特許 7329620 視野絞り蛍光インジケータシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-09

(45)【発行日】2023-08-18

(54)【発明の名称】視野絞り蛍光インジケータシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20230810BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 640

A61B1/00 511

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021563130

(86)(22)【出願日】2020-04-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-06

(86)【国際出願番号】 US2020029568

(87)【国際公開番号】W WO2020219709

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-12-03

(31)【優先権主張番号】16/391,966

(32)【優先日】2019-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514290052

【氏名又は名称】アースレックス インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＲＴＨＲＥＸ， ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】１３７０ Ｃｒｅｅｋｓｉｄｅ Ｂｌｖｄ， Ｎａｐｌｅｓ， ＦＬ ３４１０８， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100105131

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 満

(74)【代理人】

【識別番号】100105795

【弁理士】

【氏名又は名称】名塚 聡

(72)【発明者】

【氏名】スタイナー，ミカエル

【審査官】牧尾 尚能

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００６９７６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特許第４５３８１４１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第３９６２１２２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００６－３４１０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５６２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６６１３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００－ １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４－２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者内の蛍光剤を撮像するための内視鏡撮像システムであって、前記システムが内視鏡を備え、前記内視鏡が、
第一の光源および第二の光源からの光を前記患者に伝達する第一の光チャネルであって、前記第一の光源が励起波長を有し、前記第二の光源が前記第一の光源の波長とは異なる波長を有する、第一の光チャネル、
蛍光インジケータを有する視野絞り、および、
前記第一の光源と前記視野絞り上の前記蛍光インジケータの間で光を伝達させる第二の光チャネルをさらに備え、
前記第一の光源から前記第二の光チャネルを通って伝達された光が、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータを照射するとき、前記蛍光インジケータが検出可能である、内視鏡撮像システム。

【請求項2】

前記視野絞り上の前記蛍光インジケータがドットを含む、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項3】

前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、前記患者内で撮像された前記蛍光剤と同じ蛍光剤である、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項4】

前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、前記患者内で撮像される前記蛍光剤とは異なる蛍光化合物であるが、前記患者内で撮像される前記蛍光剤と重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有する、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項5】

前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、インドシアニングリーンであり、前記第一の光源が、近赤外の励起波長を有する、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項6】

前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、インドシアニングリーンと重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有する蛍光化合物である、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項7】

前記内視鏡に連結可能なカメラヘッドであって、前記視野絞りからの画像データを生成するように構成されている、カメラヘッド、および、
前記カメラヘッドに連結可能であり、
前記カメラヘッドから画像データを受信し、
前記蛍光インジケータの存在を検出し、
前記蛍光インジケータが検出されない場合、エラーメッセージをユーザに送信するように構成される、カメラ制御ユニットをさらに備える、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項8】

前記カメラ制御ユニットが、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されるように、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡に従って、前記カメラヘッドの動作設定を自動的に調整する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項9】

前記カメラ制御ユニットが、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されるように、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡に従って、前記カメラ制御ユニットの動作設定を自動的に調整する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項10】

前記カメラ制御ユニットが、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されるように、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡に従って、第一の光源または第二の光源、蛍光強度、およびカメラ光学における分散の一つまたは複数を自動的に調整する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項11】

前記第一の光源からの光が、患者に投与された蛍光剤を撮像し、前記患者内の前記蛍光剤に関連する情報を前記カメラ制御ユニットに提供するように構成され、前記第二の光源からの光が、前記患者の表面を撮像するように構成される、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項12】

前記第一の光源からの光が、近赤外の励起波長を有し、患者に投与されたインドシアニングリーンベースの蛍光剤を撮像し、前記患者内の前記インドシアニングリーンベースの蛍光剤に関連する情報を前記カメラ制御ユニットに提供するように構成され、前記第二の光源からの光が、前記患者の表面を撮像するように構成される、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項13】

前記第二の光源が、可視範囲内の波長で光を放射する、請求項１２に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項14】

前記カメラ制御ユニットに連結されたメモリをさらに備え、前記カメラ制御ユニットが前記メモリから内視鏡使用情報を取得する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項15】

前記カメラ制御ユニットに連結されたディスプレイ装置をさらに備え、前記ディスプレイ装置が、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されると、前記内視鏡についての情報を表示する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。

