EP4260556A2 - Verfahren zur spektralen überprüfung von systemkomponenten eines modularen medizinischen bildgebungssystems - Google Patents

Verfahren zur spektralen überprüfung von systemkomponenten eines modularen medizinischen bildgebungssystems

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Publication number
EP4260556A2
EP4260556A2 EP21831003.5A EP21831003A EP4260556A2 EP 4260556 A2 EP4260556 A2 EP 4260556A2 EP 21831003 A EP21831003 A EP 21831003A EP 4260556 A2 EP4260556 A2 EP 4260556A2
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EP
European Patent Office
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imaging system
spectrum
system components
component
test
Prior art date
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Pending
Application number
EP21831003.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benedikt Köhler
Hannes Köhler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
Diaspective Vision GmbH
Karl Storz SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Diaspective Vision GmbH, Karl Storz SE and Co KG filed Critical Diaspective Vision GmbH
Publication of EP4260556A2 publication Critical patent/EP4260556A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/88—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals for colour balance, e.g. white-balance circuits or colour temperature control

Definitions

  • the invention relates to a method for spectral testing of system components of a modular medical imaging system according to the preamble of claim 1.
  • Modular medical imaging systems are already known, which include system components such as lighting, endoscope optics and a camera or several of these. Depending on the intended mode of operation, these can be combined with one another to form white-light imaging or fluorescence imaging. However, care must be taken to ensure that the system components set up for a particular function are used in order to correctly assemble the imaging system. If, for example, endoscope optics, which have an integrated fluorescence filter, are used as a system component for an unintended function such as white-light imaging, this leads to a distorted display. The use of lighting designed for the functionality is also important.
  • a white light source is used for illumination in fluorescence imaging
  • the fluorescence signal that is actually to be detected can be superimposed, as a result of which this background signal generated by the white light can be suppressed.
  • the object of the invention consists in particular in providing a generic device with improved properties with regard to security.
  • the object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention is based on a method for the spectral examination of system components, namely at least one optical component and at least one lighting component, which are set up in a configuration provided for a function for assembling a modular medical imaging system.
  • At least one test spectrum of a specified test object is recorded in at least one measurement step using the system components that are coupled to one another and a spectrometer, and that the recorded test spectrum is compared with at least one comparison spectrum that is characteristic of an intended mode of operation of the imaging device in at least one comparison step, and in a If the test spectrum matches the comparison spectrum, the imaging system is released for further use or if the test spectrum deviates from the comparison spectrum, a user is informed before subsequent use of the imaging system or the imaging system is blocked for subsequent use.
  • the method is in particular a test and/or calibration method which is carried out prior to an examination of a patient using the medical imaging system. In particular, the method is not carried out on a patient.
  • a “modular medical imaging system” is to be understood in particular as a system that is composed in a modular manner of various interchangeable medical system components that are set up for medical imaging. “Established” is to be understood to mean, in particular, specially programmed, designed, provided and/or equipped. The fact that an object is set up for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the imaging system is in particular an endoscopic, exoscopic and/or microscopic imaging system.
  • the optical component is in particular an optical system, in particular such as an objective, an eyepiece, a relay optical system, a filter optical system of an endoscope, microscope and/or an exoscope, in particular with a fixed focal length and/or optical or digital zoom.
  • the lighting component comprises in particular at least one light source and preferably a light guide which is set up to forward light from the light source.
  • the light guide can be permanently connected to the light source.
  • the light guide can be detachably coupled to the light source.
  • the illumination can also already be integrated distally in the endoscope.
  • the functions of such an imaging system can be understood to mean white light imaging, multispectral (MSI) and/or hyperspectral imaging (HSI), fluorescence imaging, preferably for photodynamic diagnostics (PDD), or the like.
  • a “configuration of the system components” is to be understood in particular as a combination and/or an order in which these system components are arranged.
  • the system components can differ from one another for different fluorescence imaging when using different fluorescent dyes or in the case of autofluorescence or can be matched to a specific wavelength range of a respective fluorescence.
  • a light source of an illumination component can be matched to the absorption spectrum of a fluorescent dye.
  • the optical components could be matched to the emission spectrum of a fluorescent dye.
  • the system components are coupled to the spectrometer and/or to one another in the measuring step.
  • the system components are connected upstream of the spectrometer luminous flux, so that a deviation of a test spectrum recorded by the spectrometer is influenced by the composition of the system components.
  • a test object is preferably observed to record the test spectrum.
  • the test object is in particular an object which consists at least for the most part of a homogeneous material composition and thus has advantageously macroscopically homogeneous spectral properties, such as a sheet of paper, a metal plate or the like.
  • the imaging system includes at least one output device, which is used to inform a user of an incorrect configuration of the system components.
  • the output unit may include an optical output element, such as a signal lamp, a screen or the like.
  • the output unit could also have an acoustic output element, such as a loudspeaker. Haptic output elements would also be conceivable.
  • the user could be given recommendations for action on how to fix the problem, for example by specifying which system components are to be replaced.
  • the modular medical imaging system includes at least one control unit, in which at least one operating program is stored and/or executable, which includes at least the method for spectral testing of system components of the modular medical imaging system.
  • the control device comprises at least one processor.
  • the processor is set up, for example, to execute the operating program.
  • the control device includes in particular at least one memory.
  • the operating program is stored in the memory.
  • the control device is coupled to other system components of the imaging system in order to control them and/or to output information, such as by means of the output unit.
  • the medical imaging system comprises further system components, namely at least one further optical component, which is designed differently from the optical component, and/or a further lighting component, which is designed differently from the lighting component, which instead of the optical component and/or the Lighting components can be combined with the spectrometer/is, with a configuration of the system components that deviates from the intended configuration being recognized in the comparison step.
  • Operational reliability can advantageously be further improved since it can be ensured on the basis of a test measurement whether the system components provided for a function are combined with one another.
  • At least one intended configuration of the system components is set up for white-light imaging, multispectral and/or hyperspectral imaging.
  • the imaging system thus has an advantageous mode of operation, by means of which a wide range of medical analyzes can be carried out, such as the detection of tissue types and/or tissue properties, such as water content, fat content, oxygenation, deoxygenation or the like.
  • At least one configuration provided for the system components is set up for fluorescence imaging, this being in particular a further configuration provided which differs from the previous configuration.
  • the imaging system thus has an advantageous mode of operation, by means of which a wide range of medical analyzes can be carried out, such as perfusion analysis, tumor detection, or the like.
  • the various configurations provided differ in particular in terms of the use and/or arrangement of the system components.
  • Fluorescence imaging is, in particular, fluorescence from a fluorescent dye delivered to the tissue, such as indocyanine green, fluorescein, 5-aminolevulinic acid (5-ALA), autofluorescence, or the like.
  • the imaging system has a multispectral and/or hyperspectral camera which is set up to record at least one multispectral and/or hyperspectral image and which has the spectrometer. Additional components can advantageously be dispensed with, since the spectrometer is already part of the multispectral and/or hyperspectral camera.
