DE102008034008A1

DE102008034008A1 - Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe

Info

Publication number: DE102008034008A1
Application number: DE102008034008A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Steffen; Christoph Dr. Hauger
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: DE102008034008B4; US8306600B2; US20100044583A1

Abstract

Es wird ein Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe mit wenigstens einem Beleuchtungsfilter (L; L') und wenigstens einem Beobachtungsfilter (O1, O1'; O2, O2') vorgeschlagen. Das wenigstens eine Beleuchtungsfilter (L; L') ist in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar und weist einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich (S1) für längere Wellenlängen (lambda) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) auf. Das wenigstens eine Beobachtungsfilter (O1, O1'; O2, O2') ist in einem Abbildungssystem des optischen Systems anordenbar und weist einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) für längere Wellenlängen (lambda) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') für kürzere Wellenlängen (lambda) als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) auf. Dabei ist ein Transmissionsgrad (TL(lambda), TL'(lambda), TO1(lambda), TO2(lambda)) für Wellenlängen (lambda) im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2) jeweils größer als 0,5 und im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2, S2') jeweils kleiner als 0,5. Weiter ist ein Produkt des Transmissionsgrads (TL(lambda), TL'(lambda)) für Wellenlängen (lambda) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') und des Transmissionsgrads (TO1(lambda), TO2(lambda)) für Wellenlängen (lambda) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1'; O2, O2') ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe und damit die Beobachtung einer in einem körpereigenen oder körperfremden Fluorophor in Folge einer Anregung mittels Strahlung hervorgerufenen Emission von Licht. Dabei wird unter Fluorophor allgemein eine Substanz verstanden, bei der in Folge einer Anregung Fluoreszenz (Emission von Fluoreszenzstrahlung) auftritt. Die Beobachtung kann wahlweise im lebendigen Organismus und damit in vivo oder in künstlicher Umgebung (außerhalb lebender Organismen, z. B. im Reagenzglas) erfolgen. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein medizinisches optisches System, welches diesen Filtersatz aufweist.
Derartige Filtersätze finden insbesondere in optischen Systemen der Medizintechnik wie beispielsweise Mikroskopen oder Endoskopen Verwendung, welche für die Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung ausgebildet sind.
Um eine Fluoreszenz in biologischem Gewebe auszulösen, wird beispielsweise einem Patienten ein Fluoreszenzfarbstoff verabreicht. Dieser Fluoreszenzfarbstoff kann so gewählt sein, dass er sich in Tumorgewebe in erhöhter Konzentration anreichert. Zur Diagnose wird das zu untersuchende Gewebe nach Verabreichung des Fluoreszenzfarbstoffs mit Anregungsstrahlung bestrahlt. Diese Anregungsstrahlung ist in Abhängigkeit von einem Anregungsband (Spektralband der Anregungsstrahlung) des verwendeten Fluoreszenzfarbstoffs ge eignet zu wählen. In Folge der Anregungsstrahlung kommt es in dem Fluoreszenzfarbstoff zur spontanen Emission von Fluoreszenzstrahlung. Die Intensität der Fluoreszenzstrahlung hängt von dem verwendeten Fluoreszenzfarbstoff und Anregungsband, der Intensität der Anregungsstrahlung und der Anreicherung des Fluoreszenzfarbstoffs im Gewebe ab. Das Fluoreszenzband (Spektralband der Fluoreszenzstrahlung) der Fluoreszenzstrahlung hängt ebenfalls von dem verwendeten Fluoreszenzfarbstoff ab. Die Anregungsbänder eines Fluoreszenzfarbstoffs liegen stets bei kleineren Wellenlängen als die zugehörigen Fluoreszenzbänder.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein Tumor anhand der Fluoreszenzstrahlung kenntlich gemacht und lokalisiert werden.
Da die Intensität der Fluoreszenzstrahlung häufig um mehr als eine Größenordnung kleiner ist, als die der Anregungsstrahlung, besteht die Gefahr, dass die Fluoreszenzstrahlung von der Anregungsstrahlung überstrahlt wird. In der Folge wird häufig Anregungsstrahlung aus einem Wellenlängenbereich verwendet, der sich mit dem Wellenlängenbereich der Fluoreszenzstrahlung nicht überlappt. Durch Herausfiltern der Anregungsstrahlung aus einem Beobachtungsstrahlengang kann die Fluoreszenzstrahlung von der Anregungsstrahlung getrennt und beobachtet werden.
Somit wird ein Kompromiss zwischen einer optimalen Anregung der Fluoreszenz durch weitgehende Ausnutzung des Anregungsbandes und einer Verhinderung einer Überstrahlung der Fluoreszenz (und damit einer guten optischen Unterscheidbarkeit von Anregungsband und Fluoreszenzband) angestrebt.
Bekannte in der Medizintechnik verwendbare Fluoreszenzfarbstoffe sind beispielsweise Indocyaningrün, Protoporphyrin IX und Hypericin. Das Anregungsband von Indocyaningrün liegt bei 400 nm bis 780 nm und das Fluoreszenzband bei ca. 830 nm. Das Anregungsband von Protoporphyrin IX liegt bei ca. 400 nm und das Fluoreszenzband zwischen ca. 630 und 730 nm. Hypericin weist drei Anregungsbänder bei 467 nm, 550 nm und 594 nm sowie zwei Fluoreszenzbänder bei 600 nm und 650 nm auf. Die vorstehenden Fluoreszenzfarbstoffe weisen neben einer hohen Intensität der Fluoreszenzstrahlung und einem ausreichenden Abstand zwischen dem jeweiligen Anregungsband und dem Fluoreszenzband zusätzlich eine gute Verträglichkeit und Abbaubarkeit des Fluoreszenzfarbstoffes im menschlichen Organismus auf.
Die Anregungsbänder und Fluoreszenzbänder von Hypericin sind in 1 beispielhaft gezeigt. In 1 bezeichnet die durchgezogene Linie das Anregungsspektrum und die gestrichelte Linie das Fluoreszenzspektrum von Hypericin. Erstellt wurde 1 in einem Zellkulturmedium bei einer Konzentration von 1 μM.
Alternativ zur Verabreichung eines Fluoreszenzfarbstoffes kann auch eine sogenannte Autofluoreszenz des Gewebes ausgelöst werden, die durch körpereigene Fluoreszenzstoffe zustande kommt.
Bei der Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe ist es wünschenswert, wenn zusätzlich zur Beobachtung der Fluoreszenzstrahlung selbst eine Beobachtung von Gewebe ermöglicht wird, das dem die Fluoreszenzstrahlung emittierenden Gewebe benachbart ist. Dies erleichtert zum einen die Differenzierung von krankem und gesundem Gewebe und zum anderen die Lokalisierung des kranken Gewebes im umgebenden gesunden Gewebe. Ansonsten besteht beispielsweise die Gefahr, dass zwar Tumorgewebe anhand der Fluoreszenzstrahlung betrachtet, im umgebenden Gewebe aber nicht ausreichend lokalisiert und von gesundem Gewebe nicht ausreichend differenziert werden kann. Bevorzugt erfolgt die Beobachtung des benachbarten Gewebes daher in einer Farbe (und damit in einem Spektralband), die sich von der Farbe der Fluoreszenz (dem beobachteten Fluoreszenzband) unterscheidet.
Zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 39 784 A1 ein Mikroskopiesystem mit an die Fluoreszenz von Indocyaningrün angepasstem Beleuchtungs- und Beobachtungssystem bekannt.
Aus dem Europäischen Patent EP 0 861 044 B1 ist eine Vorrichtung zur Diagnose mittels einer durch einen Photosensibilisator lichtinduzierten oder durch Eigenfluoreszenz hervorgerufenen Reaktion in biologischem Gewebe bekannt. Die vorstehende Vorrichtung ist insbesondere für die Verwendung von Delta-Aminolävulinsäure (ALA) als Fluoreszenzfarbstoff geeignet.
