CN116744833A - 荧光评估装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种荧光评估装置，包括荧光成像剂的多个荧光样本和经配置通过内径在约5毫米(mm)和约30毫米之间的通道插入身体内的基板，每个荧光样本被布置在基板上并且具有不同浓度的荧光成像剂。

Description

荧光评估装置、系统和方法

相关申请

本申请要求于2020年12月31日提交的美国临时专利申请第63/132,684号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

成像设备(例如内窥镜)可以在外科手术程序中用于捕获与患者相关联的外科手术区域的图像。图像可以在外科手术程序中呈现(例如，以视频流的形式)，以帮助外科医生执行外科手术程序。在一些情景中，手术区域的图像可以包括其他捕获的图像(例如荧光图像)或者可以用该其他捕获图像来增强。荧光图像是基于荧光成像剂在光源激发时发射的检测到的荧光而产生的。例如，荧光图像可以用于以选定的颜色(例如，绿色)突出手术区域的某些部分、组织或组织灌注。然而，荧光图像不能提供荧光成像剂浓度的测量，这些信息在手术中以及手术前(例如，用于成像设备的校准)可能是有用的。

发明内容

以下描述呈现了本文所描述的方法和系统的一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些方面的基本理解。本概述不是对所有预期方面的广泛概述，并且既不旨在识别所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本文所描述的方法和系统的一个或多个方面的一些概念，作为下文所呈现的更详细描述的前奏。

一种说明性系统可以包括：荧光评估装置，其包括基板和荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在基板上并且具有不同浓度的荧光成像剂；成像设备，所述成像设备经配置用荧光激发照明照射身体内的场景，所述场景包括所述荧光评估装置和组织，检测从所述多个荧光样本发射的荧光，并检测从所述组织的区域发射的荧光；以及显示设备，所述显示设备经配置显示所述场景的图像，所述图像示出了从所述多个荧光样本发射的荧光和从所述组织区域发射的荧光。

一种说明性的荧光评估装置可以包括基板，该基板经配置通过内径/内部直径在约5毫米(mm)和约30毫米之间的通道插入身体中；以及荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在基板上并且具有不同浓度的荧光成像剂。

一种说明性方法可以包括：形成基板，该基板经配置通过内径在约5毫米(mm)和约30毫米之间的通道插入身体中；以及在基板上布置荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本具有不同浓度的荧光成像剂。

一种说明性方法可以包括：通过成像设备用荧光激发照明照射身体内的场景，该场景包括荧光评估装置和组织，该荧光评估装置包括基板和荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在基板上并且具有不同浓度的荧光成像剂；通过所述成像设备检测从所述多个荧光样本发射的荧光；通过所述成像设备检测从所述组织的区域发射的荧光；以及由成像设备提供表示场景的图像数据以在显示设备上显示，该图像示出了从多个荧光样本发射的荧光和从组织区域发射的荧光。

一种说明性方法可以包括：向身体施用荧光成像剂；将荧光评估装置定位在身体内的场景处并与医疗程序相关联，所述荧光评估装置包括基板和荧光成像剂的等效物的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在基板上并且具有不同浓度的荧光成像剂的等效物；以及在荧光评估装置定位在场景处时用荧光激发照明来照射场景。

附图说明

附图示出了各种实施例并且是说明书的一部分。所示实施例仅仅是示例，并不限制本公开的范围。在整个附图中，相同或类似的附图标记表示相同或类似的元件。

图1A至图5B示出了荧光评估装置的各种说明性配置。

图6至图11示出了制作荧光评估装置的各种说明性方法。

图12示出了可以捕获包括荧光评估装置的场景的荧光图像的说明性成像系统的功能图。

图13示出了由成像设备捕获并描绘包括组织和荧光评估装置的场景的说明性增强图像，该荧光评估装置可用于原位估计组织中荧光成像剂的浓度。

图14示出了由成像设备捕获的场景的另一说明性增强图像，并且描绘了包括组织和荧光评估装置的场景，该荧光评估装置可用于组织灌注的体内估计。

图15示出了一种说明性荧光评估系统，其经配置借助荧光评估装置评估从场景发射的荧光。

图16示出了一种说明性计算机辅助外科手术系统。

图17示出了一种说明性的方法。

图18示出了一种说明性的计算设备。

具体实施方式

本文描述了荧光评估装置、系统和方法。将参照附图详细描述各种具体实施例。将理解的是，以下描述的具体实施例被提供为如何在各种情况下应用各种新颖和创造性原理的非限制性示例。此外，将理解的是，本文未明确描述的其他示例也可以被以下所陈述的权利要求的范围所捕获。本文描述的系统和方法可以提供一个或多个益处，这些益处将在下文中明确描述或变得明显。

图1A示出了荧光评估装置100的说明性配置。如图所示，荧光评估装置100包括基板102和布置在基板102上的荧光成像剂的多个荧光样本104(例如，荧光样本104-1至104-6)。

基板102可以由任何合适的固体材料形成，包括聚合物、陶瓷、复合材料、金属或其组合。合适的聚合物可以包括但不限于弹性体(例如硅橡胶、天然橡胶、氟弹性体(如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟醚(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP))、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、丁腈橡胶(如丙烯腈-丁二烯橡胶)和聚烯烃弹性体)、合成聚合物(例如环氧树脂、树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性PET、聚砜、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚芳砜、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)、丙烯酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和乙酸丁酸纤维素(CAB))和天然聚合物(如橡胶、碳水化合物聚合物如多糖(如透明质酸、壳聚糖等)、脂质聚合物(例如甘油三酯、三酰甘油、三酰甘油脂、磷脂、蜡等)和蛋白质聚合物(例如胶原质、纤维蛋白)等)。

基板102可以是单层(例如，单个材料层)。在替代示例中，基板102可以是多层的叠层，其可以由相同或不同的材料制成。如下面将更详细地解释的，层压基板102可以帮助防止荧光样本104的降解，例如通过防止从基板102中滤出荧光样本中的荧光成像剂。

基板102可以由对可见光和/或近红外(NIR)光透明的材料形成。例如，基板102可以对可见光透明，以使用户能够观看位于荧光评估装置100后面的场景。附加地或替代地，基板102可以对波长在约800纳米(nm)和约850之间的NIR光透明，从而使成像传感器能够捕获位于荧光评估装置100后面的受试者(例如组织)中存在的荧光成像剂发出的荧光。在又一示例中，基板102对于可见光和/或NIR光可以是不透明的。

在一些示例中，基板102经配置通过管状通道(诸如，套管)、通过手术切口创建的通道、身体的自然通道(例如，肠或食管)插入身体中。例如，外科手术器械(例如，连接到机器人医疗系统的操纵器臂的外科手术器械)可以保持荧光评估装置100(例如，通过抓握基板102)，并且可以通过套管或身体的自然通道将荧光评估装置100插入身体中。通道可以是弯曲的或直的。

基板102可以经配置以任何合适的方式通过管状通道插入身体中。在一些示例中，基板102具有小的形状因子，使得荧光评估装置100可以穿过较小的通道，例如内径在约5毫米和约30毫米之间的通道。在进一步的示例中，通道的内径可以在约5mm和约12毫米之间。在又进一步的示例中，通道的内径可以在约5mm和约8mm之间。在一些示例中，所述通道包括内径为约5mm、8mm、10mm或12mm的套管，并且基板102的宽度和厚度小于通道的内径。例如，经配置装配通过内径为8mm的套管的基板102可以具有约2mm至约5mm的厚度和约6.25mm至约7.75mm的宽度。经配置通过内径为10mm的套管的基板102可以具有大约2mm至约7mm的厚度和约7mm至约9.8mm的宽度。经配置穿过内径为12mm的套管的基板102可以具有约2mm至约8mm的厚度和约8.9mm至约11.8mm的宽度。基板102可以具有任何合适的长度。例如，基板102可以是大约10cm长或更小。在一些示例中，基板102可以是大约8cm长或更小。应当认识到，上述尺寸仅仅是说明性的，而不是限制性的。

在一些实施例中，例如当基板102可以比通道的内径宽时和/或当通道弯曲时，基板102可以是柔性的，并且经配置根据需要弯曲或扭曲以装配穿过通道。例如，基板102可以经配置纬度上地(跨过基板102的宽度)和/或纵向地(沿着基板102的长度)弯曲，使得荧光评估装置100可以通过具有小内径的直通道或弯曲通道插入。在附加或替代示例中，基板102可以比通道的内径宽，但是可以经配置折叠到小于通道内径的宽度。在这样的实施例中，基板102可以由通过一个或多个可移动连接件(例如，铰链接头)彼此连接的两个或更多个基板形成。

基板102可以具有任何合适的形状。在一些示例中，如图1A所示，基板102是矩形的并且是细长的。然而，基板102可以具有任何其他合适的形状，例如圆形、椭圆形、圆柱形、三角形或自由形式的形状。基板102的角可以是圆形的，因此荧光评估装置100可以在患者组织附近使用。在一些示例中，基板102基本上是平坦的。在可供选择的示例中，基板102是纵向弯曲的。该弯曲可以有助于基板102通过套管的插入。例如，基板102的曲率半径可以类似于基板102可以插入其中的套管的曲率半径。曲率还可以防止基板102的纵向弯曲，从而有助于在使用过程中保持荧光评估装置100的结构完整性。

如上所述，荧光成像剂的多个荧光样本104布置在基板102上。虽然图1A示出了荧光评估装置100具有六个荧光样本104，但是荧光评估装置100可以具有更多或更少的荧光样本，如可以用于特定的实施方式。

每个荧光样本104包括具有不同浓度的荧光成像剂的不同区域。荧光成像剂可以是经配置当用荧光激发照明激发时发射荧光的任何分子、混合物或复合物。在一些示例中，荧光成像剂包括或被包含在荧光涂层材料中，该荧光涂层材料经配置用于设备的近红外涂层(NICE)。合适的荧光成像剂可以包括，例如，生物内源性化合物(例如，黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、核黄素、胶原质等)以及生物外源性化合物，例如分子染料、有机染料、蛋白质、IR-125、吲哚菁绿(ICG)、荧光素、罗丹明、量子点、有机金属络合物、镧系元素、富勒烯、纳米管、纳米颗粒、上转换材料等。

在一些示例中，荧光成像剂可与诸如生物相容性聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯聚合物或任何其它合适的聚合物)的支撑基质组合或在支撑基质中组合(例如，溶解在溶剂中)，以产生荧光混合物。荧光混合物还可以包括其他组分，例如吸收剂(例如血红素)和/或散射剂(例如氧化钛(TiO2))。在一些示例中，荧光成像剂基本上耐光漂白。Ruiz等人的“Indocyanine green matching phantom for fluorescence-guided surgeryimaging system characterization and performance assessment”(用于荧光引导的外科手术成像系统表征和性能估计的吲哚菁绿色匹配体模)(J.Biomed.Opt.25(5)，056003(2020))中描述了说明性荧光成像剂及其制造方法。当以单数形式使用时，荧光成像剂是指特定类型的荧光成像剂(例如，ICG、荧光素、罗丹明等)，无论是作为单个分子还是作为分子群体。

