DE102020132978A1

DE102020132978A1 - Erfassung von Bildern eines medizinischen Objekts in Weißlicht und Fluoreszenzlicht

Info

Publication number: DE102020132978A1
Application number: DE102020132978.4A
Authority: DE
Inventors: Christin Baumann
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-15
Also published as: US20220191365A1

Abstract

Eine Bilderfassungsvorrichtung (30) zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts (12) in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts (12) in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht umfasst einen ersten Bildsensor (60) zum Erfassen von blauem, grünem und rotem Licht, einen zweiten Bildsensor (70) zum Erfassen von Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und von Indocyaningrün, einen Strahlteiler (50) zum Leiten von von dem Objekt (12) ausgehendem Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner ist als eine vorbestimmte Grenzwellenlänge λ0, zu dem ersten Bildsensor (60) und zum Leiten von von dem Objekt (12) ausgehendem Licht mit einer Wellenlänge, die größer ist als die vorbestimmte Grenzwellenlänge λ0, zu dem zweiten Bildsensor (70), und ein Filter (57), das lichtstromaufwärts des zweiten Bildsensors (70) angeordnet ist, zum teilweisen, weitgehenden oder vollständigen Unterdrücken von Licht mit einer Wellenlänge, die zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün geeignet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Erfassen von Bildern eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem Licht und in Fluoreszenzlicht bezogen.
Bei einigen bildgebenden diagnostischen Verfahren werden gleichzeitig oder nacheinander ein Bild eines mit Weißlicht beleuchteten medizinischen Objekts und ein Bild des medizinischen Objekts in Fluoreszenzlicht erfasst.
Für die Photodynamische Diagnose (PDD) wird 5-Aminolävulinsäure (δ-Aminolevulinic acid, im Deutschen abgekürzt 5-ALA, im Englischen abgekürzt dALA, δ-ALA oder 5ALA) topisch verabreicht. Im Rahmen der Häm-Biosynthese entsteht Protoporphyrin IX (PpIX), das sich in Tumoren stärker anreichert als in gesundem Gewebe. Protoporphyrin IX kann mit Licht im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 450 nm angeregt werden (violett bis blau, Absorptionsmaximum bei 405 nm) und emittiert dann Fluoreszenzlicht im Wellenlängenbereich von 600 nm bis 750 nm (rot, Emissionsmaximum bei 630 nm bis 640 nm).
Ein anderes häufig verwendetes Fluorophor ist Indocyaningrün (indocyanine green, abgekürzt ICG), das mit Licht im Wellenlängenbereich von 700 nm bis 850 nm angeregt wird (rot bis infrarot; Absorptionsmaximum bei 830 nm) und Fluoreszenzlicht im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 870 nm emittiert (Emissionsmaximum bei 830 nm).
Zur Erfassung von remittiertem Weißlicht und zur Erfassung von Fluoreszenzlicht können zwei Kameras verwendet werden. Eine erste Kamera erfasst das aus der Beleuchtung des medizinischen Objekts mit Weißlicht resultierende Bild im sichtbaren Spektralbereich, eine zweite Kamera erfasst das Fluoreszenzlicht. Beide Kameras können beispielsweise über eine dichroitisch reflektierende Flächen mit einem einzigen Endoskop oder einem einzigen Objektiv gekoppelt sein, um beide Bilder aus der gleichen Perspektive zu erfassen.
In WO 2015/185661 Al ist die abwechselnde Beleuchtung eines Objekts mit Licht unterschiedlicher Spektren und die synchron abwechselnde Erfassung von Bildern des Objekts mit einem gemeinsamen Bildsensor beschrieben (Seite 6, letzter Absatz, bis Seite 7, fünfter Absatz, 1, 2). In einer Phase 1 wird das Objekt mit Licht mit einem Spektrum mit mehreren Bereichen mit hoher Intensität und einem Bereich mit geringer Intensität, der längere Wellenlängen als ein Bereich mit hoher Intensität umfasst, beleuchtet. In einer Phase 2 wird das Objekt mit Licht mit einem breiten Spektrum beleuchtet. In beiden Phasen wird vom Objekt emittiertes oder remittiertes Licht mit dem gleichen Bildsensor erfasst. In der Phase 1 werden die spektralen Bänder des vom Objekt reflektierten Lichts gedämpft, und im Wesentlichen nur die Fluoreszenzemission wird transmittiert und von dem Bildsensor erfasst. In Phase 2 wird von dem Objekt reflektiertes Licht transmittiert und von dem Bildsensor erfasst.
In WO 2017/036600 A1 ist ein Fluoreszenzlichtdetektionssystem und ein Mikroskopiesystem beschrieben (Titel; Zusammenfassung; Seite 1, erster Absatz; Seite 3, erster ganzer Absatz). Das Fluoreszenzlichtdetektionssystem 19D weist ein Strahlteilersystem 35D auf, das Licht mit Wellenlängen, die größer als eine Grenzwellenlänge λ₀ sind, auf eine erste Kamera 21D und Licht mit Wellenlängen, die kleiner als die Grenzwellenlänge λ₀ sind, auf eine zweite Kamera 23D leitet (Seite 36, einziger ganzer Absatz; 6). Die Grenzwellenlänge λ₀ kann im Bereich von 600 nm bis 630 nm liegen, wobei Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin IX im Wesentlichen ausschließlich zu der ersten Kamera 21 übertragen wird (ebd.).
In US 2019/0170647 A1 ist ein Abbildungssystem beschrieben (Titel, Zusammenfassung, Absätze [0001], [0008]). Ein Kamerakopf 105c umfasst ein Farbtrennungsprisma 201c, ein erstes Bildaufnahmeelement zum Aufnehmen eines Bilds 1051a in sichtbarem Licht, ein zweites Bildaufnahmeelement zum Aufnehmen eines Bilds 1051b in sichtbarem Licht und ein drittes Bildaufnahmeelement zum Aufnehmen eines Bilds 1052 in nahinfrarotem Licht (Absätze [0139], [0150], 10). Ein dichroitischer Film 223 des Farbtrennungsprismas 201c reflektiert nahinfrarotes Licht zu dem dritten Bildaufnahmeelement und transmittiert sichtbares Licht. Ein dichroitischer Film 225 des Farbtrennungsprismas 201c reflektiert rotes sichtbares Licht zu dem ersten Bildaufnahmeelement und transmittiert blaues und grünes sichtbares Licht zu dem zweiten Bildaufnahmeelement (ebd.).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Bilderfassungsvorrichtung, ein verbessertes Bilderfassungssystem und ein verbessertes Verfahren zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine Bilderfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht umfasst einen ersten Bildsensor zum Erfassen von blauem, grünem und rotem Licht, einen zweiten Bildsensor zum Erfassen von Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und von Indocyaningrün, einen Strahlteiler zum Leiten von von dem Objekt ausgehendem Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner ist als eine vorbestimmte Grenzwellenlänge λ₀ innerhalb des roten Spektralbereichs, zu dem ersten Bildsensor und zum Leiten von von dem Objekt ausgehendem Licht mit einer Wellenlänge, die größer ist als die vorbestimmte Grenzwellenlänge λ₀, zu dem zweiten Bildsensor, und ein Filter, das lichtstromaufwärts des zweiten Bildsensors angeordnet ist, zum teilweisen, weitgehenden oder vollständigen Unterdrücken von Licht mit einer Wellenlänge, die zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün geeignet ist.
Die Bilderfassungsvorrichtung ist zum Erfassen von Bildern eines medizinischen Objekts innerhalb eines natürlichen oder künstlichen Hohlraums oder an einer äußeren Oberfläche eines Körpers eines menschlichen oder tierischen Patienten vorgesehen und ausgebildet. Dazu weist die Bilderfassungsvorrichtung insbesondere mechanische, optische und elektrische Schnittstellen zu anderen Vorrichtungen, die für die Verwendung in Operationssälen, Behandlungsräumen und anderen medizinischen Einrichtungen zugelassen sind, auf.
Ferner kann die Bilderfassungsvorrichtung sterilisierbar, insbesondere autoklavierbar ausgebildet sein. Dazu weist die Bilderfassungsvorrichtung insbesondere eine fluiddicht oder hermetisch dicht geschlossene äußere Oberfläche auf und kann über längere Zeit sterilisierenden Medien, beispielsweise Wasserdampf bei Überdruck und 140°C ausgesetzt sein, ohne Schaden zu nehmen.
Die Bilderfassungsvorrichtung kann monokular ausgebildet sein, also zu jedem Zeitpunkt und in jedem Spektralbereich oder für jeden Farbkanal nur ein Bildsignal, das ein einziges Bild repräsentiert, bereitstellen. Alternativ kann die Bilderfassungsvorrichtung zur Erfassung von Stereobildern ausgebildet sein, also in ein und demselben Spektralbereich oder für denselben Farbkanal gleichzeitig zwei Bilder erfassen und zwei Bildsignale erzeugen, die diese zwei erfassten Bilder repräsentieren. Dies kann für alle Spektralbereiche oder Farbkanäle oder nur für einzelne Spektralbereiche oder Farbkanäle gelten.
Die Bilderfassungsvorrichtung kann eine Kamera umfassen, die mit einem Standardokular eines Endoskops oder eines Exoskops oder eines Operationsmikroskops gekoppelt werden kann. Alternativ kann die Bilderfassungsvorrichtung selbst als Endoskop, insbesondere Videoendoskop, als Exoskop oder als Operationsmikroskop ausgebildet sein.
