DE102022125852A1 - Medical imaging device and method for medical imaging - Google Patents
Medical imaging device and method for medical imaging Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022125852A1 DE102022125852A1 DE102022125852.1A DE102022125852A DE102022125852A1 DE 102022125852 A1 DE102022125852 A1 DE 102022125852A1 DE 102022125852 A DE102022125852 A DE 102022125852A DE 102022125852 A1 DE102022125852 A1 DE 102022125852A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- images
- image
- imaging device
- spectral range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 137
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 123
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 claims description 29
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 148
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 70
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 43
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 30
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 11
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 10
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000012552 review Methods 0.000 description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M thionine Chemical compound [Cl-].C1=CC(N)=CC2=[S+]C3=CC(N)=CC=C3N=C21 ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
- A61B1/043—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for fluorescence imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00163—Optical arrangements
- A61B1/00186—Optical arrangements with imaging filters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
- A61B1/0638—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/0076—Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2461—Illumination
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
- A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
- A61B1/00045—Display arrangement
- A61B1/0005—Display arrangement combining images e.g. side-by-side, superimposed or tiled
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
- A61B1/0661—Endoscope light sources
- A61B1/0684—Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]
Abstract
Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung (410), umfassend: eine Beleuchtungseinheit (412) mit zumindest einer Lichtquelle (414), die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht (416) zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts (418) bereitzustellen; und eine Bilderfassungseinheit (420), die zumindest eine Bilderfassungssensorik (422) und zumindest einen Beobachtungsfilter (424) umfasst. Der Beobachtungsfilter (424) ist dazu eingerichtet, Licht in einem ersten Spektralbereich (426) zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich (426) verschiedenen zweiten Spektralbereich (428) zu transmittieren. Die Bilderfassungseinheit (430) ist dazu eingerichtet, Fluoreszenzbilder (430) des abzubildenden Objekts (418) durch den Beobachtungsfilter (424) hindurch aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht (432), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs (426) liegt, als Anregungslicht verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt (418) emittiertes Licht (434), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, von der Bilderfassungssensorik (422) detektiert wird. Zudem ist die Bilderfassungseinheit (430) dazu eingerichtet, Anatomiebilder (436) des abzubildenden Objekts (418) aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht (438), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt (418) remittiertes Licht (440), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, von der Bilderfassungssensorik (422) detektiert wird. Die Bildgebungsvorrichtung umfasst ferner eine Darstellungserzeugungseinheit (442), die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern (430) und den Anatomiebildern (436) zumindest eine Darstellung (444) zu erzeugen.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, Programmcode und ein computerlesbares Medium (448).The invention relates to a medical imaging device (410), comprising: an illumination unit (412) with at least one light source (414) which is configured to provide illumination light (416) for illuminating an object (418) to be imaged; and an image capture unit (420) which comprises at least one image capture sensor system (422) and at least one observation filter (424). The observation filter (424) is configured to block light in a first spectral range (426) which comprises visible light and to transmit light in a second spectral range (428) which is different from the first spectral range (426). The image capture unit (430) is configured to record fluorescence images (430) of the object (418) to be imaged through the observation filter (424), during the recording of which illumination light (432), the spectrum of which lies at least partially within the first spectral range (426), is used as excitation light and during the recording of which light (434) emitted by the object (418) to be imaged, the spectrum of which lies at least partially within the second spectral range (428), is detected by the image capture sensor system (422). In addition, the image capture unit (430) is configured to record anatomical images (436) of the object (418) to be imaged, during the recording of which illumination light (438) whose spectrum lies at least partially within the second spectral range (428) is used and during the recording of which light (440) remitted by the object (418) to be imaged, whose spectrum lies at least partially within the second spectral range (428), is detected by the image capture sensor system (422). The imaging device further comprises a representation generation unit (442) configured to generate at least one representation (444) from the fluorescence images (430) and the anatomical images (436).The invention also relates to a method for medical imaging, program code and a computer-readable medium (448).
Description
Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine Endoskopvorrichtung, Exoskopvorrichtung und/oder Mikroskopvorrichtung, ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, zugehörigen Programmcode sowie ein zugehöriges Computerprogrammprodukt.The invention relates to a medical imaging device, in particular an endoscope device, exoscope device and/or microscope device, a method for medical imaging, associated program code and an associated computer program product.
Aus dem Stand der Technik sind Bildgebungsvorrichtungen zur Durchführung von Fluoreszenzbildgebung bekannt, die sowohl Fluoreszenzbilder als auch Weißlichtbilder aufzunehmen können. Geeignetes Anregungslicht wird dazu verwendet, Fluoreszenzfarbstoffe oder gegebenenfalls nativ vorkommende fluoreszierende Stoffe gezielt anzuregen und emittiertes Licht zu detektieren und zur Bildgebung heranzuziehen. Um einem Anwender gleichzeitig anatomische Strukturen im Bildbereich darstellen zu können, wird häufig parallel oder sequenziell ein Weißlichtbild aufgenommen. Anhand des Weißlichtbilds kann der Benutzer beurteilen, ob die anatomische Struktur abgebildet wird. Fluoreszenzbilder und Weißlichtbilder können zudem überlagert werden, wodurch anatomische Information und Fluoreszenzinformation gleichzeitig für einen Benutzer wahrnehmbar und analysierbar sind.Imaging devices for carrying out fluorescence imaging are known from the state of the art and can record both fluorescence images and white light images. Suitable excitation light is used to specifically excite fluorescent dyes or, where appropriate, natively occurring fluorescent substances and to detect emitted light and use it for imaging. In order to be able to show a user anatomical structures in the image area at the same time, a white light image is often recorded in parallel or sequentially. The user can use the white light image to assess whether the anatomical structure is being imaged. Fluorescence images and white light images can also be superimposed, which means that anatomical information and fluorescence information can be perceived and analyzed by a user at the same time.
Aus dem Stand der Technik sind außerdem Bildgebungsvorrichtungen wie beispielsweise endoskopische oder exoskopische Vorrichtungen bekannt, die Multispektral- oder Hyperspektralbilder erzeugen. Multispektral- oder Hyperspektralbilder weisen neben zwei räumlichen Dimensionen, wie sie etwa ein herkömmliches Bild einer Kamera hat, eine spektrale Dimension auf. Die spektrale Dimension umfasst mehrere Spektralbänder (Wellenlängenbänder). Multispektrale und hyperspektrale Bilder unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl an und der Breite von ihren spektralen Bändern. Solche Systeme können grundsätzlich ebenfalls dazu geeignet sein, Fluoreszenzaufnahmen durchzuführen.Imaging devices such as endoscopic or exoscopic devices that generate multispectral or hyperspectral images are also known from the prior art. In addition to two spatial dimensions, such as a conventional image from a camera, multispectral or hyperspectral images have a spectral dimension. The spectral dimension includes several spectral bands (wavelength bands). Multispectral and hyperspectral images differ essentially in the number and width of their spectral bands. Such systems can in principle also be suitable for taking fluorescence images.
Es sind einige Bildgebungsvorrichtungen zur Erzeugung solcher Multispektral- oder Hyperspektralbilder, insbesondere im Kontext medizinischer Anwendungen, bekannt. In
Neben dem Pushbroom-Verfahren gibt es weitere Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern. Beim sogenannten Whiskbroom-Verfahren wird das Untersuchungsgebiet oder auch Objekt punktweise abgefahren und für jeden Punkt ein Spektrum gewonnen. Im Gegensatz dazu, werden bei dem Staring-Verfahren mehrere Bilder mit denselben räumlichen Koordinaten aufgenommen. Dabei werden von Bild zu Bild verschiedene Spektralfilter und/oder Beleuchtungsquellen verwendet, um spektrale Information aufzulösen. Ferner gibt es Verfahren, gemäß denen durch geeignete optische Elemente wie optische Slicer, Linsen und Prismen ein zweidimensionales Mehrfarbenbild in mehrere spektrale Einzelbilder zerlegt wird, die gleichzeitig auf unterschiedlichen Detektoren oder Detektorbereichen erfasst werden. Dies wird bisweilen als Schnappschuss-Ansatz bezeichnet.In addition to the pushbroom method, there are other methods for generating multispectral or hyperspectral images. In the so-called whiskbroom method, the area under investigation or object is scanned point by point and a spectrum is obtained for each point. In contrast, in the staring method, several images are taken with the same spatial coordinates. Different spectral filters and/or illumination sources are used from image to image to resolve spectral information. There are also methods according to which a two-dimensional multi-color image is broken down into several individual spectral images using suitable optical elements such as optical slicers, lenses and prisms, which are recorded simultaneously on different detectors or detector areas. This is sometimes referred to as the snapshot approach.
Wie in
Multimodale Bildgebungsvorrichtungen gestatten es, wahlweise Weißlichtbilder und/oder Multispektralbilder und/oder Fluoreszenzbilder und/oder Hyperspektralbilder aufzunehmen. Beispiele für derartige Bildgebungsvorrichtungen sind multimodale Endoskope und multimodale Exoskope.Multimodal imaging devices allow the acquisition of either white light images and/or multispectral images and/or fluorescence images and/or hyperspectral images. Examples of such imaging devices are multimodal endoscopes and multimodal exoscopes.
Unabhängig von der genauen Ausgestaltung wird für die Aufnahme von Fluoreszenzbildern Gewebe in einem bestimmten Wellenlängenbereich beleuchtet, um gezielt in bestimmte Entitäten wie beispielsweise Gewebebereiche eingebrachte fluoreszierende Farbstoffmoleküle anzuregen. Das daraufhin emittierte Licht mit rotverschobener Wellenlänge kann durch einen geeignet gewählten Filter beobachtet werden, mittels dessen Anregungslicht ausgeblendet werden kann. Liegen die Wellenlängenbereiche des Anregungslicht sowie des emittierten Lichts relativ zu Weißlicht, das für eine parallele oder sequenzielle Weißlichtbildgebung verwendet wird, im langwelligeren Bereich, insbesondere im Nahinfrarot-Bereich, also außerhalb des sichtbaren Weißlichts, ist trotz dieser Beobachtungsfilter durch den Filter hindurch Weißlichtbildgebung möglich. In jüngerer Zeit werden jedoch vermehrt Farbstoffe eingesetzt, die mit sichtbarem Licht anregbar sind. Die bekannte Art und Weise der Bilderzeugung ist hier nicht durchführbar, weil die für die Fluoreszenzbildgebung erforderlichen Filter des Weißlichtbild beeinträchtigen, indem sie sichtbares Licht in bestimmten Wellenlängenbereiche blockieren bzw. üblicherweise lediglich oder zumindest vorrangig Licht unterhalb einer bestimmten Wellenlänge transmittieren. Werden Fluoreszenzfarbstoffe verwendet, die im sichtbaren Bereich angeregt werden sollen, ist daher die erwähnte parallele oder sequenzielle Weißlichtaufnahme nicht durchführbar. Entfällt das Weißlichtbild, ist es jedoch für den Benutzer schwierig, anatomische Strukturen korrekt zu beurteilen.Regardless of the exact design, tissue is illuminated in a specific wavelength range to capture fluorescence images in order to specifically excite fluorescent dye molecules introduced into certain entities, such as tissue areas. The light emitted with a red-shifted wavelength can be observed through a suitably selected filter, by means of which excitation light can be blocked out. If the wavelength ranges of the excitation light and the emitted light are in the longer wavelength range relative to white light used for parallel or sequential white light imaging, in particular in the In the near-infrared range, i.e. outside of visible white light, white light imaging is possible through the filter despite these observation filters. Recently, however, dyes that can be excited with visible light have been increasingly used. The known method of image generation cannot be implemented here because the filters required for fluorescence imaging impair the white light image by blocking visible light in certain wavelength ranges or usually only or at least primarily transmitting light below a certain wavelength. If fluorescent dyes are used that are to be excited in the visible range, the parallel or sequential white light recording mentioned cannot be implemented. If the white light image is omitted, however, it is difficult for the user to correctly assess anatomical structures.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Fluoreszenzbildgebung in einem breiten Anwendungsbereich zu ermöglichen.Based on the state of the art, the invention is based on the object of enabling fluorescence imaging in a wide range of applications.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bildgebungsvorrichtung, ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, Programmcode und ein Computerprogrammprodukt, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind.This object is achieved according to the invention by an imaging device, a method for medical imaging, program code and a computer program product as described herein and defined in the claims.
Eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine Endoskopvorrichtung, Exoskopvorrichtung und/oder Mikroskopvorrichtung, umfasst erfindungsgemäß eine Beleuchtungseinheit mit zumindest einer Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts bereitzustellen. Ferner umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Bilderfassungseinheit, die zumindest eine Bilderfassungssensorik und zumindest einen Beobachtungsfilter umfasst. Der Beobachtungsfilter ist dazu eingerichtet, Licht in einem ersten Spektralbereich zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich zu transmittieren. Zudem ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, Fluoreszenzbilder des abzubildenden Objekts durch den Beobachtungsfilter hindurch aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs liegt, als Anregungslicht verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt emittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, von der Bilderfassungssensorik detektiert wird. Außerdem ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, Anatomiebilder des abzubildenden Objekts aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt remittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, von der Bilderfassungssensorik detektiert wird. Des Weiteren umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Darstellungserzeugungseinheit, die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern und den Anatomiebildern zumindest eine Darstellung zu erzeugen.According to the invention, a medical imaging device, in particular an endoscope device, exoscope device and/or microscope device, comprises an illumination unit with at least one light source, which is designed to provide illumination light for illuminating an object to be imaged. The medical imaging device further comprises an image acquisition unit, which comprises at least one image acquisition sensor and at least one observation filter. The observation filter is designed to block light in a first spectral range, which comprises visible light, and to transmit light in a second spectral range different from the first spectral range. In addition, the image acquisition unit is designed to record fluorescence images of the object to be imaged through the observation filter, during the recording of which illumination light, the spectrum of which lies at least partially within the first spectral range, is used as excitation light and during the recording of which light emitted by the object to be imaged, the spectrum of which lies at least partially within the second spectral range, is detected by the image acquisition sensor. In addition, the image capture unit is configured to record anatomical images of the object to be imaged, during the recording of which illumination light is used, the spectrum of which lies at least partially within the second spectral range, and during the recording of which light remitted by the object to be imaged, the spectrum of which lies at least partially within the second spectral range, is detected by the image capture sensor system. Furthermore, the medical imaging device comprises a representation generation unit, which is configured to generate at least one representation from the fluorescence images and the anatomical images.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann insbesondere mit der erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen von Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts. Ferner umfasst das Verfahren ein Aufnehmen von Fluoreszenzbildern des abzubildenden Objekts durch einen Beobachtungsfilter hindurch, der dazu eingerichtet ist, Licht in einem ersten Spektralbereich zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich zu transmittieren, wobei bei dem Aufnehmen der Fluoreszenzbilder Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs liegt, als Anregungslicht verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt emittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, detektiert wird. Außerdem umfasst das Verfahren ein Aufnehmen von Anatomiebildern des abzubildenden Objekts, wobei bei dem Aufnehmen der Anatomiebilder Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt remittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, detektiert wird.A method according to the invention can be carried out in particular with the medical imaging device according to the invention. The method comprises providing illumination light for illuminating an object to be imaged. The method further comprises recording fluorescence images of the object to be imaged through an observation filter which is designed to block light in a first spectral range which includes visible light and to transmit light in a second spectral range different from the first spectral range, wherein when recording the fluorescence images, illumination light whose spectrum lies at least partially within the first spectral range is used as excitation light and light emitted by the object to be imaged whose spectrum lies at least partially within the second spectral range is detected. The method also includes recording anatomical images of the object to be imaged, wherein, when recording the anatomical images, illumination light whose spectrum lies at least partially within the second spectral range is used and light remitted by the object to be imaged whose spectrum lies at least partially within the second spectral range is detected.
Die erfindungsgemäßen Merkmale gestatten es, Bildgebung in einem breiten Anwendungsbereich durchzuführen. Im Speziellen können Fluoreszenzfarbstoffe verwendet werden, die im sichtbaren Bereich absorbieren, und zugleich kann einem Benutzer ein aussagekräftiges anatomisches Bild zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch können unterschiedliche Fluoreszenzfarbstoffe gleichermaßen verwendet werden, ohne dass Einschränkungen bei der Erstellung eines anatomischen Bildes in Kauf genommen werden müssen.The features of the invention allow imaging to be carried out in a wide range of applications. In particular, fluorescent dyes that absorb in the visible range can be used and at the same time a user can be provided with a meaningful anatomical image. This allows different fluorescent dyes to be used equally without having to accept restrictions when creating an anatomical image.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale kann auch bei einer Fluoreszenzanregung im sichtbaren Bereich ein Fluoreszenzbild und ein Anatomiebild aufgenommen werden, ohne dass zwischen den einzelnen Aufnahmen Filter in den Strahlengang ein- und ausgeschwenkt werden müssen. Zudem muss nicht vollständig auf Anatomiebilder verzichtet werden, auch wenn im sichtbaren Bereich Fluoreszenz angeregt werden soll. Grundsätzlich denkbar wäre es auch, Weißlicht und Fluoreszenz-Anregungslicht parallel einzustrahlen und Fluoreszenz sowie Weißlicht über das Bayer-Pattern eines Detektors zu trennen. Dies erfordert jedoch aufgrund des damit verbundenen und zu erwartenden Sensor-Crosstalks erheblichen Aufwand bei der Auswertung und die zu erwartende Bildqualität kann gering sein.The features according to the invention make it possible to record a fluorescence image and an anatomical image even when fluorescence is excited in the visible range, without having to move filters in and out of the beam path between the individual recordings. In addition, anatomical images do not have to be completely dispensed with, even when fluorescence is present in the visible range. should be excited. In principle, it would also be conceivable to radiate white light and fluorescence excitation light in parallel and to separate fluorescence and white light using the Bayer pattern of a detector. However, due to the associated and expected sensor crosstalk, this requires considerable effort in the evaluation and the expected image quality can be low.
