DE112018003367T5

DE112018003367T5 - Medizinisches Bildgebungssystem, Verfahren und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE112018003367T5
Application number: DE112018003367.8T
Authority: DE
Inventors: Christopher Wright; Matthew LAWRENSON; Nicholas Walker; Akinori Kamoda
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2020-03-12
Also published as: JP2020525060A; CN110785115A; US20200143534A1; WO2019003750A1

Abstract

Ein medizinisches Bildgebungssystem mit einem Schaltkreis, der dazu konfiguriert ist: eine Oberflächenschallwelle auf das Gewebe anzuwenden, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; ein Bild des Gewebes aufzunehmen, wenn die Oberflächenschallwelle mit dem Gefäß in Wechselwirkung tritt; und eine Eigenschaft des Gefäßes aus dem aufgenommenen Bild zu identifizieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität von EP17178724.5, eingereicht am 29. Juni 2017, deren Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein medizinisches Bildgebungssystem, ein Verfahren und ein Computerprogramm.
Stand der Technik
Die hier vorgesehene „Hintergrund“-Beschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Zusammenhangs der Offenbarung. Die Arbeit der derzeit benannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie im Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die sich ansonsten nicht als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung qualifizieren können, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Manchmal ist es erforderlich, ein Bild eines Gefäßsystems in Bildtiefen von mehreren Millimetern während chirurgischer Eingriffe (wie z. B. Eingriffen, einschließlich Endoskopie und Mikroskopie) zu erzeugen. Dies kann unter Verwendung von Laser-Speckle-Techniken durchgeführt werden.
Dieser Technik fehlt es jedoch an Tiefenauflösung. Dies kann Fehler verursachen, wenn der Durchmesser von Gefäßen und der Fluss in diesen abgeschätzt werden.
Da die Laser-Speckle-Kontrastbildgebung (LSCI) auch während und vor schwierigen chirurgischen Eingriffen verwendet wird, kann ferner auch die Genauigkeit von geplanten Wechselwirkungen mit dem Gewebe wie z. B. ein chirurgischer Einschnitt begrenzt sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, zumindest diese Probleme anzugehen.
Zusammenfassung
Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung wird ein medizinisches Bildgebungssystem mit einem Schaltkreis geschaffen, der dazu konfiguriert ist: eine Oberflächenschallwelle auf das Gewebe anzuwenden, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; ein Bild des Gewebes aufzunehmen, wenn die Oberflächenschallwelle mit dem Gefäß in Wechselwirkung tritt; und eine Eigenschaft des Gefäßes aus dem aufgenommenen Bild zu identifizieren.
Die vorangehenden Absätze wurden als allgemeine Einführung vorgesehen und sollen den Schutzbereich der folgenden Ansprüche nicht begrenzen. Die beschriebenen Ausführungsformen zusammen mit weiteren Vorteilen werden am besten mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden.
Figurenliste
Eine vollständigere Einschätzung der Offenbarung und von vielen der zugehörigen Vorteile davon wird leichter erhalten, wenn dieselbe mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich wird, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.

[1] 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Endoskopoperationssystems darstellt.
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines Kamerakopfs und einer Kamerasteuereinheit (CCU), die in 1 dargestellt sind, darstellt.
[3] 3, eine Ausführungsform der Offenbarung ist gezeigt.
[4A] 4A zeigt eine Endoskopansicht gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[4B] 4B zeigt eine Endoskopansicht gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[4C] 4C zeigt eine Endoskopansicht gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[4D] 4D zeigt eine Endoskopansicht gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[5] 5 zeigt die Endoskopansicht gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[6] 6 zeigt eine Datenstruktur gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[7] 7 zeigt eine Nachschlagetabelle gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[8] 8 zeigt ein Endoskop gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[9] 9 zeigt die Wechselwirkung einer SAW-Welle an einem Blutgefäß gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[10] 10 zeigt einen Ablaufplan gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[11] 11 zeigt einen Ablaufplan gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
[12] 12 zeigt einen Ablaufplan gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nun wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in den ganzen verschiedenen Ansichten bezeichnen.
Anwendung
<<Anwendung>>
Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewendet werden. Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise auf ein Endoskopoperationssystem angewendet werden.
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Endoskopoperationssystems 5000 darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. In 1 ist ein Zustand dargestellt, in dem ein Chirurg (medizinischer Arzt) 5067 das Endoskopoperationssystem 5000 verwendet, um eine Operation für einen Patienten 5071 an einem Patientenbett 5069 durchzuführen. Wie dargestellt, weist das Endoskopoperationssystem 5000 ein Endoskop 5001, andere Operationsinstrumente 5017, eine Stützarmeinrichtung 5027, die das Endoskop 5001 daran abstützt, und einen Wagen 5037, auf dem verschiedene Einrichtungen für die Endoskopoperation montiert sind, auf.
Bei der Endoskopoperation werden anstelle eines Einschnitts der Bauchwand, um eine Laparatomie durchzuführen, mehrere Vorrichtungen mit röhrenförmiger Öffnung, die Trokars 5025a bis 5025d genannt werden, verwendet, um die Bauchwand zu punktieren. Dann werden ein Linsentubus 5003 des Endoskops 5001 und die anderen Operationsinstrumente 5017 in Körperlumina des Patienten 5017 durch die Trokars 5025a bis 5025d eingeführt. In dem dargestellten Beispiel werden als andere Operationsinstrumente 5017 ein Pneumoperitoneumtubus 5019, ein Energiebehandlungsinstrument 5021 und eine Zange 5023 in Körperlumina des Patienten 5071 eingeführt. Ferner ist das Energiebehandlungsinstrument 5021 ein Behandlungsinstrument zum Durchführen eines Einschnitts und zum Ablösen eines Gewebes, Abdichten eines Blutgefäßes oder dergleichen durch einen Hochfrequenzstrom oder Ultraschallvibration. Die dargestellten Operationsinstrumente 5017 sind jedoch überhaupt bloße Beispiele, und als Operationsinstrumente 5017 können verschiedene Operationsinstrumente, die im Allgemeinen bei einer Endoskopoperation verwendet werden, wie beispielsweise eine Pinzette oder ein Retraktor, verwendet werden.
Ein Bild einer Operationsregion in einem Körperlumen des Patienten 5071, das durch das Endoskop 5001 abgebildet wird, wird auf einer Anzeigeeinrichtung 5041 angezeigt. Der Chirurg 5067 würde das Energiebehandlungsinstrument 5021 oder die Zange 5023 verwenden, während er das auf der Anzeigeeinrichtung 5041 auf Echtzeitbasis angezeigte Bild der Operationsregion betrachtet, um eine solche Behandlung wie beispielsweise Resektion eines betroffenen Bereichs durchzuführen. Es ist zu beachten, dass, obwohl nicht dargestellt, der Pneumoperitoneumtubus 5019, das Energiebehandlungsinstrument 5021 und die Zange 5023 durch den Chirurgen 5067, einen Assistenten oder dergleichen während der Operation getragen werden.
(Stützarmeinrichtung)
Die Stützarmeinrichtung 5027 weist eine Armeinheit 5031 auf, die sich von einer Basiseinheit 5029 erstreckt. In dem dargestellten Beispiel weist die Armeinheit 5031 Gelenkabschnitte 5033a, 5033b und 5033c und Gestänge 5035a und 5035b auf und wird unter der Steuerung einer Armsteuereinrichtung 5045 angetrieben. Das Endoskop 5001 ist durch die Armeinheit 5031 abgestützt, so dass die Position und die Lage des Endoskops 5001 gesteuert werden. Folglich kann eine stabile Positionsfixierung des Endoskops 5001 implementiert werden.
(Endoskop)
Das Endoskop 5001 weist den Linsentubus 5003, der eine Region einer vorbestimmten Länge von einem distalen Ende davon aufweist, die in ein Körperlumen des Patienten 5071 eingeführt werden soll, und einen Kamerakopf 5005, der mit einem proximalen Ende des Linsentubus 5003 verbunden ist, auf. In dem dargestellten Beispiel ist das Endoskop 5001 dargestellt, das als harten Spiegel mit dem Linsentubus 5003 des harten Typs aufweist. Das Endoskop 5001 kann jedoch ansonsten als weicher Spiegel mit dem Linsentubus 5003 des weichen Typs konfiguriert sein.
Der Linsentubus 5003 weist an einem distalen Ende davon eine Öffnung auf, in die eine Objektivlinse eingefügt ist. Eine Lichtquelleneinrichtung 5043 ist mit dem Endoskop 5001 verbunden, so dass durch die Lichtquelleneinrichtung 5043 erzeugtes Licht in ein distales Ende des Linsentubus durch einen Lichtleiter eingeführt wird, der sich im Inneren des Linsentubus 5003 erstreckt, und in Richtung eines Beobachtungsziels in einem Körperlumen des Patienten 5071 durch die Objektivlinse hindurch abgestrahlt wird. Es ist zu beachten, dass das Endoskop 5001 ein Direktsichtspiegel sein kann oder ein Spiegel mit perspektivischer Sicht oder ein Seitensichtspiegel sein kann.
Ein optisches System und ein Bildaufnahmeelement sind im Inneren des Kamerakopfs 5005 vorgesehen, so dass reflektiertes Licht (Beobachtungslicht) von einem Beobachtungsziel durch das optische System auf das Bildaufnahmeelement kondensiert wird. Das Beobachtungslicht wird durch das Bildaufnahmeelement photoelektrisch umgewandelt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem Beobachtungslicht entspricht, nämlich ein Bildsignal, das einem Beobachtungsbild entspricht. Das Bildsignal wird als RAW-Daten zu einer CCU 5039 übertragen. Es ist zu beachten, dass in den Kamerakopf 5005 eine Funktion zum geeigneten Ansteuern des optischen Systems des Kamerakopfs 5005 eingegliedert ist, um die Vergrößerung und die Brennweite einzustellen.
Es ist zu beachten, dass, um Kompatibilität mit beispielsweise stereoskopischem Sehen (dreidimensionale (3D) Anzeige) herzustellen, mehrere Bildaufnahmeelemente am Kamerakopf 5005 vorgesehen sein können. In diesem Fall sind mehrere optische Weiterleitungssysteme im Inneren des Linsentubus 5003 vorgesehen, um Beobachtungslicht zu jedem der mehreren Bildaufnahmeelemente zu führen.
(Verschiedene Einrichtungen, die im Wagen integriert sind)
Die CCU 5039 weist eine Zentraleinheit (CPU), eine Graphikverarbeitungseinheit (GPU) oder dergleichen auf und steuert integral den Betrieb des Endoskops 5001 und der Anzeigeeinrichtung 5041. Insbesondere führt die CCU 5039 für ein vom Kamerakopf 5005 empfangenes Bildsignal verschiedene Bildprozesse für die Anzeige eines Bildes auf der Basis des Bildsignals, wie beispielsweise einen Entwicklungsprozess (Demosaik-Prozess), durch. Die CCU 5039 liefert das Bildsignal, für das die Bildprozesse durchgeführt wurden, zur Anzeigeeinrichtung 5041. Ferner überträgt die CCU 5039 ein Steuersignal zum Kamerakopf 5005, um die Ansteuerung des Kamerakopfs 5005 zu steuern. Das Steuersignal kann Informationen in Bezug auf eine Bildaufnahmebedingung wie z. B. eine Vergrößerung oder eine Brennweite aufweisen.
Die Anzeigeeinrichtung 5041 zeigt ein Bild auf der Basis eines Bildsignals, für das die Bildprozesse durch die CCU 5039 durchgeführt wurden, unter der Steuerung der CCU 5039 an. Wenn das Endoskop 5001 für die Bildgebung mit hoher Auflösung wie z. B. 4K (horizontale Pixelanzahl 3840 x vertikale Pixelanzahl 2160), 8K (horizontale Pixelanzahl 7680 x vertikale Pixelanzahl 4320) oder dergleichen bereit ist und/oder für die 3D-Anzeige bereit ist, dann kann eine Anzeigeeinrichtung, durch die eine entsprechende Anzeige mit hoher Auflösung und/oder 3D-Anzeige möglich sind, als Anzeigeeinrichtung 5041 verwendet werden. Wenn die Einrichtung für die Bildgebung mit hoher Auflösung wie z. B. 4K oder 8K bereit ist, wenn die Anzeigeeinrichtung, die als Anzeigeeinrichtung 5041 verwendet wird, eine Größe von gleich oder nicht weniger als 55 Zoll aufweist, dann kann eine eindringlichere Erfahrung erhalten werden. Ferner können mehrere Anzeigeeinrichtungen 5041 mit unterschiedlichen Auflösungen und/oder unterschiedlichen Größen gemäß den Zwecken vorgesehen sein.
