本公开涉及医疗装备领域。更具体而言,本公开涉及荧光成像装置。
背景技术:
1、本公开的背景在下文中通过讨论与其上下文相关的技术来介绍。但是,即使当该讨论涉及文档、行为、制品等时,它也不暗示或表示所讨论的技术是现有技术的一部分或者是与本公开相关的领域中的共同常识。
2、成像装置通常用在几种医疗应用中以提供患者的身体部位的视觉表示,即使它们不是直接可见的。特别地,荧光类型的成像装置利用荧光物质(称为荧光团)中发生的荧光现象,荧光物质在被照亮时发射光(发荧光)。由从身体部位的不同位置发射的荧光定义的身体部位的图像(荧光图像)则表示其中存在的荧光团。例如,可以向患者施用荧光剂(可能适于到达期望目标(诸如病变,如肿瘤)的特定分子,然后在荧光分子成像(fmi)应用中保持在其上不动)。然后,对应荧光图像中(不动的)荧光剂的表示促进对应目标的识别(和量化)。这个信息可以用在几种医疗应用中,例如,在外科应用中用于识别要切除的病变的边缘,在诊断应用中用于发现/监视病变,以及在治疗应用中用于描绘要治疗的病变。
3、为此,成像装置设有照明单元,该照明单元提供激发感兴趣的荧光团(即,fmi应用中的荧光剂)所需的激发光。为了获得准确的荧光图像,重要的是尽可能同质地照亮成像装置的视场(因为其照明的任何改变都会导致荧光图像中的杂散效应)。
4、照明单元中可以使用激光器来获得视场的高照明同质性。但是,激光器相对昂贵且笨重,并且要求相对复杂的控制电路;而且,激光器难以实现宽视场并且生成散斑。
5、可替代地,可以使用发光二极管(led)代替激光器。led价格较低、笨重且复杂。
6、但是,led具有相对低的功率,因此要求多个led才能获得激发荧光团所必需的照明强度。而且,led的etendue(光源的面积乘以其照明图案的立体角)一般远大于激光器的etendue。
7、一般而言,使用led难以获得令人满意的视场照明同质性。这种情况由于以下事实而更糟:由于需要在照明单元的中心处布置收集光学器件(成像装置的获取单元),因此通常不可能将led均匀地分布在照明单元中。
8、同时,难以将led的激发光完全朝着视场集中。因此,更大的区域被激发光淹没;这涉及电力的浪费并且会造成荧光图像中的附加杂散效应。
9、而且,多个led阻碍了向照明单元添加进一步的光源。特别地,难以提供用于照亮视场中存在的任何物体以获取对应反射率图像(reflectance image)的白光源。
10、同样,多个led还阻碍了添加限制激发光的频带所需的(光学)激发滤波器。特别地,难以提供覆盖所有led的小尺寸的激发滤波器,从而导致对应的材料增加和成本增加。
11、us-a-2010/193705描述了一种用于对样本进行生化分析的装置。特别地,示出了两种相互排斥的实施方式。在第一种情况下(图5),朝着样本倾斜的两个相等激发光源以及完全分离的检测器系统布置在样本的同一侧;在第二种情况下(图6a),代替地,具有不同扩散角的激发光源的对准件(alignment)以及成像传感器布置在样本的相对侧,它们都位于样本的中心处。
12、wo-a-2020/014786描述了一种荧光成像装置,其中led的径向对准件提供具有不同颜色的光。us-a-2007/024946描述了一种高光谱/多光谱成像系统,其中led的径向对准件提供不同波长的光。us-a-2012/049089描述了一种组件(具有用于接纳要成像的物体/样品的腔室),其设有被选择性开启的不同波长的光源。
技术实现思路
1、为了提供对本公开的基本理解,在本文给出本公开的简化概述;但是,本概述的唯一目的是以简化的形式介绍本公开的一些概念,作为其随后的更详细描述的序言,并且不应当被解释为对其关键要素的识别或对其范围的描绘。
2、一般而言,本公开基于使用具有不同发射特点的激发源的思想。
3、特别地,一方面提供了一种用在荧光成像装置中的照明单元。照明单元包括布置在对准件中的激发源,这些对准件从照明单元的用于接纳获取单元的收集光学器件的孔径向延伸。每个对准件的激发源被配置为具有其激发光的至少部分不同的发射特点。
4、另一方面提供了一种包括照明单元的成像头。
5、另一方面提供了一种包括成像头的荧光成像装置。
6、另一方面提供了一种使用荧光成像装置对患者的身体部位进行成像的方法。
7、另一方面提供了一种用于实现该方法的计算机程序。
8、另一方面提供了一种对应的计算机程序产品。
9、另一方面提供了一种对应的手术方法。
10、另一方面提供了一种对应的诊断方法。
11、另一方面提供了一种对应的治疗方法。
12、更具体而言,本公开的一个或多个方面在独立权利要求中陈述,并且其有利特征在从属权利要求中陈述,所有权利要求的措词通过引用被逐字地并入本文(参考加以必要的变通将适用于任何其它方面的任何特定方面提供任何有利特征)。
1.一种用在荧光成像装置(100)中的照明单元(218),其中照明单元(218)具有用于接纳荧光成像装置(100)的获取单元(221)的收集光学器件(224)的孔(218h)并且包括用于提供具有共同波长的一种或多种荧光物质的激发光的多个激发源(310),激发源(310)以均匀的方式布置在从孔(218h)径向延伸的多个对准件(315)中,其中对准件(315)中的每个对准件包括被配置为具有激发光的至少部分不同的发射特点的多个激发源(310a-310d)。
2.根据权利要求1所述的照明单元(218),其中对准件(315)具有共同数量的激发源(310a-310d),激发源(310a-310d)具有共同的布置和共同的配置。
3.根据权利要求1或2所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310a-310d)被配置为发射具有至少部分不同的发射锥(405a-405d)的激发光。
