EP4384857A1 - Medizinische bildgebungsvorrichtung, insbesondere endoskop oder exoskop - Google Patents

Medizinische bildgebungsvorrichtung, insbesondere endoskop oder exoskop

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Publication number
EP4384857A1
EP4384857A1 EP22765434.0A EP22765434A EP4384857A1 EP 4384857 A1 EP4384857 A1 EP 4384857A1 EP 22765434 A EP22765434 A EP 22765434A EP 4384857 A1 EP4384857 A1 EP 4384857A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
image
optical path
image sensor
medical imaging
Prior art date
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Pending
Application number
EP22765434.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hannes Köhler
Annekatrin PFAHL
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
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Storz SE and Co KG filed Critical Karl Storz SE and Co KG
Publication of EP4384857A1 publication Critical patent/EP4384857A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2453—Optical details of the proximal end
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00193—Optical arrangements adapted for stereoscopic vision
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00186—Optical arrangements with imaging filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/007—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light
    • G02B26/008—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light in the form of devices for effecting sequential colour changes, e.g. colour wheels
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/006—Filter holders

Definitions

  • Medical imaging device in particular endoscope or exoscope
  • the invention relates to a medical imaging device, in particular an endoscope or an exoscope with a light source with a light spectrum, an optic with at least a first optical path and a first image sensor with a first sensor filter and at least a second optical path with a second image sensor a second sensor filter, wherein the respective optical path extends between a viewing area and the respective image sensor, so that the first image sensor records a first image of the viewing area by means of the first optical path and the second image sensor records a second image of the viewing area by means of the second optical path, wherein the light source is set up to illuminate the observation area with a light spectrum and a first filter with a first filter spectrum is assigned to the first optical path and/or a second filter with a second filter spectrum is assigned to the second optical path et is, so that physiological parameters of the viewing area depending on the light spectrum and further image information of the viewing area can be determined, in particular in real time, by means of a respective filtered image information of the first image and/or the second image.
  • endoscopes with two image recording paths in particular so-called stereo endoscopes or stereo exoscopes, are known as medical imaging devices, which record a spatial image of a viewing area based on stereoscopic viewing, for example, with a first optical path and a second optical path or can display.
  • endoscopes or endoscope systems which can record and display physiological parameters of a viewing area by means of a corresponding illumination in certain light spectra and a corresponding evaluation by means of an image sensor or several image sensors.
  • multispectral endoscopes by means of which an illumination of the observation area with defined light spectra and a corresponding evaluation of the correspondingly reflected light spectra allow conclusions to be drawn about, for example, oxygen saturation or a fat content, a hemoglobin content or another parameter within the observation area.
  • an oxygen content of the observed tissue can be determined and/or monitored directly with such a multispectral imaging endoscope during a surgical intervention.
  • Known medical imaging devices have the disadvantage that a determination of physiological parameters is not parallel to, for example, a display of a real image of the viewing area can take place or if these actions are carried out in parallel, a restriction in the temporal, spatial and/or spectral resolution must be accepted.
  • the object of the invention is to improve the prior art.
  • a medical imaging device in particular an endoscope or an exoscope with a light source with a light spectrum, optics with at least a first optical path and a first image sensor with a first sensor filter and at least a second optical path with a second Image sensor with a second sensor filter, the respective optical path extending between a viewing area and the respective image sensor, so that the first image sensor uses the first optical path to take a first image of the viewing area and the second image sensor uses the second optical path to take a second image of the viewing area , wherein the light source is set up to illuminate the viewing area with a light spectrum and a first filter with a first filter spectrum is assigned to the first optical path and/or a second filter with a second filter spectrum z is arranged so that physiological parameters of the viewing area can be determined as a function of the light spectrum, in particular in real time, by means of a respective filtered image information of the first image and/or the second image, the first filter being positioned in the first optical path and/or by
  • the configuration of a medical imaging device according to the invention makes it possible in particular to obtain corresponding information in parallel, in particular in real time next to one another.
  • the corresponding information is generated and made available, for example, in such a way that an operator experiences a simultaneous display of the corresponding information.
  • Real time describes the execution of technical or electronic processes in such a way that reliable processing, display and/or presentation of the processes takes place within a specified time.
  • real time is also used in such a way that For example, for an operator the impression of the simultaneity of events, for example the perception of a "real-time” display, arises according to the real time impression of the operator. For example, a display takes place in parallel with a frame rate of more than 24 frames per second or one higher frame rate, so that an operator can no longer distinguish between individual frames.
  • a medical imaging device designed in this way combines, for example, an endoscope or an exoscope, a dual-image endoscope or a stereoscopic endoscope or a stereoscopic exoscope or another dual or stereoscopic medical imaging device with the ability, with few components and a comparatively simple structure an evaluation of the viewing area with regard to physiological parameters depending on the filter selected and placed in the respective optical path.
  • a spectral evaluation can then be carried out from difference information between the first optical path and the second optical path or by means of combined information from the first optical path and the second optical path, depending on the configuration of the respective filter, so that in addition to a dual image or also in addition to a dual image, the determination of physiological parameters of the viewing area is made possible by means of the existing imaging technology.
  • differential information from the first optical path and the second optical path can also be formed by means of the first image sensor and by means of the second image sensor, so that spectral components filtered out by a different filter in the respective other optical path, for example from the then each other optical way can be read out and used.
  • a "medical imaging device” can be any technical and/or electronic device that is suitable for recording, further processing and/or forwarding an image of a viewing area in a medical environment and for example displaying it on a screen.
  • a medical imaging device an endoscope, a dual endoscope, a stereo endoscope, an exoscope or a stereo exoscope.
  • Such an “endoscope” is a mostly narrow and elongate imaging device, which is suitable for inserting it into a cavity or through a mostly small opening and to take an image of a viewing area within the cavity and/or the area behind the small opening, in the case of a "stereo endoscope" by means of two cameras or two image sensors.
  • An “exoscope” is a comparable device which, for example, external medical interventions en is used for imaging, i.e. in a so-called open surgical intervention.
  • the "stereo" property of the respective endoscope or exoscope describes the ability to record a stereoscopic image of the viewing area using two optical paths and/or two optics.
  • a corresponding dual endoscope or dual exoscope is able to record two separate images , without for example, a stereoscopic reconstruction takes place.
  • a respective “endoscope” in the actual sense, as described above, can also be integrated within an endoscope system with additional devices, such as a cable guide, additional sensors and/or a display device for displaying image information on an external monitor
  • additional devices such as a cable guide, additional sensors and/or a display device for displaying image information on an external monitor
  • endoscope and endoscope systems are often blurred and sometimes used synonymously.
  • a "light source” is, for example, an LED, an incandescent lamp or another light-emitting device. Furthermore, such a light source can also be realized in that a light generated by means of an LED or another light-generating device is transmitted by means of a light guide, for example, for example a glass fiber or a glass fiber bundle, is directed or directed to a corresponding location in the observation area.
  • a light guide for example, for example a glass fiber or a glass fiber bundle
  • a "light spectrum” describes the wavelength range and/or an intensity distribution over different wavelengths in which the respective light source emits light. Such a light spectrum can be displayed graphically in the form of a diagram of the illumination intensity over a respective wavelength, for example.
  • Optics describes the entirety of all components that direct light and/or image information or an image along the optical path. For example, such optics include lenses, cover plates, protective plates or filters.
  • An “optical path” is in particular the path through which light of a corresponding image travels from the observation area via a respective optics to, for example, a respective image sensor.
  • Such an optical path is defined, for example, with an optical axis or as a geometric course.
  • An "image sensor” is, for example, an electronic chip or another similar device by means of which light and/or a corresponding image running along the optical path and the respective optics can be recorded and converted into electronic signals.
  • an image sensor a CCD chip or a comparable electronic component.
  • a "sensor filter” describes a filter usually assigned to a respective image sensor or a corresponding filter device, which is suitable for filtering the light incident on the image sensor beforehand for recording by the image sensor.
  • the image sensor includes a sensor filter, which corresponding color values are assigned Parts of the image sensor are each supplied with pre-filtered light corresponding to the color.
  • a typical image sensor can, for example, have an RGB filter in front of corresponding sensor parts for, for example, individual Have pixels, so that a respective pixel primarily only the respective information on R (red), G (green) and B (blue) is supplied.
  • each so-called pixel of the image sensor has at least three sub-pixels, to which the R, G, B information is supplied with a corresponding filter, so that the pixel formed from the sub-pixels enables differentiated color representation.
  • image sensors with a so-called Bayer filter are also known in this context.
  • a "viewing area” describes the area, the volume or the area which is viewed using the medical imaging device and from which a corresponding image is to be generated.
  • a viewing area is, for example, an organ, a bone, a Portion of a human or animal body or another area of interest for related consideration.
  • a “filter” is an optical component and can therefore be part of the optics referred to.
  • a filter works in particular in such a way that certain wavelength ranges of a complete light spectrum are damped or reduced or allowed to pass through or are also completely prevented from further progressing along the optical path
  • such a filter has a corresponding "filter spectrum” which, analogous to a light spectrum, describes the respective intensity of the wavelengths of the filter that are passed or retained.
  • a transmission filter spectrum is spoken of, which shows the transmitted intensity component in the respective light spectrum, as well as a degree of retention, which indicates which part is not allowed to pass through the filter.
  • gradient filters are known, for example, which have a continuously variable filter effect over a filter area.
  • so-called cut-off filters are known, which hold back or let through spectral ranges that are separated from one another relatively sharply.
  • Friltered image information is image information that has passed through the respective filter and has thus been cleaned or reduced by the wavelength components specified according to the respective filter spectrum.
  • physiological parameters of the viewing area are, for example, oxygen concentrations, fat content, blood flow values, hemoglobin concentrations or also a water content in, for example, an organ under consideration and/or the tissue of the respective organ in the viewing area.
  • physiological parameters can be determined, for example, using corresponding light spectra, in that an absorbance for a wavelength or a corresponding wavelength range or several absorbances for one wavelength or for several wavelength ranges of a light spectrum is analyzed and a corresponding physiological parameter is inferred
  • Corresponding wavelength ranges for determining different physiological parameters can be the same, overlapping or different or can be used in different combinations.
  • a “filter positioning device” is a technical device which is suitable for moving the first filter, the second filter or a respective filter between a position lying outside the optical path and a position lying within the optical path.
  • a filter positioning device is a device, an arrangement with a linear guide or another technical device, wherein the filter positioning device can position the respective filter in the respective optical path in such a way that the effect of the respective filter occurs in the optical path, i.e. the light running through the optical path is filtered accordingly This effect does not occur outside of the optical path because, for example, the respective filter is not physically arranged in a propagation path of the light.
  • a third filter, a fourth filter and/or a further filter is or are assigned to the first optical path and/or the second optical path, with the third filter by means of a third filter positioning device, the fourth filter by means of a fourth filter positioning device and/or the further filter by means of a further filter positioning device can be introduced into the first optical path and/or into the second optical path.
  • the first filter, the second filter, the third filter, the fourth filter and/or the further filter have different filter spectra from one another.
  • "Different" filter spectra are in particular those filter spectra by means of which different spectral ranges of the light penetrating the respective filter are filtered out or blocked.
  • the first filter has properties which filter out light with a wavelength of 680 nm
  • the second filter does Properties that filter out light with a wavelength of 730 nm
  • other wavelengths or wavelength ranges can of course also fulfill this example.
  • the first filter, the second filter, the third filter, the fourth filter and/or the further filter are grouped, in particular in a group of two filters assigned to one another, so that filters assigned to one another in the group are can be introduced together in the first optical path and in the second optical path.
  • a "group” of filters is a combination of interacting filters in the first optical path and in the second optical path, which is suitable for determining correspondingly desired physiological parameters by means of a difference in the filter spectra or filter spectra that differ from one another.
  • “Together insertable” such filters of a group are such that respective filters assigned to each other in the group are inserted together in the first optical path and the second optical path or are arranged in an alternative state outside of the respective optical path.
  • the first filter, the second filter, the third filter, the fourth filter and/or the further filter are grouped together in an operating group, in particular in a respective operating group of two filters assigned to one another, so that a first operating mode , A second operating mode, a third operating mode and/or a further operating mode can be selected by an operator by means of an input, with a group of respective filters for different operating modes, for example a group from the first filter and the second filter an oxygen saturation
  • Operating mode a group of the third filter and the fourth filter, a water content operating mode and/or a group of two further filters, a hemoglobin content operating mode, can be selected.
  • An "operational group” may be a group of filters associated with a particular "operational mode".
  • Such an "operating mode” describes a mode that can be selected by an operator, for example, which can be preselected, for example, with a switch on a medical imaging device and thus selected, so that filters belonging to the operating mode or filter pairs belonging to the operating mode of a group can then be placed in the respective optical ways are introduced.
  • the filter positioning device associated with a respective filter that is assigned to one another is assigned to a filter positioning system and is operatively connected to it, so that the respective group or operating group consists of, in particular, two filters that are assigned to one another by means of the filter positioning system can be introduced into the first optical path and into the second optical path.
  • a "filter positioning system” describes, for example, a mechanical compilation of different positioning devices, so that alone just by the mechanical coupling only a joint introduction of mutually associated filters in the respective optical path is made possible.
  • a filter positioning system is a common frame for two or more different filters or a system in which corresponding filter positioning devices are coordinated and synchronized by means of an electronic or electrical coupling.
  • continuous imaging can also be carried out in such a way that a group and/or an operating group is selected and an evaluation with regard to the physiological parameters is carried out together with the recording and/or parallel to the recording of the image information.
  • Continuous imaging describes in particular the process of not switching to other filters, other groups or other operating groups, but instead continuously reading out the image information in a specified group or a specified operating group and thus quasi “parallel" to both physiological parameters and image information, for example an RGB image in the visible range, are recorded.
  • the respective filter or filters can be introduced into the respective optical path by means of pushing in, by means of pivoting in and/or by means of turning.
  • sliding in describes a linear or essentially linear guiding of the respective filter or a respective group or operating group of filters, this insertion taking place in particular at an angle of, for example, 90° to the respective optical path.
  • a "pivoting" describes a rotational movement of a respective filter or a group or operating group of respective filters, this rotation taking place around a reference axis at a right angle or at an angle / 0° in relation to the optical axis of the filter.
  • the respective filter positioning device or the respective filter positioning system has or have a drive, so that By means of the respective drive, the respective filter or the respective filters assigned to one another can be introduced into the first optical path and/or into the second optical path, with the drive in particular comprising a stepping motor, a geared motor, a lifting magnet, a pivoting magnet and/or a has a manually operated drive.
  • a "drive” describes a technical device used to move, shift or otherwise influence the filter positioning device or the filter positioning system Force or torque.
  • a “stepping motor” is, for example, a synchronous motor in which the rotor can be rotated by a small angle, namely a so-called “step” or a corresponding multiple of such a step, by a controlled, for example stepwise rotating, electromagnetic field of corresponding stator coils.
  • Corresponding stepper motors are known both as rotary motors and as linear motors.
  • such a stepping motor is a reluctance stepping motor, a permanent magnet stepping motor, a hybrid stepping motor or a Lavet stepping motor.
  • a "geared motor” is a motor, for example an electric motor or a magnetic motor, which a has additional gear for translating a speed and / or torque.
  • a "lifting magnet” is a magnetic drive in which a linear movement is triggered by means of magnetic forces, i.e. electromagnetically excited.
  • a “pivoting magnet” is a drive in which a rotation is triggered by means of magnetic forces.
  • a “manually operable drive” describes a slide, a switch or a lever mechanism, by means of which corresponding filters or corresponding filter groups can be introduced into the respective optical paths or removed from them again.
  • Such a manually operable drive can also include corresponding gears, translations or other additional devices, for example a lever mechanism or a gear mechanism.
  • the first filter, the second filter, the third filter, the fourth filter and/or the further filter is an edge filter or a band filter.
  • An “edge filter” has two spectral ranges that are sharply separated from one another, in which the edge filter transmits, i.e. is permeable, or absorbs, i.e. is impermeable implemented as a low-pass filter, i.e. as an edge filter with a transmission below a certain wavelength.
  • a “band filter” is a corresponding filter which comprises a plurality of edge filters, ie for example a so-called “band” of spectral components between a lower wavelength and an upper wavelength transmits or absorbs. Depending on whether such a filter transmits or blocks a wavelength range, one speaks of "bandpass" or "bandstop". A separation is thus carried out at the lower wavelength and at the upper wavelength in each case with a respective cut-off filter.
  • the first filter, the second filter, the third filter, the fourth filter and/or the further filter has a respective filter spectrum in such a way that by means of the different filter spectra of the respective filters by means of two filters assigned to one another in the first optical path and in the second optical path by parallel evaluation of the first image and the second image Determination of a color image of the observation area and determination of additional image information or multiple additional image information of the physiological parameters is made possible together.
