WO2024074522A1

WO2024074522A1 - Medizinische bildgebungsvorrichtung und verfahren zur medizinischen bildgebung

Info

Publication number: WO2024074522A1
Application number: PCT/EP2023/077373
Authority: WO
Inventors: Werner Göbel; Lukas Buschle; Benedikt Köhler
Original assignee: Karl Storz Se & Co. Kg
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2023-10-04
Publication date: 2024-04-11
Also published as: DE102022125852A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung (410), umfassend: eine Beleuchtungseinheit (412) mit zumindest einer Lichtquelle (414), die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht (416) zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts (418) bereitzustellen; und eine Bilderfassungseinheit (420), die zumindest eine Bilderfassungssensorik (422) und zumindest einen Beobachtungsfilter (424) umfasst. Der Beobachtungsfilter (424) ist dazu eingerichtet, Licht in einem ersten Spektralbereich (426) zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich (426) verschiedenen zweiten Spektralbereich (428) zu transmittieren. Die Bilderfassungseinheit (430) ist dazu eingerichtet, Fluoreszenzbilder (430) des abzubildenden Objekts (418) durch den Beobachtungsfilter (424) hindurch aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht (432), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs (426) liegt, als Anregungslicht verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt (418) emittiertes Licht (434), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, von der Bilderfassungssensorik (422) detektiert wird. Zudem ist die Bilderfassungseinheit (430) dazu eingerichtet, Anatomiebilder (436) des abzubildenden Objekts (418) aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht (438), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt (418) remittiertes Licht (440), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, von der Bilderfassungssensorik (422) detektiert wird. Die Bildgebungsvorrichtung umfasst ferner eine Darstellungserzeugungseinheit (442), die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern (430) und den Anatomiebildern (436) zumindest eine Darstellung (444) zu erzeugen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, Programmcode und ein computerlesbares Medium (448).

Description

Medizinische Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zur medizinischen Bildgebung

Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine Endoskopvorrichtung, Exoskopvorrichtung und/oder Mikroskopvorrichtung, ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, zugehörigen Programmcode sowie ein zugehöriges Computerprogrammprodukt.

Aus dem Stand der Technik sind Bildgebungsvorrichtungen zur Durchführung von Fluoreszenzbildgebung bekannt, die sowohl Fluoreszenzbilder als auch Weißlichtbilder aufzunehmen können. Geeignetes Anregungslicht wird dazu verwendet, Fluoreszenzfarbstoffe oder gegebenenfalls nativ vorkommende fluoreszierende Stoffe gezielt anzuregen und emittiertes Licht zu detektieren und zur Bildgebung heranzuziehen. Um einem Anwender gleichzeitig anatomische Strukturen im Bildbereich darstellen zu können, wird häufig parallel oder sequenziell ein Weißlichtbild aufgenommen. Anhand des Weißlichtbilds kann der Benutzer beurteilen, ob die anatomische Struktur abgebildet wird. Fluoreszenzbilder und Weißlichtbilder können zudem überlagert werden, wodurch anatomische Information und Fluoreszenzinformation gleichzeitig für einen Benutzer wahrnehmbar und analysierbar sind.

Aus dem Stand der Technik sind außerdem Bildgebungsvorrichtungen wie beispielsweise endoskopische oder exoskopische Vorrichtungen bekannt, die Multispektral- oder Hyperspektralbilder erzeugen. Multispektral- oder Hyperspektralbilder weisen neben zwei räumlichen Dimensionen, wie sie etwa ein herkömmliches Bild einer Kamera hat, eine spektrale Dimension auf. Die spektrale Dimension umfasst mehrere Spektralbänder (Wellenlängenbänder). Multispektrale und hyperspektrale Bilder unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl an und der Breite von ihren spektralen Bändern. Solche Systeme können grundsätzlich ebenfalls dazu geeignet sein, Fluoreszenzaufnahmen durchzuführen.

Es sind einige Bildgebungsvorrichtungen zur Erzeugung solcher Multispektral- oder Hyperspektralbilder, insbesondere im Kontext medizinischer Anwendungen, bekannt. In DE 20 2014 010 558 U1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Hyperspektralbilds eines Untersuchungsgebietes eines Körpers beschrieben. In der Vorrichtung sind ein Eingangsobjektiv zur Erzeugung eines Bilds in einer Bildebene sowie eine schlitzförmige Blende in der Bildebene zur Ausblendung eines schlitzförmigen Bereichs des Bilds angeordnet. Das durch die Blende hindurchtretende Licht wird mittels eines dispersiven Elements aufgefächert und mittels eines Kamerasensors aufgenommen. Dadurch kann von dem Kamerasensor eine Vielzahl von Spektren mit jeweils zugeordneter räumlicher Koordinate entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufgenommen werden. Die beschriebene Vorrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, in einer von der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende verschiedenen Richtung weitere Spektren entlang der Längsrichtung der schlitzförmigen Blende aufzunehmen. Das dieser Offenbarung zugrunde liegende Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern ist auch als sogenanntes Pushbroom-Verfahren bekannt.

Neben dem Pushbroom-Verfahren gibt es weitere Verfahren zur Erzeugung von Multispektral- oder Hyperspektralbildern. Beim sogenannten Whiskbroom-Verfahren wird das Untersuchungsgebiet oder auch Objekt punktweise abgefahren und für jeden Punkt ein Spektrum gewonnen. Im Gegensatz dazu, werden bei dem Staring- Verfahren mehrere Bilder mit denselben räumlichen Koordinaten aufgenommen. Dabei werden von Bild zu Bild verschiedene Spektralfilter und/oder Beleuchtungsquellen verwendet, um spektrale Information aufzulösen. Ferner gibt es Verfahren, gemäß denen durch geeignete optische Elemente wie optische Slicer, Linsen und Prismen ein zweidimensionales Mehrfarbenbild in mehrere spektrale Einzelbilder zerlegt wird, die gleichzeitig auf unterschiedlichen Detektoren oder Detektorbereichen erfasst werden. Dies wird bisweilen als Schnappschuss-Ansatz bezeichnet.

Wie in DE 10 2020 105 458 A1 beschrieben, eignen sich multispektrale und hyperspektrale Bildgebungsvorrichtungen insbesondere als endoskopische Bildgebungsvorrichtung. In dem Zusammenhang ist multispektrale und/oder hyperspektrale Bildgebung ein fundamentales Einsatzfeld beispielsweise zur Diagnostik sowie zur Beurteilung eines Erfolgs bzw. einer Qualität eines Eingriffs.

Multimodale Bildgebungsvorrichtungen gestatten es, wahlweise Weißlichtbilder und/oder Multispektralbilder und/oder Fluoreszenzbilder und/oder Hyperspektralbilder aufzunehmen. Beispiele für derartige Bildgebungsvorrichtungen sind multimodale Endoskope und multimodale Exoskope.

Unabhängig von der genauen Ausgestaltung wird für die Aufnahme von Fluoreszenzbildern Gewebe in einem bestimmten Wellenlängenbereich beleuchtet, um gezielt in bestimmte Entitäten wie beispielsweise Gewebebereiche eingebrachte fluoreszierende Farbstoffmoleküle anzuregen. Das daraufhin emittierte Licht mit rotverschobener Wellenlänge kann durch einen geeignet gewählten Filter beobachtet werden, mittels dessen Anregungslicht ausgeblendet werden kann. Liegen die Wellenlängenbereiche des Anregungslicht sowie des emittierten Lichts relativ zu Weißlicht, das für eine parallele oder sequenzielle Weißlichtbildgebung verwendet wird, im langwelligeren Bereich, insbesondere im Nahinfrarot-Bereich, also außerhalb des sichtbaren Weißlichts, ist trotz dieser Beobachtungsfilter durch den Filter hindurch Weißlichtbildgebung möglich. In jüngerer Zeit werden jedoch vermehrt Farbstoffe eingesetzt, die mit sichtbarem Licht anregbar sind. Die bekannte Art und Weise der Bilderzeugung ist hier nicht durchführbar, weil die für die Fluoreszenzbildgebung erforderlichen Filter des Weißlichtbild beeinträchtigen, indem sie sichtbares Licht in bestimmten Wellenlängenbereiche blockieren bzw. üblicherweise lediglich oder zumindest vorrangig Licht unterhalb einer bestimmten Wellenlänge transmittieren. Werden Fluoreszenzfarbstoffe verwendet, die im sichtbaren Bereich angeregt werden sollen, ist daher die erwähnte parallele oder sequenzielle Weißlichtaufnahme nicht durchführbar. Entfällt das Weißlichtbild, ist es jedoch für den Benutzer schwierig, anatomische Strukturen korrekt zu beurteilen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Fluoreszenzbildgebung in einem breiten Anwendungsbereich zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bildgebungsvorrichtung, ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, Programmcode und ein Computerprogrammprodukt, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind.

Eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine Endoskopvorrichtung, Exoskopvorrichtung und/oder Mikroskopvorrichtung, umfasst erfindungsgemäß eine Beleuchtungseinheit mit zumindest einer Lichtquelle, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts bereitzustellen. Ferner umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Bilderfassungseinheit, die zumindest eine Bilderfassungssensorik und zumindest einen Beobachtungsfilter umfasst. Der Beobachtungsfilter ist dazu eingerichtet, Licht in einem ersten Spektralbereich zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich zu transmittieren. Zudem ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, Fluoreszenzbilder des abzubildenden Objekts durch den Beobachtungsfilter hindurch aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs liegt, als Anregungslicht verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt emittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, von der Bilderfassungssensorik detektiert wird. Außerdem ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, Anatomiebilder des abzubildenden Objekts aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt remittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, von der Bilderfassungssensorik detektiert wird. Des Weiteren umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Darstellungserzeugungseinheit, die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern und den Anatomiebildern zumindest eine Darstellung zu erzeugen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann insbesondere mit der erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen von Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts. Ferner umfasst das Verfahren ein Aufnehmen von Fluoreszenzbildern des abzubildenden Objekts durch einen Beobachtungsfilter hindurch, der dazu eingerichtet ist, Licht in einem ersten Spektralbereich zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich verschiedenen zweiten Spektralbereich zu transmittieren, wobei bei dem Aufnehmen der Fluoreszenzbilder Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs liegt, als Anregungslicht verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt emittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, detektiert wird. Außerdem umfasst das Verfahren ein Aufnehmen von Anatomiebildern des abzubildenden Objekts, wobei bei dem Aufnehmen der Anatomiebilder Beleuchtungslicht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt remittiertes Licht, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs liegt, detektiert wird.

Die erfindungsgemäßen Merkmale gestatten es, Bildgebung in einem breiten Anwendungsbereich durchzuführen. Im Speziellen können Fluoreszenzfarbstoffe verwendet werden, die im sichtbaren Bereich absorbieren, und zugleich kann einem Benutzer ein aussagekräftiges anatomisches Bild zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch können unterschiedliche Fluoreszenzfarbstoffe gleichermaßen verwendet werden, ohne dass Einschränkungen bei der Erstellung eines anatomischen Bildes in Kauf genommen werden müssen. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale kann auch bei einer Fluoreszenzanregung im sichtbaren Bereich ein Fluoreszenzbild und ein Anatomiebild aufgenommen werden, ohne dass zwischen den einzelnen Aufnahmen Filter in den Strahlengang ein- und ausgeschwenkt werden müssen. Zudem muss nicht vollständig auf Anatomiebilder verzichtet werden, auch wenn im sichtbaren Bereich Fluoreszenz angeregt werden soll. Grundsätzlich denkbar wäre es auch, Weißlicht und Fluoreszenz-Anregungslicht parallel einzustrahlen und Fluoreszenz sowie Weißlicht über das Bayer-Pattern eines Detektors zu trennen. Dies erfordert jedoch aufgrund des damit verbundenen und zu erwartenden Sensor-Crosstalks erheblichen Aufwand bei der Auswertung und die zu erwartende Bildqualität kann gering sein.

Die Bildgebungsvorrichtung kann eine mikroskopische, makroskopische und/oder exoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann als Mikroskop, Makroskop und/oder Exoskop ausgebildet sein und/oder ein solches umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Bildgebungsvorrichtung eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Endoskopvorrichtung sein. Sie kann ein Endoskop und/oder ein Endoskopsystem umfassen und/oder als ein solches ausgebildet sein und/oder zumindest einen Teil und bevorzugt zumindest einen Großteil und/oder Hauptbestandteil eines Endoskops und/oder eines Endoskopsystems ausbilden. „Zumindest ein Großteil“ kann zumindest 55 %, vorzugsweise zumindest 65 %, bevorzugt zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und ganz besonders bevorzugt zumindest 95 % bedeuten, und zwar insbesondere mit Bezug auf ein Volumen und/oder eine Masse eines Objekts.

Die Bildgebungsvorrichtung ist in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet, zur Begutachtung und/oder Beobachtung in einen Hohlraum einführbar zu sein, beispielsweise in eine künstliche und/oder natürliche Kavität, etwa in ein Inneres eines Körpers, in ein Körperorgan, in Gewebe oder dergleichen. Die Bildgebungsvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, zur Begutachtung und/der Beobachtung in ein Gehäuse, eine Verschalung, einen Schacht, ein Rohr oder eine andere, insbesondere künstliche, Struktur einführbar zu sein.

Insbesondere wenn die Bildgebungsvorrichtung eine exoskopische Bildgebungsvorrichtung ist, kann sie dazu eingerichtet sein, Gewebeparameter, Bilder von Wunden, Bilder von Körperteilen etc. aufzunehmen. Beispielsweise kann die Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, ein Operationsfeld abzubilden. Die Bilderfassungssensorik kann dazu eingerichtet sein, Licht sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich zu detektieren. Eine kleinste detektierbare Wellenlänge kann in einigen Ausführungsformen höchstens 500 nm, höchstens 450 nm oder sogar höchstens 400 nm betragen. Eine größte detektierbar Wellenlänge kann in einigen Ausführungsformen zumindest 800 nm, zumindest 900 nm oder sogar zumindest 1000 nm betragen. Die Bilderfassungssensorik kann beispielsweise zumindest einen Weißlicht-Bildsensor und zumindest einen Nahinfrarot-Bildsensor umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Bildgebungsvorrichtung eine Weißlichtkamera und/oder Sensorik zur Weißlichtbilderfassung. Die Bildgebungsvorrichtung kann zur Weißlichtbildgebung eingerichtet sein. Die Anatomiebilder können mittels der Weißlichtkamera und/oder der Sensorik zur Weißlichtbilderfassung aufnehmbar sein.

Die Bilderfassungseinheit kann eine Filtereinheit mit optischen Beobachtungsfiltern aufweisen. Die Filtereinheit kann mehrere Fluoreszenzmodi definieren, die durch unterschiedliche Beobachtungsfilter definiert sind. Beispielsweise können unterschiedliche Kantenfilter verwendet werden, die das jeweils verwendete Spektrum des zugehörigen zur Anregung verwendeten Leuchtelements absorbieren/blockieren und zumindest im Wesentlichen nur Fluoreszenzlicht transmittieren. Der Beobachtungsfilter, der Licht im ersten Spektralbereich blockiert, ist dann Teil der Filtereinheit. Die Beobachtungsfilter können in einigen Ausführungsformen zudem zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar sein.