Die Lichtquelleneinrichtung 5043 weist eine Lichtquelle wie beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) auf und führt Bestrahlungslicht für die Bildgebung einer Operationsregion zum Endoskop 5001 zu.
Die Armsteuereinrichtung 5045 weist einen Prozessor wie beispielsweise eine CPU auf und arbeitet gemäß einem vorbestimmten Programm, um den Antrieb der Armeinheit 5031 der Stützarmeinrichtung 5027 gemäß einem vorbestimmten Steuerverfahren zu steuern.
Eine Eingabeeinrichtung 5047 ist eine Eingabeschnittstelle für das Endoskopoperationssystem 5000. Ein Benutzer kann die Eingabe von verschiedenen Arten von Informationen oder eine Befehlseingabe in das Endoskopoperationssystem 5000 durch die Eingabeeinrichtung 5047 durchführen. Der Benutzer würde beispielsweise verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf die Operation wie z. B. körperliche Informationen eines Patienten, Informationen hinsichtlich eines chirurgischen Eingriffs der Operation und so weiter durch die Eingabeeinrichtung 5047 eingeben. Ferner würde der Benutzer beispielsweise einen Befehl, um die Armeinheit 5031 anzutreiben, einen Befehl, um eine Bildaufnahmebedingung (Typ von Bestrahlungslicht, Vergrößerung, Brennweite oder dergleichen) durch das Endoskop 5001 zu ändern, einen Befehl, um das Energiebehandlungsinstrument 5021 anzusteuern, oder dergleichen durch die Eingabeeinrichtung 5047 eingeben.
Der Typ der Eingabeeinrichtung 5047 ist nicht begrenzt und kann jener von irgendeiner von verschiedenen bekannten Eingabeeinrichtungen sein. Als Eingabeeinrichtung 5047 können beispielsweise eine Maus, eine Tastatur, ein Berührungsfeld, ein Schalter, ein Fußschalter 5057 und/oder ein Hebel oder dergleichen angewendet werden. Wenn ein Berührungsfeld als Eingabeeinrichtung 5047 verwendet wird, kann es an der Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung 5041 vorgesehen sein.
Ansonsten ist die Eingabeeinrichtung 5047 eine Vorrichtung, die an einem Benutzer angebracht werden soll, wie beispielsweise eine tragbare Vorrichtung vom Brillentyp oder eine am Kopf angebrachte Anzeige (HMD), und verschiedene Arten von Eingabe werden in Reaktion auf eine Geste oder eine Sichtlinie des Benutzers durchgeführt, die durch irgendeine der erwähnten Vorrichtungen detektiert wird. Ferner weist die Eingabeeinrichtung 5047 eine Kamera auf, die eine Bewegung eines Benutzers detektieren kann, und verschiedene Arten von Eingabe werden in Reaktion auf eine Geste oder eine Sichtlinie eines Benutzers durchgeführt, die von einem Video detektiert wird, das durch die Kamera abgebildet wird. Ferner weist die Eingabeeinrichtung 5047 ein Mikrophon auf, das die Stimme eines Benutzers erfassen kann, und verschiedene Arten von Eingabe werden durch Stimme durchgeführt, die durch das Mikrophon erfasst wird. Durch Konfigurieren der Eingabeeinrichtung 5047, so dass verschiedene Arten von Informationen in einer kontaktlosen Weise in dieser Weise eingegeben werden können, kann insbesondere ein Benutzer, der zu einem reinen Bereich (beispielsweise der Chirurg 5067) gehört, eine Einrichtung, die zu einem unreinen Bereich gehört, in einer kontaktlosen Weise bedienen. Da der Benutzer eine Einrichtung bedienen kann, ohne ein im Besitz befindliches Operationsinstrument aus seiner Hand loszulassen, wird ferner die Bequemlichkeit für den Benutzer verbessert.
Eine Behandlungsinstrumentensteuereinrichtung 5049 steuert die Ansteuerung des Energiebehandlungsinstruments 5021 für eine Kauterisation oder einen Einschnitt eines Gewebes, die Abdichtung eines Blutgefäßes oder dergleichen. Eine Pneumoperitoneumeinrichtung 5051 führt Gas in ein Körperlumen des Patienten 5071 durch den Pneumoperitoneumtubus 5019 zu, um das Körperlumen aufzublasen, um das Blickfeld des Endoskops 5001 sicherzustellen und den Arbeitsraum für den Chirurgen sicherzustellen. Eine Aufzeichnungseinrichtung 5053 ist eine Einrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf die Operation aufzuzeichnen. Ein Drucker 5055 ist eine Einrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf die Operation in verschiedenen Formen zu drucken, wie z. B. einen Text, ein Bild oder einen Graphen.
Im Folgenden wird insbesondere eine charakteristische Konfiguration des Endoskopoperationssystems 5000 genauer beschrieben.
(Stützarmeinrichtung)
Die Stützarmeinrichtung 5027 weist die Basiseinheit 5029, die als Basis dient, und die Armeinheit 5031, die sich von der Basiseinheit 5029 erstreckt, auf. In dem dargestellten Beispiel weist die Armeinheit 5031 mehrere Gelenkabschnitte 5033a, 5033b und 5033c und die mehreren Gestänge 5035a und 5035b, die durch den Gelenkabschnitt 5033b miteinander verbunden sind, auf. In 1 ist für eine vereinfachte Darstellung die Konfiguration der Armeinheit 5031 in einer vereinfachten Form dargestellt. Tatsächlich können die Form, die Anzahl und die Anordnung der Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c und der Gestänge 5035a und 5035b und die Richtung und so weiter von Drehachsen der Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c geeignet festgelegt werden, so dass die Armeinheit 5031 einen gewünschten Freiheitsgrad aufweist. Die Armeinheit 5031 kann beispielsweise vorzugsweise derart konfiguriert sein, dass sie einen Freiheitsgrad gleich oder nicht weniger als 6 Freiheitsgrade aufweist. Dies macht es möglich, das Endoskop 5001 frei innerhalb des beweglichen Bereichs der Armeinheit 5031 zu bewegen. Folglich wird es möglich, den Linsentubus 5003 des Endoskops 5001 aus einer gewünschten Richtung in ein Körperlumen des Patienten 5071 einzuführen.
Ein Aktuator ist in jedem der Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c vorgesehen und die Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c sind derart konfiguriert, dass sie um vorbestimmte Drehachsen davon durch Antreiben der jeweiligen Aktuatoren drehbar sind. Der Antrieb der Aktuatoren wird durch die Armsteuereinrichtung 5045 gesteuert, um den Drehwinkel von jedem der Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c zu steuern, um dadurch den Antrieb der Armeinheit 5031 zu steuern. Folglich kann die Steuerung der Position und der Lage des Endoskops 5001 implementiert werden. Daraufhin kann die Armsteuereinrichtung 5045 den Antrieb der Armeinheit 5031 durch verschiedene bekannte Steuerverfahren steuern, wie z. B. Kraftsteuerung oder Positionssteuerung.
Wenn der Chirurg 5067 beispielsweise eine Bedienungseingabe durch die Eingabeeinrichtung 5047 (einschließlich des Fußschalters 5057) geeignet durchführt, dann kann der Antrieb der Armeinheit 5031 durch die Armsteuereinrichtung 5045 in Reaktion auf die Bedienungseingabe geeignet gesteuert werden, um die Position und die Lage des Endoskops 5001 zu steuern. Nachdem das Endoskop 5001 am distalen Ende der Armeinheit 5031 durch die gerade beschriebene Steuerung aus einer beliebigen Position in eine andere beliebige Position bewegt wird, kann das Endoskop 5001 in der Position nach der Bewegung fest abgestützt werden. Es ist zu beachten, dass die Armeinheit 5031 in einer Master-Slave-Weise bedient werden kann. In diesem Fall kann die Armeinheit 5031 durch den Benutzer durch die Eingabeeinrichtung 5047, die an einer vom Operationssaal entfernten Stelle angeordnet ist, ferngesteuert werden.
Wenn eine Kraftsteuerung angewendet wird, kann ferner die Armsteuereinrichtung 5045 eine leistungsgestützte Steuerung durchführen, um die Aktuatoren der Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c anzutreiben, so dass die Armeinheit 5031 eine externe Kraft durch den Benutzer empfangen kann und sich gemäß der externen Kraft reibungslos bewegen kann. Dies macht es möglich, wenn der Benutzer die Armeinheit 5031 direkt berührt und diese bewegt, die Armeinheit 5031 mit einer vergleichsweise schwachen Kraft zu bewegen. Folglich wird es möglich, dass der Benutzer das Endoskop 5001 durch eine einfachere und leichtere Betätigung intuitiver bewegt, und die Bequemlichkeit für den Benutzer kann verbessert werden.
Hier wird im Allgemeinen bei der Endoskopoperation das Endoskop 5001 durch einen medizinischen Arzt, der Skopist genannt wird, getragen. Wenn dagegen die Stützarmeinrichtung 5027 verwendet wird, kann die Position des Endoskops 5001 ohne Hände sicherer fixiert werden und daher kann ein Bild einer Operationsregion stabil erhalten werden und die Operation kann reibungslos durchgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass die Armsteuereinrichtung 5045 nicht notwendigerweise am Wagen 5037 vorgesehen sein kann. Ferner kann die Armsteuereinrichtung 5045 nicht notwendigerweise eine einzelne Einrichtung sein. Die Armsteuereinrichtung 5045 kann beispielsweise in jedem der Gelenkabschnitte 5033a bis 5033c der Armeinheit 5031 der Stützarmeinrichtung 5027 vorgesehen sein, so dass die mehreren Armsteuereinrichtungen 5045 miteinander zusammenwirken, um die Antriebssteuerung der Armeinheit 5031 zu implementieren.
(Lichtquelleneinrichtung)
Die Lichtquelleneinrichtung 5043 führt Bestrahlungslicht bei der Bildgebung einer Operationsregion zum Endoskop 5001 zu. Die Lichtquelleneinrichtung 5043 weist eine weiße Lichtquelle auf, die beispielsweise eine LED, eine Laserlichtquelle oder eine Kombination von ihnen aufweist. In diesem Fall kann, wenn eine weiße Lichtquelle eine Kombination von roten, grünen und blauen (RGB) Laserlichtquellen aufweist, da die Ausgabeintensität und der Ausgabezeitpunkt mit einem hohen Grad an Genauigkeit für jede Farbe (jede Wellenlänge) gesteuert werden können, die Einstellung des Weißabgleichs eines aufgenommenen Bildes durch die Lichtquelleneinrichtung 5043 durchgeführt werden. Wenn Laserstrahlen von den jeweiligen RGB-Laserlichtquellen zeitgeteilt auf ein Beobachtungsziel abgestrahlt werden und die Ansteuerung der Bildaufnahmeelemente des Kamerakopfs 5005 synchron mit den Bestrahlungszeitpunkten gesteuert wird, dann können in diesem Fall ferner Bilder, die individuell den R-, G- und B-Farben entsprechen, zeitgeteilt aufgenommen werden. Gemäß dem gerade beschriebenen Verfahren kann ein Farbbild erhalten werden, selbst wenn ein Farbfilter für das Bildaufnahmeelement nicht vorgesehen ist.
Ferner kann die Ansteuerung der Lichtquelleneinrichtung 5043 derart gesteuert werden, dass die Intensität von auszugebendem Licht für jede vorbestimmte Zeit geändert wird. Durch Steuern der Ansteuerung des Bildaufnahmeelements des Kamerakopfs 5005 synchron mit dem Zeitpunkt der Änderung der Intensität des Lichts, um Bilder zeitgeteilt zu erfassen, und Synthetisieren der Bilder, kann ein Bild eines hohen dynamischen Bereichs, das frei von unterbelichteten blockierten Schatten und überbelichteten Glanzlichtern ist, erzeugt werden.
Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung 5043 dazu konfiguriert sein, Licht mit einem vorbestimmten Wellenlängenband, das für eine Speziallichtbeobachtung bereit ist, zuzuführen. Bei der Speziallichtbeobachtung beispielsweise unter Verwendung der Wellenlängenabhängigkeit der Absorption von Licht in einem Körpergewebe, um Licht mit einem schmäleren Band im Vergleich zu Bestrahlungslicht bei einer gewöhnlichen Beobachtung (nämlich weißes Licht) abzustrahlen, wird eine Schmalbandlichtbeobachtung (Schmalbandbildgebung) einer Bildgebung eines vorbestimmten Gewebes wie z. B. eines Blutgefäßes eines Oberflächenabschnitts der Schleimhaut oder dergleichen in einem hohen Kontrast durchgeführt. Alternativ kann bei der Speziallichtbeobachtung eine Fluoreszenzbeobachtung zum Erhalten eines Bildes von Fluoreszenzlicht, das durch Abstrahlung von Anregungslicht erzeugt wird, durchgeführt werden. Bei der Fluoreszenzbeobachtung ist es möglich, eine Beobachtung von Fluoreszenzlicht von einem Körpergewebe durch Abstrahlen von Anregungslicht auf das Körpergewebe (Autofluoreszenzbeobachtung) durchzuführen oder ein Fluoreszenzlichtbild durch lokales Injizieren eines Reagens wie z. B. Indocyaningrün (ICB) in ein Körpergewebe und Abstrahlen von Anregungslicht, das einer Fluoreszenzlichtwellenlänge des Reagens entspricht, auf das Körpergewebe zu erhalten. Die Lichtquelleneinrichtung 5043 kann dazu konfiguriert sein, solches Schmalbandlicht und/oder Anregungslicht zuzuführen, das für die Speziallichtbeobachtung geeignet ist, wie vorstehend beschrieben.
(Kamerakopf und CCU)
Funktionen des Kamerakopfs 5005 des Endoskops 5001 und der CCU 5039 werden mit Bezug auf 2 genauer beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktionskonfiguration des Kamerakopfs 5005 und der CCU 5039 darstellt, die in 1 dargestellt sind.
Mit Bezug auf 2 weist der Kamerakopf 5005 als Funktionen davon eine Linseneinheit 5007, eine Bildaufnahmeeinheit 5009, eine Ansteuereinheit 5011, eine Kommunikationseinheit 5013 und eine Kamerakopfsteuerungseinheit 5015 auf. Ferner weist die CCU 5039 als Funktionen davon eine Kommunikationseinheit 5059, eine Bildverarbeitungseinheit 5061 und eine Steuereinheit 5063 auf. Der Kamerakopf 5005 und die CCU 5039 sind so, dass sie bidirektional miteinander kommunikationsfähig sind, durch ein Übertragungskabel 5065 verbunden.
Zuerst wird eine Funktionskonfiguration des Kamerakopfs 5005 beschrieben. Die Linseneinheit 5007 ist ein optisches System, das an einer Verbindungsstelle des Kamerakopfs 5005 mit dem Linsentubus 5003 vorgesehen ist. Beobachtungslicht, das von einem distalen Ende des Linsentubus 5003 aufgenommen wird, wird in den Kamerakopf 5005 eingeführt und tritt in die Linseneinheit 5007 ein. Die Linseneinheit 5007 weist eine Kombination von mehreren Linsen mit einer Zoomlinse und einer Fokussierlinse auf. Die Linseneinheit 5007 weist optische Eigenschaften auf, die derart eingestellt sind, dass das Beobachtungslicht auf einer Lichtempfangsfläche des Bildaufnahmeelements der Bildaufnahmeeinheit 5009 kondensiert wird. Ferner sind die Zoomlinse und die Fokussierlinse derart konfiguriert, dass die Positionen davon auf ihrer optischen Achse für die Einstellung der Vergrößerung und des Brennpunkts eines aufgenommenen Bildes beweglich sind.
Die Bildaufnahmeeinheit 5009 weist ein Bildaufnahmeelement auf und ist in einer nachfolgenden Stufe zur Linseneinheit 5007 angeordnet. Beobachtungslicht, das durch die Linseneinheit 5007 hindurchgetreten ist, wird auf der Lichtempfangsfläche des Bildaufnahmeelements kondensiert und ein Bildsignal, das dem Beobachtungsbild entspricht, wird durch photoelektrische Umwandlung des Bildaufnahmeelements erzeugt. Das durch die Bildaufnahmeeinheit 5009 erzeugte Bildsignal wird zur Kommunikationseinheit 5013 geliefert.
Als Bildaufnahmeelement, das von der Bildaufnahmeeinheit 5009 enthalten ist, wird ein Bildsensor, beispielsweise vom komplementären Metalloxid-Halbleiter-Typ (CMOS-Typ), verwendet, der eine Bayer-Anordnung aufweist und in der Lage ist, ein Bild in Farbe aufzunehmen. Es ist zu beachten, dass als Bildaufnahmeelement ein Bildaufnahmeelement verwendet werden kann, das beispielsweise für die Bildgebung eines Bildes mit hoher Auflösung gleich oder nicht geringer als 4K bereit ist. Wenn ein Bild einer Operationsregion mit hoher Auflösung erhalten wird, dann kann der Chirurg 5067 einen Zustand der Operationsregion in verbesserten Details verstehen und kann mit der Operation reibungsloser fortfahren.
Ferner weist das Bildaufnahmeelement, das von der Bildaufnahmeeinheit 5009 enthalten ist, derart auf, dass es ein Paar von Bildaufnahmeelementen zum Erfassen von Bildsignalen für das rechte Auge und das linke Auge aufweist, die mit einer 3D-Anzeige kompatibel sind. Wenn die 3D-Anzeige angewendet wird, kann der Chirurg 5067 die Tiefe des Gewebes eines lebenden Körpers in der Operationsregion genauer verstehen. Es ist zu beachten, dass, wenn die Bildaufnahmeeinheit 5009 als jene des Mehrplattentyps konfiguriert ist, dann mehrere Systeme von Linseneinheiten 5007 entsprechend den individuellen Bildaufnahmeelementen der Bildaufnahmeeinheit 5009 vorgesehen sind.
Die Bildaufnahmeeinheit 5009 kann nicht notwendigerweise am Kamerakopf 5005 vorgesehen sein. Die Bildaufnahmeeinheit 5009 kann beispielsweise direkt hinter der Objektivlinse im Inneren des Linsentubus 5003 vorgesehen sein.
Die Ansteuereinheit 5011 weist einen Aktuator auf und bewegt die Zoomlinse und die Fokussierlinse der Linseneinheit 5007 um einen vorbestimmten Abstand entlang der optischen Achse unter der Steuerung der Kamerakopfsteuerungseinheit 5015. Folglich können die Vergrößerung und der Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes durch die Bildaufnahmeeinheit 5009 geeignet eingestellt werden.
Die Kommunikationseinheit 5013 weist eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen von verschiedenen Arten von Informationen zu und von der CCU 5039 auf. Die Kommunikationseinheit 5013 überträgt ein von der Bildaufnahmeeinheit 5009 erfasstes Bildsignal als RAW-Daten zur CCU 5039 durch das Übertragungskabel 5065. Daraufhin wird, um ein aufgenommenes Bild einer Operationsregion mit geringer Latenz anzuzeigen, das Bildsignal vorzugsweise durch optische Kommunikation übertragen. Dies liegt daran, dass bei einer Operation der Chirurg 5067 eine Operation durchführt, während er den Zustand eines betroffenen Bereichs durch ein aufgenommenes Bild beobachtet, verlangt wird, dass ein Bewegtbild der Operationsregion auf der Echtzeitbasis so weit wie möglich angezeigt wird, um eine Operation mit einem höheren Grad an Sicherheit und Gewissheit zu erreichen. Wenn eine optische Kommunikation angewendet wird, ist ein photoelektrisches Umwandlungsmodul zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal in der Kommunikationseinheit 5013 vorgesehen. Nachdem das Bildsignal durch das photoelektrische Umwandlungsmodul in ein optisches Signal umgewandelt ist, wird es durch das Übertragungskabel 5065 zur CCU 5039 übertragen.
Ferner empfängt die Kommunikationseinheit 5013 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfs 5005 von der CCU 5039. Das Steuersignal weist Informationen in Bezug auf Bildaufnahmebedingungen wie beispielsweise Informationen, dass eine Rahmenrate eines aufgenommenen Bildes bezeichnet ist, Informationen, dass ein Belichtungswert bei der Bildaufnahme bezeichnet ist, und/oder Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes bezeichnet sind, auf. Die Kommunikationseinheit 5013 liefert das empfangene Steuersignal zur Kamerakopfsteuerungseinheit 5015. Es ist zu beachten, dass auch das Steuersignal von der CCU 5039 durch optische Kommunikation übertragen werden kann. In diesem Fall ist ein photoelektrisches Umwandlungsmodul zum Umwandeln eines optischen Signals in ein elektrisches Signal in der Kommunikationseinheit 5013 vorgesehen. Nachdem das Steuersignal durch das photoelektrische Umwandlungsmodul in ein elektrisches Signal umgewandelt ist, wird es zur Kamerakopfsteuerungseinheit 5015 zugeführt.
Es ist zu beachten, dass die Bildaufnahmebedingungen wie z. B. die Rahmenrate, der Belichtungswert, die Vergrößerung oder der Brennpunkt durch die Steuereinheit 5063 der CCU 5039 auf der Basis eines erfassten Bildsignals automatisch festgelegt werden. Mit anderen Worten, eine automatische Belichtungsfunktion (AE-Funktion), eine automatische Fokussierfunktion (AF-Funktion) und eine automatische Weißabgleichfunktion (AWB-Funktion) sind in das Endoskop 5001 eingegliedert.
Die Kamerakopfsteuerungseinheit 5015 steuert die Ansteuerung des Kamerakopfs 5005 auf der Basis eines Steuersignals von der CCU 5039, das durch die Kommunikationseinheit 5013 empfangen wird. Die Kamerakopfsteuerungseinheit 5015 steuert beispielsweise die Ansteuerung des Bildaufnahmeelements der Bildaufnahmeeinheit 5009 auf der Basis von Informationen, dass eine Rahmenrate eines aufgenommenen Bildes bezeichnet ist, und/oder Informationen, dass ein Belichtungswert bei der Bildaufnahme bezeichnet ist. Ferner steuert die Kamerakopfsteuerungseinheit 5015 beispielsweise die Ansteuereinheit 5011, um die Zoomlinse und die Fokussierlinse der Linseneinheit 5007 geeignet zu bewegen, auf der Basis von Informationen, dass eine Vergrößerung und ein Brennpunkt eines aufgenommenen Bildes bezeichnet sind. Die Kamerakopfsteuerungseinheit 5015 kann ferner eine Funktion zum Speichern von Informationen zum Identifizieren des Linsentubus 5003 und/oder des Kamerakopfs 5005 aufweisen.
Es ist zu beachten, dass durch Anordnen der Komponenten wie z. B. der Linseneinheit 5007 und der Bildaufnahmeeinheit 5009 in einer abgedichteten Struktur mit hoher Luftdichtheit und Wasserdichtheit der Kamerakopf 5005 mit Beständigkeit gegen einen Autoklavensterilisationsprozess versehen werden kann.
Nun wird eine Funktionskonfiguration der CCU 5039 beschrieben. Die Kommunikationseinheit 5059 weist eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen und Empfangen von verschiedenen Arten von Informationen zu und von dem Kamerakopf 5005 auf. Die Kommunikationseinheit 5059 empfängt ein Bildsignal, das vom Kamerakopf 5005 zu dieser übertragen wird, durch das Übertragungskabel 5065. Daraufhin kann das Bildsignal vorzugsweise durch optische Kommunikation übertragen werden, wie vorstehend beschrieben. In diesem Fall weist für die Kompatibilität mit der optischen Kommunikation die Kommunikationseinheit 5059 ein photoelektrisches Umwandlungsmodul zum Umwandeln eines optischen Signals in ein elektrisches Signal auf. Die Kommunikationseinheit 5059 liefert das Bildsignal nach der Umwandlung in ein elektrisches Signal zur Bildverarbeitungseinheit 5061.
Ferner überträgt die Kommunikationseinheit 5059 zum Kamerakopf 5005 ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfs 5005. Das Steuersignal kann auch durch optische Kommunikation übertragen werden.