Bei den vorbekannten Lösungen können in Abhängigkeit von einem verwendeten Fluoreszenzfarbstoff Unzulänglichkeiten auftreten, wenn zusätzlich zur Beobachtung der Fluoreszenzstrahlung selbst eine Beobachtung von Gewebe erfolgen soll, das dem die Fluoreszenzstrahlung emittierenden Gewebe benachbart ist. Insbesondere sind die vorbekannten Lösungen für Fluoreszenzfarbstoffe, bei denen das Anregungsband und das Fluoreszenzband sehr nahe beieinander liegen oder sich teilweise überlappen (wie es beispielsweise bei Hypericin der Fall ist) nur bedingt geeignet.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, einen Filtersatz zur Beobachtung einer Fluoreszenz in biologischem Gewebe zur Verfügung zu stellen, welcher universal verwendbar ist und zusätzlich zur Beobachtung der Fluoreszenzstrahlung selbst eine Beobachtung von Gewebe, das dem die Fluoreszenzstrahlung emittierenden Gewebe benachbart ist, erlaubt.
Ausführungsformen sind weiter auf einen Filtersatz gerichtet, der insbesondere für Fluoreszenzfarbstoffe geeignet ist, bei welchen das Anregungsband und das Fluoreszenzband sehr nahe beieinander liegen oder sich teilweise überlappen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe wenigstens ein Beleuchtungsfilter und wenigstens ein Beobachtungsfilter aufweist. Dabei ist das wenigstens eine Beleuchtungsfilter in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar und weist einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich für längere Wellenlängen als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Das wenigstens eine Beobachtungsfilter ist hingegen in einem Abbildungssystem eines optischen Systems anordenbar und weist einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich für längere Wellenlängen als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich des wenigstens einen Beleuchtungsfilters sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich für kürzere Wellenlängen als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Ein Transmissionsgrad für Wellenlängen im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich ist jeweils größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8, und im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich jeweils kleiner als 0,5 und insbesondere kleiner als 0,2.
Dabei ist der Transmissionsgrad für Wellenlängen (welcher auch als ”spektraler Transmissionsgrad” bezeichnet wird) als Quotient von Strahlungsleistung bei einer gewissen Wellenlänge hinter einem Hindernis (wie beispielsweise einem Filter) zur Strahlungsleistung der gleichen Wellenlänge vor dem Hindernis definiert. Die Strahlungsleistung (wird auch als ”Strahlungsfluss” bezeichnet) ist als die Strahlungsenergie dQ definiert, die pro Zeiteinheit dt von elektromagnetischen Wellen transportiert wird: Φ = dQ / dt.
Ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich ist jeweils kleiner als 0,05. Der Beleuchtungsfilter und der Beobachtungsfilter schließen sich in diesen Bereichen somit gegenseitig zu einem großen Teil aus, wobei jedoch eine gewisse Überlappung des ersten Wellenlängen-Durchlassbereichs des Beleuchtungsfilters mit dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich des Beobachtungsfilters nicht völlig ausgeschlossen ist.
Weiter weist das wenigstens eine Beobachtungsfilter für kürzere Wellenlängen als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Der erste, zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich sowie der erste und zweite Wellenlängen-Sperrbereich umfassen den Spektralbereich von 350 nm bis 780 nm und damit den Spektralbereich des sichtbaren Lichts jeweils zumindest teilweise. Anders gesagt liegt keiner der vorstehend genannten Wellenlängen-Durchlassbereiche und Wellenlängen-Sperrbereiche vollständig außerhalb des Spektralbereich des sichtbaren Lichts.
Das wenigstens eine Beleuchtungsfilter und das wenigstens eine Beobachtungsfilter sind weiter so ausgebildet, dass sie gemeinsam die Bemessregel
erfüllen.
Dabei ist T_L(λ) der Transmissionsgrad für Wellenlängen λ des wenigstens einen Beleuchtungsfilters, T_O(λ) der Transmissionsgrad für Wellenlängen λ des wenigstens einen Beobachtungsfilters, X ≥ 0,02 nm, Y ≤ 5 nm und Z eine vorgegebene Wellenlänge zwischen 480 nm und 595 nm (480 nm ≤ Z ≤ 595 nm). Anders gesagt sind das wenigstens eine Beleuchtungsfilter und das wenigstens eine Beobachtungsfilter so ausgebildet, dass das Integral über das Produkt von dem Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters mit dem Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters über Wellenlängen von 350 nm bis zu einem Wert Z von minimal 480 nm und maximal 595 nm in einem Bereich von X von mindestens 0,02 nm bis Y von höchstens 5 nm liegt. Somit beträgt die Fläche unter der Kurve des Produkts der Transmissionsgrade für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und Beobachtungsfilters im Bereich von 350 nm bis höchstens Z = 595 nm zwischen einem vorgegebenen Minimalwert X und Maximalwert Y. Dabei stellt der Minimalwert X sicher, dass für eine Beobachtung von nicht fluoreszierendem Gewebe über alle Wellenlängen in dem Bereich genug Licht bereitgestellt wird, wohingegen der Maximalwert Y sicherstellt, dass die Fluoreszenzstrahlung nicht über strahlt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine gleichzeitige Beobachtung von sowohl der Fluoreszenz als auch umgebenden Gewebe möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform gilt X ≥ 0,04 nm und insbesondere X ≥ 0,05 nm. Gemäß einer weiteren Ausführungsform gilt Y ≤ 3 nm und insbesondere Y ≤ 1,5 nm. Weiter gilt gemäß einer Ausführungsform Z ≥ 500 nm und insbesondere 570 nm ≤ Z ≤ 585 nm.
Gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform wird die vorstehende Aufgabe durch einen Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe gelöst, der wenigstens ein Beleuchtungsfilter und wenigstens ein Beobachtungsfilter aufweist. Das wenigstens eine Beleuchtungsfilter ist in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar und weist einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich für längere Wellenlängen als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Das wenigstens ein Beobachtungsfilter ist in einem Abbildungssystem eines optischen Systems anordenbar. Das wenigstens eine Beobachtungsfilter weist einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich für längere Wellenlängen als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich des wenigstens einen Beleuchtungsfilters sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich für kürzere Wellenlängen als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Ein Transmissionsgrad für Wellenlängen im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich ist jeweils größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8, und ein Transmissionsgrad für Wellenlängen im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich ist jeweils kleiner als 0,5 und insbesondere kleiner als 0,2. Ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich ist jeweils kleiner als 0,05. Auch in dieser Ausführungsform weist das wenigstens eine Beobachtungsfilter für kürzere Wellenlängen als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich auf.
Der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters ist gemäß der zweiten Ausführungsform im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich größer als 0,01 und ist im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich kleiner als 0,01. Der zweite Wellenlängen-Sperrbereich weist eine spektrale Breite von wenigstens 100 nm auf. Anders ausgedrückt ist der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich gegenüber dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich hin zu kleineren Wellenlängen um den zweiten Wellenlängen-Sperrbereich mit einer spektralen Breite von wenigstens 100 nm beabstandet. In der Folge weist von dem dritten Wellenlängen-Durchlassbereich hindurchgelassene Strahlung eine gegenüber von dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich hindurchgelassener Strahlung deutlich unterscheidbare Farbe auf. Der erste, zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich sowie der erste und zweite Wellenlängen-Sperrbereich umfassen den Spektralbereich von 350 nm bis 780 nm jeweils zumindest teilweise.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von weniger als 60 nm und insbesondere von weniger als 40 nm und weiter insbesondere von nicht mehr als 20 nm größer als 0,004 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,004 ist. Anders ausgedrückt überlappen sich der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich und der erste Wellenlängen-Durchlassbereich um weniger als 60 nm und insbesondere um weniger als 40 nm und insbesondere um nicht mehr als 20 nm.
