Видеофлуоресцентное устройство для диагностики в ближнем инфракрасном диапазоне при открытых операциях Российский патент 2025 года по МПК A61N5/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к медицинской технике, предназначенной для диагностики, основанной на визуализации органов и тканей в свете флуоресценции в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне 750-900 нм, и может быть использовано для интраоперационной диагностики при выполнении открытых хирургических операций в абдоминальной, торакальной, сердечно-сосудистой, пластической и реконструктивной хирургии.

В качестве флуоресцентного красителя обычно используется разрешенный для применения в медицине флуоресцирующий в ближнем ИК (БИК) диапазоне препарат – индоцианин зеленый (ИЦЗ).

Визуализация органов и тканей в свете флуоресценции, позволяющая увидеть врачу невидимые при обычном наблюдении детали, используется при диагностике многих заболеваний. При этом для сопоставления флуоресцентной картины объекта с обычной картиной, получаемой в отраженном свете, используются различные схемы.

Известен флуоресцентный эндоскоп (RU 2197168C2, опубл. 27.01.2003), включающий комбинированный осветительный блок для освещения биологического объекта белым светом или коротковолновым возбуждающим флуоресценцию излучением и приемный блок, в котором изображение объекта в режиме флуоресценции направляется с помощью дихроичного светоделителя на две видеокамеры, одна из которых обеспечивает прием изображения в свете флуоресцентного излучения, а другая в отраженном возбуждающем свете.

Данное устройство не позволяет проводить флуоресцентную диагностику в ИК-диапазоне и не позволяет одновременно с флуоресцентным изображением наблюдать картину в отраженном белом свете. Последнее важно для более точной привязки особенностей флуоресцентной картины к структурам, видимым невооруженным глазом. Кроме того, оно предназначено только для эндоскопических исследований.

Известно устройство, представляющее собой систему медицинской визуализации, предназначенную для флуоресцентной диагностики в ближнем ИК-диапазоне при выполнении открытых операций (US 8473035, опубл. 25.06.13). В устройстве источник белого света и источник возбуждения ИК-флуоресценции освещают хирургическое поле, в котором находится объект исследования, содержащий ИК-краситель. Отраженный от объекта белый свет и ИК-флуоресцентное излучение объекта с помощью блока формирования изображений, который состоит из объектива, первого светофильтра, представляющего собой дихроичное зеркало, второго эмиссионного светофильтра, пропускающего излучение в ближнем ИК-диапазоне, например, 810±20 нм, и третьего светофильтра, пропускающего излучение видимого диапазона, например, от 400 нм до 700 нм, проектируются на сенсоры видеокамер соответственно ближнего ИК-диапазона и видимого света. Светофильтры, установленные после объектива и дихроичного зеркала, позволяют сформировать спектрально очищенные изображения объекта в двух видеоканалах. Телевизионные сигналы из этих каналов поступают в видеопроцессорное устройство, которое может представлять собой, например, компьютер общего назначения, где с помощью установленного в нем блока преобразования видеокадров в цифровой поток (frame grabber), а также программного обеспечения для обработки изображений производится отображения их на дисплее в виде двух окон, одного, показывающего изображение объекта в привычном для врача отражённом белом свете, а другого – в свете ИК-флуоресценции, несущего основную диагностическую информацию.

Данное устройство, являющееся наиболее близким аналогом заявленного, выбрано в качестве прототипа.

Недостатком данного устройства является использование в оптической системе дихроичного зеркала и других оптических и механических элементов, необходимых для индивидуальной проекции изображений в два спектрально разделенных канала, что усложняет и удорожает изготовление прибора. Кроме того, данное устройство при реализации оказывается достаточно громоздким, занимая над операционным полем значительное пространство, и не позволяет его использовать в ручном режиме.

РАСКРЫТИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение схемы устройства, что способствует повышению удобства его использования и удешевлению производства. Поставленная техническая задача решается за счет того, что видеофлуоресцентное устройство для диагностики в ближнем ИК-диапазоне при выполнении открытых операций содержит источник белого света, источник возбуждающего излучения, цветную видеокамеру, монохромную видеокамеру ближнего инфракрасного диапазона, эмиссионный светофильтр, компьютер с дисплеем, на экране которого отображаются изображения объекта в отраженном белом свете и свете ИК-флуоресценции в виде двух окон, причем упомянутые видеокамеры содержат встроенные объективы, установленные так, что их оптические оси представляют собой пересекающиеся линии, точка пересечения которых лежит в плоскости хирургического поля.

Приведенная совокупность признаков обеспечивает удешевление изготовления устройства за счет упрощения блока формирования изображений путем исключения в нем ряда оптических и механических элементов и использования видеокамер со стандартными объективами.

Целесообразно, чтобы эмиссионный светофильтр был установлен перед встроенным объективом монохромной видеокамеры ближнего ИК-диапазона.

Это позволяет использовать стандартные видеокамеры и объективы общего назначения без изменения их конструкций.

Также целесообразно в качестве источников белого света и возбуждающего излучения использовать светодиоды, предпочтительно, чтобы источник возбуждающего излучения излучал в диапазоне от 750 нм до 800 нм. Это обеспечивает снижение стоимости изготовления устройства, а также его энергопотребление.

Размещение источников и видеокамер в общем корпусе позволяет выполнить оптическую систему в виде компактной выносной оптической головки, что способствует удобству ее применения, в том числе путем использования в ручном режиме.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется фигурами.

