具有由选择性照射光谱组成的背景手术图像的荧光成像的方法和系统技术方案

在微创手术系统中，手术部位同时由比构成可见白光的所有可见颜色成分更少的成分和来自照射器的荧光激发照射成分照射。图像捕获系统采集照射手术部位的每种可见颜色成分的图像以及荧光图像，荧光图像由来自照射器的荧光激发照射成分激发。微创手术系统使用采集的图像生成手术部位的背景黑白图像。采集的荧光图像被叠加在背景黑白图像上，并且以选择的颜色（例如绿色）加以突显。为系统的使用者显示叠加有被突显的荧光图像的背景黑白图像。被突显的荧光图像确定感兴趣的临床组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求下列优先权和利益：2010年7月2日提交题为“METHOD AND SYSTEM FORFLUORESCENT IMAGING WITH BACKGROUND SURGICALIMAGE COMPOSED OF SELECTIVE ILLUMINATION SPECTRA”专利技术人为Ian McDowall和Christopher J.Hasser美国临时申请No.61/361260，该申请全部内容包含在此以供参考。
该专利技术各方面涉及内窥镜成像，更具体地涉及混合可见光图像和可选图像，以便为外科医生提供增强的实时视频显示。
技术介绍
加利福利亚森尼维尔的直观外科手术公司（Intuitive Surgical.Inc.）出售的da手术系统是一种微创远程操作手术系统，其为患者提供许多好处，比如降低对身体的损伤、加快恢复和缩短住院时间。da手术系统的一个重要组成部分是能够提供对可见光图像的双通道（即左和右）视频采集和显示，从而为外科医生提供立体观察。这种电子立体成像系统可以向外科医生输出高清晰度视频图像，并且可允许例如改变焦距/缩放以提供一种“放大”的视图的特征，该特征允许外科医生确定特定的组织类型和特性，并且以增加的精确度工作。然而，在典型的外科手术领域中，某些组织类型难以确定，或者感兴趣组织至少部分地被其他组织遮掩。通过使用画中画（PIP）显示，可向外科医生同时显示手术部位的额外的图像信息。额外的图像信息可能对于为外科医生提高手术效果来说是有用的。然而，PIP显示中的较小图画可能对于示出理想水平的详细信息而言太小。此外，由于是分离的图像帧，所以外科医生凭想象将两个分离的图像或者成像模态合并在一起，这会很疲劳。
技术实现思路
在一个方面中，在微创手术系统中，手术部位同时被（i）比组成可见白光（有时被称为白光）的所有可见颜色照射成分更少的成分，以及（ii）来自照射器的荧光激发照射成分照射。微创手术系统中的图像捕获系统采集照射手术部位的每个可见颜色成分的图像，以及由荧光激发照射成分激发的荧光图像。微创手术系统使用针对来自照射器的每个可见颜色照射成分的采集的图像，生成手术部位的背景黑白图像。该背景黑白图像被称为受限带宽图像。采集的荧光图像被叠加在背景黑白图像上，并且以选择的颜色（例如绿色）突显。为系统的使用者显示带有叠加的被突显的荧光图像的背景黑白图像，在此被称为增强显示。被突显荧光图像确定感兴趣的临床组织。在使用微创手术系统执行外科手术中，向外科医生实时提供具有叠加的被突显的荧光图像的受限带宽图像。该新颖方法不会带来时间延迟，该时间延迟与在一个帧内捕获正常图像以及在另一个帧内捕获荧光图像然后使用在不同时间点取得的两个帧生成向外科医生显示的单个帧有必然联系。同样，本文描述的新颖方法不会导致延迟或者组合不同时间点采集的两个帧的时间不足。增强显示的处理不会引入任何延迟，并且无需为随后处理后来的帧存储帧。因此，相对于利用时间分片将荧光图像叠加到立体可视图像上的系统，降低了系统的存储和处理要求。同样，图像的突显部分始终与背景图像同步。相比之下，当包括荧光图像的帧被存储并且然后与及时与稍后出现的帧配准时，在帧之间可以改变被突显的组织的位置，所以当被显示时，被突显的图像偏离实际位置。因此，该新颖方法对于显示移动的组织（例如脉管系统）是优越的，其中包含时间采集失配的方法将导致显示的运动伪影，这会扰乱外科医生。在一个示例中，多个可见颜色照射成分组合形成白光。微创手术系统中的照射器同时提供至少两个照射成分。当照射成分中的一个为荧光激发照射成分时，由照射器提供的其他照射成分包括比多个可见颜色照射成分中的所有可见颜色照射成分更少的成分。在微创手术系统中，摄像机基本同时捕获第一采集成分图像和不同于第一采集成分图像的第二采集成分图像。控制器被连接至摄像机，以接收采集成分图像。在此，基本同时表示这样的同时程度，即该程度能够考虑摄像机中的元件响应发至摄像机的捕获触发信号的时间差异。在一个方面中，控制器生成受限带宽图像的第一、第二和第三可见颜色成分。这些可见颜色成分的每个包括或者来自第一采集成分图像。控制器将第二采集成分图像添加至受限带宽图像的第二可见颜色成分，以便第二可见颜色成分包括第一采集成分图像和第二采集成分图像两者。受限带宽图像不包括由多个可见颜色照射成分中的至少一个可见颜色照射成分产生的采集的可见颜色成分图像。控制器生成包括受限带宽图像的图像，其中受限带宽图像被发送至连接至控制器的显示器。在该方面，显示器接收来自控制器的第一、第二和第三可见颜色成分。显示器示出包括受限带宽图像的图像。相对于不包括第二采集成分图像的图像部分，突显包括第二采集成分图像的图像部分。在一个方面中，其他照射成分包括第一可见颜色照射成分。第一采集成分图像是采集的第一可见颜色成分图像，而第二采集成分图像是由荧光激发照射成分激发的荧光图像。在另一个方面中，其他照射成分包括第一可见颜色照射成分和第二可见颜色照射成分。在该方面中，摄像机还捕获第三采集成分图像。第一采集成分图像是采集的第一可见颜色成分图像。第二采集成分图像是采集的荧光图像。第三采集成分图像是采集的第二可见颜色成分图像。控制器生成来自采集的第一和第二可见颜色成分图像的受限带宽图像的第一、第二和第三颜色成分。在一个示例中，第一可见颜色成分是蓝色成分，以及第二可见颜色成分是绿色成分。在又一个方面中，其他照射成分是第一可见照射成分和第二荧光激发照射成分。此外，在该方面中，摄像机捕获第三采集成分图像。第一采集成分是采集的第一可见颜色成分图像。第二采集成分图像是采集的第一荧光图像。第三采集成分图像是采集的第二荧光图像。控制器将第三采集图像添加至受限带宽图像的第三可见颜色成分。在一个方面中，照射器包括第一可见颜色照射成分源、第二可见颜色照射成分源以及第三可见颜色照射成分源，其中第二可见颜色照射成分不同于第一可见颜色照射成分，其中第三可见颜色照射成分不同于第二可见颜色照射成分，并且不同于第一可见颜色照射成分。照射器还包括荧光激发照射源。微创手术系统还包括功率水平和电源控制器，其连接至第一、第二和第三可见颜色成分照射源，并且连接至荧光激发照射源。模式改变器被耦合至功率水平和电源控制器。模式改变具有第一状态和第二状态。<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】2010.07.02 US 61/361,260;2010.08.13 US 12/855,8641.一种微创手术系统，其包含：
（i）摄像机，其中所述摄像机捕获第一采集成分图像和不同于所述第
一采集成分图像的第二采集成分图像；
（ii）控制器，其被连接至所述摄像机，
其中所述控制器生成包括所述第一采集成分图像的受限带宽图
像的第一可见颜色成分；
其中所述控制器生成包括所述第一采集成分图像的所述受限带
宽图像的第二可见颜色成分，并且将所述第二采集成分图像添加至
所述受限带宽图像的所述第二可见颜色成分，以便所述受限带宽图
像的所述第二可见颜色成分包括所述第一采集成分图像和所述第二
采集成分图像二者；
其中所述控制器生成包括所述第一采集成分图像的所述受限带
宽图像的第三可见颜色成分；以及
进一步地，其中所述受限带宽图像不包括由白光的一个可见颜色
成分产生的采集的可见颜色成分图像；以及
（iii）显示器，其被连接至所述控制器，从而接收所述受限带宽图像
的第一、第二和第三成分，其中所述显示器显示包括所述受限带宽图像
的图像，并且其中包括所述第二采集成分图像的图像部分相对于不包括
所述第二采集成分图像的图像部分被突显。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包含：
照射器，其中所述照射器同时提供至少两种照射成分，其中当所述照
射成分中的一个是荧光激发照射成分时，其他照射成分包括比白光的所
有可见颜色成分更少的成分。
3.根据权利要求2所述的系统，
其中所述其他照射成分包括第一可见颜色照射成分；以及
其中所述第一采集成分图像是采集的第一可见颜色成分图像；并且所

