, in particular as a toggle or rocker switch.
  • a main operating mode the movement of the microscope head is controlled in a first predetermined movement mode by actuating an operating element in a first actuation mode.
  • the main operating mode can be activated, for example, by actuating a corresponding activation means, which is also referred to below as a further activation means. This is explained in more detail below.
  • the actuation mode refers to the manner in which the operating element is actuated.
  • the operating element can be designed in such a way that it can be actuated in different actuation modes. Actuation in different actuation modes can take place, for example, if different sections of the operating element are actuated and/or the corresponding actuation force has different directions and/or different amplitudes.
  • a movement of the microscope head in a first predetermined direction can be controlled.
  • the movement of the microscope head can also be controlled in a further direction, which can be opposite to the first direction, for example.
  • different modes of operation can differ in at least one property of the operation, where the property is, for example, a location of the operation, a direction of the operation, an intensity of the operation.
  • the control element can be arranged in particular on the microscope head, further in particular on a handle of the surgical microscope.
  • the handle can also be arranged on the microscope head or its housing. Alternatively, a control element can of course also be arranged on the housing of the microscope head or elsewhere.
  • a method of movement can define at least one property of a movement.
  • a method of movement can define a direction of movement and a type of movement.
  • a type of movement can be a translational movement, a rotational movement or a mixture of these.
  • a method of movement can also define a type and/or a number of Degrees of freedom of movement, in particular the released degrees of freedom of movement, can be specified.
  • a manner of movement can also specify a reference point and/or a reference axis of the movement, in which case the movement in this manner of movement can be a rotational movement around the reference point and/or the reference axis and/or a translational movement along the reference axis.
  • an auxiliary operating mode can be activated, in particular by generating an activation signal via a corresponding activation means.
  • This activation means can also be referred to as the first activation means.
  • the first activation means can also be referred to as the first activation means.
  • a movement of the microscope head in a further predetermined movement mode is controlled in the auxiliary operating mode by actuating the operating element in the first actuation mode, wherein the first and the further movement modes are different from one another.
  • the first and the further movement modes differ in at least one property.
  • a translational movement can be controlled when the operating element is actuated in the first actuation mode in the main operating mode, while in the auxiliary operating mode a rotational movement is controlled by the same actuation.
  • the method according to the invention makes it possible to control different movements by operating the same control element in the same way.
  • This increases the scope of (control) functions that can be controlled with the control element.
  • different control elements and/or different ways of operating a single control element do not have to be provided to control different movements, which simplifies operation for controlling movements, in particular because a user does not have to operate different control elements and, for example, reach around.
  • It also advantageously results that the installation space required and manufacturing costs of the surgical microscope do not increase as the range of functions increases.
  • the auxiliary operating mode is deactivated again.
  • the deactivation can occur, for example, when the main operating mode is (re)activated, e.g. when an activation signal of the main operating mode is generated (which can then also be a deactivation signal of the auxiliary operating mode). It is also conceivable that a corresponding deactivation signal is generated to deactivate the auxiliary operating mode. It is also possible that the auxiliary operating mode can only be activated from the activated main operating mode. Alternatively, the auxiliary operating mode can also be activated independently of the activation state of the main operating mode.
  • the surgical microscope can comprise activation means for activating the main and auxiliary operating modes, whereby these can be the same, but preferably different from one another.
  • a mode can be activated whenever the corresponding mode is not activated.
  • These activation means can be operated manually or acoustically, for example, or can comprise a user interface for user input.
  • An activation signal can thus be generated, for example, by hand or foot actuation or by a voice command. It is also conceivable that an activation signal is generated by operating a graphical user interface such as a touch panel or screen, for example by selecting a desired movement mode there.
  • the first and/or the further activation means can be designed, for example, as control element(s) of a hand control panel or a foot control panel.
  • the hand control panel can be arranged, for example, on a handle of the surgical microscope.
  • Such a control element can therefore be designed for operation by a hand, in particular a finger, or a foot of a user.
  • a control element can be designed, for example, as a push button or key that generates an activation signal when pressed.
  • the control element can be a control element that is freely configurable in terms of function, whereby various functions can be assigned to such a control element, e.g. by appropriate programming.
  • the switching element can be a switching element that is permanently configured in terms of function, whereby a predetermined function is permanently and unchangeably assigned to it.
  • the activation of the main operating mode takes place by actuating an activation means in a first actuation mode and the activation of the auxiliary operating mode in a different actuation mode.
  • the corresponding activation means can thus be designed such that it can be actuated in different actuation modes.
  • the activation of the auxiliary operating mode takes place when the activation means is actuated for at least a predetermined period of time, in particular longer than the predetermined period of time. In this case, the main operating mode can be activated when the activation means is actuated for less than the predetermined period of time.
  • the activation means for activating the main operating mode is a switching means for switching between different main operating modes.
  • main operating mode that is different from these can be activated if the activation means is operated in the first actuation mode and/or for less than the predetermined period of time. This also makes it possible to activate all the main operating modes in a predetermined order, i.e. to switch through them.
  • the surgical microscope can also comprise deactivation means for deactivating the main and auxiliary operating modes, whereby these can also be the same, but preferably different from one another.
  • the deactivation means can also be the same or different from the activation means.
  • An activation signal or deactivation signal for the main or auxiliary operating mode can also be generated if at least one marker element with a predetermined identity is identified based on an image, i.e. by evaluating an image.
  • the image can be generated, for example, by the tracking camera explained above, which can also be part of the surgical microscope or a microscopy system.
  • the image that is evaluated for identification is generated by an image capture device of the surgical microscope for microscopic imaging.
  • the main operating mode is activated or deactivated when a first identity is identified and the auxiliary operating mode is activated or deactivated when a different, further identity is identified.
  • the activation of an operating mode can also lead to the deactivation of the previously activated operating mode.
  • the activation means of one operating mode forms the deactivation means for deactivating another operating mode.
  • the further movement is a translational movement along an optical axis of the microscope head, in particular in or opposite to the axial direction, which can be oriented from the microscope head to the object space.
  • the first actuation of the operating element can control a translational movement in a first direction along the optical axis and a further actuation can control a translational movement in the opposite direction. It has been shown that a translational movement along the optical axis is more efficient than other Movements are less frequently desired by a user.
  • assigning this movement to the auxiliary operating mode it is advantageous that other, more frequently desired movements can be assigned to the main operating mode and do not require any additional activation compared to the auxiliary operating mode. This in turn advantageously simplifies the operation of the surgical microscope, while at the same time enabling the translational movement described.
  • the auxiliary operating mode is deactivated after a predetermined period of inactivity has elapsed.
  • the period of inactivity refers to a period of time during which the operating element is not operated. It can be, for example, 5 seconds. If the auxiliary operating mode is activated and the operating element is not operated or is not operated according to a selected operating method or according to several selected operating methods, the auxiliary operating mode is deactivated. It is conceivable that after the auxiliary operating mode has been deactivated, the surgical microscope is put into a state in which both the main operating mode and the auxiliary operating mode are deactivated. In this case, the main operating mode must first be activated again for movement control.
  • the main operating mode is activated after or with the deactivation of the auxiliary operating mode.
  • the period of inactivity can be a period of time during which - regardless of whether the operating element is operated - no movement takes place, in particular no movement command is generated. It is conceivable that, despite the operating element being operated in the auxiliary operating mode, no movement takes place, e.g. due to a defect or a collision. In this case, too, the system can automatically switch to the main operating mode. This advantageously increases the operational reliability of the surgical microscope, particularly if the further movement is a translational movement along the optical axis, since the risk of collision with a patient or other surgical equipment is then reduced.
  • the auxiliary control mode is deactivated when a trajectory limit of the movement is reached in the auxiliary control mode. If, for example, a movement along the optical axis is controlled in the auxiliary control mode, the auxiliary control mode can be deactivated when a focus limit is reached.
  • This limit can, for example, be a limit of a range for permissible focus positions, whereby permissible focus positions can be predetermined. This also advantageously increases the operational reliability of the surgical microscope.
  • the main operating mode is activated after the predetermined inactivity period has elapsed. This has already been explained above. This advantageously increases operational reliability in accordance with the previous explanations, while at the same time user-friendliness is increased, since after deactivation of the auxiliary operating mode, a movement can still be controlled without the main operating mode having to be activated again.
  • the first movement method defines a translational movement in a plane that is oriented perpendicular to the optical axis.
  • the first movement method defines a rotational movement.
  • the defined rotational movement can, for example, take place around a point on the optical axis, in particular around a focal point.
  • the rotational movement can take place around a reference point of the microscope head.
  • the reference point can, for example, be arranged on one or more axes around which a microscope head attached to the stand can rotate, in particular at an intersection point of these multiple axes of rotation.
  • the first movement method can also, in particular, define a direction of movement of the translational movement or the rotational movement.
  • an activation signal for activating the auxiliary operating mode is generated haptically.
  • the surgical microscope can comprise suitable activation means (first activation means) for this purpose, for example a manually operable activation means such as a push button, a switch or a different activation means for manual actuation.