  • a "color image” is, for example, an image that is visible to the viewer in real colors or made visible on a monitor, for example, which depicts a colored reality in the viewing area as precisely as possible.
  • the light source is a white light source such that the light source illuminates the viewing area with white light.
  • White light which is also called “polychromatic light” describes light that consists of a mixture of different colors, i.e. a mixture of different spectral components. Such light is therefore also described as spectrally broadband.
  • Such white light can also be white, for example Light in the sense of daylight or light that appears white from a typical "white” illumination source, but also any other mixture of light wavelengths. For example, such white light can also have wavelengths in superimposed form that are suitable for determining physiological parameters.
  • the optics have a beam splitter, with the beam splitter being used to split incident light for an image of the viewing area into light components for the first image and light components for the second image. so that the first image can be fed to the first image sensor via the first optical path and the second image to the second image sensor via the second optical path, the beam splitter having in particular a prism, a semi-transparent mirror or two semi-transparent mirrors and/or a mirror.
  • a "beam splitter” is an optical component that separates a single light beam or a bundle of individual light beams into two partial beams or two partial bundles. This property allows a beam splitter to be used to split a light beam onto two image sensors, for example
  • the beam splitter is implemented, for example, as a prism or by means of semi-transparent or full mirrors.
  • Shape of a geometric prism which through its Geometry and corresponding refractive properties of its material bring about different optical effects.
  • light can be separated into different spectral ranges or also deflected by means of a prism.
  • Prisms for splitting light into different directions of polarization are also known.
  • a “mirror” is an optical device that has a surface that reflects incoming light completely or partially.
  • a “semi-transparent mirror” is a mirror in which the first parts of a light beam are transmitted and other parts of the light beam are reflected.
  • Such so-called semi-transparent mirrors are known in different degrees of reflection, ie in a different proportion of transmitted to reflected light.
  • reflected components can be deflected out of the optical path and, for example, directed to a separate image sensor and transmitted components can continue with the optical path to one in the optical path Image sensor are routed.
  • first optical path and the second optical path are arranged spatially offset from one another, so that the first image sensor uses the first optical path to produce a first image of the viewing area and the second image sensor uses the second optical path from a second image
  • a so-called dual image can be recorded from the viewing area, in which different viewing angles and/or different viewing axes are used in the first image and in the second image to generate the respective image.
  • spatialally offset describes two optical paths arranged next to one another, so that a respective image can be recorded from two perspectives. Furthermore, a parallel or skewed arrangement of corresponding optical axes along the optical paths can also be set up and used so that a so-called stereoscopic image can be recorded. This is utilized in an embodiment of the invention described below. Such a stereoscopic image mimics the spatial view of a living being by recording a respective image from at least two perspectives. From the different information of the respective images from different perspectives, a spatial impression can then be reconstructed or generated. This is also described as "stereoscopic imaging of spatial image information".
  • the first image and the second image are combined to form a dual Assigned image information in a superimposed image, wherein in particular the formation of the dual image information in the superimposed image includes reconstructing a correlation between the first image and the second image based on a respective filtered image information, in particular reconstructing a disparity, wherein the reconstructing in particular based on Image information with wavelength spectra passed through the respective filter, in particular by illuminating the viewing area with white light.
  • Double image information which is also referred to as a dual image, is image information composed of two pieces of image information, which, for example, includes an image of two images from the viewing area taken using different optical paths, without these having to be stereoscopic.
  • a "reconstruction of a correlation” describes the assignment of a corresponding pixel belonging to a pixel in the observation area or a corresponding partial information of the first image and the second image, with which, for example, an offset of the first image to the second image is calculated and used as a correction for the Forming the dual image information is used.
  • forming the dual image information includes stereoscopic forming of spatial image information of the viewing area.
  • a viewer can, for example, perceive spatial conditions record in the viewing area and use to operate the medical imaging device or to support an action with the medical imaging device.
  • spatial image information is the information that allows conclusions to be drawn about, for example, a topography of the viewing area and/or a spatial arrangement of corresponding objects within the viewing area.
  • Spatial image information can be, for example, an image presented as a 3D image, which provides a viewer with detailed information about the topography of the viewing area.
  • spatial information can also arise from the fact that, for example, a viewer is supplied with the respective image information for a respective eye, so that the actual "spatial imaging" is carried out by the viewer, since spatial vision is physiologically suggested to the viewer. This can be done, for example, by means of VR glasses (virtual reality glasses), which are then supplied with "dual image information" in the sense of the above description.
  • VR glasses virtual reality glasses
  • the medical imaging device has an evaluation unit which is used to evaluate the first image and/or the second image with regard to a hemoglobin index, water index, oxygen index and/or an oxygen-infrared index is established such that a hemoglobin content, a water content, a Oxygen concentration and/or the presence of an auxiliary substance, in particular a fluorescent substance, can be determined.
  • Such an “evaluation unit” has, for example, a memory in which a method for evaluating the medical imaging device is stored. Furthermore, the evaluation unit can have a processor or microcontroller, with the processor or the microcontroller carrying out the method for
  • the medical imaging device has a display unit which is set up for the simultaneous, superimposed and/or correlated display of the first image information, the second image information, the dual image information, the stereoscopically formed spatial image information and/or additional image information.
  • Such a “display unit” is, for example, a PC, a minicomputer or a screen with a corresponding processor, which displays both the first image information, the second image information, spatial image information formed therefrom and/or additional image information in the form of, for example, a
  • a hemoglobin content is, for example, superimposed on the other image information as a color image corresponding to each pixel separate devices for the display unit and the
  • Figure la is a schematic representation of a
  • Endoscope system with a beam splitter for two optical paths in a side view
  • Figure 1b is a schematic representation of a
  • endoscope system with a beam splitter for two optical paths and a common filter wheel in a side view
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • Figure 3 is a diagram of the spectral absorption of
  • Figure 4 shows a diagram of the color-dependent
  • 6a/6b each a diagram for a first image sensor and a second image sensor of the endoscope systems of FIG. 1a/1b or FIG. 2 with a respective filter spectrum of a second operating mode applied thereto,
  • Figure 9 shows an arrangement of an exemplary
  • An endoscope system 101 is used to image an object 160 in a viewing area 150 .
  • the endoscope system 101 is an example of a corresponding image recording system of a medical imaging device, for example an endoscope or an exoscope.
  • the endoscope system 101 has a light source 103 for illuminating the viewing area 150 and the object 160 with white light.
  • a lens 105 in an optical path 107 receives incident light from the viewing area 150 and directs it to a half-transparent mirror 170 arranged at an angle of 45° along the optical path 107.
  • the half-transparent mirror 170 directs light incident along the optical path 107 equally divided along an optical path 108 to an image sensor 111 and along an optical path 109 to an image sensor 113.
  • the image sensor 111 and the image sensor 113 are each designed as RGB sensors with a Bayer filter and high sensitivity in the near infrared range.
  • a filter wheel 121 is arranged in the optical path 108 .
  • the filter wheel 121 can be rotated along an axis parallel to the optical path 108 and is arranged in such a way that a filter 131, a filter 132, a filter 133 or a filter 134 can be introduced into the optical path 108 as desired.
  • the filter 131, the filter 132, the filter 133 and the filter 134 are arranged along the same radii on the filter wheel 121.
  • a respective filter can be introduced into the optical path 108 so that along the optical path 108 filtered incident light from the viewing area 150 reaches the image sensor 111.
  • a filter wheel 123 is arranged in the optical path 109, which carries a filter 141, a filter 142, a filter 143 and a filter 144.
  • a respective filter can be introduced into the optical path 109 by means of the filter wheel 123 by means of a rotation about an axis of rotation, which runs parallel to the optical path 109, so that light originating from the viewing area 150 is filtered and impinges on the image sensor 113.
  • the filter 131, the filter 132, the filter 133 as well as the filter 134 of the filter wheel 121 as well as the filter 141, the filter 142, the filter 143 as well as the filter 144 of the filter wheel 123 each have different filter properties, accordingly a respective one filters Filters different wavelength ranges of the light incident from the observation area 150 along the respective optical path and lets through other components, ie other wavelength ranges of the incident light.
  • An alternative configuration of an endoscope system 1101 is also used to image an object 1160 in a viewing area 1150 .
  • the endoscope system 1101 is an example of a corresponding image recording system of a medical imaging device, for example an endoscope or an exoscope.
  • the endoscope system 1101 has a Light source 1103 to illuminate the viewing area
  • a lens 1105 in an optical path 1107 receives incident light from the viewing area 1150 and directs it to a beam splitter 1170.
  • the beam splitter 1170 By means of the beam splitter 1170, light incident along the optical path 1107 is divided equally along an optical path 1108 to an image sensor 1111 and along an optical path 1109 to an image sensor 1113.
  • the image sensor 1111 and the image sensor 1113 are each configured as RGB sensors with a Bayer filter and high sensitivity in the near infrared range.
  • the beam splitter 1170 shown is realized by means of a plurality of prisms.
  • a different arrangement for dividing the incident light can also be used here, for example an arrangement made up of several mirrors, in which case an appropriate mechanical arrangement of the components, for example the filter wheel 1121 in relation to the optical path 1107, can be selected in each case.
  • a common filter wheel 1121 is arranged along the optical paths 1108 and 1109 .
  • the filter wheel 1121 can be rotated along an axis parallel to the optical path 1108 and optical path 1109 and arranged in such a way that a filter 1131 together with a filter 1141, a filter 1132 together with a filter 1142, a filter 1133 together with a filter 1143 or a filter 1134 together with a filter 1144 can be introduced into the optical path 1108 and into the optical path 1109.
  • the filter 1131, the filter 1132, the filter 1133 and the filter 1134 are for this the filter 1131, the filter 1132, the filter 1133 and the filter 1134 along a radius in a position corresponding to the optical path 1108; the filter 1141, the filter 1142, the filter 1143 and the filter 1144 along another radius in a position corresponding arranged along the optical path 1109 on the filter wheel 1121.
  • a respective pair of filters can be introduced into the optical path 1108 and the optical path 1109 together, so that filtered light along the optical path 1108 reaches the image sensor 1111 and along the optical path 1109 incident light from the viewing area 1150 filtered and reaches the image sensor 1113.
  • the filter 1131, the filter 1132, the filter 1133 as well as the filter 1134 as well as the filter 1141, the filter 1142, the filter 1143 as well as the filter 1144 of the filter wheel 1121 each have different filter properties, accordingly each filter filters different wavelength ranges of the light incident from the observation area 1150 along the respective optical path and lets through other components, ie other wavelength ranges of the incident light.
  • each filter filters different wavelength ranges of the light incident from the observation area 1150 along the respective optical path and lets through other components, ie other wavelength ranges of the incident light.
  • An endoscope system 201 is used analogously to the endoscope system 101 for viewing an object 260 in a viewing area 250.
  • the endoscope system 201 has a light source 203, by means of which the viewing area 250 and thus the object 260 are illuminated with white light.
  • a lens 205 and a lens 206 which are arranged side by side, light of the object 260 falls out of the Viewing area 250 along a respective optical path 208 and 209 in the endoscope system 201.
  • Light incident through the lens 205 propagates along an optical path 208 towards an image sensor 211, light incident through the lens 206 along an optical path 209 out to an image sensor 213.
  • the image sensor 211 and the image sensor 213 are each designed as RGB sensors with a Bayer filter and high sensitivity in the near infrared range.
  • a filter wheel 221 is arranged, which carries a filter 231, a filter 232, a filter 233 and a filter 234.
  • the respective filters are arranged in the same radius around an axis of rotation of the filter wheel 221 so that a respective filter can be introduced into the optical path 208 by rotating the filter wheel 221 .
  • Light filtered by the respective filter then falls from the observation area 250 onto the image sensor 211.
  • the axis of rotation of the filter wheel 221 is arranged parallel to the optical path 203, analogously to the previous example.
  • a filter wheel 223 Light incident from the viewing area 250 through the lens 206 in the direction of the image sensor 213 is passed through a filter wheel 223 in a similar manner.
  • the filter wheel 223 carries respective filters 241, 242, 243 and 244, which are arranged along the same radii analogously to the filter wheel 221 such that a respective filter can be introduced into the optical path 209 by rotating the filter wheel 223.
  • the light incident along the optical path 209 is then filtered through a respective filter located in the optical path 209 filtered and only wavelength ranges that pass through the filter hit the image sensor 213.
  • the filters for example the filters 231, 232, 233 and 234, can also be introduced together or separately from one another by pivoting or tilting into the respective optical path.
  • the respective filter wheels 121, 123, 221 and 223 are actuated in such a way that mutually assigned filter pairs on different filter wheels are screwed together into the respective optical paths, i.e. for example a filter 131 and a filter 141 in one first group, a filter 132 and a filter 142 in a second group, and analogously further filters can be controlled together in a respective group and can be introduced into the respective optical paths.
  • Different combinations of the respective filters are also possible here, the list here is only used as an example.
  • a diagram 301 has an abscissa axis 303 and an ordinate axis 305 .
  • the abscissa axis 303 describes a wavelength of light, which is formed between 350 nm and 1000 nm in the diagram 301.
  • the associated ordinate axis 305 describes an absorption coefficient of a specific molecule associated with a wavelength of light, which is qualitatively mapped.
  • the scaling of the ordinate axis is logarithmic.
  • the ordinate axis 305 could represent a range between 0 and 1, but it can also be scaled differently.
  • Diagram 301 shows a wavelength dependency of the absorption coefficient of a molecule 311, a wavelength dependency of the absorption coefficient of a molecule 313, a wavelength dependency of the absorption coefficient of a molecule 315 and a wavelength dependency of the absorption coefficient of a molecule 317.
  • the respective wavelength dependencies of the absorption coefficients can be used to For example, to draw conclusions about the composition of light of corresponding wavelengths reflected back from human tissue.
  • the wavelength dependency of the absorption coefficient 311 can be used to determine the water content in the tissue
  • the wavelength dependency of the absorption coefficient 313 can be used to determine a fat content in the tissue
  • the wavelength dependency of the absorption coefficient 315 can be used to determine the proportion of deoxygenated hemoglobin in the tissue
  • the wavelength dependency of the absorption coefficient 317 can be used to determine the proportion of oxygenated hemoglobin hemoglobin in tissue.
  • a diagram 401 has an abscissa axis 403 and an ordinate axis 405.
  • the abscissa axis 403 describes a respective wavelength of light between 400 nm and 1,000 nm.
  • the ordinate axis 405 describes a corresponding light sensitivity qualitatively, for example between 0 and 1.
  • the diagram 401 thus shows the light sensitivity of an RGB sensor used for this example with a corresponding sensor filter.
  • Image sensor 111, image sensor 113, image sensor 211 and image sensor 213 therefore have a corresponding sensitivity distribution in accordance with diagram 401.
  • Other RGB sensors with other sensor filters may deviate from this
  • the diagram 401 shows a function 413, which describes the sensitivity of a respective image sensor for blue light, a function 415, which describes a sensitivity of the respective RGB sensor for green light, and a function 417, which describes a sensitivity of the respective describes the RGB sensor for red light.
  • the sensitivity of the RGB sensor on which this example is based has a maximum of 423 for blue light at around 450 nm
  • the sensitivity for green light has a maximum of 425 at around 520 nm
  • the sensitivity for red light has a maximum of 427 at around 600 nm.
  • Other RGB sensors can have different properties here.
  • the filter 131 is introduced into the optical path 108 and the filter 141 into the optical path 109.
  • a diagram 501 shows the light spectrum impinging on the optical path 108 by means of the filter 131 on the image sensor 111, a diagram 511 of the light spectrum impinging on the image sensor 113 by means of the filter 141 .
  • Diagram 501 shows a blocked one Spectral range 503, a blocked spectral range 504 and a blocked spectral range 505 are shown.
  • the blocked spectral range 503 prevents light below 460 nm from reaching the image sensor 111 .
  • the blocked spectral range 504 prevents light between 580 nm and 600 nm from reaching the image sensor 111 .
  • the blocked spectral range 505 prevents light with a wavelength above 700 nm from reaching the image sensor 111 .
  • only light with a wavelength between 460 nm and 580 nm and a wavelength between 600 nm and 700 nm reaches the image sensor 111.
  • the respective curves 533, 535 and 537 correspond to the curves 413, 415 and 417 for the different sensitivities according to colors of the RGB image sensor 111.
  • a blocked spectral range 513 and a blocked spectral range 514 are shown in diagram 511 .
  • the blocked spectral range 513 prevents light between 550 nm and 850 nm from reaching the image sensor 113
  • the blocked spectral range 514 prevents light with a wavelength above 930 nm from reaching the image sensor 113 .
  • the image sensor 113 therefore only reaches light with a wavelength of up to 550 nm and between 850 nm and 930 nm.
