相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年8月29日提交的標(biāo)題為“endoscopesystemwithconcurrentimaginginvisibleandinfraredwavelengths”的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)第14/473,930號(hào)的優(yōu)先權(quán)以及于2015年8月7日提交的標(biāo)題為“stereoscopicendoscopesystemwithconcurrentimagingatvisibleandinfraredwavelengths”的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)第14/820,874號(hào)的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，將上述申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用全部合并在本文中。

關(guān)于在聯(lián)邦資助研究或開(kāi)發(fā)下做出的發(fā)明的權(quán)利的聲明

不適用。

背景技術(shù)：

醫(yī)療內(nèi)窺鏡已經(jīng)廣泛用于診斷過(guò)程和手術(shù)過(guò)程。用于在內(nèi)窺鏡檢查過(guò)程期間檢測(cè)活體中的病變的有前景的技術(shù)涉及近紅外(nir)熒光成像，其中，使用nir光來(lái)照射組織，組織中的由外源施加的熒光團(tuán)發(fā)射熒光，成像系統(tǒng)捕獲熒光圖像。除了熒光成像之外，一般的診斷過(guò)程和手術(shù)過(guò)程使用利用常規(guī)可見(jiàn)光成像的內(nèi)窺鏡檢查。

盡管在內(nèi)窺鏡檢查領(lǐng)域中取得了進(jìn)步，但是在本領(lǐng)域中仍需要結(jié)合了可見(jiàn)光內(nèi)窺鏡檢查術(shù)和nir熒光內(nèi)窺鏡檢查術(shù)的系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明大體上涉及內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于在內(nèi)窺鏡檢查期間對(duì)可見(jiàn)光和nir熒光并行成像的設(shè)備和方法。在特定實(shí)施方式中，提供了一種具有并行的可見(jiàn)光成像和nir熒光成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。所公開(kāi)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡在可見(jiàn)光譜至nir光譜的范圍內(nèi)工作；光源，該光源產(chǎn)生能夠獨(dú)立控制的可見(jiàn)光和nir激發(fā)光；單個(gè)圖像傳感器攝像機(jī)；控制器，該控制器用于圖像處理和光源控制；以及顯示裝置。熒光成像模式從初始化處理開(kāi)始，所述初始化處理獨(dú)立地調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度，直到熒光圖像的亮度和熒光圖像與可見(jiàn)光圖像之間的對(duì)比度對(duì)于觀察而言是理想的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種用于以可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡能夠進(jìn)行操作操作以傳送可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)；以及光源，該光源能夠進(jìn)行操作以產(chǎn)生可見(jiàn)光和nir激發(fā)光?？梢?jiàn)光的強(qiáng)度獨(dú)立于nir激發(fā)光的強(qiáng)度。該立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括：立體攝像機(jī)，該立體攝像機(jī)具有單個(gè)圖像傳感器，所述單個(gè)圖像傳感器能夠進(jìn)行操作以在可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)處檢測(cè)左眼圖像或右眼圖像；控制器，該控制器耦合至光源和立體攝像機(jī)；以及顯示裝置，該顯示裝置能夠進(jìn)行操作以使用立體眼鏡來(lái)觀看。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了一種操作立體內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的方法。該方法包括：利用nir激發(fā)光和可見(jiàn)光并行照射組織；以及獨(dú)立地調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度。該方法還包括：使用具有單個(gè)檢測(cè)器的立體攝像機(jī)對(duì)組織成像；使用單個(gè)檢測(cè)器以可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)并行獲取左眼圖像；以及使用單個(gè)檢測(cè)器以可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)并行獲取右眼圖像。該方法還包括在顯示裝置上連續(xù)顯示左眼圖像和右眼圖像。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種用于以可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)并行成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡能夠進(jìn)行操作以傳送可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)；以及光源，該光源能夠進(jìn)行操作以產(chǎn)生可見(jiàn)光和nir激發(fā)光。可見(jiàn)光的強(qiáng)度獨(dú)立于nir激發(fā)光的強(qiáng)度。該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括：攝像機(jī)，該攝像機(jī)具有單個(gè)圖像傳感器；控制器，該控制器耦合至可見(jiàn)光和nir激發(fā)光；以及顯示裝置。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了一種操作內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的方法。該方法包括：利用nir激發(fā)光和可見(jiàn)光并行照射組織；使用單個(gè)檢測(cè)器對(duì)組織成像；以及獨(dú)立地調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，提供了一種初始化內(nèi)窺鏡的方法。該方法包括：利用nir激發(fā)光來(lái)照射組織；以及利用單個(gè)圖像傳感器對(duì)來(lái)自組織的熒光發(fā)射成像。該方法還包括：調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度，直到熒光圖像強(qiáng)度處于預(yù)定范圍內(nèi)；以及確定熒光活躍像素和熒光非活躍像素。該方法還包括：利用可見(jiàn)光來(lái)照射組織；利用單個(gè)圖像傳感器對(duì)來(lái)自組織的熒光發(fā)射和反射的可見(jiàn)光成像；計(jì)算熒光活躍像素的平均信號(hào)值與熒光非活躍像素的平均信號(hào)值之間的比率；以及調(diào)節(jié)可見(jiàn)光的強(qiáng)度。

在一種實(shí)施方式中，提供了一種用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)同時(shí)成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡在可見(jiàn)光譜和nir光譜上具有期望的圖像質(zhì)量；以及光源，該光源產(chǎn)生可見(jiàn)光和nir激發(fā)光。該光源被配置成使得可以獨(dú)立地控制可見(jiàn)光的強(qiáng)度和nir激發(fā)光的強(qiáng)度。該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括：攝像機(jī)，該攝像機(jī)具有單個(gè)圖像傳感器，所述單個(gè)圖像傳感器能夠進(jìn)行操作以捕獲圖像并且輸出圖像信號(hào)；控制器，該控制器能夠獨(dú)立地控制可見(jiàn)光和nir激發(fā)光；以及顯示裝置。該控制器被配置成處理圖像信號(hào)并且基于圖像處理來(lái)調(diào)節(jié)光強(qiáng)度。

在一種具體實(shí)施方式中，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的攝像機(jī)包括阻擋激發(fā)光并且使可見(jiàn)光和熒光發(fā)射通過(guò)的光學(xué)濾波器。光源可以包括多個(gè)固態(tài)光源，所述多個(gè)固態(tài)光源中的每個(gè)固態(tài)光源被獨(dú)立地控制?？刂破鬟€可以能夠通過(guò)光學(xué)方法或電學(xué)方法衰減可見(jiàn)光的強(qiáng)度。

在另一實(shí)施方式中，提供了一種用于利用單個(gè)圖像傳感器對(duì)可見(jiàn)光和nir熒光發(fā)射并行成像的方法。該方法包括以下初始化處理，所述初始化處理包括：僅利用nir激發(fā)光來(lái)照射組織；利用單個(gè)圖像傳感器來(lái)捕獲熒光發(fā)射并且對(duì)熒光發(fā)射成像；以及調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度，直到熒光圖像的亮度處于期望水平。該方法還包括：添加具有衰減強(qiáng)度的可見(jiàn)光進(jìn)行照射；利用單個(gè)圖像傳感器來(lái)捕獲熒光發(fā)射和反射的可見(jiàn)光并且對(duì)熒光發(fā)射和反射的可見(jiàn)光成像；以及調(diào)節(jié)可見(jiàn)光的強(qiáng)度，直到熒光發(fā)射與反射的可見(jiàn)光之間的對(duì)比度處于期望水平。

在一種實(shí)施方式中，該方法還包括：當(dāng)僅利用nir激發(fā)光來(lái)照射組織時(shí)，通過(guò)向熒光圖像應(yīng)用閾值來(lái)區(qū)分熒光活躍像素和熒光非活躍像素。該方法還可以包括：當(dāng)利用nir激發(fā)光和可見(jiàn)光照射組織時(shí)，確定熒光活躍像素的平均信號(hào)值與熒光非活躍像素的平均信號(hào)值之間的比率。

在一種具體實(shí)施方式中，提供了一種用于并行的可見(jiàn)光成像和nir熒光成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括：內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡在可見(jiàn)光譜至nir光譜的范圍內(nèi)工作；光源，該光源產(chǎn)生能夠獨(dú)立控制的可見(jiàn)光和nir激發(fā)光；單個(gè)圖像傳感器攝像機(jī)；控制器，該控制器用于圖像處理和光源控制；以及顯示裝置。熒光成像模式從初始化處理開(kāi)始，所述初始化處理獨(dú)立地調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度，直到熒光圖像的亮度和熒光圖像與可見(jiàn)光圖像之間的對(duì)比度適于觀察。

通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于常規(guī)技術(shù)的許多益處。例如，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了以下內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)利用以nir光譜和可見(jiàn)光譜并行照射以及以熒光發(fā)射光譜和反射的可見(jiàn)光譜成像來(lái)向醫(yī)療過(guò)程提供使用常規(guī)技術(shù)不可獲得的信息。結(jié)合下文和附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些實(shí)施方式和其他實(shí)施方式及其許多優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于內(nèi)窺鏡的光源的第一實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于內(nèi)窺鏡的光源的第二實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。

圖5a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出操作并行成像的內(nèi)窺鏡的方法的簡(jiǎn)化流程圖。

圖5b是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出初始化并行成像內(nèi)窺鏡的方法的簡(jiǎn)化流程圖。

圖6a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的視野的可見(jiàn)光圖像。

圖6b是圖6a中示出的視野的熒光圖像。

圖6c是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括熒光發(fā)射和可見(jiàn)光反射的并存圖像。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的時(shí)序的簡(jiǎn)化圖。

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作立體內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的方法的簡(jiǎn)化圖。

具體實(shí)施方式

在nir熒光內(nèi)窺鏡檢查中，外源性熒光團(tuán)如靛氰綠(icg)可以被施用于患者并且將與待觀察的組織結(jié)合。除了icg之外，其它合適的染料如亞甲藍(lán)可以用作熒光發(fā)射(fluorescentemission)(也可以被稱為熒光發(fā)射(fluorescenceemission))源。使用nir光譜中的波長(zhǎng)短于熒光發(fā)射的激發(fā)光來(lái)照射組織并且激發(fā)組織中的熒光團(tuán)。基于斯托克斯位移，在比激發(fā)光長(zhǎng)的nir波長(zhǎng)處檢測(cè)所得到的熒光發(fā)射。熒光量子產(chǎn)率給出了熒光過(guò)程的效率，所述效率通常是低的。結(jié)果，與nir激發(fā)光的強(qiáng)度相比，熒光發(fā)射的強(qiáng)度通常非常弱。因此，為了觀察熒光圖像，利用光學(xué)濾波器來(lái)阻擋nir激發(fā)光到達(dá)傳感器。

ccd圖像傳感器或cmos圖像傳感器通常具有從200nm至1100nm的光譜響應(yīng)，從而使得傳感器能夠捕獲光以在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)成像。然而，圖像傳感器在nir光譜中的光譜響應(yīng)僅為其在可見(jiàn)光譜中的峰值響應(yīng)的10％-30％。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式的提供結(jié)合了可見(jiàn)光成像和nir熒光成像的內(nèi)窺鏡檢查利用對(duì)可見(jiàn)光的強(qiáng)度和nir激發(fā)光的強(qiáng)度的控制，以使得反射的可見(jiàn)光不會(huì)淹沒(méi)(overwhelm)圖像傳感器。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。如圖1所示的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)同時(shí)成像或并行成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的基本示意框圖是示例性的并且不意在限制本發(fā)明。包括通過(guò)內(nèi)窺鏡利用可見(jiàn)光和nir光照射的本發(fā)明的若干實(shí)施方式被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100包括：內(nèi)窺鏡102、光源104、攝像機(jī)106、控制器108、監(jiān)視器110以及光導(dǎo)112。內(nèi)窺鏡102提供跨可見(jiàn)光譜和nir光譜的寬的傳輸帶，其中在可見(jiàn)光譜中的波長(zhǎng)和nir光譜中的波長(zhǎng)之間具有小的色差。以下更充分地描述的光源104產(chǎn)生可見(jiàn)光(例如，400nm-700nm，特別是420nm-680nm)以及具有第一nir光譜(例如，790nm-820nm，特別是鄰近約800nm)中的波長(zhǎng)的nir激發(fā)光。光源104可以根據(jù)成像模式而在不同模式下操作。如以下更充分地描述的，在獨(dú)立控制波長(zhǎng)區(qū)中的每個(gè)波長(zhǎng)區(qū)的情況下，光源能夠進(jìn)行操作以輸出nir光和可見(jiàn)光。例如，光源可以輸出nir光，而不輸出可見(jiàn)光?？商孢x地，光源可以輸出可見(jiàn)光而不輸出nir光。此外，光源可以并行輸出nir光和可見(jiàn)光。

來(lái)自光源104的輸出光通過(guò)光導(dǎo)112被發(fā)送至內(nèi)窺鏡102中以照射目標(biāo)組織101及其周圍區(qū)域。在實(shí)施方式中，光導(dǎo)是光纖電纜，如包括多個(gè)多模光纖的玻璃纖維束、液體光導(dǎo)等。由內(nèi)窺鏡102接收反射的可見(jiàn)光和激發(fā)的具有第二nir光譜(例如，830nm-900nm)中的波長(zhǎng)的熒光發(fā)射以由攝像機(jī)106成像。在圖1所示的示例性內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100中，攝像機(jī)106位于內(nèi)窺鏡102的近端。來(lái)自目標(biāo)組織101及其周圍區(qū)域的光通過(guò)內(nèi)窺鏡102中的光學(xué)系統(tǒng)被傳送，然后由攝像機(jī)106成像。雖然未在圖中描繪，攝像機(jī)還可以位于內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端，并且來(lái)自目標(biāo)組織及其周圍區(qū)域的光可以被攝像機(jī)直接收集和成像。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、修改和替選方案。

控制器108從攝像機(jī)106接收?qǐng)D像信號(hào)并且處理圖像信號(hào)以供顯示。控制器108能夠基于對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行分析來(lái)使用反饋控制獨(dú)立地調(diào)節(jié)光源104中的可見(jiàn)光和nir激發(fā)光，這稍后將被詳細(xì)描述。由攝像機(jī)106捕獲并且由控制器108處理的實(shí)況圖像信號(hào)最終在監(jiān)視器110上顯示。

在一些實(shí)施方式中，利用多種熒光染料和多個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)，其中，在成像光學(xué)路徑中使用光學(xué)濾波器(即，陷波濾波器)來(lái)阻擋來(lái)自每個(gè)激發(fā)源的激發(fā)光傳遞至檢測(cè)器。在這些實(shí)施方式中，利用具有低透射率的多陷波(例如，雙陷波)光學(xué)濾波器或多個(gè)單陷波光學(xué)濾波器。來(lái)自目標(biāo)組織(在多種熒光染料的情況下，具有多個(gè)熒光波長(zhǎng))的反射的可見(jiàn)光和熒光透射通過(guò)光學(xué)濾波器，用于隨后在檢測(cè)器處檢測(cè)。由于兩種染料可以對(duì)激發(fā)光具有不同的響應(yīng)，因此實(shí)施方式提供了使用常規(guī)技術(shù)不可獲得的益處。在一些實(shí)施方式中，nir激發(fā)源提供了在多個(gè)波長(zhǎng)處達(dá)到峰值的激發(fā)光，以從每個(gè)熒光染料產(chǎn)生有效熒光。此外，在一些實(shí)施方式中，nir激發(fā)源能夠被控制成：根據(jù)在特定醫(yī)療過(guò)程期間利用的熒光染料來(lái)產(chǎn)生具有單個(gè)且可調(diào)節(jié)的激發(fā)峰、多個(gè)激發(fā)峰等的光。

本發(fā)明的實(shí)施方式提供了以可見(jiàn)光譜和nir光譜并行照射以及對(duì)從樣品、組織或樣本反射的可見(jiàn)光和由可能與樣品、組織或樣本相關(guān)聯(lián)的熒光染料發(fā)射的熒光并行成像。這種使用單個(gè)傳感器對(duì)反射的可見(jiàn)光和發(fā)射的熒光并行成像或同時(shí)成像與利用以這些不同波長(zhǎng)按時(shí)間順序成像或針對(duì)這些不同波長(zhǎng)利用多個(gè)圖像傳感器成像的常規(guī)系統(tǒng)形成對(duì)比，其中，所述常規(guī)系統(tǒng)利用光學(xué)系統(tǒng)劃分不同波長(zhǎng)以將不同波長(zhǎng)引導(dǎo)至多個(gè)圖像傳感器中的每個(gè)傳感器。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于內(nèi)窺鏡的光源的第一實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖。參照?qǐng)D21，nir激光器220產(chǎn)生具有第一nir光譜(例如，790nm-820nm)中的波長(zhǎng)的激發(fā)光。在一些實(shí)施方式中，激光器220是半導(dǎo)體激光器，但是還可以利用其他激光器、led等。來(lái)自激光器220的激發(fā)光穿過(guò)激光線濾波器227，激光線濾波器227的特征在于其通帶非常窄(例如，10nm寬)。激光線濾波器227透射期望的激發(fā)波長(zhǎng)，同時(shí)抑制邊帶輻射。

在圖2所示的實(shí)施方式中，多個(gè)光源例如紅光led221、綠光led222以及藍(lán)光led223提供用于產(chǎn)生在內(nèi)窺鏡中使用的可見(jiàn)光發(fā)射的光。如以下更充分地描述的，使用來(lái)自每個(gè)光源的光強(qiáng)度的適當(dāng)比率將來(lái)自紅色led221的紅光、來(lái)自綠光led222的綠光以及來(lái)自藍(lán)光led223的藍(lán)光進(jìn)行組合以形成白光。顏色組合器224、225和226將來(lái)自nir激光器20的光和來(lái)自紅光led221、綠光led222和藍(lán)光led223的光進(jìn)行組合，以形成輸入至內(nèi)窺鏡102中的多光譜輸出。如圖2所示，來(lái)自nir光源和可見(jiàn)光光源的組合光由透鏡228耦合至光導(dǎo)112中，然后被提供給內(nèi)窺鏡102用于照射。

nir激光器220、紅光led221、綠光led222以及藍(lán)光led223各自由控制器108獨(dú)立地控制。通過(guò)使用控制器，可以例如通過(guò)改變向nir激光器和led提供的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度。如以下更充分地描述的，在熒光成像模式中，調(diào)節(jié)(例如，衰減)可見(jiàn)光的強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)熒光圖像與可見(jiàn)光圖像之間的期望的對(duì)比度?？梢詰?yīng)用另外的光學(xué)方法如使用中性密度濾波器或電學(xué)方法如調(diào)制方法來(lái)使可見(jiàn)光顯著地衰減以及/或者以期望的精度調(diào)節(jié)光強(qiáng)度。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于內(nèi)窺鏡的光源的第二實(shí)施方式的簡(jiǎn)化示意圖。在圖3所示的替選實(shí)施方式中，nir激光器320產(chǎn)生具有nir光譜(例如，790nm-820nm)中的波長(zhǎng)的激發(fā)光。以與圖2類似的方式，利用特征在于窄通帶(例如，10nm)的激光線濾波器327來(lái)透射期望的激發(fā)波長(zhǎng)，同時(shí)抑制邊帶輻射。例如，包括具有磷光體涂層的藍(lán)光led或uvled的白光led330用于產(chǎn)生具有波長(zhǎng)為400nm至700nm的可見(jiàn)光。顏色組合器332將來(lái)自nir激光器320的nir激發(fā)光與來(lái)自白光led330的可見(jiàn)光進(jìn)行組合。組合的光被耦合至光導(dǎo)112中并且被發(fā)送至內(nèi)窺鏡102用于照射。

如關(guān)于圖2所論述的，nir激光器320和白光led330可以如控制線321和331所表示地由控制器108獨(dú)立地控制?？梢酝ㄟ^(guò)改變激光器和led的驅(qū)動(dòng)電流或者通過(guò)其他方法來(lái)調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度。如以下更充分地描述的，在熒光成像模式中，調(diào)節(jié)(例如，衰減)可見(jiàn)光的強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)熒光圖像與可見(jiàn)光圖像之間的期望的對(duì)比度?？梢詰?yīng)用另外的光學(xué)方法如使用中性密度濾波器或電學(xué)方法如調(diào)制方法來(lái)使可見(jiàn)光顯著地衰減以及/或者以期望的精度調(diào)節(jié)光強(qiáng)度。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。攝像機(jī)406包括：激發(fā)光阻擋濾波器442(例如，針對(duì)多種染料應(yīng)用的陷波濾波器或雙陷波濾波器)、成像光學(xué)器件444以及圖像傳感器446。激發(fā)光阻擋濾波器442是以下陷波濾波器，所述陷波濾波器提供與激發(fā)光相關(guān)聯(lián)的nir光譜范圍(例如，對(duì)于icg染料，790nm至820nm)的阻擋帶以及在可見(jiàn)光譜范圍(例如，400nm-700nm)的傳輸帶以及與熒光發(fā)射相關(guān)聯(lián)的nir光譜范圍(例如，830nm-900nm)的傳輸帶。使用該光學(xué)系統(tǒng)，反射的可見(jiàn)光和熒光發(fā)射穿過(guò)激發(fā)光阻擋濾波器442，并且可以由攝像機(jī)成像。從組織和周圍區(qū)域反射的nir激發(fā)光被激發(fā)光阻擋濾波器所阻擋。成像光學(xué)器件444可以是一個(gè)或若干個(gè)光學(xué)透鏡。成像光學(xué)器件444收集來(lái)自內(nèi)窺鏡102的光并且將收集的光聚焦在圖像傳感器446上以形成光學(xué)圖像。圖像傳感器可以是ccd圖像傳感器或cmos圖像傳感器以及能夠?qū)⒐鈱W(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的其他合適的圖像傳感器。電信號(hào)被發(fā)送至控制器108用于圖像處理。

圖5a是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作并行成像的內(nèi)窺鏡的方法的簡(jiǎn)化流程圖。由于本發(fā)明的實(shí)施方式使反射的可見(jiàn)光和發(fā)射的熒光并行成像或同時(shí)成像，所以本文所述的系統(tǒng)使熒光發(fā)射及所得圖像與可見(jiàn)光反射及所得圖像平衡，以提供圖像中的合適的對(duì)比度。

作為示例，在手術(shù)過(guò)程中，圖1所示的內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)可以使用圖5a所示的步驟。選擇可見(jiàn)光成像模式(510)，并且可以在該過(guò)程的大部分持續(xù)時(shí)間內(nèi)利用可見(jiàn)光成像模式。當(dāng)可見(jiàn)光成像模式被選擇時(shí)，可見(jiàn)光光源被激活或接通(512)，并且執(zhí)行可見(jiàn)光成像以捕獲可見(jiàn)光圖像以供顯示(514)。在一些實(shí)施方式中，在可見(jiàn)光成像模式期間nir光源被關(guān)閉，在可見(jiàn)光成像模式期間僅使用可見(jiàn)光光源。在其他實(shí)施方式中，熒光激發(fā)源被接通但是被光譜濾波器或其他方法阻擋，以使從熒光發(fā)射得到的圖像與可見(jiàn)光成像相比降低至較低水平。

在可見(jiàn)光成像模式下的操作期間，nir激發(fā)光通常處于關(guān)閉狀態(tài)或者被關(guān)閉。如關(guān)于圖2所論述的從組合紅光led、綠光led和藍(lán)光led產(chǎn)生的可見(jiàn)光或者從圖3所示的白光led產(chǎn)生的可見(jiàn)光被開(kāi)啟或接通作為激活可見(jiàn)光成像模式的結(jié)果。在一些實(shí)施方式中，可見(jiàn)光成像模式是默認(rèn)模式，并且當(dāng)內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)最初被接通時(shí)，可見(jiàn)光成像模式被激活?？梢?jiàn)光經(jīng)由光導(dǎo)112被導(dǎo)引至圖1所示的內(nèi)窺鏡102中以照射目標(biāo)組織101及其周圍區(qū)域。反射的可見(jiàn)光由攝像機(jī)106收集和成像。

控制器108接收并處理與可見(jiàn)光圖像相關(guān)聯(lián)的電信號(hào)。監(jiān)視器110顯示可見(jiàn)光圖像以供包括醫(yī)療人員的系統(tǒng)操作者使用。在一些實(shí)施方式中，控制器可以基于所接收的與可見(jiàn)光圖像相關(guān)聯(lián)的電信號(hào)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)度。在一種實(shí)施方式中，控制器基于對(duì)圖像傳感器像素的最大信號(hào)值和平均信號(hào)值的計(jì)算來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該實(shí)施方式中，控制器調(diào)節(jié)可見(jiàn)光光源的強(qiáng)度，以使得最大信號(hào)值不超過(guò)圖像傳感器的飽和值，同時(shí)使平均信號(hào)值保持在預(yù)定閾值以上以在操作期間提供足夠的光強(qiáng)度。該調(diào)節(jié)處理可以根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)方式來(lái)手動(dòng)執(zhí)行或自動(dòng)執(zhí)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、修改和替選方案。

當(dāng)需要熒光成像時(shí)，選擇熒光成像模式(516)。響應(yīng)于選擇該模式，系統(tǒng)開(kāi)始初始化處理以確定nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度(518)。關(guān)于下面所述的圖5b提供了與初始化處理有關(guān)的另外的描述。在初始化之后，并行執(zhí)行熒光成像和可見(jiàn)光成像，從而使得能夠并行顯示或同時(shí)顯示組織的熒光圖像和可見(jiàn)光圖像。

圖5b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的對(duì)并行成像內(nèi)窺鏡進(jìn)行初始化的方法的簡(jiǎn)化流程圖。關(guān)于圖5b所論述的方法示出了用于在存在可見(jiàn)光背景圖像的情況下實(shí)現(xiàn)熒光成像模式的初始化處理。當(dāng)熒光成像模式被選擇時(shí)，控制器將開(kāi)始如圖5b所示的初始化處理。

首先，開(kāi)啟nir激發(fā)光并且關(guān)閉可見(jiàn)光(551)。在這個(gè)階段，只有來(lái)自nir激光源的nir激發(fā)光照射目標(biāo)組織，從而產(chǎn)生熒光發(fā)射。攝像機(jī)獲取熒光圖像(552)，并且向控制器發(fā)送電子圖像信號(hào)?？刂破髦械奶幚砥鲗?duì)所接收的熒光圖像應(yīng)用伽馬校正(553)，以使得數(shù)字化圖像是亮度的線性函數(shù)。在伽馬校正之后，利用處理器來(lái)確定熒光圖像中的像素的最大信號(hào)值是否處于預(yù)定范圍內(nèi)(554)。換言之，對(duì)熒光圖像中的像素的最大信號(hào)值執(zhí)行檢查。

根據(jù)實(shí)施方式，使得最大信號(hào)值處于預(yù)定范圍內(nèi)。該預(yù)定范圍的上限用于防止由于太多照射而造成的飽和。如下所述，由于稍后將利用添加可見(jiàn)光，因此預(yù)定范圍的上限被選擇成使得預(yù)留信號(hào)值空間以考慮與反射的可見(jiàn)光相關(guān)聯(lián)的信號(hào)值的增加。預(yù)定范圍的下限用于提供熒光圖像具有用于觀察和診斷的足夠亮度的水平。

如果最大信號(hào)值處于預(yù)定范圍之外，則對(duì)nir激發(fā)光的強(qiáng)度做出調(diào)節(jié)(555)。如果最大信號(hào)值大于預(yù)定范圍，則控制器將減小nir激發(fā)光的強(qiáng)度。如果最大信號(hào)值小于預(yù)定范圍，則控制器將增加nir激發(fā)光的強(qiáng)度。該方法根據(jù)需要來(lái)重復(fù)處理552、553、554和555，直到熒光圖像的最大信號(hào)值處于預(yù)定范圍內(nèi)。

在信號(hào)處于預(yù)定范圍內(nèi)之后，對(duì)熒光圖像應(yīng)用閾值(556)。應(yīng)用于熒光圖像的閾值引起僅選擇具有高于閾值的信號(hào)值的像素作為熒光活躍像素(557)。在本文所述的實(shí)施方式中，熒光活躍像素是針對(duì)這些像素檢測(cè)到熒光發(fā)射的像素。具有小于閾值的圖像強(qiáng)度的其他像素被確定為熒光非活躍像素，即與熒光發(fā)射相關(guān)聯(lián)的像素。以這種方式，熒光活躍像素與目標(biāo)組織相關(guān)聯(lián)，而熒光非活躍像素與周圍區(qū)域相關(guān)聯(lián)，現(xiàn)在可以在圖像中區(qū)分目標(biāo)組織和周圍區(qū)域。

在nir激發(fā)光被如上所述地調(diào)節(jié)至合適強(qiáng)度之后，可見(jiàn)光被開(kāi)啟，但是被衰減至多個(gè)低強(qiáng)度之一(558)。利用可見(jiàn)光的衰減，這是因?yàn)閷?duì)于不同類型的手術(shù)過(guò)程，熒光發(fā)射的強(qiáng)度變化。因此，根據(jù)手術(shù)過(guò)程將可見(jiàn)光衰減至不同的強(qiáng)度水平?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以在控制器中存儲(chǔ)和預(yù)設(shè)用于不同手術(shù)過(guò)程的熒光激發(fā)光或可見(jiàn)光或者前述二者的典型強(qiáng)度水平。一旦選擇了手術(shù)過(guò)程的類型，則在處理558中，控制器將使可見(jiàn)光衰減至該典型強(qiáng)度水平。

在組合的nir激發(fā)光和可見(jiàn)光照射的情況下，攝像機(jī)捕獲包括熒光發(fā)射和反射的可見(jiàn)光的圖像(559)?？刂破髦械奶幚砥鲗?duì)該圖像應(yīng)用伽馬校正(560)。然后，處理器計(jì)算熒光活躍像素的平均信號(hào)值和熒光非活躍像素的平均信號(hào)值。處理器還計(jì)算熒光活躍像素的平均信號(hào)值與熒光非活躍像素的平均信號(hào)值之間的比率(561)。然后，比較所計(jì)算的比率與預(yù)定值(562)，并且控制器基于比較的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)可見(jiàn)光的強(qiáng)度(563)。在其他實(shí)施方式中，利用包括最大值和最小值、中值、以平均值為中心的一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差等的其他統(tǒng)計(jì)度量而不是使用平均值來(lái)表征熒光活躍像素的信號(hào)值和熒光非活躍像素的信號(hào)值。

如果所計(jì)算的比率高于預(yù)定值，則非熒光周圍區(qū)域中的亮度不足，并且控制器將增加可見(jiàn)光的強(qiáng)度。如果所計(jì)算的比率低于預(yù)定值，則非熒光周圍區(qū)域的亮度太高，并且控制器將減小可見(jiàn)光的強(qiáng)度。重復(fù)處理559至563，直到可見(jiàn)光強(qiáng)度被調(diào)節(jié)至適當(dāng)水平以使得所計(jì)算的比率等于預(yù)定值。一旦該比率等于預(yù)定值，則初始化處理完成(564)。

關(guān)于圖5b所描述的初始化處理提供了以下處理，在所述處理中，控制器使用反饋環(huán)中的圖像信號(hào)來(lái)分別控制nir激發(fā)光和可見(jiàn)光，直到實(shí)現(xiàn)目標(biāo)組織的熒光圖像與非熒光周圍區(qū)域的可見(jiàn)光圖像之間的足夠的對(duì)比度。

圖6a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的視野的可見(jiàn)光圖像。在圖6a中，對(duì)已經(jīng)通過(guò)熒光染料如icg處理的組織樣品進(jìn)行成像。該組織的僅一部分由熒光染料標(biāo)記。在被提供以示出本發(fā)明的實(shí)施方式可以應(yīng)用的環(huán)境的圖6a中，利用照射組織樣品的明亮的可見(jiàn)光光源在可見(jiàn)光譜中成像。未利用熒光激發(fā)源并且在該圖像中沒(méi)有觀察到熒光發(fā)射。

圖6b是圖6a所示的視野的熒光圖像。在圖6b所示的熒光圖像中，利用熒光激發(fā)源，而沒(méi)有可見(jiàn)光照射。由于組織樣品已經(jīng)通過(guò)熒光染料處理，因此作為nir激發(fā)光和所得到的熒光的結(jié)果，具有熒光標(biāo)記的部分在圖像中可見(jiàn)。參照?qǐng)D5b，圖6b所示的熒光圖像對(duì)應(yīng)于在處理552中獲取的熒光圖像。該熒光圖像中不存在基本可見(jiàn)的背景。如關(guān)于圖5b所論述的，一旦最大像素值處于預(yù)定范圍內(nèi)，則可以對(duì)圖像像素應(yīng)用閾值，并且確定哪些像素是熒光活躍像素以及哪些像素是非活躍像素。

圖6c是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括熒光發(fā)射和可見(jiàn)光反射的并存圖像。在圖6c所示的圖像中，如關(guān)于處理559所論述的，利用熒光激發(fā)光以及低強(qiáng)度可見(jiàn)光。與熒光標(biāo)記相關(guān)聯(lián)的圖像比圖6b所示的圖像稍微明亮，這是因?yàn)閷?duì)熒光發(fā)射和從組織表面反射的可見(jiàn)光成像。由于熒光發(fā)射處于預(yù)定范圍內(nèi)(處理554)，因此在一些情況下，可見(jiàn)光反射的添加不會(huì)引起圖像的飽和。在初始化之后，對(duì)熒光圖像和可見(jiàn)光背景進(jìn)行成像，以提供關(guān)于熒光和可見(jiàn)光背景的信息以使得能夠捕獲有用圖像。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。如圖7所示，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了利用在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，并且內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還包括立體視覺(jué)。因此，實(shí)施方式提供了用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

圖7中描繪的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)與圖1所示的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有一些相似之處，并且視情況，圖1中的元件的描述適用于圖7所示的系統(tǒng)。另外，與以上提供的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)有關(guān)的描述適用于本文描述的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)700包括：內(nèi)窺鏡102、光源104、立體攝像機(jī)706、控制器708、監(jiān)視器110以及光導(dǎo)112。該系統(tǒng)能夠進(jìn)行操作以與一副立體眼鏡710一起工作，所述立體眼鏡710用于觀看在監(jiān)視器110上形成的圖像。內(nèi)窺鏡102提供跨可見(jiàn)光譜和nir光譜的寬的傳輸帶，其中在可見(jiàn)光譜中的波長(zhǎng)與nir光譜中的波長(zhǎng)之間具有小的色差。光源104產(chǎn)生可見(jiàn)光(例如，400nm-700nm，特別是420nm-680nm)以及具有第一nir光譜(例如，790nm-820nm，特別是鄰近約800nm)中的波長(zhǎng)的nir激發(fā)光。在獨(dú)立控制波長(zhǎng)區(qū)中的每個(gè)波長(zhǎng)區(qū)的情況下，光源104能夠進(jìn)行操作以輸出nir光和可見(jiàn)光中的任一個(gè)或者nir光和可見(jiàn)光兩者。如控制線709所示，光源104可以由控制器708控制，以分別調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的亮度和可見(jiàn)光的亮度。

來(lái)自光源104的輸出光通過(guò)光導(dǎo)112被發(fā)送至內(nèi)窺鏡102中以照射目標(biāo)組織101及其周圍區(qū)域。反射的可見(jiàn)光和激發(fā)的具有第二nir光譜(例如，830nm-900nm)中的波長(zhǎng)的熒光發(fā)射由內(nèi)窺鏡102接收，以由立體攝像機(jī)706成像。將認(rèn)識(shí)到，從目標(biāo)組織反射的nir激發(fā)光在上游路徑中被濾除以減少系統(tǒng)噪聲。來(lái)自立體攝像機(jī)706的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)輸出線711被遞送至控制器708，以最終在監(jiān)視器110上顯示。

立體攝像機(jī)706在交替幀中獲取左眼圖像和右眼圖像以生成立體圖像，這在下面另外地描述。立體攝像機(jī)706在每個(gè)幀中對(duì)反射的可見(jiàn)光和熒光發(fā)射并行成像?？刂破?08通過(guò)控制線713控制立體攝像機(jī)706，以在隨后的幀中交替地利用左眼圖像和右眼圖像。隨后，在監(jiān)視器110上顯示圖像或視頻。在一種實(shí)施方式中，控制器708控制一副立體眼鏡710的操作以生成立體圖像。交替地打開(kāi)和關(guān)閉立體眼鏡710的左目鏡和右目鏡，以與監(jiān)視器110上顯示的左眼圖像或右眼圖像同步。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。如圖8所示的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體攝像機(jī)的基本示意框圖是示例性的并且不意在限制本發(fā)明。由控制器使用控制線713向立體攝像機(jī)706提供控制信號(hào)，所述控制線713可以包括一個(gè)或更多個(gè)控制路徑。

立體攝像機(jī)706包括切換快門(mén)802、激發(fā)光阻擋濾波器804、成像光學(xué)器件806以及圖像傳感器808。切換快門(mén)802用作可控光圈，其可以打開(kāi)光圈的左區(qū)或右區(qū)并且關(guān)閉光圈的另一區(qū)。可以使用液晶、mems或可以被電子控制以優(yōu)先阻擋入射在切換快門(mén)的不同區(qū)上的光或使入射在切換快門(mén)的不同區(qū)上的光通過(guò)的其它裝置來(lái)制造切換快門(mén)。作為示例，當(dāng)切換快門(mén)的左區(qū)打開(kāi)時(shí)，光傳輸通過(guò)光圈的左區(qū)并且由成像光學(xué)器件806聚焦至圖像傳感器808上以生成左眼圖像。當(dāng)切換快門(mén)的右區(qū)打開(kāi)時(shí)，光傳輸通過(guò)光圈的右區(qū)并且生成右眼圖像。