【請求項16】

視野絞りを有する内視鏡からの内視鏡情報を、内視鏡撮像システムのユーザに伝達する方法であって、
前記システムが内視鏡を備え、前記内視鏡が、
第一の光源および第二の光源からの光を患者に伝達する第一の光チャネルであって、前記第一の光源が励起波長を有し、前記第二の光源が前記第一の光源の波長とは異なる波長を有する、第一の光チャネル、
蛍光インジケータを有する視野絞り、および、
前記第一の光源と、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータの間で光を伝達させる第二の光チャネルをさらに備え、
前記方法が、
前記蛍光インジケータがその上に位置付けられた視野絞りを有する内視鏡を提供する工程、
カメラヘッドを前記内視鏡に連結する工程、
前記第二の光チャネルを伝達させた前記第一の光源からの光を前記蛍光インジケータに照射することで前記視野絞り上に位置する前記蛍光インジケータを含む画像データを生成する工程、
前記画像データをカメラ制御ユニットに送信する工程、および、
前記画像データを分析して前記蛍光インジケータを検出し、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡を識別する工程を含む、方法。

【請求項17】

前記内視鏡が、第一の光源、第二の光源、および前記カメラヘッドのうちの一つまたは複数との使用に適するかどうかを検証する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記内視鏡が、前記第一の光源、前記第二の光源、および前記カメラヘッドのうちの一つまたは複数との使用に適するかどうかについてユーザに送信する工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記識別された内視鏡に基づいて、前記内視鏡またはシステムのうちの一つまたは複数のパラメータを修正する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記視野絞り上に位置付けられた前記蛍光インジケータの検出に基づく、前記内視鏡撮像システムにおける蛍光強度の自動較正工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

内視鏡／関節鏡撮像システムは、外科医に、その領域を完全に切開することなく、手術対象となる身体領域の視界を提供し、それによって、低侵襲性外科的処置を可能にする。蛍光ベースの撮像システムでは、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）などの蛍光可視化剤が、撮像手順の間に患者に投与され、近赤外線（ＮＩＲ）撮像を使用して蛍光ベースの画像を取得する。蛍光ベースの撮像システムは、診断オプションのスペクトルを拡大し、器官および組織の灌流評価を可能にするために、特殊光源および特別に適合されたカメラシステムを有する。蛍光ベースの撮像手順の間、異なる蛍光剤が異なる放射／励起プロファイルを有するため、撮像システムは、使用される蛍光剤に応じて、専用の機器を必要とする。蛍光ベースの画像を表示および／または最適化するために、スコープ、カメラ、放射源、励起源、ライトガイド、ファームウェア、およびソフトウェアのすべては、一体となって機能しなければならない。

【0002】

システムセットアップが不正確である場合、例えば、誤ったスコープまたは誤ったライトガイドが取り付けられる場合、手順が遅延し、患者の転帰が不良となり得る。ソフトウェアが適切に機能していない場合、または励起源（例えば、レーザー励起源）が機能していない場合、手順に遅延も生じ得る。手順中のエラーをトラブルシューティングすると、ユーザエラーおよび／またはシステム障害の両方が障害の根本原因となり、エラーのソートに時間がかかる場合があるため、望ましくない遅延が生じる。現在の蛍光ベースの撮像システムは、医師が選択した蛍光ベースの撮像のためのソフトウェアおよび／またはシステムセットアップが不正確であるため、エラーおよび処置遅延が生じることが多い。

【0003】

したがって、ユーザ／医師が内視鏡を識別し、外科手術撮像システムのシステムパラメータを決定することを可能にする、改善されたシステムに対するニーズが存在する。

【発明の概要】

【0004】

したがって、内視鏡および内視鏡撮像システム、および外科手術蛍光撮像システムで使用される方法、特に内視鏡および関節鏡下外科手術で使用するための方法が提供される。より具体的には、ＩＣＧベースの可視化、または特殊な機器および／または波長放射較正を必要とする特殊な放射／励起プロファイルを有する他の薬剤などの蛍光ベースの可視化のための特殊な機器を必要とする外科手術装置のための符号化システムが提供される。

【0005】

一つの実装によると、患者内の蛍光剤を撮像するための内視鏡撮像システムは、内視鏡を含む。内視鏡は、第一の光源および第二の光源からの光を伝達する第一の光チャネルを備え、第一の光源は励起波長を有し、第二の光源は第一の波長とは異なる波長を有する。内視鏡はまた、蛍光インジケータを備えた視野絞りを有する。内視鏡はまた、第一の光源と光通信し、視野絞り上の蛍光インジケータと光通信する第二の光チャネルを有する。視野絞りおよび蛍光インジケータは、第二の光チャネルおよび第一の光源と光通信して、視野絞り上の蛍光インジケータを「バックライト」する。第一の光源からの光が、視野絞り上の蛍光インジケータを照射するとき、視野絞り上の蛍光インジケータは、内視鏡のユーザに識別可能（例えば、検出可能）である。