Die Bildverarbeitungseinheit 5061 führt verschiedene Bildprozesse für ein Bildsignal in Form von RAW-Daten durch, die vom Kamerakopf 5005 zu dieser übertragen werden. Die Bildprozesse weisen verschiedene bekannte Signalprozesse wie beispielsweise einen Entwicklungsprozess, einen Bildqualitätsverbesserungsprozess (einen Bandbreitenverbesserungsprozess, einen Superauflösungsprozess, einen Rauschverringerungsprozess (NR-Prozess) und/oder einen Bildstabilisierungsprozess) und/oder einen Vergrößerungsprozess (elektronischen Zoomprozess) auf. Ferner führt die Bildverarbeitungseinheit 5061 einen Detektionsprozess für ein Bildsignal durch, um AE, AF und AWB durchzuführen.
Die Bildverarbeitungseinheit 5061 weist einen Prozessor wie z. B. eine CPU oder eine GPU auf, und wenn der Prozessor gemäß einem vorbestimmten Programm arbeitet, können die Bildprozesse und der Detektionsprozess, die vorstehend beschrieben sind, durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass, wenn die Bildverarbeitungseinheit 5061 mehrere GPUs aufweist, die Bildverarbeitungseinheit 5061 Informationen in Bezug auf ein Bildsignal geeignet aufteilt, so dass Bildprozesse durch die mehreren GPUs parallel durchgeführt werden.
Die Steuereinheit 5063 führt verschiedene Arten von Steuerung in Bezug auf die Bildaufnahme einer Operationsregion durch das Endoskop 5001 und die Anzeige des aufgenommenen Bildes durch. Die Steuereinheit 5063 erzeugt beispielsweise ein Steuersignal zum Steuern der Ansteuerung des Kamerakopfs 5005. Wenn Bildaufnahmebedingungen durch den Benutzer eingegeben werden, dann erzeugt die Steuereinheit 5063 daraufhin ein Steuersignal auf der Basis der Eingabe durch den Benutzer. Wenn in das Endoskop 5001 eine AE-Funktion, eine AE-Funktion und eine AWB-Funktion eingegliedert sind, berechnet alternativ die Steuereinheit 5063 einen optimalen Belichtungswert, eine optimale Brennweite und einen optimalen Weißabgleich in Reaktion auf ein Ergebnis eines Detektionsprozesses durch die Bildverarbeitungseinheit 5061 und erzeugt ein Steuersignal.
Ferner steuert die Steuereinheit 5063 die Anzeigeeinrichtung 5041, um ein Bild einer Operationsregion anzuzeigen, auf der Basis eines Bildsignals, für das Bildprozesse durch die Bildverarbeitungseinheit 5061 durchgeführt wurden. Daraufhin erkennt die Steuereinheit 5063 verschiedene Objekte im Operationsregionsbild unter Verwendung von verschiedenen Bilderkennungstechnologien. Die Steuereinheit 5063 kann beispielsweise ein Operationsinstrument wie z. B. eine Zange, eine spezielle Region eines lebenden Körpers, eine Blutung, Nebel, wenn das Energiebehandlungsinstrument 5021 verwendet wird, und so weiter durch Detektieren der Form, Farbe und so weiter von Kanten der im Operationsregionsbild enthaltenen Objekte erkennen. Die Steuereinheit 5063 bewirkt, wenn sie die Anzeigeeinheit 5041 steuert, um ein Operationsregionsbild anzuzeigen, dass verschiedene Arten von die Operation unterstützenden Informationen in einer überlappenden Weise mit einem Bild der Operationsregion unter Verwendung eines Ergebnisses der Erkennung angezeigt werden. Wenn die Operation unterstützende Informationen in einer überlappenden Weise angezeigt werden und dem Chirurgen 5067 präsentiert werden, kann der Chirurg 5067 mit der Operation mit mehr Sicherheit und Gewissheit fortfahren.
Das Übertragungskabel 5065, das den Kamerakopf 5005 und die CCU 5039 miteinander verbindet, ist ein elektrisches Signalkabel, das für die Kommunikation eines elektrischen Signals bereit ist, eine Lichtleitfaser, die für die optische Kommunikation bereit ist, oder ein Verbundkabel, das für sowohl die elektrische als auch optische Kommunikation bereit ist.
Obwohl hier in dem dargestellten Beispiel die Kommunikation durch eine verdrahtete Kommunikation unter Verwendung des Übertragungskabels 5065 durchgeführt wird, kann die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 5005 und der CCU 5039 ansonsten durch drahtlose Kommunikation durchgeführt werden. Wenn die Kommunikation zwischen dem Kamerakopf 5005 und der CCU 5039 durch drahtlose Kommunikation durchgeführt wird, besteht keine Notwendigkeit, das Übertragungskabel 5065 im Operationssaal zu verlegen. Daher kann eine solche Situation, dass die Bewegung von medizinischem Personal im Operationssaal durch das Übertragungskabel 5065 gestört wird, beseitigt werden.
Ein Beispiel des Endoskopoperationssystems 5000, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, wurde vorstehend beschrieben. Es ist hier zu beachten, dass, obwohl das Endoskopoperationssystem 5000 als Beispiel beschrieben wurde, das System, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann, nicht auf das Beispiel begrenzt ist. Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise auf ein weiches Endoskopsystem für die Untersuchung oder ein Mikroskopoperationssystem angewendet werden.
Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann geeignet auf die Steuereinheit 5063 aus den vorstehend beschriebenen Komponenten angewendet werden. Insbesondere bezieht sich die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf Endoskopie und/oder Mikroskopie oder irgendeine Art von medizinischer Bildgebung. Durch Anwenden der Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf die Endoskopie- und/oder Mikroskopietechnologie und/oder allgemeiner die medizinische Bildgebung kann die Tiefe des Gefäßsystems genauer und leichter gefunden werden. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung oder des Todes eines Patienten und verbessert die Effizienz, mit der der medizinische Eingriff (wie z. B. eine Operation) ausgeführt werden kann.
Mit Bezug auf 3 ist eine Ausführungsform der Offenbarung gezeigt. Insbesondere zeigt eine Endoskopansicht 300 ein durch das Endoskop 5001 aufgenommenes Bild. Innerhalb der Endoskopansicht 300 befindet sich ein Gefäßsystem 305A-305E. Das Gefäßsystem ist ein Beispiel eines Gefäßes, das Fluid im Körper führt. In dem Beispiel von 3 führt das Gefäßsystem 305A-305E Blut durch den Körper. Das Gefäßsystem ist gewöhnlich innerhalb von Gewebe in verschiedenen Tiefen angeordnet. Wenn die Tiefe des Gefäßsystems während des chirurgischen Eingriffs nicht genau bestimmt wird, besteht folglich eine Wahrscheinlichkeit, dass das Gefäßsystem durch insbesondere invasive Eingriffe beschädigt werden kann.
Wie der Fachmann erkennen würde, weisen die Gefäße, die das Gefäßsystem 305A-305E bilden, variierende Längen, Richtungen und Durchmesser auf. Außerdem befinden sich die Gefäße innerhalb des Gefäßsystems 305A-305E in verschiedenen Tiefen innerhalb des Gewebes 310 und weisen variierende Durchmesser auf. In der Endoskopansicht 300 ist außerdem das Zentrum der Ansicht 310 gezeigt. Dies ist in der Endoskopansicht 300 als „+“-Zeichen gezeigt. Der Zweck des Zentrums der Ansicht 310 soll eine bekannte Position innerhalb der Endoskopansicht 300 sein, auf die die verschiedenen Positionen der Gefäße innerhalb des Gefäßsystems 305A-305E bezogen werden können. Folglich kann das Zentrum der Ansicht 310 als Referenzpunkt betrachtet werden und kann anderswo innerhalb der Endoskopansicht 300 angeordnet sein.
In 3 ist zusätzlich eine Querschnittsansicht 350 gezeigt. Insbesondere ist der Querschnitt 350 entlang der Linie X-X' in 3 gezeigt.
Mit Bezug auf die Querschnittsansicht 350 weist das Gewebe 310 ein erstes Gefäß 305A, ein zweites Gefäß 305B und ein drittes Gefäß 305D auf, wie aus der Querschnittsansicht 350 zu sehen ist, der Durchmesser des ersten Gefäßes 305A ist größer als der Durchmesser des zweiten Gefäßes 305B. Es ist ersichtlich, dass, da das dritte Gefäß 305D entlang der Länge des Querschnitts X-X' verläuft, der Durchmesser des dritten Gefäßes 305D nicht bestimmt werden kann. Wie ersichtlich ist, ist jedoch die Position des dritten Gefäßes 305D unter jener des ersten Gefäßes 305A und des zweiten Gefäßes 305B. Mit anderen Worten, das dritte Gefäß 305D ist tiefer innerhalb des Gewebes 310 angeordnet als sowohl das erste Gefäß 305A als auch das zweite Gefäß 305B. Dies bedeutet, dass das dritte Gefäß 305D unterhalb des ersten Gefäßes 305A und des zweiten Gefäßes 305B angeordnet ist. Diese Tiefe wird unter Verwendung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bestimmt.
Während der Operation schlägt das Herz des Patienten. Dies sendet einen Blutpuls durch das in der Endoskopansicht 300 gezeigte Gefäßsystem. Dieses Vorkommnis ist in 4A gezeigt.
Insbesondere zeigt 4A eine Endoskopansicht 400, die das Gefäßsystem 305A-305E aufweist, wie in 3 gezeigt. Außerdem ist ein Blutpuls 405 in der Endoskopansicht 400 gezeigt. Die Laufrichtung des Blutpulses ist durch einen Pfeil in 4A angedeutet. Wie aus 4A zu sehen ist, läuft der Blutpuls 405, der in der Endoskopansicht 400 erfasst ist, durch das zweite Gefäß 305B. Wie erkannt wird, kommt der Blutpuls 504 in der Endoskopansicht 400 eine Zeitdauer nach dem Herzschlag des Patienten an. Diese Verzögerung zwischen dem Herzpumpen und dem Blutpuls 405, der in der Endoskopansicht 400 ankommt, kann durch Messen der Zeitdifferenz zwischen dem Schlag des Patientenherzens, der durch ein Elektrokardiogramm (ECG) gemessen wird, und der Ankunft des Blutpulses 405 in der Endoskopansicht 400 bestimmt werden. Diese Zeitdifferenzinformationen sind nützlich, um zu bestimmen, wann der Blutpuls im zweiten Gefäß 305B ankommt.
Mit Bezug auf 4B ist die Endoskopansicht 400 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt. In der Endoskopansicht 400 von 4B ist ein modifizierter Blutpuls 410 gezeigt. Der modifizierte Blutpuls ergibt sich aus dem Blutpuls 405 in 4A, auf den ein Flussmodifikationspuls 415 angewendet wird. In Ausführungsformen der Offenbarung kann der Flussmodifikationspuls 415 eine photoakustische Kraft innerhalb des zweiten Blutgefäßes 305B sein. Diese kann unter Verwendung eines Impulslasers erzeugt werden. Der Mechanismus zum Erzeugen der photoakustischen Kraft wird später mit Bezug auf 9 erläutert.
Der Zweck des Flussmodifikationspulses 415 besteht darin, eine feste Kraftamplitude auf den Blutfluss anzuwenden, um den Fluss des Bluts zu modifizieren. In diesem Fall ist der Flussmodifikationspuls 415 in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Blutflusses. Indem er zum Blutpuls entgegengesetzt ist, wird die Bewegung des Blutpulses durch das zweite Gefäß 305B verringert, was bedeutet, dass der Durchmesser des zweiten Gefäßes 305B aufgrund des erhöhten Blutvolumens an dem Punkt, an dem der Fluss modifiziert wird, zunimmt. Dies erhöht die Steifigkeit des Gefäßes, so dass seine Elastizität zu jener des Umgebungsgewebes ähnlich ist. Dies verbessert den Rauschabstand einer Tiefenanalyse unter Verwendung entweder einer Oberflächenschallwelle (SAW) und/oder einer genaueren Tiefenauflösung von Gefäßen unter Verwendung von Laser-Speckle-Bildgebung. Obwohl dies von allein ein wünschenswerter Effekt ist, ermöglicht diese genauere Tiefenmessung eine bessere Abschätzung des Durchflussvolumens und der Gefäßgrößen, was für Diagnose- und Behandlungsplanungsanwendungen wie z. B. die Identifikation von Bluthochdruck innerhalb des Patienten wichtig ist. Dies wird durch Anwenden eines photoakustischen Signals (des Flussmodifikationspulses 415) erreicht, um den Durchmesser des Gefäßes zu erhöhen. Diese Erhöhung des Durchmessers erhöht auch die Steifigkeit des Gefäßes relativ zum Umgebungsgewebe. Folglich wird die Tiefenempfindlichkeit verbessert. Der Fachmann erkennt natürlich, dass der Flussmodifikationspuls 415 nicht erforderlich sein kann, wenn die Tiefenmessung an dem Punkt stattfindet, während dessen der Blutpuls 405 in 4A durch das zweite Gefäß 305B hindurchgeht. Dies wird später erläutert. Mit anderen Worten, der Fachmann erkennt, dass, wenn der Blutpuls durch das Gefäß fließt, der Durchmesser des Gefäßes natürlich zunimmt, was folglich eine verbesserte Steifigkeit ergibt.