Die Bildgebungsvorrichtung kann eine mikroskopische, makroskopische und/oder exoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann als Mikroskop, Makroskop und/oder Exoskop ausgebildet sein und/oder ein solches umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Endoskopvorrichtung sein. Sie kann ein Endoskop und/oder ein Endoskopsystem umfassen und/oder als ein solches ausgebildet sein und/oder zumindest einen Teil und bevorzugt zumindest einen Großteil und/oder Hauptbestandteil eines Endoskops und/oder eines Endoskopsystems ausbilden. „Zumindest ein Großteil“ kann zumindest 55 %, vorzugsweise zumindest 65 %, bevorzugt zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und ganz besonders bevorzugt zumindest 95 % bedeuten, und zwar insbesondere mit Bezug auf ein Volumen und/oder eine Masse eines Objekts.The imaging device can be a microscopic, macroscopic and/or exoscopic imaging device. The imaging device can be designed as a microscope, macroscope and/or exoscope and/or comprise such a device. In some embodiments, the imaging device can be an endoscopic imaging device. The imaging device can be an endoscope device. It can comprise an endoscope and/or an endoscope system and/or be designed as such and/or form at least a part and preferably at least a major part and/or main component of an endoscope and/or an endoscope system. “At least a major part” can mean at least 55%, preferably at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85% and most preferably at least 95%, in particular with reference to a volume and/or a mass of an object.
Die Bildgebungsvorrichtung ist in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet, zur Begutachtung und/oder Beobachtung in einen Hohlraum einführbar zu sein, beispielsweise in eine künstliche und/oder natürliche Kavität, etwa in ein Inneres eines Körpers, in ein Körperorgan, in Gewebe oder dergleichen. Die Bildgebungsvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, zur Begutachtung und/der Beobachtung in ein Gehäuse, eine Verschalung, einen Schacht, ein Rohr oder eine andere, insbesondere künstliche, Struktur einführbar zu sein.In some embodiments, the imaging device is designed to be insertable into a cavity for assessment and/or observation, for example into an artificial and/or natural cavity, such as into the interior of a body, into a body organ, into tissue or the like. The imaging device can also be designed to be insertable into a housing, casing, shaft, pipe or other, in particular artificial, structure for assessment and/or observation.
Insbesondere wenn die Bildgebungsvorrichtung eine exoskopische Bildgebungsvorrichtung ist, kann sie dazu eingerichtet sein, Gewebeparameter, Bilder von Wunden, Bilder von Körperteilen etc. aufzunehmen. Beispielsweise kann die Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, ein Operationsfeld abzubilden. In particular, if the imaging device is an exoscopic imaging device, it can be configured to record tissue parameters, images of wounds, images of body parts, etc. For example, the imaging device can be configured to image a surgical field.
Die Bilderfassungssensorik kann dazu eingerichtet sein, Licht sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich zu detektieren. Eine kleinste detektierbare Wellenlänge kann in einigen Ausführungsformen höchstens 500 nm, höchstens 450 nm oder sogar höchstens 400 nm betragen. Eine größte detektierbar Wellenlänge kann in einigen Ausführungsformen zumindest 800 nm, zumindest 900 nm oder sogar zumindest 1000 nm betragen. Die Bilderfassungssensorik kann beispielsweise zumindest einen Weißlicht-Bildsensor und zumindest einen Nahinfrarot-Bildsensor umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Bildgebungsvorrichtung eine Weißlichtkamera und/oder Sensorik zur Weißlichtbilderfassung. Die Bildgebungsvorrichtung kann zur Weißlichtbildgebung eingerichtet sein. Die Anatomiebilder können mittels der Weißlichtkamera und/oder der Sensorik zur Weißlichtbilderfassung aufnehmbar sein.The image capture sensor system can be configured to detect light in both the visible range and the near-infrared range. In some embodiments, a smallest detectable wavelength can be at most 500 nm, at most 450 nm, or even at most 400 nm. In some embodiments, a largest detectable wavelength can be at least 800 nm, at least 900 nm, or even at least 1000 nm. The image capture sensor system can, for example, comprise at least one white light image sensor and at least one near-infrared image sensor. In some embodiments, the imaging device comprises a white light camera and/or sensors for white light image capture. The imaging device can be configured for white light imaging. The anatomical images can be recorded using the white light camera and/or the sensors for white light image capture.
Die Bilderfassungseinheit kann eine Filtereinheit mit optischen Beobachtungsfiltern aufweisen. Die Filtereinheit kann mehrere Fluoreszenzmodi definieren, die durch unterschiedliche Beobachtungsfilter definiert sind. Beispielsweise können unterschiedliche Kantenfilter verwendet werden, die das jeweils verwendete Spektrum des zugehörigen zur Anregung verwendeten Leuchtelements absorbieren/blockieren und zumindest im Wesentlichen nur Fluoreszenzlicht transmittieren. Der Beobachtungsfilter, der Licht im ersten Spektralbereich blockiert, ist dann Teil der Filtereinheit. Die Beobachtungsfilter können in einigen Ausführungsformen zudem zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar sein.The image capture unit can have a filter unit with optical observation filters. The filter unit can define several fluorescence modes that are defined by different observation filters. For example, different edge filters can be used that absorb/block the respective spectrum of the associated light element used for excitation and at least essentially only transmit fluorescent light. The observation filter that blocks light in the first spectral range is then part of the filter unit. In some embodiments, the observation filters can also be switchable between a multispectral mode and a fluorescence mode.
Die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere eine Optik und/oder die Bilderfassungssensorik kann/können zur multispektralen und/oder hyperspektralen Bildgebung eingerichtet sein, im Speziellen dazu, multispektrale und/oder hyperspektrale Bilddaten zu erfassen und/oder zu erzeugen. Multispektrale Bildgebung bzw. multispektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, und in einigen Fällen wenigstens fünf Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden. Hyperspektrale Bildgebung bzw. hyperspektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens 20, wenigstens 50 oder sogar wenigstens 100 Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden. Die Bildgebungsvorrichtung kann nach dem Pushbroom-Verfahren und/oder nach dem Whiskbroom- Verfahren und/oder nach dem Staring- Verfahren und/oder nach einem Schnappschussprinzip arbeiten.The imaging device and in particular an optics and/or the image capture sensor system can be set up for multispectral and/or hyperspectral imaging, in particular for capturing and/or generating multispectral and/or hyperspectral image data. Multispectral imaging or multispectral image data can refer in particular to imaging in which at least two, in particular at least three, and in some cases at least five spectral bands can be and/or are captured independently of one another. Hyperspectral imaging or hyperspectral image data can refer in particular to imaging in which at least 20, at least 50 or even at least 100 spectral bands can be and/or are captured independently of one another. The imaging device can work according to the pushbroom method and/or the whiskbroom method and/or the staring method and/or a snapshot principle.
Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, eine große spektrale Auflösung verwenden zu können. Es bietet sich dann eine hyperspektrale Bildgebung an. Diese kann mit einer Weißlichtbildgebung kombiniert sein. Hierdurch ist eine Beobachtung in Echtzeit über ein Weißlichtbild möglich, auch wenn die Erfassung spektral aufgelöster Bilddaten nur im Wesentlichen in Echtzeit erfolgt, also beispielsweise mehrere Sekunden zur Erstellung eines spektral aufgelösten Bilds benötigt werden. Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, spektrale Bilddaten in Echtzeit zu erzeugen. Dies beinhaltet beispielsweise die Erzeugung eines spektral aufgelösten Bilds in weniger als einer Sekunde oder sogar mehrmals pro Sekunde. Hierbei kann es zweckmäßig sein, auf multispektrale Bildgebung zurückzugreifen. Einer ggf. geringeren spektralen Auflösung steht dann eine höhere Bildwiederholrate gegenüber. Je nach Anwendung kann es hinreichend sein, nur wenige verschiedene Spektralbereiche und/oder Wellenlängen zu berücksichtigen, beispielsweise zwei oder drei oder vier oder generell weniger als zehn. Hierbei kann wahlweise auf eine zusätzliche Weißlichtbildgebung verzichtet werden. Spektral aufgelöste Bilddaten, die in Echtzeit gewonnen werden bzw. mehrere Bilder pro Sekunde liefern, können auch zu Überwachungszwecken eingesetzt werden, wobei nicht zwingend ein wiederzugebendes Bild für einen Benutzer erstellt werden muss, sondern die Bilddaten auch im Hintergrund verarbeitet werden können.For some applications, it can be advantageous to be able to use a high spectral resolution. Hyperspectral imaging is then a good option. This can be combined with white light imaging. This enables real-time observation via a white light image, even if the acquisition of spectrally resolved image data is only essentially real-time, i.e. several seconds are needed to create a spectrally resolved image. For some applications, it can be advantageous to generate spectral image data in real-time. This For example, it involves generating a spectrally resolved image in less than a second or even several times per second. In this case, it may be useful to use multispectral imaging. A possibly lower spectral resolution is then offset by a higher frame rate. Depending on the application, it may be sufficient to consider only a few different spectral ranges and/or wavelengths, for example two or three or four or generally less than ten. In this case, additional white light imaging can optionally be dispensed with. Spectrally resolved image data that is acquired in real time or provides several images per second can also be used for surveillance purposes, whereby an image for a user to display does not necessarily have to be created, but the image data can also be processed in the background.
Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann wenigstens einen proximalen Abschnitt, einen distalen Abschnitt und/oder einen Zwischenabschnitt aufweisen. Der distale Abschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand, etwa während der diagnostischen und/oder therapeutischen Aktion, in eine zu untersuchende Kavität eingeführt zu werden und/oder darin befindlich zu sein. Der proximale Abschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand, etwa während der diagnostischen und/oder therapeutischen Aktion, außerhalb der zu untersuchenden Kavität angeordnet zu sein. Unter „distal“ soll insbesondere bei einer Benutzung einem Patienten zugewandt und/oder einem Benutzer abgewandt verstanden werden. Unter „proximal“ soll insbesondere bei einer Benutzung einem Patienten abgewandt und/oder einem Benutzer zugewandt verstanden werden. Insbesondere ist proximal das Gegenteil von distal. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung weist insbesondere zumindest einen, vorzugsweise flexiblen, Schaft auf. Der Schaft kann ein längliches Objekt sein. Ferner kann der Schaft zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil den distalen Abschnitt ausbilden. Unter einem „länglichen Objekt“ soll insbesondere ein Objekt verstanden werden, dessen Haupterstreckung zumindest um einen Faktor fünf, vorzugsweise zumindest um einen Faktor zehn und besonders bevorzugt zumindest um einen Faktor zwanzig größer ist als eine größte Erstreckung des Objekts senkrecht zu dessen Haupterstreckung, also insbesondere einem Durchmesser des Objekts. Unter einer „Haupterstreckung“ eines Objekts, soll insbesondere dessen längste Erstreckung entlang dessen Haupterstreckungsrichtung verstanden werden. Unter einer „Haupterstreckungsrichtung“ eines Bauteils soll dabei insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders verläuft, welcher das Bauteil gerade noch vollständig umschließt.The medical imaging device can have at least one proximal section, one distal section and/or one intermediate section. The distal section is designed in particular to be introduced into and/or located in a cavity to be examined in an operating state, for example during the diagnostic and/or therapeutic action. The proximal section is designed in particular to be arranged outside the cavity to be examined in an operating state, for example during the diagnostic and/or therapeutic action. “Distal” is to be understood as facing a patient and/or facing away from a user, in particular during use. “Proximal” is to be understood as facing away from a patient and/or facing away from a user, in particular during use. In particular, proximal is the opposite of distal. The medical imaging device has in particular at least one, preferably flexible, shaft. The shaft can be an elongated object. Furthermore, the shaft can at least partially and preferably at least to a large extent form the distal section. An "elongated object" is to be understood in particular as an object whose main extension is at least a factor of five, preferably at least a factor of ten and particularly preferably at least a factor of twenty larger than a largest extension of the object perpendicular to its main extension, i.e. in particular a diameter of the object. A "main extension" of an object is to be understood in particular as its longest extension along its main extension direction. A "main extension direction" of a component is to be understood in particular as a direction which runs parallel to a longest edge of a smallest imaginary cuboid which just completely encloses the component.
Die Bilderfassungseinheit kann zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil im Bereich des proximalen Abschnitts angeordnet sein und/oder diesen ausbilden. In anderen Ausführungsformen kann die Bilderfassungseinheit zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil im distalen Abschnitt angeordnet sein und/oder diesen ausbilden. Ferner kann die Bilderfassungseinheit zumindest teilweise auf den proximalen Abschnitt und den distalen Abschnitt verteilt angeordnet sein. Die Bilderfassungssensorik weist insbesondere zumindest einen Bildsensor auf. Ferner kann die Bilderfassungssensorik auch über zumindest zwei und vorzugsweise mehrere Bildsensoren verfügen, welche hintereinander angeordnet sein können. Ferner können die zwei und vorzugsweise mehreren Bilderfassungssensoren über voneinander verschieden ausgebildete spektrale Erfassungsempfindlichkeiten verfügen, sodass beispielsweise ein erster Sensor in einem roten Spektralbereich, ein zweiter Sensor in einem blauen Spektralbereich und ein dritter Sensor in einem grünen Spektralbereich besonders empfindlich bzw. vergleichsweise empfindlicher als die anderen Sensoren ist. Der Bildsensor kann etwa als ein CCD-Sensor und/oder ein CMOS-Sensor ausgebildet sein.The image capture unit can be arranged at least partially and preferably at least for the most part in the area of the proximal section and/or form this. In other embodiments, the image capture unit can be arranged at least partially and preferably at least for the most part in the distal section and/or form this. Furthermore, the image capture unit can be arranged at least partially distributed over the proximal section and the distal section. The image capture sensor system has in particular at least one image sensor. Furthermore, the image capture sensor system can also have at least two and preferably several image sensors, which can be arranged one behind the other. Furthermore, the two and preferably several image capture sensors can have spectral detection sensitivities that are different from one another, so that, for example, a first sensor in a red spectral range, a second sensor in a blue spectral range and a third sensor in a green spectral range is particularly sensitive or comparatively more sensitive than the other sensors. The image sensor can be designed as a CCD sensor and/or a CMOS sensor.
Eine Optik der Bilderfassungseinheit kann geeignete optische Elemente wie Linsen, Spiegel, Gitter, Prismen, Lichtwellenleiter etc. umfassen. Die Optik kann dazu eingerichtet sein, von einem abgebildeten Objekt kommendes Objektlicht zu der Bilderfassungssensorik zu führen, beispielsweise es zu fokussieren und/oder zu projizieren.An optics of the image capture unit can comprise suitable optical elements such as lenses, mirrors, gratings, prisms, optical fibers, etc. The optics can be configured to guide object light coming from an imaged object to the image capture sensor system, for example to focus and/or project it.
Die Bilderfassungseinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, zumindest zweidimensionale räumliche Bilddaten zu erzeugen. Die Bilderfassungseinheit kann dahingehend räumlich auflösend sein, dass sie in zumindest zwei unterschiedliche Raumrichtungen jeweils eine Auflösung von zumindest 100 Bildpunkten, vorzugsweise von zumindest 200 Bildpunkten, bevorzugt von zumindest 300 Bildpunkten und vorteilhaft von zumindest 400 Bildpunkten liefert. Die Bilddaten sind vorzugsweise zumindest dreidimensional, wobei zumindest zwei Dimensionen räumliche Dimensionen sind und/oder wobei zumindest eine Dimension eine spektrale Dimension ist. Aus den Bilddaten können mehrere räumlich aufgelöste Bilder des Bildbereichs gewinnbar sein, die jeweils unterschiedlichen Spektralbändern zugeordnet sind. Die räumliche und spektrale Information der Bilddaten kann derart beschaffen sein, dass daraus für mehrere räumliche Bildpunkte jeweils ein zugehöriges Spektrum gewinnbar ist.The image capture unit is in particular designed to generate at least two-dimensional spatial image data. The image capture unit can have a spatial resolution in such a way that it delivers a resolution of at least 100 pixels, preferably of at least 200 pixels, preferably of at least 300 pixels and advantageously of at least 400 pixels in at least two different spatial directions. The image data is preferably at least three-dimensional, with at least two dimensions being spatial dimensions and/or with at least one dimension being a spectral dimension. Several spatially resolved images of the image area can be obtained from the image data, each of which is assigned to different spectral bands. The spatial and spectral information of the image data can be such that an associated spectrum can be obtained from it for several spatial pixels.
In einigen Ausführungsformen ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, laufend aktualisierte Bilddaten zu erzeugen. Die Bilderfassungseinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Bilddaten im Wesentlichen in Echtzeit zu erzeugen, was beispielsweise eine Erzeugung aktualisierter Bilddaten wenigstens als 30 Sekunden, in einigen Fällen wenigstens als 20 Sekunden und in manchen Fällen sogar wenigstens alle 10 Sekunden oder wenigstens alle 5 Sekunden umfasst. Vorzugsweise ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, zumindest die Anatomiebilder und die Fluoreszenzbilder sowie die darauf beruhende Darstellung in Echtzeit zu erzeugen, beispielsweise mit einer Bildrate von wenigstens 5 fps, wenigstens 10 fps, wenigstens 20 fps oder sogar wenigstens 30 fps.In some embodiments, the image acquisition unit is configured to generate continuously updated image data. The image acquisition unit can, for example, be configured to generate the image data substantially in real time, which includes, for example, generating updated image data at least every 30 seconds, in some cases at least every 20 seconds, and in some cases even at least every 10 seconds or at least every 5 seconds. Preferably, the image acquisition unit is configured to generate at least the anatomical images and the fluorescence images as well as the representation based thereon in real time, for example with a frame rate of at least 5 fps, at least 10 fps, at least 20 fps, or even at least 30 fps.