  • the functions 543, 545 and 547 correspond to the functions 413, 415 and 417 for the different sensitivities according to the colors of the RGB image sensor 113.
  • the red information of the image sensor 111, the green information of the image sensor 111 and a difference from the blue information of the image sensor 113 minus the red Information from image sensor 113 can calculate an RGB image, which can be displayed to an operator or user of the respective endoscope system, so that this operator or user can see a real image of object 160 or, analogously, in the other inventive arrangements of object 1160 or, for example, object 260 able to see.
  • an oxygenation of the tissue of the object 160, 1160 or 260 can be read out from different wavelength ranges.
  • Oxygenation in the visible range can be read from the blue information of the image sensor 111 from the transmitted light spectrum between 460 nm and 580 nm, and this can also be done from the red information of the image sensor 111 in the wavelength range between 600 nm and 700 nm.
  • Oxygenation of the tissue can be read out in parallel or additionally or alternatively in the near-infrared range from the red information of the image sensor 111 between 600 nm and 700 nm. This can also be done from the red information from the image sensor 113 in the wavelength range between 850 nm and 930 nm.
  • both an RGB image and the oxygenation of the tissue can be read out.
  • the ratio of the absorption coefficients of oxygenated and deoxygenated hemoglobin, which changes depending on the wavelength is used, in which the oxygenation is deduced from the ratio at 600 nm to 700 nm and the inverse ratio at about 850 nm to 930 nm.
  • a second operating mode for example, this is used
  • Filter 132 is introduced into the optical path 108 and the filter 142 into the optical path 109.
  • a diagram 601 shows the light spectrum achieved on the optical path 108 by means of the filter 132
  • a diagram 611 shows the light spectrum achieved by means of the filter 142.
  • differently filtered light spectra impinge on the image sensor 111 and the image sensor 113.
  • a blocked spectral range 603 a blocked spectral range 604 and a blocked spectral range 605 are shown.
  • the blocked spectral range 603 prevents light below 530 nm from reaching the image sensor 111 .
  • the blocked spectral range 604 prevents light between 560 nm and 785 nm from reaching the image sensor 111 .
  • the blocked spectral range 605 prevents light with a wavelength above 825 nm from reaching the image sensor 111 .
  • the functions 633, 635 and 637 correspond to the functions 413, 415 and 417 for the different sensitivities according to RGB colors -Image sensor 111.
  • a blocked spectral range 613 is shown in diagram 611.
  • the blocked spectral range 613 prevents light above 700 nm from reaching the image sensor 113 .
  • the image sensor 113 therefore only reaches light with a wavelength of up to 700 nm.
  • the functions 643, 645 and 647 correspond to the functions 413, 415 and 417 for the different sensitivities according to colors of the RGB image sensor 113.
  • an RGB image can be calculated using the red information of the image sensor 113, the green information of the image sensor 113 and the blue information of the image sensor 113, which an operator or user of the respective endoscope system can be displayed so that this operator or user can see a real image of the object 160, 1160 or, for example, the object 260.
  • the diagram 611 it can be seen that all maxima analogous to the maxima 423, 425 and 427 of the sensor sensitivities are let through by the filter and can therefore be evaluated.
  • a hemoglobin index of the tissue of the object 160 can be read from different wavelength ranges.
  • the hemoglobin content can be read from the green information from the image sensor 111 minus the blue information from the sensor 111 from the transmitted light spectrum between 530 nm and 560 nm, and this can also be read from the red information from the image sensor 111 in the wavelength range between 785 nm and 825 nm.
  • the equal absorption (isosbestic points) by oxygenated and deoxygenated hemoglobin at approx. 540 nm and approx. 800 nm can be used to derive a quotient for statements on the hemoglobin content.
  • the filter 133 is introduced into the optical path 108 and the filter 143 into the optical path 109.
  • a diagram 701 shows the light spectrum reached on the optical path 108 by means of the filter 133, a diagram 711 the spectrum of light obtained by means of the filter 143. Differently filtered light spectra thus fall on the image sensor 111 and the image sensor 113.
  • a blocked spectral range 703 is shown in the diagram 701. The blocked spectral range 703 prevents light between 575 nm and 950 nm from reaching the image sensor 111 . Thus, only light with a wavelength up to 575 nm and a wavelength from 950 nm reaches the image sensor 111.
  • the curves 733, 735 and 737 correspond to the curves 413, 415 and 417 for the different sensitivities according to colors of the RGB image sensor 111.
  • a blocked spectral range 713 prevents light below 575 nm from reaching the image sensor 113
  • the blocked spectral range 714 prevents light of a wavelength between 700 nm and 875 nm from reaching the image sensor 113
  • the blocked spectral range 715 behind light of a wavelength above of 895 nm to reach the image sensor 113. Therefore, only light with a wavelength between 575 nm and 700 nm and between 875 nm and 895 nm reaches the image sensor 113.
  • a difference from the red information of the image sensor 113 minus the blue information of the image sensor 113 can be used to obtain calculated red information
  • a difference between the blue information from the image sensor 111 minus the red information from the image sensor 111 to obtain calculated blue information calculate an RGB image which an operator or user of the respective Endoscope system can be displayed so that this operator or user can see a real image of the object 160, 1160 or, for example, the object 260.
  • a water content of the tissue of the object 160 can be read from different wavelength ranges.
  • a water content can be read from the blue information of the image sensor 113 from the transmitted light spectrum between 875 nm and 895 nm, with transmitted light of the light spectrum between 575 nm and 700 nm of the measured intensity, which also impinges on the image sensor 113, due to a very low sensitivity of the blue channel of the image sensor 113 is negligible in this wavelength range, this can also be done from the red information of the image sensor 111 in the wavelength range between 950 nm and 1000 nm, with incident light in the wavelength range between 400 nm and 575 nm also being negligible.
  • Wavelength range between 875nm and 895nm was recorded in order to use the approximately even progression with regard to the degree of absorption of water for referencing. Reading out the wavelength range between 950 nm and 1000 nm, in which there is an increasing degree of absorption of water, serves as the basis for determining the water content in the tissue.
  • the filter 134 is introduced into the optical path 108 and the filter 144 into the optical path 109.
  • a diagram 801 shows the light spectrum reached on the optical path 108 by means of the filter 134, a diagram 811 the light spectrum achieved by means of the filter 144. Differently filtered light spectra thus fall on the image sensor 111 and the image sensor 113.
  • a blocked spectral range 803 is shown in the diagram 801. The blocked spectral range 803 prevents light above 430 nm from reaching the image sensor 111 . This means that only light with a wavelength of up to 430 nm reaches the image sensor 111.
  • the red information from the image sensor 113, the green information from the image sensor 113 and the blue Information from the image sensor 113 read an RGB image, which can be displayed to an operator or user of the respective endoscope system, so that this operator or user can see a real image of the object 160, 1160 or, for example, the object 260.
  • the respective maxima of the sensitivities of the image sensor 113 analogous to the maxima 423, 425 and 427 in diagram 401 can be read here unfiltered.
  • a contrast enhancement of blood vessels within a tissue in an image of the object 160 can be read from the filtered image information by means of so-called “narrow-band imaging" (NBI).
  • NBI narrow-band imaging
  • a contrast enhancement can be performed by reading out the blue Information from the image sensor 111 takes place in the range between 400 nm and 430 nm This is favored by the high absorption of light by the oxygenated hemoglobin and the deoxygenated hemoglobin, as a result of which blood vessels appear darker in the image than the surrounding tissue.
  • a switchover of the respective modes for introducing different filters or different groups of filters can be realized in order to simultaneously display both a real RGB Image of a respective viewing area as well as additional information generated according to the respective mode, for example to display a hemoglobin content or an oxygen content in the viewing area.
  • a stereoscopic image can also be reconstructed from the image of the image sensor 111 and the image of the image sensor 113, so that a three-dimensional image of the object 160, 1160 and/or 260 is produced in the viewing area 150, 1150 and/or 250.
  • An endoscope camera 901 has a housing 904 and a lens 905 .
  • the endoscope system 101 is accommodated within the housing, with the lens 905 corresponding to the lens 105 in this example
  • the computer 903 evaluates the corresponding image data and displays them via a cable 909 on a screen 930 for a user (not shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere Stereo-Endoskop oder Stereo-Exoskop, mit einer Lichtquelle mit einem Lichtspektrum, einer Optik mit einem ersten optischen Weg und einem ersten Bildsensor mit einem ersten Sensorfilter und einem zweiten optischen Weg mit einem zweiten Bildsensor mit einem zweiten Sensorfilter, wobei sich der jeweilige optische Weg zwischen einem Betrachtungsbereich und dem jeweiligen Bildsensor erstreckt, sodass der erste Bildsensor mittels des ersten optischen Weges ein erstes Bild vom Betrachtungsbereich und der zweite Bildsensor mittels des zweiten optischen Weges ein zweites Bild vom Betrachtungsbereich aufnimmt, wobei ein erstes Filter mittels einer ersten Filterpositionierungseinrichtung in den ersten optischen Weg und/oder ein zweites Filter mittels einer zweiten Filterpositionierungseinrichtung in den zweiten Optischen Weg einbringbar ist oder sind, sodass aus einer gefilterten Bildinformation des ersten Bildes und/oder einer gefilterten Bildinformation des zweiten Bildes in Abhängigkeit von dem im jeweiligen optischen Weg eingebrachten jeweiligen Filter unterschiedliche Spektralbereiche des jeweiligen Bildes zum Erhalt einer zusätzlichen Bildinformation oder mehrerer zusätzlicher Bildinformationen zu den physiologischen Parametern im Betrachtungsbereich auswertbar sind.

Description

Medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere Endoskop oder Exoskop
[01] Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere ein Endoskop oder ein Exoskop mit einer Lichtquelle mit einem LichtSpektrum, einer Optik mit zumindest einem ersten optischen Weg und einem ersten Bildsensor mit einem ersten Sensorfilter und zumindest einem zweiten optischen Weg mit einem zweiten Bildsensor mit einem zweiten Sensorfilter, wobei sich der jeweilige optische Weg zwischen einem Betrachtungsbereich und dem jeweiligen Bildsensor erstreckt, sodass der erste Bildsensor mittels des ersten optischen Weges ein erstes Bild vom Betrachtungsbereich und der zweite Bildsensor mittels des zweiten optischen Weges ein zweites Bild vom Betrachtungsbereich aufnimmt, wobei die Lichtquelle dazu eingerichtet ist, den Betrachtungsbereich mit einem LichtSpektrum zu beleuchten und dem ersten optischen Weg ein erstes Filter mit einem ersten Filterspektrum zugeordnet ist und/oder dem zweiten optischen Weg ein zweites Filter mit einem zweiten Filterspektrum zugeordnet ist, sodass, insbesondere in Echtzeit, mittels einer jeweiligen gefilterten Bildinformation des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes physiologische Parameter des Betrachtungsbereiches in Abhängigkeit vom LichtSpektrum und eine weitere Bildinformation des Betrachtungsbereiches bestimmbar sind. [02] In diesem Zusammenhang sind als medizinische Bildgebungsvorrichtungen beispielsweise Endoskope mit zwei Bildaufnahmewegen, insbesondere sogenannte Stereo-Endoskope oder Stereo-Exoskope, bekannt, welche aufgrund einer beispielsweise stereoskopischen Betrachtung mit einem ersten optischen Weg und einem zweiten optischen Weg ein räumliches Bild eines Betrachtungsbereiches aufzeichnen oder anzeigen können.
[03] Weiterhin sind Endoskope oder auch Endoskop-Systeme bekannt, welche mittels einer entsprechenden Beleuchtung in bestimmten LichtSpektren und einer entsprechenden Auswertung mittels eines Bildsensors oder mehrerer Bildsensoren physiologische Parameter eines Betrachtungsbereiches aufnehmen und anzeigen können. So sind beispielsweise sogenannte Multispektralendoskope bekannt, mittels welcher mit einer Beleuchtung des Betrachtungsbereichs mit definierten LichtSpektren und einer entsprechenden Auswertung der entsprechend zurückgestrahlten LichtSpektren ein Rückschluss auf beispielsweise eine SauerstoffSättigung oder auch einen Fettgehalt, einen Hämoglobingehalt oder einen anderen Parameter innerhalb des Betrachtungsbereichs ermöglicht ist. So kann beispielsweise während eines chirurgischen Eingriffs direkt mit einem solchen Multispektral-Imaging-Endoskop ein Sauerstoffgehalt des betrachteten Gewebes bestimmt und/oder überwacht werden.
[04] Bekannte medizinische Bildgebungsvorrichtungen weisen dabei den Nachteil auf, dass ein Bestimmen von physiologischen Parametern nicht parallel zu beispielsweise einer Anzeige eines Realbildes des Betrachtungsbereiches erfolgen kann oder bei paralleler Durchführung dieser Handlungen eine Einschränkung in der zeitlichen, räumlichen und/oder spektralen Auflösung hinzunehmen ist.
[05] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
[06] Gelöst wird die Aufgabe durch eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere ein Endoskop oder ein Exoskop mit einer Lichtquelle mit einem LichtSpektrum, einer Optik mit zumindest einem ersten optischen Weg und einem ersten Bildsensor mit einem ersten Sensorfilter und zumindest einem zweiten optischen Weg mit einem zweiten Bildsensor mit einem zweiten Sensorfilter, wobei sich der jeweilige optische Weg zwischen einem Betrachtungsbereich und dem jeweiligen Bildsensor erstreckt, sodass der erste Bildsensor mittels des ersten optischen Weges ein erstes Bild vom Betrachtungsbereich und der zweite Bildsensor mittels des zweiten optischen Weges ein zweites Bild vom Betrachtungsbereich aufnimmt, wobei die Lichtquelle dazu eingerichtet ist, den Betrachtungsbereich mit einem LichtSpektrum zu beleuchten und dem ersten optischen Weg ein erstes Filter mit einem ersten Filterspektrum zugeordnet ist und/oder dem zweiten optischen Weg ein zweites Filter mit einem zweiten Filterspektrum zugeordnet ist, sodass mittels einer jeweiligen gefilterten Bildinformation des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes physiologische Parameter des Betrachtungsbereiches in Abhängigkeit vom LichtSpektrum, insbesondere in Echtzeit, bestimmbar sind, wobei das erste Filter mittels einer ersten Filterpositionierungseinrichtung in den ersten optischen Weg und/oder das zweite Filter mittels einer zweiten Filterpositionierungseinrichtung in den zweiten optischen Weg einbringbar ist oder sind, sodass aus einer gefilterten Bildinformation des ersten Bildes und/oder einer gefilterten Bildinformation des zweiten Bildes in Abhängigkeit von dem im jeweiligen optischen Weg eingebrachten jeweiligen Filters unterschiedliche Spektralbereiche des jeweiligen Bildes zum Erhalten einer zusätzlichen Bildinformation oder mehrerer zusätzlicher Bildinformationen zu den physiologischen Parametern im Betrachtungsbereich auswertbar sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung wird insbesondere ermöglicht, entsprechende Informationen parallel, insbesondere in Echtzeit nebeneinander, zu erhalten. Dabei werden die entsprechenden Informationen beispielsweise derart erzeugt und bereitgestellt, dass ein Bediener eine Gleichzeitige Anzeige der entsprechenden Informationen erfährt.
[07] „Echtzeit" beschreibt dabei eine Durchführung von technischen oder auch elektronischen Vorgängen derart, dass eine zuverlässige Verarbeitung, Anzeige und/oder Darstellung der Vorgänge innerhalb einer festgelegten Zeit erfolgt. Im engeren Sinne wird der Begriff „Echtzeit" auch derart verwendet, dass beispielsweise für einen Bediener der Eindruck der Gleichzeitigkeit von Ereignissen, also beispielsweise das Empfinden einer „Echtzeit "-Darstellung, entsteht gemäß dem realen Zeiteindruck des Bedieners. So erfolgt beispielsweise eine Darstellung parallel mit einer Framerate von mehr als 24 Frames je Sekunde oder auch einer höheren Framerate, sodass ein Bediener nicht mehr zwischen einzelnen Frames unterscheiden kann.
[08] Eine derart ausgeführte medizinische Bildgebungsvorrichtung kombiniert mit wenigen Bauteilen und einem vergleichsweise einfachen Aufbau beispielsweise ein Endoskop oder ein Exoskop, ein Dual-Bild-Endoskop oder auch ein stereoskopisches Endoskop oder ein stereoskopisches Exoskop oder eine andere duale oder stereoskopische medizinische Bildgebungsvorrichtung mit der Fähigkeit einer Auswertung des Betrachtungsbereichs im Hinblick auf physiologische Parameter in Abhängigkeit vom jeweilig gewählten und in den jeweiligen optischen Weg eingebrachten Filter. Insbesondere kann dann dabei aus einer Differenzinformation zwischen dem ersten optischen Weg und dem zweiten optischen Weg oder mittels einer kombinierten Information aus dem ersten optischen Weg und dem zweiten optischen Weg je nach Ausgestaltung des jeweiligen Filters eine Spektralauswertung durchgeführt werden, sodass neben einem dualen Bild oder auch zusätzlich zu einem dualen Bild mittels der vorhandenen bildgebenden Technik das Bestimmen von physiologischen Parametern des Betrachtungsbereichs ermöglicht ist.
