Устройство для интраоперационной диагностики границ злокачественной опухоли
Полезная модель относится к медицинскому оборудованию, а именно к флуоресцентной диагностике злокачественных опухолей головного мозга с использованием лазерного излучения.
Устройство, включающее ЭВМ, монитор, источник белого света и регистрирующую систему, содержит дополнительный источник освещения - лазерный излучатель. Регистрирующая система включает объектив, светоделитель, датчик цветного изображения с возможностью регистрирования изображения объекта, датчик черно-белого изображения с возможностью регистрирования излучения флуоресценции, полосовой фильтр, установленный перед датчиком черно-белого изображения. Регистрирующая система, выполнена с возможностью получения последовательных циклов изображения объекта и изображения излучения флуоресценции. ЭВМ выполнена с возможностью управления освещением источником белого света одновременно с регистрированием объекта датчиком цветного изображения, а так же с возможностью регистрирования объекта датчиком черно-белого изображения без дополнительного источника освещения, и с возможностью управления освещением лазерным излучателем одновременно с регистрированием излучения флуоресценции датчиком черно-белого изображения, и с возможностью обработки полученных изображений с выводом результирующего изображения на монитор. Циклы получения изображений запускают последовательно с частотой от 1 Гц до 100 Гц, достаточной для проведения хирургических манипуляций. Техническим результатом данного устройства является повышение эффективности флуоресцентной диагностики в процессе операции.
Полезная модель относится к медицинскому оборудованию, а именно к флуоресцентной диагностике злокачественных опухолей головного мозга с использованием лазерного излучения. Точное установление границ опухоли непосредственно в процессе операции позволяет достичь наиболее полного ее удаления и снизить риск механических повреждений сосудов и здоровой ткани.
В современной нейроонкологической практике используют микроскопы, например германской компании «Carl Zeiss», снабженные встроенными модулями, которые позволяют использовать феномен флуоресценции опухолей, предварительно накопивших протопофирин IX. В качестве источников излучения требуемой длиной волны используются ксеноновые и галогеновые лампы с соответствующими оптическими фильтрами. Опыт зарубежных и отечественных нейроонкологов показывает, что существующие системы имеют ряд серьезных недостатков. Во-первых, во время активации флуоресцентного режима микроскопа происходит значимое ослабление пучка излучения, что приводит к значимому снижению интенсивности флуоресценции опухоли и, как следствие, к снижению степени радикальности удаления новообразования. Во-вторых, во флуоресцентном режиме отсутствует освещение операционного поля белым светом, при этом в значительной мере теряются детали микрохирургической картины в зоне операции. Этот факт затрудняет работу хирургу, поскольку для контроля за степенью удаления опухоли приходится время от времени переключать режимы визуализации с флуоресцентного на освещение белым светом.
Известен флуоресцентный эндоскоп (патент RU 2290855) с комбинированным осветительным блоком, который наряду с излучением непрерывного белого света для освещения способен также излучать короткие одиночные импульсы света определенного спектрального состава для возбуждения флуоресценции. В устройстве используют две камеры для формирования конечного изображения. Первая камера работает непрерывно, с использованием непрерывного освещения получая цветное изображение объекта. Вторая камера, перед которой установлен оптический фильтр, пропускающий только свет в спектральной полосе флуоресценции фотосенсибилизатора, с использованием импульсной подсветки получает изображение флуоресценции. Данное устройство менее чувствительно, к присутствию фонового освещения из-за примененного фильтра, однако, не исключает влияние фонового освещения. Устройство может быть реализовано в эндоскопии, где, фактически, фоновое освещение отсутствует, но даже в этом случае постоянно работающий источник белого света будет влиять на диагностические показания прибора.
Наиболее близким решением является устройство, описанное в патенте EP 2587988, в котором предлагают использовать последовательное облучение белым светом и светом, возбуждающим флуоресценцию. Перед цветной камерой установлен фильтр, отсекающий возбуждающий флуоресценцию свет. Сначала образец облучают белым светом, чтобы получить обычное изображение объекта. Затем фиксируют кадр, полученный при облучении светом, возбуждающим флуоресценцию. Полученные кадры трансформируют в черно-белые изображения, при этом, во втором случае остается цвет флуоресценции. Затем полученные изображения объединяют и получают черно-белый кадр с изображением объекта, на котором цветом обозначена флуоресценция. Недостатком данного устройства является то, что из-за примененного оптического фильтра, цвета искажаются, поэтому возможно формирование только черно-белого изображения. Поскольку для регистрации флуоресценции используется один из цветовых каналов камеры, возможна фоновая засветка при формировании изображения флуоресценции. При использовании фотосенсибилизатора со спектром, принадлежащим нескольким цветовым каналам камеры, использование подобного устройства становится более затруднительным.
Задачей предлагаемой полезной модели является точное установление границ злокачественных опухолей непосредственно в процессе операции.