Mit Bezug auf 4C ist eine weitere Ausführungsform der Erörterung von 4B gezeigt. In dieser weiteren Ausführungsform zeigt die Endoskopansicht 400 einen weiteren Flussmodifikationspuls 417, der auf den modifizierten Blutpuls 410 angewendet wird. In dem Beispiel von 4C wird der weitere Flussmodifikationspuls 417 hinter dem modifizierten Blutpuls 410 in der Laufrichtung des Pulses angewendet. Mit anderen Worten, der modifizierte Blutpuls 410 wird effektiv zwischen den Flussmodifikationspuls 415 und den weiteren Flussmodifikationspuls 417 eingequetscht. Sowohl der Flussmodifikationspuls 415 als auch der weitere Flussmodifikationspuls 417 wirken in entgegengesetzten Richtungen auf entgegengesetzten Seiten zum modifizierten Blutpuls 410, um den modifizierten Blutpuls noch weiter einzuquetschen als die Ausführungsform von 4B. Dieser weitere Flussmodifikationspuls 417, der hinter dem modifizierten Blutpuls 410 und in einer zum Flussmodifikationspuls 415 entgegengesetzten Richtung angewendet wird, hat den Effekt der weiteren Verstärkung des Steifigkeitskontrasts der Gefäße. Dies verbessert wiederum den Rauschabstand der Ausführungsform von 4B.
Obwohl das Vorangehende eine Anwendung des weiteren Flussmodifikationspulses 417 in einer zum Flussmodifikationspuls 415 entgegengesetzten Richtung beschreibt, ist die Offenbarung nicht so begrenzt. In dieser weiteren Ausführungsform kann der weitere Flussmodifikationspuls 417 in irgendeiner Richtung angewendet werden, selbst in derselben oder einer ähnlichen Richtung zum Flussmodifikationspuls 415. Insbesondere wenn der Steifigkeitskontrast einer Seite des Gefäßes erforderlich ist, kann der weitere Flussmodifikationspuls 417 in der Richtung der Seite angewendet werden, die eine Verstärkung erfordert. In 4C kann, wenn die rechte Seite des modifizierten Blutpulses 410 beispielsweise eine weitere Verstärkung erfordert, der weitere Flussmodifikationspuls 417 auf der linken Seite des modifizierten Blutpulses 410 angeordnet sein, die in der rechten Richtung gewandt ist. Zusätzlich oder alternativ kann der weitere Flussmodifikationspuls 417 zum Flussmodifikationspuls 415 additiv sein, so dass die Gesamtheit des auf den modifizierten Blutpuls 410 angewendeten Flussmodifikationspulses den modifizierten Blutpuls 410 stoppt, der durch das zweite Gefäß 305B fortschreitet. Dies schafft einen noch weiter verstärkten Steifigkeitskontrast des zweiten Gefäßes 305B.
Mit Bezug auf 4D wird nach der Anwendung des Flussmodifikationspulses 410 und wahlweise des weiteren Flussmodifikationspulses 417 eine Welle einer Oberflächenschallwelle (SAW) auf den modifizierten Blutpuls 410 angewendet. Eine Erörterung von SAW-Wellen ist unter der Überschrift „Oberflächenschallwellen (SAWs)“ (nachstehend) vorgesehen. Wie vorher angegeben, besteht der Zweck der SAW-Welle darin, die Tiefe des zweiten Gefäßes 305B zu bestimmen. Obwohl 4D die SAW-Welle zeigt, die auf den modifizierten Blutpuls angewendet wird, der den verstärkten Steifigkeitskontrast aufweist, ist daher die Offenbarung nicht so begrenzt. Tatsächlich kann die SAW-Welle auf den Blutpuls 405 angewendet werden, da dieser eine verstärkte Steifigkeit im Vergleich zum zweiten Gefäß 305B aufweist, wobei kein Blut durch dieses fließt. Mit anderen Worten, wenn der Blutpuls durch das zweite Gefäß 305B nach einem Herzschlag hindurchgeht, nimmt der Durchmesser des zweiten Gefäßes 305B zu, um das Blut durchzulassen. Dies verstärkt die Steifigkeit des zweiten Gefäßes 305B ohne Anwendung des Flussmodifikationspulses 417. Die SAW-Welle kann dann auf das zweite Gefäß 305B zur Zeit der verstärkten Steifigkeit, die durch den Blutpuls verursacht wird, angewendet werden.
Da die Messungen der SAW-Ausbreitung eine bekannte Technik sind, um die Tiefe und Elastizität von verschiedenen Schichten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften zu bestimmen, bekannt ist, wird diese nachstehend nicht in irgendeinem Detail erläutert.
Mit Bezug auf 6 ist eine Datenstruktur 600 gezeigt. Ausführungsformen der Offenbarung kann die Datenstruktur 600 von der Form einer Tabelle oder einer Datenbank oder dergleichen sein. Die Datenstruktur 600 wird innerhalb der CCU 5039 verwendet und wird innerhalb eines Speichermediums (nicht gezeigt) gespeichert. Die Datenstruktur 600 wird nun mit Bezug auf 5 erläutert. Wie ersichtlich ist, weist die Endoskopansicht 500 von 5 das Gefäßsystem von 4A-4D auf. Jeder Abschnitt des Gefäßsystems ist innerhalb der Datenstruktur 600 identifiziert. In den Beispielen der Datenstruktur 600 ist das Gefäßsystem segmentiert. Insbesondere ist jedem Segment des Gefäßsystems ein eindeutiger Identifizierer gegeben. In dem Beispiel der Datenstruktur 600 ist den Segmenten der eindeutige Identifizierer 305A-305E gegeben. Obwohl das Diagramm angibt, dass dem ganzen Gefäßsegment der eindeutige Identifizierer gegeben ist, kann in der Realität jedes Segment in weitere Segmente aufgeteilt werden oder der eindeutige Identifizierer wird einem kleinen Teil eines speziellen Abschnitts zugeschrieben. Dies ermöglicht eine Verzweigung von verschiedenen Segmenten und ermöglicht ein variierendes Durchflussvolumen von Blut, das durch ein spezielles Segment hindurchgeht. In dieser Hinsicht wird daher in Betracht gezogen, dass ein spezieller Punkt innerhalb der Länge des Abschnitts dem Identifizierer zugeschrieben wird. Dieser spezielle Punkt kann ein Mittelpunkt entlang der Länge des Abschnitts oder dergleichen sein.
Die Datenstruktur 600 weist auch die Flussrichtung auf, die jedem Gefäßsegment zugeordnet ist. Dies ist in der Spalte 610 vorgesehen.
Aus 5 ist zu sehen, dass Pfeile, die mit 1-4 nummeriert sind, in der oberen linken Ecke von 5 vorhanden sind. Diese Pfeile geben die in Spalte 610 der Datenstruktur 600 verwendete Nomenklatur beim Identifizieren der Flussrichtung durch ein spezielles Gefäßsegment an. Um die Nomenklatur darzustellen, ist der Blutfluss durch jedes jeweilige Segment innerhalb der Endoskopansicht 500 im Diagramm als Pfeile 501-505 in durchgezogener Linie vorgesehen.
In 5 ist der Blutfluss durch das erste Gefäß 305A vertikal nach unten. Dies bedeutet, dass in der Nomenklatur von 5 der Blutfluss in der Richtung 3.0 liegt. Die Richtung des Blutflusses durch das zweite Gefäß 305B ist aufwärts mit einem geringfügigen Winkel nach links. Dies bedeutet, dass in der Nomenklatur von 5 der Blutfluss durch das zweite Gefäß 305B in der Richtung 4.9 liegt.
Die restlichen Flussrichtungen in der Spalte 610 folgen dieser Nomenklatur, wie für den Fachmann ersichtlich ist.
Um die Richtung und Geschwindigkeit des Blutflusses zu bestimmen, wird die Kreuzkorrelation der Laser-Speckle-Intensität (siehe Überschrift „Laser-Speckle-Kontrastbildgebung (LSCI)“) von zwei Punkten innerhalb des identifizierten Blutgefäßes verwendet. Dies wird durch Anwenden eines Pixelamplitudenschwellenwerts und einer Rauschfilterung auf das Speckle-Bild erreicht, und dann werden Pixelorte verwendet, um die relativen Gefäßabmessungen und zweidimensionalen Orte innerhalb des aufgenommenen Bildes zu definieren. Dies wäre für den Fachmann ersichtlich.
Mit Rückkehr zu 6 speichert Spalte 615 die Geschwindigkeit des Blutflusses, die unter Verwendung der LSCI-Technik bestimmt wird, durch den relevanten Gefäßabschnitt. Spalte 620 speichert den Gefäßdurchmesser jedes Gefäßsegments. Der Gefäßdurchmesser kann unter Verwendung einer vorher erfassten Bildskala bestimmt werden, wie bekannt ist. Die Durchflussrate und der Gefäßdurchmesser werden verwendet, um das Durchflussvolumen jedes Gefäßsegments zu bestimmen. Insbesondere wird das Durchflussvolumen jedes Gefäßsegments als Funktion des Gefäßdurchmessers und der Durchflussrate berechnet. Das Durchflussvolumen jedes Gefäßsegments wird als Funktion des Gefäßdurchmessers und der Flussgeschwindigkeit unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (1) berechnet.
[Math. 1] $Q = v \cdot π {(\frac{d}{2})}^{2}$
Hier ist d der Durchmesser des Gefäßes, v ist die Flussgeschwindigkeit und Q ist das Durchflussvolumen.
In Spalte 625 wird die Zeit des Pulses gespeichert. Dies ist die Zeitdifferenz zwischen dem Herzschlag des Patienten, der durch ein Elektrokardiogramm (ECG) gemessen wird, und der Zeit, zu der der Blutpuls durch das Gefäß hindurchgeht. Der Blutpuls wird identifiziert, da eine Änderung im Durchmesser des Gefäßes besteht. Diese Änderung im Durchmesser wird über eine Zeitdauer (beispielsweise 10 Herzschläge) beobachtet, und eine mittlere Zeit der Zeit des Pulses wird gespeichert. Unter Verwendung dessen wird beispielsweise der Blutpuls, der durch den ersten Gefäßabschnitt 305A hindurchgeht, bei 241 Millisekunden nach dem Herzschlag gemessen.
Die Spalte 630 Tiefe des Gefäßes wird vollendet, wenn Verfahren gemäß Ausführungsformen der Offenbarung durchgeführt werden. Dies wird später erläutert.
Sobald die Spalte 630 der Tiefe des Gefäßes vollendet ist, wird außerdem der Ort des Kreuzungsgefäßes 635 vollendet. Um den Ort des Kreuzungsgefäßes zu bestimmen, wird der Schnittpunkt jedes Gefäßes mit jedem anderen Gefäß im Gefäßsystem unter Verwendung von Objekterkennung abgeleitet. Der Pfad jedes Gefäßes wird beispielsweise durchlaufen und dort, wo das Gefäß ein anderes Gefäß schneidet, wird der Ort des Schnittpunkts definiert. Dieser Ort ist eine Pixelkoordinate relativ zum Zentrum der Ansicht 310.
Sobald die Tiefe jedes Gefäßes bestimmt ist, wird unter Verwendung von Ausführungsformen der Offenbarung der Ort, und ob das Gefäß über oder unter dem Schnittpunkt verläuft, vollendet.
