DE69535270T2

DE69535270T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bilderzeugung von erkranktem Gewebe unter Verwendung der integrierten Autofluoreszenz

Info

Publication number: DE69535270T2
Application number: DE69535270T
Authority: DE
Inventors: Branko Cancer Imaging Dpt. Palcic; Stephen Lam; Macaulay; BC Cancer Research Centre c/o; Bruno Jaggi
Original assignee: Xillix Technologies Corp
Current assignee: Novadaq Technologies ULC
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2015-03-25
Also published as: EP0752825B1; DE69535270D1; WO1995026673A3; EP0920831A1; DE69518915D1; JP3683271B2; JP3694667B2; EP0752825A1; JP2004154592A; DE69534388D1; EP0920831B1; EP1472972A1; EP1472972B1; DE69518915T2; US5590660A; US5827190A; JPH10500588A; JP2002301009A; DE69534388T2; WO1995026673A2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Endoskopgerät und ein Verfahren zum Betrachten von Gewebe innerhalb des Körpers, welches Autofluoreszenz des Gewebes nutzt, um erkranktes Gewebe zu detektieren und abzugrenzen.
Hintergrund der Erfindung
Fluoreszenzendoskopie umfasst ein Einführen von Anregungslicht in den Körper und Aufnehmen des emittierten Fluoreszenzlichts mittels eines Fühlers, welcher in den Körper bis zu der Stelle des Interesses eingeführt wird. Der Fühler umfasst eine Linse, die auf ein kohärentes Bündel von Glasfasern angepasst ist, die das Fluoreszenzbild aus dem Körperhohlraum hervorbringen. Alternativ kann der Fühler ein steifes Endoskop ohne Faseroptik sein. Das Bild, das aus dem Körper hervorgebracht wird, wird durch sehr empfindliche Photodetektoren erfasst und mit dem Ziel weiterverarbeitet, erkranktes Gewebe auf der Grundlage abzugrenzen, dass erkranktes Gewebe eine verschiedene Fluoreszenzintensität als normales Gewebe hat. Dieser Prozess verliert aufgrund der Bildübertragung durch die optischen Fasern signifikante Anteile an Licht und es sind beim Entwickeln neuer Fluoreszenzendoskopsysteme große Anstrengungen auf neue Möglichkeiten des Akquirierens, Verbesserns und Analysierens der sehr schwachen Fluoreszenzbilder gerichtet, um so viel Information wie möglich zu extrahieren.
Andere Arbeiten wurden auf diesem Gebiet durchgeführt, die versuchen, die verschiedenen Fluoreszenzspektren von erkranktem und gesundem Gewebe zu nutzen. Das US-Patent 5,131,398 von Alfano, US-Patent 4,930,516 von Alfano und US-Patent 4,786,813 von Svanberg et al. offenbaren verschiedene Gerätschaften und Verfahren, welche Fluoreszenzbilder in einem Versuch akquirieren und verarbeiten, erkranktes Gewebe zu detektieren und abzugrenzen.
Gegenwärtig basieren viele Fluoreszenzendoskopiesysteme auf Arzneimitteln mit starken Fluoreszenzsignalen sowie auf sehr empfindlichen Detektoren, um die emittierten Fluoreszenzsignale zu detektieren. Der Anmelder hat Gerätschaften entwickelt, die Autofluoreszenz alleine, ohne Arzneimittel, ausnutzen, um erkranktes Gewebe zu detektieren, wie z. B. frühen Krebs und dergleichen. Bei diesem Ansatz müssen sehr schwache Fluoreszenzsignale in zwei oder mehr spezifischen Wellenlängen von emittierter Fluoreszenz gemessen werden. Um eine solche Messung durchzuführen, müssen sehr empfindliche Detektoren verwendet werden, wie z. B. bildverstärkende Kameras, die an der Grenze ihres Arbeitsbereichs betrieben werden. Diese Anordnung funktioniert zum Detektieren einiger Tumore gut, es muss jedoch Sorgfalt walten gelassen werden, um die Autofluoreszenzsig nale korrekt einzustellen, um geeignete Bilder mit minimalem Rauschen zu erzeugen, um den zu untersuchenden erkrankten Ort zu erkennen. Auch sind bildverstärkende Kameras (oder ähnliche Detektoren) sehr groß, sie nutzen Hochspannungsschaltkreise und sie können nicht ausgestaltet werden, um an das Ende eines Endoskops zu passen. Die Fluoreszenzbilder müssen deshalb vor einer Verarbeitung der Bilder und/oder einem Anzeigen der Bilder auf einem Videomonitor aus den Gewebehohlräumen durch die koherenten optischen Fasern des Endoskops herausgebracht werden.
Ein Beispiel eines solchen Systems ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 512,965 beschrieben. Diese Anmeldung der Xillix Technologies Corporation, des Anmelders der vorliegenden Erfindungsanmeldung, offenbart ein System zum Erzeugen von Bildern von erkranktem Gewebe durch Trennen des Autofluoreszenzlichts in ein Paar von Spektralbändern. Ein erstes Spektralband umfasst Licht, bei dem die Intensität von Autofluoreszenzlicht für gesundes Gewebe im wesentlichen verschieden ist von der Intensität von Licht, welches für erkranktes Gewebe erzeugt wird. Ein zweites Band umfasst Licht, bei dem die Autofluoreszenzintensität für erkranktes und gesundes Gewebe im wesentlichen gleich ist. Licht jedes Spektralbandes wird aufgezeichnet und einem Farbmonitor zugeführt, der ein Pseudofarbbild des zu untersuchenden Gewebes erzeugt.
Es wurde vorgeschlagen, dass die akquirierten Fluoreszenzbilder von Endoskopsystemen von besserer Qualität wären, falls sie durch einen Sensor an dem Ende des Endoskopfühlers aufgezeichnet werden könnten, der in den Körper eingeführt ist. Der äußere Umfang eines Endoskopfühlers muss gering sein, um ein Einführen in verschiedene Körperhohlräume zu ermöglichen, wodurch die Größe des Sensors eingeschränkt ist, welcher an dem hinteren Ende des Geräts angebracht werden kann. Wie bereits ausgeführt, sind Fluoreszenzbilder grundsätzlich extrem schwach und es ist diesen kleinen Bildsensoren nicht möglich, die Fluoreszenzbilder aufzuzeichnen. Theoretisch erhöht eine Erhöhung von Anregungsstrahlung die Fluoreszenzintensität, dies kann jedoch auch zu unerwünschten thermischen Schädigungen oder zu Photobleichen des zu untersuchenden Gewebes führen.