  • test spectrum is taken from the multispectral and/or hyperspectral test image.
  • a particularly fast test step can advantageously be carried out, since the test spectrum can be recorded using only a single pixel, which is recorded with the multispectral and/or hyperspectral camera.
  • averaging can be carried out over a number of pixels, rows, columns and/or an entire test image recorded with the multispectral and/or hyperspectral camera in order to determine the test spectrum .
  • the comparison step is performed concurrently with a white balance of the imaging system. A configuration time of the imaging system can advantageously be shortened.
  • the modular medical imaging system includes at least one endoscope, one exoscope and/or one microscope.
  • multiple uses of the imaging system can be achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an imaging system with system components in a perspective view
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an illumination spectrum of the illumination component of the imaging system
  • FIG. 3 shows a schematic representation of spectral properties characteristic of indocyanine green and of further illumination spectra of a further illumination component of the imaging system and further optical components of the imaging system
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a camera of the imaging system in a plan view
  • FIG. 5 shows a schematic flow chart of an exemplary operating method of the imaging system.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram with a test spectrum of the test object recorded with the imaging system in the test step, as well as a comparison spectrum. Description of the exemplary embodiments
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a modular medical imaging system in a perspective view.
  • the imaging system includes several system components.
  • the imaging system comprises an illumination component 10 as a first system component.
  • the illumination component 10 is set up to illuminate an examination area.
  • the lighting component 10 includes at least one light source 12.
  • the light source 12 is a white light source, such as a homogenized xenon lamp, a phosphor-modified LED, or the like.
  • a light source spectrum 24 generated by the light source 12 is shown in FIG.
  • the lighting component 10 includes a light guide 14.
  • the light guide 14 is connected to the light source 12.
  • the light guide can be a bundle of optical fibers, for example.
  • the imaging system comprises an optics component 16 as a second system component.
  • the optics component 16 is designed as an endoscope optics.
  • the optics component 16 includes at least one lens.
  • the optics component 16 can include various filters, e.g.
  • the imaging system includes an endoscope 18.
  • the optical component 16 is integrated into the endoscope 18.
  • the lighting component 10 is connected to the endoscope 18 .
  • the imaging system could also have an exoscope and/or a microscope.
  • the lighting component 10 and the optics component 16 are set up for an intended function.
  • the lighting component 10 and the optics component 16 are set up for white-light imaging, multispectral and/or hyperspectral imaging.
  • the imaging system comprises a further illumination component 20 as a further first system component.
  • the further illumination component 20 is set up to illuminate an examination area.
  • the other lighting components TE 20 comprises at least one additional light source 22.
  • the additional light source 22 is designed to be different from the light source 12.
  • a light source spectrum 26 generated by the additional light source 22 is shown in FIG. 3 .
  • the further light source 22 is an LED, which has an intensity maximum in the region of an absorption maximum 28 of a fluorescent dye.
  • the fluorescent dye can be indocyanine green, for example.
  • the additional lighting component 20 includes an additional light guide 30.
  • the light guide 30 is matched to the illumination spectrum 28 of the additional light source 22.
  • the additional light guide 30 is connected to the additional light source 22 .
  • the additional light guide 30 can be a bundle of optical fibers, for example.
  • the imaging system comprises a further optics component 32 as a further second system component.
  • the further optics component 32 is designed in the present case as a further endoscope optics.
  • the additional optics component 32 includes at least one lens.
  • the further optics component 32 includes a filter 40 which is matched to the absorption spectrum 36 or emission spectra 38 of the fluorescent dye used.
  • the filter 40 is designed as a cut-off filter whose filter edge 34 lies in the middle between the absorption spectrum 36 and the emission spectrum 38 of the fluorescent dye. 3 shows the filter edge 34 of the filter.
  • the filter 40 blocks light which originates from the further lighting component 20, for example.
  • the filter 40 is permeable to fluorescent light from the fluorescent dye.
  • the filter is also at least partially transparent to the illumination spectrum 24 of the illumination component (cf. FIG. 2).
  • the imaging system includes a further endoscope 42.
  • the further optical component 32 is integrated into the further endoscope 42.
  • the additional lighting component 20 can be connected or is connected to the additional endoscope 42 .
  • the imaging system could also have an additional exoscope and/or microscope.
  • the additional lighting component 20 and the additional optics component 32 are set up for a specific mode of operation.
  • the additional illumination component 20 and the additional optics component 32 are set up for fluorescence imaging.
  • the imaging system also has at least one camera 96 .
  • the camera 96 is designed as a multispectral and/or hyperspectral camera.
  • the camera 96 is arranged or can be arranged proximally on the endoscope 18 or the further endoscope 42 .
  • the camera 96 has a camera body 168 . Further components of the camera 96 are arranged in the camera housing 168 .
  • the 4 shows a structure of the camera 96 in a schematic representation.
  • the camera 96 has at least one input lens 170 .
  • the input lens 170 is arranged in the camera body 168 .
  • the camera 96 includes a spectrometer 172 .
  • the spectrometer 172 is connected to the control unit 102 for activation.
  • the spectrometer 172 is arranged in the camera housing 168 .
  • the spectrometer 172 is arranged upstream of the entrance lens 170 .
  • the spectrometer 172 has at least one aperture 174 .
  • the input lens 170 focuses 170 the image onto the aperture 174.
  • the aperture 174 is arranged in an image plane of the image generated by the input lens 170.
  • a distance between the input objective 170 and the diaphragm 174 corresponds at least essentially to the image distance of the input objective 170.
  • the diaphragm 174 lies in the image plane.
  • the aperture 174 is set up to select a region of the image generated by the input lens 170 .
  • the panel 174 has an opening.
  • the opening is in the form of a slit.
  • a main extension direction of the opening defines a first direction. This first direction is at least essentially parallel to the image plane of the image generated by the input lens 170 .
  • Aperture 174 is set up to select a strip of the image that has a width of at least 15 ⁇ m and/or no more than 30 ⁇ m.
  • the spectrometer 172 has internal optics 176 .
  • the internal optics 176 are located behind the stop 174 upstream of the light.
  • Internal optics 176 include at least one internal lens 178 .
  • This internal lens 178 is located behind the stop 174 upstream of the light.
  • a distance from the internal lens 178 to the aperture 174 corresponds to the focal length of the internal lens 178. In this way, the internal lens 178 images the aperture 174 to infinity.
  • the spectrometer 172 has at least one dispersive element 180 .
  • the dispersive element 180 is arranged upstream of the internal lens 178 .
  • the dispersive element 180 is set up for a wavelength-dependent fanning out of light.
  • the dispersive element 180 is set up to fan out this light in a second direction.
  • the second direction is at least substantially perpendicular to the main extension of the aperture of the panel.
  • the dispersive element can be a prism.
  • the dispersive element 180 is an optical grating, in particular designed as a blaze grating.
  • Internal optics 176 include at least one other internal lens 182 .
  • the further internal lens 182 is arranged upstream of the dispersive element 180 .