Weiter kann gemäß einer Ausführungsform ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von 400 nm bis 460 nm und insbesondere von 410 nm bis 450 nm und weiter insbesondere von 420 nm bis 440 nm größer als 0,004 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,004 sein. Anders ausgedrückt überlappen der ersten und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich in dem angegebenen Bereich. Beispielsweise kann die Mitte der Überlappung bei 430 nm liegen.
Weiter kann das Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters gemäß einer Ausführungsform innerhalb des vorstehend genannten vorgegebenen Spektralbandes ein Maximum größer als 0,005 und insbesondere größer als 0,0075 und weiter insbesondere gleich 0,01 aufweisen.
Das Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters kann gemäß einer Ausführungsform innerhalb des vorstehend genannten vorgegebenen Spektralbandes ein Maximum kleiner als 0,05 und insbesondere kleiner als 0,025 und weiter insbesondere gleich 0,01 aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich für Wellenlängen kleiner 450 nm und insbesondere Wellenlängen kleiner 435 nm und weiter insbesondere Wellenlängen kleiner 420 nm und weiter insbesondere Wellenlängen kleiner 410 nm größer als 0,01 und bei größeren Wellenlängen kleiner als 0,01. Dabei kann der Transmissionsgrad gemäß einer Ausführungsform für Wellenlängen im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 sein. Somit kann der wenigstens eine Beobachtungsfilter insgesamt betrachtet für kurze und lange Wellenlängen einen hohen Transmissionsgrad für Wellenlängen, und für mittlere Wellenlängen einen niedrigen Transmissionsgrad für Wellenlängen aufweisen, und so beispielsweise aus zwei einzelnen Filtern zusammengesetzt sein. Weiter kann der erste Wellenlängen-Durchlassbereich des Beleuchtungsfilters überwiegend in dem mittleren Wellenlängenbereich liegen, in dem der wenigstens eine Beobachtungsfilter einen niedrigen Transmissionsgrad für Wellenlängen aufweist.
Auch gemäß einer dritten alternativen Ausführungsform weist der Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe wenigstens ein Beleuchtungsfilter und wenigstens ein Beobachtungsfilter auf. Das wenigstens eine Beleuchtungsfilter ist wie in den anderen Ausführungsformen in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar und weist einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich für längere Wellenlängen als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Das wenigstens ein Beobachtungsfilter ist in einem Abbildungssystem des optischen Systems anordenbar und weist einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich für längere Wellenlängen als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich des wenigstens einen Beleuchtungsfilters, sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich für kürzere Wellenlängen als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich auf. Ein Transmissionsgrad für Wellenlängen ist im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich jeweils größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8, und ist im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich jeweils kleiner als 0,5 und insbesondere kleiner als 0,2. Ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich ist jeweils kleiner als 0,05. Das wenigstens eine Beobachtungsfilter weist für kürzere Wellenlängen als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich auf, wobei der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich über eine spektrale Breite von wenigstens 20 nm größer als 0,001 und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich kleiner als 0,001 ist. Der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich weist somit einen relativ niedrigen Transmissionsgrad auf. Der zweite Wellenlängen-Sperrbereich weist eine spektrale Breite von wenigstens 30 nm auf, so dass der zweite Wellenlängen-Durchlassbereich und der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich um wenigstens 30 nm spektral beabstandet sind. Der erste, zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich sowie der erste und zweite Wellenlängen-Sperrbereich umfassen den Spektralbereich von 350 nm bis 780 nm jeweils zumindest teilweise.
Gemäß einer Ausführungsform kann der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich des wenigstens einen Beobachtungsfilters vollständig innerhalb des ersten Wellenlängen-Durchlassbereichs des wenigstens einen Beleuchtungsfilters liegen. Aufgrund des relativ niedrigen Transmissionsgrads für Wellenlängen im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich ist trotz der spektralen Breite des dritten Wellenlängen-Durchlassbereichs und des relativ hohen Transmissionsgrads für Wellenlängen im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich die Gefahr einer Überstrahlung einer Fluoreszenzstrahlung gering.
Ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters kann gemäß einer Ausführungsform im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von wenigstens 20 nm und insbesondere wenigstens 40 nm und weiter insbesondere wenigstens 60 nm größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,001 sein. Anders ausgedrückt überlappen sich der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich und der erste Wellenlängen-Durchlassbereich um wenigstens 20 nm und insbesondere wenigstens 40 nm und weiter insbesondere um wenigstens 60 nm.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von weniger als 100 nm und insbesondere weniger als 90 nm und weiter insbesondere weniger als 80 nm größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,001 sein. Folglich überlappen sich der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich und der erste Wellenlängen-Durchlassbereich um weniger als 100 nm und insbesondere weniger als 90 nm und weiter insbesondere weniger als 80 nm.
Ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters kann gemäß einer Ausführungsform innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von 350 nm bis 590 nm und insbesondere 400 nm bis 510 nm und insbesondere 410 nm bis 500 nm und weiter insbesondere 420 nm bis 490 nm größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,001 sein. Somit können sich der erste und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich in diesem Bereich überlappen.
Weiter kann gemäß einer Ausführungsform ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters innerhalb des dritten Wellenlängen-Durchlassbereichs bzw. des vorstehend genannten vorgegebenen Spektralbandes ein Maximum von mehr als 0,0015 und insbesondere mehr als 0,002 und weiter insbesondere gleich 0,0025 aufweisen.
Weiter kann der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich für Bereiche von Wellenlängen von 350 nm bis 590 nm und insbesondere 400 nm bis 510 nm und insbesondere von 410 nm bis 500 nm und weiter insbesondere von 420 nm bis 490 nm gemäß einer Ausführungsform größer sein als 0,001 und außerhalb dieser Bereiche kleiner sein als 0,001.
Gemäß einer Ausführungsform weist der zweite Wellenlängen-Sperrbereich eine spektrale Breite von wenigstens 45 nm und insbesondere von wenigstens 65 nm und weiter insbesondere von wenigstens 80 nm auf. Somit können beispielsweise von dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich des wenigstens einen Beobachtungsfilters hindurchgelassene Fluoreszenzstrahlung und von dem dritten Wellenlängen-Durchlassbereich hindurchgelassene Strahlung in deutlich unterschiedlichen Spektralbereichen liegen und unterschiedliche Farben aufweisen.
Der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich ist gemäß einer Ausführungsform kleiner als 0,001 und insbesondere kleiner als 0,0005 und weiter insbesondere kleiner als 0,0001. Die von dem zweiten Wellenlängen-Sperrbereich des wenigstens einen Beobachtungsfilters hindurchgelassene Strahlung einer bestimmten Wellenlänge kann somit beispielsweise eine deutlich geringere Intensität aufweisen, als von dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich hindurchgelassene Fluoreszenzstrahlung.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters in einem Spektralbereich zwischen dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich und dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich von wenigstens 3 nm und insbesondere von wenigstens 5 nm und weiter insbesondere von wenigstens 10 nm spektraler Breite kleiner als 0,05. In der Folge sind der erste und zweite Wellenlängen-Durchlassbereich entsprechend beabstandet.
Ein Produkt des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters und des Transmissionsgrads für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich ist gemäß einer Ausführungsform jeweils kleiner als 0,01 und insbesondere kleiner als 0,0075 und insbesondere kleiner als 0,005 und weiter insbesondere kleiner als 0,001. Die von dem wenigstens einen Beleuchtungsfilter im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich hindurchgelassene Strahlung wird im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich somit nahezu vollständig durch das wenigstens einen Beobachtungsfilter ausgeblendet. Weiter transmittiert das wenigstens eine Beleuchtungsfilter nahezu keine Strahlung des zweiten Wellenlängen-Durchlassbereichs des wenigstens einen Beobachtungsfilters.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich für Bereiche von Wellenlängen von 415 nm bis 595 nm und insbesondere von 425 nm bis 590 nm und weiter insbesondere von 435 nm bis 585 nm größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8, und außerhalb dieser Bereiche und damit außerhalb des ersten Wellenlängen-Durchlassbereichs kleiner als 0,5.