Es wurden Endoskope des Standes der Technik entwickelt, die es ermöglichen, den Bildsensor an der Spitze des Endoskopfühlers anzubringen, diese Endoskopausstattung ist jedoch grundsätzlich zum Aufzeichnen von reflektiertem Licht ausgelegt und ist zum zuverlässigen Erfassen von schwachen Fluoreszenzbildern nicht geeignet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Gerät und ein Verfahren bereitzustellen, welches die Probleme des Standes der Technik durch Bereitstellen eines neuen Systems zum Akquirieren von Fluoreszenzbildern angeht, welches eine Integration von Autofluoreszenzintensität über ein breites Wellenlängenband verwendet, um ein wohldefiniertes Autofluoreszenzbild zu akquirieren, welches mit einem Remissionslichtbild kombiniert wird, um ein kombiniertes Bild zu erzeugen, in welchem erkranktes und normales Gewebe leicht zu unterscheiden sind. Das Remissionslichtbild wird verwendet, um das Autofluoreszenzbild zu normalisieren, um einer Nicht-Gleichförmigkeit eines Bilds aufgrund von Veränderungen eines Abstands, eines Winkels und einer Beleuchtungsintensität Rechnung zu tragen.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Entdeckung des Anmelders aus, dass eine in-vivo Gewebeautofluoreszenz von erkranktem Gewebe über einem wesentlichen Bereich des sichtbaren Lichtspektrums (von ungefähr 500 nm bis ungefähr 700 nm) stark reduziert ist. Um dieses natürliche Phänomen auszunutzen wurde das vorliegende neue System ausgestaltet und entwickelt, um die integrierte Fluoreszenz über diesen breiten spektralen Bereich (500 nm bis 700 nm) zu verwenden und das Fluoreszenzbild zusammen mit einem Remissionslichtbild derart anzuzeigen, dass dem Betrachter normales Gewebe in einer verschiedenen Farbe als erkranktes Gewebe erscheint. In der vorliegenden Anmeldung bezeichnet Remissionslicht reflektiertes und rückgestreutes Licht. Eine Fluoreszenzsignalintensität ist von solchen Faktoren abhängig, wie der Anregungslichtintensität, der Nähe der Anregungslichtquelle zu dem Gewebe und des Einfallswinkels des Anregungslichtes auf das Gewebe. Um diese Faktoren zu normalisieren verwenden Systeme des Standes der Technik zwei (oder mehr) verschiedene schmale Fluoreszenzwellenlängenbänder, von denen eines für Normalisierungszwecke verwendet wird. Dies erfordert eine Vorbedingung, dass die Differenz der Gewebeautofluoreszenzintensität zwischen den beiden Wellenlängen nicht die gleiche sein darf, da anderenfalls eine Normalisierung eines Bilds nicht erreicht werden kann.
In dem Gerät und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können zwei Lichtwellenlängen zum Aufnehmen einer Gewebestelle verwendet werden. Vorzugsweise wird blaues Licht als Anregungslicht verwendet, um Gewebeautofluoreszenz zu induzieren und rotes/nahinfrarotes Licht (ungefähr 700 nm) wird verwendet, um ein Remissionslichtbild zu erzeugen. Alternativ kann eine einzelne Lichtwellenlänge als Anregungslicht verwendet werden, und ein Remissionslichtbild kann von dem remittierten Anregungslicht aufgezeichnet werden. Das integrierte Autofluoreszenzbild und das Remissionslichtbild werden kombiniert und in einer Form angezeigt, die es dem Benutzer ermöglicht, Variationen der Anregungslichtintensität intuitiv einzustellen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung in einer ersten Ausführungsform ein Gerät zum Abbilden von Erkrankungen in Gewebe bereit, umfassend:
eine Lichtquelle zum Erzeugen von Anregungslicht, um das Gewebe anzuregen, ein Autofluoreszenzlicht zu erzeugen, und zum Erzeugen von Beleuchtungslicht, um Remissionslicht von dem Gewebe zu erzeugen;
eine optische Einrichtung zum Aufnehmen des Autofluoreszenzlichts und des Remissionslichts, um ein Autofluoreszenzlichtbild und ein Remissionslichtbild zu erfassen;
eine Einrichtung zum Integrieren des Autofluoreszenzbildes über einen Wellenlängenbereich, in dem die Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe wesentlich unterschiedlich zu der Autofluoreszenzintensität für erkranktes Gewebe ist, um ein integriertes Autofluoreszenzbild des Gewebes zu bilden; und
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des integrierten Autofluoreszenzbilds und des Remissionslichtbilds, um ein normalisiertes Bild zu erzeugen, in dem erkranktes Gewebe von normalem Gewebe unterscheidbar ist.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abbilden von Erkrankungen in Gewebe bereit, umfassend:
Anregen des Gewebes zum Autofluoreszieren mit Anregungslicht, um Autofluoreszenzlicht zu erzeugen;
Beleuchten des Gewebes mit Beleuchtungslicht, um Remissionslicht zu erzeugen;
Detektieren des Autofluoreszenzlichtes;
Integrieren der Intensität von Autofluoreszenzlicht über einem Wellenlängenbereich, in welchem die Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe wesentlich unterschiedlich von der Autofluoreszenzintensität von erkranktem Gewebe ist, um ein integriertes Autofluoreszenzbild des Gewebes zu bilden;
Detektieren des Remissionslichts, um ein Remissionslichtbild zu bilden; und
Kombinieren des integrierten Autofluoreszenzbilds und des Remissionslichtbilds, um ein normalisiertes Bild zu erzeugen, in dem erkranktes Gewebe von normalem Gewebe unterscheidbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Fluoreszenzendoskopgerät mit einer Bildsensoreinrichtung breit, die an dem Ende eines Lichtleiter umfassenden Fühlers angebracht ist. Der Fühler wird in den Körper eingeführt, wodurch das Problem der Fluoreszenzbildverschlechterung aufgrund von Lichtverlust während eines Bewegens durch die aufnehmenden Lichtleiter vermieden wird. Die Bildsensoreinrichtung kann zu der untersuchten Gewebeoberfläche benachbart positioniert werden, so dass es einen geringen Lichtverlust gibt.
Um das Problem einer zuverlässigen und genauen Akquisition eines schwachen Fluoreszenzbilds zu lösen, verwendet das Gerät der vorliegenden Erfindung eine Bildsensoreinrichtung, wie z. B. ein CCE-Array (oder ein Äquivalent wie z. B. ein CID) mit einer variierbaren Empfindlichkeit. Ein bevorzugter Weg, eine erhöhte Empfindlichkeit des CCD-Arrays zu erreichen, ist es, individuelle Bildpunkt-Sensorelemente zu kombinieren, um größere bis sehr große Sensoreinheiten zu erzeugen. Individuelle Sensorelemente können zusammen zu 2 × 2, 4 × 4, 8 × 8, 16 × 16 oder sogar größeren Gruppen kombiniert werden, die neue, größere Sensoreinheiten bilden, insbesondere falls CCDs mit 100-prozentigem Füllfaktor und hoher Quanteneffizienz verwendet werden. Mit speziellen Rauschunterdrückungsschaltungen können sehr empfindliche Detektoren mit sehr geringem Rauschen, d.h. mit sehr hohem Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR), gefertigt werden, gut innerhalb von Parametern, um die geringe Fluoreszenz zu detektieren, die von Geweben emittiert wird.