\t述第二采集成分图像是由所述荧光激发照射成分激发的荧光图像。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述其他照射成分包括所述第
一可见颜色照射成分和第二可见颜色照射成分。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述摄像机捕获第三采集成分
图像，其中所述第一采集成分图像是采集的第一可见颜色成分图像；所
述第二采集成分图像是采集的荧光图像；并且所述第三采集成分图像是
采集的第二可见颜色成分图像。
6.根据权利要求5所述的系统，
其中所述控制器从所述采集的第一和第二可见颜色成分图像生成所
述受限带宽图像的所述第一、第二和第三颜色成分；
7.根据权利要求6所述的系统，
其中所述第一可见颜色成分是蓝色成分，以及所述第二可见颜色成分
是绿色成分。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述受限带宽图像的所述第二
颜色成分是绿色成分。
9.根据权利要求2所述的系统，其中所述其他照射成分是第一可见
照射成分和第二荧光激发照射成分。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述摄像机捕获第三采集成分
图像，其中所述第一采集成分图像是采集的第一可见颜色成分图像；所
述第二采集成分图像是采集的第一荧光图像；并且所述第三采集成分图
像是采集的第二荧光图像。
11.根据权利要求10所述的系统，
其中所述控制器将所述第三采集图像添加至所述受限带宽图像的所

\t述第三可见颜色成分。
12.根据权利要求2所述的系统，其中所述照射器包括：
第一可见颜色照射成分源；
第二可见颜色照射成分源，其中所述第二可见颜色照射成分不同于所
述第一可见颜色照射成分；
第三可见颜色照射成分源，
其中所述第三可见颜色照射成分不同于所述第二可见颜色照射
成分，并且不同于所述第一可见颜色照射成分；以及
荧光激发照射源；并且
进一步地，其中所述系统包含：
功率水平和电源控制器，其被连接至所述第一、第二和第三可见
颜色成分照射源，并且被连接至所述荧光激发照射源；以及
模式改变器，其被耦合至所述功率水平和电源控制器，该模式改
变器具有第一状态和第二状态，
其中，当所述模式改变器具有所述第一状态时，所述功率水
平和电源控制器（a）向所述第一、第二和第三可见颜色照射成
分源提供功率，而不向所述荧光激发源提供功率，以及（b...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·M·麦克道尔，C·J·哈瑟，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：
国别省市：