用于在手术中使用可检测放射的系统和方法与流程

背景技术：

1、本公开整体涉及手术可视化系统，并且更具体地，涉及在手术中利用可检测放射的装置和方法。

2、通常，在内窥镜手术期间，术野杂乱地堆满了不同的解剖结构和手术器具以及可能模糊外科医生对相关解剖结构和手术器具的视野的流体。通常很难看到手术器具相对于不同解剖结构的位置，并且很难在术野中正确定位手术器械。本公开提供了各种系统和方法以改善在手术场合中实施的手术的可视化。

技术实现思路

1、在各种实施方式中，本公开提供了包括荧光剂的手术器具。荧光剂可以并入手术工具或器具中，以帮助将器具或该器具的部分与其在术野中的周围环境进行区分。一般来说，荧光剂可以响应于接收激发波长范围内的放射的激发发射而被激发。响应于激发发射，荧光剂发出已知波段中的放射的荧光发射，其在由手术相机捕获的图像数据中可检测。响应于检测到荧光发射，相机可以以多种方式响应，以改善与荧光剂相关联的手术器具的可视化、检测和/或识别。在一些情况下，激发发射和/或荧光发射可以对应于能够穿透生物组织的光的波长。在此类情况下，荧光发射可以由相机系统检测，以识别手术器具穿过生物组织的位置或存在。一旦被识别，相机系统的显示控制器就可以在图像数据中叠加或提供手术器具的荧光部分的位置的视觉指示，以用于改善手术期间的可视化。在以下详细描述中描述这些和其他特征。

2、在连同参考附图而阅读本公开的以下描述之后，本公开的这些和其他特征、目的和优点将变得显而易见。

技术特征：

1.一种手术用相机系统，其被配置成捕获指示包括荧光剂的手术器具的图像数据，所述手术用相机系统包括：

2.根据权利要求1所述的手术用相机系统，其中所述第一波长范围包括在可见光范围内的400nm至650nm的波长。

3.根据权利要求2所述的手术用相机系统，其中所述第二波长范围包括范围为在近红外范围内的650nm至900nm的波长。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的手术用相机系统，其中所述荧光发射以与所述激发波长不同的输出波长从所述荧光剂进行传输。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的手术用相机系统，其进一步包括：

6.根据权利要求5所述的手术用相机系统，其中所述激发光源、所述可见光源和所述相机并入内窥镜中。

7.根据权利要求6所述的手术用相机系统，其中所述内窥镜具有小于约2mm的直径。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的手术用相机系统，其中所述相机的所述至少一个传感器包括多个传感器，所述多个传感器包括被配置成捕获在所述第一波长范围内的第一数据的第一传感器和被配置成捕获在所述第二波长范围内的第二数据的第二传感器。

9.根据权利要求8所述的手术用相机系统，其中所述控制器被进一步配置成：

10.根据权利要求1至9中任一项所述的手术用相机系统，其中所述控制器被进一步配置成：

11.根据权利要求10所述的手术用相机系统，其中所述控制器被进一步配置成：

12.根据权利要求11所述的手术用相机系统，其中所述图像数据的增强包括：将所述独特的颜色或图案叠加在所述荧光部分上方，所述荧光部分将所述经增强的图像数据中的所述多个强度水平中的每一者展示为所述独特的颜色或图案。

13.一种用于显示手术器具的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法，其中从所述荧光部分发射的所述荧光发射以与所述激发波长不同的波长输出。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其进一步包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述图像数据的增强包括：将所述独特的颜色或图案叠加在所述荧光部分上方，所述荧光部分展示所述经增强的图像数据中的所述多个强度水平中的每一者。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其进一步包括

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述激发发射穿过所述生物组织进行传输。

22.一种手术用相机系统，其被配置成捕获指示包括荧光剂的手术器具的图像数据，所述手术用相机系统包括：

23.根据权利要求22所述的手术用相机系统，其中所述图像数据的增强包括：将所述独特的颜色或图案叠加在所述荧光部分上方，所述荧光部分展示所述经增强的图像数据中的所述多个强度水平中的每一者。

24.一种手术器具，其包括：

25.根据权利要求24所述的手术器具，其中所述荧光部分的所述至少一个标记指示由以下项组成的组中的至少一者：所述手术器具的身份、所述手术器具的取向和所述手术器具的尺寸。

26.根据权利要求24至25中任一项所述的手术器具，其中所述至少一个标记包括多个刻度段，所述多个刻度段展示与所述手术器具的位置或取向相关联的刻度。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的手术器具，其中所述至少一个标记包括在所述近端部分与所述远端部分之间延伸的多个横向刻度标记。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的手术器具，其中所述至少一个标记包括沿着所述近端部分与所述远端部分之间的纵向轴线的至少一个纵向标记。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的手术器具，其中所述至少一个标记包括由所述荧光部分形成于所述外表面上的一个或多个指标符号，其中所述指标符号包括图案、形状和字母数字字符中的至少一者。

