Verfahren zum Betreiben eines Spektroskops und Spektroskop Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Spektroskops gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Spektroskop gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 8.

Es ist eine bekannte Motivation für einen Patienten den chi- rurgischen Eingriff so gering belastend wie möglich zu gestalten. Aus dieser Motivation heraus hat sich die so genannte Minimal-invasive Chirurgie entwickelt, die sich durch ein kleinstmögliches Trauma beim operativen Eingriff auszeichnet. Bei der Minimal-invasiven Chirurgie, die beispielsweise mit Laparoskopen durchgeführt wird, hat der Arzt in der Regel keinen unmittelbaren Einblick in den Situs der OP.

Um dennoch eine bestmögliche räumliche Orientierung zu bekom- men, können 3D Endoskope eingesetzt werden. Diese Endoskope erlauben es, den Situs in 3D zumindest teilweise zu erfassen und z.B. auch für Dokumentationszwecke aufzunehmen.

Ein bekannter Ansatz ist das so genannte NOTES (Natural

Orifice Transluminal Endoscopic Surgery) , welches als gleich ^¬ bedeutend mit der minimal invasiven Chirurgie ohne Narben zu sehen ist, stellt eine Weiterentwicklung der laparoskopischen Minimal-invasiven Chirurgie dar. Hierbei werden natürliche Körperöffnungen genutzt, um sichtbare Narben nach der OP zu vermeiden

Eine Herausforderung die hier besteht ist, dass sich gesunde und nicht gesunde Gewebebereiche nicht deutlich in der Gewe ^¬ beform und -färbe unterscheiden.

Es ist ferner bekannt Spektrometer zur Ermittlung von Eigenschaften eines mit diesem untersuchten Objekts einzusetzen. Beispielsweise kann man mit einem Spektrometer im medizini- sehen Bereich durch Untersuchung von Gewebeteilen eine Entscheidung treffen, ob eine Gewebeprobe Krebsgewebe enthält. Beispielsweise kann hierzu die optische Spektroskopie zum Einsatz kommen, bei der die Gewebeprobe mit Licht, insbeson- dere bei der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) mit kurzwelligem infrarotem Licht, bestrahlt wird und daraufhin die Intensität des reflektierten Lichts als Funktion der Wellenlänge des Lichts gemessen wird. Als Ergebnis der Messungen mittels Spektroskopie liegt ein Spektrum vor, welches durch einen aus Realzahlen gebildeten Vektor (xl,..., xL) von für L Wellenlängen bzw. Frequenzen gemessenen Intensitätswerten beschrieben werden kann. Auf

Grundlage dieser Vektoren kann dann eine Indikation auf die Eigenschaft des erfassten Objekts ermittelt werden. Aller ^¬ dings hat Wellenlängenbereich von infrarotem Licht den Nachteil nicht sichtbar zu sein.

Für eine Gewebedifferenzierung von gesundem und nicht gesun- dem Gewebe ist jedoch eine gute Sichtbarkeit des zu untersu ^¬ chenden Bereichs erforderlich.

Für einen Arzt besteht somit das technische Problem, sich im Körper des Patienten nur über den laparoskopischen Einblick zu orientieren, die räumlichen Gegebenheiten sicher zu erfassen und unbeabsichtigte Verletzungen von Organen und Gefäßen z.B. mit den scharfen Skalpellklingen möglichst auszuschließen. Bei NOTES wird diese Fragestellung noch verschärft, da dort der Zugang von Stellen gewählt wird, wo man später keine Narben sieht und man somit nicht unbedingt einen kurzen und geradlinigen Zugangsweg zum Situs hat.

Die 3D-Endoskopie genauso wie die IR Spektroskopie sind sehr neue Technologien für die Minimal-invasive Chirurgie, die ge- rade erst vor der Einführung stehen. Somit gibt es aktuell keine Lösung, die außerhalb von Versuchslaboren im alltäglichen medizinischen Einsatz ist. Für die Einführung und Akzeptanz der, insbesondere Nahinfra ^¬ rot-, Spektroskopie, d.h. möglichst breiten Ansatz im medizi ^¬ nischen Bereich aber auch insbesondere für einen Erweiterung des Anwendungsspektrums der Minimal-invasiven Chirurgie auf weitere Krankheitsbilder mit z.B. erschwerter Zugänglichkeit zum Situs oder bei erhöhtem Risikopotential für ungewollte Verletzung Organen, Gefäßen oder Nervenbahnen, gilt es die resultierenden technischen Herausforderungen zu bewältigen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es eine Lösung anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbessert, insbesondere in dem sie eine weitergehende Traumareduzierung gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Betreiben eines

