JP2023529260A - 光学画像誘導手術の選択的スペクトル照明のための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

手術室における選択的スペクトル照明のためのシステムは、ハウジングと、ハウジング内に配設された少なくとも１つの光源であって、複数の波長で電磁放射線を放出するように構成されている少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光源に結合されており、手術室における光学撮像システムの動作状態に基づいて、少なくとも１つの光源を制御して、複数の波長のうちの１つ以上で電磁放射線を放出させるように構成されているコントローラと、を含む。【選択図】図２

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０２０年４月１４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｇｅｒｙ」と題する米国特許出願第６３／００９，７３３号に基づいており、これの優先権を主張するものであり、その全体は参照により本明細書に援用される。

本開示は、包括的には、外科的撮像のための照明に関し、より具体的には、手術又は他の医療処置中の光学撮像方法及び装置の使用中の照明に関する。

腫瘍外科では、患者の予後は腫瘍の完全切除に大きく依存する。しかし現在、手術中の画像ガイダンスのための絶対的基準となる撮像技法がないため、外科医は、切除中に異常組織と近接する正常組織とを区別するために、主観的評価（例えば、触診及び視覚的外観）に頼らざるを得ないことが多い。電磁スペクトル全体の多くの画像診断法の中で、従来の画像診断法（例えば、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波（ＵＳ））は、高感度、特異的、リアルタイム、及び広い視野の画像を外科医に提供する能力に限界があるため、光学的な蛍光ベースのナビゲーションシステムの人気が高まっている。重要なことに、光学撮像ツールを使用することに関連する新たな問題が発生し、この理由は、これらの光学撮像ツールが、（１）組織発色団励起又は（２）信号取得中の発色団放出の定量化のいずれかのために、可視電磁スペクトル（３８０～７５０ｎｍ）の全て又は一部を利用し、一方で、この帯域の電磁放射線を、外科医の視覚に必要な高エネルギー広帯域照明源と共有するためである。図１は、電磁放射線のスペクトルに対してプロットされた例示的な医用画像診断法を示す。ボックス１０２は、光学画像診断法によって使用されるスペクトルと、人間の目によって検出される電磁スペクトル（約３８０～７５０ｎｍ）との間の重複を強調している。更に、ＰＲＴ１０４、ＣＴ１０６、ＵＳ１０８、及びＭＲＩ１１０を含む、様々な他の画像診断法によって使用される電磁放射線のスペクトルが図１に示されている。

多くの新しい光学画像誘導装置は、手術室での通常の臨床ワークフローを妨げないのであれば、手術中の外科的ガイダンスの満たされていない臨床的ニーズを解決する場合がある。手術室の広帯域照明源（例えば、蛍光灯、キセノンアークランプ、白熱灯）は、可視スペクトルにおける蛍光測定に干渉し、ライトを大幅に減光することを必要とするか、又は、所望の信号対雑音を増大させるために、光学画像ベースの装置がアクティブな間、手術室の全てのライトを完全にオフにすることを必要とする。この行為は、患者が麻酔下にある時間が増加するため、手術のリスク及びコストの両方を増加させる。このため、外科医は、これらの光学ナビゲーションシステムの使用を、手術の最も重要な分岐点だけに制限する場合がある。更に、天井に取り付けられた手術室のライトがオフの場合でも、通常、依然として、手術台のスポットライト及び外科医の個々のヘッド取り付け照明からのかなりの量の迷光が存在する。手術中は、多数の医療従事者（すなわち、１人以上の外科医及び研修医、麻酔科医、外回り看護師、手術室看護師、並びに様々な医学生及び観察者）が同時に作業を行い、完全な暗闇が長引くと、このチームが医療を提供する能力に容認できないほど干渉する。

この問題に対する既存の解決策としては、ライトがオフである間に待機すること、切除した試料をブラックボックスに入れるか若しくは試料を手術室の外に移動させること、又は外因性色素をコントラストに使用すること（例えば、インドシアニングリーンの励起ピークは８００ｎｍである）が挙げられる。手術中の周囲光の存在下での蛍光測定の２つの既知の例では、パルス励起源と時間ゲート検出器の組み合わせを取得のために使用する。しかしながら、これらの従来の方法は、手術野において周囲光をスペクトル的に調整又は制御することができないことを示している。したがって、外科腫瘍学コミュニティは、組織の固有の違いを純粋に利用することによる手術用マーカに関する関連情報を提供することができる最適化された光学技法を依然として待っている。

したがって、人間の視覚に必要な手術中の照明と、手術中の外科的ガイダンスを提供する光学撮像装置によって利用される重複するスペクトルとの間で、可視スペクトルを共有する必要性が存在する。