  • the dispersive element 180 is arranged between the internal lens 178 and the further internal lens 182 .
  • the dispersive element 180 is arranged within the internal optics 176 .
  • a distance between the further internal lens 182 and the dispersive element 180 corresponds to the focal length of the further internal lens 182.
  • the further internal lens 182 is set up to sharply image the light fanned out by the dispersive element 180 .
  • the spectrometer 172 has a camera sensor 184 .
  • the camera sensor 184 is connected to the controller 102 .
  • the camera sensor 184 is arranged upstream of the further internal lens 182 .
  • the further internal lens 182 is arranged between the dispersive element 180 and the camera sensor 184 .
  • the camera sensor 184 is a monochrome sensor. Such a monochrome sensor has only a single spectral sensitivity.
  • the camera sensor 184 is a two-dimensional CMOS digital camera sensor. Alternatively, it could be a CCD digital camera sensor.
  • the camera 96 has an adjusting device 186 .
  • Adjusting device 186 is connected to control device 102 for control purposes.
  • the adjusting device 186 is arranged in the camera housing 168 .
  • the adjustment device 186 is set up to adjust at least the aperture 174 relative to the input lens 170 .
  • the entire spectrometer 172 is adjusted relative to the input lens 170 .
  • the adjusting device 186 has at least one bearing.
  • the bearing is used to mount the spectrometer so that it can move relative to the input lens. directs.
  • the bearing is designed as a linear bearing.
  • the bearing may include guide rails arranged to extend along the second direction.
  • the adjustment device 186 also has an adjustment actuator for driving.
  • the adjustment actuator is designed as a linear actuator. In order to achieve a uniform adjustment, for example, the adjustment actuator could be designed as a piezoelectric actuator.
  • spectra can be recorded for different image sections of the examination area to be examined.
  • the entire examination area can thus be spectrally scanned by shifting, as a result of which an image including spectral information can be generated.
  • the imaging system also has an output unit 44 .
  • the output unit 44 includes at least one output element 46.
  • the output element 46 is an optical output element.
  • the output element 46 is designed as a screen.
  • a mobile end device such as a tablet, a smartphone or the like, can also be used as the output element.
  • the output unit 44 is set up to output information from the imaging system. For example, images recorded with the imaging system can be displayed on the output element 46 .
  • the imaging system also includes at least one input unit 48.
  • the input unit 48 can be a keyboard, for example. In the present case, however, it was a touchscreen, which is also part of the screen of display unit 44 .
  • the imaging system includes a control device 50.
  • the control device 50 is set up to control other components of the imaging system and is connected to them.
  • the control device 50 includes a memory.
  • An operating program is stored in the memory.
  • the control device has a processor. The operating program is executable by the processor.
  • the procedure is part of the operating program.
  • the method comprises at least one method step 60.
  • a user selects and inputs an intended mode of operation of the imaging system. To do this, the user uses the input unit 48. For example, he selects white-light imaging as the intended function.
  • the method includes a further method step 62.
  • the user selects system components and connects them to one another so that they are in a fixed configuration. For example, the system components set up for the previously selected intended function could be suggested to the user on the output unit.
  • the method comprises a measurement step 64.
  • the measurement step 64 at least one test spectrum 58 of an intended test object 56 is recorded by means of the system components coupled to one another and a spectrometer 172.
  • the test object 56 is a sheet of paper.
  • an image of the test object 56 does not have to be generated or evaluated using the camera 96 for this purpose; it is sufficient to record a single line or pixel of an image of the test object 56 using the spectrometer 172.
  • the method includes at least one comparison step 66.
  • the comparison step 66 the test spectrum 58 is compared with at least one comparison spectrum 54 that is characteristic of the previously selected intended mode of operation of the imaging device.
  • An exemplary diagram of such a test spectrum 58 and such a comparison spectrum 54 is shown in FIG. 6 . If the test spectrum 58 matches the comparison spectrum 54, the imaging system is released for further use. In the present case, a deviation of the test spectrum 58 from the comparison spectrum 54 can be seen in FIG. 6 . In concrete terms, an edge can be detected which can be assigned to the filter which is actually set up for fluorescence imaging. It can thus be concluded that at least the correct optical component was not used for the intended function.
  • the comparison step 66 is carried out simultaneously with a white balance step 68, in which a white balance of the imaging system takes place.
  • the user is informed of this prior to subsequent use of the imaging system.
  • One will do this corresponding warning is output on the display unit 44 .
  • the imaging system is blocked for subsequent use.
  • the lighting source can be deactivated.
  • the user which of the system components he has to replace in order to achieve the intended configuration.
  • the optical system component 32 be exchanged, since it has a filter 40 which is not suitable for the intended function.
  • Lighting component 60 method step further light source 62 method step
  • Light guide 96 camera additional optical component 170 input lens
  • Filter 178 internal lens further endoscope 180 dispersive element

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten und zwar wenigstens eine Optikkomponente (16) und wenigstens eine Beleuchtungskomponente (10), welche in einer für eine Funktionsweise vorgesehenen Konfiguration zur Zusammenstellung eines modularen medizinischen Bildgebungssystems eingerichtet sind. Es wird vorgeschlagen, dass in wenigstens einem Messschritt (64) mittels der miteinander gekoppelten Systemkomponenten und eines Spektrometers (172) wenigstens ein Testspektrum (58) eines vorgegebenen Testobjekts (56) aufgenommen wird und in wenigstens einem Vergleichsschritt (66) das aufgenommene Testspektrum (58) mit wenigstens einem für eine vorgesehene Funktionsweise charakteristischen Vergleichsspektrum (54) abgeglichen wird, wobei bei einer Übereinstimmung des Testspektrums (58) mit dem Vergleichsspektrum (54) das Bildgebungssystem für eine weitere Benutzung freigegeben wird oder bei einer Abweichung des Testspektrums (58) von dem Vergleichsspektrum (54) ein Benutzer vor einer anschließenden Benutzung des Bildgebungssystems darauf hingewiesen oder das Bildgebungssystem für eine anschließende Benutzung gesperrt wird.

Description

Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten eines modularen medizinischen Bildgebungssystems
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten eines modularen medizinischen Bildgebungssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits modulare medizinische Bildgebungssysteme bekannt, welche Systemkomponenten umfassen, wie beispielsweise eine Beleuchtung, eine Endoskopoptik und eine Kamera oder mehrere dieser. Je nach vorgesehener Funktionsweise können diese zu einer Weißlichtbildgebung aber auch zu einer Fluoreszenzbildgebung miteinander kombiniert werden. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die für eine jeweilige Funktionsweise eingerichteten Systemkomponenten genutzt werden, um das Bildgebungssystem korrekt zusammenzustellen. Wird beispielsweise als eine System kom ponente eine Endoskopoptik, welche über einen integrierten Fluoreszenzfilter verfügt, für eine nicht vorgesehene Funktionsweise wie in etwa eine Weißlichtbildgebung eingesetzt, führt dies zu einer verfälschten Darstellung. Ebenso ist die Verwendung von einer für die Funktionsweise eingerichteten Beleuchtung von Bedeutung. Wird beispielsweise bei einer Fluoreszenzbildgebung zur Beleuchtung eine Weißlichtquelle eingesetzt, kann es zu einer Überlagerung mit dem eigentlich zu detektierenden Fluoreszenzsignal kommen, wodurch dieses von dem Weißlicht erzeugten Hintergrundsignal unterdrückt werden kann. Um das Risiko einer fälschlichen Verwendung und Kombination von Systemkomponenten zu umgehen, ist es bekannt, diese mit einer Farbcodierung, mit RFID-Chips oder dergleichen zu versehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Sicherheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten und zwar wenigstens eine Optikkomponente und wenigstens einer Beleuchtungskomponente, welche in einer für eine Funktionsweise vorgesehenen Konfiguration zur Zusammenstellung eines modularen medizinischen Bildgebungssystems eingerichtet sind.
