立体内窥镜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于观察和分析物体的立体内窥镜。这种立体内窥镜包括具有远端(1)和近端(2)的轴(3)。此外，所述立体内窥镜包括用于照亮物体的照明机构，以及将物体辐射的光从远端(1)传递到近端(2)的立体成像机构。第一成像通道(7)的光输入第一传感器单元(15)，第二成像通道(8)的光输入第二传感器单元(16)。两个传感器单元(15、16)包含彼此不同的分束器(17、20)，其将光分成总共四个光束(41、42、43、44)。来自每个传感器单元(15、16)的一束光束(42、43)被偏转到每个传感器单元(19、21)上；这两个传感器(19、21)是相同的。在那里检测到的信号被组合以形成立体图像。信号被组合以形成立体图像。信号被组合以形成立体图像。

【技术实现步骤摘要】
立体内窥镜


[0001]本专利技术涉及一种用于观察和分析物体或者说对象的立体内窥镜。这种立体内窥镜包括具有远端和近端的轴。此外，这种立体内窥镜包括从轴的远端照亮物体的照明机构。这种立体内窥镜还包括将由物体发射的光从远端传输到近端的立体成像机构。立体内窥镜的其他组成部分形成第一和第二传感器单元。光从第一成像通道成像到第一传感器单元上。所述第一传感器单元包括第一分束器，第一分束器将光分成第一光束和第二光束。第一传感器单元还包括第一和第二传感器。第一传感器检测第一光束的光并将其转换为第一电磁信号。第二传感器检测第二光束的光并将其转换为第二电磁信号。来自第二成像通道的光被成像到第二传感器单元上。第二传感器单元包括第二分束器，第二分束器将光分成第三光束和第四光束。第二传感器单元还包括第三和第四传感器。第三传感器检测来自第三光束的光并将其转换为第三电磁信号。第四传感器检测来自第四光束的光并将其转换为第四电磁信号。第二传感器和第三传感器是相同类型的，并且分别检测可见光谱范围内的光。最后，立体内窥镜包括用于处理第一、第二、第三和第四电磁信号的图像处理单元。在此，图像处理单元将第二和第三电磁信号处理成立体图像。