Dementsprechend bietet die vorliegende Erfindung in der weiteren Ausführungsform ein Endoskopgerät zum Abbilden einer erkrankten Stelle innerhalb eines Körpers, umfassend:
einen Fühler mit einem inneren Ende zum Anordnen innerhalb des Körpers in der Nähe der erkrankten Stelle und einem äußeren Ende, das sich außerhalb des Körpers erstreckt;
eine Lichtquelle an dem äußeren Ende des Fühlers zum Erzeugen von Licht, das Anregungslicht umfasst, um eine Gewebefluoreszenz zu induzieren, wobei der Fühler das Anregungslicht von dem äußeren Ende zu dem inneren Ende gefördert, um die erkrankte Stelle zu beleuchten und zu bewirken, dass das Gewebe autofluoresziert;
eine Bildaufzeichnungseinrichtung an dem inneren Ende des Fühlers, um eine Gewebefluoreszenz zu detektieren, wobei die Bildaufzeichnungseinrichtung eine Lichtempfindlichkeit hat, die erhöht werden kann, um Bilder mit geringer Auflösung bei geringen Fluoreszenzlichtintensitäten zu akquirieren, und die reduziert werden kann, um Bilder einer hohen Auflösung bei anderen Lichtintensitäten zu akquirieren;
eine Filtereinrichtung an dem inneren Ende des Fühlers zum Herausfiltern des Anregungslichts; und
eine Anzeigeeinrichtung, die mit dem äußeren Ende des Fühlers zum Anzeigen des gefilterten Bildes verbunden ist, das durch die Bildaufzeichnungseinrichtung detektiert wird, in einer solchen Weise, dass erkranktes und normales Gewebe abgegrenzt wird, aufgrund dessen, dass das erkrankte Gewebe im Vergleich zu normalem Gewebe eine verminderte Fluoreszenz hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind lediglich im Wege des Beispiels in den beiliegenden Zeichnungen illustriert, in welchen:
1a ist ein Graph, der eine typische Autofluoreszenzkurve von Lichtintensität über einem Wellenlängenbereich für in-vivo-Gewebe zeigt, welches Anregungslicht ausgesetzt ist;
1b bis 1d sind Graphen, die wirkliche Autofluoreszenzkurven für Gewebeproben zeigen;
2 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche integrierte Autofluoreszenz verwendet, bei dem Bilder simultan akquiriert werden;
3 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Bilder sequentiell akquiriert werden;
4 ist eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die blaues Licht verwendet, um sowohl die Autofluoreszenz- als auch die Remissionslichtbilder zu erzeugen; und
5 ist eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform des Geräts der vorliegenden Erfindung, welche ein CCD-Array verwendet, das an der Spitze des endoskopischen Fühlers positioniert ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1a zeigt einen typischen Graph des Autofluoreszenz-Antwortspektrums von Gewebe in-vivo, wenn es blauem Anregungslicht (400 nm–450 nm) ausgesetzt wird. Der Anmelder hat entdeckt, dass eine Autofluoreszenz von erkranktem Gewebe im Vergleich mit normalem Gewebe über dem gesamten Bereich des sichtbaren Lichts (von ungefähr 500 nm bis ungefähr 700 nm) in-vivo stark reduziert ist. Die 1b bis 1d sind Beispiele von wirklichen Autofluoreszenzkurven für Gewebe, das mit blauem Anregungslicht beleuchtet wird. In 1b ist das Autofluoreszenzspektrum von Bronchialgewebe gezeigt. Es ist anzumerken, dass die Autofluoreszenzintensität sowohl für normales Gewebe als auch für Tumorgewebe einen Spitzenwert in dem grünen Bereich des Spektrums (ungefähr 530 nm) hat, der Spitzenwert des Tumorgewebes jedoch viel geringer ist als der Spitzenwert des normalen Gewebes. In dem Bereich des Spektrums, der größer als 700 nm ist, sind die Spektren für normales und Tumorgewebe im wesentlichen identisch. 1c zeigt das Autofluoreszenzspektrum von Larynx-Gewebe, welches einer Fluoreszenz unter Verwendung von blauem Laserlicht ausgesetzt ist. Wieder gibt es einen ausgeprägten Spitzenwert im grünen Bereich des Spektrums für normales Gewebe und für Tumorgewebe ein stark reduziertes Spektrum mit einem niedrigen Spitzenwert im grünen Bereich. In dem Bereich des Spektrums, der größer als 700 nm ist, ist das Spektrum für beide Gewebe im wesentlichen gleich. In 1d ist das Autofluoreszenzspektrum für Nasopharynx-Gewebe mit einem Spitzenwert im grünen Bereich für normales Gewebe und einem reduzierten Gesamtspektrum für erkranktes Gewebe gezeigt. Während es in dem Autofluoreszenzspektrum für spezifische Gewebetypen einige Unterschiede gibt, ist die Autofluoreszenz von erkranktem Gewebe über einem breiten Spektralband im Vergleich mit der Autofluoreszenz von normalem Gewebe wesentlich reduziert.
