[发明专利]同时带有白光和高光谱光的成像系统

说明书

本申请公开一种计算机辅助外科手术系统，同时提供可见光和替代模态图像，其识别组织或增加外科医生在使用计算机辅助外科手术系统执行外科手术时正常使用的临床感兴趣的特征的视觉显著性。来自感兴趣的组织的高光谱光用于安全且有效地对该组织成像，即使该组织可在外科手术视野的正常可见图像中被遮挡。分析可见光图像和高光谱图像的组合以提供关于先前不可获得的组织或其它身体功能的细节和信息。

相关申请

本申请要求以下优先权和益处：

美国专利申请No.62/385,700(2016年9月9日提交，公开了Ian E.McDowall等人的“同时带有白光和高光谱光的成像系统”)。

技术领域

本发明大体涉及外科手术进程中使用的成像技术，并且更具体地涉及与视觉成像相结合的高光谱成像。

背景技术

计算机辅助外科手术系统为患者提供了许多益处，诸如减少对身体的创伤、更快的恢复和更短的住院时间。计算机辅助外科手术系统的一个关键部件为提供双通道(即，左和右)视频捕获和可见图像显示的能力，以向外科医生提供立体观看。

此类电子立体成像系统可向外科医生输出高清晰度视频图像，并且可允许诸如变焦的特征以提供“放大”视图，其允许外科医生识别特定组织类型和特征，以及以更高精度工作。

在典型的微创外科手术视野中，某些组织类型难以识别，或者感兴趣的组织会至少部分地被其它组织遮挡。这使外科手术进程变得复杂。在一些应用中，荧光图像和反射的白光图像用于微创外科手术。荧光图像有助于识别感兴趣的组织。

存在各种荧光成像模式。荧光可由使用例如可注射染料、荧光蛋白或荧光标记抗体产生。荧光可由例如激光或其它能量源激发产生。荧光图像能够提供对于外科手术至关重要的重要体内患者信息，诸如病理信息(例如，荧光肿瘤)或解剖信息(例如，荧光标记的肌腱)。

因此，在微创外科手术中已知使用荧光成像进行组织可视化。进一步使用近红外(NIR)光技术与吲哚菁绿(ICG；美国伊利诺伊州森林湖爱克龙药业(ICG；Akorn,LakeForest,IL,USA))作为荧光剂已经用于达芬奇Si外科手术系统的微创外科手术。

例如，Hellen等人，“机械左侧结直肠外科手术中荧光成像对肠道横切位置的影响”，Surg.Endosc.在2014年1月3日，DOI 10.1007/s00464-013-3377-6，基于对吲哚菁绿(ICG)灌注和近红外光技术的评估，系统地评估荧光成像对结肠和直肠横切位置的影响。

例如，也已知在定位输尿管时使用荧光。使用IV注射或基于导管的近红外(NIR)荧光团的逆行注射来使用红外照明对输尿管成像。据报道，即使嵌入周围组织，输尿管也可被观看到，并且可使用不可见光实时评估损伤。Eiichi Tanaka等人，“使用近红外荧光进行实时术中输尿管引导”，J.Urol.178(5)，pgs.2197-2201(2007)描述了使用吲哚菁绿(ICG)和CW800-CA、来自LI-COR(Lincoln,NE)的IRDye^TM 800CW NIR染料的羧酸形式作为NIR荧光团。Aya Matsui,M.D等人，“使用亚甲蓝的输尿管进行实时近红外荧光指导识别”，外科手术148(1)pgs.78-86(2010)使用亚甲蓝作为NIR荧光团。

另一种定位输尿管的途径为使用红外热像仪。室温盐水用作手术视野的冲洗剂，使得整个手术视野暂时冷却。随着手术视野被区别性地复温，结构(诸如血管)被快速地复温并且在红外图像中作为区别于暗背景的白线出现。该相同概念的第二个应用涉及用室温盐水填充上泌尿系统。骨盆和输尿管在较暖背景下呈现黑色，在红外图像中呈现白色。参见Jeffrey A.Cadeddu,M.D.等人，“腹腔镜红外成像”，泌尿学杂志，2001年第15卷第1期第111-116页。

发明内容