在一些示例中，荧光评估装置100可用于估计由施用到身体且存在于组织中的荧光成像剂(例如，ICG)发射的荧光。因此，荧光样本104中使用的荧光成像剂可以包括施用到身体的荧光成像剂的等效物。荧光成像剂的等效物可以是相同的荧光成像剂或表现类似于施用到身体的荧光成像剂的荧光成像剂。当等效荧光成像剂对荧光激发照明具有基本相似的响应时，等效荧光成像剂的行为可以类似于组织中存在的荧光成像剂(例如由基本上相同的波长或波段的荧光激发照明激发和/或发射基本上相同波长或波段和/或基本上相同强度的荧光)。

例如，当对患者施用ICG时，荧光评估装置100中包括的等效荧光成像剂可以包括ICG和/或表现类似于ICG的任何其他荧光成像剂，例如IR-125。例如，荧光样本104中的荧光成像剂可以经配置通过波长在约750nm和约810nm之间的荧光激发照明来激发，并且可以经配置响应于荧光激发照明的激发而发射在波长在约800nm和约850nm之间的峰值强度的荧光。在进一步的示例中，荧光成像剂可以经配置通过波长在约780nm和约810nm之间的荧光激发照明来激发。在又一示例中，荧光成像剂可以经配置通过具有约785nm和/或约805nm波长的荧光激发照明来激发。在进一步的示例中，荧光成像剂可以经配置响应于荧光激发照明的激发而发射在约810nm至约840nm之间的波长处具有峰值强度的荧光。在又一示例中，荧光成像剂可以经配置响应于荧光激发照明的激发而发射具有约830nm的峰值强度的荧光。

在进一步的示例中，基板102可以包括一个或多个窄带滤光片，其经配置将荧光激发照明过滤到约750nm和约810之间和/或将发射的荧光过滤到约800nm和约850nm之间。荧光成像剂和/或窄带滤光片可以替代地经配置用于如可用于特定的实施方式的荧光激发照明和/或发射荧光的任何其他波长范围。窄带滤光片可以被布置为基板102的单独层。

荧光样本104可以以任何合适的配置布置在基板102上。在一些示例中，如浓度图例106所指示，荧光样本104按增加荧光成像剂浓度的顺序布置在基板102上成单行。例如，荧光样本104-1具有最低浓度的荧光成像剂，并且荧光样本104-2至104-6的浓度逐渐增加到具有最高浓度的荧光成像剂的荧光样本104-6。在一些示例中，荧光样本104中的荧光成像剂的浓度以相等的步长从低到高逐步变化。在另一些示例中，浓度可以以不相等的步长变化。在又一实施例中，荧光样本104不是按浓度增加的顺序布置的，而是随机排列或按任何其他合适的顺序排列，以使相邻荧光样本104之间的对比度最大化。此外，在另一些实施例中，荧光样本104可以布置在多于一条线上。

在一些示例中，荧光样本104沿着基板102的边缘或靠近基板102的边缘布置，使得荧光样本104可以容易地与从受试者(例如，患者组织)发射的荧光进行比较。在替代示例中，例如当基板102对NIR和/或可见光透明时，荧光样本104可远离基板102的边缘(例如，在基板102的中心)布置。

图1A示出了相邻的荧光样本104通过间隙彼此分离。在替代配置中，相邻的荧光样本104彼此接触。因此，由荧光样本104发射的荧光可以表现为连续光谱。

荧光样本104可以以任何合适的方式布置在基板102上。在一些示例中，通过在基板102的不同区域中嵌入、溶解或掺杂不同浓度的荧光成像剂，将荧光样本104布置在基板102上。例如，基板102可以在基板102的不同区域中掺杂不同浓度的荧光成像剂。在替代示例中，荧光成像剂可以涂覆在基板102上，粘附到基板102，吸收到基板102中，作为单独的层层压在基板102上，或者任何其他合适的方法。例如，每个荧光样本104可以与基板102分开形成，并且可以附接到基板102的表面或者定位在基板102中形成的凹阱中。例如，荧光样本104可以形成为荧光混合物的单个固体“瓦片”。荧光混合物可以通过将荧光成像剂溶解在液体聚合物或其他溶剂中以形成荧光混合物来形成。例如，荧光成像剂可以是ICG，溶剂可以是任何合适的聚合物，例如聚氨酯聚合物，其中ICG可以溶解以形成均匀的混合物。然后可以将荧光混合物3D打印或注射成型为期望的瓦片形状并固化以形成固体瓦片。然后，可以通过摩擦、粘合剂或机械紧固件(例如，螺钉、卡扣配合、基板102上的覆盖层等)将实心瓦片固定在基板102的凹阱中。在其他示例中，可以在基板102中形成凹阱，并且可以在阱中沉积荧光混合物并在阱内固化。在又一示例中，荧光样本104不布置在公共基板上，而是布置在单独的基板上，所述单独的基板被(暂时地或永久地)连接或保持在一起以形成单个荧光评估装置100。单独的基板可以刚性地或柔性地保持在一起并且可以以任何合适的方式保持在一起(例如通过粘合剂、外部带或环、外壳、铰链、接头或紧固件)。

如上所述，在一些示例中，荧光成像剂可以布置在基板102的第一层的表面上，并且基板102的第二层可以层压在第一层和荧光成像剂的顶部上。以这种方式，荧光成像剂可以被保持在基板102的两个层之间，这可以帮助减少或防止荧光成像剂的降解，例如通过防止从基板102滤出荧光成像剂。基板102的第一层和第二层可以由相同或不同的材料制成。在一些示例中，如将在下面描述的，第一层可以由经配置淬灭从荧光样本104反射的可见光的材料形成。

在一些示例中，荧光成像剂可以被封装在封装剂中，该封装剂经配置减少或防止荧光成像剂的光漂白和/或从基板102中滤出荧光成像剂。例如，包封剂可以是表面活性剂、聚合物或分散剂，然后将其嵌入基板102中或添加到溶液或支撑基质中。合适的包封剂可以包括例如碳水化合物聚合物(例如多糖)、脂质聚合物(例如甘油三酯、三酰甘油、三酰甘油脂、磷脂、蜡等)、类固醇(例如胆固醇)和有机金属材料。

荧光样本104可以具有任何合适的形状和尺寸。如图1A所示，荧光样本104是正方形的并且具有相同的尺寸。在替代实施例中，荧光样本104可以具有任何其他一种或多种形状，例如矩形、圆形、椭圆形、三角形、多边形、自由形式等。在一些示例中，每个荧光样本104具有不同的形状，以允许用户容易地将荧光样本104彼此区分开。例如，荧光样本104的形状可以是方块字或编号(例如，“1”至“6”，见图4B)。以这种方式，用户可以容易地记住哪个荧光样本104发射与从场景发射的荧光相匹配的荧光。在又一示例中，每个荧光样本104可以具有独特的形状，该形状可以被检测并用于自动化本文所述的一些过程。

如上所述，当用荧光激发照明照射荧光评估装置100时，荧光样本104发射荧光。成像设备可以捕获发射的荧光，并且成像系统可以使用捕获的荧光来生成和显示荧光图像。在一些情景中，荧光评估装置100可以同时用可见光照射。成像设备可以捕获反射的可见光，其可以用于生成与荧光图像一起显示的可见光图像(例如，作为增强图像)。然而，高强度可见光的镜面反射可能遮蔽从荧光样本104发射的荧光并使显示的图像饱和，使得荧光图像不充分可见。为了解决这些问题，荧光评估装置100可以经配置(至少部分地)淬灭来自荧光样本104的可见光的镜面反射。可见光的镜面反射可以以任何合适的方式被淬灭。

在一些示例中，荧光样本104可以形成有表面不规则部(表面粗糙度)，使得可见光主要从荧光样本104漫反射。表面不规则部可以以任何合适的方式形成，例如通过砂磨、喷砂、刮擦、蚀刻或任何其他机械或化学工艺。来自荧光样本104的可见光的漫反射降低了反射可见光的强度，从而防止了显示图像的饱和。

附加地或替代地，荧光样本104可由荧光混合物形成，该荧光混合物具有降低可见光反射强度的颜色。在一些示例中，荧光混合物包括基材(例如，生物相容性聚合物)，所述基材在固化时对可见光谱的全部或部分是透明的、半透明的和/或吸光的。在另一些示例中，基材为非白色，例如灰色、黑色或任何其它合适的颜色。例如，可以通过将白色树脂和黑色树脂混合以形成基材来获得灰色基材。在一些示例中，白色树脂与黑色树脂的比例在约95％/5％至约75/25％重量的范围内，然而可以使用如可以用于特定的实施方式的任何其他合适的比例。

在一些示例中，用于形成荧光样本104的荧光混合物可以包括一种或多种添加剂，所述添加剂经配置淬灭可见光的镜面反射。例如，荧光混合物可以包括从光学滤光片材料(例如，长通滤光片)获得的光学灰尘。光学灰尘可以通过将光学滤光片材料研磨或粉碎(或其他工艺)成细粉末而获得。光学滤光片材料经配置滤出可见光或具有比荧光成像剂发射的荧光的波长(例如，峰值波长、平均波长等)短的波长的光。光学灰尘可以在固化荧光混合物之前与荧光混合物混合。荧光混合物中可以包括附加的或替代的添加剂，例如吸收剂和/或散射剂。

来自荧光样本104的可见光的镜面反射可以附加地或替代地通过荧光样本104上的光学滤光片材料层进行淬灭。例如，彩色凝胶(也称为彩色滤光片)、长通滤光片或其他透明滤光片膜可以设置在荧光样本104上方的基板102上。光学滤光片材料经配置滤出反射的可见光或具有比荧光成像剂发射的荧光的波长(例如，峰值波长、平均波长等)短的波长的光的部分(或全部)。光学滤光片材料层可以形成在整个基板102上或仅形成在荧光样本104上(例如，在布置有荧光样本104的凹阱的顶部中)。

图1B示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图1B类似于图1A，不同之处在于，在图1B中，基板102包括在基板102的相对端处从基板102突出的突片105。突片105可以与基板102一体形成，或者可以单独形成并附接到基板102。突片105可以由使用者或器械用来抓握荧光评估装置100而不抓握荧光样本104。突片105包括孔107，孔107可用于将荧光评估装置固定在适当位置，例如用缝线，以及用于使用缝线或其他设备从受试者拉出荧光评估装置。虽然图1B示出了两个突片105和两个孔107，但是基板102可以包括任何其它数量的突片105和孔107，诸如一个或多于两个。此外，孔107可以从突片105中省略和/或可以设置在基板102上的其它地方。

图1C示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图1C类似于图1A，不同之处在于，在图1C中，荧光评估装置包括布置在基板102上的附加荧光成像剂的多个附加荧光样本108(例如，附加荧光样本108-1至108-6)。附加荧光样本108的附加荧光成像剂不同于荧光样本104的荧光成像剂。例如，荧光样本104可以包括ICG，而另外的荧光样本108可以包括IR-125。在一些示例中，附加荧光样本108的附加荧光成像剂经配置发射具有与荧光样本104的荧光成像剂发射的荧光的峰值波长不同的峰值波长的荧光。附加地或替代地，附加荧光样本108的附加荧光成像剂经配置通过具有第一波长或不同于经配置激发荧光样本104的荧光成像剂的荧光激发照明的波长或波长范围的波长范围的荧光激发照明来激发。

附加荧光样本108可以以本文中关于荧光样本104所描述的任何方式来布置和配置。虽然图1C示出了荧光评估装置100具有六个附加的荧光样本108，但是荧光评估装置100可以具有如可以用于特定的实施方式的更多或更少的附加的荧光样本。在一些示例中，附加荧光成像剂可以嵌入基板102中与荧光样本104相同的区域中，而不是嵌入与荧光样本104a分离的区域中。