Die Bildgebungsvorrichtung und insbesondere eine Optik und/oder die Bilderfassungssensorik kann/können zur multispektralen und/oder hyperspektralen Bildgebung eingerichtet sein, im Speziellen dazu, multispektrale und/oder hyperspektrale Bilddaten zu erfassen und/oder zu erzeugen. Multispektrale Bildgebung bzw. multispektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, und in einigen Fällen wenigstens fünf Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden. Hyperspektrale Bildgebung bzw. hyperspektrale Bilddaten kann sich dabei insbesondere auf solche Bildgebung beziehen, bei der wenigstens 20, wenigstens 50 oder sogar wenigstens 100 Spektralbänder voneinander unabhängig erfassbar sind und/oder erfasst werden. Die Bildgebungsvorrichtung kann nach dem Pushbroom-Verfahren und/oder nach dem Whiskbroom- Verfahren und/oder nach dem Staring- Verfahren und/oder nach einem Schnappschussprinzip arbeiten.

Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, eine große spektrale Auflösung verwenden zu können. Es bietet sich dann eine hyperspektrale Bildgebung an. Diese kann mit einer Weißlichtbildgebung kombiniert sein. Hierdurch ist eine Beobachtung in Echtzeit über ein Weißlichtbild möglich, auch wenn die Erfassung spektral aufgelöster Bilddaten nur im Wesentlichen in Echtzeit erfolgt, also beispielsweise mehrere Sekunden zur Erstellung eines spektral aufgelösten Bilds benötigt werden. Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, spektrale Bilddaten in Echtzeit zu erzeugen. Dies beinhaltet beispielsweise die Erzeugung eines spektral aufgelösten Bilds in weniger als einer Sekunde oder sogar mehrmals pro Sekunde. Hierbei kann es zweckmäßig sein, auf multispektrale Bildgebung zurückzugreifen. Einer ggf. geringeren spektralen Auflösung steht dann eine höhere Bildwiederholrate gegenüber. Je nach Anwendung kann es hinreichend sein, nur wenige verschiedene Spektralbereiche und/oder Wellenlängen zu berücksichtigen, beispielsweise zwei oder drei oder vier oder generell weniger als zehn. Hierbei kann wahlweise auf eine zusätzliche Weißlichtbildgebung verzichtet werden. Spektral aufgelöste Bilddaten, die in Echtzeit gewonnen werden bzw. mehrere Bilder pro Sekunde liefern, können auch zu Überwachungszwecken eingesetzt werden, wobei nicht zwingend ein wiederzugebendes Bild für einen Benutzer erstellt werden muss, sondern die Bilddaten auch im Hintergrund verarbeitet werden können.

Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann wenigstens einen proximalen Abschnitt, einen distalen Abschnitt und/oder einen Zwischenabschnitt aufweisen. Der distale Abschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand, etwa während der diagnostischen und/oder therapeutischen Aktion, in eine zu untersuchende Kavität eingeführt zu werden und/oder darin befindlich zu sein. Der proximale Abschnitt ist insbesondere dazu ausgebildet, in einem Betriebszustand, etwa während der diagnostischen und/oder therapeutischen Aktion, außerhalb der zu untersuchenden Kavität angeordnet zu sein. Unter „distal“ soll insbesondere bei einer Benutzung einem Patienten zugewandt und/oder einem Benutzer abgewandt verstanden werden. Unter „proximal“ soll insbesondere bei einer Benutzung einem Patienten abgewandt und/oder einem Benutzer zugewandt verstanden werden. Insbesondere ist proximal das Gegenteil von distal. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung weist insbesondere zumindest einen, vorzugsweise flexiblen, Schaft auf. Der Schaft kann ein längliches Objekt sein. Ferner kann der Schaft zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil den distalen Abschnitt ausbilden. Unter einem „länglichen Objekt“ soll insbesondere ein Objekt verstanden werden, dessen Haupterstreckung zumindest um einen Faktor fünf, vorzugsweise zumindest um einen Faktor zehn und besonders bevorzugt zumindest um einen Faktor zwanzig größer ist als eine größte Erstreckung des Objekts senkrecht zu dessen Haupterstreckung, also insbesondere einem Durchmesser des Objekts. Unter einer „Haupterstreckung“ eines Objekts, soll insbesondere dessen längste Erstreckung entlang dessen Haupterstreckungsrichtung verstanden werden. Unter einer „Haupterstreckungsrichtung“ eines Bauteils soll dabei insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders verläuft, welcher das Bauteil gerade noch vollständig umschließt.

Die Bilderfassungseinheit kann zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil im Bereich des proximalen Abschnitts angeordnet sein und/oder diesen ausbilden. In anderen Ausführungsformen kann die Bilderfassungseinheit zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest zu einem Großteil im distalen Abschnitt angeordnet sein und/oder diesen ausbilden. Ferner kann die Bilderfassungseinheit zumindest teilweise auf den proximalen Abschnitt und den distalen Abschnitt verteilt angeordnet sein. Die Bilderfassungssensorik weist insbesondere zumindest einen Bildsensor auf. Ferner kann die Bilderfassungssensorik auch über zumindest zwei und vorzugsweise mehrere Bildsensoren verfügen, welche hintereinander angeordnet sein können. Ferner können die zwei und vorzugsweise mehreren Bilderfassungssensoren über voneinander verschieden ausgebildete spektrale Erfassungsempfindlichkeiten verfügen, sodass beispielsweise ein erster Sensor in einem roten Spektralbereich, ein zweiter Sensor in einem blauen Spektralbereich und ein dritter Sensor in einem grünen Spektralbereich besonders empfindlich bzw. vergleichsweise empfindlicher als die anderen Sensoren ist. Der Bildsensor kann etwa als ein CCD-Sensor und/oder ein CMOS-Sensor ausgebildet sein.

Eine Optik der Bilderfassungseinheit kann geeignete optische Elemente wie Linsen, Spiegel, Gitter, Prismen, Lichtwellenleiter etc. umfassen. Die Optik kann dazu eingerichtet sein, von einem abgebildeten Objekt kommendes Objektlicht zu der Bilderfassungssensorik zu führen, beispielsweise es zu fokussieren und/oder zu projizieren.

Die Bilderfassungseinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, zumindest zweidimensionale räumliche Bilddaten zu erzeugen. Die Bilderfassungseinheit kann dahingehend räumlich auflösend sein, dass sie in zumindest zwei unterschiedliche Raumrichtungen jeweils eine Auflösung von zumindest 100 Bildpunkten, vorzugsweise von zumindest 200 Bildpunkten, bevorzugt von zumindest 300 Bildpunkten und vorteilhaft von zumindest 400 Bildpunkten liefert. Die Bilddaten sind vorzugsweise zumindest dreidimensional, wobei zumindest zwei Dimensionen räumliche Dimensionen sind und/oder wobei zumindest eine Dimension eine spektrale Dimension ist. Aus den Bilddaten können mehrere räumlich aufgelöste Bilder des Bildbereichs gewinnbar sein, die jeweils unterschiedlichen Spektralbändern zugeordnet sind. Die räumliche und spektrale Information der Bilddaten kann derart beschaffen sein, dass daraus für mehrere räumliche Bildpunkte jeweils ein zugehöriges Spektrum gewinnbar ist.

In einigen Ausführungsformen ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, laufend aktualisierte Bilddaten zu erzeugen. Die Bilderfassungseinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Bilddaten im Wesentlichen in Echtzeit zu erzeugen, was beispielsweise eine Erzeugung aktualisierter Bilddaten wenigstens als 30 Sekunden, in einigen Fällen wenigstens als 20 Sekunden und in manchen Fällen sogar wenigstens alle 10 Sekunden oder wenigstens alle 5 Sekunden umfasst. Vorzugsweise ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet, zumindest die Anatomiebilder und die Fluoreszenzbilder sowie die darauf beruhende Darstellung in Echtzeit zu erzeugen, beispielsweise mit einer Bildrate von wenigstens 5 fps, wenigstens 10 fps, wenigstens 20 fps oder sogar wenigstens 30 fps.

Die Beleuchtungseinheit kann multimodal ausgebildet sein und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern.

Der Begriff „sichtbares Licht“ kann sich hierin insbesondere auf Licht mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 750 nm beziehen. Generell ist damit Licht gemeint, das vom menschlichen Auge wahrnehmbar ist. Der erste Spektralbereich umfasst insbesondere lediglich einen Teilbereich des sichtbaren Lichts. Der zweite Spektralbereich kann ebenfalls sichtbares Licht umfassen. Der Beobachtungsfilter kann ein Kantenfilter sein, insbesondere ein Hochpass-Filter. Die Kante des Beobachtungsfilters bzw. allgemein ausgedrückt der erste Spektralbereich kann passend zum verwendeten Fluoreszenz-Farbstoff gewählt werden. Wird beispielsweise als Farbstoff Fluoreszin oder Cy5 verwendet, erfolgt eine Anregung mitten im sichtbaren Bereich, insbesondere von dessen Rändern beabstandet, beispielsweise bei etwa 430 nm für Fluoreszin oder bei etwa 660 nm für Cy5. Um Fluoreszenzbilder nicht durch Anregungslicht zu verfälschen, ist das Anregungslicht entsprechend zu blockieren. Der erste Spektralbereich ist dann derart zu wählen, dass jedenfalls das Anregungslicht blockiert wird. Im Fall von Fluoreszin könnte beispielsweise ein Kantenfilter mit einer Kante bei etwa 450 nm gewählt werden. Im Fall von Cy5 könnte beispielsweise ein Kantenfilter mit einer Kante bei etwa 680 nm gewählt werden. Der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich grenzen vorzugsweise zumindest im Wesentlichen aneinander an. Eine Beabstandung zwischen den Spektralbereichen kann beispielsweise lediglich durch eine Breite der Filterkante definiert sein. Es kann ein dritter Spektralbereich vorhanden sein, der zwischen dem ersten Spektralbereich und dem zweiten Spektralbereichs liegt und in dem der Beobachtungsfilter und in dem sich insbesondere die Durchlässigkeit des Beobachtungsfilters wellenlängenabhängig stark verändert. Hierbei kann es sich, wie erwähnt, um die Filterkante handeln. Der erste Spektralbereich und/oder der zweite Spektralbereich können mehrere Teilbereiche umfassen, die voneinander beabstandet sein können.

Der zweite Spektralbereich erstreckt sich in einigen Ausführungsformen in den Nahinfrarotbereich über den sichtbaren Bereich hinaus. Insbesondere kann das bei der Aufnahme der Anatomiebilder detektiert Licht zumindest auch im Nahinfrarotbereich liegen, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich jenseits von 800 nm, jenseits von 850 nm, oder sogar jenseits von 900 nm.

Die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder können parallel oder sequenziell aufgenommen werden. Vorzugsweise sind sowohl die Fluoreszenzbilder als auch die Anatomiebilder Bewegtbilder.

Bilder können insbesondere dann besonders einfach und in kurzen Zeitabständen aufgenommen werden, wenn die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Anatomiebilder des abzubildenden Objekts durch den Beobachtungsfilter hindurch aufzunehmen. Der Beobachtungsfilter kann sich demnach während einer Aufnahme und Darstellung eines überlagerten Anatomie- und Fluoreszenzbilds dauerhaft im Strahlengang sowohl für die Anatomieaufnahmen als auch für die Fluoreszenzaufnahmen befinden. Er kann beispielsweise gewechselt werden, wenn eine andere Anregungswellenlänge und/oder eine andere Abbildungsmodus ausgewählt wird. Der Beobachtungsfilter befindet sich dabei insbesondere vor einem optischen Eingang einer Bilderfassungssensorik der Bildgebungsvorrichtung. Diese kann, wie erwähnt, Sensoren umfassen, die in unterschiedlichen Spektralbereichen ansprechen; der Beobachtungsfilter ist zweckmäßigerweise dennoch vor der Gesamtheit dieser Sensoren angeordnet, also vor der Bilderfassungssensorik. Hierdurch können unterschiedliche Filter auf einfache Weise verwendet werden, ohne dass die Filter direkt in die Sensorik integriert werden müssen.

In anderen Ausführungsformen kann der Beobachtungsfilter in die Bilderfassungssensorik integriert sein. Insbesondere für Mehr-Chip-Bildsensoren können unterschiedliche Bildsensoren mit unterschiedlichen Beobachtungsfiltern ausgestattet sein. Die Erfassung der Anatomiebilder und die Erfassung der Fluoreszenzbilder kann dann mit disjunkten Gruppen von Bildsensoren erfolgen. Bilder können parallel aufgenommen werden. In diesem Fall steht jedenfalls der für die Fluoreszenz-Bilderfassung herangezogene Beobachtungs-Spektralbereich für die Anatomie-Bilderfassung nicht zur Verfügung.

Eine kleinste Wellenlänge des ersten Spektralbereichs kann größer als 430 nm und insbesondere größer als 500 nm sein. Eine größte Wellenlänge des ersten Spektralbereichs kann kleiner als 800 nm und insbesondere kleiner als 700 nm sein. In einigen Ausführungsformen ist das Beleuchtungslicht, dass als Anregungslicht für die Fluoreszenzbildgebung verwendet wird, schmalbandig. Beispielsweise kann das Beleuchtungslicht von zumindest einer farbigen LED, Laserdiode oder einem anderen zumindest im Wesentlichen monochromatisch abstrahlenden Leuchtelement stammen.

In einigen Ausführungsformen umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung, welche die Beleuchtungseinheit umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts umfassen. Die Beleuchtungseinheit kann dazu eingerichtet sein, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann multimodal ausgebildet sein und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Die Beleuchtungseinheit kann in zumindest einem Multispektralmodus betreibbar sein, in dem eine erste Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung liefert. Ferner kann die Beleuchtungseinheit in zumindest einem Fluoreszenzmodus betreibbar sein, in dem eine zweite Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert ist und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung liefert. Die Leuchtelemente können zumindest ein Leuchtelement umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist.

Zudem kann ein Verfahren zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät mittels einer Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst dabei eine optische Schnittstelle zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts und eine Beleuchtungseinheit, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern. Das Verfahren umfasst den Schritt eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer ersten Gruppe der Leuchtelemente, um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern und den Schritt eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente, um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern. Zumindest eines der Leuchtelemente wird sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert.

Die optische Schnittstelle kann wahlweise lösbar und verbindbar sein. Zudem kann die optische Schnittstelle mit einer mechanischen Schnittstelle kombiniert sein, sodass eine optische Verbindung beispielsweise automatisch dann hergestellt wird, wenn das Bildgebungsgerät mechanisch angekoppelt wird.

Die Leuchtelemente können einfarbige LEDs (Leuchtdioden) und/oder Laserdioden umfassen. Ferner kann zumindest eines der Leuchtelemente eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungseinheit zumindest ein blaues Leuchtelement, zumindest ein rotes Leuchtelement, zumindest ein dunkelrotes Leuchtelement und zumindest ein Nah-IR- Leuchtelement (Nahinfrarot-Leuchtelement), insbesondere jeweils LEDs oder Laserdioden. Zusätzlich kann die Beleuchtungseinheit zumindest eine Weißlicht-LED oder eine andere Weißlichtquelle umfassen.