  • first activation means for example a manually operable activation means such as a push button, a switch or a different activation means for manual actuation.
  • a manually operable activation means such as a push button, a switch or a different activation means for manual actuation.
  • Such an activation means can in particular on the microscope head, in particular on its housing, or on a handle. This advantageously results in a simple and reliable activation of the auxiliary operating mode.
  • the activation signal is generated acoustically, for example via a voice signal.
  • the surgical microscope or a microscopy system comprising the surgical microscope can comprise means for voice-based activation, in particular at least one microphone and an evaluation device for evaluating acoustic signals.
  • the activation signal for activating the auxiliary operating mode can then be generated depending on the evaluation of an acoustic signal.
  • the operating element is designed for operation in a plurality of operating modes, wherein the auxiliary operating mode is activated for exactly one or several, but not all, selected operating modes.
  • the auxiliary operating mode is activated for exactly one or several, but not all, selected operating modes.
  • control element is designed as a joystick or a rocker switch. This results in a simple and cost-effective production of the surgical microscope.
  • an activation signal for activating a main operating mode is generated with a further activation means, which is different from the first activation means for activating the auxiliary operating mode.
  • a further activation means which is different from the first activation means for activating the auxiliary operating mode.
  • different main operating modes can be activated with a graphical user interface. This advantageously results in reliable operation of the surgical microscope, in particular activation of the operating modes.
  • Different main operating modes can in particular specify different movement modes with which the movement of the surgical microscope is controlled when the control element is actuated in a first actuation mode.
  • a surgical microscope comprising at least one microscope head, at least one operating element for controlling the movement of the microscope head and at least one control device.
  • the surgical microscope is configured in such a way that a method according to one of the embodiments described in this disclosure can be carried out with the surgical microscope.
  • a microscopy system comprising the surgical microscope is also described.
  • the microscopy system can comprise further activation means for activating a main operating mode and first activation means for activating the auxiliary operating mode.
  • Fig. 1 is a schematic view of a surgical microscope according to the invention in one embodiment
  • Fig. 2 is a schematic view of movements of a main operating mode of a surgical microscope
  • Fig. 3 is a schematic representation of further movements of a main operating mode of a surgical microscope
  • Fig. 4 is a schematic representation of further movements of a main operating mode of a surgical microscope
  • Fig. 5 is a schematic representation of movements of an auxiliary operating mode of a surgical microscope
  • Fig. 6 is a schematic flow diagram of a method according to the invention according to a first embodiment
  • Fig. 7 is a schematic flow diagram of a method according to the invention according to a further embodiment
  • Fig. 8 is a schematic flow diagram of a method according to the invention according to a further embodiment
  • Fig. 9 is a schematic flow diagram of a method according to the invention according to a further embodiment.
  • Fig. 10 is a schematic representation of a control element.
  • Fig. 1 shows a surgical microscope 1 according to the invention being used in a surgical environment.
  • the surgical microscope 1 comprises a microscope head 2, which is arranged at a free end of a stand 3 for holding the microscope head 2.
  • the stand 3 enables a controlled movement of the microscope head 2 to change the position, i.e. the position and/or orientation of the microscope head 2 and thus also an optical axis 17 of an objective (not shown) of the surgical microscope 1, which can be arranged in a housing 25 of the microscope head 2 (see e.g. Fig. 2).
  • the stand 3 shown represents an exemplary kinematic structure for holding and moving the microscope head 2.
  • Drive devices of the stand 3 can enable a rotary movement of movable parts of the stand 3 about axes of rotation 4, 5, 6.
  • the control device 7 can be connected to the drive devices by means of signals and/or data.
  • the operating microscope 1, more precisely the microscope head 2 comprises at least one eyepiece 15 or an optical view into which the user 8, e.g. a surgeon, looks in order to view a part of the patient 13, in particular in a magnified manner.
  • handles 12 are handles 12 (see Fig. 2) of the microscope head 2.
  • the surgical microscope 1 further comprises a tracking camera 10 for detecting a position of an instrument 19, which can be held and moved by the user 8.
  • a target 9 with at least one marker 11 can be attached to the instrument 19, wherein the position of the target 9 can be determined on the basis of an image of the target 9 detected by the tracking camera 10 and, due to the stationary arrangement of the target 9 on the instrument 19, the position of the instrument 19 can also be determined.
  • a marker 11 or the target 9 can have an identity, in particular a unique one, which can also be determined in particular based on an image. If an identity is detected based on an image, an operating mode associated with the identity can be activated or deactivated.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of movements of a main operating mode M1 (see Fig. 6) of a surgical microscope 1 with a microscope head 2, which is attached to a stand 3.
  • Two handles 12 are attached to the microscope head 2, which protrude from a housing 25 of the microscope head 2.
  • a surgeon can grasp these handles 12 with his hands and move or position the microscope head 2 in space as desired with a hand movement.
  • a control element 16 can be arranged on each of the handles 12 for operation by the user, in particular with the thumb or another finger. By operating the control element 16, a movement of the microscope head 2 can be controlled in a first predetermined movement in a main operating mode M1.
  • the translational longitudinal and translational transverse axes x, y are oriented perpendicular to each other and perpendicular to the optical axis 17.
  • the axes x, y, 17 intersect at a reference point of the microscope head 2. This can in particular lie on at least one axis of rotation of a rotary joint, via which the Microscope head 2 is attached to a movable element of the stand 3.
  • the movement of the microscope head 2 in and against the longitudinal translation direction and in and against the transverse translation direction can be controlled in a main operating mode M1.
  • a main operating mode M1 If an auxiliary operating mode M2 is activated, the movement of the microscope head 2 in and against the direction of the optical axis 17 can be moved by operating the operating element 16 in one or more operating modes.
  • a first activation means 26 designed as a push button can also be arranged on the handles 12 for operation by the user, in particular with the thumb or another finger. By operating the first activation means 26, an activation signal ASM2 can be generated to activate the auxiliary operating mode M2.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of movements of a main operating mode M1 (see Fig. 6) of a surgical microscope 1.
  • a longitudinal axis x, a transverse axis y and a vertical axis z are shown, which intersect at a focal point FP.
  • the vertical axis z is the optical axis 17 of the surgical microscope 1 and is oriented from the microscope head 2 towards a patient 13.
  • a reference point of the microscope head 2 which can lie on an axis of rotation, whereby the microscope head 2 attached to the stand 3 can rotate about this axis of rotation.
  • the reference point can lie at an intersection point of two or more than two such axes of rotation.
  • a main operating mode M1 (see Fig. 6)
  • a rotational movement of the microscope head 2 about the reference point and about an axis parallel to the transverse axis y, which runs through the reference point can be controlled.
  • a rotational movement of the microscope head 2 around the reference point and around an axis parallel to the longitudinal axis x, which runs through the reference point can be controlled.
  • an auxiliary operating mode M2 is activated, a movement of the microscope head 2 along or against the vertical axis z can be controlled by actuating the operating element 16 in the first actuation mode.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of movements of a main operating mode M1 (see Fig. 6) of a surgical microscope 1.
  • a main operating mode M1 see Fig. 6
  • a rotational movement R1 of the microscope head 2 around the focal point FP and around the longitudinal axis can be controlled by operating one of the operating elements 16 in a first operating mode.
  • a rotational movement R2 of the microscope head 2 around the focal point and the transverse axis y can be controlled by operating it in a further operating mode. If an auxiliary operating mode M2 is activated, a movement of the microscope head 2 along and against the vertical axis z can be controlled by operating the operating element 16 in the first operating mode.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of movement modes of an auxiliary operating mode M2 (see Fig. 6) of a surgical microscope 1. If the auxiliary operating mode M2 is activated, a movement of the microscope head 2 along or against the vertical axis z, which corresponds to the optical axis 17 of the microscope head 2, can be controlled by actuating an operating element 16 in a first actuation mode.
  • Fig. 6 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention. It is shown that a main operating mode M1 is activated. In this main operating mode M1, a movement of a microscope head 2 in a first predetermined movement is controlled by actuating an operating element 16 (see e.g. Fig. 2) in a first actuation mode. An auxiliary operating mode M2 is activated by generating an activation signal ASM2. In the auxiliary operating mode M2, i.e. in the activated state, a movement of the microscope head 2 in a further predetermined movement, which is different from the first movement, is controlled by actuating the operating element 16 in the first actuation mode.
  • the activation signal ASM2 can be generated here with a first activation means 26. Exemplary activation means and activation methods have been described previously.
  • Fig. 7 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention in a further embodiment.
  • the main operating mode M1 is activated from the activated auxiliary operating mode M2 after a predetermined period of inactivity has elapsed.
  • the auxiliary operating mode M2 is deactivated.
  • a deactivation signal DASM2 can also be generated, which leads to the activation of the main operating mode M1 and the deactivation of the auxiliary operating mode M2. Exemplary deactivation means and deactivation methods have also been described previously.
  • Fig. 8 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention in a further embodiment.
  • the main operating mode M1 is activated from an activated auxiliary operating mode M2 when an activation signal ASM1 is generated for the main operating mode M1, for example by actuating a suitable further activation means 18 (see Fig. 9).