[09] So kann beispielsweise auch eine Differenzinformation aus dem ersten optischen Weg und dem zweiten optischen Weg mittels des ersten Bildsensors und mittels des zweiten Bildsensors gebildet werden, sodass entsprechend durch ein jeweils anderes Filter im jeweils anderen optischen Weg herausgefilterte Spektralanteile beispielsweise aus dem dann jeweils anderen optischen Weg herausgelesen und verwendet werden können.
[10] In diesem Zusammenhang seien folgende Begriffe erläutert:
[11] Eine „medizinische Bildgebungsvorrichtung" kann jede technische und/oder elektronische Einrichtung sein, welche geeignet ist, ein Bild eines Betrachtungsbereiches in einem medizinischen Umfeld aufzunehmen, weiterzuverarbeiten und/oder weiterzuleiten und beispielsweise auf einem Bildschirm anzuzeigen. Beispielsweise ist eine solche medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Endoskop, ein Dual- Endoskop, ein Stereo-Endoskop, ein Exoskop oder ein Stereo- Exoskop. Ein solches „Endoskop" ist dabei eine zumeist schmale und länglich ausgebildete Bildgebungsvorrichtung, welche geeignet ist, diese in einen Hohlraum oder durch eine zumeist kleine Öffnung einzuführen und innerhalb des Hohlraums und/oder des hinter der kleinen Öffnung liegenden Bereiches ein Bild von einem Betrachtungsbereich, im Falle eines „Stereo-Endoskopes" mittels zweier Kameras oder zweier Bildsensoren, aufzunehmen. Ein „Exoskop" ist eine vergleichbare Einrichtung, welche beispielsweise bei medizinischen Eingriffen von außen zur Bildgebung eingesetzt wird, also bei einem sogenannten offenen chirurgischen Eingriff. Die „Stereo"-Eigenschaft des jeweiligen Endoskops oder Exoskops beschreibt dabei die Fähigkeit, mittels zweier optischer Wege und/oder zweier Optiken ein stereoskopisches Bild des Betrachtungsbereiches aufzunehmen. Ein entsprechendes Dual-Endoskop oder Dual-Exoskop ist in der Lage, zwei separate Bilder aufzunehmen, ohne dass beispielsweise eine stereoskopische Rekonstruktion erfolgt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass ein jeweiliges „Endoskop" im eigentlichen Sinne wie vorig beschrieben auch innerhalb eines Endoskop-Systems mit weiteren Einrichtungen, beispielsweise einer Kabelführung, weiterer Sensoren und/oder einem Anzeigegerät zum Anzeigen einer Bildinformation auf einem externen Monitor eingebunden sein kann. Weiterhin werden „Endoskop" und „Endoskop- Systeme" häufig unscharf getrennt und teilweise synonym verwendet.
[12] Eine „Lichtquelle" ist beispielsweise eine LED, eine Glühlampe oder eine andere, lichtemittierende Einrichtung. Weiterhin kann eine solche Lichtquelle auch dadurch realisiert sein, dass ein mittels einer LED oder einer anderen lichterzeugenden Einrichtung erzeugtes Licht mittels beispielsweise eines Lichtleiters, also beispielsweise einer Glasfaser oder eines Glasfaserbündels, an einen entsprechenden Ort am Betrachtungsbereich gelenkt oder geleitet wird. Eine solche Lichtquelle dient dabei dem Beleuchten des Betrachtungsbereiches mit Licht entsprechender LichtSpektren.
[13] Ein „LichtSpektrum" beschreibt dabei den Wellenlängenbereich und/oder eine Intensitätsverteilung über verschiedene Wellenlängen, in der die jeweilige Lichtquelle Licht emittiert. Ein solches Licht Spektrum kann dabei beispielsweise graphisch in Form eines Diagramms der Beleuchtungsintensität über einer jeweiligen Wellenlänge abgebildet sein. [14] Eine „Optik" beschreibt die Gesamtheit aller Bauteile, welche Licht und/oder eine Bildinformation oder ein Bild entlang des optischen Weges lenken. Beispielsweise umfasst eine solche Optik dabei Linsen, Abdeckscheiben, Schutzscheiben oder auch Filter.
[15] Ein „optischer Weg" ist insbesondere der Weg, welchen Licht eines entsprechenden Bildes vom Betrachtungsbereich über eine jeweilige Optik hin zu beispielsweise einem jeweiligen Bildsensor durchläuft. Ein solcher optischer Weg ist dabei beispielsweise mit einer optischen Achse oder als geometrischer Verlauf definiert.
[16] Ein „Bildsensor" ist beispielsweise ein elektronischer Chip oder eine andere gleichartige Einrichtung, mittels derer entlang des optischen Weges und der jeweiligen Optik verlaufendes Licht und/oder ein entsprechendes Bild aufgezeichnet und in elektronische Signale umgewandelt werden kann. Beispielsweise ist ein solcher Bildsensor ein CCD-Chip oder ein vergleichbares elektronisches Bauteil.
[17] Ein „Sensorfilter" beschreibt ein zumeist einem jeweiligen Bildsensor zugeordnetes Filter oder eine entsprechende Filtereinrichtung, welche geeignet ist, das auf den Bildsensor einfallende Licht zum Aufnehmen durch den Bildsensor vorher zu filtern. Beispielsweise umfasst der Bildsensor ein Sensorfilter, welches entsprechenden Farbwerten zugeordneten Teilen des Bildsensors jeweilig entsprechend der Farbe vorgefiltertes Licht zuleitet. So kann ein typischer Bildsensor beispielsweise ein RGB-Filter vor entsprechenden Sensorteilen für beispielsweise einzelne Pixel aufweisen, sodass einem jeweiligen Pixel vorrangig nur die jeweilige Information zu R (Rot), G (Grün) sowie B (Blau) zugeleitet wird. Üblicherweise hat dabei jedes sogenannte Pixel des Bildsensors zumindest drei Teilpixel, welche mit einem entsprechenden Filter die R-, G-, B-Information zugeleitet wird, sodass das aus den Teilpixeln gebildete Pixel eine differenzierte Farbdarstellung ermöglicht. Unter Anderem sind in diesem Zusammenhang auch Bildsensoren mit sogenanntem Bayer-Filter bekannt.
[18] Ein „Betrachtungsbereich" beschreibt den Bereich, das Volumen oder das Areal, welcher oder welches mittels der medizinischen Bildgebungsvorrichtung betrachtet und von welcher oder welchem ein entsprechendes Bild erzeugt werden soll. Ein solcher Betrachtungsbereich ist dabei beispielsweise ein Organ, ein Knochen, ein Teilbereich eines menschlichen oder tierischen Körpers oder ein weiterer Bereich von Interesse für eine entsprechende Betrachtung.
[19] Ein „Filter" ist ein optisches Bauteil und kann damit Teil der bezeichneten Optik sein. Ein Filter wirkt dabei insbesondere derart, dass bestimmte Wellenlängenbereiche eines vollständigen LichtSpektrums gedämpft oder reduziert oder hindurchgelassen oder auch vollständig an einem weiteren Verlauf entlang des optischen Weges gehindert werden. In diesem Zusammenhang weist ein solches Filter ein entsprechendes „Filterspektrum" auf, welches analog eines LichtSpektrums die jeweilige Intensität hindurchgelassener oder zurückgehaltener Wellenlängen des Filters beschreibt. Dabei wird sowohl von einem Transmissionsfilterspektrum gesprochen, welches den hindurchgelassenen Intensitätsanteil im jeweiligen LichtSpektrum beschreibt, als auch von einem Rückhaltegrad, welcher angibt, welcher Anteil vom Filter nicht hindurchgelassen wird. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise sogenannte Verlaufsfilter bekannt, welche über eine Filterfläche kontinuierlich veränderliche Filterwirkung aufweisen. Weiterhin sind sogenannte Kantenfilter bekannt, welche relativ trennscharf voneinander getrennte Spektralbereiche jeweils zurückhalten oder durchlassen.
[20] Eine „gefilterte Bildinformation" ist dabei eine Bildinformation, welche das jeweilige Filter durchlaufen hat und damit um die gemäß dem jeweiligen Filterspektrum festgelegten Wellenlängenanteile bereinigt oder reduziert ist.
[21] „Physiologische Parameter" des Betrachtungsbereiches sind vorliegend beispielsweise Sauerstoffkonzentrationen, Fettanteile, Durchblutungswerte, Hämoglobinkonzentrationen oder auch ein Wasseranteil in beispielsweise einem betrachteten Organ und/oder dem Gewebe des jeweiligen Organs im Betrachtungsbereich. Solche physiologischen Parameter sind beispielsweise mittels entsprechender LichtSpektren ermittelbar, indem ein Absorptionsgrad für eine Wellenlänge oder einen entsprechenden Wellenlängenbereich oder auch mehrere Absorptionsgrade für eine Wellenlänge oder für mehrere Wellenlängenbereiche eines LichtSpektrums analysiert und daraus auf einen entsprechenden physiologischen Parameter zurückgeschlossen wird. So ist beispielsweise eine bestimmte Absorptionswellenlänge odermehrere Absorptionswellenlängen oder auch bestimmte Absorptionswellenlängenbereiche einer Hämoglobinkonzentration zugeordnet, eine andere Absorptionswellenlänge oder mehrere derartige Absorptionswellenlängen oder auch Absorptionswellenlängenbereiche einem Wassergehalt oder eine dritte Absorptionswellenlänge oder mehrere Absorptionswellenlängen oder Absorptionswellenlängenbereiche einem Sauerstoffgehalt im Blut. Dabei können entsprechende Wellenlängenbereiche für das Ermitteln unterschiedlicher physiologische Parameter gleich, überlappend oder unterschiedlich sein oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden.
[22] Eine „Filterpositionierungseinrichtung" ist eine technische Einrichtung, welche dazu geeignet ist, das erste Filter, das zweite Filter oder ein jeweiliges Filter zwischen einer außerhalb des optischen Weges liegenden Position und einer innerhalb des optischen Weges liegenden Position zu bewegen. Beispielsweise ist eine solche Filterpositionierungseinrichtung eine Vorrichtung, eine Anordnung mit einer Linearführung oder eine andere technische Einrichtung, wobei die Filterpositionierungseinrichtung das jeweilige Filter im jeweiligen optischen Weg so positionieren kann, dass die Wirkung des jeweiligen Filters im optischen Weg eintritt, also entsprechend durch den optischen Weg laufendes Licht gefiltert wird. Außerhalb des optischen Weges tritt diese Wirkung dann nicht ein, weil beispielsweise das jeweilige Filter physisch nicht in einem Ausbreitungsweg des Lichtes angeordnet ist. [23] Um weitere Varianten der Auswertung von zusätzlichen Bildinformationen zu den physiologischen Parametern bereitzustellen, ist oder sind dem ersten optischen Weg und/oder dem zweiten optischen Weg ein drittes Filter, ein viertes Filter und/oder ein weiteres Filter zugeordnet, wobei das dritte Filter mittels einer dritten Filterpositionierungseinrichtung, das vierte Filter mittels einer vierten Filterpositionierungseinrichtung und/oder das weitere Filter mittels einer weiteren Filterpositionierungseinrichtung in den ersten optischen Weg und/oder in den zweiten optischen Weg einbringbar ist oder sind.
[24] In einer Ausführungsform weisen dabei das erste Filter, das zweite Filter, das dritte Filter, das vierte Filter und/oder das weitere Filter voneinander unterschiedliche Filterspektren auf.
[25] „Voneinander unterschiedliche" Filterspektren sind dabei insbesondere solche Filterspektren, mittels welcher unterschiedliche Spektralbereiche des das jeweilige Filter durchdringenden Lichts herausgefiltert oder blockiert werden. Beispielsweise weist das erste Filter Eigenschaften auf, welche Licht einer Wellenlänge von 680 nm herausfiltert, hingegen das zweite Filter Eigenschaften, welches Licht der Wellenlänge 730 nm herausfiltert. Entsprechend andere Wellenlängen oder auch Wellenlängenbereiche können dieses Beispiel selbstverständlich auch erfüllen.
[26] Um bestimmte Filterzustände mit aufeinander abgestimmten Filtern zum Ermitteln bestimmter physiologischer Parameter gemeinsam nutzen zu können, sind das erste Filter, das zweite Filter, das dritte Filter, das vierte Filter und/oder das weitere Filter, insbesondere in einer Gruppe aus zwei zueinander zugeordneten Filtern, gruppiert, sodass jeweilig in der Gruppe zueinander zugeordnete Filter gemeinsam in den ersten optischen Weg und in den zweiten optischen Weg einbringbar sind.
[27] Eine „Gruppe" von Filtern ist dabei eine Zusammenstellung von jeweils miteinanderwirkenden Filtern im ersten optischen Weg und im zweiten optischen Weg, welche mittels einer Differenz der Filterspektren oder voneinander unterschiedlichen Filterspektren dazu geeignet ist, entsprechend gewünschte physiologische Parameter zu ermitteln. „Gemeinsam einbringbar" sind solche Filter einer Gruppe dann derart, dass jeweilige in der Gruppe zueinander zugeordnete Filter gemeinsam in dem ersten optischen Weg und dem zweiten optischen Weg eingebracht sind oder in einem alternativen Zustand jeweils außerhalb des jeweiligen optischen Weges angeordnet sind.
[28] In einer Ausführungsform sind das erste Filter, das zweite Filter, das dritte Filter, das vierte Filter und/oder das weitere Filter in einer Betriebsgruppe, insbesondere in einer jeweiligen Betriebsgruppe aus zwei zueinander zugeordneten Filtern, miteinander gruppiert, sodass ein erster Betriebsmodus, ein zweiter Betriebsmodus, ein dritter Betriebsmodus und/oder ein weiterer Betriebsmodus von einem Bediener mittels einer Eingabe anwählbar ist, wobei aus einer Gruppe aus jeweiligen Filtern für unterschiedliche Betriebsmodi, beispielsweise einer Gruppe aus dem ersten Filter und dem zweiten Filter einen Sauerstoff-Sättigungs-
Betriebsmodus, eine Gruppe aus dem dritten Filter und dem vierten Filter einen Wassergehalt-Betriebsmodus und/oder einer Gruppe aus zwei weiteren Filtern einen Hämoglobingehalt-Betriebsmodus, auswählbar ist.
[29] Eine „Betriebsgruppe" kann eine Gruppe von Filtern sein, welche einem bestimmten „Betriebsmodus" zugeordnet ist. Ein solcher „Betriebsmodus" beschreibt dabei einen durch beispielsweise einen Bediener auswählbaren Modus, welcher beispielsweise mit einem Schalter einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung vorgewählt und damit ausgewählt werden kann, sodass dann entsprechend zu dem Betriebsmodus gehörige Filter oder zu dem Betriebsmodus gehörige Filterpaare einer Gruppe in die jeweiligen optischen Wege eingebracht werden.
[30] Um eine entsprechende Gruppe oder auch eine entsprechende Betriebsgruppe sinnvoll nutzen zu können, sind die einem jeweiligen zueinander zugeordneten Filter zugehörige Filterpositionierungseinrichtung einem Filterpositionierungssystem zugeordnet und mit diesem wirkverbunden, sodass die jeweilige Gruppe oder Betriebsgruppe aus insbesondere zwei zueinander zugeordneten Filtern mittels des Filterpositionierungssystems zusammen in den ersten optischen Weg und in den zweiten optischen Weg einbringbar ist.
[31] Ein „Filterpositionierungssystem" beschreibt beispielsweise eine mechanische Zusammenstellung verschiedener Positionierungseinrichtungen, sodass allein schon durch die mechanische Kopplung nur ein gemeinsames Einbringen von zueinander zugeordneten Filtern im jeweiligen optischen Weg ermöglicht ist. Beispielsweise ist ein solches Filterpositionierungssystem ein gemeinsamer Rahmen für zwei oder mehrere unterschiedliche Filter oder auch ein System, bei welchem mittels einer elektronischen oder elektrischen Kopplung entsprechende Filterpositionierungseinrichtungen koordiniert und synchronisiert sind.
[32] Dabei kann jeweils auch eine kontinuierliche Bildgebung derart erfolgen, dass eine Gruppe und/oder eine Betriebsgruppe ausgewählt ist und ein Auswerten bezüglich der physiologischen Parameter gemeinsam mit dem Aufnehmen und/oder parallel zum Aufnehmen der Bildinformation erfolgt.