30.根据权利要求29所述的手术器具，其中所述指标符号标识所述至少一个标记的测量单位或刻度。

31.根据权利要求24至30中任一项所述的手术器具，其中所述至少一个标记设置在形成于所述外表面中的凹槽或凹陷内。

32.根据权利要求31所述的手术器具，其中所述荧光部分的取向孔响应于所述手术器具的取向而暴露于所述凹槽或凹陷中。

33.根据权利要求32所述的手术器具，其中基于所述手术器具相对于从其输出所述激发发射的光源的取向，所述取向孔由所述激发发射照明。

34.根据权利要求33所述的手术器具，其中所述取向基于穿过所述孔投射的所述荧光发射的程度是可识别的。

35.根据权利要求34所述的手术器具，其中所述光源并入内窥镜中。

36.根据权利要求24至35中任一项所述的手术器具，其中所述荧光剂为吲哚菁绿染料，所述吲哚菁绿染料包括约600nm与约900nm之间的激发波长和约830nm的发射波长。

37.根据权利要求24至36中任一项所述的手术器具，其中所述手术器具选自由以下项组成的组：缝合线、钢针、螺钉、板、手术工具和植入物。

38.根据权利要求24至37中任一项所述的手术器具，其中所述手术器具选自由以下项组成的组：咬切钳、抓钳、回收器、尖勾、打孔器、拉钩、探针、挺子、牵开器或剪刀。

39.一种手术用检测系统，其被配置成识别操作区域中的至少一个手术器具，所述系统包括：

40.根据权利要求39所述的手术用检测系统，其中所述荧光发射包括在大约650nm至900nm的近红外范围内的光的波长。

41.根据权利要求40所述的手术用检测系统，其中所述控制器被进一步配置成：

42.根据权利要求41所述的手术用检测系统，其中所述控制器被进一步配置成：

43.根据权利要求41至42中任一项所述的手术用检测系统，其中所述控制器被进一步配置成：

44.根据权利要求43所述的手术用检测系统，其中所述指示被输出为显示装置上的通知，所述通知展示在所述图像数据中的所述手术器具的所述位置。

45.根据权利要求41至44中任一项所述的手术用检测系统，其中所述控制器被进一步配置成：

46.根据权利要求45所述的手术用检测系统，其中所述控制器被进一步配置成响应于与所述计算机视觉模板相关联的识别而向显示装置输出标识所述至少一个手术器具的类型或类别的通知。

47.根据权利要求39至46中任一项所述的手术用检测系统，其中所述手术器具选自由以下项组成的组：海绵、缝合线、钢针、螺钉、板、手术工具和植入物。

48.根据权利要求39至47中任一项所述的手术器具，其中所述手术器具选自由以下项组成的组：咬切钳、抓钳、回收器、尖勾、打孔器、拉钩、探针、挺子、牵开器、针或剪刀。

49.根据权利要求39至48中任一项所述的手术用检测系统，其中所述至少一个手术器具包括多个手术器具并且至少一个荧光发射包括从所述多个手术器具输出的多个荧光发射，并且其中所述控制器被进一步配置成：

50.根据权利要求49所述的手术用检测系统，其中所述多个手术器具包括多根缝合线，并且所述控制器被配置成响应于所述手术器具的荧光部分的特征图案而在所述多根缝合线之间或在所述多根缝合线中进行区分。

51.一种手术用相机系统，其被配置成捕获指示包括荧光剂的手术器具的图像数据，所述手术用相机系统包括：

52.根据权利要求51所述的手术用摄像系统，其中所述激发光源包括形成针状突出部的细长轴，所述针状突出部被配置成将所述激发发射输出至所述腔体中。

53.根据权利要求52所述的手术用摄像系统，其中所述激发光源被配置成从形成所述细长轴的针的远侧穿透端来输出所述激发发射。

54.根据权利要求51至53所述的手术用摄像系统，其中所述激发光源起源于与所述视场的第二原点分离的第一原点。

55.根据权利要求51至54中任一项所述的手术用相机系统，其中所述激发光源与所述内窥相机分离，并且所述激发光源和所述内窥相机中的每一者独立地进入所述腔体。

56.根据权利要求51至55中任一项所述的手术用相机系统，其中所述控制器被进一步配置成：

57.根据权利要求56所述的手术用相机系统，其中所述控制器被进一步配置成：

58.根据权利要求57所述的手术用相机系统，其中所述指示被输出为所述经增强的图像数据，所述经增强的图像数据包括在所述图像数据上方的叠加，所述叠加展示嵌入所述生物组织中的所述手术器具的所述图像数据中的位置。

59.根据权利要求58所述的手术用相机系统，其中所述控制器被进一步配置成：

60.根据权利要求51至60中任一项所述的手术用相机系统，其中所述激发发射以约600nm与约900nm之间的激发波长发出，并且所述荧光发射以约830nm的发射波长输出。

技术总结
本发明提供了一种手术用相机系统，其包括具有至少一个传感器的相机，所述至少一个传感器被配置成捕获包括第一波长范围和第二波长范围的图像数据。激发光源以激发波长发出激发发射。控制器与所述相机的所述至少一个传感器通信。所述控制器被配置成处理来自所述至少一个传感器的所述图像数据，并且响应于由荧光剂在所述第二波长范围内生成的荧光发射来检测所述图像数据的至少一个荧光部分。所述控制器被进一步配置成生成经增强的图像数据，所述经增强的图像数据展示在所述图像数据中的所述手术器具的所述至少一个荧光部分。

技术研发人员：布鲁斯·劳伦斯·肯尼迪,克雷格·斯佩尔,埃里克·巴特勒,瑞安·凯勒,彼得·德赖弗斯,约翰·索杰伊卡,杰克·乔利,汤姆·杜尼,莱因霍尔德·施米丁
受保护的技术使用者：爱锐思公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16