  • the auxiliary operating mode M2 is also deactivated after a predetermined period of inactivity has elapsed, with the surgical microscope being placed in a state M3 in which neither the main operating mode M1 nor the auxiliary operating mode M2 is activated upon such deactivation. It is of course conceivable that in the activated main or auxiliary operating mode M1, M2 a deactivation signal (not shown) is generated, by means of which the surgical microscope 1 is also placed in this state M3.
  • Fig. 9 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention in a further embodiment.
  • a further activation means 18 for activating a main operating mode M11, M12, M13 is shown.
  • This further activation means 18 can, for example, be designed as a graphical user interface or include such a interface.
  • the further activation means 18 can also be designed in a different form, e.g. as an operating element of a hand or foot control panel or as a voice-controlled activation means.
  • the further activation means 18 can also be formed by the first activation means 26 (see e.g. Fig. 2).
  • various activation signals ASM11, ASM12, ASM13 can be generated, which lead to the activation of a first main operating mode M11, a second main operating mode M12 or a third main operating mode M13.
  • These can differ in particular in the manner in which a movement of the microscope head 2 is controlled when an operating element 16 is actuated (see Fig. 2).
  • the auxiliary operating mode M2 can then be activated by generating an activation signal ASM2.
  • the The previously activated main operating mode M11, M12, M13 can be activated either by generating a corresponding activation signal or after a predetermined period of inactivity.
  • Fig. 10 shows a schematic top view of an operating element 16 designed as a cross rocker switch 20.
  • a switch longitudinal axis xs and a switch transverse axis ys are shown, which span a switch-specific coordinate system, with an origin of this coordinate system being arranged in a geometric center of gravity of the cross rocker switch 20.
  • An actuation in a first actuation mode of this cross rocker switch 20 can take place by pressing on a first leg 21 of the cross rocker switch 20, which is then tilted about the switch longitudinal axis xs in a mathematically positive direction relative to the axial direction shown.
  • An actuation in a second actuation mode of this cross rocker switch 20 can take place by pressing on a second leg 22 of the cross rocker switch 20, which is then tilted about the switch longitudinal axis xs in a mathematically negative direction relative to the axial direction shown.
  • An actuation in a third actuation mode of this cross rocker switch 20 can be carried out by pressing on a third leg 23 of the cross rocker switch 20, wherein this is then tilted about the switch transverse axis ys in a mathematically positive direction relative to the axial direction shown.
  • An actuation in a fourth actuation mode of this cross rocker switch 20 can be carried out by pressing on a fourth leg 24 of the cross rocker switch 20, wherein this is then tilted about the switch transverse axis ys in a mathematically negative direction relative to the axial direction shown.
  • the actuation of the cross rocker switch 20 in the first actuation mode can control a movement of the microscope head 2 against the direction of a longitudinal axis x, which - as shown e.g. in Fig. 3 - runs through a focal point FP and is oriented perpendicular to a vertical axis z, the vertical axis z in turn being oriented parallel to the optical axis 17.
  • the actuation of the cross rocker switch 20 in the second actuation mode can control a movement in the direction of the longitudinal axis x.
  • the actuation of the cross rocker switch 20 in the third actuation mode can control a movement against the direction of a transverse axis y, which also runs through the focal point FP and forms a Cartesian coordinate system with the longitudinal and vertical axes x, z.
  • the actuation of the cross rocker switch 20 in the fourth The actuation can control a movement in the direction of the transverse axis y.
  • the actuation of the cross rocker switch 20 in the first actuation mode can control a movement of the microscope head 2 in the direction of the vertical axis z. Furthermore, the actuation of the cross rocker switch 20 in the second actuation mode can control a movement opposite to the direction of the vertical axis z.
  • the cross rocker switch 20 When the cross rocker switch 20 is actuated in the third actuation mode and in the fourth actuation mode, no movement of the microscope head 2 can be controlled in the activated auxiliary operating mode M2, i.e. the actuation cannot cause any movement control. Alternatively, however, the function of the actuation can be retained in the activated main operating mode M1. Then the actuation of the cross rocker switch 20 in the third actuation mode can control a movement against the direction of the transverse axis y and the actuation of the cross rocker switch 20 in the fourth actuation mode can control a movement in the direction of the transverse axis y.
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Abstract

Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops und Operationsmikroskop, wobei in einem Hauptbedienmodus (M1) durch eine Betätigung eines Bedienelements (16) in einer ersten Betätigungsweise eine Bewegung eines Mikroskopkopfes (2) in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, wobei ein Hilfsbedienmodus (M2) aktivierbar ist, wobei in dem Hilfsbedienmodus (M2) durch eine Betätigung des Bedienelements (16) in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes (2) in einer weiteren vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, wobei die erste und die weitere Bewegungsweisevoneinander verschieden sind.

Description

Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops und Operationsmikroskop
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops sowie ein Operationsmikroskop.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Operationsmikroskope zur vergrößernden Darstellung von Untersuchungsobjekten, insbesondere in medizinischen Anwendungen. Diese dienen u.a. zur vergrößernden Darstellung von Teilbereichen eines Körpers, um einem Chirurgen bei einem Eingriff eine bessere visuelle Orientierung und Diagnose zu ermöglichen. Weiter bekannt sind Operationsmikroskope, die eine Bewegungssteuerung, insbesondere eines Mikroskopkopfes, ermöglichen. Solche Operationsmikroskope umfassen eine oder mehrere Antriebseinrichtung(en) zur Erzeugung einer Antriebskraft für bewegliche Teile des Operationsmikroskops, wobei durch eine geeignete Ansteuerung der Antriebseinrichtung(en) der Mikroskopkopf in gewünschter Weise bewegt werden kann. Beispielhafte Anwendungen umfassen das Positionieren des Mikroskopkopfes derart, dass eine optische Achse eines Objektivs des Operationsmikroskops eine gewünschte Orientierung einnimmt, sowie eine Bewegung derart, dass ein Referenzpunkt des Operationsmikroskops, z.B. ein Fokuspunkt, an einer gewünschten Position im Raum positioniert wird. Die Bewegung des Operationsmikroskops kann hierbei durch einen Nutzer, z.B. einen Chirurgen, gesteuert werden. Hierzu kann das Operationsmikroskop geeignete Bedienelemente zur Bewegungssteuerung aufweisen.
Die DE 102019 108 129 A1 beschreibt ein solches Verfahren zum motorischen Positionieren eines Operationsmikroskops. Weiter bekannt ist die DE 102009 037 018 A1, die ein Verfahren zum gesteuerten Anfahren einer Position mit einem Operationsmikroskop offenbart. Die WO 2021/140513 offenbart ein chirurgisches System und die Steuerung von Systemfunktionen. Die DE 10 2008 011 638 A1 offenbart eine Balanciervorrichtung für ein an einer Drehachse gelagertes Operationsmikroskop. Die WO 2021/252930 A1 offenbart ein robotisches und digitales Operationsmikroskop und einen handzentrierten Controller für dieses Mikroskop. Die WO 2018/217951 A1 offenbart ein Visualisierungssystem zur Nutzung während eines chirurgischen Eingriffs. Die DE 11 2020 000 880 T5 offenbart eine Steuervorrichtung und ein ophthalmisches Mikroskopsystem. Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops sowie ein Operationsmikroskop zu schaffen, welche die Steuerung der Bewegung, insbesondere mit verschiedenen Bewegungsweisen, vereinfacht und hierbei insbesondere eine Betriebssicherheit gewährleisten.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops. Im Sinne dieser Erfindung bezeichnet ein Mikroskop eine Einrichtung zur insbesondere vergrößernden visuellen Darstellung, also zur mikroskopischen Abbildung, eines Untersuchungsobjekts. Das Mikroskop kann ein Lichtmikroskop sein, welches ein vergrößertes Abbild durch Ausnutzung optischer Effekte erzeugt, insbesondere durch Mittel zur Strahlführung und/oder -formung und/oder - lenkung, beispielsweise Linsen. Das Mikroskop kann aber auch ein Digitalmikroskop sein, wobei das von dem Mikroskop zu visualisierende (vergrößerte) Abbild mittels einer Bilderfassungseinrichtung erzeugt und auf einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung zur Anzeige gebracht werden kann.