[33] Eine „kontinuierliche Bildgebung" beschreibt dabei insbesondere den Vorgang, dass kein Umschalten zu anderen Filtern, anderen Gruppen oder anderen Betriebsgruppen erfolgt, sondern ein kontinuierliches Auslesen der Bildinformationen in einer festgelegten Gruppe oder einer festgelegten Betriebsgruppe erfolgt und somit quasi „parallel" sowohl physiologische Parameter und eine Bildinformation, beispielsweise ein RGB-Bild im sichtbaren Bereich, aufgenommen werden.
[34] In einer weiteren Ausführungsform ist oder sind das jeweilige Filter oder die jeweiligen Filter mittels eines Einschiebens, mittels eines Einschwenkens und/oder mittels eines Eindrehens in den jeweiligen optischen Weg einbringbar. [35] Ein „Einschieben" beschreibt dabei ein lineares oder im Wesentlichen lineares Führen des jeweiligen Filters oder einer jeweiligen Gruppe oder Betriebsgruppe von Filtern, wobei dieses Einschieben dabei insbesondere in einem Winkel von beispielsweise 90° zum jeweiligen optischen Weg erfolgt. Der Winkel 90° sie hier beispielhaft genannt, ebenso kann ein Einschieben entsprechend eines Winkels / 0° im Bezug zum optischen Weg erfolgen. Winkelangaben beziehen sich hierbei auf einen Vollwinkel von 360°.
[36] Ein „Einschwenken" beschreibt eine rotatorische Bewegung eines jeweiligen Filters oder einer Gruppe oder auch Betriebsgruppe von jeweiligen Filtern, wobei diese Rotation um eine Bezugsachse im rechten Winkel oder in einem Winkel / 0° im Bezug zur optischen Achse des Filters erfolgt.
[37] Demgegenüber erfolgt ein „Eindrehen" als rotatorische Bewegung um eine Achse die parallel oder im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des jeweiligen Filters oder zu optischen Achsen der Gruppe oder Betriebsgruppe von unterschiedlichen Filtern angeordnet ist.
[38] Ebenso ist jedoch ein Einbringen des jeweiligen Filters oder der jeweiligen Filter mittels einer gekoppelten Bewegung aus einem Einschieben, einem Einschwenken und/oder einem Eindrehen möglich.
[39] Um die Funktion der medizinischen Bildgebungsvorrichtung einfach und mit verfügbaren Mitteln zu realisieren, weist oder weisen die jeweilige Filterpositionierungseinrichtung oder das jeweilige Filterpositionierungssystem einen Antrieb auf, sodass mittels des jeweiligen Antriebs der jeweilige Filter oder die jeweiligen zueinander zugeordneten Filter in den ersten optischen Weg und/oder in den zweiten optischen Weg einbringbar ist oder sind, wobei der Antrieb insbesondere einen Schrittmotor, einen Getriebemotor, einen Hubmagneten, einen Schwenkmagneten und/oder einen manuell bedienbaren Antrieb aufweist.
[40] Ein „Antrieb" beschreibt im vorliegenden Beispiel eine zum Bewegen, Verschieben oder anderweitig realisierten Beeinflussen der Filterpositionierungseinrichtung oder des Filterpositionierungssystems genutzte technische Einrichtung. Ein solcher Antrieb wird synonym häufig auch als Motor bezeichnet und weist beispielsweise auch ein Getriebe unterschiedlicher Ausprägung zum Übersetzen einer Kraft oder eines Drehmomentes auf.
[41] Ein „Schrittmotor" ist beispielsweise ein Synchronmotor, bei welchem der Rotor durch ein gesteuertes, beispielsweise schrittweise rotierendes, elektromagnetisches Feld entsprechender Statorspulen um einen kleinen Winkel, nämlich einen sogenannten „Schritt" oder ein entsprechendes Vielfaches eines solchen Schrittes gedreht werden kann. Entsprechende Schrittmotoren sind sowohl als rotatorische Motoren als auch als Linearmotoren bekannt. Beispielsweise ist ein solcher Schrittmotor ein Reluktanz-Schrittmotor, ein Permanentmagnet-Schrittmotor, ein Hybrid-Schrittmotor oder auch ein Lavet-Schrittmotor.
[42] Ein „Getriebemotor" ist ein Motor, beispielsweise ein Elektromotor oder auch ein Magnetmotor, welcher ein zusätzliches Getriebe zum Übersetzen einer Drehzahl und/oder eines Drehmomentes aufweist.
[43] Ein „Hubmagnet" ist ein magnetischer Antrieb, bei welchem mittels magnetischer Kräfte, also elektromagnetisch angeregt, eine Linearbewegung ausgelöst wird. Demgegenüber ist ein „Schwenkmagnet" ein Antrieb, bei welchem mittels magnetischer Kräfte eine Rotation ausgelöst wird.
[44] Ein „manuell bedienbarer Antrieb" beschreibt im einfachsten Fall einen Schieber, einen Schalter oder eine Hebelmechanik, mittels derer entsprechende Filter oder entsprechende Filtergruppen in die jeweiligen optischen Wege eingebracht oder aus diesen wieder herausgebracht werden können. Ein solcher manuell bedienbarer Antrieb kann dabei auch entsprechende Getriebe, Übersetzungen oder anderweitige zusätzliche Einrichtungen, beispielsweise ein Hebelgetriebe oder ein Zahnradgetriebe, umfassen.
[45] In einer Ausführungsform ist das erste Filter, das zweite Filter, das dritte Filter, das vierte Filter und/oder das weitere Filter ein Kantenfilter oder ein Bandfilter.
[46] Ein „Kantenfilter" weist zwei scharf voneinander getrennte Spektralbereiche auf, in denen der Kantenfilter transmittiert, also durchlässig ist, oder absorbiert, also undurchlässig ist. Solche Kantenfilter sind dabei als sogenannter Hochpass, also mit einer Transmission oberhalb einer bestimmten Wellenlänge, oder als Tiefpass, also als Kantenfilter mit einer Transmission unterhalb einer bestimmten Wellenlänge, realisiert. [47] Ein „Bandfilter" ist ein entsprechendes Filter, welches mehrere Kantenfilter umfasst, also beispielsweise ein sogenanntes „Band" von Spektralanteilen zwischen einer unteren Wellenlänge und einer oberen Wellenlänge transmittiert oder absorbiert. Je nachdem, ob ein solches Filter einen Wellenlängenbereich transmittiert oder sperrt, spricht man von „Bandpass" oder „Bandsperre". Somit wird jeweils an der unteren Wellenlänge und an der oberen Wellenlänge mit einem jeweiligen Kantenfilter eine Trennung vorgenommen.
[48] Um die medizinische Bildgebungsvorrichtung neben dem Bestimmen von physiologischen Parametern auch für eine Bildgebung im sichtbaren Bereich effektiv nutzen zu können und beispielsweise auch Spektralanteile einer optisch gleichmäßig sichtbaren Bildinformation nutzen zu können, weisen das erste Filter, das zweite Filter, das dritte Filter, das vierte Filter und/oder das weitere Filter ein jeweiliges Filterspektrum derart auf, dass mittels der unterschiedlichen Filterspektren der jeweiligen Filter mittels zweier jeweilig zueinander zugeordneten Filter im ersten optischen Weg und im zweiten optischen Weg durch ein paralleles Auswerten des ersten Bildes und des zweiten Bildes ein Bestimmen eines Farbbildes des Betrachtungsbereiches und ein Bestimmen einer zusätzlichen Bildinformation oder mehrerer zusätzlicher Bildinformationen der physiologischen Parameter miteinander ermöglicht ist.
[49] Ein „paralleles Auswerten" beschreibt dabei ein zeitlich möglichst nah beieinanderliegendes Auswerten entsprechender Bilder, wobei beispielsweise gegenüber einem im Stand der Technik notwendigen Umschalten unterschiedlicher Betrachtungsweisen in unterschiedlichen sogenannten „Frames", also direkt nacheinander aufgenommener Bilder, ein Auswerten derart erfolgt, dass ein Betrachter einen Unterschied zwischen diesen Frames nicht mehr wahrnimmt, also für den Betrachter der Eindruck eines gleichzeitigen Auswertens entsteht. Beispielsweise ist eine sogenannte „Framerate", also eine Wiederholrate entsprechend aufgezeichneter Bilder, derart hoch, dass die Wiederholfrequenz oberhalb einer wahrnehmbaren Frequenz durch den Betrachter liegt.
[50] Ein „Farbbild" ist beispielsweise ein durch den Betrachter in Echtfarben sichtbares oder auf beispielsweise einem Monitor sichtbar gemachtes Bild, welches eine farbliche Realität im Betrachtungsbereich möglichst genau abbildet.
[51] In einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Weißlichtquelle, sodass die Lichtquelle den Betrachtungsbereich mit Weißlicht beleuchtet.
[52] Mittels diesem, beispielsweise zusätzlichen oder gleichzeitigen Beleuchten mit Weißlicht, ist ein zuverlässiges Aufnehmen des Farbbildes möglich.
[53] „Weißlicht", welches auch „polychromatisches Licht" genannt wird, beschreibt Licht, welches aus einer Mischung unterschiedlicher Farben, also einer Mischung aus unterschiedlichen Spektralanteilen besteht. Solches Licht wird daher auch als spektral breitbandig beschrieben. Solches Weißlicht kann dabei beispielsweise auch weißes Licht im Sinne von Tageslicht oder weiß erscheinendem Licht einer typischen „weißen" Beleuchtungsquelle sein, jedoch auch jede andere Mischung von Lichtwellenlängen. Beispielsweise kann ein solches Weißlicht auch entsprechend zum Bestimmen von physiologischen Parametern geeignete Wellenlängen in überlagerter Form aufweisen.
[54] Um die medizinische Bildgebungsvorrichtung besonders kompakt und mit wenigen Bauteilen realisieren zu können, weist die Optik einen Strahlteiler auf, wobei mittels des Strahlteilers einfallendes Licht für ein Bild des Betrachtungsbereiches in Lichtanteile für das erste Bild und Lichtanteile für das zweite Bild aufgeteilt wird, sodass das erste Bild über den ersten optischen Weg dem ersten Bildsensor und das zweite Bild über den zweiten optischen Weg dem zweiten Bildsensor zuleitbar ist, wobei der Strahlteiler insbesondere ein Prisma, einen halbdurchlässigen Spiegel oder zwei halbdurchlässige Spiegel und/oder einen Spiegel aufweist.
[55] Ein „Strahlteiler" ist ein optisches Bauelement, welches einen einzelnen Lichtstrahl oder ein Bündel von einzelnen Lichtstrahlen in zwei Teilstrahlen oder zwei Teilbündel trennt. Durch diese Eigenschaft kann ein Strahlteiler dazu genutzt werden, einen Lichtstrahl auf beispielsweise zwei Bildsensoren aufzuteilen. Ein solcher Strahlteiler ist beispielsweise als Prisma oder mittels halbdurchlässiger oder vollständiger Spiegel realisiert.
[56] Ein „Prisma" beschreibt in der Optik ein Bauelement in
Form eines geometrischen Prismas, welches durch seine Geometrie und entsprechender Brechungseigenschaften seines Werkstoffes unterschiedliche optische Effekte herbeiführt. Beispielsweise kann mittels eines Prismas Licht in unterschiedliche Spektralbereiche aufgetrennt oder auch umgelenkt werden. Auch sind Prismen zum Aufspalten von Licht in unterschiedliche Polarisationsrichtungen bekannt.
[57] Ein „Spiegel" ist eine optische Einrichtung, welche eine Oberfläche aufweist, die eintreffendes Licht vollständig oder teilweise zurückwirft. Ein „halbdurchlässiger Spiegel" ist dabei ein Spiegel, bei welchem erste Anteile eines Lichtstrahls hindurchgelassen und weitere Anteile des Lichtstrahls reflektiert werden. Solche sogenannten halbdurchlässigen Spiegel sind in unterschiedlichen Reflexionsgraden, also in einem unterschiedlichen Anteil von durchgelassenem zu reflektiertem Licht bekannt. Mittels eines solchen halbdurchlässigen Spiegels, welcher beispielsweise in einem Winkel von 45° in einem optischen Weg eingebaut ist, können reflektierte Anteile aus dem optischen Weg herausgelenkt und beispielsweise auf einen separaten Bildsensor gelenkt und durchgelassene Bestandteile weiter mit dem optischen Weg auf einen im optischen Weg befindlichen Bildsensor geleitet werden.
[58] In einer weiteren Ausführungsform sind der erste optische Weg und der zweite optische Weg räumlich zueinander versetzt angeordnet, sodass der erste Bildsensor mittels des ersten optischen Weges ein erstes Bild vom Betrachtungsbereich und der zweite Bildsensor mittels des zweiten optischen Weges ein zweites Bild vom
Betrachtungsbereich aufnimmt.
[59] Mit einer solchen Anordnung kann ein sogenanntes Dual- Bild vom Betrachtungsbereich aufgenommen werden, in welchem im ersten Bild und im zweiten Bild jeweils unterschiedliche Betrachtungswinkel und/oder unterschiedliche Betrachtungsachsen zum Erzeugen des jeweiligen Bildes genutzt werden.
[60] „Räumlich zueinander versetzt" beschreibt dabei im einfachsten Fall zwei nebeneinander angeordnete optische Wege, sodass aus zwei Perspektiven ein jeweiliges Bild aufgenommen werden kann. Weiterhin kann insbesondere auch eine parallele oder windschiefe Anordnung entsprechender optischer Achsen entlang der optischen Wege eingerichtet und genutzt werden, sodass ein sogenanntes stereoskopisches Bild aufgezeichnet werden kann. Dies wird in einer unten beschriebenen Ausführungsform der Erfindung nutzbar gemacht. Ein solches stereoskopisches Bild ahmt dabei den räumlichen Blick eines Lebewesens nach, indem aus zumindest zwei Perspektiven ein jeweiliges Bild aufgezeichnet wird. Aus den verschiedenen Informationen der jeweiligen Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven kann dann ein räumlicher Eindruck rekonstruiert oder erzeugt werden. Dies wird auch als „stereoskopisches Bilden einer räumlichen Bildinformation" beschrieben.
[61] Um diese räumlich zueinander versetzt gewählte Anordnung bestmöglich nutzen zu können, werden das erste Bild und das zweite Bild einander zum Bilden einer dualen Bildinformation in einem überlagerten Bild zugeordnet, wobei insbesondere das Bilden der dualen Bildinformation in dem überlagerten Bild ein Rekonstruieren einer Korrelation zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild anhand einer jeweiligen gefilterten Bildinformation, insbesondere ein Rekonstruieren einer Disparität, umfasst, wobei das Rekonstruieren insbesondere anhand von Bildinformationen mit durch das jeweilige Filter durchgelassenen Wellenlängenspektren, insbesondere durch das Beleuchten des Betrachtungsbereiches mit Weißlicht, erfolgt.
[62] Eine „duale Bildinformation", welche auch Dual-Bild genannt wird, ist dabei eine aus zwei Bildinformationen zusammengesetzte Bildinformation, welche beispielsweise ein Abbild zweier mittels unterschiedlicher optischer Wege aufgenommener Bilder aus dem Betrachtungsbereich umfasst, ohne dass diese stereoskopisch sein müssen.
[63] Ein „Rekonstruieren einer Korrelation" beschreibt dabei das Zuordnen eines entsprechenden zu einem Bildpunkt im Betrachtungsbereich gehörigen Bildpunktes oder einer entsprechenden Teilinformation des ersten Bildes und des zweiten Bildes, womit beispielsweise ein Versatz des ersten Bildes zum zweiten Bild berechnet und als Korrektur für das Bilden der dualen Bildinformation genutzt wird.
[64] In einer Ausführungsform umfasst das Bilden der dualen Bildinformation ein stereoskopisches Bilden einer räumlichen Bildinformation des Betrachtungsbereiches.
[65] Mittels einer solchen räumlichen Bildinformation kann ein Betrachter damit beispielsweise räumliche Gegebenheiten im Betrachtungsbereich aufnehmen und zum Bedienen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung oder zum Unterstützen einer Handlung mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung nutzen.
[66] Eine „räumliche Bildinformation" ist dabei die Information, die einen Rückschluss auf beispielsweise eine Topographie des Betrachtungsbereiches und/oder eine räumliche Anordnung entsprechender Gegenstände innerhalb des Betrachtungsbereiches zulässt. Eine räumliche Bildinformation kann dabei beispielsweise ein als 3D-Bild dargestelltes Bild sein, welches einem Betrachter eine detaillierte Information über die Topographie des Betrachtungsbereichs liefert. Weiterhin kann eine solche räumliche Information auch daraus entstehen, dass beispielsweise einem Betrachter für ein jeweiliges Auge die jeweilige Bildinformation zugeleitet wird, sodass das eigentliche „räumliche Bilden" durch den Betrachter erfolgt, da dem Betrachter physiologisch ein räumliches Sehen suggeriert wird. Dies kann beispielsweise mittels einer VR- Brille (virtual reality Brille) erfolgen, der dann eine „duale Bildinformation" im Sinne der obigen Beschreibung zugeleitet wird.