一実施形態によれば、手術室における選択的スペクトル照明のためのシステムは、ハウジングと、ハウジング内に配設された少なくとも１つの光源であって、複数の波長で電磁放射線を放出するように構成されている、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光源に結合されており、手術室における光学撮像システムの動作状態に基づいて、少なくとも１つの光源を制御して、複数の波長のうちの１つ以上で電磁放射線を放出させるように構成されている、コントローラと、を含む。

別の実施形態によれば、複数の波長で電磁放射線を放出するように構成されている少なくとも１つの光源を使用する、手術室における選択的スペクトル照明のための方法は、コントローラを使用して、手術室における光学撮像システムの動作状態に関連する入力を受信することと、コントローラを使用して、光学撮像システムの動作状態に基づいて、少なくとも１つの光源を制御して、複数の波長のうちの１つ以上で電磁放射線を放出させることと、を含む。

電磁放射線のスペクトルに対してプロットされた例示的な医用画像診断法を示す。 一実施形態による選択的スペクトル照明のためのシステムのブロック図である。 一実施形態による選択的スペクトル照明のためのシステムのブロック図である。 一実施形態による選択的スペクトル照明システムの図である。 一実施形態に従って選択的スペクトル照明のためのシステムを実装することができる手術室内の例示的な場所を示す。 一実施形態による、選択的スペクトル照明のためのシステムを制御する方法を示す。 一実施形態による、手術室において光学撮像システムが使用されていないときの、選択的スペクトル照明のためのシステムのスペクトル放出の例を示す。 一実施形態による、手術室において光学撮像システムが使用されているときの、選択的スペクトル照明のシステムのための選択的スペクトル放出の例を示す。

本開示は、医療従事者（例えば、外科医、看護師など）が医療を提供し続けるための照明を同時に提供しながら、光学撮像システム又は装置の動作の独立したスペクトル帯域を形成することができる選択的スペクトル照明のためのシステム及び方法を説明する。選択的スペクトル照明のためのシステム及び方法は、医療処置（例えば、手術）中の手術室照明と光学撮像システムとの間の干渉の問題に対する解決策を提供する。選択的スペクトル照明のためのシステム及び方法は、手術室（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｏｏｍ）（又は手術室（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅａｔｅｒ））で独立して使用することができる。以下の説明は、光学医用撮像システム及び装置とともに使用される実施形態に言及するが、選択的スペクトル照明のためのシステム及び方法は、機能のために可視スペクトルの一部を必要とする任意の医療装置とともに使用され得ることが理解されるべきである。

光学撮像システムは、通常、画像生成のために外因性又は内因性のコントラスト源に依拠し、通常は、可視スペクトルで取得される励起／入射光及び／又は放出／蛍光に依拠する。これらの光学撮像システム又は装置は、蛍光ベースの撮像、強度ベースの撮像、時間分解撮像、ハイパースペクトル撮像、光生検、光学分光、画像誘導手術、又は精密手術を含むがこれらに限定されない様々なサブカテゴリに属することができる。いくつかの実施形態では、選択的スペクトル照明のための開示されたシステム及び方法は、手術室における従来の照明によって測光が影響を受ける任意の光学撮像システムの同時使用を可能にするために、医療処置（例えば、手術）中に有利に使用することができる。

いくつかの実施形態では、選択的スペクトル照明のための開示されたシステム及び方法は、例えば、キセノンアークランプ、蛍光灯、白熱灯、ハロゲンライト、多色発光ダイオード（ＬＥＤ）及び多色ＬＥＤなどの広帯域スペクトルを有する光源とともに実装され得る。いくつかの実施形態では、開示された選択的スペクトル照明システムは、独立して制御され、医療処置（例えば、手術）中に光学撮像システムの要件に応答する複数の狭スペクトル放出ＬＥＤを含み得る。様々な実施形態において、選択的スペクトル照明のためのシステムは、手術室の１つ以上の従来の光源の代わりに設置することができる。別の実施形態では、選択的スペクトル照明のためのシステムは、手術室の全ての従来の光源の代わりに設置することができる。