Das Operationsmikroskop umfasst einen Mikroskopkopf. Der Mikroskopkopf kann ein Objektiv des Operationsmikroskops umfassen, welches eine reelle optische Abbildung eines Untersuchungsobjekts erzeugen kann. Das Objektiv kann hierbei die erläuterten optischen Elemente umfassen. Der Mikroskopkopf kann ein Gehäuse umfassen, wobei das Objektiv oder zumindest Teile davon in dem Gehäuse angeordnet sind. In dem Gehäuse kann beispielsweise ein Strahlengang für die mikroskopische Abbildung des Untersuchungsobjekts angeordnet sein. Vorstellbar ist, dass im Gehäuse auch eine Trackingkamera angeordnet ist, die eine optische und insbesondere markergestützte Lagebestimmung eines Targets ermöglicht. Das Target kann mindestens einen, vorzugsweise aber mehrere, Marker umfassen und beispielsweise an einem Instrument, z.B. einem chirurgischen Instrument, befestigt sein. Das Gehäuse kann in diesem Fall auch einen weiteren Strahlengang für die optische Erfassung durch die Trackingkamera umfassen, wobei die erläuterten Strahlengänge separat voneinander ausgebildet sein können. Weiter kann das Operationsmikroskop ein Stativ zur Halterung des Mikroskopkopfes umfassen. Der Mikroskopkopf kann an dem Stativ mechanisch befestigt sein und insbesondere einen Endeffektor des Stativs bilden. Das Stativ kann hierbei derart ausgebildet sein, dass es eine Bewegung des Mikroskopkopfes im Raum ermöglicht, insbesondere mit mindestens einem, vorzugsweise mit sechs, Freiheitsgrad(en), wobei ein Freiheitsgrad ein Translations- oder ein Rotationsfreiheitsgrad sein kann. Eine Translations- und eine Rotationsbewegung sowie die entsprechenden Freiheitsgrade können sich hierbei auf ein Referenzkoordinatensystem beziehen. Eine Vertikalachse (z- Achse) dieses Referenzkoordinatensystems kann parallel zur Gravitationskraft und die entsprechende Vertikalrichtung (Achsrichtung) kann entgegengesetzt zur Gravitationskraft orientiert sein. Alternativ kann die Vertikalachse parallel zu einer optischen Achse des Operationsmikroskops, die insbesondere eine optische Achse des Objektivs sein kann, und die entsprechende Vertikalrichtung vom Operationsmikroskop weg hin zu einem Objektraum orientiert sein. Eine Längsachse (x-Achse) und eine Querachse (y-Achse) des Referenzkoordinatensystems können hierbei eine Ebene aufspannen, die senkrecht zur Vertikalachse orientiert ist. Weiter können auch die Längs- und die Querachse orthogonal zueinander orientiert sein. Die Längs- und Querrichtung (Achsrichtungen) können derart orientiert sein, dass die Achsen ein kartesisches Koordinatensystem bilden.
Das Operationsmikroskop, insbesondere das Stativ, umfasst mindestens eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Operationsmikroskops, insbesondere des Mikroskopkopfes. Eine solche Antriebseinrichtung kann beispielsweise ein Servomotor sein. Selbstverständlich kann das Stativ auch Mittel zur Kraft-/Momentenübertragung, z.B. Getriebeeinheiten, umfassen. Weiter kann das Operationsmikroskop Mittel zur Steuerung der Bewegung umfassen. Durch die Mittel zur Steuerung kann beispielsweise ein Nutzer die mindestens eine Antriebseinrichtung derart ansteuern, dass das Operationsmikroskop eine gewünschte Bewegung im Raum ausführt. Hierdurch kann das Operationsmikroskop z.B. in einer vorgegebenen Soll-Lage im Raum positioniert werden, wobei die Lage eine Position und/oder Orientierung des Mikroskopkopfes bezeichnet. Auch kann eine Bewegung mit einer gewünschten Bewegungsweise, z.B. einer gewünschten Bewegungsrichtung, gesteuert werden. Die Mittel zur Steuerung können zur haptischen Bestätigung durch einen Nutzer/Chirurg ausgebildet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Alternativ können die Mittel z.B. eine Sprachsteuerung ermöglichen.
Das Operationsmikroskop umfasst weiter mindestens ein Bedienelement. Das
Bedienelement bildet hierbei ein Mittel zur Steuerung der Bewegung. Das Bedienelement kann insbesondere zur manuellen Bedienung durch einen Nutzer, also zur haptischen Betätigung, ausgebildet sein. Eine Betätigung kann beispielsweise durch ein Drücken, Verschieben oder Verdrehen erfolgen. Beispielshaft und nicht beschränkend kann das Bedienelement als Joystick oder als Schalter, insbesondere als Kipp- oder Wippschalter, ausgebildet sein.
In einem Hauptbedienmodus wird durch eine Betätigung eines Bedienelements in einer ersten Betätigungsweise die Bewegung des Mikroskopkopfes in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert. Der Hauptbedienmodus kann aktiviert werden, beispielsweise durch Betätigen eines entsprechenden Aktivierungsmittels, das nachfolgend auch als weiteres Aktivierungsmittel bezeichnet wird. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Die Betätigungsweise bezeichnet hierbei die Art und Weise, wie das Bedienelement betätigt wird. So kann das Bedienelement derart ausgebildet sein, dass es in verschiedenen Betätigungsweisen betätigt werden kann. Eine Betätigung in verschiedenen Betätigungsweisen kann z.B. erfolgen, wenn verschiedene Abschnitte des Bedienelements betätigt werden und/oder die entsprechende Betätigungskraft verschiedene Richtungen und/oder verschiedene Amplituden aufweist.
So kann z.B. durch eine Bewegung eines Joysticks in eine erste Bewegungsrichtung eine Bewegung des Mikroskopkopfes in einer ersten vorbestimmten Richtung gesteuert werden. Durch eine Betätigung des Joysticks in einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung kann auch die Bewegung des Mikroskopkopfes in einer weiteren Richtung gesteuert werden, die z.B. der ersten Richtung entgegengesetzt sein kann. Mit anderen Worten können sich verschiedene Betätigungsweisen in mindestens einer Eigenschaft der Betätigung unterscheiden, wobei die Eigenschaft z.B. ein Ort der Betätigung, eine Richtung der Betätigung, eine Intensität der Betätigung ist. Das Bedienelement kann insbesondere am Mikroskopkopf angeordnet sein, weiter insbesondere an einem Handgriff des Operationsmikroskops. Der Handgriff kann ebenfalls am Mikroskopkopf bzw. dessen Gehäuse angeordnet sein. Alternativ kann ein Bedienelement natürlich auch am Gehäuse des Mikroskopkopfes oder an anderer Stelle angeordnet sein.
Eine Bewegungsweise kann hierbei mindestens eine Eigenschaft einer Bewegung festlegen. So können durch eine Bewegungsweise beispielsweise eine Bewegungsrichtung und ein Bewegungstyp festgelegt sein. Ein Bewegungstyp kann z.B. eine Translationsbewegung, eine Rotationsbewegung oder eine Mischung daraus sein. Auch kann durch eine Bewegungsweise eine Art und/oder eine Anzahl der Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere der freigegebenen Bewegungsfreiheitsgrade, festgelegt sein. Weiter kann durch eine Bewegungsweise auch ein Referenzpunkt und/oder eine Referenzachse der Bewegung festgelegt sein, wobei dann die Bewegung in dieser Bewegungsweise eine Rotationsbewegung um den Referenzpunkt und/oder die Referenzachse herum und/oder eine Translationsbewegung entlang der Referenzachse sein kann.
Weiter ist ein Hilfsbedienmodus aktivierbar, insbesondere durch Erzeugen eines Aktivierungssignals über ein entsprechendes Aktivierungsmittel. Dieses Aktivierungsmittel kann auch als erstes Aktivierungsmittel bezeichnet werden. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert. Wird der Hilfsbedienmodus aktiviert oder ist dieser aktiviert, so wird in dem Hilfsbedienmodus durch eine Betätigung des Bedienelements in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes in einer weiteren vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert, wobei die erste und die weitere Bewegungsweise voneinander verschieden sind. Insbesondere unterscheiden sich die erste und die weitere Bewegungsweise in mindestens einer Eigenschaft. Rein beispielhaft kann z.B. bei der Betätigung des Bedienelements in der ersten Betätigungsweise im Hauptbedienmodus eine Translationsbewegung gesteuert werden, während im Hilfsbedienmodus durch die gleiche Betätigung eine Rotationsbewegung gesteuert wird.
Mit anderen Worten ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, durch eine gleichartige Betätigung desselben Bedienelements verschiedene Bewegungen zu steuern. Somit wird der Umfang der (Steuerungs-)Funktionen, die mit dem Bedienelement gesteuert werden können, erhöht. Insbesondere müssen zur Steuerung verschiedener Bewegungen nicht verschiedene Bedienelemente und/oder verschiedene Betätigungsweisen eines einzelnen Bedienelements bereitgestellt werden, womit sich eine Bedienung zur Bewegungssteuerung vereinfacht, insbesondere da ein Nutzer nicht verschiedene Bedienelemente betätigen und hierzu z.B. umgreifen muss. Auch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Bauraumbedarf sowie Herstellungskosten des Operationsmikroskops bei steigendem Funktionsumfang nicht erhöht werden.
Es ist vorstellbar, dass der Hilfsbedienmodus wieder deaktiviert wird. Die Deaktivierung kann beispielsweise erfolgen, wenn der Hauptbedienmodus (erneut) aktiviert wird z.B. wenn ein Aktivierungssignal des Hauptbedienmodus erzeugt wird (welches dann auch ein Deaktivierungssignal des Hilfsbedienmodus sein kann). Auch ist vorstellbar, dass ein entsprechendes Deaktivierungssignal zur Deaktivierung des Hilfsbedienmodus erzeugt wird. Es ist weiter möglich, dass der Hilfsbedienmodus nur aus dem aktivierten Hauptbedienmodus heraus aktiviert werden kann. Alternativ kann der Hilfsbedienmodus aber auch unabhängig vom Aktivierungszustand des Hauptbedienmodus aktivierbar sein.