[67] Um präzise Informationen über die physiologischen Parameter erhalten zu können, weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Auswerteeinheit auf, welche zum Auswerten des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes bezüglich eines Hämoglobin-Index, Wasser-Index, Sauerstoff- Index und/oder eines Sauerstoff-Infrarot-Index eingerichtet ist, sodass ein Hämoglobingehalt, ein Wassergehalt, eine Sauerstoffkonzentration und/oder auch ein Vorhandensein eines Hilfsstoffs, insbesondere eines Fluoreszenzstoffes, bestimmbar ist.
[68] Eine solche „Auswerteeinheit" weist dabei beispielsweise einen Speicher auf, in welchen ein Verfahren zum Auswerten der medizinischen Bildgebungsvorrichtung hinterlegt ist. Weiterhin kann die Auswerteeinheit einen Prozessor oder Microcontroller aufweisen, wobei mit dem Prozessor oder dem Microcontroller das Verfahren zum
Auswerten ausführbar ist.
[69] In einer weiteren Ausführungsform weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Anzeigeeinheit auf, welche zum gleichzeitigen, überlagerten und/oder korrelierten Anzeigen der ersten Bildinformation, der zweiten Bildinformation, der dualen Bildinformation, der stereoskopisch gebildeten räumlichen Bildinformation und/oder zusätzlicher Bildinformationen eingerichtet ist.
[70] Eine solche „Anzeigeeinheit" ist dabei beispielsweise ein PC, ein Minicomputer oder ein Bildschirm mit einem entsprechenden Prozessor, welcher sowohl die erste Bildinformation, die zweite Bildinformation, eine daraus gebildete räumliche Bildinformation und/oder auch eine zusätzliche Bildinformation in Form beispielsweise eines Hämoglobingehaltes des Betrachtungsbereiches anzeigen kann. Ein solcher Hämoglobingehalt wird dabei beispielsweise entsprechend jedem Pixel als Farbbild den anderen Bildinformationen überlagert. Die Anzeigeeinheit kann dabei auch die Auswerteeinheit in sich aufweisen, so dass keine getrennten Geräte für die Anzeigeeinheit und die
Auswerteeinheit notwendig sind.
[71] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur la eine schematische Darstellung eines
Endoskop-Systems mit einem Strahlteiler für zwei optische Wege in einer Seitenansicht,
Figur 1b eine schematische Darstellung eines
Endoskop-Systems mit einem Strahlteiler für zwei optische Wege und einem gemeinsamen Filterrad in einer Seitenansicht,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines
Endoskop-Systems mit zwei getrennten optischen Wegen in einer Seitenansicht,
Figur 3 ein Diagramm zur spektralen Absorption von
Licht diverser Moleküle zum Bestimmen physiologischer Parameter des Gewebes,
Figur 4 ein Diagramm zur farbabhängigen
Empfindlichkeit eines beispielhaften Bildsensors mit einem Bayer-Filter,
Figur 5 a / 5 b je ein Diagramm für einen ersten Bildsensor und einen zweiten Bildsensor der Endoskop-Systeme der Figur la / 1b oder der Figur 2 mit einem jeweils darauf angewendeten Filterspektrum eines ersten Betriebsmodus,
Figur 6 a / 6 b je ein Diagramm für einen ersten Bildsensor und einen zweiten Bildsensor der Endoskop-Systeme der Figur la / 1b oder der Figur 2 mit einem jeweils darauf angewendeten Filterspektrum eines zweiten Betriebsmodus,
Figur 7 a / 7 b je ein Diagramm für einen ersten Bildsensor und einen zweiten Bildsensor der Endoskop-Systeme der Figur la / 1b oder der Figur 2 mit einem jeweils darauf angewendeten Filterspektrum eines dritten Betriebsmodus,
Figur 8 a / 8 b je ein Diagramm für einen ersten Bildsensor und einen zweiten Bildsensor der Endoskop-Systeme der Figur la / 1b oder der Figur 2 mit einem jeweils darauf angewendeten Filterspektrum eines vierten Betriebsmodus, sowie
Figur 9 eine Anordnung aus einem beispielhaften
Endoskop mit einem Endoskop-System der Figur la / 1b oder der Figur 2, einem Computer und einem Bildschirm zum Visualisieren eines Bildes eines Betrachtungsbereiches. [72] Ein Endoskop-System 101 dient dazu, ein Objekt 160 in einem Betrachtungsbereich 150 bildlich zu erfassen. Das Endoskop-System 101 steht dabei beispielhaft für ein entsprechendes Bildaufnahmesystem einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, beispielsweise eines Endoskopes oder eines Exoskopes. Das Endoskop-System 101 weist eine Lichtquelle 103 zum Beleuchten des Betrachtungsbereiches 150 und des Objektes 160 mit Weißlicht auf. Eine Linse 105 in einem optischen Weg 107 nimmt einfallendes Licht aus dem Betrachtungsbereich 150 auf und leitet dieses an einen im Winkel von 45° entlang des optischen Weges 107 angeordneten halbdurchlässigen Spiegel 170. Mittels des halbdurchlässigen Spiegels 170 wird entlang des optischen Weges 107 einfallendes Licht zu gleichen Teilen entlang eines optischen Weges 108 zu einem Bildsensor 111 und entlang eines optischen Weges 109 zu einem Bildsensor 113 geleitet. Der Bildsensor 111 und der Bildsensor 113 sind jeweils als RGB- Sensoren mit einem Bayer-Filter und hoher Empfindlichkeit im Nahinfrarotbereich ausgestaltet.
[73] Im optischen Weg 108 ist ein Filterrad 121 angeordnet. Das Filterrad 121 ist entlang einer Achse parallel zum optischen Weg 108 drehbar und derart angeordnet, dass wahlweise ein Filter 131, ein Filter 132, ein Filter 133 oder ein Filter 134 in den optischen Weg 108 einbringbar sind. Dazu sind das Filter 131, das Filter 132, das Filter 133 sowie das Filter 134 entlang gleicher Radien auf dem Filterrad 121 angeordnet. Mittels einer Verdrehung des Filterrades 121 kann so ein jeweiliges Filter in den optischen Weg 108 eingebracht werden, sodass entlang des optischen Weges 108 einfallendes Licht vom Betrachtungsbereich 150 gefiltert auf den Bildsensor 111 gelangt.
[74] Analog dazu ist im optischen Weg 109 ein Filterrad 123 angeordnet, welches ein Filter 141, ein Filter 142, ein Filter 143 sowie ein Filter 144 trägt. Analog zum Filterrad 121 kann mittels des Filterrades 123 so mittels einer Rotation um eine Drehachse, welche parallel zum optischen Weg 109 verläuft, ein jeweiliges Filter in den optischen Weg 109 eingebracht werden, sodass vom Betrachtungsbereich 150 entstammendes Licht gefiltert auf den Bildsensor 113 trifft.
[75] Das Filter 131, das Filter 132, das Filter 133 sowie das Filter 134 des Filterrades 121 sowie das Filter 141, das Filter 142, das Filter 143 sowie das Filter 144 des Filterrades 123 weisen jeweilige unterschiedliche Filtereigenschaften auf, demnach filtert ein jeweiliges Filter unterschiedliche Wellenlängenbereiche des aus dem Betrachtungsbereich 150 einfallenden Lichtes entlang des jeweiligen optischen Weges heraus und lässt übrige Bestandteile, also übrige Wellenlängenbereiche des einfallenden Lichtes hindurch.
[76] Ein alternativer Aufbau eines Endoskop-Systems 1101 dient ebenfalls dazu, ein Objekt 1160 in einem Betrachtungsbereich 1150 bildlich zu erfassen. Das Endoskop- System 1101 steht dabei beispielhaft für ein entsprechendes Bildaufnahmesystem einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, beispielsweise eines Endoskops oder eines Exoskops . Das Endoskop-System 1101 weist eine Lichtquelle 1103 zum Beleuchten des Betrachtungsbereiches
1150 und des Objektes 1160 mit Weißlicht auf. Eine Linse 1105 in einem optischen Weg 1107 nimmt einfallendes Licht aus dem Betrachtungsbereich 1150 auf und leitet dieses an einen Strahlteiler 1170. Mittels des Strahlteilers 1170 wird entlang des optischen Weges 1107 einfallendes Licht zu gleichen Teilen entlang eines optischen Weges 1108 zu einem Bildsensor 1111 und entlang eines optischen Weges 1109 zu einem Bildsensor 1113 geleitet. Der Bildsensor 1111 und der Bildsensor 1113 sind jeweils als RGB-Sensoren mit einem Bayer-Filter und hoher Empfindlichkeit im Nahinfrarotbereich ausgestaltet.
[77] Der gezeigte Strahlteiler 1170 ist vorliegend mittels mehrerer Prismen realisiert. In einer Alternativen kann hier auch eine andere Anordnung zum Aufteilen des einfallenden Lichts verwendet werden, beispielsweise eine Anordnung aus mehreren Spiegeln, wobei jeweils eine zweckmäßige mechanische Anordnung der Komponenten, beispielsweise des Filterrades 1121 in Bezug zum optischen Weg 1107, gewählt werden kann.
[78] Entlang der optischen Wege 1108 und 1109 ist ein gemeinsames Filterrad 1121 angeordnet. Das Filterrad 1121 ist entlang einer Achse parallel zum optischen Weg 1108 und optischen Weg 1109 drehbar und derart angeordnet, dass wahlweise ein Filter 1131 gemeinsam mit einem Filter 1141, ein Filter 1132 gemeinsam mit einem Filter 1142, ein Filter 1133 gemeinsam mit einem Filter 1143 oder ein Filter 1134 gemeinsam mit einem Filter 1144 in den optischen Weg 1108 und in den optischen Weg 1109 einbringbar sind. Dazu sind das Filter 1131, das Filter 1132, das Filter 1133 sowie das Filter 1134 entlang eines Radius in einer Position entsprechend dem optischen Weg 1108, das Filter 1141, das Filter 1142, das Filter 1143 und das Filter 1144 entlang eines anderen Radius in einer Position entsprechend dem optischen Weg 1109 auf dem Filterrad 1121 angeordnet. Mittels einer Verdrehung des Filterrades 121 kann so ein jeweiliges Paar aus Filtern in den optischen Weg 1108 und den optischen Weg 1109 gemeinsam eingebracht werden, sodass entlang des optischen Weges 1108 gefiltert auf den Bildsensor 1111 gelangt und entlang des optischen Weges 1109 einfallendes Licht vom Betrachtungsbereich 1150 gefiltert auf den Bildsensor 1113 gelangt.
[79] Das Filter 1131, das Filter 1132, das Filter 1133 sowie das Filter 1134 sowie das Filter 1141, das Filter 1142, das Filter 1143 sowie das Filter 1144 des Filterrades 1121 weisen jeweilige unterschiedliche Filtereigenschaften auf, demnach filtert ein jeweiliges Filter unterschiedliche Wellenlängenbereiche des aus dem Betrachtungsbereich 1150 einfallenden Lichtes entlang des jeweiligen optischen Weges heraus und lässt übrige Bestandteile, also übrige Wellenlängenbereiche des einfallenden Lichtes hindurch. Hierbei sei angemerkt, dass vorig sowie im später folgenden Anwendungsbeispiel dem Wortlaut nach eine scharfe Trennung an entsprechenden Wellenlängen zwischen einem Durchlässen und einem Zurückhalten entsprechender Wellenlängen beschrieben wird, selbstverständlich sind hier technisch bedingte Unschärfen und entsprechende Übergänge zu beachten, die im Folgenden jedoch aus Gründen der Klarheit nicht explizit erwähnt werden.
[80] Die Darstellung in den Figuren la, 1b sowie 2 bezüglich jeweiliger bereits genannter oder im Folgenden genannter Filterräder wurde dabei so gewählt, dass unter Inkaufnahme perspektivischer Ungenauigkeiten eine funktional nachvollziehbare Darstellung ermöglicht wurde, sodass insbesondere die jeweiligen Filterräder leicht verzerrt perspektivisch in einer ansonsten in Form einer schematischen Seitenansicht gewählten Darstellung gezeigt sind. Jeweiligen optische Wege verlaufen stets durch ein jeweilig im Eingriff befindliches Filter oder durch mehrere jeweilig im Eingriff befindliche Filter, sodass einfallendes Licht jeweils gefiltert auf einen jeweiligen Bildsensor fällt.
[81] Ein Endoskop-System 201 dient analog zum Endoskop- System 101 zum Betrachten eines Objektes 260 in einem Betrachtungsbereich 250. Im Unterschied zum Endoskop-System 101 oder zum Endoskop-System 1101 kommt für dieses Ausführungsbeispiel jedoch kein halbdurchlässiger Spiegel als Strahlteiler oder kein anderer Strahlteiler zur Anwendung, sondern getrennt voneinander angeordnete optische Wege.
[82] Das Endoskop-System 201 weist eine Lichtquelle 203 auf, mittels welcher der Betrachtungsbereich 250 und damit das Objekt 260 mit Weißlicht beleuchtet werden. Durch eine Linse 205 sowie eine linse 206, welche nebeneinander angeordnet sind, fällt Licht des Objektes 260 aus dem Betrachtungsbereich 250 entlang eines jeweiligen optischen Weges 208 und 209 in das Endoskop-System 201. Durch die Linse 205 einfallendes Licht breitet sich dabei entlang eines optischen Weges 208 hin zu einem Bildsensor 211 aus, durch die Linse 206 einfallendes Licht entlang eines optischen Weges 209 hin zu einem Bildsensor 213. Der Bildsensor 211 und der Bildsensor 213 sind jeweils als RGB-Sensoren mit einem Bayer-Filter und hoher Empfindlichkeit im Nahinfrarotbereich ausgestaltet.
[83] Im optischen Weg 208 zwischen der Linse 205 und dem Bildsensor 211 ist ein Filterrad 221 angeordnet, welches ein Filter 231, ein Filter 232, ein Filter 233 sowie ein Filter 234 trägt. Die jeweiligen Filter sind dabei im gleichen Radius um eine Drehachse des Filterrades 221 angeordnet, sodass mittels einer Drehung des Filterrades 221 ein jeweiliges Filter in den optischen Weg 208 einbringbar ist. Somit fällt dann mittels des jeweiligen Filters gefiltertes Licht aus dem Betrachtungsbereich 250 auf den Bildsensor 211. Die Drehachse des Filterrades 221 ist dabei analog zum vorigen Beispiel parallel zum optischen Weg 203 angeordnet.
[84] Aus dem Betrachtungsbereich 250 durch die Linse 206 in Richtung des Bildsensors 213 einfallendes Licht wird analog dazu durch ein Filterrad 223 geleitet. Das Filterrad 223 trägt jeweilige Filter 241, 242, 243 und 244, welche entlang gleicher Radien analog zum Filterrad 221 so angeordnet sind, dass mittels eines Drehens des Filterrades 223 ein jeweiliges Filter in den optischen Weg 209 eingebracht werden kann. Das entlang des optischen Weges 209 einfallende Licht wird dann durch ein jeweiliges im optischen Weg 209 befindliches Filter gefiltert und nur durch das Filter hindurchgelassene Wellenlängenbereiche treffen auf den Bildsensor 213.
[85] In einer jeweiligen Alternativen können dabei die Filter, beispielsweise die Filter 231, 232, 233 und 234, auch gemeinsam oder getrennt voneinander mittels eines Einschwenkens oder Einkippens in den jeweiligen optischen Weg eingebracht werden. Dies gilt für alle vorig beschriebenen Filterräder analog. Im Folgenden sei angenommen, dass ein Ansteuern der jeweiligen Filterräder 121, 123, 221 sowie 223 derart erfolgt, dass jeweils zueinander zugeordnete Filterpaare auf unterschiedlichen Filterrädern gemeinsam miteinander in die jeweiligen optischen Wege eingedreht werden, also beispielsweise ein Filter 131 sowie ein Filter 141 in einer ersten Gruppe, ein Filter 132 und ein Filter 142 in einer zweiten Gruppe, und analog fortfolgend weitere Filter gemeinsam in einer jeweiligen Gruppe ansteuerbar und in die jeweiligen optischen Wege einbringbar sind. Unterschiedliche Kombinationen der jeweiligen Filter sind hierbei auch möglich, die vorliegende Aufzählung dient hier nur als Beispiel.
