[发明专利]具有由选择性照射光谱组成的背景手术图像的荧光成像的方法和系统

说明书

本申请是申请日为2011年6月22日、名称为“具有由选择性照射光谱组成的背景手术图像的荧光成像的方法和系统”的中国专利申请201180030716.0的分案申请。

相关申请

本申请要求下列优先权和利益：

2010年7月2日提交题为“METHOD AND SYSTEM FOR FLUORESCENT IMAGING WITH BACKGROUND SURGICAL IMAGE COMPOSED OF SELECTIVE ILLUMINATION SPECTRA”发明人为Ian McDowall和Christopher J.Hasser美国临时申请No.61/361260，该申请全部内容包含在此以供参考。

技术领域

该发明各方面涉及内窥镜成像，更具体地涉及混合可见光图像和可选图像，以便为外科医生提供增强的实时视频显示。

背景技术

加利福利亚森尼维尔的直观外科手术公司(Intuitive Surgical.Inc.)出售的da手术系统是一种微创远程操作手术系统，其为患者提供许多好处，比如降低对身体的损伤、加快恢复和缩短住院时间。da 手术系统的一个重要组成部分是能够提供对可见光图像的双通道(即左和右)视频采集和显示，从而为外科医生提供立体观察。

这种电子立体成像系统可以向外科医生输出高清晰度视频图像，并且可允许例如改变焦距/缩放以提供一种“放大”的视图的特征，该特征允许外科医生确定特定的组织类型和特性，并且以增加的精确度工作。然而，在典型的外科手术领域中，某些组织类型难以确定，或者感兴趣组织至少部分地被其他组织遮掩。

通过使用画中画(PIP)显示，可向外科医生同时显示手术部位的额外的图像信息。额外的图像信息可能对于为外科医生提高手术效果来说是有用的。然而，PIP显示中的较小图画可能对于示出理想水平的详细信息而言太小。此外，由于是分离的图像帧，所以外科医生凭想象将两个分离的图像或者成像模态合并在一起，这会很疲劳。

发明内容

在一个方面中，在微创手术系统中，手术部位同时被(i)比组成可见白光(有时被称为白光)的所有可见颜色照射成分更少的成分，以及(ii)来自照射器的荧光激发照射成分照射。微创手术系统中的图像捕获系统采集照射手术部位的每个可见颜色成分的图像，以及由荧光激发照射成分激发的荧光图像。微创手术系统使用针对来自照射器的每个可见颜色照射成分的采集的图像，生成手术部位的背景黑白图像。该背景黑白图像被称为受限带宽图像。

采集的荧光图像被叠加在背景黑白图像上，并且以选择的颜色(例如绿色)突显。为系统的使用者显示带有叠加的被突显的荧光图像的背景黑白图像，在此被称为增强显示。被突显荧光图像确定感兴趣的临床组织。

在使用微创手术系统执行外科手术中，向外科医生实时提供具有叠加的被突显的荧光图像的受限带宽图像。该新颖方法不会带来时间延迟，该时间延迟与在一个帧内捕获正常图像以及在另一个帧内捕获荧光图像然后使用在不同时间点取得的两个帧生成向外科医生显示的单个帧有必然联系。同样，本文描述的新颖方法不会导致延迟或者组合不同时间点采集的两个帧的时间不足。

增强显示的处理不会引入任何延迟，并且无需为随后处理后来的帧存储帧。因此，相对于利用时间分片将荧光图像叠加到立体可视图像上的系统，降低了系统的存储和处理要求。

同样，图像的突显部分始终与背景图像同步。相比之下，当包括荧光图像的帧被存储并且然后与及时与稍后出现的帧配准时，在帧之间可以改变被突显的组织的位置，所以当被显示时，被突显的图像偏离实际位置。因此，该新颖方法对于显示移动的组织(例如脉管系统) 是优越的，其中包含时间采集失配的方法将导致显示的运动伪影，这会扰乱外科医生。

在一个示例中，多个可见颜色照射成分组合形成白光。微创手术系统中的照射器同时提供至少两个照射成分。当照射成分中的一个为荧光激发照射成分时，由照射器提供的其他照射成分包括比多个可见颜色照射成分中的所有可见颜色照射成分更少的成分。

在微创手术系统中，摄像机基本同时捕获第一采集成分图像和不同于第一采集成分图像的第二采集成分图像。控制器被连接至摄像机，以接收采集成分图像。在此，基本同时表示这样的同时程度，即该程度能够考虑摄像机中的元件响应发至摄像机的捕获触发信号的时间差异。