Die Bilderfassungsvorrichtung ist insbesondere zum Erfassen von Fluoreszenz von Protoporphyrin IX (im Spektralbereich von 600 nm bis 700 nm, mit einem Maximum bei 630 nm bis 640 nm) und zum Erfassen von Fluoreszenz von Indocyaningrün (im Spektralbereich von 780 nm bis 870 nm, mit einem Maximum bei 830 nm) vorgesehen und ausgebildet.
Der erste Bildsensor ist zum Erfassen von Licht in den vom gesunden menschlichen Auge als blau, grün und rot wahrgenommenen Wellenlängenbereichen vorgesehen und ausgebildet. Dazu erfasst der erste Bildsensor insbesondere sowohl Licht in einem Wellenlängenbereich, der bei weniger als 490 nm liegt, als auch Licht in einem Wellenlängenbereich, der zwischen 490 nm und 585 nm liegt, als auch Licht in einem Wellenlängenbereich von mehr als 585 nm. Dabei erfasst der erste Bildsensor nicht den gesamten vom gesunden menschlichen Auge als orange oder rot wahrgenommenen Wellenlängenbereich von 585 nm bis 750 nm und auch nicht den gesamten vom gesunden menschlichen Auge als violett oder blau wahrgenommenen Wellenlängenbereich bis hinab zu 380 nm oder diesen nicht mit durchgehend konstanter Empfindlichkeit.
Der Strahlteiler weist beispielsweise eine dichroitische Schicht in einem im Übrigen optisch transparenten Prisma auf. Da eine Filterkante nie einer Stufenfunktion entspricht, wird vorliegend als Grenzwellenlänge λ₀ die Wellenlänge bezeichnet, bei der eine Hälfte des eingestrahlten Lichts dieser Wellenlänge zu dem ersten Bildsensor und die andere Hälfte zu dem zweiten Bildsensor geleitet wird.
Das Filter unterdrückt Licht mit einer Wellenlänge, die zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün geeignet ist. Dazu ist die Charakteristik des Filters, das heißt die Wellenlängenabhängigkeit seiner Transmission, insbesondere abgestimmt auf die Charakteristik der zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün verwendeten Lichtquelle, also auf das Emissionsspektrum der Lichtquelle. Je schmalbandiger das Emissionsspektrum der Lichtquelle ist, desto schmaler kann der Wellenlängenbereich sein, der von dem Filter unterdrückt wird. Licht einer bestimmten Wellenlänge wird durch das Filter unterdrückt, wenn die Intensität oder der Lichtfluss des Lichts nach Durchgang durch das Filter geringer ist als vorher. Eine vollständige Unterdrückung, also das vollständige Entfernen aller Photonen einer bestimmten Wellenlänge, stellt einen in der Praxis nicht immer ohne Weiteres erreichbaren Idealfall dar.
Das Filter kann unmittelbar lichtstromaufwärts des zweiten Bildsensors, das heißt in Ausbreitungsrichtung des zu erfassenden Lichts unmittelbar vor dem zweiten Bildsensor, und damit zwischen dem Strahlteiler und dem Bildsensor angeordnet sein. Das Filter kann beispielsweise an einer Lichtaustrittsfläche des Strahlteilers oder an einer Lichteintrittsfläche des Bildsensors, also unmittelbar vor der lichtempfindlichen Schicht des Bildsensors angeordnet sein. Alternativ kann das Filter in Ausbreitungsrichtung des zu erfassenden Lichts vor dem Strahlteiler, beispielsweise zwischen einem Objektiv und dem Strahlteiler oder sogar lichtstromaufwärts eines Objektivs angeordnet sein.
Die Bilderfassungsvorrichtung weist einen ersten Bildsensor auf, der weitgehend oder vollständig einem herkömmlichen Bildsensor zum Erfassen eines Bilds in remittiertem oder reflektiertem Weißlicht im optischen Wellenlängenbereich ähneln oder gleichen kann. Von Einschränkungen aufgrund eines Fehlens von Teilen des vom gesunden menschlichen Auge als orange bis rot wahrgenommenen Spektralbereichs und optional von Teilen des blauen Spektralbereichs, die jedoch teilweise korrigierbar sind, abgesehen erfasst der erste Bildsensor also ein gewöhnliches Farbbild in remittiertem oder reflektiertem Weißlicht.
Sowohl von Protoporphyrin ausgehendes Fluoreszenzlicht als auch von Indocyaningrün ausgehendes Fluoreszenzlicht wird ausschließlich von dem zweiten Bildsensor erfasst. Fluoreszenz von Protoporphyrin und Indocyaningrün kann gleichzeitig oder sequenziell angeregt und vom zweiten Bildsensor erfasst werden.
Wenn der zweite Bildsensor ein monochromer Bildsensor ist, also lediglich einen Farbkanal aufweist, kann zwischen Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün bei gleichzeitiger Anregung und Erfassung nicht unterschieden werden. In diesem Fall können bei abwechselnder Anregung der Fluoreszenz von Protoporphyrin und der Fluoreszenz von Indocyaningrün abwechselnd Bilder in Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und Bilder in Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün erzeugt werden.
Wenn der zweite Bildsensor getrennte Farbkanäle für die Erfassung von Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und für die Erfassung von Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün aufweist, können gleichzeitig ein Bild in Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und ein Bild in Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün erfasst werden.
Auf diese Weise ist die gleichzeitige Erfassung eines Weißlichtbildes mit einem Fluoreszenzbild von Protoporphyrin und die gleichzeitige Erfassung eines Weißlichtbildes mit einem Fluoreszenzbild von Indocyaningrün möglich. Auch die Darstellung an einem Monitor kann jeweils gleichzeitig und überlagert erfolgen, was dem Anwender eine bessere Orientierung und Erkennung des fluoreszierenden Gewebes ermöglicht. Wie oben ausgeführt kann mit geeigneten Bildsensoren auch die gleichzeitige Darstellung von Weißlicht-, Protoporphyrin Fluoreszenz- und Indocyaningrün Fluoreszenzbild erreicht werden.
Bei sequenzieller Erfassung und Beleuchtung kann während eines Zeitintervalls ohne Anregung von Fluoreszenz mittels des zweiten Bildsensors erfasstes Bild zur Korrektur oder Ergänzung des roten Farbkanals des ersten Bildsensors und damit des Weißlichtbildes verwendet werden. Mit anderen Worten kann eine abwechselnde Beleuchtung mit Weißlicht und mit Protoporphyrin Anregungslicht stattfinden. Während der Weißlichtbeleuchtung wird ein Weißlichtbild auf beiden Sensoren erfasst und die verschiedenen Wellenlängenbereiche der Sensoren zur Erzeugung eines normalen Weißlichtbilds mit den optischen Wellenlängen genutzt. Während der Anregungsbeleuchtung wird nur der zweite Bildsensor ausgelesen, um das Protoporphyrin Fluoreszenzlicht zu erfassen.
Um die Erkennbarkeit der Fluoreszenz bei gleichzeitiger Beleuchtung und Bilderfassung zu verbessern, kann die Weißlichtbeleuchtung bei Wellenlängen im Bereich der Protoporphyrinemission verringert oder stark verringert oder gekappt sein, beispielsweise bei Wellenlängen größer als 625nm, beispielsweise durch einen Beleuchtungsfilter oder eine entsprechende Steuerung der Weißlichtlichtquelle. Insbesondere wird nur der Bereich der Emission von Protoporphyrin Fluoreszenz bei der Weißlichtlichtquelle auf diese Weise gefiltert, um die Fluoreszenz in diesem Bereich besser erkennbar zu machen und ein Überstrahlen zu verhindern.
Für eine optimierte Erkennung der Indocyaningrün Fluoreszenz bei gleichzeitiger Beleuchtung und Erfassung von Weißlicht und Indocyaningrün Fluoreszenz, kann die Weißlichtlichtquelle nur Licht mit Wellenlängen kleiner etwa 700nm zur Beleuchtung bereitstellen, wie dies bekannt ist.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Grenzwellenlänge λ₀ insbesondere kleiner als die Wellenlänge des Fluoreszenzmaximums von Protoporphyrin.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Grenzwellenlänge λ₀ insbesondere nicht größer als 640 nm.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist die Grenzwellenlänge λ₀ insbesondere nicht kleiner als 610 nm oder 620 nm und nicht größer als 630 nm oder 640 nm.
Je steiler die Filterkante des Strahlteilers ist, desto größer kann die Grenzwellenlänge λ₀ sein, desto vollständiger kann also der orangefarbene und rote Spektralbereich von dem ersten Bildsensor erfasst werden. Je kleiner die Grenzwellenlänge λ₀ ist, desto größer ist der Anteil des Fluoreszenzlichts von Protoporphyrin, der von dem zweiten Bildsensor erfasst wird, und desto geringer ist die Verfälschung des von dem ersten Bildsensor erfassten Weißlichtbilds durch Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, unterdrückt das Filter insbesondere Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 760 nm bis 810 nm.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, unterdrückt das Filter insbesondere Licht mit Wellenlängen innerhalb eines Intervalls, dessen Untergrenze nicht kleiner als 700 nm oder nicht kleiner als 730 nm oder nicht kleiner als 750 nm oder nicht kleiner als 760 nm ist, und dessen Obergrenze nicht größer als 790 nm oder nicht größer als 800 nm oder nicht größer als 820 nm oder nicht größer als 850 nm ist.