Die Beleuchtungseinheit kann multimodal ausgebildet sein und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern.The lighting unit can be multimodal and comprise a plurality of independently selectable activatable lighting elements which are designed to emit light according to different emission spectra in order to provide the illumination light.
Der Begriff „sichtbares Licht“ kann sich hierin insbesondere auf Licht mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 750 nm beziehen. Generell ist damit Licht gemeint, das vom menschlichen Auge wahrnehmbar ist. Der erste Spektralbereich umfasst insbesondere lediglich einen Teilbereich des sichtbaren Lichts. Der zweite Spektralbereich kann ebenfalls sichtbares Licht umfassen. Der Beobachtungsfilter kann ein Kantenfilter sein, insbesondere ein Hochpass-Filter. Die Kante des Beobachtungsfilters bzw. allgemein ausgedrückt der erste Spektralbereich kann passend zum verwendeten Fluoreszenz-Farbstoff gewählt werden. Wird beispielsweise als Farbstoff Fluoreszin oder Cy5 verwendet, erfolgt eine Anregung mitten im sichtbaren Bereich, insbesondere von dessen Rändern beabstandet, beispielsweise bei etwa 430 nm für Fluoreszin oder bei etwa 660 nm für Cy5. Um Fluoreszenzbilder nicht durch Anregungslicht zu verfälschen, ist das Anregungslicht entsprechend zu blockieren. Der erste Spektralbereich ist dann derart zu wählen, dass jedenfalls das Anregungslicht blockiert wird. Im Fall von Fluoreszin könnte beispielsweise ein Kantenfilter mit einer Kante bei etwa 450 nm gewählt werden. Im Fall von Cy5 könnte beispielsweise ein Kantenfilter mit einer Kante bei etwa 680 nm gewählt werden. Der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich grenzen vorzugsweise zumindest im Wesentlichen aneinander an. Eine Beabstandung zwischen den Spektralbereichen kann beispielsweise lediglich durch eine Breite der Filterkante definiert sein. Es kann ein dritter Spektralbereich vorhanden sein, der zwischen dem ersten Spektralbereich und dem zweiten Spektralbereichs liegt und in dem der Beobachtungsfilter und in dem sich insbesondere die Durchlässigkeit des Beobachtungsfilters wellenlängenabhängig stark verändert. Hierbei kann es sich, wie erwähnt, um die Filterkante handeln. Der erste Spektralbereich und/oder der zweite Spektralbereich können mehrere Teilbereiche umfassen, die voneinander beabstandet sein können.The term "visible light" can refer here in particular to light with a wavelength between 400 nm and 750 nm. In general, this means light that is perceptible to the human eye. The first spectral range in particular only includes a partial range of visible light. The second spectral range can also include visible light. The observation filter can be an edge filter, in particular a high-pass filter. The edge of the observation filter or, generally speaking, the first spectral range can be selected to match the fluorescent dye used. If, for example, fluorescein or Cy5 is used as the dye, excitation occurs in the middle of the visible range, in particular at a distance from its edges, for example at around 430 nm for fluorescein or at around 660 nm for Cy5. In order not to distort fluorescence images with excitation light, the excitation light must be blocked accordingly. The first spectral range must then be selected in such a way that the excitation light is blocked at least. In the case of fluorescein, for example, an edge filter with an edge at about 450 nm could be selected. In the case of Cy5, for example, an edge filter with an edge at about 680 nm could be selected. The first spectral range and the second spectral range preferably border on one another at least substantially. A spacing between the spectral ranges can, for example, be defined merely by a width of the filter edge. There can be a third spectral range which lies between the first spectral range and the second spectral range and in which the observation filter and in particular the transmittance of the observation filter changes greatly depending on the wavelength. This can, as mentioned, be the filter edge. The first spectral range and/or the second spectral range can comprise a plurality of sub-ranges which can be spaced apart from one another.
Der zweite Spektralbereich erstreckt sich in einigen Ausführungsformen in den Nahinfrarotbereich über den sichtbaren Bereich hinaus. Insbesondere kann das bei der Aufnahme der Anatomiebilder detektiert Licht zumindest auch im Nahinfrarotbereich liegen, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich jenseits von 800 nm, jenseits von 850 nm, oder sogar jenseits von 900 nm.In some embodiments, the second spectral range extends into the near-infrared range beyond the visible range. In particular, the light detected when recording the anatomical images can also be at least in the near-infrared range, for example in a wavelength range beyond 800 nm, beyond 850 nm, or even beyond 900 nm.
Die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder können parallel oder sequenziell aufgenommen werden. Vorzugsweise sind sowohl die Fluoreszenzbilder als auch die Anatomiebilder Bewegtbilder.The fluorescence images and the anatomical images can be recorded in parallel or sequentially. Preferably, both the fluorescence images and the anatomical images are moving images.
Bilder können insbesondere dann besonders einfach und in kurzen Zeitabständen aufgenommen werden, wenn die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Anatomiebilder des abzubildenden Objekts durch den Beobachtungsfilter hindurch aufzunehmen. Der Beobachtungsfilter kann sich demnach während einer Aufnahme und Darstellung eines überlagerten Anatomie- und Fluoreszenzbilds dauerhaft im Strahlengang sowohl für die Anatomieaufnahmen als auch für die Fluoreszenzaufnahmen befinden. Er kann beispielsweise gewechselt werden, wenn eine andere Anregungswellenlänge und/oder eine andere Abbildungsmodus ausgewählt wird. Der Beobachtungsfilter befindet sich dabei insbesondere vor einem optischen Eingang einer Bilderfassungssensorik der Bildgebungsvorrichtung. Diese kann, wie erwähnt, Sensoren umfassen, die in unterschiedlichen Spektralbereichen ansprechen; der Beobachtungsfilter ist zweckmäßigerweise dennoch vor der Gesamtheit dieser Sensoren angeordnet, also vor der Bilderfassungssensorik. Hierdurch können unterschiedliche Filter auf einfache Weise verwendet werden, ohne dass die Filter direkt in die Sensorik integriert werden müssen.Images can be recorded particularly easily and at short intervals if the image capture unit is set up to record the anatomical images of the object to be imaged through the observation filter. The observation filter can therefore be permanently in the beam path for both the anatomical images and the fluorescence images during the recording and display of a superimposed anatomical and fluorescence image. It can be changed, for example, if a different excitation wavelength and/or a different imaging mode is selected. The observation filter is located in particular in front of an optical input of an image capture sensor system of the imaging device. As mentioned, this can include sensors that respond in different spectral ranges; the observation filter is nevertheless expediently arranged in front of all of these sensors, i.e. in front of the image capture sensor system. This makes it easy to use different filters without the filters having to be integrated directly into the sensor system.
In anderen Ausführungsformen kann der Beobachtungsfilter in die Bilderfassungssensorik integriert sein. Insbesondere für Mehr-Chip-Bildsensoren können unterschiedliche Bildsensoren mit unterschiedlichen Beobachtungsfiltern ausgestattet sein. Die Erfassung der Anatomiebilder und die Erfassung der Fluoreszenzbilder kann dann mit disjunkten Gruppen von Bildsensoren erfolgen. Bilder können parallel aufgenommen werden. In diesem Fall steht jedenfalls der für die Fluoreszenz-Bilderfassung herangezogene Beobachtungs-Spektralbereich für die Anatomie-Bilderfassung nicht zur Verfügung.In other embodiments, the observation filter can be integrated into the image capture sensor system. In particular for multi-chip image sensors, different image sensors can be equipped with different observation filters. The capture of the anatomical images and the capture of the fluorescence images can then be carried out with disjoint groups of image sensors. Images can be recorded in parallel. In this case, the observation spectral range used for the fluorescence image capture is not available for the anatomical image capture.
Eine kleinste Wellenlänge des ersten Spektralbereichs kann größer als 430 nm und insbesondere größer als 500 nm sein. Eine größte Wellenlänge des ersten Spektralbereichs kann kleiner als 800 nm und insbesondere kleiner als 700 nm sein. In einigen Ausführungsformen ist das Beleuchtungslicht, dass als Anregungslicht für die Fluoreszenzbildgebung verwendet wird, schmalbandig. Beispielsweise kann das Beleuchtungslicht von zumindest einer farbigen LED, Laserdiode oder einem anderen zumindest im Wesentlichen monochromatisch abstrahlenden Leuchtelement stammen.A smallest wavelength of the first spectral range can be greater than 430 nm and in particular greater than 500 nm. A largest wavelength of the first spectral range can be less than 800 nm and in particular less than 700 nm. In some embodiments, the illumination light used as excitation light for fluorescence imaging is narrow-band. For example, the illumination light can originate from at least one colored LED, laser diode or another light element that emits at least substantially monochromatically.
In einigen Ausführungsformen umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung, welche die Beleuchtungseinheit umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts umfassen. Die Beleuchtungseinheit kann dazu eingerichtet sein, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann multimodal ausgebildet sein und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann in zumindest einem Multispektralmodus betreibbar sein, in dem eine erste Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung liefert. Ferner kann die Beleuchtungseinheit in zumindest einem Fluoreszenzmodus betreibbar sein, in dem eine zweite Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung liefert. Die Leuchtelemente können zumindest ein Leuchtelement umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist.In some embodiments, the medical imaging device comprises a lighting device that comprises the lighting unit. The lighting device can comprise an optical interface for optically connecting an imaging device. The lighting unit can be configured to supply illumination light to the optical interface. The lighting unit can be multimodal and comprise a plurality of independently selectably activatable lighting elements that are configured to emit light according to different emission spectra in order to supply the illumination light. The lighting unit can be operable in at least one multispectral mode in which a first group of the lighting elements is at least temporarily activated and in which the lighting unit supplies illumination light for multispectral imaging. Furthermore, the lighting unit can be operable in at least one fluorescence mode in which a second group of the lighting elements is at least temporarily activated and in which the lighting unit supplies illumination light for fluorescence imaging. The lighting elements can comprise at least one lighting element that is contained in both the first group and the second group.
Zudem kann ein Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät mittels einer Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst dabei eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts und eine Beleuchtungseinheit, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Das Verfahren umfasst den Schritt eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer ersten Gruppe der Leuchtelemente, um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern und den Schritt eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente, um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern. Zumindest eines der Leuchtelemente wird sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert.In addition, a method for generating illumination light for an imaging device by means of an illumination device can be provided. The illumination device comprises an optical interface for optically connecting an imaging device and an illumination unit which is designed to supply illumination light to the optical interface, wherein the illumination unit comprises a plurality of independently selectably activatable lighting elements which are designed to emit light according to different emission spectra in order to supply the illumination light. The method comprises the step of at least temporarily activating a first group of the lighting elements in order to supply illumination light for multispectral imaging and the step of at least temporarily activating a second group of the lighting elements in order to supply illumination light for fluorescence imaging. At least one of the lighting elements is at least temporarily activated both when the first group of the lighting elements is at least temporarily activated and when the second group of the lighting elements is at least temporarily activated.
Die optische Schnittstelle kann wahlweise lösbar und verbindbar sein. Zudem kann die optische Schnittstelle mit einer mechanischen Schnittstelle kombiniert sein, sodass eine optische Verbindung beispielsweise automatisch dann hergestellt wird, wenn das Bildgebungsgerät mechanisch angekoppelt wird.The optical interface can be either detachable or connectable. In addition, the optical interface can be combined with a mechanical interface so that an optical connection is automatically established, for example, when the imaging device is mechanically coupled.
Die Leuchtelemente können einfarbige LEDs (Leuchtdioden) und/oder Laserdioden umfassen. Ferner kann zumindest eines der Leuchtelemente eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungseinheit zumindest ein blaues Leuchtelement, zumindest ein rotes Leuchtelement, zumindest ein dunkelrotes Leuchtelement und zumindest ein Nah-IR-Leuchtelement (Nahinfrarot-Leuchtelement), insbesondere jeweils LEDs oder Laserdioden. Zusätzlich kann die Beleuchtungseinheit zumindest eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle umfassen.The lighting elements can comprise single-color LEDs (light-emitting diodes) and/or laser diodes. Furthermore, at least one of the lighting elements can be a white light LED or another white light source. In some embodiments, the lighting unit comprises at least one blue lighting element, at least one red lighting element, at least one dark red lighting element and at least one near-IR lighting element (near-infrared lighting element), in particular LEDs or laser diodes. In addition, the lighting unit can comprise at least one white light LED or another white light source.
Die erste Gruppe kann zumindest zwei Leuchtelemente umfassen, die spektral unterschiedlich emittieren. Ein hoher Grad an Effizienz bei einer Multispektralbildgebung kann erzielt werden, wenn der Multispektralmodus unterschiedliche Zustände umfasst, in denen jeweils ein bestimmtes Leuchtelement bzw. ein bestimmter Leuchtelementtyp zumindest zeitweise aktiviert ist. Hierdurch kann gezielt in einem bestimmten Spektralbereich beleuchtet werden, wodurch unterschiedliche Spektralbilder erfasst werden können. Unterschiedliche Leuchtelemente, die in unterschiedlichen Zuständen aktiviert sind, können als unterschiedliche Stützstellen für die Multispektralbildgebung dienen. Zumindest eine dieser Stützstellen kann derart gewählt sein, dass sie an charakteristische Punkte von Absorptionsspektren physiologisch relevanter Komponenten angepasst ist, beispielsweise an einen isosbestischen Punkt der Hämoglobin-Oxygenierungskurve. Die Multispektralbildgebung kann zusätzlich die Verwendung geeigneter Beobachtungsfilter umfassen.The first group can comprise at least two light elements that emit spectrally differently. A high degree of efficiency in multispectral imaging can be achieved if the multispectral mode comprises different states in which a specific light element or a specific type of light element is activated at least temporarily. This allows targeted illumination in a specific spectral range, whereby different spectral images can be captured. Different light elements that are activated in different states can serve as different support points for the multispectral imaging. At least one of these support points can be selected such that it is adapted to characteristic points of absorption spectra of physiologically relevant components, for example to an isosbestic point of the hemoglobin oxygenation curve. The multispectral imaging can additionally comprise the use of suitable observation filters.
Ferner kann die zweite Gruppe zumindest zwei Leuchtelemente umfassen, die spektral unterschiedlich emittieren. Der Fluoreszenzmodus kann unterschiedliche Untermodi und/oder Zustände umfassen, in denen jeweils ein bestimmtes Leuchtelement bzw. ein bestimmter Leuchtelementtyp zumindest zeitweise aktiviert ist. Hierdurch kann gezielt in einem bestimmten Spektralbereich angeregt werden, sodass Fluoreszenzbildgebung etwa für einen konkret ausgewählten Farbstoff erfolgen kann. Das zumindest eine Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, ist in anderen Worten sowohl für den Multispektralmodus als auch für den Fluoreszenzmodus einsetzbar.Furthermore, the second group can comprise at least two light elements that emit spectrally differently. The fluorescence mode can comprise different sub-modes and/or states in which a specific light element or a specific type of light element is activated at least temporarily. This allows targeted excitation in a specific spectral range, so that fluorescence imaging, for example, for a specifically selected dye. In other words, the at least one light element that is contained in both the first group and the second group can be used for both the multispectral mode and the fluorescence mode.
Die erste Gruppe umfasst in einigen Ausführungsformen lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente. Alternativ oder zusätzlich umfasst in einigen Ausführungsformen die zweite Gruppe lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente. In dem Multispektralmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der ersten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur ersten Gruppe gehören, deaktiviert sind. In dem Fluoreszenzmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der zweiten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur zweiten Gruppe gehören, deaktiviert sind. Generell versteht sich, dass die Leuchtelemente unterschiedliche Leuchtelementtypen umfassen können und dass von den unterschiedlichen Leuchtelementtypen insbesondere jeweils genau ein Leuchtelement vorhanden sein kann. Es versteht sich, dass auch gemischte Betriebsmodi erfindungsgemäß vorkommen können, in denen die genannten Modi sequenziell verwendet werden. Beispielsweise kann sequenziell Multispektralbildgebung und Fluoreszenzbildgebung durchgeführt werden.In some embodiments, the first group comprises only some but not all of the light elements. Alternatively or additionally, in some embodiments, the second group comprises only some but not all of the light elements. In the multispectral mode, in particular, only light elements of the first group are activated at least temporarily, whereas light elements that do not belong to the first group are deactivated. In the fluorescence mode, in particular, only light elements of the second group are activated at least temporarily, whereas light elements that do not belong to the second group are deactivated. In general, it is understood that the light elements can comprise different light element types and that, in particular, exactly one light element can be present in each of the different light element types. It is understood that mixed operating modes can also occur according to the invention, in which the modes mentioned are used sequentially. For example, multispectral imaging and fluorescence imaging can be carried out sequentially.