Weiter ist der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich gemäß einer Ausführungsform bei Wellenlängen größer 585 nm und insbesondere bei Wellenlängen größer 590 nm und weiter insbesondere bei Wellenlängen größer 595 nm größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8, und bei kleineren Wellenlängen und damit unterhalb des zweiten Wellenlängen-Durchlassbereichs kleiner als 0,5.
Der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beleuchtungsfilters ist gemäß einer Ausführungsform im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich größer als 0,9 und insbesondere größer als 0,95. Zusätzlich oder alternativ. ist gemäß dieser Ausführungsform der Transmissionsgrad für Wellenlängen des wenigstens einen Beobachtungsfilters im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich größer als 0,9 und insbesondere größer als 0,95.
In allen Ausführungsformen können die Filter beispielsweise als Transmissionsfilter und/oder Reflektionsfilter ausgebildet sein.
Die vorstehende Aufgabe wird gemäß einer Ausführungsform auch durch ein optisches System der Medizintechnik (medizinisches System) gelöst, welches zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe ausgebildet ist. Das medizinische optische System kann beispielsweise ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, oder ein Endoskop sein. Das System weist ein Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle und einer Beleuchtungsoptik auf, um das Gewebe mit Beleuchtungsstrahlung zu bestrahlen. Beispielsweise kann die Lichtquelle eine Weißlicht mit breitbandigem Spektrum emittierende Xenonlichtquelle oder Halogenlichtquelle sein. Weiter weist das System ein Abbildungssystem mit einer Abbildungsoptik auf, um von dem Gewebe kommende Strahlung zu einer Bildebene zu führen. Auf diese Weise kann das Gewebe in die Bildebene abgebildet werden. Das System umfasst weiter den vorstehend beschriebenen Filtersatz. Dabei umfasst das Beleuchtungssystem wenigstens einen Filterträger mit dem wenigstens einen Beleuchtungsfilter des Filtersatzes, und das Abbildungssystem wenigstens einen Filterträger mit dem wenigstens einen Beobachtungsfilter des Filtersatzes.
Weiter wird die vorstehende Aufgabe gemäß einer Ausführungsform durch ein medizinisches optisches System zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe gelöst, welches ein Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle und einer Beleuchtungsoptik, um das Gewebe mit Beleuchtungsstrahlung zu bestrahlen, und ein Abbildungssystem mit einer Abbildungsoptik, um von dem Gewebe kommende Strahlung zu einer Bildebene zu führen, aufweist. Dabei stellt die Lichtquelle des Beleuchtungssystems ausschließlich Licht aus dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich des vorstehend beschriebenen Filtersatzes bereit. Durch Verwendung einer derartigen Lichtquelle ist beispielsweise eine optimale Anpassung an Anregungsbänder eines Fluoreszenzfarbstoffes möglich. Hierfür kann die Lichtquelle beispielsweise ein Laser oder eine Leuchtdiode sein. Das Abbildungssystem umfasst dann wenigstens einen Filterträger mit dem wenigstens einen Beobachtungsfilter des vorstehend beschriebenen Filtersatzes.
Das Beleuchtungssystem des Systems kann gemäß einer Ausführungsform weiter eine zweite Lichtquelle aufweisen, wobei die mittleren 90% der Intensität der von der zweiten Lichtquelle emittierten Strahlung durch Strahlung eines Wellenlängenbereichs hervorgerufen werden, dessen längste Wellenlänge verglichen mit der kürzesten Wellenlänge des zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich des wenigstens einen Beobachtungsfilters wenigstens 30 nm und insbesondere wenigsten 45 nm und insbesondere wenigstens 65 nm und weiter insbesondere wenigstens 80 nm kürzer ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass von dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich transmittierte Strahlung und von der zweiten Lichtquelle emittierte Strahlung unterschiedliche Farben aufweisen. Als zweite Lichtquelle kann bei spielsweise eine Leuchtdiode oder ein Laser verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Wellenlängen-Durchlassbereich das Anregungsband eines verwendeten Fluoreszenzfarbstoffs bzw. eines Gewebes und der zweite Wellenlängen-Durchlassbereich das Fluoreszenzband des Fluoreszenzfarbstoffs bzw. des Gewebes umfassen.
Weitere Ausführungsformen sind darauf gerichtet, dass die Beobachtung der Fluoreszenzstrahlung und des benachbarten Gewebes im Wesentlichen gleichzeitig erfolgt. Dabei wird unter ”im Wesentlichen gleichzeitig” verstanden, dass die Beobachtung synchron oder sequentiell erfolgt, wobei bei sequentieller Beobachtung ein zeitlicher Abstand zwischen der Beobachtung der Fluoreszenzstrahlung und der Beobachtung des benachbarten Gewebes weniger als 0,5 Sekunden und insbesondere weniger als 0,25 Sekunden beträgt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei werden soweit möglich gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Elemente zu verweisen. Es zeigt
1 schematisch die Anregungsbänder und Fluoreszenzbänder von Hypericin;
2A den Transmissionsgrad für Wellenlängen eines Beleuchtungsfilters eines Filtersatzes gemäß einer ersten Ausführungsform;
2B den Transmissionsgrad für Wellenlängen eines Beobachtungsfilters eines Filtersatzes gemäß der ersten Ausführungsform;
2C vergrößert einen Überlappungsbereich der Transmissionsgrade für Wellenlängen des Beleuchtungsfilters und des Beobachtungsfilters des Filtersatzes gemäß der ersten Ausführungsform;
2D das Produkt der Transmissionsgrade für Wellenlängen des Beleuchtungsfilters und des Beobachtungsfilters des Filtersatzes gemäß der ersten Ausführungsform im Überlappungsbereich;
3A den Transmissionsgrad für Wellenlängen eines Beleuchtungsfilters eines Filtersatzes gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3B den Transmissionsgrad für Wellenlängen eines Beobachtungsfilters eines Filtersatzes gemäß der zweiten Ausführungsform;
3C das Produkt der Transmissionsgrade für Wellenlängen des Beleuchtungsfilters und des Beobachtungsfilters des Filtersatzes gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Überlappungsbereich; und
4 schematisch ein medizinisches optisches System, in welchem der Filtersatz gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform Verwendung findet.
Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filtersatzes werden im Folgenden am Beispiel des in 4 gezeigten medizinischen optischen Systems erläutert.
Bei dem in 4 gezeigten System 1 handelt es sich um ein Operationsmikroskop mit zwei stereoskopischen linken und rechten Strahlengängen 2, 3, deren Mittelstrahlen (nicht gezeigt) sich an einem betrachteten biologischen Gewebe B unter Einschluss eines Stereowinkels α von zwischen 6° und 12° treffen. Auf den beiden stereoskopischen linken und rechten Strahlengänge 2, 3 ist eine gleichzeitige Beobachtung des betrachteten biologischen Gewebe B möglich.
Zur Festlegung der beiden stereoskopischen Strahlengängen 2, 3 ist eine in 4 nur schematisch gezeigte Abbildungsoptik 4 vorgesehen. Die Abbildungsoptik 4 umfasst mehrere (nicht gezeigte) optische Linsen, und erlaubt sowohl eine Anpassung des Arbeitsabstandes als auch eine Anpassung der Abbildungsvergrößerung des Systems 1.