Spektroskops gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 durch dessen Merkmale gelöst sowie durch das Spektroskop gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 8 durch dessen Merkmale gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines, insbesondere Nah-, Infrarot-Spektroskops zur medizinischen An ^¬ wendung, insbesondere in der minimalinvasiven Chirurgie, wird als eine erste Quelle für das infrarote Licht, eine zumindest teilweise im sichtbaren Wellenlängenbereich Licht abgebende Lichtquelle genutzt, das von der ersten Quelle abgegebene sichtbare Licht durch eine erste Manipulationseinrichtung derart manipuliert, dass als erstes Ausgangssignal der Mani ^¬ pulationseinrichtung ein zu einem Strahl geformtes einen festgelegten infraroten Wellenlängenbereich aufweisendes Licht abgegeben wird, und sichtbares Licht im Strahlengang derart manipuliert, dass bei Auftreffen des infraroten Lichts auf eine Oberfläche auch zumindest Teile des manipulierten Lichts derart auf die Oberfläche treffen, dass sie auf der Oberfläche eine sichtbare erste Form ausbilden, die stets in einem festgelegten Bezug zu einer durch das infrarote Licht auf der Oberfläche ausgebildeten nicht sichtbaren zweiten Form steht. Mit der Erfindung wird es möglich eine hohe Genauigkeit bei der Unterscheidung von gesundem und ungesundem Gewebe zu ermöglichen und damit die Wahrscheinlichkeit der Entfernung ge ^¬ sunden Gewebes stark zu reduzieren, denn in bereits erfolgten Versuchen konnte beispielsweise die Unterscheidbarkeit zwi ^¬ schen Tumorgewebe und Normalgewebe auf Basis von spektrosko ^¬ pischen Messungen im nahen Infrarot mit an Sicherheit

grenzender Wahrscheinlichkeit (>97% korrekt) nachgewiesen werden. Traumata werden so reduziert. Ferner hat die Erfin- dung den Vorteil, dass Infrarotstrahlung für den Menschen unsichtbar ist, aber die entscheidende Materialinformation trägt .

Mit der Abbildung der ersten Form im festgelegten Verhältnis zur zweiten Form wird jedoch die Positionierung des IR Messflecks ermöglicht. Damit wird sowohl ein Beitrag zur Gewebe ^¬ differenzierung als auch zur Unterstützung eines Operateurs bei der Führung des Spektroskops mit einer zusätzlichen Lageinformation unterstützt, so dass eine sicherere Führung und damit ungewollte Kollisionen vermieden werden können.

Weitere Vorteile sind durch die in den Unteransprüchen ange ^¬ gebenen Weiterbildungen gegeben. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird die erste Form durch einen mit der ersten Ma ^¬ nipulationseinrichtung funktional verbundenen und betriebenen Filter erzeugt. Hierdurch wird ohne größere Veränderungen an gängigen Geräten die gewünschte erfindungsgemäße Manipulation möglich.

Bevorzugt wird dabei das erfindungsgemäße Verfahren derart weitergebildet, dass der Filter als Licht im sichtbaren

Lichtspektrum, insbesondere Licht aus dem roten und/oder grü- nen Spektralbereich, durchlassenden Bandpass ausgestalteten Kaltlichtfilter mit der Manipulationseinrichtung funktional verbunden und betrieben wird. Hiermit wird der in der Regel vorhandene Kaltlichtfilter genutzt und es sind noch weitaus geringere Veränderungen notwendig.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren derart weitergebildet, dass die in der Manipulationseinrichtung betriebene Optik derart auf den Filter abgestimmt ist, dass eine chromatische Korrektur des durgelassenen Lichts erfolgt, kann ein sich unter Umständen durch die Manipulation einstellender lateraler bzw. axialer Offset minimiert werden.

Eine die bisher erläuterten Wirkungen verstärkende oder alternative Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegeben, wenn durch eine zweite Quelle als Manipulation des sichtbaren Lichts in den Strahlengang, insbesondere koaxial, ein zusätzlicher Lichtstrahl eingespeist wird.