Synergie hinsichtlich der Verwendung eines Leuchtelements für unterschiedliche Modi und damit verbundene Effizienzzugewinne können insbesondere dann erzielt werden, wenn zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, Licht im roten Spektralbereich emittiert, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Der Spektralbereich kann schmalbandig sein und die Wellenlänge 660 nm umfassen. „Schmalbandig“ kann eine spektrale Breite von höchstens 80 nm, insbesondere von höchstens 40 nm oder sogar von höchstens 20 nm umfassen. Dieses zumindest eine Leuchtelement kann dazu eingerichtet sein, im roten Spektralbereich absorbierende Farbstoffe anzuregen und einen Beitrag zur Beleuchtung im roten Spektralbereich für eine Multispektralbildgebung zu liefern.Synergy with regard to the use of a light element for different modes and associated efficiency gains can be achieved in particular if at least one light element contained in both the first group and the second group emits light in the red spectral range, in particular in a spectral range between 600 nm and 680 nm, for example between 610 nm and 650 nm or between 620 and 660 nm or between 630 and 670 nm. The spectral range can be narrowband and include the wavelength 660 nm. "Narrowband" can include a spectral width of at most 80 nm, in particular of at most 40 nm or even of at most 20 nm. This at least one light element can be designed to excite dyes absorbing in the red spectral range and to contribute to the illumination in the red spectral range for multispectral imaging.
Die Beleuchtungseinheit kann in einigen Ausführungsformen in zumindest einem Weißlichtmodus betreibbar sein, in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung liefert. Das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung kann breitbandiges Weißlicht sein. Alternativ kann das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung mehrere schmale Wellenlängenbänder umfassen, die voneinander separiert sind, beispielsweise ein blaues, ein roten und ein dunkelrotes Band. „Dunkelrot“ ist dabei im Sinne von „langwellige als rot“ zu verstehen und bezieht sich auf die Spektralposition, nicht die Lichtintensität. Das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung kann aus Licht unterschiedlicher Leuchtelemente gemischt sein.In some embodiments, the illumination unit can be operated in at least one white light mode in which the illumination unit supplies illumination light for white light imaging. The illumination light for white light imaging can be broadband white light. Alternatively, the illumination light for white light imaging can comprise several narrow wavelength bands that are separated from one another, for example a blue, a red and a dark red band. "Dark red" is to be understood in the sense of "longer wavelength than red" and refers to the spectral position, not the light intensity. The illumination light for white light imaging can be mixed from light from different lighting elements.
In dem Weißlichtmodus kann eine dritte Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert sein, um das Beleuchtungslicht für die Weißlichtbildgebung zu liefern. Dabei können die Leuchtelemente zumindest ein Leuchtelement umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist. In einigen Fällen kann die dritte Gruppe lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente umfassen. In dem Weißlichtmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der dritten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur dritten Gruppe gehören, deaktiviert sind. In anderen Worten kann die Beleuchtungseinheit Leuchtelemente umfassen, die einem, zwei oder allen drei der genannten Beleuchtungsmodi dienen. Hierdurch können mehrere Leuchtelemente mehrfach eingesetzt werden.In the white light mode, a third group of the lighting elements can be activated at least temporarily to provide the illumination light for the white light imaging. The lighting elements can comprise at least one lighting element that is contained in both the first group and/or the second group and the third group. In some cases, the third group can comprise only some but not all of the lighting elements. In the white light mode, in particular, only lighting elements of the third group are activated at least temporarily, whereas lighting elements that do not belong to the third group are deactivated. In other words, the lighting unit can comprise lighting elements that serve one, two or all three of the aforementioned lighting modes. This allows multiple lighting elements to be used multiple times.
Zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, kann Licht im roten Spektralbereich emittieren, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Die Vorteile der gemeinsamen Verwendung von Leuchtelementen kommen besonders zum Tragen, wenn zumindest ein rotes Leuchtelement für alle drei Modi verwendbar ist.At least one light-emitting element contained in both the first group and/or the second group and the third group can emit light in the red spectral range, in particular in a spectral range between 600 nm and 680 nm, for example between 610 nm and 650 nm or between 620 and 660 nm or between 630 and 670 nm. The advantages of using light-emitting elements together are particularly evident when at least one red light-emitting element can be used for all three modes.
Zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, kann Licht im blauen Spektralbereich emittieren, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm. Zumindest ein blaues Leuchtelement kann zweckmäßigerweise sowohl im Fluoreszenzmodus als auch im Weißlichtmodus verwendet werden.At least one light-emitting element contained in both the first group and/or in the second group and in the third group can emit light in the blue spectral range, in particular in a spectral range between 440 and 480 nm. At least one blue light-emitting element can expediently be used both in fluorescence mode and in white light mode.
Allgemein ausgedrückt können die Leuchtelemente wie erwähnt zumindest ein, insbesondere blaues, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm emittiert. Zudem können die Leuchtelemente wie erwähnt zumindest ein, insbesondere rotes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 600 und 680 nm emittiert, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Alternativ oder zusätzlich können die Leuchtelemente zumindest ein, insbesondere dunkelrotes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 750 und 790 nm emittiert. Alternativ oder zusätzlich können Leuchtelemente zumindest ein, insbesondere nah-IR-emittierendes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 920 und 960 nm emittiert. Daneben können die Leuchtelemente ein Weißlichtleuchtelement umfassen. Eine kompakte und vielseitig verwendbare Beleuchtungseinheit kann insbesondere dann bereitgestellt werden, wenn von jedem der genannten Leuchtelementtypen jeweils zumindest ein Leuchtelement vorhanden ist. Beispielsweise können im Fluoreszenzmodus das blaue und das rote, im Fall geeigneter Farbstoffe ggf. auch das dunkelrote Leuchtelement verwendbar sein. Im Multispektralmodus können das dunkelrote und das nah-IR-emittierende Leuchtelement verwendbar sein. Im Weißlichtmodus kann das Weißlichtleuchtelement verwendbar sein. Dieses kann im Weißlichtmodus ergänzt werden durch das blaue Leuchtelement und ggf. ferner das rote Leuchtelement. Hierdurch können Wellenlängenbereiche mittels farbiger Leuchtelemente ergänzt werden, in denen das Weißlichtleuchtelement, beispielsweise aufgrund seiner Konstruktion aber insbesondere aufgrund von Filtern und optischen Elementen der Beleuchtungseinheit, eine reduzierte Intensität liefert. Zudem können die farbigen Leuchtelemente dazu eingesetzt werden, eine Farbtemperatur bei der Weißlichtbildgebung einzustellen.Generally speaking, the lighting elements can comprise at least one, in particular blue, lighting element that emits light in a spectral range between 440 and 480 nm. In addition, the lighting elements can comprise at least one, in particular red, lighting element that emits light in a spectral range between 600 and 680 nm, for example between 610 nm and 650 nm or between 620 and 660 nm or between 630 and 670 nm. Alternatively or in addition, the lighting elements can comprise at least one, in particular dark red, lighting element that emits light in a spectral range between 750 and 790 nm. Alternatively or additionally, lighting elements can comprise at least one, in particular near-IR-emitting, lighting element that emits light in a spectral range between 920 and 960 nm. In addition, the lighting elements can comprise a white light lighting element. A compact and versatile lighting unit can be provided in particular if at least one lighting element of each of the above-mentioned lighting element types is present. For example, in fluorescence mode, the blue and red lighting elements, and in the case of suitable dyes, possibly also the dark red lighting element, can be used. In multispectral mode, the dark red and near-IR-emitting lighting elements can be used. In white light mode, the white light lighting element can be used. In white light mode, this can be supplemented by the blue lighting element and possibly also the red lighting element. This allows wavelength ranges to be supplemented by means of colored light elements in which the white light element delivers a reduced intensity, for example due to its construction but especially due to filters and optical elements of the lighting unit. In addition, the colored light elements can be used to set a color temperature for white light imaging.
In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Gruppe ein einzelnes Leuchtelement und/oder eine einzelne Art von Leuchtelementen. Beispielsweise kann ein Weißlichtleuchtelement, ein rotes Leuchtelement und ein IR-emittierendes Leuchtelement vorgesehen sein, wobei bzgl. möglicher Spektralbereiche insbesondere auf die obigen Werte verwiesen wird. Die erste Gruppe kann dann beispielsweise das rote und das IR-emittierende Leuchtelement umfassen. Die zweite Gruppe kann das IR-emittierende Leuchtelement umfassen, insbesondere als einziges Leuchtelement bzw. als einzige Art von Leuchtelement.In some embodiments, the second group comprises a single light element and/or a single type of light element. For example, a white light light element, a red light element and an IR-emitting light element can be provided, with particular reference being made to the above values with regard to possible spectral ranges. The first group can then comprise, for example, the red and the IR-emitting light element. The second group can comprise the IR-emitting light element, in particular as the only light element or as the only type of light element.
Eine günstige Anordnung von Leuchtelementen wird insbesondere dann ermöglicht, wenn die Beleuchtungseinheit zumindest einen gekreuzten Strahlteiler umfasst, mittels dessen Licht von gegenüberliegenden Eingangsseiten zu einer Ausgangsseite ablenkbar ist, wobei auf den gegenüberliegenden Eingangsseiten des gekreuzten Strahlteilers jeweils zumindest eines der Leuchtelemente angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können zwei oder auch mehr gekreuzte Strahlteiler vorgesehen sein, die optisch hintereinander angeordnet sind. Der zumindest eine gekreuzte Strahlteiler kann zwei Strahlteilerelemente umfassen, deren Durchlässigkeit an das jeweils zugeordnete Leuchtelement angepasst ist. Die Strahlteilerelemente umfassen insbesondere jeweils einen Kerbfilter (notch filter), sodass sie jeweils in einem schmalen Spektralband reflektieren, ansonsten aber transmittieren. Die spektrale Position und/oder Breite der entsprechenden Kerbe kann an den Spektralbereich des jeweils zugeordneten Leuchtelements angepasst sein, sodass dessen Licht umgelenkt, Licht anderer Leuchtelemente aber zumindest weitgehend transmittiert wird.A favorable arrangement of lighting elements is made possible in particular if the lighting unit comprises at least one crossed beam splitter, by means of which light can be deflected from opposite input sides to an output side, with at least one of the lighting elements being arranged on the opposite input sides of the crossed beam splitter. In some embodiments, two or more crossed beam splitters can be provided, which are optically arranged one behind the other. The at least one crossed beam splitter can comprise two beam splitter elements, the permeability of which is adapted to the respectively assigned lighting element. The beam splitter elements each comprise in particular a notch filter, so that they each reflect in a narrow spectral band, but otherwise transmit. The spectral position and/or width of the corresponding notch can be adapted to the spectral range of the respectively assigned lighting element, so that its light is deflected, but light from other lighting elements is at least largely transmitted.
In einigen Ausführungsformen können die Leuchtelemente wenigstens vier schmalbandig emittierende Einzelfarbleuchtelemente mit jeweils unterschiedlichen Spektralbereichen und zumindest ein breitbandig emittierendes Weißlichtleuchtelement umfassen. Diesbezüglich wird auch auf die obigen Ausführungen zu den farbigen Leuchtelementen verwiesen.In some embodiments, the lighting elements can comprise at least four narrow-band emitting single-color lighting elements, each with different spectral ranges, and at least one broadband emitting white light lighting element. In this regard, reference is also made to the above statements on the colored lighting elements.
Ein großer Funktionsumfang in Kombination mit einer kompakten Bauweise und der Ausnutzung von Synergieeffekten bei der Verwendung von Leuchtelementen kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Beleuchtungseinheit in zumindest einem Hyperspektralmodus betreibbar ist, in dem mehrere Leuchtelemente aktiviert sind, deren Emissionsspektren gemeinsam zumindest einen Spektralbereich von 450 nm bis 850 nm abdecken, und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Hyperspektralbildgebung liefert. Hierbei kann es sich insbesondere um sämtliche der Leuchtelemente handeln.A wide range of functions in combination with a compact design and the exploitation of synergy effects when using lighting elements can be achieved in particular if the lighting unit can be operated in at least one hyperspectral mode in which several lighting elements are activated, the emission spectra of which together cover at least a spectral range from 450 nm to 850 nm, and in which the lighting unit supplies illumination light for hyperspectral imaging. This can in particular be all of the lighting elements.
Es versteht sich, dass insbesondere im Fall der Verwendung von Laserdioden für die hierin genannten optischen Filter geeignete Polarisationsfilter verwendet werden können. Ferner kann insbesondere im Fall der Verwendung von Laserdioden zumindest ein gekreuzter Strahlteiler verwendet werden, dessen Strahlteilerelemente mit Polarisationsfiltern versehen sind. Eine selektive Durchlässigkeit kann dann durch Kombination unterschiedlicher Polarisationen erzielt werden.It is understood that, particularly when laser diodes are used, suitable polarization filters can be used for the optical filters mentioned here. Furthermore, particularly when laser diodes are used, at least one crossed beam splitter can be used, the beam splitter elements of which are provided with polarization filters. Selective permeability can then be achieved by combining different polarizations.
Die von der Darstellungserzeugungseinheit aus den Fluoreszenzbildern und den Anatomiebildern erzeugte Darstellung kann eine Kombinationsdarstellung umfassen, insbesondere eine Überlagerungsdarstellung, die auf einer Kombination von Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern beruht. Ein Benutzer kann dann besonders einfach Fluoreszenzinformation anatomischer Information zuordnen. Insbesondere können die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder auf dasselbe Objekt, insbesondere dieselbe Anatomie gerichtet sein. Bildausschnitte können sich dabei voneinander unterscheiden.The representation generated by the representation generation unit from the fluorescence images and the anatomy images can comprise a combination representation, in particular an overlay representation based on a combination of fluorescence images and anatomy images. A user can then particularly easily assign fluorescence information to anatomy information. In particular, the fluorescence images and the anatomy images can be directed at the same object, in particular the same anatomy. Image sections can differ from one another.
Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Anzeige umfassen und/oder zur Verbindung mit einer Anzeige vorgesehen sein. Hierfür kann eine entsprechende Schnittstelle vorhanden sein. Die Darstellungserzeugungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Darstellungen für die Anzeige zu erzeugen. Die Anzeige kann beispielsweise einen Bildschirm umfassen, auf dem die Darstellung einem Benutzer zur Verfügung gestellt wird.The imaging device can comprise a display and/or be provided for connection to a display. A corresponding interface can be present for this purpose. The representation generation unit can be set up to generate the representations for the display. The display can, for example, comprise a screen on which the representation is made available to a user.
In einigen Ausführungsformen ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder in Echtzeit aufzunehmen. Ferner kann die Darstellungserzeugungseinheit dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Darstellung in Echtzeit zu erzeugen. Für einen Benutzer kann auf diese Weise ein anatomisches und ein fluoreszenzbasiertes Bewegtbild verfügbar gemacht werden, auch wenn eine Anregung im sichtbaren Bereich erfolgt.In some embodiments, the image capture unit is configured to record the fluorescence images and the anatomy images in real time. Furthermore, the representation generation unit can be configured to generate the at least one representation in real time. In this way, an anatomical and a fluorescence-based moving image can be made available to a user, even if excitation occurs in the visible range.
Wie erwähnt, kann in einigen Ausführungsformen die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet sein, die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder sequenziell aufzunehmen. Es kann dann vorteilhaft sein, wenn die Darstellungserzeugungseinheit dazu eingerichtet ist, sequenziell aufgenommene Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder einander, insbesondere zeitlich, zuzuordnen und die zumindest eine Darstellung anhand zugeordneter Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder zu erzeugen. Die Zuordnung kann framesynchron erfolgen. Unter „framesynchron“ ist dabei zu verstehen, dass einander zugeordnete Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder zeitlich korreliert sind. Es ist darunter nicht zwingend eine Gleichzeitigkeit im engen Sinn zu verstehen. Zudem umfasst der Begriff „framesynchron“ auch solche Situationen, in denen abwechselnd eine erste Anzahl von Fluoreszenzbildern und eine davon abweichende zweite Anzahl von Anatomiebildern aufgenommen werden. Beispielsweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine Aktualisierungsrate für Anatomiebilder größer ist als eine Aktualisierungsrate für Fluoreszenzbilder. Die Aufnahme ist dann dennoch im Sinne dieser Offenbarung framesynchron, wenn die Zuordnung derart erfolgt, dass ein zeitlicher Zusammenhang zwischen den dargestellten Bildern besteht. In anderen Worten kann die Kombinationsdarstellung zumindest einem Fluoreszenzbild und zumindest einem Anatomiebild beruhen, die innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums aufgenommen wurden, beispielsweise innerhalb eines Zeitraums von höchstens 1000 ms, höchstens 500 ms, höchstens 100 ms oder sogar höchstens 50 ms.As mentioned, in some embodiments the image acquisition unit can be set up to record the fluorescence images and the anatomy images sequentially. It can then be advantageous if the representation generation unit is set up to assign sequentially recorded fluorescence images and anatomy images to one another, in particular in terms of time, and to generate the at least one representation based on assigned fluorescence images and anatomy images. The assignment can be frame-synchronous. “Frame-synchronous” is to be understood here as meaning that fluorescence images and anatomy images assigned to one another are correlated in time. This does not necessarily mean simultaneity in the narrow sense. In addition, the term “frame-synchronous” also includes situations in which a first number of fluorescence images and a second number of anatomy images that differ from them are recorded alternately. For example, according to the invention it can be provided that an update rate for anatomy images is greater than an update rate for fluorescence images. The recording is still frame-synchronous within the meaning of this disclosure if the assignment is made in such a way that there is a temporal connection between the images displayed. In other words, the combination display can be based on at least one fluorescence image and at least one anatomical image that were recorded within a predetermined period of time, for example within a period of at most 1000 ms, at most 500 ms, at most 100 ms or even at most 50 ms.