Die erste Gruppe kann zumindest zwei Leuchtelemente umfassen, die spektral unterschiedlich emittieren. Ein hoher Grad an Effizienz bei einer Multispektralbildgebung kann erzielt werden, wenn der Multispektralmodus unterschiedliche Zustände umfasst, in denen jeweils ein bestimmtes Leuchtelement bzw. ein bestimmter Leuchtelementtyp zumindest zeitweise aktiviert ist. Hierdurch kann gezielt in einem bestimmten Spektralbereich beleuchtet werden, wodurch unterschiedliche Spektralbilder erfasst werden können. Unterschiedliche Leuchtelemente, die in unterschiedlichen Zuständen aktiviert sind, können als unterschiedliche Stützstellen für die Multispektralbildgebung dienen. Zumindest eine dieser Stützstellen kann derart gewählt sein, dass sie an charakteristische Punkte von Absorptionsspektren physiologisch relevanter Komponenten angepasst ist, beispielsweise an einen isosbestischen Punkt der Hämoglobin-Oxygenierungskurve. Die Multispektralbildgebung kann zusätzlich die Verwendung geeigneter Beobachtungsfilter umfassen.

Ferner kann die zweite Gruppe zumindest zwei Leuchtelemente umfassen, die spektral unterschiedlich emittieren. Der Fluoreszenzmodus kann unterschiedliche Untermodi und/oder Zustände umfassen, in denen jeweils ein bestimmtes Leuchtelement bzw. ein bestimmter Leuchtelementtyp zumindest zeitweise aktiviert ist. Hierdurch kann gezielt in einem bestimmten Spektralbereich angeregt werden, sodass Fluoreszenzbildgebung etwa für einen konkret ausgewählten Farbstoff erfolgen kann. Das zumindest eine Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, ist in anderen Worten sowohl für den Multispektralmodus als auch für den Fluoreszenzmodus einsetzbar.

Die erste Gruppe umfasst in einigen Ausführungsformen lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente. Alternativ oder zusätzlich umfasst in einigen Ausführungsformen die zweite Gruppe lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente. In dem Multispektralmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der ersten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur ersten Gruppe gehören, deaktiviert sind. In dem Fluoreszenzmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der zweiten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur zweiten Gruppe gehören, deaktiviert sind. Generell versteht sich, dass die Leuchtelemente unterschiedliche Leuchtelementtypen umfassen können und dass von den unterschiedlichen Leuchtelementtypen insbesondere jeweils genau ein Leuchtelement vorhanden sein kann. Es versteht sich, dass auch gemischte Betriebsmodi erfindungsgemäß vorkommen können, in denen die genannten Modi sequenziell verwendet werden. Beispielsweise kann sequenziell Multispektralbildgebung und Fluoreszenzbildgebung durchgeführt werden. Synergie hinsichtlich der Verwendung eines Leuchtelements für unterschiedliche Modi und damit verbundene Effizienzzugewinne können insbesondere dann erzielt werden, wenn zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe als auch in der zweiten Gruppe enthalten ist, Licht im roten Spektral be re ich emittiert, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Der Spektralbereich kann schmalbandig sein und die Wellenlänge 660 nm umfassen. „Schmalbandig“ kann eine spektrale Breite von höchstens 80 nm, insbesondere von höchstens 40 nm oder sogar von höchstens 20 nm umfassen. Dieses zumindest eine Leuchtelement kann dazu eingerichtet sein, im roten Spektralbereich absorbierende Farbstoffe anzuregen und einen Beitrag zur Beleuchtung im roten Spektralbereich für eine Multispektralbildgebung zu liefern.

Die Beleuchtungseinheit kann in einigen Ausführungsformen in zumindest einem Weißlichtmodus betreibbar sein, in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung liefert. Das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung kann breitbandiges Weißlicht sein. Alternativ kann das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung mehrere schmale Wellenlängenbänder umfassen, die voneinander separiert sind, beispielsweise ein blaues, ein roten und ein dunkelrotes Band. „Dunkelrot“ ist dabei im Sinne von „langwellige als rot“ zu verstehen und bezieht sich auf die Spektralposition, nicht die Lichtintensität. Das Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung kann aus Licht unterschiedlicher Leuchtelemente gemischt sein.

In dem Weißlichtmodus kann eine dritte Gruppe der Leuchtelemente zumindest zeitweise aktiviert sein, um das Beleuchtungslicht für die Weißlichtbildgebung zu liefern. Dabei können die Leuchtelemente zumindest ein Leuchtelement umfassen, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist. In einigen Fällen kann die dritte Gruppe lediglich einige aber nicht alle der Leuchtelemente umfassen. In dem Weißlichtmodus sind insbesondere ausschließlich Leuchtelemente der dritten Gruppe zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen Leuchtelemente, die nicht zur dritten Gruppe gehören, deaktiviert sind. In anderen Worten kann die Beleuchtungseinheit Leuchtelemente umfassen, die einem, zwei oder allen drei der genannten Beleuchtungsmodi dienen. Hierdurch können mehrere Leuchtelemente mehrfach eingesetzt werden.

Zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, kann Licht im roten Spektralbereich emittieren, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 600 nm und 680 nm, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Die Vorteile der gemeinsamen Verwendung von Leuchtelementen kommen besonders zum Tragen, wenn zumindest ein rotes Leuchtelement für alle drei Modi verwendbar ist.

Zumindest ein Leuchtelement, das sowohl in der ersten Gruppe und/oder in der zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe enthalten ist, kann Licht im blauen Spektralbereich emittieren, insbesondere in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm. Zumindest ein blaues Leuchtelement kann zweckmäßigerweise sowohl im Fluoreszenzmodus als auch im Weißlichtmodus verwendet werden.

Allgemein ausgedrückt können die Leuchtelemente wie erwähnt zumindest ein, insbesondere blaues, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 440 und 480 nm emittiert. Zudem können die Leuchtelemente wie erwähnt zumindest ein, insbesondere rotes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 600 und 680 nm emittiert, beispielsweise zwischen 610 nm und 650 nm oder zwischen 620 und 660 nm oder zwischen 630 und 670 nm. Alternativ oder zusätzlich können die Leuchtelemente zumindest ein, insbesondere dunkelrotes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 750 und 790 nm emittiert. Alternativ oder zusätzlich können Leuchtelemente zumindest ein, insbesondere nah-IR-emittierendes, Leuchtelement umfassen, das Licht in einem Spektralbereich zwischen 920 und 960 nm emittiert. Daneben können die Leuchtelemente ein Weißlichtleuchtelement umfassen. Eine kompakte und vielseitig verwendbare Beleuchtungseinheit kann insbesondere dann bereitgestellt werden, wenn von jedem der genannten Leuchtelementtypen jeweils zumindest ein Leuchtelement vorhanden ist. Beispielsweise können im Fluoreszenzmodus das blaue und das rote, im Fall geeigneter Farbstoffe ggf. auch das dunkelrote Leuchtelement verwendbar sein. Im Multispektralmodus können das dunkelrote und das nah-IR-emittierende Leuchtelement verwendbar sein. Im Weißlichtmodus kann das Weißlichtleuchtelement verwendbar sein. Dieses kann im Weißlichtmodus ergänzt werden durch das blaue Leuchtelement und ggf. ferner das rote Leuchtelement. Hierdurch können Wellenlängenbereiche mittels farbiger Leuchtelemente ergänzt werden, in denen das Weißlichtleuchtelement, beispielsweise aufgrund seiner Konstruktion aber insbesondere aufgrund von Filtern und optischen Elementen der Beleuchtungseinheit, eine reduzierte Intensität liefert. Zudem können die farbigen Leuchtelemente dazu eingesetzt werden, eine Farbtemperatur bei der Weißlichtbildgebung einzustellen. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Gruppe ein einzelnes Leuchtelement und/oder eine einzelne Art von Leuchtelementen. Beispielsweise kann ein Weißlichtleuchtelement, ein rotes Leuchtelement und ein IR-emittierendes Leuchtelement vorgesehen sein, wobei bzgl. möglicher Spektralbereiche insbesondere auf die obigen Werte verwiesen wird. Die erste Gruppe kann dann beispielsweise das rote und das IR-emittierende Leuchtelement umfassen. Die zweite Gruppe kann das IR-emittierende Leuchtelement umfassen, insbesondere als einziges Leuchtelement bzw. als einzige Art von Leuchtelement.

Eine günstige Anordnung von Leuchtelementen wird insbesondere dann ermöglicht, wenn die Beleuchtungseinheit zumindest einen gekreuzten Strahlteiler umfasst, mittels dessen Licht von gegenüberliegenden Eingangsseiten zu einer Ausgangsseite ablenkbar ist, wobei auf den gegenüberliegenden Eingangsseiten des gekreuzten Strahlteilers jeweils zumindest eines der Leuchtelemente angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können zwei oder auch mehr gekreuzte Strahlteiler vorgesehen sein, die optisch hintereinander angeordnet sind. Der zumindest eine gekreuzte Strahlteiler kann zwei Strahlteilerelemente umfassen, deren Durchlässigkeit an das jeweils zugeordnete Leuchtelement angepasst ist. Die Strahlteilerelemente umfassen insbesondere jeweils einen Kerbfilter (notch filter), sodass sie jeweils in einem schmalen Spektralband reflektieren, ansonsten aber transmittieren. Die spektrale Position und/oder Breite der entsprechenden Kerbe kann an den Spektralbereich des jeweils zugeordneten Leuchtelements angepasst sein, sodass dessen Licht umgelenkt, Licht anderer Leuchtelemente aber zumindest weitgehend transmittiert wird.

In einigen Ausführungsformen können die Leuchtelemente wenigstens vier schmalbandig emittierende Einzelfarbleuchtelemente mit jeweils unterschiedlichen Spektralbereichen und zumindest ein breitbandig emittierendes Weißlichtleuchtelement umfassen. Diesbezüglich wird auch auf die obigen Ausführungen zu den farbigen Leuchtelementen verwiesen.

Ein großer Funktionsumfang in Kombination mit einer kompakten Bauweise und der Ausnutzung von Synergieeffekten bei der Verwendung von Leuchtelementen kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Beleuchtungseinheit in zumindest einem Hyperspektral mod us betreibbar ist, in dem mehrere Leuchtelemente aktiviert sind, deren Emissionsspektren gemeinsam zumindest einen Spektralbereich von 450 nm bis 850 nm abdecken, und in dem die Beleuchtungseinheit Beleuchtungslicht für Hyperspektralbildgebung liefert. Hierbei kann es sich insbesondere um sämtliche der Leuchtelemente handeln.

Es versteht sich, dass insbesondere im Fall der Verwendung von Laserdioden für die hierin genannten optischen Filter geeignete Polarisationsfilter verwendet werden können. Ferner kann insbesondere im Fall der Verwendung von Laserdioden zumindest ein gekreuzter Strahlteiler verwendet werden, dessen Strahlteilerelemente mit Polarisationsfiltern versehen sind. Eine selektive Durchlässigkeit kann dann durch Kombination unterschiedlicher Polarisationen erzielt werden.

Die von der Darstellungserzeugungseinheit aus den Fluoreszenzbildern und den Anatomiebildern erzeugte Darstellung kann eine Kombinationsdarstellung umfassen, insbesondere eine Überlagerungsdarstellung, die auf einer Kombination von Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern beruht. Ein Benutzer kann dann besonders einfach Fluoreszenzinformation anatomischer Information zuordnen. Insbesondere können die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder auf dasselbe Objekt, insbesondere dieselbe Anatomie gerichtet sein. Bildausschnitte können sich dabei voneinander unterscheiden.

Die Bildgebungsvorrichtung kann eine Anzeige umfassen und/oder zur Verbindung mit einer Anzeige vorgesehen sein. Hierfür kann eine entsprechende Schnittstelle vorhanden sein. Die Darstellungserzeugungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Darstellungen für die Anzeige zu erzeugen. Die Anzeige kann beispielsweise einen Bildschirm umfassen, auf dem die Darstellung einem Benutzer zur Verfügung gestellt wird.

In einigen Ausführungsformen ist die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder in Echtzeit aufzunehmen. Ferner kann die Darstellungserzeugungseinheit dazu eingerichtet sein, die zumindest eine Darstellung in Echtzeit zu erzeugen. Für einen Benutzer kann auf diese Weise ein anatomisches und ein fluoreszenzbasiertes Bewegtbild verfügbar gemacht werden, auch wenn eine Anregung im sichtbaren Bereich erfolgt.

Wie erwähnt, kann in einigen Ausführungsformen die Bilderfassungseinheit dazu eingerichtet sein, die Fluoreszenzbilder und die Anatomiebilder sequenziell aufzunehmen. Es kann dann vorteilhaft sein, wenn die Darstellungserzeugungseinheit dazu eingerichtet ist, sequenziell aufgenommene Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder einander, insbesondere zeitlich, zuzuordnen und die zumindest eine Darstellung anhand zugeordneter Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder zu erzeugen. Die Zuordnung kann framesynchron erfolgen. Unter „framesynchron“ ist dabei zu verstehen, dass einander zugeordnete Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder zeitlich korreliert sind. Es ist darunter nicht zwingend eine Gleichzeitigkeit im engen Sinn zu verstehen. Zudem umfasst der Begriff „framesynchron“ auch solche Situationen, in denen abwechselnd eine erste Anzahl von Fluoreszenzbildern und eine davon abweichende zweite Anzahl von Anatomiebildern aufgenommen werden. Beispielsweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine Aktualisierungsrate für Anatomiebilder größer ist als eine Aktualisierungsrate für Fluoreszenzbilder. Die Aufnahme ist dann dennoch im Sinne dieser Offenbarung framesynchron, wenn die Zuordnung derart erfolgt, dass ein zeitlicher Zusammenhang zwischen den dargestellten Bildern besteht. In anderen Worten kann die Kombinationsdarstellung zumindest einem Fluoreszenzbild und zumindest einem Anatomiebild beruhen, die innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums aufgenommen wurden, beispielsweise innerhalb eines Zeitraums von höchstens 1000 ms, höchstens 500 ms, höchstens 100 ms oder sogar höchstens 50 ms.

In Ergänzung zu den obigen Ausführungen zur Bilderfassungssensorik kann allgemein vorgesehen sein, dass die Bilderfassungssensorik zumindest einen ersten Bilderfassungssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, Bildinformation für die Fluoreszenzbilder zu erfassen, und dass ferner die Bilderfassungssensorik zumindest einen zweiten Bilderfassungssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, Bildinformation für die Anatomiebilder zu erfassen. Die Bilderfassungssensoren können mittels zumindest eines optischen Elements derart kombiniert sein, das detektiertes Licht stets oder zumindest wahlweise auf mehrere oder alle Bilderfassungssensoren gleichzeitig fällt. Der erste Bilderfassungssensor kann zumindest einen Nahinfrarot-Bildsensor umfassen. Der zweite Bilderfassungssensor kann einen Weißlicht-Bilderfassungs-Chip umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Bilderfassungssensor unterschiedliche Farbkanäle umfassen, beispielsweise einen roten, einen grünen und einen blauen Farbkanal. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Farbfilters mit geeignetem Pattern erfolgen. In einigen Ausführungsformen wird beispielsweise ein Bayer-Sensor verwendet, es sind aber auch andere Anordnungen erfindungsgemäß möglich. Ferner kann vorgesehen sein, dass für jeden Farbkanal ein eigener zweidimensional auflösender separater Bildsensor verwendet wird. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen ein Fluoreszenzbild zusätzlich oder alternativ auch mittels des ersten Bilderfassungssensors erzeugt werden kann und/oder dass ein Anatomiebild zusätzlich oder alternativ auch mittels des zweiten Bilderfassungssensors erzeugt werden kann. Die Anatomiebilder können beispielsweise mehrere Anatomiebilder umfassen und/oder auf mehreren Einzelbildern beruhen, die unterschiedlichen Farbkanälen zugeordnet sind, etwa Bilder aus einem roten Farbkanal, einem grünen Farbkanal, einem blauen Farbkanal und/oder einem Nahinfrarot-Farbkanal. Alternativ oder zusätzlich kann ein einzelnes Anatomiebild mehrere Farbkanäle umfassen, beispielsweise einen roten Farbkanal, einen grünen Farbkanal, einen blauen Farbkanal und/oder einen Nahinfrarot-Farbkanal.