Alternativ oder ergänzend kann das erfindungsgemäße Verfahren zudem dadurch weitergebildet sein, dass das sichtbare Licht derart manipuliert wird, dass es einer vorsätzlichen chroma- tischen Aberration derart ausgesetzt wird, dass nach Durch ^¬ laufen einer im Strahlengang als letztes angeordneten Linse, die erste Form scharf fokussiert auf der Oberfläche abgebil ^¬ det wird. Hiermit kann die Manipulation ohne zusätzliche Fil ^¬ ter, allein unter Ausnutzung der ohnehin gegebenen sichtbaren Lichtanteile im Strahlgang des infraroten Lichts und deren chromatischer Aberration ausgenutzt und es muss lediglich die vorhandene Optik entsprechend angepasst werden, so dass auch hier lediglich ein geringer Aufwand gegeben ist. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart wei ^¬ tergebildet, dass die Manipulation derart erfolgt, dass die erste Form sich als Kreis und/oder sich kreuzende Linien auf der Oberfläche abbildet. Hierbei handelt es sich zum Einen um auffallende Formen, die zudem geeignet sind als Signale für ein Zielen seitens eines Operateurs intuitiv aufgefasst zu werden . Beim erfindungsgemäßen Spektroskop, insbesondere Nah-, Infra ^¬ rot-Spektroskop zur medizinischen Anwendung, insbesondere in der minimalinvasiven Chirurgie, ist eine erste Quelle derart ausgestaltet, dass für das infrarote Licht, eine zumindest teilweise im sichtbaren Wellenlängenbereich Licht abgebende Lichtquelle genutzt wird, und derart ausgestaltet, dass das von der ersten Quelle abgegebene sichtbares Licht durch eine erste Manipulationseinrichtung derart manipuliert wird, dass als erstes Ausgangssignal der Manipulationseinrichtung ein zu einem Strahl geformtes einen festgelegten infraroten Wellenlängenbereich aufweisendes Licht abgegeben wird, sowie mit Mitteln derart ausgestaltet, dass sichtbares Licht im Strah ^¬ lengang derart manipuliert wird, dass bei Auftreffen des inf ^¬ raroten Lichts auf eine Oberfläche auch zumindest Teile des manipulierten Lichts derart auf die Oberfläche treffen, dass sie auf der Oberfläche eine sichtbare erste Form ausbilden, die stets in einem festgelegten Bezug zu einer durch das infrarote Licht auf der Oberfläche ausgebildeten nicht sichtba ^¬ ren zweiten Form steht.

Das erfindungsgemäße Spektroskop ermöglicht durch dessen Im ^¬ plementierung die Verwirklichung der zum Verfahren genannten Vorteile . Das Gleiche gilt für die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spektroskops, welches Mittel zur Durchführung des Verfahrens sowie einer seiner Weiterbildungen aufweist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun ausgehend von dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die

FIGUR ein Ablaufdiagram mit vereinfachter Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ver- fahrens

In der FIGUR ist der Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens stark vereinfacht dargestellt, anhand dessen auch Merkmale des Spektroskops und möglicher Ausgestaltungsformen/alternativer oder ergänzender Weiterbildungen von beiden näher erläutert werden. Ausgehend von einem Zustand „Spektroskopie" in einem ersten Schritt Sl erfolgt in einem zweiten Schritt S2 ein Aussenden eines sichtbaren Lichts durch eine Quelle, beispielsweise Ha ^¬ logenleuchte . Diesem Schritt S2 folgt anschließend die Erzeugung des für die IR Spektroskopie notwendigen infraroten Lichts, durch gängige Filter. Erfindungsgemäß wird nun das verbleibende sichtbare Licht oder - nicht dargestellt - ein zusätzlich eingeführtes sichtbares Licht als Marker für den sich auf ei- nem Objekt ergebenden IR Messfleck genutzt bzw. in einem dritten Schritt S3 das sichtbare Licht absichtlich einer Ab ^¬ erration überlassen.