In Ergänzung zu den obigen Ausführungen zur Bilderfassungssensorik kann allgemein vorgesehen sein, dass die Bilderfassungssensorik zumindest einen ersten Bilderfassungssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, Bildinformation für die Fluoreszenzbilder zu erfassen, und dass ferner die Bilderfassungssensorik zumindest einen zweiten Bilderfassungssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, Bildinformation für die Anatomiebilder zu erfassen. Die Bilderfassungssensoren können mittels zumindest eines optischen Elements derart kombiniert sein, das detektiertes Licht stets oder zumindest wahlweise auf mehrere oder alle Bilderfassungssensoren gleichzeitig fällt. Der erste Bilderfassungssensor kann zumindest einen Nahinfrarot-Bildsensor umfassen. Der zweite Bilderfassungssensor kann einen Weißlicht-Bilderfassungs-Chip umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Bilderfassungssensor unterschiedliche Farbkanäle umfassen, beispielsweise einen roten, einen grünen und einen blauen Farbkanal. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Farbfilters mit geeignetem Pattern erfolgen. In einigen Ausführungsformen wird beispielsweise ein Bayer-Sensor verwendet, es sind aber auch andere Anordnungen erfindungsgemäß möglich. Ferner kann vorgesehen sein, dass für jeden Farbkanal ein eigener zweidimensional auflösender separater Bildsensor verwendet wird. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen ein Fluoreszenzbild zusätzlich oder alternativ auch mittels des ersten Bilderfassungssensors erzeugt werden kann und/oder dass ein Anatomiebild zusätzlich oder alternativ auch mittels des zweiten Bilderfassungssensors erzeugt werden kann. Die Anatomiebilder können beispielsweise mehrere Anatomiebilder umfassen und/oder auf mehreren Einzelbildern beruhen, die unterschiedlichen Farbkanälen zugeordnet sind, etwa Bilder aus einem roten Farbkanal, einem grünen Farbkanal, einem blauen Farbkanal und/oder einem Nahinfrarot-Farbkanal. Alternativ oder zusätzlich kann ein einzelnes Anatomiebild mehrere Farbkanäle umfassen, beispielsweise einen roten Farbkanal, einen grünen Farbkanal, einen blauen Farbkanal und/oder einen Nahinfrarot-Farbkanal.In addition to the above statements on the image capture sensor system, it can generally be provided that the image capture sensor system comprises at least one first image capture sensor, which is set up to capture image information for the fluorescence images, and that the image capture sensor system also comprises at least one second image capture sensor, which is set up to capture image information for the anatomical images. The image capture sensors can be combined by means of at least one optical element in such a way that detected light always or at least selectively falls on several or all image capture sensors at the same time. The first image capture sensor can comprise at least one near-infrared image sensor. The second image capture sensor can comprise a white light image capture chip. Alternatively or additionally, the second image capture sensor can comprise different color channels, for example a red, a green and a blue color channel. This can be done, for example, by using a color filter with a suitable pattern. In some embodiments, for example, a Bayer sensor is used, but other arrangements are also possible according to the invention. Furthermore, it can be provided that a separate two-dimensionally resolving image sensor is used for each color channel. It is understood that in some embodiments a fluorescence image can additionally or alternatively also be generated by means of the first image acquisition sensor and/or that an anatomy image can additionally or alternatively also be generated by means of the second image acquisition sensor. The anatomy images can, for example, comprise multiple anatomy images and/or be based on multiple individual images that are assigned to different color channels, such as images from a red color channel, a green color channel, a blue color channel and/or a near-infrared color channel. Alternatively or additionally, a single anatomy image can comprise multiple color channels, for example a red color channel, a green color channel, a blue color channel and/or a near-infrared color channel.
In anderen Ausführungsformen umfasst die Bilderfassungssensorik einen einzelnen Bilderfassungssensor, insbesondere einen Ein-Chip-Bilderfassungssensor und/oder einen Ein-Chip-Kamerakopf, der sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich abbildet.In other embodiments, the image capture sensor system comprises a single image capture sensor, in particular a single-chip image capture sensor and/or a single-chip camera head that images both in the visible range and in the near-infrared range.
In einigen Ausführungsformen kann die Bilderfassungssensorik dazu eingerichtet sein, Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder gleichzeitig aufzunehmen. Unter „gleichzeitig“ ist hierbei insbesondere eine zeitliche Gleichzeitigkeit gemeint, die sich beispielsweise von einer sequenziellen Aufnahme von Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern unterscheidet. In diesem Fall kann beispielsweise die Aufnahme eines Anatomiebilds und zugleich die Aufnahme eines Fluoreszenzbilds innerhalb eines Zeitraums von höchstens 500 ms, höchstens 100 ms oder sogar höchstens 20 ms ausgelöst werden. „Gleichzeitig“ kann jedoch umfassen, dass die Aufnahme der entsprechenden Bilder unterschiedlich lange dauert, beispielsweise wenn unterschiedliche Belichtungsdauern verwendet werden.In some embodiments, the image capture sensor system can be configured to record fluorescence images and anatomical images simultaneously. “Simultaneously” here means in particular a temporal simultaneity, which differs, for example, from a sequential recording of fluorescence images and anatomical images. In this case, for example, the recording of an anatomical image and at the same time the recording of a fluorescence image can take place within a period of at most 500 ms, at most 100 ms or even as little as 20 ms. However, "simultaneous" may mean that the corresponding images take different amounts of time to capture, for example when different exposure times are used.
Verfügbare Bildinformation kann insbesondere dann zielgerichtet und zur Erzeugung eines aussagekräftigen Anatomiebilds verwendet werden, wenn die Darstellungserzeugungseinheit dazu eingerichtet ist, zumindest ein Anatomiebild aus mehreren, insbesondere einzelfarbigen, Einzelbildern und/oder aus mehreren Farbkanälen von Anatomiebildern zu erzeugen. Das Anatomiebild kann auf diese Weise aus mehreren Farbkanälen synthetisiert werden, wodurch gegebenenfalls ein Wegfall eines bestimmten Farbkanals und/oder eines bestimmten Spektralbereich aufgrund des Beobachtungsfilters zumindest teilweise kompensiert werden kann. Je nach verwendeter Bilderfassungssensorik können auch einzelne Bildsensoren Einzelbilder liefern, beispielsweise einzelfarbige Einzelbilder, wie etwa ein blaues, grünes, rotes und/oder Nahinfrarot-Einzelbild, oder auch unterschiedlich und ggf. teilweise mehrfarbige Einzelbilder, wie beispielsweise ein RGB-Einzelbild und ein Nahinfrarot-Einzelbild.Available image information can be used in a targeted manner and to generate a meaningful anatomical image, in particular if the representation generation unit is set up to generate at least one anatomical image from several, in particular single-colored, individual images and/or from several color channels of anatomical images. The anatomical image can be synthesized in this way from several color channels, whereby the loss of a certain color channel and/or a certain spectral range due to the observation filter can be at least partially compensated. Depending on the image capture sensor system used, individual image sensors can also provide individual images, for example single-colored individual images, such as a blue, green, red and/or near-infrared individual image, or also different and possibly partially multi-colored individual images, such as an RGB individual image and a near-infrared individual image.
In einigen Ausführungsformen entspricht das Anatomiebild einem Weißlichtbild mit mehreren Farbkanälen, bei dem zumindest ein Farbkanal aus dem sichtbaren Bereich durch zumindest einen Farbkanal ersetzt ist, der außerhalb des sichtbaren Bereichs, insbesondere im Nahinfrarotbereich, liegt. Hierdurch kann ein nahezu natürliches Anatomiebild erzeugt werden, auch wenn Spektralinformation aufgrund des Beobachtungsfilters verloren geht.In some embodiments, the anatomical image corresponds to a white light image with multiple color channels, in which at least one color channel from the visible range is replaced by at least one color channel that lies outside the visible range, in particular in the near-infrared range. This makes it possible to generate an almost natural anatomical image, even if spectral information is lost due to the observation filter.
Die Erfindung betrifft außerdem Programmcode, der dazu eingerichtet ist, dann, wenn er in einem Prozessor ausgeführt wird, eine Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu bewirken.The invention also relates to program code which, when executed in a processor, is designed to effect implementation of a method according to the invention.
Ferner betrifft die Erfindung ein Programmcode, umfassend ein computerlesbares Medium, auf dem erfindungsgemäße Programmcode gespeichert ist.Furthermore, the invention relates to a program code comprising a computer-readable medium on which the program code according to the invention is stored.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Systeme sowie die erfindungsgemäßen Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können diese zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.The devices and systems according to the invention and the methods according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, in order to fulfill a function described herein, they can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from the number stated herein. In addition, in the value ranges specified in this disclosure, values within the stated limits should also be considered disclosed and can be used as desired.
Es wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle in Bezug auf eine Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Eigenschaften, aber auch Verfahrensweisen, sinngemäß auf Verfahren übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung. Das bedeutet, dass auch in Bezug auf Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt, beansprucht und ebenfalls zur Offenbarung gezählt werden können.It is particularly pointed out that all features and properties described in relation to a device, but also procedures, can be transferred to methods and used in the sense of the invention and are deemed to be disclosed. The same applies in the opposite direction. This means that structural features mentioned in relation to methods, i.e. device-related features, can also be taken into account and claimed within the scope of the device claims and can also be counted as part of the disclosure.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und im Rahmen der Ansprüche sinnvoll in Kombination verwenden.The present invention is described below by way of example with reference to the attached figures. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and use them in combination as appropriate within the scope of the claims.
Falls von einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist ggf. nur eines davon in den Figuren und in der Beschreibung mit einem Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung dieses Exemplars kann entsprechend auf die anderen Exemplare von dem Objekt übertragen werden. Sind Objekte insbesondere mittels Zahlenwörtern, wie beispielsweise erstes, zweites, drittes Objekt etc. benannt, dienen diese der Benennung und/oder Zuordnung von Objekten. Demnach können beispielsweise ein erstes Objekt und ein drittes Objekt, jedoch kein zweites Objekt umfasst sein. Allerdings könnten anhand von Zahlenwörtern zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.If there is more than one example of a particular object, only one of them may be provided with a reference symbol in the figures and in the description. The description of this example can be transferred to the other examples of the object accordingly. If objects are named in particular using numerical words, such as first, second, third object, etc., these serve to name and/or assign objects. Accordingly, for example, a first object and a third object, but not a second object, can be included. However, a number and/or sequence of objects could also be derived using numerical words.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung; -
2 eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung; -
3 schematische Transmissionskurven von Strahlteilerelementen der Beleuchtungsvorrichtung; -
4 eine schematische Darstellung der Bildgebungsvorrichtung; -
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung; -
6 eine schematische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung; -
7 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung; -
8 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät mittels einer Beleuchtungsvorrichtung; -
9 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung; -
10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung; -
11 eine schematische Darstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung; -
12 schematische Spektren eines Fluoreszenzfarbstoffs sowie eine Transmissionskurve eines zugehörigen Beobachtungsfilters; -
13 schematische Spektren des Fluoreszenzfarbstoffs sowie eine Transmissionskurve eines alternativen zugehörigen Beobachtungsfilters; -
14 schematische Darstellungen einer Reihe von Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern; -
15 eine schematische Darstellung von Farbkanälen eines Anatomiebilds; -
16 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines ersten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder; -
17 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines zweiten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder; -
18 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines dritten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder; -
19 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines vierten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder; -
20 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur medizinischen Bildgebung; und -
21 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts.
-
1 a schematic representation of an imaging device with an illumination device; -
2 a schematic representation of the lighting device; -
3 schematic transmission curves of beam splitter elements of the lighting device; -
4 a schematic representation of the imaging device; -
5 a schematic representation of another embodiment of the imaging device; -
6 a schematic representation of yet another embodiment of the imaging device; -
7 a schematic perspective view of another embodiment of the imaging device; -
8th a schematic flow diagram of a method for generating illumination light for an imaging device by means of an illumination device; -
9 a schematic flow diagram of a method for operating an imaging device; -
10 a schematic flow diagram of a method for operating an imaging device; -
11 a schematic representation of a medical imaging device; -
12 schematic spectra of a fluorescent dye and a transmission curve of an associated observation filter; -
13 schematic spectra of the fluorescent dye and a transmission curve of an alternative corresponding observation filter; -
14 schematic representations of a series of fluorescence images and anatomical images; -
15 a schematic representation of color channels of an anatomical image; -
16 a schematic diagram illustrating a first example of calculating fluorescence images and anatomical images; -
17 a schematic diagram illustrating a second example for calculating fluorescence images and anatomical images; -
18 a schematic diagram illustrating a third example for calculating fluorescence images and anatomical images; -
19 a schematic diagram illustrating a fourth example of calculating fluorescence images and anatomical images; -
20 a schematic flow diagram of a method for medical imaging; and -
21 a schematic representation of a computer program product.
Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist ein medizinisches Bildgebungsgerät 14 auf. Im dargestellten Fall handelt es sich hierbei um ein Endoskop.The
Ferner umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10 eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18. Das Bildgebungsgerät 14 ist optisch an die optische Schnittstelle 16 anbindbar. Die optische Schnittstelle 16 kann Teil einer optisch-mechanischen Schnittstelle sein, die wahlweise lösbar und verbindbar ist. Das Beleuchtungsgerät 14 kann wahlweise von der Beleuchtungsvorrichtung 12 abkoppelbar sein. Die Beleuchtungseinheit 18 ist dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern. Bei einer Bildgebung mittels des Bildgebungsgeräts 14 kann entsprechend die Beleuchtungseinheit 18 das erforderliche Beleuchtungslicht bereitstellen, das zum Beleuchtungsgerät 14 geführt und von dort auf ein abzubildendes Objekt wie beispielsweise einen Situs ausgekoppelt wird.The
Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst im dargestellten Fall ferner eine Anzeigeeinheit, auf der Bilder angezeigt werden können, die auf Bilddaten beruhen, die mittels des Bildgebungsgeräts 14 erfasst wurden. Hierbei kann es sich um Videobilder, Standbilder, Überlagerungen unterschiedlicher Bilder, Teilbilder, Bildsequenzen etc. handeln.In the case shown, the
Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist multimodal. Exemplarisch ist die Bildgebungsvorrichtung in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungsvorrichtung 10 zusätzlich oder alternativ zum Multispektralmodus in einem Hyperspektralmodus betreibbar ist.The
Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist multimodal. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar, in denen sie Licht für unterschiedliche Bildgebungsmodi liefert. Vorliegend ist die Beleuchtungsvorrichtung 12 in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ebenso ist das Bildgebungsgerät 14 in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar, konkret ebenfalls zumindest in einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Im entsprechenden Betriebsmodus der Bildgebungsvorrichtung 10 werden die Modi der Beleuchtungsvorrichtung 12 aufeinander abgestimmt.The