【0006】

視野絞り上の蛍光インジケータは、ドットを含み得る。視野絞り上の蛍光インジケータは、患者内で撮像された蛍光剤と同じ蛍光剤であり得る。視野絞りの蛍光インジケータは、患者内で撮像される蛍光剤とは異なる蛍光化合物であり得るが、患者内で撮像される蛍光剤と重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有し得る。蛍光インジケータは、インドシアニングリーンであり得、第一の光源は、近赤外の励起波長を有し得る。蛍光インジケータは、インドシアニングリーンと重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有する蛍光化合物であり得る。

【0007】

一つの実装では、患者内の蛍光剤を撮像するための内視鏡撮像システムは、第一の光源および第二の光源からの光を伝達するための第一の光チャネルを有する内視鏡を含む。第一の光源は励起波長を有し、第二の光源は第一の光源とは異なる波長を有する。蛍光インジケータを有する視野絞りは、第一の光源と光通信する第二の光チャネルと光通信して配置される。内視鏡に連結可能なカメラヘッドは、視野絞りからの画像データを含む画像データを生成するように構成される。カメラヘッドに連結可能なカメラ制御ユニットは、（ｉ）カメラヘッドから画像データを受信し、（ｉｉ）蛍光インジケータの存在を検出し、蛍光インジケータが検出されない場合にエラーメッセージをユーザに送信するように構成される。

【0008】

カメラ制御ユニットは、視野絞り上の蛍光インジケータによって識別されるように、カメラヘッドに連結された内視鏡に従って、カメラヘッドの動作設定を自動的に調整し得る。カメラ制御ユニットは、視野絞り上の蛍光インジケータによって識別されるように、カメラヘッドに連結された内視鏡に従って、カメラ制御ユニットの動作設定を自動的に調整し得る。カメラ制御ユニットは、視野絞り上の蛍光インジケータによって識別されるように、カメラヘッドに連結された内視鏡に従って、第一の光源または第二の光源、蛍光強度、およびカメラ光学における分散の一つまたは複数を自動的に調整し得る。

【0009】

第一の波長の光は、患者に投与された蛍光剤を撮像し、患者内の蛍光剤に関連する情報をカメラ制御ユニットに提供するように構成され得、第二の波長の光は、患者の表面を撮像するように構成され得る。第一の光源からの光は、近赤外の励起波長を有し、患者に投与されたインドシアニングリーンベースの蛍光剤を撮像し、患者内のインドシアニングリーンベースの蛍光剤に関連する情報をカメラ制御ユニットに提供するように構成され得、第二の波長の光は、患者の表面を撮像するように構成され得る。第二の光源は、可視範囲内の波長で光を放射し得る。

【0010】

いくつかの実装では、システムはまた、カメラ制御ユニットに連結されたメモリを有し、カメラ制御ユニットは、メモリから内視鏡使用情報を取得する。他の実装では、システムはまた、カメラ制御ユニットに連結されたディスプレイ装置を有し、ディスプレイ装置は、視野絞り上の蛍光インジケータによって識別される内視鏡についての情報を表示する。

【0011】

一つの実装によると、視野絞りを有する内視鏡からの内視鏡情報を内視鏡撮像システムのユーザに伝達する方法が提供される。方法は、第一の工程を含み、視野絞り上に位置付けられた蛍光インジケータを備えた視野絞りを有する内視鏡を提供する。カメラヘッドは、内視鏡に連結される。カメラヘッドは、視野絞り上に位置する蛍光インジケータを含む画像データを生成する。画像データは次にカメラヘッドからカメラ制御ユニットに送信される。画像データを分析して蛍光インジケータを検出し、カメラヘッドに連結された内視鏡を識別する。システムは、内視鏡が、第一の光源、第二の光源、およびカメラヘッドのうちの一つまたは複数との使用に適するかどうかを検証し得る。システムはまた、内視鏡が、第一の光源、第二の光源、およびカメラヘッドのうちの一つまたは複数との使用に適するかどうかをユーザに送信し得る。システムはまた、識別された内視鏡に基づいて、内視鏡またはシステムの一つまたは複数のパラメータを修正し得る。これらのシステムはまた、視野絞り上に位置付けられた蛍光インジケータを検出することに基づいて、内視鏡撮像システムの蛍光強度を較正し得る。

【0012】

これらおよびその他の特徴を以下に記載する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

特徴、態様および利点は、以下の説明、添付の請求項および添付図面に関してよりよく理解されるであろう。

【0014】

【図1】図１は、一つの実装による、視野絞りに埋め込まれた蛍光インジケータを有する内視鏡の図である。

【0015】

【図2】図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄは、図１に示す内視鏡と使用可能な蛍光インジケータを有する視野絞りの様々な実装を示す。