Es wird vorgeschlagen, dass in wenigstens einem Messschritt mittels der miteinander gekoppelten Systemkomponenten und eines Spektrometers wenigstens ein Testspektrum eines vorgegebenen Testobjekts aufgenommen wird und in wenigstens einem Vergleichsschritt das aufgenommene Testspektrum mit wenigstens einem für eine vorgesehene Funktionsweise der Bildgebungsvorrichtung charakteristischen Vergleichsspektrum abgeglichen wird, und bei einer Übereinstimmung des Testspektrums mit dem Vergleichsspektrum das Bildgebungssystem für eine weitere Benutzung freigegeben wird oder bei einer Abweichung des Testspektrums von dem Vergleichsspektrum ein Benutzer vor einer anschließenden Benutzung des Bildgebungssystems darauf hingewiesen oder das Bildgebungssystem für eine anschließende Benutzung gesperrt wird.
Hierdurch kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit verbessert werden, da fälschliche Verwendung von Systemkomponenten für eine nicht vorgesehene funktionsweise erkennbar ist. Weiter vorteilhaft können beschädigte, Defekte und/oder gefälschte Systemkomponenten erkennbar gemacht werden.
Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um ein Test- und/oder Kalibrierverfahren, welches zeitlich vor einer Untersuchung eines Patienten mittels des medizinischen Bildgebungssystems durchgeführt wird. Das Verfahren wird insbesondere nicht an einem Patienten durchgeführt. Unter einem „modularen medizinischen Bildgebungssystem“ soll insbesondere ein System verstanden werden, welches sich modular aus verschiedenen austauschbaren medizinischen Systemkomponenten zusammensetzt, welche zu einer medizinischen Bildgebung eingerichtet sind. Unter „eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, vorgesehen und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem An- wendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Bei dem medizinischen Bildgebungssystem handelt es sich insbesondere um ein endoskopisches, exoskopisches und/oder mirkroskopsisches Bildgebungssystem. Die Optikkomponente ist insbesondere eine Optik, insbesondere, wie beispielsweise ein Objektiv, ein Okular, eine Relaisoptik, eine Filteroptik eines Endoskops, Mikroskops und/oder eines Exoskops insbesondere mit Festbrennweite und/oder optischem bzw. digitalem Zoom. Die Beleuchtungskomponente umfasst insbesondere wenigstens eine Lichtquelle, sowie vorzugsweise einen Lichtleiter, welcher dazu eingerichtet ist Licht von der Lichtquelle aus weiter zu leiten. Der Lichtleiter kann dabei fest mit der Lichtquelle verbunden sein. Alternativ kann der Lichtleiter lösbar mit der Lichtquelle gekoppelt sein. Alternativ kann die Beleuchtung auch bereits distal im Endoskop integriert sein. Unter Funktionsweisen eines solches Bildgebungssystems können je nach Konfiguration der Systemkomponenten eine Weißlichtbildgebung, eine Multi- spektral- (MSI) und/oder Hyperspektralbildgebung (HSI), eine Fluoreszenzbildgebung, vorzugsweise zur photodynamischen Diagnostik (PDD), oder dergleichen verstanden werden. Unter einer „Konfiguration der Systemkomponenten“ soll insbesondere eine Kombination und/oder eine Reihenfolge der Anordnung dieser Systemkomponenten verstanden werden. Insbesondere können die Systemkomponenten sich für verschiedene Fluoreszenzbildgebungen bei der Verwendung verschiedener Fluoreszenzfarbstoffe oder bei Autofluoreszenz voneinander unterscheiden bzw. auf einen speziellen Wellenlängenbereich einer jeweiligen Fluoreszenz abgestimmt sein. Beispielsweise kann eine Lichtquelle einer Beleuchtungskomponente auf das Absorptionsspektrums eines Fluoreszenzfarbstoffs abgestimmt sein. Ferner könnten die Optikkomponenten auf das Emissionsspektrum eines Fluoreszenzfarbstoffs abgestimmt sein. Bei dem vorliegenden Verfahren werden in dem Messschritt die Systemkomponenten mit dem Spektrometer und/oder untereinander gekoppelt. Die Systemkomponenten werden insbesondere dem Spektrometer Lichtstrom aufwärts vorgeschaltet, so dass eine Abweichung eines von dem Spektrometer aufgenommenen Testspektrums durch die Zusammenstellung der Systemkomponenten beeinflusst ist. Zur Aufnahme des Testspektrums wird vorzugsweise ein Testobjekt beobachtet. Bei dem Testobjekt handelt es sich insbesondere um ein Objekt, welches wenigstens zu einem Großteil aus einer homogenen Materialzusammensetzung besteht und somit über vorteilhaft makroskopisch homogene spektrale Eigenschaften verfügt, wie beispielsweise ein Blatt Papier, eine Metallplatte oder dergleichen. Ferner umfass das Bildgebungssystem wenigstens eine Ausgabeeinrichtung, anhand welcher ein Benutzer auf eine fehlerhafte Konfiguration der Systemkomponenten hingewiesen wird. Bei der Ausgabeeinheit kann ein optisches Ausgabeelement umfasst sein, wie beispielsweise eine Signallampe, ein Bildschirm oder dergleichen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Ausgabeeinheit auch über ein akustisches Ausgabeelement verfügen, wie in etwa einen Lautsprecher. Auch wären haptische Ausgebeelemente denkbar. Des Weiteren könnten dem Benutzer Handlungsempfehlungen gegeben werden wie das Problem behoben werden kann, z.B. durch vorgabe, welche Systemkomponenten auszutauschen sind.