Beispielhaft sind die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als LEDs ausgebildet. Konkret ist ein erstes Leuchtelement 20 als rote LED, ein zweites Leuchtelement 22 als dunkelrote LED, ein drittes Leuchtelement 24 als blaue LED und ein viertes Leuchtelement 26 als Nah-IR-LED ausgebildet. Die farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 emittieren jeweils schmalbandig, beispielsweise mit Emissionspeak etwa bei den Wellenlängen 660 nm (erstes Leuchtelement 20), 770 nm (zweites Leuchtelement 22), 460 nm (drittes Leuchtelement 24) und 940 nm (viertes Leuchtelement 26).For example, the
Ferner ist ein fünftes Leuchtelement 28 vorgesehen, das vorliegend ein Weißlichtleuchtelement ist, etwa eine Weißlicht-LED. Das fünfte Leuchtelement 28 emittiert beispielsweise in einem Spektralbereich von etwa 400 bis 700 nm. In anderen Ausführungsformen können auch Laserdioden verwendet werden, insbesondere als farbige Leuchtelemente.Furthermore, a fifth
Je nach Beleuchtungsmodus werden einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen ggf. andere Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 in dem betreffenden Beleuchtungsmodus nicht verwendet werden.Depending on the lighting mode, some of the
Vorliegend umfasst eine erste Gruppe erste Leuchtelement 20 und das vierte Leuchtelement 26. Die erste Gruppe kann zusätzlich das Leuchtelement 22 und/oder das Leuchtelement 24 umfassen. Die erste Gruppe wird zur Multispektralbildgebung verwendet, wobei die enthaltenen Leuchtelemente 20, 26 sowie ggf. 22 und 24 jeweils als Stützstelle dienen. Im Multispektralmodus wird beispielsweise zunächst mit dem ersten Leuchtelement 20 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Anschließend wird mit dem vierten Leuchtelement 26 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Die Bilder beruhen jeweils auf Remission, d. h. es wird das vom abzubildenden Objekt zurückgestreute Licht betrachtet. Durch die beiden unterschiedlichen Stützstellen kann spektrale Information über das abzubildende Objekt gewonnen werden. Beispielsweise können hierdurch bestimmte Gewebearten, ein Perfusionszustand, eine Gewebebeschaffenheit oder dergleichen beurteilt werden.In the present case, a first group comprises the
Ferner umfasst eine zweite Gruppe das erste Leuchtelement 20, das zweite Leuchtelement 22 und das dritte Leuchtelement 24. Die zweite Gruppe wird zur Beleuchtung bei Fluoreszenzbildgebung verwendet. Hierbei können zum Beispiel gezielt mit geeignet gewählten Farbstoffen eingefärbte Objekte betrachtet werden. Auch können unterschiedliche Farbstoffe in unterschiedliche Gewebearten oder dergleichen eingebracht werden, die gleichzeitig betrachtet werden. Durch gezielte Anregung eines bestimmten Farbstoffs wird dieser zur Fluoreszenz angeregt. Abgebildet wird dann das Fluoreszenzlicht. Das erste Leuchtelement 20 ist beispielsweise dazu geeignet, den Farbstoff Cyanin 5.5 (Cy 5.5) anzuregen. Das zweite Leuchtelement 22 ist dazu geeignet, den Farbstoff Indocyaningrün (ICG) anzuregen. Das dritte Leuchtelement 24 ist dazu geeignet, den Farbstoff Fluoreszin anzuregen.A second group also includes the
Des Weiteren umfasst eine dritte Gruppe das fünfte Leuchtelement 28. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die dritte Gruppe zudem das erste Leuchtelement 20 und das dritte Leuchtelement 24. Die dritte Gruppe dient dazu, Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung bereitzustellen. Hierfür kann Weißlicht des fünften Leuchtelements 28 mit Licht bestimmter farbiger Leuchtelemente gemischt werden, wodurch spektrale Verluste ausgeglichen und/oder eine Farbtemperatur gezielt eingestellt werden kann.Furthermore, a third group comprises the fifth
Erkennbar sind einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 mehreren Gruppen zugeordnet, beispielhaft das erste Leuchtelement 20 allen drei Gruppen sowie das dritte Leuchtelement 24 und ggf. auch das zweite Leuchtelement 22 der zweiten und der dritten Gruppe.It can be seen that some of the
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass einige oder sämtliche der Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28 in einem Hyperspektralmodus eingesetzt werden. Es wird dann ein breites Anregungsspektrum erzeugt. In Kombination mit einem geeigneten Hyperspektraldetektor kann dann über das gesamte sichtbare und Nah-IR-Spektrum spektrale Information bzgl. des abzubildenden Objekt erfasst werden. Das Bildgebungsgeräts 14 kann zu diesem Zweck eine Pushbroom-Anordnung als Hyperspektraldetektor umfassen. In anderen Ausführungsformen wird eine Whiskbroom-Anordnung, eine Staring-Anordnung und/oder eine Schnappschuss-Anordnung verwendet. Das Bildgebungsgerät 14 kann ein hyperspektrales Bildgebungsgerät sein. Bezüglich unterschiedlicher Methoden einer hyperspektralen Bildgebung sowie hierfür erforderlicher Komponenten wird auf den Fachartikel
Die Beleuchtungseinheit 18 umfasst zwei gekreuzte Strahlteiler 30, 32. Diese umfassen jeweils eine Ausgangsseite 42, 44, jeweils eine der Ausgangsseite 42, 44 gegenüberliegende Eingangsseite 37, 41 und jeweils zwei einander gegenüberliegende Eingangsseiten 34, 36, 38, 40. Sämtliche Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 führen einfallendes Licht zur entsprechenden Ausgangsseite 42, 44. Die Ausgangsseite 42 eines ersten gekreuzten Strahlteilers 30 ist eine Eingangsseite 41 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 zugewandt. Die Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 ist der optischen Schnittstelle 16 zugewandt. Die beiden gekreuzten Strahlteiler 30, 32 sind vorzugsweise zueinander und/oder zur optischen Schnittstelle koaxial angeordnet.The
Die Beleuchtungseinheit 18 kann geeignete optische Elemente wie Linsen und/oder nicht dargestellte Spiegel umfassen. Exemplarisch sind in
Die gekreuzten Strahlteiler 30, 32 umfassen jeweils zwei Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96. Diese können grundsätzlich teildurchlässig sein, sodass Licht von allen Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 zur jeweiligen Ausgangsseite 42, 44 umgelenkt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 selektiv lichtdurchlässig. Dies ist mit weiterer Bezugnahme auf
Aufgrund der spezifischen Transmissionsspektren 98, 100, 102, 104 der gekreuzten Strahlteiler 30, 32 wird Licht des fünften Leuchtelements 28 spektral beschnitten. Es kann daher in der bereits erwähnten Weise zweckmäßig sein, das durch die Strahlteiler 30, 32 geblockte Licht gezielt mittels der Leuchtelemente 20 und 24, ggf. auch 22 und/oder 26 zu ergänzen. Hierdurch kann speziell in denjenigen Spektralbereichen ergänzt werden, in denen die Strahlteiler 30, 32 Licht des fünften Leuchtelements 28 absorbieren und/oder reflektieren, jedenfalls aber nicht zur optischen Schnittstelle 16 transmittieren. Die ergänzend eingesetzten Leuchtelemente 20, 24 und ggf. 22 werden dabei vorzugsweise mit verringerter Leistung bzw. mit angepasster Leistung betrieben. Hierbei kann darauf abgezielt werden, das ursprüngliche Spektrum des fünften Leuchtelements 28 zumindest weitgehend wiederherzustellen.Due to the
In einigen Ausführungsformen kann das fünfte Leuchtelement 28 alternativ ein grünes Leuchtelement sein, bzw. allgemein ausgedrückt ein farbiges Leuchtelement, das vorrangig in demjenigen Spektralbereich emittiert, den der zumindest eine Strahlteiler 30, 32 transmittiert. Beispielsweise kann das fünfte Leuchtelement 26 in solchen Ausführungsformen eine LED mit einem Emissionspeak bei etwa 530 nm sein. Infrage kommt hierfür auch eine grüne Laserdiode. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Weißlichtmodus eine Farbmischung erfolgt und insbesondere keine individuelle Weißlichtquelle wie eine Weißlicht-LED zum Einsatz kommt, sondern Weißlicht aus separaten Leuchtelementen gezielt gemischt wird.In some embodiments, the fifth
Es versteht sich, dass im Fall geeigneter Farbstoffe ein solches grünes Leuchtelement ebenfalls im Fluoreszenzmodus verwendbar sein kann. Alternativ oder zusätzlich könnte es im Multispektralmodus verwendbar sein.It is understood that in the case of suitable dyes, such a green light element can also be used in fluorescence mode. Alternatively or additionally, it could be used in multispectral mode.
Die Beleuchtungseinheit 18 definiert einen gemeinsamen optischen Pfad 54, in den emittiertes Licht der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 einkoppelbar ist. Der gemeinsame optische Pfad 54 erstreckt sich ausgehend von der Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 zur optischen Schnittstelle. Der gemeinsame optische Pfad 54 ist vorliegend koaxial mit dem fünften Leuchtelement 26 angeordnet.The
In der gezeigten Ausführungsform sind die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe derart angeordnet, dass von den Leuchtelementen 20, 26 emittiertes Licht ausgehend vom jeweiligen Leuchtelement 20, 26 bis zur optischen Schnittstelle 16 jeweils einen zumindest im Wesentlichen gleich langen Lichtweg durchläuft. Die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe weisen jeweils eine lichtemittierende Fläche 56, 58 auf. Die lichtemittierenden Flächen 56, 62 sind bezüglich des gemeinsamen optischen Pfads 54 äquidistant angeordnet. Dies ist vorliegend dadurch erreicht, dass die beiden Leuchtelemente 20, 26 im gleichen Abstand von dem ihnen zugeordneten Strahlteiler 32 (vorliegend exemplarisch der zweite Strahlteiler 32), im Speziellen von dessen gegenüberliegenden Eingangsseiten 38, 40, angeordnet sind. Das Licht wird dabei vom gekreuzten Strahlteiler 32 in den gemeinsamen optischen Pfad 54 eingekoppelt.In the embodiment shown, the
Die Strahlteiler 30, 32 sind insbesondere derart angeordnet, dass lichtemittierende Flächen 56, 58, 60, 62, 64 der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils bezüglich ihres zugeordneten gekreuzten Strahlteilers 30, 32 äquidistant angeordnet sind.The
Durch die Verwendung gekreuzter Strahlteiler 30, 32 und für unterschiedliche Modi gemeinsam verwendbarer Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 weist die Beleuchtungseinheit 18 bzw. die Beleuchtungsvorrichtung 12 einen hohen Grad an Kompaktheit auf. Zudem kann durch die äquidistante Anordnung erreicht werden, dass keine spektralen Verschiebungen auftreten, wenn das Bildgebungsgerät 14 bzw. dessen Lichtleiter relativ zu der optischen Schnittstelle 16 verdreht wird.By using crossed
Es versteht sich, dass eine andere Anzahl von Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 und/oder eine andere Anzahl gekreuzter Strahlteiler 30, 32 verwendet werden kann. Die Verwendung gekreuzter Strahlteiler 30, 32 hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt. In anderen Ausführungsformen können aber andere Arten von Strahlteilern und/oder andere optische Elemente verwendet werden, um Licht von den Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 in die optische Schnittstelle 16 einzukoppeln.It is understood that a different number of
Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist eine Steuerung 66 auf, die dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts 14 und einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch aufeinander abzustimmen. Vorliegend kann ein Benutzer durch eine Benutzerhandlung den Betriebsmodus des Bildgebungsgeräts 14 vorgeben. Die Steuerung 66 stellt dann den hierzu passenden Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 ein. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer durch eine Benutzerhandlung einen bestimmten Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einstellen. Die Steuerung 66 kann dann einen hierzu passenden Betriebsmodus des Bildgebungsgeräts 14 einstellen. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 und/oder die Bildgebungsvorrichtung 10 verfügt zum Beispiel über eine Benutzerschnittstelle, über die der Benutzer entsprechende Befehle eingeben kann.The
Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Kameraeinheit 68 und einen distalen Schaft 76. Der distale Schaft 76 ist optisch an die Kameraeinheit 68 angekoppelt. Die Kameraeinheit 68 kann über einen Anschluss für den distalen Schaft 76 verfügen, wobei der distale Schaft 76 wahlweise abkoppelbar und ankoppelbar sein kann. Der distale Schaft 76 kann auch permanent optisch und/oder mechanisch an die Kameraeinheit 68 angekoppelt sein. Die Kameraeinheit 68 ist bezüglich des Schafts 76 proximal angeordnet. Die Kameraeinheit 68 umfasst Bildgebungssensorik 108, im vorliegenden Fall beispielhaft einen Weißlichtsensor 110 und einen Nah-IR-Sensor 112. Die Bildgebungssensorik 108 kann allgemein ausgedrückt einen oder mehrerer wenigstens räumlich auflösende Lichtsensoren/Bildsensoren aufweisen, beispielsweise zumindest einen CMOS-Sensor und/oder zumindest einen CCD-Sensor. Der Schaft 76 umfasst nicht dargestellte optische Elemente, mittels derer Licht zur Kameraeinheit 68 führbar ist, um das abzubildende Objekt optisch erfassen zu können. Ferner umfasst der Schaft 76 zumindest einen Lichtweg 114, beispielsweise definiert durch einen Lichtleiter wie eine optische Faser, der zu einem distalen Abschnitt 116 des Schafts 76 führt und mittels dessen das von der optischen Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 stammende Beleuchtungslicht zu dem abzubildenden Objekt ausgekoppelt werden kann.The
Die Kameraeinheit 68 weist unterschiedliche Betriebszustände auf, konkret beispielsweise zumindest einen Multispektralbetriebszustand und einen Fluoreszenzbetriebszustand sowie in der vorliegenden Ausführungsformen zusätzlich einen Weißlichtbetriebszustand und ggf. einen Hyperspektralbetriebszustand. Die Steuerung 66 passt den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch an den vorliegenden Betriebszustand der Kameraeinheit 68 an. Hierbei kann die Steuerung 66 Einstellungen am Bildaufnahmeverhalten der Kameraeinheit 68 vornehmen. Beispielsweise kann die Steuerung 66 Belichtungsdauer, Sensitivität/Verstärkung/Gain und/oder andere Betriebsparameter der Kameraeinheit 68 bzw. im Speziellen ihrer Bilderfassungssensorik 108 sowie ggf. ihrer Optik einstellen und dadurch unterschiedliche Betriebszustände des Bildgebungsgeräts 14 definieren. Die Steuerung 66 nimmt im vorliegenden Fall eine kamerasynchrone Triggerung der Beleuchtungseinheit 18 vor.The
Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Filtereinheit 46 mit optischen Filtern 48, 50 52. Exemplarisch sind drei optische Filter dargestellt, es versteht sich aber, dass eine andere Anzahl verwendet werden kann. Die Filtereinheit 46 ist zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar. Ferner kann die Filtereinheit 46 zusätzlich in einen Weißlichtmodus und/oder in einen Hyperspektralmodus schaltbar sein. Die optischen Filter 48, 50, 52 sind wahlweise in einen Beobachtungstrahlengang 70 der Kameraeinheit 68 einbringbar, wodurch unterschiedliche Beobachtungsmodi definiert sind. Diese definieren vorliegend die Betriebszustände der Kameraeinheit 68.The
Einem grundlegenden Bildgebungsmodus können mehrere optische Filter 48, 50, 52 zugeordnet sein. Insbesondere für die Fluoreszenzbildgebung kann je nach verwendetem Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28, das zur Anregung dient, ein anderer geeigneter optischer Filter verwendet werden. Beispielsweise wird vorliegend das erste Leuchtelement 20 (rot) mit einem optischen Filter kombiniert, der Wellenlängen größer 730 nm transmittiert, kürzere Wellenlängen aber abblockt. Hierdurch kann insbesondere bewerkstelligt werden, dass lediglich Fluoreszenzlicht und nicht das Anregungslicht selbst detektiert wird. Beispielsweise kann dieser optische Filter zumindest im Bereich 600 nm bis 730 nm absorbieren. Ferner wird vorliegend beispielsweise das zweite Leuchtelement 22 (dunkelrot) mit einem Filter kombiniert, der im Bereich von 700 bis 850 nm absorbiert bzw. der lediglich oberhalb von 850 nm nennenswert transmittiert.A basic imaging mode can be assigned to several
Der Benutzer kann einen bestimmten Filter 48, 50, 52 auswählen und wählt hiermit unmittelbar einen zugehörigen Beobachtungsmodus bzw. Betriebszustand der Kameraeinheit 68. Hierfür weist die Kameraeinheit 68 einen Filtersensor 72 auf, der einen aktuell in den Beobachtungsstrahlengang 70 eingebrachten optischen Filter automatisiert erkennen kann. Der Benutzer kann somit einen ausgewählten Filter 48, 50, 52 manuell in den Beobachtungsstrahlengang 70 einbringen. Im dargestellten Beispiel sind die optischen Filter 48, 50, 52 auf einem Filterträger 118 angebracht. Dieser ist in unterschiedliche Positionen bewegbar, wodurch jeweils einer der optischen Filter 48, 50, 52 ausgewählt werden kann. Der Filtersensor 72 erkennt daraufhin den aktuell ausgewählten optischen Filter 48, 50, 52. Die Steuerung kann dann nach Maßgabe eines Sensorsignals des Filtersensors 72 den aktuellen Betriebszustand der Kameraeinheit 68 und damit des Bildgebungsgeräts 14 ermitteln und den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch daran anpassen. Der Benutzer versetzt somit durch eine einfach Benutzerhandlung wie das manuelle Auswählen eines optischen Filters 48, 50, 52 die gesamte Bildgebungsvorrichtung 10 in den gewünschten Modus. Grundsätzlich kann ein Benutzer unterschiedliche Filter mit unterschiedlichen Beleuchtungsmodi kombinieren und dadurch unterschiedliche Kontrastarten erzeugen.The user can select a
Im dargestellten Fall umfasst das Bildgebungsgerät 14 und insbesondere der Schaft 76 eine breitbandig transmittierende Optik 77, die in den unterschiedlichen Beleuchtungsmodi einheitlich verwendbar ist. Die breitbandige Optik 77 ist im vorliegenden Fall für einen Spektralbereich von wenigstens 400 nm bis 1000 nm ausgelegt. Sie ist einheitlich für unterschiedliche Beleuchtungs- und/oder Beobachtungsspektralbereiche verwendet werden.In the case shown, the
In einigen Ausführungsformen kann das Bildgebungsgerät 14 als Stereoendoskop ausgebildet sein, das ein stereoskopisches Okular mit zwei Seiten umfasst. Diesen Seiten können unabhängig voneinander unterschiedliche optische Filter vorschaltbar sein, wodurch unterschiedliche Kontrastbilder einander überlagert werden können.In some embodiments, the
Im Folgenden werden im Kontext weiterer Ausführungsformen und Abwandlungen für identische oder ähnliche Komponenten dieselben Bezugszeichen wie oben verwendet. Bezüglich deren Beschreibung wird grundsätzlich auf die obigen Ausführungen verwiesen, wohingegen im Folgenden vorrangig Unterschiede zwischen den Ausführungsformen erläutert werden. Zudem sind in den folgenden Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit Bezugszeichen teilweise weggelassen.In the following, in the context of further embodiments and modifications, the same reference numerals as above are used for identical or similar components. With regard to their description, reference is generally made to the above statements, whereas the following primarily explains differences between the embodiments. In addition, reference numerals have been partially omitted in the following figures for reasons of clarity.