【0016】

【図3】図３は、図１の内視鏡と使用可能な内視鏡撮像システムの概略図である。

【0017】

【図4】図４は、図３のシステムと使用可能なカメラ制御ユニットおよびカメラヘッドの概略図である。

【0018】

【図5】図５は、別の実装による蛍光インジケータで内視鏡情報がいかに取得されるかの例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

好ましい実装の以下の説明では、添付図面への参照を行い、これらの図面は、例示として、参照本発明が実施され得る特定の実装を示している。可能な限り、図面全体を通して同じ参照番号を使用して、同じまたは類似の部品を指す。当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実装を利用して、構造的および機能的変更を行い得る。また、当然のことながら、様々な実装の特徴は、他の実装の特徴と組み合わされ得る。

【0020】

実装によると、蛍光インジケータが内視鏡の視野絞りに埋め込まれている、内視鏡、内視鏡撮像システム、および方法が提供される。蛍光インジケータは、二次チャネルからの光源によってバックライトで照らされる。したがって、内視鏡に埋め込まれた波長放射は、内視鏡を識別し、代替的にシステムの蛍光強度較正を可能にする。スコープに埋め込まれたシステムの蛍光波長放射により、可視化システムは、システムを自動的に較正することができ、ライブシーン蛍光強度をユーザ入力なしに測定できる基準点を有する。この較正は可視化システムの入力で行われるため、最適な性能を得るために、ライトガイド、レーザー源、カメラ光学系の分散をすべて較正し得る。内視鏡および蛍光撮像システムは、ユーザに対して正しいシステム構成を示し、誤ったシステム構成のリスクを最小化し、患者の転帰を改善することのできる特徴を有する。さらに、システムの蛍光強度測定の自動較正は、撮像品質およびシステム性能を改善する。

【0021】

ここで図１および図２Ａ～２Ｄを参照すると、一つの実装に従って、蛍光インジケータ１０２が視野絞り１００に位置付けられた視野絞り１００を有する内視鏡１０の図が示される。視野絞り上の蛍光インジケータ１０２は、適切な波長の光源による照射（例えば、励起）時に検出可能であり、その後、蛍光インジケータの画像捕捉および処理が行われ、これが次に内視鏡１０２を識別するために使用される。あるいは、システムセットアップが不正確である場合、例えば、不正確なスコープ、ライトガイド、またはレーザー源など、システムは、ユーザに通知できる。

【0022】

図１に示すように、内視鏡１０は、第一の光源１２および第二の光源１３を有する第一の光チャネルを備え、第一の光源１２は近赤外の波長を有し、第二の光源は第一の光源の波長とは異なる波長を有する。視野絞り１００は、内視鏡１０の端部上に位置する。第一の光源１２は、二つのチャネル、第一の光チャネル１２ａの第一の光源、および第二の光チャネル１２ｂの第一の光源に分岐する。第一の光源からの光は、第二の光チャネル１２ｂを通して視野絞り１００上の蛍光インジケータ１０２に伝達される。

【0023】

好ましくは、第一の光源１２は、近赤外線ＮＩＲの第一の波長にあり、内臓およびその中の血液灌流など、第一の光チャネルの光源１２ａから患者に投与された蛍光剤を撮像するように構成される。光源１２はまた、第二の光チャネルを通して蛍光インジケータ１０２を励起するように構成される。

【0024】

第二の波長における第二の光源１３は、可視範囲内の光源であり得、患者の表面を撮像するように構成される。好ましくは、第一の光源１２および第二の光源１３は、第一の光チャネルを通して同時に患者を撮像するように構成される。

【0025】

再び図２Ａ～２Ｄを参照すると、視野絞り１００の異なる実装が示される。内視鏡１０上の視野絞り１００は、不要な迷光を制御する。視野絞り１００は、視野内に丸い開口を形成する。視野絞り１００は、蛍光インジケータ１０２が内視鏡１０の内側上の第二のチャネルの光路の特定の位置に配置された、小さな黒色金属マスクであり得る。

【0026】

視野絞り上の蛍光インジケータ１０２は、例えば、ドット（円または楕円）、正方形、星、ひし形、またはスロットなどの様々な形状であり得、当該形状は、内視鏡１０のさらなる識別のために使用され得る。蛍光インジケータ１０２は、ユーザがシステムの蛍光モードに入ると、例えば、光ファイバーチャネルからの励起光１２ａによってバックライトで照らされ、画像処理は、蛍光インジケータの放射について視野絞りをチェックする。例えば、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）の場合、緑色のドットは正しい構成を示す。システムが蛍光インジケータの存在を色および／または形状によって識別する場合、内視鏡の構成は不正確であり、システムは、トラブルシューティングのためにユーザにさらなる情報を提供し得る。

