[发明专利]增强手术现实环境

说明书

本公开涉及用于在手术操作期间观察感兴趣区域的增强图像的增强现实手术系统、方法和非暂时性计算机可读介质。所述系统包括捕获感兴趣区域的图像的图像捕获装置。控制器接收所述图像并且对所述图像应用至少一个图像处理滤波器。所述图像处理滤波器包括将所述图像分解成空间频带的空间分解滤波器。时间滤波器被应用于所述空间频带以产生时间滤波带。相加器将所述空间频带中的每个带与对应的时间滤波带相加以产生增强带。重构滤波器通过合并所述增强带来产生增强图像。显示器向用户显示所述增强图像。

本申请是申请号为201580041506X(国际申请号为PCT/US2015/041083)、申请日为2015年7月20日、发明名称为“增强手术现实环境”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月25日提交的、申请号是62/028,974的美国临时专利申请的权益和优先权，该申请的全部公开通过引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于改善患者的手术预后的手术技术。更具体地，本公开针对用于在执行手术技术的同时增强和加强临床医生的视场的系统和方法。

背景技术

微创手术涉及代替使用一个较大的开口而使用多个小切口来执行手术操作。小切口减少了患者的不适并改善了恢复时间。小切口也限制了内部器官、组织和其他物质的可见度。

内窥镜被插入到一个或多个切口中，以使临床医生在手术期间更容易看到体内的内部器官、组织和其他物质。这些内窥镜包括联接到显示器的具有光学和/或数字变焦能力的相机，显示器显示如通过相机捕获的体内的器官、组织以及物质的放大视图。现有的内窥镜和显示器，特别是那些在手术机器人系统中使用的内窥镜和显示器具有有限的识别在相机的视场内但在显示器上所显示的光谱内不完全可见的状况或对象的能力。

例如，现有的微创和机器人手术工具(包括但不限于内窥镜和显示器)的以下能力有限(如果有的话)：在切除后识别组织灌注，在组织内定位不同尺寸的动脉，测量血管密封的有效性，从热特征(heat signature)识别患病的或死亡的组织，在切除后验证适当的功能，区分敏感区域(例如，输尿管)和周围物质(例如，周围血液)，以及检测对当前测试不可见的超小泄漏。在一些手术中，或者未实施这些检查，或者实施了更多创伤和/或耗时的测试以检查这些和其他状况和对象。

存在对在手术期间识别在手术相机的视场内但在显示器上所显示的光谱内不完全可见的更大范围的可能状况或对象的需要。

发明内容

在本公开的一方案中，提供了一种用于在手术操作期间观察感兴趣区域的增强图像的增强现实手术系统。所述系统包括图像捕获装置，所述图像捕获装置被配置为捕获所述感兴趣区域的图像。所述系统还包括控制器，所述控制器被配置为接收所述图像并且对所述图像应用至少一个图像处理滤波器以产生增强图像。所述图像处理滤波器包括：空间分解滤波器，其被配置为将所述图像分解成多个空间频带；时间滤波器，其被配置为应用于所述多个空间频带以产生多个时间滤波带；相加器(adder)，其被配置为将所述多个空间频带中的每个带与所述多个时间滤波带中的对应带相加，以产生多个增强带；和重构滤波器，其被配置为通过合并所述多个增强带来产生增强图像。然后向用户显示所述增强图像。

所述图像捕获装置可以捕获具有多个图像帧的视频，并且所述控制器将所述至少一个图像处理滤波器应用于所述多个图像帧中的每个图像帧。

所述时间滤波器从所述多个空间频带中隔离至少一个空间频带，以产生所述多个时间滤波带。在所述多个空间频带中的每个带与所述多个时间滤波带中的对应带相加以产生所述多个增强带之前，所述多个时间滤波带通过放大器放大。

所述图像处理滤波器可以使用被配置为高亮所述图像中的一个或多个边缘的边缘检测算法，其中一个或多个高亮的边缘被添加到所述增强图像。