Die automatisierte Filtereinheit 210 umfasst einen Filterantrieb 212, der dazu eingerichtet ist, die optischen Filter 48, 50, 52 automatisiert in den Beobachtungsstrahlengang 70 hinein- oder aus dem Beobachtungsstrahlengang 70 herauszubewegen. Die optischen Filter 48, 50, 52 können auf einem Filterträger 118 angebracht sein, der an den Filterantrieb 212 angebunden ist. Der Filterantrieb 212 kann dazu eingerichtet sein, den Filterträger 118 zu bewegen, beispielsweise zu verschieben und/oder zu drehen und/oder zu schwenken.The
Das Bildgebungsgerät 14 weist eine Benutzerschnittstelle 214 auf, mittels derer der Benutzer einen gewünschten Beobachtungsmodus einstellen kann. Beispielsweise kann mittels der Benutzerschnittstelle 214 eine gewünschte Position des Filterträgers 118 vorgebbar sein.The
Das Bildgebungsgerät 14 weist ferner eine Steuerung 66 auf. Die Steuerung 66 ist mit dem Filterantrieb 212 und der Benutzerschnittstelle 214 gekoppelt. Die Steuerung 66 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Benutzervorgabe eines Beobachtungsmodus zu verarbeiten und nach Maßgabe dieser Benutzervorgabe sowohl die Filtereinheit 210 als auch die Beleuchtungseinheit 18 anzusteuern. Die Steuerung 66 kann somit nach Maßgabe eines vom Benutzer ausgewählten Beobachtungsmodus einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts 14 und einen hierauf abgestimmten Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einstellen.The
An die proximale Basiseinheit 310 sind wahlweise unterschiedliche Wechselschäfte 312, 314 optisch elektronisch ankoppelbar. Die Basiseinheit 310 weist eine Schnittstelle 316 zur Ankopplung unterschiedlicher Wechselschäfte 312, 314 auf. Diese Schnittstelle 316 führt einem angekoppelten Wechselschaft 312, 314 das von der Beleuchtungsvorrichtung 12 kommende Beleuchtungslicht zu. Ferner ist die Schnittstelle 316 dazu eingerichtet, einen angekoppelten Wechselschaft 312, 314 elektrisch zu versorgen und/oder elektronisch an die Steuerung 66 des Bildgebungsgeräts 14 anzubinden.Different
Die Wechselschäfte 312, 314 weisen jeweils eine integrierte Kamera 318, 320 sowie integrierte optische Filter 322, 324 auf. Die integrierten Kameras 318, 320 sind als Tipcams ausgebildet. Vorliegend ist die integrierte Kamera 318 eines ersten Wechselschafts 312 zur Multispektralbildgebung eingerichtet. Des Weiteren ist die integrierte Kamera 310 eines zweiten Wechselschafts 314 zur Fluoreszenzbildgebung eingerichtet. Die wahlweise vorhandenen optischen Filter 322, 324 können hieran angepasst sein.The
In anderen Ausführungsformen können auch Wechselschäfte verwendet werden, die lediglich optische Filter aber keine integrierte Kamera umfassen. Diese können dann an eine proximale Kameraeinheit ankoppelbar sein. Die proximale Kameraeinheit kann dann in einigen Fällen ohne zusätzliche Filtereinheit ausgebildet sein. Die Wahl eines bestimmten optischen Filters bzw. eines bestimmten Beobachtungsmodus kann durch die Wahl eines geeignet bestückten Wechselschafts erfolgen.In other embodiments, interchangeable shafts can also be used that only contain optical filters but no integrated camera. These can then be coupled to a proximal camera unit. The proximal camera unit can then in some cases be designed without an additional filter unit. The selection of a specific optical filter or a specific observation mode can be made by choosing a suitably equipped interchangeable shaft.
Die Steuerung 66 ist dazu eingerichtet, einen angekoppelten Wechselschaft 312, 314 zu erkennen. Dies kann softwarebasiert, mechanisch und/oder durch eine Sensorerkennung erfolgen. Abhängig vom erkannten Wechselschaft 312, 314 kann die Steuerung 66 dann ermitteln, in welchem Betriebszustand bzw. in welchem Beobachtungsmodus das Bildgebungsgerät 14 betrieben werden soll. Die Steuereinheit 66 ist zudem dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einzustellen. Die Steuereinheit 66 ist somit dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 in Abhängigkeit von dem durch einen aktuell angekoppelten Wechselschaft 312, 314 definierten Beobachtungsmodus einzustellen.The
Die Wechselschäfte 312, 314 und die Bildgebungsvorrichtung 10 sind im vorliegenden Fall Teil eines medizinischen Bildgebungssystems 316. Das medizinische Bildgebungssystem 316 gestattet es einem Benutzer, einen geeigneten Wechselschaft 312, 314 auszuwählen, an die Basiseinheit 310 anzukoppeln, und damit einen Modus für die gesamte Bildgebungsvorrichtung 10 festzulegen. Durch das einfache Wechseln des Wechselschafts 312, 314 wird somit erreicht, dass die Beleuchtungsvorrichtung 18 an den vorzunehmenden Bilderfassungsmodus automatisch angepasst wird.In the present case, the
Aspekte der obigen Beschreibung können auch wie folgt zusammengefasst bzw. beschrieben werden.
Das Verfahren umfasst einen Schritt S11 eineszumindest zeitweisen Aktivierens einer ersten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28, um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt S12 eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28, um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern. Eines der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 wird sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert.The method comprises a step S11 of at least temporarily activating a first group of the
Nachfolgend wird ein Aspekt beschrieben, der die Erzeugung von Darstellungen aus Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern betrifft.
Die Bildgebungsvorrichtung 410 ist im konkreten Beispiel eine Endoskopvorrichtung, kann aber auch eine Exoskopvorrichtung und/oder eine Mikroskopvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung 410 umfasst eine Beleuchtungseinheit 412 mit zumindest einer Lichtquelle 414. Die Beleuchtungseinheit 412 kann beispielsweise wie oben mit Bezug auf die Beleuchtungsvorrichtung 12 beschrieben ausgebildet sein. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass die Beleuchtungseinheit 412 dergestalt ausgebildet ist. Dies ist aber rein exemplarisch zu verstehen. Grundsätzlich ist die Beleuchtungseinheit 412 dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht 432, 438 bereitzustellen, mittels dessen ein abzubildendes Objekt 418 beleuchtet werden kann. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen.In the specific example, the
Die Bildgebungsvorrichtung 410 umfasst ferner eine Bilderfassungseinheit 420 mit geeigneter Bilderfassungssensorik 422. Die Bilderfassungssensorik 422 ist vorliegend dazu eingerichtet, sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich Bilder aufnehmen zu können. Beispielsweise die Bilderfassungssensorik 422 wenigstens in einem Bereich zwischen 450 nm und 950 nm sensitiv, in einigen Ausführungsformen in einem Bereich zwischen 400 nm und 1000 nm.The
Das abzubildende Objekt 418 ist beispielsweise eine anatomische Struktur, etwa in einem Hohlraum eines Patienten. Die anatomische Struktur umfasst einen mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierten Bereich 454. Mittels der Bildgebungsvorrichtung 410 kann ein Benutzer die anatomische Struktur sowie den markierten Bereich 454 betrachten und der Fluoreszenz des markierten Bereich 454 diesem vom umliegenden Gewebe unterscheiden. Als beispielhafte Anwendung wird auf ein Freipräparieren des markierten Bereichs 454 verwiesen, wobei der Fachmann mit anderen Anwendungsfällen der Fluoreszenzmarkierung von Gewebe ebenfalls vertraut ist.The
Im vorliegenden Fall ist der markierte Bereich 454 mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert, der im sichtbaren Bereich Licht absorbiert und auch wenigstens teilweise oder ausschließlich im sichtbaren Bereich fluoresziert. Ein beispielhaftes Absorptionsspektrum und ein beispielhaftes Emissionsspektrum sind im oberen Bereich der
Bei dem Farbstoff handelt es sich beispielsweise um Fluoreszin. Dieser Farbstoff kann zweckmäßigerweise bei einer Wellenlänge von 430 nm oder 460 nm angeregt werden. Insbesondere kann dies mittels des oben beschriebenen dritten Leuchtelements 24 erfolgen. Ein weiteres Beispiel für den Farbstoff ist Cy5. Dieser Farbstoff kann zweckmäßigerweise bei einer Wellenlänge von 660 nm angeregt werden. Insbesondere kann dies mittels des oben beschriebenen ersten Leuchtelement 20 erfolgen.The dye is, for example, fluorescein. This dye can be conveniently excited at a wavelength of 430 nm or 460 nm. In particular, this can be done using the third
Um Fluoreszenzbildgebung durchführen zu können, umfasst die Bilderfassungseinheit 420 einen Beobachtungsfilter 424. Dieser ist vor der Bilderfassungssensorik 422 angebracht und/oder in diese integriert und bewerkstelligt, dass das Beleuchtungslicht 432 nicht auf die Bilderfassungssensorik 422 oder zumindest nicht auf Einzelsensoren derselben remittiert wird, sondern ausschließlich oder zumindest vorrangig Licht 434, das von dem Objekt 418 aufgrund der Fluoreszenzanregung des Farbstoffs emittiert wird.In order to be able to carry out fluorescence imaging, the
Im unteren Bereich von
Der Beobachtungsfilter 424 mit der in
Je nach Position, Breite und Form des Absorptionspeaks des betreffenden Farbstoffs kann anstelle eines Beobachtungsfilters 424 mit einer einzelnen Kante auch ein Beobachtungsfilter mit zwei Kanten verwendet werden. Dies ist beispielhaft in
Die Bilderfassungseinheit 420 ist ferner dazu eingerichtet, in einem Weißlichtmodus bzw. einem Anatomiemodus zu arbeiten, in dem das Objekt 418 mittels Beleuchtungslichts 438 beleuchtet wird, das zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs 428 liegt und in dem von dem Objekt 418 remittiertes Licht 440 detektiert wird. Wie in
Im Folgenden wird zusätzlich auf
Die Anatomiebilder 436 sind aufgrund der Aufnahme durch den Beobachtungsfilter 424 hindurch keine echten Weißlichtbilder. Sie werden vielmehr gemäß einem oder mehreren der nachfolgend beschriebenen Prinzipien durch Verarbeitung von Einzelbildern und/oder Farbkanälen gewonnen. Die Bildgebungsvorrichtung 410 umfasst des Weiteren eine Darstellungserzeugungseinheit 442, die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern 430 und den Anatomiebildern 436 eine Darstellung 444 zu erzeugen. Diese umfasst vorliegend eine Kombinationsdarstellung und/oder eine Überlagerungsdarstellung, die auf einer Kombination bzw. Überlagerung von einem oder mehreren Anatomiebildern 436 und einem oder mehreren Fluoreszenzbildern 430 beruht.The
Die Darstellungserzeugungseinheit 442 ist dazu eingerichtet, aufgenommene Fluoreszenzbilder 430 und aufgenommene Anatomiebilder 436 einander zuzuordnen. Dies kann sowohl für den Fall einer sequenziellen Bildaufnahme als auch für den Fall einer gleichzeitigen Bildaufnahme erfolgen. Im dargestellten Fall handelt es sich um eine zeitliche Zuordnung. Der Zuordnung liegt die Information zugrunde, zu welchem Zeitpunkt die Bilder aufgenommen wurden, sodass die Darstellung 444 zeitlich zusammenhängende Anatomieinformation und Fluoreszenzinformation beinhaltet. Es wird einem Benutzer beispielsweise ein Bewegtbild in Echtzeit zur Verfügung gestellt.The
Wie in
Wie erwähnt, ist selbst bei breitbandiger Beleuchtung bei der Aufnahme der Anatomiebilder 436 aufgrund des Beobachtungsfilters 424 nicht über den gesamten sichtbaren Bereich Bildinformation verfügbar. Würde reguläre Weißlichtbildgebung durchgeführt, wäre das betreffende Weißlichtbild farblich verfälscht oder würde unter Umständen bestimmte anatomische Strukturen nicht korrekt darstellen.As mentioned, even with broadband illumination, image information is not available over the entire visible range when recording the
Es ist daher vorgesehen, dass zusätzlich zu Bildinformation im sichtbaren Bereich auch Bildinformation aus dem Nahinfrarotbereich verwendet wird, um das Anatomiebild 436 zu erzeugen. Hierdurch kann die unter Umständen aufgrund des Beobachtungsfilters 424 nicht verfügbare Information anderweitig bereitgestellt werden.It is therefore intended that, in addition to image information in the visible range, image information from the near-infrared range is also used to generate the
Rein beispielhaft ist dies in
Auf diese Weise erhaltene Anatomiebilder 436 werden dann in der beschriebenen Art und Weise mit Fluoreszenzbildern 34 kombiniert, um die Darstellung 444 zu erzeugen, die sowohl Information bezüglich einer Anatomie das Objekt 418 als auch bezüglich einer Fluoreszenz des markierten Bereichs 454 enthält.
Nachfolgend werden verschiedene Möglichkeiten beschrieben, wie Anatomiebilder 436 für unterschiedliche Ausgestaltungen der Bilderfassungssensorik 422 und/oder unterschiedliche Ansätze der Verwertung verfügbarer Information gewonnen werden können. Es wird jeweils davon ausgegangen, dass eine multimodale Beleuchtungseinheit verwendet wird. Diese verfügt beispielsweise, und in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Ausführungsform, über ein Weißlichtbildleuchtelement sowie über ein blaues Leuchtelement, das beispielsweise bei 430 nm oder 460 nm emittiert, ein rotes Leuchtelement, das beispielsweise bei 660 nm emittiert, ein dunkelrotes Leuchtelement, das beispielsweise bei 765 nm oder 770 nm emittiert, und ein Nahinfrarot-Leuchtelement, das beispielsweise bei 940 nm emittiert. Wie bereits erwähnt dient dies aber vorrangig dem Verständnis, und es können auch anders ausgestaltete Beleuchtungseinheiten verwendet werden.Below, various possibilities are described as to how
Fluoreszenzbilder 430 werden mittels des VIS- Bildsensors erhalten. Anatomiebilder 436 werden mittels des NIR-Bildsensors erhalten. Das Anatomiebild 436 wird als Graustufenbild ausgegeben, sodass die Erfassung im für den Benutzer an sich nicht wahrnehmbaren Nahinfrarotbereich kein Hindernis darstellt. Die Darstellungserzeugungseinheit 442 erzeugt somit eine Darstellung 444, die ein Graustufen-Anatomiebild 436 und ein Fluoreszenzbild 34 einander überlagert. Sowohl die Fluoreszenzbilder 430 als auch die Anatomiebilder 436 können in Echtzeit, beispielsweise mit wenigstens 24 fps, wenigstens 30 fps oder sogar wenigstens 60 fps aufgenommen werden. Da unterschiedliche Bildsensoren für die Erfassung des Fluoreszenzbilds 430 und des Anatomiebilds 436 verwendet werden, können diese zudem gleichzeitig erfasst werden. Eine sequenzielle Aufnahme ist nicht erforderlich.
Der VIS-Bildsensor liefert drei Farbkanäle 436B, 436G, 436R, die grundsätzlich für das Anatomiebild 436 verwendbar sind. Aufgrund des Beobachtungsfilters 424 ist der blaue Farbkanal 436B kaum oder gar nicht verwertbar, da im entsprechenden Spektralbereich wenig bis kein vom Objekt 418 remittiertes Licht den Beobachtungsfilter 424 passiert. Der blaue Farbkanal 436B wird daher vorliegend außer Betracht gelassen. Hingegen werden sowohl der grüne Farbkanal 436G und der rote Farbkanal 436R der VIS-Bildsensor-Bilddaten als auch ein Nahinfrarot-Einzelbild 436NIR des NIR-Bildsensors verwendet, um das Anatomiebild 436 zu erhalten. Das Anatomiebild findet 36 wird also rekonstruiert, indem der blaue Kanal durch den Nahinfrarot-Kanal bzw. das Nahinfrarot-Einzelbild ersetzt wird. Es kann somit ein farbiges Anatomiebild erzeugt werden. Aufgrund der sequenziellen Aufnahme von Anatomiebildern 436 und Fluoreszenzbildern 430 halbiert sich jedoch in diesem Beispiel die Bildrate.The VIS image sensor provides three
In einigen Anwendungsfällen kann für die Fluoreszenzinformation eine geringere Bildwiederholrate als für die Anatomieinformation akzeptabel sein. Ausgehend von einer verfügbaren Bildrate von 60fps können beispielsweise immer mehrere, etwa zwei oder drei oder fünf, Anatomiebilder nacheinander aufgenommen werden, ehe ein Fluoreszenzbild aufgenommen wird. Jedem der mehreren Anatomiebilder ordnet die Darstellungserzeugungseinheit dann das zuletzt aufgenommene Fluoreszenzbild zu. Beispielsweise können mit dieser Herangehensweise 50 Anatomiebilder und 10 Fluoreszenzbilder pro Sekunde aufgenommen werden. Die reale Bildwiederholrate der Fluoreszenzinformation ist dann in diesem Beispiel lediglich 10 fps, was aber ggf. aufgrund er höheren Bildwiederholrate der Anatomieinformation für den Benutzer nicht wahrnehmbar ist.In some use cases, a lower frame rate may be acceptable for the fluorescence information than for the anatomy information. Starting from an available frame rate of 60fps, for example, several anatomy images, such as two or three or five, can always be recorded one after the other before a fluorescence image is recorded. The representation generation unit then assigns the most recently recorded fluorescence image to each of the several anatomy images. For example, with this approach, 50 anatomy images and 10 fluorescence images can be recorded per second. The actual frame rate of the fluorescence information in this example is then only 10 fps, but this may not be noticeable to the user due to the higher frame rate of the anatomy information.
Anatomiebilder 436 und Fluoreszenzbilder 430 werden sequenziell aufgenommen. Für das Fluoreszenzbild 430 können die Bilddaten des Bildsensors unverändert verwendet werden.