Innerhalb des Wellenlängen-Intervalls beträgt die Intensität des Lichts, das das Filter passiert hat, zum Beispiel weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel oder weniger als ein Fünftel oder weniger als ein Zehntel der Intensität vor dem Filter. Außerhalb des Wellenlängen-Intervalls beträgt die Intensität des Lichts, das das Filter passiert hat, beispielsweise mehr als die Hälfte, insbesondere mehr als zwei Drittel oder mehr als vier Fünftel oder mehr als neun Zehntel der Intensität vor dem Filter. Die Filterkanten, d.h. die steigenden oder fallenden Abschnitte der Transmissionskurve an den Grenzen des Intervalls, sind in der Realität keine Stufenfunktionen und die Grenzen bzw. die Begriffe „innerhalb“ und „außerhalb“ daher nicht auf den Nanometer genau zu verstehen. Die Grenze könnte als die Mitte der steigenden oder fallenden Transmissionskurve an den Enden des Intervalls oder auch als die Punkte der minimalen oder maximalen Transmission im Bereich der Intervallenden definiert werden. Dem Fachmann ist dies bekannt.
Je schmalbandiger das die Fluoreszenz von Indocyaningrün anregende Licht eingestrahlt wird, desto schmalbandiger kann das Filter ausgelegt sein, um die Erfassung von remittiertem oder reflektiertem Anregungslicht durch den zweiten Bildsensor zu unterdrücken.
Eine Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner ein Objektiv zumindest entweder zum Erzeugen eines Bilds des medizinischen Objekts in von dem Objekt remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht oder zum Erzeugen eines Bilds des medizinischen Objekts in von dem Objekt ausgehendem Fluoreszenzlicht.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist das Objektiv insbesondere zum Erzeugen eines Bilds des medizinischen Objekts in von dem Objekt remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erzeugen eines Bilds des medizinischen Objekts in von dem Objekt ausgehendem Fluoreszenzlicht vorgesehen und ausgebildet, wobei der Strahlteiler zwischen dem Objektiv und den Bildsensoren angeordnet ist.
In diesem Fall ist das Objektiv insbesondere sowohl zur Abbildung im Wellenlängenbereich unterhalb der Grenzwellenlänge λ₀ als auch zur Abbildung im Wellenlängenbereich oberhalb der Grenzwellenlänge λ₀ vorgesehen und ausgebildet. Der Strahlteiler ist lichtstromabwärts des Objektivs und lichtstromaufwärts der Bildsensoren angeordnet.
Eine Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner ein weiteres Filter, das lichtstromaufwärts des ersten Bildsensors angeordnet ist, zum teilweisen, weitgehenden oder vollständigen Unterdrücken von Licht mit einer Wellenlänge, die zur Anregung von Fluoreszenz von Protoporphyrin geeignet ist.
Das Unterdrücken, das heißt Reduzieren der Intensität von Anregungslicht, kann dann, wenn das Anregungslicht eine höhere Intensität aufweist als das übrige, zur Beleuchtung des medizinischen Objekts vorgesehene Licht ein Überstrahlen des von dem ersten Bildsensor erfassten Bilds, insbesondere von dessen blauem Farbkanal durch remittiertes oder reflektiertes Anregungslicht verhindern und einen natürlichen Farbeindruck ermöglichen. Eine teilweise oder weitgehende, aber nicht vollständige Unterdrückung des remittierten oder reflektierten Anregungslichts kann eine besonders natürliche Farbwiedergabe ermöglichen.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, unterdrückt das weitere Filter insbesondere Licht mit einer Wellenlänge, die im Bereich von 380 nm bis 450 nm liegt.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, unterdrückt das weitere Filter insbesondere Licht mit einer Wellenlänge, die im Bereich von 400 nm bis 430 nm liegt.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, unterdrückt das weitere Filter insbesondere Licht mit Wellenlängen unterhalb einer weiteren Grenzwellenlänge λ₁ und lässt Licht mit Wellenlängen oberhalb der weiteren Grenzwellenlänge λ₁ passieren, wobei die weitere Grenzwellenlänge λ₁ nicht größer als 410 nm oder nicht größer als 420 nm oder nicht größer als 430 nm oder nicht größer als 440 nm ist.
Bei einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist das weitere Filter insbesondere zwischen dem Strahlteiler und dem ersten Bildsensor angeordnet.
Das weitere Filter ist beispielsweise an einer Lichtaustrittsfläche des Strahlteilers oder an einer Lichteintrittsfläche des ersten Bildsensors angeordnet. Alternativ kann das weitere Filter vor dem Strahlteiler, beispielsweise zwischen einem Objektiv und dem Strahlteiler oder lichtstromaufwärts eines Objektivs angeordnet sein.
Eine Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, ist insbesondere zur Erfassung eines Stereobilds vorgesehen und ausgebildet.
Dazu umfasst die Bilderfassungsvorrichtung beispielsweise zwei erste Bildsensoren und zwei zweite Bildsensoren, wobei jeweils ein erster Bildsensor und ein zweiter Bildsensor zur Erfassung eines für die Wiedergabe für das linke Auge und ein erster Bildsensor und ein zweiter Bildsensor für die Erfassung eines für die Wiedergabe für das rechte Auge vorgesehenen Bilds vorgesehen und ausgebildet sind. Alternativ können der erste Bildsensor und/oder der zweite Bildsensor jeweils so groß sein, dass darauf jeweils nebeneinander ein für die Wiedergabe für das linke Auge vorgesehenes Bild und ein für die Wiedergabe mit dem rechten Auge vorgesehenes Bild erfasst werden kann.
Ein Bilderfassungssystem zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht umfasst eine Lichtquelleneinrichtung zum alternierenden oder gleichzeitigen Erzeugen von Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Wellenlängenbereich, von erstem Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenz von Protoporphyrin und von zweitem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Indocyaningrün, und eine Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist.
Die Lichtquelleneinrichtung ist insbesondere zum alternierenden oder gleichzeitigen Erzeugen von Beleuchtungslicht innerhalb des Wellenlängenbereichs von 410 nm oder 420 nm oder 430 nm oder 440 nm bis 610 nm oder 620 nm oder 630 nm oder 640 nm und von erstem Anregungslicht im Wellenlängenbereich von 370 nm bis 420 nm und von zweitem Anregungslicht im Wellenlängenbereich von 760 nm bis 810 nm vorgesehen und ausgebildet. Die Lichtquelleneinrichtung weist insbesondere für die Erzeugung des Beleuchtungslichts, für die Erzeugung des ersten Anregungslichts und für die Erzeugung des zweiten Anregungslichts je eine getrennt steuerbare Lichtquelle auf.
Bei einem Bilderfassungssystem, wie es hier beschrieben ist, transmittiert das weitere Filter insbesondere einen Teil des remittierten oder reflektierten ersten Anregungslichts, um einen natürlichen Farbeindruck zu ermöglichen.
Bei einem Bilderfassungssystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst die Lichtquelleneinrichtung insbesondere eine Leuchtdiode oder einen Laser zum Erzeugen von Anregungslicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 370 nm bis 420 nm und eine Leuchtdiode oder einen Laser zum Erzeugen von Anregungslicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 760 nm bis 810 nm.
Ein Verfahren zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht umfasst ein Bestrahlen des medizinischen Objekts mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich, ein Bestrahlen des medizinischen Objekts mit ersten Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenz von Protoporphyrin, ein Bestrahlen des medizinischen Objekts mit zweitem Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün, ein Erfassen eines Farbbilds des medizinischen Objekts im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels eines ersten Bildsensors, und ein Erfassen eines Fluoreszenzbilds des medizinischen Objekts im roten und infraroten Spektralbereich mittels eines zweiten Bildsensors, wobei reflektiertes oder remittiertes zweites Anregungslicht nicht oder nur teilweise von dem zweiten Bildsensor erfasst wird.
Das Verfahren wird insbesondere mit einer Bilderfassungsvorrichtung, wie sie hier beschrieben ist, oder mit einem Bilderfassungssystem, wie es hier beschrieben ist, durchgeführt.
Bei einem Verfahren, wie es hier beschrieben ist, unterdrückt ein Filter lichtstromaufwärts des zweiten Bildsensors insbesondere remittiertes oder reflektiertes zweites Anregungslicht teilweise, weitgehend oder vollständig.
Bei einem Verfahren, wie es hier beschrieben ist, finden das Bestrahlen mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich, das Bestrahlen mit dem ersten Anregungslicht, das Bestrahlen mit dem zweiten Anregungslicht, das Erfassen des Farbbilds im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels des ersten Bildsensors und das Erfassen des Fluoreszenzbilds im roten und infraroten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors insbesondere zumindest zeitweise gleichzeitig statt.
Das Bestrahlen mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich, das Bestrahlen mit dem ersten Anregungslicht, das Bestrahlen mit dem zweiten Anregungslicht, das Erfassen des Farbbilds im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels des ersten Bildsensors und das Erfassen des Fluoreszenzbilds im roten und infraroten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors können vollständig gleichzeitig stattfinden. Alternativ finden beispielsweise lediglich das Bestrahlen mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich und das Erfassen des Farbbilds im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels des ersten Bildsensors und das Erfassen eines Bilds im roten und infraroten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors gleichzeitig statt, wobei das mittels des zweiten Bildsensors erfasste Bild zur Korrektur eines roten Farbkanals des mittels des ersten Bildsensors erfassten Farbbilds verwendet werden kann. Alternativ finden das Bestrahlen mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich, das Bestrahlen mit dem ersten Anregungslicht, das Erfassen des Farbbilds im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels des ersten Bildsensors und das Erfassen des Fluoreszenzbilds im roten und infraroten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors, nicht jedoch das Bestrahlen mit dem zweiten Anregungslicht gleichzeitig statt, um gleichzeitig ein Farbbild und ein Fluoreszenzbild ausschließlich in Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin zu erfassen. Alternativ finden das Bestrahlen mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich, das Bestrahlen mit dem zweiten Anregungslicht, das Erfassen des Farbbilds im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels des ersten Bildsensors und das Erfassen des Fluoreszenzbilds im roten und infraroten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors, nicht jedoch das Bestrahlen mit dem ersten Anregungslicht gleichzeitig statt, um gleichzeitig ein Farbbild mittels des ersten Bildsensors und ein Fluoreszenzbild ausschließlich in Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün mittels des zweiten Bildsensors zu erfassen.