Das Operationsmikroskop kann Aktivierungsmittel zur Aktivierung des Haupt- und des Hilfsbedienmodus umfassen, wobei diese gleich, vorzugsweise aber verschieden voneinander sein können. Die Aktivierung eines Modus kann immer dann erfolgen, wenn der entsprechende Modus nicht aktiviert ist. Diese Aktivierungsmittel können z.B. manuell oder akustisch bedienbar sein oder eine Nutzerschnittstelle für eine Nutzereingabe umfassen. Somit kann ein Aktivierungssignal z.B. durch eine Hand- oder Fußbetätigung oder durch ein Sprachkommando erzeugt werden. Auch vorstellbar ist, dass ein Aktivierungssignal über die Bedienung einer graphischen Benutzerschnittstelle wie z.B. ein Touchpanel oder -screen erzeugt wird, z.B. indem dort ein gewünschter Bewegungsmodus selektiert wird.
Das erste und/oder das weitere Aktivierungsmittel kann/können z.B. als Bedienelement(e) eines Handbedienpults oder eines Fußbedienpults ausgebildet sein. Das Handbedienpult kann z.B. an einem Handgriff des Operationsmikroskops angeordnet sein. Ein solches Bedienelement kann also zur Betätigung durch eine Hand, insbesondere einen Finger, oder einen Fuß eines Nutzers ausgebildet sein. Ein Bedienelement kann z.B. als Druckknopf oder -taste ausgebildet sein, der/die beim Drücken ein Aktivierungssignal erzeugt. Das Bedienelement kann ein in der Funktion frei konfigurierbares Bedienelement sein, wobei einem solchen Bedienelement verschiedene Funktionen zugewiesen werden können, z.B. durch eine entsprechende Programmierung. Alternativ kann das Schaltelement ein in der Funktion fest konfiguriertes Schaltelement sein, wobei diesem eine vorbestimmte Funktion fest und unveränderbar zugewiesen ist.
Es ist auch vorstellbar, dass die Aktivierung des Hauptbedienmodus durch die Betätigung eines Aktivierungsmittels in einer ersten Betätigungsweise und die Aktivierung des Hilfsbedienmodus in einer davon verschiedenen weiteren Betätigungsweise erfolgt. Somit kann das entsprechende Aktivierungsmittel derart ausgebildet sein, dass es in verschiedenen Betätigungsweisen betätigbar ist. Es ist auch vorstellbar, dass die Aktivierung des Hilfsbedienmodus erfolgt, wenn das Aktivierungsmittel für mindestens eine vorbestimmte Zeitdauer, insbesondere länger als die vorbestimmte Zeitdauer, betätigt wird. In diesem Fall kann der Hauptbedienmodus aktiviert werden, wenn das Aktivierungsmittel kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer betätigt wird. Auch ist es vorstellbar, dass das Aktivierungsmittel zur Aktivierung des Hauptbedienmodus ein Umschaltmittel zum Umschalten zwischen verschiedenen Hauptbedienmodi ist. Ist also einer von mehreren Hauptbedienmodi aktiviert, so kann ein davon verschiedener weiterer Hauptbedienmodi aktiviert werden, wenn das Aktivierungsmittel in der ersten Betätigungsweise und/oder kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer betätigt wird. Somit wird es auch ermöglicht, alle Hauptbedienmodi in einer vorbestimmten Reihenfolge zu aktivieren, also durchzuschalten.
Das Operationsmikroskop kann ebenfalls Deaktivierungsmittel zur Deaktivierung des Haupt- und des Hilfsbedienmodus umfassen, wobei auch diese gleich, vorzugsweise aber verschieden voneinander sein können. Die Deaktivierungsmittel können hierbei weiter gleich oder verschieden von den Aktivierungsmitteln sein. Ein Aktivierungssignal oder Deaktivierungssignal für den Haupt- oder den Hilfsbedienmodus kann auch erzeugt werden, wenn bildbasiert, also durch Auswertung eines Abbildes, mindestens ein Markerelement mit einer vorbestimmten Identität identifiziert wird. Das Abbild kann beispielsweise durch die vorhergehend erläuterte Trackingkamera erzeugt werden, die ebenfalls Bestandteil des Operationsmikroskops oder eines Mikroskopiesystems sein kann. Selbstverständlich ist es jedoch auch vorstellbar, dass das Abbild, welches zur Identifizierung ausgewertet wird, von einer Bilderfassungseinrichtung des Operationsmikroskops zur mikroskopischen Abbildung erzeugt wird. Es ist z.B. vorstellbar, dass der Hauptbedienmodus bei Identifizierung einer ersten Identität und der Hilfsbedienmodus bei Identifizierung einer davon verschiedenen, weiteren Identität aktiviert bzw. deaktiviert wird. Auch kann die Aktivierung eines Betriebsmodus zur Deaktivierung des bisher aktivierten Betriebsmodus führen. In diesem Fall bildet also das Aktivierungsmittel eines Betriebsmodus das Deaktivierungsmittel zur Deaktivierung eines anderen Betriebsmodus aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Bewegungsweise eine Translationsbewegung entlang einer optischen Achse des Mikroskopkopfes, insbesondere in oder entgegengesetzt zur Achsrichtung, die vom Mikroskopkopf zum Objektraum orientiert sein kann. So kann im Hilfsbedienmodus die erste Betätigungsweise des Bedienelements eine Translationsbewegung in einer ersten Richtung entlang der optischen Achse und eine weitere Betätigungsweise eine Translationsbewegung in entgegengesetzter Richtung steuern. Es hat sich gezeigt, dass eine Translationsbewegung entlang der optischen Achse im Vergleich zu anderen Bewegungsweisen seltener von einem Nutzer gewünscht ist. Durch die Zuordnung dieser Bewegungsweise zum Hilfsbedienmodus ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass andere, häufiger gewünschte Bewegungsweisen dem Hauptbedienmodus zugeordnet werden können und im Vergleich zum Hilfsbedienmodus keine zusätzliche Aktivierung benötigen. Dies vereinfacht wiederum in vorteilhafter Weise die Bedienung des Operationsmikroskops, wobei gleichzeitig jedoch die erläuterte Translationsbewegung ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Hilfsbedienmodus nach Ablauf einer vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer deaktiviert. Die Inaktivitätszeitdauer bezeichnet hierbei einen Zeitraum, währenddessen keine Betätigung des Bedienelements erfolgt. Sie kann beispielsweise 5 Sekunden betragen. Ist also der Hilfsbedienmodus aktiviert und wird das Bedienelement nicht oder nicht gemäß einer ausgewählten Betätigungsweise oder gemäß mehrerer ausgewählter Betätigungsweisen betätigt, so wird der Hilfsbedienmodus deaktiviert. Es ist vorstellbar, dass das Operationsmikroskop nach Deaktivierung des Hilfsbedienmodus in einen Zustand versetzt wird, in dem sowohl der Hauptbedienmodus als auch der Hilfsbedienmodus deaktiviert sind. Dann muss für eine Bewegungssteuerung zuerst wieder der Hauptbedienmodus aktiviert werden. Vorzugsweise wird jedoch nach oder mit der Deaktivierung des Hilfsbedienmodus der Hauptbedienmodus aktiviert. Alternativ kann die Inaktivitätszeitdauer eine Zeitdauer sein, während derer - unabhängig von einer Betätigung des Bedienelements - keine Bewegung erfolgt, insbesondere also kein Bewegungsbefehl erzeugt wird. So ist es vorstellbar, dass trotz einer Betätigung des Bedienelements im Hilfsbedienmodus keine Bewegung erfolgt, z.B. aufgrund eines Defekts oder einer Kollision. Auch dann kann automatisch in den Hauptbedienmodus umgeschaltet werden. Hierdurch erhöht sich in vorteilhafter weise eine Betriebssicherheit des Operationsmikroskops, insbesondere wenn die weitere Bewegungsweise eine Translationsbewegung entlang der optischen Achse ist, da dann eine Kollisionsgefahr mit einem Patienten oder weiteren OP-Einrichtungsgegenständen reduziert wird.
Alternativ wird der Hilfsbedienmodus deaktiviert, wenn eine Trajektoriengrenze der Bewegung im Hilfsbedienmodus erreicht wird. Wird z.B. im Hilfsbedienmodus eine Bewegung entlang der optische Achse gesteuert, so kann der Hilfsbedienmodus deaktiviert werden, wenn eine Fokusgrenze erreicht ist. Diese Grenze kann z.B. eine Grenze eines Bereichs für zulässige Fokuslagen sein, wobei zulässige Fokuslagen vorbestimmt sein können. Hierdurch erhöht sich ebenfalls in vorteilhafter Weise eine Betriebssicherheit des Operationsmikroskops.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Hauptbedienmodus nach Ablauf der vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer aktiviert. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert. Hierdurch erhöht sich in vorteilhafter Weise entsprechend den vorhergehenden Erläuterungen die Betriebssicherheit, während gleichzeitig auch eine Benutzerfreundlichkeit erhöht wird, da nach der Deaktivierung des Hilfsbedienmodus weiterhin eine Bewegung gesteuert werden kann, ohne dass eine erneute Aktivierung des Hauptbedienmodus notwendig ist.