【0027】

蛍光剤インドシアニングリーン（ＩＣＧ）が本明細書では言及されているが、当業者によって理解されるように、例えば他のローダミンおよびシアニン系蛍光剤、または蛍光ナノ粒子などの、他の蛍光剤も想定される。好ましい蛍光剤は、医学的使用のために承認され、内視鏡的に血液灌流を観察するために患者に投与可能である。さらに、近赤外は本明細書では励起光として言及されるが、当業者によって理解されるであろうように、紫外線などの励起光の他の波長が、選択された蛍光剤の励起波長に応じて想定される。

【0028】

加えて、蛍光インジケータ１０２は、患者処置で使用されるのと同じ蛍光剤に限定されない。他の「バックライト」蛍光材料を、視野絞りでの所望の波長の放射に使用し得る。いくつかの実装では、視野絞り１００上の蛍光インジケータ１０２は、患者内で撮像された蛍光剤と同じ蛍光化合物である。一つの実装では、ＩＣＧは、患者を撮像するために患者に投与され、視野絞り１００上の蛍光インジケータ１０２もまたＩＣＧである。他の実装では、視野絞り１００の蛍光インジケータ１０２は、患者内で撮像される蛍光剤とは異なる蛍光化合物であるが、視野絞り１０２上の蛍光化合物は、患者内で撮像される蛍光剤と重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有する。一つの実装では、ＩＧＣは撮像のために患者に投与されるが、視野絞り１００上に位置する蛍光インジケータ１０２は、識別および較正のためのＩＣＧのそれと類似した（重複する）放射／励起プロファイルを有する第二の蛍光化合物であり、例えば、７８８ｎｍで励起最大値、および８１３ｎｍで放射最大値（±８ｎｍ）を有する第二の蛍光化合物である。いくつかの実装では、蛍光インジケータ１０２は、光安定かつ熱安定であり、経時的に分解または限定的な分解に晒されない第二の蛍光化合物である。蛍光インジケータ１０２は、視野絞り１００に埋め込まれ、熱、時間、および／または光分解からの分解から蛍光インジケータ１０２を安定化させるための追加的な化合物を含み得る。加えて、蛍光インジケータ１０２は、光源１２ａとの光通信およびシステム２００による撮像を可能にするが、蛍光インジケータ１０２の蛍光放射、およびそれに続く視野絞り１００および蛍光インジケータ１０２の撮像および検出に干渉しない材料の視野絞り１００内に封入され得る。

【0029】

ここで図３および図４を参照すると、患者内の蛍光剤を撮像するための内視鏡撮像システム２００が示される。内視鏡１０は、本明細書に記載される蛍光インジケータ１０２を有する視野絞り１００、ならびに第一および第二の光源（１２、１３）を含む。図３に示すように、内視鏡撮像システム２００は、カメラヘッド１４に接続可能な少なくとも一つの内視鏡１０を有する。カメラヘッド１４は、カメラ制御ユニット１６（「ＣＣＵ」）に接続可能である。カメラヘッド１４およびカメラ制御ユニット１６は、有線または無線で接続され得る。カメラ制御ユニット１６はまた、マウス、キーボード、タッチパッド、またはタッチスクリーンモニターなどの少なくとも一つの入力装置１８に接続可能である。加えて、カメラ制御ユニット１６は、ディスプレイ２０に接続可能である。カメラヘッド１４は、視野絞りからの画像データを含む画像データを生成する。カメラ制御ユニット１６は、カメラヘッド１４から画像データを受信し、蛍光インジケータ１０２から内視鏡１０を識別するか、または蛍光インジケータ１０２がシステム２００と互換性がないと識別されないまたは識別される場合、エラーメッセージをユーザに送信するように構成される。

【0030】

カメラ制御ユニット１６は、視野絞り１０の少なくとも一部分の画像を含む画像データをカメラヘッド１４から受信する。蛍光インジケータ１０２は、カメラヘッド１４から受信した視野絞り画像データをスキャンして、視野絞り画像のピクセルのコントラストを使用して、視野絞り１０上の蛍光インジケータ１０２を識別する、画像処理アルゴリズムによって識別され得る。いくつかの実装では、視野絞り画像上の蛍光インジケータ１０２の識別に加えて、蛍光インジケータ１０２のおよその既知の位置および／または形状を使用して、視野絞り１００を識別し得、これは次に、処理アルゴリズムによって内視鏡１０に関する情報と相関される。

【0031】

いくつかの実装では、視野絞り１００のピクセルが画像データから抽出される。ピクセルは次いで、蛍光インジケータ１０２の存在について分析される。随意に、蛍光インジケータ１０２の予想される位置は、視野絞り１００の縁部の可視化マーカーなど、絞りマスクの他の特徴から決定することができる。

