用于光学图像引导手术的选择性光谱照明的方法和系统技术方案

一种用于手术室中的选择性光谱照明的系统包含：外壳；至少一个光源，其安置于所述外壳内，所述至少一个光源被配置成在多个波长下发射电磁辐射；以及控制器，其联接到所述至少一个光源且被配置成基于所述手术室中的光学成像系统的操作状态控制所述至少一个光源以在所述多个波长中的一个或多个下发射电磁辐射。所述多个波长中的一个或多个下发射电磁辐射。所述多个波长中的一个或多个下发射电磁辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学图像引导手术的选择性光谱照明的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是基于2020年4月14日提交的标题为“用于光学图像引导手术的选择性光谱照明的方法和系统(Method and System for Selective Spectral Illumination for Optical Image Guided Surgery)”的美国序列号63/009,733，要求其优先权，且将其以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及用于手术成像的照明，更具体地涉及在手术或其它医疗程序期间使用光学成像方法和装置期间的照明。

技术介绍

[0004]在肿瘤手术中，患者的预后在很大程度上取决于肿瘤的完全切除。然而，目前，由于没有用于术中图像引导的金标准成像技术，外科医生在切除期间通常必须依靠主观评估(例如，触诊和视觉外观)来区分异常组织和接近正常组织。在整个电磁波谱的许多成像模式中，基于光学荧光的导航系统越来越受欢迎，因为传统的成像模式(例如，磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、计算机断层扫描(CT)、超声(US))向外科医生提供敏感、特定、实时和大视场图像的能力有限。重要的是，使用光学成像工具会出现一个新问题，因为这些光学成像工具利用全部或部分可见电磁波谱(380
‑
750nm)进行(1)组织发色团激发或(2)信号获取期间发色团发射的量化，同时与外科医生视力所需的高能宽带照明源共享该电磁辐射波段。图1示出针对电磁辐射的光谱绘制的实例医学成像模态。框102突出显示了光学成像模态所使用的光谱与人眼检测到的电磁波谱(～380
‑
750nm)之间的重叠。此外，各种其它成像模态所使用的电磁辐射的光谱在图1中展示，包含PRT 104、CT 106、US 108和MRI 110。
[0005]许多新兴的光学图像引导装置假如不妨碍手术室正常的临床工作流程则可以解决术中手术引导的未满足的临床需求。手术室中的宽带照明源(例如荧光灯管、氙弧灯、白炽灯)会干扰可见光谱中的荧光测量，因此需要显著调暗灯光，或者为了增加所需的信噪比，在基于光学图像的装置处于活跃状态时完全关掉手术室中的所有灯。由于患者处于麻醉状态的时间增加，该动作增加了手术的风险和成本。出于这个原因，外科医生可能会将这些光学导航系统的使用限制在手术中最关键的地方。此外，即使安装在天花板上的手术室灯关闭，手术台聚光灯和外科医生的个人头戴式灯具通常仍会产生大量杂散光。在手术期间，有大量医务人员(即，一名或多名外科医生和实习生、麻醉师、巡回护士、擦洗护士以及各种医学生和观察员)同时工作，长时间完全黑暗会不可接受地干扰团队提供医疗护理的能力。
[0006]该问题的现有解决方案包含：等待灯熄灭，将切除的标本放入黑匣子或将标本运送到手术室外，或使用外源染料进行对比(例如，靛氰绿的激发峰值为800nm)。手术期间在环境光存在的情况下进行荧光测量的两个已知实例使用脉冲激发源与时间门控检测器的
组合进行获取。然而，这些先前方法表明，在手术领域，环境光不能被光谱调节或控制。因此，外科肿瘤学界仍在等待一种优化的光学技术，该技术可以通过纯粹利用组织的固有差异来提供关于手术标记的相关信息。
[0007]因此，需要在人类视觉所需的术中照明与提供术中手术引导的光学成像装置所利用的重叠光谱之间共享可见光谱。