Der Beobachtungsfilter 424 blendet in diesem Fall einen ersten Spektralbereich 426 aus, der sich von etwa 600 nm bis etwa 700 nm erstreckt. Der zweite Spektralbereich 428 liegt sowohl oberhalb als auch unterhalb des ersten Spektralbereichs 426 (vgl. die beispielhafte Darstellung in
Es versteht sich, dass beliebige andere Kombinationen, insbesondere Linearkombinationen, verwendet werden können. Diese können je nach Ansprechverhalten des betreffenden Bildsensors und/oder abhängig vom verwendeten Beobachtungsfilter 424 gegebenenfalls auch gewichtet werden. Als weiteres Beispiel würden sich für den Fall einer Anregung von Fluoreszin, bei der entsprechend blaues Licht blockiert wäre, die Farbkanäle eines Anatomiebild 436 wie folgt berechnen lassen: R'=R-B; G'=G-B; B'=B.It is understood that any other combinations, in particular linear combinations, can be used. These can also be weighted if necessary depending on the response behavior of the image sensor in question and/or depending on the
Grundsätzlich kann diese Konfiguration analog zum oben beschriebenen ersten und zweiten Beispiel betrieben werden. Dann wird beispielsweise der Beobachtungsfilter 424 vor dem Vier-Chip-Bildsensor angeordnet. Im Folgenden soll eine weitere Variante erläutert werden, die mittels des Systems gemäß dem vierten Beispiel durchführbar ist.In principle, this configuration can be operated analogously to the first and second examples described above. Then, for example, the
Als Farbstoff wird zum Beispiel wieder Fluoreszin verwendet. Um den Farbstoff anzuregen, wird Licht mittels eines blauen Leuchtelements eingestrahlt. Remittiertes Licht liegt im grünen Bereich und wird mittels des grünen Bildsensors detektiert. Ein in den grünen Bildsensor integrierter und/oder vor dem Bildsensor angeordneter Filter, der diesen selektiv für grünes Licht macht, dient als Beobachtungsfilter 424. Das Bild des grünen Bildsensors kann somit als Fluoreszenzbild 430 verwendet werden, da das blaue Anregungslicht nicht auf den grünen Bildsensor fällt.Fluorescein, for example, is again used as a dye. To excite the dye, light is irradiated using a blue light element. Remitted light is in the green range and is detected by the green image sensor. A filter integrated into the green image sensor and/or arranged in front of the image sensor, which makes it selective for green light, serves as an
Um zusätzlich ein Anatomiebild zu erhalten, wird zum Beispiel noch mittels eines Nahinfrarot- Leuchtelements beleuchtet. Vom Objekt wird somit Licht sowohl im blauen als auch im Nahinfrarot-Bereich remittiert. In diesen Bereichen findet zudem keine Fluoreszenz des verwenden Farbstoff statt. Der Farbstoff Fluoreszin emittiert vorwiegend im grünen Bereich, sein Emissionsspektrum erstreckt sich zudem mit geringer Intensität auch ins Rote. Der grüne und der rote Bildsensor werden daher für das Anatomiebild 436 nicht verwendet. Das Anatomiebild 436 ergibt sich somit durch Kombination eines mittels des blauen Bildsensors aufgenommenen blauen Einzelbilds 436B und eines mittels des Nahinfrarot-Bildsensors aufgenommenen Nahinfrarot-Einzelbilds 436NIR.In order to obtain an additional anatomical image, for example, illumination is provided by a near-infrared light element. The object thus remits light in both the blue and near-infrared ranges. In these ranges, the dye used also does not fluoresce. The dye fluorescein emits predominantly in the green range, and its emission spectrum also extends into the red with a low intensity. The green and red image sensors are therefore not used for the
Es versteht sich, dass analog vorgegangen werden kann, wenn ein anderer Farbstoff verwendet wird, der beispielsweise mit grünem Licht anregbar ist und rotes Licht emittiert.It is understood that an analogous procedure can be followed if another dye is used which, for example, can be excited with green light and emits red light.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- BildgebungsvorrichtungImaging device
- 1212
- BeleuchtungsvorrichtungLighting device
- 1414
- BildgebungsgerätImaging device
- 1616
- optische Schnittstelleoptical interface
- 1818
- BeleuchtungseinheitLighting unit
- 2020
- LeuchtelementLight element
- 2222
- LeuchtelementLight element
- 2424
- LeuchtelementLight element
- 2626
- LeuchtelementLight element
- 2828
- LeuchtelementLight element
- 3030
- StrahlteilerBeam splitter
- 3232
- StrahlteilerBeam splitter
- 3434
- EingangsseiteHome page
- 3636
- EingangsseiteHome page
- 3737
- EingangsseiteHome page
- 3838
- EingangsseiteHome page
- 4040
- EingangsseiteHome page
- 4141
- EingangsseiteHome page
- 4242
- AusgangsseiteHome Page
- 4444
- AusgangsseiteHome Page
- 4646
- FiltereinheitFilter unit
- 4848
- Filterfilter
- 5050
- Filterfilter
- 5252
- Filterfilter
- 5454
- optischer Pfadoptical path
- 5656
- lichtemittierende Flächelight-emitting surface
- 5858
- lichtemittierende Flächelight-emitting surface
- 6060
- lichtemittierende Flächelight-emitting surface
- 6262
- lichtemittierende Flächelight-emitting surface
- 6464
- lichtemittierende Flächelight-emitting surface
- 6666
- Steuerungsteering
- 6868
- KameraeinheitCamera unit
- 7070
- BeobachtungsstrahlengangObservation beam path
- 7272
- FiltersensorFilter sensor
- 7474
- AnzeigeeinheitDisplay unit
- 7676
- Schaftshaft
- 7777
- Optikoptics
- 7878
- Linselens
- 8080
- Linselens
- 8282
- Linselens
- 8484
- Linselens
- 8686
- Linselens
- 8888
- Linselens
- 9090
- StrahlteilerelementBeam splitter element
- 9292
- StrahlteilerelementBeam splitter element
- 9494
- StrahlteilerelementBeam splitter element
- 9696
- StrahlteilerelementBeam splitter element
- 9898
- TransmissionsspektrumTransmission spectrum
- 100100
- TransmissionsspektrumTransmission spectrum
- 102102
- TransmissionsspektrumTransmission spectrum
- 104104
- TransmissionsspektrumTransmission spectrum
- 106106
- LichtleiterLight guide
- 108108
- BildgebungssensorikImaging sensors
- 110110
- WeißlichtsensorWhite light sensor
- 112112
- Nah-IR-SensorNear-IR sensor
- 114114
- LichtwegLight path
- 116116
- distaler Abschnittdistal section
- 210210
- FiltereinheitFilter unit
- 212212
- FilterantriebFilter drive
- 214214
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 310310
- BasiseinheitBase unit
- 312312
- WechselschaftChangeable
- 314314
- WechselschaftChangeable
- 316316
- BildgebungssystemImaging system
- 318318
- Kameracamera
- 320320
- Kameracamera
- 322322
- Filterfilter
- 324324
- Filterfilter
- 410410
- BildgebungsvorrichtungImaging device
- 412412
- BeleuchtungseinheitLighting unit
- 414414
- LichtquelleLight source
- 416416
- BeleuchtungslichtIllumination light
- 418418
- Objektobject
- 420420
- BilderfassungseinheitImage capture unit
- 422422
- BilderfassungssensorikImage capture sensors
- 424424
- BeobachtungsfilterObservation filter
- 426426
- erster Spektralbereichfirst spectral range
- 428428
- zweiter Spektralbereichsecond spectral range
- 430430
- FluoreszenzbildFluorescence image
- 432432
- BeleuchtungslichtIllumination light
- 434434
- LichtLight
- 436436
- AnatomiebildAnatomy picture
- 438438
- BeleuchtungslichtIllumination light
- 440440
- LichtLight
- 442442
- DarstellungserzeugungseinheitRepresentation generation unit
- 444444
- DarstellungDepiction
- 448448
- ComputerprogrammproduktComputer program product
- 450450
- computerlesbares Mediumcomputer-readable medium
- 452452
- AnzeigeAdvertisement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202014010558 U1 [0004]DE 202014010558 U1 [0004]
- DE 102020105458 A1 [0006]DE 102020105458 A1 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges" von Quingli Li et al. Erschienen in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901 [0082]"Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges" by Quingli Li et al. Published in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901 [0082]
- „Medical hyperspectral imaging: a review" von Guolan Lu und Baowei Fei, erschienen in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901 [0082]"Medical hyperspectral imaging: a review" by Guolan Lu and Baowei Fei, published in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901 [0082]
Claims (16)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022125852.1A DE102022125852A1 (en) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | Medical imaging device and method for medical imaging |
PCT/EP2023/077373 WO2024074522A1 (en) | 2022-10-06 | 2023-10-04 | Medical imaging device and method for medical imaging |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022125852.1A DE102022125852A1 (en) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | Medical imaging device and method for medical imaging |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022125852A1 true DE102022125852A1 (en) | 2024-04-11 |
Family
ID=88287473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022125852.1A Pending DE102022125852A1 (en) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | Medical imaging device and method for medical imaging |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022125852A1 (en) |
WO (1) | WO2024074522A1 (en) |
Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2254417A (en) | 1991-04-05 | 1992-10-07 | Bijan Jouza | Photodynamic laser detection for cancer diagnosis |
DE4320579A1 (en) | 1992-06-15 | 1993-12-16 | Topcon Corp | Medical optical system with optical observation system and light source - transmits radiation to predetermined region to be illuminated with light reflected from region impinging on optical observation system |
DE19548913A1 (en) | 1995-12-31 | 1997-07-03 | Storz Karl Gmbh & Co | Diagnostic device for photosensitised reaction in living tissue |
US5647368A (en) | 1996-02-28 | 1997-07-15 | Xillix Technologies Corp. | Imaging system for detecting diseased tissue using native fluorsecence in the gastrointestinal and respiratory tract |
US6262837B1 (en) | 1998-09-24 | 2001-07-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Fluorescent microscope |
WO2004090604A2 (en) | 2003-04-11 | 2004-10-21 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Microscope arrangement |
US6899675B2 (en) | 2002-01-15 | 2005-05-31 | Xillix Technologies Corp. | Fluorescence endoscopy video systems with no moving parts in the camera |
DE102005005253A1 (en) | 2004-02-11 | 2005-11-17 | Carl Zeiss Ag | System for observation of an object including an objective two ocular systems, a camera and two beam divisors useful for microscopic observations, e.g. simultaneously by two observers |
EP1731087A2 (en) | 2000-07-14 | 2006-12-13 | Xillix Technologies Corp. | Compact fluorescent endoscopy video system |
DE20321352U1 (en) | 2002-08-28 | 2006-12-21 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Microscopy system for visualizing fluorescence of indocyanine green in object to be inspected, has microscopy optics with first beam path and second beam path, display system, and illumination system |
DE10201005B4 (en) | 2002-01-11 | 2007-03-29 | Richard Wolf Gmbh | Device for the diagnostic diagnosis of tissue |
EP2075616A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-01 | Möller-Wedel GmbH | Device with a camera and a device for mapping and projecting the picture taken |
DE102008062650A1 (en) | 2008-12-17 | 2010-07-15 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Surgical microscope for observing infrared fluorescence and method therefor |
DE102010033825A1 (en) | 2010-08-09 | 2012-02-09 | Carl Zeiss Meditec Ag | Filter set for use in fluorescence tracking system to carry out fluorescence observation of object, has illuminating light filter whose transmission characteristic is sum of two partial characteristics |
DE102014008243A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Carl Zeiss Meditec Ag | Fluorescence observation system and optical filter system therefor |
DE202014010558U1 (en) | 2013-08-30 | 2015-12-22 | Spekled GmbH | Device for receiving a hyperspectral image |
DE102014016850A1 (en) | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Carl Zeiss Meditec Ag | Optical system for fluorescence observation |
DE102015216570A1 (en) | 2015-08-31 | 2016-11-03 | Carl Zeiss Meditec Ag | microscopy system |
DE102019101773A1 (en) | 2019-01-24 | 2020-07-30 | Carl Zeiss Meditec Ag | Microscopy system and method for operating a microscopy system |
DE102020105458A1 (en) | 2019-12-13 | 2021-06-17 | Karl Storz Se & Co. Kg | Medical imaging device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4689767B2 (en) * | 2009-04-21 | 2011-05-25 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Fluorescence imaging apparatus and method of operating fluorescence imaging apparatus |
US9547165B2 (en) * | 2014-08-29 | 2017-01-17 | Reinroth Gmbh | Endoscope system with single camera for concurrent imaging at visible and infrared wavelengths |
CN111683583B (en) * | 2018-01-30 | 2023-09-05 | 富士胶片株式会社 | Endoscope system and working method thereof |
-
2022
- 2022-10-06 DE DE102022125852.1A patent/DE102022125852A1/en active Pending
-
2023
- 2023-10-04 WO PCT/EP2023/077373 patent/WO2024074522A1/en unknown
Patent Citations (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2254417A (en) | 1991-04-05 | 1992-10-07 | Bijan Jouza | Photodynamic laser detection for cancer diagnosis |
DE4320579A1 (en) | 1992-06-15 | 1993-12-16 | Topcon Corp | Medical optical system with optical observation system and light source - transmits radiation to predetermined region to be illuminated with light reflected from region impinging on optical observation system |
DE19548913A1 (en) | 1995-12-31 | 1997-07-03 | Storz Karl Gmbh & Co | Diagnostic device for photosensitised reaction in living tissue |
US5647368A (en) | 1996-02-28 | 1997-07-15 | Xillix Technologies Corp. | Imaging system for detecting diseased tissue using native fluorsecence in the gastrointestinal and respiratory tract |
US6262837B1 (en) | 1998-09-24 | 2001-07-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Fluorescent microscope |
EP1731087A2 (en) | 2000-07-14 | 2006-12-13 | Xillix Technologies Corp. | Compact fluorescent endoscopy video system |
DE10201005B4 (en) | 2002-01-11 | 2007-03-29 | Richard Wolf Gmbh | Device for the diagnostic diagnosis of tissue |
US6899675B2 (en) | 2002-01-15 | 2005-05-31 | Xillix Technologies Corp. | Fluorescence endoscopy video systems with no moving parts in the camera |
DE10339784B4 (en) | 2002-08-28 | 2021-09-16 | Carl Zeiss Meditec Ag | Microscopy system and microscopy method |
DE20321352U1 (en) | 2002-08-28 | 2006-12-21 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Microscopy system for visualizing fluorescence of indocyanine green in object to be inspected, has microscopy optics with first beam path and second beam path, display system, and illumination system |
WO2004090604A2 (en) | 2003-04-11 | 2004-10-21 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Microscope arrangement |
DE102005005253A1 (en) | 2004-02-11 | 2005-11-17 | Carl Zeiss Ag | System for observation of an object including an objective two ocular systems, a camera and two beam divisors useful for microscopic observations, e.g. simultaneously by two observers |
EP2075616A1 (en) | 2007-12-28 | 2009-07-01 | Möller-Wedel GmbH | Device with a camera and a device for mapping and projecting the picture taken |
DE102008062650A1 (en) | 2008-12-17 | 2010-07-15 | Carl Zeiss Surgical Gmbh | Surgical microscope for observing infrared fluorescence and method therefor |
DE102010033825A1 (en) | 2010-08-09 | 2012-02-09 | Carl Zeiss Meditec Ag | Filter set for use in fluorescence tracking system to carry out fluorescence observation of object, has illuminating light filter whose transmission characteristic is sum of two partial characteristics |
DE202014010558U1 (en) | 2013-08-30 | 2015-12-22 | Spekled GmbH | Device for receiving a hyperspectral image |
DE102014008243A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Carl Zeiss Meditec Ag | Fluorescence observation system and optical filter system therefor |
DE102014016850A1 (en) | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Carl Zeiss Meditec Ag | Optical system for fluorescence observation |
DE102015216570A1 (en) | 2015-08-31 | 2016-11-03 | Carl Zeiss Meditec Ag | microscopy system |
DE102019101773A1 (en) | 2019-01-24 | 2020-07-30 | Carl Zeiss Meditec Ag | Microscopy system and method for operating a microscopy system |
DE102020105458A1 (en) | 2019-12-13 | 2021-06-17 | Karl Storz Se & Co. Kg | Medical imaging device |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
„Medical hyperspectral imaging: a review" von Guolan Lu und Baowei Fei, erschienen in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901 |
„Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges" von Quingli Li et al. Erschienen in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024074522A1 (en) | 2024-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2440119B1 (en) | Imaging system for the fluorescence-optical visualization of an object | |
DE102008062650B4 (en) | Surgical microscope for observing infrared fluorescence and methods for this | |
DE102010033825B4 (en) | Fluorescence observation system and filter set | |
EP2108943B1 (en) | Device and method for fluorescence imaging | |
DE102014016850B9 (en) | Optical system for fluorescence observation | |
DE102010044502A1 (en) | Special lighting Video Operations stereomicroscope | |
DE102015011429B9 (en) | Optical filter system and fluorescence observation system | |
DE102006038815A1 (en) | Electronic endoscope | |
DE102011016138A1 (en) | Device for fluorescence diagnosis | |
DE102014110131A1 (en) | Image pickup device and image recording method | |
DE102020105458A1 (en) | Medical imaging device | |
WO2007090591A1 (en) | Microscopy system for observing fluorescence | |
DE102013009817B4 (en) | Microscopy system for observation of fluorescence in ophthalmology | |
DE102014008243A1 (en) | Fluorescence observation system and optical filter system therefor | |
DE102012001854A1 (en) | Special lighting Operations stereomicroscope | |
DE102017210274A1 (en) | Microscopy system and microscopy method for recording fluorescent light images and white light images | |
DE102018111958A1 (en) | Filter set, system and method for monitoring protoporphyrin IX | |
DE102020105459A1 (en) | MEDICAL IMAGING DEVICE WITH MULTIPLE IMAGING MODES | |
DE102018114695B3 (en) | Filter set, system and method for the simultaneous excitation and observation of protoporphyrin IX and fluorescein | |
DE102019115276A1 (en) | Light source and system for and method for fluorescence diagnosis | |
DE102022125852A1 (en) | Medical imaging device and method for medical imaging | |
DE102020129739B4 (en) | Endoscopic and/or exoscopic imaging device for spectral imaging, endoscope and/or exoscope with an imaging device | |
DE102007034936A1 (en) | Weak fluorescent area recognizing device for recognition of pathological changes of e.g. skin, has portion of radiation defined such that intensity of radiation and intensity of fluorescence led to signals with imaging detection system | |
DE102022117580A1 (en) | Medical imaging device, medical imaging system and method for operating a medical imaging device | |
DE102022117578A1 (en) | Illumination device and imaging device with an illumination device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |