[发明专利]在缺光环境中利用拓扑激光扫描进行超光谱和荧光成像在审

专利信息
申请号: 202080045239.4 申请日: 2020-06-01
公开(公告)号: CN114128243A 公开(公告)日: 2022-03-01
发明(设计)人: J·D·塔尔伯特;D·M·威克恩 申请(专利权)人: 西拉格国际有限公司
主分类号: H04N5/225 分类号: H04N5/225;A61B1/045;A61B1/06;A61B1/00;A61B1/04;A61B5/00;A61B5/0275;A61B5/026;G06T5/50
代理公司: 北京市金杜律师事务所 11256 代理人: 刘迎春;李健
地址: 瑞士*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 环境 利用 拓扑 激光 扫描 进行 光谱 荧光 成像
【说明书】:

本发明公开了用于在缺光环境中进行荧光、超光谱和/或激光扫描的系统、方法和装置。系统包括发射器和图像传感器,发射器用于发射电磁辐射脉冲,图像传感器包括用于感测反射的电磁辐射的像素阵列。该系统包括控制器,该控制器包括与图像传感器和发射器电通信的处理器,其中控制器在图像传感器的消隐周期期间同步电磁辐射脉冲的定时。该系统使得由发射器发射的电磁辐射脉冲的至少一部分包括电磁辐射红色波长、电磁辐射绿色波长和电磁辐射蓝色波长,并且还包括以下中的一者或多者:具有从约513nm至约545nm的波长的电磁辐射;具有从约565nm至约585nm的波长的电磁辐射;具有从约900nm至约1000nm的波长的电磁辐射;引起试剂发荧光的电磁辐射激发波长;或激光扫描图案。

技术领域

专利申请涉及数字成像,并且尤其涉及在缺光环境中的超光谱、荧光和激光扫描成像。

背景技术

科技的进步已提供了医用成像能力的进步。内窥镜可用于观察身体内部并检查身体的器官或腔体的内部。内窥镜用于调查患者的症状、确认诊断或提供医学治疗。医学内窥镜可用于通过小切口等方式观察多种身体系统和部分,诸如胃肠道、呼吸道、尿道、腹腔。内窥镜还可用于外科手术,诸如整形外科手术、在关节或骨上进行的手术、在神经系统上进行的手术、在腹腔内进行的手术等。

在内窥镜成像的一些情况下,观察色彩空间可能是有益的或必要的。数字彩色图像包括累积形成具有一系列色调的图像的至少三个层或“颜色通道”。颜色通道中的每个测量光谱带的光的强度和色度。通常,数字彩色图像包括红色光谱带、绿色光谱带和蓝色光谱带的颜色通道(这可称为红绿蓝或RGB图像)。红色通道、绿色通道和蓝色通道中的每个通道包括红色光谱带、绿色光谱带或蓝色光谱带的亮度信息。将单独的红色层、绿色层和蓝色层的亮度信息组合以生成彩色图像。因为彩色图像由单独层构成,所以常规数字相机图像传感器包括滤色器阵列(CFA),该滤色器阵列允许红色可见光波长、绿色可见光波长和蓝色可见光波长击中所选择的像素传感器。每个单独的像素传感器元件对红色波长、绿色波长或蓝色波长敏感,并且将仅返回该波长的图像数据。将来自像素传感器的总阵列的图像数据组合以生成RGB图像。

在内窥镜成像用于医学诊断或医学规程的情况下,利用彩色图像观察体腔可能是必要的。然而,如上所讨论,能够捕获彩色图像的传统图像传感器具有至少三种不同类型的像素传感器以单独捕获彩色图像的红色层、绿色层和蓝色层。该至少三种不同类型的像素传感器消耗大量的物理空间,使得完整的像素阵列不能适配在内窥镜的小远侧端部中。

因为传统图像传感器不能适配在内窥镜的远侧端部中,所以图像传感器传统上位于内窥镜的手持件单元中,该手持件单元由内窥镜操作者保持并且不放置在体腔内。在此类内窥镜中,光沿内窥镜的长度从手持件单元传输到内窥镜的远侧端部。该配置具有显著限制。具有该配置的内窥镜是精密的,并且当其在常规使用期间发生碰撞或冲击时可容易地不对准或损坏。这可显著降低由图像的质量,并且内窥镜需要频繁修理或更换。

具有放置在手持件单元中的图像传感器的传统内窥镜还限于仅捕获彩色图像。然而,在一些具体实施中,除了彩色图像数据之外,还可能期望利用荧光数据、超光谱数据和/或激光扫描数据来捕获图像。荧光成像捕获已吸收电磁辐射并在其发射弛豫波长时“发光”的物质发射的光。超光谱成像可用于识别不同的材料、生物过程和化学过程。激光扫描成像可捕获对象和全景的表面形状并测量场景内对象之间的距离。在一些具体实施中,可能有利的是结合观察场景使用荧光成像、超光谱成像和/或激光扫描成像中的一者或多者。

然而,本领域已知的荧光技术、超光谱技术和激光扫描技术的应用通常需要高度专业化的设备,该设备对于多个应用可能是不可用的。此外,此类技术提供了有限的环境视图,并且通常必须与多个单独系统和多个单独图像传感器结合使用,该多个单独系统和该多个单独图像传感器被制成对特定电磁辐射频带敏感。因此,期望开发一种成像系统,该成像系统可用于空间受限的环境中以生成荧光成像数据、超光谱成像数据和/或激光扫描成像数据。

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