Фиг. 1 – схема видеофлуоресцентного устройства, в которой приняты следующие обозначения: 1 – хирургическое поле с объектом, 2 – светодиод белого света, 3 – светодиод возбуждения инфракрасной флуоресценции, 4 – цветная видеокамера со встроенным объективом, 5 – монохромная видеокамера ближнего ИК-диапазона со встроенным объективом, 6 – компьютер с дисплеем, 7 – эмиссионный светофильтр пропускающий излучения с длинами волн выше 810 нм, α – угол схождения оптических осей встроенных объектив.

Фиг. 2 – изображения, полученные при обнаружении сторожевых лимфатических узлов при раке молочной железы: слева – в свете индоцианиновой флуоресценции, справа – в отраженном белом свете. А – зона ввода ИЦЗ, В – лимфатические протоки, С – подмышечные сторожевые лимфоузлы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВА

Заявленное видеофлуоресцентное устройство для диагностики в ближнем инфракрасном диапазоне при открытых операциях, представленное на фиг. 1, содержит источник белого света 2, ИК-источник возбуждающего излучения 3 с длинами волн в диапазоне 750-800 нм, цветную видеокамеру со встроенным объективом 4, монохромную видеокамеру ближнего ИК-диапазона со встроенным объективом 5. Видеокамеры установлены под наклоном друг к другу с углом схождения α оптических осей встроенных в них объективов, обеспечивающим их пересечение в плоскости хирургического поля 1. С помощью электрических кабелей видеокамеры подключены к компьютеру 6, на экране которого отображаются изображения объекта в отраженном белом свете и свете флуоресценции ближнего ИК-диапазона. Кроме того, перед объективом монохромной камеры ближнего ИК-диапазона установлен светофильтр 7, пропускающий излучения с длинами волн выше 810 нм. Все указанные источники света, видеокамеры и светофильтр могут быть выполнены в виде единого блока – видеоголовки, которая может фиксироваться над операционным полем с помощью различных штативов или позиционироваться ручным способом.

Процедура интраоперационной флуоресцентной диагностики с помощью данного устройства происходит следующим образом. Предварительно в организм пациента системно или локально вводят контрастное вещество, флуоресцирующее в БИК-диапазоне. Лучи от источника белого света 2 и от источника возбуждающего излучения 3 освещают объект, расположенный в операционном поле 1. С помощью цветной видеокамеры 4 и монохромной видеокамеры 5 на экране компьютера 6 отображаются одновременно два изображения: в отраженном белом свете и свете флуоресценции в БИК-диапазоне. Путем перемещения видеоголовки осуществляется фокусировка на объект по изображению в белом свете и производится осмотр исследуемого органа с использованием обоих изображений. Изображение объекта в свете флуоресценции помогает хирургу увидеть невидимые при обычном наблюдении особые структуры и патологические участки органа, а также оценить его функциональные и анатомические особенности. Визуальный анализ флуоресцентной картины может сопровождаться количественным анализом, что позволяет проводить более точную интраоперационную диагностику, которая может заключаться в определении границ опухолевого роста, оценке степени жизнеспособности ткани, обнаружении метастазов, выявлении особенностей кровоснабжения органа, определении качества хирургических швов и др.

Изобретение относится к медицинской технике. Видеофлуоресцентное устройство для диагностики в ближнем ИК-диапазоне при выполнении открытых операций содержит источник белого света, источник возбуждающего излучения, цветную видеокамеру, монохромную видеокамеру ближнего инфракрасного диапазона, эмиссионный светофильтр, компьютер с дисплеем, на экране которого отображаются изображения объекта в отраженном белом свете и свете ИК-флуоресценции в виде двух окон, причем упомянутые видеокамеры содержат встроенные объективы, установленные так, что их оптические оси пересекаются в плоскости хирургического поля. Целесообразно, чтобы эмиссионный светофильтр был установлен перед встроенным объективом монохромной видеокамеры ближнего ИК-диапазона. Также целесообразно в качестве источников белого света и возбуждающего излучения использовать светодиоды, предпочтительно, чтобы источник возбуждающего излучения излучал в диапазоне от 750 нм до 800 нм. Размещение источников и видеокамер в общем корпусе позволяет выполнить оптическую систему в виде выносной оптической головки с возможностью ее использования в ручном режиме. Применение данного изобретения обеспечит удешевление изготовления устройства за счет упрощения блока формирования изображений путем исключения в нем ряда оптических и механических элементов и использования видеокамер со встроенными стандартными объективами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Видеофлуоресцентное устройство для диагностики в ближнем инфракрасном диапазоне при выполнении открытых операций, включающее источник белого света, источник возбуждающего излучения, цветную видеокамеру, монохромную видеокамеру ближнего инфракрасного диапазона, эмиссионный светофильтр, компьютер с дисплеем на экране которого отображаются изображения объекта в отраженном белом свете и свете ИК-флуоресценции в виде двух окон, при этом указанные источник света и источник излучения и указанные видеокамеры расположены в общем корпусе, причем видеокамеры содержат встроенные объективы, установленные так, что их оптические оси представляют собой пересекающиеся линии, точка пересечения которых лежит в плоскости хирургического поля.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эмиссионный светофильтр установлен перед встроенным объективом монохромной видеокамеры ближнего инфракрасного диапазона.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источники белого света и возбуждающего излучения являются светодиодами, причем источник возбуждающего излучения излучает в диапазоне от 750 нм до 800 нм.