Über die beiden stereoskopischen Strahlengänge 2, 3 wird. durch die Abbildungsoptik 4 und vermittels Okulare 5, 6 von dem Gewebe B kommende Strahlung zu einer Bildebene (nicht gezeigt) geführt, die im Auge eines Benutzers liegt. Auf diese Weise wird das Gewebe B in die Bildebene abgebildet. Weiter wird die Strahlung über halbdurchlässige Spiegel 7, 8 an eine Infrarot-Kamera 9 sowie eine normale Kamera 10 ausgegeben. Weiter wird die Strahlung über halbdurchlässige Spiegel 11, 12 an Nebenbeobachterstrahlengänge ausgegeben.
Das System 1 weist weiter zwei Filterräder 13, 14 auf, um wahlweise erste und zweite Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' oder eine Öffnung 20, 20' in einem der beiden stereo skopischen Strahlengängen 2, 3 anzuordnen. Für eine motorische Betätigung der Filterräder 13, 14 ist eine nicht eigens gezeigte Steuerung vorgesehen.
Um das Gewebe B mit Beleuchtungsstrahlung zu bestrahlen, weist das System weiter ein Beleuchtungssystem 15 mit einer Lichtquelle 16 in Form einer Xenonlichtquelle und einer Beleuchtungsoptik 17 auf. Dabei ist zwischen Lichtquelle 16 und Beleuchtungsoptik 17 ein weiteres Filterrad 18 angeordnet, welches erste und zweite Beleuchtungsfilter L, L' trägt. Weiter weist das Filterrad 18 ein kombiniertes UV-IR-Sperrfilter 20'' auf. Das kombinierte UV-IR-Sperrfilter 20'' weist in der vorliegenden Ausführungsform für Wellenlängen kleiner 400 nm sowie für Wellenlängen größer 700 nm einen Transmissionsgrad von unter 0,2 und insbesondere unter 0,05 auf, und weist für Wellenlängen zwischen 410 nm und 690 nm einen Transmissionsgrad von über 0,8 und insbesondere über 0,95 auf. Damit ist das kombinierte UV-IR-Sperrfilter 20'' gut an die Verwendung der Xenonlichtquelle 16 zur Beleuchtung des betrachteten biologischen Gewebes B angepasst. Das kombinierte UV-IR-Sperrfilter 20'' muss jedoch nicht auf dem Filterrad 18 angeordnet sein, sondern kann alternativ an einer anderen Stelle im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet sein. In diesem Fall weist das Filterrad anstelle des kombinierten UV-IR-Sperrfilters eine Öffnung auf, und ist das an anderer Stelle im Beleuchtungsstrahlengang angeordnete kombinierte UV-IR-Sperrfilter 20'' bevorzugt schaltbar, d. h. wahlweise in dem Beleuchtungsstrahlengang anordenbar und entfernbar.
Die ersten und zweiten Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' sowie die ersten und zweiten Beleuchtungsfilter L, L' bilden paarweise erste und zweite Filtersätze. Dabei sind die Beleuchtungsfilter L, L' und die Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' eines jeden Filtersatzes bezogen auf von der Lichtquelle emittierte und von dem Gewebe B reflektierte Strahlung in Reihe angeordnet.
Wie in den 2A und 3A gezeigt, weist das Beleuchtungsfilter L, L' für von der Lichtquelle 16 emittierte Strahlung mit Wellenlängen λ zwischen 435 nm und 570 nm einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich D1 auf, in dem ein Transmissionsgrad T_L(λ), T_L'(λ) für diese Wellenlängen λ größer als 0,95 ist. Weiter weist der Beleuchtungsfilter L, L' für längere Wellenlängen λ als 570 nm einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich S1 auf, in dem ein Transmissionsgrad T_L(λ), T_L'(λ) für diese Wellenlängen λ kleiner als 0,01 ist. Außerdem weist der Beleuchtungsfilter L, L' für Wellenlängen λ kleiner 435 nm einen vierten Wellenlängen-Sperrbereich S4 auf, in dem ein Transmissionsgrad T_L(λ), T_L'(λ) für diese Wellenlängen λ kleiner als 0,01 ist. In der Folge lässt das Beleuchtungsfilter L, L' von der Lichtquelle 16 kommendes Licht mit breitem Spektrum von 435 nm bis 570 nm hindurch. Dieses breite Spektrum umfasst zwei Anregungsmaxima des Fluoreszenzfarbstoffs Hypericin bei 467 nm und 550 nm. Eine Anregung des Anregungsmaximum des Fluoreszenzfarbstoffs Hypericin bei 594 nm ist mit den Beleuchtungsfiltern L, L' hingegen nicht möglich.
Die beiden ersten und zweiten Beleuchtungsfilter L, L' unterscheiden sich insbesondere darin, dass beim ersten Beleuchtungsfilter L die Flanke bei 435 nm im Übergangsbereich zwischen dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich D1 und dem vierten Wellenlängen-Sperrbereich S4 gekrümmt verläuft, wohingegen beim zweiten Beleuchtungsfilter L' die Übergänge scharf ausgebildet sind.
Ein Beleuchtungsfilter L' mit dem in 3A gezeigten Transmissionsgrad T_L'(λ) für Wellenlängen λ ist im Jahr 2008 unter der Bezeichnung ”Brightline HC 460/80” von der Firma SEMROCK, 3625 Buffalo Road, Suite 6, Rochester, NY 14624, USA beziehbar. Dieses Filter könnte noch dahingehend optimiert werden, dass auch das Anregungsmaximum des Fluoreszenzfarbstoffs Hypericin bei 594 nm umfasst ist, und der erste Wellenlängen-Durchlassbereich D1 somit zu Lasten des ersten Wellenlängen-Sperrbereichs S1 hin zu längeren Wellenlängen (beispielsweise bis etwa 595 nm) erweitert ist.
Ein Beleuchtungsfilter L mit dem in 2A gezeigten Transmissionsgrad T_L(λ) für Wellenlängen λ kann beispielsweise durch Abwandlung des vorstehenden Beleuchtungsfilter L' erhalten werden.
Wie in den 2B und 3B gezeigt, weist das Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' für längere Wellenlängen λ als 590 nm einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich D2 auf, in dem ein Transmissionsgrad T_O1(λ), T_O2(λ) für diese Wellenlängen λ größer als 0,95 ist.
Der zweite Wellenlängen-Durchlassbereich D2 umfasst somit zwei Fluoreszenzmaxima des Fluoreszenzfarbstoffs Hypericin bei 600 nm und 650 nm.
Für kürzere Wellenlängen λ als 590 nm weist das Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2, S2' auf, in dem ein Transmissionsgrad T_O1(λ), T_O2(λ) für diese Wellenlängen λ kleiner als 0,01 ist.
Ein Produkt des Transmissionsgrads T_L(λ), T_L'(λ) für Wellenlängen λ des Beleuchtungsfilters L, L' und des Transmissionsgrads T_O1(λ), T_O2(λ) für Wellenlängen λ des Beobachtungsfilters O1, O1', O2, O2' im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich D2 (und damit bei Wellenlängen größer 590 nm) und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2, S2' ist kleiner als 0,01. In der Folge wird Fluoreszenzstrahlung nicht von durch die Lichtquelle 16 emittierte Beleuchtungsstrahlung überlagert, so dass eine gleichzeitige Beobachtung von Fluoreszenz und von benachbartem Gewebe möglich ist.