図２は、一実施形態による選択的スペクトル照明のためのシステムのブロック図である。図２では、選択的スペクトル照明のためのシステム２００は、ハウジング２０２内に配設され得る１つ以上の光源２０４と、コントローラ（又は制御回路）２０６とを含む。１つ以上の光源２０４は、可視スペクトル（約３８０～７５０ｎｍ）における複数の波長（ｎ≧２であるｎ個の波長）で電磁放射線を放出するように構成されている。例えば、図２では、ｎ個の波長のセット、すなわち、第１の波長２１２、第２の波長２１４、・・・ｎ番目の波長２１６が示されている。電磁放射線の各波長は、別個の光源によって提供され得る。別の実施形態では、電磁放射線の複数の波長を提供するために、それぞれが少なくとも２つの異なる波長を提供することができる１つ以上の光源を使用することができる。いくつかの実施形態では、光源２０４は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。以下の説明は、ＬＥＤを用いる実施形態に関して論じられるが、いくつかの実施形態では、例えば、レーザ、レーザダイオード、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、白熱灯、キセノンアークランプ、蛍光灯などのような他の照明源を光源２０４に使用することができることが理解されるべきである。そのような光源の場合、光源の後に適切なフィルタを位置決めするか、又は手動で若しくは電動機構を介して制御することができる多数のフィルタを光源の前に位置決めし、特定の色を作ることができる。

高輝度ＬＥＤは、可視スペクトル全体にわたって費用対効果が高く、エネルギー効率の高い照明ソリューションを提供することが知られている。複数のＬＥＤ又はマルチコンポーネントＬＥＤを（通常は赤、青、緑、及び白で）変調して、異なる知覚色又は色相を生成することができる。更に、いくつかの実施形態では、特定の色を生成する必要がある場合、フィルタをＬＥＤ光源の前に位置決めすることができる。ＬＥＤはまた、様々な狭スペクトル帯域の光を非常に効率的に放出する。いくつかの実施形態では、複数の波長（１～ｎ）のそれぞれは、別個の波長（例えば、色）固有のＬＥＤによって提供され得る。いくつかの実施形態では、マルチコンポーネントＬＥＤを使用して、複数の波長（１～ｎ）のうちの少なくとも２つを提供することができる。選択的スペクトル照明のための開示されたシステム及び方法は、可視照明と医用撮像システム又は可視スペクトルで動作する他の医療装置との間のスペクトル干渉を防止するために独立して制御される複数波長固有のＬＥＤを利用することができる。当技術分野で知られているように、ＬＥＤは、可視スペクトルのほとんどの波長で電磁放射線を放出するように設計することができる。表１は、３８０～７５０ｎｍの波長範囲にわたって狭スペクトルの光を放出するＬＥＤを製造するための既知の半導体材料の組成の例を提供する。

上述のように、選択的スペクトル照明システム２００における照明のための光源２０４として、単一の独立したＬＥＤ又は単一のマルチコンポーネントＬＥＤのいずれかを使用することができる。いくつかの実施形態では、個々のタイプのＬＥＤは、スペクトル放出において重複してもしなくてもよい。しかしながら、以下で更に説明するように、光源２０４は、光学撮像システムが手術室で使用されている間、照明ＬＥＤ（例えば、光源２０４）と光学撮像システムによって使用されるスペクトル帯域との間にスペクトルの重複がないように制御される。いくつかの実施形態では、光源２０４は、電磁放射線の特定の波長で放出する２つ以上のＬＥＤを含み得る。一実施形態では、ＬＥＤは、同じ波長の光を放出する複数のＬＥＤが一緒に位置付けられるように配置されるか、又は異なる波長の光を放出するＬＥＤが一緒に位置付けられるように配置されるアレイで配置されることができる。ＬＥＤ又はＬＥＤアレイは、直列又は並列構成で配置することができる。いくつかの実施形態では、光源２０４は、両方のＬＥＤが固有の波長の光を放出する場合、２つのＬＥＤのみを含むことができる。いくつかの実施形態では、光源２０４は、少なくとも２つの固有の波長の光を放出することができる１つのマルチコンポーネントＬＥＤを含むことができる。固有のスペクトル帯域の数及び各スペクトル帯域内のＬＥＤの数は、用途及びパラメータ要件、例えば、行われる医療処置のタイプに従って変えることができる。一実施形態では、固有のスペクトル群を形成するため、又は個々のＬＥＤのスペクトル放出限界を鋭くするために、１つのＬＥＤ又は複数のＬＥＤと所望の照明領域との間に様々なフィルタを取り付けるか又は位置決めすることができる。各ＬＥＤのＦＷＨＭ（半値全幅）放出範囲をそれぞれ更に低減するために、各ＬＥＤ上に発光フィルタを配置することもできる。より高い出力のＬＥＤ又は色の維持のために、ＬＥＤの加熱を防ぐように、ヒートシンク、ファン、又は他のエネルギー消散手段によってＬＥＤを冷却することができる。一実施形態では、複数接続された光源２０４（例えば、ＬＥＤ）の出力を変調して、手術室に多くの固有のゾーン又は固有に制御されるゾーンを生成することができる。いくつかの実施形態では、人間の目の可変発光効率を考慮して、異なる放出波長でＬＥＤ輝度を適切な出力で駆動して、均一な有効性を生成することができる。