2 ist eine schematische Ansicht eines Geräts gemäß einer ersten Ausführungsform, das entwickelt wurde, um die Autofluoreszenzantwort des Gewebes auszunutzen, um zwischen erkranktem und normalem Gewebe zu unterscheiden. Das Gerät der 2 verwendet eine simultane Beleuchtung des Gewebes sowohl mit Anregungs- als auch mit Beleuchtungslicht. Das Gerät umfasst eine Lichtquelle 30 zum Erzeugen von Anregungslicht einer ersten vorgewählten Wellenlänge, vorzugsweise blaues Licht (400–450 nm), um das Gewebe zum Autofluoreszieren anzuregen. Das angeregte Gewebe erzeugt ein überwiegend grünes Autofluoreszenzlicht, so wie in den 1a bis 1d gezeigt. Die Lichtquelle 30 erzeugt auch nicht-anregendes Licht einer unterschiedlichen Wellenlänge, um das Gewebe zu beleuchten. Das nicht-anregende Licht ist vorzugsweise langwellig rotes bis infrarotes Licht (λ_R), das Wellenlängen größer als 700 nm umfasst und verwendet wird, um ein Remissionslichtbild des Gewebes zu erzeugen. Dieses nicht-anregende Licht ist bevorzugt, da es außerhalb des relativ breiten Spektralbereichs von grundsätzlich grün emittierendem Autofluoreszenzlicht (Δλ_f) ist, in welchem eine Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe wesentlich größer ist als für erkranktes Gewebe, um nicht mit einer Detektion des relativ schwachen Autofluoreszenzlichts zu interferieren. Auch hat langwellig rotes bis infrarotes Licht in den meisten Geweben einen geringen Absorptionskoeffizient und es hat einen großen Streuungskoeffizienten. Zusätzlich variieren der Streuungs- und Absorptionskoeffizient von rotem bis infrarotem Licht in den meisten Geweben von Position zu Position nicht stark, so dass rotes und infrarotes Licht nahezu einheitlich von dem Gewebe zurückgestreut und reflektiert wird. Dieses Remissionslicht ist deshalb relativ einheitlich in seiner Winkelverteilung von dem Gewebe, und die Intensität des Lichts hängt nahezu vollständig von der Beleuchtungsintensität ab. Bereiche, die weniger Licht empfangen, streuen proportional weniger zurück, in der gleichen Weise, wie Autofluoreszenzlicht proportional zu dem Betrag von Anregungslicht emittiert wird. Deshalb kann rotes und infrarotes Licht verwendet werden, um ein Bild zu erzeugen, um eine Nicht-Einheitlichkeit in dem Autofluoreszenzlicht zu korrigieren, die aufgrund von Veränderungen der Nähe des Anregungslichts zu dem Gewebe, des Einfallswinkels des Anregungslichts auf das Gewebe und der Intensität des Anregungslichts auftreten kann. Es soll angemerkt werden, dass die Intensität von Remissionslicht (λ_R) viel größer ist als die Intensität von Autofluoreszenzlicht, und ein vertikaler Bruch in dem Bereich, über dem Remissionslicht aufgezeichnet wird, ist in 1a dargestellt, um dieser Intensitätsdifferenz Rechnung zu tragen.
Das Licht wird zu dem zu untersuchenden Gewebe durch einen konventionellen Endoskopfühler 32 gebracht, der ein Bündel von optischen Fasern umfasst. Der Fühler 32 bringt auch Autofluoreszenzlicht und Remissionslicht von dem Gewebe zu optischen Einrichtungen in Form von CCD-Kameras 34 und 36. CCD-Kamera 36 hat eine zugehörige Einrichtung zum Integrieren der Intensität des Autofluoreszenzlichts über einen Wellenlängenbereich, in dem die Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe wesentlich verschieden von der Autofluoreszenzintensität für erkranktes Gewebe ist, um ein integriertes Autofluoreszenzbild des Gewebes zu bilden. Die Einrichtung zum Integrieren der Intensität des Autofluoreszenzlichts umfasst vorzugsweise einen Breitbandfilter 49, um Autofluoreszenzlicht über einem breiten Wellenlängenbereich zuzulassen. Im Fall von blauem Anregungslicht tendiert die resultierende Autofluoreszenz hauptsächlich zu grünem Licht und die Intensität wird über dem Wellenlängenbereich von 500 bis 650 nm integriert, der in 1 ausgewiesen ist (Δλ_f). In dieser Weise wird die Notwendigkeit für einen Bildverstärker vermieden, da das integrierte Autofluoreszenzsignal im Vergleich mit der natürlichen Autofluoreszenzintensität in einem schmalen Wellenband ungefähr eine Größenordnung stärker ist. Zusätzlich ist die detektierte Veränderung (DC) zwischen normalem und anormalem Gewebe ungefähr das 8–10-fache, verglichen mit dem 1,5–2-fachen bei Systemen des Standes der Technik. Bezugnehmend auf 1 ist DC definiert als:

wobei

N: = die Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe bei einer Wellenlänge, die die maximale Differenz zwischen normalem und erkranktem Gewebe aufweist;
D: = die Autofluoreszenzintensität für erkranktes Gewebe bei einer Wellenlänge, die die maximale Differenz zwischen normalem und erkranktem Gewebe aufweist;
n: = die Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe bei einer Wellenlänge, die die minimale Differenz zwischen normalem und erkranktem Gewebe aufweist;
d: = die Autofluoreszenzintensität für erkranktes Gewebe bei einer Wellenlänge, die die minimale Differenz zwischen normalem und erkranktem Gewebe aufweist.

Da n/d bei Systemen des Standes der Technik üblicherweise größer als 1 ist (im Bereich von 2 bis 5), ist die detektierte Veränderung für das Gerät und das Verfahren der vorliegenden Erfindung grundsätzlich 2 bis 5 mal größer als die detektierte Veränderung des Standes der Technik.
Die Bilder, die durch die CCD-Kameras 34 und 36 erfasst werden, werden verarbeitet und auf einer Anzeigeeinrichtung in der Form eines Monitors 40 angezeigt. Die Bilder werden vorzugsweise von einer Bildgebungsplatine in einem Computer verarbeitet. Das integrierte Autofluoreszenzbild, das von der Kamera 36 erfasst wird, und das Remissionslichtbild, das von der Kamera 34 erfasst wird, werden kombiniert, um ein normalisiertes Bild zu erzeugen, in dem erkranktes Gewebe von normalem Gewebe unterscheidbar ist. Die Kamera 36 stellt ein im wesentlichen grünes integriertes Autofluoreszenzbild bereit, das in den grünen Kanal der Anzeige eingespeist wird, und die Kamera 34 stellt ein im wesentlichen rotes Remissionslichtbild bereit, um das Autofluoreszenzbild zu normalisieren, das in den roten Kanal der Anzeige eingespeist wird, um ein normalisiertes Pseudofarbbild zu erzeugen. Falls erkranktes Gewebe vorliegt, ist die Intensität des grünen Autofluoreszenzbilds über dem erkrankten Bereich reduziert, während das Remissionslichtbild im wesentlichen unbeeinflusst ist. Falls Gewebe normal ist, ist die Intensität des grünen Autofluoreszenzbilds im Verhältnis zu dem erkrankten Gewebe erhöht und das Remissionslichtbild ist weiterhin im wesentlichen unbeeinflusst. Ein Kombinieren und Anzeigen der beiden Bilder auf einem Monitor 40 wird so eingerichtet, dass das relativ konstante rote Remissionslichtbild verwendet wird, um ein „zugrundeliegendes" Bild zu bilden, welches Konturen in dem Bild und Bildvariationen, die aufgrund der Nähe und Intensität der Lichtquelle zu dem Gewebe auftreten, genau anzeigt. Die Mischung der Bilder ist derart, dass normales Gewebe grün erscheint und erkranktes Gewebe rot erscheint, aufgrund des reduzierten Niveaus von grüner Autofluoreszenz in der Nähe des erkrankten Gewebes, wodurch das rote Remissionslicht vorherrschend ist.