Im Folgenden werden zwei unterschiedliche Ausführungsformen des Filtersatzes näher erläutert. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich insbesondere in der Art und Weise, auf die ein genau definierter Teil des von der Lichtquelle 16 emittierten Spektrums nacheinander sowohl das Beleuchtungsfilter L, L' als auch das Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' passiert, um zusätzlich zur Betrachtung der Fluoreszenz eine Beobachtung nicht fluoreszierenden Gewebes zu ermöglichen. Bei beiden Ausführungsformen weisen die Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' ausgehend vom zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2, S2' hin zu kürzeren Wellenlängen einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3, D3' auf. Dieser ist um den zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2, S2' von dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich D2 beabstandet, so dass die im zweiten und dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D2, D3, D3' transmittierte Strahlung deutlich unterschiedliche Wellenlängen und damit Farben aufweist. Weiter weist der Transmissionsgrad für Wellenlängen des Beobachtungsfilters O1, O1', O2, O2' in beiden Ausführungsformen ein lokales Minimum auf, welches zwischen dem zweiten und dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D2, D3, D3' (welche jeweils lokale Maxima des Transmissionsgrads für Wellenlängen bilden) liegt.
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform des Filtersatzes unter Bezugnahme auf 2A bis 2D näher erläutert. In dieser ersten Ausführungsform wird das vorstehend beschriebene erste Beleuchtungsfilter L verwendet.
Bei der ersten Ausführungsform weist das Beobachtungsfilter O1, O1' für kürzere Wellenlängen λ als 425 nm und damit für kürzere Wellenlängen λ als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2 weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3 auf, in dem ein Transmissionsgrad T_O1(λ) für diese Wellenlängen λ größer als 0,95 ist. Dieser Bereich ist zu kürzeren Wellenlängen λ hin offen. Der zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich D2, D3 sind voneinander um eine spektrale Breite von 165 nm beabstandet, so dass der zweite Wellenlängen-Sperrbereich S2 eine spektrale Breite von 165 nm aufweist.
In der Nähe der Wellenlänge 430 nm tritt eine Überlappung zwischen dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich D1 des Beleuchtungsfilters L und dem dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3 des Beobachtungsfilters O1, O1' auf. Dies wird dadurch unterstützt, dass auch beim ersten Beobachtungsfilter O1, O1' die Flanke bei 425 nm im Übergangsbereich zwischen dem zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2 und dem dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3 nicht scharf ausgebildet ist, sondern gekrümmt verläuft. Diese Überlappung ist in 2C vergrößert gezeigt.
Innerhalb eines Spektralbandes zwischen etwa 425 nm und 435 nm ist ein Produkt des Transmissionsgrads T_L(λ) für Wellenlängen λ des Beleuchtungsfilters L mit dem Transmissionsgrad T_O1(λ) für Wellenlängen λ des Beobachtungsfilters O1, O1' größer als 0,004 und außerhalb dieses Bereiches im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3 (und damit hin zu kürzeren Wellenlängen) kleiner als 0,004. Das Maximum dieses Produktes für eine Wellenlänge λ von 430 nm liegt bei 0,01. Dies ist in 2D gezeigt.
Die erste Ausführungsform basiert somit auf einer gezielten Überlappung von Flanken der Transmissionsgrade T_L(λ), T_O1(λ) für Wellenlängen λ des Beleuchtungsfilters L und des Beobachtungsfilters O1, O1'.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform des Filtersatzes unter Bezugnahme auf 3A bis 3C näher erläutert. In dieser zweiten Ausführungsform wird das vorstehend beschriebene zweite Beleuchtungsfilter L' verwendet.
Auch bei der zweiten Ausführungsform weist das Beobachtungsfilter O2, O2' für kürzere Wellenlängen λ als 485 nm und damit für kürzere Wellenlängen λ als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2' weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3' auf. Der Transmissionsgrad T_O2(λ) für Wellenlängen λ des Beobachtungsfilters O2, O2' im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3' ist dabei in einem Spektralband zwischen 435 nm und 485 nm größer als 0,001, und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich S2' und damit zwischen 485 nm und etwa 580 nm kleiner als 0,001. Somit weist der zweite Wellenlängen-Sperrbereich S2' eine spektrale Breite von etwa 95 nm auf. Weiter ist der Transmissionsgrad T_O2(λ) für Wellenlängen λ des Beobachtungsfilters O2, O2' für Wellenlängen λ kürzer als der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich D3' und damit kürzer als 435 nm in einem fünften Wellenlängen-Sperrbereich S5 kleiner als 0,001.
Wie aus einem Vergleich der 3A und 3B ersichtlich, liegt der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich D3' des Beobachtungsfilters O2, O2' vollständig innerhalb des ersten Wellenlängen-Durchlassbereichs D1 des Beleuchtungsfilters L'. In der Folge sind die Anforderungen an die Genauigkeit der spektralen Lage des dritten Wellenlängen-Durchlassbereichs D3' bei der zweiten Ausführungsform geringer als bei der ersten Ausführungsform.
Der Transmissionsgrad T_O2(λ) für Wellenlängen λ des Beobachtungsfilters O2, O2' im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3' kann deutlich niedriger als in der ersten Ausführungsform sein, da der zweite Beleuchtungsfilter L' im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3' seinen maximalen Transmissionsgrad T_L'(λ) für Wellenlängen λ besitzt. Dafür ist die spektrale Breite des dritten Wellenlängen-Durchlassbereichs D3' in der zweiten Ausführungsform größer als in der ersten Ausführungsform. Hierdurch erfolgt die Beleuchtung nicht fluoreszierenden Gewebes in der zweiten Ausführungsform mit größerer spektraler Breite als in der ersten Ausführungsform. In der Folge wird der Informationsgehalt und die Erkennbarkeit des nicht fluoreszierenden Gewebes gegenüber der ersten Ausführungsform erhöht.
Innerhalb des Spektralbandes von 435 nm bis 485 nm ist ein Produkt des Transmissionsgrads T_L'(λ) für Wellenlängen λ des Beleuchtungsfilters L' und des Transmissionsgrads T_O2(λ) für Wellenlängen λ des Beobachtungsfilters O2, O2' größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich D3' kleiner als 0,001. Dabei weist dieses Produkt in einem Spektralband von etwa 440 nm bis 480 nm ein Maximum von 0,0025 auf.
Die zweite Ausführungsform basiert somit auf einer gezielten spektral breiten Überlagerung des ersten Wellenlängen-Durchlassbereichs D1 des Beleuchtungsfilters L' und des dritten Wellenlängen-Durchlassbereichs D3' des Beobachtungsfilters O2, O2'.
Ein Beobachtungsfilter O2, O2' mit dem in 3B gezeigten Transmissionsgrad T_O2(λ) für Wellenlängen λ ist im Jahr 2008 unter der Bezeichnung ”Brightline MC 620/52” von der Firma SEMROCK, 3625 Buffalo Road, Suite 6, Rochester, NY 14624, USA beziehbar.
In beiden vorstehenden Ausführungsformen ist ein Produkt des Transmissionsgrads T_L(λ), T_L'(λ) für Wellenlängen λ des jeweiligen Beleuchtungsfilters L, L' mit dem Transmissionsgrad T_O1(λ), T_O2(λ) für Wellenlängen λ des jeweiligen Beobachtungsfilters O1, O1', O2, O2' in einem Spektralbereich zwischen dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich D1 und dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich D2 von mehr als 5 nm spektraler Breite immer kleiner als 0,01 und insbesondere immer kleiner als 0,001.
Weiter gilt für beide Ausführungsformen, dass das Beleuchtungsfilter L, L' und das wenigstens eine Beobachtungsfilter O1, O1', O2, O2' folgende Gleichung erfüllen:
Dabei ist T_L(λ) der Transmissionsgrad für Wellenlängen λ des Beleuchtungsfilters L, L', T_O(λ) der Transmissionsgrad für Wellenlängen λ des Beobachtungs filters O1, O1', O2, O2', X ≥ 0,05 nm, Y ≤ 1,5 nm, und 480 nm ≤ Z ≤ 580 nm.