激發(fā)光阻擋濾波器804可以是陷波濾波器，所述陷波濾波器提供在與激發(fā)光相關(guān)聯(lián)的nir光譜范圍的阻擋帶(例如，用于阻擋特定波長(zhǎng)范圍例如對(duì)于icg染料而言790nm至820nm的光的第一預(yù)定部分)和可見(jiàn)光譜范圍的傳輸帶(例如，用于使特定波長(zhǎng)帶例如400nm-700nm的可見(jiàn)光的第二預(yù)定部分通過(guò))以及與熒光發(fā)射相關(guān)聯(lián)的nir光譜范圍的傳輸帶(例如，用于使特定波長(zhǎng)帶例如830nm-900nm的熒光發(fā)射的第三預(yù)定部分通過(guò))。成像光學(xué)器件806根據(jù)切換快門(mén)的狀態(tài)將來(lái)自切換快門(mén)的左區(qū)或右區(qū)的可見(jiàn)光和熒光發(fā)射聚焦至圖像傳感器808上，以形成左眼圖像或右眼圖像。圖像傳感器808可以是ccd圖像傳感器或cmos圖像傳感器或者其他合適的傳感器?？刂破?08控制切換快門(mén)，以使得切換快門(mén)交替地打開(kāi)左區(qū)和右區(qū)。在一些實(shí)施方式中，控制器708還控制立體眼鏡，以使得左目鏡和右目鏡被交替地打開(kāi)以分別觀看左眼圖像和右眼圖像。在一些實(shí)施方式中，激發(fā)光阻擋濾波器804可以被實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行以下功能中的一個(gè)或更多個(gè)功能的分開(kāi)的光學(xué)元件：阻擋nir激發(fā)光以及使可見(jiàn)光和nir熒光發(fā)射通過(guò)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、修改和替選方案。

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的時(shí)序的簡(jiǎn)化圖。如圖9所示，用于操作用于在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)并行成像的立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的時(shí)序圖提供了用于包括切換快門(mén)的一個(gè)或更多個(gè)系統(tǒng)元件的不同的時(shí)序。

參照?qǐng)D9，在示出的實(shí)施方式中，貫穿在可見(jiàn)光區(qū)和nir區(qū)成像的整個(gè)過(guò)程，可見(jiàn)光和nir激發(fā)光并行照射。時(shí)鐘是例如由控制器提供的示例性時(shí)鐘信號(hào)。在第一時(shí)鐘周期(例如，幀n)中，立體攝像機(jī)中的切換快門(mén)打開(kāi)其左區(qū)。來(lái)自內(nèi)窺鏡的輸出光因此穿過(guò)光圈的左區(qū)。在同一時(shí)鐘周期中，圖像傳感器拍攝一幀作為可見(jiàn)光和nir熒光發(fā)射的左眼圖像。在下一時(shí)鐘周期(例如，幀n+1)中，切換快門(mén)打開(kāi)其右區(qū)。來(lái)自內(nèi)窺鏡的輸出光因此穿過(guò)光圈的左區(qū)。圖像傳感器拍攝一幀作為可見(jiàn)光和nir熒光發(fā)射的右眼圖像。

相鄰的左眼圖像和右眼圖像形成一對(duì)立體圖像。在示出的實(shí)施方式中，圖像傳感器以兩倍于立體視頻的幀速率的幀速率操作。當(dāng)在監(jiān)視器上顯示可見(jiàn)光和nir熒光發(fā)射的左眼圖像時(shí)，控制器控制立體眼鏡以打開(kāi)左目鏡。當(dāng)顯示可見(jiàn)光和nir熒光發(fā)射的右眼圖像時(shí)，立體眼鏡打開(kāi)右目鏡。以這種方式，向佩戴立體眼鏡的觀看者顯示并存的可見(jiàn)光圖像和nir熒光圖像的立體視圖。

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作立體內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的方法的簡(jiǎn)化流程圖。該方法包括利用nir激發(fā)光和可見(jiàn)光并行照射組織(1010)以及獨(dú)立地調(diào)節(jié)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度(1012)。在一些實(shí)施方式中，在操作系統(tǒng)之前和/或在操作系統(tǒng)期間，組織的至少一部分暴露于熒光染料。nir激發(fā)光可以由nir激光器提供，并且可見(jiàn)光可以由固態(tài)白光發(fā)射器提供。作為示例，固態(tài)白光發(fā)射器可以包括多個(gè)能夠獨(dú)立控制的固態(tài)光源。可以使用耦合至立體攝像機(jī)的單個(gè)檢測(cè)器的控制器來(lái)執(zhí)行對(duì)nir激發(fā)光的強(qiáng)度和可見(jiàn)光的強(qiáng)度的獨(dú)立調(diào)節(jié)。

該方法還包括：使用具有單個(gè)檢測(cè)器的立體攝像機(jī)對(duì)組織成像(1014)，使用單個(gè)檢測(cè)器以可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)并行獲取左眼圖像(1016)，以及使用單個(gè)檢測(cè)器以可見(jiàn)光波長(zhǎng)和nir波長(zhǎng)并行獲取右眼圖像(1018)。如本文所論述的，并行獲取左眼圖像和并行獲取右眼圖像可以包括使用單個(gè)檢測(cè)器對(duì)來(lái)自組織的熒光發(fā)射和從組織反射的可見(jiàn)光并行成像。該方法還包括在顯示裝置上連續(xù)顯示左眼圖像和右眼圖像(1020)。

應(yīng)當(dāng)理解，圖10所示的具體步驟提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作立體內(nèi)窺鏡檢查系統(tǒng)的特定方法。根據(jù)替選實(shí)施方式還可以執(zhí)行其他步驟順序。例如，本發(fā)明的替選實(shí)施方式可以以不同順序執(zhí)行以上概述的步驟。此外，圖10所示的各個(gè)步驟可以包括可以以適合于各個(gè)步驟的各種順序來(lái)執(zhí)行的多個(gè)子步驟。此外，可以根據(jù)具體應(yīng)用來(lái)添加或刪除另外的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、修改和替選方案。

還應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的示例和實(shí)施方式僅是出于說(shuō)明性目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將被啟示根據(jù)所述示例和實(shí)施方式進(jìn)行各種修改或改變，并且各種修改或改變包括在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)以及所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。