コントローラ（又は制御回路）２０６は、光源２０４に結合されており、波長固有の光源２０４（例えば、ＬＥＤ）を独立して制御して、選択的スペクトル照明システム２００によって生成される可視照明と、可視スペクトルで動作する光学撮像システムとの間のスペクトル干渉を防止するように構成され得る。コントローラ２０６は、複数の光源２０４を駆動して、可視スペクトル内の異なる波長で電磁放射線を放出させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラ２０６は、各ＬＥＤ（又は光源）を独立して制御して、特定の波長のＬＥＤをアクティブに（例えば、点灯）又は非アクティブに（例えば、減光するか若しくはオフに）するか、又は、マルチコンポーネントＬＥＤの場合、マルチコンポーネントＬＥＤによって生成される波長の各々をアクティブ若しくは非アクティブにするように構成されている。図６に関して以下で更に論じるように、手術室に照明を提供するために使用される特定の波長及びＬＥＤは、手術室における光学撮像システムの動作状態に基づくことができる。光学撮像システムが非アクティブ（すなわち、使用されていない）であるとき、コントローラ２０６は、全てのＬＥＤ及び波長をアクティブにすることができ、選択的スペクトル照明システム２００によって提供される照明は、全ての波長を使用して生成される。全ての波長を用いて照明を提供する場合、選択的スペクトル照明システムは、広域スペクトル装置と同様の方法で電磁放射線を放出することができる。光学撮像システムがアクティブ（すなわち、使用中）であるとき、コントローラ２０６は、その動作中に光学撮像システムによって利用される可視スペクトルの部分に対応し、それと重複するＬＥＤ及び波長のサブセットを非アクティブにすることができる。したがって、光学撮像システムの動作のために固有のスペクトル帯域を形成することができる。更に、選択的スペクトル照明システムは、次いで、手術室の医療従事者に照明を提供するために、光学撮像装置によって使用される波長と重複しないアクティブＬＥＤ及び波長のサブセットを利用して照明を生成することができる。光学撮像システムが使用されなくなると、コントローラは、非アクティブなＬＥＤ及び波長のセットをアクティブにすることができ、全ての波長のＬＥＤからの光の放出を再開することができる。

いくつかの実施形態では、コントローラ２０６は、スイッチ又は同様のコントローラであってもよい。スイッチは、波長の異なる組み合わせに対応する設定を提供するように構成され得る。一実施形態では、２つ以上のスイッチを設けることができ、各スイッチは、特定の波長又は波長の組み合わせに対応することができる。入力部２０８が、コントローラ２０６に結合されており、光学撮像システムの動作状態に関連する入力を受信するために使用され得る。例えば、入力部２０８は、ユーザ又はオペレータがどの波長をアクティブ又は非アクティブにするかを選択できるように構成され得る。入力部２０８は、例えば、ユーザ又はオペレータによって作動され得るボタン、レバー、ダイアル、スライドなどのような物理的な入力部であり得る。別の実施形態では、入力部２０８は、例えば、物理的な入力部又はタッチスクリーンを使用して、ユーザ又はオペレータから入力コマンドを受信するように構成されているグラフィカルユーザインターフェースであってもよい。電源２１０を、光源２０４及びコントローラ２０６に結合することができる。いくつかの実施形態では、電源は、例えば、幹線電源又はバッテリであってもよい。電源２１０は、選択的スペクトル照明のためのシステム２００のハウジング２０２の外側に位置付けられて示されているが、いくつかの実施形態では、電源２１０はハウジング。２０２内に位置付けられてもよい。