In einer weiteren Ausführungsform legt die erste Bewegungsweise eine Translationsbewegung in einer Ebene, die senkrecht zur optischen Achse orientiert ist, fest. Alternativ legt die erste Bewegungsweise eine Rotationsbewegung fest. Die festgelegte Rotationsbewegung kann hierbei z.B. um einen Punkt auf der optischen Achse erfolgen, insbesondere um einen Fokuspunkt. Alternativ kann die Rotationsbewegung einen Referenzpunkt des Mikroskopkopfes herum erfolgen. Der Referenzpunkt kann z.B. auf einer oder auf mehreren Achse(n) angeordnet sein, um die sich ein an dem Stativ befestigter Mikroskopkopf drehen kann, insbesondere also in einem Schnittpunkt dieser mehreren Drehachsen. Durch die erste Bewegungsweise kann insbesondere auch eine Bewegungsrichtung der Translationsbewegung bzw. der Rotationsbewegung festgelegt sein. Beobachtungen zeigen, dass die angeführten Bewegungsweisen im Vergleich insbesondere zur Translationsbewegung entlang der optischen Achse häufiger von einem Nutzer gewünscht werden. Durch die Zuordnung dieser Bewegungsweise zum Hauptbedienmodus ergibt sich in vorteilhafter weise, dass andere, weniger häufig gewünschte Bewegungsweisen dem Hilfsbedienmodus zugeordnet werden können. Dies vereinfacht wiederum in vorteilhafter weise die Bedienung des Operationsmikroskops, wobei gleichzeitig jedoch die Translationsbewegung entlang der optischen Achse ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Aktivierungssignal zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus haptisch erzeugt. Das Operationsmikroskop kann hierfür geeignete Aktivierungsmittel (erste Aktivierungsmittel), beispielsweise ein manuell betätigbares Aktivierungsmittel wie z.B. einen Druckknopf, einen Schalter oder ein davon verschiedenes Aktivierungsmittel zur manuellen Betätigung, umfassen. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert Ein solches Aktivierungsmittel kann hierbei insbesondere am Mikroskopkopf, insbesondere an dessen Gehäuse, oder an einem Handgriff angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Aktivierung des Hilfsbedienmodus. Alternativ wird das Aktivierungssignal akustisch erzeugt, beispielsweise über ein Sprachsignal. In diesem Fall kann das Operationsmikroskop oder ein das Operationsmikroskop umfassendes Mikroskopiesystem Mittel zur sprachbasierten Aktivierung umfassen, insbesondere zumindest ein Mikrofon und eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung akustischer Signale. Dann kann in Abhängigkeit der Auswertung eines akustischen Signals das Aktivierungssignal zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus erzeugt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine vereinfachte Bedienung des Operationsmikroskops, insbesondere eine vereinfachte Aktivierung des Hilfsbedienmodus.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement zur Betätigung in mehreren Betätigungsweisen ausgebildet, wobei der Hilfsbedienmodus für genau eine oder mehrere, aber nicht alle, ausgewählte(n) Betätigungsweise(n) aktiviert wird. Mit anderen Worten ist es vorstellbar, dass im aktivierten Hauptbedienmodus durch eine Betätigung des Bedienelements in einer ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, wobei durch die Betätigung des Bedienelements in einer weiteren Betätigungsweise die Bewegung des Mikroskopkopfes in einer zweiten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, die von der ersten Bewegungsweise verschieden ist. Wird dann der Hilfsbedienmodus aktiviert, so kann durch die Betätigung des Bedienelements in der ersten Betätigungsweise die Bewegung des Mikroskopkopfes in einer weiteren vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert werden, die zumindest von der ersten, vorzugsweise aber auch von der zweiten, Bewegungsweise verschieden ist. Durch eine Betätigung des Bedienelements in der weiteren Betätigungsweise wird im aktivierten Hilfsbedienmodus jedoch die Bewegung des Mikroskopkopfes in der erläuterten zweiten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter weise eine weitere Verbesserung der Funktionalität des Operationsmikroskops, da verschiedene Bewegungsweisen des Haupt- und Hilfsbedienmodus durch verschiedene Betätigungsweisen kombiniert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement als Joystick oder als Wippschalter ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung des Operationsmikroskops. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Aktivierungssignal zur Aktivierung eines Hauptbedienmodus mit einem weiteren Aktivierungsmittel erzeugt, welches verschieden von dem ersten Aktivierungsmittel zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus ist. Es können mehrere, z.B. drei, voneinander verschiedene Hauptbedienungsmodi existieren, wobei mit dem weiteren Aktivierungsmittel jeder dieser Modi aktiviert bzw. zwischen diesen Modi umgeschaltet werden kann. Beispielsweise können verschiedene Hauptbedienmodi mit einer grafischen Benutzerschnittstelle aktiviert werden Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Bedienung des Operationsmikroskops, insbesondere einer Aktivierung der Bedienmodi. Verschiedene Hauptbedienmodi können insbesondere voneinander verschiedene Bewegungsweisen festgelegen, mit denen die Bewegung des Operationsmikroskops bei Betätigung des Bedienelements in einer ersten Betätigungsweise gesteuert wird.
Weiter vorgeschlagen wird ein Operationsmikroskop, umfassend mindestens einen Mikroskopkopf, mindestens ein Bedienelement zur Steuerung der Bewegung des Mikroskopkopfes und mindestens eine Steuereinrichtung. Das Operationsmikroskop ist hierbei derart konfiguriert, dass ein Verfahren gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit dem Operationsmikroskop durchführbar ist.
Auch beschrieben wird ein Mikroskopiesystem umfassend das Operationsmikroskop. Das Mikroskopiesystem kann weitere Aktivierungsmittel zur Aktivierung eines Hauptbedienmodus sowie erste Aktivierungsmittel zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus umfassen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Operationsmikroskops in einer Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische Ansicht von Bewegungsweisen eines Hauptbedienmodus eines Operationsmikroskops,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von weiteren Bewegungsweisen eines Hauptbedienmodus eines Operationsmikroskops, Fig. 4 eine schematische Darstellung von weiteren Bewegungsweisen eines Hauptbedienmodus eines Operationsmikroskops,
Fig. 5 eine schematische Darstellung von Bewegungsweisen eines Hilfsbedienmodus eines Operationsmikroskops,
Fig. 6 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 7 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 8 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 9 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Bedienelements.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen. In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Operationsmikroskop 1 bei einer Anwendung in einem Operationsumfeld dargestellt. Das Operationsmikroskop 1 umfasst einen Mikroskopkopf 2, welcher an einem freien Ende eines Stativs 3 zur Halterung des Mikroskopkopfes 2 angeordnet ist. Das Stativ 3 ermöglicht eine gesteuerte Bewegung des Mikroskopkopfes 2 zur Veränderung der Lage, also der Position und/oder Orientierung des Mikroskopkopfes 2 und somit auch einer optische Achse 17 eines Objektivs (nicht dargestellt) des Operationsmikroskops 1 , welches in einem Gehäuse 25 des Mikroskopkopfes 2 (siehe z.B. Fig. 2) angeordnet sein kann. Das dargestellte Stativ 3 stellt eine exemplarische kinematische Struktur zur Halterung und Bewegung des Mikroskopkopfes 2 dar. Dem Fachmann ist selbstverständlich bekannt, dass auch andere kinematische Strukturen verwendet werden können. Nicht dargestellte Antriebseinrichtungen des Stativs 3 können eine Drehbewegung von beweglichen Teilen des Stativs 3 um Drehachsen 4, 5, 6 ermöglichen. Weiter dargestellt ist eine Steuereinrichtung 7, die zur Steuerung der Antriebseinrichtungen und somit der Bewegung dient. Hierzu kann die Steuereinrichtung 7 signal- und/oder datentechnisch mit den Antriebseinrichtungen verbunden sein. Weiter dargestellt ist ein Patient 13, der auf einem Operationstisch 14 liegt. Weiter dargestellt ist, dass das Operationsmikroskops 1, genauer der Mikroskopkopf, 2 mindestens ein Okular 15 bzw. einen optischen Einblick umfasst, in welches der Benutzer 8, z.B. ein Chirurg, hineinschaut, um dadurch einen Teilbereich des Patienten 13 zu betrachten, insbesondere in vergrößernder Art und Weise. In Fig. 1 nicht dargestellt sind Handgriffe 12 (siehe Fig. 2) des Mikroskopkopfes 2.