In anderen Ausführungsformen umfasst die Bilderfassungssensorik einen einzelnen Bilderfassungssensor, insbesondere einen Ein-Chip-Bilderfassungssensor und/oder einen Ein-Chip-Kamerakopf, der sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich abbildet.

In einigen Ausführungsformen kann die Bilderfassungssensorik dazu eingerichtet sein, Fluoreszenzbilder und Anatomiebilder gleichzeitig aufzunehmen. Unter „gleichzeitig“ ist hierbei insbesondere eine zeitliche Gleichzeitigkeit gemeint, die sich beispielsweise von einer sequenziellen Aufnahme von Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern unterscheidet. In diesem Fall kann beispielsweise die Aufnahme eines Anatomiebilds und zugleich die Aufnahme eines Fluoreszenzbilds innerhalb eines Zeitraums von höchstens 500 ms, höchstens 100 ms oder sogar höchstens 20 ms ausgelöst werden. „Gleichzeitig“ kann jedoch umfassen, dass die Aufnahme der entsprechenden Bilder unterschiedlich lange dauert, beispielsweise wenn unterschiedliche Belichtungsdauern verwendet werden.

Verfügbare Bildinformation kann insbesondere dann zielgerichtet und zur Erzeugung eines aussagekräftigen Anatomiebilds verwendet werden, wenn die Darstellungserzeugungseinheit dazu eingerichtet ist, zumindest ein Anatomiebild aus mehreren, insbesondere einzelfarbigen, Einzelbildern und/oder aus mehreren Farbkanälen von Anatomiebildern zu erzeugen. Das Anatomiebild kann auf diese Weise aus mehreren Farbkanälen synthetisiert werden, wodurch gegebenenfalls ein Wegfall eines bestimmten Farbkanals und/oder eines bestimmten Spektralbereich aufgrund des Beobachtungsfilters zumindest teilweise kompensiert werden kann. Je nach verwendeter Bilderfassungssensorik können auch einzelne Bildsensoren Einzelbilder liefern, beispielsweise einzelfarbige Einzelbilder, wie etwa ein blaues, grünes, rotes und/oder Nahinfrarot-Einzelbild, oder auch unterschiedlich und ggf. teilweise mehrfarbige Einzelbilder, wie beispielsweise ein RGB-Einzelbild und ein Nahinfrarot-Einzelbild. In einigen Ausführungsformen entspricht das Anatomiebild einem Weißlichtbild mit mehreren Farbkanälen, bei dem zumindest ein Farbkanal aus dem sichtbaren Bereich durch zumindest einen Farbkanal ersetzt ist, der außerhalb des sichtbaren Bereichs, insbesondere im Nahinfrarotbereich, liegt. Hierdurch kann ein nahezu natürliches Anatomiebild erzeugt werden, auch wenn Spektralinformation aufgrund des Beobachtungsfilters verloren geht.

Die Erfindung betrifft außerdem Programmcode, der dazu eingerichtet ist, dann, wenn er in einem Prozessor ausgeführt wird, eine Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu bewirken.

Ferner betrifft die Erfindung ein Programmcode, umfassend ein computerlesbares Medium, auf dem erfindungsgemäße Programmcode gespeichert ist.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Systeme sowie die erfindungsgemäßen Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können diese zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Es wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle in Bezug auf eine Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Eigenschaften, aber auch Verfahrensweisen, sinngemäß auf Verfahren übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung. Das bedeutet, dass auch in Bezug auf Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt, beansprucht und ebenfalls zur Offenbarung gezählt werden können.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und im Rahmen der Ansprüche sinnvoll in Kombination verwenden. Falls von einem bestimmten Objekt mehr als ein Exemplar vorhanden ist, ist ggf. nur eines davon in den Figuren und in der Beschreibung mit einem Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung dieses Exemplars kann entsprechend auf die anderen Exemplare von dem Objekt übertragen werden. Sind Objekte insbesondere mittels Zahlenwörtern, wie beispielsweise erstes, zweites, drittes Objekt etc. benannt, dienen diese der Benennung und/oder Zuordnung von Objekten. Demnach können beispielsweise ein erstes Objekt und ein drittes Objekt, jedoch kein zweites Objekt umfasst sein. Allerdings könnten anhand von Zahlenwörtern zusätzlich auch eine Anzahl und/oder eine Reihenfolge von Objekten ableitbar sein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 3 schematische Transmissionskurven von Strahlteilerelementen der Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der

Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 7 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 8 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät mittels einer Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 9 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung; Fig. 10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung;

Fig. 12 schematische Spektren eines Fluoreszenzfarbstoffs sowie eine Transmissionskurve eines zugehörigen Beobachtungsfilters;

Fig. 13 schematische Spektren des Fluoreszenzfarbstoffs sowie eine Transmissionskurve eines alternativen zugehörigen Beobachtungsfilters;

Fig. 14 schematische Darstellungen einer Reihe von Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern;

Fig. 15 eine schematische Darstellung von Farbkanälen eines Anatomiebilds;

Fig. 16 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines ersten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder;

Fig. 17 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines zweiten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder;

Fig. 18 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines dritten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder;

Fig. 19 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines vierten Beispiels zur Berechnung von Fluoreszenzbildern und Anatomiebilder;

Fig. 20 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur medizinischen Bildgebung; und

Fig. 21 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung 10. Im exemplarisch dargestellten Fall ist die Bildgebungsvorrichtung 10 eine endoskopische Bildgebungsvorrichtung, konkret eine Endoskopvorrichtung. Alternativ könnte es sich bei der Bildgebungsvorrichtung 10 um eine exoskopische, eine mikroskopische oder eine makroskopische Bildgebungsvorrichtung handeln. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist beispielhaft als medizinische Bildgebungsvorrichtung gezeigt. Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist beispielsweise zu einer Untersuchung einer Kavität vorgesehen.

Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist ein medizinisches Bildgebungsgerät 14 auf. Im dargestellten Fall handelt es sich hierbei um ein Endoskop.

Ferner umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10 eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18. Das Bildgebungsgerät 14 ist optisch an die optische Schnittstelle 16 anbindbar. Die optische Schnittstelle 16 kann Teil einer optisch-mechanischen Schnittstelle sein, die wahlweise lösbar und verbindbar ist. Das Beleuchtungsgerät 14 kann wahlweise von der Beleuchtungsvorrichtung 12 abkoppelbar sein. Die Beleuchtungseinheit 18 ist dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern. Bei einer Bildgebung mittels des Bildgebungsgeräts 14 kann entsprechend die Beleuchtungseinheit 18 das erforderliche Beleuchtungslicht bereitstellen, das zum Beleuchtungsgerät 14 geführt und von dort auf ein abzubildendes Objekt wie beispielsweise einen Situs ausgekoppelt wird.

Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst im dargestellten Fall ferner eine Anzeigeeinheit, auf der Bilder angezeigt werden können, die auf Bilddaten beruhen, die mittels des Bildgebungsgeräts 14 erfasst wurden. Hierbei kann es sich um Videobilder, Standbilder, Überlagerungen unterschiedlicher Bilder, Teilbilder, Bildsequenzen etc. handeln.

Die Bildgebungsvorrichtung 10 ist multimodal. Exemplarisch ist die Bildgebungsvorrichtung in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bildgebungsvorrichtung 10 zusätzlich oder alternativ zum Multispektralmodus in einem Hyperspektralmodus betreibbar ist.

Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist multimodal. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 ist in unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar, in denen sie Licht für unterschiedliche Bildgebungsmodi liefert. Vorliegend ist die Beleuchtungsvorrichtung 12 in drei grundlegenden Modi betreibbar, einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Ebenso ist das Bildgebungsgerät 14 in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar, konkret ebenfalls zumindest in einem Multispektralmodus, einem Fluoreszenzmodus und einem Weißlichtmodus. Im entsprechenden Betriebsmodus der Bildgebungsvorrichtung 10 werden die Modi der Beleuchtungsvorrichtung 12 aufeinander abgestimmt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung 12. Die Beleuchtungseinheit 18 umfasst mehrere unabhängig voneinander aktivierbare Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28. Diese sind dazu eingerichtet, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um Beleuchtungslicht zu liefern, d. h. das jeweilige Emissionsspektrum unterscheidet sich von Leuchtelement zu Leuchtelement.

Beispielhaft sind die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als LEDs ausgebildet. Konkret ist ein erstes Leuchtelement 20 als rote LED, ein zweites Leuchtelement 22 als dunkelrote LED, ein drittes Leuchtelement 24 als blaue LED und ein viertes Leuchtelement 26 als Nah-IR-LED ausgebildet. Die farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 emittieren jeweils schmalbandig, beispielsweise mit Emissionspeak etwa bei den Wellenlängen 660 nm (erstes Leuchtelement 20), 770 nm (zweites Leuchtelement 22), 460 nm (drittes Leuchtelement 24) und 940 nm (viertes Leuchtelement 26).

Ferner ist ein fünftes Leuchtelement 28 vorgesehen, das vorliegend ein Weißlichtleuchtelement ist, etwa eine Weißlicht-LED. Das fünfte Leuchtelement 28 emittiert beispielsweise in einem Spektralbereich von etwa 400 bis 700 nm. In anderen Ausführungsformen können auch Laserdioden verwendet werden, insbesondere als farbige Leuchtelemente.

Je nach Beleuchtungsmodus werden einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert, wohingegen ggf. andere Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 in dem betreffenden Beleuchtungsmodus nicht verwendet werden.

Vorliegend umfasst eine erste Gruppe erste Leuchtelement 20 und das vierte Leuchtelement 26. Die erste Gruppe kann zusätzlich das Leuchtelement 22 und/oder das Leuchtelement 24 umfassen. Die erste Gruppe wird zur Multispektralbildgebung verwendet, wobei die enthaltenen Leuchtelemente 20, 26 sowie ggf. 22 und 24 jeweils als Stützstelle dienen. Im Multispektralmodus wird beispielsweise zunächst mit dem ersten Leuchtelement 20 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Anschließend wird mit dem vierten Leuchtelement 26 beleuchtet und ein Bild aufgenommen. Die Bilder beruhen jeweils auf Remission, d. h. es wird das vom abzubildenden Objekt zurückgestreute Licht betrachtet. Durch die beiden unterschiedlichen Stützstellen kann spektrale Information über das abzubildende Objekt gewonnen werden. Beispielsweise können hierdurch bestimmte Gewebearten, ein Perfusionszustand, eine Gewebebeschaffenheit oder dergleichen beurteilt werden.

Ferner umfasst eine zweite Gruppe das erste Leuchtelement 20, das zweite Leuchtelement 22 und das dritte Leuchtelement 24. Die zweite Gruppe wird zur Beleuchtung bei Fluoreszenzbildgebung verwendet. Hierbei können zum Beispiel gezielt mit geeignet gewählten Farbstoffen eingefärbte Objekte betrachtet werden. Auch können unterschiedliche Farbstoffe in unterschiedliche Gewebearten oder dergleichen eingebracht werden, die gleichzeitig betrachtet werden. Durch gezielte Anregung eines bestimmten Farbstoffs wird dieser zur Fluoreszenz angeregt. Abgebildet wird dann das Fluoreszenzlicht. Das erste Leuchtelement 20 ist beispielsweise dazu geeignet, den Farbstoff Cyanin 5.5 (Cy 5.5) anzuregen. Das zweite Leuchtelement 22 ist dazu geeignet, den Farbstoff Indocyaningrün (ICG) anzuregen. Das dritte Leuchtelement 24 ist dazu geeignet, den Farbstoff Fluoreszin anzuregen.

Des Weiteren umfasst eine dritte Gruppe das fünfte Leuchtelement 28. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die dritte Gruppe zudem das erste Leuchtelement 20 und das dritte Leuchtelement 24. Die dritte Gruppe dient dazu, Beleuchtungslicht für Weißlichtbildgebung bereitzustellen. Hierfür kann Weißlicht des fünften Leuchtelements 28 mit Licht bestimmter farbiger Leuchtelemente gemischt werden, wodurch spektrale Verluste ausgeglichen und/oder eine Farbtemperatur gezielt eingestellt werden kann.

Erkennbar sind einige der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 mehreren Gruppen zugeordnet, beispielhaft das erste Leuchtelement 20 allen drei Gruppen sowie das dritte Leuchtelement 24 und ggf. auch das zweite Leuchtelement 22 der zweiten und der dritten Gruppe.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass einige oder sämtliche der Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28 in einem Hyperspektral modus eingesetzt werden. Es wird dann ein breites Anregungsspektrum erzeugt. In Kombination mit einem geeigneten Hyperspektraldetektor kann dann über das gesamte sichtbare und Nah- IR-Spektrum spektrale Information bzgl. des abzubildenden Objekt erfasst werden. Das Bildgebungsgeräts 14 kann zu diesem Zweck eine Pushbroom-Anordnung als Hyperspektraldetektor umfassen. In anderen Ausführungsformen wird eine Whiskbroom-Anordnung, eine Staring-Anordnung und/oder eine Schnappschuss- Anordnung verwendet. Das Bildgebungsgerät 14 kann ein hyperspektrales Bildgebungsgerät sein. Bezüglich unterschiedlicher Methoden einer hyperspektralen Bildgebung sowie hierfür erforderlicher Komponenten wird auf den Fachartikel „Review of spectral imaging technology in biomedical engineering: achievements and challenges“ von Quingli Li et al. Erschienen in Journal of Biomedical Optics 18(10), 100901 , Oktober 2013, sowie auf den Fachartikel „Medical hyperspectral imaging: a review“ von Guolan Lu und Baowei Fei, erschienen in Journal of Biomedical Optics 19(1), 010901 , Januar 2014, verwiesen.

Die Beleuchtungseinheit 18 umfasst zwei gekreuzte Strahlteiler 30, 32. Diese umfassen jeweils eine Ausgangsseite 42, 44, jeweils eine der Ausgangsseite 42, 44 gegenüberliegende Eingangsseite 37, 41 und jeweils zwei einander gegenüberliegende Eingangsseiten 34, 36, 38, 40. Sämtliche Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 führen einfallendes Licht zur entsprechenden Ausgangsseite 42, 44. Die Ausgangsseite 42 eines ersten gekreuzten Strahlteilers 30 ist eine Eingangsseite 41 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 zugewandt. Die Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 ist der optischen Schnittstelle 16 zugewandt. Die beiden gekreuzten Strahlteiler 30, 32 sind vorzugsweise zueinander und/oder zur optischen Schnittstelle koaxial angeordnet.