Schließlich wird eine Prioritätsspalte 640 bereitgestellt. Die Prioritätsspalte stellt die Reihenfolge bereit, in der in den Gefäßsegmenten 305A-305E der Blutfluss modifiziert wird. In einer Ausführungsform kann die Reihenfolge derart definiert werden, dass die Tiefe der Gefäße mit dem kleinsten Durchmesser zuerst durchgeführt wird, und die Reihenfolge, in der die Tiefen bestimmt werden, mit zunehmendem Durchmesser durchgeführt wird. Dies ist bei der Ausführungsform von 6 der Fall. Diese Reihenfolgeauswahl ist nützlich, da die Gefäße, die am meisten von der aktiven Flussmodifikation profitieren würden (d. h. die Gefäße mit kleinerem Durchmesser) zuerst durchgeführt werden.
Die Offenbarung ist natürlich nicht darauf begrenzt und die Reihenfolge, in der die Tiefe des Gefäßes bestimmt wird, kann auch gewählt werden, um eine Störung von einem Abschnitt zum nächsten zu verhindern. In diesem Fall kann eine fortlaufende Flussmodifikation auf Gefäße angewendet werden, die weiter als ein vorbestimmter Abstand voneinander entfernt sind. Andere Typen von Ordnung, wie z. B. Anwendung der Flussmodifikation auf die Gefäße mit den Gefäßen mit größtem Durchmesser zuerst, werden auch in Erwägung gezogen. Diese Ordnung kann geeignet sein, wenn die Gefäße mit einem höheren Blutdurchflussvolumen zuerst modifiziert werden sollen. Andere Faktoren wie z. B. die Durchflussrate oder sogar die Flussrichtung können natürlich die Reihenfolge bestimmen, in der die Gefäße analysiert werden. Alle Gefäße mit einem Blutfluss in derselben Richtung können beispielsweise zuerst analysiert werden.
Mit Bezug auf 7 ist eine Flussnachschlagetabelle 700 gezeigt. Die Flussnachschlagetabelle 700 zeigt die Zeitpunkte, die erforderlich sind, um eine maximale Flussverringerung zu erreichen, in Anbetracht der Kraftfähigkeit der Flussmodifikation. Mit anderen Worten, es dauert eine vorhersagbare Länge an Zeit, um eine Spitzengeschwindigkeitsverringerung für ein gegebenes Gefäßziel und eine gegebene Flussmodifikationskraft zu erreichen. Wenn angenommen wird, dass die Abdeckung des Gefäßlumens durch die Flussstoppkraft effizient ist, würde die Flussstoppnachschlagetabelle 700 aus Gefäßflussdurchflussvolumina (Flussgeschwindigkeit multipliziert mit dem Gefäßdurchmesser) und bekannten Zeiten zum Erreichen einer maximalen Flussverringerung für eine gegebene Flussmodifikationskraft bestehen. Die Zeiten, für die jeweils die maximale Flussverringerung erreicht wird, sind in der Nachschlagetabelle 700 gezeigt.
Mit Bezug auf 8 ist ein Endoskop 5001 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt. Die Endoskopspitze umfasst eine Wellenerzeugungseinheit 800 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. Die Wellenerzeugungseinheit 800 umfasst eine Laserlichtquelle 805, die ein Halbleiterlaser oder ein Äquivalent sein kann. Der Halbleiterlaser kann beispielsweise ein Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum sein oder kann ein Laser sein, der über einer Lichtleitfaser vorgesehen ist. In diesem Fall ist die Laserlichtquelle im Kopf des Endoskops angeordnet oder ist eine isolierte Laserlichtquelle, die im medizinischen Bildgebungssystem vorgesehen ist. Die Lichtleitfaser führt dann das Laserlicht zum geeigneten Ort. Die Laserlichtquelle 805 ist mit der Steuereinheit 563 verbunden und wird durch die Steuereinheit 5063 gesteuert. Die Wellenerzeugungseinheit 800 weist auch einen Spiegel eines zweiachsigen mikroelektromechanischen Spiegels (MEMs) auf. Die Richtung des MEMs-Spiegels wird auch durch die Steuereinheit 5063 gesteuert. Die Laserlichtquelle 805 feuert den Laser auf den zweiachsigen MEMs-Spiegel 810 ab und das Laserlicht wird in der Richtung reflektiert, die durch den Pfeil angegeben ist. Das Laserlicht 815 von der Laserlichtquelle 805 wird dann auf das Gewebe 310 aufgebracht. Durch Anwenden eines Bündels von Laserlicht auf das Gewebe werden longitudinale und transversale Wellen durch das Gewebe 310 unter Verwendung einer nachstehend beschriebenen bekannten „photoakustischen Technik“ bereitgestellt. Es sollte beachtet werden, dass die Wellenerzeugungseinheit 800 einen oder beide des Flussmodifikationspulses oder der SAW-Wellenerzeugung erzeugen kann.
Obwohl die in Bezug auf 8 erörterte Ausführungsform die Laserlichtquelle 805 im Endoskop 5001 angeordnet zeigt, ist die Offenbarung natürlich nicht so begrenzt. Insbesondere kann die Laserlichtquelle 805 im Kopf des Endoskops angeordnet sein und eine Lichtleitfaser kann das Laserlicht auf den zweiachsigen MEMs-Spiegel 810 aufbringen.
Mit Bezug auf 9 ist der Mechanismus zum Durchführen der photoakustischen Technik gezeigt. In einer ersten Ansicht 900A ist das Blutgefäß 905A gezeigt. Das Blut in einer ersten Reihe 910A weist eine Wellenfront auf, die zuerst erzeugt wird, wenn der Laser auf das Gewebe 310 aufgebracht wird. Das Blut in einer zweiten Reihe 915A hebt die Wellenfront von der ersten Reihe 910A in einer Richtung vom Blutgefäß weg auf. Mit anderen Worten, die Laserlichtenergie wird vom Blut in der ersten Reihe 910A zum Blut in der zweiten Reihe 915A geleitet. Daher wird die Wellenfront parallel zum Blutgefäß 905A erzeugt und kreuzt das Gefäß.
Dies ist in einer zweiten Ansicht 900B gezeigt, in der bei einem Blutgefäß 905B die Wellenfront von der ersten Reihe und der zweiten Reihe (gemeinsam als 910B gezeigt) durch destruktive Interferenz 915B aufgehoben wird.
Mit Bezug auf 10 ist ein Ablaufplan 1000, der Ausführungsformen der Offenbarung beschreibt, gezeigt. Der Prozess beginnt in Schritt 1005. Der Prozess begibt sich dann zu Schritt 1010, in dem ein Flussmodifikationspuls und wahlweise der weitere Flussmodifikationspuls 417 auf den Blutpuls angewendet werden. Der Zeitpunkt der Anwendung des Flussmodifikationspulses 415 und des weiteren Flussmodifikationspulses 417 ist in der Spalte 625 definiert. Insbesondere wird der Flussmodifikationspuls zu der Zeit angewendet, die in der Spalte 625 angegeben ist, nachdem das ECG den Schlag des Herzens detektiert.
Die Reihenfolge, in der die Modifikationen angewendet werden, ist in der Prioritätsspalte 640 gegeben. In dem speziellen Beispiel von 6 wird die Modifikation des Blutflusses auf den Abschnitt 305E zuerst angewendet. Dies liegt daran, dass dieses Gefäß den kleinsten Gefäßdurchmesser aufweist. Der Ort der Modifikation ist entgegengesetzt zur Richtung des Blutflusses. Der Blutfluss ist durch die Flussrichtungsspalte 610 in der Tabelle von 6 gegeben. Mit anderen Worten, wenn das Blutgefäß 305E in der Richtung 3.8 verläuft, wird die Modifikation auf den Blutfluss in der Richtung von 1.8 angewendet, da dies im Wesentlichen zum Fluss des Blutes entgegengesetzt ist.
Die Kraft des Flussmodifizierers und die Zeit, für die die Flussmodifikation angewendet wird, sind in der Nachschlagetabelle von 7 vorgesehen. Für ein gegebenes Durchflussvolumen (das als Funktion des Gefäßdurchmessers und der Durchflussrate wie in Gleichung 1 berechnet wird), wird insbesondere eine geeignete Flussstoppkraft für eine festgelegte Zeitdauer angewendet. Die Flussstoppkraft und die Zeit, für diese Flussstoppkraft angewendet werden muss, werden im Voraus experimentell bestimmt.
Im obigen Beispiel wird die Anwendung des Flussmodifikationspulses 415 synchron mit dem natürlichen Puls durchgeführt. Die Offenbarung ist jedoch nicht so begrenzt. Wie vorstehend erläutert, ist der Flussmodifikationspuls optional, da die SAW angewendet werden kann, wenn das Herz schlägt. Wahlweise können weitere Flussmodifikationen auch im Flussmodifikationsschritt 1010 enthalten sein. Dies würde den Fluss in einen stromaufseitigen Zweig abschneiden, der einen Bereich außerhalb des aktuellen Abschnitts versorgt. Dies würde den Blutdruck im aktuellen untersuchten Bereich erhöhen.
Nachdem der Flussmodifikationspuls 415 und wahlweise der weitere Modifikationspuls 417 auf das getestete Gefäß (in diesem Fall das Gefäß 305E) angewendet wurden, wird die Tiefe der Gefäße im Gewebe in Schritt 1015 untersucht.
Um dies zu erreichen, wird die Oberflächenschallwelle auf den aktuellen getesteten Gefäßabschnitt angewendet. Mehrere interferierende SAWs werden beispielsweise in einem festen, vordefinierten Abstand von der Gefäßkante erzeugt, um eine Welle zu erzeugen, die das Gefäß senkrecht zu seiner Achse an allen Punkten kreuzt. Dies ist schematisch in 9 gezeigt.
Es ist möglich, dass mehrere, identische, aber zeitlich getrennte SAW-Wellen auf das getestete Gefäß angewendet werden. Dies ist eine bekannte Technik, die ermöglicht, dass die mittlere Phasengeschwindigkeit von verschiedenen Frequenzkomponenten der SAW-Welle gemessen wird. Die Offenbarung ist natürlich nicht so begrenzt und wahlweise wird in Anbetracht einer bekannten SAW-Gruppengeschwindigkeit in weichem Gewebe und des Orts, an dem die SAW-Welle angewendet wird, der SAW-Einleitungszeitpunkt so gewählt, dass die SAW am Gefäß ankommt, nachdem ein maximaler Flussmodifikationseffekt erreicht wurde. Mit anderen Worten, die SAW-Welle kann durch das Gewebe so geschickt werden, dass die Zeit, zu der die SAW-Welle mit dem getesteten Gefäß in Wechselwirkung tritt, mit der Zeit zusammenfällt, zu der der Flussmodifikationspuls das Durchflussvolumen auf ein Minimum verringert.
Ferner kann eine einzelne SAW-Welle auf das getestete Gefäß angewendet werden und die Bewegung der SAW-Welle, wenn sie über das getestete Gefäß verläuft, kann in zwei oder mehr Bildern erfasst werden. In diesem Fall können die mittleren Phasengeschwindigkeiten von verschiedenen Frequenzkomponenten der Welle durch Vergleichen der räumlichen Frequenzverteilung innerhalb der SAW zwischen zwei Bildern derselben Welle, die zu verschiedenen Zeiten aufgenommen werden, bestimmt werden. Die mittleren Phasengeschwindigkeiten der Welle, wenn sie das getestete Blutgefäß kreuzt, werden dann mit einer Steuermessung mit demselben Ausbreitungsabstand entweder vor oder nach dem Blutgefäß verglichen, um die Änderung der SAW-Wellenform als Ergebnis des Gefäßes zu bestimmen. Dies ermöglicht, dass die Gefäßtiefe unter Verwendung der beeinflussten Frequenzkomponenten und ihrer bekannten Wellenlänge innerhalb des weichen Gewebes bestimmt wird.
Um die SAWs innerhalb der Bilddaten zu identifizieren, ist es möglich, einen Pixelamplitudenschwellenwert auf die Bilddaten anzuwenden und die bekannten Orte der Blutgefäße in den Gefäßdaten zu subtrahieren. Wahlweise können andere Analysefunktionen wie z. B. Form/Wellenform-Erkennung verwendet werden, um die SAW-Detektion zu verbessern.