いくつかの実施形態では、選択的スペクトル照明のためのシステムは、光学撮像システムによって提供される信号に基づいて自動的に制御され得る。図３は、一実施形態による選択的スペクトル照明のためのシステムのブロック図である。図２に関して上記で論じたように、選択的スペクトル照明のためのシステム３００は、１つ以上の光源３０４と、コントローラ３０６と、電源３１０とを含み得る。図３の実施形態では、光源３０４及び電源３１０は、図２に関して上記で説明したものと同様の方法で実装することができる。図３では、コントローラ３０６は、光学撮像システム３１８の無線又はネットワーク通信モジュール３２０を使用して、照明モード（例えば、全ての波長を用いた照明及び波長のサブセットを用いた照明）を自動的に切り替えるように構成され得る。無線通信モジュール３２０は、光学撮像システムの動作状態に基づいて入力又はコマンド信号を提供（又は送信）するように構成され得る。無線通信モジュール３２０は、無線接続３２２を介してコントローラ３０６と信号通信することができる。コントローラ３０６は、無線接続３２２を介して無線通信モジュール３２０から無線信号を受信するように構成され得る。例えば、コントローラ３０６は、当技術分野で知られている方法を使用して無線信号を受信するように構成されている受信機を含むことができる。一実施形態では、光学撮像システム３１８は、選択的スペクトル照明システム３００と通信して、例えば、Ｚｉｇｂｅｅネットワークなどの動的無線ネットワークを形成することができる。

光学撮像システムがアクティブであるとき、無線通信モジュール３２０を使用して、光学撮像システムの動作状態がアクティブであることを示す信号をコントローラ３０６に送信することができる。一実施形態では、信号は、非アクティブにされるべき光学撮像システムによって使用される波長に関する情報も含み得る。いくつかの実施形態では、光学撮像システム３１８のスペクトル要件は、一意の無線周波数識別子（ＲＦＩＤ）装置又は追跡可能な一意の識別子を有する別の電子装置を光学撮像装置３１８と関連付けることによって捕捉され得る。ＲＦＩＤは、既知のＲＦＩＤシステム及び方法を使用して、コントローラ３０６によって検出される信号を提供することができる。個々の光学撮像システムに、一意の識別子を割り当てることができ、データベースを提供して、個々の光学撮像システムのスペクトル要件（すなわち、各タイプの光学撮像装置によって使用される波長）に関する情報及び他の情報を維持することができる。いくつかの実施形態では、そのようなデータベースは、選択的スペクトル照明システム３００のメモリにローカルに記憶するか、又はネットワークを介してリモートでアクセスすることができる。光学撮像システムの動作状態がアクティブであることを示す信号に基づいて、コントローラ３０６は、その動作中に光学撮像システムによって利用される可視スペクトルの部分に対応し、それと重複するＬＥＤ及び波長のサブセットを非アクティブにすることができる。したがって、選択的スペクトル照明システム３００の照明モードは、特に光学撮像システム３１８が使用されており、可視スペクトルの一部を必要とするときに自動的に切り替えることができる。次いで、選択的スペクトル照明システム３００は、手術室の医療従事者に照明を提供するために、光学撮像装置３１８によって使用される波長と重複しないアクティブなＬＥＤ及び波長のサブセットを利用して照明を生成することができる。光学撮像システム３１８が使用されなくなると、無線通信モジュール３２０を使用して、光学撮像システムの動作状態が非アクティブであることを示す信号をコントローラ３０６に送信することができる。次いで、コントローラ３０６は、非アクティブなＬＥＤ及び波長のセットをアクティブにすることができ、全ての波長のＬＥＤからの光の放出を再開することができる。

いくつかの実施形態では、無線通信モジュール３２０及びコントローラ３０６は、光学撮像システム３１８と選択的スペクトル照明システム３００との間の通信におけるレイテンシを考慮するように構成され得る。例えば、タイミング装置をコントローラ３０６に接続することができる。自動機能を有する図３に示される実施形態は、複雑なシステムの使いやすさを有利に提供することができる。いくつかの実施形態では、選択的スペクトル照明システム３００は、ネットワーク化されたデジタル通信と、個々のＬＥＤ又はＬＥＤアレイに制御を提供する別個の電力及び電圧制御回路とを使用することができる。