Ferner umfasst das modulare medizinisches Bildgebungssystem wenigstens ein Steuergerät, in welchem wenigstens ein Betriebsprogramm hinterlegt und/oder ausführbar ist, welches zumindest das Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten des modularen medizinischen Bildgebungssystems umfasst. Das Steuergerät umfasst insbesondere wenigstens einen Prozessor. Der Prozessor ist beispielsweise dazu eingerichtet das Betriebsprogramm auszuführen. Ferner umfasst das Steuergerät insbesondere wenigstens einen Speicher. Beispielsweise ist in dem Speicher das Betriebsprogramm hinterlegt. Das Steuergerät ist mit weiteren Systemkomponenten des Bildgebungssystems gekoppelt, um diese anzusteuern und/oder Informationen auszugeben, wie beispielsweise mittels der Ausgabeeinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass das medizinische Bildgebungssystem weitere Systemkomponenten umfasst, und zwar wenigstens eine weitere Optikkomponente, welche von der Optikkomponente verschieden ausgebildet ist, und/oder eine weitere Beleuchtungskomponente, welche von der Beleuchtungskomponente verschieden ausgebildet ist, welche anstelle der Optikkomponente und/oder der Beleuchtungskomponente mit dem Spektrometer kombinierbar sind/ist, wobei in dem Vergleichsschritt eine von der vorgesehenen Konfiguration abweichenden Konfiguration der Systemkomponenten erkannt wird. Es kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit weiter verbessert werden, da auf Basis einer Testmessung sichergestellt werden kann, ob die für eine Funktionsweise vorgesehenen Systemkomponenten miteinander kombiniert sind.
Es wird vorgeschlagen, dass einem Benutzer bei einer erkannten Abweichung der Konfigurationen der Systemkomponenten von der vorgesehenen Konfiguration dem Benutzer vorschlagen wird, welche der Systemkomponenten er auszutauschen hat, um die vorgesehene Konfiguration zu erlangen. Es kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit weiter verbessert werden, da dem Benutzer automatisiert eine Lösung zu einer Behebung einer Fehlfunktion vorgeschlagen wird und dieser nicht selbst eine Fehlerdiagnose, welche wiederum fehlerbehaftet sein könnte, durchführen muss. Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine vorgesehene Konfiguration der Systemkomponenten zu einer Weißlicht-Bildgebung, Multispektral- und/oder Hyperspektral- Bildgebung eingerichtet ist. Das Bildgebungssystem verfügt somit über eine vorteilhafte Funktionsweise, mittels welcher ein weites Spektrum medizinischer Analysen durchgeführt werden können, wie beispielsweise die Erkennung von Gewebearten und/oder Gewebeeigenschaften, wie beispielsweise Wassergehalt, Fettgehalt, Oxygenierung, Desoxygenierung oder dergleichen.
Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine vorgesehene Konfiguration, der Systemkomponenten zu einer Fluoreszenzbildgebung eingerichtet ist, dabei handelt es sich insbesondere um eine weitere vorgesehen Konfiguration, welche von der vorhergehenden Konfiguration verschieden ist. Das Bildgebungssystem verfügt somit über eine vorteilhafte Funktionsweise, mittels welcher ein weites Spektrum medizinischer Analysen durchgeführt werden kann, wie beispielsweise Perfusionsanalyse, Tumorerkennung, oder dergleichen. Die verschiedenen vorgesehenen Konfigurationen unterscheiden sich dabei insbesondere durch eine Verwendung und/oder Anordnung der Systemkomponenten. Bei der Fluoreszenzbildgebung handelt es sich insbesondere um Fluoreszenz eines dem Gewebe verabreichenden Fluoreszenzfarbstoff, wie beispielsweise Indocyaningrün, Fluorescein, 5- Aminolävulinsäure (5-ALA), Autofluoreszenz oder dergleichen.
Es wird vorgeschlagen, dass das Bildgebungssystem eine Multi- und/oder Hyperspektralkamera besitzt, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens ein multi- und/oder hyperspektrales Bild aufzunehmen, und welche das Spektrometer aufweist. Es kann vorteilhaft auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden, da das Spektrometer bereits Bestandteil der Multi- und/oder Hyperspektralkamera ist.
Es wird vorgeschlagen, dass das Testspektrum dem multi- und/oder hyperspektralen Testbild entnommen wird. Es kann vorteilhaft ein besonders schneller Testschritt durchgeführt werden, da zu einer Aufnahme des Testspektrums mittels nur eines einzigen Pixels, welcher mit der Multi- und/oder Hyperspektralkamera aufgenommenen wird, genutzt werden kann. Um eine Genauigkeit des Testspektrums zu erhöhen und Hintergrundrauschen zu verringern, ist es jedoch auch denkbar, dass über mehrere Pixel, Zeilen, Spalten und/oder ein gesamtes mit der Multi- und/oder Hyperspektralkamera aufgenommenes Testbild gemittelt werden kann, um das Testspektrum zu bestimmen. Es wird vorgeschlagen, dass der Vergleichsschritt zeitgleich mit einem Weißabgleich des Bildgebungssystems durchgeführt wird. Es kann vorteilhaft eine Konfigurationszeit des Bildgebungssystems verkürzt werden.
Es wird vorgeschlagen, dass das modulare medizinische Bildgebungssystem zumindest ein Endoskop, ein Exoskop und/oder ein Mikroskop umfasst. Es kann vorteilhaft eine vielfältige Verwendung des Bildgebungssystems erzielt werden.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Konfiguration. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Konfigurationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bildgebungssystems mit Systemkomponenten in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Beleuchtungsspektrums der Beleuchtungskomponente des Bildgebungssystems,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von für Indocyaningrün charakteristischen spektralen Eigenschaften sowie von weiteren Beleuchtungsspektren eines weiteren Beleuchtungskomponente des Bildgebungssystems und weiteren Optikkomponenten des Bildgebungssystems,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Kamera des Bildgebungssystem in einer Draufsicht,
Fig. 5 einen schematischen Ablaufplan eines beispielhaften Betriebsverfahrens des Bildgebungssystems,
Fig. 6 ein Schematisches Diagramm mit einem mit dem Bildgebungssystem im Testschritt aufgenommenen Testspektrum des Testobjekts, sowie einem Vergleichsspektrum. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines modularen medizinischen Bildgebungs- systems in einer perspektivischen Ansicht. Das Bildgebungssystem umfasst mehrere Systemkomponenten.
Das Bildgebungssystem umfasst als eine erste Systemkomponente eine Beleuchtungskomponente 10. Die Beleuchtungskomponente 10 ist zu einer Beleuchtung eines Untersuchungsgebiets eingerichtet. Die Beleuchtungskomponente 10 umfasst wenigstens eine Lichtquelle 12. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der Lichtquelle 12 um eine Weißlichtquelle, wie beispielsweise eine homogenisierte Xenon-Lampe, eine phosphormodifizierte LED oder dergleichen. Ein von der Lichtquelle 12 erzeugtes Lichtquellenspektrum 24 ist in Fig. 2 dargestellt. Ferner umfasst die Beleuchtungskomponente 10 einen Lichtleiter 14. Der Lichtleiter 14 ist mit der Lichtquelle 12 verbunden. Bei dem Lichtleiter kann es sich beispielsweise um ein Bündel von Lichtleitfasern handeln.