Die SAW-Attribute wie z. B. die Phasengeschwindigkeit werden dann bestimmt. Um die SAW-Attribute zu bestimmen, wird die SAW-Wellenform durch Analysieren der SAW in einer eindimensionalen Linie senkrecht zur Ausbreitungsrichtung gemessen. Im Fall eines Laser-Speckle-Bildes wird beispielsweise die Intensitätsverteilung entlang dieser eindimensionalen Linie verwendet. Die Frequenzzusammensetzung der Wellenfront in mehreren Fenstern entlang der eindimensionalen Linie wird unter Verwendung der FourierTransformation der aufgezeichneten Wellenform identifiziert. Die räumliche Verteilung von verschiedenen Frequenzkomponenten wird dann bestimmt. Der Ort der Messungen innerhalb des untersuchten Bereichs wird dann aufgezeichnet. Daraus wird die mittlere Phasengeschwindigkeit bestimmt und die Tiefe des Gefäßes an einem speziellen Punkt wird dann bestimmt. Die Spalte 630 in 6 wird dann für den Gefäßabschnitt 305E belegt. Der Prozess für die Bestimmung der Tiefe des Gefäßabschnitts 305E endet dann in Schritt 1020.
Mit Bezug auf 11 wird ein Ablaufplan 1010, der die Anwendung des Flussmodifikationspulses erläutert, erläutert. Der Prozess schreitet in Schritt 1105. Der Prozess begibt sich zu Schritt 1110, der den zu untersuchenden Bereich identifiziert. Dies ist die Endoskopansicht von 4A-4D und 5. Unter Verwendung von Objekterkennung wird das Gefäßsystem innerhalb des zu untersuchenden Bereichs in Schritt 1115 identifiziert. Der Prozess begibt sich dann zu Schritt 1120, in dem die Reihenfolge, in der das Gefäßsystem untersucht werden sollte, identifiziert wird. Diese Informationen werden von der Prioritätsspalte 640 genommen. Der Prozess begibt sich dann zu Schritt 1125, in dem die Flussstoppkraft, die Richtung und die Zeitdauer, für die der Flussmodifikationspuls 415 und wahlweise der weitere Flussmodifikationspuls 417 angewendet werden sollen, bestimmt werden. Der Prozess begibt sich dann zu Schritt 1130, in dem der Flussmodifikationspuls 415 auf das Gewebe 310 angewendet wird. Der Prozess endet dann in Schritt 1135.
Mit Bezug auf 12 wird die Untersuchung der Tiefe der Gefäße im Gewebe weiter erläutert. Dieser Prozess startet in Schritt 1200. Der Prozess begibt sich dann zu Schritt 1205, in dem das zu verwendende SAW-Muster bestimmt wird. Dies können mehrere, identische, aber zeitlich getrennte SAW-Wellen sein oder kann eine einzelne anzuwendende SAW-Welle sein. Nachdem das SAW-Muster bestimmt ist, begibt sich der Prozess zu Schritt 1210, in dem der Zeitpunkt der Anwendung des SAW-Musters bestimmt wird. Dies wird unter Verwendung der Kenntnis der SAW-Gruppengeschwindigkeit und des weichen Gewebes und der Zeiten von der Datenstruktur 700 erreicht. Das SAW-Muster wird dann auf das Gewebe angewendet. Der Prozess begibt sich zu Schritt 1215, in dem ein Bild des Gefäßsystems mit der angewendeten SAW aufgenommen wird. Wenn nur eine einzelne SAW-Welle angewendet wird, dann werden natürlich zwei oder mehr Bilder aufgenommen, die die SAW-Welle zeigen, die durch das getestete Gefäß hindurchgeht. Der Prozess begibt sich dann zu Schritt 1220, in dem die Tiefe von Gefäßen im Gewebe unter Verwendung der mittleren Phasengeschwindigkeit von verschiedenen Frequenzkomponenten der Welle bestimmt wird. Der Prozess endet dann in Schritt 1225.
Obwohl sich die obige Offenbarung auf die Anwendung eines Flussmodifikationspulses 415 und wahlweise eines weiteren Flussmodifikationspulses 417 bezieht, ist die Offenbarung nicht so begrenzt. In einigen Ausführungsformen kann die SAW-Welle verwendet werden, um den Blutfluss zu modulieren, was den Bedarf am Flussmodifikationspuls 415 beseitigt. Dies kann durch die Erzeugung von SAWs, die sich auf den Blutfluss innerhalb Gefäßen auswirken, oder andere optoakustische Techniken erfolgen. Es kann sein, dass dieselbe gepulste Lasereinrichtung wie z. B. die in 8 gezeigte für sowohl die optoakustische Flusssteuerung als auch die SAW-Erzeugung verwendet wird. Dies verringert die Komplexität der Vorrichtung.
Obwohl die Reihenfolge, in der die Gefäßabschnitte untersucht werden, in der Prioritätsspalte 640 systematisch gezeigt ist, ist die Offenbarung nicht so begrenzt. Stattdessen können interessierende Regionen entweder arithmetisch oder durch eine Benutzerschnittstelle definiert werden, um die Eigenschaften von Gefäßen in Bereichen, die für die aktuelle Aufgabe des Endoskopsystems relevant sind, schneller zu bestimmen. Dies kann durch Identifizieren eines interessierenden Punkts wie z. B. eines Schnitts oder einer Blutung erreicht werden und dann werden Gefäße innerhalb dieser interessierenden Region segmentiert und analysiert, wie vorstehend. Dies ermöglicht, dass die Tiefe des Schnitts, der die Blutung verursacht, analysiert wird.
Im obigen Beispiel, in dem optoakustische Kräfte als Flussmodifikationspuls 415 angewendet wurden, kann dies unerwünschte SAWs oder andere Artefakte erzeugen, die die Gefäßtiefenmessung stören. In diesem Fall können Störungsvermeidungsmaßnahmen wie z. B. minimaler Abstand von dem untersuchten Bereich, in dem der Flussmodifikationspuls angewendet wurde, implementiert werden. Ferner ist es möglich, die SAWs phasenzusteuern, um eine Wechselwirkung mit den unerwünschten Artefakten zu vermeiden.
Obwohl das Obige die Anwendung von mehreren SAWs auf den untersuchten Bereich erörtert, kann es erwünscht sein, eine einzelne SAW mit mehreren Bildaufnahmeereignissen anzuwenden, um die Einwirkung von unnötigen SAW-Wellen auf das Gewebe zu vermeiden.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind durch die folgenden nummerierten Abschnitte definiert.

1. Ein medizinisches Bildgebungssystem mit einem Schaltkreis, der dazu konfiguriert ist, eine Oberflächenschallwelle auf Gewebe anzuwenden, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; ein Bild des Gewebes aufzunehmen, wenn die Oberflächenschallwelle mit dem Gefäß in Wechselwirkung tritt; und eine Eigenschaft des Gefäßes aus dem aufgenommenen Bild zu identifizieren.
2. Ein Verfahren gemäß Abschnitt 1, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, die Oberflächenschallwelle anzuwenden, wenn das Gefäß mit einem Flüssigkeitspuls aufgeweitet wird.
3. Ein System gemäß Abschnitt 1 oder 2, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, einen Flussmodifikationspuls auf das Gewebe anzuwenden, wobei der Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes zu erhöhen.
4. Ein System gemäß Abschnitt 3, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, den Flussmodifikationspuls in einer Richtung entgegengesetzt zum Fluss der Flüssigkeit im Gefäß anzuwenden.
5. Ein System gemäß Abschnitt 3, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, einen weiteren Flussmodifikationspuls auf das Gewebe anzuwenden, wobei der weitere Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls weiter zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes weiter zu erhöhen.
6. Ein System gemäß Abschnitt 3, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, den Flussmodifikationspuls für eine Zeitdauer anzuwenden, wobei die Zeitdauer ausgewählt wird, um den Fluss der Flüssigkeit durch das Gefäß zu verringern.
7. Ein System gemäß irgendeinem vorangehenden Abschnitt, wobei der Schaltkreis ferner dazu konfiguriert ist, eine einzelne Oberflächenschallwelle zu erzeugen, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; mehrere Bilder der Oberflächenschallwelle aufzunehmen und eine Eigenschaft des Gefäßes aus einem Vergleich der mehreren aufgenommenen Bilder zu identifizieren.
8. Ein System gemäß einem vorangehenden Abschnitt, wobei die Eigenschaft die Tiefe des Gefäßes innerhalb des Gewebes ist.
9. Ein System gemäß irgendeinem vorangehenden Abschnitt, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, ein Laser-Speckle-Muster auf das Gewebe anzuwenden, wenn die Oberflächenschallwelle angewendet wird; und die Eigenschaft des Gefäßes aus dem erfassten Speckle-Muster zu identifizieren.
10. Ein System nach einem vorangehenden Abschnitt, wobei der Schaltkreis in einem Endoskop vorgesehen ist
11. Ein System gemäß irgendeinem vorangehenden Abschnitt, wobei das Gefäß ein Gefäßsystem ist und die Flüssigkeit Blut ist.
12. Ein System gemäß irgendeinem vorangehenden Abschnitt, wobei der Schaltkreis einen Wellenanwendungsschaltkreis, der dazu konfiguriert ist, die Oberflächenschallwelle auf das Gewebe anzuwenden, und einen Bildgebungsschaltkreis, der dazu konfiguriert ist, ein Bild des Gewebes aufzunehmen, aufweist.
13. Ein medizinisches Bildgebungsverfahren mit dem Anwenden einer Oberflächenschallwelle auf das Gewebe, um mit einem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; dem Aufnehmen eines Bildes des Gewebes, wenn die Oberflächenschallwelle mit dem Gefäß in Wechselwirkung tritt; und den Identifizieren einer Eigenschaft des Gefäßes aus dem aufgenommenen Bild.
14. Ein Verfahren gemäß Abschnitt 13 mit dem Anwenden der Oberflächenschallwelle, wenn das Gefäß mit einem Flüssigkeitspuls aufgeweitet wird.
15. Ein Verfahren gemäß Abschnitt 13 oder 14, mit dem Anwenden eines Flussmodifikationspulses auf das Gewebe, wobei der Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes zu erhöhen.
16. Ein Verfahren gemäß Abschnitt 15 mit dem Anwenden des Flussmodifikationspulses in einer Richtung entgegengesetzt zum Fluss der Flüssigkeit im Gefäß.
17. Ein Verfahren gemäß Abschnitt 15 mit dem Anwenden eines weiteren Flussmodifikationspulses auf das Gewebe, wobei der weitere Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls weiter zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes weiter zu erhöhen.
18. Ein Verfahren gemäß Abschnitt 15 mit dem Anwenden des Flussmodifikationspulses für eine Zeitdauer, wobei die Zeitdauer ausgewählt wird, um den Fluss der Flüssigkeit durch das Gefäß zu verringern.
19. Ein Verfahren gemäß irgendeinem von Abschnitt 13 bis 18 mit dem Erzeugen einer einzelnen Oberflächenschallwelle, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; dem Aufnehmen von mehreren Bildern der Oberflächenschallwelle und dem Identifizieren einer Eigenschaft des Gefäßes aus einem Vergleich der mehreren aufgenommenen Bilder.
20. Ein Verfahren gemäß irgendeinem von Abschnitt 13 bis 19, wobei die Eigenschaft die Tiefe des Gefäßes innerhalb des Gewebes ist.
21. Ein Verfahren gemäß irgendeinem von Abschnitt 13 bis 20 mit dem Anwenden eines Laser-Speckle-Musters auf das Gewebe, wenn die Oberflächenschallwelle angewendet wird; und dem Identifizieren der Eigenschaft des Gefäßes aus dem erfassten Speckle-Muster.
22. Ein Verfahren gemäß irgendeinem von Abschnitt 13 bis 21, wobei das Gefäß ein Gefäßsystem ist und die Flüssigkeit Blut ist.
23. Ein Computerprogrammprodukt mit computerlesbaren Befehlen, die, wenn sie auf einen Computer geladen werden, den Computer konfigurieren, um ein Verfahren gemäß irgendeinem von Abschnitt 13 bis 22 durchzuführen.

Offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung angesichts der obigen Lehren möglich. Daher soll selbstverständlich sein, dass innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche die Offenbarung anders als speziell hier beschrieben ausgeführt werden kann.