[86] Ein Diagramm 301 weist ein Abszissenachse 303 sowie eine Ordinatenachse 305 auf. Die Abszissenachse 303 beschreibt dabei eine Wellenlänge von Licht, welche zwischen 350 nm und 1.000 nm im Diagramm 301 gebildet ist. Die dazugehörige Ordinatenachse 305 beschreibt dabei einen einer Wellenlänge von Licht zugehörigen Absorptionskoeffizienten eines bestimmten Moleküls, der qualitativ abgebildet ist. Die Skalierung der Ordinatenachse ist dabei logarithmisch. Beispielsweise könnte hier die Ordinatenachse 305 einen Bereich zwischen 0 und 1 abbilden, kann jedoch auch eine andere Skalierung tragen. Für das vorliegende Beispiel wird auf qualitative Merkmale Bezug genommen.
[87] Das Diagramm 301 zeigt eine Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten eines Moleküls 311, eine Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten eines Moleküls 313, eine Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten eines Moleküls 315 sowie eine Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten eines Moleküls 317. Die jeweiligen Wellenlängenabhängigkeiten der Absorptionskoeffizienten sind nutzbar, um für von beispielsweise menschlichem Gewebe zurückgestrahlten Lichts entsprechender Wellenlängen Rückschlüsse auf dessen Zusammensetzung zu ziehen. So ist die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten 311 nutzbar zur Bestimmung des Wassergehalts im Gewebe, die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten 313 nutzbar zur Bestimmung eines Fettgehalts im Gewebe, die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten 315 nutzbar zur Anteilsbestimmung desoxygenierten Hämoglobins im Gewebe sowie die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionskoeffizienten 317 nutzbar zur Anteilsbestimmung oxygenierten Hämoglobins im Gewebe.
[88] Folglich kann, bei einer entsprechenden Bestrahlung des Gewebes mit Licht bestimmter Wellenlängen, eine entsprechende Reaktion des Gewebes im Sinne einer Rückstrahlung gemäß der vorig bezeichneten Wellenlängenabhängigkeiten von Absorptionskoeffizienten bestimmter Moleküle 311, 313, 315 sowie 317 erwartet werden, aus welcher dann wiederum auf die Eigenschaften des Gewebes geschlossen werden kann.
[89] Ein Diagramm 401 weist eine Abszissenachse 403 sowie eine Ordinatenachse 405 auf. Die Abszissenachse 403 beschreibt dabei eine jeweilige Wellenlänge von Licht zwischen 400 nm und 1.000 nm. Die Ordinatenachse 405 beschreibt eine entsprechende Lichtempfindlichkeit qualitativ, also beispielsweise zwischen 0 und 1. Das Diagramm 401 zeigt damit die Lichtempfindlichkeit eines für dieses Beispiel verwendeten RGB-Sensors mit einem entsprechenden Sensorfilter. Der Bildsensor 111, der Bildsensor 113, der Bildsensor 211 sowie der Bildsensor 213 weisen also eine entsprechende Sensitivitätsverteilung gemäß dem Diagramm 401 auf. Andere RGB-Sensoren mit anderen Sensorfiltern können hiervon abweichende
Sensitivitätsverteilungen aufweisen.
[90] Das Diagramm 401 zeigt dazu eine Funktion 413, welche die Sensitivität eines jeweiligen Bildsensors für blaues Licht beschreibt, eine Funktion 415, welche eine Sensitivität des jeweiligen RGB-Sensors für grünes Licht beschreibt, sowie eine Funktion 417, welche eine Sensitivität des jeweiligen RGB-Sensors für rotes Licht beschreibt. Die Sensitivität des in diesem Beispiel zu Grunde gelegten RGB-Sensors für blaues Licht weist dabei ein Maximum 423 bei etwa 450 nm auf, die Sensitivität für grünes Licht ein Maximum 425 bei etwa 520 nm sowie die Sensitivität für rotes Licht ein Maximum 427 bei etwa 600 nm. Andere RGB- Sensoren können hier andere Eigenschaften aufweisen. [91] Mittels der oben beschriebenen jeweiligen Gruppen aus unterschiedlichen Filtern in den unterschiedlichen mechanischen Anordnungen können nun unterschiedliche Betriebsmodi für das jeweilige Endoskop-System geschaltet und/oder eingestellt werden. Die folgende Beschreibung betrifft dabei die Endoskop-Systeme 101, 1101 sowie 201, da das auf die jeweiligen Bildsensoren einfallende Licht ausschlaggebend für entsprechende Effekte ist, unabhängig davon, ob entsprechendes Licht mittels eines Strahlteilers, mittels unterschiedlicher Filteranordnungen oder auf vollständig unterschiedlichen optischen Wegen zum jeweiligen Bildsensor gelangt. Im Folgenden gilt daher das Beschriebene bezüglich des Bildsensors 111 auch für den Bildsensor 1111 und den Bildsensor 211, das Beschriebene bezüglich des Bildsensors 113 auch für den Bildsensor 1113 und den Bildsensor 213 sinngemäß.
[92] Es seien unter diesen Voraussetzungen zur Verdeutlichung im Folgenden vier unterschiedliche Betriebsmodi unter beispielhaftem Bezug auf das Endoskop- System 101 beschrieben:
[93] Für einen ersten Betriebsmodus wird beispielsweise das Filter 131 in den optischen Weg 108 eingebracht sowie das Filter 141 in den optischen Weg 109. Ein Diagramm 501 zeigt dabei das auf dem optischen Weg 108 mittels des Filters 131 auf den Bildsensor 111 treffende LichtSpektrum, ein Diagramm 511 das mittels des Filters 141 auf den Bildsensor 113 treffende Lichtspektrum. Somit fallen unterschiedlich gefilterte LichtSpektren auf den Bildsensor 111 und den Bildsensor 113. Im Diagramm 501 sind dabei ein blockierter Spektralbereich 503, ein blockierter Spektralbereich 504 sowie ein blockierter Spektralbereich 505 gezeigt. Der blockierte Spektralbereich 503 hindert Licht unterhalb von 460 nm daran, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Der blockierte Spektralbereich 504 hindert Licht zwischen 580 nm und 600 nm, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Der blockierte Spektralbereich 505 hindert Licht mit einer Wellenlänge oberhalb von 700 nm, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Somit gelangt nur Licht mit einer Wellenlänge zwischen 460 nm und 580 nm sowie einer Wellenlänge zwischen 600 nm und 700 nm auf den Bildsensor 111. Die jeweiligen Verläufe 533, 535 und 537 entsprechen dabei den Verläufen 413, 415 und 417 für die unterschiedlichen Empfindlichkeiten nach Farben des RGB-Bildsensors 111.
[94] Analog dazu sind im Diagramm 511 ein blockierter Spektralbereich 513 sowie ein blockierter Spektralbereich 514 gezeigt. Der blockierte Spektralbereich 513 hindert Licht zwischen 550 nm und 850 nm daran, auf den Bildsensor 113 zu gelangen, der blockierte Spektralbereich 514 hindert Licht mit einer Wellenlänge oberhalb von 930 nm, auf den Bildsensor 113 zu gelangen. Den Bildsensor 113 erreicht daher nur Licht einer Wellenlänge bis 550 nm sowie zwischen 850 nm und 930 nm. Die Funktionen 543, 545 und 547 entsprechen den Funktionen 413, 415 sowie 417 für die unterschiedlichen Empfindlichkeiten nach Farben des RGB-Bildsensors 113.
[95] Aus den so gefilterten Bildinformationen lässt sich mittels der Rot-Information des Bildsensors 111, der Grün- Information des Bildsensors 111 sowie einer Differenz aus der Blau-Information des Bildsensors 113 abzüglich der Rot- Information des Bildsensors 113 ein RGB-Bild errechnen, welches einem Bediener oder Benutzer des jeweiligen Endoskop-Systems angezeigt werden kann, sodass dieser Bediener oder Benutzer ein Realbild des Objektes 160 oder analog dazu in den anderen erfindungsgemäßen Anordnungen des Objektes 1160 oder beispielsweise des Objektes 260 sehen kann.
[96] Weiterhin kann eine Oxygenierung des Gewebes des Objektes 160, 1160 oder 260 aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen herausgelesen werden. So kann eine Oxygenierung im sichtbaren Bereich aus der Blau-Information des Bildsensors 111 aus dem durchgelassenen LichtSpektrum zwischen 460 nm und 580 nm ausgelesen werden, ebenso kann dies aus der Rot-Information des Bildsensors 111 im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 700 nm erfolgen.
[97] Eine Oxygenierung des Gewebes kann parallel oder ergänzend oder auch alternativ dazu im Nahinfrarotbereich aus der Rot-Information des Bildsensors 111 zwischen 600 nm bis 700 nm ausgelesen werden. Ebenso kann dies aus der Rot- Information des Bildsensors 113 im Wellenlängenbereich zwischen 850 nm und 930 nm erfolgen. Somit kann in diesem ersten Modus sowohl ein RGB-Bild als auch die Oxygenierung des Gewebes ausgelesen werden. Dazu wird das in Abhängigkeit von der Wellenlänge wechselnde Verhältnis der Absorptionskoeffizienten von oxygeniertem und desoxygeniertem Hämoglobin genutzt, in dem aus dem Verhältnis bei 600nm bis 700nm und dem inversen Verhältnis bei etwa 850nm bis 930nm auf die Oxygenierung geschlossen wird. [98] Für einen zweiten Betriebsmodus wird beispielsweise das
Filter 132 in den optischen Weg 108 eingebracht sowie das Filter 142 in den optischen Weg 109. Ein Diagramm 601 zeigt dabei das auf dem optischen Weg 108 mittels des Filters 132 erzielte LichtSpektrum, ein Diagramm 611 das mittels des Filters 142 erzielte Lichtspektrum. Somit fallen unterschiedlich gefilterte LichtSpektren auf den Bildsensor 111 und den Bildsensor 113. Im Diagramm 601 sind dabei ein blockierter Spektralbereich 603, ein blockierter Spektralbereich 604 sowie ein blockierter Spektralbereich 605 gezeigt. Das blockierter Spektralbereich 603 hindert Licht unterhalb von 530 nm daran, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Der blockierte Spektralbereich 604 hindert Licht zwischen 560 nm und 785 nm, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Der blockierte Spektralbereich 605 hindert Licht mit einer Wellenlänge oberhalb von 825 nm, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Somit gelangt nur Licht mit einer Wellenlänge zwischen 530 nm und 560 nm sowie einer Wellenlänge zwischen 785 nm und 825 nm auf den Bildsensor 111. Die Funktionen 633, 635 und 637 entsprechen den Funktionen 413, 415 sowie 417 für die unterschiedlichen Empfindlichkeiten nach Farben des RGB-Bildsensors 111.
[99] Analog dazu ist im Diagramm 611 ein blockierter Spektralbereich 613 gezeigt. Der blockierte Spektralbereich 613 hindert Licht oberhalb von 700 nm daran, auf den Bildsensor 113 zu gelangen. Den Bildsensor 113 erreicht daher nur Licht einer Wellenlänge bis 700 nm. Die Funktionen 643, 645 und 647 entsprechen den Funktionen 413, 415 sowie 417 für die unterschiedlichen Empfindlichkeiten nach Farben des RGB-Bildsensors 113.
[100] Aus den so gefilterten Bildinformationen lässt sich mittels der Rot-Information des Bildsensors 113, der Grün-Information des Bildsensors 113 sowie der Blau- Information des Bildsensors 113 ein RGB-Bild errechnen, welches einem Bediener oder Benutzer des jeweiligen Endoskop-Systems angezeigt werden kann, sodass dieser Bediener oder Benutzer ein Realbild des Objektes 160, 1160 oder beispielsweise des Objektes 260 sehen kann. Im Diagramm 611 ist dazu ersichtlich, dass alle Maxima analog der Maxima 423, 425 und 427 der Sensor-Empfindlichkeiten vom Filter hindurchgelassen und damit auswertbar sind.
[101] Weiterhin kann ein Hämoglobin-Index des Gewebes des Objektes 160 aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen herausgelesen werden. So kann der Hämoglobingehalt aus der Grün-Information des Bildsensors 111 abzüglich der Blau- Information des Sensors 111 aus dem durchgelassenen LichtSpektrum zwischen 530 nm und 560 nm ausgelesen werden, ebenso kann dies aus der Rot-Information des Bildsensors 111 im Wellenlängenbereich zwischen 785 nm und 825 nm erfolgen. Hierzu kann beispielsweise die gleich große Absorption (isosbestische Punkte) durch oxygeniertes und desoxygeniertes Hämoglobin bei ca. 540nm und ca. 800 nm (vgl. Wellenlängenabhängigkeiten 315 und 317) dazu genutzt werden, einen Quotienten für die Aussage zum Hämoglobingehalt abzuleiten. [102] Für einen dritten Betriebsmodus wird beispielsweise das Filter 133 in den optischen Weg 108 eingebracht sowie das Filter 143 in den optischen Weg 109. Ein Diagramm 701 zeigt dabei das auf dem optischen Weg 108 mittels des Filters 133 erreichte Licht Spektrum, ein Diagramm 711 das mittels des Filters 143 erreichte Lichtspektrum. Somit fallen unterschiedlich gefilterte LichtSpektren auf den Bildsensor 111 und den Bildsensor 113. Im Diagramm 701 ist dabei ein blockierter Spektralbereich 703 gezeigt. Der blockierte Spektralbereich 703 hindert Licht zwischen 575 nm und 950 nm daran, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Somit gelangt nur Licht mit einer Wellenlänge bis 575 nm sowie einer Wellenlänge ab 950 nm auf den Bildsensor 111. Die Verläufe 733, 735 und 737 entsprechen den Verläufen 413, 415 sowie 417 für die unterschiedlichen Empfindlichkeiten nach Farben des RGB-Bildsensors 111.
[103] Analog dazu sind im Diagramm 711 ein blockierter Spektralbereich 713, ein blockierter Spektralbereich 714 sowie ein blockierter Spektralbereich 715 gezeigt. Der blockierte Spektralbereich 713 hindert Licht unterhalb von 575 nm daran, auf den Bildsensor 113 zu gelangen, der blockierte Spektralbereich 714 hindert Licht einer Wellenlänge zwischen 700 nm und 875 nm, auf den Bildsensor 113 zu gelangen, der blockierte Spektralbereich 715 hinter Licht einer Wellenlänge oberhalb von 895 nm, auf den Bildsensor 113 zu gelangen. Den Bildsensor 113 erreicht daher nur Licht einer Wellenlänge zwischen 575 nm und 700 nm sowie zwischen 875 nm und 895 nm. [104] Aus den so gefilterten Bildinformationen lässt sich mittels einer Differenz aus der Rot-Information des Bildsensors 113 abzüglich der Blau-Information des Bildsensors 113 zum Erlangen einer berechneten Rot- Information, einer Differenz aus der Grün-Information des Bildsensors 111 abzüglich der Rot-Information des Bildsensors 111 zum Erlangen einer berechneten Grün- Information und einer Differenz der Blau-Information des Bildsensors 111 abzüglich der Rot-Information des Bildsensors 111 zum Erlangen einer berechneten Blau- Information ein RGB-Bild errechnen, welches einem Bediener oder Benutzer des jeweiligen Endoskop-Systems angezeigt werden kann, sodass dieser Bediener oder Benutzer ein Realbild des Objektes 160, 1160 oder beispielsweise des Objektes 260 sehen kann.
[105] Weiterhin kann ein Wassergehalt des Gewebes des Objektes 160 aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen herausgelesen werden. So kann ein Wassergehalt aus der Blau- Information des Bildsensors 113 aus dem durchgelassenen LichtSpektrum zwischen 875 nm und 895 nm ausgelesen werden, wobei durchgelassenes Licht des LichtSpektrums zwischen 575nm und 700nm der gemessenen Intensität, welches ebenfalls auf den Bildsensor 113 trifft, auf Grund einer sehr niedrigen Empfindlichkeit des Blau-Kanals des Bildsensors 113 in diesem Wellenlängenbereich vernachlässigbar ist, ebenso kann dies aus der Rot-Information des Bildsensors 111 im Wellenlängenbereich zwischen 950 nm und 1000 nm erfolgen, wobei eintreffendes Licht im Wellenlängenbereich zwischen 400nm und 575nm ebenso vernachlässigbar ist. So wird ein Wellenlängenbereich zwischen 875nm und 895nm aufgenommen, um den etwa gleichmäßigen Verlauf bezüglich des Absorptionsgrades von Wasser zum Referenzieren zu nutzen. Ein Auslesen des Wellenlängenbereiches zwischen 950nm und lOOOnm, in dem ein ansteigender Absorptionsgrad von Wasser vorliegt, dient als Grundlage zum Ermitteln des Wassergehaltes im Gewebe.