Das Operationsmikroskop 1 umfasst weiter eine Trackingkamera 10 zur Erfassung einer Lage eines Instruments 19, welches von dem Benutzer 8 gehalten und bewegt werden kann. Hierbei kann ein Target 9 mit mindestens einem Marker 11 an dem Instrument 19 befestigt sein, wobei auf Grundlage eines von der Trackingkamera 10 erfassten Abbilds des Targets 9 dessen Lage und aufgrund der ortsfesten Anordnung des Targets 9 an dem Instrument 19 auch die Lage des Instruments 19 bestimmt werden kann. Ein Marker 11 oder das Target 9 kann eine, insbesondere eineindeutige, Identität aufweisen, die insbesondere auch bildbasiert bestimmt werden kann. Wird eine Identität bildbasiert detektiert, so kann ein der Identität zugeordneter Betriebsmodus aktiviert oder deaktiviert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von Bewegungsweisen eines Hauptbedienmodus M1 (siehe Fig. 6) eines Operationsmikroskops 1 mit einem Mikroskopkopf 2, welches an einem Stativ 3 befestigt ist. An dem Mikroskopkopf 2 sind zwei Handgriffe 12 befestigt, die von einem Gehäuse 25 des Mikroskopkopfes 2 abstehen. Ein Chirurg kann diese Handgriffe 12 mit den Händen greifen und den Mikroskopkopf 2 durch eine Handbewegung in gewünschter Weise im Raum bewegen bzw. positionieren. An den Handgriffen 12 kann jeweils ein Bedienelement 16 zur Betätigung durch den Nutzer, insbesondere mit dem Daumen oder einem weiteren Finger, angeordnet sein. Durch Betätigung des Bedienelements 16 kann in einem Hauptbedienmodus M1 eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert werden. In Fig. 2 dargestellt sind eine Translationslängsachse x und eine Translationsquerachse y sowie eine optische Achse 17, die einer Vertikalachse z entspricht. Durch Pfeile dargestellt sind Achsrichtungen dieser Achsen x, y, z. Die Translationslängs- und Translationsquerachse x, y sind hierbei senkrecht zueinander und senkrecht zur optischen Achse 17 orientiert. Die Achsen x, y, 17 schneiden sich in einem Referenzpunkt des Mikroskopkopfes 2. Dieser kann insbesondere auf mindestens einer Drehachse eines Drehgelenks liegen, über die der Mikroskopkopf 2 an einem beweglichen Element des Stativs 3 befestigt ist. Durch Betätigung eines der dargestellten Bedienelemente 16 in verschiedenen Betätigungsweisen kann in einem Hauptbedienmodus M1 die Bewegung des Mikroskopkopfes 2 in und entgegen der Translationslängsrichtung sowie in und entgegen der Translationsquerrichtung gesteuert werden. Wird ein Hilfsbedienmodus M2 aktiviert, so kann durch eine Betätigung des Bedienelements 16 in einer oder mehreren Betätigungsweisen die Bewegung des Mikroskopkopfes 2 in und entgegen der Richtung der optischen Achse 17 bewegt werden. An den Handgriffen 12 kann jeweils auch ein als Druckknopf ausgebildetes erstes Aktivierungsmittel 26 zur Betätigung durch den Nutzer, insbesondere mit dem Daumen oder einem weiteren Finger, angeordnet sein. Durch Betätigung des ersten Aktivierungsmittels 26 kann ein Aktivierungssignal ASM2 zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus M2 erzeugt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von Bewegungsweisen eines Hauptbedienmodus M1 (siehe Fig. 6) eines Operationsmikroskops 1. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine Längsachse x, eine Querachse y sowie eine Vertikalachse z dargestellt, die sich in einem Fokuspunkt FP schneiden. Die Vertikalachse z ist hierbei die optische Achse 17 des Operationsmikroskops 1 und vom Mikroskopkopf 2 hin zu einem Patienten 13 orientiert. Nicht dargestellt ist ein Referenzpunkt des Mikroskopkopfes 2, der auf einer Drehachse liegen kann, wobei sich der an dem Stativ 3 befestigter Mikroskopkopf 2 um diese Drehachse drehen kann. Insbesondere kann der Referenzpunkt auf einem Schnittpunkt von zwei oder mehr als zwei solcher Drehachsen liegen. In einem Hauptbedienmodus M1 (siehe Fig. 6) ist durch Betätigung eines der Bedienelemente 16 in einer ersten Betätigungsweise eine Rotationsbewegung des Mikroskopkopfes 2 um den Referenzpunkt und um eine zur Querachse y parallelen Achse, die durch den Referenzpunkt verläuft, steuerbar. Durch eine Betätigung in einer weiteren Betätigungsweise ist eine Rotationsbewegung des Mikroskopkopfes 2 um den Referenzpunkt und um eine zur Längsachse x parallelen Achse, die durch den Referenzpunkt verläuft, steuerbar. Wird ein Hilfsbedienmodus M2 aktiviert, so ist durch eine Betätigung des Bedienelements 16 in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 entlang oder entgegen der Vertikalachse z steuerbar.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung von Bewegungsweisen eines Hauptbedienmodus M1 (siehe Fig. 6) eines Operationsmikroskops 1. Im Unterschied zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform schneiden sich eine nicht dargestellte Längsachse, eine nicht dargestellte Querachse sowie eine Vertikalachse z in einem Fokuspunkt FP. Die Vertikalachse z ist hierbei die optische Achse 17 des Operationsmikroskops 1 und vom Mikroskopkopf 2 hin zu einem Patienten 13 orientiert. In einem Hauptbedienmodus M1 (siehe Fig. 6) ist durch Betätigung eines der Bedienelemente 16 in einer ersten Betätigungsweise eine Rotationsbewegung R1 des Mikroskopkopfes 2 um den Fokuspunkt FP und um die Längsachse herum steuerbar. Durch eine Betätigung in einer weiteren Betätigungsweise ist eine Rotationsbewegung R2 des Mikroskopkopfes 2 um den Fokuspunkt und die Querachse y steuerbar. Wird ein Hilfsbedienmodus M2 aktiviert, so ist durch eine Betätigung des Bedienelements 16 in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 entlang und entgegen der Vertikalachse z steuerbar.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung von Bewegungsweisen eines Hilfsbedienmodus M2 (siehe Fig. 6) eines Operationsmikroskops 1. Wird der Hilfsbedienmodus M2 aktiviert, so ist durch eine Betätigung eines Bedienelements 16 in einer ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 entlang oder entgegen der Vertikalachse z, die der optischen Achse 17 des Mikroskopkopfes 2 entspricht, steuerbar.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt ist, dass ein Hauptbedienmodus M1 aktiviert ist. In diesem Hauptbedienmodus M1 wird durch eine Betätigung eines Bedienelements 16 (siehe z.B. Fig. 2) in einer ersten Betätigungsweise eine Bewegung eines Mikroskopkopfes 2 in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert. Durch Erzeugung eines Aktivierungssignals ASM2 wird ein Hilfsbedienmodus M2 aktiviert. In dem Hilfsbedienmodus M2, d.h. im aktivierten Zustand, wird durch eine Betätigung des Bedienelements 16 in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 in einer weiteren vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert, die verschieden von der ersten Bewegungsweise ist. Das Aktivierungssignal ASM2 kann hierbei mit einem ersten Aktivierungsmittel 26 erzeugt werden. Exemplarische Aktivierungsmittel und Aktivierungsverfahren wurden vorhergehend beschrieben.
Fig. 7 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform wird aus dem aktivierten Hilfsbedienmodus M2 heraus der Hauptbedienmodus M1 nach Ablauf einer vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer aktiviert. Bei der Aktivierung des Hauptbedienmodus M1 aus dem aktivierten Hilfsbedienmodus M2 heraus wird gleichzeitig der Hilfsbedienmodus M2 deaktiviert. Alternativ zum Ablauf der vorbestimmten Aktivitätszeitdauer kann auch ein Deaktivierungssignal DASM2 erzeugt werden, welches zur Aktivierung des Hauptbedienmodus M1 und zur Deaktivierung des Hilfsbedienmodus M2 führt. Exemplarische Deaktivierungsmittel und Deaktivierungsverfahren wurden ebenfalls vorhergehend beschrieben.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform wird aus einem aktivierten Hilfsbedienmodus M2 heraus bei Erzeugung eines Aktivierungssignals ASM1 für den Hauptbedienmodus M1 , beispielsweise durch Betätigung eines geeigneten weiteren Aktivierungsmittels 18 (siehe Fig. 9), der Hauptbedienmodus M1 aktiviert. Der Hilfsbedienmodus M2 wird auch nach Ablauf einer vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer deaktiviert, wobei das Operationsmikroskop bei einer solchen Deaktivierung in einen Zustand M3 versetzt wird, in dem weder der Hauptbedienmodus M1 noch der Hilfsbedienmodus M2 aktiviert ist. Es ist selbstverständlich vorstellbar, dass im aktivierten Haupt- oder Hilfsbedienmodus M1 , M2 ein Deaktivierungssignal (nicht dargestellt) erzeugt wird, durch welches das Operationsmikroskop 1 ebenfalls in diesen Zustand M3 versetzt wird.