上述のように、いくつかの実施形態では、光源２０４、３０４はＬＥＤであってもよく、ハウジング２０２、３０２内に位置決めされてもよい。図４は、一実施形態による選択的スペクトル照明のためのシステムの概略図である。図４に示される実施形態では、選択的スペクトル照明装置４００が、ハウジング４０２と、異なる波長の複数のＬＥＤと、ＬＥＤドライバ４０８と、集積回路（又はコントローラ）４１０とを含む。いくつかの実施形態では、集積回路４１０は、複数のＬＥＤ４０３を駆動して、可視スペクトル内の異なる波長で電磁放射線を放出させるように構成され得る。一実施形態では、ＬＥＤ４０３のうちの少なくとも２つは、異なる波長を有し、例えば、ＬＥＤ４０４は、ＬＥＤ４０６とは異なるスペクトル放出を有し得る。一実施形態では、複数のＬＥＤ４０３における複数ＬＥＤは、同じ波長で発光することができる。本明細書において用いられる場合、同じ波長で発光するＬＥＤはＬＥＤ群と称される。好適な設計のＬＥＤドライバ４０８は、集積回路４１０及び複数のＬＥＤ４０３におけるＬＥＤ又はＬＥＤ群に結合することができ、各ＬＥＤ又はＬＥＤ群への電流及び電圧を独立して制御するように構成される。１つの実施形態では、ＬＥＤ４０３は、５ｍＷの電力を超えることができ、同じ電源（図示せず）及びドライバ４０８によって依然として給電されながら、部屋及び手順の要件に従って、様々なサイズのＬＥＤ及び数のＬＥＤのアレイからなり得る。上記で論じたように、集積回路（又はコントローラ）４１０は、選択的スペクトル照明システム４００が、そのスペクトル放出を、３８０～７５０ｎｍの光によって影響を受ける特定の光学撮像システムの要件に合わせることができるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ハウジング４０２は、電源（図示せず）への接続を提供するコネクタ４１２を含むことができる。一実施形態では、システム４００の構成要素は、標準的な幹線電源又は十分な容量のバッテリから電力を受け取ることができる。１つの実施形態では、集積回路４１０は、スイッチ又は同様のコントローラを含むことができる。

上述のように、選択的スペクトル照明システム（例えば、図２、図３及び図４にそれぞれ示されるシステム２００、３００、４００）は、図５に示されるような手術室において様々な場所に実装され得る（例えば、１つ以上の従来の光源の代わりに設置される）。図５は、一実施形態に従って選択的スペクトル照明のためのシステムを実装することができる例示的な手術室内の様々な場所を示す。選択的スペクトル照明のためのシステムは、手術室の天井の中若しくは上、任意のブーム若しくはスポットライト、外科用ヘッドランプ、又は機械装置（例えば、外科医によって使用される医療装置若しくはシステムの一部）を含む、手術室内の様々な場所に設けることができる。例えば、図５において、選択的スペクトル照明システムは、対象者５１０に対する医療処置に使用される手術室５０８内の天井取り付けライト５０２、可動ブーム取り付けスポットライト５０４、及び／又はヘッド取り付け照明５０６（例えば、外科用ヘッドランプ）に実装され得る。

図６は、一実施形態による、選択的スペクトル照明のためのシステムを制御する方法を示す。ブロック６０２において、選択的スペクトル照明のための少なくとも１つのシステムが手術室（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｏｏｍ）（又は手術室（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅａｔｅｒ））に提供される。選択的スペクトル照明のためのシステムは、例えば、天井取り付けライト、可動ブーム取り付けスポットライト、及び／又は外科用ヘッドランプに位置付けることができる。選択的スペクトル照明のためのシステムは、電磁放射線の複数の波長を放出するように構成されている１つ以上の光源（例えばＬＥＤ）を含むことができる。ブロック６０４において、選択的スペクトル照明のためのシステムを使用して、手術室において、選択的スペクトル照明システムの複数の波長における波長の全てを使用して照明を提供する。一実施形態では、選択的スペクトル照明システムにおけるＬＥＤの全ての波長が放出されて照明を生成する場合、システムは、広域スペクトル装置と同様の方法で電磁放射線を放出することができる。ブロック６０６において、選択的スペクトル照明のためのシステムが入力を受信することができ、その入力は、手術室における光学撮像システムの動作状態に基づくことができる。例えば、動作状態は、光学撮像装置がアクティブ（すなわち、使用中）であるか又は非アクティブ（すなわち、使用中ではない）であるかを示すことができる。

ブロック６０８において、その動作のために可視スペクトルの一部を必要とする光学撮像装置がアクティブである場合、複数の波長のうちの少なくとも１つの波長が非アクティブにされて、非アクティブな波長のサブセット及びアクティブな波長のサブセットが形成される。一実施形態では、少なくとも１つの波長は、その波長を放出するために使用される個々のＬＥＤを非アクティブに（例えば、減光するか又はオフに）することによって非アクティブにされ得る。一実施形態では、非アクティブな波長のサブセットは、光学撮像システムによってその動作中に利用される可視スペクトルの部分に対応し、重複することができる。したがって、光学撮像システムによって使用される波長と重複する選択的スペクトル照明システムからの照明光の波長は、光源によって放出されなくなり、光学撮像システムの動作のために固有のスペクトル帯域を形成することができる。アクティブな波長のサブセットは、選択的スペクトル照明システムの複数の波長における残りの波長である。ブロック６１０において、選択的スペクトル照明のためのシステムを使用して、アクティブな波長のサブセットを使用した照明を提供する。したがって、光学撮像システムの動作と同時に、手術室の医療従事者に照明を提供するために、光学撮像システムによって使用されない他の全ての波長を使用して、電磁放射線が選択的スペクトル照明システムから放出される。いくつかの実施形態では、光学撮像システムの動作中に、光学撮像システムに干渉しない残りの固有のＬＥＤ波長から放出される光の強度は、全体的に広域モードで照明する場合と最も類似した知覚色を生成するように制御され得る。一実施形態では、最も類似した色は、残りのＬＥＤで達成可能なＣＩＥＬＡＢ又はＢＩＥＸＹＺ又はｓＲＧＢ又はｉＣｔＣｐ又はＣＩＥ１９３１色空間における最も近い距離によって決定され得る。それぞれの目的又は環境に合わせて、使用されるＬＥＤから任意の可能な知覚色を形成することができる。一実施形態では、メモリを使用してプリセット色構成を記憶することができる。