Das Gerät der 2 ist so eingerichtet, dass eine Lichtquelle 30 ein Gewebe 42 simultan mit dem Anregungslicht und Beleuchtungslicht beleuchtet, und separate CCD-Kameras 34 und 36 bereitgestellt werden, um das Autofluoreszenzbild und das Remissionslichtbild zu empfangen. In dieser Anordnung werden Lichtteilungseinrichtungen in der Form von dichrotischen Spiegeln 44 und 46 bereitgestellt, um das Remissionslicht und das Autofluoreszenzlicht zu der geeigneten CCD-Kamera zu lenken. Während traditionell 50%, 50%- oder X%, 100-X%-Strahlenteiler verwendet werden können, vergrößern dichrotische Spiegel die Fluoreszenzbildintensität, die zur Verfügung steht, um detektiert zu werden. In 2 leitet ein erster dichrotischer Spiegel 44 das rote Remissionslicht (R) zur CCD-Kamera 34 und lenkt das grüne Autofluoreszenzlicht (G) und das reflektierte blaue Anregungslicht (B) zu einem zweiten dichrotischen Spiegel 46 um. Der zweite dichrotische Spiegel 46 lenkt das grüne Autofluoreszenzlicht (G) zur CCD-Kamera 36 um und lässt das blaue Anregungslicht (B) passieren.
Ein Filter 49 in dem Pfad des Autofluoreszenzlichts ist vorzugsweise einstellbar, um den Bereich der Wellenlängen des Autofluoreszenzlichts zu verändern, der von der CCD-Kamera 36 empfangen wird. In dieser Weise kann das "Fenster", über dem Autofluoreszenz integriert wird, verändert werden, um eine Feineinstellung des Gerätes vorzunehmen, um verschiedene Erkrankungsbedingungen in verschiedenen Geweben zu detektieren, die dazu tendieren, charakteristische Autofluoreszenzspektren auszubilden, so wie in den 1b bis 1d illustriert. Der Filter 49 kann durch Einsetzen eines geeigneten Filters für das spezielle Gewebe und den Typ des zu untersuchenden Tumors verändert werden.
Zusätzlich kann eine optische Filtereinrichtung 50 in dem Lichtpfad eingefügt sein, um zu verhindern, dass blaues Anregungslicht von den CCD-Kameras empfangen wird.
Während das Gerät der 2 eine simultane Beleuchtung des Gewebes sowohl mit Anregungs- als auch mit Beleuchtungslicht verwendet, ist es auch möglich, das Gewebe sequentiell Anregungslicht und Beleuchtungslicht auszusetzen. 3 illustriert schematisch ein Bildgebungsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches das Gewebe über einen Taktzyklus sequentiell beleuchtet. Lichtquelle 30 beleuchtet ein Gewebe 42 durch ein Endoskop 32 mit Anregungslicht für einen ersten Abschnitt des Taktzyklus. Autofluoreszenzlicht wird über das Endoskop 32 und einen Filter 60 zu einer einzelnen CCD-Kamera 62 gebracht, um ein integriertes Autofluoreszenzbild zu erfassen. Der Filter 60 ist vor der Kamera 62 positionierbar, um das Anregungslicht auszufiltern und Breitband-Autofluoreszenzlicht durchzulassen. Das erfasste Autofluoreszenzbild wird an eine Bildverarbeitungseinrichtung und dann zu einer Bildspeichereinrichtung übertragen, die in einem Computer 63 angeordnet ist. Die Lichtquelle 30 beleuchtet dann das Gewebe mit Beleuchtungslicht, um ein Remissionslichtbild zu erzeugen. Falls nötig wird der Filter 65 in eine Position bewegt, um das Remissionslicht zu filtern. Die Filter 60 und 65 sind auf einer drehbaren Anordnung 67 angebracht, die durch den Computer 63 gesteuert wird. Das Remissionslichtbild wird zu der Bildverarbei tungs- und Speichereinrichtung übertragen. Die beiden Bilder, die in dem Taktzyklus aufgezeichnet werden, werden dann kombiniert und auf einem Monitor 40 in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben unter Verwendung von Farbe angezeigt, um normales und erkranktes Gewebe abzugrenzen. Der Zyklus wird dann unter der Steuerung des Computers 63 wiederholt.
Die vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden blaues Anregungslicht und rotes Beleuchtungslicht, um ein Bild zu erzeugen, das normales und erkranktes Gewebe unterscheidet. Unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. wenn entzündetes Gewebe untersucht wird, können die vorhergehenden Systeme falsch-positive Aufzeichnungen bewirken. Um falsch-positive Aufzeichnungen für Krebs zu reduzieren, wurde eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entwickelt, die blaues Licht sowohl als Anregungslicht als auch als Beleuchtungslicht verwendet. 3 ist eine schematische Zeichnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eingerichtet ist, die Rate der falsch-positiven Aufzeichnungen ohne Abstriche bei Detektionsraten von tatsächlich erkranktem Gewebe (richtig-positiv) zu reduzieren.
Falsch-positive Aufzeichnungen treten bei entzündetem Gewebe auf, da die erhöhte Blutkonzentration dazu tendiert, blaues Anregungslicht und grünes Autofluoreszenzlicht zu absorbieren, was zu einem reduzierten Autofluoreszenzsignal führt. Für Autofluoreszenzsysteme des Standes der Technik bewirkt die Blutabsorption einen starken Abfall im grünen Autofluoreszenzbild und einen geringfügig weniger starken Abfall in dem roten Autofluoreszenzbild, was bewirkt, dass das angezeigte Bild entzündetes Gewebe verschieden von normalem Gewebe anzeigt, was zu einer falschen Identifikation als erkranktes Gewebe führt. Für die Bildgebung der vorliegenden Erfindung mit blauem Anregungslicht und rotem Beleuchtungslicht tritt das gleiche Problem auf. Die integrierte Fluoreszenz fällt ab und das rote Remissionsbild ändert sich in Bereichen von entzündetem Gewebe nicht wesentlich, wodurch das angezeigte Bild infolgedessen nicht aussieht, als ob normales Gewebe gezeigt wird und der entzündete Bereich wird fälschlicherweise als erkranktes Gewebe angenommen.
In dem Gerät der 3 stellt die Lichtquelle 30 blaues Licht sowohl als Anregungs- als auch als Beleuchtungslicht in einer Weise zur Verfügung, die identisch mit der Ausführungsform der 2 ist. Grünes Autofluoreszenzlicht (G) und blaues Remissionslicht (B) werden an der Gewebestelle erfasst. Das kombinierte Licht wird an einem dichrotischen Spiegel 44 geteilt. Ein blaues Remissionslichtbild wird durch eine CCD-Kamera 34 erfasst und ein grünes Autofluoreszenzbild wird zum Erfassen durch eine CCD-Kamera 49 durch einen integrierenden Filter 49 reflektiert. In dieser Anordnung tendiert die Intensität des detektierten blauen Remissionslichtbilds dazu, ungefähr so stark abzufallen, wie das grüne integrierte Fluoreszenzbild, wodurch das angezeigte Bild von entzündetem Gewebe sich infolgedessen von normalem Gewebe nicht wesentlich unterscheidet.