Ein Verfahren, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ferner ein Bestrahlen des medizinischen Objekts mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich oder ein Bestrahlen des medizinischen Objekts mit Rotlicht im roten Spektralbereich, ein Erfassen eines Rotlichtbilds des medizinischen Objekts im roten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors während des Bestrahlens des medizinischen Objekts mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich oder mit Rotlicht im roten Spektralbereich, und ein Korrigieren des roten Farbkanals des Farbbilds anhand des Rotlichtbilds.
Bei einem Verfahren, wie es hier beschrieben ist, wird während des Erfassens des Rotlichtbilds das medizinische Objekt insbesondere nicht mit dem zweiten Anregungslicht bestrahlt.
Bei einem Verfahren, wie es hier beschrieben ist, wird während des Erfassens des Rotlichtbilds das medizinische Objekt insbesondere nicht mit dem ersten Anregungslicht bestrahlt.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Bilderfassungssystems;
2 eine schematische Darstellung von Spektren, die von einer Lichtquelleneinrichtung des Bilderfassungssystems aus 1 erzeugt werden;
3 eine schematische Darstellung spektraler Charakteristika eines Strahlteilers und von Filtern des Bilderfassungssystems aus 1;
4 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Bildern;
5 ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen von Bildern;
6 ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen von Bildern;
7 ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen von Bildern;
8 ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen von Bildern.

Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bilderfassungssystems 10 zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts 12 in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht, zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin ausgehendem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds in von Indocyaningrün ausgehendem Fluoreszenzlicht. Das medizinische Objekt 12 kann innerhalb eines Hohlraums oder an einer Oberfläche eines Körpers eines menschlichen oder tierischen Patienten angeordnet sein. Entsprechend kann das Bilderfassungssystem 10 vollständig oder teilweise innerhalb oder vollständig außerhalb eines Körpers eines menschlichen oder tierischen Patienten angeordnet sein.
Das Bilderfassungssystem 10 kann beispielsweise ein Endoskop, ein Exoskop oder ein Operationsmikroskop sein oder eine Endoskop, ein Exoskop oder ein Operationsmikroskop umfassen.
Die Beobachtung von Fluoreszenzlicht, insbesondere die Beobachtung von Bildern in Fluoreszenzlicht kann eine Diagnose ermöglichen oder vereinfachen. Protoporphyrin weist in Tumoren eine höhere Konzentration auf als in gesundem Gewebe, sodass anhand der Fluoreszenz von Protoporphyrin zwischen gesundem Gewebe und Neoplasien unterschieden werden kann. Indocyaningrün weist in Gefäßen eine höhere Konzentration auf, sodass im Fluoreszenzlicht von Indocyaningrün das Gefäßsystem besonders gut von umgebendem Gewebe unterscheidbar ist.
Das Bilderfassungssystem 10 umfasst eine Lichtquelleneinrichtung 20 mit einer ersten Lichtquelle 21, einer zweiten Lichtquelle 22, einer dritten Lichtquelle 23, einer ersten dichroitisch reflektierenden Fläche 24 und einer zweiten dichroitisch reflektierenden Fläche 25. In 1 ist angedeutet, dass jede der Lichtquellen 21, 22, 23 eine Leuchtdiode zum Erzeugen von Licht umfasst. Jede Lichtquelle 21, 22, 23 kann alternativ oder zusätzlich einen oder mehrere Halbleiterlaser oder andere Laser, weitere Leuchtdioden oder andere Lichtquellen umfassen.
Die erste Lichtquelle 21 ist für die Erzeugung von breitbandigem Beleuchtungslicht, dessen Spektrum Anteile in dem vom gesunden menschlichen Auge als blau empfundenen Wellenlängenbereich, in dem vom gesunden menschlichen Auge als grün wahrgenommenen Wellenlängenbereich und in dem vom gesunden menschlichen Auge als orange bis rot wahrgenommenen Wellenlängenbereich aufweist. Dazu umfasst die erste Lichtquelle 21 beispielsweise eine oder mehrere originär im vom gesunden menschlichen Auge als blau oder violett wahrgenommenen Wellenlängenbereich emittierende Leuchtdioden und eine Lumineszenzschicht, die einen Teil des blauen oder violetten Lichts absorbiert und Licht in den vom gesunden menschlichen Auge als rot und grün wahrgenommenen Wellenlängenbereichen emittiert. Alternativ weist die erste Lichtquelle 21 beispielsweise mehrere jeweils näherungsweise monochromatisch, das heißt schmalbandig bei verschiedenen Wellenlängen emittierende Leuchtdioden auf, die zusammen einen möglichst großen Bereich der Wellenlängen zwischen einer Untergrenze bei etwa 400 nm bis 430 nm und einer Obergrenze bei etwa 700 nm bis 750 nm abdecken.
Die zweite Lichtquelle 22 ist zur Emission von schmalbandigem erstem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX vorgesehen und ausgebildet. Dazu emittiert die zweite Lichtquelle 22 möglichst schmalbandiges und möglichst intensives Licht innerhalb des Wellenlängenbereichs von ca. 380 nm bis ca. 450 nm, beispielsweise bei ca. 405 nm, dem Absorptionsmaximum von Protoporphyrin IX.
Die dritte Lichtquelle 23 ist zur Emission von schmalbandigem zweitem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Indocyaningrün vorgesehen und ausgebildet. Dazu emittiert die dritte Lichtquelle 23 insbesondere möglichst schmalbandig und möglichst intensiv Licht innerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen 700 nm und 850 nm, beispielsweise bei ca. 800 nm, dem Absorptionsmaximum von Indocyaningrün.
Die erste dichroitisch reflektierende Fläche 24 reflektiert von der ersten Lichtquelle 21 emittiertes Beleuchtungslicht vollständig oder möglichst weitgehend und transmittiert von der zweiten Lichtquelle 22 emittiertes erstes Anregungslicht vollständig oder möglichst weitgehend, sodass das von der ersten Lichtquelle 21 erzeugte Beleuchtungslicht und das von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugte erste Anregungslicht möglichst vollständig überlagert werden. Die zweite dichroitisch reflektierende Fläche 25 reflektiert von der dritten Lichtquelle 23 emittiertes zweites Anregungslicht vollständig oder möglichst weitgehend und transmittiert von der ersten Lichtquelle 21 erzeugtes Beleuchtungslicht und von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugtes erstes Anregungslicht vollständig oder möglichst weitgehend, sodass das von der ersten Lichtquelle 21 erzeugte Beleuchtungslicht, das von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugte erste Anregungslicht und das von der dritten Lichtquelle 23 erzeugte zweite Anregungslicht möglichst vollständig überlagert werden. Das möglichst vollständig überlagerte, das heißt zusammengeführte Licht der Lichtquellen 21, 22, 23 wird in einen Lichtwellenleiter 26 eingekoppelt und auf das medizinische Objekt 12 geleitet.
Die dichroitisch reflektierenden Flächen 24, 25 der Lichtquelleneinrichtung 20 stellen Beispiele für Einrichtungen zum Überlagern oder Zusammenführen des von den Lichtquellen 21, 22, 23 erzeugten Lichts dar. Alternativ können - vor allem wenn die Lichtquellen 21, 22, 23 polarisiertes Licht erzeugen - polarisationsabhängig reflektierende Flächen oder andere Einrichtungen verwendet werden.
Das Bilderfassungssystem 10 umfasst ferner eine Bilderfassungsvorrichtung 30. Die Bilderfassungsvorrichtung 30 kann eine Kamera oder Teil einer Kamera sein. Alternativ kann die Bilderfassungsvorrichtung 30 ein Endoskop oder ein Exoskop oder ein Operationsmikroskop oder Teil eines Endoskops oder eines Exoskops oder eines Operationsmikroskops sein. Die Bilderfassungsvorrichtung 30 umfasst ein Objektiv 40 zum Abbilden des medizinischen Objekts 12, das heißt zum Erzeugen eines reellen Bilds des medizinischen Objekts 12, und einen Strahlteiler 50 mit einer dichroitisch reflektierenden Fläche 51 in einem im Übrigen optisch transparenten Prisma. Lichtstromabwärts des Strahlteilers 50 sind ein erstes Filter 56 vor einem ersten Bildsensor 60 und ein zweites Filter 57 vor einem zweiten Bildsensor 70 angeordnet. Das Objektiv 40 erzeugt reelle Bilder des medizinischen Objekts 12 in lichtempfindlichen Schichten 62, 72 der Bildsensoren 60, 70. Beispielhaft sind die lichtempfindlichen Schichten 62, 72 der Bildsensoren 60, 70 als dem Strahlteiler 50 zugewandte Oberflächen der Bildsensoren 60, 70 dargestellt.