Die Beleuchtungseinheit 18 kann geeignete optische Elemente wie Linsen und/oder nicht dargestellte Spiegel umfassen. Exemplarisch sind in Fig. 2 mehrere Linsen 78, 80, 82, 84, 86, 88 dargestellt. Eine Linse 78 ist etwa der optischen Schnittstelle 16 zugeordnet und koppelt von der Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 kommendes Licht in die optische Schnittstelle 16 ein. Ferner kann jedem der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils eine Linse 80, 82, 84, 86, 88 zugeordnet sein. Ein besonders hoher Grad an Kompaktheit kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils ohne zwischengeordneten Spiegel an Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40 des zumindest einen gekreuzten Strahlteilers 30, 32 angeordnet sind. Die Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 können dann sehr nah an den zumindest einen gekreuzten Strahlteiler 30, 32 herangerückt werden.

Die gekreuzten Strahlteiler 30, 32 umfassen jeweils zwei Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96. Diese können grundsätzlich teildurchlässig sein, sodass Licht von allen Eingangsseiten 34, 36, 37, 38, 40, 41 zur jeweiligen Ausgangsseite 42, 44 umgelenkt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 selektiv lichtdurchlässig. Dies ist mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 veranschaulicht. Die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 können Filter sein, die lediglich in einem definierten Bereich reflektieren, ansonsten aber eine hohe Transmission aufweisen. In Fig. 3 sind Transmissionskurven 98, 100, 102, 104 der Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 der beiden gekreuzten Strahlteiler 30, 32 dargestellt. Jedem der farbigen Leuchtelemente 20, 22, 24, 26 bzw. jeder der gegenüberliegenden Eingangsseiten 34, 36, 38, 40 ist eines der Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 zugeordnet. Die Strahlteilerelemente 90, 92, 94, 96 sind dabei derart gewählt, dass diese jeweils in demjenigen Wellenlängenbereich reflektieren, in dem das zugeordnete Leuchtelement 20, 22, 24, 26 emittiert, daneben aber weitgehend transmittieren. Hierfür können im mittleren Wellenlängenbereich Kerbfilter verwendet werden, die beispielhaft die Transmissionsspektren 100 und 102 aufweisen können. An spektralen Rändern können anstelle von Kerbfiltern auch Hochpass- oder Tiefpass-Filter verwendet werden, vgl. Transmissionsspektren 98 und 104.

Aufgrund der spezifischen Transmissionsspektren 98, 100, 102, 104 der gekreuzten Strahlteiler 30, 32 wird Licht des fünften Leuchtelements 28 spektral beschnitten. Es kann daher in der bereits erwähnten Weise zweckmäßig sein, das durch die Strahlteiler 30, 32 geblockte Licht gezielt mittels der Leuchtelemente 20 und 24, ggf. auch 22 und/oder 26 zu ergänzen. Hierdurch kann speziell in denjenigen Spektralbereichen ergänzt werden, in denen die Strahlteiler 30, 32 Licht des fünften Leuchtelements 28 absorbieren und/oder reflektieren, jedenfalls aber nicht zur optischen Schnittstelle 16 transmittieren. Die ergänzend eingesetzten Leuchtelemente 20, 24 und ggf. 22 werden dabei vorzugsweise mit verringerter Leistung bzw. mit angepasster Leistung betrieben. Hierbei kann darauf abgezielt werden, das ursprüngliche Spektrum des fünften Leuchtelements 28 zumindest weitgehend wiederherzustellen.

In einigen Ausführungsformen kann das fünfte Leuchtelement 28 alternativ ein grünes Leuchtelement sein, bzw. allgemein ausgedrückt ein farbiges Leuchtelement, das vorrangig in demjenigen Spektral be re ich emittiert, den der zumindest eine Strahlteiler 30, 32 transmittiert. Beispielsweise kann das fünfte Leuchtelement 26 in solchen Ausführungsformen eine LED mit einem Emissionspeak bei etwa 530 nm sein. Infrage kommt hierfür auch eine grüne Laserdiode. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Weißlichtmodus eine Farbmischung erfolgt und insbesondere keine individuelle Weißlichtquelle wie eine Weißlicht-LED zum Einsatz kommt, sondern Weißlicht aus separaten Leuchtelementen gezielt gemischt wird. Es versteht sich, dass im Fall geeigneter Farbstoffe ein solches grünes Leuchtelement ebenfalls im Fluoreszenzmodus verwendbar sein kann. Alternativ oder zusätzlich könnte es im Multispektralmodus verwendbar sein.

Die Beleuchtungseinheit 18 definiert einen gemeinsamen optischen Pfad 54, in den emittiertes Licht der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 einkoppelbar ist. Der gemeinsame optische Pfad 54 erstreckt sich ausgehend von der Ausgangsseite 44 des zweiten gekreuzten Strahlteilers 32 zur optischen Schnittstelle. Der gemeinsame optische Pfad 54 ist vorliegend koaxial mit dem fünften Leuchtelement 26 angeordnet.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe derart angeordnet, dass von den Leuchtelementen 20, 26 emittiertes Licht ausgehend vom jeweiligen Leuchtelement 20, 26 bis zur optischen Schnittstelle 16 jeweils einen zumindest im Wesentlichen gleich langen Lichtweg durchläuft. Die Leuchtelemente 20, 26 der ersten Gruppe weisen jeweils eine lichtemittierende Fläche 56, 58 auf. Die lichtemittierenden Flächen 56, 62 sind bezüglich des gemeinsamen optischen Pfads 54 äquidistant angeordnet. Dies ist vorliegend dadurch erreicht, dass die beiden Leuchtelemente 20, 26 im gleichen Abstand von dem ihnen zugeordneten Strahlteiler 32 (vorliegend exemplarisch der zweite Strahlteiler 32), im Speziellen von dessen gegenüberliegenden Eingangsseiten 38, 40, angeordnet sind. Das Licht wird dabei vom gekreuzten Strahlteiler 32 in den gemeinsamen optischen Pfad 54 eingekoppelt.

Die Strahlteiler 30, 32 sind insbesondere derart angeordnet, dass lichtemittierende Flächen 56, 58, 60, 62, 64 der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 jeweils bezüglich ihres zugeordneten gekreuzten Strahlteilers 30, 32 äquidistant angeordnet sind.

Durch die Verwendung gekreuzter Strahlteiler 30, 32 und für unterschiedliche Modi gemeinsam verwendbarer Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 weist die Beleuchtungseinheit 18 bzw. die Beleuchtungsvorrichtung 12 einen hohen Grad an Kompaktheit auf. Zudem kann durch die äquidistante Anordnung erreicht werden, dass keine spektralen Verschiebungen auftreten, wenn das Bildgebungsgerät 14 bzw. dessen Lichtleiter relativ zu der optischen Schnittstelle 16 verdreht wird.

Es versteht sich, dass eine andere Anzahl von Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 und/oder eine andere Anzahl gekreuzter Strahlteiler 30, 32 verwendet werden kann. Die Verwendung gekreuzter Strahlteiler 30, 32 hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt. In anderen Ausführungsformen können aber andere Arten von Strahlteilern und/oder andere optische Elemente verwendet werden, um Licht von den Leuchtelementen 20, 22, 24, 26, 28 in die optische Schnittstelle 16 einzukoppeln.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Bildgebungsvorrichtung 10. Das Bildgebungsgerät 14 ist optisch an die optische Schnittstelle 16 angekoppelt, beispielsweise über einen Lichtleiter 106 wie zumindest eine optische Faser.

Die Bildgebungsvorrichtung 10 weist eine Steuerung 66 auf, die dazu eingerichtet ist, einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts 14 und einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch aufeinander abzustimmen. Vorliegend kann ein Benutzer durch eine Benutzerhandlung den Betriebsmodus des Bildgebungsgeräts 14 vorgeben. Die Steuerung 66 stellt dann den hierzu passenden Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 ein. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer durch eine Benutzerhandlung einen bestimmten Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einstellen. Die Steuerung 66 kann dann einen hierzu passenden Betriebsmodus des Bildgebungsgeräts 14 einstellen. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 und/oder die Bildgebungsvorrichtung 10 verfügt zum Beispiel über eine Benutzerschnittstelle, über die der Benutzer entsprechende Befehle eingeben kann.

Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Kameraeinheit 68 und einen distalen Schaft 76. Der distale Schaft 76 ist optisch an die Kameraeinheit 68 angekoppelt. Die Kameraeinheit 68 kann über einen Anschluss für den distalen Schaft 76 verfügen, wobei der distale Schaft 76 wahlweise abkoppelbar und ankoppelbar sein kann. Der distale Schaft 76 kann auch permanent optisch und/oder mechanisch an die Kameraeinheit 68 angekoppelt sein. Die Kameraeinheit 68 ist bezüglich des Schafts 76 proximal angeordnet. Die Kameraeinheit 68 umfasst Bildgebungssensorik 108, im vorliegenden Fall beispielhaft einen Weißlichtsensor 110 und einen Nah-IR-Sensor 112. Die Bildgebungssensorik 108 kann allgemein ausgedrückt einen oder mehrerer wenigstens räumlich auflösende Lichtsensoren/Bildsensoren aufweisen, beispielsweise zumindest einen CMOS-Sensor und/oder zumindest einen CCD- Sensor. Der Schaft 76 umfasst nicht dargestellte optische Elemente, mittels derer Licht zur Kameraeinheit 68 führbar ist, um das abzubildende Objekt optisch erfassen zu können. Ferner umfasst der Schaft 76 zumindest einen Lichtweg 114, beispielsweise definiert durch einen Lichtleiter wie eine optische Faser, der zu einem distalen Abschnitt 116 des Schafts 76 führt und mittels dessen das von der optischen Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 stammende Beleuchtungslicht zu dem abzubildenden Objekt ausgekoppelt werden kann.

Die Kameraeinheit 68 weist unterschiedliche Betriebszustände auf, konkret beispielsweise zumindest einen Multispektralbetriebszustand und einen Fluoreszenzbetriebszustand sowie in der vorliegenden Ausführungsformen zusätzlich einen Weißlichtbetriebszustand und ggf. einen Hyperspektralbetriebszustand. Die Steuerung 66 passt den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch an den vorliegenden Betriebszustand der Kameraeinheit 68 an. Hierbei kann die Steuerung 66 Einstellungen am Bildaufnahmeverhalten der Kameraeinheit 68 vornehmen. Beispielsweise kann die Steuerung 66 Belichtungsdauer, Sensitivität/Verstärkung/Gain und/oder andere Betriebsparameter der Kameraeinheit 68 bzw. im Speziellen ihrer Bilderfassungssensorik 108 sowie ggf. ihrer Optik einstellen und dadurch unterschiedliche Betriebszustände des Bildgebungsgeräts 14 definieren. Die Steuerung 66 nimmt im vorliegenden Fall eine kamerasynchrone Triggerung der Beleuchtungseinheit 18 vor.

Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Filtereinheit 46 mit optischen Filtern 48, 50 52. Exemplarisch sind drei optische Filter dargestellt, es versteht sich aber, dass eine andere Anzahl verwendet werden kann. Die Filtereinheit 46 ist zwischen einem Multispektralmodus und einem Fluoreszenzmodus umschaltbar. Ferner kann die Filtereinheit 46 zusätzlich in einen Weißlichtmodus und/oder in einen Hyperspektralmodus schaltbar sein. Die optischen Filter 48, 50, 52 sind wahlweise in einen Beobachtungstrahlengang 70 der Kameraeinheit 68 einbringbar, wodurch unterschiedliche Beobachtungsmodi definiert sind. Diese definieren vorliegend die Betriebszustände der Kameraeinheit 68.

Einem grundlegenden Bildgebungsmodus können mehrere optische Filter 48, 50, 52 zugeordnet sein. Insbesondere für die Fluoreszenzbildgebung kann je nach verwendetem Leuchtelement 20, 22, 24, 26, 28, das zur Anregung dient, ein anderer geeigneter optischer Filter verwendet werden. Beispielsweise wird vorliegend das erste Leuchtelement 20 (rot) mit einem optischen Filter kombiniert, der Wellenlängen größer 730 nm transmittiert, kürzere Wellenlängen aber abblockt. Hierdurch kann insbesondere bewerkstelligt werden, dass lediglich Fluoreszenzlicht und nicht das Anregungslicht selbst detektiert wird. Beispielsweise kann dieser optische Filter zumindest im Bereich 600 nm bis 730 nm absorbieren. Ferner wird vorliegend beispielsweise das zweite Leuchtelement 22 (dunkelrot) mit einem Filter kombiniert, der im Bereich von 700 bis 850 nm absorbiert bzw. der lediglich oberhalb von 850 nm nennenswert transmittiert.

Der Benutzer kann einen bestimmten Filter 48, 50, 52 auswählen und wählt hiermit unmittelbar einen zugehörigen Beobachtungsmodus bzw. Betriebszustand der Kameraeinheit 68. Hierfür weist die Kameraeinheit 68 einen Filtersensor 72 auf, der einen aktuell in den Beobachtungsstrahlengang 70 eingebrachten optischen Filter automatisiert erkennen kann. Der Benutzer kann somit einen ausgewählten Filter 48, 50, 52 manuell in den Beobachtungsstrahlengang 70 einbringen. Im dargestellten Beispiel sind die optischen Filter 48, 50, 52 auf einem Filterträger 118 angebracht. Dieser ist in unterschiedliche Positionen bewegbar, wodurch jeweils einer der optischen Filter 48, 50, 52 ausgewählt werden kann. Der Filtersensor 72 erkennt daraufhin den aktuell ausgewählten optischen Filter 48, 50, 52. Die Steuerung kann dann nach Maßgabe eines Sensorsignals des Filtersensors 72 den aktuellen Betriebszustand der Kameraeinheit 68 und damit des Bildgebungsgeräts 14 ermitteln und den Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 automatisch daran anpassen. Der Benutzer versetzt somit durch eine einfach Benutzerhandlung wie das manuelle Auswählen eines optischen Filters 48, 50, 52 die gesamte Bildgebungsvorrichtung 10 in den gewünschten Modus. Grundsätzlich kann ein Benutzer unterschiedliche Filter mit unterschiedlichen Beleuchtungsmodi kombinieren und dadurch unterschiedliche Kontrastarten erzeugen.

Im dargestellten Fall umfasst das Bildgebungsgerät 14 und insbesondere der Schaft 76 eine breitbandig transmittierende Optik 77, die in den unterschiedlichen Beleuchtungsmodi einheitlich verwendbar ist. Die breitbandige Optik 77 ist im vorliegenden Fall für einen Spektralbereich von wenigstens 400 nm bis 1000 nm ausgelegt. Sie ist einheitlich für unterschiedliche Beleuchtungs- und/oder Beobachtungsspektralbereiche verwendet werden.

In einigen Ausführungsformen kann das Bildgebungsgerät 14 als Stereoendoskop ausgebildet sein, das ein stereoskopisches Okular mit zwei Seiten umfasst. Diesen Seiten können unabhängig voneinander unterschiedliche optische Filter vorschaltbar sein, wodurch unterschiedliche Kontrastbilder einander überlagert werden können.