Auch wenn die vorstehend beschriebenen Filtersätze jeweils genau einen Beleuchtungsfilter und genau einen Beobachtungsfilter (pro Beobachtungsstrahlengang) mit den gewünschten Eigenschaften aufweisen, können die gewünschten Filtereigenschaften wahlweise auch durch gleichzeitiges Vorsehen von mehr als einem Beleuchtungsfilter oder Beobachtungsfilter in Serie erzielt werden. Weiter sind die vorstehenden Parameter der Ausführungsformen lediglich beispielhaft und beschränken die in der Beschreibungseinleitung sowie den Ansprüchen gegebenen Bereiche nicht. Auch ist die Verwendung von Hypericin als Fluoreszenzfarbstoff nur optional.
Die verwendeten Filter können beispielsweise Transmissions- oder Reflektionsfilter sein. Auch ein Mischen dieser beiden Filterarten ist möglich. Weiter können beispielsweise zwischen dem betrachteten Gewebe und dem Beleuchtungssystem zusätzliche Filter wie z. B. UV-Sperrfilter zum Filtern von UV-Licht mit einer Wellenlänge kleiner 400 nm und/oder IR-Sperrfilter zum Filtern von Strahlung mit einer Wellenlänge größer 700 nm vorgesehen sein. Diese zusätzlichen Filter dienen dem Schutz eines behandelten Patienten sowie eines behandelnden Arztes.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist zusätzlich zur breitbandigen Lichtquelle 16 des Beleuchtungssystems 15 des optischen Systems eine zweite Lichtquelle 19 vorgesehen, die ausschließlich Licht aus dem vorstehend beschriebenen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich D1 und insbesondere Licht der Anregungsmaxima des Fluoreszenzfarbstoffs Hypericin bereitstellt. In der in 4 gezeigten Ausfüh rungsform wird diese zweite Lichtquelle 19 durch Leuchtdioden realisiert. Vorteilhaft an einer derartigen zweiten Lichtquelle ist, dass die Helligkeit der Lichtquelle und damit der Anregung der Fluoreszenz frei regelbar ist, ohne dass die Beleuchtung nicht fluoreszierender Gewebeteile beeinträchtigt wird.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform ist anstelle einer gleichzeitigen Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung und nicht fluoreszierendem Gewebe eine alternierende Beobachtung vorgesehen. In diesem Fall kann die Emission von Anregungsstrahlung aus dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich D1 gepulst zu einer kontinuierlichen Emission von breitbandigem Weißlicht mittels der ersten Lichtquelle 16 erfolgen.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird die spektrale Breite eines anhand seines Transmissionsgrads festgelegten Wellenlängenbereiches zwischen den Wellenlängen gemessen, bei welchen ein den jeweiligen Bereich kennzeichnender Schwellenwert des Transmissionsgrads überschritten bzw. unterschritten wird. Wird beispielsweise der erste und zweite Wellenlängen-Durchlassbereich als der Bereich bezeichnet, in dem der Transmissionsgrad der Wellenlängen größer als 0,5 ist, so wird die Breite des Bereiches ausgehend von der kleinsten Wellenlänge, bei welcher der Transmissionsgrad von 0,5 erstmals überschritten wird, hin zu längeren Wellenlängen bis zu derjenigen Wellenlänge, bei welcher der Transmissionsgrad von 0,5 erstmals unterschritten wird, gemessen. Auf gleiche Weise kann unter Verwendung der die Wellenlängenbereiche jeweils festlegenden Schwellenwerte für den Transmissionsgrad ein spektraler Abstand zwischen zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen gemessen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10339784 A1 [0011]
- EP 0861044 B1 [0012]

Claims

Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe (B), aufweisend: wenigstens ein Beleuchtungsfilter (L; L'), das in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar ist und einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich (S1) für längere Wellenlängen (λ) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) aufweist; und wenigstens ein Beobachtungsfilter (O1, O1', O2, O2'), das in einem Abbildungssystem eines optischen Systems anordenbar ist und einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) für längere Wellenlängen (λ) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') für kürzere Wellenlängen (λ) als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) aufweist; wobei ein Transmissionsgrad (T_L(λ), T_L'(λ), T_O1(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2) größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 ist, und im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2, S2') kleiner als 0,5 und insbesondere kleiner als 0,2 ist; und wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ), T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') und des Transmissionsgrads (T_O1(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Be obachtungsfilters (O1, O1', O2, O2') im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') kleiner als 0,05 ist; dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Beobachtungsfilter (O1, O1'; O2, O2') für kürzere Wellenlängen (λ) als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3, D3') aufweist; der erste, zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2, D3, D3') sowie der erste und zweite Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2, S2') den Spektralbereich von 350 nm bis 780 nm zumindest teilweise umfassen; und das wenigstens eine Beleuchtungsfilter (L; L') und das wenigstens eine Beobachtungsfilter (O1, O1', O2, O2') folgende Bemessungsregel erfüllen:
T_L(λ) der Transmissionsgrad für Wellenlängen λ des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L'); T_O(λ) der Transmissionsgrad für Wellenlängen λ des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1'; O2, O2'); X ≥ 0,02 nm; Y ≤ 5 nm; und 480 nm ≤ Z ≤ 595 nm ist.
Filtersatz nach Anspruch 1, wobei X ≥ 0,04 nm und insbesondere X ≥ 0,05 nm ist.
Filtersatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei Y ≤ 3 nm und insbesondere Y ≤ 1,5 nm ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei 500 nm ≤ Z und insbesondere 570 nm ≤ Z ≤ 585 nm gilt.
Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe (B), aufweisend: wenigstens ein Beleuchtungsfilter (L), das in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar ist und einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich (S1) für längere Wellenlängen (λ) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) aufweist; und wenigstens ein Beobachtungsfilter (O1, O1'), das in einem Abbildungssystem eines optischen Systems anordenbar ist und einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) für längere Wellenlängen (λ) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L) sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2) für kürzere Wellenlängen (λ) als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) aufweist; wobei ein Transmissionsgrad (T_L(λ), T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2) größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 ist, und im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2) kleiner als 0,5 und insbesondere kleiner als 0,2 ist; und wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L) und des Transmissionsgrads (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2) kleiner als 0,05 ist; dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Beobachtungsfilter (O1, O1') für kürzere Wellenlängen (λ) als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2) weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3) aufweist; der Transmissionsgrad (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3) größer als 0,01 und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2) kleiner als 0,01 ist; der zweite Wellenlängen-Sperrbereich (S2) eine spektrale Breite von wenigstens 100 nm aufweist; und der erste, zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2, D3) sowie der erste und zweite Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2) den Spektralbereich von 350 nm bis 780 nm zumindest teilweise umfassen.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungs filters (L) und des Transmissionsgrads (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3) innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von weniger als 60 nm und insbesondere weniger als 40 nm und weiter insbesondere nicht mehr als 20 nm größer als 0,004 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,004 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L) und des Transmissionsgrads (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von 400 nm bis 460 nm und insbesondere von 410 nm bis 450 nm und weiter insbesondere von 420 nm bis 440 nm größer als 0,004 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,004 ist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L) und des Transmissionsgrads (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') innerhalb des vorgegebenen Spektralbandes ein Maximum größer als 0,005 und insbesondere größer als 0,0075 und weiter insbesondere gleich 0,01 aufweist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L) und des Transmissionsgrads (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') innerhalb des vorgegebenen Spektralbandes ein Maximum kleiner als 0,05 und insbesondere kleiner als 0,025 und weiter insbesondere gleich 0,01 aufweist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3) für Wellenlängen (λ) kleiner 450 nm und insbesondere Wellenlängen (λ) kleiner 435 nm und weiter insbesondere Wellenlängen (λ) kleiner 420 nm und weiter insbesondere Wellenlängen (λ) kleiner 410 nm größer als 0,01 und bei größeren Wellenlängen kleiner als 0,01 ist.
Filtersatz nach Anspruch 10, wobei der Transmissionsgrad (T_O1(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3) größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 ist.