Eine zusätzliche Modifikation des Gerätes der dritten Ausführungsform kann verwendet werden, um das Vorhandensein von vermehrtem Blut an einer Gewebestelle als erkennbare Farbe auf dem angezeigten Bild erscheinen zu lassen, die nicht mit normalem oder erkranktem Gewebe verwech selt wird. Bei dem modifizierten Gerät wird blaues Anregungslicht und rotes Beleuchtungslicht verwendet und ein blaues Remissionslichtbild, ein rotes Remissionslichtbild und ein grünes integriertes Autofluoreszenzbild werden aufgezeichnet. Das rote und blaue Remissionsbild werden durch eine Kamera 34 erfasst. Die Kamera 34 sendet das rote Remissionsbild über ihren roten Kanal und das blaue Remissionsbild über ihren blauen Kanal zu einer Anzeige 40. Das grüne integrierte Autofluoreszenzbild wird von einer Kamera 36 erfasst und zu dem grünen Kanal der Anzeige gesendet. Auf der Anzeige erscheint normales Gewebe weiß, entzündetes Gewebe hat einen rötlichen Farbton und anormales Gewebe hat einen purpurfarbenen Farbton.
Die Technik der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch eine Entwicklung eines Bildgebungssystems, das ausreichend klein und kompakt ist, um am Ende eines Endoskopfühlers angebracht zu werden. Bezugnehmend auf 5 ist ein Endoskopsystem 2 zum Abbilden eines erkrankten Ortes innerhalb eines Körpers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Gerät umfasst einen Fühler 4 mit einem inneren Ende 6, das in einen Körper einführbar ist, um in die Nähe des erkrankten Ortes positioniert zu werden. Das äußere Ende des Fühlers 4 verbleibt außerhalb des Körpers zur Verbindung mit einer Lichtquelle 8 zum Erzeugen von Licht und mit einer Anzeigeeinrichtung in der Form eines Farbmonitors 10 zum Anzeigen des Bilds, das von dem Fühler aufgezeichnet wird.
Die Lichtquelle 8 erzeugt Licht an dem äußeren Ende des Fühlers, welches Anregungslicht umfasst, um Gewebefluoreszenz zu induzieren. Der Fühler umfasst ein Bündel von optischen Fasern 10, die das Licht der Quelle 8 von dem äußeren Ende zu dem inneren Ende 6 befördern, um die erkrankte Stelle zu beleuchten. An dem inneren Ende 6 ist eine Bildsensoreinrichtung vorzugsweise in der Form eines CCD-Sensors 12 bereitgestellt, um ein Bild der erkrankten Stelle unter Verwendung von Remissionslicht und emittiertem Fluoreszenzlicht zu detektierten und aufzuzeichnen. Ein CCD-Array 12 steht mit dem äußeren Ende des Fühlers 4 über eine elektrische Verbindung 14 in Verbindung, die sich durch den Fühler 4 erstreckt.
Vorzugsweise ist das innere Ende 6 mit einer Linse 15 ausgestattet, um Licht auf den CCD-Sensor 12 zu fokussieren. Eine Filtereinrichtung in Form eines Filtermoduls 16 ist vor dem CCD-Sensor 12 positioniert. Das Filtermodul 16 kann an seiner Position befestigt oder fernbedient entfernbar sein. Alternativ kann die Filtereinrichtung eine Beschichtung sein, die direkt auf eine Oberfläche des CCD-Sensors 12 aufgetragen ist. In noch einer weiteren Anordnung kann das Filtermodul 16 mit einer Linse 15 verbunden sein. Das Filtermodul 16 wirkt, um Anregungslicht zu entfernen und Licht anderer Wellenlängen zu der Bildsensoreinrichtung durchzulassen, insbesondere emittiertes Fluoreszenzlicht.
Das Bild, das durch den CCD-Sensor aufgezeichnet wird, wird über eine Leitung 14 zu dem äußeren Ende des Fühlers 4 zum Betrachten auf einer Anzeigeeinrichtung in der Form eines Farbmonitors 18 übertragen. Das Bild, das auf dem Monitor 18 angezeigt wird, grenzt erkranktes und nor males Gewebe zum Betrachten durch den Endoskopbediener voneinander ab.
Das Endoskopgerät der vierten Ausführungsform ist in der Lage, die schwachen Fluoreszenzbilder aufzuzeichnen, die Information bereitstellen, die zur Abgrenzung von erkranktem und normalem Gewebe notwendig ist, aufgrund der Tatsache, dass der CCD-Sensor 12 mit einer Lichtempfindlichkeit ausgestattet ist, die erhöht werden kann, um niedrigauflösende Bilder bei geringen Fluoreszenzlichtintensitäten zu akquirieren, und die reduziert werden kann, um hochauflösende Bilder bei anderen Lichtintensitäten zu akquirieren.
Die Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors 12 wird eingestellt durch Gruppieren der Bildpunkte des Sensor-Arrays. Beim Gruppieren der Bildpunkte reduziert sich die Ortsauflösung. Zum Beispiel ergibt ein CCD-Sensor, der aus 250 × 250 (d.h. 62500 aktive Bildpunkte) besteht, einen effektiven CCD von ungefähr 30 × 30 Bildpunkten (jeder Bildpunkt ist 64 mal größer als die Originalbildpunkte), falls sie gruppiert werden, um 8 × 8 Bildpunkte pro neuer Sensoreinheit zu bilden, was ein sehr niedrigauflösendes Bild liefert. Jedoch kann dynamisches Gruppieren das Problem der geringen Ortsauflösung lösen, wie nachfolgend beschrieben wird.
Im Betrieb kann die Lichtquelle 8 ein breites Spektralband von Anregungslicht bereitstellen, das Wellenlängen im Bereich zwischen 400 bis 480 nm umfasst (breitbandiges blaues Licht). Ein solches Anregungslicht tendiert dazu, eine starke Fluoreszenzantwort in den meisten Geweben zu erzeu gen, wie z. B. den Lungen, der Speiseröhre, dem Darm, der Blase und der Haut. Die Spitzenfluoreszenz ist in dem grünen Bereich bei ungefähr 510 nm und es wurde gezeigt, dass das Fluoreszenzsignal in anormalem Gewebe größtenteils abgeschwächt wird oder geradezu verschwindet, aufgrund von frühem Krebs oder Dysplasie. Alternativ kann das Anregungslicht in einem schmalen Spektralband von blauem oder violettem Licht sein.