ブロック６１２において、動作状態の変更を示す入力が受信されない場合（すなわち、光学撮像システムがアクティブのままである場合）、プロセスはブロック６１０に戻り、システムはアクティブな波長のセットを使用して照明を提供し続ける。ブロック６１２において、光学撮像システムの動作状態の変更を示す（例えば、光学撮像システムがこの時点で非アクティブであるという）入力が受信された場合、ブロック６１４において、非アクティブな波長を（例えば、その波長を放出するために使用される個々のＬＥＤをアクティブにすることによって）アクティブにすることができる。次いで、選択的スペクトル照明のためのシステムは、ブロック６１６において、複数の波長における波長の全てを使用して照明を提供することができる。

選択的スペクトル照明のための方法及びシステムの動作の以下の例では、方法及びシステムの機能を、動的光学コントラスト撮像（ＤＯＣＩ）の特定の光学撮像技法に関連して説明する。しかし、選択的スペクトル照明のための方法及びシステムは、任意の光学撮像技術とともに使用することができることが理解されるべきである。動的光学コントラスト撮像は、３５０～４００ｎｍの波長の光によって励起された内因性組織発色団からの検出された蛍光（蛍光検出波長）に基づいて、組織の種類を識別する。図７に示すように、ＤＯＣＩシステムが使用されていない手術中に、開示された選択的スペクトル照明のためのシステムを使用して、全ての可視波長のＬＥＤを使用することによって照明を提供することができる。図７は、一実施形態による、手術室において光学撮像システムが使用されていないときの、選択的スペクトル照明のためのシステムのスペクトル放出７００の例を示す。上述のように、ＤＯＣＩシステムが使用されていないとき、個々の波長７０４～７１８全てのＬＥＤは、広域スペクトル照明源に同様の方法で光を送達している。

外科医がＤＯＣＩシステムからの手術中の視覚的ガイダンスを必要とする場合、外科医は、（例えば、スイッチ又はグラフィカルユーザインターフェースなどの入力部を使用して）開示された選択的スペクトル照明のためのシステムの出力を切り替えることができ、干渉を防止するために、蛍光検出波長範囲及び３５０～４００ｎｍの励起波長範囲外の光を放出するＬＥＤのみがアクティブになる。図８は、一実施形態による、手術室において光学撮像システムが使用されているときの、選択的スペクトル照明のシステムの選択的スペクトル放出８００の例を示す。この例では、ＤＯＣＩシステムは、３５０～４００ｎｍのスペクトル帯域を排他的に使用する必要があり、このスペクトル帯域で動作する選択的スペクトル照明システムのＬＥＤは、ＤＯＣＩシステムとの干渉を避けるためにオフにされる。ボックス８０２は、４０１ＬＥＤが３５０～４００ｎｍの範囲においてかなりの放射を有するという事実により、ＤＯＣＩシステムの使用中に、選択的スペクトル照明システムにおけるどの４０１ｎｍＬＥＤも光を出力していないことを強調している。図８は、放射線排除を必要とする波長の特定の蛍光検出帯域を示しておらず、この理由は、これが、ＤＯＣＩが観測している波長に基づいて可変であるためである。適切なＬＥＤ照明も、それらの波長からオフにする必要がある。可視スペクトルの他の波長８０６～８１８で動作する他の全てのＬＥＤは、手術室において照明を提供し続ける。