Die dichroitisch reflektierende Fläche 51 des Strahlteilers 50 bewirkt, dass in der lichtempfindlichen Schicht 62 des ersten Bildsensors 60 ein nachfolgend als Farbbild bezeichnetes Bild des medizinischen Objekts 12 in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht der ersten Lichtquelle 21 und in der lichtempfindlichen Schicht 72 des zweiten Bildsensors 70 ein als Fluoreszenzbild bezeichnetes Bild des medizinischen Objekts 12 in von dem medizinischen Objekt 12 emittiertem Fluoreszenzlicht entstehen. Dazu reflektiert die dichroitisch reflektierende Fläche 51 des Strahlteilers 50 im Wesentlichen vollständig und im Wesentlichen ausschließlich Licht mit Wellenlängen, die kleiner sind als eine Grenzwellenlänge λ₀, und transmittiert im Wesentlichen vollständig und im Wesentlichen ausschließlich Licht mit Wellenlängen, die größer sind als die Grenzwellenlänge λ₀. Die Grenzwellenlänge λ₀ liegt im Bereich von 600 nm bis 640 nm, insbesondere bei 620 nm oder 630 nm. Dadurch fällt ein Teil des von dem medizinischen Objekt 12 remittierten oder reflektierten Lichts innerhalb des vom gesunden menschlichen Auge als orange oder rot wahrgenommenen Lichts auf den ersten Bildsensor 60 und wird in dessen roten Farbkanal erfasst. Deshalb kann allein mit dem vom ersten Bildsensor 60 erfassten Farbbild ein im Wesentlichen normaler oder natürlicher Farbeindruck erzeugt werden.
Sowohl von Protoporphyrin IX in dem medizinischen Objekt 12 erzeugtes Fluoreszenzlicht als auch von Indocyaningrün in dem medizinischen Objekt 12 erzeugtes Fluoreszenzlicht wird von dem zweiten Bildsensor 70 erfasst. Der zweite Bildsensor 70 kann ein monochromatischer Bildsensor sein, also lediglich einen Farbkanal aufweisen. Alternativ kann der zweite Bildsensor 70 mehrere Farbkanäle aufweisen, von denen einer ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und ein anderer ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich die Fluoreszenz von Indocyaningrün erfasst.
Das erste Filter 56 zwischen dem Strahlteiler 50 und dem ersten Bildsensor 60 unterdrückt von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugtes und ohne Wellenlängenänderung von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes erstes Anregungslicht, um einen blauen Farbstich des von dem ersten Bildsensor 60 erfassten Farbbilds zu vermeiden. Das erste Filter 56 unterdrückt dazu insbesondere Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner als eine weitere Grenzwellenlänge λ₁ ist. Die weitere Grenzwellenlänge λ₁ liegt insbesondere im Bereich zwischen 410 nm und 440 nm, vorzugsweise bei ca. 430 nm.
Um auch die Remissions- und Reflexionseigenschaften des medizinischen Objekts 12 bei Wellenlängen, die kleiner als die weitere Grenzwellenlänge λ₁ sind, zu erfassen, kann das erste Filter 56 vor dem ersten Bildsensor 60 so ausgebildet sein, dass ein Teil des von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugten und von dem medizinischen Objekt 12 remittierten ersten Anregungslichts zu dem ersten Bildsensor 60 gelangen und zur Erzeugung des Farbbilds in der lichtempfindlichen Schicht 62 des ersten Bildsensors 60 beitragen kann.
Das zweite Filter 57 vor dem zweiten Bildsensor 70 ist vorgesehen und ausgebildet, um von der dritten Lichtquelle 23 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes zweites Anregungslicht zu unterdrücken. Dazu unterdrückt das zweite Filter 57 insbesondere Licht in einem Wellenlängenbereich, dessen untere Grenze bei 700 nm bis 790 nm und dessen obere Grenze bei 810 nm bis 850 nm liegt, der möglichst schmal ist und das Spektrum des von der dritten Lichtquelle 23 erzeugten zweiten Anregungslichts möglichst vollständig umfasst.
Das zweite Filter 57 kann ausgebildet sein, um das von der dritten Lichtquelle 23 erzeugte und von dem medizinischen Objekt 12 remittierte oder reflektierte Licht nur weitgehend, aber nicht vollständig zu unterdrücken. Damit können auch die Remissions- oder Reflexionseigenschaften des medizinischen Objekts 12 bei den von dem zweiten Filter 57 unterdrückten Wellenlängen zur Erzeugung des Farbbilds in der lichtempfindlichen Schicht 72 des zweiten Bildsensors 70 beitragen.
Der erste Bildsensor 60 stellt an einem Bildsignalausgang 68 ein erstes Bildsignal bereit, das das von dem ersten Bildsensor 60 erfasste Farbbild repräsentiert. Der zweite Bildsensor 70 stellt an einem Bildsignalausgang 78 ein zweites Bildsignal bereit, das das von dem zweiten Bildsensor 70 erfasste Fluoreszenzbild repräsentiert.
Das Bilderfassungssystem 10 umfasst ferner eine Kamerasteuerungseinheit (Camera Control Unit CCU) 80 mit einem ersten Steuerausgang 81, der mit der ersten Lichtquelle 21 gekoppelt ist, einem zweiten Steuerausgang 82, der mit der zweiten Lichtquelle 22 gekoppelt ist, einem dritten Steuerausgang 82, der mit der dritten Lichtquelle 23 gekoppelt ist, einem ersten Bildsignaleingang 86, der mit dem Bildsignalausgang 68 des ersten Bildsensors 60 gekoppelt ist, einen zweiten Bildsignaleingang 87, der mit dem Bildsignalausgang 78 des zweiten Bildsensors 70 gekoppelt ist, und einen Bildsignalausgang 88 auf. Die Kamerasteuerungseinheit 80 steuert die Lichtquellen 21, 22, 23 der Lichtquelleneinrichtung 20 und die Bildsensoren 60, 70, empfängt und verarbeitet die von den Bildsensoren 60, 70 bereitgestellten Bildsignale und stellt an einem Bildsignalausgang 88 ein Bildsignal, das Information aus beiden von den Bildsensoren 60, 70 bereitgestellten Bildsignalen enthält.
Insbesondere repräsentiert das von der Kamerasteuerungseinheit 80 am Bildsignalausgang 88 bereitgestellte Bildsignal ein Farbbild des medizinischen Objekts, in dem anhand der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX erkennbares Tumorgewebe und/oder anhand der Fluoreszenz von Indocyaningrün erkennbare Gefäße hervorgehoben sind. Die Hervorhebung kann jeweils beispielsweise durch Farbe, Intensität oder eine zeitabhängige Modulation erfolgen.
Die Kamerasteuerungseinheit 80 steuert insbesondere eines der anhand der 4, 5, 6 dargestellten Verfahren.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Emissionsspektren der Lichtquellen 21, 22, 23. Der Abszisse ist die Wellenlänge λ in nm zugeordnet, der Ordinate ist die Intensität I in willkürlichen oder relativen Einheiten zugeordnet.
Das in einer durchgezogenen Linie dargestellte Spektrum 91 der ersten Lichtquelle 21 (vgl. 1) bzw. des von der ersten Lichtquelle 21 bereitgestellten Beleuchtungslichts umfasst im Wesentlichen Wellenlängen zwischen 430 nm und 730 nm und ist zwischen diesen Grenzen bei dem dargestellten Beispiel im Wesentlichen konstant, das heißt wellenlängenunabhängig.
Das in einer kurz gestrichelten Linie dargestellte Spektrum 92 der zweiten Lichtquelle 22 bzw. des von der zweiten Lichtquelle 22 bereitgestellten ersten Anregungslichts ist schmalbandig. Bei dem dargestellten Beispiel weist das Spektrum 92 der zweiten Lichtquelle 22 ein Maximum bei 400 nm bis 410 nm auf und umfasst ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich Wellenlängen, die kleiner als 430 nm sind.
Das in einer länger gestrichelten Linie dargestellte Spektrum 93 der dritten Lichtquelle 23, das heißt des von der dritten Lichtquelle 23 erzeugten zweiten Anregungslichts ist schmalbandig. Bei dem dargestellten Beispiel weist das Spektrum 93 der dritten Lichtquelle ein Maximum bei ca. 800 nm auf und umfasst ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich Wellenlängen, die größer als 730 nm sind.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Transmissionscharakteristika der dichroitischen Fläche 51 des Strahlteilers 50 und der Filter 56, 57 (vgl. 1). Der Abszisse ist die Wellenlänge λ in nm zugeordnet, der Ordinate ist die Transmission T zugeordnet.
Die in einer durchgezogenen Linie dargestellte Transmission 95 der dichroitisch reflektierenden Fläche 51 des Strahlteilers 50 ist bei Wellenlängen, die kleiner als eine Grenzwellenlänge λ₀ von ca. 630 nm ist, gering, das heißt im Wesentlichen 0, und bei Wellenlängen, die größer als die Grenzwellenlänge λ₀ von 630 nm sind, groß, das heißt im Wesentlichen 1 = 100%. Die nicht dargestellte Reflexion R ist zur Transmission 95 komplementär, beträgt also ca. R = 1 - T.
Die in einer kurz gestrichelten Linie dargestellte Transmission 96 des ersten Filters 56 ist bei Wellenlängen kleiner als 430 nm klein, jedoch nicht 0, um einen Teil des von der zweiten Lichtquelle 22 emittierten und von dem medizinischen Objekt 12 remittierten oder reflektierten ersten Anregungslichts auf dem ersten Bildsensor 60 gelangen zu lassen. Bei Wellenlängen zwischen 430 nm und 630 nm ist die Transmission 96 des ersten Filters 56 hoch, insbesondere näherungsweise 1 = 100%. Bei Wellenlängen größer als 630 nm ist die Transmission 96 des ersten Filters 56 bei dem dargestellten Beispiel klein, insbesondere im Wesentlichen 0.
Abweichend von der Darstellung in 3 kann die Transmission 96 des ersten Filters 56 auch bei Wellenlängen größer als 630 nm groß sein, insbesondere im Wesentlichen 1 = 100% betragen. In diesem Fall kann das erste Filter 56 abweichend von der Darstellung in 1 vor dem Strahlteiler 50, also lichtstromaufwärts des Strahlteilers 50 angeordnet sein.