【0032】

他の実装によれば、内視鏡１０が視野絞り１００上の蛍光インジケータ１０２から識別されると、システム２００は、カメラヘッド１４および／またはカメラ制御ユニット１６の動作設定を自動的に調整して、カメラヘッド１４に連結された内視鏡１０に従ってシステム２００の設定を較正または最適化する。一つの実装では、ユーザによるシステム従事時に、システム２００は蛍光インジケータ１０２上の情報を受信し、例えば、システムはＩＣＧ放射信号を検出し、システム２００はカメラ１４のライブシーンＩＣＧ強度を自動的に較正する。システム２００はまた、システムの最適性能のために、ライトガイド、光源、および／またはカメラ光学部品の分散を補正するように自動的に較正し得る。

【0033】

図３に示すように、カメラヘッド１４は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ、シングルチップ、３チップ、標準解像度、高解像度、超高精細（ＵＨＤ）、ＣＣＤおよびＣＭＯＳデバイスを含み得る撮像装置２２を有する。カメラヘッドはまた、照明システム２４を有し得る。カメラヘッド１２はまた、カメラデータ、カメラ制御ユニット処理データまたは他の情報を記憶するためのメモリを有し得る。カメラヘッド１２はまた、画像捕捉の態様を制御するボタンなどのユーザ入力手段を有し得る。

【0034】

図４に示すように、カメラ制御ユニット１６は、ユーザ入力装置１８、信号処理回路２８、信号フォーマット回路３０、デジタルからアナログへの変換器３４およびメモリ３６と接続するためのマイクロプロセッサ２６を含む。カメラ制御ユニット１６は、様々な能力を提供するプログラムアプリケーションを実行する。例えば、カメラ制御ユニット１６は、ディスプレイ２０を通して表示されるカメラヘッド１４によって生成される画像のライブフィードを提供し得る。加えて、カメラ制御ユニット１６は、カメラヘッド１４によって生成された画像を、内部記憶装置３８またはカメラ制御ユニットの外部の記憶装置４０などの記憶装置に保存することを可能にする画像捕捉機能を提供し得る。捕捉された画像は、注釈付けおよび／または編集されて、ディスプレイ２０を通して表示され得る。

【0035】

他の実装によれば、カメラ制御ユニット１６はまた、イーサネットなどの有線インターフェース、またはカメラ制御ユニットがネットワークにアクセスできるようにする無線ネットワーク接続であり得る、少なくとも一つのネットワークインターフェース４２を有する。随意に、ネットワークインターフェース４２は、カメラ制御ユニット１６が、情報を保存および処理するためにインターネットおよびサーバーにアクセスすることを可能にする。

【0036】

他の実装によれば、外部記憶装置４０は、システム２００に組み込まれ得る。例えば、フラッシュメモリ記憶装置またはハードディスク記憶装置は、システム２００に組み込まれ得、ＵＳＢ接続４４またはＦｉｒｅｗｉｒｅ接続を介してカメラ制御ユニット１４に接続され得る（図示せず）。他の実装では、カメラ制御ユニット、または特定の患者、外科医、または内視鏡に関連するデータのためのプログラムアプリケーションは、外部記憶装置４０上に記憶され、将来のセッションのためにカメラ制御ユニットを迅速に構成するために使用され得る。好ましくは、カメラ制御ユニット１６は、画像およびビデオを異なるフォーマットで、異なる場所（例えば、内部メモリ、外部メモリ、またはインターネットを介した遠隔位置）に保存することができる。加えて、外部記憶装置４０は、サーバーであり得、ネットワークインターフェース４２のカメラ制御ユニットに接続され得る。

【0037】

ここで図５を参照すると、視野絞りを有する内視鏡からの内視鏡情報を内視鏡撮像システムのユーザに伝達する方法の一つの実装がここで記載される。まず、蛍光インジケータを備えた視野絞りを有する内視鏡は、カメラヘッド、ボックス３１０に連結される。次に、画像データは、視野絞り上に位置する蛍光インジケータを含むカメラヘッドによって生成されるが、例えば、放射最大値、または放射スペクトル、または視野絞りのピクシレーションにおける他の分散、ボックス３１２などの蛍光データである。これは、自動またはユーザによって開始され得る。画像データは次にカメラヘッドからカメラ制御ユニット、ボックス３１４に送信される。次に、ボックス３１６で画像データを分析して、蛍光インジケータを検出し、システムに連結された内視鏡、ボックス３１８を識別する。例えば、内視鏡、カメラ、および光源を含むシステムが、次いでボックス３２０で検証される。