Das blaue Anregungslicht der Lichtquelle 8 wird zu dem inneren Fühlerende 6 befördert, um eine interne erkrankte Stelle zu beleuchten, um eine maximale Gewebefluoreszenz insbesondere in den grünen und längeren Wellenlängen zu induzieren. Gestreutes/reflektiertes Anregungslicht und Fluoreszenzlicht wird durch eine Linse 15 auf einen CCD-Sensor durch ein Filtermodul 16 fokussiert. Das Filtermodul 16 ist ausgewählt, um das blaubandige Anregungslicht auszufiltern, so dass nur die fluoreszenzgrünen und längeren Wellenlängen (z. B. größer als 480 nm) durch den CCD-Sensor aufgezeichnet werden. Da anormales Gewebe eine Fluoreszenz (oder ein Mangel an Fluoreszenz) insbesondere in dem grünen Bereich weitgehend vermindert, wird das anormale Gewebe als ein dunklerer Bereich in dem Bild detektiert, das durch den CCD-Sensor aufgezeichnet wird. Die dunkleren anormalen Regionen des Gewebes sind leicht erkennbar auf dem Anzeigemonitor 18. Die Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors kann durch Gruppierung erhöht werden, um niedrigauflösende Bilder bei geringen Fluoreszenzlichtintensitäten zu akquirieren. Während die Bilder von reduzierter Auflösung sind, sind sie grundsätzlich ausreichend detailliert, um die Ausdehnung und Position des erkrankten Gewebes genau zu ermitteln.
Die Anordnung der vierten Ausführungsform der Erfindung reduziert die Komplexität des Geräts, da es grundsätzlich nicht länger die Notwendigkeit für einen Bildverstärker gibt, um das Bild zu verbessern, das durch den CCD-Sensor aufgezeichnet wird, da der Sensor unmittelbar benachbart zu der Bildstelle positioniert ist und das Gruppieren des CCD-Sensors erlaubt eine Akquisition von sehr schwachen Fluoreszenzbildern, wenn auch bei reduzierter Auflösung.
In einer Variation der vierten Ausführungsform können hochauflösende Nicht-Fluoreszenzbilder und niedrigauflösende Fluoreszenzbilder der erkrankten Stelle sequentiell akquiriert und zur Anzeige auf einem Monitor 18 kombiniert werden. Bei dieser Variation ist das Endoskopgerät identisch mit der vierten Ausführungsform, außer dass die Lichtquelle 8 modifiziert ist, um die erkrankte Stelle mit zwei oder mehr Lichtwellenlängen über einem Taktzyklus sequentiell zu beleuchten. Eine Wellenlänge ist ein Fluoreszenzanregungslicht, das für den Großteil des Taktzyklus an ist und die andere Wellenlänge ist ein nicht-anregendes Licht, das für ein kurzes Intervall des Taktzykluses an ist. Diese Anordnung erfordert eine Einrichtung, um die Empfindlichkeit der Bildsensoreinrichtung zu erhöhen, um ein niedrigauflösendes Fluoreszenzbild während einer Beleuchtung durch das Fluoreszenzanregungslicht zu akquirieren und um die Empfindlichkeit der Bildsensoreinrichtung zu reduzieren, um ein hochauflösendes Bild während einer Beleuchtung durch das Nicht-Anregungslicht zu akquirieren. Diese Anordnung erfordert auch eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Abspeichern von sequentiellen Bildern, die durch die Bildsensoreinrich tung aufgezeichnet werden und zum Kombinieren der Bilder zum Anzeigen als ein Pseudofarbbild auf der Anzeigeeinrichtung.
Vorzugsweise wird das Endoskopgerät der vorliegenden Erfindung in der folgenden Weise betrieben:
Die Lichtquelle 8 beleuchtet die erkrankte Stelle sequentiell kurzzeitig durch den Fühler 6 mit rotem nicht-anregendem Licht und blauem Fluoreszenzanregungslicht über einem einzelnen Zyklus von 30 Millisekunden, der konsistent mit Videoanzeigeraten ist. Das gestreute und/oder reflektierte rote Licht wird durch das Filtermodul 16 vor dem CCD-Sensor 12 hindurchgeleitet. Das rote Licht ist ausreichend intensiv, so dass der CCD-Sensor nicht gruppiert werden muss und ein Bild der Stelle bei hoher Auflösung durch den Sensor aufgezeichnet wird. Die Beleuchtung mit rotem Licht ist von kurzer Dauer (z. B. ein 5 Millisekunden Impuls) und das Bild wird in einem Puffer der Bildverarbeitungseinrichtung gespeichert, der eine Bildgebungsplatine 20 umfasst. Das blaue Licht ist von viel längerer Dauer (z. B. 25 Millisekunden), um ausreichend Fluoreszenzlicht aufzunehmen, das durch das blaue Licht erzeugt wird. Zusätzlich wird nun der CCD gruppiert, falls es notwendig ist, um das Fluoreszenzbild der Stelle bei reduzierter Auflösung zu detektieren und aufzuzeichnen. Das Filtermodul 16 entfernt das blaue Anregungslicht und erlaubt einen Durchgang von grünen und längeren Wellenlängen. Das aufgezeichnete Fluoreszenzbild wird in einen anderen Puffer der Bildgebungsplatine gespeist. Ein Pseudobild wird dann durch die Bildgebungsplatine zum Anzeigen auf einem RGB-Monitor 18 gebildet. Das Pseudobild ist ein Verbundbild, das ein sehr hochauflösendes Farbbild (erzeugt unter Verwendung des roten Lichts) umfasst, das einem grünen bis dunkelgrünen niedrigauflösenden Bild (erzeugt unter Verwendung des blauen Lichts) überlagert ist. In dem Verbundbild ist normales Gewebe grün und erkranktes oder anormales Gewebe zeigt sich als roter oder rosafarbener Bereich. Diese Kombination von Fluoreszenz- und Reflektionsbildgebung hat den zusätzlichen Vorteil des Kompensierens von Veränderungen in der Fluoreszenzintensität aufgrund von Variationen des Abstands und Winkels zwischen dem Fühler und der Oberfläche des Körperhohlraums.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail im Wege des Beispiels zum Zwecke der Klarheit und des Verständnisses beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass bestimmte Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der beiliegenden Ansprüche durchgeführt werden können.

