[发明专利]用于手术显微镜系统的系统、方法和计算机程序

说明书

本发明涉及用于手术显微镜系统(100)的系统(110)、方法和计算机程序，并且涉及对应的手术显微镜系统(100)。该系统(110；420)包括一个或多个处理器(114)和一个或多个存储设备(116)。该系统被配置为确定使用显微镜(120)成像的手术部位(10)的深度特点。该系统被配置为基于至少部分所述手术部位(10)的深度特点来调整所述显微镜(120)的数值孔径。

技术领域

本发明涉及用于手术显微镜系统的系统、方法和计算机程序，并且涉及对应的手术显微镜系统。

背景技术

显微镜，诸如在手术显微镜系统中使用的显微镜，是包括各种光学组件的光学系统。显微镜的一个光学组件是光圈，它是控制有多少光到达显微镜的目镜或(一个或多个)光学成像传感器的可调整开口。如果光圈的开口更大，那么更多的光穿过光圈并到达目镜或(一个或多个)光学成像传感器。这一般而言增加视图或图像的分辨率，但减小所谓的景深，景深是距离间隔，在该距离间隔内，关于正被查看或捕获的样品的视图看起来清晰。如果光圈的开口较小，那么穿过的光较少。这增加深度感知，但存在分辨率的减小。在手术显微术中，光圈的开口一般不根据情况(即，正在进行的手术规程)调整，因此外科医生可能无法获得最优视图。光圈的位置通常处于固定位置，因为手动调整对于外科医生来说是额外的负担。而且，手动调整会导致图像质量降级、光圈开口调整不当或被遗忘。

可能期望用于操作手术显微镜系统的改进概念。

发明内容

所提出的概念基于如下认识，即，给定手术情况下的图像质量常常足够好，但低于如果光圈设置得到改进则光学器件可以提供的最大值。为了改进图像质量，可以根据手头的手术场景在图像分辨率与景深之间进行权衡。特别地，可以考虑到手术部位的深度特点来做出权衡，因为深度特点是选择期望景深的主要因素。因而，光圈设置(即，显微镜的数值孔径)可以被设置为适应手术部位的深度特点，即，获得适合手术场景的景深，从而改进图像质量。

本公开的各种示例涉及一种用于手术显微镜系统的显微镜的系统。该系统包括一个或多个处理器和一个或多个存储设备。该系统被配置为确定使用显微镜成像的手术部位的深度特点。该系统被配置为基于至少部分手术部位的深度特点来调整显微镜的数值孔径。如上所述，这会导致图像质量的改进。

在各种示例中，该系统可以被配置为确定所述至少部分手术部位的景深，并且基于景深调整显微镜的数值孔径。可以是覆盖所述至少部分手术部位的景深的期望景深的景深可以从深度特点中导出。显微镜的数值孔径影响关于手术部位的视图的景深，并且因此可以基于确定的景深进行调整。因此，该系统可以被配置为调整数值孔径，使得由显微镜提供的景深匹配所述至少部分手术部位的景深。

外科医生常常日复一日地使用手术显微镜，每次使用许多小时。因此，他们在显微镜设置方面形成了个人偏好。例如，一些外科医生更喜欢更宽的景深，这样即使向上或向下倾斜的视场的部分在视图中也看起来是清晰的，而一些外科医生更喜欢增加分辨率以将景深精确地限制在手术部位的感兴趣区域上。因而，该系统可以被配置为调整数值孔径，使得由显微镜提供的景深进一步适合使用手术显微镜系统的外科医生对景深的个人偏好。

如上面所提到的，在手术部位内，区域可以是外科医生可能特别感兴趣的，即，因为外科医生当前在该区域中进行操作。该系统可以被配置为确定手术部位内的感兴趣区域。该系统可以被配置为基于手术部位内感兴趣区域的深度特点来调整显微镜的数值孔径。因而，当调整显微镜的数值孔径时，可以忽视手术部位的(也出现在显微镜的视场中的)其他部分。

存在用于确定所述感兴趣区域的多种方式。例如，该系统可以被配置为从显微镜的光学成像传感器获得成像传感器数据。该系统可以被配置为基于成像传感器数据来确定感兴趣区域。特别地，该系统可以被配置为对成像传感器数据执行图像处理以确定被操作的手术部位的部分，并且基于被操作的手术部位的部分来确定感兴趣区域。可替代地或附加地，可以执行物体检测以识别视觉标记(诸如突出显示手术部位的部分的圆圈)、荧光发射或外科医生可能感兴趣的组织。这些视觉线索可以被用于定义感兴趣区域而不要求外科医生的额外参与。