用于检测灌注中逐步变化的手术系统技术方案

本公开涉及一种扩增实境手术系统。所述系统包含捕获患者的感兴趣区域的图像的内窥镜和记录所述患者的ECG的ECG装置。控制器接收所述图像并将至少一个图像处理滤波器应用于所述图像上。所述图像处理滤波器包含将所述图像分解成频带的分解滤波器。时间滤波器被应用到所述频带以产生时间滤波带。加法器将每条带频带相加到相应的时间滤波带以生成增强带。重构滤波器通过折叠所述增强带而生成增强图像。所述控制器还接收所述ECG并且使用所述ECG处理所述增强图像以生成ECG滤波增强图像。显示器向用户显示所述ECG滤波增强图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测灌注中逐步变化的手术系统相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月23日提交的第62/245,526号美国临时专利申请的优先权，所述申请的全部内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
微创手术涉及使用多个小切口代替一个较大的开口完成外科手术过程。所述小切口减少了患者的不适感并且缩短了痊愈时间。所述小切口也限制了内脏、组织以及其它物质的可见性。内窥镜被插入至一个或多个切口中，使临床医生在手术中更容易看到患者体内的内脏、组织以及其它物质。这些内窥镜包含具有光学和/或数字变焦能力的摄影机，所述摄影机耦合至显示摄像机捕获的内脏、组织以及物质的放大视图的显示器。现有的内窥镜和显示器，尤其是手术机器人系统中使用的内窥镜和显示器，在识别摄像机视野范围内，但在显示器上显示的光谱中不完全可见的条件或物体方面的能力有限。例如，现有的微创和机器人手术工具，包括但不限于内窥镜和显示器，在微创手术过程中识别血液灌注的能力有限(如果有所述能力的话)。为了识别血液灌注，许多步骤涉及将标志物添加到患者的血流中。鉴于此，有必要在手术过程中识别手术摄像机视野范围内，但在显示器显示的光谱中不完全可见的可能条件或物体的更大范围。
技术实现思路
本公开涉及手术过程中体内目标手术部位的视频成像技术，用于检测目标手术部位组织灌注的逐步变化。在本公开的一个方面，本公开提供了一种扩增实境手术系统。所述系统包含配置成捕获患者的感兴趣区域的图像的内窥镜和用于记录患者的心脏电活动的心电图(ECG)装置。所述系统还包含配置成接收图像并将至少一个图像处理滤波器应用于图像以生成增强图像的控制器。所述图像处理滤波器包含配置成将图像分解为多条频带的分解滤波器，配置成应用于多条频带以生成多条时间滤波带的时间滤波器，配置成将多条频带中的每条频带相加到多条时间滤波带中的相应带以生成多条增强频带的加法器，配置成通过折叠多条增强频带以生成增强图像的重构滤波器以及配置成基于所述增强图像和所述电活动生成所述心电图滤波增强图像的心电图滤波器。然后向用户显示所述患者的心电图滤波增强图像。所述图像捕获装置可以捕获具有多个图像帧的视频，并且所述控制器将所述至少一个图像处理滤波器应用于所述多个图像帧的每个图像帧。所述时间滤波器从所述多条频带隔离至少一条频带以生成所述多条时间滤波带。在将所述多条频带中的每条频带相加到所述多条时间滤波带中的相应带之前，所述多条时间滤波带被放大器放大以生成多条增强带。所述心电图滤波器可以生成基线时变信号。所述心电图滤波器可以对基线时变放大颜色求平均并从增强图像中去除所述基线时变放大颜色。在一些方面中，所述内窥镜包含照明装置或光纤光导。所述内窥镜可以发射具有被动脉血液和/或静脉血液选择性吸收或反射的波长的光。在本公开的另一个方面中，本公开提供了一种生成心电图(ECG)滤波增强图像的方法。所述方法包含使用内窥镜捕获至少一个图像并使用心电图装置记录患者的心脏的电活动。所述至少一个图像被分解生成多条频带。时间滤波器被应用于所述多条频带以生成多条时间滤波带。所述多条频带中的每条频带被相加到所述多条时间滤波带中的相应带以生成多条增强带。所述多条增强带被折叠以生成增强图像。所述增强图像和所述电活动用于生成显示器上显示的所述ECG滤波增强图像。从所述多条频带中隔离至少一条频带。在将所述多条频带中的每条频带相加到所述多条时间滤波带中的相应带之前，所述时间滤波带被放大以生成多条增强带。基线时变放大颜色首先生成，然后被平均化。所述平均化的基线时变放大颜色从增强图像中去除，以生成所述心电图滤波增强图像。在一些方面中，具有被动脉血液或静脉血液选择性吸收或反射的波长的光被照射在组织上。附图说明结合附图，参照下列详细说明可以更好地理解本公开上述和其它方面、特征和优点，其中：图1是与本公开实施例一致的内窥镜的侧视示意图；图2A是与本公开实施例一致的可操纵内窥镜的侧视示意图；图2B是图2A内窥镜远端的横断面图；图3是与本公开实施例一致的增强图像或视频的系统的框图；图4是图3中控制器的系统框图；图5是图4中图像处理滤波器的配件的系统框图；图6是图4中图像处理滤波器的系统框图；以及图7是与本公开实施例一致的机器人手术系统的系统框图。具体实施方式对在手术过程中由手术摄像机捕获的图像数据进行分析以识别对于观察显示器上显示的摄像机图像的人来说并不明显的摄像机视野范围内的额外的不容易被人类感知的对象属性。各种图像处理技术都可以被应用到所述图像数据以识别患者的不同情况。例如，欧拉图像放大技术可用于识别捕获图像不同部分中光的小波长或“颜色”变化。这些变化可以被进一步分析以鉴别再灌注、动脉血流和/或血管类型。