Filtersatz zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe (B), aufweisend: wenigstens ein Beleuchtungsfilter (L'), das in einem Beleuchtungssystem eines optischen Systems anordenbar ist und einen ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) sowie einen ersten Wellenlängen-Sperrbereich (S1) für längere Wellenlängen (λ) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) aufweist; und wenigstens ein Beobachtungsfilter (O2, O2'), das in einem Abbildungssystem eines optischen Systems anordenbar ist und einen zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) für längere Wellenlängen (λ) als im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') sowie einen zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2') für kürzere Wellenlängen (λ) als im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) aufweist; wobei ein Transmissionsgrad (T_L'(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) im ersten und zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2) größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 ist, und im ersten und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2') kleiner als 0,5 und insbesondere kleiner als 0,2 ist; und wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') und des Transmissionsgrads (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2') kleiner als 0,05 ist; dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Beobachtungsfilter (O2, O2') für kürzere Wellenlängen (λ) als im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2') weiter einen dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3') aufweist; der Transmissionsgrad (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3') über eine spektrale Breite von wenigstens 20 nm größer als 0,001 und im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2') kleiner als 0,001 ist; der zweite Wellenlängen-Sperrbereich (S2') eine spektrale Breite von wenigstens 30 nm aufweist; und der erste, zweite und dritte Wellenlängen-Durchlassbereich (D1, D2, D3') sowie der erste und zweite Wellenlängen-Sperrbereich (S1, S2') den Spektralbereich von 350 nm bis 780 nm zumindest teilweise umfassen.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 12, wobei der dritte Wellenlängen-Durchlassbereich (D3') des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') vollständig innerhalb des ersten Wellenlängen-Durchlassbereichs (D1) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') liegt.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 12, 13 wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') und des Transmissionsgrads (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3') innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von wenigstens 20 nm und insbesondere wenigstens 40 nm und weiter insbesondere wenigstens 60 nm größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,001 ist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 12 bis 14, wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') und des Transmissionsgrads (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3') innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von weniger als 100 nm und insbesondere weniger als 90 nm und weiter insbesondere weniger als 80 nm größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,001 ist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 12 bis 15, wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') und des Transmissionsgrads (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') innerhalb eines vorgegebenen Spektralbandes von 350 nm bis 590 nm und insbesondere 400 nm bis 510 nm und insbesondere 410 nm bis 500 nm und weiter insbesondere 420 nm bis 490 nm größer als 0,001 und außerhalb dieses Spektralbandes kleiner als 0,001 ist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Produkt des Transmissionsgrads (T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L') und des Transmissionsgrads (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') innerhalb des dritten Wellenlängen-Durchlass bereichs (D3') bzw. des vorgegebenen Spektralbandes ein Maximum von mehr als 0,0015 und insbesondere mehr als 0,002 und weiter insbesondere gleich 0,0025 aufweist.
Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 12 bis 17, wobei der Transmissionsgrad (T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O2, O2') im dritten Wellenlängen-Durchlassbereich (D3') für Bereiche von Wellenlängen (λ) von 350 nm bis 590 nm und insbesondere 400 nm bis 510 nm und insbesondere von 410 nm bis 500 nm und weiter insbesondere von 420 nm bis 490 nm größer als 0,001 und außerhalb dieser Bereiche kleiner als 0,001 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') eine spektrale Breite von wenigstens 45 nm und insbesondere von wenigstens 65 nm und weiter insbesondere von wenigstens 80 nm aufweist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad (T_O(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1'; O2, O2') im zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') kleiner als 0,001 und insbesondere kleiner als 0,0005 und weiter insbesondere kleiner als 0,0001 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ), T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungs filters (L; L') und des Transmissionsgrads (T_O1(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1', O2, O2') in einem Spektralbereich zwischen dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) und dem zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) von wenigstens 3 nm und insbesondere von wenigstens 5 nm und weiter insbesondere von wenigstens 10 nm spektraler Breite kleiner als 0,05 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Produkt des Transmissionsgrads (T_L(λ), T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') und des Transmissionsgrads (T_O1(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1', O2, O2') im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) und zweiten Wellenlängen-Sperrbereich (S2, S2') jeweils kleiner als 0,01 und insbesondere kleiner als 0,0075 und insbesondere kleiner als 0,005 und weiter insbesondere kleiner als 0,001 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad (T_L(λ), T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) für Bereiche von Wellenlängen (λ) von 415 nm bis 595 nm und insbesondere von 425 nm bis 590 nm und weiter insbesondere von 435 nm bis 585 nm größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 ist, und außerhalb dieser Bereiche kleiner als 0,5 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad (T_O1(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1', O2, O2') im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich bei Wellenlängen (λ) länger als 585 nm und insbesondere bei Wellenlängen (λ) länger als 590 nm und weiter insbesondere bei Wellenlängen (λ) länger als 595 nm größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,8 ist, und bei kürzeren Wellenlängen kleiner als 0,5 ist.
Filtersatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Transmissionsgrad (T_L(λ), T_L'(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beleuchtungsfilters (L; L') im ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) größer als 0,9 und insbesondere größer als 0,95 ist, und/oder der Transmissionsgrad (T_O1(λ), T_O2(λ)) für Wellenlängen (λ) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1'; O2, O2') im zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) größer als 0,9 und insbesondere größer als 0,95 ist.
Medizinisches optisches System (1) zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe (B), aufweisend: ein Beleuchtungssystem (15) mit einer Lichtquelle (16) und einer Beleuchtungsoptik (17), um das Gewebe (B) mit Beleuchtungsstrahlung zu bestrahlen; und ein Abbildungssystem mit einer Abbildungsoptik (4), um von dem Gewebe (B) kommende Strahlung zu einer Bildebene zu führen; dadurch gekennzeichnet, dass das System weiter den Filtersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 25 umfasst; wobei das Beleuchtungssystem 15 wenigstens einen Filterträger (13, 14) mit dem wenigstens einen Beleuchtungsfilter (L; L') des Filtersatzes umfasst; und wobei das Abbildungssystem wenigstens einen Filterträger (18) mit dem wenigstens einen Beobachtungsfilter (O1, O1', O2, O2') des Filtersatzes umfasst.
Medizinisches optisches System (1) zur Beobachtung von Fluoreszenzstrahlung in biologischem Gewebe (B), aufweisend: ein Beleuchtungssystem (15) mit einer Lichtquelle (16) und einer Beleuchtungsoptik (17), um das Gewebe (B) mit Beleuchtungsstrahlung zu bestrahlen; und ein Abbildungssystem mit einer Abbildungsoptik (4), um von dem Gewebe (B) kommende Strahlung zu einer Bildebene zu führen; dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (16) des Beleuchtungssystems (15) ausschließlich Licht aus dem ersten Wellenlängen-Durchlassbereich (D1) des Filtersatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 25 bereitstellt; und das Abbildungssystem wenigstens einen Filterträger (13, 14) mit dem wenigstens einen Beobachtungsfilter (O1, O1'; O2, O2') des Filtersatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 25 umfasst.
Medizinisches optisches System (1) nach einem der Ansprüche 26 oder 27, wobei das Beleuchtungssystem (15) weiter eine zweite Lichtquelle (19) aufweist; und wobei die mittleren 90% der Intensität der von der zweiten Lichtquelle (19) emittierten Strahlung durch Strahlung eines Wellenlängenbereichs hervorgerufen werden, dessen längste Wellenlänge verglichen mit der kürzesten Wellenlänge des zweiten Wellenlängen-Durchlassbereich (D2) des wenigstens einen Beobachtungsfilters (O1, O1', O2, O2') wenigstens 30 nm und insbesondere wenigsten 45 nm und insbesondere wenigstens 65 nm und weiter insbesondere wenigstens 80 nm kürzer ist.