Die in einer länger gestrichelten Linie dargestellte Transmission 97 des zweiten Filter 57 vor dem zweiten Bildsensor 70 ist in einem Wellenlängenbereich zwischen 730 nm und 810 nm gering, insbesondere im Wesentlichen 0, um von der dritten Lichtquelle 23 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes zweites Anregungslicht vollständig oder im Wesentlichen vollständig zu unterdrücken. Bei Wellenlängen größer als 810 nm und bei Wellenlängen zwischen 630 nm und 730 nm ist die Transmission 97 des zweiten Filters 57 hoch, insbesondere im Wesentlichen 1 = 100%. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Transmission 97 des zweiten Filters 57 bei Wellenlängen kleiner als 630 nm gering, insbesondere im Wesentlichen 0.
Alternativ und abweichend von der Darstellung in 3 kann die Transmission 97 des zweiten Filters 57 auch bei Wellenlängen kleiner als 630 nm hoch sein. In diesem Fall kann das zweite Filter 57 vor dem Strahlteiler 50 angeordnet sein.
Abweichend von der Darstellung in 1 können anstelle zweier Filter 56, 57 nach dem Strahlteiler 50, das heißt lichtstromabwärts des Strahlteilers 50 und damit zwischen dem Strahlteiler 50 und den Bildsensoren 60, 70 beide Filter 56, 57 vor dem Strahlteiler 50, das heißt lichtstromaufwärts des Strahlteilers 50 angeordnet sein. Alternativ kann ein einziges Filter vor dem Strahlteiler 50, das heißt lichtstromaufwärts des Strahlteilers 50 vorgesehen sein. Dieses einzige Filter unterdrückte dann ähnlich wie in 3 angedeutet weitgehend, aber nicht vollständig (oder abweichend von der Darstellung in 3: vollständig) von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes erstes Anregungslicht bei Wellenlängen kleiner als 430 nm, unterdrückte von der dritten Lichtquelle 23 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes zweites Anregungslicht (vgl. Spektrum 93 in 2) im Wellenlängenbereich von 730 nm bis 810 nm und transmittierte sowohl Licht zwischen 430 nm und 730 nm als auch Licht mit Wellenlängen größer als 810 nm vollständig oder im Wesentlichen vollständig.
Sowohl die Spektren 91, 92, 93 der Lichtquellen 21, 22, 23 als auch die Transmissionsspektren 95, 96, 97 können gegenüber den anhand der 2 und 3 dargestellten Wellenlängen leicht verschoben sein. Dabei sind jedoch die Spektren 92, 93 der zweiten Lichtquelle 22 und der dritten Lichtquelle 23 so zu wählen, dass die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und die Fluoreszenz von Indocyaningrün möglichst effizient und möglichst schmalbandig angeregt werden. Ferner sind das Transmissionsspektrum 95 und das komplementäre Reflexionsspektrum des Strahlteilers 50 so zu wählen, dass möglichst viel von dem von der ersten Lichtquelle 21 erzeugten Beleuchtungslicht, aber möglichst wenig, insbesondere gar kein von Protoporphyrin IX oder Indocyaningrün erzeugtes Fluoreszenzlicht auf den ersten Bildsensor 60 fällt. Ferner sind die Transmissionsspektren 96, 97 der Filter 56, 57 oder eines alternativen einzigen Filters vor dem Strahlteiler 50 so zu wählen, dass von der zweiten Lichtquelle 22 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes erstes Anregungslicht den Farbeindruck in dem von dem ersten Bildsensor 60 erfassten Farbbild möglichst geringfügig verfälscht und von der dritten Lichtquelle 23 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes zweites Anregungslicht in möglichst geringem Maße auf den zweiten Bildsensor 70 fällt.
Als Alternative zu den anhand der 2 dargestellten Spektren kann das Spektrum 91 des von der ersten Lichtquelle 21 bereitgestellten Beleuchtungslichts bei Wellenlängen, die größer sind als die Grenzwellenlänge λ₀, eine geringere oder viel geringere oder sogar verschwindende Intensität aufweisen. In diesem Fall empfängt der zweite Bildsensor 70 nur entsprechend wenig oder gar kein remittiertes oder reflektiertes Beleuchtungslicht, sondern überwiegend oder ausschließlich Fluoreszenzlicht.
4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts 12 in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht, zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts 12 in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht. Das Verfahren kann insbesondere mit dem anhand der 1 bis 3 dargestellten Bilderfassungssystem 10 und gesteuert durch die Kamerasteuerungseinheit 80 des Bilderfassungssystems 10, aber alternativ auch mit einem System mit von dem anhand der 1 bis 3 dargestellten Bilderfassungssystem abweichenden Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen ausgeführt werden. Beispielhaft werden Bezugszeichen aus den 1 bis 3 verwendet.
Bei einem Verfahrensschritt 101 wird das medizinische Objekt 12 mit Beleuchtungslicht mit einem breiten Spektrum 91, das Anteile in den vom gesunden menschlichen Auge als blau, grün und orange bis rot wahrgenommenen Wellenlängenbereichen umfasst, bestrahlt. Bei einem gleichzeitig ausgeführten weiteren Verfahrensschritt 102 wird das medizinische Objekt 12 mit erstem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX bestrahlt. Bei einem gleichzeitig ausgeführten weiteren Verfahrensschritt 103 wird das medizinische Objekt 12 mit zweitem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Indocyaningrün bestrahlt. Bei einem gleichzeitig ausgeführten weiteren Verfahrensschritt 106 wird mittels eines ersten Bildsensors 60 ein Farbbild in remittiertem und reflektiertem Beleuchtungslicht in den von dem gesunden menschlichen Auge als blau, grün und orange bis rot wahrgenommenen Spektralbereichen erfasst. Bei einem gleichzeitig ausgeführten weiteren Verfahrensschritt 107 wird mittels eines zweiten Bildsensors 70 ein als Fluoreszenzbild bezeichnetes Bild des medizinischen Objekts 12 in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht und/oder in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht erfasst. Die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und die Fluoreszenz von Indocyaningrün können gemeinsam in einem monochromen Fluoreszenzbild oder in zwei verschiedenen Farbkanälen eines Fluoreszenzbilds erfasst werden.
Bei einem weiteren Verfahrensschritt 111 wird ein Bildsignal erzeugt, das sowohl Information aus dem Farbbild als auch Information aus dem Fluoreszenzbild enthält.
Bei einem weiteren Verfahrensschritt 112 wird gesteuert durch das bei dem Verfahrensschritt 111 erzeugte Bildsignal ein Bild angezeigt, beispielsweise durch einen oder mehrere Bildschirme, einen Projektor und/oder eine VR-Brille (VR = Virtuelle Realität).
Abweichend von der Darstellung in 4 müssen nicht das breitbandige Beleuchtungslicht und das erste Anregungslicht und das zweite Anregungslicht gleichzeitig erzeugt und gleichzeitig das Farbbild und das Fluoreszenzbild erfasst werden. Vor allem, wenn das Fluoreszenzbild mit einem monochromen Bildsensor 70 erfasst wird, der nur einen Farbkanal aufweist, in dem sowohl die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX als auch die Fluoreszenz von Indocyaningrün erfasst wird, kann eine nur teilweise Gleichzeitigkeit vorteilhaft sein, um die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und die Fluoreszenz von Indocyaningrün zu unterscheiden. Eine von der Darstellung in 4 abweichende nur teilweise Gleichzeitigkeit kann ferner eine Korrektur des Bildsignals im roten Farbkanal und damit eine bessere Farbwiedergabe ermöglichen. Beispiele für derart modifizierte Verfahren sind in den 5 und 6 gezeigt.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines weiteren Verfahrens zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem breitbandigem Beleuchtungslicht, zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts 12 in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht.
Das in 5 gezeigte Verfahren unterscheidet sich von dem anhand der 4 dargestellten Verfahren dadurch, dass zunächst, in einem ersten Zeitintervall, nur das Bestrahlen 101 mit Beleuchtungslicht, das Bestrahlen 102 mit erstem Anregungslicht, das Erfassen 106 eines Farbbilds und das Erfassen 107 eines ersten Fluoreszenzbilds (nämlich in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht) gleichzeitig erfolgen, nicht jedoch das Bestrahlen mit dem zweiten Anregungslicht. Erst in einem nachfolgenden, nicht überlappenden zweiten Zeitintervall erfolgt gleichzeitig das Bestrahlen 101 mit breitbandigem Beleuchtungslicht, das Bestrahlen 103 mit zweitem Anregungslicht, das Erfassen 106 eines Farbbilds und ein Erfassen 108 eines zweiten Fluoreszenzbilds (nämlich in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht), nicht jedoch das Bestrahlen mit erstem Anregungslicht. Auf diese Weise kann zwischen der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und der Fluoreszenz von Indocyaningrün unterschieden werden, und in dem bei nachfolgenden Schritten 111, 112 erzeugten Bildsignal und dadurch gesteuert angezeigten Bild können die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und die Fluoreszenz von Indocyaningrün unterschiedlich gekennzeichnet oder markiert oder hervorgehoben werden.
Als eine von 5 abweichende Alternative werden nur die Schritte 101, 102, 106, 107 und danach die Schritte 111, 112 ausgeführt, wodurch ein Bild des medizinischen Objekts 12 in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und ein Bild des medizinischen Objekts 12 in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht erfasst werden, aber kein Bild des medizinischen Objekts 12 in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht. Als eine weitere von 5 abweichende Alternative werden nur die Schritte 101, 103, 106, 108 und danach die Schritte 111, 112 ausgeführt, wodurch ein Bild des medizinischen Objekts 12 in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und ein Bild des medizinischen Objekts 12 in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht erfasst wird, aber kein Bild des medizinischen Objekts 12 in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem breitbandigem Beleuchtungslicht, zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht.