4.根据权利要求3所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310a-310d)布置在共同支撑表面(410s)上,发射锥(405a-405d)具有垂直于共同支撑表面(410s)延伸的对应对称轴(xa-xd)。
5.根据权利要求3或4所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310)包括一个或多个内激发源(310b,310c)和沿着对准件(315)包围内激发源(310b,310c)的多个外激发源(310a,310d),外激发源(310a,310d)被配置为发射具有外辐射角(αo)的激发光并且内激发源(310b,310c)被配置为发射具有严格高于外辐射角(αo)的内辐射角(αi)的激发光。
6.根据权利要求5所述的照明单元(218),其中内辐射角(αi)等于外辐射角(αo)的1.9-3.1倍。
7.根据权利要求5或6所述的照明单元(218),其中内辐射角(αi)是16°-28°并且外辐射角是3°-15°(αo)。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的照明单元(218),其中激发源(310a-310d)包括定义对应辐射角(αi,αo)的对应透镜(420a-420d)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310a-310d)被配置为发射具有至少部分不同的辐射强度的激发光。
10.根据权利要求9所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310)包括一个或多个内激发源(310b,310c)和沿着对准件(315)包围内激发源(310b,310c)的多个外激发源(310a,310d),内激发源(310b,310c)被配置为发射具有内辐射强度(ii)的激发光并且外激发源(310a,310d)被配置为发射具有严格高于内辐射强度(ii)的外辐射强度(io)的激发光。
11.根据权利要求10所述的照明单元(218),其中外辐射强度(io)是内辐射强度(ii)的1.4-2.3倍。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310d)包括第一数量的第一外激发源(310a)、与第一数量不同的第二数量的第二外激发源(310d)以及沿着对准件(315)包括在第一外激发源(310a)与第二外激发源(310d)之间的一个或多个内激发源(310b,310c)。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的照明单元(218),其中在对准件(315)中的每个对准件中,激发源(310d)包括共同数量的第一外激发源(310a)和第二外激发源(310d),以及沿着对准件(315)包括在第一外激发源(310a)与第二外激发源(310d)之间的一个或多个内激发源(310b,310c)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的照明单元(218),其中激发源(310a-310d)包括对应的激发led(415a-415d)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的照明单元(218),其中照明单元(218)包括与对准件(315)对应的多个激发滤波器(320),激发滤波器(320)中的每个激发滤波器覆盖对应对准件(315)的激发源(310a-310d)。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的照明单元(218),其中照明单元(218)包括用于提供白光的多个白色源(325),白色源(325)以均匀的方式插入对准件(315)之间。
17.一种用在荧光成像装置(100)中的成像头(165),该成像头包括根据权利要求1至16中任一项所述的照明单元(218)和用于获取由照明单元(218)照亮的视场(203)的荧光图像的获取单元(221),获取单元(221)具有通过照明单元(218)的孔(218h)动作的收集光学器件(224)。
18.一种荧光成像装置(100),包括根据权利要求17所述的成像头(165)、用于控制成像头(165)的控制单元(115)和用于显示荧光图像的输出单元(140,155)。
19.根据权利要求18所述的荧光成像装置(100),其中控制单元(115)被配置为根据基于照明单元(218)对视场(203)的照明分布的校正图像来校正荧光图像。
20.一种用于在医疗应用中用根据权利要求18所述的荧光成像装置(100)对患者(206)的身体部位(209)进行成像的方法,其中所述方法包括:
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述方法包括:
22.一种计算机程序,被配置用于当计算机程序在根据权利要求18所述的荧光成像装置(110)的控制单元(115)上被执行时使所述控制单元(115)执行根据权利要求21所述的方法。
23.一种计算机程序产品,包括实施计算机程序的计算机可读存储介质,该计算机程序可加载到根据权利要求18所述的荧光成像装置的控制单元的工作存储器中,从而配置控制单元执行根据权利要求21所述的方法。
24.一种手术方法,包括:
25.一种诊断方法,包括:
26.一种治疗方法,包括:
