DE-102024132318-A1 - Medizinische Lichtquellenvorrichtung, medizinisches Bildgebungssystem und Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Lichtquellenvorrichtung und/oder eines medizinischen Bildgebungssystems

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Lichtquellenvorrichtung (10), umfassend ein Beleuchtungsmittel (12), welches dazu eingerichtet ist, Licht mit einem Ausgangslichtspektrum (92) zu erzeugen, und ein Konvertierungselement (16), welches dazu eingerichtet ist, das Licht mit dem Ausgangslichtspektrum (92) zumindest teilweise in Licht mit einem zweiten Lichtspektrum (18) derart zu wandeln, dass Beleuchtungslicht gleichzeitig mit Licht mit einem ersten Lichtspektrum (14) und mit dem zweiten Lichtspektrum (18) bereitstellbar ist, wobei das erste Lichtspektrum (14) spektral dem Ausgangslichtspektrum (92) entspricht, wobei das erste Lichtspektrum (14) zumindest teilweise in einem kurzwelligeren Wellenlängenbereich als das zweite Lichtspektrum (18) liegt, wobei das erste Lichtspektrum (14) das zweite Lichtspektrum (18) höchstens zu 50 % überlappt, wobei das erste Lichtspektrum (14) im Vergleich zu dem zweiten Lichtspektrum (18) eine geringere Bandbreite (20) aufweist, und wobei anhand des ersten Lichtspektrums (14) und des zweiten Lichtspektrums (18) wenigstens ein physiologischer Parameter bestimmbar ist.

Inventors

• Lukas Buschle

Assignees

• KARL STORZ SE & CO. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (18)

1. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10), umfassend: - ein Beleuchtungsmittel (12), welches dazu eingerichtet ist, Licht mit einem Ausgangslichtspektrum (92) zu erzeugen, und - ein Konvertierungselement (16), welches dazu eingerichtet ist, das Licht mit dem Ausgangslichtspektrum (92) zumindest teilweise in Licht mit einem zweiten Lichtspektrum (18) derart zu wandeln, dass Beleuchtungslicht gleichzeitig mit Licht mit einem ersten Lichtspektrum (14) und mit dem zweiten Lichtspektrum (18) bereitstellbar ist, wobei das erste Lichtspektrum (14) spektral dem Ausgangslichtspektrum (92) entspricht, wobei das erste Lichtspektrum (14) zumindest teilweise in einem kurzwelligeren Wellenlängenbereich als das zweite Lichtspektrum (18) liegt, wobei das erste Lichtspektrum (14) das zweite Lichtspektrum (18) höchstens zu 50 % überlappt, wobei das erste Lichtspektrum (14) im Vergleich zu dem zweiten Lichtspektrum (18) eine geringere Bandbreite (20) aufweist, und wobei anhand des ersten Lichtspektrums (14) und des zweiten Lichtspektrums (18) wenigstens ein physiologischer Parameter bestimmbar ist.
2. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei das Beleuchtungsmittel (12) dazu eingerichtet ist, rotes Licht zu erzeugen und das Konvertierungselement (16) dazu eingerichtet ist, rotes Licht in nahinfrarotes Licht zu wandeln.
3. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 , ferner umfassend: - einen Bandstoppfilter (22) zum Blockieren von Licht in einem spektralen Band (24), welches spektral zwischen Hauptwellenlängenbereichen (26) des ersten Lichtspektrums (14) und des zweiten Lichtspektrums (18) liegt.
4. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: - ein Angleichelement (28), welches dazu eingerichtet ist, eine Intensität (30) des Lichts mit dem ersten Lichtspektrum (14) und eine Intensität (32) des Lichts mit dem zweiten Lichtspektrum (18) anzugleichen.
5. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach Anspruch 4 , wobei das Angleichelement (28) durch das Konvertierungselement (16) ausgebildet ist, und wobei eine Transmission des Konvertierungselements (16) derart gewählt ist, dass die Intensität (30) des Lichts mit dem ersten Lichtspektrum (14) und die Intensität (32) des Lichts mit dem zweiten Lichtspektrum (18) angeglichen bereitstellbar sind.
6. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: - ein weiteres Beleuchtungsmittel (34) und ein weiteres Konvertierungselement (36), welche andere spektrale Eigenschaften als das Beleuchtungsmittel (12) und das Konvertierungselement (16) aufweisen.
7. Medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konvertierungselement (16) dazu eingerichtet ist, zeitverzögert das Licht mit dem Ausgangslichtspektrum (92) in das Licht mit dem zweiten Lichtspektrum (18) zu wandeln.
8. Medizinisches Bildgebungssystem (38), insbesondere endoskopisches, mikroskopisches und/oder exoskopisches Bildgebungssystem, umfassend: - eine medizinische Lichtquellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu eingerichtet ist, Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines Objektbereichs bereitzustellen, und - eine Bilderfassungseinrichtung (40), welche dazu eingerichtet ist, den Objektbereich abzubilden und Bilddaten des Objektbereichs zu erzeugen, wobei die Bilddaten räumliche und spektrale Informationen umfassen, welche sich auf eine Rückstrahlung des Objektbereichs in Folge der Beleuchtung mit Licht mit dem ersten Lichtspektrum (14) und dem zweiten Lichtspektrum (18) beziehen.
9. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach Anspruch 8 , wobei die Bilddaten lichtspektrumsspezifisch für das erste Lichtspektrum (14) und das zweite Lichtspektrum (18) erzeugbar sind.
10. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach Anspruch 8 oder 9 , wobei die Bilderfassungseinrichtung (40) zwei Bilderfassungssensoren (42) umfasst, welche in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sind.
11. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach Anspruch 9 , wobei die Bildererfassungseinrichtung (40) einen Bilderfassungssensor (42) umfasst, der dazu eingerichtet ist, die Bilddaten für das erste Lichtspektrum (14) und das zweite Lichtspektrum (18) zu erfassen.
12. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach Anspruch 11 , wobei der Bilderfassungssensor (42) einen Farbfilterarray (44) umfasst, welcher Segmente (46) umfasst, welche in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen des sichtbaren Lichts unterschiedlich lichtdurchlässig sind, wobei die Segmente (46) zumindest in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich zumindest annähernd gleich lichtdurchlässig sind.
13. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 , wobei die Bilderfassungseinrichtung (40) einen optischen Filter (48) umfasst, der dazu eingerichtet ist, Licht mit dem ersten Lichtspektrum (14) zu blockieren.
14. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 , ferner umfassend: - eine Auswerteeinheit (50), die dazu eingerichtet ist, nach Maßgabe der räumlichen und spektralen Informationen den physiologischen Parameter zu bestimmen.
15. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach Anspruch 14 , wobei die Auswerteeinheit (50) dazu eingerichtet ist, zumindest zwei unterschiedliche Intensitätswerte miteinander zu vergleichen, die sich auf das erste Lichtspektrum (14) und das zweite Lichtspektrum (18) beziehen, um den physiologischen Parameter zu bestimmen.
16. Medizinisches Bildgebungssystem (38) nach Anspruch 14 oder 15 , wobei die Auswerteeinheit (50) dazu eingerichtet ist, den physiologischen Parameter anhand wenigstens zweier unterschiedlicher spektraler Stützstellen (52, 54) zu bestimmen, wobei eine erste spektrale Stützstelle (52) im Bereich eines ersten Intensitätsmaximums (56) des ersten Lichtspektrums (14) und eine zweite spektrale Stützstelle (54) im Bereich eines zweiten Intensitätsmaximums (58) des zweiten Lichtspektrums (18) liegt.
17. Medizinisches Bildgebungssystem (38) zumindest nach einem der Ansprüche 8 bis 16 , ferner umfassend: - einen Endoskopschaft (60) mit einem proximalen Abschnitt (62) und einem distalen Abschnitt (64), wobei die Lichtquellenvorrichtung (10) im distalen Abschnitt (64) angeordnet ist.
18. Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Lichtquellenvorrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , und/oder eines medizinischen Bildgebungssystems, insbesondere nach einem der Ansprüche 8 bis 17 , umfassend die folgenden Schritte: - Erzeugen von Licht mit einem Ausgangslichtspektrum (92); und - Wandeln des Lichts mit dem Ausgangslichtspektrum (92) zumindest teilweise in Licht mit einem zweiten Lichtspektrum (18) derart, dass Beleuchtungslicht gleichzeitig mit Licht mit einem ersten Lichtspektrum (14) und mit dem zweiten Lichtspektrum (18) bereitstellbar ist, wobei das erste Lichtspektrum (14) spektral dem Ausgangslichtspektrum (92) entspricht, wobei das erste Lichtspektrum (14) zumindest teilweise in einem kurzwelligeren Wellenlängenbereich als das zweite Lichtspektrum (18) liegt, wobei das erste Lichtspektrum (14) das zweite Lichtspektrum (18) höchstens zu 50 % überlappt, wobei das erste Lichtspektrum (14) im Vergleich zu dem zweiten Lichtspektrum (18) eine geringere Bandbreite (20) aufweist, und wobei anhand des ersten Lichtspektrums (14) und des zweiten Lichtspektrums (18) wenigstens ein physiologischer Parameter bestimmbar ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine medizinische Lichtquellenvorrichtung, ein medizinisches Bildgebungssystem und ein Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Lichtquellenvorrichtung und/oder eines medizinischen Bildgebungssystems. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur multispektralen Bildgebung bekannt. Bei der multispektralen Bildgebung wird ausgenutzt, dass ein Objekt wellenlängenabhängige optische Eigenschaften haben kann. Um diese sichtbar zu machen, wird bei der sogenannten lichtquellenseitigen multispektralen Bildgebung das Objekt mit Beleuchtungslicht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen beleuchtet. So können dann für die Wellenlängenbereiche spezifische Bilder des Objekts erfasst sowie wellenlängenspezifische Bildinformationen erzeugt und ausgewertet werden. Dadurch können in weiterer Folge Parameter berechnet werden, anhand derer eine Veränderung oder ein Zustand des Objekts abgeschätzt werden kann. Gerade im medizinischen Bereich gewinnt multispektrale Bildgebung zunehmend an Bedeutung, da sich durch sie etwa eine Oxygenierung eines Gewebes oder das Vorhandensein eines Tumors effizient feststellen lassen. Bei der lichtquellenseitigen multispektralen Bildgebung sind nach dem Stand der Technik mehrere Beleuchtungsmittel erforderlich, die jeweils Licht mit einem unterschiedlichen Lichtspektrum bereitstellen. Die Wellenlängenbereiche dieser Lichtspektren sind dabei zueinander verschoben. Beispielsweise können ein rotes und ein grünes Beleuchtungsmittel verwendet werden, deren emittiertes Licht auf einen gemeinsamen Pfad geführt wird. Zur multispektralen Bildgebung werden dann die beiden Beleuchtungsmittel nacheinander aktiviert und jeweils ein Bild des Objekts aufgenommen. Zusätzlich ist üblicherweise noch eine Weißlicht-Beleuchtungsmittel vorgesehen, damit neben Multispektralbildern auch Weißlichtbilder aufgenommen werden können. Wie beschrieben, erfordert der lichtquellenseitige Aufbau die Verwendung mehrerer Beleuchtungsmittel, was zu einer Reihe von Herausforderungen führt. Zum einen nimmt die Anzahl an medizinischen Geräten mit dem technologischen Fortschritt in einem Operationssaal rapide zu. Der Raumbedarf für die medizinischen Geräte steigt also immer weiter an. Zum anderen erfordert die Verwendung mehrerer Beleuchtungsmittel eine sorgfältige Abstimmung und Kalibrierung der räumlichen Verteilung des emittierten Lichts, um eine gleichmäßige und präzise Beleuchtung zu gewährleisten. Diese Kalibrierung ist technisch anspruchsvoll und zeitaufwendig, was die Produktionskosten erhöht und die Zuverlässigkeit der Systeme beeinträchtigen kann. Außerdem wird das Wärmemanagement einer Lichtquellenvorrichtung für die lichtquellenseitige multispektrale Bildgebung aufwendig und konstruktiv herausfordernd. Üblicherweise sind die einzelnen Beleuchtungsmittel auf eigenen Kühleinrichtungen wie Kühlkörpern angeordnet, damit ein thermisch stabiler Betrieb in einem engen thermischen Betriebsfenster möglich ist. Innerhalb des Betriebsfensters emittiert das Beleuchtungsmittel Licht mit einer vorbestimmten, kalibrierten Intensität, wodurch gewünschte Beleuchtungsintensitäten erreicht und in weiterer Folge reproduzierbare Multispektralbilder möglich werden. Da sich die einzelnen Beleuchtungsmittel thermisch gegenseitig beeinflussen können, müssen die Beleuchtungsmittel gezielt und überlegt angeordnet werden. Diese Anordnung wird mit jedem weiteren vorgesehenem Beleuchtungsmittel überproportional komplexer. Ein weiterer Aspekt betrifft Endoskope mit distalseitig verbauten Bildsensoren und Beleuchtungsmitteln. Derart verbaute Bildsensoren und Beleuchtungsmittel sind bei flexiblen Endoskopen und auch bei Stereoendoskopen verbreitet. Bei solchen Endoskopen ist der verfügbare Bauraum im Schaft des Endoskops begrenzt, was eine Integration zusätzlicher Elemente konstruktiv herausfordernd macht. Ausgehend vom Stand der Technik kann der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegen, effizient Beleuchtungslicht für die multispektrale Bildgebung bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine medizinische Lichtquellenvorrichtung, ein medizinisches Bildgebungssystem und Verfahren zum Betrieb einer medizinischen Lichtquellenvorrichtung und/oder eines medizinischen Bildgebungssystems gelöst, wie sie hierin beschrieben und in den Ansprüchen definiert sind. Die vorliegende Erfindung sieht vor, eine medizinische Lichtquellenvorrichtung bereitzustellen. Diese umfasst ein Beleuchtungsmittel, welches dazu eingerichtet ist, Licht mit einem Ausgangslichtspektrum zu erzeugen. Zudem umfasst die Lichtquellenvorrichtung ein Konvertierungselement, welches dazu eingerichtet ist, das Licht mit dem Ausgangslichtspektrum zumindest teilweise in Licht mit einem zweiten Lichtspektrum derart zu wandeln, dass Beleuchtungslicht gleichzeitig mit Licht mit einem ersten Lichtspektrum und dem zweiten Lichtspektrum bereitstellbar ist, insbesondere in zumindest einem Betriebszustand bereitgestellt wird. Dabei entsprich