【0038】

内視鏡情報は、互換性のない内視鏡の使用を防ぐためにも使用され得る。例えば、所与のカメラシステムでの使用について検証されていないスコープを使用する場合、カメラ制御ユニット１６は、ディスプレイ２０上でユーザに警告を表示させ得る。内視鏡情報はまた、例えば、誤ったスコープまたはライトガイドなど、システムセットアップが正しくないかどうか識別するのに使用することができ、エラーメッセージまたはシステム故障の表示がユーザ、ボックス３２２に伝達される。加えて、システムが、ボックス３２０を正しく検証する場合、システムは、システム検証、ボックス３２４をユーザに示す。システム検証は、ユーザに通信されるディスプレイ画面、または例えば、システムが正しいセットアップまたはシステムエラーであることを示す光システムなどの、様々なインジケータまたはインジケータの組み合わせであり得る。システムは、全体的なエラーを示すか、または第一の光源、第二の光源、および／またはカメラヘッドなどのシステムの一つまたは複数の構成要素におけるエラーを探し出すことができる。

【0039】

内視鏡情報が取得されると、内視鏡情報は、内視鏡またはシステム、ボックス３２６の一つまたは複数のパラメータを最適化および較正するために使用され得る。例えば、カメラ制御ユニットのメモリ内、またはカメラ制御ユニットによってアクセス可能なメモリ内の基準画像処理、光設定、または表示設定を使用して、システムを最適化および較正し得る。画像処理、光設定、または表示設定は、カメラ制御ユニットによって自動的に実施され得る。また、例えば、特定の内視鏡の画像は、所定の倍率まで自動的に拡大され得る。また、例えば、カメラヘッドの動作設定は、特定の内視鏡に対して自動的に調整され得る。また、例えば、蛍光強度などの最適な光源設定が、特定の内視鏡に対して自動的に選択され得る。

【0040】

加えて、カメラシステムは、どの内視鏡が、どの外科手術でどれくらいの時間使用されているか、使用統計を記録して提示できる。このデータは、特定の内視鏡が、異なるカメラヘッドおよびカメラ制御ユニットで異なる場所で使用された場合にデータを更新できるように、異なるカメラ制御ユニットにアクセス可能なストレージに保存され得る。このデータは、外科医が各処置でどの内視鏡が使用されたかの記録を取る上で役立ち得る。内視鏡の信頼性をより正確に追跡することができる。製造、販売、および設計は、販売履歴に頼るのではなく、最も頻繁に使用される製品を作るためにデータから利益を得る可能性がある。

【0041】

使用時間が内視鏡の信頼性および正常性に影響を与え得るため、内視鏡使用情報は有利である。内視鏡が識別されると、標的較正を使用して、内視鏡の正常性を測定し得る。例えば、所与のタイプの内視鏡に対する最適な光および露出設定は、実際の内視鏡で使用される光および露出設定と比較して、内視鏡が適切に機能しているかどうかを判定し得る。データはまた、異なるカメラヘッドの正常性を判定するために使用され得る。例えば、同じ内視鏡が、異なるカメラヘッドで使用され、その使用が、大幅に異なる光および露出設定を必要とする場合、カメラヘッドの調査が保証され得る。

【0042】

記載される内視鏡、内視鏡撮像システム、および方法は、蛍光撮像システムが適切に機能するという点で有利であり、システムの構成要素、例えば、内視鏡、カメラ、励起源、ライトガイド、ファームウェア、およびソフトウェアのすべてが、使用可能な蛍光ベースの画像、例えば、ＩＣＧ画像を表示するために、一体となって機能しなければならない。本明細書に記載されるように、内視鏡は、視野絞りに符号化された蛍光情報に基づいて識別され得、患者の処置における遅延前に誤ったセットアップについてユーザに通知され得る。患者の処置の前にユーザエラーおよび／またはシステム障害を識別することは、ユーザ体験および患者の転帰を大幅に改善する。もう一つの利点は、内視鏡に埋め込まれた波長放射の強度が制御され得、撮像システム蛍光強度較正、例えば、ＩＣＧまたは他の蛍光剤強度較正を可能にし得ることである。蛍光波長放射が内視鏡に組み込まれているため、可視化システムは、システムを自動的に較正することができ、ライブシーン蛍光強度をユーザ入力なしに測定できる基準点を有する。較正は可視化システムの入力で行われるため、最適性能を得るために、ライトガイド、レーザー源、および／またはカメラ光学系の分散をすべて較正することができる。