Fig. 9 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform. Dargestellt ist ein weiteres Aktivierungsmittel 18 zur Aktivierung eines Hauptbedienmodus M11 , M12, M13. Dieses weitere Aktivierungsmittel 18 kann beispielsweise als grafische Benutzerschnittstelle ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Selbstverständlich kann das weitere Aktivierungsmittel 18 aber auch in anderer Form ausgebildet sein, z.B. als Bedienelement eines Hand- oder Fußbedienpults oder als sprachgesteuertes Aktivierungsmittel. Wie vorhergehend erläutert, kann das weitere Aktivierungsmittel 18 auch durch das erste Aktivierungsmittel 26 (siehe z.B. Fig. 2) gebildet werden. Durch eine entsprechende Betätigung/Steuerung des weiteren Aktivierungsmittels 18 können verschiedene Aktivierungssignale ASM11 , ASM 12, ASM 13 erzeugt werden, die zur Aktivierung eines ersten Hauptbedienmodus M11 , eines zweiten Hauptbedienmodus M12 oder dritten Hauptbedienmodus M13 führen. Diese können sich insbesondere durch Bewegungsweisen unterscheiden, in denen eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 bei der Betätigung eines Bedienelements 16 (siehe Fig. 2) gesteuert wird. Aus jedem der derart aktivierten Hauptbedienmodi M11 , M12, M12 heraus kann dann durch Erzeugung eines Aktivierungssignals ASM2 der Hilfsbedienmodus M2 aktiviert werden. Aus diesem aktivierten Hilfsbedienmodus M2 heraus kann wiederum der zuvor aktivierte Hauptbedienmodus M11, M12, M13 aktiviert werden, entweder durch Erzeugung eines entsprechenden Aktivierungssignals oder nach Ablauf einer vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer.
Fig. 10 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein als Kreuzwippenschalter 20 ausgebildetes Bedienelement 16. Dargestellt sind eine Schalterlängsachse xs und eine Schalterquerachse ys, die ein schalterspezifisches Koordinatensystem aufspannen, wobei ein Ursprung dieses Koordinatensystems in einem geometrischen Schwerpunkt des Kreuzwippenschalters 20 angeordnet ist. Eine Betätigung in einer ersten Betätigungsweise dieses Kreuzwippenschalters 20 kann durch ein Drücken auf einen ersten Schenkel 21 des Kreuzwippenschalters 20 erfolgen, wobei dieser dann um die Schalterlängsachse xs in mathematisch positiver Richtung bezogen auf die dargestellte Achsrichtung verkippt wird. Eine Betätigung in einer zweiten Betätigungsweise dieses Kreuzwippenschalters 20 kann durch ein Drücken auf einen zweiten Schenkel 22 des Kreuzwippenschalters 20 erfolgen, wobei dieser dann um die Schalterlängsachse xs in mathematisch negativer Richtung bezogen auf die dargestellte Achsrichtung verkippt wird. Eine Betätigung in einer dritten Betätigungsweise dieses Kreuzwippenschalters 20 kann durch ein Drücken auf einen dritten Schenkel 23 des Kreuzwippenschalters 20 erfolgen, wobei dieser dann um die Schalterquerachse ys in mathematisch positiver Richtung bezogen auf die dargestellte Achsrichtung verkippt wird. Eine Betätigung in einer vierten Betätigungsweise dieses Kreuzwippenschalters 20 kann durch ein Drücken auf einen vierten Schenkel 24 des Kreuzwippenschalters 20 erfolgen, wobei dieser dann um die Schalterquerachse ys in mathematisch negativer Richtung bezogen auf die dargestellte Achsrichtung verkippt wird.
Ist ein Hauptbedienmodus M1 (siehe z.B. Fig. 6) aktiviert, so kann das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 entgegen der Richtung einer Längsachse x steuern, wobei diese - wie z.B. in Fig. 3 dargestellt - durch einen Fokuspunkt FP verläuft und senkrecht zu einer Vertikalachse z orientiert ist, wobei die Vertikalachse z wiederum parallel zur optischen Achse 17 orientiert ist. Weiter kann das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der zweiten Betätigungsweise eine Bewegung in Richtung der Längsachse x steuern. Das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der dritten Betätigungsweise kann eine Bewegung entgegen der Richtung einer Querachse y steuern, die ebenfalls durch den Fokuspunkt FP verläuft und mit der Längs- und Vertikalachse x, z ein kartesisches Koordinatensystem bildet. Das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der vierten Betätigungsweise kann eine Bewegung in der Richtung der Querachse y steuern.
Ist dagegen ein Hilfsbedienmodus M2 aktiviert, so kann das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 in der Richtung der Vertikalachse z steuern. Weiter kann das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der zweiten Betätigungsweise eine Bewegung entgegen der Richtung der Vertikalachse z steuern.
Bei einer Betätigung des Kreuzwippenschalters 20 in der dritten Betätigungsweise und in der vierten Betätigungsweise kann im aktivierten Hilfsbedienmodus M2 keine Bewegung des Mikroskopkopfes 2 gesteuert werden, die Betätigung kann also keine Bewegungssteuerung bedingen. Alternativ kann aber die Funktion der Betätigung im aktivierten Hauptbedienmodus M1 beibehalten werden. Dann kann also das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der dritten Betätigungsweise eine Bewegung entgegen der Richtung der Querachse y steuern und das Betätigen des Kreuzwippenschalters 20 in der vierten Betätigungsweise kann eine Bewegung in der Richtung der Querachse y steuern.
Bezugszeichenliste
1 Operationsmikroskop
2 Mikroskopkopf
3 Stativ
4, 5, 6 Drehachsen
7 Steuereinrichtung
8 Benutzer
9 Target
10 Trackingkamera
11 Marker
12 Handgriff
13 Patient
14 Operationstisch
15 Okular
16 Bedienelement
17 optische Achse
18 weiteres Aktivierungsmittel
19 Instrument
20 Kreuzwippenschalter
21, 22, 23, 24 Schenkel des Kreuzwippschalters
25 Gehäuse
26 erstes Aktivierungsmittel
M1 , M11, M12, M13 Hauptbedienmodus, Hauptbedienmodi
M2 Hilfsbedienmodus
M3 Zustand
ASM1, ASM2
ASM11 , ASM12, ASM13 Aktivierungssignal
X, xs Längsachse y, ys Querachse z Vertikalachse FP Fokuspunkt
R1 , R2 Rotationsbewegung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Operationsmikroskops (1), wobei in einem Hauptbedienmodus (M1) durch eine Betätigung eines Bedienelements (16) in einer ersten Betätigungsweise eine Bewegung eines Mikroskopkopfes (2) in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, wobei ein Hilfsbedienmodus (M2) aktivierbar ist, wobei in dem Hilfsbedienmodus (M2) durch eine Betätigung des Bedienelements (16) in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes (2) in einer weiteren vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, wobei die erste und die weitere Bewegungsweise voneinander verschieden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bewegungsweise eine Translationsbewegung entlang einer optischen Achse (17) des Mikroskopkopfes (2) ist.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsbedienmodus (M2) nach Ablauf einer vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer deaktiviert wird oder deaktiviert wird, wenn eine Trajektoriengrenze der Bewegung im Hilfsbedienmodus (M2) erreicht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbedienmodus (M1) nach Ablauf der vorbestimmten Inaktivitätszeitdauer aktiviert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bewegungsweise eine Translationsbewegung in einer Ebene, die senkrecht zu einer optischen Achse (17) orientiert ist, oder eine Rotationsbewegung (R1 , R2) festlegt.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungssignal (ASM2) zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus (M2) haptisch oder akustisch erzeugt wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (16) zur Betätigung in mehreren Betätigungsweisen ausgebildet ist, wobei der Hilfsbedienmodus (M2) für genau eine oder mehrere, aber nicht alle, ausgewählte(n) Betätigungsweise(n) aktiviert wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (16) als Joystick oder als Wippschalter (20) ausgebildet ist. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungssignal (ASM1) zur Aktivierung des Hauptbedienmodus (M1) mit einem weiteren Aktivierungsmittel (18) erzeugt wird, welches verschieden von dem ersten Aktivierungsmittel (26) zur Aktivierung des Hilfsbedienmodus (M2) ist. Operationsmikroskop, umfassend mindestens einen Mikroskopkopf (2), mindestens ein Bedienelement (16) zur Steuerung der Bewegung des Mikroskopkopfes (2) und mindestens eine Steuereinrichtung (7), wobei das Operationsmikroskop (1) derart konfiguriert ist, dass
- in einem Hauptbedienmodus (M1) durch eine Betätigung des Bedienelements (16) in einer ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes (2) in einer ersten vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird,
- ein Hilfsbedienmodus (M2) aktivierbar ist,
- in dem Hilfsbedienmodus (M2) durch eine Betätigung des Bedienelements (16) in der ersten Betätigungsweise eine Bewegung des Mikroskopkopfes (2) in einer weiteren vorbestimmten Bewegungsweise gesteuert wird, wobei die erste und die weitere Bewegungsweise voneinander verschieden sind.
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