图2A示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图2A类似于图1A，不同之处在于，在图2A中，除了荧光样本104之外，荧光评估装置100还包括荧光成像剂的参考荧光样本202。参考荧光样本202布置在基板102上，并且具有与荧光样本104之一(例如荧光样本104-6)相同浓度的荧光成像剂。参考荧光样本202被布置在基板102上，远离具有相同浓度的荧光样本104。例如，参考荧光样本202和荧光样本104-6被布置在基板102的相对端上。

参考荧光样本202用作与具有相同浓度的荧光样本104进行比较的参考。例如，当荧光评估装置100被来自荧光激发照明源(例如，内窥镜的远端)的荧光激发照明照射时，由荧光样本104-6发射的荧光和由参考荧光样本202发射的荧光应当具有基本上相同的强度。然而，如果参考荧光样本202的位置比荧光样本104-6的位置更远离或更靠近荧光激发照明源，则从荧光样本104-6和参考荧光样本202发射的荧光的强度将不同。结果，远离荧光样本104-6的荧光样本104可能不能可靠地用于评估从场景发射的荧光。因此，荧光样本104-6与参考荧光样本202的比较可以指示荧光评估装置100何时没有正确地定位在场景内。用户可以调整荧光评估装置100的位置(例如，调整保持荧光评估装置100的外科手术器械的位置)，直到来自荧光样本104-6的发射的荧光的强度和来自参考荧光样本202的发射的荧光强度基本相同。

参考荧光样本202可以具有如可以用于特定的实施方式的任何形状和配置。在一些示例中，参考荧光样本202具有与荧光样本104的形状(例如矩形)不同的形状(如三角形)。在荧光样本104各自具有不同形状的替代示例中，参考荧光样本202的形状可以与具有相同浓度的荧光样本104的形状相同。

图2B示出了参考荧光样本202的另一个说明性配置。图2B类似于图2A，不同之处在于，在图2B中参考荧光样本202沿着多个荧光样本104延伸。因此，可以容易地将每个荧光样本104与参考荧光样本202进行比较。参考荧光样本202可以具有与任何一个荧光样本104相同浓度的荧光成像剂。

图3A示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图3A类似于图1A，不同之处在于，图3A中的荧光评估装置100包括布置在基板102上的NIR光样本302。NIR光样本302包括上转换剂，该上转换剂经配置当被NIR光激发时发射可见光(例如红光或绿光)。可以使用任何合适的上转换剂，例如上转换纳米颗粒(例如，镧系元素掺杂的纳米颗粒、半导体纳米颗粒、量子点等)。在一些示例中，上转换剂可以经配置被波长在约785nm至约980nm之间的NIR光激发并发射可见光。因此，当用NIR荧光激发照明照射荧光评估装置100时，NIR光样本302可以可见地显示。以这种方式，可以容易地确认NIR光源的存在和/或NIR光源的功能。

图3B示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图3B类似于图1A，不同之处在于，在图3B中荧光评估装置100包括布置在基板102上的白色表面样本304和黑色表面样本306。白色表面样本304是纯白(或基本上纯白)表面，并且可以包括布置在基板102上或基板102中的任何材料。黑色表面样本306包括纯黑色(或基本上纯黑色)光吸收表面，并且可以包括布置在基板102上的任何材料，例如Vantablack(Surrey NanoSystems，Newhaven，UK)。白色表面样本304和黑色表面样本306可以以任何合适的方式布置在基板102上，例如通过将材料嵌入、涂覆、吸收或粘附在基板102中或基板102上。白色表面样本304和黑色表面样本306可以用于成像设备(例如内窥镜)的校准。例如，校准系统可以测量来自白色表面样本304和黑色表面样本306的反射率，并确定测量的反射率是否与期望的反射率水平匹配。基于测量的反射率，校准系统可以调整图像处理(例如，白平衡)，调整照明源(例如，照明强度、照明光的颜色等)，和/或采取任何其他合适的操作。

图4A示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图4A类似于图1A，不同之处在于，在图4A中，荧光评估装置100还包括沿基板102的边缘布置的多个距离尺度标记402，以形成用于距离测量的标尺404。如图4A所示，标尺404还包括距离参考数字(例如，“1”至“9”)，该距离参考数字指示某些标记402距基板102的左边缘的距离。如图4A所示，标记402基于具有一毫米间隔的度量尺度来布置。然而，标记402可以基于任何其他尺度(例如，英制尺度)并且以任何其他合适的间隔来布置。

在一些示例中，标记402被印刷在基板102上并且在可见光下可见。附加地或替代地，标记402以一系列线的形式以规则间隔在基板102上或基板102中包含荧光成像剂。以这种方式，标尺404在用荧光激发照明照射时可以发出荧光，并且因此即使在场景没有用可见光照射时也可以被观看。荧光成像剂的浓度可以是任何合适的浓度，并且在一些示例中可以类似于具有最高浓度的荧光成像剂浓度的荧光样本104的浓度。

标尺404可以帮助用户(例如，外科医生)测量解剖特征(例如，肿瘤、淋巴结、病变等)的大小，估计场景(例如，患者组织上)的两个独立点之间的距离，和/或确定从内窥镜到组织的距离。此外，在手术图像中具有已知大小的对象也可以帮助检查/确认来自立体重建的深度模型。

图4B示出了图4A所示的荧光评估装置100的替代配置。图4B类似于图4A，不同之处在于，在图4B中，荧光评估装置100包括八个荧光样本104(例如，荧光样本104-1至104-8)，并且荧光样本104具有从“1”到“8”的块号形状，并且每个位于基板102上与主(例如，厘米)标记402的位置相对应的位置。荧光样本104的数字形状的使用通过消除对标尺404上的参考数字的需要而节省了基板102上的空间，并且可以帮助用户记住哪个荧光样本104发射的荧光与从场景发射的荧光最匹配。

上面参考图1A至4B描述的特征中的任何两个或更多个可以组合到单个荧光评估装置中。例如，图5A示出了荧光评估装置100的另一说明性配置，其中荧光样本104、参考荧光样本202、NIR光样品302、白色表面样本304和黑色表面样本306布置在基板102上。将认识到，这些部件可以以任何合适的方式配置和布置在基板102上。图5B示出了荧光评估装置100的另一说明性配置。图5B类似于图5A，不同之处在于，在图5B中，荧光评估装置100还包括附加荧光样本108、参考荧光样本202-1和附加的参考荧光样本202-2。

在荧光评估装置100的替代配置的一些示例中，荧光样本104可以具有相同浓度的荧光成像剂，但是可以以其它方式经配置发射具有不同强度的荧光。例如，荧光样本104可以具有不同的厚度和/或可以在基板102内的不同深度处布置在基板102上，这两者中的一个或两个可以产生不同的荧光强度。

图6A示出了制造荧光评估装置(例如荧光评估装置100)的说明性方法600A。虽然图6A示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图6A中所示的任何步骤。

在步骤602，形成基板(例如，基板102)。步骤602可以以任何合适的方式执行，例如通过成型(例如，注射成型、铸造成型、压缩成型等)、增材制造(例如，3D打印)、减法制造、切割和/或任何其他合适的技术。在一些示例中，可以通过层压相同或不同材料的多层来形成基板。在进一步的示例中，基板的表面可以形成有多个凹阱，其中可以布置多个荧光样本。

在步骤604，将荧光成像剂的多个荧光样本(例如，荧光样本104)布置在基板上。每个荧光样本具有不同浓度的荧光成像剂。步骤604可以以任何合适的方式执行，例如通过在基板的多个不同区域中的每一个中以不同浓度将荧光成像剂嵌入在基板中(例如，通过将不同浓度的荧光混合物添加到先前在基板中形成的凹阱中并固化该荧光混合物)，或者通过将单独形成的荧光瓦片粘贴在先前形成在基板中的凹阱中。

附加地或替代地，步骤604可包括用不同浓度的荧光成像剂掺杂基板，将荧光成像剂涂覆在基板的表面上，将荧光成像剂粘附到基板的表面，并将荧光成像剂吸收到基板中，和/或在基板上层压荧光成像剂层。在一些示例中，多个荧光样本可以布置在多层基板的不同层之间的基板上。在一些示例中，荧光成像剂可被包封在包封剂(例如，表面活性剂、聚合物或分散剂)中。在进一步的示例中，方法600A还可包括将荧光成像剂包封在包封剂中的步骤(未示出)。

图6B展示说明性方法600B。方法600B是方法600A的实施方式，其使用单独形成的荧光瓦片并且配置荧光样本以淬灭来自荧光样本的镜面反射。虽然图6B示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图6B中所示的任何步骤。

在步骤606，基板(例如，基板102)形成有多个凹阱，在凹阱中可以布置多个荧光瓦片。步骤606可以以任何合适的方式执行，包括以本文所述的任何方式(例如，以类似于步骤602的方式)执行。

在步骤608，形成具有荧光成像剂的多个荧光瓦片。每个荧光瓦片具有不同浓度的荧光成像剂。步骤608可以以任何合适的方式执行，包括本文所述的任何方式。在一些示例中，多个荧光瓦片中的每个荧光瓦片是通过将荧光成像剂与期望浓度的液体基材混合以形成荧光混合物，然后固化荧光混合物而形成的。

基材可以是本文所述的任何材料，例如生物相容性聚合物、树脂等。在一些示例中，形成多个荧光瓦片包括将荧光成像剂与具有非白色的基材混合。因此，当荧光混合物固化并布置在基板上以形成荧光样本时，非白色荧光样本淬灭可见光和/或波长短于荧光成像剂发射的荧光峰值波长的光的镜面反射。

除使用非白色基材外，或代替使用非白色基材，形成多个荧光瓦片可以包括在荧光混合物中混合经配置淬灭镜面反射的添加剂。添加剂可以是本文所述的任何添加剂，例如由光学滤光片材料、吸收剂和/或散射剂产生的光学灰尘。

荧光混合物可以以任何合适的方式固化以形成荧光瓦片。在一些示例中，荧光混合物与基板分开固化(例如，通过3D打印、注射成型等)以形成荧光瓦片。然后可以根据需要将荧光瓦片切割成一定尺寸。

在步骤610，在每个荧光瓦片的表面上形成表面不规则部，以淬灭可见光和/或具有比荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光的镜面反射。步骤610可以以任何合适的方式执行，包括本文所述的任何方式。在一些示例中，通过砂磨、喷砂、刮擦和/或蚀刻荧光瓦片的表面来形成表面不规则部。附加地或替代地，荧光瓦片可以自然形成(例如，3D打印或注塑成型)表面不规则部。

在步骤612，将多个荧光瓦片布置在基板的多个凹阱中。步骤612可以以任何合适的方式执行。在一些示例中，可通过摩擦配合、通过粘合剂和/或通过机械手段(例如，卡扣配合)将单独形成的荧光瓦片附接或固定在多个凹阱内。在进一步的示例中，通过在荧光瓦片上方层压一层或在荧光瓦片上方形成框架层以将荧光瓦片保持在凹阱内，将荧光瓦片固定在多个凹阱中。