Решение поставленной задачи достигается следующим образом. Устройство, включающее ЭВМ, монитор, источник белого света и регистрирующую систему, содержит дополнительный источник освещения - лазерный излучатель. Регистрирующая система включает объектив, светоделитель, датчик цветного изображения с возможностью регистрирования изображения объекта, датчик черно-белого изображения с возможностью регистрирования излучения флуоресценции, полосовой фильтр, установленный перед датчиком черно-белого изображения. Регистрирующая система, выполнена с возможностью получения последовательных циклов изображения объекта и изображения излучения флуоресценции. ЭВМ выполнена с возможностью управления освещением источником белого света одновременно с регистрированием объекта датчиком цветного изображения, а так же с возможностью регистрирования объекта датчиком черно-белого изображения без дополнительного источника освещения, и с возможностью управления освещением лазерным излучателем одновременно с регистрированием излучения флуоресценции датчиком черно-белого изображения, и с возможностью обработки полученных изображений с выводом результирующего изображения на монитор. Циклы получения изображений объекта и изображений излучения флуоресценции запускают последовательно с частотой от 1 Гц до 100 Гц, достаточной для проведения хирургических манипуляций.
Техническим результатом данного устройства является повышение эффективности флуоресцентной диагностики в процессе операции.
Техническое решение представлено на принципиальной схеме устройства (фиг.1): ЭВМ 1, управляющая составными блоками устройства; монитор 2, на котором отображаются результирующие кадры; контролируемый ЭВМ 1 источник белого света 3, во включенном состоянии равномерно освещающий подлежащую диагностике злокачественную опухоль; контролируемый ЭВМ 1 лазерный излучатель 4, длина волны которого лежит в пределах спектральной полосы возбуждения фотосенсибилизатора 
в1÷в2, во включенном состоянии равномерно освещающий подлежащую диагностике злокачественную опухоль; и контролируемая ЭВМ 1 регистрирующая система. Регистрирующая система включает объектив 5 и светоделитель 6, которые формируют изображения на светочувствительных матрицах датчика цветного изображения 7 и датчика черно-белого изображения 8, а так же установленный перед датчиком черно-белого изображения 8 полосовой оптический фильтр 9, пропускание света которым ограничено полосой флуоресценции фотосенсибилизатора ф1÷ф2.
ЭВМ 1 формирует изображение на мониторе 2 циклически. Сначала ЭВМ 1 с помощью датчика цветного изображения 7 регистрирует кадр с изображением опухоли. Одновременно с началом экспонирования кадра датчиком цветного изображения 7 ЭВМ 1 включает источник белого света 3, по окончании экспонирования выключает. Таким образом, фиксируют цветной кадр опухоли, освещенной постоянно присутствующим в помещении светом и источником белого света 3. Затем ЭВМ 1 при помощи датчика черно-белого изображения 8 регистрирует черно-белый кадр, без включения дополнительного источника освещения. Перед датчиком черно-белого изображения 8 установлен полосовой оптический фильтр 9, пропускание света которым ограничено полосой флуоресценции фотосенсибилизатора ф1÷ф2. Таким образом, на этом кадре фиксируют изображение опухоли в спектральном интервале ф1÷ф2, освещенной постоянно присутствующим в помещении светом. Затем ЭВМ 1 регистрирует еще один черно-белый кадр, при этом одновременно с началом экспонирования датчиком черно-белого изображения 8 ЭВМ 1 включает лазерный излучатель 4, по окончании экспонирования выключает. Таким образом, фиксируют изображение флуоресцирующей опухоли в спектральном интервале ф1÷ф2, освещенного постоянно присутствующим в помещении светом и лазерным излучателем 4, то есть на этом кадре фиксируют естественный фон и флуоресценцию. Затем ЭВМ 1 обрабатывает полученные три кадра и формирует на мониторе 2 цветное изображение, на котором цветом, сильно контрастирующим с цветами изображения, выделяются флуоресцирующие области. Циклы получения изображений запускают последовательно с частотой от 1 Гц до 100 Гц, достаточной для проведения хирургических манипуляций.
В результате на монитор выводится изображение в реальном времени, представляющее наложение микрохирургической картины злокачественной опухоли и флуоресцентной картины, что дает возможность эффективно определить границы флуоресцирующей опухоли.
1. Устройство для интраоперационной диагностики границ злокачественной опухоли, включающее ЭВМ, монитор, источник белого света, регистрирующую систему, отличающееся тем, что содержит дополнительный источник освещения - лазерный излучатель, регистрирующая система включает объектив, светоделитель, датчик цветного изображения с возможностью регистрирования изображения объекта, датчик черно-белого изображения с возможностью регистрирования излучения флуоресценции, полосовой фильтр, установленный перед датчиком черно-белого изображения, при этом регистрирующая система выполнена с возможностью получения последовательных циклов изображения объекта и изображения излучения флуоресценции, ЭВМ выполнена с возможностью управления освещением источником белого света одновременно с регистрированием объекта датчиком цветного изображения, и с возможностью регистрирования объекта датчиком черно-белого изображения без дополнительного источника освещения, и с возможностью управления освещением лазерным излучателем одновременно с регистрированием излучения флуоресценции датчиком черно-белого изображения, и с возможностью обработки полученных изображений с выводом результирующего изображения на монитор.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистрирующая система выполнена с возможностью получения последовательных циклов изображения объекта и изображения излучения флуоресценции с частотой от 1 Гц до 100 Гц.