技术实现思路

[0008]根据一实施例，一种用于手术室中的选择性光谱照明的系统包含：外壳；至少一个光源，其安置于外壳内，所述至少一个光源被配置成在多个波长下发射电磁辐射；以及控制器，其联接到所述至少一个光源且被配置成基于手术室中的光学成像系统的操作状态控制所述至少一个光源以在所述多个波长中的一个或多个下发射电磁辐射。
[0009]根据另一实施例，一种用于使用被配置成在多个波长下发射电磁辐射的至少一个光源进行手术室中的选择性光谱照明的方法包含：使用控制器接收与手术室中的光学成像系统的操作状态相关联的输入；以及使用控制器基于光学成像系统的操作状态控制所述至少一个光源以在所述多个波长中的一个或多个下发射电磁辐射。
附图说明
[0010]图1示出针对电磁辐射的光谱绘制的实例医学成像模态；
[0011]图2是根据一实施例的用于选择性光谱照明的系统的框图；
[0012]图3是根据一实施例的用于选择性光谱照明的系统的框图；
[0013]图4是根据一实施例的选择性光谱照明系统的图式；
[0014]图5展示根据一实施例其中可以实施用于选择性光谱照明的系统的手术室中的实例位置；
[0015]图6示出根据一实施例的用于控制用于选择性光谱照明的系统的方法；
[0016]图7示出根据一实施例当手术室中的光学成像系统不在使用中时用于选择性光谱照明的系统的光谱发射的实例；以及
[0017]图8示出根据一实施例当手术室中的光学成像系统在使用中时选择性光谱照明系统的选择性光谱发射的实例。
具体实施方式
[0018]本公开描述了一种用于选择性光谱照明的系统和方法，其可以为光学成像系统或装置创建独立的操作光谱带，同时为医务人员(例如，外科医生、护士等)提供照明以继续提供医疗护理。用于选择性光谱照明的系统和方法为医疗程序(例如，手术)期间手术室照明与光学成像系统之间的干扰问题提供了解决方案。用于选择性光谱照明的系统和方法可以在手术室(或手术房)中独立使用。尽管以下描述将涉及与光学医学成像系统和装置一起使用的实施例，但应该理解，用于选择性光谱照明的系统和方法可以与需要一部分可见光谱来运作的任何医疗装置一起使用。
[0019]光学成像系统通常依赖于外源性或内源性对比源来生成图像，并且通常依赖于在可见光谱中获取的激发/入射光和/或发射/荧光。这些光学成像系统或装置可以属于各种
子类别，包含(但不限于)基于荧光的成像、基于强度的成像、时间分辨成像、超光谱成像、光学活检、光谱学、图像引导手术或精密手术。在一些实施例中，所公开的用于选择性光谱照明的系统和方法可以有利地在医疗程序(例如，手术)期间使用，以使得能够同时使用其中光度测量受到手术室中的常规照明的影响的任何光学成像系统。
[0020]在一些实施例中，所公开的用于选择性光谱照明的系统和方法可以用具有宽带光谱的光源来实施，例如氙弧灯、荧光管、白炽灯、卤素灯、多色发光二极管(LED)和多色LED。在一些实施例中，所公开的选择性光谱照明系统可包含多个窄光谱发射LED，这些LED在医疗程序(例如，手术)期间被独立控制并响应于光学成像系统的要求。在各种实施例中，可以安装用于选择性光谱照明的系统来代替手术室中的一个或多个常规光源。在另一实施例中，可以安装用于选择性光谱照明的系统来代替手术室中的所有常规光源。
[0021]图2是根据一实施例的用于选择性光谱照明的系统的框图。在图2中，用于选择性光谱照明的系统200包含一个或多个光源204和可以安置于外壳202中的控制器(或控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于手术室中的选择性光谱照明的系统，所述系统包括：外壳；至少一个光源，其安置于所述外壳内，所述至少一个光源被配置成在多个波长下发射电磁辐射；以及控制器，其联接到所述至少一个光源且被配置成基于所述手术室中的光学成像系统的操作状态控制所述至少一个光源以在所述多个波长中的一个或多个下发射电磁辐射。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光源为被配置成在所述多个波长中的多个波长下发射电磁辐射的多组件发光二极管。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光源为多个发光二极管，其中每一发光二极管被配置成在所述多个波长中的不同波长下发射电磁辐射。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学成像系统被配置成在所述光学成像系统的操作期间利用至少一个波长的电磁辐射。5.根据权利要求4所述的系统，其中如果所述光学成像系统的所述操作状态为活跃，则所述至少一个光源发射电磁辐射所处的所述多个波长中的所述一个或多个包含不同于由所述光学成像系统利用的所述至少一个波长的波长。6.根据权利要求4所述的系统，其中如果所述光学成像系统的所述操作状态为非活跃，则所述至少一个光源发射电磁辐射所处的所述多个波长中的所述一个或多个包含所述多个波长中的所有所述波长。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括集成电路和光源驱动器。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳被配置成位于以下中的一个上或中：所述手术室的天花板、可移动吊杆、聚光灯、手术前灯、手术系统或手术装置。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包含开关，所述开关被配置成选择所述至少一个光源发射电磁辐射所处的所述多个波长中的所述一个或多个。10.根据权利要求1所述的系统，其中医疗装置的所述操作状态由所述控制器从所述光学成像系统接收的信号提供。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器被配置成使用无线通信链路从所述光学成像系统接收所述信号。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：