可以对方法600B进行各种修改。在一些示例中，步骤610可以在步骤612之后执行(例如，在将荧光瓦片布置在基板的凹阱中之后，在多个荧光瓦片中形成表面不规则部)。附加地或替代地，步骤608可与步骤612结合，方法是将荧光混合物添加到基板的凹阱中，并固化凹阱中的荧光混合物。在进一步的修改中，可以省略步骤610。在一些示例中，在每个荧光瓦片上或上方形成光学滤光片材料层。例如，光学滤光片材料层可以沉积在每个荧光瓦片或荧光样本的表面上或附着到每个荧光瓦片或荧光样本的表面。替代地，可以在多个荧光样本上形成光学滤光片材料层并固定到位，例如通过粘合剂或通过光学滤光片材料层上方的框架层固定到位。图7示出了制造荧光评估装置的另一种说明性方法700。虽然图7示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图7中所示的任何步骤。方法700类似于方法600A，不同之处在于方法700包括附加步骤702。

在步骤702，将距离尺度标记(例如，标记402)布置在基板上。步骤702可以以本文所述的任何方式执行，例如印刷、蚀刻、着色或标记。在距离尺度标记包括荧光成像剂的一些示例中，距离尺度标记可以以任何类似于在基板上布置荧光样本的方式布置在基板上。例如，荧光成像剂可以在与距离尺度标记相对应的位置(例如，以规则间隔的一系列线)嵌入基板中或基板上。

图8示出了制造荧光评估装置(例如荧光评估装置100)的另一种说明性方法800。虽然图8示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图8中所示的任何步骤。方法800类似于方法600A，不同之处在于在方法800中用步骤802代替步骤604，并且方法800包括附加步骤804。

在步骤802，将荧光成像剂的多个荧光样本(例如，荧光样本104)布置在基板上。每个荧光样本具有不同浓度的荧光成像剂。多个荧光样本包括具有第一浓度的荧光成像剂的第一荧光样本(例如荧光样本104-6)。

在步骤804，将荧光成像剂的第二荧光样本(例如，参考荧光样本202)远离第一荧光样本布置在基板上。第二荧光样本具有第一浓度的荧光成像剂。第二荧光样本可以以上面关于多个荧光样本描述的任何方式布置在基板上。

图9示出了制造荧光评估装置(例如荧光评估装置100)的另一说明性方法900。虽然图9示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图9中所示的任何步骤。方法900类似于方法600A，不同之处在于方法900包括附加步骤902。

在步骤902，将白色表面样本(例如，白色表面样本304)和/或黑色表面样本(如，黑色表面样本306)布置在基板上。步骤902可以以任何合适的方式执行，例如通过将白色表面样本和/或黑色表面样本嵌入、掺杂、涂覆、涂漆、印刷、分层或粘附在基板中或基板上。

图10示出了制造荧光评估装置(例如荧光评估装置100)的另一说明性方法1000。虽然图10示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图10中所示的任何步骤。方法1000类似于方法600A，不同之处在于方法1000包括附加步骤1002。

在步骤1002，将NIR光样本(例如，NIR光样本302)布置在基板上。所述NIR光样本包括上转换荧光成像剂，所述上转换荧光成像剂经配置当被NIR光激发时发射可见光。步骤1002可以以任何合适的方式进行，例如通过将NIR光样本嵌入、掺杂、涂覆、涂漆、印刷、分层或粘附在基板中或基板上。

图11示出了制造荧光评估装置(例如荧光评估装置100)的另一说明性方法1100。虽然图11示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图11中所示的任何步骤。方法1100类似于方法600A，不同之处在于方法1100包括附加步骤1102。

在步骤1102，将附加荧光成像剂的多个附加荧光样本(例如，荧光样本108)布置在基板上。附加荧光成像剂不同于荧光成像剂，并且每个附加荧光样本具有不同浓度的附加荧光成像剂。多个附加的荧光样本可以以上面关于多个荧光样本描述的任何方式布置在基板上。

将认识到，以上关于方法600A至1100所描述的任何步骤可以被组合以制造本文所描述的荧光评估装置中的任何一个，包括图5A和图5B所示的荧光评估装置100。

本文所述的荧光评估装置(例如，荧光评估装置100)可用于评估从场景发射并由成像设备捕获的荧光。例如，可以在医疗程序期间评估从场景发射的荧光，以估计或评估患者组织中存在的荧光成像剂(例如ICG)的原位浓度和/或估计组织的灌注。还可以评估从场景发射的荧光，以评估成像设备的操作(例如，成像设备对荧光的灵敏度)，确定成像设备的荧光检测效率，和/或校准成像设备。为了便于理解荧光评估装置的各种可能用途，现在将描述说明性成像系统和成像设备。

图12示出了说明性成像系统1200的功能图，其可以根据本文所述的设备、系统和方法来使用以捕获场景的可见光图像和场景的荧光图像。如图所示，成像系统1200包括成像设备1202和控制器1204。成像系统1200可以包括如可以用于特定的实施方式的附加的或替代的部件。例如，成像系统1200可以包括各种光学和/或电信号传输部件(例如，电线、透镜、光纤、扼流电路、波导等)、容纳电线和/或光纤并且经配置互连成像设备1202和控制器1204的电缆等。虽然本文所示和描述的成像系统1200包括与可见光成像系统集成的荧光成像系统，但成像系统1200可以替代地实现为经配置仅捕获场景的荧光图像的独立荧光成像系统。因此，可以省略成像系统1200的仅用于捕获可见光(例如，白光)图像的部件。在一些示例中，独立的荧光成像系统可以与可见光成像系统物理集成，例如通过将荧光成像系统插入内窥镜的辅助端口。

如图12中所示，成像设备1202可以用于捕捉场景的可见光图像和荧光图像。在一些示例中，场景可以包括与身体相关联的区域，在该身体上或身体内正在执行荧光引导的医疗程序(例如，活的人或动物的身体、人或动物尸体、人或生物解剖结构的一部分、从人或动物解剖结构移除的组织、非组织工件、训练模型等)。在其他示例中，场景可以是非医疗场景，例如为了校准或操作估计目的而捕获的场景。如图12中所示，该场景包括患者组织1206和存在于组织1206内的荧光成像剂1208。该场景还可以包括图12中未示出的其他物体，例如荧光评估装置1209(例如，荧光评估装置100)。成像设备1202可以基于由场景处的组织1206和其他物体反射的可见光1210来捕获场景内的组织1206和/或其他物体的可见光图像，并且可以基于由荧光成像剂1208和荧光评估装置1209的一个或多个荧光样本1213发射的荧光1212来捕获荧光图像。

成像设备1202可以由经配置捕获场景的图像的任何合适的设备来实现。在一些示例中，成像设备1202由内窥镜来实现。成像设备1202包括相机头1214、耦接到相机头1214并远离相机头1214延伸的轴1216、图像传感器1218(例如，可见光传感器1218-V和荧光检测传感器1218-F)以及照明通道1220。成像设备1202可以被手动处理和控制(例如，由外科医生对患者执行外科手术程序)。替代地，相机头1214可以耦接到计算机辅助外科手术系统的操纵器臂，并使用机器人和/或远程操作技术进行控制。轴1216的远端可以定位在将由成像设备1202成像的场景处或附近。例如，轴1216的远端可以经由套管插入患者体内。

可见光传感器1218-V经配置检测(例如，捕获、收集、感测或以其他方式获取)从组织1206和包括在场景内的任何物体(例如外科手术器械)反射的可见光1210。如下所述，可见光传感器1218-V可以将检测到的可见光转换为表示一个或多个可见光图像的数据。可见光传感器1218-V可以由任何合适的图像传感器来实现，例如电荷耦合器件(CCD)图像传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等。在一些示例中，如图12所示，可见光传感器1218-V定位在轴1216的远端。替代地，可见光传感器1218-V可以靠近轴1216的近端、在相机头1214内部或在成像设备1202外部(例如，内部控制器1204)。在这些替代配置中，包括在轴1216和/或相机头1214中的光学器件(例如，透镜、光纤等)可以将光从场景传送到可见光传感器1218-V。

荧光检测传感器1218-F经配置检测(例如，捕获、收集、感测或以其他方式获取)由荧光成像剂1208发射的荧光1212。荧光1212可以具有在紫外线、可见光和/或红外区域中的波长。如下所述，荧光检测传感器1218-F可以将检测到的荧光1212转换为表示一个或多个荧光图像的数据。荧光检测传感器1218-F可以由经配置检测荧光1212的任何合适的传感器来实现。合适的传感器可以包括但不限于CCD图像传感器、CMOS图像传感器、基于时间相关单光子计数(TCSPC)的光电探测器(例如，单光子计数探测器、光电倍增管(PMT)、单光子雪崩二极管(SPAD)探测器等)、基于时间门控的光电探测器(例如，增强CCD)、飞行时间传感器、超快扫描相机等。

荧光检测传感器1218-F可以定位在轴1216的远端，或者其可以替代地定位成靠近轴1216的近端、在相机头1214内部或成像设备1202外部(例如，内部控制器1204)。在这些替代配置中，包括在轴1216和/或相机头1214中的光学器件可以将荧光1212从场景传送到荧光检测传感器1218-F。在一些示例中，荧光检测传感器1218-F可以与可见光传感器1218-V共享光学器件。

荧光检测传感器1218-F可以捕获由可见光传感器1218-V捕获的场景的全部或部分的图像。在一些示例中，荧光检测传感器1218-F的视场可以与可见光传感器1218-V相同，但可以略有不同(由于其在轴1216内的位置)而不损失实用性。

在一些示例中，成像设备1202是立体的，在这种情况下，可见光传感器1218-V包括经配置捕获场景的左可见图像和右可见图像的两个传感器。同样，荧光检测传感器1218-F可以包括两个不同的传感器，这两个传感器经配置捕获场景的左荧光图像和右荧光图像。在附加或替代示例中，传感器1218各自经配置捕获可见光图像和荧光图像两者(例如，左传感器1218经配置捕捉左可见光图像与左荧光图像两者，而右传感器1218经配置捕捉右可见光图像与右荧光图像两者)。在另一些示例中，成像设备1202是单视场的，在这种情况下，可见光传感器1218-V和/或荧光检测传感器1218-F经配置分别捕获单个可见光图像和单个荧光图像。

照明通道1220可以由一个或多个光学部件(例如，光纤、光导、透镜等)实现。照明(例如，可见光和/或荧光激发照明(例如NIR光))可以通过照明通道1220提供给场景以照射场景。

控制器1204可以由经配置以控制成像设备1202和/或与成像设备1201接口的硬件和软件的任何适当组合来实现。例如，控制器1204可以至少部分地由包括在计算机辅助外科手术系统中的计算设备来实现。控制器1204包括相机控制单元(CCU)1222和照明源1224(例如可见光照明源1224-V和荧光激发照明源1224-F)。控制器1204可以包括如可以用于特定的实施方式的附加或替代部件。例如，控制器1204可以包括经配置向包括在成像设备1202中的部件提供电力的电路。在一些示例中，CCU 1222和/或照明源1224替代地被包括在成像设备1202中(例如，在相机头1214中)。

CCU 1222可以经配置控制(例如，定义、调整、配置、设置等)图像传感器1218的操作。CCU 1222还可以经配置接收和处理来自图像传感器1218的图像数据。虽然CCU 1222在图12中显示为单个单元，但CCU 1221可以替代地由多个CCU实现，每个CCU经配置控制不同的图像流(例如，可见光图像流、荧光图像流、右侧荧光图像流和左侧图像荧光流等)。

照明源1224可以经配置产生并发射照明1226。照明1226(在本文中也可以称为光)可以通过照明通道1220行进到轴1216的远端，在那里照明1226离开以照射场景。由可见光照明源1224-V产生的照明1226可以包括具有一个或多个颜色分量或连续光谱的光(例如白光)的可见光1226-V。由荧光激发照明源1224-F产生的照明可以包括经配置激发荧光成像剂1208的荧光激发照明1226-F。荧光激发照明1226-F可以包括一个或多个宽带光谱的光，或者可以包括一个或多个离散波长的光。

照明源1224可经配置根据一个或多个可定义(例如，可调)参数(例如，指定波长或波段、波形、强度、频率、脉冲宽度、周期、调制等的参数)进行操作。照明源1224可以由任何合适的设备(例如闪光灯、激光源、激光二极管、发光二极管等)来实现。虽然每个照明源1224被示出为控制器1204中的单个设备，但是每个照明源1220可替代地包括多个照明源，每个照明源经配置产生和发射不同配置的照明。替代地，虽然照明源1224在图12中被示出为多个单元，但是照明源1224可以替代地由经配置发射可见光1226-V和荧光激发照明1226-F两者的单个单元来实现。

为了捕捉场景的一个或多个图像，控制器1204(或任何其他合适的计算设备)可以激活照明源1224和图像传感器1218。当被激活时，照明源1224同时发射照明1226，照明1226经由照明通道1220行进到场景。可见光传感器1218-V检测可见光1210(例如，从场景中的一个或多个表面(例如组织1206)反射的可见光1226-V的部分)，并且荧光检测传感器1218-F检测荧光成像剂1208在被荧光激发照明1226-F激发时发射的荧光1212。

可见光传感器1218-V(和/或包括在成像设备1202中的其他电路)可以将检测到的可见光1210转换为表示场景的一个或多个可见光图像的可见光图像数据1228-V。类似地，荧光检测传感器1218-F(和/或包括在成像设备1202中的其他电路)可以将检测到的荧光1212转换为表示场景的一个或多个荧光图像的荧光图像数据1228-F。图像数据1228(例如可见光图像数据1228-V和荧光图像数据1228-F)可以具有任何合适的格式。

图像数据1228从图像传感器1218发送到CCU 1222。图像数据1228可以通过图像传感器1218和CCU 1222之间的任何合适的通信链路来传输。例如，图像数据1228可以通过被包括在互连成像设备1202和控制器1204的电缆中的导线来传输。附加地或替代地，图像数据1228可以通过一根或多根光纤传输。CCU 1222可以处理(例如，打包和/或格式化)图像数据1228并输出经处理的图像数据1230(例如，对应于可见光图像数据1228-V的经处理的可见光图像数据1230-V和对应于荧光图像数据1228-F的经处理的荧光图像数据1230-F)。CCU1222可以将经处理的图像数据1230发送到图像处理器(未示出)以进行进一步处理。

图像处理器可以由成像系统1200外部的一个或多个计算设备来实现，例如包括在计算机辅助外科手术系统中的一个或者多个计算装置。替代地，图像处理器可以被包括在控制器1204中。图像处理器可以准备经处理的图像数据1230以供一个或多个显示设备显示(例如，以一个或多个静止图像和/或视频内容的形式)。例如，图像处理器可以基于经处理的可见光图像数据1230-V生成多个可见光图像，这些可见光图像可以被顺序输出以形成可见光图像流。可见光图像可以包括全色图像和/或灰度图像。图像处理器还可以基于经处理的荧光图像数据1230-F生成多个荧光图像，这些荧光图像可以被顺序输出以形成荧光图像流。系统1200可以引导一个或多个显示设备然后显示可见光图像流和/或荧光图像流。

在一些示例中，图像处理器可以组合(例如，混合)经处理的可见光图像数据1230-V和经处理的荧光图像数据1230-F以生成多个增强图像，这些增强图像可以被顺序输出以形成用于由一个或多个显示设备显示的增强图像流。增强图像可以显示人工着色的荧光区域(源自经处理的荧光图像数据1230-F)，例如绿色或蓝色，以突出荧光区域。此外，图像处理器可以经配置以选择性地将增益应用于荧光图像，以调整(例如，增加或减少)荧光区域的照明强度。成像系统1200可以引导一个或多个显示设备显示增强图像流。

在一些示例中，图像处理器可以根据一个或多个可定义(例如，可调整)的参数进行操作。例如，图像处理器可以经配置设置荧光区域的颜色，执行白平衡，校正经处理的图像数据1230，以及执行其他类似的操作。

如前所述，荧光评估装置(例如，荧光评估装置1209)可以在医疗程序中用于评估由场景中存在的荧光成像剂(例如荧光成像剂1208)发射并由成像设备(例如，成像设备1202)捕获的荧光(例如荧光1212)。在一些情景下，用户(例如外科医生或麻醉师)可能希望知道患者组织中荧光成像剂的浓度。如现在将要解释的，可以借助于荧光评估装置来评估检测到的荧光，以估计患者组织中存在的荧光成像剂(例如ICG)的原位浓度。

图13示出了由成像设备(例如，成像设备1202)捕获的说明性增强图像1300，其中用荧光图像增强可见光图像(例如，黑白图像)。增强图像1300描绘了当用可见光和荧光激发照明照射场景时包括组织1302和荧光评估装置1304的场景。虽然参考增强图像1300描述了原位荧光成像剂浓度的估计，但也可以替代地使用荧光图像(例如，仅基于检测到的荧光而非可见光生成的图像)进行估计。

荧光评估装置1304被示为依靠在组织1302上，但荧光评估装置130也可以替代地由用户或手术器械(例如，连接到计算机辅助外科手术系统操纵器臂的外科手术器械)持有。如图所示，荧光评估装置1304包括荧光成像剂的多个荧光样本1306(例如，荧光样本1306-1至1306-6)和荧光成像剂的参考荧光样本1308。然而，荧光评估装置1304可以通过本文所述的任何其它荧光评估装置来实现。荧光样本1306和参考荧光样本1308基于荧光激发照明而发射荧光。由每个荧光样本1306和参考荧光样本1308发射的荧光的强度基于每个荧光样本1306和参考荧光样本1308中的荧光成像剂的浓度而变化。从荧光样本1306-1到荧光样本1306-6，按浓度增加的顺序排列荧光样本1306。参考荧光样本1308可以具有与荧光样本1306-6相同浓度的荧光成像剂。

增强图像1300还示出了用于评估的目标区域1310(由左右交叉影线指示)。目标区域1310是组织1302的区域，其包括基于荧光激发照明发射荧光的荧光成像剂。从目标区域1310发射的荧光的强度基于目标区域1310中的荧光成像剂的浓度。由荧光样本1306、参考荧光样本1308和目标区域1310发射的荧光由成像设备检测，并且可以在增强图像1300中被伪着色以突出荧光区域。

在估计目标区域1310中荧光成像剂的原位浓度之前，用户可以通过将从荧光样本1306-6发射的荧光强度与从参考荧光样本1308发射的荧光的强度进行比较来确认荧光评估装置1304的正确定位。如果强度基本上相同，则用户可以假设荧光评估装置1304被正确地定位，并且从荧光样本1306发射的荧光不受荧光样本1306和荧光激发照明源(例如成像设备的远端)之间的距离变化的影响。然而，如果强度不同，则用户可以容易地确定应当进行荧光评估装置1304的调整，并进行适当的调整。

为了估计荧光成像剂在目标区域1310中的原位浓度，用户可以将来自目标区域1310的荧光强度与来自荧光样本1306的荧光强度进行比较。基于该比较，用户可以识别具有与来自目标区域1310的荧光强度相对应(例如，基本上相同)的荧光强度的特定荧光样本1306。例如，用户可以基于增强图像1300确定从目标区域1310发射的荧光与从荧光样本1306-5发射的荧光更紧密地对应。因此，用户可以确定目标区域1310中的荧光成像剂的浓度相对较高。

在上述示例中，荧光评估装置1304提供荧光成像剂的原位浓度的相对估计。在其他示例中，荧光样本1306-5中的荧光成像剂的浓度可以是已知的(例如，打印在荧光评估装置1304上，提供有用于荧光评估装置1304的指令单，存储在计算设备的存储器中并且用户可访问等)。因此，用户可能能够基于荧光样本1306-5中的荧光成像剂的已知浓度来估计目标区域1310中的荧光成像剂的原位浓度的值。

在一些情景中，用户(例如外科医生)也可能希望估计场景中组织区域中的灌注(例如血流)。例如，可以通过切除肿瘤，然后通过肠吻合术切除肠道来治疗结肠癌。然而，如果吻合不能正确地愈合，吻合可能会泄漏，患者可能会发展为败血症。在外科手术程序中估计组织中的组织灌注可能有助于确定吻合是否成功以及组织是否有可能愈合。

如现在将要描述的，从组织发射的荧光可以借助于荧光评估装置评估，以估计灌注。荧光评估装置允许用户通过将来自目标区域的荧光与来自具有健康灌注的参考区域的荧光进行比较来快速且准确地确定组织的目标区域具有健康灌注还是不良灌注。

图14示出了可用于组织灌注的体内估计的说明性增强图像1400。虽然参考增强图像1400描述了体内组织灌注的估计，但也可以替代地使用荧光图像进行估计。图14类似于图13，不同之处在于，在图14中增强图像1400还示出了与目标区域1310相邻的参考区域1402(由左右交叉影线指示)。参考区域1402是组织1302的另一区域，并且可以由用户识别和选择为具有健康灌注的组织1302区域。例如，参考区域1402可以是位于目标区域1310上游(在动脉血流方向上)的结肠的一部分。目标区域1310可以是位于参考区域1402下游(在动脉血流方向上)的结肠的另一部分。在替代示例中，参考区域1402和目标区域1310彼此不相邻或不连接。

参考区域1402还包括基于荧光激发照明发射荧光的荧光成像剂。从参考区域1402发射的荧光的强度基于参考区域1402中荧光成像剂的浓度。由参考区域1402发射的荧光由成像设备检测，并且可以在增强图像1400中被伪着色以突出荧光区域。

在估计目标区域1310的体内灌注之前，如上所述，荧光评估装置1304的位置也可以适当地确认和调整。

为了估计目标区域1310的体内灌注，用户可以将来自目标区域1310的荧光强度与来自荧光样本1306的荧光强度进行比较。基于该比较，用户可以识别具有与来自目标区域1310的荧光强度相对应的荧光强度的特定荧光样本1306。用户还可以将来自参考区域1402的荧光强度与来自荧光样本1306的荧光强度进行比较。基于该比较，用户可以识别具有与来自参考区域1402的荧光强度相对应的荧光强度的另一特定荧光样本1306。然后，用户可以通过将对应于目标区域1310的识别的荧光样本1306与对应于参考区域1402的识别的荧光样本1306进行比较来估计目标区域1312的灌注。

为了说明，用户可以基于增强图像1400确定从目标区域1310发射的荧光与从荧光样本1306-5发射的荧光更紧密地对应。如果用户基于增强图像1400确定从参考区域1402发射的荧光与从荧光样本1306-4、1306-5或1306-6发射的荧光更紧密地对应，则用户可以确定目标区域1310具有健康灌注。另一方面，如果用户基于增强图像1400确定从参考区域1402发射的荧光与从荧光样本1306-1、1306-2或1306-3发射的荧光更紧密地对应，则用户可以确定目标区域1310具有不良灌注。

在上述示例中，荧光评估装置1304用作评估从场景发射的荧光的客观参考标准。使用荧光评估装置1304作为参考标准使得用户能够快速且容易地估计荧光成像剂的原位浓度和/或估计体内组织灌注。

在一些示例中，荧光评估装置1304可以与经配置自动评估从场景发射的荧光的计算系统结合使用。例如，荧光成像剂浓度的原位估计和/或组织灌注的体内估计可以通过荧光评估系统自动执行。

图15示出了说明性荧光评估系统1500(系统1500)，其可以经配置借助荧光评估装置评估从场景发射的荧光。系统1500可以被包括在本文所述的任何外科手术系统或其他计算系统中、由本文所述的任何外科手术系统或其他计算系统实现或连接到本文所述的任何外科手术系统或其他计算系统。例如，系统1500可以由计算机辅助外科手术系统来实现。作为另一示例，系统1500可以由通信地耦接到计算机辅助外科手术系统的独立计算系统来实现。

如图所示，系统1500包括但不限于选择性地且通信地彼此耦接的存储器1502和处理器1504。存储器1502和处理器1504可以各自包括硬件和/或软件部件(例如，处理器、存储器、通信接口、存储在存储器中用于由处理器执行的指令等)或由该硬件和/或者软件部件实现。例如，存储器1502与处理器1504可以由计算机辅助外科手术系统中的任何部件实现。在一些示例中，存储器1502和处理器1504可以分布在多个设备和/或多个位置之间，如可以用于特定的实施方式。

存储器1502可以维护(例如，存储)处理器1504用来执行本文所描述的任何操作的可执行数据。例如，存储器1502可以存储指令1506，指令1506可以由处理器1504执行以执行本文所述的任何操作。指令1506可以由任何合适的应用程序、软件、代码和/或其他可执行数据实例来实现。存储器1502还可以维护由处理器1504接收、生成、管理、使用和/或发送的任何数据。

处理器1504可以经配置执行(例如，执行存储在存储器1502中的指令1506以执行)与评估来自场景的荧光相关联的各种操作，例如估计荧光成像剂的原位浓度、估计体内组织灌注、估计成像设备的荧光成像模式的操作以及校准成像设备。这里描述了可以由处理器1504执行的操作。在下面的描述中，对由系统1500执行的操作的任何参考可以被理解为由系统1500的处理器1504执行。

在一些示例中，系统1500可以经配置自动识别特定的荧光样本(例如，对应于感兴趣的特定区域(例如，目标区域1310或参考区域1402)的荧光样本1306)。为此，系统1500可以获得表示包括荧光评估装置1304的场景的图像(例如，增强图像1300或1400)的图像数据(例如，图像数据1228或图像数据1230)。图像数据可以包括代表荧光图像的荧光图像数据(例如，荧光图像数据1228-F或经处理的荧光图像数据1230-F)或代表增强图像的增强图像数据(如，可见光图像数据和荧光图像数据的组合)。

系统1500可以基于图像数据来识别感兴趣区域。系统1500可以以任何合适的方式识别感兴趣区域，例如通过分割图像数据。可以执行任何合适的图像分割技术。在一些示例中，系统1500可以基于图像分割并且基于指示所执行的外科手术程序的类型和/或外科手术程序的感兴趣的特定解剖特征的外科手术程序数据来自动识别感兴趣区域。附加地或替代地，系统1500可基于指示感兴趣区域的用户输入来识别感兴趣区域。例如，参考图13，用户可以在增强图像1300中的目标区域1310上放置基准标记，或者在目标区域1310周围绘制边界。可以使用任何其他合适的输入来识别感兴趣区域。基于用户输入和图像分割，系统1500可以识别感兴趣的特定区域。

系统1500还可以在图像中识别荧光评估装置的每个荧光样本。系统1500可以以任何合适的方式识别每个荧光样本。在一些示例中，系统1500可以基于图像的分割来识别每个荧光样本。在一些实施例中，荧光样本可以各自具有经配置用于在图像分割期间进行检测和识别的独特图案或形状。在附加或替代示例中，系统1500可以以类似于基于用户输入识别感兴趣区域的方式，基于用户输入来识别每个荧光样本。

系统1500可以确定来自感兴趣区域和来自每个荧光样本的检测到的荧光的强度水平。系统1500可以以任何合适的方式确定检测到的荧光的强度。例如，系统1500可以基于成像设备(例如，成像设备1202)的检测结果和/或基于由成像设备生成的荧光图像数据(例如，荧光图像数据1228-F或经处理的荧光图像数据1230-F)来确定强度。系统1500然后可以比较感兴趣区域和每个荧光样本的荧光强度水平，以识别对应于感兴趣区域的特定荧光样本。

系统1500可以指示与感兴趣区域相对应的特定荧光样本。例如，系统1500可以更新图像以将特定荧光样本(以及可选地，感兴趣区域)的伪着色改变为不同于其他荧光样本，在特定荧光样本上显示标记或指示符，和/或执行任何其他合适的通知操作(例如，提供视觉或文本消息等)。

对应于感兴趣区域的荧光样本的自动检测可以用于估计目标区域中荧光成像剂的原位浓度。例如，系统1500可以基于被识别为对应于目标区域的特定荧光样本来确定与特定荧光样本相关联的荧光成像剂浓度。例如，系统1500可以访问(例如，从本地存储器或从远程计算系统)表示与荧光评估装置1304的每个荧光样本1306相关联的浓度的浓度数据。系统1500然后可以提供浓度数据以供显示，例如在增强图像1300(或一些其他显示设备或显示窗口)中。

在刚刚描述的示例中，检测到的荧光的强度水平被认为仅基于荧光成像剂的原位浓度。然而，在实践中，检测到的荧光的强度水平还可以取决于各种其他参数，例如患者年龄、性别、体重、疾病状态和心脏状况(例如心率)，以及从内窥镜到组织和到荧光评估装置的距离。因此，系统1500可以经配置基于一个或多个附加参数来确定荧光成像剂的原位浓度。例如，系统1500可以(例如，通过用户输入和/或从本地存储器或远程计算系统)获得患者数据和/或手术会话数据(例如，指示内窥镜相对于组织和/或荧光评估装置的位置的数据)，并将该数据应用于基于各种参数对荧光成像剂的原位浓度进行建模的模型。

对应于感兴趣区域的荧光样本的自动检测也可以用于体内组织灌注的估计。例如，系统1500可以确定被识别为与目标区域相对应的特定荧光样本是否与被识别为对应于参考区域的特定荧光样本相对应。例如，如果目标荧光样本和参考目标样本是相同的荧光样本，则它们可以彼此对应(例如，如果系统1500确定荧光样本1306-5对应于目标区域1310和参考区域1402)。在另一些示例中，如果对应于目标区域的荧光样本具有与对应于参考区域的荧光样本相同或更高的浓度(例如，如果系统1500确定荧光样本1306-6对应于目标区域1310并且荧光样本1306-5对应于参考区域1402)，则荧光样本彼此对应。在又一示例中，如果荧光样本在彼此的一个荧光样本内(例如，如果系统1500确定荧光样本1306-4对应于目标区域1310并且荧光样本1306-5对应于参考区域1402)，则荧光样本彼此对应。

系统1500可以经配置向用户指示目标区域是否具有健康灌注。例如，如果系统1500确定目标区域不具有健康灌注，则系统1500可以更新图像(例如，增强图像1400)以将目标区域的伪着色改变为不同于参考区域，显示警告图标或消息，和/或执行任何其他合适的通知操作。

在一些示例中，荧光评估装置(例如，荧光评估装置100)可以用作在医疗程序中使用成像设备之前对成像设备(例如，成像设备1202)的荧光成像模式进行操作估计的客观参考标准。例如，荧光评估装置可以定位在离成像设备系统的远端的已知距离处。荧光评估装置可以手动定位在已知距离处，或者系统1500可以经配置例如基于3D深度图、飞行时间传感器等自动确定距离。系统1500可以引导成像设备用荧光激发照明照射荧光评估装置，并捕获荧光评估装置的图像(例如，荧光图像或增强图像)。

基于所捕获的图像，系统1500可以确定由一个或多个荧光样本发射并由成像设备检测到的荧光是否与预定的(例如，已知的或预期的)荧光信号相对应。例如系统1500可以确定来自每个荧光样本的检测到的荧光的强度水平是否对应于预定强度水平(例如，当检测到的强度水平在预定容限内与预定强度水平匹配时、当检测出的强度水平超过预定强度水平时，等等)。预期荧光信号作为校准数据存储在本地存储器(例如存储器1502)或远程计算设备(例如远程服务器)中。

如果系统1500确定检测到的荧光与预定的荧光信号相对应，则系统1500可以确认成像设备的荧光成像模式的操作正在正确操作。系统1500可以向用户提供通知(例如，通过连接到成像设备的显示设备)和/或存储指示荧光成像模式的正确操作的确认的操作估计数据。然而，如果系统1500确定检测到的荧光与预定荧光信号不对应，则系统1500可以确定成像设备的荧光成像模式没有正确操作。因此，在一些示例中，系统1500可以向用户提供通知(例如，通过连接到成像设备的显示设备)和/或存储指示荧光成像模式没有正确操作的操作估计数据。在附加或替代示例中，系统1500可以禁用成像设备的荧光成像模式。

在一些示例中，系统1500可以调整成像设备的一个或多个操作参数，直到系统1500确定荧光成像模式正确操作为止。例如，系统1500可以调整荧光激发照明源的强度和/或波长，调整施加到检测到的荧光信号的增益，和/或执行经配置使荧光成像模式进入正确操作的任何其他合适的操作。以这种方式，系统1500可以经配置使用荧光评估装置来校准成像设备的荧光成像模式。

荧光成像模式估计提供对成像设备整体(例如，荧光激发照明源与成像传感器一起)的估计。在一些示例中，系统1500可以测量荧光激发照明的强度(例如，使用监视器光电二极管等)，并根据需要校正检测到的荧光信号和/或调整荧光激发照明，以在标准条件下测量荧光信号。因此，系统1500还可以测量和确定成像传感器对荧光的灵敏度。

在一些示例中，系统1500还可以经配置使用荧光评估装置来估计和/或校准成像设备的可见光成像模式。例如，系统1500可以测量来自荧光评估装置的白色表面样本和/或黑色表面样本的反射光强度。基于检测到的可见光信号，系统1500可以确定成像设备的可见光操作模式是否正确操作。如果系统1500确定可见光操作模式正在正确操作，则系统1500可以向用户提供通知(例如，通过连接到成像设备的显示设备)和/或存储指示可见光成像模式的正确操作的确认的操作估计数据。然而，如果系统1500确定成像设备的可见光成像模式没有正确操作，则系统1500可以向用户提供通知(例如，通过连接到成像设备的显示设备)和/或存储指示可见光成像方式没有正确操作的操作估计数据。在附加或替代示例中，系统1500可以禁用成像设备的可见光成像模式。

在一些示例中，系统1500可以调整成像设备的一个或多个操作参数，直到系统1500确定可见光成像模式正确操作为止。例如，系统1500可以调整可见光照明的强度和/或波长(或波段)，调整施加到检测到的可见光信号的增益，执行白平衡，和/或执行经配置使可见光成像模式进入正确操作的任何其他合适的操作。以这种方式，系统1500可以经配置使用荧光评估装置来校准成像设备的可见光成像模式。

荧光评估装置(例如荧光评估装置100)也可以用作比较两个或更多个成像设备的荧光成像的客观参考标准。例如，相同的荧光评估装置可以在相同的条件下由两个或更多个不同的成像设备成像。系统1500可以基于由每个成像系统检测到的荧光信号来确定每个检测到的荧光信号相对于(一个或多个)其它成像设备的检测到荧光信号的强度。系统1500然后可以(例如，通过显示设备)提供指示成像设备的相对荧光强度的信息。

在一些示例中，成像系统(例如，成像系统1200)连接到外科手术系统、集成到外科手术系统中或由外科手术系统实现。例如，成像系统可以连接到、集成到利用机器人和/或远程操作技术来执行外科手术程序(例如，微创外科手术程序)的计算机辅助外科手术系统或由该系统来实现。

图16示出了说明性的计算机辅助外科手术系统1600(外科手术系统1600)。如图所示，外科手术系统1600可以包括彼此通信耦接的操纵系统1602、用户控制系统1604和辅助系统1606。外科手术团队可以利用外科手术系统1600对患者1608进行计算机辅助外科手术程序。如图所示，外科手术团队可以包括外科医生1610-1、助理1610-2、护士1610-3和麻醉师1610-4，所有这些可以统称为外科手术团队成员1610。附加的或替代的外科手术团队成员可以在外科手术会话期间出现，如可以用于特定的实施方式。

虽然图16示出了正在进行的微创外科手术程序，但是应当理解，外科手术系统1600可以类似地用于执行开放式外科手术程序或其他类型的外科手术程序，这些外科手术程序可以类似地受益于外科手术系统的准确性和便利性。此外，将理解的是，可以采用外科手术系统1600的整个外科手术会话不仅可以包括外科手术程序的操作阶段(如图16所示)，还可以包括外科手术程序的术前、术后和/或其他合适的阶段。外科手术程序可以包括对患者使用手动和/或器械技术来调查或治疗患者的身体状况的任何程序。

如图16所示，操纵系统1602可以包括多个操纵器臂1612(例如，操纵器臂1612-1至1612-4)，多个外科手术器械可以耦接到所述多个操纵器臂1612。每个手术器械可以由可以用于对患者1608进行计算机辅助外科手术程序(例如通过至少部分地插入患者1608中并被操纵以对患者1608执行计算机辅助外科手术程序)的任何合适的手术工具(例如，具有组织相互作用功能的工具)、医疗工具、成像设备(例如，内窥镜)、感测器械(例如，力感测手术器械)、诊断器械等实现。尽管操纵系统1602在本文中被描绘和描述为包括四个操纵器臂1612，但是将认识到，操纵系统1601可以仅包括如可以用于特定的实施方式的单个操纵器臂1612或任何其它数量的操纵器臂。

在一些示例中，连接到操纵器臂1612的外科手术器械可以抓握荧光评估装置(例如，荧光评估装置100)，并例如通过套管将荧光评估装置插入患者体内。此外，连接到另一个操纵器臂的成像设备(例如，成像设备1202)可以被插入患者体内，并且可以在患者体内的场景处捕获荧光评估装置的图像。

操纵器臂1612和/或附接到操纵器臂1612的外科手术器械可以包括用于生成原始(例如，未校正的)运动学信息的一个或多个位移换能器、取向传感器和/或位置传感器。手术系统1600的一个或多个部件可以经配置使用运动学信息来跟踪(例如，确定)和/或控制手术器械的(位置和取向)。

用户控制系统1604可以经配置便于外科医生1610-1控制操纵器臂1612和附接到操纵器臂1612的外科手术器械。例如，外科医生1610-1可以与用户控制系统1604交互以远程移动或操纵操纵器臂1612和外科手术器械。为此，用户控制系统1604可以向外科医生1610-1提供由成像系统(例如，成像系统1200)捕获的与患者1608相关联的手术区域的图像(例如，高清晰度3D图像、增强医学图像(例如增强图像1300或1400)等)。在某些示例中，用户控制系统1604可以包括具有两个显示器的立体观看器，外科医生1610-1可以在两个显示器上观看与患者1608相关联并且由立体成像系统生成的手术区域的立体图像。外科医生1610-1可以使用附接到操纵器臂1612的一个或多个外科手术器械利用图像来执行一个或多个程序。

为了便于控制手术器械，用户控制系统1604可以包括一组主控制器。这些主控制器可以由外科医生1610-1操纵以控制外科手术器械的移动(例如，通过利用机器人和/或远程操作技术)。主控制器可以经配置检测外科医生1610-1的手、手腕和手指的各种各样的运动。以这种方式，外科医生1610-1可以使用一个或多个外科手术器械直观地执行程序。

辅助系统1606可以包括一个或多个计算设备，该计算设备经配置执行外科手术系统1600的主要处理操作。在这样的配置中，辅助系统1606中包括的一个或多个计算设备可以控制和/或协调由外科手术系统1600的各种其他部件(例如，操纵系统1602和用户控制系统1604)执行的操作。例如，包括在用户控制系统1604中的计算设备可以通过包括在辅助系统1606中的一个或多个计算设备向操纵系统1602发送指令。作为另一示例，辅助系统1606可以从操纵系统1602接收并处理表示由附接到操纵器臂1612之一的成像设备捕获的图像的图像数据。

在一些示例中，辅助系统1606可以经配置向可能无法访问在用户控制系统1604处提供给外科医生1610-1的图像的外科手术团队成员1610呈现视觉内容。为此，辅助系统1606可以包括显示监视器1614，其经配置显示一个或多个用户界面，例如手术区域的图像(例如，2D图像、合成医学图像等)、与患者1608和/或外科手术程序相关联的信息和/或如可以用于特定的实施方式的任何其他视觉内容。例如，显示监视器1614可以显示手术区域的图像以及与该图像同时显示的附加内容(例如，图形内容、上下文信息等)。在一些实施例中，显示监视器1614由触摸屏显示器实现，外科手术团队成员1610可以与触摸屏显示器交互(例如通过触摸手势)以向外科手术系统1600提供用户输入。

操纵系统1602、用户控制系统1604和辅助系统1606可以以任何合适的方式彼此通信耦接。例如，如图16所示，操纵系统1602、用户控制系统1604和辅助系统1606可以通过控制线1616进行通信耦接，控制线可以表示如可以用于特定的实施方式的任何有线或无线通信链路。为此，操纵系统1602、用户控制系统1604和辅助系统1606中的每一个可以包括一个或多个有线或无线通信接口，例如一个或多个局域网接口、Wi-Fi网络接口、蜂窝接口等。

图17示出了说明性方法1700。虽然图17示出了根据一个实施例的步骤，但是其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图17中所示的任何步骤。图17中所示的一个或多个步骤可以由用户(例如，外科手术团队成员1610)和/或由系统1500、其中包括的任何部件和/或其任何实施方式来执行。

在步骤1702中，将荧光成像剂施用于身体。步骤1702可以以任何合适的方式执行。例如，荧光成像剂(例如，ICG)可以通过静脉施用给患者。

在步骤1704中，将荧光评估装置(例如，荧光评估装置100)定位在身体内的场景处，并与医疗程序(例如荧光引导的医疗程序、外科手术程序等)相关联。荧光评估装置包括基板和荧光成像剂的等效物的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在基板上并且具有不同浓度的荧光成像剂的等效物。步骤1704可以以任何合适的方式执行，包括本文所述的任何方式。例如，荧光评估装置可以通过套管插入身体中。此外，荧光评估装置可以与耦接到计算机辅助外科手术系统的外科手术器械(例如，耦接到手术系统1600的操纵器臂1612的抓握器械)一起定位在场景处。用户可以操作用户控制系统(例如，操纵用户控制系统1604的一组主控制器)来控制手术器械的移动，从而将荧光评估装置定位在场景处。

在步骤1706中，当荧光评估装置定位在场景处时，可以用荧光激发照明来照射场景。步骤1706可以以任何合适的方式执行，包括本文所述的任何方式。例如，用户可以激活成像系统(例如，成像系统1200)的荧光成像模式，以利用荧光激发照明来照射场景。附加地或替代地，用户可以控制成像设备(例如内窥镜)在场景处的位置，以将成像设备发出的荧光激发照明引导至荧光评估装置和荧光成像剂存在的组织。

在方法1700的说明性实施方式中，荧光评估装置在场景处的定位可以包括将荧光评估装置定位在场景处的吻合的第一侧上的组织的第一区域附近。在方法1700的实施方式中，用户(例如，外科医生)可以使用荧光评估装置来视觉估计存在于组织的第一区域处的荧光成像剂的浓度。在一些示例中，荧光评估装置也可以在场景处的吻合的第二侧上的组织的第二区域附近重新定位。以这种方式，用户可以使用荧光评估装置来视觉估计组织的第一区域和/或组织的第二区域的灌注。

在一些示例中，可以根据本文所述的原理来提供存储计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质。当由计算设备的处理器执行指令时，指令可以引导处理器和/或计算设备执行一个或多个操作，包括本文所述的一个或多个操作。可以使用各种已知的计算机可读介质中的任何一种来存储和/或传输这样的指令。

本文所指的非暂时性计算机可读介质可以包括参与提供可以由计算设备(例如，由计算设备的处理器)读取和/或执行的数据(例如，指令)的任何非暂时性存储介质。例如，非暂时性计算机可读介质可以包括但不限于非易失性存储介质和/或易失性存储器介质的任何组合。合适的非易失性存储介质包括但不限于只读存储器、闪存、固态驱动器、磁存储设备(例如硬盘、软盘、磁带等)、铁电随机存取存储器(RAM)和光盘(例如光碟、数字视频光盘、蓝光光盘等)。适当的易失性存储介质包括但不限于RAM(例如动态RAM)。

图18示出了可以被具体配置以执行本文所述的一个或多个过程的说明性计算设备1800。如图18所示，计算设备1800可以包括通过通信基础设施1810彼此通信连接的通信接口1802、处理器1804、存储器1806和输入/输出(I/O)模块1808。尽管图18中示出了说明性计算设备1800，但图18中所示的部件并不旨在是限制性的。在另一些实施例中可以使用附加的或替代的部件。现在将更详细地描述图18中所示的计算设备1800的部件。

通信接口1802可以经配置与一个或多个计算设备进行通信。通信接口1802的示例包括但不限于有线网络接口(诸如网络接口卡)、无线网络接口(例如无线网络接口卡等)、调制解调器、音频/视频连接以及任何其他合适的接口。

处理器1804通常表示能够处理数据和/或解释、执行和/或引导本文描述的一个或多个指令、过程和/或操作的执行的任何类型或形式的处理单元。处理器1804可以通过执行存储在存储器1806中的计算机可执行指令1812(例如，应用程序、软件、代码和/或其他可执行数据实例)来执行操作。

存储器1806可以包括一个或多个数据存储介质、设备或配置，并且可以采用数据存储介质和/或设备的任何类型、形式和组合。例如，存储器1806可以包括但不限于本文所述的非易失性介质和/或易失性介质的任何组合。电子数据(包括本文描述的数据)可以临时和/或永久存储在存储器1806中。例如，代表经配置引导处理器1804执行本文所述的任何操作的计算机可执行指令1812的数据可以存储在存储器1806内。在一些示例中，数据可以被布置在驻留在存储器1806内的一个或多个数据库中。

I/O模块1808可以包括经配置接收用户输入并提供用户输出的一个或多个I/O模块。一个或多个I/O模块可以用于接收单个虚拟体验的输入。I/O模块1808可以包括支持输入和输出能力的任何硬件、固件、软件或其组合。例如，I/O模块1808可以包括用于捕捉用户输入的硬件和/或软件，包括但不限于键盘或小键盘、触摸屏部件(例如，触摸屏显示器)、接收器(例如，RF或IR接收器)、运动传感器和/或一个或多个输入按钮。

I/O模块1808可以包括用于向用户呈现输出的一个或多个设备，包括但不限于图形引擎、显示器(例如，显示屏)、一个或多个输出驱动器(例如，显示器驱动器)、一个或多个音频扬声器和一个或多个音频驱动器。在某些实施例中，I/O模块1808经配置向显示器提供图形数据以呈现给用户。图形数据可以代表一个或多个图形用户界面和/或如可以用于特定的实施方式的任何其他图形内容。

在一些示例中，本文描述的任何系统、计算设备和/或其他部件都可以由计算设备1800来实现。例如，处理器1504可以由处理器1804实现，并且存储器1502可以由存储器1806实现。

Claims (55)

1.一种荧光评估装置，包括：

基板，所述基板经配置通过内径在约5毫米(mm)和约30毫米之间的通道插入身体中；和

荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上并且具有不同浓度的所述荧光成像剂。

2.根据权利要求1所述的荧光评估装置，其中，所述多个荧光样本以所述荧光成像剂的浓度增加的顺序布置在所述基板上。

3.根据权利要求1或2所述的荧光评估装置，其中：

所述多个荧光样本中的第一荧光样本具有第一浓度的所述荧光成像剂；

所述荧光评估装置还包括所述荧光成像剂的第二荧光样本；

所述第二荧光样本具有所述第一浓度的所述荧光成像剂；和

所述第二荧光样本远离所述第一荧光样本被布置在所述基板上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的荧光评估装置，其中所述多个荧光样本中的每个荧光样本包括嵌入所述基板的不同区域中的所述荧光成像剂。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的荧光评估装置，其中所述荧光成像剂包括吲哚菁绿(ICG)、IR-125或量子点中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的荧光评估装置，其中：

所述荧光成像剂经配置通过波长在约750nm和约810nm之间的荧光激发照明来激发；和

所述荧光成像剂经配置响应于荧光激发照明的激发而发射在约800nm至约850nm之间的波长处具有峰值强度的荧光。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的荧光评估装置，其中所述荧光成像剂被包封在表面活性剂、聚合物或分散剂中的一种或多种中。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的荧光评估装置，其中所述基板是柔性的。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的荧光评估装置，其中所述基板对近红外光基本透明。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的荧光评估装置，其中所述多个荧光样本中的每个荧光样本包括表面不规则部。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的荧光评估装置，其中所述多个荧光样本中的每个荧光样本包括来自光学滤光片材料的光学灰尘，所述光学滤光片材料经配置过滤具有比由所述荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的荧光评估装置，进一步包括布置在所述基板上的距离尺度标记。

13.根据权利要求12所述的荧光评估装置，其中所述距离尺度标记包括所述荧光成像剂。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的荧光评估装置，进一步包括布置在所述基板上的白色表面样本或布置在所述基板上的黑色表面样本中的一个或多个。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的荧光评估装置，进一步包括布置在所述基板上的近红外(NIR)光样本，并且包括上转换荧光成像剂，所述上转换荧光成像剂经配置在被NIR光激发时发射可见光。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的荧光评估装置，进一步包括与所述荧光成像剂不同的附加荧光成像剂的多个附加荧光样本，每个附加荧光样本被布置在所述基板上并且具有不同浓度的所述附加荧光成像剂。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的荧光评估装置，其中所述通道包括内径在约5mm和约12mm之间的套管。

18.根据权利要求1-16中任一项所述的荧光评估装置，其中所述通道包括内径在约5mm和约8mm之间的套管。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的荧光评估装置，其中所述基板的宽度小于约8mm。

20.一种荧光评估装置，包括：

基板；和

荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上，并且包括：

不同浓度的所述荧光成像剂；和

表面不规则部，其经配置淬灭具有比所述荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光的镜面反射。

21.一种荧光评估装置，包括：

基板；和

荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上，并且包括：

不同浓度的所述荧光成像剂；和

非白色基材或来自与所述荧光成像剂混合的光学滤光片材料的光学灰尘中的至少一种，所述光学滤光片材料经配置过滤具有比由所述荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光。

22.一种荧光评估装置，包括：

基板；

荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上并且包括不同浓度的所述荧光成像剂；和

在所述多个荧光样本上的一层光学滤光片材料，所述光学滤光片材料经配置过滤具有比由所述荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光。

23.一种系统，包括：

荧光评估装置，所述荧光评估装置包括：

基板；和

荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上并且具有不同浓度的所述荧光成像剂；

成像设备，所述成像设备经配置：

用荧光激发照明照射身体内的场景，所述场景包括所述荧光评估装置和组织；

检测从所述多个荧光样本发射的荧光；和

检测从所述组织的一个区域发射的荧光；和

显示设备，所述显示设备经配置显示所述场景的图像，所述图像示出从所述多个荧光样本发射的荧光和从所述组织的所述区域发射的荧光。

24.根据权利要求23所述的系统，进一步包括外科手术器械，所述外科手术器械经配置保持所述荧光评估装置并通过套管将所述荧光评估装置插入所述身体内。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述套管的内径在约5mm和约30mm之间。

26.根据权利要求24所述的系统，其中所述套管的内径在约5mm和约12mm之间。

27.根据权利要求24所述的系统，其中所述套管的内径在约5mm和约8mm之间。

28.根据权利要求23-27中任一项所述的系统，其中所述基板的宽度小于约8mm。

29.根据权利要求23-27中任一项所述的系统，其中所述基板的厚度小于约5mm。

30.根据权利要求23-29中任一项所述的系统，进一步包括计算设备，所述计算设备包括：

一个或多个处理器；和

存储可执行指令的存储器，所述可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使得所述装置基于从所述多个荧光样本发射的检测到的荧光和从所述组织发射的检测到的荧光来识别所述多个荧光样本中的与组织的所述区域相对应的荧光样本。

31.一种方法，包括：

形成基板，所述基板经配置通过内径在约5毫米(mm)和约30毫米之间的通道插入身体中；和

在所述基板上布置荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本具有不同浓度的所述荧光成像剂。

32.根据权利要求31所述的方法，其中布置所述多个荧光样本包括在所述基板的多个不同区域中的每一个中以不同浓度将所述荧光成像剂嵌入所述基板中。

33.根据权利要求31或32所述的方法，其中所述荧光成像剂被包封在表面活性剂、聚合物或分散剂中的一种或多种中。

34.根据权利要求31-33中任一项所述的方法，进一步包括在所述基板上布置距离尺度标记。

35.根据权利要求34所述的方法，其中在所述基板上布置所述距离尺度标记包括在对应于所述距离尺度标记的位置处将所述荧光成像剂嵌入所述基板中。

36.根据权利要求31-35中任一项所述的方法，其中：

所述多个荧光样本中的第一荧光样本具有第一浓度的所述荧光成像剂；和

该方法还包括在所述基板上远离所述第一荧光样本布置所述荧光成像剂的第二荧光样本，所述第二荧光样本具有所述第一浓度的所述荧光成像剂。

37.根据权利要求31-36中任一项所述的方法，进一步包括在所述基板上布置白色表面样本或黑色表面样本中的一个或多个。

38.根据权利要求31-37中任一项所述的方法，进一步包括在所述基板上布置近红外(NIR)光样本，所述近红外光样本包括上转换荧光成像剂，所述上转换荧光成像剂经配置在被NIR光激发时发射可见光。

39.根据权利要求31-38中任一项所述的方法，进一步包括在所述基板上布置与所述多个荧光样本中的所述荧光成像剂不同的附加荧光成像剂的多个附加荧光样本，每个附加荧光样本具有不同浓度的所述附加荧光成像剂。

40.根据权利要求31-39中任一项所述的方法，其中所述通道包括内径在约5mm和约12mm之间的套管。

41.根据权利要求31-39中任一项所述的方法，其中所述通道包括内径在约5mm和约8mm之间的套管。

42.根据权利要求31-41中任一项所述的方法，其中所述基板的宽度小于约8mm。

43.根据权利要求31-42中任一项所述的方法，其中所述基板的厚度小于约5mm。

44.根据权利要求31-43中任一项所述的方法，进一步包括形成包含所述荧光成像剂的多个荧光瓦片，每个荧光瓦片具有不同浓度的所述荧光成像剂；

其中形成所述基板包括在所述基板的多个不同区域中的每一个中形成多个凹阱；和

其中在所述基板上布置所述多个荧光样本包括将所述多个荧光瓦片固定在所述多个凹阱中。

45.根据权利要求44所述的方法，其中形成所述多个荧光瓦片包括将非白色基材与所述荧光成像剂混合。

46.根据权利要求44或45所述的方法，其中形成所述多个荧光瓦片包括：

将来自光学滤光片材料的光学灰尘与所述荧光成像剂混合，所述光学滤光片材料经配置过滤具有比所述荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光。

47.根据权利要求31-46中任一项所述的方法，进一步包括对所述多个荧光样本进行砂磨，以在所述多个荧光样本的表面上形成表面不规则部。

48.根据权利要求31-47中任一项所述的方法，进一步包括在所述多个荧光样本上施加一层光学滤光片材料，所述光学滤光片材料经配置过滤具有比由所述荧光成像剂发射的荧光的峰值波长短的波长的光。

49.一种方法，包括：

通过成像设备用荧光激发照明照射身体内的场景，所述场景包括荧光评估装置和组织，所述荧光评估装置包括：

基板；和

荧光成像剂的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上并且具有不同浓度的所述荧光成像剂；

通过所述成像设备检测从所述多个荧光样本发射的荧光；

通过所述成像设备检测从所述组织的一个区域发射的荧光；和

通过所述成像设备提供表示所述场景的图像数据以在显示设备上显示，所述图像数据示出从所述多个荧光样本发射的荧光和从所述组织的所述区域发射的荧光。

50.一种方法，包括：

向身体施用荧光成像剂；

将荧光评估装置定位在所述身体内的场景处并与医疗程序相关联，所述荧光评估装置包括基板和所述荧光成像剂的等效物的多个荧光样本，每个荧光样本被布置在所述基板上并且具有不同浓度的所述荧光成像剂的所述等效物；和

在所述荧光评估装置被定位在所述场景处的同时，用荧光激发照明来照射所述场景。

51.根据权利要求50所述的方法，其中所述荧光评估装置在所述场景处的定位包括通过套管将所述荧光评估装置插入所述身体中。

52.根据权利要求51所述的方法，其中所述套管的内径在约5mm和约12mm之间。

53.根据权利要求50-52中任一项所述的方法，其中，所述荧光评估装置在所述场景处的定位是通过耦接到计算机辅助外科手术系统的外科手术器械来执行的。

54.根据权利要求50-53中任一项所述的方法，其中所述荧光评估装置在所述场景处的定位包括将所述荧光评估装置定位在所述场景处的吻合的第一侧上的组织的第一区域附近。

55.根据权利要求54所述的方法，进一步包括在所述场景处将所述荧光评估装置重新定位在所述吻合的第二侧上的组织的第二区域附近。