Ferner umfasst das Bildgebungssystem als eine zweite Systemkomponente eine Optikkomponente 16. Die Optikkomponente 16 ist im vorliegenden Fall als eine Endoskopoptik ausgebildet. Die Optikkomponente 16 umfasst wenigstens ein Objektiv. Ferner kann die Optikkomponente 16 verschiedene Filter, z.B. zur Filterung verschiedener Fluoreszenzwellenlängen oder auch eine Relaisoptik zur Weiterleitung optischer Abbildungen, sowie eine Optische Zoomvorrichtung- und / oder Fokusvorrichtung umfassen.
Das Bildgebungssystem umfasst ein Endoskop 18. Die Optikkomponente 16 ist in das Endoskop 18 integriert. Ferner ist die Beleuchtungskomponente 10 mit dem Endoskop 18 verbunden. Anstelle eines Endoskops 18 könnte das Bildgebungssystem jedoch auch über ein Exoskop und/oder ein Mikroskop verfügen.
Die Beleuchtungskomponente 10 und die Optikkomponente 16 sind zu einer vorgesehenen Funktionsweise eingerichtet. Im vorliegenden Fall sind die Beleuchtungskomponente 10 und die Optikkomponente 16 zu einer Weißlichtbildgebung, Multispektral- und/oder Hyperspektralbildgebung eingerichtet.
Das Bildgebungssystem umfasst als eine weitere erste Systemkomponente eine weitere Beleuchtungskomponente 20. Die weitere Beleuchtungskomponente 20 ist zu einer Beleuchtung eines Untersuchungsgebiets eingerichtet. Die weitere Beleuchtungskomponen- te 20 umfasst wenigstens eine weitere Lichtquelle 22. Die weitere Lichtquelle 22 ist von der Lichtquelle 12 verscheiden ausgebildet. Ein von der weiteren Lichtquelle 22 erzeugtes Lichtquellenspektrum 26 ist in Fig. 3 dargestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der weiteren Lichtquelle 22 um eine LED, welches ein Intensitätsmaximum im Bereich eines Absorptionsmaxima 28 eines Fluoreszenzfarbstoffs aufweist. Bei dem Fluoreszenzfarbstoff kann es sich beispielsweise um Indocyaningrün handeln. Ferner umfasst die weitere Beleuchtungskomponente 20 einen weiteren Lichtleiter 30. Der Lichtleiter 30 ist auf das Beleuchtungsspektrum 28 der weiteren Lichtquelle 22 abgestimmt. Der weitere Lichtleiter 30 ist mit der weiteren Lichtquelle 22 verbunden. Bei dem weiteren Lichtleiter 30 kann es sich beispielsweise um ein Bündel von Lichtleitfasern handeln.
Ferner umfasst das Bildgebungssystem als eine weitere zweite Systemkomponente eine weitere Optikkomponente 32. Die weitere Optikkomponente 32 ist im vorliegenden Fall als eine weitere Endoskopoptik ausgebildet. Die weitere Optikkomponente 32 umfasst wenigstens ein Objektiv. Ferner umfasst die weitere Optikkomponente 32 einen Filter 40, welcher auf das Absorptionsspektrum 36 bzw. Emissionsspektren 38 des verwendeten Fluoreszenzfarbstoffs abgestimmt ist. Der Filter 40 ist im vorliegenden Fall als ein Kantenfilter ausgebildet, dessen Filterkante 34 mittig zwischen dem Absorptionsspektrum 36 und dem Emissionsspektrum 38 des Fluoreszenzfarbstoffs liegt. Fig. 3 zeigt die Filterkante 34 des Filters. Derart blockiert der Filter 40 Licht, welches beispielsweise von der weiteren Beleuchtungskomponente 20 stammt. Der Filter 40 ist jedoch für Fluoreszenzlicht des Fluoreszenzfarbstoffs durchlässig. Auch ist der Filter zumindest teilweise für das Beleuchtungsspektrum 24 der Beleuchtungskomponente durchlässig (vgl. Fig. 2).
Das Bildgebungssystem umfasst ein weiteres Endoskop 42. Die weitere Optikkomponente 32 ist in das weitere Endoskop 42 integriert. Ferner ist die weitere Beleuchtungskomponente 20 mit dem weiteren Endoskop 42 verbindbar oder verbunden. Anstelle eines weiteren Endoskops könnte das Bildgebungssystem jedoch auch über ein weiteres Exoskop und/oder Mikroskop verfügen.
Die weitere Beleuchtungskomponente 20 und die weitere Optikkomponente 32 sind zu einer spezifischen Funktionsweise eingerichtet. Im vorliegenden Fall sind die weitere Beleuchtungskomponente 20 und die weitere Optikkomponente 32 zu einer Fluoreszenz- bildgebung eingerichtet. Ferner weist das Bildgebungssystem wenigstens eine Kamera 96 auf. Die Kamera 96 ist als eine Multispektral- und/oder Hyperspektralkamera ausgebildet. Die Kamera 96 ist proximal an dem Endoskop 18 bzw. dem weiteren Endoskop 42 angeordnet oder anordenbar. Die Kamera 96 weist ein Kameragehäuse 168 auf. In dem Kameragehäuse 168 sind weitere Komponenten der Kamera 96 angeordnet.
Fig. 4 zeigt einen Aufbau der Kamera 96 in einer schematischen Darstellung. Die Kamera 96 weist wenigstens ein Eingangsobjektiv 170 auf. Das Eingangsobjektiv 170 ist in dem Kameragehäuse 168 angeordnet.
Die Kamera 96 weist ein Spektrometer 172 auf. Das Spektrometer 172 ist zu einer Ansteuerung mit dem Steuergerät 102 verbunden. Das Spektrometer 172 ist in dem Kameragehäuse 168 angeordnet. Das Spektrometer 172 ist lichtstromaufwärts hinter dem Eingangsobjektiv 170 angeordnet.
Das Spektrometer 172 weist wenigstens eine Blende 174 auf. Das Eingangsobjektiv 170 fokussiert 170 die Abbildung auf die Blende 174. Die Blende 174 ist in einer Bildebene des von dem Eingangsobjektiv 170 erzeugten Bildes angeordnet. Ein Abstand des Eingangsobjektivs 170 und der Blende 174 entspricht zumindest im Wesentlichen der Bildweite des Eingangsobjektivs 170. Die Blende 174 liegt in der Bildebene. Die Blende 174 ist dazu eingerichtet, einen Bereich des von dem Eingangsobjektiv 170 erzeugten Bildes zu selektieren. Dazu weist die Blende 174 eine Öffnung auf. Die Öffnung weist die Form eines Schlitzes auf. Eine Haupterstreckungsrichtung der Öffnung definiert eine erste Richtung. Diese erste Richtung ist zumindest im Wesentlichen parallel zur Bildebene des von dem Eingangsobjektiv 170 erzeugten Bildes. Die Blende 174 ist dazu eingerichtet, einen Streifen des Bildes zu selektieren, welcher einer Breite von wenigstens 15 pm und/oder von höchstens 30 pm aufweist.