技术介绍

[0002]在现有技术中，已知一系列立体内窥镜，这些立体内窥镜中的一部分也与不同的图像处理技术相结合。US5，776,049A介绍了一种立体内窥镜，其中，借助相同的透射系统，将对应左侧和右侧通道的图像通过立体内窥镜的轴从远端传输到近端，在近端，所述图像然后在通过相应的成像光学器件之后，在面式检测器上成像。
[0003]在US2019/0200848A1中介绍了一种作为机器人手术系统的一部分的立体内窥镜。由此，一方面能够拍摄可见范围的立体图像，另一方面能够拍摄高光谱立体图像。在拍摄高光谱图像时，将一个波长范围(其尤其可以包括出自不可见波长范围的波长)分成多个窄光谱通道。对于每个光谱通道，拍摄单独的图像，以便能够在末端获得数据立方体或三维数据矩阵，在三维数据矩阵中，对于面传感器的每个像素，存储以不同光谱通道拍摄的图像。在US2019/0200848A1中，高光谱数据用于生成增强图像，即在可见范围内在质量方面有所提高的立体图像，这些立体图像被以出自高光谱数据的信息加以补充，以便例如强烈凸显所观察到的组织中的一定的特征或结构，这些特征或结构在可见光下很难注意到。
[0004]凸显组织中的一定的特征的另一种可行方案在于荧光的激发和检测。WO2015/023990A1中介绍了实现上述可行方案并且可以例如被配置为例如内窥镜的光学系统。这种光学系统一方面包括高光谱照相机，另一方面包括可以激发荧光的附加光源。由此，能够交替地拍摄两种类型的图像：一方面，能够拍摄经由所有可用颜色通道的常规高光谱图像。在图像中，基于其生色团再现组织的自然颜色。另一方面，仅限于特定颜色通道来拍摄图像，例如以便拍摄荧光信号。例如，提到了染料ICG(吲哚菁绿)，其被通过静脉注射，并且用于标记活组织。当用波长范围在600nm和900nm之间的激发光来照射时，ICG可用于在750nm和950nm之间的近红外波长范围内发出荧光。溶解在血液中的ICG的最大发射波长约为830nm。
例如，ICG用于肿瘤诊断，尤其是用于对淋巴结就肿瘤方面的区域状态进行微创检查。
[0005]虽然使用US2019/0200848A1中介绍的立体内窥镜，可以生成具有比仅在视觉范围内拍摄的图像更高的信息内容的增强立体图像。但在某些情况下，需要在内窥镜中提供更多的分析和/或成像方法，凭借其用于对检查的组织进行更详细的分析。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是研发一种立体内窥镜，与现有技术相比，该立体内窥镜提供改进的显示具有附加信息的增强图像的可能性。
[0007]对于开头所述类型的立体内窥镜，所述目的通过以下附加特征实现：在第一传感器单元中，用于操纵第一光束的第一操作机构布置在第一分束器和第一传感器之间。类似地，在第二传感器单元中，与第一操作机构不同的并且用于操纵第四光束的第二操作机构布置在第二分束器和第四传感器之间。在图像处理单元中执行的是适配于第一操作机构的第一图像处理算法，以及适配于第二操作机构的第二图像处理算法。第一图像处理算法产生第一单视场图像(monoskopisches Bild)，第二图像处理算法产生第二单视场图像。在此，第一和第二操作机构、第一和第四传感器以及第一和第二图像处理算法被设定为，第一和第二单视场图像以及立体图像包含互补的图像信息。
[0008]在此，术语“互补的图像信息”被理解为相互补充的图像信息。这意味着，第一单视场图像包含：超出立体图像的图像信息并且不包含在立体图像中的信息，而第二单视场图像包含：其他既不包含在第一单视场图像中、也不包含在立体图像中的信息。因此，获得互补的图像信息的方法原则上是互补的。此外，互补的方法也可以在其他属性上有所不同，例如，拍摄图像所需的时间。于是，高光谱分析方法例如产生能够确定组织参数的精确信息，但相对耗时。与此相比，对荧光图像、即之前用荧光标记物标记的活组织样本的图像的分析速度很快，并且根据标记物，提供关于样本中某种组织的位置的特定信息。原则上，内窥镜中几种互补的方法的提供为外科医生提供了更多的成像选择，这实现了适配很多不同的患者情况；于是例如可以考虑特定药物的不相容性等。
[0009]除了可以可视地示出并且通常在可见光波长范围内拍摄的立体图像之外，单视场图像还通过另外两种相互补充的方法进行拍摄。为立体图像组合的两个成像通道被分配给不同的检查或成像方法。
[0010]通常，每种检查或成像方法都需要自己的操作机构。在最简单的情况下，操作机构被理解为光学器件，例如滤波器或透镜，但也包括用于光谱色散的棱镜，或更复杂的操作机构，例如拍摄高光谱图像所需的那些操作机构。在更复杂的方法中，操作机构还可以操纵用于照明的光束，例如通过偏振来操纵，为此目的，相应的是，以如下方式构造照明机构，使得照明光也通过相应的分束器、例如第一或第二分束器或额外的分束器从传感器单元耦合输出，并耦合输入到轴中，传输系统通常容纳在轴中。在这种情况下，传感器单元可以称为传感器兼操作单元。
[0011]在现有技术中，通常提供有专门适用于各种拍摄和分析方法的图像处理算法。然后，通过同样已知的图像处理算法，所拍摄的单视场图像可以用于改善立体图像的质量，方式为：将来自前者的信息与后者叠加。为此，没有必要也立体地拍摄那些通过第一和第二操作机构产生的图像。通过相应的图像处理算法，可以确保：与来自单视场图像的信息的叠加
不破坏在可视范围内拍摄的图像的立体的整体印象。
[0012]在最简单的情况下，照明机构包括单个光源，例如LED，但优选地包括多个优选与操作机构相协调的光源。例如，如果想要激发荧光，则所用的光源需要辐射能够激发荧光的光。为此，可以使用例如发射非相干光的LED。优选地，照明机构包括至少一个第一光源和第二光源，其中至少一个光源优选地辐射单色和相干光，即被设计为激光光源。激光光源的使用提供了对大量其他分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于观察和分析物体的立体内窥镜，包括：具有远端(1)和近端(2)的轴(3)；从轴(3)的远端(1)照亮物体的照明机构；将由物体发出的光从远端(1)传输到近端(2)的立体成像机构；第一传感器单元(15)，来自第一成像通道(7)的光成像到所述第一传感器单元上，其中，第一传感器单元(15)包括将光分成第一光束(41)和第二光束(42)的第一分束器(17)，以及包括第一传感器(18)和第二传感器(19)，第一传感器和第二传感器分别检测第一光束(41)和第二光束(42)的光，并将所述第一光束和第二光束的光转换为第一和第二电磁信号；以及第二传感器单元(16)，来自第二成像通道(8)的光被成像到所述第二传感器单元上，其中，第二传感器单元(16)包括将光分成第三光束(43)和第四光束(44)的第二分束器(20)，以及包括第三传感器(21)和第四传感器(22)，所述第三传感器和第四传感器分别检测第三光束(43)和第四光束(44)的光，并将所述第三光束和第四光束光分别转换为第三和第四电磁信号，其中，第二传感器(19)和第三传感器(21)类型相同并且分别检测可见光谱范围内的光；图像处理单元(23)，用于处理第一至第四电磁信号，所述图像处理单元将第二和第三电磁信号处理成立体图像，其特征在于，在第一传感器单元(15)中，在第一分束器(17)和第一传感器(18)之间布置有第一操作机构，利用所述第一操作机构操纵第一光束(41)，在第二传感器单元(16)中，在第二分束器(20)和第四传感器(22)之间布置有不同于第一操作机构的第二操作机构，利用所述第二操作机构操纵第四光束(44)，在图像处理单元(23)中，执行的是与第一操作机构相协调并生成第一单视场图像的第一图像处理算法以及与第二操作机构相协调并生成第二单视场图像的第二图像处理算法，其中，第一和第二操作机构、第一传感器(18)和第四传感器(22)以及第一和第二图像处理算法被设定成，使得第一和第二单视场图像以及立体图像包含互补的图像信息。2.根据权利要求1所述的立体内窥镜，其特征在于，所述照明机构包括多个光源、至少是第一和第二光源，在所述多个光源中，构造至少一个辐射单色相干光的光源。3.根据权利要求1或2所述的立体内窥镜，其特征在于，第一和第二操作机构、第一传感器(18)和第四传感器(22)以及第一和第二图像处理算法可替代地构造用于产生：i.来自荧光信号的荧光图像ii.高光谱图像，iii.偏振解析图像，iv.拉曼光谱图像，v.光学相干断层扫描图像，vi.散斑对比图像，vii.多波段图像，或viii.窄带图像。4.根据权利要求1至3中任一项所述的立体内窥镜，其特征在于，所述第一分束器(15)
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【专利技术属性】
技术研发人员：法比安，
申请(专利权)人：阿瓦特拉医学有限公司，
类型：发明
国别省市：