Im Folgenden werden im Kontext weiterer Ausführungsformen und Abwandlungen für identische oder ähnliche Komponenten dieselben Bezugszeichen wie oben verwendet. Bezüglich deren Beschreibung wird grundsätzlich auf die obigen Ausführungen verwiesen, wohingegen im Folgenden vorrangig Unterschiede zwischen den Ausführungsformen erläutert werden. Zudem sind in den folgenden Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit Bezugszeichen teilweise weggelassen.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung 10. Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18 sowie ein Bildgebungsgerät 14, das an die optische Schnittstelle 16 angebunden ist. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine Kameraeinheit 68 mit einer automatisierten Filtereinheit 210. Die automatisierte Filtereinheit 210 umfasst mehrere optische Filtern 48, 50, 52, die nach Maßgabe eines von einem Benutzer vorgegebenen Beobachtungsmodus automatisiert in einen Beobachtungsstrahlengang 70 der Kameraeinheit 68 einbringbar sind.

Die automatisierte Filtereinheit 210 umfasst einen Filterantrieb 212, der dazu eingerichtet ist, die optischen Filter 48, 50, 52 automatisiert in den Beobachtungsstrahlengang 70 hinein- oder aus dem Beobachtungsstrahlengang 70 herauszubewegen. Die optischen Filter 48, 50, 52 können auf einem Filterträger 118 angebracht sein, der an den Filterantrieb 212 angebunden ist. Der Filterantrieb 212 kann dazu eingerichtet sein, den Filterträger 118 zu bewegen, beispielsweise zu verschieben und/oder zu drehen und/oder zu schwenken.

Das Bildgebungsgerät 14 weist eine Benutzerschnittstelle 214 auf, mittels derer der Benutzer einen gewünschten Beobachtungsmodus einstellen kann. Beispielsweise kann mittels der Benutzerschnittstelle 214 eine gewünschte Position des Filterträgers 118 vorgebbar sein.

Das Bildgebungsgerät 14 weist ferner eine Steuerung 66 auf. Die Steuerung 66 ist mit dem Filterantrieb 212 und der Benutzerschnittstelle 214 gekoppelt. Die Steuerung 66 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Benutzervorgabe eines Beobachtungsmodus zu verarbeiten und nach Maßgabe dieser Benutzervorgabe sowohl die Filtereinheit 210 als auch die Beleuchtungseinheit 18 anzusteuern. Die Steuerung 66 kann somit nach Maßgabe eines vom Benutzer ausgewählten Beobachtungsmodus einen Betriebszustand des Bildgebungsgeräts 14 und einen hierauf abgestimmten Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einstellen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform der Bildgebungsvorrichtung 10. Die Bildgebungsvorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12 mit einer optischen Schnittstelle 16 und eine Beleuchtungseinheit 18 sowie ein Bildgebungsgerät 14, das an die optische Schnittstelle 16 angebunden ist. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst eine proximale Basiseinheit 310. Die proximale Basiseinheit 310 ist an die optische Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 angebunden. Von der Beleuchtungsvorrichtung 12 erzeugtes Beleuchtungslicht ist somit der proximalen Basiseinheit 310 zuführbar. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst ferner eine Steuerung 66, die in einigen Ausführungsformen in die Basiseinheit 310 integriert sein kann.

An die proximale Basiseinheit 310 sind wahlweise unterschiedliche Wechselschäfte 312, 314 optisch elektronisch ankoppelbar. Die Basiseinheit 310 weist eine Schnittstelle 316 zur Ankopplung unterschiedlicher Wechselschäfte 312, 314 auf. Diese Schnittstelle 316 führt einem angekoppelten Wechselschaft 312, 314 das von der Beleuchtungsvorrichtung 12 kommende Beleuchtungslicht zu. Ferner ist die Schnittstelle 316 dazu eingerichtet, einen angekoppelten Wechselschaft 312, 314 elektrisch zu versorgen und/oder elektronisch an die Steuerung 66 des Bildgebungsgeräts 14 anzubinden.

Die Wechselschäfte 312, 314 weisen jeweils eine integrierte Kamera 318, 320 sowie integrierte optische Filter 322, 324 auf. Die integrierten Kameras 318, 320 sind als Tipcams ausgebildet. Vorliegend ist die integrierte Kamera 318 eines ersten Wechselschafts 312 zur Multispektralbildgebung eingerichtet. Des Weiteren ist die integrierte Kamera 310 eines zweiten Wechselschafts 314 zur Fluoreszenzbildgebung eingerichtet. Die wahlweise vorhandenen optischen Filter 322, 324 können hieran angepasst sein.

In anderen Ausführungsformen können auch Wechselschäfte verwendet werden, die lediglich optische Filter aber keine integrierte Kamera umfassen. Diese können dann an eine proximale Kameraeinheit ankoppelbar sein. Die proximale Kameraeinheit kann dann in einigen Fällen ohne zusätzliche Filtereinheit ausgebildet sein. Die Wahl eines bestimmten optischen Filters bzw. eines bestimmten Beobachtungsmodus kann durch die Wahl eines geeignet bestückten Wechselschafts erfolgen.

Die Steuerung 66 ist dazu eingerichtet, einen angekoppelten Wechselschaft 312, 314 zu erkennen. Dies kann softwarebasiert, mechanisch und/oder durch eine Sensorerkennung erfolgen. Abhängig vom erkannten Wechselschaft 312, 314 kann die Steuerung 66 dann ermitteln, in welchem Betriebszustand bzw. in welchem Beobachtungsmodus das Bildgebungsgerät 14 betrieben werden soll. Die Steuereinheit 66 ist zudem dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 einzustellen. Die Steuereinheit 66 ist somit dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18 in Abhängigkeit von dem durch einen aktuell angekoppelten Wechselschaft 312, 314 definierten Beobachtungsmodus einzustellen.

Die Wechselschäfte 312, 314 und die Bildgebungsvorrichtung 10 sind im vorliegenden Fall Teil eines medizinischen Bildgebungssystems 316. Das medizinische Bildgebungssystem 316 gestattet es einem Benutzer, einen geeigneten Wechselschaft 312, 314 auszuwählen, an die Basiseinheit 310 anzukoppeln, und damit einen Modus für die gesamte Bildgebungsvorrichtung 10 festzulegen. Durch das einfache Wechseln des Wechselschafts 312, 314 wird somit erreicht, dass die Beleuchtungsvorrichtung 18 an den vorzunehmenden Bilderfassungsmodus automatisch angepasst wird.

Fig. 7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Bildgebungsvorrichtung 10‘. Die Bezugszeichen dieser Ausführungsform sind zur Unterscheidung mit Hochkommata versehen. Die Bildgebungsvorrichtung 10‘ ist in dieser Ausführungsform als exoskopische Bildgebungsvorrichtung ausgebildet. Sie umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 12‘ und ein Bildgebungsgerät 14‘. Deren grundlegende Funktionsweise entspricht der oben beschriebenen, allerdings ist das Bildgebungsgerät 14‘ in dieser Ausführungsform als Exoskop ausgebildet.

Aspekte der obigen Beschreibung können auch wie folgt zusammengefasst bzw. beschrieben werden. Fig. 8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät 14 mittels einer Beleuchtungsvorrichtung 12. Der Ablauf des Verfahrens ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 umfasst dabei eine optische Schnittstelle 16 zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts 14 und eine Beleuchtungseinheit 18, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern, wobei die Beleuchtungseinheit 18 mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht zu liefern.

Das Verfahren umfasst einen Schritt S11 eineszumindest zeitweisen Aktivierens einer ersten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28, um Beleuchtungslicht für Multispektralbildgebung zu liefern. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt S12 eines zumindest zeitweisen Aktivierens einer zweiten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28, um Beleuchtungslicht für Fluoreszenzbildgebung zu liefern. Eines der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 wird sowohl beim zumindest zeitweisen Aktivieren der ersten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 als auch beim zumindest zeitweisen Aktivieren der zweiten Gruppe der Leuchtelemente 20, 22, 24, 26, 28 zumindest zeitweise aktiviert.

Fig. 9 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung 10. Der Ablauf des Verfahrens ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. In einem Schritt S21 wird eine Bildgebungsvorrichtung 10 mit einem Bildgebungsgerät 14 bereitgestellt. In einem Schritt S22 wird Beleuchtungslicht an das Bildgebungsgerät 14 geliefert. Das Liefern de Beleuchtungslichts an das Bildgebungsgerät 14 erfolgt gemäß einem Verfahren, wie es mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben wurde.

Fig. 10 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Bildgebungsvorrichtung 10. Der Ablauf des Verfahrens ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. Das Verfahren umfasst einen Schritt S31 eines Bereitstellens einer Beleuchtungsvorrichtung 12 zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für ein Bildgebungsgerät 14. Das Bildgebungsgerät 14 umfasst dabei eine optische Schnittstelle 16 zur optischen Anbindung eines Bildgebungsgeräts 14 und eine Beleuchtungseinheit 18, die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht an die optische Schnittstelle 16 zu liefern. Die Beleuchtungseinheit 18 ist multimodal ausgebildet und in mehreren unterschiedlichen Beleuchtungsmodi betreibbar. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt S32 eines Bereitstellens eines Bildgebungsgeräts 14, das mit der optischen Schnittstelle 16 der Beleuchtungsvorrichtung 12 verbindbar ist. Außerdem umfasst das Verfahren einen Schritt S33 eines automatisierten Abstimmens eines Betriebszustands des Bildgebungsgeräts 14 und eines Beleuchtungsmodus der Beleuchtungseinheit 18.

Nachfolgend wird ein Aspekt beschrieben, der die Erzeugung von Darstellungen aus Fluoreszenzbildern und Anatomiebildern betrifft. Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung 410 gemäß diesem Aspekt. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 410 kann grundsätzlich wie die oben beschriebene Bildgebungsvorrichtung 10 oder auch wie die obige Bildgebungsvorrichtung 10‘ aufgebaut und/oder ausgebildet sein. Insbesondere wird bezüglich der Funktionsweise der Komponenten und Details der Ausgestaltung der Bildgebungsvorrichtung 410 auf die obige Beschreibung verwiesen. Zur Erläuterung des vorliegenden Aspekts ist es zweckmäßig, den technischen Sachverhalt unter Bezugnahme auf die rein schematisch zu verstehende Fig. 11 sowie die weiteren Figuren zu beschreiben.

Die Bildgebungsvorrichtung 410 ist im konkreten Beispiel eine Endoskopvorrichtung, kann aber auch eine Exoskopvorrichtung und/oder eine Mikroskopvorrichtung sein. Die Bildgebungsvorrichtung 410 umfasst eine Beleuchtungseinheit 412 mit zumindest einer Lichtquelle 414. Die Beleuchtungseinheit 412 kann beispielsweise wie oben mit Bezug auf die Beleuchtungsvorrichtung 12 beschrieben ausgebildet sein. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass die Beleuchtungseinheit 412 dergestalt ausgebildet ist. Dies ist aber rein exemplarisch zu verstehen. Grundsätzlich ist die Beleuchtungseinheit 412 dazu eingerichtet, Beleuchtungslicht 432, 438 bereitzustellen, mittels dessen ein abzubildendes Objekt 418 beleuchtet werden kann. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen.

Die Bildgebungsvorrichtung 410 umfasst ferner eine Bilderfassungseinheit 420 mit geeigneter Bilderfassungssensorik 422. Die Bilderfassungssensorik 422 ist vorliegend dazu eingerichtet, sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Nahinfrarotbereich Bilder aufnehmen zu können. Beispielsweise die Bilderfassungssensorik 422 wenigstens in einem Bereich zwischen 450 nm und 950 nm sensitiv, in einigen Ausführungsformen in einem Bereich zwischen 400 nm und 1000 nm.

Das abzubildende Objekt 418 ist beispielsweise eine anatomische Struktur, etwa in einem Hohlraum eines Patienten. Die anatomische Struktur umfasst einen mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierten Bereich 454. Mittels der Bildgebungsvorrichtung 410 kann ein Benutzer die anatomische Struktur sowie den markierten Bereich 454 betrachten und der Fluoreszenz des markierten Bereich 454 diesem vom umliegenden Gewebe unterscheiden. Als beispielhafte Anwendung wird auf ein Freipräparieren des markierten Bereichs 454 verwiesen, wobei der Fachmann mit anderen Anwendungsfällen der Fluoreszenzmarkierung von Gewebe ebenfalls vertraut ist.

Im vorliegenden Fall ist der markierte Bereich 454 mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert, der im sichtbaren Bereich Licht absorbiert und auch wenigstens teilweise oder ausschließlich im sichtbaren Bereich fluoresziert. Ein beispielhaftes Absorptionsspektrum und ein beispielhaftes Emissionsspektrum sind im oberen Bereich der Fig. 12 als durchgezogene bzw. strichpunktierte Linie in ein Diagramm eingezeichnet, in dem eine Intensität über die Wellenlänge aufgetragen ist. Zur Anregung des Farbstoffs wird Licht mit einer Wellenlänge eingestrahlt, die im Bereich der Absorption des Farbstoffs liegt. Dies ist in Fig. 12 durch eine gestrichelte Linie eingezeichnet, wobei die betreffende Wellenlänge auf der x-Achse als Punkt markiert ist. Hierbei handelt es sich um das Beleuchtungslicht 432, das in Fig. 11 als Pfeil dargestellt ist.

Bei dem Farbstoff handelt es sich beispielsweise um Fluoreszin. Dieser Farbstoff kann zweckmäßigerweise bei einer Wellenlänge von 430 nm oder 460 nm angeregt werden. Insbesondere kann dies mittels des oben beschriebenen dritten Leuchtelements 24 erfolgen. Ein weiteres Beispiel für den Farbstoff ist Cy5. Dieser Farbstoff kann zweckmäßigerweise bei einer Wellenlänge von 660 nm angeregt werden. Insbesondere kann dies mittels des oben beschriebenen ersten Leuchtelement 20 erfolgen.

Um Fluoreszenzbildgebung durchführen zu können, umfasst die Bilderfassungseinheit 420 einen Beobachtungsfilter 424. Dieser ist vor der Bilderfassungssensorik 422 angebracht und/oder in diese integriert und bewerkstelligt, dass das Beleuchtungslicht 432 nicht auf die Bilderfassungssensorik 422 oder zumindest nicht auf Einzelsensoren derselben remittiert wird, sondern ausschließlich oder zumindest vorrangig Licht 434, das von dem Objekt 418 aufgrund der Fluoreszenzanregung des Farbstoffs emittiert wird.

Im unteren Bereich von Fig. 12 ist ein geeignetes Transmissionsspektrum des Beobachtungsfilters 424 eingezeichnet, das eine solche Fluoreszenzbildgebung gestattet. Der Beobachtungsfilter 424 ist dazu eingerichtet, Licht in einem ersten Spektralbereich 426 zu blockieren und in einem von dem ersten Spektralbereich 426 verschiedenen zweiten Spektralbereich 428 zu transmittieren. Der Beobachtungsfilter 420 ist geeignet je nach verwendetem Farbstoff bzw. Absorptionsspektrum und Emissionsspektrum zu wählen. Wie oben beschrieben wurde, kann die Bildgebungsvorrichtung 410 mehrere optische Filter umfassen, die als Beobachtungsfilter wahlweise verwendbar sind. Hierdurch kann mittels der Bildgebungsvorrichtung 410 Fluoreszenzbildgebung für unterschiedliche Fluoreszenzfarbstoffe durchgeführt werden.