Insofern als Ausführungsformen der Offenbarung als zumindest teilweise durch eine Software-gesteuerte Datenverarbeitungseinrichtung implementiert beschrieben wurden, ist zu erkennen, dass ein nichttransitorisches maschinenlesbares Medium, das solche Software trägt, wie z. B. eine optische Platte, eine magnetische Platte, ein Halbleiterspeicher oder dergleichen, auch als eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellend betrachtet wird.
Es ist zu erkennen, dass die obige Beschreibung für die Deutlichkeit Ausführungsformen mit Bezug auf verschiedene Funktionseinheiten, Schaltkreise und/oder Prozessoren beschrieben hat. Es ist jedoch ersichtlich, dass irgendeine geeignete Verteilung der Funktionalität zwischen verschiedenen Funktionseinheiten, Schaltkreisen und/oder Prozessoren verwendet werden kann, ohne die Ausführungsformen zu beeinträchtigen.
Beschriebene Ausführungsformen können in irgendeiner geeigneten Form implementiert werden, einschließlich Hardware, Software, Firmware oder irgendeiner Kombination dieser. Beschriebene Ausführungsformen können wahlweise zumindest teilweise als Computer-Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren Datenprozessoren und/oder Digitalsignalprozessoren läuft. Die Elemente und Komponenten irgendeiner Ausführungsform können in irgendeiner geeigneten Weise physikalisch, funktional und logisch implementiert werden. Tatsächlich kann die Funktionalität in einer einzelnen Einheit, in mehreren Einheiten oder als Teil von anderen Funktionseinheiten implementiert werden. An sich können die offenbarten Ausführungsformen in einer einzelnen Einheit implementiert werden oder können zwischen verschiedenen Einheiten, Schaltkreisen und/oder Prozessoren physikalisch und funktional verteilt sein.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit einigen Ausführungsformen beschrieben wurde, soll sie nicht auf die hier dargelegte spezielle Form begrenzt sein. Obwohl ein Merkmal als in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen beschrieben erscheinen kann, würde außerdem ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen in irgendeiner Weise kombiniert werden können, die geeignet ist, um die Technik zu implementieren.
Oberflächenschallwellen (SAWs)
Eine SAW ist eine Welle, die entlang der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen elastischen Materialien wie z. B. weichem Gewebe und Luft läuft. Sie haben Anwendungen auf vielen Gebieten, wobei sie für sowohl Erfassung als auch Betätigung verwendet werden, aber für die vorgeschlagene Erfindung ist ihre Anwendung auf die Tiefenerfassung und die Untersuchung einer mechanischen Eigenschaft von besonderer Relevanz.
Verschiedene Frequenzkomponenten von Breitband-SAWs breiten sich in verschiedenen Tiefen (ungefähr 1 Wellenlänge von der Oberfläche) innerhalb eines Mediums aus und breiten sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten auf der Basis der Steifigkeit des Materials aus. Die Phasengeschwindigkeit (Geschwindigkeit der Ausbreitung einer bestimmten Frequenzwellenkomponente) der SAW-Komponenten mit langer Wellenlänge wird daher hauptsächlich durch die tieferen Schichten bestimmt, wohingegen die Phasengeschwindigkeiten von kürzeren Wellenlängen durch die Eigenschaften der Oberflächenschichten bestimmt werden. Dies kann verwendet werden, um die Tiefe und Elastizität von Materialschichten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften zu bewerten. Diese Technik ermöglicht die Charakterisierung von verschiedenen Schichten bis auf berichtete 3,4 mm. Diese Bewertungssysteme weisen auch eine minimale Tiefe auf, in der Messungen durchgeführt werden können, die durch die höchsten Frequenzkomponenten einer SAW definiert ist, die durch das System gemessen werden kann.
SAWs können auch verwendet werden, um Kräfte in Fluiden zu erzeugen, oder wegen ihrer Fähigkeit, die mechanischen Eigenschaften von Fluiden wie z. B. Blut zu ändern. Folglich werden sie üblicherweise in Mikrofluidbetätigungssystemen verwendet.
SAWs können durch Erzeugen einer Impulskraft an einer Oberfläche erzeugt werden, die durch mehrere mögliche Mittel erreicht werden kann, einschließlich piezoelektrischer Wandler in Kontakt mit einer Oberfläche, fokussiertem Ultraschall und Impulslasererzeugungstechniken (photoakustische Techniken). Mit irgendeiner dieser Techniken kann ein Bereich von Parametern verwendet werden, um SAWs mit abstimmbaren Eigenschaften zu erzeugen.
Photoakustische Techniken
Photoakustische Techniken verwenden kurze Bündel von Laserlicht mit hoher Amplitude, die durch das Zielsubstrat stark absorbiert werden, um eine schnelle Wärmeausdehnung zu erzeugen. Wenn eine Absorption an einer Materialoberfläche auftritt, erzeugt diese schnelle Ausdehnung longitudinale und transversale Wellen, die durch den Körper des Zielmaterials laufen, sowie SAWs, die sich entlang der Oberfläche in allen Richtungen ausbreiten. Mehrere Quellen oder geformte einzelne Quellen von SAWs können verwendet werden, um geformte Wellenfronten und Brennpunkte zu erzeugen. Obwohl der Laserimpuls Gewebe beschädigen kann, wenn eine hohe Intensität verwendet wird (beispielsweise Erzeugen von SAWs, die sich auf längeren Abständen ausbreiten), gibt es gut charakterisierte Parameterrichtlinien, um dies zu vermeiden, sowie neue Techniken, die die Beschädigung verhindern können.
Unter Verwendung eines Lasers, der durch Blutplasmakomponenten wie z. B. Wasser stark absorbiert wird, wurde gezeigt, dass starke photoakustische Kräfte lokal zur Strahlabsorptionsstelle sich auf den Fluss von Fluid und Partikeln in kleinen Gefäßen auswirken und diesen steuern, was derzeit für durchflusszytometrische In-vivo-Anwendungen untersucht wird.
Laser-Speckle-Kontrastbildgebung (LSCI)
LSCI ist eine kostengünstige Vollfeldbildgebungstechnik, die das Interferenzmuster verwendet, das durch kohärentes Licht erzeugt wird, wenn es an Objekten in verschiedenen Tiefen in einem Material reflektiert und streut, was eine konstruktive und destruktive Interferenz verursacht. Irgendeine Bewegung innerhalb des Bildes ändert das Speckle-Muster, was es zu einem empfindlichen Werkzeug für die Bildgebung des Blutflusses selbst bis auf das Mikrogefäßsystem macht. Die Bewegung des Ziels oder des Bildgebers/der Laserquelle kann auch das Speckle-Muster ändern, das eine Quelle für Rauschen ist, obwohl dies selbst unter Verwendung von sich frei bewegenden Quellen wie Endoskopen weitgehend korrigiert werden kann.
Die Fähigkeit, das ganze Brennfeld in einer einzelnen Instanz abzubilden, entfernt die Anforderung für eine Laserabtastung oder Photographie mit hoher Geschwindigkeit, was ermöglicht, dass LSCI mit einer sehr kostengünstigen Ausrüstung durchgeführt wird.
Weiter als nur das Erzeugen einer empfindlichen 2D-Bildgebung des Gefäßsystems können mehrere Eigenschaften des Blutflusses und der Gefäße bestimmt werden, einschließlich der Flussrichtung und Flussgeschwindigkeit, und Abschätzungen des statischen und dynamischen Gefäßdurchmessers. Diese Abschätzungen und die allgemeine Anwendung der LSCIs leiden jedoch unter einem Mangel an Tiefenauflösung.
Wenn eine SAW entlang einer Oberfläche läuft, verursacht sie eine kleine Verlagerung des Gewebes (< 1 µm). Diese Bewegung kann durch LSCI-Techniken detektiert werden und durch weitere Analyse des Speckle-Musters können Welleneigenschaften wie z. B. Wellengeschwindigkeit, Wellenlänge und Dämpfungslänge gemessen werden.

Claims

Medizinisches Bildgebungssystem mit einem Schaltkreis, der dazu konfiguriert ist: eine Oberflächenschallwelle auf Gewebe anzuwenden, um mit einem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; ein Bild des Gewebes aufzunehmen, wenn die Oberflächenschallwelle mit dem Gefäß in Wechselwirkung tritt; und eine Eigenschaft des Gefäßes aus dem aufgenommenen Bild zu identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, die Oberflächenschallwelle anzuwenden, wenn das Gefäß mit einem Flüssigkeitspuls aufgeweitet wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, einen Flussmodifikationspuls auf das Gewebe anzuwenden, wobei der Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes zu erhöhen.
System nach Anspruch 3, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, den Flussmodifikationspuls in einer Richtung entgegengesetzt zum Fluss der Flüssigkeit im Gefäß anzuwenden.
System nach Anspruch 3, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, einen weiteren Flussmodifikationspuls auf das Gewebe anzuwenden, wobei der weitere Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls weiter zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes weiter zu erhöhen.
System nach Anspruch 3, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, den Flussmodifikationspuls für eine Zeitdauer anzuwenden, wobei die Zeitdauer ausgewählt wird, um den Fluss der Flüssigkeit durch das Gefäß zu verringern.
System nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis ferner dazu konfiguriert ist, eine einzelne Oberflächenschallwelle zu erzeugen, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; mehrere Bilder der Oberflächenschallwelle aufzunehmen und eine Eigenschaft des Gefäßes aus einem Vergleich der mehreren aufgenommenen Bilder zu identifizieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Eigenschaft die Tiefe des Gefäßes innerhalb des Gewebes ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis dazu konfiguriert ist, ein Laser-Speckle-Muster auf das Gewebe anzuwenden, wenn die Oberflächenschallwelle angewendet wird; und die Eigenschaft des Gefäßes aus dem erfassten Speckle-Muster zu identifizieren.
System nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis in einem Endoskop vorgesehen ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Gefäß ein Gefäßsystem ist und die Flüssigkeit Blut ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis einen Wellenanwendungsschaltkreis, der dazu konfiguriert ist, die Oberflächenschallwelle auf das Gewebe anzuwenden, und einen Bildgebungsschaltkreis, der dazu konfiguriert ist, ein Bild des Gewebes aufzunehmen, umfasst.
Medizinisches Bildgebungsverfahren mit dem Anwenden einer Oberflächenschallwelle auf das Gewebe, um mit einem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; dem Aufnehmen eines Bildes des Gewebes, wenn die Oberflächenschallwelle mit dem Gefäß in Wechselwirkung tritt; und dem Identifizieren einer Eigenschaft des Gefäßes aus dem aufgenommenen Bild.
Verfahren nach Anspruch 13, mit dem Anwenden der Oberflächenschallwelle, wenn das Gefäß mit einem Flüssigkeitspuls aufgeweitet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, mit dem Anwenden eines Flussmodifikationspulses auf das Gewebe, wobei der Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 15, mit dem Anwenden des Flussmodifikationspulses in einer Richtung entgegengesetzt zum Fluss der Flüssigkeit im Gefäß.
Verfahren nach Anspruch 15, mit dem Anwenden eines weiteren Flussmodifikationspulses auf das Gewebe, wobei der weitere Flussmodifikationspuls dazu konfiguriert ist, den Flüssigkeitspuls weiter zu modifizieren, um die Aufweitung des Gefäßes weiter zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 15, mit dem Anwenden des Flussmodifikationspulses für eine Zeitdauer, wobei die Zeitdauer ausgewählt wird, um den Fluss der Flüssigkeit durch das Gefäß zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 13, mit dem Erzeugen einer einzelnen Oberflächenschallwelle, um mit dem Gefäß in Wechselwirkung zu treten; dem Aufnehmen von mehreren Bildern der Oberflächenschallwelle und dem Identifizieren einer Eigenschaft des Gefäßes aus einem Vergleich der mehreren aufgenommenen Bilder.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Eigenschaft die Tiefe des Gefäßes innerhalb des Gewebes ist.
Verfahren nach Anspruch 13, mit dem Anwenden eines Laser-Speckle-Musters auf das Gewebe, wenn die Oberflächenschallwelle angewendet wird; und dem Identifizieren der Eigenschaft des Gefäßes aus dem erfassten Speckle-Muster.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Gefäß ein Gefäßsystem ist und die Flüssigkeit Blut ist.
Computerprogrammprodukt mit computerlesbaren Befehlen, die, wenn sie auf einen Computer geladen werden, den Computer konfigurieren, um ein Verfahren nach Anspruch 13 durchzuführen.