Das in 6 gezeigte Verfahren unterscheidet sich von dem anhand der 5 dargestellten Verfahren insbesondere dadurch, dass in einem dritten Zeitintervall gleichzeitig das medizinische Objekt 12 mit Rotlicht, das heißt Licht in dem vom gesunden menschlichen Auge als rot wahrgenommenen Wellenlängenbereich bestrahlt und mittels des zweiten Bildsensors ein Rotlichtbild in remittiertem oder reflektiertem Rotlicht erfasst wird, ohne dass gleichzeitig das medizinische Objekt 12 mit erstem Anregungslicht oder mit zweitem Anregungslicht bestrahlt wird. Dadurch wird bei einem Verfahrensschritt 109 lediglich das von dem medizinischen Objekt 12 remittierte oder reflektierte Rotlicht erfasst - bei dem anhand der 1 bis 3 dargestellten Bilderfassungssystem: durch den zweiten Bildsensor 70 -, nicht jedoch Fluoreszenz. Das Rotlichtbild kann bei einem nachfolgenden Schritt 110 zum Korrigieren des roten Farbkanals des Farbbilds und damit zur Verbesserung der Farbwiedergabe verwendet werden. Anstelle einer Bestrahlung mit Rotlicht, also mit Licht, das lediglich Spektralanteile in dem vom gesunden menschlichen Auge als rot wahrgenommenen Wellenlängenbereich aufweist, kann Licht verwendet werden, das weitere Wellenlängenbereiche umfasst, beispielsweise breitbandiges Beleuchtungslicht, wie es im Schritt 101 verwendet wird. In diesem Fall kann das medizinische Objekt 12 kontinuierlich mit dem breitbandigen Beleuchtungslicht mit Anteilen in den von dem gesunden menschlichen Auge als blau, grün und rot wahrgenommenen Wellenlängenbereichen erfolgen.
Bei dem in 6 gezeigten Verfahren ist das Erfassen eines ersten Fluoreszenzbilds und das Erfassen eines zweiten Fluoreszenzbilds in zwei verschiedenen und nicht überlappenden Zeitintervallen vorgesehen, ähnlich wie bei dem anhand der 5 dargestellten Verfahren. Alternativ kann ähnlich wie bei dem anhand der 4 dargestellten Verfahren die Fluoreszenz von Protoporphyrin IX und die Fluoreszenz von Indocyaningrün gleichzeitig erfasst werden.
Bei jedem der anhand der 4 bis 6 dargestellten Verfahren kann der zweite Bildsensor 70 bei den Verfahrensschritten 107, 108 innerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen der Grenzwellenlänge λ₀ und etwa 730 nm sowohl remittiertes und reflektiertes Beleuchtungslicht als auch von Protoporphyrin IX und/oder von Indocyaningrün erzeugtes Fluoreszenzlicht empfangen und erfassen. Wenn das medizinische Objekt 12 kontinuierlich mit von der ersten Lichtquelle 21 erzeugtem Beleuchtungslicht bestrahlt wird, kann ein reines Fluoreszenzbild als Differenz zwischen einem von dem zweiten Bildsensor während der Beleuchtung sowohl mit Beleuchtungslicht als auch mit Anregungslicht erfassten Bild und einem während der Beleuchtung nur mit Beleuchtungslicht erfassten Bild erhalten werden.
Wenn das medizinische Objekt 12 nicht kontinuierlich mit von der ersten Lichtquelle 21 erzeugtem Beleuchtungslicht bestrahlt wird, kann ein reines Fluoreszenzbild erfasst werden, während das medizinische Objekt 12 nur mit Anregungslicht beleuchtet wird.
Wie oben angedeutet kann die Intensität des von der ersten Lichtquelle 21 erzeugten Beleuchtungslichts - abweichend von der Darstellung in 2 - bei Wellenlängen, die größer als die Grenzwellenlänge λ₀ sind, klein sein oder sogar verschwinden. In diesem Fall empfängt der zweite Bildsensor 70 wenig oder kein von der ersten Lichtquelle 21 erzeugtes und von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes Beleuchtungslicht, selbst dann, wenn die erste Lichtquelle 21 kontinuierlich Beleuchtungslicht erzeugt. Vielmehr ist das meiste oder das gesamte von dem zweiten Bildsensor 70 empfangene Licht Fluoreszenzlicht, und das von dem zweiten Bildsensor 70 erfasste Bild ist ein reines oder fast reines Fluoreszenzbild.
Wenn das von der ersten Lichtquelle 21 erzeugte Beleuchtungslicht bei Wellenlängen oberhalb der Grenzwellenlänge λ₀ nur eine geringe oder eine verschwindende Intensität aufweist, können die anhand der 4 bis 6 beschriebenen Verfahren besonders vorteilhaft sein. In diesem Fall ist bei dem anhand der 6 beschriebenen Verfahren insbesondere ferner eine vierte Lichtquelle zur Erzeugung von Licht in dem vom gesunden menschlichen Auge als rot empfundenen Wellenlängenbereich oberhalb der Grenzwellenlänge λ₀ vorgesehen, um bei dem Verfahrensschritt 104 das medizinische Objekt 12 in diesem Wellenlängenbereich zu beleuchten.
7 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem breitbandigem Beleuchtungslicht, zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht.
Das in 7 gezeigte Verfahren unterscheidet sich von dem anhand der 6 dargestellten Verfahren insbesondere in dem ersten Zeitintervall. Innerhalb des ersten Zeitintervalls wird das medizinische Objekt 12 lediglich mit erstem Anregungslicht bestrahlt 102, nicht aber mit Beleuchtungslicht. Innerhalb des ersten Zeitintervalls erfasst 107 der zweite Bildsensor 70 gleichzeitig ein erstes Fluoreszenzbild in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht, ähnlich wie bei den anhand der 4 bis 6 dargestellten Verfahren. Im Gegensatz zu den anhand der 4 bis 6 dargestellten Verfahren wird in dem ersten Zeitintervall kein Farbbild erfasst. Jedoch wird in dem ersten Zeitintervall gleichzeitig zu der Bestrahlung 102 mit ersten Anregungslicht durch den blauen Farbkanal des ersten Bildsensors 60 ein Blaulichtbild in remittiertem und reflektiertem ersten Anregungslicht erfasst 119.
In dem zweiten Zeitintervall ist das in 7 gezeigte Verfahren ähnlich zu den in den 5 und 6 gezeigten Verfahren.
Bei einem späteren Verfahrensschritt 120 wird der blaue Farbkanal des während des zweiten Zeitintervalls erfassten Farbbilds korrigiert, insbesondere durch Addieren des während des ersten Zeitintervalls erfassten Blaulichtbilds. Diese Korrektur kann zu dem Farbbild die Remissions- und Reflexions-Eigenschaften des medizinischen Objekts 12 bei Wellenlängen unter 430 nm hinzufügen und damit die Farbwiedergabe verbessern.
Das anhand der 7 beschriebene Verfahren kann ausgeführt werden sowohl mit einer ersten Lichtquelle 21, die oberhalb der Grenzwellenlänge λ₀ nur eine geringe oder verschwindende Intensität erzeugt, als auch mit einer ersten Lichtquelle 21, die oberhalb der Grenzwellenlänge λ₀ eine wesentliche Intensität erzeugt (wie in 2 gezeigt).
8 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem breitbandigem Beleuchtungslicht, zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht.
Das in 8 gezeigte Verfahren unterscheidet sich von den anhand der 4 bis 7 dargestellten Verfahren insbesondere dadurch, dass das Erfassen 106 des Farbbilds, das Erfassen 107 des ersten Fluoreszenzbilds und das Erfassen 108 des zweiten Fluoreszenzbilds in drei verschiedenen und nicht überlappenden Zeitintervallen geschieht.
In einem ersten Zeitintervall wird das medizinische Objekt 12 mit Beleuchtungslicht bestrahlt 101 und gleichzeitig mittels des ersten Bildsensors 60 ein Farbbild erfasst. Wenn das Beleuchtungslicht in dem von dem zweiten Bildsensor 70 erfassten Wellenlängenbereich eine wesentliche Intensität aufweist, kann bei einem optionalen Verfahrensschritt 109 gleichzeitig mittels des zweiten Bildsensors 70 ein Rotlichtbild erfasst werden. Dieses Rotlichtbild kann bei einem späteren Verfahrensschritt 110 zur Korrektur des roten Farbkanals des mittels des ersten Bildsensors 60 erfassten Farbbilds verwendet werden.
In einem zweiten Zeitintervall wird das medizinische Objekt 12 mit erstem Anregungslicht bestrahlt 102 und gleichzeitig mittels des zweiten Bildsensors 70 ein erstes Fluoreszenzbild in von Protoporphyrin IX erzeugtem Fluoreszenzlicht erfasst. Wenn der blaue Farbkanal des ersten Bildsensors 60 von dem medizinischen Objekt 12 remittiertes oder reflektiertes erstes Anregungslicht empfängt, kann gleichzeitig bei einem optionalen Verfahrensschritt 119 mittels des ersten Bildsensors 60 ein Blaulichtbild in remittiertem und reflektiertem ersten Anregungslicht erfasst werden. Dieses Blaulichtbild kann bei einem späteren Verfahrensschritt 120 zur Korrektur des blauen Farbkanals des mittels des ersten Bildsensors 60 erfassten Farbbilds verwendet werden.
In einem dritten Zeitintervall wird das medizinische Objekt 12 mit zweitem Anregungslicht bestrahlt 103 und gleichzeitig mittels des zweiten Bildsensors 70 ein zweites Fluoreszenzbild in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht erfasst 108.
Ein Bilderfassungssystem 10, wie es anhand der 1 bis 3 beschrieben ist, kann mehrere verschiedene Betriebsmodi aufweisen, bei denen die anhand der 4 bis 8 beschriebenen Verfahren, Teile dieser Verfahren und/oder weitere Verfahren ausgeführt werden. Insbesondere kann jedes der anhand der 5 und 6 beschriebenen Verfahren modifiziert werden, indem entweder die in dem ersten Zeitintervall ausgeführten Verfahrensschritte 101, 102, 106, 107 oder die in dem zweiten Zeitintervall ausgeführten Verfahrensschritte 101, 103, 106, 108 entfallen. Ferner kann das Bilderfassungssystem 10 einen oder mehrere Betriebsmodi aufweisen, bei dem nur ein Weißlichtbild erfasst und/oder nur ein Weißlichtbild ohne Fluoreszenz-Information angezeigt wird. Ferner kann das Bilderfassungssystem 10 einen oder mehrere Betriebsmodi aufweisen, bei dem nur ein Fluoreszenzbild erfasst und/oder nur ein Fluoreszenzbild ohne eine Weißlichtbild-Information angezeigt wird.
Bezugszeichenliste

10: Bilderfassungssystem zum Erfassen von Bildern des medizinischen Objekts 12
12: medizinisches Objekt
20: Lichtquelleneinrichtung des Bilderfassungssystems 10
21: erste Lichtquelle zum Erzeugen von Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich
22: zweite Lichtquelle zum Erzeugen von erstem Anregungslicht
23: dritte Lichtquelle zum Erzeugen von zweitem Anregungslicht
24: erste dichroitisch reflektierende Fläche der Lichtquelleneinrichtung 20
25: zweite dichroitisch reflektierende Fläche der Lichtquelleneinrichtung 20
26: Lichtwellenleiter zum Übertragen des Lichts der Lichtquelleneinrichtung 20
30: Bilderfassungsvorrichtung des Bilderfassungssystems 10
40: Objektiv der Bilderfassungsvorrichtung 30
50: Strahlteiler der Bilderfassungsvorrichtung 30
51: dichroitisch reflektierende Fläche des Strahlteilers 50
56: erstes Filter vor dem ersten Bildsensor 60
57: zweites Filter vor dem zweiten Bildsensor 70
60: erster Bildsensor hinter dem ersten Filter 56
62: lichtempfindliche Schicht des ersten Bildsensors 60
68: Bildsignalausgang des ersten Bildsensors 60
70: zweiter Bildsensor hinter dem zweiten Filter 57
72: lichtempfindliche Schicht des zweiten Bildsensors 70
78: Bildsignalausgang des zweiten Bildsensors 70
80: Kamerasteuerungseinheit (CCU)
81: erster Steuerausgang der Kamerasteuerungseinheit 80
82: zweiter Steuerausgang der Kamerasteuerungseinheit 80
83: dritter Steuerausgang der Kamerasteuerungseinheit 80
86: erster Bildsignaleingang der Kamerasteuerungseinheit 80
87: zweiter Bildsignaleingang der Kamerasteuerungseinheit 80
88: Bildsignalausgang der Kamerasteuerungseinheit 80
91: Spektrum der ersten Lichtquelle 21
92: Spektrum der zweiten Lichtquelle 22
93: Spektrum der dritten Lichtquelle 23
95: Transmissionsspektrum der dichroitisch reflektierenden Fläche 52 des Strahlteilers 50
96: Transmissionsspektrum des ersten Filters 56
97: Transmissionsspektrum des zweiten Filters 57
101: Verfahrensschritt (Bestrahlen des medizinischen Objekts 12 mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich)
102: Verfahrensschritt (Bestrahlen des medizinischen Objekts 12 mit erstem Anregungslicht)
103: Verfahrensschritt (Bestrahlen des medizinischen Objekts 12 mit zweitem Anregungslicht)
104: Verfahrensschritt (Bestrahlen des medizinischen Objekts 12 mit Rotlicht im roten Spektralbereich)
106: Verfahrensschritt (Erfassen eines Farbbilds)
107: Verfahrensschritt (Erfassen eines ersten Fluoreszenzbilds)
108: Verfahrensschritt (Erfassen eines zweiten Fluoreszenzbilds)
109: Verfahrensschritt (Erfassen eines Rotlichtbilds)
110: Verfahrensschritt (Korrigieren des roten Farbkanals des Farbbilds)
111: Verfahrensschritt (Erzeugen eines Bildsignals)
112: Verfahrensschritt (Anzeigen eines Bilds)
119: Verfahrensschritt (Erfassen eines Blaulichtbilds)
120: Verfahrensschritt (Korrigieren des blauen Farbkanals des Farbbilds)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/185661 [0006]
WO 2017/036600 A1 [0007]
US 2019/0170647 A1 [0008]

Claims

Bilderfassungsvorrichtung (30) zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts (12) in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts (12) in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts (12) in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht, mit folgenden Merkmalen: einem ersten Bildsensor (60) zum Erfassen von blauem, grünem und rotem Licht; einem zweiten Bildsensor (70) zum Erfassen von Fluoreszenzlicht von Protoporphyrin und von Indocyaningrün; einem Strahlteiler (50) zum Leiten von von dem Objekt (12) ausgehendem Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner ist als eine vorbestimmte Grenzwellenlänge λ₀ innerhalb des roten Spektralbereichs, zu dem ersten Bildsensor (60) und zum Leiten von von dem Objekt (12) ausgehendem Licht mit einer Wellenlänge, die größer ist als die vorbestimmte Grenzwellenlänge λ₀, zu dem zweiten Bildsensor (70); einem Filter (57), das lichtstromaufwärts des zweiten Bildsensors (70) angeordnet ist, zum teilweisen, weitgehenden oder vollständigen Unterdrücken von Licht mit einer Wellenlänge, die zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün geeignet ist.
Bilderfassungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Grenzwellenlänge λ₀ kleiner ist als die Wellenlänge des Fluoreszenzmaximums von Protoporphyrin.
Bilderfassungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Grenzwellenlänge λ₀ nicht größer als 640 nm ist.
Bilderfassungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Grenzwellenlänge λ₀ nicht kleiner als 610 nm oder 620 nm und nicht größer als 630 nm oder 640 nm ist.
Bilderfassungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Filter (57) Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 760 nm bis 810 nm unterdrückt.
Bilderfassungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Filter (57) Licht mit Wellenlängen innerhalb eines Intervalls, dessen Untergrenze nicht kleiner als 700 nm oder nicht kleiner als 730 nm oder nicht kleiner als 750 nm oder nicht kleiner als 760 nm ist, und dessen Obergrenze nicht größer als 790 nm oder nicht größer als 800 nm oder nicht größer als 820 nm oder nicht größer als 850 nm ist, unterdrückt.
Bilderfassungssystem (10) zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts (12) in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht, mit folgenden Merkmalen: einer Lichtquelleneinrichtung (20) zum alternierenden oder gleichzeitigen Erzeugen von Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Wellenlängenbereich, von erstem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Protoporphyrin und von zweitem Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz von Indocyaningrün; einer Bilderfassungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zum Erfassen eines Bilds eines medizinischen Objekts (12) in remittiertem oder reflektiertem Beleuchtungslicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts in von Protoporphyrin erzeugtem Fluoreszenzlicht und zum Erfassen eines Bilds des medizinischen Objekts (12) in von Indocyaningrün erzeugtem Fluoreszenzlicht, mit folgenden Schritten: Bestrahlen (101) des medizinischen Objekts (12) mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich; Bestrahlen (102) des medizinischen Objekts (12) mit erstem Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenz von Protoporphyrin, Bestrahlen (103) des medizinischen Objekts (12) mit zweitem Anregungslicht zur Anregung von Fluoreszenz von Indocyaningrün; Erfassen (111) eines Farbbilds des medizinischen Objekts (12) im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels eines ersten Bildsensors (60); Erfassen (112, 113) eines Fluoreszenzbilds des medizinischen Objekts (12) im roten und infraroten Spektralbereich mittels eines zweiten Bildsensors (70), wobei reflektiertes oder remittiertes zweites Anregungslicht nicht oder nur teilweise von dem zweiten Bildsensor (70) erfasst wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem das Bestrahlen (101) mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich, das Bestrahlen (102) mit dem ersten Anregungslicht, das Bestrahlen (103) mit dem zweiten Anregungslicht, das Erfassen (106) des Farbbild im blauen, grünen und roten Spektralbereich mittels des ersten Bildsensors (60) und das Erfassen (107) des Fluoreszenzbilds im roten und infraroten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors (70) zumindest zeitweise gleichzeitig stattfinden.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit folgenden Schritten: Bestrahlen (101) des medizinischen Objekts (101) mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich oder Bestrahlen (104) mit Rotlicht im roten Spektralbereich; Erfassen (114) eines Rotlichtbilds des medizinischen Objekts (12) im roten Spektralbereich mittels des zweiten Bildsensors (70) während des Bestrahlens (101, 104) des medizinischen Objekts (12) mit Beleuchtungslicht im blauen, grünen und roten Spektralbereich oder mit Rotlicht im roten Spektralbereich; Korrigieren (118) des roten Farbkanals des Farbbilds anhand des Rotlichtbilds.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem während des Erfassens (114) des Rotlichtbilds das medizinische Objekt (12) nicht mit dem zweiten Anregungslicht bestrahlt wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem während des Erfassens (114) des Rotlichtbilds das medizinische Objekt (12) nicht mit dem ersten Anregungslicht bestrahlt wird.