Der Beobachtungsfilter 424 mit der in Fig. 12 dargestellten Transmission ist ein Hochpass-Kantenfilter. Im Bereich der Kante ändert sich das Transmissionsverhalten des Beobachtungsfilters 424 sprunghaft, wobei die entsprechende Kante dennoch eine gewisse Breite aufweisen kann. Der Bereich der Kante kann unter Umständen keinem der beiden Spektralbereiche findet 426, 428 zufallen.

Je nach Position, Breite und Form des Absorptionspeaks des betreffenden Farbstoffs kann anstelle eines Beobachtungsfilters 424 mit einer einzelnen Kante auch ein Beobachtungsfilter mit zwei Kanten verwendet werden. Dies ist beispielhaft in Fig. 13 veranschaulicht. Der erste Spektralbereich 426‘ liegt hier zwischen zwei Teilbereichen des zweiten Spektralbereichs 428‘. Es wird also sowohl oberhalb als auch unterhalb des ersten Spektralbereichs 426‘ Licht transmittiert. Der Beobachtungsfilter blendet in diesem Fall lediglich einen Teilbereich aus dem beobachtbaren Spektralbereich aus, der im sichtbaren Bereich liegt.

Die Bilderfassungseinheit 420 ist ferner dazu eingerichtet, in einem Weißlichtmodus bzw. einem Anatomiemodus zu arbeiten, in dem das Objekt 418 mittels Beleuchtungslichts 438 beleuchtet wird, das zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs 428 liegt und in dem von dem Objekt 418 remittiertes Licht 440 detektiert wird. Wie in Fig. 11 schematisch dargestellt ist, wird ein Teil des remittierten Lichts 440 vom Beobachtungsfilter 424 blockiert und derjenige Teil zu Bilderfassungssensorik 422 durchgelassen, der außerhalb des ersten Spektralbereichs 426 bzw. im zweiten Spektralbereich 428 liegt. Ist der erste Spektralbereich 426 aufgrund des verwendeten Farbstoffs derart gewählt, dass er im sichtbaren Bereich liegt, kann daher kein vollständiges Weißlichtbild aufgenommen werden, selbst wenn Weißlicht eingestrahlt wird. Dies kann beispielsweise mittels eines Weißlicht-Leuchtelements erfolgen, wie es oben beschrieben wurde.

Im Folgenden wird zusätzlich auf Fig. 14 Bezug genommen. Die Bilderfassungseinheit 420 ist dazu eingerichtet, in der beschriebenen Weise Fluoreszenzbilder 430 des abzubildenden Objekts durch den Beobachtungsfilter 424 hindurch aufzunehmen. Ferner ist die Bilderfassungseinheit 420 dazu eingerichtet, in der beschriebenen Weise Anatomiebilder 436 des abzubildenden Objekts 418 aufzunehmen. Vorliegend handelt es sich bei den Anatomiebildern 436 um Bilder, bei denen breitbandig Beleuchtungslicht eingestrahlt und remittiertes Licht detektiert wird. In Fig. 14 ist der Fall dargestellt, dass im zeitlichen Verlauf mehrere Anatomiebilder 436 und mehrere Fluoreszenzbilder 430 aufgenommen bzw. aus entsprechenden Bilddaten erhalten werden. Konkret werden diese entweder sequenziell aufgenommen, indem gemäß einer bestimmten Logik abwechselnd eines oder mehrere Anatomiebilder 436 und anschließend eines oder mehrere Fluoreszenzbilder 430 (oder umgekehrt) aufgenommen werden, oder indem Anatomiebilder 436 und Fluoreszenzbilder 430 gleichzeitig aufgenommen werden. Dies hängt von der Ausgestaltung und der Betriebsart der Bilderfassungssensorik 422 ab.

Die Anatomiebilder 436 sind aufgrund der Aufnahme durch den Beobachtungsfilter 424 hindurch keine echten Weißlichtbilder. Sie werden vielmehr gemäß einem oder mehreren der nachfolgend beschriebenen Prinzipien durch Verarbeitung von Einzelbildern und/oder Farbkanälen gewonnen. Die Bildgebungsvorrichtung 410 umfasst des Weiteren eine Darstellungserzeugungseinheit 442, die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern 430 und den Anatomiebildern 436 eine Darstellung 444 zu erzeugen. Diese umfasst vorliegend eine Kombinationsdarstellung und/oder eine Überlagerungsdarstellung, die auf einer Kombination bzw. Überlagerung von einem oder mehreren Anatomiebildern 436 und einem oder mehreren Fluoreszenzbildern 430 beruht.

Die Darstellungserzeugungseinheit 442 ist dazu eingerichtet, aufgenommene Fluoreszenzbilder 430 und aufgenommene Anatomiebilder 436 einander zuzuordnen. Dies kann sowohl für den Fall einer sequenziellen Bildaufnahme als auch für den Fall einer gleichzeitigen Bildaufnahme erfolgen. Im dargestellten Fall handelt es sich um eine zeitliche Zuordnung. Der Zuordnung liegt die Information zugrunde, zu welchem Zeitpunkt die Bilder aufgenommen wurden, sodass die Darstellung 444 zeitlich zusammenhängende Anatomieinformation und Fluoreszenzinformation beinhaltet. Es wird einem Benutzer beispielsweise ein Bewegtbild in Echtzeit zur Verfügung gestellt.

Wie in Fig. 11 schematisch dargestellt ist, umfasst die Bildgebungsvorrichtung 410 eine Anzeige 452, über die die erzeugte Darstellung 444 einem Benutzer angezeigt werden kann. Diese Ausgestaltung ist rein beispielhaft zu verstehen. Insbesondere kann in anderen Ausführungsformen eine Anzeige mit der Bildgebungsvorrichtung 410 lediglich über eine Schnittstelle verbindbar aber nicht zwingend Teil derselben sein.

Wie erwähnt, ist selbst bei breitbandiger Beleuchtung bei der Aufnahme der Anatomiebilder 436 aufgrund des Beobachtungsfilters 424 nicht über den gesamten sichtbaren Bereich Bildinformation verfügbar. Würde reguläre Weißlichtbildgebung durchgeführt, wäre das betreffende Weißlichtbild farblich verfälscht oder würde unter Umständen bestimmte anatomische Strukturen nicht korrekt darstellen.

Es ist daher vorgesehen, dass zusätzlich zu Bildinformation im sichtbaren Bereich auch Bildinformation aus dem Nahinfrarotbereich verwendet wird, um das Anatomiebild 436 zu erzeugen. Hierdurch kann die unter Umständen aufgrund des Beobachtungsfilters 424 nicht verfügbare Information anderweitig bereitgestellt werden.

Rein beispielhaft ist dies in Fig. 15 für vier Farbkanäle eines Bilds dargestellt, wie es sich bei Beleuchtung mit Weißlicht und Nahinfrarotlicht ergeben würde. Zu Zwecken der Erläuterung soll angenommen werden, dass bestimmte anatomische Strukturen oder anderweitige Bildinformation lediglich im blauen (B), grünen (G) oder roten (R) Farbkanal und/oder Einzelbild erkennbar sind. Würden diese Farbkanälen und/oder Einzelbilder B, G, R vollständig kombiniert, würde sich ein korrektes Weißlichtbild des Objekts 418. Da die Bildgebung jedoch durch den Beobachtungsfilter 424 hindurch erfolgt, fehlt beispielsweise die Bildinformation aus dem blauen Farbkanal und/oder blauen Einzelbild. Würden lediglich der grüne und der rote Farbkanal und/oder das grüne und das rote Einzelbild kombiniert, würde sich ein unvollständiges Bild ergeben. Der vorliegende Aspekt sieht hingegen vor, zusätzlich einen Nahinfrarot- Farbkanal (NIR) und/oder ein Nahinfrarot-Einzelbild hinzuzunehmen. Hierdurch sind gegebenenfalls Details der anatomischen Struktur erkennbar, die im nicht zur Verfügung stehenden Spektralbereich (hier beispielhaft im Blauen) erkennbar wären. Wird nun diese zusätzlich Bildinformation mit den verfügbaren Farbkanälen und/oder Einzelbildern zusammengeführt, kann ein Anatomiebild 436 erhalten werden, das die Anatomie korrekt darstellt, obwohl es sich nicht um ein echtes Weißlichtbild handelt.

Auf diese Weise erhaltene Anatomiebilder 436 werden dann in der beschriebenen Art und Weise mit Fluoreszenzbildern 34 kombiniert, um die Darstellung 444 zu erzeugen, die sowohl Information bezüglich einer Anatomie das Objekt 418 als auch bezüglich einer Fluoreszenz des markierten Bereichs 454 enthält.

Nachfolgend werden verschiedene Möglichkeiten beschrieben, wie Anatomiebilder 436 für unterschiedliche Ausgestaltungen der Bilderfassungssensorik 422 und/oder unterschiedliche Ansätze der Verwertung verfügbarer Information gewonnen werden können. Es wird jeweils davon ausgegangen, dass eine multimodale Beleuchtungseinheit verwendet wird. Diese verfügt beispielsweise, und in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Ausführungsform, über ein Weißlichtbildleuchtelement sowie über ein blaues Leuchtelement, das beispielsweise bei 430 nm oder 460 nm emittiert, ein rotes Leuchtelement, das beispielsweise bei 660 nm emittiert, ein dunkelrotes Leuchtelement, das beispielsweise bei 765 nm oder 770 nm emittiert, und ein Nahinfrarot-Leuchtelement, das beispielsweise bei 940 nm emittiert. Wie bereits erwähnt dient dies aber vorrangig dem Verständnis, und es können auch anders ausgestaltete Beleuchtungseinheiten verwendet werden.

Fig. 16 veranschaulicht ein erstes Beispiel, bei dem die Bilderfassungssensorik 422 einen Zwei-Chip-Bildsensor umfasst. Abbildungslicht wird auf zwei Sensoren verteilt, wie dies oben bereits beispielhaft beschrieben wurde. Ein erster Bildsensor (VIS) arbeitet im sichtbaren Bereich, beispielsweise bei Wellenlängen bis etwa 700 nm, und ein zweiter Bildsensor (NIR) arbeitet im Nahinfrarotbereich, beispielsweise bei Wellenlängen ab etwa 700 nm. In diesem Beispiel wird als Farbstoff Fluoreszin gesetzt. Dieser wird mittels des blauen Leuchtelements angeregt. Aufgrund des Beobachtungsfilters 424 kann blaues Licht nicht detektiert werden. Zusätzlich zur Beleuchtung für die Anregung des Farbstoffs wird beispielsweise mit dem dunkelroten Leuchtelement und/oder mit dem Nahinfrarot-Leuchtelement beleuchtet.

Fluoreszenzbilder 430 werden mittels des VIS- Bildsensors erhalten. Anatomiebilder 436 werden mittels des NIR-Bildsensors erhalten. Das Anatomiebild 436 wird als Graustufenbild ausgegeben, sodass die Erfassung im für den Benutzer an sich nicht wahrnehmbaren Nahinfrarotbereich kein Hindernis darstellt. Die Darstellungserzeugungseinheit 442 erzeugt somit eine Darstellung 444, die ein Graustufen-Anatomiebild 436 und ein Fluoreszenzbild 34 einander überlagert. Sowohl die Fluoreszenzbilder 430 als auch die Anatomiebilder 436 können in Echtzeit, beispielsweise mit wenigstens 24 fps, wenigstens 30 fps oder sogar wenigstens 60 fps aufgenommen werden. Da unterschiedliche Bildsensoren für die Erfassung des Fluoreszenzbilds 430 und des Anatomiebilds 436 verwendet werden, können diese zudem gleichzeitig erfasst werden. Eine sequenzielle Aufnahme ist nicht erforderlich.

Fig. 17 veranschaulicht ein zweites Beispiel, bei dem die Bilderfassungssensorik 422 ebenfalls einen 2-Chip-Bildsensor umfasst. Wie zuvor wird ein Fluoreszenzbild 430 mittels des VIS-Bildsensors aufgenommen. Anders als im ersten Beispiel werden jedoch Anatomiebilder 436 und Fluoreszenzbilder 430 sequenziell aufgenommen. Dies ermöglicht es, für das Anatomiebild 436 nicht nur den NIR-Bildsensor, sondern auch den VIS-Bildsensor zu verwenden.

Der VIS-Bildsensor liefert drei Farbkanäle 436B, 436G, 436R, die grundsätzlich für das Anatomiebild 436 verwendbar sind. Aufgrund des Beobachtungsfilters 424 ist der blaue Farbkanal 436B kaum oder gar nicht verwertbar, da im entsprechenden Spektralbereich wenig bis kein vom Objekt 418 remittiertes Licht den Beobachtungsfilter 424 passiert. Der blaue Farbkanal 436B wird daher vorliegend außer Betracht gelassen. Hingegen werden sowohl der grüne Farbkanal 436G und der rote Farbkanal 436R der VIS-Bildsensor-Bilddaten als auch ein Nahinfrarot- Einzelbild 436NIR des NIR-Bildsensors verwendet, um das Anatomiebild 436 zu erhalten. Das Anatomiebild findet 36 wird also rekonstruiert, indem der blaue Kanal durch den Nahinfrarot-Kanal bzw. das Nahinfrarot-Einzelbild ersetzt wird. Es kann somit ein farbiges Anatomiebild erzeugt werden. Aufgrund der sequenziellen Aufnahme von Anatomiebildern 436 und Fluoreszenzbildern 430 halbiert sich jedoch in diesem Beispiel die Bildrate.

In einigen Anwendungsfällen kann für die Fluoreszenzinformation eine geringere Bildwiederholrate als für die Anatomieinformation akzeptabel sein. Ausgehend von einer verfügbaren Bildrate von 60fps können beispielsweise immer mehrere, etwa zwei oder drei oder fünf, Anatomiebilder nacheinander aufgenommen werden, ehe ein Fluoreszenzbild aufgenommen wird. Jedem der mehreren Anatomiebilder ordnet die Darstellungserzeugungseinheit dann das zuletzt aufgenommene Fluoreszenzbild zu. Beispielsweise können mit dieser Herangehensweise 50 Anatomiebilder und 10 Fluoreszenzbilder pro Sekunde aufgenommen werden. Die reale Bildwiederholrate der Fluoreszenzinformation ist dann in diesem Beispiel lediglich 10 fps, was aber ggf. aufgrund er höheren Bildwiederholrate der Anatomieinformation für den Benutzer nicht wahrnehmbar ist.

Fig. 18 veranschaulicht ein drittes Beispiel. Bei diesem Beispiel umfasst die Bilderfassungssensorik 422 einen Ein-Chip-Bildsensor (One-Chip; OC). Dieser verwendet einen roten, einen grünen und einen blauen Kanal und ist zudem in der Lage, Nahinfrarotlicht auf allen drei Kanälen zu detektieren. Im Beispiel wird der Farbstoff Cy5 angeregt. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines roten Leuchtelements.

Anatomiebilder 436 und Fluoreszenzbilder 430 werden sequenziell aufgenommen. Für das Fluoreszenzbild 430 können die Bilddaten des Bildsensors unverändert verwendet werden.