欧拉图像放大技术也可用于使图像帧之间的运动或移动更容易被临床医生观察到。在一些情况下，不同图像帧之间的预定波长的光的测定强度的变化可以被呈现给临床医生以使临床医生更加了解特定感兴趣对象(如血液)的运动。高光谱图像分析可用于识别人眼不可见或很难辨别的视野范围内的微小区域内的细微变化。这些高光谱图像分析技术可以与欧拉图像放大相结合，以识别这些区域的特定变化。欧拉图像放大、图像代数、高光谱图像分析以及滤波技术中的一个或多个可以作为成像系统的一部分包含在内。这些技术可以使成像技术在相机的视野范围内提供有关不明显条件和对象的额外信息并提高手术疗效。这些额外的信息可以包括但不限于识别组织灌注、定位特定规格的动脉(如大动脉)、验证血管密封的有效性、识别异常组织的热特征、验证所需对象的运动(如死组织边缘的移动的缺乏或在切除后确认适当的血流)、区分相似的物体(如输尿管、肠系膜下动脉和/或周围血)以及检测小泄漏(如吻合术后可能发生的泄漏)。这些技术中的一个或多个可以作为手术机器人系统内的成像系统的一部分，为临床医生实时地提供内窥镜视野内的有关不明显条件和对象的额外信息。这可以使临床医生能够快速地识别、避免和/或纠正手术中不良的情况和条件。例如，临床医生可以在手术中验证血管被适当密封、血液正常流动、吻合术后无空气泄漏和/或病变组织已被移除。如果需要，临床医生可以在手术中纠正这些问题。临床医生还可以识别身体中手术器械应避免接触或施以额外护理处理的纤弱或关键的对象，如大动脉或输尿管。同时，心电图(ECG)装置通常用于测量患者的心脏的电活动。所述电活动对应于血液流经身体的周期性变化。在目标区域中所述电活动和所述血流变化之间存在一致的相关性。本公开提出了在外科手术过程中向临床医生提供实时增强图像的系统和方法。本公开所述系统和方法将图像处理滤波器应用到捕获的图像上以通过显示器向临床医生提供增强或强化的图像。在一些实施例中，所述系统和方法允许在外科手术过程中进行视频捕获。所述捕获的视频被实时或接近实时地处理，然后以增强图像的形式显示给临床医生。所述图像处理滤波器被应用于所述捕获视频的每一帧。向临床医生提供所述增强图像或视频使临床医生能够识别并处理潜在的不良生理状况，从而减少额外的手术需要并确保原手术程序的有效性。本公开所述实施例使临床医生能够在所述增强图像中识别和滤波出血液流动中的周期性变化，即由心脏的血流传播引起的变化，以允许临床医生确定血液灌注是否有异常变化。临床医生也可以确定血液灌注的变化是否在动脉血流或静脉血流内。本公开所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩增实境手术系统，包含：配置成捕获患者的感兴趣区域的图像的内窥镜；配置成记录所述患者的心脏的电活动的心电图(ECG)装置；配置成接收所述图像并将至少一个图像处理滤波器应用于所述图像以生成ECG滤波增强图像的控制器，所述图像处理滤波器包含：配置成将所述图像分解为多条频带的分解滤波器；配置成应用于所述多条频带以生成多条时间滤波带的时间滤波器；配置成将所述多条频带中的每条频带相加到所述多条时间滤波带中的相应带以生成多条增强带的加法器；配置成通过折叠所述多条增强带而生成增强图像的重构滤波器；以及配置成基于所述增强图像和所述电活动生成所述ECG滤波增强图像的ECG滤波器；以及配置成在手术过程中向用户显示所述患者的所述ECG滤波增强图像的显示器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.23 US 62/245,5261.一种扩增实境手术系统，包含：配置成捕获患者的感兴趣区域的图像的内窥镜；配置成记录所述患者的心脏的电活动的心电图(ECG)装置；配置成接收所述图像并将至少一个图像处理滤波器应用于所述图像以生成ECG滤波增强图像的控制器，所述图像处理滤波器包含：配置成将所述图像分解为多条频带的分解滤波器；配置成应用于所述多条频带以生成多条时间滤波带的时间滤波器；配置成将所述多条频带中的每条频带相加到所述多条时间滤波带中的相应带以生成多条增强带的加法器；配置成通过折叠所述多条增强带而生成增强图像的重构滤波器；以及配置成基于所述增强图像和所述电活动生成所述ECG滤波增强图像的ECG滤波器；以及配置成在手术过程中向用户显示所述患者的所述ECG滤波增强图像的显示器。2.根据权利要求1所述的扩增实境手术系统，其中所述内窥镜捕获具有多个图像帧的视频，并且所述控制器将所述至少一个图像处理滤波器应用于所述多个图像帧中的每个图像帧。3.根据权利要求1所述的扩增实境手术系统，其中所述时间滤波器包含带通滤波器。4.根据权利要求3所述的扩增实境手术系统，其中所述带通滤波器的带通频率由临床医生设置。5.根据权利要求1所述的扩增实境手术系统，其中所述时间滤波器从所述多条频带中隔离至少一条频带以生成所述多条时间滤波带。6.根据权利要求1所述的扩增实境手术系统，其中在所述多条频带中的每条频带被相加到所述多条时间滤波带中的所述相应带之前，所述多条时间滤波带由放大器放大以生成所述多条增强带。7.根据权利要求1所述的扩增实境手术系统，其中所述ECG滤波器生成基线时变信号。8.根据权利要求7所述的扩增实境手术系统，其中所述EC...

【专利技术属性】
技术研发人员：德怀特·梅格兰，迈尔·罗森贝格，
申请(专利权)人：柯惠LP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US