Diese Aberration wird dann erfindungsgemäß in einem vierten Schritt S4 derart ausgeglichen, dass der erfindungsgemäß durch die Aberration erzeugte Marker fokussiert wird und De ^¬ ckungsgleich mit dem IR Messfleck auf der Oberfläche des Objekts landet. Etwas detaillierter erläutert als dargestellt heißt das, dass gemäß der Erfindung ein Spot und/oder Fadenkreuz im sichtbaren Bereich eingeblendet wird, um die Positionierung der Spektroskopie-Messsonde zu erleichtern und das dieser Marker nun gemäß Erfindung entweder durch eine Einkopplung in den Strahlengang herbeigeführt wird oder über die absichtliche

Ausnutzung der chromatischen Aberration. Denkbar ist auch eine Kombination aus beiden Alternativen einzusetzen die noch einmal in einer eher strukturelle Aspekte der Ausführungsva ^¬ rianten beleuchtenden Zusammenfassung im Folgenden beschrie- ben werden.

Zunächst liegt beiden Ausführungsbeispielen die typische Si ^¬ tuation zugrunde, dass Halogenquellen zur IR Beleuchtung ein- gesetzt werden und erfindungsgemäß ausgenutzt wird, dass the ^¬ oretisch der Teil des Lampenspektrums im sichtbaren Bereich der Abstrahlung verwendet werden kann, um den IR Messfleck zu positionieren. Die Erfindung arbeitet nun nicht gegen die hierbei auftretende chromatische Aberration, die verhindert, dass der IR Messfleck und die ansonsten verzerrenden Anteile sichtbaren Lichts des Messflecks durch das eigentlich unnöti ^¬ ge sichtbare Licht in ihrem Fokus (Durchmesser radial und Po ^¬ sition axial) nicht übereinstimmen, sondern macht sich dies sogar zunutze bzw. provoziert dies sogar bewusst.

Bei der ersten Variante, die beispielsweise ein Fadenkreuz oder Kreis auf der Oberfläche erzeugen, wird in den Strahlengang der Spektroskopiebeleuchtung koaxial ein zusätzlicher Markierungsstrahl, wahlweise ausgeführt als Kreis oder sich schneidende Linien, eingeführt werden, der eine Hilfsmarkie ^¬ rung für den Operateur ergibt.

Wenn man einen Kaltlichtfilter entsprechend ausführt, kann diese Markierung sogar ohne weiteres Bauteil und ohne zusätz ^¬ lichen Strahl ausgeführt werden. Dazu kann der Filter beispielsweise einen Bandpass im sichtbaren Spektrum, beispiels ^¬ weise im grünen oder roten Bereich, erhalten und für die Struktur des zu projizierenden Musters nutzen. Wenn man fer- ner die Optik für diese Wellenlänge zur Markierung passend chromatisch korrigiert, dann kann ein laterales bzw. axialer Offset minimiert bzw. vermieden werden.

Bei der zweiten Variante wird der Effekt ausgenutzt, dass sichtbares Licht und IR Strahlung von unterschiedlichen Abbildungselementen unterschiedlich gebrochen werden, d.h. es geschieht chromatische Aberration. Diese Aberration zwingt dazu, den Lichtspot bzw. in der umgekehrten Logik den IR Strahl geeignet unscharf zu stellen damit dann wiederum der IR Spot scharf ist und ein optimales Signal liefern kann. Bringt man gemäß Ausgestaltung eine geeignete Optik in den Strahlengang ein, so kann der Lichtfleck im Sichtbaren vor der letzten Linse der Optik erfindungsgemäß bewusst einer Verzerrung überlassen werden, so dass sich durch die chromatische Aberration des letzten Elements wiederum eine perfekte Überlagerung von IR Strahlung und sichtbarem Anteil ergibt. Somit ist dann der IR Messfleck scharf fokussiert, wenn dies auch für den sichtbaren Fokus zutrifft.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel des Verfahrens, oder beschriebenen (Anordnungs- ) Varianten eingeschränkt. Vielmehr umfasst sie alle Kombinationen und Ausge- staltungsvarianten, die durch die Ansprüche gegeben sind und dabei eines oder mehrere der folgenden Merkmale/Vorteile auf ^¬ weisen :

Optische Anordnung zur Überlagerung der Lichtstrahlen

Vermeintliche Defokussierung des Lichtflecks damit der IR-Spot optimiert wird

Optimierung anhand der Signalstärke des IR-Nutzsignals

Vorhalten der Position des IR Messflecks mit Hilfe einer

Markierung aus sichtbarem Licht, wobei dies seine Vorteile noch weiter entfalten kann, wenn die optischen Eigenschaften der zu untersuchenden Probenoberfläche möglichst genau bekannt sind