Das Spektrometer 172 weist eine interne Optik 176 auf. Die interne Optik 176 ist lichtstromaufwärts hinter der Blende 174 angeordnet. Die interne Optik 176 weist wenigstens eine interne Linse 178 auf. Diese interne Linse 178 ist lichtstromaufwärts hinter der Blende 174 angeordnet. Ein Abstand der internen Linse 178 zu der Blende 174 entspricht der Brennweite der internen Linse 178. Derart bildet die interne Linse 178 die Blende 174 ins Unendliche ab. Ferner weist das Spektrometer 172 wenigstens ein dispersives Element 180 auf. Das dispersive Element 180 ist lichtstromaufwärts hinter der internen Linse 178 angeordnet. Das dispersive Element 180 ist zu einer wellenlängenabhängigen Auffächerung von Licht eingerichtet. Im vorliegenden Fall ist das dispersive Element 180 dazu eingerichtet, dieses Licht in einer zweiten Richtung aufzufächern. Die zweite Richtung ist zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckung der Öffnung der Blende. Beispielsweise kann es sich bei dem dispersiven Element um ein Prisma handeln. Im vorliegenden Fall ist das dispersives Element 180 ein optisches Gitter, insbesondere als ein Blaze-Gitter ausgebildet.
Die interne Optik 176 weist wenigstens eine weitere interne Linse 182 auf. Die weitere interne Linse 182 ist lichtstromaufwärts hinter dem dispersiven Element 180 angeordnet. Derart ist das dispersive Element 180 zwischen internen Linse 178 und der weiteren internen Linse 182 angeordnet. In anderen Worten ist das dispersive Element 180 innerhalb der internen Optik 176 angeordnet. Ein Abstand der weiteren internen Linse 182 zu dem dispersiven Element 180 entspricht der Brennweite der weiteren internen Linse 182. Die weitere interne Linse 182 ist dazu eingerichtet, das von dem dispersive Element 180 aufgefächerte Licht scharf abzubilden.
Das Spektrometer 172 weist einen Kamerasensor 184 auf. Der Kamerasensor 184 ist mit der Steuereinrichtung 102 verbunden. Der Kamerasensor 184 ist lichtstromaufwärts hinter der weiteren internen Linse 182 angeordnet. In anderen Worten ist die weitere interne Linse 182 zwischen dem dispersiven Element 180 und dem Kamerasensor 184 angeordnet. Der Kamerasensor 184 ist ein monochromer Sensor. Ein solcher monochromer Sensor weist lediglich eine einzige Spektralempfindlichkeit auf. Bei dem Kamerasensor 184 handelt es sich um einen zweidimensionalen CMOS-Digitalkamerasensor. Alternativ könnte es sich um einen CCD-Digitalkamerasensor handeln.
Die Kamera 96 weist eine Verstelleinrichtung 186 auf. Die Verstelleinrichtung 186 ist zu einer Steuerung mit der Steuereinrichtung 102 verbunden. Die Verstelleinrichtung 186 ist in dem Kameragehäuse 168 angeordnet. Die Verstelleinrichtung 186 ist dazu eingerichtet, wenigstens die Blende 174 relativ zu dem Eingangsobjektiv 170 zu verstellen. Im vorliegenden Fall wird das gesamte Spektrometer 172 relativ zu dem Eingangsobjektiv 170 verstellt. Die Verstelleinrichtung 186 weist wenigstens ein Lager auf. Das Lager ist zu einer beweglichen Lagerung des Spektrometers relativ zu dem Eingangsobjektiv einge- richtet. Im vorliegenden Fall ist das Lager als ein Linearlager ausgebildet. Beispielsweise kann das Lager Führungsschienen umfassen, welche sich entlang der zweiten Richtung erstreckend angeordnet sind. Die Verstelleinrichtung 186 weist ferner einen Verstellaktor zum Antrieb auf. Der Verstellaktor Ist im vorliegenden Fall als ein Linearaktor ausgebildet. Um beisspielsweise ein gleichmäßiges Verstellen zu erzielen könnte der Verstellaktor als ein Piezoaktor ausgebildet sein.
Durch das Verstellen der Blende relativ zu dem Eingangsobjektiv können für verschiedene Bildausschnitte des zu untersuchenden Untersuchungsgebiets Spektren aufgezeichnet werden. Durch Verschieben kann somit das gesamte Untersuchungsgebiet spektral abgetastet werden, wodurch sich ein Abbild inklusive spektraler Informationen erzeugen lässt.
Ferner weist das Bildgebungssystem eine Ausgabeeinheit 44 auf. Im vorliegenden Fall umfasst die Ausgabeeinheit 44 wenigstens ein Ausgabeelement 46. Das Ausgabeelement 46 ist ein optisches Ausgabeelement. Das Ausgabeelement 46 ist als ein Bildschirm ausgebildet. Alternativ kann als Ausgabeelement auch ein mobiles Endgerät verwendet werden, wie beispielsweise ein Tablet, ein Smartphone oder dergleichen. Die Ausgabeeinheit 44 ist dazu eingerichtet Informationen des Bildgebungssystems auszugeben. Beispielsweise sind auf dem Ausgabeelement 46 mit dem Bildgebungssystem aufgenommene Bilder anzeigbar.
Ferner umfasst das Bildgebungssystem wenigstens eine Eingabeeinheit 48. Bei der Eingabeeinheit 48 kann es sich beispielsweise um eine Tastatur handeln. Im vorliegenden Fall handelte es sich jedoch um einen Touchscreen, welcher ebenfalls Teil des Bildschirms der Anzeigeeinheit 44 ist.
Das Bildgebungssystem umfasst eine Steuereinrichtung 50. Die Steuereinrichtung 50 ist zu einer Steuerung weiterer Komponenten des Bildgebungssystems eingerichtet und mit diesen verbunden. Die Steuereinrichtung 50 umfasst einen Speicher. In dem Speicher ist ein Betriebsprogramm hinterlegt. Ferner weist die Steuereinrichtung einen Prozessor auf. Das Betriebsprogramm ist von dem Prozessor ausführbar.
Fig. 5 zeigt einen schematischen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens zum Testen und/oder Kalibrieren des Bildgebungssystems. Das Verfahren ist Teile des Betriebsprogramms. Das Verfahren umfasst wenigstens einen Verfahrensschritt 60. In dem Verfahrensschritt 60 wählt gibt ein Benutzer eine vorgesehene Funktionsweise des Bildgebungssystems ein. Dazu verwendet der Benutzer die Eingabeeinheit 48. Beispielsweise wählt er als vorgesehene Funktionsweise die Weißlichtbildgebung.
Das Verfahren umfasst einen weiteren Verfahrensschritt 62. In dem weiteren Verfahrensschritt 62 wählt der Benutzer Systemkomponenten aus und verbindet diese miteinander, so dass sich diese in einer festen Konfiguration befinden. Beispielsweise könnte dem Benutzer auf der Ausgabeeinheit, die für die zuvor gewählte vorgesehene Funktionsweise eingerichteten Systemkomponenten vorgeschlagen werden.