【0043】

先行技術に関連する不利益を完全かつ効果的に克服する外科手術画像処理のための外科手術撮像システムおよび方法が、上記説明および図面に開示されている。しかしながら、本開示の実装の変形および修正が、本明細書に記載される原理から逸脱することなく行われてもよく、様々な実装の特徴が組み合わされてもよいことが明らかであろう。本明細書における好ましい実装の提示は、限定されるものではなく、例示としてのみ提供され、本発明の真の範囲および精神が、以下の特許請求の範囲によって示される。
下記は、本願の出願当初に記載の発明である。
＜請求項１＞
患者内の蛍光剤を撮像するための内視鏡撮像システムであって、前記システムが内視鏡を備え、前記内視鏡が、
第一の光源および第二の光源からの光を伝達する第一の光チャネルであって、前記第一の光源が励起波長を有し、前記第二の光源が前記第一の光源の波長とは異なる波長を有する、第一の光チャネル、
蛍光インジケータを有する視野絞り、および、
前記第一の光源と光通信し、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータと光通信する第二の光チャネルをさらに備え、
前記第一の光源からの光が、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータを照射するとき、前記蛍光インジケータが検出可能である、内視鏡撮像システム。
＜請求項２＞
前記視野絞り上の前記蛍光インジケータがドットを含む、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項３＞
前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、前記患者内で撮像された前記蛍光剤と同じ蛍光剤である、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項４＞
前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、前記患者内で撮像される前記蛍光剤とは異なる蛍光化合物であるが、前記患者内で撮像される前記蛍光剤と重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有する、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項５＞
前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、インドシアニングリーンであり、前記第一の光源が、近赤外の励起波長を有する、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項６＞
前記視野絞り上の前記蛍光インジケータが、インドシアニングリーンと重複する励起スペクトルおよび放射スペクトルを有する蛍光化合物である、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項７＞
前記内視鏡に連結可能なカメラヘッドであって、前記視野絞りからの画像データを生成するように構成されている、カメラヘッド、および、
前記カメラヘッドに連結可能であり、
前記カメラヘッドから画像データを受信し、
前記蛍光インジケータの存在を検出し、
前記蛍光インジケータが検出されない場合、エラーメッセージをユーザに送信するように構成される、カメラ制御ユニットをさらに備える、請求項１に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項８＞
前記カメラ制御ユニットが、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されるように、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡に従って、前記カメラヘッドの動作設定を自動的に調整する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項９＞
前記カメラ制御ユニットが、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されるように、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡に従って、前記カメラ制御ユニットの動作設定を自動的に調整する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１０＞
前記カメラ制御ユニットが、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されるように、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡に従って、第一の光源または第二の光源、蛍光強度、およびカメラ光学における分散の一つまたは複数を自動的に調整する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１１＞
前記第一の波長の光が、患者に投与された蛍光剤を撮像し、前記患者内の前記蛍光剤に関連する情報を前記カメラ制御ユニットに提供するように構成され、前記第二の波長の光が、前記患者の表面を撮像するように構成される、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１２＞
前記第一の光源からの光が、近赤外の励起波長を有し、患者に投与されたインドシアニングリーンベースの蛍光剤を撮像し、前記患者内の前記インドシアニングリーンベースの蛍光剤に関連する情報を前記カメラ制御ユニットに提供するように構成され、前記第二の波長の光が、前記患者の表面を撮像するように構成される、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１３＞
前記第二の光源が、可視範囲内の波長で光を放射する、請求項１２に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１４＞
前記カメラ制御ユニットに連結されたメモリをさらに備え、前記カメラ制御ユニットが前記メモリから内視鏡使用情報を取得する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１５＞
前記カメラ制御ユニットに連結されたディスプレイ装置をさらに備え、前記ディスプレイ装置が、前記視野絞り上の前記蛍光インジケータによって識別されると、前記内視鏡についての情報を表示する、請求項７に記載の内視鏡撮像システム。
＜請求項１６＞
視野絞りを有する内視鏡からの内視鏡情報を、内視鏡撮像システムのユーザに伝達する方法であって、
前記蛍光インジケータがその上に位置付けられた視野絞りを有する内視鏡を提供する工程、
カメラヘッドを前記内視鏡に連結する工程、
前記視野絞り上に位置する前記蛍光インジケータを含む画像データを生成する工程、
前記画像データをカメラ制御ユニットに送信する工程、および、
前記画像データを分析して前記蛍光インジケータを検出し、前記カメラヘッドに連結された前記内視鏡を識別する工程を含む、方法。
＜請求項１７＞
前記内視鏡が、第一の光源、第二の光源、および前記カメラヘッドのうちの一つまたは複数との使用に適するかどうかを検証する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
＜請求項１８＞
前記内視鏡が、前記第一の光源、前記第二の光源、および前記カメラヘッドのうちの一つまたは複数との使用に適するかどうかについてユーザに送信する工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
＜請求項１９＞
前記識別された内視鏡に基づいて、前記内視鏡またはシステムのうちの一つまたは複数のパラメータを修正する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
＜請求項２０＞
前記視野絞り上に位置付けられた前記蛍光インジケータの検出に基づく、前記内視鏡撮像システムにおける蛍光強度の自動較正工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】