Der Beobachtungsfilter 424 blendet in diesem Fall einen ersten Spektralbereich 426 aus, der sich von etwa 600 nm bis etwa 700 nm erstreckt. Der zweite Spektralbereich 428 liegt sowohl oberhalb als auch unterhalb des ersten Spektralbereichs 426 (vgl. die beispielhafte Darstellung in Fig. 13). Licht im ersten Spektralbereich 28 wird aufgrund des Beobachtungsfilters 424 nicht detektiert. Wird ein Anatomiebild 436 aufgenommen, liefert der rote Kanal aber dennoch ein Signal, da Nahinfrarot-Licht von allen drei Kanälen des Bildsensors erfasst wird. Das Anatomiebild 436 wird in diesem Beispiel berechnet, indem die drei Kanäle in geeigneter Weise kombiniert werden. Ein Anatomiebild 436 mit dem Farbkanälen R’G’B¹ wird zum Beispiel erhalten, indem als roter Kanal das Anatomiebilds 436 der rote Kanal des Bildsensors verwendet wird, also R‘=R, indem als grüner Kanal G‘ eine Differenz des grünen und des roten Kanals des Bildsensor verwendet wird, also G‘=G-R, und indem als blauer Kanal des Anatomiebilds 436 eine Differenz des blauen und des roten Kanals des Bildsensor verwendet wird, also B‘=B-R.

Es versteht sich, dass beliebige andere Kombinationen, insbesondere Linearkombinationen, verwendet werden können. Diese können je nach Ansprechverhalten des betreffenden Bildsensors und/oder abhängig vom verwendeten Beobachtungsfilter 424 gegebenenfalls auch gewichtet werden. Als weiteres Beispiel würden sich für den Fall einer Anregung von Fluoreszin, bei der entsprechend blaues Licht blockiert wäre, die Farbkanäle eines Anatomiebild 436 wie folgt berechnen lassen: R‘=R-B; G‘=G-B; B‘=B.

Fig. 19 veranschaulicht ein viertes Beispiel. Bei diesem Beispiel umfasst die Bilderfassungssensorik 422 einen Vier-Chip-Bildsensor mit separaten Bildsensoren für einen blauen Kanal (B), einen grünen Kanal (G), einen roten Kanal (R) und einen Nahinfrarot-Kanal (NIR). Vom Objekt 418 kommendes Licht wird auf diese vier Sensoren aufgeteilt. In diesem Beispiel kann außerdem zusätzlich eine Beleuchtungseinheit verwendet werden, die anstelle eines Weißlicht-Leuchtelements eine Kombination dreier oder mehrerer Leuchtelemente umfasst, mittels derer Licht derart gemischt wird, dass dieses anstelle von Weißlicht verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine Kombination eines roten, grünen und blauen Leuchtelement verwendet werden. Obgleich diese lediglich in bestimmten und gegebenenfalls sehr schmalbandigen Wellenlängenbereichen emittieren, ist damit Beleuchtung für die Aufnahme eines roten, grünen und blauen Bild bereitstellbar, sodass ein Bild erhalten werden kann, das von einem Benutzer als Weißlichtbild aufgefasst wird. In diesem Fall sind beispielsweise die oben erwähnten einzelfarbigen Leuchtelemente vorhanden und zusätzlich die erwähnte Kombination farbiger Leuchtelemente, die anstelle des Weißlicht-Leuchtelements eingesetzt werden.

Grundsätzlich kann diese Konfiguration analog zum oben beschriebenen ersten und zweiten Beispiel betrieben werden. Dann wird beispielsweise der Beobachtungsfilter 424 vor dem Vier-Chip-Bildsensor angeordnet. Im Folgenden soll eine weitere Variante erläutert werden, die mittels des Systems gemäß dem vierten Beispiel durchführbar ist.

Als Farbstoff wird zum Beispiel wieder Fluoreszin verwendet. Um den Farbstoff anzuregen, wird Licht mittels eines blauen Leuchtelements eingestrahlt. Remittiertes Licht liegt im grünen Bereich und wird mittels des grünen Bildsensors detektiert. Ein in den grünen Bildsensor integrierter und/oder vor dem Bildsensor angeordneter Filter, der diesen selektiv für grünes Licht macht, dient als Beobachtungsfilter 424. Das Bild des grünen Bildsensors kann somit als Fluoreszenzbild 430 verwendet werden, da das blaue Anregungslicht nicht auf den grünen Bildsensor fällt.

Um zusätzlich ein Anatomiebild zu erhalten, wird zum Beispiel noch mittels eines Nahinfrarot- Leuchtelements beleuchtet. Vom Objekt wird somit Licht sowohl im blauen als auch im Nahinfrarot-Bereich remittiert. In diesen Bereichen findet zudem keine Fluoreszenz des verwenden Farbstoff statt. Der Farbstoff Fluoreszin emittiert vorwiegend im grünen Bereich, sein Emissionsspektrum erstreckt sich zudem mit geringer Intensität auch ins Rote. Der grüne und der rote Bildsensor werden daher für das Anatomiebild 436 nicht verwendet. Das Anatomiebild 436 ergibt sich somit durch Kombination eines mittels des blauen Bildsensors aufgenommenen blauen Einzelbilds 436B und eines mittels des Nahinfrarot-Bildsensors aufgenommenen Nahinfrarot-Einzelbilds 436NIR.

Es versteht sich, dass analog vorgegangen werden kann, wenn ein anderer Farbstoff verwendet wird, der beispielsweise mit grünem Licht anregbar ist und rotes Licht emittiert.

Fig. 20 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur medizinischen Bildgebung der Ablauf des Verfahrens ergibt sich auch aus den obigen Ausführungen. In einem Schritt S41 wird Beleuchtungslicht 438 zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts 418 bereitgestellt. In einem Schritt S42 werden Fluoreszenzbilder 430 des abzubildenden Objekts 480 durch einen Beobachtungsfilter 424 hindurch aufgenommen, der dazu eingerichtet ist, Licht in einem ersten Spektralbereich 426 zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich 426 verschiedenen zweiten Spektralbereich 428 zu transmittieren, wobei bei dem Aufnehmen der Fluoreszenzbilder 430 Beleuchtungslicht 432, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs 426 liegt, als Anregungslicht verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt 418 emittiertes Licht 434, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs 428 liegt, detektiert wird. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt S43, in dem Anatomiebilder 436 des abzubildenden Objekts 418 aufgenommen werden, wobei bei dem Aufnehmen der Anatomiebilder 436 Beleuchtungslicht 438, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs 428 liegt, verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt 418 remittiertes Licht 440, dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs 428 liegt, detektiert wird.

Fig. 21 zeigt eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts 448 mit einem computerlesbaren Medium 450. Auf dem computerlesbaren Medium ist Programmcode gespeichert, der dazu eingerichtet ist, dann, wenn er in einem Prozessor ausgeführt wird, eine Durchführung eines und/oder sämtlicher der beschriebenen Verfahren zu bewirken.

Bezugszeichenliste

10 Bildgebungsvorrichtung

12 Beleuchtungsvorrichtung

14 Bildgebungsgerät

16 optische Schnittstelle

18 Beleuchtungseinheit

20 Leuchtelement

22 Leuchtelement

24 Leuchtelement

26 Leuchtelement

28 Leuchtelement

30 Strahlteiler

32 Strahlteiler

34 Eingangsseite

36 Eingangsseite

37 Eingangsseite

38 Eingangsseite

40 Eingangsseite

41 Eingangsseite

42 Ausgangsseite

44 Ausgangsseite

46 Filtereinheit

48 Filter

50 Filter

52 Filter

54 optischer Pfad

56 lichtemittierende Fläche

58 lichtemittierende Fläche

60 lichtemittierende Fläche

62 lichtemittierende Fläche

64 lichtemittierende Fläche

66 Steuerung

68 Kameraeinheit

70 Beobachtungsstrahlengang

72 Filtersensor

74 Anzeigeeinheit

76 Schaft - M -

77 Optik

78 Linse

80 Linse

82 Linse

84 Linse

86 Linse

88 Linse

90 Strahlteilerelement

92 Strahlteilerelement

94 Strahlteilerelement

96 Strahlteilerelement

98 Transmissionsspektrum

100 Transmissionsspektrum

102 Transmissionsspektrum

104 Transmissionsspektrum

106 Lichtleiter

108 Bildgebungssensorik

110 Weißlichtsensor

112 Nah-IR-Sensor

114 Lichtweg

116 distaler Abschnitt

210 Filtereinheit

212 Filterantrieb

214 Benutzerschnittstelle

310 Basiseinheit

312 Wechselschaft

314 Wechselschaft

316 Bildgebungssystem

318 Kamera

320 Kamera

322 Filter

324 Filter

410 Bildgebungsvorrichtung

412 Beleuchtungseinheit

414 Lichtquelle

416 Beleuchtungslicht

418 Objekt

420 Bilderfassungseinheit 422 Bilderfassungssensorik

424 Beobachtungsfilter

426 erster Spektralbereich

428 zweiter Spektralbereich 430 Fluoreszenzbild

432 Beleuchtungslicht

434 Licht

436 Anatomiebild

438 Beleuchtungslicht 440 Licht

442 Darstellungserzeugungseinheit

444 Darstellung

448 Computerprogrammprodukt

450 computerlesbares Medium 452 Anzeige

Claims

Ansprüche

1. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410), insbesondere Endoskopvorrichtung, Exoskopvorrichtung und/oder Mikroskopvorrichtung, umfassend:

- eine Beleuchtungseinheit (412) mit zumindest einer Lichtquelle (414), die dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht (416) zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts (418) bereitzustellen; und

- eine Bilderfassungseinheit (420), die zumindest eine Bilderfassungssensorik (422) und zumindest einen Beobachtungsfilter (424) umfasst, wobei der Beobachtungsfilter (424) dazu eingerichtet ist, Licht in einem ersten Spektralbereich (426) zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich (426) verschiedenen zweiten Spektralbereich (428) zu transmittieren; wobei die Bilderfassungseinheit (420) dazu eingerichtet ist, Fluoreszenzbilder (430) des abzubildenden Objekts (418) durch den Beobachtungsfilter (424) hindurch aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht (432), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs (426) liegt, als Anregungslicht verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt (418) emittiertes Licht (434), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, von der Bilderfassungssensorik (422) detektiert wird, und wobei die Bilderfassungseinheit (420) dazu eingerichtet ist, Anatomiebilder (436) des abzubildenden Objekts (418) aufzunehmen, bei deren Aufnahme Beleuchtungslicht (438), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, verwendet wird und bei deren Aufnahme ferner von dem abzubildenden Objekt (418) remittiertes Licht (440), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, von der Bilderfassungssensorik (422) detektiert wird; und

- eine Darstellungserzeugungseinheit (442), die dazu eingerichtet ist, aus den Fluoreszenzbildern (430) und den Anatomiebildern (436) zumindest eine Darstellung (444) zu erzeugen.

2. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach Anspruch, wobei die Bilderfassungseinheit (24) dazu eingerichtet ist, die Anatomiebilder (436) des abzubildenden Objekts (84) durch den Beobachtungsfilter (424) hindurch aufzunehmen.

3. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine kleinste Wellenlänge des ersten Spektralbereichs (426) größer als 430 nm und insbesondere größer als 500 nm ist.

4. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Darstellung (444) eine Kombinationsdarstellung, insbesondere eine Überlagerungsdarstellung, umfasst, die auf einer Kombination von Fluoreszenzbildern (34) und Anatomiebildern (436) beruht.

5. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungseinheit (420) dazu eingerichtet ist, die Fluoreszenzbilder (430) und die Anatomiebilder (436) in Echtzeit aufzunehmen, und wobei die Darstellungserzeugungseinheit (442) dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Darstellung (444) in Echtzeit zu erzeugen.

6. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungseinheit (24) dazu eingerichtet ist, die Fluoreszenzbilder (430) und die Anatomiebilder (436) sequenziell aufzunehmen, wobei die Darstellungserzeugungseinheit (442) dazu eingerichtet ist, sequenziell aufgenommene Fluoreszenzbilder (430) und Anatomiebilder (436) einander, insbesondere zeitlich, zuzuordnen und die zumindest eine Darstellung (444) anhand zugeordneter Fluoreszenzbilder (430) und Anatomiebilder (436) zu erzeugen.

7. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungssensorik (422) zumindest einen ersten Bilderfassungssensor (VIS, NIR, OC, R, G, B) umfasst, der dazu eingerichtet ist, Bildinformation für die Fluoreszenzbilder (430) zu erfassen, und wobei die Bilderfassungssensorik (422) zumindest einen zweiten Bilderfassungssensor (VIS, NIR, OC, R, G, B) umfasst, der dazu eingerichtet ist, Bildinformation für die Anatomiebilder (436) zu erfassen. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungssensorik (422) dazu eingerichtet ist, Fluoreszenzbilder (430) und Anatomiebilder (436) gleichzeitig aufzunehmen. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Darstellungserzeugungseinheit (442) dazu eingerichtet ist, zumindest ein Anatomiebild (436) aus mehreren, insbesondere einzelfarbigen, Einzelbildner (436B‘, 436NIR¹) und/oder aus mehreren Farbkanälen von Anatomiebildern (436B, 436G, 436R, 436NIR) zu erzeugen. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anatomiebild (436) zumindest zwei Farbkanäle umfasst, von denen zumindest einer im sichtbaren Bereich und zumindest einer außerhalb des sichtbaren Bereichs, insbesondere im Nahinfrarotbereich, liegt. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anatomiebild (436) einem Weißlichtbild mit mehreren Farbkanälen entspricht, bei dem zumindest ein Farbkanal aus dem sichtbaren Bereich durch zumindest einen Farbkanal ersetzt ist, der außerhalb des sichtbaren Bereichs, insbesondere im Nahinfrarotbereich, liegt. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (412) multimodal ausgebildet ist und mehrere unabhängig voneinander wahlweise aktivierbare Leuchtelemente (20, 22, 24, 26, 28) umfasst, die dazu eingerichtet sind, Licht gemäß unterschiedlichen Emissionsspektren zu emittieren, um das Beleuchtungslicht (438) bereitzustellen. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungseinheit (420) zur multispektralen und/oder hyperspektralen Bildgebung eingerichtet ist. Verfahren zur medizinischen Bildgebung, insbesondere mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:

Bereitstellen von Beleuchtungslicht (438) zur Beleuchtung eines abzubildenden Objekts (418);

Aufnehmen von Fluoreszenzbildern (430) des abzubildenden Objekts (480) durch einen Beobachtungsfilter (424) hindurch, der dazu eingerichtet ist, Licht in einem ersten Spektralbereich (426) zu blockieren, der sichtbares Licht umfasst, und Licht in einem von dem ersten Spektralbereich (426) verschiedenen zweiten Spektralbereich (428) zu transmittieren, wobei bei dem Aufnehmen der Fluoreszenzbilder (430) Beleuchtungslicht (432), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des ersten Spektralbereichs (426) liegt, als Anregungslicht verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt (418) emittiertes Licht (434), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, detektiert wird; und Aufnehmen von Anatomiebildern (436) des abzubildenden Objekts (418), wobei bei dem Aufnehmen der Anatomiebilder (436) Beleuchtungslicht (438), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, verwendet wird und von dem abzubildenden Objekt (418) remittiertes Licht (440), dessen Spektrum zumindest teilweise innerhalb des zweiten Spektralbereichs (428) liegt, detektiert wird. Programmcode, der dazu eingerichtet ist, dann, wenn er in einem Prozessor ausgeführt wird, eine Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 14 zu bewirken. Computerprogrammprodukt (448), umfassend ein computerlesbares Medium (450), auf dem Programmcode nach Anspruch 15 gespeichert ist.