上述の方法による選択的スペクトル照明のためのコンピュータ実行可能命令は、コンピュータ可読媒体の形式で記憶することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法又は技術で実装される、揮発性及び不揮発性の取り外し可能及び取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ可読媒体としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、若しくは他のメモリ技術、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）若しくは他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶装置、又は所望の命令を記憶するために使用することができ、インターネット若しくは他のコンピュータネットワーク形態のアクセスを含む、システム（例えば、コンピュータ）によってアクセスされ得る任意の他の媒体が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態に関して説明されており、明示的に述べられるものを除いて、多くの均等物、代替、変形、及び変更が可能であり、本発明の範囲内であることが理解されるべきである。

Claims (19)

1. 手術室における選択的スペクトル照明のためのシステムであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に配設された少なくとも１つの光源であって、複数の波長で電磁放射線を放出するように構成されている少なくとも１つの光源と、
   前記少なくとも１つの光源に結合されており、前記手術室における光学撮像システムの動作状態に基づいて、前記少なくとも１つの光源を制御して、前記複数の波長のうちの１つ以上で電磁放射線を放出させるように構成されているコントローラと、を備える、システム。
2. 前記少なくとも１つの光源は、前記複数の波長における複数波長で電磁放射線を放出するように構成されているマルチコンポーネント発光ダイオードである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの光源は、複数の発光ダイオードであり、各発光ダイオードは、前記複数の波長における異なる波長で電磁放射線を放出するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記光学撮像システムは、前記光学撮像システムの動作中に電磁放射線の少なくとも１つの波長を利用するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記光学撮像システムの前記動作状態がアクティブである場合、前記少なくとも１つの光源が電磁放射線を放出する前記複数の波長のうちの前記１つ以上は、前記光学撮像システムが利用する前記少なくとも１つの波長とは異なる波長を含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記光学撮像システムの前記動作状態が非アクティブである場合、前記少なくとも１つの光源が電磁放射線を放出する前記複数の波長のうちの１つ以上は、前記複数の波長における波長の全てを含む、請求項４に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、集積回路及び光源ドライバを備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ハウジングは、前記手術室の天井、可動ブーム、スポットライト、外科用ヘッドランプ、外科システム、又は外科装置のうちの１つの上又は中に位置付けられるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
9. 前記コントローラは、前記少なくとも１つの光源が電磁放射線を放出する前記複数の波長のうちの前記１つ以上を選択するように構成されているスイッチを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 医療装置の動作状態が、前記光学撮像システムから前記コントローラによって受け取られる信号によって提供される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記コントローラが、無線通信リンクを使用して前記光学撮像システムから前記信号を受け取るように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記コントローラに結合されており、前記光学撮像システムの前記動作状態に関連する入力を受け取るように構成されている入力部を更に備える、請求項１に記載のシステム。
13. 複数の波長で電磁放射線を放出するように構成されている少なくとも１つの光源を使用する、手術室における選択的スペクトル照明のための方法であって、
    コントローラを使用して、前記手術室における光学撮像システムの動作状態に関連する入力を受け取ることと、
    前記コントローラを使用して、前記光学撮像システムの前記動作状態に基づいて、前記少なくとも１つの光源を制御して、前記複数の波長のうちの１つ以上で電磁放射線を放出させることと、を含む、方法。
14. 前記光学撮像システムは、前記光学撮像システムの動作中に電磁放射線の少なくとも１つの波長を利用するように構成されている、請求項１３に記載の方法。
15. 前記光学撮像システムの前記動作状態がアクティブである場合、前記少なくとも１つの光源が電磁放射線を放出する前記複数の波長のうちの前記１つ以上は、前記光学撮像システムが使用する前記少なくとも１つの波長とは異なる波長を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記光学医療システムの前記動作状態が非アクティブである場合、前記少なくとも１つの光源が電磁放射線を放出する前記複数の波長のうちの前記１つ以上は、前記複数の波長における波長の全てを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記光学撮像システムの前記動作状態がアクティブである場合、前記光学撮像システムの前記動作状態に基づいて、前記少なくとも１つの光源を制御して、前記複数の波長のうちの１つ以上で電磁放射線を放出させることは、
    前記コントローラを使用して、前記光学撮像システムによって利用される電磁放射線の前記少なくとも１つの波長を放出する前記少なくとも１つの光源内の各光源を非アクティブにすることと、
    前記コントローラを使用して、前記少なくとも１つの光源内の各アクティブな光源を制御して、前記光学撮像システムによって使用される前記少なくとも１つの波長とは異なる波長で電磁放射線を放出させることと、を含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの光源は、前記複数の波長における複数波長で電磁放射線を放出するように構成されているマルチコンポーネント発光ダイオードである、請求項１３に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つの光源は、複数の発光ダイオードであり、各発光ダイオードは、前記複数の波長における異なる波長で電磁放射線を放出するように構成されている、請求項１３に記載の方法。

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