Das Verfahren umfasst einen Messschritt 64. In dem Messschritt 64 wird mittels der miteinander gekoppelten Systemkomponenten und eines Spektrometers 172 wenigstens ein Testspektrum 58 eines vorgesehenen Testobjekts 56 aufgenommen. Das Testobjekt 56 ist im vorliegenden Fall ein Blatt Papier. Dazu muss jedoch nicht ein Bild des Testobjekts 56 mittels der Kamera 96 erzeugt bzw. ausgewertet werden, sondern es genügt die Aufnahme einer einzigen Zeile oder Pixels eines Bildes des Testobjekts 56 mittels des Spektrometers 172.
Das Verfahren umfasst wenigstens einen Vergleichsschritt 66. In dem Vergleichsschritt 66 wird das Testspektrum 58 mit wenigstens einem für die zuvor ausgewählte vorgesehene Funktionsweise der Bildgebungsvorrichtung charakteristischen Vergleichsspektrum 54 abgeglichen. In Fig. 6 ist ein beispielhaftes Diagramm eines solchen Testspektrums 58 und eines solchen Vergleichsspektrums 54 dargestellt. Bei einer Übereinstimmung des Testspektrums 58 mit dem Vergleichsspektrum 54 wird das Bildgebungssystem für eine weitere Benutzung freigegeben. Im vorliegenden Fall lässt sich in Fig. 6 eine Abweichung des Testspektrums 58 von dem Vergleichsspektrum 54 erkennen. Konkret kann eine Flanke erkannt werden, welche dem Filter zugeordnet werden kann, welcher eigentlich zu einer Fluoreszenzbildgebung eingerichtet ist. Somit kann gefolgert werden, dass wenigstens nicht die richtige Optikkomponente für die vorgesehen Funktionsweise verwendet wurde. Der Vergleichsschritt 66 wird gleichzeitig mit einem Weißabgleichschritt 68, in welchem ein Weißabgleich des Bildgebungssystem erfolgt, durchgeführt.
Weicht das Spektrum von dem Vergleichsspektrum ab, wird der Benutzer vor einer anschließenden Benutzung des Bildgebungssystems darauf hingewiesen. Dazu wird eine entsprechende Warnung auf der Anzeigeeinheit 44 ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich wird das Bildgebungssystem für eine anschließende Benutzung gesperrt. Dazu kann beispielsweise die Beleuchtungsquelle deaktiviert werden. Ferner wird dem Benutzer vorgeschlagen. welche der Systemkomponenten er auszutauschen hat, um die vorgesehene Konfiguration zu erlangen. Im vorliegenden Fall wird dem Benutzer vorgeschlagen, die Optiksystemkomponente 32 auszutauschen, da diese über einen Filter 40 verfügt, welcher nicht für die vorgesehen Funktionsweise geeignet ist.
Beleuchtungskomponente 48 Eingabeeinheit
Lichtquelle 50 Steuereinrichtung
Lichtleiter 54 Vergleichsspektrums
Optikkomponente 56 Testobjekts
Endoskop 58 Testspektrums
Beleuchtungskomponente 60 Verfahrensschritt weitere Lichtquelle 62 Verfahrensschritt
Lichtquellenspektrum 64 Messschritt
Lichtquellenspektrum 66 Vergleichsschritt
Absorptionsmaxima 68 Weißabgleichschritt
Lichtleiter 96 Kamera weitere Optikkomponente 170 Eingangsobjektiv
Filterkante 172 Spektrometer
Absorptionsspektrum 174 Blende
Emissionsspektren 176 interne Optik
Filter 178 Interne Linse weiteres Endoskop 180 Dispersives Element
Ausgabeeinheit 182 Weitere interne Linse
Ausgabeelement 184 Kamerasensor

Claims

Ansprüche Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten und zwar wenigstens eine Optikkomponente (16) und wenigstens eine Beleuchtungskomponente (10), welche in einer für eine Funktionsweise vorgesehenen Konfiguration zur Zusammenstellung eines modularen medizinischen Bildgebungssystems eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Messschritt (64) mittels der miteinander gekoppelten Systemkomponenten und eines Spektrometers (172) wenigstens ein Testspektrum (58) eines vorgegebenen Testobjekts (56) aufgenommen wird und in wenigstens einem Vergleichsschritt (66) das aufgenommene Testspektrum (58) mit wenigstens einem für eine vorgesehene Funktionsweise charakteristischen Vergleichsspektrum (54) abgeglichen wird, wobei bei einer Übereinstimmung des Testspektrums (58) mit dem Vergleichsspektrum (54) das Bildgebungssystem für eine weitere Benutzung freigegeben wird oder bei einer Abweichung des Testspektrums (58) von dem Vergleichsspektrum (54) ein Benutzer vor einer anschließenden Benutzung des Bildgebungssystems darauf hingewiesen oder das Bildgebungssystem für eine anschließende Benutzung gesperrt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Bildgebungssystem weitere Systemkomponenten umfasst, und zwar wenigstens eine weitere Optikkomponente (32), welche von der Optikkomponente (16) verschieden ausgebildet ist, und/oder eine weitere Beleuchtungskomponente (20), welche von der Beleuchtungskomponente (10) verschieden ausgebildet ist, welche anstelle der Optikkomponente (16) und/oder der Beleuchtungskomponente (10) mit dem Spektrometer (172) kombinierbar sind/ist, wobei eine von der vorgesehenen Konfiguration abweichenden Konfiguration der Systemkomponenten in dem Vergleichsschritt (66) erkannt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem Benutzer bei einer erkannten Abweichung der Konfigurationen der Systemkomponenten von der vorgesehenen Konfiguration dem Benutzer vorschlagen wird, welche der Systemkomponenten auszutauschen sind, um die vorgesehene Konfiguration zu erlangen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine vorgesehene Konfiguration der Systemkomponenten zu einer Weißlicht-Bildgebung, Multispektral- und/oder Hyperspektral-Bildgebung eingerichtet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine vorgesehene Konfiguration der Systemkomponenten zu einer Fluoreszenzbildgebung eingerichtet ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Spektrometer (172) eine Multi- und/oder Hyperspektralkamera (96), verwendet wird, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens ein multi- und/oder hyperspektrales Bild aufzunehmen.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Testspektrum (56) dem multi- und/oder hyperspektralen Bild entnommen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichsschritt zeitgleich mit einem Weißabgleich des Bildge- bungssystems durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare medizinische Bildgebungssystem zumindest ein Endoskop (10, 42), ein Exoskop und/oder ein Mikroskop umfasst. - 17 - Modulares medizinisches Bildgebungssystem mit wenigstens einem Steuergerät (102), in welchem wenigstens ein Betriebsprogramm hinterlegt und/oder ausführbar ist, welches zumindest das Verfahren zur spektralen Überprüfung von Systemkomponenten des modularen medizinischen Bildgebungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
EP21831003.5A 2020-12-09 2021-12-07 Verfahren zur spektralen überprüfung von systemkomponenten eines modularen medizinischen bildgebungssystems Pending EP4260556A2 (de)

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