[106] Für einen vierten Betriebsmodus wird beispielsweise das Filter 134 in den optischen Weg 108 eingebracht sowie das Filter 144 in den optischen Weg 109. Ein Diagramm 801 zeigt dabei das auf dem optischen Weg 108 mittels des Filters 134 erreichte Licht Spektrum, ein Diagramm 811 das mittels des Filters 144 erreichte Lichtspektrum. Somit fallen unterschiedlich gefilterte LichtSpektren auf den Bildsensor 111 und den Bildsensor 113. Im Diagramm 801 ist dabei ein blockierter Spektralbereich 803 gezeigt. Der blockierte Spektralbereich 803 hindert Licht oberhalb von 430 nm daran, auf den Bildsensor 111 zu gelangen. Somit gelangt nur Licht mit einer Wellenlänge bis 430 nm auf den Bildsensor 111.
[107] Analog dazu ist im Diagramm 811 ein blockierter Spektralbereich 813. Der blockierte Spektralbereich 813 hindert Licht oberhalb von 700 nm daran, auf den Bildsensor 113 zu gelangen. Den Bildsensor 113 erreicht daher nur Licht einer Wellenlänge bis 700 nm.
[108] Aus den so gefilterten Bildinformationen lässt sich mittels der Rot-Information des Bildsensors 113, der Grün-Information des Bildsensors 113 sowie der Blau- Information des Bildsensors 113 ein RGB-Bild auslesen, welches einem Bediener oder Benutzer des jeweiligen Endoskop-Systems angezeigt werden kann, sodass dieser Bediener oder Benutzer ein Realbild des Objektes 160, 1160 oder beispielsweise des Objektes 260 sehen kann. Die jeweiligen Maxima der Empfindlichkeiten des Bildsensors 113 analog der Maxima 423, 425 sowie 427 in Diagramm 401 sind hier ungefiltert auslesbar.
[109] Weiterhin kann eine Kontrastanhebung von Blutgefäßen innerhalb eines Gewebes in einem Bild des Objektes 160 mittels des sogenannten „Narrow-Band-Imaging" (NBI) aus den gefilterten Bildinformationen herausgelesen werden. Zu diesem Zweck kann eine Kontrastanhebung mittels eines Auslesens der Blau-Information des Bildsensors 111 im Bereich zwischen 400 nm und 430 nm erfolgen. Dies wird durch die hohe Absorption von Licht durch das oxygenierte Hämoglobin und das desoxygenierte Hämoglobin begünstigt, wodurch Blutgefäße im Bild dunkler erscheinen, als umliegendes Gewebe.
[110] Somit kann mit der vorgestellten jeweiligen Anordnung mittels des Endoskop-Systems 101, 1101 oder auch des Endoskop-Systems 201 ein Umschalten der jeweiligen Modi für ein Einbringen unterschiedlicher Filter oder unterschiedlicher Gruppen von Filtern realisiert werden, um parallel sowohl ein reales RGB-Bild eines jeweiligen Betrachtungsbereiches als auch eine gemäß dem jeweiligen Modus erzeugte Zusatzinformation, beispielsweise zu einem Hämoglobingehalt oder einem Sauerstoffgehalt im Betrachtungsbereich anzuzeigen. [111] Zusätzlich dazu kann aus dem Bild des Bildsensors 111 und dem Bild des Bildsensors 113 auch eine Rekonstruktion eines stereoskopischen Bildes erfolgen, sodass ein dreidimensionales Bild des Objektes 160, 1160 und/oder 260 im Betrachtungsbereich 150, 1150 und/oder 250 erfolgt.
[112] Eine Endoskopkamera 901 weist ein Gehäuse 904 und eine Linse 905 auf. Innerhalb des Gehäuses ist das Endoskop- System 101 aufgenommen, die Linse 905 entspricht dabei in diesem Beispiel der Linse 105. Die aus dem jeweiligen Bildsensor ausgelesenen Bilddaten werden mittels eines
Kabels 907 an einen Computer 903 geleitet. Der Computer 903 wertet die entsprechenden Bilddaten aus und zeigt diese über ein Kabel 909 auf einem Bildschirm 930 für einen Benutzer (nicht dargestellt) an.
Bezugszeichenliste
101 Endoskop-System
103 Lichtquelle
105 Linse
107 optischer Weg
108 optischer Weg
109 optischer Weg
111 Bildsensor
113 Bildsensor
121 Filterrad
123 Filterrad
131 Filter
132 Filter
133 Filter
134 Filter
141 Filter
142 Filter
143 Filter
144 Filter
150 Betrachtungsbereich
160 Objekt
170 halbdurchlässiger Spiegel
201 Endoskop-System
203 Lichtquelle
205 Linse
206 Linse
208 optischer Weg
209 optischer Weg Bildsensor Bildsensor Filterrad Filterrad Filter Filter Filter Filter Filter Filter Filter Filter Betrachtungsbereich Objekt Diagramm Abszissenachse Ordinatenachse Wellenlängenabhängigkeit Wellenlängenabhängigkeit Wellenlängenabhängigkeit Wellenlängenabhängigkeit Diagramm Abszissenachse Ordinatenachse Funktion Funktion Funktion Maximum Maximum
Maximum
Diagramm blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich
Diagramm blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich
Funktion
Funktion
Funktion
Funktion
Funktion
Funktion
Diagramm blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich
Diagramm blockierter Spektralbereich
Funktion
Funktion
Funktion
Funktion
Funktion
Funktion
Diagramm blockierter Spektralbereich Diagramm blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich blockierter Spektralbereich Funktion Funktion Funktion Funktion Funktion Funktion Diagramm blockierter Spektralbereich Diagramm blockierter Spektralbereich Funktion Funktion Funktion Funktion Funktion Funktion Endoskopkamera Computer Gehäuse Linse Kabel Kabel Bildschirm 950 Betrachtungsbereich
960 Objekt
1101 Endoskop-System
1103 Lichtquelle
1105 Linse
1107 optischer Weg
1108 optischer Weg
1109 optischer Weg
1111 Bildsensor
1113 Bildsensor
1121 Filterrad
1131 Filter
1132 Filter
1133 Filter
1134 Filter
1141 Filter
1142 Filter
1143 Filter
1144 Filter
1150 Betrachtungsbereich
1160 Objekt

Claims

Patentansprüche:
1. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (101, 1101 201), insbesondere Endoskop oder Exoskop, mit einer Lichtquelle (103, 1103, 203) mit einem LichtSpektrum, einer Optik mit einem ersten optischen Weg (108, 1108, 208) und einem ersten Bildsensor (111, 1111, 211) mit einem ersten Sensorfilter und einem zweiten optischen Weg (109, 1109, 209) mit einem zweiten Bildsensor (113, 1113, 213) mit einem zweiten
Sensorfilter, wobei sich der jeweilige optische Weg zwischen einem Betrachtungsbereich (150, 1150, 250) und dem jeweiligen Bildsensor erstreckt, sodass der erste
Bildsensor (111, 1111, 211) mittels des ersten optischen Weges (108, 1108, 208) ein erstes Bild vom
Betrachtungsbereich (150, 1150, 250) und der zweite
Bildsensor (113, 1113, 213) mittels des zweiten optischen Weges (109, 1109, 209) ein zweites Bild vom
Betrachtungsbereich (150, 1150, 250) aufnimmt, wobei die Lichtquelle (103, 1103, 203) dazu eingerichtet ist, den Betrachtungsbereich (150, 1150, 250) mit dem LichtSpektrum zu beleuchten und dem ersten optische Weg (108, 1108, 208) ein erstes Filter (131, 1131, 231) mit einem ersten
Filterspektrum (503, 504, 505) zugeordnet ist und/oder dem zweiten optischen Weg (109, 1109, 209) ein zweites Filter (141, 1141, 241) mit einem zweiten Filterspektrum (513, 514) zugeordnet ist, sodass mittels einer jeweiligen gefilterten Bildinformation des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes physiologische Parameter des Betrachtungsbereiches (150, 1150 250) in Abhängigkeit vom LichtSpektrum bestimmbar sind, dadurch gekennzeichnet., dass das erste Filter (131, 1131, 231) mittels einer ersten Filterpositionierungseinrichtung (121, 1121, 221) in den ersten optischen Weg (108, 1108, 208) und/oder das zweite Filter (141, 1141, 241) mittels einer zweiten
Filterpositionierungseinrichtung (123, 1123, 223) in den
53 zweiten Optischen Weg (109, 1109, 209) einbringbar ist oder sind, sodass aus einer gefilterten Bildinformation des ersten Bildes und/oder einer gefilterten Bildinformation des zweiten Bildes in Abhängigkeit von dem im jeweiligen optischen Weg (108, 109, 1108, 1109, 208, 209) eingebrachten jeweiligen Filter (131, 141, 1131, 1141, 231, 241) unterschiedliche Spektralbereiche des jeweiligen Bildes zum Erhalt einer zusätzlichen Bildinformation oder mehrerer zusätzlicher Bildinformationen zu den physiologischen Parametern im Betrachtungsbereich auswertbar sind. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass dem ersten optischen Weg (108, 1108, 208) und/oder dem zweiten optischen Weg (109, 1109, 209) ein drittes Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243), ein viertes Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) und/oder ein weiteres Filter zugeordnet ist oder sind, wobei das dritte Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243) mittels einer dritten Filterpositionierungseinrichtung, das vierte Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) mittels einer vierten Filterpositionierungseinrichtung (121, 123, 1121, 221, 223) und/oder das weitere Filter mittels einer weiteren Filterpositionierungseinrichtung (121, 123, 1121, 221, 223) in den ersten optischen Weg (108, 208) und/oder in den zweiten Optischen Weg (109, 209) einbringbar ist oder sind. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet., dass das erste Filter (131, 1131, 231), das zweite Filter (141, 1141, 241), das dritte Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243), das vierte Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) und/oder das weitere Filter voneinander unterschiedliche Filterspektren aufweisen.
54 Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., dass das erste Filter (131, 1131, 231), das zweite Filter (141, 1141, 241), das dritte Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243), das vierte Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) und/oder das weitere Filter in einer Gruppe, insbesondere in einer Gruppe aus zwei zueinander zugeordneten Filtern, gruppiert sind, sodass jeweilig in der Gruppe zueinander zugeordnete Filter gemeinsam in den ersten optischen Weg und in den zweiten optischen Weg einbringbar sind. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filter (131, 1131, 231), das zweite Filter (141, 1141, 241), das dritte Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243), das vierte Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) und/oder das weitere Filter in einer Betriebsgruppe, insbesondere in einer jeweiligen Betriebsgruppe aus zwei zueinander zugeordneten Filtern, miteinander gruppiert sind, sodass ein erster Betriebsmodus, ein zweiter Betriebsmodus, ein dritter Betriebsmodus und/oder ein weiterer Betriebsmodus von einem Bediener mittels einer Eingabe anwählbar ist, wobei aus einer Gruppe aus jeweiligen Filtern für unterschiedliche Betriebsmodi, beispielsweise einer Gruppe aus dem ersten Filter und dem zweiten Filter ein Sauerstoffsättigungs-Betriebsmodus , einer Gruppe aus dem dritten Filter und dem vierten Filter ein Wassergehalts- Betriebsmodus und/oder einer Gruppe aus zwei weiteren Filtern ein Hämoglobin-Gehalt-Betriebsmodus, auswählbar ist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder
5, dadurch gekennzeichnet., dass die einem jeweiligen zueinander zugeordneten Filter zugehörige
Filterpositionierungseinrichtung (121, 123, 1121, 221, 223) einem Filterpositionierungssystem (1121) zugeordnet und mit
55 diesem wirkverbunden sind, sodass die jeweilige Gruppe oder
Betriebsgruppe aus insbesondere zwei zueinander zugeordneten Filtern mittels des Filterpositionierungssystems (1121) zusammen in den ersten optischen Weg (108,, 1108, 208) und in den zweiten optischen Weg (109, 1109, 209) einbringbar ist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet., dass eine kontinuierliche Bildgebung derart erfolgt, dass eine Gruppe und/oder eine Betriebsgruppe ausgewählt ist und ein Auswerten bezüglich der physiologischen Parameter gemeinsam mit dem Aufnehmen und/oder parallel zum Aufnehmen der Bildinformation, insbesondere in Echtzeit, erfolgt. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Filter oder die jeweiligen Filter mittels eines Einschiebens, mittels eines Einschwenkens und/oder mittels eines Eindrehens in den jeweiligen optischen Weg einbringbar ist oder sind. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Filterpositionierungseinrichtung (121, 123,
1121, 221, 223) oder das jeweilige
Filterpositionierungssystem (1121) einen Antrieb aufweist oder aufweisen, sodass mittels des jeweiligen Antriebs der jeweilige Filter oder die jeweilig zueinander zugeordneten Filter in den ersten optischen Weg und/oder in den zweiten optischen Weg einbringbar ist oder sind, wobei der Antrieb insbesondere einen Schrittmotor, einen Getriebemotor, einen Hubmagnet, einen Schwenkmagnet und/oder einen manuell bedienbaren Antrieb aufweist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., dass das
56 erste Filter (131, 1131, 231), das zweite Filter (141, 1141, 241), das dritte Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243), das vierte Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) und/oder das weitere Filter ein Kantenfilter oder ein Bandfilter ist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., dass das erste Filter (131, 1131, 231), das zweite Filter (141, 1141, 241), das dritte Filter (133, 143, 1133, 1143, 233, 243), das vierte Filter (134, 144, 1134, 1144, 234, 244) und/oder das weitere Filter ein jeweiliges Filterspektrum derart aufweisen, dass mittels der unterschiedlichen Filterspektren der jeweiligen Filter mittels zweier jeweilig zueinander zugeordneter Filter im ersten optischen Weg und im zweiten optischen Weg durch ein paralleles Auswerten des ersten Bildes und des zweiten Bildes ein Bestimmen eines Farbbildes des Betrachtungsbereiches und ein Bestimmen einer zusätzlichen Bildinformation oder mehrerer zusätzlicher Bildinformationen der physiologischen Parameter miteinander ermöglicht ist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., dass die Lichtquelle (102, 1103, 203) eine Weißlichtquelle ist, sodass die Lichtquelle (102, 1103, 203) den
Betrachtungsbereich mit Weißlicht beleuchtet. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik einen Strahlteiler (170, 1170) aufweist, wobei mittels des Strahlteilers (170, 1170) ein Bild des
Betrachtungsbereiches (150, 1150, 250) in das erste Bild und das zweite Bild aufgeteilt wird, sodass das erste Bild über den ersten optischen Weg (108, 1108) dem ersten
Bildsensor (111, 1111) und das zweite Bild über den zweiten optischen Weg (109, 1109) dem zweiten Bildsensor (113, 1113) zuleitbar ist, wobei der Strahlteiler (170, 1170) insbesondere ein Prisma (1170), einen halbdurchlässigen Spiegel (170) oder zwei halbdurchlässige Spiegel und/oder einen Spiegel aufweist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., dass der erste optische Weg (208) und der zweite optische Weg (209) räumlich zueinander versetzt angeordnet sind, sodass der erste Bildsensor (211) mittels des ersten optischen Weges
(208) ein erstes Bild vom Betrachtungsbereich und der zweite Bildsensor (213) mittels des zweiten optischen Weges
(209) ein zweites Bild vom Betrachtungsbereich aufnimmt. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das das erste Bild und das zweite Bild einander zum Bilden einer dualen Bildinformation in einem überlagerten Bild zugeordnet werden, wobei insbesondere das Bilden der dualen Bildinformation in dem überlagerten Bild ein Rekonstruieren einer Korrelation zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild anhand einer jeweiligen gefilterten Bildinformation, insbesondere ein Rekonstruieren einer Disparität, umfasst, wobei das Rekonstruieren insbesondere anhand von Bildinformationen mit durch das jeweilige Filter hindurchgelassene Wellenlängenspektren, insbesondere durch das Beleuchten des Betrachtungsbereiches mit Weißlicht, erfolgt. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet., dass das Bilden der dualen Bildinformation ein stereoskopisches Bilden einer räumlichen Bildinformation des Betrachtungsbereiches, umfasst. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet. durch eine Auswerteeinheit (903), welche zum Auswerten des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes bezüglich eines Hämoglobin-Index, eines Wasser-Index, eines Sauerstoff- Index oder eines Sauerstoff-Infrarot-Index eingerichtet ist, sodass ein Hämoglobingehalt, ein Wassergehalt, eine Sauerstoffkonzentration und/oder ein Vorhandensein eines Hilfsstoffs, insbesondere eines Fluoreszenzstoffes, bestimmbar ist. Medizinische Bildgebungsvorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (930), welche zum kontinuierlichen, parallelen, gleichzeitigen, überlagerten und/oder korrelierten Anzeigen der ersten Bildinformation, der zweiten Bildinformation, der dualen Bildinformation, der stereoskopisch gebildeten räumlichen Bildinformation und/oder der zusätzlichen Bildinformation eingerichtet ist.
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