Claims

System zum Abbilden von Erkrankungen in Gewebe unter Verwendung von Autofluoreszenz, umfassend: eine Lichtquelle (30) zum Erzeugen eines Anregungslichtstrahls, der bewirkt, dass das untersuchte Gewebe ein charakteristisches Autofluoreszenzlicht in einem Wellenlängenbereich erzeugt, wobei die Intensität des Autofluoreszenzlichts für gesundes Gewebe wesentlich unterschiedlich gegenüber erkranktem Gewebe ist, und zum Erzeugen eines Beleuchtungslichtstrahls, um Remissionslicht zu erzeugen, das reflektiertes und rückgestreutes Beleuchtungslicht von dem untersuchten Gewebe umfasst; ein Endoskop (32) zum Leiten des Anregungslichts und des Beleuchtungslichts zu dem untersuchten Gewebe und zum Empfangen von Autofluoreszenzlicht, das durch das Gewebe erzeugt wird, und des Remissionslichts von dem Gewebe, wobei das Autofluoreszenzlicht und das Remissionslicht eine Intensität haben, die abhängig von der relativen Position des Endoskops und des untersuchten Gewebes ist; ein Kamerasystem, das positioniert ist, um das Autofluoreszenzlicht und das Remissionslicht zum empfangen, wobei das Kamerasystem einen Lichtteiler (44, 46), der das Autofluoreszenzlicht und das Remissionslicht in separate Lichtstrahlen teilt, und eine Einrichtung zum Integrieren der Intensität des Autofluoreszenzlichts über einen Wellenlängenbereich umfasst, in dem sich die Autofluoreszenzintensität für normales Gewebe von der Autofluoreszenzintensität für erkranktes Gewebe unterscheidet; und einen Farbmonitor (40) mit drei Farbeingängen, wobei ein Farbeingang angeschlossen ist, um ein Ausgangssignal zu empfangen, das durch das Kamerasystem in Reaktion auf den Autofluoreszenzlichtstrahl erzeugt wird, und einer oder mehrere andere Farbeingänge verbunden sind, um ein Ausgangssignal zu empfangen, das durch die Kamera in Reaktion auf den Remissionslichtstrahl erzeugt wird, um gleichzeitig ein Pseudofarbbild der relativen Intensitäten des Autofluoreszenzlichts und des Remissionslichts zu erzeugen, wobei das Pseudofarbbild angibt, ob das untersuchte Gewebe erkrankt ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Anregungslicht ein blaues Licht mit Wellenlängen zwischen 400 nm und 450 nm ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Beleuchtungslicht rotes bis nah-infrarotes Licht umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei sowohl das Beleuchtungslicht als auch das Anregungslicht Wellenlängen in dem Bereich von 400 nm bis 450 nm haben.
System nach Anspruch 1, wobei das Kamerasystem eine erste Kamera (34) umfasst, die positioniert ist, um den Remissionslichtstrahl zu empfangen, und eine zweite Kamera (36) umfasst, die positioniert ist, um den Autofluoreszenzlichtstrahl zu empfangen.
System nach Anspruch 1, wobei das Kamerasystem umfasst: ein erstes CCD-Feld und ein zweites CCD-Feld, wobei das erste CCD-Feld positioniert ist, um den Remissionslichtstrahl zu empfangen, und das zweite CCD-Feld positioniert ist, um den Autofluoreszenzlichtstrahl zu empfangen.
Verfahren zum Abbilden von erkranktem Gewebe unter Verwendung von Autofluoreszenzlicht, umfassend die Schritte: Erzeugen eines Anregungslichtstrahls, der bewirkt, dass das untersuchte Gewebe ein charakteristisches Autofluoreszenzlicht erzeugt, wobei die Intensität des Autofluoreszenzlichts für gesundes Gewebe wesentlich unterschiedlich gegenüber erkranktem Gewebe ist; Erzeugen eines Beleuchtungslichtstrahls; Leiten der Anregungslicht- und Beleuchtungslichtstrahlen zu dem untersuchten Gewebe mit einem Endoskop; Sammeln des Autofluoreszenzlichts, das durch das untersuchte Gewebe erzeugt wird, und des Remissionslichts, das reflektiertes und rückgestreutes Beleuchtungslicht umfasst, wobei das Autofluoreszenzlicht und das Remissionslicht eine Intensität haben, die abhängig von der relativen Position des Endoskops und des untersuchten Gewebes ist; Trennen des Autofluoreszenzlichts von dem Remissionslicht und Zuführen des Autofluoreszenzlichts und des Remissionslichts zu einer Kamera; und gleichzeitiges Zuführen eines Ausgangssignals, das von der Kamera in Reaktion auf das Autofluoreszenzlicht und auf das Remissionslicht erzeugt wird, um Farbeingänge eines Farbmonitors zu trennen, um ein Pseudofarbbild zu erzeugen, das die relativen Intensitäten des Autofluoreszenzlichts und des Remissionslichts anzeigt, um das untersuchte Gewebe abzubilden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anregungslicht und das Remissionslicht gleichzeitig erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anregungslicht und das Remissionslicht sequentiell erzeugt werden.
Abbildungssystem nach Anspruch 5, wobei der Lichtteiler einen ersten dichroitischen Spiegel (44) umfasst, um den Remissionslichtstrahl zu der ersten Kamera umzuleiten, und um das Autofluoreszenzlicht zu einem zweiten dichroitischen Spiegel (46) zu leiten, wobei der zweite dichroitische Spiegel den Autofluoreszenzlichtstrahl zu der zweiten Kamera umleitet.
Abbildungssystem nach Anspruch 5, wobei der Lichtteiler einen ersten herkömmlichen Strahlenteiler (44) umfasst, der einen Anteil, X%, des auf ihn einfallenden Lichts zu der ersten Kamera umleitet und einen zweiten Anteil, 100-X%, des einfallenden Lichts zu einem zweiten herkömmlichen Strahlenteiler (46) leitet, wobei der zweite herkömmliche Strahlenteiler einen dritten Anteil, Y%, des Lichtstrahls an die zweite Kamera umleitet, und wobei die Einrichtung zum Integrieren der Intensität des Autofluoreszenzlichts einen Filter (49) umfasst, der zwischen einem Spiegel (46) und der zweiten Kamera (36) positioniert ist.
Abbildungssystem nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Integrieren der Intensität des Autofluoreszenzlichts einen Breitbandfilter (49) umfasst, der zwischen einem dichroitischen Spiegel (46) und der zweiten Kamera (36) positioniert ist.
Abbildungssystem nach Anspruch 10, wobei die Einrichtung zum Integrieren der Intensität des Autofluoreszenzlichts den Lichtteiler umfasst.
Abbildungssystem nach Anspruch 10, wobei das Anregungslicht ein blaues Licht mit Wellenlängen zwischen 400 nm und 450 nm ist und das Beleuchtungslicht rotes bis nah-infrarotes Licht umfasst, und wobei die erste Kamera (34) einen Farbsensor umfasst, der rote und blaue Remissionsbilder aufzeichnet, wobei die aufgezeichneten Bilder durch Anschließen des Signals von dem roten Kanal der ersten Kamera (34) an den roten Kanal des Farbmonitors, Anschließen des Signals von dem blauen Kanal der ersten Kamera (34) an den blauen Kanal des Farbmonitors und Anschließen des Signals von der zweiten Kamera (36) an den grünen Kanal des Farbmonitors angezeigt werden, um gleichzeitig ein Pseudofarbbild der relativen Intensitäten des Autofluoreszenzlichts und des roten und blauen Remissionslichts zu erzeugen, wobei das Pseudofarbbild angibt, ob das untersuchte Gewebe erkrankt ist.